特開 2021-135773 タッチ検出デバイスおよびタッチ入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-135773(P2021-135773A)

(43)【公開日】2021年9月13日

(54)【発明の名称】タッチ検出デバイスおよびタッチ入力装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20210816BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20210816BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 600

   G06F3/041 522

   G06F3/041 540

   G06F3/044 120

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2020-31834(P2020-31834)

(22)【出願日】2020年2月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000001487

【氏名又は名称】フォルシアクラリオン・エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000198

【氏名又は名称】特許業務法人湘洋内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高木 実

(72)【発明者】

【氏名】神保 三四郎

(57)【要約】      （修正有）

【課題】理想的な使用環境でなくとも、高精度なタッチ入力を受け付けることができるタッチ検出技術を提供する。
【解決手段】タッチ検出デバイス１は、タッチ操作に用いる操作板１３と、操作板に接触した圧力を超音波表面弾性波８により特定するＳＡＷ方式センサと、操作板に接触した位置を特定する座標を検出する、導電膜１５を有する静電容量方式センサと、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タッチ操作に用いる操作板と、
前記操作板に接触した圧力を超音波表面弾性波により特定するＳＡＷ方式センサと、
前記操作板に接触した位置を特定する座標を検出する静電容量方式センサと、
を備えるタッチ検出デバイス。

【請求項2】

請求項１に記載のタッチ検出デバイスであって、
前記ＳＡＷ方式センサからは前記圧力を、前記静電容量方式センサからは前記座標を、それぞれ出力するタッチ検出デバイス。

【請求項3】

請求項１または２に記載のタッチ検出デバイスであって、
前記ＳＡＷ方式センサは、前記静電容量方式センサが接触を検出しない場合に、キャリブレーションを行う、
ことを特徴とするタッチ検出デバイス。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載のタッチ検出デバイスであって、
前記ＳＡＷ方式センサは、前記操作板の表面の一方向に前記超音波表面弾性波を発生させるための超音波送信子と超音波受信子を一組備える、
ことを特徴とするタッチ検出デバイス。

【請求項5】

請求項４に記載のタッチ検出デバイスであって、
前記超音波表面弾性波により圧力を検出する前記操作板の表面に、前記超音波送信子と超音波受信子を一組備える、
ことを特徴とするタッチ検出デバイス。

【請求項6】

請求項４に記載のタッチ検出デバイスであって、
前記超音波表面弾性波により圧力を検出する前記操作板の表面と対になる裏面筐体に、前記超音波送信子と超音波受信子を一組備え、
前記裏面筐体に備えられた前記超音波送信子から発生された超音波を前記表面に導く第一の回し込みリフレクタと、該表面に導かれた超音波を前記裏面筐体の前記超音波受信子に導く第二の回し込みリフレクタと、
を備えることを特徴とするタッチ検出デバイス。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載のタッチ検出デバイスであって、
前記操作板上の所定の共通領域における接触について、前記ＳＡＷ方式センサは前記圧力を検出するとともに、前記静電容量方式センサは前記座標を検出する、
ことを特徴とするタッチ検出デバイス。

【請求項8】

タッチ操作に用いる操作板と、
前記操作板に接触した圧力を超音波表面弾性波により特定するＳＡＷ方式センサと、
前記操作板に接触した位置を特定する座標を検出する静電容量方式センサと、
少なくとも前記圧力に応じて接触入力か押下入力かを判定し、判定結果を前記座標とともに出力するデバイス制御部と、
を備えることを特徴とするタッチ入力装置。

【請求項9】

請求項８に記載のタッチ入力装置であって、
前記デバイス制御部は、前記圧力が所定の閾値以下である場合には、前記静電容量方式センサから得た前記座標を出力しない、
ことを特徴とするタッチ入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タッチ検出デバイスおよびタッチ入力装置の技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

「単一の非圧電基板の一方主面に設けられたＳＡＷタッチパネルと、前記非圧電基板の他方主面に設けられた有機ＥＬ表示部とを備え、前記ＳＡＷタッチパネルは、表面弾性波を励振する発信用トランスデューサと、表面弾性波を受信する受信用トランスデューサとを、前記非圧電基板の周縁部に備え、前記励振素子から前記受信素子へ伝播する表面弾性波の、前記受信素子での受信結果に基づいて、前記非圧電基板の一方主面上の接触位置を検出する」タッチパネルに係る技術が、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−０４８４５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような技術では、指等で圧力をかけた位置を検出して入力情報とすることができるため、コンピューターの入力用タッチパネルとして用いることができる。しかし、水滴や虫等、タッチパネルの入力面に異物が付着した場合に、これを入力として受け付けることがあり、誤入力を受け付けやすい。とくに、屋外や車載の使用環境では、屋内よりもさらに異物が付着しやすいため、使用に耐えない場合が多い。一方で、静電容量方式のタッチパネルの場合、軽く指等が触れる、あるいは触れる直前に入力として受け付けられてしまうことがある。そのため、屋外や車載等の振動が発生しやすい環境では意図しない接触入力や、ダブルタップ等の誤入力・誤操作を防ぎにくい。

【0005】

本発明の目的は、理想的な使用環境でなくとも、高精度なタッチ入力を受け付けることができる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。上記課題を解決すべく、本発明に係るタッチ検出デバイスは、タッチ操作に用いる操作板と、前記操作板に接触した圧力を超音波表面弾性波により特定するＳＡＷ方式センサと、前記操作板に接触した位置を特定する座標を検出する静電容量方式センサと、を備える。

【0007】

また、上記のタッチ検出デバイスであって、前記ＳＡＷ方式センサからは前記圧力を、前記静電容量方式センサからは前記座標を、それぞれ出力するものであってもよい。

【0008】

また、上記のタッチ検出デバイスであって、前記ＳＡＷ方式センサは、前記静電容量方式センサが接触を検出しない場合に、キャリブレーションを行うものであってもよい。

【0009】

また、上記のタッチ検出デバイスであって、前記ＳＡＷ方式センサは、前記操作板の表面の一方向に前記超音波表面弾性波を発生させるための超音波送信子と超音波受信子を一組備えるものであってもよい。

【0010】

また、上記のタッチ検出デバイスであって、前記超音波表面弾性波により圧力を検出する前記操作板の表面に、前記超音波送信子と超音波受信子を一組備える、ことを特徴とするものであってもよい。

【0011】

また、上記のタッチ検出デバイスであって、前記超音波表面弾性波により圧力を検出する前記操作板の表面と対になる裏面筐体に、前記超音波送信子と超音波受信子を一組備え、前記裏面筐体に備えられた前記超音波送信子から発生された超音波を前記表面に導く第一の回し込みリフレクタと、該表面に導かれた超音波を前記裏面筐体の前記超音波受信子に導く第二の回し込みリフレクタと、を備えるものであってもよい。

【0012】

また、上記のタッチ検出デバイスであって、前記操作板上の所定の共通領域における接触について、前記ＳＡＷ方式センサは前記圧力を検出するとともに、前記静電容量方式センサは前記座標を検出するものであってもよい。

【0013】

また、本発明に係る他のタッチ入力装置は、タッチ操作に用いる操作板と、前記操作板に接触した圧力を超音波表面弾性波により特定するＳＡＷ方式センサと、前記操作板に接触した位置を特定する座標を検出する静電容量方式センサと、少なくとも前記圧力に応じて接触入力か押下入力かを判定し、判定結果を前記座標とともに出力するデバイス制御部と、を備える。

【0014】

また、上記のタッチ入力装置であって、前記デバイス制御部は、前記圧力が所定の閾値以下である場合には、前記静電容量方式センサから得た前記座標を出力しないものであってもよい。

【発明の効果】

【0015】

本願発明によれば、理想的な使用環境でなくとも、高精度なタッチ入力を受け付けることができるタッチ検出技術を提供することが可能となる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】タッチ検出デバイスの構成例の表面および側面を示す図である。

【図2】タッチ検出デバイスの構成例の裏面を示す図である。

【図3】タッチ検出デバイスの構成例の断面を示す図である。

【図4】タッチ検出デバイスおよびデバイス制御部の機能構成例を示す図である。

【図5】タッチ検出デバイスにおける接触検出の原理を説明するための図である。

【図6】タッチ検出デバイスおよび入力受付部のハードウェア構造例を示す図である。

【図7】入力受付処理の流れを示す図である。

【図8】第二の実施形態に係るタッチ検出デバイスの構成例を示す図である。

【図9】第二の実施形態に係るタッチ検出デバイスの構成例を示す図である。

【図10】第二の実施形態に係るタッチ検出デバイスの構成例の断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明に係るタッチ検出デバイスを含むタッチ入力装置について、図面を参照して説明する。なお、図１〜図１０は、タッチ入力装置の全ての構成を示すものではなく、理解容易のため、適宜、構成の一部を省略して描いている。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。

【0018】

ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）方式センサは、接触位置と、接触圧力と、の両方を検出できる。そのため、屋外や車載等の振動や静電気等の外乱が発生しやすい環境では意図しない接触入力や、ダブルタップ等の誤入力・誤操作を防ぐのに圧力の情報を用いることができる。しかし、異物が操作板に付着することにより誤入力が想定されるため、操作板に汚れが付着しやすい環境においては、該センサ単体で入力を受け付けるのには適さないと考えられる。

【0019】

一方で、スマートフォンやタブレット、パーソナルコンピューター等の液晶画面（有機ＥＬ等を含む）の表示面に取り付けるタッチパネルは、静電容量方式センサを用いることが多い。これには様々な理由があるが、このようなタッチパネルは、接触位置を特定するのに長けているが、屋外や車載等の振動や静電気等の外乱が発生しやすい環境では意図しない接触入力や、ダブルタップ等の誤入力・誤操作を防ぎにくい。

【0020】

あるいは、屋外や車載等の環境で誤入力を避けるために、感圧式パネルを用いる場合がある。感圧式パネルは、物理的な抵抗膜が圧力により変形することを電気的に検出する仕組みであり、操作者の意図する入力のみを検出するのに適しているため誤入力を避けやすいものの、抵抗膜等の物理的変形による劣化が激しく、継続使用に課題があると考えられている。そのため、車両等の長期使用を想定する製品において採用するのは難しい。

【0021】

これらを鑑みて、接触位置と、接触圧力と、の両方を検出しつつ、屋外や車載等の振動や静電気等の外乱が発生しやすい環境でも高精度に誤入力を避け、継続使用を可能とするタッチ検出デバイスおよびこれを用いたタッチ入力装置について想到するに至った。

【0022】

図１は、第一の実施形態に係るタッチ検出デバイスの構成例の表面および側面を示す図である。図１の上部には、タッチ検出デバイス１の表面、すなわち表示面の外観が示されており、下部には、タッチ検出デバイス１の側面、すなわち表示面に直行する面から見た外観が示されている。タッチ検出デバイス１は、ベゼル２と、表示エリア３と、Ｉｎｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（Ｉ２Ｃ）コネクタ４と、を備えている。また、タッチ検出デバイス１は、側面に、裏面と表面とにまたがるように超音波の進行方向を曲げる回し込みリフレクタ９を備える。

【0023】

また、表示エリア３およびベゼル２の一部を覆うように、静電容量方式センサのタッチ操作を検出する位置検出エリア５が設けられている。そして、タッチ検出デバイスの両側面間にわたり、ＳＡＷ方式センサによる感圧エリアが設けられており、感圧エリア上限６と感圧エリア下限７とに囲まれた感圧エリアは位置検出エリア５を覆う。感圧エリアでは、ＳＡＷ方式センサで用いられる超音波表面弾性波８が操作板の表面を一方向（本図では、図右側から左側）に出力される。超音波表面弾性波８は、タッチ検出デバイス１の両端の側面に設けられた回し込みリフレクタ９間で発生する。

【0024】

図２は、タッチ検出デバイスの構成例の裏面を示す図である。タッチ検出デバイス１の裏面には、裏面筐体１０に取り付けられた超音波の送信元となる超音波送信子１１と、超音波送信子１１から送信された超音波の進路をタッチ検出デバイスの表面側に曲げて導く第一の回し込みリフレクタ９と、表面を伝達された超音波を裏面側に曲げて導く第二の回し込みリフレクタ９と、第二の回し込みリフレクタ９により導かれた超音波を受信する超音波受信子１２と、を備える。

【0025】

図３は、タッチ検出デバイスの構成例の断面を示す図である。タッチ検出デバイス１は、表面側に操作板１３を備え、操作板１３の裏に裏面筐体１０が取り付けられており、操作板１３の裏面と裏面筐体１０とに挟まれて、静電容量方式センサの導電膜１５が形成されている。そして、裏面筐体１０の両側面寄りの端に、表面側と裏面側の間を渡るよう超音波を導く回し込みリフレクタ９を備える。これにより超音波表面弾性波８は、裏面側から送信されて第一の回し込みリフレクタ９により表面に回り込み、操作板表面１４を伝って反対の端にある第二の回し込みリフレクタ９に到達する。そして、超音波表面弾性波８は裏面に回り込み受信される。そのため、操作板表面１４を指等でタッチすることで、超音波表面弾性波８の減衰が起こり、表面の接触を検出することができるようになる。また、そのタッチ操作を受け付ける領域は、操作板１３上の所定の共通領域（位置検出エリア５）における接触であり、ＳＡＷ方式センサが圧力を検出するとともに、静電容量方式センサが座標を検出することとなる。

【0026】

図４は、タッチ検出デバイスおよびデバイス制御部の機能構成例を示す図である。タッチ検出デバイス１は、接触位置の座標と、接触圧力をＩ２Ｃコネクタ４から出力する。デバイス制御部３００は、Ｉ２Ｃコネクタ４からの出力を用いて、どのような入力操作がなされたのかを特定する機能部である。

【0027】

タッチ検出デバイス１には、静電容量検出装置１００と、静電制御部１２０と、集積回路間通信部１３０と、超音波送信子２００と、超音波受信子２１０と、超音波表面弾性波制御部２２０と、が含まれる。静電容量検出装置１００は、いわゆる静電容量方式センサであり、タッチした指等による電位変化を検出してタッチ位置の座標を検出するセンサである。このセンサは、タッチ位置の検出は行うが、タッチした強さ、すなわち圧力は検出しない。

【0028】

静電制御部１２０には、駆動部１２１と、多重化部１２２と、ダイナミックレンジ調整部１２３と、ＡＤ変換部１２４と、座標演算部１２５と、が含まれる。駆動部１２１は、静電容量検出装置１００を駆動する電力、パルスを出力する。多重化部１２２は、静電容量検出装置１００から得た情報を多重化する。ダイナミックレンジ調整部１２３は、多重化された検出量のダイナミックレンジを調整して、有意な情報を抽出する。ＡＤ変換部１２４は、必要な分解能に合わせてアナログ信号を例えば６ビット以上のデジタル信号に変換する。座標演算部１２５は、デジタル信号についてエラー訂正等の演算処理を行い、座標を特定する。

【0029】

集積回路間通信部１３０は、受け取ったデータをＩ２Ｃコネクタ４による通信を行えるようにデータをシリアル変換して、出力する。具体的には、集積回路間通信部１３０は、静電制御部１２０および超音波表面弾性波制御部２２０からのデータを対象として、Ｉ２Ｃコネクタ４による通信を介して出力を行う。なお、集積回路間通信部１３０は、汎用性を考慮してＩ２Ｃコネクタ４による通信を行うが、これに限られず、他の方式による通信を行うものであってもよい。

【0030】

超音波送信子２００は、超音波を所定の周期・強度・方向で発生させる。超音波受信子２１０は、超音波送信子２００から送信された超音波を受信し、その受信時刻と強度を出力する。超音波送信子２００および超音波受信子２１０は、その間にある操作板の表面を伝わる超音波表面波の減衰度合により接触入力の圧力を検出するＳＡＷ方式センサであるといえる。なお、本実施形態においては、ＳＡＷ方式センサは、接触位置を検出する必要がないため、一対の超音波送信子２００および超音波受信子２１０により実現可能である。

【0031】

超音波表面弾性波制御部２２０には、駆動部２２１と、ダイナミックレンジ調整部２２２と、ＡＤ変換部２２３と、圧力演算部２２４と、が含まれる。駆動部２２１は、超音波送信子２００および超音波受信子２１０を駆動する電力、パルスを出力する。ダイナミックレンジ調整部２２２は、超音波受信子２１０から得た検出量のダイナミックレンジを調整して、有意な情報を抽出する。ＡＤ変換部２２３は、必要な分解能に合わせてアナログ信号を例えば６ビット以上のデジタル信号に変換する。圧力演算部２２４は、デジタル信号についてエラー訂正等の演算処理を行い、圧力を特定する。

【0032】

デバイス制御部３００には、座標特定部３１０と、押下判定部３２０と、入力情報出力部３３０と、が含まれる。座標特定部３１０は、タッチ検出デバイス１から受け付けた座標および圧力を元に、表示エリア３上の座標に変換する。タッチ検出デバイス１から出力される座標情報は、あくまで静電容量検出装置１００上の座標であるため、これを表示エリアと対応付けて有効な座標に変換する、あるいは入力を無視する等の処理を行って座標を再特定する必要があるためである。例えば、座標特定部３１０は、ベゼル２上にもタッチ検出デバイス１が設けられている場合、ベゼル２に対する入力か表示エリア３に対する入力かを切り分けて、ベゼル２に対する入力であれば無視し、表示エリア３に対する入力であれば表示エリア３の原点を中心とする写像変換を行って入力情報とする。

【0033】

押下判定部３２０は、タッチ検出デバイス１から受け付けた座標および圧力を元に、タッチ動作が規定された押下動作のいずれにあたるか判定する。具体的には、押下判定部３２０は、タッチ検出デバイス１から受け付けた圧力を所定の区分のいずれに属するか判定して、該区分を押下動作として特定する。例えば、ここでは、圧力をＳＡＷの信号強度で表すとすると、押下判定部３２０は、受け付けた信号強度が閾値「５０」以上であれば、押下動作を「非接触」と判定し、入力として無視する。あるいは、押下判定部３２０は、受け付けた信号強度が閾値「５０」未満「２５」以上であれば、すなわち比較的低い圧力での接触の場合には、押下動作を「接触」と判定し、受け付けた信号強度が「２５」未満「０」以上であれば、すなわち比較的高い圧力での接触の場合には、押下動作を「押下」と判定する。

【0034】

入力情報出力部３３０は、座標特定部３１０が特定した接触位置の座標と、押下判定部３２０が特定した押下動作と、を入力情報として外部へ出力する。ただし、押下動作が非接触である場合には、入力情報出力部３３０は、その動作に係る接触位置の座標は誤入力であるとして出力対象としない。

【0035】

図５は、タッチ検出デバイスにおける接触検出の原理を説明するための図である。タッチ検出デバイス１では、ＳＡＷ方式のセンサを圧力センサとして用いるため、その仕組みについて説明する。図５の上段には、無接触時の送受信の信号について、図５の下段には、接触時の送受信の信号についてグラフ４００が記載されている。このグラフ４００は、縦軸４０２に信号強度、横軸４０１に経過時間がプロットされている。

【0036】

ＳＡＷ方式のセンサでは、例えば、時刻ｔ_０で駆動信号が発信されて超音波送信子２００から超音波が発せられると（４１０）、操作板表面１４を表面弾性波が進行して時刻ｔ_１〜ｔ_２において超音波受信子２１０にて受信され電気信号４１１に変換される。このとき、操作板表面１４の特定の位置を指やペンなどで触れていると、当該接触部分の振動（エネルギ）は指やペンなどに吸収されるため接触による信号の減衰または欠落４１２として検出される。この信号の減衰または欠落が生じる時刻ｔ_ｐｏｓと、駆動信号の出力時刻ｔ_０との時間差に基づいて、接触位置が検出される。

【0037】

本実施形態においては、ＳＡＷ方式のセンサを圧力センサとして用いるため、この接触位置は問わない。しかし、接触部分の振動の減衰量の多寡が押下の圧力に応じて変動する点を検出しているため、圧力演算部２２４では減衰時の信号強度を圧力として出力する。すなわち、減衰時の信号強度が高ければ圧力が弱く、信号強度が低ければ圧力が高いと推定して所定の圧力の指標値へと変換して出力する。

【0038】

また、この信号強度については、汚れや表面の傷等の劣化により絶対値は変動するため、基準値からの相対量として捉えるのが望ましい。そのため、超音波表面弾性波制御部２２０は、静電容量方式のセンサである静電容量検出装置１００が接触を検出しない状態において、所定の周期でキャリブレーション、すなわち信号強度の基準値の補正を行う。

【0039】

図６は、タッチ検出デバイスおよび入力受付部のハードウェア構造例を示す図である。タッチ検出デバイス１は、静電容量方式タッチセンサ５００と、ＳＡＷ方式タッチセンサ５５０と、を含み、静電容量方式タッチセンサ５００と、ＳＡＷ方式タッチセンサ５５０と、はそれぞれバス６００にＩ２Ｃコネクタ４により接続される。そして、バス６００には、他にもＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６１０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６２０と、が接続されており、タッチ検出デバイス１も含めて相互に通信を行うことができる。

【0040】

静電容量方式タッチセンサ５００は、電力を受け取るとＹノード５０３に放出するＸノード５０２を備える静電容量検出装置５０１と、Ｘノード５０２へ電力およびパルスを供給するとともにＹノード５０３から信号を受信する静電制御装置５１０と、を含む。

【0041】

また、静電制御装置５１０には、Ｙノード５０３から受信したアナログ信号を多重化するＭＵＸ５１２と、ＭＵＸ５１２からの信号を増幅してダイナミックレンジを調整するＡＭＰ５１３と、ＡＭＰ５１３からの出力をデジタル信号に変換するＡＤＣ５１４と、デジタル信号を用いて座標を演算する座標演算子５１５と、座標をＩ２Ｃによる通信によってバス６００へ出力するＩ２Ｃ出力装置５１６と、Ｘノード５０２へパルスを供給するX:Scan Pulse Driver５１１とが含まれる。

【0042】

ＳＡＷ方式タッチセンサ５５０は、電力を受け取ると超音波受信子５５２に超音波を放出する超音波送信子５５１と、超音波送信子５５１へ電力およびパルスを供給するとともに超音波受信子５５２から信号を受信する超音波表面弾性波制御装置５６０と、を含む。

【0043】

また、超音波表面弾性波制御装置５６０には、超音波受信子５５２から受信した信号を増幅してダイナミックレンジを調整するＡＭＰ５６３と、ＡＭＰ５６３からの出力をデジタル信号に変換するＡＤＣ５６４と、デジタル信号を用いて圧力を演算する圧力演算子５６５と、圧力を示す情報をＩ２Ｃによる通信によってバス６００へ出力するＩ２Ｃ出力装置５６６と、超音波送信子５５１へパルスを供給するScan Pulse Driver５６１とが含まれる。

【0044】

上述した静電制御部１２０および集積回路間通信部１３０は、静電制御装置５１０により実現され、超音波表面弾性波制御部２２０および集積回路間通信部１３０は、超音波表面弾性波制御装置５６０により実現される。また、デバイス制御部３００は、ＣＰＵ６１０により実現される。

【0045】

ただし、本発明はこれらのハードウェア実装例に限定されるものではなく、他の実装例によって実現されるものであってもよい。

【0046】

図７は、入力受付処理の流れを示す図である。入力受付処理は、デバイス制御部３００において所定の周期（例えば、１秒間に３０回等）で実施される。

【0047】

まず、座標特定部３１０は、静電制御部１２０から座標情報を取得する（ステップＳ００１）。そして、座標特定部３１０は、座標を特定する（ステップＳ００２）。具体的には、座標特定部３１０は、ステップＳ００１にて取得した座標が、適正な範囲の値である場合には座標を特定し、そうでない場合にはその座標を特定しない。

【0048】

そして、座標特定部３１０は、座標を特定したか否か判定する（ステップＳ００３）。座標を特定しなかった場合（ステップＳ００３にて「Ｎｏ」の場合）には、座標特定部３１０は、入力受付処理を終了させる。

【0049】

座標を特定した場合（ステップＳ００３にて「Ｙｅｓ」の場合）には、押下判定部３２０は、超音波表面弾性波制御部２２０から圧力の情報を取得する（ステップＳ００４）。

【0050】

そして、押下判定部３２０は、非接触、接触、または押下のいずれかを、圧力帯に応じて特定する（ステップＳ００５）。

【0051】

そして、入力情報出力部３３０は、特定結果に応じて制御を分岐させる（ステップＳ００６）。特定結果が「非接触」である場合には、入力情報出力部３３０は、入力受付処理を終了させる。

【0052】

特定結果が「接触」である場合には、入力情報出力部３３０は、座標と接触信号とを外部装置へ出力する（ステップＳ００７）。そして、入力情報出力部３３０は、入力受付処理を終了させる。

【0053】

特定結果が「押下」である場合には、入力情報出力部３３０は、座標と押下信号とを外部装置へ出力する（ステップＳ００８）。そして、入力情報出力部３３０は、入力受付処理を終了させる。

【0054】

以上が、入力受付処理の流れである。入力受付処理によれば、所定の周期で、入力操作を受け付けることができる。また、その入力操作が単なる接触であったのか、より強い圧力による入力である押下であったのか、およびその座標を判定することができる。また、入力操作の圧力がごく小さい場合には、入力は誤検知であるとして受け付けないようにすることが可能となる。

【0055】

以上が、本発明に係る第一の実施形態を適用したタッチ検出デバイス１およびこれを備えたタッチ入力装置である。

【0056】

本発明に係る第一の実施形態を適用したタッチ検出デバイス１によれば、理想的な使用環境でなくとも、高精度なタッチ入力を受け付けることができる。ただし、タッチ検出デバイス１は、車載の状態で使用される専用の装置に限られず、パーソナルコンピューターやスマートフォン、タブレット端末等の各種の独立動作可能な装置であってもよい。

【0057】

ただし、本発明は、上記の実施形態に制限されない。上記の実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。例えば、上記の実施形態では、回し込みリフレクタ９を用いて裏面筐体１０側で発生した超音波を表面に回り込ませているが、これに限られない。例えば、超音波送信子１１あるいは超音波受信子１２のいずれかまたは両方を、表面のベゼル２に設けるようにしてもよい。このようにすることで、動作の信頼性を高くすることができる。

【0058】

以下に、そのような第二の実施形態について説明する。第二の実施形態は、基本的に第一の実施形態と同様であるが、一部に相違がある。以下は、その相違点を中心に説明する。

【0059】

図８は、第二の実施形態に係るタッチ検出デバイスの構成例を示す図である。タッチ検出デバイス１´は、表面の左右のベゼル２にリフレクタ（送信子側）１７と、リフレクタ（送信子側）１７に超音波を送り込む超音波送信子１１と、リフレクタ（受信子側）１８と、リフレクタ（受信子側）１８から超音波を受け取る超音波受信子１２と、を備える。

【0060】

図９は、第二の実施形態に係るタッチ検出デバイスの構成例を示す図である。タッチ検出デバイス１´は、裏面筐体１０にはＳＡＷ方式のセンサのデバイスは設けられていない。

【0061】

図１０は、第二の実施形態に係るタッチ検出デバイスの構成例の断面を示す図である。上述のとおり、タッチ検出デバイス１´には、裏面筐体１０にはＳＡＷ方式のセンサのデバイスは設けられておらず、また側面に回し込みリフレクタも備えていない。

【0062】

以上が、第二の実施形態に係るタッチ検出デバイスの構成例である。第二の実施形態に係るタッチ検出デバイスによれば、動作の信頼性を高くすることができる。

【符号の説明】

【0063】

１，１´：タッチ検出デバイス、２：ベゼル、３：表示エリア、４：Ｉ２Ｃコネクタ、５：位置検出エリア、６：感圧エリア上限、７：感圧エリア下限、８：超音波表面弾性波、９：回し込みリフレクタ、１０：裏面筐体、１１：超音波送信子、１２：超音波受信子、１３：操作板、１４：操作板表面、１５：導電膜、１００：静電容量検出装置、１２０：静電制御部、１３０：集積回路間通信部、２００：超音波送信子、２１０：超音波受信子、２２０：超音波表面弾性波制御部、３００：デバイス制御部、３１０：座標特定部、３２０：押下判定部、３３０：入力情報出力部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】