JP7335487B2 - 入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、物体による操作画面に対する特定の非接触操作を受け付けるための入力装置に関する。
衛生管理が厳しい食品加工分野及び医療分野等において、ユーザの手指が直接接触するタッチパネルディスプレイを用いることは、当該タッチパネルディスプレイが病原体の感染源となるおそれがあるため好ましくない。そのため、上述した各分野では、ユーザの手指による操作画面に対する特定の非接触操作を受け付けるための入力装置を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
従来の入力装置は、空中の表示領域に操作画面を示す空中像（実像）を結像させ、この空中像に対向する検出領域におけるユーザの手指の動作を検出することにより、操作画面に対する特定の非接触操作が行われたと判定する。
特開２０１４－６７０７１号公報
しかしながら、上述した従来の入力装置では、例えばユーザが操作画面上の特定のボタンを選択しようとする際に、別のボタンを誤って選択してしまうなど、誤操作が発生するおそれがある。
本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、その目的は、操作性を高めることができる入力装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る入力装置は、物体による操作画面に対する特定の非接触操作を受け付けるための入力装置であって、表示面上に前記操作画面を表示させる表示制御部と、前記表示面に対して略垂直な方向に並んで形成された空中の複数のセンシング層の各々における前記物体の位置を検出する検出部と、を備え、前記表示制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記複数のセンシング層のうち特定のセンシング層を通過した際に、前記操作画面の一部である第１の部分操作画面であって、前記特定のセンシング層における前記物体の位置に対応する前記操作画面上の位置を含む第１の部分操作画面を決定し、決定した前記第１の部分操作画面を前記表示面上に拡大表示させる。
本態様によれば、表示制御部は、物体が通過した特定のセンシング層における物体の位置に対応する操作画面上の位置を含む第１の部分操作画面を、表示面上に拡大表示させる。これにより、ユーザは、拡大表示された第１の部分操作画面を目視で確認しながら、例えば第１の部分操作画面上の狙った位置に対して非接触のシングルタッチジェスチャ等の特定の非接触操作を確実に行うことができる。その結果、入力装置の操作性を高めることができる。
例えば、本発明の一態様に係る入力装置において、前記複数のセンシング層は、前記表示面から最も離れた位置に形成された第１のセンシング層を含み、前記表示制御部は、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第１のセンシング層を通過した際に、前記操作画面上にカーソルを表示させるように構成してもよい。
本態様によれば、表示制御部は、物体が表示面に近付く方向に第１のセンシング層を通過した際に操作画面上にカーソルを表示させるので、物体が第１のセンシング層を通過したことをユーザに容易に認識させることができる。
例えば、本発明の一態様に係る入力装置において、前記複数のセンシング層は、さらに、前記表示面と前記第１のセンシング層との間に形成された第２のセンシング層を含み、前記表示制御部は、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第１のセンシング層を通過した際に、前記第１の部分操作画面を前記表示面上に拡大表示させ、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第２のセンシング層を通過した際に、拡大表示された前記第１の部分操作画面の一部である第２の部分操作画面であって、前記第２のセンシング層における前記物体の位置に対応する前記第１の部分操作画面上の位置を含む第２の部分操作画面を決定し、決定した前記第２の部分操作画面を前記表示面上に拡大表示させるように構成してもよい。
本態様によれば、操作画面の一部を表示面上に段階的に拡大表示させるので、ユーザは、第１の部分操作画面の一部がさらに拡大表示された第２の部分操作画面を目視で確認しながら、例えば第２の部分操作画面上の狙った位置に対して非接触のシングルタッチジェスチャ等の特定の非接触操作をより確実に行うことができる。その結果、入力装置の操作性をより高めることができる。
例えば、本発明の一態様に係る入力装置において、前記入力装置は、さらに、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第２のセンシング層を通過した際に、前記特定の非接触操作が行われたと判定する判定部を備えるように構成してもよい。
本態様によれば、物体が表示面に近付く方向に第２のセンシング層を通過した際に、第２の部分操作画面を表示面上に拡大表示させるとともに、特定の非接触操作が行われたと判定することができる。
例えば、本発明の一態様に係る入力装置において、前記複数のセンシング層は、さらに、前記表示面と前記第１のセンシング層との間に形成された第２のセンシング層と、前記表示面と前記第２のセンシング層との間に形成された第３のセンシング層と、を含み、前記表示制御部は、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第２のセンシング層を通過した際に、前記第１の部分操作画面を前記表示面上に拡大表示させ、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第３のセンシング層を通過した際に、拡大表示された前記第１の部分操作画面の一部である第２の部分操作画面であって、前記第３のセンシング層における前記物体の位置に対応する前記第１の部分操作画面上の位置を含む第２の部分操作画面を決定し、決定した前記第２の部分操作画面を前記表示面上に拡大表示させるように構成してもよい。
本態様によれば、操作画面の一部を表示面上に段階的に拡大表示させるので、ユーザは、第１の部分操作画面の一部がさらに拡大表示された第２の部分操作画面を目視で確認しながら、例えば第２の部分操作画面上の狙った位置に対して非接触のシングルタッチジェスチャ等の特定の非接触操作をより確実に行うことができる。その結果、入力装置の操作性をより高めることができる。
例えば、本発明の一態様に係る入力装置において、前記入力装置は、さらに、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第３のセンシング層を通過した際に、前記特定の非接触操作が行われたと判定する判定部を備えるように構成してもよい。
本態様によれば、物体が表示面に近付く方向に第３のセンシング層を通過した際に、第２の部分操作画面を表示面上に拡大表示させるとともに、特定の非接触操作が行われたと判定することができる。
例えば、本発明の一態様に係る入力装置において、前記表示制御部は、前記第２の部分操作画面が前記表示面上に拡大表示された場合において、前記物体が前記表示面から離れる方向に前記第１のセンシング層を通過した際に、前記表示面における表示を拡大表示された前記第２の部分操作画面から元の前記操作画面に戻すように構成してもよい。
本態様によれば、物体が表示面から離れる方向に第１のセンシング層を通過した際に、表示面における表示が元の操作画面に戻るので、ユーザは、例えば特定の非接触操作を行った後に、他の特定の非接触操作を試みることができる。
例えば、本発明の一態様に係る入力装置において、前記表示制御部は、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記特定のセンシング層に隣り合うセンシング層から前記特定のセンシング層まで移動する際の移動時間に基づいて、前記第１の部分操作画面の拡大倍率を決定するように構成してもよい。
本態様によれば、ユーザは、物体の移動時間を適宜調節することにより、第１の部分操作画面の拡大倍率を変更することができる。
例えば、本発明の一態様に係る入力装置において、前記表示制御部は、前記特定のセンシング層における前記物体の大きさに基づいて、前記第１の部分操作画面の拡大倍率を決定するように構成してもよい。
本態様によれば、ユーザは、特定のセンシング層における物体の大きさを適宜調節することにより、第１の部分操作画面の拡大倍率を変更することができる。
なお、本発明は、入力装置に含まれる特徴的な処理部としてコンピュータを機能させるためのプログラム又は空中像表示方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。そして、そのようなプログラムを、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。
本発明の一態様に係る入力装置によれば、操作性を高めることができる。
実施の形態１に係る入力装置を示す平面図である。 実施の形態１に係る入力装置を示す側面図である。 実施の形態１に係る入力装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る入力装置の動作の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１に係る入力装置において、物体が第１のセンシング層を通過した状態を説明するための図である。 実施の形態１に係る入力装置において、物体が第２のセンシング層を通過した状態を説明するための図である。 実施の形態２に係る入力装置を示す側面図である。 実施の形態２に係る入力装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２に係る入力装置の動作の流れを示すフローチャートである。 実施の形態２に係る入力装置において、物体が第２のセンシング層を通過した状態を説明するための図である。 実施の形態２に係る入力装置において、物体が第３のセンシング層を通過した状態を説明するための図である。 実施の形態３に係る入力装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る入力装置の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
（実施の形態１）
［１－１．入力装置の構成］
まず、図１～図３を参照しながら、実施の形態１に係る入力装置２の構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る入力装置２を示す平面図である。図２は、実施の形態１に係る入力装置２を示す側面図である。図３は、実施の形態１に係る入力装置２の構成を示すブロック図である。
図１及び図２に示すように、入力装置２は、表示部４と、第１の検出部６（検出部の一例）と、第２の検出部８（検出部の一例）とを備えている。入力装置２は、例えば食品加工分野又は医療分野等で用いられる機器（図示せず）を、物体１０（例えばユーザの手指）により非接触で操作するためのインターフェースとして適用される。
表示部４は、例えば液晶表示パネルである。表示部４は、操作画面１２を表示するための表示面１４を有している。操作画面１２は、例えば機器の操作メニュー画面等である。図１に示す例では、操作画面１２上には、機器を操作するための複数のボタン１６，１８が表示されている。
第１の検出部６は、表示部４の表示面１４に対向して形成された空中の第１のセンシング層２０における物体１０の位置を検出する。なお、第１のセンシング層２０は、表示部４の表示面１４に略平行な空中の位置に形成された、仮想的な平面（ＸＹ平面）である。第１の検出部６は、例えばスキャンセンサで構成されており、図１に示すように、表示部４の角部に対向して配置されている。図２に示すように、第１の検出部６は、第１の発光部２２と、第１の受光部２４とを有している。第１の発光部２２は、赤外線レーザを、第１のセンシング層２０において２次元的に走査する。第１の受光部２４は、第１のセンシング層２０を通過した物体１０で反射した光を受光し、検出する。
第２の検出部８は、表示部４の表示面１４と第１のセンシング層２０との間に形成された空中の第２のセンシング層２６における物体１０の位置を検出する。なお、第２のセンシング層２６は、表示部４の表示面１４に略平行な空中の位置に形成された、仮想的な平面（ＸＹ平面）である。すなわち、第１のセンシング層２０及び第２のセンシング層２６は、表示面１４に対して略垂直な方向（Ｚ軸方向）に並んで形成されている。第２の検出部８は、例えばスキャンセンサで構成されており、図１に示すように、表示部４の角部に対向して配置されている。図２に示すように、第２の検出部８は、第２の発光部２８と、第２の受光部３０とを有している。第２の発光部２８は、赤外線レーザを、第２のセンシング層２６において２次元的に走査する。第２の受光部３０は、第２のセンシング層２６を通過した物体１０で反射した光を受光し、検出する。
なお、図２に示すように、第２のセンシング層２６と表示部４の表示面１４との間の距離Ｄは、物体１０が第２のセンシング層２６を通過した際に表示部４の表示面１４に直接接触しない程度の大きさ（例えば１ｃｍ～数ｃｍ程度）である。
図３に示すように、入力装置２は、さらに、演算処理部３２を備えている。演算処理部３２は、検出処理部３４と、判定部３６と、動作処理部３８と、表示制御部４０とを有している。
検出処理部３４は、第１の検出部６からの検出信号に基づいて、第１のセンシング層２０における物体１０の位置（２次元座標）を算出する。また、検出処理部３４は、第２の検出部８からの検出信号に基づいて、第２のセンシング層２６における物体１０の位置（２次元座標）を算出する。
判定部３６は、検出処理部３４の算出結果に基づいて、物体１０による操作画面１２に対する特定の非接触操作の有無を判定する。なお、特定の非接触操作は、例えばユーザの手指による操作画面１２に対する非接触のシングルタッチジェスチャ等である。シングルタッチジェスチャとは、ユーザの１本の手指（例えば人差し指）によるジェスチャであり、例えばタップ等のジェスチャである。
動作処理部３８は、検出処理部３４の算出結果及び判定部３６の判定結果に基づいて、特定の非接触操作に対応する処理を実行する。例えば、ユーザが操作画面１２上のボタン１６に対して非接触でシングルタッチジェスチャを行った際には、動作処理部３８は、ボタン１６を選択する処理等を実行する。
表示制御部４０は、検出処理部３４の算出結果に基づいて、表示部４の表示面１４における操作画面１２の表示を制御する。表示制御部４０による処理については後で詳述する。
［１－２．入力装置の動作］
次に、図４～図５Ｂを参照しながら、実施の形態１に係る入力装置２の動作について説明する。図４は、実施の形態１に係る入力装置２の動作の流れを示すフローチャートである。図５Ａは、実施の形態１に係る入力装置２において、物体１０が第１のセンシング層２０を通過した状態を説明するための図である。図５Ｂは、実施の形態１に係る入力装置２において、物体１０が第２のセンシング層２６を通過した状態を説明するための図である。
以下、ユーザが操作画面１２上のボタン１６に対して、非接触でシングルタッチジェスチャを行う場合における入力装置２の動作について説明する。
図４に示すように、まず、表示制御部４０は、表示部４の表示面１４に操作画面１２を表示させる（Ｓ１０１）。物体１０（１本の手指）が表示面１４に近付く方向（Ｚ軸のマイナス方向）に第１のセンシング層２０を通過せず、第１の検出部６が第１のセンシング層２０における物体１０を検出しない場合には（Ｓ１０２でＮＯ）、表示部４の表示面１４には操作画面１２が表示され続ける。
図５Ａの（ａ）に示すように、物体１０が表示面１４に近付く方向に第１のセンシング層２０を通過することにより、第１の検出部６が第１のセンシング層２０における物体１０を検出した場合には（Ｓ１０２でＹＥＳ）、表示制御部４０は、検出処理部３４の算出結果に基づいて、図５Ａの（ｂ）に示すように操作画面１２上にカーソル４２を表示させる（Ｓ１０３）。この時、カーソル４２は、第１のセンシング層２０における物体１０の位置に対応する操作画面１２上の位置に表示される。なお、操作画面１２上にカーソル４２を表示させると同時に、表示部４のスピーカ（図示せず）から音を出力させてもよい。
また、表示制御部４０は、操作画面１２を４分割した４つの第１の部分操作画面４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ（４４ａ～４４ｄ）の中から、カーソル４２の位置を含む第１の部分操作画面を決定する。第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄは、操作画面１２の一部であり、操作画面１２を２行２列に４分割する。図５Ａの（ｂ）に示す例では、カーソル４２は第１の部分操作画面４４ｃに位置しているため、表示制御部４０は、４つの第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの中から、カーソル４２の位置を含む第１の部分操作画面４４ｃを決定する。なお、第１の部分操作画面４４ｃには、複数のボタン１６，１８が配置されている。
表示制御部４０は、図５Ａの（ｃ）に示すように、決定した第１の部分操作画面４４ｃを表示部４の表示面１４上に拡大表示させる（Ｓ１０４）。この時、第１の部分操作画面４４ｃは、例えば表示部４の表示面１４上に全画面表示される。
この状態で、物体１０が第１のセンシング層２０に沿って（すなわち、ＸＹ平面内で）移動することにより、表示制御部４０は、検出処理部３４の算出結果に基づいて、カーソル４２を物体１０の動きに追従するように第１の部分操作画面４４ｃ上で移動させる（Ｓ１０５）。
物体１０が表示面１４に近付く方向に第２のセンシング層２６を通過せず、第２の検出部８が第２のセンシング層２６における物体１０を検出しない場合には（Ｓ１０６でＮＯ）、表示部４の表示面１４には第１の部分操作画面４４ｃが表示され続ける。
その後、図５Ｂの（ａ）及び（ｂ）に示すように、カーソル４２が第１の部分操作画面４４ｃ上のボタン１６に重畳した状態で、物体１０が表示面１４に近付く方向に第２のセンシング層２６を通過することにより、第２の検出部８が第２のセンシング層２６における物体１０を検出した場合には（Ｓ１０６でＹＥＳ）、表示制御部４０は、第１の部分操作画面４４ｃをさらに４分割した４つの第２の部分操作画面４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ（４６ａ～４６ｄ）の中から、カーソル４２の位置を含む第２の部分操作画面を決定する。第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄは、操作画面１２の一部であり、第１の部分操作画面４４ｃを２行２列に４分割する。図５Ｂの（ｂ）に示す例では、カーソル４２は第２の部分操作画面４６ｂに位置しているため、表示制御部４０は、４つの第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄの中から、カーソル４２の位置を含む第２の部分操作画面４６ｂを決定する。なお、第２の部分操作画面４６ｂには、ボタン１６が配置されている。
表示制御部４０は、図５Ｂの（ｃ）に示すように、決定した第２の部分操作画面４６ｂを表示部４の表示面１４上に拡大表示させる（Ｓ１０７）。この時、第２の部分操作画面４６ｂは、例えば表示部４の表示面１４上に全画面表示される。
判定部３６は、カーソル４２がボタン１６に重畳した状態で、物体１０が第２のセンシング層２６を通過した場合に、シングルタッチジェスチャが行われたと判定する（Ｓ１０８）。
なお、シングルタッチジェスチャが完了した際には、ユーザは、１本の手指を第１のセンシング層２０から引き抜く。このように物体１０が表示面１４から離れる方向（Ｚ軸のプラス方向）に第１のセンシング層２０を通過した際には、表示制御部４０は、表示面１４における表示を、拡大表示された第２の部分操作画面４６ｂから元の操作画面１２に戻す。
［１－３．効果］
上述したように、表示制御部４０は、４つの第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの中から、カーソル４２の位置を含む第１の部分操作画面４４ｃを表示部４の表示面１４上に拡大表示させる。これにより、ユーザは、拡大表示された第１の部分操作画面４４ｃを目視で確認しながら、第１の部分操作画面４４ｃ上の狙ったボタン１６に対して非接触のシングルタッチジェスチャ等の特定の非接触操作を容易に行うことができる。その結果、入力装置２の操作性を高めることができる。
（実施の形態２）
［２－１．入力装置の構成］
次に、図６及び図７を参照しながら、実施の形態２に係る入力装置２Ａの構成について説明する。図６は、実施の形態２に係る入力装置２Ａを示す側面図である。図７は、実施の形態２に係る入力装置２Ａの構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図６に示すように、実施の形態２に係る入力装置２Ａは、第１の検出部６及び第２の検出部８に加えて、第３の検出部４８（検出部の一例）を備えている。
第３の検出部４８は、表示部４の表示面１４と第２のセンシング層２６との間に形成された空中の第３のセンシング層５０における物体１０の位置を検出する。なお、第３のセンシング層５０は、表示部４の表示面１４に略平行な空中の位置に形成された、仮想的な平面（ＸＹ平面）である。第３の検出部４８は、第１の検出部６及び第２の検出部８と同様に、例えばスキャンセンサで構成されている。
また、図７に示すように、実施の形態２に係る入力装置２Ａでは、演算処理部３２Ａの検出処理部３４Ａ、判定部３６Ａ及び表示制御部４０Ａの各処理が上記実施の形態１と異なっている。
検出処理部３４Ａは、上記実施の形態１で説明した処理に加えて、第３の検出部４８からの検出信号に基づいて、第３のセンシング層５０における物体１０の位置（２次元座標）を算出する。
判定部３６Ａは、検出処理部３４Ａの算出結果に基づいて、物体１０による操作画面１２に対する特定の非接触操作の有無を判定する。
表示制御部４０Ａは、検出処理部３４Ａの算出結果に基づいて、表示部４の表示面１４における操作画面１２の表示を制御する。表示制御部４０Ａによる処理については後で詳述する。
［２－２．入力装置の動作］
次に、図８～図９Ｂを参照しながら、実施の形態２に係る入力装置２Ａの動作について説明する。図８は、実施の形態２に係る入力装置２Ａの動作の流れを示すフローチャートである。図９Ａは、実施の形態２に係る入力装置２Ａにおいて、物体１０が第２のセンシング層２６を通過した状態を説明するための図である。図９Ｂは、実施の形態２に係る入力装置２Ａにおいて、物体１０が第３のセンシング層５０を通過した状態を説明するための図である。
以下、ユーザが操作画面１２上のボタン１６に対して、非接触でシングルタッチジェスチャを行う場合における入力装置２Ａの動作について説明する。
図８に示すように、まず、表示制御部４０Ａは、表示部４の表示面１４に操作画面１２を表示させる（Ｓ２０１）。物体１０が表示面１４に近付く方向に第１のセンシング層２０を通過せず、第１の検出部６が第１のセンシング層２０における物体１０を検出しない場合には（Ｓ２０２でＮＯ）、表示部４の表示面１４には操作画面１２が表示され続ける。
物体１０が表示面１４に近付く方向に第１のセンシング層２０を通過することにより、第１の検出部６が第１のセンシング層２０における物体１０を検出した場合には（Ｓ２０２でＹＥＳ）、表示制御部４０Ａは、検出処理部３４Ａの算出結果に基づいて、操作画面１２上にカーソル４２を表示させる（Ｓ２０３）。
物体１０が表示面１４に近付く方向に第２のセンシング層２６を通過せず、第２の検出部８が第２のセンシング層２６における物体１０を検出しない場合には（Ｓ２０４でＮＯ）、表示部４の表示面１４には操作画面１２及びカーソル４２が表示され続ける。
図９Ａの（ａ）に示すように、物体１０が表示面１４に近付く方向に第２のセンシング層２６を通過することにより、第２の検出部８が第２のセンシング層２６における物体１０を検出した場合には（Ｓ２０４でＹＥＳ）、表示制御部４０Ａは、検出処理部３４Ａの算出結果に基づいて、操作画面１２を４分割した４つの第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの中から、カーソル４２の位置を含む第１の部分操作画面を決定する。図９Ａの（ｂ）に示す例では、カーソル４２は第１の部分操作画面４４ｃに位置しているため、表示制御部４０Ａは、４つの第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの中から、カーソル４２の位置を含む第１の部分操作画面４４ｃを決定する。表示制御部４０Ａは、図９Ａの（ｃ）に示すように、決定した第１の部分操作画面４４ｃを表示部４の表示面１４上に拡大表示させる（Ｓ２０５）。
この状態で、物体１０が第２のセンシング層２６に沿って（すなわち、ＸＹ平面内で）移動することにより、表示制御部４０Ａは、検出処理部３４Ａの算出結果に基づいて、カーソル４２を物体１０の動きに追従するように第１の部分操作画面４４ｃ上で移動させる（Ｓ２０６）。
物体１０が表示面１４に近付く方向に第３のセンシング層５０を通過せず、第３の検出部４８が第３のセンシング層５０における物体１０を検出しない場合には（Ｓ２０７でＮＯ）、表示部４の表示面１４には第１の部分操作画面４４ｃが表示され続ける。
その後、図９Ｂの（ａ）及び（ｂ）に示すように、カーソル４２が第１の部分操作画面４４ｃ上のボタン１６に重畳した状態で、物体１０が表示面１４に近付く方向に第３のセンシング層５０を通過することにより、第３の検出部４８が第３のセンシング層５０における物体１０を検出した場合には（Ｓ２０７でＹＥＳ）、表示制御部４０Ａは、第１の部分操作画面４４ｃをさらに４分割した４つの第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄの中から、カーソル４２の位置を含む第２の部分操作画面を決定する。図９Ｂの（ｂ）に示す例では、カーソル４２は第２の部分操作画面４６ｂに位置しているため、表示制御部４０Ａは、４つの第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄの中から、カーソル４２の位置を含む第２の部分操作画面４６ｂを決定する。表示制御部４０Ａは、図９Ｂの（ｃ）に示すように、決定した第３の部分操作画面４６ｂを表示部４の表示面１４上に拡大表示させる（Ｓ２０８）。
判定部３６Ａは、カーソル４２がボタン１６に重畳した状態で、物体１０が第３のセンシング層５０を通過した場合に、シングルタッチジェスチャが行われたと判定する（Ｓ２０９）。
［２－３．効果］
本実施の形態では、上記実施の形態１と同様に、入力装置２Ａの操作性を高めることができる。
（実施の形態３）
［３－１．入力装置の構成］
次に、図１０を参照しながら、実施の形態３に係る入力装置２Ｂの構成について説明する。図１０は、実施の形態３に係る入力装置２Ｂの構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、上記実施の形態２と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１０に示すように、実施の形態３に係る入力装置２Ｂでは、演算処理部３２Ｂの検出処理部３４Ｂ及び表示制御部４０Ｂの各処理が上記実施の形態２と異なっている。
検出処理部３４Ｂは、第１の検出部６及び第２の検出部８からの各検出信号に基づいて、物体１０（図６参照）が第１のセンシング層２０（図６参照）から第２のセンシング層２６（図６参照）まで移動する際の第１の移動時間を算出する。また、検出処理部３４Ｂは、第２の検出部８及び第３の検出部４８からの各検出信号に基づいて、物体１０が第２のセンシング層２６から第３のセンシング層５０（図６参照）まで移動する際の第２の移動時間を算出する。
表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された第１の移動時間に基づいて、第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの拡大倍率を決定する。ここで、表示制御部４０Ｂは、第１の移動時間が増大するに従って、第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの拡大倍率が減少するように決定する。例えばユーザが手指を素早く移動させた場合には、表示制御部４０Ｂは拡大倍率を「４倍」に決定し、ユーザが手指をゆっくりと移動させた場合には、表示制御部４０Ｂは拡大倍率を「１．５倍」に決定する。
また、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された第２の移動時間に基づいて、第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄの拡大倍率を決定する。上述と同様に、表示制御部４０Ｂは、第２の移動時間が増大するに従って、第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄの拡大倍率が減少するように決定する。
［３－２．入力装置の動作］
次に、図１１を参照しながら、実施の形態３に係る入力装置２Ｂの動作について説明する。図１１は、実施の形態３に係る入力装置２Ｂの動作の流れを示すフローチャートである。なお、図１１のフローチャートにおいて、図８のフローチャートと同一の処理には同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。
図１１に示すように、上記実施の形態２と同様に、ステップＳ２０１～Ｓ２０４が実行される。ステップＳ２０４において、物体１０が表示面１４（図６参照）に近付く方向に第２のセンシング層２６を通過することにより、第２の検出部８が第２のセンシング層２６における物体１０を検出した場合には（Ｓ２０４でＹＥＳ）、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された第１の移動時間に基づいて、カーソル４２の位置を含む第１の部分操作画面（第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄのいずれか）の拡大倍率を決定する（Ｓ３０１）。これにより、表示制御部４０Ｂは、決定した拡大倍率で、カーソル４２の位置を含む第１の部分操作画面を表示部４の表示面１４上に拡大表示させる（Ｓ２０５）。
その後、上記実施の形態２と同様に、ステップＳ２０６及びＳ２０７が実行される。ステップＳ２０７において、物体１０が表示面１４に近付く方向に第３のセンシング層５０を通過することにより、第３の検出部４８が第３のセンシング層５０における物体１０を検出した場合には（Ｓ２０７でＹＥＳ）、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された第２の移動時間に基づいて、カーソル４２の位置を含む第２の部分操作画面（第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄのいずれか）の拡大倍率を決定する（Ｓ３０２）。これにより、表示制御部４０Ｂは、決定した拡大倍率で、カーソル４２の位置を含む第２の部分操作画面を表示部４の表示面１４上に拡大表示させる（Ｓ２０８）。その後、上記実施の形態２と同様に、ステップＳ２０９が実行される。
［３－３．効果］
上述したように、物体１０の第１の移動時間及び第２の移動時間を適宜調節することにより、第１の部分操作画面及び第２の部分操作画面の各拡大倍率をそれぞれ変更することができ、入力装置２Ｂの操作性をより高めることができる。
［３－４．変形例］
本実施の形態では、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された第１の移動時間に基づいて、第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの拡大倍率を決定したが、これに限定されない。例えば、検出処理部３４Ｂは、第２の検出部８からの検出信号に基づいて、第２のセンシング層２６における物体１０の大きさ（例えば手指の本数）を算出してもよい。この場合、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された物体１０の大きさに基づいて、第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの拡大倍率を決定してもよい。ここで、表示制御部４０Ｂは、物体１０の大きさが増大するに従って、第１の部分操作画面４４ａ～４４ｄの拡大倍率が増大するように決定する。例えば１本の手指が第２のセンシング層２６を通過した場合には、表示制御部４０Ｂは拡大倍率を「１．５倍」に決定し、３本の手指が第２のセンシング層２６を通過した場合には、表示制御部４０Ｂは拡大倍率を「４倍」に決定する。
同様に、本実施の形態では、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された第２の移動時間に基づいて、第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄの拡大倍率を決定したが、これに限定されない。例えば、検出処理部３４Ｂは、第３の検出部４８からの検出信号に基づいて、第３のセンシング層５０における物体１０の大きさを算出してもよい。この場合、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された物体１０の大きさに基づいて、第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄの拡大倍率を決定してもよい。ここで、表示制御部４０Ｂは、物体１０の大きさが増大するに従って、第２の部分操作画面４６ａ～４６ｄの拡大倍率が増大するように決定する。
また、本実施の形態では、物体１０が表示面１４に近付く方向に第２のセンシング層２６を通過した場合に、カーソル４２の位置を含む第１の部分操作画面を表示部４の表示面１４上に拡大表示させたが、これに限定されない。物体１０が表示面１４から離れる方向に第２のセンシング層２６を通過した場合に、拡大表示された第１の部分操作画面を表示部４の表示面１４上に縮小表示させてもよい。この時、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された第３の移動時間（物体１０が第２のセンシング層２６から第１のセンシング層２０まで移動する際の移動時間）に基づいて、第１の部分操作画面の縮小倍率を決定する。ここで、表示制御部４０Ｂは、第３の移動時間が増大するに従って、第１の部分操作画面の縮小倍率が減少するように決定する。
同様に、物体１０が表示面１４から離れる方向に第３のセンシング層５０を通過した場合に、拡大表示された第２の部分操作画面を表示部４の表示面１４上に縮小表示させてもよい。この時、表示制御部４０Ｂは、検出処理部３４Ｂにより算出された第４の移動時間（物体１０が第３のセンシング層５０から第２のセンシング層２６まで移動する際の移動時間）に基づいて、第２の部分操作画面の縮小倍率を決定する。ここで、表示制御部４０Ｂは、第４の移動時間が増大するに従って、第２の部分操作画面の縮小倍率が減少するように決定する。
（他の変形例等）
以上、本発明の実施の形態１～３に係る入力装置について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施の形態をそれぞれ組み合わせてもよい。
上記各実施の形態では、液晶表示パネルで構成された表示部４の表示面１４上に操作画面１２を表示させたが、これに限定されない。操作画面は、例えば空中の表示領域である表示面に結像された空中像（実像）であってもよく、あるいは、プロジェクタによりスクリーン上の表示面に投影された投影画像であってもよい。
また、上記実施の形態１では、第１の検出部６及び第２の検出部８を別体に構成したが、これに限定されず、これらを一体に構成してもよい。すなわち、１つの検出部で第１の検出部６及び第２の検出部８の各機能を実現してもよい。同様に、上記実施の形態２及び３では、第１の検出部６、第２の検出部８及び第３の検出部４８を別体に構成したが、これに限定されず、これらを一体に構成してもよい。
また、上記各実施の形態では、物体１０をユーザの手指としたが、これに限定されず、例えば指示棒等であってもよい。
また、上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクドライブ、ディスプレイユニット、キーボード及びマウス等から構成されるコンピュータシステムとして構成されてもよい。ＲＡＭ又はハードディスクドライブには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
さらに、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
さらにまた、上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なＩＣカード又は単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ＩＣカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等から構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカード又はモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムに従って動作することにより、ＩＣカード又はモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
また、本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、本発明は、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、上記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
さらに、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＢＤ、半導体メモリ等に記録したものとしてもよい。また、これらの非一時的な記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
また、本発明は、マイクロプロセッサ及びメモリを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。
また、上記プログラム又は上記デジタル信号を上記非一時的な記録媒体に記録して移送することにより、又は、上記プログラム又は上記デジタル信号を上記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
本発明の入力装置は、例えば機器を操作するためのインターフェース等として適用することができる。
２，２Ａ，２Ｂ 入力装置
４ 表示部
６ 第１の検出部
８ 第２の検出部
１０ 物体
１２ 操作画面
１４ 表示面
１６，１８ ボタン
２０ 第１のセンシング層
２２ 第１の発光部
２４ 第１の受光部
２６ 第２のセンシング層
２８ 第２の発光部
３０ 第２の受光部
３２，３２Ａ，３２Ｂ 演算処理部
３４，３４Ａ，３４Ｂ 検出処理部
３６，３６Ａ 判定部
３８ 動作処理部
４０，４０Ａ，４０Ｂ 表示制御部
４２ カーソル
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ 第１の部分操作画面
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ 第２の部分操作画面
４８ 第３の検出部
５０ 第３のセンシング層

Claims (5)

  1. 物体による操作画面に対する特定の非接触操作を受け付けるための入力装置であって、
    表示面上に前記操作画面を表示させる表示制御部と、
    前記表示面に対して略垂直な方向に並んで形成された空中の複数のセンシング層の各々における前記物体の位置を検出する検出部と、を備え、
    前記複数のセンシング層は、
    前記表示面から最も離れた位置に形成された第１のセンシング層と、
    前記表示面と前記第１のセンシング層との間に形成された第２のセンシング層と、を含み、
    前記表示制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、（ｉ）前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第１のセンシング層を通過した際に、前記操作画面上にカーソルを表示させ、且つ、前記操作画面の一部である第１の部分操作画面であって、前記第１のセンシング層における前記物体の位置に対応する前記操作画面上の位置を含む第１の部分操作画面を決定し、決定した前記第１の部分操作画面を前記表示面上に拡大表示させ、（ｉｉ）前記カーソルが前記第１の部分操作画面上のボタンに重畳した状態で、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第２のセンシング層を通過した際に、拡大表示された前記第１の部分操作画面の一部である第２の部分操作画面であって、前記第２のセンシング層における前記物体の位置に対応する前記第１の部分操作画面上の位置を含む第２の部分操作画面を決定し、決定した前記第２の部分操作画面を、前記カーソルが前記ボタンに重畳した状態を維持しながら前記表示面上に拡大表示させ、
    前記入力装置は、さらに、前記カーソルが前記ボタンに重畳した状態で、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第２のセンシング層を通過した際に、前記ボタンに対する前記特定の非接触操作が行われたと判定する判定部を備える
    入力装置。
  2. 物体による操作画面に対する特定の非接触操作を受け付けるための入力装置であって、
    表示面上に前記操作画面を表示させる表示制御部と、
    前記表示面に対して略垂直な方向に並んで形成された空中の複数のセンシング層の各々における前記物体の位置を検出する検出部と、を備え、
    前記複数のセンシング層は、
    前記表示面から最も離れた位置に形成された第１のセンシング層と、
    前記表示面と前記第１のセンシング層との間に形成された第２のセンシング層と、
    前記表示面と前記第２のセンシング層との間に形成された第３のセンシング層と、を含み、
    前記表示制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて、（ｉ）前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第１のセンシング層を通過した際に、前記操作画面上にカーソルを表示させ、（ｉｉ）前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第２のセンシング層を通過した際に、前記操作画面の一部である第１の部分操作画面であって、前記第１のセンシング層における前記物体の位置に対応する前記操作画面上の位置を含む第１の部分操作画面を決定し、決定した前記第１の部分操作画面を前記表示面上に拡大表示させ、（ｉｉｉ）前記カーソルが前記第１の部分操作画面上のボタンに重畳した状態で、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第３のセンシング層を通過した際に、拡大表示された前記第１の部分操作画面の一部である第２の部分操作画面であって、前記第３のセンシング層における前記物体の位置に対応する前記第１の部分操作画面上の位置を含む第２の部分操作画面を決定し、決定した前記第２の部分操作画面を、前記カーソルが前記ボタンに重畳した状態を維持しながら前記表示面上に拡大表示させ、
    前記入力装置は、さらに、前記カーソルが前記ボタンに重畳した状態で、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記第３のセンシング層を通過した際に、前記ボタンに対する前記特定の非接触操作が行われたと判定する判定部を備える
    入力装置。
  3. 前記表示制御部は、前記第２の部分操作画面が前記表示面上に拡大表示された場合において、前記物体が前記表示面から離れる方向に前記第１のセンシング層を通過した際に、前記表示面における表示を拡大表示された前記第２の部分操作画面から元の前記操作画面に戻す
    請求項１又は２に記載の入力装置。
  4. 前記表示制御部は、前記物体が前記表示面に近付く方向に前記特定のセンシング層に隣り合うセンシング層から前記特定のセンシング層まで移動する際の移動時間に基づいて、前記第１の部分操作画面の拡大倍率を決定する
    請求項１～３のいずれか１項に記載の入力装置。
  5. 前記表示制御部は、前記特定のセンシング層における前記物体の大きさに基づいて、前記第１の部分操作画面の拡大倍率を決定する
    請求項１～４のいずれか１項に記載の入力装置。
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