JP6656415B2 - 機械式ノブ、タッチパネル付きディスプレイ装置、ならびにタッチパネルの制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、タッチパネルを操作するための機械式ノブ、機械式ノブが固定されたタッチパネル付きディスプレイ装置、タッチパネルの制御装置、およびタッチパネルの制御方法に関するものである。

スマートフォンおよびタブレットが急速に普及し、その多くで静電容量方式タッチパネルが付いたディスプレイが採用されている。以下、静電容量方式タッチパネルが付いたディスプレイを、「タッチパネル付きディスプレイ」と称する。
同様に、ナビゲーション装置、オーディオ装置およびセンターディスプレイ等の車載製品においても、静電容量方式タッチパネルが付いたディスプレイの需要が高まっている。

タッチパネル付きディスプレイは、表面に凹凸がないため、ユーザはティスプレイを見ながらタッチパネルを操作する必要がある。特許文献１では、タッチパネル付きディスプレイの上に機械式ノブを配置する構成が提案されている。この機械式ノブには導電部が設けられており、導電部にユーザの指が接触することでこの導電部がタッチパネルに検知される。ユーザは、機械式ノブを操作することにより、運転中にディスプレイを見ることなく直観的な操作ができる。

特開２０１３−１７８６７８号公報

しかしながら、機械式ノブの導電部は防塵性および防水性を有しておらず、堅牢性が不十分であるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、静電容量方式タッチパネルの上に配置される機械式ノブに対して、防塵性および防水性を付与することを目的とする。

この発明に係る機械式ノブは、環状の導電体で構成され、回転操作される回転操作部と、環状の絶縁体で構成され、静電容量方式のタッチパネルの上に固定されて回転操作部を回転可能に支持する回転支持部と、回転支持部に設けられた環状の凹溝と、回転操作部と回転支持部との間に３つ以上収納されて凹溝内を回転操作部と一体に回転可能であって、タッチパネルに検知される導電性の被検知部と、各被検知部を凹溝の底面方向に付勢する弾性体とを備えるものである。

この発明によれば、静電容量方式のタッチパネルに検知される導電性の被検知部を、回転操作部とタッチパネルの上に固定された回転支持部との間に収納し凹溝内を回転させるようにしたので、機械式ノブに対して防塵性および防水性を付与することができる。

この発明の実施の形態１に係るタッチパネル付きディスプレイ装置の構成例を示す外観斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る機械式ノブの構成例を示す外観斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る機械式ノブの正面側の構成例を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る機械式ノブの背面側の構成例を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る機械式ノブの構成例であり、図５Ａは正面図、図５Ｂは右側面図、図５Ｃは背面図、図５ＤはＡＡ線に沿って切断した断面図である。 図５Ｄに示す機械式ノブの一部を拡大した図である。 この発明の実施の形態２に係る機械式ノブの構成例を示す外観斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る機械式ノブの構成例であり、図８Ａは正面図、図８Ｂは右側面図、図８Ｃは背面図、図８ＤはＤＤ線に沿って切断した断面図である。 図８Ｄに示す機械式ノブの一部を拡大した図である。 この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置の構成例を示すブロック図である。 図１１Ａおよび図１１Ｂは、この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置のハードウェア構成例を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置の表示例を示す図である。 この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置の表示例を示す図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１の構成例を示す外観斜視図である。実施の形態１に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１は、タッチパネル付きディスプレイ２と、タッチパネル付きディスプレイ２を制御する不図示の制御装置とを備える。タッチパネル付きディスプレイ２は、静電容量方式のタッチパネル３と、タッチパネル３と一体化されたディスプレイ４と、タッチパネル３の上に固定された機械式ノブ５とを備える。機械式ノブ５は、ユーザの指で操作され、矢印で示す方向に正回転および逆回転する。また、機械式ノブ５は環状であり、環の内側の領域（以下、「環内側領域３０１」と称する）のタッチパネル３が露出し、さらにディスプレイ４の表示がタッチパネル３を透過してユーザに視認される。タッチパネル付きディスプレイ２を制御する制御装置については、実施の形態３で詳述する。

図２は、この発明の実施の形態１に係る機械式ノブ５の構成例を示す外観斜視図である。図３は、この発明の実施の形態１に係る機械式ノブ５の正面側の構成例を示す分解斜視図である。図４は、この発明の実施の形態１に係る機械式ノブ５の背面側の構成例を示す分解斜視図である。機械式ノブ５の背面側とは、タッチパネル３側を向く面である。図５は、この発明の実施の形態１に係る機械式ノブ５の構成例であり、図５Ａは正面図、図５Ｂは右側面図、図５Ｃは背面図、図５ＤはＡＡ線に沿って切断した断面図である。図６は、図５Ｄに示す機械式ノブ５の一部を拡大した図である。

機械式ノブ５は、主に、回転操作部５０１と、導電部５０３と、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃと、回転支持部５０９とを備える。回転操作部５０１は、中央に開口部５０２が形成された、環状の導電体で構成されている。導電部５０３は、中央に開口部５０４が形成された、環状の導電体で構成されている。回転支持部５０９は、中央に開口部５１０が形成された、環状の絶縁体で構成されている。なお、詳細は後述するが、導電部５０３はタッチパネル３による被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃの検知に影響しないので、導電部５０３は導電体で構成されてもよいし絶縁体で構成されてもよい。

回転支持部５０９は、接着剤または両面テープなどによって、タッチパネル３の上に固定される。図５Ｄに矢印で示す範囲が、接着可能面積Ｂである。この回転支持部５０９は、回転操作部５０１を回転可能に支持する。接着剤を用いる場合、図６のように、回転支持部５０９のタッチパネル３側の面に逃げ溝５１２，５１３が設けられてもよい。逃げ溝５１２，５１３を設けることにより、余分な接着剤が回転支持部５０９の開口部５１０側または外周部側にはみ出るのを防止できる。なお、回転支持部５０９の外周部側の逃げ溝５１２または内周部側の逃げ溝５１３のうちのいずれか一方のみ設けられてもよい。
また、回転支持部５０９には、底面の厚みを薄くした、環状の凹溝５１１が設けられている。

回転操作部５０１の外周部と回転支持部５０９の外周部との間には、ラビリンス構造５１４が設けられている。図６の例では、回転操作部５０１の外周部から回転支持部５０９側に突出した凸部と、回転支持部５０９の外周部から回転操作部５０１側に突出した凸部とが組み合わさって、ラビリンス構造５１４が構成されている。
他方、回転操作部５０１の内周部と回転支持部５０９の内周部との間には、ラビリンス構造５１５が設けられている。図６の例では、回転操作部５０１の内周部から回転支持部５０９側に突出した凸部と、回転支持部５０９の内周部から回転操作部５０１側に突出した凸部とが組み合わさって、ラビリンス構造５１５が構成されている。
ラビリンス構造５１４，５１５を設けることにより、機械式ノブ５の内部に異物および水等が入り込むことを防止できる。これにより、機械式ノブ５に対して防塵性および防水性を付与できる。

回転操作部５０１は、ユーザの指によって回転操作される。この回転操作部５０１と回転支持部５０９との間には、導電部５０３が収納される。導電部５０３は、回転操作部５０１に固定されて、回転操作部５０１と一体に回転する。導電部５０３にはバネ構造収納部５０５ａが設けられており、バネ構造収納部５０５ａには穴が開口している。バネ支持部５０６ａの回転操作部５０１側には、円柱状の突起が２つ形成され、各突起にコイルバネ５０８ａ−１，５０８ａ−２が取り付けられる。バネ支持部５０６ａのタッチパネル３側には導電性の被検知部５０７ａが設けられており、バネ支持部５０６ａがバネ構造収納部５０５ａに収納されると、被検知部５０７ａがバネ構造収納部５０５ａの穴を貫通してタッチパネル３側に突出する。

同様に、バネ支持部５０６ｂ，５０６ｃの回転操作部５０１側には、円柱状の突起が２つずつ形成され、各突起にコイルバネ５０８ｂ−１，５０８ｂ−２，５０８ｃ−１，５０８ｃ−２が取り付けられる。バネ支持部５０６ｂ，５０６ｃのタッチパネル３側には導電性の被検知部５０７ｂ，５０７ｃが設けられており、バネ支持部５０６ｂ，５０６ｃがバネ構造収納部５０５ｂ，５０５ｃに収納されると、被検知部５０７ｂ，５０７ｃがバネ構造収納部５０５ｂ，５０５ｃの穴を貫通してタッチパネル３側に突出する。
コイルバネ５０８ａ−１，５０８ａ−２，５０８ｂ−１，５０８ｂ−２，５０８ｃ−１，５０８ｃ−２は、導電体で構成されている。

図６のように、機械式ノブ５がタッチパネル３の上に固定された状態において、バネ構造収納部５０５ａの穴を貫通した被検知部５０７ａは、コイルバネ５０８ａ−１，５０８ａ−２の付勢力を受けて、凹溝５１１の底面に押し付けられる。同様に、バネ構造収納部５０５ｂ，５０５ｃの穴を貫通した被検知部５０７ｂ，５０７ｃは、コイルバネ５０８ｂ−１，５０８ｂ−２，５０８ｃ−１，５０８ｃ−２の付勢力を受けて、凹溝５１１の底面に押し付けられる。

回転支持部５０９は絶縁体ではあるが、凹溝５１１は、導電性の被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃとタッチパネル３との間の静電容量に変化を生じさせることが可能な程度の厚みである。そのため、図６に破線の矢印で示すように、回転操作部５０１にユーザの指が接触すると、回転操作部５０１と接触しているコイルバネ５０８ａ−１，５０８ａ−２，５０８ｂ−１，５０８ｂ−２，５０８ｃ−１，５０８ｃ−２とバネ支持部５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃを経由して、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃとタッチパネル３との間に静電容量変化が生じる。その変化の生じた位置がタッチパネル３により検知される。また、ユーザの指により回転操作部５０１が回転させられると、回転操作部５０１に固定されている導電部５０３および被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃも一緒に回転し、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃの回転中の位置がタッチパネル３により検知される。
さらに、環内側領域３０１を含むタッチパネル３に対するユーザの操作も、タッチパネル３により検知される。

被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃが回転支持部５０９に被覆され、かつ、回転支持部５０９の背面がタッチパネル３に接着されることにより、機械式ノブ５とタッチパネル３との間に異物および水等が入り込むことを防止できる。これにより、機械式ノブ５に対して防塵性および防水性を付与できる。
また、ユーザがディスプレイ４を見ながらタッチパネル３を操作するのが困難な状況で用いられる車載製品に対して、タッチパネル付きディスプレイ装置１が適用された場合、ユーザは機械式ノブ５を直観的に操作できる。

なお、機械式ノブ５における被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃ以外での誤検知を防止するために、導電性の回転操作部５０１とタッチパネル３との間の距離Ｃは、回転操作部５０１がタッチパネル３に検知されない距離に設定されている。距離Ｃは、タッチパネル３の感度等により影響されるため、実測により決定されることが望ましい。これにより、タッチパネル３は、回転操作部５０１を検知せず、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃのみを検知できる。

以上のように、実施の形態１に係る機械式ノブ５は、環状の導電体で構成され、回転操作される回転操作部５０１と、環状の絶縁体で構成され、静電容量方式のタッチパネル３の上に固定されて回転操作部５０１を回転可能に支持する回転支持部５０９と、回転支持部５０９に設けられた環状の凹溝５１１と、回転操作部５０１と回転支持部５０９との間に収納されて凹溝５１１内を回転操作部５０１と一体に回転可能であってタッチパネル３に検知される導電性の被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃとを備える構成である。タッチパネル３の上に回転支持部５０９が固定されることにより、タッチパネル３と回転支持部５０９との間に異物および水等が入り込むことを防止できる。また、タッチパネル３に検知される被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃが、回転操作部５０１と回転支持部５０９との間に収納されて凹溝５１１内を回転することにより、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃを保護できる。従って、機械式ノブ５に対して防塵性および防水性を付与でき、機械式ノブ５が堅牢になる。

また、実施の形態１に係る機械式ノブ５において、回転支持部５０９の外周部と回転操作部５０１の外周部との間にはラビリンス構造５１４が設けられている。あるいは、回転支持部５０９の内周部と回転操作部５０１の内周部との間にはラビリンス構造５１５が設けられている。ラビリンス構造５１４またはラビリンス構造５１５のうちの少なくとも一方を設けることにより、機械式ノブ５の内部に異物および水等が入り込むことを防止でき、防塵性および防水性を向上させることができる。

また、実施の形態１に係る機械式ノブ５において、回転操作部５０１とタッチパネル３との間の距離Ｃは、回転操作部５０１がタッチパネル３に検知されない距離である。これにより、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃ以外が誤検知されることを防止できる。

また、実施の形態１に係る機械式ノブ５において、回転支持部５０９のタッチパネル３側の面には、回転支持部５０９をタッチパネル３に固定する接着剤の逃げ溝５１２または逃げ溝５１３のうちの少なくとも一方が設けられている。これにより、回転支持部５０９をタッチパネル３に固定する際に余分な接着剤がはみ出ない。

実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２に係る機械式ノブ５の構成例を示す外観斜視図である。図８は、この発明の実施の形態２に係る機械式ノブ５の構成例であり、図８Ａは正面図、図８Ｂは右側面図、図８Ｃは背面図、図８ＤはＤＤ線に沿って切断した断面図である。図９は、図８Ｃに示す機械式ノブ５の一部を拡大した図である。実施の形態２に係る機械式ノブ５と、実施の形態１に係る機械式ノブ５とでは、回転支持部５０９の構成が異なる。図７〜図９において、図１〜図６と同一または相当する部分は、同一の符号を付し説明を省略する。

実施の形態１において、回転支持部５０９の中央には開口部５１０が形成されていた。これに対し、実施の形態２においては、回転支持部５０９の開口部５１０が透明絶縁部５２０により塞がれている。透明絶縁部５２０は、透明な絶縁体であり、ディスプレイ４の表示が透けて見える。回転支持部５０９の開口部５１０に透明絶縁部５２０を固定して一部品にしてもよいし、透明樹脂等により回転支持部５０９と透明絶縁部５２０とを一体成形してもよい。

回転支持部５０９および透明絶縁部５２０は、透明な接着剤などによって、タッチパネル３の上に固定される。図８Ｄに矢印で示す範囲が、接着可能面積Ｅである。実施の形態１の図５Ｄに示した接着可能面積Ｂに比べて接着可能面積Ｅの方が大きいため、より強固な接着強度を得ることができる。

なお、透明絶縁部５２０は、ユーザの指とタッチパネル３との間の静電容量に変化を生じさせることが可能な程度の厚みである。そのため、透明絶縁部５２０に対するユーザの操作は、タッチパネル３により検知される。この透明絶縁部５２０は、実施の形態１における環内側領域３０１に相当する。

以上のように、実施の形態２に係る機械式ノブ５は、回転支持部５０９の環の開口部５１０が透明絶縁部５２０で塞がれている構成である。これにより、タッチパネル３と回転支持部５０９との間に異物および水等が入り込むことを防止でき、防塵性および防水性を向上させることができる。

なお、実施の形態１，２では、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃをタッチパネル３へ付勢するために、１つの被検知部に対して２つのコイルバネを用いたが、これに限定されるものではなく、１つの被検知部に対して１つ以上のコイルバネを用いればよい。ただし、コイルバネを２つ以上用いることで、機械式ノブ５の回転動作時でも安定して付勢することができる。
また、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃを付勢する弾性体は、コイルバネに限定されるものではなく、板バネ等であってもよい。
また、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃをゴム等、導電性の弾性体で構成して、当該弾性体を導電部５０３に固定するとともにコイルバネを不要とし、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃを弾性変形させた状態で凹溝５１１の底面に接触させてもよい。
さらに、被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃを導電部５０３に固定するのではなく、回転操作部５０１に固定してもよい。この場合、導電部５０３は不要である。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１の構成例を示すブロック図である。タッチパネル付きディスプレイ装置１の外観は、図１に示したとおりである。実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１は、タッチパネル付きディスプレイ２と、タッチパネル付きディスプレイ２を制御する制御装置６とを備える。タッチパネル付きディスプレイ２は、静電容量方式のタッチパネル３と、タッチパネル３と一体化されたディスプレイ４と、タッチパネル３の上に固定された機械式ノブ５とを備える。制御装置６は、操作情報取得部７、操作内容判定部８および操作実行部９を備える。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１のハードウェア構成例を示す図である。タッチパネル付きディスプレイ２を制御する制御装置６における操作情報取得部７、操作内容判定部８および操作実行部９の各機能は、処理回路により実現される。即ち、制御装置６は、上記各機能を実現するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアとしての処理回路１０であってもよいし、メモリ１２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ１１であってもよい。

図１１Ａに示すように、処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路１０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。操作情報取得部７、操作内容判定部８および操作実行部９の機能を複数の処理回路１０で実現してもよいし、各部の機能をまとめて１つの処理回路１０で実現してもよい。
タッチパネル３、ディスプレイ４および処理回路１０は、バス等により接続され、情報の授受が可能である。

図１１Ｂに示すように、処理回路がプロセッサ１１である場合、操作情報取得部７、操作内容判定部８および操作実行部９の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１２に格納される。プロセッサ１１は、メモリ１２に格納されたプログラムを読みだして実行することにより、各部の機能を実現する。即ち、制御装置６は、プロセッサ１１により実行されるときに、後述する図１２のフローチャートで示されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ１２を備える。また、このプログラムは、操作情報取得部７、操作内容判定部８および操作実行部９の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
タッチパネル３、ディスプレイ４、プロセッサ１１およびメモリ１２は、バス等により接続され、情報の授受が可能である。

ここで、プロセッサ１１とは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、またはマイクロコンピュータ等のことである。
メモリ１２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、またはフラッシュメモリ等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリであってもよいし、ハードディスクまたはフレキシブルディスク等の磁気ディスクであってもよいし、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等の光ディスクであってもよい。

なお、操作情報取得部７、操作内容判定部８および操作実行部９の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、制御装置６における処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現できる。

図１２は、この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１の制御装置６の動作例を示すフローチャートである。
タッチパネル３は、回転操作部５０１に対してユーザの指が接触したか否か、ユーザの指が回転操作部５０１を回転させているときの被検知部５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃの位置、または、回転操作部５０１の回転方向等を、機械式ノブ５に対する操作に関する情報（以下、「機械式ノブ５に対する操作情報」と称する）として出力する。また、タッチパネル３は、ユーザの指が接触した位置等を、タッチパネル３に対する操作に関する情報（以下、「タッチパネル３に対する操作情報」と称する）として出力する。

ステップＳＴ１において、操作情報取得部７は、タッチパネル３に対する操作情報および機械式ノブ５に対する操作情報を、タッチパネル３から取得する。操作情報取得部７は、タッチパネル３から取得した操作情報を、操作内容判定部８へ出力する。

ステップＳＴ２において、操作内容判定部８は、操作情報取得部７から受け取った操作情報に基づいて、当該操作が、タッチパネル３における環内側領域３０１への接触であるか否かを判定する。より具体的には、操作内容判定部８は、タッチパネル３に対する操作情報をもとに、ユーザの指が接触した位置が環内側領域３０１に含まれるか否かを判定する。操作内容判定部８は、操作情報取得部７から受け取った操作情報の操作が環内側領域３０１への接触である場合（ステップＳＴ２“ＹＥＳ”）、操作情報取得部７から受け取った操作情報を操作実行部９へ出力し、ステップＳＴ３へ進む。一方、操作内容判定部８は、操作情報取得部７から受け取った操作情報の操作が環内側領域３０１への接触でない場合（ステップＳＴ２“ＮＯ”）、操作情報取得部７から受け取った操作情報を操作実行部９へ出力し、ステップＳＴ４へ進む。

ステップＳＴ３において、操作実行部９は、操作内容判定部８から受け取った操作情報の操作が環内側領域３０１への接触であるため、機械式ノブ５で操作可能な複数の機能のうちの現在実行中の機能から次の機能へ切り替え、次の機能を実行する。
また、操作実行部９は、現在実行中の機能から次の機能へ切り替えて実行するときに、環内側領域３０１に相当するディスプレイ４の領域の表示を、実行中の機能を表す表示から次の機能を表す表示へ切り替えてもよい。
ステップＳＴ３における処理の具体例は、後述の図１３で詳述する。

ステップＳＴ４において、操作内容判定部８は、操作情報取得部７から受け取った操作情報をもとに、ユーザの指が機械式ノブ５の回転操作部５０１に接触したか否かを判定する。操作内容判定部８は、操作情報取得部７から受け取った操作情報の操作が機械式ノブ５への接触である場合（ステップＳＴ４“ＹＥＳ”）、操作情報取得部７から受け取った操作情報を操作実行部９へ出力し、ステップＳＴ５へ進む。一方、操作内容判定部８は、操作情報取得部７から受け取った操作情報の操作が機械式ノブ５への接触でない場合（ステップＳＴ４“ＮＯ”）、操作情報取得部７から受け取った操作情報を操作実行部９へ出力し、図１２のフローチャートに示す処理を終了する。

ステップＳＴ５において、操作実行部９は、操作内容判定部８から受け取った操作情報の操作が機械式ノブ５への接触であるため、機械式ノブ５で操作可能な機能一覧を表す表示をディスプレイ４にさせる。
ステップＳＴ５における処理の具体例は、後述の図１４で詳述する。

なお、操作情報取得部７により取得された操作情報の操作が、環内側領域３０１への接触でなく（ステップＳＴ２“ＮＯ”）、かつ、機械式ノブ５への接触でもない場合（ステップＳＴ４“ＮＯ”）、操作実行部９は、当該操作情報に基づく機能を実行する。操作実行部９は、機能実行画面をディスプレイ４に出力して表示させてもよい。
当該操作情報とは、例えば、機械式ノブ５を回転させる操作、および環内側領域３０１以外のタッチパネル３に対する操作等に関する情報である。

操作実行部９は、操作情報に対応して実行する機能の情報を予め有しているものとする。また、操作実行部９は、機械式ノブ５で操作可能な機能の情報も予め有しているものとする。例えば、タッチパネル付きディスプレイ装置１が車両に搭載されるセンターディスプレイに適用される場合、機械式ノブ５で操作可能な機能とは、カーエアコン装置の温度設定、カーオーディオ装置の音量調節、およびカーラジオ装置のチャンネル選択等である。操作実行部９は、機械式ノブ５に対する操作情報に基づいて回転操作部５０１の回転量を求め、回転量に応じてカーエアコン装置の温度を変更したり、カーオーディオ装置の音量を変更したり、カーラジオ装置のチャンネルを変更したりする。

図１３は、この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１の表示例を示す図である。この図１３は、図１２のステップＳＴ３の処理を説明するものである。ここでは、タッチパネル付きディスプレイ装置１が車両に搭載されるセンターディスプレイに適用され、機械式ノブ５で操作可能な機能がカーエアコン装置の温度設定およびカーラジオ装置のチャンネル選択であると仮定する。操作実行部９は、カーエアコン装置の温度設定機能を実行中であり、環内側領域３０１に相当するディスプレイ４に現在の設定温度「２３℃」を、機械式ノブ５の周囲のディスプレイ４に温度目盛り４０１および指針４０２を表示させている。指針４０２は、現在の設定温度に応じて表示位置が変更される。このとき、ユーザの指が環内側領域３０１に接触すると、操作実行部９は、カーラジオ装置のチャンネル選択機能に切り替え、環内側領域３０１に相当するディスプレイ４に現在の選択チャンネル「ＦＭ８０．２」を、機械式ノブ５の周囲のディスプレイ４に周波数目盛り４０３および指針４０４を表示させる。このとき、ユーザの指が環内側領域３０１に接触すると、操作実行部９は、カーエアコン装置の温度設定機能に切り替え、環内側領域３０１に相当するディスプレイ４に現在の設定温度「２３℃」を、機械式ノブ５の周囲のディスプレイ４に温度目盛り４０１および指針４０２を表示させる。このように、ユーザの指が環内側領域３０１に接触する都度、カーエアコン装置の温度設定機能とカーラジオ装置のチャンネル選択機能とが切り替わる。

なお、図１３において、ユーザは、指を環内側領域３０１に接触することによってカーエアコン装置の温度設定機能に切り替えさせた後、機械式ノブ５の回転操作部５０１を回転操作することにより、回転量に応じて温度を変更することができる。機械式ノブ５の回転量と温度の変更量とを連携させることで、ユーザはディスプレイ４を直視することなく、直観的な操作が可能となる。また、機械式ノブ５の回転量と機械式ノブ５周囲の表示とを連携させることで、意匠デザインの向上効果がある。

図１４は、この発明の実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１の表示例を示す図である。この図１４は、図１２のステップＳＴ５の処理を説明するものである。ここでは、タッチパネル付きディスプレイ装置１が車両に搭載されるセンターディスプレイに適用され、機械式ノブ５で操作可能な機能がカーオーディオ装置の音量調節機能、カーエアコン装置の温度設定機能、およびカーラジオ装置のチャンネル選択機能であると仮定する。操作実行部９は、通常、カーナビゲーション装置の地図表示機能を実行し、ディスプレイ４に地図を表示させている。このとき、ユーザの指が機械式ノブ５に接触すると、操作実行部９は、機械式ノブ５で操作可能な機能を表すＶＯＬアイコン４１１、ＴＥＭＰアイコン４１２、およびＡＭ／ＦＭアイコン４１３をディスプレイ４に表示させる。ＶＯＬアイコン４１１は、カーオーディオ装置の音量調節機能を操作実行部９に実行させるためのアイコンである。ＴＥＭＰアイコン４１２は、カーエアコン装置の温度設定機能を操作実行部９に実行させるためのアイコンである。ＡＭ／ＦＭアイコン４１３は、カーラジオ装置のチャンネル選択機能を操作実行部９に実行させるためのアイコンである。
ユーザの指が機械式ノブ５に接触したということは、ユーザがこれから機械式ノブ５を回転操作しようとしている状況である可能性が高い。そのため、操作実行部９は、機械式ノブ５で操作可能な機能をディスプレイ４に表示させる。

なお、図１４において、ユーザは、機械式ノブ５の回転操作部５０１を回転操作することにより、回転量に応じてＶＯＬアイコン４１１、ＴＥＭＰアイコン４１２またはＡＭ／ＦＭアイコン４１３のいずれかを選択することができる。このとき、操作実行部９は、機械式ノブ５に対する操作情報に基づいて回転操作部５０１の回転量を求め、回転量が少なければＶＯＬアイコン４１１の表示態様を変更させ、ユーザに対してＶＯＬアイコン４１１が選択されていることを知らせる。この状態でユーザの指が機械式ノブ５から離れた場合、操作実行部９は、ユーザがＶＯＬアイコン４１１の選択を確定したと判定し、カーオーディオ装置の音量調節機能を実行する。操作実行部９は、機械式ノブ５に対する操作情報に基づいて回転操作部５０１の回転量を求め、回転量が中程度であればＴＥＭＰアイコン４１２の表示態様を変更させ、ユーザに対してＴＥＭＰアイコン４１２が選択されていることを知らせる。この状態でユーザの指が機械式ノブ５から離れた場合、操作実行部９は、ユーザがＴＥＭＰアイコン４１２の選択を確定したと判定し、カーエアコン装置の温度設定機能を実行する。操作実行部９は、回転量が多ければＡＭ／ＦＭアイコン４１３の表示態様を変更させ、ユーザに対してＡＭ／ＦＭアイコン４１３が選択されていることを知らせる。この状態でユーザの指が機械式ノブ５から離れた場合、操作実行部９は、ユーザがＡＭ／ＦＭアイコン４１３の選択を確定したと判定し、カーラジオ装置のチャンネル選択機能を実行する。そして、操作実行部９は、確定した機能を実行し、図１３に示したような表示をディスプレイ４にさせる。

以上のように、実施の形態３に係るタッチパネル付きディスプレイ装置１は、静電容量方式のタッチパネル３と、タッチパネル３の上に固定される機械式ノブ５と、タッチパネル３に対する操作および機械式ノブ５に対する操作に関する情報を取得する操作情報取得部７と、操作情報取得部７により取得された操作に関する情報に基づいて、当該操作が、タッチパネル３における環内側領域３０１への接触であるか否かを判定する操作内容判定部８と、操作内容判定部８によりタッチパネル３における環内側領域３０１への接触であると判定される都度、機械式ノブ５で操作可能な複数の機能を順次切り替えて実行する操作実行部９と、操作実行部９による機能実行画面を表示するディスプレイ４とを備える構成である。凹凸のないタッチパネル３の上に機械式ノブ５が固定されているため、ユーザは、ディスプレイ４を見ることなく、機械式ノブ５を直観的に操作できる。

また、実施の形態３において、操作実行部９は、機械式ノブ５で操作可能な複数の機能を順次切り替えて実行するときに、ディスプレイ４における環内側領域３０１に相当する領域の表示を、実行中の機能を表す表示から次の機能を表す表示へ切り替える構成である。機械式ノブ５を環状にして環の内側を開口したので、または開口を塞ぐ部材として透明絶縁部５２０を用いるので、機械式ノブ５の背面に配置されたディスプレイ４の表示映像をそのままユーザに視認させることができる。そのため、新たな表示機器を追加することなく、また綺麗なディスプレイ４の表示を劣化させることなく、ユーザに視認させることができる。

従来、機械式ノブの中央に何らかの映像を表示させる場合、小型の表示機器を機械式ノブに内蔵させる必要があった。そのため、内蔵用の表示機器およびそのバックライト光源が必要になり、コストが上昇するとともに機械式ノブの構造が複雑になってしまう。これに対して、実施の形態３の機械式ノブ５は中央が開口しているので、ディスプレイ４を使用することができ、従来のような小型の表示機器を内蔵する必要がない。

また、実施の形態３において、操作内容判定部８は、操作情報取得部７により取得された操作に関する情報に基づいて、当該操作が、機械式ノブ５への接触であるか否かを判定し、操作実行部９は、操作内容判定部８により機械式ノブ５への接触であると判定された場合、機械式ノブ５で操作可能な複数の機能を表す表示をディスプレイ４にさせる構成である。これにより、制御装置６は、ユーザが機械式ノブ５を回転操作させずとも、ユーザが機械式ノブ５に触れて回転操作する直前であることを判定できる。そのため、機械式ノブ５周囲のディスプレイ４において、ユーザが機械式ノブ５に触れていないときの通常表示と、ユーザが機械式ノブ５に触れているときの機械式ノブ５で操作可能な機能一覧の表示とを切り替えることができる。これにより、ユーザに必要な情報を必要なタイミングで表示でき、直観的な操作を支援できる。

なお、実施の形態３の制御装置６は、機械式ノブ５が固定されたタッチパネル３とディスプレイ４とを制御する構成であったが、機械式ノブ５が固定されたタッチパネル３のみを制御する構成であってもよい。その場合、タッチパネル３の制御装置６は、少なくとも、タッチパネル３に対する操作および機械式ノブ５に対する操作に関する情報を取得する操作情報取得部７と、操作情報取得部７により取得された操作に関する情報に基づいて、当該操作が、タッチパネル３における環内側領域３０１への接触であるか否かを判定する操作内容判定部８とを備える構成である。凹凸のないタッチパネル３の上に機械式ノブ５が固定されているため、ユーザは、ディスプレイ４を見ることなく、機械式ノブ５を直観的に操作できる。

また、タッチパネル３に固定される機械式ノブ５は、実施の形態１，２に示した構成に限定されるものではなく、環状の機械式ノブに対するユーザの指の接触および回転操作をタッチパネル３に検知させることができる構成であればよい。汎用の機械式ノブが固定されたタッチパネル３を制御装置６が制御する場合、制御装置６は、汎用の機械式ノブが有する複数の被検知部とタッチパネル３との間の静電容量が変化した位置に基づいて当該機械式ノブの内径を求め、環内側領域３０１を設定すればよい。例えば、汎用の機械式ノブが３つの被検知部を有している場合、制御装置６は、３つの被検知部を通る外接円を当該機械式ノブの内径とする。あるいは、環内側領域３０１の位置を示す情報が、外部から制御装置６に与えられてもよい。

上記実施の形態１〜３では、機械式ノブが３つの被検知部を有する構成を例示したが、被検知部の個数は３つに限定されるものではなく、少なくとも１つ以上あればタッチパネルにより機械式ノブへの指の接触および回転操作を検知可能である。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る機械式ノブは、静電容量方式のタッチパネルに検知される導電性の被検知部を、回転操作部とタッチパネルの上に固定された回転支持部との間に収納して凹溝内を回転させることによって、機械式ノブに対して防塵性および防水性を付与したので、堅牢性が要求される車載製品、スマートフォンおよびタブレットなどに用いる機械式ノブに適している。

１ タッチパネル付きディスプレイ装置、２ タッチパネル付きディスプレイ、３ タッチパネル、４ ディスプレイ、５ 機械式ノブ、６ 制御装置、７ 操作情報取得部、８ 操作内容判定部、１０ 処理回路、１１ プロセッサ、１２ メモリ、３０１ 環内側領域、４０１ 温度目盛り、４０２ 指針、４０３ 周波数目盛り、４０４ 指針、４１１ ＶＯＬアイコン、４１２ ＴＥＭＰアイコン、４１３ ＡＭ／ＦＭアイコン、５０１ 回転操作部、５０２ 開口部、５０３ 導電部、５０４ 開口部、５０５ａ，５０５ｂ，５０５ｃ バネ構造収納部、５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃ バネ支持部、５０７ａ，５０７ｂ，５０７ｃ 被検知部、５０８ａ−１，５０８ａ−２，５０８ｂ−１，５０８ｂ−２，５０８ｃ−１，５０８ｃ−２ コイルバネ、５０９ 回転支持部、５１０ 開口部、５１１ 凹溝、５１２，５１３ 逃げ溝、５１４，５１５ ラビリンス構造、５２０ 透明絶縁部。

Claims (10)

1. 環状の導電体で構成され、回転操作される回転操作部と、
   環状の絶縁体で構成され、静電容量方式のタッチパネルの上に固定されて前記回転操作部を回転可能に支持する回転支持部と、
   前記回転支持部に設けられた環状の凹溝と、
   前記回転操作部と前記回転支持部との間に３つ以上収納されて前記凹溝内を前記回転操作部と一体に回転可能であって、前記タッチパネルに検知される導電性の被検知部と、
   前記各被検知部を前記凹溝の底面方向に付勢する弾性体とを備える機械式ノブ。
2. 前記回転支持部の環の開口部が透明な絶縁体で塞がれていることを特徴とする請求項１記載の機械式ノブ。
3. 前記回転支持部の外周部と前記回転操作部の外周部との間にラビリンス構造が設けられていることを特徴とする請求項１記載の機械式ノブ。
4. 前記回転支持部の内周部と前記回転操作部の内周部との間にラビリンス構造が設けられていることを特徴とする請求項１記載の機械式ノブ。
5. 前記回転操作部と前記タッチパネルとの間の距離は、前記回転操作部が前記タッチパネルに検知されない距離であることを特徴とする請求項１記載の機械式ノブ。
6. 前記回転支持部の前記タッチパネル側の面には、前記回転支持部を前記タッチパネルに固定する接着剤の逃げ溝が設けられていることを特徴とする請求項１記載の機械式ノブ。
7. 請求項１記載の機械式ノブと、
   前記機械式ノブが固定された静電容量方式のタッチパネルと、
   前記タッチパネルに対する操作および前記機械式ノブに対する操作に関する情報を取得する操作情報取得部と、
   前記操作情報取得部により取得された操作に関する情報に基づいて、当該操作が、前記タッチパネルにおける前記機械式ノブの環の内側領域への接触であるか否かを判定する操作内容判定部と、
   前記操作内容判定部により前記タッチパネルにおける前記機械式ノブの環の内側領域への接触であると判定される都度、前記機械式ノブで操作可能な複数の機能を順次切り替えて実行する操作実行部と、
   前記操作実行部による機能実行画面を表示するディスプレイとを備えるタッチパネル付きディスプレイ装置。
8. 前記操作実行部は、前記機械式ノブで操作可能な複数の機能を順次切り替えて実行するときに、前記ディスプレイにおける前記機械式ノブの環の内側領域の表示を、実行中の機能を表す表示から次の機能を表す表示へ切り替えることを特徴とする請求項７記載のタッチパネル付きディスプレイ装置。
9. 前記操作内容判定部は、前記操作情報取得部により取得された操作に関する情報に基づいて、当該操作が、前記機械式ノブへの接触であるか否かを判定し、
   前記操作実行部は、前記操作内容判定部により前記機械式ノブへの接触であると判定された場合、前記機械式ノブで操作可能な複数の機能を表す表示を前記ディスプレイにさせることを特徴とする請求項７記載のタッチパネル付きディスプレイ装置。
10. 静電容量式のタッチパネルの上に固定される請求項１記載の機械式ノブと、
    前記タッチパネルに対する操作および前記機械式ノブに対する操作に関する情報を取得する操作情報取得部と、
    前記操作情報取得部により取得された操作に関する情報に基づいて、当該操作が、前記タッチパネルにおける前記機械式ノブの環の内側領域への接触であるか否かを判定する操作内容判定部と、
    前記操作内容判定部により前記タッチパネルにおける前記機械式ノブの環の内側領域への接触であると判定される都度、前記機械式ノブで操作可能な複数の機能を順次切り替えて実行する操作実行部とを備えるタッチパネルの制御装置。

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