JPWO2016132568A1 - 非接触入力装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献4には、バックライト付きの液晶パネルと、液晶パネルにタッチしたことを反射光によって検知する光センサを備えた光学式タッチパネルが提案されているが、タッチパネルは空中結像式ではない。
また、ディスプレイに向けて光が照射されると、その反射光がディスプレイから放射され、ディスプレイが見にくい場合があった。
前記ディスプレイの表面に、表側からの光のみを検知するセンサ素子が並んで設けられた光センサを有し、前記指示手段からの反射光を前記光結像手段を介して前記ディスプレイ上に第2の実像として形成し、該第2の実像の位置を前記光センサで検知する。
また、前記ディスプレイから発する光は赤外線を含み、前記各センサ素子は赤外線センサ素子であるのが好ましい。
ここで、前記光センサ(赤外線センサ)はシート状に形成するのが好ましい。
前記ディスプレイの表面に表側からの光(のみ)を検知するセンサ素子が並んで設けられた光センサを設け、前記第1の実像に触れた前記指示手段の画像を、前記ディスプレイの表面に第2の実像として形成し、前記光センサで前記第2の実像の位置を検知する。
また、光結像手段はレンズ(カメラ)と異なり、特別な焦点距離を有さないので、ディスプレイの位置が変わっても、指示手段の画像は元のディスプレイ上に結像し、より正確な指示手段(例えば、指、ペン先等)の位置の検出ができる。
また、本発明に係る非接触入力装置において、光センサがシート状に形成される場合、光センサを有するディスプレイの製造が容易となり、通常のディスプレイの採用も可能となる。更に、光として可視光を使用する場合は、従来の「光センサ液晶パッド」をそのままディスプレイに利用できる。この場合は、センサ素子は裏側に非透光材を配置して、表側からの光のみを検知するようにするのがよい。なお、光センサをシート状としてディスプレイ上に載せる場合は、ディスプレイとは別構造のものであってもよい。
シート状の光センサーで受光した第2の実像は、各センサー素子の受光データから重心位置を探す等の演算処理を行った指示手段(例えば、指先)の位置を求める。
図1に示すように、本発明の一実施例に係る非接触入力装置10は、平面状のディスプレイ11と例えば30〜60度の角度αを有して離れて形成され、ディスプレイ11に表示される画像11a(図2参照)を入光して対称位置にディスプレイ11の画像11aを第1の実像12として結像する光結像手段13を備えている。なお、ここで、ディスプレイとしては通常の液晶ディスプレイのように平面板状のものの他に、内部に光源を有する立体状のもの、キーボードのように片側にのみ凹凸を有するものを使用することもできるし、場合によっては、内部に光源(バックライト)を有する看板(電光表示器等の静止画表示器)のようなものも使用できる。特に、静止画は立体又は平面状のものであってもよい。
バックライト24は可視光を発光すると共に、赤外光を発光するのが好ましく、この場合、バックライト24からの光(一部又は全部)に高周波変調をかけるのが好ましい。バックライト24に可視光を発光する発光手段Aと赤外光を発光する発光手段Bの両方を別々に備える場合は、発光手段Bのみに高周波変調をかけてもよい。なお、バックライト24として、発光ダイオードや蛍光灯を使用できる。また、ディスプレイとして例えば、有機又は無機のエレクトロルミネセンスを用いることもできる。
赤外線センサ素子28及び導体線29、30は透明となって、可視光及び赤外光をよく通す。この赤外線センサ26は赤外線にのみ反応し起電力を発生する。なお、赤外線センサ素子として、可視光及び赤外光に反応するセンサを用い、上部に赤外線のみを通過するフィルタを設けてもよい。赤外線センサ素子及び導体線のいずれか一方又は双方は不透明であってもよく、この場合はできる限り面積及び幅を狭くしてディスプレイの開口率を高めるのがよい。
ここで、光として可視光を使用し、可視光の光センサを使用する場合は、平面状に並べた各ブロックの上に、赤外線遮断シートを設けてもよい。
図1に示すように、光結像手段13を所定位置に配置し、その一側にディスプレイ11を配置する。このディスプレイ11には例えば、タッチパネルの画像11aが表示され、例えば、切り換えスイッチ等によって任意の画像に変えることができる。ディスプレイ11は発光するので、その光が光結像手段13を通過することによって、光結像手段13を中心とする対称位置に、ディスプレイ11に形成される画像11aの第1の実像12が再生される。
この第2の実像35は鮮明な画像となるので、その位置を赤外線センサ26によって光学的に検知する。これによって、指34が第1の実像12のどの部分を押したかを鮮明に認識できる。この第2の実像35はディスプレイ11の位置に関係なく鮮明な画像となる。また、図1において、θは指示手段(指34)と第2の実像35が光結像手段13に対して対称であることを示す。なお、ここで、ディスプレイ11からの光に一定以上の光度を有する赤外線を発しない場合は、赤外線の照明器32を使用することが好ましい。
第2の実像35の位置は、シート状(平面状)の赤外線センサ26のどの赤外線センサ素子28に受光があったかを検知し、検知したデータの画像処理を行って認知する。
この場合の各センサ素子の裏面には遮光部材を設け、ディスプレイの表側からの光のみを検知するのが好ましい。センサ素子及びこれに連結される導体線は透明であるのが好ましいが、非透光であっても本発明は適用される。また、赤外光を使用しない場合は、通常の液晶パネルでもよいが、所定の色を発光する発光ダイオード群を用いてもよい。
また、本発明においてディスプレイには、単に画像を表示するものだけでなく、照光又は透光された実物像等も含まれる。即ち、ディスプレイとして、通常の看板のように透光性の部材(平面部材、曲面部材)を使用する場合は、各センサ素子の裏側には遮光部材を設けるのがよいし、センサ素子に表側からの光(可視光又は赤外光)のみを検知するものを使用してもよい。
以上に説明した各構成要素を組み合わせて、非接触入力装置を形成する場合も本発明は適用される。
また、センサーシートはディスプレイとは分離可能、又は接合構造のものでもよい。
特許文献4には、バックライト付きの液晶パネルと、液晶パネルにタッチしたことを反射光によって検知する光センサを備えた光学式タッチパネルが提案されているが、タッチパネルは空中結像式ではない。
また、ディスプレイに向けて光が照射されると、その反射光がディスプレイから放射され、ディスプレイが見にくい場合があった。
前記ディスプレイの表面に、表側からの光のみを検知するセンサ素子が並んで設けられた光センサを有し、前記指示手段からの反射光を前記光結像手段を介して前記ディスプレイ上に第2の実像として形成し、該第2の実像の位置を前記光センサで検知する。
また、前記ディスプレイから発する光は赤外線を含み、前記各センサ素子は赤外線センサ素子であるのが好ましい。
ここで、前記光センサ(赤外線センサ)はシート状に形成するのが好ましい。
前記ディスプレイの表面に表側からの光(のみ)を検知するセンサ素子が並んで設けられた光センサを設け、前記第1の実像に触れた前記指示手段の画像を、前記光結像手段を介して前記ディスプレイの表面に第2の実像として形成し、前記光センサで前記第2の実像の位置を検知する。
また、光結像手段はレンズ(カメラ)と異なり、特別な焦点距離を有さないので、ディスプレイの位置が変わっても、指示手段の画像は元のディスプレイ上に結像し、より正確な指示手段(例えば、指、ペン先等)の位置の検出ができる。
また、本発明に係る非接触入力装置において、光センサがシート状に形成される場合、光センサを有するディスプレイの製造が容易となり、通常のディスプレイの採用も可能となる。更に、光として可視光を使用する場合は、従来の「光センサ液晶パッド」をそのままディスプレイに利用できる。この場合は、センサ素子は裏側に非透光材を配置して、表側からの光のみを検知するようにするのがよい。なお、光センサをシート状としてディスプレイ上に載せる場合は、ディスプレイとは別構造のものであってもよい。
シート状の光センサで受光した第2の実像は、各センサ素子の受光データから重心位置を探す等の演算処理を行って指示手段(例えば、指先)の位置を求める。
図1に示すように、本発明の一実施例に係る非接触入力装置10は、平面状のディスプレイ11と、このディスプレイ11と例えば30〜60度の角度αを有して離れて形成され、ディスプレイ11に表示される画像11a(図2参照)を入光して対称位置にディスプレイ11の画像11aを第1の実像12として結像する光結像手段13を備えている。なお、ここで、ディスプレイとしては通常の液晶ディスプレイのように平面板状のものの他に、内部に光源を有する立体状のもの、キーボードのように片側にのみ凹凸を有するものを使用することもできるし、場合によっては、内部に光源(バックライト)を有する看板(電光表示器等の静止画表示器)のようなものも使用できる。特に、静止画は立体又は平面状のものであってもよい。
バックライト24は可視光を発光すると共に、赤外光を発光するのが好ましく、この場合、バックライト24からの光(一部又は全部)に高周波変調をかけるのが好ましい。バックライト24に可視光を発光する発光手段Aと赤外光を発光する発光手段Bの両方を別々に備える場合は、発光手段Bのみに高周波変調をかけてもよい。なお、バックライト24として、発光ダイオードや蛍光灯を使用できる。また、ディスプレイとして例えば、有機又は無機のエレクトロルミネセンスを用いることもできる。
赤外線センサ素子28及び導体線29、30は透明となって、可視光及び赤外光をよく通す。この赤外線センサ26は赤外線にのみ反応し起電力を発生する。なお、赤外線センサ素子として、可視光及び赤外光に反応するセンサを用い、上部に赤外線のみを通過するフィルタを設けてもよい。赤外線センサ素子及び導体線のいずれか一方又は双方は不透明であってもよく、この場合はできる限り面積及び幅を狭くしてディスプレイの開口率を高めるのがよい。
ここで、光として可視光を使用し、可視光の光センサを使用する場合は、平面状に並べた各ブロックの上に、赤外線遮断シートを設けてもよい。
図1に示すように、光結像手段13を所定位置に配置し、その一側にディスプレイ11を配置する。このディスプレイ11には例えば、タッチパネルの画像11aが表示され、例えば、切り換えスイッチ等によって任意の画像に変えることができる。ディスプレイ11は発光するので、その光が光結像手段13を通過することによって、光結像手段13を中心とする対称位置に、ディスプレイ11に形成される画像11aの第1の実像12が再生される。
この第2の実像35は鮮明な画像となるので、その位置を赤外線センサ26によって光学的に検知する。これによって、指34が第1の実像12のどの部分を押したかを鮮明に認識できる。この第2の実像35はディスプレイ11の位置に関係なく鮮明な画像となる。また、図1において、θは指示手段(指34)と第2の実像35が光結像手段13に対して対称であることを示す。なお、ここで、ディスプレイ11からの光に一定以上の光度を有する赤外線を発しない場合は、赤外線の照明器32を使用することが好ましい。
第2の実像35の位置は、シート状(平面状)の赤外線センサ26のどの赤外線センサ素子28に受光があったかを検知し、検知したデータの画像処理を行って認知する。
この場合の各センサ素子の裏面には遮光部材を設け、ディスプレイの表側からの光のみを検知するのが好ましい。センサ素子及びこれに連結される導体線は透明であるのが好ましいが、非透光であっても本発明は適用される。また、赤外光を使用しない場合は、通常の液晶パネルでもよいが、所定の色を発光する発光ダイオード群を用いてもよい。
また、本発明においてディスプレイには、単に画像を表示するものだけでなく、照光又は透光された実物像等も含まれる。即ち、ディスプレイとして、通常の看板のように透光性の部材(平面部材、曲面部材)を使用する場合は、各センサ素子の裏側には遮光部材を設けるのがよいし、センサ素子に表側からの光(可視光又は赤外光)のみを検知するものを使用してもよい。
以上に説明した各構成要素を組み合わせて、非接触入力装置を形成する場合も本発明は適用される。
また、センサシートはディスプレイとは分離可能、又は接合構造のものでもよい。
特許文献4には、バックライト付きの液晶パネルと、液晶パネルにタッチしたことを反射光によって検知する光センサを備えた光学式タッチパネルが提案されているが、タッチパネルは空中結像式ではない。
また、ディスプレイに向けて光が照射されると、その反射光がディスプレイから放射され、ディスプレイが見にくい場合があった。
前記光結像手段の他側に、前記第1の実像が形成される範囲を照らす赤外線の照明器が設けられ、前記ディスプレイの表面に、表側からの赤外光のみを検知する赤外線センサ素子が並んで設けられたシート状の光センサが設けられ、前記指示手段からの赤外線(赤外光と称することもある)の反射光を前記光結像手段を介して前記ディスプレイ上に第2の実像として形成し、該第2の実像の位置を前記光センサで検知する。
また、前記ディスプレイから発する光は赤外線を含み、前記各センサ素子は赤外線センサ素子であるのが好ましい。
前記光結像手段の他側に、前記第1の実像が形成される範囲を照らす赤外線の照明器を設け、前記ディスプレイの表面に、表側からの赤外光を検知する赤外線センサ素子が並んで設けられたシート状の光センサを設け、赤外光が照射され、前記第1の実像に触れた前記指示手段の画像を、前記光結像手段を介して前記ディスプレイの表面に第2の実像として形成し、赤外光を検知する前記光センサで前記第2の実像の位置を検知する。
また、光結像手段はレンズ(カメラ)と異なり、特別な焦点距離を有さないので、ディスプレイの位置が変わっても、指示手段の画像は元のディスプレイ上に結像し、より正確な指示手段(例えば、指、ペン先等)の位置の検出ができる。
また、本発明に係る非接触入力装置において、光センサがシート状に形成される場合、光センサを有するディスプレイの製造が容易となり、通常のディスプレイの採用も可能となる。更に、光として可視光を使用する場合は、従来の「光センサ液晶パッド」をそのままディスプレイに利用できる。この場合は、センサ素子は裏側に非透光材を配置して、表側からの光のみを検知するようにするのがよい。なお、光センサをシート状としてディスプレイ上に載せる場合は、ディスプレイとは別構造のものであってもよい。
シート状の光センサで受光した第2の実像は、各センサ素子の受光データから重心位置を探す等の演算処理を行って指示手段(例えば、指先)の位置を求める。
図1に示すように、本発明の一実施例に係る非接触入力装置10は、平面状のディスプレイ11と、このディスプレイ11と例えば30〜60度の角度αを有して離れて形成され、ディスプレイ11に表示される画像11a(図2参照)を入光して対称位置にディスプレイ11の画像11aを第1の実像12として結像する光結像手段13を備えている。なお、ここで、ディスプレイとしては通常の液晶ディスプレイのように平面板状のものの他に、内部に光源を有する立体状のもの、キーボードのように片側にのみ凹凸を有するものを使用することもできるし、場合によっては、内部に光源(バックライト)を有する看板(電光表示器等の静止画表示器)のようなものも使用できる。特に、静止画は立体又は平面状のものであってもよい。
バックライト24は可視光を発光すると共に、赤外光を発光するのが好ましく、この場合、バックライト24からの光(一部又は全部)に高周波変調をかけるのが好ましい。バックライト24に可視光を発光する発光手段Aと赤外光を発光する発光手段Bの両方を別々に備える場合は、発光手段Bのみに高周波変調をかけてもよい。なお、バックライト24として、発光ダイオードや蛍光灯を使用できる。また、ディスプレイとして例えば、有機又は無機のエレクトロルミネセンスを用いることもできる。
赤外線センサ素子28及び導体線29、30は透明となって、可視光及び赤外光をよく通す。この赤外線センサ26は赤外線にのみ反応し起電力を発生する。なお、赤外線センサ素子として、可視光及び赤外光に反応するセンサを用い、上部に赤外線のみを通過するフィルタを設けてもよい。赤外線センサ素子及び導体線のいずれか一方又は双方は不透明であってもよく、この場合はできる限り面積及び幅を狭くしてディスプレイの開口率を高めるのがよい。
ここで、光として可視光を使用し、可視光の光センサを使用する場合は、平面状に並べた各ブロックの上に、赤外線遮断シートを設けてもよい。
図1に示すように、光結像手段13を所定位置に配置し、その一側にディスプレイ11を配置する。このディスプレイ11には例えば、タッチパネルの画像11aが表示され、例えば、切り換えスイッチ等によって任意の画像に変えることができる。ディスプレイ11は発光するので、その光が光結像手段13を通過することによって、光結像手段13を中心とする対称位置に、ディスプレイ11に形成される画像11aの第1の実像12が再生される。
この第2の実像35は鮮明な画像となるので、その位置を赤外線センサ26によって光学的に検知する。これによって、指34が第1の実像12のどの部分を押したかを鮮明に認識できる。この第2の実像35はディスプレイ11の位置に関係なく鮮明な画像となる。また、図1において、θは指示手段(指34)と第2の実像35が光結像手段13に対して対称であることを示す。なお、ここで、ディスプレイ11からの光に一定以上の光度を有する赤外線を発しない場合は、赤外線の照明器32を使用することが好ましい。
第2の実像35の位置は、シート状(平面状)の赤外線センサ26のどの赤外線センサ素子28に受光があったかを検知し、検知したデータの画像処理を行って認知する。
この場合の各センサ素子の裏面には遮光部材を設け、ディスプレイの表側からの光のみを検知するのが好ましい。センサ素子及びこれに連結される導体線は透明であるのが好ましいが、非透光であっても本発明は適用される。また、赤外光を使用しない場合は、通常の液晶パネルでもよいが、所定の色を発光する発光ダイオード群を用いてもよい。
また、本発明においてディスプレイには、単に画像を表示するものだけでなく、照光又は透光された実物像等も含まれる。即ち、ディスプレイとして、通常の看板のように透光性の部材(平面部材、曲面部材)を使用する場合は、各センサ素子の裏側には遮光部材を設けるのがよいし、センサ素子に表側からの光(可視光又は赤外光)のみを検知するものを使用してもよい。
以上に説明した各構成要素を組み合わせて、非接触入力装置を形成する場合も本発明は適用される。
また、センサシートはディスプレイとは分離可能、又は接合構造のものでもよい。
Claims (7)
- 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、前記各第1の微小反射面からの第1の反射光を、対応する前記第2の微小反射面で受けて第2の反射光とする光結像手段と、該光結像手段の一側に距離をおいて設けられたディスプレイとを有し、前記ディスプレイの画像を前記光結像手段の他側に第1の実像として形成し、該第1の実像に触れた指示手段の画像位置を光学的に検知する非接触入力装置において、
前記ディスプレイの表面に、表側からの光のみを検知するセンサ素子が並んで設けられた光センサを有し、前記指示手段からの反射光を前記光結像手段を介して前記ディスプレイ上に第2の実像として形成し、該第2の実像の位置を前記光センサで検知することを特徴とする非接触入力装置。 - 請求項1記載の非接触入力装置において、前記ディスプレイから発する光の一部又は全部が高周波変調されていることを特徴とする非接触入力装置。
- 請求項1又は2記載の非接触入力装置において、前記ディスプレイから発する光は赤外線を含み、前記各センサ素子は赤外線センサ素子であることを特徴とする非接触入力装置。
- 請求項3記載の非接触入力装置において、前記光センサはシート状に形成されていることを特徴とする非接触入力装置。
- 請求項1〜4のいずれか1記載の非接触入力装置において、前記各センサ素子は、裏側に非透光材が設けられていることを特徴とする非接触入力装置。
- 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、前記各第1の微小反射面からの第1の反射光を、対応する前記第2の微小反射面で受けて第2の反射光とする光結像手段と、該光結像手段の一側に距離をおいて設けられたディスプレイとを用い、前記ディスプレイの画像を前記光結像手段の他側に第1の実像として形成し、該第1の実像に触れた指示手段の画像位置を光学的に検知する非接触入力方法において、
前記ディスプレイの表面に表側からの光を検知するセンサ素子が並んで設けられた光センサを設け、前記第1の実像に触れた前記指示手段の画像を、前記ディスプレイの表面に第2の実像として形成し、前記光センサで前記第2の実像の位置を検知することを特徴とする非接触入力方法。 - 請求項6記載の非接触入力方法において、前記ディスプレイから発する光は赤外線を含み、前記各センサ素子は赤外線センサ素子であることを特徴とする非接触入力方法。
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JP5957611B1 (ja) | 2016-07-27 |
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