(57)【要約】【課題】  コマンド入力の操作時間を長引かせることなく、高い応答性が得られるタッチパネル入力装置とする。【解決手段】  コマンドデータベースに予めコマンドに対応させた登録波形を格納しておき、コマンドを指の押圧力の変化として入力させる。タッチパネルを構成する圧力パネルからの圧力信号に基づいてコマンドの入力波形を演算し、コマンドデータベースから読み出した登録波形を時間軸方向（Ｘ）に直線比例的に伸縮させて時間長さを入力波形に一致させ、入力波形との差分が最小となるように波高方向（Ｙ）に直線比例的に伸縮させる。この入力波形との差分が所定の誤差範囲内であれば、入力波形は登録波形と一致するものと判定する。登録波形に対してコマンド入力の速度や押圧力がずれていても、入力終了後所定の操作時間を待つことなく直ちにコマンド判定ができ、高い応答性が得られる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧力の変化を検知して圧力信号を出力可能なタッチパネル部と、
該タッチパネル部から出力される圧力信号に基づいて押圧力の変化で表わされるコマンドの入力波形を演算する入力波形演算手段と、
予めコマンドに対応させて設定された登録波形を格納するコマンドデータベースと、
前記入力波形と前記コマンドデータベースから読み出した登録波形のいずれかを伸縮させレベル合わせした両波形を比較して、コマンドを判定する比較判定手段とを有することを特徴とするタッチパネル入力装置。
【請求項２】
前記入力波形は、前記タッチパネル部にユーザの指が触れている接触時間の間における前記圧力信号の変化として演算されることを特徴とする請求項１記載のタッチパネル入力装置。
【請求項３】
前記比較判定手段は、登録波形をその時間長さが入力波形の時間長さに一致するように直線比例的に伸縮させるとともに、入力波形との差分が最小となるように波高を直線比例的に伸縮させてレベル合わせすることを特徴とする請求項２記載のタッチパネル入力装置。
【請求項４】
前記タッチパネル部へのコマンドの入力の進行に同期して、形成中の入力波形を表示部に画像表示する入力波形表示手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載のタッチパネル入力装置。
【請求項５】
前記タッチパネル部へのコマンドの入力の進行に同期して、形成中の入力波形に対応するオーディオ情報を出力する入力波形報知手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載のタッチパネル入力装置。
【請求項６】
前記タッチパネル部へのコマンドの入力の進行に同期して、形成中の入力波形に対応するハプティック反応を前記タッチパネル部に生起させるハプティック制御手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１に記載のタッチパネル入力装置。
【請求項７】
前記コマンドデータベースには、登録波形ごとに対応させた機能が格納され、
前記比較判定手段は判定した登録波形に対応する機能の実行指令を出力することを特徴とする請求項１から６のいずれか１に記載のタッチパネル入力装置。
【請求項８】
前記登録波形は、その先頭点、変曲点および最後点の座標と、各点でのベクトルとをデータとして前記コマンドデータベースに記憶されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載のタッチパネル入力装置。
【請求項９】
タッチパネル部からのコマンドの入力判定方法であって、
タッチパネル部の押圧力の変化でコマンドを入力させ、
タッチパネル部から出力される圧力信号に基づいてコマンドの入力波形を演算し、
該入力波形と予めコマンドに対応させて設定された登録波形のいずれかを伸縮させレベル合わせした両波形を比較して、コマンドを判定することを特徴とするタッチパネル入力判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネルに指を触れることによりコマンドを入力するタッチパネル入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のタッチパネル入力装置として、例えば特開２００４−３６２４２９号公報に開示されたものがある。
この装置は、タッチパネルに指を触れた接触時間、接触回数あるいは指がタッチパネルを離れてから次に触れるまでの接触間隔などに基づいてコマンド判定を行う。
例えば、接触時間をモールス符号のように長短に分けてパルス化し、その長短パルスを組み合わせた信号列により複数のコマンドを識別することができ、さらには接触間隔（パルス間隔）を変化させることによって、一層識別可能なコマンドの種類を増そうとするものである。
【特許文献１】特開２００４−３６２４２９号公報
【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、コマンドの種類が増したときには、信号列におけるパルス数を増す必要があるので、接触回数が増え、必然的に１つのコマンドを入力するための操作時間が長くなることになる。そして、或るコマンドについては信号列の最初に１個のパルスを有するだけ、すなわち指の接触１回の操作で済む場合でも、第２回目、第３回目などの接触による次のパルスの立ち上がりがないことを確認した後でなければ、当該コマンドを特定することができない。したがって、結局どのコマンドについても信号列の最大長さのコマンドと同じ時間が経過しないとコマンドを判定できず、コマンドの種類が増すほどに応答性が低下するという問題がある。
【０００４】
また、接触間隔を変化させる点についても、長短の接触時間を組み合わせた信号列のなかで接触間隔の長短を認知できる能力にはユーザの個人差があるので、エラーを回避するためには接触間隔をユーザ自ら確実に認知可能なように十分な時間間隔を与える必要があり、やはり操作時間を長引かせることとなる。
このように操作時間が長くなることは、素早く応答させたい機能がある場合に、実際の操作時間以上に余分な待ち時間を生じさせることともなり、ユーザのストレスを増大させるという問題がある。
【０００５】
したがって本発明は、上記従来の問題点にかんがみ、操作時間を長引かせることなく、高い応答性が得られて快適なコマンド入力が可能なタッチパネル入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のタッチパネル入力装置は、押圧力の変化を検知して圧力信号を出力可能なタッチパネル部と、該タッチパネル部から出力される圧力信号に基づいて押圧力の変化で表わされるコマンドの入力波形を演算する入力波形演算手段と、予めコマンドに対応させて設定された登録波形を格納するコマンドデータベースと、入力波形とコマンドデータベースから読み出した登録波形のいずれかを伸縮させレベル合わせした両波形を比較して、コマンドを判定する比較判定手段とを有するものとした。
【発明の効果】
【０００７】
基準として設定された登録波形に対してコマンド入力の速度や押圧力がずれていても、波形の伸縮により登録波形と入力波形をレベル合わせして比較するので、入力終了後所定の操作時間を待つことなく直ちにコマンド判定ができ、高い応答性が得られる。
同じく、登録波形と入力波形のレベル合わせにより比較が可能であるから、ユーザの個人差や体調による入力の操作速度や押圧力の相違に対して高い適用性があり、高精度のコマンド判定ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明を車載ナビゲーション装置の制御入力に適用した実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態のナビゲーション装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態では、指接触の時間および間隔の組み合わせに基づくパルスの信号列の代わりに、指でパネルを押圧する圧力の変化に基づく入力波形によってコマンドの判定を行う。
ナビゲーション装置１０はコマンド入力部として表示部にタッチパネルおよび圧力センサ機能をもたせたタッチパネルディスプレイ２０を備える。
【０００９】
このため、タッチパネルディスプレイ２０は、図２に示すように、地図表示、車両の現在位置、目的地への経路案内などのナビゲーション情報を表示する液晶パネル２２の上に、圧力センサ２６とタッチパネル２４の各シートを重ねて構成されている。圧力センサ２６とタッチパネル２４のシートは透明で、液晶パネル２２の表示の視認性を妨げない。タッチパネルディスプレイ２０にはさらに振動アクチュエータ２８が付設されている。
【００１０】
タッチパネル２４は、ユーザが表示画面内の任意の位置に指を触れると、その接触を感知して接触信号を出力する。
圧力センサ２６は、その触れた指で表示画面を押圧すると、その圧力の大きさに応じた圧力信号を出力する。
タッチパネル２４と圧力センサ２６はそれぞれコマンド判定ユニット３０に接続され、コマンド判定ユニット３０はナビゲーション制御部１２に接続されている。
ナビゲーション制御部１２は、図示しないＧＰＳ装置からの現在位置情報に基づくナビゲーション情報やユーザへの操作要求などを、ディスプレイ駆動制御部１４およびスピーカ駆動制御部１６を介して液晶パネル２２やスピーカ１８へ出力し提示する。
【００１１】
コマンド判定ユニット３０は、接触時間検出部３２と、入力波形演算部３４と、比較判定部３６と、コマンドデータベース３８とを有している。
接触時間検出部３２は、タッチパネル２４からの接触信号に基づいて、指がタッチパネルディスプレイ２０に触れていた接触時間を検出する。
入力波形演算部３４は、圧力センサ２６からの圧力信号および接触時間検出部３２からの接触時間とから、入力波形を演算する。入力波形演算部３４はまた、圧力センサ２６から入力した圧力信号の時間経過にそった変化を逐次、後述する映像信号生成部４０、ハプティック信号生成部４４およびオーディオ信号生成部４２へ出力する。
【００１２】
コマンドデータベース３８には、予めコマンドの登録波形が当該コマンドに対応する機能とともに格納されている。
比較判定部３６は、コマンドデータベース３８から登録波形を順次読み出して、入力波形演算部３４で求めた圧力変化の入力波形と比較することにより、どの登録波形に対応するコマンドであるかを判定して、該当する登録波形に対応する機能の実行指令をナビゲーション制御部１２へ出力する。
【００１３】
図３は、比較判定部３６で行う入力波形と登録波形の比較の概念を示す説明図である。登録波形は波形全体の所定時間長さｔの間における圧力の変化で表され、実際の入力波形の継続時間がＴであるとき、まず登録波形の時間長さｔがＴになるように登録波形を時間軸方向（矢示Ｘ）に直線比例的に伸縮させる。そして当該時間長さを入力波形に一致させた登録波形を、入力波形との差分が最小となるように波高（圧力値方向、矢示Ｙ）を直線比例的に伸縮させる。この入力波形との差分が所定の誤差範囲内であれば、入力波形は登録波形と一致するものと判定する。
【００１４】
具体的には、コマンドデータベース３８の容量を少なくするために、図４に示すように、登録波形はその先頭点（Ｐ１）、変曲点（Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）および最後点（Ｐ５）をデータ点とし、各データ点での曲率の大きさを示すベクトルＶ１ａ、Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ３ａ、・・・で表して、図５に示すようなテーブルの形式でコマンドデータベース３８に記憶される。登録波形の先頭点から最後点までの時間長さをｔとする。
【００１５】
上記構成になるコマンド判定ユニット３０における制御の流れを図６のフローチャートに示す。
まずステップ１００において、接触時間検出部３２は、タッチパネル２４から接触信号が出力されたかどうかをチェックする。接触信号が出力されるとタッチパネルディスプレイ２０へのコマンド入力が開始されたことになる。接触信号がない間はステップ１００のチェックを繰り返しながらコマンド入力を待つ。
接触信号が出力されると、ステップ１０１において、接触時間検出部３２は接触開始信号を入力波形演算部３４へ出力するとともに、接触時間のカウントを開始する。
【００１６】
ステップ１０２において、入力波形演算部３４は圧力センサ２６からの圧力信号をサンプリング入力し、時間経過にそった圧力の変化を不図示の内蔵メモリに記憶していく。
ステップ１０３で、接触時間検出部３２は接触信号が継続しているかをチェックし、接触信号が継続している間はステップ１０２へ戻る。
接触信号が消滅したときはステップ１０３からステップ１０４へ進む。
ステップ１０４では、接触時間検出部３２は接触終了信号を入力波形演算部３４へ出力するとともに、接触信号が継続していた間のカウント値を接触時間Ｔとして同じく入力波形演算部３４へ出力する。
【００１７】
続くステップ１０５において、入力波形演算部３４は内蔵メモリに蓄積された圧力の変化データを時間軸にしたがってプロットした曲線として、コマンドの入力波形を演算する。ここで、圧力センサ２６からの圧力信号に変化がなくなり、例えば圧力ゼロが継続しても、接触時間検出部３２から入力された接触開始信号から接触時間Ｔ経過までの間の曲線が入力波形となる。
演算された入力波形は比較判定部３６へ出力される。
【００１８】
ステップ１０６では、比較判定部３６は、コマンドデータベース３８から登録波形を読み出し、ステップ１０７において、前掲の図２に示したように、時間長さｔの登録波形を入力波形の時間長さＴと一致するように時間軸方向に直線比例的に伸縮させるとともに、差分が最小となるように圧力軸方向にも伸縮させて、比較可能に登録波形を入力波形にレベル合わせする。
そしてステップ１０８で、比較判定部３６は、上記差分が予め設定された所定の誤差範囲内であるかどうかを判別する。所定の誤差範囲としては、実験等における統計的な手法にそって、例えば母平均の検定を行って９５％の有効度をもたせるように設定する。
【００１９】
差分が誤差範囲内であるときは、入力波形が比較対象の登録波形と同一であるものとして、ステップ１０９へ進み、当該登録波形のコマンドに対応する機能の実行指令をナビゲーション制御部１２へ出力する。すなわち、例えば登録波形が図５におけるＡであれば機能ＦＡの実行を、登録波形がＤであれば機能ＦＤの実行を指令する。その後ステップ１００へ戻る。
差分が誤差範囲内でないときは、ステップ１０６へ戻って、コマンドデータベース３８から次の登録波形を読み出し、上記比較を繰り返す。
【００２０】
以上のように、コマンドは、指で押す圧力の変化というアナログ値で入力し、その入力波形を予めコマンドデータベース３８に記憶されている登録波形と比較して判定するので、入力速度に対する許容度が大きい。
例えば、ナビゲーション装置で駅を検索する状況を想定した場合、ユーザがこれからガレージから車両を出して家族を駅に迎えに行こうとするときに検索のコマンドを入力する際と、走行中に最寄りの駅を検索する場合とでは、ユーザの余裕の違いにより、検索のための同じコマンドでも入力速度が異なると考えられる。
しかし、入力速度がゆっくりの場合も素早い場合も、登録波形を直線比例的に伸縮させて入力波形の長さに合わせて比較するから、入力速度が判断の支障となることはない。
【００２１】
本実施の形態では、上述した主要構成に加えて、コマンド入力に対するフィードバックシステムを備えている。
先の図１に示すように、コマンド判定ユニット３０の入力波形演算部３４には、映像信号生成部４０、ハプティック信号生成部４４およびオーディオ信号生成部４２が接続され、各信号生成部へ圧力センサ２６からの圧力信号の変化が入力波形演算部３４を通じて入力される。
【００２２】
映像信号生成部４０は、圧力の変化状態が時間経過にしたがって延びていく入力波形を示す映像信号を生成して、その映像信号をディスプレイ駆動制御部１４へ出力する。ディスプレイ駆動制御部１４はこの映像信号生成部４０からの映像信号が入力すると、その時点のタッチパネルディスプレイ２０における液晶パネル２２の画面表示の所定スペースに割り込んで入力波形を表示する。すなわち、コマンドの入力の進行に同期してその入力波形が表示される。
これにより、ユーザは画面に目を向ける余裕がある場合には、入力中のコマンドを視覚的に確認することができ、また入力が終わったコマンドの波形全体を一見して確認することができる。
【００２３】
オーディオ信号生成部４２は、時間経過にしたがって延びていく入力波形に対応したオーディオ信号を生成して、これをスピーカ駆動制御部１６へ出力する。スピーカ駆動制御部１６はオーディオ信号生成部４２からのオーディオ信号が入力すると、その時点のスピーカ出力を中断しあるいは重ねて、当該オーディオ信号をスピーカ１８から提示させる。オーディオ信号は例えば圧力の大きさに応じて強弱（振幅）を変化させたり、あるいは高低（周波数）を変化させる。
ユーザはこれによっても、入力中のコマンドを確認することができる。
【００２４】
ハプティック信号生成部４４は、同じく時間経過にしたがって延びていく入力波形に対応したハプティック信号を生成して、タッチパネルディスプレイ２０に付設された振動アクチュエータ２８へ出力する。振動アクチュエータ２８はハプティック信号によりタッチパネルディスプレイ２０を振動させてハプティック反応を生起するので、ユーザはタッチパネルディスプレイ２０を指で押圧する圧力の大きさに応じて変化する触感を得るから、精度の高いコマンド入力ができる。
【００２５】
本実施の形態では、タッチパネルディスプレイ２０が発明におけるタッチパネル部に対応している。
また、図６のフローチャートにおけるステップ１００〜１０５が入力波形演算手段を構成し、ステップ１０６〜１０９が比較判定手段を構成している。
そして、入力波形演算部３４、映像信号生成部４０、ディスプレイ駆動制御部１４および液晶パネル２２で入力波形表示手段を構成し、入力波形演算部３４、オーディオ信号生成部４２、スピーカ駆動制御部１６およびスピーカ１８で入力波形報知手段を構成し、入力波形演算部３４、ハプティック信号生成部４４、および振動アクチュエータ２８でハプティック制御手段を構成している。
【００２６】
本実施の形態は以上のように構成され、押圧力の変化を検知して圧力信号を出力するタッチパネルディスプレイ２０を備え、その圧力信号に基づいて入力波形演算部３４がコマンドの入力波形を演算する一方、コマンドデータベース３８に予めコマンドに対応させて設定された登録波形を格納しておき、比較判定部３６がコマンドデータベース３８から読み出した登録波形を伸縮させて入力波形とレベル合わせしたうえで両波形を比較して、コマンドを判定するものとしたので、登録波形に対してコマンド入力の速度や押圧力がずれていても、入力終了後所定の操作時間を待つことなく直ちにコマンド判定ができ、高い応答性が得られる。
同じく、登録波形と入力波形のレベル合わせにより比較が可能であるから、ユーザの個人差や体調による入力の操作速度や押圧力の相違に対して高い適用性があり、高精度のコマンド判定ができる。すなわち、ユーザは自分の好みの速さで入力が可能で、しかもそのコマンドが確実に認識される。
【００２７】
入力波形は、タッチパネルディスプレイ２０にユーザの指が触れている接触時間の間における圧力信号の変化として表わすので、所定の時間幅のなかで押圧力の変化の数および押圧力の大きさを種々組み合わせることで任意のコマンドを簡単に設定することができる。
そして、比較判定部３６ではとくに登録波形をその時間長さが入力波形の時間長さに一致するように直線比例的に伸縮させるとともに、入力波形との差分が最小となるように波高を直線比例的に伸縮させて上記のレベル合わせとするので、とくに高い精度でコマンド判定ができる。
【００２８】
そして、タッチパネルディスプレイ２０へのコマンド入力の進行に同期して、形成中の入力波形が映像信号生成部４０を通じてタッチパネルディスプレイ２０の一画に画像表示されるから、ユーザは自分が入力しているコマンドの入力波形を認識でき、誤入力を低減することができる。
また、同様に形成中の入力波形に対応するオーディオ情報がオーディオ信号生成部４２を通じてスピーカ１８から出力されるので、タッチパネルディスプレイ２０の画面を見ることができない状況のときにも、ユーザは自分が入力しているコマンドの入力波形を耳から確認することができる。
【００２９】
さらに、タッチパネルディスプレイ２０へのコマンド入力の進行に同期して、形成中の入力波形に対応するハプティック信号がハプティック信号生成部４４からタッチパネルディスプレイ２０に付設された振動アクチュエータ２８へ出力されるので、ハプティック反応としての振動がタッチパネルディスプレイ２０に生起され、ユーザはその押圧力に応じた触感を得ることができる。これによって、ユーザは自分が入力しているコマンドの入力波形を認識でき、精度の高いコマンド入力ができる。
【００３０】
コマンドデータベース３８には、登録波形ごとに対応させた機能が格納されており、比較判定部３６は判定したコマンドの登録波形に対応する機能の実行指令を出力することにより、ナビゲーション制御部１２を介して所定のアクチュエータ駆動や必要な表示を行わせることができる。
なお、登録波形は、その先頭点、変曲点および最後点の座標と、各点でのベクトルとをデータとしてコマンドデータベース３８に記憶されるので、コマンドデータベースの記憶容量が少なくて済む。
【００３１】
なお、実施の形態はナビゲーション装置１０のディスプレイからのコマンド入力に適用した例について説明したが、本発明の適用対象に制限はなく、ナビゲーション装置のほかオーディオやメータ内ディスプレイその他にも適用できる。
また、その適用用途によりとくに応答速度が重要となるような場合には、入力波形演算部３４が圧力信号を入力する際のデータサンプリング数を少なくして過去の傾向から補完するなどの処理簡略化も採用してよい。
また、ユーザ別の癖や特徴などを学習させて、個人専用のコマンドを設定しコマンドデータベース３８に記憶させておくこともできる。
【００３２】
また、フィードバックシステムにおいて、オーディオ信号は入力中の圧力の大きさに応じた信号を同期して提示するものとしたが、そのほか、入力が終了した時点での入力波形に対応させた効果音をスピーカ１８から出力させることによって、入力結果を確認できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】タッチパネルディスプレイの構成を示す斜視図である。
【図３】入力波形と登録波形の比較の概念を示す説明図である。
【図４】登録波形のデータ点を示す説明図である。
【図５】登録波形のデータテーブル例を示す図である。
【図６】コマンド判定の制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１０      ナビゲーション装置
１２      ナビゲーション制御部
１４      ディスプレイ駆動制御部
１６      スピーカ駆動制御部
１８      スピーカ
２０      タッチパネルディスプレイ
２２      液晶パネル
２４      タッチパネル
２６      圧力センサ
２８      振動アクチュエータ
３０      コマンド判定ユニット
３２      接触時間検出部
３４      入力波形演算部
３６      比較判定部
３８      コマンドデータベース
４０      映像信号生成部
４２      オーディオ信号生成部
４４      ハプティック信号生成部
【図１】
2007042004.tif 000003
【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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