(57)【要約】【課題】  入力操作位置を検出する為の検出電極を利用し、タッチパネル入力装置の構造を変更せずに運転席側と助手席側からの入力操作を判別できる車載用タッチパネル入力装置を提供する。【解決手段】  入力操作領域の近傍に配置される複数の検出電極と、各検出電極毎に、検出電極と入力操作者の指との静電容量を表す容量レベルを検出する静電容量検出手段とを備え、各検出電極について検出した容量レベルを監視し、容量レベルの増加が検出された検出電極の配置位置が助手席側から運転席側へ移動している場合に、助手席側からの入力操作と判別する。【選択図】図９
2014075069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載用電子機器の操作を行うために、車両内の運転者席と助手席の前方で、前記車載用電子機器への操作を案内表示する表示パネルの上方に重ねて取り付けられ、
前記表示パネルの上方に重ねて設定される入力操作領域の近傍に互いに絶縁して分散配置される複数の検出電極と、
前記各検出電極毎に、検出電極と入力操作者の指との静電容量を表す容量レベルを検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段が検出したいずれか１又は２以上の検出電極についての容量レベルが所定の入力閾値を越えることから、前記入力操作領域への入力操作を検出する入力操作検出手段と、
前記車両内の運転者席と助手席のいずれの側から前記入力操作領域へ入力操作が行われたかを判別する方向判別手段とを備え、
前記車両の走行中に前記入力操作検出手段が入力操作を検出した場合に、前記方向判別手段が助手席側からの入力操作と判別した入力操作のみを有効とする車載用タッチパネル入力装置であって、
前記方向判別手段は、前記入力操作検出手段が入力操作を検出している間の各検出電極について検出した容量レベルを監視し、容量レベルの増加が検出された検出電極の配置位置が助手席側から運転席側へ移動している場合に、助手席側からの入力操作と判別することを特徴とする車載用タッチパネル入力装置。
【請求項２】
前記静電容量検出手段がいずれか１又は２以上の検出電極について検出した容量レベルとその検出電極の配置位置とから前記入力操作領域への入力操作位置を検出する入力位置検出手段を更に備え、
前記方向判別手段が助手席側からの入力操作と判別した入力操作のみ、前記入力位置検出手段が検出した入力操作位置を出力することを特徴とする請求項１に記載の車載用タッチパネル入力装置。
【請求項３】
助手席への乗員の着座を検出する着座センサーを更に備え、
前記方向判別手段は、前記着座センサーが助手席への乗員の着座を検出している場合にのみ、助手席側からの入力操作と判別することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の車載用タッチパネル入力装置。
【請求項４】
車載用電子機器の操作を行うために、車両内の運転者席と助手席の前方で、前記車載用電子機器への操作を案内表示する表示パネルの上方に重ねて取り付けられ、
前記表示パネルの上方に重ねて設定される入力操作領域の近傍に互いに絶縁して分散配置される複数の検出電極と、
前記各検出電極毎に、検出電極と入力操作者の指との静電容量を表す容量レベルを検出する静電容量検出手段と、
前記静電容量検出手段がいずれか１又は２以上の検出電極について検出した容量レベルから前記入力操作領域への入力操作を検出する入力操作検出手段と、
前記静電容量検出手段がいずれか１又は２以上の検出電極について検出した容量レベルとその検出電極の配置位置とから前記入力操作領域への入力操作位置を検出する入力位置検出手段と、
前記車両内の運転者席と助手席のいずれの側から前記入力操作領域へ入力操作が行われたかを判別する方向判別手段とを備え、
前記車両の走行中に前記入力操作検出手段が入力操作を検出した場合に、前記方向判別手段が助手席側からの入力操作と判別した入力操作のみ、前記入力位置検出手段が検出した入力操作位置を出力する車載用タッチパネル入力装置であって、
前記方向判別手段は、入力操作領域に沿った表面積がほぼ同面積で、前記入力位置検出手段が検出した入力操作位置で対称位置の運転席側に配置される１又は２以上の検出電極からなる第１検出電極群と、助手席側に配置される１又は２以上の検出電極からなる第２検出電極群を選択し、第１検出電極群について静電容量検出手段が検出した容量レベルの第１総和より、第２検出電極群について静電容量検出手段が検出した容量レベルの第２総和が大きい場合に、助手席側からの入力操作と判別することを特徴とする車載用タッチパネル入力装置。
【請求項５】
前記各検出電極と入力操作者の指との間の相対電位が変動する交流検出信号を発信する発信手段を更に備え、
前記静電容量検出手段は、前記各検出電極と入力操作者の指との静電容量を介して、前記各検出電極に表れる交流検出信号の受信レベルを容量レベルとして検出し、
前記入力位置検出手段は、いずれか２以上の検出電極毎に検出した容量レベルをもとに、入力操作者の指とその検出電極の配置位置との相対距離を比較して前記入力操作領域への入力操作位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の車載用タッチパネル入力装置。
【請求項６】
助手席への乗員の着座を検出する着座センサーを更に備え、
前記方向判別手段は、前記着座センサーが助手席への乗員の着座を検出している場合にのみ、助手席側からの入力操作と判別することを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか１項に記載の車載用タッチパネル入力装置。
【請求項７】
車載用電子機器は、カーナビゲーション装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車載用タッチパネル入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーナビゲーション装置等の車載用電子機器の操作を行うために、車両内の運転席と助手席の前方に取り付けられた車載用タッチパネル入力装置に関し、更に詳しくは、車両の走行中は、助手席からの入力操作のみを受け付ける車載用タッチパネル入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーナビゲーション装置、オーディオ機器、テレビ等の映像情報機器などの車両内で利用する車載用電子機器は、その操作内容を表示する表示パネル上に積層した車載用タッチパネル入力装置の入力操作領域へ操作者の指を接近若しくは押圧する入力操作を行い、入力操作位置に表示される操作内容の操作を実行している。この車載用タッチパネル入力装置への入力操作は、運転席と助手席に乗車する双方の乗員が操作可能なように、車両内の前方で運転席と助手席の間のセンターコンソール部に取り付けられている。
【０００３】
しかしながら、車両走行中は、運転者が操作内容を見ながら車載用タッチパネル入力装置への入力操作を行うことは危険であることから、入力操作を行っても無効若しくは禁止する処理が行われ、助手席の乗員であっても入力操作が行えない不便があった。そこで、従来より、運転席側と助手席側の乗員による入力操作への入力操作を判別する入力装置や入力装置を備えた車載用電子機器が知られている。
【０００４】
図１４に示すカーナビゲーション装置１００は、カーナビゲーション装置１００への入力操作を行うタッチパネル１０１が重ねて配置される表示装置１０２の周囲の運転席側と助手席側に配置される一組の近赤外線センサ１０３Ａ、１０３Ｂによって、運転席側と助手席側の乗員による入力操作への入力操作を判別する（特許文献１）。各近赤外線センサ１０３Ａ、１０３Ｂは、赤外発光素子と赤外受光素子とからなり、例えば、助手席の乗員がタッチパネル１０１を入力操作しようとすると、助手席側に配置された近赤外線センサ１０３Ａが入力操作を行う指や手により反射する赤外線を受光し、助手席側からの入力操作と判別する。
【０００５】
特許文献２に記載の車載用装置は、タッチセンサーが重ねて取り付けられた表示装置の周囲に、運転席側と助手席側に向けて移動可能に挟指向性の超音波センサーが設けられ、タッチセンサーを入力操作しようとする操作者の指や腕で反射する超音波を検出した際の超音波センサーの方向から、運転席側と助手席側のいずれからの入力操作かを判別する。
【０００６】
特許文献３に記載のカーナビゲーション装置は、助手席の乗員の指の指紋を登録しておき、入力装置の近傍に配置した指紋センサーが登録した指紋と一致する指紋を検出した場合にのみ、入力装置への入力操作を有効とし、助手席の乗員の入力操作のみを可能とする。
【０００７】
特許文献４に記載の車載用表示制御装置は、車両の走行中は入力装置への入力操作を禁止状態とするキー入力制御回路を設けるとともに、運転席側から操作できない位置に、キー入力制御回路の禁止状態を解除するスイッチを取り付け、車両の走行中であっても、助手席の乗員がスイッチを操作して、入力装置への入力操作を可能とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−６４５４７号公報
【０００９】
【特許文献２】特許４９８４７４８号公報
【００１０】
【特許文献３】特開２００７−１３２６７８号公報
【００１１】
【特許文献４】特開平５−１６４５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の特許文献１や特許文献２に記載の車載用電子機器は、近赤外線センサや挟指向性超音波センサ等のセンサを、表示装置や入力装置とは別に取り付けるので、構成が複雑化するととに、コスト上昇の原因となり、また、既存の表示装置や入力装置を利用する場合には、その構造を改造しなければならない。
【００１３】
また、入力操作を行う入力位置から離れた表示装置の周囲にセンサを配置するので、一組のセンサや１点から運転席側と助手席側へ向きを変えるだけのセンサでは、入力装置への入力操作を全て検知してその方向を判別することは困難である。このように検知できない領域があると、車両走行中に入力操作を禁止される運転者は、煩わしさからセンサで検知されない入力操作方向を探し出し、車両走行中であっても運転者が入力操作を可能とする恐れがある。一方、全ての入力操作方向の入力操作を確実に検知するためには、多数のセンサを配置する必要があり、高額となり、装置も大型化するものであった。
【００１４】
また、特許文献３に記載のカーナビゲーション装置は、指紋の読みとり、登録、判別の為の各装置が必要となり、センサを配置する以上に構成が複雑化するととに、コストが上昇する。更に、助手席の乗員は、指紋の登録手続きと、入力装置を入力操作する毎に指紋センサーへ指を押し当てる必要があり、極めて煩わしいものであった。
【００１５】
また、特許文献４に記載の車載用表示制御装置についても、助手席の乗員は、入力装置への入力操作の都度、キー入力制御回路の禁止状態を解除するスイッチを操作する煩わしさがあり、また、同乗する助手席の乗員がスイッチを操作すれば、運転中の運転者も入力装置への入力操作が可能となるという問題があった。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、入力操作位置を検出する為の検出電極を利用し、タッチパネル入力装置の構造を変更せずに運転席側と助手席側からの入力操作を判別できる車載用タッチパネル入力装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、操作者の指先を接近させる入力操作領域の近傍に配置される検出電極により、もれなく運転席側と助手席側からの入力操作を判別する車載用タッチパネル入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の目的を達成するため、請求項１の車載用タッチパネル入力装置は、車載用電子機器の操作を行うために、車両内の運転者席と助手席の前方で、車載用電子機器への操作を案内表示する表示パネルの上方に重ねて取り付けられ、表示パネルの上方に重ねて設定される入力操作領域の近傍に互いに絶縁して分散配置される複数の検出電極と、各検出電極毎に、検出電極と入力操作者の指との静電容量を表す容量レベルを検出する静電容量検出手段と、静電容量検出手段が検出したいずれか１又は２以上の検出電極についての容量レベルが所定の入力閾値を越えることから、入力操作領域への入力操作を検出する入力操作検出手段と、車両内の運転者席と助手席のいずれの側から入力操作領域へ入力操作が行われたかを判別する方向判別手段とを備え、車両の走行中に入力操作検出手段が入力操作を検出した場合に、方向判別手段が助手席側からの入力操作と判別した入力操作のみを有効とする車載用タッチパネル入力装置であって、
方向判別手段は、入力操作検出手段が入力操作を検出している間の各検出電極について検出した容量レベルを監視し、容量レベルの増加が検出された検出電極の配置位置が助手席側から運転席側へ移動している場合に、助手席側からの入力操作と判別することを特徴とする。
【００１９】
検出電極と入力操作者の指との静電容量Ｃｍは、両者間の距離をｄ、その間の空気の誘電率をε、検出電極と指との対向面積をｓとして、Ｃｍ＝ε・ｓ／ｄで表され、静電容量検出手段が検出する静電容量Ｃｍを表す容量レベルは、検出電極と入力操作者の指の距離ｄに反比例する。従って、入力操作領域の近傍に配置される特定の検出電極に入力操作者の指先が接近すると、その検出電極について静電容量検出手段が検出した容量レベルは、所定の入力閾値を越え、入力操作が検出される。助手席側からの入力操作を行うと、助手席側から運転席側に配置される検出電極に順に入力操作者の指先が接近するので、容量レベルの増加が検出された検出電極の配置位置が助手席側から運転席側へ移動している場合に、助手席側からの入力操作と判別できる。
【００２０】
請求項２の車載用タッチパネル入力装置は、静電容量検出手段がいずれか１又は２以上の検出電極について検出した容量レベルとその検出電極の配置位置とから入力操作領域への入力操作位置を検出する入力位置検出手段を更に備え、方向判別手段が助手席側からの入力操作と判別した入力操作のみ、入力位置検出手段が検出した入力操作位置を出力することを特徴とする。
【００２１】
静電容量Ｃｍを表す容量レベルは、検出電極と入力操作者の指の距離ｄに反比例するので、入力位置検出手段は、各検出電極毎に検出した容量レベルから各検出電極と指先との相対距離を比較し、指先が入力操作領域に最も接近する入力操作位置を検出できる。入力位置検出手段が検出した入力操作位置は、方向判別手段が助手席側からの入力操作と判別した場合にのみ出力される。
【００２２】
請求項３の車載用タッチパネル入力装置は、助手席への乗員の着座を検出する着座センサーを更に備え、方向判別手段は、着座センサーが助手席への乗員の着座を検出している場合にのみ、助手席側からの入力操作と判別することを特徴とする。
【００２３】
助手席に乗員が着座していない場合に、車両走行中の運転者による入力操作を確実に禁止できる。
【００２４】
請求項４の車載用タッチパネル入力装置は、車載用電子機器の操作を行うために、車両内の運転者席と助手席の前方で、車載用電子機器への操作を案内表示する表示パネルの上方に重ねて取り付けられ、表示パネルの上方に重ねて設定される入力操作領域の近傍に互いに絶縁して分散配置される複数の検出電極と、各検出電極毎に、検出電極と入力操作者の指との静電容量を表す容量レベルを検出する静電容量検出手段と、静電容量検出手段がいずれか１又は２以上の検出電極について検出した容量レベルから入力操作領域への入力操作を検出する入力操作検出手段と、静電容量検出手段がいずれか１又は２以上の検出電極について検出した容量レベルとその検出電極の配置位置とから入力操作領域への入力操作位置を検出する入力位置検出手段と、車両内の運転者席と助手席のいずれの側から入力操作領域へ入力操作が行われたかを判別する方向判別手段とを備え、車両の走行中に入力操作検出手段が入力操作を検出した場合に、方向判別手段が助手席側からの入力操作と判別した入力操作のみ、入力位置検出手段が検出した入力操作位置を出力する車載用タッチパネル入力装置であって、
方向判別手段は、入力操作領域に沿った表面積がほぼ同面積で、入力位置検出手段が検出した入力操作位置で対称位置の運転席側に配置される１又は２以上の検出電極からなる第１検出電極群と、助手席側に配置される１又は２以上の検出電極からなる第２検出電極群を選択し、第１検出電極群について静電容量検出手段が検出した容量レベルの第１総和より、第２検出電極群について静電容量検出手段が検出した容量レベルの第２総和が大きい場合に、助手席側からの入力操作と判別することを特徴とする。
【００２５】
検出電極と入力操作者の指との静電容量Ｃｍは、両者間の距離をｄ、その間の空気の誘電率をε、検出電極と指との対向面積をｓとして、Ｃｍ＝ε・ｓ／ｄで表され、静電容量検出手段が検出する静電容量Ｃｍを表す容量レベルは、検出電極と入力操作者の指の距離ｄに反比例する。助手席側から入力操作を行う入力操作者の指は、入力位置検出手段が検出した入力操作位置から助手席側に連続する入力操作領域の上方に存在し、入力操作位置から助手席側に配置される第２検出電極群に接近する。第１検出電極群と第２検出電極群の入力操作領域に沿った表面積はほぼ等しいので、方向判別手段は、入力操作者の指と逆側に配置される第１検出電極群についての容量レベルの第１総和より、入力操作者の指により接近する第２検出電極群についての第２総和が大きいことから、助手席側からの入力操作と判別できる。
【００２６】
請求項５の車載用タッチパネル入力装置は、各検出電極と入力操作者の指との間の相対電位が変動する交流検出信号を発信する発信手段を更に備え、静電容量検出手段は、各検出電極と入力操作者の指との静電容量を介して、各検出電極に表れる交流検出信号の受信レベルを容量レベルとして検出し、入力位置検出手段は、いずれか２以上の検出電極毎に検出した容量レベルをもとに、入力操作者の指とその検出電極の配置位置との相対距離を比較して入力操作領域への入力操作位置を検出することを特徴とする。
【００２７】
検出電極と入力操作者の指の間の静電容量Ｃｍは、検出電極と入力操作者の指との距離をｄ、その間の空気の誘電率をε、検出電極と入力操作者の指先との対向面積をｓとして、Ｃｍ＝ε・ｓ／ｄで表される。
【００２８】
信号検出手段が各検出電極毎に検出する交流検出信号の受信レベルＶｉは、上記検出電極と入力操作者の指の間の静電容量Ｃｍに比例するとみなすことができ、検出電極と入力操作者の指先の間の空気の誘電率εは既知の値で、検出電極と入力操作者の指との対向面積ｓはほぼ一定値であるので、各検出電極と入力操作者の指の間の距離ｄに反比例し、入力位置検出手段は、各検出電極毎に検出した交流検出信号の受信レベルＶｉを、静電容量Ｃｍを表す容量レベルとして、受信レベルＶｉから各検出電極と入力操作者の指との相対距離を比較し、入力操作者の指の入力操作領域上の入力操作位置を検出できる。
【００２９】
請求項６の車載用タッチパネル入力装置は、助手席への乗員の着座を検出する着座センサーを更に備え、方向判別手段は、着座センサーが助手席への乗員の着座を検出している場合にのみ、助手席側からの入力操作と判別することを特徴とする。
【００３０】
助手席に乗員が着座していない場合に、車両走行中の運転者の入力操作による入力操作位置の出力を確実に禁止できる。
【００３１】
請求項７の車載用タッチパネル入力装置は、車載用電子機器は、カーナビゲーション装置であることを特徴とする。
【００３２】
カーナビゲーション装置への車両走行中の運転者からの入力操作を確実に禁止できる。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１の発明によれば、従来の静電容量式タッチパネル入力装置に備えられる検出電極と静電容量検出手段を利用して、入力操作領域への入力操作方向を判別するので、既存のタッチパネル入力装置の物理的構造を変えずに、助手席側からの入力操作のみを有効とする車載用タッチパネル入力装置が得られる。従って、センサ等の入力操作方向を検出する為の別の検出手段を設ける必要がない。
【００３４】
また、入力操作の目標となる入力操作領域近傍に配置される検出電極で検出される容量レベルから入力操作方向を判別できるので、運転席側若しくは助手席側から入力操作領域へ指を接近させる入力操作の入力操作方向は、もれなく確実に検出できる。
【００３５】
また、入力操作位置へ指を接近させる前の入力操作の過程で、入力操作位置に向かう入力操作方向を検出でき、有効と判別されない入力操作については、入力操作位置の検出を省略できる。
【００３６】
請求項２の発明によれば、従来の静電容量式タッチパネル入力装置に備えられる検出電極、静電容量検出手段及び入力位置検出手段を利用し、その構造を変えずに、車両の走行中は、助手席の乗員のみが入力操作を行って車載用電子機器の操作が可能な車載用タッチパネル入力装置が得られる。
【００３７】
請求項３の発明によれば、運転者が、意図的に助手席側から指を入力操作領域へ伸ばして行う不正な入力操作を禁止できる。
【００３８】
請求項４の発明によれば、従来の静電容量式タッチパネル入力装置に備えられる検出電極、静電容量検出手段及び入力位置検出手段を利用し、その構造を変えずに、車両の走行中は、助手席の乗員のみが入力操作を行って車載用電子機器の操作が可能な車載用タッチパネル入力装置が得られ、センサ等の入力操作方向を検出する為の別の検出手段を設ける必要がない。
【００３９】
また、入力操作の目標となる入力操作位置の近傍で対称位置に配置される１又は２以上の検出電極で検出される容量レベルの総和を比較して入力操作方向を判別するので、周囲にセンサ等を用いた場合のような検出もれがなく、入力操作の入力操作方向をもれなく確実に検出できる。
【００４０】
請求項５の発明によれば、各検出電極と入力操作者の指との相対距離から入力操作位置を検出するので、指を入力操作領域に沿って配置する透明な入力操作板に接触させる入力操作に限らず、入力操作領域の上方へ入力操作体を接近させるだけの非接触の入力操作についても、入力操作位置を検出できる。
【００４１】
また、指先から連続する指の根元が入力操作領域から離れていても、入力操作位置に接近する指先から指の根元の方向を検出でき、入力操作方向を正確に検出できる。
【００４２】
請求項６の発明によれば、運転者が、意図的に助手席側から指を入力操作領域へ伸ばして行う不正な入力操作による入力位置の出力を禁止できる。
【００４３】
請求項７の発明によれば、カーナビゲーション装置への車両走行中の運転者からの入力操作を禁止して、危険運転を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る車載用タッチパネル入力装置１の一部破断平面図である。
【図２】上下に積層した車載用タッチパネル入力装置１と表示パネル４０の側面図である。
【図３】シールド板３２を除いた車載用タッチパネル入力装置１の平面図である。
【図４】車載用タッチパネル入力装置１のブロック図である。
【図５】車載用タッチパネル入力装置１の電源回路の等価回路図である。
【図６】図４の信号処理回路１３と積分処理回路１４の詳細を示す回路図である。
【図７】車載用タッチパネル入力装置１の縦断面図である。
【図８】車載用タッチパネル入力装置１の検出電極１１周囲の等価回路図である。
【図９】運転席側から入力操作した際の各検出電極１１で検出される受信レベルＶｉ（容量レベル）を示す説明図である。
【図１０】助手席側から図９と同じ位置を入力操作した際の各検出電極１１で検出される受信レベルＶｉ（容量レベル）を示す説明図である。
【図１１】入力操作の検出から入力操作位置の出力までの処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の他の実施の形態に係る車載用タッチパネル入力装置５０の平面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態に係る車載用タッチパネル入力装置６０の平面図である。
【図１４】入力操作方向を検出する従来のカーナビゲーション装置１００の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の第１実施の形態に係る車載用タッチパネル入力装置（以下、タッチパネルという）１を、図１乃至図１１を用いて説明する。タッチパネル１は、図１、図７に示すように、横長長方形の開口部２１が中央に形成された長方形枠状の絶縁基板２０と、開口部２１の周辺に沿って絶縁基板２０上に形成される多数の検出電極１１、１１・・と、開口部２１の開口を覆うように、検出電極１１を挟んで絶縁基板２０上に載置される透明なガラス基板３１と、検出電極１１の上方を覆い、絶縁基板２０に固定されるシールド板３２を備えている。
【００４６】
本実施の形態に係るタッチパネル１は、車載用カーナビゲーション装置の入力装置として、図２に示すように、地図やランドマーク、案内ルート等を表示する液晶表示パネル４０の上方に積層して配置され、積層した液晶表示パネル４０とともに、車両内の前方で運転席と助手席の間のセンターコンソール部（図示せず）に取り付けられている。従って、運転席若しくは助手席の乗員（以下、特に一方の席の乗員について説明する場合を除き、操作者という）は、開口部２１内の透明なガラス基板３１を通して液晶表示パネル４０の表示を見ながら指３０を接近若しくは接触させて入力操作を行うことができ、ここでは、開口部２１で囲まれるガラス基板３１の表面を、操作者が入力操作を行う入力操作領域Ｅとしている。
【００４７】
図３に示すように、長方形の輪郭に沿った方向を互いに直交するＸ方向及びＹ方向とし、ここでは、図中左側のＸ方向に沿った一側に助手席が、右側の他側に運転席があるものとして説明する。助手席側と運転席側からの入力操作方向を判別するとともに、ＸＹ平面に沿った入力操作領域Ｅ上の入力操作位置をｘｙ位置座標で検出するため、Ｘ方向で対向する開口部２１の一側（助手席側）の左辺に沿って多数の検出電極Ｘ０１、Ｘ０２・・Ｘ０ｎが、他側（運転席側）の右辺に沿って多数の検出電極Ｘ１１、Ｘ１２・・Ｘ１ｎが、Ｙ方向で対向する開口部２１の一側（図中下側）の下辺に沿って多数の検出電極Ｙ０１、Ｙ０２・・Ｙ０ｎが、他側（図中上側）の上辺に沿って多数の検出電極Ｙ１１、Ｙ１２・・Ｙ１ｎがそれぞれ配置されている。各検出電極１１（Ｘ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１）は、それぞれ同じ大きさで、開口部２１の各周辺に沿ったＸ、Ｙ方向（以下、配置方向という）に所定ピッチでむらなく配置され、これにより、入力操作領域Ｅのいずれの位置にをおいても、入力操作する指３０の指先３０ａが、Ｘ方向とＹ方向の各方向で少なくとも一組の検出電極（Ｘ０ｎとＸ１ｎ又はＹ０ｎとＹ１ｎ）に対向するようになっている。
【００４８】
絶縁基板２０は、プリント配線基板であり、各検出電極１１（Ｘ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１）は、それぞれプリント配線基板上に形成される細長帯状の引き出し配線パターン３５により、後述するマルチプレクサ１２の各入力端子に接続している。
【００４９】
図１に示すように、シールド板３２は、各検出電極１１の外側で起立するように絶縁基板２０に固定され、開口部２１の上方に向かって水平に折り曲げられている。折り曲げられた内端は、開口部２１側にわずかに突出し、これにより各検出電極１１の鉛直方向の全体が覆われている。シールド板３２は、絶縁基板２０上の図示しない配線パターンを介して、後述する低圧振動電源線ＳＧＮＤに接続し、振動側回路基板３上で接地されている。従って、入力操作を行う指３０を除く操作者の手首や腕の一部と各検出電極１１との間にシールド板３２が介在し、指３０の部分と各検出電極１１との間の後述する静電容量Ｃｍに、指３０以外の部分による影響が少なくなり、静電容量Ｃｍから指３０の入力操作位置を正確に検出できる。しかしながら、入力操作方向の検出には、指以外の部分が影響しても問題がないので、高精度に入力操作位置を検出するものでなければ、必ずしもシールド板３２は、設けなくてもよい。
【００５０】
絶縁基板２０上に載置されるガラス基板３１は、図７に示すように、絶縁基板２０の表面に沿って形成される検出電極１１上に配置され、ガラス基板３１の表面の入力操作領域Ｅに指３０が接近すると、指３０との間に、ガラス基板３１を誘電体とする静電容量Ｃｍａと空気を誘電体とする静電容量Ｃｍｂが直列に接続された静電容量Ｃｍが形成される。
【００５１】
本実施の形態では、各検出電極１１に表れる交流検出信号の受信レベルＶｉを、各検出電極１１と指３０との静電容量Ｃｍを表す容量レベルとして、指３０による入力操作方向、入力操作及び入力操作位置を検出するものであり、以下、これらを検出する為の回路の構成を説明する。
【００５２】
図４に示すように、各検出電極１１を含むタッチパネル１を構成する主要回路部品は、２種類の非振動側回路基板２と振動側回路基板３に分けて搭載されている。非振動回路基板２には、接地電位とした低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣとからなる基準電源回路４が配線され、低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣ間に直流電圧Ｖｃｃを印加するＤＣ電源５が接続されている。これにより、非振動回路基板２に搭載されるインターフェース回路６等の各回路部品を基準電源回路４に接続し、ＤＣ電源５の出力電圧Ｖｃｃにより駆動させている。
【００５３】
また、振動側回路基板３には、低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣとからなる振動電源回路７が配線されている。低圧振動電源線ＳＧＮＤは低圧基準電源線ＧＮＤと、高圧振動電源線ＳＶＣＣは高圧基準電源線ＶＣＣと、それぞれコイル８、９を介して接続している。コイル８とコイル９のインダクタンスは、いずれも後述する固有周波数ｆの交流検出信号ＳＧに対してハイインピーダンスとなる値に設定され、ここでは、同一のインダクタンスＬのコイル８、９を用いている。
【００５４】
交流検出信号ＳＧの固有周波数ｆを発信する発信手段となる発振回路１５は、振動側回路基板３に搭載され、二股に分岐してそれぞれ直流電圧を遮断するキャパシタンスＣ’のコンデンサ１７、１８を介して交流検出信号ＳＧを基準電源回路４の低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣに接続している。これにより、基準電源回路４の低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣへ、固有周波数ｆの交流検出信号ＳＧを同期させて出力すると、基準電源回路４の低圧基準電源線ＧＮＤが接地されて安定した電位にあるので、振動電源回路７の低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣの電位が同期して固有周波数ｆで変動し、両者間の電圧は、基準電源回路４と同じ直流出力電圧Ｖｃｃとなる。交流検出信号ＳＧの固有周波数ｆは、任意に調整することができるが、ここでは、１８７ｋＨｚの固有発振周波数の交流検出信号ＳＧを出力する。
【００５５】
固有周波数ｆの交流検出信号ＳＧが基準電源回路４と振動電源回路７に流れる場合に、低圧基準電源線ＧＮＤと高圧基準電源線ＶＣＣ間及び低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣ間が近接して配線され、固有周波数ｆの帯域でこれらの電源線間は短絡しているとすれば、基準電源回路４と振動電源回路７は、図５の等価回路図で示される。
【００５６】
図５に示すように、振動電源回路７側の発振回路１５の出力と基準電源回路４間には、並列にキャパシタンスＣ’のコンデンサ１７、１８が接続されているので、その合成キャパシタンスは、２Ｃ’であり、また、基準電源回路４と振動電源回路７間に並列に接続されるコイル８、９の合成インダクタンスは、Ｌ／２となる。これらのキャパシタとインダクタは、固有周波数ｆの交流検出信号ＳＧが流れる閉回路において直列に接続され、交流検出信号ＳＧの振幅（レベル）をＶｓｇ、コイル８、９両端の基準電源回路４と振動電源回路７間の電圧をＶｓ、２πｆで表される角速度をω（ｒａｄ／ｓｅｃ）とすれば、
Ｖｓ＝［ω２ＬＣ’／（ω２ＬＣ’−１）］Ｖｓｇ・・・（１）式
で表される。
ここで、図５に示す回路は、ω２ＬＣ’＝１で直列共振し、そのときの周波数ｆ０は、
ｆ０＝１／［２π（ＬＣ’）１／２］・・・（２）式
となる。
【００５７】
つまり、（２）式関係から得られる共振周波数ｆ０を、交流検出信号ＳＧの固有周波数ｆとすれば、交流検出信号ＳＧのレベルに対して、（１）式から理論上振動電源回路７の電位が無限大で振動し、振動電源回路７に接続する各検出電極１１の電位も無限大に振動させることができる。実際のタッチパネル１では、基準電源回路４と振動電源回路７のインダクタンス、浮遊容量などの影響から、（２）式から得る周波数ｆ０で共振せず、また、基準電源回路４と振動電源回路７に交流検出信号ＳＧが流れる際のエネルギーロス、特にコイル８、９の内部抵抗による電力消費により、振動電源回路７は、交流検出信号ＳＧのレベルＶｓｇに対して有限倍率に拡大された振幅Ｖｓで振動する。
【００５８】
一方、操作者の指３０がガラス基板３１を介して接触する各検出電極１１に高い電圧を加えることはできないので、発振回路１５の出力とコンデンサ１７、１８との間に図示しない抵抗を接続して、各検出電極１１が相対的に振動する交流検出信号ＳＧの出力レベルＶｓをここでは５Ｖとしている。
【００５９】
また、交流検出信号ＳＧの固有周波数ｆについても、任意の周波数とすることができるが、車載用の他の電子機器や通信機器で使用される周波数と識別して、固有周波数ｆの交流検出信号ＳＧを検出する必要があり、これらの使用済み周波数とその高調波を避けた周波数としている。
【００６０】
上述の各検出電極１１は、振動電源回路７の低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣのいずれかの、ここでは高圧振動電源線ＳＶＣＣに接続している。全ての各検出電極１１が高圧振動電源線ＳＶＣＣに接続することによって、交流検出信号ＳＧの出力レベルＶｓで固有周波数ｆで振動する一方、電源回路４、７に非接触の操作者の指３０の電位は定電位であるので、両者の間には、交流検出信号ＳＧの出力レベルＶｓの電圧が発生し、これを、固有周波数ｆで振動する振動電源回路７からみれば、定電位の検出電極１１に対して、入力操作体である指３０が交流検出信号ＳＧの固有周波数ｆで振動する信号発生源となる。従って、指３０が接近して指３０との静電容量Ｃｍが増大する検出電極１１には、静電容量Ｃｍを介して固有周波数ｆの交流検出信号ＳＧが表れる。
【００６１】
各検出電極１１と指３０間の静電容量Ｃｍは、図７に示すように、指３０がガラス基板３１に触れていない状態では、指３０と検出電極１１の間の静電容量Ｃｍは、上述のように、直列に接続されるガラス基板３１を誘電体とする静電容量Ｃｍａと空気を誘電体とする静電容量Ｃｍｂとからなるので、静電容量Ｃｍは、Ｃｍａ・Ｃｍｂ／（Ｃｍａ＋Ｃｍｂ）で表される。しかしながら、ここでは説明を容易にするため、指３０と検出電極１１間が比誘電率がεｒの均一の誘電体で隔てられているものとする。検出電極１１と指３０間の距離をｄ、真空の誘電率をε０、指３０と検出電極１１の対向面積をｓとすると、検出電極１１と指３０間の静電容量Ｃｍは、Ｃｍ＝ε０・εｒ・ｓ／ｄで表され、交流検出信号ＳＧの固有周波数がｆであるので、この静電容量Ｃｍの交流検出信号に対するリアクタンスＸｃは、Ｘｃ＝１／（２π・ｆ・Ｃｍ）から、Ｘｃ＝ｄ／（ω・ε０・εｒ・ｓ）となる。
【００６２】
図８は、検出電極１１に表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉを検出する信号検出回路部全体の等価回路図であり、図中、Ｃｐは、検出電極１１と低圧振動電源線ＳＧＮＤ間の浮遊容量、ｒｐは、検出電極１１の内部抵抗値、Ｒ４は、出力抵抗の抵抗値である。  図中の等価回路図では、
ｉ１＝ｉ２＋ｉ３    ・・・（３）式
Ｖｓ＝ｉ１／（ｊω・Ｃｍ）＋ｉ２／（ｊω・Ｃｐ）      ・・・（４）式
−ｉ２／（ｊω・Ｃｐ）＋ｉ３・ｒｐ＋ｉ３・Ｒ４＝０      ・・・（５）式
ｉ３・Ｒ４＝Ｖｉ      ・・・（６）式
の関係が成り立ち、（３）式乃至（６）式から、
Ｖｉ＝［ｊω・Ｃｍ／｛１／Ｒ４＋ｊω（Ｃｍ＋Ｃｐ）（ｒｐ／Ｒ４＋１）｝］・Ｖｓ    ・・・（７）式
の関係が得られる。
【００６３】
内部抵抗ｒｐを０とし、Ｒ４がマルチプレクサ１２を介して後述する積分用オペアンプＡ／Ｄ２５に接続されるので無限大とすれば、（７）式は、
Ｖｉ＝Ｃｍ／（Ｃｐ＋Ｃｍ）・Ｖｓ
と置き換えられ、更に
浮遊容量Ｃｐに比べて静電容量Ｃｍは極めて小さいので、（７）式は、更に
Ｖｉ＝（Ｃｍ／Ｃｐ）・Ｖｓ      ・・・（８）式
で表される。
【００６４】
（８）式において、検出電極１１についての浮遊容量Ｃｐや交流検出信号ＳＧの出力レベルＶｓは、一定値であるので、検出電極１１に表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉは、その検出電極１１と指３０との間の静電容量Ｃｍを表す容量レベルとなる。
【００６５】
上述の通り、入力操作体３０と検出電極１１の静電容量Ｃｍは、Ｃｍ＝ε０・εｒ・ｓ／ｄで表されるので、これを（８）式に代入して変形すれば、
Ｖｉ＝［ε０・εｒ・ｓ／（ｄ・Ｃｐ）］・Ｖｓ      ・・・（９）式
となり、（９）式中の（ε０・εｒ・ｓ／Ｃｐ）は、定数であるので、これを１／ｋとおけば、検出電極１１に表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉは、
Ｖｉ＝Ｖｓ／（ｄ・ｋ）          ・・・（１０）式
で表され、指３０との距離ｄが近い検出電極１１ほど、受信レベルＶｉが交流検出信号ＳＧの出力レベルＶｓに近づく大きな値となる。ただし、指３０が検出電極１１に近接し、その間の静電容量Ｃｍが浮遊容量Ｃｐに比べて無視できない程度に大きくなった場合には（１０）式を適用できず、受信レベルＶｉは最大で出力レベルＶｓとなる。
【００６６】
（１０）式は、複数の各検出電極１１と指３０との静電容量Ｃｍを表す各検出電極１１に表れる交流検出信号の受信レベルＶｉが、指３０との距離ｄに反比例することを示すものであり、指元部３０ｂの位置を入力操作位置（ｘ、ｙ）と誤って検出しないように、入力操作位置（ｘ、ｙ）は、ガラス基板３１に指先３０ａが接触する入力操作について検出し、空気より比誘電率が充分に高いガラス基板３１のみを誘電体とする検出電極１１と指先３０ａとの間の静電容量Ｃｍａから検出している。すなわち、図７に示す空気を誘電体とする静電容量Ｃｍｂは、ガラス基板３１を誘電体とする静電容量Ｃｍａに対して充分に小さいので、ガラス基板３１に接触していない指元部３０ｂと検出電極１１間の静電容量Ｃｍｂは、入力操作位置（ｘ、ｙ）の検出においては無視でき、同図では、静電容量Ｃｍｂがほぼ影響しない静電容量Ｃｍ０、Ｃｍ１の相対比からＸ方向の入力操作位置（ｘ）を検出する。同様にして、入力操作領域Ｅに接触する指３０と各検出電極１１間の距離を比較することができ、各検出電極１１（Ｘ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１）の配置位置と、各検出電極１１（Ｘ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１）と指３０との容量レベルを表す受信レベルＶｉとから、入力操作領域Ｅ上のＸＹ方向の入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出する。
【００６７】
各検出電極１１（Ｘ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１）と指３０との容量レベルを表す受信レベルＶｉを検出するために、振動側回路基板３には、アナログマルチプレクサ１２、信号処理回路１３、積分処理回路１４、Ａ／Ｄコンバータ１９、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１０及び発振回路１５の各回路素子が搭載され、いずれも振動電源回路７の低圧振動電源線ＳＧＮＤと高圧振動電源線ＳＶＣＣに接続し、ＤＣ電源５から出力電圧Ｖｃｃを受けて動作している。
【００６８】
アナログマルチプレクサ１２は、ＭＰＵ１０からの切り替え制御により、一定の周期、ここでは２００ｍｓｅｃ毎に、各検出電極１１を信号処理回路１３へ切り換え接続し、各検出電極１１に表れる交流検出信号ＳＧを順に信号処理回路１３へ出力している。すなわち、Ｘ方向で対向する検出電極Ｘ０１、Ｘ０２・・、Ｘ１１、Ｘ１２・・、Ｙ方向で対向する検出電極Ｙ０１、Ｙ０２・・、Ｙ１１、Ｙ１２・・の順で、一走査周期内に全ての検出電極１１が信号処理回路１３に接続される。
【００６９】
図６に示すように、信号処理回路１３は、交流検出信号ＳＧの固有周波数ｆを中心とする周波数帯域の信号を通過させる共振回路２３と、インピーダンス変換用の増幅回路２４と、これらの間に直列に接続される第１アナログスイッチＡＳＷ１とからなっている。共振回路２３は、アナログマルチプレクサ１２を介して接続する検出電極１１に表れる信号から、直流信号等の低周波成分とコモンモードノイズ等の高周波ノイズをカットし、交流検出信号ＳＧのみを後段の増幅回路２４へ出力する。増幅回路２４は、入力インピーダンスが無限大に近く、出力インピーダンスが微小値であるインピーダンス変換素子で、検出電極１１に表れる微弱な交流検出信号ＳＧであっても、その出力側に接続される積分処理回路１４が動作するようにしている。
【００７０】
第１アナログスイッチＡＳＷ１は、ＭＰＵ１０により開閉制御され、積分処理回路１４が後述する積分動作を行っている積分動作期間（Ｔｉｎｔ）中に共振回路２３と増幅回路２４間を接続し、後述するオフセット調整期間（Ｔｓｅｔ）中に遮断する。これにより、オフセット調整期間（Ｔｓｅｔ）中に、交流検出信号ＳＧが積分処理回路１４に出力されないようにしている。
【００７１】
積分処理回路１４は、互いのアノードとカソードを接続させたクランプダイオード回路２８と、信号処理回路１３の出力の電位を所定の電位に引き上げるプルアップ抵抗２９と、積分用オペアンプ２５と、信号処理回路１３の出力と積分用オペアンプ２５の反転入力端子間に接続された積分用抵抗Ｒ１と、積分用オペアンプ２５の反転入力端子と出力端子間に接続された積分用コンデンサＣ１と、積分用コンデンサＣ１に並列に接続され、ＭＰＵ１０により開閉制御される第２アナログスイッチＡＳＷ２を備えている。
【００７２】
クランプダイオード回路２８は、信号処理回路１３の出力、すなわち交流検出信号ＳＧの電圧が、プルアップ抵抗２９で引き上げられる電位を中心に、一対のダイオードの順電圧の範囲内で振動するようにクランプし、積分用抵抗Ｒ１へ出力する。
【００７３】
積分用抵抗Ｒ１を介して積分用オペアンプ２５の反転入力端子に入力される交流検出信号の電圧をＶｉｎ、積分用オペアンプ２５の出力端子から出力される電圧をＶｏｕｔ、積分用抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ、積分用コンデンサＣ１の容量をＣとすれば、
Ｖｏｕｔ＝−１／ＣＲ・∫Ｖｉｎｄｔ      ・・・（１１）式
で表され、積分用オペアンプ２５の出力端子から入力電圧Ｖｉｎを積分した電圧Ｖｏｕｔが出力される。
【００７４】
第２アナログスイッチＡＳＷ２は、オフセット調整期間（Ｔｓｅｔ）開始後のわずかな時間、ＭＰＵ１０により閉じ制御され、積分処理回路１４の積分動作期間（Ｔｉｎｔ）に積分用コンデンサＣ１に蓄積された電荷を速やかに放電し、その直前の積分動作期間（Ｔｉｎｔ）に積分用コンデンサＣに充電された充電電圧が、後述する積分処理回路１４のオフセット調整期間（Ｔｓｅｔ）のオフセット動作に影響しないようにしている。
【００７５】
この積分用オペアンプ２５の反転入力端子と非反転入力端子間には、積分用オペアンプ２５のオフセット電圧やその他の要因による直流成分の誤差があり、これらを合わせた誤差電圧をオフセット電圧Δｖで表すと、（１１）式は、
Ｖｏｕｔ＝−１／ＣＲ・∫（Ｖｉｎ＋Δｖ）ｄｔ      ・・・（１２）式
で表され、オフセット電圧Δｖは直流成分であるので、（１２）式は、
Ｖｏｕｔ＝−１／ＣＲ・∫Ｖｉｎｄｔ−Δｖ・ｔ／ＣＲ      ・・・（１３）式
で表され、時間ｔの経過と共に、出力電圧Ｖｏｕｔ中のオフセット電圧Δｖによる誤差が拡大する。
【００７６】
そこで、上記オフセット電圧Δｖによる影響を実質的に解消させる目的で積分処理回路１４に更にフィードバック回路部を設けている。このフィードバック回路部は、図６に示すように、帰還用オペアンプ２６と、帰還用オペアンプ２６の出力と積分用オペアンプ２５の非反転入力端子間に接続された第３アナログスイッチＡＳＷ３と、第３アナログスイッチＡＳＷ３と積分用オペアンプ２５の非反転入力端子間に接続され、帰還用オペアンプ２６の出力電圧で充電されるホールド用コンデンサ２７とから構成される。
【００７７】
帰還用オペアンプ２６の非反転入力端子は、抵抗Ｒ２を介して積分用オペアンプ２５の出力に接続され、反転入力端子は、積分用抵抗Ｒ１の入力側に接続している。帰還用オペアンプ２６の反転入力端子と出力端子間に接続された抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ２の抵抗値は等しく、従って、帰還用オペアンプ２６は、第３アナログスイッチＡＳＷ３が閉じ制御されている間、積分用オペアンプ２５の反転入力端子に入力される入力電圧Ｖｉｎを基準電位とし、入力電圧Ｖｉｎに対する積分用オペアンプ２５の出力電圧Ｖｏｕｔの差分をゲイン−１で増幅し積分用オペアンプ２５の非反転入力端子へ帰還するように作用する。
【００７８】
ＭＰＵ１０により制御されるオフセット調整期間（Ｔｓｅｔ）中に、第３アナログスイッチＡＳＷ３が閉じ制御されるとともに、積分用抵抗Ｒ１の入力と各検出電極１１とは開制御される第１アナログスイッチＡＳＷ１により遮断されるので、積分用抵抗Ｒ１の入力側には、交流検出信号ＳＧが入力されることなく、積分用オペアンプ２５の反転入力端子の電位は、一定の入力電圧Ｖｉｎに保たれる。
【００７９】
積分用オペアンプ２５の非反転入力端子に対して反転入力端子に上記オフセット電圧Δｖが生じているものとすると、Δｔ後にその積分値−（Ｖｉｎ＋Δｖ）・Δｔ／ＣＲが出力されるが、帰還用オペアンプ２６により、積分用オペアンプ２５の非反転入力端子にＶｉｎ＋（Ｖｉｎ＋Δｖ）・Δｔ／ＣＲが入力され、Δｔ／ＣＲが１より充分に小さいので、これを繰り返すことにより、積分用オペアンプ２５の出力はオフセット電圧Δｖに収束して安定する。この状態で、積分用オペアンプ２５の反転入力端子にオフセット電圧Δｖを加えた電位は、非反転入力端子の電位に等しくなり、ホールド用コンデンサ２７には、オフセット電圧Δｖの影響を含めて非反転入力端子と反転入力端子間の差電圧を０とする補正電圧が充電されている。従って、オフセット調整期間（Ｔｓｅｔ）は、積分用オペアンプ２５の出力Ｖｏｕｔがオフセット電圧Δｖに達して安定する充分な時間に設定し、ホールド用コンデンサ２７は、積分用オペアンプ２５の出力Ｖｏｕｔが安定した際には飽和するキャパシタのコンデンサを用いる。
【００８０】
オフセット調整期間（Ｔｓｅｔ）の経過後、ＭＰＵ１０は、第１アナログスイッチＡＳＷ１を閉じ制御すると共に、第３アナログスイッチＡＳＷ３を開制御して、積分動作期間（Ｔｉｎｔ）に移行する。積分動作期間（Ｔｉｎｔ）では、第１アナログスイッチＡＳＷ１を閉じ制御されることにより、アナログマルチプレクサ１２で選択接続した検出電極１１に表れる交流検出信号ＳＧが積分用オペアンプ２５の反転入力端子に入力される。また、第３アナログスイッチＡＳＷ３が開制御されるので、オフセット調整期間（Ｔｓｅｔ）中に、ホールド用コンデンサ２７に充電された上記補正電圧が積分用オペアンプ２５の非反転入力端子に入力され、オフセット電圧Δｖを含めた積分用オペアンプ２５の非反転入力端子と反転入力端子間の差電圧が０となり、積分用オペアンプ２５の出力Ｖｏｕｔに（１３）式に示すオフセット電圧Δｖを積分した誤差−Δｖ・ｔ／ＣＲが含まれない。
【００８１】
その結果、微小な交流検出信号ＳＧの電圧Ｖｉｎのみが積分して拡大され、積分用オペアンプ２５の出力Ｖｏｕｔとして表れる。ＭＰＵ１０は、積分動作期間（Ｔｉｎｔ）の開始時から各積分動作期間（Ｔｉｎｔ）で同一の時間経過後であって、積分動作期間（Ｔｉｎｔ）が終了する直前の判定時ｔ１に、判定時ｔ１の出力Ｖｏｕｔを後段に接続されたＡ／Ｄコンバータ１９へ出力する。積分動作期間（Ｔｉｎｔ）は、ＣＲで定まる積分用コンデンサＣ１の飽和時間より充分に短く、かつ交流検出信号ＳＧの電圧Ｖｉｎを、判定時ｔ１にその積分値である積分用オペアンプ２５の出力Ｖｏｕｔから判別可能な期間に設定する。
【００８２】
Ａ／Ｄコンバータ１９は、判定時ｔ１の積分用オペアンプ２５の出力Ｖｏｕｔを量子化してＭＰＵ１０へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ１９から出力される量子化データは、その積分動作期間（Ｔｉｎｔ）中にアナログマルチプレクサ１２が選択接続した各検出電極１１に表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉを表す。上述の通り、積分処理回路１４は、誤差を拡大させずに微小な電圧電圧Ｖｉｎのみを拡大して出力Ｖｏｕｔとするので、空気を隔てた検出電極１１と指３０の間のｆＦから数ｐＦ程度の極めて微小な静電容量Ｃｍ（Ｃｍｂ）の容量レベルもＡ／Ｄコンバータ１９から出力される量子化データ（受信レベルＶｉ）で表され、ガラス基板３１の表面（入力操作領域Ｅ）から離れた指元部３０ｂと各検出電極１１との距離も受信レベルＶｉから検出できる。
【００８３】
受信レベルＶｉを表す量子化データが入力されるＭＰＵ１０は、入力操作検出手段、方向判別手段、入力位置検出手段としても作用し、各検出電極１１について検出する受信レベルＶｉを元に、入力操作領域Ｅに指３０を接近させる入力操作、入力操作方向及び入力操作領域Ｅに指先３０ａを接触させた入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出する。ＭＰＵ１０は、更に、直流が絶縁された信号線１６を介して、非振動回路基板２に搭載されるインターフェース回路６に接続し、インターフェース回路６からカーナビゲーション装置へ検出した入力操作位置（ｘ、ｙ）を出力するとともに、インターフェース回路６から図示しない車両走行センサーと着座センサーのセンサー信号を入力する。
【００８４】
車両走行センサーは、タッチパネル１を搭載した車両が走行している間、具体的には運転者が操作するシフトレバーがドライブ「Ｄ」のポジションにある間、走行信号をＭＰＵ１０へ出力する。また、着座センサーは、助手席に乗員が着座している間、具体的には、助手席に一定以上の垂直荷重が加わっている間、着座信号をＭＰＵ１０へ出力する。
【００８５】
以下、タッチパネル１に入力操作があった場合のＭＰＵ１０による上述の動作を、図１１に示すフローに沿って詳述する。
【００８６】
ＭＰＵ１０は、全ての検出電極１１について周期的に入力される量子化データ（以下の処理では、単に受信レベルＶｉという）を監視し、いずれかの検出電極１１の受信レベルＶｉが所定の入力閾値Ｖｉｒｅｆを越えた時に、入力操作があったと判定し、入力閾値Ｖｉｒｅｆを越えている間、入力操作中と判定する（Ｓ１）。入力閾値Ｖｉｒｅｆは、入力操作領域Ｅに指３０を接近させる入力操作が検出できれば任意の値に設定できるが、ここでは、図７に示すように、入力操作領域Ｅの上方数ｃｍまで指先３０ａを近づけた時に、指先３０ａに最も接近する検出電極１１１に表れる受信レベルＶｉに設定している。
【００８７】
いずれの検出電極１１の受信レベルＶｉも所定の入力閾値Ｖｉｒｅｆ未満となった場合には、誤検出若しくは入力操作が解除されたものと判定し、再び各検出電極１１についての受信レベルＶｉを入力閾値Ｖｉｒｅｆと比較する待機状態に戻る。
【００８８】
入力操作を検出すると、インターフェース回路６を介して入力される車両走行センサーの出力を判定し（Ｓ２）、車両が走行中であることを示す走行信号が入力されていない場合には、車両停止中の入力操作であると判断し、入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出し出力するステップＳ５へ移行する。一方、走行信号が入力されている場合には、更に検出した入力操作を有効とするかどうかを判定するため、着座センサーの出力を判定する（Ｓ３）。
【００８９】
着座センサーから着座信号が入力されていない場合には、ステップ１で検出した入力操作は、助手席に乗員が着座していない状態での運転者による不正操作と判定し、その入力操作を無視し、ＭＰＵ１０は待機状態に戻る。一方、着座信号が入力されている場合には、更に、入力操作が運転席側と助手席側のいずれからの操作であるかの入力操作方向の判別を行う（Ｓ４）。
【００９０】
ＭＰＵ１０は、入力操作位置（ｘ、ｙ）の検出前には、周期的に入力されるＸ方向に沿って配置される検出電極１１（Ｙ０若しくＹ１）に表れる受信レベルＶｉを監視し、受信レベルＶｉが増加する検出電極１１（Ｙ０若しくＹ１）の配置位置の移動方向から入力操作方向を判別する。
【００９１】
例えば、図９に示すように、運転席側から入力操作があった場合には、検出電極１１（Ｙ１）は、右から左に配置された検出電極Ｙ１ｋ＋２、Ｙ１ｋ＋１、Ｙ１ｋの順に指３０が近づいて指３０との静電容量Ｃｍが増加し、検出電極Ｙ１ｋ＋２、Ｙ１ｋ＋１、Ｙ１ｋの順に受信レベルＶｉが上昇する。逆に、助手席側から入力操作があった場合には、検出電極（Ｙ１）は、左から右に配置された検出電極１１のＹ１ｋ、Ｙ１ｋ＋１、Ｙ１ｋ＋２の順に指３０が近づいて指３０との静電容量Ｃｍが増加し、検出電極（Ｙ１）に表れる受信レベルＶｉは、左から右に配置された側に配置されたＹ１ｋ、Ｙ１ｋ＋１、Ｙ１ｋ＋２の順に上昇する。従って、ＭＰＵ１０は、検出電極１１（Ｙ０若しくＹ１）の各検出電極１１に表れる受信レベルＶｉを監視し、受信レベルＶｉが上昇する検出電極１１（Ｙ０若しくＹ１）の配置位置が左側に移動している場合には、運転者による不正操作と判定し、その入力操作を無視し、ＭＰＵ１０は待機状態に戻る。一方、逆方向の右側に移動している場合には、助手席側からの入力操作と判別し、入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出し出力するステップＳ５へ移行する。
【００９２】
ＭＰＵ１０は、ステップＳ５で入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出し出力する。入力操作位置（ｘ、ｙ）の検出は、上述のように、Ｘ、Ｙ配列方向で、検出電極１１（Ｘ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１）毎に受信レベルＶｉのピークが表れた検出電極１１の配置位置から検出してもよいが、ここでは、配置方向毎の検出電極１１（Ｘ０、Ｘ１、Ｙ０、Ｙ１）に表れる受信レベルＶｉの総和ＳＶｘ０、ＳＶｘ１、ＳＶｙ０、ＳＶｙ１を算定し、この総和から指３０のＸＹ方向の入力操作位置を検出する。
【００９３】
図７に示す位置で指３０がガラス基板３１に触れて入力操作位置Ｐ（ｘ）にあったとして、Ｘ方向で対向する一組の検出電極Ｘ０、Ｘ１間の距離をＬｘとし、任意の検出電極Ｘ０ｎに表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉ０と、検出電極Ｘ０ｎにＸ方向で対向する位置に配置された検出電極Ｘ１ｎに表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉ１とは、（１０）式からそれぞれ、
Ｖｉ０＝Ｖｓ／（ｘ・ｋ）    ・・・（１４）式
Ｖｉ１＝Ｖｓ／（（Ｌｘ−ｘ）・ｋ）    ・・・（１５）式
で表され、両者の比Ｖｉ０／Ｖｉ１は、
Ｖｉ０／Ｖｉ１＝（Ｌｘ−ｘ）／ｘ    ・・・（１６）式
で表される。
【００９４】
この関係は、Ｘ方向で対向する全ての各組の検出電極Ｘ０、Ｘ１について成り立つので、一走査周期内に各検出電極Ｘ０に表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉの総和をＳＶｘ０、各検出電極Ｘ１に表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉの総和をＳＶｘ１とすれば、
ＳＶｘ０／ＳＶｘ１＝（Ｌｘ−ｘ）／ｘ    ・・・（１７）式
であり、ｘについて解けば、
ｘ＝Ｌｘ・ＳＶｘ１／（ＳＶｘ０＋ＳＶｘ１）    ・・・（１８）式
となる。
【００９５】
同様に、Ｙ方向についても、Ｙ方向で対向する一組の検出電極Ｙ０、Ｙ１間の距離をＬｙとすれば、任意の検出電極Ｙ０ｎに表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉ０と、検出電極Ｙ０ｎにＹ方向で対向する位置に配置された検出電極Ｙ１ｎに表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉ１との関係は、
Ｖｉ０／Ｖｉ１＝（Ｌｙ−ｙ）／ｙ    ・・・（１９）式
で表され、一走査周期内に各検出電極Ｙ０に表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉの総和をＳＶｙ０、各検出電極Ｙ１に表れる交流検出信号ＳＧの受信レベルＶｉの総和をＳＶｙ１として、
ｙ＝Ｌｙ・ＳＶｙ１／（ＳＶｙ０＋ＳＶｙ１）    ・・・（２０）式
の関係が得られるので、ＳＶｘ０、ＳＶｘ１、ＳＶｙ０、ＳＶｙ１から入力操作領域Ｅ上のＸＹ方向の入力操作位置（ｘ、ｙ）が容易に得られる。
【００９６】
ＭＰＵ１０で検出した入力操作位置（ｘ、ｙ）は、信号線１６で接続するインターフェース回路６を介して、カーナビゲーション装置に出力され、カーナビゲーション装置において、入力操作位置（ｘ、ｙ）への入力操作に応じた所定の処理が実行される。
【００９７】
上述の実施の形態では、入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出する前の入力操作を検出した段階で、入力操作方向を判別し、助手席側からの入力操作である場合にのみ、有効な入力操作であるとして、入力操作位置（ｘ、ｙ）を出力したが、入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出した後、入力操作方向を検出し、助手席側からの入力操作と判別した場合にのみ、検出した入力操作位置（ｘ、ｙ）を出力してもよい。
【００９８】
入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出した後に、入力操作方向を判別する場合には、検出した入力操作位置（ｘ、ｙ）に操作者の指先３０ａが近接していると推定できるので、指先３０ａに対して指３０の根元や手のひら等の指元部３０ｂが運転席側か助手席側のいずれにあるかを入力操作位置（ｘ、ｙ）について対称位置に配置される検出電極１１に表れる受信レベルＶｉを比較して判定する。すなわち、各検出電極１１と指３０の根元や手のひら等の指元部３０ｂとの間にも静電容量Ｃｍが形成される。この指元部３０ｂとの間に形成される静電容量Ｃｍは、指元部３０ｂが入力操作領域Ｅから上方に離れているので、主として空気を誘電体とする静電容量Ｃｍｂであり、入力操作領域Ｅに近接する指先３０ａとの静電容量Ｃｍに比べて極めて微小であるので、入力操作位置（ｘ、ｙ）の検出には無視できる。しかしながら、指元部３０ｂとの間の静電容量Ｃｍによって検出電極１１に表れる受信レベルＶｉの増加は検出可能であるので、入力操作位置（ｘ）についてＸ方向（運転席側と助手席側を結ぶ方向）でほぼ等距離に配置された検出電極１１に表れる受信レベルＶｉを比較し、指元部３０ｂとの距離がより近く、より大きい受信レベルＶｉが検出される検出電極１１の入力操作位置（ｘ、ｙ）からの配置方向によって入力操作方向を判別できる。
【００９９】
例えば、上述のタッチパネル１では、図９、図１０に示すように、Ｘ方向に沿って配列された検出電極１１（Ｙ０）から、入力操作位置（ｘ）の運転手側に配置される３個の検出電極（Ｙ０ｂ、Ｙ０ｂ＋１、Ｙ０ｂ＋２）を第１検出電極群（Ｙｂ）として選択するとともに、第１検出電極群（Ｙｂ）と同数で、第１検出電極群（Ｙｂ）と入力操作位置（ｘ）についてほぼ対称位置となる助手席側に配置される３個の検出電極（Ｙ０ａ、Ｙ０ａ＋１、Ｙ０ａ＋２）を第２検出電極群（Ｙａ）として選択し、第１検出電極群（Ｙｂ）に表れる受信レベルＶｉの総和ＳＶｙｂと、第２検出電極群（Ｙａ）に表れる受信レベルＶｉの総和ＳＶｙａを比較する。
【０１００】
図９に示すように、運転席側から入力操作があった場合には、入力操作位置（ｘ）より運転席側に指３０の根元や手のひら等の指元部３０ｂが存在するので、第１検出電極群（Ｙｂ）の総和ＳＶｙｂが第２検出電極群（Ｙａ）の総和ＳＶｙａより大きく、運転席側からの入力操作と判別できる。
【０１０１】
一方、入力操作位置（ｘ、ｙ）が図９と同位置にあっても、助手席側からの入力操作では、図１０に示すように、操作者の指３０の指元部３０ｂが指先３０ａのある入力操作位置（ｘ）より左側に存在し、この指元部３０ｂにより近い第２検出電極群（Ｙａ）の総和ＳＶｙａが、第１検出電極群（Ｙｂ）の総和ＳＶｙｂより大きく、これにより、ＭＰＵ１０は助手席側からの入力操作と判別できる。
【０１０２】
上述の実施の形態では、ガラス基板３１の表面を入力操作領域Ｅとしているが、ガラス基板３１は必ずしも配置しなくても、入力操作や入力操作位置（ｘ、ｙ）の検出と入力操作方向の判別を行うことができる
【０１０３】
また、多数の検出電極は、入力操作領域Ｅの周囲に配置されている場合に限らず、図１２に示す第２実施の形態にかかるタッチパネル５０のように、表面を入力操作領域Ｅとする絶縁基板５１上に多数の検出電極５２を互いに絶縁してマトリックス状に配置してもよい。このタッチパネル５０は、検出電極５２の数と配置位置を除いて、タッチパネル１と同一の構成であり、入力操作領域Ｅに沿ってほぼ同一面積となるように形成された各検出電極５２は、マルチプレクサ１２の各入力端子に接続することにより、各検出電極５２に表れる受信レベルＶｉが周期的に検出される。
【０１０４】
これにより、いずれかの検出電極５２に表れる受信レベルＶｉが所定の入力閾値Ｖｉｒｅｆを越えることから、入力操作領域Ｅに指３０を近づける入力操作が検出され、各検出電極５２に表れる受信レベルＶｉを監視し、受信レベルＶｉが増加する検出電極５２の配置位置が助手席側から運転席側に移動することにより、助手席側からの入力操作と判別できる。また、入力操作位置（ｘ、ｙ）は、最も大きい受信レベルＶｉを検出した検出電極５２のＸＹ方向の配置位置から、又は、複数の検出電極５２の受信レベルＶｉの相対比とその検出電極５２のＸＹ方向の配置位置との関係から検出できる。入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出した後は、入力操作位置（ｘ）を中心にＸ方向の右側と左側に等距離に配置された１又は２以上の検出電極５２からなる検出電極群に表れる受信レベルＶｉの総和を比較することにより、入力操作方向を判別できる。
【０１０５】
更に、多数の検出電極は、平面板状に限らず、入力操作領域Ｅに沿って細長帯状に形成されるものであってもよい。図１３は、多数の検出電極が、Ｙ方向に沿って配線される複数のＸ検出電極６１Ｘと、Ｘ方向に沿って配線される複数のＹ検出電極６１Ｙとから構成される第３の実施の形態にかかるタッチパネル６０を示し、複数のＸ検出電極６１Ｘは、表面を入力操作領域Ｅとする上側絶縁基板６２上に、Ｘ方向に等ピッチで配線され、Ｙ検出電極６１Ｙは、上側絶縁基板６２の下方に積層される下側絶縁基板６３上にＹ方向に等ピッチで配線されている。このタッチパネル６０についても、絶縁基板６２、６３と検出電極６１Ｘ、６１Ｙに関する構成を除いて、タッチパネル１と同一の構成であり、各検出電極６１Ｘ、６１Ｙは、それぞれマルチプレクサ１２の各入力端子に接続することにより、各検出電極６１Ｘ、６１Ｙに表れる受信レベルＶｉが周期的に検出される。
【０１０６】
これにより、いずれかの検出電極６１Ｘ、６１Ｙに表れる受信レベルＶｉが所定の入力閾値Ｖｉｒｅｆを越えることから、入力操作領域Ｅに指３０を近づける入力操作が検出され、各検出電極６１Ｘに表れる受信レベルＶｉを監視し、受信レベルＶｉが増加する検出電極６１Ｘの配置位置が助手席側から運転席側に移動することにより、助手席側からの入力操作と判別できる。また、入力操作位置（ｘ、ｙ）は、最大の受信レベルＶｉを検出した検出電極６１Ｘ、６１Ｙの配置位置から、又は、複数の検出電極６１Ｘ、６１Ｙの受信レベルＶｉの相対比とその検出電極５２のＸＹ方向の配置位置との関係から検出できる。入力操作位置（ｘ、ｙ）を検出した後は、入力操作位置（ｘ）を中心にＸ方向の右側と左側に等距離に配置された１又は２以上の検出電極６１Ｘからなる検出電極群に表れる受信レベルＶｉの総和を比較することにより、入力操作方向を判別できる。尚、Ｙ検出電極６１Ｙは、上側絶縁基板６２の背面に沿って形成してもよい。
【０１０７】
上述の各実施の形態では、検出電極を入力操作者の指３０に対して交流検出信号ＳＧの出力レベルＶｓで振動させ、両者の間に出力レベルＶｓの相対電位を発生させたが、検出電極側を定電位として、入力操作者の指３０の電位を交流検出信号ＳＧの出力レベルＶｓで変動させてもよい。
【０１０８】
また、Ｘ方向の右側を運転席側、左側を助手席側として説明したが、運転席が車両の前方に向かって左側にある場合には、Ｘ方向の右側の助手席側からの入力操作方向を有効な入力操作とする。
【０１０９】
また、入力操作領域Ｅ若しくはその周囲に配置される各検出電極について検出される容量レベルは、検出電極の入力操作領域Ｅに沿った表面積に比例するので、各検出電極について等しい表面積として、容量レベルを、操作者の指３０との距離に反比例させるのが望ましい。しかしながら、入力操作領域Ｅに沿って形成される検出電極の形状や大きさは任意であり、既知の比率で表面積を異ならせた場合には、検出される容量レベルを前記表面積の比率で除して、操作者の指との距離を比較してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、運転席側と助手席側のいずれからも車載用電子機器の入力操作が可能で、車両の走行中は運転者による入力操作を禁止する車載用タッチパネル入力装置に適している。
【符号の説明】
【０１１１】
１    車載用タッチパネル入力装置（第１実施の形態）
１０  ＭＰＵ（入力操作検出手段、入力位置検出手段、方向判別手段）
１１  検出電極
４０  表示パネル
５０  車載用タッチパネル入力装置（第２実施の形態）
５２  検出電極
６０  車載用タッチパネル入力装置（第３実施の形態）
６１Ｘ、６１Ｙ  検出電極
Ｅ    入力操作領域
Ｖｉ  交流検出信号の受信レベル（容量レベル）
Ｖｉｒｅｆ  入力閾値
【図１】
2014075069.tif 000003
【図２】
2014075069.tif 000004
【図３】
2014075069.tif 000005
【図４】
2014075069.tif 000006
【図５】
2014075069.tif 000007
【図６】
2014075069.tif 000008
【図７】
2014075069.tif 000009
【図８】
2014075069.tif 000010
【図９】
2014075069.tif 000011
【図１０】
2014075069.tif 000012
【図１１】
2014075069.tif 000013
【図１２】
2014075069.tif 000014
【図１３】
2014075069.tif 000015
【図１４】
2014075069.tif 000016