JP2020024281A - 空間投影装置、及び、それを備えた非接触入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検出物の位置に応じて空間投影される実像を変化させることができ、被検出物を検出するセンサを実像よりも空間投影プレート側に収めることができる空間投影装置を提供する。【解決手段】空間投影装置１は、表示部２と、表示部２からの光が通され、表示部２の表示内容を実像５として空間に結像させる空間投影プレート３と、測定用光線Ｌを照射して被検出物Ｍとの距離Ｄを測定する測距センサ６と、制御部７と、を備えている。測距センサ６は、実像５よりも空間投影プレート３側に配置されている。測距センサ６は、実像５が結像される平面内に測定用光線Ｌを照射する。制御部７は、測距センサ６の測定結果に応じて表示部２の表示内容を変化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、空間投影装置及び非接触入力装置に関するものである。

図４は、従来の画像表示装置を示す図である（特許文献１を参照。）。この画像表示装置５００は、画像Ｐ１を表示する表示部５１０、表示部５１０からの光を通して画像Ｐ１を浮遊画像Ｐ２として空間に結像する画像伝達パネル５２０、画像Ｐ３を表示する表示部５４０、表示部５４０に配設され、被検出体Ｆ（使用者の指等）の位置及び動きを検出するセンサ５１２、画像制御部５１１等を備えている。

画像制御部５１１は、表示部５１０に表示される画像データと表示部５４０に表示される画像データを連動させて表示するように画像制御を行う。例えば、画像制御部５１１は、被検出体Ｆが表示部５４０に表示されたオブジェクト（画像Ｐ３）に触れた後、被検出体Ｆが表示部５４０から離れたときには、触れたオブジェクトが表示されていた位置から、触れたオブジェクトに対応する浮遊画像Ｐ２を、表示部５４０から離れる方向に伸長して表示するように制御するとともに、表示された浮遊画像Ｐ２を被検出体Ｆの軌跡に追随させるように制御する。

特開２００９−８６３９５号公報

図４に示した従来の画像表示装置５００は、被検出体Ｆの位置等に応じて浮遊画像Ｐ２を変化させることができるが、センサ５１２が配設された表示部５４０が浮遊画像Ｐ２よりも使用者側に突き出てしまうという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、被検出物の位置に応じて空間投影される実像を変化させることができ、被検出物を検出するセンサを実像よりも空間投影プレート側に収めることができる空間投影装置、及び、該空間投影装置を備えた非接触入力装置を提供することを目的としている。

本発明の空間投影装置は、表示部と、前記表示部からの光が通され、前記表示部の表示内容を実像として空間に結像させる空間投影プレートと、測定用光線を照射して被検出物との距離を測定する測距センサと、を備え、前記測距センサが、前記実像よりも前記空間投影プレート側に配置され、前記測距センサは、前記実像が結像される平面内に前記測定用光線を照射し、前記測距センサの測定結果に応じて前記表示部の表示内容を変化させることを特徴とする。

本発明の非接触入力装置は、上記空間投影装置と、上記測距センサの測定結果に応じて所定の動作を行う操作応答部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、被検出物の位置に応じて空間投影される実像を変化させることができ、被検出物を検出する測距センサを実像よりも空間投影プレート側に収めることができる。

本発明の第１実施形態にかかる空間投影装置及び非接触入力装置の概略構成図である。 図１の実像の平面図である。 本発明の第２実施形態にかかる空間投影装置により空間に結像される実像の平面図である。 従来の画像表示装置を示す図である。

本発明の第１実施形態にかかる「空間投影装置」及び「非接触入力装置」を図１，２を参照して説明する。

図１に示すように、空間投影装置１は、表示部２と、空間投影プレート３と、測距センサ６と、制御部７と、鏡４と、を備えている。また、この空間投影装置１は、操作応答部８と共に非接触入力装置１０を構成する。

本例では、表示部２として、液晶ディスプレイが用いられている。

空間投影プレート３は、表示部２からの光が通され、表示部２の表示内容を実像５として空間に結像させる結像素子であり、周知のマイクロレンズアレイやマイクロミラーアレイ等を用いることができる。

測距センサ６は、本例では１つのみ用いられている。測距センサ６は、実像５が結像される平面内に赤外線等の測定用光線Ｌを照射する。即ち、測定用光線Ｌは直線光であり、実像５が結像される平面は、測定用光線Ｌ上の異なる２点と測定用光線Ｌ上にない１点の３点を通る。測距センサ６は、実像５が形成される領域を含むように測定範囲が設定されており、照射した測定用光線Ｌの反射光を受光して測定範囲内に存在する被検出物Ｍ（例えば操作者の指）との距離Ｄを測定する。測距センサ６は、実像５よりも空間投影プレート３側に配置されているとともに実像５よりも上側に配置されている。

実像５は、測距センサ６から照射される測定用光線Ｌを含む平面内に結像される。実像５は、図２に示すように、ゲージ５１と、ゲージ５１上を移動するバー５２と、で構成されている。ゲージ５１は、測定用光線Ｌに沿って延びている。

制御部７は、測距センサ６の測定結果に応じて表示部２の表示内容を変化させる。制御の一例として、本例では、非接触入力装置１０の使用開始時に、図２の実線で示す実像５を表示させる。そして、被検出物Ｍが図２の点線で示す位置（実際の実像５においてはこの点線は非表示である。）に置かれると、測距センサ６が測定した被検出物Ｍとの距離Ｄから被検出物Ｍの位置を解析して、バー５２が点線で示す位置に変化した実像５を表示させる。また、被検出物Ｍが図２の実線で示すバー５２に置かれた後、被検出物Ｍがゲージ５１に沿って移動し、点線で示す位置に置かれると、測距センサ６の測定結果から被検出物Ｍの動き及びその変化量を解析して、バー５２が点線で示す位置まで徐々に移動していく実像５を表示させる（動的表示を行う。）。

さらに、制御部７は、測距センサ６の測定結果に応じて操作応答部８に所定の動作を行わせる制御を行う。本例では、操作応答部８が照明装置である。制御の一例として、制御部７は、測距センサ６の測定結果に応じて操作応答部８に照明の明るさを変更させる。具体的には、図２のバー５２が上方にスライド操作されるにしたがって照明を徐々に明るくさせ、バー５２が下方にスライド操作されるにしたがって照明を徐々に暗くさせる。

即ち、本例の非接触入力装置１０は、操作応答部８（即ち照明装置）の明るさ変更スイッチを空間投影装置１によって空間投影し、空間投影された明るさ変更スイッチ（即ち実像５）が操作されたことを検出して、照明の明るさを変更する。

鏡４は、ガラス等の透明板４１の一方の面に反射膜４２と不透明保護膜４３が形成されたものである。表示部２、空間投影プレート３、測距センサ６、制御部７は、鏡４の裏面側に配置されている。実像５は、鏡４の表面側に結像される。「鏡４の表面側」とは、透明板４１側、即ち、鏡像を見ることができる側を意味する。

また、空間投影プレート３からの光、測距センサ６から照射される測定用光線Ｌ、この測定用光線Ｌの反射光を透過させるために、鏡４の一部の領域４４が、不透明保護膜４３を欠いたハーフミラーとなっている。なお、ハーフミラーは、透過率と反射率とが必ずしも等しくなくてもよく、適宜調整することができる。

上述した空間投影装置１によれば、測距センサ６が、実像５が結像される平面内に測定用光線Ｌを照射する構成としているので、測距センサ６を実像５よりも空間投影プレート３側に収めることができる。また、単一の測距センサ６によって実像５に対する測定用光線Ｌ方向の操作（被検出物Ｍの動き及びその変化量）を検出することができる。

また、空間投影装置１によれば、鏡４を見る者が表示部２、空間投影プレート３、測距センサ６などを認識することなく、実像５が鏡４の表面側に浮遊して見えることになり、実像表示における演出効果やデザイン性を高めることができる。

本発明の第２実施形態にかかる「空間投影装置」及び「非接触入力装置」を図３を参照して説明する。

本例の空間投影装置及び非接触入力装置は、表示部が複数のＬＥＤで構成されていること以外は、第１実施形態の空間投影装置１及び非接触入力装置１０と同一構成である。

本例の表示部は、７つのＬＥＤが一列に配列された構成である。当該表示部を備えた空間投影装置は、図３に示す実像１０５を空間に結像する。本例においても、測距センサは、実像１０５が結像される平面内に測定用光線を照射する。実像１０５は、測距センサの測定用光線に沿って一列に配列される複数の四角形１５１〜１５７で構成される。各四角形１５１〜１５７は、表示部の各ＬＥＤの実像であり、ＬＥＤが点灯することで表示され、消灯することで非表示とされる。

本例の制御部は、測距センサの測定結果に応じて表示部の表示内容を変化させる。即ち、各ＬＥＤを選択的に点灯又は消灯することで表示部の表示内容を変化させる。制御の一例として、本例では、非接触入力装置の使用開始時に、図３の実線で示す実像１０５を表示させる。そして、被検出物（例えば操作者の指）が図３の点線で示す四角形１５７（実際の実像１０５においては点線の四角形１５５〜１５７は非表示である。）に置かれると、測距センサが測定した被検出物との距離から被検出物の位置を解析して、点線の四角形１５５〜１５７を実像として表示させる。また、被検出物が図３の四角形１５４に置かれた後、被検出物が上方に移動し、点線で示す四角形１５７に置かれると、測距センサの測定結果から被検出物の動き及びその変化量を解析して、点線の四角形１５５〜１５７を、四角形１５５から順次実像として表示させる。

本例の空間投影装置によれば、第１実施形態の空間投影装置１について説明した効果に加え、液晶ディスプレイを用いることなく表示部を構成でき、構成を簡易にできるという効果を奏する。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 空間投影装置
２ 表示部
３ 空間投影プレート
４ 鏡
５，１０５ 実像
６ 測距センサ
７ 制御部
８ 操作応答部
１０ 非接触入力装置

Claims (4)

1. 表示部と、
   前記表示部からの光が通され、前記表示部の表示内容を実像として空間に結像させる空間投影プレートと、
   測定用光線を照射して被検出物との距離を測定する測距センサと、を備え、
   前記測距センサが、前記実像よりも前記空間投影プレート側に配置され、
   前記測距センサは、前記実像が結像される平面内に前記測定用光線を照射し、
   前記測距センサの測定結果に応じて前記表示部の表示内容を変化させる
   ことを特徴とする空間投影装置。
2. 鏡をさらに備え、
   前記表示部と、前記空間投影プレートと、前記測距センサとが、前記鏡の裏面側に配置され、前記鏡の表面側に前記実像を結像させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空間投影装置。
3. 前記鏡は、前記空間投影プレートと前記実像との間及び前記測距センサと前記実像との間を含む領域がハーフミラー加工されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の空間投影装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の空間投影装置と、
   前記測距センサの測定結果に応じて所定の動作を行う操作応答部と、を備えている
   ことを特徴とする非接触入力装置。

Images