專利名稱：顯示輸入裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明特別涉及一種適用于導航系統(tǒng)等車載信息設備的顯示輸入裝置。
背景技術：
觸摸屏是由像液晶面板這樣的顯示裝置、和像觸控板這樣的坐標位置輸入裝置組合而成的電子元器件，是僅通過用手指觸摸液晶面板上顯示的圖標等圖像區(qū)域，就能感知所觸摸的圖像的位置信息從而對設備進行操作的顯示輸入裝置，多安裝于車載導航系統(tǒng)等主要需要直觀地進行操作的設備。為了提高包含上述觸摸屏的人機裝置的操作性和使用性，一直以來提出過很多技術方案的申請。例如，已知有在手指靠近時將位于手指附近的按鍵開關進行放大顯示從而使選擇操作變得容易的顯示輸入裝置(例如，參照專利文獻1)、檢測垂直方向的距離并在與該距離相對應的放大率下顯示信息的CRT裝置(例如，參照專利文獻2)、以及檢測觸摸壓力并以較輕的觸摸來實現(xiàn)放大顯示、以較重的觸摸來實現(xiàn)規(guī)定的按鍵操作的輸入裝置(例如，參照專利文獻3)等。專利文獻1 日本專利特開2006-31499號公報專利文獻2 日本專利特開平04-U8877號公報專利文獻3 日本專利特開平10-171600號公報

發(fā)明內容
根據上述專利文獻1所揭示的技術，由于在手指靠近時將手指位置附近的圖標放大顯示，因此，能防止誤操作，易于進行選擇操作。在圖9中示出利用該技術進行地名檢索的情況下的觸摸屏上的顯示畫面的一個示例。此處，顯示有50音設施檢索用的軟鍵盤，作為手指位置附近的圖標，將“ ^，，、“務，，、“ ，，、“々，，、“ <，，、“ t，，、“ λ，，、“ It，，、“姑，，的各軟按鍵
放大顯示。順便說下，在觸摸屏設置成相對于用戶眼睛的位置位于正面且水平的情況下，若將手指靠近放大后的一定范圍的顯示區(qū)域按鍵(圖標)，則可觀察到的圖標位置和手指的位置一致，使用性好。然而，在因設計的關系而將觸摸屏傾斜設置的情況下，從觸摸屏觀察到的正上方 (觸摸屏的垂直方向)、與從用戶觀察到的圖標的正上方(連接用戶眼睛的位置和圖標的方向)的位置不一致，因此，例如，如圖9所示，用戶想要觸摸“#”，實際上指尖卻處于“〈”的位置，從而產生使用性變差的問題。此外，例如，像從駕駛座或副駕駛座對設置于中央控制臺的中心的車載導航的觸摸屏進行操作等情況那樣，相對于觸摸屏的正面方向從左右進行操作的情況也會產生相同的問題。像專利文獻1所揭示的那樣，在將一定范圍的顯示區(qū)域的圖像放大顯示于手指的位置附近、或在手指位置附近顯示光標而繪制時也會產生相同的問題，檢測手指接近的距離越遠，則坐標的偏差越大。此外，在上述專利文獻2、專利文獻3所揭示的技術中，也沒有消除該問題。本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于，提供一種力圖提高使用性而不依賴于觸摸屏的操作環(huán)境的顯示輸入裝置。為了解決上述問題，本發(fā)明的顯示輸入裝置包括觸摸屏，該觸摸屏進行圖像的顯示和輸入；接近傳感器，該接近傳感器以非接觸的方式檢測出檢測對象向所述觸摸屏的接近；以及控制部，該控制部當在所述觸摸屏上預先確定點0、在所述觸摸屏的外部預先確定點C、設直線OC相對于所述觸摸屏表面的仰角為Φ、在所述觸摸屏上張開的xy坐標平面上所述直線OC朝垂直方向投影的直線與所述xy坐標平面上的χ軸所形成的偏差角為θ時， 根據所述仰角Φ、所述偏差角θ、及所述檢測對象相對于所述觸摸屏表面在垂直方向的距離ζ，對由所述接近傳感器獲取的、所述檢測對象在所述xy坐標平面上的水平方向的接近坐標進行修正。根據本發(fā)明，能提供力圖提高使用性而不依賴于觸摸屏的操作環(huán)境的顯示輸入裝置。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置的內部結構的框圖。圖2是將本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置所具有的導航CPU的程序結構進行功能展開來表示的框圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置所具有的繪制電路的內部結構的框圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置的動作的流程圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置的坐標位置修正的原理的示意圖。圖6是表示由本發(fā)明的實施方式1所涉及的輸入裝置所顯示的畫面結構的一個示例的圖。圖7是將本發(fā)明的實施方式3所涉及的顯示輸入裝置所具有的導航CPU的程序結構進行功能展開來表示的框圖。圖8是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的顯示輸入裝置的動作的流程圖。圖9是表示由以往的顯示輸入裝置顯示的畫面結構的一個示例的圖。
具體實施例方式下面，為了更詳細地對本發(fā)明進行說明，根據附圖，對用于實施本發(fā)明的方式進行說明。實施方式1.圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置的結構的框圖。如圖1所示，本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置包括觸摸屏式顯示裝置(以下簡稱為觸摸屏)1、外部傳感器2、控制部3、及車內監(jiān)視照相機4。
由于觸摸屏1是進行信息顯示和輸入的裝置，因此，例如由在進行信息顯示的IXD 面板10上層疊進行信息輸入的觸摸傳感器11而構成，而且，沿觸摸傳感器11的外周以單元為單位安裝有多個接近傳感器12，該接近傳感器12以二維且非接觸的方式對與觸摸屏1 相對的手指或筆等檢測對象的動作進行檢測。接近傳感器12是如下傳感器作為檢測單元，例如在使用紅外線的情況下，將紅外線發(fā)光LED(Light Emitted Diode 發(fā)光二極管)、以及光敏晶體管呈格子狀地相對配置于觸摸傳感器11的外周，利用因檢測對象靠近而產生的遮擋或反射光，對該檢測對象的接近進行檢測，并對其坐標位置進行檢測。接近傳感器12的檢測單元并不限于上述紅外線，也可以用電容型接近傳感器來代替，該電容型接近傳感器利用例如產生于檢測對象與像電容器那樣平行配置的兩塊平板之間的電容的變化，對該檢測對象的接近進行檢測。在此情況下，平板形成為，一側是朝向檢測對象的接地面，另一側是傳感器檢測面，利用在這兩極之間形成的電容的變化，能對檢測對象的接近進行檢測，并對其坐標位置進行檢測。 另一方面，外部傳感器2可以安裝于車輛的任何位置，且至少包括GPS (Global Positioning System 全球定位系統(tǒng))傳感器21、車速傳感器22、以及加速度傳感器23。GPS傳感器21接收來自GPS衛(wèi)星的電波，生成用于控制部3對經度、緯度進行測度的信號，并將其輸出至控制部3。車速傳感器22對用于判斷車輛是否正在行駛的車速脈沖進行測量，并將其輸出至控制部3。加速度傳感器23例如是對安裝在彈簧上的重物的位移量進行測量、并對重物的加速度進行推測的傳感器，對于三軸加速度傳感器的情況，例如， 隨著從0(只有重力加速度)到數(shù)百Hz的加速度變動，根據X、Y方向的加速度矢量的總和來測定相對于地面的朝向(姿勢)，并將其輸出至控制部3。控制部3除了具有用于執(zhí)行路徑檢索和目的地引導等導航功能的基本處理功能之外，還具有如下功能根據觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離，對由接近傳感器12獲取的、手指在觸摸屏1上的水平方向的接近坐標進行修正，將在觸摸屏1上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的圖像進行放大處理并顯示于手指位置附近。因此，控制部3包括以導航處理為主并對觸摸屏1進行控制的CPU(以下稱為導航 CPU30)、繪制電路31、存儲器32、以及地圖DB (Data Base 數(shù)據庫)33。由用戶來選擇在觸摸屏1上顯示的路徑檢索等導航菜單，從而導航CPU30根據該菜單來進行導航處理。在進行導航處理時，導航CPU30參照地圖DB33所存儲的地圖信息， 基于從外部傳感器2獲取的各種傳感器信號，進行路徑檢索、或目的地引導等導航。此外，導航CPU30根據存儲器32所存儲的程序，生成圖像信息并對繪制電路31進行控制，從而實現(xiàn)如下功能根據觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離，對由接近傳感器12獲取的、手指在觸摸屏1上的水平方向的接近坐標進行修正，將在觸摸屏1 上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的圖像進行放大處理并顯示于手指位置附近。在圖2中表示這種情況下的導航CPU30所執(zhí)行的程序的結構，其詳細情況將在后面闡述。如圖3所示，繪制電路31以一定的速度將由導航CPU30所生成的圖像信息在內置或外置的位圖存儲部313上展開，利用同樣內置的顯示控制部314，與觸摸屏IOXD面板 10)的顯示定時同步地讀出在位圖存儲部313上展開的圖像信息，并將其顯示于觸摸屏1。 上述位圖存儲部313和顯示控制部314的詳細情況將在后面闡述。
另外，在存儲器32中，除了對上述程序進行存儲的程序區(qū)域321以外，還在工作區(qū)域中分配圖像信息存儲區(qū)域322等來進行存儲。此外，在地圖DB33中，存放有路徑檢索、引導等導航所需要的地圖和設施信息等。車內監(jiān)視照相機4例如是安裝于室內鏡的廣角CCD (Charge Coupled Device:電荷耦合器件)照相機，此處，特別是監(jiān)視車內的駕駛座乘客及副駕駛座乘客的動向，此處拍攝生成的視頻信號輸出到控制部3的導航CPU30。圖2是將本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置的控制部3所具有的導航 CPU30的執(zhí)行程序的結構進行功能展開來表示的框圖。如圖2所示，導航CPU30包括主控制部300、接近坐標位置計算部301、觸摸坐標位置計算部302、坐標位置修正部303、圖像信息生成部304、圖像信息傳輸部305、以及操作信息處理部306。 接近坐標位置計算部301具有如下功能當由接近傳感器12檢測到手指向觸摸屏 1接近時，對該手指的XY坐標位置進行計算，并將其提交至坐標位置修正部303。對于由接近坐標位置計算部301計算出的XY坐標，例如在0. 05秒內以0. 01秒的間隔連續(xù)輸入接近傳感器的坐標位置，對5點取平均值，并將其輸出到修正部303。觸摸坐標位置計算部302具有如下功能在通過觸摸屏1的觸摸傳感器11檢測出手指接觸(觸摸)了觸摸屏1的情況下，對其XY坐標位置進行計算，將其提交至主控制部 300，并啟動操作信息處理部306。坐標位置修正部303具有如下功能根據觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離，對由接近坐標位置計算部301計算出的、手指在觸摸屏1上的水平方向的接近坐標進行修正，并在主控制部300的控制下對圖像信息生成部304進行控制。修正的方法等將在后面闡述。圖像信息生成部304具有如下功能在主控制部300的控制下生成顯示于觸摸屏 1的IXD面板10的圖像信息，并將其輸出至圖像信息傳輸部305。此外，圖像信息生成部 304為了將顯示于觸摸屏1的例如軟按鍵圖標(software key icon)等一定范圍的顯示區(qū)域的圖像進行放大處理并進行顯示，以一定的比例讀出已生成好的軟按鍵圖標的圖像(像素)并對其進行插值，從而作為新的圖像以覆蓋原有圖像。例如，在放大兩倍的情況下，將原來的圖像的一個像素沿縱橫方向以2X2進行重疊繪制，相反地，在縮小的情況下，以一定的比例使原來的位圖的像素拉開距離而對圖像進行更新，并將更新后的圖像傳輸至繪制電路31。此處，用位像的放大/縮小的方法進行了說明，但在不是位像而是矢量圖像的情況下，可以利用規(guī)定的縮放計算處理來對圖像進行更好的縮放。圖像信息傳輸部305具有如下功能基于主控制部300的定時控制，將由圖像信息生成部304所生成的圖像信息傳輸至繪制電路31。操作信息處理部306具有如下功能在主控制部300的控制下，基于由觸摸坐標位置計算部302計算出的觸摸坐標位置的、一定顯示區(qū)域的信息所定義的操作信息例如若為軟鍵盤，則進行基于各軟按鍵圖標的信息輸入，若為按鈕圖標，則執(zhí)行該按鈕圖標所定義的目的地檢索等導航處理。另外，在存儲器32中，除了對上述程序進行存儲的程序區(qū)域321以外，還分配有規(guī)定大小的工作區(qū)域，在該工作區(qū)域中，包含圖像信息存儲區(qū)域322，該圖像信息存儲區(qū)域 322臨時存儲由圖像信息生成部304所生成的圖像信息。
圖3是表示圖1所示的繪制電路31的內部結構的框圖。如圖3所示，繪制電路31 包括繪制控制部310、圖像緩沖部311、繪制部312、位圖存儲部313、以及顯示控制部314，它們都經由包括多根地址線、數(shù)據線、以及控制線的局域總線315進行公共連接。在上述結構中，從圖2所示的導航CPU30 (圖像信息傳輸部305)傳輸來的圖像信息在繪制控制部310的控制下保持于圖像緩沖部311，繪制控制部310將直線繪制、矩形繪制等命令進行解碼，或對直線斜率等的繪制進行前期處理。然后，由繪制控制部310啟動的繪制部312將由繪制控制部310進行了解碼的圖像信息快速繪制到位圖存儲部313，顯示控制部314與觸摸屏1的LCD面板10的顯示定時同步地讀出保持于位圖存儲部313中的圖像信息，并對其進行顯示。圖4是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置的動作的流程圖。此外， 圖5是示意性表示坐標位置修正的原理的圖，圖6是表示在觸摸屏1上顯示的軟鍵盤圖像的一個示例的圖。下面，參照圖4 圖6，對圖1 圖3所示的本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置的動作進行詳細說明。在圖4中，在觸摸屏1的LCD面板10上，例如顯示有圖6(a)的在進行設施檢索時所使用的軟鍵盤圖像(步驟ST41)。首先，若用戶將手指靠近觸摸屏1，則接近傳感器12檢測出該手指的接近(步驟ST42為“是”)，導航CPU30的接近坐標位置計算部301進行動作， 計算手指坐標(xl，yl)，并將其輸入至坐標位置修正部303 (步驟ST43)。若接收到該手指坐標，則坐標位置修正部303根據觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離，對由接近傳感器12獲取的、在觸摸屏1上的手指坐標(xl，yl)進行修正，得到(x2，y2)。S卩，設由接近坐標位置計算部301計算出的水平方向的手指坐標為(xl，yl)，修正后的水平方向的手指坐標為(x2，y2)，上述觸摸屏上的中心點為0，預先決定從點0到眼睛的位置C的方向，設直線OC相對于上述觸摸屏表面的仰角為Φ，在上述觸摸屏上張開的xy 坐標平面上上述直線OC朝垂直方向投影的直線與上述xy坐標平面上的X軸所形成的偏差角為θ，觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離為ζ，在此情況下，坐標位置修正部 303 利用運算公式 x2 = xl-f (ζ) ‘ cot Φ · cos θ >y2 = yl-g (ζ) ‘ cot Φ · sin θ 來獲得修正后的手指的水平方向的接近坐標(x2，y2)(步驟ST44)。其中，f(z) = g(z) = ζ/2 =1。以下，參照圖5所示的示意圖，對上述坐標位置修正部303的坐標位置修正的原理進行說明。在圖5中，以三維的方式來呈現(xiàn)在操作觸摸屏1時的用戶手指的位置和圖標的觀察方式。在圖5中，點A是在手指靠近觸摸屏1時由接近坐標位置計算部301計算并輸出的手指位置，其坐標為(xl，yl，z)(想要觸摸點B所示的圖標而靠近點A時的位置的檢測坐標)，點B是圖標在觸摸屏1的LCD面板10表面上的顯示位置，若引用圖9所示的軟按鍵圖標，則是的顯示位置，其坐標為(x2，y2，0)。Φ是表示從原點0觀察到的眼睛的位置 C的方向的仰角，θ是在xy坐標平面上直線OC朝垂直方向投影的直線與上述xy坐標平面上的X軸所形成的偏差角。根據圖5，所修正的手指的水平方向的接近坐標(x2，y2)可分別通過執(zhí)行以下的
8運算公式(1) (2)來計算。(l)x2 = xl-z · cot Φ · cos θ(2)y2 = yl-z ‘ cot Φ · sin θ此處，假定從駕駛座和副駕駛座對設置于中央控制臺的中心的車載導航的觸摸屏 1進行操作的情況，設在手指接近至2cm左右時能計算水平方向的手指坐標(其中，Z軸方向的距離作為固定值= 2cm來進行測定)，θ、φ設定了在系統(tǒng)結構上假定的眼睛的方向。此處，設θ為30度，Φ為75度。此處，為了便于說明，設= 2cm, θ = 30度， Φ = 75度，但并不拘泥于此，可根據系統(tǒng)結構來變更設定。在以上的說明中，設觸摸屏距離眼睛的位置(點C)足夠遠，B、A、C相對于屏幕表面的偏差角和O-C相對于屏幕表面的偏差角θ之間僅有可忽視的差異而視為相同，B、A、C相對于屏幕表面的仰角和O-C相對于屏幕表面的仰角Φ之間僅有可忽視的差異而視為相同， 在此情況下進行了說明，但也可以除點C的方向之外，還預先決定三維的位置，通過幾何學計算來求出B、A、C相對于屏幕表面的正確的偏差角和仰角，并用此來進行位置修正。在此情況下，眼睛的位置C越靠近觸摸屏，修正效果越好，能提供使用性好的裝置。在此情況下，Φ是對于連接點C和點A的直線與觸摸屏相交于點B、從觸摸屏表面觀察到的直線BC的仰角，θ是在xy坐標平面上直線BC朝垂直方向投影的直線與上述xy 坐標平面上的X軸所形成的偏差角。此外，為了便于說明，采用了極坐標系，但并不限定于此，也可以采用直角坐標系。此外，由于用戶根據觸摸屏1的LCD面板10的玻璃厚度等，會在一定程度上認識到可觀察到的坐標位置x2實際是xl，因此，此處設為不需要進行幾何學上的正確修正。因此，設從接近坐標位置計算部301獲取的手指的水平方向的坐標為(xl，yl)，修正后的手指的水平方向的坐標為(x2，y2)，上述觸摸屏上的中心點為0，預先決定眼睛的位置即點C，設直線OC相對于上述觸摸屏表面的仰角為Φ，在上述觸摸屏上張開的xy坐標平面上上述直線OC朝垂直方向投影的直線與上述xy坐標平面上的χ軸所形成的偏角為θ， 觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離為ζ，在此情況下，坐標位置修正部303 通過執(zhí)行以下運算公式(3) (4)來計算要輸出的修正后的手指的水平方向的接近坐標(χ2， y2)0(3)x2 = xl-f (ζ) ‘ cot Φ · cos θ(4)y2 = yl-g(z) ‘ cot Φ · sin θ此處，若設f (ζ) =g(z) =z，則修正過多，用戶可能會感到不協(xié)調，因此，將修正放寬為f (Z) = g(z) =z/2。此處，由于設檢測出的距離為固定值&時Ocm)，因此成為f (Z) =g(z) = ζ/2 = 1。將說明返回至圖4的流程圖。坐標位置修正部303將通過上述方法進行修正后得到的坐標值(x2，W)輸出到主控制部300及圖像信息生成部304。圖像信息生成部304在主控制部300的控制下，基于通過上述方法獲得的坐標值，對一定范圍的顯示區(qū)域的圖像進行放大處理，并生成用于將圖像顯示于手指位置附近的圖像信息。圖像信息生成部304 通過進一步將所生成的圖像信息經由圖像信息傳輸部305傳輸?shù)嚼L制電路31，能在觸摸屏 1的IXD面板10上獲得所希望的顯示(步驟ST45)。S卩，圖像信息生成部304為了將顯示于觸摸屏1的一定范圍的顯示區(qū)域的圖像進
9行放大處理，例如，如圖6(a)所示，以一定的比例從存儲器32的圖像信息存儲區(qū)域322讀出已生成好的軟鍵盤圖像的部分區(qū)域(圖中為圓內)的圖像信息并進行插值，與周圍的圖像信息(未放大)進行合成，以作為利用新的圖像信息的軟鍵盤圖像來進行更新。此處，將更新后的圖像信息存儲于存儲器32的圖像信息存儲區(qū)域322，并將其輸出至圖像信息傳輸部305。圖像信息傳輸部305接收該圖像信息，并將更新后的圖像信息傳輸?shù)嚼L制電路31，繪制電路31將從繪制控制部310傳輸來的圖像信息展開，繪制部312將其快速地繪制到位圖存儲部313。最后，顯示控制部314讀出在位圖存儲部313中繪制的圖像，并將其放大顯示于觸摸屏1的LCD面板10 (步驟ST45)。在圖6(b)中，示出將一定范圍的顯示區(qū)域的圖像(“ ο ” “ ” “ i ” “ t ” “姑”“子” “ < ” “ It ” “ 二 ”的各按鍵圖標)放大并顯示于手指位置附近的軟鍵盤圖像的一個示例。另外，當觸摸屏1的觸摸傳感器11檢測出手指觸摸了圖標時(步驟ST46為“是”)， 觸摸坐標位置計算部302計算其觸摸坐標位置，并在主控制部300的控制下啟動操作信息處理部306。由此，操作信息處理部306基于由觸摸坐標位置計算部302計算出的觸摸坐標所對應的按鍵，執(zhí)行操作處理(步驟ST47)。如上所述，根據本發(fā)明的實施方式1所涉及的顯示輸入裝置，由于控制部3根據觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離，對由接近傳感器12獲取的、手指在觸摸屏1上的水平方向的接近坐標進行修正，將在觸摸屏1上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的圖像進行放大處理并顯示于手指位置附近，從而顯示輸入裝置將手指位置自動修正為觸摸屏1的可觀察到的位置，因此，用戶能不用在意地進行輸入操作，提高了使用性。在本實施例中，雖然示出了放大顯示的應用例，但圖像控制的方式并不拘泥于此，也可以適用于檢測手指的接近狀態(tài)并用氣泡對話窗口來顯示幫助等詳細說明的情況、以及修正并顯示光標位置的情況。在此情況下，圖像的形狀也可以不變形。另外，導航CPU30(坐標位置修正部303)也可以根據要顯示的圖標的種類和手指位置來變更修正的強度。例如，在顯示伴隨有運動的光標的情況下，在運算公式(3)中，設 f(z) =g(z) = 1/2，在顯示不伴隨有運動的按鍵圖標的情況下，在運算公式C3)中，設f (ζ) =g(z) = 2/3，使修正的強度比顯示伴隨有運動的光標時要高，從而，能進行使速度、顯示的任一項優(yōu)先的顯示，用戶能根據利用場合來選擇它們，因此，增加了便利性。此外，例如，也可以在觸摸屏1中內置傾斜傳感器，通過檢測出從觸摸屏1的中心軸觀察到的傾斜，來使修正的強度可變。設修正的強度的變更方法與上述根據圖標種類的變更相同。此外，在確定眼睛的方向時，或在修正眼睛的方向時，例如，可以利用車內監(jiān)視照相機4來進行圖像處理，從而檢測出目測位置，此外，作為替代，也可以利用傳感器來檢測座位的傾倒情況等，從而推測目測位置。實施方式2.在上述實施方式1中，設僅檢測手指是否接近、手指在Z軸的位置檢測距離為固定值灶時而進行了說明，但進一步考慮如下情況若能檢測出手指在Z軸方向的接近距離，則根據Z軸方向的距離，來變更修正的強度。在此情況下，優(yōu)選進行如下控制Z軸方向的距離越遠，修正越弱，Z軸方向的距離越近，則修正越強。
即，這是考慮到由于用戶理解到Z軸方向的距離越遠，坐標位置越不正確，因此， 要消除在距離較遠的情況下的顯著修正中的不協(xié)調。下面，對實施方式2所涉及的顯示輸入裝置的坐標位置修正的動作進行說明。在以下說明的實施方式2中，將本發(fā)明的顯示輸入裝置應用于還能對觸摸屏1的屏幕表面與手指之間在Z方向的距離進行測定的三維觸摸屏。因而，將圖1所示的僅能檢測手指在XY方向的接近的觸摸屏1更換成還能測定在Z方向的距離的三維觸摸屏，來進行說明。因此，接近坐標位置計算部301由于可計算手指位置的三維坐標位置，因此，與實施方式1相比，進行了功能擴展。其他結構與實施方式1相同。另外，在上述專利文獻2中揭示了對接近的手指的三維位置進行測量的技術，此處，作為應用該技術的顯示輸入裝置來進行說明。從通常的檢索顯示到接近傳感器12檢測出手指的接近、接近坐標位置計算部301 計算手指坐標并輸入到坐標位置修正部303為止的處理與圖4所示的實施方式1相同。此處，設坐標位置修正部303通過計算以下運算公式，來對從接近坐標位置計算部301獲取的手指坐標進行修正。即，在ζ < 2cm的情況下，設x2 =xl-z · cot Φ · cos θ , y2 = yl-z · cot Φ · sin θ ,在 2cm ^ ζ < 5cm 的’清況 下，設 x2 = xl-(1/2) ζ · cot Φ · cos θ -(3/2) · cot Φ · cos θ , y2 = y 1-(1/2) ζ · cot Φ ‘ sin θ -(3/2) ‘ cot Φ · sin θ。此外，在ζ彡5cm的情況下，判定為手指未接近， 暫不進行修正。接下來，圖像信息生成部304在主控制部300的控制下，基于所獲取的坐標值(x2， y2)，對一定范圍的顯示區(qū)域的圖像進行放大處理，并生成用于將圖像顯示于手指位置附近的圖像信息，經由圖像信息傳輸部305將所生成的圖像信息傳輸?shù)嚼L制電路31，以在觸摸屏1上得到所希望的顯示。如上所述，根據本發(fā)明的實施方式2所涉及的顯示輸入裝置，控制部3的導航 CPU30根據觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離，來使修正的強度可變，從而例如，能控制成使Z軸方向的距離越遠，修正越弱，Z軸方向的距離越近，修正越強，能消除在距離較遠的情況下的顯著修正中的不協(xié)調。此外，根據本發(fā)明的實施方式2所涉及的顯示輸入裝置，能實現(xiàn)精度比實施方式1 要高的坐標位置修正，且與實施方式1相同，顯示輸入裝置將手指位置自動修正為觸摸屏1 的可觀察到的位置，因此，用戶能不用在意地進行輸入操作，提高了使用性。另外，導航CPU30(坐標位置修正部303)在使修正的強度發(fā)生變化時，例如，也可以根據Z軸的距離使修正值進行曲線變化，而不限于上述對Z軸的每一距離定義的運算公式。此外，在確定眼睛的方向時，或在修正眼睛的方向時，例如，可以利用車內監(jiān)視照相機4來進行圖像處理，從而檢測出目測位置，此外，作為替代，也可以利用傳感器來檢測座位的傾倒情況等，從而推測目測位置。此外，在操作觸摸屏以用于FA(工廠自動化=Factory Automation)等時、操作者能自由變更相對于觸摸屏的位置等情況下，通過利用圖像處理來測定操作者的眼睛的方向或位置，從而能動態(tài)變更θ、φ的值。
實施方式3.在上述本發(fā)明的實施方式1、實施方式2所涉及的顯示輸入裝置中，在一定程度上假定操作者的眼睛的位置而進行了坐標位置修正，但在以下說明的實施方式3中，對如下情況進行說明假定因存在多個操作者而操作者的眼睛的位置是變化的，例如，假定從駕駛座或副駕駛座對設置于中央控制臺的中心的車載觸摸屏進行操作的情況，而進行坐標位置修正。此處，對如下顯示輸入裝置進行說明利用圖像處理檢測出是駕駛座乘客操作了觸摸屏1還是副駕駛座乘客操作了觸摸屏1，并據此變更修正的強度。當然，檢測是從駕駛員進行了操作還是從副駕駛座進行了操作并不僅限于利用圖像處理的方法，存在使用操作者與觸摸屏之間的電容的變化來進行等各種方法。圖7是將本發(fā)明的實施方式3所涉及的顯示輸入裝置的控制部3 (導航CPU30)的程序結構進行功能展開來表示的框圖。在本發(fā)明的實施方式3所涉及的顯示輸入裝置中，與實施方式1、實施方式2的控制部3(導航CPU30)的結構差異在于對實施方式1所具有的程序結構，還附加了照相機圖像輸入部307、圖像處理部308、及UI (用戶界面User Interface)提供部309。照相機圖像輸入部307具有獲取由車內監(jiān)視照相機4輸出的信號并將其提交給主控制部300的功能。其中，從車內監(jiān)視照相機4獲取的視頻信號也提供到圖像處理部308。圖像處理部308具有如下功能對從車內監(jiān)視照相機4獲取的視頻信號進行圖像處理，識別出是左右哪個用戶進行了操作，或者，檢測出是從左右哪個方向進行了手指接近觸摸屏1的輸入操作，并對坐標位置修正部303所進行的修正的方向及強度進行控制。UI提供部309具有如下功能在進行環(huán)境設定時或者基于用戶要求在觸摸屏1的 LCD面板10上動態(tài)顯示對修正的強度進行定義的設定畫面，并根據通過觸摸屏1輸入的用戶設定，來使上述運算公式可變。圖8是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的顯示輸入裝置的動作的流程圖。下面，參照圖8的流程圖，對于圖7所示的本發(fā)明的實施方式3所涉及的顯示輸入裝置的動作，著眼于與實施方式1的差異來進行說明。在圖8的流程圖中，從通常的檢索顯示到接近傳感器12檢測出手指的接近、接近坐標位置計算部301計算手指坐標并輸入到坐標位置修正部303為止的處理(步驟ST81 ST83)與圖4所示的實施方式1的步驟ST41 ST43的各步驟中的處理相同。在以下說明的實施方式3中，在從接近坐標位置計算部301獲取手指坐標之后， 坐標位置修正部303在主控制部300的控制下判定是否是駕駛座乘客將手指靠近(步驟 ST84)。圖像處理部308對由照相機圖像輸入部307獲取的來自車內監(jiān)視照相機4的視頻信號進行圖像處理，坐標位置修正部303獲取該圖像處理的結果，從而能判定手指是從哪個方向接近的。在步驟ST84中，在判定為駕駛員所進行的操作、即手指從右方朝觸摸屏1接近的情況下(步驟ST84為“是”)，坐標位置修正部303利用xUyU θ 1、φ 1、ζ來求出(x2,y2)， 進行(θ 1，Φ1)的修正(步驟ST85)。此外，在判定為是副駕駛座乘客所進行的操作、即手指從左方朝觸摸屏1接近的情況下(步驟ST84為“否”)，坐標位置修正部303利用xl、yl、 θ 2、Φ 2、ζ來求出(x2，y2)，進行(Θ2，Φ2)的修正(步驟ST86)。在實施例1中，雖然設
12θ = 30 度，Φ = 75 度，但此處，設 θ 1 = 30 度，Φ1 = 75 度，θ 2 = 150 度，Φ2 = 75 度。接下來，圖像信息生成部304在主控制部300的控制下，基于所獲取的坐標值(χ2， y2)，對一定范圍的顯示區(qū)域的圖像進行放大處理，并生成用于將圖像顯示于手指位置附近的圖像信息，經由圖像信息傳輸部305將所生成的圖像信息傳輸?shù)嚼L制電路31，以在觸摸屏1上得到所希望的顯示(步驟ST87)。之后，若觸摸屏1的觸摸傳感器11檢測出手指觸摸了圖標(步驟ST88為“是”)， 則觸摸坐標位置計算部302計算該觸摸坐標位置，并在主控制部300的控制下啟動操作信息處理部306，操作信息處理部306基于由觸摸坐標位置計算部302計算出的觸摸坐標所對應的按鍵，執(zhí)行操作處理(步驟ST89)。由此，能根據利用場合來變更修正方向及強度。另外，雖然在圖8的流程圖中省略了圖示，但在進行環(huán)境設定時或基于用戶的要求，UI提供部309也可以動態(tài)地進行動作，UI提供部309在觸摸屏1上顯示設定畫面，讀入與位置修正的方向及強度有關的用戶的設定輸入，并經由主控制部300反映到坐標位置修正部303所進行的坐標位置修正。如上所述，根據本發(fā)明的實施方式3所涉及的顯示輸入裝置，控制部3測定用戶相對于觸摸屏1的目測位置，基于所測定的結果，來檢測出從觸摸屏1的中心軸觀察、手指是從左右哪個方向接近，并根據所檢測出的方向來使修正的強度可變，從而，能進行如下彈性控制例如，對駕駛座乘客所進行的操作和副駕駛座乘客所進行的操作賦予差異，由于副駕駛員乘客在車輛行駛時也能自由行動，因此，進行較弱的修正，由于駕駛員乘客的行動被限制，因此，進行較強的修正等等。此外，根據本發(fā)明的實施方式3所涉及的顯示輸入裝置，通過提供對修正的強度進行設定的用戶界面，因此，可進行與利用場合相對應的修正，能對用戶提供便利性。如上所述，根據本發(fā)明的實施方式1 實施方式3所涉及的顯示輸入裝置，顯示輸入裝置包括觸摸屏1，該觸摸屏1進行圖像的顯示和輸入；接近傳感器12，該接近傳感器12以非接觸的方式檢測手指向觸摸屏1的接近；以及控制部3，該控制部3根據觸摸屏1 與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離，對由接近傳感器12獲取的、手指在觸摸屏1上的水平方向的接近坐標進行修正，將在觸摸屏1上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的圖像進行放大處理并顯示于手指位置附近，從而能力圖提高使用性而不依賴于觸摸屏1的操作環(huán)
^Ml O另外，根據上述本發(fā)明的實施方式1 實施方式3所涉及的顯示輸入裝置，作為一定范圍的顯示區(qū)域的圖像，僅舉出構成軟鍵盤的各按鍵圖標為例進行了說明，但也可以是光標、或為了進行導航而進行輸入操作的圖標等的特定圖像。此外，作為檢測對象，僅舉出手指為例，但代替手指的筆等檢測物也可獲得相同的效果。此外，根據本發(fā)明的實施方式1 實施方式3所涉及的顯示輸入裝置，僅對將顯示輸入裝置應用于導航系統(tǒng)等的車載信息設備的情況進行了說明，但除了車載信息設備以外，也可以適用于個人計算機或FA (Factory Automation 工廠自動化)計算機的輸入輸出單元、或公共組織和活動會場等的引導系統(tǒng)。在上述實施例中，雖然在導航CPU側進行了修正，但即使在顯示裝置上配置CPU來進行修正，也可產生相同的效果。另外，對于圖2、圖7所示的控制部3 (導航CPU30)所具有的功能，既可以全部用硬件來實現(xiàn)，或者也可以用軟件來實現(xiàn)其至少一部分。
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例如，控制部3根據觸摸屏1與面對屏幕表面的手指在垂直方向的距離，對由接近傳感器12獲取的、手指在觸摸屏1上的水平方向的接近坐標進行修正，將在觸摸屏1上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的圖像進行放大處理并顯示于手指位置附近，對于如上數(shù)據處理，既可以利用1個或多個程序在計算機上實現(xiàn)，也可以用硬件來實現(xiàn)其至少一部分。工業(yè)上的實用性由于本發(fā)明所涉及的顯示輸入裝置能提高使用性而不依賴于觸摸屏的操作環(huán)境， 因此，適用于導航系統(tǒng)等的車載信息設備等。
權利要求
1.一種顯示輸入裝置，其特征在于，包括 觸摸屏，該觸摸屏進行圖像的顯示和輸入；接近傳感器，該接近傳感器以非接觸的方式檢測出檢測對象向所述觸摸屏的接近；以及控制部，該控制部當在所述觸摸屏上預先確定點0、在所述觸摸屏的外部預先確定點 C、設直線OC相對于所述觸摸屏表面的仰角為Φ、在所述觸摸屏上張開的xy坐標平面上所述直線OC朝垂直方向投影的直線與所述xy坐標平面上的χ軸所形成的偏差角為θ時，根據所述仰角Φ、所述偏差角θ、及所述檢測對象相對于所述觸摸屏表面在垂直方向的距離 ζ，對由所述接近傳感器獲取的、所述檢測對象在所述xy坐標平面上的水平方向的接近坐標進行修正。
2.—種顯示輸入裝置，其特征在于，包括 觸摸屏，該觸摸屏進行圖像的顯示和輸入；接近傳感器，該接近傳感器以非接觸的方式檢測出檢測對象向所述觸摸屏的接近；以及控制部，該控制部當利用直線L來連接作為所述檢測對象的位置的點A和在所述觸摸屏的外部預先確定的點C、設所述直線L相對于該直線L與所述觸摸屏表面的交點B的仰角為Φ、利用直線M來連接檢測對象在所述觸摸屏上張開的xy坐標平面上朝垂直方向投影的投影點和所述交點B，設所述直線M與所述xy坐標平面上的χ軸所形成的偏差角為θ、 面對所述觸摸屏表面的所述檢測對象在垂直方向的距離為ζ時，利用所述Φ、所述θ、及所述ζ，對由所述接近傳感器獲取的、檢測對象在所述觸摸屏上的水平方向的接近坐標進行修正。
3.如權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部使在所述觸摸屏上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的顯示形態(tài)發(fā)生變化，并顯示于檢測對象的修正后的接近坐標位置附近。
4.如權利要求2所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部使在所述觸摸屏上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的顯示形態(tài)發(fā)生變化，并顯示于檢測對象的修正后的接近坐標位置附近。
5.如權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部將在所述觸摸屏上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的圖像進行放大或縮小處理，并顯示于檢測對象的修正后的接近坐標位置附近。
6.如權利要求2所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部將在所述觸摸屏上顯示的一定范圍的顯示區(qū)域中的圖像進行放大或縮小處理，并顯示于檢測對象的修正后的接近坐標位置附近。
7.如權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于，當設在所述觸摸屏上張開的xy坐標平面上朝垂直方向投影的檢測對象的水平方向的坐標為(xl，yl)、修正后的檢測對象的水平方向的接近坐標為(x2，W)時，所述控制部利用運算公式 x2 = Xl-f (ζ) ‘ cot Φ · cos θ、y2 = yl-g(z) ‘ cot Φ · sin θ，來計算出所述修正后的檢測對象的水平方向的接近坐標(x2，y2)。
8.如權利要求2所述的顯示輸入裝置，其特征在于，當設在所述觸摸屏上張開的xy坐標平面上朝垂直方向投影的檢測對象的水平方向的坐標為(xl，yl)、修正后的檢測對象的水平方向的接近坐標為(x2，y2)時，所述控制部利用運算公式 x2 = xl-f (ζ) ‘ cot Φ · cos θ、y2 = yl-g(z) ‘ cot Φ · sin θ，來計算出所述修正后的檢測對象的水平方向的接近坐標(x2，y2)。
9.如權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部根據所述觸摸屏與面對屏幕表面的檢測對象在垂直方向的距離，來使所述修正量發(fā)生變化。
10.如權利要求2所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部根據所述觸摸屏與面對屏幕表面的檢測對象在垂直方向的距離，來使所述修正量發(fā)生變化。
11.如權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部測定用戶相對于所述觸摸屏的目測位置，并對預先確定的點C的位置進行修正。
12.如權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部檢測出從所述觸摸屏的中心軸觀察、檢測對象是從左右哪個方向接近所述觸摸屏，并根據所述檢測出的方向來使所述修正的方向或強度可變。
13.如權利要求2所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部測定用戶相對于所述觸摸屏的目測位置，并對預先確定的點C的位置進行修正。
14.如權利要求2所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部檢測出從所述觸摸屏的中心軸觀察、檢測對象是從左右哪個方向接近所述觸摸屏，并根據所述檢測出的方向來使所述修正的方向或強度可變。
15.如權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部檢測出從所述觸摸屏的中心軸觀察到的傾斜，并根據所述檢測出的傾斜來使所述修正的眼睛推測方向或強度可變。
16.如權利要求2所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部檢測出從所述觸摸屏的中心軸觀察到的傾斜，并根據所述檢測出的傾斜來使所述修正的眼睛推測方向或強度可變。
17.如權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部根據通過所述觸摸屏輸入的用戶設定，來使所述修正的眼睛推測方向或強度可變。
18.如權利要求2所述的顯示輸入裝置，其特征在于，所述控制部根據通過所述觸摸屏輸入的用戶設定，來使所述修正的眼睛推測方向或強度可變。
全文摘要
顯示輸入裝置包括進行圖像的顯示和輸入的觸摸屏(1)；以非接觸的方式檢測出手指向所述觸摸屏(1)的接近的接近傳感器(12)；以及控制部，該控制部當在所述觸摸屏上預先確定點O、在所述觸摸屏(1)的外部預先確定點C、設直線OC相對于所述觸摸屏表面的仰角為φ、在所述觸摸屏上張開的xy坐標平面上所述直線OC朝垂直方向投影的直線與所述xy坐標平面上的x軸所形成的偏差角為θ時，根據所述仰角φ、所述偏差角θ、及所述檢測對象相對于所述觸摸屏表面在垂直方向的距離z，對由所述接近傳感器(12)獲取的、所述檢測對象在所述xy坐標平面上的水平方向的接近坐標進行修正。
文檔編號G06F3/041GK102365610SQ20108001571
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權日2009年3月31日
發(fā)明者下谷光生, 岡野祐一, 太田正子, 松原勉, 泉福剛, 貞廣崇 申請人:三菱電機株式會社