JP2021026589A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、投影型静電容量式タッチパネルの検出面上に配置された操作ノブの入力位置を検出するタッチパネル入力装置とタッチパネルの入力操作検出方法に関し、更に詳しくは、特定の操作ノブによる入力操作と判別するために、操作ノブに一組の電極が取り付けられたタッチパネル入力装置とタッチパネルの入力操作検出方法に関する。
投影型静電容量式タッチパネルは、検出面に接近する入力操作体を、非接触で、また自己容量方式のタッチパネルに比べて大きな静電容量の変化で検出できるので、入力操作の検出に汎用されている。始めにこの投影型静電容量式タッチパネル(以下、本明細書では単にタッチパネルという)の構成の概略と入力操作体の検出原理を、図14と図15を用いて説明する。
図14(a)に示すように、タッチパネル100は、検出面に、Y方向に等間隔でX方向に沿った駆動電極Tyと、X方向に等間隔でY方向沿った複数の検出電極Rxがそれぞれの交差位置(x、y)で互いに絶縁して配線されている。入力操作の検出は、複数の駆動電極Tyに順に一定電圧の交流検出信号を出力し、1本の駆動電極Tyに交流検出信号を出力している間に、その駆動電極Tyに交差する全ての検出電極Rxに表れる交流検出信号の検出電圧V(x、y)を順に読みとる。各交点(x、y)で交差する駆動電極Tyと検出電極Rxは、操作者の指若しくは指が触れる入力操作体110が接近していない限り、図15(a)に示すように、その間の静電容量CTRで容量結合し、この交点(x、y)で交差する駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量Cxyとなる静電容量CTRの大きさは、その交点(x、y)で交差する検出電極Rxから読み取る検出電圧V(x、y)で表される。
いずれかの交点(x、y)に、入力操作体110が接近すると、図14(b)、図15(b)に示すように、入力操作体110が静電容量CTRに割り込んで静電容量CPで結合し、その交点(x、y)で交差する駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量Cxyは減少する。すなわち、駆動電極Tyから出力される交流検出信号の一部IPは、静電容量CPを介して入力操作体110に流れ、静電容量CTRを介して駆動電極Tyから検出電極Rxに流れる交流検出信号ITRは減少し、検出電極Rxから読み取る検出電圧V’(x、y)は、上記検出電圧V(x、y)に比べて低下する。従って、標準の検出電圧V(x、y)より低下した検出電圧V’(x、y)が読み取られた交点(x、y)の検出面上の位置から入力操作体110が接近する操作位置(px、py)を検出できる。
このタッチパネル100では、入力操作する入力操作体110を判別できず、また、検出面上の入力操作体110による回転操作などの入力操作を検出できないので、絶縁体からなるノブ本体の底面に固有のパターンで複数の電極を配置した操作ノブを入力操作体として用いたタッチパネル入力装置が特許文献1、特許文献2で知られている。
これらの従来のタッチパネル入力装置は、操作者が操作ノブに触れる指を介してノブ本体に取り付けられる複数の電極を接地させるため、各電極に電気接続する短絡電極の一部を指が触れるノブ本体の表面に露出させている。これにより、操作者が操作ノブを持ちながらタッチパネル100の検出面上に操作ノブを配置すると、複数の各電極が操作者の指を介して接地され、上述したように、各電極毎にその近傍の交点(x、y)で交差する駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量CTRに割り込んで静電容量CPで結合する。その結果、固有のパターンでノブ本体に取り付けられた各電極毎に検出面上の電極の位置が検出され、検出した各電極位置間の距離、方向から特定の操作ノブによる入力操作であることを検出でき、また、各電極位置の移動軌跡から操作ノブの回転操作方向や回転操作角度を検出できる。
従来のタッチパネル入力装置では、複数の電極のうち少なくとも一組の電極が短絡電極で電気接続していると、操作ノブの短絡電極を介して指が電極に触れていない場合であっても、電極が近接する交点(x、y)で交差する駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量Cxyが減少し、その交点(x、y)について検出される検出電圧V(x、y)が低下することがあり、例えば、操作ノブによる入力操作を行わずに、単にタッチパネルの検出面上に操作ノブを置いておくだけでも、入力操作と誤認する問題があった。
また、上述したタッチパネルの検出原理から、検出面に近接させる操作ノブの電極を操作者を介して接地させる必要があると考えられ、各電極が短絡電極を介して操作者の指に触れるように、その一部を操作者の指が確実に触れるノブ本体の表面の位置に露出させなければならないという構造上の制約が生じていた。
また、特許文献1によれば、電極に相当する導体柱の検出面上のタッチ点で検出するタッチ強度値を比較して操作ノブに操作者の指が触れているか否かを判定するとあるが、操作ノブに指が触れていない状態で、必ずしも導体柱の検出面上の位置を検出できるとはかぎらないので、同じタッチ点の位置で検出するタッチ強度値を比較して指が触れているか否かを判定することはできない。
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、操作者が操作ノブを持つことなく、操作ノブをタッチパネルの検出面上の所定位置に配置するだけで、操作ノブによる入力操作を行うタッチパネル入力装置とタッチパネルの入力操作検出方法を提供することを目的とする。
また、操作ノブの底面に沿って取り付けられる一組の電極に操作者の指が電気接続する構造とする必要がない簡易構造としたタッチパネル入力装置とタッチパネルの入力操作検出方法を提供することを目的とする。
また、操作ノブの一組の電極の検出面上の位置を検出した場合に、操作者が操作ノブを持った入力操作であるか、検出面上に操作ノブが配置されたことによるものなのかを判定できるタッチパネル入力装置とタッチパネルの入力操作検出方法を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するため、請求項1のタッチパネル入力装置は、検出面に沿って、Y方向に所定の間隔を隔ててY方向と直交するX方向に配線される複数の駆動電極Tyと、 検出面に沿って、X方向に所定の間隔を隔ててY方向に配線され、それぞれ複数の駆動電極Tyと絶縁間隔を隔てて交差する複数の検出電極Rxと、一定電圧の交流検出信号を出力する検出信号発信回路と、交流検出信号を出力する駆動電極Ty毎に、その駆動電極Tyに交差する複数の検出電極Rxに表れる交流検出信号の信号感度V(x、y)を検出し、複数の駆動電極Tyと複数の検出電極Rxの各交点(x、y)の信号感度V(x、y)を検出する走査手段とを有する投影型静電容量式タッチパネルと、投影型静電容量式タッチパネルの検出面上に配置され、絶縁体からなるノブ本体と、検出面に対向するノブ本体の底面に沿って取り付けられる一組の電極と、一組の電極の上方のノブ本体に取り付けられ、一組の電極間を電気接続する短絡電極とを有する操作ノブとを備え、検出面上に操作ノブが配置されていない状態で、交点(x、y)について検出される信号感度V(x、y)を標準信号感度Vstとして、一組の電極にそれぞれ近接する交点(x、y)の信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となることから、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出し、操作ノブの入力位置を検出するタッチパネル入力装置であって、
短絡電極は、操作者の指が触れるノブ本体の表面に一部が露出して、ノブ本体に取り付けられ、一組の電極間の長さは、検出面に沿って配線される複数の駆動電極Ty間の間隔及び複数の検出電極Rx間の間隔に比べて十分に長く、一組の電極が、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぐ間隔を隔ててノブ本体に取り付けられ、投影型静電容量式タッチパネルは、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に傾斜している場合に、第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された検出電極Rx1と第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された駆動電極Ty2との交点(x1、y2)の信号感度V(x1、y2)又は第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された検出電極Rx2と第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された駆動電極Ty1との交点(x2、y1)の信号感度V(x2、y1)のいずれかが標準信号感度Vstを超える場合に、短絡電極に操作者の指が触れていないと判定するタッチ判定部を有することを特徴とする。
短絡電極は、操作者の指が触れるノブ本体の表面に一部が露出して、ノブ本体に取り付けられ、一組の電極間の長さは、検出面に沿って配線される複数の駆動電極Ty間の間隔及び複数の検出電極Rx間の間隔に比べて十分に長く、一組の電極が、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぐ間隔を隔ててノブ本体に取り付けられ、投影型静電容量式タッチパネルは、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に傾斜している場合に、第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された検出電極Rx1と第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された駆動電極Ty2との交点(x1、y2)の信号感度V(x1、y2)又は第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された検出電極Rx2と第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された駆動電極Ty1との交点(x2、y1)の信号感度V(x2、y1)のいずれかが標準信号感度Vstを超える場合に、短絡電極に操作者の指が触れていないと判定するタッチ判定部を有することを特徴とする。
操作ノブがいずれの向きで検出面上に配置されても、一組の電極は、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぎ、一方の電極の位置の近傍の交点(x、y)に配線される駆動電極Tyに出力される交流検出信号の一部は、操作者の指に代わって、他方の電極と他方の電極に対向する他の駆動電極Ty’若しくは他の検出電極Rx’の間の静電容量CEを介して接地された他の駆動電極Ty’若しくは他の検出電極Rx’に流れ、その交点(x、y)に配線される検出電極Rxから検出される信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となることから、一組の電極の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出できる。
操作ノブを手で持つことにより、操作ノブの一組の電極は、操作者を介して接地接続され、一方の電極の位置で駆動電極Ty1から出力される交流検出信号の一部は、操作者の指との間の静電容量C
P
を介して操作者を流れ、信号感度V(x1、y2)が標準信号感度Vst未満となることから、操作ノブを持って入力操作を行っても、一組の電極の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出できる。
短絡電極に操作者の指が触れていない状態で、検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に傾斜している場合には、交点(x1、y2)についての駆動電極Ty2と検出電極Rx1間の静電容量は、交点(x1、y2)における静電容量C
TR
に、駆動電極Ty2と一方の電極間の静電容量C
E
と他方の電極と検出電極Rx1間の静電容量C
E
が直列に接続された静電容量C
E
/2が加わるので、静電容量C
TR
のみで検出電極Rx1から検出される標準信号感度Vstより信号感度V(x1、y2)が上昇する。
同様に、短絡電極に操作者の指が触れていない状態で、交点(x2、y1)についての駆動電極Ty1と検出電極Rx2間の静電容量は、交点(x2、y1)における静電容量C
TR
に、駆動電極Ty1と他方の電極間の静電容量C
E
と一方の電極と検出電極Rx2間の静電容量C
E
が直列に接続された静電容量C
E
/2が加わるので、静電容量C
TR
のみで検出電極Rx2から検出される標準信号感度Vstより信号感度V(x2、y1)が上昇する。
一方、短絡電極に操作者の指が触れている状態では、操作者の指を介して接地されるので、交点(x1、y2)若しくは交点(x2、y1)についての駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量は増加するとがなく、タッチ判定部は、交点(x1、y2)の信号感度V(x1、y2)又は交点(x2、y1)の信号感度V(x2、y1)のいずれかが標準信号感度Vstを超える場合に、短絡電極に操作者の指が触れていないと判定できる。
請求項2と請求項5のタッチパネル入力装置は、短絡電極は、一組の電極の鉛直方向の上方から検出面に平行な水平面に沿ってアーチ状で、検出面に投影させた形状が、検出面に沿って配線される複数の駆動電極Tyを跨ぐ形状に形成されたアーチ状導電板を有することを特徴とする。
一組の電極とアーチ状導電板は、検出面に沿って配線された複数の駆動電極Tyにかけて覆うので、電極に操作者の指が触れていない場合であっても、一方の電極の位置の近傍の交点(x、y)に配線される駆動電極Tyに出力される交流検出信号の一部は、操作者の指に代わって、他方の電極と他方の電極に対向する他の駆動電極Ty’の間の静電容量CEを介して接地された他の駆動電極Ty’に流れ、その交点(x、y)に配線される検出電極Rxから検出される信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となることから、一組の電極の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出できる。
また、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にあっても、駆動電極Ty3に出力される交流検出信号の一部は、操作者の指に代わって、アーチ状導電板と他の駆動電極Ty’の間の静電容量CTSを介して接地された他の駆動電極Ty’に流れ、信号感度V(x3、y3)と信号感度V(x5、y3)が標準信号感度Vst未満となることから、一組の電極の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)を検出できる。
請求項3と請求項6のタッチパネル入力装置は、短絡電極は、円環の直径に対称形状に形成された一組のアーチ状導電板からなる円環導電板を有することを特徴とする。
一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にある場合に、駆動電極Ty3について対称位置に配線された他の駆動電極Tyと一組のアーチ状導電板との間にそれぞれ静電容量CTSが形成され、各静電容量CTSを介して一方の電極の位置で駆動電極Ty3から出力される交流検出信号の一部は、複数本の接地された他の駆動電極Tyに並列に流れ、第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)の近傍の交点(x3、y3)の信号感度V(x3、y3)と、交点(x5、y3)の信号感度V(x5、y3)が低下して、一組の電極の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)をより確実に検出できる。
請求項4のタッチパネル入力装置は、検出面に沿って、Y方向に所定の間隔を隔ててY方向と直交するX方向に配線される複数の駆動電極Tyと、検出面に沿って、X方向に所定の間隔を隔ててY方向に配線され、それぞれ複数の駆動電極Tyと絶縁間隔を隔てて交差する複数の検出電極Rxと、一定電圧の交流検出信号を出力する検出信号発信回路と、交流検出信号を出力する駆動電極Ty毎に、その駆動電極Tyに交差する複数の検出電極Rxに表れる交流検出信号の信号感度V(x、y)を検出し、複数の駆動電極Tyと複数の検出電極Rxの各交点(x、y)の信号感度V(x、y)を検出する走査手段とを有する投影型静電容量式タッチパネルと、投影型静電容量式タッチパネルの検出面上に配置され、絶縁体からなるノブ本体と、検出面に対向するノブ本体の底面に沿って取り付けられる一組の電極と、一組の電極の上方のノブ本体に取り付けられ、一組の電極間を電気接続する短絡電極とを有する操作ノブとを備え、検出面上に操作ノブが配置されていない状態で、交点(x、y)について検出される信号感度V(x、y)を標準信号感度Vstとして、一組の電極にそれぞれ近接する交点(x、y)の信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となることから、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出し、操作ノブの入力位置を検出するタッチパネル入力装置であって、
短絡電極は、操作者の指が触れるノブ本体の表面に一部が露出して、ノブ本体に取り付けられ、一組の電極間の長さは、検出面に沿って配線される複数の駆動電極Ty間の間隔及び複数の検出電極Rx間の間隔に比べて十分に長く、一組の電極が、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぐ間隔を隔ててノブ本体に取り付けられ、投影型静電容量式タッチパネルは、第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にあり、若しくは、第1位置E1(Px6、py4)と第2位置E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にあり、いずれかの中間近傍の交点(x4、y3)の信号感度V(x4、y3)若しくは交点(x6、y5)の信号感度V(x6、y5)が標準信号感度Vstを超える場合に、短絡電極に操作者の指が触れていないと判定するタッチ判定部を有することを特徴とする。
請求項4のタッチパネル入力装置は、検出面に沿って、Y方向に所定の間隔を隔ててY方向と直交するX方向に配線される複数の駆動電極Tyと、検出面に沿って、X方向に所定の間隔を隔ててY方向に配線され、それぞれ複数の駆動電極Tyと絶縁間隔を隔てて交差する複数の検出電極Rxと、一定電圧の交流検出信号を出力する検出信号発信回路と、交流検出信号を出力する駆動電極Ty毎に、その駆動電極Tyに交差する複数の検出電極Rxに表れる交流検出信号の信号感度V(x、y)を検出し、複数の駆動電極Tyと複数の検出電極Rxの各交点(x、y)の信号感度V(x、y)を検出する走査手段とを有する投影型静電容量式タッチパネルと、投影型静電容量式タッチパネルの検出面上に配置され、絶縁体からなるノブ本体と、検出面に対向するノブ本体の底面に沿って取り付けられる一組の電極と、一組の電極の上方のノブ本体に取り付けられ、一組の電極間を電気接続する短絡電極とを有する操作ノブとを備え、検出面上に操作ノブが配置されていない状態で、交点(x、y)について検出される信号感度V(x、y)を標準信号感度Vstとして、一組の電極にそれぞれ近接する交点(x、y)の信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となることから、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出し、操作ノブの入力位置を検出するタッチパネル入力装置であって、
短絡電極は、操作者の指が触れるノブ本体の表面に一部が露出して、ノブ本体に取り付けられ、一組の電極間の長さは、検出面に沿って配線される複数の駆動電極Ty間の間隔及び複数の検出電極Rx間の間隔に比べて十分に長く、一組の電極が、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぐ間隔を隔ててノブ本体に取り付けられ、投影型静電容量式タッチパネルは、第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にあり、若しくは、第1位置E1(Px6、py4)と第2位置E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にあり、いずれかの中間近傍の交点(x4、y3)の信号感度V(x4、y3)若しくは交点(x6、y5)の信号感度V(x6、y5)が標準信号感度Vstを超える場合に、短絡電極に操作者の指が触れていないと判定するタッチ判定部を有することを特徴とする。
操作ノブがいずれの向きで検出面上に配置されても、一組の電極は、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぎ、一方の電極の位置の近傍の交点(x、y)に配線される駆動電極Tyに出力される交流検出信号の一部は、操作者の指に代わって、他方の電極と他方の電極に対向する他の駆動電極Ty’若しくは他の検出電極Rx’の間の静電容量CEを介して接地された他の駆動電極Ty’若しくは他の検出電極Rx’に流れ、その交点(x、y)に配線される検出電極Rxから検出される信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となることから、一組の電極の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出できる。
操作ノブを手で持つことにより、操作ノブの一組の電極は、操作者を介して接地接続され、一方の電極の位置で駆動電極Ty1から出力される交流検出信号の一部は、操作者の指との間の静電容量CPを介して操作者を流れ、信号感度V(x1、y2)が標準信号感度Vst未満となることから、操作ノブを持って入力操作を行っても、一組の電極の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出できる。
短絡電極に操作者の指が触れていない状態で、検出面上の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にある場合には、その中間近傍の交点(x4、y3)についての駆動電極Ty3と検出電極Rx4間の静電容量は、交点(x4、y3)における静電容量CTRに、駆動電極Ty3といずれかの電極との間の静電容量CEと短絡電極と検出電極Rx4間の静電容量CSRが直列に接続された静電容量が加わるので、静電容量CTRのみで検出電極Rx4から検出される標準信号感度Vstより信号感度V(x4、y3)が上昇する。
同様に短絡電極に操作者の指が触れていない状態で、検出面上の第1位置E1(Px6、py4)と第2位置E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にある場合には、その中間近傍の交点(x6、y5)についての駆動電極Ty5と検出電極Rx6間の静電容量は、交点(x6、y5)における静電容量CTRに、駆動電極Ty5と短絡電極間の静電容量CSRといずれかの電極と検出電極Rx6の間の静電容量CEが直列に接続された静電容量が加わるので、静電容量CTRのみで検出電極Rx6から検出される標準信号感度Vstより信号感度V(x6、y5)が上昇する。
一方、短絡電極に操作者の指が触れていない状態では、操作者の指を介して接地されるので、交点(x4、y3)若しくは交点(x6、y5)についての駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量は増加するとがなく、タッチ判定部は、交点(x4、y3)の信号感度V(x4、y3)又は交点(x6、y5)の信号感度V(x6、y5)のいずれかが標準信号感度Vstを超える場合に、短絡電極に操作者の指が触れていないと判定できる。
請求項7のタッチパネルの入力操作検出方法は、検出面に沿って、Y方向に所定の間隔を隔ててY方向と直交するX方向に配線される複数の駆動電極Tyと、検出面に沿ってX方向に所定の間隔を隔ててY方向に配線され、それぞれ複数の駆動電極Tyと絶縁間隔を隔てて交差する複数の検出電極Rxと、一定電圧の交流検出信号を出力する検出信号発信回路とを有する投影型静電容量式タッチパネルの検出面上に、絶縁体からなるノブ本体と、検出面に対向するノブ本体の底面に沿って取り付けられる一組の電極と、一組の電極の上方のノブ本体に取り付けられ、一組の電極間を電気接続する短絡電極とを有する操作ノブが配置され、短絡電極は、一組の電極の鉛直方向の上方から検出面に平行な水平面に沿ってアーチ状で、検出面に投影させた形状が、検出面に沿って配線される複数の駆動電極Tyを跨ぐ形状に形成されたアーチ状導電板を有し、操作者の指が触れるノブ本体の表面に一部が露出してノブ本体に取り付けられ、一組の電極間の長さは、検出面に沿って配線される複数の駆動電極Ty間の間隔及び複数の検出電極Rx間の間隔に比べて十分に長く、一組の電極が、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぐ間隔を隔ててノブ本体に取り付けられた操作ノブの入力操作を検出するタッチパネルの入力操作検出方法であって、
(1)検出信号発信回路から駆動電極Ty毎に交流検出信号を出力する工程と、
(2)交流検出信号を出力した駆動電極Tyに交差する複数の検出電極Rxに表れる交流検出信号の信号感度V(x、y)を順に検出し、検出面上の複数の駆動電極Tyと複数の検出電極Rxの各交点(x、y)について信号感度V(x、y)を検出する工程と、
(3)検出面上に操作ノブが配置されていない状態で、交点(x、y)について検出される信号感度V(x、y)を標準信号感度Vstとして、信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となったいずれか1又は2以上の交点(x、y)の位置から、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出する工程と、
(4)(3)の工程の後、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に傾斜している場合に、第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された検出電極Rx1と第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された駆動電極Ty2との交点(x1、y2)の信号感度V(x1、y2)又は第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された検出電極Rx2と第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された駆動電極Ty1との交点(x2、y1)の信号感度V(x2、y1)を、標準信号感度Vstと比較し、いずれかの信号感度V(x1、y2)又はV(x2、y1)が、標準信号感度Vstを超える場合に短絡電極に操作者の指が触れていないと、標準信号感度Vst以下である場合に短絡電極に操作者の指が触れていると判定する工程と、
(5)(3)の工程の後、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にあり、若しくは、第1位置E1(Px6、py4)と第2位置E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にある場合に、各中間近傍の交点(x4、y3)の信号感度V(x4、y3)若しくは交点(x6、y5)の信号感度V(x6、y5)を標準信号感度Vstと比較し、いずれかの信号感度V(x、y)が、標準信号感度Vstを超える場合に短絡電極に操作者の指が触れていないと、標準信号感度Vst以下である場合に短絡電極に操作者の指が触れていると判定する工程と、
(6)一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)から、操作ノブの入力位置を検出する工程と、
を備えたことを特徴とする。
(1)検出信号発信回路から駆動電極Ty毎に交流検出信号を出力する工程と、
(2)交流検出信号を出力した駆動電極Tyに交差する複数の検出電極Rxに表れる交流検出信号の信号感度V(x、y)を順に検出し、検出面上の複数の駆動電極Tyと複数の検出電極Rxの各交点(x、y)について信号感度V(x、y)を検出する工程と、
(3)検出面上に操作ノブが配置されていない状態で、交点(x、y)について検出される信号感度V(x、y)を標準信号感度Vstとして、信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となったいずれか1又は2以上の交点(x、y)の位置から、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出する工程と、
(4)(3)の工程の後、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に傾斜している場合に、第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された検出電極Rx1と第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された駆動電極Ty2との交点(x1、y2)の信号感度V(x1、y2)又は第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された検出電極Rx2と第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された駆動電極Ty1との交点(x2、y1)の信号感度V(x2、y1)を、標準信号感度Vstと比較し、いずれかの信号感度V(x1、y2)又はV(x2、y1)が、標準信号感度Vstを超える場合に短絡電極に操作者の指が触れていないと、標準信号感度Vst以下である場合に短絡電極に操作者の指が触れていると判定する工程と、
(5)(3)の工程の後、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にあり、若しくは、第1位置E1(Px6、py4)と第2位置E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にある場合に、各中間近傍の交点(x4、y3)の信号感度V(x4、y3)若しくは交点(x6、y5)の信号感度V(x6、y5)を標準信号感度Vstと比較し、いずれかの信号感度V(x、y)が、標準信号感度Vstを超える場合に短絡電極に操作者の指が触れていないと、標準信号感度Vst以下である場合に短絡電極に操作者の指が触れていると判定する工程と、
(6)一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)から、操作ノブの入力位置を検出する工程と、
を備えたことを特徴とする。
操作ノブがいずれの向きで検出面上に配置されても、一組の電極は、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぎ、一方の電極の位置の近傍の交点(x、y)に配線される駆動電極Tyに出力される交流検出信号の一部は、操作者の指に代わって、他方の電極と他方の電極に対向する他の駆動電極Ty’若しくは他の検出電極Rx’の間の静電容量CEを介して接地された他の駆動電極Ty’若しくは他の検出電極Rx’に流れ、その交点(x、y)に配線される検出電極Rxから検出される信号感度V(x、y)が標準信号感度Vst未満となるので、(3)の工程から、一組の電極の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出できる。
一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に傾斜している場合で、短絡電極に操作者の指が触れていない状態では、交点(x1、y2)についての駆動電極Ty2と検出電極Rx1間の静電容量Cxyは、交点(x1、y2)における静電容量CTRに、駆動電極Ty2と一方の電極間の静電容量CEと他方の電極と検出電極Rx1間の静電容量CEが直列に接続された静電容量CE/2が加わるので、静電容量CTRのみで検出電極Rx1から検出される標準信号感度Vstより信号感度V(x1、y2)が上昇する。
同様に、短絡電極に操作者の指が触れていない状態で、交点(x2、y1)についての駆動電極Ty1と検出電極Rx2間の静電容量Cxyは、交点(x2、y1)における静電容量CTRに、駆動電極Ty1と他方の電極間の静電容量CEと一方の電極と検出電極Rx2間の静電容量CEが直列に接続された静電容量CE/2が加わるので、静電容量CTRのみで検出電極Rx2から検出される標準信号感度Vstより信号感度V(x2、y1)が上昇する。
一方、短絡電極に操作者の指が触れている状態では、操作者の指を介して接地されるので、交点(x1、y2)若しくは交点(x2、y1)についての駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量は増加するとがないので、(4)の工程で、交点(x1、y2)の信号感度V(x1、y2)又は交点(x2、y1)の信号感度V(x2、y1)のいずれかが標準信号感度Vstを超える場合に、短絡電極に操作者の指が触れていないと、標準信号感度Vst以下である場合に、短絡電極に操作者の指が触れていると判定できる。
検出面上の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にある場合で、短絡電極に操作者の指が触れていない状態では、その中間近傍の交点(x4、y3)についての駆動電極Ty3と検出電極Rx4間の静電容量は、交点(x4、y3)における静電容量CTRに、駆動電極Ty3といずれかの電極との間の静電容量CEと短絡電極と検出電極Rx4間の静電容量CSRが直列に接続された静電容量が加わるので、静電容量CTRのみで検出電極Rx4から検出される標準信号感度Vstより信号感度V(x4、y3)が上昇する。
検出面上の第1位置E1(Px6、py4)と第2位置E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にある場合で、同様に短絡電極に操作者の指が触れていない状態では、その中間近傍の交点(x6、y5)についての駆動電極Ty5と検出電極Rx6間の静電容量は、交点(x6、y5)における静電容量CTRに、駆動電極Ty5と短絡電極間の静電容量CSRといずれかの電極と検出電極Rx6の間の静電容量CEが直列に接続された静電容量が加わるので、静電容量CTRのみで検出電極Rx6から検出される標準信号感度Vstより信号感度V(x6、y5)が上昇する。
一方、短絡電極に操作者の指が触れていない状態では、操作者の指を介して接地されるので、交点(x4、y3)若しくは交点(x6、y5)についての駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量は増加するとがないので、(5)の工程で、交点(x4、y3)の信号感度V(x4、y3)又は交点(x6、y5)の信号感度V(x6、y5)のいずれかが標準信号感度Vstを超える場合に、短絡電極に操作者の指が触れていないと、標準信号感度Vst以下である場合に、短絡電極に操作者の指が触れていると判定できる。
請求項1、請求項4又は請求項7の発明によれば、操作者が操作ノブを持って入力操作を行うことなく、操作ノブをタッチパネルの検出面上の所定位置に配置するだけで、操作ノブによる入力操作を行うことができる。
また、操作ノブの種類や操作ノブの回転操作を検出するために操作ノブのノブ本体の底面に沿って取り付ける一組の電極を、操作者の指が触れるノブ本体の表面に露出させる必要がなく、操作ノブを簡易構造とすることができる。
また、操作者が操作ノブを持って検出面上を移動操作する入力操作と、操作ノブをタッチパネルの検出面上の所定位置に配置するだけの入力操作のいずれであっても操作ノブの入力位置を検出できる。
請求項2又は請求項5の発明によれば、検出電極Rxに表れる交流検出信号の信号感度V(x、y)を検出するために、検出電極Rxをハイインピーダンスとしても、操作者が操作ノブを持たない操作ノブの検出面上の位置を検出できる。
請求項3又は請求項6の発明によれば、限られた大きさの操作ノブで、より確実に指が触れいない操作ノブの入力位置を検出できる。
請求項1の発明によれば、一組の電極の検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線が、駆動電極Ty若しくは検出電極Rxの配線方向に傾斜している場合に、操作者が操作ノブを持って検出面上を移動操作する入力操作と、操作ノブをタッチパネルの検出面上の所定位置に配置するだけの入力操作を確実に判定できる。
請求項4と請求項7の発明によれば、一組の第1位置E1(Px3、py3)、(px6、py4)と第2位置E2(px5、py3)、(px6、py6)を結ぶ直線が、駆動電極Ty若しくは検出電極Rxの配線方向と平行である場合に、操作者が操作ノブを持って検出面上を移動操作する入力操作と、操作ノブをタッチパネルの検出面上の所定位置に配置するだけの入力操作を確実に判定できる。
以下、本発明の第1実施の形態に係るタッチパネル入力装置1を図1乃至図11を用いて説明する。タッチパネル入力装置1は、タッチパネル(投影型静電容量式タッチパネル)の検出面31上に配置される操作ノブ2の入力位置を検出するもので、図1に示すタッチパネル(投影型静電容量式タッチパネル)3と、図2に示す操作ノブ2とを備えている。
タッチパネル3は、図1に示すように、絶縁パネル30の表面を検出面31として、Y方向に例えば6mmの所定の間隔を隔ててY方向と直交するX方向に配線されたi本(iは、2以上の自然数)の駆動電極Tyと、X方向に例えば6mmの所定の間隔を隔ててY方向に配線されたj本(jは、自然数)の検出電極Rxが各交点(x,y)において互いに絶縁して格子状に配線されている。
本明細書では、この検出面31上の各位置を直交するXY方向のxy座標で表すものとし、説明の便宜上、操作ノブ2の後述する電極Eを検出面31に投影させた投影形状の図心の位置を電極Eの位置E(px、py)と、その近傍でY方向に配線される検出電極RxとX方向に配線された駆動電極Tyとの交点を交点(x、y)と表して説明する。
検出面31に沿って格子状に配線された駆動電極Ty及び検出電極Rxの表面側は、これらの電極を保護するとともに、操作ノブ2の電極Eや操作者の指が直接これらの電極に触れて誤作動しないように、図示しない透明絶縁シートで覆われている。
i本の各駆動電極Tyは、それぞれノイズを除去するダンピング抵抗32を介して、パルス高さ(電圧)がVoの矩形波の交流検出信号を出力する検出信号発信回路33に接続している。また、各駆動電極Tyとダンピング抵抗32の接続点T1〜iには、マイコン4の入出力ポートPTy1〜PTyiが各駆動電極Ty1〜Tyiに対応して接続している。
各入出力ポートPTy1〜PTyiは、入出力ポートPTyを出力ポートの状態とするOFFモードである場合には、その入出力ポートPTyは低インピーダンスで、その入出力ポートPTyに接続する駆動電極Tyの電位は、入出力ポートPTyの電位(例えば「L」)レベルであれば0V、「H」レベルであればVCC)で安定し、検出信号発信回路33から出力される矩形波交流信号の交流検出信号は、その入駆動電極PTyに出力されない。また、入出力ポートPTyが、その入出力ポートPTyを入力ポートの状態とするONモードである場合には、ハイインピーダンスの入力ポートPTyに、検出信号発信回路33から出力される矩形波交流信号は流れ込まず、その入出力ポートPに接続する駆動電極Tyに、矩形波交流信号である交流検出信号が出力される。つまり、マイコン4は、任意の順にいずれかの入出力ポートPTyを入力ポートの状態とし、その入出力ポートPTyが接続する駆動電極Tyへ交流検出信号を出力する。
j本の検出電極Rxは、それぞれマイコン4からの制御によりマイコン4の電圧検出回路41との接続が切り換えられるマルチプレクサ34に接続している。マイコン4は、いずれかの駆動電極Tyへ交流検出信号が出力している駆動制御期間毎に、その駆動電極Tyに交差するj本の検出電極Rxを、マイコン4の電圧検出回路41との接続に順に切り換え、電圧検出回路41は、切り替え接続された検出電極Rxに表れる交流検出信号の検出電圧V(x、y)を検出する。このとき、マルチプレクサ34で切り替え接続された検出電極Rxは、ハイインピーダンスの電圧検出回路41に接続され、その他の検出電極Rxはローインピーダンスで接地される。ここで、各交点(x、y)について検出された検出電圧V(x、y)は、その交点(x、y)の駆動電極Tyに出力された電圧Voの交流検出信号が検出電極Rxに表れた電圧であるので、交点(x、y)についての交流検出信号の信号感度V(x、y)を表している。
電圧検出回路41は、マイコン4がいずれかの駆動電極Tyに交流検出信号を出力している間、その駆動電極Tyと駆動電極Tyに交差する検出電極Rx間の静電容量CTRを介して検出電極Rxに表れる交流検出信号の検出電圧V(x、y)を読みとり、検出面31上の全ての交点(x、y)について読み取った検出電圧V(x、y)を記憶部42へ記憶する。ここで上記静電容量CTRは、周囲の浮遊容量に変化がなければほぼ一定値であるので、入力操作体が接近せずに駆動電極Tyの浮遊容量に変動がなければ、検出電圧V(x、y)は、交流検出信号の出力電圧Voに比例する標準信号電圧Vst(x、y)で一定であり、全ての交点(x、y)についてほぼ同一の値となる。以下、本明細書では、この標準信号電圧Vst(x、y)を標準信号感度Vstという。
一方、いずれかの交点(x、y)に操作ノブ2の電極Eが接近すると、後述するように、操作ノブ2を操作者が手に持っているか否かにかかわらず、その交点(x、y)で交差する駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量Cxyが低下する。また、後述するように、操作ノブ2を操作者が手に持っていない場合には、電極Eの位置E(px、py)から離れた特定の交点(x、y)において、その交点(x、y)で交差する駆動電極Tyと検出電極Rx間の静電容量Cxyが逆に上昇する。
そこで、マイコン4は、検出面31の全ての交点(x、y)について記憶部42に記憶された検出電圧V(x、y)を標準信号感度Vstと比較し、始めに、電極Eの位置E(px、py)から離れた特定の交点(x、y)の検出電圧V(x、y)を標準信号感度Vstと比較して、標準信号感度Vstを超える場合に、操作ノブ2を操作者が手に持っていない(正確には、操作ノブ2の後述する短絡電極22に操作者の指が接していない)と判定し、標準信号感度Vst以下である場合に、操作ノブ2を操作者が手に持っている(正確には、操作ノブ2の後述する短絡電極22に操作者の指が接している)と判定する。
続いて、いずれかの交点(x、y)についての検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x、y)の位置から操作ノブ2の電極Eの位置(px、py)を検出する。
操作ノブ2は、図2に示すように、円筒状のノブ本体21と、ノブ本体21の底面に沿って取り付けられる円板状の一組の電極E1、E2と、一組の電極E1、E2の上面に接続し、電極E1、E2間を電気接続する短絡電極22とから構成されている。円筒状のノブ本体21の中心軸周りの180度間隔で取り付けられる一組の電極E1、E2間の距離は、12mm以上で、操作ノブ2を検出面31上に配置した場合に、少なくとも6mmの間隔で配線される3本の駆動電極Ty若しくは検出電極Rxの上方を跨ぐ長さとなっている。各電極E1、E2は、検出面31を介して駆動電極Ty及び/又は検出電極Rxと鉛直方向で対向し、その間に静電容量CEが形成される。駆動電極Tyと検出電極Rxの電極Eまでの距離はほぼ等しいので、ここでは電極Eと駆動電極Ty間の静電容量と、電極Eと検出電極Rx間の静電容量は同一の静電容量CEで表す。交点(x、y)で交差する駆動電極Tyと検出電極Rx間の距離は微少であるが、その間の対向面積も微少であるので、交点(x、y)の静電容量CTRと比較して、駆動電極Ty若しくは検出電極Rxと電極Eとの対向面積が大きい静電容量CEは無視できない大きさとなる。
短絡電極22は、円筒状のノブ本体21の上面に沿って被着された円環導電板23と、ノブ本体21を鉛直方向に貫通し、円環導電板23を一組の電極E1、E2に電気接続させる一組のロッド電極24A、24Bとからなっている。また、円環導電板23は、更に、一組のロッド電極24A、24Bとの接続部を両端として、それぞれ水平方向に対称形状の円環状に形成された一組のアーチ状導電板23A、23Bを一体に組み合わせて形成される。各アーチ状導電板23A、23Bは、中心軸から半径6mm以上の円筒状のノブ本体21の上面に沿って被着されるので、いずれかのアーチ状導電板23A、23Bは、操作ノブ2がその中心軸周りのいずれの角度で検出面31上に配置されていても、少なくとも2本の駆動電極Tyを跨ぎ、2本以上の駆動電極Tyと鉛直方向で対向し、各駆動電極Tyといずれかのアーチ状導電板22A、22Bとの間に静電容量CSが形成される。この静電容量CSも、駆動電極Tyとアーチ状導電板23A、23Bとの対向面積が大きいので、交点(x、y)の静電容量CTRと比較して無視できない大きさとなる。
図2に示すように、一組のアーチ状導電板22A、22Bからなる円環導電板23は、操作ノブ2の上面の周囲全体に露出しているので、操作ノブ2を持って操作者が移動操作する場合には、操作者の指が触れる円環導電板23とロッド電極24A、24Bを介して一組の電極E1、E2は接地接続される。
尚、本実施の形態では、一組の電極E1、E2を円板状に形成したが、ロッド電極24A、24と一体としたロッド状等の他の形状であってもよい。
以下、このタッチパネル入力装置1により、操作者が手に持って操作する操作ノブ2の入力位置と、検出面31上に配置しただけの操作ノブ2の入力位置を検出する方法を、操作ノブ2のXY方向に対する回転姿勢に分けて説明する。
A.操作ノブ2の一組の電極E1、E2を結ぶ直線が、X方向若しくはY方向に対して傾斜している向きにある場合
図3(a)に示すように、一組の一方の電極E1の位置がE1(Px1、Py1)、他方の電極E2の位置がE2(Px2、Py2)であるとすると、E1(Px1、Py1)の近傍の交点(x1、y1)で交差する駆動電極Ty1及び検出電極Rx1と、E2(Px2、Py2)の近傍の交点(x2、y2)で交差する駆動電極Ty2及び検出電極Rx2とは互いに異なる電極となる。
図3(a)に示すように、一組の一方の電極E1の位置がE1(Px1、Py1)、他方の電極E2の位置がE2(Px2、Py2)であるとすると、E1(Px1、Py1)の近傍の交点(x1、y1)で交差する駆動電極Ty1及び検出電極Rx1と、E2(Px2、Py2)の近傍の交点(x2、y2)で交差する駆動電極Ty2及び検出電極Rx2とは互いに異なる電極となる。
A1.操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていない場合
図4に示すように、電極E1の位置E1(Px1、Py1)の近傍の交点(x1、y1)を通過する駆動電極Ty1から流れる交流検出信号の電流Iy1の一部の電流ITRは、検出電極Rx1との間に形成される静電容量CTRを通して検出電極Rx1に流れる。また、駆動電極Ty1と電極E1との間と、電極E2と交点(x2、y2)を通過する駆動電極Ty2との間にそれぞれ静電容量CEが形成されるので、駆動電極Ty1から流れる交流検出信号の電流Iy1の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される駆動電極Ty2にも流れる。その結果、交点(x1、y1)について検出電極Rx1から検出される検出電圧V(x1、y1)は、標準信号感度Vst未満となる(図3(b)で−で表示)。
図4に示すように、電極E1の位置E1(Px1、Py1)の近傍の交点(x1、y1)を通過する駆動電極Ty1から流れる交流検出信号の電流Iy1の一部の電流ITRは、検出電極Rx1との間に形成される静電容量CTRを通して検出電極Rx1に流れる。また、駆動電極Ty1と電極E1との間と、電極E2と交点(x2、y2)を通過する駆動電極Ty2との間にそれぞれ静電容量CEが形成されるので、駆動電極Ty1から流れる交流検出信号の電流Iy1の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される駆動電極Ty2にも流れる。その結果、交点(x1、y1)について検出電極Rx1から検出される検出電圧V(x1、y1)は、標準信号感度Vst未満となる(図3(b)で−で表示)。
同様に、電極E2の位置E2(Px2、Py2)の近傍の交点(x2、y2)を通過する駆動電極Ty2から流れる交流検出信号の電流Iy2の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される駆動電極Ty1に流れ、交点(x2、y2)について検出電極Rx2から検出される検出電圧V(x2、y2)も標準信号感度Vst未満となる(図3(b)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x1、y1)と交点(x2、y2)とから、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px1、Py1)、E2(Px2、Py2)を検出する。
また、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていない場合には、電極E1の位置E1(Px1、Py1)の近傍に配線された検出電極Rx1と電極E2の位置E2(Px2、Py2)の近傍に配線された駆動電極Ty2間の静電容量Cx1y2が、両者の交点(x1、y2)で検出電極Rx1と駆動電極Ty2が対向することにより形成される静電容量CTRから増加する。すなわち、図5に示すように、電極E2の位置E2(Px2、Py2)において、電極E2と駆動電極Ty2との間に静電容量CEが形成されるとともに、電極E1の位置E1(Px1、Py1)において、電極E1と検出電極Rx1との間に静電容量CEが形成され、両者は、短絡電極22で直列に接続されるので、検出電極Rx1と駆動電極Ty2間の静電容量Cx1y2は、上記静電容量CTRに、2つの静電容量CEが直列に接続されることによる静電容量CE/2が加わって増加する。その結果、交点(x1、y2)について検出電極Rx1から検出される検出電圧V(x1、y2)が上昇し、標準信号感度Vstを超えるレベルとなる(図3(b)で+で表示)。
同様に、電極E1の位置E2(Px2、Py2)の近傍に配線された検出電極Rx2と電極E1の位置E1(Px1、Py1)の近傍に配線された駆動電極Ty1間の静電容量Cx2y1も、駆動電極Ty1と電極E1との間と、電極E2と検出電極Rx2の間に、短絡電極22で直列に接続される静電容量CEが形成されるので、検出電極Rx2と駆動電極Ty1間の静電容量Cx2y1は、静電容量CTRに、2つの静電容量CEが直列に接続されることによる静電容量CE/2が加わって増加する。その結果、交点(x2、y1)について検出電極Rx2から検出される検出電圧V(x2、y1)が上昇し、標準信号感度Vstを超えるレベルとなる(図3(b)で+で表示)。従って、マイコン4は、交点(x1、y2)について検出される検出電圧V(x1、y2)又は交点(x2、y1)について検出される検出電圧V(x2、y1)のいずれかが標準信号感度Vstを超える場合に、操作ノブ2に手が触れず検出面31上に配置されているだけと判定する。
A2.操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れている場合
電極E1の位置E1(Px1、Py1)の近傍の交点(x1、y1)を通過する駆動電極Ty1から流れる交流検出信号の電流Iy1の一部は、電極E1に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x1、y1)について検出電極Rx1から検出される検出電圧V(x1、y1)は、標準信号感度Vst未満となる(図3(c)で−で表示)。また、電極E2の位置E2(Px2、Py2)の近傍の交点(x2、y2)を通過する駆動電極Ty2から流れる交流検出信号の電流Iyの一部も、電極E2に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x2、y2)について検出電極Rx2から検出される検出電圧V(x2、y2)も、標準信号感度Vst未満となる(図3(c)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x1、y1)と交点(x2、y2)とから、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px1、Py1)、E2(Px2、Py2)を検出する。
電極E1の位置E1(Px1、Py1)の近傍の交点(x1、y1)を通過する駆動電極Ty1から流れる交流検出信号の電流Iy1の一部は、電極E1に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x1、y1)について検出電極Rx1から検出される検出電圧V(x1、y1)は、標準信号感度Vst未満となる(図3(c)で−で表示)。また、電極E2の位置E2(Px2、Py2)の近傍の交点(x2、y2)を通過する駆動電極Ty2から流れる交流検出信号の電流Iyの一部も、電極E2に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x2、y2)について検出電極Rx2から検出される検出電圧V(x2、y2)も、標準信号感度Vst未満となる(図3(c)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x1、y1)と交点(x2、y2)とから、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px1、Py1)、E2(Px2、Py2)を検出する。
また、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れている場合には、一組の各電極E1、E2が、短絡電極22と操作者の指を介して接地されるので、各電極E1、E2と駆動電極Ty又は検出電極Rxとの間に形成される静電容量CEが、検出電極Rx1と駆動電極Ty2間の静電容量Cx1y2や、検出電極Rx2と駆動電極Ty1間の静電容量Cx2y1に加わることがなく、交点(x1、y2)について検出される検出電圧V(x1、y2)と交点(x2、y1)について検出される検出電圧V(x2、y1)のいずれかも標準信号感度Vst以下となり(図3(c)で−若しくは無記号で表示)、マイコン4は、いずれかが標準信号感度Vst以下であることから操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていると判定する。
B.操作ノブ2の一組の一方の電極E1(px3、py3)と他方の電極E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にある場合
図6(a)に示すように、一組の一方の電極E1の位置がE1(Px3、Py3)、他方の電極E2の位置がE2(Px5、Py3)であるとすると、E1(Px3、Py3)の近傍の交点(x3、y3)で交差する駆動電極Ty3及び検出電極Rx3と、E2(Px5、Py3)の近傍の交点(x5、y3)で交差する駆動電極Ty3及び検出電極Rx5とは、駆動電極Ty3で共通する。
図6(a)に示すように、一組の一方の電極E1の位置がE1(Px3、Py3)、他方の電極E2の位置がE2(Px5、Py3)であるとすると、E1(Px3、Py3)の近傍の交点(x3、y3)で交差する駆動電極Ty3及び検出電極Rx3と、E2(Px5、Py3)の近傍の交点(x5、y3)で交差する駆動電極Ty3及び検出電極Rx5とは、駆動電極Ty3で共通する。
B1.操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていない場合
図7に示すように、電極E1の位置E1(Px3、Py3)の近傍の交点(x3、y3)を通過する駆動電極Ty3から流れる交流検出信号の電流Iy3の一部の電流ITRは、検出電極Rx3との間に形成される静電容量CTRを通して検出電極Rx3に流れる。また、駆動電極Ty3と電極E1との間と、電極E2と交点(x5、y3)を通過する検出電極Rx5との間にそれぞれ静電容量CEが形成されるので、駆動電極Ty1から流れる交流検出信号の電流Iy3の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される検出電極Rx5にも流れる。その結果、交点(x3、y3)について検出電極Rx3から検出される検出電圧V(x3、y3)は、標準信号感度Vst未満となる(図6(b)で−で表示)。
図7に示すように、電極E1の位置E1(Px3、Py3)の近傍の交点(x3、y3)を通過する駆動電極Ty3から流れる交流検出信号の電流Iy3の一部の電流ITRは、検出電極Rx3との間に形成される静電容量CTRを通して検出電極Rx3に流れる。また、駆動電極Ty3と電極E1との間と、電極E2と交点(x5、y3)を通過する検出電極Rx5との間にそれぞれ静電容量CEが形成されるので、駆動電極Ty1から流れる交流検出信号の電流Iy3の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される検出電極Rx5にも流れる。その結果、交点(x3、y3)について検出電極Rx3から検出される検出電圧V(x3、y3)は、標準信号感度Vst未満となる(図6(b)で−で表示)。
同様に、電極E2の位置E2(Px5、Py3)の近傍の交点(x5、y3)を通過する駆動電極Ty3から流れる交流検出信号の電流Iy3の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される検出電極Rx3に流れ、交点(x5、y3)について検出電極Rx5から検出される検出電圧V(x5、y3)も標準信号感度Vst未満となる(図6(b)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x3、y3)と交点(x5、y3)とから、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px3、Py3)、E2(Px5、Py3)を検出する。
また、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていない場合には、電極E1の位置E1(Px3、Py3)と電極E2の位置E2(Px5、Py3)の中間近傍の交点(x4、y3)で交差する検出電極Rx4と駆動電極Ty3間の静電容量Cx4y3が、交点(x4、y3)で検出電極Rx4と駆動電極Ty3が対向することにより形成される静電容量CTRから増加する。すなわち、図8に示すように、電極E1の位置E1(Px3、Py3)と電極E2の位置E2(Px5、Py3)において、電極E1、E2と駆動電極Ty3との間に静電容量CEが形成されるとともに、鉛直方向でアーチ状導電板23A、23Bと検出電極Rx4が対向する各位置で、アーチ状導電板23A、23Bと検出電極Rx4の間に静電容量CAが形成され、上記二組の静電容量CEと静電容量CAは、それぞれ駆動電極Ty3と検出電極Rx4の間に直列に接続されるので、検出電極Rx4と駆動電極Ty3間の静電容量Cx4y3は、上記静電容量CTRに、二組の直列に接続された静電容量CEと静電容量CAが並列に接続されることによる静電容量2CE・CA/(CE+CA)が加わって増加する。その結果、交点(x4、y3)について検出電極Rx4から検出される検出電圧V(x4、y3)が上昇し、標準信号感度Vstを超えるレベルとなる(図6(b)で+で表示)。従って、マイコン4は、上記検出した一組の電極E1、E2の位置E1(Px3、Py3)、E2(Px5、Py3)の中間近傍の交点(x4、y3)について検出される検出電圧V(x4、y3)が標準信号感度Vstを超える場合に、操作ノブ2に手が触れず検出面31上に配置されているだけと判定する。
B2.操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れている場合
電極E1の位置E1(Px3、Py3)の近傍の交点(x3、y3)を通過する駆動電極Ty3から流れる交流検出信号の電流Iy1の一部は、電極E1に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x3、y3)について検出電極Rx3から検出される検出電圧V(x3、y3)は、標準信号感度Vst未満となる(図6(c)で−で表示)。また、電極E2の位置E2(Px5、Py3)の近傍の交点(x5、y3)を通過する駆動電極Ty3から流れる交流検出信号の電流Iy3の一部も、電極E2に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x5、y3)について検出電極Rx5から検出される検出電圧V(x5、y3)も、標準信号感度Vst未満となる(図6(c)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x3、y3)と交点(x5、y3)の位置から、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px3、Py3)、E2(Px5、Py3)を検出する。
電極E1の位置E1(Px3、Py3)の近傍の交点(x3、y3)を通過する駆動電極Ty3から流れる交流検出信号の電流Iy1の一部は、電極E1に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x3、y3)について検出電極Rx3から検出される検出電圧V(x3、y3)は、標準信号感度Vst未満となる(図6(c)で−で表示)。また、電極E2の位置E2(Px5、Py3)の近傍の交点(x5、y3)を通過する駆動電極Ty3から流れる交流検出信号の電流Iy3の一部も、電極E2に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x5、y3)について検出電極Rx5から検出される検出電圧V(x5、y3)も、標準信号感度Vst未満となる(図6(c)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x3、y3)と交点(x5、y3)の位置から、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px3、Py3)、E2(Px5、Py3)を検出する。
また、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れている場合には、一組の各電極E1、E2が、短絡電極22と操作者の指を介して接地されるので、各電極E1、E2と駆動電極Ty又は検出電極Rxとの間に形成される静電容量CEが、駆動電極Ty3と検出電極Rx4間の静電容量Cx4y3に加わることがなく、交点(x4、y3)について検出される検出電圧V(x4、y3)は標準信号感度Vst以下となり(図6(c)で無記号で表示)、マイコン4は、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていると判定する。
C.操作ノブ2の一組の一方の電極E1(px6、py4)と他方の電極E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にある場合
図9(a)に示すように、一組の一方の電極E1の位置がE1(Px6、Py4)、他方の電極E2の位置がE2(Px6、Py6)であるとすると、E1(Px6、Py4)の近傍の交点(x6、y4)で交差する駆動電極Ty4及び検出電極Rx6と、E2(Px6、Py6)の近傍の交点(x6、y6)で交差する駆動電極Ty6及び検出電極Rx6とは、検出電極Rx6で共通する。
図9(a)に示すように、一組の一方の電極E1の位置がE1(Px6、Py4)、他方の電極E2の位置がE2(Px6、Py6)であるとすると、E1(Px6、Py4)の近傍の交点(x6、y4)で交差する駆動電極Ty4及び検出電極Rx6と、E2(Px6、Py6)の近傍の交点(x6、y6)で交差する駆動電極Ty6及び検出電極Rx6とは、検出電極Rx6で共通する。
C1.操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていない場合
図10に示すように、電極E1の位置E1(Px6、Py4)の近傍の交点(x6、y4)を通過する駆動電極Ty4から流れる交流検出信号の電流Iy4の一部の電流ITRは、検出電極Rx6との間に形成される静電容量CTRを通して検出電極Rx6に流れる。また、駆動電極Ty4と電極E1との間と、電極E2と交点(x6、y6)を通過する駆動電極Ty6との間にそれぞれ静電容量CEが形成されるので、駆動電極Ty4から流れる交流検出信号の電流Iy4の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される駆動電極Ty6にも流れる。その結果、交点(x6、y4)について検出電極Rx6から検出される検出電圧V(x6、y4)は、標準信号感度Vst未満となる(図9(b)で−で表示)。
図10に示すように、電極E1の位置E1(Px6、Py4)の近傍の交点(x6、y4)を通過する駆動電極Ty4から流れる交流検出信号の電流Iy4の一部の電流ITRは、検出電極Rx6との間に形成される静電容量CTRを通して検出電極Rx6に流れる。また、駆動電極Ty4と電極E1との間と、電極E2と交点(x6、y6)を通過する駆動電極Ty6との間にそれぞれ静電容量CEが形成されるので、駆動電極Ty4から流れる交流検出信号の電流Iy4の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される駆動電極Ty6にも流れる。その結果、交点(x6、y4)について検出電極Rx6から検出される検出電圧V(x6、y4)は、標準信号感度Vst未満となる(図9(b)で−で表示)。
同様に、電極E2の位置E2(Px6、Py6)の近傍の交点(x6、y6)を通過する駆動電極Ty6から流れる交流検出信号の電流Iy6の一部の電流IEは、短絡電極22と短絡電極22で直列に接続される2つの静電容量CEを通して、接地接続される駆動電極Ty4に流れ、交点(x6、y6)について検出電極Rx6から検出される検出電圧V(x6、y6)も標準信号感度Vst未満となる(図9(b)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x6、y4)と交点(x6、y6)の各位置から、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px6、Py4)、E2(Px6、Py6)を検出する。
また、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていない場合には、電極E1の位置E1(Px6、Py4)と電極E2の位置E2(Px6、Py6)の中間近傍の交点(x6、y5)で交差する検出電極Rx6と駆動電極Ty5間の静電容量Cx6y5が、交点(x6、y5)で検出電極Rx6と駆動電極Ty5が対向することにより形成される静電容量CTRから増加する。すなわち、図11に示すように、鉛直方向で駆動電極Ty3がアーチ状導電板23A、23Bにそれぞれ対向する各位置で、駆動電極Ty3とアーチ状導電板23A、23Bとの間に静電容量CAが形成されるとともに、電極E1の位置E1(Px6、Py4)と電極E2の位置E2(Px6、Py6)において、アーチ状導電板23A、23Bに電気接続する電極E1、E2と検出電極Rx6との間に静電容量CEが形成され、上記二組の静電容量CEと静電容量CAは、それぞれ駆動電極Ty5と検出電極Rx6の間に直列に接続されるので、検出電極Rx6と駆動電極Ty5間の静電容量Cx6y5は、上記静電容量CTRに、二組の直列に接続された静電容量CEと静電容量CAが並列に接続されることによる静電容量2CE・CA/(CE+CA)が加わって増加する。その結果、交点(x6、y5)について検出電極Rx6から検出される検出電圧V(x6、y5)は上昇し、標準信号感度Vstを超えるレベルとなる(図9(b)で+で表示)。従って、マイコン4は、上記検出した一組の電極E1、E2の位置E1(Px6、Py4)、E2(Px6、Py6)の中間近傍の交点(x6、y5)について検出される検出電圧V(x6、y5)が標準信号感度Vstを超える場合に、操作ノブ2に手が触れず検出面31上に配置されているだけと判定する。
C2.操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れている場合
電極E1の位置E1(Px6、Py4)の近傍の交点(x6、y4)を通過する駆動電極Ty4から流れる交流検出信号の電流Iy4の一部は、電極E1に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x6、y4)について検出電極Rx6から検出される検出電圧V(x6、y4)は、標準信号感度Vst未満となる(図9(c)で−で表示)。また、電極E2の位置E2(Px6、Py6)の近傍の交点(x6、y6)を通過する駆動電極Ty6から流れる交流検出信号の電流Iy6の一部も、電極E2に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x6、y6)について検出電極Rx6から検出される検出電圧V(x6、y6)も、標準信号感度Vst未満となる(図9(c)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x6、y4)と交点(x6、y6)の位置から、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px6、Py4)、E2(Px6、Py6)を検出する。
電極E1の位置E1(Px6、Py4)の近傍の交点(x6、y4)を通過する駆動電極Ty4から流れる交流検出信号の電流Iy4の一部は、電極E1に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x6、y4)について検出電極Rx6から検出される検出電圧V(x6、y4)は、標準信号感度Vst未満となる(図9(c)で−で表示)。また、電極E2の位置E2(Px6、Py6)の近傍の交点(x6、y6)を通過する駆動電極Ty6から流れる交流検出信号の電流Iy6の一部も、電極E2に接続する短絡電極22と短絡電極22に触れる指を通して接地される操作者へ流れ、交点(x6、y6)について検出電極Rx6から検出される検出電圧V(x6、y6)も、標準信号感度Vst未満となる(図9(c)で−で表示)。従って、マイコン4は、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x6、y4)と交点(x6、y6)の位置から、操作ノブ2の一組の電極E1、E2の位置E1(Px6、Py4)、E2(Px6、Py6)を検出する。
また、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れている場合には、一組の各電極E1、E2が、短絡電極22と操作者の指を介して接地されるので、各電極E1、E2と駆動電極Ty又は検出電極Rxとの間に形成される静電容量CEが、駆動電極Ty5と検出電極Rx6間の静電容量Cx6y5に加わることがなく、交点(64、y5)について検出される検出電圧V(x6、y5)は標準信号感度Vst以下となり(図9(c)で−で表示)、マイコン4は、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れていると判定する。
以下、上述のタッチパネル入力装置1を用いて、操作者が操作ノブ2を持っているか否かの判定とともに、操作ノブの入力位置を検出するタッチパネルの入力操作検出方法を、図12と図13に沿って説明する。
入力位置を検出する前に、検出面31上から操作ノブ2を取り除いた状態で、任意の交点(x、y)で駆動電極Tyと検出電極Rx間に形成される静電容量CTRを通過して検出電極Rxに表れる検出電圧V(x、y)を標準信号感度Vstとして記憶部42へ記憶しておく初期設定を行っておく(ステップS1)。この標準信号感度Vstは、交点(x、y)に操作ノブ2の電極Eが接近していない状態で、その交点(x、y)を通過する検出電極Rxから検出される検出電圧V(x、y)である。
操作ノブ2の入力位置を検出する際には、初めに、自然数とするyを1とし(ステップS2)、駆動電極T1に交流検出信号を出力し(ステップS3)、自然数とするxを1とし(ステップS4)、交点(1、1)を通過する検出電極R1から検出される検出電圧V(1、1)を記憶部42に記憶する(ステップS5)。
次に、ステップS6でインクリメントしたxを検出電極Rxの総本数jと比較し(ステップS7)、交流検出信号を出力している駆動電極T1に交差する全ての検出電極Rxから検出される検出電圧V(1、x)を記憶部42に記憶するまでステップS3からステップS7の処理を繰り返した後、yをインクリメントして(ステップS8)、次の駆動電極Tyに交流検出信号を出力し、テップS8でインクリメントしたyを駆動電極Tyの総本数iと比較し(ステップS9)、検出面31上のixjの全ての交点(x、y)について検出される検出電圧V(x、y)を記憶部42に記憶するまでステップS3からステップS9の処理を繰り返し、タッチパネルの1回の走査が完了する。
ステップS9までの走査が完了した後、マイコン4は、ixjの全ての交点(x、y)について検出される検出電圧V(x、y)を記憶部42から読み出し、標準信号感度Vstと比較して、検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる交点(x、y)の位置から、一組の一方の電極E1の第1位置E1(px1、py1)と、他方の電極E2の第2位置E2(px2、py2)を検出する(ステップS10)。上述の通り、操作ノブ2の短絡電極22に操作者の指が触れているか否かにかかわらず、少なくとも一組の電極E1、E2の近傍の各交点(x、y)で検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となる。一方、一般に電極Eの位置では、隣り合う複数の各交点(x、y)についての検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst未満となるのでその加重平均わ算定したり、最低の検出電圧V(x、y)を検出した交点(x、y)の位置から電極Eの位置E(px、py)を求める。
続いて、ステップS10で求めた一方の電極E1の第1位置E1(px1、py1)と、他方の電極E2の第2位置E2(px2、py2)が同一の検出電極Rx若しくは駆動電極Tyの近傍にあるか否かを判定し(ステップS11)、第1位置E1(px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に平行ではなく、検出電極Rx若しくは駆動電極Tyに沿っていない場合には、ステップS12に進み、第1位置E1(px1、py1)の近傍に配線された駆動電極Tpy1と、第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された検出電極Rpx2との交点(px2、py1)について検出された検出電圧V(px2、py1)又は第1位置E1(px1、py1)の近傍に配線された検出電極Rpx1と、第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された駆動電極Tpy2との交点(px1、py2)について検出された検出電圧V(px1、py2)を標準信号感度Vstと比較する。
上述のように、検出電圧V(px2、py1)と検出電圧V(px1、py2)のいずれかが標準信号感度Vstを越えている場合には、操作ノブ2に操作者の指が触れていないと判定できるので、ステップS14に進み、電極E1の第1位置E1(px1、py1)と電極E2の第2位置E2(px2、py2)とから得る操作ノブ2の位置を、操作者が指を触れていない操作ノブ2の入力位置として検出する。
一方、ステップS12において、検出電圧V(px2、py1)と検出電圧V(px1、py2)のいずれも標準信号感度Vst以下である場合には、操作ノブ2に操作者の指が触れていると判定できるので、ステップS15に進み、電極E1の第1位置E1(px1、py1)と電極E2の第2位置E2(px2、py2)とから得る操作ノブ2の位置を、操作者が手に持って操作する操作ノブ2の入力位置として検出する。
また、ステップS11において、第1位置E1(px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に平行で、共通の検出電極Rx若しくは駆動電極Tyの近傍にある場合には、ステップS13に進み、第1位置E1(px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)の中間付近にある任意の交点(x、y)について検出された検出電圧V(x、y)を標準信号感度Vstと比較する。上述のように、その検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vstを越えている場合には、操作ノブ2に操作者の指が触れていないと判定できるので、ステップS14に進み、電極E1の第1位置E1(px1、py1)と電極E2の第2位置E2(px2、py2)とから得る操作ノブ2の位置を、操作者が指を触れていない操作ノブ2の入力位置として検出する。
一方、ステップS13において、電極E1、E2の中間付近の交点(x、y)について検出された検出電圧V(x、y)が標準信号感度Vst以下である場合には、操作ノブ2に操作者の指が触れていると判定できるので、ステップS15に進み、電極E1の第1位置E1(px1、py1)と電極E2の第2位置E2(px2、py2)とから得る操作ノブ2の位置を、操作者が手に持って操作する操作ノブ2の入力位置として検出する。
上述の実施の形態では、操作ノブ2に一組の電極E1、E2が取り付けられている例で説明したが、3以上の電極Eがノブ本体の底面に取り付けられ、少なくともその内の2つの電極E1、E2が短絡電極22で電気接続されるものであってもよく、また、一組のE1、E2と短絡電極22が一体に形成されるものであってもよい。
また、短絡電極22に対称形状のアーチ状導電板23A、23Bを一体とした円環導電板を形成しているが、一組の電極E1、E2の鉛直方向の上方から水平方向にアーチ状で、検出面に31に投影させた形状が、検出面31に沿って配線される複数の駆動電極Tyを跨ぐ形状に形成されたアーチ状導電板が短絡電極22に設けられていればよく、更に、操作ノブ2の短絡電極22に作者の指が触れているか否かを判定する必要がなければ、アーチ状導電板を設ける必要もない。
また、上述の実施の形態では、電圧検出回路41に接続させる検出電極Rx以外の検出電極Rxを低インピーダンスとして接地させているが、全ての検出電極Rxの出力をハイインピーダンスとしてもよい。
本発明は、操作ノブを投影型静電容量式タッチパネルの検出面上の所定位置に配置して入力操作を行うタッチパネル入力装置及びタッチパネルの入力操作検出方法に適している。
1 タッチパネル入力装置
2 操作ノブ
21 ノブ本体
E1、E2 一組の電極
22 短絡電極
23 円環導電板
23A、23B アーチ状導電板
3 投影型静電容量式タッチパネル
31 検出面
2 操作ノブ
21 ノブ本体
E1、E2 一組の電極
22 短絡電極
23 円環導電板
23A、23B アーチ状導電板
3 投影型静電容量式タッチパネル
31 検出面
Claims (7)
- 検出面に沿って、Y方向に所定の間隔を隔ててY方向と直交するX方向に配線される複数の駆動電極Tyと、
前記検出面に沿って、X方向に所定の間隔を隔ててY方向に配線され、それぞれ前記複数の駆動電極Tyと絶縁間隔を隔てて交差する複数の検出電極Rxと、
一定電圧の交流検出信号を出力する検出信号発信回路と、
前記交流検出信号を出力する前記駆動電極Ty毎に、その駆動電極Tyに交差する複数の前記検出電極Rxに表れる前記交流検出信号の信号感度V(x、y)を検出し、複数の前記駆動電極Tyと複数の前記検出電極Rxの各交点(x、y)の信号感度V(x、y)を検出する走査手段とを有する投影型静電容量式タッチパネルと、
前記投影型静電容量式タッチパネルの前記検出面上に配置され、絶縁体からなるノブ本体と、前記検出面に対向する前記ノブ本体の底面に沿って取り付けられる一組の電極と、前記一組の電極の上方の前記ノブ本体に取り付けられ、前記一組の電極間を電気接続する短絡電極とを有する操作ノブとを備え、
前記検出面上に前記操作ノブが配置されていない状態で、前記交点(x、y)について検出される信号感度V(x、y)を標準信号感度Vstとして、前記一組の電極にそれぞれ近接する交点(x、y)の信号感度V(x、y)が前記標準信号感度Vst未満となることから、前記一組の電極の前記検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出し、前記操作ノブの入力位置を検出するタッチパネル入力装置であって、
前記短絡電極は、操作者の指が触れる前記ノブ本体の表面に一部が露出して、前記ノブ本体に取り付けられ、
前記一組の電極間の長さは、前記検出面に沿って配線される複数の駆動電極Ty間の間隔及び複数の検出電極Rx間の間隔に比べて十分に長く、前記一組の電極が、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぐ間隔を隔てて前記ノブ本体に取り付けられ、
前記投影型静電容量式タッチパネルは、前記一組の電極の前記検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に傾斜している場合に、第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された検出電極Rx1と第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された駆動電極Ty2との交点(x1、y2)の信号感度V(x1、y2)又は第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された検出電極Rx2と第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された駆動電極Ty1との交点(x2、y1)の信号感度V(x2、y1)のいずれかが前記標準信号感度Vstを超える場合に、前記短絡電極に操作者の指が触れていないと判定するタッチ判定部を有することを特徴とするタッチパネル入力装置。 - 前記短絡電極は、前記一組の電極の鉛直方向の上方から前記検出面に平行な水平面に沿ってアーチ状で、前記検出面に投影させた形状が、前記検出面に沿って配線される複数の駆動電極Tyを跨ぐ形状に形成されたアーチ状導電板を有することを特徴とする請求項1に記載のタッチパネル入力装置。
- 前記短絡電極は、円環の直径に対称形状に形成された一組の前記アーチ状導電板からなる円環導電板を有することを特徴とする請求項2に記載のタッチパネル入力装置。
- 検出面に沿って、Y方向に所定の間隔を隔ててY方向と直交するX方向に配線される複数の駆動電極Tyと、
前記検出面に沿って、X方向に所定の間隔を隔ててY方向に配線され、それぞれ前記複数の駆動電極Tyと絶縁間隔を隔てて交差する複数の検出電極Rxと、
一定電圧の交流検出信号を出力する検出信号発信回路と、
前記交流検出信号を出力する前記駆動電極Ty毎に、その駆動電極Tyに交差する複数の前記検出電極Rxに表れる前記交流検出信号の信号感度V(x、y)を検出し、複数の前記駆動電極Tyと複数の前記検出電極Rxの各交点(x、y)の信号感度V(x、y)を検出する走査手段とを有する投影型静電容量式タッチパネルと、
前記投影型静電容量式タッチパネルの前記検出面上に配置され、絶縁体からなるノブ本体と、前記検出面に対向する前記ノブ本体の底面に沿って取り付けられる一組の電極と、前記一組の電極の上方の前記ノブ本体に取り付けられ、前記一組の電極間を電気接続する短絡電極とを有する操作ノブとを備え、
前記検出面上に前記操作ノブが配置されていない状態で、前記交点(x、y)について検出される信号感度V(x、y)を標準信号感度Vstとして、前記一組の電極にそれぞれ近接する交点(x、y)の信号感度V(x、y)が前記標準信号感度Vst未満となることから、前記一組の電極の前記検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出し、前記操作ノブの入力位置を検出するタッチパネル入力装置であって、
前記短絡電極は、操作者の指が触れる前記ノブ本体の表面に一部が露出して、前記ノブ本体に取り付けられ、
前記一組の電極間の長さは、前記検出面に沿って配線される複数の駆動電極Ty間の間隔及び複数の検出電極Rx間の間隔に比べて十分に長く、前記一組の電極が、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぐ間隔を隔てて前記ノブ本体に取り付けられ、
前記投影型静電容量式タッチパネルは、第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にあり、若しくは、第1位置E1(Px6、py4)と第2位置E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にあり、いずれかの中間近傍の交点(x4、y3)の信号感度V(x4、y3)若しくは交点(x6、y5)の信号感度V(x6、y5)が前記標準信号感度Vstを超える場合に、前記短絡電極に操作者の指が触れていないと判定するタッチ判定部を有することを特徴とするタッチパネル入力装置。 - 前記短絡電極は、前記一組の電極の鉛直方向の上方から前記検出面に平行な水平面に沿ってアーチ状で、前記検出面に投影させた形状が、前記検出面に沿って配線される複数の駆動電極Tyを跨ぐ形状に形成されたアーチ状導電板を有することを特徴とする請求項4に記載のタッチパネル入力装置。
- 前記短絡電極は、円環の直径に対称形状に形成された一組の前記アーチ状導電板からなる円環導電板を有することを特徴とする請求項5に記載のタッチパネル入力装置。
- 検出面に沿って、Y方向に所定の間隔を隔ててY方向と直交するX方向に配線される複数の駆動電極Tyと、前記検出面に沿ってX方向に所定の間隔を隔ててY方向に配線され、それぞれ前記複数の駆動電極Tyと絶縁間隔を隔てて交差する複数の検出電極Rxと、一定電圧の交流検出信号を出力する検出信号発信回路とを有する投影型静電容量式タッチパネルの前記検出面上に、絶縁体からなるノブ本体と、前記検出面に対向する前記ノブ本体の底面に沿って取り付けられる一組の電極と、前記一組の電極の上方の前記ノブ本体に取り付けられ、前記一組の電極間を電気接続する短絡電極とを有する操作ノブが配置され、
前記短絡電極は、前記一組の電極の鉛直方向の上方から前記検出面に平行な水平面に沿ってアーチ状で、前記検出面に投影させた形状が、前記検出面に沿って配線される複数の駆動電極Tyを跨ぐ形状に形成されたアーチ状導電板を有し、操作者の指が触れる前記ノブ本体の表面に一部が露出して前記ノブ本体に取り付けられ、
前記一組の電極間の長さは、前記検出面に沿って配線される複数の駆動電極Ty間の間隔及び複数の検出電極Rx間の間隔に比べて十分に長く、前記一組の電極が、少なくとも複数の駆動電極Ty若しくは複数の検出電極Rxを跨ぐ間隔を隔てて前記ノブ本体に取り付けられた前記操作ノブの入力操作を検出するタッチパネルの入力操作検出方法であって、
(1)前記検出信号発信回路から前記駆動電極Ty毎に前記交流検出信号を出力する工程と、
(2)前記交流検出信号を出力した前記駆動電極Tyに交差する複数の前記検出電極Rxに表れる前記交流検出信号の信号感度V(x、y)を順に検出し、前記検出面上の複数の前記駆動電極Tyと複数の前記検出電極Rxの各交点(x、y)について信号感度V(x、y)を検出する工程と、
(3)前記検出面上に前記操作ノブが配置されていない状態で、前記交点(x、y)について検出される信号感度V(x、y)を標準信号感度Vstとして、信号感度V(x、y)が前記標準信号感度Vst未満となったいずれか1又は2以上の交点(x、y)の位置から、前記一組の電極の前記検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を検出する工程と、
(4)前記(3)の工程の後、前記一組の電極の前記検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)を結ぶ直線がX方向若しくはY方向に傾斜している場合に、第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された検出電極Rx1と第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された駆動電極Ty2との交点(x1、y2)の信号感度V(x1、y2)又は第2位置E2(px2、py2)の近傍に配線された検出電極Rx2と第1位置E1(Px1、py1)の近傍に配線された駆動電極Ty1との交点(x2、y1)の信号感度V(x2、y1)を、前記標準信号感度Vstと比較し、いずれかの信号感度V(x1、y2)又はV(x2、y1)が、前記標準信号感度Vstを超える場合に前記短絡電極に操作者の指が触れていないと、前記標準信号感度Vst以下である場合に前記短絡電極に操作者の指が触れていると判定する工程と、
(5)前記(3)の工程の後、前記一組の電極の前記検出面上の第1位置E1(Px3、py3)と第2位置E2(px5、py3)が同一の駆動電極Ty3の近傍にあり、若しくは、第1位置E1(Px6、py4)と第2位置E2(px6、py6)が同一の検出電極Rx6の近傍にある場合に、各中間近傍の交点(x4、y3)の信号感度V(x4、y3)若しくは交点(x6、y5)の信号感度V(x6、y5)を前記標準信号感度Vstと比較し、いずれかの前記信号感度V(x、y)が、前記標準信号感度Vstを超える場合に前記短絡電極に操作者の指が触れていないと、前記標準信号感度Vst以下である場合に前記短絡電極に操作者の指が触れていると判定する工程と、
(6)前記一組の電極の前記検出面上の第1位置E1(Px1、py1)と第2位置E2(px2、py2)から、前記操作ノブの入力位置を検出する工程と、
を備えたことを特徴とするタッチパネルの入力操作検出方法。
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