顯示輸入裝置制造方法
【專利摘要】在本發(fā)明的顯示輸入裝置中，在上表面開口的外殼的上部，板狀的成像光學元件配置在外殼的上表面開口部的規(guī)定位置處，在與上述成像光學元件對應的外殼下部以相對于成像光學元件傾斜規(guī)定角度的狀態(tài)配置平板顯示器的載置臺，上述平板顯示器中顯示的圖像在與成像光學元件分離的位置處成像為空間像。而且，在外殼的外部配置有觸摸輸入設備，該觸摸輸入設備能夠將操作者的指示輸入轉換為指示信號并傳遞至上述平板顯示器的控制單元，操作投影于空間的空間像。
【專利說明】顯不輸入裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠將照片等二維圖像顯示為在空間內浮立的空間像并且通過操作者的手指觸摸來交互式地操作該空間像的顯示輸入裝置。

【背景技術】
[0002]作為在空間中顯示(投影)圖像、影像等的方式，已知復眼方式、多眼方式、空間像方式、體積顯示方式、全息圖方式等，近年來，提出了一種能夠使用手、指頭等(以下稱為“手指”)對顯示在上述空間內的二維影像或者三維影像(空間像)直觀地進行相互作用的操作(交互式)的顯示輸入裝置。
[0003]作為這種顯示輸入裝置中的手指的識別輸入單元(用戶接口)，提出了以下系統(tǒng):利用多個LED、燈等在感測區(qū)域(平面)內形成縱橫的光格子，使用受光元件等感測輸入體(手指等)對光格子的遮蔽(遮光)，來檢測該輸入體的位置、坐標等(參照專利文獻1、2)。
[0004]專利文獻1:日本特開2005-141102號公報
[0005]專利文獻2:日本特開2007-156370號公報


【發(fā)明內容】

_6] 發(fā)明要解決的問題
[0007]然而，上述顯示輸入裝置并不限于始終設置于操作者的手邊，如果不將用于操作的手指等伸至該顯示輸入裝置附近，則無法進行操作。另外，使用了上述光格子的識別輸入單元由于所操作的周邊環(huán)境，有可能存在不能設置的情況、輸入精度降低而不穩(wěn)定。
[0008]本發(fā)明是鑒于這種情形而完成的，其目的在于提供一種在任何環(huán)境下均能夠可靠地操作投影于空間內的空間像的顯示輸入裝置。
[0009]用于解決問題的方案
[0010]為了達到上述目的，本發(fā)明的顯示輸入裝置構成為使用具有成像功能的光學元件使平板顯示器的顯示面中顯示的影像以在與該成像光學元件分離的空間位置處浮立的狀態(tài)成像，并且該顯示輸入裝置響應于操作者的指示輸入交互式地更新上述平板顯示器上的影像，該顯示輸入裝置具備:載置臺，其用于載置平板顯示器；該平板顯示器的控制單元；板狀的成像光學元件；外殼，其收容載置臺、控制單元和成像光學元件；以及觸摸輸入設備，其配置于該外殼的外部，上述成像光學元件配置于上述外殼的上表面開口部的規(guī)定位置處，上述載置臺以相對于上述成像光學元件傾斜規(guī)定角度的狀態(tài)配置在與該成像光學元件對應的外殼下部的位置處，并且上述觸摸輸入設備將操作者的指示輸入轉換為指示信號并傳遞至上述控制單元，上述控制單元根據(jù)該指示信號使上述平板顯示器顯示與該指示信號對應的影像。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]S卩，在本發(fā)明的顯示輸入裝置中，上述成像光學元件配置于上述外殼的上表面開口部的規(guī)定位置處，上述載置臺以相對于上述成像光學元件傾斜規(guī)定角度的狀態(tài)配置在與該成像光學元件對應的外殼下部的位置處，在該載置臺上以傾斜規(guī)定角度的狀態(tài)載置上述平板顯示器。通過該結構，照片等二維圖像以浮立(立起)的狀態(tài)富有現(xiàn)場感地投影(成像)在收容平板顯示器的外殼的上方。
[0013]另外，在本發(fā)明的顯示輸入裝置中，在將上述圖像投影于空間的外殼的外部配置有觸摸輸入設備，該觸摸輸入設備將操作者的手指等所進行的指示輸入轉換為指示信號并傳遞至控制單元。而且，接收了上述指示信號的平板顯示器的控制單元根據(jù)該指示信號使上述平板顯示器顯示與該指示信號(操作者的指示)對應的影像。由此，在本發(fā)明的顯示輸入裝置中，通過操作者使用手指等觸摸上述觸摸輸入設備，能夠執(zhí)行不被環(huán)境、條件左右的可靠的輸入。而且，能夠將上述顯示輸入裝置設為能夠交互式地操作浮立于上述空間的鏡像的用戶友好的裝置。
[0014]另外，在本發(fā)明的顯示輸入裝置中，還能夠在上述觸摸輸入設備為能夠進行相互正交的兩個方向的坐標輸入的觸摸面板設備的情況下，在與操作者的手指等的動作連動的兩個方向上直觀地進行浮立于上述空間的影像的操作。因而，本發(fā)明的顯示輸入裝置能夠使上述立體的二維圖像感到更逼真。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式中的顯示輸入裝置的結構的截面圖。
[0016]圖2是說明本發(fā)明的第一實施方式中的顯示輸入裝置的使用方法的圖。
[0017]圖3是說明將平板顯示器設置于上述第一實施方式的顯示輸入裝置的方法的局部截面圖。
[0018]圖4的(a)是本發(fā)明的實施方式中使用的微鏡陣列的示意性放大圖，(b)是說明基于微鏡陣列的空間像的成像樣式的圖。
[0019]圖5是說明本發(fā)明的第二實施方式中的顯示輸入裝置的使用方法的圖。
[0020]圖6是說明將平板顯示器設置于上述第二實施方式的顯示輸入裝置的方法的局部截面圖。

【具體實施方式】
[0021]接著，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。但是，本發(fā)明并不限定于該實施方式。
[0022]圖1是表示第一實施方式中的顯示輸入裝置的結構的示意性截面圖，圖2是說明上述顯示輸入裝置的使用方法的圖。此外，在本例中，將便攜式電話(智能手機等)的液晶顯示裝置(LCD)的畫面利用于平板顯示器(附圖標記D)。另外，圖中的附圖標記E表示操作者的視點位置，其空心箭頭表示操作者的視線方向，并且圖中的附圖標記2表示蓋住外殼10的上表面開口的透明的板狀部件(透明板)。另外，在該圖中，在LCD畫面中顯示的“圖像”(圖1中的粗線箭頭I等)和投影的“空間像”(圖1中的虛線箭頭I’等)強調其厚度來進行圖示。
[0023]如圖1所示，本實施方式的顯示輸入裝置配置有載置臺3和板狀的成像光學元件1，該載置臺3用于在上表面開口形狀的有底箱狀的外殼10中載置平板顯示器D。上述載置臺3上的平板顯示器(D)具備控制上述平板顯示器D的顯示的控制單元，以相對于該成像光學元件I傾斜α的狀態(tài)被載置在與上述成像光學元件I的下表面Ib對峙的直下方(正下方)的位置處。而且，在該外殼10附近(外部)配置有操作輸入用的觸摸輸入設備(觸摸面板Τ)，該觸摸面板T將操作者的指示輸入轉換為指示信號并傳遞至上述控制單元，由此上述平板顯示器D顯示與該指示信號對應的影像(圖像)。這是本發(fā)明的第一實施方式的顯示輸入裝置的特征。
[0024]對于上述第一實施方式的顯示輸入裝置，當詳細地進行說明時，配置于上述外殼10的上表面開口部并蓋住該外殼10的透明板2是為了外殼開口方向(上下方向)的光的透過(空間像I’的成像)以及上述成像光學元件I等的安裝(定位固定)而設置的，由玻璃板、丙烯酸樹脂板等可見光區(qū)域的光透過率為80%以上的硬質的板狀部件形成。
[0025]安裝于上述透明板的板狀的成像光學元件I具備使存在于其一面?zhèn)鹊膱D像1、影像等在另一面?zhèn)瘸上駷閷嵪?空間像I’)的成像功能，能夠將包含菲涅爾透鏡等的各種透鏡、無聚焦光學系統(tǒng)的微鏡、角反射器等折射型成像元件、微透鏡陣列等正立等倍型成像元件使用于本發(fā)明的顯示輸入裝置。其中，在本發(fā)明中，優(yōu)選使用如圖1所示那樣在相對于成像光學元件I的元件面P面對稱的位置處成像的微鏡陣列(凸型角反射器陣列、詳細構造參照圖4)。此外，在本例中，示出將上述微鏡陣列(成像光學元件I)安裝于在上述外殼10的上表面開口部安裝的透明板2(蓋部件)的下表面(內表面)側的例子，但是也可以在上述透明板2設置與成像光學元件I相同形狀的開口(孔)，并將該成像光學元件I嵌入并固定在該開口。
[0026]對于該微鏡陣列(角反射器陣列)，當更詳細地進行說明時，如圖4的(a)的仰視圖所示，該微鏡陣列在基板(基盤)11的下表面(圖1中的成像光學元件I的下表面Ib側)，以斜棋盤狀地排列的方式排列了朝下凸狀的多個微小的單位光學元件12(角反射器)。各單位光學元件12的構成各角12c的兩個光反射面(第一側面12a、第二側面12b)朝向操作者的視點方向(圖1、圖2中的E側)。此外，在從上方觀察該微鏡陣列(成像光學元件I)的情況下，如圖4的(b)的俯視圖所示，將上述陣列配置成使其外緣(外邊)相對于上述外殼10的正面(作為操作者側的E側)旋轉45° (即，外緣的角部朝向操作者側)，成像光學元件I的下側的圖像I在相對于該成像光學元件I面對稱的位置(成像光學元件I的上方)形成空間像I’。
[0027]接著，如圖1、圖2所示，用于載置上述平板顯示器D的載置臺3由板狀部件3a以及將該板狀部件3a以傾斜地豎立的狀態(tài)支承的左右一對基臺3b，3b構成，配置于外殼10內部的與上述成像光學元件I的下表面Ib對峙的位置(成像光學元件I的鉛直下方)。上述板狀部件3a以相對于外殼10的底面和成像光學元件I的元件面P (或者成像光學元件I的下表面Ib)傾斜規(guī)定角α的狀態(tài)被支承、固定于上述基臺3b，3b，上述板狀部件3a的上表面成為平板顯示器D的載置面。而且，通過在上述載置臺3的載置面(板狀部件3a上)載置具備平板顯示器D的智能手機等，上述平板顯示器D的顯示面Da以相對于成像光學元件I的元件面P傾斜角α的狀態(tài)被保持。此外，外殼10內的上述載置臺3的相對于成像光學元件I的元件面Ρ(下表面Ib)的傾斜角α被調整為成像光學元件I的成像作用最佳，通常設定為30°以上且小于90°，優(yōu)選設定為40°以上且80°以下。
[0028]另外，作為用于顯示上述圖像I的平板顯示器D，期望除了使用具備背光燈的液晶顯示面板(IXD)以外，還使用等離子體顯示器面板、有機EL顯示面板等能夠對比度良好地再現(xiàn)整個可見光波長上盡量無偏差的“白色”和非顯示時的“黑色”的顯示器面板。此外，平板顯示器D也可以是如本例那樣的便攜式電話或者便攜式信息終端等的顯示部，具體地說，在智能手機、平板型PC、數(shù)碼相框、便攜式游戲機、便攜式電子書閱讀器、PDA、電子辭典等中，能夠使用其顯示部始終露出(未被覆蓋)類型的可載置于上述載置臺3上的尺寸的設備。另外，在使用不具有背光燈的顯示器的情況下，從另外設置的光源朝向顯示畫面照射光，利用其反射光即可。
[0029]上述智能手機(D)具備控制上述平板顯示器D的顯示的程序(引擎)或者應用，上述平板顯示器D的控制器根據(jù)從后述的觸摸面板T輸入的信號(指示信號)使該平板顯示器D顯示與該指示信號對應的影像。此外，在上述實施方式中，示出智能手機兼具與觸摸面板T進行信息交換的通信功能、作為上述平板顯示器D的控制單元的功能以及作為運算單元、管理單元的功能這所有的功能的例子，但是也可以構成為除了上述智能手機以外，還另外設置由計算機等構成的控制部(控制器)，與該控制器分擔這些功能。
[0030]而且，在本實施方式中，在外殼10的外部配置有操作輸入用的觸摸面板T。作為該觸摸面板T，能夠利用電阻膜方式、電磁感應方式、靜電電容方式、紅外線(光波導路)方式等各種類型，優(yōu)選采用在操作板(透明面板)的背面具備液晶顯示面板、等離子體顯示器面板、有機EL顯示面板等板狀圖像顯示裝置的觸摸面板。在本實施方式中，從操作性的觀點出發(fā)，如圖2所示，能夠利用顯示畫面Ta(LCD)的整面(整個區(qū)域)輸入相互正交的兩個方向(在本例中為X、y方向)的坐標信息的觸摸面板是優(yōu)選的，并且期望能夠在該顯示畫面Ta的任意位置(區(qū)域)顯示成為按鈕的替代的圖標等的觸摸面板。當然，關于上述按鈕等，也可以在畫面的框(邊框)部分配置實際的電磁開關等。
[0031 ] 此外，通過Bluetooth (注冊商標)、無線LAN等的無線連接或者使用了線纜等的有線連接來進行上述觸摸面板T與兼用上述控制單元的智能手機的連接。另外，關于上述觸摸面板T的配置位置，如果在能夠進行上述無線或者有線連接的范圍內，則不需要特別是顯示輸入裝置附近，配置于操作者附近或者根據(jù)其利用方式配置于希望的位置即可。
[0032]并且，作為本發(fā)明的顯示輸入裝置中的觸摸輸入設備，除了使用上述觸摸面板T以外，還可以使用不具備顯示畫面的其它“能夠通過操作者的手指進行操作的輸入設備”、例如鍵盤方式、鼠標方式、手寫面板方式等的輸入裝置，(雖說原本的功能受損)也可以利用(挪用)其它便攜式電話或者便攜式信息終端等的顯示輸入部。而且，在辦公室等能夠將該顯示輸入裝置與計算機(個人計算機)等進行連接而利用的情況下，與該個人計算機等相連接的鍵盤、鼠標、手寫面板等輸入接口也可以兼用(共享)上述顯示輸入裝置的觸摸輸入設備。
[0033]另外，如圖1所示，收容上述各部件的外殼10在其上表面的開口部配置了上述透明板2，并且為了防止光的漫反射，將外殼10的內表面設為黑色(色度0、彩度0、亮度O)或者接近黑色的暗色。此外，如圖2、圖3所示，在該外殼10的一側面設置有狹縫狀的插入口 10a，該插入口 1a用于將上述平板顯示器D (圖中為智能手機)插入到該外殼10的內部(載置臺3上)。
[0034]接著，說明使用上述平板顯示器D(智能手機)將圖像I的實像(空間像I’)投影和顯示于上述外殼10的上方的方法。
[0035]在上述顯示輸入裝置中，在顯示(投影)上述圖像I的情況下，首先準備具備平板顯示器D的智能手機，使該平板顯示器D顯示實施了規(guī)定的加工(背景色變更、對比度提高等圖像處理)的圖像I (在圖2、圖3中舉例“狗的照片”)，將該智能手機設為上述圖像I的上下(天地)顛倒并使該智能手機移動至上述插入口 1a的某一外殼10的側面附近(參照圖2、圖3的箭頭A)。
[0036]接著，當在上述圖像I顛倒的狀態(tài)下將上述智能手機從上述插入口 1a塞入到外殼10的內部(圖2、圖3的箭頭B)時，該智能手機在載置面上橫向滑動而被設置在載置臺3上的規(guī)定位置(圖2、圖3的C位置)處。由此，上述平板顯示器D的畫面中顯示的平面的二維圖像I (照片等)作為具有層次感的空間像I’(立體的二維圖像)而被顯示(投影)于板狀的成像光學元件I的上方(參照圖2)。
[0037]此外，如果將與上述不同的平板顯示器傾斜狀地配置來代替構成上述載置臺3的載置面的板狀部件3a，則即使在不載置上述平板顯示器D的情況下，也能夠持續(xù)進行圖像I的顯示和空間像I’的投影。另外，如果在載置臺3的載置面(板狀部件3a)安裝LED顯示器、LED數(shù)字鐘等自發(fā)光方式的顯示裝置，則即使在不載置(插入)上述平板顯示器D的情況下，也能夠不中斷地持續(xù)進行它們的顯示與投影，因此是優(yōu)選的。并且，如果上述載置臺3構成為具備上述便攜式電話、便攜式信息終端等的充電(充電座或者托架)功能，則能夠在插入到外殼10內部的期間完成各設備的充電，能夠有效地利用用于該充電的時間。
[0038]根據(jù)上述結構的顯示輸入裝置，在收容平板顯示器D的外殼10的上方，照片等二維圖像I作為空間像I’而以立體地浮立的狀態(tài)富有現(xiàn)場感地投影(成像)。另外，操作者使用手指等觸摸上述觸摸面板T的顯示畫面Ta，由此能夠執(zhí)行不被環(huán)境、條件左右的可靠的操作輸入。
[0039]接著，說明上述觸摸輸入設備與智能手機成為一體的結構例。
[0040]圖5是表示本發(fā)明的第二實施方式中的顯示輸入裝置的結構的示意性截面圖，圖6是說明上述顯示輸入裝置的使用方法的圖。此外，對與上述第一實施方式相同的結構附加相同的附圖標記并省略其說明。
[0041]圖5、6示出的第二實施方式的顯示輸入裝置與上述第一實施方式不同之處在于，用于將操作者的指示輸入(傳遞)到該顯示輸入裝置的觸摸輸入設備構成為智能手機的操作部的一部分(以下稱為操作部Dt)而不是外殼10外部的獨立體。
[0042]該智能手機的操作部Dt作為滑動型便攜式電話、拉條菜單型(日文:A—型)便攜式電話等的操作輸入部而設置，如圖6所示，使平板顯示器D的畫面Da顯示圖像I (狗的照片)，在將該智能手機從插入口 1a塞入外殼10的內部的情況下，上述操作部Dt從該插入口 1a向外殼10外部突出。由此，不準備觸摸面板T等作為上述觸摸輸入設備，就能夠起到與上述第一實施方式的顯示輸入裝置同等的操作性和效果。
[0043]接著，說明使用觸摸上述觸摸輸入設備(觸摸面板T)的手指等的指示和位置信息(坐標)來更新平板顯示器D上顯示的圖像(影像)的方法。
[0044]例如圖2所示，在觸摸面板T的顯示畫面Ta顯示上部的坐標輸入區(qū)域(xy軸的顯示區(qū)域)和下部的圖標觸摸區(qū)域(M、N、T、B等四方形狀圖標)的情況下，當使用手指等對下部的圖標(顯示畫面Ta上的特定區(qū)域)進行觸摸(指示輸入)時，該觸摸面板T檢測出述手指等對面板的接觸(觸摸)，對上述平板顯示器D的控制單元(控制器)送出與該圖標對應的指示信號(代碼或者事件)。
[0045]接收到相當于上述“Μ”郵件(mail)圖標的指示信號的控制器通過智能手機、計算機等運算單元(事件處理引擎)和通信線路等，確認該服務器上的mailbox內是否存在(是否存在新到的)郵件、SMS等，將上述平板顯示器D上的圖像更新(更換或者繪制)為與其結果對應的圖像。此外，也可以在更新上述圖像的同時將與是否存在上述電子郵件的結果對應的文本(字符信息)從內置于上述智能手機的揚聲器或者安裝于外部的聲音輸出單元等中發(fā)聲(朗讀)。
[0046]另外，在檢測出對顯示畫面Ta上的“N”新聞(news)圖標的觸摸(指示輸入)的情況下，與上述同樣地，將平板顯示器D上的圖像更新為與Web上的新聞、天氣預報、電車的運行狀況等、地震等災害信息、Twitter (注冊商標)、SNS等的更新對應的圖像。同樣地，在檢測出對顯示畫面Ta上的“T”時間(time)圖標的觸摸(指示輸入)的情況下，通過上述運算單元、通信線路等獲取時刻數(shù)據(jù)，將上述平板顯示器D上的圖像更新為與當前時刻對應的圖像。而且，在檢測出對顯示畫面Ta上的“B”電池余量(batt.)圖標的觸摸(指示輸入)的情況下，通過上述運算單元、傳感器等獲取上述智能手機等的電池余量的數(shù)據(jù)，將上述平板顯示器D上的圖像更新為與上述電池余量對應的圖像。關于這些各信息的更新，也可以按每個信息改變顯示(信號)來進行顯示，用聲音通知該更新。
[0047]并且，在操作者觸摸上述顯示畫面Ta上的各圖標以外的區(qū)域并用指尖等連續(xù)地輸入其軌跡(連續(xù)的坐標信息)的情況下，能夠根據(jù)上述指尖坐標的變化量使平板顯示器D的圖像1(即空間像I’ )與指尖的動作相應地連續(xù)且交互式地變化(更新)。此外，各圖標以外的區(qū)域除了用作像鼠標、手寫面板等指示設備那樣進行動作的區(qū)域以外，也可以用作通過在該區(qū)域一筆畫出特定圖形來輸入指示(所謂“手勢輸入”)的區(qū)域、字符識別(手寫輸入)區(qū)域。
[0048]另外，在上述實施方式中，舉例說明了以操作者的輸入為起點(開端)來主動地獲取郵件、新聞等Web上的信息的[所謂“拉取式(PULL)傳送”]系統(tǒng)，但是本發(fā)明的顯示輸入裝置也可以兼用與從Web(網絡)側對便攜式電話等的自動的信息傳送[所謂“推送式(PUSH)傳送”]對應地更新上述平板顯示器D上的圖像的系統(tǒng)。
[0049]并且，示出了在智能手機等本地運用上述控制單元、運算單元等中使用的程序(引擎)的例子，但是這些各程序可以分散配置于上述另外準備的控制器等，另外，也可以配置于經由云端等網絡的外部(服務器等)。
[0050]在上述實施方式中，示出了本發(fā)明中的具體方式，但是上述實施方式只不過是單純的例示，不應被限定地解釋。本領域技術人員顯而易見的各種變形在本發(fā)明的范圍內。
[0051]產業(yè)h的可利用件
[0052]本發(fā)明的顯示輸入裝置在任何環(huán)境下均能夠直觀地操作在空間投影的空間像，因此能夠設為能夠與空間像簡單地進行交互的用戶接口設備。
[0053]附圖標記說曰月
[0054]1:成像光學元件；la:上表面；lb:下表面；2:透明板；3:載置臺；3a:板狀部件；3b:基臺；10:外殼；11:基板；12:單位光學兀件;12a、12b:側面；12c:角；D:平板顯不器；Da:顯示面；Dt:操作部；T:觸摸面板；Ta:顯示畫面；P:元件面；1:圖像；1’:空間像。
【權利要求】
1.一種顯示輸入裝置，使用具有成像功能的光學元件使平板顯示器的顯示面中顯示的影像以在與該成像光學元件分離的空間位置處浮立的狀態(tài)成像，并且該顯示輸入裝置響應于操作者的指示輸入交互式地更新上述平板顯示器上的影像，該顯示輸入裝置的特征在于，具備:載置臺，其用于載置平板顯示器；該平板顯示器的控制單元；板狀的成像光學元件；外殼，其收容上述載置臺、上述控制單元和上述成像光學元件；以及觸摸輸入設備，其配置于該外殼的外部， 上述成像光學元件配置在上述外殼的上表面開口部的規(guī)定位置處，上述載置臺以相對于上述成像光學元件傾斜規(guī)定角度的狀態(tài)配置在外殼下部的與該成像光學元件對應的位置處，并且上述觸摸輸入設備將操作者的指示輸入轉換為指示信號并傳遞至上述控制單元，上述控制單元根據(jù)該指示信號使上述平板顯示器顯示與該指示信號對應的影像。
2.根據(jù)權利要求1所述的顯示輸入裝置，其特征在于， 上述觸摸輸入設備為能夠進行相互正交的兩個方向的坐標輸入的觸摸面板設備。
【文檔編號】G03B21/00GK104471517SQ201380037477
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月8日 優(yōu)先權日:2012年7月19日
【發(fā)明者】十二紀行 申請人:日東電工株式會社