JP2009301300A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力されたジェスチャの判定精度が向上する入力装置を提供する。
【解決手段】入力装置３は、正六角形状を有する第１〜７の電極３１１ａ〜３１１ｇと、第１〜７の電極３１１ａ〜３１１ｇを所定の間隔を空けて蜂の巣形状に並べてなるタッチパッド３０と、タッチパッド３０に対する接触に基づいて変化する静電容量を第１〜７の電極３１１ａ〜３１１ｇ毎に検出する検出部３２と、検出されたに基づいてジェスチャを判定する判定部３３と、判定されたジェスチャに基づいてカーナビゲーション装置４を制御する車両ＥＣＵ１００と、を備えて構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置に関する。

従来の技術として、入力パッドの裏面に配列され、接触圧力を検出する３個の圧力スイッチと、この３個の圧力スイッチの開閉情報を入力し、接触点が移動する方向、速度、移動量を解析するイベント制御部と、入力パッドを操作する操作パターンを記憶し、イベント制御部によって解析された操作と操作パターンとを比較してジェスチャを認識するジェスチャ認識部と、ジェスチャ認識部によるジェスチャの認識結果に基づいて電子機器への動作を指示する制御部と、を備えた入力デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。

イベント制御部は、同時に２つの圧力スイッチが押されたとき、より強く押された方の圧力スイッチが操作されていると判断するものとしている。

よってこの入力デバイスは、接触点が移動する方向、速度、移動量を解析し、操作内容、すなわちジェスチャを判定することができるので、電子機器に対する操作が可能になる。
特開２００５−３２３０４８号公報

しかし、従来の入力デバイスによると、同時に２つの圧力スイッチが押されたとき、より強く押された方の圧力スイッチが操作されていると判断するので、接触点の検出の分解能が低く、ジェスチャの正確な判定が困難であった。

従って本発明の目的は、入力されたジェスチャの判定精度が向上する入力装置を提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、正六角形状を有する電極と、前記電極を所定の間隔を空けて並べてなるタッチパッドと、前記タッチパッドに対する接触に基づいて変化する静電容量を前記電極毎に検出する検出部と、を備えたことを特徴とする入力装置を提供する。

（２）本発明は上記目的を達成するため、正三角形形状を有する電極と、６つの前記電極を所定の間隔を空けて並べることによって正六角形状とし、前記正六角形状とした前記電極をさらに前記所定の間隔を空けて並べてなるタッチパッドと、前記タッチパッドに対する接触に基づいて変化する静電容量を前記電極毎に検出する検出部と、を備えたことを特徴とする入力装置を提供する。

（３）本発明は上記目的を達成するため、正六角形状を有する電極と、前記電極を所定の間隔を空けて並べてなるタッチパッドと、前記タッチパッドに対する接触に基づいて変化する静電容量を前記電極毎に検出する検出部と、検出された前記接触に基づいてジェスチャを判定する判定部と、判定された前記ジェスチャに基づいて被制御装置を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする入力装置を提供する。

このような発明によれば、入力されたジェスチャの判定精度を向上させることができる。

以下に、本発明の入力装置の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

[実施の形態]
（車両１の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る入力装置が搭載された車両内部の概略図である。本発明の入力装置３を車両１に搭載した場合について説明する。

車両１は、図１に示すように、操舵装置の一部であり、左右に回転操作することによって車両１の進行方向を変更することができるステアリング２と、ステアリング２の本体部２０の運転者側に設けられた入力装置３の入力部としてのタッチパッド３０と、画像を表示するカーナビゲーション装置４と、を備えて概略構成されている。

ステアリング２は、図示しないステアリングシャフトと接続され、各種スイッチ類が配置された本体部２０と、運転者が把握する部分であり、リング形状を有するステアリングホイール２１と、を備えて概略構成されている。

なお、入力装置３の配置位置は、ステアリング２に限定されず、カーナビゲーション装置４、シフトレバー、及びパワーウインドスイッチの近傍に配置されても良く、入力装置３は、非制御装置の制御を効率的かつ、直感的に操作できる位置に配置される。

（入力装置３の構成）
図２は、本発明の実施の形態に係る入力装置に関するブロック図である。この入力装置３は、主に、タッチパッド３０と、検出部３２と、判定部３３と、を備えて概略構成されている。

（タッチパッド３０について）
図３は、本発明の実施の形態に係るタッチパッドの概略図であり、図４は、本発明の実施の形態に係るタッチセンサの第１の電極の断面図である。

タッチパッド３０は、図３に示すように、一例として、第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇが所定の間隔Ｗを有して蜂の巣形状に並べられた構成を備えており、一例として、図４に示すように、樹脂等の絶縁部材によって形成された本体３１０と、導電性を有する銅等の金属によって本体３１０上に形成され、正六角形状を有する第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇと、第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇを保護するため、本体３１０上に形成された保護膜としての塗装膜３１２と、を備えて概略構成されている。なお、本体３１０は、プリント配線基板でも良い。

タッチセンサ３１は、一例として、手指による接触に応じた静電容量の変化に基づいてオン・オフ状態を判断し、オン状態の時は「１」を、オフ状態の時は「０」を示す信号を外部に出力するようにＩＣ（Integrated Circuit）化されているものとする。なお、各第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇの静電容量を検出部３２が、直接読み出すよう構成しても良い。

運転者は、このタッチパッド３０に対してジェスチャを行うことによって被制御装置に割り当てられた所定のコマンドを入力することができるものとする。

なお、ジェスチャは、このタッチパッド３０に直接接触する操作のことを指すが、タッチセンサ３１の静電容量が、接触有りと判断するに十分な変化を行う場合もジェスチャに含めるものとする。

（第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇについて）
第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇは、一例として、図２に示すように、検出部３２が有するアナログスイッチであるマルチプレクサにそれぞれが接続され、検出部３２は、マルチプレクサを介して所定の周期で第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇの順番に走査し、オン・オフ状態の読み出しを行っている。

第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇは、図３に示すように、一例として第２の電極３１１ｂの中心３１３と、第４の電極３１１ｄの中心３１４との距離がＲであり、この距離Ｒは、どの電極間でも一定である。

また第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇは、図３に示すように、電極と電極の間が所定の間隔Ｗを有して本体３１０上に配置されており、この間隔Ｗは、どの電極間でも一定である。

なお、第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇの形状は、上記した距離Ｒ及び間隔Ｗが一定であれば良く、一例として、角が面取りされたような六角形状又は略六角形状であっても良い。

（検出部３２について）

検出部３２は、図２に示すように、後述するタッチ座標の算出を１周期毎に行うものとし、所定の期間におけるタッチ座標の軌跡（以下タッチ座標群３４１と呼ぶ）を記憶部３４に記憶するものとする。

ここでタッチ座標とは、ある周期において、オン判定されたタッチセンサ３１に基づいて算出される座標のことであり、例えば、タッチセンサ３１に座標を割り当て、オン判定されたタッチセンサ３１の座標の平均をとってタッチ座標とする方法や、オン判定されたタッチセンサ３１に重み関数を持たせ、タッチセンサ３１の数以上の分解能を持たせた方法等による公知の方法によって算出される。一例として、このタッチ座標を所定の期間記憶し、タッチ座標群３４１を生成することによってタッチ座標の軌跡が得られ、その軌跡に基づいてジェスチャが判定される。

なお、所定の期間は、例えば、全てのタッチセンサ３１の中で初めてオン判定が検出されてから全てがオフ判定となるまでの期間であっても良く、しきい値を設け、そのしきい値内の期間としても良く、これに限定されない。

（判定部３３について）

判定部３３は、図２に示すように、一例として検出部３２によって算出されたタッチ座標群３４１に基づいて記憶部３４に記憶されたジェスチャ辞書３４０を参照し、入力されたジェスチャの判定を行う。

ジェスチャ辞書３４０は、一例として、所定のジェスチャに対応するジェスチャパターンを所定の間隔で分割した点列が、順番（所定の順番）と共に登録されている。

判定部３３は、一例として、運転者のジェスチャに基づいて算出されたタッチ座標と、順番が合致するジェスチャパターンの点との距離に基づいてジェスチャを判定する。

また入力装置３は、図２に示すように、ジェスチャ辞書３４０及びタッチ座標群３４１を記憶する記憶部３４を備えており、判定部３３は、車両１を総合的に制御する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit；制御部）１００に接続されている。

車両ＥＣＵ１００は、被制御装置の一例としてのカーナビゲーション装置４に接続され、カーナビゲーション装置４は、一例として、選択可能な各種メニューが表示されるものとする

なお、ジェスチャの判定方法は、上記に限定されず、パターンマッチング等の公知の形状認識方法によって判定しても良い。

（動作）
以下に、本実施の形態における入力装置の動作を各図を参照して詳細に説明する。

図５（ａ）は、本発明の実施の形態に係るタッチパッドに入力された第１のジェスチャを示す概略図であり、図５（ｂ）は、タッチパッドに入力された第２のジェスチャを示す概略図であり、図６（ａ）は、本発明の実施の形態に係る正方形状電極を有するタッチパッドに入力された第１のジェスチャを示す概略図であり、図６(ｂ)は、正方形状電極を有するタッチパッドに入力された第２のジェスチャを示す概略図である。まず第１のジェスチャ５０が入力された場合について説明する。なお、第１及び第２のジェスチャ５０、５１は、理想的な円形状を有するものとする。

（第１のジェスチャ５０の判定動作）
運転者は、ステアリングホイール２１を把握し、一例として右手親指によって図５（ａ）に示す第１のジェスチャ５０をタッチパッド３０に入力する。

検出部３２は、タッチパッド３０に対して所定の周期で走査を行い、タッチ座標群３４１を生成する。

このとき、図５（ａ）に示すように、検出部３２は、第４の電極３１１ｄの周囲に配置される第１、第２、第３、第５、第６、第７の電極３１１ａ〜３１１ｃ、３１１ｅ〜３１１ｇに対して行われるジェスチャの軌跡が、第１、第２、第３、第５、第６、第７の電極３１１ａ〜３１１ｃ、３１１ｅ〜３１１ｇで同じであることから、オン判定を正確に行うことができる。

判定部３３は、記憶部３４に記憶されたタッチ座標群３４１とジェスチャ辞書３４０とに基づいてジェスチャを判定し、タッチパッド３０に、図５（ａ）に示す第１のジェスチャ５０が入力されたと判定し、ジェスチャに基づいたコマンドを選択する。

車両ＥＣＵ１００は、判定部３３から送信されたコマンドに基づいてカーナビゲーション装置４を制御する。

（第２のジェスチャ５１の判定動作）
上記した第１のジェスチャ５０を入力した場合、第４の電極３１１ｄの周囲に配置される第１、第２、第３、第５、第６、第７の電極３１１ａ〜３１１ｃ、３１１ｅ〜３１１ｇに対して行われる第１のジェスチャ５０の軌跡が、第１、第２、第３、第５、第６、第７の電極３１１ａ〜３１１ｃ、３１１ｅ〜３１１ｇで同じであった。

一例として、図５（ｂ）に示すように、第１のジェスチャ５０よりも小さい半径を有する第２のジェスチャ５１を入力したとき、図５（ａ）と同様に第１、第２、第３、第５、第６、第７の電極３１１ａ〜３１１ｃ、３１１ｅ〜３１１ｇに対して行われる第１のジェスチャ５０の軌跡が、第１、第２、第３、第５、第６、第７の電極３１１ａ〜３１１ｃ、３１１ｅ〜３１１ｇで同じとなるので、オン判定を正確に行うことができる。

上記の第１及び第２のジェスチャ５０、５１の判定は、タッチパッド３０の電極が、蜂の巣形状に配置されていることから、ジェスチャの軌跡を各電極で正確に検出することが可能であった。

しかし、例えば、図６（ａ）に示す正方形の電極６１０を有するタッチセンサ６１の場合、運転者が、上記と同様にタッチパッド６０に対して第１のジェスチャ５０の入力を行うとき、第１、第２、第３、第５、第６、第７の電極６１０ａ〜６１０ｄ、６１０ｅ〜６１０ｉの第１のジェスチャ５０の軌跡は、それぞれ異なるものとなっている。

また、運転者が第２のジェスチャ５１をタッチパッド６０に入力したとき、図６（ｂ）に示すように、第１、第３、第７、第９の電極６１０ａ、６１０ｃ、６１０ｇ、６１０ｉに対する第２のジェスチャ５１の軌跡が小さくなるため、これらの電極に対してオン判定されない可能性があり、第２のジェスチャ５１を正確に判定できない可能性がある。

しかし、本実施の形態におけるタッチセンサ３１は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１及び第２のジェスチャ５０、５１を入力したとき、第１、第２、第３、第５、第６、第７の電極３１１ａ〜３１１ｃ、３１１ｅ〜３１１ｇに対する軌跡が同じであるため、正確にオン判定され、よって第１及び第２のジェスチャ５０、５１が正確に判定される。

なお、上記において、円を描く第１及び第２のジェスチャ５０、５１を例に取ったが、タッチパッド３０に対する直線形状のジェスチャ等においてもジェスチャの正確な判定を行うことができる。

（効果）
（１）上記した実施の形態における入力装置３によれば、第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇが正六角形状を有して蜂の巣形状に配置されているので、電極の中心と中心の間が等しく、入力されたジェスチャの判定精度を向上させることができる。

（２）上記した実施の形態における入力装置３によれば、入力されたジェスチャを正確に判定することができるので、ジェスチャに基づいた被制御装置の操作を容易に行うことができる。

（３）上記した実施の形態における入力装置３によれば、ジェスチャを正確に判定することができるので、直感的な被制御装置の操作が可能となり、操作性を向上させることができる。

（他の実施の形態について）
（１）図７は、本発明の実施の形態に係る電極の変形例を示す概略図である。この入力装置３は、電極の形状以外は、上記の実施の形態と同一の機能及び構成を有するものとし、同一の機能を有する部分には、同一の符号を付すものとする。

このタッチパッド７０は、６つのタッチセンサ７１によって全体の形状が正六角形状を有するよう構成されている。各タッチセンサ７１を構成する第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇに対する前述の第１のジェスチャ５０は、各第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇで同様の軌跡となるので、判定部３３は、第１のジェスチャ５０を正確に判定することができる。

また、上記した実施の形態における第１〜第７の電極３１１ａ〜３１１ｇは、正六角形状を有しているが、図７に示す正六角形状に並べられた第１〜第６の電極７１０ａ〜７１０ｆを所定の間隔で並べて蜂の巣形状としたタッチパッドを構成しても良い。この構成によって上記と同様の効果（１）〜（３）を得ることができる。

（２）上記した実施の形態における入力装置３におけるタッチセンサ３１の数は、用途に応じて自由に変更することができる。

（３）上記した実施の形態における入力装置３は、被制御装置としてカーナビゲーション装置を例にとったが、車両１に搭載されるエアコン装置、及びオーディオ装置等の電子機器の制御に用いられても良く、またその配置位置は限定されず、非制御装置の制御を効率的かつ、直感的に操作できる位置に配置される。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

本発明の実施の形態に係る入力装置が搭載された車両内部の概略図である。 本発明の実施の形態に係る入力装置に関するブロック図である。 本発明の実施の形態に係るタッチパッドの概略図である。 本発明の実施の形態に係るタッチセンサの第１の電極の断面図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係るタッチパッドに入力された第１のジェスチャを示す概略図であり、（ｂ）は、タッチパッドに入力された第２のジェスチャを示す概略図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態に係る正方形状電極を有するタッチパッドに入力された第１のジェスチャを示す概略図であり、(ｂ)は、正方形状電極を有するタッチパッドに入力された第２のジェスチャを示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る電極の変形例を示す概略図である。

符号の説明

１…車両、２…ステアリング、３…入力装置、４…カーナビゲーション装置、２０…本体部、２１…ステアリングホイール、３０…タッチパッド、３１…タッチセンサ、３２…検出部、３３…判定部、３４…記憶部、４０…表示画面、５０…第１のジェスチャ、５１…第２のジェスチャ、６０…タッチパッド、６１…タッチセンサ、７０…タッチパッド、７１…タッチセンサ、１００…車両ＥＣＵ、３１０…本体、３１１ａ〜３１１ｇ…第１〜第７の電極、３１２…塗装膜、３１３…中心、３１４…中心、３４０…ジェスチャ辞書、３４１…タッチ座標群、６１０ａ〜６１０ｉ…第１〜第９の電極、７１０ａ〜７１０ｇ…第１〜第６の電極

Claims (3)

1. 正六角形状を有する電極と、
   前記電極を所定の間隔を空けて並べてなるタッチパッドと、
   前記タッチパッドに対する接触に基づいて変化する静電容量を前記電極毎に検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とする入力装置。
2. 正三角形形状を有する電極と、
   ６つの前記電極を所定の間隔を空けて並べることによって正六角形状とし、前記正六角形状とした前記電極をさらに前記所定の間隔を空けて並べてなるタッチパッドと、
   前記タッチパッドに対する接触に基づいて変化する静電容量を前記電極毎に検出する検出部と、
   を備えたことを特徴とする入力装置。
3. 正六角形状を有する電極と、
   前記電極を所定の間隔を空けて並べてなるタッチパッドと、
   前記タッチパッドに対する接触に基づいて変化する静電容量を前記電極毎に検出する検出部と、
   検出された前記接触に基づいてジェスチャを判定する判定部と、
   判定された前記ジェスチャに基づいて被制御装置を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする入力装置。

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