(57)【要約】【課題】タッチ操作の適否の検出機能を備えた操作入力装置を提供する。【解決手段】操作入力装置１は、タッチ操作された位置の検出を行なう位置検出素子を備えたタッチ検出部１０と、位置検出素子の周囲の温度検出を行なう温度検出素子を備えた温度検出部２０と、タッチ検出部を制御してタッチ位置検出を制御する位置検出制御部５２、温度検出部を制御して温度検出を制御する温度検出制御部５４、及び、タッチ操作の適否を判断する判断部５６を備えた制御部５０と、を有し、判断部５６は、位置検出制御部５２により検出された位置の周囲の温度に基づいて、タッチ操作の適否を判断する、ように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ操作された位置の検出を行なう位置検出素子を備えたタッチ検出部と、
前記位置検出素子の周囲の温度検出を行なう温度検出素子を備えた温度検出部と、
前記タッチ検出部を制御してタッチ位置検出を制御する位置検出制御部、前記温度検出部を制御して前記温度検出を制御する温度検出制御部、及び、前記タッチ操作の適否を判断する判断部を備えた制御部と、を有し、
前記判断部は、前記位置検出制御により検出された位置の周囲の温度に基づいて、前記タッチ操作の適否を判断する、操作入力装置。
【請求項２】
前記タッチ検出部と前記温度検出部は、基板上に備えられて、タッチパッドを構成する、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記タッチ検出部は、前記位置検出素子が２次元方向に配置され、前記温度検出部は、前記位置検出素子と他の位置検出素子との間に配置されて構成されている、請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記タッチ検出部は、前記温度検出部に対してまばらに配置されて構成されている、請求項１又は２に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記温度検出素子は、サーミスタである、請求項１から４のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記判断部は、前記サーミスタの温度変化量で前記タッチ操作の適否を判断する、請求項５に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記判断部は、前記タッチ操作の適否において、ケーブルの近接によるものを判断基準とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の操作入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、誤検出防止方法を備えた静電容量式タッチパネルである操作入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の操作入力装置は、静電容量変化の検出により物体による指示信号を検出するとき、タッチパネルの表面側に、タッチパネルに対して物体が近接していることを検出する近接センサを備え、タッチパネルで静電容量変化を検出し、且つ近接センサで物体の近接を検出しないときには、その静電容量変化はタッチパネルに付着した異物によるものと判別し、近接センサで物体の近接を検出したときには利用者の指示であると判別するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３８０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の特許文献１の操作入力装置は、近接センサとして光学式近接センサ等が挙げられ、操作者の指の近接を検知した場合にタッチ位置を検出するものとしている。しかし、従来技術による近接センサの配置構成では、タッチ位置においてタッチ操作の適否を精度よく判断することは難しく、また、判断精度も低いという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、タッチ操作の適否の検出機能を備えた操作入力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】
［１］本発明は、上記目的を達成するために、タッチ操作された位置の検出を行なう位置検出素子を備えたタッチ検出部と、前記位置検出素子の周囲の温度検出を行なう温度検出素子を備えた温度検出部と、前記タッチ検出部を制御してタッチ位置検出を制御する位置検出制御部、前記温度検出部を制御して前記温度検出を制御する温度検出制御部、及び、前記タッチ操作の適否を判断する判断部を備えた制御部と、を有し、前記判断部は、前記位置検出制御により検出された位置の周囲の温度に基づいて、前記タッチ操作の適否を判断する、操作入力装置を提供する。
【０００８】
［２］前記タッチ検出部と前記温度検出部は、基板上に備えられて、タッチパッドを構成する、上記［１］に記載の操作入力装置であってもよい。
【０００９】
［３］また、前記タッチ検出部は、前記位置検出素子が２次元方向に配置され、前記温度検出部は、前記位置検出素子と他の位置検出素子との間に配置されて構成されている、上記［１］又は［２］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１０】
［４］また、前記タッチ検出部は、前記温度検出部に対してまばらに配置されて構成されている、上記［１］又は［２］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１１】
［５］また、前記温度検出素子は、サーミスタである、上記［１］から［４］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１２】
［６］また、前記判断部は、前記サーミスタの温度変化量で前記タッチ操作の適否を判断する、上記［５］に記載の操作入力装置であってもよい。
【００１３】
［７］また、前記判断部は、前記タッチ操作の適否において、ケーブルの近接によるものを判断基準とする、上記［１］から［６］のいずれか１に記載の操作入力装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の操作入力装置によれば、タッチ操作の適否の検出機能を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置のタッチパッドにおける位置検出素子、温度検出素子の配置例を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の側面図であり、図２（ｃ）は、温度検出素子の配置の変形例１であり、図２（ｄ）は、温度検出素子の配置の変形例２である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置を車両に適用する場合の車両内での配置例を示す配置図である。
【図５】図５（ａ）は、ケーブルがタッチパッドに近接した状態を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の側面図である。
【図６】図６（ａ）は、Ｘ方向の位置とサーミスタ出力値との関係を示す関係図、図６（ｂ）は、Ｙ方向の位置とサーミスタ出力値との関係を示す関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の全体構成を示す構成図である。また、図２（ａ）は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置のタッチパッドにおける位置検出素子、温度検出素子の配置例を示す平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の側面図である。
【００１７】
本実施の形態に係る操作入力装置１は、タッチ操作された位置の検出を行なう位置検出素子を備えたタッチ検出部１０と、位置検出素子の周囲の温度検出を行なう温度検出素子を備えた温度検出部２０と、タッチ検出部を制御してタッチ位置検出を制御する位置検出制御部５２、温度検出部を制御して温度検出を制御する温度検出制御部５４、及び、タッチ操作の適否を判断する判断部５６を備えた制御部５０と、を有し、判断部５６は、位置検出制御部５２により検出された位置の周囲の温度に基づいて、タッチ操作の適否を判断する、ように構成されている。
【００１８】
また、タッチ検出部１０と温度検出部２０は、基板２５上に備えられて、タッチパッド３０を構成している。
【００１９】
（タッチ検出部１０）
タッチ検出部１０は、図１、図２（ａ）に示すように、複数の駆動電極１１と、複数の検出電極１２と、駆動部１５と、読出部１６と、を備えて概略構成されている。図１に示すように、左隅部から右方向にＸ軸、上隅部から下方向にＹ軸が設定されている。このＸ軸、Ｙ軸は、操作入力座標（Ｘ、Ｙ）として、タッチ操作の入力の基準となる。
【００２０】
なお、タッチ操作とは、操作面である後述する操作パネル２７へのタッチ（接触）だけでなく、近接も含むものとする。
【００２１】
駆動電極１１及び検出電極１２は、例えば、ＩＴＯ（tin-doped indium oxide）などを用いた透明電極として構成されている。この駆動電極１１と検出電極１２は、互いに絶縁されながら交差するように配置されている。この交差する各位置が位置検出素子として機能する。図２（ａ）に示すように、黒のひし形で示す位置がタッチ位置の検出位置である。すなわち、タッチ検出部１０は、この位置検出素子が２次元方向に配置されて構成されたものである。
【００２２】
駆動電極１１は、例えば、Ｘ軸と平行に等間隔で配置されると共に駆動部１５と電気的に接続されている。制御部５０は、周期的に駆動電極１１との接続を切り替えて駆動信号ＳＤを供給する。
【００２３】
検出電極１２は、例えば、Ｙ軸と平行に等間隔で配置されると共に読出部１６と電気的に接続されている。読出部１６は、１つの駆動電極１１に駆動信号ＳＤが供給されている間に検出電極１２の接続を周期的に切り替え、駆動電極１１と検出電極１２の組み合わせで生成される静電容量（相互容量）を読み出す。そして読出部１６は、一例として、読み出した静電容量に対してアナログ・デジタル変換処理などを行った静電容量カウント値としてのタッチ信号Ｓｃを生成して制御部５０に出力する。
【００２４】
このタッチ信号Ｓｃは、設定された解像度に応じて生成される。具体的には、読出部１６は、図２（ａ）に示すように、座標Ｘ１〜座標ＸＮ、座標Ｙ１〜座標ＹＭ、静電容量カウント値の組み合わせでタッチ信号Ｓｃが得られるように処理を行う。
【００２５】
（温度検出部２０）
温度検出部２０は、図１、図２（ａ）に示すように、位置検出素子の周囲に設けられている。前述したように、位置検出素子は、駆動電極１１と検出電極１２の交差する位置であるので、温度検出部２０は、駆動電極１１の間、及び検出電極１２の間にある四角で示す位置に配置されている。すなわち、温度検出部２０は、上記した位置検出素子と他の位置検出素子との間に配置されて構成されている。
【００２６】
温度検出部２０は、上記示した位置検出素子の周囲の温度検出を行なう。この位置検出素子の周囲の温度検出は、温度を直接的、又は、間接的に検出するものであれば、種々の検出手段が使用できる。本実施の形態の温度検出部２０は、例えば、サーミスタ２１であるがこれに限定されず、温度を測定可能な熱電対などでも良い。
【００２７】
温度検出部２０は、複数のサーミスタ２１を備えている。このサーミスタ２１は、一例として、ＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタであるがこれに限定されず、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタやＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）サーミスタであっても良い。ＮＴＣサーミスタは、電気的ノイズに強く、温度が上昇すると抵抗値が減少するという負の温度特性を有している。
【００２８】
サーミスタ２１は、検出した温度に応じた温度信号Ｓｔを制御部５０に出力する。この温度信号Ｓｔは、負の温度特性に応じて抵抗値が減少すると増加する信号として出力される。この温度信号Ｓは、一例として、座標Ｘ、Ｙに対応して、操作指の検出に必要な温度範囲を０〜１００の値に変換して規格化したサーミスタ出力値ＳＸＹに変換される。
【００２９】
サーミスタ２１が出力する温度信号Ｓｔは、駆動電極１１と検出電極１２の間のＸ、Ｙ座標により、ＳＸ、Ｙとして、制御部５０に入力される。なお、図２（ａ）に示す例の場合は、ＳＸ、Ｙは、Ｘ＝１、２、・・・、Ｎ−１、Ｙ＝１、２、・・・、Ｍ−１で示される複数の信号が制御部５０に入力される。制御部５０への温度信号Ｓｔ、すなわち、ＳＸ、Ｙ（Ｘ＝１、２、・・・、Ｎ−１、Ｙ＝１、２、・・・、Ｍ−１）の入力は、並列的に入力されてもよく、また、マルチプレクサ等による切替え手段により、順次切替え入力されてもよい。
【００３０】
（タッチパッド３０）
タッチパッド３０は、タッチ検出部１０（駆動電極１１、検出電極１２）と温度検出部２０（サーミスタ２１）が、例えば、プリント配線基板である基板２５上に備えられて構成されている。図２（ｂ）に示す例では、１つの基板２５上に、検出電極１２とサーミスタ２１が交互になるような配列で配置されている。なお、タッチ検出部１０、温度検出部２０の上のタッチ操作する面には、樹脂等で形成された操作パネル２７を設けることができる。
【００３１】
（変形例１）
図２（ｃ）は、温度検出素子の配置の変形例１である。サーミスタ２１の配置における変形例としては、図２（ｃ）に示すように、タッチ検出部（駆動電極１１、検出電極１２）が温度検出部であるサーミスタ２１に対してまばらに配置された構成でもよい。タッチ検出部と温度検出部であるサーミスタ２１の配置における個数の比率は、操作入力装置として機能することを条件にして、任意に設定することが可能である。
【００３２】
（変形例２）
また、図２（ｄ）は、温度検出素子の配置の変形例２である。図２（ｄ）に示すように、サーミスタ２１が操作パネル２７で覆われずに、露出した構成とすることもできる。このような構成とすることにより、サーミスタ２１の感度が高くなり、検出性能が向上する。
【００３３】
（制御部５０）
制御部５０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。制御部５０は、タッチ検出部を制御してタッチ位置検出を制御する位置検出制御部５２、温度検出部を制御して温度検出を制御する温度検出制御部５４、及び、タッチ操作の適否を判断する判断部５６、等を備えて構成されている。ＲＯＭには、例えば、制御部５０が動作するためのプログラムと、各処理部を実行するためのプログラムが格納されている。また、タッチの有無を判断するための閾値、タッチ操作の適否を判断するための閾値等が参照可能な形態で格納されている。また、ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する作業領域、記憶領域として用いられる。
【００３４】
（操作入力装置１の動作）
図３は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置の動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートにしたがって本実施の形態に係る操作入力装置１の動作を説明する。
【００３５】
（Ｓｔｅｐ１）制御部５０は、位置検出制御部５２によりタッチ検出を行なう。制御部５０は、駆動部１５を制御することにより、周期的に駆動電極１１との接続を切り替えて駆動信号ＳＤを供給する。また、制御部５０は、読出部１６を制御することにより、１つの駆動電極１１に駆動信号ＳＤが供給されている間に検出電極１２の接続を周期的に切り替え、駆動電極１１と検出電極１２の組み合わせで生成される静電容量（相互容量）を読み出す。タッチ信号Ｓｃは、一例として、読み出した静電容量に対してアナログ・デジタル変換処理などを行った静電容量カウント値として取得される。
【００３６】
制御部５０は、例えば、静電容量カウント値が所定の閾値以上ある場合に、タッチ操作がされたと判断することができる。また、閾値以上の静電容量カウント値の中で、最大の値を示す位置Ｘ、Ｙをタッチ位置として検出することができる。タッチ検出がされた場合は、Ｓｔｅｐ２へ進み（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、タッチ検出がされない場合は、動作を終了する（Ｓｔｅｐ１：Ｎｏ）。なお、動作を終了せずに、Ｓｔｅｐ１に戻って、繰り返してタッチ検出動作を実行することもできる。
【００３７】
（Ｓｔｅｐ２）制御部５０は、タッチ検出座標Ｘ、Ｙの周辺の温度変化が指検出温度閾値以上かどうかを判断する。周辺の温度変化が指検出温度閾値以上の場合は、Ｓｔｅｐ３へ進み（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、指検出温度閾値以下の場合は、動作を終了する（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）。なお、動作を終了せずに、Ｓｔｅｐ１に戻って、繰り返してタッチ検出動作を実行することもできる。
【００３８】
（Ｓｔｅｐ３）制御部５０は、タッチ検出された座標Ｘ、Ｙは、指によりタッチされたと判断することができる。この場合には、タッチ検出された座標Ｘ、Ｙをタッチ検出座標として、例えば、表示部に表示することができる。また、このタッチ検出座標Ｘ、Ｙを入力値として、各種処理を実行することができる。Ｓｔｅｐ３終了後は、Ｓｔｅｐ１に戻って、繰り返してタッチ検出動作を実行することもできる。
【００３９】
（適用例）
図４は、本発明の実施の形態に係る操作入力装置を車両に適用する場合の車両内での配置例を示す配置図である。図４に示すように、タッチパッド３０は、車両８の車内の、例えば、フロアコンソール８０に装着される。運転者、乗員は、タッチパッド３０の操作面である操作パネル２７をタッチ操作（接触、近接、なぞり等）することにより、各種の車載機器等への入力操作、決定操作、遠隔操作等を行なうことができる。
【００４０】
一方、車両の前方にはインストルメントパネル８１が設けられている。フロアコンソール８０、インストルメントパネル８１等に電源供給のためのアクセサリーソケット８２が設けられている場合がある。このアクセサリーソケット８２は、例えば、携帯機器（携帯電話、スマートフォン等）の充電のために、アクセサリープラグをアクセサリーソケット８２に挿入して、例えば、ＵＳＢケーブル等のケーブルを介して携帯機器と接続する場合が想定される。この場合に、ケーブルの一部が操作パネル２７に接触または近接することにより誤作動を引き起こすことも想定される。
【００４１】
図５（ａ）は、ケーブル９０がタッチパッド３０に近接した状態を示す平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の側面図である。図５（ａ）に示すように、例えば、ケーブル９０の一部がタッチパッド３０上を通り、図５（ｂ）に示すように、座標Ｘａ、Ｙａで操作パネル２７に接触または近接したとする。このような場合、誘電体であるケーブル９０は、操作者の指等と同等の静電作用をするので、タッチ検出部１０は、座標Ｘａ、Ｙａで接触または近接したと判断する。
【００４２】
一方、本実施の形態に係る操作入力装置１は、温度検出部２０を備える。温度検出部２０は、前述したように、タッチ検出部１０の位置検出素子の周囲の温度を検出することができる。
【００４３】
図６（ａ）は、Ｘ方向の位置とサーミスタ出力値との関係を示す関係図、図６（ｂ）は、Ｙ方向の位置とサーミスタ出力値との関係を示す関係図である。図５（ａ）、（ｂ）で示した接触または近接点Ｘａ、Ｙａ、及び、その周辺の温度を示すサーミスタ出力値ＳＸＹをＸ座標、Ｙ座標のそれぞれで示す。指でタッチパッド３０を操作した場合は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、温度上昇が大きく、サーミスタ出力値はＸａ、Ｙａを中心にして閾値Ｓｔｈ以上となる。一方、ケーブル９０がタッチパッド３０に接触または近接した場合は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、温度上昇が小さく、サーミスタ出力値はＸａ、Ｙａを中心にして閾値Ｓｔｈ以下となる。
【００４４】
したがって、制御部５０は、判断部５６において、サーミスタ２１の温度変化量でタッチ操作の適否を判断することができる。特に、閾値Ｓｔｈを図６（ａ）、（ｂ）に示すように、指とケーブルを切り分けることができる値に設定することにより、タッチ操作の適否において、ケーブルの近接によるものを判断基準とすることができる。これにより、ケーブルの近接によるものと判断した場合は、タッチ検出部１０によるタッチ、タッチ位置を無効とすることができ、誤操作を抑制することができる。
【００４５】
また、温度検出部２０のサーミスタ２１を位置検出素子の周囲に２次元的に配置することにより、ケーブル９０等の検出対象物がどのような方向にあっても、精度よく、位置検出素子の周囲温度を検出することができる。
【００４６】
（実施の形態の効果）
本実施の形態においては、以下のような効果を有する。
（１）本実施の形態に係る操作入力装置１は、タッチ操作された位置の検出を行なう位置検出素子を備えたタッチ検出部１０と、位置検出素子の周囲の温度検出を行なう温度検出素子を備えた温度検出部２０と、タッチ検出部を制御してタッチ位置検出を制御する位置検出制御部５２、温度検出部を制御して温度検出を制御する温度検出制御部５４、及び、タッチ操作の適否を判断する判断部５６を備えた制御部５０と、を有し、判断部５６は、位置検出制御部５２により検出された位置の周囲の温度に基づいて、タッチ操作の適否を判断する、ように構成されている。これにより、タッチ位置の周辺の温度検出を行なうことができるので、指とその他の検出対象物との切り分けが容易にできる。したがって、タッチ操作の適否の検出機能を備えた操作入力装置を提供することが可能になる。
（２）タッチ検出部と温度検出部によりタッチパッドを構成するので、例えば、車両に搭載する場合でも、通常のタッチパッドと同様の取り付け場所、取り付け方法が可能である。
（３）タッチ検出部は、位置検出素子の周囲に２次元方向に配置されているので、ケーブル等の検出対象物がどのような方向にあっても、精度よく、位置検出素子の周囲温度を検出することができる。
（４）温度検出素子をサーミスタとすることにより、微細構造が可能であり、タッチ検出部と同工程、あるいは、同様の工程により製造することが可能となる。
（５）タッチ操作の適否において、ケーブルの近接によるものを判断基準とすることができる。これにより、ケーブルの近接によるものと判断した場合は、タッチ検出部によるタッチ、タッチ位置を無効とすることができ、誤操作を抑制することができる。例えば、操作入力装置を車載のカーナビゲーションの遠隔操作用に使用する場合、カーナビゲーションの誤操作を有効に防ぐことができる。
【００４７】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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。また、これら新規な実施の形態は、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、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態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その変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、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】
【００４８】
１…操作入力装置
８…車両
１０…タッチ検出部
１１…駆動電極
１２…検出電極
１５…駆動部
１６…読出部
２０…温度検出部
２１…サーミスタ
２５…基板
２７…操作パネル
３０…タッチパッド
５０…制御部
５２…位置検出制御部
５４…温度検出制御部
５６  判断部
８０…フロアコンソール
８１…インストルメントパネル
８２…アクセサリーソケット
９０…ケーブル
Ｓｃ…タッチ信号
ＳＤ…駆動信号
Ｓｔ…温度信号
Ｓｔｈ…閾値
ＳＸＹ…サーミスタ出力値
【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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