(57)【要約】【課題】検出対象物の感応量による操作感の違いを抑制する操作装置を提供する。【解決手段】操作装置１は、主に、指と操作面２０との距離に応じた第１の静電容量を出力するタッチパネル２と、タッチパネル２から取得した第１の静電容量と予め定められた第１のしきい値３０と、を比較して指の操作面２０への接触を判定する判定部３と、判定部３により接触が判定された後、タッチパネル２が検出する静電容量に寄与する指の感応量を、第１の静電容量に基づいて判別する判別部４と、判別部４によって判別された指の感応量に基づいて第１のしきい値３０を第２のしきい値５１に変更する変更部５と、タッチパネル２より取得した第２の静電容量と変更部５から取得した第２のしきい値５１と、を比較することで指による操作を検出する制御部６と、を備えて概略構成されている【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象物と操作面との距離に応じた第１の検出値を出力する検出部と、
前記検出部から取得した前記第１の検出値と予め定められた第１のしきい値と、を比較して前記検出対象物の前記操作面への接触を判定する判定部と、
前記判定部により接触が判定された後、前記検出部が検出する検出値に寄与する検出対象物の感応量を、前記第１の検出値に基づいて判別する判別部と、
前記判別部によって判別された前記検出対象物の感応量に基づいて前記第１のしきい値を第２のしきい値に変更する変更部と、
前記検出部より取得した第２の検出値と前記変更部から取得した前記第２のしきい値と、を比較することで前記検出対象物による操作を検出する操作検出部と、
を備えた操作装置。
【請求項２】
前記判別部は、前記第１の検出値に基づいて算出した前記検出対象物の接触面積と、前記検出対象物の感応量と、を関連付けたテーブルを有し、前記接触面積と前記テーブルとに基づいて前記検出対象物の感応量を判別する請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
前記操作検出部は、前記第２の検出値が前記第２のしきい値以上の場合、前記検出対象物の接触に基づく座標、又は接近に基づく座標を算出する請求項１又は２に記載の操作装置。
【請求項４】
前記判別部は、前記検出部が前記検出対象物の接触を検出している期間中の接触面積の平均値を前記検出対象物の接触面積とする請求項２に記載の操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、利用者が指で文字を書き込むことができる文字入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この文字入力装置は、タッチパネル入力手段と、このタッチパネル入力手段上にて操作される操作者の指の動きを検知する検知手段と、この検知手段の検知結果に基づいて、タッチパネル入力手段上に操作される操作者の指の動きを抽出する抽出手段と、この抽出手段にて抽出された操作者の指の軌跡に基づいて操作者が手書き入力した文字を認識する認識手段と、を備えている。この文字入力装置は、検知手段によって検知される指の影の中心点の軌跡等から操作を判定するので、指の太さが変動した場合でも、操作を抽出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４５２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
操作者が指によってタッチパネル入力手段に文字を書く場合、操作が継続している間に指がタッチパネル入力手段から離れることがある。従来の文字入力装置は、指の接触が継続していないと指の軌跡を検知することが困難となることから文字を正しく認識できない可能性がある。また指が操作面から離れても操作を検出するような検出手段を有するものの場合、例えば、操作者が同じであっても用いる指が異なることで操作が検出される距離が異なり、操作感が良くない問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、検出対象物の感応量による操作感の違いを抑制する操作装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、検出対象物と操作面との距離に応じた第１の検出値を出力する検出部と、検出部から取得した第１の検出値と予め定められた第１のしきい値と、を比較して検出対象物の操作面への接触を判定する判定部と、判定部により接触が判定された後、検出部が検出する検出値に寄与する検出対象物の感応量を、第１の検出値に基づいて判別する判別部と、判別部によって判別された検出対象物の感応量に基づいて第１のしきい値を第２のしきい値に変更する変更部と、検出部より取得した第２の検出値と変更部から取得した第２のしきい値と、を比較することで検出対象物による操作を検出する操作検出部と、を備えた操作装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検出対象物の感応量による操作感の違いを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の斜視図であり、（ｂ）は、操作装置のブロック図であり、（ｃ）は、判別部が格納するテーブルであり、（ｄ）は、変更部が格納するテーブルである。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の感度を説明するための模式図であり、（ｂ）は、指を操作面に投影した投影像を示す概略図であり、（ｃ）は、比較例における指が太い場合の感度を説明するための模式図であり、（ｄ）は、比較例における指が細い場合の感度を説明するための模式図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る操作装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、検出対象物と操作面との距離に応じた第１の検出値を出力する検出部と、検出部から取得した第１の検出値と予め定められた第１のしきい値と、を比較して検出対象物の操作面への接触を判定する判定部と、判定部により接触が判定された後、検出部が検出する検出値に寄与する検出対象物の感応量を、第１の検出値に基づいて判別する判別部と、判別部によって判別された検出対象物の感応量に基づいて第１のしきい値を第２のしきい値に変更する変更部と、検出部より取得した第２の検出値と変更部から取得した第２のしきい値と、を比較することで検出対象物による操作を検出する操作検出部と、を備える。
【００１１】
[実施の形態]
（操作装置の構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の斜視図であり、（ｂ）は、操作装置のブロック図であり、（ｃ）は、判別部が格納するテーブルであり、（ｄ）は、変更部が格納するテーブルである。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
操作装置１は、例えば、接続された電子機器の操作を行うことができるものである。操作装置１は、例えば、操作者の体の一部（例えば、指）や専用のペン等の検出対象物が操作面２０に接触する、又は検出される程度に接近することにより操作を検出し、この操作に応じて電子機器に表示されたカーソルの移動や選択、表示されたアイコンのドラッグ、ドロップ等の指示を行うことができるように構成されている。つまり操作者は、例えば、操作面２０に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。本実施の形態では、検出対象物としての指による操作について説明する。なお以下において使い分ける必要がない場合は、指が、操作装置１に検出される程度に操作面２０に接近した場合を含めて接触の表現を用いるものとする。
【００１３】
操作装置１は、図１（ａ）に示すように、本体１０の表面１００に操作面２０が露出するようにタッチパネル２が配置されている。
【００１４】
また操作装置１は、主に、指と操作面２０との距離に応じた第１の検出値としての第１の静電容量を出力する検出部としてのタッチパネル２と、タッチパネル２から取得した第１の静電容量と予め定められた第１のしきい値３０と、を比較して指の操作面２０への接触を判定する判定部３と、判定部３により接触が判定された後、タッチパネル２が検出する検出値としての静電容量に寄与する指の感応量を、第１の静電容量に基づいて判別する判別部４と、判別部４によって判別された指の感応量に基づいて第１のしきい値３０を第２のしきい値５１に変更する変更部５と、タッチパネル２より取得した第２の検出値としての第２の静電容量と変更部５から取得した第２のしきい値５１と、を比較することで指による操作を検出する操作検出部としての制御部６と、を備えて概略構成されている。
【００１５】
ここで、検出対象物が指である場合、指の感応量は、個人に依存する身体の導電性、誘電性の違い等によって異なる。つまり、操作面２０に接触した際に検出される静電容量は、接触面積が同じであっても個人によって異なる。従って以下に記載する指の太さとは、後述するように、指の感応量が考慮されたものである。ここで感応量を考慮しない指の太さとは、一例として、操作面２０に検出対象物が接触した場合に、第１のしきい値３０を決める際に想定した操作面２０からの距離における操作面２０と平行な面で検出対象物を切った断面の面積の大きさを示している。以下では、特に断らない場合は、指の太さとは、指の感応量を含む表現であるものとする。
【００１６】
（タッチパネル２の構成）
本実施の形態に係るタッチパネル２は、例えば、操作面２０に指が近づくことによる、センサワイヤ２１及びセンサワイヤ２２と指との距離に反比例した電流の変化を検出信号として出力する静電容量方式のタッチセンサである。
【００１７】
このタッチパネル２は、図１（ｂ）に示すように、複数のセンサワイヤ２１及びセンサワイヤ２２と、タッチパネル制御部２３と、を備えて概略構成されている。
【００１８】
センサワイヤ２１及びセンサワイヤ２２は、一例として、ＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム：Indium Tin Oxide）を用いて形成される。
【００１９】
センサワイヤ２１及びセンサワイヤ２２は、図１（ｂ）に示すように、紙面の縦方向及び横方向に沿って並んでいる。本実施の形態では、図１（ｂ）の紙面の横方向をｘ軸、縦方向をｙ軸とし、タッチパネル２の操作面２０の左上を原点としている。このｘｙ座標系は、第１の座標系である。
【００２０】
ｘ軸方向には、例えば、ｍ個のセンサワイヤ２１が等間隔で並んでいる。このｍは、例えば、正の整数である。
【００２１】
ｙ軸方向には、例えば、ｎ個のセンサワイヤ２２が等間隔で並んでいる。このｎは、例えば、正の整数である。
【００２２】
ｘ軸に沿って並べられたセンサワイヤ２１は、例えば、ｙ軸に沿って並べられたセンサワイヤ２２と電気的に絶縁されている。
【００２３】
タッチパネル制御部２３は、図１（ｂ）の紙面左から右のｘ軸方向のセンサワイヤ２１、紙面上から下のｙ軸方向のセンサワイヤ２２の順番に静電容量を読み出すように構成されている。タッチパネル制御部２３は、制御部６から出力される制御信号に基づいて静電容量を読み出すように構成されている。
【００２４】
またタッチパネル制御部２３は、例えば、読み出した各センサワイヤ２１の静電容量を判定部３及び制御部６に出力するように構成されている。
【００２５】
なおタッチパネル２は、例えば、操作面２０とは反対側に画像を表示する表示部を備える構成であっても良い。
【００２６】
（判定部３の構成）
判定部３は、図１（ｂ）に示すように、第１のしきい値３０を備えている。判定部３は、タッチパネル２から取得した第１の静電容量と第１のしきい値３０とを比較することで、指の接触を判定するように構成されている。判定部３は、例えば、第１の静電容量を含み、接触を判定したことを示す判定情報を生成し、判別部４に出力するように構成されている。
【００２７】
この接触とは、上述したように、第１のしきい値３０以上の静電容量となる程度に、指が操作面２０に接近した場合を含んでいる。これは、例えば、操作者が指で操作面２０に文字を入力する場合、操作面２０に対する指の接触が、操作の間、継続しているとは限らないからである。
【００２８】
この第１の静電容量は、例えば、後述する制御部６の制御信号に基づいてタッチパネル２が周期的に読み出す静電容量のうち、第１のしきい値３０以上となる静電容量、すなわち、接触が判定された静電容量である。従って判定部３が接触を判定した後にタッチパネル２から出力される静電容量は、第２の静電容量として制御部６に出力される。なお操作が終了したと判断した後の静電容量は、判定部３に出力され、接触の判定に用いられるものとする。
【００２９】
（判別部４の構成）
判別部４は、図１（ｃ）に示すように、第１の静電容量に基づいて算出した指の接触面積Ｓと、指の大きさと、を関連付けたテーブル４０を有し、接触面積Ｓとテーブル４０とに基づいて指の太さを判別する。この接触面積Ｓの算出は、一例として、第１のしきい値３０以上となる静電容量から求めた座標を用いて算出する方法等の周知の方法が用いられる。なおこの接触面積Ｓの算出は、複数のセンサワイヤ２１及びセンサワイヤ２２における感応量の分布を考慮して行われる。
【００３０】
また判別部４は、タッチパネル２が指の接触を検出している期間中の接触面積の平均値を指の接触面積Ｓとする構成であっても良い。この場合、判別部３は、指が操作面２０に接触したと判定し、指が操作面２０から離れたと判定するまでの期間に算出された複数の接触面積の平均を算出して接触面積Ｓとする。
【００３１】
テーブル４０及び後述するテーブル５０は、例えば、実験及びシミュレーション等によって求められても良い。なお判別部４及び変更部５は、例えば、テーブル４０及びテーブル５０を用いた構成に限定されず、計算により第２のしきい値５１等を求めるように構成されても良い。
【００３２】
このテーブル４０は、例えば、図１（ｃ）に示すように、算出された指の接触面積Ｓと指の太さとを関連付けたものである。一例として、接触面積ＳがＳ≦ａの場合、指の太さは「細い」と判別される。一例として、接触面積Ｓがａ＜Ｓ＜ｂの場合、指の太さは「標準」と判別される。一例として、接触面積Ｓがｂ≦Ｓの場合、指の太さは「太い」と判別される。なお、０＜ａ，ｂ，ｃであるものとする。ａ，ｂ及びｃは、上述したように、一例として、指の太さのモデルとした指を用いて実験及びシミュレーション等により決定される。判別部４は、判別した結果を判別情報として変更部５に出力する。
【００３３】
（変更部５の構成）
図２（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の感度を説明するための模式図であり、（ｂ）は、指を操作面に投影した投影像を示す概略図であり、（ｃ）は、比較例における指が太い場合の感度を説明するための模式図であり、（ｄ）は、比較例における指が細い場合の感度を説明するための模式図である。
【００３４】
変更部５は、判別部４によって判別された指の太さに基づいて第１のしきい値３０を第２のしきい値５１に変更するように構成されている。
【００３５】
ここで、静電容量は、操作面２０と指との距離に反比例し、指の太さに比例する。つまり静電容量は、操作面２０からの距離が同じ場合、指の太さに比例する。従って操作面２０からの距離が同じであっても、指の太さによって、操作が検出されたりされなかったりということが発生する。なおこの指の太さは、感応量を含んで決定されたものである。
【００３６】
具体的には、操作面２０から指までの距離ｄが同じ場合、図２（ｂ）に示すように、指が太い際の操作面２０に投影した投影像２００の面積は、指が細い際の投影像２０１の面積よりも大きい。従って接触の判定に用いるしきい値が固定されている際、指が太い場合は、図２（ｃ）の比較例に示すように、操作面２０からの距離ｄ１で接触が判定され、指が細い場合は、図２（ｄ）の比較例に示すように、距離ｄ１よりも短い距離ｄ２でないと接触が判定されないということが起こりうる。なお投影像２００及び投影像２０１は、静電容量に寄与する部分を操作面２０に投影した像である。
【００３７】
よって、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、指の太さにより操作を検出する距離が異なる場合、例えば、操作者が同じであっても用いる指が異なることで操作感が異なることとなり操作感が良くない。
【００３８】
従って操作装置１は、タッチパネル２が検出する静電容量に寄与する指の太さを、第１の静電容量に基づいて判別し、判別された指の太さに応じて第１のしきい値３０を変更して、図２（ａ）に示すように、指の太さが異なってもほぼ同じ距離ｄで操作を検出するように構成されている。なお指の太さは、感応量を考慮して算出される。
【００３９】
変更部５は、判別された指の太さが「細い」の場合、テーブル５０に基づいて第２のしきい値５１を「Ａ」に変更する。また変更部５は、判別された指の太さが「標準」の場合、テーブル５０に基づいて第２のしきい値５１を「Ｂ」に変更する。さらに変更部５は、判別された指の太さが「太い」の場合、テーブル５０に基づいて第２のしきい値５１を「Ｃ」に変更する。なおＡ，Ｂ及びＣは、一例として、Ａ＜Ｂ＜Ｃを満たす正の数であるものとする。
【００４０】
この指の太さの判別は、上述の３種類に限定されず、さらに少なくても良いし、多くても良い。また指の太さの判別は、接触面積に応じて算出されても良い。
【００４１】
（制御部６の構成）
制御部６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、加工等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等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６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、一時的に演算結果等を格納する記憶領域として用いられる。また制御部６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。
【００４２】
制御部６は、タッチパネル２から取得した第２の静電容量と、変更部５から取得した第２のしきい値５１と、を比較することで指による操作を検出するように構成されている。
【００４３】
また制御部６は、例えば、第２のしきい値５１以上となる第２の静電容量に基づいて操作がなされた操作面２０の座標を算出し、操作情報として接続された電子機器に出力するように構成されている。この座標の算出は、静電容量の読み出しと同様に、クロック信号に応じた予め定められた周期に基づいて行われる。また制御部６は、この予め定められた周期に基づいて制御信号を生成してタッチパネル制御部２３に出力するように構成されている。
【００４４】
以下に、本実施の形態に係る操作装置１の動作を、各図を参照しながら図３のフローチャートに従って説明する。
【００４５】
（動作）
制御部６は、予め定められた周期に基づいて制御信号を生成してタッチパネル制御部２３に出力する。タッチパネル制御部２３は、取得した制御信号に基づいて第１の静電容量を読み出し（Ｓ１）、判定部３に出力する。
【００４６】
判定部３は、取得した第１の静電容量、及び第１のしきい値３０に基づいて接触の有無を判定する。判定部３は、指の接触が有ったと判定する、つまりステップ２において「Ｙｅｓ」が成立すると（Ｓ２：Ｙｅｓ）、判定情報を生成し、判別部４に出力する。
【００４７】
判別部４は、取得した判定情報、及びテーブル４０に基づいて指の太さを判別する（Ｓ３）。続いて判別部４は、指の太さを判別すると、判別情報を生成し、変更部５に出力する。
【００４８】
変更部５は、取得した判別情報、及びテーブル５０に基づいて第１のしきい値３０を第２のしきい値５１に変更して制御部６に出力する（Ｓ４）。
【００４９】
制御部６は、取得した第２のしきい値５１と、タッチパネル２から取得した第２の静電容量と、を比較して操作を検出し（Ｓ５）、接触が検出された位置の座標を算出する。続いて制御部６は、算出した座標の情報を含む操作情報を生成して電子機器に出力する。制御部６は、周期に基づいて取得した静電容量と第２のしきい値５１とによる比較から操作を検出し、操作が連続している場合は、継続して操作情報を生成して出力する。この一連の処理は、操作装置１が動作している間、継続して行われる。
【００５０】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１は、検出対象物の感応量による操作感の違いを抑制することができる。この操作装置１は、タッチパネル２が検出する静電容量に寄与する指の感応量を、第１の静電容量に基づいて判別し、判別された指の感応量に応じて操作を検出するためのしきい値を変更する。従って操作装置１は、指の感応量の違いによる、操作が検出される操作面２０からの距離のばらつきが抑制され、操作感の違いが抑制される。
【００５１】
操作装置１は、感応量を考慮して算出された接触面積Ｓから指の太さを判別するテーブル４０、及び指の太さから第２のしきい値５１を設定するテーブル５０を備えているので、静電容量から算出する場合と比べて、制御部６の負荷が抑制され、処理速度が速くなる。また操作装置１は、上記のような高度な処理を行う制御部が必要ないので、低コストで製造することができる。
【００５２】
操作装置１は、第２のしきい値５１により、指の太さによらず、操作面２０への接触、及び接近を検出するので、操作面２０に文字等が書かれた場合、接触のみを検出するものと比べて、操作継続中に指が操作面２０から離れても検出することができるので、なされた操作の検出精度が向上する。
【００５３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、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、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態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、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００５４】
１…操作装置、２…タッチパネル、３…判定部、４…判別部、５…変更部、６…制御部、１０…本体、２０…操作面、２１…センサワイヤ、２２…センサワイヤ、２３…タッチパネル制御部、３０…第１のしきい値、４０…テーブル、５０…テーブル、５１…第２のしきい値、１００…表面、２００…投影像、２０１…投影像
【図１】
2014006766.tif 000003
【図２】
2014006766.tif 000004
【図３】
2014006766.tif 000005