特開 2022-177400 入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022177400

(43)【公開日】2022-12-01

(54)【発明の名称】入力装置

(51)【国際特許分類】

   G09F 13/00 20060101AFI20221124BHJP

   G09F 13/16 20060101ALI20221124BHJP

   G09F 13/18 20060101ALI20221124BHJP

   G09F 19/12 20060101ALI20221124BHJP

   G03B 35/18 20210101ALI20221124BHJP

   H01H 9/16 20060101ALI20221124BHJP

   H01H 13/02 20060101ALI20221124BHJP

【ＦＩ】

G09F13/00 R

G09F13/16 F

G09F13/18 N

G09F19/12 Z

G03B35/18

H01H9/16 C

H01H13/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021083615

(22)【出願日】2021-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098497

【弁理士】

【氏名又は名称】片寄 恭三

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(74)【代理人】

【識別番号】100103171

【弁理士】

【氏名又は名称】雨貝 正彦

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(72)【発明者】

【氏名】湯座 慎吾

【テーマコード（参考）】

2H059

5C096

5G052

5G206

【Ｆターム（参考）】

2H059AA35

2H059AC00

5C096AA11

5C096AA22

5C096BA02

5C096BA06

5C096BB23

5C096BB49

5C096BC05

5C096BC12

5C096CA15

5C096CA22

5C096CB05

5C096CC06

5C096CD02

5C096CD23

5C096CD33

5C096CE07

5C096FA18

5G052AA23

5G052AA24

5G052AA35

5G052BB01

5G052JA02

5G052JA08

5G052JB02

5G052JC10

5G206AS10H

5G206AS10Q

5G206AS35Q

5G206QS03

5G206RS36

5G206RS40

(57)【要約】

【課題】 入力確定を知らせることが可能であり、かつ薄型化を図ることが可能な入力装置を提供する。
【解決手段】 本発明の入力装置１００は、空中像２６０を表示する表示部２００Ａと、空中像２６０に関するユーザー操作を検出する検出部３００とを含む。表示部２００Ａは、ハーフミラー２４０と再帰反射板２５０との間に配された導光板２２０と導光板２２０を照射する光源２３０を含み、入射された光に応答して導光板２２０に形成された光拡散面２２２の空中像２６０を表示する。表示部２００Ａは、空中像２６０に関するユーザー操作が検出されたとき、光源２３０をオフし、入力確定をユーザーに知らせる。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビームスプリッターと再帰反射部材との間に配された導光板、および前記導光板を照射する光源を含み、入射された光に応答して前記導光板に形成された光拡散面の空中像を表示する表示手段と、
前記空中像に関するユーザー操作を検出する検出手段とを含み、
前記表示手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記光源のオン／オフを切り替える、入力装置。

【請求項2】

前記検出手段は、ユーザー操作として前記表示手段の押下を検出する、請求項１に記載の入力装置。

【請求項3】

前記検出手段は、前記表示手段の押下を検出するための開閉スイッチを含む、請求項２に記載の入力装置。

【請求項4】

前記表示手段は、ユーザー操作が検出されたとき、前記光源をオフし、前記空中像を非表示にする、請求項１ないし３いずれか１つに記載の入力装置。

【請求項5】

前記導光板は、積層された第１および第２の導光板を含み、前記光源は、第１および第２の導光板に対応する第１および第２の光源を含み、
前記表示手段は、前記検出手段の検出結果に基づき第１および第２の光源の一方をオンし、他方をオフする、請求項１ないし３いずれか１つに記載の入力装置。

【請求項6】

前記第２の導光板は、前記第１の導光板よりも前記ビームスプリッターから離れており、
前記表示手段は、第１の光源をオフし、第２の光源をオンし、前記第２の導光板による第２の空中像に関するユーザー操作が検出された場合、第２の光源をオフし、第１の光源をオンし、前記第１の導光板による第１の空中像を表示する、請求項１に記載の入力装置。

【請求項7】

前記第１の導光板に対応する第１の空中像は、前記第２の導光板による第２の空中像よりも小さい、請求項６に記載の入力装置。

【請求項8】

前記第１の光源が出射する光の色は、前記第２の光源が出射する光の色と異なる、請求項６に記載の入力装置。

【請求項9】

前記表示手段はさらに、電気的に焦点距離を変更可能なレンズを含み、
前記表示手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記レンズの焦点距離を変化させる、請求項１ないし３いずれか１つに記載の入力装置。

【請求項10】

前記表示手段は、ユーザー操作が検出されたとき、空中像の大きさまたは表示位置を変化させる、請求項９に記載の入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、入力装置に関し、特に再帰反射により空中像を表示して入力操作を行うことができる入力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

再帰反射を用いた空中表示（Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ ｂｙ Ｒｅｔｒｏ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＡＩＲＲ）が知られている（例えば、特許文献１、２、３）。例えば、特許文献３の空中映像表示装置は、装置の小型化を図るため、ビームスプリッターに対しディスプレイおよび再帰反射部材を平行に配置し、ディスプレイ上に偏向光学素子を配置する構造を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１０７１６５号公報

【特許文献2】特開２０１８－８１１３８号公報

【特許文献3】特開２０１９－１０１０５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非接触ボタンは、エレベータなどに求められる入力機能として急速に拡大している。図１は、エレベータに設けられた入力装置１０の一例であり、階数を入力するためのボタン１２や扉の開閉を入力するためのボタン１４が搭載されている。ボタン１２、１４に小型化した非接触センサーを内蔵することで、ボタン１２、１４に手を近接させたりかざしたりするユーザーの動作が検出される。また、再帰反射を利用してボタン１２、１４の上方に空中像１６を表示させた場合には、空中像１６への手の接近や手をかざしたユーザーの動作が非接触センサーにより検出される。

【0005】

非接触センサーによりユーザーの入力動作を検出する場合、ユーザーは、非接触で入力することができる反面、空中像１６に手をかざした時に入力が確定したか否かを知ることができないという課題がある。また、ボタンの空中像を表示させる場合、入力装置の薄型化を図ることが求められる。

【0006】

本発明は、このような従来の課題を解決し、入力確定を知らせることが可能であり、かつ薄型化を図ることが可能な入力装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る入力装置は、ビームスプリッターと再帰反射部材との間に配された導光板、および前記導光板を照射する光源を含み、入射された光に応答して前記導光板に形成された光拡散面の空中像を表示する表示手段と、前記空中像に関するユーザー操作を検出する検出手段とを含み、前記表示手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記光源のオン／オフを切り替える。

【0008】

ある態様では、前記検出手段は、ユーザー操作として前記表示手段の押下を検出する。ある態様では、前記検出手段は、前記表示手段の押下を検出するための開閉スイッチを含む。ある態様では、前記表示手段は、ユーザー操作が検出されたとき、前記光源をオフし、前記空中像を非表示にする。ある態様では、前記導光板は、積層された第１および第２の導光板を含み、前記光源は、第１および第２の導光板に対応する第１および第２の光源を含み、前記表示手段は、前記検出手段の検出結果に基づき第１および第２の光源の一方をオンし、他方をオフする。ある態様では、前記第２の導光板は、前記第１の導光板よりも前記ビームスプリッターから離れており、前記表示手段は、第１の光源をオフし、第２の光源をオンし、前記第２の導光板による第２の空中像に関するユーザー操作が検出された場合、第２の光源をオフし、第１の光源をオンし、前記第１の導光板による第１の空中像を表示する。ある態様では、前記第１の導光板に対応する第１の空中像は、前記第２の導光板による第２の空中像よりも小さい。ある態様では、前記第１の光源が出射する光の色は、前記第２の光源が出射する光の色と異なる。ある態様では、前記表示手段はさらに、電気的に焦点距離を変更可能なレンズを含み、前記表示手段は、前記検出手段の検出結果に基づき前記レンズの焦点距離を変化させる。ある態様では、前記表示手段は、ユーザー操作が検出されたとき、空中像の大きさまたは表示位置を変化させる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、表示手段は、検出手段の検出結果に基づき光源のオン／オフを切り替えるようにしたので、ユーザーは、空中像の表示により入力確定を知ることができる。また、表示手段の押下を検出することで、入力装置の薄型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】従来のエレベータに搭載された入力装置の一例を示す図である。

【図2】本発明の第１の実施例に係る入力装置の構成を示す概略断面図である。

【図3】本発明の第２の実施例に係る入力装置の構成を示す概略断面図である。

【図4】本発明の第３の実施例に係る入力装置の構成を示す概略断面図である。

【図5】本発明の第４の実施例に係る入力装置の構成を示す概略断面図である。

【図6】本発明の変形例に係る入力装置の構成を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、本発明の実施の形態について説明する。本発明の入力装置は、再帰反射を利用して空中像を表示する機能とユーザー操作を検出する機能とを一体型にした入力デバイスである。なお、以下の実施例の説明で参照される図面は、発明の理解を容易にするために誇大した表示を含んでおり、実際の製品の形状やスケールをそのまま表したものではないことに留意すべきである。

【実施例0012】

次に、本発明の実施例について詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施例に係る入力装置の構成を示す概略断面図である。本実施例の入力装置１００は、空中像を表示する機能を備えた表示部２００と、当該表示部２００により表示された空中像に関するユーザー操作を検出する機能を備えた検出部３００とを備えて構成される。

【0013】

表示部２００は、例えば、内部に空間が形成された矩形状のハウジング２１０内に、導光板２２０、光源２３０、ハーフミラー２４０および再帰反射板２５０を含んで構成される。

【0014】

導光板２２０は、平坦な上面、平坦な底面および上面と底面とを接続する側面とを備えた透明な板状またはフィルム状の光学部材である。導光板２２０は、公知のものを用いることができ、例えば、ガラス、アクリル製のプラスチック、ポリカーボネート樹脂、あるいはシクロオレフィン系樹脂などから構成される。導光板２２０の底部または底面には、光拡散面２２２が形成される。光拡散面２２２は、例えば、導光板２２０の底面をレーザー加工や印刷加工することにより形成される。光拡散面２２２は、空中像を生成するための原画像である意匠を形成する。意匠は、例えば、図１に示すような入力ボタン１２の階数を表す数字である。

【0015】

導光板２２０の側部には光源２３０が配置される。光源２３０は、特に限定されないが、例えば、発光ダイオードやレーザーダイオードなどが用いられる。光源２３０は、一定の出射角（または放射角）を持つ光を導光板２２０の側部に向けて出射し、導光板２２０の内部を一様に照射する。導光板２２０内の光拡散面２２２は、入射された光を上方に拡散または散乱させる。

【0016】

導光板２２０の上面側にハーフミラー２４０が配置される。ハーフミラー２４０は、入射光を反射光と透過光に分離する透明な光学部材である。ハーフミラー２４０は、例えば、平板状のガラスまたはプラスチック等の基板の表面や裏面に誘電体多層膜や反射防止膜などを形成して構成される。ここでは、反射光量と透過光量とが等しいハーフミラー２４０を例示するが、光源２３０の輝度や空中像の輝度に応じて反射光量と透過光量との比が異なるビームスプリッターを用いてもよい。

【0017】

導光板２２０の底面に接するように再帰反射板２５０が取り付けられる。再帰反射板２５０は、入射光と同じ方向に光を反射する光学部材であり、その構成は特に限定されないが、例えば、三角錐型再帰反射素子、フルキューブコーナー型再帰反射素子などのプリズム型再帰反射素子やビーズ型再帰反射素子によって構成される。

【0018】

導光板２２０の側部から入射した光は、光拡散面２２２で上方に拡散または散乱され、この拡散または散乱した光の一部がハーフミラー２４０で反射され、その反射光が再帰反射板２５０に入射される。再帰反射板２５０に入射した光は、入射した光と同じ方向に反射され、その一部がハーフミラー２４０を透過し再び結像する。その結果、ユーザーの視点からは、表示部２００から浮かび上がった空中像２６０が観察される。

【0019】

表示部２００の底面側に検出部３００が配置される。検出部３００は、表示部２００がユーザーによって操作されたとき、その操作を検出する。ある態様では、ユーザーは、表示部２００によって表示された空中像２６０を視認し、入力を行うために表示部２００を押下する。表示部２００は、入力ボタンとして機能し、ユーザーが押下するとその位置を変化させる。検出部３００は、表示部２００の位置変化をユーザー操作として検出する。

【0020】

具体的な例として、検出部３００は、物理的または機械的に接点を開閉するスイッチを含み、当該スイッチの接点は、表示部２００のハウジング２１０の底面に接する突起３１０により開閉される。突起３１０は、例えば、バネ等の弾性部材によってハウジングの底面に弾性的に付勢され、この弾性力に抗して表示部２００が押下されたとき、スイッチが開く／または閉じる。スイッチの開閉の結果は、図示しないコントローラ等に提供される。

【0021】

図２（Ａ）は、表示部２００により空中像２６０が表示され、ユーザーＵによる表示部２００の押下が行われていない状態を示している。このとき、突起部３１０は、検出部３００から突出し、ハウジング２１０の底面を弾性的に付勢している。

【0022】

図２（Ｂ）は、ユーザーが空中像２６０を視認し、表示部２００を押下した状態を示している。ユーザーＵが表示部２００を押下したことで表示部２００が右方向に移動し、突起３１０がその移動によって内部に窪み、これによりスイッチの開閉が行われる。

【0023】

このように本実施例の入力装置１００では、空中像２６０を視認して表示部２００を押下できる状態を確保しつつ、表示部２００と検出部３００を一体化することで入力装置１００の薄型化を可能にする。また、ユーザーＵは、表示部２００を物理的に押下することで入力が確定したことを知ることができる。

【0024】

なお、空中像を生成する表示部２００は、図２に示す構成に限らず、例えば、ハーフミラー２４０を偏光ビームスプリッターに変え、導光板２２０と再帰反射板２５０との間にλ／４板を挿入するようにしてもよい。これにより、偏光を利用して空中像２６０を表示させることができる。

【0025】

次に、本発明の第２の実施例について説明する。図３は、第２の実施例に係る入力装置１００Ａの構成を示す図であり、図２と同一構成については同一参照番号を付している。本実施例では、検出部３００は、ユーザー操作の検出結果を表示部２００に提供し、表示部２００は、その検出結果に応じて光源２３０のオン／オフを切り替える。

【0026】

検出部３００は、第１の実施例のときと同様に、突起３１０の位置に応じて開閉するスイッチ３２０を含む。スイッチ３２０は、例えば、図３（Ａ）に示すように、表示部２００ＡがユーザーＵによって押下されていないときに閉じ、図３（Ｂ）に示すように、表示部２００ＡがユーザーＵによって押下されたときに開くように構成される。スイッチ３２０が閉じられたとき、スイッチ３２０は、電圧信号Ｖｄを表示装置２００Ａに提供し、スイッチ３２０が開かれたときＧＮＤレベルの信号を表示部２００Ａに提供する。１つの例では、突起３１０を導電性材料から構成し、一方の突起３１０を電流経路の一部として利用してスイッチ３２０の開閉を表す信号を表示部２００Ａに提供するようにしてもよい。

【0027】

図３（Ａ）に示すように、表示部２００ＡがユーザーＵによって押下されていないとき、表示部２００Ａは、電圧信号Ｖｄに基づき光源２３０をオンし、空中像２６０を表示させる。一方、図３（Ｂ）に示すように、表示部２００ＡがユーザーＵによって押下されたとき、表示部２００Ａは、ＧＮＤレベルの信号に基づき光源２３０をオフし、空中像２６０を非表示にする。表示部２００Ａの押下と同期して空中像２６０を非表示にすることで、ユーザーは、入力が確定したことを視認することができる。

【0028】

このように本実施例によれば、ユーザー操作の検出結果に応じて光源２３０のオン／オフを切り替え、空中像２６０の表示／非表示を行うことで、ユーザーに入力確定を知らせることができる。また、表示部２００Ａの押下を検出するため（押下量は僅かであってもよいため）、入力装置の薄型化を図ることができる。

【0029】

次に、本発明の第３の実施例について説明する。図４は、第３の実施例に係る入力装置１００Ｂの構成を示す図であり、図２、図３と同一構成については同一参照番号を付している。

【0030】

本実施例の表示部２００Ｂは、積層された２つの導光板２２０、２２０Ａを備える。２つの導光板２２０、２２０Ａは、同一の構成であってもよいし、あるいは光拡散面２２０、２２２Ａの意匠をそれぞれ異ならせるようにしてもよい。また、２つの導光板２２０、２２０Ａに対応するように２つの光源２３０、２３０Ａが設けられる。２つの光源２３０、２３０Ａは、同一の構成であってもよいし、異なる波長（色）の光を出射するものであってもよい。

【0031】

導光板２２０の底面側に導光板２２０Ａが配置され、その底面側に再帰反射板２５０が配置される。表示部２００Ｂは、光源２３０、２３０Ａのいずれか一方をオンし、これにより、導光板２２０、２２０Ａのいずれかによる空中像２６０、２６０Ａを表示させる。好ましい態様として、表示部２００Ｂは、図４（Ａ）に示すように、光源２３０をオフし、光源２３０Ａをオンし、導光板２２０Ａを照射する。導光板２２０Ａの光拡散面２２２Ａによって拡散または散乱された光は、導光板２２０を透過し、ハーフミラー２４０でその一部が反射され、その反射した光が導光板２２０を介して再帰反射板２５０に入射する。再帰反射板２５０は、入射光と同じ方向に光を反射し、この反射された光が導光板２２０Ａ、２２０を透過し、透過した光の一部がハーフミラー２４０を透過する。こうして、導光板２２０Ａによる空中像２６０Ａが表示される。空中像２６０Ａは、ハーフミラー２４０に関し線対称の位置に生成されるため、空中像２６０Ａは、表示部２００Ｂから比較的高く浮かび上がるように表示される。

【0032】

ユーザーＵが空中像２６０Ａを視認し、ユーザー操作として表示部２００Ｂを押下すると、この押下が検出部３００によって検出され、検出結果が表示部２００Ｂに提供される。このときの様子を図４（Ｂ）に示す。表示部２００Ｂは、検出部３００によりユーザーの押下が検出されると、光源２３０をオンし、２３０Ａをオフし、導光板２２０を照射する。導光板２２０の光拡散面２２２で拡散または散乱された光は、ハーフミラー２４０でその一部が反射され、その反射した光が導光板２２０、２２０Ａを介して再帰反射板２５０に入射する。再帰反射板２５０は、入射光と同じ方向に光を反射し、この反射された光が導光板２２０Ａ、２００を透過し、透過した光の一部がハーフミラー２４０を透過する。こうして、導光板２２０による空中像２６０が表示される。空中像２６０は、空中像２６０Ａよりも浮かび上がり距離が低くなる。

【0033】

このように本実施例によれば、ユーザーは、ユーザー操作と同期して空中像の表示位置が変化することを視認することで、入力確定を知ることができる。なお、導光板２２０の光拡散面２２２の大きさや形状を、導光板２２０Ａの光拡散面２２２Ａと異ならせるようにしてもよい。この場合、ユーザーは、空中像２６０の大きさや形状の変化により入力確定を知ることができる。さらに光源２３０と光源２３０Ａの色を変えるようにしてもよい。この場合、ユーザーは、空中像２６０の色の変化により入力確定を知ることができる。

【0034】

次に、本発明の第４の実施例について説明する。図５は、第４の実施例に係る入力装置１００Ｃの構成を示す図であり、図２、図３と同一構成については同一参照番号を付している。本実施例の表示部２００Ｃは、第２の実施例のときの表示部２００Ａの構成に加えて、ハーフミラー２４０の前方に電子レンズ２７０を備える。電子レンズ２７０は、電気的に焦点距離を変化させることができる凹レンズまたは凸レンズである。例えば、電子レンズ２７０は、液晶レンズから構成される。また、ユーザー操作から電子レンズ２７０を保護するため、電子レンズ２７０の表面に保護ガラスなどを配置するようにしてもよい。

【0035】

検出部３００は、前述した実施例のときと同様に、表示部２００Ｃの押下を検出し、その検出結果を表示部２００Ｃに提供する。表示部２００Ｃは、検出結果に応じて電子レンズ２７０の焦点距離を変化させ、これにより空中像が表示される位置（ホバー量）や大きさ（サイズ）を変化させる。

【0036】

図５（Ａ）は、ユーザーＵによる押下が行われていない状態を示している。このとき、表示部２００Ｃは、電子レンズ２７０の焦点距離を調整し、表示部２００Ｃから比較的遠くに浮き上がるように空中像２６０を表示させる。

【0037】

図５（Ｂ）は、ユーザーＵによる押下が行われた状態を示している。検出部３００により表示部２００Ｃの押下が検出されたことに応答して、表示部２００Ｃは、電子レンズ２７０の焦点距離を調整し、表示部２００Ｃから比較的近い位置にかつサイズが小さくなるように空中像２６０Ｃを表示させる。

【0038】

このように本実施例によれば、ユーザーは、ユーザー操作と同期して空中像のホバー量やサイズの変化を視認することで、入力確定を知ることができる。

【0039】

上記実施例では、検出部３００として、突起３１０の移動により接点を開閉するスイッチ３２０を例示したが、検出部３００は、必ずしもこのようなスイッチに限定されず他の構成のスイッチであってもよい。例えば、図６（Ａ）に示すように、表示部２００Ｄのハウジング２１０内に検出部３００としてのスイッチ３２０を内蔵させ、ハウジング２１０の底面から突起３１０を突出させてもよい。この場合、表示部２００Ｄが押下されていないとき、図６（Ａ）に示すように、突起３１０が突出することでスイッチ３２０が開き、表示部２００Ｄが押下されたとき、図６（Ｂ）に示すように、突起３１０が静止部材３３０に接触して窪むことでスイッチ３２０が閉じる。表示部２００Ｄは、スイッチ３２０の開閉に応じて光源２３０のオン／オフを切り替える。このような構成により、入力装置１００Ｄをより薄型にすることができる。

【0040】

本実施例の空間入力装置は、あらゆるユーザー入力に適用することができ、例えば、コンピュータ装置、車載用電子機器、銀行等のＡＴＭ、駅等のチケットの購入機、エレベータの入力ボタンなどに適用することができる。

【0041】

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲において、種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0042】

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ：入力装置
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ：表示部
２１０：ハウジング
２２０、２２０Ａ：導光板
２２２、２２２Ａ：光拡散面
２３０、２３０Ａ：光源
２４０：ハーフミラー
２５０：再帰反射板
２６０、２６０Ａ：空中像
２７０：電子レンズ
３００：検出部
３１０：突起
３２０：スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】