WO2013161498A1

WO2013161498A1 - 表示入力装置

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Publication number: WO2013161498A1
Application number: PCT/JP2013/059168
Authority: WO
Inventors: 紀行十二
Original assignee: 日東電工株式会社
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-10-31
Also published as: JP2013242850A; TW201400872A

Abstract

　本発明の表示入力装置は、ケースまたはハウジング等の筐体の上面に、パネル状の結像光学素子（マイクロミラーアレイ）が配設され、この結像光学素子の周りに、ＬＥＤ等の光源が筐体上方の入力体（手指等）を照らすように配置されているとともに、上記結像光学素子に対応する筐体下部の所定位置に、載置台が結像光学素子の下面に対して所定角度α傾斜した状態で配置され、空間像（Ｉ'）の周囲に位置する入力体（手指等）を検出しうる位置に、カメラ等の光学的検出手段が配設されている。これにより、操作者の手指等の入力体を用いた空間像周りの入力操作を、装置を意識することなく自然な形で行うことができる。

Description

表示入力装置

　本発明は、写真等の二次元映像を空間に浮かび上がった空間像として表示するとともに、この空間像の周囲に進入する手や指等の入力体の動きを、座標や軌跡等の位置情報として取得する表示入力装置に関するものである。

　空間に画像や映像等を表示（投影）する方式としては、二眼方式，多眼方式，空間像方式，体積表示方式，ホログラム方式等が知られており、近年では、上記空間に表示された二次元映像または三次元映像（空間像）を、手や指等（以下「手指」という）を用いて直感的に相互作用的操作（インタラクション）可能な表示入力装置が提案されている。

　このような表示入力装置における手指の認識入力手段（ユーザインタフェース）として、多数のＬＥＤやランプ等により、検知領域（平面）に縦横の光の格子を形成し、入力体（手指等）による光の格子の遮蔽（遮光）を受光素子等で検知して、その入力体の位置や座標等を検出するシステムが提案されている（特許文献１，２を参照）。

特開２００５－１４１１０２号公報特開２００７－１５６３７０号公報

　しかしながら、上記のように、検知平面に形成した光の格子（不可視）の遮蔽を検知して入力体の位置や座標等を検出する表示入力装置は、空間像が、上記ＬＥＤや受光素子の設置に利用される枠（中空のフレーム）の中に表示されるため、この枠が操作者の視野内に入ってしまい、立体感や臨場感等が得られにくいという問題がある。また、上記枠が、入力操作の際の障害物（邪魔な物）として意識される場合があり、その場合、操作者による入力操作（手や指等の動き）が制約を受けたり、滑らかでなくなってしまうおそれがある。

　本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、空間に投影される空間像の周囲に、操作の障害となるような構造物がなく、操作者の手指等の入力体を用いた空間像周りの入力操作を、装置を意識することなく自然な形で行うことができる表示入力装置の提供をその目的とする。

　上記の目的を達成するため、本発明の表示入力装置は、フラットパネルディスプレイの表示面に表示された映像を、結像機能を有する光学素子を用いて、この結像光学素子から離れた空間位置に浮かび上がった状態で結像させるとともに、結像した空間像の周囲に位置する入力操作用の入力体の位置情報を、光学的手段により取得する表示入力装置であって、上記ディスプレイを載置するためのディスプレイ載置面を有する載置台と、パネル状の結像光学素子と、光源および光学的検出手段と、上記ディスプレイを収容する筐体とを備え、上記結像光学素子が、上記筐体の上面の所定位置に配設され、この結像光学素子の周りに、上記光源が筐体上方に位置する入力体を照らすように配置され、上記結像光学素子の下側に、上記ディスプレイを結像光学素子に対して所定角度傾斜した状態で保持する載置台が配置され、上記光学的検出手段が、上記空間像の周囲に位置する入力体を検出しうる状態で配設されているという構成をとる。

　すなわち、本発明者は、前記課題を解決するため研究を重ね、その結果、パネル状の結像光学素子を用いて、フラットパネルディスプレイを収容するケース，ハウジング等の筐体の上方に、写真等の二次元画像を浮かび上がった（立ち上がった）状態で結像させるとともに、その結像光学素子の周囲の適切な位置に、手指等の入力体を照らす光源と、この入力体による反射（反射光）を検出する光学的検出手段とを配置することにより、従来例のように、入力体の位置を検出する手段（枠やシステム等）を意識することなく、自然な入力操作を行うことができることを見出した。

　本発明の表示入力装置は、フラットパネルディスプレイを載置するためのディスプレイ載置面を有する載置台と、パネル状の結像光学素子と、光源および光学的検出手段と、上記ディスプレイを収容する筐体とを備え、上記結像光学素子が、上記筐体の上面の所定位置に配設され、この結像光学素子の周りに、上記光源が筐体上方に位置する入力体を照らすように配置され、上記結像光学素子の下側に、上記ディスプレイを結像光学素子に対して所定角度傾斜した状態で保持する載置台が配置され、上記空間像の周囲に位置する入力体を検出可能な位置に、上記結像光学素子が配設されている。そのため、本発明の表示入力装置は、操作者が、入力体の位置や座標等を検出する手段（装置やシステム）を意識することなく、手指を用いた上記空間像周りの入力操作を、自然な形で行うことができるようになる。これにより、上記表示入力装置は、インタラクションが容易で、ユーザフレンドリーな表示入力装置とすることができる。

　なお、上記表示入力装置を収容する筐体としては、周囲の光を遮光する箱状で、かつ、上記載置台等をその内部に収容しうるケース状のものか、あるいは、側面が開口する開放形で、かつ、上記ディスプレイ載置面が、その壁面（一側面）を利用して形成されているハウジング状のもの等を、選択して採用することができる。上記箱状のケースを用いた場合、上記映像を鮮明に投影できるというメリットがある。また、上記開放形のハウジング状のものを用いた場合、上記ディスプレイを簡単に出し入れできるという利点がある。

　また、本発明の表示入力装置のなかでも、上記パネル状の結像光学素子の下面に対する上記載置台およびフラットパネルディスプレイの表示面の傾斜角が、３０°以上９０°未満に設定されているものは、上記表示される立体的二次元映像を、より浮遊感の強い立体的な画像として表示することができる。

　また、本発明の表示入力装置のなかでも、特に、上記パネル状の結像光学素子が、コーナーリフレクタ型の単位光学素子からなるマイクロミラーアレイであるものは、上記表示される立体的二次元映像を、より輝度の高い鮮明な画像として表示することができる。

　そして、本発明の表示入力装置のなかでも、上記フラットパネルディスプレイが、携帯電話または携帯情報端末の表示部であり、この携帯電話または携帯情報端末が、上記載置台またはディスプレイ載置面に着脱可能に配設されるようになっているものは、特別な準備の必要なく、この表示入力装置をより簡単かつ手軽に利用することができる。

本発明の第１実施形態における表示入力装置の構成を示す断面図である。（ａ）は第１実施形態で用いるマイクロミラーアレイの模式的拡大図であり、（ｂ）はマイクロミラーアレイによる空間像の結像様式を説明する図である。第１実施形態における表示入力装置の使用方法を説明する図である。第１実施形態の表示入力装置にフラットパネルディスプレイをセットする方法を説明する一部断面図である。（ａ）～（ｃ）は、本発明の実施形態の表示入力装置における手指の座標（ＸＹ方向）を検出する方法を説明する図である。本発明の第２実施形態における表示入力装置の構成を示す断面図である。本発明の第３実施形態における表示入力装置の構成を示す分解斜視図である。上記実施形態の表示入力装置に用いられるマイクロミラーアレイの構成を示す模式図である。上記実施形態の表示入力装置に用いられるマイクロミラーアレイの取り付け方法を示す模式図である。本発明の第４実施形態における表示入力装置の構成を示す分解斜視図である。上記実施形態の表示入力装置に用いられるマイクロミラーアレイの構成を示す模式図である。上記実施形態の表示入力装置に用いられるマイクロミラーアレイの他の構成を示す模式図である。本発明の第５実施形態における表示入力装置の構成を示す分解斜視図である。上記実施形態の表示入力装置に用いられるマイクロミラーアレイの構成を示す模式図である。本発明の第６実施形態の表示入力装置の構成を示す斜視図である。本発明の第７実施形態の表示入力装置の構成を示す斜視図である。本発明の第８実施形態の表示入力装置の構成を示す斜視図である。本発明の第９実施形態の表示入力装置の構成を示す斜視図である。本発明の第１０実施形態の表示入力装置の構成を示す斜視図である。本発明の第１１実施形態の表示入力装置の構成を示す断面図である。本発明の第１１実施形態の表示入力装置の構成を示す斜視図である。

　つぎに、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

　図１は、本発明の第１実施形態における表示入力装置の構成を示す模式的断面図である。また、図３は、第１実施形態における表示入力装置の使用方法を説明する図であり、図４は、上記表示入力装置を図３の矢印Ｆ方向から見た一部断面図である。なお、本例においては、フラットパネルディスプレイ（符号Ｄ）には、携帯電話（スマートフォン等）の液晶表示画面（ＬＣＤ）を利用している。また、図中の符号３は、ケース１０の上面開口を蓋する透明な板状部材（透明板）を示すとともに、画面に表示される「画像」（図１中の太線矢印Ｉ等）および投影される「空間像」（図１中の太線矢印Ｉ’等）は、その厚みを強調して図示している。

　本実施形態の表示入力装置は、図１のように、上面が開口する有底箱状のケース１０の中に、フラットパネルディスプレイＤを載置するための載置台２と、パネル状の結像光学素子（本例ではマイクロミラーアレイ１、以下「アレイ１」ともいう）と、光源（ＬＥＤ－符号４，４’）および光学的検出手段（カメラ５）とが配設されている。ケース１０の上部（開口側）には、このケース１０の上面開口を蓋する透明板３の下面の所定位置に、上記マイクロミラーアレイ１が貼り付け固定されており、このマイクロミラーアレイ１の周囲に、各ＬＥＤ４が取り付けられている。また、ケース１０の下部（底部側）には、上記マイクロミラーアレイ１の下面１ｂに対峙する直下（真下）の位置に、このマイクロミラーアレイ１に対して角度αで傾斜する載置台２が配置され、上記マイクロミラーアレイ１の直下（載置台２の領域）を除く、このマイクロミラーアレイ１から側方（図では右方）に距離を空けた下方（底部側）の位置に、上記カメラ５が、上記マイクロミラーアレイ１の上方の空間像Ｉ’の周囲に位置する入力体（手指Ｈ等）を検出可能な状態で配設されている。これが、本発明の表示入力装置の特徴である。

　上記表示入力装置について、詳しく説明すると、上記ケース１０の上面開口部に配設されてこのケース１０を蓋する透明板３は、ケース開口方向（上下方向）の光の透過（空間像Ｉ’の結像、ＬＥＤ４，４’による投光、カメラ５による撮像等）と、上記マイクロミラーアレイ１およびＬＥＤ４，４’等の取り付け（位置決め固定）のために設けられているもので、ガラス板やアクリル樹脂板等、可視光領域の光透過率が８０％以上の硬質な板状部材から形成されている。

　上記透明板に取り付けられるパネル状の結像光学素子（マイクロミラーアレイ１）は、その一方の面側に存在する画像Ｉや映像等を、他方の面側に実像（空間像Ｉ’）として結像させる結像機能を備えるもので、本発明の表示入力装置には、フレネルレンズ等を含む各種レンズや、アフォーカル光学系のマイクロミラー，コーナーリフレクタ等の屈折型結像素子、マイクロレンズアレイ等の正立等倍型結像素子を用いることができる。なかでも、本実施形態においては、図１のように、素子面Ｐに対して面対称の位置に像を結ぶ、マイクロミラーアレイ（凸型コーナーリフレクタアレイ、詳細構造は図２を参照）が好適に使用される。このマイクロミラーアレイ１は、上記ケース１０の上面開口部に取り付けられた透明板３（蓋部材）の下面（内面）側に、取り付けられている。なお、上記透明板３にアレイ１と同形状の開口（穴）を設け、この開口に嵌め込んで固定するようにしてもよい。

　上記マイクロミラーアレイ１（コーナーリフレクタアレイ）について、より詳しく説明すると、このアレイ１は、図２（ａ）に示すように、基板（基盤）１１上に、微小な単位光学素子１２（コーナーリフレクタ）が、操作者の視点（矢印Ｅ方向）から見て、斜め碁盤目状に並ぶように配列されている。それぞれの単位光学素子１２は、各コーナー１２ｃを構成する２つの光反射面（第１の側面１２ａ，第２の側面１２ｂ）が、操作者の正面〔図２（ａ）中では紙面下側となる奥側〕を向くようになっており、全体として、図２（ｂ）のように、そのアレイの外縁（外辺）を上記ケース１０の正面（操作者手前のＥ側）に対して４５°回転させた状態で配設されている。

　上記マイクロミラーアレイ１の周囲に取り付けられる光源（主光源としての３個のＬＥＤ４、図３参照）は、ケース１０の上方に光を照射して、そこに進入する入力体（手指Ｈ等）の撮像（反射光の検出）を容易にするためのものであり、空間像Ｉ’を結像する光（可視光）との干渉を避けるとともに、操作者に知覚されてその操作の邪魔となることがないように、可視光以外の領域の波長の光（赤外光，紫外光等）を発光するものが使用される。この光源としては、例えば、赤外ＬＥＤや半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）等、波長７００～１０００ｎｍ程度の赤外光を発する発光体またはランプ等が好ましく、本実施形態においては、上記ＬＥＤ４として、赤外ＬＥＤを使用している。

　なお、上記各ＬＥＤ４は、連続であるいは間欠で発光させればよく、間欠で発光させる場合は、各ＬＥＤ４を順次タイミングをずらせて発光させてもよい。また、カメラ５による撮像（検出）範囲が広い場合は、図１，図３のように、補助光源として、同種の光源（本例では２個のＬＥＤ４’）を別途配設してもよい。これら補助光源は、ケース１０の外部に配置しても差し支えない。

　つぎに、フラットパネルディスプレイＤを載置するための載置台２は、板状部材２ａと、この板状部材２ａを支持する基台２ｂ，２ｂとからなり、ケース１０内部の、上記マイクロミラーアレイ１の下面１ｂに対峙する位置（アレイ１の鉛直下方）に配設されている。上記板状部材２ａは、ケース１０の底面およびアレイ１の素子面Ｐ（またはアレイ１の下面１ｂ）に対して所定角度α傾いた状態（図１参照）で、上記基台２ｂ，２ｂに支持・固定されており、その上面が、フラットパネルディスプレイＤの載置面となっている。そして、上記載置台２の載置面（板状部材２ａの上）に、フラットパネルディスプレイＤを備えるスマートフォン等を載置することにより、上記フラットパネルディスプレイＤの表示面Ｄａが、マイクロミラーアレイ１の素子面Ｐに対してα°傾いた状態で保持されるようになっている。なお、ケース１０内における上記載置台２の、マイクロミラーアレイ１の素子面Ｐ（下面１ｂ）に対する傾斜角αは、アレイ１による結像作用が最適となるように調整されるのであり、通常３０°以上９０°未満、好ましくは４０°以上８０°以下に設定されている。

　また、上記画像Ｉの表示に用いられフラットパネルディスプレイＤ（以下、単に「ディスプレイＤ」ともいう）としては、バックライトを備える液晶表示パネル（ＬＣＤ）の他、プラズマディスプレイパネル，有機ＥＬ表示パネル等、全可視光波長にわたってなるべく偏りのない「白色」と、非表示時の「黒色」とを、コントラスト良く再現できるディスプレイパネルを使用することが望ましい。なお、ディスプレイＤは、携帯電話または携帯情報端末等の表示部であってもよく、具体的には、スマートフォン，タブレット型ＰＣ，デジタルフォトフレームや、携帯型ゲーム機，携帯型ブックリーダー，ＰＤＡ，電子辞書等のうち、その表示部が常時露出する（カバーされていない）タイプのなかで、上記載置台２上に載置できるサイズのものを使用することができる。

　つぎに、手指Ｈ（入力体）を検出するカメラ５（光学的検出手段）は、上記マイクロミラーアレイ１から側方（図１では右方）に距離を空けた下方（ケース底部側）の位置（すなわち、撮像時に、上記手指Ｈがアレイ１の影に隠れない位置）に配置されており、これにより、上記マイクロミラーアレイ１の上方に結像する空間像Ｉ’の周囲に位置する手指Ｈが、撮像（検出）可能になっている（図１のカメラ５の視野角－二点鎖線を参照）。上記カメラ５のカメラ本体５ａとしては、ＣＭＯＳあるいはＣＣＤ等のイメージセンサを備えるものが使用される。

　なお、上記表示入力装置に用いる光学的検出手段として、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いることもできる。このＰＳＤは、入力体までの距離を位置信号として出力するもので、予め、距離と位置信号（電圧）との相関（リファレンス）を取得しておくことにより、入力体までの距離を高精度に計測することが可能である。上記ＰＳＤとして、２次元ＰＳＤを使用する場合は、上記カメラ５に代えて、この２次元ＰＳＤをカメラ５の位置に配置すればよい。また、１次元ＰＳＤを使用する場合は、２個以上の１次元ＰＳＤを、上記手指Ｈ（入力体）の座標を三角測量により計測可能な複数の位置に分散して配置すればよい。これらＰＳＤ（またはユニット化されたＰＳＤモジュール）を使用することにより、手指Ｈの位置検出精度を向上させることができる。

　また、上記カメラ５またはＰＳＤ等の光学的検出手段は、入力体（手指Ｈ等）の全体を視野角内に撮らえるために、上記透明板３から充分に（例えば、１０ｃｍ以上）距離を空けた下方に配置することが望ましい。なお、上記カメラ本体５ａを上方に向けて支持するカメラ基台５ｂは、上記カメラ５の視野角を変更（調整）できるように、昇降式の架台としてもよい。さらに、例えば、第２実施形態（図６）のように、スペースに余裕のある他のケース１０’を用いた場合は、上記光学的検出手段（カメラ５等）を、上記結像光学素子（マイクロミラーアレイ１）から側方（左方）に距離を空けた位置（ただし、同様に、検出時に上記手指Ｈが結像光学素子の影に隠れない位置）に配置することもできる。上記光学的検出手段は、ケース１０下方のそれぞれ離れた位置に、複数台設置してもよい。

　また、上記光学的検出手段が、結像光学素子を透過して手指Ｈ等を検出可能なタイプの場合は、このカメラ５等を、上記マイクロミラーアレイ１の素子面Ｐに対して正対する位置〔これらの例では、マイクロミラーアレイ１の平面中心の真下（鉛直下方）の位置〕に配置してもよい。ただし、この配置では、手指Ｈ等を検出できない位置（死角）が生じたり、取得像の歪みを補正する演算が必要になる場合がある。

　そして、上記各部材を収容するケース１０は、図１のように、その上面の開口部に前記透明板３が配置されているとともに、ケース１０の内面は、光による乱反射を防止するために、黒色（色度０，彩度０，明度０）もしくはこれに近い暗色とされている。なお、このケース１０の一側面には、後記の図３，図４に示すように、上記フラットパネルディスプレイＤ（図ではスマートフォン）をこのケース１０の内部（載置台２の上）に挿入するためのスリット状の挿入口１０ａが設けられている。

　なお、上記ケース１０の一部に、スピーカー等の発音手段を配設してもよい。この発音手段により、上記フラットパネルディスプレイＤに表示される画像Ｉに合わせた音楽（ＢＧＭ）や音声等を出力することが可能になる。勿論、上記スマートフォン（フラットパネルディスプレイＤ）に内蔵のスピーカー等を利用してもよい。

　つぎに、上記フラットパネルディスプレイＤ（スマートフォン）を用いて、上記ケース１０の上方に、画像Ｉの実像（空間像Ｉ’）を投影・表示する方法について説明する。

　上記表示入力装置において、上記画像Ｉを表示（投影）する場合、まず、ディスプレイＤを備えるスマートフォンを準備し、このディスプレイＤに所定の加工（背景色変更やコントラスト向上等の画像処理）を施した画像Ｉ（図３では、例として「犬の写真」）を表示させ、このスマートフォンを、上記画像Ｉの上下（天地）が逆さまなるようにして、上記挿入口１０ａのあるケース１０の側面近傍まで移動させる（図３の矢印Ａ参照）。

　つぎに、上記画像Ｉが逆さまの状態のまま、上記スマートフォンを、上記挿入口１０ａからケース１０の内部へ押し込む（図３，図４の矢印Ｂ）と、このスマートフォンが載置面上を横にスライドして、載置台２上の所定位置にセットされる〔図３，図４のＣ位置〕。これにより、上記フラットパネルディスプレイＤの画面に表示された平面的な二次元画像Ｉ（写真等）が、奥行き感を持った空間像Ｉ’（立体的二次元画像）として、パネル状のマイクロミラーアレイ１の上方に表示（投影）される（図３参照）。

　なお、上記スマートフォン（フラットパネルディスプレイＤ）を、その表示画像が自動的に次々変わる状態（いわゆる「スライドショー」モード）にしておけば、上記ケース１０内においても、このフラットパネルディスプレイＤ（スマートフォン）を操作することなく、任意の好みの画像を順次表示（投影）することができる。また、上記載置台２が、上記携帯電話や携帯情報端末等の充電（充電スタンドまたはクレードル）機能を備えるように構成すれば、上記画像Ｉの表示中でも各機器の充電を済ますことが可能で、その充電のための時間を有効に活用することができる。

　さらに、上記スマートフォン（フラットパネルディスプレイＤ）は、上記光源（ＬＥＤ４，４’）の発光と光学的検出手段（カメラ５）による検出（撮像）を制御する制御手段としての機能と、上記光学的検出手段で撮影された手指Ｈの画像を抽出・解析してその座標を特定する演算手段としての機能とを、兼ね備えており、上記ＬＥＤ４，４’およびカメラ５と、有線（図示省略）または無線通信等により、交信可能に相互接続されている。

　つぎに、上記光学的検出手段（カメラ５）を用いた、表示入力装置の空間像Ｉ’の周辺（検知領域内）に差し入れられた入力体（この例では「手指Ｈ」）の検出と、この手指Ｈの位置情報（座標）を取得する方法について、その過程（ステップ）ごとに順を追って説明する。なお、これらを説明する図５において、符号Ｑは、マイクロミラーアレイ１の素子面（Ｐ）に略平行な「仮想水平面」（ケース１０上の透明板３に相当）であり、符号Ｑ’，Ｑ”は、上記仮想水平面Ｑに平行な「仮想撮影平面」である。

　上記手指Ｈの位置（座標）の特定は、まず、図５（ａ）に示すように、手指Ｈの下側（アレイ１の周り）に配置された各光源（ＬＥＤ４，４’）から、この手指Ｈに向けて光を投射する。なお、この投光は間欠発光でもよい〔投光ステップ〕。

　ついで、光を投射した状態で、上記ケース１０の底部に配設されたカメラ５によりこの手指Ｈを撮影し、その手指Ｈによる上記光の反射（反射光あるいは反射像）を、図５（ｂ）のように、互いに直交するＸＹ方向の座標軸を有する二次元画像Ｈ’（仮想撮影平面Ｑ’上の画像）として取得する〔撮像ステップ〕。

　つぎに、得られた上記二次元画像Ｈ’を、しきい値にもとづいて二値化した後、図５（ｃ）に示すように、その二値化画像Ｈ”のなかから、上記手指Ｈの外形形状（図中の網点部分）を認識した後、例えば、拳から突出する指等を識別して、その先端位置に相当する座標（指先座標Ｔ）を、演算により抽出する。そして、この指先座標Ｔを、制御手段（この例ではスマートフォン）等の記憶手段に記憶するか、あるいは、この表示入力装置が「入力デバイス」として機能している場合は、その指先座標Ｔのデータ（信号）を外部の機器に対して出力する〔座標特定ステップ〕。

　なお、上記手指Ｈの座標を取得する過程を、ある時間間隔で繰り返すことにより、上記手指Ｈの動き（軌跡）を検出することもできる。また、上記繰り返しの経過前後の指先座標Ｔの差（変化量）を用いて、上記指先座標Ｔの移動距離と方向を算出し、その結果にもとづいて、フラットパネルディスプレイＤの画像Ｉ、すなわち空間像Ｉ’を、上記手指Ｈの動きに応じてインタラクティブに変化させる（更新する）ことも可能である。これにより、上記表示入力装置を、マウスやタブレット等のポインティングデバイスのように動作させることができる。

　さらに、上記カメラ５に代えて、光学的検出手段にＰＳＤを用いる場合は、上記のような画像処理を経ることなく、その位置信号（距離）から演算（三角測量）により、直接的にかつ高精度で、上記手先Ｈの座標（指先座標Ｔ）を得ることができる。

　また、上記実施形態では、スマートフォン等の携帯電話が、表示機能（ディスプレイＤ）と、光源の発光および光学的検出手段による検出を制御する制御手段と、光学的検出手段で撮影された手指Ｈの画像を抽出・解析してその座標を特定する演算手段とを兼用する例を示したが、上記携帯電話等の他に、コンピュータ等からなる制御部（コントローラ）を別途設け、上記表示機能以外の機能（制御手段および演算手段等）をこの制御部で分担するように構成してもよい。

　上記のように、本発明の表示入力装置によれば、シンプルかつ低コストな構成で、手指Ｈの位置や座標を特定することができる。しかも、この表示入力装置は、空間に投影される空間像Ｉ’の周囲に、入力操作の障害となるような構造物がないため、手指Ｈを用いた操作入力を、装置を意識することなく自然な形で行うことができる。

　つぎに、本発明の表示入力装置をより組み立てやすく構成した、第３～第５実施形態について説明する。

　図７は、本発明の第３実施形態における表示入力装置の構成を示す分解斜視図である。また、図８は、上記実施形態の表示入力装置に用いられるマイクロミラーアレイ（３０）の詳細構成を示す模式図であり、図９は、そのマイクロミラーアレイ（３０）の装置への取り付け方法を説明する断面図である。なお、以下の各実施形態においても、フラットパネルディスプレイ（符号Ｄ）には、携帯電話（スマートフォン等）の液晶表示画面（ＬＣＤ）を利用している。また、前記第１，第２実施形態と同様の機能を有する構成部材には同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

　上記第３実施形態の表示入力装置の特徴は、結像光学素子として、製作が容易でコストダウンが可能な、二枚（組）の基板１３からなるマイクロミラーアレイ３０を採用するとともに、このマイクロミラーアレイ３０を、ケース２０の上面に簡単に組み込み（セット）することのできる天板部材６を使用している点である。

　このマイクロミラーアレイ３０は、図８に示すように、透明な平板状の基板１３，１３の上側の各表面１３ａに、回転刃を用いたダイシング加工等により、互いに平行な直線状の溝１３ｇが、所定の間隔で複数本形成されている。そして、上記マイクロミラーアレイ３０は、これら同じ形状の２枚の光学素子（基板１３，１３）を用いて、各基板１３上に設けられた各溝１３ｇの連続方向が平面視互いに直交するように、上側の一方の基板１３を下側の他方の基板１３対して回転させた状態で、下側の基板１３における溝１３ｇが形成された表面１３ａに、上側の基板１３における溝１３ｇが形成されていない裏面１３ｂ（板状部１３ｃ）を当接させ、これら基板１３どうしを上下に重ね合わせることにより、一組として構成されている。

　上記マイクロミラーアレイ３０の構成（後記のマイクロミラーアレイ３１，３２，４０も同じ原理）について、詳しく説明すると、各光学素子を構成する基板１３（溝１３ｇ形成前の基板）は、上記直線状の溝１３ｇを彫り込み加工するための基体であり、例えばガラスやアクリル樹脂等、可視光の透過率が８０％以上の材料から形成されている。この基板１３は、通常、一定の厚みを有する硬質な板状（厚さ０．５～１０．０ｍｍ程度）で、その上面（表面１３ａ）に、ダイシング加工等により、上記直線状の各溝１３ｇが彫り込み（堀り込み）形成される。なお、上記各溝１３ｇの彫り込みが到達していない平板状部位（板状部１３ｃ）が、各溝１３ｇの間に彫り残して形成される凸条部位の支持基台となっている。

　上記基板１３上の溝１３ｇは、ダイシング加工機の回転刃（ダイシングブレード）等により形成されるもので、基板１３の加工対象面（表面）に、一方向に所定の間隔（ピッチ）で、かつ、互いに平行になるように形成されている。なお、これらの溝１３ｇを構成する側面（壁面）は、上記回転刃を用いたダイシング加工等により形成されるため、光反射性の垂直面（鏡面）に形成されている。また、各溝１３ｇは、上記ブレード等の厚さ（端面方向の全厚）にもよるが、通常、０．０１５ｍｍ（１５μｍ）～０．３ｍｍ（３００μｍ）程度の厚さのブレードを使用した場合、約２０～３５０μｍの幅で、深さ約５０～５００μｍ程度の溝１３ｇが形成され、これらの溝１３ｇが形成されていない残りの領域（凸条部位）は、幅が約５０～３００μｍで、高さ約５０～５００μｍ（溝の深さと同一）の平行なリブ状となっている。

　そして、上記直線状の各溝１３ｇが形成された２枚の基板１３，１３は、図８のように、上側の一方の基板１３を下側の他方の基板１３に対して水平に９０°回転させた状態（すなわち、下側の基板１と上側の基板１’の位相が９０°異なる状態）で、下側の基板１３の表面１３ａ（上側面）に、上側の基板１３の裏面１３ｂ（板状部１３ｃの下側面）を当接させて重ね合わせることにより、一組（一体）のマイクロミラーアレイ３０とされる。この際、上記のように下側の基板１３と上側の基板１３の位相が９０°異なることから、同じ形状に形成された基板１３の各溝１３ｇどうしは、その溝１３ｇの連続方向が平面視互いに直交する配置（立体的には「ねじれの位置」）になっている。

　この状態において、上記マイクロミラーアレイ３０を基板表裏方向（上下方向）から見た場合、上側の基板１３の各溝１３ｇと下側の基板１３の各溝１３ｇとが、平面視互いに直交する格子状になっており、これらの交差箇所それぞれに、上側の基板１３の各溝１３ｇの光反射性の垂直面（鏡面）と、下側の基板１３の各溝１３ｇの光反射性の垂直面（鏡面）とからなるコーナーリフレクタが形成されるようになっている。

　そして、上記マイクロミラーアレイ３０（各基板１３）を表示入力装置の上面にセットする際は、図７および図９のように、天板部材６の上面に形成された、内縁に固定用段部６ｅが設けられた所定形状（基板１３の外形とほぼ同一形状）の開口６ａに、まず一枚目の基板１３を嵌め入れ、その上に、残りの二枚目の基板１３を、水平に９０°回転させた状態で嵌め入れて重ねることにより、だれでも簡単に、マイクロミラーアレイ３０を取り付けることができる。

　なお、上記マイクロミラーアレイ３０を構成する各基板１３は、二枚とも、各溝１３ｇが形成された表面１３ａ（上面）を下側（開口６ａ側）に向けて嵌め入れてもよい（後記図１１，１２の「裏向き」基板１３’を参照）。この場合も、一枚目の基板（１３’）の上に、二枚目の基板（１３’）を、水平に９０°回転させた状態で嵌め入れて重ねることにより、同様の効果を奏することができる。

　また、上記天板部材６に設けられている開口６ｂはカメラ５用、各開口６ｃはＬＥＤ（符号４）用であり、マイクロミラーアレイ３０と同様に、位置決めや取り付けが容易なようになっている。そして、天板部材６に各マイクロミラーアレイ３０，カメラ５，ＬＥＤ（４）等が取り付けられた後、各部品の保護用として、上記天板部材６の上に、ケース２０の上面を蓋する透明な板状部材（透明板）３が被せられる（図９参照）。

　つぎに、図１０に示す第４実施形態の表示入力装置、および、図１３に示す第５実施形態の表示入力装置も、上記第３実施形態の表示入力装置とほぼ同様の構成である。異なっているのは、表示入力装置に用いられるマイクロミラーアレイの構成であり、第４実施形態の表示入力装置（図１０）では、二枚組のマイクロミラーアレイ３１（図１１）またはマイクロミラーアレイ３２（図１２）が使用されている。また、第５実施形態の表示入力装置（図１３）では、一枚構成のマイクロミラーアレイ４０（図１４）が使用されている。

　図１１，図１２に示すマイクロミラーアレイ３１，３２も、一方の面側（裏面側または表面側）に配置された被投影物の鏡映像を、アレイの素子面（Ｐ）に対して面対称となる他方の面側（表面側または裏面側）の空間位置に結像させる「結像光学素子」として構成されている。また、これらのマイクロミラーアレイ３１，３２を構成する各光学素子（「表向き」基板１３，「裏向き」基板１３’）も、上記第３実施形態と同様、透明な平板状の基板１３，１３’の表面１３ａ，１３’ａに、回転刃を用いたダイシング加工等により、互いに平行な直線状の溝１３ｇまたは溝１３’ｇが、所定の間隔で複数本形成されている。なお、基板１３と基板１３’とは、配置する向きの違いだけであり、その構造に差はない。

　第４実施形態の表示入力装置に用いられているマイクロミラーアレイ３１が、前記マイクロミラーアレイ（３０）と異なる点は、図１１のように、上側の一方の基板１３’が、表裏（天地）を反転させ、溝１３’ｇが形成された表面１３’ａを下に向けて用いられている点である。すなわち、上記マイクロミラーアレイ３１は、同じ形状の二枚の光学素子（基板１３，１３’）を用いて、上側の一方の基板１３’を表裏反転させ、この基板１３’を下側の他方の基板１３に対して９０°回転させた状態で、上側の基板１３’における溝１３’ｇが形成された表面１３’ａを、下側の基板１３における溝１３ｇが形成された表面１３ａに当接させている。このように、各基板１３，１３’上に設けられた各溝１３ｇと溝１３’ｇの連続方向が平面視互いに直交するように、これら基板１３，１３’どうしを上下に重ね合わせることにより、一組のアレイ３１として構成されている。

　また、同様に、第４実施形態の表示入力装置に用いられる他の構成のマイクロミラーアレイ３２（図１２）は、上記マイクロミラーアレイ３１（図１１）を構成する各光学素子（基板１３，１３’）を、位置を入れ換えて（逆に）積み重ねたものであり、下側の一方の基板１３’を表裏反転させ、この基板１３’を上側の他方の基板１３に対して９０°回転させた状態で、上側の基板１３の裏面１３ｂ（板状部１３ｃの下側面）と下側の基板１３’の裏面１３’ｂ（板状部１３’ｃの上側面）とを当接させて積み重ねたものである。これにより、各基板１３，１３’上に設けられた各溝１３ｇと溝１３’ｇの連続方向が平面視互いに直交する、一組のアレイ３２が構成されている。

　つぎに、図１３に示す第５実施形態の表示入力装置も、その基本的な構成は、前記第３，第４実施形態の表示入力装置と同じであり、使用されているマイクロミラーアレイ４０の構造（図１４参照）のみが、異なっている。そのマイクロミラーアレイ４０は、前記第３，第４実施形態のマイクロミラーアレイ３０～３２が、直線状の溝（１３ｇ）が一面に施された二枚の基板１３（１３’）を用いて構成されていたのに対し、この第５実施形態で用いるマイクロミラーアレイ４０は、一枚の基板１４で構成されている。

　すなわち、上記マイクロミラーアレイ４０（結像光学素子）は、図１４に示すように、透明な平板状の基板１４の上側の表面１４ａおよび下側の裏面１４ｂに、それぞれ、回転刃を用いたダイシング加工等により、互いに平行な直線状の溝１４ｇおよび溝１４ｇ’が、所定の間隔で複数本形成されており、これら表面１４ａ側の各溝１４ｇと裏面１４ｂ側の各溝１４ｇ’とは、その形成方向（連続方向）が平面視互いに直交するように形成されている。

　上記マイクロミラーアレイ４０を構成する基板１４（溝１４ｇ，１４ｇ’形成前の基板）は、前記基板１３と同様、直線状の溝（１４ｇ）を彫り込み加工するための基体であり、例えばガラスやアクリル樹脂等、可視光の透過率が８０％以上の材料から形成されている。この基板１４は、通常、一定の厚みを有する硬質な板状（厚さ０．５～１０．０ｍｍ程度）で、その上面（表面１４ａ）に、ダイシング加工等により、上記直線状の各溝１４ｇ，１４ｇ’が、それぞれ彫り込み形成されている。なお、上記各溝１４ｇ，１４ｇ’の彫り込みが到達していない平板状部位（板状部１４ｃ）が、各溝１４ｇ，１４ｇ’の間に彫り残して形成される凸条部位の支持部位となっている。

　なお、基板１４の溝１４ｇ，１４ｇ’は、基板１４の加工対象面（表面１４ａ，裏面１４ｂ）に、それぞれ、一方向に所定の間隔（ピッチ）で、かつ、互いに平行になるように形成されている。このような両面加工は、一方の面（例えば表面１４ａ）に溝１４ｇを形成した後、ダイシング加工機等から一旦上記基板１４を取り外し、その基板１４を表裏（上下）反転させた状態で取り付けることにより、基板１４の他方の面（裏面１４ｂ）側にも、上記一方の面（表面１４ａ）と同様の互いに平行な複数本の直線状溝１４ｇ’を、上記一方の面（表面１４ａ）側と９０°位相を変えて（表面１４ａ側の溝１４ｇと平面視直交する方向に）形成することができる。

　以上の第３～第５実施形態の表示入力装置によっても、ディスプレイＤに表示された写真等の二次元映像を、マイクロミラーアレイ（３０～３２，４０）の上方に浮かび上がった（立ち上がった）状態で、立体感豊かに表示することができる。また、これらの表示入力装置は、シンプルかつ低コストな構成で、手指Ｈ等の位置や座標を特定することが可能で、しかも、空間に投影される空間像Ｉ’の周囲に、入力操作の障害となるような構造物がないことから、上記手指Ｈ等を用いた操作入力を、装置を意識することなく自然な形で行うことができる。

　つぎに、上記表示入力装置の各部品を収容する筐体として、前記箱状（密閉形）のケース１０，１０’，２０に代えて、側面のない開放形のハウジング（１５～１９）を用いた例について説明する。ただし、本発明の表示入力装置に用いられるケースやハウジングの形状等は、これらの実施形態に限定されるものではない。

　図１５～図１９はそれぞれ、本発明の第６～第１０実施形態における表示入力装置の外観斜視図である。なお、マイクロミラーアレイの上方に投影される空間像Ｉ’（この例では犬の写真）は、図１５以外、図示を省略している。また、構成が複雑になるのを避けるため、ディスプレイＤ以外の光学的検出手段（カメラ　符号５）や光源（ＬＥＤ　符号４）等の図示は省略している。

　さらに、以下の各実施形態で用いられるマイクロミラーアレイ３０（１，３１，３２，４０等でもよい）は、前記第３～第５実施形態と同様、各ハウジングの天板部材（天板部）に設けられた開口（内縁段部付き）に嵌め入れて固定されており、その上側に、保護用の透明な板状部材（透明板３）が配設されている点も同様である。

　まず、第６実施形態の表示入力装置には、図１５に示すように、天板部１５ａ，底板部１５ｂ，側板部（垂直方向）１５ｃと、傾斜状の側部（傾斜板部１５ｄ）とからなる、ディスプレイ横方向（ディスプレイ挿入方向）の側面（側部）がないハウジング１５が使用されている。このハウジング１５の上面（天板部１５ａ）に設けられた開口には、上記マイクロミラーアレイ３０が嵌め入れられており、その下側に位置する傾斜板部１５ｄの上面（内側面）が、フラットパネルディスプレイ（ディスプレイＤ）を載置するディスプレイ載置面（第１実施形態における載置台２の上面と同等）に形成されている。

　上記傾斜板部１５ｄは、前記実施形態の載置台２のディスプレイ載置面（２ａ）と同様、ハウジング１５の底板部１５ｂおよびマイクロミラーアレイ３０の素子面（またはその下面）に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面（ディスプレイ載置面）には、ディスプレイＤを仮固定するための吸着テープ等（図示省略）が、貼り付けられている。

　また、図１６に示す第７実施形態の表示入力装置は、同様の天板部１６ａ，側板部（垂直方向）１６ｃと、傾斜状の側部（傾斜板部１６ｄ）とからなり、底板部とディスプレイ横方向の側面がないハウジング１６が用いられている。なお、このハウジング１６の上面（天板部１６ａ）に設けられた開口にも、マイクロミラーアレイ３０が配設されており、その下側に位置する傾斜板部１６ｄの上面（内側面）が、ディスプレイＤを載置する載置台（ディスプレイ載置面）に形成されている。なお、上記傾斜板部１６ｄは、装置下面およびマイクロミラーアレイ３０の素子面（下面）に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面（ディスプレイ載置面）には、ディスプレイＤを仮固定するための吸着テープ等（図示省略）が、貼り付けられている点も同様である。

　つぎに、第８実施形態の表示入力装置は、図１７に示すように、天板部１７ａ，底板部１７ｂと、傾斜状の側部（傾斜板部１７ｄ）とからなり、垂直な側面（側板部）とディスプレイ横方向の側面がないハウジング１７が用いられている。なお、このハウジング１７の上面（天板部１７ａ）に設けられた開口にも、マイクロミラーアレイ３０が配設されており、その下側に位置する傾斜板部１７ｄの上面（内側面）が、ディスプレイＤを載置する載置台（ディスプレイ載置面）に形成されている。また、ディスプレイＤを仮固定するための吸着テープ等（図示省略）も同様である。

　また、図１８に示す第９実施形態の表示入力装置は、略水平状の天板部１８ａと底板部１８ｂとの間に、これらを支持する傾斜板部１８ｄが設けられたハウジング１８が使用されている。このハウジング１８の上面（天板部１８ａ）に設けられた開口にも、マイクロミラーアレイ３０（１，３１，３２，４０等でもよい）が配設されている。上記と同様、マイクロミラーアレイ３０の下側に位置する傾斜板部１８ｄは、底板部１８ｂおよびマイクロミラーアレイ３０の素子面（下面）に対して、所定角度αで傾斜するように形成されており、その上面（ディスプレイ載置面）には、ディスプレイＤを仮固定するための吸着テープ等（図示省略）が、貼り付けられている。

　つぎに、第１０実施形態の表示入力装置は、図１９に示すように、天板部１９ａ，底板部１９ｂと、側板部（垂直方向）１９ｃとからなる、ディスプレイ横方向の側面（側部）がないハウジング１９が使用されている。このハウジング１９には、ディスプレイ載置面を構成する長い傾斜側面（上記１８ｄ等）が設けられていない。代わりに、このハウジング１９の底板部１９ｂには、所定角度αで傾斜する、一対の短い傾斜板１９ｄ，１９ｄが設けられており、これら傾斜板１９ｄ，１９ｄの間に形成される溝１９ｅに、ディスプレイＤの一端を嵌め入れることができるようになっている。

　以上の構成によっても、この表示入力装置は、上記ディスプレイＤを、底板部１９ｂ上の溝１９ｅに嵌め入れるという簡単な操作だけで、平面的な二次元画像を、奥行き感を持った擬似的な立体像（立体的二次元画像）として、マイクロミラーアレイ３０の上方に表示（投影）することができる。

　しかも、上記各表示入力装置は、そのハウジング（１５～１９）の側面が大きく開口しているため、上記ディスプレイＤ（スマートフォン等）の挿入や取り出し等を、容易かつ簡単に行うことができるうえ、構成部材が少ないという点で、コスト的にも有利である。

　つぎに、上記ケースまたはハウジング（符号１５～１９）等の上面に配置される天板部材（天板部）と、保護用の透明板状部材（透明板３）とが、斜め状に配設されている表示入力装置（第１１実施形態）について説明する。

　図２０は、第１１実施形態の表示入力装置の構成を原理的に説明する要部断面図であり、図２１は、上記表示入力装置の使用状態を示す外観斜視図である。この実施形態においても、天板部２１ａ，底板部２１ｂ，側板部（垂直方向）２１ｃと、傾斜状の側部（傾斜板部２１ｄ）とからなる、ディスプレイ横方向（ディスプレイ挿入方向）の側面（側部）がないハウジング２１を使用している。また、このハウジング２１の上面（天板部２１ａ）に設けられた開口には、マイクロミラーアレイ３０が嵌め入れられており、その下側に位置する傾斜板部２１ｄの上面（内側面）が、フラットパネルディスプレイ（ディスプレイＤ）を載置するディスプレイ載置面に形成されている。なお、構成が煩雑になるのを避けるために、ディスプレイＤと光学的検出手段（前記二次元ＰＳＤ　符号５’）以外の光源（ＬＥＤ　符号４）や配線等の図示は省略している。

　上記第１１実施形態の表示入力装置の構造的特徴は、上記筐体（ハウジング２１）の上面（天板部２１ａおよび透明板３）が、鑑賞者（手指Ｈ側）にとって手前側の装置前側（図示右側）から、奥側の装置後側（図示左側）に向かって所定角度βで傾斜する「上り傾斜面」に形成されている点である。また、この実施形態における光学的検出手段（ＰＳＤ　符号５’）は、図２０のように、マイクロミラーアレイ３０の素子面Ｐ中心に正対する位置に、この素子面Ｐに向かって、上記空間像Ｉ’の周囲に位置する入力体（手指Ｈ）を検出しうる状態で配設されている。

　上記ハウジング２１の各傾斜面について、詳しく説明すると、上記ディスプレイＤを載置するための傾斜板部２１ｄは、前記各実施形態のハウジング（１５～１９）と同様、ハウジング２１の底板部２１ｂおよびマイクロミラーアレイ３０の素子面Ｐ（またはその下面）に対して所定角度αで傾斜する傾斜面に形成されており、その上面（ディスプレイ載置面）には、ディスプレイＤを仮固定するための吸着テープ等（図示省略）が、貼り付けられている。

　また、ハウジング２１の天板部２１ａは、その略中央に設けられた開口（内縁段部付き：図２０参照）にアレイ３０を嵌め入れて固定できるようになっており、この天板部２１ａを覆う透明板３とともに、上記空間像Ｉ’の傾斜と同じ傾斜方向、すなわち、鑑賞者（手指Ｈ側）から見て、装置の水平面（鑑賞者の感覚的水平面）に対して手前側（前側）から奥側（後側）に向かって、所定角度βで上り傾斜する傾斜面になっている。

　なお、通常、上記ハウジング２１の上面（天板部２１ａおよび透明板３）の水平に対する傾斜角βは、１°以上６０°以下（この例では１５°）に設定されており、上記ディスプレイＤの表示面Ｄａのマイクロミラーアレイ３０に対する傾斜角α（３０°以上９０°未満）の角度以下になっている。また、これら傾斜角βと傾斜角αとの間には、
　０　＜　β　≦　α　　（ただし、１°≦β≦６０°，３０°≦α＜９０°）
の関係が成り立つようになっている。

　上記構成により、この表示入力装置は、上記筐体上面の傾き方向によって、空間像Ｉ’の鑑賞および入力操作に適した「装置正面」（手前側）を、誰もが簡単に見つけ出すことができるようになっている。したがって、上記空間像Ｉ’に最も立体感等を感じる、鑑賞および入力操作に最適な方向・位置を、意識せず簡単に見つけ出すことが可能である。しかも、その鑑賞方向と位置は、上記表示入力装置において、空間像Ｉ’の浮遊感や臨場感等を、最も強く感じることができる位置になっている。

　さらに、上記表示入力装置の構成によれば、斜め状に立ち上がる空間像Ｉ’と、その背面に位置する筐体上面（天板部２１ａおよび透明板３）との間に、空間像Ｉ’の奥行き，浮遊感や臨場感等をより強調する両眼視差が生じる。そのため、空間像Ｉ’（映像や画像等）のコントラストや鮮明さが強くなるとともに、この空間像Ｉ’をより遠くから視認することが可能になる。勿論、上記筐体の上面を鑑賞者に向かって上り傾斜面とする構成は、前記第１～第１０の実施形態に適用してもよい。

　なお、上記実施形態においては、本発明における具体的な形態について示したが、上記実施形態は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。当業者に明らかな様々な変形は、本発明の範囲内であることが企図されている。

　本発明の表示入力装置は、入力システムを意識することなく、空間像を直感的に操作することができるため、操作者の手指を用いて空間像と直接インタラクションするユーザインタフェースデバイスに適する。

　１　マイクロミラーアレイ
　２　載置台
　４　ＬＥＤ
　５　カメラ
　１０　ケース
　Ｉ　画像
　Ｉ’　空間像
　Ｄ　フラットパネルディスプレイ
　Ｈ　手指

Claims

　フラットパネルディスプレイの表示面に表示された映像を、結像機能を有する光学素子を用いて、この結像光学素子から離れた空間位置に浮かび上がった状態で結像させるとともに、結像した空間像の周囲に位置する入力操作用の入力体の位置情報を、光学的手段により取得する表示入力装置であって、上記ディスプレイを載置するためのディスプレイ載置面を有する載置台と、パネル状の結像光学素子と、光源および光学的検出手段と、上記ディスプレイを収容する筐体とを備え、上記結像光学素子が、上記筐体の上面の所定位置に配設され、この結像光学素子の周りに、上記光源が筐体上方に位置する入力体を照らすように配置され、上記結像光学素子の下側に、上記ディスプレイを結像光学素子に対して所定角度傾斜した状態で保持する載置台が配置され、上記光学的検出手段が、上記空間像の周囲に位置する入力体を検出しうる状態で配設されていることを特徴とする表示入力装置。
　上記筐体が、その内部に、上記載置台と光源および光学的検出手段を収容しうるケース状である請求項１記載の表示入力装置。
　上記筐体が、その側面が開口する開放形のハウジング状であり、上記ディスプレイ載置面が、この筐体の一側面を利用して形成されている請求項１記載の表示入力装置。
　上記結像光学素子の下面に対する上記載置台およびディスプレイの表示面の傾斜角が、３０°以上９０°未満に設定されている請求項１～３のいずれか一項に記載の表示入力装置。
　上記結像光学素子が、コーナーリフレクタ型の単位光学素子からなるマイクロミラーアレイである請求項１～４のいずれか一項に記載の表示入力装置。
　上記ディスプレイが、携帯電話または携帯情報端末の表示部であり、この携帯電話または携帯情報端末が、上記載置台またはディスプレイ載置面に着脱可能に配設されるようになっている請求項１～５のいずれか一項に記載の表示入力装置。