(57)【要約】【課題】ユーザ状態に応じて最適なタッチ位置検出を可能とする最適化手段を備えた操作位置検出装置を提供する。【解決手段】操作位置を検出する操作位置検出部１０と、操作位置検出部１０を操作するユーザの状態を判別するためのユーザ状態判別情報を検出するユーザ状態判別情報検出部２０と、ユーザ状態判別情報に基づいて、操作位置検出部１０の操作位置を検出するアルゴリズムを最適化する最適化手段を備えた制御部３０と、を有して操作位置検出装置１を構成する。これにより、ユーザ状態に応じて最適なタッチ位置検出を可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作位置を検出する操作位置検出部と、
前記操作位置検出部を操作するユーザの状態を判別するためのユーザ状態判別情報を検出するユーザ状態判別情報検出部と、
前記ユーザ状態判別情報に基づいて、前記操作位置検出部の操作位置を検出するアルゴリズムを最適化する最適化手段を備えた制御部と、
を有する操作位置検出装置。
【請求項２】
前記最適化手段は、ＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習による、請求項１に記載の操作位置検出装置。
【請求項３】
前記最適化手段は、前記ユーザにより選択可能とされている、請求項１又は２に記載の操作位置検出装置。
【請求項４】
前記操作位置は、タッチ位置である、請求項１から３のいずれか１項に記載の操作位置検出装置。
【請求項５】
前記操作位置検出部は、車両に搭載されるものである、請求項１から４のいずれか１項に記載の操作位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、指がタッチした位置を検出する操作位置検出装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この操作位置検出装置は、タッチを検出する領域内にある複数の測定箇所のそれぞれについて導電物体の接近による電気的影響を測定するタッチ検出部と、タッチ座標を含むパラメータに応じて前記複数の測定箇所のそれぞれの理論値を求める関数に基づいて、前記複数の測定箇所において測定された検出信号値と当該測定箇所について前記関数により計算された値との誤差の２乗和が最小になるパラメータを求めることでタッチ座標を求める座標計算部と、を備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５３９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来技術は、タッチ座標を求める座標計算部において、固定的アルゴリズムを使用して指がタッチした位置を算出している。このようなタッチ位置の算出では、ユーザの状態により変化するため、固定的アルゴリズムではユーザの違和感が大きくなる場合があるという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、ユーザ状態に応じて最適なタッチ位置検出を可能とする最適化手段を備えた操作位置検出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】
［１］上記目的を達成するため、操作位置を検出する操作位置検出部と、前記操作位置検出部を操作するユーザの状態を判別するためのユーザ状態判別情報を検出するユーザ状態判別情報検出部と、前記ユーザ状態判別情報に基づいて、前記操作位置検出部の操作位置を検出するアルゴリズムを最適化する最適化手段を備えた制御部と、を有する操作位置検出装置を提供する。
［２］前記最適化手段は、ＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習による、上記［１］に記載の操作位置検出装置であってもよい。
［３］また、前記最適化手段は、前記ユーザにより選択可能とされている、上記［１］又は［２］に記載の操作位置検出装置であってもよい。
［４］また、前記操作位置は、タッチ位置である、上記［１］から［３］のいずれか１に記載の操作位置検出装置であってもよい。
［５］また、前記操作位置検出部は、車両に搭載されるものである、上記［１］から［４］のいずれか１に記載の操作位置検出装置であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施の形態に係る操作位置検出装置によれば、ユーザ状態に応じて最適なタッチ位置検出を可能とする最適化手段を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る操作位置検出装置の全体構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る操作位置検出装置が車両に搭載された場合における車室内の概略斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、操作位置検出部としてステアリングにステアリングタッチパッドを装着した操作位置検出装置１の概略図であり、図３（ｂ）は、ステアリングタッチパッドの概略構成を示す平面図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）におけるタッチセンサの静電容量値の分布を示す図である。なお、図３（ｃ）において、数値は前述した静電容量カウント値を示したものとし、数値の記載されてない区域は静電容量値がゼロとする。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る操作位置検出装置１は、操作位置を検出する操作位置検出部１０と、操作位置検出部１０を操作するユーザの状態を判別するためのユーザ状態判別情報を検出するユーザ状態判別情報検出部２０と、ユーザ状態判別情報に基づいて、操作位置検出部１０の操作位置を検出するアルゴリズムを最適化する最適化手段を備えた制御部３０と、を有して構成されている。
【００１１】
本実施の形態においては、操作位置をタッチ位置とし、ユーザが指により操作位置検出部１０をタッチ操作する場合について説明する。なお、操作位置は、ユーザの指等の検出対象物が操作位置検出部１０に近接する場合の、近接した状態での近接位置（ｘ、ｙ位置）等であってもよい。
【００１２】
本実施の形態に係る操作位置検出装置１において、操作位置を検出するアルゴリズムを最適化するとは、ユーザ状態判別情報に基づいて処理実行を行なうアルゴリズムとして最適なアルゴリズムを選択し、この選択されたアルゴリズムの中のパラメータをユーザ状態判別情報に基づいて変更しながら、この選択されたアルゴリズムにより操作位置を検出することである。本実施の形態に係る操作装置１は、最適なアルゴリズムを選択するアルゴリズムにＡＩ等を適用することができ、また、選択されたアルゴリズム自体にＡＩ等を適用することができる。
【００１３】
（本実施の形態の概要）
図１は、本発明の実施の形態に係る操作位置検出装置の全体構成図である。操作位置検出装置１は、操作位置検出部１０として、複数の検出部（タッチパッド１２、タッチパネル１４（画面タッチ入力デバイス）、ステアリングタッチパッド１６）を備える。また、ユーザ状態判別情報を検出するユーザ状態判別情報検出部２０として、ステアリング把持検出部２１、ステアリング把持位置検出部２２、ドライバモニター情報検出部２３、ユーザ情報部２４、シート位置検出部２５、タッチパッド外周エリア検出部２６、等の種々の判別情報、判別情報検出部を備える。
【００１４】
また、それぞれの検出部における操作位置検出に使用する１つ又は複数のアルゴリズムを有し、制御部３０は、ＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習等により、各検出部に対応する操作位置検出のアルゴリズムをユーザ状態判別情報に基づいて選択してタッチ位置を算出する。また、制御部３０は、ＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習等により、ユーザ状態判別情報に基づいて選択されたアルゴリズム中のパラメータを修正する。このような最適化手段を備えることにより、ユーザ状態に応じて最適なタッチ位置検出を可能とする最適化手段を備えた操作位置検出装置を提供することが可能になる。
【００１５】
本実施の形態に係る操作位置検出装置１において、タッチ位置を検出するアルゴリズムとして、静電容量値の分布における最大値の座標をタッチ位置とするアルゴリズム、静電容量値の分布に基づいて重心位置を求めてタッチ位置とするアルゴリズム、上記のタッチ位置をユーザ状態判別情報に基づいて２次元方向に移動修正することによりタッチ位置を決定するアルゴリズム、また、タッチ位置をユーザ状態判別情報に基づいて２次元方向に移動修正することによりタッチ位置を決定するアルゴリズム、等がある。
【００１６】
本実施の形態に係る操作位置検出装置１では、上記示したアルゴリズムの選択、この選択されたアルゴリズムにおけるパラメータ値の変更等を、ＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習等を活用して行なうことができる。
【００１７】
ＡＩ（Ａrtificial Ｉntelligence）は、推論機能を適用することで結論を得るエキスパートシステムである。エキスパートシステムは大量の既知情報を処理し、それらに基づいた結論を提供することができる。例えば、操作位置検出部１０がステアリングタッチパッド１６で、ユーザ状態判別情報がステアリング把持位置情報ＳＰである場合に、ステアリング把持位置情報ＳＰから一定の特徴を認識し、これに基づいて、ステアリングタッチパッド１６でのタッチ位置を補正して、タッチ位置とすることができる。一定の特徴とは、ステアリング把持位置とステアリングタッチパッド１６上でのタッチ位置との関係を予め一定の特徴として学習したもの、等である。
【００１８】
機械学習は、ＡＩの手法の一つであり、人間が自然に行っている学習能力と同様の機能をコンピュータで実現しようとする技術・手法のことである。センサやデータベースなどから、ある程度の数のサンプルデータ集合を入力して解析を行い、そのデータから有用な規則、ルール、知識表現、判断基準などを抽出し、アルゴリズムを発展させる。機械学習は、明示的にプログラムしなくても学習する能力をコンピュータに与える研究分野、あるいは、コンピュータプログラムが、ある種のタスクと評価尺度において、経験から学習するとは、タスクにおけるその性能によって評価した際に、経験によってそれが改善されている場合である、等と定義される。機械学習のアルゴリズムは、要求される結果により以下のように分類される。ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、帰納論理プログラミング、クラスタリング、強化学習、等種々の技法が多数開発されている。
【００１９】
ディープラーニング（深層学習）は、多層のニューラルネットワークによる機械学習手法である。
【００２０】
（操作位置検出部１０）
操作位置検出部１０は、タッチパッド１２、タッチパネル１４（画面タッチ入力デバイス）、ステアリングタッチパッド１６等の複数のデバイスを検出部として備えることができる。
【００２１】
図１に示すように、タッチパッド１２は、手指によりタッチ操作された位置を検出信号Ｓ１として出力し、この位置情報に基づいて表示部にカーソル等の表示を行なうことにより遠隔操作を行なうための入力デバイスである。タッチパネル１４は、タッチパッドと表示部が重ねて実装され、手指によりタッチ操作された位置を検出信号Ｓ２として出力し、表示部に表示されたメニュー、アイコン等をタッチ、なぞり操作等をすることにより、表示部上の操作された位置にカーソル等を表示することができる画面タッチ入力デバイスである。また、ステアリングタッチパッド１６は、車両のステアリングに装着されたタッチパッドである。ステアリングタッチパッド１６は、上記説明したタッチパッドがステアリングに装着され、手指によりタッチ操作された位置を検出信号Ｓ３として出力し、ドライバーが手指でステアリングを把持した状態において親指でタッチ操作するための入力デバイスである。
【００２２】
（ユーザ状態判別情報検出部２０）
ユーザ状態判別情報を検出するユーザ状態判別情報検出部２０として、ステアリング把持検出部２１、ステアリング把持位置検出部２２、ドライバモニター情報検出部２３、ユーザ情報部２４、シート位置検出部２５、タッチパッド外周エリア検出部２６、等の種々の判別情報、判別情報検出部を備えることができる。
【００２３】
ステアリング把持検出部２１はステアリング把持検出信号ＳＨ、ステアリング把持位置検出部２２はステアリング把持位置検出信号ＳＰ、ドライバモニター情報検出部２３はドライバモニター情報検出信号ＳＤ、ユーザ情報部２４はユーザ情報信号ＳＵ、シート位置検出部２５はシート位置検出信号ＳＳ、タッチパッド外周エリア検出部２６はタッチパッド外周エリア検出信号ＳＡ、をそれぞれ制御部３０に出力する。
【００２４】
上記の各種検出により、本実施の形態に係る操作位置検出装置１において、ユーザ状態判別情報として、ステアリング把持有無情報、ステアリング把持位置情報、シート位置情報、タッチパッド外周エリア情報、ユーザ体格情報、年齢情報、ドライバモニター情報（生体情報）等が取得できる。
【００２５】
（制御部３０）
制御部３０は、検出制御部３２、位置検出制御部３４、最適化手段を実行する最適化実行部３６、等を備えた、例えばマイクロコンピュータで構成されている。操作位置検出装置１は、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。なお、操作位置検出装置１は、図１に示すように、検出制御部３２、位置検出制御部３４、最適化実行部３６等が一体に構成されている必要はなく、例えば、検出制御部３２、最適化実行部３６は外部のチップ、記憶部は外部メモリを用いる等の構成であってもよい。
【００２６】
検出制御部３２は、タッチパッド１２、タッチパネル１４、ステアリングタッチパッド１６へのタッチの有無を検出する処理を行なう。位置検出制御部３４は、タッチパッド１２、タッチパネル１４、ステアリングタッチパッド１６へのタッチ位置の検出処理を行なう。また、最適化実行部３６は、ユーザ状態判別情報検出部２０で検出した種々のユーザ状態判別情報に基づいて、操作位置を検出するアルゴリズムを最適化する処理を行なう。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態に係る操作位置検出装置１が車両に搭載された場合における車室内の概略斜視図である。また、図３（ａ）は、操作位置検出部としてステアリングにステアリングタッチパッド１６を装着した操作位置検出装置１の概略図である。タッチパッド１２は、例えば、図２に示すように、車両８のインストルメントパネル８１に装着される。タッチパネル１４（画面タッチ入力デバイス）は、車両８のセンターコンソール８２に装着される。また、ステアリングタッチパッド１６は、ステアリング８３において、ドライバー（運転者）がステアリング８３を把持した状態でも操作可能な部位に装着されている。
【００２８】
また、ユーザ状態判別情報検出部２０として、ステアリング把持検出部２１、ステアリング把持位置検出部２２、ドライバモニター情報検出部２３、シート位置検出部２５、タッチパッド外周エリア検出部２６が運転席及びその周囲に設けられている。
【００２９】
ステアリングタッチパッド１６は、２次元タッチセンサを構成する１つの駆動電極１６１に駆動信号が供給されている間に検出電極１６２の接続を周期的に切り替え、交差して配置される駆動電極と検出電極の交差する点で生成される静電容量値（相互容量値）を読み出す。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た静電容量カウント値として静電容量信号Ｓｃを生成して制御部３０に出力する。これにより、２次元タッチセンサの２次元位置（ｘ、ｙ）における静電容量を静電容量分布として検出することができ、ステアリングタッチパッド１６への手指の接触(タッチ)や近接を検出することができる。タッチ閾値以上の領域の中心又は重心の座標をタッチ点とすることができる。
【００３０】
また、ステアリングタッチパッド１６は、近接する手指１００、本実施の形態では親指１０１のタッチ位置を静電容量信号Ｓｃの分布から検出する。図３（ｃ）に示すように、親指１０１の形状に応じて静電容量値の分布が検出される。図３（ｃ）に示す場合は、親指１０１の位置に対応する座標において静電容量が大きく検出され、他の指の部分等に対応する部分の静電容量値は小さく検出され、親指１０１が近接しない領域では静電容量値がゼロとなっている。
【００３１】
ステアリングタッチパッド１６は、図３（ｃ）に示す検出結果から、静電容量値が最も大きい座標（Ｘａ、Ｙａ）を親指１０１のタッチ位置１１０として検出することができる。また、静電容量値と座標値との積で重みを付けて、Ｘ、Ｙで割ることにより重心座標（ＸＧ、ＹＧ）を算出し、親指１０１の重心位置をタッチ位置として検出することもできる。本実施の形態では、以下において、静電容量値が最も大きい座標をタッチ位置として説明する。
【００３２】
（操作位置検出装置１の動作例）
図３（ａ）に示すように、ステアリング８３には、ドライバーがその手指１００でステアリング８３を把持した位置を検出するためのステアリング把持位置検出部２２が装着されている。このステアリング把持位置検出部２２は、図３（ａ）に示すように、例えば、右手の把持位置を検出するためのタッチ電極２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅがステアリング８３の裏側、すなわち、ドライバーがステアリング８３を把持した場合に手指１００が接触又は近接するところに装着されている。
【００３３】
図３（ａ）に示すように、ドライバーがその手指１００でステアリング８３を把持した状態で、親指１０１でステアリングタッチパッド１６をタッチ操作した場合を考える。ステアリングタッチパッド１６は、上記したように、親指１０１のタッチ位置として、例えば、静電容量値が最も大きい座標を検出することができる。
【００３４】
一方、ステアリング把持位置検出部２２は、タッチ電極２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅにより、ステアリングの把持位置を検出することができる。ステアリング把持位置検出信号ＳＰは、１又は２以上のタッチ電極２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅのオン信号として、制御部３０に出力される。
【００３５】
制御部３０は、最適化実行部３６により、ステアリング把持位置検出信号ＳＰに基づいて、ステアリングタッチパッド１６により検出されるタッチ位置を求めるアルゴリズムを選択し、また、アルゴリズムにおけるパラメータの修正等を行なうことができる。
【００３６】
最適化実行部３６は、例えば、ユーザ状態判別情報検出部２０により取得された種々の信号（ステアリング把持検出信号ＳＨ、ステアリング把持位置検出信号ＳＰ、ドライバモニター情報検出信号ＳＤ、ユーザ情報信号ＳＵ、シート位置検出信号ＳＳ、タッチパッド外周エリア検出信号ＳＡ）に基づいて、操作位置を検出するアルゴリズムを最適化する。
【００３７】
最適化実行部３６は、例えば、静電容量値の分布における最大値をタッチ位置とするアルゴリズム、静電容量値の分布における重心位置をタッチ位置とするアルゴリズム、等の基本アルゴリズムを選択することができる。このアルゴリズムの選択は、前記したＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習等を活用して行なうことができる。
【００３８】
なお、最適化手段である前記したＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習等は、ユーザにより選択可能とする構成であってもよい。
【００３９】
また、最適化実行部３６は、重心位置をタッチ位置とするアルゴリズムを選択した場合には、例えば、ステアリング把持位置検出信号ＳＰ、シート位置検出信号ＳＳ、等に基づいて、算出されたタッチ位置を算出する重みパラメータの変更を行なう等ができる。一例として、ステアリング把持位置検出信号ＳＰ（タッチ電極２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅのオン信号）の位置方向に、タッチ位置を所定量だけ移動させる等のパラメータの変更を行なう等ができる。また、シート位置検出信号ＳＳに基づいて、ドライバーの着座位置、姿勢を考慮したパラメータの変更を行なう等ができる。
【００４０】
これらの最適化は、予め、ステアリング把持検出信号ＳＨ、ステアリング把持位置検出信号ＳＰ、ドライバモニター情報検出信号ＳＤ、ユーザ情報信号ＳＵ、シート位置検出信号ＳＳ、タッチパッド外周エリア検出信号ＳＡに基づいて設定しておくことができる。
【００４１】
また、最適化の他の例として、ドライバモニター情報検出信号ＳＤ（生体情報）による最適化も可能である。ドライバモニター情報検出信号ＳＤに基づく生体情報を評価関数として、この評価関数が最大または最小になる結果を算出するアルゴリズムの選択、また、このアルゴリズムで使用するパラメータの変更等を行ないながら、最適解を探索する手法である。ドライバーに関する生体情報としては、例えば、心拍数等の生体情報を計測し、この心拍数の基準値（定常値）との差分に基づく値を評価関数と定義する。制御部３０は、最適化実行部３６により、例えば、タッチ位置の検出値に対して反応するドライバーの生体情報から検知される評価関数が最小になるように最適化することができる。
【００４２】
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
（１）本発明の実施の形態に係る操作位置検出装置１は、操作位置を検出する操作位置検出部１０と、操作位置検出部１０を操作するユーザの状態を判別するためのユーザ状態判別情報を検出するユーザ状態判別情報検出部２０と、ユーザ状態判別情報に基づいて、操作位置検出部１０の操作位置を検出するアルゴリズムを最適化する最適化手段を備えた制御部３０と、を有して構成されている。制御部３０は、ＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習等により、各検出部に対応する操作位置検出のアルゴリズムをユーザ状態判別情報に基づいて選択して操作位置を算出する。また、制御部３０は、ＡＩ、ディープラーニング、又は、機械学習等により、ユーザ状態判別情報に基づいて選択されたアルゴリズム中のパラメータを修正する。このような最適化手段を備えることにより、ユーザ状態に応じて最適なタッチ位置検出を可能とする最適化手段を備えた操作位置検出装置を提供することが可能になる。
（２）最適化は、判別状態全状態におけるそれぞれの最適制御値を導出して、記憶し都度出力することができる。各状態ごとの数パターンを組み合わせた状態である離散的状態における最適制御値を導出し、ＡＩ、ディープラーニング、機械学習を用いて、全状態の最適制御値を出力する出力アルゴリズムにより、出力することができる。これにより、ユーザ状態による最適なタッチ位置検出アルゴリズムを提供することができる。
【００４３】
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。また、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】
【００４４】
１…操作位置検出装置、８…車両、１０…操作位置検出部、１２…タッチパッド、１４…タッチパネル、１６…ステアリングタッチパッド、２０…ユーザ状態判別情報検出部、２１…ステアリング把持検出部、２２…ステアリング把持位置検出部、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ…タッチ電極、２３…ドライバモニター情報検出部、２４…ユーザ情報部、２５…シート位置検出部、２６…タッチパッド外周エリア検出部、３０…制御部、３２…検出制御部、３４…位置検出制御部、３６…最適化実行部、８１…インストルメントパネル、８２…センターコンソール、８３…ステアリング、１００…手指、１０１…親指、１１０…タッチ位置、１６１…駆動電極、１６２…検出電極
【図１】
2019156263.tif 000003
【図２】
2019156263.tif 000004
【図３】
2019156263.tif 000005