JPH08212005A - ３次元位置認識型タッチパネル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディスプレイ面に直接指などを触れることな
く入力作業が行え、また複数回の拡大操作を１回の入力
で済ますことを可能にすること。 【構成】 ディスプレイ面（１）に対しその周囲の垂直
方向に設けられ、空間内に挿入された物体（３）の位置
を検出する複数のセンサ（２）と、複数のセンサによる
検出結果に基づいて物体が指し示すディスプレイ面上の
位置を計算する計算手段と、該計算手段によって得られ
たディスプレイ面上の位置に物体が指し示していること
を表わす指示ポイント（４）を表示する表示手段とを有
し、ディスプレイ面に最も近いセンサが空間内に挿入さ
れた物体（３）を感知した場合または指示ポイントが入
力エリアを表わす所定座標区域内に一定時間存在したと
判断された場合に入力を確定する。また、検出された物
体先端の位置と表示拡大率と対応づけておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タッチパネル装置に関
し、特に、指などの物体の３次元的な位置を認識するこ
とによりディスプレイ面に直接タッチしなくても入力を
行うことができ、かつその位置（深度）により異なる機
能を行わせることを可能にした３次元位置認識タッチパ
ネル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のタッチパネル装置における入力
は、ディスプレイ面にタッチすることにより行われる。
例えば、特開平４−３０３２２９号公報「タッチパネル
装置」に開示されているように、位置検出部によって利
用者がディスプレイ面にタッチしたことを検出し、該検
出されたディスプレイ面上の位置に「＋」などの位置表
示記号を表示して利用者にタッチした位置を確認させる
ことによって誤操作を防止するようにした方法が知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
タッチパネル装置を利用して業務上の取引等を行う場
合、ディスプレイ面にタッチすることにより入力作業を
行うようにしているため、例えば、潔癖性の利用者も何
等かの手段を用いて必ずディスプレイ面にタッチしなけ
ればならないという問題があった。また、上述したよう
な従来のタッチパネル装置では、ディスプレイ面への１
回のタッチが１回の入力に相当するために、情報提供、
例えば地理情報等を提供する際、利用者が目的とする地
域を限定するまでに複数回の拡大機能の入力を必要とし
ていた。本発明の目的は、ディスプレイ面上の入力エリ
アに直接指などを触れることなく入力作業が行えるよう
にして、利用者がクリーンなイメージで作業を行えるタ
ッチパネル装置を提供することにある。また、指などの
物体の３次元的な位置を認識させてその位置情報に依存
して機能を異ならせることにより拡大操作の回数を少な
くすることができるタッチパネル装置を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のタッチパネル装
置は、上記目的を達成するために、ディスプレイ面
（１）に対し垂直方向に空間的厚みを持たせ、その上面
および下面を除く側面に設けられ、空間内に挿入された
物体の位置を検出する複数のセンサ（２）と、該複数の
センサ（２）による検出結果に基づいて物体が指し示す
ディスプレイ面（１）上の位置を計算する計算手段と、
該計算手段によって得られたディスプレイ面（１）上の
位置に物体が指し示していることを表わす指示ポイント
（４）を表示する表示手段とを有することを特徴として
いる。また、複数のセンサ（２）のうち、ディスプレイ
面（１）に最も近いセンサ（６）が空間内に挿入された
物体（３）を感知した場合またはディスプレイ面（１）
に表示されている指示ポイント（４）が入力エリアを表
わす所定座標区域内に一定時間存在したと判断された場
合に入力を確定するようにしたことを特徴としている。
さらに、複数のセンサ（２）の出力によって空間内に挿
入された物体（３）の先端とディスプレイ面（１）との
距離を判定し、その距離に依存して画像の拡大率を変化
させるようにしたことを特徴としている。

【０００５】

【作用】本発明は、ディスプレイ面の周囲に設けた複数
のセンサが空間内に挿入された物体の位置を検出し、そ
の結果からディスプレイ面のどの位置を指しているかを
認識し、指示ポイントとしてディスプレイ面上に表示す
る。そして、最深部のセンサがその物体を感知した場
合、もしくはディスプレイ面上の該指示ポイントが入力
エリア上を表わす座標内に一定時間存在した場合に入力
確定と判断することによって直接ディスプレイ面に触れ
る必要がなくなった。また、従来のタッチパネル装置で
は、上述したように、例えば、地図などの地理情報を提
供する際、利用者が目的とする地域を限定するまでに数
回の選択入力を必要としていたが、本構成では、例え
ば、複数のセンサを格子状に配置することによって空間
内に存在する物体の位置を多段階に感知することが可能
となり、指示ポイントを中心とした一定エリア内の画像
を拡大、または詳細に表示することができるため弱視者
の方に対し親切な設計が可能になるとともに、空間内に
挿入する物体の深さに応じて画像を拡大率を変えて表示
できるため、簡単な操作により迅速に目的とする地理情
報を提供することが可能になる。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明による３次元位置認識型タッ
チパネル装置の一実施例を説明するための斜視図であ
る。本装置は、画像情報を表示するディスプレイ面１、
該ディスプレイ面１に対し垂直方向に空間的厚みを持た
せ、その上面および下面を除く側面に格子状に設けた複
数のセンサ２を有する。同図において、４はディスプレ
イ面１上の空間内に挿入された指などの物体３（以下、
単に「物体」と略すことがある）がディスプレイ面１の
どの位置を指し示しているのかを表わす指示ポイントで
ある。物体の位置情報から指示ポインタ４を求める方法
は後述するように幾つかの方法がある。図２は、本発明
におけるシステム構成図を示す。本装置は、空間内に挿
入された物体の位置を検出するために格子状に設けた複
数のセンサ群からなる位置検出部８、位置検出部８から
送られてきたデータを３次元の座標に変換し、その物体
３の位置とディスプレイ面１に対して指し示す方向を計
算および指し示している時間を測定することにより、入
力されたか否かを判断するとともに、各装置の制御を行
う制御部９、および表示部１０からなる。位置検出部８
は、複数のセンサ２により空間内に挿入された物体３の
位置を検出する。制御部９は、位置検出部８によって検
出したデータを受け取り、格子状に配列したセンサ群を
３次元の座標に対応させた座標変換テーブルを用いて３
次元の座標データ群に変換する。その結果をもとにして
数学的な方法で座標データ群を直線近似することによ
り、その直線とディスプレイ面１が交差する点を算出す
る等といった位置算出手段により表示位置を求め、その
位置に指示ポイント４を表示する。指示ポイント４の位
置算出手段の他の一例としては、位置検出部８にて得ら
れた物体３の先端からディスプレイ面１に対して垂線を
引き、その垂線とディスプレイ面１が重なる点に指示ポ
イント４を表示する等、いくつかの方法が考えられる。
このような複数の方法を本装置内に用意しておき、それ
らを利用者が自由に選択するようにしてもよい。

【０００７】図３は、位置検出部８の中の最深部のセン
サ６が空間内の物体３を感知した時、入力を確定する入
力方式を説明するための斜視図である。同図において、
５は入力エリア、６はディスプレイ面１上の周囲に設け
られた最深部のセンサを示している。入力の確定は、制
御部９が空間内に挿入された物体３の先端が入力エリア
５を示す座標上に存在することを認知し、かつ最深部の
センサ６が物体３を感知したとき入力確定と判断する。
図４は、画像が標準状態で表示されており、かつ非接触
手法によって入力を行う方式を説明するための斜視図で
あり、図５は、画像を拡大表示し、かつ非接触手法によ
って入力を行う方式を説明するための斜視図である。図
４において、７は位置検出部８の中の最浅部のセンサを
示している。入力モードとして拡大モードおよび通常モ
ード（非拡大モード）を設けておき、ボタンや表示メニ
ューなどの周知の方法によって入力モードの切替を可能
にしておくことができる。入力は、入力モードが拡大モ
ードか通常モードであるかに関らず、ディスプレイ面に
最も近いセンサが空間内に挿入された物体を感知した場
合、または指示ポイント４が入力エリア座標内に存在
し、かつ一定時間その位置を示す座標が変化しない場合
に入力エリア５に対する入力を確定する。

【０００８】さらに、拡大モード選択時における拡大表
示は、制御部９が位置検出部８の最浅部のセンサ７を基
準とし、物体３を感知している位置検出部８におけるセ
ンサ２の深さに応じて指示ポイント４を中心とした一定
エリア内の画像を拡大表示する。センサの深さに対する
倍率は、あらかじめ標準的な倍率を、例えば、倍率テー
ブルとして設定しておく。なお、この倍率テーブルは、
ユーザによって変更可能なようにしておいてもよい。本
構成により、物体３を感知している位置検出部８におけ
るセンサ２が最深部のセンサ６に近づくに従い指示ポイ
ントを中心とした一定エリア内の画像を順次拡大表示
し、逆に物体３を感知している位置検出部８におけるセ
ンサ２が最浅部のセンサ７に近づくに従い指示ポイント
を中心とした一定エリア内の画像を順次標準の大きさの
画像に戻して表示する、すなわち、表示の拡大倍率を物
体（指など）を移動することにより自由に制御すること
ができる。

【０００９】図６は、本発明における処理のフローチャ
ートを示す図である。まず、位置検出部８の複数のセン
サ２により空間内の状態を検出し（ステップ１１）、セ
ンサ２が何も感知しない場合（ステップ１２；NO）は、
ステップ１１に戻り再度空間内の状態の検出を行う。セ
ンサ２が空間内に存在する物体３を感知した場合（ステ
ップ１２；YES）は、そのデータを制御部９へ送信する
（ステップ１３）。制御部９は位置検出部８から送信さ
れてきたデータを座標変換テーブルにより連続した３次
元の座標に変換し（ステップ１４）、その座標データを
指示ポイント４の位置算出手段により、空間内の物体３
が指し示すディスプレイ面１の位置を計算し、その位置
に指示ポイント４を表示する（ステップ１５）。そし
て、現在拡大モードが選択されているか否かの識別を行
う（ステップ１６）。拡大モードが選択されている場合
（ステップ１６；YES）は、位置検出部８が空間内に存
在する物体３の位置を認識し、制御部９にて変換した座
標データをもとにその物体３と最浅部のセンサ７との相
対位置を比較し（ステップ１７）、物体３の先端が最浅
部のセンサ７に比べ深い位置にあると判断した場合（ス
テップ１８；YES）は、指示ポイント４の位置を中心と
した一定エリア内の画像を拡大表示し（ステップ１
９）、また、最浅部のセンサ７の位置にあると判断した
場合（ステップ１８；NO）は、拡大表示を行なわない
（ステップ２０）。

【００１０】次に入力を確定するための処理として、最
深部のセンサ６が物体３を感知したか否かの判断を物体
３の先端を表わす座標から行い（ステップ２１）、感知
している場合（ステップ２１；YES）には入力確定と判
断してステップ２２に進む。最深部のセンサ６が物体を
感知しなかった場合（ステップ２１；NO）は、別の方法
で入力を確定するために、ディスプレイ面１上に表示さ
れている指示ポイント４が一定時間内、入力エリア５の
座標内に存在するか否かを判定し、存在した場合（ステ
ップ２３；YES）には入力確定と判断してステップ２２
に進む。しかし、指示ポイント４が入力エリア５を示す
座標から外れ、一定時間内入力エリア５の座標内に存在
しない場合（ステップ２３；NO）は、制御部９による該
一定時間をカウントするためのカウンタを停止し、ステ
ップ１１に戻り再度入力待ち状態となる。入力が確定と
判断されたオペレーションについては、ステップ２２に
おいて、その入力エリア５の持つ命令を実行するよう制
御部９により外部に対して要求を出す。以上説明したよ
うに、本発明によると、物体の３次元的位置を認識する
ことにより、タッチパネル装置のディスプレイ面にタッ
チしなくても入力有および入力の種類（表示の拡大率）
を確定することができる。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、本装置への入力手段と
して、（ａ）最深部のセンサが物体の先端を感知した時
点で入力を確定する方法と、（ｂ）指示ポイントが入力
エリアを示す座標内に一定時間存在したとき入力を確定
する方法の２つの入力方法がある。従って、前者（ａ）
の方法では、空間内に所定の状態にある物体を感知した
ときにそのことを意味する「指示ポイント」を表示して
操作者に確認させることができるため、操作員の誤入力
を防止することができる。後者（ｂ）の方法では、ディ
スプレイ面に対し非接触で入力を行うことができるた
め、利用者はクリーンなイメージで入力作業を行うこと
ができる。また、挿入する物体の位置によって拡大率を
指定することができるため、例えば、地図情報のサービ
スを受ける際、利用者は、空間内に指などの物体を挿入
しその深さを調整するだけで任意の拡大表示を行え、し
たがって、少ない選択入力だけで大まかな情報から詳細
な情報までを迅速に求めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による３次元位置認識型タッチパネル装
置の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明におけるシステム構成を示す図である。

【図３】最深部のセンサが物体を感知したとき入力を確
定する方法を説明するための斜視図である。

【図４】拡大モード動作時における画面の標準画面表示
および非接触による入力方法を説明するための斜視図で
ある。

【図５】拡大モード動作時における画面の拡大方法およ
び非接触による入力方法を説明するための斜視図であ
る。

【図６】本発明における処理のフローチャートを示す図
である。

【符号の簡単な説明】

１：ディスプレイ面、２：センサ、３：物体（指な
ど）、４：指示ポイント、５：入力エリア、６：最深部
のセンサ、７：最浅部のセンサ、８：位置検出部、９：
制御部、１０：表示部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスプレイ面に対し垂直方向に空間的
   厚みを持たせ、その上面および下面を除く側面に設けら
   れ、空間内に挿入された物体の位置を検出する複数のセ
   ンサと、その検出結果に基づいて上記物体が指し示すデ
   ィスプレイ面上の位置を計算する計算手段と、該計算手
   段によって得られたディスプレイ面上の位置に上記物体
   が指し示していることを表わす指示ポイントを表示する
   表示手段とを有することを特徴とする３次元位置認識型
   タッチパネル装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の３次元位置認識型タッ
   チパネル装置において、 上記複数のセンサのうち、ディスプレイ面に最も近いセ
   ンサが空間内に挿入された物体を感知した場合、もしく
   はディスプレイ面に表示されている指示ポイントが入力
   エリアを表わす所定座標区域内に一定時間存在したと判
   断された場合に入力を確定する入力確定手段をさらに有
   することを特徴とする３次元位置認識型タッチパネル装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の３次元位置認
   識型タッチパネル装置において、 上記複数のセンサの出力によって空間内に挿入された物
   体の先端とディスプレイ面との距離を判定し、その距離
   に依存して画像の拡大率を変化させる手段をさらに有す
   ることを特徴とする３次元位置認識型タッチパネル装
   置。