JP6532128B2 - 操作検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作検出装置に関する。

従来の技術として、操作面に近接する物体による電気的変量の変化を検知して算出された物体の接触領域が指先によるものかパーム（掌）によるものかを判定するパームリジェクション機能を有する制御部を備えたタッチパッド入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このタッチパッド入力装置の制御部は、第１感度で算出した第１近接領域の面積と第１感度よりも高い第２感度で算出した第２近接領域の面積の差が大きいときは、接触領域がパームによるものと判定して操作を無効とするので、キーボードを操作するときにパームが接触することによる誤操作を防止することができる。

特開２０１５−１４１４２５号公報

近年、操作面に接触した検出対象のみならず、操作面に近接した検出対象を検出するホバー機能が知られている。このホバー機能によって操作面に近接させた状態で行われたジェスチャなどを検出することが可能となるがこの近接状態を検出するため、感度が接触を検出する場合より高く設定されているので、検出対象以外の非検出対象が検出される問題がある。

従って、本発明の目的は、非検出対象の誤検出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、操作面に近接及び接触する検出対象を検出して検出値を出力する検出部と、操作面に近接する検出対象を検出するための近接しきい値を有し、検出対象と異なる非検出対象が検出されたことで近接しきい値以上の検出値が操作面の離れた位置に複数存在する場合、近接しきい値以上の検出値を中心として予め定められた同じ大きさの設定範囲を設定し、設定範囲に含まれる検出値から算出した算出値が最も小さい設定範囲の近接しきい値以上の検出値を、検出対象を検出した検出値であるとして操作を判定する判定部と、を備えた操作検出装置を備えた操作検出装置を提供する。

本発明によれば、非検出対象の誤検出を抑制することができる。

図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るタッチパネルが配置された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、タッチパネルのブロック図の一例を示している。 図２（ａ）は、第１の実施の形態のタッチパネルの検出値の分布と操作者の手の関係の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、設定範囲の一例を示すための概略図であり、図２（ｃ）は、検出値の分布と設定範囲の一例を示す概略図である。 図３は、第１の実施の形態に係るタッチパネルの動作の一例を示すフローチャートである。 図４は、第２の実施の形態に係るタッチパネルが検出する検出値の分布と設定範囲の一例を示す概略図である。 図５は、第２の実施の形態に係るタッチパネル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、操作面に近接及び接触する検出対象を検出して検出値を出力する検出部と、操作面に近接する検出対象を検出するための近接しきい値を有し、検出対象と異なる非検出対象が検出されたことで近接しきい値以上の検出値が操作面の離れた位置に複数存在する場合、近接しきい値以上の検出値を中心として予め定められた同じ大きさの設定範囲を設定し、設定範囲に含まれる検出値から算出した算出値が最も小さい設定範囲の近接しきい値以上の検出値を、検出対象を検出した検出値であるとして操作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、算出値が最も小さい設定領域の近接しきい値以上の検出値を、検出対象を検出した検出値であると判定するので、非検出対象が検出されたことで近接しきい値以上の検出値が複数存在した場合でも適切に検出対象と非検出対象を分けることができ、非検出対象の誤検出を抑制することができる。

[第１の実施の形態]
（タッチパネル１の概要）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るタッチパネルが配置された車両内部の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、タッチパネルのブロック図の一例を示している。図２（ａ）は、第１の実施の形態のタッチパネルの検出値の分布と操作者の手の関係の一例を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、設定範囲の一例を示すための概略図であり、図２（ｃ）は、検出値の分布と設定範囲の一例を示す概略図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

操作検出装置としてタッチパネル１は、図１（ａ）に示すように、車両８の運転席と助手席の間であって前方に位置するインストルメントパネル８０に配置された表示装置８５に重ねて配置されている。

操作者は、タッチパネル１の操作面１００に近接及び接触することで、表示装置８５に表示された地図画像のスクロールやアイコンの選択決定などを指示することができる。なおタッチパネル１は、図１（ａ）に示すように、運転席と助手席の間のフロアコンソール８１に配置された遠隔操作装置であるタッチパッド８６などとして構成されても良い。なお以下では、検出対象を操作者の操作指とするが、これに限定されず、導電性を有するペンなどであっても良い。

タッチパネル１は、図１（ｂ）、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、操作面１００に近接及び接触する操作指を検出して検出値Ｓ_２を出力する検出部１０と、操作面１００に近接する操作指を検出するための近接しきい値１６０を有し、操作指と異なる非検出対象が検出されたことで近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２が操作面１００の離れた位置に複数存在する場合、近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２を中心（中心１６５ａ）として予め定められた同じ大きさの設定範囲１６５を設定し、設定範囲１６５に含まれる検出値Ｓ_２から算出した算出値が最も小さい設定範囲１６５の近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２を、操作指を検出した検出値Ｓ_２であるとして操作を判定する判定部としての制御部１６と、を備えて概略構成されている。

この制御部１６は、設定範囲１６５の検出値Ｓ_２の平均値を算出値として算出するように構成されている。なお変形例として制御部１６は、設定範囲１６５の検出値Ｓ_２の総和を算出値として算出するように構成されても良い。この場合、制御部１６は、総和が最も小さい設定範囲１６５の近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２を、操作指を検出した検出値Ｓ_２であると判定する。

（検出部１０の構成）
検出部１０は、例えば、操作者の体の一部（例えば、指や掌）などが近接及び接触した操作面１００上の位置を検出するタッチセンサである。操作者は、例えば、操作面１００に近接又は接触させた操作を行うことにより、接続された電子機器の操作を行うことが可能となる。この検出部１０は、ホバー機能を有する静電容量方式のタッチセンサである。このホバー機能とは、操作面１００に近接した検出対象を検出する機能である。

検出部１０は、図１（ｂ）に示すように、複数の駆動電極１０１と、複数の検出電極１０２と、駆動部１２と、読出部１４と、を備えて概略構成されている。操作面１００には、図１（ｂ）の紙面左上を原点として、左から右方向にｘ軸、上から下方向にｙ軸が設定されている。

駆動電極１０１及び検出電極１０２は、表示装置８５の上に配置されることから、ＩＴＯ（tin-doped indium oxide）などを用いた透明電極として構成されている。この駆動電極１０１と検出電極１０２は、互いに絶縁されながら交差するように操作面１００の下方に配置されている。

駆動電極１０１は、例えば、図１（ｂ）の紙面において、ｘ軸と平行に等間隔で配置されると共に駆動部１２と電気的に接続されている。制御部１６は、周期的に駆動電極１０１との接続を切り替えて駆動信号Ｓ_１を供給する。

検出電極１０２は、例えば、図１（ｂ）の紙面において、ｙ軸と平行に等間隔で配置されると共に読出部１４と電気的に接続されている。読出部１４は、１つの駆動電極１０１に駆動信号Ｓ_１が供給されている間に検出電極１０２の接続を周期的に切り替え、駆動電極１０１と検出電極１０２の組み合わせで生成される静電容量を読み出す。そして読出部１４は、一例として、読み出した静電容量に対してアナログ・デジタル変換処理などを行って検出値Ｓ_２を生成して制御部１６に出力する。

この検出値Ｓ_２は、設定された解像度に応じて生成される。具体的には、読出部１４は、図２（ｃ）に示すように、座標ｘ_１〜座標ｘ_１８、座標ｙ_１〜座標ｙ_１７の組み合わせで検出値Ｓ_２が得られるように処理を行う。

制御部１６は、例えば、１周期分の検出値Ｓ_２を検出値分布情報１６１として記憶する。この検出値分布情報１６１は、例えば、図２（ｃ）に示すように、座標ｘ_１〜座標ｘ_１８、座標ｙ_１〜座標ｙ_１７の組み合わせに対応する検出値Ｓ_２を割り当てて生成された分布の情報である。なお検出値Ｓ_２を読み出す周期は、一例として、２０ｍｓである。

（制御部１６の構成）
制御部１６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１６が動作するためのプログラムと、近接しきい値１６０と、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、検出値分布情報１６１が生成される。また制御部１６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。

近接しきい値１６０は、操作面１００に近接した操作指の検出を可能とするしきい値である。また近接しきい値１６０は、操作面１００に接触した操作指を検出するためにも用いられる。いずれの場合においても制御部１６は、近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２に基づいて加重平均値などの方法によって操作指を検出した操作面１００上の検出点を算出する。この検出点は、操作面１００に設定されたｘｙ座標系の座標として算出される。そして制御部１６は、算出した検出点の座標の情報を含む操作情報Ｓ_３を接続された電子機器に出力する。なお本実施の形態の近接しきい値１６０は、一例として、１００に設定されている。

変形例として制御部１６は、近接しきい値１６０よりも小さいタッチしきい値を有し、操作指の接触をタッチしきい値を用いて検出するように構成されても良い。

検出部１０が検出可能な近接距離は、一例として、２０ｍｍ程度である。従って検出部１０は、一例として、操作面１００から２０ｍｍ程度離れた操作指を検出することができる。

制御部１６は、上述のように、近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２を中心として設定範囲を設定する。制御部１６は、一例として、図２（ｂ）に示すように、斜線を施した座標における検出値Ｓ_２が近接しきい値１６０以上であった場合、この座標を中心１６５ａとして設定範囲１６５を設定する。この設定範囲１６５は、一例として、ｘ軸及びｙ軸方向に７個、計４９個の検出値Ｓ_２を含む範囲であるがこれに限定されない。

制御部１６は、この設定範囲１６５の検出値Ｓ_２の平均値を求めて他の設定範囲と比較して検出対象を検出した検出値Ｓ_２を判定する。

具体的には、一例として、図２（ａ）に示すように、操作者が人差指（操作指９０）で目的の操作面１００上の座標を指示した場合、検出部１０が手９の影のような分布の検出値Ｓ_２を検出する。

そして操作面１００に近い操作指９０及び親指９１を操作面１００に投影したような位置の検出値Ｓ_２は、操作指９０及び親指９１が接近するにつれてその値が大きくなり、やがて他の座標よりも早く近接しきい値１６０以上となる。図２（ａ）及び図２（ｃ）は、操作指９０及び親指９１に近い操作面１００上の検出値Ｓ_２が近接しきい値１６０以上となった周期の検出値分布１６１ａを示している。

制御部１６は、離れた２点において検出値Ｓ_２が近接しきい値１６０以上となったので、この２点の検出値Ｓ_２を中心（中心１６６ａ及び中心１６７ａ）として第１の設定範囲１６６及び第２の設定範囲１６７を設定する。この第１の設定範囲１６６及び第２の設定範囲１６７に含まれる検出値Ｓ_２は、同数である。

第１の設定範囲１６６は、図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、人差指（操作指９０）を投影したような狭い領域の検出値Ｓ_２がゼロより大きい値となっている。一方第２の設定範囲１６７は、指を握った部分である握部９２などを投影したような広い領域の検出値Ｓ_２がゼロより大きい値となっている。

制御部１６は、設定した第１の設定範囲１６６及び第２の設定範囲１６７の検出値Ｓ_２の総和を求め、そして検出値Ｓ_２の平均値を求める。第１の設定範囲１６６の総和は、７２１で４９個の検出値Ｓ_２の和であることからその平均値が１４．７となる。同様に第２の設定範囲１６７の総和は、２２００であるので、平均値が４４．９となる。

制御部１６は、この平均値を比較し、最も小さい方、つまり第１の設定範囲１６６に操作指を検出した検出値Ｓ_２が存在すると判定する。そして制御部１６は、第２の設定範囲１６７が掌などを検出しているとして検出点の算出を行わず、これらの検出値Ｓ_２を無効とする。

なお近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２が隣接していた場合は、一例として、その中で最高値を持つ検出値Ｓ_２を中心とする。また当該検出値Ｓ_２が同じ値であった場合は、一例として、その中心、又は重心に近い座標を中心とする。さらに設定範囲が重なる場合は、重なった状態で平均値を算出する。

以下に本実施の形態に係るタッチパネル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）
タッチパネル１の制御部１６は、車両８の電源が投入されると検出部１０から周期的に検出値Ｓ_２を取得し、検出値分布情報１６１を生成すると共に検出値Ｓ_２と近接しきい値１６０とを比較する。

制御部１６は、操作が検出されると（Ｓｔｅｐ１）、近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２が複数存在する場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、当該検出値Ｓ_２を中心１６５ａとして設定範囲１６５を設定する（Ｓｔｅｐ３）。

制御部１６は、設定範囲１６５のそれぞれの検出値Ｓ_２の総和を求め、さらに平均値を算出する（Ｓｔｅｐ４）。

制御部１６は、算出した平均値を比較し、平均値が最も小さい設定範囲１６５を有効と判断し（Ｓｔｅｐ５）、検出点を算出して操作情報Ｓ_３を生成し、出力する（Ｓｔｅｐ６）、この周期の処理を終了する。

ここでステップ２において、制御部１６は、近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２が複数ではなかった場合（Ｓｔｅｐ２：Ｎｏ）、ステップ６に処理を進める。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係るタッチパネル１は、非検出対象の誤検出を抑制することができる。具体的には、タッチパネル１は、平均値が最も小さい設定検出領域１６５の近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２を、操作指を検出した検出値Ｓ_２であると判定するので、掌などの非検出対象が検出されたことで近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２が複数存在した場合でも適切に操作指と非検出対象を分けることができ、非検出対象の誤検出を抑制することができる。

タッチパネル１は、検出対象と非検出対象とを分けて検出することができるので、操作面１００から離れた位置で行われた操作を精度良く検出することができる。

タッチパネル１は、非検出対象の誤検出が抑制されるので、誤検出される場合と比べて、操作者が表示装置８５を注視する時間が抑制されて入力に要する時間が短縮される。またタッチパネル１は、誤検出が抑制されるので、操作者の視線移動が抑制され、操作性が良い。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、操作が検出された領域の最大値に基づいて設定範囲を設定する点で第１の実施の形態と異なっている。

図４は、第２の実施の形態に係るタッチパネルが検出する検出値の分布と設定範囲の一例を示す概略図である。なお以下に記載する実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施の形態のタッチパネル１は、一例として、ホバー機能を有するが第１の実施の形態と比べて低い近接しきい値（４０）１６０を有している。制御部１６は、近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２に基づいて検出点を算出するように構成されている。

具体的には、タッチパネル１は、操作を指示する操作指（検出対象）が検出された検出対象領域、及び操作指と異なる非検出対象が検出された非検出対象領域における検出値Ｓ_２の最大値を中心として設定範囲を設定し、設定範囲に含まれる検出値Ｓ_２から算出した算出値（平均値）が最も小さい設定範囲に基づいて検出対象領域を判定して操作を判定する制御部１６と、を備えて概略構成されている。

この検出対象領域及び非検出対象領域は、一例として、図４に太い実線で囲まれた検出領域１６６ｂ及び検出領域１６７ｂのいずれかである。本実施の形態の制御部１６は、この検出領域１６６ｂ及び検出領域１６７ｂの最大値を中心にして第１の設定範囲１６６及び第２の設定範囲１６７を設定する。

そして制御部１６は、第１の設定範囲１６６及び第２の設定範囲１６７の検出値Ｓ_２の総和を求めて算出値として平均値を算出する。制御部１６は、図４に示すように、第１の設定範囲１６６が第２の設定範囲１６７よりも平均値が小さいので、検出領域１６６ｂが検出対象領域であり、検出領域１６７ｂが非検出対象領域であると判定する。制御部１６は、この検出領域１６６ｂに基づいて検出点を算出し、この検出点の座標の情報を含む操作情報Ｓ_３を接続された電子機器に出力する。

なお制御部１６は、一例として、設定範囲の検出値Ｓ_２の総和を算出値として算出するように構成されても良い。

以下に、本実施の形態のタッチパネル１の動作の一例について図５のフローチャートに従って説明する。

（動作）
タッチパネル１の制御部１６は、車両８の電源が投入されると検出部１０から周期的に検出値Ｓ_２を取得し、検出値分布情報１６１を生成すると共に検出値Ｓ_２と近接しきい値１６０とを比較する。

制御部１６は、操作が検出されると（Ｓｔｅｐ１０）、近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２から検出領域を設定する（Ｓｔｅｐ１１）。制御部１６は、一例として、４連結で繋がる当該検出値Ｓ_２の群を検出領域として設定するがこれに限定されず、８連結で設定しても良い。

制御部１６は、検出領域が複数存在する場合（Ｓｔｅｐ１２：Ｙｅｓ）、検出領域ごとの検出値Ｓ_２の最大値を中心１６５ａとして設定範囲１６５を設定する（Ｓｔｅｐ１３）。

制御部１６は、設定範囲１６５のそれぞれの検出値Ｓ_２の総和を求め、さらに平均値を算出する（Ｓｔｅｐ１４）。

制御部１６は、算出した平均値を比較し、平均値が最も小さい設定範囲１６５を有効と判断し（Ｓｔｅｐ１５）、検出点を算出して操作情報Ｓ_３を生成し、出力して（Ｓｔｅｐ１６）、この周期の処理を終了する。

ここでステップ１２において、制御部１６は、検出領域が複数存在しない場合（Ｓｔｅｐ１２：Ｎｏ）、ステップ１６に処理を進める。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態のタッチパネル１は、近接しきい値１６０以上の検出値Ｓ_２で形成される検出領域における最大値を中心として設定された設定領域の平均値が最も小さい設定領域を検出対象領域であると判定するので、掌などの非検出対象が検出された非検出対象領域と検出対象領域とを適切に分けることができ、非検出対象の誤検出を抑制することができる。

上述の実施の形態及び変形例に係るタッチパネル１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。

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…タッチパネル、８…車両、９…手、１０…検出部、１２…駆動部、１４…読出部、１６…制御部、８０…インストルメントパネル、８１…フロアコンソール、８５…表示装置、８６…タッチパッド、９０…操作指、９１…親指、９２…握部、１００…操作面、１０１…駆動電極、１０２…検出電極、１６０…近接しきい値、１６１…検出値分布情報、１６１ａ…検出値分布、１６５…設定範囲、１６５ａ…中心、１６６…第１の設定範囲、１６６ａ…中心、１６６ｂ…検出領域、１６７…第２の設定範囲、１６７ａ…中心、１６７ｂ…検出領域

Claims (5)

1. 操作面に近接及び接触する検出対象を検出して検出値を出力する検出部と、
   前記操作面に近接する前記検出対象を検出するための近接しきい値を有し、前記検出対象と異なる非検出対象が検出されたことで前記近接しきい値以上の検出値が前記操作面の離れた位置に複数存在する場合、前記近接しきい値以上の検出値を中心として予め定められた同じ大きさの設定範囲を設定し、前記設定範囲に含まれる検出値から算出した算出値が最も小さい設定範囲の前記近接しきい値以上の検出値を、前記検出対象を検出した検出値であるとして操作を判定する判定部と、
   を備えた操作検出装置。
2. 操作面に近接及び接触する検出対象を検出して検出値を出力する検出部と、
   操作を指示する前記検出対象が検出された検出対象領域、及び前記検出対象と異なる非検出対象が検出された非検出対象領域における検出値の最大値を中心として予め定められた同じ大きさの設定範囲を設定し、前記設定範囲に含まれる検出値から算出した算出値が最も小さい設定範囲に基づいて前記検出対象領域を判定して操作を判定する判定部と、
   を備えた操作検出装置。
3. 前記判定部は、前記設定範囲の検出値の総和を前記算出値として算出する、
   請求項１又は２に記載の操作検出装置。
4. 前記判定部は、前記設定範囲の検出値の平均値を前記算出値として算出する、
   請求項１又は２に記載の操作検出装置。
5. 前記判定部は、前記最も小さい設定範囲以外を前記非検出対象に関する前記設定範囲としてこれに関する検出値を無効として操作を判定する、
   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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