JP6058118B2

JP6058118B2 - 操作検知装置

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Publication number: JP6058118B2
Application number: JP2015502897A
Authority: JP
Inventors: 早坂　哲; 哲早坂; 智中嶋
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: EP2963530A1; US20150378504A1; EP2963530A4; WO2014132893A1; CN105009059B; JPWO2014132893A1; CN105009059A

Description

本発明は、操作体によるスクロール、ズーム、ローテート等の各ジェスチャーを識別可能な操作検知装置に関する。

特許文献１には、タッチパネルを用いた操作入力検知装置に関する発明が開示されている。

特許文献１では、事前に準備段階として複数通りのジェスチャー動作のサンプルパターンを取得し、これらをサンプルパターン格納部に格納している（特許文献１の［００５８］等）。指によるジェスチャーとしては特許文献１の図１１や図１２に具体例が示されている。

特許文献１では、サンプルパターンを格納した後、操作入力パターンを採取し、操作入力パターンをサンプルパターンと比較し、合致したサンプルパターンを選択する。そしてサンプルパターンに対応するジェスチャー情報が出力され、操作画面上での表示がジェスチャー情報に基づいて変化する（特許文献１の［００５９］等）。

特開２０１２−２０３５６３号公報

このように特許文献１に記載された操作検知手法では、予め複数のサンプルパターンの取得を必要とし、さらに操作入力パターンを各サンプルパターンと比較することが必要とされる。

したがってジェスチャーを特定するのに計算量が非常に多くなってしまい、制御部の処理負担が大きくなってしまう問題があった。この結果、操作体のジェスチャーに対する表示変化が遅れるなどの不具合が生じやすくなっていた。また、複雑なサンプルパターンを認識するにあたり、誤検知してしまう虞があった。

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、従来に比べて簡単かつ適切に、操作体のジェスチャーを認識できる操作検知装置を提供することを目的とする。

本発明における操作検知装置は、
予め中心座標の設定された操作面にて操作された操作体の位置座標を検知可能な検知部と、前記位置座標に基づいて前記操作体の操作信号を算出する制御部と、を有し、
前記制御部では、前記中心座標を中心とし且つ前記位置座標上を略通過する仮想円の半径、及び前記仮想円の回転角のうち少なくともいずれかの時間経過に伴う変化を前記操作信号として算出する操作検知装置であって、
前記操作面に操作された前記操作体が一つであるとき、前記制御部では、その一つの前記操作体の前記位置座標と前記中心座標との間の距離を半径とし、その一つの前記操作体の前記位置座標と前記中心座標とのなす角度を前記回転角とし、
複数の前記操作体が前記操作面に同時に操作されたとき、前記制御部では、前記中心座標と複数の前記操作体の各位置座標との間の距離の平均値を半径とし、前記中心座標と各位置座標とのなす角度の平均値を前記回転角とし、
前記操作面の中央領域が第１ジェスチャーを行う領域であり、前記中央領域に対する外周領域が第２ジェスチャーを行う領域であり、前記中央領域では前記半径の時間経過に伴う変化を前記第１ジェスチャーの前記操作信号として算出し、前記外周領域では、前記回転角の時間経過に伴う変化を前記第２ジェスチャーの前記操作信号として算出することを特徴とするものである。

このように本発明では、位置座標に基づいて仮想円を設定し、この仮想円における半径あるいは回転角の各変化を操作体の操作信号として算出した。これら操作信号は操作体のジェスチャー情報であり、算出された操作信号により操作体のジェスチャーを簡単かつ適切に認識することが可能である。特に本発明では、仮想円の半径あるいは回転角を操作体の位置座標に基づいて算出することができるので、操作信号を簡単にかつ素早く得ることができ、操作体のジェスチャーに素早く連動させながら、表示変化をさせることができる。

上記において、前記第１ジェスチャーがスクロールジェスチャーであり、前記第２ジェスチャーがローテートジェスチャーであることが好ましい。

上記において、前記操作面の中心が前記中心座標であることが好ましい。これにより操作面の略全域で、仮想円の半径、及び回転角の時間経過に伴う変化を操作信号として算出しやすい。

また本発明では、前記操作面が平面視で円形状であることが好ましい。特に上記のように外周領域をローテート領域と設定したとき、外周領域に沿って操作体をローテートジェスチャーさせやすい。

また本発明では、前記制御部では、ラップアラウンド制御が実行されることが好ましい。これにより２サイクル以降も適切に、仮想円の回転角の時間経過に伴う変化を操作信号として算出することができる。

本発明では、位置座標に基づいて仮想円を設定し、この仮想円における半径あるいは回転角の各変化を操作体の操作信号として算出した。これら操作信号は操作体のジェスチャー情報であり、算出された操作信号により操作体のジェスチャーを簡単かつ適切に認識することが可能である。特に本発明では、仮想円の半径あるいは回転角を操作体の位置座標に基づいて算出することができるので、操作信号を簡単にかつ素早く得ることができ、操作体のジェスチャーに素早く連動させながら操作面の表示を変化させることができる。

図１は、本実施形態の操作検知装置の平面図である。図２は、ジェスチャー信号を算出するための第１の実施形態におけるアルゴリズム（０サイクル目）を説明するための概念図である。図３は、図２の次の１サイクル目の状態を示し、特に、時間経過に伴う仮想円の中心座標の変化をジェスチャー信号として算出するための概念図である。図４は、図２の次の１サイクル目の状態を示し、特に、時間経過に伴う仮想円の半径の変化をジェスチャー信号として算出するための概念図である。図５は、図２の次の１サイクル目の状態を示し、特に、時間経過に伴う仮想円の回転角の変化をジェスチャー信号として算出するための概念図である。図６は、ｎサイクル目に、ジェスチャーに用いられる指（操作体）の数が変化した状態を示す概念図である。図７は、ジェスチャー信号を算出するための第２の実施形態におけるアルゴリズム（０サイクル目）を説明するための概念図である。図８は、図７の次の１サイクル目の状態を示し、仮想円の半径あるいは回転角の時間経過に伴う変化をジェスチャー信号として算出するための概念図である。図９は、本実施形態における操作検知装置のブロック図である。図１０は、指（操作体）のジェスチャーに伴う表示形態の変化を示す平面図である。

図１は、本実施形態の操作検知装置の平面図である。図９は、本実施形態における操作検知装置のブロック図であり、図１０は、指（操作体）のジェスチャーに伴う表示形態の変化を示す平面図である。

本実施形態に示す操作検知装置１は、図１、図９に示すように、例えば透明な操作面２と、操作面２の裏面側に位置する検知部（センサ部）３と、制御部４と、操作面２及び検知部３の裏面側に配置された表示装置５と、を有して構成される。
操作面２は、透明な樹脂シートやガラス、プラスチック等で構成される。

検知部３は、例えば静電容量式センサであり、多数本の第１電極６と多数本の第２電極７とが互いに交差するように配置される。各電極６，７はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等で形成されている。指Ａ〜Ｅで操作面２の表面を操作すると、各指Ａ〜Ｅと各電極６，７との間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づき各指Ａ〜Ｅの操作位置を検出することが可能である。各操作位置の検出には、第１電極６または第２電極７のうち一方の電極に駆動電圧を印加し、他方の電極により指との間の静電容量の変化を検知して各指の操作位置を検知する相互容量検出型や、各指と第１電極６との間の静電容量変化、及び各指と第２電極７との間の静電容量変化に基づいて各指の位置座標を検知する自己容量検出型などがあるが、どのようにして各指Ａ〜Ｅの位置座標を検知するかは特に限定する事項ではない。なお、検知部３では、指が操作面２の表面に接触している状態のみならず、指が表面から多少、離れた状態であっても、指の位置座標を検知することができる。

本実施形態の検知部３によれば、操作面２上を同時に操作する指（操作体）が複数本あっても、各指Ａ〜Ｅの本数及び各位置座標を検知することができる。このように検知部３は、操作面２上を操作する指の本数と各指の位置座標を検知することができる。

図９に示す制御部４では、検知部３にて検知された位置座標に基づいてジェスチャー信号（操作信号）を算出する。ここで「ジェスチャー」とは、１本の指あるいは２本以上の指により操作面２上を所定のパターンに倣って操作することを指す。例えば、図１のように５本の指Ａ〜Ｅを操作面２上に接触させた状態から各指Ａ〜Ｅをそのまま直線的に移動させる動作（スクロール）、各指Ａ〜Ｅを広げたり縮めたりする動作（ズーム）、あるいは各Ａ〜Ｅを回転させる動作（ローテート）がジェスチャーの具体例である。

図９に示す表示装置５は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ等であるが特に限定されるものでない。表示装置５では、制御部４からジェスチャー信号を受けると、そのジェスチャー信号に基づいて表示変化を実行する。

例えば図１０（ａ）のように操作面２に「Ａ」の文字が表示されているとする。今、図１のように操作面２上に５本の指Ａ〜Ｅを置いて、各指Ａ〜Ｅを紙面の上方向に移動させるジェスチャーを行うと、「Ａ」の文字もそれに倣って上方向に移動する（図１０（ｂ））。すなわち「Ａ」の文字をスクロールさせることができる。なお操作面２に表示された表示を上下左右方向に移動させるジェスチャーを「スクロール」ジェスチャーとする。また、図１に示す各指Ａ〜Ｅを縮める方向に移動させるジェスチャーを行うと、「Ａ」の文字もそれに倣って小さくなる（図１０（ｃ））。すなわち「Ａ」の文字を大きくしたりあるいは小さくしたりすることができる。このような操作面２に表示された表示を拡大縮小させるジェスチャーを「ズーム」ジェスチャーとする。また、図１に示す各指Ａ〜Ｅを回転させるジェスチャーを行うと、「Ａ」の文字もそれに倣って回転（ローテート）させることができる（図１０（ｄ））。すなわち、「Ａ」の文字を右あるいは左に回転させることができる。このような操作面２に表示された表示を回転させるジェスチャーを「ローテート」ジェスチャーとする。

図１０では、操作面２に表示された文字を用いてジェスチャーの説明をしたが、本実施形態における操作検知装置１は、例えば、車両内に設置されるカーナビゲーション装置であり、操作面２に表示される地図を指のジェスチャー動作に伴いスクロール、ズーム、あるいはローテートさせることが可能である。また操作検知装置１は、センターコンソールに設けられたオーディオ装置であり、指のジェスチャー動作により、ボリュームの調整や、曲送り、選曲などを実行できる。または、操作検知装置１は車両の各種機能に対する操作装置であり、指のジェスチャー動作により、温度調整、空調の調整、座席の調整などを実行できる。ただし操作検知装置１は、車内用として限定されるものでなく、携帯機器等として用いることもできる。また、操作面２に表示がなされる形態以外に、操作面２以外の位置に表示面があり、指によるジェスチャーを操作面２上で行うことにより、表示面の表示がそれに合わせて変化する形態としてもよい。このように操作面２と別に表示面が設けられる構成では、操作面２が必ずしも透明であることは必須でない。

図２には、図１に示すように５本の指Ａ〜Ｅを操作面２上に当接した状態における、各指Ａ〜Ｅの位置座標が示されている。

図２に示す各位置座標は、操作面２上に各指Ａ〜Ｅを置いたジェスチャーを行う前の初期状態を示しており、図２を０サイクル目とする。

ここで指Ａは、他の指Ｂ〜Ｅに比べて操作面２上での接触面積（指先の対向面積）が最も大きい親指である。なお検知部３では、接触面積（指先の対向面積）の大小を検知することも可能であり、親指を指Ａと認定することが可能である。

指Ａの位置座標を（ｘ_１，ｙ_１）、指Ｂの位置座標を（ｘ_２，ｙ_２）、指Ｃの位置座標を（ｘ_３，ｙ_３）、指Ｄの位置座標を（ｘ_４，ｙ_４）、指Ｅの位置座標を（ｘ_５，ｙ_５）と設定する。位置座標はｘ座標とｙ座標とで表される。なお、図２における各位置座標は０サイクル目であることを示すために各位置座標に（０）を付した。

図２では、各指Ａ〜Ｅの位置座標を、各指Ａ〜Ｅの操作面２に対する接触面積の中のほぼ中心に設定したが、設定方法や設定位置については特に限定するものでない。例えば静電容量変化量が最大になる座標を各指Ａ〜Ｅの位置座標と認定することが可能である。

各指Ａ〜Ｅの位置座標が検知部３により検知されたら制御部４では、以下の数式１により、仮想円の中心座標（Ｘ，Ｙ）を算出する。

数式１では、各指Ａ〜Ｅのｘ座標（ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３，ｘ_４，ｘ_５）の平均値（Ｘ）、及び各指Ａ〜Ｅのｙ座標（ｙ_１，ｙ_２，ｙ_３，ｙ_４，ｙ_５）の平均値（Ｙ）を算出する。

数式１により中心座標（Ｘ，Ｙ）を算出できる。図２の状態は、０サイクル目であるので、中心座標（Ｘ_０，Ｙ_０）とする。

さて数式１で求められた中心座標（Ｘ_０，Ｙ_０）は図２に示す仮想円１０の中心を示している。
次に、制御部４では、以下の数式２により仮想円１０の半径Ｒを求める。

数式２では、数式１で得られた中心座標（Ｘ_０，Ｙ_０）と、各指Ａ〜Ｅの位置座標（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２），（ｘ_３，ｙ_３），（ｘ_４，ｙ_４），（ｘ_５，ｙ_５）とを数式２に示す上段の数式に挿入し、中心座標と各指Ａ〜Ｅとの各距離ｒ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４，５）を求める。ここで半径ｒ_１は、中心座標と指Ａとの間の距離であり、半径ｒ_２は、中心座標と指Ｂとの間の距離であり、半径ｒ_３は、中心座標と指Ｃとの間の距離であり、半径ｒ_４は、中心座標と指Ｄとの間の距離であり、半径ｒ_５は、中心座標と指Ｅとの間の距離である。

そして、数式２に示す下段の数式により、各距離ｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，ｒ_４，ｒ_５の平均値を算出し、その平均値を仮想円１０の半径Ｒとする。図２では０サイクル目であるので、半径Ｒ_０とする。

中心座標（Ｘ_０，Ｙ_０）から半径Ｒ_０の円周は、各位置座標上、あるいは各位置座標から近い箇所を通過している。すなわち円周と各位置座標との間の距離の差ができるだけ小さくなるように、各位置座標上を略通過する仮想円１０が設定されている。

次に、制御部４では、以下の数式３により、各位置座標と中心座標のなす角度の平均値（回転角Θ）を算出する。

数式３では、数式１で得られた中心座標（Ｘ_０，Ｙ_０）と、各指Ａ〜Ｅの位置座標（ｘ_１，ｙ_１），（ｘ_２，ｙ_２），（ｘ_３，ｙ_３），（ｘ_４，ｙ_４），（ｘ_５，ｙ_５）とを数式３に示す上段の数式に挿入し、中心座標と各指Ａ〜Ｅとのなす角度θ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４，５）を求める。ここでなす角度θ_１は、指Ａと中心座標のなす角度であり、なす角度θ_２は、指Ｂと中心座標のなす角度であり、なす角度θ_３は、指Ｃと中心座標のなす角度であり、なす角度θ_４は、指Ｄと中心座標のなす角度であり、なす角度θ_５は、指Ｅと中心座標のなす角度である。

そして、数式３に示す下段の数式により、各なす角度θ_１，θ_２，θ_３，θ_４，θ_５の平均値を算出し、その平均値を仮想円１０の回転角Θとする。図２では０サイクル目であるので、回転角Θ_０とする。

次に、操作者が各指Ａ〜Ｅを図２の状態から図３に示すように直線的に移動させたとする。なお、各指Ａ〜Ｅの間の相対位置関係は図１と同じであるとする。なお、図３は１サイクル目であるので、図３に示す各位置座標に（１）を付した。図４、図５も同様である。

図３は、所定時間が経過した１サイクル目に該当し、上記した数式１〜３に基づいて、１サイクル目における仮想円１１の中心座標（Ｘ_１，Ｙ_１）、半径Ｒ_１、回転角Θ_１を求める。ここで「サイクル」とは、検知部３にて検知された各位置座標に基づいて制御部４で、数式１〜３により仮想円の中心座標、半径及び回転角を求める時間間隔を指す。どの程度のサイクルで計算を行うかは任意である。

図３に示すように、１サイクル目の中心座標（Ｘ_１，Ｙ_１）は、０サイクル目の中心座標（Ｘ_０，Ｙ_０）から移動しており、制御部４では、時間経過に伴う中心座標の変化量（Ｘ_１−Ｘ_０，Ｙ _１ −Ｙ _０）を、スクロールジェスチャー信号として表示装置５に送信する。

表示装置５では、変化量（Ｘ_１−Ｘ_０，Ｙ _１ −Ｙ _０）に基づいて操作面２に表示された表示物をスクロールさせる。なおスクロールジェスチャー信号は、（Ｘ_ｎ−Ｘ_ｎ−１，Ｙ_ｎ−Ｙ_ｎ−１）（ｎ＝１，２・・・）で示される。よって２サイクル目では、２サイクル目の中心座標（Ｘ_２，Ｙ_２）と１サイクル目（Ｘ_１，Ｙ _１）の差がスクロールジェスチャー信号となる。以降のサイクルにおいても、同様である。

また１サイクル目として、図４に示すように操作者が各指Ａ〜Ｅの間を縮める方向に移動させたとする。なお、各指Ａ〜Ｅの間の相対位置関係は図２に対して相似関係にある。

図４は、所定時間が経過した１サイクル目に該当し、上記した数式１〜３に基づいて、１サイクル目における仮想円１２の中心座標（Ｘ_１，Ｙ_１）、半径Ｒ_１、回転角Θ_１を求める。

図４に示すように、１サイクル目の仮想円１２の半径Ｒ_１は、０サイクル目の半径Ｒ_０よりも小さくなり、制御部４では、時間経過に伴う半径Ｒの変化量（Ｒ_１−Ｒ_０）を、ズームジェスチャー信号として表示装置５に送信する。

表示装置５では、半径Ｒの変化量（Ｒ_１−Ｒ_０）に基づいて操作面２に表示された表示物をズーム表示させる。なおズームジェスチャー信号は、（Ｒ_ｎ−Ｒ_ｎ−１）（ｎ＝１，２・・・）で示される。よって２サイクル目では、２サイクル目の半径Ｒ_２と１サイクル目の半径Ｒ_１の差が、ズームジェスチャー信号となる。以降のサイクルにおいても、同様である。

あるいは１サイクル目として、操作者が各指Ａ〜Ｅを図５に示すように回転させたとする。なお、各指Ａ〜Ｅの間の相対位置関係は図２と同じである。

図５は、所定時間が経過した１サイクル目に該当し、上記した数式１〜３に基づいて、１サイクル目における仮想円１３の中心座標（Ｘ_１，Ｙ_１）、半径Ｒ_１、回転角Θ_１を求める。

図５に示すように、１サイクル目の仮想円１３の回転角Θ_１は、０サイクル目の回転角Θ_０よりも小さくなり、すなわち反時計回りに回転しており、制御部４では、時間経過に伴う回転角Θの変化量（Θ_１−Θ_０）を、ローテートジェスチャー信号として表示装置５に送信する。

表示装置５では、回転角の変化量（Θ_１−Θ_０）に基づいて操作面２に表示された表示物をローテート（回転）させる。なおローテートジェスチャー信号は、（Θ_ｎ−Θ_ｎ−１）（ｎ＝１，２・・・）で示される。よって２サイクル目では、２サイクル目の回転角Θ_２と１サイクル目の回転角Θ_１の差が、ローテートジェスチャー信号となる。以降のサイクルにおいても、同様である。

なお指Ａ〜Ｅのジェスチャーによって、スクロールジェスチャー信号、ズームジェスチャー信号、ローテートジェスチャー信号のうち２以上が操作信号として表示装置５に送信されることもある。例えば表示をスクロールさせながらローテートさせるごとくである。

また、仮想円の中心座標、半径、回転角のすべてを算出してもよいし、これらのうち少なくともいずれか１つを算出する構成であってもよい。例えば、中心座標のみを算出する場合、各サイクルでは、中心座標の軌跡だけを求めることになるが、ここで求められる中心座標は、各位置座標上を略通過する仮想円の中心の軌跡であることに変わりがない。

図２〜図５に示した０サイクルと１サイクルでは、いずれも５本の指Ａ〜Ｅが検知部３により検知されているが、検知部３にて検知される指の本数が、安定するまで待ってから数式１〜３に示す仮想円の中心座標、半径及び回転角の算出を行うことが好ましい。例えば、ある指の操作面２上における接触状態が不安定であれば、その指の接触状態が安定するまで所定時間待つ。あるいは、所定時間待っても指の接触状態が安定しないときは、その指を無視して仮想円の中心座標、半径及び回転角の算出を行うことができる。

また、５本の指Ａ〜Ｅでのジェスチャーが図６に示すようにｎサイクル目で、４本の指Ａ〜Ｄでのジェスチャーに変わってしまった場合、ｎサイクル目で外れてしまった指Ｅの位置座標を各サイクルで無視して、指Ａ〜Ｄの位置座標により、仮想円の中心座標、半径の及び回転角を求めることで安定したジェスチャー信号を得ることができる。なお図６はｎサイクル目であるので各位置座標に（ｎ）を付した。

また、図２ないし図５に示すように例えば５本の指Ａ〜Ｅが検知されても全ての指の位置座標を用いて、仮想円の中心座標、半径及び回転角を求めなくてもよい。検知部２では、各指Ａ〜Ｅの接触面積を検知できるので、例えば、接触面積の大きさから親指を特定し、親指である指Ａの位置座標は必ず計算に使用するようにし、そのほかの指Ｂ〜Ｅの少なくとも１本を選択し、２本以上の指の位置座標で計算することができる。

また、制御部４ではラップアラウンド制御（ラップアラウンドとは、角度が０°と３５９．９９９・・・°の境界を超えること）により、仮想円の回転角を適切に算出することができる。例えばｎ−１サイクル目での回転角Θ_ｎ−１が０°で、ｎサイクル目での回転角Θ_ｎが３５９°であるとき、すでに記述したように回転角の変化量を（Θ_ｎ−Θ_ｎ−１）とすると、回転角の変化量は３５９°になってしまうが、上記のラップアラウンド制御によりマイナス方向に１°回転したとして回転角の変化量を−１°に設定する。あるいは、ｎ−１サイクル目の回転角Θ_ｎ−１が３５９°で、ｎサイクル目の回転角Θ_ｎが０°であるとき、すでに記述したように回転角の変化量を（Θ_ｎ−Θ_ｎ−１）とすると、回転角の変化量は−３５９°になってしまうが、上記のラップアラウンド制御により、ｎサイクル目の回転角Θ_ｎを３６０°にして、１°の回転に設定する。

操作面２の形状は、図１に示すように矩形状であってもよいし円形状などであってもよい。特に図２ないし図６に示したジェスチャー信号を算出するための好ましい操作面の形状は限定されない。

図７では、図２と違って、予め仮想円の中心座標（Ｘ，Ｙ）が設定されている。図７に示す第２の実施形態では、操作面２０の平面視が円形状である。この操作面２０を平面的に形成してもよいし、略半球状に立体形成することもできる。

図７に示すように、操作面２０は小円形の中央領域２１と、中央領域２１の外周に位置する外周領域２２とを備える。このうち、中央領域２１は、スクロールジェスチャー領域であり、外周領域２２はローテートジェスチャー領域である。

図７の第２の実施形態では、操作面２０上を操作する指が１本でもよい。図７には指が２本、図示されているが、これらは時間的に別々に操作されたものであり、したがって図７は、１本の指で操作面２０上を操作している図である。

図７に示すように１本の指Ｆを操作面２０のうち中央領域２１に置いたとき、検知部３では、指Ｆの位置座標（ｘ_α，ｙ_α）を検知する。ここで「α」は、外周領域２２での指Ｆの位置座標と区別するための記号である。図７における外周領域２２での指Ｆの位置座標には「β」の記号を付した。

そして上記した数式２に準じて、仮想円２３の半径Ｒ_０を求める。仮想円２３は指Ｆの位置座標（ｘ_α，ｙ_α）上を通っている。なお図７は０サイクル目であるので、半径Ｒ_０とした。

そして図８に示すように、中央領域２１内で指Ｆを位置座標（ｘ_γ，ｙ_γ）の位置まで移動させたとする。ここで「γ」は、外周領域２２での指Ｆの位置座標と区別するための記号である。図８における外周領域２２での指Ｆの位置座標には「ε」の記号を付した。

そして上記した数式２に準じて、仮想円２４の半径Ｒ_１を求める。仮想円２４は指Ｆの位置座標（ｘ_γ，ｙ_γ）上を通っている。なお図８は１サイクル目であるので、半径Ｒ_１とした。そして、半径の変化量（Ｒ_１−Ｒ_０）を求める。この半径の変化量（Ｒ_１−Ｒ_０）を、スクロールジェスチャー信号にできる。あるいは、（ｘ_γ−ｘ_α，ｙ_γ−ｙ_α）をスクロールジェスチャー信号にしてもよい。

また、図７に示すように１本の指Ｇを操作面２０のうち外周領域２２に置いたとき、検知部３では、指Ｇの位置座標（ｘ_β，ｙ_β）を検知する。そして上記した数式３に準じて、仮想円２５の回転角Θ_０を求める。仮想円２５は指Ｇの位置座標（ｘ_β，ｙ_β）上を通っている。なお図７は０サイクル目であるので、回転角Θ_０とした。

そして図８に示すように、外周領域２２内で指Ｇを位置座標（ｘ_ε，ｙ_ε）の位置まで回転移動させたとする。

そして上記した数式３に準じて、仮想円２６の回転角Θ_１を求める。仮想円２６は指Ｇの位置座標（ｘ_ε，ｙ_ε）上を通っている。なお図８は１サイクル目であるので、回転角Θ_１とした。そして、回転角の変化量（Θ_１−Θ_０）を求める。この回転角の変化量（Θ_１−Θ_０）を、ローテートジェスチャー信号にできる。２サイクル目以降においても同様である。

図７，図８において操作面２０上を同時に操作する指（操作体）が複数本あっても、数式２，数式３を用いてジェスチャー信号を得ることが可能である。なお、このとき、中心座標は予め設定された（Ｘ，Ｙ）として仮想円の半径（各位置座標と中心座標との距離の平均値）及び回転角（各位置座標と中心座標のなす角度の平均値）を求める。

本実施形態によれば、図２ないし図６に示す第１の実施形態、図７，図８に示す第２の実施形態のいずれにおいても、検知部３にて検知された指（操作体）の位置座標に基づいて仮想円を設定し、仮想円の中心座標、半径、及び回転角のうち時間経過に伴う変化をジェスチャー信号（操作信号）として算出する。本実施形態では、位置座標に基づいて簡単かつ迅速に、ジェスチャー信号を得ることができ、指のジェスチャーに素早く連動させながら操作面の表示を変化させることが可能である。

図２ないし図６に示す第１の実施形態によれば、操作面２上を同時に操作する指の本数が複数であるときに、各指の位置座標に基づいて簡単かつ適切にジェスチャー信号を算出することが可能である。第１の実施形態では、操作面２上を同時に操作する指の本数が３本以上であっても、適切にジェスチャー信号を算出することが可能である。

また図７，図８に示す第２の実施形態では、操作面２０上を操作する指の本数が１本であってもよく、また仮想円の中心座標（Ｘ，Ｙ）が予め定められている点で、第１の実施形態と異なっている。図７，図８に示す第２の実施形態は、指の本数が１本でも、例えば、スクロールジェスチャー信号やローテートジェスチャー信号を算出することが可能である。図７，図８では、操作面２０を中央領域２１と外周領域２２とに分け、中央領域２１をスクロールジェスチャー領域、外周領域２２をローテートジェスチャー領域とすることで、各ジェスチャーを簡単かつ適切に行うことができる。図７，図８の実施形態では、操作面２０は平面視で円形であることが好ましい。これにより、特に外周領域２２にてローテートジェスチャーを行いやすい。

Ａ〜Ｇ指（操作体）
Ｒ_０、Ｒ_１仮想円の半径
Θ_０、Θ_１仮想円の回転角
１操作検知装置
２、２０操作面
３検知部
４制御部
５表示装置
６、７電極
１０、１１、２３〜２６仮想円
２１中央領域
２２外周領域

Claims

予め中心座標の設定された操作面にて操作された操作体の位置座標を検知可能な検知部と、前記位置座標に基づいて前記操作体の操作信号を算出する制御部と、を有し、
前記制御部では、前記中心座標を中心とし且つ前記位置座標上を略通過する仮想円の半径、及び前記仮想円の回転角のうち少なくともいずれかの時間経過に伴う変化を前記操作信号として算出する操作検知装置であって、
前記操作面に操作された前記操作体が一つであるとき、前記制御部では、その一つの前記操作体の前記位置座標と前記中心座標との間の距離を半径とし、その一つの前記操作体の前記位置座標と前記中心座標とのなす角度を前記回転角とし、
複数の前記操作体が前記操作面に同時に操作されたとき、前記制御部では、前記中心座標と複数の前記操作体の各位置座標との間の距離の平均値を半径とし、前記中心座標と各位置座標とのなす角度の平均値を前記回転角とし、
前記操作面の中央領域が第１ジェスチャーを行う領域であり、前記中央領域に対する外周領域が第２ジェスチャーを行う領域であり、前記中央領域では前記半径の時間経過に伴う変化を前記第１ジェスチャーの前記操作信号として算出し、前記外周領域では、前記回転角の時間経過に伴う変化を前記第２ジェスチャーの前記操作信号として算出することを特徴とする操作検知装置。
前記第１ジェスチャーがスクロールジェスチャーであり、前記第２ジェスチャーがローテートジェスチャーである請求項１記載の操作検知装置。
前記操作面の中心が前記中心座標である請求項１または２記載の操作検知装置。
前記操作面が平面視で円形状である請求項１ないし３のいずれかに記載の操作検知装置。
前記制御部では、ラップアラウンド制御が実行される請求項１ないし４のいずれかに記載の操作検知装置。