(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面が備えられる操作パネル（２）の四箇所が荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）を介してベース（４）に組み付けてなるタッチパネル表示器のタッチ位置検出装置であって、
前記ベース（４）の四箇所に配置された前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）それぞれに対応して備えられ、該荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）が加えられた荷重に対応して出力する電圧を増幅するアンプ（Ａ１〜Ａ４）と、
前記アンプ（Ａ１〜Ａ４）にて増幅された電圧を出力電圧Ｖとして、前記出力電圧Ｖと前記操作パネル（２）の四箇所に配置された前記荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）それぞれに加えられた荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性に基づいて、前記出力電圧Ｖと対応する前記荷重Ｆを演算すると共に、その演算結果に基づいて前記操作パネル（２）のタッチ位置を検出する演算装置（１０）とを有し、
前記演算装置（１０）は、前記操作パネル（２）の傾斜角を検出すると共に、該傾斜角に応じて前記出力電圧Ｖと前記荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性を補正し、この補正後のＦＶ特性に基づいて、前記出力電圧Ｖに対応する前記荷重Ｆを演算して、その演算結果に基づいて前記操作パネル（２）のタッチ位置を検出することを特徴とするタッチ位置検出装置。
【請求項２】
前記操作パネル（２）は、表面側と裏面側のいずれも操作面として操作でき、
前記演算装置（１０）は、前記操作パネル（２）の操作面が表面側と裏面側のいずれであるかを判定し、前記操作パネル（２）の表面側が操作面として操作されたときには、前記出力電圧Ｖと前記荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性のうち前記操作パネル（２）の表面を操作面としたとき用のＦＶ特性の傾きを表面用の傾き（ｐ１、ｐ２、・・・）に補正し、前記操作パネル（２）の裏面側が操作面として操作されたときには、前記出力電圧Ｖと前記荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性のうち前記操作パネル（２）の裏面を操作面としたとき用のＦＶ特性傾きを裏面用の傾き（ｑ１、ｑ２、・・・）に補正することを特徴とする請求項１に記載のタッチ位置検出装置。
【請求項３】
前記ベース（４）は回転軸を構成する可動部（５）に固定されており、前記ベース（４）および前記操作パネル（２）が前記回転軸を中心として回転させられることにより、前記操作パネル（２）の表裏面を反転させて固定させられ、
前記演算装置（１０）は、前記操作パネル（２）が表面側と裏面側のいずれを操作面として固定するかに応じて、前記操作パネル（２）の表面を操作面としたとき用のＦＶ特性と前記操作パネル（２）の裏面を操作面としたとき用のＦＶ特性との切り替えを行うことを特徴とする請求項２に記載のタッチ位置検出装置。
【請求項４】
前記操作パネル（２）は透明パネルで構成されていると共に、該透明パネルに透明ＥＬ（２ａ）が貼り付けられた構成とされ、
前記演算装置（１０）にて前記操作パネル（２）の操作面が表面側と裏面側のいずれであるかに応じて、前記操作パネル（２）に備えられる前記透明ＥＬ（２ａ）による表面用の表示画面と裏面用の表示画面との切り替えを行うことを特徴とする請求項２または３に記載のタッチ位置検出装置。
【請求項５】
前記操作パネル（２）の傾斜角を検出する傾斜センサ（５ａ）を有し、
前記演算装置（１０）は、前記傾斜センサ（５ａ）によって前記操作パネル（２）の傾斜角を検出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のタッチ位置検出装置。
【請求項６】
前記演算装置（１０）は、前記操作パネル（２）の操作面をＸＹ座標面と見立てて、前記操作パネル（２）が非操作の際に、前記出力電圧Ｖと前記荷重Ｆの関係を示すＦＶ特性から求まる前記操作パネル（２）の操作面のゼロ点の座標ズレから前記操作パネル（２）の傾斜角を検出することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のタッチ位置検出装置。
【請求項７】
前記操作パネル（２）の温度を検出する温度検出手段を有し、該温度検出手段にて検出した温度を用いてＦＶ特性を補正することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のタッチ位置検出装置。
【請求項８】
前記操作パネル（２）は車室内に備えられることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車載用のタッチ位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばナビゲーション装置の表示画面などに使用されているタッチパネル表示器のタッチ位置検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチパネル表示器において、操作パネルに荷重センサを設置し、ユーザが操作パネルのタッチ面を触ったときに加えられる荷重を荷重センサで検出することで、ユーザが触った位置（以下、タッチ位置という）の検出を行う接触感知表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような接触感知表示装置では、操作パネルの四隅に荷重センサを設置し、四隅に設置した荷重センサそれぞれで荷重を検出すると共に、そのときの荷重に応じた各荷重センサの出力に基づいてタッチ位置を検出している。具体的には、操作パネルをＸＹ座標平面と見立てて、操作パネル内におけるタッチ位置のＸＹ座標を検出することにより、タッチ位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１１６２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、操作パネルを天地方向に対して傾斜させて配置すると、ユーザが操作パネルのタッチ面を触ったときの荷重が荷重センサに対して垂直方向に印加されないため、センサが垂直に押されず、ひねりなどの影響を受け、センサのＦＶ特性が変化してしまうため、荷重センサに印加される荷重も操作パネルを垂直方向に押下した場合の値からずれるし、検出されるタッチ位置のＸＹ座標もずれることが判明した。それに対し、センサの精度は高精度が必要であり、数％ずれても、ユーザは違和感を感じてしまう。特にタッチさせたい箇所間が狭い高精細を要求されるタッチパネルや大きな画面のタッチパネルでは高精度が必要となる。
【０００６】
また、荷重センサを用いたタッチ位置検出装置の場合、操作パネルの裏面側をタッチする場合にも荷重センサでの検出結果に基づいてタッチ位置を検出することが可能であるが、裏面からタッチした場合に検出されるタッチ位置のズレについては何も考慮されていない。すなわち、裏面からタッチする場合には、表面側からタッチする場合と比較して操作パネルの構造上の相違（センサを固定している箇所のセンサを挟んだ上下の非対称性）があるし、荷重センサの非対称性、つまり操作パネルが荷重センサを押し付ける方向に力が付与されるか、それとも荷重センサから離される方向に力が付与されるかという相違がある。このため、操作パネルを裏面側からタッチする場合にも、正確にタッチ位置を検出することができない。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、操作パネルを傾斜させて配置する場合において、正確なタッチ位置を検出することができるタッチ位置検出装置を提供することを第１の目的とする。
【０００８】
また、操作パネルを裏面側からタッチする場合にも、正確にタッチ位置を検出できるタッチ位置検出装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ベース（４）の四箇所に配置された荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）それぞれに対応して備えられ、該荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）が加えられた荷重に対応して出力する電圧を増幅するアンプ（Ａ１〜Ａ４）と、アンプ（Ａ１〜Ａ４）にて増幅された電圧を出力電圧Ｖとして、出力電圧Ｖと操作パネル（２）の四箇所に配置された荷重センサ（Ｓ１〜Ｓ４）それぞれに加えられた荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性に基づいて、出力電圧Ｖと対応する荷重Ｆを演算すると共に、その演算結果に基づいて操作パネル（２）のタッチ位置を検出する演算装置（１０）とを有し、演算装置（１０）は、操作パネル（２）の傾斜角を検出し、該傾斜角に応じて出力電圧Ｖと荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性を補正し、この補正後のＦＶ特性に基づいて、出力電圧Ｖに対応する荷重Ｆを演算し、その演算結果に基づいて操作パネル（２）のタッチ位置を検出することを特徴としている。
【００１０】
このように、操作パネル（２）が天地方向に対して傾斜している場合に、その傾斜角に応じてＦＶ特性を補正し、その補正後のＦＶ特性に基づいてタッチ位置を検出するようにしている。このため、操作パネル（２）を傾斜させて配置する場合において、正確なタッチ位置を検出することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、操作パネル（２）は、表面側と裏面側のいずれも操作面として操作でき、演算装置（１０）は、操作パネル（２）の操作面が表面側と裏面側のいずれであるかを判定し、操作パネル（２）の表面側が操作面として操作されたときには、出力電圧Ｖと荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性のうち操作パネル（２）の表面を操作面としたとき用のＦＶ特性の傾きを表面用の傾き（ｐ１、ｐ２、・・・）に補正し、操作パネル（２）の裏面側が操作面として操作されたときには、出力電圧Ｖと荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性のうち操作パネル（２）の裏面を操作面としたとき用のＦＶ特性傾きを裏面用の傾き（ｑ１、ｑ２、・・・）に補正することを特徴としている。
【００１２】
このように、操作パネル（２）が表面と裏面のいずれを向けられているのかも検出し、それに応じてＦＶ特性の補正を行うようにしている。このため、操作パネル（２）を裏面側からタッチする場合にも、正確にタッチ位置を検出することが可能となる。
【００１３】
例えば、請求項３に記載したように、回転軸を構成する可動部（５）にベース（４）を固定し、ベース（４）および操作パネル（２）が回転軸を中心として回転させられることにより、操作パネル（２）の表裏面を反転させて固定させられる構造においては、演算装置（１０）では、操作パネル（２）が表面側と裏面側のいずれを操作面として固定するかに応じて、操作パネル（２）の表面を操作面としたとき用のＦＶ特性と操作パネル（２）の裏面を操作面としたとき用のＦＶ特性との切り替えを行うようにすれば良い。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、操作パネル（２）は透明パネルで構成されていると共に、該透明パネルに透明ＥＬ（２ａ）が貼り付けられた構成とされ、演算装置（１０）にて操作パネル（２）の操作面が表面側と裏面側のいずれであるかに応じて、操作パネル（２）に備えられる透明ＥＬ（２ａ）による表面用の表示画面と裏面用の表示画面との切り替えを行うことを特徴としている。
【００１５】
このように、操作パネル（２）が表面側と裏面側のいずれの操作方向から操作されたかに応じて、透明ＥＬ（２ａ）による表面用の表示画面と裏面用の表示画面との切り替えが行えるようにしている。このような操作画面の切り替えを行うことにより、同じ透明ＥＬ（２ａ）により表裏いずれの表示も行うことが可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、操作パネル（２）の傾斜角を検出する傾斜センサ（５ａ）を有し、演算装置（１０）は、傾斜センサ（５ａ）によって操作パネル（２）の傾斜角を検出することを特徴としている。
【００１７】
このように、傾斜センサ（５ａ）を用いて操作パネル（２）の傾斜角を検出することができる。このような傾斜センサ（５ａ）としては、例えば角度センサもしくはロータリスイッチ等が挙げられる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、演算装置（１０）は、操作パネル（２）の操作面をＸＹ座標面と見立てて、操作パネル（２）が非操作の際に、出力電圧Ｖと荷重Ｆの関係を示すＦＶ特性から求まる操作パネル（２）の操作面のゼロ点の座標ズレから操作パネル（２）の傾斜角を検出することを特徴としている。
【００１９】
このように、操作パネル（２）が非操作の際のＸＹ座標のゼロ点からの変位量により、操作パネル（２）の前後方向や左右方向への傾斜角を算出できる。これに基づいて、ＦＶ特性を補正することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明では、操作パネル（２）の温度を検出する温度検出手段を有し、該温度検出手段にて検出した温度を用いてＦＶ特性を補正することを特徴としている。
【００２１】
車載など温度環境が変わる場合には、温度検出手段から検出した温度を用いてＦＶ特性を補正することでより、より正確にタッチ位置を検出できる。
【００２２】
請求項８に記載の発明では、操作パネル（２）は車室内に備えられることを特徴としている。
【００２３】
このように、請求項１ないし７に記載したタッチ位置検出装置は、操作パネル（２）が車室内に備えられるような、操作パネル（２）を垂直に押すことができない環境になり易い車載用のタッチ位置検出装置として適用されると好適である。
【００２４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるタッチ位置検出装置に用いられるタッチパネル表示器１の正面図である。
【図２】図１に示すタッチパネル表示器１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】タッチ位置検出装置に用いられるタッチ位置検出回路の回路図である。
【図４】荷重位置を示すＸ，Ｙ座標のタッチパッド上の位置を示した図である。
【図５】センサの温特データを示した図である。
【図６】操作パネル２が傾斜している場合に荷重センサＳ１〜Ｓ４に印加される力と印加されるべき力の関係と、ユーザによる操作パネル２への押圧とアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧の関係を示した図である。
【図７】非傾斜時のＦＶ特性と傾斜時のＦＶ特性との関係を示した図である。
【図８】タッチ位置検出処理の詳細を示したフローチャートである。
【図９】操作パネル２が表面側と裏面側の場合の傾斜角に応じたＦＶ特性の傾きを示したテーブルの一例を示した図表である。
【図１０】タッチ位置検出処理の詳細を示したフローチャートである。
【図１１】操作パネル２が表面側と裏面側の場合の傾斜角に応じたＦＶ特性の傾きを示したテーブルの一例を示した図表である。
【図１２】操作パネル２が前後方向に傾斜したときのＸ方向の座標ズレと左右方向に傾斜したときのＹ方向の座標ズレとの関係の一例を示したグラフである。
【図１３】他の実施形態で説明するタッチパネル表示器１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図に基づいて説明する。図１は、本実施形態にかかるタッチ位置検出装置に用いられるタッチパネル表示器１の正面図である。また、図２は、図１に示すタッチパネル表示器１のＡ−Ａ’断面図である。また、図３は、タッチ位置検出装置に用いられるタッチ位置検出回路の回路図である。これらタッチパネル表示器１およびタッチ位置検出回路によりタッチ位置検出装置が構成されている。以下、これらの図を参照して、タッチパネル表示器１およびタッチ位置検出回路を有するタッチ位置検出装置について説明する。
【００２８】
まず、図１および図２に基づいて、タッチパネル表示器１について説明する。図１および図２に示すように、タッチパネル表示器１は、操作パネル２、センサ部３、ベース４および可動部５を有した構成とされている。
【００２９】
操作パネル２は、例えば透明又は少なくともＥＬ部が一部透明の長方形板によって構成されており、操作対象となるスイッチ等の情報表示がなされている。タッチ位置検出装置では、この操作パネル２の所望位置がタッチされたときに、そのタッチ位置を検出することで、ユーザが操作パネル２のどの場所のスイッチ等を押下したかを判別し、ユーザの操作を検出している。本実施形態では、操作パネル２は透明パネルとされ、透明ＥＬ２ａが貼り付けられた構造とされており、ドット表示（ＥＬ）によりスイッチや文字などの任意の表示ができるようになっている。このような構造により、操作パネル２が表面側と裏面側のいずれの操作方向から操作されたかに応じて、透明ＥＬ２ａによる表面用の表示画面と裏面用の表示画面との切り替えが行えるようになっている。このような操作画面の切り替えを行うことにより、同じ透明ＥＬ２ａにより表裏いずれの表示も行うことが可能となる。
【００３０】
センサ部３は、操作パネル２とベース４の間における操作パネル２の四隅（４箇所）に備えられており、このセンサ部３を介して操作パネル２がベース４によって支持されている。センサ部３には、それぞれ、荷重センサＳ１〜Ｓ４が備えられており、ユーザが操作パネル２の所望位置をタッチした時に、荷重センサＳ１〜Ｓ４にて荷重を検出する。この荷重センサＳ１〜Ｓ４での検出信号がベース４内などに備えられた回路配線を通じてタッチ位置検出回路に備えられる各部に伝えられるようになっている。
【００３１】
ベース４は、操作パネル２を支持するものであり、長方形状における中央部が空洞とされた凹形状とされ、空洞とされた中央部に操作パネル２を配置し、センサ部３を介して支持している。ベース４の一辺は、可動部５に固定されている。
【００３２】
可動部５は、円筒形状の回転軸を有し、この回転軸を中心として回転させられることでベース４およびベース４に固定された操作パネル２やセンサ部３の傾斜角の調整を行う。また、可動部５は、回転軸を中心としてベース４およびベース４に固定された操作パネル２やセンサ部３を図中矢印で示すように回転させることにより、操作パネル２の表裏反転も行う。例えば、図１および図２では、操作パネル２の表面側が紙面手前側を向けて固定したときの様子を実線で示してあるが、可動部５による操作パネル２の表裏反転により、図中破線で示したように操作パネル２の裏面側が紙面手前側を向けて固定されるようにすることもできる。さらに、可動部５には、角度センサもしくはロータリスイッチ等の傾斜センサ５ａが備えられており、操作パネル２の傾斜角や操作パネル２が表面側と裏面側のいずれに向けられている状態であるかを検出できるようになっている。
【００３３】
このような構造により、本実施形態にかかるタッチパネル表示器１が構成されている。次に、図３に基づいて、タッチ位置検出回路について説明する。図３に示すように、タッチ位置検出回路は、荷重センサＳ１〜Ｓ４と、アンプＡ１〜Ａ４とマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０と透明ＥＬ駆動回路１１及び温度センサ１２とを有した構成とされている。
【００３４】
荷重センサＳ１〜Ｓ４は、例えば半導体式の歪みゲージ（ゲージ抵抗）などの歪みセンサで構成される。各荷重センサＳ１〜Ｓ４は、例えば図３に示すように、ゲージ抵抗をホイートストンブリッジ状に配置した構成とされ、ホイートストンブリッジに対して５Ｖ電源等から駆動電圧Ｖｃｃが印加されることで、ホイートストンブリッジの２つの中間点の電圧（以下、中間電圧という）を出力として発生させる。すなわち、中間電圧が荷重センサＳ１〜Ｓ４に加わる荷重に応じて変化するため、この中間電圧を出力として発生させている。例えば、一方の中間電位は、上流側のゲージ抵抗が引張応力を受けると共に下流側のゲージ抵抗が圧縮応力を受けることで変化し、他方の中間電圧は、上流側のゲージ抵抗が圧縮応力を受けると共に下流側のゲージ抵抗が引張応力を受けることで変化する。このため、２つの中間電圧を出力することでそれらの差、すなわち、荷重に応じた出力をアンプＡ１〜Ａ４に入力させている。
【００３５】
アンプＡ１〜Ａ４は、各荷重センサＳ１〜Ｓ４の２つの中間電圧を入力し、２つの中間電圧の電位差を差動増幅した出力を発生させる。より詳しくは、アンプＡ１〜Ａ４では、予め記憶させられたゲイン調整値およびオフセット補正値（ゼロ点補正値）のデータに基づいて、各荷重センサＳ１〜Ｓ４の２つの中間電圧のゲイン調整およびオフセット補正を行い、それらを行ったのち出力電圧Ｖとしてマイコン１０に出力している。
【００３６】
マイコン１０は、各荷重センサＳ１〜Ｓ４の出力をアンプＡ１〜Ａ４で差動増幅した出力電圧等に基づいて、タッチ位置の検出を行う。具体的には、マイコン１０は、アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖと操作パネル２に加わる荷重Ｆとの関係を示すＦＶ特性を用いて、アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖと対応する荷重Ｆを求め、これに基づいてタッチ位置を検出している。そして、後述するように、ＦＶ特性が操作パネル２の傾斜角に応じて変動することから、マイコン１０には、操作パネル２の傾斜角に応じた補正を行うためのプログラムを記憶してあり、操作パネル２の傾斜角に応じて補正したＦＶ特性に基づいて、ユーザが真に押下したタッチ位置である正規位置が求められるようにしてある。
【００３７】
透明ＥＬ駆動回路１１は、透明ＥＬ２ａを駆動して透明ＥＬ２ａの表示を制御するものであり、マイコン１０を介して透明ＥＬ２ａを駆動する。
【００３８】
温度センサ１２は、タッチパネル表示器１の温度に応じた検出信号を出力するもので、この検出信号がマイコン１０に伝えられることで、マイコン１０でタッチパネル表示器１の温度が検出できるようになっており、ＦＶ特性の補正用として計算に利用できる。
【００３９】
このような構成により、タッチパネル表示器１およびタッチ位置検出回路を備えたタッチ位置検出装置が構成されている。次に、このように構成されたタッチ位置検出装置によるタッチ位置の検出方法について説明する。
【００４０】
まず、傾斜角を考慮に入れていない場合のアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧に基づく基本的なタッチ位置の計算方法について説明する。
【００４１】
タッチ位置検出回路では、荷重センサＳ１〜Ｓ４の出力する２つの中間電圧をアンプＡ１〜Ａ４で差動増幅し、それをセンサ出力に相当する出力電圧として発生させている。ここで、操作パネル２の所定位置をユーザがタッチした場合に各荷重センサＳ１〜Ｓ４の出力に応じて発生させられた出力電圧Ａ〜Ｄが、α［Ｖ］、β［Ｖ］、γ［Ｖ］、δ［Ｖ］であったとする。この場合において、一般に荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられた荷重をＦ１［Ｎ］〜Ｆ４［Ｎ］とすると、Ｆ１とα、Ｆ２とβ、Ｆ３とγ、Ｆ４とδの関係はそれぞれ１次関数で表される。
【００４２】
（数１）  α  ＝  ａ１×Ｆ１＋ｂ１
（数２）  β  ＝  ａ２×Ｆ２＋ｂ２
（数３）  γ  ＝  ａ３×Ｆ３＋ｂ３
（数４）  δ  ＝  ａ４×Ｆ４＋ｂ４
ただし、ａ１〜ａ４、ｂ１〜ｂ４は組みつけ時などのセンサ部にかかる歪や温度によって変化する係数である。
【００４３】
さらに、例えば図１中における操作パネル２の左下の荷重センサＳ２の配置場所をＸＹ座標の原点（０，０）とし、Ｘ座標、Ｙ座標を図４に示すように、荷重センサＳ１、Ｓ３、Ｓ４それぞれの配置場所を（０，１）、（１，０）（１，１）と想定した場合に、タッチ位置のＸＹ座標は、数式５のように初期状態からの荷重の変化量で表される。
【００４４】
（数５）  （（ΔＦ３＋ΔＦ４）／ΔＦ，（ΔＦ１＋ΔＦ４）／ΔＦ）、ΔＦ≠０
ただし、ΔＦは、数式６のように、各荷重ΔＦ１〜ΔＦ４の総和を意味している。
【００４５】
（数６）  ΔＦ＝ΔＦ１＋ΔＦ２＋ΔＦ３＋ΔＦ４
数式１〜４をそれぞれＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４について解いた式からΔＦ１、ΔＦ２、ΔＦ３、ΔＦ４を算出し、数式５に代入することによって、タッチ位置のＸＹ座標がα，β，γ，δ，ａ１〜ａ４，ｂ１〜ｂ４を用いて表される。
【００４６】
以上のことより、組付け時などのセンサにかかる歪や、図５に示すように、ある温度における上の数式１〜４の一次関数が分っていれば、数式５、６により、タッチ位置を検出することが可能となる。このように、出力電圧Ａ〜Ｄに基づいて、タッチ位置を計算することができる。なお、アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧Ｖと印加された力ΔＦとの関係を示すＦＶ特性は、原点を通らずにオフセットしていることがあるため、オフセット補正値に基づいてＦＶ特性が原点を通るようにしてある。
【００４７】
ただし、上述したように、本実施形態のようなタッチパネル表示器１では、操作パネル２が傾斜している場合に、ユーザが操作パネル２のタッチ面を触ったときの荷重が荷重センサＳ１〜Ｓ４に対して垂直方向に印加されないためセンサが垂直に押されず、ひねりなどの影響を受け、センサのＦＶ特性が変化し、荷重センサＳ１〜Ｓ４に印加される荷重も操作パネル２を垂直方向に押下した場合の値からずれるし、検出されるタッチ位置のＸＹ座標もずれる。また、操作パネル２の裏面側をタッチする場合にも荷重センサＳ１〜Ｓ４での検出結果に基づいてタッチ位置を検出できるが、裏面からタッチした場合に検出されるタッチ位置についてもずれる。数％でも座標がずれるとユーザが違和感を感じるだけでなく、ユーザが真に押下した正規位置がタッチ位置として検出されなくなる。
【００４８】
これに対して、本実施形態では、以下の補正方法により、タッチ位置の正規位置が検出できるようにしている。
【００４９】
図６は、操作パネル２が傾斜している場合に荷重センサＳ１〜Ｓ４に印加される力と印加されるべき力の関係と、ユーザによる操作パネル２への押圧とアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧の関係を示した図であり、（ａ）は操作パネル２の表面側、（ｂ）は操作パネル２の裏面側を押圧したときをそれぞれ示している。
【００５０】
この図に示されるように、操作パネル２が傾斜している場合において、ユーザが操作パネル２の垂直方向に傾斜した方向（以下、傾斜方向という）に力を加えるようにして操作パネル２をタッチした場合を想定してみる。この場合に各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられる力は、ユーザが操作パネル２を同じ力で垂直方向にタッチしたときに各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられたであろう力よりも小さくなる。このため、ユーザが傾斜方向に操作パネル２をタッチした場合と操作パネル２を垂直方向にタッチした場合とで、ＦＶ特性が変わる。具体的には、図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、ユーザが垂直方向に操作パネル２をタッチした場合と比較して、ユーザが傾斜方向に操作パネル２をタッチした場合の方が、ＦＶ特性の傾きが小さくなる。このため、アンプＡ１〜Ａ４の出力電圧に基づいてタッチ位置を検出したのでは、ユーザが真に押下した正規位置からずれてしまうのである。
【００５１】
このため、図７に示すセンサの特性図（アンプ前、ただし、電圧はオフセット考慮）のように、操作パネル２が傾斜している場合には、非傾斜時に対して、各荷重センサＳ１〜Ｓ４に加えられる力とアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧との関係を補正することで、傾斜時のＦＶ特性に基づいてタッチ位置を検出することができる。そして、このＦＶ特性は、操作パネル２の傾斜角に応じて変動することから、操作パネル２の傾斜角を検出することにより、操作パネル２の傾斜角に応じた適切なＦＶ特性に基づいてタッチ位置を検出することが可能となる。
【００５２】
したがって、本実施形態のタッチ位置検出装置では、マイコン１０にて、操作パネル２が表面側と裏面側の場合の傾斜角に応じたＦＶ特性の傾きを示したテーブルを記憶しておき、以下に示すＦＶ特性補正を含むタッチ位置検出処理を行うようにしている。
【００５３】
図８は、タッチ位置検出処理の詳細を示したフローチャートである。また、図９は、操作パネル２が表面側と裏面側の場合の傾斜角に応じたＦＶ特性の傾きを示したテーブルの一例を示した図表である。
【００５４】
マイコン１０は、車両に備えられたアクセサリスイッチやイグニッションスイッチがオフからオンに切り替わると、所定の制御周期毎にアンプＡ１〜Ａ４を介して各荷重センサＳ１〜Ｓ４での検出結果を受け取ると共に傾斜センサ５ａや温度センサ１２の検出結果を受け取り、そのたびに図８に示すタッチ位置検出処理を実行する。
【００５５】
まず、ステップ１００では、非操作判定を行う。具体的には、操作パネル２に加えられている荷重ΔＦが閾値未満であるか否かを判定する。ここでいう荷重Ｆは、上記数式６のように、各荷重センサＳ１〜Ｓ４で検出される荷重ΔＦ１〜ΔＦ４の総和を意味している。また、ここで用いている閾値は、ユーザが操作パネル２を押したと想定されるときに発生する荷重とされる。荷重ΔＦは、操作パネル２の自重や車の振動などの影響によって最初からある程度は発生しているが、ユーザが操作パネル２を押していないときには閾値未満の大きさにしかならない。このため、荷重Ｆが閾値未満であることを判定することにより、ユーザが操作パネル２を押していないことを判定できる。
【００５６】
ここで、肯定判定された場合には、ステップ１１０に進んで傾斜角を判定する。具体的には、傾斜センサ５ａの検出結果を入力することにより傾斜角を判定している。続いて、ステップ１２０に進み、操作パネル２の傾斜角の変化を確認する。傾斜角の変化は、前回の制御周期の際に記憶しておいた傾斜角の保存値（後述するステップ１３０参照）と今回の制御周期の際に判定した傾斜角との差として求められる。この差が閾値よりも大きければ、操作パネル２の傾斜角が変わったと判定し、ステップ１３０に進む。そして、傾斜角の保存値を今回の制御周期の際に判定した操作パネル２の傾斜角に変更する。
【００５７】
その後、ステップ１４０に進み、操作パネル２の傾斜角に応じてＦＶ特性補正を行う。具体的には、図９に示す操作パネル２の操作面が表面側と裏面側の場合の傾斜角に応じたＦＶ特性の傾きのテーブルより、傾斜パネル２の傾斜角に対応するＦＶ特性の傾きを選択する。例えば、図９に示すように、操作パネル２の傾斜角が０〜Ａであれば、操作パネル２の表面を操作面とする場合のＦＶ特性については傾きｐ１、裏面を操作面とする場合のＦＶ特性については傾きｑ１とする。同様に、操作パネル２の傾斜角がＡ〜Ｂであれば、操作パネル２の表面を操作面とする場合のＦＶ特性については傾きｐ２、裏面を操作面とする場合のＦＶ特性については傾きｑ２とする。このようにして、操作パネル２の傾斜角に応じたＦＶ特性に補正することが可能となる。
【００５８】
一方、ステップ１００で否定判定された場合には、ステップ１５０に進んでセンサから出力されるΔＦの極性から操作パネル２の操作面判定を行う。ここで表面であると判定されれば、ステップ１６０に進み、ステップ１４０での操作面が表面である場合の傾きの補正後のＦＶ特性に基づいて、タッチ位置のＸＹ座標や荷重Ｆを演算することでタッチ位置を算出する。また、ステップ１５０で裏面であると判定されれば、ステップ１７０に進み、ステップ１４０での操作面が裏面である場合の傾きの補正後のＦＶ特性に基づいて、タッチ位置のＸＹ座標や荷重ΔＦを演算することでタッチ位置を算出する。
【００５９】
但し、操作パネル２の自重により傾斜角が変わると荷重センサＳ１〜Ｓ４の出力が自重により変化し、それによりΔＦとＹ座標（縦方向）が変位するため、傾斜角度により、ΔＦとＹ座標を補正する（ステップ１８０）。
【００６０】
また、車載など温度環境が変わる場合には、ステップ１６０の座標や荷重を計算する際に、温度検出手段から検出した温度を用いてＦＶ特性（傾き）を補正することにより、より正確にタッチ位置を検出できる。
【００６１】
このようにして、タッチ位置が検出されると、ステップ１９０において、必要に応じて傾斜角に応じた表示変更を行う。例えば、操作面が表面である場合と裏面である場合とで表示内容を変更する。そして、タッチ位置検出処理を終了する。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態のタッチ位置検出装置では、操作パネル２が天地方向に対して傾斜角を有しているためにユーザが荷重を掛ける方向に対して操作パネル２が傾斜している場合に、その傾斜角に応じてＦＶ特性を補正し、その補正後のＦＶ特性に基づいてタッチ位置を検出するようにしている。このため、操作パネル２を傾斜させて配置する場合において、正確なタッチ位置を検出することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態のタッチ位置検出装置では、操作パネル２が表面と裏面のいずれを向けられているのかも検出し、それに応じてＦＶ特性の補正を行うようにしている。このため、操作パネル２を裏面側からタッチする場合にも、正確にタッチ位置を検出することが可能となる。
【００６４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して操作パネル２の表面のみ操作可能なタッチ位置検出装置において、傾斜角に応じたＦＶ特性補正を行うようにするものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００６５】
本実施形態では、操作パネル２の表面のみ操作可能なタッチ位置検出装置について説明する。なお、本実施形態のタッチ位置検出装置におけるタッチパネル表示器１の構成は、操作パネル２を裏面に向けられるようにしていない点が第１実施形態と異なるが、その他に点については同様であるため、タッチパネル表示器１については基本的に第１実施形態と同様のものを用いていることとする。
【００６６】
本実施形態のように操作パネル２の表面のみ操作可能な構成であっても、操作パネル２の傾斜角が変化したような場合には、第１実施形態と同様、ＦＶ特性に傾斜角に応じた影響が生じるため、それを補正するのが好ましい。このため、本実施形態でも、第１実施形態と同様に、タッチ位置検出処理においてＦＶ特性補正を行うようにしている。
【００６７】
図１０は、本実施形態のタッチ位置検出装置が実行するタッチ位置検出処理のフローチャートである。また、図１１は、操作パネル２の傾斜角に応じたＦＶ特性の傾きを示したテーブルの一例を示した図表である。
【００６８】
この図に示すように、第１実施形態で説明したステップ１００〜１４０において、操作パネル２が非操作のときに傾斜角判定や傾斜角の変化確認および傾斜角（保存値）の変更を行い、傾斜角が変化していた時には図１１に示すテーブルから傾斜角に対応するＦＶ特性の傾きを選択し、ＦＶ特性を補正する。一方、操作パネル２が操作されてステップ１００において否定判定された場合には、ステップ１６０に進んでステップ１４０での操作面が表面である場合の傾きの補正後のＦＶ特性に基づいて、タッチ位置のＸＹ座標や荷重Ｆを演算することでタッチ位置を算出する。そして、第１の実施例と同様に傾斜角度からＹ座を補正する。その後必要に応じて、ステップ１９０に示す表示変更の処理を行ったのち、タッチ位置検出処理を終了する。
【００６９】
このように、操作パネル２の表面のみ操作可能なタッチ位置検出装置においては、操作パネル２の傾斜角に応じてＦＶ特性を補正し、その補正後のＦＶ特性に基づいてタッチ位置を検出することで、操作パネル２を傾斜させて配置する場合において、正確なタッチ位置を検出することが可能となる。
【００７０】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、図８や図１０に示したタッチ位置検出処理のステップ１１０での傾斜角判定において、傾斜角センサ５ａを用いて操作パネル２の傾斜角を検出するようにした。しかしながら、荷重センサＳ１〜Ｓ４の検出値（具体的にはアンプＡ１〜Ａ４の出力電圧）に基づいて操作パネル２の傾斜角を判定することもできる。すなわち、操作パネル２の傾斜角に応じて操作パネル２の自重により荷重センサＳ１〜Ｓ４に印加される荷重が変化する。このため、操作パネル２の非操作時の荷重センサＳ１〜Ｓ４のＦＶ特性が変化し、それにより非操作時のＸＹ座標のゼロ点が変位する。このＸＹ座標のゼロ点の変位量によって操作パネル２の傾斜角を算出することもできる。
【００７１】
また、このように荷重センサＳ１〜Ｓ４の検出値を用いる場合には、操作パネル２の前後方向（左右方向軸を中心としたロール方向）の傾斜だけでなく、左右方向（上下方向軸を中心としたロール方向）の傾斜についても検出することが可能となる。
【００７２】
図１２は、操作パネル２が前後方向に傾斜したときのＸ方向の座標ズレと左右方向に傾斜したときのＹ方向の座標ズレとの関係の一例を示したグラフである。この図に示されるように、Ｘ方向やＹ方向への座標ズレが大きくなるほど前後方向や左右方向への傾斜角が大きくなることを示している。このため、Ｘ方向やＹ方向への座標ズレ、つまりＸＹ座標のゼロ点の変位量により、操作パネル２の前後方向や左右方向への傾斜角を算出できる。これに基づいて、ＦＶ特性を補正することができる。
【００７３】
さらに、このようにＸＹ座標のゼロ点の変位量を算出した場合、操作パネル２の傾斜角を記憶し、ＸＹ座標のゼロ点補正を実施するようにするようにすれば、より正確なタッチ位置検出が行えるようにできる。
【００７４】
また、上記各実施形態では、図９や図１１に示したように、傾斜角が０〜Ａの範囲内にあるときにはＦＶ特性の傾きを傾きｐ１、ｑ１とし、傾斜角がＡ〜Ｂの範囲内にあるときにはＦＶ特性の傾きをｐ２、ｑ２とするテーブルを用いている。しかしながら、これに限るものではなく、例えば、傾斜角ＡのときのＦＶ特性の傾きをｐ１とする（Ａ、ｐ１）と、傾斜角ＢのときのＦＶ特性の傾きをｐ２とする（Ｂ、ｐ２）などを記憶しておき、これらに基づいて線形補間することで、記憶していない他の傾斜角についてのＦＶ特性の傾きを求めるようにしても良い。例えば、傾斜角がＡとＢの中間値であれば、ＦＶ特性の傾きを（ｐ１＋ｐ２）／２とすることができる。
【００７５】
さらに、上記各実施形態では、操作パネル２を透明パネルで構成し、この透明パネルに透明ＥＬ２ａを貼り付けた構造としている。しかしながら、これは操作パネル２の一例を示したにすぎず、例えば図１３に示すタッチパネル表示器１の断面図のように、操作パネル２自体が透明ＥＬによって構成されるようにしても良い。この場合には表示器とタッチパネルの距離が近くなり、斜めから見た場合の視差ズレも低減できるし、構造としても簡単にできる。
【００７６】
さらに、補正するＦＶ特性の傾きデータ（ｐ、ｑ、・・・）については、センサの取り付け方向により、各センサごとに持つなど複数もち、補正することで、更に検出精度をあげることも可能である。すなわち、センサの取り付け方向により、センサに対するひねり方が変わるため、それを個々に補正するために、補正するＦＶ特性の傾きデータ（ｐ、ｑ、・・・）をセンサの取り付け方向に応じて持つようにすると良い。
【００７７】
なお、上記各実施形態で説明したタッチ位置検出装置は、操作パネル２が車室内に備えられるような、操作パネル２を垂直に押すことができない環境になり易い車載用のタッチ位置検出装置として適用されると好適である。
【符号の説明】
【００７８】
１          タッチパネル表示器
２          操作パネル
３          センサ部
４          ベース
５          可動部
５ａ        傾斜センサ
１０        マイコン
Ｓ１〜Ｓ４  荷重センサ
Ａ１〜Ａ４  アンプ
【図１】
0005609623.tif 000002
【図２】
0005609623.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005609623.tif 000005
【図５】
0005609623.tif 000006
【図６】
0005609623.tif 000007
【図７】
0005609623.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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