WO2019168006A1 - 非接触入力装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a non-contact input device that detects an operation on a spatially projected image.
- Patent Document 1 describes a non-contact input device that forms an image of a display as an image in the air using a spatial projector and detects an operation of a finger or the like on the image.
- the non-contact input device 300 described in Patent Document 1 includes a sheet-like optical sensor 311 that detects infrared rays on the surface of a display 310, and an image formation range by the spatial projector 320.
- An infrared illuminator 340 that illuminates 330 is provided.
- Infrared reflected light from a finger or the like operated within the image forming range 330 forms an image on the display 310 by the spatial projector 320. By detecting this position with the optical sensor 311, it can be recognized which position of the keyboard or the like has been operated.
- the non-contact input device 300 described in Patent Document 1 detects reflected light imaged on the display 310, the detectable operation is limited to the touch operation on the surface of the image forming range 330. For this reason, it cannot be said that the diversity of non-contact operations is sufficient, and further diversity of detectable non-contact operations is desired.
- an object of the present invention is to increase the diversity of non-contact operations that can be detected in a non-contact input device that detects an operation on a spatially projected image.
- a non-contact input device includes a display unit that displays an image, a spatial projector that spatially projects a real image of the image, and a region where the real image is formed. And a distance sensor for measuring a distance from an object existing in the measurement range.
- the operation response unit can perform illumination on / off control.
- a mirror may be further provided, and the display unit, the space projector, and the distance sensor may be disposed on the back side of the mirror to form the real image on the surface side of the mirror.
- the mirror includes a half mirror process in a region including between the spatial projector and the real image and between the distance sensor and the real image.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a non-contact input device 100 according to the present embodiment.
- 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.
- Display unit 110 displays an image to be 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. Note that the light emitting unit 120 may be omitted when the display unit 110 has sufficient external light or the like, or when the display unit 110 itself emits light.
- the spatial projector 130 is a device that forms an incident image in the air.
- a large number of first and second micro-reflecting surfaces intersecting each other in plan view are arranged in a standing manner on the same plane. It is possible to use a device that receives the first reflected light at the corresponding second minute reflecting surface to obtain the second reflected light. Alternatively, a micro lens array or the like may be used.
- the light beam emitted from the image displayed on the display unit 110 is connected to the same position at the same distance on the opposite side by the spatial projector 130, and a real image 180 is formed. For this reason, the position and inclination of the display unit 110 and the space projector 130 are determined, so that the imaging position of the real image 180 is uniquely determined.
- the measurement range of the distance sensor 140 is set so as to include a region where the real image 180 is formed, and the distance sensor 140 measures the distance to an object existing in the measurement range.
- the distance sensor 140 is set so that the measurement range extends in the horizontal direction.
- the measurement range may extend in an oblique direction.
- the measurement method of the distance sensor 140 is not limited, and for example, an infrared method can be used.
- 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 illumination can be switched on / 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.
- 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 a region where the real image 180 is formed, 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.
- the detection target is not limited to the touch operation on the real image 180, the variety of non-contact operations that can be detected can be increased without using a complicated configuration.
- the switch button is spatially projected as a real image 180.
- the operation response unit 150 can perform a response operation for switching the switch button on and off by detecting a pressing operation or the like on the real image 180 by the operator.
- the operation response unit 150 may change the response control between when the switch button is pressed deeply and when it is pressed lightly.
- the switch button can be used as a switch button for illumination, and bright lighting can be obtained when pressed deeply, and dim lighting can be achieved when pressed shallowly. Thereby, the diversity of the non-contact operation which can be detected can be improved further.
- a real image 180 is displayed on the display unit 110 to display the real image. An operation on 180 may be detected.
- the real image 180 of a certain image after receiving an operation on the real image 180 of a certain image, it may be displayed on another image display unit 110 for receiving the next operation, or displayed to indicate that the operation has been received.
- the image may be changed. For example, when the real image 180 indicating the off state receives an operation, the image is switched to the real image 180 indicating the on state.
- the non-contact input device 100 of this embodiment is arrange
- 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 mirror image on the transparent plate 201 side.
- the side that can be used is the surface.
- a real image 180 is formed on the surface side of the mirror 200.
- a partial region of the mirror 200 is a half mirror 210 that lacks the opaque protective film 203.
- the area of the half mirror 210 has a minimum size necessary for transmitting the light from the spatial projector 130, the emission signal of the distance sensor 140, and the reflection signal from the object.
- a transparent protective film may be formed in a region lacking the opaque protective film 203.
- the distance sensor 140 and the reflective film 202 are brought into close contact with each other, and the outgoing light port and the light receiving port of the distance sensor 140 are separated by a partition or the like. It is preferable.
- a part of the mirror 200 for transmitting the light from the spatial projector 130, the emission signal of the distance sensor 140, and the reflection signal from the object is divided into a reflective film 202 and an opaque protective film 203.
- the transparent surface region 211 lacking may be used.
- the real image 180 appears to be lifted from the mirror 200 without recognizing the non-contact input device 100 from a person viewing the mirror 200.
- Non-contact input device 110
- Display unit 120
- Spatial projector 140
- Distance sensor 150
- Operation response unit 180
- Real image 200
- Mirror 201
- Transparent plate 202
- Reflective film 203
- Opaque protective film 210
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Abstract
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おいて、検出可能な非接触操作の多様性を高める。画像を表示する表示部と、画像の実像を空間投影する空間投影器と、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、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、を備えた非接触入力装置。
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。
特許文献1には、空間投影器を用いてディスプレイの画像を空中に像として形成し、像に対する指等の操作を検出する非接触入力装置が記載されている。特許文献1に記載された非接触入力装置300は、図3に示すように、ディスプレイ310の表面に赤外線を検知するシート状の光センサ311が設けられ、また、空間投影器320による像形成範囲330を照らす赤外線の照明器340が設けられている。ディスプレイ310にキーボード等の画像を表示すると、空間投影器320によって像形成範囲330にキーボード等の実像が形成される。
像形成範囲330内で操作する指等からの赤外線反射光は、空間投影器320により、ディスプレイ310上に結像する。この位置を光センサ311で検出することによりキーボード等のどの位置が操作されたかを認識することができるとされている。
特許文献1に記載された非接触入力装置300は、ディスプレイ310上に結像した反射光を検出するため、検出可能な操作は、像形成範囲330面上でのタッチ操作に限られる。このため、非接触操作の多様性が十分とはいえず、検出可能な非接触操作の一層の多様性が望まれる。
そこで、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おいて、検出可能な非接触操作の多様性を高めることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の1態様である非接触入力装置は、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、を備えることを特徴とする。
ここで、前記距離センサの測定結果に応じた応答制御を行なう操作応答部をさらに備えていてもよい。
このとき、前記操作応答部は、照明のオンオフ制御を行なうことができる。
また、鏡をさらに備え、前記表示部と、前記空間投影器と、前記距離センサとが、前記鏡の裏面側に配置され、前記鏡の表面側に前記実像を形成するようにしてもよい。
このとき、前記鏡は、前記空間投影器と前記実像との間および前記距離センサと前記実像との間を含む領域がハーフミラー加工されていることが好ましい。
ここで、前記距離センサの測定結果に応じた応答制御を行なう操作応答部をさらに備えていてもよい。
このとき、前記操作応答部は、照明のオンオフ制御を行なうことができる。
また、鏡をさらに備え、前記表示部と、前記空間投影器と、前記距離センサとが、前記鏡の裏面側に配置され、前記鏡の表面側に前記実像を形成するようにしてもよい。
このとき、前記鏡は、前記空間投影器と前記実像との間および前記距離センサと前記実像との間を含む領域がハーフミラー加工されていることが好ましい。
本発明によれば、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おいて、検出可能な非接触操作の多様性を高めることができる。
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。
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。
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。例えば、特許文献1に記載されているような、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。また、マイクロレンズアレイ等を利用したものであってもよい。
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、反対側の同じ距離の同じ位置に結象し、実像180が形成される。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。
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、測定範囲が水平方向に延びるように設定されている。ただし、測定範囲が斜め方向に延びるようにしてもよい。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ところで、本実施形態の非接触入力装置100は、本図に示すように、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。
また、反射膜202によって距離センサ140の測定精度が低下することを防ぐために、距離センサ140と反射膜202とを密着させるとともに、距離センサ140の出射光口と受光口とを仕切り等で分離することが好ましい。
また、図2に示すように、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鏡200の一部の領域を、反射膜202および不透明保護膜203を欠いた透明面領域211としてもよい。これにより、距離センサ140の出射信号、物体からの反射信号を一層透過させることが可能となる。
このように、非接触入力装置100を鏡200の裏面側に配置することで、鏡200を見る者から非接触入力装置100を認識することなく、実像180が鏡200から浮き上がって見えることになり、実像表示における演出効果やデザイン性を高めることができる。
100 非接触入力装置
110 表示部
120 発光部
130 空間投影器
140 距離センサ
150 操作応答部
180 実像
200 鏡
201 透明板
202 反射膜
203 不透明保護膜
210 ハーフミラー
110 表示部
120 発光部
130 空間投影器
140 距離センサ
150 操作応答部
180 実像
200 鏡
201 透明板
202 反射膜
203 不透明保護膜
210 ハーフミラー
Claims (5)
- 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、
を備えることを特徴とする非接触入力装置。 - 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に記載の非接触入力装置。
- 前記操作応答部は、照明のオンオフを切り換える応答動作を行なうことを特徴とする請求項2に記載の非接触入力装置。
- 鏡をさらに備え、
前記表示部と、前記空間投影器と、前記距離センサとが、前記鏡の裏面側に配置され、
前記鏡の表面側に前記実像を形成することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の非接触入力装置。 - 前記鏡は、前記空間投影器と前記実像との間および前記距離センサと前記実像との間を含む領域がハーフミラー加工されていることを特徴とする請求項4に記載の非接触入力装置。
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CN201980014006.5A CN111758083A (zh) | 2018-02-28 | 2019-02-27 | 非接触输入装置 |
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018034085A JP6712609B2 (ja) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 非接触入力装置 |
JP2018-034085 | 2018-02-28 |
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Publication Number | Publication Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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PCT/JP2019/007495 WO2019168006A1 (ja) | 2018-02-28 | 2019-02-27 | 非接触入力装置 |
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