特開 2022-181122 空中入力装置、空中入力表示装置

(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】P2022181122

(43)【公開日】2022-12-07

(54)【発明の名称】空中入力装置、空中入力表示装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20221130BHJP

   G06F 3/042 20060101ALI20221130BHJP

   G02B 5/32 20060101ALI20221130BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20221130BHJP

【ＦＩ】

G06F3/041 580

G06F3/042 485

G06F3/041 490

G02B5/32

G09F9/00 366A

G09F9/00 313

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021087969

(22)【出願日】2021-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100217836

【弁理士】

【氏名又は名称】合田 幸平

(72)【発明者】

【氏名】水野 剛秀

(72)【発明者】

【氏名】諸岡 勉

(72)【発明者】

【氏名】秋山 知哉

(72)【発明者】

【氏名】兵頭 茉里

(72)【発明者】

【氏名】山内 豪

【テーマコード（参考）】

2H249

5G435

【Ｆターム（参考）】

2H249CA05

2H249CA08

2H249CA17

5G435AA00

5G435BB05

5G435BB12

5G435EE49

5G435FF03

5G435GG01

5G435GG03

(57)【要約】

【課題】非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置を既設の表示装置に容易且つ省スペースで設ける。
【解決手段】空中入力装置１０は、照明部材３０と、ホログラムシート５０と、位置検出センサ１３と、を備える。ホログラムシート５０は、照明部材３０からの光によって記録されている像５８を結像面５７に結像する。位置検出センサ１３は、結像面５７に対応した検出位置１３ａに感度を有する。照明部材３０とホログラムシート５０との距離は、前記ホログラムシートが前記照明部材から光を照射される方向を前記ホログラムシートのシート面に投影した方向である第１方向における結像面の長さ以下である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明部材と、
前記照明部材からの光によって記録されている像を結像面に結像するホログラムシートと、
前記結像面に対応した検出位置に感度を有する位置検出センサと、
を備え、
前記検出位置は、前記ホログラムシートから離間しており、
前記照明部材と前記ホログラムシートとの距離は、前記ホログラムシートが前記照明部材から光を照射される方向を前記ホログラムシートのシート面に投影した方向である第１方向における前記結像面の長さ以下である、空中入力装置。

【請求項2】

第２照明部材と、
前記第２照明部材からの光によって記録されている像を第２結像面に結像する第２ホログラムシートと、をさらに備え、
前記第２照明部材は、前記ホログラムシートに対して前記照明部材とは異なる方向に配置されている、請求項１に記載の空中入力装置。

【請求項3】

前記照明部材及び前記第２照明部材は、前記第１方向において互いに対向する位置に設けられており、
前記第２ホログラムシートは、前記ホログラムシートと前記第１方向に隣り合って配置されている、請求項２に記載の空中入力装置。

【請求項4】

前記ホログラムシートは、前記第２照明部材より前記照明部材に近い側に配置されており、
前記第２ホログラムシートは、前記照明部材より前記第２照明部材に近い側に配置されている、請求項３に記載の空中入力装置。

【請求項5】

前記第２ホログラムシートは、前記ホログラムシートに積層されている、請求項２に記載の空中入力装置。

【請求項6】

前記照明部材は、前記ホログラムシートのシート面に沿った方向に並んだ複数の光源を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の空中入力装置。

【請求項7】

複数の前記光源は、別個に光の出射を制御される、請求項６に記載の空中入力装置。

【請求項8】

前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられたレンズと、を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の空中入力装置。

【請求項9】

前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられたプリズムと、を含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の空中入力装置。

【請求項10】

前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられた光透過方向制御フィルムと、を含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の空中入力装置。

【請求項11】

前記照明部材は、光源と、前記光源を前記ホログラムシートの側とは逆側から覆う遮蔽部材を含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の空中入力装置。

【請求項12】

前記検出位置は、前記ホログラムシートのシート面への法線方向において前記照明部材と前記ホログラムシートとの間に位置している、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の空中入力装置。

【請求項13】

前記ホログラムシートに記録されている前記像の大きさは、前記照明部材から離間するにつれて大きくなっている、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の空中入力装置。

【請求項14】

前記照明部材からの光を前記ホログラムシートの方へ反射する反射部材をさらに備える、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の空中入力装置。

【請求項15】

画像を表示する表示面を有する表示装置と、
前記ホログラムシートが前記表示面上に設けられた請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の空中入力装置と、を備える、空中入力表示装置。

【請求項16】

前記照明部材を前記表示面から離間して支持可能な支持体をさらに備える、請求項１５に記載の空中入力表示装置。

【請求項17】

前記位置検出センサを前記表示面から離間して支持可能な支持体をさらに備える、請求項１６に記載の空中入力表示装置。

【請求項18】

前記像は、周期構造を含み、
前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄の大きさは、前記像の前記周期構造のピッチより大きい、請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。

【請求項19】

前記像は、前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄に重なる位置に結像される、請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空中入力装置及び空中入力装置を有する空中入力表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

表示装置の表示面に表示されている情報に基づいて、情報を入力する入力装置が知られている。このような入力装置として、例えば、表示面に設けられる接触型の位置検出センサ、いわゆるタッチパネルセンサが知られている。

【0003】

現在、ウイルス等の接触感染を抑制するために、非接触型の位置検出センサが求められている。表示面等に接触することなく位置を検出することができるセンサとして、赤外線センサ等が知られている。非接触型の位置検出センサによれば、指等の物体を検出可能な位置に配置することで、物体が配置された位置を検出することができる。このような非接触型の位置検出センサを表示装置の表示面から離間した位置において物体を検出可能なように配置することで、検出された位置に基づいた情報が入力される。したがって、利用者は、表示面に表示されている情報について、表示面に接触することなく、情報を入力することができる。

【0004】

このような非接触型の位置検出センサを、既設の表示装置に設けることが考えられている。既設の表示装置を利用することで、表示面に表示されている情報に基づいて非接触で情報を入力可能な入力装置を、低コストで実現することができる。ところが、当該装置の利用者は、非接触型の位置検出センサが感度を有する検出位置が不可視であるために、当該検出位置を適切に認識できないことがある。このため、適切に情報を入力することができないことや、意図せずに表示面に接触してしまうことが起こりえる。

【0005】

また、このような非接触型の位置検出センサと合わせて、例えば特許文献１に記載されているような、空中に像を結像する空中結像装置を設けることが考えられている。空中結像装置と非接触型の位置検出センサとの組み合わせにおいて、空中結像装置によって結像される像の位置は、非接触型の位置検出センサが感度を有する位置に対応している。利用者は、空中結像装置によって結像した像を観察することで、非接触型の位置検出センサが感度を有する位置を認識することができる。したがって、表示面に接触することなく、適切に情報を入力することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２００９／１３１１２８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載されているような空中結像装置は、結像のための照明部材と光学素子との位置関係や利用者の観察位置等により、光学的な配置に制約がある。このため、このような空中結像装置を既設の表示装置に設けることは困難である。とりわけ、既設の表示装置に空中結像装置を省スペースで設けることは困難である。すなわち、表示面に接触することなく適切に情報を入力することができる装置を、既設の表示装置を利用して低コスト且つ省スペースで実現することが困難である。

【0008】

本発明の目的は、非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置を既設の表示装置に容易且つ省スペースで設けることである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の空中入力装置は、
照明部材と、
前記照明部材からの光によって記録されている像を結像面に結像するホログラムシートと、
前記結像面に対応した検出位置に感度を有する位置検出センサと、を備え、
前記検出位置は、前記ホログラムシートから離間しており、
前記照明部材と前記ホログラムシートとの間の距離は、前記ホログラムシートが前記照明部材から光を照射される方向を前記ホログラムシートのシート面に投影した方向である第１方向における前記結像面の長さ以下である。

【0010】

本発明の空中入力装置は、
第２照明部材と、
前記第２照明部材からの光によって記録されている像を第２結像面に結像する第２ホログラムシートと、をさらに備え、
前記第２照明部材は、前記ホログラムシートに対して前記照明部材とは異なる方向に配置されていてもよい。

【0011】

本発明の空中入力装置において、
前記照明部材及び前記第２照明部材は、前記第１方向において互いに対向する位置に設けられており、
前記第２ホログラムシートは、前記ホログラムシートと前記第１方向に隣り合って配置されていてもよい。

【0012】

本発明の空中入力装置において、
前記ホログラムシートは、前記第２照明部材より前記照明部材に近い側に配置されており、
前記第２ホログラムシートは、前記照明部材より前記第２照明部材に近い側に配置されていてもよい。

【0013】

本発明の空中入力装置において、前記第２ホログラムシートは、前記ホログラムシートに積層されていてもよい。

【0014】

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、前記ホログラムシートのシート面に沿った方向に並んだ複数の光源を含んでもよい。

【0015】

本発明の空中入力装置において、複数の前記光源は、別個に光の出射を制御されてもよい。

【0016】

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられたレンズと、を含んでもよい。

【0017】

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられたプリズムと、を含んでもよい。

【0018】

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられた光透過方向制御フィルムと、を含んでもよい。

【0019】

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、光源と、前記光源を前記ホログラムシートの側とは逆側から覆う遮蔽部材を含んでもよい。

【0020】

本発明の空中入力装置において、前記検出位置は、前記ホログラムシートのシート面への法線方向において前記照明部材と前記ホログラムシートとの間に位置していてもよい。

【0021】

本発明の空中入力装置において、前記ホログラムシートに記録されている前記像の大きさは、前記照明部材から離間するにつれて大きくなっていてもよい。

【0022】

本発明の空中入力装置は、前記照明部材からの光を前記ホログラムシートの方へ反射する反射部材をさらに備えてもよい。

【0023】

本発明の空中入力表示装置は、
画像を表示する表示面を有する表示装置と、
前記ホログラムシートが前記表示面上に設けられた空中入力装置を備える。

【0024】

本発明の空中入力表示装置は、前記照明部材を前記表示面から離間して支持可能な支持体をさらに備えてもよい。

【0025】

本発明の空中入力表示装置は、前記位置検出センサを前記表示面から離間して支持可能な支持体をさらに備えてもよい。

【0026】

本発明の空中入力表示装置において、
前記像は、周期構造を含み、
前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄の大きさは、前記像の前記周期構造のピッチより大きくてもよい。

【0027】

本発明の空中入力表示装置において、前記像は、前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄に重なる位置に結像されてもよい。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置を既設の表示装置に容易且つ省スペースで設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、空中入力表示装置を概略的に示す斜視図である。

【図2】図２は、表示装置に表示される画像の一例を示す上面図である。

【図3】図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図４は、照明部材の側面図である。

【図5】図５は、照明部材の構成を説明するための図である。

【図6】図６は、空中結像装置によって結像される像の一例を示す上面図である。

【図7】図７は、ホログラムシートの構成の一例を示す断面図である。

【図8】図８は、位置検出センサを説明するための斜視図である。

【図9】図９は、空中入力表示装置の上面図の一例である。

【図10】図１０は、空中入力表示装置の上面図の他の例である。

【図11】図１１は、図９のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面図である。

【図12】図１２は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。

【図13】図１３は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。

【図14】図１４は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。

【図15】図１５は、像が結像した状態の空中入力表示装置の一例を示す斜視図である。

【図16】図１６は、像が結像した状態の空中入力表示装置の他の例を示す斜視図である。

【図17】図１７は、空中入力装置の一変形例を説明するための図である。

【図18】図１８は、空中入力装置の他の変形例を説明するための図である。

【図19】図１９は、空中入力装置のさらに他の変形例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

【0031】

なお、「シート面」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。

【0032】

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

【0033】

図１には、空中入力表示装置１の一例が示されている。図１に示されているように、空中入力表示装置１は、表示装置５と、支持体９と、空中入力装置１０と、を有している。空中入力表示装置１は、表示装置５により画像を表示し、また空中入力装置１０により空中に像を結像する。空中入力表示装置１の利用者は、表示装置５の表示面６に表示された画像と、表示面６から離間した位置に結像した像と、を同時に視認することができる。また、利用者は、空中入力表示装置１に情報を入力することができる。典型的には、空中入力表示装置１の利用者は、空中に結像した像の位置に指等の物体を配置することで、表示面６等に接触することなく、空中入力表示装置１に情報を入力することができる。例えば、空中入力表示装置１の利用者は、「はい」「いいえ」や「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ｄ」等の複数の選択肢から１つを選択したという情報を入力することができる。

【0034】

表示装置５は、表示面６を有する。表示装置５は、表示面６に画像を表示することができる。表示面６に表示された画像は、空中入力表示装置１の利用者に観察され得る。表示装置５は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の任意の表示装置を用いることができる。このような表示装置５の表示面６は、典型的にはガラス面となっている。

【0035】

あるいは、表示装置５は、光を印刷が施された透明なフィルム等を透過させて画像を表示するものや、光の一部を遮光物によって遮光することで明暗による画像を表示するものであってもよい。この場合、表示装置５は、光を発する発光体と、表示する画像に対応した印刷が施された透明なフィルムや表示する画像に対応した形状の遮光物等といった所定のパターン部と、を含んでいる。透明なフィルムの表面や遮光物の非形成部が表示面６となる。発光体としては、所定のパターン部を透過する光の強度を均一にするために、例えば面状に光を発する面光源装置が用いられることが好ましい。

【0036】

図２には、表示装置５が表示面６に表示している画像の一例が示されている。画像は、絵柄７を含んでいる。図２に示されている例では、表示面６には、絵柄７として、４つの矩形の枠内にそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字が表示されている。絵柄７は、空中入力表示装置１において入力される選択肢を示している。

【0037】

支持体９は、空中入力装置１０の後述する照明部材３０、第２照明部材４０及び位置検出センサ１３を支持する。支持体９により、照明部材３０、第２照明部材４０及び位置検出センサ１３は、表示装置５の表示面６から離間した位置に支持されることができる。支持体９は、表示装置５の外枠に取り付けられている。支持体９は、連続的にまたは段階的に、照明部材３０、第２照明部材４０及び位置検出センサ１３と表示面６との距離を調節することができる。

【0038】

空中入力装置１０は、空中に像を結像し、像に対応した位置に指等の物体を配置することで情報を入力することができる。図３には、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図が示されている。図３に示されているように、空中入力装置１０は、表示装置５の表示面６の側に配置されている。空中入力装置１０は、空中結像装置２０と、位置検出センサ１３と、を有している。空中入力装置１０において、空中結像装置２０が空中に像を結像し、また、位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａにおける物体の存在を検出する。物体の存在を検出することにより、検出した位置の情報を入力することができる。また、位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａは、空中結像装置２０が像を結像する位置に対応している。

【0039】

図３に示すように、空中入力装置１０の各構成要素は、表示装置５の表示面６の側に配置されている。このため、空中入力装置１０は、既存の表示装置５に対して後付けで設置することができる。すなわち、既設の表示装置５に空中入力装置１０が設けられることで、空中入力表示装置１として機能させることができる。特に、空中入力装置１０は、ホログラムシート５０及び第２ホログラムシート６０が表示装置５の表示面６上に設けられるように配置されている。

【0040】

図３に示すように、空中結像装置２０は、照明部材３０と、第２照明部材４０と、ホログラムシート５０と、第２ホログラムシート６０と、を有している。ホログラムシート５０は、照明部材３０からの光を照射されると、記録されている像５８を結像面５７に結像する。第２ホログラムシート６０は、第２照明部材４０からの光を照射されると、記録されている像６８を結像面６７に結像する。結像した像５８，６８は、利用者に観察される。なお、本明細書における「像」とは、ホログラムシートに記録された像と、結像面に結像された像と、の両方を意味する。

【0041】

以下、空中入力装置１０及び空中結像装置２０の各構成要素について説明する。

【0042】

照明部材３０及び第２照明部材４０は、空中入力装置１０が結像する像の基になる光を照射する。照明部材３０は、ホログラムシート５０に光を照射し、第２照明部材４０は、第２ホログラムシート６０に光を照射する。照明部材３０が照射する光は、ホログラムシート５０に記録されている像を再生させる波長を含んでいる。同様に、第２照明部材４０が照射する光は、第２ホログラムシート６０に記録されている像を再生させる波長を含んでいる。第２照明部材４０は、ホログラムシート５０に対して照明部材３０とは異なる方向に配置されている。具体的には、照明部材３０及び第２照明部材４０は、ホログラムシート５０及び第２ホログラムシート６０を介して第１方向ｄ１に互いに対向する位置に設けられている。第１方向ｄ１は、ホログラムシート５０が照明部材３０から光を照射される方向をホログラムシート５０のシート面に投影した方向であり、第２ホログラムシート６０が第２照明部材４０から光を照射される方向を第２ホログラムシート６０のシート面に投影した方向でもある。ホログラムシート５０が照明部材３０から光を照射される方向とは、照明部材３０の光軸方向、言い換えると照明部材３０から照射される光の輝度が最も高くなる方向である。ホログラムシート５０のシート面に投影した方向とは、ホログラムシート５０の法線方向ｎｄから観察した際の方向である。

【0043】

図３に示されているように、照明部材３０は、光源３１と、光学部材３５と、遮光部材３９と、を含んでいる。同様に、第２照明部材４０は、第２光源４１と、第２光学部材４５と、第２遮光部材４９と、を有している。照明部材３０と第２照明部材４０とは、同一の構成となっている。以下、照明部材３０の構成について説明するが、第２照明部材４０も、同様の構成をとることができる。

【0044】

図４には、第１方向ｄ１から観察した照明部材３０の側面図が示されている。図４に示されているように、複数の光源３１が、第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２に沿って並んでいる。第２方向ｄ２は、ホログラムシート５０のシート面に沿った方向であり、例えば第１方向ｄ１に直交する方向である。言い換えると、ホログラムシート５０は、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に広がっている。光源３１としては、例えばＬＥＤライトを用いることができる。光源３１が出射する光は、ホログラムシート５０に記録されている像５８を再生させる波長を含んでいる。複数の光源３１は、図示しない外部の制御装置等によって、別個に光の出射を制御される。例えば、複数の光源３１は、第２方向ｄ２において１つおきに組となって光の出射が制御される。

【0045】

また、光学部材３５が、光源３１とホログラムシート５０との間に位置している。図３及び図４に示されている例では、光源３１に対面する位置に光学部材３５が設けられている。光学部材３５は、光源３１からホログラムシート５０に向かう光に対して光学的に作用する。図５には、光源３１及び光学部材３５の拡大図が示されている。図５に示されている例では、光学部材３５は、レンズ３５ａと、プリズム３５ｂと、光透過方向制御フィルム３５ｃと、を含んでいる。ただし、図示された例に限らず、光学部材３５は、レンズ３５ａ、プリズム３５ｂ及び光透過方向制御フィルム３５ｃのいずれかのみを含んでいてもよいし、任意の組み合わせを含んでいてもよい。あるいは、光学部材３５は、他の要素を含んでいてもよい。

【0046】

レンズ３５ａは、光源３１から拡散するように出射した光を屈折させて平行光にする。例えば、レンズ３５ａは、フレネルレンズ、シリンドリカルレンズ等である。プリズム３５ｂは、光源３１から出射した光をホログラムシート５０に向かう方向に屈折させる。光透過方向制御フィルム３５ｃは、光源３１から出射した光のうち、ホログラムシート５０に向かう光を透過させ、ホログラムシート５０に向かう光以外の光を遮光する。典型的には、光透過方向制御フィルム３５ｃは、ルーバーフィルムである。

【0047】

図３によく示されているように、遮光部材３９は、光源３１をホログラムシート５０の側とは逆側から覆っている。遮光部材３９は、光源３１から出射した光のうち、ホログラムシート５０とは逆方向に向かう光を遮光する。遮光部材３９は、ホログラムシート５０とは逆方向に向かう光を遮光しやすいよう、光源３１及び光学部材３５より第１方向ｄ１に突出している。遮光部材３９が光源３１及び光学部材３５から突出している長さは、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。遮光部材３９は、光を吸収しやすいよう、暗色、特に黒色であることが好ましい。

【0048】

ホログラムシート５０は、所定の波長を含む光を照射されることによって記録されている像５８をホログラムシート５０から離間した結像面５７に結像する。第２ホログラムシート６０は、所定の波長を含む光を照射されることによって記録されている第２像６８を第２ホログラムシート６０から離間した第２結像面６７に結像する。ホログラムシート５０が像５８を結像させる光の波長は、第２ホログラムシート６０が第２像６８を結像させる光の波長と同じであってもよいし、異なっていてもよい。より詳しくは、ホログラムシート５０、６０は、光を回折することで入射した光を所定の位置に向かわせ、像５８、６８を結像面５７、６７に結像する。特に、図示されている例では、結像面５７、６７は、表示面６の正面に位置している。また、図示されている例では、ホログラムシート５０、６０は、照明部材３０，４０からの光が入射する側に像５８、６８を結像する。

【0049】

図３に示されているように、第２ホログラムシート６０は、ホログラムシート５０と第１方向ｄ１に隣り合って配置されている。より詳しくは、ホログラムシート５０は、第１方向ｄ１において、第２照明部材４０より照明部材３０に近い側に配置されており、第２ホログラムシート６０は、照明部材３０より第２照明部材４０に近い側に配置されている。ホログラムシート５０と第２ホログラムシート６０とは、シート面が同一の平面を画定するように配置されていることが好ましい。なお、ホログラムシート５０と第２ホログラムシート６０とが一体的に形成されていてもよい。

【0050】

ホログラムシート５０は、照明部材３０から光を照射されることで像５８を結像面５７に結像する。ホログラムシート５０は、照明部材３０の方向から照射された光によって像５８を結像しやすいように形成されている。第２ホログラムシート６０は、第２照明部材４０から光を照射されることで第２像６８を第２結像面６７に結像する。第２ホログラムシート６０は、第２照明部材４０の方向から照射された光によって第２像６８を結像しやすいように形成されている。ホログラムシート５０が像５８を結像しやすい光の照射方向と第２ホログラムシート６０が第２像６８を結像しやすい光の照射方向とは、互いに異なっていることが好ましい。

【0051】

ホログラムシート５０、６０を介して表示装置５の表示面６を観察可能なよう、ホログラムシート５０、６０の可視光透過率は、高いことが好ましい。具体的には、ホログラムシート５０、６０の可視光透過率は、５０％以上であることが好ましく、８０％以上であることがより好ましい。なお、可視光透過率は、分光光度計（（株）島津製作所製「ＵＶ－３１００ＰＣ」、ＪＩＳ Ｋ ０１１５準拠品）を用いて測定波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定することができる。

【0052】

図６には、ホログラムシート５０に記録されている像５８の具体的な一例が示されている。図６に示されている例では、像５８は、ピッチｐで周期的に配置された周期構造を含んでいる。ピッチｐは、表示装置５のサイズにもよるが、例えば５ｍｍ以上５０ｍｍ以下のである。図示された例では、周期構造は、複数の点である。しかしながら、図示されている例に限らず、周期構造は、線や絵柄、文字列等であってもよい。また、像５８は、周期構造を含んでいなくてもよい。例えば、像５８は、不規則に配置された点を含んでいてもよい。

【0053】

照明部材３０の光源３１は、ホログラムシート５０に記録されている像５８の位置に合わせて配置されていることが好ましい。図６に示されている例では、光源３１は、像５８が周期的に配置されている第２方向ｄ２の位置に配置されている。この場合、光源３１からの光によって像５８が鮮明に結像される。

【0054】

図６に示されているように、ホログラムシート５０に記録されている像５８は、第１方向ｄ１において大きさが変化している。より詳しくは、像５８は、照明部材３０から離間するにつれて大きくなっている。一例として、照明部材３０に最も近い像５８は、直径が０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の点である。照明部材３０から第１方向ｄ１に離間するにつれて、像５８の直径は０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下ずつ大きくなっている。最大の像５８は、直径が２ｍｍ以上２．５ｍｍ以下となっている。同様に、第２ホログラムシート６０に記録されている第２像６８は、第２照明部材４０から離間するにつれて大きくなっている。

【0055】

また、図７には、ホログラムシート５０の構成の一例が示されている。図７に示されているように、ホログラムシート５０は、基材層５１と、基材層５１に支持されたホログラム層５３と、基材層５１とホログラム層５３とを接合する接合層５２と、ホログラム層５３に積層されホログラムシート５０の表面を形成する表面層５４と、ホログラムシート５０を表示装置５の表示面６に貼合するための接着層５５と、を含んでいる。

【0056】

基材層５１は、ホログラム層５３を支持する。基材層５１は、可視光線波長帯域の波長（３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）を透過する一般に言うところの透明なフィルムである。基材層５１としては、透明であり、ホログラム層５３を適切に支持し得るものであればいかなる材料でもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等を挙げることができる。また、基材層５１は、透明性や、ホログラム層５３の適切な支持性及び耐久性等を考慮すると、１０μｍ以上１００μｍ以下の厚みを有していることが好ましい。

【0057】

接合層５２は、基材層５１とホログラム層５３とを接合する。このような接合層５２としては、種々の接着性または粘着性を有した材料からなる層を用いることができる。また、接合層５２は、可視光透過率が高いものを用いることが好ましい。このような接合層５２の典型的な材料としては、アクリル系粘着材を例示することができる。接合層５２の厚みは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下である。

【0058】

ホログラム層５３は、ホログラムシート５０において、入射した光を結像面５７に結像する機能を発揮する。ホログラム層５３は、体積ホログラム（リップマンホログラムともいう）であることが好ましい。また、図示されている例では、ホログラムシート５０は、照明部材３０からの光が入射する側に像５８を結像する。したがって、ホログラム層５３は、光を反射させながら像を結像する反射型ホログラムである。ホログラム層５３は、例えば銀塩感材、重クロム酸ゼラチン、架橋性ポリマー、フォトポリマー等を硬化したものを用いることができる。ホログラム層５３の厚みは、例えば１μｍ以上１００μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以上４０μｍ以下である。

【0059】

表面層５４は、ホログラムシート５０の表面をなしており、ホログラム層５３を外部から保護する保護層として機能する。透明であり、ホログラム層５３を適切に保護し得るものであればいかなる材料でもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等を挙げることができる。表面層５４の厚みは、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。さらに表面層５４には、何らかの機能を付与するようにしてもよい。表面層５４に付与され得る機能としては、一例として、抗菌機能、抗ウイルス機能、耐アルコール機能、低反射（ＬＲ）機能、耐擦傷性を有したハードコート（ＨＣ）機能、赤外線遮蔽（反射）機能、紫外線遮蔽（反射）機能、防汚機能、接合機能等を例示することができる。表面層５４には、２以上の機能が付与されていてもよい。とりわけ、表面層５４に抗菌機能や抗ウイルス機能が付与されていることで、利用者がホログラムシート５０に接触してしまった場合でも菌やウイルス等の接触感染を抑制することができる。また、表面層５４に耐アルコール機能が付与されていることで、ホログラムシート５０の表面をアルコールで消毒することができる。表面のアルコール消毒により、利用者がホログラムシート５０に接触してしまった場合でも菌やウイルス等の接触感染を抑制することができる。

【0060】

接着層５５は、ホログラムシート５０を表示装置５の表示面６に接着するための層である。接着層５５は、一度接着した部材から剥離することができ、剥離した後にも再接着可能であることが好ましい。また、接着層５５は、可視光透過率が高いものを用いることが好ましい。このような接着層５５としては、例えば、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤等を挙げることができる。接着層５５の厚みは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下である。

【0061】

なお、図７を参照してホログラムシート５０の構成について説明したが、第２ホログラムシート６０も、上述したホログラムシート５０と同一の構成をとることができる。

【0062】

位置検出センサ１３は、感度を有する領域、とりわけ面において、物体の位置を検出する。位置検出センサ１３は、物体の位置だけでなく動きを検出してもよい。位置検出センサ１３は、例えば枠状の部材である。位置検出センサ１３は、例えば赤外線によって物体の位置を検出する、及び／又は静電容量によって位置検出する。図８に示すように、赤外線センサとしての位置検出センサ１３は、例えば赤外線を検出する検出部１３ａと、赤外線を反射する再帰反射部１３ｂと、を含んでいる。検出部１３ａは、四角形の枠状の位置検出センサ１３の内側の角部に設けられ、再帰反射部１３ｂは、例えば四角形の枠状の位置検出センサ１３の内側に設けられる。位置検出センサ１３は、ホログラムシート５０から離間した検出位置１３ａにおいて、物体の位置を検出する。位置検出センサ１３は、像５８，６８が結像される結像面５７，６７に対応した位置に検出の感度を有するよう、設定および配置されている。言い換えると、位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａが、結像面５７，６７に結像している像５８，６８によって示される。

【0063】

図９及び図１０には、空中入力表示装置１の上面図の一例及び他の例が示されている。図示されている例では、表示装置５の表示面６において４つの矩形の枠内にそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字が表示されており、表示面６上の結像面５７，６７に像５８，６８が結像されている。表示面６に表示された絵柄７の大きさは、像５８，６８の周期構造のピッチｐより大きくなっている。図９に示されている例では、空中入力装置１０による像５８，６８が、表示面６に重なる位置の全体にわたって結像している。図１０に示されている例では、空中入力装置１０による像５８，６８は、表示面６に表示された画像に含まれる絵柄７に重なる位置にのみ結像している。

【0064】

図１１には、図９のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面図が示されている。図９及び図１０に示されている例において、位置検出センサ１３は、表示面６に表示されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの文字に重なる位置において、物体の存在を検出する。このような空中入力装置１０において、位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａにおいて利用者が指Ｆ等の物体で表示面６に描かれた文字を指すと、位置検出センサ１３は指されている位置を検出する。検出した位置に対応した表示面６の位置から、利用者が指している文字を特定する。指されている文字の特定により、利用者が指している文字の情報を入力することができる。

【0065】

検出位置１３ａは、ホログラムシート５０のシート面への法線方向ｎｄにおいて、照明部材３０とホログラムシート５０との間に位置している。また、検出位置１３ａは、第２ホログラムシート６０のシート面への法線方向ｎｄにおいて、第２照明部材４０と第２ホログラムシート６０との間に位置している。

【0066】

空中入力装置１０の全体が大型化してしまうことを抑制するよう、照明部材３０は、ホログラムシート５０の近くに設けられている。具体的には、照明部材３０とホログラムシート５０との間の距離Ｄ１は、第１方向ｄ１における結像面５７の長さと第２結像面６７の長さとの合計の長さ以下である。あるいは、照明部材３０とホログラムシート５０との間の距離Ｄ１は、第１方向ｄ１における表示装置５の表示面６の長さ以下である。同様に、第２照明部材４０と第２ホログラムシート６０との間の距離は、第１方向ｄ１における結像面５７の長さと第２結像面６７の長さとの合計の長さ以下である。あるいは、第２照明部材４０と第２ホログラムシート６０との間の距離は、第１方向ｄ１における表示装置５の表示面６の長さ以下である。また、照明部材３０とホログラムシート５０との間の距離Ｄ１は、第１方向ｄ１における結像面５７の長さ以下であってもよい。あるいは、第２照明部材４０と第２ホログラムシート６０との間の距離は、第１方向ｄ１における第２結像面６７の長さ以下であってもよい。なお、上述したように、第１方向ｄ１は、ホログラムシート５０が照明部材３０から光を照射される方向をホログラムシート５０のシート面に投影した方向であり、第２ホログラムシート６０が第２照明部材４０から光を照射される方向を第２ホログラムシート６０のシート面に投影した方向でもある。

【0067】

上述したように、ホログラムシート５０は、照明部材３０からの光が入射する側に像を結像する。言い換えると、照明部材３０は、ホログラムシート５０に対して結像面５７と同じ側に位置している。結像面５７とホログラムシート５０との間の距離Ｄ２は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることがより好ましい。

【0068】

位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａは、像５８，６８が結像している結像面５７，６７と一致していてもよいし、結像面５７，６７よりホログラムシート５０に近くてもよいが、結像面５７，６７よりホログラムシート５０から離間していることが好ましい。言い換えると、結像面５７，６７とホログラムシート５０，６０との間の距離Ｄ２は、位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａとホログラムシート５０、６０との間の距離Ｄ３より短くなっていることが好ましい。具体的には、結像面５７，６７とホログラムシート５０、６０との間の距離Ｄ２は、位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａとホログラムシート５０、６０との間の距離Ｄ３より１ｍｍ以上２０ｍｍ以下短いことが好ましく、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下短いことがより好ましい。

【0069】

次に、空中入力装置１０の作用について説明する。

【0070】

図１１に示すように、まず、照明部材３０から光がホログラムシート５０に照射され、第２照明部材４０から光が第２ホログラムシート６０に照射される。ホログラムシート５０に照射された光は、ホログラムシート５０におけるホログラム層５３の干渉縞が生成されている部分において回折される。すなわち、ホログラム層５３は、記録されているパターンに基づいて光を回折する。ホログラム層５３で回折された光は、結像面５７に集光して、記録されているパターンに基づいた像５８を結像する。同様に、第２ホログラムシート６０に照射された光が、第２結像面６７に第２像６８を結像する。このようにして、照明部材３０及び第２照明部材４０からの光によって、空中に像５８，６８が結像される。すなわち、照明部材３０及び第２照明部材４０から照射される光が、ホログラムを再生させる再生光となる。

【0071】

結像面５７，６７に対応した位置に検出の感度を有する位置検出センサ１３が配置されている。位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａに利用者の指Ｆ等の物体を配置することで、位置検出センサ１３は、指Ｆ等の物体の位置を検出する。位置検出センサ１３により、空中入力装置１０は、指Ｆ等の物体で指された位置を特定することができ、当該位置の情報を入力することができる。とりわけ、位置検出センサ１３が検出の感度を有する検出位置１３ａは、結像面５７，６７に結像した像５８，６８によって容易に認識することができる。

【0072】

次に、ホログラム層５３及びホログラムシート５０の製造方法について、図１２乃至図１４を参照しながら説明する。なお、第２ホログラムシート６０も、同様の方法で製造することができる。

【0073】

まず、図１２に示すように、ガラス基板９１上にホログラム感材９７ａ及びパターンマスク９３を設ける。ホログラム感材９７ａは例えば、銀塩感材、重クロム酸ゼラチン、架橋性ポリマー、フォトポリマー等が挙げられるが、とりわけ、フォトポリマーは、紫外線を照射されることで硬化する乾式材料からなり、量産性に優れるため、ホログラム感材９７ａの材料として好ましい。フォトポリマーは、少なくとも一種の光重合性化合物と、光重合開始剤と、を含む。パターンマスク９３は、開口部９３ａを有しており、開口部９３ａが設けられていない部分では光を遮光するが、開口部９３ａが設けられている部分では光を透過させる。パターンマスク９３は、開口部９３ａによって、ホログラムシート５０が結像する像５８の位置に対応したパターン形状を形成している。例えば、ホログラムシート５０が結像する像５８に重なる位置において、パターンマスク９３は開口部９３ａが設けられていない。

【0074】

次に、図１２に矢印で示すように、パターンマスク９３を介して紫外線を照射する。パターンマスク９３の開口部９３ａが設けられていない部分では、紫外線は遮られる。一方、開口部９３ａが設けられている部分では、紫外線は、パターンマスク９３を透過して、ホログラム感材９７ａに照射される。紫外線を照射されたホログラム感材９７ａは、硬化する。すなわち、ホログラム感材９７ａは、パターンマスク９３に対応したパターン形状以外の部分で硬化する。ホログラム感材９７ａの硬化した部分は、ホログラムを記録しない不感部分９７ｂとなる。すなわち、後にホログラムを結像するための光を照射しても、不感部分９７ｂにおいてはホログラムが結像されなくなる。

【0075】

その後、図１３に示すように、パターンマスク９３を除去する。また、ガラス基板９１のホログラム感材９７ａが設けられた側とは逆側に第１ホログラム原版９５を配置する。第１ホログラム原版９５には、全体にホログラムが記録されている。この状態で、図１３に矢印で示すように、ホログラム感材９７ａに光、特に平行光束を照射する。ホログラム感材９７ａに直接照射される光が参照光として、またホログラム感材９７ａをいったん透過して第１ホログラム原版９５で回折された回折光が物体光として、ホログラム感材９７ａに入射する。物体光と参照光とが干渉することにより、ホログラム感材９７ａにおいて明暗パターンである干渉縞が生成される。そして、この干渉縞が、感光性を有したホログラム感材９７ａに記録される。一方、不感部分９７ｂには干渉縞が記録されない。ホログラムシート５０が結像する像５８に重なる位置において干渉縞が記録されることで、ホログラム感材９７ａから第２ホログラム原版９７が製造される。

【0076】

なお、ホログラム感材９７ａに照射される光、すなわち物体光及び参照光としては、例えば、アルゴンイオンレーザー（波長４５７．９ｎｍ、４７６．５ｎｍ、４８８．０ｎｍ、５１４．５ｎｍ）、クリプトンイオンレーザー（波長６４７．１ｎｍ）、ヘリウム－ネオンレーザー（波長６３２．８ｎｍ）、ＹＡＧレーザー（波長５３２ｎｍ）が用いられる。ここで照射される波長の光は、照明部材３０から照射される光に含まれる。

【0077】

その後、図１４に示すように、ホログラム層５３を形成するホログラム感材５３ａと上述した工程で製造された第２ホログラム原版９７とを離間して配置する。ホログラム感材５３ａと第２ホログラム原版９７との間の距離は、製造されるホログラム層５３に記録された像５８が結像する結像面５７とホログラム層５３との間の距離となる。すなわち、ホログラム感材５３ａと第２ホログラム原版９７との間の距離を調節することで、ホログラム層５３に記録された像５８が結像する結像面５７とホログラム層５３との間の距離を調節することができる。図１４に示されている例では、ホログラム感材５３ａと第２ホログラム原版９７との間を所望の距離で離間させるために、ホログラム感材５３ａと第２ホログラム原版９７との間にガラスや透明樹脂等からなる基板９２が設けられている。あるいは、図示されている例に限らず、ホログラム感材５３ａと第２ホログラム原版９７との間は、所望の距離で離間していれば、空気等であってもよい。その後、図１４に矢印で示すように、ホログラム感材５３ａに光を照射することで、上述した第２ホログラム原版９７の製造工程と同様に、ホログラム感材５３ａ内に明暗パターンである干渉縞が生成される。干渉縞は、第２ホログラム原版９７において干渉縞が生成されている位置、すなわちホログラムシート５０が結像する像５８に重なる位置に生成される。このようにして、ホログラム層５３が製造される。

【0078】

製造されたホログラム層５３を基材層５１に接合層５２を介して接合させ、基材層５１のホログラム層５３が設けられた側とは逆側に接着層５５を設ける。また、ホログラム層５３の基材層５１が設けられた側とは逆側に表面層５４を設ける。このようにして、図７に示したようなホログラムシート５０が製造される。なお、接着層５５が意図せずに他の部材に粘着することを防止するため、接着層５５に剥離可能なセパレータを設けてもよい。

【0079】

ところで、既存の表示装置に対して、表示面に接触することなく、適切に情報を入力することが可能な設備を設けることが求められている。とりわけ、接触感染について早期に対策するために、このような設備を低コストで容易に且つ省スペースで設けられることが求められている。しかしながら、既存の表示装置に対して単に非接触型の位置検出センサを設けることでは、位置検出センサが感度を有する検出位置を適切に認識できないことがある。このため、既存の表示装置に設けると適切に情報を入力することが困難であり、また表示面に意図せずに接触してしまうことがある。一方、空中結像装置と非接触型の位置検出センサとを組み合わせた設備は、光学的な配置の制約上、既存の表示装置に省スペースで設けることが困難である。

【0080】

一方、本実施の形態の空中入力装置１０は、位置検出センサ１３を有している。位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａは、ホログラムシート５０から離間している。すなわち、位置検出センサ１３は、非接触型で位置を検出することができる。また、空中入力装置１０は、照明部材３０と、ホログラムシート５０と、を有している。ホログラムシート５０は、照明部材３０からの光によって結像面５７に像５８を結像する。照明部材３０、ホログラムシート５０及び位置検出センサ１３を既設の表示装置５の表示面６の側に設けることで、容易に空中入力表示装置１とすることができる。さらに、ホログラムシート５０によれば、像５８が結像されている結像面５７を容易に認識することができる。そして、位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａは、結像面５７に対応している。空中入力装置１０の利用者は、結像面５７を認識することで、位置検出センサ１３が感度を有する検出位置１３ａを認識することができる。また、照明部材３０及びホログラムシート５０は、小さなスペースにまとめて設けられている。照明部材３０とホログラムシート５０との距離は、ホログラムシート５０が照明部材３０から光を照射される方向をホログラムシート５０のシート面に投影した方向である第１方向ｄ１における結像面５７の長さ以下である。照明部材３０及びホログラムシート５０を小さなスペースにまとめた状態で、表示装置５に設けることができる。すなわち、非接触型の位置検出センサ１３が検出可能な検出位置１３ａを利用者に認識させることができる空中入力装置１０を、既設の表示装置５に容易且つ省スペースで設けて、空中入力表示装置１とすることができる。

【0081】

また、照明部材３０及び第２照明部材４０は、第１方向ｄ１において互いに対向する位置に設けられている。第２ホログラムシート６０は、ホログラムシート５０と第２方向ｄ２に隣り合って配置されている。したがって、ホログラムシート５０が像５８を結像する結像面５７は、第２ホログラムシート６０が第２像６８を結像する第２結像面６７と第２方向ｄ２に隣り合う。このため、平面視における別の位置に異なる像を観察させることができる。

【0082】

さらに、ホログラムシート５０は、第２照明部材４０より照明部材３０に近い側に配置されており、第２ホログラムシート６０は、照明部材３０より第２照明部材４０に近い側に配置されている。照明部材３０からの光は、ホログラムシート５０に照射されやすくなる。したがって、像５８が明るく結像されやすくなる。同様に、第２照明部材４０からの光は、第２ホログラムシート６０に照射されやすくなる。したがって、第２像６８が明るく結像されやすくなる。

【0083】

照明部材３０は、ホログラムシート５０のシート面に沿った第２方向ｄ２に並んだ複数の光源３１を含んでいる。複数の光源３１によれば、照明部材３０がホログラムシート５０の近くに配置されていても、ホログラムシート５０の全体に光を照射することができる。したがって、ホログラムシート５０の全体から像５８を結像させることができる。

【0084】

複数の光源３１は、別個に光の出射を制御される。例えば、複数の光源３１は、第２方向ｄ２において１つおきに組となって光の出射が制御される。この場合、ある組の光源３１が光を出射すると、図１５のように結像面５７に像５８が結像する。ある組の光源３１が消えて他の組の光源３１が光を出射すると、図１６のように結像面５７において第２方向ｄ２に微小にずれた位置に像５８が結像する。このように、複数の光源３１の光の出射を制御することで、結像面５７における像５８の第２方向ｄ２における位置を変化させることができる。これにより、空中入力装置１０及び空中入力表示装置１を第２方向ｄ２において観察する位置に対応して、適切な位置に像５８を結像させることができる。例えば、空中入力表示装置１を観察する人の目線の高さに合わせて、適切な位置に像５８を結像させることができる。

【0085】

照明部材３０は、レンズ３５ａを含んでいる。レンズ３５ａにより、光源３１からの光が平行光となる。平行光となっている照明部材３０からの光は、ホログラムシート５０の全体に均一に照射されることができる。したがって、ホログラムシート５０の全体から像５８を結像させることができる。また、結像面５７において、明るさのむらを小さくすることができる。

【0086】

照明部材３０は、プリズム３５ｂを含んでいる。プリズム３５ｂにより、光源３１からの光がホログラムシート５０に向かいやすくなる。このため、照明部材３０からの光を効率よく利用して、ホログラムシート５０において像５８として結像させることができる。また、光源３１からの光がホログラムシート５０以外に向かいにくくなることで、照明部材３０からの光が外部から直接観察されにくくなる。

【0087】

照明部材３０は、光透過方向制御フィルム３５ｃを含んでいる。光透過方向制御フィルム３５ｃにより、光源３１からの光のうち、ホログラムシート５０以外に向かう光が遮光される。これにより、照明部材３０からの光が外部から直接観察されにくくなる。

【0088】

照明部材３０は、光源３１をホログラムシート５０の側とは逆側から覆う遮光部材３９を含んでいる。遮光部材３９により、光源３１からの光のうち、ホログラムシート５０の側とは逆側に向かう光が遮光される。これにより、照明部材３０からの光が外部から直接観察されにくくなる。

【0089】

照明部材３０からの光は、照明部材３０から離間するにつれて少なくなる。本実施の形態では、ホログラムシート５０に記録されている像５８の大きさは、照明部材３０から離間するにつれて大きくなっている。照明部材３０から離間した位置においては暗い像５８が大きく観察されるため、結像面５７においてホログラムシート５０が結像させる像５８を結像面５７の全体で均一に認識することができる。言い換えると、照明部材３０の光を照射して、結像面５７を人間の目で観察したとき、像５８の大きさは照明部材３０に近い側から離間する側にかけて同じような明るさに視察できる。この観察態様は、第２ホログラムシート６０を使用した結像面６７、像６８でも同様である。

【0090】

図９及び図１０に示したように、絵柄７と像５８が重なって観察される。表示面６に表示された画像に含まれる絵柄７の大きさは、像５８の周期構造のピッチｐより大きい。このため、像５８によって絵柄７の視認性が阻害されにくい。

【0091】

上述したように、像５８は、位置検出センサ１３で検出される検出位置１３ａを示している。絵柄７は、空中入力表示装置１において入力される選択肢を示している。図９及び図１０に示した例のように、像５８が絵柄７に重なる位置に結像されることで、指Ｆ等の物体を配置する位置を容易に認識させることができる。

【0092】

以上のように、本実施の形態の空中入力装置１０は、照明部材３０と、照明部材３０からの光によって記録されている像５８を結像面５７に結像するホログラムシート５０と、結像面５７に対応した検出位置１３ａに感度を有する位置検出センサ１３と、を備え、検出位置１３ａは、ホログラムシート５０から離間しており、照明部材３０とホログラムシート５０との距離は、ホログラムシート５０が照明部材３０から光を照射される方向をホログラムシート５０のシート面に投影した方向である第１方向ｄ１における結像面の長さ以下である。このような空中入力装置１０によれば、照明部材３０、ホログラムシート５０及び位置検出センサ１３を既設の表示装置５の表示面６の側に設けることで、容易に空中入力表示装置１とすることができる。また、照明部材３０及びホログラムシート５０は、小さなスペースにまとめて設けられている。このように、非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置を既設の表示装置に容易且つ省スペースで設けることができる。

【0093】

空中入力表示装置１及び空中入力装置１０は、現金自動預け払い機（ＡＴＭ）、券売機、注文機、販売機、画像や写真の印刷機、ゲームセンター等に設置されるアミューズメント用の筐体等に設けられてもよい。または、自動車などの移動体に設けられてもよい。

【0094】

なお、上述した実施の形態の空中入力表示装置１及び空中入力装置１０に対して、様々な変更を加えることが可能である。

【0095】

図１７には、本実施の形態の一変形例の空中入力装置１０が示されている。図１７に示されている空中入力装置１０では、第２ホログラムシート６０は、ホログラムシート５０に積層されている。

【0096】

このような空中入力装置１０によれば、表示面６に重なる位置の全体にわたって、ホログラムシート５０が像５８を結像させ、第２ホログラムシート６０が第２像６８を結像させる。利用者は、像５８及び第２像６８が重なって観察することができる。

【0097】

図１８には、本実施の形態の他の変形例の空中入力装置１０が示されている。図１８に示されている空中入力装置１０は、反射部材１７をさらに有している。反射部材１７は、照明部材３０からの光をホログラムシート５０の方へ反射させる。図示されている例では、反射部材１７は、ホログラムシート５０を介して第１方向ｄ１において照明部材３０と対向する位置に設けられている。反射部材１７は、光を反射するものであればいかなるものでもよいが、例えば鏡（ミラー）である。

【0098】

このような空中入力装置１０によれば、反射部材１７で光を反射させることで、照明部材３０からホログラムシート５０までの光学的な距離を長くすることができる。光学的な距離が長くなると、照明部材３０からの光は平行光に近くなり、またホログラムシート５０の全体に均一に照射されやすくなる。このため、ホログラムシート５０の全体から明るさのむらの小さな像５８を結像させることができる。

【0099】

空中入力表示装置１は、人の存在や接近を感知するセンサに接続していてもよい。この場合、人の存在や接近が感知された際に、照明部材３０が光を照射する。人が空中入力表示装置１の近傍に存在しない間には照明部材３０が光を照射しないため、照明部材３０によって消費される電力を低減することができる。

【0100】

また、図１９に示すように、空中入力装置１０は、照明部材３０のホログラムシート５０の側に、スペーサ１１をさらに有していてもよい。スペーサ１１により、照明部材３０とホログラムシート５０との間の距離を調節することができる。これにより、適切な距離及び角度で、照明部材３０からホログラムシート５０に光を照射することができる。同様に、空中入力装置１０は、第２照明部材４０の第２ホログラムシート６０の側に、第２スペーサ１２をさらに有していてもよい。第２スペーサ１２により第２照明部材４０と第２ホログラムシート６０との間の距離を調節することで、適切な距離及び角度で、第２照明部材４０から第２ホログラムシート６０に光を照射することができる。

【0101】

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。

【符号の説明】

【0102】

１ 空中入力表示装置
５ 表示装置
６ 表示面
７ 絵柄
９ 支持体
１０ 空中入力装置
１１ スペーサ
１２ 第２スペーサ
１３ 位置検出センサ
１３ａ 検出位置
１７ 反射部材
２０ 空中結像装置
３０ 照明部材
３１ 光源
３５ 光学部材
３５ａ レンズ
３５ｂ プリズム
３５ｃ 光透過方向制御フィルム
３９ 遮光部材
４０ 第２照明部材
４１ 第２光源
４５ 第２光学部材
４９ 第２遮光部材
５０ ホログラムシート
５１ 基材層
５２ 接合層
５３ ホログラム層
５４ 表面層
５５ 接着層
５７ 結像面
５８ 像
６０ 第２ホログラムシート
６７ 第２結像面
６８ 第２像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】