JP2018092317A - 操作入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の指が触れていても使用者の意図する一つの位置を精度良く特定することができる操作入力装置を提供する。【解決手段】タッチパネル５４が、押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び接触位置に寄生する静電容量を検出する。そして、操作入力制御部１０２が、操作面が押されたとの判定が確定したタイミング直前の所定期間βの平均静電容量Ａｖｅ．βと、更に前の所定期間αの平均静電容量Ａｖｅ．αと、を求める。そして、平均静電容量Ａｖｅ．αと平均静電容量Ａｖｅ．βとに基づいて平均静電容量の変化率Ｃｒを、それぞれの座標について算出して比較し、変化率が大きい座標を押圧された位置と特定する。【選択図】図２

Description

本発明は、操作面を押圧することで操作が入力される操作入力装置に関する。

例えばタッチパネルについて、押された場所を精度よく検出することができる方法として特許文献１が提案されている。特許文献１には、静電容量検出型入力装置（タッチパネル）の背面の四隅にクリック式タクトスイッチを配置し、クリック式タクトスイッチがオンしたタイミングで、タッチパネルが検出したタッチ位置を出力することが記載されている。

特開２００６−３２３４５７号公報

タッチパネルを操作する際に、１つの位置を操作するつもりが、誤って複数の位置に指が触れてしまうことがある。特許文献１に記載の方法では、クリック式タクトスイッチがオンするタイミングで、複数の指がタッチパネルに触れていた場合に、タッチパネルに指が触れたことは検出できるものの、どの位置を指定したのかまでは特定できない。

そこで、本発明は、例えば、複数の指が触れていても使用者の意図する一つの位置を精度良く特定することができる操作入力装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び前記接触位置に対応する前記指の接触面積に関する情報を検出する接触検出部と、前記操作面に対して前記指による入力がなされたと判定したタイミング直前の所定期間内における前記複数の指の夫々の前記接触面積に関する情報の変化量に基づいて、前記複数の指の夫々の接触位置のうちの一つの位置を特定する特定部と、を備えることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、操作面を押圧することで操作が入力される操作入力装置の入力検出方法であって、接触検出部が検出した押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び前記接触位置に対応する前記指の接触面積に関する情報を取得する取得工程と、前記操作面に対して前記指による入力がなされたと判定したタイミング直前の所定期間内における前記複数の指の夫々の前記接触面積に関する情報の変化量に基づいて、前記複数の指の夫々の接触位置のうちの一つの位置を特定する特定工程と、を含むことを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の入力検出方法を、コンピュータにより実行させることを特徴としている。

本発明の第１の実施例にかかる操作入力装置の斜視図である。 図１に示された操作入力装置の機能的構成を示したブロック図である。 図１に示された操作入力装置の動作例の説明図である。 図３に示された状態における静電パッドで検出された座標と荷重重心座標との関係を示した説明図である。 静電容量と荷重値の変化例を示したグラフである。 図３に示された操作入力制御部の動作のフローチャートである。 本発明の第２の実施例にかかる操作入力装置の斜視図である。 図７に示された操作入力装置の矢印Ａ方向から見た概略断面図である。 図７に示された操作入力装置の動作例の説明図である。 図９に示された状態における静電パッドで検出された座標と荷重重心座標との関係を示した説明図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる操作入力装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる操作入力装置は、接触検出部が、押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び接触位置に対応する指の接触面積に関する情報を検出する。そして、特定部が、操作面に対して指による入力がなされたと判定したタイミング直前の所定期間内における複数の指の夫々の接触面積に関する情報の変化量に基づいて、複数の指の夫々の接触位置のうちの一つの位置を特定する。このようにすることにより、複数の指の接触面積の変化の違いにより、使用者が意図した一つの位置を特定することができる。したがって、複数の指が触れていても使用者の意図する一つの位置を精度良く特定することができる。

また、操作面への荷重を検出する荷重検出部を更に備え、特定部は、荷重検出部が所定値以上の荷重を検出したときに操作面に対して指による入力がなされたと判定してもよい。このようにすることにより、荷重検出部が所定値以上の荷重を検出したと判定したタイミングを指による入力がなされたタイミングとして、使用者が意図した一つの位置を特定することができる。したがって、使用者が指に力を込めて押したと確実に判定できるタイミング基づいて、一つの位置を特定することができる。

また、接触検出部は、操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置に寄生する静電容量を検出し、特定部は、接触面積に関する情報の変化量として、静電容量の増加率を利用するようにしてもよい。このようにすることにより、静電容量式のタッチパネルにおいて、複数の指が触れていても使用者の意図する一つの位置を精度良く特定することができる。

また、特定部は、前記静電容量の増加率が最も大きい前記接触位置を、前記一つの位置として特定してもよい。このようにすることにより、静電容量が大きく増加することで、接触面積が増加したことを検出することができる。つまり、指が押し込まれること検出でき、使用者が力を込めた位置を特定することができる。

また、操作面内の夫々独立した複数の領域を操作有効領域として設定する設定部を備え、特定部は、複数の指の夫々の接触位置のうちの操作有効領域に含まれる位置を、一つの位置として特定してもよい。このようにすることにより、例えばタッチパネルに表示されたボタンの範囲を一つの位置として特定することができる。

また、操作面内の夫々独立した複数の領域を夫々個別に押し上げ可能な押上げ部を備え、設定部は、押上げ部により押し上げられた領域を、操作有効領域として設定してもよい。このようにすることにより、押上げ部により押し上げられた領域、例えば押しボタン等を一つの位置として特定することができる。

また、本発明の一実施形態にかかる入力検出方法は、接触検出工程で、押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び接触位置に対応する指の接触面積に関する情報を検出する。そして、特定工程で、操作面に対して指による入力がなされたと判定したタイミング直前の所定期間内における複数の指の夫々の接触面積に関する情報の変化量に基づいて、複数の指の夫々の接触位置のうちの一つの位置を特定する。このようにすることにより、複数の指の接触面積の変化の違いにより、使用者が意図した一つの位置を特定することができる。したがって、複数の指が触れていても使用者の意図する一つの位置を精度良く特定することができる。

また、上述した入力検出方法をコンピュータにより実行させる入力検出プログラムとしてもよい。このようにすることにより、コンピュータを用いて、複数の指の接触面積の変化の違いにより、使用者が意図した一つの位置を特定することができる。したがって、複数の指が触れていても使用者の意図する一つの位置を精度良く特定することができる。

本発明の第１の実施例にかかる操作入力装置を図１乃至図６を参照して説明する。操作入力装置５０は、支持板５１と、荷重センサ５２と、ディスプレイ５３と、タッチパネル５４と、を備えている。

荷重センサ５２は、ディスプレイ５３の四隅に対応する支持板５１上の位置に４つ配設されている。複数の荷重センサ５２は、荷重がかかる方向（押圧される方向）と直交する方向に離間して配置される。なお、荷重センサ５２は例えばタッチパネル５４が押圧されることによる荷重値を検出できればよいので、１つ以上であればよい。荷重センサ５２は、例えばひずみセンサや圧電センサ等静電パッド３にかかる荷重を検出することができれば特に限定されない。

ディスプレイ５３は、例えば液晶ディスプレイであって、支持板５１上に荷重センサ５２を挟むようにして配置される。ディスプレイ５３は、図１に示したように、操作入力用のボタン５３ａ、５３ｂ、５３ｃ等が表示される。

タッチパネル５４はディスプレイ５３の表示面上に重ねられて配置される。タッチパネル５４は、使用者の指先と導電膜の間での静電容量の変化を捉えて指の接触位置や検出する静電容量方式のタッチパネルである。また、タッチパネル５４は、接触位置の静電容量は当該位置に接触している指の接触面積と比例するので、静電容量から指の接触面積を求めることができる。つまり、タッチパネル５４の表面が操作面となり、タッチパネル５４が操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び接触位置に対応する指の接触面積に関する情報を検出する接触検出部として機能する。

なお、本実施例では、静電容量方式のタッチパネルで説明するが、指先の接触位置や接触面積が検出できれば、他の方式のタッチパネルでもよい。例えば、液晶パネルの各画素に光センサを内蔵し、各画素に外部から入射した光の強度に基づいて、指が液晶パネルに接触している領域を検出可能な光センサ内蔵液晶をタッチパネルとして利用してもよい。即ち、タッチパネル５４は、押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び接触位置に対応する指の接触面積に関する情報を検出する接触位置検出部として機能する。

次に、本実施例の操作入力装置５０の機能的構成を図２を参照して説明する。

図２に示したように、操作入力装置５０は、図１に示した構成に加えて、操作入力制御部１０２を備えている。

操作入力制御部１０２は、タッチパネル５４が検出した複数の指の接触位置（座標）及び静電容量値と、荷重センサ５２が検出した荷重値と、に基づいて実際の操作（押圧）された位置を特定する。また、操作入力制御部１０２は、ボタン５３ａ、５３ｂ、５３ｃの表示範囲を操作有効領域として設定している。

次に、上述した操作入力制御部１０２との動作について図３乃至図５を参照して説明する。図３及び図４は、中指ｍｆでボタン５３ｃを操作しようとして、人差し指ｏｆがボタン５３ａに触れていた場合を示す模式図である。ここで、中指ｍｆで押圧してタッチパネル５４で検出された座標をＡ、人差し指ｏｆで押圧してタッチパネル５４で検出された座標をＢとする（図４参照）。なお、図４で破線で囲まれた領域が操作有効領域となっている。

図５は、上段が座標Ａにおける静電容量の変化例を示したグラフ、中段が座標Ｂにおける静電容量の変化例を示したグラフ、下段が荷重センサ５が検出した荷重値の変化例を示したグラフである。

使用者がタッチパネル５４（操作面）に指を近づけると、操作入力制御部１０２は、タッチパネル５４で検出された静電容量が監視閾値Ｃｔｈ以上となった領域を接触領域として検出する。図３及び図４の例では、接触領域の中心として座標Ａ、Ｂが検出され、座標Ａ、Ｂについての静電容量の監視がスタートしたとする（図５の時刻ｔ１、ｔ２）。このスタート以降、監視閾値Ｃｔｈを下回るまで（図５の時刻ｔ８、ｔ９）、座標Ａ、Ｂについての静電容量の値を蓄積する。

続いて使用者が、所望のボタン５３ｃを押圧すると、操作入力制御部１０２は、荷重センサ５２により検出された荷重値を取得し、荷重値が押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上の荷重が（図５の時刻ｔ６）、押し判定時間閾値Ｔｔｈ以上の期間継続した場合に、タッチパネル５４（操作面）が押されたと判定する（図５の時刻ｔ７）。

操作入力制御部１０２は、操作面が押されたと判定した場合に、その直前の座標Ａ、Ｂの静電容量の変化率（増加率）を算出して比較し、静電容量の増加率が大きい方の座標に対応するボタンが押されたと認識する。

具体的には、座標Ａ、Ｂの静電容量について、以下の２つの値を求める。まず、操作面が押されたとの判定が確定したタイミング（時刻ｔ７）から押し判定時間閾値Ｔｔｈの時間だけ前である荷重が最初に押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となった時点（時刻ｔ６）と、その押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となった時点から時間βだけ遡った時点（時刻ｔ５）と、の期間（ｔ５〜ｔ６）の平均静電容量Ａｖｅ．βを求める。

そして、荷重が最初に押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となった時点（時刻ｔ６）から時間βよりも長い時間ΔＴだけ遡った時点（時刻ｔ４）と、そのΔＴだけ遡った時点から時間αだけ遡った時点（時刻ｔ３）と、の期間（ｔ３〜ｔ４）の平均静電容量Ａｖｅ．αを求める。

そして、時間ΔＴの間の平均静電容量の増加率Ｃｒ＝（Ａｖｅ．β−Ａｖｅ．α）／ΔＴを、それぞれの座標について算出して比較する。図５の例では、座標Ａの増加率Ｃｒが大きいため、座標Ａが押圧された位置と特定される。本実施例のように、１点の静電容量ではなく、特定期間の平均静電容量を使って増加率を算出している。つまり、押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となった時点の直前の２つの期間（α、β）それぞれの平均静電容量に基づいて増加率を算出している。したがって、突発的なノイズの影響による誤作動を抑制することができる。

即ち、操作面に対して指による入力がなされたと判定した（荷重センサ５２が所定値以上の荷重を検出したと判定した）タイミング直前の所定期間（ΔＴ）内における複数の指の夫々の接触面積に関する情報の変化量（静電容量の増加率Ｃｒ）に基づいて、静電容量の増加率Ｃｒが最も大きい接触位置を一つの位置を特定している。

そして、座標Ａが操作有効領域内に位置しているので、座標Ａに対応するボタン５３ｃが押されたと判定して、ナビゲーション装置等の操作入力装置５０により操作がなされる機器にコマンド等を送信する。

なお、監視閾値Ｃｔｈ、押し判定荷重閾値Ｐｔｈ、押し判定時間閾値Ｔｔｈ、時間α、時間β、時間ΔＴの各パラメータは、タッチパネル５４の特性や使用環境等により実験に基づいて好適に設定すればよい。また、押し判定時間閾値Ｔｔｈと時間αと時間βは同じ値であってもよいし異なる値であってもよい。更には、図５の例では、時刻ｔ５〜ｔ６間でＡｖｅ．βを算出していたが、これに限らず操作面が押されたとの判定が確定したタイミング（時刻ｔ７）直前の期間であればよい。

接触面積の大きさは、指の角度や使う指に依存し、単に接触面積が大きい指が押圧した指と判定すると不正確な結果となる場合がある。そこで、本実施例では、１つの指について、その指がつぶれて接触面積が増加することに着目し、荷重が所定値以上となった直前（つまり押しが検出された直前）に、どの指が最もつぶれたかを調べることにより、つまり、接触面積の大きさではなく、接触面積の変化量の大きさにより、ボタンを押した指を特定している。

ここで、上述した操作入力制御部１０２の動作（入力検出方法）を図６のフローチャートにまとめる。まず、タッチパネル５４で検出された静電容量が監視閾値Ｃｔｈ以上となった位置があるか否かを判定し、ある場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）は当該位置の静電容量の変化の監視をスタートさせる（ステップＳ１０２）。以降他に監視閾値Ｃｔｈ以上となった位置が検出された場合は逐次静電容量の変化の監視をスタートさせる。

次に、荷重センサ５２が検出した荷重値が押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となる期間が押し判定時間閾値Ｔｔｈ以上継続した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ、ステップＳ１０４：ＹＥＳ）は、平均静電容量Ａｖｅ．αとＡｖｅ．βとを算出する（ステップＳ１０５）。一方、ステップＳ１０３がＮＯの場合はステップＳ１０３で待機し、ステップＳ１０４がＮＯの場合（荷重値が押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となる期間が押し判定時間閾値Ｔｔｈ以上継続しなかった場合）は、ステップＳ１０１に戻る。

次に、算出した平均静電容量Ａｖｅ．αとＡｖｅ．βに基づいて、監視対象の位置毎に時間ΔＴの間の平均静電容量の増加率Ｃｒを算出して比較し、押圧位置を特定する（ステップＳ１０６）。そして、その特定された位置が操作有効領域内であった場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）は当該操作有効領域に対応するボタンが押されたと判定する（ステップＳ１０８）。

図６に示したフローチャートは、ステップＳ１０２が取得工程、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６が特定工程として機能する。

本実施例によれば、タッチパネル５４が、押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び接触位置に寄生する静電容量を検出する。そして、操作入力制御部１０２が、操作面が押されたとの判定が確定したタイミングから押し判定時間閾値Ｔｔｈの時間だけ前である荷重が最初に押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となった時点と、その押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となった時点から時間βだけ遡った時点と、の期間の平均静電容量Ａｖｅ．βと、荷重が最初に押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上となった時点から時間βよりも長い時間ΔＴだけ遡った時点と、そのΔＴだけ遡った時点から時間αだけ遡った時点（時刻ｔ３）と、期間の平均静電容量Ａｖｅ．αと、を求める。そして、時間ΔＴの間の平均静電容量の増加率Ｃｒ＝（Ａｖｅ．β−Ａｖｅ．α）／ΔＴを、それぞれの座標について算出して比較し、増加率Ｃｒが大きい座標を押圧された位置と特定する。このようにすることにより、複数の指の接触面積の変化の違いにより、使用者が意図した一つの位置を特定することができる。したがって、複数の指が触れていても使用者の意図する一つの位置を精度良く特定することができる。

また、操作面への荷重を検出する荷重センサ５２を備え、操作入力制御部１０２は、荷重センサ５２が押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上の荷重を検出したと判定したタイミングの直前の所定期間α、β内における複数の指の夫々の平均静電容量に基づいて、複数の指の夫々の接触位置のうちの一つの位置を特定している。このようにすることにより、荷重センサ５２が押し判定荷重閾値Ｐｔｈ以上の荷重を検出したと判定したタイミングを指による入力がなされたタイミングとして、使用者が意図した一つの位置を特定することができる。したがって、使用者が指に力を込めて押したと確実に判定できるタイミング基づいて、一つの位置を特定することができる。

また、操作入力制御部１０２は、静電容量の増加率が最も大きい接触位置を、一つの位置として特定している。このようにすることにより、静電容量が大きく増加することで、接触面積が増加したことを検出することができる。つまり、指が押し込まれること検出でき、使用者が力を込めた位置を特定することができる。

また、操作入力制御部１０２は、ディスプレイ５３に表示したボタン５３ａ、５３ｂ、５３ｃに対応する領域を操作有効領域として設定し、複数の指の夫々の接触位置のうちの操作有効領域に含まれる位置を、一つの位置として特定している。このようにすることにより、タッチパネル５４に表示されたボタンの範囲を一つの位置として特定することができる。

また、操作入力制御部１０２は、１つの接触位置について、静電容量（接触面積に関する情報）が監視閾値Ｃｔｈ（所定の閾値）以上となった時点から監視閾値Ｃｔｈを下回るまでの期間における静電容量（接触面積に関する情報）を蓄積している。このようにすることにより、タッチパネル５４内の全ての接触可能な位置について接触の監視をする必要が無く、処理負荷や静電容量値を蓄積するメモリ等の容量を節約することができる。

次に、本発明の第２の実施例にかかる操作入力装置を図７及び図８を参照して説明する。なお、前述した第１の実施例と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

本発明の第２の実施例にかかる操作入力装置１は、図７及び図８に示したように、窓付パネル２と、静電パッド３と、ホルダ４と、荷重センサ５と、モータホルダ６、７と、モータ８、１０と、モータの出力軸９、１１、１２と、窓付パネル固定ねじ１３と、ボタン１４、１５、１６、１７と、ボタン押上げレバー１８、１９、２０、２１と、モータホルダ固定ねじ２２と、表面シート２３と、ボス２４と、を備えている。

図７、図８において、ボタン押上げレバー１８、１９、２０、２１が移動する方向をｘ方向、ボタン１４、１５、１６、１７が移動（突没）する方向をｚ方向、ｘ方向とｚ方向と直交する方向をｙ方向と呼ぶ。

窓付パネル２は、樹脂等で形成された略板状のパネルであり、開口として複数の窓部２ａが形成されている。複数の窓部２ａからは、後述するボタン１４、１５、１６、１７の表面部１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａが露出する。窓付パネル２は、複数の窓付パネル固定ねじ１３で静電パッド３と固定されている。また、窓付パネル２は、後述するボタン押上げレバー１８、１９、２０、２１がｘ方向に移動する溝が形成されている。

静電パッド３は、窓付パネル２の下層（使用者と相対しない側）に重ねて配置されている。静電パッド３は、第１の実施例のタッチパネル５４と同様に、使用者の指先と導電膜の間での静電容量の変化を捉えて指の接触位置や検出する周知のデバイスである。また、静電パッド３は、接触位置の静電容量は当該位置に接触している指の接触面積と比例するので、静電容量から指の接触面積を求めることができる。

ホルダ４は、板金等で形成され、窓付パネル２と、静電パッド３と、荷重センサ５と、が載置固定される。また、ホルダ４は、モータホルダ６、７を介してモータ８、１０を固定する。

荷重センサ５は、静電パッド３とホルダ４との間に複数配置される（図８を参照）。複数の荷重センサ５は、第１の実施例と同様に、荷重がかかる方向（押圧される方向）と直交する方向（図１のｘ方向、ｙ方向、図２のｘ方向）に離間して配置される。本実施例では、静電パッド３の四隅に配置されている。なお、荷重センサ５は例えばボタン１４等が押圧されることによる荷重値を検出できればよいので、１つ以上であればよい。

モータホルダ６は、複数のモータホルダ固定ねじ２２によりホルダ４に固定されている。モータホルダ６は、モータ８を固定する。モータホルダ７は、複数のモータホルダ固定ねじ２２によりホルダ４に固定されている。モータホルダ７は、モータ１０を固定する。

モータ８は、モータホルダ６に固定されている。モータ８は、その出力軸９を回転させることによって、後述するボタン押上げレバー１９をｘ方向に移動させる。出力軸９には、ねじ溝が形成され、そのねじ溝がボタン押上げレバー１９に設けられているナットと螺合している。したがって、モータ８の出力軸９が回転すると、ナットがねじ溝を移動することによりボタン押上げレバー１９が移動する、なお、出力軸９の先端部にはボタン押上げレバー１９の移動を規制するストッパ９ａが形成されている。

モータ１０は、モータホルダ７に固定されている。モータ１０は、その出力軸１１を回転させることによって、後述するボタン押上げレバー１８をｘ方向に移動させる。出力軸１１には、ねじ溝が形成され、そのねじ溝がボタン押上げレバー１８に設けられているナットと螺合している。出力軸１１の先端部にはボタン押上げレバー１８の移動を規制するストッパ１１ａが形成されている。

なお、操作入力装置１は、上述したモータ８、１０以外にも、ボタン押上げレバー１９、２０をｘ方向に移動させるためにモータを備えている。そして、これらのモータもモータ８、１０と同様に出力軸を回転させることによってボタン押上げレバー１９、２０をｘ軸方向に移動させる。例えば、図７では、ボタン押上げレバー１９を移動させるモータの出力軸１２が図示されている。

ボタン１４は、静電パッド３上に載置されている（図８を参照）。ボタン１４は、窓付パネル２の窓部２ａから表面部１４ａが露出する。ボタン１４は、ボタン押上げレバー１８により、窓部２ａから突没するように（ｚ方向に）移動する。

ボタン１５は、静電パッド３上に載置されている（図８を参照）。ボタン１５は、窓付パネル２の窓部２ａから表面部１５ａが露出する。ボタン１５は、ボタン押上げレバー１９により、窓部２ａから突没するように（ｚ方向に）移動する。

ボタン１６、１７も同様に静電パッド３上に載置され、窓付パネル２の窓部２ａから表面部１６ａ、１７ａが露出する。ボタン１６は、ボタン押上げレバー２０により、窓部２ａから突没するように移動する。ボタン１７は、ボタン押上げレバー２１により、窓部２ａから突没するように移動する。

なお、ボタン１４、１５、１６、１７は、窓部２ａから突出していなく、手指等で押圧されない場合は、静電パッド３との間に微小な隙間が生じるように移動が制限されている。この隙間は、静電パッド３が接触したと反応しない程度のものである。

ボタン押上げレバー１８は、本体部１８ａと、レバー部１８ｂと、を有している。本体部１８ａは、一方の端部は、図８に示したように、出力軸１１が貫通する。そのため、出力軸１１が貫通する孔が設けられている。この孔は、上述したようにナットとして機能して、出力軸１１に形成されたねじ溝と螺合している。レバー部１８ｂは、本体部１８ａの他方の端部からボタン１４の配置位置に向かって延在している。レバー部１８ｂは、本体部１８ａの移動に伴って図８の右方向に移動すると、窓付パネル２に形成された溝を通って、ボタン１４と静電パッド３との間に進入してボタン１４を窓部２ａから突出する方向（ｚ方向）に移動させる。レバー部１８ｂは、その先端部がテーパー状に形成されており、ボタン１４と静電パッド３との間に進入し易くなっている。また、レバー部１８ｂは、本体部１８ａの移動に伴って図８の左方向に移動すると、窓付パネル２に形成された溝を通って、ボタン１４と静電パッド３との間から抜け出してボタン１４を窓部２ａへ没する方向に移動させる。

ボタン押上げレバー１９は、本体部１９ａと、レバー部１９ｂと、を有している。本体部１９ａは、一方の端部には、図８に示したように、出力軸９が貫通する。そのため、出力軸９が貫通する孔が設けられている。この孔は、上述したようにナットとして機能して、出力軸９に形成されたねじ溝と螺合している。レバー部１９ｂは、本体部１９ａの他方の端部からボタン１５の配置位置に向かって延在している。レバー部１９ｂは、本体部１９ａの移動に伴って図８の左方向に移動すると、窓付パネル２に形成された溝を通って、ボタン１５と静電パッド３との間に進入してボタン１５を窓部２ａから突出する方向（ｚ方向）に移動させる。レバー部１９ｂは、その先端部がテーパー状に形成されており、ボタン１５と静電パッド３との間に進入し易くなっている。また、レバー部１９ｂは、本体部１９ａの移動に伴って図８の右方向に移動すると、窓付パネル２に形成された溝を通って、ボタン１５と静電パッド３との間から抜け出してボタン１５を窓部２ａへ没する方向に移動させる。

ボタン押上げレバー２０は、本体部２０ａと、レバー部２０ｂと、を有している。本体部２０ａは、一方の端部にモータの出力軸が貫通する孔が設けられている。この孔は、上述したようにナットとして機能して、出力軸に形成されたねじ溝と螺合している。レバー部２０ｂは、本体部２０ａの他方の端部からボタン１６の配置位置に向かって延在している。レバー部２０ｂは、本体部２０ａの移動に伴って移動することで、ボタン１６を窓部２ａから突出する方向に移動させたり、窓部２ａへ没する方向に移動させたりする。レバー部２０ｂは、その先端部がテーパー状に形成されており、ボタン１６と静電パッド３との間に進入し易くなっている。

ボタン押上げレバー２１は、本体部２１ａと、レバー部２１ｂと、を有している。本体部２１ａは、一方の端部にモータの出力軸が貫通する孔が設けられている。この孔は、上述したようにナットとして機能して、出力軸に形成されたねじ溝と螺合している。レバー部２１ｂは、本体部２１ａの他方の端部からボタン１７の配置位置に向かって延在している。レバー部２１ｂは、本体部２１ａの移動に伴って移動することで、ボタン１７を窓部２ａから突出する方向（ｚ方向）に移動させたり、窓部２ａへ没する方向に移動させたりする。レバー部２１ｂは、その先端部がテーパー状に形成されており、ボタン１７と静電パッド３との間に進入し易くなっている。

ボタン押上げレバー１８、１９、２０、２１は、表面シート２３（操作面）と静電パッド３（接触位置検出部）の間に配置され、操作面内の夫々独立した複数の領域を夫々個別に押し上げ可能な押上げ部として機能する。なお、ボタン押上げレバー１８、１９、２０、２１は、各レバー部と静電パッド３との間に微小な隙間を有している。この隙間は、対応するボタンが押圧されない場合に静電パッド３が接触したと反応しない程度のものである。

表面シート２３は、窓付パネル２の表面（静電パッド３と相対する面と反対側の面）に設けられている。表面シート２３は、弾力性を有し、ボタンが押し上げられると伸びて隆起し、ボタンが押し上げられていない際には平面状を維持する。表面シート２３は、窓付パネル２を被覆してボタン１４、１５、１６、１７の抜け防止や、窓付パネル固定ねじ１３及びボス２４等の目隠し板としての機能も果たす。したがって表面シート２３の表面が操作面となる。なお、表面シート２３は無くてもよい。その場合は、窓付パネル２の表面及び各ボタンの表面部が操作面となる。

ボス２４は、窓付パネル２を静電パッド３に固定する際の位置決め用に設けられている。本実施例では、ボス２４は２つ設けられている。つまり、窓付パネル２と静電パッド３には、ボス２４が貫通する孔（ボス穴）が形成されており、ボス２４が、それらの孔を貫通することで窓付パネル２と静電パッド３との位置決めがなされる。

また、本実施例の操作入力制御部１０２は、第１の実施例の動作に加えて、操作対象となるボタンの位置を例えばナビゲーション装置等の操作される装置から取得し、モータ８等を制御することで、対応するボタンを突出させる。また、操作入力制御部１０２は、静電パッド３が検出した座標について、ボタン１４〜１７が操作（押圧）と判定する座標の範囲（操作有効領域）が各ボタン毎に設定されている。即ち、ボタン押上げレバー１８〜２１（押上げ部）により押し上げられた領域を、操作有効領域として設定している。

上述した構成の操作入力装置１は、例えば、ボタン１４が操作可能な場合は、ボタン押上げレバー１８によりボタン１４を窓付パネル２から突出させる。すると、使用者等は、操作可能なボタンを手探りで識別することができる。そして、ボタン１４が使用者等に押圧された場合は、そのボタン１４に押されたレバー部１８ｂが撓んで静電パッド３に接触することで、静電パッド３の接触位置に対応付けられたボタン１４の操作内容を示す動作をすることができる。

図７及び図８に示した構成の操作入力装置１でも、第１の実施例で示したような方法で、使用者が複数のボタンを押圧してしまった場合でも、使用者の意図したボタンを特定することができる。

図９及び図１０は、ボタン１４〜１６が突出している状態のときに、中指ｍｆでボタン１６を操作しようとして、人差し指ｏｆがボタン１５に触れていた場合を示す模式図である。ここで、中指ｍｆで押圧して静電パッド３で検出された座標をＡ、人差し指ｏｆで押圧して静電パッド３で検出された座標をＢとする（図１０参照）。なお、図１０で破線で囲まれた領域が操作有効領域となっている。

この場合、中指ｍｆや人差し指ｏｆは、直接静電パッド３に触れないが、例えば中指ｍｆでボタン１４を押すことで、ボタン１４がレバー１８ａ押してレバー部が静電パッド３に接触する。したがって、表面シート２３、ボタン１４、レバー１８を介して静電パッド３と中指ｍｆや人差し指ｏｆ間の静電容量を検出することができる。そのため、中指ｍｆに力を込めて中指ｍｆの接触面積が変化すると、検出されている静電容量も変化する。よって、第１の実施例のように、平均静電容量Ａｖｅ．α、Ａｖｅ．βを算出することができ、押圧位置を特定できる。

本実施例によれば、操作面内に配置された夫々独立した複数のボタンを夫々個別に押し上げ可能なボタン押上げレバー１８〜２１を備え、操作入力制御部１０２は、ボタン押上げレバー１８〜２１により押し上げられた領域を、操作有効領域として設定している。このようにすることにより、ボタン押上げレバー１８〜２１により押し上げられた領域、例えば押しボタン等を一つの位置として特定することができる。

なお、上述した実施例では、荷重値を検出する荷重センサを設けて、押圧判定をしていたが、特許文献１で用いていたようなタクトスイッチを用いて、所定値以上の荷重でタクトスイッチがＯＮすることを検出するようにしてもよい。

また、上述した実施例では、２か所の位置に接触がある例で説明したが、３か所以上の位置に接触がある場合でも、同様の方法で、押圧がなされた一つの位置を特定することが出来る。

また、上述した実施例では、押圧がなされた一つの位置を特定した後に、当該押圧がなされた一つの位置が有効な操作領域内に存在するかを判定したが、操作入力制御部１０２は、検出した静電容量が監視閾値Ｃｔｈ以上となった領域が操作有効領域内に存在する場合のみに静電容量の監視をスタートするようにしてもよい。つまり、操作有効領域内への複数の接触のみについて、静電容量変化率の比較を行うようにしてもよい。

また、上述した実施例では、押圧荷重が所定値以上となったことをもって、指により操作入力がなされたと判定していたが、これに代えて、タッチパネル５４や静電容量パッド３の出力で操作入力がなされたと判定することができる。具体的には、指の接触面積の大きさが所定値以上となり、かつ、その接触位置が所定時間以上にわたって移動することなく同じ位置に留まったことを検出した場合に、指により操作入力がなされたと判定する。この場合も、操作入力がなされたと判定したタイミングの直前の複数の指の静電容量の変化を比較することで、使用者の意図する入力位置を特定することができる。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の操作入力装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 操作入力装置
３ 静電パッド（接触検出部）
５ 荷重センサ（荷重検出部）
１４ ボタン（操作面）
１５ ボタン（操作面）
１６ ボタン（操作面）
１７ ボタン（操作面）
１８ ボタン押上げレバー（押し上げ部）
１９ ボタン押上げレバー（押し上げ部）
２０ ボタン押上げレバー（押し上げ部）
２１ ボタン押上げレバー（押し上げ部）
２３ 表面シート（操作面）
５０ 操作入力装置
５２ 荷重センサ（荷重検出部）
５４ タッチパネル（接触検出部、操作面）
１０２ 操作入力制御部（特定部、設定部）
Ｓ１０２ 監視スタート（取得工程）
Ｓ１０３ Ｐｔｈ以上か判定（特定工程）
Ｓ１０４ Ｔｔｈ以上継続か判定（特定工程）
Ｓ１０５ Ａｖｅ．α、Ａｖｅ．β算出（特定工程）
Ｓ１０６ 押圧位置特定（特定工程）

Claims (8)

1. 押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び前記接触位置に対応する前記指の接触面積に関する情報を検出する接触検出部と、
   前記操作面に対して前記指による入力がなされたと判定したタイミング直前の所定期間内における前記複数の指の夫々の前記接触面積に関する情報の変化量に基づいて、前記複数の指の夫々の接触位置のうちの一つの位置を特定する特定部と、
   を備えることを特徴とする操作入力装置。
2. 前記操作面への荷重を検出する荷重検出部を更に備え、
   前記特定部は、前記荷重検出部が所定値以上の荷重を検出したときに前記操作面に対して前記指による入力がなされたと判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
3. 前記接触検出部は、前記操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置に寄生する静電容量を検出し、
   前記特定部は、前記接触面積に関する情報の変化量として、前記静電容量の増加率を利用する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の操作入力装置。
4. 前記特定部は、前記静電容量の増加率が最も大きい前記接触位置を、前記一つの位置として特定することを特徴とする請求項３に記載の操作入力装置。
5. 前記操作面内の夫々独立した複数の領域を操作有効領域として設定する設定部を備え、
   前記特定部は、前記複数の指の夫々の接触位置のうちの前記操作有効領域に含まれる位置を、前記一つの位置として特定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の操作入力装置。
6. 前記操作面内の夫々独立した複数の領域を夫々個別に押し上げ可能な押上げ部を備え、
   前記設定部は、前記押上げ部により押し上げられた領域を、前記操作有効領域として設定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の操作入力装置。
7. 操作面を押圧することで操作が入力される操作入力装置の入力検出方法であって、
   接触検出部が検出した押圧される操作面に接触した複数の指の夫々の接触位置及び前記接触位置に対応する前記指の接触面積に関する情報を取得する取得工程と、
   前記操作面に対して前記指による入力がなされたと判定したタイミング直前の所定期間内における前記複数の指の夫々の前記接触面積に関する情報の変化量に基づいて、前記複数の指の夫々の接触位置のうちの一つの位置を特定する特定工程と、
   を含むことを特徴とする入力検出方法。
8. 請求項７に記載の入力検出方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする入力検出プログラム。

Images