特許 6724172 座標入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6724172

(24)【登録日】2020年6月26日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】座標入力装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/0354 20130101AFI20200706BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/0354 453

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2018-563212(P2018-563212)

(86)(22)【出願日】2017年12月11日

(86)【国際出願番号】JP2017044409

(87)【国際公開番号】WO2018135183

(87)【国際公開日】20180726

【審査請求日】2019年3月15日

(31)【優先権主張番号】特願2017-5865(P2017-5865)

(32)【優先日】2017年1月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】波多野 直行

(72)【発明者】

【氏名】阿部 伸也

(72)【発明者】

【氏名】高木 政史

【審査官】 菅原 浩二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０５３５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７１３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８８９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６８６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４７３６１９１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２１２６２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０４８５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４４８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５３５１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６８６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１２０１２９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０３５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作体による入力操作を検知する操作検知部と、入力操作の結果を演算して演算結果を算出する演算部とを備えた座標入力装置において、前記演算部は、前記操作検知部への入力操作が所定時間継続した場合、前記操作検知部の第１の時刻における第１の位置と、前記第１の時刻後の第２の時刻に検出された第２の位置の座標を取得して前記第１の位置から前記第２の位置に向かう入力ベクトルを演算し、前記第１の位置と前記第２の位置とを結ぶ線上にある前記操作検知部の端から端までの距離である移動可能距離を演算し、前記移動可能距離が短いほど、前記入力ベクトルの値を補正する補正値を大きくして、出力ベクトルを算出することを特徴とする座標入力装置。

【請求項2】

操作体による入力操作を検知する操作検知部と、入力操作の結果を演算して演算結果を算出する演算部とを備えた座標入力装置において、前記演算部は、前記操作検知部への入力操作が所定時間継続した場合、前記操作検知部の第１の時刻における第１の位置と、前記第１の時刻後の第２の時刻に検出された第２の位置の座標を取得して前記第１の位置から前記第２の位置に向かう入力ベクトルを演算し、前記第１の位置と前記第２の位置とを結ぶ線から前記操作検知部の中心点までの垂線の長さを求め、前記垂線の長さが長いほど、前記入力ベクトルの値を補正する補正値を大きくして、出力ベクトルを算出することを特徴とする座標入力装置。

【請求項3】

前記操作検知部の形状が、円形、楕円形、又は角丸長円形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の座標入力装置。

【請求項4】

前記演算部は、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの間の時間と、前記第１の位置の座標から前記第２の位置の座標への移動量から前記操作体の移動速度を算出し、前記移動速度が所定の閾値以下のときは、前記補正値を減少させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の座標入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タッチパッド等の座標入力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、ノート型パーソナルコンピュータ等の座標入力装置として、指で操作面をタッチすることによりクリック操作や画面のスクロール等を行うタッチパッドが知られている。また、近年では、スマートフォンやタブレット端末等の座標入力装置としてタッチパネルが用いられている。

【0003】

このような人の指等で直感的に機器の操作が行える座標入力装置は、パーソナルコンピュータやスマートフォン等の情報端末に限らず、多くの機器に用いられるようになってきている。例えば、自動車において、カーナビゲーションの操作用、或いはオーディオ機器の操作用等に利用されている。

【0004】

近年では、このような座標入力装置において、操作性を向上させる手法が種々提案されている。例えば、特許文献１では、指やタッチペン等の操作体が操作面に接触した接触状態と、操作面から指が離れた後、近接状態となった操作体の位置の情報を利用する技術が開示されている。

【0005】

特許文献１に開示された座標入力装置では、操作面の接触状態において、操作体の移動方向、移動距離、及び移動速度に応じた速度で画面をスクロールし、接触状態から操作体が離れて近接状態となった際の近接位置を利用してベクトルを特定し、そのベクトルの方向又は長さに応じてスクロールの速度を変更している。特許文献１では、このような処理をすることにより、座標入力装置の操作性を向上させることができると記載されている。

【0006】

また、特許文献２では、操作面において操作体を操作できる十分な面積を確保できないような場合であっても、操作体の圧力を検知することによって、簡単に画像の移動表示に係る方向及び速度を決定することができるタッチパネル装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４−１８６５５５号公報

【特許文献2】特開２０１６−１０３２１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

このような座標入力装置によって操作される機器においては、操作のための座標入力装置と、操作された状態が表示される表示装置が離れている場合がある。例えば、自動車内の機器の操作において、シフトレバーの上面やステアリングホイール等にタッチパッドを設け、そのタッチパッドにおける操作によりカーナビゲーション等の操作を行う場合等である。このような場合は、ユーザはタッチパッドを見ないで操作を行うことになる。

【0009】

また、このような座標入力装置においては、設置する機器の大きさの制約やデザイン上の理由等により形状を四角形にすることができず、円形や楕円形、或いは他の幾何学形状となる場合がある。

【0010】

例えば、座標入力装置を円形にした場合、中心点付近でドラッグ（座標入力装置の表面に接触させた指等を接触させたままスライドさせる）する際には、最大で座標入力装置の円の直径と同じ距離だけドラッグさせることができる。

【0011】

しかしながら、座標入力装置の中心点から離れた位置でドラッグする際には、短い距離しか指等をドラッグさせることができない。これでは、長い距離をドラッグさせたい場合には、一度指等を座標入力装置の表面から離し、指等を元の位置に戻して再度ドラッグしなければならない。また、場合によっては、複数回ドラッグしなければならない事態も生じうる。

【0012】

特許文献１における装置においては、ドラッグ操作の途中で指等が座標入力装置の端部に到達した場合、座標入力装置の表面から指等が離れることになるが、座標入力装置で離れた指等の近接位置を検出できないので、操作のベクトルを正確に検出することができない。この場合、ベクトルの長さが短くなるのでドラッグ操作も短くなってしまい、ユーザに違和感を与えるおそれがある。

【0013】

特許文献２においては、操作体の圧力を検知することによって操作体を操作できる十分な面積を確保できない場合に対応しているが、ユーザが操作面を見ないで操作する場合、操作可能な距離が長いか短いかを予め確認することができない。このため、ユーザとしては、予め強めに操作をするといった対応をすることができない。

【0014】

本発明は、座標入力装置の改良を目的とし、さらに詳しくは、タッチパッド等の座標入力装置において、その形状に関わらず、入力の際にユーザに違和感を生じさせることのない座標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】

【0015】

前記目的を達成するために、本発明の第１の態様の座標入力装置は、操作体による入力操作を検知する操作検知部と、入力操作の結果を演算して演算結果を算出する演算部とを備えた座標入力装置において、前記演算部は、前記操作検知部への入力操作が所定時間継続した場合、前記操作検知部の第１の時刻における第１の位置と、前記第１の時刻後の第２の時刻に検出された第２の位置の座標を取得して前記第１の位置から前記第２の位置に向かう入力ベクトルを演算し、前記第１の位置と前記第２の位置とを結ぶ線上にある前記操作検知部の端から端までの距離である移動可能距離を演算し、前記移動可能距離が短いほど、前記入力ベクトルの値を補正する補正値を大きくして、出力ベクトルを算出することを特徴とする。

【0016】

本発明の座標入力装置によれば、第１の位置と第２の位置とを結ぶ線上における操作検知部の長さ、即ち操作体が移動可能な移動可能距離が演算され、当該移動可能距離が短いほど入力ベクトルに対する出力ベクトルの大きさが大きくなる。当該構成によれば、座標入力装置の形状が、操作体の操作位置によって異なる形状であったとしても、前記演算部によって入力ベクトルに対する出力ベクトルが補正される。従って、短い距離しか操作体を操作させることができない場合であっても、ユーザに違和感を生じさせることなく入力操作を行わせることができる。

【0017】

また、本発明の第２の態様の座標入力装置は、操作体による入力操作を検知する操作検知部と、入力操作の結果を演算して演算結果を算出する演算部とを備えた座標入力装置において、前記演算部は、前記操作検知部への入力操作が所定時間継続した場合、前記操作検知部の第１の時刻における第１の位置と、前記第１の時刻後の第２の時刻に検出された第２の位置の座標を取得して前記第１の位置から前記第２の位置に向かう入力ベクトルを演算し、前記第１の位置と前記第２の位置とを結ぶ線から前記操作検知部の基準点までの垂線の長さを求め、前記垂線の長さが長いほど、前記入力ベクトルの値を補正する補正値を大きくして、出力ベクトルを算出することを特徴とする。

【0018】

本発明の座標入力装置によれば、前記演算部により、操作体によって操作された第１の位置と第２の位置を結ぶ線から操作検知部の基準点までの垂線の長さが演算される。そして、垂線の長さが長いほど、即ち、操作検知部の基準点から遠いほど入力ベクトルに対して出力ベクトルを大きくする。これにより、座標入力装置が基準点から離れた位置で操作体の移動可能な距離が短い場合であっても、ユーザに違和感を生じさせることなく入力操作を行わせることができる。なお、この基準点は、操作検知部の形状の中心とすることが好ましいが、適用する装置に応じて適宜決定することができる。

【0019】

本発明の座標入力装置は、前記操作検知部の形状が、円形、楕円形、又は角丸長円形の場合に特に好適である。

【0020】

また、本発明の座標入力装置においては、前記演算部は、前記第１の時刻から前記第２の時刻までの間の時間と、前記第１の位置の座標から前記第２の位置の座標への移動量から前記操作体の移動速度を算出し、前記移動速度が所定の閾値以下のときは、前記補正値を減少させることが好ましい。

【0021】

ユーザが操作検知部に対して精度よく操作を行いたい場合は操作体の移動速度を遅くするため、操作体の移動速度が閾値以下のときは補正量を減少させ、ユーザに違和感を生じさせることなく入力操作を行わせることができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、タッチパッド等の座標入力装置において、その形状に関わらず、入力の際にユーザに違和感を生じさせることのない座標入力装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施形態の座標入力装置の構成を示す説明図。

【図2】タッチパッドにおける指の軌跡と座標の検出点を示す説明図。

【図3】第１の実施形態の座標入力装置における作動を示すフローチャート。

【図4】（Ａ）は操作の速さｖと伝達関数ｆ（ｖ）との関係を示すグラフ、（Ｂ）は操作体の移動可能距離と伝達関数ｆ（ｄ）との関係を示すグラフ。

【図5】第２の実施形態のタッチパッドにおける指の軌跡と座標の検出点を示す説明図。

【図6】第２の実施形態の座標入力装置における作動を示すフローチャート。

【図7】操作の速さｖと伝達関数ｆ（ｖ）との関係を示すグラフ。

【図8】本発明の第２の実施形態の座標入力装置の構成を示す説明図。

【図9】タッチパッドの操作位置の相違と座標移動係数ＡＣＬの関係を示すグラフ。

【図10】第２の実施形態の変形例である座標入力装置を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

次に、図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態である座標入力装置について説明する。第１の実施形態の座標入力装置１は、タッチパッド２と、コントローラ３とを備えており、ディスプレイ４にタッチパッド２による操作の結果が表示されるように構成されている。

【0025】

タッチパッド２は、本発明における操作検知部に相当し、例えば、自動車の運転席周りに設けられ、カーナビゲーションシステムやカーオーディオ、或いはカーエアコン等の操作を行うものに利用される。タッチパッド２の形状は、図２に示すように、中心点Ｐを基準点とする半径ｒの円となっている。タッチパッド２の外周円は、図２における左右方向をｘ方向、上下方向をｙ方向として、式「ｘ^２＋ｙ^２＝ｒ^２」で表される。

【0026】

また、タッチパッド２は、その表面に静電容量センサ（図示省略）が設けられており、ユーザの指やタッチペン等の操作体が触れることにより変化する静電容量を検出し、操作体の操作を検知している。なお、このタッチパッド２は、静電容量検出式のものに限らず、圧力検出式等のものを用いてもよい。

【0027】

コントローラ３は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、或いはインターフェース等の電子デバイスから構成され、その機能的構成として、タッチパッド２から送信されるデータが入力される入力部５と、入力されたデータの各種処理を行う演算部６と、各種データの記憶を行う記憶部７と、各種データが出力される出力部８とを備えている。

【0028】

演算部６では、単位時間毎（例えば０．０１秒毎）にタッチパッド２から送信される信号を受信し、タッチパッド２になされた操作の座標、操作継続時間、移動方向、或いは移動距離の長さ等から操作の種類を判別する。タッチパッド２になされる操作は、タップ操作（指で１回たたく操作）、ダブルタップ操作（指で２回たたく操作）、ドラッグ操作（アイコン等を移動させる操作）、スワイプ操作（軽くはらう操作）、フリック操作（アイコン等をなぞる操作）、ピンチイン操作（２本指でつまんで狭める操作）、ピンチアウト操作（２本指で広げる操作）、ホールド操作（指を保持する操作）等である。

【0029】

ディスプレイ４は、例えば、カーナビゲーションシステム用のディスプレイに利用され、カーナビゲーション情報の他、カーオーディオ、或いはカーエアコンの操作情報等が表示される。また、ディスプレイ４は、車両のフロントガラスに反射させて表示させるタイプのディスプレイでもよく、メーターパネル内に設けられるディスプレイであってもよい。

【0030】

記憶部７は、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶媒体で構成され、入力部５から入力されるデータ、及び演算部６において演算に利用されるデータが記憶される。また、記憶部７には、本発明の座標入力装置１を作動させるためのプログラムも記憶されている。

【0031】

次に、第１の実施形態の座標入力装置１における作動について説明する。図１は、ユーザがタッチパッド２の表面をドラッグした際の指の動きと、その指の操作がディスプレイ４に表示された際の動きを示している。図１におけるＶ１はタッチパッド２の外周付近をドラッグしたときの入力ベクトルを示しており、Ｖ２はタッチパッド２の中心付近をドラッグしたときの入力ベクトルを示している。また、Ｖ３はタッチパッド２の外周付近をゆっくりドラッグしたときの入力ベクトルを示している。

【0032】

ディスプレイ４においては、Ｖ４がユーザによって入力ベクトルＶ１の操作がなされたときの表示上の動きを示しており、Ｖ５は入力ベクトルＶ２の操作がなされたときの表示上の動きを示している。また、Ｖ６は入力ベクトルＶ３の操作がなされたときの表示上の動きを示している。

【0033】

図１に示すように、第１の実施形態の座標入力装置１では、コントローラ３の演算部６によって、入力ベクトルＶ１でタッチパッド２の外周付近において短い距離でドラッグされた結果である出力ベクトルＶ４と、入力ベクトルＶ２でタッチパッド２の中心付近において長い距離でドラッグされた結果である出力ベクトルＶ５が同等の長さとなるように設定されている。

【0034】

入力ベクトルＶ１は、タッチパッド２の外周付近をユーザが指でドラッグしたものであるが、タッチパッド２の外周付近は中心付近に比べて指を動かせる長さが短い。図２の点Ｔ１はタッチパッド２に指がタッチした始点であり、点Ｔ３が終点となる。

【0035】

ユーザが指でタッチパッド２の始点Ｔ１にタッチすると、演算部６ではタッチパッド２から送信されるデータによって始点Ｔ１の座標と、タッチされた時刻を取得する（ＳＴＥＰ１）。ユーザが指を終点Ｔ３の方向にドラッグすると、演算部６では単位時間毎にタッチパッド２における指の位置を取得しているので、単位時間毎に指の座標が演算部６に入力される。

【0036】

図２における点Ｔ２は、タッチパッド２に指がタッチした始点Ｔ１から単位時間後に検知された指の位置である。本実施形態では、タッチパッド２への入力操作が、この単位時間のｎ倍（例えば２倍）継続した場合に（ＳＴＥＰ２においてＹＥＳ）、入力操作による入力ベクトルに対して補正処理を行い、ディスプレイ４における出力ベクトルを決定する。

【0037】

図２において、タッチパッド２にユーザが指で始点Ｔ１から終点Ｔ３までドラッグ操作を行うと、このドラッグ操作は単位時間のｎ倍以上の操作であるため、演算部６において以下の処理が行われる。

【0038】

まず、始点Ｔ１の座標（ｘ_１，ｙ_１）と時刻が取得され、単位時間後の点Ｔ２における座標（ｘ_２，ｙ_２）が取得される。次に、演算部６において、これらの情報から指の移動速度ｖを算出し（ＳＴＥＰ３）、伝達関数ｆ（ｖ）を演算する（ＳＴＥＰ４）。この伝達関数ｆ（ｖ）は、例えば、感覚量は刺激量の対数に比例するとするウェーバー・フェヒナーの法則を利用して、人間の感覚に合うように非線形に増加させる関数を用いる（式１）。図４（Ａ）は、この式１の関数のグラフを示しており、縦軸は増加させる倍数であり、横軸は指の速さである。

【0039】

【数1】

次に、これらの座標から指の移動方向の一次関数を求める。具体的には、始点Ｔ１から単位時間後の点Ｔ２への指の移動動作を元に指の移動軌跡を予測し、これを直線Ｌとして認識する。直線Ｌは、式「ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０」で表される。この直線Ｌの式と、上記２点の座標から求められる傾きを計算し、式中の係数ａ，ｂ及びｃを求める（ＳＴＥＰ５）。

【0040】

また、タッチパッド２の外周円は、式「ｘ^２＋ｙ^２＝ｒ^２」で表される。ここで、直線Ｌを表す式とタッチパッド２の外周円を示す式を用いて、始点Ｔ１から点Ｔ２までの移動方向から求められる直線Ｌと、タッチパッド２の外周円との２つの交点の座標Ｔ４，Ｔ５を計算し、このＴ４，Ｔ５間の距離ｄ１が求められる（ＳＴＥＰ６）。この距離は、始点Ｔ１を通る直線Ｌの方向において、指がタッチパッド２上を移動可能な移動可能距離となる。

【0041】

次に、２点間の距離ｄ１を基礎として、座標移動量を増加させる伝達関数ｆ（ｄ）を計算する（ＳＴＥＰ７）。この伝達関数ｆ（ｄ）は、ｄが小さいほど、ｆ（ｄ）が大きくなる関数を用いる。例えば、タッチパッドの中心Ｐから直線Ｌに引いた垂線の長さｐに比例する伝達関数ｆ（ｐ）を距離ｄで表す伝達関数ｆ（ｄ）は、図４（Ｂ）のようなグラフで表される。（尚、伝達関数ｆ（ｐ）は、後述する。）Ｔ４，Ｔ５間の距離ｄ１は、タッチパッド２の直径２ｒよりも短いので、伝達関数ｆ（ｄ）は、１よりも大きな値となる。

【0042】

次に、演算部６において、入力ベクトルＶ１を出力ベクトルＶ４に変換する際の座標移動係数ＡＣＬを求める（ＳＴＥＰ８）。この座標移動係数は、「ＡＣＬ＝ｆ（ｄ）×ｆ（ｖ）」で求められる。そして、入力ベクトルＶ１と座標移動係数ＡＣＬから、出力ベクトルＶ４の座標を求める（ＳＴＥＰ９）。

【0043】

入力ベクトルＶ１は、始点Ｔ１（ｘ_１，ｙ_１）から終点Ｔ３（ｘ_３，ｙ_３）までの長さと方向で求められる。この入力ベクトルＶ１に座標移動係数ＡＣＬを乗算して出力ベクトルＶ４の座標を求める。このように、演算部６で求められた出力ベクトルＶ４の座標は、出力部８を介してディスプレイ４に送信され、ディスプレイ４上において、出力ベクトルＶ４の操作の軌跡が表示される。

【0044】

上記操作は、入力ベクトルＶ２においても同様に行われる。入力ベクトルＶ２では、ユーザによる操作がタッチパッド２の中心点Ｐを通る位置でドラッグ操作が行われる。まず、始点Ｔ６の座標（ｘ_６，ｙ_６）が取得され、単位時間後の点Ｔ７における座標（ｘ_７，ｙ_７）が取得される。次に、始点Ｔ６から単位時間後の点Ｔ７への指の移動動作を元に直線Ｌを算出する。次に、直線Ｌとタッチパッド２の外周円との２つの交点Ｔ９，Ｔ１０の座標を計算し、交点間の距離ｄ２（移動可能距離）を求める。

【0045】

次に、２点間の距離ｄ２を基礎として、座標移動量を増加させる伝達関数ｆ（ｄ）を計算する。入力ベクトルＶ２では、この距離ｄ２がタッチパッド２における最大の位置となっている。このため、伝達関数ｆ（ｄ）の出力は１となる。

【0046】

次に、２点間の指の速度ｖを基礎として、伝達関数ｆ（ｖ）を求める。その後、演算部６において、入力ベクトルＶ２（始点Ｔ６〜終点Ｔ８）を出力ベクトルＶ５に変換する際の座標移動係数ＡＣＬを求める。この座標移動係数は、「ＡＣＬ＝ｆ（ｄ）×ｆ（ｖ）」で求められる。そして、入力ベクトルＶ２と座標移動係数ＡＣＬから、出力ベクトルＶ５の座標を求める。

【0047】

入力ベクトルＶ２は、伝達関数ｆ（ｄ）の出力が１となっているため、座標移動係数ＡＣＬは伝達関数ｆ（ｖ）と同じ値になる。図１においては、伝達関数ｆ（ｖ）が１となる状態を示しており、座標移動係数ＡＣＬも１となる。従って、ユーザが指で入力ベクトルＶ２の入力を行うことにより、ディスプレイ４に入力ベクトルＶ２と同様の長さの出力ベクトルＶ５が表示される。

【0048】

一方、図１における入力ベクトルＶ３は、ユーザが指をゆっくり動かした際の入力ベクトルである。例えば、ユーザがタッチ操作で何らかの微調整を行う場合、指をゆっくり動かす操作となる。図２において、始点Ｔ１１から終点Ｔ１２まで指をゆっくり動かすと、タッチパッド２で検出される操作速度が遅くなるため、伝達関数ｆ（ｖ）の値が小さくなる。なお、指の動きがゆっくりか否かを決める閾値は、適用される製品に応じて決めることができる。

【0049】

よって、演算部６で求められる座標移動係数ＡＣＬの値も小さくなる。このため、入力ベクトルＶ３に対する出力ベクトルＶ６の増加倍率も小さくなるので、出力ベクトルＶ６は入力ベクトルＶ３とほぼ同等の長さとなる。

【0050】

第１の実施形態の座標入力装置１では、このように、ユーザの指の軌跡からタッチパッド２内を移動可能な移動可能距離を算出し、その移動可能距離と指の操作の速度を用いて入力ベクトルＶ１〜Ｖ３を出力ベクトルＶ４〜Ｖ６に変換する演算を行っている。

【0051】

これにより、タッチパッド２の形状がディスプレイ４とは異なる形状となる場合であっても、ユーザの操作感覚に近い結果がディスプレイ４上で得られることになる。つまり、移動可能距離が短いほど入力ベクトルに対する出力ベクトルの大きさを大きくすることで、端の近くを触った場合にも、出力ベクトルの長さを充分に大きくすることができる。

【0052】

よって、本発明によれば、ユーザに違和感を与えることなくタッチパッド２の形状を適用される機器に応じて変形させることが可能となる。タッチパッド２の形状としては、楕円形、角丸長円形等の丸みのある形状にすることもでき、菱形や五角形、その他の多角形等の角張った形状とすることも可能となる。

【0053】

次に、第２の実施形態である座標入力装置１ａについて、図５〜図１０を参照して説明する。第２の実施形態の座標入力装置１ａは、ハードウエア構成は第１の実施形態と同様であり、演算部６における入力ベクトルＶ７，Ｖ８から出力ベクトルＶ９，Ｖ１０を求める演算が第１の実施形態と異なっている。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成の場合、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0054】

第２の実施形態では、図５に示すように、タッチパッド２の基準点となる中心点Ｐからユーザの指が操作したベクトルまでの距離ｐを算出し、その距離ｐに応じて座標移動係数ＡＣＬを求める。図５の点Ｔ１はタッチパッド２に指がタッチした始点であり、点Ｔ３が終点となる。

【0055】

ユーザが指でタッチパッド２の始点Ｔ１にタッチすると、演算部６ではタッチパッド２から送信されるデータによって始点Ｔ１の座標と、タッチされた時刻を取得する（ＳＴＥＰ１１）。ユーザが指を終点Ｔ３の方向にドラッグすると、演算部６では単位時間毎にタッチパッド２における指の位置を取得しているので、単位時間毎に指の座標が演算部６に入力される。

【0056】

図５における点Ｔ２は、タッチパッド２に指がタッチした始点Ｔ１から単位時間後に検知された指の位置である。演算部６では、始点Ｔ１の座標（ｘ_１，ｙ_１）が取得され、単位時間後の点Ｔ２における座標（ｘ_２，ｙ_２）が取得される。タッチパッド２への入力操作が、この単位時間のｎ倍（例えば２倍）継続した場合（ＳＴＥＰ１２においてＹＥＳ）、演算部６において、これらの情報から指の移動速度ｖを算出し（ＳＴＥＰ１３）、伝達関数ｆ（ｖ）を演算する（ＳＴＥＰ１４）。

【0057】

本実施形態では、伝達関数ｆ（ｖ）は、上記式１ではなく、図７のように傾きを徐々に増加させた１次関数を接続したものとしている。このような伝達関数ｆ（ｖ）によっても、人間の操作感覚に合うように増加率を決定することができる。

【0058】

次に、演算部６では、これらの座標から指の移動方向の一次関数である直線Ｌ「ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０」の係数ａ，ｂ，ｃを求める（ＳＴＥＰ１５）。次に、直線Ｌからタッチパッド２の中心点Ｐの座標「ｘ_０，ｙ_０」までの垂線ｐの長さを求める（ＳＴＥＰ１６）。
垂線ｐの長さは以下の式２で求められる。

【0059】

【数2】

演算部６では、垂線の長さｐを求めた後、垂線の長さｐから座標移動量を増加させる増加倍率である伝達関数ｆ（ｐ）を計算する（ＳＴＥＰ１７）。伝達関数ｆ（ｐ）は下記の式３に示される関数である。ここで、ユーザが指をタッチパッド２の中心点Ｐを通る直線上に始点Ｔ１をおいて、その直線上をドラッグ操作した場合、「ｐ＝０」になり、直線Ｌの長さは半径ｒの２倍、即ちタッチパッド２の直径と同じ長さになる。この状態の増加率をＧ_ＭＩＮとする。一方で、仮にユーザが指をタッチパッド２の外周円状をタッチした場合は、「ｐ＝ｒ」となり、直線Ｌの長さは０になる。この状態の増加率をＧ_ＭＡＸとする。

【0060】

【数3】

この伝達関数ｆ（ｐ）は、イメージ的にはタッチパッド２の中心点Ｐから外周に進むにつれて増加率が徐々に高くなっているイメージとなる。

【0061】

その後、演算部６において、入力ベクトルＶ７を出力ベクトルＶ９に変換する際の座標移動係数ＡＣＬを求める（ＳＴＥＰ１８）。この座標移動係数は、「ＡＣＬ＝ｆ（ｖ）×ｆ（ｐ）」で求められる。そして、入力ベクトルＶ７と座標移動係数ＡＣＬから、出力ベクトルＶ９の座標を求める（ＳＴＥＰ１９）。

【0062】

入力ベクトルＶ７は、始点Ｔ１（ｘ_１，ｙ_１）から終点Ｔ３（ｘ_３，ｙ_３）までの長さと方向で求められる。この入力ベクトルＶ７に座標移動係数ＡＣＬを乗算して出力ベクトルＶ９の座標を求める。このように、演算部６で求められた出力ベクトルＶ９の座標は、出力部８を介してディスプレイ４に送信され、ディスプレイ４上において、出力ベクトルＶ９の操作の軌跡が表示される。

【0063】

図８は、タッチパッド２における指の軌跡と、ディスプレイ４における表示の軌跡を表す図である。出力ベクトルＶ９がユーザによってタッチパッド２の外周付近でのタッチ操作（入力ベクトルＶ７）がなされたときの表示上の動きを示しており、出力ベクトルＶ１０はタッチパッド２の中心付近でのタッチ操作（入力ベクトルＶ８）がなされたときの表示上の動きを示している。

【0064】

図８に示すように、第２の実施形態の座標入力装置１ａにおいても、コントローラ３の演算部６によって、タッチパッド２の外周付近において短い距離でドラッグされた結果と、タッチパッド２の中心点Ｐ付近において長い距離でドラッグされた結果が同等となるように設定されている。

【0065】

ここで、座標移動係数「ＡＣＬ＝ｆ（ｐ）×ｆ（ｖ）」において、ｐを最小にしたときと、ｐを最大にしたときの計算結果を図９に示す。図９において、線Ａ１はｐを最大に振った際の曲線、線Ａ２はｐを最小に振った際の曲線である。

【0066】

このように、タッチパッド２の中心点Ｐ付近では、指の操作速度が上がるにつれて座標移動係数が上昇しているが、上昇の割合は小さい。一方で、タッチパッド２の外周円付近では、指の操作速度の上昇に合わせて、座標移動係数の上昇割合が増加している。

【0067】

次に、第２の実施形態の座標入力装置１ａの変形例について、図１０を参照して説明する。この変形例においては、演算部６において、垂線の長さｐから座標移動量を増加させる増加倍率である伝達関数ｆ（ｐ）を計算する際の手法が、上記第２の実施形態と相違している。

【0068】

当該変形例においては、伝達関数ｆ（ｐ）を、式３ではなく以下の式４で求める。この式４では、図１０に示すように、タッチパッド２の中心点Ｐから距離ｅまでは増加倍率を０（Ｇ_ＭＩＮ）として、距離ｅから外周円までの増加倍率を徐々に増やし、タッチパッド２の外周円の位置で最大（Ｇ_ＭＡＸ）となるようにしている。

【0069】

【数4】

この伝達関数ｆ（ｐ）によれば、ユーザがタッチパッド２の中心点Ｐ付近を指で操作する場合は、入力ベクトルに対する出力ベクトルの大きさには変化がない。一方で、ユーザがタッチパッド２の外周円付近を指で操作するときは、外周円に近づくに従って入力ベクトルに対する出力ベクトルの増加倍率が増加するので、移動可能距離が短くなってもユーザは違和感なく操作することができる。

【0070】

なお、上記実施形態においては、伝達関数その他の計算式の具体例を示しているが、本発明の座標入力装置においては、上記具体例に限定することなく、適宜好適な計算式を選択して用いることができる。また、本発明の座標入力装置は、自動車に用いる場合の他、パーソナルコンピュータ等の電子機器や、冷蔵庫、レンジ等の家電にも広く適用することができる。

【0071】

本願は、日本特許庁に２０１７年１月１７日に出願された基礎出願2017-005865号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。

【符号の説明】

【0072】

１，１ａ…座標入力装置
２…タッチパッド（操作検知部）
３…コントローラ
４…ディスプレイ
５…入力部
６…演算部
７…記憶部
８…出力部
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ７，Ｖ８…入力ベクトル
Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ９，Ｖ１０…出力ベクトル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】