(57)【要約】【課題】タッチ操作の操作範囲の拡張を可能にしたタッチセンサ装置及びタッチ座標推定プログラムを提供する。【解決手段】タッチパッドのなぞり操作時、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）が座標演算範囲Ｅの端に到達し、さらに指面積Ｓｆの減少を検出した場合、座標演算範囲Ｅ外になぞり操作が継続されたと判定する。このとき、座標演算範囲Ｅ内におけるタッチ操作の指の投影形状１４を座標演算範囲Ｅ外での仮想のタッチ操作に置き換え、座標演算範囲Ｅ外におけるタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を推定する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ操作を検出するセンサ部の検出信号を基に、タッチ操作面におけるタッチ座標を算出する座標位置算出部と、
前記センサ部の出力からタッチ操作の指の投影形状を認識できる範囲を座標演算範囲とした場合、タッチ操作の指が前記座標演算範囲を超えた際に、当該座標演算範囲の範囲外に規定されるタッチ座標を推定する位置推定部と
を備えたタッチセンサ装置。
【請求項２】
前記位置推定部は、座標演算範囲内でのタッチ操作の指の投影形状を保持し、タッチ操作が前記座標演算範囲を超える場合、当該投影形状を仮想のタッチ操作に置き換えて、タッチ座標を推定する
請求項１に記載のタッチセンサ装置。
【請求項３】
前記位置推定部は、前記座標演算範囲を超えてなぞり操作が継続されたことを検出した場合に、前記タッチ座標の推定を実行する
請求項１又は２に記載のタッチセンサ装置。
【請求項４】
前記位置推定部は、タッチ操作の指の中心座標が前記座標演算範囲の端に到達しつつ、前記センサ部の出力から求まる指面積が減少したことを検出すると、タッチ操作の指が前記座標演算範囲を超えてなぞり操作が継続されたと判定する
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のタッチセンサ装置。
【請求項５】
タッチ操作を検出するセンサ部の検出信号を基に、タッチ操作面におけるタッチ座標を算出するタッチセンサ装置のタッチ座標推定プログラムであって、
タッチ操作を検出するセンサ部の検出信号を基に、タッチ操作面におけるタッチ座標を算出するステップと、
前記センサ部の出力からタッチ操作の指の投影形状を認識できる範囲を座標演算範囲とした場合、タッチ操作の指が前記座標演算範囲を超えた際に、当該座標演算範囲の範囲外に規定されるタッチ座標を推定するステップと
をコンピュータに実行させるタッチ座標推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザによるタッチ操作を検出するタッチセンサ装置及びタッチ座標推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タッチセンサ装置の一種として、ディスプレイとは別に配置されたタッチパッドによってディスプレイ上の画面を遠隔操作するタッチパッド装置が周知である。この種のタッチパッド装置では、画面上に表示された複数の選択物の中から特定のものを選ぶ場合、タッチパッドをなぞり操作するなどして、選択中であることを示す選択マークを所定の選択物に合わせ、選択後、タッチパッドで決定操作することにより、選択意志のある選択物を選択決定する。タッチ操作を検出する場合、タッチ操作面の外縁部分のタッチ操作も漏れなく検出したいニーズが高い（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０６３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、タッチ操作時、タッチパッドの出力からタッチ操作の指の投影形状を検出し、その投影形状から指の中心座標を算出して、タッチ操作の座標位置を判定する場合がある。このとき、正確な指の中心座標を取得するためには、指の投影形状を正しく認識する必要がある。このため、タッチパッドの端部分はタッチ操作の検出領域として使用できないので、指の中心座標を検出できる範囲（座標演算範囲）がタッチパッドのセンサ部よりも小さい面積となってしまう。よって、タッチパッドの操作面の盤面全体でなぞり操作できることをユーザは期待するが、これを実現できず、操作感が十分でない問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、タッチ操作の操作範囲の拡張を可能にしたタッチセンサ装置及びタッチ座標推定プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するタッチセンサ装置は、タッチ操作を検出するセンサ部の検出信号を基に、タッチ操作面におけるタッチ座標を算出する座標位置算出部と、前記センサ部の出力からタッチ操作の指の投影形状を認識できる範囲を座標演算範囲とした場合、タッチ操作の指が前記座標演算範囲を超えた際に、当該座標演算範囲の範囲外に規定されるタッチ座標を推定する位置推定部とを備えた。
【０００７】
本構成によれば、タッチ位置が座標演算範囲を超えた場合、タッチ座標の推定を通じて、タッチ座標を割り出す。これにより、座標演算範囲外がタッチ操作されても、このときのタッチ座標を認識することが可能となる。よって、タッチ操作の操作範囲の拡張が可能となる。
【０００８】
前記タッチセンサ装置において、前記位置推定部は、座標演算範囲内でのタッチ操作の指の投影形状を保持し、タッチ操作が前記座標演算範囲を超える場合、当該投影形状を仮想のタッチ操作に置き換えて、タッチ座標を推定することが好ましい。この構成によれば、予め保持しておいた指の投影形状を仮想のタッチ操作に置き換えるという簡素な処理により、座標演算範囲外のタッチ座標を推定することが可能となる。
【０００９】
前記タッチセンサ装置において、前記位置推定部は、前記座標演算範囲を超えてなぞり操作が継続されたことを検出した場合に、前記タッチ座標の推定を実行することが好ましい。この構成によれば、なぞり操作が継続されたときにのみタッチ座標の推定を行うので、例えば座標演算範囲外の１点を急にタッチ操作しても、これをタッチ操作有りとして認識させずに済む。
【００１０】
前記タッチセンサ装置において、前記位置推定部は、タッチ操作の指の中心座標が前記座標演算範囲の端に到達しつつ、前記センサ部の出力から求まる指面積が減少したことを検出すると、タッチ操作の指が前記座標演算範囲を超えてなぞり操作が継続されたと判定することが好ましい。この構成によれば、タッチ操作の座標と、センサ部の出力から求まる指面積とを用いて、なぞり操作の継続を精度よく認識することが可能となる。
【００１１】
前記問題点を解決するタッチ座標推定プログラムは、タッチ操作を検出するセンサ部の検出信号を基に、タッチ操作面におけるタッチ座標を算出するタッチセンサ装置のプログラムであって、タッチ操作を検出するセンサ部の検出信号を基に、タッチ操作面におけるタッチ座標を算出するステップと、前記センサ部の出力からタッチ操作の指の投影形状を認識できる範囲を座標演算範囲とした場合、タッチ操作の指が前記座標演算範囲を超えた際に、当該座標演算範囲の範囲外に規定されるタッチ座標を推定するステップとをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、タッチ操作の操作範囲を拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態のタッチセンサ装置の構成図。
【図２】タッチパッドの操作図。
【図３】（ａ），（ｂ）は、座標演算範囲Ｅ内でのタッチパッドの操作図。
【図４】座標演算範囲Ｅ外でのタッチパッドの操作図。
【図５】座標推定のフローチャート。
【図６】座標推定のロジックの説明図。
【図７】座標推定のロジックの説明図。
【図８】センサ部の端までタッチ操作された状態図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、タッチセンサ装置及びタッチ座標位置推定プログラムの一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
図１に示すように、タッチセンサ装置１は、ディスプレイ２とは別部材で設けられたタッチパッド３でディスプレイ２を遠隔操作するタッチパッド装置４である。タッチパッド３は、車載用のタッチパッド装置４の場合、車内のセンターコンソール等に配置されている。タッチパッド３は、ユーザが指等で触れて操作するタッチ操作面５と、タッチ操作面５におけるタッチ操作を検出するセンサ部６とを備える。タッチパッド装置４は、タッチ操作面５におけるタッチ操作を静電容量の変化により検出する静電容量式であることが好ましい。この場合、センサ部６は、静電容量センサである。
【００１５】
タッチパッド装置４は、タッチパッド装置４の作動を制御する表示制御装置８を備える。表示制御装置８は、タッチパッド３によるディスプレイ２の遠隔操作の作動を制御するコントローラ９を備える。コントローラ９は、表示制御装置８のインターフェース部１０を介して、タッチパッド３のセンサ部６に接続されている。
【００１６】
タッチセンサ装置１（タッチパッド装置４）は、センサ部６の検出信号Ｓ（検出静電容量Ｓａ）を基にタッチ操作の座標位置を判定する座標位置算出部１２を備える。座標位置算出部１２は、センサ部６から出力される検出信号Ｓ（検出静電容量Ｓａ）を、インターフェース部１０を介して入力する。そして、座標位置算出部１２は、センサ部６から入力した検出信号Ｓを基に、タッチ操作面５上のタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を認識する。本例の場合、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）として、タッチ操作の指の中心座標が検出される。そして、コントローラ９は、タッチパッド３から入力した検出信号Ｓを基に、ディスプレイ２の画面１１上の選択決定操作を制御する。
【００１７】
図２に、タッチ操作面５をタッチ操作する際の操作図を図示する。センサ部６は、タッチ操作の指が端に位置した場合に指の端部分が盤面に触れないので、タッチ操作面５の盤面よりも小さい面積（図２の二点鎖線で図示）に設けられている。また、図２では、センサ部６の検出信号Ｓからコントローラ９が検出する「指の投影イメージ（以降、投影形状１４と記す）」を図示している。座標位置算出部１２は、センサ部６の検出信号Ｓを基に、タッチ操作面５上の投影形状１４を認識し、この投影形状１４からタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）として指の中心座標を算出する。指の中心座標は、投影形状１４の中心であることが好ましい。そして、コントローラ９は、タッチ操作面５上の指の中心座標と、画面１１上の座標位置との対応付けをし、いまタッチ操作面５で画面１１のどの座標位置が選択されているのかを認識する。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、タッチ操作面５において端縁ではない箇所を指でなぞり操作する通常操作の場合、センサ部６で指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））は問題なく検出することができる。そして、図３（ｂ）に示すように、「指の端」がセンサ部６の端縁に届くところまでならば、指全体をセンサ部６で検出可能であるので、指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））は正確に検出できる。本例の場合、この範囲を「座標演算範囲Ｅ」とする。
【００１９】
このため、この種のタッチパッド装置４では、センサ部６の検出領域よりも小さい範囲である座標演算範囲Ｅ内において、指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））を正確に検出することができる。よって、タッチ操作の指の中心座標が座標演算範囲Ｅの端に到達したとき、例えば同図のＸ軸方向になぞり操作を継続しても、センサ部６の出力（Ｘ軸の座標値）は変化しない。
【００２０】
ここで、図４に示すように、座標演算範囲Ｅを超えてタッチ操作面５のＸ軸方向になぞり操作が続けられた場合、例えば指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））の演算を継続したとする。本例の場合、タッチ操作面５の縁部分にはセンサ部６が存在していないため、センサ部６の出力から検出することができる投影形状１４の面積は小さくなり、実際の指中心とは異なる指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））が検出されてしまう。
【００２１】
具体的には、例えば指中心がセンサ部６の端に位置する程度までなぞり位置がはみ出した場合、Ｘ軸方向の幅が「Ｄｓ」の楕円状の投影形状１４が認識されてしまう。そして、この楕円状の投影形状１４の中心が「指の中心座標」として認識され、実際の指中心位置に対して、センサ部６が存在する部位寄りの位置を、指中心として誤認識してしまうことになる。本例は、この問題に対処する技術である。
【００２２】
図１に戻り、タッチセンサ装置１（タッチパッド装置４）は、タッチ操作の指が座標演算範囲Ｅを超えた場合にタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を推定する位置推定部２０を備える。本例の位置推定部２０は、コントローラ９に設けられている。位置推定部２０は、タッチ操作の指が座標演算範囲Ｅを超えた際に、座標演算範囲Ｅの範囲外に規定されるタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を推定する。本例の位置推定部２０は、座標演算範囲Ｅ内でのタッチ操作の指の投影形状１４を保持し、タッチ操作が座標演算範囲Ｅを超える場合、投影形状１４を仮想のタッチ操作に置き換えて、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を推定する。
【００２３】
次に、図５〜図８を用いて、本実施形態のタッチセンサ装置１（タッチパッド装置４）の作用及び効果について説明する。
図５に示すように、ステップ１０１において、コントローラ９は、センサ部６から検出信号Ｓを取得する。
【００２４】
ステップ１０２において、座標位置算出部１２は、センサ部６から取得した検出信号Ｓを基に、タッチ操作面５における指の投影形状１４を算出する。すなわち、座標位置算出部１２は、ユーザによるタッチ操作時の指先形状を認識する。
【００２５】
ステップ１０３において、座標位置算出部１２は、算出された投影形状１４を基に、タッチ操作面５における指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））を算出する。
ステップ１０４において、位置推定部２０は、算出した指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））が座標演算範囲Ｅの端に到達したか否かを判定する。このとき、指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））が座標演算範囲Ｅの端に到達していれば、ステップ１０５に移行する。一方、指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））が座標演算範囲Ｅの端に到達していなければ、処理を終了し、ルーチンを再実行する。
【００２６】
ステップ１０５において、位置推定部２０は、指が座標演算範囲Ｅの端に位置した後、座標演算範囲Ｅ外に指のなぞり操作が継続されたか否かを判定する。座標演算範囲Ｅ外になぞり操作が継続されたか否かは、例えば指の投影形状１４が座標演算範囲Ｅの端に到達し、かつ投影形状１４から算出された指面積Ｓｆが減少したか否かにより判定する。よって、この場合、指が座標演算範囲Ｅの端に位置した後、指面積Ｓｆが減少すれば、なぞり操作が継続されたと判定する。なぞり操作が継続されたと判定されれば、ステップ１０６に移行する。一方、なぞり操作が継続されていないと判定されれば、処理を終了し、ルーチンを再実行する。位置推定部２０は、座標演算範囲Ｅ外になぞり操作が継続された場合、座標演算範囲Ｅ外になぞり操作が継続される直前の指の投影形状１４を保持する。
【００２７】
ステップ１０６において、位置推定部２０は、座標演算範囲Ｅを超えて指のなぞり操作が行われた際の指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））を推定する。
ここで、図６に示すように、指がＸ軸方向に沿って水平に座標演算範囲Ｅ外になぞり操作が延長されたとする。この場合、指面積Ｓｆは、Ｙ軸方向には変化せず、Ｘ軸方向にのみ減少する。位置推定部２０は、この面積変化を検出することにより、Ｘ軸方向に沿って水平に座標演算範囲Ｅ外になぞり操作が延長されたと判断する。よって、位置推定部２０は、座標演算範囲Ｅ外へのなぞり継続直前に保持した指の投影形状１４を、Ｘ軸方向にスライド移動するように割り付けることにより、仮想のタッチ操作に置き換える。そして、位置推定部２０は、置き換え後の投影形状１４から、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を抽出する。
【００２８】
また、図７に示すように、指が座標演算範囲Ｅ外の斜め方向になぞり操作が延長されたとする。この場合、指の投影形状１４のＹ軸方向への移動は、Ｙ軸方向の座標の変化量から検出できる。また、Ｘ軸方向への移動量は、例えば指面積Ｓｆの減少量から認識できる。よって、位置推定部２０は、座標演算範囲Ｅ外へのなぞり継続直前に保持した指の投影形状１４を、座標変化から認識したＹ軸方向の移動量分シフトした位置、かつ指面積Ｓｆの変化量から認識したＸ軸方向の移動量分スライドした位置に割り付けることにより、仮想のタッチ操作に置き換える。そして、位置推定部２０は、置き換え後の投影形状１４から、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を抽出する。
【００２９】
図８に示すように、座標演算範囲Ｅ外のタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を推定できるようになれば、例えば指の投影形状１４から求まる指径を「Ｄ」とした場合、最大で「Ｄ／２」、タッチ位置検出の距離を延長することが可能となる。すなわち、座標演算範囲Ｅの端から、指１本分、タッチ位置検出の距離を延長することが可能となる。よって、搭載都合やコスト削減等のためにセンササイズ（タッチ操作面５やセンサ部６のサイズ）を小さくする必要が生じても、広いタッチ面席を確保することが可能となる。
【００３０】
さて、本例の場合、タッチ位置が座標演算範囲Ｅを超えた場合、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）の推定を通じて、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を割り出す。これにより、座標演算範囲Ｅ外がタッチ操作されても、このときのタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を認識することが可能となる。よって、タッチ操作の操作範囲を拡張することができる。
【００３１】
位置推定部２０は、座標演算範囲Ｅ内でのタッチ操作の指の投影形状１４を保持し、タッチ操作が座標演算範囲Ｅを超える場合、投影形状１４を仮想のタッチ操作に置き換えて、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を推定する。よって、予め保持しておいた指の投影形状１４を仮想のタッチ操作に置き換えるという簡素な処理により、座標演算範囲Ｅ外のタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を推定することができる。
【００３２】
位置推定部２０は、座標演算範囲Ｅを超えてなぞり操作が継続されたことを検出した場合に、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）の推定を実行する。よって、なぞり操作が継続されたときにのみタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）の推定を行うので、例えば座標演算範囲Ｅ外の１点を急にタッチ操作しても、これをタッチ操作有りとして認識させずに済む。
【００３３】
位置推定部２０は、タッチ操作の指の中心座標（タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ））が座標演算範囲Ｅの端に到達しつつ、センサ部６の出力から求まる指面積Ｓｆが減少したことを検出すると、タッチ操作の指が座標演算範囲Ｅを超えてなぞり操作が継続されたと判定する。よって、タッチ操作の座標と、センサ部６の出力から求まる指面積Ｓｆとを用いて、なぞり操作の継続を精度よく認識することができる。
【００３４】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）の推定のロジックは、直前に保持した指の投影形状１４を仮想のタッチ操作に置き換える方法に限定されない。例えば、座標演算範囲Ｅ外を超えるときのなぞり操作の操作方向及び操作速度からタッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）を推定するなど、他の方法を適用してもよい。
【００３５】
・なぞり操作が座標演算範囲Ｅを超えて継続されたか否かの判定は、指面積Ｓｆの減少を判定パラメータとすることに限定されない。例えば、タッチ座標Ｐ（ｘ，ｙ）が単に座標演算範囲Ｅ外に位置したときになぞり操作が継続されたと判定するなど、他の方法を適用してもよい。
【００３６】
・タッチパッド３（センサ部６）は、静電容量式に限らず、例えば感圧式などの他のセンシング方式のものに変更してもよい。
・タッチセンサ装置１は、タッチパッド装置４に限定されず、例えばディスプレイ２の画面１１をタッチ操作するタッチパネルとしてもよい。このように、タッチセンサ装置１は、タッチパッド式以外の他の方式のものに変更可能である。
【００３７】
・タッチセンサ装置１は、車載用に限定されず、他の機器や装置に使用してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…タッチセンサ装置、２…ディスプレイ、３…タッチパッド、４…タッチパッド装置、５…タッチ操作面、６…センサ部、１１…画面、１２…座標位置算出部、１４…投影形状、２０…位置推定部、Ｓ…検出信号、Ｐ（ｘ，ｙ）…タッチ座標、Ｅ…座標演算範囲、Ｓｆ…指面積。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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