JP2015084194A

JP2015084194A - 入力装置

Info

Publication number: JP2015084194A
Application number: JP2013222830A
Authority: JP
Inventors: 遠藤　和彦; Kazuhiko Endo; 和彦遠藤; 宏和秋房; Hirokazu Akifusa
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2013-10-26
Filing date: 2013-10-26
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2033-10-26
Also published as: JP6177660B2

Abstract

【課題】タッチパネルの感度を上げた場合の誤検出、誤動作を低減することができる入力装置を提供すること。【解決手段】車載装置１は、所定の操作画面を表示する表示装置３２と、操作画面上に配置されて検出感度の高低が切り替え可能なタッチパネル２２と、タッチパネル２２よりも操作画面から遠い位置までを含む検出範囲を有し、操作画面に接近する利用者の手の位置を検出する近接センサ２６と、高い検出感度に設定されたタッチパネル２２と近接センサ２６の両方の検出結果に基づいて、操作画面に接近した利用者の指先の位置を判定する操作位置判定部５３とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、利用者の指等で画面を触って操作指示を行う入力装置に関する。

従来から、感度が切り替え可能なタッチパネルを用い、高感度に設定したタッチパネルへの指の接近を検出すると感度を低下させ、メニューボタンを表示させ、メニューボタンを押圧しながら指を移動することにより、メニュー領域とメニューアイコンを表示するようにした画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第２０１０／０８９９８０号

ところで、上述した特許文献１に開示された画像表示装置では、タッチパネルの感度を高低切り替えることができるが、利用者が指等で押下しようとする位置を先読みして、画面の表示内容を指等が触れる前に変化させる場合を考えると、感度をできるだけ高く設定して表示画面からできるだけ遠い位置で指等を検出することが望ましい。しかし、実際にはタッチパネルの感度を上げすぎると、誤検出および誤動作が増して操作性が悪化するという問題があった。例えば、車載装置にタッチパネルを用いる場合を想定すると、最大で８インチ程度の表示画面にタッチパネルを重ねて配置することになる。この場合に、タッチパネルの感度を上げすぎると、利用者が表示画面に１本の指を近づけたときに、それ以外の指の指先や手のひらの各部を同時に検出してしまうおそれがあり、表示画面上のどの部分を押下しようとしているのかを正確に検出することができなくなってしまう。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、タッチパネルの感度を上げた場合の誤検出、誤動作を低減することができる入力装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の入力装置は、所定の操作画面を表示する表示装置と、操作画面上に配置されて検出感度の高低が切り替え可能なタッチパネルと、タッチパネルよりも操作画面から遠い位置までを含む検出範囲を有し、操作画面に接近する利用者の手の位置を検出する近接センサと、高い検出感度に設定されたタッチパネルと近接センサの両方の検出結果に基づいて、操作画面に接近した利用者の指先の位置を判定する指先位置判定手段とを備えている。

具体的には、上述した操作画面に利用者の指が接近したときに、近接センサは、検出範囲に含まれる利用者の手の位置を検出し、高い検出感度に設定されたタッチパネルは、指先およびこの指先以外の指あるいは手のひらの一部を含む複数箇所を検出し、指先位置判定手段は、タッチパネルによって検出された複数箇所の中で、近接センサによって検出された位置から最も遠い箇所を指先の位置としている。

タッチパネルを指先で操作することを想定した場合に、タッチパネルの検出感度を高くすると、操作しようとする指先（例えば、人差し指）だけでなく、手のひら側に折り曲げた他の指や手のひらの一部を並行して検出する事態が生じる。一方、近接センサによって手の位置を検出するようにすれば、操作しようとする指先の位置はこの手の位置に対して最も遠い位置にあるといえる。このように、近接センサとタッチパネルを組み合わせて、手の位置を検出し指先の位置を判定することにより、高い感度に設定したタッチパネルを用いた場合であっても、操作しようとする指先の位置を判定することができるようになり、誤検出およびこれに伴う誤動作を低減することができる。

また、上述したタッチパネルは、近接センサによって利用者の手の接近を検出するまで低い検出感度に設定され、検出後に高い検出感度に変更されることが望ましい。これにより、操作時以外の誤検出や誤動作を防止することができる。

また、上述したタッチパネルは、指先位置判定手段による指先位置の判定が終了した後、低い検出感度に設定されることが望ましい。これにより、タッチパネルを指先で触れた際に、触れた位置を正確に検出することができ、操作位置の検出精度を上げることができる。

また、上述した表示装置は、指先位置判定手段によって指先の位置が判定されたときに、少なくともこの指先の位置に対応する操作画面の表示内容を変化させることが望ましい。これにより、指先でタッチパネルに触れる前に指先位置を検出し、操作画面から遠い位置での接触前の先読みメニュー表示等が可能となる。

また、上述した表示装置は、操作画面に含まれる操作アイコンの数および種類の少なくとも一方を変更することが望ましい。これにより、指先が操作画面に触れる前に画面遷移を行うことができ、操作時間を短縮することが可能となる。

一実施形態の車載装置の構成を示す図である。タッチパネルと近接センサの設置状態を示す図である。タッチパネルと近接センサの検出範囲を示す図である。操作アイコンが含まれる操作画面の具体例を示す図である。検出感度が切り替え可能なタッチパネルと近接センサを組み合わせて利用者の指先位置を検出する動作手順を示す流れ図である。近接センサ２６とタッチパネル２２を組み合わせた位置検出の説明図である。図４に示した操作画面において各操作アイコンを選択するために必要な操作領域を示す図である。先読みメニューの具体例を示す図である。

以下、本発明の入力装置を適用した一実施形態の車載装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態の車載装置の構成を示す図である。図１に示すように、車載装置１は、ナビゲーション処理部１０、ＴＶチューナ処理部１４、ラジオチューナ処理部１６、ＡＶ処理部１８、操作部２０、タッチパネル２２、入力制御部２４、近接センサ２６、表示処理部３０、表示装置３２、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ）４０、スピーカ４２、制御部５０、ハードディスク装置（ＨＤＤ）７０を備えている。

ナビゲーション処理部１０は、ハードディスク装置７０に記憶されている地図データを用いて車載装置１が搭載された車両の走行を案内するナビゲーション動作を行う。自車位置を検出するＧＰＳ装置１２とともに用いられ、車両の走行を案内するナビゲーション動作には、地図表示、経路探索・誘導のほかに周辺施設やＰＯＩ（Point Of Interest）を検索して表示する動作などが含まれる。なお、自車位置検出は、ＧＰＳ１２の他にジャイロセンサや車速センサ等の自律航法センサを組み合わせて用いるようにしてもよい。

ＴＶチューナ処理部１４は、地上デジタル放送等の放送信号を受信し、映像および音声を再生する処理を行う。ラジオチューナ処理部１６は、ラジオ放送の信号を受信し、音声を再生する処理を行う。ＡＶ処理部１８は、圧縮されてハードディスク装置７０に記憶されている音楽データや映像データを読み出して再生する処理を行う。なお、音楽データや映像データは、ディスク読取装置（図示せず）を用いてＣＤやＤＶＤから読み取ったものを用いるようにしてもよい。

操作部２０は、利用者による各種操作を受け付けるためのものであり、各種のスイッチや操作つまみ等が備わっている。タッチパネル２２は、表示装置３２の画面に重ねて配置されており、利用者の指が接触した画面上の位置を検出する。このタッチパネル２２は、例えば静電容量式であり、検出閾値を変更することにより、感度を可変することができる。本実施形態では、検出閾値を変更して２種類の検出感度（高感度と低感度）を実現している。入力制御部２４は、操作部２０およびタッチパネル２２の操作状態を監視し、利用者による入力内容を検出する。

近接センサ２６は、表示装置３２の表示画面に対して所定の位置関係にある利用者の手を検出する。この近接センサ２６は、検出感度を上げたタッチパネル２２よりさらに表示画面から遠い範囲を含む広い検出範囲を有している。検出方法は既存の各種方法を用いることができる。例えば、赤外線センサ方式や静電容量方式あるいはその他の方式を用いることができる。

図２は、タッチパネル２２と近接センサ２６の設置状態を示す図である。図２に示すように、タッチパネル２２は、表示装置３２の表示画面の全体を覆うように配置されている。また、近接センサ２６は、表示画面の上下左右にそれぞれ配置されている。

図３は、タッチパネル２２と近接センサ２６の検出範囲を示す図である。タッチパネル２２は、検出感度が高低２段階に切り替え可能であり、図３では、検出感度を低く設定した場合のタッチパネル２２の検出範囲がＡで、検出感度を高く設定した場合のタッチパネル２２の検出範囲がＢで示されている。また、近接センサ２６の検出範囲は、検出感度を高く設定したタッチパネル２２の検出範囲よりもさらに広く設定されており、図３ではＣで示されている。

表示処理部３０は、各種の操作画面等を表示する映像信号を出力して表示装置３２にこれらの画面を表示するとともに、ＴＶチューナ処理部１４によって受信した放送信号に対応する映像画面やＡＶ処理部１８によって再生した映像画面等を表示する映像信号を出力して表示装置３２にこれらの画面を表示する。表示装置３２は、運転席と助手席の中央前方に設置されており、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）を用いて構成されている。

デジタル−アナログ変換器４０は、ナビゲーション処理部１０、ＴＶチューナ処理部１４、ラジオチューナ処理部１６、ＡＶ処理部１８のそれぞれの処理によって生成される音声データや音楽データをアナログの音声信号に変換してスピーカ４２から出力する。なお、実際には、デジタル−アナログ変換器４０とスピーカ４２の間には信号を増幅する増幅器が接続されているが、図１ではこの増幅器は省略されている。また、デジタル−アナログ変換器４０とスピーカ４２との組合せは再生チャンネル数分備わっているが、図１では一組のみが図示されている。

制御部５０は、車載装置１の全体を制御するためのものであり、ＲＯＭやＲＡＭなどに格納された所定のプログラムをＣＰＵで実行することにより実現される。また、制御部５０は、タッチパネル２２と近接センサ２６を組み合わせて位置検出を行うとともに、この検出結果に基づいて、指先が表示画面に触れる前にその位置を検出して操作画面の表示内容を切り替える先読みメニュー表示を行うために、操作画面作成部５１、感度切替部５２、操作位置判定部５３を有する。

操作画面作成部５１は、表示装置３２に表示する各種の操作画面を作成する。この操作画面には、利用者が指で指し示すことにより車載装置１に対して各種の指示を行うための操作アイコンが含まれている。

図４は、操作アイコンが含まれる操作画面の具体例を示す図である。図４に示す操作画面は、ナビゲーション処理部１０を用いたナビゲーション動作において経路探索の目的地設定を行うためのメニュー画面である。この操作画面（メニュー画面）には６個の操作アイコンＡ〜Ｅが含まれている。

感度切替部５２は、タッチパネル２２の検出感度を高低２段階に切り替える。この切り替えは、検出閾値を変化させることにより行われる。例えば、静電容量式のタッチパネル２２については、互いに交差する向きに配置された２種類の透明電極間の静電容量が、利用者の指や手などを近づけたときに変化することを検出して指等の位置を検出している。静電容量の変化を検出するために用いられる検出閾値を変えることで、タッチパネル２２の検出感度（指等を検出可能なタッチパネル２２表面からの距離）を切り替えることができる。操作位置判定部５３は、操作画面作成部５１と感度切替部５２の各動作と連動して、近接センサ２６とタッチパネル２２のそれぞれの検出結果を組み合わせて操作画面の操作位置を判定する処理を行う。上述した感度切替部５２、操作位置判定部５３が指先位置判定手段に対応する。

本実施形態の車載装置１はこのような構成を有しており、次に、その動作を説明する。
図５は、検出感度が切り替え可能なタッチパネル２２と近接センサ２６を組み合わせて利用者の指先位置を検出する動作手順を示す流れ図である。

操作位置判定部５３は、近接センサ２６によって利用者の手を検出したか否かを判定する（ステップ１００）。なお、利用者の手以外の物体が接近した場合にも近接センサ２６によって検出されるが、利用者が指先でタッチパネル２２に触れて操作を行うことを想定しているため、以下の説明では、利用者の手が接近するものとして説明を行う。利用者の手を検出しない場合にはステップ１００の判定において否定判断が行われ、この判定が繰り返される。

また、近接センサ２６によって利用者の手が検出されるとステップ１００の判定において肯定判断が行われる。次に、感度切替部５２は、タッチパネル２２の検出感度を高く設定する（ステップ１０２）。また、操作位置判定部５３は、検出感度を高くしたタッチパネル２２によって利用者の指先を検出したか否かを判定する（ステップ１０４）。検出しない場合には否定判断が行われ、次に、操作位置判定部５３は、近接センサ２６による検出状態が維持されているか否かを判定する（ステップ１０６）。維持されている場合には肯定判断が行われ、ステップ１０４に戻ってタッチパネル２２による検出の有無判定が繰り返される。一方、近接センサ２６による検出状態が解除された場合（利用者の手が検出されなくなった場合）にはステップ１０６の判定において否定判断が行われる。次に、感度切替部５２はタッチパネル２２の検出感度を低く設定した後（ステップ１０８）、ステップ１００に戻って近接センサ２６による検出の有無判定が繰り返される。

また、検出感度を高くしたタッチパネル２２によって利用者の指先が検出されるとステップ１０４の判定において肯定判断が行われる。次に、タッチパネル２２によって利用者の指先が検出された箇所は１箇所か否かを判定する（ステップ１１０）。タッチパネル２２の検出感度を高くしているため、人差し指以外の指を手のひら側に折り返した状態で手をタッチパネル２２に近づけると、人差し指の指先だけでなく、折り返したその他の指や手のひらの一部が検出される場合がある。このような複数箇所が同時に検出された場合にはステップ１１０の判定において否定判断が行われ、操作位置判定部５３は、これら複数箇所の中から近接センサ２６の検出位置から最も遠い箇所の位置を選択する（ステップ１１２）。

図６は、近接センサ２６とタッチパネル２２を組み合わせた位置検出の説明図である。図６において、Ｈは近接センサ２６によって検出された手の位置を、ｈ１〜ｈ４は検出感度を高く設定したタッチパネル２２によって検出された手や指の位置をそれぞれ示している。人差し指や中指を突き出してその指先で操作画面を操作するものとすると、タッチパネル２２で検出した４箇所の位置ｈ１〜ｈ４の中で、近接センサ２６によって検出した位置Ｈからもっとも遠い位置ｈ３を、操作を行う指先の位置と判定することができる。

このようにして検出感度を高くしたタッチパネル２２において複数箇所の位置が検出された場合にはその中の１つが利用者の指先位置として選択される。また、検出箇所が１つの場合（ステップ１１０において肯定判断）にはこの１箇所の位置が利用者の指先位置として採用される。

次に、操作位置判定部５３は、利用者の指先位置に対応する操作画面上の位置に、次の動作に対応する操作アイコンが配置されているか否かを判定する（ステップ１１４）。図７は、図４に示した操作画面において各操作アイコンを選択するために必要な操作領域を示す図である。例えば、操作アイコンＢを選択するためには、利用者は、操作領域ｂを指先で指し示す必要がある。但し、この時点では、タッチパネル２２は高い検出感度に設定されているため、利用者は、指先で操作領域ｂに対応するタッチパネル２２表面を直接指し示す必要はなく、タッチパネル２２表面から数ｃｍ離れた空間であって操作領域ｂに対応する位置に指先を置くことにより操作アイコンＢを選択する操作を行ったことになる。

利用者の指先位置に操作アイコンが配置されていない場合にはステップ１１４の判定において否定判断が行われ、ステップ１０４に戻ってタッチパネル２２による指先検出の判定動作が繰り返される。また、利用者の指先位置に操作アイコンが配置されている場合にはステップ１１４の判定において肯定判断が行われ、次に、操作画面作成部５１は、指先で指し示された操作アイコンに対応する先読みメニューを表示する（ステップ１１６）。

図８は、先読みメニューの具体例を示す図である。図８に示す例では、操作アイコンＢに対応する先読みメニューには追加アイコンＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が含まれる。これらの追加アイコンＢ１〜Ｂ４は、従来であれば、利用者が指先で操作アイコンＢに触れた後に表示される１階層下の操作画面に含まれるものである。本実施形態では、利用者が指先で操作アイコンＢに直接触れる前に、これらの追加アイコンＢ１〜Ｂ４が先読みメニューとして表示される。

次に、感度切替部５２は、タッチパネル２２の検出感度を低く設定し（ステップ１１８）、操作位置判定部５３は、検出感度を低くしたタッチパネル２２によって利用者の指先を検出したか否かを判定する（ステップ１２０）。検出していない場合には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。また、利用者の指先を検出した場合にはステップ１２０の判定において肯定判断が行われ、次に、操作位置判定部５３は、タッチパネル２２で検出した指先位置に操作アイコン（図８に示す例では追加アイコンＢ１〜Ｂ４のいずれか）が配置されているか否かを判定する（ステップ１２２）。配置されていない場合には否定判断が行われ、ステップ１２０に戻って指先検出の判定が繰り返される。また、操作アイコンが配置されている場合にはステップ１２２の判定において肯定判断が行われ、利用者の指先で指し示された操作アイコンに対応する動作が行われる（ステップ１２４）。

このように、タッチパネル２２を指先で操作することを想定した場合に、タッチパネル２２の検出感度を高くすると、操作しようとする指先（例えば、人差し指）だけでなく、手のひら側に折り曲げた他の指や手のひらの一部を並行して検出する事態が生じる。一方、近接センサ２６によって手の位置を検出するようにすれば、操作しようとする指先の位置はこの手の位置に対して最も遠い位置にあるといえる。本実施形態の車載装置１では、近接センサ２６とタッチパネル２２を組み合わせることにより、高い感度に設定したタッチパネル２２を用いた場合であっても、操作しようとする指先の位置を判定することができるようになり、誤検出およびこれに伴う誤動作を低減することができる。

また、タッチパネル２２は、近接センサ２６によって利用者の手の接近を検出するまで低い検出感度に設定され、検出後に高い検出感度に変更されている。これにより、操作時以外の誤検出や誤動作を防止することができる。

また、タッチパネル２２は、操作位置判定部５３による指先位置の判定が終了した後（ステップ１１４の動作が終了した後）、低い検出感度に変更される。これにより、タッチパネル２２を指先で触れた際に、触れた位置を正確に検出することができ、操作位置の検出精度を上げることができる。

また、指先でタッチパネル２２に触れる前に指先位置を検出し、操作画面から遠い位置での接触前の先読みメニュー表示等が可能となる。特に、先読みメニュー表示では、操作画面に含まれる操作アイコンの数および種類の少なくとも一方を変更している。これにより、指先が操作画面に触れる前に画面遷移を行うことができ、操作時間を短縮することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、車載装置１について説明したが、車両以外の屋内外に設置された各種の機器に本発明を適用することができる。

上述したように、本発明によれば、近接センサとタッチパネルを組み合わせることにより、高い感度に設定したタッチパネルを用いた場合であっても、操作しようとする指先の位置を判定することができるようになり、誤検出およびこれに伴う誤動作を低減することができる。

１車載装置
２０操作部
２２タッチパネル
２４入力制御部
２６近接センサ
３０表示処理部
３２表示装置
５０制御部
５１操作画面作成部
５２感度切替部
５３操作位置判定部

Claims

所定の操作画面を表示する表示装置と、
前記操作画面上に配置されて検出感度の高低が切り替え可能なタッチパネルと、
前記タッチパネルよりも前記操作画面から遠い位置までを含む検出範囲を有し、前記操作画面に接近する利用者の手の位置を検出する近接センサと、
高い検出感度に設定された前記タッチパネルと前記近接センサの両方の検出結果に基づいて、前記操作画面に接近した利用者の指先の位置を判定する指先位置判定手段と、
を備えることを特徴とする入力装置。
請求項１において、
前記操作画面に利用者の指が接近したときに、前記近接センサは、検出範囲に含まれる利用者の手の位置を検出し、高い検出感度に設定された前記タッチパネルは、指先およびこの指先以外の指あるいは手のひらの一部を含む複数箇所を検出し、
前記指先位置判定手段は、前記タッチパネルによって検出された前記複数箇所の中で、前記近接センサによって検出された位置から最も遠い箇所を前記指先の位置とすることを特徴とする入力装置。
請求項１または２において、
前記タッチパネルは、前記近接センサによって利用者の手の接近を検出するまで低い検出感度に設定され、検出後に高い検出感度に変更されることを特徴とする入力装置。
請求項１〜３のいずれか一項において、
前記タッチパネルは、前記指先位置判定手段による前記指先位置の判定が終了した後、低い検出感度に設定されることを特徴とする入力装置。
請求項４において、
前記表示装置は、前記指先位置判定手段によって前記指先の位置が判定されたときに、少なくともこの指先の位置に対応する前記操作画面の表示内容を変化させることを特徴とする入力装置。
請求項５において、
前記表示装置は、前記操作画面に含まれる操作アイコンの数および種類の少なくとも一方を変更することを特徴とする入力装置。