JP7269154B2 - 操作装置及び算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、操作装置及び算出方法に関する。

従来の技術として、タッチパネル機能を有する表示部と、表示部上に着脱配置可能な操作部材と、操作部材の着脱、及び操作部材の操作に応じて生じる静電容量変化を検知する検知手段と、を備えた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

操作部材は、表示部と接触する接触時静電容量変化部を有している。撮像装置は、ユーザが操作部材を触ると、接触時静電容量変化部の静電容量が変化するので、検知手段によって操作位置などを検知することができる。

特開２０１９－７５６３７号公報

しかし従来の撮像装置は、検知手段が曲面に配置され、検知手段から接触時静電容量変化部までの距離が操作位置に応じて変化する場合、操作位置によって検知される静電容量に差があるので、操作位置によって感度差が生じる問題がある。

従って本発明の目的は、操作位置による感度差を抑制することができる操作装置及び算出方法を提供することにある。

本発明の一態様は、保護部材によって保護され、第１の方向の曲率と第１の方向と交差する第２の方向の曲率とが異なる曲面に配置された検出部と、保護部材上に配置され、ユーザの操作を受け付ける操作部と、検出部と対向する操作部の底面側に、少なくとも第１の方向と第２の方向に応じて配置され、操作部に対する操作に伴って検出部により操作位置が検出される複数の被検出部材と、複数の被検出部材の検出に伴って検出部から出力される複数の出力信号に対して複数の被検出部材から検出部までの距離の差による感度差を緩和する演算を行って操作位置を算出する算出部と、を備えた操作装置を提供する。

本発明によれば、操作位置による感度差を抑制することができる。

図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た一例を示す断面図である。 図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置のブロック図の一例であり、図２（ｂ）は、操作装置の下面図の一例である。 図３（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置のダイヤルの角度と検出される静電容量の関係の一例を示すグラフであり、図３（ｂ）は、操作位置と検出点との関係の一例を説明するための概略図である。 図４は、第１の実施の形態に係る操作装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図５（ａ）は、第２の実施の形態の操作装置の断面図の一例であり、図５（ｂ）は、第３の実施の形態の操作装置の断面図の一例である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、保護部材によって保護され、第１の方向の曲率と第１の方向と交差する第２の方向の曲率とが異なる曲面に配置された検出部と、保護部材上に配置され、ユーザの操作を受け付ける操作部と、検出部と対向する操作部の底面側に、少なくとも第１の方向と第２の方向に応じて配置され、操作部に対する操作に伴って検出部により操作位置が検出される複数の被検出部材と、複数の被検出部材の検出に伴って検出部から出力される複数の出力信号に対して複数の被検出部材から検出部までの距離の差による感度差を緩和する演算を行って操作位置を算出する算出部と、を備えて概略構成されている。

この操作装置は、曲面に配置された場合、検出部までの距離の差に基づく感度差を抑制する演算を行うので、この構成を採用しない場合と比べて、操作部の操作位置による感度差を抑制することができる。

[第１の実施の形態]
（操作装置１の概要）
図１（ａ）は、操作装置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、操作装置のダイヤル周辺の断面の一例を示している。図２（ａ）は、操作装置のブロック図の一例であり、図２（ｂ）は、操作装置の下面図の一例である。図３（ａ）は、ダイヤルの操作位置と検出点との関係の一例を説明するための概略図であり、図３（ｂ）は、角度と検出される静電容量の関係の一例を示すグラフである。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図２（ａ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

操作装置１は、例えば、車両に配置されている。操作装置１は、車両に搭載された空調装置、ナビゲーション装置、音楽及び映像再生装置、及び車両の自動運転や運転支援、車両の基本設定などを制御する制御装置と電気的に接続されている。本実施の形態では、一例として、操作装置１が空調装置と電気的に接続されている場合について説明する。

この操作装置１は、ユーザによる接触操作と操作部を用いた操作との異なる入力方法を受け付けるように構成されている。接触操作とは、ユーザの身体の一部、又は専用のスライラスペンなどがパネル３の表面３０に直接接触するタッチ操作、タップ操作、なぞり操作及びスワイプ操作などである。以下では、接触操作としてタッチ操作を例にして説明する。

操作装置１は、図１（ａ）～図２（ａ）に示すように、保護部材としてのパネル３によって保護され、第１の方向の曲率と第１の方向と交差する第２の方向の曲率とが異なる曲面に配置された検出部４と、パネル３上に配置され、ユーザの操作を受け付ける操作部と、検出部と対向する操作部の底面側に、少なくとも第１の方向と第２の方向に応じて配置され、操作部に対する操作に伴って検出部４により操作位置が検出される複数の被検出部材と、複数の被検出部材の検出に伴って検出部４から出力される複数の出力信号に対して複数の被検出部材から検出部４までの距離の差による感度差を緩和する演算を行って操作位置を算出する算出部としての静電制御部４６と、を備えて概略構成されている。

第１の方向は、一例として、図１（ａ）に示すＸ軸である。また第２の方向は、一例として、図１（ａ）に示すＹ軸である。Ｘ軸とＹ軸とは、一例として、図１（ａ）の紙面左上を原点とする直交座標系を構成している。従ってＸ軸とＹ軸が直交、つまり第１の方向と第２の方向が直交する。

本実施の形態のパネル３は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、細長い円筒の側面のように、長手方向（第２の方向：Ｙ軸）の曲率がゼロであり、短手方向（第１の方向：Ｘ軸）の曲率が１／Ｒ（Ｒ＞０）である。図１（ｂ）の一点鎖線は、パネル３の表面３０の曲率半径Ｒを示している。２つの一点鎖線の間の角度は、△θである。パネル３は、曲率半径Ｒが大きいので、Ｘ軸方向に緩やかに曲がっている。

本実施の形態の操作部は、回転操作可能なダイヤル６である。なお操作部は、ダイヤル６に限定されず、一次元方向に移動可能な操作部材を有するスライド操作装置、二次元方向に倒す操作が可能な操作レバーを有するジョイステック装置などであっても良い。

複数の被検出部材は、主被検出部材と、少なくとも１つの従被検出部材と、を備えている。静電制御部４６は、主被検出部材の検出に伴う主出力信号と少なくとも１つの従被検出部材の検出に伴う少なくとも１つの従出力信号とを加算した信号を算出し、算出した加算した信号に基づいて操作位置を算出する。

本実施の形態の主被検出部材は、主被検出部材７０である。そして少なくとも１つの従被検出部材は、従被検出部材７１である。この主被検出部材７０及び従被検出部材７１は、図２（ｂ）に示すように、ダイヤル６の中心を基準として９０°の角度を有して配置されている。主被検出部材７０及び従被検出部材７１は、ダイヤル６に塗布された導電部材７の一部であるがこれに限定されず、ダイヤル６の底面６２に取り付けた導電性を有する部材であっても良い。主出力信号、従出力信号及びこれらを加算した信号を用いた操作位置の判定については、後述する。

ダイヤル６は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、円柱形状を有している。従って複数の被検出部材は、図３（ｂ）に示すように、ダイヤル６の操作による軌跡７２が円弧状となる。本実施の形態のダイヤル６は、図１（ａ）に示すように、矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に自由に回転するので、軌跡７２が繋がった円形状となっているがこれに限定されず、回転量に応じた途切れた形状であっても良い。

操作装置１は、検出部４の裏側に画像を表示する表示部５を備えている。ダイヤル６は、表示部５が表示する画像が透過する透過領域１００を有している。従って操作装置１は、ダイヤル６の透過領域１００を介して表示部５の画像が表示される。

つまり透過領域１００は、図１（ｂ）に示すように、表示部５の画像を透過するので、ユーザがダイヤル６の中央に表示される当該画像を視認することができる。本実施の形態の透過領域１００は、ダイヤル６の中央に設けられた開口６４によって形成されている。なお変形例として透過領域１００は、透明な樹脂やガラスを介して表示部５が透過する構成であっても良い。

また操作装置１は、パネル３、検出部４及び表示部５によってタッチパネル２が形成されている。このタッチパネル２は、パネル３の表面３０に対するタッチ操作などの接触操作を受け付けると共に、表示部５によって画像が表示される。そして操作装置１は、タッチパネル２を制御する制御部１０を備えている。

（タッチパネル２の構成）
タッチパネル２は、例えば、車両のセンターコンソールなどに配置される。パネル３は、ポリカーボネートなどの透明な樹脂材料やガラスなどを用いて板状に形成されている。そしてパネル３は、表面３０が曲面とされている。

検出部４は、図２（ａ）に示すように、複数の駆動電極４２、及び複数の検出電極４３を有する電極部４１と、駆動部４４と、読出部４５と、静電制御部４６と、記憶部４７と、を備えて概略構成されている。なお検出部４は、自己容量方式でも相互容量方式でも良い。本実施の形態の検出部４は、一例として、相互容量方式である。

駆動電極４２と検出電極４３は、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム：Indium Tin Oxide）などの透明電極として形成されている。この駆動電極４２と検出電極４３は、矩形の電極部と電極部とが細長い連結部によって繰り返し接続された形状を有する。そして駆動電極４２と検出電極４３は、絶縁性を保ちながら交差してフィルム基板に配置されている。駆動電極４２は、駆動部４４と電気的に接続されている。検出電極４３は、読出部４５と電気的に接続されている。

駆動部４４は、静電制御部４６から出力される駆動信号Ｓ_１に基づいた周期的な電圧を、複数の駆動電極４２に、順番に供給するように構成されている。

読出部４５は、１つの駆動電極４２が駆動されている間に、検出電極４３との接続を順番に切り替えて静電容量を出力信号Ｓ_２として読み出すように構成されている。読出部４５は、読み出した検出電極４３ごとの出力信号Ｓ_２を静電制御部４６に出力する。

静電制御部４６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、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）など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、静電制御部４６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、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また静電制御部４６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。

静電制御部４６は、記憶部４７と電気的に接続されている。この記憶部４７は、静電制御部４６と同じ基板に設けられた半導体メモリであるがこれに限定されない。記憶部４７は、静電しきい値Ｔｈを記憶している。

ここで図３（ａ）の細い実線は、ダイヤル６の回転に伴って主被検出部材７０を検出した検出電極４３によって読み出された静電容量Ｃ_ａを示している。また点線は、ダイヤル６の回転に伴って従被検出部材７１を検出した検出電極４３によって読み出された静電容量Ｃ_ｂを示している。

図３（ａ）に示すように、静電容量Ｃ_ａは、１８０°周期で最大値と最小値を取る。同様に、静電容量Ｃ_ｂは、１８０°周期で最大値と最小値を取る。そして主被検出部材７０と従被検出部材７１との角度が９０°であるので、静電容量Ｃ_ａ及び静電容量Ｃ_ｂは、位相が９０°ずれている。

ここで静電容量Ｃは、誘電率ε、検出電極から被検出部材までの距離Ｌ、及び被検出部材の面積Ｓを用いて以下の式（１）によって表される。
Ｃ＝ε×（Ｓ／Ｌ）・・・（１）
主被検出部材７０と従被検出部材７１の面積が同じである場合、検出される静電容量Ｃは、式（１）より、検出電極から主被検出部材７０及び従被検出部材７１までの距離Ｌ_１及び距離Ｌ_２に反比例する。この距離Ｌ_１と距離Ｌ_２は、図１（ｂ）に示すように、ダイヤル６の回転角度が０°の場合、距離Ｌ_１が距離Ｌ_２より大きい。静電容量Ｃは、距離に反比例するので、距離が離れているほど小さくなる。

本実施の形態では、パネル３が円筒の側面のような曲面となっており、また主被検出部材７０と従被検出部材７１とが９０°の角度をなすように配置されているので、主被検出部材７０の静電容量Ｃ_ａが最大値のとき、従被検出部材７１の静電容量Ｃ_ｂが最小値となり、静電容量Ｃ_ａが最小値のとき、静電容量Ｃ_ｂが最大値となる。

例えば、被検出部材が単数である場合、９０°回転する度に静電容量Ｃが最大値と最小値を取るので、被検出部材を検出するための静電しきい値を最小値より小さくしなければならない。

またタッチパネル２は、ユーザの操作指９によるタッチ操作を受け付ける。このタッチ操作は、タッチパネル２の表面３０に操作指９が接触する操作であるので、操作指９と表面３０との間にエアギャップが生じない。しかし被検出部材と表面３０との間には、ダイヤル６が回転するためにエアギャップが生じるので、タッチ操作によって検出される静電容量の方が被検出部材と検出電極との間に生じる静電容量より大きい。

この異なる大きさの静電容量に基づいてタッチ操作とダイヤル６の操作位置とを検出するためには、例えば、静電しきい値を被検出部材の検出に合わせて小さくする方法がある。しかしこの方法では、静電しきい値を小さくするので、タッチ操作及び被検出部材の検出がノイズなどの影響を受け易くなる。

そこで操作装置１は、図３（ａ）に示すように、主被検出部材７０と少なくとも１つの従被検出部材７１を配置することで、２点以上の統計値を用いて検出感度のばらつきを抑え、静電しきい値Ｔｈのみでタッチ操作とダイヤル６の操作位置の検出を可能としている。図３（ａ）では、タッチ操作の検出とダイヤル操作の検出に用いる静電しきい値Ｔｈを一点鎖線で示している。以下では、ダイヤル６の操作位置の算出について説明する。

・操作位置の算出について
図３（ｂ）では、第１の駆動電極４２ａ～第３の駆動電極４２ｃと第１の検出電極４３ａ～第３の検出電極４３ｃとが軌跡７２を囲むように配置されている。検出電極４３は、図３（ｂ）の紙面左から出力信号Ｓ_ａ、出力信号Ｓ_ｂ及び出力信号Ｓ_ｃを出力するものとする。この出力信号Ｓ_ａ、出力信号Ｓ_ｂ及び出力信号Ｓ_ｃは、静電容量を示す信号である。

出力信号Ｓ_ｂは、被検出部材と検出電極４３までの距離が最も短いので（距離Ｌ_２）、被検出部材が位置した場合、静電容量が最大値となる。また出力信号Ｓ_ａ及び出力信号Ｓ_ｃは、被検出部材と検出電極４３までの距離が最も長いので（距離Ｌ_１）、被検出部材が位置した場合、静電容量が最小値となる。

静電制御部４６は、図３（ｂ）に示すように、出力信号を加算することにより、主被検出部材７０及び従被検出部材７１の位置に応じて８つの検出点（検出点Ａ_１～検出点Ａ_８）を算出することができる。静電制御部４６は、検出点Ａ_１～検出点Ａ_８に基づいてダイヤル６の操作位置を判定する。この操作位置は、例えば、ダイヤル６の節度機構によって定められている。

なお操作装置１は、８つの検出点に対応して４５°ピッチでダイヤル６の操作位置を判定することができるがこれに限定されず、駆動電極４２及び検出電極４３の数を増減させたり、位置を変えたりすることにより、検出できる操作位置の数などを変えることが可能である。以下では、先に検出点Ａ_１、検出点Ａ_３、検出点Ａ_５、及び検出点Ａ_７の算出について説明する。

静電制御部４６は、第１の駆動電極４２ａを駆動して得た第１の検出電極４３ａの出力信号Ｓ_ａ、及び第２の検出電極４３ｂの出力信号Ｓ_ｂ（従出力信号）、第２の駆動電極４２ｂを駆動して得た第１の検出電極４３ａの出力信号Ｓ_ａ（主出力信号）、及び第２の検出電極４３ｂの出力信号Ｓ_ｂの４つの信号を加算して静電しきい値Ｔｈと比較する。静電制御部４６は、第２の駆動電極４２ｂと第１の検出電極４３ａの交点Ｂ_１に主被検出部材７０が位置し、第１の駆動電極４２ａと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_３に従被検出部材７１が位置した場合、第１の駆動電極４２ａと第２の駆動電極４２ｂの中間、及び第１の検出電極４３ａと第２の検出電極４３ｂの中間である検出点Ａ_１を得る。静電制御部４６は、検出点Ａ_１が算出された場合、ダイヤル６の操作位置を０°であると判定する。

静電制御部４６は、第１の駆動電極４２ａ及び第２の駆動電極４２ｂを順に駆動して得た２つの第２の検出電極４３ｂの出力信号Ｓ_ｂ、及び２つの第３の検出電極４３ｃの出力信号Ｓ_ｃを加算して静電しきい値Ｔｈと比較する。静電制御部４６は、第１の駆動電極４２ａと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_３に主被検出部材７０が位置し、第２の駆動電極４２ｂと第３の検出電極４３ｃの交点Ｂ_５に従被検出部材７１が位置した場合、第１の駆動電極４２ａと第２の駆動電極４２ｂの中間、及び第２の検出電極４３ｂと第３の検出電極４３ｃの中間である検出点Ａ_３を得る。静電制御部４６は、検出点Ａ_３が算出された場合、ダイヤル６の操作位置を９０°であると判定する。なお主出力信号は、交点Ｂ_３の出力信号Ｓ_ｂである。従出力信号は、交点Ｂ_５の出力信号Ｓ_ｃである。

静電制御部４６は、第２の駆動電極４２ｂ及び第３の駆動電極４２ｃを順に駆動して得た２つの第２の検出電極４３ｂの出力信号Ｓ_ｂ、及び２つの第３の検出電極４３ｃの出力信号Ｓ_ｃを加算して静電しきい値Ｔｈと比較する。静電制御部４６は、第２の駆動電極４２ｂと第３の検出電極４３ｃの交点Ｂ_５に主被検出部材７０が位置し、第３の駆動電極４２ｃと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_７に従被検出部材７１が位置した場合、第２の駆動電極４２ｂと第３の駆動電極４２ｃの中間、及び第２の検出電極４３ｂと第３の検出電極４３ｃの中間である検出点Ａ_５を得る。静電制御部４６は、検出点Ａ_５が算出された場合、ダイヤル６の操作位置を１８０°であると判定する。なお主出力信号は、交点Ｂ_５の出力信号Ｓ_ｃである。従出力信号は、交点Ｂ_７の出力信号Ｓ_ｂである。

静電制御部４６は、第２の駆動電極４２ｂ及び第３の駆動電極４２ｃを順に駆動して得た２つの第１の検出電極４３ａの出力信号Ｓ_ａ、及び２つの第２の検出電極４３ｂの出力信号Ｓ_ｂを加算して静電しきい値Ｔｈと比較する。静電制御部４６は、第３の駆動電極４２ｃと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_７に主被検出部材７０が位置し、第２の駆動電極４２ｂと第１の検出電極４３ａの交点Ｂ_１に従被検出部材７１が位置した場合、第２の駆動電極４２ｂと第３の駆動電極４２ｃの中間、及び第１の検出電極４３ａと第２の検出電極４３ｂの中間である検出点Ａ_７を得る。静電制御部４６は、検出点Ａ_７が算出された場合、ダイヤル６の操作位置を２７０°であると判定する。なお主出力信号は、交点Ｂ_７の出力信号Ｓ_ｂである。従出力信号は、交点Ｂ_１の出力信号Ｓ_ａである。

続いて以下では、検出点Ａ_２及び検出点Ａ_６の算出について説明する。

静電制御部４６は、第１の駆動電極４２ａ及び第２の駆動電極４２ｂを順に駆動して得た合計６つの第１の検出電極４３ａの出力信号Ｓ_ａ～第３の検出電極４３ｃの出力信号Ｓ_ｃから主出力信号及び従出力信号を選択し、そして加算して静電しきい値Ｔｈと比較する。静電制御部４６は、第２の駆動電極４２ｂと第１の検出電極４３ａの交点Ｂ_１と第１の駆動電極４２ａと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_３の中間Ｂ_２に主被検出部材７０が位置し、第１の駆動電極４２ａと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_３と第２の駆動電極４２ｂと第３の検出電極４３ｃの交点Ｂ_５の中間Ｂ_４に従被検出部材７１が位置した場合、第１の駆動電極４２ａと第２の駆動電極４２ｂの中間であって第２の検出電極４３ｂ上の検出点Ａ_２を得る。静電制御部４６は、検出点Ａ_２が算出された場合、ダイヤル６の操作位置を４５°であると判定する。なお主出力信号は、交点Ｂ_１の出力信号Ｓ_ａ、又は交点Ｂ_３の出力信号Ｓ_ｂである。従出力信号は、交点Ｂ_３の出力信号Ｓ_ｂ、又は交点Ｂ_５の出力信号Ｓ_ｃである。従って静電制御部４６は、この組み合わせの一方を選択して主出力信号と従出力信号を加算する。

静電制御部４６は、第２の駆動電極４２ｂ及び第３の駆動電極４２ｃを順に駆動して得た合計６つの第１の検出電極４３ａの出力信号Ｓ_ａ～第３の検出電極４３ｃの出力信号Ｓ_ｃから主出力信号及び従出力信号を選択し、そして加算して静電しきい値Ｔｈと比較する。静電制御部４６は、図３（ｂ）に点線で示すように、第２の駆動電極４２ｂと第３の検出電極４３ｃの交点Ｂ_５と第３の駆動電極４２ｃと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_７の中間Ｂ_６に主被検出部材７０が位置し、第２の駆動電極４２ｂと第１の検出電極４３ａの交点Ｂ_１と第３の駆動電極４２ｃと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_７の中間Ｂ_８に従被検出部材７１が位置した場合、第２の駆動電極４２ｂと第３の駆動電極４２ｃの中間であって第２の検出電極４３ｂ上の検出点Ａ_６を得る。静電制御部４６は、検出点Ａ_６が算出された場合、ダイヤル６の操作位置を２２５°であると判定する。なお主出力信号は、交点Ｂ_５の出力信号Ｓ_ｃ、又は交点Ｂ_７の出力信号Ｓ_ｂである。従出力信号は、交点Ｂ_１の出力信号Ｓ_ａ、又は交点Ｂ_７の出力信号Ｓ_ｂである。従って静電制御部４６は、この組み合わせの一方を選択して主出力信号と従出力信号を加算する。

続いて以下では、検出点Ａ_４及び検出点Ａ_８の算出について説明する。

静電制御部４６は、第１の駆動電極４２ａ～第３の駆動電極４２ｃを順に駆動して得た合計６つの第２の検出電極４３ｂの出力信号Ｓ_ｂ、及び第３の検出電極４３ｃの出力信号Ｓ_ｃから主出力信号及び従出力信号を選択し、そして加算して静電しきい値Ｔｈと比較する。静電制御部４６は、第１の駆動電極４２ａと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_３と第２の駆動電極４２ｂと第３の検出電極４３ｃの交点Ｂ_５の中間Ｂ_４に主被検出部材７０が位置し、第２の駆動電極４２ｂと第３の検出電極４３ｃの交点Ｂ_５と第３の駆動電極４２ｃと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_７の中間Ｂ_６に従被検出部材７１が位置した場合、第２の検出電極４３ｂと第３の検出電極４３ｃの中間であって第２の駆動電極４２ｂ上の検出点Ａ_４を得る。静電制御部４６は、検出点Ａ_４が算出された場合、ダイヤル６の操作位置を１３５°であると判定する。なお主出力信号は、交点Ｂ_３の出力信号Ｓ_ｂ、又は交点Ｂ_５の出力信号Ｓ_ｃである。従出力信号は、交点Ｂ_５の出力信号Ｓ_ｃ、又は交点Ｂ_７の出力信号Ｓ_ｂである。従って静電制御部４６は、この組み合わせの一方を選択して主出力信号と従出力信号を加算する。

静電制御部４６は、第１の駆動電極４２ａ～第３の駆動電極４２ｃを順に駆動して得た合計６つの第１の検出電極４３ａの出力信号Ｓ_ａ、及び第２の検出電極４３ｂの出力信号Ｓ_ｂから主出力信号及び従出力信号を選択し、そして加算して静電しきい値Ｔｈと比較する。静電制御部４６は、第３の駆動電極４２ｃと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_７と第２の駆動電極４２ｂと第１の検出電極４３ａの交点Ｂ_１の中間Ｂ_８に主被検出部材７０が位置し、第２の駆動電極４２ｂと第１の検出電極４３ａの交点Ｂ_１と第１の駆動電極４２ａと第２の検出電極４３ｂの交点Ｂ_３の中間Ｂ_２に従被検出部材７１が位置した場合、第１の検出電極４３ａと第２の検出電極４３ｂの中間であって第２の駆動電極４２ｂ上の検出点Ａ_８を得る。静電制御部４６は、検出点Ａ_８が算出された場合、ダイヤル６の操作位置を３１５°であると判定する。なお主出力信号は、交点Ｂ_７の出力信号Ｓ_ｂ、又は交点Ｂ_１の出力信号Ｓ_ａである。従出力信号は、交点Ｂ_１の出力信号Ｓ_ａ、又は交点Ｂ_３の出力信号Ｓ_ｂである。従って静電制御部４６は、この組み合わせの一方を選択して主出力信号と従出力信号を加算する。

つまり静電制御部４６は、検出点Ａ_１に対応して操作位置を０°、検出点Ａ_２に対応して操作位置を４５°、検出点Ａ_３に対応して操作位置を９０°、検出点Ａ_４に対応して操作位置を１３５°、検出点Ａ_５に対応して操作位置を１８０°、検出点Ａ_６に対応して操作位置を２２５°、検出点Ａ_７に対応して操作位置を２７０°、及び検出点Ａ_８に対応して操作位置を３１５°と判定する。静電制御部４６は、判定したダイヤル６の操作位置を操作位置情報Ｓ_３として制御部１０に出力する。

なお変形例として静電制御部４６は、主被検出部材７０の検出に伴う主出力信号と少なくとも１つの従被検出部材７１の検出に伴う少なくとも１つの従出力信号との平均の信号を算出し、算出した平均の信号に基づいて操作位置を算出しても良い。

表示部５は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイである。表示部５は、操作装置１が接続された電子機器から出力される表示情報Ｓ_４に基づいて画像を表示する。

図１（ａ）に示すタッチパネル２の表示画面２０には、一例として、温度を示す画像２１、複数のアイコン２２と、ダイヤル６の透過領域１００に表示される透過画像２３と、が表示される。

画像２１は、ダイヤル６の回転操作によって増加又は減少する設定温度を示している。ユーザがダイヤル６を時計回り、つまり矢印Ａ方向に回転させると、設定温度が増加する。またユーザがダイヤル６を反時計回り、つまり矢印Ｂ方向に回転させると、設定温度が減少する。

アイコン２２は、空調装置の機能を示している。ユーザは、パネル３に対して所望のアイコン２２にタッチ操作を行うことにより、機能を選択することができる。図１（ａ）では、選択されたアイコン２２に対して斜線が付されている。そしてタッチパネル２は、ダイヤル６によって操作される機能を透過領域１００に透過画像２３として表示する。

（ダイヤル６の構成）
ダイヤル６は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、外形が円形状となる透過領域１００を中央に有している。

ダイヤル６は、図１（ｂ）に示すように、本体６０と、回転支持部６７と、を備えている。本体６０は、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂などの樹脂材料を用いて形成されている。なお変形例として、本体６０は、導電部材で形成されても良い。

ダイヤル６は、中に内部空間６００を有すると共に、側面６３が上面６１に向かって傾斜する形状を有している。この本体６０は、上面６１の中央に開口６４を有している。この開口６４は、上面６１から底面６２に向かって狭まる形状を有している。そして開口６４の底面６２には、パネル３及び検出部４を介して表示部５が露出している。この露出した領域が透過領域１００となっている。

本体６０の底面６２には、挿入開口６５が設けられている。この挿入開口６５には、回転支持部６７が挿入される。この挿入開口６５は、本体６０の内部空間６００と繋がり、中央側に嵌合部６６が設けられている。この嵌合部６６は、本体６０の内部空間６００に、リング状の溝として設けられている。

回転支持部６７は、両面テープ８を介してパネル３に取り付けられている。本体６０は、回転支持部６７に支持されながら矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に回転する。この両面テープ８は、ダイヤル６の取り外しが容易に行えるように、シリコーンなどの粘着性の高い粘着剤を備えて構成されても良い。また回転支持部６７の取り付けは、両面テープ８ではなく、車両の振動などで外れないように、接着剤で行われても良い。

回転支持部６７は、外形が円形状である。この回転支持部６７は、中央側に爪部６８を有している。この爪部６８は、本体６０の嵌合部６６と嵌め合い、本体６０と回転支持部６７とを回転可能に一体としている。

（導電部材７の構成）
導電部材７は、図１（ｂ）に示すように、底面６２、側面６３、上面６１、及び開口６４の内面６４ａに形成されている。導電部材７は、ダイヤル６に塗布された導電性塗料である。導電性塗料は、例えば、アクリル樹脂やポリエステル樹脂などにカーボン粒子を混合した塗料であるがこれに限定されない。

ユーザがダイヤル６に接触すると、主被検出部材７０及び従被検出部材７１と検出部４との間に静電容量が生じる。なお導電部材７は、ダイヤル６を把持した際、ユーザの手が導電部材７に接触して底面６２の主被検出部材７０及び従被検出部材７１と導通すれば良いので、側面６３などに部分的に設けられても良い。

主被検出部材７０及び従被検出部材７１は、導電部材７の一部として形成されても良いし、導電部材７と別にネジや導電性接着剤などにより、ダイヤル６に取り付けられたものであっても良い。本実施の形態の主被検出部材７０及び従被検出部材７１は、導電部材７の一部として塗布によって形成されたものである。

（制御部１０の構成）
制御部１０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、加工などを行うＣＰＵ、半導体メモリであるＲＡＭ及びＲＯＭなど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１０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、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部１０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１０は、タッチ操作が検出された場合、タッチ操作に応じた操作情報Ｓ_５を生成して接続された電子機器に出力する。タッチ操作に応じた操作情報Ｓ_５とは、例えば、検出点の座標に関する情報である。

また制御部１０は、ダイヤル操作が検出された場合、ダイヤル操作に応じた操作情報Ｓ_５を生成して接続された電子機器に出力する。ダイヤル操作に応じた操作情報Ｓ_５とは、例えば、ダイヤル６の回転角度に関する情報である。

以下では、本実施の形態の操作装置１のダイヤル６の操作位置の検出動作について図４のフローチャートに従って説明する。

（動作）
操作装置１の静電制御部４６は、周期的に静電容量を読み出す。次に静電制御部４６は、駆動電極４２と検出電極４３を組み合わせて得られた主出力信号と従出力信号を加算し、検出点を算出する（Ｓｔｅｐ１）。

静電制御部４６は、検出点が算出された場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、算出された検出点に基づいてダイヤル６の操作位置を判定する（Ｓｔｅｐ３）。静電制御部４６は、操作位置に基づいて操作位置情報Ｓ_３を生成して制御部１０に出力する（Ｓｔｅｐ４）し、動作を終了する。制御部１０は、取得した操作位置情報Ｓ_３に基づいて操作情報Ｓ_５を生成して接続された電子機器に出力する。

ここでステップ２において静電制御部４６は、検出点が算出されなかった場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、ステップ１に処理を進める。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１は、操作位置による感度差を抑制することができる。具体的には、被検出部材と検出電極との距離が異なる位置に主被検出部材７０と従被検出部材７１とを配置し、主被検出部材７０に基づいて検出される静電容量Ｃ_ａと従被検出部材７１に基づいて検出される静電容量Ｃ_ｂとを加算してダイヤル６の操作位置を判定するので、この構成を採用しない場合と比べて、距離が変化しても安定した静電容量が検出できて感度差を抑制することができる。

操作装置１は、ダイヤル操作の際、検出感度の低下を補うため、検出感度を高くする必要がないので、検出感度を高くする場合と比べて、外来ノイズに対する耐性が高い。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、ダイヤルがパネルの凹部に配置される点で他の実施の形態と異なっている。

図５（ａ）は、第２の実施の形態の操作装置の断面図の一例である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施の形態のパネル３は、図５（ａ）に示すように、設置面３２が平面となる凹部３１を有している。そしてダイヤル６は、設置面３２に配置されている。パネル３は、第１の実施の形態と同様に表面３０が曲面となっている。そして検出部４は、パネル３に従って湾曲しているので、ダイヤル６の操作に応じて主被検出部材７０及び従被検出部材７１と検出電極４３までの距離が異なる。

本実施の形態の静電制御部４６は、主被検出部材７０を検出した検出電極４３から出力された主出力信号と、従被検出部材７１を検出した検出電極４３から出力された従出力信号と、を加算して検出点を算出し、この検出点に基づいてダイヤル６の操作位置を判定する。

[第３の実施の形態]
第３の実施の形態は、検出部が湾曲せず、パネルの表面が曲面となっている点で他の実施の形態と異なっている。

図５（ｂ）は、第３の実施の形態の操作装置の断面図の一例である。この操作装置１は、パネル３の表面３０が曲面となっている。またパネル３の裏面３３は、平坦であるので、検出部４及び表示部５が湾曲していない。主被検出部材７０と検出電極４３までの距離Ｌ_１と、従被検出部材７１と検出電極４３までの距離Ｌ_２とは、近い距離であるがエアギャップの長さが異なるので、静電容量が大きく異なる。

本実施の形態の静電制御部４６は、主被検出部材７０を検出した検出電極４３から出力された主出力信号と、従被検出部材７１を検出した検出電極４３から出力された従出力信号と、を加算して検出点を算出し、この検出点に基づいてダイヤル６の操作位置を判定する。

さらに他の実施の形態は、第１の方向の曲率と前記第１の方向と交差する第２の方向の曲率とが異なる曲面に配置された検出部と対向する操作部の底面側に、少なくとも前記第１の方向と前記第２の方向に応じて配置された複数の被検出部材の検出に伴って前記検出部から出力される複数の出力信号に対して前記複数の被検出部材から前記検出部までの距離の差による感度差を緩和する演算を行って前記操作部の操作位置を算出する、算出方法を実行させるプログラムやこのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体として提供されても良い。

以上述べた少なくとも１つの実施の形態の操作装置１及び算出方法によれば、操作位置による感度差を抑制することが可能となる。

上述の実施の形態及び変形例に係る操作装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、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及び変形例は、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、変更など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共に、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…操作装置、２…タッチパネル、３…パネル、４…検出部、５…表示部、６…ダイヤル、７…導電部材、８…両面テープ、９…操作指、１０…制御部、２０…表示画面、２１…画像、２２…アイコン、２３…透過画像、３０…表面、３１…凹部、３２…設置面、３３…裏面、４１…電極部、４２…駆動電極、４２ａ～４２ｃ…第１の駆動電極～第３の駆動電極、４３…検出電極、４３ａ～４３ｃ…第１の検出電極～第３の検出電極、４４…駆動部、４５…読出部、４６…静電制御部、４７…記憶部、６０…本体、６１…上面、６２…底面、６３…側面、６４…開口、６４ａ…内面、６５…挿入開口、６６…嵌合部、６７…回転支持部、６８…爪部、７０…主被検出部材、７１…従被検出部材、７２…軌跡、１００…透過領域、６００…内部空間

Claims (7)

1. 保護部材によって保護され、第１の方向の曲率と前記第１の方向と交差する第２の方向の曲率とが異なる曲面に配置された検出部と、
   前記保護部材上に配置され、ユーザの操作を受け付ける操作部と、
   前記検出部と対向する前記操作部の底面側に、少なくとも前記第１の方向と前記第２の方向に応じて配置され、前記操作部に対する操作に伴って前記検出部により操作位置が検出される複数の被検出部材と、
   前記複数の被検出部材の検出に伴って前記検出部から出力される複数の出力信号に対して前記複数の被検出部材から前記検出部までの距離の差による感度差を緩和する演算を行って前記操作位置を算出する算出部と、
   を備えた操作装置。
2. 前記複数の被検出部材は、主被検出部材と、少なくとも１つの従被検出部材と、を有し、
   前記算出部は、前記主被検出部材の検出に伴う主出力信号と前記少なくとも１つの従被検出部材の検出に伴う少なくとも１つの従出力信号とを加算した信号を算出し、算出した前記加算した信号に基づいて前記操作位置を算出する、
   請求項１に記載の操作装置。
3. 前記複数の被検出部材は、主被検出部材と、少なくとも１つの従被検出部材と、を有し、
   前記算出部は、前記主被検出部材の検出に伴う主出力信号と前記少なくとも１つの従被検出部材の検出に伴う少なくとも１つの従出力信号との平均の信号を算出し、算出した前記平均の信号に基づいて前記操作位置を算出する、
   請求項１に記載の操作装置。
4. 前記操作部は、円柱形状を有し、
   前記複数の被検出部材は、前記操作部の操作による軌跡が円弧状となる、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作装置。
5. 前記保護部材は、設置面が平面となる凹部を有し、
   前記操作部は、前記設置面に配置される、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操作装置。
6. 前記第１の方向と前記第２の方向が直交する、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の操作装置。
7. 第１の方向の曲率と前記第１の方向と交差する第２の方向の曲率とが異なる曲面に配置された検出部と対向する操作部の底面側に、少なくとも前記第１の方向と前記第２の方向に応じて配置された複数の被検出部材の検出に伴って前記検出部から出力される複数の出力信号に対して前記複数の被検出部材から前記検出部までの距離の差による感度差を緩和する演算を行って前記操作部の操作位置を算出する、
   算出方法。

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