JP2020123205A

JP2020123205A - 操作装置

Info

Publication number: JP2020123205A
Application number: JP2019015400A
Authority: JP
Inventors: 哲也日比野; Tetsuya Hibino
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-13

Abstract

【課題】誤判定を抑制することができる操作装置を提供する。【解決手段】操作装置１は、操作面１２０を有するパネル１２と、操作面１２０に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部１４と、タッチ操作に伴って操作面１２０に付加された荷重Ｆを検出する複数の荷重センサを有する荷重検出部２０と、操作面１２０に対応してタッチ操作を受け付ける複数の操作領域が規定され、タッチ検出部１４によってタッチ操作が検出された検出領域が複数の操作領域に跨る場合、検出領域からタッチ位置を算出せずに荷重検出部２０によって検出された複数の荷重から算出した重心をタッチ位置としてタッチ操作がなされた操作領域を判定する制御部２２と、を備えて概略構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、操作装置に関する。

従来の技術として、タッチパネルに複数の操作ボタンを表示させ、タッチパネルへのユーザのタッチ位置を検出し、タッチ位置が操作ボタンの表示領域よりも広く設定された認識領域の範囲内か否かを照合して、操作ボタンに対する操作の有無を判定する操作装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この操作装置は、さらに認識領域のうちの表示領域の範囲外になされたタッチ頻度に基づいて、表示領域に対するタッチ位置ズレ方向を認定する方向認定手段と、認識領域よりもタッチ位置ズレ方向側の領域をタッチした際のタッチ位置検出値に対して所定の補正値を加えて、操作ボタンの認識領域の範囲内となるように補正する検出値補正手段と、を備えている。

特開２００９−３１９１４号公報

しかし従来の操作装置は、隣接する操作ボタンの距離が近い場合、ユーザが意図せず複数の操作ボタンに跨って操作を行うと、意図した操作ボタンとは異なる操作ボタンの操作と誤判定される可能性がある。

従って本発明の目的は、誤判定を抑制することができる操作装置を提供することにある。

本発明の一態様は、操作面を有するパネルと、操作面に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部と、タッチ操作に伴って操作面に付加された荷重を検出する複数の荷重センサを有する荷重検出部と、操作面に対応してタッチ操作を受け付ける複数の操作領域が規定され、タッチ検出部によってタッチ操作が検出された検出領域が複数の操作領域に跨る場合、検出領域からタッチ位置を算出せずに荷重検出部によって検出された複数の荷重から算出した重心をタッチ位置としてタッチ操作がなされた操作領域を判定する判定部と、を備えた操作装置を提供する。

本発明によれば、誤判定を抑制することができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の一例が搭載された車両内部の概略図であり、図１（ｂ）は、操作装置のブロック図の一例である。図２（ａ）は、実施の形態に係る操作装置の操作領域の一例について説明するための概略図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のII（ｂ）-II（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図の一例である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施の形態に係る操作装置のパネルに接触する操作指の一例を示す概略図であり、図３（ｃ）は、静電容量と検出領域の関係の一例について説明するためのグラフである。図４は、実施の形態に係る操作装置の動作の一例を示すフローチャートである。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る操作装置は、操作面を有するパネルと、操作面に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部と、タッチ操作に伴って操作面に付加された荷重を検出する複数の荷重センサを有する荷重検出部と、操作面に対応してタッチ操作を受け付ける複数の操作領域が規定され、タッチ検出部によってタッチ操作が検出された検出領域が複数の操作領域に跨る場合、検出領域からタッチ位置を算出せずに荷重検出部によって検出された複数の荷重から算出した重心をタッチ位置としてタッチ操作がなされた操作領域を判定する判定部と、を備えて概略構成されている。

この操作装置は、検出領域が複数の操作領域に跨った場合、荷重からタッチ位置を算出するので、この構成を採用しない場合と比べて、誤判定を抑制することができる。

[実施の形態]
（操作装置１の概要）
以下に本実施の形態に係る操作装置の一例について各図を参照しながら説明する。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）では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。

操作装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、車両８の運転席と助手席の斜め前方に位置するセンターコンソール８０に配置されている。この操作装置１は、例えば、図１（ｂ）に示すように、表示部１６を有すると共にユーザのタッチ操作を受け付けるタッチパネルとして構成されている。そして操作装置１は、車両８に搭載された電子機器８５と電磁気的に接続され、この電子機器８５を操作可能に構成されている。この電子機器８５は、例えば、空調装置、ナビゲーション装置、車両８の総合的な制御を行う制御装置などである。

具体的には、操作装置１は、例えば、図１（ｂ）〜図２（ｂ）に示すように、操作面１２０を有するパネル１２と、操作面１２０に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部１４と、タッチ操作に伴って操作面１２０に付加された荷重Ｆを検出する複数の荷重センサを有する荷重検出部２０と、操作面１２０に対応してタッチ操作を受け付ける複数の操作領域が規定され、タッチ検出部１４によってタッチ操作が検出された検出領域が複数の操作領域に跨る場合、検出領域からタッチ位置を算出せずに荷重検出部２０によって検出された複数の荷重から算出した重心をタッチ位置としてタッチ操作がなされた操作領域を判定する判定部としての制御部２２と、を備えて概略構成されている。

操作装置１は、例えば、図２（ｂ）に示すように、基板１８を有している。操作装置１は、パネル１２、タッチ検出部１４、表示部１６が基板１８の表面１８０側に配置されている。また操作装置１は、基板１８の裏面１８１側に荷重検出部２０が配置されている。パネル１２、タッチ検出部１４、表示部１６、基板１８及び荷重検出部２０は、筐体１０の凹部１００に配置されている。この筐体１０は、例えば、金属材料や樹脂材料を用いて形成されている。

（パネル１２の構成）
パネル１２は、例えば、ＰＣ（polycarbonate）などの透明な樹脂材料を用いて板状に形成されている。なおパネル１２は、例えば、タッチ検出部１４が抵抗膜方式のタッチセンサである場合、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）などの樹脂フィルムとして構成される。

（タッチ検出部１４の構成）
タッチ検出部１４は、例えば、図２（ｂ）に示すように、パネル１２の裏面１２１側に配置されている。ユーザは、例えば、操作面１２０に操作を行うことにより、接続された電子機器の操作を行うことが可能となる。本実施の形態のタッチ検出部１４は、一例として、マルチタッチを検出可能な静電容量方式のタッチセンサである。

タッチ検出部１４は、例えば、絶縁を保ちながら交差する複数の駆動電極と複数の検出電極を有している。この駆動電極と検出電極は、例えば、下方に配置された表示部１６から出力される光を透過するようにＩＴＯ（スズドープ酸化インジウム：Indium Tin Oxide）などの透明電極として構成されている。タッチ検出部１４は、この複数の駆動電極と複数の検出電極の全ての組み合わせを走査して組み合わせごとの静電容量を読み出し、予め定められた静電しきい値Ｔｈ以上の静電容量に関する情報を検出情報Ｓ_１として制御部２２に出力する。

検出情報Ｓ_１は、静電しきい値Ｔｈ以上の静電容量とその静電容量が検出された座標とを関連付けた情報である。この座標は、例えば、図２（ａ）に示すように、操作面１２０に設定されたＸＹ座標系における座標である。このＸＹ座標系は、運転席に着座するユーザから見て、左上が原点であり、横軸（車両８の左右方向）がＸ軸、縦軸（車両８の上下方向）がＹ軸である。

なお変形例としてタッチ検出部１４は、例えば、図１（ａ）に示すように、表示部１６に重ねて配置される構成に限定されず、フロアコンソール８１に配置されたタッチパッド８２などとして表示部１６から離れて配置されても良い。

（表示部１６の構成）
表示部１６は、例えば、図２（ｂ）に示すように、タッチ検出部１４と基板１８の間に配置されている。この表示部１６は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（electro-luminescence）ディスプレイなどとして構成されている。本実施の形態の表示部１６は、一例として、有機ＥＬディスプレイである。

この表示部１６は、制御部２２から出力された表示制御信号Ｓ_３に基づいて表示画像１６０を表示する。この表示制御信号Ｓ_３は、例えば、操作装置１と電磁気的に接続された電子機器８５から出力された表示指示信号Ｓ_２に基づいて生成される。

本実施の形態の表示部１６は、例えば、図２（ａ）に示すように、タッチ操作を受け付ける複数の操作領域としての第１の操作領域１６０ａ〜第１２の操作領域１６０ｌを表示する。ユーザがこの第１の操作領域１６０ａ〜第１２の操作領域１６０ｌのいずれかの操作領域上でタッチ操作を行うと、タッチ操作が行われた操作領域に割り当てられた電子機器８５の機能が実行される。この操作領域は、例えば、文字を入力するための５０音を示す画像、メニューの項目の画像、アルバム名、アーティスト名又は曲名を示す画像、目的地名を示す画像、候補地を示す画像などである。

第１の操作領域１６０ａ〜第１２の操作領域１６０ｌは、一例として、左側の上から下に３行ずつ並んで表示されている。操作領域は、第１の操作領域１６０ａ〜第１２の操作領域１６０ｌに限定されず、数やレイアウト、形状などが任意である。

（基板１８の構成）
基板１８は、例えば、リジッド基板である。この基板１８と筐体１０の底面１０２との間には、例えば、図２（ｂ）に示すように、荷重検出部２０が配置されている。基板１８は、制御部２２が配置されている。

（荷重検出部２０の構成）
本実施の形態の荷重検出部２０は、例えば、図１（ｂ）に示すように、第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄを備えている。この第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄは、操作面１２０に付加された荷重Ｆを、パネル１２、タッチ検出部１４、表示部１６及び基板１８を介して検出する。

第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄは、例えば、歪みゲージを用いたセンサ、静電容量の変化を用いたセンサなどを使用することができる。本実施の形態の第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄは、例えば、静電容量方式の荷重センサである。

第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄは、例えば、図２（ａ）に示すように、操作面１２０の四隅に配置される。第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄは、図２（ａ）の紙面の右上から時計回りに配置されている。

第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄは、タッチ操作に伴ってパネル１２に付加された荷重Ｆを検出し、検出した結果を荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４として制御部２２に出力する。

なお変形例として荷重検出部２０は、操作領域が一列に並ぶ場合、２つの荷重センサを列の両端に配置して構成される。

（制御部２２の構成）
制御部２２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マイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御部２２が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭ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。

制御部２２は、タッチ検出部１４によってタッチ操作が検出された検出領域が複数の操作領域に跨る場合、検出領域からタッチ位置を算出せずに荷重検出部２０によって検出された複数の荷重（荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４）から算出した重心をタッチ位置としてタッチ操作がなされた操作領域を判定するように構成されている。また制御部２２は、検出領域が複数の操作領域に跨っていない場合、タッチ位置を算出せず、検出領域が検出された操作領域をタッチ操作がなされた操作領域と判定するように構成されている。

つまり制御部２２は、静電容量から操作領域を判定する方法と荷重から操作領域を判定する方法とを条件に応じて切り替えるように構成されている。以下では、切り替える条件について説明する。

ユーザが操作面１２０に対してタッチ操作を行う際、操作面１２０に対する操作指９の姿勢によってタッチ検出部１４によって検出される静電容量に差が生じる。例えば、図３（ａ）に示すように、ユーザが操作指９の先端９１を操作面１２０に接触させた場合、つまり操作指９を立てて接触させた場合、検出領域１４０が先端９１の接触面積に応じた面積となる。この検出領域１４０は、例えば、図３（ｃ）に示すように、検出された静電容量のうち、静電しきい値Ｔｈ以上となった点の集合領域である。なお図３（ｃ）は、操作指９の腹部９０が接触した場合に検出される静電容量Ｃ_１のグラフを示している。図３（ｃ）は、横軸がＸ軸であり、縦軸が静電容量Ｃである。この図３（ｃ）に示すように、検出領域１４０は、静電しきい値Ｔｈ以上の部分で作る領域である。

一方、例えば、図３（ｂ）に示すように、ユーザが操作指９の腹部９０を操作面１２０に接触させた場合、つまり操作指９を寝かせて接触させた場合、検出領域１４０が腹部９０の接触面積に応じて先端９１のよりも広くなる。

例えば、図３（ｄ）に示すように、接触領域が接近して表示されている場合、操作面１２０に対して操作指９が寝た状態で接触すると、検出領域１４０が複数の操作領域に跨ることがある。図３（ｄ）では、検出領域１４０が第１の操作領域１６０ａ、第２の操作領域１６０ｂ、第４の操作領域１６０ｄ及び第５の操作領域１６０ｅに跨っている。

静電容量は、主に、接触面積に比例し、タッチ検出部１４の透明電極までの距離に反比例する。この透明電極までの距離は、透明電極から操作面１２０までの距離より短くすることができない。従って静電容量は、例えば、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、ほぼ接触面積に比例すると共に中心が高く、周囲に向かって低くなる。そのため、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示すように、検出領域１４０からタッチ位置を算出すると、三角形のマークで示すように、ほぼ検出領域１４０の中心の位置１４１となる。

操作指９が立った状態で操作面１２０と接触する場合、検出領域１４０が狭い領域であるため、ユーザが意図するタッチ位置と検出領域１４０から算出されるタッチ位置とのずれは小さい。しかし、操作指９が寝た状態で操作面１２０と接触する場合、検出領域１４０が広くなるため、ユーザが意図するタッチ位置と検出領域１４０から算出されるタッチ位置とのずれが大きくなる可能性がある。

このように、検出領域１４０は、操作領域を跨ぐ広さを有する場合、検出領域１４０に基づいて算出されたタッチ位置がユーザの意図したタッチ位置と大きく離れる可能性がある。そこでユーザが意図する操作領域に対してタッチ操作を行う場合、他の操作領域と比べて意図する操作領域に対してより大きい荷重を付加するので、本実施の形態の制御部２２は、検出領域１４０が複数の検出領域を跨ぐ条件が満たされた場合、検出領域１４０に基づいて操作領域を判定する方法から荷重の重心に基づいて操作領域を判定する方法へと切り替える。

この荷重の重心の座標（Ｘ_Ｇ，Ｙ_Ｇ）は、一例として、第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄから出力される荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４を用いて以下の式（１）及び式（２）を用いて算出される。なお第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄが位置する座標を（Ｘ_１，Ｙ_１）〜（Ｘ_４，Ｙ_４）とする。
Ｘ_Ｇ＝（Ｆ_１Ｘ_１＋Ｆ_２Ｘ_２＋Ｆ_３Ｘ_３＋Ｆ_４Ｘ_４）／（Ｆ_１＋Ｆ_２＋Ｆ_３＋Ｆ_４）…（１）
Ｙ_Ｇ＝（Ｆ_１Ｙ_１＋Ｆ_２Ｙ_２＋Ｆ_３Ｙ_３＋Ｆ_４Ｙ_４）／（Ｆ_１＋Ｆ_２＋Ｆ_３＋Ｆ_４）…（２）
制御部２２は、一例として、この式（１）及び式（２）に基づいて重心の座標（Ｘ_Ｇ，Ｙ_Ｇ）を算出する。

図３（ｄ）に示す円形のマークは、一例として、式（１）及び式（２）で算出された座標（Ｘ_Ｇ，Ｙ_Ｇ）の重心２００である。この場合、制御部２２は、荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４から算出した重心２００をタッチ位置とし、このタッチ位置が含まれる第１の操作領域１６０ａをタッチ操作がなされた操作領域であると判定する。

制御部２２は、上述のように、検出領域１４０又は荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４に基づいて算出したタッチ位置から操作領域を判定し、この操作領域の情報を含む操作情報Ｓ_４を生成して接続された電子機器８５に出力する。

以下に本実施の形態の操作装置１の動作について図４のフローチャートに従って説明する。

（動作）
操作装置１は、車両８の電源が投入されると、タッチ検出部１４と荷重検出部２０（第１の荷重センサ２０ａ〜第４の荷重センサ２０ｄ）を初期化する（Ｓｔｅｐ１）。

次に操作装置１の制御部２２は、タッチ検出部１４から検出情報Ｓ_１を取得すると共に荷重検出部２０から荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４を取得する。制御部２２は、取得した検出情報Ｓ_１、荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４を時系列的に記憶する。なお変形例として制御部２２は、後述するステップ３が「Ｙｅｓ」となってから荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４を取得するように構成されても良い。

次に制御部２２は、検出情報Ｓ_１に基づいてステップ２の「Ｙｅｓ」が成立する、つまりタッチ操作が検出された場合（Ｓｔｅｐ２：Ｙｅｓ）、検出領域１４０が複数の操作領域に跨っているか否かを確認する。なお変形例として制御部２２は、タッチ操作を判定する際、誤判定を抑制するため、さらに荷重が予め定められた荷重しきい値以上である場合にタッチ操作有りと判定するように構成されても良い。

制御部２２は、検出領域１４０が複数の操作領域に跨っていた場合（Ｓｔｅｐ３：Ｙｅｓ）、荷重検出部２０が検出した荷重Ｆ_１〜荷重Ｆ_４と上述の式（１）及び式（２）とを用いて重心の座標（Ｘ_Ｇ，Ｙ_Ｇ）を算出する（Ｓｔｅｐ４）。

次に制御部２２は、算出した重心の座標（Ｘ_Ｇ，Ｙ_Ｇ）をタッチ位置としてタッチ操作がなされた操作領域を判定する（Ｓｔｅｐ５）。

次に制御部２２は、判定した結果に基づいて操作情報Ｓ_４を生成し、接続された電子機器８５に出力して処理を終了する（Ｓｔｅｐ６）。

ここでステップ３において制御部２２は、検出領域１４０が複数の操作領域に跨っていない場合（Ｓｔｅｐ３：Ｎｏ）、タッチ検出部１４が検出した検出領域１４０に基づく操作領域をタッチ操作が行われた操作領域と判定し（Ｓｔｅｐ７）、ステップ６に処理を進める。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る操作装置１は、誤判定を抑制することができる。具体的には、タッチ位置を静電容量方式のタッチセンサで検出する場合であり、かつユーザの操作指の形状と比較して隣接する操作領域の距離が近い、つまり操作領域の間をタッチすると複数の操作領域に跨ってタッチするような場合、ユーザが意図せず複数の操作領域に跨って操作を行うと、意図した操作領域とは異なる操作領域の操作と誤判定される可能性がある。操作装置１は、タッチ検出部１４によって検出された検出領域が複数の操作領域に跨っている場合、検出領域１４０に基づいて操作領域を判定する方法から荷重の重心に基づいて操作領域を判定する方法に切り替えるので、この構成を採用しない場合と比べて、誤判定を抑制することができる。

タッチセンサによるタッチ位置の検出は、上述のように、複数の操作領域に跨ってタッチされた場合、誤判定が生じる可能性がある。また荷重によるタッチ位置の検出は、例えば、車両８の振動や物体の落下によるパネル１２などの振動により、タッチしていないのに荷重を検出してタッチ位置が算出され、誤判定が生じる可能性がある。しかし本実施の形態の操作装置１は、タッチ検出部１４によってタッチ操作が検出された後、タッチ位置を算出するので、タッチセンサ又は荷重のいずれか一方からタッチ位置を算出する場合と比べて、誤判定を抑制することができる。

上述の実施の形態及び変形例に係る操作装置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。

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共に、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。

１…操作装置、８…車両、９…操作指、１０…筐体、１２…パネル、１４…タッチ検出部、１６…表示部、１８…基板、２０…荷重検出部、２０ａ〜２０ｄ…第１の荷重センサ〜第４の荷重センサ、２２…制御部、８０…センターコンソール、８１…フロアコンソール、８２…タッチパッド、８５…電子機器、９０…腹部、９１…先端、１００…凹部、１０２…底面、１２０…操作面、１２１…裏面、１４０…検出領域、１４１…位置、１６０…表示画像、１６０ａ〜１６０ｌ…第１の操作領域〜第１２の操作領域、１８０…表面、１８１…裏面、２００…重心

Claims

操作面を有するパネルと、
前記操作面に対するタッチ操作を検出するタッチ検出部と、
前記タッチ操作に伴って前記操作面に付加された荷重を検出する複数の荷重センサを有する荷重検出部と、
前記操作面に対応して前記タッチ操作を受け付ける複数の操作領域が規定され、前記タッチ検出部によって前記タッチ操作が検出された検出領域が複数の前記操作領域に跨る場合、前記検出領域からタッチ位置を算出せずに前記荷重検出部によって検出された複数の荷重から算出した重心を前記タッチ位置として前記タッチ操作がなされた前記操作領域を判定する判定部と、
を備えた操作装置。
前記判定部は、前記検出領域が複数の前記操作領域に跨っていない場合、前記タッチ位置を算出せず、前記検出領域が検出された操作領域を前記タッチ操作がなされた操作領域と判定する、
請求項１に記載の操作装置。