JP7484123B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置に関する。

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、ユーザーは、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

上述した特許文献１に係る入力装置では、オン／オフ操作などの単純な入力動作に対応することはできるが、複雑な入力動作に対応することは困難である。

本発明の目的は、複雑な入力動作に対応可能な入力装置を提供することにある。

一態様に係る入力装置は、光源と、導光板と、センサと、コントローラとを備える。導光板は、光源からの光を導いて空間に画像を結像させる。センサは、画像の結像位置を含む空間、又は画像の結像位置から所定距離だけ離れた空間における物体を検出する。コントローラは、センサからの出力に基づいて、物体が検出された複数の位置の軌跡と、物体が検出された継続時間と、物体の検出回数との少なくとも１つを入力パラメータとして取得する。コントローラは、入力パラメータに基づいて物体の動作に応じた入力パターンを識別し、識別された入力パターンに応じた信号を出力する。

本態様に係る入力装置では、コントローラは、物体が検出された複数の位置の軌跡と、物体が検出された継続時間と、物体の検出回数との少なくとも１つに基づいて物体の動作に応じた入力パターンを識別する。そのため、オン／オフ操作などの単純な入力動作に限らず、複雑な入力動作を識別することができる。

コントローラは、識別された入力パターンに応じて、画像を変更してもよい。この場合、ユーザーの入力動作に応じて画像が変化する。そのため、ユーザーは、自身の入力動作を入力装置が認識していることを、容易に把握することができる。

コントローラは、物体が検出された複数の位置の軌跡を入力パラメータとして取得してもよい。コントローラは、物体が検出された複数の位置の軌跡から、物体の移動方向を識別してもよい。入力パターンは、物体の移動方向を含んでもよい。この場合、コントローラは、例えばユーザーの指の移動方向に応じた入力パターンを識別することができる。

センサは、少なくとも、画像内の基準検出点と、基準検出点の上方に位置する第１検出点と、基準検出点の下方に位置する第２検出点において物体を検出してもよい。この場合、コントローラは、例えばユーザーの指の上下方向の動作を入力パターンとして識別することができる。

センサは、少なくとも、画像内の基準検出点と、基準検出点の左方に位置する第３検出点と、基準検出点の右方に位置する第４検出点において物体を検出してもよい。この場合、コントローラは、例えばユーザーの指の左右方向の動作を入力パターンとして識別することができる。

コントローラは、物体の移動方向に対応する方向に、画像を移動させてもよい。この場合、ユーザーの入力動作の方向に応じて画像が変化する。そのため、ユーザーは、自身の入力動作を入力装置が認識していることを、容易に把握することができる。

コントローラは、物体が検出された継続時間を入力パラメータとして取得してもよい。コントローラは、継続時間に応じた入力パターンを識別してもよい。コントローラは、継続時間に応じた信号を出力してもよい。この場合、コントローラは、ユーザーによる入力動作の継続時間に応じた入力パターンを識別することができる。

コントローラは、継続時間に応じて画像を変更してもよい。この場合、この場合、ユーザーの入力動作の継続時間に応じて画像が変化する。そのため、ユーザーは、自身の入力動作を入力装置が認識していることを、容易に把握することができる。

コントローラは、継続時間に応じて、通常押し操作と長押し操作とを識別してもよい。この場合、オン／オフ操作などの単純な入力動作に限らず、通常押し操作と長押し操作とを識別することができる
コントローラは、所定時間内における物体の検出回数を取得してもよい。コントローラは、検出回数に応じた信号を出力してもよい。この場合、コントローラは、ユーザーによる入力動作の回数に応じた入力パターンを識別することができる。

コントローラは、検出回数に応じて画像を変更してもよい。この場合、ユーザーの入力動作の回数に応じて画像が変化する。そのため、ユーザーは、自身の入力動作を入力装置が認識していることを、容易に把握することができる。

コントローラは、検出回数に応じて、シングルクリックとダブルクリックとを識別してもよい。この場合、オン／オフ操作などの単純な入力動作に限らず、シングルクリックとダブルクリックとを識別することができる。

センサは、光電センサを含んでもよい。この場合、空間において物体を容易に検出することができる。

コントローラは、入力パターンに応じて複数の指令値の信号を出力してもよい。この場合、入力装置は、ユーザーの入力動作に応じた複数の指令値の信号を外部の機器に出力することができる。

入力装置は、信号を入力装置の外部に出力するための複数の信号線をさらに備えてもよい。コントローラは、入力パターンに応じて複数の信号線から選択的に信号を出力してもよい。この場合、入力装置は、ユーザーの入力動作に応じて複数の信号線から選択的に信号を外部の機器に出力することができる。

本発明によれば、複雑な入力動作に対応可能な入力装置を提供することができる。

第１実施形態に係る入力装置の斜視図である。 入力装置の構成を示すブロック図である。 プリズムの一例を示す導光板の断面図である。 プリズムの形状の一例を示す斜視図である。 センサの構成及び配置を示す側面図である。 入力パターンに応じた画像の変化の一例を示す図である。 入力パターンに応じた画像の変化の一例を示す図である。 センサによる検出点の一例を示す図である。 センサの構成の一例を示す図である。 センサの構成の他の例を示す図である。 入力パターンに応じた画像の変化の一例を示す図である。 入力パターンに応じた画像の変化の他の例を示す図である。 画像の他の例を示す図である。 画像の他の例を示す図である。 画像の他の例を示す図である。 他の実施形態に係る入力装置の構成を示すブロック図である。 他の実施形態に係る画像を示す図である。 他の実施形態に係る画像を示す図である。 センサの検出空間の他の例を示す図である。 センサの検出空間の他の例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態にかかる入力装置１について説明する。図１は、第１実施形態に係る入力装置１の斜視図である。図２は、第１実施形態に係る入力装置１の構成を示すブロック図である。入力装置１は、導光板２と、光源３と、センサ４と、コントローラ５と、信号出力装置６とを含む。

導光板２は、光源３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２は、ユーザー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２は、透光性材料で形成されている。導光板２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２は、出射面２１と背面２２と端面２３－２６とを含む。出射面２１は、光源３からの光を出射する。背面２２は、出射面２１の反対側に位置する。端面２３には光源３からの光が入射される。光源３からの光は、他の端面２４－２６に入射されてもよい。光源３は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。ただし、光源３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。なお、図１では、出射面２１が鉛直方向に平行になるように導光板２が配置されている。しかし、出射面２１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２が設置されてもよい。

導光板２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、複数のプリズムを含む。図３は、プリズム２００の一例を示す導光板２の断面図である。図４は、プリズム２００の形状の一例を示す斜視図である。プリズム２００は、導光板２の背面２２に設けられている。プリズム２００は、導光板２の背面２２から凹んだディンプルによって形成されている。図４Ａに示すように、プリズム２００は、例えば三角錐の形状を有する。或いは、プリズム２００は、図４Ｂに示すように、三角柱の形状を有してもよい。或いは、図４Ｃに示すように、プリズム２００は曲面を有する形状であってもよい。複数のプリズム２００は、光源３からの光を導光板２の出射面２１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。

例えば、第１導光部２７に入射した光は、第１定点Ａ１に収束するように第１導光部２７に含まれる複数のプリズム２００で反射される。それにより、第１導光部２７からの光の波面は、第１定点Ａ１から発するような光の波面となる。同様に、第２導光部２８に入射した光は、第２定点Ａ２に収束するように第２導光部２８に含まれる複数のプリズム２００で反射される。第３導光部２９に入射した光は、第３定点Ａ３に収束するように第３導光部２９に含まれる複数のプリズム２００で反射される。

このように、光源３からの光は、複数の導光部によって反射されることで、複数の導光部のそれぞれに対応する複数の定点で収束する。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る。これらの複数の定点で収束した光の集まりによって、空間上にユーザーにより認識される画像Ｉ１が結像される。

図１に示すように、第１実施形態において、画像Ｉ１は、オペレータ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２の出射面２１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２１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２１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２１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２１に対して垂直であってもよい。なお、後述するように、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。

センサ４は、非接触で物体を検出する近接センサである。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検出する。図５は、センサ４の構成及び配置を示す側面図である。図５に示すように、センサ４は、導光板２の背面２２側に配置される。センサ４は、例えば光電センサである。センサ４は、投光素子４１と受光素子４２とを含む。投光素子４１は、導光板２の出射面２１側に向かって光を照射する。受光素子４２は、物体において反射された投光素子４１からの光を受ける。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、投光素子４１と受光素子４２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、センサ４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、センサ４は、ユーザーの指がボタン部Ｉ１２の位置にあることを検出する。それにより、センサ４は、ユーザーの指によるボタン部Ｉ１２への入力動作を検出する。

なお、センサ４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、センサ４は、光電センサに限らず、電波、磁界、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。

信号出力装置６は、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。

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、入力装置１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３と信号出力装置６とを制御する。コントローラ５は、センサ４から検出信号を受信する。

本実施形態では、コントローラ５は、センサ４からの出力に基づいて、物体が検出された継続時間を入力パラメータとして取得する。コントローラ５は、入力パラメータに基づいて物体の動作に応じた入力パターンを識別する。すなわち、コントローラ５は、継続時間に応じて入力パターンを識別する。

詳細には、コントローラ５は、継続時間が閾値以上であるかに応じて、入力パターンを識別する。入力パターンは、通常押し操作と長押し操作とを含む。コントローラ５は、継続時間が閾値より小さいときには、入力パターンが通常押し操作であると識別する。コントローラ５は、継続時間が閾値以上であるときには、入力パターンが長押し操作であると識別する。

コントローラ５は、識別された入力パターンに応じた信号を出力する。例えば、コントローラ５は、物体が検出されていないときには、信号出力装置６からの信号をオフにする。コントローラ５は、入力パターンが通常押し操作であるときには、第１指令値の信号を信号出力装置６から出力する。コントローラ５は、入力パターンが長押し操作であるときには、第２指令値の信号を信号出力装置６から出力する。第１指令値は、通常押し操作に対応した値である。第２指令値は、長押し操作に対応した値であり、第１指令値と異なる。なお、コントローラ５は、継続時間の増大に応じて連続的に増加或いは減少する指令値の信号を出力してもよい。

図６に示すように、コントローラ５は、識別された入力パターンに応じて、画像Ｉ１を変更する。例えば、入力操作が行われていないときには、コントローラ５は、図６Ａに示す第１画像Ｉ１ａを表示する。第１画像Ｉ１ａは、無操作に対応した画像である。通常押し操作が行われたときには、コントローラ５は、図６Ｂに示す第２画像Ｉ１ｂを表示する。第２画像Ｉ１ｂは、通常押し操作に対応した画像である。第２画像Ｉ１ｂでは、第１画像Ｉ１ａよりも、台部Ｉ１１からのボタン部Ｉ１２の突出量が小さい。長押し操作が行われたときには、コントローラ５は、図６Ｃに示す第３画像Ｉ１ｃを表示する。第３画像Ｉ１ｃは、長押し操作に対応した画像である。第３画像Ｉ１ｃでは、第２画像Ｉ１ｂよりも、台部Ｉ１１からのボタン部Ｉ１２の突出量が小さい。

例えば、入力装置１は第１～第３画像Ｉ１ａ－Ｉ１ｃに対応する複数の光源を備えてもよい。或いは、入力装置１は、第１～第３画像Ｉ１ａ－Ｉ１ｃに対応する複数の光源と複数の導光板とを備えてもよい。コントローラ５は、複数の光源を選択的に点灯することで、第１～第３画像Ｉ１ａ－Ｉ１ｃの表示を切り換えてもよい。

以上説明した第１実施形態に係る入力装置１では、コントローラ５は、物体の検出の継続時間に基づいて、物体の動作に応じた入力パターンを識別する。そのため、オン／オフ操作などの単純な入力動作に限らず、通常押し操作と長押し操作とを識別することができる。また、センサ４は、画像Ｉ１の結像位置を含む空間において物体を検出するものであればよい。従って、低コストに入力装置１を実現することができる。

コントローラ５は、継続時間に応じて画像Ｉ１を変更する。従って、ユーザーの入力動作が通常押し操作と長押し操作とのいずれであるのかに応じて、画像Ｉ１が変化する。そのため、ユーザーは、入力装置１が自身の入力動作を通常押し操作として認識しているか、長押し操作として認識しているのかを、容易に把握することができる。

次に、第２実施形態に係る入力装置１について説明する。第２実施形態に係る入力装置１の構成は、第１実施形態に係る入力装置１と同様である。第２実施形態に係る入力装置１では、コントローラ５は、センサ４からの出力に基づいて、所定時間内での物体の検出回数を入力パラメータとして取得する。コントローラ５は、入力パラメータに基づいて物体の動作に応じた入力パターンを識別し、識別された入力パターンに応じた信号を出力する。

詳細には、コントローラ５は、ユーザーによる所定時間内のボタンの押圧回数を取得する。所定時間は、例えば１秒以下の短い時間である。ただし、所定時間は１秒以上であってもよい。入力パターンは、シングルクリックとダブルクリックとを含む。コントローラ５は、所定時間内のボタンの押圧回数に応じて、入力パターンを識別する。所定時間内のボタンの押圧回数が１回であるときには、コントローラ５は、入力パターンがシングルクリックであると識別する。所定時間内のボタンの押圧回数が２回であるときには、コントローラ５は、入力パターンがダブルクリックであると識別する。なお、所定時間内のボタンの押圧回数が２回以上であるときに、コントローラ５は、入力パターンがダブルクリックであると識別してもよい。或いは、所定時間内のボタンの押圧回数が３回以上であるときに、コントローラ５は、３回以上のクリック数の入力動作として入力パターンを識別してもよい。

コントローラ５は、識別された入力パターンに応じた信号を出力する。コントローラ５は、物体が検出されていないときには、信号出力装置６からの信号をオフにする。コントローラ５は、入力パターンがシングルクリックであるときには、第１指令値の信号を信号出力装置６から出力する。コントローラ５は、入力パターンがダブルクリックであるときには、第２指令値の信号を信号出力装置６から出力する。第１指令値は、シングルクリックに対応した値である。第２指令値は、ダブルクリックに対応した値であり、第１指令値と異なる。

コントローラ５は、入力パターンに応じて画像Ｉ１を変更する。すなわち、コントローラ５は、検出回数に応じて画像Ｉ１を変更する。例えば、入力操作が行われていないときには、コントローラ５は、図７Ａに示す第１画像Ｉ２ａを表示する。第１画像Ｉ２ａは、無操作に対応した画像である。入力パターンがシングルクリックであるときには、コントローラ５は、図７Ｂに示す第２画像Ｉ２ｂを表示する。第２画像Ｉ２ｂは、シングルクリックに対応した画像である。入力パターンがダブルクリックであるときには、コントローラ５は、図７Ｃに示す第３画像Ｉ２ｃを表示する。第３画像Ｉ２ｃは、ダブルクリックに対応した画像である。第１～第３画像Ｉ２ａ－Ｉ２ｃは、例えばボタン部Ｉ１２上に表示される。ただし、第１～第３画像Ｉ２ａ－Ｉ２ｃは、他の位置に表示されてもよい。

例えば、入力装置１は第１～第３画像Ｉ２ａ－Ｉ２ｃに対応する複数の光源を備えてもよい。或いは、入力装置１は、第１～第３画像Ｉ２ａ－Ｉ２ｃに対応する複数の光源と複数の導光板とを備えてもよい。コントローラ５は、複数の光源を選択的に点灯することで、第１～第３画像Ｉ２ａ－Ｉ２ｃの表示を切り換えてもよい。

以上説明した第２実施形態に係る入力装置１では、コントローラ５は、所定時間内における物体の検出回数を取得する。コントローラ５は、検出回数に応じた信号を出力する。そのため、コントローラ５は、ユーザーによるシングルクリック及びダブルクリックなどの入力動作を識別することができる。

コントローラ５は、検出回数に応じて画像Ｉ１を変更する。従って、ユーザーの入力動作の回数に応じて画像Ｉ１が変化する。そのため、ユーザーは、自身の入力動作を入力装置１が認識していることを、容易に把握することができる。

次に、第３実施形態に係る入力装置１について説明する。図８に示すように、第３実施形態に係る入力装置１では、センサ４は、画像が結像されている空間に含まれる複数の検出点において物体を検出する。詳細には、センサ４は、基準検出点Ｂ１０と、第１検出点Ｂ１１と、第２検出点Ｂ１２と、第３検出点Ｂ１３と、第４検出点Ｂ１４とにおいて、物体を検出する。基準検出点Ｂ１０は、導光板２によって表示される画像内に位置する。第１検出点Ｂ１１は、基準検出点Ｂ１０の上方に位置する。第２検出点Ｂ１２は、基準検出点Ｂ１０の下方に位置する。第３検出点Ｂ１３は、基準検出点Ｂ１０の左方に位置する。第４検出点Ｂ１４は、基準検出点Ｂ１０の右方に位置する。なお、上下の方向は、ユーザーにとっての前後の方向であってもよい。

図９に示すように、センサ４は、例えば複数の近接センサ４ａ－４ｅを含む。近接センサ４ａ－４ｅは、第１実施形態のセンサ４と同様の構成である。複数の近接センサ４ａ－４ｅは、上述した複数の検出点Ｂ１０－Ｂ１４に対応している。詳細には、複数の近接センサ４ａ－４ｅは、基準センサ４ａと、第１センサ４ｂと、第２センサ４ｃと、第３センサ４ｄと、第４センサ４ｅとを含む。基準センサ４ａは、基準検出点Ｂ１０において物体を検出する。第１センサ４ｂは、第１検出点Ｂ１１において物体を検出する。第２センサ４ｃは、第２検出点Ｂ１２において物体を検出する。第３センサ４ｄは、第３検出点Ｂ１３において物体を検出する。第４センサ４ｅは、第４検出点Ｂ１４において物体を検出する。

ただし、センサ４において、複数の近接センサが複数の検出点Ｂ０－Ｂ４に対して１対１で設けられなくてもよい。例えば、１つの近接センサが、２つ以上の検出点において物体を検出してもよい。或いは、図１０に示すように、センサ４は、１つの投光素子４１ａと、投光素子４１ａに対応する複数の受光素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃとを含んでもよい。投光素子４１ａからの光は、光カプラ４３によって複数の出射光に分岐される。複数の出射光は、複数の検出点に対応している。例えば、図１０では、複数の出射光は、基準検出点Ｂ１０と第１検出点Ｂ１１と第２検出点Ｂ１２とに対応している。図示を省略するが、光カプラ４３は、投光素子４１からの光を第３検出点Ｂ１３と第４検出点Ｂ１４とに対応する複数の出射光にさらに分岐させてもよい。或いは、センサ４は、第３検出点Ｂ１３と第４検出点Ｂ１４とに対応する投光素子と受光素子とをさらに含んでもよい。

コントローラ５は、センサ４からの出力に基づいて、物体が検出された複数の位置の軌跡を入力パラメータとして取得する。コントローラ５は、物体が検出された複数の位置の軌跡から、物体の移動方向を識別する。例えば、図８に示すように、入力パラメータは、上移動Ｃ１１と、下移動Ｃ１２と、右移動Ｃ１３と、左移動Ｃ１４とを含む。上移動Ｃ１１は、物体の移動方向が上方であることを示す。下移動Ｃ１２は、物体の移動方向が下方であることを示す。右移動Ｃ１３は、物体の移動方向が右方であることを示す。左移動Ｃ１４は、物体の移動方向が左方であることを示す。

なお、図８では、上移動Ｃ１１として、基準検出点Ｂ１０から第１検出点Ｂ１１への移動が示されている。下移動Ｃ１２として、基準検出点Ｂ１０から第２検出点Ｂ１２への移動が示されている。右移動Ｃ１３として、基準検出点Ｂ１０から第３検出点Ｂ１３への移動が示されている。左移動Ｃ１４として、基準検出点Ｂ１０から第４検出点Ｂ１４への移動が示されている。

しかし、上移動Ｃ１１は、第２検出点Ｂ１２から基準検出点Ｂ１０、或いは第１検出点Ｂ１１への移動であってもよい。下移動Ｃ１２は、第１検出点Ｂ１１から基準検出点Ｂ１０、或いは第２検出点Ｂ１２への移動であってもよい。右移動Ｃ１３は、第４検出点Ｂ１４から基準検出点Ｂ１０、或いは第３検出点Ｂ１３への移動であってもよい。左移動Ｃ１４は、第３検出点Ｂ１３から基準検出点Ｂ１０、或いは第４検出点Ｂ１４への移動であってもよい。

コントローラ５は、識別された入力パターンに応じた信号を出力する。コントローラ５は、物体が検出されていないときには、信号出力装置６からの信号をオフにする。コントローラ５は、入力パターンが上移動Ｃ１１であるときには、第１指令値の信号を信号出力装置６から出力する。コントローラ５は、入力パターンが下移動Ｃ１２であるときには、第２指令値の信号を信号出力装置６から出力する。入力パターンが右移動Ｃ１３であるときには、第３指令値の信号を信号出力装置６から出力する。入力パターンが左移動Ｃ１４であるときには、第４指令値の信号を信号出力装置６から出力する。

第１指令値は、上移動Ｃ１１に対応した値である。第２指令値は、下移動Ｃ１２に対応した値である。第３指令値は、右移動Ｃ１３に対応した値である。第４指令値は、左移動Ｃ１４に対応した値である。第１～第４指令値は互いに異なる。なお、コントローラ５は、上下左右の各方向への移動距離の増大に応じて連続的に増加或いは減少する指令値の信号を出力してもよい。

コントローラ５は、入力パターンに応じて、画像を移動させる。すなわち、コントローラ５は、物体の移動方向に対応する方向に、画像を移動させる。例えば、図１１及び図１２に示すように、導光板２によって表示される画像は、オペレータによって操作されるレバー状の入力部材を示す立体画像である。図１１に示すように、コントローラ５は、入力パターンに応じて画像を第１画像Ｉ３ａから第２画像Ｉ３ｂ又は第３画像Ｉ３ｃに切り換える。入力操作が行われていないときには、コントローラ５は、図１１Ａに示す第１画像Ｉ３ａを表示する。第１画像Ｉ３ａは、無操作に対応した画像である。第１画像Ｉ３ａは、ニュートラル位置での入力部材を示す。入力パターンが上移動Ｃ１１であるときには、コントローラ５は、図１１Ｂに示す第２画像Ｉ３ｂを表示する。第２画像Ｉ３ｂは、上移動Ｃ１１に対応した画像である。第２画像Ｉ３ｂでは、入力部材は、第１画像Ｉ３ａよりも上方に位置している。入力パターンが下移動Ｃ１２であるときには、コントローラ５は、図１１Ｃに示す第３画像Ｉ３ｃを表示する。第３画像Ｉ３ｃは、下移動Ｃ１２に対応した画像である。第３画像Ｉ３ｃでは、入力部材は、第１画像Ｉ３ａよりも下方に位置している。

図１２に示すように、コントローラ５は、入力パターンに応じて画像を第１画像Ｉ３ａから第４画像Ｉ３ｄ又は第５画像Ｉ３ｅに切り換える。入力パターンが右移動Ｃ１３であるときには、コントローラ５は、図１２Ｂに示す第４画像Ｉ３ｄを表示する。第４画像Ｉ３ｄは、右移動Ｃ１３に対応した画像である。第４画像Ｉ３ｄでは、入力部材は、第１画像Ｉ３ａよりも右方に位置している。入力パターンが左移動Ｃ１４であるときには、コントローラ５は、図１２Ｃに示す第５画像Ｉ３ｅを表示する。第５画像Ｉ３ｅは、左移動Ｃ１４に対応した画像である。第５画像Ｉ３ｅでは、入力部材は、第１画像Ｉ３ａよりも左方に位置している。

例えば、入力装置１は第１～第５画像Ｉ３ａ－Ｉ３ｅに対応する複数の光源を備えてもよい。或いは、入力装置１は、第１～第５画像Ｉ３ａ－Ｉ３ｅに対応する複数の光源と複数の導光板とを備えてもよい。コントローラ５は、複数の光源を選択的に点灯することで、第１～第５画像Ｉ３ａ－Ｉ３ｅの表示を切り換えてもよい。

以上説明した第３実施形態に係る入力装置１では、コントローラ５は、ユーザーによる入力動作の方向に応じた入力パターンを識別することができる。例えば、コントローラ５は、ユーザーの指の移動方向に応じた入力パターンを識別することができる。

コントローラ５は、物体の移動方向に対応する方向に、画像を移動させる。従って、ユーザーの入力動作の方向に応じて画像が変化する。そのため、ユーザーは、自身の入力動作を入力装置１が認識していることを、容易に把握することができる。

なお、コントローラ５によって識別される物体の移動方向は、上下のみであってもよい。コントローラ５によって識別される物体の移動方向は、左右のみであってもよい。コントローラ５によって識別される物体の移動方向は、上下左右の４方向に限らず、上下左右の間も含めた８方向以上であってもよい。或いは、コントローラ５によって識別される物体の移動方向は、上下左右に限らず、他の方向であってもよい。例えば、図１３及び図１４に示すように、コントローラ５は、時計回り及び反時計周りなどの回転方向を移動方向として識別してもよい。コントローラ５は、回転角度を識別してもよい。コントローラ５は、回転方向、及び／又は、回転角度に応じた指令値を有する信号を出力してもよい。

導光板２によって表示される画像は、レバー状の形状に限らず、他の形状であってもよい。例えば、図１３或いは図１４に示すように、導光板２は、ノブ（knob）状の画像Ｉ４，Ｉ５を表示してもよい。或いは、図１５に示すように、導光板２は、トグルスイッチ状の画像Ｉ６を表示してもよい。

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。

導光板２によって表示される画像は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。或いは、導光板２は、上述した実施形態の画像を組み合わせて表示してもよい。コントローラ５は、入力パターンに応じて画像の色、或いは明るさを変更してもよい。入力装置１はスピーカー、或いはブザーなどの音声出力装置を備えてもよい。コントローラ５は、入力パターンに応じて音色、音階、音声、メロディなどを変更してもよい。コントローラ５は、入力パターンに応じて、画像、色、明るさ、音などの任意の組み合わせを変更してもよい。

図１６に示すように、入力装置１は、信号を入力装置１の外部に出力するための複数の信号線６１，６２を備えてもよい。コントローラ５は、入力パターンに応じて複数の信号線６１，６２から選択的に信号を出力してもよい。例えば、複数の信号線６１，６２は、第１信号線６１と第２信号線６２とを含む。コントローラ５は、入力パターンが通常押し操作であるときに、第１信号線６１から信号を出力してもよい。コントローラ５は、入力パターンが長押し操作であるときに、第２信号線６２から信号を出力してもよい。或いは、コントローラ５は、入力パターンがシングルクリックであるときに、第１信号線６１から信号を出力してもよい。コントローラ５は、入力パターンがダブルクリックであるときに、第２信号線６２から信号を出力してもよい。

或いは、コントローラ５は、入力パターンが上移動Ｃ１１であるときに、第１信号線６１から信号を出力してもよい。コントローラ５は、入力パターンが下移動Ｃ１２であるときに、第２信号線６２から信号を出力してもよい。或いは、コントローラ５は、入力パターンが右移動Ｃ１３であるときに、第１信号線６１から信号を出力してもよい。コントローラ５は、入力パターンが左移動Ｃ１４であるときに、第２信号線６２から信号を出力してもよい。或いは、入力装置１は４つ以上の複数の信号線を備えてもよい。コントローラ５は、上移動Ｃ１１、下移動Ｃ１２、右移動Ｃ１３、左移動Ｃ１４の各入力パターンに応じて、複数の信号線から選択的に信号を出力してもよい。

導光板２は、入力部材を示す画像と共に、入力部材の操作方向、操作方法、或いは操作によって選択されているモードを示す画像を表示してもよい。例えば、図１７に示すように、導光板２は、入力部材を示す画像Ｉ３と共に、入力部材の操作方向を示す画像Ｉ７を表示してもよい。図１７に示す例では、画像Ｉ７は、上移動、下移動、右移動、左移動に相当する矢印を示している。或いは、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、導光板２は、入力部材を示す画像Ｉ１と共に、操作によって選択されているモードを示す画像Ｉ８ａ，Ｉ８ｂを表示してもよい。例えば、画像Ｉ８ａは、シングルクリックによって選択されるモード（モードＡ）を示している。画像Ｉ８ｂは、ダブルクリックによって選択されるモード（モードＢ）を示している。

図１９に示すように、センサ４は、画像Ｉ１の結像位置から所定距離Ｌ１だけ離れた検出空間Ｓ１における物体を検出してもよい。例えば、検出空間Ｓ１は、画像Ｉ１の押圧面Ｉ１４から所定距離Ｌ１だけ離れている。検出空間Ｓ１は、導光板２から画像Ｉ１が突出する方向に、画像Ｉ１の結像位置から離れている。検出空間Ｓ１は、画像Ｉ１の操作方向に、画像Ｉ１の結像位置から離れている。所定距離Ｌ１は、例えば１ｃｍ以上、３ｃｍ以下であってもよい。ただし、所定距離Ｌ１は、これらの距離に限られず、変更されてもよい。

コントローラ５は、上記のセンサ４からの出力に基づいて、ユーザーの画像Ｉ１に対する入力動作を検出してもよい。ユーザーの画像Ｉ１に対する入力動作を検出したときのコントローラ５による処理は、上述した処理と同様である。それにより、ユーザーの入力動作に対して、わずかに早く、画像Ｉ１を変更することができる。その結果、操作感を向上させることができる。

図２０に示すように、検出空間Ｓ１は、導光板２から所定距離Ｌ２までの範囲内に位置してもよい。所定距離Ｌ２は、例えば画像Ｉ１の高さＬ３の２倍であってもよい。画像Ｉ１の高さＬ３は、画像Ｉ１の操作方向における画像Ｉ１の大きさである。

導光板２の構成が変更されてもよい。例えば、複数の導光部は、線状、或いは面状の光を所定位置で集積させることで、空間に画像Ｉ１を結像させてもよい。

上述した入力装置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。

これらの機器に上述した入力装置１を適用することで、入力装置１に凹凸がなくなるため掃除しやすい、必要時のみ立体画像を表示できるためデザイン性が向上する、入力装置１に接触せずに操作可能であるため衛生的である、可動部品がなくなるため壊れ難い、などの利点を得ることができる。或いは、上述した入力装置１は、例えば、ＡＴＭ（automated teller machine）、或いはクレジットカードの読取機などの機器に適用可能である。これらの機器に上述した入力装置１を適用することで、手垢、指紋、或いは体温などの入力の痕跡が入力装置１に残らない。それにより、セキュリティ性を向上させることができる。

本発明によれば、複雑な入力動作に対応可能な入力装置を提供することができる。

３ 光源
２ 導光板
４ センサ
５ コントローラ
６１ 信号線

Claims (13)

1. 入力装置であって、
   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、
   前記画像の結像位置を含む空間、又は前記画像の結像位置から所定距離だけ離れた空間における物体を検出するセンサと、
   前記センサからの出力に基づいて、前記物体が検出された複数の位置の軌跡と、前記物体が検出された継続時間と、前記物体の検出回数との少なくとも１つを入力パラメータとして取得し、前記入力パラメータに基づいて前記物体の動作に応じた入力パターンを識別し、識別された前記入力パターンに応じた信号を出力するコントローラと、
   前記信号を前記入力装置の外部に出力するための複数の信号線と、
   をさらに備え、
   前記コントローラは、複数の前記入力パターンのそれぞれに応じて前記複数の信号線のいずれかから選択的に前記信号を出力する、
   入力装置。
2. 前記コントローラは、識別された前記入力パターンに応じて、前記画像を変更する、
   請求項１に記載の入力装置。
3. 前記センサは、少なくとも、前記画像内の基準検出点と、前記基準検出点の上方に位置する第１検出点と、前記基準検出点の下方に位置する第２検出点において物体を検出する、
   請求項１又は２に記載の入力装置。
4. 前記センサは、少なくとも、前記画像内の基準検出点と、前記基準検出点の左方に位置する第３検出点と、前記基準検出点の右方に位置する第４検出点において物体を検出する、
   請求項１から３のいずれかに記載の入力装置。
5. 前記コントローラは、
   前記物体が検出された継続時間を前記入力パラメータとして取得し、
   前記継続時間に応じた入力パターンを識別し、
   前記継続時間に応じた信号を出力する
   請求項１から４のいずれかに記載の入力装置。
6. 前記コントローラは、前記継続時間に応じて前記画像を変更する、
   請求項５に記載の入力装置。
7. 前記コントローラは、前記継続時間に応じて、通常押し操作と長押し操作とを識別する、
   請求項５又は６に記載の入力装置。
8. 前記コントローラは、
   所定時間内における前記物体の検出回数を取得し、
   前記検出回数に応じた信号を出力する
   請求項１から７のいずれかに記載の入力装置。
9. 前記コントローラは、前記検出回数に応じて前記画像を変更する、
   請求項８に記載の入力装置。
10. 前記コントローラは、前記検出回数に応じてシングルクリックとダブルクリックとを識別する、
    請求項８又は９に記載の入力装置。
11. 前記センサは、光電センサを含む、
    請求項１から１０のいずれかに記載の入力装置。
12. 前記コントローラは、複数の前記入力パターンのそれぞれに応じて複数の指令値のいずれかの信号を出力する、
    請求項１から１１のいずれかに記載の入力装置。
13. 前記コントローラは、
    前記物体が検出された複数の位置の軌跡を前記入力パラメータとして取得し、
    前記物体が検出された複数の位置の軌跡から、前記物体の移動方向を識別し、
    前記入力パターンは、前記物体の移動方向を含み、
    前記物体の移動方向に対応する方向に、前記画像を移動させる、
    請求項１から１２のいずれかに記載の入力装置。
    

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