WO2015159768A1 - 入力装置 - Google Patents

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    • G06F2203/04103—Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Definitions

  • the present invention relates to an input device.
  • Patent Document 1 there is known a non-contact type input device that performs an input operation such as switching a display image by moving a hand in a space area in front of a display panel.
  • the movement (that is, gesture) of the user's hand is photographed by a camera, and the gesture is recognized using the captured image data.
  • An object of the present invention is to provide a non-contact type input device having excellent input operability.
  • An input device detects a position coordinate in a detection area of a detection target such as a finger that has entered the detection area while forming a detection area in a reference area and a spatial area in front of the reference plane.
  • the position coordinate in the front-rear direction of the virtual plane set to partition the detection area in the front-rear direction, and the position coordinate in the front-rear direction of the detection target detected by the position detection unit
  • a comparison unit and a determination unit that determines an input operation to be detected based on a comparison result of the comparison unit.
  • the input device compares position coordinates in the front-rear direction of a virtual plane set to partition the detection area in the front-rear direction and position coordinates in the front-rear direction of the detection target detected by the position detection unit. Thus, it is possible to determine the input operation of the detection target. That is, the input device can determine an input operation in the front-rear direction of the detection target, and is excellent in input operability.
  • the determination unit when the comparison result of the comparison unit indicates that the position coordinate of the detection target is equal to or less than the position coordinate of the virtual plane, the determination unit performs the input operation with respect to the virtual plane as the reference plane. It may be determined as a click operation that passes in a direction approaching the.
  • the input device provides a position coordinate in the detection region of a detection target such as a finger that has entered the detection region while forming a detection region in a reference region and a spatial region in front of the reference surface.
  • a virtual plane that partitions the detection region in the front-rear direction so that the detection region is divided into a first detection region and a second detection region, and a detection result of the position detection unit Based on the detection result of the position detection unit based on the detection result of the position detection unit from the second detection region to the first detection region after waiting for the predetermined time based on the detection result of the position detection unit.
  • a change amount detection unit that detects a change amount of the detection target that moves toward the target, and a determination unit that determines an input operation of the detection target based on a detection result of the change amount detection unit.
  • the detection area is divided into a first detection area and a second detection area in the front-rear direction by a virtual plane. By using these two detection areas, input in the front-rear direction of the detection target is performed. The operation can be determined, and the input operability is excellent.
  • the input device provides a position coordinate in the detection region of a detection target such as a finger that has entered the detection region while forming a detection region in a reference region and a spatial region in front of the reference surface.
  • a virtual plane that partitions the detection region in the front-rear direction so that the detection region is divided into a first detection region and a second detection region, and a detection result of the position detection unit Based on the detection result of the position detection unit based on the detection result of the position detection unit from the first detection region to the second detection region after waiting for the predetermined time, based on the detection result of the position detection unit.
  • a change amount detection unit that detects a change amount of the detection target that moves toward the target, and a determination unit that determines an input operation of the detection target based on a detection result of the change amount detection unit.
  • the detection area is divided into a first detection area and a second detection area in the front-rear direction by a virtual plane. By using these two detection areas, input in the front-rear direction of the detection target is performed. The operation can be determined, and the input operability is excellent.
  • the reference surface may be a display surface of a display unit that displays an image.
  • the input device may include a display switching unit that switches an image to be displayed on the display surface of the display unit to another image associated with the input operation based on a determination result of the determination unit.
  • the input device includes a display unit that displays a three-dimensional image so as to float from the display surface, and a finger that has entered the detection region while forming a detection region in a spatial region in front of the display surface.
  • a position detection unit that detects a position coordinate of the detection target in the detection area, and the like, and a virtual part set to overlap the position of the three-dimensional image floating from the display surface while partitioning the detection area in the front-rear direction
  • a comparison unit that compares the position coordinates in the front-rear direction of the plane with the position coordinates in the front-rear direction of the detection target acquired by the position detection unit, and the input operation of the detection target based on the comparison result of the comparison unit And a determination unit for determining.
  • the position of the virtual plane that divides the detection region in the front-rear direction is set to overlap the position of the three-dimensional image that floats from the display surface of the display unit, and the user can input in the front-rear direction such as a finger By the operation, it is possible to perform an input operation with a feeling of directly touching the three-dimensional image.
  • the determination unit when the comparison result of the comparison unit indicates that the position coordinate of the detection target is equal to or less than the position coordinate of the virtual plane, the determination unit performs the input operation with respect to the virtual plane as the reference plane. It may be determined as a click operation that passes in a direction approaching the.
  • a display switching unit that switches a three-dimensional image displayed so that the display unit floats from the display surface to another three-dimensional image associated with the input operation based on a determination result of the determination unit May be provided.
  • the three-dimensional image is switched to another three-dimensional image in this way, the user can feel as if the user has directly switched to the other three-dimensional image by touching the original three-dimensional image.
  • the position detection unit includes a sensor including a pair of electrodes for forming the detection region by an electric field, and acquires position coordinates of the detection target based on capacitance between the electrodes.
  • a sensor including a pair of electrodes for forming the detection region by an electric field, and acquires position coordinates of the detection target based on capacitance between the electrodes.
  • the position detection unit configured by a capacitive sensor or the like is generally superior in detection accuracy in the front-rear direction with respect to the reference surface (or display surface) compared to other methods. Therefore, it is preferable to use a position detection unit including such a capacitance sensor.
  • the non-contact type input device excellent in input operability can be provided.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a main configuration of the display operation device according to the first embodiment.
  • Explanatory drawing schematically showing the electric field distribution formed in front of the display surface Explanatory drawing schematically showing the signal intensity in the Z-axis direction of the capacitance sensor
  • the flowchart which shows the procedure of the input process with respect to the display operation apparatus based on the click operation by a fingertip Explanatory diagram schematically showing single-click operation
  • Explanatory drawing which represented the state which retreated the fingertip to the 2nd detection area typically Explanatory drawing which represented the external appearance of the display operation apparatus of Embodiment 2 typically.
  • Functional block diagram which shows the principal part structure of the display operation apparatus of Embodiment 2.
  • FIG. Explanatory drawing which represented typically the relationship between a three-dimensional image and the detection area
  • the flowchart which shows the procedure of the input process with respect to the display operation apparatus based on the click operation by a fingertip
  • the front view which represented typically the modification 1 of the electrode with which an electrostatic capacitance sensor is provided AA line sectional view of FIG.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically illustrating the appearance of the display operation device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows the display operation device 1 as seen from the front.
  • the display operation device 1 can operate an image displayed on the display surface 2a of the display unit 2 by a hand movement (so-called gesture) without directly touching the display surface (reference surface) 2a.
  • the display unit 2 includes a horizontally long display surface 2 a. Around the display surface 2a, as will be described later, electrodes 3a and 3b used for detecting hand movement are provided.
  • the display operation device 1 is supported by a stand ST.
  • FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a main configuration of the display operation device 1 according to the first embodiment.
  • the display operation device 1 includes a display unit 2, a finger position detection unit (position detection unit) 3, a CPU 4, a ROM 5, a RAM 6, a timer 7, a display control unit (display switching unit) 8, a storage unit 9, and the like.
  • the CPU (Central Processing Unit) 4 is connected to each part of the hardware via the bus line 10.
  • a ROM (Read-Only Memory) 5 stores various control programs, operation parameters, and the like in advance.
  • a RAM (Random Access Memory) 6 includes an SRAM (Static RAM), a DRAM (Dynamic RAM), a flash memory, and the like, and temporarily stores various data generated when the CPU 4 executes various programs.
  • the CPU 4 constitutes a determination unit, a comparison unit, a standby detection unit, a change amount detection unit, and the like according to the present invention.
  • the CPU 4 controls each part of the hardware by loading a control program stored in the ROM 5 in advance on the RAM 6 and executing it, and operates the entire device as the display operation device 1. Further, the CPU 4 receives an input of a processing instruction from the user via the finger position detection unit 3 as will be described later.
  • the timer 7 measures various times related to the processing of the CPU 4 and measures time.
  • the storage unit 9 is configured by a nonvolatile storage medium such as a flash memory, an EEPROM, or an HDD.
  • the storage unit 9 stores in advance various data (position coordinate data (threshold values ⁇ , ⁇ ) of the first virtual plane R1 and second virtual plane R2 and data for a predetermined time such as ⁇ t) described later. .
  • the display unit 2 includes a display panel such as a liquid crystal display panel and an organic EL (Electroluminescence) panel. Various information (such as images) is displayed on the display surface 2 a of the display unit 2 in accordance with instructions from the CPU 4.
  • a display panel such as a liquid crystal display panel and an organic EL (Electroluminescence) panel.
  • Various information (such as images) is displayed on the display surface 2 a of the display unit 2 in accordance with instructions from the CPU 4.
  • the finger position detection unit 3 includes a capacitive sensor 30, an integrated circuit such as a programmable system on chip, and the like, and a position coordinate P (X of a user's fingertip positioned in front of the display surface 2a. Coordinate value, Y coordinate value, Z coordinate value) are detected.
  • the origin of the coordinate axis is set to the upper left corner of the display surface 2a when viewed from the front, the direction from left to right is the X-axis positive direction, and the direction from top to bottom is the Y-axis positive direction.
  • a direction away from the display surface 2a while being orthogonal to the display surface 2a is defined as a positive Z-axis direction.
  • the position coordinates P of the detection target such as a fingertip acquired by the position detection unit 3 are stored in the storage unit 9 as appropriate.
  • the CPU 4 reads the data of the position coordinates P from the storage unit 9 as necessary, and performs an appropriate calculation using the data.
  • the finger position detection unit 3 includes a pair of electrodes 3a and 3b for detecting the position coordinate P of the fingertip, as shown in FIG.
  • One electrode 3a is a transmitter electrode (driving side electrode) 3a and has a frame shape (frame shape) surrounding the display area (active area) AA of the display surface 2a.
  • a transparent thin film electrode member is used as the transmitter electrode 3a.
  • a transparent insulating layer 3c is formed on the transmitter electrode 3a.
  • the other electrode 3b is a receiver electrode 3b, and is disposed around the display surface 2a so as to overlap the transmitter electrode 3a through a transparent insulating layer 3c.
  • the receiver electrode 3b is divided into four parts, and is arranged so as to be assigned to each side of the rectangular display surface 2a. These electrodes 3a and 3b are set to face the same direction (Z-axis direction) as the display surface 2a.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the electric field distribution formed in front of the display surface 2a.
  • a voltage is applied between the electrodes 3a and 3b described above, an electric field having a predetermined distribution is formed in front of the display surface 2a.
  • FIG. 3 schematically shows electric lines of force 3d and equipotential lines 3e.
  • the spatial region in which the electric field is formed in front of the display surface 2a is a region (detection region F) where a detection target such as a fingertip is detected by the finger position detection unit 3.
  • the capacitance sensor 30 including the electrodes 3a and 3b generates a predetermined capacitance between the electrodes 3a and 3b in response to a fingertip entering the region, and an electric signal corresponding to the capacitance. Is output.
  • the finger position detection unit 3 detects the electrostatic capacitance generated between the electrodes 3a and 3b based on such an output signal, and further, based on the detection result, the fingertip position coordinates P ( X coordinate value, Y coordinate value, Z coordinate value) can be calculated.
  • the detection of the fingertip position coordinates P by the finger position detection unit 3 is repeatedly and regularly executed at regular time intervals.
  • a known method is employed as a method for calculating the fingertip position coordinate P from the capacitance generated between the electrodes 3a and 3b.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the signal intensity in the Z-axis direction of the capacitance sensor 30.
  • the detection limit signal value (S1) It is about 20 cm (over 20 cm) in the Z-axis direction from 2a.
  • a rectangular parallelepiped space region is set as the detection region F.
  • two virtual planes having a constant Z coordinate value are set.
  • One virtual plane is the first virtual plane R1 set at a position 9 cm away from the display surface 2a in the Z-axis direction, and the other virtual plane is set at a position 20 cm away from the display surface 2a in the Z-axis direction.
  • This is the second virtual plane R2.
  • the second virtual plane R2 is set at the detection limit position of the Z coordinate value.
  • the first virtual plane R1 is set between the display surface 2a and the second virtual plane R2.
  • the detection area F is divided into two spatial areas by the first virtual plane R1.
  • a space (between the display surface 2a and the first virtual plane R1) on the display surface 2a side from the first virtual plane R1 in the detection region F is particularly referred to as a first detection region F1.
  • a space sandwiched between the first virtual plane R1 and the second virtual plane R2 is particularly referred to as a second detection region F2.
  • the first detection region F1 is used to recognize a click operation based on the movement of the fingertip in the Z-axis direction.
  • the second detection region F2 is for recognizing an input operation based on the movement of the fingertip in the Z-axis direction and an operation based on the movement of the fingertip in the X-axis direction and the Y-axis direction (for example, a flick operation). Used.
  • the detection area F is divided into two detection areas F1 and F2 in order of increasing distance from the display surface (reference surface) 2a.
  • the CPU 4 recognizes the movement of the user's finger by comparing the position coordinate P of the fingertip detected by the finger position detection unit 3 with various threshold values ( ⁇ and the like) set in advance. The processing content previously associated with is accepted. Further, the CPU 4 controls each target unit (for example, the display control unit 8) in order to execute the received processing content.
  • the display control unit 8 displays a predetermined image on the display unit 2 in accordance with an instruction from the CPU 4. For example, the display control unit 8 reads appropriate information from the storage unit 9 based on an instruction from the CPU 4 corresponding to the movement of the user's fingertip (for example, a change in the Z coordinate value of the fingertip), and the read information
  • the display image of the display unit 2 is controlled so as to be switched to an image based on.
  • the display control unit 8 may be a software function realized by the CPU 4 executing a control program stored in the ROM 5, or may be realized by a dedicated hardware circuit.
  • the display operation device 1 according to the present embodiment may include an input unit (push-down input unit) that is not illustrated.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of input processing for the display operation device 1 based on a click operation by a fingertip
  • FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing a single click operation
  • FIG. 7 is a double click operation. It is explanatory drawing which represented operation
  • the user U first performs a predetermined operation on the display operation device 1 and performs a process of displaying a predetermined reception image (not shown) on the display surface 2a of the display unit 2 before performing an input by a click operation.
  • the CPU 4 executes it.
  • step S10 the finger position detector 3 acquires the position coordinate P of the fingertip of the user U according to an instruction from the CPU 4.
  • the finger position detection unit 3 acquires the position coordinates P (X coordinate value, Y coordinate value, Z coordinate value) of the fingertip.
  • the shape of the user U's hand is a state in which only the index finger extends from the fist state toward the display surface 2a. Therefore, the position coordinate of the tip of the index finger is acquired by the finger position detection unit 3.
  • the movement of the hand (finger) of the user U who performs an input operation on the display operation device 1 is referred to as “advance” when approaching the display surface 2a, and “reverse” when the user U moves away from the display surface 2a. May be called.
  • the CPU 4 determines whether or not the Z coordinate value of the acquired position coordinate P is equal to or less than a predetermined threshold value ⁇ in step S11.
  • the threshold value ⁇ is a Z coordinate value of the first virtual plane R1, and indicates a position 9 cm away from the display surface 2a in the Z-axis direction.
  • the process proceeds to step S10 again.
  • the Z coordinate value of the acquired position coordinate P is equal to or less than the threshold value ⁇ (Z ⁇ ⁇ )
  • the process proceeds to step S12. 6 and 7, when the fingertip has entered the first detection area F1 beyond the first virtual plane R1, the Z coordinate value (Z1) at the position coordinate P1 of the fingertip is , ⁇ or less.
  • the detection of the fingertip position coordinate P by the finger position detection unit 3 is repeatedly and regularly executed at regular time intervals, and is performed regardless of the presence or absence of the detection target (finger) in the detection region F. . Then, every time the position coordinate P is detected, the process proceeds to step S11, and the detection result (Z coordinate value) by the CPU 4 is compared with the threshold value ⁇ as described above.
  • step S12 the CPU 4 starts the timer 7 and measures the time. Thereafter, in step S13, the position coordinate P of the fingertip is detected again as in step S10. After detecting the position coordinates P, the CPU 4 determines whether or not a predetermined time ⁇ t has elapsed since the timer 7 was started. If the CPU 4 determines that the predetermined time ⁇ t has not elapsed, the process proceeds to step S13 again, and the finger position coordinate P is detected again. On the other hand, when the CPU 4 determines that the predetermined time ⁇ t has elapsed, the process proceeds to step S15.
  • the finger position detection unit 3 repeats the detection of the fingertip position coordinate P until a predetermined time ⁇ t has elapsed.
  • the predetermined time ⁇ t, the detection interval of the position coordinates P, and the like are set so that the detection of the position coordinates P of the fingertip in step S13 is performed a plurality of times (two or more times).
  • step S15 the CPU 4 determines whether or not Z ⁇ ⁇ again after the Z coordinate value of the fingertip position coordinate P becomes ⁇ ⁇ Z within a predetermined time ⁇ t. For example, as shown in FIG. 6, if the fingertip has entered the first detection area F1 beyond the first virtual plane R1 for ⁇ t time, Z at the position coordinate P in that case The coordinate value is always ⁇ or less. In such a case, the process proceeds from step S15 to step S16, and the movement of the fingertip of the user U in the detection area F (movement in the Z-axis direction) is recognized as a single click operation and is associated with the movement in advance. Is executed. In the case of the present embodiment, for example, an instruction for switching the received image (not shown) to another image (not shown) is given to the display operation device 1 by such a click operation (single click operation). Entered.
  • the first virtual plane R1 is again crossed over the first virtual plane R1.
  • the Z coordinate value of the fingertip position coordinate P becomes Z ⁇ ⁇ again after ⁇ ⁇ Z. That is, the Z coordinate value (Z2) at the position coordinate P2 is ⁇ ⁇ Z2, and the Z coordinate value (Z3) at the position coordinate P3 is Z3 ⁇ ⁇ .
  • step S15 the process proceeds from step S15 to step S17, and the movement of the fingertip of the user U in the detection area F (movement in the Z-axis direction) is recognized as a double-click operation, and is associated with the process in advance. Is executed.
  • an instruction for switching the above-described reception screen (not shown) to another image (not shown) is input to the display operation device 1 by such a click operation (double click operation). Is done.
  • the Z coordinate value of the first virtual plane R1 set in the detection region F is the threshold value ⁇ for recognizing the click operation (the motion of the finger of the user U in the Z-axis direction). It is used as. Therefore, the user U can use the first virtual plane R1 as a “click surface” that is a target of click input, and the display unit 2 is moved to the display unit 2 by the movement of the fingertip in the front-rear direction (movement in the Z-axis direction). An input operation can be easily performed on the display operation device 1 without directly touching it. Further, in the display operation device 1 of the present embodiment, the amount of data to be processed by the CPU 4 is smaller than that of a conventional device that recognizes a user's gesture using image data.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the input process for the display operation device 1 based on the forward movement by the fingertip.
  • FIG. 9 schematically shows a state in which the fingertip is made to wait in the second detection region F2 before the fingertip is advanced.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the fingertip is advanced to the first detection region F1.
  • the user U first performs a predetermined operation on the display operation device 1 and displays a predetermined image (not shown) on the display surface 2a of the display unit 2 before performing an input for instructing the display enlargement by the forward movement.
  • CPU4 is made to perform the process to perform.
  • step S20 the finger position detection unit 3 acquires the position coordinate P of the fingertip of the user U according to an instruction from the CPU 4.
  • the CPU 4 determines whether or not the Z coordinate value of the acquired position coordinate P is within a predetermined range ( ⁇ ⁇ Z ⁇ ). judge.
  • the threshold value ⁇ is as described above.
  • the threshold value ⁇ is the Z coordinate value of the second virtual plane R2, and corresponds to the Z coordinate value at a position 20 cm away from the display surface 2a in the Z-axis direction. Using such threshold values ⁇ and ⁇ , it is determined whether or not the fingertip position coordinate P exists in the second detection region F2.
  • the Z coordinate value at the position coordinate P11 of the fingertip satisfies the range of ⁇ ⁇ Z ⁇ . . If the Z coordinate value of the position coordinate P of the fingertip acquired in this way is within the above range, the process proceeds to step S22. On the other hand, if the acquired Z coordinate value of the position coordinate P of the fingertip is outside the above range, the process proceeds to step S20, and the position coordinate P of the finger is detected again.
  • the detection of the fingertip position coordinate P by the finger position detection unit 3 is repeatedly performed at regular time intervals, and the presence or absence of the detection target (finger) in the detection region F Done regardless of Then, every time the position coordinate P is detected, the process proceeds to step S21.
  • step S22 the CPU 4 starts the timer 7 and measures the time. Thereafter, in step S23, the position coordinate P of the fingertip is detected again as in step S20. After detecting the position coordinate P, the CPU 4 determines whether or not a predetermined time ⁇ t1 (for example, 3 seconds) has elapsed since the timer 7 was started. When the CPU 4 determines that the predetermined time ⁇ t1 has not elapsed, the process proceeds to step S23 again, and the finger position coordinate P is detected again. On the other hand, when the CPU 4 determines that the predetermined time ⁇ t1 has elapsed, the process proceeds to step S25.
  • a predetermined time ⁇ t1 for example, 3 seconds
  • the finger position detection unit 3 repeats the detection of the fingertip position coordinate P until a predetermined time ⁇ t1 has elapsed.
  • the timer 7 is used for measuring the predetermined time ⁇ t1 and is also used for measuring the predetermined time ⁇ t2 described later.
  • step S25 the CPU 4 determines that the change amount ⁇ Z1 of the Z coordinate values at the plurality of position coordinates P detected within the predetermined time ⁇ t1 is within a predetermined allowable value D1 (for example, ⁇ 0.5 cm). Determine whether or not.
  • the change amount ⁇ Z1 is, for example, the difference between the Z coordinate value (reference value) determined to satisfy the range of ⁇ ⁇ Z ⁇ and the Z coordinate value at the position coordinate P detected within the predetermined time ⁇ t1 in step S21. It is calculated from the difference. If all the change amounts ⁇ Z1 of the Z coordinate values at all the position coordinates P detected after the timer 7 is activated are within the allowable value D1, the process proceeds to step S26.
  • step S20 it is determined whether or not the fingertip of the user U is stationary in at least the Z-axis direction within the second detection region F2.
  • step S26 the position coordinate P of the fingertip is detected again. This detection is repeated until a predetermined time ⁇ t2 has elapsed since the timer 7 was started, as shown in step S27.
  • the predetermined time ⁇ t2 is longer than the predetermined time ⁇ t1 described above. For example, when ⁇ t1 is 3 seconds, ⁇ t2 is set to 3.3 seconds.
  • the CPU 4 determines that the predetermined time ⁇ t2 has elapsed, the process proceeds to step 28.
  • step S28 the CPU 4 determines whether or not there is at least one Z coordinate value at a plurality of position coordinates P detected within the predetermined time ⁇ t2 that is less than or equal to ⁇ (Z ⁇ ⁇ ). That is, in step S28, it is determined whether or not the fingertip of the user U has moved (moved forward) from the second detection area F2 to the first detection area F1 within ⁇ t2- ⁇ t1 (eg, 0.3 seconds). Is done. For example, as shown in FIG. 10, when the fingertip of the user U waits for a predetermined time ⁇ t1 in the second detection region F2 and moves forward to ⁇ t2 and enters the first detection region F1.
  • the Z coordinate value at the position coordinate P12 of the fingertip is ⁇ or less (Z ⁇ ⁇ ).
  • the Z coordinate values at a plurality of position coordinates P detected between ⁇ t2 and ⁇ t1 are at least less than ⁇ (Z ⁇ ⁇ ). It may be determined whether there is one.
  • step S28 if the CPU 4 determines that there is no Z coordinate value equal to or less than ⁇ (Z ⁇ ⁇ ), the process proceeds to step S20. On the other hand, if the CPU 4 determines in step S28 that there is at least one Z coordinate value equal to or less than ⁇ (Z ⁇ ⁇ ), the process proceeds to step S29.
  • step S29 the CPU 4 receives an instruction to switch the image displayed on the display unit 2 to an enlarged image. In this manner, an instruction to switch the image displayed on the display unit 2 to the enlarged image can be input to the display operation device 1 by the forward movement (an example of gesture) by the fingertip of the user U.
  • the display control unit 8 reads information on the enlarged image from the storage unit 9 based on an instruction from the CPU 4 and displays the information on the display unit 2 in advance based on the read information.
  • An enlarged image is displayed instead of the image that has been displayed.
  • an input operation can be easily performed by a forward movement (movement of the fingertip in the Z-axis direction) by the fingertip of the user U without directly touching the display unit 2.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a procedure of input processing for the display operation device 1 based on the backward movement operation by the fingertip
  • FIG. 12 schematically shows a state in which the fingertip is made to wait in the first detection area F1 before the fingertip is moved backward
  • FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing a state in which the fingertip is retracted to the second detection region F2.
  • the user U performs a predetermined operation on the display operation device 1 and displays a predetermined image (not shown) on the display surface 2a of the display unit 2 before performing an input for instructing the display reduction by the backward movement.
  • CPU4 is made to perform the process to perform.
  • step S30 the finger position detection unit 3 acquires the position coordinate P of the fingertip of the user U according to an instruction from the CPU 4.
  • the CPU 4 determines whether or not the Z coordinate value of the acquired position coordinate P is within a predetermined range (Z ⁇ ⁇ ).
  • the threshold value ⁇ is as described above. Using such a threshold value ⁇ , it is determined whether or not the position coordinate P of the fingertip exists in the first detection region F1.
  • the Z coordinate value at the position coordinate P21 of the fingertip satisfies the range of Z ⁇ ⁇ . If the Z coordinate value of the position coordinate P of the fingertip acquired in this way is within the above range, the process proceeds to step S32. On the other hand, if the acquired Z coordinate value of the position coordinate P of the fingertip is outside the above range, the process proceeds to step S30, and the position coordinate P of the finger is detected again.
  • the detection of the fingertip position coordinate P by the finger position detection unit 3 is repeatedly performed at regular time intervals, and the presence or absence of the detection target (finger) in the detection region F Done regardless of Each time the position coordinate P is detected, the process proceeds to step S31.
  • step S32 the CPU 4 starts the timer 7 and measures the time. After that, in step S33, the position coordinate P of the fingertip is detected again as in step S30. After detecting the position coordinate P, the CPU 4 determines whether or not a predetermined time ⁇ t3 (for example, 3 seconds) has elapsed since the timer 7 was started. If the CPU 4 determines that the predetermined time ⁇ t3 has not elapsed, the process proceeds to step S33 again to detect the finger position coordinate P again. On the other hand, when the CPU 4 determines that the predetermined time ⁇ t3 has elapsed, the process proceeds to step S35.
  • a predetermined time ⁇ t3 for example, 3 seconds
  • the finger position detection unit 3 repeats the detection of the fingertip position coordinate P until a predetermined time ⁇ t3 has elapsed.
  • the timer 7 is used for measuring the predetermined time ⁇ t3 and is also used for measuring the predetermined time ⁇ t4 described later.
  • step S35 the CPU 4 determines that the change amount ⁇ Z2 of the Z coordinate values at the plurality of position coordinates P detected within the predetermined time ⁇ t3 is within a predetermined allowable value D2 (for example, ⁇ 0.5 cm). Determine whether or not.
  • the change amount ⁇ Z2 is obtained from the difference between the Z coordinate value (reference value) determined to satisfy the range of Z ⁇ ⁇ in step S31 and the Z coordinate value at the position coordinate P detected within the predetermined time ⁇ t13. Desired. If all the change amounts ⁇ Z2 of the Z coordinate values at all the position coordinates P detected after the timer 7 is started are within the allowable value D2, the process proceeds to step S36.
  • step S30 it is determined whether or not the fingertip of the user U is stationary in at least the Z-axis direction within the first detection area F1.
  • step S36 the position coordinate P of the fingertip is detected again. This detection is repeated until a predetermined time ⁇ t4 after the timer 7 is started, as shown in step S37.
  • the predetermined time ⁇ t4 is longer than the predetermined time ⁇ t3 described above. For example, when ⁇ t3 is 3 seconds, ⁇ t4 is set to 3.3 seconds.
  • the CPU 4 determines that the predetermined time ⁇ t4 has elapsed, the process proceeds to step 38.
  • step S38 the CPU 4 determines in advance a difference ⁇ Z3 between the Z coordinate values of the plurality of position coordinates P detected within the predetermined time ⁇ t4 and the Z coordinate value (that is, ⁇ ) of the first virtual plane R1. It is determined whether or not there is at least one case that is equal to or greater than a predetermined value D3 (for example, 3 cm). That is, in step S38, it is determined whether or not the fingertip of the user U has moved (moved forward) from the first detection area F1 to the second detection area F2 within ⁇ t4- ⁇ t3 (eg, 0.3 seconds). Is done.
  • a predetermined value D3 for example, 3 cm
  • the difference ⁇ Z3 between the Z coordinate values at a plurality of position coordinates P detected between ⁇ t4 and ⁇ t3 (for example, 0.3 seconds) and ⁇ is a predetermined value. It may be determined whether or not there is at least one case of D3 or more.
  • the fingertip of the user U waits for a predetermined time ⁇ t3 in the first detection area F1, and then, as shown in FIG. Retreat from the plane R1 to a position (position coordinate P22) that is separated by a predetermined value D3 or more along the Z-axis direction. If the CPU 4 determines in step S38 that the difference ⁇ Z3 is not greater than or equal to the predetermined value D3, the process proceeds to step S30. On the other hand, when the CPU 4 determines that there is at least one case where the difference ⁇ Z3 is equal to or greater than the predetermined value D3 in step S38, the process proceeds to step S39.
  • step S39 the CPU 4 receives an instruction (input) to switch the image displayed on the display unit 2 to a reduced image.
  • an instruction to switch the image displayed on the display unit 2 to a reduced image can be input to the display operation device 1 by the backward movement (an example of gesture) by the fingertip of the user U.
  • the display control unit 8 reads information on the reduced image from the storage unit 9 based on an instruction from the CPU 4 and displays the information on the display unit 2 based on the read information.
  • a reduced image is displayed instead of the image that has been displayed.
  • the display operation device 1 it is possible to easily perform an input operation by a retreating operation (movement of the fingertip in the Z-axis direction) by the fingertip of the user U without directly touching the display unit 2.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram schematically illustrating the appearance of the display operation device 1A according to the second embodiment
  • FIG. 15 is a functional block diagram illustrating the main configuration of the display operation device 1A according to the second embodiment.
  • the display operation device 1A according to the present embodiment includes the 3D image display unit 2A instead of the display unit 2 in the display operation device 1 according to the above-described first embodiment, and also performs 3D image display control instead of the display control unit 8. 8A is provided.
  • the display operation device 1 ⁇ / b> A according to the present embodiment information corresponding to the three-dimensional image is stored in the storage unit 9. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations, and descriptions thereof are omitted.
  • the display operation device 1A displays a 3D image 100 in front of the 3D image display unit 2A.
  • the three-dimensional image display unit 2A displays the three-dimensional image 100 by a parallax barrier method (parallax barrier method), and includes a liquid crystal display panel, a parallax barrier, and the like.
  • the three-dimensional image 100 is visually recognized by the user U as if it floats up from the display surface 2Aa of the three-dimensional image display unit 2Aa.
  • the three-dimensional image display control unit 8A displays a predetermined three-dimensional image 100 on the three-dimensional image display unit 2A in response to an instruction from the CPU 4.
  • the 3D image display control unit 8A may be a software function realized by the CPU 4 executing a control program stored in the ROM 5, or may be realized by a dedicated hardware circuit.
  • the display operation device 1A of the present embodiment also includes the finger position detection unit 3 similar to the display operation device 1 described above. As shown in FIG. 16, the display operation device 1A is in front of the display operation device 1A. A similar detection region F is formed.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the procedure of the input process for the display operation device 1A based on the click operation by the fingertip.
  • step S40 the user U performs a predetermined operation on the display operation device 1A, and the CPU 4 performs a process in which the 3D image display unit 2A displays the predetermined 3D image 100 on the first virtual plane R1. Let it run.
  • step S41 the CPU 4 determines whether or not there is a click input.
  • the processing content in step S41 is the same as the processing content of the click operation of the first embodiment (steps S10 to S16 in the flowchart of FIG. 5).
  • the user U performs a click input using the first virtual plane R ⁇ b> 1 with the feeling of directly touching the three-dimensional image 100.
  • step S41 when the CPU 4 determines that an input by a click operation (single click operation) has been received, the process proceeds to step S42, and a new three-dimensional image (not shown) previously associated with the click input is converted into a third order.
  • the original image display unit 2A displays it.
  • the three-dimensional image 100 on the back surface of the playing card shown in FIG. 14 may be switched to a three-dimensional image on the playing card surface by clicking input.
  • the 3D image 100 displayed by the 3D image display unit 2A is arranged so as to overlap the first virtual plane R1 (click surface).
  • An input operation for switching to another three-dimensional image can be performed as if the image 100 is touched directly with a fingertip.
  • the user U cannot easily recognize the operation target (the click surface formed of the first virtual plane R1), but the display operation device 1A of the present embodiment has such a problem. It will be resolved.
  • the display unit may have a touch panel function. That is, the non-contact type input unit as described above and the contact type input unit may be used in combination.
  • the arrangement of the electrodes (transmitter electrode, receiver electrode) provided in the electrostatic capacity sensor may be such that a predetermined detection region as exemplified in the above embodiment can be formed in front of the display unit (user side).
  • a predetermined detection region as exemplified in the above embodiment can be formed in front of the display unit (user side).
  • FIG. 18 is a front view schematically showing Modification 1 of the electrodes 3Aa and 3Ab included in the capacitance sensor
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • one electrode (transmitter electrode) 3Aa is arranged so as to overlap the display area (active area) AA of the display unit 2
  • the other electrode (receiver electrode) 3Ab has a transparent insulating layer 3Ac.
  • the electrode 3Ab is divided into four parts, each of which has a triangular shape.
  • the electrodes 3Aa and 3Ab may be arranged so as to overlap the display area AA.
  • a transparent conductive film is used as an electrode material constituting the electrodes 3Aa and 3Ab.
  • FIG. 20 is a front view schematically showing Modification 2 of the electrodes 3Ba and 3Bb included in the capacitance sensor
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • one electrode (transmitter electrode) 3Ba has a frame shape (frame shape) surrounding the display area (active area) AA of the display unit 2. That is, the electrode 3Ba is disposed in the non-display area (frame region).
  • a frame-shaped insulating layer 3Bc is formed on the electrode 3Ba.
  • the other electrode (receiver electrode) 3Bb is disposed so as to overlap the electrode 3Ba via the insulating layer 3Bc.
  • the electrode 3Bb has a frame shape as a whole, but is divided into four parts so as to be assigned to each side of the rectangular display area AA. As in Modification 2, the electrodes 3Ba and 3Bb may be arranged only in the non-display area (frame area) surrounding the display area AA.
  • the finger position detection unit has received an input operation by detecting the position coordinates of the user's hand (fingertip), but the present invention is not limited to this, In other embodiments, for example, a detection object such as a pen type may be a detection target of the finger position detection unit.
  • the second virtual plane is set to the position of the detection limit of the signal intensity in the Z-axis direction.
  • the position of the second virtual plane is set to the detection limit. May also be set at a position closer to the display / operation device side.
  • the first virtual plane is not particularly limited as long as it is set between the display surface (reference surface) of the display unit and the detection limit position in the Z-axis direction.
  • the first virtual plane is set closer to the display surface side (display operation device side) than the intermediate position between the display surface and the detection limit position for the purpose of securing a large second detection area in the Z-axis direction. It is preferable to do.
  • the position of the first virtual plane closer to the display surface side the user can easily put his / her fingertips in and out of the first detection area, and the first virtual plane (click plane) It becomes easy to perform an input operation (click operation).
  • the display image is switched to the enlarged image by the input operation based on the forward movement by the fingertip, and the display image is switched to the reduced image by the input operation based on the backward movement.
  • the display image may be switched to a reduced image by an input operation based on a forward movement, and the display image may be switched to an enlarged image by an input operation based on a backward movement.
  • the display operation device may be instructed to perform processing other than enlargement / reduction of the display image by the forward operation and the backward operation by the fingertip.
  • the display image is switched by an input operation based on the operation of the fingertip.
  • processing in other configurations for example, a speaker
  • the movement of the fingertip in the Z-axis direction is recognized using only the Z coordinate value of the obtained fingertip position coordinates P. In other embodiments, however, it is necessary. Accordingly, the movement of the fingertip may be recognized using not only the Z coordinate value but also the X coordinate value and the Y coordinate value. In addition, it is preferable to use a capacitance sensor as a sensor of the finger position detection unit because the movement of the fingertip that is the detection target in the Z-axis direction can be easily grasped.
  • the three-dimensional image is switched to another three-dimensional image (still image) in accordance with the operation of the user's fingertip (clicking operation).
  • the display operation device may be configured such that a three-dimensional image (for example, the earth) performs an operation such as rotation after receiving the operation (clicking operation) of the fingertip of the user.
  • a switch image may be displayed as a three-dimensional image so that the user can recognize the image as a virtual switch.
  • SYMBOLS 1 Display operation apparatus (input device), 2 ... Display part, 2a ... Display surface (reference surface), 3 ... Finger position detection part (position detection part), 3a, 3b ... Electrode, 30 ... sensor, 4 ... CPU (determination unit, comparison unit, standby detection unit, change amount detection unit), 5 ... ROM, 6 ... RAM, 7 ... timer, 8. .. display control unit (display switching unit), 9 ... storage unit, 10 ... bus line, F ... detection area, R1 ... first virtual plane (virtual plane), R2 ... first 2 virtual planes, U ... user, P ... position coordinates of detection target

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Abstract

本発明の入力装置１は、基準面２ａと、基準面２ａの前方の空間領域に検出領域Ｆを形成しつつ、検出領域内に進入した指等の検出対象Ｕの検出領域Ｆ内における位置座標Ｐを検出する位置検出部３と、検出領域Ｆを前後方向で仕切るように設定された仮想平面Ｒ１の前後方向における位置座標（閾値α）と、位置検出部３により検出された検出対象Ｕの前後方向における位置座標（Ｚ座標値）とを比較する比較部と、比較部の比較結果に基づいて、検出対象Ｕの入力動作を判断する判断部とを備える。

Description

入力装置
　本発明は、入力装置に関する。
　特許文献１に示されるように、利用者が表示パネルの前方にある空間領域で手を動かすことにより、表示画像を切り替える等の入力操作を行う非接触型の入力装置が知られている。前記装置では、利用者の手の動き（つまり、ジェスチャー）をカメラで撮影し、その撮像データを利用してジェスチャーを認識している。
特開２０１０－１８４６００号公報
（発明が解決しようとする課題）
　カメラを利用したジェスチャー認識では、表示パネルの表示面に対して平行に移動する手の動きは認識し易いものの、表示面に対して垂直に移動する手の動き（つまり、表示面に対する前後方向の動き）は、移動距離を測定し難い等の理由により、認識することが難しい。
　本発明の目的は、入力操作性に優れる非接触型の入力装置を提供することである。
（課題を解決するための手段）
　本発明に係る入力装置は、基準面と、前記基準面の前方の空間領域に検出領域を形成しつつ、前記検出領域内に進入した指等の検出対象の前記検出領域内における位置座標を検出する位置検出部と、前記検出領域を前後方向で仕切るように設定された仮想平面の前後方向における位置座標と、前記位置検出部により検出された前記検出対象の前後方向における位置座標とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて、前記検出対象の入力動作を判断する判断部とを備える。
　前記入力装置は、前記検出領域を前後方向で仕切るように設定された仮想平面の前後方向における位置座標と、前記位置検出部により検出された前記検出対象の前後方向における位置座標とを比較することで、前記検出対象の入力動作を判断することが可能である。つまり、前記入力装置は、前記検出対象の前後方向における入力動作を判断することが可能であり、入力操作性に優れる。
　前記入力装置において、前記判断部は、前記比較部の比較結果が、前記検出対象の前記位置座標が前記仮想平面の前記位置座標以下である場合、前記入力動作を、前記仮想平面を前記基準面に近付く向きに通過するクリック動作として判断するものであってもよい。
　また、本発明に係る入力装置は、基準面と、前記基準面の前方の空間領域に検出領域を形成しつつ、前記検出領域内に進入した指等の検出対象の前記検出領域内における位置座標を検出する位置検出部と、前記検出領域が第１検出領域及び第２検出領域に分かれるように前記検出領域を前後方向に仕切る仮想平面と、前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記検出対象が前記第２検出領域で所定時間待機することを検出する待機検出部と、前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記所定時間の待機後に前記第２検出領域から前記第１検出領域に向かって移動する前記検出対象の変化量を検出する変化量検出部と、前記変化量検出部の検出結果に基づいて、前記検出対象の入力動作を判断する判断部とを備える。
　前記入力装置では、検出領域が仮想平面によって、前後方向に第１検出領域及び第２検出領域に分けられており、これらの２つの検出領域を利用することによって、前記検出対象の前後方向における入力動作を判断することが可能であり、入力操作性に優れる。
　また、本発明に係る入力装置は、基準面と、前記基準面の前方の空間領域に検出領域を形成しつつ、前記検出領域内に進入した指等の検出対象の前記検出領域内における位置座標を検出する位置検出部と、前記検出領域が第１検出領域及び第２検出領域に分かれるように前記検出領域を前後方向に仕切る仮想平面と、前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記検出対象が前記第１検出領域で所定時間待機することを検出する待機検出部と、前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記所定時間の待機後に前記第１検出領域から前記第２検出領域に向かって移動する前記検出対象の変化量を検出する変化量検出部と、前記変化量検出部の検出結果に基づいて、前記検出対象の入力動作を判断する判断部とを備える。
　前記入力装置では、検出領域が仮想平面によって、前後方向に第１検出領域及び第２検出領域に分けられており、これらの２つの検出領域を利用することによって、前記検出対象の前後方向における入力動作を判断することが可能であり、入力操作性に優れる。
　前記入力装置において、前記基準面は、画像を表示する表示部の表示面からなるものであってもよい。
　前記入力装置において、前記表示部の表示面に表示する画像を、前記判断部の判断結果に基づいて前記入力動作に対応付けられた他の画像に切り替える表示切替部を備えるものであってもよい。
　また、本発明に係る入力装置は、表示面から浮き上がるように三次元画像を表示する表示部と、前記表示面の前方の空間領域に検出領域を形成しつつ、前記検出領域内に進入した指等の検出対象の前記検出領域内における位置座標を検出する位置検出部と、前記検出領域を前後方向で仕切ると共に、前記表示面から浮き上がった前記三次元画像の位置と重なるように設定された仮想平面の前後方向における位置座標と、前記位置検出部により取得された前記検出対象の前後方向における位置座標とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて、前記検出対象の入力動作を判断する判断部とを備える。
　前記入力装置では、検出領域を前後方向で仕切る仮想平面の位置が、表示部の表示面から浮き上がった三次元画像の位置と重なるように設定されており、利用者は指等の前後方向における入力動作により、三次元画像に直接、触れる感覚で入力操作を行うことが可能である。
　前記入力装置において、前記判断部は、前記比較部の比較結果が、前記検出対象の前記位置座標が前記仮想平面の前記位置座標以下である場合、前記入力動作を、前記仮想平面を前記基準面に近付く向きに通過するクリック動作として判断するものであってもよい。
　前記入力装置において、前記表示部が前記表示面から浮き上がるように表示する三次元画像を、前記判断部の判断結果に基づいて前記入力動作に対応付けられた他の三次元画像に切り替える表示切替部を備えるものであってもよい。このように三次元画像が他の三次元画像に切り替えられると、利用者は直接、元の三次元画像に触れたことによって、他の三次元画像に切り替わったように感じることができる。
　前記入力装置において、前記位置検出部は、前記検出領域を電界によって形成するための一対の電極を含むセンサを有し、前記電極間の静電容量に基づいて前記検出対象の位置座標を取得するものが好ましい。つまり、静電容量方式のセンサ等によって構成された位置検出部は、一般的に他の方式と比べて、基準面（又は表示面）に対する前後方向の検出精度が優れる。そのため、このような静電容量センサを含む位置検出部を利用することが好ましい。
（発明の効果）
　本発明によれば、入力操作性に優れる非接触型の入力装置を提供することができる。
実施形態１の表示操作装置の外観を模式的に表した説明図 実施形態１の表示操作装置の要部構成を示す機能ブロック図 表示面の前方に形成される電界分布を模式的に表した説明図 静電容量センサのＺ軸方向のシグナル強度を模式的に表した説明図 指先によるクリック動作に基づいた表示操作装置に対する入力処理の手順を示すフローチャート シングルクリック動作を模式的に表した説明図 ダブルクリック動作を模式的に表した説明図 指先による前進動作に基づいた表示操作装置に対する入力処理の手順を示すフローチャート 指先を前進させる前に、第２検出領域内で待機させた状態を模式的に表した説明図 指先を第１検出領域まで前進させた状態を模式的に表した説明図 指先による後退動作に基づいた入力処理の手順を示すフローチャート 指先を後退させる前に、第１検出領域内で待機させた状態を模式的に表した説明図 指先を第２検出領域まで後退させた状態を模式的に表した説明図 実施形態２の表示操作装置の外観を模式的に表した説明図 実施形態２の表示操作装置の要部構成を示す機能ブロック図 三次元画像と表示操作装置の前方に形成される検出領域との関係を模式的に表した説明図 指先によるクリック動作に基づいた表示操作装置に対する入力処理の手順を示すフローチャート 静電容量センサが備える電極の変形例１を模式的に表した正面図 図１８のＡ－Ａ線断面図 静電容量センサが備える電極の変形例２を模式的に表した正面図 図２０のＢ－Ｂ線断面図
　＜実施形態１＞
　以下、本発明の実施形態１を、図１乃至図１３を参照しつつ説明する。本実施形態では、入力装置の一例として、表示操作装置１を例示する。図１は、実施形態１の表示操作装置１の外観を模式的に表した説明図である。図１には、正面から見た状態の表示操作装置１が示されている。表示操作装置１は、表示部２の表示面２ａに表示される画像を、利用者が表示面（基準面）２ａに直接、触れることなく、手の動作（所謂、ジェスチャー）によって操作することが可能な装置である。表示部２は、図１に示されるように横長の矩形状の表示面２ａを備えている。表示面２ａの周囲には、後述するように、手の動作を検出するために利用される電極３ａ，３ｂが設けられている。表示操作装置１は、スタンドＳＴによって支えられている。
　図２は、実施形態１の表示操作装置１の要部構成を示す機能ブロック図である。表示操作装置１は、表示部２、指位置検出部（位置検出部）３、ＣＰＵ４、ＲＯＭ５、ＲＡＭ６、タイマー７、表示制御部（表示切替部）８、記憶部９等を備えている。
　ＣＰＵ（Central Processing Unit）４は、バスライン１０を介してハードウェア各部に接続されている。ＲＯＭ（Read-Only Memory）５には各種の制御プログラム、演算用のパラメータ等が予め格納されている。ＲＡＭ(Random Access Memory)６は、ＳＲＡＭ（Static RAM）、ＤＲＡＭ（Dynamic RAM）、フラッシュメモリ等からなり、ＣＰＵ４による各種プログラムの実行時に発生する種々のデータを一時的に記憶する。なお、ＣＰＵ４は、本発明の判断部、比較部、待機検出部、変化量検出部等を構成する。
　ＣＰＵ４は、ＲＯＭ５に予め格納されている制御プログラムをＲＡＭ６上にロードして実行することによりハードウェア各部を制御し、装置全体を表示操作装置１として動作させる。また、ＣＰＵ４は、後述するように指位置検出部３を介して、利用者から処理の指示の入力を受け付ける。タイマー７は、ＣＰＵ４の処理に係る各種の時間の計測や時刻をする。記憶部９は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＨＤＤ等の不揮発性の記憶媒体により構成されている。なお、記憶部９には、後述する各種データ（第１仮想平面Ｒ１，第２仮想平面Ｒ２の位置座標データ（閾値α、β）や、Δｔ等の所定時間のデータ）が予め記憶されている。
　表示部２は、液晶表示パネル、有機ＥＬ（Electro luminescence）パネル等の表示パネル等から構成される。表示部２の表示面２ａには、ＣＰＵ４からの指示に従い各種情報（画像等）が表示される。
　指位置検出部３は、静電容量方式のセンサ３０や、プログラマブル・システム・オン・チップ等の集積回路等から構成され、表示面２ａの前方に位置する利用者の指先の位置座標Ｐ（Ｘ座標値、Ｙ座標値、Ｚ座標値）を検出する。なお、本実施形態では、座標軸の原点を表示面２ａの正面視左上角に設定し、左から右へ向かう方向をＸ軸正方向とし、上から下へ向かう方向をＹ軸正方向とする。また、表示面２ａに直交しつつ表示面２ａから離れる方向を、Ｚ軸正方向とする。位置検出部３により取得された指先等の検出対象の位置座標Ｐは、適宜、記憶部９に記憶される。なお、ＣＰＵ４は、必要に応じて記憶部９から位置座標Ｐのデータを読み出し、そのデータを用いて適宜、演算を行う。
　指位置検出部３は、図１に示されるように、指先の位置座標Ｐを検出するための一対の電極３ａ，３ｂを備えている。一方の電極３ａは、トランスミッタ電極（駆動側電極）３ａであり、表示面２ａの表示エリア（アクティブエリア）ＡＡの回りを囲むような枠状（額縁状）をなしている。トランスミッタ電極３ａとしては、透明な薄膜状の電極部材が利用される。なお、トランスミッタ電極３ａ上には、透明な絶縁層３ｃが形成されている。他方の電極３ｂは、レシーバ電極３ｂであり、透明な絶縁層３ｃを介してトランスミッタ電極３ａと重なるように、表示面２ａの周囲に配置されている。本実施形態の場合、レシーバ電極３ｂは４個に分けられており、矩形状をなす表示面２ａの各辺に割り当てられるように配置されている。これらの電極３ａ，３ｂは、表示面２ａと同じ方向（Ｚ軸方向）を向くように設定されている。
　図３は、表示面２ａの前方に形成される電界分布を模式的に表した説明図である。上述した電極３ａ，３ｂ間に電圧が印加されると、表示面２ａの前方に、所定の分布を有する電界が形成される。図３には、電気力線３ｄ及び等電位線３ｅが模式的に示されている。このように表示面２ａの前方に電界が形成された空間領域が、指位置検出部３によって指先等の検出対象が検出される領域（検出領域Ｆ）となっている。この領域内に、検出対象である指先等が進入すると、電極３ａ，３ｂ間の静電容量が変動する。前記電極３ａ，３ｂを備える静電容量センサ３０は、前記領域に指先が進入するのに応じて前記電極３ａ，３ｂ間に所定の静電容量を生じさせ、その静電容量に応じた電気信号を出力する。指位置検出部３は、このような出力信号に基づいて、前記電極３ａ，３ｂ間に生じた静電容量を検出し、更にこの検出結果に基づいて、検出領域内における指先の位置座標Ｐ（Ｘ座標値、Ｙ座標値、Ｚ座標値）を算出することができる。なお、指位置検出部３による指先の位置座標Ｐの検出は、一定の時間間隔で繰り返し定常的に実行される。なお、前記電極３ａ，３ｂ間に生じた静電容量から、指先の位置座標Ｐを算出する方法としては、公知の手法が採用される。
　図４は、静電容量センサ３０のＺ軸方向のシグナル強度を模式的に表した説明図である。本実施形態の場合、表示面２ａの大きさが対角７型であり、静電容量センサ３０の駆動電圧を３．３Ｖが設定された場合、検出限界のシグナル値（Ｓ１）は、表示面２ａからＺ軸方向に約２０ｃｍ（２０ｃｍ強）のところとなる。本実施形態の場合、表示面２ａの〔横方向（Ｘ軸方向）の長さ〕×〔表示面２ａの縦方向（Ｙ軸方向）の長さ〕×〔Ｚ軸方向の長さ（２０ｃｍ）〕からなる直方体状の空間領域が、検出領域Ｆとして設定されている。
　また、検出領域Ｆには、Ｚ座標値が一定である２つの仮想平面が設定されている。一方の仮想平面は、表示面２ａからＺ軸方向に９ｃｍ離れた位置に設定される第１仮想平面Ｒ１であり、他方の仮想平面は、表示面２ａからＺ軸方向に２０ｃｍ離れた位置に設定される第２仮想平面Ｒ２である。本実施形態の場合、第２仮想平面Ｒ２は、Ｚ座標値の検出限界位置に設定されている。第１仮想平面Ｒ１は、表示面２ａと第２仮想平面Ｒ２との間に設定される。
　第１仮想平面Ｒ１により、検出領域Ｆは、２つの空間領域に分けられている。本明細書において、検出領域Ｆのうち、第１仮想平面Ｒ１から表示面２ａ側にある空間（表示面２ａと第１仮想平面Ｒ１との間）を、特に第１検出領域Ｆ１と称する。これに対し、第１仮想平面Ｒ１と第２仮想平面Ｒ２とで挟まれた空間を、特に第２検出領域Ｆ２と称する。第１検出領域Ｆ１は、例えば、後述するように、指先のＺ軸方向の動きに基づいたクリック動作を認識するために利用される。これに対し、第２検出領域Ｆ２は、指先のＺ軸方向の動きに基づく入力動作や、指先のＸ軸方向及びＹ軸方向の動きに基づいた動作（例えば、フリック動作）を認識するために利用される。このように、検出領域Ｆは、表示面（基準面）２ａから近い順に２つの検出領域Ｆ１，Ｆ２に分けて用いられる。
　ＣＰＵ４は、指位置検出部３により検出された指先の位置座標Ｐと、予め設定されている各種の閾値（α等）とを比較することにより、利用者の指の動きを認識し、その動きに対して予め対応付けられている処理内容を受け付ける。そして、更にＣＰＵ４は、受け付けた処理内容を実行するために、目的となる各部（例えば、表示制御部８）を制御する。
　表示制御部８は、ＣＰＵ４からの指示に応じて表示部２に所定の画像を表示させる。表示制御部８は、例えば、利用者の指先の動き（例えば、指先のＺ座標値の変化）に対応したＣＰＵ４からの指示に基づいて、適切な情報を記憶部９から読み出し、その読み出した情報に基づく画像に切り替わるように表示部２の表示画像を制御する。なお、表示制御部８は、ＲＯＭ５に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ４が実行することによって実現されるソフトウェア機能であってもよいし、専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。なお、本実施形態の表示操作装置１は、図示されない入力部（押下式入力部）等を備えてもよい。
　以下、本実施形態の表示操作装置１において行われる、利用者Ｕの指先の動作（Ｚ軸方向の動き）に基づいた入力処理の手順を説明する。なお、以下に示される内容は、利用者Ｕの指先の動作（Ｚ軸方向の動き）に基づいた入力処理の一例であり、本発明の内容はこれらの内容に限られない。ここで、先ず、２種類のクリック動作（シングルクリック動作、及びダブルクリック動作）に基づいた入力処理の手順について説明する。
（クリック動作による入力操作）
　図５は、指先によるクリック動作に基づいた表示操作装置１に対する入力処理の手順を示すフローチャートであり、図６は、シングルクリック動作を模式的に表した説明図であり、図７は、ダブルクリック動作を模式的に表した説明図である。利用者Ｕは、先ず、クリック動作による入力を行う前に、表示操作装置１に対して所定の操作を行い、表示部２の表示面２ａに所定の受付画像（不図示）を表示する処理をＣＰＵ４に実行させる。
　ステップＳ１０において、ＣＰＵ４からの指示により、指位置検出部３が、利用者Ｕの指先の位置座標Ｐを取得する。検出領域Ｆ内に指が進入すると、ステップＳ１０において、指位置検出部３により、指先の位置座標Ｐ（Ｘ座標値、Ｙ座標値、Ｚ座標値）が取得される。本実施形態の場合、利用者Ｕの手の形は、図６及び図７に示されるように、握りこぶしの状態から人差し指のみが表示面２ａに向かって延びた状態となっている。そのため、人差し指の先端の位置座標が、指位置検出部３により取得されることになる。なお、表示操作装置１に対して入力操作を行う利用者Ｕの手（指）の動きについて、表示面２ａに近付く場合を「前進」と称し、反対に表示面２ａから遠ざかる場合を「後退」と称する場合がある。
　指先の位置座標Ｐが取得された後、ＣＰＵ４が、ステップＳ１１において、取得された位置座標ＰのＺ座標値が、予め定められている閾値α以下であるか否かを判定する。閾値αは、第１仮想平面Ｒ１のＺ座標値のことであり、表示面２ａからＺ軸方向に９ｃｍ離れた位置を示す。取得された位置座標ＰのＺ座標値が、閾値αよりも大きい場合（Ｚ＞α）、再びステップＳ１０へ移行する。これに対し、取得された位置座標ＰのＺ座標値が、閾値α以下の場合（Ｚ≦α）、ステップＳ１２へ移行する。なお、図６及び図７に示されるように、指先が第１仮想平面Ｒ１を越えて第１検出領域Ｆ１内に進入している場合、その指先の位置座標Ｐ１におけるＺ座標値（Ｚ１）は、α以下となっている。
　なお、指位置検出部３による指先の位置座標Ｐの検出は、一定の時間間隔で繰り返し定常的に実行されるものであり、検出領域Ｆ内の検出対象（指）の有無に関係なく行われる。そして、位置座標Ｐの検出が行われる度に、ステップＳ１１へ移行し、上述のようにＣＰＵ４による検出結果（Ｚ座標値）と閾値αとの比較が行われる。
　ステップＳ１２において、ＣＰＵ４は、タイマー７を起動させて時間を計測する。その後、ステップＳ１３において、再びステップＳ１０と同様、指先の位置座標Ｐを検出する。位置座標Ｐの検出後、ＣＰＵ４は、タイマー７が起動してから予め定められている所定時間Δｔを経過したか否かを判断する。ＣＰＵ４が所定時間Δｔを経過していないと判断した場合は、再びステップＳ１３へ移行し、再び指の位置座標Ｐの検出を行う。これに対し、ＣＰＵ４が所定時間Δｔを経過したと判断した場合、ステップＳ１５へ移行する。つまり、指先が第１検出領域Ｆ１内に進入してタイマー７が起動した後、所定時間Δｔを経過するまで、指位置検出部３は、指先の位置座標Ｐの検出を繰り返すことになる。本実施形態の場合、ステップＳ１３における指先の位置座標Ｐの検出は、複数回（２回以上）行われるように、所定時間Δｔや位置座標Ｐの検出間隔等が設定されている。
　ステップＳ１５において、ＣＰＵ４は、所定時間Δｔ内に、指先の位置座標ＰのＺ座標値が、α＜Ｚとなった後、再びＺ≦αとなったか否かを判断する。例えば、図６に示されるように、指先が第１仮想平面Ｒ１を越えて第１検出領域Ｆ１内に、Δｔ時間の間、進入し状態となっていると、その場合の位置座標ＰにおけるＺ座標値は、常にα以下となる。このような場合、ステップＳ１５からステップＳ１６へ移行し、検出領域Ｆ内における利用者Ｕの指先の動き（Ｚ軸方向の動き）は、シングルクリック動作と認識され、それに予め対応付けられている処理が実行される。本実施形態の場合、このようなクリック動作（シングルクリック動作）により、例えば、上述の受付画像（不図示）が、他の画像（不図示）に切り替わるような指示が表示操作装置１に対して入力される。
　これに対し、例えば、所定時間Δｔ内において、図７に示されるように、指先が一旦、第２検出領域Ｆ２側に後退した後（位置座標Ｐ２）、再び第１仮想平面Ｒ１を越えて第１検出領域Ｆ１内に進入した場合（位置座標Ｐ３）、指先の位置座標ＰのＺ座標値は、α＜Ｚとなった後、再びＺ≦αとなる。つまり、位置座標Ｐ２におけるＺ座標値（Ｚ２）は、α＜Ｚ２となっており、位置座標Ｐ３におけるＺ座標値（Ｚ３）は、Ｚ３≦αとなっている。このような場合、ステップＳ１５からステップＳ１７へ移行し、検出領域Ｆ内における利用者Ｕの指先の動き（Ｚ軸方向の動き）は、ダブルクリック動作と認識され、それに予め対応付けられている処理が実行される。本実施形態の場合、このようなクリック動作（ダブルクリック動作）により、例えば、上述の受付画面（不図示）が他の画像（不図示）に切り替わるような指示が表示操作装置１に対して入力される。
　このように表示操作装置１では、検出領域Ｆ内に設定された第１仮想平面Ｒ１のＺ座標値が、クリック動作（利用者ＵのＺ軸方向の指の動作）を認識するための閾値αとして利用されている。そのため、利用者Ｕは、第１仮想平面Ｒ１を、クリック入力の対象となる「クリック面」として利用することができ、指先の前後方向の動き（Ｚ軸方向の動き）によって、表示部２に直接、触れることなく、表示操作装置１に対して容易に入力操作を行うことができる。また、本実施形態の表示操作装置１では、撮像データを利用して利用者のジェスチャーを認識する従来の装置と比べて、ＣＰＵ４が処理すべきデータ量が少なくなる。
（前進動作による入力操作）
　次いで、利用者Ｕの指先による前進動作に基づいた入力処理の手順について説明する。本実施形態では、指先による前進動作によって、表示部２に表示される画像が拡大画像に切り替わるような指示が表示操作装置１に対して入力される。図８は、指先による前進動作に基づいた表示操作装置１に対する入力処理の手順を示すフローチャートであり、図９は、指先を前進させる前に、第２検出領域Ｆ２内で待機させた状態を模式的に表した説明図であり、図１０は、指先を第１検出領域Ｆ１まで前進させた状態を模式的に表した説明図である。
　利用者Ｕは、先ず前進動作による表示拡大を指示する入力を行う前に、表示操作装置１に対して所定の操作を行い、表示部２の表示面２ａに所定の画像（不図示）を表示する処理をＣＰＵ４に実行させる。
　次いで、ステップＳ２０において、ＣＰＵ４からの指示により、指位置検出部３が、利用者Ｕの指先の位置座標Ｐを取得する。指先の位置座標Ｐが取得された後、ステップ２１において、ＣＰＵ４が、取得された位置座標ＰのＺ座標値が、予め定められている範囲（α＜Ｚ＜β）内にあるか否かを判定する。閾値αは上述のとおりである。閾値βは、第２仮想平面Ｒ２のＺ座標値のことであり、表示面２ａからＺ軸方向に２０ｃｍ離れた位置のＺ座標値に相当する。このような閾値α，βを利用して、指先の位置座標Ｐが第２検出領域Ｆ２内に存在するか否かが判断される。
　例えば、図９に示されるように、利用者Ｕの指先が第２検出領域Ｆ２内にある場合、その指先の位置座標Ｐ１１におけるＺ座標値は、α＜Ｚ＜βの範囲を満たすことになる。このように取得された指先の位置座標ＰのＺ座標値が、上記範囲内であれば、ステップＳ２２へ移行する。これに対し、取得された指先の位置座標ＰのＺ座標値が、上記範囲外であれば、ステップＳ２０へ移行し、再び指の位置座標Ｐの検出を行う。
　なお、指位置検出部３による指先の位置座標Ｐの検出は、上述したように、一定の時間間隔で繰り返し定常的に実行されるものであり、検出領域Ｆ内の検出対象（指）の有無に関係なく行われる。そして、位置座標Ｐの検出が行われる度に、ステップＳ２１へ移行することになる。
　ステップＳ２２において、ＣＰＵ４は、タイマー７を起動させて時間を計測する。その後、ステップＳ２３において、再びステップＳ２０と同様、指先の位置座標Ｐを検出する。位置座標Ｐの検出後、ＣＰＵ４は、タイマー７が起動してから予め定められている所定時間Δｔ１（例えば、３秒）を経過したか否かを判断する。ＣＰＵ４が所定時間Δｔ１を経過していないと判断した場合は、再びステップＳ２３へ移行し、再び指の位置座標Ｐの検出を行う。これに対し、ＣＰＵ４が所定時間Δｔ１を経過したと判断した場合、ステップＳ２５へ移行する。つまり、指先が第２検出領域Ｆ２内に進入してタイマー７が起動した後、所定時間Δｔ１を経過するまで、指位置検出部３は、指先の位置座標Ｐの検出を繰り返すことになる。なお、タイマー７は、所定時間Δｔ１の計測に利用されると共に、後述する所定時間Δｔ２の計測にも利用される。
　ステップＳ２５において、ＣＰＵ４は、所定時間Δｔ１内に検出された複数の位置座標ＰにおけるＺ座標値について、それらの変化量ΔＺ１が予め定められた許容値Ｄ１（例えば、±０．５ｃｍ）以内であるか否かを判断する。変化量ΔＺ１は、例えば、ステップＳ２１において、α＜Ｚ＜βの範囲を満たすと判断されたＺ座標値（基準値）と、所定時間Δｔ１内に検出された位置座標ＰにおけるＺ座標値との差から求められる。タイマー７が起動した後に検出された全ての位置座標ＰにおけるＺ座標値について、それらの変化量ΔＺ１が全て許容値Ｄ１以内であれば、ステップＳ２６へ移行する。これに対し、Ｚ座標値の変化量ΔＺ１が、１つでも許容値Ｄ１を超えるものがあった場合には、再びステップＳ２０へ移行する。つまり、ステップＳ２５では、利用者Ｕの指先が第２検出領域Ｆ２内で、少なくともＺ軸方向において静止した状態となっているか否かが判断される。
　ステップＳ２６において、再び指先の位置座標Ｐが検出される。この検出は、ステップＳ２７に示されるように、タイマー７が起動してからの所定時間Δｔ２を経過するまで繰り返される。なお、所定時間Δｔ２は、上述の所定時間Δｔ１よりも長いものであり、例えば、Δｔ１が３秒の場合、Δｔ２は３．３秒に設定される。ＣＰＵ４が所定時間Δｔ２を経過したと判断した場合、ステップ２８へ移行する。
　ステップＳ２８において、ＣＰＵ４は、所定時間Δｔ２内に検出された複数の位置座標ＰにおけるＺ座標値について、α以下（Ｚ≦α）となったものが少なくとも１個あるか否かを判断する。つまり、ステップＳ２８では、Δｔ２－Δｔ１の間（例えば、０．３秒）内に、利用者Ｕの指先が第２検出領域Ｆ２から第１検出領域Ｆ１へ移動（前進）したか否かが判断される。例えば、図１０に示されるように、利用者Ｕの指先が、第２検出領域Ｆ２内で所定時間Δｔ１の間待機した後、Δｔ２までの間に前進して第１検出領域Ｆ１内に進入すると、その指先の位置座標Ｐ１２におけるＺ座標値は、α以下（Ｚ≦α）となる。なお、他の実施形態においては、Δｔ２－Δｔ１の間（例えば、０．３秒）に検出された複数の位置座標ＰにおけるＺ座標値について、α以下（Ｚ≦α）となったものが少なくとも１個あるか否かを判断してもよい。
　ステップＳ２８において、ＣＰＵ４が、α以下（Ｚ≦α）となったＺ座標値が無いと判断した場合には、ステップＳ２０へ移行する。これに対し、ステップＳ２８において、ＣＰＵ４が、α以下（Ｚ≦α）となったＺ座標値が少なくとも１個あると判断した場合には、ステップＳ２９へ移行する。ステップＳ２９では、ＣＰＵ４が、表示部２に表示される画像を拡大画像に切り替えるための指示を受け付ける。このように利用者Ｕの指先による前進動作（ジェスチャーの一例）によって、表示部２に表示される画像を拡大画像に切り替える指示を表示操作装置１に対して入力できる。なお、ＣＰＵ４がこのような入力を受け付けると、ＣＰＵ４からの指示に基づいて、表示制御部８は、拡大画像に関する情報を記憶部９から読み出し、その読み出した情報に基づいて表示部２に予め表示されていた画像に替えて拡大画像を表示する。このように表示操作装置１では、表示部２に直接、触れることなく、利用者Ｕの指先による前進動作（Ｚ軸方向における指先の動き）によって、容易に入力操作を行うことができる。
（後退動作による入力操作）
　次いで、利用者Ｕの指先による後退動作に基づいた入力処理の手順について説明する。本実施形態では、指先による後退動作によって、表示部２に表示される画像が縮小画像に切り替わるような指示が表示操作装置１に対して入力される。図１１は、指先による後退動作に基づいた表示操作装置１に対する入力処理の手順を示すフローチャートであり、図１２は、指先を後退させる前に、第１検出領域Ｆ１内で待機させた状態を模式的に表した説明図であり、図１３は、指先を第２検出領域Ｆ２まで後退させた状態を模式的に表した説明図である。
　利用者Ｕは、先ず後退動作による表示縮小を指示する入力を行う前に、表示操作装置１に対して所定の操作を行い、表示部２の表示面２ａに所定の画像（不図示）を表示する処理をＣＰＵ４に実行させる。
　次いで、ステップＳ３０において、ＣＰＵ４からの指示により、指位置検出部３が、利用者Ｕの指先の位置座標Ｐを取得する。指先の位置座標Ｐが取得された後、ステップ３１において、ＣＰＵ４が、取得された位置座標ＰのＺ座標値が、予め定められている範囲（Ｚ≦α）内にあるか否かを判定する。閾値αは上述のとおりである。このような閾値αを利用して、指先の位置座標Ｐが第１検出領域Ｆ１内に存在するか否かが判断される。
　例えば、図１２に示されるように、利用者Ｕの指先が第１検出領域Ｆ１内にある場合、その指先の位置座標Ｐ２１におけるＺ座標値は、Ｚ≦αの範囲を満たすことになる。このように取得された指先の位置座標ＰのＺ座標値が、上記範囲内であれば、ステップＳ３２へ移行する。これに対し、取得された指先の位置座標ＰのＺ座標値が、上記範囲外であれば、ステップＳ３０へ移行し、再び指の位置座標Ｐの検出を行う。
　なお、指位置検出部３による指先の位置座標Ｐの検出は、上述したように、一定の時間間隔で繰り返し定常的に実行されるものであり、検出領域Ｆ内の検出対象（指）の有無に関係なく行われる。そして、位置座標Ｐの検出が行われる度に、ステップＳ３１へ移行することになる。
　ステップＳ３２において、ＣＰＵ４は、タイマー７を起動させて時間を計測する。その後、ステップＳ３３において、再びステップＳ３０と同様、指先の位置座標Ｐを検出する。位置座標Ｐの検出後、ＣＰＵ４は、タイマー７が起動してから予め定められている所定時間Δｔ３（例えば、３秒）を経過したか否かを判断する。ＣＰＵ４が所定時間Δｔ３を経過していないと判断した場合は、再びステップＳ３３へ移行し、再び指の位置座標Ｐの検出を行う。これに対し、ＣＰＵ４が所定時間Δｔ３を経過したと判断した場合、ステップＳ３５へ移行する。つまり、指先が第１検出領域Ｆ１内に進入してタイマー７が起動した後、所定時間Δｔ３を経過するまで、指位置検出部３は、指先の位置座標Ｐの検出を繰り返すことになる。なお、タイマー７は、所定時間Δｔ３の計測に利用されると共に、後述する所定時間Δｔ４の計測にも利用される。
　ステップＳ３５において、ＣＰＵ４は、所定時間Δｔ３内に検出された複数の位置座標ＰにおけるＺ座標値について、それらの変化量ΔＺ２が予め定められた許容値Ｄ２（例えば、±０．５ｃｍ）以内であるか否かを判断する。変化量ΔＺ２は、例えば、ステップＳ３１において、Ｚ≦αの範囲を満たすと判断されたＺ座標値（基準値）と、所定時間Δｔ１３内に検出された位置座標ＰにおけるＺ座標値との差から求められる。タイマー７が起動した後に検出された全ての位置座標ＰにおけるＺ座標値について、それらの変化量ΔＺ２が全て許容値Ｄ２以内であれば、ステップＳ３６へ移行する。これに対し、Ｚ座標値の変化量ΔＺ２が、１つでも許容値Ｄ２を超えるものがあった場合には、再びステップＳ３０へ移行する。つまり、ステップＳ３５では、利用者Ｕの指先が第１検出領域Ｆ１内で、少なくともＺ軸方向において静止した状態となっているか否かが判断される。
　ステップＳ３６において、再び指先の位置座標Ｐが検出される。この検出は、ステップＳ３７に示されるように、タイマー７が起動してからの所定時間Δｔ４を経過するまで繰り返される。なお、所定時間Δｔ４は、上述の所定時間Δｔ３よりも長いものであり、例えば、Δｔ３が３秒の場合、Δｔ４は３．３秒に設定される。ＣＰＵ４が所定時間Δｔ４を経過したと判断した場合、ステップ３８へ移行する。
　ステップＳ３８において、ＣＰＵ４は、所定時間Δｔ４内に検出された複数の位置座標ＰのＺ座標値と、第１仮想平面Ｒ１のＺ座標値（つまり、α）との差ΔＺ３が、予め定められた所定値Ｄ３（例えば、３ｃｍ）以上となる場合が少なくとも１つあるか否かを判断する。つまり、ステップＳ３８では、Δｔ４－Δｔ３の間（例えば、０．３秒）内に、利用者Ｕの指先が第１検出領域Ｆ１から第２検出領域Ｆ２へ移動（前進）したか否かが判断される。なお、他の実施形態においては、Δｔ４－Δｔ３の間（例えば、０．３秒）に検出された複数の位置座標ＰにおけるＺ座標値と、αとの差ΔＺ３が、予め定められた所定値Ｄ３以上となる場合が少なくとも１つあるか否かを判断してもよい。
　例えば、図１２に示されるように、利用者Ｕの指先は、第１検出領域Ｆ１内で所定時間Δｔ３の間、待機した後、図１３に示されるように、Δｔ４までの間に第１仮想平面Ｒ１からＺ軸方向に沿って所定値Ｄ３以上離れた位置（位置座標Ｐ２２）まで後退する。ステップＳ３８において、差ΔＺ３が所定値Ｄ３以上となる場合が無いとＣＰＵ４が判断した場合には、ステップＳ３０へ移行する。これに対し、ステップＳ３８において、差ΔＺ３が所定値Ｄ３以上となる場合が少なくとも１つあると、ＣＰＵ４が判断した場合には、ステップＳ３９へ移行する。
　ステップＳ３９では、ＣＰＵ４が、表示部２に表示される画像を縮小画像に切り替える指示（入力）を受け付ける。このように利用者Ｕの指先による後退動作（ジェスチャーの一例）によって、表示部２に表示される画像を縮小画像に切り替える指示を表示操作装置１に対して入力できる。なお、ＣＰＵ４がこのような入力を受け付けると、ＣＰＵ４からの指示に基づいて、表示制御部８は、縮小画像に関する情報を記憶部９から読み出し、その読み出した情報に基づいて表示部２に予め表示されていた画像に替えて縮小画像を表示する。このように表示操作装置１では、表示部２に直接、触れることなく、利用者Ｕの指先による後退動作（Ｚ軸方向における指先の動き）によって、容易に入力操作を行うことができる。
　＜実施形態２＞
　次いで、実施形態２に係る表示操作装置１Ａについて、図１４乃至図１７を参照しつつ説明する。図１４は、実施形態２の表示操作装置１Ａの外観を模式的に表した説明図であり、図１５は、実施形態２の表示操作装置１Ａの要部構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の表示操作装置１Ａは、上述の実施形態１の表示操作装置１において、表示部２の代わりに三次元画像表示部２Ａを備えると共に、表示制御部８の代わりに三次元画像表示制御部８Ａを備える。また、本実施形態の表示操作装置１Ａは、記憶部９に、三次元画像に対応した情報が記憶されている。その他の構成は、上述の実施形態１と同様であるため、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
　図１４に示されるように、表示操作装置１Ａは、三次元画像表示部２Ａの前方に、三次元画像１００を表示する。三次元画像表示部２Ａは、視差バリア方式（パララックスバリア方式）で三次元画像１００を表示するものであり、液晶表示パネルや視差バリア等から構成される。三次元画像１００は、三次元画像表示部２Ａａの表示面２Ａａから浮き上がったように利用者Ｕに視認される。三次元画像表示制御部８Ａは、ＣＰＵ４からの指示に応じて三次元画像表示部２Ａに所定の三次元画像１００を表示させる。なお、三次元画像表示制御部８Ａは、ＲＯＭ５に記憶されている制御プログラムをＣＰＵ４が実行することによって実現されるソフトウェア機能であってもよいし、専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。
　また、本実施形態の表示操作装置１Ａも、上述した表示操作装置１と同様の指位置検出部３を備えており、図１６に示されるように、表示操作装置１Ａの前方に実施形態１と同様の検出領域Ｆが形成されている。そして、上述した三次元画像１００は、三次元画像表示部２Ａの前方において、第１仮想平面Ｒ１と重なるように表示される。つまり、三次元画像１００は、利用者Ｕから見て、三次元画像表示部２Ａの表示面２Ａａから９ｃｍ（Ｚ＝α）浮き上がったように見える。
　次いで、利用者Ｕの指先によるクリック動作（シングルクリック動作）に基づいた入力処理の手順について説明する。図１７は、指先によるクリック動作に基づいた表示操作装置１Ａに対する入力処理の手順を示すフローチャートである。
　先ず、ステップＳ４０において、利用者Ｕは表示操作装置１Ａに対して所定の操作を行い、三次元画像表示部２Ａが所定の三次元画像１００を第１仮想平面Ｒ１上に表示する処理をＣＰＵ４に実行させる。
　次いで、ステップＳ４１において、ＣＰＵ４が、クリック入力があったか否かを判断する。なお、ステップＳ４１における処理内容は、上述した実施形態１のクリック動作の処理内容（図５のフローチャートのステップＳ１０～ステップＳ１６）と同じである。ただし、本実施形態の場合、利用者Ｕは、三次元画像１００に対して直接、触れる感覚で、第１仮想平面Ｒ１を利用したクリック入力を行うことになる。
　ステップＳ４１において、ＣＰＵ４が、クリック動作（シングルクリック動作）による入力を受け付けたと判断した場合、ステップＳ４２へ移行し、前記クリック入力に予め対応付けられている新しい三次元画像（不図示）を、三次元画像表示部２Ａが表示する。例えば、図１４に示されるトランプ裏面の三次元画像１００を、クリック入力によりトランプ表面の三次元画像に切り替えてもよい。このように表示操作装置１Ａでは、三次元画像表示部２Ａにより表示された三次元画像１００が、第１仮想平面Ｒ１（クリック面）と重なるように配置されているため、利用者Ｕが三次元画像１００を指先で直接、触れるような感覚で、他の三次元画像に切り替えるための入力操作を行うことができる。上述した実施形態１の表示操作装置１では、利用者Ｕが操作対象（第１仮想平面Ｒ１からなるクリック面）を認識し難いものの、本実施形態の表示操作装置１Ａでは、このような問題が解消される。
　＜他の実施形態＞
　本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
　（１）他の実施形態における表示操作装置においては、表示部がタッチパネル機能を備えるものであってもよい。つまり、上述したような非接触型の入力手段と、接触型の入力手段とを併用してもよい。
　（２）静電容量センサが備える電極（トランスミッタ電極、レシーバ電極）の配置は、表示部の前方（利用者側）に上記実施形態で例示したような所定の検出領域を形成できるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて設定される。
　（３）図１８は、静電容量センサが備える電極３Ａａ，３Ａｂの変形例１を模式的に表した正面図であり、図１９は、図１８のＡ－Ａ線断面図である。この変形例１では、一方の電極（トランスミッタ電極）３Ａａが、表示部２の表示エリア（アクティブエリア）ＡＡと重なるように配置され、他方の電極（レシーバ電極）３Ａｂが、透明な絶縁層３Ａｃを介して電極３Ａａと重なるように配置されている。なお、電極３Ａｂは、４つの部分に分割されており、各々が三角形状をなしている。変形例１のように、電極３Ａａ，３Ａｂを、表示エリアＡＡと重なるように配置してもよい。この場合、電極３Ａａ，３Ａｂを構成する電極材料としては、透明導電膜が利用される。
　（４）図２０は、静電容量センサが備える電極３Ｂａ，３Ｂｂの変形例２を模式的に表した正面図であり、図２１は、図２０のＢ－Ｂ線断面図である。この変形例２では、一方の電極（トランスミッタ電極）３Ｂａが、表示部２の表示エリア（アクティブエリア）ＡＡの回りを囲むような枠状（額縁状）をなしている。つまり、電極３Ｂａは、非表示エリア（額縁領域）に配置されている。電極３Ｂａ上には、額縁状の絶縁層３Ｂｃが形成されている。これに対し、他方の電極（レシーバ電極）３Ｂｂは、絶縁層３Ｂｃを介して電極３Ｂａと重なるように配置されている。電極３Ｂｂは、全体的には額縁状をなしているものの、矩形状の表示エリアＡＡの各辺に割り当てられるように、４つの部分に分割されている。このような変形例２のように、表示エリアＡＡを取り囲む非表示エリア（額縁領域）のみに、電極３Ｂａ，３Ｂｂを配置してもよい。
　（５）上記実施形態の表示操作装置では、指位置検出部が、利用者の手（指先）の位置座標を検出することにより、入力操作を受け付けていたが、本発明はこれに限られず、他の実施形態においては、例えば、ペン型等の被検出体を、指位置検出部の検出対象としてもよい。
　（６）上記実施形態において、第２仮想平面を、Ｚ軸方向におけるシグナル強度の検出限界の位置に設定していたが、他の実施形態においては、第２仮想平面の位置を、検出限界よりも表示操作装置側寄りの位置に設定してもよい。
　（７）第１仮想平面は、表示部の表示面（基準面）とＺ軸方向における検出限界位置との間に設定されるものであれば、特に制限はない。ただし、第２検出領域をＺ軸方向に大きく確保する等の目的で、第１仮想平面は、表示面と検出限界位置との中間位置よりも、表示面側（表示操作装置側）寄りに設定することが好ましい。このように、第１仮想平面の位置を表示面側寄りに設定することによって、利用者は、指先を第１検出領域に対して出し入れし易くなり、第１仮想平面（クリック面）に対して入力動作（クリック動作）を行い易くなる。
　（８）上記実施形態１において、指先による前進動作に基づいた入力操作により、表示画像を拡大画像に切り替え、かつその後退動作に基づいた入力操作より、表示画像を縮小画像に切り替えを行っていたが、他の実施形態においては、反対に、前進動作に基づいた入力操作により、表示画像を縮小画像に切り替え、かつ後退動作に基づいた入力操作により、表示画像を拡大画像に切り替えてもよい。また、指先による前進動作、及び後退動作によって、表示画像の拡大・縮小以外の他の処理を表示操作装置に指示してもよい。
　（９）上記実施形態では、指先の動作に基づいた入力操作により、表示画像の切替を行ったが、他の実施形態においては、表示画像の切替以外に、他の構成における処理（例えば、スピーカの音量調節）を実行させてもよい。
　（１０）上記実施形態では、取得された指先の位置座標Ｐのうち、Ｚ座標値のみを利用して、指先のＺ軸方向における動きを認識していたが、他の実施形態においては、必要に応じて、Ｚ座標値のみならず、Ｘ座標値及びＹ座標値を利用して、指先の動きを認識してもよい。なお、検出対象である指先のＺ軸方向における動きを容易に把握することができる等の理由により、指位置検出部のセンサとして、静電容量センサを用いることが好ましい。
　（１１）上記実施形態２では、利用者の指先の動作（クリック動作）に応じて、三次元画像を他の三次元画像（静止画）に切り替えていたが、本発明は、これに限られず、例えば、利用者の指先の動作（クリック動作）を受け付けた後、三次元画像（例えば、地球）が回転等の動作を行うように、表示操作装置を構成してもよい。また、三次元画像として、スイッチ画像を表示し、利用者がその画像を仮想的なスイッチとして認識できるように構成してもよい。
　１...表示操作装置（入力装置）、２...表示部、２ａ...表示面（基準面）、３...指位置検出部（位置検出部）、３ａ，３ｂ...電極、３０...センサ、４...ＣＰＵ（判断部、比較部、待機検出部、変化量検出部）、５...ＲＯＭ、６...ＲＡＭ、７...タイマー、８...表示制御部（表示切替部）、９...記憶部、１０...バスライン、Ｆ...検出領域、Ｒ１...第１仮想平面（仮想平面）、Ｒ２...第２仮想平面、Ｕ...利用者、Ｐ...検出対象の位置座標

Claims (10)

  1. 　基準面と、
    　前記基準面の前方の空間領域に検出領域を形成しつつ、前記検出領域内に進入した指等の検出対象の前記検出領域内における位置座標を検出する位置検出部と、
    　前記検出領域を前後方向で仕切るように設定された仮想平面の前後方向における位置座標と、前記位置検出部により検出された前記検出対象の前後方向における位置座標とを比較する比較部と、
    　前記比較部の比較結果に基づいて、前記検出対象の入力動作を判断する判断部とを備える入力装置。
  2. 　前記判断部は、前記比較部の比較結果が、前記検出対象の前記位置座標が前記仮想平面の前記位置座標以下である場合、前記入力動作を、前記仮想平面を前記基準面に近付く向きに通過するクリック動作として判断する請求項１に記載の入力装置。
  3. 　基準面と、
    　前記基準面の前方の空間領域に検出領域を形成しつつ、前記検出領域内に進入した指等の検出対象の前記検出領域内における位置座標を検出する位置検出部と、
    　前記検出領域が第１検出領域及び第２検出領域に分かれるように前記検出領域を前後方向に仕切る仮想平面と、
    　前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記検出対象が前記第２検出領域で所定時間待機することを検出する待機検出部と、
    　前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記所定時間の待機後に前記第２検出領域から前記第１検出領域に向かって移動する前記検出対象の変化量を検出する変化量検出部と、
    　前記変化量検出部の検出結果に基づいて、前記検出対象の入力動作を判断する判断部とを備える入力装置。
  4. 　基準面と、
    　前記基準面の前方の空間領域に検出領域を形成しつつ、前記検出領域内に進入した指等の検出対象の前記検出領域内における位置座標を検出する位置検出部と、
    　前記検出領域が第１検出領域及び第２検出領域に分かれるように前記検出領域を前後方向に仕切る仮想平面と、
    　前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記検出対象が前記第１検出領域で所定時間待機することを検出する待機検出部と、
    　前記位置検出部の検出結果に基づいて、前記所定時間の待機後に前記第１検出領域から前記第２検出領域に向かって移動する前記検出対象の変化量を検出する変化量検出部と、
    　前記変化量検出部の検出結果に基づいて、前記検出対象の入力動作を判断する判断部とを備える入力装置。
  5. 　前記基準面は、画像を表示する表示部の表示面からなる請求項１から請求項４の何れか一項に記載の入力装置。
  6. 　前記表示部の表示面に表示する画像を、前記判断部の判断結果に基づいて前記入力動作に対応付けられた他の画像に切り替える表示切替部を備える請求項５に記載の入力装置。
  7. 　表示面から浮き上がるように三次元画像を表示する表示部と、
    　前記表示面の前方の空間領域に検出領域を形成しつつ、前記検出領域内に進入した指等の検出対象の前記検出領域内における位置座標を検出する位置検出部と、
    　前記検出領域を前後方向で仕切ると共に、前記表示面から浮き上がった前記三次元画像の位置と重なるように設定された仮想平面の前後方向における位置座標と、前記位置検出部により取得された前記検出対象の前後方向における位置座標とを比較する比較部と、
    　前記比較部の比較結果に基づいて、前記検出対象の入力動作を判断する判断部とを備える入力装置。
  8. 　前記判断部は、前記比較部の比較結果が、前記検出対象の前記位置座標が前記仮想平面の前記位置座標以下である場合、前記入力動作を、前記仮想平面を前記基準面に近付く向きに通過するクリック動作として判断する請求項７に記載の入力装置。
  9. 　前記表示部が前記表示面から浮き上がるように表示する三次元画像を、前記判断部の判断結果に基づいて前記入力動作に対応付けられた他の三次元画像に切り替える表示切替部を備える請求項７又は請求項８に記載の入力装置。
  10. 　前記位置検出部は、前記検出領域を電界によって形成するための一対の電極を含むセンサを有し、前記電極間の静電容量に基づいて前記検出対象の位置座標を取得する請求項１から請求項９の何れか一項に記載の入力装置。
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