(57)【要約】      （修正有）【課題】キャリブレーションの実行に伴う操作者が操作できない空白期間がなく、操作性が高い操作装置を提供する。【解決手段】操作装置１は、検出対象である操作指９による接触操作がなされる操作面１００を有するパネル１０と、パネル１０の温度を測定する温度センサ部１２と、温度センサ部１２が検出したパネル１０の温度分布に基づいて検出対象が接触した接触位置を算出して接触位置の情報である操作情報Ｓ２を出力する算出部としての制御部１４と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象による接触操作がなされる操作面を有するパネルと、
前記パネルの温度を測定する温度センサ部と、
前記温度センサ部が検出した前記パネルの温度分布に基づいて前記検出対象が接触した接触位置を算出して前記接触位置の情報である操作情報を出力する算出部と、
を備えた操作装置。
【請求項２】
前記パネルを実質的に一定の温度に保つヒータを備えた、
請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
前記パネルは、金属板である、
請求項１又は２に記載の操作装置。
【請求項４】
前記温度センサ部は、格子状に並べられた複数の温度センサ素子を有する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項５】
前記算出部は、温度変化の範囲のしきい値である温度変化しきい値を有し、前記温度分布から前記温度変化しきい値の範囲において温度が変化している温度変化領域を抽出し、抽出した前記温度変化領域に基づいて前記接触位置を算出する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項６】
前記検出対象は、操作者の操作指であり、前記操作者が手袋を着用しているか否かを識別する識別部を備え、
前記算出部は、前記操作指に対応する温度変化の範囲のしきい値である第１の温度変化しきい値、及び手袋の着用に対応する温度変化の範囲のしきい値である第２の温度変化しきい値を有し、
前記操作者が手袋を着用していないと識別された場合、前記温度分布から前記第１の温度変化しきい値の範囲において温度が変化している第１の温度変化領域を抽出し、抽出した前記第１の温度変化領域に基づいて前記接触位置を算出し、
前記操作者が手袋を着用していると識別された場合、前記温度分布から前記第２の温度変化しきい値の範囲において温度が変化している第２の温度変化領域を抽出し、抽出した前記第２の温度変化領域に基づいて前記接触位置を算出する、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、携帯端末装置が起動した際、又はタッチパネルの画面が点灯した際に、タッチパネルの領域面に操作者の指が接触しているか否かを検知する近接・接触検出部と、タッチパネルの領域面に操作者の指が接触していることが検知された場合は、検知が継続してなされている限り、タッチパネルのキャリブレーションの実行を、実行によってタッチパネルの静電容量の分布に変化が検出されなくなるまで反復実行するタッチパネル制御部と、を備える携帯端末装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この携帯端末装置は、キャリブレーションによって操作者の指などのタッチに反応しなくなる箇所が生じることを回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１１４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし従来の携帯端末装置は、キャリブレーションがタッチパネルの静電容量の分布に変化が検出されなくなるまで反復実行されるので、使用可能となるまで時間が掛かり、操作性が良くない。
【０００６】
従って本発明の目的は、キャリブレーションの実行に伴う操作者が操作できない空白期間がなく、操作性が高い操作装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、検出対象による接触操作がなされる操作面を有するパネルと、パネルの温度を測定する温度センサ部と、温度センサ部が検出したパネルの温度分布に基づいて検出対象が接触した接触位置を算出して接触位置の情報である操作情報を出力する算出部と、を備えた操作装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、キャリブレーションの実行に伴う操作者が操作できない空白期間がなく、操作性が高い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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、操作装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置のパネルの操作面の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、パネルの裏面側の温度分布の一例を示す概略図である。
【図３】図３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４】図４（ａ）は、第２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４（ｂ）は、操作装置の一例を示すブロック図である。
【図５】図５（ａ）は、第３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５（ｂ）は、操作装置の一例を示すブロック図である。
【図６】図６（ａ）は、第３の実施の形態に係る操作装置が生成する手袋着用のない場合の温度分布の一例を示す概略図であり、図６（ｂ）は、手袋着用がある場合の温度分布の一例を示す概略図である。
【図７】図７は、第３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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、検出対象による接触操作がなされる操作面を有するパネルと、パネルの温度を測定する温度センサ部と、温度センサ部が検出したパネルの温度分布に基づいて検出対象が接触した接触位置を算出して接触位置の情報である操作情報を出力する算出部と、を備えて概略構成されている。
【００１１】
操作装置は、パネルの温度分布に基づいて検出対象の接触位置を算出するので、静電容量方式のタッチパネルのようにキャリブレーションを行う必要がない。従って操作装置は、キャリブレーションの実行に伴う操作者が操作できない空白期間がなく、操作性が高い。
【００１２】
[第１の実施の形態]
（操作装置１の概要）
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、操作装置の一例を示すブロック図である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る操作装置のパネルの操作面の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、パネルの裏面側の温度分布の一例を示す概略図である。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１（ｂ）、図４（ｂ）及び図５（ｂ）では、主な情報の流れを矢印で示している。さらに数値範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下の意味で用いるものとする。
【００１３】
操作装置１は、例えば、車両に搭載され、接続された電子機器を遠隔で操作するように構成されている。この操作装置１は、例えば、操作面１００に対するタッチ操作、タップ操作、なぞり操作、ジェスチャ操作などを検出する。
【００１４】
操作装置１は、例えば、運転席と助手席の間のフロアコンソールなどに配置される。なお電子機器は、例えば、空調装置、ナビゲーション装置、音楽及び映像再生装置などである。
【００１５】
操作装置１は、例えば、図１（ａ）〜図２（ｂ）に示すように、検出対象による接触操作がなされる操作面１００を有するパネル１０と、パネル１０の温度を測定する温度センサ部１２と、温度センサ部１２が検出したパネル１０の温度分布１２５に基づいて検出対象が接触した接触位置１４５を算出して接触位置１４５の情報である操作情報Ｓ２を出力する算出部としての制御部１４と、を備えて概略構成されている。
【００１６】
検出対象は、例えば、操作者の指（操作指）であるがこれに限定されず、体の他の部位であっても良いし、検出可能な程度にパネル１０と温度差があるように構成された専用のペンなどであっても良い。
【００１７】
（パネル１０の構成）
パネル１０は、例えば、図２（ａ）に示すように、四角い板形状を有している。このパネル１０は、熱伝導率が高い材料を用いて形成される。このパネル１０の熱伝導率は、例えば、１０Ｗｍ−１Ｋ−１以上が好ましく、１００Ｗｍ−１Ｋ−１以上がより好ましい。本実施の形態のパネル１０は、一例として、アルミニウムであり、室温付近における熱伝導率がおよそ２３６Ｗｍ−１Ｋ−１である。
【００１８】
このパネル１０には、図２（ａ）の図面左上を原点としてＸＹ座標系が設定されている。パネル１０の横方向がＸ軸であり、縦方向がＹ軸である。接触位置１４５は、このＸＹ座標系の座標として算出される。
【００１９】
（温度センサ部１２の構成）
温度センサ部１２は、例えば、図１（ａ）に示すように、基板１２０と、複数の温度センサ素子１２２と、を備えて概略構成されている。この基板１２０は、例えば、プリント配線基板である。
【００２０】
温度センサ素子１２２は、例えば、熱型や量子型の検出素子、サーミスタなどを用いて構成されている。この温度センサ素子１２２は、基板１２０上に格子状に並んでいる。そして温度センサ部１２は、温度センサ素子１２２の配置位置に測定された温度を割り当てて温度分布情報Ｓ１を生成して制御部１４に出力する。制御部１４は、この温度分布情報Ｓ１から温度分布１２５を得る。
【００２１】
（制御部１４の構成）
制御部１４は、温度変化の範囲のしきい値である温度変化しきい値１４０を有し、温度分布１２５から温度変化しきい値１４０の範囲において温度が変化している温度変化領域１２７を抽出し、抽出した温度変化領域１２７に基づいて接触位置１４５を算出する。
【００２２】
この制御部１４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、制御部１４が動作するためのプログラムと、温度変化しきい値１４０と、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。
【００２３】
温度変化しきい値１４０は、温度変化に関するしきい値である。この温度変化しきい値１４０は、操作指９が接触することで温度が周囲よりも変化した領域を温度分布１２５から抽出するのに用いられる。人間の体温は、一例として、広く範囲を取るとおよそ３４〜４０℃である。従って常温におけるパネル１０の温度をおよそ２５℃とすると、この温度変化しきい値１４０は、一例として、体温との差に基づいて９〜１５℃である。この温度変化しきい値１４０は、例えば、実験やシミュレーションによって設定される。
【００２４】
温度分布１２５は、例えば、図２（ｂ）に示すように、主に、操作指９が接触していない外領域１２６と、操作指９が接触した領域である温度変化領域１２７と、に分けることができる。制御部１４は、外領域１２６の温度に対して温度変化しきい値１４０の範囲で温度が変化している領域を温度変化領域１２７とする。つまり温度変化領域１２７は、人間の体温によって温度が変化したパネル１０の領域を示している。
【００２５】
そして制御部１４は、例えば、温度変化領域１２７のうちで最も温度変化が大きい算出領域１２８に基づいて接触位置１４５を算出し、算出した接触位置１４５に基づいて操作情報Ｓ２を生成して電子機器に出力する。この算出領域１２８は、操作指９がパネル１０に接触している領域に近い領域を示している。従って制御部１４は、この算出領域１２８の中心や重心を接触位置１４５とする。なお制御部１４は、温度変化領域１２７に基づく加重平均によって接触位置１４５を算出しても良い。
【００２６】
以下に本実施の形態に係る操作装置１の動作の一例について図３のフローチャートに従って説明する。
【００２７】
（動作）
操作装置１の制御部１４は、車両の電源が投入されると、温度センサ部１２から温度分布情報Ｓ１を取得し、温度変化が生じるか監視する。制御部１４は、ステップ１の「Ｙｅｓ」が成立する、つまり温度変化が生じると（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、温度変化しきい値１４０に基づいて温度変化領域１２７の有無を判定する。
【００２８】
制御部１４は、温度変化しきい値１４０の範囲で温度が変化した温度変化領域１２７が存在する場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、温度変化領域１２７において最も温度変化が大きい算出領域１２８に基づいて接触位置１４５を算出する（Ｓｔｅｐ３）。
【００２９】
制御部１４は、算出した接触位置１４５に基づいて操作情報Ｓ２を生成し、接続された電子機器に出力する（Ｓｔｅｐ４）。
【００３０】
ここでステップ２において制御部１４は、温度変化した領域が温度変化しきい値１４０の範囲と異なる温度変化であった場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、液体などの異物が付着していると判定し（Ｓｔｅｐ５）、接触位置１４５の算出を行わずにステップ１に処理を進める。
【００３１】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態の操作装置１は、キャリブレーションの実行に伴う操作者が操作できない空白期間がなく、操作性が高い。具体的には、操作装置１は、パネル１０の温度分布１２５に基づいて操作指９の接触位置１４５を算出するので、静電容量方式のタッチパネルのようにキャリブレーションを行う必要がない。従って操作装置は、キャリブレーションの実行に伴う操作者が操作できない空白期間がなく、操作性が高い。そして操作装置１は、フローティング状態の操作指９を検出する可能性がある静電容量方式のタッチパネルと比べて車両の振動の影響を受け難い。
【００３２】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、パネル１０を一定の温度に保つ点で第１の実施の形態と異なっている。
【００３３】
図４（ａ）は、第２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４（ｂ）は、操作装置の一例を示すブロック図である。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。
【００３４】
本実施の形態の操作装置１は、例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、パネル１０を実質的に一定の温度に保つヒータ１６を備えて概略構成されている。この実質的に一定の温度とは、一例として、目標とするパネル１０の温度から許容範囲に収まる温度を示している。なお変形例として、操作装置１は、車両の温度変化に伴って温度が安定しないパネル１０を目標となる温度となるように冷却、又は加熱する温度調整部を備えていても良い。この温度調整部は、例えば、空調装置が調整した空気をパネル１０に送出するように構成されても良いし、冷却のためのペルチェ素子などをパネル１０に配置しても良い。
【００３５】
この目標とする温度は、操作指９の温度より低いことが望ましい。人間の平均体温がおよそ３６．５℃であるので、目標とする温度は、一例として、３０℃である。従って本実施の形態の温度変化しきい値１４０は、一例として、体温との差に基づいて４〜１０℃である。この温度変化しきい値１４０は、例えば、実験やシミュレーションによって設定される。
【００３６】
このヒータ１６は、例えば、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータであり、パネル１０の裏面１０１に配置されている。ヒータ１６は、例えば、複数回折り返された電熱線を有している。
【００３７】
この操作装置１の制御部１４は、車両の電源が投入されると、電流Ｉを生成してヒータ１６に供給する。ヒータ１６は、電流Ｉに基づいてパネル１０を一定の温度に保つように加熱する。
【００３８】
（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態の操作装置１は、パネル１０の温度を一定の温度に保つので、車両の温度にパネル１０の温度が左右され難くなり、この構成を備えない場合と比べて、接触位置１４５の検出精度が向上する。
【００３９】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、操作者が手袋を着用しているか否かによって温度変化しきい値を切り替える点で他の実施の形態と異なっている。
【００４０】
図５（ａ）は、第３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５（ｂ）は、操作装置の一例を示すブロック図である。図６（ａ）は、第３の実施の形態に係る操作装置が生成する手袋着用のない場合の温度分布の一例を示す概略図であり、図６（ｂ）は、手袋着用がある場合の温度分布の一例を示す概略図である。
【００４１】
本実施の形態の操作装置１は、例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第２の実施の形態の構成に加え、操作者が手袋９０を着用しているか否かを識別する識別部としてのカラーセンサ１８を備えて概略構成されている。
【００４２】
このカラーセンサ１８は、例えば、パネル１０上に配置されている。このカラーセンサ１８は、例えば、フォトダイオードとカラーフィルタなどを用いて構成される。本実施の形態のカラーセンサ１８は、例えば、操作者の手の色を検出した場合、手袋９０の着用なしとする識別情報Ｓ３を出力し、手の色を検出しない場合、手袋９０を着用しているとする識別情報Ｓ３を出力するように構成されている。
【００４３】
制御部１４は、図５（ｂ）に示すように、操作指９に対応する温度変化の範囲のしきい値である第１の温度変化しきい値１４１、及び手袋９０の着用に対応する温度変化の範囲のしきい値である第２の温度変化しきい値１４２を有している。
【００４４】
制御部１４は、例えば、図６（ａ）に示すように、カラーセンサ１８から取得した識別情報Ｓ３に基づいて操作者が手袋９０を着用していないと識別された場合、温度分布１２５から第１の温度変化しきい値１４１の範囲において温度が変化している第１の温度変化領域１２７ａを抽出し、抽出した第１の温度変化領域１２７ａに基づいて接触位置１４５を算出する。
【００４５】
また制御部１４は、例えば、図６（ｂ）に示すように、カラーセンサ１８から取得した識別情報Ｓ３に基づいて操作者が手袋９０を着用していると識別された場合、温度分布１２５から第２の温度変化しきい値１４２の範囲において温度が変化している第２の温度変化領域１２７ｂを抽出し、抽出した第２の温度変化領域１２７ｂに基づいて接触位置１４５を算出する。
【００４６】
第１の温度変化しきい値１４１は、一例として、第２の実施の形態の温度変化しきい値１４０と同様に、４〜１０℃である。操作者が手袋９０を着用して操作している場合、手の温度がパネル１０に伝わり難く、着用していない場合よりも温度変化が小さい。従って第２の温度変化しきい値１４２は、一例として、１〜４℃である。つまり第２の温度変化しきい値１４２は、第１の温度変化しきい値１４１よりも低い温度の方にシフトした範囲を有する。この第１の温度変化しきい値１４１及び第２の温度変化しきい値１４２は、例えば、実験やシミュレーションによって設定される。
【００４７】
以下に本実施の形態の操作装置１の動作の一例について図７のフローチャートに従って説明する。
【００４８】
（動作）
操作装置１の制御部１４は、車両の電源が投入されると、ヒータ１６に電流Ｉを供給してパネル１０の温度を一定に保つ（Ｓｔｅｐ１０）。また制御部１４は、温度センサ部１２から温度分布情報Ｓ１を取得し、温度変化が生じるか監視すると共に、カラーセンサ１８から識別情報Ｓ３を取得し、手袋９０の着用があるかないか監視する。
【００４９】
制御部１４は、識別情報Ｓ３に基づいて手袋９０の着用がないと識別された場合（Ｓｔｅｐ１１：Ｙｅｓ）、温度変化が生じているか確認する。そして制御部１４は、温度変化が生じていると（Ｓｔｅｐ１２：Ｙｅｓ）、第１の温度変化しきい値１４１に基づいて第１の温度変化領域１２７ａの有無を判定する。
【００５０】
制御部１４は、第１の温度変化しきい値１４１の範囲で温度が変化した第１の温度変化領域１２７ａが存在する場合（Ｓｔｅｐ１３：Ｙｅｓ）、第１の温度変化領域１２７ａにおいて最も温度変化が大きい算出領域１２８ａに基づいて接触位置１４５を算出する（Ｓｔｅｐ１４）。
【００５１】
制御部１４は、算出した接触位置１４５に基づいて操作情報Ｓ２を生成し、接続された電子機器に出力する（Ｓｔｅｐ１５）。
【００５２】
ここでステップ１１において制御部１４は、識別情報Ｓ３に基づいて手袋９０の着用があると識別された場合（Ｓｔｅｐ１１：Ｎｏ）、第１の温度変化しきい値１４１から第２の温度変化しきい値１４２にしきい値を切り替える（Ｓｔｅｐ１６）。そして制御部１４は、温度変化が生じていると（Ｓｔｅｐ１２：Ｙｅｓ）、第２の温度変化しきい値１４２に基づいて第２の温度変化領域１２７ｂの有無を判定する。
【００５３】
制御部１４は、第２の温度変化しきい値１４２の範囲で温度が変化した第２の温度変化領域１２７ｂが存在する場合（Ｓｔｅｐ１３：Ｙｅｓ）、第２の温度変化領域１２７ｂにおいて最も温度変化が大きい算出領域１２８ｂに基づいて接触位置１４５を算出して操作情報Ｓ２を出力する。
【００５４】
またステップ１３において制御部１４は、温度変化した領域が適用された第１の温度変化しきい値１４１又は第２の温度変化しきい値１４２の範囲と異なる温度変化であった場合（Ｓｔｅｐ１３：Ｎｏ）、液体などの異物が付着していると判定し（Ｓｔｅｐ１７）、接触位置１４５の算出を行わずにステップ１１に処理を進める。
【００５５】
（第３の実施の形態の効果）
本実施の形態の操作装置１は、手袋９０を着用しても接触位置１４５を算出することができるので、手袋９０の着用、非着用を意識することなく操作することができて操作性が良い。
【００５６】
また他の実施の形態としての操作装置１は、温度センサ部１２がサーモカメラを含んで構成される。このサーモカメラは、パネル１０の裏面１０１を撮像できるように配置される。そしてサーモカメラは、撮像した画像の情報を温度分布情報Ｓ１として制御部１４に出力する。
【００５７】
さらに他の実施の形態としての操作装置１は、マルチタッチを検出するように構成される。つまり操作装置１は、複数の温度変化領域が存在する場合、温度変化領域ごとに接触位置１４５を算出する。
【００５８】
以上述べた少なくとも１つの実施の形態の操作装置１によれば、キャリブレーションの実行に伴う操作者が操作できない空白期間がなく、操作性を高くすることが可能となる。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
１…操作装置、９…操作指、１０…パネル、１２…温度センサ部、１４…制御部、１６…ヒータ、１８…カラーセンサ、９０…手袋、１００…操作面、１０１…裏面、１２０…基板、１２２…温度センサ素子、１２５…温度分布、１２６…外領域、１２７，１２７ａ，１２７ｂ…温度変化領域、１２８，１２８ａ，１２８ｂ…算出領域、１４０…温度変化しきい値、１４１…第１の温度変化しきい値、１４２…第２の温度変化しきい値、１４５…接触位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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