JP2017142577A - Non-contact display input device and method - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、空間に像を形成し、この像(例えば、タッチパネル像)を見ながら、指示手段(例えば、指)の操作によって信号入力ができる非接触表示入力装置及び非接触表示入力方法(即ち、空間に形成した再生画像の指示位置を非接触で検知する装置及び方法)に関する。 The present invention provides a non-contact display input device and a non-contact display input method (i.e., a method for inputting a signal by operating a pointing unit (e.g., a finger) while forming an image in space and viewing the image (e.g., a touch panel image). , An apparatus and a method for detecting a designated position of a reproduced image formed in a space without contact.
ディスプレイ(表示器)に画像を表示し、画像の特定の場所を指で押すと感圧センサなどで押圧部分のXY座標が検知され、この入力信号によって次の動作を行うことは従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。 It is conventionally known that an image is displayed on a display (display device), and when a specific place of the image is pressed with a finger, the XY coordinates of the pressed portion are detected by a pressure sensor or the like, and the next operation is performed by this input signal. (For example, refer to Patent Document 1).
また、特許文献2に記載されているように、ディスプレイの直上に発光素子と受光素子をXY軸に沿って多数平行に並べてマトリックスを形成し、指やペン等の障害物でディスプレイの表面をタッチした場合は、その障害物がマトリックスを横切ることで、ディスプレイに当接した位置を検知することも提案されている。
Also, as described in
一方、特許文献3には、透明平板の内部に多数の第1、第2の平面光反射部を平行かつ一定間隔でそれぞれ並べた第1、第2の光制御パネルを、第1、第2の平面光反射部が平面視して直交状態となるように当接又は近接配置した光結像手段を用い、ディスプレイの画像とディスプレイ表面に赤外線を乱反射させた画像とを同時に再生画像として空中に表示し、再生画像にタッチした指示手段の位置を二次元赤外線カメラによって検知して、再生画像の指示位置を検知する方法及び装置が提案されている。
On the other hand,
また、特許文献4に記載されているように、液晶パネルを構成するトランジスタ形状面に光センサを内蔵させ、液晶表面での指によるマルチタッチやタッチペンの動き、形状を認識する装置も提案されている。
Also, as described in
しかしながら、特許文献1、2記載のタッチパネルにおいては、平面状のディスプレイが存在し、ディスプレイに特定の平面画像が表示され、そのディスプレイ上の特定の位置を押圧して入力位置が検知できる構造となっていた。従って、指やペン等で画像を押した場合、必ずディスプレイ面又はタッチパネル面に接触又は衝突し、ディスプレイ等が汚れる又はディスプレイに疵を付けることがあった。
However, the touch panels described in
特許文献3には、ディスプレイの他に赤外線の発生手段(赤外線ライト)、赤外線の乱反射面、及び赤外線カメラも必要となって装置構成がより複雑になるという問題がある。また、赤外線発生手段、赤外線カメラはディスプレイ及び光結像手段とは別位置に配置されているので、設置空間を必要とするという問題があった。そして、ディスプレイの正面側に赤外線の乱反射面を置くので、ディプレイの光の一部が吸収されるという問題があった。更に、特許文献3においては、光結像手段を用いているのでレンズのように結像のための焦点距離は有さないが、特に、赤外線カメラを使用する場合、設置位置を選定し、更に映像に対する焦点(ピント)調整を行う必要がある。
特許文献4には、バックライト付きの液晶パネルと、液晶パネルにタッチしたことを反射光によって検知する光センサを備えた光学式タッチパネルが提案されているが、タッチパネルの画像は空中結像式ではない。
In
更に、ATMなどでもディスプレイを用いたタッチパネルは使用されているが、不特定多数の人が画面に触れるので衛生的ではなく、接触感染防止には有効ではなかった。
また、ディスプレイに向けて光が照射されると、その反射光がディスプレイから放射され、ディスプレイが見にくい場合があった。
Furthermore, although a touch panel using a display is also used in ATMs and the like, it is not hygienic because an unspecified number of people touch the screen, and is not effective in preventing contact infection.
Moreover, when light is irradiated toward the display, the reflected light is emitted from the display, and the display may be difficult to see.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ディスプレイに表示させる画像を空間画像とし、この空間画像の特定位置を指、指示棒、タッチペン等の指示手段で指してその位置を検知し、ディスプレイに物理的に接触しなくても信号入力ができる非接触表示入力装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an image to be displayed on a display is a spatial image, and a specific position of the spatial image is pointed by a pointing means such as a finger, a pointing stick, or a touch pen, and the position is detected. An object of the present invention is to provide a non-contact display input device and method capable of inputting a signal without physically touching.
前記目的に沿う第1の発明に係る非接触表示入力装置は、平面視して交差する第1、第2の微小反射面がそれぞれ同一平面上に多数立設して配置され、前記各第1の微小反射面からの第1の反射光を、対応する前記第2の微小反射面で受けて第2の反射光とする光結像手段と、該光結像手段の一側に距離をおいて設けられたディスプレイとを有し、前記ディスプレイの画像を前記光結像手段の他側に第1の像として形成する非接触表示入力装置において、
前記第1の像を表側からタッチした指示手段からの反射光を、前記光結像手段を介して前記ディスプレイ上に第2の像として結像し、該ディスプレイに設けられた光センサによって該第2の像を検知し、前記指示手段の位置を求め、しかも、前記光センサによって検知される光は信号変調されている。
In the non-contact display input device according to the first aspect of the present invention, a large number of first and second minute reflecting surfaces intersecting each other in plan view are arranged on the same plane. The first reflected light from the minute reflecting surface is received by the corresponding second minute reflecting surface to be the second reflected light, and a distance is placed between one side of the light imaging means. A non-contact display input device for forming an image of the display as a first image on the other side of the optical imaging means,
Reflected light from the pointing means that touched the first image from the front side is imaged as a second image on the display via the light imaging means, and the first image is detected by an optical sensor provided on the display. 2 detects the position of the indicating means, and the light detected by the optical sensor is signal-modulated.
第1の発明に係る非接触表示入力装置において、前記指示手段からの反射光は可視光であってもよいが、赤外線発光器から発光した赤外線であるのが好ましい。ここで、前記赤外線発光器は、前記ディスプレイに組み込まれている場合と、前記赤外線発光器は、前記ディスプレイ外に設けられている場合がある。更には、前記赤外線発光器は、前記光結像手段の一端部に設けられている場合がある。 In the non-contact display input device according to the first aspect of the invention, the reflected light from the instruction means may be visible light, but is preferably infrared light emitted from an infrared light emitter. Here, the infrared light emitter may be incorporated in the display, or the infrared light emitter may be provided outside the display. Furthermore, the infrared light emitter may be provided at one end of the optical imaging means.
また、第1の発明に係る非接触表示入力装置において、前記光センサは前記ディスプレイに内蔵されている場合と、前記光センサはシート状の光センサシートからなって、前記ディスプレイの表側に設けられている場合がある。 Further, in the non-contact display input device according to the first aspect of the present invention, the photosensor is built in the display, and the photosensor is formed of a sheet-like photosensor sheet and is provided on the front side of the display. There may be.
第1の発明に係る非接触表示入力装置において、前記指示手段からの反射光はディスプレイから発光された可視光を含み、前記光センサは可視光を検知可能なシート状の光センサシートから構成することもできる。この場合、前記光センサシートの周囲には枠を設けることもできる。 In the non-contact display input device according to the first aspect of the present invention, the reflected light from the instruction means includes visible light emitted from a display, and the optical sensor is composed of a sheet-shaped optical sensor sheet capable of detecting visible light. You can also. In this case, a frame can be provided around the photosensor sheet.
第2の発明に係る非接触表示入力方法は、平面視して交差する第1、第2の微小反射面がそれぞれ同一平面上に多数立設して配置され、前記各第1の微小反射面からの第1の反射光を、対応する前記第2の微小反射面で受けて第2の反射光とする光結像手段と、該光結像手段の一側に距離をおいて設けられたディスプレイとを用い、前記ディスプレイの画像を前記光結像手段の他側に第1の像として形成し、該第1の像にタッチした指示手段の画像位置を光学的に検知する非接触表示入力方法において、
前記ディスプレイとは別に、前記第1の像を裏側から照らす信号変調された赤外線を発する赤外線発光器を設け、前記第1の像を表側から押圧する前記指示手段に照射した前記赤外線の反射光を前記光結像手段によって前記ディスプレイ上に第2の像として結像し、該ディプレイに設けられた光センサによって前記指示手段の位置を検知する。
In the non-contact display input method according to the second invention, a large number of first and second micro-reflecting surfaces intersecting each other in plan view are arranged on the same plane, and each of the first micro-reflecting surfaces is arranged. The first reflected light from the first image is received by the corresponding second minute reflecting surface to be the second reflected light, and is provided at a distance on one side of the light imaging means A non-contact display input for forming an image of the display as a first image on the other side of the optical imaging means and optically detecting an image position of the pointing means touching the first image. In the method
In addition to the display, an infrared light emitter emitting signal-modulated infrared light for illuminating the first image from the back side is provided, and the reflected light of the infrared light irradiated on the indication means for pressing the first image from the front side is provided. The light image forming means forms a second image on the display, and the position of the indicating means is detected by an optical sensor provided on the display.
第2の発明に係る非接触表示入力方法において、前記光センサはディスプレイ上に設けられた前記赤外線を検知する光センサシートであるのが好ましい。 In the non-contact display input method according to the second invention, it is preferable that the optical sensor is an optical sensor sheet for detecting the infrared ray provided on a display.
第1、第2の発明に係る非接触表示入力装置及び非接触表示入力方法は、ディスプレイの表面に又は内部に指示手段からの反射光を検知する(光センサ素子が並んで設けられた)光センサを有し、第1の像にタッチ(即ち、触れた)指示手段からの反射光を光結像手段を介してディスプレイ上に第2の像として形成し、第2の像の位置を光センサで検知するので、特別な赤外線カメラ等を備えることなく、比較的簡単に、指示手段の位置を検出できる。
また、光結像手段はレンズ(カメラ)と異なり、特別な焦点距離を有さないので、ディスプレイの位置が変わっても、指示手段の画像は元のディスプレイ上に結像し、より正確な指示手段(例えば、指、ペン先等)の位置の検出ができる。
The non-contact display input device and the non-contact display input method according to the first and second aspects of the present invention detect light reflected from the indication means on the surface of the display or inside (light sensor elements are provided side by side). The sensor has a sensor and forms reflected light from the pointing means that touches (i.e., touches) the first image as a second image on the display via the light imaging means, and the position of the second image is determined as light. Since the detection is performed by the sensor, the position of the instruction means can be detected relatively easily without providing a special infrared camera or the like.
In addition, unlike the lens (camera), the optical imaging means does not have a special focal length, so even if the display position changes, the image on the indication means is imaged on the original display, giving a more accurate indication. The position of the means (for example, finger, pen tip, etc.) can be detected.
特に、第1、第2の発明に係る非接触表示入力装置及びその方法において、指示手段からの反射光が赤外線を含み、光センサが赤外線光センサである場合は、目視できない赤外線によって、指示手段の位置を検知できる。
また、第1の発明に係る非接触表示入力装置において、光センサがシート状に形成される(即ち、光センサシートである)場合、光センサを有するディスプレイの製造が容易となり、通常のディスプレイの採用も可能となる。更に、光として可視光を使用する場合は、従来の「光センサ液晶パッド」をそのままディスプレイに利用できる。この場合は、光センサは裏側に非透光材を配置して、表側からの光のみを検知するようにするのがよい。なお、光センサをシート状としてディスプレイ上に載せる場合は、ディスプレイとは別構造のものであってもよい。
シート状の光センサで受光した第2の像は、例えば、この光センサを構成する各光センサ素子の受光データ(位置だけ又は位置と受光量)から重心位置を探す等の演算処理を行って指示手段(例えば、指先)の位置を求める。
In particular, in the non-contact display input device and the method thereof according to the first and second inventions, when the reflected light from the indication means includes infrared rays and the optical sensor is an infrared light sensor, the indication means is caused by infrared rays that are not visible. Can be detected.
Further, in the non-contact display input device according to the first invention, when the photosensor is formed in a sheet shape (that is, the photosensor sheet), it becomes easy to manufacture a display having the photosensor. Adoption is also possible. Further, when using visible light as light, a conventional “photosensor liquid crystal pad” can be used as it is for a display. In this case, it is preferable to arrange a non-translucent material on the back side of the optical sensor so that only the light from the front side is detected. In addition, when mounting an optical sensor on a display as a sheet form, the thing of a structure different from a display may be sufficient.
For example, the second image received by the sheet-like optical sensor is subjected to arithmetic processing such as searching for the position of the center of gravity from the light reception data (only the position or the position and the amount of received light) of each optical sensor element constituting the optical sensor. The position of the instruction means (for example, fingertip) is obtained.
ここで、ディスプレイの画像をキーボート等にする場合は、特別な光線画像(例えば、スポットライト)を個々のキーボードの中心に設けるのが好ましい。これによって、光センサの位置も光線画像に合わせて、検知精度を向上することができる。
なお、第2の像が複数に分かれる場合、それぞれの第2の像を光センサで独立に検知するのが好ましい。また、第2の像は面積を有するので、第2の像の重心位置を演算して、第2の像の正確な指示位置を決定するのがよい。
Here, when the display image is a keyboard or the like, it is preferable to provide a special light image (for example, a spotlight) at the center of each keyboard. Accordingly, the detection accuracy can be improved by matching the position of the optical sensor with the light image.
In addition, when a 2nd image is divided into plurality, it is preferable to detect each 2nd image independently with an optical sensor. In addition, since the second image has an area, it is preferable to calculate the center of gravity of the second image and determine the exact designated position of the second image.
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図1、図2に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る非接触表示入力装置10は、平面状のディスプレイ11と20〜70度の角度αを有して離れて形成され、ディスプレイ11に表示される画像11aを入光して対称位置にディスプレイ11の画像を第1の像12として結像する光結像手段13を備えている。なお、ここで、ディスプレイとしては通常の液晶ディスプレイのように平面板状のものの他に、内部に光源を有する立体状のもの、キーボードのように片側にのみ凹凸を有するものを使用することもできる。ディスプレイがキーボードの場合、中央に周囲より明るい高輝度部を設けることもでき、これによって操作が容易となる。なお、液晶ディスプレイを使用する場合は、メモリに多種類の画像のデータを蓄積しておき、この画像を光結像手段13によって空間に再生できる(以下の実施の形態でも同じ)。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-contact
また、光結像手段13が透明プラスチック、ガラス等の透明材を主要材料として使用している場合は、空気中から透明材に入光し、透明材から空気中に出光するときに、透明材の材質に起因する屈折を生じるので、屈折角を考慮してディスプレイ11の位置を決める(以下の実施の形態においても同じ)。なお、光結像手段13に対するディスプレイの位置はある程度自由であり、レンズ系を用いる場合のピント合わせは必要でない。光結像手段13を中央にして像12は画像11aに対称に形成される。
Further, when the light imaging means 13 uses a transparent material such as transparent plastic or glass as a main material, the transparent material enters the transparent material from the air and emits the light from the transparent material into the air. Since the refraction caused by the material is generated, the position of the
光結像手段13は、図2に詳細を示すように、一面側を当接又は近接して配置されたそれぞれ厚みがt1、t2(例えば、0.1〜5mm)の平板状の第1、第2の光制御パネル14、15を有している。第1、第2の光制御パネル14、15の内部には、それぞれ一方側の面に垂直に多数かつ帯状の平面光反射部18、19が一定のピッチ(p1、p2)で並べて形成されている。ここで、第1、第2の光制御パネル14、15の平面光反射部18、19は平面視して交差して(この実施の形態では直交状態で)配置されている。
As shown in detail in FIG. 2, the optical imaging means 13 is a flat plate-shaped first, which has a thickness of t <b> 1 and t <b> 2 (e.g., 0.1 to 5 mm), which are arranged in contact or close to each other. Second
第1、第2の光制御パネル14、15は、表裏が鏡面として作用する平面光反射部18、19以外の部分は、ガラス又は透明プラスチック等の透明材から形成されている。この平面光反射部18、19は反射効率のよい金属シート、蒸着金属、又は中間部に接着剤層を有する金属シート、鏡面シートからなって、表裏両面が反射面となっているのが好ましいが、片面のみが反射面となっている場合であっても本発明は適用される。なお、光結像手段13の製造方法については、例えば、WO2009/131128A1等に記載されている。また、反射効率の高い金属にはアルミニウム、銀、チタン、ニッケル、クロム等がある。
The first and second
通常は各平面光反射部18、19のピッチp1、p2は同一であり、第1、第2の光制御パネル14、15の厚みt1、t2も同一であるのが生産効率上好ましいので、以後、平面光反射部18、19のピッチはpとして、第1、第2の光制御パネル14、15の厚みをtとして扱う。このような光結像手段13を平面視すると、図1の部分拡大図に示すように、平面光反射部18、19が交差して多数の正方形の枠を形成する。この場合の一つの枠(即ち、一層分の枠)のアスペクト比γ(高さ/幅)は、厚み(t)/ピッチ(p)となる。アスペクト比γは、1〜4.5程度になるが、一つの平面光反射部18、19で複数回反射させてより明るい像12を得るには、アスペクト比γを2.5〜5.5(更に詳細には、3を超え、5以下)とするのがよい。
Usually, the pitches p1 and p2 of the planar
第1、第2の光制御パネル14、15の一つの枠の部分で、平面視して交差する第1、第2の微小反射面20、21が形成される。この第1、第2の微小反射面20、21は、それぞれ同一平面上に多数立設して配置されている。従って、光結像手段13の一側に距離を置いて配置されたディスプレイ11からの光は、手前側(ディスプレイ11側)にある第1の光制御パネル14の各第1の微小反射面20で反射し(第1の反射光)、対応する第2の微小反射面21で更に反射して(第2の反射光)、光結像手段13の他側に像12を形成する。この像12は空間部に形成され、ディスプレイ11に形成された画像11aと同一大きさとなる。なお、入射光及び反射光は一つの枠の中のみで反射を行う場合の他、一つの枠を飛び越えて反射する場合も含む。
First and second
次に、図3(A)、(B)、図4を参照しながら、非接触表示入力装置10に使用したディスプレイ11について説明する。このディスプレイ11は、基本的には液晶タイプであって、バックライト24と、液晶部25と、それぞれ可視光の発光部の一例であるR発光手段26、G発光手段27、及びB発光手段28(以下、単にRGB発光手段26〜28ともいう)を有する多数のセル(発光ブロック)29が格子状に配置された表示部30を有している。ここで、R発光手段26、G発光手段27、B発光手段28は自身では発光せず、バックライト24の光が液晶部25を通過した場合にR(赤)、G(緑)、B(青)に発光する部分をいい、単なる色フィルタであっても代替できる。
Next, the
液晶部25は周知の構造となって、上下にそれぞれX、Y方向に格子状に配置された帯状の透明電極31、32によって給電されて、遮光状態及び透光状態でセル単位(即ち、RGB発光手段26〜28単位)に制御できる。表示部30に配置されたセル29は、セル29単位でRGB発光手段26〜28の他に赤外線発光部(赤外線発光器の一部、1セル)33と光センサの一例である赤外線センサ34とを有している。なお、赤外線発光器は第1の像12を裏側から照らす、信号変調(例えば高周波変調、信号が重畳)された赤外線を発する。各赤外線センサ(正確には赤外線センサ素子)34の上下には 、赤外線センサ34から光信号を得る(給電する場合もある)帯状の透明電極36、37が上下に格子状に配置されている。なお、図3(A)、(B)において、39〜41、41aは透明な保護板材を示し、42は偏向フィルタを、43は各セル29の障壁を示す。また、バックライト24の光源には、赤、青、緑の可視光を含むと共に、赤外光を含む光源を使用する。また、透明電極31、32を用いて液晶部25を制御し、透明電極36、37を用いて、赤外線センサ34を制御する。ここで、25aは液晶部本体を示す。なお、図4に示す透明電極31、32及び36、37は、図3に示す透明電極31、32及び36、37と方向が異なって示されている。従って、図4に示すディスプレイ11は、図3に示すディスプレイ11の変形例となる。また、光センサは発光ブロックの全てに設けてもよいし、一部の発光ブロックに設けてもよい。光センサの一例である赤外線センサ34の底部には非透光材が配置され、裏面からの光を検知しない構造となっている(以下の実施の形態においても同様)。
The
このティスプレイ11の動作について説明する。バックライト24を点灯した状態で、透明電極31、32を介して各セル29内のRGB発光手段26〜28、赤外線発光部33に対応する(即ち、直下になる)液晶部25をオンオフすると、一つのセル29から可視光及び赤外光が発生する。これによって、ディスプレイ11上に画像11aを形成することができると共に、ディスプレイ11から均一照度の赤外線が発生する。
The operation of this
ディスプレイ11に表示された画像11aからの光(例えば、r1、r2)は、図1に示すように、光結像手段13に入り、光結像手段13から出た光(r’1、r’2)はその他側に像12を形成する。なお、ディスプレイ11の画像と像12は、光結像手段13を中心として左右対称又は上下対称に形成される。この場合、ディスプレイ11の赤外線発光部33から発した赤外線は、面状となって像12の位置に重なって形成されるが、視認することはできない。
As shown in FIG. 1, light (for example, r1, r2) from the
ここで、図1に示すように、像12の所定位置に表側から指示手段45の一例である指(タッチペン、指示棒等でもよい)でタッチすると、指示手段45から赤外線の反射光が発生し、その画像が光結像手段13を介してディスプレイ11側(即ち、ディスプレイ11上)に第2の像46として結像される。図1に示すように、指示手段45からの赤外線の反射光は、r3、r4の帰路で光結像手段13に入光し、光結像手段13で屈曲反射し、r’3、r’4の帰路を通って第2の像46を結像する。第2の像46は赤外線による結像であるので、目視できない。図1において、αは第1の像12と第2の像46が光結像手段13に対して対称に形成されることを示す。
Here, as shown in FIG. 1, when a predetermined position of the
ここで、ディスプレイ11に配置されている赤外線センサ34で指示手段45の赤外線画像を検知し、これによって、像12のどの部分を押したか検知できる。像12が例えば、キーボード等の場合は、キーボードの押圧位置を検知できる。
従って、この非接触表示入力装置10においては、外付けの赤外線発光部や赤外線カメラ等は必要でないが、ディスプレイ11に赤外線発光部を設けず、光結像手段の一端部に赤外線発光器45a、45b(いずれか一つでもよい)を設け、赤外線発光器45a、45bに、適当なフードを設けて赤外線が第1の像12の全部を照射し、他の部分を照射しないようにするのが好ましい。なお、赤外線発光部45a、45bの位置は任意であるが、できる限り第2の像12を操作する人の目に入らないような位置及び角度で配置するのが好ましい。
また、図1に示すように、第1の像12の周囲に矩形の枠46aを設けることもでき、これによって、指示手段45の操作領域の明確化を図ることができる。なお、枠46aをディスプレイ11に表示することもできる。
Here, the
Therefore, the non-contact
Further, as shown in FIG. 1, a
続いて、本発明の第2の実施の形態に係る非接触表示入力装置50について説明する。図1に示す非接触表示入力装置50全体の構成は、ディスプレイ11を除いて第1の実施の形態に係る非接触表示入力装置10の構成要素と同じであり、この非接触表示入力装置50は、ディスプレイ51に液晶の代わりに発光ダイオードを用いている(以下の実施の形態においても同様に、液晶ディスプレイ及び発光ダイオードを用いたディスプレイがある)。
図1、図2に示すように、この非接触表示入力装置50は、平面状のディスプレイ51と20〜70度の角度αを有して離れて形成され、ディスプレイ51に表示される画像11aを入光して対称位置に像12として結像する光結像手段13を備えている。
Subsequently, a non-contact
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-contact
ディスプレイ51の部分拡大図を図5(A)に、ディスプレイ51の断面拡大部を図5(B)に示す。この非接触表示入力装置50のディスプレイ51は液晶式ではなく、発光ダイオード式を用いて画像を形成している。従って、ディスプレイ51には、それぞれ発光ダイオードで形成されるR発光手段52、G発光手段53、B発光手段54(可視光の発光部)の他に、発光ダイオードからなる赤外線発光部55、フォトダイオード等からなる赤外線センサ(光センサの一例)56とを有する多数のセル(発光ブロック)58が設けられている。57は各セル58(一つのセルを図5(A)に斜線で示す)を区切る障壁を、60、61はR発光手段52、G発光手段53、B発光手段54の各発光ダイオードに電力を供給し、赤外線センサ56からの信号を受け取る帯状の透明電極を示す。なお、透明電極61は不透明であってもよい。また、63は透明保護板材を、64は保護板材を、65は偏光フィルタを示すが、偏光フィルタ65は省略可能である。また、平面上に並べられた複数の赤外線発光部55によって、平面的発光を行う赤外線発光器を形成している(上記実施の形態においても同じ)。
A partially enlarged view of the
これによって、ディスプレイ51から、赤緑青の光を含む可視光線の画像と、赤外線とを発することができ、ディスプレイ51に表示された画像11aは、光結像手段13を介してその対称位置の空間に像12を形成する。
像12に指示手段45で接触すると、その反射光(赤外線)が光結像手段13を介してディスプレイ51の表面に赤外線画像(第2の像46)として結像し、赤外線センサ56によってその位置を検知できる。
なお、ここで、ディスプレイ51から赤外線発光部55を除去し、赤外線発光部55をディスプレイとは別位置に配置されることもできる。
As a result, a visible light image including red, green and blue light and an infrared ray can be emitted from the
When the image means 12 is brought into contact with the instruction means 45, the reflected light (infrared ray) is imaged as an infrared image (second image 46) on the surface of the
In addition, the infrared
図6には、本発明の第3の実施の形態に係る非接触表示入力装置のディスプレイのを示すが、それぞれ発光ダイオードからなるR発光手段67、G発光手段68、B発光手段69と赤外線センサ70を一つの発光ブロック(セル)71に備えている。この場合、図1に例を示すように、赤外線発光器45a、45bはディスプレイ外、例えば、光結像手段13の端部等にあるが、第2の像を裏から照射するものであれば、別位置に配置されてもよい。72は各発光ブロック71を区画する障壁である。
FIG. 6 shows a display of the non-contact display input device according to the third embodiment of the present invention. The R light-emitting
続いて、図7、図8を参照しながら、本発明の第4の実施の形態に係る非接触表示入力装置75について説明する。
この非接触入力装置75は、平面状のディスプレイ76と例えば30〜60度の角度αを有して離れて形成され、ディスプレイ76に表示される画像(例えば、キーボード、スイッチパネル等)77を入光して対称位置にディスプレイ76の画像77を第1の像78として結像する光結像手段79(第1の実施の形態で使用した光結像手段13と同一構造)を備えている。
Subsequently, a non-contact
The
次に、ディスプレイ76について説明する。このディスプレイ76は、基本的には液晶タイプであって、図8(B)に示すように、バックライト80と、液晶表示部81と、シート状の光センサ(光センサシート)の一例であるシート状の赤外線センサ82と、表面の透明保護板83とを有している。
バックライト80は可視光を発光すると共に、赤外光を発光するのが好ましく、この場合、バックライト80からの光(一部又は全部)に高周波変調(信号変調の一例)をかけるのが好ましい。バックライト80に可視光を発光する発光手段Aと赤外光を発光する発光手段Bの両方を別々に備える場合は、発光手段Bのみに高周波変調をかけてもよい。なお、バックライト80として、発光ダイオードや蛍光灯を使用できる。また、ディスプレイとして例えば、有機又は無機のエレクトロルミネセンスを用いることもできる(以上の実施の形態においても同じ)。
Next, the
The
ディスプレイ76の表面に設けられたシート状の赤外線センサ82は、図8(A)、(B)に示すように、多数の赤外線センサ素子(センサ素子の一例)84が格子状に配列され、上下(厚み方向)に導体線86、87が配置されている。赤外線センサ素子84の裏側には、導電性又は非導電性の非透光材89が設けられ、表側からの光のみを赤外線センサ素子84が検知するようになっている。なお、90は透明シートを示す。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the sheet-like
導体線86、87は透明となって、可視光及び赤外光をよく通す。この赤外線センサ素子84は赤外線にのみ反応し起電力を発生する。なお、赤外線センサ素子として、可視光及び赤外光に反応するセンサを用い、入光側に赤外線のみを通過させるフィルタを設けてもよい。赤外線センサ素子及び導体線のいずれか一方又は双方は不透明であってもよく、この場合はできる限り面積及び幅を狭くしてディスプレイの開口率を高めるのがよい。
また、前記シート状の赤外線センサ82はディスプレイ76とは別体となって、後からディプレイ76の表面に接合等で設けることもできる。
また、この実施の形態においては、光センサシートとして赤外線を用いたが可視光であってもよい。この光センサシートの周囲に枠91を設けることもできる。
The conductor lines 86 and 87 are transparent and allow visible light and infrared light to pass well. This
The sheet-like
In this embodiment, infrared light is used as the optical sensor sheet, but visible light may be used. A
液晶表示部81は周知の構造となって、可視光の発光部の一部であるR(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタが並列に配置され、R、G、Bのカラーフィルタのそれぞれの直下には液晶セルが配置される。この液晶セルの1)オンオフ、2)輝度調整、又は3)バックライト80の下部からの光の調整によって、可視光の発光の制御を行うようになっている。従って、この液晶表示部81によって、所定の形状(例えば、キーボード等)の画像77が表示される。
The liquid
ディスプレイとして、並列にR、G、B(又はその他の色)の発光ダイオードを用いた構造のものにも本発明は適用できる。R、G、Bの発光ダイオードと赤外線センサを並べて一つのブロックとし、ディスプレイがこのブロックを平面状に並べたものであってもよい。
ここで、光として可視光を使用し、可視光の光センサを使用する場合は、平面状に並べた各ブロックの上に、赤外線遮断シートを設けてもよい。
The present invention can also be applied to a display having a structure using light emitting diodes of R, G, B (or other colors) in parallel. The light emitting diodes of R, G, and B and the infrared sensor may be arranged as a single block, and the display may be a flat arrangement of the blocks.
Here, when visible light is used as light and a visible light optical sensor is used, an infrared shielding sheet may be provided on each block arranged in a plane.
本発明は以上の実施の形態に限定されず、例えば、ディスプレイの画像はカラー画像ではなく白黒画像であってもよい。
また、本発明においてディスプレイには、単に画像を表示するものだけでなく、照光又は透光された実物像等も含まれる。即ち、ディスプレイとして、通常の看板のように透光性の部材(平面部材、曲面部材)を使用する場合は、各光センサ素子の裏側には遮光部材を設けるのがよいし、光センサ素子に表側からの光(可視光又は赤外光)のみを検知するものを使用してもよい。
以上に説明した各構成要素を組み合わせて、非接触表示入力装置及びその方法を形成する場合も本発明は適用される。
また、光センサシートはディスプレイとは分離可能、又は接合構造のものでもよい。
そして、ディスプレイ、光結像手段及び光センサは第1〜第4の実施の形態に係るものを組み合わせて形成する場合も本発明は適用される。
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the image on the display may be a black and white image instead of a color image.
In the present invention, the display includes not only an image but also a real image that is illuminated or transmitted. That is, when a light-transmitting member (a flat member or a curved member) is used as a display as a normal signboard, a light-shielding member is preferably provided on the back side of each optical sensor element. You may use what detects only the light (visible light or infrared light) from the front side.
The present invention is also applied to the case where the non-contact display input device and the method thereof are formed by combining the components described above.
Further, the optical sensor sheet may be separable from the display or may have a joined structure.
The present invention is also applied to the case where the display, the optical imaging means, and the optical sensor are formed by combining those according to the first to fourth embodiments.
10:非接触表示入力装置、11:ディスプレイ、11a:画像、12:第1の像、13:光結像手段、14:第1の光制御パネル、15:第2の光制御パネル、18、19:平面光反射部、20:第1の微小反射面、21:第2の微小反射面、24:バックライト、25:液晶部、25a:液晶部本体、26:R発光手段、27:G発光手段、28:B発光手段、29:セル、30:表示部、31、32:透明電極、33:赤外線発光部、34:赤外線センサ、36、37:透明電極、39〜41、41a:保護板材、42:偏向フィルタ、43:障壁、45:指示手段、45a、45b:赤外線発光器、46:第2の実像、46a:枠、50:非接触表示入力装置、51:ディスプレイ、52:R発光手段、53:G発光手段、54:B発光手段、55:赤外線発光部、56:赤外線センサ、57:障壁、58:セル、60、61:透明電極、63:透明保護板材、64:保護板材、65:偏光フィルタ、67:R発光手段、68:G発光手段、69:B発光手段、70:赤外線センサ、71:発光ブロック、72:障壁、75:非接触表示入力装置、76:ディスプレイ、77:画像、78:第1の像、79:光結像手段、80:バックライト、81:液晶表示部、82:赤外センサ、83:透明保護膜、84:赤外線センサ素子、86、87:導体線、89:非透光材、90:透明シート、91:枠 10: non-contact display input device, 11: display, 11a: image, 12: first image, 13: light imaging means, 14: first light control panel, 15: second light control panel, 18, 19: plane light reflecting portion, 20: first minute reflecting surface, 21: second minute reflecting surface, 24: backlight, 25: liquid crystal portion, 25a: liquid crystal portion main body, 26: R light emitting means, 27: G Light emitting means, 28: B light emitting means, 29: cell, 30: display section, 31, 32: transparent electrode, 33: infrared light emitting section, 34: infrared sensor, 36, 37: transparent electrode, 39-41, 41a: protection Plate material: 42: Deflection filter, 43: Barrier, 45: Instruction means, 45a, 45b: Infrared light emitter, 46: Second real image, 46a: Frame, 50: Non-contact display input device, 51: Display, 52: R Light emitting means, 53: G light emitting means, 54: B Light means, 55: infrared light emitting section, 56: infrared sensor, 57: barrier, 58: cell, 60, 61: transparent electrode, 63: transparent protective plate material, 64: protective plate material, 65: polarizing filter, 67: R light emitting means 68: G light emission means, 69: B light emission means, 70: infrared sensor, 71: light emission block, 72: barrier, 75: non-contact display input device, 76: display, 77: image, 78: first image, 79: Light imaging means, 80: Backlight, 81: Liquid crystal display unit, 82: Infrared sensor, 83: Transparent protective film, 84: Infrared sensor element, 86, 87: Conductor wire, 89: Non-translucent material, 90: Transparent sheet, 91: Frame
Claims (11)
前記第1の像を表側からタッチした指示手段からの反射光を、前記光結像手段を介して前記ディスプレイ上に第2の像として結像し、該ディスプレイに設けられた光センサによって該第2の像を検知し、前記指示手段の位置を求め、しかも、前記光センサによって検知される光は信号変調されていることを特徴とする非接触表示入力装置。 A large number of first and second micro-reflecting surfaces intersecting each other in plan view are arranged on the same plane, and the first reflected light from each of the first micro-reflecting surfaces corresponds to the corresponding first A light image forming means that receives the light from the two micro-reflecting surfaces as second reflected light, and a display provided at a distance on one side of the light image forming means. In the non-contact display input device that forms the first image on the other side of the imaging means,
Reflected light from the pointing means that touched the first image from the front side is imaged as a second image on the display via the light imaging means, and the first image is detected by an optical sensor provided on the display. A non-contact display input device characterized in that the image of 2 is detected to determine the position of the pointing means, and the light detected by the optical sensor is signal-modulated.
前記ディスプレイとは別に、前記第1の像を裏側から照らす信号変調された赤外線を発する赤外線発光器を設け、前記第1の像を表側から押圧する前記指示手段に照射した前記赤外線の反射光を前記光結像手段によって前記ディスプレイ上に第2の像として結像し、該ディプレイに設けられた光センサによって前記指示手段の位置を検知することを特徴とする非接触表示入力方法。 A large number of first and second micro-reflecting surfaces intersecting each other in plan view are arranged on the same plane, and the first reflected light from each of the first micro-reflecting surfaces corresponds to the corresponding first An optical imaging means that receives the light from the two minute reflecting surfaces and generates a second reflected light, and a display provided at a distance on one side of the optical imaging means. In the non-contact display input method for optically detecting the image position of the pointing means formed as the first image on the other side of the image means and touching the first image,
In addition to the display, an infrared light emitter emitting signal-modulated infrared light for illuminating the first image from the back side is provided, and the reflected light of the infrared light irradiated on the indication means for pressing the first image from the front side is provided. A non-contact display input method, wherein the light image forming means forms a second image on the display, and the position of the indicating means is detected by an optical sensor provided in the display.
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