WO2017047416A1 - 操作検出装置 - Google Patents
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Abstract
タッチパネルは、操作面に近接及び接触する操作指を検出して検出値を出力する検出部と、操作面に近接する操作指を検出するための近接しきい値を有し、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、操作指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しての制御部と、を備えている。
Description
本発明は、操作検出装置に関する。
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。
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。
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。
本発明の一実施形態による操作検出装置は、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、を備える。
本発明の一実施形態によれば、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ができる。
(実施形態の要約)
実施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、を備えている。
実施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の実施形態]
(タッチパネル1の概要)
図1Aは、第1の実施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説明図であり、図1Bは、タッチパネルの構成を示すブロック図である。図2Aは、第1の実施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2Bは、設定範囲の一例を示す説明図であり、図2Cは、検出値の分布と設定範囲の一例を示す説明図である。なお、以下に記載する実施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1Bでは、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
(タッチパネル1の概要)
図1Aは、第1の実施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説明図であり、図1Bは、タッチパネルの構成を示すブロック図である。図2Aは、第1の実施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2Bは、設定範囲の一例を示す説明図であり、図2Cは、検出値の分布と設定範囲の一例を示す説明図である。なお、以下に記載する実施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1B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1A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1A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1B、2A~2C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S2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S2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S2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S2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S2を、操作指を検出した検出値S2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、を備えている。
この制御部16は、設定範囲165の検出値S2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S2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S2を、操作指を検出した検出値S2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、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1B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、を備えている。操作面100には、図1B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1B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S1を供給する。
検出電極102は、例えば、図1B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S1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S2を生成して制御部16に出力する。
この検出値S2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2Cに示すように、座標x1~座標x18、座標y1~座標y17の組み合わせで検出値S2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S2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2Cに示すように、座標x1~座標x18、座標y1~座標y17の組み合わせに対応する検出値S2を割り当てて生成された分布の情報である。なお検出値S2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。
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S2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S3を接続された電子機器に出力する。なお本実施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。
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S3を接続された電子機器に出力する。なお本実施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S2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2Bに示すように、斜線を施した座標における検出値S2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S2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S2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S2を判定する。
具体的には、一例として、図2A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S2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S2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2A及び2Cは、操作指90及び親指91に近い操作面100上の検出値S2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S2が近接しきい値160以上となったので、この2点の検出値S2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S2は、同数である。
第1の設定範囲166は、図2A及び2C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S2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S2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S2の総和を求め、そして検出値S2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S2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S2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S2を無効とする。
なお近接しきい値160以上の検出値S2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S2を中心とする。また当該検出値S2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S2を取得し、検出値分布情報161を生成すると共に検出値S2と近接しきい値160とを比較する。
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S2を取得し、検出値分布情報161を生成すると共に検出値S2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S2が複数存在する場合(Step2:Yes)、当該検出値S2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S2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S3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S2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の実施形態の効果)
本実施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S2を、操作指を検出した検出値S2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S2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。
本実施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S2を、操作指を検出した検出値S2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S2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の実施形態]
第2の実施形態は、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の実施形態と異なっている。
第2の実施形態は、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の実施形態と異なっている。
図4は、第2の実施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説明図である。なお以下に記載する実施形態において、第1の実施形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第1の実施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S2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S2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S2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S2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S3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S2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S2を取得し、検出値分布情報161を生成すると共に検出値S2と近接しきい値160とを比較する。
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S2を取得し、検出値分布情報161を生成すると共に検出値S2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S2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S2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S2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S2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S3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の実施形態の効果)
本実施形態のタッチパネル1は、近接しきい値160以上の検出値S2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。
本実施形態のタッチパネル1は、近接しきい値160以上の検出値S2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形態及び変形例を説明したが、これらの実施形態及び変形例は、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。
また、これら実施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
10 検出部
16 制御部
100 操作面
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
10 検出部
16 制御部
100 操作面
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 (8)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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1~4のいずれか1項に記載の操作検出装置。
- 前記検出部は、車両内に配置され、ホバー機能を有する静電容量方式のタッチセンサを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の操作検出装置。
- 前記判定部は、前記近接しきい値よりも小さいタッチしきい値を有し、前記タッチしきい値以上の検出値を有する前記検出対象および前記非検出対象に対して前記設定範囲を設定する、請求項1に記載の操作検出装置。
- 前記判定部は、所定の近接しきい値以上の検出値を有する検出点に基づいて前記検出対象領域および前記非検出対象領域を特定する、請求項2に記載の操作検出装置。
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