JP7134011B2 - SPATIAL PROJECTION DEVICE AND NON-CONTACT INPUT DEVICE INCLUDING THE SAME - Google Patents
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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。 The present invention relates to spatial projection devices and non-contact input devices.
図7は、従来の空間投影構造を備えたタッチレススイッチを示す図である(特許文献1を参照。)。このタッチレススイッチは、第1の元絵501a、第1の照明手段502a、第2の元絵501b、第2の照明手段502b、光線透過・反射部材511、結像手段503、発光素子504、受光素子505、照明手段制御装置506、スイッチハウジング513等を備えている。
FIG. 7 is a diagram showing a touchless switch with a conventional spatial projection structure (see Patent Document 1). This touchless switch includes a first
第1の元絵501aと第2の元絵501bとは90度の角を成す位置に配置されており、光線透過・反射部材511は、第1の元絵501a及び第2の元絵501bと45度の角を成す位置に配置されている。第1の元絵501aからの光線は、光線透過・反射部材511を透過して結像手段503へ入射し、空中で実像510aとして結像される。第2の元絵501bからの光線は、光線透過・反射部材511で反射して結像手段503へ入射し、空中で実像として結像される。
The first
発光素子504は、第1の元絵501aの実像510a及び第2の元絵501bの実像に、赤外線等の光線を照射する。これら実像に被検出物である指509がかざされると、発光素子504からの光線が指509で反射して受光素子505へ入射する。照明手段制御装置506は、受光素子505からの被検出物検出信号に基き、第1の照明手段502a及び第2の照明手段502bの点灯及び消灯の制御を行う。
The
このようなタッチレススイッチは、空間投影された実像に指509がかざされたことを検知して、空間投影される実像を切り替える。
Such a touchless switch detects that the
図7に示した従来のタッチレススイッチにおいては、空間投影される二種類の実像が何れも平面像であり、これらの実像が切り替わった時の変化が分り難く、改善の余地があった。 In the conventional touchless switch shown in FIG. 7, both of the two types of spatially projected real images are planar images.
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、空間投影される実像の変化が視認し易い空間投影装置、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。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a spatial projection device in which changes in a spatially projected real image can be easily visually recognized, and a non-contact input device equipped with the spatial projection device. and
本発明の空間投影装置は、表示体からの光を空間投影プレートに通して前記表示体の実像を空間に結像させる空間投影装置であって、前記表示体の実像が立体像であり、前記表示体を複数備え、前記複数の表示体の実像を同時に隣接表示すること、及び、各表示体の実像を選択的に表示又は非表示することが可能であり、光出射面が形成された複数の導光部材と、各導光部材にそれぞれ光を照射する複数の光源と、を備え、前記各導光部材の前記光出射面が前記各表示体を成していることを特徴とする。 A spatial projection device according to the present invention is a spatial projection device for passing light from a display through a spatial projection plate to form a real image of the display in space, wherein the real image of the display is a stereoscopic image, and A plurality of display bodies are provided, real images of the plurality of display bodies can be displayed adjacently at the same time, real images of each display body can be selectively displayed or hidden, and a light exit surface is formed. A plurality of light guide members and a plurality of light sources for irradiating light to each of the light guide members are provided, and the light exit surface of each of the light guide members constitutes each of the display bodies. .
本発明の非接触入力装置は、請求項1又は2に記載の空間投影装置と、前記複数の表示体の実像が形成された領域に被検出物が存在するか否かを検出する検出手段と、前記検出手段が被検出物を検出した際に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。
A non-contact input device of the present invention comprises the space projection device according to
本発明によれば、表示体の実像が立体像であり、前記表示体を複数備え、前記複数の表示体の実像を同時に隣接表示すること、及び、各表示体の実像を選択的に表示又は非表示することが可能であるので、空間投影される実像の変化を視認し易くできる。 According to the present invention, the real image of the display body is a stereoscopic image, the plurality of display bodies are provided, the real images of the plurality of display bodies are displayed adjacently at the same time, and the real image of each display body is selectively displayed or displayed. Since it is possible to hide the display, changes in the spatially projected real image can be easily visually recognized.
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1~5を参照して説明する。 A ``space projection device'' and a ``non-contact input device'' according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、空間投影装置9は、表示ユニット7と、空間投影プレート51と、「検出手段」としてのセンサ52と、制御部53と、これらを保持した不図示のハウジングと、を備えている。また、この空間投影装置9は、操作応答部54と共に非接触入力装置10を構成する。
As shown in FIG. 1, the
表示ユニット7は、第1~3の導光部材1,2,3と、各導光部材1,2,3にそれぞれ光を照射する複数の光源5と、複数の光源5が搭載された基板6と、これらを収容したホルダ4と、を備えている。
The
第1~3の導光部材1,2,3は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明な樹脂で構成されている。図4,5に示すように、第1の導光部材1は、円柱状に形成されている。第1の導光部材1は、軸方向の一端側に位置する光入射面11と、軸方向の他端側に位置する「第1の表示体」としての光出射面12と、非透光性のコーティングが施された外周面13を有している。光出射面12には拡散処理が施されている。光出射面12は、すり鉢状に凹に形成されている。この光出射面12の形状によって後述する実像81の形状が決まる。以下、光出射面12を「第1の表示体12」と呼称する。
The first to third
第2の導光部材2は、円筒状に形成されている。第2の導光部材2は、軸方向の一端側に位置する光入射面21と、軸方向の他端側に位置する「第2の表示体」としての光出射面22と、非透光性のコーティングが施された外周面23及び内周面24を有している。光出射面22には拡散処理が施されている。光出射面22は、外周面23側から内周面24側に向かうにしたがって光入射面21側に近付く方向に傾斜している。この光出射面22の形状によって後述する実像82の形状が決まる。以下、光出射面22を「第2の表示体22」と呼称する。
The second
第3の導光部材3は、円筒状に形成されている。第3の導光部材3は、軸方向の一端側に位置する光入射面31と、軸方向の他端側に位置する「第3の表示体」としての光出射面32と、非透光性のコーティングが施された外周面33及び内周面34を有している。光出射面32には拡散処理が施されている。光出射面32は、外周面33側から内周面34側に向かうにしたがって光入射面31側に近付く方向に傾斜している。この光出射面32の形状によって後述する実像83の形状が決まる。以下、光出射面32を「第3の表示体32」と呼称する。
The third light guide member 3 is formed in a cylindrical shape. The third light guide member 3 includes a
複数の光源5は、本例では全て同一のLEDが用いられている。これら複数の光源5が搭載された基板6は、制御部53と接続されている。
The same LEDs are used for all the plurality of
ホルダ4は、非透光性の材料で構成されており、図4,5に示すように、円筒部41と、隔壁42と、隔壁42から立設した遮光壁44,45と、を有している。隔壁42は、円筒部41内を、第1~3の導光部材1,2,3が収容される空間と、基板6及び光源5が収容される空間とに区画している。隔壁42には、各光源5と対向する位置に貫通孔43が形成されている。遮光壁45は、第1の導光部材1用の光源5と、第2の導光部材2用の光源5とを隔てる壁である。遮光壁44は、第2の導光部材2用の光源5と、第3の導光部材3用の光源5とを隔てる壁である。
The holder 4 is made of a non-light-transmitting material, and as shown in FIGS. ing. The
図1に示すように、第1の導光部材1は、第2の導光部材2の内側に配置される。第2の導光部材2は、第3の導光部材3の内側に配置される。第1~3の導光部材1,2,3の光入射面11,21,31は、隔壁42に当接する。光入射面11,21,31が隔壁42に当接した状態で、第2の表示体22は第1の表示体12に隣接し、第3の表示体32は第2の表示体22に隣接している。
As shown in FIG. 1, the first
空間投影プレート51は、第1~3の表示体12,22,32からの光が通され、第1~3の表示体12,22,32の実像81,82,83を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。
The
第1~3の表示体12,22,32の実像81,82,83は、立体像である。本発明において「立体像」とは、1つの平面内に収まらない像(非平面像)を意味する。これら実像81,82,83は、同時に表示されることで、図2に示す円錐8(「錐体」に相当する。)を構成する。円錐8は、押しボタンを模したものである。また、第1の表示体12の実像81は、円錐8の頂部を成す。第2の表示体22の実像82は、円錐8の中間部を成す。第3の表示体32の実像83は、円錐8の底部を成す。このように複数の実像81,82,83は同時に表示可能であり、隣接する位置に表示される。
The
センサ52は、実像81,82,83が形成された領域に向かって赤外線等の測定用光線を照射し、該測定用光線の反射光を受光することにより、実像81,82,83が形成された領域に被検出物M(例えば操作者の指)が存在するか否かを検出する。センサ52は、制御部53と接続されており、被検出物Mの存在を検出すると、制御部53に検出信号を出力する。
The
制御部53は、各光源5の点灯及び消灯の制御を行う。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1に示すように全ての実像81,82,83を同時に隣接表示し、センサ52からの被検出物Mの検出信号が入力されると、図3に示すように実像81,82を非表示にする。実像81,82を非表示にする際は、まず実像81を非表示にし、時間差をつけて実像82を非表示にする。このように表示内容を段階的に変化させることで、押しボタンが実際に押し込まれているような表現が可能となる。
The
さらに、制御部53は、操作応答部54の制御を行う。本例では、操作応答部54が照明装置であり、センサ52からの被検出物Mの検出信号が制御部53に入力されると、制御部53は、操作応答部54に照明のオンオフを切り替える命令を送る。この命令に基づいて操作応答部54は照明のオンオフを切り替える。
Furthermore, the
即ち、本例の非接触入力装置10は、操作応答部54(即ち照明装置)のオンオフスイッチを空間投影装置9によって空間投影し、空間投影されたオンオフスイッチ(即ち押しボタンを模した円錐8)が操作されたことを検出して、照明のオンオフを切り替える。
That is, the
上述した空間投影装置9によれば、第1~3の表示体12,22,32の実像81,82,83が立体像であり、これら複数の実像81,82,83を同時に隣接表示すること、及び、各実像81,82,83を選択的に表示又は非表示することが可能であり、複数の実像81,82,83の表示・非表示を多段階に切り替えるので、空間投影される実像81,82,83の変化を視認し易くできる。
According to the
また、上述した空間投影装置9においては、電子ディスプレイやハーフミラー(図7の光線透過・反射部材511を参照。)を用いることなく空間投影される表示内容を変更することができる。よって、少ない部品点数であり、構成が簡素でコンパクトな空間投影装置9及び非接触入力装置10とすることができる。
Further, in the
また、上述した実施形態においては、何れかの実像81,82,83に操作者の指等が置かれることで図1の表示内容から図3の表示内容に変化する構成であったが、空間投影される表示内容(即ち光源5の制御内容)については適宜変更可能である。例えば、センサ52として測距センサを採用し、操作者の指等が何れの実像81,82,83に置かれているかを解析して表示内容を変更するようにしてもよい。すなわち、円錐8への押し込み量に応じて表示内容を変更するようにしてもよい。その他、センサ52の検出結果に関わらず、所定のプログラムに従って表示内容を変更するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, when the operator's finger or the like is placed on any of the
また、本発明の空間投影装置は、被検出物の検出手段(センサ52)を必ずしも備えていなくてもよく、実像投影機能のみを備えていてもよい。その場合、所定のプログラムに従って複数の表示体の実像の表示・非表示が多段階に切り替えられる。 Further, the spatial projection apparatus of the present invention may not necessarily include detection means (sensor 52) for detecting an object to be detected, and may include only a real image projection function. In that case, the display/non-display of the real images of the plurality of display bodies is switched in multiple stages according to a predetermined program.
また、上述した実施形態においては、第1~3の表示体12,22,32の実像81,82,83が、同時に隣接表示されることで「錐体」としての円錐8を構成していたが、本発明ではこれに限定されず、第1~3の表示体の実像が四角錐等を構成してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
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6を参照して説明する。図6において、前述した第1実施形態と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。 A "space projection device" and a "non-contact input device" according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the same components as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
本例の空間投影装置及び非接触入力装置は、第1実施形態で説明した表示ユニット7の代わりに、図6に示す表示ユニット107を備えている。これ以外の構成は、第1実施形態と同一である。
The spatial projection device and the non-contact input device of this example have a
表示ユニット107は、第1~3の導光部材101,102,103と、各導光部材101,102,103にそれぞれ光を照射する複数の光源5と、複数の光源5が搭載された基板106と、これらを収容したホルダ104と、を備えている。
The
第1~3の導光部材101,102,103は、各部品の形状は第1実施形態の第1~3の導光部材1,2,3と異なっているが、第1実施形態と同じ形状の第1~3の表示体12,22,32を有している。よって、本例の空間投影装置は、第1実施形態で説明した実像81,82,83と同じ実像を形成する。
The first to third
第1の導光部材101は、正方形板状に形成されている。第1の導光部材101は、その側面に位置し、対向する一対の光入射面111と、その上面側に位置する光出射面、即ち第1の表示体12を有している。第1の導光部材101の光入射面111及び第1の表示体12以外の面には非透光性のコーティングが施されている。第1実施形態と同様に、第1の表示体12には拡散処理が施されている。第1の表示体12は、すり鉢状に凹に形成されている。
The first
第2の導光部材102は、正方形板状に形成されており、その中央部に貫通孔が形成されている。そして、該貫通孔の内面が光出射面、即ち第2の表示体22を成している。また、第2の導光部材102は、その側面に位置し、対向する一対の光入射面121を有している。第2の導光部材102の光入射面121及び第2の表示体22以外の面には非透光性のコーティングが施されている。第1実施形態と同様に、第2の表示体22には拡散処理が施されている。第2の表示体22は、貫通孔の外側から中心に向かうにしたがって第2の導光部材102の下面側に近付く方向に傾斜している。
The second
第3の導光部材103は、正方形板状に形成されており、その中央部に貫通孔が形成されている。そして、該貫通孔の内面が光出射面、即ち第3の表示体32を成している。また、第3の導光部材103は、その側面に位置し、対向する一対の光入射面131を有している。第3の導光部材103の光入射面131及び第3の表示体32以外の面には非透光性のコーティングが施されている。第1実施形態と同様に、第3の表示体32には拡散処理が施されている。第3の表示体32は、貫通孔の外側から中心に向かうにしたがって第3の導光部材103の下面側に近付く方向に傾斜している。
The third
複数の光源5が搭載された基板106は、本例では一対設けられている。
A pair of
ホルダ104は、非透光性の材料で構成されており、四角筒部141と、一対の隔壁142と、それぞれの隔壁142から立設した遮光壁144,145と、を有している。
The holder 104 is made of a non-light-transmitting material, and has a rectangular tubular portion 141 , a pair of
一対の隔壁142は、四角筒部141内を、第1~3の導光部材101,102,103が収容される空間と、基板106及び光源5が収容される空間とに区画している。即ち、本例では、四角筒部141の両端部に各基板106が配置され、これら一対の基板106間に第1~3の導光部材101,102,103が積層される。第1の導光部材101は下段に配置され、第2の導光部材102は中段に配置され、第3の導光部材103は上段に配置される。四角筒部141における第3の導光部材103との対向部分には、開口部146が形成されている。各隔壁142には、各光源5と対向する位置に貫通孔43が形成されている。
The pair of
遮光壁145は、第1の導光部材101用の光源5と、第2の導光部材102用の光源5とを隔てる壁である。遮光壁144は、第2の導光部材102用の光源5と、第3の導光部材103用の光源5とを隔てる壁である。
The
このような表示ユニット107において、両側面から各導光部材101,102,103に入射した光は、各表示体12,22,32から出射する。また、各表示体12,22,32から出射した光は、空間投影プレート51(図1を参照。)を透過し、実像81,82,83(図1を参照。)として空間に結像される。
In such a
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9と同様に、空間投影される実像81,82,83の変化を視認し易くできる。また、少ない部品点数であり、構成が簡素でコンパクトな空間投影装置及び非接触入力装置とすることができる。
According to the spatial projection device of this example, like the
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。 In addition, the above-described embodiment merely shows a typical form of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
9 空間投影装置
10 非接触入力装置
12 第1の表示体
22 第2の表示体
32 第3の表示体
51 空間投影プレート
81,82,83 実像
9
Claims (4)
前記表示体の実像が立体像であり、
前記表示体を複数備え、
前記複数の表示体の実像を同時に隣接表示すること、及び、各表示体の実像を選択的に表示又は非表示することが可能であり、
光出射面が形成された複数の導光部材と、各導光部材にそれぞれ光を照射する複数の光源と、を備え、
前記各導光部材の前記光出射面が前記各表示体を成している
ことを特徴とする空間投影装置。 A spatial projection device for forming a real image of the display in space by passing light from the display through a spatial projection plate,
the real image of the display is a stereoscopic image,
A plurality of the display bodies,
It is possible to display the real images of the plurality of display bodies adjacent to each other at the same time, and to selectively display or hide the real image of each display body ,
comprising a plurality of light guide members each having a light exit surface, and a plurality of light sources for irradiating each light guide member with light,
The light exit surface of each light guide member constitutes each display.
A spatial projection device characterized by:
前記第1~3の表示体の実像は、同時に隣接表示されることで錐体を構成し、
前記第1の表示体の実像は、前記錐体の頂部を成し、
前記第2の表示体の実像は、前記錐体の中間部を成し、
前記第3の表示体の実像は、前記錐体の底部を成す
ことを特徴とする請求項1に記載の空間投影装置。 comprising a first display body, a second display body, and a third display body as the plurality of display bodies;
The real images of the first to third display bodies are simultaneously displayed adjacently to form a cone,
the real image of the first display forms the apex of the cone;
the real image of the second display forms an intermediate portion of the cone;
2. The spatial projection apparatus according to claim 1 , wherein the real image of said third display forms the bottom of said cone.
前記検出手段が被検出物を検出した際に、前記複数の表示体の実像の表示・非表示を多段階に切り替える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空間投影装置。 detecting means for detecting whether or not an object to be detected exists in the area where the real images of the plurality of display bodies are formed;
3. The spatial projection apparatus according to claim 1, wherein display/non-display of the real images of the plurality of display bodies is switched in multiple stages when the detection means detects the object to be detected.
前記複数の表示体の実像が形成された領域に被検出物が存在するか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段が被検出物を検出した際に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。 A spatial projection device according to claim 1 or 2 ;
detection means for detecting whether or not an object to be detected exists in the area where the real images of the plurality of display bodies are formed;
A non-contact input device, comprising: an operation response section that performs a predetermined operation when the detecting means detects an object to be detected.
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