(57)【要約】  タッチパネル装置（１０）は、保護膜（１５）と保護膜（１５）の表面（１５ａ）に沿って移動する操作ノブ（１００）を保護膜（１５）に向けて引き寄せるクーロン力（Ｆｃ）を発生させる電極部（１４）とを有し、操作ノブ（１００）の位置を検出するタッチパネル（１１）と、電極部（１４）に電圧信号を印加して電荷を蓄積させる電極制御部（２２）と、を有する。タッチパネル入力システム（１）は、上記タッチパネル装置（１０）と上記操作ノブ（１００）とを有する。
2021130990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有し、前記操作ノブの位置を検出するタッチパネルと、
前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させる電極制御部と、を有する
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記電極部は、前記保護膜に沿う方向に配列された複数の電極を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記電極制御部は、前記複数の電極のうち前記操作ノブの位置に対応する位置に配置された電極に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記電極部は、前記保護膜に沿う方向に配列された複数の電極を有し、
前記電極制御部は、前記操作ノブを用いた入力操作が行われる前から、前記複数の電極のうち前記操作ノブの位置に対応する位置に配置された電極に前記電圧信号の印加を開始している
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記タッチパネルは、前記操作ノブの位置における静電容量を検出するタッチセンサアレイを更に有し、
前記電極部は、前記タッチパネルの厚み方向において、前記タッチセンサアレイと前記保護膜との間に配置される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
前記電極制御部は、前記タッチセンサアレイが検出する前記静電容量が予め決められた閾値を超えるまで、前記電極部に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル装置。
【請求項７】
前記電極制御部は、前記静電容量が前記閾値を超えている期間では、前記電極部に前記電圧信号を断続的に印加する
ことを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル装置。
【請求項８】
前記電極制御部は、前記静電容量が前記閾値を超えている期間では、前記電極部に印加する前記電圧信号の値を大きくする
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のタッチパネル装置。
【請求項９】
前記電極制御部は、前記タッチパネルにおける静電容量の変化を検出するための駆動信号を発生する信号発生部と、前記駆動信号を増幅する増幅部とを有する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項１０】
前記電極制御部は、前記電極部を接地させる時間帯を設ける
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のタッチパネル装置と、
前記タッチパネル装置における入力操作を支援する前記操作ノブと、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１２】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に接触する第１の導体部を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１３】
前記第１の導体部は、複数の導体を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１４】
前記複数の導体は、弾性体で形成されている
ことを特徴とする請求項１３に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１５】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に吸着する吸盤を更に有する
ことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１６】
前記吸盤は、他の導体部であり、
前記電極制御部は、前記電極部に前記電圧信号を印加して、前記電極部に前記導体部及び前記吸盤を前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる
ことを特徴とする請求項１５に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１７】
前記電極制御部は、前記電極部における前記吸盤の中心に対応する領域に前記電圧信号を印加した後に前記電極部における前記吸盤の外側に対応する領域に前記電圧信号を印加する
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】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に接触する第２の導体部を更に有し、
前記タッチパネルは、前記タッチパネルにおける前記第２の導体部に対応する領域における静電容量に基づいて前記操作ノブの位置を検出し、
前記電極制御部は、前記電極部における前記第１の導体部に対応する領域に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１９】
保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有するタッチパネルと、電極制御部とを有するタッチパネル装置の制御方法であって、
前記タッチパネルが、前記操作ノブの位置を検出するステップと、
前記電極制御部が、前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させるステップと
を有するタッチパネル装置の制御方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のタッチパネル装置の制御方法におけるステップ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】
本開示は、タッチパネル装置、タッチパネル入力システム、タッチパネル装置の制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネル上に配置された操作ノブによる入力操作（例えば、タッチ操作及び回転操作）の検出を行うことができるタッチパネル装置、及びユーザの指による入力操作を行うことができるタッチパネル装置が提案されている。例えば、特許文献１及び２を参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１９／００８７０１号
【特許文献２】特開２０１７−１６８１０４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、従来のタッチパネル装置では、タッチパネルと操作ノブとの間に吸着力を発生させる手段が設けられていない。このため、操作ノブの操作時に操作ノブがタッチパネル上でユーザの意に反して移動し、誤操作が発生する場合があった。【０００５】
本開示は、タッチパネル上における操作ノブのユーザの意に反する移動による誤操作の発生を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係るタッチパネル装置は、保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有し、前記操作ノブの位置を検出するタッチパネルと、前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させる電極制御部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、タッチパネル上における操作ノブのユーザの意に反する移動による誤操作の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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】（Ａ）は、実施の形態１に係る操作ノブの構成を概略的に示す斜視図である。（Ｂ）は、実施の形態１に係る操作ノブの構成を概略的に示す下面図である。（Ｃ）は、実施の形態１に係る操作ノブの構成を概略的に示す一部が切り欠かれた側面図である。
【図３】（Ａ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置の構成を示す分解斜視図である。（Ｂ）は、図１に示されるタッチパネル装置をＡ３−Ａ３線で切る断面図である。
【図４】実施の形態１に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図５】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６】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示す回路図である。
【図７】（Ａ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置の電極部に電圧信号が印加されていない場合における操作ノブとタッチパネルとの間の静止摩擦力を示す模式図である。（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置の電極部に電圧信号が印加された場合における操作ノブとタッチパネルとの間の静止摩擦力を示す模式図である。
【図８】実施の形態１に係るタッチパネル装置の電極部に印加される電圧信号と、電圧信号が印加される電極の位置を示す模式図である。
【図９】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１０】（Ａ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置の電極部に印加される第１の電圧信号の波形の一例を示す図である。（Ｂ）は、実施の形態１に係るタッチパネル装置の電極部に印加される第２の電圧信号の波形の一例を示す図である。
【図１１】実施の形態２に係るタッチパネル入力システムにおいて、タッチパネル装置の電極部に印加される電圧信号と、電圧信号が印加される電極の位置を示す模式図である。
【図１２】実施の形態２に係るタッチパネル入力システムの構成を示す回路図である。
【図１３】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機能ブロック図である。
【図１４】（Ａ）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、操作ノブにユーザの手が触れていない状態を示す斜視図である。（Ｂ）は、図１４（Ａ）に示されるタッチパネル装置の電極部に印加される電圧信号の波形の一例を示す図である。（Ｃ）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、操作ノブにユーザの手が触れている状態を示す斜視図である。（Ｄ）は、図１４（Ｃ）に示されるタッチパネル装置の電極部に印加される電圧信号の波形の一例を示す図である。
【図１５】実施の形態４に係るタッチパネル装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図１６】実施の形態４に係るタッチパネル入力システムの構成を示す回路図である。
【図１７】（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、操作ノブの近くにユーザの手が位置している状態を示す斜視図である。（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示されるタッチパネル入力システムを＋Ｚ軸側から見た平面図である。（Ｃ）は、操作ノブの近くにユーザの手が位置しているときに、実施の形態４に係るタッチパネル装置のタッチパネルが検出する静電容量の変化を示す模式図である。（Ｄ）は、図１７（Ｃ）に示される模式図を＋Ｚ軸側から見た平面図である。
【図１８】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。
【図１９】（Ａ）は、実施の形態５に係る操作ノブの構成を概略的に示す斜視図である。（Ｂ）は、実施の形態５に係る操作ノブの構成を概略的に示す下面図である。
【図２０】（Ａ）は、実施の形態６に係る操作ノブの構成を概略的に示す斜視図である。（Ｂ）は、実施の形態６に係る操作ノブの構成を概略的に示す下面図である。（Ｃ）は、実施の形態６に係る操作ノブの構成を概略的に示す一部が切り欠かれた側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、実施の形態に係るタッチパネル装置、タッチパネル入力システム、タッチパネル装置の制御方法、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、本開示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〉
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を有す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ノブ（以下、単に「ノブ」ともいう）１００とを有する。
【００１２】
タッチパネル装置１０は、タッチパネル１１における入力機能を備えている。タッチパネル装置１０は、タッチパネル１１における入力位置（つまり、タッチ位置）を、タッチパネル１１における静電容量の変化に基づいて検出することができる。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。例えば、ユーザの指がタッチパネル１１のタッチ面に接触すると、タッチ面とユーザの指との接触領域における静電容量の増加が検出される。
【００１３】
また、ユーザは、タッチパネル１１のタッチ面上に置かれた操作ノブ１００を用いた操作を行うことにより、タッチパネル装置１０は、ユーザの指をタッチパネル１１に接触させて行うタッチ操作と同等の入力操作を受け付けることができる。例えば、タッチパネル１１上に置かれた操作ノブ１００を用いれば、タッチパネル１１に指を接触させて行われるタッチ操作である回転操作（「ダイヤル操作」ともいう）及びスライド操作と同等の入力操作を、操作ノブ１００を回転又はスライドさせることで行うことができる。
【００１４】
また、操作ノブ１００を押し込めば、タッチパネル１１に指を押し付けるタッチ操作と同等の入力操作を行うこともできる。タッチパネル１１に指を押し付けるタッチ操作は、例えば、タッチパネル１１に指を押し続ける長押し操作、又はタッチパネル１１に押し付けた指を移動させるなぞり操作である。なお、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の静電容量の変化を検出することで、操作ノブ１００の操作時におけるタッチ位置を検出する例を説明する。ただし、タッチパネル１１におけるタッチ位置の検出は、静電容量の検出以外の方法で行われてもよい。
【００１５】
タッチパネル１１は、電極部としての電極アレイ１４を含む。電極アレイ１４は、電極制御部（つまり、後述する電極制御部２２）から電圧信号が印加されたときに、操作ノブ１００をタッチパネル１１のタッチ面に引き寄せるクーロン力を発生させる。クーロン力は、操作ノブ１００とタッチパネル１１のタッチ面との間に発生する吸着力となる。これにより、操作ノブ１００がタッチパネル１１上でユーザの意に反して移動する誤操作の発生を防止することができる。
【００１６】
〈操作ノブ〉
図２（Ａ）は、操作ノブ１００の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２（Ｂ）は、操作ノブ１００の構成を概略的に示す下面図である。図２（Ｃ）は、操作ノブ１００の内部構造を概略的に示す一部が切り欠かれた側面図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、操作ノブ１００は、ユーザに把持される把持部１１０と、第１の導体部としての導体部１２０と、導通部１３０とを有している。
【００１７】
把持部１１０は、例えば、円筒状の壁部１１０ａによって構成される。把持部１１０は、平面視で、環状である。把持部１１０は、導電性を有する材料（例えば、金属）によって形成される。なお、把持部１１０の形状は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示される形状に限定されず、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。
【００１８】
導体部１２０は、操作ノブ１００がタッチパネル１１（図１参照）のタッチ面に置かれたときに、そのタッチ面に接触する。導体部１２０は、導電性を有する弾性体（例えば、ゴム）によって形成されている。導体部１２０は、複数（実施の形態１では、３つ）の導体１２１，１２２，１２３を有している。導体１２１，１２２，１２３は、例えば、柱状の部材である。導体１２１，１２２，１２３は、把持部１１０の内部に取り付けられている。導体１２１，１２２，１２３は、把持部１１０の内周面に接触している。これにより、導体１２１，１２２，１２３と把持部１１０とが導通している。なお、３つの導体１２１，１２２，１２３のうち少なくとも１つの導体が把持部１１０と導通していてもよい。
【００１９】
３つの導体１２１，１２２，１２３は、予め決められた複数の位置に配置されている。図２（Ｂ）に示されるように、３つの導体１２１，１２２，１２３は、互いに同じ距離離れた位置に配置されている。つまり、３つの導体１２１，１２２，１２３は、正三角形の３つの頂点位置にそれぞれ配置されている。なお、３つの導体１２１，１２２，１２３は、直角三角形の３つの頂点位置にそれぞれ配置されていてもよい。また、導体部１２０が有する導体１２１，１２２，１２３の数は、３つに限らず、２つ以上であればよい。例えば、導体の数が４つの場合には、４つの導体は、正方形の４つの頂点位置にそれぞれ配置されることが望ましい。また、導体の数が５つの場合には、５つの導体は、正五角形の５つの頂点位置にそれぞれ配置されることが望ましい。
【００２０】
図２（Ｃ）に示されるように、３つの導体１２１，１２２，１２３の下側（つまり、−Ｚ軸側）の端部はそれぞれ、把持部１１０から突出している。つまり、導体１２１，１２２，１２３のＺ軸方向の長さは、把持部１１０のＺ軸方向の長さよりも長い。そのため、操作ノブ１００がタッチパネル１１（図１参照）のタッチ面に置かれたときに、把持部１１０とタッチパネル１１のタッチ面との間には隙間が形成される。なお、把持部１１０の下側の端部には、把持部１１０とタッチパネル１１のタッチ面との間の隙間を覆う絶縁体が取り付けられてもよい。なお、導体１２１，１２２，１２３の形状及びサイズは、タッチパネル１１の静電容量を検出可能な形状及びサイズであれば、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるものに限らず、他の形状及びサイズであってもよい。
【００２１】
導通部１３０は、３つの導体１２１，１２２，１２３を互いに導通させる部材である。導通部１３０は、導電性を有する材料（例えば、金属）によって形成される。導通部１３０は、把持部１１０の内部において、導体１２１，１２２，１２３よりも内側に配置されている。導通部１３０は、円筒状の壁部１３０ａによって構成される。つまり、導通部１３０の内側は、中空である。壁部１３０ａの外周面は、導体１２１，１２２，１２３に接触している。これにより、導通部１３０と導体１２１，１２２，１２３とが導通している。導通部１３０が導体１２１，１２２，１２３と導通していることによって、後述するタッチセンサアレイ１３に導体１２１，１２２，１２３の位置を検出するための駆動信号が印加されていないときに（つまり、フローティング状態であるときに）、又はグランドに接続されているタッチセンサアレイ１３と対向する位置に配置された導体１２１，１２２，１２３の位置を検出するときに、寄生容量（つまり、静電容量）を増加させることができる。なお、３つの導体１２１，１２２，１２３の全てが把持部１１０と導通している場合、導通部１３０は、絶縁体によって形成されていてもよい。
【００２２】
操作ノブ１００は、支持部材１４０を有していてもよい。支持部材１４０は、３つの導体１２１，１２２，１２３のそれぞれの位置を保持する部材である。支持部材１４０は、把持部１１０の＋Ｚ軸側の端部に取り付けられる。支持部材１４０は、例えば、環状の部材である。支持部材１４０は、把持部１１０に取り付けられたときに、３つの導体１２１，１２２，１２３のそれぞれの上面に接触する。なお、支持部材１４０は、把持部１１０の一部であってもよい。また、支持部材１４０が導電性を有する材料（例えば、金属）によって形成されている場合、導通部１３０は、絶縁体によって形成されていてもよい。これにより、タッチパネル１１のタッチ面から＋Ｚ軸側に最も離れた位置に導電性を有する支持部材１４０が配置されるため、導体１２１，１２２，１２３を除く部材とタッチ面との間の寄生容量の発生を防止することができる。
【００２３】
〈タッチパネル装置〉
次に、実施の形態１に係るタッチパネル装置１０の構成について説明する。図３（Ａ）は、タッチパネル装置１０のタッチパネル１１の構成を示す分解斜視図である。図３（Ｂ）は、図１に示されるタッチパネル１１をＡ３−Ａ３線で切る断面図である。図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、タッチパネル１１は、基板１２と、タッチセンサアレイ１３と、電極アレイ１４と、保護膜１５とを有する。
【００２４】
基板１２は、例えば、透明なガラス基板である。タッチセンサアレイ１３は、基板１２よりも＋Ｚ軸側に配置されている。タッチセンサアレイ１３は、保護膜１５に沿う方向に配列された複数のタッチセンサ１３ａを含む。複数のタッチセンサ１３ａは、例えば、複数行複数列のマトリクス状に配置されている。複数のタッチセンサ１３ａは、基板１２の表面全体を覆うように配置されている。なお、タッチセンサアレイ１３は、タッチパネル１１のタッチ面のＸ軸方向に沿って延びる長方形状のＸ座標検出用センサと、タッチ面のＹ軸方向に沿って延びる長方形状のＹ座標検出用センサとを互いに直交させることによって構成されていてもよい。
【００２５】
タッチセンサ１３ａは、ユーザの指又は操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３（図２（Ａ）〜（Ｃ）参照）との間の静電容量の検出値の変化に基づいて、指又は操作ノブ１００などの導体のタッチ位置を検出する。タッチセンサ１３ａには、電極制御部（つまり、後述する電極制御部２２）から駆動信号（つまり、後述する駆動信号Ｓ１２）が印加される。この駆動信号に基づいて、タッチセンサ１３ａ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。
【００２６】
電極アレイ１４は、タッチセンサアレイ１３よりも＋Ｚ軸側に配置されている。電極アレイ１４は、タッチセンサアレイ１３と保護膜１５との間に配置されている。電極アレイ１４は、保護膜１５に沿う方向に配列された複数の電極１４ａを含む。複数の電極１４ａは、例えば、複数行複数列のマトリクス状に配置されている。複数の電極１４ａは、複数のタッチセンサ１３ａにそれぞれ重なっている。なお、電極アレイ１４は、タッチパネル１１のタッチ面のＸ軸方向に沿って延びる長方形状の電極と、タッチ面のＹ軸方向に沿って延びる長方形状の電極とを互いに直交させることによって構成されていてもよい。
【００２７】
保護膜１５は、電極アレイ１４よりも＋Ｚ軸側に配置されている。保護膜１５は、複数の電極１４ａを覆っている。保護膜１５は、例えば、絶縁膜である。図２に示される操作ノブ１００は、保護膜１５の表面１５ａに沿って移動する。
【００２８】
なお、タッチパネル１１の構成は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示される構成に限られない。例えば、電極アレイ１４及びタッチセンサアレイ１３は、同じ層に配置されていてもよい。つまり、電極アレイ１４及びタッチセンサアレイ１３は、タッチパネル１１の厚み方向の同じ位置に配置されていてもよい。
【００２９】
図４は、タッチパネル装置１０の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図４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、ノブ導体位置判定部２１と、電極制御部２２とを有する。ノブ導体位置判定部２１は、タッチセンサアレイ１３から出力された検出信号に基づいて、操作ノブ１００の有無と、導体１２１，１２２，１２３の位置を判定する。ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ１００の有無及び導体１２１，１２２，１２３の位置についての情報を判定結果情報として電極制御部２２に出力する。
【００３０】
電極制御部２２は、ノブ導体位置判定部２１から出力された判定結果情報に基づいて、図３に示される電極アレイ１４に、電圧信号（つまり、後述する電圧信号Ｓ１１）を印加する制御を行う。
【００３１】
また、タッチパネル装置１０は、指又は操作ノブ１００などの導体によるタッチパネル１１の操作を判定するタッチ操作判定部（図示せず）を更に有する。ノブ導体位置判定部２１、電極制御部２２、及びタッチ操作判定部は、図５に示される制御部５０を構成する。
【００３２】
図５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。制御部５０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（例えば、コンピュータによって）実現することができる。なお、制御部５０の一部、つまり、タッチパネル装置１０のノブ導体位置判定部２１、電極制御部２２、及びタッチ操作判定部の一部を、図５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、制御部５０は、電気回路によって実現されてもよい。
【００３３】
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のタッチ面に適宜載せられ、又は取り付けられる。
【００３４】
タッチパネル１１は、静電容量の変化を検出し、バス５４を通してプロセッサ５２にタッチ情報を送信する。タッチ情報は、例えば、タッチ位置に対応するタッチセンサの識別番号又はタッチ位置の座標、タッチパネル１１に対する指又は操作ノブ１００などの導体の接触状態、タッチセンサ１３ａによる静電容量の検出値などである。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、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置を検出する。
【００３５】
次に、図６を用いて、電極１４ａへの電圧信号Ｓ１１の印加、及び操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置の検出のための回路構成について説明する。図６に示されるように、電極制御部２２は、信号発生部２２ａと、増幅部２２ｂとを有する。
【００３６】
信号発生部２２ａは、電極１４ａに印加される一定の電圧の電圧信号Ｓ１１と、タッチセンサ１３ａに印加される一定の電圧の駆動信号Ｓ１２とを発生させる。電圧信号Ｓ１１の周期は、駆動信号Ｓ１２の周期と異なる。電圧信号Ｓ１１は、例えば、正弦波の信号である。駆動信号Ｓ１２は、例えば、パルス波の信号である。増幅部２２ｂは、電圧信号Ｓ１１の電圧を増幅する。増幅部２２ｂは、例えば、オペアンプである。増幅された電圧信号Ｓ１１は、電極アレイ１４に出力される。
【００３７】
電極制御部２２は、スイッチＳＷ１をＯＮ状態にして、信号発生部２２ａから出力される電圧信号Ｓ１１を、増幅部２２ｂ、及びＯＮ状態のスイッチＳＷ２を介して電極１４ａに印加する。また、電極制御部２２は、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４をＯＮ状態にして、信号発生部２２ａから出力される駆動信号Ｓ１２をタッチセンサ１３ａに印加する。
【００３８】
タッチセンサ１３ａは、スイッチＳＷ５を介して計測器（例えば、Ａ／Ｄコンバータ）２４に接続されている。計測器２４は、駆動信号Ｓ１２の印加によってタッチセンサ１３ａに蓄積された電荷の量に基づいて、タッチパネル１１のタッチ面に物体（例えば、ユーザの指又は操作ノブ１００）が接触したときに発生する静電容量を計測する。電極制御部２２は、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４をＯＦＦ状態、スイッチＳＷ５をＯＮ状態にすることによって、計測器２４に静電容量を計測させる。
【００３９】
次に、図７（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、操作ノブ１００とタッチパネル１１との間の静止摩擦力について説明する。図７（Ａ）は、タッチパネル１１の電極アレイ１４に電圧が印加されていない場合における操作ノブ１００とタッチパネル１１との間の静止摩擦力ｆ１を示す模式図である。図７（Ｂ）は、タッチパネル１１の電極アレイ１４に電圧が印加された場合における操作ノブ１００とタッチパネル１１との間の静止摩擦力ｆ２を示す模式図である。なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）では、タッチセンサアレイ１３の図示が省略されている。
【００４０】
操作ノブ１００とタッチパネル１１の保護膜１５との間の静止摩擦力ｆ１は、弾性体である導体部１２０の静止摩擦係数と、操作ノブ１００に働く垂直抗力とに基づく大きさを有している。図７（Ａ）では、電極アレイ１４に電圧が印加されておらず、操作ノブ１００の導体部１２０と電極アレイ１４との間にクーロン力は発生していない。図７（Ａ）では、操作ノブ１００にユーザの指が触れて、操作ノブ１００がユーザの意に反してタッチパネル１１上を移動する可能性がある。
【００４１】
図７（Ｂ）に示されるように、電極アレイ１４に電圧が印加されたとき、電極アレイ１４及び導体部１２０に電荷が蓄積する。図７（Ｂ）では、電極アレイ１４にプラスの電荷、導体部１２０にマイナスの電荷が蓄積された場合を例に説明する。このとき、導体部１２０と電極アレイ１４との間には、導体部１２０に蓄積されたマイナスの電荷と電極アレイ１４に蓄積されたプラスの電荷とを互いに引き寄せるクーロン力Ｆｃが発生する。ここで、鉛直下向きのクーロン力Ｆｃは、導体部１２０を保護膜１５の表面１５ａに引き寄せる引力である。よって、図７（Ｂ）に示される静止摩擦力ｆ２は、図７（Ａ）に示される静止摩擦力ｆ１よりも大きくなるため、操作ノブ１００がタッチパネル１１上で滑りにくくなる。これにより、操作ノブ１００がタッチパネル１１上でユーザの意に反して移動する誤操作の発生を防止することができる。なお、電極アレイ１４にマイナスの電荷、導体部１２０にプラスの電荷が蓄積されてもよい。
【００４２】
また、実施の形態１では、上述した通り、導体部１２０は、弾性体である。そのため、クーロン力Ｆｃが発生したときに、導体部１２０は弾性変形するため、導体部１２０と保護膜１５との接触面積が増加する。よって、導体部１２０が弾性体であることによって、電極アレイ１４及び導体部１２０に蓄積される電荷の量が少ない場合でも、操作ノブ１００とタッチパネル１１との間に十分に大きな静止摩擦力ｆ２を確保することができる。
【００４３】
次に、図８を用いて、タッチパネル装置１０の電極アレイ１４に印加される電圧信号Ｓ１１と、電圧信号Ｓ１１が印加される電極の位置について説明する。操作ノブ１００がタッチパネル１１のタッチ面上に置かれたとき、タッチパネル１１は、導体１２１，１２２，１２３との接触領域における静電容量の変化を検出する。これにより、タッチセンサアレイ１３に印加されている駆動信号Ｓ１２が変化するため、タッチパネル１１における接触領域の位置を検出することができる。実施の形態１では、上述した通り、３つの導体１２１，１２２，１２３が正三角形の３つの頂点位置にそれぞれ配置されているため、タッチセンサアレイ１３によって検出される接触領域の位置が、正三角形の３つの頂点位置にそれぞれ対応していた場合、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置を推定することができる。
【００４４】
電極制御部２２は、導体１２１，１２２，１２３の位置に基づいて、複数の電極１４ａのうち導体１２１，１２２，１２３の位置に対応する位置に配置された電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに、予め設定された電圧信号Ｓ１１を印加する。具体的には、電極制御部２２は、導体１２１，１２２，１２３と対向する位置に配置された電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに、電圧信号Ｓ１１を印加する。これにより、図７（Ｂ）に示されるクーロン力Ｆｃを発生させることができる。電極群１４ａａは、導体１２１と対向する互いに隣り合う複数（例えば、図７（Ｂ）では、４個）の電極１４ａから構成される。電極群１４ａｂは、導体１２２と対向する互いに隣り合う複数の電極１４ａから構成される。電極群１４ａｃは、導体１２３と対向する互いに隣り合う複数の電極１４ａから構成される。なお、電圧信号Ｓ１１は、導体１２１と対向する１個の電極１４ａ、導体１２２と対向する１個の電極１４ａ、及び導体１２３と対向する１個の電極１４ａに印加されてもよい。
【００４５】
また、実施の形態１では、電極制御部２２は、３つの導体１２１，１２２，１２３にそれぞれ対向する３つの電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに、電圧信号Ｓ１１を印加する。これにより、３つの導体１２１，１２２，１２３を保護膜１５の表面１５ａに引き寄せるクーロン力を発生させるため、操作ノブ１００とタッチパネル１１との間の静止摩擦力が更に大きくなる。なお、電極制御部２２は、３つの導体１２１，１２２，１２３のうち一部の導体と対向する電極に電圧信号Ｓ１１を印加してもよい。
【００４６】
また、実施の形態１では、電極制御部２２は、ユーザの手が操作ノブ１００に触れる前の時点から電圧信号Ｓ１１の印加を開始している。これにより、ユーザによる操作ノブ１００を用いた入力操作が行われる前の時点から、導体１２１，１２２，１２３と電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃとの間にクーロン力を発生させておくことができる。
【００４７】
〈動作〉
次に、タッチパネル装置１０の動作について説明する。図９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。
【００４８】
まず、ステップＳＴ１１において、タッチパネル装置１０は、起動後にステップＳＴ１２〜ＳＴ２６の処理を繰り返すループ処理を開始する。
【００４９】
ステップＳＴ１２において、ノブ導体位置判定部２１は、タッチパネル１１上におけるタッチ位置を検出し、タッチ情報を通知する。
【００５０】
ステップＳＴ１３において、ノブ導体位置判定部２１は、例えば、検出されたタッチ位置の組み合わせの中から、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３のタッチ位置の組み合わせであることを示す操作ノブ判定条件を満たす組み合わせを求める。
【００５１】
ステップＳＴ１４において、ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ判定条件を満たすタッチ位置の組み合わせを見つけた場合、タッチパネル１１上に操作ノブ１００が有ると判定し（つまり、ステップＳＴ１４においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ１５へ進める。一方、ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ判定条件を満たすタッチ位置の組み合わせが存在しない場合、タッチパネル１１上に操作ノブ１００が無いと判定し（つまり、ステップＳＴ１４においてＮｏの場合）、処理をステップＳＴ２３へ進める。
【００５２】
ステップＳＴ１５において、ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ判定条件を満たしたタッチ位置の組み合わせに基づいて、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置を判定する。
【００５３】
ステップＳＴ１６において、ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置と静電容量の変化の検出値とに基づいて、操作ノブ１００を用いた入力操作（「ノブ操作」ともいう）が行われたか否かを判定する。例えば、ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ１００にユーザの手が触れたか否か、又は操作ノブ１００がタッチパネル１１のタッチ面上を移動したか否かを判定する。
【００５４】
ステップＳＴ１７において、ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ１００を用いた入力操作が行われたと判定した場合（つまり、ステップＳＴ１７においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ１８へ進める。そうでない場合（つまり、ステップＳＴ１７においてＮｏの場合）、ノブ導体位置判定部２１は、処理をステップＳＴ２０へ進める。
【００５５】
ステップＳＴ１８において、電極制御部２２は、タッチパネル１１に備えられている複数の電極１４ａのうち導体１２１，１２２，１２３の位置に対応する位置に配置されている電極を選択する。具体的には、電極制御部２２は、導体１２１，１２２，１２３の位置にそれぞれ対応する電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃを選択する。なお、電極制御部２２は、ステップＳＴ１８において、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに印加する電圧信号（つまり、後述する第１の電圧信号Ｓ１１ａ）も選択してもよい。
【００５６】
ステップＳＴ１９において、電極制御部２２は、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに第１の電圧信号Ｓ１１ａを印加する。ここで、図１０（Ａ）は、第１の電圧信号Ｓ１１ａの波形の一例を示す図である。図１０（Ａ）において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図１０（Ａ）に示されるように、第１の電圧信号Ｓ１１ａは、一定以上の振幅をもつ期間と一定未満の振幅（具体的には、振幅がほぼ０の期間）をもつ期間とを有する断続的な電圧信号である。
【００５７】
第１の電圧信号Ｓ１１ａが一定以上の振幅を有する期間では、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに蓄積される電荷によって、導体１２１，１２２，１２３を保護膜１５に引き寄せるクーロン力が発生する。一方、第１の電圧信号Ｓ１１ａの振幅がほぼ０の期間では、導体１２１，１２２，１２３を保護膜１５に引き寄せるクーロン力が発生しない。このように、第１の電圧信号Ｓ１１ａが断続的な電圧信号であることによって、クーロン力も断続的に発生する。つまり、電極制御部２２は、ノブ操作が行われることによって、タッチセンサ１３ａの静電容量の検出値が予め定められた閾値を超えている期間では、断続的な第１の電圧信号Ｓ１１ａを電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに印加する。このため、操作ノブ１００を用いた入力操作が行われるときに、ユーザは弱い力であっても操作ノブ１００が移動する期間と強い力で操作ノブ１００を移動させる期間が交互に発生していることを、操作ノブ１００を把持する手で感じることができる。つまり、ユーザは、操作ノブ１００が移動しやすい期間（つまり、抵抗感の弱い期間）と移動しにくい期間（つまり、抵抗感の強い期間）とが交互に発生していることを手で感じることができる。よって、タッチパネル装置１０は、操作ノブ１００に触れている触感をユーザに与えることができる。
【００５８】
図９に戻って、ステップＳＴ２０において、電極制御部２２は、ステップＳＴ１８と同様に、タッチパネル１１に備えられている複数の電極１４ａのうち導体１２１，１２２，１２３の位置に対応する位置に配置されている電極を選択する。具体的には、電極制御部２２は、導体１２１，１２２，１２３の位置にそれぞれ対応する電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃを選択する。なお、電極制御部２２は、ステップＳＴ２０において、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに印加する電圧信号（つまり、後述する第２の電圧信号Ｓ１１ｂ）も選択してもよい。
【００５９】
ステップＳＴ２１において、電極制御部２２は、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに第２の電圧信号Ｓ１１ｂを印加する。ここで、図１０（Ｂ）は、第２の電圧信号Ｓ１１ｂの波形の一例を示す図である。図１０（Ｂ）に示されるように、第２の電圧信号Ｓ１１ｂは、連続的な電圧信号である。電極制御部２２は、ノブタッチ操作が行われる前まで、言い換えると、タッチセンサ１３ａの静電容量の検出値が予め定められた閾値を超えているまで連続的な第２の電圧信号Ｓ１１ｂを、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに印加する。電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに第２の電圧信号Ｓ１１ｂが連続的に印加されることによって、操作ノブ１００を用いた入力操作が行われる前の時点から、導体１２１，１２２，１２３と電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃとの間にクーロン力を発生させておくことができる。
【００６０】
図９に戻って、ステップＳＴ２２において、制御部５０は、ノブ導体位置判定部２１によって検出されたタッチ位置の組み合わせの中から、操作ノブ判定条件を満たさないタッチ位置の組み合わせを取得する。制御部５０は、例えば、操作ノブ判定条件を満たさないタッチ位置の組み合わせを指タッチ情報として取得する。
【００６１】
ステップＳＴ１４において操作ノブ１００が無いと判定された場合又はステップＳＴ２２における処理が終了した後のステップＳＴ２３において、制御部５０は、操作ノブ判定条件を満たさないタッチ位置の組み合わせと静電容量の変化の検出値に基づいて、ユーザの指によるタッチ操作（以下、「指タッチ操作」ともいう）が行われているか否かを判定する。
【００６２】
ステップＳＴ２４において、制御部５０は、指タッチ操作が行われ、かつ、電極アレイ１４への電圧信号Ｓ１１の印加が必要であると判定した場合（つまり、ステップＳＴ２１においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ２５へ進める。
【００６３】
ステップＳＴ２５において、電極制御部２２は、タッチパネル１１に備えられている複数の電極１４ａのうちユーザの指の位置に対応する位置に配置されている１つ以上の電極を選択する。例えば、電極制御部２２は、複数の電極１４ａのうちユーザの指と対向する位置又は指の周辺と対向する位置に配置されている１つ以上の電極１４ａを選択する。
【００６４】
ステップＳＴ２６において、電極制御部２２は、選択された電極に図１０（Ａ）に示される第１の電圧信号Ｓ１１ａを印加する。これにより、指タッチ操作が行われている場合に、指と電極１４ａとの間にクーロン力を断続的に発生させることができる。このため、指タッチ操作が行われているときに、ユーザは弱い力で指タッチ操作を行う期間と強い力で指タッチ操作を行う期間が交互に発生していることを、タッチパネル１１に触れている指で感じることができる。つまり、ユーザは、指タッチ操作しやすい期間（つまり、抵抗感の弱い期間）と指タッチ操作しにくい期間（つまり、抵抗感の強い期間）とが交互に発生していることを指で感じることができる。よって、タッチパネル装置１０は、タッチパネル１１に触れている触感をユーザに与えることができる。
【００６５】
ステップＳＴ２４においてＮｏの場合又はステップＳＴ２６における処理が終了した後に、ステップＳＴ１１〜ＳＴ２６をループ処理が終了する条件を満たすまで繰り返す。
【００６６】
なお、ステップＳＴ１２におけるタッチ位置の検出において、操作ノブ１００にユーザの手が接触している状態におけるタッチパネル１１上のタッチ位置を検出してもよい。これにより、タッチセンサ１３ａの検出感度又は静電容量の不足などによってタッチ位置を正確に検出することができない場合でも、電極１４ａに第１の電圧信号Ｓ１１ａ又は第２の電圧信号Ｓ１１ｂを印加し続けることができる。また、ステップＳＴ１２において通知された静電容量の検出値に基づくタッチ情報が一部であった場合、ステップＳＴ１９において、電極制御部２２は、前回のノブ操作時におけるタッチ情報に基づいて、操作ノブ１００の移動軌跡を推定し、その移動軌跡に対応する位置に配置されている電極１４ａに第１の電圧信号Ｓ１１ａを印加してもよい。
【００６７】
〈実施の形態１の効果〉
以上のように、実施の形態１によれば、操作ノブ１００を保護膜１５に引き寄せるクーロン力Ｆｃを発生させる電極アレイ１４が備えられることで、操作ノブ１００を用いた入力操作が行われるときに、タッチパネル１１上で操作ノブ１００がユーザの意に反して移動することによる誤操作の発生が防止される。
【００６８】
また、実施の形態１によれば、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３が弾性体であるため、クーロン力Ｆｃを発生させたときに、導体が弾性変形するため、操作ノブ１００とタッチパネル１１のタッチ面との接触面積を増加させることができ、電極アレイ１４及び導体１２１，１２２，１２３に蓄積される電荷の量が少ない場合でも、操作ノブ１００とタッチパネル１１との間に十分に大きな静止摩擦力ｆ２を確保することができる。
【００６９】
操作ノブ１００にユーザの手が触れた時点から電圧信号Ｓ１１の印加を開始する場合、操作ノブ１００に手が触れてから電圧信号Ｓ１１が印加されるまでに時間的なずれが発生する。この場合、導体１２１，１２２，１２３と電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃとの間にクーロン力が発生する前にタッチパネル１１上における操作ノブ１００のユーザの意図しない移動が発生するおそれがある。しかし、実施の形態１によれば、電極制御部２２は、ユーザの手が操作ノブ１００に触れる前の時点から電圧信号Ｓ１１の印加を開始している。これにより、操作ノブ１００を用いた入力操作が行われる前の時点から、導体１２１，１２２，１２３と電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃとの間にクーロン力が発生している。よって、操作ノブ１００を用いた入力操作が行われる前の時点から、操作ノブ１００とタッチパネル１１との間に静止摩擦力ｆ２を発生させることができる。
【００７０】
また、実施の形態１によれば、複数の電極１４ａのうち操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３に対応する位置に配置された電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに電圧信号Ｓ１１が印加されるため、制御する電極の数を少なくすることができ、回路規模又は消費電力を抑えることができる。また、導体１２１，１２２，１２３に対応する位置に配置された電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃにのみ電圧信号Ｓ１１が印加されることによって、タッチパネル１１上における操作ノブ１００が存在する領域以外の領域にユーザの指が接触したときに、指と電極１４ａとの間にクーロン力が発生しない。これにより、ユーザは、タッチパネル１１上における操作ノブ１００が存在する領域以外の領域に指を接触させたときに、指がタッチパネル１１に吸着される感覚を感じずに、指タッチ操作を不都合なく行うことができる。
【００７１】
《実施の形態２》
上記実施の形態１では、タッチパネル１１上において操作ノブ１００を用いた入力操作が行われていない場合に、導体１２１，１２２，１２３に対応する電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃのいずれにも第２の電圧信号Ｓ１１ｂ（図１０（Ｂ）に示される）を連続的に印加する例を説明した。しかし、操作ノブ１００にユーザの手が触れていないときに、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに第２の電圧信号Ｓ１１ｂが連続的に印加され続けると、導体１２１，１２２，１２３及び電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃの一方に電荷が偏って蓄積される。つまり、導体１２１，１２２，１２３及び電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃの一方に蓄積された電荷の量が増えすぎ、導体１２１，１２２，１２３と電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃとの間の電位差が一定値を超え、導体１２１，１２２，１２３と電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃとの間で放電現象が発生する場合がある。放電現象が発生すると、電流が保護膜１５に流れることによって、保護膜１５が損傷するおそれがある。実施の形態２では、導体１２１，１２２，１２３と電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃとの間における放電現象の発生を防止する例を説明する。
【００７２】
図１１は、実施の形態２に係るタッチパネル入力システム２において、タッチパネル装置２０の電極アレイ１４に印加される電圧信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３と、電圧信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３が印加される電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃの位置を示す模式図である。図１１において、図８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。
【００７３】
図１１に示されるように、タッチパネル入力システム２は、タッチパネル装置２０と、操作ノブ１００とを有する。実施の形態２に係るタッチパネル装置２０の機能ブロックは、図４に示されるものと同様である。また、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５に示されるものと同様である。したがって、実施の形態２では、図４及び図５も参照する。
【００７４】
タッチパネル装置２０の電極制御部２２は、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに蓄積された電荷を解放させるために、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃを接地させる（つまり、グランドに接続させる）時間帯Ａ２，Ａ１，Ａ３を設ける。例えば、図１１に示されるように、電極制御部２２は、複数の電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃのそれぞれを、周期的に接地させる。また、図１１では、例えば、電極制御部２２は、複数の電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃのそれぞれを、接地させる時間帯Ａ２，Ａ１，Ａ３が互いにずれるように電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに電圧信号Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を印加する。これにより、放電現象の発生を防止することができる。なお、操作ノブ１００とタッチパネル１１との間に吸着力を発生させるためには、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３のうち少なくとも１つ以上の導体に電圧を印加する必要があるため、実施の形態２に係る操作ノブ１００は、２つ以上の導体を有する必要がある。
【００７５】
図１２は、実施の形態２に係るタッチパネル入力システム２の構成を示す回路図である。図１２において、図６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６に示される符号と同じ符号が示されている。図１２に示されるように、タッチパネル入力システム２は、増幅部２２ｂと電極１４ａとの間にスイッチＳＷ３２を更に有する点で、図６に示されるタッチパネル入力システム１と異なる。
【００７６】
スイッチＳＷ３２は、電極１４ａを電極制御部２２又はグランドＧＮＤに接続させるスイッチである。スイッチＳＷ３２が第１の端子Ｐ１に接続し、かつ、スイッチＳＷ１がＯＮ状態であるとき、電極１４ａに電圧信号Ｓ１１が印加される。スイッチＳＷ３２が第２の端子Ｐ２に接続しているとき、電極１４ａはグランドに接続される。このとき、スイッチＳＷ１がＯＮ状態であっても、電極１４ａに電圧信号Ｓ１１は印加されない。
【００７７】
タッチパネル装置２０の動作は、図９のフローチャートのものと同様である。ただし、ステップＳＴ１８及びステップＳＴ２０において、導体１２１，１２２，１２３の一部に対応する電極１４ａと、グランドに接続される電極１４ａとを選択する。なお、タッチパネル装置２０が、静電容量方式のタッチパネルを有する場合、電極１４ａに蓄積された電荷はタッチ位置の検出に対しても影響を与えるおそれがある。そのため、タッチパネル装置２０は、電極１４ａをグランドに接続させる処理を行って電荷が解放された後に、タッチ位置の検出、及び電極１４ａへの電圧信号の印加を実行する処理を行ってもよい。
【００７８】
〈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、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃをグランドに接続させる時間帯を設けることによって、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃに蓄積された電荷を解放させることができるため、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３と電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃとの間で放電現象が発生することを防止できる。
【００７９】
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。
【００８０】
《実施の形態３》
上記実施の形態１及び２では、操作ノブ１００を用いた入力操作が行われる前の時点から、導体１２１，１２２，１２３と電極１４ａとの間にクーロン力Ｆｃを発生させる例を説明した。しかし、ユーザの手が操作ノブ１００に触れたとき、導体１２１，１２２，１２３がユーザに接続されて電荷の一部がユーザへと流れて、導体１２１，１２２，１２３と電極１４ａとの間のクーロン力Ｆｃが弱くなりすぎるおそれがある。実施の形態３では、ユーザの手が操作ノブ１００に触れているときでも、導体１２１，１２２，１２３と電極１４ａとの間のクーロン力Ｆｃの低下を抑制する例を説明する。
【００８１】
〈実施の形態３の構成〉
実施の形態３に係るタッチパネル入力システムは、タッチパネル装置３０と、操作ノブ１００とを有する。なお、実施の形態３に係るに係る操作ノブ１００の構成は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるものと同様であるため、実施の形態１に係る操作ノブ１００と同一の符号が付されている。
【００８２】
図１３は、実施の形態３に係るタッチパネル装置３０の構成を示す機能ブロック図である。図１３において、図４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４に示される符号と同じ符号が示されている。図１３に示されるように、タッチパネル装置３０は、ノブタッチ判定部３３を更に有する点において、実施の形態１又は２に係るタッチパネル装置１０と異なる。ノブ導体位置判定部２１、電極制御部２２、及びノブタッチ判定部３３は、図５に示される制御部５０を構成する。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５に示されるものと同様である。
【００８３】
ノブタッチ判定部３３は、導体１２１，１２２，１２３の位置における静電容量の変化の検出値から、操作ノブ１００にユーザの手が接触しているか否かの判定を行う。ノブタッチ判定部３３は、操作ノブ１００にユーザの手が接触していると判定したとき、導体１２１，１２２，１２３の位置における静電容量の変化の検出値を電極制御部２２に出力する。
【００８４】
図１４（Ａ）は、実施の形態３に係るタッチパネル入力システム３において、操作ノブ１００にユーザの手が触れていない状態を示す斜視図である。図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）に示されるタッチパネル装置３０の電極アレイに印加される電圧信号Ｓ１１の波形の一例を示す図である。図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、操作ノブ１００にユーザの手が触れていないときには、タッチパネル装置３０の電極アレイには、予め設定された振幅を有する電圧信号Ｓ１１が、例えば、連続的に印加される。
【００８５】
図１４（Ｃ）は、タッチパネル入力システム３において、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れている状態を示す斜視図である。図１４（Ｄ）は、図１４（Ｃ）に示されるタッチパネル装置３０の電極アレイに印加される電圧信号Ｓ３１の波形の一例を示す図である。図１４（Ｃ）及び（Ｄ）に示されるように、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れているとき、タッチパネル装置３０の電極アレイには、図１４（Ｂ）に示される電圧信号Ｓ１１を補正した補正後の電圧信号Ｓ３１が印加される。
【００８６】
補正後の電圧信号Ｓ３１の振幅は、補正前の電圧信号Ｓ１１の振幅よりも大きい。電極制御部２２は、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが接触している期間、つまり、タッチセンサ１３ａの静電容量が予め定められた閾値を超えている期間では、電極アレイに印加する電圧信号の値を大きくする。よって、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが接触したときに印加される電圧の値は、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが接触する前に印加される電圧の値よりも大きい。これにより、電極アレイに蓄積される電荷、及び操作ノブ１００の導体に蓄積される電荷の量が増加するため、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れているときでも、操作ノブ１００の導体と電極アレイとの間のクーロン力の減少を抑制することができる。
【００８７】
タッチパネル装置３０の動作は、図９のフローチャートのものと同様である。ただし、ステップＳＴ１８において、電極制御部２２は、導体１２１，１２２，１２３に対応する電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃと、電極群１４ａａ，１４ａｂ，１４ａｃのうち補正後の電圧信号Ｓ３１を印加する１つ以上の電極群とを選択する。また、ステップＳＴ１９において、電極制御部２２は、補正後の電圧信号Ｓ３１を印加する。
【００８８】
〈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、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れているときに電極アレイに印加される電圧を、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れる前の電圧よりも大きくすることによって、ユーザの手Ｈが操作ノブ１００に触れたときに発生するクーロン力の低下を抑制することができる。
【００８９】
上記以外の点について、実施の形態３は、実施の形態１又は２と同じである。
【００９０】
《実施の形態３の変形例》
実施の形態３では、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れているときに、タッチパネル装置３０の電極アレイ１４に印加する電圧信号を補正する例を説明した。ここで、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れているとき、操作ノブ１００の導体部はグランドに接続し、導体部に蓄積された電荷は解放される。そのため、実施の形態３に係るタッチパネル装置３０の電極制御部２２は、実施の形態２で説明した放電現象を防止する制御、つまり、電極群をグランドに接地する時間帯を設ける処理を実行する必要がない。実施の形態３の変形例に係るタッチパネル装置では、操作ノブにユーザの手が触れていないときに、操作ノブの複数の導体にそれぞれ対応する複数の電極群に図１０（Ｂ）に示される第２の電圧信号Ｓ１１ｂを印加し続ける。これにより、実施の形態３の変形例に係るタッチパネル装置は、電圧信号を補正する処理を実行せずに、操作ノブの複数の導体と複数の電極群との間のクーロン力の低下を抑制することができ、ユーザに触感を安定して提示することもできる。
【００９１】
上記以外の点について、実施の形態３の変形例は、実施の形態１又は２と同じである。
【００９２】
《実施の形態４》
実施の形態３では、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れていることが検出されたときに、電極制御部２２が、電極アレイ１４に補正後の電圧信号Ｓ３１を印加する例を説明した。しかし、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れてから補正後の電圧信号Ｓ３１が印加されるまでに時間的なずれ、すなわち、タイムラグが発生するため、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３とタッチパネル１１の電極アレイ１４との間のクーロン力が発生する時点より前に、ユーザの手が操作ノブ１００に触れる可能性がある。実施の形態４では、操作ノブ１００にユーザの手が触れているときだけでなく、操作ノブ１００にユーザの手が触れる前（つまり、操作ノブ１００の近くにユーザの手Ｈが位置しているとき）から、電極アレイ１４にクーロン力を発生させる電圧信号が印加される構成について説明する。
【００９３】
〈実施の形態４の構成〉
実施の形態４に係るタッチパネル入力システム４は、タッチパネル装置４０と、操作ノブ１００とを有する。実施の形態４に係るに係る操作ノブ１００の構成は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示されるものと同様であるため、実施の形態１に係る操作ノブ１００と同一の符号が付されている。
【００９４】
図１５は、実施の形態４に係るタッチパネル装置４０の構成を概略的に示す機能ブロック図である。図１５において、図４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４に示される符号と同じ符号が示されている。なお、実施の形態４に係るタッチパネル装置４０のハードウェア構成は、図５に示されるものと同様である。よって、実施の形態４の以下の説明では、図４及び５を参照する。
【００９５】
図１５に示されるように、タッチパネル装置４０は、近接判定部４３を更に有する点において、実施の形態１又は２に係るタッチパネル装置１０と異なる。近接判定部４３は、タッチパネル１１におけるタッチセンサ１３ａの静電容量の検出値に基づいて、ユーザの手がタッチパネル１１の近くに位置しているか否かを判定する。近接判定部４３は、例えば、静電容量の検出値が予め定められた閾値を超えたときに、ユーザの手がタッチパネル１１の近くに位置していると判定する。近接判定部４３は、判定結果をノブ導体位置判定部２１及び電極制御部２２に出力する。電極制御部２２は、近接判定部４３での判定結果及びノブ導体位置判定部２１での判定結果を受け、タッチパネル１１の電極アレイ１４に電圧信号を印加するか否かの判定を行う。実施の形態４では、ノブ導体位置判定部２１、電極制御部２２、及び近接判定部４３は、図５に示される制御部５０を構成する。
【００９６】
次に、図１６を用いて、タッチパネル又は操作ノブに対するユーザの手の位置を検出するための回路構成について説明する。図１６において、図１２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１２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４は、スイッチＳＷ４１と、スイッチＳＷ４２と、計測器２５を更に有する点で、図１２に示されるタッチパネル入力システム２と異なる。
【００９７】
通常時は、電極制御部２２は、スイッチＳＷ１をＯＮ状態にし、スイッチＳＷ４１をＯＦＦ状態にすることによって、信号発生部２２ａから供給されるクーロン力を発生させるための電圧信号Ｓ１１を、増幅部２２ｂ、第１の端子Ｐ１を選択しているスイッチＳＷ３２を介して、電極１４ａに印加する。実施の形態４では、電極制御部２２は、例えば、一定周期毎に一定時間だけスイッチＳＷ１をＯＦＦ状態にし、スイッチＳＷ４１をＯＮ状態にすることによって、信号発生部２２ａから供給される手の位置検出用の駆動信号Ｓ１２を、増幅部２２ｂ、第１の端子Ｐ１を選択しているスイッチＳＷ３２を介して、電極アレイ１４に印加する。このとき、操作ノブ１００にユーザの手が近づくと、操作ノブ１００の導体１２１を介して、電極アレイ１４において検出される静電容量が変化するため、電極制御部２２は、操作ノブ１００の近くにユーザの手が位置していることを検出できる。
【００９８】
電極１４ａは、スイッチＳＷ４２を介して計測器（例えば、Ａ／Ｄコンバータ）４５に接続されている。計測器２５は、操作ノブ１００に手が近づいたときに、駆動信号Ｓ１２の印加によって電極１４ａに蓄積された電荷の量に基づいて、電極１４ａにおいて検出される静電容量を計測する。電極制御部２２は、例えば、一定周期毎に一定時間だけスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ４１及びスイッチＳＷ３２をＯＦＦ状態にし、スイッチＳＷ４２をＯＮ状態にすることによって、計測器２５に静電容量を計測させる。
【００９９】
次に、図１７（Ａ）〜（Ｄ）を用いて、タッチパネル装置４０が、操作ノブ１００の近くにユーザの手Ｈが位置しているときに検出されるタッチパネル１１における静電容量の変化ついて説明する。図１７（Ａ）及び（Ｂ）では、操作ノブ１００からユーザの手Ｈが離れているが、操作ノブ１００の近くに手Ｈが位置している状態が示されている。
【０１００】
図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）に示されるように、操作ノブ１００の近くにユーザの手Ｈが位置しているときに、タッチパネル１１が検出する静電容量の検出値を示す図である。図１７（Ｄ）は、図１７（Ｃ）に示される図を＋Ｚ軸側から見た平面図である。図１７（Ｃ）及び（Ｄ）に示される四角錘台４５の＋Ｚ軸方向の高さは、タッチパネル１１のＸＹ座標の各点における静電容量の値を示している。図１７（Ｄ）における四角錘台４５状の等高線４５ａ，４５ｂ，４５ｃのそれぞれは、静電容量の等しい位置を示している。図１７（Ｃ）及び（Ｄ）に示されるように、操作ノブ１００及びタッチパネル１１からユーザの手Ｈが離れていた場合でも、上述した通り、電極アレイ１４に駆動信号Ｓ１２が印加されているときには、タッチパネル１１におけるユーザの手Ｈと対向する領域において静電容量が変化している。
【０１０１】
〈実施の形態４の動作〉
次に、タッチパネル装置４０の動作について説明する。図１８は、タッチパネル装置４０の動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
まず、ステップＳＴ４１において、制御部５０は、起動後にステップＳＴ４２〜ＳＴ６６の処理を繰り返すループ処理を開始する。なお、ステップＳＴ４１〜ＳＴ４９及びステップＳＴ５１〜ＳＴ５６に示されるループ処理は、操作ノブ１００にユーザの手が触れる前に実行される処理である。
【０１０３】
ステップＳＴ４２において、ノブ導体位置判定部２１は、タッチパネル１１における静電容量の変化の検出値に基づいて、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置を判定する。
【０１０４】
ステップＳＴ４３において、近接判定部４３は、電極アレイ１４に駆動信号Ｓ１２を印加したときに得られた静電容量の変化の検出値に基づいて、手Ｈの位置情報を検出し、タッチパネル１１の近くにユーザの手Ｈが位置しているか否かを判定する。
【０１０５】
ステップＳＴ４４において、近接判定部４３は、タッチパネル１１の近くにユーザの手Ｈが位置していることを検出した場合（つまり、ステップＳＴ４４においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ４５へ進める。そうでない場合（つまり、ステップＳＴ４４においてＮｏの場合）、近接判定部４３は、処理をステップＳＴ４１Ａに示されるループ処理の最後に進める。
【０１０６】
ステップＳＴ４５において、近接判定部４３は、検出した手Ｈの位置情報を通知し、記憶装置（例えば、図５に示されるメモリ５１）に記憶させる。
【０１０７】
ステップＳＴ４６において、近接判定部４３は、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置情報と手Ｈの位置情報とに基づいて、操作ノブ１００の近くにユーザの手Ｈが位置しているか否かを判定する。
【０１０８】
ステップＳＴ４７において、近接判定部４３は、操作ノブ１００の近くにユーザの手Ｈが位置していると判定した場合（つまり、ステップＳＴ４７においてＹｅｓの場合）、処理をステップＳＴ５１へ進める。そうでない場合、近接判定部４３は、処理をステップＳＴ４８へ進める。
【０１０９】
ステップＳＴ４８において、電極制御部２２は、電極アレイ１４の複数の電極１４ａから、手Ｈの位置情報に対応する電極を選択する。電極制御部２２は、例えば、複数の電極１４ａのうちユーザの手Ｈと対向する位置に配置された１つ以上の電極を選択する。
【０１１０】
ステップＳＴ４９において、電極制御部２２は、ステップＳＴ４８で選択した電極に、図１０（Ａ）に示される第１の電圧信号Ｓ１１ａを印加する。
【０１１１】
ステップＳＴ５１において、制御部５０は、ステップＳＴ５２〜ＳＴ５６の処理を繰り返す処理を実行する。ステップＳＴ５１〜ＳＴ５１Ａに示されるループ処理は、ユーザの手Ｈが操作ノブ１００の近くにあるときに実行される処理である。ステップＳＴ５２〜ＳＴ５４の処理は、予め決められた回数、実行された場合に終了する。
【０１１２】
ステップＳＴ５２において、ノブ導体位置判定部２１は、タッチパネル１１における静電容量の変化の検出値に基づいて、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置を判定する。
【０１１３】
ステップＳＴ５３において、ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置とタッチパネル１１における静電容量の変化の検出値とに基づいて、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れたか否かを判定する。
【０１１４】
ステップＳＴ５４において、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが触れている場合（つまり、ステップＳＴ５４においてＹｅｓの場合）、ノブ導体位置判定部２１は、処理をステップＳＴ６１へ進める。そうでない場合（つまり、ステップＳＴ５４においてＮｏの場合）、ノブ導体位置判定部２１は、処理をステップＳＴ５５へ進める。
【０１１５】
ステップＳＴ５５〜ステップＳＴ５６は、図９に示されるステップＳＴ２０〜ＳＴ２１と同一である。
【０１１６】
ステップＳＴ６１において、制御部５０は、ステップＳＴ６２〜ＳＴ６６の処理を繰り返すループ処理を開始する。ステップＳＴ６１〜ＳＴ６１Ａに示されるループ処理は、操作ノブ１００にユーザの手が接触したときに実行される処理である。
【０１１７】
ステップＳＴ６２において、ノブ導体位置判定部２１は、タッチパネル１１における静電容量の変化の検出値に基づいて、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置を判定する。また、ノブ導体位置判定部２１は、検出した導体１２１，１２２，１２３の位置と記憶装置に記憶されている導体１２１，１２２，１２３の位置とに基づいて、操作ノブ１００が移動しているか否かを判定する。
【０１１８】
ステップＳＴ６３〜ＳＴ６４は、図９に示されるステップＳＴ１８〜ＳＴ１９と同一である。
【０１１９】
ステップＳＴ６５において、ノブ導体位置判定部２１は、操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の位置と静電容量の変化の検出値とに基づいて、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが接触しているか否かについて判定する。
【０１２０】
ステップＳＴ６６において、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが接触している場合（つまり、ステップＳＴ６６においてＹｅｓの場合）、ノブ導体位置判定部２１は、処理をステップＳＴ６１Ａに示されるループ処理の最後に進める。そうでない場合（つまり、ステップＳＴ６６においてＮｏの場合）、ノブ導体位置判定部２１は、処理をステップＳＴ４１へ進める。
【０１２１】
〈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、近接判定部４３によって、操作ノブ１００の近くにユーザの手Ｈが位置していると判定されたときに、電極制御部２２は電極アレイにクーロン力を発生させるための電圧信号を印加する。つまり、操作ノブ１００にユーザの手Ｈが接触する前の時点から、導体１２１と電極アレイ１４との間のクーロン力を発生させることができる。
【０１２２】
上記以外の点について、実施の形態４は、実施の形態１から３のいずれかと同じである。
【０１２３】
《実施の形態５》
実施の形態１〜４では、導体１２１，１２２，１２３と電極アレイ１４との間にクーロン力を発生させる例を説明した。実施の形態５では、操作ノブ１００に保護膜１５の表面１５ａに吸着する吸盤が取り付けられる例を説明する。
【０１２４】
実施の形態５に係るタッチパネル入力システムは、タッチパネル装置と、操作ノブ５００とを有する。実施の形態５に係るタッチパネル装置の機能ブロックは、図４に示されるものと同様である。また、実施の形態５に係るタッチパネル装置のハードウェア構成は、図５に示されるものと同様である。よって、実施の形態５の以下の説明では、図４及び５を参照する。
【０１２５】
〈実施の形態５の構成〉
図１９（Ａ）は、実施の形態５に係る操作ノブ５００の構成を概略的に示す分解斜視図である。図１９（Ｂ）は、操作ノブ５００の構成を概略的に示す下面図である。図１９（Ａ）及び（Ｂ）において、図２（Ａ）及び（Ｂ）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２（Ａ）及び（Ｂ）に示される符号と同じ符号が示されている。なお、図１９（Ａ）では、図２（Ａ）に示される支持部材１４０の図示が省略されている。
【０１２６】
図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、操作ノブ５００は、吸盤５５１，５５２，５５３と、吸盤５５１，５５２，５５３を固定する固定部材５６０を更に有する点で、実施の形態１〜４に係る操作ノブ１００と異なる。吸盤５５１，５５２，５５３は、導通部１３０の内部に配置される。吸盤５５１，５５２，５５３は、弾性体、例えば、ゴムによって形成されている。操作ノブ５００がタッチパネル上に置かれたとき、吸盤５５１，５５２，５５３は、保護膜１５の表面に吸着する。これにより、操作ノブ５００とタッチパネル１１との間の静止摩擦力を更に大きくすることができる。
【０１２７】
吸盤５５１，５５２，５５３は、予め決められた複数の位置に配置されている。図１９（Ｂ）に示されるように、３個の吸盤５５１，５５２，５５３は、互いに同じ距離離れた位置に配置されることが望ましい。つまり、実施の形態５において、３個の吸盤５５１，５５２，５５３のうちの互いに隣り合う２個の吸盤の間の距離は等しい。言い換えれば、３つの吸盤５５１，５５２，５５３は、正三角形の３つの頂点位置にそれぞれ配置される。なお、吸盤の数は、３個に限られず、２個以下又は４個以上であってもよい。
【０１２８】
固定部材５６０は、吸盤５５１，５５２，５５３と導通部１３０との間に配置される。固定部材５６０は、例えば、円筒状の壁部５６０ａによって構成される。
【０１２９】
実施の形態５に係るタッチパネル装置の動作は、図９のフローチャートに示されるものと同様である。ただし、ステップＳＴ１９において、タッチパネル装置の電極制御部２２は、電極アレイの複数の電極のうち吸盤５５１，５５２，５５３の位置に対応する位置（例えば、吸盤５５１，５５２，５５３と対向する位置）に配置された電極に第１の電圧信号Ｓ１１ａを印加してもよい。これにより、吸盤５５１，５５２，５５３と電極との間にも操作ノブ５００を保護膜に引き寄せるクーロン力を発生させることができる。これにより、操作ノブ５００とタッチパネルとの間の静止摩擦力を更に大きくすることができる。
【０１３０】
また、ステップＳＴ１９において、電極制御部２２は、電極アレイにおける吸盤５５１，５５２，５５３の中心に対応する領域に第１の電圧信号Ｓ１１ａを印加した後に、電極アレイにおける吸盤５５１，５５２，５５３の外側に対応する領域に第１の電圧信号Ｓ１１ａを印加する処理を行ってもよい。これにより、吸盤５５１，５５２，５５３と保護膜１５との間の空気を抜くような制御を行うことができ、吸盤５５１，５５２，５５３の吸着力を強めることができる。これにより、操作ノブ５００とタッチパネルとの間の静止摩擦力を更に大きくすることができる。
【０１３１】
〈実施の形態５の効果〉
以上に説明したように、実施の形態５によれば、操作ノブ５００が、保護膜の表面に吸着する吸盤５５１，５５２，５５３を有することで、操作ノブ５００とタッチパネルとの間の静止摩擦力を更に大きくすることができる。したがって、操作ノブ１００を用いた入力操作が行われるときに、タッチパネル１１上で操作ノブ１００がユーザの意に反して移動することによる誤操作の発生が防止される。
【０１３２】
また、実施の形態５によれば、電極制御部２２は、操作ノブ５００の吸盤５５０と対向する位置に配置された電極にも電圧信号を印加することで、導体１２１，１２２，１２３と電極との間に加えて、吸盤５５１，５５２，５５３と電極との間にも操作ノブを保護膜に引き寄せるクーロン力を発生させる。これにより、吸盤５５１，５５２，５５３の吸着力が高まるため、操作ノブ５００とタッチパネルとの間の静止摩擦力を更に大きくすることができる。
【０１３３】
《実施の形態６》
実施の形態１から５では、操作ノブ１００，５００の導体１２１，１２２，１２３の位置における静電容量を検出し、導体１２１，１２２，１２３と電極１４ａとの間にクーロン力を発生させる例を説明した。ここで、操作ノブ１００，５００とタッチパネル１１との間に十分に大きな静止摩擦力を確保するために、導体１２１，１２２，１２３におけるタッチパネル１１との接触面の面積を大きくすることが考えられる。しかし、導体１２１，１２２，１２３における接触面の面積を大きくすると、第１の導体１２１，１２２，１２３とタッチパネル１１のタッチ面との接触領域における静電容量の検出精度が低下し、操作ノブ６００の位置検出精度が低下する場合がある。実施の形態６では、操作ノブ６００とタッチパネル１１との間に十分に大きな静止摩擦力に確保しつつ、操作ノブ６００の位置検出精度を向上させる例を説明する。
【０１３４】
実施の形態６に係るタッチパネル入力システムは、タッチパネル装置と、操作ノブ６００とを有する。実施の形態６に係るタッチパネル装置の機能ブロックは、図４に示されるものと同様である。実施の形態６に係るタッチパネル装置のハードウェア構成は、図５に示されるものと同様である。よって、実施の形態６の以下の説明では、図４及び５を参照する。
【０１３５】
図２０（Ａ）は、実施の形態６に係る操作ノブ６００の構成を概略的に示す斜視図である。図２０（Ｂ）は、操作ノブ６００の構成を概略的に示す下面図である。図２０（Ｃ）は、操作ノブ６００の内部構造を概略的に示す側面図である。図２０（Ａ）〜（Ｃ）において、図２（Ａ）〜（Ｃ）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２（Ａ）〜（Ｃ）に示される符号と同じ符号が示されている。なお、図２０（Ａ）及び（Ｂ）では、図２（Ａ）に示される支持部材１４０の図示が省略されている。
【０１３６】
〈実施の形態６の構成〉
図２０（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、操作ノブ６００は、第１の導体部としての触感提示用導体部６２０と、第２の導体部としての位置検出用導体部６５０とを有している。触感提示用導体部６２０は、タッチパネルの電極アレイに電圧が印加されたときに電荷が蓄積される導体部である。位置検出用導体部６５０は、操作ノブ１００の位置を検出するために用いられる導体部であり、タッチパネルの電極アレイに電圧信号が印加されたときに電荷が蓄積されない導体部である。
【０１３７】
触感提示用導体部６２０は、複数の第１の導体としての複数（実施の形態６では、３つ）の触感提示用導体６２１，６２２，６２３を有している。触感提示用導体６２１，６２２，６２３は、把持部１１０の内部に取り付けられている。触感提示用導体６２１，６２２，６２３は、例えば、柱状の部材である。
【０１３８】
位置検出用導体部６５０は、複数の第２の導体としての複数（実施の形態６では、３つ）の位置検出用導体６５１，６５２，６５３を有している。位置検出用導体６５１，６５２，６５３は、把持部１１０の内部に取り付けられている。位置検出用導体６５１，６５２，６５３は、例えば、柱状の部材である。位置検出用導体６５１，６５２，６５３は、例えば、金属材料又は導電性を有する樹脂材料によって形成される。位置検出用導体６５１，６５２，６５３は、互いに導通している。
【０１３９】
位置検出用導体６５１，６５２，６５３の下面６５１ａ，６５２ａ，６５３ａの面積は、触感提示用導体６２１，６２２，６２３の下面６２１ａ，６２２ａ，６２３ａの面積よりも小さい。つまり、位置検出用導体６５１，６５２，６５３とタッチパネルのタッチ面との接触面積は、触感提示用導体６２１，６２２，６２３とタッチパネルのタッチ面との接触面積よりも小さい。操作ノブ６００が位置検出用導体６５１，６５２，６５３を有していることによって、触感提示用導体６２１，６２２，６２３の下面の面積を実施の形態１に係る操作ノブ１００の導体１２１，１２２，１２３の面積よりも大きくすることができる。これにより、実施の形態６では、触感提示用導体６２１，６２２，６２３と保護膜１５との接触面積を増加させることができるため、操作ノブ６００とタッチパネル１１との間の静止摩擦力を大きくすることができる。また、操作ノブ６００が位置検出用導体６５１，６５２，６５３を有していることによって、触感提示用導体６２１，６２２，６２３を把持部１１０に接触させなくてもよい。つまり、触感提示用導体６２１，６２２，６２３を互いに導通させなくてもよい。
【０１４０】
３つの位置検出用導体６５１，６５２，６５３は、予め決められた複数の位置に配置されている。３つの位置検出用導体６５１，６５２，６５３はそれぞれ、例えば、正三角形の３つの頂点位置に配置されている。
【０１４１】
操作ノブ６００の位置判定の処理は、図９のフローチャートに示されるものと同様である。ただし、ステップＳＴ１３において、ノブ導体位置判定部２１は、タッチパネル１１から通知された全てのタッチ情報の組み合わせから、触感提示用導体６２１，６２２，６２３の位置であることを示す条件を満たす組み合わせと、位置検出用導体６５１，６５２，６５３の位置であること示す条件を満たす組み合わせが存在するか否かを判定する。また、ステップＳＴ１５において、ノブ導体位置判定部２１は、位置検出用導体６５１，６５２，６５３の位置であること示す条件を満たしたタッチ情報の組み合わせから、操作ノブ１００の位置を判定する。また、ステップＳＴ１８〜ＳＴ２１では、電極制御部２２は、触感提示用導体６２１，６２２，６２３の位置に対応する位置に配置された電極群に電圧信号を印加する。
【０１４２】
なお、ステップＳＴ１３において、ノブ導体位置判定部２１は、例えば、位置検出用導体６５１，６５２，６５３の位置と触感提示用導体６２１，６２２，６２３の位置との対応関係に基づいて、操作ノブ６００の有無を検出してもよい。例えば、ノブ導体位置判定部２１は、３つの位置検出用導体６５１，６５２，６５３のそれぞれが、３つの触感提示用導体６２１，６２２，６２３のそれぞれよりも操作ノブ６００の中心に対して外側（又は、内側）に配置されているか否かによって、操作ノブ６００の有無を判定してもよい。
【０１４３】
また、３つの触感提示用導体６２１，６２２，６２３が互いに導通していない構成では、タッチパネル１１における静電容量の検出値が小さく、触感提示用導体６２１，６２２，６２３の位置の検出精度が低下する場合がある。この場合、ステップＳＴ１３において、ノブ導体位置判定部２１は、３つの位置検出用導体６５１，６５２，６５３の位置（つまり、上述した正三角形の３つの頂点位置）を探索し、探索した位置検出用導体６５１，６５２，６５３の位置に基づいて、触感提示用導体６２１，６２２，６２３の位置を推定してもよい。
【０１４４】
〈実施の形態６の効果〉
以上のように、実施の形態６によれば、操作ノブ６００は、クーロン力を発生させる電荷が蓄積される触感提示用導体６２１，６２２，６２３とは別に、操作ノブ６００の位置の検出のために用いられる位置検出用導体６５１，６５２，６５３を有している。これにより、触感提示用導体６２１，６２２，６２３の下面６２１ａ，６２２ａ，６２３ｃの面積を大きくすることができる。したがって、操作ノブ６００とタッチパネル１１との間に十分に大きな静止摩擦力を確保しつつ、操作ノブ６００の位置検出精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１４５】
１、２、３、４  タッチパネル入力システム、  １０、２０、３０、４０  タッチパネル装置、  １１  タッチパネル、  １３  タッチセンサアレイ、  １３ａ  タッチセンサ、  １４  電極アレイ（電極部）、  １４ａ  電極、  １５  保護膜、  １５ａ  表面、  ２１  ノブ導体位置判定部、  ２２  電極制御部、  ２２ａ  信号発生部、  ２２ｂ  増幅部、  ３３  ノブタッチ判定部、  ４３  近接判定部、  １００、５００、６００  操作ノブ、  １２０、６２０  第１の導体部、  １２１、１２２、１２３、６２１、６２２、６２３  導体、  ５５１、５５２、５５３  吸盤、  ６５０  第２の導体部、  Ｆｃ  クーロン力、  Ｓ１１  電圧信号（電圧）、  Ｓ１２  駆動信号。
【図１】
2021130990.tif 000003
【図２】
2021130990.tif 000004
【図３】
2021130990.tif 000005
【図４】
2021130990.tif 000006
【図５】
2021130990.tif 000007
【図６】
2021130990.tif 000008
【図７】
2021130990.tif 000009
【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】
2021130990.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月8日(2020.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有し、前記表面上における前記操作ノブの位置を前記操作ノブの位置に応じて変化する静電容量に基づいて検出するタッチパネルと、
前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させる電極制御部と、を有する
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記電極部は、前記保護膜に沿う方向に配列された複数の電極を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記電極制御部は、前記複数の電極のうち前記操作ノブの位置に対応する位置に配置された電極に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記電極部は、前記保護膜に沿う方向に配列された複数の電極を有し、
前記電極制御部は、前記操作ノブを用いた入力操作が行われる前から、前記複数の電極のうち前記操作ノブの位置に対応する位置に配置された電極に前記電圧信号の印加を開始している
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記タッチパネルは、前記操作ノブの位置における前記静電容量を検出するタッチセンサアレイを更に有し、
前記電極部は、前記タッチパネルの厚み方向において、前記タッチセンサアレイと前記保護膜との間に配置される
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
前記電極制御部は、前記タッチセンサアレイが検出する前記静電容量が予め決められた閾値を超えるまで、前記電極部に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項５に記載のタッチパネル装置。
【請求項７】
前記電極制御部は、前記静電容量が前記閾値を超えている期間では、前記電極部に前記電圧信号を断続的に印加する
ことを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル装置。
【請求項８】
前記電極制御部は、前記静電容量が前記閾値を超えている期間では、前記電極部に印加する前記電圧信号の値を大きくする
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のタッチパネル装置。
【請求項９】
前記電極制御部は、前記タッチパネルにおける静電容量の変化を検出するための駆動信号を発生する信号発生部と、前記駆動信号を増幅する増幅部とを有する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項１０】
前記電極制御部は、前記電極部を接地させる時間帯を設ける
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のタッチパネル装置と、
前記タッチパネル装置における入力操作を支援する前記操作ノブと、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１２】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に接触する第１の導体部を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１３】
前記第１の導体部は、複数の導体を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１４】
前記複数の導体は、弾性体で形成されている
ことを特徴とする請求項１３に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１５】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に吸着する吸盤を更に有する
ことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１６】
前記吸盤は、他の導体部であり、
前記電極制御部は、前記電極部に前記電圧信号を印加して、前記電極部に前記吸盤を前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる
ことを特徴とする請求項１５に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１７】
前記電極制御部は、前記電極部における前記吸盤の中心に対応する領域に前記電圧信号を印加した後に前記電極部における前記吸盤の外側に対応する領域に前記電圧信号を印加する
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】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に接触する第２の導体部を更に有し、
前記タッチパネルは、前記タッチパネルにおける前記第２の導体部に対応する領域における静電容量に基づいて前記操作ノブの位置を検出し、
前記電極制御部は、前記電極部における前記第１の導体部に対応する領域に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１９】
保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有するタッチパネルと、電極制御部とを有するタッチパネル装置の制御方法であって、
前記タッチパネルが、前記表面上における前記操作ノブの位置を前記操作ノブの位置に応じて変化する静電容量に基づいて検出するステップと、
前記電極制御部が、前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させるステップと
を有するタッチパネル装置の制御方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のタッチパネル装置の制御方法におけるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本開示の一態様に係るタッチパネル装置は、保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有し、前記表面上における前記操作ノブの位置を前記操作ノブの位置に応じて変化する静電容量に基づいて検出するタッチパネルと、前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させる電極制御部と、を有する。
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月12日(2020.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有し、前記表面上における前記操作ノブの位置を前記操作ノブの位置に応じて変化する静電容量に基づいて検出するタッチパネルと、
前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させる電極制御部と、を有し、
前記電極制御部は、前記電極部を接地させる時間帯を設ける
ことを特徴とするタッチパネル装置。
【請求項２】
前記電極部は、前記保護膜に沿う方向に配列された複数の電極を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項３】
前記電極制御部は、前記複数の電極のうち前記操作ノブの位置に対応する位置に配置された電極に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項２に記載のタッチパネル装置。
【請求項４】
前記電極部は、前記保護膜に沿う方向に配列された複数の電極を有し、
前記電極制御部は、前記操作ノブを用いた入力操作が行われる前から、前記複数の電極のうち前記操作ノブの位置に対応する位置に配置された電極に前記電圧信号の印加を開始している
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項５】
前記電極部は、前記保護膜に沿う方向に配列された複数の電極を有し、
前記電極制御部は、前記電極部を接地させる時間帯において、前記複数の電極のそれぞれを接地させる時間帯が互いにずれるように前記複数の電極のそれぞれに前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項１に記載のタッチパネル装置。
【請求項６】
前記タッチパネルは、前記操作ノブの位置における前記静電容量を検出するタッチセンサアレイを更に有し、
前記電極部は、前記タッチパネルの厚み方向において、前記タッチセンサアレイと前記保護膜との間に配置される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項７】
前記電極制御部は、前記タッチセンサアレイが検出する前記静電容量が予め決められた閾値を超えるまで、前記電極部に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項６に記載のタッチパネル装置。
【請求項８】
前記電極制御部は、前記静電容量が前記閾値を超えている期間では、前記電極部に前記電圧信号を断続的に印加する
ことを特徴とする請求項７に記載のタッチパネル装置。
【請求項９】
前記電極制御部は、前記静電容量が前記閾値を超えている期間では、前記電極部に印加する前記電圧信号の値を大きくする
ことを特徴とする請求項７又は８に記載のタッチパネル装置。
【請求項１０】
前記電極制御部は、前記タッチパネルにおける静電容量の変化を検出するための駆動信号を発生する信号発生部と、前記駆動信号を増幅する増幅部とを有する
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のタッチパネル装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載のタッチパネル装置と、
前記タッチパネル装置における入力操作を支援する前記操作ノブと、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１２】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に接触する第１の導体部を有する
ことを特徴とする請求項１１に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１３】
前記第１の導体部は、複数の導体を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１４】
前記複数の導体は、弾性体で形成されている
ことを特徴とする請求項１３に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１５】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に吸着する吸盤を更に有する
ことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１６】
前記吸盤は、他の導体部であり、
前記電極制御部は、前記電極部に前記電圧信号を印加して、前記電極部に前記吸盤を前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる
ことを特徴とする請求項１５に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１７】
前記電極制御部は、前記電極部における前記吸盤の中心に対応する領域に前記電圧信号を印加した後に前記電極部における前記吸盤の外側に対応する領域に前記電圧信号を印加する
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】
前記操作ノブは、前記保護膜の前記表面に接触する第２の導体部を更に有し、
前記タッチパネルは、前記タッチパネルにおける前記第２の導体部に対応する領域における静電容量に基づいて前記操作ノブの位置を検出し、
前記電極制御部は、前記電極部における前記第１の導体部に対応する領域に前記電圧信号を印加する
ことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載のタッチパネル入力システム。
【請求項１９】
保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有するタッチパネルと、電極制御部とを有するタッチパネル装置の制御方法であって、
前記タッチパネルが、前記表面上における前記操作ノブの位置を前記操作ノブの位置に応じて変化する静電容量に基づいて検出するステップと、
前記電極制御部が、前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させるステップと、
前記電極制御部が、前記電極部を接地させる時間帯を設けるステップと
を有するタッチパネル装置の制御方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のタッチパネル装置の制御方法におけるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本開示の一態様に係るタッチパネル装置は、保護膜と前記保護膜の表面に沿って移動する操作ノブを前記保護膜に向けて引き寄せるクーロン力を発生させる電極部とを有し、前記表面上における前記操作ノブの位置を前記操作ノブの位置に応じて変化する静電容量に基づいて検出するタッチパネルと、前記電極部に電圧信号を印加して電荷を蓄積させる電極制御部と、を有し、前記電極制御部は、前記電極部を接地させる時間帯を設ける。
【国際調査報告】
2021130990.tif 000023
2021130990.tif 000024
2021130990.tif 000025
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