(57)【要約】【課題】従来の入出力装置は、振動環境下では目に対して振動を補正して画像を安定表示させても、操作者も同時に振動環境下に在り、指がぶれて押しにくく、また、指に対してスイッチを近づけて表示させても、入出力装置のUIが分りにくくなる問題があった。【解決手段】表示装置の前面に備えられ、表示装置に表示された操作部に近接または接触することで表示された操作部を入り切りするタッチパネルと、前記表示装置が存在する空間座標を検出する空間座標検出部と、前記タッチパネルに近接または接触された指の座標位置を検出する指位置座標判定部と、振動環境下で前記操作部の表示位置が相対的に安定するように、指位置座標判定部の出力と、空間座標検出部の出力から画像表示位置を算出する画像位置固定部と、画像位置固定部で算出された画像表示位置に上記表示装置に表示された操作部を移動する画像表示部を備える。【選択図】図３
2014109968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の前面に備えられ、表示装置に表示された操作部に近接または接触することで表示された操作部を入り切りするタッチパネルと、
前記表示装置が存在する空間座標を検出する空間座標検出部と、
前記タッチパネルに近接または接触された指の位置のタッチパネルに対応する表示装置の座標位置を検出する指位置座標判定部と、
指位置座標判定部の出力と、空間座標検出部の出力から振動環境下での画像表示位置を算出する画像表示位置固定部と、
振動環境下で前記操作部の表示位置が相対的に安定するように、画像位置固定部で算出された画像表示位置に前記操作部を移動する画像表示部を備えたことを特徴とする免震入出力装置。
【請求項２】
前記画像位置固定部は、前記タッチパネルが操作者の指を近接又は接触により検知したとき、前記表示装置の表示が操作者の指に対し相対的に安定化するように移動する座標値を算出し、
操作者の指を前記タッチパネルが近接又は接触により検知できる範囲外にあるとき、前記表示装置の表示が前記表示装置の空間座標に対し相対的に安定化するように移動する座標値を算出する構成にされたことを特徴とする請求項１記載の免震入出力装置。
【請求項３】
前記画像表示位置固定部は、さらに操作者の指が近接空間内に存在しないとき、前記空間座標検出判定部により判定された前記表示装置が存在する空間座標をもとに、表示装置の空間座標の移動範囲を算出し、
前記画像表示位置固定部により算出された移動範囲より、その移動範囲の中心となり、重なるエリアの大きさを算出し、表示内容全体が表示できるように画像表示サイズを算出する画像表示サイズ算出部と、
画像表示サイズ算出部の算出結果を基に、画像の拡大縮小および射影変換を行う画像生成部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の免震入出力装置。
【請求項４】
前記画像表示位置固定部は、さらに前記指位置座標判定部により判定された近接空間内の操作者の指の空間座標をもとに指の空間座標に対する前記表示装置の相対移動範囲を算出し、
前記表示画像の移動範囲のなかで、指位置の相対関係を保つ大きさを算出し、この算出結果により表示内容全体が表示できるように画像表示サイズを算出する画像表示サイズ算出部と、
前記画像表示サイズ算出部の算出結果を基に、画像の拡大縮小および射影変換を行う画像生成部を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の免震入出力装置。
【請求項５】
前記画像位置固定部は、前記タッチパネルが操作者の指を近接又は接触により検知したとき、
前記表示装置の表示が前記表示装置の空間座標に対し相対的に安定化するように移動する座標値を算出し、前記画像表示部が前記表示装置の表示を移動した後、前記画像位置固定部は、この移動した前記表示装置の表示が操作者の指に対し相対的に安定化するように移動する座標値を算出し前記画像表示部が前記表示装置の表示をする際に、前記表示装置に表示される時間間隔をそれぞれ個別に設定する検出時間間隔調整部を備えたことを特徴とする請求項１記載の免震入出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報端末機器などに用いられる入出力装置に関し、特に振動環境下での操作性の向上を図る免震入出力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の標示装置における画像安定化は、目に対する表示の相対位置の安定を図ることによって、表示の相対位置の安定を図っていた（例えば、特許文献１）。また、近接する操作者の指の位置に対し、表示ボタンを近づける方法も提案されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2000-221954号公報
【特許文献２】国際公開第2010/064387号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の情報端末機器などの入出力装置は、振動環境下では画面に表示されたS/Wスイッチ等の操作ボタンが押しにくいという問題点があった。目に対して振動を補正して画像を安定表示させても、操作者も同時に振動環境下に在る場合には指がぶれて画面表示の操作ボタンを押しにくく、また、指に対して操作ボタを近づけて表示させても、入出力装置のUI（user interface ）が分りにくくなる問題があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、地震などの災害時に、振動する環境でも操作が可能なタッチパネルを得ることを目的とする。
振動する環境は乗り物の中でも良く、また振動を受動する幹線道路脇、電車の高架下でも良い。従来技術が、目に対する表示の相対位置の安定を図ることに対し、この発明では入力操作を行う操作者の指に対して、表示の相対位置の安定を図る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る免震入出力装置は、
表示装置の前面に備えられ、表示装置に表示された操作部に近接または接触することで表示された操作部を入り切りするタッチパネルと、
前記表示装置が存在する空間座標を検出する空間座標検出部と、
前記タッチパネルに近接または接触された指の位置のタッチパネルに対応する表示装置の座標位置を検出する指位置座標判定部と、
指位置座標判定部の出力と、空間座標検出部の出力から振動環境下での画像表示位置を算出する画像位置固定部と、
振動環境下で前記操作部の表示位置が相対的に安定するように、画像位置固定部で算出された画像表示位置に前記操作部を移動する画像表示部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の、免震入出力装置によれば、車、電車等の移動体内や地震及び他の振動環境の中で、固定されずにいる操作者が、情報端末等の表示装置の振動と操作者の指の振動による表示装置の相対的な表示位置を同時に補正して安定表示することができる。
例えば、画像表示される操作部に非常停止ボタンを備える各種機械類の入出力装置に適用される場合は、S/Wスイッチボタンなどの操作部の安定表示によって、振動環境の中でも非常停止ボタンなどの重要なスイッチを正確に押すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の実施の形態１におけるハードウエア（H/W）構成図である。
【図２】タッチパネル近傍の近接空間を説明する概念図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるソフトウエア（S/W）構成図である。
【図４】非振動時における表示画面を表す図である。
【図５】振動時（移動体の内部や、地震など）に表示装置が振動し、表示装置に表示されたボタンを触ることが困難になった様子を示す図である。
【図６】振動センサーの出力に合わせ表示内容をシフトし、表示装置の表示ボタン位置が振動の影響を受けないようにする従来の技術による対応を示す図である。
【図７】この発明の実行の様子を示す図である。
【図８】この発明の実行の様子を操作者の視点から見た図である。
【図９】表示装置に表示された異なるスイッチを選択する場合の操作を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における動作フロー図である。
【図１１】操作者の指が近接空間に非存在時、振動する表示装置に表示されるS/Wスイッチ画像の表示状況を示す図である。
【図１２】操作者の指が近接空間に存在時、振動する表示装置に表示されるS/Wスイッチの画像の表示状況を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるH/W構成図である。
図１において、タッチパネル1は例えば静電容量型を使用し、操作者の指が接触あるいは近接したことによる電荷の変化を検出するセンサーが備えられ、後述する表示装置4の前面に取り付けられ一体化形成される。
近接入力制御装置2は前記タッチパネル1のセンサー出力を制御し高感度化することで、前記タッチパネル1の近接空間の電荷を検出でき、前記タッチパネル1と非接触の状態で、近接空間内の操作者の指の空間座標（パネルに対する相対空間座標）を出力する。
タッチ入力制御装置3は前記タッチパネル１のセンサー出力を制御し、タッチパネル1表面の電荷を検出することで、タッチパネル１上の２次元座標を出力する。
【０００９】
表示装置4はたとえばLCD（Liquid Crystal Display ）パネルを使用し、前記タッチパネル1と一体形成される。
表示制御装置5は前記表示装置４を制御し、スイッチなどの画像を前記表示装置4に表示させる。
空間座標検出装置6はGPS（Global Positioning System ）システム、加速度センサー、地磁気方向センサーなどで構成され、前記タッチパネル1と一体形成された前記表示装置4の空間座標を検出し、出力する。
全体制御装置7は前記タッチパネル1から前記空間座標検出装置6までの各要素を制御し、振動環境下で前記表示装置4の動きを感知して、前記表示装置4上の画像が空間座標に対して静止したままになるように前記表示装置4の動きを補償し、同時に入力操作を行う操作者の指に対して、表示の相対位置が安定するように前記表示装置4の表示の制御を行う。
【００１０】
図２は前記タッチパネル1近傍の近接空間を説明する概念図である。
図２において、前記タッチパネル1は図１に記したものと同一のものである。
近接空間８は前記タッチパネル1の表面から所定の幅を持って表面に垂直な方向に位置する空間であり、図１に示した前記近接入力制御装置2により、電荷を検知できる範囲を表す。
操作者の指9は前記タッチパネル1を操作する目的で前記近接空間8に入り、その後前記タッチパネル1に接触（タッチ）するなどして入出力の動作を行う。
【００１１】
図３はこの発明の実施の形態１におけるS/W構成図である。
図３において、検出時間間隔調整部10は前記タッチパネル1からのセンサー値を入力して前記表示装置4上の表示座標を変更する時間間隔を制御する。振動環境によって振動の周期が違うことに対応し、また同時に、指の座標位置に過度に反応しないように、前記タッチパネル1のセンサーの出力時間をそれぞれの状況に応じ最適な時間に設定する。振動環境による振動の周期や振幅値は空間座標検出装置の出力を基に検出時間間隔調整部10により算出される。
また、近接空間8内に操作者の指9があるか否かによっても別個に表示座標を変更する時間間隔を調整することもできる。
【００１２】
近接座標検出部11は前記タッチパネル1からのセンサー出力の高感度化を行い、近接空間8に入った操作者の指9による電荷の情報を出力する。
タッチ座標検出部12は前記タッチパネル1からのセンサー出力のレベルによって操作者の指9による近接とタッチの判断を行い、電荷の集中する座標値を高解像度で出力する。
指位置座標判定部13は近接座標検出部11とタッチ座標検出部12の出力から、タッチまたは近接による近接空間8内の操作者の指9の空間座標（タッチパネルに対する相対空間座標）を判定する。
【００１３】
空間座標検出判定部14は空間座標検出装置6によるGPSシステム、加速度センサー、地磁気方向センサーなどのセンサー出力から、前記表示装置4の空間座標を判定する。
画像表示位置固定部15は指9が近接空間8内に存在する場合は操作者の指9に対して前記表示装置4の表示が安定するように指位置座標判定部13の出力を元に表示座標を計算し、操作者の指9が近接空間8内に存在しない場合は空間座標に対して表示が安定するように空間座標検出判定部14の出力を元に表示座標を計算する。さらに、画像表示位置固定部15は操作者の指9に対して前記表示装置4の表示が安定する機能と、前記表示装置4が存在する空間座標に対して表示が安定する機能の２つの安定機能を合わせて実行する機能も持つ。すなわち、乗り物の中や、振動を受動する幹線道路脇、電車の高架下などの環境化の短周期の振動に対して表示をぶれをおさえて安定させつつ、比較的長周期で操作者の指9の位置を反映することで、手振れで見にくくなることを避けることができる。
【００１４】
画像表示位置記録部16は画像表示位置固定部15が決定した表示位置の座標を記録する。
画像表示サイズ算出部17は画像表示位置記録部16に記録された座標から、表示の中心の空間座標と、表示の移動範囲の重なりである、表示範囲の大きさを計算する。
画像生成部18はスイッチなどのUI用画像を、前記画像表示位置固定部15の計算する座標に対し、画像表示サイズ算出部17の大きさで投影するための画像に変換する。
画像表示部19は前記表示装置4に画像を表示する。
以上述べた上記のS/W構成に係る各部の機能はパーソナルコンピュータ等のソフトウエアとしてプログラム実行したり、ＣＰＵ等の組み込みソフトウエアやファームウエアとしてプログラム実行することで達成できるものである。なお、画像表示位置記録部16は情報端末機器などに備えられるメモリ部に設けられる。
【００１５】
次に動作について説明する。
図４は非振動時の表示画面を表す。タッチパネル1と一体形成された表示装置4には、表示部に表示された操作部としてのS/Wスイッチ20のボタンが静止した状態で見え、操作者の指９はこれを安定してタッチすることができる。
次に図５は、振動時（移動体の内部や、地震など）に表示装置4が振動し、表示部4に表示されたS/Wスイッチ20のボタンを触ることが困難になった様子を示す図である。タッチパネル1と一体化して形成された表示装置4は振動し、ここに表示されるS/Wスイッチ20のボタンも振動し、さらに操作者の指9も振動するため、S/Wスイッチ20のボタンを押すことが困難になる。
【００１６】
図６は従来の技術による対応を示す図である。振動センサーの出力に合わせて表示内容を移動（シフト）し、表示装置4に表示された、S/Wスイッチ20のボタンの位置が振動の影響を受けないようにしている。
ただし、振動の幅に合わせて表示範囲が少なくなり、振動の幅が表示装置4の大きさを越えると表示ができなくなる。
また、操作者の目と、操作者の指9は振動の影響を受けており、必ずしも表示が安定するとは限らない。
【００１７】
図７は本発明の実行の様子を示す図であり、近接した操作者の指9の位置に合わせて、表示内容をシフトし、表示装置4に表示されたS/Wスイッチ20のボタンの位置と、操作者の指9との相対位置関係を安定させる様子を示す。図７は第3者から見た様子であり、ゆれが激しいが、操作者の視点からは図８のように、より安定して見える。
図８はこの発明の実行の様子を操作者の視点から見た図である。近接した操作者の指9の位置に合わせて、表示内容をシフトし、表示装置4に表示されたS/Wスイッチ20のボタンの位置と、操作者の指9との相対位置関係を安定させる様子を示している。
【００１８】
図９は表示装置4に表示された、違うスイッチを選択する場合の操作を示す。
方法１）一旦操作者の指9の近接を解除（指をタッチパネル1から遠く、即ち、近接空間8の外側に離す）し、改めて操作者の指9を所望のスイッチに近接させる。この操作者の指9が所望のスイッチに近接することにより、タッチ入力制御装置3は、タッチパネル1表面の電荷を検出することで、タッチパネル1上の２次元座標を出力する。このタッチ入力制御装置3による２次元座標の出力間隔は前記検出時間間隔調整部10によって所望の間隔に調整可能であり、操作者の指9が近接解除されている間は、最後に操作者の指9が検出された座標を、空間上の絶対座標として、この空間座標に表示を合わせる制御を行う。（この間も、表示装置４は振動している）
方法２）第１の指9の近接によって指に対する画面の位置を安定させたまま、第２の指9-2を所望のスイッチボタンに近接させる。第１の指9をタッチして保持してもよいが、この場合はタッチパネル1の表面で指がすべりにくい場合がある。マルチタッチ制御およびマルチ近接検知が可能な場合は第2の指9-2の操作を優先入力とする。マルチタッチ制御およびマルチ近接検知ができない場合は、第２の指9-2を近接、またはタッチさせてから、第1の指9をはずすことで、後の操作を優先することができる。
タッチパネル1上のスイッチは振動環境下において誤って触れてしまうことが予想されるため、確認パネルを出したり、タッチしたまま指先をずらすなど、２段階操作とする。
【００１９】
図１０はこの発明による実施の形態による動作フロー図である。
図において、ステップS1では検出時間間隔調整部10によってタッチ入力制御装置3による２次元座標を出力する検出時間間隔の調整を行う。
ステップS2では近接座標検出部11によって、タッチパネル1への近接の指が存在するか否かを判断する。近接の指が存在した場合、ステップS3に進み、近接の指が存在しない場合は、ステップS4に進む。
【００２０】
ステップS3では近接座標検出部11および指位置座標判定部13によって得られる、指の位置座標に対して、表示画像の位置を計算する（相対位置を保つため）。即ち、画像表示位置固定部15は操作者の指9に対して前記表示装置4の表示が安定するように指位置座標判定部13の出力を元に表示装置4に表示されるS/Wスイッチ20のボタンの表示座標を計算する。
【００２１】
ステップS4では操作者の指9が近接空間8内に存在しない場合は空間座標に対して表示が安定するように空間座標検出判定部14の出力を元に空間座標検出判定部15によって表示装置4の表示座標を計算する（表示画像位置を固定するため）。
【００２２】
ステップS5では画像表示位置記録部16の持つ直近の、表示画像の移動範囲のなかで、指位置の相対関係を保つ大きさを算出し、この算出結果により表示内容全体が表示できるように画像表示サイズを画像表示サイズ算出部17によって算出し、画像生成部18によって画像を縮小して、画像表示部19で全体を表示装置4に表示する。
ステップS6では画像表示位置記録部16の持つ直近の、表示画像の移動範囲のなかで中心となり、重なるエリアの大きさを算出し、この算出結果により表示内容全体が表示できるように画像表示サイズを画像表示サイズ算出部17によって算出し、画像表示サイズ算出部17の算出結果を基に、画像生成部18によって画像を縮小して、画像表示部19で全体を表示装置4に表示する。
従って、ステップS5では表示内容がシフトされ、表示装置4に表示されたS/Wスイッチ20のボタンの位置と、操作者の指9との相対位置関係を安定され、また、ステップS6では前記表示装置4が存在する空間座標に対して表示が安定する。
ステップS5、ステップS6の処理が終了すると、次にステップS１に戻り、所定の検出時間間隔でフローを繰り返す。
【００２３】
次に全体画像の縮小について図１１および図１２によって説明する。
図１１は操作者の指9が近接空間8内に存在しない場合に、振動する表示装置4に、S/Wスイッチ20のボタンの画像がどのように表示されるかを示した図である。画像表示位置記録部16の持つ直近の、表示画像の移動範囲のなかで、中心となり、重なるエリアの大きさを算出し、この結果により表示内容全体が表示できるように画像表示サイズを画像表示サイズ算出部17によって算出し、画像生成部18によって画像を縮小して、画像表示部19で全体を表示装置4に表示する。
【００２４】
図１２は操作者の指9が近接空間8内に存在する場合に、振動する表示装置4に、S/Wスイッチ20の画像ボタンのがどのように表示されるかを示した図である。画像表示位置記録部16の持つ直近の、表示画像の移動範囲のなかで、指位置の相対関係を保つ大きさを算出し、この結果により表示内容全体が表示できるように画像表示サイズを画像表示サイズ算出部17によって算出し、画像生成部18によって画像を縮小して、画像表示部19で全体を表示装置4に表示する。
１２-aは初めて近接空間8内に指を検知した状態を表す。操作者の指9がS/Wスイッチ20のボタンのうち、右下のボタンを指している。
１２−bでは、振動を受けた表示装置4が右方向に移動し、操作者の指9が相対的に左方向に移動した状態を示す。このとき、操作者の指9が指すS/Wスイッチ20のボタンが替わらないように、表示の移動（シフト）と共に、画像全体の拡大縮小、または指位置から推定する視点からの射影変換を行い、画像全体を、表示装置4の表示可能な領域に投影する。ここでは、画像全体を縮小し、左方向に移動している。
１２-cでは、振動を受けた表示装置4が下方向に移動し、操作者の指9が相対的に上方向に移動した状態を示す。このとき、操作者の指9が指すS/Wスイッチ20のボタンが替わらないように、表示の移動（シフト）と共に、画像全体の拡大縮小、または指位置から推定する視点からの射影変換を行い、画像全体を、表示装置4の表示可能な領域に投影する。ここでは、画像全体を縮小し、上方向に移動している。
【００２５】
以上のように、移動体・地震他の振動環境の中で、固定されずにいる操作者が、情報端末等の表示装置の振動と指の振動により表示位置を同時に補正して安定表示するS/Wスイッチの安定表示によって、非常停止ボタンなどの重要なスイッチを正確に押すことができる免震入出力装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
この発明に係る免震入出力装置は、振動環境下での操作性の向上を図ることができるため携帯用情報端末装置やナビゲーションシステムの車載情報機器などの入出力装置に、更には、画像表示される非常停止ボタンを備える各種機械類の入出力装置に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００２７】
１；タッチパネル、２；近接入力制御装置、３；タッチ入力制御装置、４；表示装置、５；表示制御装置、６；空間座標検出装置、７；全体制御装置、８；近接空間、９；指、１０；検出時間間隔調整部、１１；近接座標検出部、１２；タッチ座標検出部、１３；指位置座標判定部、１４；空間座標検出判定部、１５；画像表示位置固定部、１６；画像表示位置記録部、１７；画像表示サイズ算出部、１８；画像生成部、１９；画像表示部、２０；S/Wスイッチ。
【図１】
2014109968.tif 000003
【図２】
2014109968.tif 000004
【図３】
2014109968.tif 000005
【図４】
2014109968.tif 000006
【図５】
2014109968.tif 000007
【図６】
2014109968.tif 000008
【図７】
2014109968.tif 000009
【図８】
2014109968.tif 000010
【図９】
2014109968.tif 000011
【図１０】
2014109968.tif 000012
【図１１】
2014109968.tif 000013
【図１２】
2014109968.tif 000014