JP5575708B2 - タッチ操作入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示画面に表示された各種の項目を選択操作する際に用いられるタッチ操作入力装置に関する。

車両の運転席と助手席との間に配置されたセンターコンソールに操作パネルを有する車両用操作装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載された従来の車両用操作装置は、合成樹脂製のシートからなる操作パネルと、操作パネルの内面側下方に設けられた複数のタッチスイッチと、複数のタッチスイッチの内面側下方に設けられた撮像部としての複数のイメージセンサとを備えている。この操作パネルの操作状態を表示する表示画面が運転席のインストルメントパネルの略中央に設けられている。

このイメージセンサが撮像することで、表示画面には操作者の指先の指画像が写し出される。操作者は、表示画面を視認しながら、指先を操作パネルの表面上に移動させ、操作したい車載機器に対応する操作領域と自分の指画像とを表示画面で確認しながら、複数のタッチスイッチのいずれかにタッチする。

特開２０１０−１８１１１号公報

この従来の車両用操作装置においては、操作パネルにはパネル表面側からタッチスイッチを視認できないようにするための透明度が付与されている。そのため、タッチスイッチをタッチ操作する際に、表示画面に表示されている項目に該当するタッチ操作面の位置が判別しにくくなる。その結果、タッチスイッチのタッチ操作面をダイレクトに選択することは困難であり、タッチスイッチのブラインド操作が容易ではない。

本発明の目的は、画面に表示された項目とタッチ操作面との位置関係を容易に判別することを可能としたタッチ操作入力装置を提供することにある。

［１］本発明は、複数の操作機能項目を画像表示する表示部とは別に設けられ、タッチ操作によって前記複数の操作機能項目を選択入力するタッチパネルを備えたタッチ操作部と、複数の光源のそれぞれに光学的に結合され、前記タッチ操作部のタッチ操作面に複数の操作対象領域を区画表示するための光を案内するライトガイドと、前記表示部に表示された画像に関する情報に応じて、前記複数の光源の発光を制御する制御部とを備えたことを特徴とするタッチ操作入力装置にある。

［２］上記［１］記載の発明にあっては、前記ライトガイドは、前記複数の光源のそれぞれから入射した光を導光する複数の導光路を有する導光材料により構成され、前記複数の導光路は、行列状に形成されていることを特徴としている。

［３］上記［１］又は［２］記載の発明にあっては、前記ライトガイドは、前記タッチ操作部の周辺を区画表示するための枠状に形成され、前記枠状のライトガイドにおいて異なる発色光を発光する光源が配置されていることを特徴としている。

［４］上記［１］又は［２］記載の発明にあっては、前記制御部は、前記表示部に表示された画像に関する情報に応じて、前記複数の光源のうちの少なくとも１つの光源を点灯又は消灯することを特徴としている。

［５］上記［４］記載の発明にあっては、前記制御部は、前記表示部に表示された画像に関する情報に応じて、前記複数の光源のうちの少なくとも１つの光源の光の濃淡を調整することを特徴としている。

本発明によれば、画面に表示された項目とタッチ操作面との位置関係を容易に判別することができる。

本発明の好適な実施の形態に係るタッチ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。 タッチ操作入力装置の配置構造を説明するための要部断面図である。 タッチ操作入力装置の導光板と光源との配置関係を説明するための平面図である。 タッチ操作入力装置の導光板を説明するための図である。 タッチ操作入力装置の構成を示す機能ブロック図である。 画面表示装置の表示部の状態とタッチ操作入力装置の導光板ユニットの状態との関係を説明するための図である。 画面表示装置の表示部の他の状態とタッチ操作入力装置の導光板ユニットの状態との関係を説明するための図である。 画面表示装置の表示部の更に他の状態とタッチ操作入力装置の導光板ユニットの状態との関係を説明するための図である。

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の中央部付近に配置されたセンタークラスタ３の意匠面側には、各種の選択画面を表示可能な画像表示装置の表示部１０が設けられている。この表示部１０の選択画面は、メニュー画面、地図画面、オーディオ画面やエアコン画面などの各種の画面である。

この表示部１０から離れた位置にあるセンターコンソール４の内部には、図１及び図２に示すように、直方形の筐体５が組み込まれている。その筐体５の内部には、操作者がタッチ操作を行うためのタッチ操作入力装置２０（以下、単に「入力装置２０」という。）が補強材６を介して保持されている。この入力装置２０の周囲には、四角枠状のベゼル７が取り付けられている。この補強材６は、入力装置２０の一構成部品であるタッチパネル２１の変形を防止するとともに、タッチパネル２１の検出電極の断線を防止するための背面部材として設けられている。

（入力装置の全体構成）
この入力装置２０は、図１、図２及び図５に示すように、図示しない電源に配線を介して接続されており、表示部１０の画面に応じて各種の車載機器を作動させる際のタッチ操作式の遠隔入力装置としての機能を有する。この入力装置２０は、タッチパネル２１、導光板２２及び入力パッド２３の順に積層された構成となっており、この導光板２２の側面に複数の発光ダイオード（以下、単に「ＬＥＤ」という。）２４，…，２４を備えている。入力装置２０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。その操作機器の一例としては、例えばカーナビゲーション装置、オーディオ装置、エアコンディショナ装置や通信装置等がある。

このタッチパネル２１は、図２及び図５に示すように、タッチ操作部として制御部３０へ電気接続されるとともに、ＬＥＤ２４は、基板２５に設けられたコネクタ２６を介して制御部３０へ電気接続されている。この制御部３０には更に、表示部１０が車内ＬＡＮ８を介して電気接続されるとともに、カーナビゲーション装置４０、オーディオ装置５０、及びエアコンディショナ装置６０等の各種の車載機器が車内ＬＡＮ８を介して電気接続されている。

（タッチパネルの構成）
このタッチパネル２１は、入力操作面を形成する図示しないタッチセンサを有する。このタッチセンサは、操作者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有しており、制御部３０へ電気的に接続されている。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複数の行列状に形成されている。

（導光板ユニットの構成）
この実施の形態の一つの主要な構成は、導光板２２とＬＥＤ２４とにより構成された導光板ユニットを入力装置２０に備えたことにある。この導光板２２は、図２〜図４に示すように、黒色アクリル板により構成されており、透明の樹脂材料によって形成された導光路２２ａを有している。この導光板２２の側面には、基板２５に実装した複数のＬＥＤ２４が配置されている。

このＬＥＤ２４は、入力パッド２３の周辺部を背面照射する光源として用いられるとともに、入力パッド２３のタッチ操作面の操作対象領域を区画表示する機能を有している。ＬＥＤ２４は、導光板２２のＸ方向及びＹ方向の対向端面に沿って等間隔に対向配置されている。

このＬＥＤ２４としては、例えばチップタイプのＬＥＤ、あるいは波長の異なる複数のＬＥＤであってもよく、互いに異なる色光を発する３種類の赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを有するＬＥＤからなっていてもよい。ＬＥＤ２４の他の一例としては、例えば赤色光、緑色光又は青色光のいずれかの単色光のうち、２種類の単色光を混合して組み合わせた色光を、あるいは３種類の単色光を混合して組み合わせた白色光をそれぞれ発光可能に構成したＬＥＤを使用することができる。

この導光板２２は、図３及び図４に示すように、導光路２２ａを形成する矩形のコアと矩形のクラッド２２ｂとを有している。この導光路２２ａは、ＬＥＤ照射方向に合わせて、矩形枠状に形成されるとともに、多数のＸライン及びＹラインがマトリクス状に配置された格子状に形成されている。

この導光路２２ａは、クラッド２２ｂよりも屈折率が高く、透明性の高い導光材料により形成される。一方のクラッド２２ｂは、導光路２２ａよりも屈折率の低い材料により形成される。導光路２２ａ及びクラッド２２ｂの材質としては、特に制限されるものではないが、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂などが挙げられる。

この導光路２２ａは、図３及び図４に示すように、複数のＬＥＤ２４毎に発光した光が個別に入射する入射端面を有しており、その入射端面から入射した光を導光路２２ａとクラッド２２ｂとの界面で反射・拡散させる複数の行列状の導光路パターンとして構成されている。この導光路パターンを形成する導光路２２ａは、ＬＥＤ２４からの光を導くライトガイドとなり、このライトガイドにより、表示部１０に表示された複数の操作機能項目に応じてタッチ操作面の操作対象領域が入力パッド２３に透過表示される。

（入力パッドの構成）
この入力パッド２３はタッチ操作面として設けられている。入力パッド２３としては、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の透明樹脂材が用いられる。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。

（制御部の構成）
この実施の形態のもう一つの主要な構成は、導光板２２の導光路２２ａに光を導光させる複数のＬＥＤ２４を制御することにある。このＬＥＤ２４を制御する制御部３０は、図５に示すように、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により構成されており、書換え可能な不揮発性のメモリにより形成された記憶部３１を接続している。

この記憶部３１は、各種の機能を選択するためのメニュープログラム、表示部１０の画面表示、ＬＥＤ２４の表示パターンなどに関する各種のデータを記憶している。ＣＰＵがＲＯＭ等からメニュープログラムや画面データ等を読み込んで実行処理することで、各種の機能項目を文字、数字、図形、記号あるいは絵柄等で表した複数のソフトキーボードが表示部１０の画面に行列状に表示される。

図示しないイグニッションスイッチがオンされ、同じく図示を省略した電源が投入された状態で、表示部１０及び入力装置２０の電源がオンとなる。表示部１０の表示画面上には初期画面としての各種のモード画面が表示される。このとき、制御部３０は、表示部１０に表示された画像に関する情報に応じて、導光板２２のＸ方向及びＹ方向の対向端面に沿って等間隔に対向配置された複数のＬＥＤ２４を点灯させる。

そして、表示部１０に表示された複数の操作機能項目に応じて入力パッド２３のタッチ操作面の操作対象領域を表示するライトガイド（導光路２２ａ）が生成される。そのライトガイドが入力装置２０の入力パッド２３のタッチ操作位置に対応した位置に透過表示される。操作者が手指で入力パッド２３のライトガイドで囲まれたタッチ操作面に触れることで、表示部１０の機能項目を選択して決定する。

この制御部３０は、タッチ操作した位置座標を算出し、その位置座標を表示部１０の表示に対応した位置座標に変換することで位置座標情報を表示部１０へ出力する。この表示部１０では、制御部３０から出力された位置座標情報に基づきタッチ操作している画面を表示する。入力パッド２３において機能項目が決定された状態で入力パッド２３がタッチ操作されると、制御部３０にはタッチパネル２１のタッチセンサの信号が出力される。

一方、この制御部３０は、入力装置２０において選択した機能項目に従った画面に切り替えるための情報を表示部１０に出力する。その表示部１０に表示された画面が選択した機能項目の画面へと切り替わり、そのモードに応じた画面が表示部１０に表示される。そして、制御部３０は、表示部１０に表示された画像に関する情報に応じて、導光板２２のＸ方向及びＹ方向の対向端面に沿って等間隔に対向配置された複数のＬＥＤ２４を点灯させ、導光板２２の導光路２２ａに表示部１０のタッチ操作面の操作対象領域を表示するライトガイドを生成する。

このように、入力パッド２３をタッチ操作する際に、導光板２２の導光路２２ａに囲まれた部位をタッチ操作することによって、表示部１０上に表示された機能項目の位置を容易に判別し、選択することができる。

（入力装置の使用例）
図６〜図８を参照すると、これらの図には、車両のメニュープログラムの実行によって表示される表示部１０の状態と、入力パッド２３のタッチ操作領域を表示する導光板２２の状態との関係が示されている。なお、これらの図において、ハッチングを用いて示すＬＥＤ２４は発光しているＬＥＤを、ＬＥＤ２４ａは異なる発色光を発光するＬＥＤを、点線を用いて示す導光路２２ａの部分はＬＥＤ２４の光の濃淡が調整されている箇所をそれぞれ表している。

入力装置２０の制御部３０が、図６（ａ）に示すように、車両のメニュープログラムの実行によって表示部１０に目的地設定画面４１を表示すると、図６（ｂ）に示すように、導光板２２のＸ方向及びＹ方向の所定のＬＥＤ２４に電流を流す。ＬＥＤ２４からの光は、導光板２２の導光路２２ａに入射する。導光板２２には、目的地設定画面４１の操作対象領域を区画表示するための光を案内するライトガイドが生成される。

図６（ｂ）において点線で示す導光路２２ａにおいては、対向配置された一方のＬＥＤ２４を消灯させるとともに、他方のＬＥＤ２４を点灯させ、ＬＥＤ２４の光の強度を変化させることで、導光路２２ａを導光するＬＥＤ２４の光の濃淡が調整されている。

このライトガイドにより、表示部１０に表示された複数の操作機能項目に応じたタッチ操作面の操作対象領域が入力パッド２３に透過表示される。このライトガイドにより案内された光の発光状態を確認することで、タッチ操作の位置が容易に把握できる。操作者は、ライトガイドによるガイド表示を頼りに、表示部１０上に表示された機能項目に該当するタッチ操作面をダイレクトに操作することが可能となる。

この制御部３０が、図７（ａ）に示すように、表示部１０に、入力された文字を表示する入力領域、モード切換アイコン領域などから構成される五十音入力画面４２を表示すると、図７（ｂ）に示すように、導光板２２のＸ方向及びＹ方向の所定のＬＥＤ２４に電流を流す。ＬＥＤ２４からの光は、導光板２２の導光路２２ａに入射する。導光板２２には、五十音入力画面用のソフトキーボードの操作対象領域や複数のアイコン領域を表示するライトガイドが生成される。

図７（ｂ）に点線で示す導光路２２ａにおいては、対向配置された一方のＬＥＤ２４を消灯させるとともに、他方のＬＥＤ２４を点灯させ、ＬＥＤ２４の光の強度を変化させることで、導光路２２ａを導光するＬＥＤ２４の光の濃淡が調整されている。

このライトガイドにより、表示部１０に表示された複数の操作機能項目に応じてタッチ操作面の操作対象領域が入力パッド２３に透過表示される。このライトガイドの発光状態を確認することで、入力パッド２３上のタッチ操作位置が容易に把握できる。

この制御部３０が、図８（ａ）に示すように、表示部１０にＡＭラジオ放送局を選択するＡＭ画面５１を表示すると、図８（ｂ）に示すように、導光板２２のＸ方向及びＹ方向の所定のＬＥＤ２４に電流を流す。ＬＥＤ２４からの光は、導光板２２の導光路２２ａに入射する。これにより、導光板２２には、ＡＭラジオ放送局を選択するＡＭ画面５１の操作領域を表示するライトガイドが生成される。

このライトガイドにより、表示部１０に表示された複数の操作機能項目に応じてタッチ操作面の操作対象領域が入力パッド２３に透過表示される。このライトガイドの発光状態を確認することで、入力パッド２３のタッチ操作位置が容易に把握できる。

入力パッド２３の周辺を区画表示するための枠状に形成されたライトガイドにおいて異なる発色光を発光する光源２４ａが配置されている。図示例では、導光板２２の４つの角隅部においてＸ方向及びＹ方向に向けて配置された８個のＬＥＤ２４ａ，…，２４ａが、他のＬＥＤ２４とは異なる発色光を発光するＬＥＤとなっている。このＬＥＤ２４ａの存在により、他のガイド表示とは別の色をもって導光板２２の周辺部を発光させることで、入力パッド２３用の夜間照明として用いることが可能となる。

このように、制御部３０により、表示部１０の表示画面での表示に応じたＬＥＤ２４の発光状態に基づき入力パッド２３のタッチ操作面をガイド表示することで、入力装置２０のタッチ操作性を向上させることができる。制御部３０は、表示部１０に表示された画像に関する情報に応じて、複数のＬＥＤ２４のうちの少なくとも１つのＬＥＤ２４を点灯又は消灯させたり、あるいは複数のＬＥＤ２４のうちの少なくとも１つのＬＥＤ２４の点灯又は消灯によりＬＥＤ２４の光の濃淡を調整させたりすることができる。

なお、上記制御システムの各構成要素は、制御プログラム、制御プログラムを格納するＲＯＭ、外部接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現されるものである。その方法や装置としては、従来周知の各種の方法や装置を使用することができることは当業者には理解されるところであり、上記実施の形態、及び図示例に特定されるものではない。

（実施の形態の効果）
以上のように構成された入力装置２０を採用することで、上記効果に加えて以下の効果が得られる。
（１）絶対操作による画面対話型遠隔操作デバイスにおいて、２次元にタッチ操作面が並んだ平面型の入力パッド２３のタッチ操作面をダイレクトに選択することが可能となる。
（２）入力パッド２３のタッチ操作面上を操作者の手指で直線状になぞる場合の指位置のずれを抑制することができる。
（３）格子状に配した導光路２２ａの必要な部分のみにＬＥＤ２４からの光を導光することで、低コストで、平面型の入力パッド２３上の表示を多数の導光路パターンに切り替えて、操作ガイドとして表示することができる。
（４）画面対話型遠隔操作デバイスにおいて、低コストで、入力パッド２３の導光路パターンを表示部１０に表示された複数の操作機能項目ごとのレイアウトに合わせて変更することができる。

以上の説明からも明らかなように、本発明のタッチ操作入力装置を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態、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変形例も可能である。

［変形例］
（１）タッチパネル２１は、静電容量方式に代えて、例えば抵抗膜方式や表面弾性波方式を採用してもよい。
（２）導光板２２は、黒色アクリル板に代えて、透明なアクリル板上に黒色スプレーで光吸収処理を施してもよい。ＬＥＤ２４の消灯時は、導光路（ライトガイド）２２ａを表示しない。そのＬＥＤ２４の点灯時には、可視光は導光路（ライトガイド）２２ａで透過される。
（３）図示例では、ＬＥＤ２４は、導光板２２の対向端面に沿って等間隔をもって対向配置されているが、これに限定されるものではなく、例えば導光板２２の対向端面のうちの一方の端面だけにＬＥＤ２４を配置してもよい。
（４）図示例では、ＬＥＤ２４は、導光板２２の端面に沿って一直線状に配置されているが、これに限定されるものではない。互いに隣接するＬＥＤ２４を交互に配置してもよい。これにより、Ｘライン及びＹラインの光軸ピッチを低い寸法に設定することができるようになり、設計の自由度が高い。
（５）図４に示すように、導光路２２ａの表面（ライトガイド上面）に半透過照明シート２２ｃを配置してもよい。この半透過照明シート２２ｃは、ＬＥＤ消灯時には導光路２２ａが見えにくくするためのものであり、暗色系のスモークシートなどからなる。ＬＥＤ点灯時にはガイド表示が目視できる程度の光透過率に設定されている。ＬＥＤ消灯時の外観意匠性を確保することができる。
（６）導光路２２ａが行列状に形成されているものであれば、導波路形状、積層形状、断面形状、寸法や材質等については、特に限定されるものではない。
（７）図示例では、センターコンソール４に入力装置２０を設けていたが、例えばインストルメントパネル２の意匠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…センターコンソール、５…筐体、６…補強材、７…ベゼル、８…車内ＬＡＮ、１０…表示部、２０…タッチ操作入力装置、２１…タッチパネル、２２…導光板、２２ａ…導光路、２２ｂ…クラッド、２２ｃ…半透過照明シート、２３…入力パッド、２４，２４ａ…ＬＥＤ、２５…基板、２６…コネクタ、３０…制御部、３１…記憶部、４０…カーナビゲーション装置、４１…目的地設定画面、４２…五十音入力画面、５０…オーディオ装置、５１…ＡＭ画面、６０…エアコンディショナ装置

Claims (5)

1. 複数の操作機能項目を画像表示する表示部とは別に設けられ、タッチ操作によって前記複数の操作機能項目を選択入力するタッチパネルを備えたタッチ操作部と、
   複数の光源のそれぞれに光学的に結合され、前記タッチ操作部のタッチ操作面に複数の操作対象領域を区画表示するための光を案内するライトガイドと、
   前記表示部に表示された画像に関する情報に応じて、前記複数の光源の発光を制御する制御部とを備えたことを特徴とするタッチ操作入力装置。
2. 前記ライトガイドは、前記複数の光源のそれぞれから入射した光を導光する複数の導光路を有する導光材料により構成され、
   前記複数の導光路は、行列状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のタッチ操作入力装置。
3. 前記ライトガイドは、前記タッチ操作部の周辺を区画表示するための枠状に形成され、前記枠状のライトガイドにおいて異なる発色光を発光する光源が配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のタッチ操作入力装置。
4. 前記制御部は、前記表示部に表示された画像に関する情報に応じて、前記複数の光源のうちの少なくとも１つの光源を点灯又は消灯することを特徴とする請求項１又は２記載のタッチ操作入力装置。
5. 前記制御部は、前記表示部に表示された画像に関する情報に応じて、前記複数の光源のうちの少なくとも１つの光源の光の濃淡を調整することを特徴とする請求項４記載のタッチ操作入力装置。

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