JP4419992B2

JP4419992B2 - タッチパネル装置

Info

Publication number: JP4419992B2
Application number: JP2006207376A
Authority: JP
Inventors: 一人山内; 靖典村山; 貞彦田中; 敬太郎瀧澤
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2026-07-31
Also published as: JP2008033701A

Description

本発明は、タッチパネル装置に関し、例えば、静電容量型、電界効果型のタッチパネルを用いたものに有用である。

車両のインストルメントパネルには、空調装置（エアコン）やオーディオ等を操作するためのスイッチが設けられており、車種毎に各々異なる機能のスイッチが複数配置されていた。

このようなスイッチには、機械的動作により接点の接続／切断を行って、該当機能のオン／オフを操作するメカニカルスイッチが用いられている。メカニカルスイッチは、その構造として、スイッチボディ、接点、基板等が必要であり、構造上、所定の厚さ（奥行き）が必要であり、又、スイッチ単体のコストを低減することにも限界があった。又、車種毎に各々異なる機能のスイッチを複数配置する必要があるため、組み込み時の手順が煩雑になり、組み込みコストも高いものであった。加えて、メカニカルスイッチの操作には押し込みストロークが必要であるが、より操作性がよく、更に、商品性（デザイン性）のよいものも求められていた。

上記問題点を改善するため、上記メカニカルスイッチに替わって、タッチパネルの使用が検討されている。タッチパネルは、複数のスイッチをパネル面上に一体に形成可能であり、製造コストを低減できると共に、組み込み時の手順が少なくなり、組み込みコストも低減可能なものである。又、操作時の押し込みストロークは不要であり、接触することで、該当機能のオン／オフを操作することができ、操作性の向上も望めるものである。タッチパネルには、例えば、静電容量型、電界効果型等がある。静電容量型や電界効果型のタッチパネルは、従来のメカニカルスイッチに対して、その厚さを薄くすることが可能であり、かつ、パネル自体の形状の自由度も高いものであった。

特開２００４−２４５６０６号公報

上述したように、静電容量型、電界効果型のタッチパネルは、厚さを薄くできると共に形状の自由度も高く、又、コストの低減も可能なものである。ところが、車両に搭載したタッチパネルを操作する場合、必ずしも素手で操作するとは限らず、手袋をした状態でタッチパネルを操作することもある。その場合、手袋の有無、厚さ等により、静電容量型、電界効果型のタッチパネルの感度が相違し、タッチパネルのスイッチ部分にタッチしたにもかかわらず、オン／オフ操作を正常に行えないことがあった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、手袋の有無によらず、オン／オフ操作を正常に行うことができるタッチパネル装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るタッチパネル装置は、
車両のインストルメントパネルに配設された静電容量型又は電界効果型のタッチパネルと、
車両の少なくとも１つのメカニカルスイッチに設けられ、該メカニカルスイッチの接触部分に配置された静電容量型又は電界効果型のタッチセンサと、
前記タッチパネルの感度を変更する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
素手で接触したときの前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスに基づいて、素手であるか手袋装着状態であるかを判断する基準値を有し、
前記メカニカルスイッチが操作された際に、接触された前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスを測定すると共に、測定された前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスを前記基準値と比較し、
測定された前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスが前記基準値より高い場合には、手袋装着状態と判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値より低く設定して、前記タッチパネルの感度を向上させ、
測定された前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスが前記基準値より低い場合には、素手であると判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値に設定することを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係るタッチパネル装置は、
車両のインストルメントパネルに配設された静電容量型又は電界効果型のタッチパネルと、
車両の少なくとも１つのメカニカルスイッチに設けられ、該メカニカルスイッチの接触部分に配置された静電容量型又は電界効果型のタッチセンサと、
前記タッチパネルの感度を変更する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
素手で接触したときの前記タッチセンサの電流値又は電気容量に基づいて、素手であるか手袋装着状態であるかを判断する基準値を有し、
前記メカニカルスイッチが操作された際に、接触された前記タッチセンサの電流値又は電気容量を測定すると共に、測定された前記タッチセンサの電流値又は電気容量を前記基準値と比較し、
測定された前記タッチセンサの電流値又は電気容量が前記基準値より低い場合には、手袋装着状態と判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値より低く設定して、前記タッチパネルの感度を向上させ、
測定された前記タッチセンサの電流値又は電気容量が前記基準値より高い場合には、素手であると判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値に設定することを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係るタッチパネル装置は、
上記第１又は第２の発明に記載のタッチパネル装置において、
前記制御手段は、
更に、
前記タッチパネルの操作時に、接触された前記タッチパネルの入力の大きさを検出すると共に、検出された入力の大きさを素手のときの判断閾値と比較し、
前記タッチパネルの入力の大きさが素手のときの判断閾値より高い場合には、素手であると判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値に設定し、
前記タッチパネルの入力の大きさが素手のときの判断閾値より低い場合には、手袋装着状態と判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値より低い判断閾値に維持することを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係るタッチパネル装置は、
上記第１乃至第３のいずれかの発明に記載のタッチパネル装置において、
タッチセンサを設けたメカニカルスイッチを、少なくとも、車両のスタートキー、又は、プッシュスタートスイッチ又はドアアウターハンドルとし、
前記制御手段は、
乗車前後に初めて前記スタートキー又は前記プッシュスタートスイッチ又は前記ドアアウターハンドルが操作されたときに、前記スタートキー又は前記プッシュスタートスイッチ又は前記ドアアウターハンドルのタッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンス又は電流値又は電気容量のいずれかを測定することを特徴とする。

本発明に係るタッチパネル装置によれば、既存のメカニカルスイッチに静電容量型又は電界効果型のタッチセンサを設け、メカニカルスイッチ操作時に接触するタッチセンサの抵抗値（又は、電圧値、インピーダンス、電流値、電気容量）を測定し、その測定値と基準値とを比較することにより、素手であるか手袋装着状態であるかを判断し、手袋装着時には静電容量型又は電界効果型のタッチパネルの感度を上げる（判断閾値を低減する）ので、素手での操作時と同様に、手袋装着状態での操作時も、タッチパネルのオン／オフ操作を正常に行うことができ、タッチパネルを快適に使用することができる。

又、タッチパネル操作時の入力の大きさを監視し、素手で操作するときの判断閾値と比較することにより、装着していた手袋を脱いだかどうかを適時に判断し、タッチパネルの感度が過度に高い状態を防止して、タッチパネルの誤作動を防止することができる。

更に、車両のスタートキー、又は、プッシュスタートスイッチ、又は、ドアアウターハンドルといった車両を使用する際に使用者が通常必ず触れる箇所にタッチセンサを設け、乗車前後に初めてスタートキー又はプッシュスタートスイッチ又はドアアウターハンドルを操作したときに、タッチセンサの抵抗値（又は、電圧値、インピーダンス、電流値、電気容量）を測定するので、特別な操作を乗員が行うことなく、タッチパネルの感度を自動的に設定することができる。

以下、図１〜図５を用いて、本発明に係るタッチパネル装置を詳細に説明する。

図１は、タッチパネルが配置されたインストルメントパネルを示す概略図であり、図２（ａ）は、タッチパネル内のタッチスイッチのレイアウト例を示す斜視図であり、図２（ｂ）、（ｃ）は、タッチパネルのタッチスイッチの断面図である。又、図３は、本発明に係るタッチパネル装置のブロック図であり、又、図４は、本発明に係るタッチパネル装置のフローチャートであり、図５は、本発明に係るタッチパネル装置における判断閾値を説明するグラフである。

本発明に係るタッチパネル装置のタッチパネル１は静電容量型（又は、電界効果型）のものであり、図１に示すように、車両のインストルメントパネル２に搭載される。又、ステアリング３の近傍に設けられたメカニカルスイッチであるスタートキー４Ａ又はプッシュ式エンジンスタートスイッチ（以降、プッシュスイッチと呼ぶ。）４Ｂには、その接触部分にタッチセンサ９Ａ、９Ｂが設けられている。

スタートキー４Ａは、キー方式の操作機器であり、スタートキー４Ａの内部に金属製のキーに接触する静電容量型（又は、電界効果型）のタッチセンサ９Ａを設け、キーをＡＣＣ位置又はＯＮ位置とした時にタッチセンサ９Ａの抵抗値（又は、電圧値、インピーダンス、電流値、電気容量）を測定することにより、金属製のキー保持する乗員の手と共に測定を行っている。又、プッシュスイッチ４Ｂは、キーレスエントリー式の操作機器であり、プッシュスイッチ４Ｂの表面に静電容量型（又は、電界効果型）のタッチセンサ９Ｂを設け、プッシュスイッチ９Ｂの押下時にタッチセンサ９Ｂの抵抗値（又は、電圧値、インピーダンス、電流値、電気容量）を測定することにより、プッシュスイッチ９Ｂを押下する乗員の手と共に測定を行っている。そして、詳細は後述するが、タッチセンサ９Ａ、９Ｂで測定された抵抗値等から、手袋使用の有無を判断し、タッチパネルの感度調整（判断閾値の設定）を行っている。

なお、スタートキー４Ａ又はプッシュスイッチ４Ｂに設けたタッチセンサ９Ａ、９Ｂに加えて、ドアアウターハンドル、ステアリング、既存のメカニカルスイッチ等にも同機能を有するタッチセンサを設け、ドアアウターハンドル、ステアリング、既存のメカニカルスイッチ等の操作時に、このタッチセンサの抵抗値等を測定することにより、手袋装着の有無を判断し、その判断をタッチパネル１の感度にフィードバックするようにしてもよい。

又、スタートキー４Ａ又はプッシュスイッチ４Ｂに設けたタッチセンサ９Ａ、９Ｂに換えて、感度調整のためのみの専用のメカニカルスイッチ４Ｃをタッチパネル１に設け、そのメカニカルスイッチ４Ｃの表面にタッチセンサ９Ｃを配置するようにしてもよい。この場合、メカニカルスイッチ４Ｃ操作時に、タッチセンサ９Ｃの抵抗値等を測定して、手袋装着の有無を判断し、その判断をタッチパネル１の感度にフィードバックすることになる。この場合、タッチパネル１のみで感度設定が完結可能な構成となる。

タッチパネル１は、一例として、図２（ａ）に示すようなレイアウトのタッチスイッチ５ａ、５ｂを複数配設したものである。具体的には、オーディオ操作用の複数のタッチスイッチ５ａやエアコン操作用の複数のタッチスイッチ５ｂを有し、これらを一体のパネル上に形成したものである。これらのタッチスイッチ５ａ、５ｂは、図２（ｂ）又は図２（ｃ）に示すように、スイッチ部分が凹状又は凸状に形成されており、手で触れた際、感触でスイッチであることがわかるようになっている。

静電容量型（又は電界効果型）のタッチパネル１は、その形状の自由度が高く、例えば、図２（ａ）に示すように、ＣＤやＭＤの挿入孔６を形成したり、タッチスイッチ５ａ、５ｂだけではなく、ボリューム等の可変抵抗器やロータリースイッチ等の電子部品７を配設したりすることも可能である。

上記構成のタッチパネル１は、図３に示すように、制御手段であるタッチパネルＥＣＵ（Electronics Control Unit；電子制御装置）８より制御されているが、このタッチパネルＥＣＵ８は、スタートキー４Ａ又はプッシュスイッチ４Ｂに設けたタッチセンサ９Ａ、９Ｂの抵抗値等やタッチパネル１のタッチスイッチ５ａ、５ｂの入力の大きさを監視することにより、タッチスイッチ５ａ、５ｂの感度を最適な設定に制御している。なお、タッチセンサ９Ａ、９Ｂとタッチスイッチ５ａ、５ｂは同等の物理特性を有し、タッチスイッチ５ａ、５ｂは、その感度設定を確認するために用いられている。

次に、タッチパネル１のタッチスイッチ５ａ、５ｂの感度を最適に設定する手順について、図４、図５を参照して、説明を行う。

最初に、スタートキー４ＡをＡＣＣ位置若しくはＯＮ位置にするか、又は、プッシュスイッチ４ＢをＯＮにする。その際、スタートキー４Ａ又はプッシュスイッチ４Ｂに設けたタッチセンサ９Ａ、９Ｂの抵抗値を測定することにより、乗員の手と共に測定を行っている。なお、タッチセンサ９Ａ、９Ｂの抵抗値に替えて、タッチセンサの電圧値、インピーダンス、電流値、電気容量を測定してもよい（ステップＳ１、Ｓ２）。

ステップＳ２で測定したタッチセンサ９Ａ、９Ｂの抵抗値を基準値より高いか低いか比較する（ステップＳ３）。測定したタッチセンサ９Ａ、９Ｂの抵抗値が基準値より高い場合には、ステップＳ４へ進み、低い場合には、ステップＳ７へ進む。なお、測定値及び基準値として電圧値、インピーダンスを用いる場合には、ステップＳ３の分岐は、測定したタッチセンサ９Ａ、９Ｂの電圧値、インピーダンスが基準値より高い場合には、ステップＳ４へ進み、低い場合には、ステップＳ７へ進むことになり、又、測定値及び基準値として電流値、電気容量を用いる場合には、ステップＳ３の分岐は、測定したタッチセンサ９Ａ、９Ｂの電流値、電気容量が基準値より低い場合には、ステップＳ４へ進み、高い場合には、ステップＳ７へ進むことになる。又、基準値は、素手で接触したときのタッチセンサ９Ａ、９Ｂの抵抗値、電圧値、インピーダンス、電流値、電気容量に基づいて、素手であるか手袋装着状態であるかを判断する値である。

測定したタッチセンサ９Ａ、９Ｂの抵抗値が基準値より高い場合、乗員が手袋を装着していると判断し、タッチパネル１のタッチスイッチ５ａ、５ｂの判断閾値を下げる（感度を上げる）。つまり、図５のグラフに示すように、判断閾値を判断閾値Ｔｂに下げ、タッチスイッチ５ａ、５ｂでの入力の大きさが小さくても、正常にオン／オフを判断できるようにしている（ステップＳ４）。なお、図５のグラフに示す判断閾値Ｔａは、素手においてオン／オフを判断する判断閾値である。又、タッチスイッチ５ａ、５ｂには、湿度等の要因により変動する微少放電があるが、時間平均を取って相殺することにより、判断閾値を判断閾値Ｔｂに下げた場合でも、正常にオン／オフを判断できるようにしている。

素手に対する判断閾値Ｔａに対して、タッチスイッチ５ａ、５ｂにおける入力の大きさを監視し、その判断閾値Ｔａより高いか低いかを比較する（ステップＳ５、Ｓ６）。タッチスイッチ５ａ、５ｂの入力の大きさが判断閾値Ｔａより高い場合には、ステップＳ７に進み、低い場合には、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ３において、測定したタッチセンサ９の抵抗値が基準値より低い場合、又は、ステップＳ６において、タッチスイッチ５ａ、５ｂの入力の大きさが判断閾値Ｔａより高い場合、乗員が素手であると判断し、タッチスイッチ５ａ、５ｂの感度を通常感度、つまり、判断閾値Ｔａに設定する（ステップＳ７）。

これは、その後、乗員が手袋を外し、素手で操作した場合を考慮して、高感度状態における誤作動を防止するためである。つまり、素手で操作したことにより、手袋装着状態に対する判断閾値Ｔｂを大きくオーバーする入力が得られたときには、素手操作時の感度（判断閾値Ｔａ）に自動的に変更するものである。

そして、ステップＳ７の後、既存の他のメカニカルスイッチ（タッチセンサ内蔵）の操作があるかどうか監視し、既存のメカニカルスイッチの操作があるまでステップＳ７、Ｓ８をループし、操作があった場合のみ、ステップＳ２へ進んで、上述した手順を繰り返す（ステップＳ８）。

又、ステップＳ６において、タッチスイッチ５ａ、５ｂの入力の大きさが判断閾値Ｔａより低い場合には、既存の他のメカニカルスイッチ（タッチセンサ内蔵）の操作があるかどうか監視し、既存のメカニカルスイッチの操作があるまでステップＳ５、Ｓ６、Ｓ９をループし、操作があった場合、ステップＳ２へ進んで、上述した手順を繰り返す（ステップＳ９）。

このように、本発明に係るタッチパネル装置では、タッチパネルＥＣＵ８が、タッチセンサ９Ａ、９Ｂ等の測定値に基づいて、素手による操作か手袋による操作かを判断し、タッチパネルの感度（判断閾値）を自動的に調整しており、更に、タッチパネル自体の入力の大きさから、感度の設定が適切か確認して、手袋使用の有無によらず、タッチパネルのオン／オフを正常に検知している。

なお、図４に示したフローチャートでは、判断閾値を２段階としたものであるが、タッチセンサ９Ａ、９Ｂの測定値の大きさに応じて、多段階に若しくは連続的に判断閾値を変更するようにしてもよい。このことにより、例えば、手袋の厚さに応じて、適切な感度を設定することが可能となる。

本発明は、車両に搭載される静電容量型又は電界効果型のタッチパネルに有用なものであるが、手袋を使用して操作する静電容量型又は電界効果型のタッチパネルであれば、他の機器に搭載されるものでもよい。

タッチパネルが配置されたインストルメントパネルを示す概略図である。（ａ）は、タッチパネル内のタッチスイッチのレイアウト例を示す斜視図であり、（ｂ）、（ｃ）は、タッチパネルのタッチスイッチの断面図である。本発明に係るタッチパネル装置のブロック図である。本発明に係るタッチパネル装置の動作を説明するフローチャートである。本発明に係るタッチパネル装置における判断閾値を説明するグラフである。

符号の説明

１タッチパネル装置
２インストルメントパネル
３ステアリング
４Ａスタートキー
４Ｂプッシュ式エンジンスタートスイッチ
４Ｃメカニカルスイッチ
５ａ、５ｂタッチスイッチ
８タッチパネルＥＣＵ
９Ａ、９Ｂ、９Ｃタッチセンサ

Claims

車両のインストルメントパネルに配設された静電容量型又は電界効果型のタッチパネルと、
車両の少なくとも１つのメカニカルスイッチに設けられ、該メカニカルスイッチの接触部分に配置された静電容量型又は電界効果型のタッチセンサと、
前記タッチパネルの感度を変更する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
素手で接触したときの前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスに基づいて、素手であるか手袋装着状態であるかを判断する基準値を有し、
前記メカニカルスイッチが操作された際に、接触された前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスを測定すると共に、測定された前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスを前記基準値と比較し、
測定された前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスが前記基準値より高い場合には、手袋装着状態と判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値より低く設定して、前記タッチパネルの感度を向上させ、
測定された前記タッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンスが前記基準値より低い場合には、素手であると判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値に設定することを特徴とするタッチパネル装置。
車両のインストルメントパネルに配設された静電容量型又は電界効果型のタッチパネルと、
車両の少なくとも１つのメカニカルスイッチに設けられ、該メカニカルスイッチの接触部分に配置された静電容量型又は電界効果型のタッチセンサと、
前記タッチパネルの感度を変更する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
素手で接触したときの前記タッチセンサの電流値又は電気容量に基づいて、素手であるか手袋装着状態であるかを判断する基準値を有し、
前記メカニカルスイッチが操作された際に、接触された前記タッチセンサの電流値又は電気容量を測定すると共に、測定された前記タッチセンサの電流値又は電気容量を前記基準値と比較し、
測定された前記タッチセンサの電流値又は電気容量が前記基準値より低い場合には、手袋装着状態と判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値より低く設定して、前記タッチパネルの感度を向上させ、
測定された前記タッチセンサの電流値又は電気容量が前記基準値より高い場合には、素手であると判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値に設定することを特徴とするタッチパネル装置。
請求項１又は請求項２に記載のタッチパネル装置において、
前記制御手段は、
更に、
前記タッチパネルの操作時に、接触された前記タッチパネルの入力の大きさを検出すると共に、検出された入力の大きさを素手のときの判断閾値と比較し、
前記タッチパネルの入力の大きさが素手のときの判断閾値より高い場合には、素手であると判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値に設定し、
前記タッチパネルの入力の大きさが素手のときの判断閾値より低い場合には、手袋装着状態と判断し、前記タッチパネルのオン／オフを判断する判断閾値を、素手のときの判断閾値より低い判断閾値に維持することを特徴とするタッチパネル装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタッチパネル装置において、
前記タッチセンサを設けたメカニカルスイッチを、少なくとも、車両のスタートキー、又は、プッシュスタートスイッチ又はドアアウターハンドルとし、
前記制御手段は、
乗車前後に初めて前記スタートキー又は前記プッシュスタートスイッチ又は前記ドアアウターハンドルが操作されたときに、前記スタートキー又は前記プッシュスタートスイッチ又は前記ドアアウターハンドルのタッチセンサの抵抗値又は電圧値又はインピーダンス又は電流値又は電気容量のいずれかを測定することを特徴とするタッチパネル装置。