触摸操作输入装置

摘要

一种与显示多个项目的显示器一起使用，在选择显示器上所显示项目时，由用户进行操作的触摸操作输入装置。该触摸操作输入装置包括一传感器，该传感器具有用户用手指触摸的操作面，同时还生成显示上述操作面与手指的接触面积的传感器信号。上述操作面由用户在从显示器选择某个项目的时候用手指按压。在给定期间内手指的接触面积的增加率比给定的增加率閾值大的情况下，触摸操作输入装置判断用户为选择项目按压了传感器的操作面。

权利要求

1.一种触摸操作输入装置(10)，连接在显示多个项目的显示器(11)上，在选择显示器所显示项目之时由用户进行操作，其特征在于，触摸操作输入装置包括：一传感器(40)，具有用户用手指触摸的操作面(20b)，生成表示上述操作面中与手指接触的接触面积和手指接触的位置的传感器信号，上述操作面由用户在从显示器选择某项目时用手指按压；

一控制器(60)，与上述传感器连接，上述控制器包括储存增加率阈值的存储器(60a)，该控制器根据手指接触的位置判断用户从显示器选择的项目，并且从上述传感器信号求出手指接触面积并把从所述传感器信号求出的手指接触面积储存在所述存储器中，计算给定期间内手指接触面积的增加率，在用户用手指在传感器的操作面上进行扫描操作的时候，对给定期间内的上述手指接触面积进行采样，计算出平均的手指接触面积，按照上述平均的手指接触面积求出上述手指的接触面积阈值，将上述手指接触面积与手指接触面积阈值(TH、FTH、MTH)进行比较，在上述手指接触面积比上述手指接触面积阈值大，而且上述手指接触面积增加率比上述增加率阈值大的情况下，作出用户为了选择项目按压了传感器操作面的判断。

2.根据权利要求1记载的触摸操作输入装置，其特征在于，上述控制器在用户以手指在传感器的操作面上进行扫描操作的时候，通过在上述平均的手指接触面积上乘以给定的系数，来求出上述手指的接触面积阈值。

3.根据权利要求1记载的触摸操作输入装置，其特征在于，还包括：

一存放传感器的盒子(30)，传感器存放在上述盒子中时，其操作面是被露出的，上述操作面相对于上述盒子是固定的。

4.根据权利要求1记载的触摸操作输入装置，其特征在于，还包括：

一检测器，与上述控制器连接，在车辆行驶时生成检测信号；

控制器根据上述检测信号判断车辆是否正在行驶，判断车辆正在行驶时，不作出用户是否按压上述传感器操作面的判断。

5.根据权利要求1记载的触摸操作输入装置，其特征在于，上述传感器包括一静电容量传感器(70)，在用户触摸操作面的时候，检测出静电容量，生成上述传感器信号。

6.一种车辆用显示系统(1)，其特征在于，该显示系统包括：

一显示多个项目的显示器(11)，和

在权利要求1～5中任一项所记载的触摸操作输入装置。

说明书

触摸操作输入装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种触摸操作输入装置。

背景技术

[0002] 在现有的车辆中，有一种有关显示系统的提案(例如，特开2001-325072号)，它包括设置于中心仪表盘等易操作处的触摸操作输入装置和设置于中心组合面板等易视认处的显示器。由用户触摸这种触摸操作输入装置的操作面，从显示器上显示的多个功能项目中，选择一个功能项目，便能显示所需画面或开动车辆的附属装置。因此，用这种显示系统，很容易在视认显示内容的同时，对操作面进行操作。

[0003] 但是，在这种触摸操作输入装置中一般要进行两种操作，一种是在用手指触摸操作面的状态下，在该操作面上移动的扫描(trace)操作，另一种是按压操作面的选择操作。用户通过扫描操作，进入显示器上的功能项目，再通过选择操作便可以选择所需功能项目。

[0004] 作为检测这种选择操作的触摸操作输入装置的构造，现已有如图7所示的构造提案。触摸操作输入装置100具有一摇动部件102，该摇动部件102在操作面101被按压时，以支点0为中心旋转。在因摇动部件102旋转(在图7中以双点划线表示)，使得节拍开关103接通时，触摸操作输入装置100作出已做选择操作的判断。用户通过按压操作面101进行选择操作，可选择显示器上的功能项目。采用具有这种铰链结构的触摸操作输入装置的情况下，在对操作面101进行扫描操作或进行选择操作时，操作面101不会出现晃动，用户能以良好的操作感觉进行这些操作。

[0005] 近年来，对触摸操作输入装置小型化的要求不断增强。但是，在现有的触摸操作输入装置100中，为了检测选择操作通常都采用铰链(hinge)构造，使触摸操作输入装置100的结构变得复杂，很难小型化。尤其是在垂直于操作面101的方向上，必须要有摇动部件102摇动所需的空间，所以制约了触摸操作输入装置100的小型化。因此，人们希望提供能简化结构，并能小型化的触摸操作输入装置。

发明内容

[0006] 本发明是鉴于如下实际情况做出的，其目的在于提供一种能简化结构，还能小型化的触摸操作输入装置。

[0007] 为了达到上述目的，本发明提供一种与显示多个项目的显示器相连接，在选择显示器所显示项目的时候，由用户来操作的触摸操作输入装置。这种触摸操作输入装置包括一传感器，该传感器具有由用户手指触摸的操作面，生成一种显示上述操作面与手指的接触面积的传感信号。操作面由用户在从显示器选择某个项目的时候用手指按压。触摸操作输入装置，还包括与上述传感器连接的控制器。控制器从上述传感器信号求出手指的接触面积，计算出给定期间内手指接触面积的增加率，将上述手指接触面积增加率，与给定的增加率閾值进行比较，当上述手指的接触面积增加率大于上述增加率閾值时，作出用户为选择项目按压了传感器操作面的判断。

附图说明

[0008] 图1是大致表示本发明显示系统外观的立体图。

[0009] 图2是在一种实施例的触摸示踪器上的图1中2-2线剖视图。

[0010] 图3是在该触摸示踪器上的图2中3-3线剖视图。

[0011] 图4是大致表示在一种实施例中表示显示系统电器结构的框图。

[0012] 图5是表示增加率閾值InTH的图。

[0013] 图6是表示在该触摸示踪器上的操作面的手指接触面积平均值变化情况[0014] 的图。

[0015] 图7是现有技术中的触摸操作输入装置的剖视图。

[0016] 最佳实施例

[0017] 以下参照图1～图6，说明将本发明具体化到在车辆显示系统中使用的触摸操作输入装置上的一种实施例。本显示系统是对空调、音响、电子导航系统等车辆附属装备进行操作的设备。

[0018] 如图1所示，显示系统1由触摸示踪器(触摸操作输入装置)10和显示器11构成。显示器11配置在司机和同乘者(用户)容易视认的中心组合面板的中央部等处。显示器
11按照触摸示踪器10的操作输入信息，表示出空调、音响的操作状况和电子导航系统的导航地图画面等。另一方面，触摸示踪器10配置在用户易于操作的地方，例如配置在中心仪表盘上。

[0019] 触摸示踪器10具有选择按钮13和操作盘20。选择按钮13是一般的按钮，在本实施例中，由现地按钮14、目的地按钮15、选单按钮16、空调按钮17、音响按钮18和查询按钮19等构成。通过按压操作这些按钮14～19，所选按钮14～19所对应的功能项目，便全部或部分显示在显示器11上。例如按压操作空调按钮17时，触摸示踪器10便把风量设定图标、温度设定图标等显示在显示器11上。另外，功能项目的数量，也预先设定好，与各按钮
14～19一一对应。

[0020] 如图2和图3所示，触摸示踪器10具有盒子30。在盒子30的内部，分别存放传感器40和电路基板50。在电路基板50上，安装有控制器60。

[0021] 盒子30包括盖31和基板32。盖板31做成底部开口的有盖箱体形状，基板32做成上部开口的有底箱体形状。组装盖板31和基板32，使基板32安放在盖板31的内部。在图2的盖板31的上面，开设有四角形的开口部31a。

[0022] 传感器40由操作面板20和触摸传感器70固定在一起而构成。在操作面板20上形成有与开口部31a形状相同大小相同的突起部20a。触摸传感器70通过电线束71与电路基板50连接。传感器40在操作面板20的突起部20a插在开口部31a的状态下，固定在盖板31上，以使操作面板20b从开口部31a露出。为此，操作面20b相对于盒子30固定。也就是说，传感器40固定在盖板31上，使得操作面板20的突起部20a和开口部31a之间不留空隙。另外，传感器40也可不固定在盖板31上，而固定在电路基板50上。

[0023] 下面，参照图4和图5，说明显示系统1的电气结构。

[0024] 如图4所示，触摸示踪器10和显示器11系电气连接。选择按钮13和触摸传感器70，分别与控制器60连接。

[0025] 触摸传感器70由静电容量式传感器构成。触摸传感器70在用户手指接触了操作面20b的情况下，将显示该操作面20b上的手指接触面积和手指接触位置的传感器信号，输出到控制器60上。

[0026] 控制器60具有图中未表示的CPU和存储器60a。在存储器60a中，预先存储了增加率閾值InTH，该增加率閾值InTH是为判断用户按压操作面20b而进行选择操作的閾值之一。该增加率閾值InTH是表示每单位时间手指接触面积增加量的数值。增加率閾值InTH是指在给定期间(例如500msec)内的手指接触面积的增加率。如图5所示，手指接触面积的增加率，是将从点P1到点P2期间内的手指接触面积的增加量(面积S)，除以从点P1到点P2所需要时间T后所得数值的閾值。另外，本实施例中的增加率閾值InTH，设定为比每单位时间手指接触面积的增加量更小一点的数值，该每单位时间手指接触面积的增加量是通过以多位试验者为对象进行选择操作的结果求得的，具体地说是对每个人进行选择操作的所需时间和在该时间范围内手指的接触面积进行统计计算求得的。

[0027] 控制器60每隔一定时间(例如几msec)，对从触摸传感器70输入的传感器信号进行采样，将从传感器信号求得的手指接触面积(也包括手指与操作面20b不接触的情况)逐次写入存储器60a中。然后，控制器60用存储器60a所记忆的手指接触面积中的多个数值，求出该接触面积的平均值(测量值A)，并监视该测量值A的变化。

[0028] 控制器60在测定值A的增加率比增加率閾值InTH要小的情况下，作出正在对操作面20b进行扫描(trace)操作的判断。在扫描操作时，控制器60根据从传感器信号求得的手指接触位置，在显示器11上显示的选择项目之间移动。

[0029] 控制器60在测定值A以一定的斜率开始增加的情况下，通过对开始增加前的测定值A进行规定的演算，计算出手指接触面积的閾值TH，该閾值TH是为了将用户对操作面20b的按压操作当作选择操作认识的第二个閾值。本实施例中的手指接触面积的閾值TH(参照图5)，设定为手指接触面积平均值增加了30％时的该接触面积(测定值A×1.3)。

[0030] 当测定值A的每单位时间增加量比增加率閾值InTH大，而且测定值A也比手指接触面积的閾值TH大时，控制器60作出操作面20b被进行了按压操作的判断。也就是说，即使操作面20b中的手指接触面积的变化率比增加率閾值InTH大，如果接触面积不比手指接触面积的閾值TH大的话，控制器60也不会作出操作面20b被进行了选择操作的判断。因此，作为辨认用户对按压操作面20b进行了选择操作的閾值，控制器60采用了增加率閾值InTH和手指接触面积的閾值TH这两个閾值。

[0031] 控制器60在作出了选择操作被进行了的判断时，便判断此时对应于从传感器信号认知到的手指接触位置的显示器11上的功能项目已被选择，从而进行对应于选定功能项目的附属装备应该动作的控制。

[0032] 其次参照图6，说明这样构成的触摸示踪器10的作用。这里就触摸示踪器10被有重按操作面20b习惯的用户(重按者)所操作时的情况和触摸示踪器10被有轻按操作面20b习惯的用户(轻按者)所操作时的情况进行说明。

[0033] (被重按者操作时的情况)

[0034] 当触摸示踪器10的操作面20b被进行了扫描操作时，测定值MA例如沿着如图6所示的线S1变化。这时的测定值MA的增加率，因为比增加率閾值InTH小，所以触摸示踪器10，作出正在对操作面20b进行扫描操的判断，并根据对应于操作面20b上的手指接触位置，在显示器11上的选择项目之间进行移动。

[0035] 当操作面20b在点P11被按压操作时，测定值MA将伴随操作面20b上的手指接触面积的增加而增加。这时，触摸示踪器10，从点P11的测定值MA算出手指的接触面积閾值MTH。然后，例如在沿着如图6所示的线S2到点P12表示的时候为止，测定值MA增加的情况下，测定值MA的增加率，大于增加率閾值InTH(在图6中以双点划线表示)，而且大于手指的接触面积閾值MTH。因此，触摸示踪器10作出操作面20b已被进行了选择操作的判断，从而驱动与选择功能项目相应的附属装备。

[0036] 另一方面，在从点P11的时刻起，沿着线S3到点P13为止，测定值MA增加，然后稳定于一定数值的情况下，测定值MA的增加率虽然变得比增加率閾值InTH大，但是点P13上的测定值MA依然比手指接触面积閾值MTH小。为此，触摸示踪器10不作出选择操作已由用户进行了的判断，而依然作出正在进行扫描操作的判断。此外，在从点P11的时刻起，沿着线S4到点P14为止，测定值MA增加，然后稳定于一定数值的情况下，点P13上的测定值MA虽然比手指接触面积閾值MTH大，但测定值MA的增加率依然比增加率閾值InTH小，所以在此情况下，触摸示踪器10也不作出选择操作已由用户进行了的判断。也就是说，触摸示踪器10仅在测定值MA比增加率閾值InTH大，而且测定值MA也比手指接触面积閾值MTH大的情况下，才作出对操作面20b进行了选择操作的判断。

[0037] (被轻按者操作时的情况)

[0038] 如果由轻按者对操作面20b进行了扫描操作时，测定值FA将以比测定值MA更小的值随时间推移。例如，在沿着如图6所示的线S10推移的情况下，这时的测定值FA的增加率，由于比增加率閾值InTH小，所以与重按者操作的情况相同，触摸示踪器10作出操作面20b被进行了扫描操作的判断，并根据对应于操作面20b的手指接触位置，在显示器11上的选择项目之间进行移动。

[0039] 如果在点P21上，按压操作了操作面20b，测定值FA将伴随操作面20b上的手指接触面积的增加而增加。此时，触摸示踪器10从测定值FA计算出手指接触面积閾值FTH。该手指接触面积閾值FTH为比手指的接触面积閾值MTH更小的数值。

[0040] 之后，例如，沿着如图6所示的线S11，到点P22所示时刻测定值FA增加的情况下，测定值FA的增加率比增加率閾值InTH大，而且，测定值FA也比手指接触面积閾值FTH要大。因此，触摸示踪器10作出操作面20b被进行了选择操作的判断，并使对应于所选功能项目的附带装备开动。

[0041] 另一方面，在从点P21的时刻起沿着线S12到点P23，测定值FA增加，其后稳定于一定数值的情况下，测定值FA的增加率虽然变得比增加率閾值InTH大，但在点P23的测定值FA依然是比手指接触面积閾值FTH小。为此，触摸示踪器10不作出由用户进行了选择操作的判断，而依然作出正在进行扫描操作的判断。另外，在从点P21的时刻起沿着线S13到点P24，测定值FA增加，之后稳定于一定数值的情况下，位于点P24的测定值FA虽然变得比手指接触面积閾值FTH要大，但测定值FA的增加率依然比增加率閾值InTH小。所以在此情况下，触摸示踪器10也不作出选择操作被进行了的判断。象这样由轻按者进行了操作的情况，触摸示踪器10也只是在测定值FA比增加率閾值InTH大、而且测定值FA也比手指接触面积閾值FTH大的情况下，才作出操作面20b被进行了选择操作的判断。

[0042] 如上所述，触摸示踪器10，采用手指接触面积閾值MTH和手指接触面积閾值FTH这样两个手指接触面积閾值TH，判断是否由用户做了选择操作。因此，与触摸示踪器10采用单一的手指接触面积閾值TH，例如，与采用推定对多人来说是最适合的单一手指接触面积閾值TH来判断有无选择操作的情况相比较，可以采用对用户每个人都更适合的手指接触面积閾值TH来判断是否做了选择操作。也就是说，触摸示踪器10可以分别确实地检测出重按者和轻按者的选择操作。

[0043] 因此，根据上述实施例，可能得到下述效果。

[0044] (1)控制器60在测定值A大于增加率閾值InTH的情况下，作出对操作面20b进行了选择操作的判断。另一方面，测定值A小于增加率閾值InTH的情况下，控制器60作出正在对操作面20b进行扫描操作的判断。也就是说，控制器60根据手指接触面积的增加率，来区别扫描操作和选择操作。控制器60从触摸传感器70的传感器信号，求出手指接触面积的增加率。为此，触摸示踪器10可采用固定盖板31和触摸传感器70这样如上述实施例所示的结构，没有必要象以往触摸操作输入装置那样装备铰链结构部，或接触开关这样的机械部件。因此，触摸示踪器10的结构可能简化，还能使触摸示踪器10小型化。

[0045] (2)控制器60仅在操作面20b上的手指接触面积平均值的测定值A的增加率比增加率閾值InTH大，而且测定值A也比手指接触面积閾值TH大的情况下，才作出对操作面20b进行了选择操作的判断。也就是说，操作面20b的手指接触面积，即使比增加率閾值InTH大，如果该接触面积不比手指接触面积閾值TH大的话，控制器60也不作出进行了选择操作的判断。因此，例如用户没有进行选择操作的意思，但由于车辆的振动等原因，按压到操作面20b，操作面20b上的手指接触面积的增加率变得比增加率閾值InTH大，在该接触面积不大于手指的接触面积閾值TH大的情况下，控制器60也不作出对操作面20b进行了选择操作的判断。因此，触摸示踪器10可依据用户意图，确实检测出选择操作。

[0046] (3)在进行扫描操作期间，控制器60求出作为手指接触面积的平均值的测定值A，依照该测定值A的大小变更手指的接触面积閾值TH。测定值A根据用户是否有在重按操作面20b的同时还进行扫描操作的习惯这种个性的不同而不同。但是，由于控制器60是依照测定值A的大小来变更手指的接触面积閾值TH的，所以可采用适合于用户的手指接触面积閾值TH来进行选择操作的检测。因此，触摸示踪器10可不受用户个性影响就能准确地检测出选择操作。

[0047] (4)触摸传感器70固定于盖板31上。因此，即使在用户触摸到了操作面20b上某个地方的情况下，也能以同一操作感觉进行选择操作。

[0048] 另外，在现有的触摸操作输入装置中，都是使用铰链构造进行选择操作的识别。因此，随着是否触摸到操作面20b上的某一部份(即是否按压离开支点多远的位置)，按压操作量不同，很难得到良好的操作感觉。这是一个随操作面20b越宽越显著出现的问题。采用本发明的触摸示踪器10，就能解决上述这些问题。

[0049] (5)传感器40固定在盖板31上，以使操作面板20的突起部20a和开口部31a之间不留空隙。因此，可以防止垃圾等侵入触摸示踪器10的内部。另外，在开口部31a和操作面板20之间，没有必要设置防水结构，可能进一步简化触摸示踪器10的结构。另外，在现有的触摸操作输入装置中，为了让铰链结构动作自如，必然在开口部31a和操作面板20之间存在间隙。

[0050] 另外，本发明的上述实施例也可以按如下所述变更。

[0051] 在上述实施例中，手指接触面积閾值TH是可随操作面20b上的手指接触面积的平均值即测定值A的大小而变动的。但是，手指接触面积閾值TH，例如也可以根据对多人进行的评价作为预设固定值，存储在存储器60a中。然后，控制器60也可以采用在这个存储器60a记忆的手指接触面积閾值TH和增加率閾值InTH，来判断是否进行了选择操作。

[0052] 在上述实施例中，在控制器60的存储器60a中，存储着单一的增加率閾值InTH。控制器60对重按者和轻按者都使用同一增加率閾值InTH。但是，在控制器60的存储器60a中，也可以依照测定值A预先存储多个增加率閾值InTH。然后，控制器60还可以依照测定值A的大小，即依照用户的操作状态，从存储器60a存储的增加率閾值InTH中，选择最适合于该操作状态的最佳增加率閾值InTH，从该增加率閾值InTH和手指接触面积閾值TH，来判断是否进行了选择操作。例如触摸示踪器10，具有设定操作面20b操作感觉的模式(设定模式)，在该模式下测定值A变化的情况下，也可以从存储器60a存储的增加率閾值InTH中，选择最接近该测定值A变化率的增加率閾值InTH(选择增加率閾值InTH)。控制器60还可以采用该选择增加率閾值InTH，来辨别用户所做的扫描操作和选择操作。这样做的话，例如用户就可以通过操作选择按钮13，来切换设定模式，实际上通过对操作面20b进行选择操作，能够选择最适合自己的增加率閾值InTH，以自己爱好的操作感觉操作触摸示踪器
10。因此，触摸示踪器10能提供最适合每个用户的操作感觉。

[0053] 在上述实施例中，触摸示踪器10，如图4虚线所示，也可以新增设一种输出对应于车辆行驶速度的检测信号的车速传感器75。在此触摸示踪器10中，控制器60在通过车速传感器75判断车辆正在行驶的情况下，即使在测定值A变化的比率比增加率閾值InTH大，测定值A比手指接触面积閾值TH大的情况下，也可以不作出已进行了选择操作的判断。也就是说，控制器60在判断出车辆正在行驶的情况下，也可以把选择操作设定成无效。这样，就能排除因车辆行驶中振动的影响所带来的选择操作被错误检测出的可能性，能更加准确地识别由用户进行的选择操作。

[0054] 另外，控制器60也可以依照从车速传感器75求得的行驶速度，变更增加率閾值InTH和手指接触面积閾值TH。例如，控制器60在辨认车辆的行驶速度快的情况下，也可以把手指接触面积閾值TH补正到稍微大一点的数值。一般来说，随着车辆行驶速度的提高，车辆振动也变大，所以一般推测，用户会伴随车辆行驶速度的提高而重一点按压操作面20b。在此情况下，在停车和车辆行驶时，操作感觉各不相同。但是，通过控制器60按行驶速度变更手指接触面积閾值TH，用户能在车辆停止和行驶时的两种情况下，以相同程度的操作感觉操纵操作面20b。

[0055] 在上述实施例中，控制器60也可以只根据测定值A的变化比率是否比增加率閾值InTH大来判断是否进行了选择操作。尽管如此，也可以简化触摸示踪器10的构成，实现触摸示踪器10的小型化。

[0056] 在上述实施例中，触摸传感器70不限于静电容量式传感器。例如触摸传感器70也可以是在操作面20b的下方，配置成格子状的压力传感器。总之，触摸传感器70只要是可以检测出操作面20b下的手指接触位置和接触面积的传感器的话，其构成和手指接触面积的检测原理不限。

[0057] 本发明不只限定应用于车辆上的触摸示踪器10，例如也可以应用于汽车导航系统的遥控控制器。