JP2021026313A - Noncontact input device - Google Patents

Noncontact input device Download PDF

Info

Publication number
JP2021026313A
JP2021026313A JP2019141441A JP2019141441A JP2021026313A JP 2021026313 A JP2021026313 A JP 2021026313A JP 2019141441 A JP2019141441 A JP 2019141441A JP 2019141441 A JP2019141441 A JP 2019141441A JP 2021026313 A JP2021026313 A JP 2021026313A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
real image
mirror
microlens array
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019141441A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7097335B2 (en
Inventor
聡郎 中田
Satoo Nakada
聡郎 中田
英俊 中居
Hidetoshi Nakai
英俊 中居
徹 立川
Toru Tachikawa
徹 立川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koito Electric IndustriesLtd
Original Assignee
Koito Electric IndustriesLtd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koito Electric IndustriesLtd filed Critical Koito Electric IndustriesLtd
Priority to JP2019141441A priority Critical patent/JP7097335B2/en
Publication of JP2021026313A publication Critical patent/JP2021026313A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7097335B2 publication Critical patent/JP7097335B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

To provide a noncontact input device that can widen a visible range.SOLUTION: A noncontact input device 100 comprises: a display part 110 for displaying an image; a space projector 130 for spatially projecting a real image 180 of the image; a distance sensor 140 that sets a measurement range including a region in which the real image 180 is formed, and measures a distance from an object such as a finger existing in the measurement range; and a mirror 200 in which a plate-like half mirror 210 is formed with the display part 110, the space projector 130 and the distance sensor 140 arranged on the rear side thereof. The space projector 130 is arranged at an edge of the mirror 200, which is a background surface of the real image 180, and is tilted with respect to the mirror 200 so that the real image 180 is projected toward the center of the mirror 200.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、空間投影した像に対する操作を検出する非接触入力装置に関する。 The present invention relates to a non-contact input device that detects an operation on a spatially projected image.

従来から、対象機器を動作させるための各種操作を入力する操作入力装置として、浮かび上がって目視される実像を操作目標として表示すると共に、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を参照)。 Conventionally, as an operation input device for inputting various operations for operating a target device, an input device that displays a real image that emerges and is visually observed as an operation target and realizes a non-contact operation with respect to the operation target has been known. (See, for example, Patent Document 1).

特開2013−4476号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-4476

この種の入力装置においては、視認される実像の視認範囲は広くすることが望まれる。しかしながら、視認範囲は広げるには、空間投影器と実像との距離を大きくする必要があり、結果的に装置の奥行きが増加してしまう。 In this type of input device, it is desired to widen the visible range of the real image to be visually recognized. However, in order to widen the viewing range, it is necessary to increase the distance between the spatial projector and the real image, and as a result, the depth of the device increases.

そこで、本発明は、視認範囲を広くすることができる非接触入力装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a non-contact input device capable of widening the viewing range.

上記課題を解決するためになされた発明は、画像を表示する表示部と、前記画像の実像を空間投影する空間投影器と、前記実像が形成される領域を含むように測定範囲が設定され、前記測定範囲内に存在する物体との距離を測定する距離センサと、を備え、前記空間投影器は、前記実像の背景面となる背景部材の縁部かつ前記背景部材の中央に向かって前記実像が投影されるように前記背景部材に対して傾けて配置されている、ことを特徴とする非接触入力装置である。 In the invention made to solve the above problems, a measurement range is set so as to include a display unit for displaying an image, a spatial projector for spatially projecting a real image of the image, and a region where the real image is formed. A distance sensor for measuring a distance to an object existing within the measurement range is provided, and the space projector comprises the real image toward the edge of the background member serving as the background surface of the real image and the center of the background member. Is a non-contact input device characterized in that the background member is tilted with respect to the background member so as to be projected.

また、前記表示部、前記空間投影器、前記距離センサが裏側に配置される板状の光透過部材と、を備え、前記距離センサは、前記光透過部材に対して傾けて配置されていることを特徴とすることができる。 Further, the display unit, the space projector, and a plate-shaped light transmitting member on which the distance sensor is arranged on the back side are provided, and the distance sensor is arranged at an angle with respect to the light transmitting member. Can be characterized.

また、前記距離センサの測定結果に応じた応答動作を行なう操作応答部をさらに備えることを特徴とすることができる。 Further, it may be further provided with an operation response unit that performs a response operation according to the measurement result of the distance sensor.

本発明によれば、空間投影器が光透過部材の縁部かつ空間投影器から実像に向かう光線が光透過部材と斜めに交わるように配置されているので、装置の奥行きを増やさずに視認範囲を広くすることができる。 According to the present invention, since the spatial projector is arranged at the edge of the light transmitting member and the light beam from the spatial projector toward the real image intersects the light transmitting member at an angle, the viewing range without increasing the depth of the device. Can be widened.

本発明の一実施形態にかかる非接触入力装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-contact input device which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示された空間投影器の一部断面図である。It is a partial cross-sectional view of the space projector shown in FIG. マイクロレンズアレイが球面レンズの場合の光路を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the optical path when the microlens array is a spherical lens. マイクロレンズアレイが非球面レンズの場合の光路を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the optical path when the microlens array is an aspherical lens. 図1に示された空間投影器を構成するマイクロレンズアレイのレンズの具体例である。This is a specific example of a lens of a microlens array constituting the spatial projector shown in FIG. 遮光部が形成されたマイクロレンズアレイの一部断面図である。It is a partial cross-sectional view of a microlens array in which a light-shielding portion was formed. 図6に示されたマイクロレンズアレイの一部正面図である。It is a partial front view of the microlens array shown in FIG. 遮光部が形成されない場合に別像を形成する光が透過する説明図である。It is explanatory drawing that light which forms a separate image is transmitted when a light-shielding part is not formed. 図6に示されたマイクロレンズアレイの分割構造の説明図である。It is explanatory drawing of the division structure of the microlens array shown in FIG. 図9に示されたマイクロレンズアレイの分割構造の一部正面図である。It is a partial front view of the divided structure of the microlens array shown in FIG.

図1は、本実施形態に係る非接触入力装置100の構成を示す図である。本図に示すように、非接触入力装置100は、表示部110、発光部120、空間投影器130、距離センサ140、操作応答部150を備えている。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a non-contact input device 100 according to the present embodiment. As shown in this figure, the non-contact input device 100 includes a display unit 110, a light emitting unit 120, a spatial projector 130, a distance sensor 140, and an operation response unit 150.

表示部110は、像として形成する画像を表示する。表示部110は、スライドのように静的表示を行なうものであってもよいし、液晶表示装置のように動的表示を行なうものであってもよい。発光部120は、表示部110の画像を投影するための光源であり、LED等を用いることができる。なお、表示部110に照射する外光等が十分であったり、表示部110自体が発光する場合等には発光部120は省いてもよい。 The display unit 110 displays an image formed as an image. The display unit 110 may perform static display such as a slide, or may perform dynamic display such as a liquid crystal display device. The light emitting unit 120 is a light source for projecting an image of the display unit 110, and an LED or the like can be used. The light emitting unit 120 may be omitted when the display unit 110 is sufficiently irradiated with external light or the like, or when the display unit 110 itself emits light.

空間投影器130は、入射した画像を空中に結象する装置である。空間投影機130は、図1に示したように、後述する背景面となる背景部材としての鏡200の裏側の下縁部に鏡200の上側に向けて鏡200対して傾けて配置されている。なお、図1では、空間投影機130は下縁部に配置されているが、上縁や左縁、右縁であってもよい。また、上縁に配置した場合は下側に向けて傾け、左縁に配置した場合は右側に向けて傾け、右縁に配置した場合は左側に向けて傾ける。つまり、空間投影器130は、実像180の背景面となる鏡200の縁部かつ鏡200の中央に向かって実像180が投影されるように鏡200に対して傾けて配置されている。また、中央部に向かうとは、鏡200の中心点に向かうことに限らず、上述したように上側、下側、右側、左側等縁部から内側に向かっているものを含む。 The spatial projector 130 is a device that images an incident image in the air. As shown in FIG. 1, the space projector 130 is arranged at the lower edge of the back side of the mirror 200 as a background member serving as a background surface, which will be described later, at an angle with respect to the mirror 200 toward the upper side of the mirror 200. .. Although the space projector 130 is arranged at the lower edge in FIG. 1, it may be the upper edge, the left edge, or the right edge. If it is placed on the upper edge, it is tilted downward, if it is placed on the left edge, it is tilted toward the right side, and if it is placed on the right edge, it is tilted toward the left side. That is, the spatial projector 130 is arranged at an angle with respect to the mirror 200 so that the real image 180 is projected toward the edge of the mirror 200 which is the background surface of the real image 180 and the center of the mirror 200. Further, the direction toward the central portion is not limited to the direction toward the center point of the mirror 200, and includes those toward the inner side from the upper, lower, right, and left equal edges as described above.

また、空間投影機130は図2に示したようなマイクロレンズアレイユニットで構成されている。図2は、空間投影機130を構成するマイクロレンズアレイユニットの一部断面図である。マイクロレンズアレイユニットは、マイクロレンズアレイ131、132から構成されている。そして、マイクロレンズアレイ131とマイクロレンズアレイ132とは、マイクロレンズアレイ131の凸レンズとマイクロレンズアレイ132の凸レンズが同軸になるように配置されている。 Further, the space projector 130 is composed of a microlens array unit as shown in FIG. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the microlens array unit constituting the space projector 130. The microlens array unit is composed of microlens arrays 131 and 132. The microlens array 131 and the microlens array 132 are arranged so that the convex lens of the microlens array 131 and the convex lens of the microlens array 132 are coaxial with each other.

マイクロレンズアレイ131、132は、複数の微小レンズから構成されている。マイクロレンズアレイ131は、その両面に微小レンズとして凸レンズ131a、131bが形成されている。凸レンズ131aと凸レンズ131bは、光軸が同軸になるように配置され、2次元状に配列されることでマイクロレンズアレイとなる。 The microlens arrays 131 and 132 are composed of a plurality of microlenses. Convex lenses 131a and 131b are formed on both sides of the microlens array 131 as microlenses. The convex lens 131a and the convex lens 131b are arranged so that their optical axes are coaxial, and are arranged two-dimensionally to form a microlens array.

マイクロレンズアレイ132は、その両面に微小レンズとして凸レンズ132a、132bが形成されている。凸レンズ132aと凸レンズ132bは、光軸が同軸になるように配置され、2次元状に配列されることでマイクロレンズアレイとなる。 Convex lenses 132a and 132b are formed on both sides of the microlens array 132 as microlenses. The convex lens 132a and the convex lens 132b are arranged so that their optical axes are coaxial, and are arranged in a two-dimensional manner to form a microlens array.

各凸レンズ131a、131b、132a、132bは、非球面レンズとなっている。この非球面とは、レンズの縁部に入射した光ほど、小さく屈折させるようになっている。ここで、球面レンズと非球面レンズとの比較を図3と図4を参照して説明する。 Each convex lens 131a, 131b, 132a, 132b is an aspherical lens. The aspherical surface is such that the light incident on the edge of the lens is refracted smaller. Here, a comparison between a spherical lens and an aspherical lens will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3は、球面レンズでマイクロレンズアレイユニットを構成した場合である。図3の矢印は光路Lである。マイクロレンズアレイユニットに入射する光線Lの角度(入射角度)θが大きい場合、光線Lがマイクロレンズアレイ131のレンズAに入射後、マイクロレンズアレイ132の隣り合う(同軸である)レンズBに入射しないため、レンズアレイユニットの面対称位置に結像せず、実像180が見えなくなる。一般的な球面レンズでマイクロレンズアレイを形成した場合、入射角度θが10°〜15°よりも大きくなると実像180が見えなくなる。 FIG. 3 shows a case where the microlens array unit is configured with a spherical lens. The arrow in FIG. 3 is the optical path L. When the angle (incident angle) θ of the light ray L incident on the microlens array unit is large, the light ray L is incident on the lens A of the microlens array 131 and then on the adjacent (coaxial) lens B of the microlens array 132. Therefore, the image is not formed at the plane-symmetrical position of the lens array unit, and the real image 180 cannot be seen. When a microlens array is formed with a general spherical lens, the real image 180 cannot be seen when the incident angle θ is larger than 10 ° to 15 °.

図4は、非球面レンズでレンズアレイユニットを構成した場合である。図4の矢印は光路Lである。非球面レンズとし、レンズの縁部に入射した光ほど、小さく屈折させるようにすると、マイクロレンズアレイユニットに入射角度θが、球面レンズであれば実像が見えなくなるような大きい値の場合であっても、光線Lがマイクロレンズアレイ131のレンズAに入射後、マイクロレンズアレイ132の隣り合う(同軸である)レンズBに入射する。そのため、レンズアレイユニットに対して面対称位置に結像し、実像180が見える。 FIG. 4 shows a case where the lens array unit is configured with an aspherical lens. The arrow in FIG. 4 is the optical path L. When an aspherical lens is used and the light incident on the edge of the lens is refracted smaller, the incident angle θ on the microlens array unit is so large that the real image cannot be seen with a spherical lens. Also, after the light beam L is incident on the lens A of the microlens array 131, it is incident on the adjacent (coaxial) lens B of the microlens array 132. Therefore, the image is formed at a plane-symmetrical position with respect to the lens array unit, and the real image 180 can be seen.

つまり、凸レンズ131a、131b、132a、132bは、レンズの縁部に入射する光は小さく屈折するようになっているので、図4のように入射角度θが大きい場合であっても、光線Lがマイクロレンズアレイ131のレンズAに入射後、マイクロレンズアレイ132の隣り合うレンズBに入射することができる。 That is, in the convex lenses 131a, 131b, 132a, 132b, the light incident on the edge of the lens is refracted to be small, so that the light ray L is emitted even when the incident angle θ is large as shown in FIG. After incident on the lens A of the microlens array 131, it can be incident on the adjacent lens B of the microlens array 132.

図2や図4に示した凸レンズ131a、131b、132a、132bは、使用する機器等に合わせて曲面形状が最適化されている。例えば、図2に示したように、入射角度θが0°〜24°で、良い光線数が最も多くなる形状とすることができる。良い光線とは面対称となる光線に対して例えば±0.1°の角度θ以内に収まる光線である。 The curved surface shape of the convex lenses 131a, 131b, 132a, 132b shown in FIGS. 2 and 4 is optimized according to the equipment to be used. For example, as shown in FIG. 2, the incident angle θ 1 can be 0 ° to 24 °, and the shape can have the largest number of good light rays. A good ray is a ray that falls within an angle θ 2 of, for example, ± 0.1 ° with respect to a ray that is plane-symmetrical.

凸レンズ131a、131b、132a、132bの非球面形状としては断面が楕円や放物線となるものが挙げられる。図5は断面が楕円形状となる具体例である。図5では、凸レンズ131aを示しているが、凸レンズ131b、132a、132bも同様である。 Examples of the aspherical shape of the convex lenses 131a, 131b, 132a, and 132b include those having an elliptical cross section and a parabola. FIG. 5 is a specific example in which the cross section has an elliptical shape. FIG. 5 shows the convex lens 131a, but the same applies to the convex lenses 131b, 132a, and 132b.

以上の説明から明らかなように、マイクロレンズアレイ131が第1レンズアレイ、マイクロレンズアレイ132が第2レンズアレイとして機能している。 As is clear from the above description, the microlens array 131 functions as the first lens array, and the microlens array 132 functions as the second lens array.

また、凸レンズ131a、131b、132a、132bは全て同一形状に限らない。凸レンズ131aと凸レンズ132bが同一形状であり、凸レンズ131bと凸レンズ132aが同一形状であればよい。また、凸レンズ131aと凸レンズ131bは同一形状でなくてもよく、凸レンズ132aと凸レンズ132bは同一形状でなくてもよい。 Further, the convex lenses 131a, 131b, 132a and 132b are not limited to the same shape. The convex lens 131a and the convex lens 132b may have the same shape, and the convex lens 131b and the convex lens 132a may have the same shape. Further, the convex lens 131a and the convex lens 131b do not have to have the same shape, and the convex lens 132a and the convex lens 132b do not have to have the same shape.

また、マイクロレンズアレイ131、132は、図6、図7に示すような構成としてもよい。図6は、マイクロレンズアレイ131、132の断面図、図7は、マイクロレンズアレイ131の正面図である(マイクロレンズアレイ132も同様)。マイクロレンズアレイ131は、凸レンズ131aの周囲に遮光部131cが形成され、凸レンズ131bの周囲に遮光部131dが形成されている。遮光部131c、131dは、黒色印刷等の遮光処理が施されており、遮光部131cに入射した光や出射しようとする光は遮光される(遮光部131dも同様)。即ち、遮光部131c、131dは、透過する光量を減少させる光量減少部として機能する。 Further, the microlens arrays 131 and 132 may be configured as shown in FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a cross-sectional view of the microlens arrays 131 and 132, and FIG. 7 is a front view of the microlens array 131 (the same applies to the microlens array 132). In the microlens array 131, a light-shielding portion 131c is formed around the convex lens 131a, and a light-shielding portion 131d is formed around the convex lens 131b. The light-shielding portions 131c and 131d are subjected to a light-shielding treatment such as black printing, and the light incident on the light-shielding portion 131c and the light to be emitted are shielded (the same applies to the light-shielding portion 131d). That is, the light-shielding portions 131c and 131d function as a light amount reducing portion that reduces the amount of transmitted light.

マイクロレンズアレイ132は、凸レンズ132aの周囲に遮光部132cが形成され、凸レンズ132bの周囲に遮光部132dが形成されている。遮光部132c、132dは、黒色印刷等の遮光処理が施されており、遮光部132cに入射した光や出射しようとする光は遮光される(遮光部132dも同様)。図6においては、遮光部132cに入射した光線L2が遮光されている。 In the microlens array 132, a light-shielding portion 132c is formed around the convex lens 132a, and a light-shielding portion 132d is formed around the convex lens 132b. The light-shielding portions 132c and 132d are subjected to a light-shielding treatment such as black printing, and the light incident on the light-shielding portion 132c and the light to be emitted are shielded (the same applies to the light-shielding portion 132d). In FIG. 6, the light ray L2 incident on the light-shielding portion 132c is shielded from light.

遮光部131c等を設けない場合、図8に示すように、マイクロレンズアレイ131への入射角度θが大きい場合面対称でない光線L3による別像が発生してしまう。そこで、遮光部131c等を設けることで、上述した別像の発生を防止することができる。 When the light-shielding portion 131c or the like is not provided, as shown in FIG. 8, when the angle of incidence θ on the microlens array 131 is large, another image due to the non-plane symmetric light ray L3 is generated. Therefore, by providing the light-shielding portion 131c or the like, it is possible to prevent the occurrence of the above-mentioned separate image.

図6及び図7に示したマイクロレンズアレイ131は、図9に示したように、遮光部131c、131dの部分で分割して形成されたものを接着剤等により接合することで、マイクロレンズアレイ131を所定の大きさに形成することができる。これは、例えば図10に示したように短冊状のマイクロレンズアレイプレート1310として形成し、それを複数枚接合することでマイクロレンズアレイ131を形成することができる。マイクロレンズアレイプレート1310は、勿論遮光部131c、131dの部分で分割する。なお、マイクロレンズアレイ132も同様である。 As shown in FIG. 9, the microlens array 131 shown in FIGS. 6 and 7 is formed by dividing the light-shielding portions 131c and 131d and joining the microlens array 131 with an adhesive or the like. The 131 can be formed into a predetermined size. This can be formed as, for example, a strip-shaped microlens array plate 1310 as shown in FIG. 10, and a plurality of strip-shaped microlens array plates 131 can be joined to form the microlens array 131. Of course, the microlens array plate 1310 is divided by the light-shielding portions 131c and 131d. The same applies to the microlens array 132.

また、図6等で示されたマイクロレンズアレイ131は、接合面に遮光処理を施してもよい。接合面に遮光処理を施すことで、より確実に遮光することができる。 Further, in the microlens array 131 shown in FIG. 6 and the like, the joint surface may be subjected to a light shielding treatment. By applying a light-shielding treatment to the joint surface, it is possible to more reliably block light.

また、遮光部131c等は遮光に限らず、シボ加工等の荒らし処理により表面を荒れた状態として入射光が散乱されるようにしてもよい。つまり、図6の光線L2の光量を減少させる光量減少部であればよい。 Further, the light-shielding portion 131c or the like is not limited to light-shielding, and the incident light may be scattered by roughening the surface by a roughening treatment such as embossing. That is, it may be a light amount reducing portion that reduces the light amount of the light ray L2 of FIG.

また、上述した光量減少部は、凸レンズ131a等が非球面レンズで構成されるに限らず、球面レンズで構成されている場合に形成してもよい。 Further, the above-mentioned light intensity reducing portion is not limited to the case where the convex lens 131a or the like is composed of an aspherical lens, but may be formed when the convex lens 131a or the like is composed of a spherical lens.

また、空間投影器130としては、上述したマイクロレンズアレイユニットが好適であるが、それに限らず例えば、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、各第1の微小反射面からの第1の反射光を、対応する第2の微小反射面で受けて第2の反射光とする装置を用いることができる。 Further, as the spatial projector 130, the above-mentioned microlens array unit is suitable, but the present invention is not limited to this, and for example, a large number of first and second microreflective surfaces intersecting in a plan view are erected on the same plane. A device can be used in which the first reflected light from each first micro-reflecting surface is received by the corresponding second micro-reflecting surface to be the second reflected light.

表示部110に表示された画像が放つ光線は、空間投影器130により、面対称の位置に結象し、実像180が形成される(図1参照)。このため、表示部110および空間投影器130の位置と傾きとが定まることで、実像180の結像位置が一意に定まることになる。 The light rays emitted by the image displayed on the display unit 110 are formed at plane-symmetrical positions by the spatial projector 130 to form a real image 180 (see FIG. 1). Therefore, by determining the positions and tilts of the display unit 110 and the spatial projector 130, the imaging position of the real image 180 is uniquely determined.

距離センサ140は、実像180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、測定範囲内に存在する物体との距離を測定する。本実施形態では、距離センサ140は、測定範囲が斜め方向に延びるように設定されている。つまり、距離センサ140が鏡200に対して傾けて配置されている。距離センサ140の測定方式は問わず、例えば、赤外線方式を用いることができる。 The distance sensor 140 has a measurement range set so as to include a region where the real image 180 is formed, and measures the distance to an object existing within the measurement range. In the present embodiment, the distance sensor 140 is set so that the measurement range extends in the oblique direction. That is, the distance sensor 140 is arranged at an angle with respect to the mirror 200. The measurement method of the distance sensor 140 is not limited, and for example, an infrared method can be used.

操作応答部150は、距離センサ140の測定結果に応じた応答動作を行なう。操作応答部150は、例えば、照明装置とすることができる。この場合、距離センサ140の測定結果に応じて照明のオンオフを切り換えることができる。操作応答部150は、距離センサ140の測定結果に応じて表示部110の表示内容を変更するようにしてもよい。 The operation response unit 150 performs a response operation according to the measurement result of the distance sensor 140. The operation response unit 150 can be, for example, a lighting device. In this case, the lighting can be switched on and off according to the measurement result of the distance sensor 140. The operation response unit 150 may change the display content of the display unit 110 according to the measurement result of the distance sensor 140.

距離センサ140と実像180との距離lは既知であり、距離センサ140の測定範囲が、実像180が形成される領域を含むため、測定された物体までの距離が、距離lに近ければ、実像180に対する操作であると検知することができる。この場合、検出対象は、実像180面上でのタッチ操作に限られないため、検出可能な非接触操作の多様性を複雑な構成を用いることなく高めることができる。 The distance l between the distance sensor 140 and the real image 180 is known, and the measurement range of the distance sensor 140 includes the region where the real image 180 is formed. Therefore, if the distance to the measured object is close to the distance l, the real image It can be detected that the operation is for 180. In this case, since the detection target is not limited to the touch operation on the 180th surface of the real image, the variety of detectable non-contact operations can be increased without using a complicated configuration.

例えば、表示部110にスイッチボタンの画像を表示することで、実像180としてスイッチボタンが空間投影される。このとき、操作者の実像180に対する押下操作等を検出することで、操作応答部150は、スイッチボタンのオンオフを切り換える応答動作を行なうことができるようになる。 For example, by displaying the image of the switch button on the display unit 110, the switch button is spatially projected as a real image 180. At this time, by detecting a pressing operation or the like on the real image 180 of the operator, the operation response unit 150 can perform a response operation for switching the on / off of the switch button.

また、距離センサ140を用いていることから、実像180に対する奥行方向の操作を検出することができ、例えば、スイッチボタンの押し加減を複数段階で識別することができる。そこで、操作応答部150は、スイッチボタンが深く押された場合と、浅く押された場合とで応答制御を変えるようにしてもよい。例えば、スイッチボタンを照明のスイッチボタンとして用い、深く押された場合は明るい照明とし、浅く押された場合は薄暗い照明とすることができる。これにより、検出可能な非接触操作の多様性を一層高めることができる。 Further, since the distance sensor 140 is used, the operation in the depth direction with respect to the real image 180 can be detected, and for example, the pressing and lowering of the switch button can be identified in a plurality of stages. Therefore, the operation response unit 150 may change the response control depending on whether the switch button is pressed deeply or lightly. For example, a switch button can be used as a switch button for lighting, and when pressed deeply, it can be brightly illuminated, and when pressed lightly, it can be dimly illuminated. This makes it possible to further increase the variety of detectable non-contact operations.

あるいは、実像180に手を近づけるに従って照明が明るくなるようにし、実像180から手が離れるに従って照明が暗くなるようにするような応答動作も可能である。 Alternatively, it is possible to perform a response operation such that the illumination becomes brighter as the hand approaches the real image 180 and the illumination becomes darker as the hand moves away from the real image 180.

また、距離センサ140の測定範囲を遠距離まで広げることで、操作者が遠くから近づいていることを検知し、所定の距離まで近づいた場合に、表示部110に実像180を表示させて、実像180に対する操作を検出するようにしてもよい。 Further, by expanding the measurement range of the distance sensor 140 to a long distance, it is detected that the operator is approaching from a distance, and when the operator approaches a predetermined distance, the display unit 110 displays the real image 180 to display the real image. The operation on 180 may be detected.

さらに、ある画像の実像180に対する操作を受け付けた後に、次の操作を受け付けるための別の画像の表示部110に表示させるようにしてもよいし、操作を受け付けたことを示すために、表示させる画像を変更するようにしてもよい。例えば、オフ状態を示す画像の実像180が操作を受け付けると、オン状態を示す画像の実像180に切り換える等である。 Further, after receiving an operation on the real image 180 of a certain image, the display unit 110 of another image for accepting the next operation may be displayed, or the operation may be displayed to indicate that the operation has been accepted. You may want to change the image. For example, when the real image 180 of the image showing the off state accepts the operation, the real image 180 of the image showing the on state is switched to.

ところで、本実施形態の非接触入力装置100は、図1に示すように、鏡200の裏面側に配置している。ここで、鏡200は、ガラス等の透明板201の一方の面に反射膜202を形成し、さらに、不透明保護膜203を形成して構成されており、透明板201側、すなわち、鏡像を見ることができる側を表面とする。そして、鏡200の表面側に実像180が結象するようにしている。この鏡200は、例えば筐体やケース等の本体部300の前面に設けられている。 By the way, as shown in FIG. 1, the non-contact input device 100 of the present embodiment is arranged on the back surface side of the mirror 200. Here, the mirror 200 is configured by forming a reflective film 202 on one surface of a transparent plate 201 such as glass and further forming an opaque protective film 203, and sees the transparent plate 201 side, that is, a mirror image. The side that can be used is the surface. Then, the real image 180 is formed on the surface side of the mirror 200. The mirror 200 is provided on the front surface of the main body 300 such as a housing or a case.

このとき、空間投影器130からの光、距離センサ140の出射信号、物体からの反射信号を透過させるために、鏡200の一部の領域を、不透明保護膜203を欠いたハーフミラー210としている。ハーフミラー210の領域は、空間投影器130からの光、距離センサ140の出射信号、物体からの反射信号を透過させるために必要最小限の大きさとすることが好ましい。不透明保護膜203を欠いた領域に透明保護膜を形成してもよい。なお、図1では、非接触入力装置100を鏡200の裏面に配置したため、ハーフミラーとしているが、鏡200でなくてもよい。例えばガラス、スモークガラス等でもよく、空間投影器130からの光、距離センサ140の出射信号、物体からの反射信号を透過させることができる光透過部材であればよい。 At this time, in order to transmit the light from the spatial projector 130, the output signal of the distance sensor 140, and the reflected signal from the object, a part of the mirror 200 is a half mirror 210 lacking the opaque protective film 203. .. The region of the half mirror 210 is preferably the minimum size necessary for transmitting the light from the spatial projector 130, the output signal of the distance sensor 140, and the reflected signal from the object. A transparent protective film may be formed in a region lacking the opaque protective film 203. In FIG. 1, since the non-contact input device 100 is arranged on the back surface of the mirror 200, it is a half mirror, but it does not have to be the mirror 200. For example, glass, smoked glass, or the like may be used, and any light transmitting member capable of transmitting light from the spatial projector 130, an emission signal of the distance sensor 140, and a reflected signal from an object may be used.

本実施形態によれば、マイクロレンズアレイユニットとして構成されている空間投影機130は、両面に複数の凸レンズ131a、131bが配列されたマイクロレンズアレイ131と、両面に複数の凸レンズ132a、132bが配列されたマイクロレンズアレイ132と、を備えている。そして、マイクロレンズアレイ131の凸レンズ131a、131bとマイクロレンズアレイ132の凸レンズ132a、132bが同軸になるように配置されている。そして、凸レンズ131a、131b、132a、132bは非球面レンズで構成されている。このようにすることにより、表示部110からマイクロレンズアレイ131に入射する光線の角度が大きい場合であっても、隣接するマイクロレンズアレイ132の光軸が同軸の凸レンズに光線が入射するため、面対象位置に結像させることができる。したがって、視認角度を大きくすることができる。 According to the present embodiment, the space projector 130 configured as a microlens array unit has a microlens array 131 in which a plurality of convex lenses 131a and 131b are arranged on both sides, and a plurality of convex lenses 132a and 132b arranged on both sides. The microlens array 132 is provided. The convex lenses 131a and 131b of the microlens array 131 and the convex lenses 132a and 132b of the microlens array 132 are arranged so as to be coaxial with each other. The convex lenses 131a, 131b, 132a, 132b are composed of aspherical lenses. By doing so, even when the angle of the light rays incident on the microlens array 131 from the display unit 110 is large, the light rays are incident on the convex lens whose optical axis of the adjacent microlens array 132 is coaxial. An image can be formed at the target position. Therefore, the viewing angle can be increased.

また、凸レンズ131aと、凸レンズ132bと、は、同一の曲面形状に形成されている。このようにすることにより、表示部110から入射した光線がマイクロレンズアレイユニットに対して面対称の位置に実像180を形成することができる。 Further, the convex lens 131a and the convex lens 132b are formed in the same curved surface shape. By doing so, the real image 180 can be formed at a position symmetrical with respect to the microlens array unit by the light rays incident from the display unit 110.

また、マイクロレンズアレイ131の凸レンズ131aや131bの周囲には、透過する光量を減少させる光量減少部として遮光部131c、131dが形成されている。このようにすることにより、面対称とならない光線を遮光して、面対称でない別像の表示を防止することができる。 Further, light-shielding portions 131c and 131d are formed around the convex lenses 131a and 131b of the microlens array 131 as light amount reducing portions for reducing the transmitted light amount. By doing so, it is possible to block light rays that are not plane-symmetrical and prevent the display of a separate image that is not plane-symmetrical.

また、マイクロレンズアレイ131は、遮光部131c、131dで接合されている。このようにすることにより、光が出射しない部分で分割して形成できるので、実像180にスジが入ることを防止することができる。また、分割することにより、マイクロレンズアレイ131のサイズを変更する際に接合する数を変更するだけで足り、金型の変更が不要となる。さらには、同時に複数のマイクロレンズアレイプレート1310を製造することが可能となるので製造効率を向上させることができる。 Further, the microlens array 131 is joined by light-shielding portions 131c and 131d. By doing so, it is possible to divide and form the portion where the light is not emitted, so that it is possible to prevent streaks from entering the real image 180. Further, by dividing, it is sufficient to change the number of joints when changing the size of the microlens array 131, and it is not necessary to change the mold. Further, since a plurality of microlens array plates 1310 can be manufactured at the same time, the manufacturing efficiency can be improved.

また、非接触入力装置100は、画像を表示する表示部110と、画像の実像180を空間投影する空間投影器130と、実像180が形成される領域を含むように測定範囲が設定され、測定範囲内に存在する指等の物体との距離を測定する距離センサ140と、表示部110、空間投影器130、距離センサ140が裏側に配置される板状のハーフミラー210が形成された鏡200と、を備えている。そして、実像180の背景面となる鏡200の縁部かつ鏡200の中央に向かって実像200が投影されるように鏡200に対して傾けて配置されている。このようにすることにより、非接触入力装置100の奥行きを増やさずに視認範囲を拡大することが可能となる。 Further, the non-contact input device 100 sets a measurement range so as to include a display unit 110 for displaying an image, a spatial projector 130 for spatially projecting a real image 180 of the image, and a region where the real image 180 is formed, and measures the measurement. A mirror 200 formed by a distance sensor 140 that measures the distance to an object such as a finger existing within the range, and a plate-shaped half mirror 210 in which the display unit 110, the spatial projector 130, and the distance sensor 140 are arranged on the back side. And have. Then, it is arranged at an angle with respect to the mirror 200 so that the real image 200 is projected toward the edge of the mirror 200 which is the background surface of the real image 180 and the center of the mirror 200. By doing so, it is possible to expand the viewing range without increasing the depth of the non-contact input device 100.

また、距離センサ140は、鏡200に対して当該鏡200に対して傾けて配置されている。距離センサ140から出射された赤外光等は、鏡200のハーフミラー210で反射される光が生じる。距離センサ140が上記のように傾けて配置されることで、ハーフミラー210で反射された光が距離センサ140に入射することで生じる誤検知を防止することが可能となる。 Further, the distance sensor 140 is arranged at an angle with respect to the mirror 200 with respect to the mirror 200. Infrared light or the like emitted from the distance sensor 140 produces light reflected by the half mirror 210 of the mirror 200. By arranging the distance sensor 140 at an angle as described above, it is possible to prevent erroneous detection caused by the light reflected by the half mirror 210 incident on the distance sensor 140.

また、距離センサ140の測定結果に応じた応答動作を行なう操作応答部を備えている。このようにすることにより、距離センサにより操作を検出してスイッチボタンのオンオフを切り換える応答動作等を行なうことができるようになる。 Further, it is provided with an operation response unit that performs a response operation according to the measurement result of the distance sensor 140. By doing so, it becomes possible to detect an operation by the distance sensor and perform a response operation for switching on / off of the switch button.

なお、上述した実施形態では、鏡200の裏側に設置する構成であったが、鏡200とは別体に構成してもよい。その場合であっても、鏡200の縁部に設けるとともに、空間投影器130が、実像180の背景面となる鏡200の中央に向かって実像180が投影されるように鏡200に対して傾けて配置されるように設ければよい。また、上述した本実施形態では、背景部材として鏡200を説明したが、鏡に限らずガラスやスモークガラス等であってもよい。或いは、実像180の背景となる物体であれば絵画や展示物等、平面状でなくてもよい。 In the above-described embodiment, the mirror 200 is installed on the back side, but the mirror 200 may be installed separately from the mirror 200. Even in that case, the space projector 130 is provided at the edge of the mirror 200 and is tilted with respect to the mirror 200 so that the real image 180 is projected toward the center of the mirror 200 which is the background surface of the real image 180. It may be provided so as to be arranged. Further, in the above-described embodiment, the mirror 200 has been described as the background member, but the mirror is not limited to the mirror and may be glass, smoked glass, or the like. Alternatively, as long as it is an object that is the background of the real image 180, it does not have to be flat, such as a painting or an exhibit.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、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。かかる変形によってもなお本発明の非接触入力装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above embodiment. That is, those skilled in the art can carry out various modifications according to conventionally known knowledge within a range that does not deviate from the gist of the present invention. As long as the non-contact input device of the present invention is still provided by such a modification, it is, of course, included in the category of the present invention.

100 非接触入力装置
110 表示部
130 空間投影器(レンズアレイユニット)
131 マイクロレンズアレイ(第1レンズアレイ)
131a、131b 凸レンズ
131c、131d 遮光部(光量減少部)
132 マイクロレンズアレイ(第2レンズアレイ)
132a、132b 凸レンズ
132c、132d 遮光部(光量減少部)
140 距離センサ
150 操作応答部
200 鏡
210 ハーフミラー(光透過部材)
100 Non-contact input device 110 Display unit 130 Spatial projector (lens array unit)
131 Microlens Array (1st Lens Array)
131a, 131b Convex lens 131c, 131d Light-shielding part (light intensity reduction part)
132 Microlens Array (2nd Lens Array)
132a, 132b Convex lens 132c, 132d Light-shielding part (light intensity reduction part)
140 Distance sensor 150 Operation response part 200 Mirror 210 Half mirror (light transmitting member)

Claims (3)

画像を表示する表示部と、
前記画像の実像を空間投影する空間投影器と、
前記実像が形成される領域を含むように測定範囲が設定され、前記測定範囲内に存在する物体との距離を測定する距離センサと、
を備え、
前記空間投影器は、前記実像の背景面となる背景部材の縁部かつ前記背景部材の中央に向かって前記実像が投影されるように前記背景部材に対して傾けて配置されている、
ことを特徴とする非接触入力装置。
A display unit that displays images and
A spatial projector that spatially projects the real image of the image,
A distance sensor that measures the distance to an object that exists within the measurement range and a measurement range that includes the area where the real image is formed.
With
The spatial projector is arranged at an angle with respect to the background member so that the real image is projected toward the edge of the background member serving as the background surface of the real image and toward the center of the background member.
A non-contact input device characterized by that.
前記表示部、前記空間投影器、前記距離センサが裏側に配置される板状の光透過部材と、を備え、
前記距離センサは、前記光透過部材に対して傾けて配置されていることを特徴とする請求項1に記載の非接触入力装置。
The display unit, the space projector, and a plate-shaped light transmitting member on which the distance sensor is arranged on the back side are provided.
The non-contact input device according to claim 1, wherein the distance sensor is arranged at an angle with respect to the light transmitting member.
前記距離センサの測定結果に応じた応答動作を行なう操作応答部をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の非接触入力装置。 The non-contact input device according to claim 1 or 2, further comprising an operation response unit that performs a response operation according to the measurement result of the distance sensor.
JP2019141441A 2019-07-31 2019-07-31 Non-contact input device Active JP7097335B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019141441A JP7097335B2 (en) 2019-07-31 2019-07-31 Non-contact input device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019141441A JP7097335B2 (en) 2019-07-31 2019-07-31 Non-contact input device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021026313A true JP2021026313A (en) 2021-02-22
JP7097335B2 JP7097335B2 (en) 2022-07-07

Family

ID=74664688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019141441A Active JP7097335B2 (en) 2019-07-31 2019-07-31 Non-contact input device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7097335B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7468738B1 (en) 2023-03-29 2024-04-16 三菱電機ビルソリューションズ株式会社 Elevator system, relay device, control method for relay device, and program

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06348404A (en) * 1993-06-03 1994-12-22 Bitsugu Haato:Kk Method and device for inputting data
EP2048537A2 (en) * 2007-10-11 2009-04-15 Robert Bosch Gmbh Optical display device with a micro-lens array
WO2012032851A1 (en) * 2010-09-06 2012-03-15 シャープ株式会社 Display system and detection method
US20160085084A1 (en) * 2013-05-10 2016-03-24 Intel Corporation Projection device
JP2016206563A (en) * 2015-04-28 2016-12-08 株式会社リコー Image display device and object device
WO2018003861A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 株式会社ニコン Display device and control device
JP2018088027A (en) * 2016-11-28 2018-06-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Sensor system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06348404A (en) * 1993-06-03 1994-12-22 Bitsugu Haato:Kk Method and device for inputting data
EP2048537A2 (en) * 2007-10-11 2009-04-15 Robert Bosch Gmbh Optical display device with a micro-lens array
WO2012032851A1 (en) * 2010-09-06 2012-03-15 シャープ株式会社 Display system and detection method
US20160085084A1 (en) * 2013-05-10 2016-03-24 Intel Corporation Projection device
JP2016206563A (en) * 2015-04-28 2016-12-08 株式会社リコー Image display device and object device
WO2018003861A1 (en) * 2016-06-28 2018-01-04 株式会社ニコン Display device and control device
JP2018088027A (en) * 2016-11-28 2018-06-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Sensor system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7468738B1 (en) 2023-03-29 2024-04-16 三菱電機ビルソリューションズ株式会社 Elevator system, relay device, control method for relay device, and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP7097335B2 (en) 2022-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8847924B2 (en) Reflecting light
KR101926406B1 (en) Position sensing systems for use in touch screens and prismatic film used therein
JP6757779B2 (en) Non-contact input device
TWI571769B (en) Contactless input device and method
CN101847060A (en) Optical touch system and optical touch positioning method
JP2016154035A5 (en)
JP2017514232A5 (en)
TW201636686A (en) Optical device and operation input apparatus
JP7097335B2 (en) Non-contact input device
TWI564773B (en) Optical touch system and optical touch apparatus thereof
WO2017000264A1 (en) Projection system
JP7478272B2 (en) Display Sheet
JP6712609B2 (en) Non-contact input device
JP2021026044A (en) Lens array unit
JP2021026043A (en) Lens array
JP6663736B2 (en) Non-contact display input device and method
CN102063228B (en) Optical sensing system and touch screen applying same
TWI518575B (en) Optical touch module
JP5856357B1 (en) Non-contact input device and method
JP5813533B2 (en) Input device and input system
JP5957611B1 (en) Non-contact input device and method

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20200226

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210804

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220606

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220621

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220627

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7097335

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150