JP2020204995A

JP2020204995A - タッチ式入力装置、および、タッチ式入力装置の制御方法

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Publication number: JP2020204995A
Application number: JP2019113487A
Authority: JP
Inventors: 田中　隆; Takashi Tanaka; 隆田中
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2020-12-24

Abstract

【課題】タッチ式入力装置において、センサの数を低減しつつ、複数の方向からタッチ操作を行うことができる技術を提供する。【解決手段】タッチ式入力装置は、第１の面と前記第１の面の反対側の面となる第２の面とを有する検出層と、前記第１の面から第１の向きに離れて配置される第１の操作面と、前記第２の面から前記第１の向きと反対向きである第２の向きに離れて配置される第２の操作面と、を備える。前記検出層は、前記第１の操作面のタッチ操作の検出と、前記第２の操作面のタッチ操作の検出とに共用される。前記第１の操作面と前記第２の操作面とで、タッチ操作が行われた場合における前記検出層の信号の出力レベルが異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、タッチ式入力装置、および、タッチ式入力装置の制御方法に関する。

従来、タッチ式の操作手段を有する画像表示装置が知られる。このような画像表示装置の中には、画像を表示する表示手段と、表示手段の表示面のタッチ操作を検知する表示面操作手段と、表示手段の裏面側に配され、タッチ操作を検知する裏面操作手段と、を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１７４０２９号公報

従来においては、タッチ式入力装置の正面と背面との両方からのタッチ操作を可能とするには、特許文献１に開示されるように、正面のタッチ操作を検知する正面用のセンサと、背面のタッチ操作を検知する背面用のセンサとを別々に用意する必要があった。センサの数が増えた場合、例えば、装置のコストが増加したり、装置が大型化したりすることが懸念される。

本発明は、上記の課題に鑑み、タッチ式入力装置において、センサの数を低減しつつ、複数の方向からタッチ操作を行うことができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のタッチ式入力装置は、第１の面と前記第１の面の反対側の面となる第２の面とを有する検出層と、前記第１の面から第１の向きに離れて配置される第１の操作面と、前記第２の面から前記第１の向きと反対向きである第２の向きに離れて配置される第２の操作面と、を備え、前記検出層は、前記第１の操作面のタッチ操作の検出と、前記第２の操作面のタッチ操作の検出とに共用され、前記第１の操作面と前記第２の操作面とで、タッチ操作が行われた場合における前記検出層の信号の出力レベルが異なる構成（第１の構成）になっている。

また、上記第１の構成のタッチ式入力装置は、前記検出層の信号の出力レベルに基づき前記第１の操作面と前記第２の操作面とのうちのいずれが操作されたかを判断する制御処理部を更に備える構成（第２の構成）であることが好ましい。

また、上記第２の構成のタッチ式入力装置において、前記制御処理部は、前記検出層の信号の出力レベルが第１の閾値を超え、且つ、第２の閾値以下である場合に、前記第１の操作面がタッチ操作されたと判断し、前記検出層の信号の出力レベルが第２の閾値を超える場合に、前記第２の操作面がタッチ操作されたと判断する構成（第３の構成）であることが好ましい。

また、上記第３の構成のタッチ式入力装置において、前記制御処理部は、前記第１の閾値および前記第２の閾値のうち少なくとも一方を所定のタイミングで較正する構成（第４の構成）であってよい。

また、上記第１から第４のいずれかの構成のタッチ式入力装置は、前記第１の面と対向して配置され、前記第１の操作面を有する第１の保護層と、前記第２の面と対向して配置され、前記第２の操作面を有する第２の保護層と、を更に備え、前記検出層は、前記第１の面および前記第２の面と平行な方向に広がる電極層を含み、前記第１の保護層と前記第２の保護層とは、前記電極層の面積と、前記第１の保護層を構成する誘電体の誘電率と、前記第１の面と前記第１の操作面との間の距離とに応じて決まる第１の静電容量と、前記電極層の面積と、前記第２の保護層を構成する誘電体の誘電率と、前記第２の面と前記第２の操作面との間の距離とに応じて決まる第２の静電容量と、が異なるように構成されている（第５の構成）ことが好ましい。

また、上記第１から第５のいずれかの構成のタッチ式入力装置は、前記第１の面と対向して配置され、前記第１の操作面を有する第１の保護層と、前記第２の面と対向して配置され、前記第２の操作面を有する第２の保護層と、を更に備え、前記第１の保護層と前記第２の保護層との少なくともいずれか一方には、画像を表示する表示層が含まれる構成（第６の構成）であってよい。

また、上記目的を達成するために本発明の制御方法は、第１の面と前記第１の面の反対側となる第２の面とを有する検出層と、前記第１の面から第１の向きに離れて配置される第１の操作面と、前記第２の面から前記第１の向きと反対向きである第２の向きに離れて配置される第２の操作面と、を備えるタッチ式入力装置の制御方法であって、前記検出層の信号の出力レベルに基づき前記第１の操作面と前記第２の操作面とのうちのいずれが操作されたかを判断する判断工程を備える構成（第７の構成）になっている。

本発明によれば、タッチ式入力装置において、センサの数を低減しつつ、複数の方向からタッチ操作を行うことができる。

タッチ式入力装置の構成を示す縦断面図タッチ式入力装置が備える検出層の平面図タッチ式入力装置が備える検出層の分解斜視図タッチ式入力装置の構成を示すブロック図制御処理部によるタッチ操作の処理例を示すフローチャートタッチ式入力装置が適用されたステアリングホイールの正面図タッチ式入力装置の第１変形例の構成を示す縦断面図タッチ式入力装置の第２変形例の構成を示す縦断面図第３変形例に係るタッチ式入力装置におけるタッチ操作の処理例を示すフローチャートキャリブレーション処理の一例を示す図キャリブレーション処理の他の例を示す図

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＜１．タッチ式入力装置＞
図１は、本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１の構成を示す縦断面図である。タッチ式入力装置１は、コンピュータ等の情報処理装置にデータや制御信号等を入力するために使用される。タッチ式入力装置１の操作は、例えば人の指やタッチペン等の指示体を用いたタッチ操作により実現される。図１に示すように、タッチ式入力装置１は、検出層１１と、第１の保護層１２と、第２の保護層１３とを備える。なお、図１には、理解を容易とするために、タッチ操作に使用される人の指１００がタッチ式入力装置１と共に示されている。

検出層１１は、シート（薄板）状である。検出層１１は、第１の面１１ａと、第１の面１１ａの反対側の面となる第２の面１１ｂとを有する。なお、第１の面１１ａおよび第２の面１１ｂは、図１において、紙面と直交する方向に広がる。検出層１１は、いわゆる静電容量方式にてタッチ操作を検出する。検出層１１は、透明であっても、透明でなくてもよい。

図２は、本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１が備える検出層１１の平面図である。図２に示すように、検出層１１は、第１の面１１ａおよび第２の面１１ｂと平行な方向に広がる電極層１１１を含む。図３は、本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１が備える検出層１１の分解斜視図である。図３に示すように、電極層１１１は、詳細には、第１の電極層１１１ａと第２の電極層１１１ｂとを有する。第１の電極層１１１ａと第２の電極層１１１ｂとは、絶縁膜１１２を挟んで互いに絶縁された状態で一体化されている。第１の電極層１１１ａおよび第２の電極層１１１ｂは、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で構成される透明電極膜であってよい。

第１の電極層１１１ａは、Ｘ方向の位置を検出するための電極パターンを有する。第２の電極層１１１ｂは、Ｘ方向に直交するＹ方向の位置を検出するための電極パターンを有する。指等の指示体が電極層１１１に近づくと、指示体が近づいたＸ、Ｙ位置の近くに存在する電極にて静電容量の変化が生じ、当該静電容量の変化に応じた信号が第１の電極層１１１ａおよび第２の電極層１１１ｂから出力される。この信号の出力に応じて、指示体が近づいた位置を検出することができる。

なお、本実施形態では、検出層１１は、いわゆる投影型静電容量方式の構成となっているが、これは例示にすぎない。検出層１１は、例えば、いわゆる表面型静電容量方式の構成であってもよい。すなわち、検出層１１は、１つの電極層（導電層）で形成されてよい。

図１に戻って、第１の保護層１２は、第１の面１１ａと対向して配置され、第１の操作面１２ａを有する。すなわち、タッチ式入力装置１は、第１の操作面１２ａを有する。第１の操作面１２ａは、第１の面１１ａから第１の向きに離れて配置される。なお、図１において、第１の向きは下向きである。第１の操作面１２ａは、タッチ式入力装置１においてタッチ操作を行う面である。例えば指１００により第１の操作面１２ａがタッチ操作されると、検出層１１から信号が出力される。これにより、第１の操作面１２ａにおけるタッチ操作が検出される。

第１の保護層１２は、誘電体で構成される。第１の保護層１２は、例えばガラスや樹脂等で構成される。第１の保護層１２は、透明であっても透明でなくてもよい。本実施形態では、第１の保護層１２は板状である。第１の保護層１２は、一種類の誘電体で構成されてもよいが、複数種類の誘電体が積層された構成であってもよい。第１の保護層１２が複数種類の誘電体で構成される場合、複数種類の誘電体の中には気体や液体が含まれてもよい。

第２の保護層１３は、第２の面１１ｂと対向して配置され、第２の操作面１３ａを有する。すなわち、タッチ式入力装置１は、第２の操作面１３ａを有する。第２の操作面１３ａは、第２の面１１ｂから第１の向きと反対向きである第２の向きに離れて配置される。なお、図１において、第２の向きは上向きである。第２の操作面１３ａは、タッチ式入力装置１においてタッチ操作を行う面である。例えば指１００により第２の操作面１３ａがタッチ操作されると、検出層１１から信号が出力される。これにより、第２の操作面１３ａにおけるタッチ操作が検出される。すなわち、タッチ式入力装置１は、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとの２つの操作面を有する。そして、検出層１１は、第１の操作面１２ａのタッチ操作の検出と、第２の操作面１３ａのタッチ操作の検出とに共用される。

第２の保護層１３は、誘電体で構成される。第２の保護層１３は、例えばガラスや樹脂等で構成される。第２の保護層１３は、透明であっても透明でなくてもよい。本実施形態では、第２の保護層１３は板状である。第２の保護層１３は、一種類の誘電体で構成されてもよいが、複数種類の誘電体が積層された構成であってもよい。第２の保護層１３が複数種類の誘電体で構成される場合、複数種類の誘電体の中には気体や液体が含まれてもよい。

タッチ式入力装置１においては、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとで、タッチ操作が行われた場合における検出層１１の信号の出力レベルが異なる。すなわち、タッチ式入力装置１においては、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとの間で、タッチ操作の感度に差が設けられている。例えば、第１の操作面１２ａに比べて第２の操作面１３ａの方がタッチ操作の感度が高い場合、第２の操作面１３ａがタッチ操作された場合の検出層１１の信号の出力レベルは、第１の操作面１２ａがタッチ操作された場合の検出層１１の信号の出力レベルに比べて高くなる。

このように構成することにより、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとで１つの検出層１１を共用しているにもかかわらず、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとのうち、いずれの操作面でタッチ操作が行われたかを区別することができる。すなわち、タッチ式入力装置１において、センサの数を低減しつつ、複数の方向からタッチ操作を行うことができる。

本実施形態では、第１の保護層１２と第２の保護層１３との構成に差を設けることにより、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとの間におけるタッチ操作の感度に差を生じさせている。具体的には、第１の保護層１２と第２の保護層１３とは、第１の静電容量と第２の静電容量とが異なるように構成されている。

第１の静電容量は、第１の保護層１２の構成に応じて決まる。詳細には、第１の静電容量は、電極層１１１の面積と、第１の保護層１２を構成する誘電体の誘電率と、第１の面１１ａと第１の操作面１２ａとの間の距離とに応じて決まる。本実施形態の第１の静電容量は、検出層１１と平行に配置される電極板が第１の操作面１２ａの位置に配置されたことを想定して求められる仮想的な静電容量である。

第２の静電容量は、第２の保護層１３の構成に応じて決まる。詳細には、第２の静電容量は、電極層１１１の面積と、第２の保護層１２を構成する誘電体の誘電率と、第２の面１１ｂと第２の操作面１３ａとの間の距離とに応じて決まる。本実施形態の第２の静電容量は、検出層１１と平行に配置される電極板が第２の操作面１３ａの位置に配置されたことを想定して求められる仮想的な静電容量である。

電極層１１１の面積は、検出層１１が共用されているために、第１の静電容量を求める場合と、第２の静電容量とを求める場合とで同じになる。すなわち、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとの感度の差は、保護層１２、１３を構成する誘電体の誘電率と、電極層１１１から操作面１２ａ、１３ａまでの距離（誘電体の厚み）とを調整することにより決めることができる。

例えば、第１の保護層１２が、厚み２ｍｍの樹脂（比誘電率４）で構成される場合、以下の式（１）により、第１の静電容量は２ε_０Ｓとなる。また、第２の保護層１３が、厚み０．５ｍｍのガラス（比誘電率３．５）で構成される場合、以下の式（１）により、第２の静電容量は７ε_０Ｓとなる。すなわち、第２の静電容量は、第１の静電容量の３．５倍となる。本実施形態のタッチ式入力装置１においては静電容量方式が採用されているために、第１の静電容量と第２の静電容量との差は感度差となる。当該感度差が設けられることにより、第１の操作面１２ａのタッチ操作と、第２の操作面１３ａのタッチ操作とを区別することができる。
Ｃ＝（ε_ｒε_０）×Ｓ／ｄ（１）
Ｃ：静電容量
ε_ｒ：比誘電率
ε_０：真空の誘電率
ｄ：誘電体の厚み
Ｓ：電極層１１１の面積

なお、第１の静電容量と第２の静電容量との間に差が生じればよいために、第１の保護層１２と第２の保護層１３との間で、保護層を構成する誘電体の材質は同じであってもよい。この場合、第１の保護層１２と第２の保護層１３との間で、保護層を構成する誘電体の厚みを異ならせればよい。また、第１の静電容量と第２の静電容量との間に差が生じればよいために、第１の保護層１２と第２の保護層１３との間で、保護層を構成する誘電体の厚みは同じであってもよい。この場合、第１の保護層１２と第２の保護層１３との間で、保護層を構成する誘電体の誘電率を異ならせればよい。

また、第１の静電容量と第２の静電容量との差が小さすぎると、感度差が小さく、第１の操作面１２ａのタッチ操作と、第２の操作面１３ａのタッチ操作とを区別することができなくなる可能性がある。この点に留意して、第１の保護層１２の構成と第２の保護層１３の構成とは、適宜決定される必要がある。

図４は、本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１の構成を示すブロック図である。図４に示すように、タッチ式入力装置１は制御処理部１４を更に備える。制御処理部１４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｉ／Ｏ（input/output）回路部等を備えるマイクロコンピュータ（マイコン）によって構成される。

制御処理部１４は、タッチ式入力装置１の全体を制御する。制御処理部１４は、検出層１１から信号を入力される。本実施形態では、制御処理部１４は、検出層１１が有する第１の電極層１１１ａと第２の電極層１１１ｂとのそれぞれから信号を入力される。制御処理部１４は、検出層１１から入力される信号に基づきタッチ操作に関する各種の演算処理を行う。

なお、本実施形態では、制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルに基づき第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとのうちのいずれが操作されたかを判断する。本構成によれば、タッチ式入力装置１が備える検出層１１を１つとして、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとを使い分けることができる。制御処理部１４による操作面１２ａ、１３ａの判断処理の詳細については後述する。

図５は、本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１が備える制御処理部１４によるタッチ操作の処理例を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、制御処理部１４は、操作面１２ａ、１３ａに対するタッチ操作の有無を監視する。具体的には、制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第１の閾値を超えるか否かを監視する。第１の閾値は、実験やシミュレーション等によって設定された値であり、ＲＯＭ等の記憶部に予め記憶されている。制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第１の閾値を超えた場合に（ステップＳ１でＹｅｓ）、タッチ操作があったと判断して次のステップＳ２に処理を進める。制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第１の閾値を超えない場合には（ステップＳ１でＮｏ）、ステップＳ１の処理を繰り返す。

なお、本実施形態においては、制御処理部１４には、検出層１１から複数の信号が入力される。詳細には、制御処理部１４には、検出層１１からＸ方向の信号とＹ方向の信号とが入力される。制御処理部１４は、複数の信号のうちの１つの信号に注目して出力レベルの判断を行ってよい。例えば、制御処理部１４は、Ｘ方向の信号とＹ方向の信号とのいずれかの一方の信号に注目して出力レベルの判断を行ってよい。また、制御処理部１４は、複数の信号に注目して出力レベルの判断を行ってもよい。例えば、制御処理部１４は、Ｘ方向の信号とＹ方向の信号との両方の信号に注目して出力レベルの判断を行ってもよい。この場合には、Ｘ方向の信号とＹ方向の信号との両方の信号の出力レベルが第１の閾値を超えた場合に、タッチ操作があったと判断されてよい。

また、制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第１の閾値を超える期間が所定期間継続した場合に、タッチ操作があったことを検出することが好ましい。また、制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第１の閾値を超えた後に、当該出力レベルが第１の閾値を超えた位置が操作面１２ａ、１３ａに沿って移動したことを検知した場合に、タッチ操作があったことを検出する構成としてもよい。

ステップＳ２では、制御処理部１４は、検出層１１から入力される信号に基づきタッチ操作があった位置（タッチ座標）を取得する。制御処理部１４は、第１の電極層１１１ａから入力される信号（Ｘ方向の信号）によりタッチ座標のＸ方向の値を求める。制御処理部１４は、第２の電極層１１１ｂから入力される信号（Ｙ方向の信号）によりタッチ座標のＹ方向の値を求める。制御処理部１４は、タッチ座標を取得すると、次のステップＳ３に処理を進める。

ステップＳ３では、制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第２の閾値を超えるか否かを判断する。第２の閾値は、実験やシミュレーション等によって設定された値であり、ＲＯＭ等の記憶部に予め記憶されている。なお、制御処理部１４は、上述のステップＳ２の処理の前に、検出層１１の信号の出力レベルが第２の閾値を超えるか否かを判断してもよい。出力レベルが第２の閾値を超えているか否かについては、第１の閾値の場合と同様の判断処理が行われてよい。

制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第２の閾値を超えると判断した場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ４に処理を進める。また、制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第２の閾値以下であると判断した場合（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ５に処理を進める。

ステップＳ４では、制御処理部１４は、操作面の検出感度が高いと判断されるために、検出したタッチ操作が第２の操作面１３ａのタッチ操作であると判断する。一方、ステップＳ５では、制御処理部１４は、操作面の検出感度が低いと判断されるために、検出したタッチ操作が第１の操作面１２ａのタッチ操作であると判断する。なお、本実施形態では、第２の操作面１３ａの方が第１の操作面１２ａよりも感度が高いことを想定している。制御処理部１４は、タッチ操作面を決定すると（ステップＳ４、Ｓ５を完了すると）、次のステップＳ６に処理を進める。

ステップＳ６では、制御処理部１４は、タッチ操作面情報とタッチ座標情報とをタッチ式入力装置１に通信可能に接続される情報処理装置（不図示）に送信する。情報処理装置は、タッチ式入力装置１から取得した情報に基づき各種の処理を実行する。

以上の通り、本実施形態では、制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第１の閾値を超え、且つ、第２の閾値以下である場合に、第１の操作面１２ａがタッチ操作されたと判断する。また、制御処理部１４は、検出層１１の信号の出力レベルが第２の閾値を超える場合に、第２の操作面１３ａがタッチ操作されたと判断する。本構成によれば、１つの検出層１１を２つの操作面１２ａ、１３ａで共用する構成において、タッチ操作がいずれの操作面で行われたかを容易に判断することができる。

＜２．タッチ式入力装置の適用例＞
本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１は、例えば、自動車のステアリングホイールに適用される。ステアリングホイールは、自動車の運転手に正対して配置される。以下、運転手に正対するする面を正面、正面に対して反対側となる面を背面と表現する。また、ステアリングホイールに正対して運転席に座る運転手を基準として前後左右の表現を用いる。

図６は、本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１が適用されたステアリングホイール２００の正面図である。図６に示すように、ステアリングホイール２００は、ホイール部２０１と、センターパッド２０２と、スポーク部２０３とを備える。ホイール部２０１は、円環状に設けられ、運転者が自動車の運転時に握る部分となる。センターパッド２０２は、ホイール部２０１の径方向内方に配置され、例えばエアバック等が収容される部分となる。スポーク部２０３は、柱状に設けられ、ホイール部２０１とセンターパッド２０２とを連結する。運転手は、ホイール部２０１を、概ね前後方向に延びるホイール軸（不図示）周りに回転させることで自動車のステアリング機構（不図示）を操作し、自動車の進行方向を調整することができる。

本実施形態では、スポーク部２０３には、左スポーク部２０３ａと、右スポーク部２０３ｂと、下スポーク部２０３ｃとが含まれる。左スポーク部２０３ａは、センターパッド２０２の左側に配置される。右スポーク部２０３ｂは、センターパッド２０２の右側に配置される。下スポーク部２０３ｃは、センターパッド２０２の下側に配置される。

左スポーク部２０３ａと右スポーク部２０３ｂとは、タッチ式入力装置１を保持する。タッチ式入力装置１は、各スポーク部２０３ａ、２０３ｂに、例えば、第１の操作面１２ａが背面側、且つ、第２の操作面１３ａが正面側に向けられた状態で固定される。第１の操作面１２ａおよび第２の操作面１３ａは、各スポーク部２０３ａ、２０３ｂに覆われることなく、ステアリングホイール２００の外部に露出する。

運転手は、例えば、ホイール部２０１を握る手の親指で、正面側に位置する第２の操作面１３ａをタッチ操作する。運転手は、例えば、ホイール部２０１を握る手の中指や人差し指で、背面側に位置する第１の操作面１２ａをタッチ操作する。タッチ操作は、例えばセンターインフォメーションディスプレイ（ＣＩＤ）やヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）等に表示されるメニュー等の画像表示を見ながら行われてよい。

タッチ操作によって操作される対象は、例えば、自動車に標準装備される方向指示器やワイパー等であったり、自動車に付加的に装備されるオーディオ装置、カーナビゲーション装置、オートクルーズ装置、パドルシフト等であったりしてよい。例えば、正面側の第２の操作面１３ａがカーナビゲーション装置の操作に使用され、背面側の第１の操作面１２ａが方向指示器の操作に使用されてよい。第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとのうちの少なくもいずれか一方が、複数の装置の操作に使用されてもよい。

タッチ式入力装置１は、透明、半透明又は非透明のいずれかであってよい。タッチ式入力装置１が透明とされる場合、例えば、背面側をタッチ操作する指の位置を確認することができる。また、タッチ式入力装置１が透明とされる場合、例えば、ステアリングホイール２００の背面に存在する計器類やレバー等をタッチ式入力装置１越しに視認することができる。

なお、ステアリングホイール２００に取り付けられるタッチ式入力装置１の数や配置は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、その構成は適宜変更されてよい。

また、本発明のタッチ式入力装置は、ステアリングホイール以外に適用されてよい。本発明のタッチ式入力装置は、例えば、ゲーム機、携帯端末等の携帯装置、カメラ等の電子機器、リモコン装置等に適用されてもよい。

＜３．タッチ式入力装置の変形例＞
変形例の説明にあたって、上述した実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する説明は原則として省略する。

（３−１．第１変形例）
図７は、本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１の第１変形例の構成を示す縦断面図である。なお、図７には、理解を容易とするために、タッチ操作に使用される人の指１００がタッチ式入力装置１Ａと共に示されている。

第１変形例のタッチ式入力装置１Ａでは、第１の保護層１２Ａは、複数種類の誘電体が積層された構成になっている。この点、図１に示す実施形態の構成と異なる。詳細には、第１の保護層１２Ａは、樹脂層１２１と、空気層１２２とが積層された構成になっている。なお、樹脂層１２１と空気層１２２とで構成される第１の保護層１２Ａは、例えば、検出層１１の第１の面１１ａに対向して有底箱形状の部材を配置することによって構成されてよい。この場合、有底箱形状の部材は、樹脂層１２１と同じ材質である。

例えば、空気層１２２（比誘電率１）の厚みが０．５ｍｍ、樹脂層１２１（比誘電率４．５）の厚みが１．５ｍｍとした場合、上述の式（１）と、以下に示す静電容量の合成に関する式（２）とにより、第１の静電容量は１．２ε_０Ｓとなる。一方、厚み０．５ｍｍのガラス（比誘電率３．５）で第２の保護層１３が構成される場合、第２の静電容量は７ε_０Ｓとなる。すなわち、第２の静電容量は第１の静電容量の約５．８倍となる。本変形例のタッチ式入力装置１Ａにおいても、第１の静電容量と第２の静電容量との差が感度差となり、第１の操作面１２ａのタッチ操作と、第２の操作面１３ａのタッチ操作とを区別することができる。
Ｃ＝Ｃ_１Ｃ_２／（Ｃ_１＋Ｃ_２）（２）
Ｃ：静電容量
Ｃ_１：樹脂層１２１の静電容量
Ｃ_２：空気層１２２の静電容量

（３−２．第２変形例）
図８は、本発明の実施形態に係るタッチ式入力装置１の第２変形例の構成を示す縦断面図である。なお、図８には、理解を容易とするために、タッチ操作に使用される人の指１００がタッチ式入力装置１Ｂと共に示されている。

第２変形例のタッチ式入力装置１Ｂにおいても、第１変形例と同様に、第１の保護層１２Ｂは、複数種類の誘電体が積層された構成になっている。詳細には、第１の保護層１２Ｂは、支持層１２３と、支持層１２３に支持される表示層１２４とが積層された構成になっている。支持層１２３は、例えば有底箱形状の部材で構成される。第１の操作面１２ａは、支持層１２３が有する。

表示層１２４は画像を表示する。表示層１２４は、画像の表示をオンオフできる構成であってもよいし、同一の画像を常時表示する構成であってもよい。表示層１２４で表示される画像を視認できるように、第２の保護層１３および検出層１１は透明であることが好ましい。

本変形例では、表示層１２４は、画像の表示をオンオフすることができる。表示層１２４は導光板で構成される。導光板には、画像を表示させる部分に対応して、例えば、表面に凹凸が形成されたり、内部に反射体が配置されたりする。表示層１２４の側面には、表示層１２４を構成する導光板に光を入射する光源１５が配置される。光源１５は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等で構成されてよい。光源１５からの光が導光板に入射されると、表面に形成された凹凸や、内部に配置された反射体による光の屈折により導光板の表面から光が出射され、画像が表示される。すなわち、光源１５のオンオフにより画像の表示をオンオフすることができる。

なお、表示層１２４を構成する導光板は透明でなくてもよいが、透明であってもよい。表示層１２４を構成する導光板が透明である場合、支持層１２３も透明であることが好ましい。また、例えば、光源１５の配置や光源１５から出射される波長の切り替え等により、表示層１２４に表示される画像の種類が変更できる構成としてもよい。この場合、例えば、第１の操作面１２ａがタッチ操作される場合と、第２の操作面１３ａがタッチ操作される場合とで、表示層１２４に表示される画像が切り替えられてよい。

また、本変形例においても、第１の保護層１２Ｂを配置したことによって求まる第１の静電容量と、第２の保護層１３を配置したことによって求まる第２の静電容量とは、勿論異なる。

また、本変形例においては、第１の保護層１２Ｂに表示層１２４が含まれる構成としたがこれは例示にすぎない。すなわち、第１の保護層と第２の保護層との少なくともいずれか一方には、画像を表示する表示層が含まれてよい。これによれば、例えば、タッチ式入力装置１を用いてタッチ操作を行う使用者が、表示層に表示される画像を見ながらタッチ操作を行うことができる。

（３−３．第３変形例）
第３変形例のタッチ式入力装置は、上述の実施形態に係るタッチ式入力装置１と同様の構成である。ただし、制御処理部１４の機能が、一部異なる。

図９は、第３変形例に係るタッチ式入力装置におけるタッチ操作の処理例を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、制御処理部１４は、キャリブレーションを行う所定のタイミングであるか否かを確認する。所定のタイミングは、例えば、タッチ式入力装置の電源がオンされた時点、タッチ式入力装置の電源がオンされてから所定時間が経過した時点、タッチ式入力装置の積算使用時間が所定時間に到達した時点、温度変化が検出された時点、運転席に座る運転手を最初に認識した時点などであってよい。制御処理部１４は、所定のタイミングでない場合（ステップＳ１０でＮｏ）、ステップＳ１に処理を進める。制御処理部１４は、所定のタイミングである場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、ステップＳ１１に処理を進める。

ステップＳ１では、制御処理部１４は、タッチ操作があったか否かを確認する。タッチ操作の有無の確認手法については、上述した図３のステップＳ１と同様である。制御処理部１４は、タッチ操作があった場合には（ステップＳ１でＹｅｓ）には、図３に示すステップＳ２に処理を進める。ステップＳ２以降の処理については、図３の場合と同様であるために説明を省略する。制御処理部１４は、タッチ操作がなかった場合には（ステップＳ１でＮｏ）には、ステップＳ１０の処理に戻る。

ステップＳ１１では、制御処理部１４は、キャリブレーション処理を行う。詳細には、制御処理部１４は、上述した第１の閾値および第２の閾値のうち少なくとも一方を所定のタイミングで較正する。なお、第１の閾値は、タッチ操作の検出に使用される閾値である。第２の閾値は、タッチ操作の操作面１２ａ、１３ａを判断するために使用される閾値である。本構成によれば、タッチ操作の誤検出や、タッチ操作の操作面１２ａ、１３ａの誤認を低減することができる。キャリブレーション処理の処理例については、後述する。制御処理部１４は、キャリブレーション処理を完了すると、ステップＳ１に処理を進める。ステップＳ１の処理は、上述の通りである。

図１０は、第３変形例のタッチ式入力装置において実行されるキャリブレーション処理の一例を示す図である。当該キャリブレーション処理は、図９のステップＳ１１で示すキャリブレーション処理の詳細例である。

ステップＳ１１１では、制御処理部１４は、タッチ式入力装置が備える温度検知部（不図示）から温度情報を取得する。温度検知部は、例えば制御処理部１４が実装される基板に搭載されるサーミスタ等であってよい。制御処理部１４は、温度情報を取得すると次のステップＳ１１２に処理を進める。

ステップＳ１１２では、制御処理部１４は、温度情報に基づき、予め準備されたテーブル又は補正式等にしたがって第１の閾値および第２の閾値を補正する。制御処理部１４は、第１の閾値および第２の閾値の補正を完了すると、ステップＳ１以降の処理を進める。本構成によれば、温度環境に変化があった場合でも、タッチ操作の検出や、タッチ操作の操作面１２ａ、１３ａの認識を適切に行うことができる。

なお、温度情報に基づくキャリブレーション処理は、タッチ操作を検出するごとに毎回行われてもよい。

図１１は、第３変形例のタッチ式入力装置において実行されるキャリブレーション処理の他の例を示す図である。当該キャリブレーション処理は、図９のステップＳ１１で示すキャリブレーション処理の詳細例である。

ステップＳ１１３では、制御処理部１４は、第１の操作面１２ａをタッチするように指示する。当該指示は、例えば、ＣＩＤやＨＵＤ等の表示画面を用いて行われてもよいし、音声により行われてもよい。制御処理部１４は、第１の操作面１２ａのタッチの指示を行うと、次のステップＳ１１４に処理を進める。なお、当該指示により、タッチ式入力装置の使用者は、第１の操作面１２ａのタッチ操作を行う。

ステップＳ１１４では、制御処理部１４は、第１の操作面１２ａのタッチ操作時の検出層１１の信号の出力レベルを確認する。例えば、制御処理部１４は、検出層１１から入力される信号の最大値を出力レベル情報として取得する。なお、複数の信号が入力される場合には、制御処理部１４は、各信号の最大値を出力レベル情報としてもよいし、各信号のうちのいずれか１つの最大値を出力レベル情報としてもよい。制御処理部１４は、出力レベルの確認処理を行うと、次のステップＳ１１５に処理を進める。

ステップＳ１１５では、制御処理部１４は、第２の操作面１３ａをタッチするように指示する。当該指示には、画面表示や音声が利用されてよい。制御処理部１４は、第２の操作面１３ａのタッチの指示を行うと、次のステップＳ１１６に処理を進める。なお、当該指示により、タッチ式入力装置の使用者は、第２の操作面１３ａのタッチ操作を行う。

ステップＳ１１６では、制御処理部１４は、第２の操作面１３ａのタッチ操作時の検出層１１の信号の出力レベルを確認する。例えば、制御処理部１４は、検出層１１から入力される信号の最大値を出力レベル情報として取得する。なお、複数の信号が入力される場合には、制御処理部１４は、各信号の最大値を出力レベル情報としてもよいし、各信号のうちのいずれか１つの最大値を出力レベル情報としてもよい。制御処理部１４は、出力レベルの確認処理を行うと、次のステップＳ１１７に処理を進める。

ステップＳ１１７では、制御処理部１４は、各操作面１２ａ、１３ａの出力レベル情報に基づき、予め準備されたテーブル又は補正式等にしたがって第１の閾値および第２の閾値を補正する。制御処理部１４は、第１の閾値および第２の閾値の補正を完了すると、ステップＳ１以降の処理を進める。本構成によれば、タッチ式入力装置の使用者に操作面１２ａ、１３ａを実際に触ってもらった結果に基づき第１の閾値および第２の閾値を決定するために、タッチ操作の検出や、タッチ操作の操作面１２ａ、１３ａの認識を適切に行うことができる。本構成によれば、例えば、タッチ式入力装置の使用者が手袋を嵌めているような場合でも、タッチ操作の検出や、タッチ操作の操作面１２ａ、１３ａの認識を適切に行うことができる。

なお、本例では、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとのうち、第１の操作面１２ａから先にタッチ操作時の出力レベルの確認を行ったが、第２の操作面１３ａから先にタッチ操作時の出力レベルの確認が行われてよい。また、本例では、第１の操作面１２ａと第２の操作面１３ａとの両方のタッチ操作により得られた情報に基づき、第１の閾値および第２の閾値を補正する構成とした。ただし、これは例示である。すなわち、２つの操作面１２ａ、１３ａのうちのいずれか一方のタッチ操作の情報に基づき、第１の閾値および第２の閾値の補正が行われる構成としてもよい。

＜４．留意事項＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で適宜組み合わせて実施されてよい。

１、１Ａ、１Ｂ・・・タッチ式入力装置
１１・・・検出層
１１ａ・・・第１の面
１１ｂ・・・第２の面
１２、１２Ａ、１２Ｂ・・・第１の保護層
１２ａ・・・第１の操作面
１３・・・第２の保護層
１３ａ・・・第２の操作面
１４・・・制御処理部
１１１・・・電極層

Claims

第１の面と前記第１の面の反対側の面となる第２の面とを有する検出層と、
前記第１の面から第１の向きに離れて配置される第１の操作面と、
前記第２の面から前記第１の向きと反対向きである第２の向きに離れて配置される第２の操作面と、
を備え、
前記検出層は、前記第１の操作面のタッチ操作の検出と、前記第２の操作面のタッチ操作の検出とに共用され、
前記第１の操作面と前記第２の操作面とで、タッチ操作が行われた場合における前記検出層の信号の出力レベルが異なる、タッチ式入力装置。
前記検出層の信号の出力レベルに基づき前記第１の操作面と前記第２の操作面とのうちのいずれが操作されたかを判断する制御処理部を更に備える、請求項１に記載のタッチ式入力装置。
前記制御処理部は、
前記検出層の信号の出力レベルが第１の閾値を超え、且つ、第２の閾値以下である場合に、前記第１の操作面がタッチ操作されたと判断し、
前記検出層の信号の出力レベルが第２の閾値を超える場合に、前記第２の操作面がタッチ操作されたと判断する、請求項２に記載のタッチ式入力装置。
前記制御処理部は、前記第１の閾値および前記第２の閾値のうち少なくとも一方を所定のタイミングで較正する、請求項３に記載のタッチ式入力装置。
前記第１の面と対向して配置され、前記第１の操作面を有する第１の保護層と、
前記第２の面と対向して配置され、前記第２の操作面を有する第２の保護層と、
を更に備え、
前記検出層は、前記第１の面および前記第２の面と平行な方向に広がる電極層を含み、
前記第１の保護層と前記第２の保護層とは、
前記電極層の面積と、前記第１の保護層を構成する誘電体の誘電率と、前記第１の面と前記第１の操作面との間の距離とに応じて決まる第１の静電容量と、
前記電極層の面積と、前記第２の保護層を構成する誘電体の誘電率と、前記第２の面と前記第２の操作面との間の距離とに応じて決まる第２の静電容量と、
が異なるように構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のタッチ式入力装置。
前記第１の面と対向して配置され、前記第１の操作面を有する第１の保護層と、
前記第２の面と対向して配置され、前記第２の操作面を有する第２の保護層と、
を更に備え、
前記第１の保護層と前記第２の保護層との少なくともいずれか一方には、画像を表示する表示層が含まれる、請求項１から５のいずれか１項に記載のタッチ式入力装置。
第１の面と前記第１の面の反対側となる第２の面とを有する検出層と、
前記第１の面から第１の向きに離れて配置される第１の操作面と、
前記第２の面から前記第１の向きと反対向きである第２の向きに離れて配置される第２の操作面と、
を備えるタッチ式入力装置の制御方法であって、
前記検出層の信号の出力レベルに基づき前記第１の操作面と前記第２の操作面とのうちのいずれが操作されたかを判断する判断工程を備える、タッチ式入力装置の制御方法。