CN108762585A - 非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

在显示屏(11)的表面侧形成红外线发光面(21)，且照射红外线于红外线发光面(21)，在再现图像R1的位置形成红外线发光面(21)的再现图像R2，通过设置于再现图像R1的背部的红外线照相机(26)拍摄在手指等指示单元对再现图像R1进行了指示的情况下的来自红外线发光面(21)的再现图像R2的发射光，从而检测与再现图像R1接触的指示单元的位置。由此，能够提供一种无须接触显示屏也能输入的极其卫生的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置。

Description

非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置
本申请为下述申请的分案申请，
原申请的申请日(国际申请日)：2013年7月12日，
原申请的申请号：201380077094.6(国际申请号：PCT/JP2013/069169)
原申请的发明名称：非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置。
技术领域
本发明涉及一种在空中形成实像，且能够一边观察该实像(例如触控面板图像)一边通过指示单元(例如手指)的操作进行信号输入的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置。
背景技术
以往，已知，将图像显示于显示屏(显示器)，用手指按压图像的特定区域时，利用压力传感器等检测按压部分的XY坐标，根据该输入信号进行下一步的动作(例如，参照专利文献1)。
又，如专利文献2所记载的那样，进行了如下提案：在显示屏的正上方沿着XY轴将发光元件与受光元件大量平行地排列以形成矩阵，在用手指或笔等障碍物触摸显示屏的表面的情况下，该障碍物横切矩阵，从而检测抵接于显示屏的位置。
另一方面，专利文献3揭示了如下技术：将大量的第1、第2平面光发射部平行且按一定间隔分别排列在透明平板内部而成的第1、第2光控制面板抵接或靠近配置，以使得第1、第2平面光发射部俯视时呈正交状态，将配置于一侧的物体的图像在另一侧形成为实像。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-39745号公报
专利文献2:日本特开2000-56928号公报
专利文献3:日本专利第5036898号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1、2所记载的触控面板的构造为：平面状的显示屏存在于背面侧，特定的平面图像显示于显示屏，按压该显示屏上的特定的位置而可以检测输入位置。因此，在用手指或笔等按压图像的情况下，必须接触或碰撞显示屏表面，存在显示屏变脏或在显示屏上造成瑕疵的情况。
进一步地，ATM等也使用采用了显示屏的触控面板，由于不特定大量的人群触摸画面，因而并不卫生，在防止接触感染方面并无效果。
又，光被朝向显示屏照射时，其反射光从显示屏射出，存在显示屏难以看清的情况。另外，专利文献3虽提出了光学成像装置，但并未记载将该装置应用于触控面板等。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种极其卫生的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置，将要成像的图像做成空间图像，用手指、指示棒、笔等指示单元指示该空间图像的特定位置并输入，可以不接触显示屏也能进行信号输入。
解决问题的手段
遵循所述目的的第1发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法的特征在于，采用光控制单元，1)将设置于该光控制单元的一侧的显示屏的图像作为再现图像R1显示于所述光控制单元的另一侧的空间；2)在所述显示屏的表面侧形成红外线发光面，并在所述再现图像R1的位置形成由所述光控制单元形成的所述红外线发光面的再现图像R2；3)通过来自所述再现图像R2的反射光检测所述再现图像R1的操作位置，其中，所述光控制单元构成为：俯视时呈交叉的第1微小反射面、第2微小反射面分别被大量立设于同一平面上而被配置，使来自所述各第1微小反射面的第1反射光被对应的所述各第2微小反射面接受并作为第2反射光。
又，在第1发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法中，所述红外线发光面优选为具有对来自于设置于其它位置的红外线照射单元的红外线进行漫反射的红外线漫反射面。在此，红外线照射单元也可以照射红外线漫反射面的全部，也可以高速扫描地将红外线照射于红外线漫反射面。
第1发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法中，所述再现图像R1的操作位置的检测优选为通过接收来自所述再现图像R2的反射光的红外线照相机进行。在此，红外线相机优选为不感知可见光线的二维照相机(或红外线传感器)。再现图像R1的操作位置(例如，通过手指等)可以通过来自再现图像R2的反射光检测。位置也可以通过红外线照相机的二维图像确定。
在第1发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法中，所述再现图像R1优选为触控面板的实像。由此，用手指等碰到作为实像显示于空中的触控面板的一部分时，该位置就成为操作位置，从而红外线反射，操作位置被红外线照相机检测到。
第2发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置使用光控制单元，将设置于该光控制单元的一侧的显示屏的图像作为再现图像R1显示于所述光控制单元的另一侧的空间，所述光控制单元构成为：俯视时呈交叉的第1微小反射面、第2微小反射面分别被大量立设于同一平面上而被配置，使来自所述各第1微小反射面的第1反射光被对应的所述各第2微小反射面接受并作为第2反射光，所述非接触地检测再现图像的指示位置的装置的特征在于，
在所述显示屏的表面侧形成红外线发光面，并在所述再现图像R1的位置形成所述红外线发光面的再现图像R2，通过用红外线照相机接收来自所述再现图像R2的反射光来检测所述再现图像R1的操作位置，并检测与所述再现图像R1接触的指示单元的位置。
在第2发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置中，所述红外线发光面也可以形成于所述显示屏的表面侧，由红外线漫反射面构成，所述红外线漫反射面接受位于其它位置的红外线照射单元(包括全部位置同时照射、扫描照射)进行的红外线的照射。也可以在显示屏表面直接形成红外线漫反射面。又，根据情况，也可以从显示屏的表面直接发射红外线。
又，在第1、第2发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置中，所述光控制单元优选配置于相对于所述显示屏呈40～50度的角度范围内。另外，再现图像R1形成在相对于光控制单元与显示屏的图像对称的位置。
且，在第1、第2发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置中，光控制单元也可使用日本专利第5036898号公报所记载的结构，也可为日本专利第4734652号公报所记载的、将具有2个正交的光发射面的单位光学元件呈平面状地排列而配置的结构。
在第1、第2发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置中，所述红外线照相机也可以是能够检测二维位置的红外线传感器。在该情况下，该红外线照相机优选使用不感知再现图像中含有的光(可见光)的结构。
在第2发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置中，所述红外线发光面是所述红外线漫反射面，也可以形成于配置在所述显示屏的表面侧的其它面板上。
在第2发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置中，也存在所述红外线漫反射发射面直接形成于所述显示屏的表面的情况。
在第1、第2发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置中，所述再现图像R1也可以是显示有多个开关的触控面板像，也可以是键盘像。
发明效果
本发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置，将设置于光控制单元的一侧的显示屏的图像，作为再现图像R1显示于光控制单元的另一侧的空间，形成红外线发光面于显示屏的表面侧，形成(成像)红外线发光面的再现图像R2于再现图像R1的位置处。操作(通过指示单元等)再现图像R1时，来自红外线发光面的再现图像R2的表示操作位置的红外线产生发射，所以通过红外线相机拍摄再现图像R2可以检测其位置。因此，触摸成像于空中的再现图像R1可以检测其输入位置。
又，本发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置，再现图像R1显示于空间，不会如以往一样用手指、手触控面板，因此极其卫生。
又，无须用手指物理按压图像，也不会造成瑕疵于画面。
且，再现图像并非显示于液晶面板上，而是独立形成于空间，没有来自再现图像的反射光。
附图说明
图1是本发明的第1实施例所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置的说明图。
图2是相同的非接触地检测再现图像的指示位置的装置的光控制单元的说明图。
图3是本发明的第2实施例所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置的说明图。
具体实施方式
接下来，一边参照附图，一边对将本发明具体化的实施例进行说明。
如图1、图2所示的那样，本发明的一个实施例所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置10具有，与显示屏11呈40～50度角度地形成、将显示屏的图像成像于对称位置的光控制单元12。
光控制单元12如图2所示的细节那样，通过将第1、第2光控制面板13、14的一面侧抵接或具有间隙地对向配合形成。第1、第2光控制面板13、14分别由大量且呈带状的平面光反射部18、19按一定的间距排列于厚度一定的透明平板16、17的一侧的表面而形成。在此，第1、第2光控制面板13、14的平面光反射部18、19俯视时呈交叉(该实施例中为正交状态)地配置。该光控制单元12的制造方法详细记载于专利文献3。
一边参照图2，一边对该光控制单元12的动作进行说明，由物体N(例如，设置于光控制单元12的一侧的显示屏11的图像)发出的光L1在第1光控制面板13的平面光反射部18的c点反射，接着在第2光控制面板14的平面光反射部19的d点反射，在光控制单元12的外侧位置(另一侧的空间)进行实像N’的成像。因此，使用具有该光控制单元12的图像显示装置(光学成像装置)，可将显示屏11的图像作为再现图像R1显示于空间。
在此，俯视时，以第2光控制面板14的平面光反射部19的间距划分的第1光控制面板13的平面光反射部18形成第1微小反射面，俯视时，以第1光控制面板13的平面光反射部18的间距划分的第2光控制面板14的平面光反射部19形成第2微小反射面。因此，俯视时呈交叉的第1、第2微小反射面分别被大量排列地立设于同一平面，从物体N发出的光被第1微小反射面反射(即第1反射光)，并被与之对应的第2微小反射面再反射(即，第2反射光)，形成实像N’。
在非接触地检测再现图像的指示位置的装置10中，在显示屏11的表面侧配置具有将红外线漫反射的红外线漫反射面21(红外线发光面的一例)的透明薄片22。显示屏11与透明薄片22的间隙大时，显示屏11的图像模糊，因此透明薄片22与显示屏11的表面之间的距离尽量小为佳。另外，透明薄片22也可以抵接于显示屏11，或也可在显示屏11的表面直接形成红外线漫反射面21。又，透明薄片22与显示屏11也可为不同的面板，可以为玻璃，也可以为透明塑料。又，也可以为直接从显示屏的表面发射红外线那样的考究的结构。另外，红外线发光面也有从显示屏本身(表面)发出红外线的情况。
在显示屏11的斜上部，配置照射外红线于红外线漫反射面21的外红线产生单元(即，红外线照射单元，例如，红外线灯，红外线发光二极管)24。在这种情况下，来自红外线产生单元24的光优选不含可见光。因此，作为红外线产生单元24，可以使用单个或多个红外线二极管等。另外，红外线也可是高速扫描的红外线。
来自该红外线漫反射面21的光(红外线漫反射反射面21的像)通过光控制单元12，在由其实像构成的再现图像R1的背面侧(A侧)或同一面形成由实像构成的再现图像R2。
另一方面，在光控制单元12的上侧位置具有从背部拍摄该再现图像R2、且能够确认其位置(X、Y坐标)的二维照相机26。该二维照相机26优选采用仅检测红外线的红外线照相机，而不检测可见光。
非接触地检测再现图像的指示位置的装置10具有以下部件而形成：附带具有以上的红外线漫反射面21的透明薄板22的显示屏11、光控制单元12、红外线产生单元24以及二维照相机26。
由此，例如，将操作面板的像N(显示有多个开关的触控面板像)显示于显示屏11时，触控面板的再现图像R1(操作面板的实像N’)形成于空中，进一步地，红外线漫反射面21的再现图像R2形成于其背侧。在此，操作者用手指、棒状物等(指示单元的一例)按压触控面板的再现图像R1时，也会同时按压红外线漫反射面21的再现图像R2。由此，来自手指的红外线反射光被二维照相机26拍摄，其位置被判定。然后，就可以检测操作者按压了触控面板的哪个位置(例如，操作面板的按钮)。因此，即使手指等沾有油、血液、药品等污渍也不会造成影响，可以进行触控面板的输入。
接下来，一边参照图3，一边对本发明的第2实施例所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置30进行说明。与第1实施例所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置10相同的构成要素标注相同的符号而省略详细说明。
在光控制单元12的下侧(即，一侧)配置有显示屏11，在其表面靠近或抵接设置有具有红外线漫反射面21的透明薄片22。该透明薄片22被红外线产生单元24照射红外线。
因此，显示屏11的图像通过光控制单元12，以光控制单元12为中心在其对称位置作为显示屏11的再现图像R1而再现(成像)，红外线漫反射面21的再现图像R2形成于再现图像R1的正前方。对该红外线漫反射面21的再现图像R2进行检测的二维照相机26被设置于光控制单元12的上方位置。
因此，触控面板的像形成于显示屏11时，显示屏11的图像的再现图像R1形成于空间部。按压该再现图像R1时，红外线发生反射，二维照相机26拍摄该反射光，并对位置(X、Y)进行。由此，判定触控面板的操作位置。
在第1、第2实施例所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的装置10、30中，虽然以光控制单元12为基准，将二维照相机26配置于显示屏11的相反侧，即再现图像R1、R2形成的一侧，但也可以配置于显示屏11侧。
虽然在图3中以两点划线示出该实施例，但使指示单元(例如，手指32)从背部抵接于红外线漫反射面21的再现图像R2时,红外线的反射光则通过光控制单元12成像在红外线漫反射面21上。通过仅检测红外线的二维照相机26’检测该像，并运算该位置，则可以判定手指32的操作位置。
另外，也可以在红外线漫反射面21上配置细隙等，使手指32的位置明确。
本发明并不局限于所述实施例，也适用采用其它众所周知的方式的情况。例如，也可以在光控制单元中采用将横竖交叉的镜子或立方体状的镜子排列而成的元件。
又，红外线漫反射面虽形成于透明薄片的表面侧，但也可以形成于被侧、显示屏的表面或内部。
工业应用性
将本发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置利用于各种机械的操作盘时，可以使具有操作按钮的操作盘(例如，触控面板)的再现图像显示于空间，按压操作按钮时可以得到输入信号。又，由于并非直接触摸形成于空间的再现图像，因此不会对画面造成瑕疵，也不会弄脏画面。
因此，本发明所涉及的非接触地检测再现图像的指示位置的方法及装置，不仅适用于工厂的机械的操作盘，也适当地用于手机、个人电脑、汽车、船等的触控面板。
符号说明
10非接触地检测再现图像的指示位置的装置
11显示屏
12光控制单元
13第1光控制面板
14第2光控制面板
16、17透明平板
18、19平面光反射部
21红外线漫反射面
22透明薄片
24红外线产生单元
26、26’二维照相机
30非接触地检测再现图像的指示位置的装置
32手指
R1、R2再现图像。

Claims (3)

1.一种非接触地检测再现图像的指示位置的方法，其特征在于，
采用光控制单元，
1)将设置于该光控制单元的一侧的显示屏的图像作为再现图像R1显示于所述光控制单元的另一侧的空间；
2)在所述显示屏的表面侧抵接具有红外线漫反射面的透明薄片，或者在所述显示屏的表面直接形成红外线漫反射面，并形成对来自于设置于与该显示屏不同的位置的红外线照射单元的红外线进行漫反射的红外线发光面，并在所述再现图像R1的位置形成由所述光控制单元形成的所述红外线发光面的再现图像R2；
3)通过来自所述再现图像R2的反射光检测所述再现图像R1的、指示单元的操作位置，
其中，所述再现图像R1的操作位置的检测是通过接收来自所述再现图像R2的反射光，并由二维红外线照相机进行的，
所述再现图像R1是形成于空间的显示有多个开关的触控面板的实像，
所述光控制单元构成为：俯视时呈交叉的第1微小反射面、第2微小反射面分别被大量立设于同一平面上而被配置，使来自所述各第1微小反射面的第1反射光被对应的所述各第2微小反射面接受并作为第2反射光，
所述显示屏相对于水平配置的所述光控制单元垂直配置，所述二维红外线照相机配置在所述光控制单元的一侧或另一侧。
2.一种非接触地检测再现图像的指示位置的装置，其使用光控制单元，将设置于该光控制单元的一侧的显示屏上显示的、显示有多个开关的触控面板的图像作为再现图像R1显示于所述光控制单元的另一侧的空间，所述光控制单元构成为：俯视时呈交叉的第1微小反射面、第2微小反射面分别被大量立设于同一平面上而被配置，使来自所述各第1微小反射面的第1反射光被对应的所述各第2微小反射面接受并作为第2反射光，
所述非接触地检测再现图像的指示位置的装置的特征在于，
在所述显示屏的表面侧抵接具有红外线漫反射面的透明薄片，或者在所述显示屏的表面直接形成红外线漫反射面，并形成对来自于设置于与该显示屏不同的位置的红外线照射单元的红外线进行漫反射的红外线发光面，并在所述再现图像R1的位置形成所述红外线发光面的再现图像R2，通过用二维红外线照相机接收来自所述再现图像R2的反射光来检测所述再现图像R1的、指示单元的操作位置，并且，所述显示屏在所述光控制单元的一侧相对于该光控制单元正交配置，所述二维红外线照相机配置在所述光控制单元的一侧或另一侧。
3.权利要求2所述的非接触地检测再现图像的指示位置的装置，其特征在于，
所述触控面板的图像是键盘像。
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