JP2015060295A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザに操作感を得させることができる入力装置を提供することを目的とする。【解決手段】映像表示パネル５０と、映像表示パネル５０に表示された画像を反射することで、空間に上記画像の虚像である空中画像を結像させる反射板６０と、空間の定められた第１位置に第１検出面４１を設定し、指示物体７０が第１検出面４１に達したことを検出するセンサ部１０と、空中画像５１が第１検出面４１と同一平面に結像されており、センサ部１０で指示物体７０が第１検出面４１に達したことが検出された場合、映像表示パネル５０を移動させることで、指示物体７０の到達側とは反対側、かつ、第１検出面４１から離れる方向である奥行き方向に、空中画像５１を移動させる移動部３０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、入力装置に関し、特に、空間に結像される空中画像に対してユーザが行う動作を検出する技術に関する。

従来、対象機器を動作させるための各種操作が入力できる入力装置として、浮かび上がって立体的に目視される虚像を操作目標として立体表示すると共に、その操作目標に対する非接触操作を実現した入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このような非接触操作を可能とした操作入力装置は、濡れ手による操作が必要なキッチンや洗面台、タッチ操作が敬遠されることもある多機能便器等への適用に好適である。

特開２０１３−８０８７号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示される入力装置では、操作ボタンを空中に表示させその操作性を向上させているものの、空中に浮かび上がった実体の無い操作パネルを操作するため、ユーザは操作感なく操作することになるという課題がある。

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、ユーザに操作感を得させることができる入力装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る入力装置は、表示パネルと、前記表示パネルに表示された画像を反射することで、空間に前記画像の虚像である空中画像を結像させる反射板と、前記空間の定められた第１位置に第１検出面を設定し、指示物体が前記第１検出面に達したことを検出するセンサ部と、前記空中画像が前記第１検出面と同一平面に結像されており、前記センサ部で前記指示物体が前記第１検出面に達したことが検出された場合、前記表示パネルを移動させることで、前記指示物体の到達側とは反対側、かつ、前記第１検出面から離れる方向である奥行き方向に、前記空中画像を移動させる移動部と、を備える。

この構成により、空中に浮かび上がった空中画像に指示物体が触れた際、空中画像が反応して奥に沈み込む。

このように、ユーザの操作する指示物体により空中画像が３次元的に変化するので、ユーザにより高い操作感を得させることができる入力装置を実現することができる。

また、例えば、前記入力装置は、さらに、前記空中画像に関連づけられた操作の実行を決定する制御部を備え、前記センサ部は、さらに、前記奥行き方向かつ前記空間の定められた第２位置に第２検出面を設定し、前記指示物体が前記第２検出面に達したことを検出し、前記制御部は、前記センサ部が、前記指示物体が前記第１検出面に達したことを検出した後に、前記指示物体が前記第２検出面にまで達したことを検出したとき、前記操作の実行を決定するとしてもよい。

この構成により、ユーザの操作する指示物体により空中画像が奥行き方向に移動し、一定の奥行きまで移動した場合に操作が実行されるので、ユーザは高い操作感を得ながら操作の決定を入力装置に行わせることができる。

また、例えば、前記センサ部は、さらに、前記奥行き方向の定められた１以上の位置それぞれに第３検出面を設定し、前記指示物体が前記第３検出面のうちどの第３検出面にまで達したかを検出することで、前記指示物体の前記奥行き方向における前記第１検出面からの移動距離を検出するとしてもよい。

ここで、例えば、前記移動部は、前記センサ部で検出された前記移動距離に応じて、前記空中画像を前記奥行き方向に移動させるとしてもよい。

これら構成により、ユーザの操作する指示物体の第１検出面からの奥行き方向の距離に応じて、空中画像が沈み込むので、ユーザは高い操作感を得ながら操作を行うことができる。

また、例えば、前記センサ部は、前記第１検出面を含む検出面を走査する検出光を出射する検出光源と、前記検出光の前記指示物体からの反射光を検出する反射光検出部と、を備え、前記反射光検出部は、前記反射光に基づき、前記指示物体が前記第１検出面を含む検出面に達したことを検出するとしてもよい。

また、例えば、前記センサ部は、さらに、前記反射光検出部で検出した反射光から、前記指示物体が前記検出面に達した位置であって前記指示物体と前記検出面との交点の位置である座標を算出する座標算出部を備えるとしてもよい。

また、例えば、前記制御部は、前記センサ部により前記指示物体が前記第１検出面に達したことが検出され、前記移動部により前記空中画像が奥行き方向に移動された後、さらに、前記指示物体が当該空中画像に沿って移動された場合、前記表示パネルに前記画像を更新して表示させることで、当該空中画像を前記指示物体の移動に合わせて変化させるとしてもよい。

この構成により、ユーザの操作する指示物体により空中画像が奥行き方向に移動した後、さらに、ユーザが操作する指示物体を空中画像に沿って移動させた場合、その指示物体の動きに沿って空中画像の表示領域を変化させる入力装置を実現することができる。

それにより、本態様の入力装置は、ユーザにより高い操作感を得させることができる。

なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明によれば、ユーザに操作感を得させることができる入力装置を実現することができる。

実施の形態１に係る入力装置の構成の一例を示す模式図である。 実施の形態１に係る入力装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るセンサ部の詳細構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る入力装置の空中画像の動作の一例を示す図である。 実施の形態１に係る入力装置の空中画像の動作の一例を示す図である。 実施の形態２に係る入力装置の検出面の配置の一例を示す図である。 実施の形態２に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る入力装置の検出面の配置の一例を示す図である。 実施の形態３に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態３に係る入力装置の空中画像の動作の一例を示す図である。 実施の形態３の変形例に係る入力装置の検出面の配置の一例を示す図である。 実施の形態３の変形例に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る入力装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態４に係る入力装置の空中画像の動作の一例を示す図である。 実施の形態４に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る入力装置１００の構成の一例を示す模式図である。図２は、実施の形態１に係る入力装置１００の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

入力装置１００は、図１および図２に示すように、センサ部１０と、制御部２０と、移動部３０と、駆動回路４０と、映像表示パネル５０と、反射板６０とを備える。

映像表示パネル５０は、映像を表示するパネルである。例えば映像表示パネル５０は、液晶表示パネルである。

駆動回路４０は、制御部２０により入力された制御信号に従って、映像表示パネル５０を駆動する。具体的には、駆動回路４０は、入力された制御信号に従って、映像表示パネル５０が有する画素部を制御して画像を表示させる。

制御部２０は、センサ部１０、移動部３０、及び、駆動回路４０を制御する。制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２３などからなるコンピュータシステムとして構成される。また、制御部２０の一部又は全部の機能は、ＣＰＵ２１がＲＡＭ２２を作業用のメモリとして用いてＲＯＭ２３に記録されたプログラム（図示せず）を実行することによって達成されてもよい。また、制御部２０の一部又は全部の機能は、専用のハードウェア回路によって達成されてもよい。

反射板６０は、例えば図１に示すように、入力装置１００に固定されて設置されている。反射板６０は、映像表示パネル５０に表示された画像（映像）を反射することで、空間にこの画像の虚像である空中画像を結像させる。より具体的には、反射板６０は、映像表示パネル５０に表示された画像（映像）を空中画像５１として第１検出面４１内に投影する光学素子である。反射板６０は、例えば、２面コーナーリフレクタアレイ等で構成される。反射板６０は、映像表示パネル５０に表示された画像（映像）の奥行きが反転した実像を空中画像５１として第１検出面４１内に結像する。このように、入力装置１００は、反射板６０と映像表示パネル５０とを備えることにより、映像表示パネル５０に表示される画像（映像）を、空中に浮かび上がらせて空中画像５１としてユーザに表示することができる。

移動部３０は、ステッピングモータ３１等を備え、ステッピングモータ３１を用いてギアを回転させる事によって、例えば６ｍｍ程度のミリオーダで、映像表示パネル５０を並行移動させる。具体的にはば、移動部３０は、空中画像５１が第１検出面４１と同一平面に結像されており、センサ部１０で指示物体７０が第１検出面４１に達したことが検出された場合、映像表示パネル５０を移動させる。それにより、空中画像５１は、指示物体７０の到達側とは反対側、かつ、第１検出面４１から離れる方向である奥行き方向に、移動される。ここで、指示物体７０は、例えば、ユーザの指、又はユーザが手に持って動かすペンなどである。

センサ部１０は、図２に示すように、検出光源１１と、反射光検出部１２とを備え、空間の定められた第１位置に第１検出面４１を設定し、指示物体７０が第１検出面４１に達したことを検出する。

検出光源１１は、空間中に定められる第１検出面４１を含む検出面を走査する検出光１１７を出射する。検出光１１７は、例えば、赤外レーザのコリメート光である。

反射光検出部１２は、検出光の指示物体７０からの反射光を検出する。反射光検出部１２は、反射光に基づき、指示物体７０が第１検出面４１を含む検出面に達したことを検出する。

ここで、センサ部１０の詳細構成について説明する。図３は、実施の形態１に係るセンサ部の詳細構成の一例を示すブロック図である。

検出光源１１は、図３に示すように、レーザドライバ１１１、赤外レーザ素子１１２、コリメートレンズ１１３、走査ドライバ１１４、アクチュエータ１１５、及びミラー１１６を有する。

レーザドライバ１１１は、制御部２０の制御下で、赤外レーザ素子１１２を駆動する。赤外レーザ素子１１２は、検出光１１７としての赤外レーザ光を出射する。

コリメートレンズ１１３は、赤外レーザ素子１１２から入射された赤外レーザ光（検出光１１７）を平行光に変換する。

走査ドライバ１１４は、制御部２０の制御下で、アクチュエータ１１５を駆動する。

アクチュエータ１１５は、ミラー１１６の方向を変更することにより、ミラー１１６で反射した検出光１１７で第１検出面４１をラスタ走査する。第１検出面４１のラスタ走査は、図１に示されるように、検出光１１７で第１検出面４１をＸ方向に走査する主走査とＹ方向に走査する副走査とで構成されてもよい。

このようにして、センサ部１０は、空間中に定められる第１検出面４１を含む検出面を走査する検出光１１７を出射する。

なお、制御部２０は、走査ドライバ１１４に、Ｙ方向の走査位置をレベルによって指定するＹ走査信号、及びＸ方向の走査位置をレベルによって指定するＸ走査信号を供給する。一例として、Ｙ走査信号は増加する階段波であり、Ｘ走査信号は三角波であってもよい。このようなＹ走査信号及びＸ走査信号に従って、アクチュエータ１１５がミラー１１６の方向を調整することによって、検出光１１７は、図１に示されるように第１検出面４１をジグザグにラスタ走査する。

反射光検出部１２は、図３に示すように、集光レンズ１２１及び光電変換素子１２２を有する。

集光レンズ１２１は、検出光１１７の指示物体７０からの反射光１２８を光電変換素子１２２に集光する。光電変換素子１２２は、集光レンズ１２１を介して入射した反射光１２８を検出信号に変換する。

このようにして、反射光検出部１２は、検出光１１７の指示物体７０からの反射光を検出する。

次に、以上のように構成された入力装置１００の動作の一例について説明する。

図４は、実施の形態１に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。図５Ａ及び図５Ｂは、実施の形態１に係る入力装置の空中画像の動作の一例を示す図である。

まず、センサ部１０は、上述したように、検出光１１７で第１検出面４１を走査することで、指示物体７０が第１検出面４１に到達したかを確認している（Ｓ１０）。ここで、映像表示パネル５０は、移動部３０により所定の位置（最初の位置）に移動されており、空中画像５１が第１検出面４１と同一平面に結像されている。

次に、ユーザは、図５Ａに示すように、指示物体７０を、空中画像５１に触れさせた場合、センサ部１０は、指示物体７０が第１検出面４１に到達したことを検出し（Ｓ１０でＹｅｓ）、移動部３０は、映像表示パネル５０を移動させて、図５Ｂに示すように、空中画像５１をミリオーダで奥に移動させる（Ｓ２０）。ここで、奥に移動させるとは、指示物体７０の到達側とは反対側、かつ、第１検出面４１から離れる方向である奥行き方向に移動させることを意味する。

次に、ユーザは、空中画像５１（奥に移動した空中画像５１ａ）から、指示物体７０を、離した場合、センサ部１０は、指示物体７０が第１検出面４１から離れたことを検出し（Ｓ３０でＹｅｓ）、移動部３０は、映像表示パネル５０を移動させて、空中画像５１ａを元の位置（空中画像５１の位置）に戻す（Ｓ４０）。

なお、ユーザが空中画像５１に指示物体７０を触れさせている間（Ｓ３０でＮｏ）、空中画像５１は、空中画像５１ａの位置に移動されたままである。

このように、入力装置１００は、空間に投影された空中画像５１に指示物体７０が触れた場合に、空中画像５１が反応して奥に沈み込む表示を行うことができる。より具体的には、指示物体７０がユーザの指であり、空中に浮かび上がった空中画像５１に操作パネルが表示されているとすると、その操作パネルにユーザがタッチした際、操作パネルが反応して奥に沈み込むので、ユーザは操作感を得ることができる。

以上のように、実施の形態１によれば、ユーザの操作する指示物体により空中画像が３次元的に変化するので、ユーザにより高い操作感を得させることができる入力装置を実現できる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、空間に投影された空中画像にユーザの指示物体が触れた場合に、空中画像が反応して奥に沈み込む表示を行う入力装置について説明したが、それに限らない。本実施の形態では、実施の形態１の動作に加え、空中画像に関連づけられた操作を実行する場合の例について説明する。

本実施の形態の入力装置１００構成は、実施の形態１で説明したのと同様であるため、説明は省略し、以下では異なる部分のみを説明する。

図６は、実施の形態２に係る入力装置の検出面の配置の一例を示す図である。

センサ部１０は、図６に示すように、空間の定められた第１位置に第１検出面４１を設定し、指示物体７０が第１検出面４１に達したことを検出する。さらに、センサ部１０は、図６に示すように、奥行き方向かつ空間の定められた第２位置に第２検出面４２を設定し、指示物体７０が第２検出面に達したことを検出する。なお、第２検出面４２は、ユーザから見て（奥行き方向に）、第１検出面４１から数ミリ（例えば６ｍｍ）離れた位置に設定される。

また、センサ部１０は、検出光１１７で第１検出面４１を走査するとともに、検出光１１７（または検出光１１７と異なる検出光）で第２検出面４２を走査している。これにより、センサ部１０は、指示物体７０が第１検出面４１に到達したか否か、指示物体７０が第２検出面４２に到達したか否かを確認する。

制御部２０は、さらに、空中画像５１に関連づけられた操作の実行を決定する。具体的には、制御部２０は、センサ部１０が、指示物体７０が第１検出面４１に達したことを検出した後、かつ、指示物体７０が第２検出面４２にまで達したことを検出したとき、上記操作の実行を決定する。

次に、以上のように構成された本実施の形態の入力装置１００の動作の一例について説明する。図７は、実施の形態２に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、センサ部１０は、上述したように、検出光１１７で第１検出面４１を走査することで、指示物体７０が第１検出面４１に到達したかを確認している（Ｓ１０）。ここで、映像表示パネル５０は、移動部３０により所定の位置（最初の位置）に移動されており、空中画像５１が第１検出面４１と同一平面に結像されている。

次に、ユーザは、指示物体７０を、空中画像５１に触れさせた場合、センサ部１０は、指示物体７０が第１検出面４１に到達したことを検出し（Ｓ１０でＹｅｓ）、移動部３０は、映像表示パネル５０を移動させて、空中画像５１を６ｍｍ程度奥に移動させる（Ｓ２０）。

次に、ユーザは、さらに、指示物体７０を、さらに深く移動（奥に移動した空中画像５１ａの方向にさらに移動）させた場合、センサ部１０は、指示物体７０が第２検出面４２に到達したことを検出し（Ｓ５０でＹｅｓ）、制御部２０は、空中画像５１に関連づけられた操作の実行を決定し、操作を実行する（Ｓ６０）。

なお、ユーザが、Ｓ２０の状態で、指示物体７０を、さらに深く移動させない場合には（Ｓ５０でＮｏ）、Ｓ３０に進む。Ｓ３０以降の動作は、実施の形態１で説明した通りであるため、説明を省略する。

このように、空間に投影された空中画像５１に指示物体７０を触れさせ、空中画像５１が反応して奥に沈みこんだ状態で、さらに指示物体７０を奥に移動させることで、空中画像５１に関連づけられた操作を実行することができる。これにより、ユーザは操作感を得ることができる。

以上のように、実施の形態２によれば、ユーザの操作する指示物体により空中画像が３次元的に変化するので、ユーザにより高い操作感を得させることができる入力装置を実現できる。

（実施の形態３）
実施の形態１では、空間に投影された空中画像にユーザの指示物体が触れた場合に、空中画像が反応して奥に沈み込む表示を行う入力装置について説明したが、それに限らない。本実施の形態では、空中画像に対する指示物体の奥行き方向の移動の深さ（距離）の程度に応じて、奥に沈み込む程度を変化させる場合の例について説明する。

本実施の形態の入力装置１００の構成は、実施の形態１で説明したのと同様であるため、説明は省略し、以下では異なる部分のみを説明する。

図８は、実施の形態３に係る入力装置の検出面の配置の一例を示す図である。

センサ部１０は、図８に示すように、空間の定められた第１位置に第１検出面４１を設定し、指示物体７０が第１検出面４１に達したことを検出する。さらに、センサ部１０は、図８に示すように、奥行き方向の定められた１以上の位置それぞれに第３検出面４３、４４を設定する。センサ部１０は、指示物体７０が第３検出面４３、４４のうちどの第３検出面にまで達したかを検出することで、指示物体７０の奥行き方向の第１検出面４１からの移動距離を検出する。なお、本実施の形態では、第３検出面が２つの場合について例示をしているが、２つに限らず、３つ以上でもよい。センサ部１０は、検出光１１７で第１検出面４１を走査するとともに、検出光１１７（または検出光１１７と異なる検出光）で第３検出面４３、４４を走査している。これにより、センサ部１０は、指示物体７０が第１検出面４１に到達したか否か、指示物体７０が第３検出面４３、４４に到達したか否かを確認している。また、第３検出面４３、４４が配置される位置は、第１検出面４１から数ミリ（ミリオーダ）の範囲である。

移動部３０は、センサ部１０で検出された移動距離に応じて、空中画像５１を奥行き方向に移動させる。

次に、以上のように構成された本実施の形態の入力装置１００の動作の一例について説明する。図９は、実施の形態３に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。図１０は、実施の形態３に係る入力装置の空中画像の動作の一例を示す図である。

まず、センサ部１０は、検出光１１７で第１検出面４１を走査することで、指示物体７０が第１検出面４１に到達したかを確認している（Ｓ１０）。ここで、映像表示パネル５０は、移動部３０により所定の位置（最初の位置）に移動されており、空中画像５１が第１検出面４１と同一平面に結像されている。

次に、ユーザは、指示物体７０を、空中画像５１に触れさせた場合、センサ部１０は、指示物体７０が第１検出面４１に到達したことを検出し（Ｓ１０でＹｅｓ）、移動部３０は、映像表示パネル５０を移動させて、空中画像５１を奥に移動させる（Ｓ２０）。なお、ここでは、空中画像５１は、第３検出面４３まで沈み込むに留まる。

そして、センサ部１０は、検出光１１７（または検出光１１７と異なる検出光）で第３検出面４３、４４を走査しており、指示物体７０が第３検出面４３または４４に到達したかを確認している（Ｓ２１）。

ここで、ユーザは、指示物体７０を、深く移動させていた場合、センサ部１０は、指示物体７０が次の検出面（第３検出面４３または第３検出面４４）まで到達したことを検出し（Ｓ２１でＹｅｓ）、移動部３０は、映像表示パネル５０を移動させて、図１０に示すように、空中画像５１を第３検出面４３または第３検出面４４の位置まで奥に移動させる（Ｓ２２）。

なお、ユーザが、Ｓ２０の状態で、指示物体７０を、さらに深く移動しない場合には（Ｓ２１でＮｏ）、Ｓ３０に進む。Ｓ３０以降の動作は、実施の形態１で説明した通りであるため、説明を省略する。

このように、空間に投影された空中画像５１に指示物体７０が触れ、空中画像５１が反応して奥に沈みこんだ表示が行われた状態で、さらに指示物体７０を奥に移動することで空中画像５１に対する指示物体７０の奥行き方向の移動さの程度に応じて、奥に沈み込む程度を変化させることができる。これにより、ユーザは操作感を得ることができる。

以上のように、実施の形態３によれば、ユーザの操作する指示物体により空中画像が３次元的に変化するので、ユーザにより高い操作感を得させることができる入力装置を実現できる。

（変形例）
なお、実施の形態３では、さらに、実施の形態２で説明した機能（処理の実行を決定する機能）が含まれているとしてもよい。その場合を変形例として説明する。

図１１は、実施の形態３の変形例に係る入力装置の検出面の配置の一例を示す図である。図１２は、実施の形態３の変形例に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。図１２において、図４、図７及び図９と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

センサ部１０は、図１１に示すように、空間の定められた第１位置に第１検出面４１を設定し、指示物体７０が第１検出面４１に達したことを検出する。また、センサ部１０は、奥行き方向の定められた１以上の位置それぞれに第３検出面４３、４４を設定し、指示物体７０が第３検出面４３、４４のうちどの第３検出面にまで達したかを検出することで、指示物体７０の奥行き方向の第１検出面４１からの移動距離を検出する。さらに、センサ部１０は、図６に示すように、奥行き方向かつ空間の定められた第２位置に第２検出面４２を設定し、指示物体７０が第２検出面に達したことを検出する。ここで、第２検出面４２および第３検出面４３、４４が配置される位置は、第１検出面４１から数ミリ（ミリオーダ）の範囲である。

なお、図１１に示すフローチャートは、図４、図７及び図９で説明したとの同様であるため、説明を省略する。

以上のように、本変形例によれば、空間に投影された空中画像５１に指示物体７０を触れさせた際、その触れさせた際の奥行き方向の深さの程度に応じて、空中画像５１の奥に沈み込む程度を変化させることができるだけでなく、指示物体７０をさらに（第２検出面まで）奥に移動させることで、空中画像５１に関連づけられた操作を実行することができる。これにより、ユーザは操作感を得ることができる。

このように、ユーザの操作する指示物体により空中画像が３次元的に変化するので、ユーザにより高い操作感を得させることができる入力装置を実現できる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、空間に投影された空中画像に指示物体が触れ、空中画像が奥に沈みこんだ状態で、さらに、その指示物体を沈み込んだ空中画像面に沿って移動した場合に、指示物体の移動の動きに連動して空中画像の表示が変化する場合の例について説明する。

図１３は、実施の形態４に係る入力装置１００Ａの機能的な構成の一例を示すブロック図である。図１４は、実施の形態４に係る入力装置の空中画像の動作の一例を示す図である。なお、図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

図１３に示す入力装置１００Ａは、実施の形態２における入力装置１００に対して、センサ部１０Ａと制御部２０Ａとの構成が異なる。

センサ部１０Ａは、検出光源１１と反射光検出部１２とに加えて、座標算出部１３を備える。

座標算出部１３は、反射光検出部１２で検出した反射光から、指示物体７０が第１検出面４１に達した位置であって指示物体７０と第１検出面４１との交点の位置である座標（第１座標）を算出する。なお、座標算出部１３は、第１座標を算出した後、さらに、指示物体７０が第１座標から移動したとき、指示物体７０が移動中における第１検出面４１と交差した座標を順次算出することで、指示物体７０の座標を順次算出するとしてもよい。

制御部２０Ａは、センサ部１０Ａにより指示物体７０が第１検出面４１に達したことが検出され、移動部３０により空中画像５１が奥行き方向に移動された後、さらに、その指示物体７０が当該空中画像５１に沿って移動された場合、映像表示パネル５０の画像を更新させることで、当該空中画像５１を指示物体の移動に合わせて変化させる。

例えば、制御部２０Ａは、図１４に示すように、指示物体７０が当該空中画像に沿って移動された場合には、指示物体７０の座標に基づいて、映像表示パネル５０の画像を更新させることで、空中画像５１ｂから空中画像５１ｃのように画面（表示領域）を変更させる。

なお、制御部２０Ａは、座標算出部１３が順次算出した、指示物体７０の座標に基づいて、映像表示パネル５０の画像を順次更新させるとしてもよい。

次に、以上のように構成された本実施の形態の入力装置１００Ａの動作の一例について説明する。図１５は、実施の形態４に係る入力装置の動作の一例を示すフローチャートである。なお、図９、図１２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。

Ｓ２０において、移動部３０は、映像表示パネル５０を移動させて、空中画像５１を奥に移動させる。

Ｓ７０において、ユーザが、さらに、指示物体７０を第２検出面４２まで深く移動させた場合、センサ部１０Ａは、指示物体７０が第２検出面４２に達したことを検出し、制御部２０は、空中画像５１に関連づけられた操作の実行を決定し、操作を実行する（Ｓ６０）。

なお、Ｓ６０以降のＳ３０およびＳ４０は、上述したとおりであるので、説明を省略する。

また、Ｓ７０において、ユーザがさらに指示物体７０を奥に沈みこんだ空中画像５１に沿って移動させた場合、センサ部１０Ａは、指示物体７０が第１検出面４１に達した位置であって指示物体７０と第１検出面４１との交点の位置である座標を算出する。そして、制御部２０Ａは、映像表示パネル５０の画像を更新させることで、当該空中画像５１を指示物体７０の移動に合わせて変化させる（Ｓ８０）。

また、Ｓ７０において、ユーザが、空中画像５１（奥に移動した空中画像）から、指示物体７０を離した場合、センサ部１０Ａは、指示物体７０が第１検出面４１から離れたことを検出し、移動部３０は、映像表示パネル５０を移動させて、空中画像５１を元の位置に戻す（Ｓ９０）。

なお、Ｓ６０以降の処理は、必須ではない。入力装置１００Ａは、Ｓ８０およびＳ９０の処理のみ行うとしてもかまわない。

以上のように、ユーザの操作する指示物体により空中画像が奥行き方向に移動した後、さらに、ユーザが操作する指示物体を空中画像に沿って移動させた場合、その指示物体の動きに沿って空中画像の表示領域を変化させる入力装置を実現することができる。

以上、実施の形態４によれば、ユーザの操作する指示物体により空中画像が３次元的に変化するので、ユーザにより高い操作感を得させることができる入力装置を実現できる。

なお、空中画像の一部にオブジェクトが表示され、ユーザの操作する指示物体７０がそのオブジェクトに触れてそのオブジェクトを移動させるような動作で移動するとしてもよい。その場合には、空中画像は、オブジェクト部分のみが指示物体７０に伴って移動する画面表示を行うとすればよい。

以上、本発明の入力装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施した形態や、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態が、本発明の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本発明は、空中画像への仮想的な接触等の動作に基づいて情報機器とインタラクションするための入力装置として、広範な分野で利用できる。

１０、１０Ａ センサ部
１１ 検出光源
１２ 反射光検出部
１３ 座標算出部
２０、２０Ａ 制御部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＡＭ
２３ ＲＯＭ
３０ 移動部
３１ ステッピングモータ
４０ 駆動回路
４１ 第１検出面
４２ 第２検出面
４３、４４ 第３検出面
５０ 映像表示パネル
５１、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 空中画像
６０ 反射板
７０ 指示物体
１００、１００Ａ 入力装置
１１１ レーザドライバ
１１２ 赤外レーザ素子
１１３ コリメートレンズ
１１４ 走査ドライバ
１１５ アクチュエータ
１１６ ミラー
１１７ 検出光
１２１ 集光レンズ
１２２ 光電変換素子
１２８ 反射光

Claims (7)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネルに表示された画像を反射することで、空間に前記画像の虚像である空中画像を結像させる反射板と、
   前記空間の定められた第１位置に第１検出面を設定し、指示物体が前記第１検出面に達したことを検出するセンサ部と、
   前記空中画像が前記第１検出面と同一平面に結像されており、前記センサ部で前記指示物体が前記第１検出面に達したことが検出された場合、前記表示パネルを移動させることで、前記指示物体の到達側とは反対側、かつ、前記第１検出面から離れる方向である奥行き方向に、前記空中画像を移動させる移動部と、を備える、
   入力装置。
2. 前記入力装置は、さらに、前記空中画像に関連づけられた操作の実行を決定する制御部を備え、
   前記センサ部は、さらに、前記奥行き方向かつ前記空間の定められた第２位置に第２検出面を設定し、前記指示物体が前記第２検出面に達したことを検出し、
   前記制御部は、前記センサ部が、前記指示物体が前記第１検出面に達したことを検出した後に、前記指示物体が前記第２検出面にまで達したことを検出したとき、前記操作の実行を決定する、
   請求項１に記載の入力装置。
3. 前記センサ部は、さらに、前記奥行き方向の定められた１以上の位置それぞれに第３検出面を設定し、前記指示物体が前記第３検出面のうちどの第３検出面にまで達したかを検出することで、前記指示物体の前記奥行き方向における前記第１検出面からの移動距離を検出する、
   請求項１または２に記載の入力装置。
4. 前記移動部は、
   前記センサ部で検出された前記移動距離に応じて、前記空中画像を前記奥行き方向に移動させる、
   請求項３に記載の入力装置。
5. 前記センサ部は、
   前記第１検出面を含む検出面を走査する検出光を出射する検出光源と、
   前記検出光の前記指示物体からの反射光を検出する反射光検出部と、を備え、
   前記反射光検出部は、前記反射光に基づき、前記指示物体が前記第１検出面を含む検出面に達したことを検出する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の入力装置。
6. 前記センサ部は、さらに、
   前記反射光検出部で検出した反射光から、前記指示物体が前記検出面に達した位置であって前記指示物体と前記検出面との交点の位置である座標を算出する座標算出部を備える、
   請求項５に記載の入力装置。
7. 前記制御部は、前記センサ部により前記指示物体が前記第１検出面に達したことが検出され、前記移動部により前記空中画像が奥行き方向に移動された後、さらに、前記指示物体が当該空中画像に沿って移動された場合、前記表示パネルに前記画像を更新して表示させることで、当該空中画像を前記指示物体の移動に合わせて変化させる、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の入力装置。

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