JP2011251647A - 車両用操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タッチ操作入力の選択操作性を向上させた車両用操作入力装置を提供する。
【解決手段】車両用操作入力装置１０は、タッチスイッチ１１を操作する操作状態にあるときスイッチ操作面１２を点灯又は点滅させ、タッチスイッチを操作していない操作待機状態にあるときスイッチ操作面を消灯させる光源１５と、
光源の動作形態に応じてタッチスイッチ１１のタッチ検知領域を決定するタッチ検知領域決定部２１とを備えている。タッチ検知領域決定部２１は、操作状態にあるときスイッチ操作面に対応する第１のタッチ検知領域２２を決定し、操作待機状態にあるとき第２のタッチ検知領域２３に変更する。
【選択図】図３

Description

本発明は、タッチ操作入力の選択操作性を向上させた車両用操作入力装置に関する。

車両の運転席の中央部付近に配置されたセンタークラスタには、例えばカーナビゲーション、オーディオやエアコンディショナ等の各種の車載機器を操作するための操作入力装置が設けられている。この操作入力装置は、各種車載機器に対応したスイッチ操作面を有するタッチスイッチをセンタークラスタの意匠パネルとして備えており、乗員（操作者）がタッチスイッチをタッチ操作することで、各種車載機器の動作設定を行うようになっている。

この操作入力装置には、タッチ操作された際にタッチスイッチの背面側を照らしてスイッチ操作面の視認性を高める照明装置（バックライト）が設けられている。乗員がタッチスイッチを操作しないと、照明装置が消灯してスイッチ操作面が消えたブラックアウトのままの状態に維持されており、スイッチ操作面を見えにくくすることでセンタークラスタの意匠性を高めている。

この種のタッチセンサ式操作入力装置にあっては、複数のスイッチ操作面のうち、選択しようとするスイッチ操作面を操作者により直接目視して確認することが必要である。しかしながら、操作者がスイッチ操作面をタッチ操作しなければ、タッチスイッチは、複数のスイッチ操作面が表示されないブラックアウトのままの状態に維持されるので、タッチ操作時にタッチスイッチのどの位置をタッチ操作したらよいのかを把握しにくい。

また、操作者がタッチスイッチをタッチ操作しようとする際には、スイッチ操作面が表示されない状態で、座席から離れた位置にあるセンタークラスタまで操作者の手指を伸ばすことでスイッチ操作面の位置を探さなければならないので、タッチ操作が面倒であり、操作性が高いものではない。

一方、スイッチ操作面に操作者の手指が近づくと、バックライトが第１のパターンで点灯され、タッチスイッチ（意匠パネル）の表面に光透過パターンを浮かび上がらせ、その浮かび上がった部分に操作者の手指が接触すると、第２のパターンで点灯され、光透過パターンの輝度、色等を変化させる静電容量式スイッチ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来の静電容量式スイッチ装置によると、スイッチ位置が明確に視認できるので、操作性を向上させて暗所での操作も可能にすることができるとしている。

特開２００６−１２８０１９号公報

ところで、仮に、車両の運転席の中央部付近に配置されたセンタークラスタに上記特許文献１記載の静電容量式スイッチ装置を使用した場合は、座席から離れた位置にあるセンタークラスタまで操作者の手指を伸ばしながら、選択しようとするスイッチ操作面内のタッチ反応位置を正確にタッチ操作する必要がある。しかしながら、スイッチ操作面が小さく形成されており、スイッチ操作面内のタッチ反応位置が決められた構成であると、そのタッチ反応位置を正確にタッチ操作できないことがあり、操作性が高いものであるとはいえないが、この対策は上記特許文献１記載の静電容量式スイッチ装置には講じられていない。このため、この種のタッチセンサ式操作入力装置の選択操作性を高いものにしたいという要望があった。

従って、本発明の目的は、タッチ操作入力の選択操作性を向上させた車両用操作入力装置を提供することにある。

［１］本発明は、上記目的を達成するため、車室内に設けられ、操作者の手指を接近又は接触させることで車載機器を操作する複数のスイッチ操作面を持つタッチスイッチと、前記タッチスイッチを操作する操作状態にあるとき前記スイッチ操作面を点灯又は点滅させ、前記タッチスイッチを操作していない操作待機状態にあるとき前記スイッチ操作面を消灯させる光源と、前記タッチ検知領域決定部は、前記操作状態にあるとき前記スイッチ操作面に対応する第１のタッチ検知領域を決定し、前記操作待機状態にあるとき第２のタッチ検知領域に変更することを特徴とする車両用操作入力装置を提供する。

［２］上記［１］記載の第２のタッチ検知領域は、前記第１のタッチ検知領域より広いことを特徴とする。

［３］上記［１］記載の制御装置は、前記第１のタッチ検知領域、及び前記第２のタッチ検知領域に前記操作者の手指が接近又は接触したか否かを監視し、前記操作者の手指が前記第２のタッチ検知領域に接近したとき前記光源を点灯又は点滅させ、前記操作者の手指が前記第１のタッチ検知領域に接触したとき前記車載機器の動作を実行させることを特徴とする。

［４］上記［１］記載の制御装置は、前記第１のタッチ検知領域に対して前記操作者の手指の接触が所定の時間内に検出されなかったとき前記操作待機状態に戻すことを特徴とする。

本発明によれば、複数のスイッチ操作面が表示されない状態で複数のスイッチ操作面の選択操作を行う場合でも、スイッチ操作面の選択操作性を向上させることができる。

本発明の好適な実施の形態に係る操作入力装置を備えた車両の運転席前方車内を示す概略図である。 実施の形態に係る操作入力装置の概略構成を説明するための図である。 実施の形態に係る操作入力装置の一構成例を示す概略ブロック図である。 タッチ検知領域を説明するための図である。 実施の形態に係る操作入力装置のタッチセンサ検出回路の一構成例を示す概略ブロック図である。 実施の形態に係る操作入力装置の動作を説明するために用いる信号波形図であり、（ａ）はタッチ操作による静電容量の検出信号を、（ｂ）は感度１の出力信号を、（ｃ）は感度２の検出信号をそれぞれ示す。 実施の形態に係る操作入力装置の動作態様を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

（車両の前部座席前方の全体構成）
図１において、車両１の前部座席の前方には、計器類や助手席用エアバッグなどが装着された合成樹脂製のインストルメントパネル２が車幅方向に配置されている。このインストルメントパネル２の中央部付近にはセンタークラスタ３が配置されている。このセンタークラスタ３の意匠面側には各種の選択画面を表示可能なディスプレイ４が設けられている。

このセンタークラスタ３のディスプレイ４の周辺部には、図１に示すように、各種の車載機器を入力操作する操作入力装置１０が設けられている。この操作入力装置１０は、車載機器を作動させる際のタッチ操作装置として好適に使用される。操作入力装置１０の操作対称となる車載機器は、車両１の室内に設置された操作機器である。この操作機器は、一例として、例えばカーナビゲーション、オーディオやエアコンディショナなどの車両１の室内に設置された操作機器である。

（操作入力装置の構成）
この操作入力装置１０には、図１及び図２に示すように、タッチスイッチとして機能する意匠パネル１１が設けられている。この意匠パネル１１の裏面には、各種の操作機器に対応するスイッチ操作面１２を表示する操作表示部１３が設けられている。この操作表示部１３には、例えばプラスチック板、プラスチックフィルムあるいはプラスチックシートなどが好適に用いられる。その透明樹脂材の材質としては、例えばアクリル系樹脂あるいはポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。

この操作表示部１３には、例えば表示形状に対応した部分を除いてシルク印刷を施した遮光性の印刷層が形成されている。この印刷層には、印刷が施されていないスイッチ操作面１２となる光透過牲の抜き表示部が形成されている。その抜き表示部は、文字、数字、図形、記号あるいは絵柄などからなる。なお、意匠パネル１１の裏面に印刷層を直接印刷したものであってもよい。

意匠パネル１１の裏面側を照明する光源の消灯時は、スイッチ操作面１２を表示しない。その光源の点灯時には、可視光は、意匠パネル１１の印刷が施されている領域で遮光され、意匠パネル１１の印刷が施されていない領域であるスイッチ操作面１２で透過される。このスイッチ操作面１２は、抜き表示部である表示領域に対応するタッチ反応領域とされている。

この操作表示部１３の裏面には、図２に示すように、静電容量式のタッチセンサ１４が配設されている。このタッチセンサ１４は、乗員の手指の接近又は接触を検出するスイッチ素子である静電容量検出用の透明電極を備えている。その透明電極は、例えば可視光に対して透明なＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの金属酸化物の薄膜によりパターン状に形成されている。なお、意匠パネル１１の内部にタッチセンサ１４を設置してもよい。

このタッチセンサ１４の裏面には、図２に示すように、複数の発光ダイオード１５（以下、「ＬＥＤ１５」という。）を実装したＬＥＤ基板１６が配設されている。このＬＥＤ１５は、意匠パネル１１を背面照射する光源とされており、複数のスイッチ操作面１２のそれぞれに対応して、ＬＥＤ基板１６上に個別に実装されている。

ＬＥＤ１５が点灯又は点滅することで意匠パネル１１のスイッチ操作面１２を照明したとき、操作入力装置１０は車載機器を操作する操作状態となる。乗員は、意匠パネル１１に表示される複数のスイッチ操作面１２をタッチセンサ１４で選択指定することにより、そのスイッチ操作面１２に対応する機能項目をディスプレイ４の画面に表示させたり、スイッチ操作面１２に対応する車載機器に所望の動作を実行させたりすることができる。

ところで、乗員がタッチセンサ１４をタッチ操作しない場合は、意匠パネル１１の複数のスイッチ操作面１２が消えたブラックアウトのままの状態が続く操作待機状態（ＬＥＤ消灯時）となる。この操作待機状態においては、乗員は、意匠パネル１１のどの位置をタッチ操作したらよいのかを把握しにくい。

この実施の形態では、複数のスイッチ操作面が表示されない状態で複数のスイッチ操作面の選択操作を行う場合でも、意匠パネル１１のスイッチ操作面１２の選択操作性を向上させた操作入力装置１０に主要な構成を有している。従って、上記操作入力装置１０の構成については図示例に限定されるものではない。

（操作入力制御装置の構成）
図示例による操作入力装置１０は、図３に示すように、タッチセンサ１４とＬＥＤ１５の駆動を制御する操作入力制御装置２０を備えている。この操作入力制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭからなるＣＰＵユニットであるマイクロコンピュータからなる（以下、「マイコン２０」という。）。そのマイコン２０には、ＬＥＤ駆動回路１７を介して接続されたＬＥＤ１５と、タッチセンサ検出回路１８を介して接続されたタッチセンサ１４とが電気的に接続されている。このマイコン２０は、タッチセンサ検出回路１８からの信号により、ＬＥＤ駆動回路１７を介してＬＥＤ１５を点灯、点滅又は消灯させる。

（タッチ検知領域決定部の構成）
マイコン２０には更に、図３に示すように、ＬＥＤ１５の動作形態に応じて、タッチセンサ１４のタッチ検知領域を決定するタッチ検知領域決定部２１が設けられている。ここで、タッチ検知領域を決定するとは、タッチ検知領域を縮小したり、あるいは拡大したりすることをいう。

このタッチ検知領域決定部２１は、複数のスイッチ操作面１２について、ＬＥＤ点灯・点滅時におけるタッチセンサ１４の静電容量の第１の閾値（検知閾値電圧）と、ＬＥＤ消灯時におけるタッチセンサ１４の静電容量の第２の閾値（検知閾値電圧）とに関するデータを記憶している。その第１の閾値とタッチセンサ１４からの検出信号とに基づいて第１のタッチ検知領域２２が決定され、第２の閾値とタッチセンサ１４からの検出信号とに基づいて第２のタッチ検知領域２３が決定されるようになっている。

静電容量検出用の透明電極１４ａが存在するスイッチ操作面１２に対応する第１のタッチ検知領域２２は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、感度１に設定される。一方、透明電極１４ａの存在しないスイッチ操作面１２に対応する第２のタッチ検知領域２３は、第１のタッチ検知領域２２の検知領域より広く設定されている。ＬＥＤ消灯時においては、第１のタッチ検知領域２２を含む第２のタッチ検知領域２３でタッチ操作が可能とされており、互いに隣接するスイッチ操作面１２の間に乗員の手指が接近又は接触しても、タッチ検出することができるようになっている。

（タッチセンサ検出回路の構成）
図５を参照すると、図５には、この実施の形態に係るタッチセンサ検出回路１８の一構成例が示されている。交流信号を出力する発振器１８ｄは、この発振器１８ｄから出力された交流信号を増幅するオペアンプ１８ｃと、そのオペアンプ１８ｃによって増幅された交流信号を調整する負荷抵抗１８ｂを介して直列にタッチセンサ１４のコネクタ部１８ａに接続されている。

このタッチセンサ１４の透明電極１４ａは、図４及び図５に示すように、リード線１４ｂを介してコネクタ部１８ａに接続されている。そのコネクタ部１８ａと負荷抵抗１８ｂとの間にはオペアンプ１８ｅの一端が接続されている。そのオペアンプ１８ｅの他端には、所定の周波数のみを通過させてノイズを除去するＢＰＦ（Band-Pass-Filter）１８ｆと、交流信号を整流するダイオード等からなる整流器１８ｇと、整流された整流信号をＤＣ信号にするＬＰＦ（Low-Pass-Filter）１８ｈとが直列に接続されている。

発振器１８ｄから出力される交流信号が、オペアンプ１８ｃ及び負荷抵抗１８ｂを介してタッチセンサ１４に入力されると、このタッチセンサ１４は、交流電圧が印加された状態となる。ここで、例えば乗員が意匠パネル１１のスイッチ操作面１２にタッチ操作すると、乗員の手指と透明電極１４ａとの間に静電容量が形成され、交流電圧により交流電流が乗員の手指を介して通電する。これにより、タッチセンサ１４のコネクタ部１８ａの交流信号の振幅は低下する。この電圧信号をオペアンプ１８ｅで増幅し、ＢＰＦ１８ｆの通過後に整流器１８ｇで整流し、ＬＰＦ１８ｈにより直流信号としてタッチ操作により変化した検出信号Ｖｓが出力される。

（マイコンへ入力する出力電圧）
図６を参照すると、図６（ａ）〜（ｃ）には、操作入力装置１０の動作を説明するために用いる信号波形が示されている。以下の説明では、乗員がスイッチ操作しない状態で出力される基準電圧１００（Ｖｓ）を２Ｖとし、ＬＥＤ点灯又はＬＥＤ点滅時におけるタッチ検知領域決定部２１により決定された第１の閾値４０を１．５Ｖとし、ＬＥＤ消灯時におけるタッチ検知領域決定部２１により決定された第２の閾値４１を１．７Ｖとする。

乗員が手指によって第１のタッチ検知領域２２に接近又は接触したタッチ区間においては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、検出電圧（検出信号）１０１は、第１のタッチ検知領域２２に接近又は接触により発生した静電容量に基づいて基準電圧１００から検出電圧Ｖ_Ａに降下する。この検出電圧Ｖ_Ａは、タッチセンサ検出回路１８を介してマイコン２０に出力される。

マイコン２０は、第１の閾値４０と検出電圧Ｖ_Ａとに基づいて、乗員によってスイッチ操作面１２にタッチ操作がされたか否かを判定する。図６（ａ）及び（ｂ）に示す検出電圧Ｖ_Ａは、コンパレータ回路等による比較を行い、タッチ検知領域決定部２１では、第１のタッチ検知領域２２におけるタッチ操作が行われたことを決定することになる。

乗員が手指によって第２のタッチ検知領域２３に接近又は接触したタッチ区間においては、図６（ｃ）に示すように、検出電圧（検出信号）１０２は、第２のタッチ検知領域２３に接近又は接触により発生した静電容量に基づいて基準電圧１００から検出電圧Ｖ_Bに降下する。この検出電圧Ｖ_Bは、タッチセンサ検出回路１８を介してマイコン２０に出力される。

マイコン２０は、第２の閾値４１と検出電圧Ｖ_Bとに基づいて、乗員によってスイッチ操作面１２にタッチ操作がされたか否かを判定する。図６（ｃ）に示す検出電圧Ｖ_Bは、コンパレータ回路等による比較を行い、タッチ検知領域決定部２１では、第２のタッチ検知領域２３におけるタッチ操作が行われたことを決定することになる。

（操作入力装置の動作態様）
次に、図７のフローチャートを参照しながら、この実施の形態における操作入力装置１０によって行われる動作態様の一例を説明する。以下の動作態様の説明においては、特に記載のない限り、マイコン２０が行うものとする。また、図６（ｂ）に示す第１の閾値４０を感度１とし、図６（ｃ）に示す第２の閾値４１を感度２とする。図４に示す第２のタッチ検知領域２３は、第１のタッチ検知領域２２の感度１より検出感度の高い感度２に設定されているものとする。

いま、意匠パネル１１の複数のスイッチ操作面１２が消えたブラックアウトのままの状態が続く操作待機状態にある（ステップＳ１）。このＬＥＤ消灯時において、タッチ検知領域決定部２１では、タッチセンサ１４の静電容量が感度１より高い感度２に設定され、第１のタッチ検知領域２２を含む第２のタッチ検知領域２３でタッチ操作が可能とされる（ステップＳ２）。この処理中において、マイコン２０では、乗員の手指がタッチセンサ１４に接近したか否かを監視している（ステップＳ３）。

このステップＳ３の処理において、乗員の手指がタッチセンサ１４に接近していないと判断した場合は、ステップＳ３へ戻り、同様の処理を繰り返す。もし、乗員の手指がタッチセンサ１４に接近したと判断したならば、マイコン２０は、ＬＥＤ駆動回路１７を介してＬＥＤ１５を点灯又は点滅させる（ステップＳ４）。そして、次のステップＳ５へ移行する。この処理中において、タッチ検知領域決定部２１では、タッチセンサ１４の静電容量が感度１に設定され、第１のタッチ検知領域２２のみでのタッチ操作が可能とされ、次のステップＳ６へ移行する。

このステップＳ６の処理において、マイコン２０では、乗員の手指がタッチセンサ１４に接触したか否かを監視している。もし、乗員の手指がタッチセンサ１４に接触したと判断されれば、次のステップＳ７へ移行する。このステップＳ７の処理において、接触したタッチセンサ１４に対応する車載機器の設定状態などをディスプレイ４に表示したり、車載機器を動作させるべく所定の操作を行ったりする。

ステップＳ６の処理において、乗員の手指がタッチセンサ１４に接触していないと判断した場合は、例えば１０秒程度の所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ８）。もし、所定の時間が経過していないと判断したならば、ステップＳ６へ戻り、同様の処理を繰り返す。もし、所定の時間が経過したと判断した場合は、ステップＳ１へ戻る。そして、意匠パネル１１に表示される複数のスイッチ操作面１２が消えた操作待機状態を維持する。

以上の処理により、スイッチ操作面１２が消えた操作待機状態にあっても、ＬＥＤ１５を点灯又は点滅させることでスイッチ操作面１２の選択性を向上させることができるようになる。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態に係る操作入力装置１０によれば、ＬＥＤ消灯時、及びＬＥＤ点灯又はＬＥＤ点滅時のそれぞれのＬＥＤ動作形態に応じてタッチ操作がなされたか否かを判定する静電容量の感度を調整する構成となっている。このため、意匠パネル１１の複数のスイッチ操作面１２が消えたブラックアウトのままの状態が続く操作待機状態にあって複数のスイッチ操作面１２の選択操作を行う際に、タッチセンサ１４の透明電極１４ａとして機能する面積が拡大するので、タッチ操作の検出性能を向上することができる。それに加えて、意匠パネル１１のスイッチ操作面１２を操作する流れの中でスイッチ操作面１２の選択操作を容易に、円滑に且つ確実に行うことが可能になる。

以上の説明からも明らかなように、本発明の車両用操作入力装置を上記各実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記各実施の形態、変形例及び図示例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。本発明にあっては、例えば次に示すような他の実施の形態も可能である。

（他の実施の形態）
（１）図示例では、ＬＥＤ消灯時、及びＬＥＤ点灯又はＬＥＤ点滅時のそれぞれのＬＥＤ動作形態に応じて検出電圧閾値を変更することにより、第１及び第２のタッチ検知領域２２，２３を可変する構成例について説明したが、これに限定されるものではない。これらのタッチ検知領域を可変する構成の他の一例としては、第１及び第２の閾値４０，４１を同じ値に設定して、発振器の振幅を変えることでタッチ検知領域を可変する構成としてもよい。ＬＥＤ消灯時においては、発振器の振幅を大きく設定する。
（２）タッチ検知領域を可変する構成の更に他の一例としては、受信側のアンプのゲインを変えることでタッチ検知領域を可変する構成であってもよく、種々の形態を採用することができることは勿論である。
（３）図示例では、タッチセンサ１４としては、静電容量式のものを例示したが、例えば感圧、光学、電波などによる接触検知方式や非接触検知方式のセンサであってもよい。
（４）図示例では、センタークラスタ３のディスプレイ４の周辺部に操作入力装置１０を設けていたが、例えば乗員が前傾姿勢を取らなければ操作困難なセンタークラスタ３以外のインストルメントパネル２の意匠面やディスプレイ４の画面などに設けるようにしてもよい。

１…車両、２…インストルメントパネル、３…センタークラスタ、４…ディスプレイ、１０…操作入力装置、１１…意匠パネル、１２…スイッチ操作面、１３…操作表示部、１４…タッチセンサ、１４ａ…透明電極、１４ｂ…リード線、１５…ＬＥＤ、１６…ＬＥＤ基板、１７…ｌＥＤ駆動回路、１８…タッチセンサ検出回路、１８ａ…コネクタ部、１８ｂ…負荷抵抗、１８ｃ，１８ｅ…オペアンプ、１８ｄ…発振器、１８ｆ…ＢＰＦ、１８ｇ…整流器、１８ｈ…ＬＰＦ、２０…マイコン、２１…タッチ検知領域決定部、２２…第１のタッチ検知領域、２３…第２のタッチ検知領域、４０…第１の閾値、４１…第２の閾値、１００…基準電圧、１０１，１０２…検出信号

Claims (4)

1. 車室内に設けられ、操作者の手指を接近又は接触させることで車載機器を操作する複数のスイッチ操作面を持つタッチスイッチと、
   前記タッチスイッチを操作する操作状態にあるとき前記スイッチ操作面を点灯又は点滅させ、前記タッチスイッチを操作していない操作待機状態にあるとき前記スイッチ操作面を消灯させる光源と、
   前記光源を制御する制御装置と、
   前記光源の動作形態に応じて、前記タッチスイッチのタッチ検知領域を決定するタッチ検知領域決定部とを備え、
   前記タッチ検知領域決定部は、前記操作状態にあるとき前記スイッチ操作面に対応する第１のタッチ検知領域を決定し、前記操作待機状態にあるとき第２のタッチ検知領域に変更することを特徴とする車両用操作入力装置。
2. 前記第２のタッチ検知領域は、前記第１のタッチ検知領域より広いことを特徴とする請求項１記載の車両用操作入力装置。
3. 前記制御装置は、前記第１のタッチ検知領域、及び前記第２のタッチ検知領域に前記操作者の手指が接近又は接触したか否かを監視し、前記操作者の手指が前記第２のタッチ検知領域に接近したとき前記光源を点灯又は点滅させ、前記操作者の手指が前記第１のタッチ検知領域に接触したとき前記車載機器の動作を実行させることを特徴とする請求項１記載の車両用操作入力装置。
4. 前記制御装置は、前記第１のタッチ検知領域に対して前記操作者の手指の接触が所定の時間内に検出されなかったとき前記操作待機状態に戻すことを特徴とする請求項１記載の車両用操作入力装置。

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