JP2017134638A - 操作検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作の検出に異常があった場合にキャリブレーションを行って操作性を向上させる操作検出装置を提供する。【解決手段】操作検出装置１は、検出対象によって操作面１００になされた操作を周期的に検出し、検出対象が検出された操作面１００上の検出点を算出する操作検出部としてのタッチパッド１０と、検出点を時系列的に記憶して履歴情報１２０を生成するメモリ１２と、タッチパッド１０によって検出された操作の履歴情報１２０に基づいて検出された操作が連続した操作ではないと判定すると、タッチパッド１０のキャリブレーションを行う制御部１４と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、操作検出装置に関する。

従来の技術として、タッチセンサと、単位時間に閾値を超えるタッチセンサが出力した信号に対応する反応面積が予め決められた第１の面積以上である場合に、タッチセンサが出力する信号をオフセット調整するキャリブレーションを実施する制御部と、を備える電子機器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この電子機器は、画面表示が停止しているサスペンド状態から画面表示が再開されるレジューム後のタッチセンサに対する信号変化の様相に基づいて低温による誤反応であるかを判断し、キャリブレーションを実行する。

特開２０１４−１１９９３１号公報

しかし従来の電子機器は、誤反応の判定がレジューム後に行われるので、誤反応が発生してからキャリブレーションが終了するまで時間が掛かる場合があり、操作性が良くない。

従って本発明の目的は、操作の検出に異常があった場合にキャリブレーションを行って操作性を向上させ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、検出対象によって操作面になされた操作を周期的に検出し、検出対象が検出された操作面上の検出点を算出する操作検出部と、検出点を時系列的に記憶して履歴情報を生成する履歴情報生成部と、操作検出部によって検出された操作の履歴情報に基づいて検出された操作が連続した操作ではないと判定すると、操作検出部のキャリブレーションを行う制御部と、を備えた操作検出装置を提供する。

本発明によれば、操作の検出に異常があった場合にキャリブレーションを行って操作性を向上させることができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る操作検出装置の配置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、操作検出装置のブロック図の一例である。 図２（ａ）は、実施の形態に係る操作検出装置のタッチパッドに設定された二次元座標系の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、二次元座標系における検出点の移動の一例を示す概略図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施の形態に係る操作検出装置が検出した検出点の移動の一例を示す概略図である。 図４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、検出対象によって操作面になされた操作を周期的に検出し、検出対象が検出された操作面上の検出点を算出する操作検出部と、検出点を時系列的に記憶して履歴情報を生成する履歴情報生成部と、操作検出部によって検出された操作の履歴情報に基づいて検出された操作が連続した操作ではないと判定すると、操作検出部のキャリブレーションを行う制御部と、を備えて概略構成されている。

この操作検出装置は、操作者が操作を行っている間に操作面の温度が下がるなどの理由により、検出点がランダムに移動して操作の連続性がない、つまり操作の検出に異常が生じたことを履歴情報に基づいて判定し、速やかにキャリブレーションを行うことができる。従って操作検出装置は、予め定められたタイミングでキャリブレーションを行う場合と比べて、短時間でキャリブレーションを実施することができて操作性が向上する。

[実施の形態]
（操作検出装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る操作検出装置の配置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、操作検出装置のブロック図の一例である。図２（ａ）は、実施の形態に係る操作検出装置のタッチパッドに設定された二次元座標系の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、二次元座標系における検出点の移動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１は、例えば、図１（ａ）に示すように、車両９の運転席と助手席の間のフロアコンソール９０に配置されている。この操作検出装置１は、例えば、車両９に搭載された電子機器と電磁気的に接続されている。この電子機器は、一例として、カーナビゲーション装置、音楽再生装置、空調装置などである。

操作検出装置１は、例えば、センターコンソール９２に配置された表示装置９５に表示されたカーソルなどを操作するように構成されている。この表示装置９５は、上述の電子機器の表示部として機能する。

操作検出装置１は、図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、検出対象によって操作面１００になされた操作を周期的に検出し、検出対象が検出された操作面１００上の検出点１０５を算出する操作検出部としてのタッチパッド１０と、検出点１０５を時系列的に記憶して履歴情報１２０を生成する履歴情報生成部としてのメモリ１２と、タッチパッド１０によって検出された操作の履歴情報１２０に基づいて検出された操作が連続した操作ではないと判定すると、タッチパッド１０のキャリブレーションを行う制御部１４と、を備えて概略構成されている。

以下では、検出対象は、操作者の操作指８であるものとする。ここでタッチパッド１０は、設定されたタッチしきい値１０１によっては、操作面１００に接近した操作指８を検出することが可能である。従って操作指８が検出されるとは、操作面１００に対する接触による検出と、操作面１００に対する接近による検出と、を含むものとする。

（タッチパッド１０の構成）
タッチパッド１０は、例えば、操作者の体の一部（例えば、操作指８）や導電性を有するペンで操作面１００に触れることにより、触れた操作面１００上の位置（検出点１０５）を検出する静電容量方式のタッチセンサである。操作者は、例えば、操作面１００になぞり操作などを行うことにより、接続された電子機器の操作を行うことが可能となる。

タッチパッド１０は、例えば、図２（ａ）に示すように、第１の座標軸（Ｘ座標軸）と第１の座標軸と交差する第２の座標軸（Ｙ座標軸）とを有する二次元座標系（ＸＹ座標系）が操作面１００に設定されている。この二次元座標系は、図２（ａ）に示すように、直交座標系であり、運転席に着座する操作者から見て左下が原点となっている。なお原点は、左上などであっても良い。

タッチパッド１０は、例えば、一方の座標軸に沿って等間隔に並び、電流が順番に供給される駆動電極と、他方の座標軸に沿って等間隔に並び、駆動電極との間に形成される静電容量を順番に読み出す読出電極と、を有している。この静電容量は、図２（ａ）に示すように、操作面１００に接近及び接触した操作指８によって変化する。なおタッチパッド１０は、一例として、読み出したアナログ値の静電容量をデジタル値に変換するように構成されている。

タッチパッド１０は、駆動電極及び読出電極の全ての組み合わせで静電容量を読み出す動作、つまり１周期分の走査を行い、操作指が検出された検出点１０５を算出する。タッチパッド１０は、例えば、タッチしきい値１０１を有し、このタッチしきい値１０１以上の静電容量に基づいて検出点１０５の座標を算出する。この座標の算出は、例えば、加重平均などによって行われる。

タッチパッド１０は、例えば、操作面１００に操作指が接近及び接触していない基準状態において、読み出される静電容量が同値（例えばゼロ）であることが望ましい。しかしタッチパッド１０は、ノイズや温度などの影響により、当該基準状態において静電容量が異なることがある。

そこでタッチパッド１０は、一例として、この基準状態における静電容量が基準値（例えばゼロ）となるように各静電容量をオフセットする、つまり初期化するキャリブレーションを行う。このキャリブレーションにより、タッチパッド１０は、キャリブレーション後の各静電容量を基準値とし、この基準値と読み出した静電容量の差と、タッチしきい値１０１と、を比較して操作の有無を判定する。

タッチパッド１０は、例えば、車両９の電源が投入されると最初のキャリブレーションを行う。そしてタッチパッド１０は、図１（ｂ）に示すように、制御部１４から出力された後述するキャリブレーション信号Ｓ_２に基づいてキャリブレーションを行う。

タッチパッド１０は、周期ごとの検出点１０５の座標の情報を含む検出点情報Ｓ_１を生成して制御部１４に出力する。なお走査の周期は、一例として、１０ｍｓである。

（メモリ１２及び制御部１４の構成）
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施の形態に係る操作検出装置が検出した検出点の移動の一例を示す概略図である。図３（ａ）〜図３（ｃ）は、操作の連続性の判断の一例を説明するためのものであり、Ｘ成分のみを図示している。

制御部１４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１４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。

本実施の形態におけるメモリ１２は、一例として、上述のＲＡＭである。なお変形例としてメモリ１２は、制御部１４と電気的に接続される記憶部であっても良い。

制御部１４は、タッチパッド１０から周期的に検出点情報Ｓ_１を取得し、取得した検出点情報Ｓ_１に基づいて少なくとも検出点１０５の座標の情報をメモリ１２に出力し、履歴情報１２０として記憶させる。

履歴情報１２０は、一例として、過去に検出された２周期分の検出点１０５の座標の情報を少なくとも有している。この履歴情報１２０は、古い検出点１０５の情報から更新される。

制御部１４は、履歴情報１２０に基づいて一方向に移動するように検出された検出点１０５が逆方向に検出されると、逆方向に検出された逆検出点と逆検出点より複数周期前に検出された過去検出点とを比較し、過去検出点から逆方向に逆検出点が位置した場合、検出された操作が連続した操作ではないと判定する。本実施の形態の制御部１４は、一例として、２周期前の検出点を過去検出点としている。

具体的には、制御部１４は、検出点１０５の第１の座標軸の成分（Ｘ成分）及び第２の座標軸の成分（Ｙ成分）ごとに検出された操作が連続した操作であるか否かを判定する。制御部１４は、例えば、図２（ｂ）に示すように、Ｘ成分及びＹ成分の少なくとも一方の移動方向が逆転すると、操作の連続性の判定を行う。

制御部１４は、例えば、図２（ｂ）に示すように、検出点１０５が座標（Ｘ_１，Ｙ_１）、座標（Ｘ_２，Ｙ_２）、座標（Ｘ_３，Ｙ_３）と移動している場合、Ｘ成分が一方向に移動しているもののＹ成分が一方向の移動から逆方向の移動となって移動方向の逆転が発生しているので、Ｙ成分において逆検出点をＹ_３、過去検出点をＹ_１として操作の連続性の判定を行う。

ここで図２（ｂ）に示す検出点１０５の軌跡は、ランダムとは言えず、操作の軌跡としてあり得るものである。従って制御部１４は、例えば、１回の連続性なしの判定で連続性を否定せず、予め定められた回数以上、連続性なしの判定が行われた場合に操作の連続性がないと判定する。

そこで制御部１４は、この判定の回数をカウント情報１２１としてメモリ１２に記憶させる。制御部１４は、このカウント情報１２１に基づいて判定の回数を確認する。なお変形例として操作検出装置１は、カウント情報１２１を生成するカウント情報生成部を有する構成であっても良い。

以下では、連続性の判定について図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照しながらより具体的に説明する。

制御部１４は、例えば、図３（ａ）に示すように、検出点Ｘ_ａ、検出点Ｘ_ｂ及び検出点Ｘ_ｃが一方向（矢印Ａ方向）に順番に移動し、検出点Ｘ_ｄが逆方向（矢印Ｂ方向）に移動した場合、Ｘ軸の正方向（矢印Ａ方向）から負方向（矢印Ｂ方向）に移動方向が逆転した検出点Ｘ_ｄを逆検出点とする。

制御部１４は、移動方向が逆転した逆検出点Ｘ_ｄから２周期前の検出点Ｘ_ｂを過去検出点Ｘ_ｂとして操作の連続性について判定する。制御部１４は、逆転する前の検出点の移動方向がＸ軸の正方向（矢印Ａ方向）の移動であり、かつ過去検出点Ｘ_ｂから正方向（矢印Ａ方向）に逆検出点Ｘ_ｄが位置している、つまり逆検出点Ｘ_ｄが過去検出点Ｘ_ｂより大きいので操作が連続していると判定する。

また制御部１４は、例えば、図３（ｂ）に示すように、検出点Ｘ_ａ、検出点Ｘ_ｂ及び検出点Ｘ_ｃが一方向（矢印Ｂ方向）に順番に移動し、検出点Ｘ_ｄが逆方向（矢印Ａ方向）に移動した場合、Ｘ軸の負方向（矢印Ｂ方向）から正方向（矢印Ａ方向）に移動方向が逆転した検出点Ｘ_ｄを逆検出点とする。

制御部１４は、移動方向が逆転した逆検出点Ｘ_ｄから２周期前の検出点Ｘ_ｂを過去検出点Ｘ_ｂとして操作の連続性について判定する。制御部１４は、逆転する前の検出点の移動方向がＸ軸の負方向（矢印Ｂ方向）の移動であり、かつ過去検出点Ｘ_ｂから正方向（矢印Ａ方向）に逆検出点Ｘ_ｄが位置している、つまり逆検出点Ｘ_ｄが過去検出点Ｘ_ｂより大きいので操作が連続していないと判定する。

この逆検出点Ｘ_ｄが過去検出点Ｘ_ｂより大きいとは、操作指８の移動距離が大きすぎることを意味している。そしてその理由は、一例として、操作面１００に空調装置の冷風が当たるなどして温度が下がり、読み出される静電容量の誤検出が生じ、検出点１０５の座標がランダムになることが考えられる。

なお制御部１４は、逆検出点Ｘ_ｄが検出点Ｘ_ｃと過去検出点Ｘ_ｂの間に位置する場合、過去検出点Ｘ_ｂから負方向に逆検出点Ｘ_ｄが位置する、つまり逆検出点Ｘ_ｄが過去検出点Ｘ_ｂより小さいので操作が連続していると判定する。

さらに制御部１４は、例えば、図３（ｃ）に示すように、検出点Ｘ_ａ、検出点Ｘ_ｂ及び検出点Ｘ_ｃが正方向（矢印Ａ方向）に順番に移動し、検出点Ｘ_ｄが逆方向（矢印Ｂ方向）に移動した場合、Ｘ軸の正方向（矢印Ａ方向）から負方向（矢印Ｂ方向）に移動方向が逆転した検出点Ｘ_ｄを逆検出点とする。

制御部１４は、移動方向が逆転した逆検出点Ｘ_ｄから２周期前の検出点Ｘ_ｂを過去検出点Ｘ_ｂとして操作の連続性について判定する。制御部１４は、逆転する前の検出点の移動方向がＸ軸の正方向（矢印Ａ方向）の移動であり、かつ過去検出点Ｘ_ｂから正方向（矢印Ａ方向）に逆検出点Ｘ_ｄが位置している、つまり逆検出点Ｘ_ｄが過去検出点Ｘ_ｂより大きいので操作が連続していると判定する。

次に制御部１４は、検出点Ｘ_ｃ、検出点Ｘ_ｄ及び検出点Ｘ_ｅが負方向（矢印Ｂ方向）に順番に移動し、検出点Ｘ_ｆが正方向（矢印Ａ方向）に移動した場合、Ｘ軸の負方向（矢印Ｂ方向）から正方向（矢印Ａ方向）に移動方向が逆転した検出点Ｘ_ｆを逆検出点とする。

制御部１４は、移動方向が逆転した逆検出点Ｘ_ｆから２周期前の検出点Ｘ_ｄを過去検出点Ｘ_ｄとして操作の連続性について判定する。制御部１４は、逆転する前の検出点の移動方向がＸ軸の負方向（矢印Ｂ方向）の移動であり、かつ過去検出点Ｘ_ｄから正方向（矢印Ａ方向）に逆検出点Ｘ_ｆが位置している、つまり逆検出点Ｘ_ｆが過去検出点Ｘ_ｄより大きいので操作が連続していないと判定する。

制御部１４は、Ｘ成分及びＹ成分のうち、少なくともいずれか一方の成分が操作の連続性がないと判定すると、当該Ｘ成分及びＹ成分を有する検出点を操作の連続性がない検出点とする。

そして制御部１４は、検出された操作が連続した操作ではないと予め定められた回数以上判定すると、タッチパッド１０をキャリブレーションするためのキャリブレーション信号Ｓ_２を生成してタッチパッド１０に出力する。なお予め定められた回数は、一例として、３回であるが、これに限定されない。

制御部１４は、検出点情報Ｓ_１、及び判定の結果に基づいて操作情報Ｓ_３を生成して接続されている電子機器に出力する。制御部１４は、判定の結果、連続性のある操作が行われている間、検出点１０５の座標に応じた操作情報Ｓ_３を出力する。また制御部１４は、判定の結果、キャリブレーションを行う場合、一例として、キャリブレーションを行うことを報知する操作情報Ｓ_３を出力する。

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４のフローチャートを参照して説明する。

（動作）
操作検出装置１の制御部１４は、車両９の電源が投入されると、タッチパッド１０から周期的に検出点情報Ｓ_１を取得する。制御部１４は、検出点情報Ｓ_１に基づいて操作の有無を判定する。制御部１４は、検出点情報Ｓ_１に基づいて操作が検出された場合（Ｓｔｅｐ１：Ｙｅｓ）、メモリ１２に検出点情報Ｓ_１を出力して履歴情報１２０を更新する（Ｓｔｅｐ２）。

制御部１４は、履歴情報１２０に基づいて移動方向が逆転しているか否かをＸ成分及びＹ成分に分けて確認する。ここで制御部１４は、履歴情報１２０に移動方向の逆転を判定するための検出点１０５の数が足りない場合、逆転が起こっていないとしてステップ１に処理を進めて次の周期の検出点情報Ｓ_１を取得する（Ｓｔｅｐ３：Ｎｏ）。また制御部１４は、逆転を判定するための検出点１０５が３つ有り、この３つの検出点１０５の座標に基づいてＸ成分及びＹ成分共に逆転が発生していないと判定した場合、ステップ１に処理を進める。

制御部１４は、現在の検出点１０５、及び履歴情報１２０に格納された２つの検出点１０５に基づいて移動方向が逆転していると判定すると（Ｓｔｅｐ３：Ｙｅｓ）、検出された操作の連続性について判定する（Ｓｔｅｐ４）。

制御部１４は、連続性が有る場合（Ｓｔｅｐ５：Ｙｅｓ）、取得した検出点１０５に基づいて操作情報Ｓ_３を生成して電子機器に出力し（Ｓｔｅｐ６）、次の周期の検出点情報Ｓ_１を取得してステップ１に戻る。

ここでステップ１において制御部１４は、操作が検出されない場合（Ｓｔｅｐ１：Ｎｏ）、履歴情報１２０とカウント情報１２１をリセットし（Ｓｔｅｐ７）、動作を終了する。

またステップ５において制御部１４は、操作の連続性がないと判定した場合（Ｓｔｅｐ５：Ｎｏ）、カウント情報１２１を更新する（Ｓｔｅｐ８）。そして制御部１４は、カウント情報１２１に基づいて連続性がないと判定された回数が予め定められた回数以上である場合（Ｓｔｅｐ９：Ｙｅｓ）、キャリブレーション信号Ｓ_２を出力してタッチパッド１０のキャリブレーションを行う（Ｓｔｅｐ１０）。

さらにステップ９において制御部１４は、連続性がないと判定された回数が予め定められた回数より少ない場合（Ｓｔｅｐ９：Ｎｏ）、操作情報Ｓ_３を出力し、次の周期の検出点情報Ｓ_１を取得してステップ１に処理を進める。

（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、操作の検出に異常があった場合にキャリブレーションを行って操作性を向上させることができる。具体的には操作検出装置１は、操作者が操作を行っている間に操作面１００の温度が下がるなどの理由により、検出点１０５がランダムに移動して操作の連続性がないことを履歴情報１２０に基づいて判定し、速やかにキャリブレーションを行うことができる。従って操作検出装置１は、予め定められたタイミングでキャリブレーションを行う場合と比べて、一例として数秒まで時間を短縮してキャリブレーションを行うことができるので、検出に異常が生じてからキャリブレーションが終了するまでの時間が短くなって操作性が向上する。

操作検出装置１は、一方向に移動するように検出された検出点１０５が逆方向に移動するように検出された場合、逆転するまでの検出点１０５が移動する向きと逆検出点及び過去検出点の位置とに基づいて操作の連続性を判定するので、検出の異常を判定するために検出点間の距離などを算出する場合と比べて、制御部１４の負荷が小さく、安価なマイクロコンピュータを使用することができて低コストで製造される。

上述の実施の形態及び変形例に係る操作検出装置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…操作検出装置、８…操作指、９…車両、１０…タッチパッド、１２…メモリ、１４…制御部、９０…フロアコンソール、９２…センターコンソール、９５…表示装置、１００…操作面、１０１…タッチしきい値、１０５…検出点、１２０…履歴情報、１２１…カウント情報

Claims (4)

1. 検出対象によって操作面になされた操作を周期的に検出し、前記検出対象が検出された前記操作面上の検出点を算出する操作検出部と、
   前記検出点を時系列的に記憶して履歴情報を生成する履歴情報生成部と、
   前記操作検出部によって検出された操作の前記履歴情報に基づいて前記検出された操作が連続した操作ではないと判定すると、前記操作検出部のキャリブレーションを行う制御部と、
   を備えた操作検出装置。
2. 前記制御部は、前記履歴情報に基づいて一方向に移動するように検出された前記検出点が逆方向に検出されると、前記逆方向に検出された逆検出点と前記逆検出点より複数周期前に検出された過去検出点とを比較し、前記過去検出点から前記逆方向に前記逆検出点が位置した場合、前記検出された操作が連続した操作ではないと判定する、
   請求項１に記載の操作検出装置。
3. 前記操作検出部は、第１の座標軸と前記第１の座標軸と交差する第２の座標軸とを有する二次元座標系を前記操作面に設定し、
   前記制御部は、前記検出点の第１の座標軸の成分及び第２の座標軸の成分ごとに前記検出された操作が連続した操作であるか否かを判定する、
   請求項２に記載の操作検出装置。
4. 前記制御部は、前記検出された操作が連続した操作ではないと予め定められた回数以上判定すると、前記操作検出部の前記キャリブレーションを行う、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作検出装置。
   

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