JP3080041U

JP3080041U - 入力装置

Info

Publication number: JP3080041U
Application number: JP2001001114U
Authority: JP
Inventors: 小鋼周
Original assignee: 株式会社アシストコンピュータシステムズ
Priority date: 2001-03-06
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2001-09-14
Anticipated expiration: 2007-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】特殊な技術が無くても簡単に入力可能であっ
て、安価で耐久性があり、イメージセンサと表示画面と
が同じ基盤に組み込まれているため嵩張らず、可動指示
体の接触による表示画面の汚れを防止できる入力装置を
提供すること。【解決手段】可動指示体５で表示する角形状の表示画
面２が基盤１に取り付けられ、表示画面２の隣り合う角
部ａ，ｂに臨んで、表示画面２及びその上方撮影範囲を
撮影して画像信号を出力する２台のイメージセンサ３，
４が、それぞれの視野内に表示画面２の角部ａ，ｂを構
成する隣接した２辺を含むように基盤１に設置され、２
台のイメージセンサ３，４からの画像信号を、可動指示
体５の位置及び動作を解析する解析手段１４に伝送す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、パーソナルコンピュータ、家電製品、ＡＴＭ、券売機等の各種電子機器に搭載するのに好適な入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電子機器の入力装置としては、キーボード、マウス、トラック・ボール、タッチパネル等が一般的に用いられている。ところが、キーボード、マウス、トラック・ボールを操作するにはある程度の習熟度が必要であり、機器の操作によって間接的に入力を行わなければならないという欠点があった。一方、タッチパネルは、操作は簡単であるものの、構造が複雑で耐久性に劣り、接触によって画面が汚れやすいものであった。

【０００３】そこで、特開平−３２５１０号公報、特開平５−１８９１３７号公報等に記載のもののように、スクリーン、液晶ディスプレイ等の画面に指標が映し出され、指先等の指示体が画面上に触れたときに、ビデオカメラで画面を撮影し、ビデオカメラからの画像信号によって、指示体が指し示す指標の画面における座標を得て、入力を行う入力装置が提案されている。これによれば、画面自体は簡単な構造で良く、様々な機器に応用可能で汎用性に富み、操作の熟練度が要求されず、一定以上の耐久性も得られる。

【０００４】しかし、これらのものは、ビデオカメラが画面全面を撮影できるように、その上方或いは側方の離れた位置に設置されるので、装置が複数のピースから構成されて嵩張るばかりか、取り付けが面倒であった。また、指先等で画面に触れるため、画面が汚れやすいと言う欠点があった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】本考案の目的は、特殊な技術が無くても簡単に入力可能であって、安価で耐久性に富み、イメージセンサと表示画面とが同じ基盤に組み込まれているため嵩張らず、可動指示体を直接表示画面に接触させる必要が無くて表示画面の汚れを防止できる入力装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の入力装置は、可動指示体で指示すべき角形状の表示画面が基盤に取り付けられ、該表示画面の隣り合う角部に臨んで、表示画面及びその上方撮影範囲を撮影して画像信号を出力する２台のイメージセンサが、その視野内にそれぞれ前記表示画面の角部を構成する隣接した２辺を含むよう基盤に設置され、２台のイメージセンサからの画像信号を、該画像信号によって表示画面及び上方撮影範囲における可動指示体の位置及び動作を解析する解析手段に伝送する。

【０００７】表示画面及び２台のイメージセンサを同じ基盤に取り付けたことによって、入力装置全体が一体化され嵩張らない。また、表示画面の上方撮影範囲を撮影して、可動指示体の位置及び動作を解析するので、表示画面に直接接触せずに済む。イメージセンサは、その受光面が表示画面と平行になるよう基盤に取り付けられ、表示画面及びその上方撮影範囲からの光を受光面に向けて屈折させる反射鏡又はプリズムを有することも可能である。また、イメージセンサを、その受光面が表示画面と交差するよう前記基盤に取り付けることもできる。

【０００８】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２に示すように、本考案の入力装置は、基盤１に取り付けられた表示画面２と、表示画面２及びその上方撮影範囲Ａを撮影して画像信号を出力する第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４とを有する。

【０００９】基盤１は、搭載される電子機器が家電製品や音響機器の場合には、その本体ハウジングであることが多く、パーソナルコンピュータ、ＡＴＭ、券売機の場合には、入力操作部の基盤であることが多い。また、表示画面２の外縁よりも外方において、基板１の周縁上方には、内周側に開口する額縁部８が形成されている。

【００１０】表示画面２は、液晶ディスプレイ、ブラウン管等より成り、用途に応じた大きさの矩形に形成される。また、表示画面２には、操作者の指、スティック等の可動指示体５が指示すべき指標６を表示してある。指標６としては、数字、記号、文字、動作を表す文章や図柄、地名、駅名等がある。

【００１１】なお、表示画面２に常に一定の指標６を表示する場合には、表示画面２は、単に指標６を塗料で描いた板の上に透明板を重ねたものであっても良い。第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４は、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等より成り、その視野角度はそれぞれ９０度以上であって、表示画面２の隣り合う２つの角部ａ，ｂに臨んで設置される。

【００１２】第１のイメージセンサ３は、視野内に角部ａを構成する隣接した２辺である辺ｈ１及び辺ｈ２を含む。また、第２のイメージセンサ４は、視野内に角部ｂを構成する隣接した２辺である辺ｈ１及び辺ｈ３を含む。さらに、第１のイメージセンサ３と第２のイメージセンサ４とは、互いの視野が９０度の角度で交差するよう配置されている。

【００１３】図３に示すように、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４は、それぞれセンサ部７と、センサ部７の受光面７’の上方に平行に設置されたレンズ９と、表示画面２及び上方撮影範囲Ａからの光をセンサ部７の受光面７’に向けて屈折させる反射鏡１０とを備え、外観に露出し難いように基盤１の額縁部８内部に設置される。なお、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４は、保守・点検等をしやすいように、基盤１に対して着脱できるようにすると便利である。

【００１４】センサ部７は、表示画面２の大きさに応じた数の受光素子を有するが、イメージセンサ３，４の映像によって単に可動指示体５の位置及び動作が解れば良いので、精密な解像度は要求されない。従って、素子密度は比較的粗くすることができ、この結果、表示画面２が大型であっても受光素子の数が膨大になることはない。

【００１５】また、図３に示すように、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４は、それぞれセンサ部７の受光面７’が表示画面２と平行になり、レンズ９が表示画面２とほぼ面一になるよう基盤１に設置される。レンズ９は、イメージセンサ３，４を小型化するためにセンサ部７との距離を短くし、９０度の視野を確保できるものを用いる。

【００１６】なお、イメージセンサ３，４の照準及び被写界深度は、表示画面２の大きさに応じて任意に設定すると共に、シャッタースピードは１／１００００秒〜１／１５秒の範囲で可変とする。また、反射鏡１０の表面に汚れが付着すると、レンズ９と反射鏡１０の間の狭い隙間を通して汚れを除去するのは困難なので、反射鏡１０に代えてプリズムを配置し、このプリズムにより、表示画面２及び上方撮影範囲Ａからの光を受光面７’に向けて屈折させても良い。

【００１７】また、図４に示すように、センサ部７の受光面７’及びレンズ９を表示画面２と交差するよう配置し、センサ部７の受光面７’が表示画面２及び上方撮影範囲Ａからの光を、反射鏡或いはプリズムを用いずに直接受けるようにすることもできる。このようにすると、光学的なロスが少なくて済む。

【００１８】図５に示すように、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４から出力された画像信号は、ＵＳＢポート１３等のインターフェースを経て、可動指示体５の表示画面２及び上方撮影範囲Ａにおける位置及び動作を解析する解析手段１４へ伝送される。

【００１９】この時、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４からＵＳＢポート１３へ画像信号を伝送するには、図５の破線で示すように、それぞれメモリをモジュール１５及びモジュール１５’の別個のモジュールにしても、実線で示すように一つのモジュール１５としても良い。さらに、ＵＳＢポート１３から解析手段１４へは、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４からの画像信号を、１つのフレームを上下に２分割して同時に伝送すると良い。

【００２０】第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４の画像信号により、次のようにして可動指示体５が指し示した点の表示画面２における座標ｘ，ｙを得る。

【００２１】図１に示すように、可動表示体５が表示画面２の何れかの指標６に接近すると、表示画面２及びその上方撮影範囲Ａを撮影する第１のイメージセンサ３の受光素子群３０の複数個及び第２のイメージセンサ４の受光素子群４０の複数個が感光する（図６）。そして、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４からは、この画像信号がＵＳＢポート１３を介して解析手段１４に出力される。

【００２２】すると、解析手段１４では、先ず、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４の各受光素子が感知した輝度Ｉに基づき、それぞれの画像の輝度重心を求める次の数式によって、第１のイメージセンサ３の感光した受光素子値Ｌ及び第２のイメージセンサ４の感光した受光素子値Ｒを決定する。

【００２３】

【数１】

【００２４】

【数２】

【００２５】なお、Ｓ１は第１のイメージセンサ３の受光素子初期調整開始値で、Ｓ１≧０であり、Ｅ１は第１のイメージセンサ３の受光素子初期調整最終値で、Ｅ１≦第１のイメージセンサ３の受光素子数である。

【００２６】また、Ｓ２は第２のイメージセンサ４の受光素子初期調整開始値で、Ｓ２≧０であり、Ｅ２は第２のイメージセンサ４の受光素子初期調整最終値で、Ｅ２≦第２のイメージセンサ４の受光素子数である。なお、以下の式は、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４のレンズ９の種類、受光素子数等によっても異なるが、第１のイメージセンサ３の受光素子数及び第２のイメージセンサ４の受光素子数を３５２個として計算する。

【００２７】図６に示すように、角部ａと可動表示体５の支持位置とを結ぶ線ｌ１と辺ｈ１との交差角度をα１、角部ａを通りその角度を２等分する線ｌ２と線ｌ１との交差角度をβ１、角部ｂと可動表示体５の支持位置とを結ぶ線ｌ３と辺ｈ１との交差角度をα２、角部ｂを通りその角度を２等分する線ｌ４と線ｌ２との交差角度をβ２、レンズ９の視野角をθ、レンズ組立の交差角をψとすると、

【００２８】

【数３】

【００２９】

【数４】の関係が成り立つ。そして、可動表示体５の支持位置の座標ｘ，ｙは

【００３０】

【数５】

【００３１】

【数６】によって得られる。

【００３２】すると、予め記憶されているデータと照合して、可動指示体５がどのような命令を指示したのか判別することができる。なお、Ｄは表示画面２上の解像度数であって、表示画面２の大きさ、用途、指標６の数等に応じて任意に決定される。指示された指標６の座標以外に、可動指示体５の動作を実行命令として認識する場合もある。

【００３３】例えば、可動指示体５が、表示画面２に対して、ドラッグ動作のように連続して平行移動した場合には、解析手段１４は、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４からの画像信号によって、可動指示体５がどの点からどの点まで移動したかを解析し、記憶されているデータに基づいて、その移動動作がどのような実行命令を示すのか判別する。

【００３４】或いは、可動指示体５がマウスのボタンに相当する指標６を１回指示した場合には、これをクリック動作と見なし、この指標６を短時間に２回連続して指示した場合には、ダブルクリックとみなす。

【００３５】さらに、用途によっては、図８に示すように、基盤１に第３のイメージセンサを取り付けても良い。この第３のイメージセンサ１６は、可動指示体１５以外の通常のカメラ画像、例えば入力操作者の顔等を取り込み、その画像信号をビデオ信号として扱うこともできる。

【００３６】なお、第３のイメージセンサ１６の画像信号は、第１のイメージセンサ３及び第２のイメージセンサ４からの画像信号の処理に用いるのと同じディジタル信号プロセッサで処理することができ、処理された信号がＵＳＢポート１３等のインターフェースへ出力される。また、表示画面２が暗い場合などには、赤外線ＬＥＤ等の補助光源をイメージセンサ３，４，１６の近くに設置することが可能である。

【００３７】

【考案の効果】

請求項１に係る考案によれば、表示画面及びイメージセンサを同じ基盤に取り付けたので、入力装置が１つのピースで構成され、このため、入力装置全体が嵩張らず、取り付けも簡単である。また、表示画面及びその上方撮影範囲を撮影した画像信号によって、可動指示体の位置及び動作を解析するので、可動指示体で直接表示画面に触れる必要が無く、接触による表示画面の汚れを防止できる。

【００３８】さらに、表示画面の縦辺及び横辺の全長に亘ってセンサを配置するよりも、センサ部の長さが短くて済むと共に、表示画面の寸法が変化しても、それに応じて高価なセンサを別のものに代える必要が無く、この結果、製造コストが非常に安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施形態を示す入力装置の平面
図

【図２】同上の断面図

【図３】同上の要部拡大正面図

【図４】第２の実施形態を示す入力装置の要部拡大正面
図

【図５】画像信号の伝送経路を示すブロック図

【図６】計算式に用いた符号の関係を示す図

【図７】イメージセンサの出力信号を示す図

【図８】第３の実施形態を示す入力装置の平面図

【符号の説明】

１基盤２表示画面３第１のイメージセンサ４第２のイメージセンサ５可動指示体６指標７センサ部７’ 受光面８額縁部９レンズ１０反射鏡１３ＵＳＢポート１４解析手段１５，１５’ モジュール１６第３のイメージセンサ３０第１のイメージセンサの受光素子群４０第２のイメージセンサの受光素子群

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】可動指示体で指示すべき角形状の表示画
面が基盤に取り付けられ、該表示画面の隣り合う角部に
臨んで、前記表示画面及びその上方撮影範囲を撮影して
画像信号を出力する２台のイメージセンサが、その視野
内にそれぞれ前記表示画面の角部を構成する隣接した２
辺を含むよう前記基盤に設置され、これら２台のイメー
ジセンサからの画像信号を、該画像信号によって前記表
示画面及び上方撮影範囲における前記可動指示体の位置
及び動作を解析する解析手段に伝送することを特徴とし
た入力装置。
【請求項２】前記イメージセンサは、その受光面が前
記表示画面と平行になるよう前記基盤に取り付けられる
と共に、前記表示画面及びその上方撮影範囲からの光を
前記受光面に向けて屈折させる反射鏡又はプリズムを有
することを特徴とした請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】前記イメージセンサは、その受光面が前
記表示画面と交差するよう前記基盤に取り付けられた請
求項１に記載の入力装置。