JP6350310B2 - 操作装置 - Google Patents

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Description

本発明は操作装置に関する。
従来、特許文献1のように、タッチパネルを用いた操作装置が知られている。この操作装置では、操作者が例えば操作体として指をタッチパネルの操作面に接触させた状態で移動操作(なぞり操作)を行うと、タッチパネルの静電容量センサがこの移動操作を検知するようになっている。そして、タッチパネルの操作面に沿う方向の移動操作に対する、タッチパネル(静電容量センサ)の分解能は特定の領域によらず一定である。
特開2011−118511号公報
ここで、近年、上記操作面を湾曲した形状とする操作装置が存在している。具体的に、この操作装置では、湾曲した操作面の裏側に沿って静電容量センサが設けられることで、湾曲した操作面に沿う操作体の移動操作を検知することが出来る。
そこで、本発明者は、このような湾曲した操作面を有する操作装置として、以下の2つの構成を検討し、以下の課題を見出した。
(1)平面状の操作面(以下、平面操作面)と、この操作面に連続してつながった湾曲した操作面(以下、湾曲操作面)とを備えた操作装置を操作する場合。
この場合において、操作者が湾曲操作面を移動操作する場合、平面操作面を移動操作する場合に比べ操作体による移動量が相対的に少ない傾向があることを本発明者らは発見した。そのため、上述した従来の操作装置では、湾曲操作面に対する操作体の移動操作を検知することが出来ない場合が生じた。
(2)湾曲操作面にて異なる操作を行う操作装置である場合。
この場合も、操作者が湾曲操作面の一部分だけを移動操作する場合、湾曲操作面を大きく移動操作する場合に比べ、操作体による移動量が相対的に少ない。そのため、上述した従来の操作装置では、湾曲操作面に対する操作体の移動操作を検知することが出来ない場合が生じた。
そして、上記(1)(2)のように、相対的に少ない移動量で移動操作が行われた場合でも、移動操作をより正確に検知するためには、移動操作に対するタッチパネル(例えば、静電容量センサ)の分解能を高める必要がある。しかしながら、タッチパネル全体において一律に分解能を高めると、タッチパネルの製造コストが高くなる可能性がある。
本発明は上記課題を鑑みて、その目的は、タッチパネルの製造コストが高くなることを防ぎつつ、湾曲面に対する移動操作をより確実に検知することが出来る操作装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、操作体による移動操作が行われ、平面状の平面操作面、および、平面操作面とつながり、操作体側に凸状に湾曲した湾曲操作面を有する操作部と、平面操作面および湾曲操作面とは反対側に設けられ、操作体との距離に基づき電気的な変化を生じさせるセンサ部とを備える操作装置であって、センサ部は、平面操作面に沿って設けられた平面センサ部と、平面センサ部と連なり湾曲操作面に沿って設けられた湾曲センサ部とを有し、移動操作において、湾曲センサ部の分解能は平面センサ部の分解能に比べて高いことを特徴とする。
このようにすると、上記操作装置は、操作体の平面操作面に沿う移動操作に比べ、操作体の湾曲操作面に沿う移動操作をより細かい範囲で検知することが出来る。そのため操作装置は、湾曲操作面に沿う移動操作をより確実に検知することが可能となる。また、移動操作に対するセンサ部の分解能をセンサ部全体において高くしないため、センサ部の製造コストが高くなることを低減することが出来る。
第一実施形態において操作装置と一体型の表示装置が、自車両に配置される様子を示している。 第一実施形態における表示装置を示した図である。 第一実施形態における表示装置が操作される様子を示す1つ目の例である。 第一実施形態における表示装置が操作される様子を示す2つ目の例である。 第一実施形態における表示装置が操作される様子を示す3つ目の例である。 第一実施形態における表示装置の構成を示すブロック図である。 第一実施形態における表示装置を上下方向に切断し、右方向から見た断面図である。 第一実施形態における表示装置を左右方向に切断し、手前方向から見た図である。 第一実施形態におけるセンサ部の分解能を説明するための図である。 第二実施形態における操作装置を説明するための図である。 その他の実施形態におけるセンサ部の分解能を説明するための図である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。
(第一実施形態)
まずは、本実施例での表示装置1の概略について説明する。
図1に示すように、本実施形態における表示装置1は、車両に配置された例である。表示装置1は、車両のステアリングホイール90の左側のセンターコンソール上部で、ダッシュボードの中央部(車両幅方向の中央部)に設けられている。そして、本実施形態の表示装置1は、エアコン、オーディオの操作画面等の車両各種機器の情報を表示するとともに、タッチ操作にて各種機器を操作することが出来るマルチインフォメーションディスプレイ装置である。図1に示すように表示装置1は、外観としては板状となっており、センターコンソールから上方に向けて立ち上がるように設けられている。
次に図2を用いて、表示装置1が画像を表示する様子を説明する。図2は、表示装置1にエアコンの操作画面が表示されている例で、操作者が接触操作(タッチ操作)するための各種意匠アイコンが表示された状態を示している。
本実施例での特徴的な構成として、表示装置1は、図2に示すような上記意匠アイコンが表示される面、つまり、板状の板面がタッチパネルとしての操作面となっているとともに、板状の表示装置1の側面もタッチパネルの操作面となっている。具体的には以下の通りである。
まず、本実施形態において、図2に示すように表示装置1にて、表示する画像が見える手前側に位置する上記板面を前面110と呼び、前面110とは反対面を奥面と呼ぶ。そして、前面110と奥面とにおいて、前面110側を手前方向と呼び、奥面側は奥方向(車両前方方向)と呼ぶ。そして、前面110を手前方向から見て、右方向を右方向、左方向を左方向、上方向を上方向、下方向を下方向とする。そして、左右方向は車両幅方向である。なお、前面110はタッチ操作の操作面となっている。
また、図2に示すように、表示装置1は、上記側面として、前面110の上端から板厚方向に延びる平面状の上面111を有している。この上面111は、板状の表示装置1の天面をなすもので車両幅方向に延びて構成されている。また、表示装置1は、表示装置1の上記側面の1つとして、表示装置1の前面110の右端から奥方向に延びる面である右側面113を有している。同様にして、表示装置1は、表示装置1の前面110の左端から奥方向に延びる面である左側面114を有している。
さらには、表示装置1は、上記側面として、上面111と右側面113との間に、これらをつないで連なる、湾曲した湾曲面112を有している。一方、表示装置1は、上記側面として、上面111と左側面114との間に、これをつないで連なる、湾曲した湾曲面112aを有している。湾曲面112、湾曲面112aは、表示装置1全体からみると、操作体側に凸形状に湾曲した面となっている。
上述した通り、前面110、上面111、湾曲面112、湾曲面112a、右側面113、左側面114は、タッチ操作を行うための操作面となっており、実際には操作プレート11にて一体的に形成されている。なお、上面111および右側面113、左側面114が、本実施形態における平面操作面である。そして、湾曲面112、湾曲面112aが本実施形態における湾曲操作面である。そして、操作プレート11が本実施形態における操作部である。
次に、図3〜図5を用いて、操作者が表示装置1を操作した様子を説明する。図3は、図2の状態から操作者が表示装置1を操作した例である。本実施形態において、操作体は操作者の手(指)80である。図3では、手80が表示装置1の上面111に触れながら、左から右に移動操作を行った後の様子を表している。なお、手80が操作面に触れながら操作面を移動する操作を、以下、単に移動操作と呼ぶ。このように上面111に移動操作が行われると、表示装置1は、図2のエアコンの操作画面からオーディオ操作画面131に切り替わる。
図4は、図3のオーディオ操作画面において、手80が湾曲面112の頂点1121及びその周辺のみに対して移動操作を行った後の例を示している。ここでいう頂点1121は、操作面のうち凸形状の先端部分となる。図4は、手80が湾曲面112全体ではなく、湾曲面112の頂点1121及びその周辺のみに対して斜め下に短い距離だけ移動操作された直後を表している。頂点1121周辺のみに対して斜め下に移動操作が行われると、表示装置1はオーディオの音量(Volume)を一段階低下させる。
図5は、図3から手80が湾曲面112全体に対して長い距離だけ移動操作を行った場合の例を示している。例えば、図5において手80は、湾曲面112の全体を斜め下に移動操作を行っている。
湾曲面112全体に対して斜め下に移動操作が行われると、表示装置1は、音量を一気に二段階低下させる。すなわち、手80が湾曲面112全体に対して移動操作を行った場合と頂点1121周辺のみに対して移動操作を行った場合とで、表示装置1は異なる操作制御を行う。
次に、図6を用いて、本実施形態における表示装置1の具体的な構成を説明する。 表示装置1は、操作装置10と表示部13とを備えている。操作装置10は、上述した上面111、湾曲面112、湾曲面112a、右側面113、左側面114を構成する操作プレート11を含んでいる。
操作装置10は、上記操作プレート11以外に、前面タッチセンサ121、側面タッチセンサ122、及び制御部10a等から構成されている。
前面タッチセンサ121は、上記意匠アイコンに対する接触操作を検知するためのものである。前面タッチセンサ121は、複数の透明電極等から構成されており、各電極には、あらかじめ静電容量が生じている。そして、手80が電極に接近すると、接近した電極に生じる静電容量は、手80が接近していない場合の静電容量に比べ変化する。また、手80の接近度合いにより、電極に生じる静電容量の変化幅は異なる。具体的に、手80と電極との距離が近いほど、その電極に生じる静電容量の変化幅は大きい。
また、制御部10aは、前面タッチセンサ121の各電極から静電容量を検知する。そして、制御部10aは、あらかじめ記憶しておいた、手80が接近していないときの静電容量と、現在取得した静電容量とを比較する。そして、変化幅が所定の閾値を超えた電極を検知する。なお、静電容量の変化幅が所定の閾値を超えた電極が複数ある場合、複数の電極の重心で手80の接近箇所(上記意匠アイコンへの操作)を検知する。
側面タッチセンサ122は、操作プレート11の上面111、湾曲面112、湾曲面112a、右側面113、左側面114に対する移動操作を検知するためのものである。側面タッチセンサ122は、複数の透明電極等から構成されている。各電極には、あらかじめ静電容量が生じている。そして、手80が電極に接近すると、接近した電極に生じる静電容量は、手80が接近していない場合の静電容量に比べ変化する。また、手80の接近度合いにより電極に生じる静電容量の変化幅は異なる。具体的には、手80と電極との距離が近いほど、その電極に生じる静電容量の変化幅は大きい。そして、操作者の指等、手80が接近すると、手80が接近した電極に生じる静電容量が変化する。
また、側面タッチセンサ122の各電極は、制御部10aと接続されている。そのため、制御部10aは、側面タッチセンサ122の各電極から静電容量を検知する。そして、制御部10aは、あらかじめ記憶しておいた手80が接近していないときの静電容量と、現在、取得した静電容量とを比較する。そして、変化幅が所定の閾値を超えた電極を検知する。なお、静電容量の変化幅が所定の閾値を超えた電極が複数ある場合、複数の電極の重心で手80の接近箇所を検知する。
さらに制御部10aは、オーディオを制御するオーディオECU71と接続されている。また、制御部10aは、エアコンECU72と接続されている。制御部10aは、各種演算処理を行うプロセッサ、演算処理の作業領域として機能するRAM、及び演算処理に用いられるプログラム等が格納されたフラッシュメモリ等を備えた、マイクロコンピュータ等により構成されている。そのため、制御部10aは、記憶されたプログラムに基づいて、演算処理を行う。
表示部13は、液晶パネル及びバックライト等から構成されている。バックライトによって液晶パネルが照明されることで、液晶パネルに画像が表示される。そのため、表示部13は、上述したエアコン操作画面、オーディオ操作画面を表示することが出来る。なお、表示部13に表示される画像も、制御部10aによって制御される。具体的には、前面タッチセンサ121及び側面タッチセンサ122から検知した静電容量に基づいて、制御部10aは表示部13に表示される画像を制御する。これにより、例えば、図2から図3、図3から図4、図3から図5のような画面遷移を行うことが可能となる。
また、制御部10aは、オーディオECU71及びエアコンECU72等を制御する。具体的には、前面タッチセンサ121及び側面タッチセンサ122から検知した静電容量に基づいて、制御部10aはオーディオECU71やエアコンECU72に信号を出力する。そして、オーディオECU71は、制御部10aから受信した信号に基づいて、オーディオを制御する。同様に、エアコンECU72は、制御部10aから受信した信号に基づいて、エアコンを制御する。すなわち、制御部10aは、各種車載機器に信号を出力する。例えば、制御部10aは、上述の通り、音量を1段階、2段階といったようにオーディオECU71にその旨の指令を出力する。
図7は、図2の表示装置1を上下方向に切断し、右方向から見たVII−VII断面図を示している。図7に示すように、前面タッチセンサ121は、操作プレート11の前面110より奥方向に前面110に沿って設けられている。
このため、前面110に対して手80が接近すると、前面110の手80が接近した位置に対応する前面タッチセンサ121の電極の静電容量が変化する。そして、制御部10aは、この電極の静電容量の変化を検知することが出来る。従って、制御部10aは、手80が前面110のどの位置に接近したかを検知することが出来る。
表示部13は、前面タッチセンサ121よりさらに奥方向に設けられている。ここで、操作プレート11及び手前面タッチセンサ121は透明部材から構成されている。そのため、表示部13に表示される画像は、操作プレート11及び前面タッチセンサ121を介して、手前方向から視認することが出来る。
図8は、図2において、表示装置1の上面111を左右方向に切断し、手前方向から見たVIII―VIII断面図である。図9は、図8の円Aの部分の側面タッチセンサ122の詳細図である。
図8に示すように、側面タッチセンサ122は、操作プレート11と共に湾曲している。すなわち、側面タッチセンサ122は、操作プレート11の左側面114、湾曲面112a、上面111、湾曲面112、及び右側面113に沿って、操作面とは反対側に設けられている。
具体的には、操作プレート11の左側面114に沿って、側面タッチセンサ122の左部224が設けられている。また、操作プレート11の湾曲面112aに沿って、側面タッチセンサ122の湾曲部222aが設けられている。また、操作プレート11の上面111に沿って、側面タッチセンサ122の上部221が設けられている。また、操作プレート11の湾曲面112に沿って、側面タッチセンサ122の湾曲部222が設けられている。また、操作プレート11の右側面113に沿って、側面タッチセンサ122の右部223が設けられている。そして、後述する側面タッチセンサ122の湾曲部222の頂点2221は、操作プレート11の湾曲面112の頂点1121に沿って設けられている。
このため、左側面114、湾曲面112、112a、上面111、及び右側面113いずれかに対して手80が接近すると、手80が接近した位置に対応する側面タッチセンサ122の電極の静電容量が変化する。そして、制御部10aは、この電極の静電容量の変化を検知することが出来る。従って、制御部10aは、手80が左側面114、湾曲面112a、上面111、湾曲面112、及び右側面113のどの位置に接近したかを検知することが出来る。
次に、図9のように、上部221、湾曲部222、及び右部223を例に、側面タッチセンサ122に配置されている電極225の様子を説明する。
まず、上部221、湾曲部222、右部223の定義を規定しておく。上部221は、平面からなる板形状であって、この平面は、湾曲部222の一端60aまで続いている。一方、右部223も平面からなる板形状であって、湾曲部222の一端60aと反対側の他端60bまで続いている。
言い換えると、湾曲部222と上部221との境目が、湾曲部222の一端60aである。そして、湾曲部222と右部223との境目が他端60bである。湾曲部222は、一端60aから他端60bの全域にかけて湾曲している。
ここで、一端60aと他端60bとを結ぶ仮想的な面を仮想面60とした場合、湾曲部222には、仮想面60に対する頂点2221が存在することになる。本実施形態において頂点2221は、一端60aからの距離と、他端60bからの距離とがほぼ等しくなっている。このため、本実施形態の場合、頂点2221は、湾曲部222の中央部分に位置する。
側面タッチセンサ122の電極225について説明をする。電極225は、図9に示すように上部221、湾曲部222及び右部223にそれぞれ沿って、複数個所に設けられている。
ここで、側面タッチセンサ122の電極225の密度は、領域によって異なる。具体的には、湾曲部222の頂点2221及びその周辺である頂点領域61に設けられる電極225は、頂点領域61とは異なる領域に比べて電極225が密に設けられている。以下、これについて詳述する。
本実施形態において、頂点領域61とは異なる領域は、3か所ある。1か所目は、湾曲部222のうち、頂点領域61とは異なる領域である他部周辺領域62である。2か所目は、右部223の領域である右面周辺領域63である。3か所目は、上部221の領域である上面周辺領域63aである。これら2か所目および3か所目は、平面的に移動操作が行われる部分である。
そして、頂点領域61に設けられる電極225は、他部周辺領域62に設けられる電極225に比べて密に設けられている。また、頂点領域61に設けられる電極225は、右面周辺領域63に設けられる電極225に比べて密に設けられている。また、頂点領域61に設けられる電極225は、上面周辺領域63aに設けられる電極225に比べて密に設けられている。なお、ここでいう密とは、移動操作する方向において、単位長さ当たりの電極225の数は多いということである。
言い換えると、頂点領域61に設けられる複数の電極225間の距離は、他部周辺領域62に設けられる複数の電極225間の距離に比べて短い。また、頂点領域61に設けられる複数の電極225間の距離は、右面周辺領域63に設けられる複数の電極225間の距離に比べて短い。また、頂点領域61に設けられる複数の電極225間の距離は、上面周辺領域63aに設けられる複数の電極225間の距離に比べて短い。
これにより、電極の密度が高い(電極間の距離が短い)と、短い距離の移動操作が各電極225で検知することができる。このため、頂点領域61における、湾曲部222に沿う移動操作に対する側面タッチセンサ122の分解能は、他部周辺領域62における、湾曲部222に沿う移動操作に対する側面タッチセンサ122の分解能に比べて高くなる。
また、同様にして、頂点領域61における、湾曲部222に沿う移動操作に対する側面タッチセンサ122の分解能は、領域63、63aの分解能に比べて高くなる。すなわち、側面タッチセンサ122には、移動操作に対する分解能が相対的に高い領域である頂点領域61と、移動操作に対する分解能が相対的に低い領域である他部周辺領域62、右面周辺領域63、及び上面周辺領域63aが存在している。
なお、説明の簡略化のために、湾曲部222a及び左面224に設けられる電極225の様子を示さなかったが、湾曲部222と右部223と同様である。すなわち、湾曲部222aの頂点周辺領域に設けられる電極225は、左面224に設けられる電極225に比べ、密に設けられている。
以上により、湾曲部222に沿う移動操作をより確実に検知することが可能となる。また、移動操作に対する側面タッチセンサ122の分解能を側面タッチセンサ122全体において高くしないため、側面タッチセンサ122の製造コストが高くなることを低減することが出来る。
なお、側面タッチセンサ122の上部221、右部223、及び左部224は本実施形態における平面センサ部である。そして、側面タッチセンサ122の湾曲部222、湾曲部222aは、本実施形態における湾曲センサ部である。
(第二実施形態)
上記第一実施形態において、操作装置10は表示部13と一体型の表示装置1とした。第二実施形態では、操作装置10単体の例に適応した例である。本実施形態に設けられる操作装置10は、車両に設けられる操作装置10である。
図10は、第二実施形態における操作装置10を示している。本実施形態において、操作装置10は自車両のセンターコンソールに設けられており、移動操作として略水平方向に操作されるものである。つまり、本実施形態において、車両の前方への進行方向が奥方向、奥方向とは反対方向を手前方向となる。そして、操作装置10を手前方向から見た際に、右方向を右方向、左方向を左方向、上方向を上方向、下方向を下方向となる。
ここで、本実施例での操作装置10は、移動操作の操作面として第一実施形態の操作装置10におけるの湾曲面112だけを有する形態となっている。そして、湾曲面112の裏面側に沿って、タッチセンサ322が設けられている。そのため、タッチセンサ322は、湾曲面112に沿って、全体が湾曲している。
図10に示すように、湾曲面112に沿う手80の移動操作に対するタッチセンサ322の分解能が相対的に高い頂点領域61と、相対的に低い他部周辺領域62とが存在している。そして、頂点領域61は、他部周辺領域62に比べて、頂点1121寄りに設けられている。すなわち、頂点領域61は、他部周辺領域62に比べて、頂点3221寄りに設けられている。ここで、頂点1121は、凸状に湾曲した湾曲面112の先端である。また、頂点3221は、凸状に湾曲したタッチセンサ322の先端である。
したがって、本適応例でも上記第1実施例と同様な効果を奏することができる。
(その他の実施形態)
上記第一実施形態では、電極225は同じ大きさ、形状のものを使用した上で、頂点領域61における電極225間の距離を、他部周辺領域62や右面周辺領域63、上面周辺領域63aにおける電極225間の距離に比べて短くした。
しかし、これに限られたものではなく、移動操作の方向における各電極225の長さを、図11のようにその配置場所に応じて可変するようにしても良い。具体的には、頂点領域61での移動方向における電極225の長さを、右面周辺領域63や上面周辺領域63aでの移動方向における電極225の長さより短くしている。このようにしても、右面周辺領域63や上面周辺領域63aに比べて、頂点領域61には電極225が密に配置されている。このようにしても上記実施例と同様な効果を得ることができる。
なお、図11では、頂点領域61の移動操作に対する分解能と、他部周辺領域62の移動操作に対する分解能とはほぼ等しい。
上記第一実施形態において、表示装置1は、センタコンソール上部に設けられているが、これに限るものではない。例えば、ダッシュボード中央の上部に配置されるようにしてもよい。
また、湾曲面112や湾曲部222を前面110側に設けるようにしてもよい。
また、上記第一実施形態において、操作体は手80としたが、これに限るものではない。例えば、タッチペン等、適宜変更することが出来る。
また、湾曲面112は、折り曲げて形成されるものとは限らない。すなわち、操作プレート11に、別体として湾曲面112を設けるようにしてもよい。
また、上記第一実施形態において、表示装置は、マルチインフォメーションディスプレイとしたが、これに限るものではない。例えば、表示装置1をメータとし、操作装置10を別離して配置してもよい。
また、湾曲面112に沿う移動操作に対する分解能が相対的に高い領域は、湾曲部222における曲率が最も高い箇所寄りに設けられるようにしてもよい。
また、センサ部は、静電容量式のタッチセンサに限るものではなく、抵抗膜方式等にしてもよい。手80の移動操作を電気的変化に基づき検知できるものであれば、適宜変更することが可能である。
1 表示装置、10 操作装置、10a 制御部、11 操作プレート、111 上面、112 湾曲面、1121 頂点、113 右側面、121 前面タッチセンサ、122 側面タッチセンサ、13 表示部、221 上部、222 湾曲部、2221 頂点、223 右部、225 電極、322 タッチセンサ、3221 頂点、60 仮想面、60a 一端、60b 他端、61 頂点周辺領域、62 他部周辺領域、63 右面周辺領域、63a 上面周辺領域、80 手、90 ステアリングホイール。

Claims (2)

  1. 操作体(80)による移動操作が行われ、平面状の平面操作面(111、113、114)、および、前記平面操作面とつながり、前記操作体側に凸状に湾曲した湾曲操作面(112、112a)を有する操作部(11)と、
    前記平面操作面および前記湾曲操作面とは反対側に設けられ、前記操作体との距離に基づき電気的な変化を生じさせるセンサ部(122)とを備える操作装置であって、
    前記センサ部は、前記平面操作面に沿って設けられた平面センサ部(211、223、224)と、前記平面センサ部と連なり前記湾曲操作面に沿って設けられた湾曲センサ部(222、222a)とを有し、
    前記移動操作において、前記湾曲センサ部の分解能は前記平面センサ部の分解能に比べて高いことを特徴とする操作装置。
  2. 前記平面センサ部および前記湾曲センサ部は、前記電気的変化である静電容量変化を検出するために、前記移動操作の方向に沿って配置された複数の電極(225)を有し、
    前記湾曲センサ部での前記電極間の距離は、前記平面センサ部での前記電極間の距離に比べて短いことを特徴とする請求項1に記載の操作装置
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