JP2020067668A - 入力システム - Google Patents

Abstract

【課題】空間に結像された画像に対する入力動作の誤検出を抑制できる入力システムを提供することにある。【解決手段】入力システムは、表示装置と、２以上のセンサと、コントローラと、を備える。表示装置は、光源と、光源からの光を導いて空間に画像を結像させる導光板と、を含む。２以上のセンサは、検出距離又は検出媒体が互いに異なる。コントローラは、２以上のセンサの検出結果に基づいてユーザによる画像に対する入力動作を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、入力システムに関する。

従来、導光板から光を出射させて空間に画像を結像するとともに、画像の結像位置を含む空間において物体をセンサで検出する入力装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような装置によれば、ユーザは、空間に表示されているボタン等の画像を空中で仮想的に触れることによって、入力動作を行うことができる。

特開２０１２−２０９０７６号公報

特許文献１に記載された入力装置では、湯気などの熱源や虫が画像の結像位置を含む空間を通過したときにセンサが意図せずに反応してしまい、画像に対する入力動作を誤検出するおそれがある。

本発明の目的は、空間に結像された画像に対する入力動作の誤検出を抑制できる入力システムを提供することにある。

一態様に係る入力システムは、表示装置と、２以上のセンサと、コントローラと、を備える。表示装置は、光源と、光源からの光を導いて空間に画像を結像させる導光板と、を含む。２以上のセンサは、検出距離又は検出媒体が互いに異なる。コントローラは、２以上のセンサの検出結果に基づいてユーザによる画像に対する入力動作を検出する。

本態様に係る入力システムでは、検出距離又は検出媒体が互いに異なる２以上のセンサの検出結果に基づいてユーザによる画像に対する入力動作を検出する。これにより、ユーザによる画像に対する入力動作をより正確に検出することができるとともに、画像に対する入力動作の誤検出を抑制できる。

検出媒体は、磁界、電界、電波、光、音、又は熱のいずれかを含んでもよい。この場合は、検出媒体の異なる２以上のセンサを用いることで、画像に対する入力動作の誤検出を効果的に抑制できる。

２以上のセンサは、画像の結像位置を含む空間における物体を検出する第１のセンサと、画像の結像位置を含む空間における物体を検出する第２のセンサと、を含んでもよい。コントローラは、第１のセンサ及び第２のセンサの両方が物体を検出したときに入力動作を検出してもよい。この場合は、画像に対する入力動作の誤検出をさらに抑制できる。

第１のセンサは静電容量センサであってもよい。第２のセンサは、赤外線センサであってもよい。この場合は、例えば、湯気などの熱源が発生しやすい水回りに表示装置を設置した場合において、画像に対する入力動作の誤検出を簡単な構成で抑制できる。

２以上のセンサは、画像の結像位置を含む空間における物体を検出する第１のセンサと、画像の結像位置を含む空間から所定距離離れた物体を検出する第２のセンサと、を含んでもよい。コントローラは、第１のセンサ及び第２のセンサの両方が物体を検出したときに入力動作を検出してもよい。この場合は、画像に対する入力動作の誤検出をさらに抑制できる。

コントローラは、第２のセンサの検出結果に基づいて光源又は第１のセンサの少なくともいずれか一方を通電状態にしてもよい。この場合は、消費電力を抑制することができるとともに、光源の寿命を延ばすことができる。

第１のセンサは赤外線センサであってもよい。第２のセンサは焦電センサであってもよい。この場合は、虫などが画像の結像位置を含む空間を通過したときにおける入力動作の誤検出を簡単な構成で抑制できる。

第１のセンサは限定反射センサであってもよい。第２のセンサは測距センサであってもよい。この場合は、虫などが画像の結像位置を含む空間を通過したときにおける入力動作の誤検出を簡単な構成で抑制できる。

本発明によれば、空間に結像された画像に対する入力動作の誤検出を抑制できる入力システムを提供することができる。

入力システムの一態様の構成を示すブロック図である。 表示装置の斜視図である。 表示装置及び第１のセンサの構成を示す側面図である。 表示装置及び第２のセンサの検出距離を模式的に示した平面図である。

以下、図面を参照して実施形態に係る入力システム１について説明する。図１は、入力システム１の構成を示すブロック図である。入力システム１は、図１に示すように、表示装置２と、第１のセンサ３と、第２のセンサ４と、コントローラ５と、信号出力装置６と、を含む。

図２は、表示装置２の斜視図である。表示装置２は、光源１０と、導光板１１と、を含む。光源１０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。ただし、光源１０は、ＬＥＤに限らず、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）などの他の光源であってもよい。

導光板１１は、光源１０からの光を導いて空間に画像Ｉ１を結像させる。それにより、導光板１１は、ユーザにより視認される画像Ｉ１をスクリーンのない空間に投影する。導光板１１は、透光性材料で形成されている。導光板１１は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、或いはシクロオレフィンポリマーなどの透明な樹脂、或いは、ガラスなどの材料で形成されている。

導光板１１は、出射面１１ａと、背面１１ｂと、端面１１ｃ−１１ｆと、を含む。出射面１１ａは、光源１０からの光を出射する。背面１１ｂは、出射面１１ａの反対側に位置する。端面１１ｃには光源１０からの光が入射される。光源１０からの光は、他の端面１１ｄ−１１ｆに入射されてもよい。なお、図２では、出射面１１ａが鉛直方向に平行になるように導光板１１が配置されている。しかし、出射面１１ａが鉛直方向に対して、０度を含まない所定の角度をなすように導光板１１が設置されてもよい。

導光板１１は、複数の導光部を含む。複数の導光部は、それぞれ画像Ｉ１に含まれる複数の定点に対応して設けられている。例えば、複数の導光部は、第１導光部２７と第２導光部２８と第３導光部２９とを含む。第１導光部２７は、画像Ｉ１に含まれる第１定点Ａ１に対応している。第２導光部２８は、画像Ｉ１に含まれる第２定点Ａ２に対応している。第３導光部２９は、画像Ｉ１に含まれる第３定点Ａ３に対応している。

各導光部は、図示しない複数のプリズムを含む。複数のプリズムは、光源１０からの光を導光板１１の出射面１１ａに向けて反射し、光が各導光部に対応する定点で収束するように配列されている。これにより、複数の定点から光が発するような光の波面が形成され、これらの複数の定点で収束した光の集まりによって、空間上にユーザにより認識される画像Ｉ１が結像される。

画像Ｉ１は、図２に示すように、ユーザによって操作される入力部材の形状を示す立体画像である。本実施形態において、画像Ｉ１は、押しボタン式のスイッチの形状を示す。画像Ｉ１は、台部Ｉ１１とボタン部Ｉ１２とを含む。台部Ｉ１１は、導光板１１の出射面１１ａ側に突出した形状を示す。ボタン部Ｉ１２は、台部Ｉ１１上に配置されており、台部Ｉ１１から突出した形状を示す。

台部Ｉ１１は、支持面Ｉ１３を含む。支持面Ｉ１３は、出射面１１ａに対して傾斜している。ボタン部Ｉ１２は、押圧面Ｉ１４を含む。押圧面Ｉ１４は、出射面１１ａに対して傾斜している。ただし、支持面Ｉ１３と押圧面Ｉ１４とは、出射面１１ａと平行であってもよい。或いは、支持面Ｉ１３と押圧面Ｉ１４とは、出射面１１ａに対して垂直であってもよい。なお、画像Ｉ１は、押しボタン式に限らず、他の方式のスイッチであってもよい。或いは、画像Ｉ１は、スイッチに限らず他の入力部材であってもよい。

図３は、表示装置２及び第１のセンサ３の構成を示す側面図である。第１のセンサ３は、非接触で物体を検出する近接センサである。第１のセンサ３は、画像Ｉ１の結像位置を含む空間における物体を検出する。図３に示すように、第１のセンサ３は、導光板１１の背面１１ｂ側に配置される。第１のセンサ３は、例えば光電センサである。第１のセンサ３は、投光素子３１と受光素子３２とを含む。投光素子３１は、導光板１１の出射面１１ａ側に向かって光を照射する。受光素子３２は、物体において反射された投光素子３１からの光を受ける。第１のセンサ３は、検出結果を示す信号をコントローラ５に出力する。なお、投光素子３１と受光素子３２とは、互いに別体のユニットに分かれて設けられてもよい。

本実施形態において、第１のセンサ３は、限定反射センサである。限定反射センサは、所定の検出位置Ｂ１に物体があることを検出する。所定の検出位置Ｂ１は、画像Ｉ１の結像位置を含む。例えば、所定の検出位置Ｂ１は、画像Ｉ１のボタン部Ｉ１２に含まれる。詳細には、所定の検出位置Ｂ１は、ボタン部Ｉ１２の押圧面Ｉ１４に含まれる。従って、第１のセンサ３は、ユーザの指がボタン部Ｉ１２の位置にあることを検出する。それにより、第１のセンサ３は、ユーザの指によるボタン部Ｉ１２への入力動作を検出する。

なお、第１のセンサ３は、限定反射センサに限らず、ＴＯＦ（time of flight）方式などの他の光電センサであってもよい。或いは、第１のセンサ３は、光電センサに限らず、電界、磁界、電波、音、或いは熱等の他の媒体を介して物体を検出するものであってもよい。具体的には、第１のセンサ３は、例えば赤外線センサであってもよい。

第２のセンサ４は、図１に示すように、表示装置２の外部に配置されている。図４は、第２のセンサ４の検出距離を模式的に示した図であり、表示装置２を平面から見た図である。第２のセンサ４は、第１のセンサ３と検出距離が異なる。第２のセンサ４は、画像Ｉ１の結像位置を含む空間から所定距離Ｄ離れた物体を検出する。第２のセンサ４は、画像Ｉ１の結像位置を含む空間から例えば１ｍ程度離れた人体Ｈを検出する。或いは、第２のセンサ４は、画像Ｉ１の結像位置を含む空間から例えば１ｍ以内に存在する人体Ｈを検出する構成であってもよい。所定距離Ｄは、３０ｃｍ以上１ｍ以内の範囲であることが好ましい。第２のセンサ４は、赤外線測距センサ、赤外線温度センサ、音声解析、動画解析、又は焦電センサ、などの公知の人体検出手段によって構成される。本実施形態では、第２のセンサ４は、焦電センサである。第２のセンサ４は、検出結果を示す信号をコントローラ５に出力する。なお、第２のセンサ４は、第１のセンサ３と同じ媒体を介して物体を検出するセンサであってもよい。また、第２のセンサ４は、側距センサであってもよい。

コントローラ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ５１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ５２とを含む。メモリ５２は、プロセッサ５１によって実行されるコンピュータ指令、及び、表示装置２を制御するためのデータを記憶している。コントローラ５は、光源１０と信号出力装置６とを制御する。コントローラ５は、第１のセンサ３及び第２のセンサ４の検出結果に応じた検出信号を無線又は有線の通信手段を介して受信する。

コントローラ５は、第１のセンサ３及び第２のセンサ４の検出結果に基づいてユーザによる画像Ｉ１に対する入力動作を検出する。本実施形態では、コントローラ５は、第１のセンサ３及び第２のセンサ４の両方が物体を検出したときにユーザの画像Ｉ１に対する入力動作を検出する。コントローラ５は、ユーザの画像Ｉ１に対する入力動作に応じて、信号出力装置６から信号を出力する。

信号出力装置６は、図１に示すように、信号線６１を介して、コントローラ５からの指令に応じた信号を出力する。信号線６１は、外部の機器に接続される。信号出力装置６は、例えばアナログ出力回路を含む。ただし、信号出力装置６は、デジタル出力回路を含んでもよい。信号出力装置６からの信号は、指令値を有する。指令値は、例えば電圧値である。ただし、指令値は電流値であってもよい。

本実施形態に係る入力システム１では、第１のセンサ３と、検出距離が第１のセンサ３とは異なる第２のセンサ４と、の両方が物体を検出したときに、コントローラ５がユーザの画像Ｉ１に対する入力動作を検出する。具体的には、画像Ｉ１の結像位置を含む空間から所定距離Ｄ離れた人体Ｈが第２のセンサ４によって検出され、且つ画像Ｉ１の結像位置を含む空間において、第１のセンサ３によって例えばユーザの指が検出されたときに、コントローラ５がユーザの画像Ｉ１に対する入力動作を検出する。すなわち、例えば虫が画像Ｉ１の結像位置を含む空間を通過したときに、第１のセンサ３が虫を物体として検出しても、第２のセンサ４が人体Ｈを検出していなければ、コントローラ５は画像Ｉ１に対する入力動作を検出しない。このため、ユーザによる画像Ｉ１に対する入力動作を正確に検出することができるとともに、画像Ｉ１に対する入力動作の誤検出を抑制できる。

なお、本実施形態に係る入力システム１において、第２のセンサ４の検出結果に基づいて光源１０又は第１のセンサ３の少なくともいずれか一方を通電状態にするようにコントローラ５を構成してもよい。この場合は、第２のセンサ４が人体Ｈを検知してから光源１０又は第１のセンサ３が通電状態になるので、入力システム１の消費電力を抑制することができるともに、光源１０の寿命を延ばすことができる。

入力システム１は、例えば、温水洗浄便座、洗面化粧台、蛇口、レンジフード、食器洗い機、冷蔵庫、電子レンジ、ＩＨクッキングヒータ、電解水生成装置、エレベータ、インターホン、照明、ドアの開閉装置、テレビ、ステレオシステム、エアコン、洗濯機、発券機、或いは券売機などの機器に適用可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

第１のセンサ３と第２のセンサ４の構成は、前記実施形態に限定されるものではない。第１のセンサ３及び第２のセンサ４は、画像Ｉ１の結像位置を含む空間における物体を互いに異なる検出媒体で検出してもよい。具体的には、例えば、第１のセンサ３を赤外線センサ、第２のセンサ４を静電容量センサで構成して、第１のセンサ３及び第２のセンサ４の両方が物体を検出したときに、コントローラ５がユーザの画像Ｉ１に対する入力動作を検出してもよい。

この場合、人体以外の熱源（例えば湯気など）が画像Ｉ１の結像位置を含む空間を通過したときに、第１のセンサ３（ここでは赤外線センサ）が人体以外の熱源を物体として検出しても、第２のセンサ４（ここでは静電容量センサ）が物体を検出していなければ、コントローラ５は画像Ｉ１に対する入力動作を検出しない。このため、特に湯気などの熱源が発生しやすい洗面化粧台などに表示装置２を設置した場合において、画像Ｉ１に対する入力動作の誤検出を効果的に抑制できる。

入力システム１は、第１のセンサ３及び第２のセンサ４と検出距離又は検出媒体が異なる図示しない第３のセンサをさらに含み、第１のセンサ３、第２のセンサ４、及び第３のセンサの検出結果に基づいてコントローラ５がユーザの画像Ｉ１に対する入力動作を検出してもよい。

第１のセンサ３、第２のセンサ４、及びコントローラ５等の配置は、適宜変更されてもよい。例えば、第１のセンサ３、第２のセンサ４、及びコントローラ５の少なくともいずれかを表示装置２に配置してもよい。

本発明によれば、空間に結像された画像に対する入力動作の誤検出を抑制できる入力システムを提供することができる。

１ 入力システム
２ 表示装置
３ 第１のセンサ
４ 第２のセンサ
５ コントローラ
１０ 光源
１１ 導光板

Claims (8)

1. 光源と、前記光源からの光を導いて空間に画像を結像させる導光板と、を含む表示装置と、
   検出距離又は検出媒体が互いに異なる２以上のセンサと、
   前記２以上のセンサの検出結果に基づいてユーザによる前記画像に対する入力動作を検出するコントローラと、
   を備えた、入力システム。
2. 前記検出媒体は、磁界、電界、電波、光、音、又は熱のいずれかを含む、
   請求項１に記載の入力システム。
3. 前記２以上のセンサは、前記画像の結像位置を含む空間における物体を検出する第１のセンサと、前記画像の結像位置を含む空間における物体を検出する第２のセンサと、を含み、
   前記コントローラは、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの両方が物体を検出したときに前記入力動作を検出する、
   請求項１又は２に記載の入力システム。
4. 前記第１のセンサは赤外線センサであり、
   前記第２のセンサは静電容量センサである、
   請求項３に記載の入力システム。
5. 前記２以上のセンサは、前記画像の結像位置を含む空間における物体を検出する第１のセンサと、前記画像の結像位置を含む空間から所定距離離れた物体を検出する第２のセンサと、を含み、
   前記コントローラは、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの両方が物体を検出したときに前記入力動作を検出する、
   請求項１又は２に記載の入力システム。
6. 前記コントローラは、前記第２のセンサの検出結果に基づいて前記光源又は前記第１のセンサの少なくともいずれか一方を通電状態にする、
   請求項５に記載の入力システム。
7. 前記第１のセンサは赤外線センサであり、
   前記第２のセンサは焦電センサである、
   請求項５又は６に記載の入力システム。
8. 前記第１のセンサは、限定反射センサであり、
   前記第２のセンサは、測距センサである、
   請求項５又は６に記載の入力システム。

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