特開 2023-182073 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】P2023182073

(43)【公開日】2023-12-26

(54)【発明の名称】入力装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20231219BHJP

   G06F 3/0362 20130101ALI20231219BHJP

   G06F 3/044 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 534

G06F3/041 560

G06F3/0362 461

G06F3/044 120

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022095466

(22)【出願日】2022-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 勇斗

【テーマコード（参考）】

5B087

【Ｆターム（参考）】

5B087AA05

5B087AC02

5B087BC13

5B087BC16

5B087BC34

5B087CC32

(57)【要約】

【課題】 操作子への操作中であっても操作子周辺のタッチ操作を可能にする入力装置を提供する。
【解決手段】 本発明の入力装置１００は、静電容量型のタッチパネル１１０と、タッチパネル１１０上に取り付けられた回転型のノブ１２０と、タッチパネル１１０の静電容量の変化に基づきタッチパネル１１０へのタッチ操作またはノブ１２０の操作を検出する検出コントローラ１３０とを含む。検出コントローラ１３０は、ノブ１２０への操作が行われとき、ノブ周辺に検出感度調整エリア１５０を設定し、検出感度調整エリア１５０の検出感度を低下させ、タッチ操作を検出し難くする。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電容量型のタッチパネルと、
前記タッチパネル上に取り付けられた操作子であって、当該操作子は、タッチパネル上を移動可能な導電性部材を含み、当該導電性部材はタッチパネルと容量的に結合する、前記操作子と、
タッチパネルの静電容量の変化に基づきタッチパネルへのタッチ操作または前記操作子の操作を検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記操作子の操作が検出されたとき、前記操作子の周辺に検出感度調整エリアを設定する設定手段と、
前記検出手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記検出感度調整エリアが設定されたとき、前記検出感度調整エリアの検出感度を低くさせる、入力装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記検出手段が前記操作子への一定本数以上の指の接触を検出した場合、前記検出感度調整エリアのタッチ操作の検出を無効にさせる、請求項１に記載の入力装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記検出手段が前記検出感度調整エリアにおける複数地点のタッチ操作を検出した場合、前記検出感度調整エリアのタッチ操作の検出を無効にさせる、請求項１に記載の入力装置。

【請求項4】

入力装置はさらに、前記タッチパネルに組み合わされた表示手段を含み、前記表示手段は、前記検出感度調整エリアにユーザー入力のためのアイコンを表示する、請求項１に記載の入力装置。

【請求項5】

前記制御手段は、タッチ操作の有無を検出するためのしきい値を高めることで検出感度を低下させる、請求項１に記載の入力装置。

【請求項6】

前記制御手段は、タッチ操作の有無を検出するための時間を長くすることで検出感度を低下させる、請求項１に記載の入力装置。

【請求項7】

前記制御手段は、タッチ操作の有無を判定するための範囲を大きくすることで検出感度を低下させる、請求項１に記載の入力装置。

【請求項8】

前記操作子は、回転角または回転量を入力するための回転型のノブである、請求項１に記載の入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人と機械とのインターフェス機能を備えた入力装置に関し、特に、タッチパネルと操作子とを備えた入力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ユーザー入力装置として、タッチパネルと操作子とを組み合わせた入力装置が開示されている（例えば、特許文献１）。タッチパネルは、液晶等のディスプレイに搭載され、ユーザーが画面へのタッチ操作を行うことで入力を可能にし、操作子は、例えば、ロータリエンコーダーなどであり、ユーザーが物理的にエンコーダを回転させたり、決定ボタンを押下することで入力を可能にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１２０７８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、タッチセンサー付きディスプレイに操作子としてのノブを取り付け、回転等の操作をノブに付与するノブ付きディスプレイ（Knob on Display）の実用化が進められている。ユーザーがノブを操作することで、ノブ内の金属の静電容量の移動をタッチパネルのセンサが捉えるものであり、この動作原理は、タッチ検出と同じである。

【0005】

図１（Ａ）、（Ｂ）に、ノブ付きディスプレイの概略平面と概略側面とを示す。同図に示すように、タッチパネル１０の表面にはノブ２０が取り付けられる。ノブ２０は、例えば、回転角または回転量を入力するためのロータリ式のエンコーダである。

【0006】

ここで、図１（Ｃ）に示すように、ユーザーがノブ２０をつかんだ際、つかんでいる指Ｆがタッチパネル１０に接近したりあるいは触れてしまうと、ユーザーがタッチ操作をする意図がないにもかかわらず、タッチパネル１０によってタッチ操作が誤検出されてしまう。このような誤検出を防止するために、ノブ２０の周辺には、タッチ操作を無効にするためのタッチ無効エリアが設定される。例えば、図２に示すように、ノブ２０の周辺に誤検出防止用の円形のタッチ無効エリア３０が設定される。しかし、タッチ無効エリア３０を設定すると、ノブ２０の周辺に、タッチ操作用の入力ボタン４０（図の例は、オーディオの再生、停止、音量の増減を指示するアイコン）を配置することができず、ＧＵＩデザインに制約が生じてしまう。

【0007】

これに対し、特許文献１は、ユーザーがノブに触れたときのみ、ノブ周辺のタッチ無効エリアを有効にしている。例えば、ノブに指が接触したことをセンサで検出したり、ノブに接触している指の本数をセンサで検出したとき、タッチ無効エリアを有効にすることでノブ操作時にタッチ操作の誤検出を防止している。

【0008】

しかし、特許文献１のようにノブの操作中に、タッチ無効エリア内のタッチ操作を完全に無効にしてしまうと、ノブ操作時に周辺の入力ボタン等のタッチ操作を行えないという課題がある。

【0009】

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、操作子への操作中であっても操作子周辺のタッチ操作を可能にする入力装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る入力装置は、静電容量型のタッチパネルと、前記タッチパネル上に取り付けられた操作子であって、当該操作子は、タッチパネル上を移動可能な導電性部材を含み、当該導電性部材はタッチパネルと容量的に結合する、前記操作子と、タッチパネルの静電容量の変化に基づきタッチパネルへのタッチ操作または前記操作子の操作を検出する検出手段と、前記検出手段によって前記操作子の操作が検出されたとき、前記操作子の周辺に検出感度調整エリアを設定する設定手段と、前記検出手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記検出感度調整エリアが設定されたとき、前記検出感度調整エリアの検出感度を低くさせる。

【0011】

ある態様では、前記制御手段は、前記検出手段が前記操作子への一定本数以上の指の接触を検出した場合、前記検出感度調整エリアのタッチ操作の検出を無効にさせる。ある態様では、前記制御手段は、前記検出手段が前記検出感度調整エリアにおける複数地点のタッチ操作を検出した場合、前記検出感度調整エリアのタッチ操作の検出を無効にさせる。ある態様では、入力装置はさらに、前記タッチパネルに組み合わされた表示手段を含み、前記表示手段は、前記検出感度調整エリアにユーザー入力のためのアイコンを表示する。ある態様では、前記制御手段は、タッチ操作の有無を検出するためのしきい値を高めることで検出感度を低下させる。ある態様では、前記制御手段は、タッチ操作の有無を検出するための時間を長くすることで検出感度を低下させる。ある態様では、前記制御手段は、タッチ操作の有無を判定するための範囲を大きくすることで検出感度を低下させる。ある態様では、前記操作子は、回転角または回転量を入力するための回転型のノブである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、操作子の操作時に、操作子の周辺に検出感度調整エリアを設定し、検出感度調整エリアの検出感度を低下させるようにしたので、操作子周辺に配置された入力ボタン（アイコンなど）へのタッチ操作を可能にしつつタッチ操作の誤検出を回避し、さらに入力ボタンのＧＵＩデザインの自由度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】従来のノブ付きディスプレイの全体の構成を示す模式的に示す図である。

【図2】従来のノブ付きディスプレイのタッチ無効エリアの設定例を示す図である。

【図3】本発明の実施例に係る入力装置の構成を示すブロック図である。

【図4】ノブ付きディスプレイのノブの操作を説明する図である。

【図5】図５（Ａ）は、ノブ非操作時のノブ周辺の操作可能なアイコンを示し、図５（Ｂ）は、ノブ操作時のノブ周辺の検出感度調整エリア内に配置されたアイコンを示す。

【図6】図６（Ａ）は、ノブに指１本が接触したときの様子を示し、図６（Ｂ）は、ノブに指５本が接触したときの様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明の実施の形態について説明する。本発明の入力装置は、特に限定されないが、例えば、タッチパネルを搭載する電子装置などに適用され、人と機械との間のインターフェースを提供する。タッチパネルを搭載する電子装置は、例えば、ナビゲーション機能、オーディオ・ビジュアル機能、テレビ機能などを備えた車載装置である。

【実施例0015】

次に、本発明の実施例について詳細に説明する。図３は、本発明の実施例に係る入力装置の構成を示すブロック図である。本実施例の入力装置１００は、静電容量型のタッチパネル１１０と、タッチパネル１１０の表面に取り付けられたノブ１２０と、タッチパネル１１０やノブ１２０の操作を検出する検出コントローラ１３０、ディスプレイ２００、画像コントローラ２１０を含んで構成される。

【0016】

タッチパネル１１０は、例えば、複数のＸ側およびＹ側の電極ラインが交差する位置に形成された複数の検出センサを含み、当該検出センサは、ユーザーの指や手などがタッチパネル１１０に接近または接触したとき静電容量を変化させる。タッチパネル１１０は、ディスプレイ２００上に搭載され、ディスプレイ２００に表示されたアイコン等の入力ボタンへのユーザー入力インターフェースを提供する。画像コントローラ２１０は、ディスプレイ２００に表示するアイコン等の画像を生成し、例えば、車載装置内に搭載される。

【0017】

ノブ１２０は、タッチパネル１１０と共同してユーザー入力インターフェースを提供する。ユーザーがノブ１２０を操作したときの物理的な操作情報は、タッチパネル１１０の静電容量の変化に表れ、この静電容量の変化が検出される。

【0018】

ノブ１２０は、その形状や大きさを限定するものではないが、例えば、図４（Ａ）に示すようなドーナッツ状の回転型の操作子（ロータリーエンコーダ）から構成される。ノブ１２０は、タッチパネル１１０の任意の位置に取り付けることが可能であり、ノブ１２０は、例えば底部が両面接着剤によりタッチパネル１１０の表面に貼り付けられる。ノブ１２０の取り付け位置は、例えば、ノブ１２０の回転中心の座標によって規定される。

【0019】

ノブ１２０は、例えば、プラスチック等の非導電性材または導電性材の筐体を含み、筐体の内部または表面近傍に、ノブ１２０の回転とともに回転する導電性材料から成る金属パッド１２２を配置する。金属パッド１２２は、図４（Ｂ）に示すように、ユーザーが指Ｆでノブ１２０をつまみ、ノブ１２０を回転させたとき、一緒に回転する。

【0020】

ノブ１２０内に配置する金属パッド１２２の材料、形状、大きさは任意であるが、金属パッド１２２は、タッチパネル１１０の検出センサと容量的に結合し、ノブ１２０に指Ｆが触れたとき、あるいはノブ１２０が回転されたとき、金属パッド１２２と容量的に結合する検出センサの静電容量が変化する。さらに、ユーザーが指Ｆでノブ１２０を掴んだとき、指Ｆの接触する本数に応じて金属パッド１２２と容量的に結合する検出センサの静電容量が変化する。

【0021】

検出コントローラ１３０は、タッチパネル１１０と電気的に接続され、タッチパネル１１０の全体の動作を制御し、タッチパネル１１０やノブ１２０に対して入力されたユーザーの操作を検出する。検出コントローラ１３０は、ハードウエアおよび／またはソフトウエアによって構成され、例えば、ＲＯＭ／ＲＡＭを含むコントローラを用いて構成され、ＲＯＭ／ＲＡＭには、タッチパネル１１０を制御するためのソフトウエアが搭載される。検出コントローラ１３０は、図３に示すように、駆動／測定部１３２、操作検出部１３４、検出感度調整エリア設定部１３６、検出制御部１３８を含んで構成される。

【0022】

駆動／測定部１３２は、タッチパネル１１０のＸ側および／またはＹ側の複数の電極ラインを駆動し、駆動した電極ラインの各検出センサの静電容量を測定する。

【0023】

操作検出部１３４は、駆動／測定部１３２で測定された静電容量に基づきタッチパネル１１０の操作やノブ１２０の操作を検出する。例えば、タッチパネル１１０にユーザーの指Ｆが接近または接触したとき、操作検出部１３４は、対応する検出センサの静電容量の変化に基づきタッチ位置を検出する。また、ノブ１２０にユーザーの指Ｆが触れると、金属パッド１２２の位置に対応する検出センサの静電容量が変化し、この静電容量の変化が操作検出部１３４によって検出される。指Ｆがノブ１２０に接触したときの静電容量の変化は、指Ｆが接触する本数によっても変化し、この静電容量の変化が操作検出部１３４によって検出される。さらにノブ１２０が回転されると、金属パッド１２２の位置が変化し、金属パッド１２２の位置に対応する検出センサの静電容量が変化し、この静電容量の変化が操作検出部１３４によって検出される。つまり、操作検出部１３４は、タッチパネル１１０へのタッチ位置、ノブ１２０への接触、ノブ１２０の回転操作などを静電容量の変化から検出する。

【0024】

検出感度調整エリア設定部１３６は、操作検出部１３４によってノブ１２０への操作（指の接触）が検出されたとき、ノブ１２０の周辺に検出感度調整エリアを設定する。検出感度調整エリアは、ノブ１２０の取り付け位置を基準に設定される。一方、ノブ１２０への指Ｆの接触、つまりノブ１２０への操作が検出されない場合には、検出感度調整エリアは設定されない。検出感度調整エリアは、ノブ１２０の操作時、ユーザーの指Ｆがタッチパネル１１０に接近もしくは接触することでノブ周辺に配置されたアイコンへの誤入力を回避させ、かつノブ周辺に配置されたアイコンへの入力を可能する。

【0025】

検出感度調整エリアの大きさや形状は、特に限定されないが、例えば、図５（Ｂ）の破線で示すように、ノブ１２０の回転中心と同心円のドーナツ状のエリアが検出感度調整エリア１５０として設定される。

【0026】

本実施例で留意すべきことの１つは、検出感度調整エリア１５０を設定することで、タッチパネル１１０から入力可能なアイコンなどの入力ボタン１４０をノブ１２０の周辺にレイアウトし、ノブ１２０の操作時に入力ボタン１４０へのタッチ操作が可能になることである。画像コントローラ２１０は、ノブ１２０の取り付け位置を基準に、検出感度調整エリア１５０と重複するような位置、あるいは部分的に重複するような位置に１つまたは複数の入力ボタン１４０を表示させることができる。

【0027】

検出制御部１３８は、検出感度調整エリア設定部１３６によって検出感度調整エリア１５０が設定されたとき、操作検出部１３４の検出感度調整エリア１５０の検出感度を低下させる。つまり、検出感度調整エリア１５０の検出感度は、検出感度調整エリア１５０が設定されていないときの通常時よりも低下させる。これにより、操作検出部１３４は、ユーザーがノブ１２０を操作するとき、ノブ周辺の検出感度調整エリア１５０の入力ボタン１４０へのタッチ操作を容易に検出できなくなる。言い換えれば、ノブ操作時、ユーザーがノブ１２０をつかむ操作をしても、ノブ周辺の入力ボタン１４０への誤入力が回避され、ノブ操作時であってもノブ周辺の入力ボタン１４０への入力が可能になる。他方、ノブの非操作時は、検出感度調整エリア１５０が設定されず、検出感度は低下されないので、ノブ周辺の入力ボタン１４０のタッチ操作は通常の検出感度で検出される。

【0028】

検出感度を下げる方法は、特に限定されないが、例えば、第１の方法は、タッチ操作の有無を検出するために用いるしきい値を通常よりも高くし、タッチ操作が容易に検出されないようにする。通常のしきい値とは、ノブ非操作時の検出感度調整エリアが設定されていないときのしきい値、あるいは、検出感度調整エリアとは関係のない別のエリアのしきい値である。

【0029】

第２の方法として、タッチ操作の有無を検出するために用いる検出時間を通常のときよりも遅延させることで、タッチ操作が容易に検出されないようにする。例えば、静電容量の変化が一定時間以上継続しなければ、タッチ操作が検出されない場合、その一定時間をさらに長くすることで、タッチ操作が簡単に検出されないようにする。

【0030】

第３の方法として、タッチ操作の有無を検出するために用いる範囲を通常のときよりも広げることで、タッチ操作が容易に検出されないようにする。例えば、タッチ操作の検出には、一定範囲の検出センサによって静電容量の変化が検出される必要がある場合、その一定範囲を広げることで、タッチ操作が簡単に検出されないようにする。検出感度の低下方法は、第１ないし第３の方法を単独で行っても良いし、あるいは複数組み合わせて行っても良い。

【0031】

次に、本実施例の入力装置１００の動作について図５および図６を参照して説明する。図５（Ａ）に示すように、ノブ１２０への操作が検出されないとき（ノブ非操作時）、ノブ１２０の周辺に検出感度調整エリア１５０は設定されず、ノブ周辺の検出感度は低下されない。従って、ノブ周辺の入力ボタン１４０をユーザーがタッチ操作した場合、そのタッチ操作は、通常の検出感度で操作検出部１３４によって検出される。

【0032】

一方、操作検出部１３４によってノブ１２０への操作が検出されたとき、つまり、ユーザーの指Ｆがノブ１２０に触れたことが検出されたとき（ノブ操作時）、この検出に応答して検出感度調整エリア設定部１３６によって検出感度調整エリア１５０が設定される。また、検出制御部１３８は、検出感度調整エリア１５０の検出感度が低下するように操作検出部１３４に指示を与える。その結果、ノブ周辺の入力ボタン１４０のうち、検出感度調整エリア１５０と重複する位置にある入力ボタン１４２へのタッチ操作が検出し難くなる。他方、検出感度調整エリア１５０と重複しない位置にある入力ボタン１４４へのタッチ操作は、通常通りの検出感度で検出される。こうして、ユーザーがノブ１２０をつまんだとき、ノブ周辺の検出感度調整エリア１５０の入力ボタン１４２へのタッチ操作が容易に検出され難くなり、入力ボタン１４２へのユーザーの意図しないタッチ操作の誤検出が回避される。

【0033】

次に、検出感度調整エリアのタッチ操作を完全に無効とする場合の動作について説明する。図６（Ａ）は、１本の指Ｆがノブ１２０に触れた状態を示している。この場合、操作検出部１３４は、金属パッド１２２に対応する検出センサの静電容量の変化から、ノブ１２０に１本の指Ｆが接触していること、およびタッチパネル１１０の検出センサの静電容量の変化から１本の指Ｆが検出感度調整エリア１５０に接近または接触していることを検出する。つまり、操作検出部１３４によって２地点の静電容量の変化が検出される。

【0034】

１本の指Ｆがノブ１２０に接触している状態は、ユーザーがノブ１２０を操作するためにノブ１２０を掴んでいるのではなく、検出感度調整エリア１５０内の入力ボタン１４２をタッチ操作することを意図し、その際に誤ってノブ１２０に接触したと推測される。従って、この場合には、検出制御部１３６は、検出感度調整エリア１５０の検出感度の低下の指示を継続し、操作検出部１３４による検出感度調整エリア１５０のタッチ操作の検出を有効にする。

【0035】

図６（Ｂ）は、５本の指Ｆがノブ１２０に触れた状態を示している。この場合、操作検出部１３４は、金属パッド１２２に対応する検出センサの静電容量の変化から、ノブ１２０に５本の指Ｆが同時に接触していること、およびタッチパネル１１０の検出センサの静電容量の変化から５本の指Ｆが検出感度調整エリア１５０に接近または接触していることを検出する。つまり、操作検出部１３４によって６地点の静電容量の変化が検出される。

【0036】

５本の指Ｆがノブ１２０に接触している状態は、ユーザーがノブ１２０を操作することを意図してノブ１２０を掴んでおり、その際、誤って検出感度調整エリア１５０の入力ボタン１４２に接触したと推測される。それ故、この場合には、検出制御部１３８は、検出感度調整エリア１５０の検出感度を低下させる指示を取りやめ、その代わりに、検出感度調整エリア１５０における全てのタッチ操作を完全に無効とする指示を操作検出部１３４に与える。これにより、操作検出部１３４による検出感度調整エリア１５０のタッチ操作の検出が無効となり、ノブ操作時の検出感度調整エリア１５０の入力ボタンの誤検出が防止される。

【0037】

上記の例では、５本の指Ｆが同時にノブ１２０に接触されたときに検出感度調整エリア１５０の検出を完全に無効にしたが、これに限らず、静電容量の変化が２地点を超える場合（つまり、３地点以上の静電容量の変化が検出されたとき）、検出感度調整エリア１５０のタッチ操作を完全に無効にするようにしてもよい。

【0038】

また、上記の例では、検出制御部１３８は、ノブ１２０への接触と、タッチパネル１１０へのタッチ操作の双方の検出結果に基づき検出感度調整エリアのタッチ操作を無効にするようにしたが、これに限らず、例えば、ノブ１２０への２本以上の指が同時に接触したことが検出されたときに検出感度調整エリアのタッチ操作を完全に無効にするようにしてもよいし、あるいは、タッチパネル１１０における２地点以上のタッチ操作が検出されたときに検出感度調整エリアのタッチ操作を完全に無効にするようにしてもよい。

【0039】

また、上記の例では、操作子として回転型のノブを例示したが、これは一例であり、操作子は、回転情報を入力するだけでなく、決定を押下するボタンを備えていても良い。さらに操作子は、直線情報を入力するものであってもよく、その場合には、操作子の直線移動に応じた検出感度調整エリアを設定するようにしてもよい。

【0040】

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0041】

１００：入力装置
１１０：タッチパネル
１２０：ノブ
１２２：電極パッド
１３０：検出コントローラ
１４０：入力ボダン（アイコン）
１５０：検出感度調整エリア
Ｆ：指

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】