JP2023017534A - 操作検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】座標のぶれを抑制することができる操作検出装置を提供する。【解決手段】操作検出装置1は、図1(a)~図2に示すように、操作面20に接触する接触操作を検出して接触操作前より増加する、静電容量に基づく検出値Sを出力する検出部3と、接触操作の開始を判定する判定しきい値Thを有し、検出値Sが判定しきい値Th以上となった場合、接触操作の開始を判定し、判定後の最大検出値Smaxに基づいた第1の条件が満たされた場合、当該接触操作の終了を判定する判定部としての制御部4と、を備えて概略構成されている。【選択図】図2

Description

本発明は、操作検出装置に関する。
従来の技術として、X軸及びY軸方向に配置された複数の電極線と、操作者の指の電極線への接近による容量変化を検出する第1の検出手段と、を備えた情報入力装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
この情報入力装置は、指先の接触位置であるXY座標を検出して座標データとしてコンピュータなどに出力する。
特開平7-129321号公報
このような従来の情報入力装置は、指の接近による容量変化が指の大きさや形状などに依存するため、容量変化が小さい指に合わせて感度を高くすると、容量変化が大きい指に対しては感度が高すぎて浮いた状態でも検出し、操作が検出された座標がぶれて操作性が低下する可能性がある。
従って本発明の目的は、座標のぶれを抑制することができる操作検出装置を提供することにある。
本発明の一態様は、操作面に接触する接触操作を検出して接触操作前より増加する、静電容量に基づく検出値を出力する検出部と、接触操作の開始を判定する判定しきい値を有し、検出値が前記判定しきい値以上となった場合、接触操作の開始を判定し、判定後の最大検出値に基づいた第1の条件が満たされた場合、当該接触操作の終了を判定する判定部と、を備えた操作検出装置を提供する。
本発明によれば、座標のぶれを抑制することができる。
図1(a)及び図1(b)は、実施の形態に係る操作検出装置の操作面に対する操作指の状態の一例を説明するための図であり、図1(c)は、操作検出装置のブロック図の一例である。 図2は、実施の形態における判定と比較例における判定の一例について説明するための図である。 図3は、実施の形態に係る操作検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。
(実施の形態の要約)
実施の形態に係る操作検出装置は、操作面に接触する接触操作を検出して接触操作前より増加する、静電容量に基づく検出値を出力する検出部と、接触操作の開始を判定する判定しきい値を有し、検出値が前記判定しきい値以上となった場合、接触操作の開始を判定し、判定後の最大検出値に基づいた第1の条件が満たされた場合、当該接触操作の終了を判定する判定部と、を備えて概略構成されている。
この操作検出装置は、接触操作の終了を固定したしきい値ではなく、最大検出値に応じた第1の条件に基づいて判定する。そのため、操作検出装置は、接触操作の開始及び終了が検出対象の大きさや形状などの性質に左右され難く、検出対象が操作面から浮いた状態を接触操作とする誤判定が抑制され、適切に接触操作を検出することができる。従って操作検出装置は、座標のぶれを抑制することができる。
[実施の形態]
(操作検出装置1の概要)
図1(a)は、操作指が操作面に接触している状態の一例を示す図であり、図1(b)は、操作指が操作面から離れた状態の一例を示す図であり、図1(c)は、操作検出装置のブロック図の一例である。図2は、実施の形態における判定と比較例における判定の一例について説明するための図である。図2の上部は、ある座標の検出値Sを縦軸、時間tを横軸としたある座標の検出値Sの時間変化の一例を示す図である。図2の中央上段は、比較例に係るタッチ操作の開始(ON)と終了(OFF)の判定の一例を説明するための図であり、また中央下段が比較例に係る、座標の更新の許可、不許可の一例を説明するための図である。図2の下部上段は、実施の形態に係るタッチ操作の開始(ON)と終了(OFF)の判定の一例を説明するための図であり、また下部下段が実施の形態に係る、座標の更新の許可、不許可の一例を説明するための図である。
なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率や形状は、実際の比率や形状とは異なる場合がある。また図1(c)では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
本実施の形態の操作検出装置1は、一例として、車両に搭載され、車両の車載装置を操作対象としている。操作検出装置1は、一例として、センターディスプレイのタッチパネルやステアリングなどに配置されるタッチパッドとして使用される。
操作検出装置1は、図1(a)~図2に示すように、操作面20に接触する接触操作を検出して接触操作前より増加する、静電容量に基づく検出値Sを出力する検出部3と、接触操作の開始を判定する判定しきい値Thを有し、検出値Sが判定しきい値Th以上となった場合、接触操作の開始を判定し、判定後の最大検出値Smaxに基づいた第1の条件が満たされた場合、当該接触操作の終了を判定する判定部としての制御部4と、を備えて概略構成されている。
また制御部4は、接触操作の終了の判定後の最小検出値Sminに基づいた第2の条件が満たされた場合、当該接触操作に続く接触操作がなされたとみなす判定を行う。
接触操作は、例えば、タッチ操作、なぞり操作及びタップ操作などである。以下では、一例として、接触操作をタッチ操作として記載するがこれに限定されない。なお検出部2が検出する検出対象は、ユーザの操作指であるがこれに限定されず、検出電極との間で静電結合が生じるものであれば良く、ユーザの体の一部やスタイラスペンなどの専用の道具であっても良い。
制御部4は、判定後の検出値Sが最大検出値Smaxの予め定められた割合以下となった場合、及び予め定められた期間に検出値Sが予め定められた割合以上に下降した場合を第1の条件とし、少なくとも一方が満たされた場合、タッチ操作の終了を判定するように構成されている。
予め定められた期間は、一例として、検出部3が連続的に検出値Sを出力する構成の場合、時間によって指定されても良いし、検出部3が周期的に検出値Sを出力する構成の場合、この周期の整数倍の時間として指定されても良い。
本実施の形態の検出部3は、周期的に検出値Sを出力するように構成されている。従って制御部4は、周期的に検出値Sを取得し、予め定められた期間を最大検出値Smaxの後に取得された第1の検出値Sと第1の検出値Sの次の第2の検出値Sを取得する期間とし、第2の検出値Sが第1の検出値Sから予め定められた割合以上に下降した場合を第1の条件の1つとするように構成されている。
つまり制御部4は、最大検出値Smaxが予め定められた割合以下となった場合、及び最大検出値Smaxの後に取得された第1の検出値S及び第2の検出値Sにおいて第2の検出値Sが第1の検出値Sから予め定められた割合以上に下降した場合のいずれか一方が満たされた場合、タッチ操作の終了を判定するように構成されている。
また制御部4は、最小検出値Sminに対し検出値Sが判定しきい値Thの予め定められた割合以上上昇した場合を第2の条件とするように構成されている。
なお制御部4は、最小検出値Sminが判定しきい値Thより大きい場合、判定しきい値Thによってタッチ操作の開始を判定することができないため、第2の条件を設定する。制御部4は、最小検出値Sminが判定しきい値Thより大きい場合、第1の条件によるタッチ操作の終了の判定、及び第2の条件による当該タッチ操作に続くタッチ操作の開始の判定をみなし判定とし、みなし判定中の最低検出値Sminに基づいて第2の条件を設定する。
(検出部3の構成)
検出部3は、一例として、図1(a)及び図1(b)に示すように、操作パネル2の裏面21側に配置されている。操作パネル2は、一例として、樹脂材料を用いて板形状に形成されている。操作面20は、一例として、矩形状である。
検出部3は、自己容量方式又は相互容量方式のタッチセンサである。検出部3は、自己容量方式である場合、X軸方向及びY軸方向に検出電極が並んで配置される。自己容量方式の検出部3は、操作面20に操作指9が接近及び接触した場合、操作指9を検出した検出電極の静電容量が増加する。従って検出部3は、検出した静電容量を検出値として出力しても良いし、タッチ操作がなされていない際の静電容量との差分を検出値として出力しても良い。
本実施の形態の検出部3は、一例として、相互容量方式である。検出部3は、図1(b)に示すように、X軸に交差するように並ぶ複数のX軸検出電極31と、Y軸に交差するように並ぶ複数のY軸検出電極32と、を備えている。
X軸検出電極31及びY軸検出電極32は、一例として、銅などの導電性の高い金属材料を用いて形成されている。このX軸検出電極31及びY軸検出電極32は、矩形を有する複数の検出電極を電気的に一列に接続して構成されている。
検出部3は、Y軸検出電極32を順番に駆動し、X軸検出電極31から静電容量を読み出すように構成されている。検出部3は、全てのX軸検出電極31とY軸検出電極32の組み合わせで静電容量を読み出し、この静電容量に関連した情報である検出値情報Sを出力する。
相互容量方式の検出部3は、操作面20に操作指9が接近及び接触した場合、操作指9を検出した検出電極の静電容量が減少する。従って検出部3は、検出した静電容量を反転して検出値Sとして出力しても良いし、タッチ操作がなされていない際の静電容量との差分の絶対値を検出値Sとして出力しても良い。本実施の形態の検出部3は、タッチ操作によって差分である検出値Sが増加するようにされ、全ての座標の検出値Sを検出値情報Sとして制御部4に周期的に出力するように構成されている。
(制御部4の構成)
制御部4は、例えば、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うCPU(Central Processing Unit)、半導体メモリであるRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)などから構成されるマイクロコンピュータである。このROMには、例えば、制御部4が動作するためのプログラムが格納されている。RAMは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。また制御部4は、その内部にクロック信号を生成する手段を有し、このクロック信号に基づいて動作を行う。
制御部4は、判定しきい値Thを有している。制御部4は、検出値Sが判定しきい値Th以上となった場合、タッチ操作の開始(ON)を判定する。また制御部4は、タッチ操作の終了(OFF)を判定するための固定したしきい値を持たず、以下に説明するように、第1の条件によってタッチ操作の終了を判定する。
以下は、制御部4のタッチ操作の開始と終了のみなし判定について図2を参照しながら説明する。
・タッチ操作のみなし判定について
図2の検出値Sのグラフは、例えば、図1(a)及び図1(b)に示すように、一度タッチ操作を行った後、続いてタッチ操作する際に十分に操作指9が操作面20から離れなかった場合の検出値Sの時間変化を示している。この検出値Sは、一例として、操作面20のある座標における検出値である。なお図2に示す検出値Sのグラフは、二つの山が二回のタッチ操作を意図的に行ったことを示している。
時間t~時間t12は、検出部3が検出値情報Sを出力した時間である。つまり時間t~時間t12は、等間隔である。図2に示す検出値Sは、時間tから増加し始め、時間tで最大検出値Smax1となっている。また検出値Sは、時間tから時間tまで減少し、その後増加して時間tにおいて二度目のタッチ操作の最大検出値Smax2となっている。そして検出値Sは、時間tから時間t12まで減少する。
・比較例の場合
比較例は、判定しきい値Thによってタッチ操作の開始と終了を判定するものとする。比較例は、図2に示すように、判定しきい値Th以上となる時間tにおいて、タッチ操作の開始(ON)を判定する。
続いて比較例は、時間t11において検出値Sが判定しきい値Th以下となる。従って比較例は、時間t~時間t11までの間、タッチ操作つまり操作指9の操作面20に対する接触が継続していると判定される。判定が継続している時間t~時間t11の間、比較例では、検出された検出値Sに基づいて座標の更新が許可される。そのため、比較例では、時間t~時間t11ごとに座標が算出され、座標がぶれる原因となる。
・本実施の形態の場合
本実施の形態の制御部4は、判定しきい値Th以上となる時間tにおいて、最初のタッチ操作の開始(ON)を判定する。制御部4は、続く時間t、時間t・・・と周期的に取得する検出値情報Sに基づいて検出値Sの最大値を更新する。
制御部4は、時間tにおいて検出値Sが時間tにおける検出値Sよりも減少した場合、時間tにおける検出値Sをこのタッチ操作における最大検出値Smax1と決定する。そして制御部4は、時間tにおける最大検出値Smax1に基づいて第1の条件を設定する。
制御部4は、時間t以降に所得された検出値Sが最大検出値Smax1の予め定められた割合以下となった場合、及び予め定められた期間に検出値が予め定められた割合以上に下降した場合の少なくとも一方が成立した際にタッチ操作の終了(OFF)を判定する。
まず制御部4は、最大検出値Smax1の予め定められた割合となる検出値Sを以下の式(1)により算出する。
検出値S=最大検出値Smax1×A・・・(1)
ただし0<A<1
この係数Aは、一例として、予め定められた割合が50%である場合、0.5である。なお係数Aは、関数であっても良い。
制御部4は、時間t以降に取得された検出値Sが式(1)によって得られた検出値S以下となるかを、検出値情報Sを取得するたびに算出する。
また制御部4は、最大検出値Smax1以降において、第2の検出値が第1の検出値から最大検出値Smax1から定められた値C以上に下降するか、つまり前回の検出値からの検出値の減少量Bが最大検出値Smax1から定められた値C以上に下降するかを監視する。制御部4は、一例として、この最大検出値Smax1から定められた値Cを、以下の式(2)によって算出する。なお最大検出値Smax1から定められた値Cは、算出値Cとする。
算出値C=最大検出値Smax1×D・・・(2)
ただし0<D<1
この係数Dは、一例として、0.3である。なお係数Dは、関数であっても良い。
制御部4は、減少量Bが算出値C以上となるかを、検出値情報Sを取得するたびに算出して確認する。
制御部4は、図2に示すように、時間tの検出値Sが検出値S以下となると共に減少量Bが算出値C以上となるので、第1の条件の双方が満たされたと判定し、タッチ操作の終了(OFF)とみなす判定を行う。図2は、このみなし判定によるタッチ操作の開始(ON)と終了(OFF)を時間t~時間tの間としている。
続いて制御部4は、周期的に取得する検出値情報Sに基づいて検出値Sの最小値を更新する。制御部4は、時間tにおいて時間tの検出値Sよりも増加しているので、時間tにおける検出値Sを最小検出値Sminと定める。この最小検出値Sminは、図2に示すように、判定しきい値Thよりも大きい。つまり判定しきい値Thを使用した判定では、比較例に示したように、判定が「ON」のままであり座標更新が行われる。
制御部4は、最小検出値Sminに基づいて第2の条件を設定する。制御部4は、最小検出値Sminに対し最小検出値Smin以降に検出された検出値Sが判定しきい値Thの予め定められた割合以上上昇するか監視する。
最小検出値Smin以降に検出された検出値Sとは、図2に示すように、時間t以降に検出された検出値Sである。制御部4は、判定しきい値Thの予め定められた割合の検出値Sとして以下の式(3)によって算出する。
検出値S=判定しきい値Th×E・・・(3)
ただし0<E<1
この係数Eは、一例として、予め定められた割合が50%である場合、0.5である。なお係数Eは、関数であっても良い。
制御部4は、最小検出値Sminからの時間t以降の検出値Sの増加量Fを算出する。そして制御部4は、式(3)から算出した検出値Sと増加量Fとを比較する。制御部4は、図2に示すように、時間tにおいて第2の条件が満たされると判定し、二回目のタッチ操作の開始(ON)のみなし判定を行う。
制御部4は、続く時間t、時間t10・・・と周期的に取得する検出値情報Sに基づいて検出値Sの最大値を更新する。そして制御部4は、時間tにおける検出値Sを二回目のタッチ操作における最大検出値Smax2と判定する。そして制御部4は、時間tにおける最大検出値Smax2に基づいて第1の条件を設定する。
制御部4は、時間t10以降に取得された検出値Sが式(1)によって得られた検出値S以下となるか確認する。また制御部4は、減少量Bが算出値C以上となるか否かを、検出値情報Sを取得するたびに算出して確認する。
制御部4は、時間t11において第1の条件が満たされていると判定し、二回目のタッチ操作の終了(OFF)をみなし判定する。従って図2の場合、本実施の形態におけるタッチ操作は、一回目が時間t~時間tの間、二回目が時間t~時間t11の間と判定される。つまり本実施の形態は、時間t~時間tにおいて座標の更新が許可、停止され、また時間t~時間t11において座標の更新が再開、停止される、本実施の形態では、ユーザの意図した二回のタッチ操作を適切に検出しているので、座標のぶれが抑制される。
なお図2では、二回のタッチ操作について説明したがこれに限定されず、さらに複数回のタッチ操作を第1の条件及び第2の条件に基づいてみなし判定することが可能である。
以下に本実施の形態の操作検出装置1の動作の一例について図3のフローチャートに従って説明する。
(動作)
操作検出装置1の制御部4は、検出部3から周期的に検出値情報Sを取得する。制御部4は、ステップ1の「Yes」が成立する、つまり検出値情報Sに基づく検出値Sが判定しきい値Th以上となった場合(Step1:Yes)、タッチ操作の開始を判定する(Step2)。
制御部4は、タッチ操作判定後の最大検出値を更新して最大検出値Smaxに基づいた第1の条件が成立するか監視する(Step3)。
制御部4は、ステップ4の「Yes」が成立する、つまり第1の条件が成立する場合(Step4:Yes)、タッチ操作の終了を判定する(Step5)。制御部4は、続いて取得する検出値情報Sに基づく検出値Sから最小検出値を更新して最小検出値Sminを定める(Step6)。
制御部4は、最小検出値Sminが判定しきい値Thより大きい場合(Step7:Yes)、先にみなし判定したタッチ操作に続くタッチ操作の開始を判定するための第2の条件が成立するか最小検出値Sminに基づいて監視する(Step8)。
制御部4は、ステップ9の「Yes」が成立する、つまり第2の条件が成立する場合(Step9:Yes)、ステップ2に処理を進めてタッチ操作の開始を判定する。
ここでステップ7において制御部4は、最小検出値Sminが判定しきい値Th以下である場合(Step7:No)、判定しきい値Thを用いたタッチ操作の判定を行うため、ステップ1に処理を進める。なお制御部4は、タッチ操作が判定されている間、座標の更新を行い、算出した座標に基づく操作情報Sを出力する。
(実施の形態の効果)
本実施の形態に係る操作検出装置1は、座標のぶれを抑制することができる。具体的には、操作検出装置1は、タッチ操作の終了を固定したしきい値ではなく、最大検出値Smaxに基づく第1の条件に基づいて判定し、続くタッチ操作の開始を最小検出値Sminに基づく第2の条件によって判定する。そのため、操作検出装置1は、タッチ操作の開始及び終了が操作指9の大きさや形状などの性質に左右され難く、操作指9が操作面20から浮いた状態をタッチ操作の継続とするような誤判定が抑制され、ユーザの意図に沿った適切なタッチ操作を検出することができる。従って操作検出装置1は、不要な座標の移動を抑制するので、座標のぶれを抑制することができる。
操作検出装置1は、最大検出値Smaxに基づく第1の条件によってタッチ操作の終了を判定するので、この構成を採用しない場合と比べて、様々な操作指9の接触状態に対応して適切な位置でタッチ操作の終了を判定することができる。また操作検出装置1は、最小検出値Sminと判定しきい値Thとに基づく第2の条件によってタッチ操作の終了後の連続したタッチ操作の開始を判定することができるので、この構成を採用しない場合と比べて、様々な操作指9の接触状態に対応して安定してタッチ操作の開始のみなし判定を行うことができる。
操作検出装置1は、座標のぶれが抑制されるので、座標がぶれる場合と比べて、操作性が向上する。
操作検出装置1は、車両に搭載されるので、車両の振動によって十分操作面20から操作指9が離れない場合であっても適切にタッチ操作を検出することができる。
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…操作検出装置、3…検出部、4…制御部、20…操作面、

Claims (5)

  1. 操作面に接触する接触操作を検出して接触操作前より増加する、静電容量に基づく検出値を出力する検出部と、
    接触操作の開始を判定する判定しきい値を有し、前記検出値が前記判定しきい値以上となった場合、接触操作の開始を判定し、判定後の最大検出値に基づいた第1の条件が満たされた場合、当該接触操作の終了を判定する判定部と、
    を備えた操作検出装置。
  2. 前記判定部は、前記接触操作の終了の判定後の最小検出値に基づいた第2の条件が満たされた場合、当該接触操作に続く接触操作がなされたとみなす判定を行う、
    請求項1に記載の操作検出装置。
  3. 前記判定部は、判定後の前記検出値が前記最大検出値の予め定められた割合以下となった場合、及び予め定められた期間に前記検出値が前記最大検出値から定められた割合以上に下降した場合を前記第1の条件とし、少なくとも一方が満たされた場合、接触操作の終了を判定する、
    請求項1又は2に記載の操作検出装置。
  4. 前記検出部は、周期的に前記検出値を出力し、
    前記判定部は、周期的に前記検出値を取得し、前記予め定められた期間を前記最大検出値の後に取得された第1の検出値と前記第1の検出値の次の第2の検出値を取得する期間とし、前記第2の検出値が前記第1の検出値から前記最大検出値から定められた割合以上に下降した場合を前記第1の条件の1つとする、
    請求項3に記載の操作検出装置。
  5. 前記判定部は、前記最小検出値に対し前記最小検出値以降に検出された前記検出値が前記判定しきい値の予め定められた割合以上上昇した場合を前記第2の条件とする、
    請求項1乃至4のいずれか1項に記載の操作検出装置。
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