DE102018207633A1

DE102018207633A1 - Gesteneingabevorrichtung

Info

Publication number: DE102018207633A1
Application number: DE102018207633.2A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Shinohara; Yasuhiro Tanoue; Norikazu Kitamura; Gouo Kurata
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2018-12-27
Also published as: US20180373341A1; JP6962026B2; CN109116976B; JP2019008073A; US10429942B2; CN109116976A

Abstract

Eine Eingabevorrichtung umfasst: eine Bewegungserfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Benutzerbewegung zu erfassen; und eine Bildprojektionseinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Zonenbild in einem Raum zu bilden, um einen Bereich darzustellen, in dem die Bewegungserfassungseinheit dazu ausgelegt ist, eine Bewegung zu erfassen; und die Bildprojektionseinheit umfasst eine erste Lichtquelle und eine erste Lichtleitplatte, die eine lichtemittierende Oberfläche umfasst und dazu ausgelegt ist, das von der ersten Lichtquelle einfallende Licht so zu leiten, dass das Licht aus der lichtemittierenden Oberfläche austritt und ein Bild in einem Raum bildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gesteneingabevorrichtung, die Eingaben über eine Benutzerbewegung ermöglicht.
STAND DER TECHNIK
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2015-184841 (veröffentlicht am 22. Oktober 2015) offenbart eine Gesteneingabevorrichtung, die einen bestimmten Teil des Körpers eines Benutzers (z.B. den Finger des Benutzers) erfasst und auf der Grundlage der Bewegung dieses bestimmten Teils eine Operation an einem Fahrzeuginstrument durchführt. Die Bewegung des oben genannten Teils kann z.B. über einen Nah-Infrarot-Sensor erfasst werden, der ein dreidimensionales Bild erzeugt. Der Nah-Infrarot-Sensor hat einen vorgegebenen Bereich, der den Erfassungsbereich darstellt, und er erfasst die Bewegung des Fingers, wenn der Finger des Benutzers in den Erfassungsbereich eintritt.
Technisches Problem
Es ist jedoch möglich, dass der Benutzer nicht in der Lage ist, geeignete Eingaben in die in JP 2015-184841 A offenbarte Gesteneingabevorrichtung vorzunehmen, da der Benutzer den Erfassungsbereich der Gesteneingabevorrichtung nicht erkennen kann.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementieren eine Gesteneingabevorrichtung, die dem Benutzer das Erkennen des Bereichs ermöglicht, der eine Eingabeaktion akzeptiert.
ZUSAMMENFASSUNG
Zur Bewältigung des oben geschilderten Problems umfasst eine Gesteneingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: eine Bewegungserfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Benutzerbewegung zu erfassen; und eine Bildprojektionseinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Zonenbild in einem Raum zu bilden, um einen Bereich darzustellen, in dem die Bewegungserfassungseinheit dazu ausgelegt ist, Bewegungen zu erfassen. Die Bildprojektionseinheit umfasst eine Lichtquelle und eine Lichtleitplatte, die eine lichtemittierende Oberfläche umfasst und so ausgelegt ist, dass sie das von der Lichtquelle einfallende Licht lenkt, so dass das Licht von der lichtemittierenden Oberfläche austritt und ein Bild in einem Raum bildet.
In der oben beschriebenen Konfiguration bildet die Bildprojektionseinheit ein Zonenbild in einem Raum, um einen Bereich darzustellen, in dem die Bewegungserfassungseinheit zum Erfassen der Bewegung ausgelegt ist. Die Lichtquelle und die Lichtleitplatte befinden sich in der Bildprojektionseinheit, und das von der Lichtquelle einfallende Licht wird von der Lichtleitplatte so gelenkt, dass es aus der lichtemittierenden Fläche austritt und ein Bild in einem Raum bildet. Dementsprechend kann der Benutzer erkennen, wo die Eingabevorrichtung Eingabehandlungen annimmt, indem sie ein in einem Raum gebildetes Eingabeortsbild darstellt, und entsprechend eine Eingabehandlung ausführen.
Die Gesteneingabevorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ferner eine Bestimmungseinheit, die dazu ausgelegt ist, zu beurteilen, ob die von der Bewegungserfassungseinheit erfasste Bewegung eine Eingabehandlung ist, die eine vorgegebene Eingabe darstellt; und eine Bewertungsergebnisdarstellungseinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Bewertungsergebnis der Bestimmungseinheit darzustellen.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration bewertet die Bestimmungseinheit die von der Bewegungserfassungseinheit erfasste Bewegung, und die Bewertungsergebnisdarstellungseinheit stellt das Bewertungsergebnis dar. Dementsprechend kann ein Benutzer auf das Bewertungsergebnis Bezug nehmen, um zu überprüfen, ob die Eingabehandlung als die gewünschte Eingabe bewertet wurde.
Die Bewertungsergebnisdarstellungseinheit in einer Gesteneingabevorrichtung nach einer anderen Ausführungsform umfasst eine zweite Lichtleitplatte, die so ausgelegt ist, dass sie das von der Mehrzahl der zweiten Lichtquellen einfallende Licht so lenkt, dass das Licht daraus austritt und ein Bild in einem Raum bildet.
In der oben beschriebenen Konfiguration wird das Bewertungsergebnis aus der Bestimmungseinheit als Bild dargestellt, das in einem Raum über die zweite Lichtquelle und die zweite Lichtleitplatte gebildet wird.
In einer Gesteneingabevorrichtung nach einer anderen Ausführung Ausführungsform sind die Lichtleitplatte und die zweite Lichtleitplatte gestapelt.
Die oben beschriebene Konfiguration reduziert die Größe der Gesteneingabevorrichtung.
Die Bewertungsergebnisdarstellungseinheit in einer Gesteneingabevorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform kann umfassen: eine Mehrzahl von zweiten Lichtquellen; und eine zweite Lichtleitplatte, die so ausgelegt ist, dass sie Licht, das aus der Mehrzahl von zweiten Lichtquellen eintritt, so lenkt, dass das Licht aus dieser austritt und ein Bild in einem Raum bildet; und wenn die von der Bewegungserfassungseinheit erfasste Bewegung eine Eingabehandlung ist, die eine vorgegebene Eingabe darstellt, aktiviert die Bewertungsergebnisdarstellungseinheit eine zweite Lichtquelle unter der Mehrzahl von zweiten Lichtquellen in Entsprechung zu der Eingabehandlung, um ein unterschiedliches Bild entsprechend der Eingabehandlung in einem Raum zu erzeugen.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration können verschiedene Bilder in einem Raum gebildet werden, indem als Reaktion auf die Eingabehandlung auf eine zweite Lichtquelle gewechselt wird und dieses Licht dazu gebracht wird, in die zweite Lichtleitplatte einzutreten.
Bei einer Gesteneingabevorrichtung nach einer anderen Ausführungsform ist die Richtung, aus der das Licht auf die zweite Lichtleitplatte einfällt, für die Mehrzahl der zweiten Lichtquellen unterschiedlich.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration können verschiedene Bilder im Raum gebildet werden, indem Licht dazu gebracht wird, aus verschiedenen Richtungen einzufallen.
In einer Gesteneingabevorrichtung nach einer anderen Ausführungsform ist die Richtung, aus der das Licht auf die zweite Lichtleitplatte fällt, für die Mehrzahl der zweiten Lichtquellen gleich, und die zweiten Lichtquellen sind gegenseitig isoliert.
Entsprechend der oben beschriebenen Konfiguration können verschiedene Bilder im Raum gebildet werden, indem Licht dazu gebracht wird, von verschiedenen Orten einzufallen.
Wirkungen
Eine Gesteneingabevorrichtung entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglicht es einem Benutzer, den Bereich zu erkennen, in dem eine Eingabehandlung angenommen wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Eingabevorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Anzeigeeinheit, die der oben genannten Eingabevorrichtung bereitgestellt wird;
3 ist eine perspektivische Ansicht der verwendeten Eingabevorrichtung;
4A bis 4C sind Beispiele für Eingabe-Ortsbilder, die von der oben genannten Anzeigeeinheit dargestellt werden;
5 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Eingabevorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist eine perspektivische Ansicht der oben genannten Eingabevorrichtung;
7A ist ein Beispiel für ein dreidimensionales Bild, das angezeigt wird, wenn das Bewertungsergebnis einer Bestimmungseinheit als dreidimensionales Bild dargestellt wird; 7B ist ein Beispiel für eine zweite Anzeigeeinheit, die zwei Arten von dreidimensionalen Bildern über eine einzige Lichtleitplatte darstellen kann;
8A zeigt eine Beispielkonfiguration einer zweiten Anzeigeeinheit, wenn ein Bewertungsergebnis aus einer Bestimmungseinheit als zweidimensionales Bild dargestellt wird; 8B ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Lichtwegänderungsabschnitts 16 zeigt;
9 ist eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der verwendeten Eingabevorrichtung;
10A zeigt ein Beispiel für eine Eingabevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, in einem Aufzug installiert; 10B zeigt ein Beispiel für eine Eingabevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, in einem Kühlschrank installiert; 10C ist ein Beispiel für eine Eingabevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, in einem Spielautomaten installiert;
11A ist eine Querschnittsansicht, die eine Beispielkonfiguration einer Anzeigeeinheit nach einer fünften Ausführungsform darstellt; 11B ist eine Draufsicht, die die Konfiguration einer Lichtleitplatte darstellt, die in der in 11A dargestellten Anzeigeeinheit bereitgestellt wird;
12 ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie die in 11A dargestellte Anzeigeeinheit ein stereoskopisches Bild erzeugt;
13A ist eine perspektivische Ansicht einer Anzeigeeinheit einer fünften Ausführungsform, die sich von der Anzeigeeinheit in 11A unterscheidet; 13B ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration der Anzeigeeinheit in 13A darstellt; und
14 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anzeigeeinheit der fünften Ausführungsform darstellt, die sich von den in 11A und 13A dargestellten Anzeigeeinheiten unterscheidet.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Erste Ausführungsform
Eine Eingabevorrichtung 1 (Gesteneingabevorrichtung), das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
Konfiguration des Eingabevorrichtung 1
1 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Eingabevorrichtung 1 nach einer ersten Ausführungsform darstellt; wie in 1 dargestellt, ist die Eingabevorrichtung 1 mit einer Anzeigeeinheit 10, einer Bewegungserfassungseinheit 20 und einer Steuerung 30 versehen. Die Anzeigeeinheit 10 umfasst eine Lichtleitplatte 11 (eine erste Lichtleitplatte) und eine Lichtquelle 12 (eine erste Lichtquelle). Die Steuerung 30 umfasst einen Anzeigesteuerung 31 und eine Bestimmungseinheit 32.
Die Anzeigeeinheit 10 (d.h. eine Bildprojektionseinheit) bildet ein Eingabeortsbild (ein Zonenbild) in einem Raum, um den Bereich darzustellen, in dem die Bewegungserfassungseinheit 20 zur Bewegungserkennung ausgelegt ist. Im Folgenden wird eine spezifische Konfiguration der Anzeigeeinheit 10 beschrieben.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Anzeigeeinheit 10. 2 zeigt einen Zustand, in dem die Anzeigeeinheit 10 ein stereoskopisches Bild I darstellt; genauer gesagt, zeigt die Anzeigeeinheit 10 ein knopfförmiges stereoskopisches Bild I gemeinsam mit den Buchstaben „ON“.
Die Lichtleitplatte 11 ist ein transparentes, rechteckiges Harzmaterial mit einem relativ hohen Brechungsindex. Die Lichtleitplatte 11 kann z.B. aus einem Polycarbonatharz, einem Polymethylmethacrylatharz, aus Glas oder ähnlichem hergestellt sein. Die Lichtleitplatte 11 ist mit einer Licht abgebenden Emissionsfläche 11a (einer Lichtemissionsfläche), mit einer Rückfläche 11b gegenüber der Emissionsfläche 11a und vier Endflächen 11c, 11d, 11e, 11f ausgestattet. Die Endfläche 11c ist eine Einfallsfläche, durch die hindurch von der Lichtquelle 12 projiziertes Licht in die Lichtleitplatte 11 eintritt. Die Endfläche 11d ist gegenüber der Endfläche 11c angeordnet; und die Endfläche 11e ist der Endfläche 11f gegenüber angeordnet; Licht, das von der Lichtquelle 12 in die Lichtleitplatte 11 eintritt, wird von der Lichtleitplatte 11 so gelenkt, dass es aus der Emissionsfläche 11a austritt und ein Bild in einem Raum erzeugt. Die Lichtquelle 12 kann beispielsweise eine Leuchtdiode sein.
Auf der Rückseite 11b der Lichtleitplatte 11 sind mehrere Lichtwegänderungsabschnitte 13 ausgebildet, einschließlich eines Lichtwegänderungsabschnitts 13a, eines Lichtwegänderungsabschnitts 13b und eines Lichtwegänderungsabschnitts 13c. Die Lichtwegänderungsabschnitte 13a, 13b und 13c sind entlang der Linien La, Lb und Lc ausgebildet. Hier sind die Linien La, Lb und Lc gerade Linien, die im Wesentlichen parallel zur Richtung der Z-Achse verlaufen. Jeder gegebene Lichtwegänderungsabschnitt 13 wird anschließend zum größten Teil entlang der Z-Achsenrichtung gebildet. Mit anderen Worten, die Mehrzahl der Lichtwegänderungsabschnitte 13 ist entlang vorgegebener Linien in einer Ebene parallel zur Emissionsfläche 11a ausgebildet.
Das von der Lichtquelle 12 projizierte und von der Lichtleitplatte 11 gelenkte Licht fällt an jeder Position der Lichtwegänderungsabschnitte 13 entlang der Z-Achsenrichtung ein. Die Lichtwegänderungsabschnitte 13 bewirken, dass das an jedem Ort einfallende Licht an einem festen Punkt, der dem Lichtwegänderungsabschnitt 13 entspricht, im Wesentlichen konvergiert. Die Lichtwegänderungsabschnitte 13a, 13b und 13c sind insbesondere in 2 als Teil der Lichtwegänderungsabschnitte 13 dargestellt. 2 veranschaulicht ferner die Lichtwegänderungsabschnitte 13a, 13b und 13c in einem Zustand, in dem die Mehrzahl der davon austretenden Lichtstrahlen konvergieren.
Insbesondere entspricht der Lichtwegänderungsabschnitt 13a einem Fixpunkt PA im stereoskopischen Bild I. Das von jedem Ort des Lichtwegänderungsabschnitts 13a austretende Licht konvergiert am Fixpunkt PA. Daher erscheint die optische Wellenfront aus dem Lichtwegänderungsabschnitt 13a als optische Wellenfront, die vom Fixpunkt PA abstrahlt. Der Lichtwegänderungsabschnitt 13b entspricht einem Fixpunkt PB im stereoskopischen Bild I. Das aus jeder Position des Lichtwegänderungsabschnitts 13b austretende Licht konvergiert am Fixpunkt PB. So bewirkt jeder Lichtwegänderungsabschnitt 13, dass das an jedem Ort derselben einfallende Licht an einem entsprechenden Fixpunkt im Wesentlichen konvergiert. So kann jeder Lichtwegänderungsabschnitt 13 eine optische Wellenfront darstellen, die von einem entsprechenden Fixpunkt abzustrahlen scheint. Die Lichtwegänderungsabschnitte 13 entsprechen unterschiedlichen Fixpunkten. Die Gruppierung einer Mehrzahl von Fixpunkten entsprechend den Lichtwegänderungsabschnitten 13 erzeugt ein stereoskopisches Bild I in einem für den Benutzer wahrnehmbaren Raum. Insbesondere wird das stereoskopische Bild I wird in einem Raum nahe der Emissionsfläche 11a in Bezug zur Lichtleitplatte 11 erzeugt.
Die Anzeigesteuerung 31 steuert die Darstellung des von der Anzeigeeinheit 10 angezeigten Eingabeortsbildes. Beispielsweise steuert die Anzeigesteuerung 31 die Aktivierung und Deaktivierung der Lichtquelle 12, die der Anzeigeeinheit 10 bereitgestellt wird, um dadurch die Darstellung oder das Ausblenden des Eingabeortsbildes zu steuern. Zusätzlich kann die Anzeigesteuerung 31 die Helligkeit anpassen, wenn die Lichtquelle 12 eine Funktion zur Steuerung der Helligkeit aufweist.
Die Bewegungserfassungseinheit 20 erfasst die Bewegungen des Benutzers. Die Bewegungserfassungseinheit 20 kann ein bildgebendes Gerät sein, das beispielsweise ein ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD) oder einen komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS) verwendet. Außerdem kann die Bewegungserfassungseinheit 20 ein Nah-Infrarot-Sensor sein.
Die Bestimmungseinheit 32 bewertet, ob die von der Bewegungserfassungseinheit 20 erfasste Benutzerbewegung eine Eingabehandlung ist, die eine vorgegebene Eingabe darstellt. Eine Eingabehandlung ist eine in der Eingabevorrichtung 1 vorab festgelegte Bewegung als eine Bewegung, die eine Eingabe darstellt.
3 ist eine perspektivische Darstellung der oben genannten Eingabevorrichtung 1 im Gebrauch. In dem in 3 dargestellten Beispiel erzeugen die Lichtleitplatte 11 und die Lichtquelle 12 ein zweidimensionales Bild eines Rechtecks, d.h. ein Eingabeortsbild P1, das in einem Raum vor der Lichtleitplatte 11 zu schweben scheint. Das Eingabeortsbild P1 wird in einem Raum gebildet, in dem die Bewegungserfassungseinheit 20 die Bewegungen eines Benutzers erfassen kann. Der Benutzer kann der Eingabevorrichtung 1 Eingaben zuführen, indem er am Ort des Eingabeortsbildes P1 eine vorgegebene Eingabehandlung durchführt; insbesondere kann der Benutzer Eingaben machen, als ob er das Eingabeortsbild P1 mit der Hand H berühren würde. Mehr auf die Praktisch bezogen, akzeptiert die Eingabevorrichtung 1 Eingabehandlungen in einem Raum im Eingabeortsbild P1, wo es denkbar ist, dass die Hand H berühren würde; mit anderen Worten, in dem durch die Punktlinien in 3 angezeigten Raum.
4A bis 4C sind Beispiele für von der Anzeigeeinheit 10 dargestellte Eingabeortsbilder; 3 zeigt einen rechteckigen Rahmen, der das von der Anzeigeeinheit 10 dargestellte Eingabeortsbild darstellt. Das Eingabeortsbild ist jedoch nicht auf ein Rechteck beschränkt.
Das Eingabeortsbild kann ein Kreis sein, wenn es als zweidimensionales Bild wie in 4A dargestellt wird, oder eine Kugel, wenn es als dreidimensionales Bild dargestellt wird. Das Eingabeortsbild kann auch eine Koordinatenachse sein, wenn es als zweidimensionales Bild wie in 4B dargestellt wird, oder ein rechtwinkliges Parallelepiped, wenn es als dreidimensionales Bild wie in 4C dargestellt wird. Das Eingabeortsbild kann ein zweidimensionales oder dreidimensionales Bild sein, das sich von den in 4A bis 4C dargestellten Bildern unterscheidet.
Handelt es sich bei dem Eingabeortsbild um ein zweidimensionales Bild, kann der Benutzer einfach eine Eingabehandlung an einem Ort durchführen, der mit der durch das zweidimensionale Bild dargestellten Ebene in Kontakt ist. Handelt es sich bei dem Eingabeortsbild um ein dreidimensionales Bild, kann der Benutzer einfach eine Eingabehandlung in dem durch das dreidimensionale Bild dargestellten Raum durchführen.
Wie oben beschrieben, bildet die Anzeigeeinheit 10 in der Eingabevorrichtung 1 ein Eingabeortsbild, das den Bereich darstellt, in dem die Bewegungserfassungseinheit 20 eine Benutzerbewegung erfassen kann. Die Anzeigeeinheit 10 umfasst die Lichtquelle 12 und die Lichtleitplatte 11. Das von der Lichtquelle 12 in die Lichtleitplatte 11 eintretende Licht wird von der Lichtleitplatte 11 so gelenkt, dass es aus der Emissionsfläche 11a austritt und ein Bild in einem Raum erzeugt. Dementsprechend kann der Benutzer erkennen, wo die Eingabevorrichtung 1 Eingabehandlungen annimmt, indem das in einem Raum gebildete Eingabeortsbild dargestellt wird, und entsprechend eine Eingabehandlung vornehmen.
Zweite Ausführungsform
Eine Eingabevorrichtung 2 (Gesteneingabevorrichtung), die eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet, wird im Folgenden ausführlich beschrieben. Der Einfachheit halber werden die zuvor in einer Ausführungsform beschriebenen Komponenten, die eine identische Funktion haben, mit den gleichen Referenzziffern versehen und Erklärungen dafür weggelassen.
5 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptkomponenten einer Eingabevorrichtung 2 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; wie in 5 dargestellt, unterscheidet sich die Eingabevorrichtung 2 wie folgt von dem Eingabevorrichtung 1:

- das Vorhandensein einer zweiten Anzeigeeinheit 40 (namentlich einer Bewertungsergebnisdarstellungseinheit); und
- das Vorhandensein einer Steuerung 30A anstelle der Steuerung 30. Die zweite Anzeigeeinheit 40 umfasst eine Lichtquelle 42 (d.h. eine zweite Lichtquelle) und eine Lichtleitplatte 41 (d.h. eine zweite Lichtleitplatte), die das von der Lichtquelle 42 eintretende Licht lenkt und bewirkt, dass das Licht davon austritt und ein Bild in einem Raum bildet. Eine Steuerung 30A umfasst die funktionalen Komponenten der Steuerung 30 sowie eine zweite Anzeigesteuerung 33.

Die zweite Anzeigeeinheit 40 stellt die Bewertungsergebnisse der Bestimmungseinheit 32 dar. Das heißt, die zweite Anzeigeeinheit 40 bildet in einem Raum ein Eingabebewertungsbild, wobei das Eingabebewertungsbild die Bewertungsergebnisse aus der Bestimmungseinheit 32 darstellt. Wenn die Bestimmungseinheit 32 feststellt, dass die von der Bewegungserfassungseinheit 20 erfasste Benutzerbewegung eine Eingabehandlung ist, so bildet die zweite Anzeigeeinheit 40 ein dem Bewertungsergebnis entsprechendes Bild. Da die zweite Anzeigeeinheit 40 und die Anzeigeeinheit 10 identisch ausgelegt sind, entfallen hier weitere Detailbeschreibungen der zweiten Anzeigeeinheit 40.
Die zweite Anzeigesteuerung 33 steuert die Darstellung eines Eingabebewertungsbildes auf der zweiten Anzeigeeinheit 40 auf Basis eines Bewertungsergebnisses der Bestimmungseinheit 32. Beispielsweise kann die zweite Anzeigeeinheit 40 aufgrund eines Bewertungsergebnisses aus der Bestimmungseinheit 32 selektiv eine Mehrzahl von Bildtypen bilden; in diesem Fall steuert die zweite Anzeigeeinheit 33 das Bilden des entsprechenden Bildtyps. Mit anderen Worten, die zweite Anzeigeeinheit 40 kann eine dem Bewertungsergebnis entsprechende Lichtquelle aktivieren, um entsprechend dem Bewertungsergebnis ein anderes Bild zu bilden, wenn die Bestimmungseinheit 32 feststellt, dass die von der Bewegungserfassungseinheit 20 erfasste Benutzerbewegung eine Eingabehandlung ist. D.h. die zweite Anzeigeeinheit 40 kann eine Lichtquelle aktivieren, um ein dem Bewertungsergebnis entsprechendes Bild darzustellen, wenn die Benutzerbewegung einer Eingabehandlung entspricht.
Der Anzeigesteuerung 31 steuert auch die Darstellung eines Eingabebewertungsbildes auf der Anzeigeeinheit 10 auf Basis eines Bewertungsergebnisses aus der Bestimmungseinheit 32. Beispielsweise kann der Anzeigesteuerung 31 die Lichtquelle 12 so steuern, dass sie ein helleres Licht abgibt, wenn die Bestimmungseinheit 32 feststellt, dass die von der Bewegungserfassungseinheit 20 erfasste Benutzerbewegung eine Eingabehandlung ist.
6 ist eine perspektivische Darstellung der oben genannten Eingabevorrichtung 2 im Gebrauch; in dem in 6 dargestellten Beispiel erzeugen die Lichtleitplatte 11 und die Lichtquelle 12 ein zweidimensionales Bild eines Rechtecks, d.h. ein Eingabeortsbild P1 in einem Raum. Der Benutzer kann der Eingabevorrichtung 1 Eingaben zuführen, indem er am Ort des Eingabeortsbildes P1 eine vorgegebene Eingabehandlung durchführt; insbesondere kann der Benutzer Eingaben so vornehmen, als ob er das Eingabeortsbild P1 mit der Hand H berührte. Die Lichtleitplatte 41 und die Lichtquelle 42 bewirken, dass ein Eingabebewertungsbild P2 in einem Raum dargestellt wird, wobei das Eingabebewertungsbild P2 das Bewertungsergebnis für die vom Benutzer durchgeführte Eingabehandlung darstellt.
Man beachte, dass in dem in 6 dargestellten Beispiel die Lichtleitplatte 41 in der zweiten Anzeigeeinheit 40 stärker gegen die positive X-Achsenrichtung hin gestapelt ist als die Lichtleitplatte 11 in der Anzeigeeinheit 10. Die Lichtleitplatte 11 kann jedoch weiter gegen die positive X-Achsrichtung gestapelt sein als die Lichtleitplatte 41 in der Eingabevorrichtung 2. Außerdem muss die Lichtleitplatte 41 nicht unbedingt auf der Lichtleitplatte 11 gestapelt werden. Vorzugsweise werden jedoch die Lichtleitplatte 41 und die Lichtleitplatte 11 gestapelt, um die Größe der Eingabevorrichtung 2 zu reduzieren.
7A ist ein Beispiel für ein dreidimensionales Bild, wenn das Bewertungsergebnis einer Bestimmungseinheit als dreidimensionales Bild dargestellt wird; 7A zeigt zwei Arten von dreidimensionalen Bildern. Zur Darstellung eines dreidimensionalen Bildes kann z.B. die zweite Anzeigeeinheit 40 mit der Anzahl der Lichtleitplatten 41 bzw. Lichtquellen 42 entsprechend der Art der darzustellenden Bilder zur Erzeugung des auf die Lichtleitplatten einfallenden Lichts versehen werden. Die zweite Anzeigeeinheit 40 muss jedoch nicht die Anzahl der Lichtleitplatten 41 aufweisen, die den darzustellenden Bildtypen entspricht.
7B ist ein Beispiel für eine zweite Anzeigeeinheit 40, die geeignet ist, zwei Arten von dreidimensionalen Bildern über eine einzige Lichtleitplatte 41 darzustellen. Die in 7B dargestellte zweite Anzeigeeinheit 40 umfasst eine einzige Lichtleitplatte 41 und eine Lichtquelle 42a und eine Lichtquelle 42b. Das von der Lichtquelle 42a emittierte Licht wird durch nur einen Bereich A1 geleitet, der einen Abschnitt der Lichtleitplatte 41 bildet. Das von der Lichtquelle 42b emittierte Licht wird durch nur einen Bereich A2 geleitet, der einen Abschnitt der Lichtleitplatte 41 bildet. Die Regionen A1 und A2 umfassen (nicht dargestellte) Lichtwegänderungsabschnitte, die voneinander getrennte dreidimensionale Bilder darstellen. Mit anderen Worten, die Lichtquellen 42a und 42b entsprechen voneinander unterschiedenen dreidimensionalen Bildern. Das Umschalten zwischen den Lichtquellen 42a und 42b in der zweiten Anzeigeeinheit 40 ermöglicht daher die Darstellung zweier voneinander unterschiedener dreidimensionaler Bilder. Man beachte, dass die zweite Anzeigeeinheit 40 mit drei oder mehr Lichtquellen versehen sein kann, wobei das von diesen einfallende Licht über verschiedene Bereiche der Lichtleitplatte geleitet wird, wodurch die zweite Anzeigeeinheit 40 drei oder mehr Arten von dreidimensionalen Bildern darstellen kann.
8A zeigt eine Beispielkonfiguration der zweiten Anzeigeeinheit 40, wenn ein Bewertungsergebnis aus der Bestimmungseinheit 32 als zweidimensionales Bild dargestellt wird. Bei der Darstellung eines zweidimensionalen Bildes kann eine Mehrzahl von Bildern unter Verwendung einer einzigen Lichtleitplatte dargestellt werden. In diesem Fall umfasst die zweite Anzeigeeinheit 40 eine Mehrzahl von Lichtquellen 42 und die Lichtleitplatte 41, die das von der Mehrzahl von Lichtquellen 42 einfallende Licht lenkt und bewirkt, dass das Licht daraus austritt und Bilder in einem Raum bildet. Die Bewegungserfassungseinheit 20 kann Eingabehandlungen erfassen, und in diesem Fall aktiviert die zweite Anzeigeeinheit 40 die der oben genannten Eingabehandlung entsprechende Lichtquelle 42, um ein anderes Bild in einem Raum entsprechend der Eingabehandlung zu bilden. Die in 8A dargestellte zweite Anzeigeeinheit 40 ist mit einer Lichtleitplatte 41 ausgestattet, die geeignet ist, acht Arten von zweidimensionalen Bildern und Lichtquellen 42a - 42h (zweite Lichtquellen) entsprechend jedem der zweidimensionalen Bilder darzustellen.
Die Lichtquellen 42a - 42h sind so beschaffen, dass das Licht daraus aus verschiedenen Richtungen oder an verschiedenen Orten auf die Lichtleitplatte 41 auftrifft. In dem in 8A dargestellten Beispiel trifft Licht von jedem Paar (i) bis (iv) von Lichtquellen (d.h. (i) Lichtquellen 42a und 42b; (ii) Lichtquellen 42c und 42d; (iii) Lichtquellen 42c und 42f; und (iv) Lichtquellen 42g und 42h) aus verschiedenen Richtungen in die Lichtleitplatte 41 auf. Das Licht von den Lichtquellen 42a, 42b trifft auf die Lichtleitplatte 41 aus derselben Richtung auf, und die Lichtquellen 42a, 42b sind voneinander isoliert. In dem in 8A dargestellten Beispiel liefern die Lichtquellen in jedem der oben genannten Paare Licht, das aus der gleichen Richtung auf die Lichtleitplatte 41 auftrifft, wobei die Lichtquellen voneinander isoliert sind.
8B ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration der Lichtwegänderungsabschnitte 16 zeigt. Die Lichtwegänderungsabschnitte 16 auf der Lichtleitplatte 41 bewirken, dass je nach Richtung und Ort des Lichteinfalls auf die Lichtleitplatte unterschiedliche Eingabebewertungsbilder dargestellt werden. Die Lichtwegänderungsabschnitte 16 umfassen eine Reflexionsfläche 16a, die das darauf einfallende Licht reflektiert (total reflektiert), und eine vertikale Fläche 16b, die das einfallende Licht durchlässt. Das auf die Reflexionsfläche 60a einfallende Licht L1 wird vollständig reflektiert und erzeugt das auf der zweiten Anzeigeeinheit 40 dargestellte zweidimensionale Bild. Im Gegensatz dazu durchläuft das auf die vertikale Fläche 16b einfallende Licht L2 den Lichtwegänderungsabschnitt 16 oder wird entgegen der Richtung reflektiert, in der das von der Reflexionsfläche 16a reflektierte Licht das zweidimensionale Bild erzeugt. Der zweite Anzeigesteuerung 33 aktiviert die Lichtquellen 42a - 42h entsprechend der Einfallsrichtung und des Einfallortes, die ein dem Bewertungsergebnis der Bestimmungseinheit 32 entsprechendes Eingabebewertungsbild darstellen und bewirkt damit die Darstellung des relevanten Eingabebewertungsbildes.
Wie oben beschrieben, zeigt die zweite Anzeigeeinheit 40 in der Eingabevorrichtung 2 ein Eingabebewertungsbild, das das Bewertungsergebnis von der Bestimmungseinheit 32 darstellt. Dementsprechend kann ein Benutzer das Eingabebewertungsbild heranziehen, um zu überprüfen, ob die Eingabehandlung als die gewünschte Eingabe bewertet wurde oder nicht.
Die Lichtquellen 42a - 42h und die Lichtleitplatte 41 können auch für die zweite Anzeigeeinheit 40 bereitgestellt werden. Daher kann das Bewertungsergebnis von der Bestimmungseinheit 32 über ein von der zweiten Anzeigeeinheit 40 in einem Raum gebildetes Eingabebewertungsbild dargestellt werden.
Man beachte, dass das Bewertungsergebnis von der Bestimmungseinheit 32 nicht als ein in einem Raum erzeugtes Bild dargestellt werden muss; das Bewertungsergebnis kann beispielsweise auf einer Anzeigevorrichtung wie einer Flüssigkristallanzeige oder ähnlich dargestellt werden.
Modifikationsbeispiel
Die zweite Anzeigevorrichtung 40 kann ein Bild anzeigen, das mit dem auf der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Eingabeortsbild identisch ist, wobei das Bild größer ist als das auf der Anzeigevorrichtung 10 dargestellte Bild. In diesem Fall kann in der Eingabevorrichtung 2 die Eingabehandlung zur Änderung der Anzeigegröße des Eingabeortsbildes vorab eingestellt werden. Wenn die Bewegungserfassungseinheit 20 die vorgenannte Eingabehandlung erfasst, beendet die Eingabevorrichtung 2 die Darstellung des Eingabeortsbildes auf der Anzeigeeinheit 10 und beginnt mit der Darstellung des Eingabeortsbildes auf der zweiten Anzeigeeinheit 40.
Dritte Ausführungsform
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben. In der beschriebenen Ausführung ist eine Eingabevorrichtung 3 (d.h. eine Gesteneingabevorrichtung) in einem Fahrzeug eingebaut. Die Eingabevorrichtung 3 ist identisch mit der Eingabevorrichtung 1 ausgelegt. Die Eingabevorrichtung 3 kann identisch mit der Eingabevorrichtung 2 ausgelegt sein.
9 ist eine perspektivische Darstellung der verwendeten Eingabevorrichtung 3 entsprechend dieser Ausführungsform. Wie in 9 dargestellt, befinden sich die Anzeigeeinheit 10 und die Bewegungserfassungseinheit 20 der Eingabevorrichtung 3 in einer Mittelkonsole des Fahrzeugs. Das Eingabeortsbild P1 wird ebenfalls in der Nähe der Mittelkonsole angezeigt. Die Eingabevorrichtung 3 ist identisch mit der Eingabevorrichtung 2 ausgelegt, d.h. die Eingabevorrichtung 3 kann die zweite Anzeigeeinheit 40 umfassen. In diesem Fall befindet sich die zweite Anzeigevorrichtung 40 ebenfalls in der Fahrzeugmittelkonsole. Die Bestimmungseinheit 32 in der Eingabevorrichtung 3 kann als Funktion in einer Steuervorrichtung im Fahrzeug implementiert werden. Eine so ausgelegte Eingabevorrichtung 3 kann es einem Benutzer ermöglichen, Eingaben in das Fahrzeug vorzunehmen.
Vierte Ausführungsform
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Ohne auf das oben beschriebene Fahrzeug beschränkt zu sein, kann die Eingabevorrichtung 1 in verschiedenen Arten von elektronischen Geräten angewendet werden, die Eingaben eines Benutzers annehmen. Zusätzlich kann die Eingabevorrichtung 2 anstelle der Eingabevorrichtung 1 in verschiedenen Geräten angewendet werden.
10A zeigt ein Beispiel für die in einem Aufzug 200 installierte Eingabevorrichtung 1. Die Anzeigevorrichtung 10 und die Bewegungserfassungseinheit 20 der Eingabevorrichtung 1 sind z.B. in der Nähe der Tür 210 des Aufzugs 200 vorgesehen. Ein Benutzer kann in dem von der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Eingabeortsbild P1 eine Eingabehandlung durchführen, um beispielsweise eine Handlung wie das Öffnen oder Schließen der Tür 210 auszuführen.
10B zeigt ein Beispiel für die in einem Kühlschrank 300 installierte Eingabevorrichtung 1. Der Kühlschrank 300 umfasst eine Tür 310 zum Gefrierfach und eine Tür 320 zum Kühlfach. Die Anzeigevorrichtung 10 und die Bewegungserfassungseinheit 20 der Eingabevorrichtung 1 befinden sich in der Nähe der Türgriffe jeder Tür 310 und 320. Der Benutzer kann in dem von der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Eingabeortsbild P1 eine Eingabehandlung durchführen, um beispielsweise die Temperatur der Gefrier- und der Kühleinheit, den Betriebsmodus oder ähnliches zu manipulieren.
10C zeigt ein Beispiel der Eingabevorrichtung 1 in einem Spielautomaten 400. Die Anzeigevorrichtung 10 und die Bewegungserfassungseinheit 20 der Eingabevorrichtung 1 sind in der Nähe der Mitte der dem Benutzer zugewandten Oberfläche angeordnet. Der Benutzer kann in dem von der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Eingabeortsbild P1 eine Eingabehandlung durchführen, um einen auf dem Spielautomaten 400 dargestellten Effekt zu manipulieren (z.B. eine Gesteneingabe gemäß einer Meldung auf einem Flüssigkristall-Display im Spielautomaten 400, oder die Rolle manipulieren, während Slot-Effekte dargestellt werden) oder die Geschwindigkeit oder Richtung zum Starten eines Flipperballes manipulieren.
Die Eingabevorrichtung 1 kann z.B. auch in einen Fernseher oder ein Audiogerät eingebaut werden. In diesem Fall kann der Benutzer in dem von der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Eingabeortsbild P1 eine Eingabehandlung durchführen, um beispielsweise den Kanal zu wechseln oder die Lautstärke zu ändern.
Die Eingabevorrichtung 1 kann auch in einem Fotorahmen installiert werden. In diesem Fall kann der Benutzer in dem von der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Bild P1 eine Eingabehandlung durchführen, um z.B. das anzuzeigende Bild zu ändern.
Die Eingabevorrichtung 1 kann auch in eine Digitalkamera installiert werden. In diesem Fall kann der Benutzer eine Eingabehandlung in dem von der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Eingabeortsbild P1 durchführen, um beispielsweise den Bildaufnahmebereich zu vergrößern oder zu verkleinern und ein Bild aufzunehmen.
Außerdem kann die Eingabevorrichtung 1 in einem Klimagerät (Klimaanlage) installiert werden. In diesem Fall kann der Benutzer in dem von der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Eingabeortsbild P1 eine Eingabehandlung durchführen, um beispielsweise (1) die Lufttemperatur einzustellen oder (2) die Betriebsart auf Kühlen oder Heizen umzustellen.
Die Eingabevorrichtung 1 kann auch auf einem Tablett installiert werden. In diesem Fall kann der Benutzer in dem von der Anzeigeeinheit 10 dargestellten Eingabeortsbild P1 eine Eingabehandlung vornehmen, um jede gewünschte Operation auszuführen, die vorab mit der oben genannten Eingabehandlung verknüpft wurde. Mit anderen Worten, die Eingabevorrichtung 1 kann auch als Allzweck-Eingabevorrichtung dienen.
Man beachte, dass jede dieser Vorrichtungen auch eine separate Anzeigevorrichtung wie eine Flüssigkristallanzeige oder ähnliches umfassen kann. In diesem Fall kann die Anzeigeeinheit 10 in der Eingabevorrichtung 1 der Flüssigkristallanzeige überlagert und so gesteuert werden, dass sie den auf der Flüssigkristallanzeige angezeigten Inhalt vergrößert und ein Bild in diesem Raum bildet.
Fünfte Ausführungsform
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben.
Die Eingabevorrichtungen 1 - 3 enthalten in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen die in 2 dargestellte Anzeigeeinheit 10. Die Eingabevorrichtungen 1 - 3 können jedoch statt der Anzeigeeinheit 10 oder der zweiten Anzeigeeinheit 40 die nachstehend beschriebene Anzeigeeinheit 10A, 10B oder 10C enthalten.
Anzeigeeinheit 10A
11A ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration der Anzeigeeinheit 10A (d.h. einer Bildprojektionseinheit) darstellt. Wie in 11A dargestellt, umfasst die Anzeigeeinheit 10A eine Lichtquelle 12 und eine Lichtleitplatte 15 (eine erste Lichtleitplatte). 11B ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration der Lichtleitplatte 15 in der Anzeigeeinheit 10A zeigt.
Die Lichtleitplatte 15 leitet das von der Lichtquelle 12 eintretende Licht (das einfallende Licht). Die Lichtleitplatte 15 ist aus einem transparenten Kunstharzmaterial mit einem relativ hohen Brechungsindex hergestellt. Die Lichtleitplatte 15 kann beispielsweise unter Verwendung eines Polycarbonatharzes, eines Polymethylmethacrylatharzes, Glas oder ähnlichem hergestellt werden. In dieser Ausführungsform wird die Lichtleitplatte 15 aus einem Polymethylmethacrylatharz hergestellt. Die Lichtleitplatte 15 umfasst eine Emissionsfläche 15a (d.h. eine lichtabstrahlende Fläche), einer Rückfläche 15b und einer Einfallsfläche 15c, wie in 11A dargestellt.
Die Emissionsfläche 15a gibt Licht ab, das von der Lichtleitplatte 15 geleitet und durch einen Lichtwegänderungsabschnitt 16 modifiziert wird, der mit den in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Lichtwegänderungsabschnitten identisch ist. Die Emissionsfläche 15a ist als Frontseite der Lichtleitplatte 15 ausgebildet. Die Rückfläche 15b und die Emissionsfläche 15a sind zueinander parallel, und der später beschriebene Lichtwegänderungsabschnitt 16 ist darauf angeordnet. Das von der Lichtquelle 12 abgegebene Licht trifft auf der Lichtleitplatte 15 auf der Einfallsfläche 15c auf.
Das von der Lichtquelle 12 emittierte und von der Einfallsfläche 15c in die Lichtleitplatte 15 einfallende Licht wird zwischen der Emissionsfläche 15a und der Rückfläche 15b vollständig reflektiert und durch die Lichtleitplatte 15 geführt.
Wie in 11A dargestellt, ist auf der Rückfläche 15b innerhalb der Lichtleitplatte 15 ein Lichtwegänderungsabschnitt 16 ausgebildet; der Lichtwegänderungsabschnitt 16 ändert den Lichtweg des durch die Lichtleitplatte 15 geführten Lichts und bewirkt, dass das Licht aus der Emissionsfläche 15a austritt. Auf der Rückfläche 15b der Lichtleitplatte 15 sind eine Mehrzahl von Lichtwegänderungsabschnitte 16 vorgesehen.
Die Lichtwegänderungsabschnitte 16 sind in einer Richtung parallel zur Einfallsfläche 15c vorgesehen. Die Lichtwegänderungsabschnitte 16 sind Tetraeder mit Reflexionsflächen 16a, die das in die Lichtleitplatte eintretende Licht reflektieren (total reflektieren). So können die Lichtwegänderungsabschnitte 16 in der Rückfläche 15b der Lichtleitplatte 15 ausgebildete Vertiefungen sein. Man beachte, dass die Lichtwegänderungsabschnitte 16 nicht auf Tetraeder beschränkt sind. Wie in 11B dargestellt, kann die Mehrzahl der Lichtwegänderungsabschnitte 16 aus einer Mehrzahl von Gruppen von Lichtwegänderungsabschnitten 17a, 17b, 17c zusammengesetzt sein, die auf der Rückfläche 15b der Lichtleitplatte 15 gebildet sind.
Die Mehrzahl von Lichtwegänderungsabschnitten 16 in jeder Gruppe von Lichtwegänderungsabschnitten 17a, 17b, 17c sind auf der Rückfläche 15b der Lichtleitplatte 15 so angeordnet, dass sich die Winkel der Reflexionsflächen 16a in Bezug auf die Richtung, aus der das Licht einfällt, voneinander unterscheiden. So ändert jede Gruppe von Lichtwegänderungsabschnitten 17a, 17b, 17c den Lichtweg des einfallenden Lichts und bewirkt, dass das Licht in verschiedene Richtungen aus der Emissionsfläche 15a austritt.
Als nächstes wird die Methode, wie die Anzeigeeinheit 10A das stereoskopische Bild I bildet, mit Bezug auf 12 beschrieben. In diesem Fall ist die Ebene senkrecht zur Emissionsfläche 15a der Lichtleitplatte 15 die stereoskopische Bilderzeugungsebene P, und das durch die Lichtwegänderungsabschnitte 16 modifizierte Licht bildet ein stereoskopisches Bild I als planares Bild in der stereoskopischen Bilderzeugungsebene P.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie die Anzeigeeinheit 10A das stereoskopische Bild I erzeugt. Man beachte, dass im beschriebenen Fall das stereoskopische Bild I, das in der stereoskopischen Bilderzeugungsebene P erzeugt wird, ein Kreis mit einer schrägen Linie durch diesen hindurch ist.
Wie in 12 dargestellt, können die Lichtwegänderungsabschnitte 16 aus einer Gruppe von Lichtwegänderungsabschnitten 17a den Lichtweg in der Anzeigeeinheit 10A so verändern, dass sich das modifizierte Licht mit den Linien La1 und La2 in der stereoskopischen Bilderzeugungsebene P schneidet. Dabei wird in der stereoskopischen Bilderzeugungsebene P ein Linienbild LI, das ein Teil des stereoskopischen Bildes I ist, erzeugt. Das Linienbild LI ist parallel zur Ebene YZ. So erzeugt Licht aus einer Mehrzahl von Lichtwegänderungsabschnitten 16, die zur Gruppe der Lichtwegänderungsabschnitte 17a gehören, ein Linienbild LI aus der Linie La1 und der Linie La2. Licht, das ein Bild der Linie La1 und der Linie La2 erzeugt, benötigt nur Lichtwegänderungsabschnitte 16 in der Gruppe der Lichtwegänderungsabschnitte 17a.
Ebenso schneidet sich Licht, dessen Lichtweg sich aufgrund der Lichtwegänderungsabschnitte 16 in einer Gruppe von Lichtwegänderungsabschnitten 17b ändert, mit den Linien Lb1, Lb2 und Lb3 in der stereoskopischen Bilderzeugungsebene P. Dabei wird in der stereoskopischen Bilderzeugungsebene P ein Linienbild LI erzeugt, das ein Teil des stereoskopischen Bildes I ist.
Licht, dessen Lichtweg sich aufgrund der Lichtwegänderungsabschnitte 16 in einer Gruppe von Lichtwegänderungsabschnitten 17c ändert, schneidet sich mit den Linien Lc1 und Lc2. Dabei wird in der stereoskopischen Bilderzeugungsebene P ein Linienbild LI erzeugt, das ein Teil des stereoskopischen Bildes I ist.
Die Gruppen der Lichtwegänderungsabschnitte 17a, 17b, 17c.... bilden Linienbilder LI an unterschiedlichen Positionen entlang der X-Achse. Die Verringerung des Abstandes zwischen den Gruppen der Lichtwegänderungsabschnitte 17a, 17b, 17c.... in der Anzeigeeinheit 10A verringert den Abstand zwischen den Linienbildern LI, die von den Gruppen der Lichtwegänderungsabschnitte 17a, 17b, 17c.... entlang der X-Achse erzeugt werden. Infolgedessen ändern die Lichtwegänderungsabschnitte 16 in den Gruppen der Lichtwegänderungsabschnitte 17a, 17b, 17c.... in der Anzeigeeinheit 10A den Lichtweg des Lichts, wodurch eine Gruppierung der durch dieses Licht erzeugten Mehrzahl von Linienbildern LI ein stereoskopisches Bild I als planares Bild in der stereoskopischen Bilderzeugungsebene P bildet.
Man beachte, dass die stereoskopische Bilderzeugungsebene P senkrecht zur X-Achse, senkrecht zur Y-Achse oder senkrecht zur Z-Achse sein kann. Außerdem kann die stereoskopische Bilderzeugungsebene P nicht vertikal zur X-Achse, Y-Achse oder Z-Achse sein. Des Weiteren kann die stereoskopische Bilderzeugungsebene P anstelle einer flachen Ebene auch gekrümmt sein. Mit anderen Worten, die Anzeigeeinheit 10A kann mittels der Lichtwegänderungsabschnitte 16 ein stereoskopisches Bild I in jeder beliebigen Ebene im Raum (flach oder gekrümmt) erzeugen. Ein dreidimensionales Bild kann somit durch eine Kombination einer Mehrzahl planarer Bilder entstehen.
Anzeigeeinheit 10B
13A ist eine perspektivische Ansicht einer Anzeigeeinheit 10B (einer Bildprojektionseinheit); 13B ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration der Anzeigeeinheit 10B darstellt.
Wie in 13A und 13B dargestellt, umfasst die Anzeigeeinheit 10B eine Bildanzeigevorrichtung 81 (erste Lichtquelle); eine Bilderzeugungslinse 82, eine Kollimatorlinse 83, eine Lichtleitplatte 84 (erste Lichtleitplatte) und eine Maske 85. Die Bildanzeigevorrichtung 81, die Bilderzeugungslinse 82, die Kollimatorlinse 83 und die Lichtleitplatte 84 sind in dieser Reihenfolge entlang der Y-Achsenrichtung angeordnet. Zusätzlich sind die Lichtleitplatte 84 und die Maske 85 in dieser Reihenfolge entlang der X-Achsenrichtung angeordnet.
Die Bildanzeigevorrichtung 81 stellt ein zweidimensionales Bild dar, das über die Anzeigeeinheit 10B im Anzeigebereich entsprechend einem von einem (nicht dargestellten) Steuergerät empfangenen Bildsignal in einen Raum projiziert wird. Die Bildanzeigevorrichtung 81 ist beispielsweise eine typische Flüssigkristallanzeige, die dazu geeignet ist, Bildlicht durch Anzeige eines Bildes in einem Anzeigebereich auszugeben. Im dargestellten Beispiel sind der Anzeigebereich der Bildanzeigevorrichtung 81 und die dem Anzeigebereich zugewandte Einfallsfläche 84a in der Lichtleitplatte 84 parallel zur XZ-Ebene angeordnet. Die Rückfläche 84b und die Emissionsfläche 84c (eine Lichtemissionsfläche) in der Lichtleitplatte 84 sind parallel zur YZ-Ebene angeordnet. Die Emissionsfläche 84b, die Licht auf die Maske 85 emittiert, ist der Rückseite 84c zugewandt, auf der Prismen 141 (später beschrieben) vorgesehen sind. Zusätzlich ist die Oberfläche, auf der die Schlitze 151 in der Maske 85 (später beschrieben) vorgesehen sind, parallel zur YZ-Ebene. Man beachte, dass der Anzeigebereich in der Bildanzeigevorrichtung 81 und die Einfallsfläche 84a in der Lichtleitplatte 84 einander zugewandt sein können oder der Anzeigebereich in der Bildanzeigevorrichtung 81 relativ zur Einfallsfläche 84a geneigt sein kann.
Die Bilderzeugungslinse 82 ist zwischen der Bildanzeigevorrichtung 81 und der Einfallsfläche 84a angeordnet. Das Bildlicht verlässt die Bildanzeigevorrichtung 81 und tritt in die Bilderzeugungslinse 82 ein, und die Bilderzeugungslinse 82 fokussiert das Bildlicht in der XZ-Ebene; das Bildlicht verlässt die Bilderzeugungslinse 82 und tritt in die Kollimatorlinse 83 ein. Man beachte, dass die XY-Ebene parallel zur Länge der Einfallsfläche 84a verläuft. Die Bilderzeugungslinse 82 kann von jedem Typ sein, solange sie geeignet ist, das Bildlicht zu fokussieren. Die Bilderzeugungslinse 82 kann eine massive Linse, eine Fresnel-Linse, eine Beugungslinse oder ähnliches sein. Die Bilderzeugungslinse 82 kann auch eine Kombination aus einer Mehrzahl von Linsen sein, die entlang der Y-Achse angeordnet sind.
Die Kollimatorlinse 83 ist zwischen der Bildanzeigevorrichtung 81 und der Einfallsfläche 84a angeordnet. Die Kollimatorlinse 83 kollimiert das von der Bilderzeugungslinse 82 fokussierte Bildlicht auf die XY-Ebene; die XY-Ebene steht orthogonal zur Länge der Einfallsfläche 84a. Das aus der Kollimatorlinse 83 austretende kollimierte Licht tritt in die Einfallsfläche 84a der Lichtleitplatte 84 ein. Ähnlich wie die Bilderzeugungslinse 82 kann die Kollimatorlinse 83 eine massive Linse oder eine Fresnel-Linse sein. Die Bilderzeugungslinse 82 und die Kollimatorlinse 83 können in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sein. Zusätzlich können die Funktionen der Bilderzeugungslinse 82 und der Kollimatorlinse 83 durch eine einzige Linse oder durch eine Kombination einer Mehrzahl von Linsen erreicht werden. Mit anderen Worten, die Kombination aus der Bilderzeugungslinse 82 und der Kollimatorlinse 83 kann beliebig ausgelegt werden, solange das Bildlicht, das aus dem Anzeigebereich der Bildanzeigevorrichtung 81 ausgegeben wird, in der XZ-Ebene konvergiert, und in der XY-Ebene kollimiert werden.
Die Lichtleitplatte 84 ist ein transparentes Kunstharz; durch die Kollimatorlinse 83 kollimiertes Bildlicht tritt an der Einfallsfläche 84a in die Lichtleitplatte 84 ein und verlässt die Lichtleitplatte 84 von der Emissionsfläche 84. Im dargestellten Beispiel ist die Lichtleitplatte 84 eine flache rechteckige Tafel, deren Oberfläche der Kollimatorlinse 83 zugewandt und parallel zur XZ-Ebene als Einfallsfläche 84a angeordnet ist. Die Rückfläche wird als die zur YZ-Ebene parallele Fläche genommen und in negativer X-Achsrichtung angeordnet, während die Emissionsfläche 84c als die zur YZ-Ebene parallele und der Rückfläche 84b zugewandte Fläche genommen wird. In der Lichtleitplatte 84 ist eine Mehrzahl von Prismen 141 (emittierende Strukturen, Lichtwegänderungsabschnitte) vorgesehen.
Die Mehrzahl der Prismen 141 reflektiert das von der einfallenden Fläche 84a in die Lichtleitplatte eintretende Bildlicht. Die Prismen 141 sind auf der Rückseite 84b der Lichtleitplatte 84 vorgesehen, von der sie gegen die Emissionsfläche 84c vorragen. Wenn sich beispielsweise das Bildlicht entlang der Y-Achsenrichtung ausbreitet, können die Mehrzahl von Prismen 141 im Wesentlichen dreieckige Nuten mit einer vorgegebenen Breite in Y-Achsenrichtung (z.B. 10 µm) und in einem vorgegebenen Abstand entlang der Y-Achsenrichtung (z.B. 1 mm) angeordnet sein. Die Prismen 141 umfassen eine reflektierende Fläche 141a, die die optische Oberfläche näher an der Einfallsfläche 84a relativ zu der Richtung ist, in der sich das Bildlicht bewegt (die positive Y-Achsenrichtung). Im dargestellten Beispiel ist die Mehrzahl der Prismen 141 parallel zur Z-Achse auf der Rückfläche 84b vorgesehen. So sind die Reflexionsflächen 141a in der Mehrzahl der Prismen 141 parallel zur Z-Achse und orthogonal zur Y-Achse vorgesehen; die Reflexionsflächen 141a reflektieren das von der Einfallsfläche 84a eintretende und sich entlang der Y-Achsenrichtung ausbreitende Bildlicht. Jedes der Mehrzahl von Prismen 141 bewirkt, dass das von unterschiedlichen Positionen im Anzeigebereich der Bildanzeigevorrichtung 81 entlang der Richtung orthogonal zur Länge der Einfallsfläche 84a (d.h. die Y-Achse) emittierte Bildlicht aus der Emissionsfläche 84c austritt. Das heißt, die Prismen 141 lassen das Bildlicht von einer Fläche der Lichtleitplatte 84 in Richtung eines vorgegebenen Blickpunktes 100 austreten. Details zu den Reflexionsflächen 141a werden weiter unten beschrieben.
Die Maske 85 ist aus einem Material zusammengesetzt, das für sichtbares Licht undurchsichtig ist und eine Mehrzahl von Schlitzen 151 aufweist. Die Maske 85 lässt nur das von der Emissionsfläche 84c der Lichtleitplatte 84 emittierte und gegen den Bilderzeugungspunkt 101 in einer Ebene 102 orientierte Licht durch die Mehrzahl der Schlitze 151 hindurchtreten.
Die Mehrzahl der Schlitze 151 lässt nur das von der Emissionsfläche 84c der Lichtleitplatte 84 emittierte und gegen den Bilderzeugungspunkt 101 in einer Ebene 102 orientierte Licht hindurchtreten. Im dargestellten Beispiel ist die Mehrzahl der Schlitze 151 parallel zur Z-Achse vorgesehen. Einzelne Schlitze 151 können auch einem beliebigen Prisma 141 in der Mehrzahl der Prismen 141 entsprechen.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration bildet und projiziert eine Anzeigeeinheit 10B das von der Bildanzeigevorrichtung 81 dargestellte Bild auf eine imaginäre Ebene 102 außerhalb der Anzeigeeinheit 10B. Insbesondere durchläuft das aus dem Anzeigebereich in der Bildanzeigevorrichtung 81 emittierte Bildlicht die Bilderzeugungslinse 82 und die Kollimatorlinse 83, wonach das Bildlicht in die Einfallsfläche 84a eintritt, die eine Endfläche der Lichtleitplatte 84 ist. Anschließend breitet sich das auf die Lichtleitplatte 84 einfallende Bildlicht durch diese hindurch aus und gelangt zu den auf der Rückfläche 84b der Lichtleitplatte 84 vorgesehenen Prismen 141. Die Reflexionsflächen 141a reflektieren das an den Prismen 141 ankommende Bildlicht gegen die positive X-Achsrichtung und bewirken dadurch, dass das Bildlicht aus der Lichtleitplatte 84 von der parallel zur YZ-Ebene angeordneten Emissionsfläche 84c austritt. Das von der Emissionsfläche 84c emittierte und durch die Schlitze 151 der Maske 85 hindurchtretende Bildlicht erzeugt ein Bild des Bilderzeugungspunkts 101 in der Ebene 102. Mit anderen Worten, das von Punkten im Anzeigebereich der Bildanzeigevorrichtung 81 ausgehende Bildlicht konvergiert in der XZ-Ebene, kollimiert in der XY-Ebene und wird danach auf einen Bilderzeugungspunkt 101 in einer Ebene 102 projiziert. Die Anzeigeeinheit 10B verarbeitet alle Punkte im Anzeigebereich auf die oben beschriebene Weise, um dadurch eine Bildausgabe im Anzeigebereich der Bildanzeigevorrichtung 81 auf die Ebene 102 zu projizieren. Wenn ein Benutzer diese imaginäre Ebene 102 von einem Standpunkt 100 aus betrachtet, nimmt er das Bild wahr, das in die Luft projiziert wird. Man beachte, dass die Ebene 102, auf der das projizierte Bild entsteht, eine virtuelle Ebene ist; zur Verbesserung der Sichtbarkeit kann jedoch in der Ebene 102 ein Bildschirm angeordnet werden.
Anzeigeeinheit 10C
13B ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration der Anzeigeeinheit 10C darstellt. Statt nur die Maske 85 von der Anzeigeeinheit 10B zu entfernen, verändert die Anzeigeeinheit 10C die Konfiguration der Prismen in der Lichtleitplatte 84. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu den obigen Konfigurationen beschrieben.
Der Winkel α zwischen der Reflexionsfläche eines Prismas 141 und der Rückfläche 84b in der Anzeigeeinheit 10C nimmt mit dem Abstand zur Einfallsfläche 84a zu. Man beachte, dass der Winkel α des Prismas 141, das am weitesten von der Einfallsfläche 84a entfernt ist, vorzugsweise ein Winkel ist, der eine Totalreflexion des Lichts in der Bildanzeigevorrichtung 81 bewirkt.
Licht tritt aus einem Punkt auf dem Anzeigebereich der Bildanzeigevorrichtung 81 und auf einen vorgegebenen Blickpunkt hin aus, wie beispielsweise den Blickpunkt 100a oder den Blickpunkt 100b, wobei die Winkel so wie oben beschrieben konfiguriert sind, je näher sich dieser Austrittspunkt an der Rückfläche 84b befindet, d.h. stärker in Richtung der X-Achse, je weiter entfernt sich das Prisma 141 von der Einfallsfläche 84a befindet, die dieses Licht reflektiert. Ohne jedoch auf diese Konfiguration beschränkt zu sein, genügt es, einen Ort in der X-Achsenrichtung auf dem Anzeigebereich der Bildanzeigevorrichtung 81 auf ein Prisma 141 abzubilden. In der Anzeigeeinheit 10C reflektieren Prismen 141, die weiter von der Einfallsfläche 84a entfernt sind, auch das Licht stärker zur Einfallsfläche 84a, während Prismen 141 näher an der Einfallsfläche 84a das Licht stärker in eine Richtung weg von der Einfallsfläche 84a reflektieren. Damit ist die Anzeigeeinheit 10C in der Lage, auch ohne die Maske 85 Licht von der Bildanzeigevorrichtung 81 zu einem bestimmten Blickpunkt zu emittieren. Die Anzeigeeinheit 10C projiziert aus der Lichtleitplatte 84 austretendes Licht so, dass es in einer Ebene senkrecht zur X-Achsrichtung ein Bild erzeugt, so dass das Bild entsprechend dem Abstand von der Ebene in X-Achsrichtung diffundiert. Dadurch kann die Anzeigeeinheit 10C einen Parallaxeneffekt in Richtung der X-Achse erzeugen, wodurch ein Beobachter beide Augen entlang der X-Achsenrichtung ausrichten kann, um ein in Richtung der X-Achse projiziertes Bild stereoskopisch zu betrachten.
Da in der Anzeigeeinheit 10C nichts des von den Prismen 141 reflektierten und auf den [gewünschten] Blickpunkt ausgerichteten Lichts blockiert wird, kann ein Beobachter ein auf der Bildanzeigevorrichtung 81 dargestelltes und in die Luft projiziertes Bild sehen, auch wenn sich der Blickpunkt des Betrachters in Richtung der Y-Achse bewegt. Der Winkel zwischen den Lichtstrahlen von den Prismen 141, die auf den Blickpunkt ausgerichtet sind, und der Reflexionsfläche der Prismen 141 ändert sich jedoch mit dem Ort des Blickpunktes entlang der Y-Achsenrichtung; daher ändert sich auch der Ort des Blickpunktes in der Bildanzeigevorrichtung 81 entsprechend dem Lichtstrahl mit dem Ort des Blickpunktes entlang der Y-Achsenrichtung.
Wenn vom Blickpunkt 100a betrachtet, wird Licht von jedem der Punkte 81a - 81c in der Bildanzeigevorrichtung 81 beispielsweise von den Prismen 141-1, 141-2, 141-3 reflektiert, um ein Bild auf der Projektionsebene 102a zu bilden (mit den Punkten 81a, 81b, 81c in der Reihenfolge vom Betrachter; und den Prismen 141-1, 141-2, 141-3, 141-4 in der Reihenfolge von der Einfallsfläche 84a zum anderen Ende hin).
Nehmen wir im Gegensatz dazu an, dass sich die Augen des Betrachters zum Blickpunkt 100b bewegen, der weiter von der Einfallsfläche 84a entfernt ist als der Blickpunkt 100a. In diesem Fall kann der Betrachter beim Blickpunkt 100b das von der Lichtleitplatte 84 emittierte Licht in eine Richtung beobachten, die weiter von der Einfallsfläche 84a entfernt ist als beim Blickpunkt 100a.
Der Winkel α zwischen der Reflexionsfläche eines Prismas 141 und der Rückfläche 84b in der Anzeigeeinheit 10C nimmt mit dem Abstand zur Einfallsfläche 84a zu. So wird beispielsweise das Licht von jedem der Punkte 81a - 81c von den Prismen unter den Prismen 141-1 - 141-4, die näher an der Einfallsfläche 84a liegen, reflektiert, erzeugt ein Bild in der Projektionsebene 102b und bewegt sich dann weiter zum Blickpunkt 100b. Selbst wenn sich der Blickwinkel des Betrachters entlang der Y-Achse ändert, verschiebt sich folglich der Ort des projizierten Bildes kaum. Zusätzlich wird in diesem Beispiel in gewissem Ausmaß durch die Prismen 141 auch Licht von jedem der Punkte in der Bildanzeigevorrichtung 81 in Richtung Y-Achse erzeugt. Deshalb kann ein Beobachter, der beide Augen entlang der Y-Achse ausgerichtet hat, auch ein stereoskopisches Bild betrachten.
Außerdem verwendet die Anzeigeeinheit 10C keine Maske, wodurch der Verlust an Lichtintensität reduziert und ein helleres Bild in einen Raum projiziert werden kann. Da die Anzeigeeinheit 10C keine Maske verwendet, können ein Objekt hinter der Lichtleitplatte 84 (nicht abgebildet) und das projizierte Bild vom Betrachter wahrgenommen werden.
In der oben beschriebenen Konfiguration bildet und projiziert die Anzeigevorrichtung 10C ähnlich der Anzeigeeinheit 10B das von der Bildanzeigevorrichtung 81 dargestellte Bild auf eine imaginäre Ebene 102 außerhalb der Anzeigeeinheit 10C.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf jede der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden und dabei im Geltungsbereich der Ansprüche verbleiben. Die in jeder der verschiedenen Ausführungsformen offenbarten technischen Mittel können gegebenenfalls kombiniert werden, und eine so gewonnene Ausführungsform bleibt im technischen Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015184841 A [0003]

Claims

Gesteneingabevorrichtung; umfassend: eine Bewegungserfassungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Benutzerbewegung zu erfassen; und eine Bildprojektionseinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Zonenbild in einem Raum zu bilden, um einen Bereich darzustellen, in dem die Bewegungserfassungseinheit dazu ausgelegt ist, eine Bewegung zu erfassen; die Bildprojektionseinheit, umfassend: eine erste Lichtquelle; und eine erste Lichtleitplatte, die eine lichtemittierende Oberfläche umfasst und dazu ausgelegt ist, das von der ersten Lichtquelle eintretende Licht so zu lenken, dass das Licht aus der lichtemittierenden Oberfläche austritt und ein Bild in einem Raum bildet.
Gesteneingabevorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Bestimmungseinheit, die dazu ausgelegt ist zu bewerten, ob die von der Bewegungserfassungseinheit erfasste Bewegung eine Eingabehandlung ist, die eine vorgegebene Eingabe darstellt; und eine Bewertungsergebnisdarstellungseinheit, die dazu ausgelegt ist, ein Bewertungsergebnis von der Bestimmungseinheit darzustellen.
Gesteneingabeeinheit nach Anspruch 2, wobei die Bewertungsergebnisdarstellungseinheit umfasst: eine zweite Lichtquelle und eine zweite Lichtleitplatte, die dazu ausgelegt ist, das von der zweiten Lichtquelle eintretende Licht so zu lenken, dass das Licht aus ihr austritt und ein Bild in einem Raum bildet.
Gesteneingabevorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite Lichtleitplatte und die erste Lichtleitplatte gestapelt sind.
Gesteneingabeeinheit nach Anspruch 2, wobei die Bewertungsergebnisdarstellungseinheit umfasst: eine Mehrzahl von zweiten Lichtquellen; und eine zweite Lichtleitplatte, die dazu ausgelegt ist, das von der Mehrzahl von zweiten Lichtquellen eintretende Licht so zu leiten, dass das Licht daraus austritt und ein Bild in einem Raum bildet; und wobei, wenn die von der Bewegungserfassungseinheit erfasste Bewegung eine Eingabehandlung ist, die eine vorgegebene Eingabe darstellt, die Bewertungsergebnisdarstellungseinheit eine zweite Lichtquelle aus der Mehrzahl von zweiten Lichtquellen aktiviert, die der Eingabehandlung entspricht, um zu bewirken, dass ein unterschiedliches Bild entsprechend der Eingabehandlung in einem Raum erzeugt wird.
Gesteneingabevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Richtung, aus der Licht auf die zweite Lichtleitplatte einfällt, für die Mehrzahl von zweiten Lichtquellen unterschiedlich ist.
Gesteneingabevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Richtung, aus der Licht auf die zweite Lichtleitplatte einfällt, für die Mehrzahl der zweiten Lichtquellen gleich ist und die zweiten Lichtquellen gegenseitig isoliert sind.