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JP2019128707A - Display input device - Google Patents

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JP2019128707A
JP2019128707A JP2018008832A JP2018008832A JP2019128707A JP 2019128707 A JP2019128707 A JP 2019128707A JP 2018008832 A JP2018008832 A JP 2018008832A JP 2018008832 A JP2018008832 A JP 2018008832A JP 2019128707 A JP2019128707 A JP 2019128707A
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Japan
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display
unit
detection
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control unit
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JP2018008832A
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Japanese (ja)
Inventor
健児 岩田
Kenji Iwata
健児 岩田
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Tokai Rika Co Ltd
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Tokai Rika Co Ltd
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Abstract

To provide a display input device on which a reliable touch operation can be performed.SOLUTION: The display input device is configured to include: a touch panel 30 including a touch sensor 10 as a first detection unit that detects the operation state of an object to be detected on an operation surface 25 and including a display unit 20 that displays a display image 27 on the operation surface 25; a camera 40 as a second detection unit that detects an operation action performed on the operation surface 25; and a control unit 50 that controls actions of the touch sensor 10 and the display unit 20 and that is provided with an estimation unit for estimating a region, on the operation surface 25, to be operated by the object to be detected, on the basis of detection information detected by the camera 40, wherein the control unit 50 enlargedly displays the display image 27 in the region on the basis of the estimation result obtained by the estimation unit. Accordingly, before being touched, an icon, etc., to be operated becomes easy to see, whereby the operability is improved.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、表示入力装置に関する。   The present invention relates to a display input device.

従来、車載用電子機器において誤操作や誤動作を防止し、操作性の高いタッチパネル装置を提供する表示入力装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been disclosed a display input device that provides a touch panel device with high operability by preventing erroneous operations and malfunctions in in-vehicle electronic devices (see, for example, Patent Document 1).

この表示入力装置は、各々が表示マークによって表示された複数のタッチ領域が隣接配置されたタッチパネルと、前記タッチ領域の各々に付与される押圧力を個別に検知して検知信号を生成する検知手段と、前記検知信号に応じて入力指令を生成する指令生成手段と、前記表示マークの少なくとも1つの表示範囲とこれに対応するタッチ領域の1つの存在範囲との位置関係及び大小関係の少なくとも一方を条件設定に応じて調整する調整手段と、を含んで構成されている。   This display input device detects separately the touch force given to each of the touch area in which a plurality of touch areas each displayed by a display mark are adjacently arranged, and the detection means which generates a detection signal Command generation means for generating an input command in response to the detection signal, and at least one of a positional relationship and a size relationship between at least one display range of the display mark and one existing range of the touch area corresponding thereto. Adjusting means for adjusting according to the condition setting.

特開2003−344086号公報JP 2003-344086 A

しかし、従来技術は、検知手段によりタッチ領域を検知し、これに基づいて、表示マークの位置関係、大小関係を条件設定に応じて調整するので、タッチ前の操作には対応できないという問題がある。特に、車両にこの表示入力装置を搭載する場合には、車両振動により確実なタッチ操作が難しいという問題があった。   However, the conventional technique detects the touch area by the detection means, and based on this, the positional relationship and the size relationship of the display marks are adjusted according to the condition setting, so that there is a problem that the operation before the touch cannot be handled. . In particular, when this display input device is mounted on a vehicle, there is a problem that a reliable touch operation is difficult due to vehicle vibration.

したがって、本発明の目的は、確実なタッチ操作を可能とする表示入力装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a display input device that enables a reliable touch operation.

[1]上記目的を達成するため、操作面に対する検出対象物の操作状態を検出する第1検出部と、前記操作面に表示画像を表示する表示部とを備えたタッチパネルと、前記操作面に対する操作動作を検出する第2検出部と、前記第1検出部、及び前記表示部の動作を制御すると共に、前記第2検出部により検出された検出情報に基づいて、前記検出対象物が操作しようとする前記操作面上の領域を推定する推定部を備えた制御部と、を有し、前記制御部は、前記推定部の推定結果に基づいて、前記領域における前記表示画像を拡大表示する、表示入力装置を提供する。
[2]前記制御部は、前記操作面と前記検出対象物との距離に応じて前記拡大表示の拡大率を変化させる、上記[1]に記載の表示入力装置であってもよい。
[3]また、前記拡大率は、前記操作面と前記検出対象物との距離が小さいほど大きく設定される、上記[2]に記載の表示入力装置であってもよい。
[4]また、前記第1検出部は、静電容量式のタッチセンサであり、前記第2検出部は、カメラ装置である、上記[1]から[3]のいずれか1に記載の表示入力装置であってもよい。
[5]また、前記第1検出部、及び前記第2検出部は、静電容量式のタッチセンサである、上記[1]から[3]のいずれか1に記載の表示入力装置であってもよい。
[1] In order to achieve the above object, a touch panel including a first detection unit for detecting an operation state of an object to be detected on an operation surface, a display unit for displaying a display image on the operation surface, and the operation surface The control unit controls the operation of a second detection unit that detects an operation operation, the first detection unit, and the display unit, and operates the detection target based on detection information detected by the second detection unit. A control unit including an estimation unit that estimates the area on the operation surface, and the control unit enlarges and displays the display image in the region based on the estimation result of the estimation unit. A display input device is provided.
[2] The display input device according to [1], wherein the control unit changes an enlargement ratio of the enlarged display according to a distance between the operation surface and the detection target.
[3] The display input device according to [2], wherein the enlargement ratio is set to be larger as a distance between the operation surface and the detection object is smaller.
[4] The display according to any one of [1] to [3], wherein the first detection unit is a capacitive touch sensor, and the second detection unit is a camera device. It may be an input device.
[5] The display input device according to any one of [1] to [3], wherein the first detection unit and the second detection unit are capacitive touch sensors. Also good.

本発明の表示入力装置によれば、確実なタッチ操作を可能とすることができる。   According to the display input device of the present invention, a reliable touch operation can be performed.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る表示入力装置の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a display input device according to a first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1の実施の形態に係る表示入力装置が車両に搭載された場合の構成を示す車室内の立体斜視図である。FIG. 2 is a three-dimensional perspective view of a passenger compartment showing a configuration when the display input device according to the first embodiment of the present invention is mounted on a vehicle. 図3(a)は、アイコンの初期表示状態を示す図であり、図3(b)は、操作途中におけるアイコンの表示状態を示す図であり、図3(c)は、タッチ操作時におけるアイコンの表示状態を示す図である。FIG. 3A is a diagram illustrating an initial icon display state, FIG. 3B is a diagram illustrating an icon display state during an operation, and FIG. 3C is an icon during a touch operation. It is a figure which shows the display state of. 図4は、本発明の第1の実施の形態に係る表示入力装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the display input device according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第2の実施の形態に係る表示入力装置の全体構成図である。FIG. 5 is an overall configuration diagram of a display input device according to the second embodiment of the present invention. 図6(a)は、操作途中における手指とタッチセンサの位置関係を示す図であり、図6(b)は、図6(a)におけるタッチセンサの静電容量値の分布を示す図である。FIG. 6 (a) is a view showing the positional relationship between the finger and the touch sensor in the middle of the operation, and FIG. 6 (b) is a view showing the distribution of capacitance values of the touch sensor in FIG. 6 (a). .

(本発明の第1の実施の形態)
本発明の実施の形態に係る表示入力装置1は、図1に示すように、操作面25に対する検出対象物の操作状態を検出する第1検出部としてのタッチセンサ10と、操作面25に表示画像27を表示する表示部20とを備えたタッチパネル30と、操作面25に対する操作動作を検出する第2検出部としてのカメラ40と、タッチセンサ10、及び表示部20の動作を制御すると共に、カメラ40により検出された検出情報に基づいて、検出対象物が操作しようとする操作面25上の領域を推定する推定部を備えた制御部50と、を有する。制御部50は、推定部の推定結果に基づいて、タッチ前において、タッチ推定された領域における表示画像27を拡大表示する、ように構成されている。
(First embodiment of the present invention)
As shown in FIG. 1, the display input device 1 according to the embodiment of the present invention displays a touch sensor 10 as a first detection unit that detects an operation state of an object to be detected with respect to the operation surface 25 and a display on the operation surface 25. A touch panel 30 having a display unit 20 for displaying an image 27, a camera 40 as a second detection unit for detecting an operation on the operation surface 25, a touch sensor 10, and control of operations of the display unit 20. And a control unit 50 including an estimation unit that estimates an area on the operation surface 25 on which the detection target is to be operated based on detection information detected by the camera 40. The control unit 50 is configured to enlarge and display the display image 27 in the touch-estimated region before touching based on the estimation result of the estimation unit.

第1の実施の形態は、第2検出部としてのカメラ装置であるカメラ40により検出対象物としての手指100を撮像し、この撮像された検出情報に基づいて、タッチ前の指先位置を検出して、手指100が操作しようとする操作面25上の領域を推定する。この推定結果に基づいて、操作しようとする操作面25上の領域における表示画像27を拡大表示、特に、操作しようとする領域の表示画像27の一部を拡大表示する。   In the first embodiment, the finger 40 as a detection target is imaged by the camera 40 which is a camera device as a second detection unit, and a fingertip position before touch is detected based on the imaged detection information. Thus, the region on the operation surface 25 that the finger 100 intends to operate is estimated. Based on the estimation result, the display image 27 in the area on the operation surface 25 to be operated is enlarged, and in particular, a part of the display image 27 in the area to be operated is enlarged.

また、第1の実施の形態に係る表示入力装置1は、図2に示すように、車両8に搭載されるものとし、第2検出部としてのカメラ40がルームミラー82に装着されて、タッチパネル30、及びその周辺を撮像するものとして構成されているものとする。   In addition, as shown in FIG. 2, the display input device 1 according to the first embodiment is mounted on the vehicle 8, and the camera 40 as the second detection unit is mounted on the room mirror 82, and the touch panel 30 and its periphery are assumed to be imaged.

(タッチセンサ10)
タッチセンサ10は、表示部20と対応した2次元座標が検出可能な、例えば、静電容量方式の2次元タッチセンサである。2次元タッチセンサを構成する交差して配置される駆動電極と検出電極の交差する点で生成される静電容量(相互容量)を読み出す。一例として、読み出した静電容量に対してアナログ・デジタル変換処理などを行った静電容量カウント値として静電容量信号Scを生成して制御部50に出力する。
(Touch sensor 10)
The touch sensor 10 is, for example, a capacitive two-dimensional touch sensor that can detect a two-dimensional coordinate corresponding to the display unit 20. Capacitance (mutual capacitance) generated at the intersecting point of the drive electrode and the detection electrode that are arranged to intersect each other constituting the two-dimensional touch sensor is read out. As an example, a capacitance signal Sc is generated as a capacitance count value obtained by performing analog / digital conversion processing on the read capacitance, and is output to the control unit 50.

タッチセンサ10は、表示部20上に表示される表示画像27において、アイコン、ボタン、マーク等の選択対象を選択して検出できる程度の分解能があればよい。一例として、交差して設けられる駆動電極と検出電極の各交点の間隔が概略としてタッチセンサの分解能となる。   In the display image 27 displayed on the display unit 20, the touch sensor 10 only needs to have a resolution enough to select and detect a selection target such as an icon, a button, or a mark. As an example, the distance between the intersections of the drive electrodes and the detection electrodes provided to intersect each other is approximately the resolution of the touch sensor.

また、タッチセンサ10は、静電容量方式の2次元タッチセンサには限定されず、例えば、抵抗膜センサ等の他の方式によるものであってもよい。   Further, the touch sensor 10 is not limited to the two-dimensional capacitive touch sensor, and may be another type such as a resistive film sensor, for example.

(表示部20)
表示部20は、図1に示すように、アイコン28、メニュー表示、マーク等から構成される表示画像27が表示され、タッチセンサ10により操作されて、アイコン選択、メニュー選択、入力確定、入力処理等が表示される。表示部20が車両に装着される場合は、例えば、図2に示すように、車両8のインストルメントパネル81に装着される。表示部20は、例えば、TFT(Thin Film Transistor)型等の周知の液晶ディスプレイである。この表示部20は、制御部50に接続され、入力される表示信号Sに基づいて表示制御される。
(Display unit 20)
As shown in FIG. 1, the display unit 20 displays a display image 27 including an icon 28, a menu display, a mark, and the like, and is operated by the touch sensor 10 to select an icon, select a menu, confirm an input, and input processing. Etc. are displayed. When the display unit 20 is attached to the vehicle, for example, as shown in FIG. 2, the display unit 20 is attached to the instrument panel 81 of the vehicle 8. The display unit 20 is, for example, a known liquid crystal display such as a TFT (Thin Film Transistor) type. The display unit 20 is connected to the control unit 50, and display control is performed based on the input display signal SD .

(タッチパネル30)
タッチパネル30は、上記説明したタッチセンサ10と表示部20を備えて構成される。タッチセンサ10と表示部20が積層され、表示部20上に表示される表示画像27のアイコン28、ボタン、マーク等の選択対象をタッチセンサ10により検出可能とされている。
(Touch panel 30)
The touch panel 30 includes the touch sensor 10 and the display unit 20 described above. The touch sensor 10 and the display unit 20 are stacked, and the touch sensor 10 can detect selection targets such as icons 28, buttons, and marks of the display image 27 displayed on the display unit 20.

タッチパネル30は、例えば、車両8に搭載され、タッチ操作により種々の車載機器、例えば、カーナビゲーション装置を操作、制御するものとして使用される。   The touch panel 30 is mounted on, for example, the vehicle 8 and is used to operate and control various in-vehicle devices such as a car navigation device by a touch operation.

(カメラ40)
カメラ40は、少なくともタッチパネル30の操作面25を撮像領域とするように配置されている。第1の実施の形態では、カメラ40の撮像画像を基に検出対象物である手指100と操作面25との間の距離を求めるため、カメラ40としては、3次元カメラ(3Dカメラ)を用いる。カメラ40は、例えば、車両8のルームミラー82に装着され、操作面25、及びその周辺を撮像するように配置されている。
(Camera 40)
The camera 40 is disposed such that at least the operation surface 25 of the touch panel 30 is an imaging region. In the first embodiment, a three-dimensional camera (3D camera) is used as the camera 40 in order to obtain the distance between the finger 100 as the detection target and the operation surface 25 based on the image captured by the camera 40. . For example, the camera 40 is mounted on the room mirror 82 of the vehicle 8 and is arranged so as to image the operation surface 25 and its periphery.

また、表示入力装置1が車両に搭載されるものである場合、カメラ40としては、夜間にも撮像が可能なものを用いることが好ましく、近赤外線を含む光の輝度に応じた画像を生成可能なものを用いるとよい。また、カメラ40の近傍に、近赤外線を照射する照明器を備えてもよい。   Moreover, when the display input device 1 is mounted in a vehicle, it is preferable to use a camera that can be imaged at night, and an image can be generated according to the brightness of light including near-infrared light It is good to use something. Further, an illuminator that irradiates near infrared rays may be provided in the vicinity of the camera 40.

カメラ40が撮像したカメラ画像Skは、予め記憶させておいた背景画像との差分をとることにより、背景を除去した状態で検出可能である。カメラ画像Skにおいて、予め記憶部55に記憶された種々の手指等の画像データをテンプレートとして、テンプレートマッチングの手法により、指先の特定が可能である。また、上述のように、カメラ40として3次元カメラを用いることで、操作面25と手指100の指先との距離dzを算出可能である。   The camera image Sk captured by the camera 40 can be detected in the state where the background is removed by taking the difference from the background image stored in advance. In the camera image Sk, it is possible to specify a fingertip by a template matching method using image data of various fingers and the like stored in advance in the storage unit 55 as a template. Further, as described above, by using a three-dimensional camera as the camera 40, the distance dz between the operation surface 25 and the fingertip of the finger 100 can be calculated.

(制御部50)
制御部50は、第1検出制御部51、表示制御部52、第2検出制御部53、推定部54、記憶部55等を備えた例えばマイクロコンピュータで構成されている。制御部50は、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うCPU(Central Processing Unit)、半導体メモリであるRAM(Random Access Memory)及びROM(Read Only Memory)などから構成される。なお、制御部50は、図1に示すように、第1検出制御部51、表示制御部52、第2検出制御部53、推定部54、記憶部55が一体に構成されている必要はなく、例えば、表示制御部は外部の画像処理チップ、記憶部は外部メモリ等を用いる構成であってもよい。記憶部55には、テンプレートマッチング用の手指の形状データ、タッチ検出のためのタッチ閾値等が記憶されている。
(Control unit 50)
The control unit 50 is configured by, for example, a microcomputer including a first detection control unit 51, a display control unit 52, a second detection control unit 53, an estimation unit 54, a storage unit 55, and the like. The control unit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs operations and processing on the acquired data according to a stored program, a RAM (Random Access Memory) that is a semiconductor memory, a ROM (Read Only Memory), and the like. . As shown in FIG. 1, the control unit 50 does not need to be configured integrally with the first detection control unit 51, the display control unit 52, the second detection control unit 53, the estimation unit 54, and the storage unit 55. For example, the display control unit may be configured to use an external image processing chip, and the storage unit may be configured to use an external memory or the like. The storage unit 55 stores shape data of fingers for template matching, a touch threshold for touch detection, and the like.

第1検出制御部51は、2次元タッチセンサを構成する1つの駆動電極(図示省略)に駆動信号が供給されている間に検出電極(図示省略)の接続を周期的に切り替え、交差して配置される駆動電極と検出電極の交差する点で生成される静電容量(相互容量)を読み出す。一例として、読み出した静電容量に対してアナログ・デジタル変換処理などを行った静電容量カウント値として静電容量信号Scを生成して制御部50に出力する。これにより、2次元タッチセンサの2次元位置における静電容量を検出することができ、タッチセンサ10への手指の接触(タッチ)や近接を検出することができる。タッチ閾値以上の領域の中心又は重心の座標をタッチ点とすることができる。   The first detection control unit 51 periodically switches the connection of the detection electrode (not shown) while the drive signal is supplied to one drive electrode (not shown) constituting the two-dimensional touch sensor, A capacitance (mutual capacitance) generated at a point where the drive electrode and the detection electrode that are arranged intersect is read out. As an example, a capacitance signal Sc is generated as a capacitance count value obtained by performing analog-to-digital conversion processing or the like on the read-out capacitance, and is output to the control unit 50. Thereby, the electrostatic capacitance in the two-dimensional position of the two-dimensional touch sensor can be detected, and the contact (touch) and proximity of the finger to the touch sensor 10 can be detected. The coordinates of the center or the center of gravity of the area that is equal to or greater than the touch threshold can be used as the touch point.

表示制御部52は、マイクロコンピュータの処理、演算機能を使用して、表示画像27の表示、後述する手指100が操作しようとする操作面25上の推定された領域(表示画像27の一部)の拡大表示等を制御する。表示制御部52は、予め用意された各アイコン、及びその周辺の拡大画像を、後述する操作面25と手指100の指先との距離dzに応じて、拡大表示する。この拡大表示は、操作面25と手指100の指先101との距離dzに応じて、無段階、あるいは多段階で行なうことができる。例えば、図3(a)、(b)、(c)に示すように、3段階の拡大表示とすることができる。   The display control unit 52 uses the processing and calculation functions of the microcomputer to display the display image 27 and an estimated area on the operation surface 25 to be operated by a finger 100 described later (part of the display image 27). Controls the enlarged display of the image. The display control unit 52 enlarges and displays each icon prepared in advance and an enlarged image around the icon according to a distance dz between an operation surface 25 and a fingertip of the finger 100 described later. This enlarged display can be performed steplessly or in multiple steps depending on the distance dz between the operation surface 25 and the fingertip 101 of the finger 100. For example, as shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the display can be enlarged in three stages.

第2検出制御部53は、カメラ画像Skにおいて、予め記憶部55に記憶された手指等の画像データをテンプレートとして、テンプレートマッチングの手法により、指先の特定を行なう。また、上述のように、カメラ40として3次元カメラを用いることで、操作面25と手指100の指先との距離dzを算出可能である。なお、カメラ40が撮像したカメラ画像Skは、予め記憶させておいた背景画像との差分をとることにより、背景を除去した状態で検出可能である。これらの処理により、第2検出制御部53は、操作面25と手指100の指先101との距離dzを算出、検出できる。距離dzは、例えば、指先101から操作面25に下した垂線の距離である。   The second detection control unit 53 uses the image data of a finger or the like stored in advance in the storage unit 55 as a template in the camera image Sk to specify a fingertip by a template matching method. Further, as described above, by using a three-dimensional camera as the camera 40, the distance dz between the operation surface 25 and the fingertip of the finger 100 can be calculated. In addition, camera image Sk which the camera 40 imaged can be detected in the state which removed the background by taking the difference with the background image stored beforehand. Through these processes, the second detection control unit 53 can calculate and detect the distance dz between the operation surface 25 and the fingertip 101 of the finger 100. The distance dz is, for example, the distance of a perpendicular line drawn from the fingertip 101 to the operation surface 25.

推定部54は、カメラ40の検出情報、すなわち、操作面25と指先101との距離dzに基づいて、手指100が操作しようとする操作面25上の領域を推定する。例えば、車両8が図2に示したような右ハンドルの場合は、運転者が左手で操作するものとして、距離dzに基づいて、図3(b)に示すように、手指100が操作しようとする操作面25上の領域200を推定することができる。また、第2検出制御部53により、テンプレートマッチングの手法により、指先101と手の甲102を検出し、指先101と手の甲の中心(重心)103との3次元座標に基づいて、手指100が操作しようとする操作面25上の領域200を算出することにより推定することもできる。   The estimation unit 54 estimates a region on the operation surface 25 that the finger 100 intends to operate based on the detection information of the camera 40, that is, the distance dz between the operation surface 25 and the fingertip 101. For example, in the case where the vehicle 8 is the right-hand steering wheel as shown in FIG. 2, it is assumed that the driver operates with the left hand, and the finger 100 tries to operate it as shown in FIG. It is possible to estimate the region 200 on the operation surface 25 to be performed. Further, the second detection control unit 53 detects the fingertip 101 and the back 102 of the hand by a template matching method, and tries to operate the finger 100 based on the three-dimensional coordinates of the fingertip 101 and the center (centroid) 103 of the back of the hand. It can also be estimated by calculating the area 200 on the operation surface 25 to be operated.

記憶部55は、図3(a)〜(c)に示すような、メニュー画像である表示画像27、アイコン28等の画像データを記憶している。また、アイコンの初期状態の画像データ、段階的に拡大された状態の画像データ201、202を記憶している。また、推定部54により推定された領域を拡大表示するために、各アイコンの領域、周辺領域を含む各アイコンの領域のそれぞれの拡大された状態の画像データを記憶している。これらの各画像データは、表示制御部52の要求により、随時参照可能とされている。   The storage unit 55 stores image data such as a display image 27 and an icon 28 that are menu images as shown in FIGS. In addition, image data in an initial state of icons and image data 201 and 202 in a state of being enlarged step by step are stored. In addition, in order to enlarge and display the area estimated by the estimation unit 54, image data of each enlarged state of each icon area and each icon area including the peripheral area is stored. These pieces of image data can be referred to as needed at the request of the display control unit 52.

制御部50は、表示制御部52により、これらの推定結果に基づいて、操作しようとする操作面25上の領域200における表示画像27を、記憶部55に記憶された必要な画像データを読み込みながら、拡大表示、特に、操作しようとする領域200の表示画像27の一部を拡大表示することができる。   The control unit 50 causes the display control unit 52 to read the display image 27 in the region 200 on the operation surface 25 to be operated on the basis of these estimation results while reading the necessary image data stored in the storage unit 55. Further, it is possible to enlarge and display a part of the display image 27 of the region 200 to be operated, particularly, enlarged display.

具体的には、記憶部55は、図3(a)〜(c)に示すように、図3(a)に示す初期状態の表示から、図3(b)に示す操作途中における推定された領域200の拡大表示(画像データ201)、図3(c)に示すアイコンをタッチした場合の領域200の拡大表示(画像データ202)のように、表示制御する。   Specifically, the storage unit 55 is estimated during the operation shown in FIG. 3 (b) from the display of the initial state shown in FIG. 3 (a) as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (c). Display control is performed as in the case of the enlarged display of the area 200 (image data 201) and the enlarged display of the area 200 when the icon shown in FIG. 3C is touched (image data 202).

(表示入力装置1の動作)
図4は、本発明の第1の実施の形態に係る表示入力装置の動作を示すフローチャートである。第1の実施の形態に係る表示入力装置1は、手指100をカメラ40で撮像してカメラ画像Skに基づいて、第2検出制御部53が指先の検出、例えば、操作面25と手指100の指先との距離dzを算出する。推定部54は、これに基づいて、手指100が操作しようとする操作面25上の領域200を推定する。表示制御部52は、この領域200における表示画像27を無段階、あるいは多段階で拡大表示する。以下においては、アイコンの表示を段階的に行なうものとし、一例として、3段階に拡大表示を行なうものとして説明する。第1検出制御部51は、タッチ操作された位置(座標)を検出してこの位置(座標)にあるアイコンを検出する。制御部50は、このアイコンに割り当てられた処理を実行することができる。
(Operation of display input device 1)
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the display input device according to the first embodiment of the present invention. In the display input device 1 according to the first embodiment, the second detection control unit 53 detects a fingertip based on the camera image Sk by capturing the finger 100 with the camera 40, for example, the operation surface 25 and the finger 100 The distance dz with the fingertip is calculated. Based on this, the estimation unit 54 estimates the area 200 on the operation surface 25 that the finger 100 tries to operate. The display control unit 52 magnifies and displays the display image 27 in the area 200 steplessly or in multiple steps. In the following description, it is assumed that the display of the icons is performed stepwise, and as an example, the enlarged display is performed in three stages. The first detection control unit 51 detects the touched position (coordinates) and detects an icon at this position (coordinates). The control unit 50 can execute the process assigned to this icon.

(Step1)
カメラ40によりカメラ画像Skを取得する。予め記憶させておいた背景画像との差分をとることにより、背景を除去したカメラ画像Skを取得できる。これにより、次ステップにおける手指の検出、領域の推定精度が向上する。
(Step 1)
A camera image Sk is acquired by the camera 40. By taking the difference with the background image stored in advance, it is possible to obtain the camera image Sk from which the background has been removed. This improves finger detection and area estimation accuracy in the next step.

(Step2)
第2検出制御部53は、操作面25と手指100の指先との距離dzを算出する。カメラ画像Skにおいて、予め記憶部55に記憶された手指等の画像データをテンプレートとして、テンプレートマッチングの手法により、指先の特定を行なう。カメラ40として、3次元カメラ(3Dカメラ)を用いることにより、特定された指先の座標を検出することができ、これにより、上記の距離dzを算出することができる。
(Step 2)
The second detection control unit 53 calculates the distance dz between the operation surface 25 and the fingertip of the finger 100. In the camera image Sk, the fingertip is specified by a template matching method using image data such as fingers stored in the storage unit 55 in advance as a template. By using a three-dimensional camera (3D camera) as the camera 40, the coordinates of the specified fingertip can be detected, and the distance dz can be calculated.

(Step3)
推定部54は、操作面25と指先101との距離dzに基づいて、手指100が操作しようとする操作面25上の領域を推定する。推定方法は種々のものが使用可能である。例えば、車両8が図2に示したような右ハンドルの場合は、運転者が左手で操作するものとして、距離dzに基づいて、図3(b)に示すように、手指100が操作しようとする操作面25上の領域200を推定することができる。また、第2検出制御部53により、テンプレートマッチングの手法により、指先101と手の甲102を検出し、指先101と手の甲の中心(重心)103との3次元座標に基づいて、手指100が操作しようとする操作面25上の領域200を算出することにより推定することもできる。なお、簡易な推定方法であっても、次ステップでの拡大表示領域を広く設定することにより、実用的には十分使用可能である。
(Step 3)
Based on the distance dz between the operation surface 25 and the fingertip 101, the estimation unit 54 estimates an area on the operation surface 25 that the finger 100 intends to operate. Various estimation methods can be used. For example, in the case where the vehicle 8 is the right-hand steering wheel as shown in FIG. 2, it is assumed that the driver operates with the left hand, and the finger 100 tries to operate it as shown in FIG. It is possible to estimate the region 200 on the operation surface 25 to be performed. The second detection control unit 53 detects the fingertip 101 and the back of the hand 102 by a template matching method, and the finger 100 tries to operate based on the three-dimensional coordinates between the fingertip 101 and the center (center of gravity) 103 of the back of the hand. It can also be estimated by calculating the area 200 on the operation surface 25 to be operated. Even a simple estimation method can be used practically by setting a wide enlarged display area in the next step.

(Step4)
表示制御部52は、前ステップでの推定結果に基づいて、操作しようとする操作面25上の領域200における表示画像27を、記憶部55に記憶された必要な画像データを読み込みながら、拡大表示する。特に、図3(b)に示すように、操作しようとする領域200の表示画像27の一部を拡大された状態の画像データ201で拡大表示する。例えば、操作面25と検出対象物である指先101との距離に応じて拡大表示の拡大率を変化させる。あるいは、拡大率を、操作面25と指先101との距離が小さいほど大きく設定する。
(Step 4)
The display control unit 52 enlarges and displays the display image 27 in the area 200 on the operation surface 25 to be operated based on the estimation result in the previous step while reading necessary image data stored in the storage unit 55. To do. In particular, as shown in FIG. 3B, a part of the display image 27 in the region 200 to be operated is enlarged and displayed with the image data 201 in an enlarged state. For example, the enlargement ratio of the enlarged display is changed according to the distance between the operation surface 25 and the fingertip 101 as the detection target. Alternatively, the enlargement ratio is set to be larger as the distance between the operation surface 25 and the fingertip 101 is smaller.

(Step5)
第1検出制御部51は、静電容量信号Scを取得し、これに基づいてタッチ操作がされたかどうかを判断する。タッチ操作がされた場合はStep6へ進み(Step5:Yes)、タッチ操作がされない場合はStep1へ戻る(Step5:No)。第1検出制御部51は、2次元タッチセンサの2次元位置における静電容量である静電容量信号Scに基づいて、タッチセンサ10への手指の接触(タッチ)や近接を検出することができる。第1検出制御部51は、図3(c)に示すように、タッチ閾値以上の領域の中心又は重心の座標をタッチ点210とすることができ、そのタッチ点210、すなわち、タッチ点210が属するアイコンがタッチ操作されたと判断することができる。また、タッチ点210が属する領域の表示色を変更する等が可能である。
(Step 5)
The first detection control unit 51 acquires the capacitance signal Sc, and determines whether or not a touch operation has been performed based on the acquired capacitance signal Sc. When the touch operation is performed, the process proceeds to Step 6 (Step 5: Yes), and when the touch operation is not performed, the process returns to Step 1 (Step 5: No). The first detection control unit 51 can detect touch (touch) or proximity of a finger on the touch sensor 10 based on a capacitance signal Sc that is a capacitance at a two-dimensional position of the two-dimensional touch sensor. . As shown in FIG. 3C, the first detection control unit 51 can set the coordinates of the center or the center of gravity of the area equal to or greater than the touch threshold as the touch point 210, and the touch point 210, that is, the touch point 210 is It can be determined that the icon to which the user belongs has been touched. Further, the display color of the area to which the touch point 210 belongs can be changed.

(Step6)
制御部50は、タッチ操作されたアイコンに割り当てられた処理を実行することができる。これにより、例えば、数字、文字を入力したり、カーナビゲーション装置等の車載機器を操作したりすることができる。
(Step 6)
The control unit 50 can execute processing assigned to the touch-operated icon. Thereby, for example, numbers and characters can be input, and in-vehicle devices such as a car navigation device can be operated.

上記の動作は、必要に応じて繰り返して実行することができる。   The above operation can be repeatedly executed as necessary.

(本発明の第2の実施の形態)
第2の実施の形態は、第1検出部を第2検出部と兼用にして、第1検出部としてのタッチセンサ10により、タッチ前の指先位置を検出して、手指100が操作しようとする操作面25上の領域を推定する。この推定結果に基づいて、操作しようとする操作面25上の領域における表示画像27を拡大表示、特に、操作しようとする領域の表示画像27の一部を拡大表示する。
(Second embodiment of the present invention)
In the second embodiment, the first detection unit is also used as the second detection unit, and the finger position before the touch is detected by the touch sensor 10 as the first detection unit, and the finger 100 tries to operate it. An area on the operation surface 25 is estimated. Based on this estimation result, the display image 27 in the region on the operation surface 25 to be operated is enlarged and, in particular, a part of the display image 27 in the region to be operated is enlarged and displayed.

図5は、本発明の第2の実施の形態に係る表示入力装置の全体構成図である。第1の実施の形態で使用したカメラを省略し、タッチセンサ10でタッチ前の指先位置を検出する。以下、第1の実施の形態と異なる部分について説明する。   FIG. 5 is an overall configuration diagram of a display input device according to the second embodiment of the present invention. The camera used in the first embodiment is omitted, and the fingertip position before the touch is detected by the touch sensor 10. Hereinafter, a different part from 1st Embodiment is demonstrated.

図6(a)は、操作途中における手指とタッチセンサの位置関係を横軸X、縦軸Yで示す図であり、図6(b)は、図6(a)におけるタッチセンサの静電容量値の分布を示す図である。なお、図6(b)において、数値は前述した静電容量カウント値を例えば最大値(タッチ時)を100として規格化したものとし、数値の記載されてない区域は静電容量値がゼロとする。   FIG. 6A is a diagram showing the positional relationship between the finger and the touch sensor during the operation with the horizontal axis X and the vertical axis Y, and FIG. 6B is the capacitance of the touch sensor in FIG. It is a figure which shows distribution of a value. In FIG. 6B, numerical values are assumed to be the above-mentioned electrostatic capacitance count value normalized with, for example, the maximum value (at the time of touch) as 100, and the area where the numerical value is not described has electrostatic capacitance value of zero. To do.

タッチセンサ10は、表示部20と対応した2次元座標が検出可能な、例えば、静電容量方式の2次元タッチセンサである。2次元タッチセンサを構成する交差して配置される駆動電極と検出電極の交差する点で生成される静電容量(相互容量)を読み出す。一例として、読み出した静電容量に対してアナログ・デジタル変換処理などを行った静電容量カウント値として静電容量信号Scを生成して制御部50に出力する。   The touch sensor 10 is, for example, a capacitive two-dimensional touch sensor that can detect a two-dimensional coordinate corresponding to the display unit 20. Capacitance (mutual capacitance) generated at the intersecting point of the drive electrode and the detection electrode that are arranged to intersect each other constituting the two-dimensional touch sensor is read out. As an example, a capacitance signal Sc is generated as a capacitance count value obtained by performing analog-to-digital conversion processing or the like on the read-out capacitance, and is output to the control unit 50.

タッチセンサ10は、表示部20上に表示される表示画像27において、アイコン、ボタン、マーク等の選択対象を選択して検出できる分解能を備える。第2の実施の形態では、タッチセンサ10でタッチ前の指先位置を検出するので、図6(a)で示す手指100の形状、指先101等が検出できる程度の分解能を備えるように構成する。また、手指100が操作面25にタッチせずに近接した状態での静電容量を検出するために、検出感度を高く設定することが好ましい。タッチセンサ10は、自己容量型の2次元タッチセンサとすることにより、検出感度を高くすることもできるが、以下では、第1の実施の形態と同様に相互容量型の2次元タッチセンサとして説明する。   The touch sensor 10 has a resolution capable of selecting and detecting a selection target such as an icon, a button, or a mark in the display image 27 displayed on the display unit 20. In the second embodiment, since the position of the fingertip before touch is detected by the touch sensor 10, the shape of the finger 100 shown in FIG. 6A, the resolution such that the fingertip 101 and the like can be detected are provided. Further, it is preferable to set the detection sensitivity high in order to detect the capacitance when the finger 100 is close to the operation surface 25 without touching it. Although the detection sensitivity can be increased by using the self-capacitance type two-dimensional touch sensor, the touch sensor 10 will be described as a mutual capacitance type two-dimensional touch sensor as in the first embodiment. To do.

第1検出制御部51は、2次元タッチセンサを構成する1つの駆動電極(図示省略)に駆動信号が供給されている間に検出電極(図示省略)の接続を周期的に切り替え、交差して配置される駆動電極と検出電極の交差する点で生成される静電容量(相互容量)を読み出す。一例として、読み出した静電容量に対してアナログ・デジタル変換処理などを行った静電容量カウント値として静電容量信号Scを生成して制御部50に出力する。これにより、2次元タッチセンサの2次元位置における静電容量を検出することができ、タッチセンサ10への手指の接触(タッチ)や近接を検出することができる。タッチ閾値以上の領域の中心又は重心の座標をタッチ点とすることができる。   The first detection control unit 51 periodically switches the connection of the detection electrode (not shown) while the drive signal is supplied to one drive electrode (not shown) constituting the two-dimensional touch sensor, A capacitance (mutual capacitance) generated at a point where the drive electrode and the detection electrode that are arranged intersect is read out. As an example, a capacitance signal Sc is generated as a capacitance count value obtained by performing analog / digital conversion processing on the read capacitance, and is output to the control unit 50. Thereby, the electrostatic capacitance in the two-dimensional position of the two-dimensional touch sensor can be detected, and the contact (touch) and proximity of the finger to the touch sensor 10 can be detected. The coordinates of the center or the center of gravity of the area that is equal to or greater than the touch threshold can be used as the touch point.

また、第1検出制御部51は、近接する手指100の形状を静電容量信号Scの分布から、タッチ前の指先101の位置を検出する。図6(b)に示すように、近接する手指100の形状に応じて静電容量が検出され、また、操作面25に近接する部位ほど静電容量が大きく検出される。図6(b)に示す場合は、図6(a)で示す手指100の位置に対応する座標において静電容量が大きく検出され、他の指、手の平部分の静電容量は小さく検出され、手指100が近接しない領域では静電容量がゼロとなっている。   In addition, the first detection control unit 51 detects the position of the fingertip 101 before the touch from the distribution of the capacitance signal Sc for the shape of the nearby finger 100. As shown in FIG. 6B, the capacitance is detected according to the shape of the nearby finger 100, and the capacitance closer to the operation surface 25 is detected. In the case shown in FIG. 6 (b), the capacitance is detected large at the coordinates corresponding to the position of the finger 100 shown in FIG. 6 (a), and the capacitances of the other fingers and palm are detected small. The capacitance is zero in the region where 100 is not close.

第1検出制御部51は、図6(b)に示す検出結果から、静電容量が最も大きい座標(Xa、Ya)を指先位置として検出する。また、図6(b)において、数値は前述した静電容量カウント値を例えば最大値(タッチ時)を100として規格化したものであるので、例えば、座標(Xa、Ya)における静電容量値(60)から、指先101と操作面25との距離dzは算出できる。なお、予め、指先101と操作面25との距離dzと静電容量値との関係を求めておく。以上から、第1検出制御部51は、タッチパネル30を使って、指先位置、及び、指先101と操作面25との距離dzを検出することができる。   The first detection control unit 51 detects coordinates (Xa, Ya) with the largest capacitance as the fingertip position from the detection result shown in FIG. 6B. Further, in FIG. 6B, since the numerical value is the capacitance count value described above normalized with, for example, the maximum value (at the time of touch) being 100, for example, the capacitance value at coordinates (Xa, Ya) From (60), the distance dz between the fingertip 101 and the operation surface 25 can be calculated. In addition, the relationship between the distance dz between the fingertip 101 and the operation surface 25 and the capacitance value is obtained in advance. As described above, the first detection control unit 51 can detect the fingertip position and the distance dz between the fingertip 101 and the operation surface 25 using the touch panel 30.

推定部54は、上記のようにして求められた、指先位置と、操作面25と指先101との距離dzに基づいて、手指100が操作しようとする操作面25上の領域を推定することができる。第1の実施の形態と同様に、例えば、車両8が図2に示したような右ハンドルの場合は、運転者が左手で操作するものとして、距離dzに基づいて、図3(b)に示すように、手指100が操作しようとする操作面25上の領域200を推定することができる。   The estimation unit 54 may estimate a region on the operation surface 25 that the finger 100 tries to operate, based on the fingertip position and the distance dz between the operation surface 25 and the fingertip 101 obtained as described above. it can. As in the first embodiment, for example, in the case where the vehicle 8 has the right steering wheel as shown in FIG. 2, it is assumed that the driver operates with the left hand, based on the distance dz in FIG. As shown, the region 200 on the operation surface 25 that the finger 100 intends to operate can be estimated.

(実施の形態の効果)
本発明の実施の形態によれば、以下のような効果を有する。
(1)本発明の第1の実施の形態に係る表示入力装置1は、操作面25に対する検出対象物の操作状態を検出する第1検出部としてのタッチセンサ10と、操作面25に表示画像27を表示する表示部20とを備えたタッチパネル30と、操作面25に対する操作動作を検出する第2検出部としてのカメラ40と、タッチセンサ10、及び表示部20の動作を制御すると共に、カメラ40により検出された検出情報に基づいて、検出対象物が操作しようとする操作面25上の領域を推定する推定部を備えた制御部50と、を有し、制御部50は、推定部の推定結果に基づいて、領域における表示画像27を拡大表示する、ように構成されている。第2検出部としてのカメラ装置であるカメラ40により検出対象物としての手指100を撮像し、この撮像された検出情報に基づいて、タッチ前の指先位置を検出して、手指100が操作しようとする操作面25上の領域を推定する。この推定結果に基づいて、操作しようとする操作面25上の領域における表示画像27を拡大表示、特に、操作しようとする領域の表示画像27の一部を拡大表示する。これにより、タッチ前において操作しようとするアイコン等が見やすくなり、操作性を向上させることができる。
(2)第2の実施の形態では、第1検出部を第2検出部と兼用にして、第1検出部としてのタッチセンサ10により、タッチ前の指先位置を検出して、手指100が操作しようとする操作面25上の領域を推定する。これにより、カメラを使用せずに簡易な構成により、推定動作、拡大表示動作が可能となる。
(3)また、拡大表示を、無段階、あるいは多段階に段階的に行なうことができる。これにより、さらなる操作性の向上が期待できる。
(4)本実施の形態に係る表示入力装置1を車両に適用することにより、運転中の車両振動があるような環境下でも、ハンドル操作をしながら意図通りの確実なタッチパネル操作が可能となる。
(5)また、連続してタッチをしようと手をタッチパネルに近づけたままでいると、一部が拡大された表示になり図面全体の確認がしにくくなるため、連続した操作を実施しにくくし、長時間の操作や運転姿勢が崩れた状態になることを抑止できる。
(Effect of the embodiment)
The embodiment of the present invention has the following effects.
(1) The display input device 1 according to the first embodiment of the present invention includes a touch sensor 10 as a first detection unit that detects an operation state of an object to be detected with respect to the operation surface 25, and a display image on the operation surface 25. 27 controls the operation of the touch sensor 30, the touch sensor 10, and the display unit 20, and the camera 40 as a second detection unit that detects an operation on the operation surface 25. And a control unit 50 including an estimation unit that estimates an area on the operation surface 25 to be operated by the detection target on the basis of the detection information detected by the detection target 40. The control unit 50 includes: Based on the estimation result, the display image 27 in the region is enlarged and displayed. The finger 40 as an object to be detected is imaged by the camera 40 which is a camera device as a second detection unit, and the finger position before the touch is detected based on the imaged detection information, and the finger 100 operates An area on the operation surface 25 to be estimated is estimated. Based on this estimation result, the display image 27 in the region on the operation surface 25 to be operated is enlarged and, in particular, a part of the display image 27 in the region to be operated is enlarged and displayed. This makes it easy to view the icon or the like to be operated before the touch, and the operability can be improved.
(2) In the second embodiment, the first detection unit is also used as the second detection unit, the finger sensor position before the touch is detected by the touch sensor 10 as the first detection unit, and the finger 100 is operated. A region on the operation surface 25 to be estimated is estimated. As a result, the estimation operation and the enlarged display operation can be performed with a simple configuration without using a camera.
(3) Further, the enlarged display can be performed steplessly or steplessly in multiple steps. Thereby, further improvement in operability can be expected.
(4) By applying the display input device 1 according to the present embodiment to a vehicle, it is possible to perform a reliable touch panel operation as intended while operating the handle even in an environment where there is vehicle vibration during driving. .
(5) Also, if you keep your hand close to the touch panel to make continuous touches, it will be partly enlarged and it will be difficult to check the entire drawing. It is possible to prevent long-time operations and driving postures from being broken.

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are merely examples and do not limit the invention according to the claims. Moreover, these novel embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the scope of the present invention. In addition, not all the combinations of features described in these embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention. Furthermore, these embodiments are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…表示入力装置、8…車両、10…タッチセンサ、20…表示部、25…操作面、27…表示画像、28…アイコン、30…タッチパネル、40…カメラ、50…制御部、51…検出制御部、52…表示制御部、53…検出制御部、54…推定部、55…記憶部、81…インストルメントパネル、82…ルームミラー、100…手指、101…指先、102…手の甲、200 …領域、201、202…画像データ、210…タッチ点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Display input apparatus, 8 ... Vehicle, 10 ... Touch sensor, 20 ... Display part, 25 ... Operation surface, 27 ... Display image, 28 ... Icon, 30 ... Touch panel, 40 ... Camera, 50 ... Control part, 51 ... Detection Control unit 52: Display control unit 53: Detection control unit 54: Estimation unit 55: Storage unit 81: Instrument panel 82: Room mirror 100: fingers 101: fingertips 102: back of hands 200: 200 Area, 201, 202 ... image data, 210 ... touch point

Claims (5)

操作面に対する検出対象物の操作状態を検出する第1検出部と、前記操作面に表示画像を表示する表示部とを備えたタッチパネルと、
前記操作面に対する操作動作を検出する第2検出部と、
前記第1検出部、及び前記表示部の動作を制御すると共に、前記第2検出部により検出された検出情報に基づいて、前記検出対象物が操作しようとする前記操作面上の領域を推定する推定部を備えた制御部と、を有し、
前記制御部は、前記推定部の推定結果に基づいて、前記領域における前記表示画像を拡大表示する、表示入力装置。
A touch panel including a first detection unit that detects an operation state of a detection object on the operation surface, and a display unit that displays a display image on the operation surface;
A second detection unit for detecting an operation operation on the operation surface;
The control unit controls an operation of the first detection unit and the display unit, and estimates an area on the operation surface on which the detection target tends to operate, based on detection information detected by the second detection unit. A control unit including an estimation unit,
The display input device, wherein the control unit enlarges and displays the display image in the area based on the estimation result of the estimation unit.
前記制御部は、前記操作面と前記検出対象物との距離に応じて前記拡大表示の拡大率を変化させる、請求項1に記載の表示入力装置。   The display input device according to claim 1, wherein the control unit changes an enlargement ratio of the enlarged display according to a distance between the operation surface and the detection target. 前記拡大率は、前記操作面と前記検出対象物との距離が小さいほど大きく設定される、請求項2に記載の表示入力装置。   The display input device according to claim 2, wherein the enlargement ratio is set to be larger as the distance between the operation surface and the detection target object is smaller. 前記第1検出部は、静電容量式のタッチセンサであり、前記第2検出部は、カメラ装置である、請求項1から3までのいずれか1項に記載の表示入力装置。   4. The display input device according to claim 1, wherein the first detection unit is a capacitive touch sensor, and the second detection unit is a camera device. 5. 前記第1検出部、及び前記第2検出部は、静電容量式のタッチセンサである、請求項1から3までのいずれか1項に記載の表示入力装置。   The display input device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first detection unit and the second detection unit are capacitive touch sensors.
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