JP2017182192A - 操作装置 - Google Patents

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Kazuhiro Higuchi
和広 樋口
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Abstract

【課題】タッチパネルに機械スイッチが設けられるものにおいて、機械スイッチによるタッチ操作領域の減少を抑制可能とする操作装置を提供する。
【解決手段】ユーザの指によるタッチ操作が可能なタッチパネル120と、タッチパネルに対する入力用の機械スイッチ130A、130Bと、を備え、指によるタッチ操作、あるいは機械スイッチによるスイッチ操作によって、所定の機器10に対する入力操作を可能とする操作装置において、機械スイッチは、スイッチ操作によって回転される回転式のスイッチであり、機械スイッチには、機械スイッチの回転位置を、タッチパネルに対して入力するための入力部材133が、回転方向に複数設けられており、機械スイッチは、回転操作される際に、複数の入力部材のうち、少なくとも1つがタッチパネル上に位置するように、タッチパネルの領域から一部がはみ出して配置されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、指のタッチ操作による入力を可能とするタッチパネルに、機械スイッチが設けられた操作装置に関するものである。
従来の操作装置として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の操作装置(入力デバイス)は、画像が表示されると共に、指によるタッチ操作入力を可能とするタッチパネル(マルチタッチ感知ディスプレイ)と、機械スイッチ(機械的制御要素)と、制御部(プロセッシングユニット)とを備えている。機械スイッチは、タッチパネルの操作面の領域内(タッチ感応性表面の領域内)に複数設けられている。
タッチパネルとしては、静電容量式や光学式等が用いられている。機械スイッチとしては、例えば、回転ノブが使用され、回転ノブのタッチパネル面側にはタッチパネルの方式に応じたトリガ要素が設けられている。トリガ要素は、タッチパネルによりその位置が検出され、制御部にて回転ノブの回転角度が検出されるようになっている。そして、制御部は、回転ノブの回転角度に応じて、オーディオミキシングデバイスに対する入力指示を行うようになっている。
特開2010−123123号公報
しかしながら、上記特許文献1の操作装置では、機械スイッチは、タッチパネルの操作面の領域内に配置されるようになっているので、タッチパネル上において、通常のタッチ操作を行うための操作領域が機械スイッチの分だけ減少される。尚、機械スイッチの近傍は、実質的には、指操作のしにくい領域となるので、有効な指操作領域は、機械スイッチの領域分、以上に減少されることになる。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、タッチパネルに機械スイッチが設けられるものにおいて、機械スイッチによるタッチ操作領域の減少を抑制可能とする操作装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
本発明では、ユーザの指によるタッチ操作が可能なタッチパネル(120)と、
タッチパネルに対する入力用の機械スイッチ(130A、130B)と、を備え、
指によるタッチ操作、あるいは機械スイッチによるスイッチ操作によって、所定の機器(10)に対する入力操作を可能とする操作装置において、
機械スイッチは、スイッチ操作によって回転される回転式のスイッチであり、
機械スイッチには、機械スイッチの回転位置を、タッチパネルに対して入力するための入力部材(133)が、回転方向に複数設けられており、
機械スイッチは、回転操作される際に、複数の入力部材のうち、少なくとも1つがタッチパネル上に位置するように、タッチパネルの領域から一部がはみ出して配置されていることを特徴としている。
この発明によれば、機械スイッチ(130A、130B)は、タッチパネル(120)の領域から一部がはみ出すように配置されているので、機械スイッチによって、タッチパネルにおける指操作可能なタッチ領域が減少される分を、小さくすることが可能となる。
ここで、機械スイッチには、タッチパネルに対する入力部材(133)が、回転方向に複数設けられており、機械スイッチが回転操作される際に、複数の入力部材のうち、少なくとも1つがタッチパネル上に位置するように設けられている。したがって、上記のように、タッチパネルの領域から機械スイッチの一部がはみ出すものであっても、回転操作時にタッチパネル上を少なくとも1つの入力部材が移動する。よって、機械スイッチの回転位置および回転量がタッチパネルによって連続的に検知されることとなり、タッチパネルに対して、機械スイッチによる回転操作入力が可能となる。
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
第1実施形態における操作装置の全体構成を示す説明図である。 図1における機械スイッチの構造を示す説明図である。 第2実施形態における操作装置の全体構成を示す説明図である。 その他の実施形態における機械スイッチを示す説明図である。 図4における機械式スイッチの構造を示す説明図である。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
第1実施形態の操作装置100について、図1、図2を用いて説明する。操作装置100は、例えば、車両用として設定されている。操作装置100は、ユーザが、タッチパネル120に対して、指によるタッチ操作を行う、あるいは機械スイッチ130A、130Bによるスイッチ操作を行うことが可能となっている。そして、これらの操作に基づいて、制御装置150によって、ディスプレイ110における画像の表示状態が制御されると共に、車両に搭載される所定の機器10の作動条件が設定され(入力操作され)、作動状態が制御される装置となっている。所定の機器10は、例えば、車両用空調装置、車両用オーディオ装置、あるいはカーナビゲーション装置等である。
操作装置100は、図1に示すように、ディスプレイ110、タッチパネル120、機械スイッチ130A、130B、タッチ検出装置140、および制御装置150等を備えている。ディスプレイ110、タッチパネル120、および機械スイッチ130A、130Bは、入力部を形成し、車両のインストルメントパネルの例えば中央部に配置されて、ユーザから見やすく、またユーザが操作(タッチ操作、スイッチ操作)しやすいように設けられている。また、タッチ検出装置140、および制御装置150は、インストルメントパネル内に配置されている。
ディスプレイ110は、ユーザ側から見た正面形状が横長の四角形(矩形状)を成す画像表示用の表示器となっており、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等によって構成されている。ディスプレイ110には、制御装置150によって、所定の機器10の作動状態、および作動条件を入力するための各種アイコン等が画像として表示されるようになっている。各種アイコンは、入力項目が大別されたメニューアイコン、更に具体的な作動条件を設定するための設定アイコン等が、階層的に設けられたものとなっており、ディスプレイ110の表示面の所定領域に表示されるようになっている。
タッチパネル120は、ユーザの指によるタッチ操作(タッチ入力)を可能とするものである。また、タッチパネル120は、機械スイッチ130A、130Bのスイッチ操作に基づく入力も可能としている。タッチパネル120は、透明で、上記ディスプレイ110の表示面に対応する四角形(矩形状)の板状を成す検知部であり、ディスプレイ110の表示面(表面)に重なるように設けられている。タッチパネル120のタッチ操作、およびスイッチ操作が行われる側の面(ユーザ側の表面)は、タッチ面121となっている。ディスプレイ110における所定の機器10の作動状態、および各種アイコン等は、タッチパネル120を透過してユーザに視認されるようになっている。
タッチパネル120としては、例えば、静電容量式のもの、抵抗膜式のもの、超音波表面弾性波式のもの、光学式のもの、あるいは電磁誘導式のもの等、各種タイプのものを使用することができる。本実施形態では、タッチパネル120は、静電容量式(自己容量方式)のものが使用されている。静電容量式のタッチパネル120には、マトリックス状に形成された複数の透明な電極が設けられている。
タッチパネル120は、ユーザのタッチ操作による指の位置に応じて生ずる静電容量の変化(静電容量の変化信号)をタッチ検出装置140に出力するようになっている。また、同様に、タッチパネル120は、ユーザの機械スイッチ130A、130Bを用いたスイッチ操作による入力部材133(詳細後述)の位置に応じて生ずる静電容量の変化(静電容量の変化信号)をタッチ検出装置140に出力するようになっている。
機械スイッチ130A、130Bは、例えば、扁平な円筒状を成して、後述するように、ユーザの回転操作によって、所定の機器10に対する入力操作を可能とする回転式のスイッチとなっており、タッチパネル120の所定部位に所定数、設けられている。ここでは、図1に示すように、機械スイッチ130A、130Bは、2つ設けられている。
機械スイッチ130A、130Bは、所定の機器10の作動設定値を調節するためのスイッチとなっている。例えば、所定の機器10を車両用空調装置としたとき、機械スイッチ130Aは、作動設定値として設定温度を調節するためのスイッチとなっており、また、機械スイッチ130Bは、作動設定値として風量を調節するためのスイッチとなっている。各機械スイッチ130A、130Bが左側(反時計回り)に回転操作されると、作動設定値がより小さくなる側に変更され、また、右側(時計回り)に回転操作されると、作動設定値がより大きくなる側に変更されるようになっている。
そして、機械スイッチ130A、130Bは、それぞれの一部がタッチパネル120の領域から、はみ出すように配置されている。また、機械スイッチ130A、130Bは、矩形状のタッチパネル120の上側の辺を除く他の3辺の領域内に配置されている。
例えば、機械スイッチ130Aは、四角形のタッチパネル120の下側の辺上に回転中心(固定部131)を有して、タッチパネル120の左端部に配置されており、機械スイッチ130Aの下側半分がタッチパネル120の領域からはみ出している。また、例えば、機械スイッチ130Bは、四角形のタッチパネル120の右下角部に回転中心(固定部131)を有して、タッチパネル120の右端部に配置されており、機械スイッチ130Bの右側と下側とを合わせた3/4の領域がタッチパネル120の領域からはみ出している。
機械スイッチ130A、130Bは、図2に示すように、固定部131、可動部132、および入力部材133等を有している。
固定部131は、機械スイッチ130A、130Bの回転軸となるものであり、円柱状に形成されている。固定部131は、例えば、樹脂材から形成されている。機械スイッチ130A用の固定部131は、一端側が四角形のタッチパネル120の下側の辺上で、左端部側に接合されて、固定されている。また、機械スイッチ130B用の固定部131は、一端側が四角形のタッチパネル120の右下角部に接合されて、固定されている。
可動部132は、機械スイッチ130A、130Bの本体部(ダイヤル部)となるものであり、扁平な円筒状を成して、ユーザ側が閉塞されるように形成されている。可動部132は、例えば、樹脂材から形成されている。可動部132は、中心側の空間部に固定部131が挿入されることで、固定部131に対して回転可能に支持されている。
入力部材133は、機械スイッチ130A、130Bの回転位置をタッチパネル120に対して入力するための部材である。入力部材133は、導電性の部材から形成され、タッチ操作時の指先に相当する部材となっており、各機械スイッチ130A、130Bのタッチパネル120と対向する面において、それぞれ回転方向(周方向)に複数並ぶように設けられている。入力部材133は、各機械スイッチ130A、130Bが回転操作される際に、複数の入力部材133のうち、少なくとも1つがタッチパネル120上に位置する(出現する)ように、最小設定数が決められている。
例えば、機械スイッチ130Aにおいては、下側半分がタッチパネル120からはみ出していることから、入力部材133は、中心位置(固定部131)を挟んで、互いに対向するように、つまり、回転方向において180度ピッチとなるように、2つ設けられている。
また、例えば、機械スイッチ130Bにおいては、右側と下側とを合わせた3/4の領域がタッチパネル120の領域からはみ出していることから、入力部材133は、回転方向において90度ピッチとなるように、4つ設けられている。
尚、可動部132の周面、ユーザ側面の外周部、およびタッチパネル120側面の外周部には、各入力部材133に繋がるように導電性材によるメッキが施されて、ユーザが各機械スイッチ130A、130Bを摘まんだときに、ユーザの指が、各入力部材133に導通するようになっている。つまり、タッチパネル120には、ユーザが各機械スイッチ130A、130Bを摘まんでスイッチ操作を行うときに、入力部材133によって(入力部材133の位置に応じて)、タッチパネル120に静電容量の変化が生ずるようになっている。
タッチ検出装置140は、タッチ操作時において、タッチパネル120から出力される静電容量の変化信号を基に、ユーザの指が、タッチパネル120上のどこにあるか、あるいはどこからどこへ移動したかを検出して、検出信号(指の座標位置)を制御装置150へ出力するようになっている。
また、タッチ検出装置140には、予め各機械スイッチ130A、130Bに関連する関連データが記憶されている。関連データとは、各機械スイッチ130A、130Bの半径、タッチパネル120に対する各機械スイッチ130A、130Bの中心位置等である。
そして、タッチ検出装置140は、上記関連データ、および入力部材133によるタッチパネル120での静電容量の変化信号をもとに、スイッチ操作時の複数の入力部材133が、タッチパネル120上のどこにあるか、あるいはどこからどこへ移動したかを検出して、検出信号(入力部材の回転方向および回転量)を制御装置150へ出力するようになっている(詳細後述)。
制御装置150は、タッチ検出装置140から出力される検出信号に基づいて、ディスプレイ110における各種アイコン、更には所定の機器10の作動状態にかかる表示を制御すると共に、所定の機器10の作動を制御するようになっている。
操作装置100は、以上のように構成されており、以下、操作装置100の作動について説明する。
まず、タッチパネル120に対するタッチ操作は、主に、運転動作を伴わない車両の停車時に、ユーザがディスプレイ110に表示される作動状態や、各種アイコンを見ながら、指によって行う操作となる。ユーザはタッチパネル120上で、所望するアイコンの位置にタッチすることで、タッチ検出装置140から検出信号(指の座標位置)が制御装置150に出力される。制御装置150は、ディスプレイ110における表示状態を制御すると共に所定の機器10の作動を制御する。
一方、機械スイッチ130A、130Bを用いたスイッチ操作は、主に、運転中において、ディスプレイ110の表示を注視せずとも、機械スイッチ130A、130Bに対する手の感触をもって回転操作する、いわゆるブラインドタッチの操作となる。
機械スイッチ130A、130Bに対してスイッチ操作が行われる場合は、タッチ検出装置140は、機械スイッチ130A、130Bを摘まむ複数の指、およびタッチパネル120上に出現している入力部材133を検出することになる。この場合は、タッチ検出装置140は、予め記憶された関連データから、機械スイッチ130A、130Bの外側の領域に位置する指の検出信号を削除して、入力部材133による検出信号のみを採用する。
即ち、タッチ検出装置140は、各機械スイッチ130A、130Bの中心位置(以下、スイッチ中心位置)、および半径から、タッチパネル120上において、各機械スイッチ130A、130Bの外側近傍領域にある指の検出信号を検出の対象から削除する。そして、各機械スイッチ130A、130Bの内側領域にある入力部材133による検出信号のみを採用する。検出される入力部材133の移動軌跡は、タッチパネル120上で円弧を描くものとなる。
そして、タッチ検出装置140は、各機械スイッチ130A、130Bにおける入力部材133の座標位置(後述する検出座標、計算座標等)から、各機械スイッチ130A、130Bの回転方向、および回転量を算出する。
以下、タッチ検出装置140が行う、各機械スイッチ130A、130Bの回転方向、および回転量の算出要領について、機械スイッチ130Bを例にして説明する。
1.前提
タッチ検出装置140は、機械スイッチ130Bのはみ出した領域を、タッチパネル120のタッチ面121上の2次元座標領域の一部として定義付けしている。また、タッチ検出装置140は、機械スイッチ130Bにおける4つの入力部材133の配置(中心位置、半径、周方向ピッチ(90度))を記憶している。また、タッチ検出装置140は、微小な所定時間ごとに、位置検出を行うようになっている。以下、説明上、連続的に繰り返し行われる位置検出のうち、一つ前の検出タイミングを「直前」の検出タイミングとし、次の検出タイミングを「直後」の検出タイミングと呼ぶことにする。
タッチ検出装置140は、最初の検出段階で、タッチパネル120上にある入力部材133の位置座標を検出座標として算出すると共に、機械スイッチ130Bの中心位置、入力部材133が配置される半径および周方向ピッチから、タッチパネル120上にない他の3つの入力部材133の位置座標を計算座標として算出する。このように、タッチ検出装置140は、機械スイッチ130Bの周方向のどこに4つの入力部材133が配置されているかを算出することで、機械スイッチ130Bの周方向における向き算出する。
2.直後の位置座標検出
次に、機械スイッチ130Bのスイッチ操作が行われると、タッチ検出装置140は、上記の最初の段階を直前のタイミングとして、所定時間後の直後のタイミングにおけるタッチパネル120上の入力部材133の検出座標(直後の検出座標)を算出する。
3.直前と直後の比較
そして、直前における4つの入力部材133の座標のうち、直後の検出座標に最も近い入力部材133を算出する。
4.回転方向と回転量の算出、および更新
タッチ検出装置140は、上記のように直後の検出座標に最も近い直前の入力部材133が、直後の検出座標に移動したものと判断して、最も近い入力部材133の移動の向きおよび移動量を、機械スイッチ130Bの直前から直後に至る回転方向と回転量として算出する。
また、タッチ検出装置140は、直後におけるタッチパネル120上にない他の3つの入力部材133の計算座標を算出して、4つの入力部材133の座標位置を算出する。そして、タッチ検出装置140は、直後における機械スイッチ130Bの周方向における向き把握すると共に、4つの入力部材133の座標位置を更新(次の検出のための直前の座標位置に置き換え)する。
5.制御装置150への出力
タッチ検出装置140は、上記4で得た回転方向と回転量を制御装置150に検出信号として出力すると共に、所定時間ごとに上記2〜4を繰り返す。上記2〜4の繰り返しにより、機械スイッチ130Bが連続的にスイッチ操作される際のトータルの回転方向と回転量が把握されることになる。
尚、上記回転方向、回転量の算出要領において、機械スイッチ130Bを例にして説明したが、例えば、タッチパネル120のタッチ面121上に複数の入力部材133が同時に出現するように設定した場合であると、上記の直後の検出座標としては、複数の検出データのうちのいずれか1つを用いる、あるいは平均値を用いるようにすればよい。
そして、制御装置150は、タッチ検出装置140から出力される検出信号に基づいて、ディスプレイ110における所定の機器10の作動状態にかかる表示を制御すると共に、所定の機器10の作動を制御するようになっている。尚、制御装置150は、スイッチ操作された各機械スイッチ130A、130Bの回転方向、および回転量に応じて、所定の機器10の作動設定値(設定温度、あるいは風量)を変更する。
以上のように、本実施形態によれば、機械スイッチ130A、130Bは、タッチパネル120の領域から一部がはみ出すように配置されているので、機械スイッチ130A、130Bによって、タッチパネル120における指操作可能なタッチ領域が減少される分を、小さくすることが可能となる。
ここで、機械スイッチ130A、130Bには、タッチパネル120に対する入力部材133が、回転方向に複数設けられており、機械スイッチ130A、130Bが回転操作される際に、複数の入力部材133のうち、少なくとも1つがタッチパネル120上に位置するように設けられている。したがって、上記のように、タッチパネル120の領域から機械スイッチ130A、130Bの一部がはみ出すものであっても、回転操作時にタッチパネル120上を少なくとも1つの入力部材133が移動する。よって、機械スイッチ130A、130Bの回転位置および回転量がタッチパネル120によって連続的に検知されることとなり、タッチパネル120に対して、機械スイッチ130A、130Bによる回転操作入力が可能となる。
また、本実施形態では、タッチパネル120は、ディスプレイ110の表示面に重なるように配置されるものとしており、機械スイッチ130A、130Bは矩形状のタッチパネル120の上側の辺を除く他の3辺の領域内に配置されている。
これにより、機械スイッチ130A、130Bを操作する際の手が、タッチパネル120に重なりにくくなり、指操作するときの手によって、ディスプレイ110の画像が隠れて見えにくくなることを抑制することができる。
(第2実施形態)
第2実施形態の操作装置100Aを図3に示す。第2実施形態の操作装置100Aは、上記第1実施形態の操作装置100に対して、ディスプレイ110に対してタッチパネル120を別体として、ディスプレイ110と異なる位置に配置したものである。
本実施形態のタッチパネル120は、いわゆるタッチパッドであり、よりユーザの操作し易い位置、例えば、車両のセンターコンソールにおけるシフトレバーに隣接する位置等に設けられている。タッチパネル120には、上記第1実施形態と同様の機械スイッチ130A、130Bが設けられている。
本実施形態においても、上記第1実施形態と同様に、複数の入力部材133のうち、少なくとも1つがタッチパネル(タッチパッド)120上に位置するように設けられると共に、タッチパネル120の領域から機械スイッチ130A、130Bの一部がはみ出すように配置されている。よって、機械スイッチ130A、130Bによる回転操作入力が可能となると共に、機械スイッチ130A、130Bによって、タッチパネル120における指操作可能なタッチ領域が減少される分を、小さくすることが可能となる。
(その他の実施形態)
各機械スイッチ130A、130Bの中心位置は、上記各実施形態に限定されるものでは無く、タッチ操作性、およびスイッチ操作性の観点から、種々変更が可能である。
例えば、図4、図5に示すように、機械スイッチ130Aの中心位置をタッチパネル120の下側の辺の中間位置に配置してもよい。あるいは、機械スイッチ130Bの中心位置を、タッチパネル120の右側の辺から、入力部材133が配置される円の半径の1/2程度が外側に位置するものとしてもよい。この場合、入力部材133を回転方向に120度ピッチで3つ設けることで、少なくとも1つの入力部材133を、タッチパネル120上に出現させることができる。更に、機械スイッチ130A、130Bは、タッチパネル120の上側の辺の領域に配置されるものとしてもよい。
また、機械スイッチ130A、130Bのスイッチ操作に基づく、所定の機器10への入力項目として、例えば、車両空調装置の設定温度、風量等としたが、これに限定されることなく、例えば、オーディオ装置のボリューム等とするなど、各種対応が可能である。
また上記各実施形態では、機械スイッチ130A、130Bをタッチパネル120に対して、2つ設けるものとして説明したが、機械スイッチ130A、130Bの設定数は、これに限定されるものではなく、必要に応じた数を設定するようにすればよい。
10 所定の機器
100、100A 操作装置
110 ディスプレイ(表示器)
120 タッチパネル
121 タッチ面
130A、130B 機械スイッチ
133 入力部材

Claims (2)

  1. ユーザの指によるタッチ操作が可能なタッチパネル(120)と、
    前記タッチパネルに対する入力用の機械スイッチ(130A、130B)と、を備え、
    前記指による前記タッチ操作、あるいは前記機械スイッチによるスイッチ操作によって、所定の機器(10)に対する入力操作を可能とする操作装置において、
    前記機械スイッチは、前記スイッチ操作によって回転される回転式のスイッチであり、
    前記機械スイッチには、前記機械スイッチの回転位置を、前記タッチパネルに対して入力するための入力部材(133)が、回転方向に複数設けられており、
    前記機械スイッチは、回転操作される際に、複数の前記入力部材のうち、少なくとも1つが前記タッチパネル上に位置するように、前記タッチパネルの領域から一部がはみ出して配置されている操作装置。
  2. 画像を表示する表示器(110)を備え、前記画像が前記タッチパネルを透過して視認されるようになっている請求項1に記載の操作装置。
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