JP6339448B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示と入力の２つの機能を備えたタッチパネルの前面にロータリ部材を配設し、ユーザの指先等による直接入力でメニュー選択等を行うだけでなく、ユーザがロータリ部材を回転操作してオーディオの音量調整やエアコンの風量調整等を行うようにした入力装置に関するものである。

カーオーディオ装置やカーナビゲーション装置等の車載機器においては、液晶パネルのような表示装置とタッチパッドのような座標入力装置を組み合わせたタッチパネルを使用し、このタッチパネルに表示される複数のタッチボタンにユーザの指先等を接触させることにより、所望のメニュー画面等を選択するようにしたタッチパネル型の入力装置が広く採用されている。

この種の車載機器において、音量調整等の特定の調整操作については瞬時に手探りで実行できることが望ましく、そのような要望を実現するために、タッチパネルの前方にロータリ部材を配設し、このロータリ部材にタッチパネルの表示面上を移動可能な端子部を設けることにより、ユーザがロータリ部材を手探りでも容易に回転操作できるようにした入力装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された従来例では、ロータリ部材の回転に伴って端子部がタッチパネルの表面を円弧状に移動し、タッチパネル側には端子部の移動エリアに音量調整等の操作が割り当てられているため、ユーザがロータリ部材を回転操作すると、その回転操作量に応じた音量調整処理が実行されるようになっている。

特開２０１２−３５７８２号公報

しかし、前述した従来の入力装置においては、端子部を含むロータリ部材の全体をタッチパネルの前方に重ね合わせて配置する必要があるため、タッチパネルの有効表示領域がロータリ部材の存在によって大きく減じられてしまうという難点がある。そこで、ロータリ部材の一部をタッチパネルの外側にはみ出して配置することが考えられるが、その場合、ロータリ部材の回転角度によっては端子部がタッチパネルの外側を移動してしまうため、ロータリ部材の操作量を検出できない非検出領域ができてしまい、ロータリ部材による調整可能範囲が限定されてしまうという新たな問題が発生する。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、操作性に優れたタッチパネル型の入力装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、ユーザの指先等の身体特定部が近接した時にその座標位置を検出可能なタッチパネルと、このタッチパネルの前面に配設されたロータリ部材とを備え、前記ロータリ部材が、ユーザによって回転操作される導電性の把持部と、この把持部に導通されて前記タッチパネルの面上を移動可能な端子部とを有する入力装置において、前記ロータリ部材が前記タッチパネルの外縁部から部分的にはみ出した状態で配設されていると共に、前記端子部が前記把持部の回転方向に沿ってずれた位置に複数設けられており、前記把持部の回転角度に関わらず少なくとも１つの前記端子部が前記タッチパネルの表面と摺接するように設定されているという構成にした。

このように構成された入力装置では、ロータリ部材をタッチパネルの前面に部分的にオーバーラップさせた配置となっているため、ロータリ部材がタッチパネルの外縁部からはみ出した分だけタッチパネルの有効表示領域を広げることができる。そして、このロータリ部材が、ユーザによって回転操作される導電性の把持部と、この把持部に導通されてタッチパネルの面上を移動可能な複数の端子部とを有しており、これら端子部の少なくとも１つが把持部の回転角度に関わらずタッチパネルの表面と摺接するように設定されているため、ロータリ部材の操作量を検出できない非検出領域がなくなり、操作性に優れた入力装置を実現することができる。

上記の構成において、ロータリ部材のタッチパネルに対するはみ出し比率は特に限定されないが、把持部の回転中心がタッチパネルを包囲する外枠上に設定されている場合、すなわち、ロータリ部材の平面形状の５０パーセント以上がタッチパネルからはみ出している場合は、端子部を３つ以上設けることによって非検出領域をなくすことができる。

この場合において、タッチパネルの検出方式が静電容量方式であると共に、３つ以上の端子部が把持部の回転方向に沿って等間隔に配列されていると、タッチパネルからのはみ出し量が増えた場合でも、少ない数の端子部によってロータリ部材の操作量を確実に検出することができる。

この場合において、３つ以上の端子部が異なる回転軌跡上を移動するように設定されていると、２つ以上の端子部がタッチパネルの表面上を同時に移動する場合でも、タッチパネル上における各端子部の座標を回転半径の違いによって容易に認識することができる。ただし、３つ以上の端子部が同じ回転軌跡上を移動するように設定されていても良い。

本発明によれば、ロータリ部材がタッチパネルの外縁部からはみ出した分だけタッチパネルの有効表示領域を広げることができるだけでなく、ロータリ部材に設けられた複数の端子部の少なくとも１つが把持部の回転角度に関わらずタッチパネルの表面と摺接するように設定されているため、ロータリ部材の操作量を検出できない非検出領域がなくなり、操作性に優れた入力装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態例に係る入力装置の正面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図１の入力装置に備えられるロータリ部材の動作説明図である。 本発明の第２実施形態例に係る入力装置の要部断面図である。 図４の入力装置に備えられるロータリ部材の動作説明図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１に示すように、本発明の第１実施形態例に係る入力装置は、矩形状の開口１ａを有する外枠１と、この開口１ａ内に嵌め込まれたタッチパネル２と、このタッチパネル２の前面に配設されたロータリ部材３等を備えている。この入力装置は、カーオーディオ装置やカーナビゲーション装置等の車載機器として構成されており、車室内のインストルメントパネル等に設置されて使用されるようになっている。

タッチパネル２はユーザの指先等の身体特定部が近接した時にその座標位置を検出可能なデバイスであり、本実施形態例の場合、ユーザの指で触れたときに発生する微弱な静電容量の変化からタッチ位置を検出する静電容量方式と呼ばれるタッチパネル２が用いられている。図２に示すように、このタッチパネル２は、液晶パネル等からなる表示装置４と、表示装置４の前方に積層配置されたタッチパッド（座標入力装置）５とからなり、開口１ａ内に露出するタッチパッド５の表面と外枠１の表面は略同一平面上に位置するようになっている。

ロータリ部材３は、ユーザによって回転操作される導電性の把持部６と、この把持部６を回転可能に支持する軸部７と、把持部６に導通されて一体的に回転する一対の端子部８ａ，８ｂとを備えており、軸部７の底面はタッチパネル２と外枠１の面上に跨って接着固定されている。このロータリ部材３はタッチパネル２の前面に配設されているが、その全体がタッチパネル２とオーバーラップするという配置になっておらず、ロータリ部材３の一部がタッチパネル２の外縁部（図１の下辺）から外枠１側へはみ出している。具体的には、ロータリ部材３の平面形状を１００％としたとき、そのうちの約半分（５０％程度）がタッチパネル２とオーバーラップし、残りの約半分がタッチパネル２の外側にはみ出して外枠１とオーバーラップしている。

一対の端子部８ａ，８ｂは軸部７を挟んだ１８０度対向する位置に配置されており、これら端子部８ａ，８ｂの下端はタッチパネル２および外枠１の表面と同一面上を移動するようになっている。端子部８ａ，８ｂは把持部６に対して固定的に取り付けられていても良いが、タッチパネル２の表面と外枠１の表面との間に微小な段差があってもスムーズに移動できるようにするために、端子部８ａ，８ｂを把持部６に上下動可能に支持して図示せぬスプリング等の弾性部材によって下方へ付勢するようにしている。ここで、タッチパネル２におけるロータリ部材３とのオーバーラップ領域には特定の調整操作、例えばオーディオの音量調整やエアコンの風量調整等の操作が割り当てられており、端子部８ａまたは端子部８ｂがタッチパネル２の表面上を移動すると、その移動量がロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出され、操作量に応じた音量調整や風量調整等の処理が実行されるようになっている。

図３はユーザがロータリ部材３を回転操作したときの両端子部８ａ，８ｂの位置関係を示す説明図であり、以下の説明では便宜上、一方の端子部８ａを第１端子部、他方の端子部８ｂを第２端子部と称し、第１端子部８ａの位置を黒塗りの丸印で示し、第２端子部８ｂを白抜きの丸印で示している。

図３（ａ）に示すように、第１端子部８ａがタッチパネル２上にあって第２端子部８ｂが外枠１上にあるとき、ユーザが把持部６を掴んでこれを時計または反時計回りに回転操作すると、第１および第２端子部８ａ，８ｂは把持部６の回転に伴って軸部７を中心とする同一円Ｐ（２点鎖線）上を移動する。その際、ユーザの指が把持部６に触れたときに発生する微弱な静電容量の変化が把持部６を介して第１および第２端子部８ａ，８ｂに伝わるため、タッチパネル２はその表面に接触する第１端子部８ａの座標位置を検出することができる。

図３（ａ）の状態から把持部６を時計回り方向へ約９０度回転すると、図３（ｂ）に示すように、第１端子部８ａがタッチパネル２の表面を摺動して外枠１に近付き、それまで外枠１の表面に接触していた第２端子部８ｂがタッチパネル２に近付く。これとは逆に、図３（ａ）の状態から把持部６を反時計回り方向へ約９０度回転すると、図３（ｄ）に示すように、第１端子部８ａがタッチパネル２の表面を摺動して外枠１に近付き、それに代わって第２端子部８ｂが外枠１の表面を摺動してタッチパネル２に近付く。この間、タッチパネル２の表面を移動するのは第１端子部８ａだけであるため、第１端子部８ａの移動量がロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出され、操作量に応じた音量調整や風量調整等の処理が実行される。

また、図３（ｂ）の状態から把持部６を時計回り方向へ約１８０度回転すると、図３（ｃ）〜（ｄ）に示すように、第２端子部８ｂがタッチパネル２の表面を摺動して外枠１に近付き、それに代わって第１端子部８ａが外枠１の表面を摺動してタッチパネル２に近付く。この間、タッチパネル２の表面を移動するのは第２端子部８ｂだけであるため、第２端子部８ｂの移動量がロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出され、操作量に応じた音量調整や風量調整等の処理が実行される。

さらに、図３（ｄ）の状態から把持部６を時計回り方向へ約１８０度回転すると、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、第１端子部８ａがタッチパネル２の表面を摺動して外枠１に近付き、第２端子部８ｂが外枠１の表面を摺動してタッチパネル２に近付く。この間、タッチパネル２の表面を移動するのは第１端子部８ａだけであるため、再び第１端子部８ａの移動量がロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出され、操作量に応じた音量調整や風量調整等の処理が実行される。

以上説明したように、第１実施形態例に係る入力装置では、タッチパネル２の前面に第１および第２端子部８ａ，８ｂを有するロータリ部材２が配設されており、タッチパネル２には各端子部８ａ，８ｂの移動エリアに音量調整等の特定の調整操作が割り当てられているため、ユーザはタッチパネル２の表示面を目視しなくても手探りで調整操作を実行することができる。しかも、このロータリ部材３をタッチパネル２の前面に部分的にオーバーラップさせて配置してあるため、ロータリ部材３がタッチパネル２の外縁部からはみ出した分だけタッチパネル２の有効表示領域を広げることができる。また、このロータリ部材３は、ユーザによって回転操作される導電性の把持部６と、把持部６に導通されてタッチパネル２の表面を移動可能な２つの端子部８ａ，８ｂを有しており、これら端子部８ａ，８ｂのいずれか一方が把持部６の回転角度に関わらずタッチパネル２の表面と摺接するように設定されているため、ロータリ部材２の操作量を検出できない非検出領域がなくなり、操作性に優れた入力装置を実現することができる。

次に、図４を参照して第２実施形態例に係る入力装置について説明すると、この入力装置は、ロータリ部材３の平面形状の半分以上がタッチパネル２の外縁部から外枠１側へはみ出していると共に、ロータリ部材３が３つの端子部８ａ，８ｂ，８ｃを有しており、それ以外の構成は第１実施形態例と基本的に同じである。

すなわち、ロータリ部材３の軸部７はタッチパネル２を包囲する外枠１に固定されており、ロータリ部材３の平面形状を１００％としたとき、そのうちの約３５％程度がタッチパネル２とオーバーラップし、残りの約６５％程度がタッチパネル２の外側へはみ出して外枠１とオーバーラップしている。また、ロータリ部材３の把持部６にタッチパネル２と外枠１の表面を摺動可能な３つの端子部８ａ，８ｂ，８ｃが保持されており、これら端子部８ａ，８ｂ，８ｃは軸部７を中心とする円周方向に沿って互いに１２０度の等間隔を保って配列されている。

図５はユーザがロータリ部材３を回転操作したときの各端子部８ａ，８ｂ，８ｃの位置関係を示す説明図であり、各端子部８ａ，８ｂ，８ｃは軸部７からの距離を異ならせた位置に配列されている。以下の説明では便宜上、軸部７から最も離れた外側の端子部８ａを第１端子部、中央の端子部８ｂを第２端子部、最も内側の端子部８ｃを第３端子部と称し、第１端子部８ａの位置を黒塗りの丸印、第２端子部８ｂを白抜きの丸印、第３端子部８ｃを黒塗りの三角印で示している。

ユーザがロータリ部材３の把持部６を掴んでこれを回転操作すると、第１ないし第３端子部８ａ，８ｂ，８ｃはそれぞれ軸部７を中心とする３つの同心円Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３上を移動する。ここで、図５（ａ）に示すように、第１端子部８ａだけがタッチパネル２上にあり、第２端子部８ｂと第３端子部８ｃが外枠１上にあるとき、ユーザが把持部６を時計回り方向へ約６０度回転すると、図５（ｂ）に示すように、第１端子部８ａがタッチパネル２の表面を摺動して外枠１に近付き、それに代わって第３端子部８ｃが外枠１の表面を摺動してタッチパネル２に近付く。これとは逆に、図５（ａ）の状態から把持部６を反時計回り方向へ約６０度回転すると、図５（ｅ）に示すように、第１端子部８ａがタッチパネル２の表面を摺動して外枠１に近付き、それに代わって第２端子部８ｂが外枠１の表面を摺動してタッチパネル２に近付く。この間、第２端子部８ｂと第３端子部８ｃは外枠１の表面を摺動し、タッチパネル２の表面を移動するのは第１端子部８ａだけであるため、第１端子部８ａの移動量がロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出され、その操作量に応じた音量調整や風量調整等の処理が実行される。

また、図５（ｂ）の状態から把持部６を時計回り方向へ回転すると、図５（ｃ）に示すように、それまでタッチパネル２の表面を摺動していた第１端子部８ａが外枠１側へ移動し、それに代わって第３端子部８ｃがタッチパネル２の表面を摺動する。この間、第１端子部８ａと第２端子部８ｂは外枠１の表面を摺動し、タッチパネル２の表面を移動するのは第３端子部８ｃだけであるため、第３端子部８ｃの移動量がロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出され、その操作量に応じた音量調整や風量調整等の処理が実行される。

また、図５（ｃ）の状態から把持部６を時計回り方向へ回転すると、図５（ｄ）に示すように、それまでタッチパネル２の表面を摺動していた第３端子部８ｃが外枠１側へ移動し、それに代わって第２端子部８ｂがタッチパネル２の表面を摺動する。この間、第１端子部８ａと第３端子部８ｃは外枠１の表面を摺動し、タッチパネル２の表面を移動するのは第２端子部８ｂだけであるため、第２端子部８ｂの移動量がロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出され、その操作量に応じた音量調整や風量調整等の処理が実行される。

さらに、図５（ｄ）の状態から把持部６を時計回り方向へ回転すると、図５（ｅ）を経て図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、それまでタッチパネル２の表面を摺動していた第２端子部８ｂが外枠１側へ移動し、それに代わって第１端子部８ａがタッチパネル２の表面を摺動する。この間、第２端子部８ｂと第３端子部８ｃは外枠１の表面を摺動し、タッチパネル２の表面を移動するのは第１端子部８ａだけであるため、再び第１端子部８ａの移動量がロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出され、その操作量に応じた音量調整や風量調整等の処理が実行される。

なお、把持部６の回転角度によっては第１ないし第３端子部８ａ，８ｂ，８ｃのうち２つが同時にタッチパネル２の表面を摺動する場合、例えば、図５（ｂ）の状態から把持部６を時計回り方向へ回転して第１端子部８ａがタッチパネル２の外縁部まで移動する間、それまで外枠１上にあった第３端子部８ｃもタッチパネル２の表面を同時に摺動することになる。この場合、第１端子部８ａがタッチパネル２の表面から外れない限り、第３端子部８ｃが後からタッチパネル２の表面に接触したとしても、第３端子部８ｃの座標検出を無効とする処理を行えば、第１端子部８ａの移動量をロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出することができる。そして、第１端子部８ａがタッチパネル２の表面から外れた時点で第３端子部８ｃの座標検出を有効とする処理を行えば、この第３端子部８ｃがタッチパネル２の表面から外れない限り、第１端子部８ａや第２端子部８ｂが後からタッチパネル２の表面に同時に接触したとしても、第３端子部８ｃの移動量をロータリ部材３の操作量としてタッチパネル２で検出することができる。

以上説明したように、第２実施形態例に係る入力装置では、ロータリ部材３の平面形状の５０パーセント以上（例えば約６５％）をタッチパネル２から外枠１側へはみ出した配置となっているが、把持部６に３つの端子部８ａ，８ｂ，８ｃが等間隔で配列されているため、これら端子部８ａ，８ｂ，８ｃの少なくとも１つを把持部６の回転角度に関わらずタッチパネル２の表面に接触させることにより、ロータリ部材３の操作量を検出できない非検出領域をなくすことができる。

また、第２実施形態例に係る入力装置では、第１ないし第３端子部８ａ，８ｂ，８ｃが互いに異なる回転軌跡（同心円Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）上を移動するように設定されているため、タッチパネル２上における各端子部８ａ，８ｂ，８ｃの有無を回転軌跡の違いによって判定することができる。したがって、第１ないし第３端子部８ａ，８ｂ，８ｃのうち２つが同時にタッチパネル２の表面を摺動する場合でも、いずれの端子部８ａ，８ｂ，８ｃの座標検出を有効にするかという処理を簡単に行うことができる。ただし、第１ないし第３端子部８ａ，８ｂ，８ｃが同じ回転軌跡上を移動するようになっていても良く、また、端子部の数は３つに限定されるものではなく、４つ以上の端子部を把持部６に等間隔で配列するようにしても良い。

なお、第１実施形態例に係る入力装置では、２つの端子部がタッチパネルの表面を同時に摺動することがないため、静電容量方式に代えて抵抗膜方式のタッチパネルを用いることも可能である。ただし、第２実施形態例に係る入力装置のように、２つ以上の端子部が同時にタッチパネルの表面を摺動することがある場合、抵抗膜方式のタッチパネルでは２つの端子部の中点を座標位置と誤検出してしまうため、この場合は静電容量方式のタッチパネルを用いることが好ましい。

１ 外枠
１ａ 開口
２ タッチパネル
３ ロータリ部材
４ 表示装置
５ タッチパッド
６ 把持部
７ 軸部
８ａ 第１端子部
８ｂ 第２端子部
８ｃ 第３端子部

Claims (5)

1. ユーザの指先等の身体特定部が近接した時にその座標位置を検出可能なタッチパネルと、このタッチパネルの前面に配設されたロータリ部材とを備え、前記ロータリ部材が、ユーザによって回転操作される導電性の把持部と、この把持部に導通されて前記タッチパネルの面上を移動可能な端子部とを有する入力装置において、
   前記ロータリ部材が前記タッチパネルの外縁部から部分的にはみ出した状態で配設されていると共に、前記端子部が前記把持部の回転方向に沿ってずれた位置に複数設けられており、前記把持部の回転角度に関わらず少なくとも１つの前記端子部が前記タッチパネルの表面と摺接するように設定されていることを特徴とする入力装置。
2. 請求項１の記載において、前記把持部の回転中心が前記タッチパネルを包囲する外枠上に設定されていると共に、前記端子部が３つ以上設けられていることを特徴とする入力装置。
3. 請求項２の記載において、前記タッチパネルの検出方式が静電容量方式であると共に、３つ以上の前記端子部が前記把持部の回転方向に沿って等間隔に配列されていることを特徴とする入力装置。
4. 請求項２の記載において、前記タッチパネルの検出方式が静電容量方式であると共に、３つ以上の前記端子部が異なる回転軌跡上を移動するように設定されていることを特徴とする入力装置。
5. 請求項２の記載において、前記タッチパネルの検出方式が静電容量方式であると共に、３つ以上の前記端子部が同じ回転軌跡上を移動するように設定されていることを特徴とする入力装置。