JP6038547B2 - 操作入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、操作入力装置に関する。
従来の技術としてタッチパネルを使用する操作入力装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この入力装置は、ディスプレイ等の表示装置と、タッチパネルを有するタッチ操作部とを備えている。タッチ操作部は、例えば車両においてはセンターコンソール等の操作者が容易に操作することができる場所に配置される。表示装置には、エアコンやオーディオ、カーナビゲーションシステム等、操作対象となる車載機器に応じた選択画面が表示される。操作入力装置は、タッチ操作部の操作範囲枠内におけるタッチ位置の絶対位置座標を、画面上の位置座標に変換し、表示装置に出力する。
この入力装置は、タッチ操作部の操作範囲枠内におけるタッチ位置の絶対位置座標と、画面上における操作対象の位置座標とが対応するため、タッチ位置に対応する機能項目を直感的に把握することができ、また、これにより、画面上に機能項目が規則的に配置されていなくても所望の機能項目を容易に選択することができるので、画面上に機能項目を自由に配置することができるとされている。
特開2002−108544号公報
しかし、タッチ操作部の操作範囲枠内の絶対位置を画面上の位置として直接入力するいわゆる絶対位置入力操作が可能な従来の入力装置では、操作者の指の太さにより操作範囲を規制する枠部付近のタッチ可能な範囲が異なることになる。すなわち、枠部付近では操作者の指が枠部に当たるのでタッチ可能な操作範囲が操作者により異なることになり、絶対位置入力の位置誤差、及びそれによる表示器への表示誤差が生じるという問題がある。
従って、本発明の目的は、操作範囲を規制する枠部を備えた絶対位置入力を行なう装置において、入力位置精度又は表示精度に優れる操作入力装置を提供することにある。
[1]本発明は、上記目的を達成するため、操作面の周囲に設けられた枠部を有し、前記枠部の内側に並べて配置された電極により前記操作面に対する検出対象物の接触を検出して検出信号を出力する検出部と、前記電極の検出信号に基づいて前記検出部の接触を検出した電極の本数を算出し、前記電極の本数により前記検出対象物の前記操作面上での太さを判別する判別部と、前記判別部により判別された前記検出対象物の太さに基づいて前記枠部の内側の操作面に対応した絶対値入力の座標を算出する座標処理部と、を有することを特徴とする操作入力装置を提供する。
本発明によれば、操作範囲を規制する枠部を備え絶対位置入力を行なう装置において、入力位置精度又は表示精度に優れる操作入力装置を提供することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の斜視図である。 図2(a)は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の上平面図、図2(b)は、正面図である。 図3は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の構成を示すブロック図である。 図4は、本発明の実施の形態に係るフローチャートである。
[本発明の実施の形態]
(操作入力装置の構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置のタッチ検出デバイス10の斜視図である。図2(a)は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置のタッチ検出デバイス10の上平面図、図2(b)は、正面図である。図3は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の構成を示すブロック図である。
操作入力装置1は、図1、図2(a)、(b)に示すように、タッチ検出デバイス10の表面にある操作パネル11に、操作範囲を規制する枠部12が操作面14を囲む(挟む)ように設けられている。
操作入力装置1は、例えば、接続された電子機器の操作を行うことができるものである。操作入力装置1は、例えば、操作者の体の一部(例えば、指)や専用のペン等の検出対象物で操作面14に接触する、又は検出される程度に近接することにより操作を検出し、この操作に応じて電子機器に表示された表示器60上のカーソルの移動や選択、表示されたアイコンのドラッグ、ドロップ等の指示を行うことができるように構成されている。操作者は、例えば、操作面14に操作を行うことにより、接続された電子機器の操作を行うことが可能となる。本実施の形態では、検出対象物としての指による操作について説明する。
本発明の実施の形態に係る操作入力装置1は、操作面14の周囲に設けられた操作範囲を規制する枠部12を有し、枠部12の内側に並べて配置された電極E:i=0〜N(整数)、すなわち、電極E〜Eにより操作面14に対する指等の検出対象物の接触を検出して検出信号を出力する検出部としてのタッチ検出デバイス10と、電極E〜Eの検出信号に基づいて検出対象物の操作面14上での太さを判別する判別部30と、判別部30により判別された検出対象物の太さに基づいて枠部12の内側の操作面に対応した絶対値入力の座標を算出する座標処理部40と、を有する。
なお、操作面14に対する指等の検出対象物の接触を検出するとは、電極と指等の検出対象物との接触または近接により、両者により形成される静電容量が所定の閾値を超えた場合に接触が検出されたとすることができる。
(タッチ検出デバイス10の構成)
本実施の形態に係る検出部としてのタッチ検出デバイス10は、例えば、操作面14に指が近づくことによる、電極E〜Eと指との距離に反比例した電流の変化を検出信号として出力する静電容量方式のタッチセンサである。なおタッチ検出デバイス10は、例えば、周知の抵抗膜方式、赤外線方式、SAW(Surface Acoustic Wave)方式等のタッチパネルを用いることが可能である。
このタッチ検出デバイス10は、図1、図2(a)、(b)に示すように、所定の間隔Xで立設された枠部12の内側に並べて配置された複数の電極E〜Eを有する操作パネル11と、タッチパネル制御部20と、を有して概略構成されている。タッチ電極基板13の上に、電極E〜Eが等しいピッチPで並べて配置され、その上に、両端部に枠部12が立設された操作パネル11が設けられている。操作パネル11は、所定の誘電率を有する例えば樹脂製であり、図2(b)に示すように、指70が操作面14に接触または近接すると、指70と電極間に所定の静電容量を形成する。
電極E〜Eは、例えば、銅箔パターン、ITO(スズドープ酸化インジウム:Indium Tin Oxide)等を用いて形成される。この電極E〜Eは、図1、図2(a)、(b)に示すように、所定の間隔Xで立設された枠部12の内側に並べて配置されている。
図2(a)、(b)に示すように、タッチ検出デバイス10の枠部12の内側の寸法をXとし、左端を基準位置X0としてX軸を規定する。枠部12の内側の寸法Xの領域は、タッチ可能な範囲であるが、指70の太さを考慮すると、図2(b)で示すように、枠部12の壁面12a、12bからそれぞれdの距離までの領域はタッチできない領域となっている。このタッチできない非検出領域は、タッチ操作する指の太さにより変化する。
タッチパネル制御部20は、図2(a)、(b)の紙面左のXから右のX軸方向の電極E〜Eの順番に静電容量を読み出すように構成されている。タッチパネル制御部20は、制御部50から出力される制御信号に基づいて静電容量を読み出すように構成されている。
またタッチパネル制御部20は、例えば、読み出した各電極E〜Eの静電容量の値(静電容量値)を静電容量情報として判別部30及び制御部50に出力するように構成されている。
このタッチ検出デバイス10は、一例として、図3に示す表示器60の表示領域62と、操作面14とが1:1となる絶対操作系を構成する。従って、図2(a)、(b)で示すタッチ検出デバイス10のX軸方向の(X―2d)と、図3に示す表示器60のLとは、1対1に対応する。すなわち、絶対値入力の座標は、表示部の表示範囲と1対1に対応したものである。
(判別部30の構成)
図3は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の構成を示すブロック図である。判別部30は、取得した静電容量情報に基づく静電容量が、予め定められた閾値Fth以上である場合、指の接触を判定するように構成されている。この接触とは、上述したように、閾値Fth以上の静電容量となる程度に、指が操作面14に近接した場合を含んでいる。つまり接触の判定は、指が操作面14に接していなくてもなされる可能性がある。
静電容量情報は、図3に示すように、制御部50から出力される制御信号に基づいて、図2(a)、(b)の紙面左のXから右のX軸方向の電極E〜Eの順番に、タッチパネル制御部20により静電容量として読み出される。
判別部30は、電極E〜Eの各静電容量のうちで、閾値Fth以上の静電容量となるものがあれば指の接触があったものと判定する。判別部30は、この判定をした後、指幅数Wを算出するように構成されている。
指幅数Wの算出は、判別部30による操作者の指の太さの判別である。すなわち、判別部30は、順次入力される電極E〜Eの各静電容量が、それぞれ閾値Fth以上の静電容量であるかどうかを比較し、電極容量C >基準値(閾値)Fthとなる電極数を算出する。これにより、操作者の指の太さは、指幅数Wに比例したものと規定することができる。なお、基準値(閾値)Fthは、例えば、電極E〜Eの各静電容量C の最大値の0.8倍等とすることができる。
図2(a)、(b)に示すように、操作面14への指のタッチ操作は、枠部12の壁面12aと壁面12bで挟まれた距離Xの領域である。しかし、指70の太さを考慮すると、タッチ操作可能な領域は、壁面12a、12bからそれぞれdの距離の領域を除いた領域である。この壁面12a、12bからの距離dは、指70の太さに応じて変化する。
上記の壁面12a、12bから距離dの領域は、指70によりタッチできない非検出領域である。この非検出領域は、後述するように、指幅数Wを使用した表示位置DPOSの算出結果から、図3で示す表示器60の表示領域62において、DPOS<0のときはDPOS=0とされ、また、DPOS>LのときはDPOS=Lとされる。したがって、指70の太さに応じて変化する非検出領域(壁面12a、12bから距離dの領域)は、図3で示す表示器60の表示領域62内には表示されないことになる。
なお、上記のタッチ操作は、操作者の指によるものとしたが、例えばタッチペンの場合には、タッチペンによりタッチされた電極数に基づいて指幅数Wが算出される。
(座標処理部40の構成)
座標処理部40は、判別部30により判別された検出対象物である指70の太さに基づいて枠部12の内側の操作面14に対応した絶対値入力の座標を算出する。座標処理部40は、判別部30によって算出された指幅数Wに基づいて、タッチ検出デバイス10のタッチ位置Xに1対1に対応して表示器60に表示する表示位置DPOSを算出するように構成されている。また座標処理部40は、算出した表示位置DPOSを座標変換情報として制御部50に出力するように構成されている。
前述の指幅数Wを用いて、重み付け関数W を定義する。すなわち、
=(L/(N−W+1))×i−(W−1)/2×L/(N−W+1)
とする。
ここで、iは、電極ナンバーであり、電極E:i=0〜N(整数)を規定する整数である。Lは、図3で示す表示器60の表示領域62の長さである。Wは、前述の指幅数である。また、電極iの電極容量をC とする。
この重み付け関数W を用いて、表示位置DPOSは次のように算出される。
Figure 0006038547
重み付け関数W を用いて算出された表示位置DPOSにより、タッチ操作する指の太さに応じた表示位置算出が可能となる。
この算出される表示位置DPOSは、図3で示す表示器60の表示領域62の長さLに対応して算出されたもので、タッチ検出デバイス10のタッチ位置Xに1対1に対応した表示位置である。
上記算出された表示位置DPOSが、DPOS<0のときは、DPOS=0とされ、DPOS>LのときはDPOS=Lとされる。このように算出された表示位置DPOSは、座標変換情報として制御部50に出力される。
(制御部50の構成)
制御部50は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工等を行うCPU(Central Processing Unit)、半導体メモリであるRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)等から構成されるマイクロコンピュータである。このROMには、例えば、制御部50が動作するためのプログラムが格納されている。RAMは、例えば、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。また制御部50は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
制御部50は、タッチ検出デバイス10への制御信号送出、タッチ検出デバイス10からの静電容量情報取得を行なうと共に、座標処理部40から指幅数Wに基づいて算出された表示位置DPOSを取得する。制御部50は、これらの情報を操作情報として接続された電子機器に出力するように構成されている。
また、制御部50は、座標処理部40から取得した表示位置DPOSを図3に示す表示器60に出力して、タッチ検出デバイス10にタッチされた位置Xを、表示基準位置61から距離Lの区間に形成される表示領域62上に表示する。すなわち、制御部50は、タッチ検出デバイス10のタッチ位置(操作位置)Xに1対1に対応して、表示器60の表示領域62に表示位置DPOSを表示マーク等として表示する。
なお、表示位置DPOSが、DPOS<0のときは、DPOS=0とされ、DPOS>LのときはDPOS=Lとされる。したがって、図2(a)、(b)に示す非検出領域(壁面12a、12bから距離dの領域)は、図3で示す表示器60の表示領域62内には表示されず、図2(a)、(b)に示す非検出領域(壁面12a、12bから距離dの領域)を除いた領域のタッチ位置Xが、表示領域62の表示基準位置61から距離Lの区間に1対1に絶対値入力されることになる。
図4は、本発明の実施の形態に係るフローチャートである。以下に、本実施の形態に係る操作入力装置1の動作を、各図を参照しながら図4のフローチャートに従って説明する。
(操作入力装置1の動作)
制御部50は、タッチ検出デバイス10の各電極E〜Eの静電容量を順次読み出す制御信号を生成してタッチパネル制御部20に出力する。タッチパネル制御部20は、取得した制御信号に基づいて静電容量を読み出して静電容量情報を生成し、判別部30に出力する(S1)。
判別部30は、取得した静電容量情報に基づいて接触の有無を判定する。判別部30は、指の接触が有ったと判定した場合は、ステップ3(S3)へ進み、指の接触が有ったと判定しない場合は、S1へ戻り、指の接触判定を繰り返して行なう(S2)。
判別部30は、指幅数Wを算出する(S3)。すなわち、判別部30は、順次入力される電極E〜Eの各静電容量が、それぞれ閾値Fth以上の静電容量であるかどうかを比較し、電極容量C >基準値(閾値)Fthとなる電極数を算出する。
座標処理部40は、表示位置DPOSを算出する(S4)。すなわち、座標処理部40は、指幅数Wを用いて、重み付け関数W を定義し、これを用いて、表示位置DPOSを算出する。
制御部50は、表示器60に表示位置を表示する(S5)。すなわち、制御部50は、タッチ検出デバイス10のタッチ位置(操作位置)Xに1対1に対応して、表示器60の表示領域62に表示位置DPOSを表示マーク等として表示する。
また、制御部50は、静電容量情報と座標処理情報に基づいて、操作情報を生成して電子機器に出力する(S6)。
(本発明の実施の形態の効果)
タッチ検出デバイス10は、図1、図2(a)、(b)に示すように、所定の間隔Xで立設された枠部12の内側に並べて配置された複数の電極E〜Eを有する操作パネル11と、タッチパネル制御部20と、を有して概略構成されている。タッチ電極基板13の上に、電極E〜Eが等しいピッチPで並べて配置され、その上に、両端部に枠部12が立設された操作パネル11が設けられている。このような操作パネル11であるため、図2(b)で示すように、枠部12の壁面12a、12bからそれぞれdの距離までの領域はタッチできない領域となっている。このタッチできない非検出領域は、タッチ操作する指の太さにより変化する。
しかし、本実施の形態に係る操作入力装置1は、閾値Fth以上の静電容量である電極数をカウントして、その電極数を指幅数Wとして算出し、この指幅数Wを用いた重み付け関数W により、表示位置DPOSを表示器60の表示領域62に表示する。この指幅数W及び重み付け関数W を用いて算出された表示位置DPOSにより、タッチ操作する指の太さに応じた表示位置算出が可能となる。よって、タッチ検出デバイス10のタッチ位置(操作位置)Xに1対1に対応して、表示器60の表示領域62に表示位置DPOSを表示マーク等として表示することが可能である。
また、表示位置DPOSの算出結果から、図3で示す表示器60の表示領域62において、DPOS<0のときはDPOS=0とされ、また、DPOS>LのときはDPOS=Lとされる。これにより、指70の太さに応じて変化する非検出領域(壁面12a、12bから距離dの領域)は、図3で示す表示器60の表示領域62内には表示されない。したがって、操作パネル11が、所定の間隔Xで立設された枠部12の内側に並べて配置された複数の電極E〜Eを有する構造のもの、すなわち、ヘコ形状の指座標検出デバイスにおいて、指の太さの異なるユーザが操作しても、表示領域の端点を選択できる。
以上から、操作範囲を規制する枠部を備え絶対位置入力を行なう装置において、入力位置精度又は表示精度に優れる操作入力装置を提供することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…操作入力装置、
10…タッチ検出デバイス、11…操作パネル、12…枠部、13…タッチ電極基板、14…操作面
20…タッチパネル制御部
30…判別部
40…座標処理部
50…制御部
60…表示部、61…表示基準位置、62…表示領域
70…指
、E、〜、E…電極

Claims (1)

  1. 操作面の周囲に設けられた枠部を有し、前記枠部の内側に並べて配置された電極により前記操作面に対する検出対象物の接触を検出して検出信号を出力する検出部と、
    前記電極の検出信号に基づいて前記検出部の接触を検出した電極の本数を算出し、前記電極の本数により前記検出対象物の前記操作面上での太さを判別する判別部と、
    前記判別部により判別された前記検出対象物の太さに基づいて前記枠部の内側の操作面に対応した絶対値入力の座標を算出する座標処理部と、を有し、
    前記絶対値入力の座標は、前記検出対象物の太さに基づく指幅数を用いた重み付け関数により算出された表示位置により、表示部の表示範囲と1対1に対応したものであることを特徴とする操作入力装置。
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