(57)【要約】【課題】  手のひら全体を接触させて撫でる操作により操作入力をすることができる操作検知システムを提供すること。【解決手段】  検出面１１に近接または接触する手のひらを静電容量の変化により複数点で検出し、制御部３で演算する重心位置を演算して操作位置とすることにより、検出面上を手のひらで撫でる操作を検出するタッチパネルスイッチ１を備え、制御部３により、操作位置の変化から軌跡を演算して、操作方向の入力を検出し、検出面１１は、中央が凸となる略半球面形状であるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチパネルの検出面に近接または接触する手のひらを静電容量の変化により複数点で検出し、重心位置を演算して操作位置とすることにより、前記検出面上を手のひらで撫でる操作を検出する操作検出手段を備えた、
ことを特徴とする操作検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の操作検知システムにおいて、
前記操作位置の変化から軌跡を演算して、操作方向の入力を検出する操作方向判定手段を備えた、
ことを特徴とする操作検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の操作検知システムにおいて、
前記検出面は、中央が凸となる略半球面形状である、ことを特徴とする操作検知システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の操作検知システムにおいて、
前記操作位置は、第１の方向における位置と、第１方向に直交する第２方向における位置で構成され、
前記操作方向判定手段は、
前記軌跡を構成する複数または多数の操作位置の第１方向及び第２方向での始点から終点までの変位に基づいて操作方向を判定するものであり、
前記軌跡を構成する複数または多数の操作位置の前記操作判定方向の始点から終点までの変位に所定係数を乗じた値より、前記軌跡の前記操作判定方向に直交する方向の前記軌跡を構成する複数または多数の操作位置の分散値が大きい場合に、手のひらによる操作であると判断する認識手段を備えた、
ことを特徴とする操作検知システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の操作検知システムにおいて、
前記操作検出手段で検出する操作と連動した表示を行う表示手段を備えた、ことを特徴とする操作検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチパネルスイッチを用いる操作検知システムの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、ドーム型でタッチパネルスイッチを表示装置上に設置し、中央の所定範囲内で指の押圧を検出すると、操作原点を設定し、次に外周方向位置が押圧されることにより操作点座標を設定し、表示装置に表示されるポインタを移動させている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２８０８０７号公報（第２−１０頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来にあっては、人指し指１本での操作を基本とし、ワンタッチ、長押し、タッチ&ドラッグなどを行うが、手のひら全部をタッチして撫でるような操作を認識することは困難であった。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、手のひら全体を接触させて撫でる操作により操作入力をすることができる操作検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明では、タッチパネルの検出面に近接または接触する手のひらを静電容量の変化により複数点で検出し、重心位置を演算して操作位置とすることにより、前記検出面上を手のひらで撫でる操作を検出する操作検出手段を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
よって、本発明にあっては、手のひら全体を接触させて撫でる操作により操作入力をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の操作検知システムを実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４，５に係る発明に対応する実施例１に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の操作検知システムのシステムブロック図である。図２は実施例１の操作検知システムのタッチパネルスイッチの側面図である。図３は実施例１の操作検知システムのタッチパネルスイッチの平面図である。
実施例１の操作検知システムは、タッチパネルスイッチ１、表示部２、制御部３からなる。そして、実施例１の操作検知システムは、車室内に設けられ、車両装置を制御する操作入力部として用いられるものとする。
タッチパネルスイッチ１は、略半球面の検出面１１と本体１２からなる。
実施例１のタッチパネルスイッチ１は、静電容量方式により略半球面の検出面１１への手のひらの近接及び接触を検出する。
静電容量方式の構成の詳細については、説明を省略し、例として「特開２００３−１７３２３８号公報を挙げておく。
【０００９】
なお、検出面１１が略半球面であることに関しては、従来で示した「特開２００３−２８０８０７号公報」のように操作基板とベース基板を略半球面状に積層させたものであってもよいし、他の構成であってもよい。
また、略半球面は、球面の一部に近似する形状を意味するものとするが、中央を凸にした湾曲面であれば、球面でなくてもよい。
そして、検出位置は、略半球面状の検出位置をそのまま、湾曲面上のXY位置として用いても、平面上のXY位置へ換算されて用いるものであってもよい。
実施例１のタッチパネルスイッチ１では、略半球面上の検出位置を、制御部３により平面上のXY位置に換算して用いるものとする。
【００１０】
表示部２は、車室内に設けられ、タッチパネルスイッチ１の操作内容、操作状態などを表示する。構成例として、LCDにより表示を行う液晶パネルを車室内に設けたものを挙げておく。
制御部３は、検出情報の処理を行い、操作判断を行い、これに伴う表示を行うよう表示部２を制御するとともに、車両装置へ指令を出力する。
図示しないが制御部３は、車両装置と車内ネットワークや専用線で接続されているものとする。
【００１１】
作用を説明する。
[手のひらによる操作位置の確定処理]
図４は実施例１のタッチパネルスイッチで検出する手のひらの状態を示す説明図である。
略半球面の検出面１１の上に手を載せると、その形状から、手のひらによくなじみ、手を載せていることを心地良く感じさせる。
静電容量方式により、検出される手のひらの検出情報は、複数点となるため、例えば図４のように複数あるいは単数の面積状に得られることになる。
これに対して、制御部３では、この面積Ａの重心位置を演算で求めてタッチ操作位置とする。また、制御部３による演算によりXY平面上の位置PXn,PYnへ換算された操作位置となる。（以後の説明では、操作位置PXn,PYnとして説明する）
【００１２】
[手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断処理]
図５に示すのは、実施例１の操作検知システムの制御部で実行される手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
なお、以下示す処理では、横方向、つまり車両の左右方向の入力の検出における手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断処理を例に説明する。
【００１３】
ステップＳ１では、タッチ開始地点(PX0,PY0)の検出を行う。
【００１４】
ステップＳ２では、現在のタッチ地点(PXn,PYn)の検出を行う。
また、このステップでは、タッチ開始地点と現在のタッチ地点との差(PXd,PYd)も演算する。
【００１５】
ステップＳ３では、タッチの軌跡データｍ個の検出として、軌跡データｍ個を新しいものから順に(PXn-1,PYn-1),(PXn-2,PYn-2),(PXn-3,PYn-3),・・・(PXn-m,PYn-m)を検出する。
【００１６】
ステップＳ４では、横方向の移動かどうかを、PXd>PYdが成立するかどうかにより判断し、横方向の移動ならばステップＳ５へ進み、縦方向の移動ならばステップＳ１へ戻る。
【００１７】
ステップＳ５では、ｍ個の軌跡データの縦成分(PYn-1,PYn-2,PYn-3,・・・PYn-ｍ)の平均(PYm)と分散(PYv)を算出する。
なお、分散(PYv)は、以下の数式１により求めるものとする。
【数１】
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【００１８】
ステップＳ６では、軌跡データの分散が横の移動量の係数倍より大きいかどうかを判断し、大きいならばステップＳ７へ進み、小さい（以下）であるならばステップＳ１へ戻る。
なお、この処理では、係数k＝０．２５とし、PYv>k×PXdの比較で判断する。
【００１９】
ステップＳ７では、手のひら全体の操作と判断して、この操作に伴う処理を行うようにし、処理を終了する。
また、同様の処理により縦方向の手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断処理も行なわれるものとする。
【００２０】
[手のひらによる操作入力作用]
図６〜図８は実施例１の操作検知システムにおいて、タッチパネルスイッチに対して手のひら全体で操作入力を行っている状態を示す説明図である。
実施例１の操作検知システムでは、手のひら全体を用いて操作入力を行う。
その際には、例えば、車両の前後方向での操作入力に際しては、図７に示すように、肩を軸に腕全体を動かすように操作することができる。
そして、車両の横方向の操作入力に際しては、図６に示すように肘を軸にして手を動かすように操作する。あるいは、図８に示すように手首を軸にして手を動かすように操作することができる。
【００２１】
手の指による操作を例えば運転者が行う場合、比較的狭い範囲への入力を行うため、その操作に集中することになる。このことは、運転に対して、負荷となる。
これに対して、実施例１のように、腕全体あるいは手全体での大まかな動きにより操作できることは、その操作へ集中することを必要としないため、負荷が軽減される。そのため、操作が楽になる。
【００２２】
さらに、従来では、ドーム型の検出面を凹ませるように指で入力していたが、本実施例１では、手のひら全体で略半球面状の検出面１１を撫でるようにして操作入力する。
この操作は、特段に指等の押圧を必要とせず、検出面１１を手のひら全体で撫でる操作は、良好な操作感をもたらすものとなる。
これにより操作感が向上する。
【００２３】
さらに詳細に説明する。
図９は実施例１の操作検知システムの表示部の表示例を示す説明図である。
図９に示す例では、表示２１に示すDVD,NAVI,A/C,AUDIOの４つのモードを選択し（図９(a)参照）、さらにその内のA/Cモードの表示２２からマニュアルモードを選択した場合である（図９(b)参照）。
そして、この状態では、図９(c),(d),(e)に示すように、左右方向の操作入力で、本のページをめくるように表示２３，２４，２５が変化する。そして、選択した項目位置で縦方向、つまり車両の前後方向の後方への操作入力があると、図９(f),(g),(h)に示す詳細設定の表示２６，２７，２８へ変化する。
【００２４】
ここで、図９(c),(d),(e)の状態で行う左右方向の操作入力は、表示と同じようにあたかも本のページをめくるように手を動かすことにより可能となる。
その際、表示も本のページをめくるような動きとなり、非常に心地より操作感を得ることができる。また、より直感的な表示操作になると言える。
これは、指の押圧による選択操作、指を長く動かすことによるページ操作より、実際に通常の生活で行う行為に近いために、容易な操作となる。
【００２５】
また、車両装置の操作が年々複雑化するのに対し、実施例１のように複数装置を一括化して一つの操作入力装置で行おうとすると、図９にも示すように、複数並列化及び複数階層化することになる。
これに対して、実施例１では、本を早めくりするような操作を行うことによって、複数並列化及び複数階層化した操作を容易に操作することができる。
【００２６】
さらにまた、指先での連続した操作をつらく感じる高齢者や、通常的には操作しない助手席に搭乗した人には、このような大きな動きによる操作は、わかりやすく、確実であるため容易な操作となる。
【００２７】
[手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断作用]
図１０は実施例１の操作検知システムの手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断の説明図である。
実施例１の操作検知システムでは、手のひらで略半球面状の検出面１１を撫でるように操作することにより、上記説明のような作用効果を得ることができる。
しかしながら、手のひらによる操作入力を可能にする検出面１１は、検出に十分な広さを露出した状態であるために、操作意思なく不意に指でなぞってしまった際に、操作者が予定しない操作入力を行ってしまうことが考えられる。
【００２８】
これに対して、実施例１では、手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断を行っている。横方向の操作入力を行う場合を例に以下説明する。
略半球面の検出面１１を横に撫でるように操作すると、タッチ開始地点から横に撫で終わった時点、つまり現在のタッチ時点までの軌跡データがXY方向の多数データとして検出される（ステップＳ１〜Ｓ３）。
そして、まず、タッチ開始からのX方向の変位がY方向の変位より大きいこと、つまりPXd>PYdによりまず、横方向の操作入力であることが判断される（ステップＳ４）。
【００２９】
そして、軌跡データの縦成分の平均と分散を演算し、軌跡データの分散が横の移動量の係数倍より大きいかを比較判断する（ステップＳ６）。
実施例１の操作検知システムでは、手のひらによる操作入力を、略半球面状の検出面１１により静電容量方式で検出する場合、接触または近接する面積を複数点で検出し、演算で求めるこの面積の重心位置を検出位置、つまりタッチ地点(PXn,PYn)としている。
【００３０】
この場合に、静電容量方式で所定の閾値を超えることにより検出されるタッチ地点の軌跡は、例えば横に手のひらを移動させ、検出面１１を撫でるようにした場合、手のひらのデータの特性として縦方向にばらつきが大きくなる。これに対して指のデータでは、縦方向のばらつきは小さい。これは面積が小さく安定しているためと考えられる。
【００３１】
実施例１では、この点に着目し、横方向の操作と判定した後において、横方向の移動量の係数倍と縦方向の分散について図１０に示すように切り分ける関係を得て、PYv>k×PXdの比較で判断する。
これにより、操作意思のない指の入力と手のひらの操作入力が十分に認識判断されて、誤認識少なく操作入力ができる操作検知システムとなる。
また、実施例１の操作検知システムでは、従来に対して特別なハードウェアを追加することなく、上記説明した有利な作用を有する操作検知システムにでき、コストが抑制されている。
【００３２】
次に、効果を説明する。
実施例１の操作検知システムにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３３】
(1)検出面１１に近接または接触する手のひらを静電容量の変化により複数点で検出し、制御部３で演算する重心位置を演算して操作位置とすることにより、検出面上を手のひらで撫でる操作を検出するタッチパネルスイッチ１を備えたため、手のひら全体を接触させて撫でる操作により操作入力をすることができる。
【００３４】
(2)制御部３により、操作位置の変化から軌跡を演算して、操作方向の入力を検出するため、手のひらで撫でる方向により操作方向入力を行い、容易で、良好な操作感を得る操作入力にすることができる。
【００３５】
(3)検出面１１は、中央が凸となる略半球面形状であるため、手のひらを心地良く載せて、操作を行うことができる。
【００３６】
(4)操作位置は、X方向における位置と、X方向に直交するY方向における位置で構成され、制御部３で実行される操作方向判定処理（ステップＳ４）は、軌跡を構成する複数または多数の操作位置のX方向及びY方向での始点から終点までの変位に基づいて操作方向を判定するものであり、軌跡を構成する複数または多数の操作位置の操作判定方向の始点から終点までの変位に所定係数を乗じた値より、軌跡の操作判定方向に直交する方向の軌跡を構成する複数または多数の操作位置の分散値が大きい場合に、手のひらによる操作であると判断するステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７の処理を備えたため、操作意思のない指の入力と手のひらの操作入力が十分に認識判断されて、誤認識少なく操作入力ができる。
【００３７】
(5)タッチパネルスイッチ１で検出する操作と連動した表示を行う表示部２を備えたため、本のページをめくるような手のひらの操作に対して、本のページをめくるように動き表示を行うようにして、より直感的で、より良好な操作感を得ることができる。
【００３８】
以上、本発明の操作検知システムを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例１では、表示部をタッチパネルスイッチと別体として設けたが、タッチパネルの本体に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１の操作検知システムのシステムブロック図である。
【図２】実施例１の操作検知システムのタッチパネルスイッチの側面図である。
【図３】実施例１の操作検知システムのタッチパネルスイッチの平面図である。
【図４】実施例１のタッチパネルスイッチで検出する手のひらの状態を示す説明図である。
【図５】実施例１の操作検知システムの制御部で実行される手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施例１の操作検知システムにおいて、タッチパネルスイッチに対して手のひら全体で操作入力を行っている状態を示す説明図である。
【図７】実施例１の操作検知システムにおいて、タッチパネルスイッチに対して手のひら全体で操作入力を行っている状態を示す説明図である。
【図８】実施例１の操作検知システムにおいて、タッチパネルスイッチに対して手のひら全体で操作入力を行っている状態を示す説明図である。
【図９】実施例１の操作検知システムの表示部の表示例を示す説明図である。
【図１０】実施例１の操作検知システムの手のひらの操作入力と指の操作入力の識別判断の説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  タッチパネルスイッチ
２  表示部
３  制御部
１１  検出面
１２  本体
２１〜２８  表示
ｈ  操作者
Ａ  検出した範囲（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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【図９】
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【図１０】
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