情報機器操作装置及び車載電子装置
【課題】外光の影響を受けにくい小型の車載用機器またはパソコン等の情報機器操作装置及びそれを用いた車載電子装置を提供する。
【解決手段】操作面に操作物体の位置及び操作物体による操作動作を検出して外部に出力するタッチパネル３０を設け、操作面に対して操作物体と反対側にプリズムミラー４０を配置し、プリズムミラー４０で反射された入射光をカメラ６０へ導くように平面ミラー５０を配置する。カメラ６０は、操作面とプリズムミラー４０の間で平面ミラー５０からの入射光を受光する位置に配置する。制御部８０では、カメラ６０で撮像した操作物体の画像の歪みを補正するとともに、タッチパネル３０で得た操作物体の位置に基づいて、カーナビゲーション装置１の操作画面に操作物体の画像を重畳して表示するとともに、操作物体によるカーナビゲーション装置１の操作がなされた場合、カーナビゲーション装置１の操作のための制御を行う。
【解決手段】操作面に操作物体の位置及び操作物体による操作動作を検出して外部に出力するタッチパネル３０を設け、操作面に対して操作物体と反対側にプリズムミラー４０を配置し、プリズムミラー４０で反射された入射光をカメラ６０へ導くように平面ミラー５０を配置する。カメラ６０は、操作面とプリズムミラー４０の間で平面ミラー５０からの入射光を受光する位置に配置する。制御部８０では、カメラ６０で撮像した操作物体の画像の歪みを補正するとともに、タッチパネル３０で得た操作物体の位置に基づいて、カーナビゲーション装置１の操作画面に操作物体の画像を重畳して表示するとともに、操作物体によるカーナビゲーション装置１の操作がなされた場合、カーナビゲーション装置１の操作のための制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載装置あるいはパソコン等の情報機器を遠隔操作するための情報機器操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーナビゲーション装置のような車載機器を操作する際に、操作者の手指などの操作物体を、車室内の天井部分に設置したカメラを用いて撮影し、操作物体をモニタ画面と重畳して、車載機器を操作する操作装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、車載環境は車両の窓などから入射する外光の明るさや色が大きく変化する。したがって、直射日光や影、トンネル照明の影響で見た目の色・明るさ変化してしまうので、安定して操作物体を検出することが困難である。また、外光の明るさ変化の大きさに対応するため、感度レンジの大きなカメラを使用したり、レンズ絞りなどの制御を広範囲に行ったりする必要があるためコストが増大するという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するため、本願出願人は、特願２００６−０９７９２３において、撮像手段を操作物体の外光の当たる面とは反対の面の画像を取得できる位置に配置するようにした移動体用操作物体抽出装置を提案した。
【特許文献１】特開２０００−６６８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記移動体用操作物体抽出装置を実現しようとした場合、装置が大型化してしまうという問題があった。例えば、図１２に示すように、タッチパネル直下にカメラを配置した場合、仮に、タッチパネルのサイズをＷ＝８６ｍｍ、Ｌ＝１５４ｍｍとすると、タッチパネルからカメラまでの距離（すなわち光路長）Ｄ＝２００ｍｍ程度以上が必要となる。
【０００６】
なぜなら、Ｄ＜２００ｍｍ以下に設定してタッチパネル全体を撮影した場合、手の上下移動に伴ってカメラにて撮影した手の大きさが極端に変化する(手を上方向に移動すると
手が大きなり、下方向に移動すると手が小さくなる)ために、撮影画像を操作者が見たと
き違和感があるためである。
【０００７】
そこで、図１１に示すように，ミラーを用いて装置の小型化を図ることができるが、タッチパネル直下に４５°程度の傾斜角を有するミラーを配置する必要があるため、十分に小型化することはできなかった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、外光の影響を受けにくい小型の車載用機器またはパソコン等の情報機器操作装置及びそれを用いた車載電子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】
【０００９】
かかる問題を解決するためになされた請求項１に記載の情報機器操作装置（１０：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、操作位置検出手段（３０）、撮像手段（６０）、表示手段（７０）、画像処理手段（９０）、及び光路変更手段（４０，５０）を備えている
。
【００１０】
操作位置検出手段（３０）は、特定の波長光に対して透明であり、操作物体の押下位置及び操作物体による操作動作を検出し、検出した操作物体の位置及び操作物体により操作動作がなされた旨を外部へ出力する。
【００１１】
撮像手段（６０）は、操作物体を撮像し、画像処理手段（９０）は、撮像手段（６０）で撮像した操作物体を含んだ画像から操作物体に相当する画像部分を抽出する。
表示手段（７０）は、画像処理手段（９０）で抽出した操作物体に相当する画像部分を表示する。
【００１２】
光路変更手段（４０，５０）は、操作位置検出手段（３０）に対して操作物体と反対側に配置され、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、撮像手段（６０）に導くように入射光の光路を変更する。
【００１３】
また、光路変更手段（４０，５０）は、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射する。
このような情報機器操作装置（１０）は、外光の影響を受けにくく、また、小型化が可能である。以下説明する。
【００１４】
操作位置検出手段（３０）が特定の波長光に対して透明であるので、操作位置検出手段（３０）上の操作物体からの光は、操作位置検出手段（３０）を通過し光路変更手段（４０，５０）へ入射される。このとき、光路変更手段（４０，５０）は、操作位置検出手段（３０）に対して操作物体と反対側に配置されている。
【００１５】
したがって、操作位置検出手段（３０）に操作物体側から外光が当たっても、操作物体の光路変更手段（４０，５０）側の面の照度はあまり変化しないので、外光の影響を受けにくくなる。
【００１６】
なぜならば、操作物体は外光に対して影になっており、この影の部分は外光に比べて常に暗く明るさ変化が少ないため、操作物体の影を撮影することで外光の明るさの影響を受けにくくできるためである。さらに、外光のない場合、つまり夜間やトンネル内においては、操作物体と反対側に照明を配置して操作物体を明るく照らすことにより、操作物体を確実に撮影できる。
【００１７】
また、光路変更手段（４０，５０）は、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射し、撮像手段に導く。つまり、光路変更手段（４０，５０）では、入射光を通常の鏡とは異なる方向へ反射するので、入射光の到来方向と異なる方向に撮像手段を設置できる。操作物体の下側に撮像手段を設置しなくて済むため、情報機器操作装置（１０）として小型化できる。
【００１８】
光路変更手段（４０，５０）の構成としては、請求項２に記載のように、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射する第１光路変更手段（４０）と、第１光路変更手段（４０）によって反射された入射光を、撮像手段（６０）に導くよう光路を変更する第２光路変更手段（５０）で構成するとよい。
【００１９】
第１光路変更手段（４０）及び第２光路変更手段（５０）は、操作位置検出手段（３０
）に対し、操作物体と反対側に配置されており、第１光路変更手段（４０）は、操作位置検出手段（３０）を通して入射される操作物体からの入射光を反射する。また、第２光路変更手段（５０）は、第１光路変更手段（４０）で反射された入射光を撮像手段（６０）へ導く。
【００２０】
つまり、第２光路変更手段（５０）は、操作位置検出手段（３０）と第１光路変更手段（４０）の間に配置されることになる。したがって、情報機器操作装置（１０）の厚さを減少させることができるので、情報機器操作装置（１０）を小型化することができる。
【００２１】
さらに、請求項３に記載のように、第２光路変更手段（５０）は、第１光路変更手段（４０）によって反射された入射光を反射して光路を変更する反射面を有し、第１光路変更手段（４０）は、第２光路変更手段（５０）の反射面と平行な方向に傾斜面を有する複数の突起が形成され（ここで傾斜面の角度は、第２光路変更手段（５０）の反射面と必ずしも並行でなくともよい）、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、傾斜面で入射光の到来方向に対して、通常の鏡面反射方向とは異なる角度に反射させるプリズムミラー（４０）とする。
【００２２】
そして、プリズムミラー（４０）の第２光路変更手段（５０）の反射面と平行な傾斜面が操作位置検出手段（３０）に対して０°より大きく４５°未満の傾斜角を有し、第２光路変更手段（５０）及び撮像手段（６０）を操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光と撮像手段（６０）への入射光とが略直角をなすように、第２光路変更手段（５０）及び撮像手段（６０）が操作位置検出手段（３０）とプリズムミラー（４０）との間に設置するとよい。
【００２３】
このようにすると、プリズムミラー（４０）で反射された入射光は、第２光路変更手段（５０）において、プリズムミラー（４０）へ入射する光と略直角をなすように反射される。つまり、第２光路変更手段（５０）で反射される光は、操作位置検出手段（３０）と略平行に撮像手段（６０）へ入射される。
【００２４】
すなわち、第２光変更手段（５０）で反射された光は、操作位置検出手段（３０）とプリズムミラー（４０）の方向へは、ほとんど進むことがないので、操作位置検出手段（３０）とプリズムミラー（４０）の間の距離を短くすること、つまり、情報機器操作装置（１０）の厚さを薄くすることができる。
【００２５】
ここで、「略直角」とは、完全な直角に対して許容範囲があることを意味している。つまり、下記（ア）（イ）の誤差などがあっても撮像手段（６０）で得られる画像が使用できる程度に鮮明であれば、その誤差などによって直角からずれてもよいという意味である。
【００２６】
（ア）プリズムミラー（４０）や第２光路変更手段（５０）の反射面における反射角の誤差。
（イ）プリズムミラー（４０）の反射面の中心部分と端部とでの入射光の入射角の違い。
【００２７】
ところで、前述したように、プリズムミラー（４０）の反射面の中心部分と端部とでは入射光の入射角に違いがある。そうすると、操作物体から撮像手段（６０）までの光路長に差ができるので、撮像手段（６０）で得られる画像に歪みが生じる。
【００２８】
そこで、請求項４に記載のように、プリズムミラー（４１）を複数の突起が形成される
面が操作位置検出手段（３０）から撮像手段（６０）までの光路長が操作位置検出手段（３０）内の位置によらず一定となる曲面形状に形成するとよい。
【００２９】
このようにすると、操作物体から撮像手段（６０）までの光路長がプリズムミラー（４０）の全面において一定となるので、撮像手段（６０）で得られる画像に歪みがなくなる。
【００３０】
また、請求項５に記載のように、プリズムミラー（４０）の突起の第２光路変更手段（５０）の反射面と平行な傾斜面の傾斜角が、第２光路変更手段（５０）に近い側では第２光路変更手段（５０）から遠い側よりも大きくなるようにしても同様の効果、つまり操作物体から撮像手段（６０）までの光路長をプリズムミラー（４０）の全面において一定にすることができる。
【００３１】
ところで、光路変更手段（４２，５０）は、入射光を反射する以外にも、請求項６に記載のように、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を入射光の到来方向とは異なる方向へ屈折させて透過するようにしても、光路変更手段（４２，５０）で透過される入射光を操作位置検出手段（３０）に対し、水平に近くすることができるので、情報機器操作装置（１０）を薄くすることができる。
【００３２】
さらに、請求項７に記載のように、光路変更手段（４２，５０）は、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を入射光の到来方向とは異なる方向へ屈折させて透過する第１光路変更手段（４２）と、第１光路変更手段（４２）によって透過した入射光を撮像手段（６０）に導くよう光路を変更する第２光路変更手段（５０）とを備えるようにするとよい。
【００３３】
このようにすると、第１光路変更手段（４２）で屈折される光が水平に近くなるので、情報機器操作装置（１０）を薄くすることができる。
また、請求項８に記載のように、光路変更手段（４４）を単プリズム（４４）としてもよい。例えば、三角型の単プリズム（４４）とした場合、三角形の１面を操作位置検出手段（３０）と平行にすれば、その面では、光の反射が起こらず、操作位置検出手段（３０）からの入射光は単プリズム（４４）内に入る。
【００３４】
単プリズム（４４）内に入った入射光は、単プリズム（４４）の他の１面で反射され（この面が第１光路変更手段に相当する）、最初に入射光を透過した面で反射されて（この面が第２光路変更手段に相当する）、撮像手段（６０）へ入射される。
【００３５】
つまり、単プリズム（４４)によっても、第１光路変更手段（４０）と第２光路変更手
段（５０）と同様に情報機器操作装置（１０）を薄くすることができる。
請求項９に記載の車載電子装置（１）は、請求項１〜請求項８の何れかに記載の情報機器操作装置（１０）と制御手段（８０）とを備え、操作表示機能を有し、操作可能な車載電子装置（１）である。
【００３６】
そして、制御手段（８０）は、操作位置検出手段（３０）から操作物体の押下位置と操作物体による操作がなされた旨を入力し、画像処理手段（９０）で抽出した操作物体に相当する画像部分を、入力した操作物体の押下位置に基づき、車載電子装置（１）の操作表示機能で表示する操作画面の必要な位置に重畳して表示手段（７０）に表示する。また、操作物体による操作がなされた旨が入力された場合には、操作画面に対応した車載電子装置（１）の操作を行うことを特徴とする。
【００３７】
このような車載電子装置（１）は、請求項１〜請求項８の何れかに記載の情報機器操作装置（１０）の特徴を有する車載電子装置（１）、つまり、操作物体による操作部分が小型化されたものとなる。
【００３８】
また、前述したように情報機器操作装置（１０）で得られる画像には、歪みがある場合がある。そこで、請求項１０に記載のように、制御手段（８０）は、情報機器操作装置（１０）により得られた操作物体の画像に歪みがある場合、その歪みを補正し、補正した操作物体の画像を表示手段（７０）に表示するようにすると、光学的な補正をする必要がないので、装置の構造を簡易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
［第１実施形態］
図１は、情報機器操作装置１０を組み込んだカーナビゲーション装置１の概略の構成を示すブロック図である。カーナビゲーション装置１は、図１に示すように、情報機器操作装置１０と制御部８０とを備えている。
【００４０】
情報機器操作装置１０は、タッチパネル３０、プリズムミラー４０、平面ミラー５０、カメラ６０、表示装置７０、画像処理部９０を備えている。
タッチパネル３０は、カーナビゲーション装置１を操作するための操作物体（運転者の指など）が接する部分であり、赤外光線又は可視光線あるいはその両方に対して透明な素材で構成された平面形状の接触検知センサーであり、主に指先で、運転者や同乗者等の操作者が押下した座標位置(ｘ，ｙ)及び押下した旨とを取得できる。
【００４１】
プリズムミラー４０は、透明な操作面であるタッチパネル３０を通して入射する入射光を、入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射するものであり、図２に示すように、その表面が平面ミラー５０の反射面に平行な方向に傾斜角を有する微細な三角形状に形成され、タッチパネル３０を通して入射する入射光を、三角形状に形成された表面の１面で入射光の到来方向の鏡面反射方向と異なる角度に反射させる。
【００４２】
このプリズムミラー４０の反射面は、タッチパネル３０に対して例えば、３２．５°の角度を有しており、タッチパネル３０方向からの入射光を３２．５°の角度で反射し、平面ミラー５０へ入射する。
【００４３】
このようなプリズムミラー４０は、アクリル樹脂等に三角形状の切削加工を施した後、アルミ等を蒸着することにより実現することができる他、アクリル樹脂等のプレスや射出成形による加工後、アルミ蒸着することによっても実現することができる。
【００４４】
また、プリズムミラー４０は、タッチパネル３０とほぼ同じ大きさであり、図２に示すように、タッチパネル３０の下方にタッチパネル３０に対向するようにタッチパネル３０と平行に配置されている。
【００４５】
平面ミラー５０は、プリズムミラー４０によって反射された入射光を、カメラ６０に導くよう光路を変更する。
平面ミラー５０は、タッチパネル３０とプリズムミラー４０との間に配置され、プリズ
ムミラー４０で反射された入射光がタッチパネル３０を通して入射する入射光と略直角となるように、かつ、平面ミラー５０と対向する位置に配置されたカメラ６０へ入射するような傾斜角をもって配置されている。
【００４６】
カメラ６０は、操作物体を撮像するためのものであり、小型のＣＣＤまたはＣＭＯＳビデオカメラであり、平面ミラー５０と同様にタッチパネル３０とプリズムミラー４０との間に配置されている。
【００４７】
表示装置７０は、カメラ６０で撮像した操作物体の画像を表示するものであり、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイで構成されている。
画像処理部９０は、カメラ６０で撮像された画像に歪み補正を行った後、補正後の画像の輝度を２値化判別して、操作物体（この場合、運転者の指）の領域のみを抽出する。
【００４８】
そして、制御部８０は、抽出した手指の領域をカーナビゲーション装置１の操作に必要な操作画像と半透過合成して表示装置へ出力する。
例えば、カーナビゲーション装置１で表示する経路案内用の地図の表示領域の切り替えや地図の拡大操作などの操作を行うために地図画面とともに表示する仮想的な操作ボタンと指を半透過合成し、表示装置７０へ出力するのである。
【００４９】
以上の構成により、表示装置７０上に表示されているカーナビゲーション装置１の仮想的な操作ボタンを遠隔操作することが可能になる。
なお、本情報機器操作装置１０は、図３に示すように運転者席(あるいは助手席)の操作者が容易に操作することができる位置に設置可能である。従来のカーナビゲーション装置１では、カーナビゲーション装置１のモニタ上にタッチパネルを配置する必要があったため、モニタを遠方に配置した場合、操作しづらかった。しかし、カーナビゲーション装置１によれば、モニタを遠方に配置しても操作性を損なわずにカーナビゲーション装置等に代表される車載電子装置を容易に操作することができる。
【００５０】
以上に説明したカーナビゲーション装置１では、タッチパネル３０が透明なので、タッチパネル３０上の操作物体からの光は、タッチパネル３０を通過しプリズムミラー４０へ入射される。このとき、タッチパネル３０操作物体側から外光が当たっても、タッチパネル３０に対して操作物体の反対側の面の照度は変化しない。つまリ、タッチパネル３０に対して操作物体と反対側にプリズムミラー４０が配置されているので、外光の影響を受けにくくなる。
【００５１】
また、プリズムミラー４０で反射された入射光は、平面ミラー５０において、プリズムミラー４０へ入射する光と略直角をなすように反射される。つまり、平面ミラー５０で反射される光は、タッチパネル３０とほぼ平行にカメラ６０へ入射される。
【００５２】
すなわち、平面ミラー５０で反射された光は、タッチパネル３０とプリズムミラー４０の方向へは、ほとんど進むことがないので、タッチパネル３０とプリズムミラー４０の間の距離を短くすること、つまり、情報機器操作装置１０の厚さを薄くすることができ、延いては、カーナビゲーション装置１も小型化することができる。
【００５３】
具体的には、図２に示すように、タッチパネル３０からカメラ６０までの光路長は約２００ｍｍであり、必要な光路長を確保できるとともに、情報機器操作装置１０の厚さＨを３７ｍｍに薄型化することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、図４に基づき、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態の平面形状のプリズムミラー４０の代わりに、図４に示すように曲面プリズムミラー４１を用いる。
【００５５】
この場合、曲面プリズムミラー４１がカメラ６０に写り込まないようにするためには、図４中のｃ２で示す光の軌跡よりも下側に曲面プリズムミラー４１を配置しておく必要がある。
【００５６】
このとき図４において、タッチパネル３０からカメラ６０までの光路長が至るところで等しくなるように、曲面プリズムミラー４１の曲面を決定する。
例えば、図４においてタッチパネル３０中心からカメラ６０までの光路長（図４中、ａ１＋ｂ１＋ｃ１で示す。）がタッチパネル３０端での光路長（図４中、ａ２＋ｂ２＋ｃ２で示す。）、及び、光路長（図４中、ａ３＋ｂ３＋ｃ３）と等しくなるように曲面プリズムミラー４１の曲面形状を決定しておけば、カメラ６０で撮影された画像は、歪みのない画像となる。
【００５７】
これに対し、第１実施形態に示した構成（図１参照）では、タッチパネル３０の中心での光路長ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝２００ｍｍであるが、タッチパネル３０端においては、光路長ａ２＋ｂ２＋ｃ２＝１７０．７ｍｍ、光路長ａ３＋ｂ３＋ｃ３＝２３６．８ｍｍとなり、若干光路長に差が生じている。このためカメラ６０で撮像した結果は図５に示すように、タッチパネル３０の範囲が台形形状となる。したがって、正しい画像を得るためには、制御部８０において画像補正を行って歪みを除去する必要がある。
【００５８】
ただし、曲面プリズムミラー４１を製作する場合に比べて、平面プリズムミラー４０は製作が容易であることから、簡易的に平面プリズムミラー４０のままでタッチパネル３０面に対して傾斜させて設置することによって、ある程度の光路長の不均一さを補正することが可能である。
【００５９】
この場合においても，平面形状で傾斜させたプリズムミラー４０がカメラ６０に写り込まないようにするには、図４中の光の軌跡ｃ２よりも下側にプリズムミラー４０を配置しておく必要がある。
【００６０】
［第３実施形態］
次に、図６に基づいて第３実施形態について説明する。第３実施形態では、表面に一定反射角（３２．５°）の反射面を有する三角形状の小ミラーを形成したプリズムミラー４０の代わりに、反射角が一定ではない三角形状の小ミラーを形成したプリズムミラー４０を用いる。
【００６１】
例えば、図６に示すように、プリズムミラー４０の中心付近（図６中ｂで示す部分）では反射角を３２．５°、平面ミラー５０に近い側（図６中ａで示す部分）では３５°、平面ミラー５０から遠い側では３０°（図６中ｃで示す部分）となるように連続的に傾斜角度を変化させる。
【００６２】
この場合、プリズムミラー４０によって反射されて、平面ミラー５０に映る像の範囲が図６中ａ〜ｃ〜ｂからａ’〜ｃ’〜ｂ’の範囲に拡大されることになる。この結局、カメラ６０において撮像されるタッチパネル３０の範囲が縦方向に広がることになり、３０度一定角度で構成する場合に比べてより鮮明な画像を得ることができる。
【００６３】
［第４実施形態］
次に、図７に基づいて第４実施形態について説明する。第４実施形態では、第１実施形態（図１参照）のプリズムミラー４０の代わりに、プリズムシート４２を用いる。
【００６４】
プリズムシート４２は、プリズムミラー４０のように入射光を反射するのではなく、入射光を透過する素材である。例えば、表面に金属を蒸着しないアクリルガラスなどである。
【００６５】
プリズムシート４２では、光がプリズムシート４２を透過する過程で光の屈折が生じる。この屈折した光をプリズムシート４２の図中左下方に配置した平面ミラー５０を用いて反射させ、カメラ６０にて撮像する。
【００６６】
この構成によれば、光が屈折する分平面ミラー５０の設置角度を従来の情報機器操作装置（図１１参照）に比べて、より水平に近い状態に設置することができるので、高さＨを薄型化することができる。
［第５実施形態］
次に、図８に基づいて第５実施形態について説明する。第５実施形態では、タッチパネル３０の直下に三角柱状の単プリズム４４を、単プリズム４４の反射面（三角柱を形成する斜面）で反射される入射光がカメラ６０に入射するように配置する。単プリズム４４は、ガラスで形成されている。
【００６７】
タッチパネル３０から入射した光は、単プリズム４４の境界面４４ｂを透過した後、境界面４４ａにおいて全反射され、引き続き反対側の境界面４４ｂにおいて再度全反射し、境界面４４ｃを透過し、カメラ６０に入射される。
【００６８】
この構成によれば、プリズムミラー４０と平面ミラー５０を用いる場合と同様、従来の情報機器操作装置（図１１参照）に比べ、ミラーを用いる必要がなくなるので、奥行きを薄型化することができる。
【００６９】
［第６実施形態］
さらに、第５実施形態（図８参照）において、単プリズム４４とカメラ６０との間に、さらに平面ミラー５２を配置し、さらに薄型化を行うことが考えられる。図９に、平面ミラー５２を配置した例を示す。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、第１実施形態では、プリズムミラー４０の傾斜角を３２．５°としたが、３２．５°に限定する必要はなく、任意の角度が実現できる。この場合，角度を３２．５°よりも急峻にすることで反射方向を水平(タッチパネル３０と平行)に近くできるので、結果としてコンパクトに構成できる。しかし一方で隣接する三角ミラーが障害物となり平面ミラーへ反射する部分が少なくなるため限界が生じる。したがって、４５°よりも急峻にすることはできない。
【００７１】
また、カメラ６０で撮像される操作物体の画像のコントラスを向上させ、外光の影響をより少なくするために、発光ダイオード、赤外線発光ダイオードあるいは白熱電球などを、タッチパネル３０に対し、操作物体と反対側に配置し、操作物体に光を照射するようにしてもよい。このようにすると、外光の影響受けにくいので、常に鮮明な画像を取得することができる。
【００７２】
［第７実施形態］
以上説明した第１実施形態〜第６実施形態は、情報機器操作装置を車載した場合のものであるが、本情報機器操作装置はさらに、パソコン等の機器を遠隔操作する際にも同様に利用することができる。この場合図１０に示すように、卓上に設置した操作装置をパソコン９０等に接続し、押下位置と抽出した手の領域をパソコン９０上で動作する地図表示ソフトウェアや電卓といったソフトウェアの画面と連動して動作するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】情報機器操作装置１０を組み込んだカーナビゲーション装置１の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】プリズムミラー４０における入射光の反射の様子を示す図である。
【図３】情報機器操作装置１０の車室内での配置の様子を示す図である。
【図４】曲面プリズムミラー４１における入射光の反射の様子を示す図である。
【図５】平面プリズムミラー４０を用いたときにカメラ６０で撮像される画像を示す図である。
【図６】第３実施形態におけるプリズムミラー４０の断面形状を示す図である。
【図７】プリズムミラー４０の代わりに、プリズムシート４２を用いた場合の情報機器操作装置１０の構成を示す図である。
【図８】プリズムミラー４０の代わりに、単プリズム４４を用いた場合の情報機器操作装置１０の構成を示す図である。
【図９】単プリズム４４と平面ミラー５０を用いた場合の情報機器操作装置１０の構成を示す図である。
【図１０】パソコンに情報機器操作装置を使用した状態を示す図である。
【図１１】従来の情報機器操作装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の情報機器操作装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…カーナビゲーション装置、１０…情報機器操作装置、３０…タッチパネル、４０…プリズムミラー、４０…平面プリズムミラー、４１…曲面プリズムミラー、４２…プリズムシート、４４…単プリズム、４４ａ…境界面、４４ｂ…境界面、５０，５２…平面ミラー、６０…カメラ、７０…表示装置、８０…制御部、９０…パソコン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載装置あるいはパソコン等の情報機器を遠隔操作するための情報機器操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーナビゲーション装置のような車載機器を操作する際に、操作者の手指などの操作物体を、車室内の天井部分に設置したカメラを用いて撮影し、操作物体をモニタ画面と重畳して、車載機器を操作する操作装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、車載環境は車両の窓などから入射する外光の明るさや色が大きく変化する。したがって、直射日光や影、トンネル照明の影響で見た目の色・明るさ変化してしまうので、安定して操作物体を検出することが困難である。また、外光の明るさ変化の大きさに対応するため、感度レンジの大きなカメラを使用したり、レンズ絞りなどの制御を広範囲に行ったりする必要があるためコストが増大するという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するため、本願出願人は、特願２００６−０９７９２３において、撮像手段を操作物体の外光の当たる面とは反対の面の画像を取得できる位置に配置するようにした移動体用操作物体抽出装置を提案した。
【特許文献１】特開２０００−６６８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記移動体用操作物体抽出装置を実現しようとした場合、装置が大型化してしまうという問題があった。例えば、図１２に示すように、タッチパネル直下にカメラを配置した場合、仮に、タッチパネルのサイズをＷ＝８６ｍｍ、Ｌ＝１５４ｍｍとすると、タッチパネルからカメラまでの距離（すなわち光路長）Ｄ＝２００ｍｍ程度以上が必要となる。
【０００６】
なぜなら、Ｄ＜２００ｍｍ以下に設定してタッチパネル全体を撮影した場合、手の上下移動に伴ってカメラにて撮影した手の大きさが極端に変化する(手を上方向に移動すると
手が大きなり、下方向に移動すると手が小さくなる)ために、撮影画像を操作者が見たと
き違和感があるためである。
【０００７】
そこで、図１１に示すように，ミラーを用いて装置の小型化を図ることができるが、タッチパネル直下に４５°程度の傾斜角を有するミラーを配置する必要があるため、十分に小型化することはできなかった。
【０００８】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、外光の影響を受けにくい小型の車載用機器またはパソコン等の情報機器操作装置及びそれを用いた車載電子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】
【０００９】
かかる問題を解決するためになされた請求項１に記載の情報機器操作装置（１０：この欄においては、発明に対する理解を容易にするため、必要に応じて「発明を実施するための最良の形態」欄において用いた符号を付すが、この符号によって請求の範囲を限定することを意味するものではない。）は、操作位置検出手段（３０）、撮像手段（６０）、表示手段（７０）、画像処理手段（９０）、及び光路変更手段（４０，５０）を備えている
。
【００１０】
操作位置検出手段（３０）は、特定の波長光に対して透明であり、操作物体の押下位置及び操作物体による操作動作を検出し、検出した操作物体の位置及び操作物体により操作動作がなされた旨を外部へ出力する。
【００１１】
撮像手段（６０）は、操作物体を撮像し、画像処理手段（９０）は、撮像手段（６０）で撮像した操作物体を含んだ画像から操作物体に相当する画像部分を抽出する。
表示手段（７０）は、画像処理手段（９０）で抽出した操作物体に相当する画像部分を表示する。
【００１２】
光路変更手段（４０，５０）は、操作位置検出手段（３０）に対して操作物体と反対側に配置され、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、撮像手段（６０）に導くように入射光の光路を変更する。
【００１３】
また、光路変更手段（４０，５０）は、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射する。
このような情報機器操作装置（１０）は、外光の影響を受けにくく、また、小型化が可能である。以下説明する。
【００１４】
操作位置検出手段（３０）が特定の波長光に対して透明であるので、操作位置検出手段（３０）上の操作物体からの光は、操作位置検出手段（３０）を通過し光路変更手段（４０，５０）へ入射される。このとき、光路変更手段（４０，５０）は、操作位置検出手段（３０）に対して操作物体と反対側に配置されている。
【００１５】
したがって、操作位置検出手段（３０）に操作物体側から外光が当たっても、操作物体の光路変更手段（４０，５０）側の面の照度はあまり変化しないので、外光の影響を受けにくくなる。
【００１６】
なぜならば、操作物体は外光に対して影になっており、この影の部分は外光に比べて常に暗く明るさ変化が少ないため、操作物体の影を撮影することで外光の明るさの影響を受けにくくできるためである。さらに、外光のない場合、つまり夜間やトンネル内においては、操作物体と反対側に照明を配置して操作物体を明るく照らすことにより、操作物体を確実に撮影できる。
【００１７】
また、光路変更手段（４０，５０）は、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射し、撮像手段に導く。つまり、光路変更手段（４０，５０）では、入射光を通常の鏡とは異なる方向へ反射するので、入射光の到来方向と異なる方向に撮像手段を設置できる。操作物体の下側に撮像手段を設置しなくて済むため、情報機器操作装置（１０）として小型化できる。
【００１８】
光路変更手段（４０，５０）の構成としては、請求項２に記載のように、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射する第１光路変更手段（４０）と、第１光路変更手段（４０）によって反射された入射光を、撮像手段（６０）に導くよう光路を変更する第２光路変更手段（５０）で構成するとよい。
【００１９】
第１光路変更手段（４０）及び第２光路変更手段（５０）は、操作位置検出手段（３０
）に対し、操作物体と反対側に配置されており、第１光路変更手段（４０）は、操作位置検出手段（３０）を通して入射される操作物体からの入射光を反射する。また、第２光路変更手段（５０）は、第１光路変更手段（４０）で反射された入射光を撮像手段（６０）へ導く。
【００２０】
つまり、第２光路変更手段（５０）は、操作位置検出手段（３０）と第１光路変更手段（４０）の間に配置されることになる。したがって、情報機器操作装置（１０）の厚さを減少させることができるので、情報機器操作装置（１０）を小型化することができる。
【００２１】
さらに、請求項３に記載のように、第２光路変更手段（５０）は、第１光路変更手段（４０）によって反射された入射光を反射して光路を変更する反射面を有し、第１光路変更手段（４０）は、第２光路変更手段（５０）の反射面と平行な方向に傾斜面を有する複数の突起が形成され（ここで傾斜面の角度は、第２光路変更手段（５０）の反射面と必ずしも並行でなくともよい）、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を、傾斜面で入射光の到来方向に対して、通常の鏡面反射方向とは異なる角度に反射させるプリズムミラー（４０）とする。
【００２２】
そして、プリズムミラー（４０）の第２光路変更手段（５０）の反射面と平行な傾斜面が操作位置検出手段（３０）に対して０°より大きく４５°未満の傾斜角を有し、第２光路変更手段（５０）及び撮像手段（６０）を操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光と撮像手段（６０）への入射光とが略直角をなすように、第２光路変更手段（５０）及び撮像手段（６０）が操作位置検出手段（３０）とプリズムミラー（４０）との間に設置するとよい。
【００２３】
このようにすると、プリズムミラー（４０）で反射された入射光は、第２光路変更手段（５０）において、プリズムミラー（４０）へ入射する光と略直角をなすように反射される。つまり、第２光路変更手段（５０）で反射される光は、操作位置検出手段（３０）と略平行に撮像手段（６０）へ入射される。
【００２４】
すなわち、第２光変更手段（５０）で反射された光は、操作位置検出手段（３０）とプリズムミラー（４０）の方向へは、ほとんど進むことがないので、操作位置検出手段（３０）とプリズムミラー（４０）の間の距離を短くすること、つまり、情報機器操作装置（１０）の厚さを薄くすることができる。
【００２５】
ここで、「略直角」とは、完全な直角に対して許容範囲があることを意味している。つまり、下記（ア）（イ）の誤差などがあっても撮像手段（６０）で得られる画像が使用できる程度に鮮明であれば、その誤差などによって直角からずれてもよいという意味である。
【００２６】
（ア）プリズムミラー（４０）や第２光路変更手段（５０）の反射面における反射角の誤差。
（イ）プリズムミラー（４０）の反射面の中心部分と端部とでの入射光の入射角の違い。
【００２７】
ところで、前述したように、プリズムミラー（４０）の反射面の中心部分と端部とでは入射光の入射角に違いがある。そうすると、操作物体から撮像手段（６０）までの光路長に差ができるので、撮像手段（６０）で得られる画像に歪みが生じる。
【００２８】
そこで、請求項４に記載のように、プリズムミラー（４１）を複数の突起が形成される
面が操作位置検出手段（３０）から撮像手段（６０）までの光路長が操作位置検出手段（３０）内の位置によらず一定となる曲面形状に形成するとよい。
【００２９】
このようにすると、操作物体から撮像手段（６０）までの光路長がプリズムミラー（４０）の全面において一定となるので、撮像手段（６０）で得られる画像に歪みがなくなる。
【００３０】
また、請求項５に記載のように、プリズムミラー（４０）の突起の第２光路変更手段（５０）の反射面と平行な傾斜面の傾斜角が、第２光路変更手段（５０）に近い側では第２光路変更手段（５０）から遠い側よりも大きくなるようにしても同様の効果、つまり操作物体から撮像手段（６０）までの光路長をプリズムミラー（４０）の全面において一定にすることができる。
【００３１】
ところで、光路変更手段（４２，５０）は、入射光を反射する以外にも、請求項６に記載のように、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を入射光の到来方向とは異なる方向へ屈折させて透過するようにしても、光路変更手段（４２，５０）で透過される入射光を操作位置検出手段（３０）に対し、水平に近くすることができるので、情報機器操作装置（１０）を薄くすることができる。
【００３２】
さらに、請求項７に記載のように、光路変更手段（４２，５０）は、操作位置検出手段（３０）を通して入射する入射光を入射光の到来方向とは異なる方向へ屈折させて透過する第１光路変更手段（４２）と、第１光路変更手段（４２）によって透過した入射光を撮像手段（６０）に導くよう光路を変更する第２光路変更手段（５０）とを備えるようにするとよい。
【００３３】
このようにすると、第１光路変更手段（４２）で屈折される光が水平に近くなるので、情報機器操作装置（１０）を薄くすることができる。
また、請求項８に記載のように、光路変更手段（４４）を単プリズム（４４）としてもよい。例えば、三角型の単プリズム（４４）とした場合、三角形の１面を操作位置検出手段（３０）と平行にすれば、その面では、光の反射が起こらず、操作位置検出手段（３０）からの入射光は単プリズム（４４）内に入る。
【００３４】
単プリズム（４４）内に入った入射光は、単プリズム（４４）の他の１面で反射され（この面が第１光路変更手段に相当する）、最初に入射光を透過した面で反射されて（この面が第２光路変更手段に相当する）、撮像手段（６０）へ入射される。
【００３５】
つまり、単プリズム（４４)によっても、第１光路変更手段（４０）と第２光路変更手
段（５０）と同様に情報機器操作装置（１０）を薄くすることができる。
請求項９に記載の車載電子装置（１）は、請求項１〜請求項８の何れかに記載の情報機器操作装置（１０）と制御手段（８０）とを備え、操作表示機能を有し、操作可能な車載電子装置（１）である。
【００３６】
そして、制御手段（８０）は、操作位置検出手段（３０）から操作物体の押下位置と操作物体による操作がなされた旨を入力し、画像処理手段（９０）で抽出した操作物体に相当する画像部分を、入力した操作物体の押下位置に基づき、車載電子装置（１）の操作表示機能で表示する操作画面の必要な位置に重畳して表示手段（７０）に表示する。また、操作物体による操作がなされた旨が入力された場合には、操作画面に対応した車載電子装置（１）の操作を行うことを特徴とする。
【００３７】
このような車載電子装置（１）は、請求項１〜請求項８の何れかに記載の情報機器操作装置（１０）の特徴を有する車載電子装置（１）、つまり、操作物体による操作部分が小型化されたものとなる。
【００３８】
また、前述したように情報機器操作装置（１０）で得られる画像には、歪みがある場合がある。そこで、請求項１０に記載のように、制御手段（８０）は、情報機器操作装置（１０）により得られた操作物体の画像に歪みがある場合、その歪みを補正し、補正した操作物体の画像を表示手段（７０）に表示するようにすると、光学的な補正をする必要がないので、装置の構造を簡易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明が適用された実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
［第１実施形態］
図１は、情報機器操作装置１０を組み込んだカーナビゲーション装置１の概略の構成を示すブロック図である。カーナビゲーション装置１は、図１に示すように、情報機器操作装置１０と制御部８０とを備えている。
【００４０】
情報機器操作装置１０は、タッチパネル３０、プリズムミラー４０、平面ミラー５０、カメラ６０、表示装置７０、画像処理部９０を備えている。
タッチパネル３０は、カーナビゲーション装置１を操作するための操作物体（運転者の指など）が接する部分であり、赤外光線又は可視光線あるいはその両方に対して透明な素材で構成された平面形状の接触検知センサーであり、主に指先で、運転者や同乗者等の操作者が押下した座標位置(ｘ，ｙ)及び押下した旨とを取得できる。
【００４１】
プリズムミラー４０は、透明な操作面であるタッチパネル３０を通して入射する入射光を、入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射するものであり、図２に示すように、その表面が平面ミラー５０の反射面に平行な方向に傾斜角を有する微細な三角形状に形成され、タッチパネル３０を通して入射する入射光を、三角形状に形成された表面の１面で入射光の到来方向の鏡面反射方向と異なる角度に反射させる。
【００４２】
このプリズムミラー４０の反射面は、タッチパネル３０に対して例えば、３２．５°の角度を有しており、タッチパネル３０方向からの入射光を３２．５°の角度で反射し、平面ミラー５０へ入射する。
【００４３】
このようなプリズムミラー４０は、アクリル樹脂等に三角形状の切削加工を施した後、アルミ等を蒸着することにより実現することができる他、アクリル樹脂等のプレスや射出成形による加工後、アルミ蒸着することによっても実現することができる。
【００４４】
また、プリズムミラー４０は、タッチパネル３０とほぼ同じ大きさであり、図２に示すように、タッチパネル３０の下方にタッチパネル３０に対向するようにタッチパネル３０と平行に配置されている。
【００４５】
平面ミラー５０は、プリズムミラー４０によって反射された入射光を、カメラ６０に導くよう光路を変更する。
平面ミラー５０は、タッチパネル３０とプリズムミラー４０との間に配置され、プリズ
ムミラー４０で反射された入射光がタッチパネル３０を通して入射する入射光と略直角となるように、かつ、平面ミラー５０と対向する位置に配置されたカメラ６０へ入射するような傾斜角をもって配置されている。
【００４６】
カメラ６０は、操作物体を撮像するためのものであり、小型のＣＣＤまたはＣＭＯＳビデオカメラであり、平面ミラー５０と同様にタッチパネル３０とプリズムミラー４０との間に配置されている。
【００４７】
表示装置７０は、カメラ６０で撮像した操作物体の画像を表示するものであり、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイで構成されている。
画像処理部９０は、カメラ６０で撮像された画像に歪み補正を行った後、補正後の画像の輝度を２値化判別して、操作物体（この場合、運転者の指）の領域のみを抽出する。
【００４８】
そして、制御部８０は、抽出した手指の領域をカーナビゲーション装置１の操作に必要な操作画像と半透過合成して表示装置へ出力する。
例えば、カーナビゲーション装置１で表示する経路案内用の地図の表示領域の切り替えや地図の拡大操作などの操作を行うために地図画面とともに表示する仮想的な操作ボタンと指を半透過合成し、表示装置７０へ出力するのである。
【００４９】
以上の構成により、表示装置７０上に表示されているカーナビゲーション装置１の仮想的な操作ボタンを遠隔操作することが可能になる。
なお、本情報機器操作装置１０は、図３に示すように運転者席(あるいは助手席)の操作者が容易に操作することができる位置に設置可能である。従来のカーナビゲーション装置１では、カーナビゲーション装置１のモニタ上にタッチパネルを配置する必要があったため、モニタを遠方に配置した場合、操作しづらかった。しかし、カーナビゲーション装置１によれば、モニタを遠方に配置しても操作性を損なわずにカーナビゲーション装置等に代表される車載電子装置を容易に操作することができる。
【００５０】
以上に説明したカーナビゲーション装置１では、タッチパネル３０が透明なので、タッチパネル３０上の操作物体からの光は、タッチパネル３０を通過しプリズムミラー４０へ入射される。このとき、タッチパネル３０操作物体側から外光が当たっても、タッチパネル３０に対して操作物体の反対側の面の照度は変化しない。つまリ、タッチパネル３０に対して操作物体と反対側にプリズムミラー４０が配置されているので、外光の影響を受けにくくなる。
【００５１】
また、プリズムミラー４０で反射された入射光は、平面ミラー５０において、プリズムミラー４０へ入射する光と略直角をなすように反射される。つまり、平面ミラー５０で反射される光は、タッチパネル３０とほぼ平行にカメラ６０へ入射される。
【００５２】
すなわち、平面ミラー５０で反射された光は、タッチパネル３０とプリズムミラー４０の方向へは、ほとんど進むことがないので、タッチパネル３０とプリズムミラー４０の間の距離を短くすること、つまり、情報機器操作装置１０の厚さを薄くすることができ、延いては、カーナビゲーション装置１も小型化することができる。
【００５３】
具体的には、図２に示すように、タッチパネル３０からカメラ６０までの光路長は約２００ｍｍであり、必要な光路長を確保できるとともに、情報機器操作装置１０の厚さＨを３７ｍｍに薄型化することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、図４に基づき、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態の平面形状のプリズムミラー４０の代わりに、図４に示すように曲面プリズムミラー４１を用いる。
【００５５】
この場合、曲面プリズムミラー４１がカメラ６０に写り込まないようにするためには、図４中のｃ２で示す光の軌跡よりも下側に曲面プリズムミラー４１を配置しておく必要がある。
【００５６】
このとき図４において、タッチパネル３０からカメラ６０までの光路長が至るところで等しくなるように、曲面プリズムミラー４１の曲面を決定する。
例えば、図４においてタッチパネル３０中心からカメラ６０までの光路長（図４中、ａ１＋ｂ１＋ｃ１で示す。）がタッチパネル３０端での光路長（図４中、ａ２＋ｂ２＋ｃ２で示す。）、及び、光路長（図４中、ａ３＋ｂ３＋ｃ３）と等しくなるように曲面プリズムミラー４１の曲面形状を決定しておけば、カメラ６０で撮影された画像は、歪みのない画像となる。
【００５７】
これに対し、第１実施形態に示した構成（図１参照）では、タッチパネル３０の中心での光路長ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝２００ｍｍであるが、タッチパネル３０端においては、光路長ａ２＋ｂ２＋ｃ２＝１７０．７ｍｍ、光路長ａ３＋ｂ３＋ｃ３＝２３６．８ｍｍとなり、若干光路長に差が生じている。このためカメラ６０で撮像した結果は図５に示すように、タッチパネル３０の範囲が台形形状となる。したがって、正しい画像を得るためには、制御部８０において画像補正を行って歪みを除去する必要がある。
【００５８】
ただし、曲面プリズムミラー４１を製作する場合に比べて、平面プリズムミラー４０は製作が容易であることから、簡易的に平面プリズムミラー４０のままでタッチパネル３０面に対して傾斜させて設置することによって、ある程度の光路長の不均一さを補正することが可能である。
【００５９】
この場合においても，平面形状で傾斜させたプリズムミラー４０がカメラ６０に写り込まないようにするには、図４中の光の軌跡ｃ２よりも下側にプリズムミラー４０を配置しておく必要がある。
【００６０】
［第３実施形態］
次に、図６に基づいて第３実施形態について説明する。第３実施形態では、表面に一定反射角（３２．５°）の反射面を有する三角形状の小ミラーを形成したプリズムミラー４０の代わりに、反射角が一定ではない三角形状の小ミラーを形成したプリズムミラー４０を用いる。
【００６１】
例えば、図６に示すように、プリズムミラー４０の中心付近（図６中ｂで示す部分）では反射角を３２．５°、平面ミラー５０に近い側（図６中ａで示す部分）では３５°、平面ミラー５０から遠い側では３０°（図６中ｃで示す部分）となるように連続的に傾斜角度を変化させる。
【００６２】
この場合、プリズムミラー４０によって反射されて、平面ミラー５０に映る像の範囲が図６中ａ〜ｃ〜ｂからａ’〜ｃ’〜ｂ’の範囲に拡大されることになる。この結局、カメラ６０において撮像されるタッチパネル３０の範囲が縦方向に広がることになり、３０度一定角度で構成する場合に比べてより鮮明な画像を得ることができる。
【００６３】
［第４実施形態］
次に、図７に基づいて第４実施形態について説明する。第４実施形態では、第１実施形態（図１参照）のプリズムミラー４０の代わりに、プリズムシート４２を用いる。
【００６４】
プリズムシート４２は、プリズムミラー４０のように入射光を反射するのではなく、入射光を透過する素材である。例えば、表面に金属を蒸着しないアクリルガラスなどである。
【００６５】
プリズムシート４２では、光がプリズムシート４２を透過する過程で光の屈折が生じる。この屈折した光をプリズムシート４２の図中左下方に配置した平面ミラー５０を用いて反射させ、カメラ６０にて撮像する。
【００６６】
この構成によれば、光が屈折する分平面ミラー５０の設置角度を従来の情報機器操作装置（図１１参照）に比べて、より水平に近い状態に設置することができるので、高さＨを薄型化することができる。
［第５実施形態］
次に、図８に基づいて第５実施形態について説明する。第５実施形態では、タッチパネル３０の直下に三角柱状の単プリズム４４を、単プリズム４４の反射面（三角柱を形成する斜面）で反射される入射光がカメラ６０に入射するように配置する。単プリズム４４は、ガラスで形成されている。
【００６７】
タッチパネル３０から入射した光は、単プリズム４４の境界面４４ｂを透過した後、境界面４４ａにおいて全反射され、引き続き反対側の境界面４４ｂにおいて再度全反射し、境界面４４ｃを透過し、カメラ６０に入射される。
【００６８】
この構成によれば、プリズムミラー４０と平面ミラー５０を用いる場合と同様、従来の情報機器操作装置（図１１参照）に比べ、ミラーを用いる必要がなくなるので、奥行きを薄型化することができる。
【００６９】
［第６実施形態］
さらに、第５実施形態（図８参照）において、単プリズム４４とカメラ６０との間に、さらに平面ミラー５２を配置し、さらに薄型化を行うことが考えられる。図９に、平面ミラー５２を配置した例を示す。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、第１実施形態では、プリズムミラー４０の傾斜角を３２．５°としたが、３２．５°に限定する必要はなく、任意の角度が実現できる。この場合，角度を３２．５°よりも急峻にすることで反射方向を水平(タッチパネル３０と平行)に近くできるので、結果としてコンパクトに構成できる。しかし一方で隣接する三角ミラーが障害物となり平面ミラーへ反射する部分が少なくなるため限界が生じる。したがって、４５°よりも急峻にすることはできない。
【００７１】
また、カメラ６０で撮像される操作物体の画像のコントラスを向上させ、外光の影響をより少なくするために、発光ダイオード、赤外線発光ダイオードあるいは白熱電球などを、タッチパネル３０に対し、操作物体と反対側に配置し、操作物体に光を照射するようにしてもよい。このようにすると、外光の影響受けにくいので、常に鮮明な画像を取得することができる。
【００７２】
［第７実施形態］
以上説明した第１実施形態〜第６実施形態は、情報機器操作装置を車載した場合のものであるが、本情報機器操作装置はさらに、パソコン等の機器を遠隔操作する際にも同様に利用することができる。この場合図１０に示すように、卓上に設置した操作装置をパソコン９０等に接続し、押下位置と抽出した手の領域をパソコン９０上で動作する地図表示ソフトウェアや電卓といったソフトウェアの画面と連動して動作するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】情報機器操作装置１０を組み込んだカーナビゲーション装置１の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】プリズムミラー４０における入射光の反射の様子を示す図である。
【図３】情報機器操作装置１０の車室内での配置の様子を示す図である。
【図４】曲面プリズムミラー４１における入射光の反射の様子を示す図である。
【図５】平面プリズムミラー４０を用いたときにカメラ６０で撮像される画像を示す図である。
【図６】第３実施形態におけるプリズムミラー４０の断面形状を示す図である。
【図７】プリズムミラー４０の代わりに、プリズムシート４２を用いた場合の情報機器操作装置１０の構成を示す図である。
【図８】プリズムミラー４０の代わりに、単プリズム４４を用いた場合の情報機器操作装置１０の構成を示す図である。
【図９】単プリズム４４と平面ミラー５０を用いた場合の情報機器操作装置１０の構成を示す図である。
【図１０】パソコンに情報機器操作装置を使用した状態を示す図である。
【図１１】従来の情報機器操作装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の情報機器操作装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…カーナビゲーション装置、１０…情報機器操作装置、３０…タッチパネル、４０…プリズムミラー、４０…平面プリズムミラー、４１…曲面プリズムミラー、４２…プリズムシート、４４…単プリズム、４４ａ…境界面、４４ｂ…境界面、５０，５２…平面ミラー、６０…カメラ、７０…表示装置、８０…制御部、９０…パソコン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操操作物体の押下位置及び前記操作物体による操作動作を検出し、検出した前記操作物体の押下位置及び前記操作物体により操作動作がなされた旨を外部へ出力する特定の波長光に対して透明な操作位置検出手段と、
前記操作物体を撮像するための撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記操作物体を含んだ画像から、前記操作物体に相当する画像部分を抽出する画像処理手段と、
前記画像処理手段で抽出した前記操作物体に相当する画像部分を表示する表示手段と、
前記操作位置検出手段に対して前記操作物体と反対側に配置され、前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を、前記撮像手段に導くように前記入射光の光路を変更する光路変更手段と、
を備え、
前記光路変更手段は、前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を、前記入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射することを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報機器操作装置において、
前記光路変更手段は、
前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を、前記入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射する第１光路変更手段と、
前記第１光路変更手段によって反射された入射光を、前記撮像手段に導くよう光路を変更する第２光路変更手段と、
により構成されることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報機器操作装置において、
前記第２光路変更手段は、
前記第１光路変更手段によって反射された入射光を反射して光路を変更する反射面を有し、
前記第１光路変更手段は、
前記第２光路変更手段の前記反射面と平行な方向に傾斜面を有する複数の突起が形成され、前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を前記傾斜面で入射光の到来方向の鏡面反射方向と異なる角度に反射させるプリズムミラーであって、
前記プリズムミラーの前記第２光路変更手段の反射面と平行な傾斜面が前記操作位置検出手段に対して０°より大きく４５°未満の傾斜角を有し、
前記第２光路変更手段及び前記撮像手段が、前記操作位置検出手段を通して入射する入射光と前記撮像手段への入射光とが略直角をなすように、前記第２光路変更手段及び前記撮像手段が前記操作位置検出手段と前記プリズムミラーとの間に設置されていることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項４】
請求項３に記載の情報機器操作装置において、
前記プリズムミラーは、
前記複数の突起が形成される面が前記操作位置検出手段から前記撮像手段までの光路長が前記操作位置検出手段内の位置によらず一定となるか一定に近づくように曲面形状に形成されていることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項５】
請求項３に記載の情報機器操作装置において、
前記プリズムミラーの前記突起の前記第２光路変更手段の反射面と平行な傾斜面の傾斜角が、前記第２光路変更手段に近い側では前記第２光路変更手段から遠い側よりも大きいことを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項６】
請求項１に記載の情報機器操作装置において、
前記光路変更手段は、
前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を前記入射光の到来方向とは異なる方向へ屈折させて透過することを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項７】
請求項６に記載の情報機器操作装置において、
前記光路変更手段は、
前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を前記入射光の到来方向とは異なる方向へ屈折させて透過する第１光路変更手段と、
前記第１光路変更手段によって透過した入射光を前記撮像手段に導くよう光路を変更する第２光路変更手段と、
を備えることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項８】
請求項１に記載の情報機器操作装置において、
前記光路変更手段は、単プリズムであることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れかに記載の情報機器操作装置と制御手段とを備え、操作表示機能を有し、操作可能な車載電子装置であって、
前記制御手段は、前記操作位置検出手段から前記操作物体の位置と前記操作物体による操作がなされた旨を入力し、
前記撮像手段で撮像した前記操作物体の画像を、前記入力した操作物体の位置に基づき、前記車載電子装置の操作表示機能で表示する操作画面の必要な位置に重畳して前記表示手段に表示するとともに、前記操作物体による操作がなされた旨が入力された場合には、前記操作画面に対応した前記車載電子装置の操作を行うことを特徴とする車載電子装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車載電子装置であって、
前記制御手段は、前記情報機器操作装置により得られた前記操作物体の画像に歪みがある場合、その歪みを補正し、前記補正した操作物体の画像を前記表示手段に表示することを特徴とする車載電子装置。
【請求項１】
操操作物体の押下位置及び前記操作物体による操作動作を検出し、検出した前記操作物体の押下位置及び前記操作物体により操作動作がなされた旨を外部へ出力する特定の波長光に対して透明な操作位置検出手段と、
前記操作物体を撮像するための撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記操作物体を含んだ画像から、前記操作物体に相当する画像部分を抽出する画像処理手段と、
前記画像処理手段で抽出した前記操作物体に相当する画像部分を表示する表示手段と、
前記操作位置検出手段に対して前記操作物体と反対側に配置され、前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を、前記撮像手段に導くように前記入射光の光路を変更する光路変更手段と、
を備え、
前記光路変更手段は、前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を、前記入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射することを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報機器操作装置において、
前記光路変更手段は、
前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を、前記入射光の到来方向の鏡面反射方向とは異なる方向へ反射する第１光路変更手段と、
前記第１光路変更手段によって反射された入射光を、前記撮像手段に導くよう光路を変更する第２光路変更手段と、
により構成されることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報機器操作装置において、
前記第２光路変更手段は、
前記第１光路変更手段によって反射された入射光を反射して光路を変更する反射面を有し、
前記第１光路変更手段は、
前記第２光路変更手段の前記反射面と平行な方向に傾斜面を有する複数の突起が形成され、前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を前記傾斜面で入射光の到来方向の鏡面反射方向と異なる角度に反射させるプリズムミラーであって、
前記プリズムミラーの前記第２光路変更手段の反射面と平行な傾斜面が前記操作位置検出手段に対して０°より大きく４５°未満の傾斜角を有し、
前記第２光路変更手段及び前記撮像手段が、前記操作位置検出手段を通して入射する入射光と前記撮像手段への入射光とが略直角をなすように、前記第２光路変更手段及び前記撮像手段が前記操作位置検出手段と前記プリズムミラーとの間に設置されていることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項４】
請求項３に記載の情報機器操作装置において、
前記プリズムミラーは、
前記複数の突起が形成される面が前記操作位置検出手段から前記撮像手段までの光路長が前記操作位置検出手段内の位置によらず一定となるか一定に近づくように曲面形状に形成されていることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項５】
請求項３に記載の情報機器操作装置において、
前記プリズムミラーの前記突起の前記第２光路変更手段の反射面と平行な傾斜面の傾斜角が、前記第２光路変更手段に近い側では前記第２光路変更手段から遠い側よりも大きいことを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項６】
請求項１に記載の情報機器操作装置において、
前記光路変更手段は、
前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を前記入射光の到来方向とは異なる方向へ屈折させて透過することを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項７】
請求項６に記載の情報機器操作装置において、
前記光路変更手段は、
前記操作位置検出手段を通して入射する入射光を前記入射光の到来方向とは異なる方向へ屈折させて透過する第１光路変更手段と、
前記第１光路変更手段によって透過した入射光を前記撮像手段に導くよう光路を変更する第２光路変更手段と、
を備えることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項８】
請求項１に記載の情報機器操作装置において、
前記光路変更手段は、単プリズムであることを特徴とする情報機器操作装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８の何れかに記載の情報機器操作装置と制御手段とを備え、操作表示機能を有し、操作可能な車載電子装置であって、
前記制御手段は、前記操作位置検出手段から前記操作物体の位置と前記操作物体による操作がなされた旨を入力し、
前記撮像手段で撮像した前記操作物体の画像を、前記入力した操作物体の位置に基づき、前記車載電子装置の操作表示機能で表示する操作画面の必要な位置に重畳して前記表示手段に表示するとともに、前記操作物体による操作がなされた旨が入力された場合には、前記操作画面に対応した前記車載電子装置の操作を行うことを特徴とする車載電子装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車載電子装置であって、
前記制御手段は、前記情報機器操作装置により得られた前記操作物体の画像に歪みがある場合、その歪みを補正し、前記補正した操作物体の画像を前記表示手段に表示することを特徴とする車載電子装置。
【図１】
【図４】
【図９】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図９】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２４２９９６（Ｐ２００８−２４２９９６Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８５０４７（Ｐ２００７−８５０４７）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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