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公開番号2023071396
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-23
出願番号2021184148
出願日2021-11-11
発明の名称非接触入力装置
出願人Trouvez合同会社
代理人個人,個人
主分類G06F 3/0346 20130101AFI20230516BHJP(計算;計数)
要約【課題】利用者が画像の表示面に触れずに簡単かつ確実に直観的な入力動作を行うことができる衛生的で操作性及び実用性に優れる非接触入力装置及び非接触入力方法を提供する。
【解決手段】空中に検出光を面状に照射して仮想入力面15を形成する検出光照射手段と仮想入力面15に接触する指示手段16から反射される検出光の反射光を検出する反射光検出手段とを有する光学センサ20と、反射光検出手段の検出結果から、入力動作が行われた仮想入力面15上の入力位置23を算出し、入力動作及び入力位置23に対応した入力処理を行う制御手段と、入力処理に伴って変化する画像11を表示面12に表示させるプロジェクター25とを用いて、表示面12から離れた操作位置13にいる利用者14が、画像11を見ながら、表示面12と操作位置13との間に形成される仮想入力面15に対して指示手段16で入力動作を行うことにより、入力処理が行われる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
画像が表示される表示面から離れた操作位置にいる利用者が、前記画像を見ながら、前記表示面と前記操作位置との間に形成される仮想入力面に対して指示手段で入力動作を行うことにより、入力処理が行われる非接触入力装置であって、
空中に検出光を面状に照射して前記仮想入力面を形成する検出光照射手段と、前記仮想入力面に接触する前記指示手段から反射される前記検出光の反射光を検出する反射光検出手段と、該反射光検出手段の検出結果から、前記入力動作が行われた前記仮想入力面上の入力位置を算出し、前記入力動作及び前記入力位置に対応した前記入力処理を行う制御手段と、前記入力処理に伴って変化する前記画像を前記表示面に表示させる画像表示手段とを有することを特徴とする非接触入力装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１記載の非接触入力装置において、前記仮想入力面上で前記入力動作が可能な入力範囲の形状は、前記画像の外形を縮小した形状であることを特徴とする非接触入力装置。
【請求項３】
請求項２記載の非接触入力装置において、前記利用者が、前記画像を見ながら、前記仮想入力面上の前記入力範囲の頂点を前記指示手段で指示することにより、前記制御手段に前記入力範囲が設定されることを特徴とする非接触入力装置。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１記載の非接触入力装置において、前記表示面から前記操作位置までの距離は、前記利用者が、前記操作位置から前記仮想入力面に向かって前記指示手段を伸ばしても、該指示手段の先端が前記表示面に接触しない距離であることを特徴とする非接触入力装置。
【請求項５】
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、前記制御手段は、前記入力位置を基に、前記入力動作の対象となった前記画像上の指示対象位置を算出し、該指示対象位置に対応させて前記画像上にマーカーを表示させ、前記仮想入力面上の前記指示手段の移動に連動させて前記マーカーを前記画像上で移動させることを特徴とする非接触入力装置。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか１記載の非接触入力装置において、前記画像表示手段はプロジェクターであり、前記表示面は前記プロジェクターからの投影により前記画像が表示される壁面若しくはスクリーンであるか又は前記画像表示手段はディスプレイであり、前記表示面は前記画像が表示される前記ディスプレイの画面であることを特徴とする非接触入力装置。
【請求項７】
画像が表示される表示面から離れた操作位置にいる利用者が、前記画像を見ながら、前記表示面と前記操作位置との間に形成される仮想入力面に対して指示手段で入力動作を行うことにより、入力処理が行われる非接触入力方法であって、
前記表示面と前記操作位置との間に設置された検出光照射手段から空中に検出光が面状に照射されて前記仮想入力面が形成される仮想入力面形成工程と、利用開始前に、前記利用者が、前記画像を見ながら、前記仮想入力面上での前記入力動作が可能な入力範囲の頂点を前記指示手段で指示することにより、前記頂点で前記仮想入力面に接触する前記指示手段から反射される前記検出光の反射光が、前記表示面と前記操作位置との間に設置された反射光検出手段で検出されて制御手段に前記入力範囲が設定される入力範囲設定工程とを有し、前記入力動作時に、前記仮想入力面に接触する前記指示手段から反射される前記検出光の反射光が前記反射光検出手段で検出され、前記反射光検出手段の検出結果から、前記入力動作が行われた前記仮想入力面上の入力位置が前記制御手段で算出されることにより、前記入力動作及び前記入力位置に対応した前記入力処理が前記制御手段で行われ、前記入力処理に伴って変化する前記画像が画像表示手段により前記表示面に表示されることを特徴とする非接触入力方法。
【請求項８】
請求項７記載の非接触入力方法において、前記入力範囲の形状は、前記画像の外形を縮小した形状であることを特徴とする非接触入力方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の非接触入力方法において、前記表示面から前記操作位置までの距離は、前記利用者が、前記操作位置から前記仮想入力面に向かって前記指示手段を伸ばしても、該指示手段の先端が前記表示面に接触しない距離であることを特徴とする非接触入力方法。
【請求項１０】
請求項７～９のいずれか１記載の非接触入力方法において、前記入力動作時に、前記制御手段により、前記入力位置を基に、前記入力動作の対象となった前記画像上の指示対象位置が算出され、該指示対象位置に対応して前記画像上にマーカーが表示され、前記仮想入力面上の前記指示手段の移動に連動して前記マーカーが前記画像上で移動することを特徴とする非接触入力方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像が表示される表示面から離れた操作位置にいる利用者が、表示面に触れることなく、入力動作を行うことができる非接触入力装置及び非接触入力方法に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、ディスプレイに画像を表示し、利用者が、画像の特定の場所を指やペン等の指示手段で押すと、感圧センサ等で入力（押圧）位置を検知して、その入力信号に応じて次の動作を行うタッチパネルが知られている。
しかし、このようなタッチパネルでは、指示手段で押圧されるディスプレイの表面が、汚損され易く、動作不良や故障の原因となっていた。特に、公共の場所等に設置され、不特定多数の利用者によって使用されるタッチパネルは、耐久性に欠けると共に、不衛生になり易く、各種病原菌等の接触感染の原因にもなるという問題があった。
そこで、これらの問題を解決するものとして、近年では、画像（表示面）に直接触れることなく、入力動作を行うことができる非接触入力装置（空中タッチパネルとも呼ばれる）が提案されている（例えば、特許文献１～３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－６０２９６号公報
特開２０１９－１０９６３７号公報
特開２０１４－２１９９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１、２は、いずれも、空中に画像（空中像）を表示（投影）し、その画像の表面にタッチする指等の位置を赤外線等で検出することにより入力動作を行うものであり、空中に画像（空中像）を表示（投影）するために、光学結像装置又は空中像結像装置等と呼ばれる特殊な装置を必要とし、構造が複雑になるという課題があった。また、入力動作を行うためには、利用者は、空中に表示される画像に指等が届く範囲に近づかなければならず、利用者から画像までの距離が限定され、用途が限られるという課題がある。さらに、光学結像装置（空中像結像装置）として、例えば、複数の帯状の光反射面（鏡面）が平行に並べて配置された第１、第２の光制御パネルが、それぞれの光反射面が平面視して直交するように重ね合わされて形成されたもの等が知られているが、複数の光反射面からなる微細構造を有するため、製造コストが高く、装置の大型化が困難で、それに伴って画像の大きさ及び用途も限定され、汎用性に欠けるという課題がある。また、光学結像装置の大型化が実現したとしても、空中に表示される画像も大きくなるため、指等が届く位置まで利用者が移動しなければ入力動作を行うことができなくなり、実用性及び機能性に欠けるという課題がある。
これに対し、特許文献３では、表示画面の数ｃｍ～数ｍ手前の空間に仮想のタッチパネル（仮想入力面）を設定し、タッチパネル上における利用者の所定の部位（指、手又は掌）の座標を検出して、表示画面の対応する位置にマーカーを表示させ、所定の部位からタッチパネルまでの距離に応じてマーカーの大きさ又は形状を変化させている。これにより、利用者が、タッチパネルまでの距離及びタッチしている位置を認識し易くなり、入力動作をスムーズに行うことが可能になると考えられるが、常に、所定の部位の空間座標（３次元座標）を取得する必要があるため、検出手段（センサー）の構成が複雑になり処理も煩雑になるという課題がある。また、仮想のタッチパネルをただ単に表示画面の数ｍ手前の空間に設定するだけで、表示画面の大きさとタッチパネルの大きさが同じままでは、利用者は、表示画面上の指示対象位置（タッチしたいアイコンやボタン等が表示されている位置）を正面から見て、指示対象位置と重なるタッチパネル上の入力位置をタッチしなければならないため、マーカーを頼りにしながら入力位置を探す必要があり、入力に時間がかかるという課題がある。特に、表示画面が大型の場合、利用者は、表示画面上の指示対象位置に対応するタッチパネル上の入力位置に指や手等が届くまで身体を移動させて入力を行わなければならず、著しく操作性に欠けるという課題がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、画像が表示される表示面から利用者がいる操作位置までの距離に関わらず、利用者が画像を見ながら表示面に触れることなく、簡単かつ確実に直観的な入力動作を行うことができ、衛生的で操作性及び実用性に優れる非接触入力装置及び非接触入力方法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】
【０００５】
前記目的に沿う第１の発明に係る非接触入力装置は、画像が表示される表示面から離れた操作位置にいる利用者が、前記画像を見ながら、前記表示面と前記操作位置との間に形成される仮想入力面に対して指示手段で入力動作を行うことにより、入力処理が行われる非接触入力装置であって、
空中に検出光を面状に照射して前記仮想入力面を形成する検出光照射手段と、前記仮想入力面に接触する前記指示手段から反射される前記検出光の反射光を検出する反射光検出手段と、該反射光検出手段の検出結果から、前記入力動作が行われた前記仮想入力面上の入力位置を算出し、前記入力動作及び前記入力位置に対応した前記入力処理を行う制御手段と、前記入力処理に伴って変化する前記画像を前記表示面に表示させる画像表示手段とを有する。
【０００６】
第１の発明に係る非接触入力装置において、前記仮想入力面上で前記入力動作が可能な入力範囲の形状は、前記画像の外形を縮小した形状であることが好ましい。
【０００７】
第１の発明に係る非接触入力装置において、前記利用者が、前記画像を見ながら、前記仮想入力面上の前記入力範囲の頂点を前記指示手段で指示することにより、前記制御手段に前記入力範囲が設定されてもよい。
【０００８】
第１の発明に係る非接触入力装置において、前記表示面から前記操作位置までの距離は、前記利用者が、前記操作位置から前記仮想入力面に向かって前記指示手段を伸ばしても、該指示手段の先端が前記表示面に接触しない距離であることが好ましい。
【０００９】
第１の発明に係る非接触入力装置において、前記制御手段は、前記入力位置を基に、前記入力動作の対象となった前記画像上の指示対象位置を算出し、該指示対象位置に対応させて前記画像上にマーカーを表示させ、前記仮想入力面上の前記指示手段の移動に連動させて前記マーカーを前記画像上で移動させることができる。
【００１０】
第１の発明に係る非接触入力装置において、前記画像表示手段はプロジェクターであり、前記表示面は前記プロジェクターからの投影により前記画像が表示される壁面若しくはスクリーンであるか又は前記画像表示手段はディスプレイであり、前記表示面は前記画像が表示される前記ディスプレイの画面であってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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