JPH113169A - タッチ操作情報出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外乱光或いは異物の存在による影響にもかか
わらず操作面へのタッチ操作を確実に検出できるように
する。 【解決手段】 タッチトレーサ１には入力パッド３への
タッチ位置を検出するためのＬＥＤ及びフォトトランジ
スタが縦方向及び横方向のそれぞれに並列光軸を形成す
るように配置されている。ここで、ＬＥＤとフォトトラ
ンジスタは光軸方向が隣接する光軸と反対方向となるよ
うに交互に配置されている。また、フォトトランジスタ
の前面は対向するＬＥＤとの間のみ光軸を形成するため
の孔部を除いて閉鎖されていると共に、その孔部は上下
に遮光フィルムにより分割されている。これにより、フ
ォトトランジスタは隣接するＬＥＤからの光干渉による
影響を受けることがないと共に、日光の入射による影響
を遮光フィルムにより防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、操作面に対するタ
ッチ範囲を光学的に検出してタッチ操作情報を出力する
タッチ操作情報出力装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、例えば車両
においては、タッチ操作機能付きのディスプレイ装置を
備えたものが供されている。この種のディスプレイ装置
の一例としては、表示画面に対するタッチ位置を光セン
サにより検出するように構成している。

【０００３】具体的には、表示画面の縦方向及び横方向
に対応して複数の並列光軸を形成するように投光素子と
受光素子とを配設し、表示画面を指でタッチすることに
より投光素子から受光素子に至る光軸が遮断されること
に基づいてタッチ範囲の中心位置を検出してその座標デ
ータを出力するように構成されている。

【０００４】従って、例えばエアコン用画面が表示され
ている場合には、そのエアコン用画面に表示されている
ボタン表示部をタッチ操作することにより車室内の空調
を任意に調整することができる。

【０００５】このようなタッチ操作機能付きのディスプ
レイ装置を用いることにより、エアコン、オーディオ、
或いはカーナビ等の車両用機器のスイッチを省略するこ
とができるので、インストルメントパネルをスッキリと
させることができる。

【０００６】しかしながら、上記構成の光学式のタッチ
操作機能付きのディスプレイ装置を車室内に設置した場
合には、照度の大きな日光が受光素子に入光することが
ある。このような場合、受光素子が指により遮光されて
いるにもかかわらず受光状態となってしまうことから、
受光素子の受光状態に基づくタッチ操作の検出が不確実
となってしまう虞がある。

【０００７】また、表示画面に例えばゴミが付着してい
た場合には、ゴミにより光軸が遮光されてしまうことが
あるので、このような場合も表示画面に対するタッチ操
作の検出が不確実となってしまう。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、操作面のタッチ操作を光学的に検出し
てそのタッチ操作情報を出力する構成において、外乱光
或いは異物の存在による影響にもかかわらず操作面への
タッチ操作を確実に検出することができるタッチ操作情
報出力装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、操作面上に縦
方向と横方向との夫々に複数の並列光軸からなる縦方向
光軸群及び横方向光軸群を形成するように複数の投光素
子及び受光素子を配設し、上記各光軸群の遮光状態に基
づいて上記操作面へのタッチ操作情報を出力するタッチ
操作情報出力装置において、前記受光素子の前面を遮光
するように設けられ当該受光素子に対向する投光素子と
の間のみに光軸を形成するための孔部を有した遮光部材
を設け、この遮光部材の孔部内に前記操作面に沿うよう
に設けられ当該孔部内を分割する無光沢の遮光スリット
部材を設けたものである（請求項１）。

【００１０】このような構成によれば、操作面にタッチ
されると、縦方向光軸群及び横方向光軸群において操作
面にタッチされた部位に対応する光軸が遮光状態となる
ので、その座標データを出力することにより、外部機器
においては操作面へのタッチ位置を確認することができ
る。

【００１１】ここで、光軸を形成するための受光素子の
前面には遮光部材が設けられ、その遮光部材に対向する
投光素子との間のみに光軸を形成するための孔部が形成
されているので、隣接した光軸から受光素子に入射する
干渉光による影響を防止することができる。

【００１２】また、遮光部材の孔部に日光が入射するに
しても、孔部には操作面に沿って孔部内を分割する遮光
スリット部材が設けられており、孔部に入射した日光は
遮光スリット部材で吸収されてしまうので、孔部に入射
した日光が孔部内で反射して受光素子に到達してしまう
ことを防止することができる。

【００１３】上記構成において、前記遮光部材の孔部の
内底面に光軸に沿って凹部を形成するようにしてもよい
（請求項２）。このような構成によれば、孔部に入射し
た日光が孔部の内底面に到達するにしても、内底面には
光軸に沿って凹部が形成されているので、日光は凹部で
反射することにより遮光スリット部材で吸収されるよう
になるので、孔部に入射した日光が受光素子に入射して
しまうことを確実に防止することができる。

【００１４】本発明は、操作面上に縦方向と横方向との
夫々に複数の並列光軸からなる縦方向光軸群及び横方向
光軸群を形成するように複数の投光素子及び受光素子を
配設し、上記各光軸群の遮光状態に基づいてタッチ操作
されたと判断したときは上記操作面へのタッチ操作情報
を出力する出力手段を備えたタッチ操作情報出力装置に
おいて、前記光軸群を構成する投光素子及び受光素子
は、投光素子から受光素子に至る光軸方向が隣接する光
軸と互いに反対方向となるように交互に配置されている
と共に、前記受光手段は、前記光軸群において光軸が１
つおきに遮光状態となっている間欠遮光光軸群が存在し
ていたときは当該間欠遮光光軸群における入光光軸を遮
光光軸とみなすようにしたものである（請求項３）。

【００１５】このような構成によれば、受光素子には投
光素子が隣接して配置されているので、受光素子が隣接
した投光素子からの光を入光して干渉を生じてしまうこ
とを防止することができる。

【００１６】この場合、日光の影響により一方側に配置
された複数の受光素子が操作面へのタッチ操作により非
受光状態であるべきにもかかわらず受光状態となってし
まった場合、他方側に配置された複数の受光素子は操作
面へのタッチ操作により非受光状態となっているので、
光軸群において光軸が１つおきに遮光状態となっている
間欠遮光光軸群が存在していたときは当該間欠遮光光軸
群における入光光軸を遮光光軸とみなすことにより、出
力手段は、日光の影響を受けることなく確実に操作面の
タッチ位置を検出して出力することができる。

【００１７】本発明は、操作面上に縦方向と横方向との
夫々に複数の並列光軸からなる縦方向光軸群及び横方向
光軸群を形成するように複数の投光素子及び受光素子を
配設し、上記各光軸群の遮光状態に基づいてタッチ操作
されたと判断したときは上記操作面へのタッチ操作情報
を出力する出力手段を備えたタッチ操作情報出力装置に
おいて、前記出力手段は、光軸群に複数の遮光光軸が存
在していた場合においてそれらの遮光光軸が連続し且つ
それらの遮光光軸数が予め設定された所定数であるとき
はタッチ操作されたと判断すると共に、それらの遮光光
軸が入光光軸を飛び越して存在していたときは最初の遮
光光軸から最後の遮光光軸までの最大幅に含まれる光軸
数が予め設定された所定数で且つその最大幅に含まれる
入光光軸数が予め設定された所定数以下であるときにタ
ッチ操作されたと判断するものである（請求項４）。

【００１８】このような構成によれば、操作面にタッチ
されることにより複数の光軸が遮光されたときは、それ
らの遮光光軸が連続すると共にそれらの遮光光軸数は指
の大きさに対応した所定数となるので、このような場合
は、出力手段は、操作面にタッチ操作されたと判断し
て、遮光光軸群の中心位置を示す座標データを出力する
ことにより操作面に対するタッチ位置を出力することが
できる。

【００１９】ところで、本来ならタッチ操作により非受
光状態となるべき受光素子が外乱光などの影響により受
光状態となることがあり、このような場合、出力手段
は、操作面へのタッチ操作を検出できなくなってしま
う。

【００２０】ここで、出力手段は、遮光光軸が入光光軸
を飛び越して存在していたときは最初の遮光光軸から最
後の遮光光軸までの最大幅に含まれる光軸数が予め設定
された所定数で且つその最大幅に含まれる入光光軸数が
予め設定された所定数以下であるときは前記操作面にタ
ッチ操作されたと判断して上記最大幅の中心位置を示す
座標データを出力する。これにより、外乱光などの影響
を受けることなく確実にタッチ操作の中心位置を示す座
標データを出力することができる。

【００２１】上記構成において、前記出力手段は、光軸
群に複数の遮光光軸が存在していない場合にタッチ操作
されていないと判断したときは、前回の検出タイミング
から移動していない遮光光軸を取除いた状態でタッチ操
作の判断を再実行するようにしてもよい（請求項５）。

【００２２】このような構成によれば、操作面にゴミな
どが付着していることにより遮光光軸が存在している場
合にタッチ操作されたときは、最初の遮光光軸から最後
の遮光光軸までの最大幅が指に対応する幅よりも大きく
なることから、タッチ操作されているにもかかわらずタ
ッチ操作されていないと判断してしまうことになる。こ
こで、出力手段は、光軸群に複数の遮光光軸が存在して
いる場合にタッチ操作されていないと判断したときは、
前回の検出タイミングから移動していない遮光光軸を取
除いた状態でタッチ操作の判断を再実行するので、ゴミ
などによる遮光光軸の存在を無効化してタッチ操作位置
を確実に検出することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用ディスプレ
イシステムに適用した一実施例を図面を参照して説明す
る。図１はシステムの全体構成を示している。この図１
において、タッチトレーサ（タッチ操作情報出力装置）
１は運転者が車両の運転状態で容易に操作可能な例えば
運転席ドアの肘掛部に設けられるものであって、タッチ
操作に応じてタッチ操作情報を出力するようになってい
る。

【００２４】また、車両の例えばダッシュボードにはデ
ィスプレイ装置２が配置されており、タッチトレーサ１
からのタッチ操作情報に応じて所定の画面を表示するよ
うになっている。

【００２５】上記タッチトレーサ１について詳述する。
図２はタッチトレーサ１の正面を示している。この図２
において、タッチトレーサ１の中央には入力パッド３
（５０×７０ｍｍ）が配置されている。

【００２６】ここで、入力パッド３の表面の所定位置に
は線状の突条部４ａ，４ｂが形成されている。この突条
部４ａ，４ｂは入力パッド３上に１６カ所設定されてお
り、中央部に位置する４カ所の突条部４ａは「＋」字状
に形成され、他の突条部４ｂは「Ｔ」字状或いは「Ｌ」
字状に形成されている。従って、入力パッド３の突条部
４ａ，４ｂに触れるだけでタッチ位置を確認することが
できるので、ブラインド操作が可能となっている。

【００２７】尚、突条部４ａ，４ｂの位置は、ディスプ
レイ装置２に表示されるボタン表示部の位置に対応して
おり、ブラインド操作により任意のボタン表示部をオン
することができる。

【００２８】本体５の上面において入力パッド３の周囲
となる位置には各種モード選択ボタンが配置されてい
る。これらのモード選択ボタンとしては、現在地ボタン
６、目的地ボタン７、メニューボタン８、エアコンボタ
ン９、オーディオボタン１０、画質ボタン１１が設けら
れている。

【００２９】図３はタッチトレーサ１の一部を破断にし
て示す正面図、図４は横断面図を示している。これらの
図３及び図４において、本体５内の底面にはプリント配
線基板１２が配置され、その上方にプリント配線基板１
３が配置されている。プリント配線基板１３の中央にタ
ッチ用スイッチ１４が搭載されていると共に、当該タッ
チ用スイッチ１４を囲繞するように圧縮コイルバネ１５
が配設されており、その圧縮コイルバネ１５により入力
パッド３が下方から付勢されている。

【００３０】ここで、プリント配線基板１３上には枠状
の係合部材１６が立設されており、その係合部材１６の
下面に入力パッド３の外周部が係止されている。また、
入力パッド３の周縁部にはひだ状のパッキン部３ａが突
出しており、そのパッキン部３ａが係合部材１６の上面
に接触することにより本体５内部への防水性が図られて
いる。

【００３１】一方、プリント配線基板１３上には光セン
サユニット１７が搭載されている。この光センサユニッ
ト１７は、センサブロック１８（遮光部材）上に複数の
ＬＥＤ１９（投光素子）とフォトトランジスタ２０（受
光素子）とを並列光軸を形成するように対向配置すると
共に、それらのＬＥＤ１９及びフォトトランジスタ２０
をプリント配線基板１３の電気回路に接続してなる。

【００３２】また、プリント配線基板１３の周縁部には
複数の操作用スイッチ２１が搭載されており、上記各操
作ボタン６〜１１に対する操作に応じて対応する操作用
スイッチ２１がオンするようになっている。

【００３３】図５は光センサユニット１７において特に
フォトトランジスタ２０を主体とする受光部の詳細を示
している。即ち、センサブロック１８においてフォトト
ランジスタ２０の前側には当該フォトトランジスタ２０
の光軸に沿って溝部２２が形成されていると共に、その
溝部２２の中間部には光軸に沿って凹部２３が形成され
ている。また、センサブロック１８上には図６に示すポ
リエステルフィルム（厚さ寸法は０．０５ｍｍで黒色の
つや消しが印刷されている）からなる遮光フィルム２４
（遮光スリット部材）を介して固定ブロック２５（遮光
部材）が固定されている。この場合、図６に示すように
遮光フィルム２４の所定位置には矩形状の切欠部２４ａ
が形成されており、その切欠部２４ａにセンサブロック
１８上に配置されたＬＥＤ１９及びフォトトランジスタ
２０が挿入されている。

【００３４】また、上記固定ブロック２５には光軸に沿
って溝部２６が形成されており、固定ブロック２５がセ
ンサブロック１８に固定された状態では、フォトトラン
ジスタ２０の前面に溝部２２，２６からなる孔部２７が
光軸に沿って形成されると共に、その孔部２７を上下方
向に２分割するように遮光フィルム２４が配置されるこ
とになる（図７参照）。

【００３５】図８はＬＥＤ１９及びフォトトランジスタ
２０の配列状態を示している。この図８において、図示
縦方向光軸（以下、Ｘラインと称する）として１５本が
設定されていると共に、図示横方向光軸（以下、Ｙライ
ン）として１１本が設定されている。この場合、Ｘライ
ンとＹラインとの夫々においてＬＥＤ１９とフォトトラ
ンジスタ２０とは交互に並列配置されている。また、並
列配置されたＬＥＤ１９及びフォトトランジスタ２０に
おいて、フォトトランジスタ２０は隣接するＬＥＤ１９
よりも後方に配設されており、これによりＸラインの光
軸ピッチは３ｍｍ、Ｙラインの光軸ピッチは４ｍｍと低
寸法化が図られている。

【００３６】一方、図９に示すようにＸラインを構成す
るＬＥＤ１９及びフォトトランジスタ２０はＡブロック
とＢブロックとに２分割されており、各ブロックを構成
するＬＥＤ１９及びフォトトランジスタ２０にＡブロッ
ク制御用ライン２８及びＢブロック制御用ライン２９が
接続されている。また、Ｙラインを構成するＬＥＤ１９
及びフォトトランジスタ２０はＣブロックとＤブロック
とに２分割されており、各ブロックを構成するＬＥＤ１
９及びフォトトランジスタ２０にＣブロック制御用ライ
ン３０及びＤブロック制御用ライン３１が接続されてい
る。

【００３７】この場合、Ｘラインを構成するＬＥＤ１９
及びフォトトランジスタ２０をＸ＃、ＸＡ、……、Ｘ
Ｙ、Ｘ＄で表わし、Ｙラインを構成するＬＥＤ１９及び
フォトトランジスタ２０をＹ＃、ＹＡ、……ＹＱ、Ｙ＄
で表わしており、所定のブロック制御用ライン２８〜３
１の何れかをアクティブとすることにより対応するブロ
ックを構成するＬＥＤ１９及びフォトトランジスタ２０
が動作するようになっている。

【００３８】図１０はタッチトレーサ１の電気的構成を
示している。この図１０において、バッテリの電圧はレ
ギュレータ３２で所定の定電圧に安定化された状態でマ
イクロコンピュータ３３（出力手段）に給電されると共
に、発振子３４からのパルス信号に応じてマイクロコン
ピュータ３３は動作するようになっている。また、マイ
クロコンピュータ３３のリセット端子にはウォッチドッ
グタイマ３５が接続されており、マイクロコンピュータ
３３が暴走したときはウォッチドッグタイマ３５により
強制的にリセットされるようになっている。そして、マ
イクロコンピュータ３３は、タッチ用スイッチ１４及び
各操作用スイッチ２１からのオンオフ信号を入力するよ
うに接続されている。

【００３９】各ＬＥＤ１９はトランジスタ３６と接続さ
れており、マイクロコンピュータ３３からの通電により
トランジスタ３６がオンした状態でＬＥＤ１９に通電さ
れて当該ＬＥＤ１９が発光するようになっている。ま
た、マイクロコンピュータ３３は、各フォトトランジス
タ２０からの出力電圧を入力するように接続されてい
る。この場合、マイクロコンピュータ３３は、図９に示
したＡブロック、Ｂブロックの順にＬＥＤ１９を点灯し
てから、ＹラインのＣブロック、Ｄブロックの順にＬＥ
Ｄ１９を点灯すると共に、その点灯されているブロック
のフォトトランジスタ２０からの出力電圧を入力するよ
うになっている。

【００４０】そして、マイクロコンピュータ３３は、各
種スイッチ１４、２１及びフォトトランジスタ２０のオ
ンオフ状態に基づいて後述するようにスイッチのオンオ
フデータ並びに入力パッド３に対する指のタッチ位置を
示す座標データを通信ＩＣ３７を介して後段回路に出力
するようになっている。この場合、マイクロコンピュー
タ３３は、５０ｍｓ間隔で９６００ｂｐｓの速度でもっ
てデータを出力するように設定されている。

【００４１】次に、上記構成の作用のうち入力パッド３
に対するタッチ操作時の作用をマイクロコンピュータ３
３の動作に基づいて説明する。尚、図１１に示すように
イグニッションスイッチがオンされることにより電源が
投入された状態ではナビゲーション機能が初期機能とし
て動作するようになっており、ディスプレイ装置２には
初期画面として図１２に一例として示すような現在位置
を示す地図画面３８が表示される。このとき、地図画面
の隅部の８カ所にはナビゲーション機能選択用のボタン
表示部３８ａが表示されている。このボタン表示部３８
ａは、入力パッド３の突条部４のうち両側に位置する８
カ所の突条部４ｂの位置に対応しており、それらの突条
部４ｂによりボタン表示部３８ａに対するブラインド操
作が可能となっている。

【００４２】また、入力パッド３の周囲に配置されたモ
ード選択ボタン６〜１１の何れかを押圧操作することに
より、図１１に示すように地図画面表示モードから選択
されたモードに切換わると共に、そのモードに応じた画
面がディスプレイ装置２に表示されるようになってい
る。この場合、何れのモード画面であっても、他のモー
ド選択スイッチを押圧操作することによりそのモード画
面を直接表示することができる。

【００４３】さて、マイクロコンピュータ３３のメイン
動作を示す図１３において、マイクロコンピュータ３３
は、イグニッションスイッチがオンされることにより電
源が投入されたときは初期設定を実行してから（Ｓ
１）、タッチ操作情報読取り処理を実行する（Ｓ２）。

【００４４】図１４はタッチ操作情報読取り処理ルーチ
ンを示している。この図１４において、マイクロコンピ
ュータ３３は、まず、タッチ用スイッチ１４のオンオフ
状態を読込む。具体的には、図１５に示すようにタッチ
用スイッチ１４のオンオフ状態を１ｍｓの間に２回読取
り、その論理積で確定するようにしている。

【００４５】続いて、ＸラインにおけるＡブロックのＬ
ＥＤ１９を点灯すると同時にＡブロックのフォトトラン
ジスタ２０のオンオフ状態を読込む。ここで、フォトト
ランジスタ２０の読込み動作を具体的に説明する。つま
り、図１６に示すようにＡブロック制御用ライン２８を
ハイレベルからローレベルに切換えることによりＡブロ
ックを構成するＬＥＤ１９を点灯すると共に、その点灯
状態で２ｍｓ経過後にＡブロックのフォトトランジスタ
２０のオンオフ状態を読取ると同時にＡブロック制御用
ライン２８をハイレベルに切換える。

【００４６】以後、同様にして、Ｂブロック制御用ライ
ン２９、Ｃブロック制御用ライン３０、Ｄブロック制御
用ライン３１を順にハイレベルからローレベルに切換え
ることにより、Ｂブロック、Ｃブロック、Ｄブロックの
フォトトランジスタ２０のオンオフ状態を順に読取る。

【００４７】以上の各ブロックに対する１回分の制御動
作により、Ｘライン及びＹラインを構成する全てのフォ
トトランジスタ２０のオンオフ状態を読取ることができ
る。つまり、Ｘラインの入遮光状態を１５ビットに対応
させることができると共に、Ｙラインの入遮光状態を１
１ビットに対応させることができる。

【００４８】この場合、各Ｘライン、Ｙラインの各ブロ
ックにおいて同一ブロックに属し且つ隣接する一対の光
軸は、ＬＥＤ１９からフォトトランジスタ２０に至る光
軸方向が互いに反対方向に設定されているので、隣接す
る光軸間で光干渉を生じることを防止することができ
る。

【００４９】また、ＸラインとＹラインとは異なるブロ
ックに設定されて同時に動作することはないので、例え
ばＸラインを構成するＬＥＤ１９から投光されて指で反
射された光をＹラインを構成するフォトトランジスタ２
０が受光してしまうことはない。

【００５０】ここで、Ｘライン、Ｙラインをなす各光軸
には、後述する計算処理に使用する便宜上から、以下に
示すような重みづけが与えられている。 Ｘ＃，Ｙ＃＝−１ ＸＡ，ＹＡ＝ １ ＸＣ，ＹＣ＝ ３ ： ： ＸＱ，ＹＱ＝１７ ＸＳ，ＹＳ＝１９ ＸＵ ＝２１ ＸＷ ＝２３ ＸＹ ＝２５ Ｘ＄ ＝２７ この場合、Ｘライン、Ｙラインにおける重みづけの最小
値を−１に設定しているのは、後述するようにタッチ操
作した指の中心位置を示す座標データの演算値の最小値
を１に近付けるための工夫である。

【００５１】図１３に戻って、マイクロコンピュータ３
３は、上述のようにしてタッチ操作情報の読取り処理を
実行した後は、タッチ操作されたか否かを判断し（Ｓ
３）、タッチされていない場合は前回の出力データを再
度出力する（Ｓ８）。尚、電源投入直後からタッチ操作
されるまでの間は、タッチされていないことを示す初期
データを出力する。従って、ディスプレイ装置２は、タ
ッチトレーサ１はタッチ操作されていないと判断して地
図画面の表示を継続する。

【００５２】ところで、タッチトレーサ１に対するタッ
チ操作は、入力パッド３の所望の位置にタッチしてから
当該入力パッド３を押圧操作して行なうのが通常である
ことから、ディスプレイ装置２は、タッチトレーサ１か
らのタッチ操作情報が同時押しであることを示していた
ときは、異常な操作或いは落下物によるものであると判
断して、入力した座標データを無視することにより誤表
示を防止するようにしている。

【００５３】さて、運転者が図１２に示す地図画面３８
のボタン表示部３８ａが示す所望のナビゲーション機能
を動作させるためにタッチトレーサ１の入力パッド３に
タッチしたときは、遮光光軸が存在するようになるの
で、タッチ操作されたと判断して（Ｓ３：ＹＥＳ）、指
判断処理を実行する（Ｓ４）。

【００５４】図１７は指判断処理ルーチンを示してい
る。この図１７において、マイクロコンピュータ３３
は、まず、くし歯フィルタ処理を実行する。このくし歯
フィルタ処理とは、車室内に入射した日光による影響を
防止する処理である。

【００５５】つまり、車室内に入射した日光がタッチト
レーサ１に照射されるときは、一方向からであるので、
例えばＸラインを構成するフォトトランジスタ２０のう
ち一方側に配置されたフォトトランジスタ２０に日光が
入射するようになる。この結果、Ｘラインにおいて指に
よる遮光光軸が存在することにより一方側のフォトトラ
ンジスタ２０は非受光状態であるべきにもかかわらず受
光状態となってしまって、指を正確に検出することがで
きなくなってしまう。

【００５６】この場合、Ｘラインにおいて指による遮光
光軸を構成する他方側のフォトトランジスタ２０は日光
の影響を受けることなく非受光状態となるので、Ｘライ
ンにおいては遮光光軸が入光光軸を挟んで１つおきに存
在するようになる。

【００５７】そこで、マイクロコンピュータ３３は、Ｘ
ライン、Ｙラインにおいて遮光光軸が１つおきに存在し
ていた場合は、日光による影響であると判断して、遮光
光軸に挟まれて間欠的に存在する入光光軸を遮光光軸と
みなす。これにより、日光による影響を防止して指によ
る実際の遮光光軸を検出することができる。

【００５８】続いて、Ｘライン，Ｙラインにおける遮光
光軸間の最大幅Ｗｘ，Ｗｙを夫々計算する。この場合、
最大幅ＷX は最初の遮光光軸Ｘmin と最後の遮光光軸Ｘ
maxの幅で規定されていると共に、最大幅ＷY は最初の
遮光光軸Ｙmin と最後の遮光光軸Ｙmax の幅で規定され
ており、以下の計算式で求めることができる。

【００５９】 ＷX ＝（Ｘmax −Ｘmin ）／２＋１ ＷY ＝（Ｙmax −Ｙmin ）／２＋１ 但し、Ｘmax ，Ｘmin ，Ｙmax ，Ｙmin は上記した重み
づけ（Ｘラインは−１〜２７、Ｙラインは−１〜１９）
で示される数値である。

【００６０】続いて、Ｘライン、Ｙラインにおける遮光
光軸数ＰX ，ＰY を求める。この遮光光軸数ＰX ，ＰY
は上記の最大幅ＷX ，ＷY に含まれる遮光光軸数と一致
しており、Ｘラインを構成するフォトトランジスタ２０
がオフしている数、並びにＹラインを構成するフォトト
ランジスタ２０がオフしている数により求めることがで
きる。

【００６１】続いて、Ｘライン，Ｙラインにおいて飛び
入光光軸数ＪX ，ＪY を求める。この飛び入光光軸数と
は、上記の最大幅ＷX ，ＷY に含まれる入光光軸数で、
以下の計算式で求めることができる。 ＪX ＝ＷX −ＰX ＪY ＝ＷY −ＰY

【００６２】そして、マイクロコンピュータ３３は、上
述した計算結果に基づいて指判断を行う。この場合、Ｘ
ライン、Ｙラインともに以下の条件を満たしたときに指
であると判断するようにしている。 最大幅ＷX ，ＷY が設定範囲内にある。つまり、遮光
領域が入力パッド３にタッチした指の大きさに対応した
領域であることが条件である。 飛び入光光軸数ＪX ，ＪY が設定値以下である。つま
り、外乱光、或いは電気的ノイズの影響が小さいことが
条件である。

【００６３】この場合、を判断するための条件は以下
で示すことができる。 ＷX min ≦ＷX ≦ＷX max ＷY min ≦ＷY ≦ＷY max 但し、初期設定値は、ＷX min ＝３（２〜５の範囲で変
更可能）、ＷX max ＝８（５〜１０の範囲で変更可
能）、ＷY min ＝３（２〜５の範囲で変更可能）、ＷY
max ＝８（５〜１０の範囲で変更可能）に設定されてい
る。

【００６４】また、を判断するための条件は以下で示
すことができる。 ＪX ≦３（２〜４の範囲で変更可能） ＪY ≦３（２〜４の範囲で変更可能）

【００６５】上述した計算の結果、入力パット３に指が
タッチしていると判断したときは、その指の中心位置
（Ｘａ，Ｙａ）を以下の計算式により求める。 Ｘａ＝（Ｘmin ＋Ｘmax ）／２ Ｙａ＝（Ｙmin ＋Ｙmax ）／２ 但し、Ｘmin は最大幅ＷX の最小値、Ｘmax は最大幅Ｗ
X の最大値、Ｙmin は最大幅ＷY の最小値、Ｙmax は最
大幅ＷY の最大値である。

【００６６】以上の計算により、最大幅ＷX ，ＷY の中
心位置を求めることができる。この場合、上記したよう
にＸライン，Ｙラインをなす各光軸の重みづけは２ずつ
増加する奇数であるので、遮光光軸数が奇数の場合は、
最大幅ＷX ，ＷY の中心に位置する光軸位置が指の中心
位置となる。また、遮光光軸数が偶数の場合は、最大幅
ＷX ，ＷY の中央に位置する２本の光軸間の中心位置が
指の中心位置となる。このとき、２本の光軸間に架空遮
光光軸を割当て、その架空遮光光軸の重みづけとして当
該架空遮光光軸の両側に位置する２本の光軸に与えられ
た奇数に挟まれた偶数を重みづけとして与える。

【００６７】さて、運転者が地図画面３８に表示された
ボタン表示部３８ａに対するタッチ操作により所望のナ
ビゲーション機能を動作させたり、地図をスクロールす
るために入力パッド３の中央部にタッチすると、上述し
たようにマイクロコンピュータ３３は、入力パッド３に
指がタッチしていると判断してタッチ位置の座標データ
を出力する。これにより、ディスプレイ装置２は、入力
パッド３へのタッチ位置を表示するので、運転者は、現
在のタッチ位置を確認することができる。

【００６８】そして、運転者がタッチトレーサ１の入力
パッドにおいて地図画面に表示されたボタン表示部３８
ａに対応した部位をタッチしたときは、タッチトレーサ
１からボタン表示部３８の位置を示す座標データが出力
されるので、ディスプレイ装置２は、タッチされた部位
に対応するボタン表示部３８ａの表示を色を変化させて
表示する。これにより、運転者は所望のボタン表示部３
８ａにタッチしたことを確認することができるので、所
望に応じて入力パッド３を押圧操作する。

【００６９】すると、マイクロコンピュータ３３は、タ
ッチ用スイッチ１４がオンしたことを示すタッチ操作情
報を出力するので、ディスプレイ装置２は、タッチされ
た部位に対応するボタン表示部３８ａをあたかも凹んだ
ように表示すると共に表示色を変化させる、さらにブザ
ーを短時間駆動する。これにより、運転者は、ディスプ
レイ装置２に表示されている表示図柄に基づいて所望の
ボタン表示部３８ａを操作していることを確認すること
ができる。

【００７０】ところで、上記構成のタッチトレーサ１は
車室内に配置されるものであるから、車室内への日光の
入射方向によっては、フォトトランジスタ２０に日光が
入射して、指を正しく認識できなくなるので、図１７に
示したクシ歯フィルタ処理によりる日光による影響を防
止するのに加えて、以下のような構造的な対策により日
光による影響を防止するようにしている。

【００７１】即ち、フォトトランジスタ２０の前面には
入力パッド３の上面に沿って遮光フィルム２４が孔部２
７内を２分割するように配置されているので、孔部２７
に斜め上方から入射した日光の上半分を遮光フィルム２
４に吸収してフォトトランジスタ２０に入光してしまう
ことを阻止することができる。また、孔部２７に入射し
た下半部の日光は孔部２７の内底面で反射するようにな
るものの、孔部２７の内底面には光軸に沿って凹部２３
が設けられているので、孔部２７の底面への入射光は凹
部２３で乱反射することにより遮光フィルム２４に最終
的に吸収されるようになる。

【００７２】しかしながら、上述のようなソフト的或い
は構造的な工夫により日光による影響を極力防止するこ
とができるものの、入力パッド３上に異物が載っていた
ときは、指を正しく認識しなくなるので、次のようにし
てソフト的な工夫により指を正しく認識するようにして
いる。

【００７３】即ち、図１３のステップＳ５において指と
して認識しなかったときは（ＮＯ）、移動した遮光光軸
の抽出処理を実行する（Ｓ９）。図１８は移動した遮光
光軸の抽出処理ルーチンを示している。この図１８にお
いて、マイクロコンピュータ３３は、Ｘライン、Ｙライ
ンにおけるｎ回目の入力ビットパターンＸｎ，Ｙｎと
（ｎ−１）回目の入力ビットパターンＸn-1 ，Ｙn-1 と
のＥＸＯＲ（排他的論理和）を実行し、その論理結果を
変化ビット抽出パターンＸXO、ＹXOとする。

【００７４】具体的には、図１９（ａ）に示すようにＸ
ラインの（ｎ−１）回目の入力ビットパターンＸn-1 が
「１１０００１１１１１０００００」であるとする。こ
の場合、入力ビットパターンの各ビットは１番目から１
５番目の光軸の入遮光状態を示しており、入力ビットパ
ターンが示す０は入光光軸を示し、１は遮光光軸を示し
ている。また、最上位ビットからの２ビット（１番目の
光軸及び２番目の光軸）が示す１は入力パッド上の例え
ばゴミによる遮光光軸を示しているとする。このような
入力ビットパターンでは、指判断処理において求めた最
大幅ＷX は１１であることから、指として判断されるこ
とはない。

【００７５】ところで、入力パッド３に対するタッチ位
置を確定するまでは指を移動し続けることから、指によ
る遮光光軸は移動するのが通常であるのに対して、入力
パッド３に付着したゴミによる遮光光軸は移動すること
はない。従って、指による遮光光軸の移動により、Ｘラ
インのｎ回目の入力ビットパターンＸn が図１９（ａ）
に示すように「１１０００００１１１１００００」とな
ったとすると、Ｘラインの変化ビット抽出パターンＸXO
は「０００００１１０００１００００」となる。この場
合、変化ビット抽出パターンＸXOが示す１は変化したビ
ット（遮光から入光若しくは入光から遮光となった光
軸）を示している。同様にして、Ｙラインの変化ビット
抽出パターンＹXOを求める。

【００７６】続いて、ＸXO、ＸYOにおいて最上位に位置
する１と最下位に位置する１との間の全てのビットを１
とすることにより、マスクビットパターンＸmask、Ｙma
skとする。このマスクビットパターンＸmask、Ｙmask
は、指が移動した領域に位置する全ての光軸を１で示し
ている。

【００７７】続いて、マスクビットパターンＸmask、Ｙ
maskとｎ回目の入力ビットパターンＸｎ，ＹｎとのＡＮ
Ｄ（論理積）をとり、移動遮光ビットパターンＸmove、
Ｙmoveとする。この移動遮光ビットパターンＸmove、Ｙ
moveは、ｎ回目の入力ビットパターンＸｎが示す遮光光
軸において移動した光軸、つまり指による遮光光軸を示
しており、ゴミによる遮光光軸を無効化している。

【００７８】そして、移動遮光ビットパターンＸmove、
Ｙmoveとｎ回目の入力ビットパターンＸｎとのＥＸＯＲ
をとり、固定遮光ビットパターンＸfit ，Ｙfit とす
る。この固定遮光ビットパターンＸfit ，Ｙfit は、ｎ
回目の入力ビットパターンにおいて１から変化しなかっ
たビット、つまり例えばゴミにより遮光された遮光光軸
を示している。

【００７９】ここで、図１３において、マイクロコンピ
ュータ３３は、Ｘライン、Ｙラインの少なくとも一方に
移動する遮光光軸が存在していた場合は（Ｓ１０：ＹＥ
Ｓ）、救済処理を実行する（Ｓ１３）。この救済処理で
は、図２０に示すようにＸライン、Ｙラインにおいて、
移動遮光光軸が存在していたときは、新たなＸライン、
ＹラインとしてＸmove、Ｙmoveを設定すると共に、移動
遮光光軸が存在しなかったときは新たなＸライン、Ｙラ
インとしてＸｎ、Ｙｎを設定する。つまり、入力ビット
パターンから固定ビットを無効化することにより指によ
る遮光光軸を求め、その遮光光軸に基づいて指か否かの
判断を再度行うのである。この救済処理は１回だけ行
い、２回目の救済処理を行わないことにより無駄な重複
動作を防止するようになっている（Ｓ１４）。

【００８０】一方、指の存在を検出できなかった場合
に、移動遮光光軸が存在していなかったとき、或いは移
動遮光光軸が存在しているものの、救済処理にかかわら
ず指と判断できなかった場合は（Ｓ１０：ＮＯ）、遮光
物体による固定遮光光軸間の中心位置を求め（Ｓ１
１）、その座標データを異常座標データＸｂ，Ｙｂとし
てタッチ用スイッチ１４のオンオフデータと共に出力す
る（Ｓ１２）。

【００８１】上記構成のものによれば、入力パッド３に
タッチされた指の位置を光学的に検出する構成におい
て、構造的及びソフト的に外乱光の影響を防止するよう
にしたので、光センサを単に並列配置した構成に比較し
て、日光による影響を回避して、入力パッド３へのタッ
チ操作を確実に検出して指の座標データを出力すること
ができる。

【００８２】また、入力パッド３にタッチされた指のみ
を検出するようにソフト的に工夫するようにしたので、
入力パッド３に対するタッチ操作を確実に検出すること
ができる。

【００８３】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、次のように変形または拡張できる。遮光フィル
ム２４を複数間隙を存した状態で積層するようにしても
よい。タッチトレーサ１からのデータを例えば赤外線に
よりディスプレイ装置２に出力するようにしてもよい。
タッチトレーサ１を取外し可能に設け、運転者の所望の
位置に装着可能としてもよい。

【００８４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のタッチ操作情報出力装置によれば、構造的及びソフト
的に工夫することにより外乱光或いは異物の存在による
影響を防止するようにしたので、操作面のタッチ操作を
光学的に検出してそのタッチ操作情報を出力する構成に
おいて、外乱光或いは異物の存在による影響にもかかわ
らず操作面へのタッチ操作を確実に検出することができ
るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるシステム構成を示す
斜視図

【図２】タッチトレーサの正面図

【図３】タッチトレーサを破断して示す正面図

【図４】タッチトレーサの横断面図

【図５】光センサユニットを示す断面図

【図６】遮光フィルムを示す平面図

【図７】光センサユニットの孔部を示す正面図

【図８】ＬＥＤとフォトトランジスタとの配置関係を示
す図

【図９】ブロック化した光軸群を示す模式図

【図１０】タッチトレーサの電気的構成を示す概略図

【図１１】タッチトレーサへの操作に応じたディスプレ
イ表示画面の表示手順を示す図

【図１２】ディスプレイ装置に表示された地図画面を示
す図

【図１３】マイクロコンピュータのメインルーチンを示
すフローチャート

【図１４】マイクロコンピュータのタッチ操作情報読取
り処理を示すフローチャート

【図１５】タッチ用スイッチの読取りタイミングを示す
波形図

【図１６】ブロック制御用ラインに対する制御タイミン
グを示す波形図

【図１７】マイクロコンピュータの指判断処理を示すフ
ローチャート

【図１８】マイクロコンピュータの移動した遮光光軸の
抽出処理を示すフローチャート

【図１９】移動した遮光光軸の抽出処理の具体的な動作
をビットパターンで示す図

【図２０】マイクロコンピュータの救済処理におけるラ
イン同士の対応関係を示す図

【符号の説明】

１はタッチトレーサ（タッチ操作情報出力装置）、２は
ディスプレイ装置、３は入力パッド（操作面）、１４は
タッチ用スイッチ、１７は光センサユニット、１８はセ
ンサブロック（遮光部材）、１９はＬＥＤ（投光素
子）、２０はフォトトランジスタ（受光素子）、２３は
凹部、２４は遮光フィルム（遮光スリット部材）、２５
は固定ブロック（遮光部材）、２７は孔部、２８はＡブ
ロック制御用ライン、２９はＢブロック制御用ライン、
３０はＣブロック制御用ライン、３１はＤブロック制御
用ライン、３３はマイクロコンピュータ（出力手段）で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国分 貞雄 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田１番地 株式会社東海理化電機製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作面上に縦方向と横方向との夫々に複
   数の並列光軸からなる縦方向光軸群及び横方向光軸群を
   形成するように複数の投光素子及び受光素子を配設し、
   上記各光軸群の遮光状態に基づいて上記操作面へのタッ
   チ操作情報を出力するタッチ操作情報出力装置におい
   て、 前記受光素子の前面を遮光するように設けられ当該受光
   素子に対向する投光素子との間のみに光軸を形成するた
   めの孔部を有した遮光部材と、 この遮光部材の孔部内に前記操作面に沿うように設けら
   れ当該孔部内を分割する無光沢の遮光スリット部材とを
   備えたことを特徴とするタッチ操作情報出力装置。
2. 【請求項２】 前記遮光部材の孔部の内底面には光軸に
   沿って凹部が形成されていることを特徴とする請求項１
   記載のタッチ操作情報出力装置。
3. 【請求項３】 操作面上に縦方向と横方向との夫々に複
   数の並列光軸からなる縦方向光軸群及び横方向光軸群を
   形成するように複数の投光素子及び受光素子を配設し、
   上記各光軸群の遮光状態に基づいてタッチ操作されたと
   判断したときは上記操作面へのタッチ操作情報を出力す
   る出力手段を備えたタッチ操作情報出力装置において、 前記光軸群を構成する投光素子及び受光素子は、投光素
   子から受光素子に至る光軸方向が隣接する光軸と互いに
   反対方向となるように交互に配置され、 前記出力手段は、前記光軸群において光軸が１つおきに
   遮光状態となっている間欠遮光光軸群が存在していたと
   きは当該間欠遮光光軸群における入光光軸を遮光光軸と
   みなすことを特徴とするタッチ操作情報出力装置。
4. 【請求項４】 操作面上に縦方向と横方向との夫々に複
   数の並列光軸からなる縦方向光軸群及び横方向光軸群を
   形成するように複数の投光素子及び受光素子を配設し、
   上記各光軸群の遮光状態に基づいてタッチ操作されたと
   判断したときは上記操作面へのタッチ操作情報を出力す
   る出力手段を備えたタッチ操作情報出力装置において、 前記出力手段は、光軸群に複数の遮光光軸が存在してい
   た場合においてそれらの遮光光軸が連続し且つそれらの
   遮光光軸数が予め設定された所定数であるときはタッチ
   操作されたと判断すると共に、それらの遮光光軸が入光
   光軸を飛び越して存在していたときは最初の遮光光軸か
   ら最後の遮光光軸までの最大幅に含まれる光軸数が予め
   設定された所定数で且つその最大幅に含まれる入光光軸
   数が予め設定された所定数以下であるときにタッチ操作
   されたと判断することを特徴とするタッチ操作情報出力
   装置。
5. 【請求項５】 前記出力手段は、光軸群に複数の遮光光
   軸が存在している場合においてタッチ操作されていない
   と判断したときは、前回の検出タイミングから移動して
   いない遮光光軸を取除いた状態でタッチ操作の判断を再
   実行することを特徴とする請求項４記載のタッチ操作情
   報出力装置。