(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電容量の変化を検出するタッチパネルにおける入力操作を支援する操作支援装置であって、
第１の下側導体部と、
第２の下側導体部と、
前記第１の下側導体部と導通しており、前記第２の下側導体部と導通していない第１の状態及び導通している第２の状態のいずれかの状態に切り替え可能である上側導体部と、
前記上側導体部と前記第２の下側導体部とを離間させる力を付与する弾性体と
を有し、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第１の状態であれば、前記第１の下側導体部は、前記第１の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させ、
前記入力操作時に前記弾性体による前記力に抗して前記上側導体部が前記第２の状態に切り替えられることによって、前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部は、前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させる
ことを特徴とする操作支援装置。
【請求項２】
前記上側導体部と前記第１の下側導体部との間に配置されたバネを更に有し、
前記上側導体部と前記第１の下側導体部とは、前記バネを介して導通している
ことを特徴とする請求項１に記載の操作支援装置。
【請求項３】
静電容量の変化を検出するタッチパネルにおける入力操作を支援する操作支援装置であって、
第１の下側導体部と、
第２の下側導体部と、
前記第１の下側導体部と導通しており、前記第２の下側導体部と導通していない第１の状態及び導通している第２の状態のいずれかの状態に切り替え可能である上側導体部と、
前記上側導体部と前記第１の下側導体部との間に配置されたバネと
を有し、
前記上側導体部と前記第１の下側導体部とは、前記バネを介して導通しており、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第１の状態であれば、前記第１の下側導体部は、前記第１の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させ、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第２の状態であれば、前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部は、前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させる
ことを特徴とする操作支援装置。
【請求項４】
前記第２の下側導体部は、前記タッチパネルに接触する複数の導体接触部を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の操作支援装置。
【請求項５】
前記複数の導体接触部は、互いに対向している
ことを特徴とする請求項４に記載の操作支援装置。
【請求項６】
前記第２の状態は、前記上側導体部が前記第１の下側導体部と導通しており、且つ、互いに対向している前記複数の導体接触部と導通している状態である
ことを特徴とする請求項５に記載の操作支援装置。
【請求項７】
前記上側導体部は、前記第１の下側導体部と導通している前記複数の導体接触部のうちの一方に導通して他方に導通していない第３の状態に切り替え可能であり、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第３の状態であれば、前記第１の下側導体部及び前記複数の導体接触部のうちの前記一方に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量が変化する
ことを特徴とする請求項６に記載の操作支援装置。
【請求項８】
前記上側導体部は、前記第１の下側導体部と導通している前記複数の導体接触部のうちの前記他方に導通して前記一方に導通していない第４の状態に切り替え可能であり、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第４の状態であれば、前記第１の下側導体部及び前記複数の導体接触部のうちの前記他方に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量が変化する
ことを特徴とする請求項７に記載の操作支援装置。
【請求項９】
静電容量の変化を検出するタッチパネルにおける入力操作を支援する操作支援装置であって、
第１の下側導体部と、
互いに導通していない第１及び第２の導体部を有する第２の下側導体部と、
第１の状態、第２の状態、及び第３の状態のいずれかの状態に切り替え可能である上側導体部と、
を有し、
前記第１の状態は、前記上側導体部が前記第１の下側導体部と導通しており前記第１の導体部と前記第２の導体部とのいずれにも導通していない状態であり、
前記第２の状態は、前記上側導体部が前記第１の下側導体部と導通しており、且つ前記上側導体部をタッチパネル側に押し込むことによって前記上側導体部が前記第１の導体部と前記第２の導体部とに導通している状態であり、
前記第３の状態は、前記上側導体部が前記第１の下側導体部と導通しており、且つ前記上側導体部における前記第１の導体部に対応する部分を前記タッチパネル側に傾けるように押し込むことによって前記上側導体部が前記第１の導体部に導通しており前記第２の導体部と導通していない状態であり、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第１の状態であれば、前記第１の下側導体部は、前記第１の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させ、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第２の状態であれば、前記第１の下側導体部、前記第１の導体部及び前記第２の導体部は、前記第１の下側導体部、前記第１の導体部及び前記第２の導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させ、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第３の状態であれば、前記第１の下側導体部及び前記第１の導体部は、前記第１の下側導体部及び前記第１の導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させる
ことを特徴とする操作支援装置。
【請求項１０】
前記上側導体部は、前記第１の状態、前記第２の状態、前記第３の状態、及び第４の状態のいずれかの状態に更に切り替え可能であり、
前記第４の状態は、前記上側導体部が前記第１の下側導体部と導通しており、且つ前記上側導体部における前記第２の導体部に対応する部分が前記タッチパネル側に傾くように前記上側導体部を押し込むことによって前記第２の導体部とに導通しており前記第１の導体部と導通していない状態であり、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第４の状態であれば、前記第１の下側導体部及び前記第２の導体部は、前記第１の下側導体部及び前記第２の導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量が変化する
ことを特徴とする請求項９に記載の操作支援装置。
【請求項１１】
前記上側導体部を覆い、ユーザによって把持される把持部を有する
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の操作支援装置。
【請求項１２】
前記把持部は、環状である
ことを特徴とする請求項１１に記載の操作支援装置。
【請求項１３】
前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部は、前記把持部の軸線を中心とする周方向に配列されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の操作支援装置。
【請求項１４】
前記把持部は、前記軸線を中心に前記上側導体部に対して回転操作可能である
ことを特徴とする請求項１３に記載の操作支援装置。
【請求項１５】
前記把持部に備えられ、前記把持部の回転操作に対応する信号を検出する回転検出部を更に有する
ことを特徴とする請求項１４に記載の操作支援装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１項に記載の操作支援装置と、
前記タッチパネルを備え、前記操作支援装置によって入力操作が支援されるタッチパネル装置と、
を有する
ことを特徴とするタッチパネル入力システム。
【請求項１７】
前記タッチパネル装置は、
前記タッチパネルにおける前記静電容量を検出する静電容量検出部と、
前記第１の状態のときに検出された前記第１の下側導体部と対向する領域における前記静電容量が予め定められた閾値より小さい場合には、前記入力操作が前記操作支援装置の押し込みを伴わない操作であると判定し、前記第２の状態のときに検出された前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部と対向する領域における前記静電容量が前記閾値より大きい場合には、前記入力操作が前記操作支援装置の押し込みを伴う操作であると判定する操作判定部と、
を更に有する
ことを特徴とする請求項１６に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１８】
前記タッチパネルにおける前記静電容量の変化に基づいて、前記入力操作が前記操作支援装置の押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを識別する識別器を生成する機械学習部を更に有し、
前記タッチパネル装置は、
前記第１の状態のときに前記識別器から取得した第１の識別ラベルによって、前記入力操作が前記操作支援装置の押し込みを伴う操作であると判定し、前記第２の状態のときに前記識別器から取得した第２の識別ラベルによって、前記入力操作が前記操作支援装置の押し込みを伴わない操作であると判定する操作判定部、
を有する請求項１６に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１９】
前記タッチパネル装置は、
前記タッチパネルにおける前記静電容量の変化を検出し、且つ検出された前記静電容量の変化に基づいて前記タッチパネルにおけるタッチ座標を取得する静電容量検出部と、
前記第１の状態のときに検出された前記タッチ座標が前記タッチパネルにおける前記第１の下側導体部と対向する第１の領域内に含まれる場合、前記入力操作が前記操作支援装置の押し込みを伴わない操作であると判定し、前記第２の状態のときに検出された前記タッチ座標が前記タッチパネルにおける前記第２の下側導体部と対向する第２の領域内に含まれる場合、前記入力操作が前記操作支援装置の押し込みを伴う操作であると判定する操作判定部と、
を更に有する
ことを特徴とする請求項１６に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項２０】
請求項１５に記載の操作支援装置と、
前記タッチパネルを備え、前記操作支援装置によって入力操作が支援されるタッチパネル装置と、
前記回転検出部を駆動させる駆動回路と、を備える
ことを特徴とするタッチパネル入力システム。
【請求項２１】
請求項１に記載の操作支援装置によって入力操作が支援され、前記静電容量の変化を検出する前記タッチパネルを備えるタッチパネル装置の操作判定方法であって、
前記入力操作時に前記上側導体部が前記第１の状態であるときに前記第１の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量の変化、及び前記入力操作時に前記弾性体による前記力に抗して前記上側導体部が前記第２の状態に切り替えられたときに前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量の変化に基づいて、前記入力操作が前記操作支援装置の押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを判定する、
ことを特徴とする操作判定方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の操作判定方法における処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作支援装置、タッチパネル入力システム、操作判定方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル（「タッチスクリーン」ともいう）を有するタッチパネル装置と、タッチパネルにおける入力操作を支援する操作支援装置とを有するタッチパネル入力システムが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。このタッチパネル入力システムでは、タッチパネルと操作支援装置の変形部材との接触面積に基づいて、ユーザによる操作支援装置の操作が押し込みを伴う入力操作であるか押し込みを伴わない入力操作であるかが判定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３６２６５号公報
【特許文献２】特許第６３４２１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び２に記載のタッチパネル入力システムでは、操作支援装置の変形部材の変形に伴う変形部材とタッチパネルとの接触面積の変化を検出しているため、ユーザによる操作が押し込みを伴う入力操作であるか押し込みを伴わない入力操作であるかを正確に判定できない場合があった。【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ユーザによるタッチ入力操作の判定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る操作支援装置は、静電容量の変化を検出するタッチパネルにおける入力操作を支援する操作支援装置であって、第１の下側導体部と、第２の下側導体部と、前記第１の下側導体部と導通しており、前記第２の下側導体部と導通していない第１の状態及び導通している第２の状態のいずれかの状態に切り替え可能である上側導体部と、前記上側導体部と前記第２の下側導体部とを離間させる力を付与する弾性体と、を有し、前記入力操作時に前記上側導体部が前記第１の状態であれば、前記第１の下側導体部は、前記第１の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させ、前記入力操作時に前記弾性体による前記力に抗して前記上側導体部が前記第２の状態に切り替えられることによって、前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部は、前記第１の下側導体部及び前記第２の下側導体部に対応する前記タッチパネルの領域における前記静電容量を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ユーザによるタッチ入力操作の判定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るタッチパネル入力システムの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】実施の形態１に係る操作支援装置としての操作ノブの構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る操作ノブの構造を概略的に示す下面図である。
【図４】図３に示される操作ノブをＡ４−Ａ４線で切る断面図である。
【図５】図３に示される操作ノブをＡ５−Ａ５線で切る断面図である。
【図６】図３に示される操作ノブをＡ６−Ａ６線で切る断面図である。
【図７】実施の形態１に係る操作ノブの回転検出部の構成を概略的に示す図である。
【図８】実施の形態１に係るタッチパネル装置の主要な構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図９】実施の形態１に係るタッチパネル装置のハードウェア構成を概略的に示す図である。
【図１０】実施の形態１に係るタッチパネル入力システムにおいて、入力操作時に操作ノブの押し込みを伴わない操作があったことを検出する原理を概略的に示す模式図である。
【図１１】（Ａ）は、実施の形態１に係るタッチパネル入力システムにおいて、操作支援装置の押し込みを伴わない入力操作が行われた場合のタッチパネルの第１群の電極における静電容量の検出結果を示すグラフである。（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル入力システムにおいて、操作支援装置の押し込みを伴わない入力操作が行われた場合のタッチパネルの第２群の電極における静電容量の検出結果を示すグラフである。
【図１２】（Ａ）は、実施の形態１に係るタッチパネル入力システムにおいて、入力操作時に操作ノブの押し込みを伴う操作があったことを検出する原理を概略的に示す模式図である。（Ｂ）は、実施の形態１に係る操作ノブの押し込みを伴う入力操作中における操作ノブ１００の内部構造を示す断面図である。
【図１３】（Ａ）は、実施の形態１に係るタッチパネル入力システムにおいて、操作支援装置の押し込みを伴う入力操作が行われた場合のタッチパネルの第１群の電極における静電容量の検出結果を示すグラフである。（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル入力システムにおいて、操作支援装置の押し込みを伴う入力操作が行われた場合のタッチパネルの第２群の電極における静電容量の検出結果を示すグラフである。
【図１４】実施の形態１に係るタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態１の変形例に係る操作ノブの構造を概略的に示す下面図である。
【図１６】実施の形態２に係るタッチパネル入力システムの主要な構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図１７】実施の形態２に係るタッチパネル装置の機械学習部において生成される識別器の一例を示す図である。
【図１８】実施の形態２に係るタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態３に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図２０】実施の形態３に係るタッチパネル入力システムにおいて、入力操作時に操作ノブの押し込みを伴わない操作があったことを検出する原理を概略的に示す模式図である。
【図２１】実施の形態３に係るタッチパネル入力システムにおいて、入力操作時に操作ノブの押し込みを伴う操作があったことを検出する原理を概略的に示す模式図である。
【図２２】実施の形態３に係るタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。
【図２３】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態４に係るタッチパネル入力システムにおいて、入力操作時に操作ノブの押し倒しを伴う操作があったことを検出する原理を概略的に示す模式図である。
【図２４】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態４に係るタッチパネル入力システムにおいて、操作支援装置の押し倒しを伴う入力操作が行われた場合のタッチパネルの第１群の電極における静電容量の検出結果を示すグラフである。
【図２５】実施の形態４に係るタッチパネル装置の動作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】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係る操作支援装置、タッチパネル入力システム、操作判定方法、及びプログラムを、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００１０】
図面には、説明の理解を容易にするためにＸＹＺ直交座標系の座標軸が示されている。Ｘ軸とＹ軸は、タッチパネルのタッチ面、つまり、表面に平行な座標軸である。よって、タッチパネル上の位置はＸＹ座標で表すことができる。Ｚ軸はタッチパネルの表面に垂直な座標軸である。
【００１１】
《実施の形態１》
〈タッチパネル入力システムの構成〉
図１は、実施の形態１に係るタッチパネル入力システム１の構成を概略的に示す平面図である。図１に示されるように、タッチパネル入力システム１は、タッチパネル１１を備えるタッチパネル装置１０と、タッチパネル１１における入力操作を支援する操作支援装置としての操作ノブ１００とを有する。なお、タッチパネル入力システムは、「ノブ・オン・タッチディスプレイ」とも呼ばれる。
【００１２】
タッチパネル装置１０は、タッチパネル１１における表示機能とタッチパネル１１における入力機能とを備えている。タッチパネル１１は、タッチ面に沿って延在する第１群の電極１１ａと第２群の電極１１ｂとを含む。第１群の電極１１ａ及び第２群の電極１１ｂは、互いに直交している。第１群の電極１１ａは、Ｘ軸方向の異なる位置において、Ｙ軸方向に延在するものであり、Ｘ座標検出用電極である。第２群の電極１１ｂは、Ｙ軸方向の異なる位置において、Ｘ軸方向に延在するものであり、Ｙ座標検出用電極である。
【００１３】
第１群の電極１１ａ及び第２群の電極１１ｂには、後述する静電容量検出部１２（図８参照）によって、駆動信号が印加される。この駆動信号に基づいて第１群の電極１１ａ及び第２群の電極１１ｂからはタッチパネル１１の各位置における静電容量の変化に応じた検出信号が得られる。タッチパネル１１の電極１１ａ，１１ｂにおける静電容量の変化に基づいて、タッチパネル装置１０は、タッチパネル１１における位置（以下、「タッチ位置」又は「タッチ座標」ともいう）を検出することができる。
【００１４】
タッチパネル装置１０は、ユーザの指をタッチパネル１１のタッチ面に接触させて行う入力操作を受け付けることができる。また、タッチパネル装置１０は、タッチパネル１１のタッチ面上に載置された操作ノブ１００を用いた入力操作も受け付けることができる。例えば、ユーザの指が操作ノブ１００に接触すると、タッチパネル１１と操作ノブ１００との接触領域における静電容量の増加が検出される。以下の実施の形態では、タッチパネル装置１０がタッチパネル１１における静電容量の変化を検出することによって、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の押し込みを伴う操作であるか操作ノブ１００の押し込みを伴わない操作であるかを判定する例を説明する。操作ノブ１００の押し込みを伴う操作及び操作ノブ１００の押し込みを伴わない操作については後述する。
【００１５】
〈操作支援装置〉
図２は、実施の形態１に係る操作ノブ１００の構造を概略的に示す分解斜視図である。図２に示されるように、操作ノブ１００は、第１の下側導体部１１１と、第２の下側導体部１２１、１２２と、上側導体部１３０と、把持部１４０とを有する。
【００１６】
第１の下側導体部１１１は、タッチパネル１１のタッチ面と接触する接触部である。第１の下側導体部１１１は、接着部材（例えば、接着剤又は両面テープ）によってタッチパネル１１のタッチ面に固定される。操作ノブ１００は、１つの第１の下側導体部１１１を有する。第１の下側導体部１１１は、導電体で形成される。第１の下側導体部１１１の形状は、平面視で、Ｘ軸方向に長い扇形である。第１の下側導体部１１１は、タッチパネル１１における静電容量の検出感度が保証される大きさを有していれば、他の形状であってもよい。
【００１７】
操作ノブ１００は、複数（図２では、２つ）の第２の下側導体部１２１、１２２を有する。第２の下側導体部１２１、１２２は、第２の導体接触部１２３、１２４と、下側電極部１２５、１２６とを有する。第２の導体接触部１２３、１２４及び下側電極部１２５、１２６は、導電体で形成される。第２の導体接触部１２３、１２４は、タッチパネル１１のタッチ面と接触する接触部である。第２の導体接触部１２３、１２４は、接着部材（例えば、接着剤又は両面テープ）によってタッチパネル１１のタッチ面に固定される。第２の導体接触部１２３、１２４の形状は、平面視で、Ｙ軸方向に長い扇形である。第２の導体接触部１２３、１２４は、タッチパネル１１による静電容量の検出感度が保証される大きさを有していれば、他の形状であってもよい。
【００１８】
下側電極部１２５、１２６は、第２の導体接触部１２３、１２４よりも＋Ｚ軸側に配置される。下側電極部１２５、１２６の形状は、例えば、平面視で、Ｃ形である。なお、下側電極部１２５と下側電極部１２６とは連結していてもよい。下側電極部１２５、１２６は、第２の導体接触部１２４の＋Ｚ軸側の面と接触する連結部１２５ａ、１２６ａを有する。第２の導体接触部１２３、１２４と下側電極部１２５、１２６とは連結部１２５ａ、１２６ａを介して導通している。
【００１９】
上側導体部１３０は、下側電極部１２５、１２６よりも＋Ｚ軸側に配置される。上側導体部１３０は、導電体で形成された電極である。上側導体部１３０と第１の下側導体部１１１とは導通している。具体的には、上側導体部１３０と第１の下側導体部１１１とは、金属製のバネ１５０を介して導通している。上側導体部１３０は、平面視で、円環状である。上側導体部１３０は、ユーザに把持される把持部１４０の内部に取り付けられることによって、把持部１４０に覆われる。
【００２０】
把持部１４０は、導電体で形成される。把持部１４０は、例えば、円筒状の側壁部１４１と、円環状の上面部１４２とを有する。なお、把持部１４０の形状は、図示の形状に限定されず、ユーザが把持できる形状であれば、他の形状であってもよい。把持部１４０は、Ｚ軸方向に延びる軸線Ｊ１を中心に上側導体部１３０に対して回転操作可能である。把持部１４０が回転操作されるとき、第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２１、１２２はタッチパネル１１のタッチ面に固定されて回転しない。また、把持部１４０が回転操作されるとき、第１の下側導体部１１１とバネ１５０を介して連結されている上側導体部１３０も回転しない。
【００２１】
操作ノブ１００を用いた入力操作は、例えば、操作ノブ１００の押し込みを伴う操作、操作ノブ１００の押し込みを伴わない操作、及び把持部１４０の回転操作を含む。
【００２２】
ここで、「操作ノブ１００の押し込みを伴う操作」とは、ユーザが、上側導体部１３０をタッチパネル１１に近づける方向（つまり、−Ｚ軸側）に押し付け力を作用させる操作のことをいう。なお、以下の説明において、ユーザの入力操作において操作ノブ１００の押し込みを伴う操作は、「押し込み操作」とも呼ばれる。
【００２３】
また、「操作ノブ１００の押し込みを伴わない操作」とは、ユーザが、上側導体部１３０をタッチパネル１１に近づける方向に押し付け力を作用させない操作、つまり、ユーザの指が操作ノブ１００に触れるだけの操作のことをいう。なお、押し付け力を作用させない操作とは、上側導体部１３０と第２の下側導体部１２１、１２２とを接触させない操作のことをいう。また、以下の説明において、ユーザの入力操作において、操作ノブ１００の押し込みを伴わない操作は、「接触操作」とも呼ばれる。
【００２４】
ユーザによる入力操作が接触操作である場合、第１の下側導体部１１１とタッチパネル１１との間に静電容量の変化が生じ、第２の下側導体部１２１、１２２とタッチパネル１１との間に静電容量の変化は生じない。言い換えれば、接触操作が行われた場合、第１の下側導体部１１１は、第１の下側導体部１１１に対応するタッチパネル１１の領域における静電容量を変化させる。実施の形態１では、第１の下側導体部１１１は、第１の下側導体部１１１と対向するタッチパネル１１の領域における静電容量を変化させる。一方、ユーザによる入力操作が押し込み操作である場合、第１の下側導体部１１１とタッチパネル１１との間、及び第２の下側導体部１２１、１２２とタッチパネル１１との間に静電容量の変化が生じる。言い換えれば、押し込み操作が行われた場合、第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２１、１２２は、第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２１、１２２に対応するタッチパネル１１の領域における静電容量を変化させる。実施の形態１では、第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２１、１２２は、第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２１、１２２と対向するタッチパネル１１の領域における静電容量を変化させる。つまり、第１の下側導体部１１１は、接触操作検出用の導体部であり、第２の下側導体部１２１、１２２は、押し込み操作検出用の導体部である。
【００２５】
図３は、操作ノブ１００の構造を概略的に示す下面図である。図３は、操作ノブ１００を−Ｚ軸側から見た図である。図３に示されるように、操作ノブ１００の−Ｚ軸側の面（つまり、下面）は、第１の下側導体部１１１、第２の下側導体部１２１、１２２の第２の導体接触部１２３、１２４、及び第１の非導体部１６１によって構成される。第１の非導体部１６１は、導電性を有さない部材である。第１の非導体部１６１は、接着部材（例えば、接着剤又は両面テープ）によって、図２に示されるタッチパネル１１のタッチ面に固定される。第１の下側導体部１１１及び第２の導体接触部１２３、１２４は、軸線Ｊ１を中心とする周方向に配列されている。第１の下側導体部１１１は、第２の下側導体部１２１、１２２の間に配置されている。第２の導体接触部１２３、１２４は、軸線Ｊ１を中心とする径方向に互いに対向している。なお、操作ノブ１００は、軸線Ｊ１を中心とする径方向に互いに対向する第２の導体接触部１２３、１２４を有していなくてもよい。つまり、操作ノブ１００は、軸線Ｊ１を中心とする径方向に互いに対向しない複数の第２の導体接触部を有していてもよい。
【００２６】
図４は、図３に示される操作ノブ１００をＡ４−Ａ４線で切る断面図である。なお、図４では、把持部１４０の図示が省略されている。図４に示されるように、操作ノブ１００は、上側導体部１３０と第１の下側導体部１１１との間に配置されたバネ１５０を有する。バネ１５０は、導電性を有するバネであり、例えば、金属製のコイルバネである。バネ１５０の両端は、上側導体部１３０に備えられた第１の上側固定部１３０ａと第１の非導体部１６１に備えられた第１の下側固定部１６１ａとにそれぞれ連結されている。バネ１５０の−Ｚ軸側の端部は、第１の下側導体部１１１の＋Ｚ軸側の面に接触している。これにより、バネ１５０は、上側導体部１３０及び第１の下側導体部１１１と導通している。つまり、上側導体部１３０と第１の下側導体部１１１とは、バネ１５０を介して導通している。バネ１５０は、下側電極部１２５、１２６に接触していないため、上側導体部１３０と第２の下側導体部１２１、１２２とはバネ１５０を介して導通していない。
【００２７】
図５は、図３に示される操作ノブ１００をＡ５−Ａ５線で切る断面図である。なお、図５では、把持部１４０の図示が省略されている。図５に示されるように、下側電極部１２５の連結部１２５ａは、下側電極部１２５の−Ｚ軸側の面における第２の導体接触部１２３と対向する領域から−Ｚ軸側に突出している。下側電極部１２５の連結部１２５ａと第２の導体接触部１２３の＋Ｚ軸側の面とが接触していることにより、下側電極部１２５と第２の導体接触部１２３とは導通している。
【００２８】
操作ノブ１００は、上側導体部１３０と第２の下側導体部１２１とをＺ軸方向に離間させる力を付与する弾性体１７１を有する。弾性体１７１は、例えば、バネである。弾性体１７１は、上側導体部１３０と第２の下側導体部１２１とを導通させないように配置されている。弾性体１７１の両端は、上側導体部１３０に備えられた第２の上側固定部１３０ｂと第１の非導体部１６１に備えられた第２の下側固定部１６１ｂとにそれぞれ連結されている。なお、図５では、複数の第２の下側導体部１２１、１２２のうち一方の第２の下側導体部１２１が上側導体部１３０とＺ軸方向に離間している構成が示されているが、他方の第２の下側導体部１２２も同様に、弾性体１７２によって上側導体部１３０とＺ軸方向に離間している。
【００２９】
弾性体１７１、１７２によって、上側導体部１３０と第２の下側導体部１２１、１２２とがＺ軸方向に離間しているとき、上側導体部１３０は、第１の下側導体部１１１と導通し、且つ第２の下側導体部１２１、１２２と導通していない。この状態を「第１の状態」という。後述する通り、ユーザによる操作ノブ１００の押し込み操作があった場合、弾性体１７１、１７２が縮むように変形し、上側導体部１３０は、第１の下側導体部１１１と導通し、且つ第２の下側導体部１２１、１２２と導通する。この状態を「第２の状態」という。このように、上側導体部１３０は、第１の状態及び第２の状態のいずれかに切り替え可能である。
【００３０】
図６は、図３に示される操作ノブ１００をＡ６−Ａ６線で切る断面図である。なお、図６では、ユーザによって押し込み操作が行われた場合の操作ノブ１００の内部構造が示されている。図６に示されるように、上側導体部１３０よりも＋Ｚ軸側に導体部材１３５が配置されている。導体部材１３５は、導電体で形成される。上側導体部１３０は、導電性を有する連結部材１５５を介して導体部材１３５と導通している。ユーザの指が把持部１４０に接触すると、把持部１４０、導体部材１３５、連結部材１５５、上側導体部１３０、及び第１の下側導体部１１１が導通する。つまり、導体部材１３５は、接触操作検出用の導体部材である。
【００３１】
上側導体部１３０と導体部材１３５との間には、第２の非導体部１６２が配置されている。第２の非導体部１６２は、非導電性の部材である。第２の非導体部１６２は、導体部材１３５を支持している。導体部材１３５及び第２の非導体部１６２は、把持部１４０によって覆われている。操作ノブ１００は、把持部１４０の回転操作に対応する信号を検出する回転検出部１８０を更に有する。回転検出部１８０は、把持部１４０に備えられた支持部材１９０を介して把持部１４０に取り付けられている。
【００３２】
図７は、操作ノブ１００の回転検出部１８０の構成を概略的に示す図である。図７に示されるように、回転検出部１８０は、例えば、ロータリーエンコーダ１８１と、発光部１８２と、受光部１８３とを有する。ロータリーエンコーダ１８１は、非反射パターン１８１ａと、反射パターン１８１ｂとを有する。非反射パターン１８１ａは、ロータリーエンコーダ１８１に照射された光（つまり、後述する検出光Ｌ１）を吸収するパターンである。反射パターン１８１ｂは、ロータリーエンコーダ１８１に照射された光を反射するパターンである。
【００３３】
発光部１８２は、ロータリーエンコーダ１８１の非反射パターン１８１ａ及び反射パターン１８１ｂに、検出光Ｌ１を照射する。発光部１８２は、例えば、発光素子である。受光部１８３は、反射パターン１８１ｂで反射した反射光Ｌ２を受光する。受光部１８３は、例えば、フォトダイオードなどの受光素子である。受光部１８３で検出された反射光Ｌ２に対応する検出信号は、回転検出回路としてのエンコーダ回路１８５に出力される。なお、回転検出部１８０は、光学式の回転検出部に限らず、磁気センサを用いた磁気式の回転検出部であってもよい。
【００３４】
エンコーダ回路１８５は、発光部１８２を駆動させる電気信号を出力する。つまり、エンコーダ回路１８５は、発光部１８２を駆動させる駆動回路としての機能を有する。図７では、エンコーダ回路１８５は、操作ノブ１００の外部に配置されている。これにより、図１に示されるタッチパネル１１の第１群の電極１１ａ及び第２群の電極１１ｂに入力する駆動信号とエンコーダ回路１８５から発光部１８２に入力する電気信号とが互いに干渉することが防止される。なお、エンコーダ回路１８５は、操作ノブ１００の内部に配置されてもよい。また、エンコーダ回路１８５は、受光部１８３から出力された検出信号を増幅及びＡ／Ｄ変換し、ユーザによる把持部１４０の回転操作に対応する情報（例えば、回転角、回転位置、回転速度など）を生成する。
【００３５】
〈タッチパネル装置〉
図８は、実施の形態１に係るタッチパネル装置１０の主要な構成を示す機能ブロック図である。図８に示されるように、タッチパネル装置１０は、タッチパネル１１と、静電容量検出部１２と、操作判定部１３とを有する。静電容量検出部１２は、タッチパネル１１の電極１１ａ、１１ｂに駆動信号を印加し、その駆動信号の波形変化に基づいて静電容量を検出する。静電容量検出部１２は、検出した静電容量についての情報を検出情報として操作判定部１３に出力する。
【００３６】
操作判定部１３は、静電容量検出部１２から出力された静電容量の検出値に基づいて、ユーザによる操作が操作ノブ１００の押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを判定する。このように、タッチパネル装置１０は、操作ノブ１００を用いた操作があった場合に、静電容量の変化に基づいて、ユーザによる操作が操作ノブ１００の押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを判定することができる。
【００３７】
図９は、タッチパネル装置１０のハードウェア構成を概略的に示す図である。図９に示されるように、タッチパネル装置１０は、ソフトウェアとしてのプログラムを格納する記憶装置としてのメモリ５１と、メモリ５１に格納されたプログラムを実行する情報処理部としてのプロセッサ５２とを用いて実現することができる。なお、タッチパネル装置１０の一部を、図９に示されるメモリ５１と、プログラムを実行するプロセッサ５２とによって実現してもよい。また、タッチパネル装置１０は、電気回路によって実現されてもよい。
【００３８】
表示器５３は、タッチパネル１１のタッチ面に重ねることで操作画面を表示する。操作ノブ１００は、タッチパネル１１のタッチ面に固定される。
【００３９】
タッチパネル１１は、静電容量の変化を検出し、タッチ情報をバス５４を通してプロセッサ５２に送信する。実施の形態１において、タッチ情報は、例えば、タッチ位置の識別番号又は座標、タッチ位置の接触状態、タッチ位置における静電容量の検出値、タッチ位置における接触面積などである。プロセッサ５２は、タッチパネル１１から取得したタッチ情報をメモリ５１に記憶し、メモリ５１に記憶されたタッチ情報の履歴情報から、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の押し込み操作であるか接触操作であるかを判定する。
【００４０】
〈動作〉
図１０は、タッチパネル入力システム１において、ユーザによる入力操作が接触操作であることを検出する原理を説明するための模式図である。図１０に示されるように、上側導体部１３０は、把持部１４０と容量Ｃを介して導通している。また、上側導体部１３０は第１の下側導体部１１１と導通し、且つ第２の下側導体部１２１、１２２と導通していない状態である。このときに、ユーザの指が把持部１４０に接触すると、上側導体部１３０、バネ１５０、及び第１の下側導体部１１１がグランド（つまり、ＧＮＤ）に接続される。これにより、ユーザによって接触操作が行われる前後でタッチパネル１１における静電容量の変化が生じる。
【００４１】
図１１（Ａ）は、接触操作が行われた場合のタッチパネル１１の第１群の電極１１ａ（図１参照）における静電容量の検出結果を示すグラフである。図１１（Ａ）に示されるグラフにおいて、横軸は第１群の電極１１ａのセンサ番号であるＸセンサ番号であり、縦軸は静電容量の検出値である。図１１（Ａ）に示されるように、第１群の電極１１ａのうちＸセンサ番号が「６〜２２」の電極１１ａにおいて、静電容量の検出値が大きい。しかし、図１１（Ａ）に示される複数の検出値の中で他の検出値よりも著しく大きな値を示す検出値は含まれていない。これは、図２に示されるように、第１の下側導体部１１１がＸ軸方向に長い形状であるためである。つまり、図１１（Ａ）に示されるＸセンサ番号が「６〜２２」の検出値は、第１の下側導体部１１１が接触しているタッチパネル１１のタッチ面上の位置に対応している。
【００４２】
図１１（Ｂ）は、接触操作が行われた場合のタッチパネル１１の第２群の電極１１ｂにおける静電容量の検出結果を示すグラフである。図１１（Ｂ）に示されるグラフにおいて、横軸は、第２群の電極１１ｂのセンサ番号であるＹセンサ番号であり、縦軸は静電容量の検出値である。図１１（Ｂ）に示されるように、第２群の電極１１ｂのうちＹセンサ番号が「１〜１６」の電極１１ｂにおいて、静電容量の検出値が大きい。ここで、符号Ｐ１で示されるように、Ｙセンサ番号が「１０」の検出値は、他のＹセンサ番号の検出値よりも著しく大きい。ここで、Ｙセンサ番号が「１０」の検出値は、第１の下側導体部１１１が接触しているタッチパネル１１のタッチ面上の位置に対応している。よって、接触操作を伴う入力操作が行われたことは、タッチパネル１１の第２群の電極１１ｂにおける静電容量の検出結果によって確認することができる。
【００４３】
図１２（Ａ）は、タッチパネル入力システム１において、ユーザによる入力操作が押し込み操作であることを検出する原理を説明するための模式図である。図１２（Ｂ）は、押し込み操作中の操作ノブ１００の内部構造を示す断面図である。なお、図１２（Ｂ）では、把持部１４０の図示は省略されている。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、押し込み操作が行われた場合、ユーザが把持部１４０及び上側導体部１３０に−Ｚ軸方向の押し付け力Ｆ１が付与される。押し付け力Ｆ１は、上側導体部１３０と第２の下側導体部１２１、１２２とをＺ軸方向に離間させる弾性体１７１、１７２の復元力及びバネ１５０の復元力に抗する力である。押し付け力Ｆ１が付与されると、弾性体１７１、１７２及びバネ１５０は縮み、上側導体部１３０の−Ｚ軸側の面が下側電極部１２５、１２６の＋Ｚ軸側の面に接触する。これにより、上側導体部１３０が、第１の下側導体部１１１と導通し、且つ第２の下側導体部１２１、１２２と導通する。このとき、上側導体部１３０、バネ１５０、第１の下側導体部１１１、第２の下側導体部１２１、１２２がグランド（つまり、ＧＮＤ）に接続される。これにより、ユーザによって押し込み操作が行われる前後でタッチパネル１１における静電容量の変化が生じる。
【００４４】
図１３（Ａ）は、押し込み操作が行われた場合のタッチパネル１１の第１群の電極１１ａにおける静電容量の検出値を示すグラフである。図１３（Ａ）において、横軸と縦軸は図１１（Ａ）と同様である。また、図１３（Ａ）では、図１１（Ａ）と同様に、第１群の電極１１ａのＸセンサ番号が「６〜２２」の電極１１ａにおいて、静電容量の検出値が大きい。ここで、符号Ｐ２で示されるように、Ｘセンサ番号が「９」の検出値、及び符号Ｐ３で示されるように、Ｘセンサ番号が「１９」の検出値は、他のＸセンサ番号の検出値よりも著しく大きい。Ｘセンサ番号が「９」及び「１９」の検出値は、第２の下側導体部１２１、１２２（図２参照）が接触しているタッチパネル１１のタッチ面上の位置に対応している。
【００４５】
図１３（Ｂ）は、押し込み操作が行われた場合のタッチパネル１１の第２群の電極１１ｂにおける静電容量の検出値を示すグラフである。図１３（Ｂ）において、横軸と縦軸は図１１（Ｂ）と同様である。また、図１３（Ｂ）では、図１１（Ｂ）と同様に、第２群の電極１１ｂのうちＹセンサ番号が「１〜１６」の電極１１ｂにおいて、静電容量の検出値が大きい。ここで、符号Ｐ３で示されるように、Ｙセンサ番号が「１０」の検出値は、他のＹセンサ番号の検出値よりも著しく大きい。ここで、Ｙセンサ番号が「１０」の検出値は、第１の下側導体部１１１が接触しているタッチパネル１１のタッチ面上の位置に対応している。よって、押し込み操作が行われた場合、接触操作が行われた場合と異なり、タッチパネル１１の第１群の電極１１ａにおける静電容量の検出結果及び第２群の電極１１ｂにおける静電容量の結果の両方によって確認することができる。
【００４６】
図１４は、タッチパネル装置１０の動作を示すフローチャートである。先ず、ステップＳＴ１１において、静電容量検出部１２は、タッチパネル１１に駆動信号を印加し、タッチパネル１１における静電容量の変化を検出し、タッチ情報を操作判定部１３に通知する。
【００４７】
ステップＳＴ１２において、操作判定部１３は、静電容量検出部１２から通知されたタッチ情報としての静電容量の検出値を取得する。なお、ステップＳＴ１２において、操作判定部１３が静電容量の検出値を取得するときに、必要に応じてフィルタが設定されてもよい。
【００４８】
ステップＳＴ１３において、操作判定部１３は、静電容量の検出値が予め定められた第１の閾値以上であるか否かを判定し、静電容量の検出値が第１の閾値未満であると判定した場合（つまり、ステップＳＴ１３においてＮｏの場合）、処理をステップＳＴ１４へ進める。操作判定部１３は、静電容量の検出値が第１の閾値以上であると判定した場合（つまり、ステップＳＴ１３においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ１５へ進める。
【００４９】
ステップＳＴ１４において、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の接触操作及び押し込み操作のいずれでもない、つまり、ユーザによる入力操作が行われていないとの判定結果を外部アプリケーションとしてのプロセッサ５２に通知する。
【００５０】
ステップＳＴ１５において、操作判定部１３は、静電容量の検出値が予め定められた第２の閾値以上であるか否かを判定し、静電容量の検出値が第２の閾値未満であると判定した場合（つまり、ステップＳＴ１５においてＮｏの場合）、処理をステップＳＴ１６へ進める。操作判定部１３は、静電容量の検出値が第２の閾値以上であると判定した場合（つまり、ステップＳＴ１５においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ１７へ進める。
【００５１】
ステップＳＴ１６において、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が接触操作であるとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。
【００５２】
ステップＳＴ１７において、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が押し込み操作であるとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。なお、図１４に示されるフローチャートにおいて、ユーザによる入力操作が押し込み操作又は接触操作に切り替わる場合にチャタリングを除去する処理が行われてもよい。
【００５３】
なお、後述する図１７に示されるように、操作ノブ１００Ａが複数の第１の下側導体部１１１Ａ、１１２Ａを有する場合、図１４に示されるステップＳＴ１５において、タッチパネル１１における第１の下側導体部１１１Ａ、１１２Ａと対向する複数の電極１１ｂが同じタイミングで静電容量を検出したことが「接触操作あり」の判定条件に用いられてもよい。これは、ユーザによる接触操作と同時に第１の下側導体部１１１Ａ、１１２Ａがほぼ同時にユーザの指を介してグランドと等電位になるためである。
【００５４】
また、図１４に示されるステップＳＴ１６において、タッチパネル１１における第２の下側導体部１２１、１２２と対向する複数の電極１１ａのうちいずれか一方の電極１１ａにおいて静電容量が検出されることが「押し込み操作あり」の判定条件に用いられていてもよい。これにより、ユーザによる押し込み操作によって、第２の下側導体部１２１、１２２と対向する複数の電極１１ａの全てが反応しなくても判定を行うことができる。更に、図１４に示されるステップＳＴ１５及びＳＴ１６において、ユーザの指によるタッチ座標が検出されているか否かが判定条件として用いられてもよい。例えば、検出される静電容量が図１１（Ｂ）の符号Ｐ１及び図１３（Ａ）及び（Ｂ）の符号Ｐ２、Ｐ３に示される検出値よりも大きい場合、タッチ座標に対応するＸセンサ番号又はＹセンサ番号を割り出し、そのセンサ番号の電極１１ａ、１１ｂを接触操作及び押し込み操作の判定条件に用いない処理を行う。これにより、ユーザの指による自己容量が操作判定に用いられないため、誤検出が防止される。
【００５５】
〈実施の形態１の効果〉
以上に説明したように、実施の形態１によれば、（１）入力操作時に上側導体部１３０が第１の下側導体部１１１に導通し、且つ第２の下側導体部１２１、１２２に導通していない状態（つまり、第１の状態）であれば、第１の下側導体部１１１と対向するタッチパネル１１の領域における静電容量が変化し、（２）入力操作時に上側導体部１３０が第１の下側導体部１１１に導通し、且つ第２の下側導体部１２１、１２２に導通している状態（つまり、第２の状態）であれば、第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２１、１２２と対向するタッチパネル１１の領域における静電容量が変化する。したがって、特別な回路を操作ノブ１００に組み込むことなく、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の押し込みを伴う操作であるか操作ノブ１００の押し込みを伴わない操作であるかを判定することができる。
【００５６】
また、実施の形態１によれば、ユーザによる入力操作の判定精度を高めることができる。具体的に言えば、タッチパネルと操作ノブの変形部材との接触面積に基づいて、ユーザによる入力操作を判定する従来の構成では、操作ノブの変形部材におけるタッチパネルとの接触領域を狭くした場合、入力操作の前後で接触面積の変化が小さくなるため、判定精度が低下する。しかし、実施の形態１によれば、タッチパネル１１と操作ノブ１００の変形部材との接触面積の小さな変化を用いないため、ユーザによる入力操作の判定精度を高めることができる。
【００５７】
《実施の形態１の変形例》
図１５は、実施の形態１の変形例に係る操作ノブ１００Ａの構造を概略的に示す平面図である。図１５に示されるように、操作ノブ１００Ａは、複数（図１５では、２つ）の第１の下側導体部１１１Ａ、１１２Ａを有していてもよい。また、操作ノブ１００Ａは、１つの第２の下側導体部１２２を有していてもよい。この場合、第２の下側導体部１２２の下側電極部は、平面視で、環状であってもよい。
【００５８】
なお、上記以外の点について、実施の形態１の変形例に係る操作ノブ１００Ａは、実施の形態１に係る操作ノブ１００と同じである。
【００５９】
《実施の形態２》
上記実施の形態１では、静電容量の検出値と予め定められた閾値とを比較して、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを判定する例を説明した。
【００６０】
実施の形態２では、機械学習によって、静電容量の検出値とユーザの入力操作とを関連付けした識別器の識別ラベルを用いて、ユーザによる入力操作が押し込み操作であるか接触操作であるかを判定する。
【００６１】
〈実施の形態２の構成〉
図１６は、実施の形態２に係るタッチパネル入力システム２の主要な構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１６において、図１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図８に示される符号と同じ符号が示されている。図１６に示されるように、タッチパネル入力システム２は、機械学習部２５を有する点において、実施の形態１に係るタッチパネル入力システム１と異なる。機械学習部２５は、タッチパネル１１における静電容量の変化に基づいて、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを識別する識別器を生成する。機械学習部２５は、例えば、サポートベクターマシーン（「ＳＶＭ」ともいう）又はニューラルネットワークなどを用いて実現することができる。
【００６２】
機械学習部２５には、被験者である複数のユーザが操作ノブ１００を用いて入力操作を行った場合に得られた静電容量の検出値が特徴量（以下、「入力データ」ともいう）として予め入力される。なお、機械学習部２５に入力データが入力される前に、その入力データについて標準化等の前処理が行われてもよい。そして、入力データに基づいて、ラベル付け処理が行われる。ラベル付け処理は、入力データである静電容量の検出値に正解データである識別ラベルを付した識別器（以下、「テーブル」ともいう）を生成することである。機械学習部２５は、識別器を学習することで入力データに基づいて正解データを推定する。なお、上記のラベル付け処理は、人手により実施することができる。
【００６３】
図１７は、機械学習部２５に学習させるテーブルの一例を示す図である。図１７では、特徴量としての入力データ（つまり、静電容量の検出値）が「Ｘ１」〜「ＹＭ」、入力データに対応する正解データが「ｌａｂｅｌ」として示されている。図１７に示されるように、例えば、入力された静電容量の検出値が接触操作に対応する検出値である場合、第１の識別ラベルとしての「ノブ接触」との識別ラベルが付されている。また、入力された静電容量の検出値が押し込み操作に対応する検出値である場合、第２の識別ラベルとしての「ノブ押し込み」との識別ラベルが付される。更に、入力された静電容量の検出値が接触操作及び押し込み操作のいずれにも対応しない検出値である場合、「ノブ接触／押し込みなし」との識別ラベルが付される。
【００６４】
〈実施の形態２の動作〉
図１８は、実施の形態２に係るタッチパネル装置２０の動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態２に係るタッチパネル装置２０のハードウェア構成は、図９に示されるものと同様である。また、実施の形態２に係る操作ノブは、実施の形態１に係る操作ノブ１００と同様である。
【００６５】
図１８に示されるステップＳＴ２１〜ＳＴ２２は、図１４に示されるステップＳＴ１１〜ＳＴ１２と同一であるため、その説明を省略する。ステップＳＴ２３において、操作判定部１３は、静電容量検出部１２によって検出された静電容量の検出値を特徴量として機械学習部２５に入力する。
【００６６】
ステップＳＴ２４において、操作判定部１３は、機械学習部２５が推定した識別ラベルを取得する。
【００６７】
ステップＳＴ２５において、操作判定部１３が取得した識別ラベルが「ノブ接触／押し込みなし」であった場合、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が接触操作及び押し込み操作ではない、つまり、ユーザによる入力操作が行われていないとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。
【００６８】
ステップＳＴ２６において、操作判定部１３が取得した識別ラベルが「ノブ接触」であった場合、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が接触操作であるとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。
【００６９】
ステップＳＴ２７において、操作判定部１３が取得した識別ラベルが「ノブ押し込み」であった場合、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が押し込み操作であるとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。
【００７０】
〈実施の形態２の効果〉
以上に説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、タッチパネル１１と操作ノブ１００の変形部材との接触面積の小さな変化を用いないため、ユーザによる入力操作の判定精度を高めることができる。上記以外の点について、実施の形態２は、実施の形態１と同じである。
【００７１】
《実施の形態３》
実施の形態１では、静電容量の変化の検出値を用いて、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを判定する例を説明した。
【００７２】
実施の形態３では、入力操作時におけるタッチ座標を用いて、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを判定する。
【００７３】
〈実施の形態３の構成〉
図１９は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３０の構成を概略的に示す平面図である。図１９に示されるように、タッチパネル装置３０のタッチパネル３１は、複数行複数列のマトリクス状に配列された電極３１ａを有する点で、実施の形態１に係るタッチパネル装置１０のタッチパネル１１と異なる。タッチパネル３１が複数行複数列のマトリクス状に配列された電極３１ａを有することにより、タッチ位置が２つ以上ある場合において、そのタッチ位置を正確に検出することができ、操作ノブ１００の位置も正確に検出することができる。また、タッチパネル装置３０の機能ブロックは、図８に示されるものと同様である。なお、実施の形態３に係るタッチパネル装置３０において、静電容量検出部１２は、静電容量の検出値に基づいてタッチ座標を取得する点で、実施の形態１に係るタッチパネル装置１０と異なる。つまり、実施の形態３において、静電容量検出部１２は、タッチ座標取得部としての機能も有する。
【００７４】
〈実施の形態３の動作〉
図２１は、実施の形態３に係るタッチパネル入力システムにおいて、ユーザによる入力操作が接触操作であることを検出する原理を説明するための模式図である。なお、実施の形態３に係るタッチパネル入力システムにおいて、操作ノブ１００の構造は図２〜６に示されるものと同様である。図２１に示されるように、接触操作が行われた場合には、タッチ座標Ｃ１１が検出される。タッチ座標Ｃ１１は、タッチパネル３１における第１の領域Ｒ１１内に含まれ、且つ第２の領域Ｒ２１、Ｒ２２内に含まれない。ここで、第１の領域Ｒ１１は、タッチパネル３１において、操作ノブ１００の第１の下側導体部１１１（図２参照）と対向する領域である。また、第２の領域Ｒ２１、Ｒ２２は、タッチパネル３１において、操作ノブ１００の第２の下側導体部１２１、１２２（図２参照）と対向する領域である。なお、図２１では、タッチ座標Ｃ１１が第１の領域Ｒ１１におけるＸ軸方向の中央に位置しているが、タッチ座標Ｃ１１は第１の領域Ｒ１１に含まれていれば、タッチ座標Ｃ１１は第１の領域Ｒ１１の中央に位置してなくてもよい。
【００７５】
図２２は、実施の形態３に係るタッチパネル入力システムにおいて、ユーザによる入力操作が押し込み操作であることを検出する原理を概略的に示す原理図である。図２２に示されるように、接触操作が行われた場合には、タッチ座標Ｃ１１及びタッチ座標Ｃ２１、Ｃ２２が検出される。タッチ座標Ｃ１１が第１の領域Ｒ１１内に含まれ、且つタッチ座標Ｃ２１、Ｃ２２が第２の領域Ｒ２１、Ｒ２２に含まれている。なお、図２２では、タッチ座標Ｃ２１、Ｃ２２が第２の領域Ｒ２１、Ｒ２２の中央に位置しているが、第２の領域Ｒ２１、Ｓ２２に含まれていれば、タッチ座標Ｃ２１、Ｃ２２は第２の領域Ｒ２１、Ｒ２２の中央に位置していなくてもよい。
【００７６】
図２３は、タッチパネル装置３０の動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態３に係るタッチパネル装置３０のハードウェア構成は、図９に示されるものと同様である。更に、実施の形態３に係る操作ノブは、実施の形態１に係る操作ノブ１００と同様である。
【００７７】
先ず、ステップＳＴ３１において、静電容量検出部１２は、タッチパネル３１における静電容量を検出し、且つタッチパネル３１に接触している第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２１、１２２のタッチ座標を取得する。
【００７８】
ステップＳＴ３２において、操作判定部１３は、静電容量検出部１２から通知されたタッチ情報としてのタッチ座標を取得する。
【００７９】
ステップＳＴ３３において、操作判定部１３は、取得したタッチ座標がタッチパネル３１のタッチ面における第１の領域Ｒ１１に含まれるか否かを判定し、タッチ座標が第１の領域Ｒ１１に含まれないと判定した場合（つまり、ステップＳＴ３３においてＮｏの場合）、処理をステップＳＴ３４へ進める。操作判定部１３は、タッチ座標が第１の領域Ｒ１１に含まれると判定した場合（つまり、ステップＳＴ３３においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ３５へ進める。
【００８０】
ステップＳＴ３４において、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の接触操作及び押し込み操作のいずれでもない、つまり、通常のタッチ操作であるとの判定結果を外部アプリケーションとしてのプロセッサ５２に通知する。
【００８１】
ステップＳＴ３５において、操作判定部１３は、取得したタッチ座標がタッチパネル３１のタッチ面における第２の領域Ｒ２１、Ｒ２２に含まれるか否かを判定し、タッチ座標が第２の領域Ｒ２１、Ｒ２２に含まれないと判定した場合（つまり、ステップＳＴ３５においてＮｏの場合）、処理をステップＳＴ３６へ進める。操作判定部１３は、タッチ座標が第２の領域Ｒ２１、Ｒ２２に含まれると判定した場合（つまり、ステップＳＴ３５においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ３７へ進める。
【００８２】
ステップＳＴ３６において、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が接触操作であるとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。
【００８３】
ステップＳＴ３７において、操作判定部１３は、ユーザによる入力操作が押し込み操作であるとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。
【００８４】
〈実施の形態３の効果〉
以上に説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、タッチパネル３１と操作ノブ１００の変形部材との接触面積の小さな変化を用いないため、ユーザによる入力操作の判定精度を高めることができる。また、実施の形態３によれば、タッチパネル装置３０が静電容量の検出値を得られなかった場合でも、タッチ座標に基づいて、ユーザによる入力操作が操作ノブの押し込みを伴う操作であるか押し込みを伴わない操作であるかを判定することができる。また、実施の形態３によれば、操作判定のために必要な計算量を少なくすることができる。上記以外の点について、実施の形態３は、実施の形態１と同じである。なお、実施の形態３に係るタッチパネル装置３０のタッチパネル３１は、マトリクス状の電極３１ａを有する代わりに、実施の形態１と同様に、Ｘ座標検出用電極と、Ｙ座標検出用電極とを有していてもよい。
【００８５】
《実施の形態４》
実施の形態１〜３では、静電容量の検出値に基づいて、ユーザによる入力操作が操作ノブ１００の押し込み操作及び接触操作のいずれであるかを判定する例を説明した。また、実施の形態１〜３では、押し込み操作が、上側導体部１３０を第２の下側導体部１２１、１２２の両方に接触させる操作である例を説明した（例えば、図１２（Ａ）及び（Ｂ）参照）。
【００８６】
実施の形態４では、ユーザによる入力操作が、上側導体部１３０を複数の第２の下側導体部１２１、１２２のうちの一方にのみ接触させる操作（以下、「押し倒し操作」という）を含む例を説明する。つまり、実施の形態４では、静電容量の検出値に基づいて、ユーザによる入力操作が操作ノブの接触操作、押し込み操作、及び押し倒し操作のいずれであるかを判定する例を説明する。なお、実施の形態４に係るタッチパネル入力システムの構成は、図１に示されるものと同様である。また、実施の形態４に係る操作ノブ４００の構造は、図２〜６に示されるものと同様である。
【００８７】
以下の説明では、上側導体部１３０を第２の下側導体部１２１に接触させて、第２の下側導体部１２２に接触させない操作は「第１の押し倒し操作」、上側導体部１３０を第２の下側導体部１２２に接触させて、第２の下側導体部１２１に接触させない操作は「第２の押し倒し操作」と呼ばれる。
【００８８】
〈実施の形態４の動作〉
図２３（Ａ）は、実施の形態４に係るタッチパネル入力システムにおいて、ユーザによる入力操作は操作ノブ４００の第１の押し倒し操作であることを検出する原理を概略的に示す模式図である。
【００８９】
図２３（Ａ）に示されるように、把持部１４０における第２の下側導体部１２１と対向する部分（つまり、軸線Ｊ１よりも−Ｘ軸側の部分）に−Ｚ軸方向の押し付け力Ｆ２が付与されると、上側導体部１３０における第２の下側導体部１２１と対向する部分が−Ｚ軸側に下がり、上側導体部１３０が図２３（Ａ）における左側に傾く。これにより、図５に示される弾性体１７１及びバネ１５０は縮み、上側導体部１３０が第２の下側導体部１２１と接触し、第２の下側導体部１２２とは接触しない状態となる。つまり、上側導体部１３０が、第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２１と導通し、且つ第２の下側導体部１２２と導通しない状態となる。この状態を「第３の状態」という。
【００９０】
上側導体部１３０が第３の状態であるときに、上側導体部１３０、バネ１５０、第１の下側導体部１１１、及び第２の下側導体部１２１がグランド（つまり、ＧＮＤ）に接続される。これにより、ユーザによって第１の押し倒し操作が行われる前後でタッチパネル１１における静電容量の変化が生じる。以下の説明では、第１の押し倒し操作は、「左押し倒し操作」とも呼ばれる。
【００９１】
図２３（Ｂ）は、実施の形態４に係るタッチパネル入力システムにおいて、ユーザによる入力操作時は操作ノブ４００の第２の押し倒し操作であることを検出する原理を概略的に示す模式図である。
【００９２】
図２３（Ｂ）に示されるように、把持部１４０における第２の下側導体部１２２と対向する部分（つまり、軸線Ｊ１よりも＋Ｘ軸側の部分）に−Ｚ軸方向の押し付け力Ｆ３が付与されると、上側導体部１３０における第２の下側導体部１２２と対向する部分が−Ｚ軸側に下がり、上側導体部１３０が図２３（Ｂ）における右側に傾く。これにより、図６に示される弾性体１７２及びバネ１５０は縮み、上側導体部１３０が第２の下側導体部１２２と接触し、第２の下側導体部１２１とは接触しない状態となる。つまり、上側導体部１３０が、第１の下側導体部１１１及び第２の下側導体部１２２と導通し、且つ第２の下側導体部１２１と導通しない状態となる。この状態を「第４の状態」という。
【００９３】
上側導体部１３０が第４の状態であるときに、上側導体部１３０、バネ１５０、第１の下側導体部１１１、及び第２の下側導体部１２２がグランド（つまり、ＧＮＤ）に接続される。これにより、ユーザによって第２の押し倒し操作が行われる前後でタッチパネル１１における静電容量の変化が生じる。以下の説明では、第２の押し倒し操作は、「右押し倒し操作」とも呼ばれる。このように、実施の形態４に係る操作ノブ１００の上側導体部１３０は、実施の形態１で説明した第１の状態、第２の状態に加えて、第３の状態及び第４の状態にも切り替え可能である。
【００９４】
図２４（Ａ）は、左押し倒し操作が行われた場合のタッチパネル１１の第１群の電極１１ａにおける静電容量の検出値を示すグラフである。図２４（Ａ）において、横軸と縦軸は図１１（Ａ）と同様である。図２４（Ａ）において、符号Ｐ４で示されるように、Ｘセンサ番号が「９」の検出値は、他のＸセンサ番号の検出値よりも著しく大きい。Ｘセンサ番号が「９」の検出値は、第２の下側導体部１２１が接触しているタッチパネル１１のタッチ面上の位置に対応している。
【００９５】
図２４（Ｂ）は、右押し倒し操作が行われた場合のタッチパネル１１の第１群の電極１１ａにおける静電容量の検出値を示すグラフである。図２４（Ｂ）において、横軸と縦軸は図１１（Ａ）と同様である。図２４（Ｂ）において、符号Ｐ５で示されるように、Ｘセンサ番号が「１９」の検出値は、他のＸセンサ番号の検出値よりも著しく大きい。Ｘセンサ番号が「１９」の検出値は、第２の下側導体部１２２が接触しているタッチパネル１１のタッチ面上の位置に対応している。また、Ｘセンサ番号が「１９」の検出値は、図２４（Ａ）に示されるＸセンサ番号が「９」の検出値よりも小さい。
【００９６】
図２４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、左押し倒し操作及び右押し倒し操作が行われた場合、タッチパネル１１の第１群の電極１１ａにおいて、著しい大きい検出値が示される電極１１ａのＸセンサ番号、及び静電容量の検出値が相違する。これにより、ユーザによる入力操作が左押し倒し操作及び右押し倒し操作であるかを判定することができる。
【００９７】
図２５は、実施の形態４に係るタッチパネル装置の動作を示すフローチャートである。なお、実施の形態４に係るタッチパネル装置の機能ブロックは、図１６に示されるものと同様である。また、実施の形態４に係るタッチパネル装置のハードウェア構成は、図９に示されるものと同様である。
【００９８】
図２５に示されるステップＳＴ４１〜ＳＴ４２は、図１８に示されるステップＳＴ２１〜ＳＴ２２と同一であるため、その説明を省略する。ステップＳＴ４３において、操作判定部１３は、静電容量検出部１２によって検出された静電容量の検出値を特徴量として機械学習部２５に入力する。入力された静電容量の検出値が左押し倒し操作に対応する検出値である場合、第４の識別ラベルとしての「ノブ左倒し」との識別ラベルが付される。また、入力された静電容量の検出値が右押し倒し操作に対応する検出値である場合、第５の識別ラベルとしての「ノブ右倒し」との識別ラベルが付される。
【００９９】
ステップＳＴ４４〜ＳＴ４７は、図１８に示されるステップＳＴ２４〜ＳＴ２７と同一であるため、その説明を省略する。
【０１００】
ステップＳＴ４８において、操作判定部１３は、機械学習部２５から取得したラベルが「ノブ左倒し」である場合、ユーザによる入力操作が左押し倒し操作であるとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。このとき、第１の下側導体部１１１及び第２の導体接触部１２１に対応するタッチパネル１１の領域における静電容量が変化している。具体的には、第１の下側導体部１１１及び第２の導体接触部１２１と対向するタッチパネル１１の領域における静電容量が変化している。なお、第１の下側導体部１１１及び第２の導体接触部１２１と対向しないタッチパネル１１の領域における静電容量が変化していてもよい。
【０１０１】
ステップＳＴ４９において、操作判定部１３は、機械学習部２５から取得した識別ラベルが「ノブ右倒し」である場合、ユーザによる入力操作が右押し倒し操作であるとの判定結果をプロセッサ５２に通知する。このとき、第１の下側導体部１１１及び第２の導体接触部１２２に対応するタッチパネル１１の領域における静電容量が変化している。具体的には、第１の下側導体部１１１及び第２の導体接触部１２２と対向するタッチパネル１１の領域における静電容量が変化している。なお、第１の下側導体部１１１及び第２の導体接触部１２２と対向しないタッチパネル１１の領域における静電容量が変化していてもよい。
【０１０２】
なお、図２５に示されるフローチャートでは一例であり、図１４に示されるように静電容量の検出値と予め定められた閾値とを比較することによって、ユーザによる入力操作が操作ノブ４００の接触操作、押し込み操作、及び押し倒し操作のいずれであるかを判定してもよい。また、図２２に示されるように入力操作時におけるタッチ座標を用いて、ユーザによる入力操作が操作ノブ４００の接触操作、押し込み操作、及び押し倒し操作のいずれであるかを判定してもよい。タッチ座標を用いて、押し込み操作と押し倒し操作とを判別する例として、第２の導体接触部１２３、１２４の領域に対応するタッチ座標が複数検出された場合にはユーザの入力操作が押し込み操作であると判定し、第２の導体接触部１２３、１２４の領域に対応するタッチ座標が１つ検出された場合にはユーザの入力操作が押し倒し操作であると判定してもよい。
【０１０３】
また、図２３〜２５では、操作ノブ４００の左押し倒し操作及び右押し倒し操作を判定する例を説明したが、上側導体部１３０が図２３（Ａ）及び（Ｂ）における＋Ｙ軸側又は−Ｙ軸側に傾くことによる押し倒し操作も判定するために、操作ノブ４００は、４つの第２の下側導体部を有していてもよい。つまり、操作ノブ４００が有する第２の導体接触部の数が増えるほど、入力操作時に上側導体部が第１の状態から第Ｎの状態までのＮ個の状態のうちいずれの状態であるか否かを判定することが可能となる。ここで、Ｎは３以上の整数である。
【０１０４】
〈実施の形態４の効果〉
以上に説明したように、実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、タッチパネル１１と操作ノブ４００の変形部材との接触面積の小さな変化を用いないため、ユーザによる入力操作の判定精度を高めることができる。また、実施の形態４によれば、静電容量の検出値に基づいて、ユーザによる入力操作が、接触操作、押し込み操作及び押し倒し操作のいずれであるかを判定することができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１、２  タッチ入力システム、  １０、２０、３０  タッチパネル装置、  １１、３１  タッチパネル、  １２  静電容量検出部、  １３  操作判定部、  ２５  機械学習部、  １００、１００Ａ、４００  操作支援装置、  １１１、１１１Ａ、１１２Ａ  第１の下側導体部、  １２１、１２２  第２の下側導体部、  １３０  上側導体部、  １４０  把持部、  １５０  バネ、  １７１、１７２  弾性体、  １８０  回転検出部、  Ｊ１  軸線。
【要約】
操作支援装置（１００）は、第１の下側導体部（１１１）と、第２の下側導体部（１２１、１２２）と、第１の下側導体部（１１１）と導通しており、第２の下側導体部（１２１、１２２）と導通していない第１の状態及び導通している第２の状態のいずれかの状態に切り替え可能である上側導体部（１３０）と、を有する。入力操作時に上側導体部（１３０）が第１の状態であれば、第１の下側導体部（１１１）は、第１の下側導体部（１１１）と対向するタッチパネル（１１）の領域における静電容量を変化させ、入力操作時に上側導体部（１３０）が第２の状態であれば、第１の下側導体部（１１１）及び第２の下側導体部（１２１、１２２）は、第１の下側導体部（１１１）及び第２の下側導体部（１２１、１２２）と対向するタッチパネル（１１）の領域における静電容量を変化させる。【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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