输入装置的制作方法

1.本发明涉及输入装置，尤其涉及能够通过回归反射显示空中像并进行输入操作的输入装置。


背景技术：

2.已知有使用了回归反射的空中显示(aerial imaging by retro-reflection：airr)(例如，专利文献1、2、3)。例如，专利文献3的空中影像显示装置公开了为了实现装置的小型化，而相对于分光器将显示器以及回归反射部件平行地配置，并在显示器上配置偏转光学元件的构造。
3.[专利文献1]日本特开2017-107165号公报
[0004]
[专利文献2]日本特开2018-81138号公报
[0005]
[专利文献3]日本特开2019-101055号公报


技术实现要素：

[0006]
非接触按钮作为电梯等所要求的输入功能而急速扩大。图1是设置于电梯的输入装置10的一例，搭载有用于输入层数的按钮12、用于输入门的开闭的按钮14。通过在按钮12、14中内置小型化的非接触传感器，从而检测出使手接近或遮挡按钮12、14的用户的动作。另外，在利用回归反射而在按钮12、14的上方显示空中像16的情况下，通过非接触传感器来检测出手接近空中像16或使手遮挡的用户的动作。
[0007]
在通过非接触传感器来检测用户的输入动作的情况下，用户能够以非接触的方式进行输入，另一方面，存在无法知晓在将手遮挡于空中像16时输入是否已确定的问题。另外，在显示按钮的空中像的情况下，要求实现输入装置的薄型化。
[0008]
本发明的目的在于解决这样的以往的课题，提供一种能够通知输入确定且能够实现薄型化的输入装置。
[0009]
本发明的输入装置包括：显示部，包括配置于分光器与回归反射部件之间的导光板、以及照射所述导光板的光源，该显示部响应于入射的光而显示在所述导光板形成的光扩散面的空中像；以及检测部，检测与所述空中像有关的用户操作，所述显示部基于所述检测部的检测结果来切换所述光源的接通/断开。
[0010]
在一个方式中，所述检测部检测所述显示部的按下作为用户操作。在一个方式中，所述检测部包括用于检测所述显示部的按下的开闭开关。在一个方式中，所述显示部在检测到用户操作时，将所述光源断开，将所述空中像设为非显示。在一个方式中，所述导光板包括层叠的第一导光板以及第二导光板，所述光源包括与第一导光板以及第二导光板对应的第一光源以及第二光源，所述显示部基于所述检测部的检测结果使第一光源以及第二光源中的一个光源接通，使另一个光源断开。在一个方式中，所述第二导光板与所述第一导光板相比远离所述分光器，所述显示部在将第一光源断开、将第二光源接通、并检测出与基于所述第二导光板的第二空中像有关的用户操作的情况下，断开第二光源，接通第一光源，并
显示基于所述第一导光板的第一空中像。在一个方式中，与所述第一导光板对应的第一空中像比基于所述第二导光板的第二空中像小。在一个方式中，所述第一光源射出的光的颜色与所述第二光源射出的光的颜色不同。在一个方式中，所述显示部还包括能够在电气上变更焦距的透镜，所述显示部基于所述检测部的检测结果使所述透镜的焦距变化。在一个方式中，所述显示部在检测到用户操作时，使空中像的大小或显示位置变化。
[0011]
[发明效果]
[0012]
根据本发明，由于显示部基于检测部的检测结果来切换光源的接通/断开，因此用户能够通过空中像的显示来知晓输入确定。另外，通过检测显示部的按下，能够实现输入装置的薄型化。
附图说明
[0013]
图1是表示搭载于现有的电梯的输入装置的一例的图。
[0014]
图2是表示本发明的第一实施例的输入装置的结构的概略剖视图。
[0015]
图3是表示本发明的第二实施例的输入装置的结构的概略剖视图。
[0016]
图4是表示本发明的第三实施例的输入装置的结构的概略剖视图。
[0017]
图5是表示本发明的第四实施例的输入装置的结构的概略剖视图。
[0018]
图6是表示本发明的变形例的输入装置的结构的概略剖视图。
[0019]
[附图标记说明]
[0020]
100、100a、100b、100c：输入装置
[0021]
200、200a、200b、200c：显示部
[0022]
210：壳体
[0023]
220、220a：导光板
[0024]
222、222a：光扩散面
[0025]
230、230a：光源
[0026]
240：半透半反镜
[0027]
250：回归反射板
[0028]
260、260a：空中像
[0029]
270：电子透镜
[0030]
300：检测部
[0031]
310：突起
[0032]
320：开关
具体实施方式
[0033]
接着，对本发明的实施方式进行说明。本发明的输入装置是将利用回归反射显示空中像的功能和检测用户操作的功能设为一体型的输入设备。需要注意的是，在以下的实施例的说明中所参照的附图为了容易理解发明而包括夸大的显示，并不原封不动地表示实际的产品的形状、比例。
[0034]
[实施例]
[0035]
接着，对本发明的实施例进行详细说明。图2是表示本发明的第一实施例的输入装
置的结构的概略剖视图。本实施例的输入装置100构成为具备：显示部200，具备显示空中像的功能；以及检测部300，具备检测与由该显示部200显示的空中像有关的用户操作的功能。
[0036]
显示部200例如构成为在内部形成有空间的矩形的壳体210内包括导光板220、光源230、半透半反镜240以及回归反射板250。
[0037]
导光板220是具备平坦的上表面、平坦的底面以及将上表面与底面连接的侧面的透明的板状或薄膜状的光学部件。导光板220可以使用公知的导光板，例如由玻璃、丙烯酸制的塑料、聚碳酸酯树脂或环烯烃系树脂等构成。在导光板220的底部或底面形成有光扩散面222。光扩散面222例如通过对导光板220的底面进行激光加工或印刷加工而形成。光扩散面222形成用于生成空中像的原图像即外观。外观例如是表示如图1所示的输入按钮12的层数的数字。
[0038]
在导光板220的侧部配置有光源230。光源230没有特别限定，例如使用发光二极管、激光二极管等。光源230向导光板220的侧部射出具有一定的出射角(或放射角)的光，并均匀地照射导光板220的内部。导光板220内的光扩散面222使入射的光向上方扩散或散射。
[0039]
在导光板220的上表面侧配置有半透半反镜240。半透半反镜240是将入射光分离为反射光和透射光的透明的光学部件。半透半反镜240例如通过在平板状的玻璃或塑料等基板的表面或背面形成电介质多层膜或反射防止膜等而构成。在此，例示反射光量与透射光量相等的半透半反镜240，但也可以使用反射光量与透射光量之比根据光源230的亮度或空中像的亮度而不同的分光器。
[0040]
以与导光板220的底面接触的方式安装回归反射板250。回归反射板250是向与入射光相同的方向反射光的光学部件，其结构没有特别限定，例如，由三棱锥型回归反射元件、全立方角型回归反射元件等棱镜型回归反射元件、珠型回归反射元件构成。
[0041]
从导光板220的侧部入射的光在光扩散面222向上方扩散或散射，该扩散或散射的光的一部分被半透半反镜240反射，该反射光入射到回归反射板250。入射到回归反射板250的光被向与入射的光相同的方向反射，其一部分透过半透半反镜240再次成像。其结果，从用户的视点观察到从显示部200浮起的空中像260。
[0042]
在显示部200的底面侧配置有检测部300。检测部300在显示部200被用户操作时，检测该操作。在一个方式中，用户视觉确认由显示部200显示的空中像260，为了进行输入而按下显示部200。显示部200作为输入按钮发挥功能，当用户按下时，使其位置变化。检测部300检测显示部200的位置变化作为用户操作。
[0043]
作为具体的例子，检测部300包括物理或机械地开闭触点的开关，该开关的触点通过与显示部200的壳体210的底面接触的突起310而被开闭。突起310例如被弹簧等弹性部件向壳体的底面弹性地施力，在克服该弹力而按下显示部200时，开关打开/或关闭。开关的开闭的结果被提供给未图示的控制器等。
[0044]
图2的(a)表示通过显示部200显示空中像260、且未进行用户u对显示部200的按下的状态。此时，突起部310从检测部300突出，对壳体210的底面弹性地施力。
[0045]
图2的(b)示出用户视觉确认空中像260并按下了显示部200的状态。用户u按下显示部200，从而显示部200向右方向移动，突起310通过其移动而向内部凹陷，由此进行开关的开闭。
[0046]
这样，在本实施例的输入装置100中，确保视觉确认空中像260并能够按下显示部
200的状态，并且使显示部200和检测部300一体化，从而能够实现输入装置100的薄型化。另外，用户u能够通过物理地按下显示部200来知晓输入已确定。
[0047]
另外，生成空中像的显示部200不限于图2所示的结构，例如，也可以将半透半反镜240改变为偏振光分光器，并在导光板220与回归反射板250之间插入λ/4板。由此，能够利用偏振光显示空中像260。
[0048]
接着，对本发明的第二实施例进行说明。图3是表示第二实施例的输入装置100a的结构的图，对于与图2相同的结构标注相同的附图标记。在本实施例中，检测部300将用户操作的检测结果提供给显示部200，显示部200根据其检测结果来切换光源230的接通/断开。
[0049]
检测部300与第一实施例的情况同样地，包括根据突起310的位置进行开闭的开关320。开关320例如构成为，在如图3的(a)所示那样显示部200a未被用户u按下时关闭，在如图3的(b)所示那样显示部200a被用户u按下时打开。当开关320闭合时，开关320将电压信号vd提供给显示装置200a，在开关320被打开时将gnd电平的信号提供给显示部200a。在1个例子中，也可以由导电性材料构成突起310，利用一方的突起310作为电流路径的一部分，向显示部200a提供表示开关320的开闭的信号。
[0050]
在如图3的(a)所示那样显示部200a未被用户u按下时，显示部200a基于电压信号vd接通光源230，显示空中像260。另一方面，在如图3的(b)所示那样由用户u按下显示部200a时，显示部200a基于gnd电平的信号使光源230断开，使空中像260不显示。通过与显示部200a的按下同步地将空中像260设为非显示，从而用户能够视觉确认输入已确定。
[0051]
这样，根据本实施例，根据用户操作的检测结果来切换光源230的接通/断开，进行空中像260的显示/非显示，由此能够向用户通知输入确定。另外，由于检测显示部200a的按下(按下量也可以很小)，因此能够实现输入装置的薄型化。
[0052]
接着，对本发明的第三实施例进行说明。图4是表示第三实施例的输入装置100b的结构的图，对于与图2、图3相同的结构标注相同的附图标记。
[0053]
本实施例的显示部200b具备被层叠的2个导光板220、220a。2个导光板220、220a可以是相同的结构，或者也可以使光扩散面220、222a的设计分别不同。另外，以与2个导光板220、220a对应的方式设置2个光源230、230a。2个光源230、230a可以是相同的结构，也可以是射出不同波长(颜色)的光的光源。
[0054]
在导光板220的底面侧配置有导光板220a，在其底面侧配置有回归反射板250。显示部200b接通光源230、230a中的任一方，由此，使基于导光板220、220a中的任一方的空中像260、260a显示。作为优选的方式，如图4(a)所示，显示部200b使光源230断开，使光源230a接通，照射导光板220a。被导光板220a的光扩散面222a扩散或散射的光透过导光板220，其一部分被半透半反镜240反射，该反射的光经由导光板220入射到回归反射板250。回归反射板250向与入射光相同的方向反射光，该被反射的光透过导光板220a、220，透过的光的一部分透过半透半反镜240。这样，显示基于导光板220a的空中像260a。空中像260a在关于半透半反镜240线对称的位置处生成，因此空中像260a以相相对于显示部200b较高地浮起的方式显示。
[0055]
若用户u视觉确认空中像260a，并按下显示部200b作为用户操作，则由检测部300检测该按下，将检测结果提供给显示部200b。此时的状态如图4(b)所示。当检测部300检测到用户的按下时，显示部200b接通光源230，断开光源230a，照射导光板220。在导光板220的
光扩散面222扩散或散射的光，其一部分被半透半反镜240反射，该反射的光经由导光板220、220a入射到回归反射板250。回归反射板250向与入射光相同的方向反射光，该被反射的光透过导光板220a、200，透过的光的一部分透过半透半反镜240。这样，显示基于导光板220的空中像260。空中像260与空中像260a相比浮起距离变低。
[0056]
这样，根据本实施例，用户通过与用户操作同步地视觉确认空中像的显示位置变化，能够知晓输入确定。另外，也可以使导光板220的光扩散面222的大小、形状与导光板220a的光扩散面222a不同。在该情况下，用户能够通过空中像260的大小、形状的变化来知晓输入确定。进而，也可以改变光源230和光源230a的颜色。在该情况下，用户能够通过空中像260的颜色的变化来知晓输入确定。
[0057]
接着，对本发明的第四实施例进行说明。图5是表示第四实施例的输入装置100c的结构的图，对于与图2、图3相同的结构标注相同的附图标记。本实施例的显示部200c除了第二实施例的显示部200a的结构以外，还在半透半反镜240的前方具备电子透镜270。电子透镜270是能够在电气上改变焦距的凹透镜或凸透镜。例如，电子透镜270由液晶透镜构成。另外，为了从用户操作保护电子透镜270，也可以在电子透镜270的表面配置保护玻璃等。
[0058]
检测部300与前述的实施例的情况同样地，检测显示部200c的按下，并将其检测结果提供给显示部200c。显示部200c根据检测结果使电子透镜270的焦距变化，由此使显示空中像的位置(悬停量)、大小(尺寸)变化。
[0059]
图5的(a)示出用户u未进行按下的状态。此时，显示部200c调整电子透镜270的焦距，使空中像260以离显示部200c比较远地浮起的方式显示。
[0060]
图5(b)示出用户u进行了按下的状态。响应于由检测部300检测到显示部200c的按下这一情况，显示部200c调整电子透镜270的焦距，使空中像260c以在离显示部200c比较近的位置且尺寸变小的方式显示。
[0061]
这样，根据本实施例，用户通过与用户操作同步地视觉确认空中像的悬停量、尺寸的变化，能够知晓输入确定。
[0062]
在上述实施例中，作为检测部300，例示了通过突起310的移动来开闭触点的开关320，但检测部300不一定限定于这样的开关，也可以是其他结构的开关。例如，也可以如图6的(a)所示那样，在显示部200d的壳体210内内置作为检测部300的开关320，并使突起310从壳体210的底面突出。在该情况下，在未按下显示部200d时，如图6的(a)所示，突起310突出，从而开关320打开，在显示部200d被按下时，如图6的(b)所示，突起310与静止部件330接触而凹陷，由此开关320关闭。显示部200d根据开关320的开闭来切换光源230的接通/断开。通过这样的结构，能够使输入装置100d更加薄型化。
[0063]
本实施例的空间输入装置能够应用于全部的用户输入，例如，能够应用于计算机装置、车载用电子设备、银行等atm、车站等的票单的购买机、电梯的输入按钮等。
[0064]
以上，对本发明的优选的实施方式进行了详述，但本发明并不限定于特定的实施方式，在权利要求书所记载的发明的主旨的范围内，能够进行各种变形、变更。