WO2012008168A1 - タッチパネルを用いた入力装置およびその入カ方法 - Google Patents

Abstract

従来の入力装置には、タッチパネル式の操作部と表示部とを離れた位置に別々に配置してブラインド操作を容易にするものはあったが、操作部上のユーザの手を撮影するカメラと、撮影した手の画像を変換して表示部に合成する画像処理が必要であり、処理方法の単純化が望まれていた。また、かかる装置に用いる部品点数の縮減も望まれていた。　本発明のタッチパネルを用いた入力装置１は、接触式タッチパネル２と、接触式タッチパネルの表面を覆う再帰反射フィルム３１と接触式タッチパネルの一辺の両端の上方に位置する一対の検出部３４とを備えた光学式タッチパネル３とで構成され、光学式タッチパネルにより操作物の形態の認識と座標位置の検出の２種類の検出を行えるタッチパネルを用いた入力装置およびその入力方法を提供する。

Description

タッチパネルを用いた入力装置およびその入力方法

　本発明は接触式タッチパネルと、接触式タッチパネルの表面に設けた再帰反射フィルムと検出部を備えた光学式タッチパネルとで構成されるタッチパネルを用いた入力装置およびその入力方法に関する。

　従来の入力装置は、ディスプレイ等の表示部上にタッチパネルの入力部を重ねて配置した構造が一般的であり、操作者がディスプレイに表示される操作メニューに直接接触することで入力部のスイッチ操作が行われ、所望のメニューの選択および実行が行なわれる。
　こうした入力装置として、押圧による入力部分と赤外線による入力部分とで二段階スイッチを構成し、押圧の入力回数を減らすことで操作負担を軽減させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　かかる入力装置は、操作メニューを表示する表示手段と、操作メニューの表示面上に入力操作面を有し圧力が印加された入力位置を検出する接触入力検知部と、この接触入力検知部の周囲に配置されて入力操作面の近傍の物体を検出する空間入力検知部と、この空間入力検知部の検出結果に基づいて操作メニューの表示を制御すると共に、接触入力検知部で検出した入力位置に基づいて操作メニューに対する選択確定処理を実行する制御部とを備える。
　操作者は接触入力検知部の入力操作面に触れずに操作項目を選択できることで、接触入力検知部に対する操作回数を減らせ、操作負担が軽減するものである。
　しかし、入力部と表示部が一体の構造をした入力装置では、操作者の手元付近に設置した場合には操作者の視線を手元に移動させる負担が生じ、操作者の視線の移動が少ない位置に配置した場合には操作者の手を表示部に伸ばす負担が生じるため、入力部と表示部とを離間して別々に配置し、負担を軽減させた入力装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
　かかる入力装置は、操作スイッチが配置された上面を操作者の手により操作するタッチパネル式の操作部と、操作スイッチの配置位置及びその操作メニュー画面を表示する表示部と、操作部及び操作者の手を上方からカメラで撮影する手段と、その撮影した画像を操作メニュー画面に合成して表示する手段と、操作部に設けて操作部全体を発光させる手段とを備える。
　カメラで撮影した操作部上の手の画像を抽象画像に変換し、操作メニュー画像に合成して表示することで、操作者は入力部を直視しなくても、表示部を見ながらのスイッチ操作、いわゆるブラインド操作が行えるものである。

特開２００４−７１２３３号公報 特許第４３８９８５５号公報

　上述したように、特許文献１に示される入力装置においては、表示部上に同サイズの入力部を重ねて配置し、操作者が表示部に指を近づけて選択を行うため、操作者の指そのものがポインターの役割を果たす。すなわち、操作者の指示位置と、表示部の操作メニュー画面の選択位置とは一対一に対応するので操作者は直感的に分りやすく、ポインター等を操作メニュー画面に表示させる必要がないため、入力部と表示部とを分離して別々に離して配置することの障害となっている。
　入力部と表示部とを別々に配置するためには、入力部上にある指などの指示位置を操作者が表示部上で視認できる必要があり、もともと表示部と入力部を重ねた構造で、操作者の指をポインターなどに代用する装置では、両者を分離できない問題点がある。
　一方、特許文献２に示される入力装置においては、表示部と操作部とを分離して別々に配置するために、操作者が表示部の操作メニュー画面を見ながら操作できるようにする必要があり、操作部及び操作者の手を撮影するカメラと、撮影した手の画像を抽出して操作メニュー画面に合成して表示させる処理などにより、入力装置の部品点数の縮小化や処理方法の単純化の障害となっている。
　また、ブラインド操作を可能にするためには、カメラで撮影した手画像を抽出し、操作部における実際の手の位置と各操作スイッチの位置との相対位置を演算して合成する必要があり、画像処理を必要とする高価なカメラを用いるためコストが高くなる問題点もある。
　更に、カメラでの撮影に際し、ＬＥＤなどの光源を操作部に当てないと、太陽光などの入射がある環境下や夜間等の照明不足の環境下では撮影しにくく、操作部上の手を正確に認識できない問題点もある。このために、環境に左右されずに操作部上の操作物を認識できることが求められていた。
　そして、カーナビや家電製品のリモコンなどのように、入力装置の用途・形態に合わせて操作部のサイズを自由に変更できることが望まれている。

　本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされ、第１に、接触式タッチパネルと、前記接触式タッチパネルの表面を覆うように設けた再帰反射フィルムと、前記接触式タッチパネルの一辺の両端の上方に位置した発光部と受光部とからなる一対の検出部とを備えた光学式タッチパネルとで構成され、前記発光部からの光が前記再帰反射フィルム上に置かれる手などの操作物に斜め上方から照射され、前記操作物から露出した前記再帰反射フィルムからの反射光を前記受光部で検出して前記操作物の形態を区別して認識し、前記再帰反射フィルム上を移動させる指などの操作物の位置を前記検出部によりその入射角を検出し、三角測量の原理で前記操作物の座標を求め、前記接触式タッチパネルに接触することで入力情報の確定させることを特徴とする。
　また、本発明は、前記接触式タッチパネルと前記光学式タッチパネルは遮光性のカバーで覆われ、１辺に設けた開口部より前記操作物を入れることを特徴とする。
　更に、本発明は、前記接触式タッチパネルとしては抵抗膜式タッチパネルまたは静電容量式タッチパネルを用いることを特徴とする。
　更に、本発明は、前記光学式タッチパネルの前記検出部の前記発光部には発光ダイオードを用い、前記受光部にはＣＭＯＳセンサーを用いることを特徴とする。
　第２に、本発明は、接触式タッチパネルと、前記接触式タッチパネルの表面を覆うように設けた再帰反射フィルムと、前記接触式タッチパネルの一辺の両端の上方に位置した発光部と受光部とからなる一対の検出部とを備えた光学式タッチパネルとで構成されるタッチパネルを用いた入力装置を用い、該入力装置と離れた位置に設けた表示パネルに表示されるカーソルを前記入力装置から操作して入力する入力方法であって、前記光学式タッチパネルの前記発光部からの光が前記再帰反射フィルム上に置かれる手などの操作物に斜め上方から照射され、前記操作物から露出した前記再帰反射フィルムからの反射光を前記受光部で検出してマイコン制御部で前記操作物の形態を区別して、前記マイコン制御部からの形態認識信号で前記表示パネルに表示される複数の表示モードの中から１つを選択し、次に、選択された前記表示モードの中で、前記光学式タッチパネルの前記再帰反射フィルム上を移動させる指などの操作物の位置を前記検出部によりその入射角を検出して前記マイコン制御部に入力し、三角測量の原理で前記操作物の座標を求めて座標信号を前記表示パネルに伝えて前記カーソルを前記座標信号に従って前記表示パネル上の動作選択領域に移動させ、選択した前記動作選択領域の前記カーソルがある位置で前記接触式タッチパネルに接触して前記マイコン制御部から確定信号を出力して、選択された前記表示モードの操作を行うことを特徴とする。
　また、本発明は、前記操作物の形態は指の本数で区別して、前記マイコン制御部からの形態認識信号で前記表示パネルに表示される複数の表示モードの中から１つを選択することを特徴とする。

　第１に、本発明のタッチパネルを用いた入力装置に依れば、接触式タッチパネルと、かかる接触式タッチパネルの表面を覆った再帰反射フィルムと、接触式タッチパネルの一辺の両端の上方に位置した一対の検出部とを備えた光学式タッチパネルとで構成される。すなわち、タッチパネルのみで入力装置を完成できる。
　また、光学式タッチパネルの検出部は発光ダイオードを用いた発光部と、ＣＭＯＳセンサーを用いた受光部とを備えるために、発光部から再帰反射フィルムに向けて照射した光が、反射して戻ってくる入射方向を受光部で検出できる。
　これにより、再帰反射フィルム上の指などの操作物が照射光と反射光を遮断し、受光部でその影を検出するので、その影の入射角度と三角測量の原理により操作物の座標が求められる。また、操作物に対して斜め上方より光を照射し、操作物の表面全体に光を照射できるので、操作物の形態が認識できる。
　その結果、従来の入力装置では必要とされていた、入力エリアと操作者の手をカメラで撮影する処理や、撮影した画像より手の形態を認識する処理や、撮影した画像と表示画面との相対位置の関係より座標を検出する処理などが不要となるため、入力装置からカメラを不用にできる。
　ここで、再帰反射とは、光を反射する際に、光の入射角度に対して、同じ角度に光が反射されて戻る性質のことである。本発明では再帰反射部材から成るフィルムを再帰反射フィルムと呼ぶ。
　以上のことより、カメラの設置エリアの確保や、カメラと被写体の焦点距離の確保などが一切不要となり、タッチパネルのみで操作物の形態の認識と、操作物の座標の検出との両方を判別できるので、入力装置の小型化および薄型化に繋がる効果がある。
　第２に、本発明のタッチパネルを用いた入力装置に依れば、光学式タッチパネルは再帰反射フィルムと一対の検出部とで構成される。
　光学式タッチパネルには他の方式の赤外線走査式タッチパネルがあるが、かかる方式では、対向する辺に複数個の発光素子と受光素子を設置しなければならない。一辺に設置する発光素子と受光素子の数は、検出したい座標の分解能に応じて増減する必要があり、素子数が多いほど分解能は高くなる。
　従って、赤外線走査方式タッチパネルと比べて、本発明の光学式タッチパネルは一対の検出部があれば良く、２つの発光部と２つの受光部のみで分解能の高い座標を検出できるため、部品点数を大幅に減らせる効果がある。
　その結果、部品点数を変えることなく、タッチパネルのサイズを自由に選択できる。
　また、入力装置のサイズとディスプレイのサイズを自由に選択できるため、入力装置の用途や使用形態に合わせて入力装置のサイズをディスプレイのサイズより小さくすることも可能であり、設計の自由度があがり、意匠性に優れる効果もある。
　第３に、本発明のタッチパネルを用いた入力装置に依れば、接触式タッチパネルと光学式タッチパネルとを遮光性のカバーで覆うために、太陽光などの外部光の入射を防止できる。これにより、再帰反射フィルムに太陽光が入射して誤動作することを防げるため、環境に左右されることなく入力装置を利用できる。
　第４に、本発明のタッチパネルを用いた入力装置の入力方法に依れば、再帰反射フィルムからの反射光を検出し、マイコン制御部により操作物の形態を区別できるため、操作物の形態と表示パネルに表示される複数の表示モードとを対応付けることができる。
　これにより、入力装置の電源がオンされた後は、操作者は１本指や２本指などの予め定めた形態を入力装置に検出させるだけよく、ディスプレイを見なくても、所望の画面モードを選択して表示パネルに表示できる。
　その結果、電源をオンした後に画面モードを選択するモード選択画面を表示させる必要もなく、また、モード選択画面上の所望のボタンスイッチを選択する動作も省略できる。
　第５に、本発明のタッチパネルを用いた入力装置の入力方法に依れば、再帰反射フィルム上を移動する指などの操作物の座標を検出し、その座標信号に従って移動するカーソルを表示パネルに表示できる。これにより、入力装置と離れた位置に表示パネルを設けることができる。また、操作者は表示パネルのみを見て操作できる。
　第６に、本発明のタッチパネルを用いた入力装置に依れば、製造過程において接触式タッチパネルの表面にわずかな傷などがついても、接触式タッチパネルの表面に再帰反射フィルムを貼着して隠すことができる。また、再帰反射フィルムで覆われることにより接触式タッチパネルに傷がつくことからも守れる。これにより、不良品を大幅に減らせ、資源の無駄もなくすことができる。

　図１は、本発明のタッチパネルを用いた入力装置を説明するためのブロック図である。
　図２は、本発明の入力装置を覆う遮光性カバーを説明する斜視図である。
　図３は、（Ａ）は本発明のタッチパネルを用いた入力装置を説明する上面図であり、（Ｂ）はその断面図であり、（Ｃ）は検出部の光の照射範囲を表した図である。
　図４は、本発明の三角測量の原理により座標位置を検出する方法を説明する図である。
　図５は、（Ａ）（Ｂ）は、本発明の光学式タッチパネルによる指などの操作物の座標位置を検出する方法を説明する図である。
　図６は、（Ａ）~（Ｄ）は本発明の光学式タッチパネルによる手などの操作物の形態を認識する方法を説明する図である。
　図７は、本発明のタッチパネルを用いた入力装置の入力方法を説明するフロー図である。
　図８は、本発明のタッチパネルを用いた入力装置を車に搭載した実施例を説明する図である。
　図９は、本発明のタッチパネルを用いた入力装置を車に搭載した場合の入力方法を説明するフロー図である。
　図１０は、（Ａ）~（Ｃ）は、本発明の入力装置の入力方法により表示される画面の一例を説明する図である。

　図１は、本発明のタッチパネルを用いた入力装置を説明するためのブロック図である。図２は、本発明の入力装置を覆う遮光性のカバーを説明する斜視図である。
　図１に示すように、本発明のタッチパネルを用いた入力装置１は、接触式タッチパネル２と、光学式タッチパネル３と、マイコン制御部４とで構成される。
　接触式タッチパネル２は、上基板２１（図３参照）と下基板２２（図３参照）の間に透明導電膜２３（図３参照）を形成したタッチパネルであり、操作者が上基板２１に接触して入力を行うものである。上基板あるいは下基板にはガラス板やフィルムなどを用い、透明導電膜にはＩＴＯ膜などを用いる。
　具体的には、接触式タッチパネル２として、抵抗膜式タッチパネルまたは静電容量式タッチパネルが用いられる。
　抵抗膜式タッチパネルは、ガラス−ガラス構造あるいはフィルム−ガラス構造のタッチパネルがあり、ガラス板あるいはフィルムからなる上基板２１と下基板２２の片面に透明導電膜２３を形成し、かかる透明導電膜２３を対向させ、その間にドットスペーサを配置した構造である。操作者が上基板を押下すると、上基板の透明導電膜はドットスペーサのない個所で下基板の透明導電膜と導通する。押下された位置のＸ軸とＹ軸の電圧を計測することで座標位置が決定される。
　静電容量式タッチパネルは、ガラスやプラスチックなどの下基板２２上に透明導電膜２３を形成し、その表面をフィルムやプラスチックなどの上基板２１でオーバーコートを施した構造である。操作者がタッチをすると、指先と透明導電膜との間で静電容量が変化するので、その変化を利用して座標位置の検出を行う。
　光学式タッチパネル３は、再帰反射フィルム３１（図３参照）と、再帰反射フィルムに光を照射する発光部３２とその反射光を受光する受光部３３とからなる一対の検出部３４（図３参照）で形成されるタッチパネルであり、再帰反射フィルム上に置かれた操作者の手などの操作物の形態の認識や、操作者の指などの操作物の座標位置の検出を行うものである。なお、詳しくは図３で詳細に説明する。
　マイコン制御部４は、接触式タッチパネル２と光学式タッチパネル３で生成された信号を受信したり、光学式タッチパネルで検出した入射角と三角測量の原理により座標信号を生成したり、座標信号に対応するカーソルを表示パネル５上で移動させるといった演算機能やデータ処理機能を有する制御部である。
　表示パネル５とは、複数の表示モードとそれを制御するカーソルを表示する液晶や有機ＥＬなどのディスプレイであり、タッチパネルを用いた入力装置１とは離れた位置に設置される。
　次に、図２に本発明のタッチパネルを用いた入力装置を覆う遮光性カバーの一例を示す。
　遮光性カバー６は、接触式タッチパネル２と光学式タッチパネル３を覆い、その一辺に開口部を設けて形成され、太陽光などの外部光の入射による誤動作を防ぐものである。
　図に示すように、支持台にタッチパネル式の入力装置１を配置し、接触式タッチパネルと光学式タッチパネルが位置する個所をドーム状に囲う。開口部は、操作者の手や指などの操作物を入れて操作を行う部分であり、操作性を確保するために一定の高さを要する。
　更に、図３を用いて本発明のタッチパネルを用いた入力装置１の具体的な構造について説明する。図３（Ａ）は本発明の入力装置１の上面図であり、図３（Ｂ）はその断面図であり、図３（Ｃ）は検出部の光の照射範囲を表した図である。なお、ここでは接触式タッチパネルとして抵抗膜式タッチパネルを用いる場合を例に説明する。
　図３（Ａ）に示すように、接触式タッチパネル２は、上面を開口した枠状の筐体７の中に設けられる。筐体７は、接触式タッチパネル２を支持し、タッチパネルを外力より保護し、光学式タッチパネル３の検出部３４を設置する支持台としての役割がある。
　次に、本願の特徴である光学式タッチパネル３は、再帰反射フィルム３１と、再帰反射フィルムに光を照射する発光部３２（図示せず）とその反射光を受光する受光部３３（図示せず）とからなる一対の検出部３４で形成される。
　再帰反射フィルム３１は、接触式タッチパネル２のタッチされる動作選択領域の全面が覆われるように設けられる。
　検出部３４は、接触式タッチパネル２の一辺の両端で、接触式タッチパネル２の表面より上方に位置して一対設けられる。検出部の設置には強度が必要となるため、筐体７側に設けると良い。検出部３４は、図示しない発光部３１と受光部３２とからなる。従って、発光部３１からの赤外線光は再帰反射フィルム３１に斜め上方から照射され、再帰反射フィルム３１で反射されて受光部３２に戻る。
　図３（Ｂ）の断面図は、図３（Ａ）のＸ−Ｘ線で示す部分に対応している。図に示すように、接触式タッチパネル２として、ガラス−ガラス構造あるいはフィルム−ガラス構造の抵抗膜式タッチパネルを用いる。
　接触式タッチパネル２には、上基板２１と下基板２２の片面にＩＴＯ膜２３が形成され、フォトエッチングによりパターンニングした透明電極や引き出し電極、外部取り出し電極（図示せず）が形成される。そして、上基板２１と下基板２２の透明電極を対向するように重ね合わせ、基板の周端部に設けた接着層２４で上下基板を貼着する。なお、上下基板の間隔を保持するために、一方のガラス基板に図示しないドットスペーサが多数配設されている。
　接触式タッチパネル２のタッチされる動作選択領域の任意の点を指またはペン等で押圧操作すると、その点において上基板の透明電極と下基板の透明電極とが接触してオン状態となる。このオン信号が各引き出し電極、外部取り出し電極を介してマイコン制御部４へと送られ、オン信号に対応する処理が行われる。
　なお、押圧操作を止めると上基板の透明電極と下基板の透明電極とが離れてオフ状態となり、かかるオン信号に対応する処理は終了する。
　光学式タッチパネル３は、接触式タッチパネル２の表面で、タッチされる動作選択領域とほぼ同じ大きさに再帰反射フィルム３１が接着剤により貼着されている。また、再帰反射フィルム３１は接触式タッチパネル２を押圧するときに同時に押圧されるため、その表面上には汚れや傷から守るための保護シート（図示せず）が貼着されている。そして、一対の検出部３４は、接触式タッチパネルの一辺の両端の上方に位置するように、強度のある筐体７側に接着剤で固定される。発光部３２には発光ダイオードを用い、受光部３３にはＣＭＯＳセンサーを用いる。
　光学式タッチパネル３は、発光部３２からの照射光が再帰反射フィルム３１に当たると再帰反射し、照射光と同じ入射角度でまっすぐに戻る性質を利用している。再帰反射フィルム３１上に、手、指またはペン等の操作物を置いたとき、その部分の照射光は遮られるために、受光部３３では影として検出される。一対の検出部３４でこの影を検出し、操作物の形態や座標位置を検出する。
　具体的には、２つの入射角度と三角測量の原理により操作物のある座標位置を検出する。この座標信号をマイコン制御部４へと送り、表示パネル５にカーソルを表示できる。
　また、複数本の指を広げたり、くっつけたりした形状で再帰反射フィルム３１上に置いた場合には、斜め上方からの照射光が発光部から照射されるので、受光部で影の本数を検出し、マイコン制御部４でその操作物の形態を区別する。マイコン制御部４で形態認識信号を生成して、複数の表示モードの中から１つを選択して表示パネルに表示させることができる。
　本発明では上述した２種類の検出を１つの光学式タッチパネル３に持たせることが特徴である。
　図３（Ｃ）は、検出部３４の発光部３２から赤外線光が照射できる範囲を示している。図に示すように、再帰反射フィルム３１より上方にある発光部３２から照射するので、接触式タッチパネル２のタッチされる動作選択領域には赤外線光が照射されることがわかる。
　これにより、操作物の影になる部分をなくすことができ、より正確な形態の認識ができる。
　次に、図４~図６を用いて、光学式タッチパネルの検出方法を説明する。図４は、三角測量の原理により座標位置を検出する方法を説明する図である。図５（Ａ）~図５（Ｂ）は、光学式タッチパネルによる指などの操作物の座標位置を検出する方法を説明する図である。図６（Ａ）~図６（Ｄ）は、光学式タッチパネルによる手などの操作物の形態を認識する方法を説明する図である。
　図４に示すように、再帰反射フィルム３１上の操作物をＡとし、そのＸ座標とＹ座標を求める。
　左側の検出部の位置を原点、操作物の座標を（Ｘ，Ｙ）とすると、右側の検出部方向がＸ軸となり、それに垂直の方向がＹ軸となる。
　そして、接触式タッチパネルの１辺と２箇所に配置した検出部３４で検出した影との入射角度をそれぞれα、βとし、左右の検出部３４間の距離をＬとすると、以下の関係式
　ｔａｎ　α＝Ｙ／Ｘ　　　　　　　　…（１）
　ｔａｎ　β＝Ｙ／（Ｌ−Ｘ）　　　　…（２）
が成立する。
式（１）、式（２）よりＸを求めると、
　式（１）より　Ｙ＝Ｘ　ｔａｎ　α
　式（２）より　Ｙ＝（Ｌ−Ｘ）　ｔａｎ　β
　∴　Ｘ＝（Ｌ　ｔａｎ　β）／（ｔａｎ　α　＋　ｔａｎ　β）　　　…（３）
となる。
従って、検出された角度α、βと、式（１）、式（３）により、操作物Ａの座標（Ｘ，Ｙ）を算出できる。
　また、図５（Ａ）は光学式タッチパネルによる形態を認識する方法を説明する図であり、図５（Ｂ）はその信号強度を説明する図である。
　図５（Ａ）に示すように、再帰反射フィルム３１上に、操作者の指１本を置いた場合には、２つの検出部から光が照射され、指がある部分は影として受光部に検出される。受光部では、図５（Ｂ）に示すような検出が行われる。
　図中、（１）の両矢印間は、再帰反射フィルム上になにも操作物がない状態を表した信号強度である。操作物がないため、照射光は全て反射されるので、水平画素位置に対して水平な線となる。
　なお、信号強度は初期値に対して補正して図示している。
　一方、図中（２）の両矢印間は、再帰反射フィルム上に操作物がある状態を表した信号強度である。操作物により影が検出されるため、影を検出している間は信号強度が弱くなる。
　これを利用して、操作物の形態を区別することができる。
　ここで、水平画素位置とは、検出部に対して水平に位置する辺に現れる影の位置を示すものである。
　図６（Ａ）に示すように、検出部３４を再帰反射フィルム３１面より上方に配置し、再帰反射フィルム３１上に操作物８を置くことで、斜め上方より操作物全体に赤外線光を照射できるので、操作物に影ができにくい。
　しかし、隣り合う操作物が接近する場合には、照射方向により重なり、１本の操作物と認識されることは避けられない。これを解消するために、一対の検出部３４を接触式タッチパネル２の一辺の両端の上方に設け、各検出部から検出した信号強度のグラフを合成して検出結果の正確性を高めている。
　これにより、手などの操作物を配置した場合でも、その本数を検出することができる。
　図６（Ｂ）には、図６（Ａ）の左側の受光部で検出した信号強度を示す。手などの操作物に対し、小指側から照射されるので、小指、薬指、中指、人差し指の４本の影が現れる。この際、親指は人差し指の影となり、発光部からも遠くに位置するために、人差し指の影は水平画素位置に対して幅が広く、そして信号強度は弱く現れる。
　一方、図６（Ｃ）には、図６（Ａ）の右側の受光部で検出した信号強度を示す。この場合は、親指側から照射されるので、親指、人差し指、中指、薬指の４本の影が現れる。上述同様に、小指は薬指の影となり、発光部からも遠くに位置するために、薬指の影は水平画素位置に対して幅が広く、そして信号強度は弱く現れる。
　そして、図６（Ｄ）に示すように、マイコン制御部４でこれらの検出結果が合成される。図に示すように、再帰反射フィルム３１上に５本指を広げた場合には５本指の数だけ影があることがわかる。これを２箇所の検出部３４で行い、それらの結果を合成させることで、正確に識別できる。その結果、指の本数を区別できる。
　従って、検出部３４は再帰反射フィルム３１の表面より３０ｍｍ~１００ｍｍ程度上方に位置させれば、操作物全体に赤外線光を照射できる。検出部３４の上方への高さは操作物全体を照射できる範囲に選択されると良い。
　上述のように指の本数はマイコン制御部４で識別され、形態認識信号が生成される。
　形態認識信号とは、指の本数ごとに各表示モードが対応し、識別された本数の表示モードを選択して表示パネルの表示を制御する信号である。
　次に、図７を用いて本発明のタッチパネルを用いた入力装置の入力方法について説明する。
　タッチパネルを用いた入力装置１の電源をオンにすると、入力装置と離れた位置に設けた表示パネル５に初期設定画面が表示される（ステップＳ１）。
　そして、光学式タッチパネル３の発光部３２からの光が、再帰反射フィルム３１上に置かれた手などの操作物に斜め上方から照射され、操作物から露出した再帰反射フィルム３１からの反射光を受光部３３で検出し、マイコン制御部４で操作物の形態を区別してその形態を認識する（ステップＳ２）。
　なお、この際に、一定間隔で複数回の照射を行い、その全ての反射光の検出値が一致している場合にのみ、操作物の形態を認識する。具体的には、ステップＳ２の処理を１秒間隔で３回連続して行う。これにより、操作者の意思により画面モードの選択が行われていることを認識でき、誤って手などの操作物や洋服の袖などが光学式タッチパネル上に置かれた場合を区別できる。
　そして、マイコン制御部４からの形態認識信号により、表示パネル５に表示される複数の表示モードの中から１つを選択する（ステップＳ３）。
　その後、かかる表示モードに切り替えられて、表示パネル５に表示される（ステップＳ４）。
　そして、表示された表示モードの中で、光学式タッチパネル３の再帰反射フィルム３１上を移動させる指などの操作物の位置を検出部によりその入射角を検出してマイコン制御部４に入力し、三角測量の原理で操作物の座標を求める。マイコン制御部４はかかる座標の座標信号を表示パネルに伝えて、カーソルを座標信号に従って表示パネル上の動作選択領域で移動させる（ステップＳ５）。
　そして、選択した動作選択領域のカーソルがある位置で再帰反射フィルム３１を介して接触式タッチパネル２に接触する。これによりマイコン制御部４から確定信号を出力し、選択された表示モードの操作を行う（ステップＳ６）。
　そして、他の表示モードへ切り替える場合には、現在の表示モードを終了してステップＳ１の初期設定画面を表示させる初期設定画面ボタンを選択する（ステップＳ７）。その後、マイコン制御部４によりステップＳ１の処理へと戻り、操作者は手などの操作物を認識させる。
　なお、ステップＳ７の代わりに、ステップＳ６の後に一定時間何も操作がされない場合には直接ステップＳ１へと戻るようにしても良い。
　ここで、本発明のタッチパネルを用いた入力装置をカーナビに利用する場合の実施例を説明する。
　図８は、カーナビとして車両に設置した一例を示した図である。図９は、カーナビに用いた場合の入力方法を説明するフロー図である。図１０は、カーナビの各表示モードの画像の一例である。ここでは、操作物の認識本数が１本の場合にはナビモード、２本の場合には空調設定モード、３本の場合にはオーディオモード、４本の場合には車外カメラモード、５本の場合にはテレビモードがそれぞれ選択されるものとする。
　図８に示すように、カーナビとして用いた場合は、操作者の手元付近にタッチパネルを用いた入力装置１が設置され、太陽光などの外部光の入射を防ぐために、遮光性のカバー６で覆われている。具体的には、センターコンソールに配置すると、操作者は操作の前に配置個所を確認する作業を省略でき、また、手の移動も少ない分、操作性も向上する。
　表示パネル５は、操作者が視線を大きく移動することなく確認できる位置であればよく、具体的にはインストルメント・パネルに配置する。
　図９に示すように、操作者は車を起動させると入力装置１の電源はオンとなり、表示パネル５に初期設定画面が表示される（ステップＳ１０）。
　そして、操作者は表示させる表示モードを選択するために、手などの操作物で所望の形態を作り、再帰反射フィルム３１上に置いて認識させる。光学式タッチパネル３は再帰反射フィルム３１からの反射光を受光部３３で検出し、マイコン制御部４で操作物の形態を区別して認識し、その形態認識信号を生成する（ステップＳ２０）。
　なお、この際に、ステップＳ２０を１秒間隔で３回連続して行い、全ての検出値が一致していることを確認することで、誤操作との識別を行う。
　具体的には、操作者は１本指を立て再帰反射フィルム上に置いた場合には認識本数が１本と認識され、２本指を立てて置いた場合には認識本数が２本、３本指を立てて置いた場合には認識本数が３本と、それぞれ区別されて認識される。ここで、各認識本数における処理を説明する。
　（１本指を立てた場合）
　ステップＳ２０の本数認識手段により、認識本数が１本と認識される（ステップＳ３０）。
　マイコン制御部４からの形態認識信号により複数の画面モードの中から１つが選択され、表示パネル５に表示される（ステップＳ４０）。
　ここでは、１本の場合の形態認識信号が生成されるため、ナビモードが選択されて表示される。
　その後は、光学式タッチパネル３は、再帰反射フィルム３１上を移動させる指などの操作物の位置を検出し、その入射角を検出してマイコン制御部４に入力し、三角測量の原理で操作物の座標を求め、座標信号を生成して表示パネルに伝える。そして、その座標信号に従って表示パネル上をカーソル９が移動し、動作の選択を行う（ステップＳ５０）。
　具体的には、図１０（Ａ）に示すように、操作者が再帰反射フィルム上で指示する座標位置を検出し、その座標信号に従って表示パネルのナビ画面上にカーソル９を表示させる。これにより、操作者は、地図上でカーソル９を移動させて画面を上下左右に移動させることや、表示画面の拡大あるいは縮小や目的地の検索などの各選択メニューから動作させたい選択領域にカーソル９を移動させて、その選択を行うことができる。なお、ここでは表示画面の拡大を行うものとする。
　そして、操作者は選択した動作選択領域にカーソル９がある状態で再帰反射フィルム３１を介して接触式タッチパネル２に接触し、マイコン制御部４から確定信号を出力して、選択された動作を行う（ステップＳ６０）。
　具体的には、操作者は表示画面を拡大させたい場合には、図１０（Ａ）に示すように、再帰反射フィルム３１上を指で移動し、表示パネル上の拡大ボタンがある領域までカーソル９を移動し、選択を行う。そして、拡大ボタン上にカーソル９がある状態で再帰反射フィルム３１を介して接触式タッチパネル２に接触して確定すると、画面が拡大される。
　最後に、他の表示モードに切り替える場合には、表示パネル上の初期設定画面へと戻る初期画面ボタンをカーソル９で選択し、接触式タッチパネルに接触して確定する（ステップＳ７０）。その後、処理はステップＳ１０へ戻るため、操作者は指で形態を作り認識させればよい。
　なお、初期設定画面へと戻るボタンで終了の指示を行う代わりに、ステップＳ６０の後に一定時間何も操作がされない場合には直接ステップＳ１０へ戻るようにしたり、操作者が指で形態を作って一定時間その形態をマイコン制御部に認識させることでステップＳ１０が行われるようにしても良い。
　（２本指を立てた場合）
　なお、各処理は上述の１本指を立てた場合と同様であるので、具体的な処理の流れを以下に説明する。
　ステップＳ２０の本数認識手段により２本と認識され（ステップＳ３１）、表示パネル５には空調設定画面が表示される（ステップＳ４１）。
　操作者は、空調の温度を２３度から２５度に上げたい場合には、図１０（Ｂ）に示すように、再帰反射フィルム３１上を指で移動させて温度上昇ボタンの領域にカーソル９を移動して選択を行い（ステップＳ５０）、カーソル９が温度上昇ボタン上にある状態で再帰反射フィルム３１を介して接触タッチパネル２に接触して確定する（ステップＳ６０）。この場合には２度上昇させるため、接触式タッチパネル２に２回タッチすればよい。
　その後、初期設定画面へと戻る初期画面ボタンにタッチして、ステップＳ１０へと戻る（ステップＳ７０）。
　（３本指を立てた場合）
　なお、２本指の場合と同様に、具体的な処理の流れを以下に説明する。
　ステップＳ２０の本数認識手段により３本と認識され（ステップＳ３２）、表示パネル５にはオーディオ画面が表示される（ステップＳ４２）。
　操作者は、１曲スキップさせたい場合には、図１０（Ｃ）に示すように、再帰反射フィルム３１上を指で移動させてスキップボタンの領域にカーソル９を移動して選択を行い（ステップＳ５０）、カーソル９がスキップボタン上にある状態で再帰反射フィルム３１を介して接触タッチパネル２に１回接触して確定する（ステップＳ６０）。
　その後、初期設定画面へと戻る初期画面ボタンにタッチして、ステップＳ１０へと戻る（ステップＳ７０）。
　（４本指を立てた場合）
　なお、２本指の場合と同様に、具体的な処理の流れを以下に説明する。
　ステップＳ２０の本数認識手段により４本と認識され（ステップＳ３３）、表示パネル５には車外カメラ画面が表示される（ステップＳ４３）。
　操作者は、リアカメラに切り替えたい場合には、再帰反射フィルム３１上を指で移動させてリアカメラ切替ボタンの領域にカーソル９を移動して選択を行い（ステップＳ５０）、カーソル９がリアカメラ切替ボタン上にある状態で再帰反射フィルム３１を介して接触タッチパネル２に１回接触して確定する（ステップＳ６０）。
　その後、初期設定画面へと戻る初期画面ボタンにタッチして、ステップＳ１０へと戻る（ステップＳ７０）。
　（５本指を立てた場合）
　なお、２本指の場合と同様に、具体的な処理の流れを以下に説明する。
　ステップＳ２０の本数認識手段により５本と認識され（ステップＳ３４）、表示パネル５にはテレビ画面が表示される（ステップＳ４４）。
　操作者は、選局を変更したい場合には、再帰反射フィルム３１上を指で移動させて選局ボタンの領域にカーソル９を移動して選択を行い（ステップＳ５０）、カーソル９が所望の選局ボタン上にある状態で再帰反射フィルム３１を介して接触タッチパネル２に１回接触して確定する（ステップＳ６０）。
　その後、初期設定画面へと戻る初期画面終了ボタンにタッチして、ステップＳ１０へと戻る（ステップＳ７０）。
　なお、入力装置１のタッチパネルのインチサイズと表示パネル５のパネルサイズが異なる場合には、ステップＳ５０において求めたタッチパネル上の座標値を表示パネルのパネルサイズの座標値に変換し、座標信号を生成して表示パネルに伝える。これにより、入力装置１のタッチパネルのインチサイズと表示パネルのパネルサイズを自由に設計変更することができる。
　また、上述した実施例では、タッチパネルを用いた入力装置１をカーナビに用いた場合を説明したが、家電製品の入力装置や、ゲーム機の入力装置としても用いてもよい。

　１　　　　　入力装置
　２　　　　　接触式タッチパネル
　３　　　　　光学式タッチパネル
　４　　　　　マイコン制御部
　５　　　　　表示パネル
　６　　　　　遮光性カバー
　７　　　　　筐体
　８　　　　　操作物
　９　　　　　カーソル
　２１　　　　上基板
　２２　　　　下基板
　２３　　　　透明導電膜
　２４　　　　接着剤
　３１　　　　再帰反射フィルム
　３２　　　　発光部
　３３　　　　受光部
　３４　　　　検出部

Claims (6)

1. 　接触式タッチパネルと、
   　前記接触式タッチパネルの表面を覆うように設けた再帰反射フィルムと、前記接触式タッチパネルの一辺の両端の上方に位置した発光部と受光部とからなる一対の検出部とを備えた光学式タッチパネルとで構成され、
   　前記発光部からの光が前記再帰反射フィルム上に置かれる手などの操作物に斜め上方から照射され、前記操作物から露出した前記再帰反射フィルムからの反射光を前記受光部で検出して前記操作物の形態を区別して認識し、
   　前記再帰反射フィルム上を移動させる指などの操作物の位置を前記検出部によりその入射角を検出し、三角測量の原理で前記操作物の座標を求め、
   　前記接触式タッチパネルに接触することで入力情報の確定させることを特徴とするタッチパネルを用いた入力装置。
2. 　前記接触式タッチパネルと前記光学式タッチパネルは遮光性のカバーで覆われ、１辺に設けた開口部より前記操作物を入れることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルを用いた入力装置。
3. 　前記接触式タッチパネルとしては抵抗膜式タッチパネルまたは静電容量式タッチパネルを用いることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルを用いた入力装置。
4. 　前記光学式タッチパネルの前記検出部の前記発光部には発光ダイオードを用い、前記受光部にはＣＭＯＳセンサーを用いることを特徴とする請求項１に記載のタッチパネルを用いた入力装置。
5. 　接触式タッチパネルと、前記接触式タッチパネルの表面を覆うように設けた再帰反射フィルムと、前記接触式タッチパネルの一辺の両端の上方に位置した発光部と受光部とからなる一対の検出部とを備えた光学式タッチパネルとで構成されるタッチパネルを用いた入力装置を用い、該入力装置と離れた位置に設けた表示パネルに表示されるカーソルを前記入力装置から操作して入力する入力方法であって、
   　前記光学式タッチパネルの前記発光部からの光が前記再帰反射フィルム上に置かれる手などの操作物に斜め上方から照射され、前記操作物から露出した前記再帰反射フィルムからの反射光を前記受光部で検出してマイコン制御部で前記操作物の形態を区別して、前記マイコン制御部からの形態認識信号で前記表示パネルに表示される複数の表示モードの中から１つを選択し、
   　次に、選択された前記表示モードの中で、前記光学式タッチパネルの前記再帰反射フィルム上を移動させる指などの操作物の位置を前記検出部によりその入射角を検出して前記マイコン制御部に入力し、三角測量の原理で前記操作物の座標を求めて座標信号を前記表示パネルに伝えて前記カーソルを前記座標信号に従って前記表示パネル上の動作選択領域に移動させ、
   　選択した前記動作選択領域の前記カーソルがある位置で前記接触式タッチパネルに接触して前記マイコン制御部から確定信号を出力して、選択された前記表示モードの操作を行うことを特徴とするタッチパネルを用いた入力装置の入力方法。
6. 　前記操作物の形態は指の本数で区別して、前記マイコン制御部からの形態認識信号で前記表示パネルに表示される複数の表示モードの中から１つを選択することを特徴とする請求項５に記載のタッチパネルを用いた入力装置の入力方法。

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