JP2007310477A - 画面操作装置および画面操作方法ならびにこの画面操作装置に用いられる表示入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】操作者の指示位置および操作者の接近方向を検出することができる画面操作装置および画面操作方法ならびにこの画面操作装置に用いられる表示入力装置を提供する。
【解決手段】画面操作装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３および表示入力装置２０を有するものである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に記憶された画面操作制御プログラムによって、少なくとも指示判定手段、指示位置検出手段、接近方向判定手段、右方向表示制御手段および左方向表示制御手段として機能する。表示入力装置２０は、ＣＰＵ１１により制御され、画面表示を行うとともに、操作者の指や専用のペンなどの接近または接触を検知するものであり、表示装置、第１検出手段、第２検出手段および筐体を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、操作者を判別する画面操作装置および画面操作方法ならびにこの画面操作装置に用いられる表示入力装置に関する。

近年、液晶などの表示装置上にタッチパネルを取り付けた表示入力装置を備えた画面操作装置が、車載用ナビゲーション装置、タブレットパーソナルコンピュータなどの携帯型電子機器または銀行のＡＴＭなどで、広く用いられている。この画面操作装置は、操作者が、画面操作装置の制御により表示された表示装置上の画像（ボタンなど）を指や専用のペンなどで直接触れるなどすることにより直感的に操作できるため、操作者にとって非常に扱いやすい装置といえる。

この画面操作装置の普及に伴い、複数の操作者が一つの表示入力装置を扱う場面が増えている。このため、実際に操作を行った操作者を判別する画面操作技術の開発が望まれている。

従来、この種の操作者を判別する画面操作技術には、特開２００４−２４５６０６号公報（特許文献１）に記載された車載機器の操作装置がある。

この車載機器の操作装置は、操作者の手が前記表示画面に接近もしくは接触した場合に前記操作者の手との間に静電容量を形成する静電容量形成膜とこの静電容量形成膜に対して複数箇所から検出電流を通電する通電手段とを有する検出手段を備えたもので、表示装置の表示画面全体を覆うようにこの検出手段を貼り付け、検出電流の値から静電容量形成位置を算出することにより、操作者の手の接近位置および指示位置を検出することができるようになっている。
特開２００４−２４５６０６号公報

従来の操作者を判別する画面操作技術では、静電容量形成位置により検出電流が異なることを利用している。このため、タッチパネル上の表面電荷が変化してしまうと、正確な検出電流を得ることはできず、周囲の環境によっては誤動作してしまう恐れがある。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、操作者の指示位置および操作者の接近方向を検出することができる画面操作装置および画面操作方法ならびにこの画面操作装置に用いられる表示入力装置を提供することを目的とする。

本発明に係る表示入力装置は、上述した課題を解決するために、表示画面を有する表示装置と、前記表示画面上の任意の位置に対する操作者の指または専用のペンなどによる指示位置の情報を検出する前記表示画面近傍に設けられた第１検出手段と、この第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標の情報を検出する第２検出手段と、を有するものである。

また、本発明に係る画面操作装置は、上述した課題を解決するために、表示画面を有する表示装置と、前記表示画面上の任意の位置に対する操作者の指または専用のペンなどによる指示位置の情報を検出する前記表示画面近傍に設けられた第１検出手段と、この第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標の情報を検出する第２検出手段とを有する表示入力装置と、前記第１検出手段から前記操作者の指示位置の情報を受けこの情報から前記操作者の指示位置の座標を算出する機能と、前記第２検出手段から前記第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標の情報を受けこの情報から前記第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標を算出する機能と、を有する指示位置検出手段と、前記指示位置の座標および前記第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標にもとづき、前記前記操作者の前記表示入力装置に対する方向を判定する接近方向判定手段と、を有するものである。

また、本発明に係る画面操作方法は、上述した課題を解決するために、表示画面上の任意の位置に対する操作者の指または専用のペンなどによる指示位置の座標およびこの指示位置より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標を算出するステップと、前記指示位置の座標と前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標とを比較することにより前記操作者の前記表示入力装置に対する方向を判定するステップと、を有する方法である。

本発明に係る画面操作装置および画面操作方法ならびにこの画面操作装置に用いられる表示入力装置によれば、操作者の指示位置および操作者の接近方向を検出することができる。

本発明に係る画面操作装置および画面操作方法ならびにこの画面操作装置に用いられる表示入力装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る画面操作装置の一実施形態を示す概略的な全体構成図である。

画面操作装置１０は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３および表示入力装置２０を有する。

ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３内に記憶されたプログラムに従って、画面操作装置１０の処理動作を制御する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３内に記憶された画面操作制御プログラムおよびプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭ１２へロードし、画面操作制御プログラムに従って、表示入力装置２０に適当な画面を表示するとともに、この表示入力装置２０を介して操作者が行う指示位置の検出およびこの操作者の接近方向の検出を行うための処理を実行する。

ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１が実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。

ＲＯＭ１３は、画面操作装置１０の起動プログラム、画面操作制御プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。

なお、ＲＯＭ１３は、磁気的もしくは光学的記憶媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵ１１により読み取り可能な記憶媒体を含んだ構成を有し、ＲＯＭ１３内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

表示入力装置２０は、ＣＰＵ１１により制御され、画面表示を行うとともに、操作者の指や専用のペンなどの接近または接触を検知する。

図２は、表示入力装置２０の構成例を示す断面斜視図である。なお、図２において、紙面左から右をｘ軸正の向きとする。

表示入力装置２０は、表示装置２１、第１検出手段２２、第２検出手段２３および筐体３０を有する。

表示装置２１は、液晶などの表示装置であり、ＣＰＵ１１により制御され、適当な画面を操作者に提示する。この表示装置２１は、方向によって見える映像が異なる表示を行うものであってもよい。たとえば左方向と右方向で見える映像が異なる表示（以下、デュアル表示という）を行う表示装置であれば、車載用ナビゲーション装置などに用いることにより、図３に示すように、表示入力装置２０に向かって右の位置（以下、運転席という）からは地図、表示入力装置２０に向かって左の位置（以下、助手席という）からはテレビ画面を見ることができる。

以下、本実施形態では、表示装置２１を左右のデュアル表示が可能な表示装置として説明する。

第１検出手段２２は、一般的なタッチパネルで構成され、表示装置２１の表面を覆うように設けられる。たとえば、操作者が操作を指で行う場合は、抵抗膜方式、超音波表面弾性波方式または静電容量方式などのタッチパネルを用いることができる。また、操作者が磁場を発生できる専用のペンを用いる場合は、電磁誘導方式のタッチパネルを用いることができる。

第１検出手段２２は、操作者の指示位置の情報をＣＰＵ１１に与える。たとえば、図３に示すデュアル表示画面において、助手席にいる操作者（映画表示が見えている）が表示装置２１に表示された画面上の映画ボタン１を押下する操作を意図した場合、操作者は映画ボタン１に接触しようとして第１検出手段２２の映画ボタン１相当部に接触する。第１検出手段２２は、この接触により得た情報、たとえば電圧検知方式の抵抗膜式タッチパネルでは接触により生じた電圧の値を、操作者の指示位置の情報として取得し、ＣＰＵ１１に与える。

第２検出手段２３は、赤外線遮光方式などの一般的な光学式タッチパネルで構成され、第１検出手段２２近傍の操作者側に、好ましくは第１検出手段２２から０．１ｍｍ〜５０ｍｍ操作者側の位置に設けられる。この第２検出手段２３は、ｘ軸位置検出手段２３ａとｙ軸位置検出手段２３ｂを備える。操作者は、第１検出手段２２に接触する際には、必ず第２検出手段２３の光をさえぎることになる。第２検出手段２３は、このさえぎられた光の設置位置の情報を、操作者の接近位置の情報として取得し、ＣＰＵ１１に与える。

ｘ軸位置検出手段２３ａは、ＬＥＤなどの発光部とフォトダイオードなどの受光部を備え、第１検出手段２２の表面周囲のｘ軸方向に平行な二枚の壁（図２において筐体３０の長辺の壁）に設けられる。ｙ軸位置検出手段２３ｂは、ＬＥＤなどの発光部とフォトダイオードなどの受光部を備え、第１検出手段２２の表面周囲のｙ軸方向に平行な二枚の壁（図２において筐体３０の短辺の壁）に設けられる。このｘ軸位置検出手段２３ａおよびｙ軸位置検出手段２３ｂは、表示画面２１に平行な平面と筐体３０の交線上に並べ設けられる。

発光部と受光部は、発光部の出射光を受けることができるように向かい合うもう一方の壁に受光部を設ければよく、たとえば一方の壁に発光部を並べてもう一方の壁に受光部を並べて向かい合わせてもよいし、それぞれの壁に発光部と受光部を交互に並べて向かい合わせてもよい。

また、図４に示すように、第１検出手段２２を光学式タッチパネルで構成してもよい。

図５は、ＣＰＵ１１による機能実現手段の構成例を示す概略的なブロック図である。

ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に記憶された画面操作制御プログラムによって、少なくとも指示判定手段１１ａ、指示位置検出手段１１ｂ、接近方向判定手段１１ｃ、右方向表示制御手段１１ｄおよび左方向表示制御手段１１ｅとして機能する。この各手段は、ＲＡＭ１２の所要のワークエリアを、データの一時的な格納場所として利用する。なお、この各手段は、ＣＰＵを用いずに、ハードウエアロジックによって構成してもよい。

指示判定手段１１ａは、第１検出手段２２が操作者の指示位置の情報を取得したかどうかを判定する機能を有する。

指示位置検出手段１１ｂは、第１検出手段２２から操作者の指示位置の情報を受け、この情報から操作者の指示位置の座標（ｘ１、ｙ１）を算出する機能を有する。また、指示位置検出手段１１ｂは、第２検出手段２３から操作者の接近位置の情報を受け、この情報から操作者の接近位置の座標（ｘ２、ｙ２）を算出する機能を有する。

接近方向判定手段１１ｃは、操作者が表示入力装置２０に向かっていずれの方向にいるかを判定する機能を有する。たとえば左右のいずれかを判定する場合、接近方向判定手段１１ｃは、ｘ１とｘ２の値を比較し、ｘ１＜ｘ２であれば右方向からの操作であると判定する。また、誤動作やいたずらなどの弊害を防止するため、ｘ１とｘ２の差の絶対値が所定の値、たとえば１ｍｍ以下である場合には、操作者の入力を無効であると判定する機能を有する。

右方向表示制御手段１１ｄは、表示入力装置２０に向かって右から見ることのできる表示（以下、右方向表示という）を行う機能を有する。また、右方向表示制御手段１１ｄは、右方向表示に対して操作者が行う指示を受け、この指示に応じた処理を行う。

左方向表示制御手段１１ｅは、表示入力装置２０に向かって左から見ることのできる表示（以下、左方向表示という）を行う機能を有する。また、左方向表示制御手段１１ｅは、左方向表示に対して操作者が行う指示を受け、この指示に応じた処理を行う。

次に、画面操作装置１０の作用について説明する。

図６は、図１に示す画面操作装置１０により、表示入力装置２０を介して操作者が行う指示の位置の検出およびこの操作者の接近方向の検出を行う際の手順を示すフローチャートである。図６において、Ｓに数字を付した符号は、フローチャートの各ステップを示す。

図６に示すフローチャートは、右方向表示制御手段１１ｄおよび左方向表示制御手段１１ｅにより、表示装置２１に適切な表示が行われて開始となり、ステップＳ１の処理へと移行する。

まず、ステップＳ１において、指示判定手段１１ａは、第１検出手段２２を監視し、第１検出手段２２が操作者の指示位置の情報を取得したかどうかを判定する。第１検出手段２２が操作者の指示位置の情報を取得した場合はステップＳ２に進む。一方、取得していない場合には引き続き第１検出手段２２の監視を続ける。

次に、ステップＳ２において、指示位置検出手段１１ｂは、第１検出手段２２から操作者の指示位置の情報を受け、この情報から操作者の指示位置の座標（ｘ１、ｙ１）を算出する。また、指示位置検出手段１１ｂは、第２検出手段２３から操作者の接近位置の情報を受け、この情報から操作者の接近位置の座標（ｘ２、ｙ２）を算出する。

次に、ステップＳ３において、接近方向判定手段１１ｃは、ｘ１とｘ２の差の絶対値があらかじめ設定した所定の値以上であるかどうかを判定する。たとえば所定の値が１ｍｍの場合は、ｘ１とｘ２の差の絶対値が１ｍｍ以上であるかどうかを判定する。１ｍｍ以上の場合は、ステップＳ４に進む。一方、１ｍｍ未満の場合には、ステップＳ１に戻る。

次に、ステップＳ４において、接近方向判定手段１１ｃは、ｘ１とｘ２の値を比較することにより、操作者が表示入力装置２０に向かって左右いずれの方向にいるかを判定する。ｘ１＜ｘ２であれば右方向からの操作であると判定しステップＳ５に進む。一方、ｘ１＞ｘ２であれば左方向からの操作であると判定しステップＳ６に進む。

次に、ステップＳ５において、右方向表示制御手段１１ｄは、指示位置検出手段１１ｂから右方向にいる操作者が行った指示位置の座標（ｘ１、ｙ１）を受け、この指示に応じた処理を行う。たとえば、図３において、（ｘ１、ｙ１）が映画ボタン１および地図ボタン１の重なった部分の座標だった場合には、右方向表示制御手段１１ｄは、この指示が右方向にいる操作者からの指示であるため、地図ボタン１が押下されたと判断し、この地図ボタン１の押下に割り当てられた処理を行う。

他方、ステップＳ６において、左方向表示制御手段１１ｅは、指示位置検出手段１１ｂから左方向にいる操作者が行った指示位置の座標（ｘ１、ｙ１）を受け、この指示に応じた処理を行う。たとえば、図３において、（ｘ１、ｙ１）が映画ボタン１および地図ボタン１の重なった部分の座標だった場合には、左方向表示制御手段１１ｅは、この指示が左方向にいる操作者からの指示であるため、映画ボタン１が押下されたと判断し、この映画ボタン１の押下に割り当てられた処理を行う。

以上の手順により、表示入力装置２０を介して操作者が行う指示の位置の検出およびこの操作者の接近方向の検出を行うことができる。

図１に示した画面操作装置１０は、表示装置２１の画面からの検出高さの異なる２系統の検出手段を備えた表示入力装置を有する。このため、表示装置２１直近の位置（第１検出手段２２の位置）での操作者の指または専用のペンなどの座標のみならず、この位置から操作者に近づいた位置（第２検出手段２３の位置）での操作者の指または専用のペンなどの座標をも得ることができる。したがって、この両座標の差から、入力操作を行った操作者が表示装置２１に向かってどの方向にいるのかを容易に知ることができる。

また、この画面操作装置１０は、表示装置２１の画面からの検出高さの異なる２系統の検出手段から得られる座標の比較のみから操作者の方向を判定する。このため、上下左右のどの方向に対しても適用が可能である。したがって、さまざまな場面での応用が期待でき、その工業的価値は大きい。

たとえば、デュアル表示を行わない表示装置では、全方向に同一の画面を表示する。このような表示装置を用いてこの画面操作装置１０を構成すれば、特定の方向からの入力操作のみを禁止することなどが可能である。このため、この画面操作装置１０をたとえば車載用ナビゲーション装置などに用いれば、助手席からの操作を許容しつつ、運転席からの操作は禁止することが容易に可能である。

また、たとえばタブレットパーソナルコンピュータなどの携帯型電子機器や対戦型のゲーム機などにこの画面操作装置１０を用いれば、４人の人間が表示装置の上下左右の各方向から、各方向に割り当てられた操作を行うことなどが容易に可能となる。

なお、本実施形態においては、検出手段が二つの場合について説明したが、表示装置２１からの距離の異なる検出手段をさらに一つ以上設けてもよい。この場合、操作者の方向の判定をより確実に行うことができる。

また、本実施形態においては、第１検出手段２２の指示位置の情報と第２検出手段２３の接近位置の情報を同時に取得しているが、図６のステップＳ１の前に、第２検出手段２３が接近位置の情報を取得した時点でこの情報を指示位置検出手段１１ｂに与え、座標（ｘ２、ｙ２）をＲＡＭ１２などに記憶させておいてもよい。この場合、図６のステップＳ１で第１検出手段２２が指示位置の情報を取得できなかった場合は、再び第２検出手段２３が接近位置の情報を取得してＲＡＭ１２などに記憶している情報を上書きし、これを第１検出手段２２が指示位置の情報を取得するまで繰り返せば、表示装置２１に対する操作者の方向を判定することができる。

本発明に係る画面操作装置の一実施形態を示す概略的な全体構成図。 図１に示す表示入力装置の構成例を示す断面斜視図。 図２に示す表示装置によるデュアル表示の表示画面例を示す説明図。 図２に示す第１検出手段を光学式タッチパネルで構成した表示入力装置の構成例を示す断面斜視図。 図１に示すＣＰＵによる機能実現手段の構成例を示す概略的なブロック図。 図１に示す画面操作装置により、表示入力装置を介して操作者が行う指示の位置の検出およびこの操作者の接近方向の検出を行う際の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０ 画面操作装置
１１ ＣＰＵ
１１ａ 指示判定手段
１１ｂ 指示位置検出手段
１１ｃ 接近方向判定手段
１１ｄ 右方向表示制御手段
１１ｅ 左方向表示制御手段
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
２０ 表示入力装置
２１ 表示装置
２２ 第１検出手段
２３ 第２検出手段
２３ａ ｘ軸位置検出手段
２３ｂ ｙ軸位置検出手段
３０ 筐体

Claims (4)

1. 表示画面を有する表示装置と、
   前記表示画面上の任意の位置に対する操作者の指または専用のペンなどによる指示位置の情報を検出する前記表示画面近傍に設けられた第１検出手段と、
   この第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標の情報を検出する第２検出手段と、
   を有する表示入力装置。
2. 前記第２検出手段は複数の検出手段により構成され、
   この複数の検出手段は、前記第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な各検出手段に対応する平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標の情報をそれぞれ検出するものである請求項１記載の表示入力装置。
3. 表示画面を有する表示装置と、前記表示画面上の任意の位置に対する操作者の指または専用のペンなどによる指示位置の情報を検出する前記表示画面近傍に設けられた第１検出手段と、この第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標の情報を検出する第２検出手段とを有する表示入力装置と、
   前記第１検出手段から前記操作者の指示位置の情報を受けこの情報から前記操作者の指示位置の座標を算出する機能と、前記第２検出手段から前記第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標の情報を受けこの情報から前記第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標を算出する機能と、を有する指示位置検出手段と、
   前記指示位置の座標および前記第１検出手段より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標にもとづき、前記前記操作者の前記表示入力装置に対する方向を判定する接近方向判定手段と、
   を有する画面操作装置。
4. 表示画面上の任意の位置に対する操作者の指または専用のペンなどによる指示位置の座標およびこの指示位置より前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標を算出するステップと、
   前記指示位置の座標と前記操作者に近い表示画面に平行な平面上における前記操作者の指または専用のペンなどの座標とを比較することにより前記操作者の前記表示入力装置に対する方向を判定するステップと、
   を有する画面操作方法。

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