JP2017037383A - 電子機器およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器が振動している場合であっても、安定してホバー状態を検出することができる。
【解決手段】電子機器は、操作面を有する静電容量式タッチパネルと、電子機器の振動を検出するセンサによって検出された振動の情報を取得し、振動の情報から静電容量式タッチパネルの操作面に垂直な方向における振動振幅を算出し、操作面に物体が近接したと判定するための静電容量の閾値を算出した振動振幅に応じて決定する制御部と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子機器およびプログラムに関する。

近年、携帯端末の入力方式として、静電容量式のタッチパネルが用いられている。静電容量式タッチパネルは、パネルに触れた指などの導体の座標（ｘ，ｙ）を検知するため、入力に使用できる動作としては、パネルに触れるタップ、フリック、ピンチ、スワイプ等の動作が例示できる。最近は、従来のタップ等の動作に加えて、タッチパネル前面の空中にある指などの座標（ｘ，ｙ，ｚ）を検知できるホバー機能が提案されている。そして、ホバー機能付きのタッチパネルを搭載した携帯端末が発売されている。

静電容量方式のタッチパネルは、物体、例えば指が近づいて、ある閾値以上の静電容量を検出した場合をホバー状態として認識する。ホバー状態での座標は、例えば、静電容量分布から重心座標を計算して得られる。指がパネルにタッチした場合を、タッチパネルは、タッチ状態として認識する。なお、タッチ状態で検出される静電容量はホバー状態の１０倍程度であり、ホバー状態は、タッチ状態と容易に区別される。携帯端末を手に持った状態や机の上に置いた状態等、携帯端末が固定されている場合には、静電容量分布が変わらないため、安定してホバー状態は検出される。

特開２００７−１３３８３５号公報 国際公開第２０１０／０６４３８９号公報 特開２０１０−２２４７５０号公報

しかしながら、図１に示される車両のダッシュボードに内蔵されるカーナビゲーション機器等の車載機器や、車両の内壁等に固定したスマートフォンでは、車のエンジン等に起因する振動によって、タッチパネルから見た静電容量分布は、パネルに垂直な方向で周期的に変化する。検出される静電容量が閾値より小さくなったり、閾値以上になったりすることで、ホバー状態を安定して検出することは困難になる。このような問題は、車両走行中に限られず、静電容量式タッチパネルを搭載した電子機器を操作する操作者が振動を受ける環境において生じ得る。

本発明の一態様は、電子機器が振動している場合であっても、安定してホバー状態を検出することができる技術を提供することを目的とする。

本発明の態様の一つは、電子機器によって例示される。電子機器は、操作面を有する静電容量式タッチパネルと、電子機器の振動を検出するセンサによって検出された振動の情報を取得し、振動の情報から静電容量式タッチパネルの操作面に垂直な方向における振動振幅を算出し、操作面に物体が近接したと判定するための静電容量の閾値を算出した振動振幅に応じて決定する制御部と、を備える。

本発明の一態様によれば、電子機器が振動している場合であっても、安定してホバー状
態を検出することができる。

車のダッシュボードに内蔵されるカーナビをホバー操作する例を示す図である。 静電容量と画面からの指の高さに関する模式図の例である。 端末固定時の閾値を端末振動時の閾値に変更する例を示す図である。 電子機器のハードウェア構成の例を示す図である。 端末の振動に応じて、静電容量の閾値を所定の値に変更する処理の例を示すフローチャートである。 加速度センサにより計測された加速度のグラフの例である。 図６に示される加速度のデータから、フーリエ変換により周波数成分を抽出したグラフの例を示す図である。 端末の振動に応じて、静電容量の閾値を、振動の振幅に基づく値に変更する処理の例を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

〔実施形態１〕
実施形態１において、電子機器（以下、端末ともいう）は、車等に設置して使用される場合、車等の振動等により、振動の加速度の振幅が所定値以上になると、ホバー状態であるか否かを判定するための静電容量の閾値を変更する。電子機器は、静電容量の閾値を変更することで、安定してホバー状態を検出することができる。

実施形態１は、例えば、車のダッシュボードに取り付けられたスマートフォンやタブレット端末、車載のカーナビゲーション機器の操作におけるホバー状態の判定に適用される。また、実施形態１は、車載のエアコンやオーディオ機器等を操作するためのタッチパッドまたはインストルメント・パネル等におけるホバー状態の判定にも適用される。

図２は、静電容量と画面からの指の高さに関する模式図の例である。画面からの高さが高いほど、静電容量の値は小さくなる。図２において、例えば、静電容量が閾値（ａ）より大きくなるまで指がタッチパネルに近づいたときに、タッチパネルは、ホバー状態であると認識する。

図３は、端末固定時の閾値を端末振動時の閾値に変更する例を示す図である。端末固定時には振動がなく、静電容量は、閾値（ａ）以上になるとホバー状態であると認識される。車の振動等により端末が振動する場合、端末から見た指の位置が上下に動くため、静電容量は、閾値（ａ）より小さくなったり、閾値（ａ）以上になったりする。このため、ホバー状態は安定して検出されない。

端末振動時に、所定値以上の加速度の振幅を検出した場合、静電容量の閾値は、（ａ）よりも小さい（ｂ）に変更される。この場合、静電容量が（ａ）のとなる高さで指が上下に振動しても、静電容量は変更後の閾値（ｂ）以上となり、ホバー状態は維持される。

静電容量の閾値は、加速度の振幅に応じて変更するのではなく、端末固定時においても（ｂ）としておくことが考えられる。しかし、閾値が小さくなるにつれて、タッチパネルが検出する静電容量は小さくなる。このため、電子機器が指を検知する精度は低下する。さらに、閾値が小さくなるにつれて、電子機器が指以外のものを検知する可能性は高まる
。したがって、端末固定時の静電容量の閾値は、端末振動時の閾値よりも大きいことが望ましい。

＜ハードウェア構成＞
図４は、電子機器１０のハードウェア構成の例を示す図である。電子機器１０は、例えば、スマートフォン、タブレット端末、カーナビゲーション機器、車載のエアコンやオーディオ機器等を操作するためのタッチパッドまたはインストルメント・パネル等、静電容量式のタッチパネルを備える装置である。

電子機器１０は、プロセッサ１１、メモリ１２、ディスプレイ１３、タッチパネル１４、タッチIntegrated Circuit（ＩＣ）１５、タッチドライバ１６および加速度センサ１７を備える。また、メモリ１２は主記憶装置１２Ａおよび補助記憶装置１２Ｂを備える。

プロセッサ１１は、補助記憶装置１２Ｂに保持されたオペレーティングシステム（Operating System、ＯＳ）や様々なコンピュータプログラムを主記憶装置１２Ａにロードして実行することによって、様々な処理を実行する。ただし、コンピュータプログラムによる処理の一部がハードウェア回路により実行されてもよい。プロセッサ１１は、例えば、Central Processing Unit（ＣＰＵ）や、Digital Signal Processor（ＤＳＰ）である。プ
ロセッサ１１は、「制御部」の一例である。

主記憶装置１２Ａは、プロセッサ１１に、補助記憶装置１２Ｂに格納されているプログラムをロードするための記憶領域、及びプログラムを実行するための作業領域を提供する。また、主記憶装置１２Ａは、データを保持するためのバッファとして用いられる。主記憶装置１２Ａは、例えば、Read Only Memory（ＲＯＭ）、Random Access Memory（ＲＡＭ）等の半導体メモリである。

補助記憶装置１２Ｂは、様々なプログラムや、各プログラムの実行に際してプロセッサ１１が使用するデータを格納する。補助記憶装置１２Ｂは、例えば、Erasable Programmable ROM（ＥＰＲＯＭ）、又はハードディスクドライブ（Hard Disk Drive、ＨＤＤ）等の不揮発性のメモリである。補助記憶装置１２Ｂは、例えば、ＯＳ、プログラム、その他様々なアプリケーションプログラムを保持する。ディスプレイ１３は、プロセッサ１１の処理の結果を出力する。ディスプレイ１３は、例えば、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal
Display、ＬＣＤ）である。

タッチパネル１４は、ユーザからの操作入力を受け付ける。具体的には、タッチパネル１４は、静電容量を検出し、検出した値をタッチＩＣ １５に送る。タッチパネル１４は、「静電容量式タッチパネル」の一例である。

タッチＩＣ １５は、タッチパネル１４から受け取った静電容量の分布に基づいて、空中での指の位置の座標を算出する。また、タッチＩＣ １５は、静電容量の閾値の変更を制御する。タッチＩＣ １５は、「制御部」の一例である。

タッチドライバ１６は、加速度センサ１７から、加速度の振幅等の情報を受け取る。タッチドライバ１６は、加速度の振幅等の情報に応じて、タッチＩＣ １５に静電容量の閾値の変更を指示する。タッチドライバ１６は、「制御部」の一例である。

加速度センサ１７は、電子機器１０の振動を検出する。加速度センサ１７は、タッチドライバ１６に、検出した振動の加速度等の情報を通知する。加速度センサ１７は、「センサ」の一例である。

なお、電子機器１０のハードウェア構成は一例であり、上記に限られず、実施の形態に応じて適宜構成要素の省略、置換または追加が可能である。例えば、加速度センサ１７は、電子機器１０がスマートフォンやタブレット端末等の場合、図４に示すように、電子機器１０に内蔵される。一方、電子機器１０が車載のカーナビゲーション機器等であって、加速度センサ１７を内蔵しない場合、加速度センサ１７は、電子機器１０の外部に接続されていてもよい。

＜処理の流れ＞
図５は、端末の振動に応じて、静電容量の閾値を所定の値に変更する処理の例を示すフローチャートである。図５に示される処理は、例えば、ディスプレイに電源が投入されることにより開始される。

ＯＰ１０では、タッチパネル１４は、静電容量の取得を開始する。タッチパネル１４は、取得した静電容量の値を、タッチＩＣ １５に送る。処理がＯＰ１１に進む。ＯＰ１１では、タッチＩＣ １５は、タッチドライバ１６からの割込みがあるか否かを判定する。タッチドライバ１６からの割込みがある場合には（ＯＰ１１：ＹＥＳ）、処理がＯＰ１２に進む。タッチドライバ１６からの割込みがない場合には（ＯＰ１１：ＮＯ）、処理がＯＰ１３に進む。

ＯＰ１２では、タッチＩＣ １５は、タッチドライバ１６からの指示により、ホバー状態であると判定するための静電容量の閾値を（ｂ）に変更する。閾値（ｂ）は、（ａ）よりも小さい固定の値で、予めタッチドライバ１６等に設定される。ＯＰ１２の処理は、「操作面に物体が近接したと判定するための静電容量の閾値を算出した振動振幅に応じて決定」する処理の一例である。処理がＯＰ１３に進む。

ＯＰ１３では、タッチＩＣ １５は、タッチパネル１４から受け取った静電容量が閾値以上か否かを判定する。静電容量が閾値以上である場合には（ＯＰ１３：ＹＥＳ）、処理がＯＰ１４に進む。静電容量が閾値より小さい場合には（ＯＰ１３：ＮＯ）、処理が最初に戻り、ＯＰ１０およびＯＰ１８の処理が開始される。

ＯＰ１４では、タッチＩＣ １５は、ホバー状態であることを認識し、指の座標を算出する。タッチＩＣ １５は、タッチドライバ１６を介して、算出した座標をプロセッサ１１に通知する。処理がＯＰ１５に進む。

ＯＰ１５では、タッチドライバ１６は、まず、加速度センサ１７から取得した電子機器１０の振動の情報に基づき、タッチパネル１４の操作面に対し垂直方向の加速度の振幅を算出する。加速度の振幅は、平均値から算出してもよく、バンドパスフィルタ（Band-pass filter、ＢＰＦ）等のフィルタをかけて算出してもよい。

次に、タッチドライバ１６は、算出した垂直方向の加速度の振幅が、所定の加速度の閾値以下であるか否かを判定する。所定の加速度の閾値は、予めタッチドライバ１６等に設定される。算出した加速度の振幅が、所定の加速度の閾値以下である場合には（ＯＰ１５：ＹＥＳ）、処理がＯＰ１６に進む。算出した加速度の振幅が、所定の加速度の閾値より大きい場合には（ＯＰ１５：ＮＯ）、処理がＯＰ１４に戻る。

ＯＰ１６では、タッチドライバ１６は、タッチＩＣ １５へ割込み信号を上げる。処理がＯＰ１７に進む。ＯＰ１７では、タッチＩＣ １５は、ホバー状態であると判定するための静電容量の閾値を（ａ）に変更する。処理が最初に戻り、ＯＰ１０およびＯＰ１８の処理が開始される。

図５に示される処理が開始されると、ＯＰ１８では、タッチドライバ１６は、ＯＰ１０の処理と並行して、加速度センサ１７から、電子機器１０の振動の情報として加速度の取得を開始する。ＯＰ１８の処理は、「電子機器の振動を検出するセンサによって検出された振動の情報を取得」する処理の一例である。処理がＯＰ１９に進む。

ＯＰ１９では、タッチドライバ１６は、まず、加速度センサ１７から取得した電子機器１０の振動の情報に基づき、タッチパネル１４の操作面に対し垂直方向の加速度の振幅を算出する。次に、タッチドライバ１６は、算出した垂直方向の加速度の振幅が、所定の加速度の閾値以上であるか否かを判定する。算出した加速度の振幅が、所定の加速度の閾値以上である場合には（ＯＰ１９：ＹＥＳ）、処理がＯＰ２０に進む。算出した加速度の振幅が、所定の加速度の閾値より小さい場合には（ＯＰ１９：ＮＯ）、処理がＯＰ１８に戻る。ＯＰ１９の処理は、「振動の情報から電子機器が備える静電容量式タッチパネルの操作面に垂直な方向における振動振幅を算出」する処理の一例である。

ＯＰ２０では、タッチドライバ１６は、タッチＩＣ １５へ割込み信号を上げる。処理がＯＰ１１に進む。以上のように、図５に示される処理は、例えば、ディスプレイの電源が遮断されるまで繰り返される。

＜実施形態１の作用効果＞
電子機器１０は、車等に設置して使用される場合、車等の振動等により振動する。実施形態１では、電子機器１０は、振動の加速度の振幅が所定値以上になると、ホバー状態であるか否かを判定するための静電容量の閾値を変更する。例えば、電子機器１０は、静電容量の閾値を、端末固定時の閾値（ａ）よりも小さい（ｂ）に変更することで、静電容量が（ａ）となる高さで指が上下に振動しても、静電容量は、変更後の閾値（ｂ）以上となり、ホバー状態は維持される。これにより、電子機器１０は、振動している場合であっても、安定してホバー状態を検出することができる。

〔実施形態２〕
実施形態２において、電子機器１０は、実施形態１と同様に、加速度の振幅が所定値以上になると、ホバー状態であるか否かを判定するための静電容量の閾値を変更する。実施形態１では、変更後の静電容量の閾値は、タッチドライバ１６等に設定された固定値である。一方、実施形態２では、変更後の静電容量の閾値は、電子機器１０の加速度の振幅に応じて算出される。

実施形態２におけるハードウェア構成は、実施形態１とほぼ同様であるため、主に相違点が説明される。実施形態２では、加速度の振幅が所定値以上になると、静電容量の閾値は、加速度の振幅に応じて算出される。静電容量の閾値は、タッチドライバ１６またはプロセッサ１１によって算出される。タッチドライバ１６は、タッチＩＣ １５に対し、算出した静電容量の閾値への変更を指示する。

＜静電容量の閾値の算出例＞
図６および図７は、静電容量の閾値の算出例を説明するための図である。図６は、加速度センサ１７により計測された加速度のグラフの例である。図６において、横軸は時間、縦軸は加速度を示す。図６の例では、加速度は、主に−０．１ｍ／ｓ^２から０．１ｍ／ｓ^２の範囲における波形で示される。

図７は、図６に示される加速度のデータから、フーリエ変換により周波数成分を抽出したグラフの例を示す図である。図７において、横軸は周波数、縦軸はパワースペクトラムを示す。車のエンジンの振動は、エンジンの回転数が一定である場合には、周波数もほぼ一定である。図７の例では、振動は約１２Ｈｚの周波数を持つことがわかる。この周波数
の前後を、例えば５Ｈｚ程度の幅を残して、ＢＰＦにより除去する。静電容量の閾値は、得られた周波数の加速度の振幅に応じて算出されればよい。例えば、静電容量の閾値は、振幅に反比例する値としてもよい。静電容量の閾値の算出は、上記の方法に限られない。

＜処理の流れ＞
図８は、端末の振動に応じて、静電容量の閾値を、振動の振幅に基づく値に変更する処理の例を示すフローチャートである。図８に示される処理は、例えば、ディスプレイに電源が投入されることにより開始される。

ＯＰ３０では、タッチパネル１４は、静電容量の取得を開始する。タッチパネル１４は、取得した静電容量の値を、タッチＩＣ １５に送る。処理がＯＰ３１に進む。ＯＰ３１では、タッチＩＣ １５は、タッチドライバ１６からの割込みがあるか否かを判定する。タッチドライバ１６からの割込みがある場合には（ＯＰ３１：ＹＥＳ）、処理がＯＰ３２に進む。タッチドライバ１６からの割込みがない場合には（ＯＰ３１：ＮＯ）、処理がＯＰ３３に進む。

ＯＰ３２では、タッチＩＣ １５は、タッチドライバ１６からの指示により、ホバー状態であると判定するための静電容量の閾値を（ｃ）に変更する。閾値（ｃ）は、加速度の振幅に応じて、タッチドライバ１６またはプロセッサ１１により算出される。処理がＯＰ３３に進む。

ＯＰ３３では、タッチＩＣ １５は、タッチパネル１４から受け取った静電容量が閾値以上か否かを判定する。静電容量が閾値以上である場合には（ＯＰ３３：ＹＥＳ）、処理がＯＰ３４に進む。静電容量が閾値より小さい場合には（ＯＰ３３：ＮＯ）、処理が最初に戻り、ＯＰ３０およびＯＰ３８の処理が開始される。

ＯＰ３４では、タッチＩＣ １５は、ホバー状態であることを認識し、指の座標を算出する。タッチＩＣ １５は、タッチドライバ１６を介して、算出した座標をプロセッサ１１に通知する。処理がＯＰ３５に進む。

ＯＰ３５では、タッチドライバ１６は、まず、加速度センサ１７から取得した電子機器１０の振動の情報に基づき、タッチパネル１４の操作面に対し垂直方向の加速度の振幅を算出する。次に、タッチドライバ１６は、算出した垂直方向の加速度の振幅が、所定の加速度の閾値以下であるか否かを判定する。所定の加速度の閾値は、予めタッチドライバ１６等に設定される。算出した加速度の振幅が、所定の加速度の閾値以下である場合には（ＯＰ３５：ＹＥＳ）、処理がＯＰ３６に進む。算出した加速度の振幅が、所定の加速度の閾値より大きい場合には（ＯＰ３５：ＮＯ）、処理がＯＰ３４に戻る。

ＯＰ３６では、タッチドライバ１６は、タッチＩＣ １５へ割込み信号を上げる。処理がＯＰ３７に進む。ＯＰ３７では、タッチＩＣ １５は、ホバー状態であると判定するための静電容量の閾値を（ａ）に変更する。処理が最初に戻り、ＯＰ３０およびＯＰ３８の処理が開始される。

図８に示される処理が開始されると、ＯＰ３８では、タッチドライバ１６は、ＯＰ３０の処理と並行して、加速度センサ１７から、電子機器１０の振動の情報として加速度の取得を開始する。処理がＯＰ３９に進む。

ＯＰ３９では、タッチドライバ１６は、まず、加速度センサ１７から取得した電子機器１０の振動の情報に基づき、タッチパネル１４の操作面に対し垂直方向の加速度の振幅を算出する。次に、タッチドライバ１６は、算出した垂直方向の加速度の振幅が、所定の加
速度の閾値以上であるか否かを判定する。算出した加速度の振幅が、所定の加速度の閾値以上である場合には（ＯＰ３９：ＹＥＳ）、処理がＯＰ４０に進む。算出した加速度の振幅が、所定の加速度の閾値より小さい場合には（ＯＰ３９：ＮＯ）、処理がＯＰ３８に戻る。

ＯＰ４０では、タッチドライバ１６は、加速度センサ１７から取得した加速度のデータをフーリエ変換する。処理がＯＰ４１に進む。ＯＰ４１では、タッチドライバ１６は、フーリエ変換の結果から、ＢＰＦにより特定の周波数を持つ加速度の振幅を取得する。処理がＯＰ４２に進む。

ＯＰ４２では、タッチドライバ１６は、ＯＰ４１で得られた加速度の振幅を閾値（ｃ）に換算する。タッチドライバ１６は、例えば、加速度の振幅と反比例の関係となるように閾値（ｃ）を算出してもよい。処理がＯＰ４３に進む。なお、ＯＰ４０からＯＰ４２までの処理は、プロセッサ１１により行われてもよい。

ＯＰ４３では、タッチドライバ１６は、タッチＩＣ １５へ割込み信号を上げて、ＯＰ４２で算出した閾値（ｃ）を通知する。処理がＯＰ３１に進む。以上のように、図８に示される処理は、例えば、ディスプレイの電源が遮断されるまで繰り返される。

＜実施形態２の作用効果＞
電子機器１０は、実施形態１と同様に、加速度の振幅が所定値以上になると、ホバー状態であるか否かを判定するための静電容量の閾値を変更する。実施形態２では、変更後の静電容量の閾値は、電子機器１０の加速度の振幅に応じて算出される。したがって、例えば、エンジンの回転数、出力、または振動振幅に応じた閾値が設定され、電子機器１０は、ホバー状態を安定して検出することができる。即ち、加速度の振幅の変化に応じて、静電容量の閾値が変更されるため、電子機器１０は、ホバー状態を安定して検出することができる。

また、電子機器１０の振動波形から抽出された周波数成分から静電容量の閾値を決定することで、エンジンの振動等の特定の振動の振幅に応じた静電容量の閾値を設定することができる。以上説明した実施形態の構成は、適宜組み合わせることができる。

＜記録媒体＞
コンピュータその他の機械、装置（以下、コンピュータ等）に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。

ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＤＡＴ、８ｍｍテープ、フラッシュメモリなどのメモリカード等がある。また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやＲＯＭ等がある。さらに、Solid State Drive（ＳＳＤ）はコンピュ
ータ等から取り外し可能な記録媒体としても、コンピュータ等に固定された記録媒体としても利用可能である。

１０ 電子機器
１１ プロセッサ
１２ メモリ
１２Ａ 主記憶装置
１２Ｂ 補助記憶装置
１３ ディスプレイ
１４ タッチパネル
１５ タッチＩＣ
１６ タッチドライバ
１７ 加速度センサ

Claims (3)

1. 操作面を有する静電容量式タッチパネルと、
   電子機器の振動を検出するセンサによって検出された振動の情報を取得し、前記振動の情報から前記静電容量式タッチパネルの前記操作面に垂直な方向における振動振幅を算出し、前記操作面に物体が近接したと判定するための静電容量の閾値を前記算出した振動振幅に応じて決定する制御部と、
   を備える電子機器。
2. 前記制御部は、
   前記電子機器の振動波形から抽出した周波数成分の振幅に応じて、前記閾値を決定する、
   請求項１に記載の電子機器。
3. 電子機器が備えるコンピュータに、
   前記電子機器の振動を検出するセンサによって検出された振動の情報を取得させ、
   前記振動の情報から前記電子機器が備える静電容量式タッチパネルの操作面に垂直な方向における振動振幅を算出させ、
   前記操作面に物体が近接したと判定するための静電容量の閾値を前記算出した振動振幅に応じて決定させる、
   ためのプログラム。

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