(57)【要約】【課題】タッチセンサの球体状操作領域に対するピンチイン操作によってユーザの意図しない処理が行われることを防ぎ、使い勝手を向上させることが可能なタッチ式操作装置とその作動方法および作動プログラムを提供する。【解決手段】タッチパッド１３は、平面部４０と、半球状をした凸型の立体部４１とを有する。立体部４１の外周面が球体状操作領域を構成する。タッチパッド制御部６１の第２認識部７６は、この球体状操作領域における少なくとも２本の指Ｆの移動軌跡が、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、少なくとも２本の指Ｆのジェスチャー操作を、平面状の操作領域におけるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する。【選択図】図２１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが指を接触させてジェスチャー操作を行う操作領域として、球体状の操作領域である球体状操作領域を有し、前記球体状操作領域への前記指の接触を検出して検出信号を出力するタッチセンサと、
前記検出信号に基づき、前記球体状操作領域への前記指の接触位置、および前記球体状操作領域における前記指の移動軌跡を認識する第１認識部と、
前記第１認識部で認識した前記接触位置および前記移動軌跡に基づき、前記球体状操作領域に対して行われた前記ジェスチャー操作を認識する第２認識部であり、前記第１認識部で認識した少なくとも２本の指の前記移動軌跡が、前記少なくとも２本の指の前記接触位置に応じた、前記球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、前記少なくとも２本の指の前記ジェスチャー操作を、前記操作領域が平面状である場合において前記少なくとも２本の指の前記移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する第２認識部とを備えるタッチ式操作装置。
【請求項２】
前記球体状操作領域は、球体状をした凸型の立体部の外周面であり、
前記第２認識部は、前記少なくとも２本の指の前記接触位置が前記立体部の中心線上にあり、かつ前記少なくとも２本の指の前記移動軌跡が前記中心線に沿うものであった場合に、前記円弧状の移動軌跡であった場合と同じく、前記少なくとも２本の指の前記ジェスチャー操作を、前記ピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する請求項１に記載のタッチ式操作装置。
【請求項３】
前記球体状操作領域は、球体状をした凸型の立体部の外周面であり、
前記少なくとも２本の指の前記接触位置が同じ高さであった場合、前記円弧状の移動軌跡は、前記球体状操作領域を平面視した場合において、前記少なくとも２本の指の前記接触位置を結ぶ線と平行な前記立体部の中心線を弦とし、前記少なくとも２本の指の前記接触位置を通る円弧に沿う請求項１または２に記載のタッチ式操作装置。
【請求項４】
前記球体状操作領域は、球体状をした凸型の第１立体部の外周面と、前記第１立体部の頂点を含む位置上に配置され、前記第１立体部よりもサイズが小さい、球体状をした凸型の第２立体部の外周面であり、
前記円弧状の移動軌跡は、前記第１立体部と前記第２立体部との境界である前記第２立体部の下部周縁に沿う請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタッチ式操作装置。
【請求項５】
前記第２認識部は、前記第１認識部で認識した前記移動軌跡と、前記円弧状の移動軌跡との誤差が許容範囲内である場合に、両者が一致すると判定する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のタッチ式操作装置。
【請求項６】
前記許容範囲は、前記指の幅の平均値に基づいて設定される請求項５に記載のタッチ式操作装置。
【請求項７】
前記操作領域には、前記検出信号を出力するための第１電極と第２電極がマトリックス状に配設されており、
前記第１認識部は、前記検出信号に基づいて、前記第１電極と前記第２電極の交点を前記接触位置と認識する請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタッチ式操作装置。
【請求項８】
前記第１認識部は、前記第１電極と前記第２電極の隣接する複数の前記交点のうち、前記検出信号が極値をとる交点を前記接触位置と認識する請求項７に記載のタッチ式操作装置。
【請求項９】
前記第１電極および前記第２電極は、前記円弧状の移動軌跡に沿って設けられている請求項７または８に記載のタッチ式操作装置。
【請求項１０】
前記ピンチイン操作に応じて、ディスプレイに表示された画像が縮小される請求項１ないし９のいずれか１項に記載のタッチ式操作装置。
【請求項１１】
前記ピンチイン操作に応じて、前記タッチセンサの操作ロックが解除される請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のタッチ式操作装置。
【請求項１２】
前記第１認識部で認識した前記移動軌跡が、前記少なくとも２本の指を互いに移動させたものである場合に実行される機能と、前記第１認識部で認識した前記移動軌跡が、前記少なくとも２本の指のうちの一方を固定で他方を移動させたものである場合に実行される機能とが異なる請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のタッチ式操作装置。
【請求項１３】
前記球体状操作領域は、半球状をした凸型の立体部の外周面である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のタッチ式操作装置。
【請求項１４】
車載用である請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のタッチ式操作装置。
【請求項１５】
ユーザが指を接触させてジェスチャー操作を行う操作領域として、球体状の操作領域である球体状操作領域を有し、前記球体状操作領域への前記指の接触を検出して検出信号を出力するタッチセンサを備えるタッチ式操作装置の作動方法において、
前記検出信号に基づき、前記球体状操作領域への前記指の接触位置、および前記球体状操作領域における前記指の移動軌跡を認識する第１認識ステップと、
前記第１認識ステップで認識した前記接触位置および前記移動軌跡に基づき、前記球体状操作領域に対して行われた前記ジェスチャー操作を認識する第２認識ステップであり、前記第１認識ステップで認識した少なくとも２本の指の前記移動軌跡が、前記少なくとも２本の指の前記接触位置に応じた、前記球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、前記少なくとも２本の指の前記ジェスチャー操作を、前記操作領域が平面状である場合において前記少なくとも２本の指の前記移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する第２認識ステップとを備えるタッチ式操作装置の作動方法。
【請求項１６】
ユーザが指を接触させてジェスチャー操作を行う操作領域として、球体状の操作領域である球体状操作領域を有し、前記球体状操作領域への前記指の接触を検出して検出信号を出力するタッチセンサを備えるタッチ式操作装置の作動プログラムにおいて、
前記検出信号に基づき、前記球体状操作領域への前記指の接触位置、および前記球体状操作領域における前記指の移動軌跡を認識する第１認識機能と、
前記第１認識機能で認識した前記接触位置および前記移動軌跡に基づき、前記球体状操作領域に対して行われた前記ジェスチャー操作を認識する第２認識機能であり、前記第１認識機能で認識した少なくとも２本の指の前記移動軌跡が、前記少なくとも２本の指の前記接触位置に応じた、前記球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、前記少なくとも２本の指の前記ジェスチャー操作を、前記操作領域が平面状である場合において前記少なくとも２本の指の前記移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する第２認識機能とを、コンピュータに実行させるタッチ式操作装置の作動プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチ式操作装置とその作動方法および作動プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチセンサを備えるタッチ式操作装置が普及している。タッチセンサは、ユーザが指を接触させてジェスチャー操作を行う操作領域を有する。こうしたタッチ式操作装置は、現在様々な機器に搭載されている。例えば特許文献１では、車載用のディスプレイへの入力装置として、タッチ式操作装置が適用されている。
【０００３】
特許文献１では、球体状の操作領域（以下、球体状操作領域）を有するタッチセンサが例示されている。また、ジェスチャー操作としてピンチイン操作が例示されている。ピンチイン操作は、少なくとも２本の指（例えば親指と人差し指）を離した状態で操作領域に接触させた後、２本の指の一方または両方を操作領域上で滑らせて、２本の指同士を近付けるように移動させるジェスチャー操作である。
【０００４】
ピンチイン操作は、２本の指の距離を縮めるジェスチャー操作である。このため特許文献１では、ピンチイン操作に応じた操作コマンドとして、ピンチイン操作で直感的にイメージがしやすい、車載用のディスプレイに表示された画像の表示サイズを縮小する操作コマンドを割り当てている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２１５８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、平面状の操作領域に対するピンチイン操作においては、平面状の操作領域のいずれの場所で行っても、２本の指の移動軌跡は、平面状の操作領域に接触する２本の指の位置を結んだ直線に沿ったものとなる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような球体状操作領域に対するピンチイン操作においては、場所によって、２本の指の移動軌跡が、２本の指の接触位置を結んだ直線に沿ったものとはならない。具体的には、球体状操作領域を平面状の操作領域に置き換えた場合に、斜め方向に指を移動させるストローク操作を伴うジェスチャー操作と認識される場合がある。
【０００８】
ピンチイン操作に対して画像の表示サイズを縮小する操作コマンドが割り当てられ、かつストローク操作に対して画像を移動する操作コマンドが割り当てられていた場合を考える。この場合、上記のように、球体状操作領域に対するピンチイン操作が、斜め方向のストローク操作を伴うジェスチャー操作と認識されると、ユーザは画像の表示サイズの縮小のみを意図してピンチイン操作を行ったにも関わらず、画像が移動してしまう。つまり、ユーザの意図しない処理が行われてしまい、使い勝手が悪くなる。
【０００９】
本発明は、タッチセンサの球体状操作領域に対するピンチイン操作によってユーザの意図しない処理が行われることを防ぎ、使い勝手を向上させることが可能なタッチ式操作装置とその作動方法および作動プログラム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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のタッチ式操作装置は、ユーザが指を接触させてジェスチャー操作を行う操作領域として、球体状の操作領域である球体状操作領域を有し、球体状操作領域への指の接触を検出して検出信号を出力するタッチセンサと、検出信号に基づき、球体状操作領域への指の接触位置、および球体状操作領域における指の移動軌跡を認識する第１認識部と、第１認識部で認識した接触位置および移動軌跡に基づき、球体状操作領域に対して行われたジェスチャー操作を認識する第２認識部であり、第１認識部で認識した少なくとも２本の指の移動軌跡が、少なくとも２本の指の接触位置に応じた、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、少なくとも２本の指のジェスチャー操作を、操作領域が平面状である場合において少なくとも２本の指の移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する第２認識部とを備える。
【００１１】
球体状操作領域は、球体状をした凸型の立体部の外周面であり、第２認識部は、少なくとも２本の指の接触位置が立体部の中心線上にあり、かつ少なくとも２本の指の移動軌跡が中心線に沿うものであった場合に、円弧状の移動軌跡であった場合と同じく、少なくとも２本の指のジェスチャー操作を、ピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識することが好ましい。
【００１２】
球体状操作領域は、球体状をした凸型の立体部の外周面であり、少なくとも２本の指の接触位置が同じ高さであった場合、円弧状の移動軌跡は、球体状操作領域を平面視した場合において、少なくとも２本の指の接触位置を結ぶ直線と平行な立体部の中心線を弦とし、少なくとも２本の指の接触位置を通る円弧に沿うことが好ましい。
【００１３】
球体状操作領域は、球体状をした凸型の第１立体部の外周面と、第１立体部の頂点を含む位置上に配置され、第１立体部よりもサイズが小さい、球体状をした凸型の第２立体部の外周面であり、円弧状の移動軌跡は、第１立体部と第２立体部との境界である第２立体部の下部周縁に沿うことが好ましい。
【００１４】
第２認識部は、第１認識部で認識した移動軌跡と、円弧状の移動軌跡との誤差が許容範囲内である場合に、両者が一致すると判定することが好ましい。許容範囲は、指の幅の平均値に基づいて設定されることが好ましい。
【００１５】
操作領域には、検出信号を出力するための第１電極と第２電極がマトリックス状に配設されており、第１認識部は、検出信号に基づいて、第１電極と第２電極の交点を接触位置と認識することが好ましい。この場合、第１認識部は、第１電極と第２電極の隣接する複数の交点のうち、検出信号が極値をとる交点を接触位置と認識することが好ましい。また、第１電極および第２電極は、円弧状の移動軌跡に沿って設けられていることが好ましい。
【００１６】
ピンチイン操作に応じて、ディスプレイに表示された画像が縮小されることが好ましい。また、ピンチイン操作に応じて、タッチセンサの操作ロックが解除されることが好ましい。
【００１７】
第１認識部で認識した移動軌跡が、少なくとも２本の指を互いに移動させたものである場合に実行される機能と、第１認識部で認識した移動軌跡が、少なくとも２本の指のうちの一方を固定で他方を移動させたものである場合に実行される機能とが異なることが好ましい。
【００１８】
球体状操作領域は、半球状をした凸型の立体部の外周面であることが好ましい。また、車載用であることが好ましい。
【００１９】
本発明のタッチ式操作装置の作動方法は、ユーザが指を接触させてジェスチャー操作を行う操作領域として、球体状の操作領域である球体状操作領域を有し、球体状操作領域への指の接触を検出して検出信号を出力するタッチセンサを備えるタッチ式操作装置の作動方法において、検出信号に基づき、球体状操作領域への指の接触位置、および球体状操作領域における指の移動軌跡を認識する第１認識ステップと、第１認識ステップで認識した接触位置および移動軌跡に基づき、球体状操作領域に対して行われたジェスチャー操作を認識する第２認識ステップであり、第１認識ステップで認識した少なくとも２本の指の移動軌跡が、少なくとも２本の指の接触位置に応じた、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、少なくとも２本の指のジェスチャー操作を、操作領域が平面状である場合において少なくとも２本の指の移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する第２認識ステップとを備える。
【００２０】
本発明のタッチ式操作装置の作動プログラムは、ユーザが指を接触させてジェスチャー操作を行う操作領域として、球体状の操作領域である球体状操作領域を有し、球体状操作領域への指の接触を検出して検出信号を出力するタッチセンサを備えるタッチ式操作装置の作動プログラムにおいて、検出信号に基づき、球体状操作領域への指の接触位置、および球体状操作領域における指の移動軌跡を認識する第１認識機能と、第１認識機能で認識した接触位置および移動軌跡に基づき、球体状操作領域に対して行われたジェスチャー操作を認識する第２認識機能であり、第１認識機能で認識した少なくとも２本の指の移動軌跡が、少なくとも２本の指の接触位置に応じた、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、少なくとも２本の指のジェスチャー操作を、操作領域が平面状である場合において少なくとも２本の指の移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する第２認識機能とを、コンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、タッチセンサの球体状操作領域における少なくとも２本の指の移動軌跡が、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、少なくとも２本の指のジェスチャー操作を、平面状の操作領域におけるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識するので、タッチセンサの球体状操作領域に対するピンチイン操作によってユーザの意図しない処理が行われることを防ぎ、使い勝手を向上させることが可能なタッチ式操作装置とその作動方法および作動プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】自動車のコンソールシステムの全体構成を示す概略図である。
【図２】地図表示画面を示す図である。
【図３】メニューバーが表示された地図表示画面を示す図である。
【図４】カーオーディオの音量調節が行われている様子を示す図である。
【図５】現在地表示から地図が移動された状態を示す図である。
【図６】半球状をした凸型の立体部を有するタッチパッドの外観斜視図である。
【図７】タッチパッドの断面図である。
【図８】タッチパッドの平面図である。
【図９】タッチパッドの製造方法の説明図である。
【図１０】回転スライド操作の説明図である。
【図１１】タップ操作の説明図である。
【図１２】ストローク操作の説明図である。
【図１３】スプレッド操作およびピックアップ操作の説明図である。
【図１４】ピンチイン操作およびピンチアウト操作の説明図である。
【図１５】ピンチイン操作およびピンチアウト操作で地図の表示範囲が縮小または拡大される様子を示す図である。
【図１６】地図の表示範囲を変更する場合のジェスチャー操作の手順を示すフローチャートである。
【図１７】コンソールデバイス制御部と主制御装置のブロック図である。
【図１８】タッチパッド制御部のブロック図である。
【図１９】検出信号が極値をとる第１電極と第２電極の交点を指の接触位置と認識する第１認識部の機能を説明する図である。
【図２０】操作認識用情報を示す図である。
【図２１】ピンチイン操作の指の移動軌跡の例を示す図である。
【図２２】ピンチイン操作の指の移動軌跡の例を示す図である。
【図２３】ピンチイン操作の指の移動軌跡の例を示す図である。
【図２４】円弧状の移動軌跡に対して設定される許容範囲を示す図である。
【図２５】操作コマンド変換用情報を示す図である。
【図２６】コンソールシステムの処理手順を示すフローチャートである。
【図２７】第２認識部によるジェスチャー操作認識の処理手順を示すフローチャートである。
【図２８】タッチパッドの別の例を示す外観斜視図である。
【図２９】図２８に示すタッチパッドの場合のピンチイン操作の指の移動軌跡の例を示す図である。
【図３０】タッチパッドのさらに別の例を示す平面図である。
【図３１】各電極をＺ軸回りに所定角度回転させたタッチパッドを示す平面図である。
【図３２】ＯＳ処理部からタッチパッド制御部にタッチパッドの操作ロック制御情報を送信する様子を示す図である。
【図３３】第３実施形態の操作コマンド変換用情報を示す図である。
【図３４】ピンチイン操作に応じて、タッチパッドの操作ロックを解除する様子を示す図である。
【図３５】少なくとも２本の指のうちの一方を固定で他方を移動させるピンチイン操作の説明図である。
【図３６】第４実施形態の操作コマンド変換用情報を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１において、コンソールシステム１０は、自動車のインストルメントパネル１１に組み込まれる。コンソールシステム１０は、自動車の走行経路を案内するカーナビゲーション（以下、カーナビと略す）アプリケーションプログラム（以下、ＡＰ（Application Program）と略す）、自動車内の空調を制御するカーエアコンＡＰ、音楽や映像を再生するカーオーディオＡＰといった各種車載ＡＰ６７（図１７参照）を操作するためのシステムである。コンソールシステム１０は、タッチパネルディスプレイ（以下、単にタッチパネルと呼ぶ）１２、タッチパッド１３、スピーカー１４、コンソールデバイス制御部１５、および主制御装置１６を備える。
【００２４】
インストルメントパネル１１は、ダッシュボード１７とセンターコンソール１８とを含む。ダッシュボード１７は、ハンドル１９が配置される運転席２０側から、助手席２１側にわたって、Ｙ軸（自動車の幅方向と平行な水平軸）方向に延びている。センターコンソール１８は、運転席２０と助手席２１の間に配置され、上部１８Ａ、中央部１８Ｂ、および下部１８Ｃで構成される。
【００２５】
上部１８Ａはダッシュボード１７の中央部と接続している。中央部１８Ｂは、上部１８Ａと下部１８Ｃとを接続する段差のない滑らかな曲面を有する。上部１８Ａおよび中央部１８Ｂは、鉛直軸であるＺ軸に対して自動車の前側に多少傾いている。下部１８Ｃは、中央部１８Ｂから略直角に折れ曲がり、Ｙ軸およびＺ軸と直交するＸ軸（自動車の長さ方向と平行な水平軸）に対して略平行である。上部１８Ａにはタッチパネル１２が、下部１８Ｃにはタッチパッド１３がそれぞれ配されている。
【００２６】
タッチパネル１２は、周知のようにタッチセンサの一種であり、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等の薄い平面状のディスプレイと、ディスプレイ上に配置される、これも薄い平面状のタッチパッドとで構成される。タッチパネル１２は、ディスプレイに各種画面を表示し、かつ各種画面に対するユーザの指Ｆ（図７等参照）の接触によるジェスチャー操作を認識する。なお、本実施形態では、ユーザは、運転席２０に座る自動車のドライバである。
【００２７】
タッチパッド１３は、タッチパネル１２とは異なり表示機能は備えていないが、タッチパネル１２と同じくタッチセンサの一種であり、ジェスチャー操作を認識する。タッチパッド１３は、詳しくは後述するが、タッチパネル１２のような平面状の二次元形状ではなく、立体部４１（図６参照）が設けられた三次元形状を有している。
【００２８】
スピーカー１４は、例えばダッシュボード１７やドア（図示せず）に内蔵されている。スピーカー１４は、カーナビＡＰの案内音声、カーオーディオＡＰの再生音声、タッチパネル１２およびタッチパッド１３を介したジェスチャー操作に対する報知音声等の各種音声を出力する。ジェスチャー操作に対する報知音声には、ジェスチャー操作を認識したことを示す効果音や、ジェスチャー操作に応じて各車載ＡＰ６７で実行される機能の内容等が含まれる。
【００２９】
コンソールデバイス制御部１５は、タッチパネル１２、タッチパッド１３、およびスピーカー１４といったコンソールデバイスの動作を制御する。コンソールデバイス制御部１５には主制御装置１６が接続されている。主制御装置１６は、コンソールデバイス制御部１５を含む自動車の各部の動作を統括的に制御する。
【００３０】
カーナビＡＰは、周知のように、タッチパネル１２を介して、ＧＰＳ（Global Positioning System、図示せず）で割り出された自動車の現在地を地図上に表示したり、設定された目的地までの走行経路を案内したりする（図２等参照）。また、カーナビＡＰは、渋滞情報や空き駐車場情報、周辺店舗情報等を提供することも可能である。
【００３１】
カーエアコンＡＰは、コンプレッサーやヒーターを有する空調機器２２を起動して、ダッシュボード１７等に形成された送風口（図示せず）から車内に冷温風を供給し、車内の温度調節を行う。
【００３２】
カーオーディオＡＰは、タッチパネル１２やスピーカー１４を介して、テレビ放送やラジオ放送を再生したり、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録メディアに収録された楽曲や映像を再生したりする。また、コンソールシステム１０は、ポータブル音楽プレーヤー等の外部機器を接続する端子（ＡＵＸ（Auxiliary）端子（図示せず）を備えており、カーオーディオＡＰは、スピーカー１４を介して外部機器に記憶された楽曲を再生することも可能である。
【００３３】
図２〜図５は、タッチパネル１２に表示される地図表示画面２５を示す。地図表示画面２５には、カーナビＡＰによる地図２６が表示される。デフォルトの状態では、ＧＰＳで割り出された自動車の現在地を略中心とした設定範囲内の周辺地域を示す地図２６が表示される（以下、現在地表示という）。地図２６は、ディスプレイに表示された画像に相当する。
【００３４】
図２〜図４の地図表示画面２５に示すように、地図２６で示す周辺地域内に自動車の現在地が存在する場合、自動車の現在地を示す現在地マーク２７が表示される。また、目的地が設定された場合、目的地までの走行経路２８、目的地の到着予測時刻および目的地までの距離を示す第１ナビ情報２９、並びに次に右折または左折する交差点を示す第２ナビ情報３０等が表示される。
【００３５】
図３および図４において、タッチパネル１２の上部には、メニューバー３１が挿入表示される。メニューバー３１は、複数のメニュー項目に応じた複数の操作ボタン３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅが横方向に並べられた細長いストライプ状をしている。
【００３６】
メニュー項目は、カーナビＡＰ、カーエアコンＡＰ、カーオーディオＡＰの各車載ＡＰ６７で実行される各種の機能に対応したものである。図３および図４では、カーオーディオＡＰの機能に対応したメニュー項目が操作ボタン３２Ａ〜３２Ｃに、カーエアコンＡＰの機能に対応したメニュー項目が操作ボタン３２Ｄ、３２Ｅにそれぞれ割り当てられている。より具体的には、ＡＶ（Audio-Visual）メニューが操作ボタン３２Ａに、音量調節が操作ボタン３２Ｂに、選曲が操作ボタン３２Ｃに、Ａ／Ｃ（Air Conditioner）メニューが操作ボタン３２Ｄに、温度調節が操作ボタン３２Ｅにそれぞれ割り当てられている。なお、図３および図４では、カーナビＡＰの機能に対応したメニュー項目が割り当てられた操作ボタンは図示していないが、当該操作ボタンもメニューバー３１には設けられている。以下では、特に区別する必要がない場合は、複数の操作ボタンをまとめて操作ボタン３２と表記する場合がある。
【００３７】
各操作ボタン３２には、各メニュー項目を示すイラストや文字が表示される。例えば音量調節の操作ボタン３２Ｂには、スピーカー１４を模したイラストと、現在設定されている音量値を示す数字が表示される。また、各操作ボタン３２のうちの現在選択されている操作ボタン３２（図３および図４では操作ボタン３２Ｂ）は、ハッチングで示すように他の操作ボタン３２と識別可能なフォーカス表示がなされる。フォーカス表示には、例えば選択されている操作ボタン３２を赤色、他の操作ボタン３２を灰色（グレーアウト）で表示する等、選択されている操作ボタン３２と他の操作ボタン３２とを異なる色で表示したり、選択されている操作ボタン３２のみを枠で囲んだり、あるいは選択されている操作ボタン３２の表示サイズを大きく表示させて目立たせるといった表示手法がとられる。
【００３８】
操作ボタン３２Ａは、カーオーディオＡＰで実行される全機能を操作可能なＡＶメニュー画面（図示せず）を呼び出すためのボタンである。操作ボタン３２Ａが選択された場合、タッチパネル１２には、ＡＶメニュー画面が表示される。
【００３９】
操作ボタン３２Ｂは、音量を調節するためのボタンである。操作ボタン３２Ｃは、カーオーディオＡＰで再生中の楽曲を送り戻しする、すなわち選曲を行うためのボタンである。
【００４０】
これら操作ボタン３２Ｂおよび操作ボタン３２Ｃで操作可能な音量調節機能および選曲機能は、カーオーディオＡＰで実行される各種機能のうち、使用される頻度が比較的高い機能である。音量調節機能および選曲機能は、ＡＶメニュー画面からでも操作可能であるが、その場合は操作ボタン３２Ａを選択してＡＶメニュー画面を呼び出したうえで、さらに音量調節や選曲の操作を行う必要があり多少面倒である。このため、操作ボタン３２Ｂおよび操作ボタン３２Ｃは、ＡＶメニュー画面を介さずダイレクトに使用頻度が高い音量調節機能および選曲機能にアクセスするために、専用に設けられたショートカットボタンである。
【００４１】
操作ボタン３２Ｄは、カーエアコンＡＰで実行される全機能を操作可能なＡ／Ｃメニュー画面（図示せず）を呼び出すためのボタンである。操作ボタン３２Ｄが選択された場合、タッチパネル１２には、Ａ／Ｃメニュー画面が表示される。
【００４２】
操作ボタン３２Ｅは、空調機器２２の目標温度を調節するためのボタンである。この温度調節機能は、音量調節機能等と同様、カーエアコンＡＰで実行される各種機能のうち、使用される頻度が比較的高い機能である。このため操作ボタン３２Ｅは、操作ボタン３２Ｂ等と同様に、使用頻度が高い温度調節機能にダイレクトにアクセスするためのショートカットボタンである。なお、図示は省略したが、カーエアコン専用の操作ボタンには、操作ボタン３２Ｅに加えて、冷温風の風量を調節するためのボタンや、冷温風の風向を調節するためのボタンがある。
【００４３】
図示は省略したが、メニューバー３１には、カーナビＡＰで実行される全機能を操作可能なナビメニュー画面（図示せず）を呼び出すための操作ボタン３２が配されている。また、カーナビＡＰ、カーエアコンＡＰ、カーオーディオＡＰの各車載ＡＰ６７で実行される全機能を操作可能なメインメニュー画面（図示せず）を呼び出すための操作ボタン３２も配されている。なお、カーナビＡＰで実行される機能としては、平面ビュー、鳥瞰ビュー等の地図２６の視点切替機能、名称、電話番号、住所、あるいは施設ジャンル（例えばガソリンスタンド、コンビニエンスストア、ホテル等）を用いた目的地検索機能、現在地周辺の施設検索機能等がある。
【００４４】
図４において、メニューバー３１の各操作ボタン３２のうちの例えば操作ボタン３２Ｂが選択された場合、操作ボタン３２Ｂの下方に音量調節バー３３がプルダウン表示される。音量調節バー３３のカーソル３４を所望の位置に移動させることで、音量が調節される。温度調節用の操作ボタン３２Ｅが選択された場合も基本的に同じである。
【００４５】
図５は、図２〜図４に示す現在地表示から地図２６が移動された状態を示す。この場合、地図表示画面２５には、地図２６を現在地表示に戻すための操作ボタン３５が表示される。操作ボタン３５には、地図２６を現在地表示に戻すという機能を表す文字が表示される。操作ボタン３５が選択された場合、地図２６が現在地表示に戻される。なお、現在地表示から地図２６が移動された図５に示す状態では、第１ナビ情報２９および第２ナビ情報３０は消去される。
【００４６】
地図表示画面２５における地図２６の移動、メニューバー３１の表示／非表示の切り替え、操作ボタン３２、操作ボタン３５等の各種操作ボタンの選択および選択確定操作、ＡＶメニュー画面、Ａ／Ｃメニュー画面、ナビメニュー画面、メインメニュー画面を通じた各種機能の選択、設定操作等は、全てタッチパネル１２を通じて行うことが可能である。また、タッチパッド１３によってもタッチパネル１２と同様の操作を行うことができる。
【００４７】
図６に示すように、タッチパッド１３は、タッチパネル１２のように操作領域の全域が平面状の二次元形状とは異なり、平面部４０と、平面部４０から突出した凸型の立体部４１とを組み合わせた三次元形状を有している。平面部４０は矩形状、より具体的には正方形状をしている。立体部４１は球体状、具体的には球を半分にした半球状をしており、平面部４０のほぼ中央に設けられている。これら平面部４０と立体部４１の外周面の全域が、ユーザが指Ｆを接触させてジェスチャー操作を行う操作領域である。特に、立体部４１の外周面は、本発明の球体状操作領域を構成している。なお、半球状とは、球を完全に半分にしたものに限らず、例えば球を５等分に輪切りしたうちの２／５あるいは４／５も半球状に含まれる。
【００４８】
図７および図８に示すように、平面部４０と立体部４１との境界である立体部４１の下部周縁４１Ａは、平面部４０と立体部４１との間に生じる、立体部４１の高さ分の段差ＴＨによって画定されている。段差ＴＨは、手で触れることで平面部４０と立体部４１との境界を知覚できる程度の高さであればよく、具体的には指Ｆの厚み（約１０ｍｍ）以上の高さを有することが好ましい。
【００４９】
タッチパッド１３は、操作領域における複数の指Ｆの接触位置を同時に検出する多点検出が可能な投影型静電容量方式である。タッチパッド１３は、例えば、特開２０１６−２１３４３５号公報に記載された方法で製造することができる。
【００５０】
タッチパッド１３の製造方法の詳細は上記公報に記載されている通りであるが、図９に概略を示す。まず、図９Ａにおいて、平面状の基板４５上の表面および裏面の全領域に、スクリーン印刷等の印刷方法で被めっき層４６Ａ、４６Ｂを形成する（図９Ａでは一部の被めっき層４６Ａ、４６Ｂのみ図示）。被めっき層４６Ａ、４６Ｂは、指Ｆの接触位置を検出するための第１電極４７Ａ、第２電極４７Ｂ（図９Ｄ参照）の下地である。
【００５１】
表面の被めっき層４６Ａは、Ｘ軸方向に沿うストライプ状に形成される。裏面の被めっき層４６Ｂは、Ｙ軸方向に沿うストライプ状に形成される。これにより、被めっき層４６Ａ、４６Ｂは、基板４５の表面と裏面にマトリックス状に配設される。
【００５２】
基板４５は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等の透明な熱可塑性樹脂製である。被めっき層４６Ａ、４６Ｂは、めっき触媒等と相互作用する官能基等を有する化合物または組成物である。官能基としては、例えば、カルボン酸基、シアノ基等が挙げられる。
【００５３】
被めっき層４６Ａ、４６Ｂを形成した後、図９Ｂに示すように、例えば真空成形、ブロー成形、熱プレス成形等の熱変形法を用いて、基板４５のほぼ中央を半球状に突出させて立体部４１を形成する。これにより平面部４０と立体部４１、さらには平面部４０と立体部４１との境界である立体部４１の下部周縁４１Ａが画定される。
【００５４】
続いて、図９Ｃに示すように、変形後の基板４５を銅等のめっき液に浸漬する金属めっき処理を施す。この金属めっき処理によって、図９Ｄに示すように銅等の半透明金属薄膜（金属層）で構成される第１電極４７Ａ、第２電極４７Ｂが被めっき層４６Ａ、４６Ｂ上に形成される。図９Ｄに示す基板４５に対して表面保護層の形成等の種々の加工を施し、また信号処理ＩＣ（Integrated Circuit）等の各種電子部品を接続することで、タッチパッド１３の製造が完了する。
【００５５】
ここで、一般的に金属層は破断伸度が小さい。そのため、基板４５に金属層を設けた後に基板４５を立体形状に変形させると、基板４５の伸びに金属層が追従できずに破断する場合が多い。また、破断には至らなくとも、変形の際に基板４５に追従して伸びることで金属層の膜厚が薄くなり、その分金属層の抵抗値が高くなる。
【００５６】
対して図９に示す製造方法では、被めっき層４６Ａ、４６Ｂを形成した基板４５を所望の立体形状に変形させた後、金属めっき処理を施して金属層を形成しているので、金属層の破断が防止される。また、基板４５の変形に追従して金属層が伸びることがなく、金属層の抵抗値は高くならない。そのため、図９に示す製造方法は、球体状操作領域を有するタッチパッド１３の製造方法として有効である。
【００５７】
マトリックス状に配設された各電極４７Ａ、４７Ｂ間には微小な電圧が印加される。ユーザの指Ｆがタッチパッド１３の操作領域に接触すると、接触位置において静電容量が変化し、この静電容量の変化に応じた電圧変化が検出信号として出力される。この検出信号に基づいて、各電極４７Ａ、４７Ｂの複数の交点ＩＰのうちのいずれかが指Ｆの接触位置として認識される。なお、図９では、説明の便宜上、各電極４７Ａ、４７Ｂの幅を比較的太く示したが、実際には各電極４７Ａ、４７Ｂの幅は非常に細い。例えば、基板４５を、表示機能を備えたタッチパネルとして利用する場合を考えると、各電極４７Ａ、４７Ｂは、タッチパネルの表示画素の開口率が９０％程度になるような微細な幅である。
【００５８】
図１０〜図１４には、タッチパッド１３に対する代表的なジェスチャー操作を示す。図１０は、立体部４１の下部周縁４１Ａに、上方から親指と人差し指を含む少なくとも２本の指Ｆを掴むように接触させ、その状態で下部周縁４１Ａに沿って指Ｆを左右に回転移動させるジェスチャー操作である。以下、このジェスチャー操作を回転スライド操作と呼ぶ。なお、この回転スライド操作を可能とするために、立体部４１は、手ＨＤですっぽりと包み込むことができる大きさ（例えば段差ＴＨが約９０ｍｍ以下）に形成されている。
【００５９】
図２で示したメニューバー３１が表示されていない状態で回転スライド操作が行われた場合、図３で示したようにメニューバー３１がタッチパネル１２の上部に挿入表示され、同時に操作ボタン３２のフォーカス表示が移動されて操作ボタン３２（メニュー項目）の選択が可能となる。
【００６０】
図１１は、タッチパッド１３の立体部４１の表面を、指Ｆで叩くジェスチャー操作である。以下、このジェスチャー操作をタップ操作と呼ぶ。
【００６１】
タップ操作には、立体部４１の表面を１回叩くシングルタップ操作と、２回連続して叩くダブルタップ操作の２種類がある。図３で示したメニューバー３１が表示された状態でシングルタップ操作が行われた場合、そのときフォーカス表示されていた操作ボタン３２の選択が確定される。また、図５で示したように地図２６が現在地表示から移動されて操作ボタン３５が表示されている状態でダブルタップ操作が行われた場合は、操作ボタン３５が選択され、地図２６が現在地表示に戻される。
【００６２】
図１２は、立体部４１の外周面の任意の位置に、人差し指等の少なくとも１本の指Ｆを接触させ、その状態で、手ＨＤを前後左右（図１２では左右のみ図示）に振るようにして立体部４１の外周面を撫でるジェスチャー操作である。図１２Ａは手ＨＤを左側に振った状態、図１２Ｂは反対に右側に振った状態をそれぞれ示す。以下、このジェスチャー操作をストローク操作と呼ぶ。
【００６３】
地図表示画面２５が表示された状態でストローク操作が行われた場合、地図２６が移動される。
【００６４】
図１３Ａは、立体部４１の上方を手ＨＤの親指と人差し指と中指を含む少なくとも３本の指Ｆで掴み、かつ指Ｆを下方向に移動させた場合を示す。対して図１３Ｂは、親指と人差し指と中指を含む少なくとも３本の指Ｆを立体部４１の下部に接触させ、かつ立体部４１の外周面を摘まみ上げるようにして指Ｆを上方向に移動させた場合を示す。図１３Ａ、図１３Ｂともに、指Ｆを移動させた後の手ＨＤを図示していて、指Ｆを移動させる前は図示していないが、図１３Ａの指Ｆを移動させる前は丁度図１３Ｂに示す状態であり、図１３Ｂの指Ｆを移動させる前は丁度図１３Ａに示す状態である。以下、図１３Ａのジェスチャー操作をスプレッド操作、図１３Ｂのジェスチャー操作をピックアップ操作と呼ぶ。
【００６５】
地図表示画面２５が表示された状態でスプレッド操作が行われた場合、地図２６の表示範囲が拡大される。一方、ピックアップ操作が行われた場合は、地図２６の表示範囲が縮小される。
【００６６】
また、ピックアップ操作は、各種表示、設定の終了を指示する場合に行われる。例えば図３のようにメニューバー３１が表示された状態でピックアップ操作が行われた場合、タッチパネル１２からメニューバー３１の表示が消える。また、図４のように音量調節バー３３が表示された状態でピックアップ操作が行われた場合、音量調節バー３３の表示が消え、そのときカーソル３４で選択されていた音量が設定される。
【００６７】
図１４は、少なくとも２本の指Ｆに相当する親指と人差し指をそれぞれ立体部４１に接触させた後、親指と人差し指を立体部４１上で滑らせるジェスチャー操作である。図１４Ａは、立体部４１に親指と人差し指を離した状態で接触させた後、親指と人差し指を互いに近付く方向に移動させた状態、図１４Ｂは逆に互いに離れる方向に移動させた状態をそれぞれ示す。図１３Ａ、図１３Ｂの場合と同じく、図１４Ａの指Ｆを移動させる前は丁度図１４Ｂに示す状態であり、図１４Ｂの指Ｆを移動させる前は丁度図１４Ａに示す状態である。以下、図１４Ａのジェスチャー操作をピンチイン操作、図１４Ｂのジェスチャー操作をピンチアウト操作と呼ぶ。
【００６８】
ピンチイン操作およびピンチアウト操作は、カーオーディオＡＰの音量調節、選曲、カーエアコンＡＰの温度調節等の際に行われる。例えば図４のように音量調節バー３３が表示された状態でピンチイン操作が行われた場合、カーソル３４が上方に移動して音量が上げられる。一方、ピンチアウト操作が行われた場合は、カーソル３４が下方に移動して音量が下げられる。
【００６９】
また、図１５に示すように、地図表示画面２５が表示された状態でピンチイン操作が行われた場合、ピックアップ操作の場合と同じく地図２６の表示範囲が縮小される。一方、ピンチアウト操作が行われた場合は、スプレッド操作の場合と同じく地図２６の表示範囲が拡大される。
【００７０】
図１６は、一連のジェスチャー操作の手順の例を示している。ここでは地図２６の表示範囲を変更する場合を例に説明する。まず、ステップＳＴ１００に示すように、地図表示画面２５が表示された状態でピンチイン操作またはピンチアウト操作が行われることによって、地図２６の表示範囲が縮小または拡大される。また、ステップＳＴ１１０に示すように、ストローク操作が行われることによって、地図２６が移動される。そして、ステップＳＴ１２０に示すように、ダブルタップ操作が行われることによって、地図２６が現在地表示に戻される。
【００７１】
こうした一連のジェスチャー操作の合間には、スピーカー１４から報知音声が出力される。例えばステップＳＴ１００においては、「地図を縮小します。」「縮尺５００ｍ。」といった報知音声が出力される。また、ステップＳＴ１１０においては、「地図を現在地から北側に移動します。」といった報知音声が出力される。さらに、ステップＳＴ１２０においては、「現在地表示に戻します。」といった報知音声が出力される。なお、報知音声は、運転席２０に座るドライバが、ハンドル１９を手動で操作して走行している手動運転の状態のみ出力してもよいし、手動運転中、停車中を問わず出力してもよい。
【００７２】
図１７において、コンソールデバイス制御部１５には、第１ストレージデバイス５０が接続されている。第１ストレージデバイス５０には、作動プログラム５１、および操作認識用情報５２（図２０参照）が記憶されている。
【００７３】
作動プログラム５１が起動されると、コンソールデバイス制御部１５は、タッチパネル制御部６０、タッチパッド制御部６１、音声出力制御部６２、およびＡＰインタフェース部６３として機能する。
【００７４】
タッチパネル制御部６０は、タッチパネル１２に表示された各種画面に対するジェスチャー操作を認識する。そして、認識したジェスチャー操作の情報（以下、ジェスチャー情報）をＡＰインタフェース部６３に出力する。同様に、タッチパッド制御部６１は、タッチパッド１３の操作領域に対するジェスチャー操作を認識する。そして、ジェスチャー情報をＡＰインタフェース部６３に出力する。
【００７５】
ＡＰインタフェース部６３は、両制御部６０、６１からのジェスチャー情報を主制御装置１６に送信し、かつ主制御装置１６から制御情報を受信する。制御情報には、地図表示画面２５の更新情報といった画面関連情報、あるいはジェスチャー操作に対する報知音声といった音声情報がある。
【００７６】
ＡＰインタフェース部６３は、制御情報が画面関連情報であった場合はタッチパネル制御部６０に出力し、制御情報が音声情報であった場合は音声出力制御部６２に出力する。タッチパネル制御部６０は、ＡＰインタフェース部６３からの画面関連情報に基づいて各種画面の表示制御を行う。音声出力制御部６２は、ＡＰインタフェース部６３からの音声情報に基づく音声をスピーカー１４から出力させる。
【００７７】
主制御装置１６には、第２ストレージデバイス６５が接続されている。第２ストレージデバイス６５には、車載ＯＳ（Operating System）６６や、カーナビＡＰ、カーエアコンＡＰ、カーオーディオＡＰといった各車載ＡＰ６７が記憶されている。また、第２ストレージデバイス６５には、操作コマンド変換用情報６８（図２５参照）が記憶されている。なお、図示は省略したが、第２ストレージデバイス６５には、これらの他にも、例えば、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）等の変速機の制御プログラムや衝突回避システムの制御プログラム等、コンソールシステム１０以外のシステムを制御するためのプログラムが記憶されている。
【００７８】
主制御装置１６のＣＰＵ（Central Processing Unit）６９は、車載ＯＳ６６および各車載ＡＰ６７をロードして実行することで、ＯＳ処理部７０およびＡＰ実行部７１として機能する。ＯＳ処理部７０は、車載ＯＳ６６に関する処理を実行する。ＡＰ実行部７１は、ＯＳ処理部７０の監視下で、各車載ＡＰ６７の機能を実行する。ＡＰ実行部７１は、ＡＰインタフェース部６３からのジェスチャー情報に応じた画面関連情報や音声情報を制御情報としてＡＰインタフェース部６３に送信する。
【００７９】
ＡＰ実行部７１が実行する機能の内容は、例えば次の通りである。まず、カーナビＡＰの機能として、地図（現在地）表示機能、視点切替機能、目的地検索機能、あるいは施設検索機能を実行する。また、目的地が設定された場合は、走行経路２８の探索、探索した走行経路２８、第１ナビ情報２９、第２ナビ情報３０の表示、案内音声の出力といったナビ機能を実行する。カーエアコンＡＰの機能としては、温度調節機能、風量調節機能、風向調節機能を実行する。さらに、ＡＰ実行部７１は、カーオーディオＡＰの機能として、各種再生機能、音量調節機能、選曲機能を実行する。
【００８０】
カーナビＡＰの場合、ＡＰ実行部７１がＡＰインタフェース部６３に送信する制御情報としては、現在地表示の地図表示画面２５、地図２６が移動、拡大、あるいは縮小された地図表示画面２５、案内音声等がある。カーエアコンＡＰの場合の制御情報としては、温度調節、風量調節、風向調節に応じて表示が更新された地図表示画面２５等がある。カーオーディオＡＰの場合の制御情報としては、テレビ放送の映像および音声やラジオ放送の音声、楽曲の音声、音量調節バー３３を含む地図表示画面２５等がある。
【００８１】
ＯＳ処理部７０はマルチタスクに対応しており、ＡＰ実行部７１に種類の異なる車載ＡＰ６７の機能を同時並行で実行させることが可能である。例えば、カーナビＡＰのナビ機能を実行中に、カーオーディオＡＰの再生機能を実行させ、さらにカーエアコンＡＰの温度調節機能を実行させる。
【００８２】
図１８において、タッチパッド制御部６１は、第１認識部７５および第２認識部７６を備えている。すなわち、タッチパッド制御部６１は、タッチパッド１３とともに、本発明のタッチ式操作装置７７を構成する。
【００８３】
第１認識部７５は、タッチパッド１３からの検出信号に基づいて、球体状操作領域を含むタッチパッド１３の全操作領域への指Ｆの接触位置、および球体状操作領域を含むタッチパッド１３の全操作領域における指Ｆの移動軌跡を認識する第１認識機能を担う。第１認識部７５は、認識した指Ｆの接触位置および移動軌跡を第２認識部７６に出力する。
【００８４】
第２認識部７６は、第１認識部７５からの指Ｆの接触位置および移動軌跡、並びに操作認識用情報５２に基づき、球体状操作領域を含むタッチパッド１３の全操作領域に対して行われたジェスチャー操作を認識する第２認識機能を担う。第２認識部７６は、認識したジェスチャー操作のジェスチャー情報をＡＰインタフェース部６３に出力する。
【００８５】
第１認識部７５は、検出信号に基づいて、第１電極４７Ａと第２電極４７Ｂの交点ＩＰを指Ｆの接触位置と認識する。より具体的には、第１認識部７５は、第１電極４７Ａと第２電極４７Ｂの隣接する複数の交点ＩＰのうち、検出信号が極値をとる交点ＩＰを指Ｆの接触位置と認識する。
【００８６】
図１９は、第１電極４７ＡとしてＹ１、Ｙ２、・・・、Ｙ７が、第２電極４７ＢとしてＸ１、Ｘ２、・・・、Ｘ７がそれぞれ配設されたタッチパッド１３の操作領域のある一部分における、指Ｆの検出信号の例を示す。検出信号は、指Ｆが最も密着して、最も静電容量が変化した位置において極値をとる。図１９では、第１電極Ｙ１〜Ｙ７のうちのＹ３において、検出信号が極値である最大値ＳＹＭＡＸをとる。また、第２電極Ｘ１〜Ｘ７のうちのＸ４において、検出信号が極値である最大値ＳＸＭＡＸをとる。この場合、第１認識部７５は、座標（Ｘ４、Ｙ３）で表される交点ＩＰを指Ｆの接触位置と認識する。なお、ここでは検出信号が正の値であるとし、極値を最大値としているが、検出信号が負の値をとる場合は、極値は最小値となる。
【００８７】
回転スライド操作やストローク操作、ピンチイン操作といったタップ操作以外のジェスチャー操作が行われた場合、ユーザの指Ｆは、タッチパッド１３の操作領域内の複数の位置に時間差で連続的に接触する。この場合、指Ｆの接触位置を表す検出信号は、第１認識部７５に対して連続的に入力される。第１認識部７５は、連続的に入力される検出信号からその都度、図１９で示したように指Ｆの接触位置を表す交点ＩＰの座標を求め、求めた座標の集合を指Ｆの接触位置の軌跡、すなわち指Ｆの移動軌跡として認識する。
【００８８】
例えば図１９に示す状態から指ＦがＹ方向に沿って下方に移動し、第１電極Ｙ７上で止まった場合、指Ｆの移動軌跡は、座標（Ｘ４、Ｙ３）の交点ＩＰを起点として、座標（Ｘ４、Ｙ４）、（Ｘ４、Ｙ５）、（Ｘ４、Ｙ６）の交点ＩＰを通って、座標（Ｘ４、Ｙ７）の交点ＩＰで終点となる。このように、指Ｆの接触位置および移動軌跡は、実際には交点ＩＰの座標情報である。
【００８９】
また、第１認識部７５は、タッチパッド１３の操作領域に対する指Ｆの接触本数も認識する。具体的には、第１認識部７５は、認識した指Ｆの接触位置の個数を、指Ｆの接触本数と認識する。
【００９０】
図２０において、操作認識用情報５２は、タッチパッド１３の操作領域のうちの指Ｆの接触位置、指Ｆの接触本数、および移動軌跡の組に対応するジェスチャー操作を記憶したものである。第２認識部７６は、第１認識部７５からの指Ｆの接触位置、接触本数、および移動軌跡の組が、どのジェスチャー操作に対応したものであるかを操作認識用情報５２で照合する。
【００９１】
なお、接触位置には、（ＸＲＰ１、ＹＲＰ１）、（ＸＲＰ２、ＹＲＰ２）のように、実際には交点ＩＰの座標情報が登録されている。（ＸＲＰ１、ＹＲＰ１）は、下部周縁４１Ａに存在する交点ＩＰの座標情報を、（ＸＲＰ２、ＹＲＰ２）は、立体部４１に存在する交点ＩＰの座標情報をそれぞれ示している。座標情報は、図１９でＸ１〜Ｘ７、Ｙ１〜Ｙ７と例示したように、具体的には第１電極４７Ａと第２電極４７Ｂに順に付された記号や番号である。
【００９２】
例えば、接触位置が下部周縁４１Ａ、接触本数が少なくとも２本で、下部周縁４１Ａに沿った移動軌跡であった場合、第２認識部７６は、ジェスチャー操作を回転スライド操作と認識する。また、接触位置が立体部４１、接触本数が少なくとも１本で、移動軌跡がなく、かつ検出信号の出力が所定時間内に１回であった場合、第２認識部７６は、ジェスチャー操作をシングルタップ操作と認識する。
【００９３】
さらに、接触位置が立体部４１、接触本数が少なくとも２本で、少なくとも２本の指Ｆが近付く円弧状の移動軌跡、または少なくとも２本の指Ｆが近付く立体部４１の中心線ＣＬ（図２３参照）に沿った移動軌跡であった場合、第２認識部７６は、ジェスチャー操作をピンチイン操作と認識する。
【００９４】
ここで、図２１に示すように、ピンチイン操作における少なくとも２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２（ここでは親指の接触位置がＣＰ１、人差し指の接触位置がＣＰ２）が、立体部４１の中心Ｏからずれており、かつ同じ高さである場合を考える。
【００９５】
この場合、指Ｆの移動軌跡は、図２１Ａの矢印の下段に二点鎖線および×印で示すように、立体部４１の外周面で構成される球体状操作領域を平面視した場合に、２本の指の接触位置ＣＰ１、ＣＰ２を結ぶ直線Ｌ（図２１Ｂの矢印の下段参照）に沿ったものとはならない。指Ｆの移動軌跡は、図２１Ｂの矢印の下段に二点鎖線で示すように、球体状操作領域を平面視した場合において、直線Ｌと平行な立体部４１の中心線ＣＬを弦とし、２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２を通る円弧ＡＲに沿う。すなわち、指Ｆの移動軌跡は、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡となる。なお、円弧ＡＲの弦である中心線ＣＬは、本例のように立体部４１が球を半分にしたものであれば、立体部４１の直径である。
【００９６】
図２２は、ピンチイン操作における２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が、立体部４１の中心Ｏからずれているところまでは図２１の場合と同じであるが、２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が同じ高さでない（図２２では接触位置ＣＰ１に比べて接触位置ＣＰ２のほうが低い）点で図２１の場合と異なる。この場合の指Ｆの移動軌跡は、図２１の場合のように円弧ＡＲ（図２１Ｂ参照）には沿わないものの、矢印の下段に二点鎖線で示すように、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡にはなる。
【００９７】
こうした円弧状の移動軌跡は、球体状操作領域ならではのもので、２本の指Ｆを近付けた場合に自然に辿ると推定される、２本の指Ｆを最小の移動エネルギーで近付けることが可能と思われる軌跡である。円弧状の移動軌跡は、もし操作領域が平面状であった場合は、斜め方向のストローク操作を伴うピンチイン操作と認識される。しかし、操作領域が平面状である場合と同じく、円弧状の移動軌跡を斜め方向のストローク操作を伴うピンチイン操作と認識してしまうと、ユーザは地図２６の表示サイズの縮小のみを意図してピンチイン操作を行ったにも関わらず、地図２６が移動してしまう。つまり、ユーザの意図しない処理が行われてしまい、使い勝手が悪くなる。
【００９８】
そこで、第２認識部７６は、２本の指Ｆの移動軌跡が、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、２本の指のジェスチャー操作を、操作領域が平面状である場合において２本の指の移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する。
【００９９】
次に、図２３に示すように、ピンチイン操作における２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が、立体部４１の中心線ＣＬ上にあった場合を考える。この場合、指Ｆの移動軌跡は、矢印の下段に二点鎖線で示すように、中心線ＣＬに沿う。
【０１００】
すなわち、２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が、立体部４１の中心線ＣＬ上にあった場合は、球体状操作領域を平面視した場合に、操作領域が平面状である場合と同じく、２本の指Ｆの移動軌跡は直線となる。換言すれば、２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が、立体部４１の中心線ＣＬ上にない場合は、２本の指Ｆの移動軌跡は全て円弧状の移動軌跡となる。なお、この中心線ＣＬに沿う移動軌跡も、円弧状の移動軌跡と同じく、立体部４１の中心線ＣＬ上にある２本の指Ｆを近付けた場合に自然に辿ると推定される、２本の指Ｆを最小の移動エネルギーで近付けることが可能と思われる軌跡である。
【０１０１】
第２認識部７６は、図２３で示したように、２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が中心線ＣＬ上にあり、かつ２本の指Ｆの移動軌跡が中心線ＣＬに沿うものであった場合に、円弧状の移動軌跡であった場合と同じく、２本の指Ｆのジェスチャー操作を、操作領域が平面状である場合において２本の指の移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する。
【０１０２】
ここで、第１認識部７５からの実際の指Ｆの移動軌跡は、理想的な円弧状の移動軌跡、または中心線ＣＬに沿う移動軌跡と完全に一致するとは限らず、多少の揺らぎがある。そこで、第２認識部７６は、第１認識部７５からの実際の指Ｆの移動軌跡から、揺らぎを排除した理想的な円弧状の移動軌跡、または中心線ＣＬに沿う移動軌跡を求める。この理想的な円弧状の移動軌跡、または中心線ＣＬに沿う移動軌跡に対して、誤差の許容範囲ＴＲ（図２４参照）が設定される。第２認識部７６は、第１認識部７５からの実際の指Ｆの移動軌跡と、実際の指Ｆの移動軌跡から求めた理想的な円弧状の移動軌跡、あるいは中心線ＣＬに沿う移動軌跡とを比較する。そして、実際の指Ｆの移動軌跡と、理想的な円弧状の移動軌跡、あるいは中心線ＣＬに沿う移動軌跡の誤差が許容範囲ＴＲ内である場合に、実際の指Ｆの移動軌跡と、理想的な円弧状の移動軌跡、あるいは中心線ＣＬに沿う移動軌跡とが一致すると判定する。
【０１０３】
図２４は、理想的な円弧状の移動軌跡として、図２１Ｂの円弧ＡＲに対して設定された許容範囲ＴＲの例である。許容範囲ＴＲは、円弧ＡＲを中心線とする幅Ｗの帯状の領域である。この許容範囲ＴＲの幅Ｗは、指Ｆの幅の平均値に基づいて設定される。成人の指Ｆの幅の平均値は、約１５ｍｍ〜約２０ｍｍである。このため、幅Ｗは、例えば指Ｆの幅の平均値と同じ約１５ｍｍ〜約２０ｍｍに設定されている。なお、幅Ｗは、指Ｆの幅の平均値の２倍、あるいは半分等でもよい。また、指Ｆの幅の平均値に関係なく幅Ｗを設定してもよい。
【０１０４】
図２５において、操作コマンド変換用情報６８は、各ジェスチャー操作に対する操作コマンドを、処理ステータスと関連付けて記憶したものである。操作コマンドは、各ジェスチャー操作を、ＡＰ実行部７１が理解可能な形態に変換したものである。処理ステータスは、地図表示画面２５の表示状態、ＡＰ実行部７１による各車載ＡＰ６７の機能の実行状態等、コンソールシステム１０の動作状況を示す情報である。
【０１０５】
ジェスチャー操作には、処理ステータスに応じて異なる操作コマンドが割り当てられているものがある。例えばピックアップ操作は、メニューバー３１が表示されていない状態では、地図２６の表示範囲を縮小する操作コマンドが割り当てられ、一方でメニューバー３１が表示された状態では、メニューバー３１を非表示とする操作コマンドが割り当てられている。さらに、音量調節バー３３がプルダウン表示された状態では、音量調節バー３３を非表示とし、かつそのときカーソル３４で選択されていた音量を設定する操作コマンドが割り当てられている。
【０１０６】
また、ピンチイン操作は、メニューバー３１が表示されていない状態では、ピックアップ操作と同じく、地図２６の表示範囲を縮小する操作コマンドが割り当てられ、一方で音量調節バー３３がプルダウン表示された状態では、音量を上げる操作コマンドが割り当てられている。
【０１０７】
ＯＳ処理部７０は、ＡＰ実行部７１を監視下におくことで、処理ステータスを把握している。ＯＳ処理部７０は、処理ステータス、並びに操作コマンド変換用情報６８に基づいて、ＡＰインタフェース部６３からのジェスチャー情報で表されるジェスチャー操作を操作コマンドに変換する。ＯＳ処理部７０は、変換した操作コマンドをＡＰ実行部７１に与える。ＡＰ実行部７１は、ＯＳ処理部７０から与えられた操作コマンドに応じた機能を実行する。
【０１０８】
なお、図２５では、例えばカーナビＡＰの地図縮小、カーオーディオＡＰの音量調節（音量上げ下げ）等、種類が異なる車載ＡＰ６７の操作コマンドを１つの操作コマンド変換用情報６８に統合して登録しているが、車載ＡＰ６７毎に操作コマンド変換用情報６８があってもよい。
【０１０９】
以下、上記構成の作用について、図２６および図２７に示すフローチャートを参照して説明する。まず、自動車のイグニッションスイッチ等の電源スイッチがユーザにより操作され、コンソールシステム１０の電源がオンされると、作動プログラム５１が起動される。これにより、図１７で示したように、コンソールデバイス制御部１５が各制御部６０〜６２およびＡＰインタフェース部６３として機能する。タッチ式操作装置７７を構成するタッチパッド制御部６１には、図１８で示したように、第１認識部７５および第２認識部７６が構築される。
【０１１０】
また、主制御装置１６のＣＰＵ６９にＯＳ処理部７０およびＡＰ実行部７１が構築される。ＡＰ実行部７１によりカーナビＡＰの地図表示機能が実行され、これにより図２で示したようにタッチパネル１２に地図表示画面２５が表示される。
【０１１１】
タッチパッド１３の操作領域に対してユーザによりジェスチャー操作が行われた場合（ステップＳＴ５００でＹＥＳ）、指Ｆの検出信号がタッチパッド１３から第１認識部７５に出力される。第１認識部７５では、検出信号に基づいて、指Ｆの接触位置、接触本数、および移動軌跡が認識される（ステップＳＴ５１０、第１認識ステップ）。このとき、図１９で示したように、第１電極４７Ａと第２電極４７Ｂの隣接する複数の交点ＩＰのうち、検出信号が極値をとる交点ＩＰが指Ｆの接触位置と認識される。
【０１１２】
続いて、第１認識部７５からの指Ｆの接触位置、接触本数、および移動軌跡、並びに操作認識用情報５２に基づいて、第２認識部７６でジェスチャー操作が認識される（ステップＳＴ５２０、第２認識ステップ）。そして、ジェスチャー操作に応じたジェスチャー情報が第２認識部７６からＡＰインタフェース部６３に出力される（ステップＳＴ５３０）。これら一連の処理は、電源がオフされる（ステップＳＴ５４０でＹＥＳ）まで繰り返し続けられる。
【０１１３】
図２７は、図２６のステップＳＴ５２０のジェスチャー操作認識のサブルーチンの処理手順を示す。第２認識部７６では、まず、第１認識部７５からの指Ｆの接触位置、接触本数、および移動軌跡の組が、操作認識用情報５２のどのジェスチャー操作に対応したものであるかが照合される（ステップＳＴ５２１）。
【０１１４】
接触位置が立体部４１、接触本数が少なくとも２本で、少なくとも２本の指Ｆが近付く円弧状の移動軌跡、または少なくとも２本の指Ｆが近付く立体部４１の中心線ＣＬに沿った移動軌跡であった場合（ステップＳＴ５２２でＹＥＳ）、第１認識部７５からの実際の指Ｆの移動軌跡と、理想的な円弧状の移動軌跡、あるいは中心線ＣＬに沿う移動軌跡の誤差が許容範囲ＴＲ内であるか否かが第２認識部７６で判定される（ステップＳＴ５２３）。
【０１１５】
第１認識部７５からの実際の指Ｆの移動軌跡と、理想的な円弧状の移動軌跡、あるいは中心線ＣＬに沿う移動軌跡の誤差が許容範囲ＴＲ内であった場合（ステップＳＴ５２３でＹＥＳ）、第２認識部７６において当該ジェスチャー操作がピンチイン操作と認識される（ステップＳＴ５２４）。
【０１１６】
一方、他のジェスチャー操作であった場合（ステップＳＴ５２２でＮＯ、ステップＳＴ５２５でＹＥＳ）、第２認識部７６において他のジェスチャー操作と認識される（ステップＳＴ５２６）。例えば、接触位置が下部周縁４１Ａ、接触本数が少なくとも２本で、下部周縁４１Ａに沿った移動軌跡であった場合は、第２認識部７６において回転スライド操作と認識される。また、接触位置が立体部４１、接触本数が少なくとも１本で、立体部４１に沿う移動軌跡であった場合は、第２認識部７６においてストローク操作と認識される。
【０１１７】
主制御装置１６では、ＡＰインタフェース部６３からのジェスチャー情報で表されるジェスチャー操作が、操作コマンド変換用情報６８に基づきＯＳ処理部７０で操作コマンドに変換される。操作コマンドはＯＳ処理部７０からＡＰ実行部７１に与えられる。ＡＰ実行部７１では操作コマンドに応じた機能が実行される。これによりＡＰ実行部７１からＡＰインタフェース部６３に制御情報が送信される。
【０１１８】
制御情報は、ＡＰインタフェース部６３から各制御部６０〜６２に出力される。これにより、例えば図１５で示したように、ピンチイン操作、ピンチアウト操作に応じて地図表示画面２５の地図２６の表示範囲が縮小、拡大されたり、回転スライド操作およびシングルタップ操作に応じて、地図表示画面２５に音量調節バー３３が表示されてカーオーディオＡＰの音量調節が可能となったりする。さらにはジェスチャー操作に対する報知音声がスピーカー１４から出力されたりする。
【０１１９】
第２認識部７６は、２本の指Ｆの移動軌跡が、立体部４１の外周面で構成される球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、２本の指のジェスチャー操作を、操作領域が平面状である場合のピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する。このため、円弧状の移動軌跡を斜め方向のストローク操作を伴うピンチイン操作と認識し、地図２６の表示範囲の縮小とともに地図２６を移動してしまうことがなくなる。すなわち、タッチパッド１３の球体状操作領域に対するピンチイン操作によってユーザの意図しない処理が行われることを防ぎ、使い勝手を向上させることが可能となる。
【０１２０】
また、第２認識部７６は、２本の指Ｆの接触位置が立体部４１の中心線ＣＬ上にあり、かつ２本の指Ｆの移動軌跡が中心線ＣＬに沿うものであった場合においても、２本の指のジェスチャー操作を、ピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する。このため、操作領域が平面状である場合と同じく直線状の移動軌跡となる中心線ＣＬに沿った移動軌跡も、正しくピンチイン操作と認識することができる。
【０１２１】
第２認識部７６は、第１認識部７５で認識した実際の移動軌跡と、理想的な円弧状の移動軌跡との誤差が許容範囲ＴＲ内である場合に、両者が一致すると判定する。このため、２本の指Ｆの移動軌跡が理想的な円弧状の移動軌跡から多少ずれていても、ピンチイン操作と認識することができる。したがって、ユーザは、２本の指Ｆを厳密に円弧状に移動させるよう意識する必要がなく、力の赴くままに２本の指Ｆを移動させればよいので、ジェスチャー操作にストレスを感じることがない。
【０１２２】
許容範囲ＴＲが広すぎると、ユーザがピンチイン操作と意識せずに行った２本の指Ｆを近付けるジェスチャー操作もピンチイン操作と誤認識してしまい、逆に許容範囲ＴＲが狭すぎると、２本の指Ｆの移動軌跡が少しずれただけでピンチイン操作と認識しなくなってしまう。そこで、本実施形態では、ピンチイン操作を実際に行う指Ｆの幅の平均値に基づいて許容範囲ＴＲを設定している。こうすれば、適度な感度でピンチイン操作を認識することができる。
【０１２３】
第１認識部７５は、第１電極４７Ａと第２電極４７Ｂの隣接する複数の交点ＩＰのうち、検出信号が極値をとる交点ＩＰを指Ｆの接触位置と認識する。このため、指Ｆの接触位置を確実に一点に絞ることができる。
【０１２４】
球体状操作領域を、半球状をした凸型の立体部４１の外周面としたので、タッチパッド１３を比較的簡単に製造することができる。また、指向性がないので、ユーザの手ＨＤのあらゆる角度からのアクセスにも同じ操作感を与えることができる。
【０１２５】
なお、球体状操作領域としては、楕円を三次元に拡張したラグビーボール型の楕円球をベースとした立体部の外周面でもよい。この場合、接触位置が中心線である場合以外の２本の指Ｆの移動軌跡は、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ楕円弧状の移動軌跡となる。
【０１２６】
すなわち、本発明でいう球体状とは、完全な半球状でなくても構わない。回転楕円体（楕円球）、あるいは回転楕円体が若干変形したものでも、２本の指Ｆの移動軌跡が、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡となる場合は、実質的に同様の効果が得られる。
【０１２７】
球体状操作領域を構成する立体部の具体的な寸法の範囲としては、立体部の最長部直径（上記第１実施形態では立体部４１の直径である中心線ＣＬ）に対する高さ（上記第１実施形態では平面部４０と立体部４１との段差ＴＨ）の下限が１／１００（ＴＨ≧１／１００ＣＬ）、好ましくは１／５０（ＴＨ≧１／５０ＣＬ）、さらに好ましくは１／２０（ＴＨ≧１／２０ＣＬ）であり、最も好ましくは１／２０である。一方、立体部の最長部直径に対する高さの上限は、１０倍（ＴＨ≦１０ＣＬ）、好ましくは５倍（ＴＨ≦５ＣＬ）、さらに好ましくは２倍（ＴＨ≦２ＣＬ）、最も好ましくは１．５倍（ＴＨ≦１．５ＣＬ）である。
【０１２８】
立体部の高さが下限よりも低い場合は、平面部と略同等となるため、２本の指Ｆの移動軌跡が、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡とはならない。このため、立体部の高さが下限よりも低い場合は、平面状の操作領域の場合と同じ扱いとなる。一方、立体部の高さが上限よりも高い場合は、立体部は筒に近い形状となり、２本の指Ｆの移動軌跡は、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡というよりは、筒の側面に沿った移動軌跡に近くなる。
【０１２９】
このように、球体状操作領域を構成する立体部は、上記に挙げた範囲内の寸法に形成され、少なくとも一部が曲面状であることが必要である。球体状操作領域がなく、平面状の操作領域のみの場合は、言うまでもなく接触する２本の指の位置を結んだ直線に沿った移動軌跡がピンチイン操作と認識される。
【０１３０】
また、図２８に示すタッチパッド８０のように、第１立体部８２と第２立体部８３の外周面を球体状操作領域としてもよい。
【０１３１】
図２８において、タッチパッド８０は、正方形状の平面部８１を有し、そのほぼ中央に半球状をした凸型の第１立体部８２が設けられている点までは、平面部４０および立体部４１を有する図６のタッチパッド１３と同じである。ただし、タッチパッド８０には、さらに第１立体部８２上に半球状をした凸型の第２立体部８３が設けられている。第２立体部８３は、第１立体部８２の約１／４程度の大きさの相似図形であり、第１立体部８２の頂点を含む位置上に配置されている。
【０１３２】
第２立体部８３は、タップ操作でユーザが指Ｆで叩く際の目標物として設けられている。つまり、第２立体部８３は、マウスに置き換えればクリックボタンに相当する。このため、この場合の操作認識用情報のシングルタップ操作およびダブルタップ操作に対応する指Ｆの接触位置には、第２立体部８３が登録されている。
【０１３３】
ここで、タッチパッド８０において、図２９に示すように、２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が、第２立体部８３を跨いで中心線ＣＬ上にある場合を考える。
【０１３４】
上記第１実施形態のタッチパッド１３では、図２３の矢印の下段に二点鎖線で示したように、指Ｆの移動軌跡は中心線ＣＬに沿うものとなるが、タッチパッド８０では、指Ｆの移動する先に第２立体部８３が存在するため、図２９Ａの矢印の下段に二点鎖線および×印で示すように、指Ｆの移動軌跡は中心線ＣＬに沿ったものとはならない。指Ｆの移動軌跡は、図２９Ｂの矢印の下段に二点鎖線で示すように、第１立体部８２と第２立体部８３との境界である第２立体部８３の下部周縁８３Ａに沿った円弧状の移動軌跡となる。この円弧状の移動軌跡も、２本の指Ｆを近付けた場合に自然に辿ると推定される、２本の指Ｆを最小の移動エネルギーで近付けることが可能と思われる軌跡である。
【０１３５】
第２認識部７６は、２本の指Ｆの移動軌跡が、図２９Ｂで示した第２立体部８３の下部周縁８３Ａに沿った円弧状の移動軌跡であった場合、２本の指Ｆのジェスチャー操作を、操作領域が平面状である場合のピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する。
【０１３６】
このように、第１立体部８２と第２立体部８３の外周面を球体状操作領域とした場合に、２本の指Ｆの移動軌跡が、第２立体部８３の下部周縁８３Ａに沿った円弧状の移動軌跡であった場合、２本の指Ｆのジェスチャー操作を、操作領域が平面状である場合のピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識するので、第１立体部８２と第２立体部８３の外周面を球体状操作領域とした場合も、ピンチイン操作を正しく認識することができる。
【０１３７】
なお、図２９では、２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が中心線ＣＬ上にある場合を例示しているが、これに限定されない。２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が中心線ＣＬ上にない場合も、２本の指Ｆの移動経路に第２立体部８３が存在している場合は、２本の指Ｆの移動軌跡は、第２立体部８３の下部周縁８３Ａに沿った円弧状の移動軌跡を含むものとなる。
【０１３８】
また、第２立体部８３を、第１立体部８２を縮小した相似図形としたが、第１立体部８２を半球状、第２立体部８３を楕円球状、あるいはその逆としてもよい。
【０１３９】
[第２実施形態]
上記第１実施形態では、図９で示したように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿うストライプ状に被めっき層４６Ａ、４６Ｂを形成した基板４５を半球状に突出させて立体部４１を形成した後、被めっき層４６Ａ、４６Ｂ上に各電極４７Ａ、４７Ｂを形成している。このため、各電極４７Ａ、４７Ｂは、立体部４１の外周面で構成される球体状操作領域を平面視した場合に、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に沿う直線状に設けられる。対して、図３０に示す第２実施形態では、立体部９２に対して、円弧状の移動軌跡に沿って各電極を設ける。
【０１４０】
図３０において、第２実施形態のタッチパッド９０は、正方形状の平面部９１を有し、そのほぼ中央に半球状をした凸型の立体部９２が設けられている点は、平面部４０および立体部４１を有する図６のタッチパッド１３と同じである。ただし、第１電極９３Ａおよび第２電極９３Ｂの構成が異なる。
【０１４１】
すなわち、第１電極９３Ａは、Ｘ軸と平行な立体部９２の中心線ＣＬＸに沿う１本の第１電極９３Ａ−ＣＬＸと、中心線ＣＬＸを弦とする複数本の円弧ＡＲＸに沿う複数本の第１電極９３Ａ−ＡＲＸとで構成される。第２電極９３Ｂは、Ｙ軸と平行な立体部９２の中心線ＣＬＹに沿う１本の第２電極９３Ｂ−ＣＬＹと、中心線ＣＬＹを弦とする複数本の円弧ＡＲＹに沿う複数本の第２電極９３Ｂ−ＡＲＹとで構成される。第１電極９３Ａはタッチパッド９０の表面に、第２電極９３Ｂは裏面にそれぞれ配設されている。
【０１４２】
円弧ＡＲＸ、ＡＲＹは、図２１Ｂで示したように、ピンチイン操作における２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が、立体部４１の中心Ｏからずれており、かつ同じ高さである場合の指Ｆの移動軌跡である。このため、各電極９３Ａ−ＡＲＸ、９３Ｂ−ＡＲＹは、立体部９２の外周面で構成される球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡に沿って設けられているといえる。また、各電極９３Ａ−ＣＬＸ、９３Ｂ−ＣＬＹは、２本の指Ｆの接触位置ＣＰ１、ＣＰ２が、中心線ＣＬＸ、ＣＬＹ上にあった場合の指Ｆの移動軌跡と一致する。
【０１４３】
このように、各電極９３Ａ、９３Ｂを円弧状の移動軌跡に沿って設けると、例えば１本の第１電極９３Ａ−ＡＲＸに沿って２本の指Ｆが移動した場合、接触位置や移動軌跡の座標情報は、Ｘの座標が一定でＹの座標のみが変化するものとなるので、座標情報の扱いが容易になる。
【０１４４】
また、図９で示した各電極４７Ａ、４７Ｂの配置では、立体部４１の頂点から下部周縁４１Ａに向かうに連れて交点ＩＰの個数が減るため、下部周縁４１Ａ付近の指Ｆの接触検出の分解能が頂点付近と比較して低くなる。対して図３０に示す各電極９３Ａ、９３Ｂの配置では、交点ＩＰは立体部９２に隔たりなく分布するので、指Ｆの接触検出の分解能が場所によって異なるということがない。
【０１４５】
なお、図３１に示すように、各電極９３Ａ、９３Ｂを、図３０の状態からＺ軸回りに所定角度回転させてもよい。この場合の所定角度は、ユーザの手ＨＤがタッチパッド９０にアクセスした場合に、自然に触れた親指と人差し指の接触位置ＣＰ１、ＣＰ２に基づく円弧ＡＲに、各電極９３Ａ、９３Ｂのうちのいずれかが沿う角度に調整される。あるいは、図３０に示すタッチパッド９０自体をＺ軸回りに回転させてセンターコンソール１８に配置してもよい。
【０１４６】
[第３実施形態]
上記各実施形態では、タッチパッドの操作領域に対するジェスチャー操作の制約を特に設けていないが、通常、タッチパッド等のタッチセンサの操作領域には、ユーザの指Ｆの意図しない接触による誤操作を防止するために、操作ロックが掛けられる。そこで、図３２〜図３４に示す第３実施形態では、タッチパッドの操作領域に操作ロックを掛ける。そして、この操作ロックを解除する役割をピンチイン操作に担わせる。なお、第３実施形態では、基本的な構成は第１実施形態と同様である。このため、以下では第１実施形態をベースに説明する。
【０１４７】
まず、図３２に示すように、ＯＳ処理部７０は、タッチパッド１３の操作ロックの実行、または解除を指示する操作ロック制御情報をタッチパッド制御部６１に送信する（ＡＰインタフェース部６３は図示省略）。また、図３３の操作コマンド変換用情報９５に示すように、ピンチイン操作に、地図縮小等に加えて、操作ロック解除の操作コマンドを割り当てる。
【０１４８】
図３４において、左側は、操作ロックの実行を指示する操作ロック制御情報がＯＳ処理部７０からタッチパッド制御部６１に送信されていて、タッチパッド１３の操作ロックが実行されている状態を示す。この状態でピンチイン操作が行われた場合、右側に示すように、今度は操作ロックの解除を指示する操作ロック制御情報がＯＳ処理部７０からタッチパッド制御部６１に送信される。これによりタッチパッド１３の操作ロックが解除される。
【０１４９】
ピンチイン操作は、ユーザの指Ｆの意図しない接触と区別がつかないタップ操作やストローク操作とは違い、明確にユーザが意図して行うジェスチャー操作である。しかもピンチイン操作は、回転スライド操作等と比較して単純なジェスチャー操作である。このため、ピンチイン操作に応じて、タッチパッド１３の操作ロックを解除する構成とすれば、ユーザの指Ｆの意図しない接触による誤操作を防止することができ、かつ比較的容易にタッチパッド１３の操作ロックを解除することができる。
【０１５０】
また、本発明では、指Ｆの移動軌跡が、球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、２本の指のジェスチャー操作を、平面状の操作領域におけるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識するので、ユーザが意図したピンチイン操作で確実にタッチパッド１３の操作ロックを解除することができる。
【０１５１】
ここで、自動車の停車中は、ユーザはタッチパッド１３を視認しながらジェスチャー操作を行うことができるため、誤操作は起きにくいと考えられる。そこで、自動車の停車中はタッチパッド１３の操作ロックを自動的に解除することが好ましい。対して、運転席２０に座るドライバが、ハンドル１９を手動で操作して走行している手動運転中は、ユーザは前方に視線を集中していて、タッチパッド１３を視認しながらジェスチャー操作を行うことが困難であるため、誤操作が起こりやすいと考えられる。そこで、手動運転中の場合のみ操作ロックを実行することが好ましい。
【０１５２】
なお、手動運転の状態は、近い将来に実用化される自動運転とは区別される。自動運転は、ハンドル１９の操作等が自動的に行われている状態である。この場合は停車している状態と略同じと考えられるため、自動運転の状態は停車している状態と同じ扱いとする。
【０１５３】
[第４実施形態]
図１４Ａで例示したピンチイン操作は、少なくとも２本の指Ｆを互いに移動させたものである。対して図３５および図３６に示す第４実施形態では、少なくとも２本の指Ｆのうちの一方を固定で他方を移動させるジェスチャー操作も、ピンチイン操作と認識する。なお、第４実施形態においても、上記第３実施形態と同じく、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、以下では第１実施形態をベースに説明する。
【０１５４】
図３５は、少なくとも２本の指Ｆに相当する親指と人差し指をそれぞれ立体部４１に接触させた後、人差し指は固定で親指を立体部４１上で滑らせるジェスチャー操作である。第２認識部７６は、図１４Ａに示す、２本の指Ｆを互いに移動させるピンチイン操作（以下、第１ピンチイン操作という）に加えて、この図３５に示す、２本の指Ｆのうちの一方を固定で他方を移動させるジェスチャー操作（以下、第２ピンチイン操作という）も、ピンチイン操作と認識する。２本の指Ｆのジェスチャー操作が第１ピンチイン操作に該当するか第２ピンチイン操作に該当するかは、移動軌跡の座標情報の変化の違いを見極めれば判断することができる。
【０１５５】
この場合、図３６に示す操作コマンド変換用情報１００のように、第１ピンチイン操作の場合に実行される機能と、第２ピンチイン操作の場合に実行される機能とを異ならせてもよい。具体的には、第１ピンチイン操作には、操作ロック解除、比較的大きい縮小率の地図縮小、並びに比較的大きい変更量の音量上げの操作コマンドを割り当て、第２ピンチイン操作には、比較的小さい縮小率の地図縮小、並びに比較的小さい変更量の音量上げといった操作コマンドを割り当てる。
【０１５６】
このように、第１ピンチイン操作と第２ピンチイン操作の２種のピンチイン操作を認識し、第１ピンチイン操作と第２ピンチイン操作とで実行する機能を異ならせることで、実行する機能のバリエーションを増やすことができる。
【０１５７】
また、ピンチイン操作に対して多くの機能を割り当てた場合、ピンチイン操作を他のジェスチャー操作と誤認識してユーザの意図しない処理が行われてしまうと、使い勝手が非常に悪くなるおそれがあるが、本発明では、ピンチイン操作によってユーザの意図しない処理が行われることが確実に防止されるため、使い勝手が非常に悪くなる心配はない。
【０１５８】
なお、図３５では、人差し指は固定で親指を立体部４１上で滑らせる例を挙げたが、逆に親指は固定で人差し指を立体部４１上で滑らせるジェスチャー操作を第２ピンチイン操作としてもよい。また、ピンチアウト操作も同様に、少なくとも２本の指Ｆを互いに移動させる第１ピンチアウト操作と、少なくとも２本の指Ｆのうちの一方を固定で他方を移動させる第２ピンチアウト操作の２種を認識し、これらで実行する機能を異ならせてもよい。
【０１５９】
ピンチイン操作を行う少なくとも２本の指Ｆは、親指と人差し指に限らない。例えば、人差し指と中指を１本の指のように密着させた状態で親指に対して移動させてもよい。
【０１６０】
球体状操作領域を有するタッチセンサとしては、上記各実施形態の表示機能をもたないタッチパッドに限らない。表示機能をもつタッチパネルを、球体状操作領域を有するタッチセンサとしてもよい。
【０１６１】
上記各実施形態において、例えば、コンソールデバイス制御部１５、タッチパネル制御部６０、タッチパッド制御部６１、音声出力制御部６２、ＡＰインタフェース部６３、ＯＳ処理部７０、ＡＰ実行部７１、第１認識部７５、第２認識部７６といった各種の処理を実行する処理部（processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。
【０１６２】
各種のプロセッサには、ＣＰＵ、プログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、専用電気回路等が含まれる。ＣＰＵは、周知のとおりソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array) 等の、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである。
【０１６３】
１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡや、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。
【０１６４】
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。
【０１６５】
上記記載から、以下の付記項１に記載のタッチ式操作装置を把握することができる。
［付記項１］
ユーザが指を接触させてジェスチャー操作を行う操作領域として、球体状の操作領域である球体状操作領域を有し、前記球体状操作領域への前記指の接触を検出して検出信号を出力するタッチセンサを備えるタッチ式操作装置において、
前記検出信号に基づき、前記球体状操作領域への前記指の接触位置、および前記球体状操作領域における前記指の移動軌跡を認識する第１認識プロセッサと、
前記第１認識プロセッサで認識した前記接触位置および前記移動軌跡に基づき、前記球体状操作領域に対して行われた前記ジェスチャー操作を認識する第２認識プロセッサであり、前記第１認識プロセッサで認識した少なくとも２本の指の前記移動軌跡が、前記少なくとも２本の指の前記接触位置に応じた、前記球体状操作領域を平面視した場合に外側に膨らむ円弧状の移動軌跡であった場合に、前記少なくとも２本の指の前記ジェスチャー操作を、前記操作領域が平面状である場合において前記少なくとも２本の指の前記移動軌跡が直線となるピンチイン操作と同じジェスチャー操作であると認識する第２認識プロセッサとを備えるタッチ式操作装置。
【０１６６】
本発明は、上記各実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。また、上述の種々の実施形態や種々の変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、本発明は、プログラムに加えて、プログラムを記憶する記憶媒体にもおよぶ。
【符号の説明】
【０１６７】
１０  コンソールシステム
１１  インストルメントパネル
１２  タッチパネル
１３、８０、９０  タッチパッド
１４  スピーカー
１５  コンソールデバイス制御部
１６  主制御装置
１７  ダッシュボード
１８  センターコンソール
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ  上部、中央部、下部
１９  ハンドル
２０  運転席
２１  助手席
２２  空調機器
２５  地図表示画面
２６  地図
２７  現在地マーク
２８  走行経路
２９  第１ナビ情報
３０  第２ナビ情報
３１  メニューバー
３２、３２Ａ〜３２Ｅ  操作ボタン
３３  音量調節バー
３４  カーソル
３５  操作ボタン
４０、８１、９１  平面部
４１、９２  立体部
４１Ａ  下部周縁
４５  基板
４６Ａ、４６Ｂ  被めっき層
４７Ａ、４７Ｂ  第１電極、第２電極
５０  第１ストレージデバイス
５１  作動プログラム
５２  操作認識用情報
６０  タッチパネル制御部
６１  タッチパッド制御部
６２  音声出力制御部
６３  ＡＰインタフェース部
６５  第２ストレージデバイス
６６  車載ＯＳ
６７  車載ＡＰ
６８、９５、１００  操作コマンド変換用情報
６９  ＣＰＵ
７０  ＯＳ処理部
７１  ＡＰ実行部
７５  第１認識部
７６  第２認識部
７７  タッチ式操作装置
８２  第１立体部
８３  第２立体部
８３Ａ  下部周縁
９３Ａ、９３Ａ−ＣＬＸ、９３Ａ−ＡＲＸ  第１電極
９３Ｂ、９３Ｂ−ＣＬＹ、９３Ｂ−ＡＲＹ  第２電極
Ｘ  自動車の長さ方向と平行な水平軸
Ｙ  自動車の幅方向と平行な水平軸
Ｚ  鉛直軸
ＨＤ  手
Ｆ  指
ＴＨ  段差
ＩＰ  交点
Ｙ１〜Ｙ７  第１電極
Ｘ１〜Ｘ７  第２電極
ＳＸＭＡＸ、ＳＹＭＡＸ  検出信号の最大値（極値）
ＣＰ１、ＣＰ２  指の接触位置
Ｏ  立体部の中心
Ｌ  指の接触位置を結ぶ直線
ＣＬ、ＣＬＸ、ＣＬＹ  立体部の中心線
ＡＲ、ＡＲＸ、ＡＲＹ  円弧
ＴＲ  許容範囲
Ｗ  幅
ＳＴ１００〜ＳＴ１２０、ＳＴ５００〜ＳＴ５４０、ＳＴ５２１〜ＳＴ５２６  ステップ
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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