CN111164547B - 操作输入装置 - Google Patents

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Abstract

操作输入装置(100)具备：操作用的旋钮(4)，其配置在触摸显示器(1)的显示区域内；多根导体柱(13)，它们设置于旋钮(4)；触摸点检测部(21)，其检测与多根导体柱(13)中的至少一部分导体柱对应的触摸点；位置判定部(22)，其使用触摸点检测部(21)的检测结果，判定多根导体柱(13)中的至少一部分导体柱的位置；以及位置估计部(23)，其在存在未由触摸点检测部(21)检测为触摸点的导体柱的情况下，使用表示旋钮(4)中的多根导体柱(13)的位置关系的位置关系信息及表示多根导体柱(13)各自的位置的历史的位置历史信息，估计未由触摸点检测部(21)检测为触摸点的导体柱的位置。

Description

操作输入装置
技术领域
本发明涉及操作输入装置。
背景技术
以往，在车载信息设备等电子设备的操作输入装置中使用所谓的“旋钮触摸显示器”。旋钮触摸显示器具有拨盘状的部件(以下称为“旋钮”。)，该拨盘状的部件(以下称为“旋钮”。)配置在触摸显示器的显示面中的能够显示图像的区域(以下称为“显示区域”。)内。旋钮设置为相对于触摸显示器的显示面而转动自如，或者设置为沿着触摸显示器的显示面而滑动自如。在触摸显示器显示有操作用的图像的状态下，用户使手指与触摸显示器的显示面接触，或者用户转动或滑动旋钮，由此，向电子设备输入分配给这些操作的各种控制的执行请求(以下称为“事件”。)。在专利文献1中公开了使用静电电容方式的触摸显示器的旋钮触摸显示器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-178678号公报
发明内容
发明要解决的问题
通常，静电电容方式的触摸显示器通过对由触摸传感器检测到的静电电容值与阈值进行比较，来检测用户的手指所接触的地点。即，在用户的手指与触摸显示器的显示面接触的状态下，由于人体具有电接地(以下称为“GND”。)的功能，因此，用户的手指所接触的地点的静电电容值比其他地点的静电电容值大。对此，通过预先设定和用户的手指所接触的地点的静电电容值与其他地点的静电电容值之间的值对应的阈值，能够检测用户的手指所接触的地点。
专利文献1的旋钮触摸显示器中的旋钮具有多根大致柱状的导体(以下称为“导体柱”。)。在用户的手指与旋钮接触的状态下，导体柱的电位成为与GND的电位等同的值，根据与检测用户的手指所接触的地点的原理同样的原理，能够检测配置有导体柱的地点。以下，将在旋钮触摸显示器中成为检测对象的地点、即与用户的手指对应的地点及与旋钮内的导体柱对应的地点等统称为“触摸点”。
此外，通过增大各个导体柱的底面积，或者增加相互电导通的导体柱的根数，能够增大与各个导体柱对应的触摸点的静电电容值。由此，即便在用户的手指未与旋钮接触的状态下，也能够根据上述原理来检测与导体柱对应的触摸点。
但是，在旋钮触摸显示器的动作中，由于各种原因，有时暂时无法将多根导体柱中的一部分导体柱检测为触摸点，或者成为将多根导体柱中的一部分导体柱即2根以上的导体柱统一检测为1个触摸点的状态。在该情况下，无法准确地判定多根导体柱中的一部分导体柱的位置，因此，旋钮位置检测的精度下降。其结果是，存在显示于触摸显示器的图像的位置相对于旋钮的位置容易偏移这样的问题。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种即便在无法准确地判定多根导体柱中的一部分导体柱的位置的情况下，也能够抑制旋钮位置检测的精度下降的旋钮触摸显示器。
用于解决问题的手段
本发明的操作输入装置具备：操作用的旋钮，其配置在触摸显示器的显示区域内；多根导体柱，它们设置于旋钮；触摸点检测部，其检测与多根导体柱中的至少一部分导体柱对应的触摸点；位置判定部，其使用触摸点检测部的检测结果，判定多根导体柱中的至少一部分导体柱的位置；以及位置估计部，其在存在未由触摸点检测部检测为触摸点的导体柱的情况下，使用表示旋钮中的多根导体柱的位置关系的位置关系信息及表示多根导体柱各自的位置的历史的位置历史信息，估计未由触摸点检测部检测为触摸点的导体柱的位置。
或者，本发明的操作输入装置具备：操作用的旋钮，其配置在触摸显示器的显示区域内；多根导体柱，它们设置于旋钮，包括第1导体柱和第2导体柱，无论是否为用户的手指与旋钮接触的状态，该第1导体柱都能够被检测为触摸点，仅在用户的手指与旋钮接触的状态下，该第2导体柱能够被检测为触摸点；触摸点检测部，其在用户的手指未与旋钮接触的状态下，检测与第1导体柱对应的触摸点；位置判定部，其在用户的手指未与旋钮接触的状态下，使用触摸点检测部的检测结果判定第1导体柱的位置；以及位置估计部，其在用户的手指未与旋钮接触的状态下，使用表示旋钮中的多根导体柱的位置关系的位置关系信息及表示多根导体柱各自的位置的历史的位置历史信息，估计第2导体柱的位置。
或者，本发明的操作输入装置具备：操作用的旋钮，其配置在触摸显示器的显示区域内；多根导体柱，它们设置于旋钮；触摸点检测部，其在用户的手指与旋钮接触的状态下，通过第1动作模式检测与多根导体柱对应的触摸点，并且，在用户的手指未与旋钮接触的状态下，通过第2动作模式检测与多根导体柱对应的触摸点，该第2动作模式具有比第1动作模式下的检测灵敏度高的检测灵敏度；位置判定部，其在用户的手指与旋钮接触的状态下，使用第1动作模式的检测结果判定多根导体柱各自的位置；以及位置估计部，其在用户的手指未与旋钮接触的状态下，使用第2动作模式的检测结果估计多根导体柱各自的位置。
发明的效果
根据本发明，通过具备位置估计部，即便在无法准确地判定多根导体柱中的一部分导体柱的位置的情况下，也能够抑制旋钮位置检测的精度下降。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的操作输入装置的硬件结构的框图。
图2A是示出本发明的实施方式1的旋钮的主要部分的立体图。图2B是示出本发明的实施方式1的旋钮的主要部分的俯视图。图2C是示出从侧方观察本发明的实施方式1的旋钮中的1根导体柱和底面板的一部分的状态的剖视图。
图3是示出本发明的实施方式1的控制装置的主要部分的框图。
图4是示出本发明的实施方式1的控制装置的动作的流程图。
图5是示出在旋钮滑动时，3根导体柱中的2根导体柱暂时不被检测为触摸点的情形的说明图。
图6是示出在旋钮转动时，3根导体柱中的2根导体柱暂时不被检测为触摸点的情形的说明图。
图7是示出由于旋钮的底面板的挠曲，3根导体柱中的1根导体柱不被检测为触摸点的情形的说明图。
图8是示出本发明的实施方式2的控制装置的主要部分的框图。
图9A是示出用户的手指未与旋钮接触的状态的说明图。图9B是示出用户的手指与旋钮接触的状态的说明图。
图10A是示出在触摸传感器的电极图案上配置有导体柱的状态的说明图。图10B是示出在图10A所示的状态下通过各电极图案检测到的静电电容值的一例的特性图。
图11A是示出用户的手指未与旋钮接触的状态下的通过触摸传感器的电极图案检测到的静电电容值的一例的特性图。图11B是示出用户的手指与旋钮接触的状态下的通过触摸传感器的电极图案检测到的静电电容值的一例的特性图。
图12A是示出本发明的实施方式3的旋钮的主要部分的立体图。图12B是示出本发明的实施方式3的旋钮的主要部分的俯视图。
图13是示出本发明的实施方式3的控制装置的主要部分的框图。
图14A是示出本发明的实施方式3的旋钮中的3根导体柱的配置的说明图。图14B是示出在用户的手指与旋钮接触的状态下将第1导体柱及第2导体柱检测为触摸点的情形的说明图。图14C是示出在用户的手指未与旋钮接触的状态下将第1导体柱检测为触摸点的情形的说明图。
图15是示出本发明的实施方式3的控制装置的动作的流程图。
图16A是示出本发明的实施方式3的另一旋钮的主要部分的立体图。图16B是示出本发明的实施方式3的另一旋钮的主要部分的俯视图。
图17A是示出本发明的实施方式3的另一旋钮的主要部分的立体图。图17B是示出本发明的实施方式3的另一旋钮的主要部分的俯视图。
图18A是示出本发明的实施方式4的旋钮的主要部分的立体图。图18B是示出本发明的实施方式4的旋钮的主要部分的俯视图。
图19是示出本发明的实施方式4的控制装置的主要部分的框图。
图20A是示出在用户的手指与旋钮接触的状态下，通过第1动作模式而将3根导体柱分别检测为1个触摸点的情形的说明图。图20B是示出在用户的手指未与旋钮接触的状态下，通过第2动作模式而将3根导体柱中的相互接近配置的2根导体柱统一检测为1个触摸点的情形的说明图。
图21是示出本发明的实施方式4的控制装置的动作的流程图。
具体实施方式
以下，为了进一步详细地说明本发明，按照附图对该具体实施方式进行说明。
实施方式1.
图1是示出实施方式1的操作输入装置的硬件结构的框图。图2A是示出实施方式1的旋钮的主要部分的立体图。图2B是示出实施方式1的旋钮的主要部分的俯视图。图2C是示出从侧方观察实施方式1的旋钮中的1根导体柱和底面板的一部分的状态的剖视图。图3是示出实施方式1的控制装置的主要部分的框图。参照图1～图3，对实施方式1的操作输入装置100进行说明。
如图1所示，操作输入装置100具有触摸显示器1。触摸显示器1由显示器2及触摸传感器3构成。显示器2例如由液晶显示器或有机EL(Electro Luminescence)显示器构成。触摸传感器3例如由沿着显示器2的显示面而排列的多根电极图案构成。即，触摸显示器1是静电电容方式。另外，触摸传感器3可以是自电容方式的传感器，或者也可以是互电容方式的传感器。
如图1所示，操作输入装置100具有旋钮4。旋钮4配置在触摸显示器1的显示区域内的任意位置。旋钮4转动自如地载置或安装于触摸显示器1的显示面，或者滑动自如地载置或安装于触摸显示器1的显示面。另外，旋钮4也可以相对于触摸显示器1装卸自如，还可以是显示区域内的旋钮4的位置通过装卸而变更自如。
旋钮4具有在用户握持旋钮4时能够供用户的手指接触的导电性的部位(以下称为“握持用导电部”。)。在图2所示的例子中，握持用导电部包括大致圆筒状的外周导电部11。外周导电部11是导体制或者是通过导电性材料而镀覆的树脂制。在外周导电部11中的两个开口部中的一方的开口部设置有大致圆盘状的树脂制的底面板12。
旋钮4具有相对于底面板12垂直设置且收容在外周导电部11内的多根导体柱13。在图2所示的例子中，3根导体柱131～133配置在与正三角形的各顶点对应的位置，导体柱131～133中的各2根导体柱之间的直线距离L1、L2、L3彼此相等(L1≒L2≒L3)。导体柱131～133分别与外周导电部11电导通，并且具有无论是否为用户的手指与握持用导电部接触的状态都被检测为触摸点这一程度的较大的底面积。导体柱131～133各自的底面部隔着底面板12而与触摸显示器1的显示面对置配置。
另外，握持用导电部也可以包括在外周导电部11中的两个开口部中的另一方的开口部设置的大致圆盘状的导电性的盖体(未图示)。即，旋钮4具有大致环状的外形，以沿着旋钮4的轴心的方式设置有大致圆柱状的中空部14。
如图1所示，操作输入装置100具有控制装置5。控制装置5由处理器6及存储器7构成。在存储器7中存储有用于实现图3所示的触摸点检测部21、位置判定部22及位置估计部23的功能的程序。通过处理器6读出并执行存储于存储器7的程序而实现触摸点检测部21、位置判定部22及位置估计部23的功能。
处理器6例如使用CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics ProcessingUnit)、微处理器、微控制器或DSP(Digital Signal Processor)等。存储器7例如使用RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(Erasable ProgrammableRead Only Memory)或者EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory)等半导体存储器、磁盘、光盘或光磁盘等。
这里，在存储器7中预先存储有表示旋钮4中的多根导体柱13的位置关系的信息(以下称为“位置关系信息”。)。位置关系信息例如包括表示多根导体柱13的配置形状(在图2所示的例子中为正三角形)的信息、以及表示多根导体柱13中的各2根导体柱之间的直线距离(在图2所示的例子中为L1、L2、L3)的信息等。
此外，在存储器7中存储有表示触摸显示器1的显示区域中的多根导体柱13各自的位置的历史的信息(以下称为“位置历史信息”。)。位置历史信息所表示的各位置是由位置判定部22过去判定的位置，或者由位置估计部23过去估计出的位置。即，位置判定部22具有使表示由位置判定部22判定的各位置的信息随时存储于存储器7的功能。此外，位置估计部23具有使表示由位置估计部23估计出的各位置的信息随时存储于存储器7的功能。
以下，参照图3对控制装置5的主要部分进行说明。
触摸点检测部21使用从触摸传感器3输出的信号来检测触摸点。具体而言，例如，触摸点检测部21通过执行使用了从触摸传感器3输出的信号所表示的静电电容值的阈值判定处理，来检测触摸点。触摸点检测部21输出与检测到的该触摸点相关的信息(以下称为“触摸点信息”。)。
即，触摸点信息表示触摸点检测部21的检测结果。触摸点信息例如包括表示各触摸点的静电电容值的信息、表示各触摸点的坐标值的信息、表示各触摸点的面积的信息、以及表示针对各触摸点的载荷的信息等。
通常，在触摸点检测部21的检测结果中，包括与多根导体柱13中的至少一部分导体柱对应的触摸点。以下，有时将多根导体柱13中的由触摸点检测部21检测为触摸点的导体柱称为“被检测导体柱”。位置判定部22使用从触摸点检测部21输出的触摸点信息，判定由触摸点检测部21检测到的触摸点中的与被检测导体柱对应的触摸点。由此，位置判定部22判定触摸显示器1的显示区域中的被检测导体柱的位置。
位置估计部23使用位置判定部22的判定结果，判定多根导体柱13中有无未由触摸点检测部21检测为触摸点的导体柱(以下有时称为“非检测导体柱”。)。位置估计部23在存在非检测导体柱的情况下，使用存储于存储器7的位置关系信息及位置历史信息，来估计触摸显示器1的显示区域中的非检测导体柱的位置。
另外，之后参照图5～图7来叙述产生非检测导体柱的原因及由位置估计部23进行的估计处理的具体例等。
由触摸点检测部21、位置判定部22及位置估计部23构成控制装置5的主要部分。
接着，参照图4的流程图对控制装置5的动作进行说明。控制装置5按照规定的时间间隔重复执行以下的步骤ST1～ST3的处理。
首先，在步骤ST1中，触摸点检测部21使用从触摸传感器3输出的信号来检测触摸点。触摸点检测部21输出与该检测到的触摸点相关的触摸点信息。
接着，在步骤ST2中，位置判定部22使用从触摸点检测部21输出的触摸点信息，判定由触摸点检测部21检测到的触摸点中的与被检测导体柱对应的触摸点。由此，位置判定部22判定触摸显示器1的显示区域中的被检测导体柱的位置。位置判定部22将表示该判定出的位置的信息存储于存储器7。
接着，在步骤ST3中，位置估计部23使用位置判定部22的判定结果，判定有无非检测导体柱。位置估计部23在存在非检测导体柱的情况下，使用存储于存储器7的位置关系信息及位置历史信息，来估计触摸显示器1的显示区域中的非检测导体柱的位置。位置估计部23将表示该估计出的位置的信息存储于存储器7。
接着，参照图5～图7，来说明产生非检测导体柱的原因及由位置估计部23进行的估计处理的具体例等。
在用户操作旋钮4时，通过用户使旋钮4快速滑动，有时旋钮4相对于触摸显示器1的显示面倾斜。根据该倾斜，多根导体柱13中的一部分导体柱与触摸传感器3之间的间隔变大，该一部分导体柱暂时不被检测为触摸点。
例如，在图5所示的例子中，在旋钮4开始滑动前，3根导体柱131～133全部被作为触摸点而被检测到，与此相对，在沿着箭头A1的方向的滑动中，成为仅1根导体柱131作为触摸点P1而被检测到的状态，即成为剩余的2根导体柱132、133不被检测为触摸点的状态。即便在这样的情况下，也能够通过使用位置关系信息及位置历史信息，来估计剩余的2根导体柱132、133的位置。即，通过L1≒L2≒L3的正三角形这样的条件等，能够基于导体柱131的位置来估计导体柱132、133的位置。
同样，在用户操作旋钮4时，通过用户使旋钮4快速转动，有时旋钮4相对于触摸显示器1的显示面倾斜。根据该倾斜，多根导体柱13中的一部分导体柱与触摸传感器3之间的间隔变大，该一部分导体柱暂时不被检测为触摸点。
例如，在图6所示的例子中，在旋钮4开始转动前，3根导体柱131～133全部被作为触摸点而被检测到，与此相对，在沿着箭头A2的方向的转动中，成为仅1根导体柱131作为触摸点P1而被检测到的状态，即成为剩余的2根导体柱132、133不被检测为触摸点的状态。即便在这样的情况下，也能够通过使用位置关系信息及位置历史信息，来估计剩余的2根导体柱132、133的位置。即，通过L1≒L2≒L3的正三角形这样的条件等，能够基于导体柱131的位置来估计导体柱132、133的位置。
此外，即便在用户未操作旋钮4时，有时多根导体柱13中的一部分导体柱与触摸传感器3之间的间隔也由于底面板12的挠曲而变大。在该情况下，该一部分导体柱也无法被检测为触摸点。
例如，在图7所示的例子中，由于底面板12的挠曲，3根导体柱131～133中的1根导体柱131与触摸传感器3之间的间隔L变大。在该情况下，剩余的2根导体柱132、133由触摸点检测部21检测为触摸点(图中P)，因此，能够通过位置判定部22来判定导体柱132、133的位置。另一方面，虽然导体柱131未由触摸点检测部21检测为触摸点，但是通过使用位置关系信息及位置历史信息，能够基于导体柱132、133的位置来估计导体柱131的位置。
另外，导体柱131～133的配置不限定于与正三角形的各顶点对应的位置，例如也可以是与直角三角形或等腰三角形的各顶点对应的位置。此外，旋钮4具有的导体柱13的根数不限定于3根，例如也可以是4根导体柱13配置在与四边形的各顶点对应的位置。位置关系信息的内容不限定于上述的具体例，是与旋钮4中的导体柱13的根数及配置相应的内容即可。
如以上那样，实施方式1的操作输入装置100具备：操作用的旋钮4，其配置在触摸显示器1的显示区域内；多根导体柱13，它们设置于旋钮4；触摸点检测部21，其检测与多根导体柱13中的至少一部分导体柱对应的触摸点；位置判定部22，其使用触摸点检测部21的检测结果，判定多根导体柱13中的至少一部分导体柱的位置；以及位置估计部23，其在存在未由触摸点检测部21检测为触摸点的导体柱的情况下，使用表示旋钮4中的多根导体柱13的位置关系的位置关系信息及表示多根导体柱13各自的位置的历史的位置历史信息，估计未由触摸点检测部21检测为触摸点的导体柱的位置。通过具备位置估计部23，即便在多根导体柱13中的一部分导体柱(非检测导体柱)未被检测为触摸点的情况下，也能够抑制旋钮位置检测的精度下降。
实施方式2.
图8是示出实施方式2的控制装置的主要部分的框图。参照图8，对实施方式2的操作输入装置100进行说明。另外，实施方式2的操作输入装置100的硬件结构与在实施方式1中参照图1说明的硬件结构相同，因此，引用图1并省略说明。此外，实施方式2的旋钮4的构造与在实施方式1中参照图2说明的构造相同，因此，引用图2并省略说明。此外，在图8中，针对与图3所示的模块相同的模块标注相同的标号并省略说明。
旋钮手指接触判定部24判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。位置估计部23在用户的手指未与旋钮4接触的状态下估计非检测导体柱的位置。
由触摸点检测部21、位置判定部22及位置估计部23构成第1控制部31。由旋钮手指接触判定部24构成第2控制部32。由第1控制部31及第2控制部32构成控制装置5的主要部分。
以下，参照图9～图11来说明由旋钮手指接触判定部24进行的判定方法的具体例。
(第1具体例)
在第1具体例中，通过执行使用了与导体柱13对应的触摸点的静电电容值的阈值判定处理，来判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。
在图9所示的例子中，触摸传感器3是互电容方式。即，以沿着显示器2的显示面的方式排列有多根驱动用的电极图案及多根接收用的电极图案。驱动用的电极图案与接收用的电极图案设置在相互大致正交的方向上，且相互交叉。在规定的定时，分别向驱动用的电极图案施加检测用的信号。图中，41表示多根驱动用的电极图案中的1根电极图案，42表示多根接收用的电极图案中的1根电极图案，43表示旋钮4的握持用导电部。
图9A示出用户的手指未与旋钮4接触的状态。在图9A所示的例子中，设置于旋钮4的3根导体柱131～133中的2根导体柱131、132配置在施加有检测用的信号的驱动用的电极图案41上。此外，剩余的1根导体柱133配置在未施加检测用的信号的其他的驱动用的电极图案(未图示)上。并且，握持用导电部43与驱动用的电极图案之间的间隔被设定为足够小的值。因此，产生寄生电容C1。
与此相对，图9B示出用户的手指与旋钮4接触的状态。在该状态下，除了产生与图9A所示的寄生电容相同的寄生电容C1之外，还通过人体发挥GND的功能而产生寄生电容C2。
即，在用户的手指与旋钮4接触的状态下，产生比用户的手指未与旋钮4接触的状态下的寄生电容(C1)大的寄生电容(C1+C2)。因此，当在触摸点信息中包含与导体柱13对应的触摸点的静电电容值时，在用户的手指未与旋钮4接触的状态下(图9A)和用户的手指与旋钮4接触的状态下(图9B)，该静电电容值互不相同。因此，通过执行使用了该静电电容值的阈值判定处理，能够判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。
这里，在检测到多个与导体柱13对应的触摸点的情况下，优选将这些触摸点中的任意2个以上的触摸点的静电电容值的合计值或平均值与阈值进行比较。由此，能够提高针对电极图案与导体柱131～133的位置关系的鲁棒性。
即，在图10所示的例子中，触摸传感器3是自电容方式。图10A中的441～448示出触摸传感器3具有的多根电极图案中的8根电极图案，图10B中的451～458示出通过这些电极图案441～448检测到的静电电容值(以下有时称为“检测值”。)。
在图10A所示的例子中，导体柱131配置为跨越3根电极图案441～443，与此相对，导体柱132配置为跨越2根电极图案446、447。在该情况下，如图10B所示，通过电极图案441～443检测的静电电容值(即与导体柱131对应的触摸点的静电电容值)和通过电极图案446、447检测的静电电容值(即与导体柱132对应的触摸点的静电电容值)互不相同。
即，根据导体柱131～133相对于电极图案441～448的位置关系，与导体柱131～133分别对应的触摸点的静电电容值能够成为不同的值。因此，假设在对1个触摸点的静电电容值与阈值进行比较的情况下，该静电电容值根据与该1个触摸点对应的导体柱13的配置位置而不同，由旋钮手指接触判定部24进行的阈值判定处理的精度可能下降。与此相对，通过对2个以上的触摸点的静电电容值的合计值或平均值与阈值进行比较，能够抑制上述阈值判定处理的精度的下降。这对于使用互电容方式的触摸传感器3的情况也相同。
(第2具体例)
在第2具体例中，基于在用户的手指与旋钮4接触时产生的坐标值的偏移，判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。
在图11A及图11B中，在横轴上标注的数值分别表示分配给触摸传感器3中的7根电极图案的编号，51表示导体柱131在该7根电极图案的排列方向上的位置。图11A所示的52A2～52A6表示用户的手指未与旋钮4接触的状态下的通过该7根电极图案中的第2个～第6个的电极图案检测到的静电电容值(以下有时称为“检测值”。)。图11B所示的52B2～52B6表示用户的手指与旋钮4接触的状态下的该7根电极图案中的第2个～第6个电极图案的检测值。图11A所示的53A表示用户的手指未与旋钮4接触的状态下的电极图案的排列方向上的与导体柱131对应的触摸点的触摸坐标值。图11B所示的53B表示用户的手指与旋钮4接触的状态下的电极图案的排列方向上的与导体柱131对应的触摸点的触摸坐标值。
如图11所示，当用户的手指与旋钮4接触时，第2个～第6个电极图案各自的检测值变大，其他电极图案的检测值相对于各个电极图案的检测值的比率变化。由此，与导体柱131对应的触摸点的触摸坐标值相对于导体柱131的位置51而在规定方向上变化(图中53A→53B)。同样，当用户的手指与旋钮4分离时，与导体柱131对应的触摸点的触摸坐标值相对于导体柱131的位置51而反向变化(图中53B→53A)。
对此，在存储器7中预先存储有如下的数据表，该数据表是将在用户的手指未与旋钮4接触的状态下与导体柱13对应的触摸点能够取的触摸坐标值和在用户的手指与旋钮4接触时产生的相对于该触摸坐标值的变化量的预测值对应起来而成的。此外，在存储器7中预先存储有如下的数据表，该数据表是将在用户的手指与旋钮4接触的状态下与导体柱13对应的触摸点能够取的触摸坐标值和在用户的手指与旋钮4分离时产生的相对于该触摸坐标值的变化量的预测值对应起来而成的。
在从触摸点检测部21输出的触摸点信息中包括与导体柱13对应的触摸点的坐标值。旋钮手指接触判定部24计算该坐标值相对于时间的变化量，对该计算出的变化量与数据表内的预测值进行比较，由此来检测用户的手指与旋钮4接触的情况及用户的手指与旋钮4分离的情况。旋钮手指接触判定部24使用该检测的结果，判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。
(第3具体例)
在第3具体例中，基于有无所谓的“坐标抖动”，判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。
通常，静电电容方式的触摸显示器1在人体的GND电位与触摸传感器3的GND电位一致时，能够准确地检测触摸点。这里，在由于电源噪声而使人体的GND电位与触摸传感器3的GND电位不一致的情况下，噪声被施加到触摸传感器3的检测值，该检测值在短时间内变动。其结果是，触摸点信息所表示的各触摸点的触摸坐标值也在短时间内变动，产生所谓的坐标抖动。
根据与此相同的原理，在用户的手指与旋钮4接触的状态下，由于电源噪声而使与导体柱13对应的触摸点的静电电容值在短时间内变动。其结果是，针对与导体柱13对应的触摸点，也产生坐标抖动。
对此，旋钮手指接触判定部24通过执行以下那样的阈值判定处理，判定有无坐标抖动。即，旋钮手指接触判定部24针对与导体柱13对应的触摸点的坐标值，计算规定时间范围内的变化量。旋钮手指接触判定部24对该计算出的变化量的值与规定的阈值进行比较。此外，旋钮手指接触判定部24使用该计算出的变化量，判定旋钮4是否进行转动或滑动。旋钮手指接触判定部24在该计算出的变化量为阈值以上的值且旋钮4即未转动也未滑动的情况下，判定为产生坐标抖动。在其他的情况下，旋钮手指接触判定部24判定为未产生坐标抖动。
旋钮手指接触判定部24在判定为产生坐标抖动的情况下，或者在判定为旋钮4进行转动或滑动的情况下，判定为是用户的手指与旋钮4接触的状态。另一方面，旋钮手指接触判定部24在判定为旋钮4既未转动也未滑动且未产生坐标抖动的情况下，判定为是用户的手指未与旋钮4接触的状态。
另外，实施方式2的操作输入装置100能够采用与在实施方式1中说明的变形例相同的各种变形例。例如，导体柱131～133的配置不限定于与正三角形的各顶点对应的位置，导体柱13的根数不限定于3根。
如以上那样，在实施方式2的操作输入装置100中，位置估计部23在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，估计未由触摸点检测部21检测为触摸点的导体柱的位置。由此，即便在用户的手指未与旋钮4接触的状态下多根导体柱13中的一部分导体柱(非检测导体柱)未被检测为触摸点时，也能够抑制旋钮位置检测的精度下降。
实施方式3.
图12A是示出实施方式3的旋钮的主要部分的立体图。图12B是示出实施方式3的旋钮的主要部分的俯视图。图13是示出实施方式3的控制装置的主要部分的框图。参照图12及图13对实施方式3的操作输入装置100进行说明。
另外，实施方式3的操作输入装置100的硬件结构与在实施方式1中参照图1说明的硬件结构相同，因此，引用图1并省略说明。此外，在图12中，针对与图2所示的结构部件等相同的结构部件等标注相同的标号并省略说明。此外，在图13中，针对与图8所示的模块相同的模块标注相同的标号并省略说明。
如图12所示，3根导体柱131～133中的2根导体柱131、132分别具有无论是否为用户的手指与握持用导电部接触的状态都被检测为触摸点这一程度的较大的底面积。与此相对，剩余的1根导体柱133的底面积小于导体柱131、132各自的底面积，导体柱133仅在用户的手指与握持用导电部接触的状态下被检测为触摸点。
由此，在用户的手指与旋钮4接触的状态下，触摸点检测部21的检测结果包括与3根导体柱131～133分别对应的触摸点P1～P3(参照图14B)，在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，触摸点检测部21的检测结果包括与2根导体柱131、132分别对应的触摸点P1、P2(参照图14C)。
以下，有时将设置于旋钮4的多根导体柱13中的、无论是否为用户的手指与旋钮4接触的状态都能够被检测为触摸点的导体柱称为“第1导体柱”。此外，有时将设置于旋钮4的多根导体柱13中的、仅在用户的手指与旋钮4接触的状态下被检测为触摸点的导体柱称为“第2导体柱”。
位置判定部22使用从触摸点检测部21输出的触摸点信息，在用户的手指与旋钮4接触的状态下判定第1导体柱及第2导体柱的位置，在用户的手指未与旋钮4接触的状态下判定第1导体柱的位置。位置估计部23在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，使用存储于存储器7的位置关系信息及位置历史信息，来估计第2导体柱的位置。
此外，旋钮手指接触判定部24使用位置判定部22的最近的过去的判定结果，基于与导体柱13对应的触摸点的个数，判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。例如，旋钮手指接触判定部24在检测到3个与导体柱13对应的触摸点的情况下，判定为是用户的手指与旋钮4接触的状态，在检测到2个与导体柱13对应的触摸点的情况下，判定为是用户的手指未与旋钮4接触的状态。
接着，参照图15的流程图，对实施方式3的控制装置5的动作进行说明。实施方式3的控制装置5按照规定的时间间隔重复执行以下的步骤ST11～ST15的处理。
首先，在步骤ST11中，触摸点检测部21使用从触摸传感器3输出的信号来检测触摸点。触摸点检测部21输出与该检测到的触摸点相关的触摸点信息。
接着，在步骤ST12中，旋钮手指接触判定部24使用位置判定部22的最近的过去的判定结果，判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。旋钮手指接触判定部24将该判定的结果输出到位置判定部22及位置估计部23。
在为用户的手指与旋钮4接触的状态的情况下(步骤ST12“是”)，在步骤ST13中，位置判定部22使用从触摸点检测部21输出的触摸点信息，判定触摸显示器1的显示区域中的第1导体柱及第2导体柱的位置。位置判定部22将表示该判定出的位置的信息存储于存储器7。
另一方面，在为用户的手指未与旋钮4接触的状态的情况下(步骤ST12“否”)，在步骤ST14中，位置判定部22使用从触摸点检测部21输出的触摸点信息，判定触摸显示器1的显示区域中的第1导体柱的位置。位置判定部22将表示该该判定出的位置的信息存储于存储器7。接着，在步骤ST15中，位置估计部23使用存储于存储器7的位置关系信息及位置历史信息，估计触摸显示器1的显示区域中的第2导体柱的位置。位置估计部23将表示该估计出的位置的信息存储于存储器7。
另外，导体柱13包括1根以上的第1导体柱和1根以上的第2导体柱即可，旋钮4的构造不限定于图12所示的例子。以下，参照图16及图17对实施方式3的旋钮4的变形例进行说明。
(第1变形例)
在图16所示的例子中，外周导电部11被分割为2个大致半圆筒状的导电部111、112。导体柱13包括与一方的导电部111电导通的3根导体柱131～133、以及与另一方的导电部112电导通的1根导体柱134。
这里，导体柱131～133分别具有无论是否为用户的手指与导电部111接触的状态都被检测为触摸点这一程度的较大的底面积，是第1导体柱。与此相对，第2导体柱134的底面积小于第1导体柱131～133各自的底面积，并且，第2导体柱134未与第1导体柱131～133电导通。因此，第2导体柱134仅在用户的手指与导电部112接触的状态下被检测为触摸点，是第2导体柱。
即，在用户未握持旋钮4的状态下，用户的手指未与导电部112接触，由此，仅将4根导体柱131～134中的3根导体柱131～133检测为触摸点。与此相对，在用户握持旋钮4的状态下，用户的手指与导电部112接触，由此将4根导体柱131～134全部检测为触摸点。
(第2变形例)
另外，图16所示的构造的旋钮4根据用户的握持状态的不同，在用户的手指未与导电部112接触而握持旋钮4时，触摸点的个数也可能不增加。图17示出对这一点进行了改良的旋钮4，即无论握持状态如何触摸点的个数都增加的旋钮4的一例。
在图17所示的例子中，大致圆筒状的外周导电部11由与该圆筒的下半部对应的导电部111、以及与将该圆筒的上半部大致三等分而得到的各部位对应的导电部112～114构成。
导体柱13包括与下半部的导电部111电导通的3根导体柱131～133。导体柱131～133的高度比后述的导体柱134～136的高度低，导体柱131～133未与上半部的导电部112～114电导通。
此外，导体柱13包括与3个导电部112～114分别电导通的3根导体柱134～136。即，导体柱134与导电部112电导通，导体柱135与导电部113电导通，导体柱136与导电部114电导通。导体柱134～136分别未与下半部的导电部111电导通。
在上述构造中，无论是否用户的手指与导电部111接触，3根第1导体柱131～133都被检测为触摸点，是第1导体柱。1根导体柱134仅在用户的手指与导电部112接触的状态下被检测为触摸点，是第2导电柱。1根导体柱135仅在用户的手指与导电部113接触的状态下被检测为触摸点，是第2导电柱。1根导体柱136仅在用户的手指与导电部114接触的状态下被检测为触摸点，是第2导电柱。
在该情况下，例如，在用户未握持旋钮4的状态下，3根第1导体柱131～133被检测为触摸点。与此相对，在用户握持旋钮4的状态下，除了3根第1导体柱131～133之外，与上半部的导电部112～114中的用户的手指接触的导电部的个数相应的根数的第2导体柱被检测为触摸点。
这里，上半部的导电部112～114中的用户的手指接触的导电部的个数根据用户握持旋钮4的握持状态(例如用于握持的手指的根数等)而不同。即，旋钮4具有所检测的触摸点的个数根据用户的握持状态而不同的构造。因此，也能够基于该个数来判定用户握持旋钮4的握持状态。
如以上那样，实施方式3的操作输入装置100具备：操作用的旋钮4，其配置在触摸显示器1的显示区域内；多根导体柱13，它们设置于旋钮4，包括第1导体柱和第2导体柱，无论是否为用户的手指与旋钮4接触的状态，该第1导体柱都能够被检测为触摸点，仅在用户的手指与旋钮4接触的状态下，第2导体柱能够被检测为触摸点；触摸点检测部21，其在用户的手指未与旋钮4接触的状态下检测与第1导体柱对应的触摸点；位置判定部22，其在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，使用触摸点检测部21的检测结果判定第1导体柱的位置；以及位置估计部23，其在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，使用表示旋钮4中的多根导体柱13的位置关系的位置关系信息及表示多根导体柱13各自的位置的历史的位置历史信息，估计第2导体柱的位置。通过具备位置估计部23，尽管在用户的手指未与旋钮4接触的状态下多根导体柱13中的一部分导体柱(第2导体柱)未被检测为触摸点，也能够抑制旋钮位置检测的精度下降。
实施方式4.
图18A是示出实施方式4的旋钮的主要部分的立体图。图18B是示出实施方式4的旋钮的主要部分的俯视图。图19是示出实施方式4的控制装置的主要部分的框图。参照图18及图19对实施方式4的操作输入装置100进行说明。
另外，实施方式4的操作输入装置100的硬件结构与在实施方式1中参照图1说明的硬件结构相同，因此，引用图1并省略说明。此外，在图18中，针对与图2所示的结构部件等相同的结构部件等标注相同的标号并省略说明。此外，在图19中，针对与图8所示的模块相同的模块标注相同的标号并省略说明。
触摸点检测部21a除了具有通常的动作模式(以下称为“第1动作模式”。)之外，还具有检测灵敏度比第1动作模式下的检测灵敏度高的动作模式(以下称为“第2动作模式”。)。第1动作模式下的检测灵敏度与实施方式1～3的触摸点检测部21中的检测灵敏度同等。在第2动作模式下，例如能够使用所谓的“手套模式”。
这里，如图18所示，3根导体柱131～133配置在与等腰三角形的各顶点对应的位置。因此，相对于L1≒L3，L2＜L1且L2＜L3。即，3根导体柱131～133中的2根导体柱132、133互相接近地配置。
此外，3根导体柱131～133各自的底面积与图12所示的第2导体柱的底面积同等。因此，假设在无论是否为用户的手指与旋钮4接触的状态、触摸点检测部21a都以第1动作模式进行动作的情况下，仅在用户的手指与旋钮4接触的状态下，导体柱13被检测为触摸点。
但是，即便在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，通过触摸点检测部21a以第2动作模式进行动作，从而也能够伴随检测灵敏度的提高而将导体柱13检测为触摸点。但是，在该情况下，可能将3根导体柱131～133中的1根导体柱131检测为1个触摸点，并且将相互接近配置的2根导体柱132、133统一检测为1个触摸点。
图20A示出用户的手指与旋钮4接触且触摸点检测部21a以第1动作模式动作的状态。图中，I1示出由于存在各个导体柱13而检测到的静电电容值的波形的图像。ΔP1示出该波形中的波峰宽度。在图20A所示的状态下，波峰宽度ΔP1远小于相互接近配置的2根导体柱132、133之间的间隔L2，因此，3根导体柱131～133分别被检测为1个触摸点。在该情况下，通过使用触摸点信息，能够判定3根导体柱131～133各自的位置。
与此相对，图20B示出在用户的手指未与旋钮4接触且触摸点检测部21a以第2动作模式动作的状态。图中，I2示出由于存在各个导体柱13而检测到的静电电容值的波形的图像。ΔP2示出该波形中的波峰宽度。
在图20B所示的例子中，由于检测灵敏度的提高而使ΔP2大于ΔP1，将相互接近配置的2根导体柱132、133统一检测为1个触摸点。图中，I3示出作为该1个触摸点而被检测到的静电电容值的波形的图像，ΔP3示出该波形中的波峰宽度。如图20B所示，ΔP3＞ΔP2，与2根导体柱132、133对应的1个触摸点的面积大于与1根导体柱131对应的1个触摸点的面积。
即便在这样的情况下，通过使用触摸点信息、位置关系信息及位置历史信息，也能够估计3根导体柱131～133各自的位置。例如，能够使用触摸点信息来估计触摸显示器1的显示面上的旋钮4的位置，能够使用位置关系信息及位置历史信息来估计该旋钮4的位置处的各个导体柱13的位置。
基于以上的内容，实施方式4的控制装置5如以下那样动作。
即，触摸点检测部21a在用户的手指与旋钮4接触的状态下通过第1动作模式来检测触摸点，在用户的手指未与旋钮4接触的状态下通过第2动作模式来检测触摸点。
位置判定部22a在用户的手指与旋钮4接触的状态下，使用从触摸点检测部21a输出的触摸点信息(即触摸点检测部21a的检测结果)来判定3根导体柱131～133各自的位置。
位置估计部23a在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，使用从触摸点检测部21a输出的触摸点信息(即触摸点检测部21a的检测结果)以及存储于存储器7的位置关系信息及位置历史信息，来估计3根导体柱131～133各自的位置。
旋钮手指接触判定部24a在触摸点检测部21a以第1动作模式动作时，利用导体柱13仅在用户的手指与旋钮4接触的状态下被检测为触摸点，判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。另一方面，在触摸点检测部21a以第2动作模式动作时，由于无论是否为用户的手指与旋钮4接触的状态，导体柱13都被检测为触摸点，因此，旋钮手指接触判定部24a通过与实施方式2的旋钮手指接触判定部24相同的方法，判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。在这些的判定中，使用位置判定部22a的最近的过去的判定结果或位置估计部23a的最近的过去的估计结果。
接着，参照图21的流程图对实施方式4的控制装置5的动作进行说明。实施方式4的控制装置5按照规定的时间间隔重复执行以下的步骤ST21～ST25的处理。
首先，在步骤ST21中，旋钮手指接触判定部24a使用位置判定部22a的最近的过去的判定结果或位置估计部23a的最近的过去的估计结果，判定是否为用户的手指与旋钮4接触的状态。旋钮手指接触判定部24a将该判定结果输出到触摸点检测部21a，位置判定部22a及位置估计部23a。
在为用户的手指与旋钮4接触的状态的情况下(步骤ST21“是”)，在步骤ST22中，触摸点检测部21a通过第1动作模式来检测触摸点。接着，在步骤ST23中，位置判定部22a使用从触摸点检测部21a输出的触摸点信息，判定3根导体柱131～133各自的位置。
另一方面，在为用户的手指未与旋钮4接触的状态的情况下(步骤ST21“否”)，在步骤ST24中，触摸点检测部21a通过第2动作模式来检测触摸点。接着，在步骤ST25中，位置估计部23a使用从触摸点检测部21a输出的触摸点信息以及存储于存储器7的位置关系信息及位置历史信息，估计3根导体柱131～133各自的位置。
另外，实施方式4的操作输入装置100能够采用与在实施方式1中说明的变形例相同的各种变形例。例如，导体柱131～133的配置不限定于与等腰三角形的各顶点对应的位置，导体柱13的根数不限定于3根。
如以上那样，实施方式4的操作输入装置100具备：操作用的旋钮4，其配置在触摸显示器1的显示区域内；多根导体柱13，它们设置于旋钮4；触摸点检测部21a，其在用户的手指与旋钮4接触的状态下，通过第1动作模式检测与多根导体柱13对应的触摸点，并且，在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，通过第2动作模式检测与多根导体柱13对应的触摸点，该第2动作模式具有比第1动作模式下的检测灵敏度高的检测灵敏度；位置判定部22a，其在用户的手指与旋钮4接触的状态下，使用第1动作模式的检测结果来判定多根导体柱13的位置；以及位置估计部23a，其在用户的手指未与旋钮4接触的状态下，使用第2动作模式的检测结果来估计多根导体柱13的位置。通过具备位置估计部23a，尽管在用户的手指未与旋钮4接触的状态下无法准确地判定多根导体柱13中的一部分导体柱(被统一检测为1个触摸点的2根以上的导体柱)的位置，也能够抑制旋钮位置检测的精度下降。
另外，本申请发明在该发明的范围内，能够进行各实施方式的自由组合、或者各实施方式的任意的结构要素的变形、或者在各实施方式中能够省略任意的结构要素。
产业利用性
本发明的操作输入装置能够应用于车载信息设备等电子设备。
标号说明
1触摸显示器，2显示器，3触摸传感器，4旋钮，5控制装置，6处理器，7存储器，11外周导电部，12底面板，13导体柱，14中空部，21、21a触摸点检测部，22、22a位置判定部，23、23a位置估计部，24、24a旋钮手指接触判定部，31第1控制部，32第2控制部，100操作输入装置。

Claims (8)

1.一种操作输入装置，其中，
该操作输入装置具备：
操作用的旋钮，其配置在触摸显示器的显示区域内；
多根导体柱，它们设置于所述旋钮；
触摸点检测部，其检测与所述多根导体柱中的至少一部分导体柱对应的触摸点；
位置判定部，其使用所述触摸点检测部的检测结果，判定所述多根导体柱中的至少一部分导体柱的位置；以及
位置估计部，其在存在未由所述触摸点检测部检测为触摸点的导体柱的情况下，使用表示所述旋钮中的所述多根导体柱的位置关系的位置关系信息及表示所述多根导体柱各自的位置的历史的位置历史信息，估计未由所述触摸点检测部检测为触摸点的导体柱的位置。
2.根据权利要求1所述的操作输入装置，其特征在于，
所述位置估计部在用户的手指未与所述旋钮接触的状态下，估计未由所述触摸点检测部检测为触摸点的导体柱的位置。
3.一种操作输入装置，其中，
该操作输入装置具备：
操作用的旋钮，其配置在触摸显示器的显示区域内；
多根导体柱，它们设置于所述旋钮，包括第1导体柱和第2导体柱，无论是否为用户的手指与所述旋钮接触的状态，该第1导体柱都能够被检测为触摸点，仅在所述用户的手指与所述旋钮接触的状态下，该第2导体柱能够被检测为触摸点；
触摸点检测部，其在所述用户的手指未与所述旋钮接触的状态下，检测与所述第1导体柱对应的触摸点；
位置判定部，其在所述用户的手指未与所述旋钮接触的状态下，使用所述触摸点检测部的检测结果判定所述第1导体柱的位置；以及
位置估计部，其在所述用户的手指未与所述旋钮接触的状态下，使用表示所述旋钮中的所述多根导体柱的位置关系的位置关系信息及表示所述多根导体柱各自的位置的历史的位置历史信息，估计所述第2导体柱的位置。
4.根据权利要求3所述的操作输入装置，其特征在于，
所述触摸点检测部在所述用户的手指与所述旋钮接触的状态下，检测与所述第1导体柱及所述第2导体柱对应的触摸点，
所述位置判定部在所述用户的手指与所述旋钮接触的状态下，使用所述触摸点检测部的检测结果判定所述第1导体柱及所述第2导体柱的位置。
5.一种操作输入装置，其中，
该操作输入装置具备：
操作用的旋钮，其配置在触摸显示器的显示区域内；
多根导体柱，它们设置于所述旋钮；
触摸点检测部，其在用户的手指与所述旋钮接触的状态下，通过第1动作模式检测与所述多根导体柱对应的触摸点，并且，在所述用户的手指未与所述旋钮接触的状态下，通过第2动作模式检测与所述多根导体柱对应的触摸点，该第2动作模式具有比所述第1动作模式下的检测灵敏度高的检测灵敏度；
位置判定部，其在所述用户的手指与所述旋钮接触的状态下，使用所述第1动作模式的检测结果判定所述多根导体柱各自的位置；以及
位置估计部，其在所述用户的手指未与所述旋钮接触的状态下，使用所述第2动作模式的检测结果估计所述多根导体柱各自的位置。
6.根据权利要求5所述的操作输入装置，其特征在于，
在所述第1动作模式下，所述多根导体柱分别被检测为1个触摸点，在所述第2动作模式下，作为所述多根导体柱中的一部分导体柱的2根以上的导体柱被统一检测为1个触摸点。
7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的操作输入装置，其特征在于，
所述位置历史信息所表示的各位置是由所述位置判定部过去判定出的位置、或者由所述位置估计部过去估计出的位置。
8.根据权利要求2至6中的任意一项所述的操作输入装置，其特征在于，
该操作输入装置具备旋钮手指接触判定部，该旋钮手指接触判定部判定是否为所述用户的手指与所述旋钮接触的状态。
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