(57)【要約】【課題】設置面積を広げずに操作空間に存在する操作体のジェスチャ動作を精度良く検出できる操作入力装置を提供することを目的とする。【解決手段】操作入力装置１０１は、操作空間ＪＡに赤外線ＩＲを出射する複数の発光素子１１と、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧによって赤外線ＩＲが反射され、反射された反射光ＲＦを受光する受光素子１３と、受光素子１３が受光した反射光ＲＦをもとに操作体ＦＧのジェスチャ動作を検出する検出制御部と、を備え、発光素子１１と受光素子１３とが配設される基体１９を有し、複数の発光素子１１の内、少なくとも２つは、受光素子１３に対して略等距離の位置に配設され、少なくとも２つの発光素子１１から赤外線ＩＲが出射されて操作空間ＪＡに到達したそれぞれの赤外線強度分布は、それぞれ一部が重なり合い、且つ、それぞれの赤外線強度分布のピーク部は、受光素子１３から離れる方向に存在することを特徴としている。【選択図】図４
2015095210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作空間に赤外線を出射する複数の発光素子と、
前記操作空間に存在する操作体によって前記赤外線が反射され、この反射された反射光を受光する受光素子と、
前記受光素子が受光した前記反射光をもとに、前記操作体のジェスチャ動作を検出する検出制御部と、
を備えた操作入力装置であって、
前記複数の発光素子と前記受光素子とが配設される基体を有し、
前記複数の発光素子の内、少なくとも２つは、前記受光素子に対して略等距離の位置に配設され、
前記少なくとも２つの発光素子から前記赤外線が出射されて前記操作空間に到達したそれぞれの赤外線強度分布は、それぞれ一部が重なり合い、且つ、それぞれの赤外線強度分布のピーク部は、前記受光素子から離れる方向に存在することを特徴とする操作入力装置。
【請求項２】
前記複数の発光素子の発光部側には、前記赤外線を前記操作空間に導く導光体がそれぞれ配置され、
複数の前記導光体は、前記赤外線が入射される入射部が平面形状であるとともに、前記赤外線が出射される出射部が凹面形状であり、
前記複数の導光体は、前記赤外線強度分布の前記ピーク部のそれぞれを、前記受光素子から離れる方向に存在させていることを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記基体には、平板状の基部と該基部から前記操作空間に向けて延設された凸状の台座部とを有しており、
前記複数の発光素子が前記基部に配設されるとともに、前記受光素子が前記台座部に配設されていることを特徴とする請求項２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記複数の導光体が一体に形成された導光シート部材であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記導光シート部材の前記入射部側である一方面には、透明な静電容量検出電極が形成され、
前記出射部側である他方面に前記操作体が接近或いは接した際に、前記静電容量検出電極の静電容量値の変化を検出する静電容量検出回路を有することを特徴とする請求項４に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記基体は、前記操作空間に対向した平面形状の平坦部と、前記平坦部を挟んで前記操作空間から離れる方向に傾斜する複数の傾斜部と、を有し、
前記平坦部には、前記受光素子が配設されるとともに、前記複数の傾斜部には、前記発光素子がそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記発光素子が配設される位置より前記受光素子が配設される位置が前記操作空間に近くなるように前記基体が構成されていることを特徴とする請求項６に記載の操作入力装置。
【請求項８】
前記基体と前記操作空間との間には、透光性の絶縁シート部材を有し、
前記絶縁シート部材の前記基体側である一方面には、透明な静電容量検出電極が形成され、
前記絶縁シート部材の前記操作空間側である他方面に前記操作体が接近或いは接した際に、前記静電容量検出電極の静電容量値の変化を検出する静電容量検出回路を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の操作入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種電子機器に用いられる入力装置に関し、特に、ジェスチャ操作による入力が行える操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なシーンで各種電子機器が使用されるに従って、各種電子機器への入力操作として、従来からの押圧操作や回転操作等の操作の他に、スマートフォンに代表されるようなタッチパネル上をスライドさせるフリック操作が一般に用いられてきている。更には、より自由な入力が行える、ジェスチャや音声を用いた入力操作も現実のものとなってきた。
【０００３】
特許文献１（従来例１）では、カメラを用いてユーザの動きを検出し、ジェスチャ操作ができる操作入力装置８００が提案されている。図１７は、従来例１における操作入力装置８００を説明する図であって、図１７（ａ）は、操作入力装置８００のブロック図であり、図１７（ｂ）は、車両に適用された際の機器構成例を示す図である。
【０００４】
従来例１の操作入力装置８００は、図１７（ａ）に示すように、撮像手段としての可視光カメラ８２０と赤外線カメラ８３０とを備え、可視光カメラ８２０から得られた映像信号から手の領域を検出する手領域検出手段８２２Ａと、手領域検出手段８２２Ａから得られた手の領域から互いに異なる方法で操作を判定する手操作判定手段８２３Ａ及び８２３Ｂと、赤外線カメラ８３０から得られた映像信号から手の領域を検出する手領域検出手段８３２Ｂと、手領域検出手段８３２Ｂから得られた手の領域から互いに異なる方法で操作を判定する手操作判定手段８３３Ｃ及び８３３Ｄ、可視光カメラ８２０による複数の手操作判定手段（８２３Ａ、８２３Ｂ）と赤外線カメラ８３０による複数の手操作判定手段（８３３Ｃ、８３３Ｄ）の複数の判定結果から一つの判定結果を選択する手操作判定選択手段８４４と、手操作判定選択手段８４４により選択した操作に基づいて選択したメニューをユーザに知らせる選択メニュー表現手段８５５と、を備えて構成されている。
【０００５】
そして、例えば、図１７（ｂ）に示すように、操作入力装置８００が車両に適用された際には、ダッシュボードＤＢに可視光カメラ８２０と赤外線カメラ８３０を装着し、可視光カメラ８２０と赤外線カメラ８３０で撮像範囲ＰＡに入った手の画像を撮影して、ユーザが意図するメニューを、フロントガラス上の映像重畳表示装置８５５Ａ（選択メニュー表現手段８５５）に表示すようにしている。
【０００６】
このように、操作入力装置８００は、カメラを用いた方法で、ジェスチャ操作が行え、特に、赤外線カメラ８３０を備えているので、夜間等で周囲が暗い場合であっても、精度良くジェスチャ動作が認識でき、入力操作の精度が向上できるとしている。しかしながら、操作入力装置８００は、カメラを用いていることと、映した画像を解析しなければいけないこと等で、複雑で高価なシステムであるという課題があった。
【０００７】
そこで、特許文献２（従来例２）では、カメラを用いずに、赤外線を用いてユーザの動きを検出し、ジェスチャ操作ができるヒューマンコンピュータインターフェイス装置９００が提案されている。図１８は、従来例２のヒューマンコンピュータインターフェイス装置９００を説明する図であって、図１８（ａ）は、トランスデューサ９１１のアレイを含むハウジング９０２とユーザの手ＨＤを示した図であり、図１８（ｂ）は、トランスデューサ９１１の構成を示す図である。なお、図１８（ｂ）に示すトランスデューサ９１１は４つ（９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄ）のみ示されている。
【０００８】
従来例２のヒューマンコンピュータインターフェイス装置９００は、エミッタ９５１及び検出器９５２を含むトランスデューサ９１１（図１８（ｂ）を参照）が、図１８（ａ）に示すように、ハウジング９０２内に複数個並べられて設けられて構成されている。このトランスデューサ９１１は、図１８（ｂ）に示すように、１つのエミッタ９５１と１つの検出器９５２とを組み合わせて構成されており、エミッタ９５１から検出空間（手ＨＤが操作される操作空間）にコリメートしたＩＲビーム（コリメート光に整えられた赤外線）９９９を放出し、ＩＲビーム９９９が手ＨＤに当てられて反射してきた反射光を検出器９５２で検出するようにしている。そして、それぞれのトランスデューサ９１１での組合せ毎（例えばエミッタ９５１ａと検出器９５２ａ）に検出を行い、それぞれのトランスデューサ９１１（９１１ａ、９１１ｂ、９１１ｃ、９１１ｄ）の判定を組み合わせて、手ＨＤがどの位置に存在するか検出できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１０４２９７号公報
【特許文献２】特表２００７−５０３６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来例２の構成では、それぞれのトランスデューサ９１１同士が干渉し合わないように、それぞれのトランスデューサ９１１をある程度間隔をあけて配設しなければならない。このため、サイズが大きくなり、設置位置が制約を受けてしまうという課題があった。また、手ＨＤのような検出対象物の大まかなジェスチャ動作は把握できるが、例えば指のような小さい検出対象物の狭い操作空間でのジェスチャ動作の検出は難しいという課題があった。
【００１１】
一方、狭い操作空間でのジェスチャ動作を検出できるように、隣からの反射光が入らないように検出器９５２に何らかの工夫を施して、隣り合うトランスデューサ９１１間の距離を狭めることが考えられる。しかしながら、コリメート光を用いているので、隣り合うトランスデューサ９１１間にＩＲビーム９９９が存在しない空間が生じてしまい、検出できない空間がどうしても存在し、検出精度が得られないという課題があった。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するもので、設置面積を広げずに、操作空間に存在する操作体のジェスチャ動作を精度良く検出できる操作入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決するために、本発明の操作入力装置は、操作空間に赤外線を出射する複数の発光素子と、前記操作空間に存在する操作体によって前記赤外線が反射され、この反射された反射光を受光する受光素子と、前記受光素子が受光した前記反射光をもとに、前記操作体のジェスチャ動作を検出する検出制御部と、を備えた操作入力装置であって、前記複数の発光素子と前記受光素子とが配設される基体を有し、前記複数の発光素子の内、少なくとも２つは、前記受光素子に対して略等距離の位置に配設され、前記少なくとも２つの発光素子から前記赤外線が出射されて前記操作空間に到達したそれぞれの赤外線強度分布は、それぞれ一部が重なり合い、且つ、それぞれの赤外線強度分布のピーク部は、前記受光素子から離れる方向に存在することを特徴としている。
【００１４】
これによれば、本発明の操作入力装置は、設置面積を広げることなく操作空間を広く確保できるとともに、少なくとも２つの発光素子に起因するそれぞれの反射光の反射光強度の差をより大きくすることができる。このことにより、その差を検出して、解析することにより、操作空間における操作体の位置を正確に検出することができる。従って、操作空間に存在する操作体のジェスチャ動作を精度良く検出できる操作入力装置を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の操作入力装置は、前記複数の発光素子の発光部側には、前記赤外線を前記操作空間に導く導光体がそれぞれ配置され、複数の前記導光体が、前記赤外線が入射される入射部が平面形状であるとともに、前記赤外線が出射される出射部が凹面形状であり、前記複数の導光体が、前記赤外線強度分布の前記ピーク部のそれぞれを、前記受光素子から離れる方向に存在させていることを特徴としている。
【００１６】
これによれば、基体に配設されたそれぞれの発光素子を何らかの方法を用いて傾斜させて光路を変更する必要がない。このことにより、簡単な構成で容易に光路を変更することができ、容易に操作入力装置を作製することができる。
【００１７】
また、本発明の操作入力装置は、前記基体には、平板状の基部と該基部から前記操作空間に向けて延設された凸状の台座部とを有しており、前記複数の発光素子が前記基部に配設されるとともに、前記受光素子が前記台座部に配設されていることを特徴としている。
【００１８】
これによれば、操作体に反射した反射光に対してより近くの位置に受光素子が配設されることとなり、より多く反射光を受光することができる。更に、発光素子からの出射光（赤外線）を直接受光することが減じられ、出射光（赤外線）による悪影響を低減することができる。これらのことにより、操作空間における操作体の位置を正確に検出することができ、操作空間に存在する操作体のジェスチャ動作をより精度良く検出できる。
【００１９】
また、本発明の操作入力装置は、前記複数の導光体が一体に形成された導光シート部材であることを特徴としている。
【００２０】
これによれば、複数の発光素子に対向して複数の導光体を配設する際に、この導光シート部材を配設するだけで、容易に複数の導光体を配設することができる。このことにより、より容易に操作入力装置を作製することができる。
【００２１】
また、本発明の操作入力装置は、前記導光シート部材の前記入射部側である一方面には、透明な静電容量検出電極が形成され、前記出射部側である他方面に前記操作体が接近或いは接した際に、前記静電容量検出電極の静電容量値の変化を検出する静電容量検出回路を有することを特徴としている。
【００２２】
これによれば、出射部側である他方面に操作体が接近或いは接した際に、操作体を検知することができる。このことにより、ジェスチャ動作のみの入力だけではなく、この静電容量検出電極及び静電容量検出回路による入力が行えるので、多彩な入力操作を行うことができる。
【００２３】
また、本発明の操作入力装置は、前記基体が、前記操作空間に対向した平面形状の平坦部と、前記平坦部を挟んで前記操作空間から離れる方向に傾斜する複数の傾斜部と、を有し、前記平坦部には、前記受光素子が配設されるとともに、前記複数の傾斜部には、前記発光素子がそれぞれ配設されていることを特徴としている。
【００２４】
これによれば、基体の傾斜部に発光素子を配設するだけで、赤外線強度分布のピーク部を受光素子から離れる方向に存在させることができる。このことにより、容易に操作入力装置を作製することができる。
【００２５】
また、本発明の操作入力装置は、前記基体は、前記発光素子が配設される位置より前記受光素子が配設される位置が前記操作空間に近くなるように前記基体が構成されていることを特徴としている。
【００２６】
これによれば、操作体に反射した反射光に対してより近くの位置に受光素子が配設されることとなり、より多く反射光を受光することができる。更に、発光素子からの出射光（赤外線）を直接受光することが減じられ、出射光（赤外線）による悪影響を低減することができる。これらのことにより、操作空間における操作体の位置を正確に検出することができ、操作空間に存在する操作体のジェスチャ動作をより精度良く検出できる。
【００２７】
また、前記基体と前記操作空間との間には、透光性の絶縁シート部材を有し、前記絶縁シート部材の前記基体側である一方面には、透明な静電容量検出電極が形成され、前記絶縁シート部材の前記操作空間側である他方面に前記操作体が接近或いは接した際に、前記静電容量検出電極の静電容量値の変化を検出する静電容量検出回路を有することを特徴としている。
【００２８】
これによれば、絶縁シート部材の操作空間側である他方面に操作体が接近或いは接した際に、操作体を検知することができる。このことにより、ジェスチャ動作のみの入力だけではなく、この静電容量検出電極及び静電容量検出回路による入力が行えるので、多彩な入力操作を行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の操作入力装置は、設置面積を広げることなく操作空間を広く確保できるとともに、少なくとも２つの発光素子に起因するそれぞれの反射光の反射光強度の差をより大きくすることができる。このことにより、その差を検出して、解析することにより、操作空間における操作体の位置を正確に検出することができ、操作空間に存在する操作体のジェスチャ動作を精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態の操作入力装置を説明する斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の操作入力装置を説明する図であって、図２（ａ）は、図１に示すＺ１側から見た上面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＹ２側から見た側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の操作入力装置を説明する分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態の操作入力装置を説明する模式図であって、図２（ａ）に示すＩＶ−ＩＶ線における断面構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態の操作入力装置を説明する図であって、操作空間における赤外線強度分布を示した模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係わる操作入力装置の効果を説明する図であって、シミュレーションに用いたモデル図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係わる操作入力装置の効果を説明する図であって、図７（ａ）は、操作空間における幅方向の距離と操作体からの反射光強度を示したグラフであり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の検出結果から換算した座標と幅方向の距離とを示したグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態の操作入力装置を説明する斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態の操作入力装置を説明する図であって、図９（ａ）は、図８に示すＺ１側から見た上面図であり、図９（ｂ）は、図８に示すＹ２側から見た側面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の操作入力装置を説明する分解斜視図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の操作入力装置を説明する図であって、図１０に示す基体の部分をＸ１−Ｙ２方向から見た側面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の操作入力装置を説明する模式図であって、図９（ａ）に示すＸＩ−ＸＩ線における断面構成図である。
【図１３】本発明の第２実施形態の操作入力装置を説明する図であって、操作空間における赤外線強度分布を示した模式図である。
【図１４】本発明の第１実施形態に係わる操作入力装置の変形例１を説明する斜視図である。
【図１５】本発明の第１実施形態に係わる操作入力装置の変形例を説明する図であって、図１５（ａ）は、変形例２の断面構成図であり、図１５（ｂ）は、変形例３の断面構成図であり、図１５（ｃ）は、変形例４の断面構成図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係わる操作入力装置の変形例を説明する図であって、図１６（ａ）は、変形例５の側面構成図であり、図１６（ｂ）は、変形例６の側面構成図であり、図１６（ｃ）は、変形例７の側面構成図であり、図１６（ｄ）は、変形例８の側面構成図ある。
【図１７】従来例１における操作入力装置を説明する図であって、図１７（ａ）は、操作入力装置のブロック図であり、図１７（ｂ）は、車両に適用された際の機器構成例を示す図である。
【図１８】従来例２のヒューマンコンピュータインターフェイス装置を説明する図であって、図１８（ａ）は、トランスデューサのアレイを含むハウジングとユーザの手を示した図であり、図１８（ｂ）は、トランスデューサの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１を説明する斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１を説明する図であって、図２（ａ）は、図１に示すＺ１側から見た上面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すＹ２側から見た側面図である。図３は、本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１を説明する分解斜視図である。図４は、本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１を説明する模式図であって、図２（ａ）に示すＩＶ−ＩＶ線における断面構成図である。図５は、本発明の第１実施形態の操作入力装置を説明する図であって、操作空間ＪＡにおける赤外線強度分布を示した模式図である。図５では、操作入力装置１０１の主要構成要素を示し、その模式図に赤外線強度分布のイメージ線を一点鎖線で重ね合わせている。なお、図２及び図４に示す操作空間ＪＡの範囲と図４及び図５に示す赤外線ＩＲの光路は、１つのイメージを表したもので、これに限るものではない。
【００３３】
本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１は、図１及び図２に示すような外観を呈しており、図３及び図４に示すように、操作空間ＪＡに赤外線ＩＲを出射する４つの発光素子１１と、赤外線ＩＲを操作空間ＪＡに導く導光体１２と、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧによって反射された反射光ＲＦを受光する受光素子１３と、操作体ＦＧのジェスチャ動作を検出する検出制御部１５と、複数の発光素子１１と受光素子１３とが配設される基体１９と、を備えて構成されている。他に、本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１には、透明な静電容量検出電極１７と、静電容量検出電極１７の静電容量値の変化を検出する静電容量検出回路５７と、上述した構成部品を収容するケースＣＡと、を備えている。そして、操作入力装置１０１は、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧのジェスチャ動作を検出するとともに、操作体ＦＧの近接位置を検出し、ジェスチャ動作及び近接位置に関連付けられた入力命令を出力している。これにより、ジェスチャ動作及び操作体ＦＧの近接或いは接触により、入力操作を行うことができる。
【００３４】
先ず、操作入力装置１０１の発光素子１１は、表面実装タイプのパッケージングで上面発光タイプの発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitting Diode）を用いており、図３及び図４に示すように、４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が基体１９の四隅に配設されている。また、発光素子１１は、図４に示すように、その発光部（発光面）１１ｐが導光体１２の一方面１２ｕに対して対向するように配設されており、導光体１２を介して、操作空間ＪＡに赤外線ＩＲを出射している。
【００３５】
また、４つの発光素子１１は、受光素子１３に対して、それぞれ略等距離の位置に配設されている。つまり、受光素子１３を中心として四方にしかも等距離に４つの発光素子１１が配設されている。なお、本発明の第１実施形態では、受光素子１３を中心として４つの発光素子１１が等距離に好適に配設されているが、複数の発光素子１１の内、少なくとも２つが受光素子１３に対して略等距離の位置に配設されていれば良い。
【００３６】
次に、操作入力装置１０１の受光素子１３は、表面実装タイプのパッケージングのフォトダイオード（ＰＤ、Photodiode）を用いており、図３及び図４に示すように、１つの受光素子１３が基体１９の中央に配設されている。また、受光素子１３は、図４に示すように、その受光面１３ｑが導光体１２の一方面１２ｕに対して対向するように配設されており、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧによって反射された赤外線ＩＲの反射光ＲＦを受光している。
【００３７】
次に、操作入力装置１０１の検出制御部１５は、集積回路（ＩＣ、Integrated Circuit）を用い、受光素子１３に接続される検出回路部と、検出回路部及び４つの発光素子１１に接続される制御部と、を有して構成され、基体１９に搭載されている。そして、検出制御部１５の検出回路部は、受光素子１３が受光した反射光ＲＦの反射光強度を解析し、検出制御部１５の制御部は、検出回路部及び４つの発光素子１１を制御している。例えば、本発明の第１実施形態では、検出制御部１５の制御部が、出射される位置が異なる４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の発光タイミングを少しずつ順にずらして発光させている。そして、検出制御部１５の検出回路部が、操作体ＦＧに赤外線ＩＲが照射されて反射してくる反射光ＲＦの少しずつ順にずれた反射光強度を解析している。これにより、この反射光強度のそれぞれの差を解析することにより、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧの位置が、いずれの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に近いかを推定し、操作体ＦＧの位置を正確に検出することができる。
【００３８】
次に、操作入力装置１０１の導光体１２は、ポリカーボネート等の合成樹脂のシートを用い、図３及び図４に示すように、４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）の発光部１１ｐ側に設けられている。そして、４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に対応したそれぞれの導光体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は、図４に示すように、赤外線ＩＲが入射される入射部、即ち導光体１２の一方面１２ｕが平面形状であるとともに、赤外線ＩＲが出射される出射部、即ち導光体１２の他方面１２ｔが凹面形状になっている。特に、本発明の第１実施形態では、４つの導光体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は、導光シート部材Ｓ１２を用い、導光シート部材Ｓ１２に一体に形成している。そして、導光シート部材Ｓ１２の全体としての凹面形状は、外形が円形形状になっている。なお、導光体１２及び導光シート部材Ｓ１２は、使用する赤外線ＩＲの波長領域の透過率が高い材質を選定するのが好適である。
【００３９】
そして、図４に示すように、４つの発光素子１１（図４では、２つの発光素子１１ａ及び発光素子１１ｃを示している）から出射された赤外線ＩＲは、導光体１２の平面形状の入射部（一方面１２ｕ）に入光し、導光体１２内を導光して、凹面形状の出射部（他方面１２ｔ）から出射して操作空間ＪＡに到達する。その出射の際に、出射部（他方面１２ｔ）が凹面形状を有しているので、赤外線ＩＲの光路が曲げられ、受光素子１３から離れる方向に向けて赤外線ＩＲが操作空間ＪＡに出射される。このため、４つの発光素子１１から出射されたそれぞれの赤外線ＩＲの赤外線強度分布のピーク部ＰＫは、図５に示すように、操作空間ＪＡにおいて、受光素子１３から離れる方向に存在するようになる。また、本発明の第１実施形態では、図５に示すように、それぞれの赤外線強度分布は、操作空間ＪＡにおいて、それぞれ一部が重なり合うように（図５に示す重なり部ＤＰを参照）、４つの発光素子１１（図５では、２つの発光素子１１ａ及び発光素子１１ｃを示している）の配置、導光体１２の厚みや凹面形状等を適切に設定している。これにより、操作体ＦＧに赤外線ＩＲがあたる操作空間ＪＡを広く確保できるとともに、４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に起因するそれぞれの反射光ＲＦの反射光強度の差をより大きくすることができる。
【００４０】
また、本発明の第１実施形態では、平面形状の入射部（一方面１２ｕ）と凹面形状の出射部（他方面１２ｔ）とを有した導光体１２により、赤外線ＩＲを導いて受光素子１３から離れる方向に操作空間ＪＡに向けて出射しているので、基体１９に配設された４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）を何らかの方法を用いて傾斜させて光路を変更する必要がない。このことにより、簡単な構成で容易に光路を変更することができ、容易に操作入力装置１０１を作製することができる。
【００４１】
更に、導光シート部材Ｓ１２が複数の導光体１２を一体にして形成しているので、４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に対向して４つの導光体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を配設する際に、この導光シート部材Ｓ１２を配設するだけで、容易に４つの導光体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を配設することができる。このことにより、より容易に操作入力装置１０１を作製することができる。
【００４２】
次に、操作入力装置１０１の静電容量検出電極１７は、図３及び図４に示すように、導光シート部材Ｓ１２の入射部側である一方面１２ｕに形成されており、出射部（他方面１２ｔ）側の上面に操作体ＦＧが接近或いは接した際に操作体ＦＧとの静電容量を検出する第１検出電極１７Ａ及び第２検出電極１７Ｂと、第１検出電極１７Ａと第２検出電極１７Ｂとの絶縁を確保するために第１検出電極１７Ａと第２検出電極１７Ｂとの間に形成された絶縁層１７Ｃと、から構成されている。
【００４３】
静電容量検出電極１７の第１検出電極１７Ａ及び第２検出電極１７Ｂは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な電極を用いており、第１検出電極１７Ａが一方向に並んだパターンを有し、第２検出電極１７Ｂが一方向と直交する他方向に並んだパターンを有した、所謂マトリックスタイプの静電容量検出電極１７になっている。そして、第１検出電極１７Ａ及び第２検出電極１７Ｂは、合成樹脂等のシートを用いた絶縁層１７Ｃの表裏にそれぞれ形成されている。なお、図３及び図４では、詳細な図示を省略して、第１検出電極１７Ａ、第２検出電極１７Ｂ及び絶縁層１７Ｃを層として簡易的に表している。また、絶縁層１７Ｃは、使用する赤外線ＩＲの波長領域の透過率が高い材質を選定するのが好適である。
【００４４】
そして、出射部（他方面１２ｔ）側の上面に操作体ＦＧが接近或いは接した際に、基体１９に搭載された静電容量検出回路５７（図３を参照）は、第１検出電極１７Ａ及び第２検出電極１７Ｂの静電容量値の変化を検出し、操作体ＦＧがいずれに位置に存在するか確定している。これにより、ジェスチャ動作のみの入力だけではなく、この静電容量検出電極１７及び静電容量検出回路５７による入力が行えるので、多彩な入力操作を行うことができる。
【００４５】
また、本発明の第１実施形態では、静電容量検出電極１７を他方面１２ｔが凹面形状の導光シート部材Ｓ１２に設けたので、指（操作体ＦＧ）を導光シート部材Ｓ１２の上面に接触させて入力操作を行う場合、操作領域のエッジ部分を認識し易く、操作範囲を確認し易い等により、操作感触を向上させることができる。
【００４６】
次に、操作入力装置１０１の基体１９は、複数の配線が片面側に形成されたプリント配線板(ＰＷＢ、Printed Wiring Board)であり、図３に示すように、このプリント配線板に４つの発光素子１１と受光素子１３、及び検出制御部１５と静電容量検出回路５７とが搭載されて配設されている。そして、基体１９は、ケースＣＡに収容されて、発光素子１１の発光部１１ｐ及び受光素子１３の受光面１３ｑが導光体１２の一方面１２ｕに対して対向するように、ケースＣＡの支持部ＣＡ５（図３を参照）に載置されて配設されている。
【００４７】
最後に、操作入力装置１０１のケースＣＡは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ、Poly ButyleneTerephtalate）等の合成樹脂を射出成形して作製されており、図３に示すように、収容空間ＣＡ７を有した箱状の形状に形成されている。そして、ケースＣＡは、４つの発光素子１１、受光素子１３、検出制御部１５及び静電容量検出回路５７が搭載された基体１９を収容空間ＣＡ７に収容し、ケースＣＡには、ケースＣＡの開口部を覆うように、静電容量検出電極１７が設けられた導光シート部材Ｓ１２が載置されている。
【００４８】
以上のように構成された本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１における、効果について、シミュレーション結果を交えて、以下に纏めて説明する。
【００４９】
図６は、本発明の第１実施形態に係わる操作入力装置の効果を説明する図であって、シミュレーションに用いたモデル図ＭＤである。図６に示すモデル図ＭＤは、操作体ＦＧとして１００（ｍｍ）幅の反射物を用い、２つの発光素子１１（１１Ａ、１１Ｂ）を７０（ｍｍ）離して配置し、その中間に受光素子１３を設け、導光シート部材Ｓ１２により、赤外線ＩＲのピーク部ＰＫが外側に向けて（受光素子１３から離れる方向に向けて）５（ｄｅｇ）の角度に曲げられるとした。また、モデル図ＭＤは、赤外線ＩＲの放射角を３０（ｄｅｇ）として、発光素子１１の発光部１１ｐから１００（ｍｍ）離した操作体ＦＧが横方向（発光素子１１間を結ぶ方向）に移動した際に、受光素子１３が受光する反射光強度をシミュレーションするようにした。ここで、２つの発光素子１１（１１Ａ、１１Ｂ）から出射される赤外線ＩＲのピーク部ＰＫ以外の赤外線分布は、それぞれ一部が重なり合うように配置されている（図５を参照）。図７は、本発明の第１実施形態に係わる操作入力装置の効果を説明する図であって、図７（ａ）は、操作空間ＪＡにおける横方向の距離と操作体ＦＧからの反射光強度を示したグラフであり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の検出結果から換算した座標と幅方向の距離とを示したグラフである。図７（ａ）の反射光強度は最大強度を１として規格化しており、図７（ｂ）の座標は、最大値を１０００として規格化している。また、横方向の距離は、操作体ＦＧの中心が受光素子１３の中心と一致して対向する位置を１５０（ｍｍ）とし、操作体ＦＧが左右方向に移動した際の操作体ＦＧの中心位置を示している。また、図７（ａ）中の実線は、発光素子１１Ａが発光した際の反射光強度Ａ１を示しており、図７（ａ）中の１点鎖線は、発光素子１１Ｂが発光した際の反射光強度Ｂ１を示している。なお、図７（ａ）には、破線で、導光シート部材Ｓ１２が配置されなく光路が曲げられていない場合の比較例（Ｃ１、Ｃ２）を同時に示している。また、図７（ｂ）中の実線は、本発明のモデル図ＭＤの座標の変化Ｚ１を示しており、破線で、導光シート部材Ｓ１２が配置されなく光路が曲げられていない場合の比較例ＣＺを示している。
【００５０】
本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１は、図５に示すように、４つの発光素子１１（図５では、２つの発光素子１１ａ及び発光素子１１ｃを示している）から操作空間ＪＡに到達したそれぞれの赤外線強度分布がそれぞれ一部重なり合い（重なり部ＤＰ）、且つ、それぞれの赤外線強度分布のピーク部ＰＫが受光素子１３から離れる方向に存在する。このため、設置面積を広げることなく、操作体ＦＧによる操作を検出可能な操作空間ＪＡを広く確保できるとともに、４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に起因するそれぞれの反射光ＲＦの反射光強度の差がより大きくなる。このことにより、その差を検出して、解析することにより、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧの位置を正確に検出することができる。従って、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧのジェスチャ動作を精度良く検出できる操作入力装置１０１を提供することができる。
【００５１】
例えば、図７（ａ）に示すように、導光シート部材Ｓ１２が配置されなく光路が曲げられていない場合の比較例（Ｃ１、Ｃ２）では、横方向の距離が５０〜２５０（ｍｍ）の間で操作体ＦＧが移動した際にのみ反射光ＲＦを受光しているのに対して、本発明のモデル図ＭＤでは、０〜３００（ｍｍ）の間で操作体ＦＧが移動した際にも、０．１以上の反射光強度を受光している。つまり、本発明のモデル図ＭＤでは、操作体ＦＧの動きを検出する操作空間ＪＡを広く確保できるといえる。また、図７（ａ）に示すように、反射光強度分布Ａ１と反射光強度分布Ｂ１のそれぞれのピーク位置が、受光素子１３の中心の１５０（ｍｍ）の位置から左右に離れた位置に存在している。つまり、２つの発光素子１１（１１Ａ、１１Ｂ）に起因する反射光ＲＦの反射光強度の差がより大きくなっているといえる。
【００５２】
そして、この反射光強度のそれぞれの差を解析することにより、図７（ｂ）に示すように、本発明のモデル図ＭＤでは、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧの動きに対して、横方向の距離が１１０〜１９０（ｍｍ）の間で、０〜１０００迄の座標を割り付けることができる。一方、図７（ｂ）に示すように、導光シート部材Ｓ１２が配置されなく光路が曲げられていない場合の比較例ＣＺでは、３００〜７００迄の座標しか割り付けることができず、しかも１４０〜１６０（ｍｍ）の横方向の距離では、殆ど座標が変わらないようになっている。このようにして、本発明の第１実施形態の操作入力装置１０１は、操作体ＦＧの位置を正確に検出することができる。
【００５３】
また、平面形状の入射部（一方面１２ｕ）と凹面形状の出射部（他方面１２ｔ）とを有した導光体１２により、赤外線ＩＲを導いて受光素子１３から離れる方向に操作空間ＪＡに向けて出射しているので、基体１９に配設された４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）を何らかの方法を用いて傾斜させて光路を変更する必要がない。このことにより、簡単な構成で容易に光路を変更することができ、容易に操作入力装置１０１を作製することができる。
【００５４】
また、導光シート部材Ｓ１２が複数の導光体１２を一体にして形成しているので、４つの発光素子１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に対向して４つの導光体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を配設する際に、この導光シート部材Ｓ１２を配設するだけで、容易に４つの導光体１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を配設することができる。このことにより、より容易に操作入力装置１０１を作製することができる。
【００５５】
また、導光シート部材Ｓ１２の入射部（一方面１２ｕ）側の下面に透明な静電容量検出電極１７が形成され、この静電容量検出電極１７の静電容量値の変化を検出する静電容量検出回路５７を有しているので、出射部（他方面１２ｔ）側の上面に操作体ＦＧが接近或いは接した際に、操作体ＦＧを検知することができる。このことにより、ジェスチャ動作のみの入力だけではなく、この静電容量検出電極１７及び静電容量検出回路５７による入力が行えるので、多彩な入力操作を行うことができる。
【００５６】
また、静電容量検出電極１７を他方面１２ｔが凹面形状の導光シート部材Ｓ１２に設けたので、指（操作体ＦＧ）を導光シート部材Ｓ１２の出射部側である他方面１２ｔに接触させて入力操作を行う場合、操作領域のエッジ部分を認識し易く、操作範囲を確認し易い等により、操作感触を向上させることができる。
【００５７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の操作入力装置１０２について説明する。第２実施形態の操作入力装置１０２は、第１実施形態に対し、導光シート部材Ｓ１２を用いない構成が主に異なる。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５８】
図８は、本発明の第２実施形態の操作入力装置１０２を説明する斜視図である。図９は、本発明の第２実施形態の操作入力装置１０２を説明する図であって、図９（ａ）は、図８に示すＺ１側から見た上面図であり、図９（ｂ）は、図８に示すＹ２側から見た側面図である。図１０は、本発明の第２実施形態の操作入力装置１０２を説明する分解斜視図である。図１１は、本発明の第２実施形態の操作入力装置を説明する図であって、図１０に示す基体２９の部分をＸ１−Ｙ２方向から見た側面図である。図１２は、本発明の第２実施形態の操作入力装置１０２を説明する模式図であって、図９（ａ）に示すＸＩ−ＸＩ線における断面構成図である。図１３は、本発明の第２実施形態の操作入力装置を説明する図であって、操作空間ＪＡにおける赤外線強度分布を示した模式図である。図１３では、操作入力装置１０２の主要構成要素を示し、その模式図に赤外線強度分布のイメージ線を一点鎖線で重ね合わせている。なお、図９及び図１２に示す操作空間ＪＡの範囲と図１２及び図１３に示す赤外線ＩＲの光路は、１つのイメージを表したもので、これに限るものではない。
【００５９】
本発明の第２実施形態の操作入力装置１０２は、図８及び図９に示すような外観を呈しており、図１０及び図１２に示すように、操作空間ＪＡに赤外線ＩＲを出射する４つの発光素子２１と、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧによって反射された反射光ＲＦを受光する受光素子２３と、操作体ＦＧのジェスチャ動作を検出する検出制御部２５と、複数の発光素子２１と受光素子２３とが配設される基体２９と、を備えて構成されている。他に、本発明の第２実施形態の操作入力装置１０２には、透光性の絶縁シート部材２６と、絶縁シート部材２６の基体２９側である一方面２６ｐに形成された透明な静電容量検出電極２７と、静電容量検出電極２７の静電容量値の変化を検出する静電容量検出回路７７と、静電容量検出電極２７が形成された上述した構成部品を収容するケースＣＡと、を備えている。そして、操作入力装置１０２は、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧのジェスチャ動作を検出するとともに、操作体ＦＧの近接位置を検出し、ジェスチャ動作及び近接位置に関連付けられた入力命令を出力している。これにより、ジェスチャ動作及び操作体ＦＧの近接或いは接触により、入力操作を行うことができる。
【００６０】
先ず、操作入力装置１０２の発光素子２１は、第１実施形態と同様に、表面実装タイプのパッケージングで上面発光タイプの発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitting Diode）を用いており、図１０及び図１２に示すように、４つの発光素子２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）が、プリント配線板(ＰＷＢ、Printed Wiring Board)の配線基板２８に搭載されて基体１９の四隅に配設されている。また、発光素子２１は、図１２に示すように、その発光部（発光面）２１ｐが操作空間ＪＡから離れる方向に向けて配設されており、静電容量検出電極２７が形成された絶縁シート部材２６を透過させて、操作空間ＪＡに赤外線ＩＲを出射している。
【００６１】
また、４つの発光素子２１は、受光素子２３に対して、それぞれ略等距離の位置に配設されている。つまり、受光素子２３を中心として四方にしかも等距離に４つの発光素子２１が配設されている。なお、本発明の第２実施形態では、受光素子２３を中心として４つの発光素子２１が等距離に好適に配設されているが、複数の発光素子２１の内、少なくとも２つが受光素子２３に対して略等距離の位置に配設されていれば良い。
【００６２】
次に、操作入力装置１０２の受光素子２３は、第１実施形態と同様に、表面実装タイプのパッケージングのフォトダイオード（ＰＤ、Photodiode）を用いており、図１０及び図１２に示すように、１つの受光素子２３が、プリント配線板の配線基板３８に搭載されて基体２９の中央に配設されている。また、受光素子２３は、図１２に示すように、その受光面２３ｑが静電容量検出電極２７に対して対向するように配設されており、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧによって反射された赤外線ＩＲの反射光ＲＦを受光している。
【００６３】
次に、操作入力装置１０２の検出制御部２５は、第１実施形態と同様に、集積回路（ＩＣ、Integrated Circuit）を用い、受光素子２３に接続される検出回路部と、検出回路部及び４つの発光素子２１に接続される制御部と、を有して構成され、配線基板３８に搭載されている。そして、検出制御部２５の検出回路部は、受光素子２３が受光した反射光ＲＦの反射光強度を解析し、検出制御部２５の制御部は、検出回路部及び４つの発光素子２１を制御している。例えば、本発明の第２実施形態では、検出制御部２５の制御部が、出射される位置が異なる４つの発光素子２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）の発光タイミングを少しずつ順にずらして発光させている。そして、検出制御部２５の検出回路部が、操作体ＦＧに赤外線ＩＲが照射されて反射してくる反射光ＲＦの少しずつ順にずれた反射光強度を解析している。これにより、この反射光強度のそれぞれの差を解析することにより、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧの位置が、いずれの発光素子２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）に近いかを推定し、操作体ＦＧの位置を正確に検出することができる。
【００６４】
次に、操作入力装置１０２の基体２９は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の合成樹脂を射出成形して作製されており、図１０及び図１１に示すように、矩形のブロック形状をしている。また、基体２９は、図１１及び図１２に示すように、操作空間ＪＡに対向するように設けられた平面形状の平坦部２９ｆと、平坦部２９ｆを挟んで操作空間ＪＡから離れる方向に傾斜する４つの傾斜部２９ｓと、を有して構成されている。そして、平坦部２９ｆには、受光素子２３が配設されるとともに、複数の傾斜部２９ｓには、４つの発光素子２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）がそれぞれ配設されている。
【００６５】
そして、図１２に示すように、４つの発光素子２１（図１２では、２つの発光素子２１ａ及び発光素子２１ｃを示している）から出射された赤外線ＩＲは、絶縁シート部材２６を透過して、絶縁シート部材２６の他方面２６ｑから出射して操作空間ＪＡに到達する。その出射の際に、傾斜部２９ｓに配設された４つの発光素子２１の発光部２１ｐが操作空間ＪＡから離れる方向に向けて配設されているので、受光素子２３から離れる方向に向けて赤外線ＩＲが操作空間ＪＡに出射される。このため、４つの発光素子２１から出射されたそれぞれの赤外線ＩＲの赤外線強度分布のピーク部ＰＫは、図１３に示すように、操作空間ＪＡにおいて、受光素子２３から離れる方向に存在するようになる。また、本発明の第２実施形態では、図１３に示すように、それぞれの赤外線強度分布は、操作空間ＪＡにおいて、それぞれ一部が重なり合うように（図１３に示す重なり部ＤＰを参照）、４つの傾斜部２９ｓの傾斜角度等を適切に設定している。これにより、操作体ＦＧに赤外線ＩＲがあたる操作空間ＪＡを広く確保できるとともに、４つの発光素子２１（図１３では、２つの発光素子２１ａ及び発光素子２１ｃを示している）に起因するそれぞれの反射光ＲＦの反射光強度の差をより大きくすることができる。
【００６６】
また、本発明の第２実施形態では、図１１及び図１２に示すように、受光素子２３が配設される平坦部２９ｆを挟んで、操作空間ＪＡから離れる方向に傾斜する複数の傾斜部２９ｓを有し、複数の傾斜部２９ｓには、発光素子２１がそれぞれ配設されている。このため、図１３に示すように、基体２９の傾斜部２９ｓに発光素子２１を配設するだけで、赤外線強度分布のピーク部ＰＫを受光素子２３から離れる方向に存在させることができる。このことにより、容易に操作入力装置１０２を作製することができる。
【００６７】
更に、本発明の第２実施形態では、図１１及び図１２に示すように、発光素子２１が配設される傾斜部２９ｓの位置より受光素子２３が配設される平坦部２９ｆの位置が、操作空間ＪＡに近くなるように基体２９が構成されている。これにより、操作体ＦＧに反射した反射光ＲＦに対してより近くの位置に受光素子２３が配設されることとなり、より多く反射光ＲＦを受光することができる。更に、発光素子２１からの出射光（赤外線ＩＲ）を直接受光することが減じられ、出射光（赤外線ＩＲ）による悪影響を低減することができる。
【００６８】
次に、操作入力装置１０２の絶縁シート部材２６は、ポリカーボネート等の合成樹脂のシートを用い、図１１及び図１２に示すように、４つの発光素子２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）の発光部２１ｐ側に設けられ、ケースＣＡの開口部を覆うようにケースＣＡに載置されている。なお、絶縁シート部材２６は、使用する赤外線ＩＲの波長領域の透過率が高い材質を選定するのが好適である。
【００６９】
次に、操作入力装置１０２の静電容量検出電極２７は、図１０及び図１２に示すように、絶縁シート部材２６の基体２９側である一方面２６ｐに形成されており、絶縁シート部材２６の操作空間ＪＡ側である他方面２６ｑに操作体ＦＧが接近或いは接した際に操作体ＦＧとの静電容量を検出する第１検出電極２７Ａ及び第２検出電極２７Ｂと、第１検出電極２７Ａと第２検出電極２７Ｂとの絶縁を確保するために第１検出電極２７Ａと第２検出電極２７Ｂとの間に形成された絶縁層２７Ｃと、から構成されている。
【００７０】
静電容量検出電極２７の第１検出電極２７Ａ及び第２検出電極２７Ｂは、導電性高分子等の透明な電極を用いており、第１検出電極２７Ａが一方向に並んだパターンを有し、第２検出電極２７Ｂが一方向と直交する他方向に並んだパターンを有した、所謂マトリックスタイプの静電容量検出電極２７になっている。そして、第１検出電極２７Ａと第２検出電極２７Ｂとが交差する部分に、合成樹脂等を用いた絶縁層２７Ｃが形成されている。なお、図１０では、詳細な図示を省略して、第１検出電極２７Ａ、第２検出電極２７Ｂ及び絶縁層２７Ｃを層として簡易的に表している。
【００７１】
そして、絶縁シート部材２６の他方面２６ｑに操作体ＦＧが接近或いは接した際に、配線基板３８に搭載された静電容量検出回路７７（図１０を参照）は、第１検出電極２７Ａ及び第２検出電極２７Ｂの静電容量値の変化を検出し、操作体ＦＧがいずれに位置に存在するか確定している。これにより、ジェスチャ動作のみの入力だけではなく、この静電容量検出電極２７及び静電容量検出回路７７による入力が行えるので、多彩な入力操作を行うことができる。
【００７２】
最後に、操作入力装置１０２のケースＣＡは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Poly Ethylene Terephthalate）等の合成樹脂を射出成形して作製されており、図１０に示すように、収容空間ＣＡ７を有した箱状の形状に形成されている。そして、ケースＣＡは、４つの発光素子２１、受光素子２３、検出制御部２５及び静電容量検出回路７７が搭載された基体２９を収容空間ＣＡ７に収容し、ケースＣＡには、ケースＣＡの開口部を覆うように、静電容量検出電極２７が設けられた絶縁シート部材２６が載置されている。
【００７３】
以上のように構成された本発明の第１実施形態の操作入力装置１０２における、効果について、以下に纏めて説明する。
【００７４】
以上により、本発明の第２実施形態の操作入力装置１０２は、４つの発光素子２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）から操作空間ＪＡに到達したそれぞれの赤外線強度分布がそれぞれ一部重なり合い（重なり部ＤＰ）、且つ、それぞれの赤外線強度分布のピーク部ＰＫが受光素子２３から離れる方向に存在するので、設置面積を広げることなく、操作体ＦＧによる操作を検出可能な操作空間ＪＡを広く確保できるとともに、４つの発光素子２１（２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）に起因するそれぞれの反射光ＲＦの反射光強度の差がより大きくなる。このことにより、その差を検出して、解析することにより、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧの位置を正確に検出することができる。従って、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧのジェスチャ動作を精度良く検出できる操作入力装置１０１を提供することができる。
【００７５】
また、受光素子２３が配設される平坦部２９ｆを挟んで、操作空間ＪＡから離れる方向に傾斜する複数の傾斜部２９ｓを有し、複数の傾斜部２９ｓには、発光素子２１がそれぞれ配設されているので、基体２９の傾斜部２９ｓに発光素子２１を配設するだけで、赤外線強度分布のピーク部ＰＫを受光素子２３から離れる方向に存在させることができる。このことにより、容易に操作入力装置を作製することができる。
【００７６】
また、発光素子２１が配設される傾斜部２９ｓの位置より受光素子２３が配設される平坦部２９ｆの位置が、操作空間ＪＡに近くなるように基体２９が構成されている。これにより、操作体ＦＧに反射した反射光ＲＦに対してより近くの位置に受光素子２３が配設されることとなり、より多く反射光ＲＦを受光することができる。更に、発光素子２１からの出射光（赤外線ＩＲ）を直接受光することが減じられ、出射光（赤外線ＩＲ）による悪影響を低減することができる。これらのことにより、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧの位置を正確に検出することができ、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧのジェスチャ動作をより精度良く検出できる。
【００７７】
また、絶縁シート部材２６の基体２９側である一方面２６ｐに透明な静電容量検出電極２７が形成され、この静電容量検出電極２７の静電容量値の変化を検出する静電容量検出回路７７を有しているので、絶縁シート部材２６の操作空間ＪＡ側である他方面２６ｑに操作体ＦＧが接近或いは接した際に、操作体ＦＧを検知することができる。このことにより、ジェスチャ動作のみの入力だけではなく、この静電容量検出電極２７及び静電容量検出回路７７による入力が行えるので、多彩な入力操作を行うことができる。
【００７８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。
【００７９】
図１４は、本発明の第１実施形態に係わる操作入力装置１０１の変形例１の操作入力装置Ｃ１１１を説明する斜視図である。図１５は、本発明の第１実施形態に係わる操作入力装置１０１の変形例を説明する図であって、図１５（ａ）は、変形例２の操作入力装置Ｃ１２１断面構成図であり、図１５（ｂ）は、変形例３の操作入力装置Ｃ１３１断面構成図であり、図１５（ｃ）は、変形例４の操作入力装置Ｃ１４１断面構成図である。図１６は、本発明の第２実施形態に係わる操作入力装置１０１の変形例を説明する図であって、図１６（ａ）は、変形例５の基体Ｃ５９の側面構成図であり、図１６（ｂ）は、変形例６の基体Ｃ６９の側面構成図であり、図１６（ｃ）は、変形例７の配線基板Ｃ７８の側面構成図であり、図１６（ｄ）は、変形例８の基体Ｃ８９の側面構成図ある。
【００８０】
＜変形例１＞
上記第１実施形態では、導光シート部材Ｓ１２の全体としての凹面形状が円形形状になるように構成されていたが、それぞれの導光体１２の他方面１２ｔが凹面形状になっていれば良い。例えば、図１４に示すように、導光シート部材ＣＳ１２の全体としての凹面形状が矩形状になるように構成しても良い。
【００８１】
＜変形例２＞
上記第１実施形態では、基体１９としてプリント配線板を用いたが、これに限らず、図１５（ａ）のような構成でも良い。図１５（ａ）に示す操作入力装置Ｃ１１１は、基体Ｃ１９として、平板状の基部Ｃ１９ｋと、基部Ｃ１９ｋから操作空間ＪＡに向けて延設された凸状の台座部Ｃ１９ｄと、を有して構成されている。そして、複数の発光素子１１（図１５（ａ）では、２つの発光素子１１ａ及び発光素子１１ｃを示している）が配線基板Ｃ２８に搭載されて基部Ｃ１９ｋに配設されるとともに、受光素子１３が配線基板Ｃ３８に搭載されて台座部Ｃ１９ｄに配設されている。
【００８２】
これにより、台座部Ｃ１９ｄに配設された受光素子１３が基部Ｃ１９ｋに配設された発光素子１１より操作空間ＪＡに近く配設されているので、操作体ＦＧに反射した反射光ＲＦに対してより近くの位置に受光素子１３が配設されることとなり、より多く反射光ＲＦを受光することができる。更に、発光素子１１からの出射光（赤外線ＩＲ）を直接受光することが減じられ、出射光（赤外線ＩＲ）による悪影響を低減することができる。これらのことにより、操作空間ＪＡにおける操作体ＦＧの位置を正確に検出することができ、操作空間ＪＡに存在する操作体ＦＧのジェスチャ動作をより精度良く検出できる。
【００８３】
＜変形例３＞
上記第１実施形態では、受光素子１３と対向する位置に導光シート部材Ｓ１２が設けられた構成であったが、図１５（ｂ）に示すように、導光シート部材ＣＳ１２に開口部ＣＳ１２ｈを設け、この開口部ＣＳ１２ｈが受光素子１３と対向する構成であっても良い。これにより、導光シート部材ＣＳ１２による反射光ＲＦの減衰を低減することができ、より多く反射光ＲＦを受光素子１３で受光することができる。
【００８４】
＜変形例４＞
上記第１実施形態では、４つの導光体１２を一体に形成して導光シート部材Ｓ１２とした構成にしたが、図１５（ｃ）に示すように、発光素子１１のそれぞれに導光体Ｃ１２を設けて配置し、受光素子１３から離れる方向に向けて赤外線ＩＲの光路を曲げ、操作空間ＪＡに出射するようにしても良い。
【００８５】
＜変形例５＞＜変形例６＞
上記第２実施形態では、矩形のブロック形状を有した基体２９と配線基板（２８、３８）を用いて、複数の発光素子２１及び受光素子２３を所望の位置に配設する構成としたが、これに限るものではない。例えば、図１６（ａ）に示すように、基体Ｃ５９として、リジッドフレキシブル基板（Rigid flexible printed wiring board）を用い、複数の発光素子２１（２１ａ、２１ｃ）及び受光素子２３を基体Ｃ５９に搭載した後、基体Ｃ５９を所望の角度に曲げて、図示していないケースＣＡに配設するようにしても良い。例えば、図１６（ｂ）に示すように、基体Ｃ６９に支柱体Ｃ６９ｓを設けて、配線基板２８及び配線基板３８を支柱体Ｃ６９ｓで支持する構造にし、発光素子２１及び受光素子２３を所望の位置に配設する構成としても良い。
【００８６】
＜変形例７＞＜変形例８＞
上記第２実施形態では、複数の発光素子２１及び受光素子２３を配線基板（２８、３８）に搭載して、所望の位置に配設する構成としたが、これに限るものではない。例えば、図１６（ｃ）に示すように、配線基板（２８、３８）の替わりにフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ、Flexible Printed Circuits）の配線基板Ｃ７８を用い、複数の発光素子２１（２１ａ、２１ｃ）及び受光素子２３を配線基板Ｃ７８に搭載して、基体２９の上面に沿って配設する構成でも良い。例えば、図１６（ｄ）に示すように、立体配線技術を用いて、配線基板（２８、３８）及び基体２９の替わりに、基体に配線Ｃ８９ｐが敷設された基体Ｃ８９を用い、複数の発光素子２１（２１ａ、２１ｃ）及び受光素子２３を基体Ｃ８９に直接搭載して、配設する構成でも良い。
【００８７】
本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１Ａ、１１Ｂ  発光素子
１１ｐ  発光部（発光面）
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  発光素子
２１ｐ  発光部（発光面）
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、Ｃ１２  導光体
１２ｕ  一方面
１２ｔ  他方面
Ｓ１２、ＣＳ１２  導光シート部材
１３、２３  受光素子
１５、２５  検出制御部
２６    絶縁シート部材
２６ｐ  一方面
２６ｑ  他方面
１７、２７  静電容量検出電極
５７、７７  静電容量検出回路
１９、２９、Ｃ１９、Ｃ５９、Ｃ６９、Ｃ８９  基体
Ｃ１９ｄ  台座部
Ｃ１９ｋ  基部
２９ｆ    平坦部
２９ｓ    傾斜部
ＪＡ  操作空間
ＩＲ  赤外線
ＲＦ  反射光
ＤＰ  重なり部
ＰＫ  ピーク部
１０１、１０２、Ｃ１１１、Ｃ１２１、Ｃ１３１、Ｃ１４１  操作入力装置
【図１】
2015095210.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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