(57)【要約】【課題】操作面に接触した検出対象に応じたしきい値を設定して検出精度を向上させることができる検出装置を提供する。【解決手段】検出装置１は、図１（ｂ）に示すように、検出対象に応じて検出部としてのタッチスイッチ１０が出力した検出値としての静電容量値Ｄの増加速度Ｖに基づいて静電容量値Ｄの最大静電容量値Ｄｍａｘを推定し、検出対象の検出を判定するためのしきい値としての判定しきい値Ｄｔｈを最大静電容量値Ｄｍａｘに基づいて設定するしきい値設定部１６と、制御部１８と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象に応じて検出部が出力した検出値の増加速度に基づいて前記検出値の最大検出値を推定し、前記検出対象の検出を判定するためのしきい値を前記最大検出値に基づいて設定するしきい値設定部を備えた検出装置。
【請求項２】
前記しきい値設定部は、前記増加速度の最大値における第１の検出値から前記最大検出値を推定する、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記しきい値設定部は、推定して得られた前記最大検出値に予め定められた定数を乗算して得られた値を前記しきい値として設定する、
請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記しきい値設定部は、前記増加速度の前記最大値における前記第１の検出値の２倍の値を前記検出値の前記最大検出値と推定する、
請求項２又は３に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、操作指のタッチパネルへの接近度合いを示す物理量の分布を計測し、当該物理量の分布から操作指のホバー位置を検出するホバー位置検出部と、検出されたホバー位置を所定の距離補正して、補正した補正済みホバー位置を出力するホバー位置補正部と、を備えた端末装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この端末装置のホバー位置補正部は、操作指のタッチパネルへの接近度合いを示す物理量の分布を取得し、当該分布から操作指の大きさ、及び操作指の軸方向を予測して、当該予測した操作指の大きさに基づいて予め定まる座標補正量、及び操作指の軸方向によって定まる補正方向を用いてホバー位置を補正して、補正済みホバー位置を出力する。端末装置は、このホバー位置に応じて表示するキーの表示位置を変えて表示する。なおホバー位置とは、上記の物理量が最大値となるタッチパネル上の位置を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９２９８８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、従来の端末装置は、ホバー位置を検出するためには、接触した操作指を検出するためのしきい値より低いしきい値を設定する必要があり、タッチパネルを操作する予定がないのに操作指が検出されてキーの表示位置が変わる問題や内部からのノイズや外来ノイズなどの影響を受けて検出精度が低下する問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、操作面に接触した検出対象に応じたしきい値を設定して検出精度を向上させることができる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】
本発明の一態様は、検出対象に応じて検出部が出力した検出値の増加速度に基づいて検出値の最大検出値を推定し、検出対象の検出を判定するためのしきい値を最大検出値に基づいて設定するしきい値設定部を備えた検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、操作面に接触した検出対象に応じたしきい値を設定して検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係る検出装置が搭載された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、検出装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係る静電容量値Ｄの時間変化の一例を示すグラフであり、図２（ｂ）は、静電容量値Ｄの増加速度Ｖの時間変化の一例を示すグラフであり、図２（ｃ）は、実施の形態のしきい値設定部によって設定された判定しきい値と実際に検出された最大静電容量値のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る検出装置は、検出対象に応じて検出部が出力した検出値の増加速度に基づいて検出値の最大検出値を推定し、検出対象の検出を判定するためのしきい値を最大検出値に基づいて設定するしきい値設定部を備えて概略構成されている。
【００１１】
この検出装置のしきい値設定部は、検出対象が操作面に接触して増加する検出値の増加速度に基づいてしきい値を設定することができるので、検出対象ごとにその増加速度が異なることから、検出対象に応じた適切なしきい値を設定することができる。そして検出装置は、しきい値設定部が設定したしきい値を用いて、後段の処理において操作の判定を行うので、検出対象の検出精度が向上する。
【００１２】
［実施の形態］
（検出装置１の全体構成）
図１（ａ）は、実施の形態に係る検出装置が搭載された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、検出装置の一例を示すブロック図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図１（ｂ）は、主な信号や情報の流れを矢印で示している。
【００１３】
検出装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、複数のタッチスイッチ１０を備えている。以下では、説明を簡略化するため、１つのタッチスイッチ１０について説明する。
【００１４】
このタッチスイッチ１０は、例えば、図１（ａ）に示すように、車両５の運転席と助手席の間のセンターコンソール５０に配置されている。このセンターコンソール５０には、例えば、検出装置１が電気的に接続される電子機器の表示部として機能する表示装置８が配置されている。タッチスイッチ１０は、例えば、この表示装置８の周囲に配置されている。
【００１５】
この電子機器は、一例として、車両５に搭載されるナビゲーション装置、空調装置７、音楽再生装置及び映像再生装置などである。本実施の形態の検出装置１は、一例として、空調装置７に電気的に接続されている。
【００１６】
検出装置１は、例えば、検出対象である導電性を有するスタイラスペンや操作指によるタッチスイッチ１０に対するタッチ操作により、タッチスイッチ１０に割り当てられた機能の実行の指示を可能とする静電容量方式のタッチスイッチである。
【００１７】
また検出装置１は、図１（ｂ）に示すように、検出対象に応じて検出部としてのタッチスイッチ１０が出力した検出値としての静電容量値Ｄの増加速度Ｖに基づいて静電容量値Ｄの最大静電容量値Ｄｍａｘを推定し、検出対象の検出を判定するためのしきい値としての判定しきい値Ｄｔｈを最大静電容量値Ｄｍａｘに基づいて設定するしきい値設定部１６と、制御部１８と、を備えている。
【００１８】
（タッチスイッチ１０の構成）
タッチスイッチ１０は、タッチ操作がなされる操作面１１の下方に検出電極を備えている。またタッチスイッチ１０は、図１（ｂ）に示すように、制御部１８と電気的に接続され、静電容量値Ｄを出力する。なお静電容量値Ｄは、例えば、タッチ操作がなされていない場合、ゼロ以外の値となる可能性もある。
【００１９】
（しきい値設定部１６の構成）
図２（ａ）は、実施の形態に係る静電容量値Ｄの時間変化の一例を示すグラフであり、図２（ｂ）は、静電容量値Ｄの増加速度Ｖの時間変化の一例を示すグラフである。
【００２０】
しきい値設定部１６は、増加速度Ｖの最大値における静電容量値Ｄ（第１の検出値）から最大静電容量値Ｄｍａｘを推定する。またしきい値設定部１６は、推定して得られた最大静電容量値Ｄｍａｘに予め定められた定数を乗算して得られた値を判定しきい値Ｄｔｈとして設定する。またしきい値設定部１６は、設定した判定しきい値Ｄｔｈの情報を含むしきい値情報Ｓ１を生成し、制御部１８に出力する。
【００２１】
この静電容量値Ｄは、タッチスイッチ１０から出力される静電容量値である。図２（ａ）は、当該静電容量値Ｄの時間変化を示している。
【００２２】
静電容量値Ｄは、操作者の操作指がタッチスイッチ１０の操作面１１に接触してから接触が解除されるまで、増加と減少を行う上に凸の曲線となる。この静電容量値Ｄの増加と減少は、操作指と操作面１１との接触面積に関係している。
【００２３】
具体的には、タッチ操作において、操作者は、操作面１１に向かって操作指を移動させる。そして操作指が操作面１１に接近することで検出され、さらに接触して接触面積が増加するにつれて静電容量値Ｄが増加し、操作指を操作面１１から離そうと操作指を操作面１２０から持ち上げ始める直前に最大の接触面積となって静電容量値Ｄが最大値となる。この静電容量値Ｄが増加する速度である増加速度Ｖは、図２（ｂ）に示すように、上に凸の曲線となる。
【００２４】
次に操作者が操作面１１に接触した操作指を操作面１１から持ち上げると、接触面積が減少に転じる。つまり静電容量値Ｄは、増加から減少に転じ、操作指が操作面１１から検出されなくなるまで減少が続く。この期間における増加速度Ｖは、図２（ｂ）に示すように、下に凸の曲線となる。この一連のタッチ操作により、静電容量値Ｄは、およそ図２（ａ）に示す上に凸の曲線となる。
【００２５】
本実施の形態では、静電容量値Ｄの曲線の増加から最大値までの形状がシグモイド曲線と言われる単調増加関数に近似されると共に、曲線全体がシグモイド曲線の組み合わせで近似できると仮定する。理想的なシグモイド曲線の特徴の１つは、１つの変曲点を有し、さらにこの変曲点における値の２倍が最大値となることである。具体的には、シグモイド曲線ｆ（Ｘ）の変曲点Ｘｊにおける関数値ｆ（Ｘｊ）の２倍がｆ（Ｘ）の最大値となる。
【００２６】
この変曲点は、静電容量値Ｄの曲線の傾きが最大となる点である。つまり、静電容量値Ｄの増加速度Ｖが増加から減少に転じ、微分がゼロとなる極大値、すなわち最大値となる点において、静電容量値Ｄの曲線の傾きが最大となり、変曲点となる。
【００２７】
従ってしきい値設定部１６は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、静電容量値Ｄの増加速度Ｖを算出し、増加速度Ｖが最大となる最大増加速度Ｖｍａｘの時間ｔ１における静電容量値Ｄ（ｔ１）の２倍の値を静電容量値Ｄの最大静電容量値Ｄｍａｘと推定する。この最大増加速度Ｖｍａｘの算出は、増加速度Ｖの比較から求めても良いし、微分値によって求めても良い。
【００２８】
次に、しきい値設定部１６は、推定した最大静電容量値Ｄｍａｘに定数ｋを乗算し、判定しきい値Ｄｔｈを算出する。この定数ｋは、判定しきい値Ｄｔｈが最大静電容量値Ｄｍａｘより小さく設定されるので、一例として、０＜ｋ≦２．０である。また判定しきい値Ｄｔｈが最大静電容量値Ｄｍａｘに近い値である方がより良いので、一例として、１．０＜ｋ≦２．０であることがより好ましい。
【００２９】
なお定数ｋは、２に近い値である方が望ましいが、操作時の操作指の動きに起因する静電容量値Ｄの波形の非対称性や形状のばらつき、内部から発生するノイズや外来のノイズなどの影響によって定数ｋを一定値以上に設定すると、判定しきい値Ｄｔｈが実際に検出された最大静電容量値Ｄｍａｘより大きくなり、判定精度が低下する可能性がある。実験の結果、判定精度の低下を抑制する最大の定数ｋは、およそ１．７であったことから、一例として、１．０＜ｋ≦１．７であることがさらに好ましい。
【００３０】
以下では、一例として、定数ｋを１．７とした場合の判定しきい値Ｄｔｈと最大静電容量値Ｄｍａｘに関する実験について説明する。
【００３１】
・実験について
図２（ｃ）は、実施の形態のしきい値設定部によって設定された判定しきい値と実際に検出された最大静電容量値のグラフである。図２（ｃ）は、スタイラスペン、小指、人差指、親指及び手のひらごとに上述の方法によって設定された判定しきい値と実際に検出された最大静電容量値のグラフが並んで図示されている。なお図２（ｃ）の縦軸は、静電容量値Ｄである。
【００３２】
この実験では、スタイラスペン、小指、人差指、親指及び手のひらによってタッチ操作を行い、最大静電容量値Ｄｍａｘの推定から判定しきい値Ｄｔｈを算出した。なおスタイラスペンの直径が６．５ｍｍ、小指の直径が１５ｍｍ、人差指の直径が１７ｍｍ、親指の直径が２２ｍｍであった。また手のひらの側面が操作面に接触するように実験を行い、その手のひらの側面は、２５ｍｍ×６０ｍｍであった。
【００３３】
判定しきい値Ｄｔｈの算出と最大静電容量値Ｄｍａｘの測定は、検出対象ごとに１０回行い、その平均と平均からのばらつき（標準偏差）を図２（ｃ）に示している。
【００３４】
ここで、例えば、判定しきい値Ｄｔｈが、使う頻度が高いと推定される人差指に合わせて、図２（ｃ）の人差指の判定しきい値Ｄｔｈに固定されていた場合、接触面積が人差指より大きい親指や手のひらの接触は、判定することができるが、接触面積が小さい小指やスタイラスペンは、検出されない。同様に、男性の人差指を想定して判定しきい値Ｄｔｈが設定された場合、同じ人差指でも女性の方が細かったり、個人差によって男性でも想定より細かったりして判定されない可能性がある。
【００３５】
またスタイラスペンのように接触面積が小さい検出対象に合わせて判定しきい値を設定した場合、理想的には、スタイラスペンよりも大きい接触面積を有する検出対象を検出することができるが、操作面に接触する前に検出してしまう浮き指検出が生じて操作性が低下したり、内部のノイズや外来のノイズなどの電磁ノイズの影響を受け易くなって判定精度が低下したりする可能性がある。
【００３６】
本実施の形態のしきい値設定部１６は、実験結果として図２（ｃ）に示すように、検出対象の接触面積が変わってもその検出対象の最大静電容量値Ｄｍａｘに近い判定しきい値Ｄｔｈを設定するので、精度の高い検出対象の検出を行える。
【００３７】
またしきい値設定部１６は、例えば、図２（ａ）に示すように、時間ｔ１以降において推定した最大静電容量値Ｄｍａｘから判定しきい値Ｄｔｈを設定する。従って制御部１８は、時間ｔ２以降において静電容量値Ｄが判定しきい値Ｄｔｈを超えた場合、タッチ操作を判定することが可能となる。
【００３８】
なお判定しきい値Ｄｔｈの設定は、一例として、車両５の電源が投入された後の最初の操作時に行われ、電源が遮断されるまで、設定した判定しきい値Ｄｔｈがタッチ操作の判定に用いられる。また変形例として、しきい値設定部１６が設定を開始するためのしきい値を有し、静電容量値Ｄがこのしきい値を超えた場合に、判定しきい値Ｄｔｈの設定を行うように構成されても良い。
【００３９】
（制御部１８の構成）
制御部１８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）１８０及びＲＯＭ（Read Only Memory）など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１８が動作するためのプログラムが格納されている。また制御部１８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。
【００４０】
ＲＡＭ１８０は、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。またＲＡＭ１８０には、しきい値設定部１６が設定した判定しきい値Ｄｔｈが記憶される。
【００４１】
制御部１８は、しきい値設定部１６から取得したしきい値情報Ｓ１に基づいて判定しきい値ＤｔｈをＲＡＭ１８０に記憶し、タッチスイッチ１０から取得した静電容量値Ｄと判定しきい値Ｄｔｈとを比較してタッチ操作がなされたか否かを判定する。
【００４２】
制御部１８は、取得した静電容量値Ｄが判定しきい値Ｄｔｈを超えた場合、タッチ操作がなされたとする操作情報Ｓ２を出力する。電子機器は、取得した操作情報Ｓ２に基づいてタッチスイッチ１０に割り当てられた機能などを実行する。
【００４３】
以下に、本実施の形態の検出装置１の動作について説明する。
【００４４】
（動作）
検出装置１の制御部１８は、車両５の電源が投入されると、タッチスイッチ１０から出力される静電容量値Ｄを取得し、しきい値設定部１６に出力する。
【００４５】
しきい値設定部１６は、取得した静電容量値Ｄに基づいて静電容量値Ｄの増加速度Ｖを算出する。なおタッチ操作がなされていない場合、算出された増加速度Ｖは、ゼロである。
【００４６】
しきい値設定部１６は、タッチ操作がなされたことによって増加する静電容量Ｄに基づいて算出した増加速度Ｖから最大増加速度Ｖｍａｘを求める。
【００４７】
しきい値設定部１６は、求めた最大増加速度Ｖｍａｘが得られた時間の静電容量値Ｄに定数ｋを乗算して判定しきい値Ｄｔｈを算出し、しきい値情報Ｓ１として制御部１８に出力する。
【００４８】
制御部１８は、取得したしきい値情報Ｓ１に基づいた判定しきい値ＤｔｈをＲＡＭ１８０に記憶し、静電容量値Ｄと判定しきい値Ｄｔｈとを比較してタッチ操作を判定する。
【００４９】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る検出装置１は、操作面１１に接触した検出対象に応じた判定しきい値Ｄｔｈを設定して検出精度を向上させることができる。具体的には、検出装置１のしきい値設定部１６は、検出対象が操作面１１に接触して増加する静電容量値Ｄの増加速度Ｖに基づいて判定しきい値Ｄｔｈを設定することができるので、操作面１１に接触した検出対象に応じた適切な判定しきい値Ｄｔｈを設定することができる。そして、しきい値設定部１６が設定した判定しきい値Ｄｔｈを用いて、制御部１８において操作の判定を行うので、検出対象の検出精度が向上する。
【００５０】
検出装置１は、接触面積が異なるスタイラスペンや様々な大きさの操作指などによるタッチ操作の検出精度を高めるためにしきい値を低くする必要がないので、操作面に接触する前にタッチ操作が判定されて操作性が低下する問題が抑制され、操作性が向上する。また検出装置１は、操作面１１に接触した検出対象に応じて適切な判定しきい値Ｄｔｈを設定することができるので、しきい値を低く設定することによる内部のノイズや外来ノイズなどの影響を受け難く、タッチ操作の検出精度が向上する。
【００５１】
検出装置１は、得られた静電容量値Ｄに基づいて判定しきい値Ｄｔｈが設定されるので、操作者が手袋を装着して操作した場合などしきい値が低くないと検出されない検出対象であっても適切な判定しきい値Ｄｔｈが設定でき、検出精度が向上する。
【００５２】
検出装置１は、最大静電容量値Ｄｍａｘに到達する前に判定しきい値Ｄｔｈを設定することができるので、最大静電容量値に基づいて判定しきい値を設定する場合と比べて、タッチ操作の判定処理を高速化することができる。
【００５３】
変形例として、検出装置１は、検出部が上述のタッチスイッチに限定されず、波形が近似的にシグモイド曲線と見なせる検出値を出力する検出部を用いて構成することができる。従って検出部は、操作面になされた操作を操作面下の複数の交差する電極で検出する静電容量方式などのタッチパッド、操作面を押下げる圧力を検出する圧力センサなどに好適に用いることができる。
【００５４】
上述の実施の形態及び変形例に係る検出装置１は、例えば、用途に応じて、その一部が、コンピュータが実行するプログラム、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などによって実現されても良い。
【００５５】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、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及び変形例は、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、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例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、これら実施の形態及び変形例は、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】
【００５６】
１…検出装置
５…車両
７…空調装置
８…表示装置
１０…タッチスイッチ
１１…操作面
１６…しきい値設定部
１８…制御部
５０…センターコンソール
１２０…操作面
１８０…ＲＡＭ
【図１】
2016218543.tif 000003
【図２】
2016218543.tif 000004