(57)【要約】再帰反射スクリーン（１０３）と、再帰反射スクリーン（１０３）に向けてビーム（１０２）を発するとともに、再帰反射スクリーン（１０３）で反射したビーム（１０２）を検知し、光量に応じた信号を生成するビーム照射・信号読取装置（１０１）と、ビーム照射・信号読取装置（１０１）が生成した信号に基づいて、ビーム照射・信号読取装置（１０１）と再帰反射スクリーン（１０３）との間に位置するオブジェクト（操作者の指等）によりビーム（１０２）の少なくとも一部の進行が妨げられたことを検知するとともに、その態様に応じた入力を受付ける認識手段と、を有するインターフェース装置。
2014076993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再帰反射スクリーンと、
前記再帰反射スクリーンに向けてビームを発するビーム照射手段と、
前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを検知し、光量に応じた信号を生成する信号読取手段と、
前記信号読取手段が生成した前記信号に基づいて、前記ビーム照射手段と前記再帰反射スクリーンとの間に位置するオブジェクトにより前記ビームの少なくとも一部の進行が妨げられたことを検知するとともに、その態様に応じた入力を受付ける認識手段と、
を有するインターフェース装置。
【請求項２】
請求項１に記載のインターフェース装置において、
前記再帰反射スクリーンは、入射光よりも広がりを持った反射光を反射するように構成され、
前記信号読取手段は、前記ビーム照射手段から離れた位置に設置されているインターフェース装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインターフェース装置において、
前記ビーム照射手段はレーザと回折光学素子を有し、
前記回折光学素子を用いて、前記レーザからの光を進行方向に向かって線状の広がりを持つビームにするインターフェース装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のインターフェース装置において、
前記ビーム照射手段はレーザと、鏡を１軸方向に振る走査素子とを有し、
前記レーザからの光を１軸方向に振られている前記鏡に当て、放射状にビームを放射するインターフェース装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のインターフェース装置において、
１／４波長板と偏光板とを有し、
第１の方向に直線偏光された前記ビームが前記１／４波長板を通過して円偏光された後、円偏光された前記ビームが前記再帰反射スクリーンに照射され、次いで、前記再帰反射スクリーンで反射した円偏光された前記ビームが前記１／４波長板を通過して直線偏光に戻った後、直線偏光に戻った前記ビームが前記第１の方向と直交する方向に偏光された光を通過するよう構成された前記偏光板を通過し、その後、前記偏光板を通過した前記ビームを前記信号読取手段が検知するように構成されたインターフェース装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項に記載のインターフェース装置において、
前記再帰反射スクリーンには、直線偏光された前記ビームが照射され、
前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームが通過するよう構成された偏光板をさらに有し、
前記信号読み取り手段は、前記偏光板を通過した光のみを検知するインターフェース装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のインターフェース装置において、
前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを前記信号読取手段に導くとともに、その他の光の少なくとも一部が前記信号読取手段に到達するのを妨げる遮光手段をさらに有するインターフェース装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のインターフェース装置において、
前記ビーム照射手段は、通過領域が面状に広がりをもつ第１の前記ビームと、通過領域が面状に広がりをもち、前記第１のビームの通過領域と離れている第２の前記ビームとを発し、
前記認識手段は、前記オブジェクトが前記第１のビームの少なくとも一部の進行を妨げたタイミングと、前記オブジェクトが前記第２のビームの少なくとも一部の進行を妨げたタイミングとの時間差を利用して、前記オブジェクトの移動速度を算出し、算出結果に応じた入力を受付けるインターフェース装置。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１項に記載のインターフェース装置において、
複数の前記ビーム照射手段を有し、
第１の前記ビーム照射手段は、通過領域が面状に広がりをもつ第１の前記ビームを発し、
第２の前記ビーム照射手段は、前記第１のビーム照射手段と異なる位置から、通過領域が面状に広がりをもち、かつ、当該通過領域が前記第１のビームの通過領域と同一平面上に位置する第２の前記ビームを発し、
前記信号読取手段は、前記再帰反射スクリーンで反射した前記第１のビームを検知し、光量に応じた第１の信号を生成するとともに、前記再帰反射スクリーンで反射した前記第２のビームを検知し、光量に応じた第２の信号を生成し、
前記認識手段は、前記第１の信号及び前記第２の信号を利用して、前記オブジェクトの２次元位置座標を算出するインターフェース装置。
【請求項１０】
再帰反射スクリーンに向けてビーム照射手段からビームを発するとともに、前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを検知して光量に応じた信号を生成し、前記信号を解析して、前記ビーム照射手段と前記再帰反射スクリーンとの間に位置するオブジェクトにより前記ビームの少なくとも一部の進行が妨げられたことを検知するとともに、その態様に応じた入力を受付ける入力受付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターフェース装置及び入力受付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ジェスチャーを利用して入力を行う空間操作型インターフェース装置が開発されている。当該インターフェース装置は、人が行うジェスチャーを認識し、あらかじめ決められたジェスチャーに対応した入力を受付ける。【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００５−１３８７５５公報）には、手の動きをカメラでとらえ、そのジェスチャーを認識してヘッドアップディスプレイに表示されるものを操作する虚偽表示装置が記述されている。当該虚偽表示装置は、半透明な反射手段に向けて映像情報を光で投射する光学ユニットを備え、映像情報を反射手段による虚像として表示する。そして、虚偽表示装置を操作する操作者の視線を特定する視線特定手段と、虚偽表示装置により表示されている虚像のうち、視線特定手段により特定された操作者視線上或いはその近傍にある虚像を、操作者が注視している注視虚像と特定する虚像特定手段と、虚像表示装置による表示を制御するための表示制御指令を検出する表示指令検出手段と、表示指令検出手段により検出された表示制御指令が、注視虚像の表示についての指令である場合には、表示制御指令に基づいて、注視虚像の表示を制御する第１表示制御手段と、を備える。【０００４】
特許文献２（特許第３９７９００２号公報）には、検知領域を限定した入力装置が示されている。当該入力装置は、操作者の動作によって該動作に対応する出力信号を電子装置に供給する入力装置であって、移動体を操舵するためのステアリングホイールのクロスバーとリムとで定まる開放空間内に検知領域を予め定め、動作に対応して光波の反射により動作指示点が検知領域に発生するように光波を当該光波の出射方向を含む面状に出射する発生手段と、光波が出射された検知領域とは異なる領域に設置され、検知領域をモニタすることによって検知領域に発生した動作指示点を監視するイメージセンサを用いた監視手段と、監視手段により監視した動作指示点に基づいて、操作者の動作を解析する解析手段と、解析手段の解析結果により定まる動作に対応する出力信号を電子機器へ供給する供給手段とを有する。【０００５】
特許文献３（特開２０００−１１２６５１号公報）には、表示画像上で位置指定に用いられるポインティング機構が示されている。当該ポインティング機構は、光を投射する投射手段と、投射手段の投射した光を反射可能であり、操作者が位置を自在に移動可能な再帰性反射板と、再帰性反射板で反射した投射手段からの光を検知し、再帰性反射板の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段が位置検出した位置又は位置変化に対応する座標情報を生成する座標情報生成手段とを有する。そして、再帰性反射板は操作者の指に装着されることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３８７５５公報
【特許文献２】特許第３９７９００２号公報
【特許文献３】特開２０００−１１２６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１（特開２００５−１３８７５５号公報）に記載の技術においては、運転者の視線と手の位置、ジェスチャーを正確に認識しなければならない。視線は非常に困難な認識対象である。対象とする物と目の位置に関して、姿勢が変わるたびにキャリブレーションを行って確認していく必要がある。また、手の位置、形の認識も同様な難しさがある。双方とも２次元のカメラを用いた認識が一般的であるが、技術的に成熟しているとは言い難い。また、目や手の動作は速く、通常の３０ｆｐｓ程度のカメラでは速度不足となる可能性があり、その場合には高価な高速度カメラが必要になる。この方式は、誤動作の可能性が非常に大きいこと、高コストが課題となる。【０００８】
特許文献２（特許第３９７９００２号公報）に記載の技術においては、外光の影響が大きいと言う課題がある。検知領域には太陽光も降り注ぐ。特にオープンカーなどの場合に顕著となる。強い外光が入った場合、全体の光量のレベルが上がるために、検知するものに対するＳＮ比が低下する。また、検知領域の外にある手からも反射画像はカメラに届き、誤動作をさせる可能性がある。これを防ぐためには光源の強度を上げ、強い強度の反射画像のみに反応するようにするしかない。このために、光源のアレイ化、大電力化が必要となり、コスト、電力の問題が生じる。実施例では大出力のＬＥＤをアレイ化して用いている。アレイにすることで装置が大型化するという課題が出てくる。また、太陽光強度は非常に強く、このようにしてもＳＮ比の低下は免れない。【０００９】
また、読み取りは従来通りカメラであり、特許文献１（特開２００５−１３８７５５号公報）に記載の技術と同様に高度な画像認識技術が必要である。【００１０】
特許文献３（特開２０００−１１２６５１号公報）に記載の技術の場合、操作者は再帰性反射板を指等に装着しなければならない。このような器具の装着は、操作者にとって面倒であるほか、その装置が他の作業（例：車の運転等）の邪魔になる恐れもある。【００１１】
本発明は、誤認識の程度が低く、かつ、操作の自由度が高いインターフェース技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、
再帰反射スクリーンと、
前記再帰反射スクリーンに向けてビームを発するビーム照射手段と、
前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを検知し、光量に応じた信号を生成する信号読取手段と、
前記信号読取手段が生成した前記信号に基づいて、前記ビーム照射手段と前記再帰反射スクリーンとの間に位置するオブジェクトにより前記ビームの少なくとも一部の進行が妨げられたことを検知するとともに、その態様に応じた入力を受付ける認識手段と、
を有するインターフェース装置が提供される。【００１３】
また、本発明によれば、
再帰反射スクリーンに向けてビーム照射手段からビームを発するとともに、前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを検知して光量に応じた信号を生成し、前記信号を解析して、前記ビーム照射手段と前記再帰反射スクリーンとの間に位置するオブジェクトにより前記ビームの少なくとも一部の進行が妨げられたことを検知するとともに、その態様に応じた入力を受付ける入力受付方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、誤認識の程度が低く、かつ、操作の自由度が高いインターフェース技術が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
上述した目的、および、その他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、および、それに付随する以下の図面によって、さらに明らかになる。
【図１】本実施形態のインターフェース装置の適用例の一例を示す図である。
【図２】本実施形態のインターフェース装置の光線の経路を説明するための図である。
【図３】読取信号例を示す図である。
【図４】本実施形態のインターフェース装置のビーム照射手段の一例を示す図である。
【図５】ビーム形状の一例を示す図である。
【図６】走査型ビーム照射手段の一例を示す図である。
【図７】ビーム照射・信号読取装置の一例を示す図である。
【図８】ビーム照射・信号読取装置の一例を示す図である。
【図９】本実施形態のインターフェース装置の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態のインターフェース装置の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態のインターフェース装置の一例を示す図である。
【図１２】本実施形態のインターフェース装置の一例を示す図である。
【図１３】再帰反射スクリーンの一例を示す図である。
【図１４】再帰反射スクリーンの設置例を示す図である。
【図１５】本実施形態のインターフェース装置の一例を示す図である。
【図１６】本実施形態のインターフェース装置の適用例の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、複数の図面に共通して現れる構成要素については共通の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１７】
なお、本実施形態のシステム、装置は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム（あらかじめ装置を出荷する段階からメモリ内に格納されているプログラムのほか、ＣＤ等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムも含む）、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット、ネットワーク接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
【００１８】
また、本実施形態の説明において利用する機能ブロック図は、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。これらの図においては、各システム、装置は１つの機器により実現されるよう記載されているが、その実現手段はこれに限定されない。すなわち、物理的に分かれた構成であっても、論理的に分かれた構成であっても構わない。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
本実施形態のインターフェース装置は、再帰反射スクリーンと、再帰反射スクリーンに向けてビームを発するビーム照射手段と、再帰反射スクリーンで反射したビームを検知し、光量に応じた信号を生成する信号読取手段と、信号読取手段が生成した信号に基づいて、ビーム照射手段と再帰反射スクリーンとの間に位置するオブジェクトによりビームの少なくとも一部の進行が妨げられたことを検知するとともに、その態様に応じた入力を受付ける認識手段と、を有する。
【００２０】
図１に本実施形態のインターフェース装置の適用場面の一例を示す。当該例では、本実施形態のインターフェース装置を自動車に適用している。なお、本実施形態のインターフェース装置はその他の移動体（飛行機、電車、バス、バイク、船等）に適用することもできるし、また、屋内、屋外におけるその他の使用場面において適用することもできる。当該前提は、以下の全ての実施形態において同様である。
【００２１】
図１において、１０１は天井部に設置したビーム照射・信号読取装置、１０３は入射した光を真逆の方向に反射する再帰反射スクリーン、１０２はダッシュボードに設置された再帰反射スクリーン１０３に向かって投射されるビーム、１０４は再帰反射スクリーン１０３で反射された反射光、１０５は操作者（運転手）が指等のオブジェクトで操作のためのジェスチャーを行う操作領域を示している。
【００２２】
ビーム１０２は、進行方向に向かって一次元方向（線状）の広がりを持つビーム、又は、ビーム照射・信号読取装置１０１から放射状に複数の方向に放射されたビームであり、ビーム１０２の通過領域は面状（カーテン状）の広がりを持つ。再帰反射スクリーン１０３はこのような進行方向に向かって一次元方向の広がりを持つビーム１０２を反射可能な幅広な構成となっている。
【００２３】
本実施形態においては、ビーム照射・信号読取装置１０１は車両の天井部に設置され、再帰反射スクリーン１０３はビーム照射・信号読取装置装置１０１よりも下方に設置されているが、これに限定されない。操作者の前面にビーム１０２の面状の通過領域を形成できればよく、例えば、再帰反射スクリーン１０３を車両の天井部に設置し、ビーム照射・信号読取装置１０１を再帰反射スクリーン１０３よりも下方に設置してもよいし、操作者の左右方向にビーム１０２を放射するように構成してもよい。
【００２４】
ビーム照射・信号読取装置１０１から発せられたビーム１０２が再帰反射スクリーン１０３に当たると、ビーム１０２は再帰反射し、反射光１０４はビーム照射・信号読取装置１０１に戻ってくる。ビーム照射・信号読取装置１０１に含まれる信号読取手段は、反射光１０４を検知し、光量に応じた信号を生成する。なお、操作領域１０５に指や手等のオブジェクトを挿入して行う所定のユーザ操作が行われると、ビーム照射・信号読取装置１０１から発せられたビーム１０２の少なくとも一部（進行方向に向かって一次元方向（線状）の広がりを持つビームの中の一部）の進行が当該オブジェクトにより妨げられる。これに起因し、信号読取手段が生成する信号において、進行方向に向かって一次元方向の広がりを持つビーム１０２の一部の光量が他の部分に比べて小さくなるという特徴が現れる。この光量が他の部分に比べて小さくなる部分（以下、「影部分」）の位置、数、大きさ、動き（移動方向、移動速度等）等は、ユーザ操作の内容に応じて変わる。認識手段は、このような影部分の位置、大きさ、数及び動きの中の少なくとも１つを認識し、認識結果に応じた入力を受付ける。認識手段は、ビーム照射・信号読取装置１０１内に位置してもよいし、又は、ビーム照射・信号読取装置１０１と有線及び／又は無線で通信可能に構成された他の筺体内に位置してもよい。
【００２５】
ユーザが指等のオブジェクトでジェスチャ（操作）を行う領域は、ビーム１０２の面状の通過領域の中のいずれかであればよいが、例えば、図に示すように、ステアリングホイールの上部付近の空間を操作領域１０５とすることができる。このようにすれば、運転の妨げとなることなく、所定の操作を行うことができる。また、本実施形態のインターフェース装置を用いてヘッドマウントディスプレイで与えられた画像（虚像）を操作するように構成する場合、この虚像は一般的に運転手の前面に表示されるので、この虚像を直接指等で操作する感覚で所定のユーザ操作を行うことが可能となる。
【００２６】
図２を用いて更に詳細な読取動作を説明する。図は運転者からダッシュボードの方を見た状態を示している。再帰反射スクリーン１０３はビーム１０２の放射範囲（進行方向に向かった１次元方向の広がり）に合わせて横長のスクリーンとなっている。図２の例の場合、ビーム１０２の進行方向は略上下方向であり、進行方向に向かって一次元方向（図の左右方向）の広がりを持つ。
【００２７】
再帰反射構造はビーズ２０１、反射膜２０２、下地２０３を含んで構成される。ビーズ２０１に入射したビーム１０２の一部は図のように屈折され、反射膜２０２の部分で反射され、再びビーズ２０１で屈折されて、図に示すように真逆の方向に反射される。図はどの方向から光が来てもそのようになることを示している。また、このように再帰反射スクリーン１０３は光の来た方向に光を返すため、たとえ強い外光がウインドシールド等から入ってきたとしても、その外光はウインドシールドの方向に反射される。すなわち、外光の反射光がビーム照射・信号読取装置１０１の方向に反射される可能性は極めて低い。なお、ビーム照射・信号読取装置１０１自体が外光の一部を遮光するため、ビーム１０２と同じ方向に進行する外光が再帰反射スクリーン１０３に入射する可能性は小さい。このような本実施形態の場合、外光の影響を受けないため、ビーム１０２の強度は低くて良く、低電力で動作が可能である。
【００２８】
このビーム１０２で形成されたビームのカーテン（面状の広がりを持つビーム１０２の通過領域）に、例えば指２０４が入ってくると、指２０４に当たる部分のビーム１０２は指２０４の表面で反射され散乱する。指２０４の影になった部分のビーム１０２は再帰反射スクリーン１０３には達しない。２０５は指２０４による散乱光を示している。散乱光の内、ちょうどビーム１０２に対して正反射（入射光の方向にもどる反射）する反射光２０６及び反射方向がその付近の反射光のみがビーム照射・信号読取装置１０１の信号読取手段に達する。しかし、この光（反射光２０６及び反射方向がその付近の反射光）の光量は、散乱光２０５、２０６の中の一部であり、再帰反射スクリーン１０３からの反射光１０４の光量に比べ、はるかに小さなものになる。２０７はビーズ２０１に当たらず、反射膜２０２に当たって散乱する光（散乱光）を示している。反射膜２０２でもビーム１０２の反射が起こり、正反射した反射光を含めたわずかな反射光２０８のみが信号読取手段に達する。
【００２９】
図３は読み取られた信号（信号読取手段が生成した信号）の一例を示している。横軸の位置は、進行方向に向かって一次元方向の広がりを持つビーム１０２における当該広がり方向の位置を示す。指２０４等のオブジェクトが存在せず、再帰反射スクリーン１０３で反射した反射光１０４がビーム照射・信号読取装置１０１に返ってくる領域（再帰反射している領域）は、ほぼ一定のレベルの信号が得られる。一方、指２０４等のオブジェクトが入った領域は、上述の通り、再帰反射スクリーン１０３からの反射光１０４は戻ってこず（検知されず）、指２０４等のオブジェクトで反射した散乱光の中の一部がビーム照射・信号読取装置１０１に戻ってきて検知される。結果、図中、３０１で示されるように、指２０４等のオブジェクトが存在する領域は、他の領域に比べて出力レベルが大きく下がる。
【００３０】
なお、信号には指２０４等のオブジェクトからの反射光２０６に起因した成分も含まれる。しかし、本実施形態では指２０４等のオブジェクトで反射した反射光（散乱光）の内、きわめて小さな見込み角の部分しかビーム照射・信号読取装置１０１に戻らないため、図３に示したように他の領域と比べて出力レベルに大きな差が生じ、明確な区別を行うことができる。
【００３１】
ところで、指２０４等のオブジェクトに起因して信号の出力レベルが他の領域に比べて下がった領域３０１の位置、数、大きさ、動き等は、ユーザ操作の内容に応じて変わる。例えば、複数の指で操作がなされた場合、すなわち、複数の指がビーム１０２の進行を妨げた場合、信号には領域３０１が複数現れる。また、握り拳で操作がなされた場合、すなわち、握り拳がビーム１０２の進行を妨げた場合、指で操作がなされた場合に比べて領域３０１が大きくなる。また、指２０４等のオブジェクトを動かす操作がなされた場合、例えば、ビーム１０２の進行を妨げている指等をスライド移動等させた場合、領域３０１は時間の経過とともに、オブジェクトの動きと同様の動きを示す。認識手段は、このような領域３０１の位置、大きさ、数及び動き（移動方向、移動速度等）の中の少なくとも１つを認識し、認識結果に応じた入力を受付ける。
【００３２】
ここで信号読取手段に用いるのは、後で示すように１次元イメージセンサもしくは単体のフォトダイオードで良い。従来例のような２次元のカメラは不要である。１次元イメージセンサやフォトダイオードは２次元のカメラに比べ、画素数が少ないため、１０倍〜１００倍以上高速に読み取ることが可能である。例えば、カメラの場合３０ｆｐｓ、６０ｆｐｓが一般的であるが、この場合、１画面の処理は３３ｍｓ、１６ｍｓ程度となる。これに対し、スキャナ等に使われる１次元のイメージセンサは１ｍｓ程度で動作している。画素数が少なくてよければ更なる高速化が可能である。これは指の早い動きへの追随が可能であることを意味する。１次元であるため、またＳＮ比が高いため、中間調ではなく２値的な画像の扱いができることなどから、認識のための処理が非常に軽く、より簡単な処理系での処理が可能である。単体のフォトダイオードの場合は更なる高速化が可能である。１次元イメージセンサ、単体フォトダイオードは２次元のカメラに比べ、安価で小型であり、装置サイズ、コストの点でも有利である。
【００３３】
以上説明した本実施形態によれば、誤認識の程度が低く、かつ、操作の自由度が高いインターフェース技術が実現される。
【００３４】
また、本実施形態によれば、認識に１次元イメージセンサ素子を用いることで、低コストかつ読み取りも認識も高速で行えること、読み取りをビーム光とその影で行う構造を持ち、遮光により外光の影響をほとんど受けないため認識率が非常に高いこと、光源は小型かつ低電力で動作すること、しかも操作対象の画像に対して、直感的な操作を行うことができるという効果が得られる。
【００３５】
＜第２の実施形態＞
図４に本実施形態のインターフェース装置のビーム照射手段の一例を示す。なお、その他の構成は第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００３６】
この例においてはレーザを光源として用いている。図において、４０１はビーム照射手段であり、ビーム照射手段４０１は、赤外レーザ４０２、コリメートレンズ４０３、及び、回折光学素子４０４を有する。回折光学素子４０４は回折によりパターンを形成する光学素子であり、どのような画像でも形成できる。すなわち、進行方向に向かって一次元方向（線状）の広がりを持つビーム１０２を形成することができる。
【００３７】
図５に本実施形態のインターフェース装置に適用可能な画像パターン（ビーム形状）の例を示す。図５（Ａ）のように直線状のパターンを形成できることはもちろんのこと、図５（Ｂ）のように、指、手の影よりも十分小さなドットを挟んだ点線や破線のパターンとすることもできる。また、図５（Ｃ）のように曲線にすることもできるし、図５（Ｄ）のように二重線とすることもできる。これにより、必要な領域に、必要なパターンのビームを形成することが可能である。このように、ビーム照射手段は非常に簡単な構造となっており、小型かつ低コストで製造が可能である。
【００３８】
以上の説明は像を形成する光学素子に回折光学素子４０４を用いた例であったが、基本的に１本の線が引ければよいので、簡単なレンズ系を用いても形成できる。また、後述するように光源はＬＥＤなどでもよい。
【００３９】
本実施形態によれば、上述した作用効果に加えて、第１の実施形態で説明した作用効果も実現される。
【００４０】
＜第３の実施形態＞
図６に本実施形態発明のインターフェース装置のビーム照射手段の一例を示す。なお、その他の構成は第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００４１】
図において、６０１はレーザビーム照射素子、６０２はレーザビーム照射素子６０１から放射されたビーム、６０３は少なくとも１軸方向に振ることができる鏡を有する走査素子（走査ミラー）である。走査ミラー６０３は、１軸方向に振られる動作を繰り返し行う（往復動作）ことができる。
【００４２】
レーザビーム照射素子６０１から出たビーム６０２が上記往復動作を行っている走査ミラー６０３に入射すると、走査ミラー６０３の走査によって複数のビーム１０２が順次放射状に放射される。結果、ビーム１０２の通過領域は面状（カーテン状）の広がりを持つ。なお、この場合、複数のビーム１０２が放射状に同時に放射される事はなく、ある瞬間には１本のビーム１０２が放射されているだけであるが、第２の実施形態と同様の機能及び作用効果を実現することができる。
【００４３】
信号読取手段は、放射状に順次放射された複数のビーム１０２の反射光１０４を順次読み取ることとなるが、この反射光１０４は順次信号読取手段に戻ってくることとなるので、フォトダイオードなどの単一の素子で済み、非常に高速な読取りが可能である。なお、走査ミラー６０３の往復動作の速度は、中央と端とで変化する。信号処理（読み取った信号が、放射状に放射された複数のビーム１０２の中のいずれに起因するものか特定する処理等）においては、このような速度の違いを考慮する必要がある。該フォトダイオードを設置する位置は該走査素子に近接した位置となる。再帰反射によりビーム１０２の反射光１０４は元の位置（ビーム照射・信号読取装置１０１）に戻ってくるからである。すなわち、本実施形態においては、ビーム照射位置とほぼ同じ位置にフォトダイオードなどの単一光検出素子を設置すればよく、小型化の点で有利である。
【００４４】
本実施形態によれば、上述した作用効果に加えて、第１の実施形態で説明した作用効果も実現される。
【００４５】
＜第４の実施形態＞
図７に本実施形態のインターフェース装置のビーム照射・信号読取装置１０１の一例を示す。なお、その他の構成は第１乃至第３の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００４６】
この例においては、反射光１０４は少し広がりをもってビーム照射・信号読取装置１０１に戻ってくるということを前提としている。すなわち、再帰反射スクリーン１０３は、入射光よりも広がりを持った反射光を反射するように構成される。ビーズ２０１が真球でない場合や反射膜２０２に歪みがある場合など、不完全性を完全に排除することは困難なので、反射光１０４がある程度広がりを有する場合がある。例えばビーム照射・信号読取装置１０１と再帰反射スクリーン１０３との距離が１ｍであった場合、再帰反射スクリーン１０３で±１度の範囲にぶれたとすると、反射光１０４はビーム照射・信号読取装置１０１の位置でおよそ±１．７ｃｍの範囲に広がることとなる。
【００４７】
図７（Ａ）は、図７（Ｂ）のビーム照射・信号読取装置１０１を図の右から左方向に見た図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のビーム照射・信号読取装置１０１を図の左から右方向に見た図である。なお、図７（Ｂ）においては、筺体７０４の記載を省略している。図において、７０１は反射光１０４の広がりであり、上述した例では約３．４ｃｍとなっている。７０２は集光レンズで、反射光１０４を１次元のイメージセンサ７０３の幅方向に集光するものである。７０４はイメージセンサ７０３に余分な光が入らないための遮光構造を有する筐体である。
【００４８】
筺体７０４は、凹部（遮光手段）を有し、この凹部内、好ましくは凹部の深部に集光レンズ７０２及びイメージセンサ７０３が備えられる。凹部は遮光材で内壁を構成されている。凹部は、深さ方向が少なくとも一部の反射光１０４の進行方向と略平行になっており、当該反射光１０４を凹部の深部まで導くことができる。一方、凹部の深さ方向と異なる方向に進行する外光は、凹部の深部まで進む前に、内壁を構成する遮光材により吸収等されてしまう。
【００４９】
この例においては、ビーム照射手段４０１まで反射光１０４が戻ってしまうと、理論上は点になってしまうので、その手前側にイメージセンサ７０３を設けている。すなわち、信号読取手段は、ビーム照射手段から離れた位置に設置される。この構成により、イメージセンサ７０３は、反射光１０４が進行方向に向かって１次元方向（線状）の広がりを有している段階で反射光１０４を検知し、線状の画像を検出する。このような簡単な仕組みでビーム照射・信号読取装置１０１が構成できる。この例の場合、信号読取手段は１次元のイメージセンサ７０３でよく、十分設置は可能である。これにより、後述する方式より部品点数を少なくすることができる。
【００５０】
本実施形態によれば、上述した作用効果に加えて、第１乃至第３の実施形態で説明した作用効果も実現される。
【００５１】
＜第５の実施形態＞
図８に本実施形態のインターフェース装置のビーム照射・信号読取装置１０１の一例を示す。なお、その他の構成は第１乃至第３の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００５２】
本実施形態のビーム照射・信号読取装置１０１は、第４の実施形態のビーム照射・信号読取装置１０１と比べて、イメージセンサ７０３の位置が異なる。その他の構成は第４の実施形態と同様である。
【００５３】
第４の実施形態では反射光１０４が理論上点に戻る位置よりも手前側にイメージセンサ７０３を設けているのに対し、本実施形態では、反射光１０４が理論上点に戻る位置よりも後ろ側にイメージセンサ７０３を設けている。すなわち、本実施形態では、一旦反射光１０４が集光した後に再度広がった部分をイメージセンサ７０３でとらえて信号検出を行う構成となっている。この構成の方が、少しではあるが、狭い広がり範囲への対応や装置小型化への対応が容易になる。なお、本実施形態でも、信号読取手段は、ビーム照射手段から離れた位置に設置される。
【００５４】
本実施形態によれば、上述した作用効果に加えて、第１乃至第３の実施形態で説明した作用効果も実現される。
【００５５】
＜第６の実施形態＞
図９に本実施形態のインターフェース装置の一例を示す。なお、その他の構成は第１乃至第５の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００５６】
図において、９０１はＬＥＤ、９０２は凹面鏡、９０３は投射レンズである。一般にＬＥＤ光は大きな広がりがあり、それ自体からは細いビームは出てこない。ビーム光に近づけるために凹面鏡９０２を用いて投射レンズ９０３に集光する。投射レンズ９０３は通過領域がカーテン状（面状）に近いものになるように整形された投射光を投射する。９０４は偏光板である。投射レンズ９０３からの投射光は偏光板９０４を通過する。ＬＥＤ光は一般に無偏光であるため、偏光板９０４により投射レンズ９０３からの投射光の偏光をそろえる。なお、偏光のそろった光を出射する偏光ＬＥＤが実用化されれば、偏光板９０４は不要である。
【００５７】
９０５は１／４波長板である。偏光板９０４によって直線偏光になった光が１／４波長板９０５を通過し、円偏光に変わる。その後、当該円偏光のビーム１０２が再帰反射スクリーン１０３に照射される。
【００５８】
再帰反射スクリーン１０３は一種の鏡であり、例えばビーム１０２が右回りの円偏光である場合、反射光１０４は左回りの円偏光となる。再帰反射スクリーン１０３で反射した反射光１０４は、その後、１／４波長板９０５を通過する。１／４波長板９０５を通過後の反射光１０４は、偏光板９０４によって作られた偏光方向に対して９０度回転した直線偏光となる。９０６は偏光板９０４と偏光方向（通過させる光の偏光方向）が直交した偏光板である。１／４波長板９０５を通過した反射光１０４は、その後、偏光板９０６を通過し、その後、信号読取手段９０７に入射して、読取られる。
【００５９】
一方、図９で示したように、指２０４がビーム照射手段と再帰反射スクリーン１０３との間に位置し、ビーム１０２の少なくとも一部の進行を妨げた場合、ビーム１０２が指２０４に当たって散乱した光の内、正反射した反射光２０６のみが信号読取手段に向けて跳ね返る。指２０４が鏡のような面であれば再帰反射スクリーン１０３からの反射と同様に偏光が維持されるが、一般的には指２０４のような面で散乱した光の偏光はくずれる。このため、指２０４で正反射した反射光２０６の中の一部は、偏光板９０６を通りぬけることができない。
【００６０】
このような構成の場合、偏光板９０６を通りぬけた後の反射光９０８は、偏光板９０６を通りぬける前の反射光２０６に比べて、光量が小さくなる（図中、矢印の大小関係で示している）。一方、偏光板９０６を通りぬけた後の反射光１０４は、偏光板９０６を通りぬける前の反射光１０４に比べて、光量の大きな変化はない（図中、矢印の大小関係で示している）。結果、再帰反射スクリーン１０３で反射した反射光１０４の信号と、指２０４等のオブジェクトで反射した反射光２０６、９０８の信号とのコントラストを向上させることが可能である。
【００６１】
なお、ＬＥＤが光源の場合は反射光１０４、２０６、９０８の広がり範囲は大きくなるため、第４及び第５の実施形態で示した構成をとることが望ましい。
【００６２】
本実施形態によれば、上述した作用効果に加えて、第１乃至第５の実施形態で説明した作用効果も実現される。
【００６３】
＜第７の実施形態＞
図１０に本実施形態のインターフェース装置の一例を示す。本実施形態のインターフェース装置は、第６の実施形態のインターフェース装置の構成を基本とし、ＬＥＤ９０１を、レーザを光源としたビーム照射手段９０９に置き換えた点、偏光板９０４を省いた点、で異なる。なお、その他の構成は第１乃至第６の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６４】
レーザの場合はそれ自体が偏光しているので、位置の調整をしておけば偏光板９０４を設ける必要がなくなる。図において９０９はレーザを光源としたビーム照射手段である。
【００６５】
本実施形態によれば、第１乃至第６の実施形態で説明した作用効果を実現できる。
【００６６】
＜第８の実施形態＞
図１１に本実施形態のインターフェース装置の一例を示す。本実施形態のインターフェース装置は、第６の実施形態のインターフェース装置（図９参照）の構成を基本とし、１／４波長板９０５を省いた点、偏光板９０６を偏光板９０４に置き換えた点、ＬＥＤ９０１を、レーザを光源としたビーム照射手段９０９に置き換えた点で異なる。なお、その他の構成は第１乃至第７の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００６７】
本実施形態では、ビーム照射手段９０９により照射されたビーム１０２が、再帰反射スクリーン１０３や指２０４等のオブジェクトに到達する前に、偏光板９０４を通過する。偏光板９０４により直線偏光した光は再帰反射スクリーン１０３で反射しても偏光方向は保存される。従って、再帰反射スクリーン１０３で反射した反射光１０４は同一の偏光板９０４を通過し、信号読取手段９０７に達する。一方、円偏光の場合と同様、直線偏光した光は散乱面では偏光方向は保存されない。従って、指２０４等のオブジェクトで反射した反射光２０６は変更方向が保存されない。このため、反射光２０６の中の一部は、偏光板９０４を通りぬけることができない。結果、第６の実施形態で説明したように、再帰反射スクリーン１０３で反射した反射光１０４の信号と、指２０４等のオブジェクトで反射した反射光２０６、９０８の信号とのコントラストを向上させることが可能である。
【００６８】
本実施形態によれば、第１乃至第７の実施形態で説明した作用効果を実現できる。
【００６９】
＜第９の実施形態＞
図１２に本実施形態のインターフェース装置の一例を示す。なお、図示するインターフェース装置を除くその他の構成は第１乃至第８の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７０】
本実施形態は、反射光１０４の広がりが非常に小さくなるように構成している。図において、１２０１は偏光ビームスプリッタである。レーザを光源とするビーム照射手段９０９から出射された直線偏光ビームは偏光ビームスプリッタ１２０１を透過した後、１／４波長板９０５を通過する。そして、１／４波長板９０５を通過して円偏光となったビーム１０２が再帰反射スクリーン１０３に向けて放射される。再帰反射スクリーン１０３で反射した反射光１０４は１／４波長板９０５を通過した後、図示するように、偏光ビームスプリッタ１２０１で反射され、次いで、集光レンズ７０２を通してイメージセンサ７０３に結像される。なお、再帰反射スクリーン１０３で反射した反射光１０４は先の実施形態で述べたように円偏光の回転方向が逆になっている。
【００７１】
本実施形態によれば、コントラスト向上効果が実現される。さらに、本実施形態によれば、反射光１０４の広がりがなくても確実にイメージセンサ７０３に像を作ることができる。なお、第３の実施形態の構成を採用する場合には、図示するイメージセンサ７０３の位置にフォトダイオードを設置すればよい。
【００７２】
本実施形態によれば、第１乃至第８の実施形態で説明した作用効果を実現できる。
【００７３】
＜第１０の実施形態＞
図１３に本実施形態のインターフェース装置の一例を示す。なお、図示するインターフェース装置を除くその他の構成は第１乃至第９の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７４】
本実施形態のインターフェース装置は、再帰反射スクリーン１０３の構成が異なる。すなわち、上述したビーズではなく、プリズムを用いている。図において、１３０１はプリズム、１３０２は反射層をかねた下地である。図に示すように、このような構造で再帰反射が可能である。なお、再帰反射スクリーン１０３は、再帰反射が可能な構造であれば、上記実施形態や本実施形態で説明したものに限定されない。
【００７５】
本実施形態によれば、第１乃至第９の実施形態で説明した作用効果を実現できる。
【００７６】
＜第１１の実施形態＞
図１４に本実施形態のインターフェース装置の一例を示す。なお、図示するインターフェース装置を除くその他の構成は第１乃至第１０の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００７７】
図１４は、再帰反射スクリーン１０３を設置する部分の構造例を示す。１４０１は遮光構造を持つ筐体である。当該筺体は、遮光材で周囲を覆われるとともに、一端が開口した凹部（遮光手段）を有する。そして、この凹部内、好ましくは深部に再帰反射スクリーン１０３が設置されている。凹部は、深さ方向がビーム１０２の進行方向と略平行になっており、ビーム１０２を凹部の深部まで導くことができる。一方、凹部の深さ方向と異なる方向に進行する外光は、凹部の深部まで進む前に、周囲の遮光材により吸収等されてしまう。
【００７８】
再帰反射スクリーン１０３は原理的には入ってきた光をその方向に返す（再帰反射する）ので、外光を遮光する必要はない。ただし、図２でも示したように、再帰反射として働かない部分もあり、その部分に入ってくる光を遮光する効果はある。ビーム１０２が極めて薄い幅しか持たないために図に示したように奥まった部分（凹部）に狭いギャップで再帰反射スクリーン１０３を格納することができ、外光による雑音の混入を大きく減らすことが可能である。また、ビームが可視光である場合には再帰反射スクリーン１０３からの余分な反射光１０４を操作者の目にふれさせないという効果もある。
【００７９】
本実施形態によれば、第１乃至第１０の実施形態で説明した作用効果を実現できる。
【００８０】
＜第１２の実施形態＞
図１５に本実施形態のインターフェース装置及びユーザ操作の一例を示す。なお、図示するインターフェース装置及びユーザ操作の一例を除くその他の構成は第１乃至第１１の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８１】
図示するように、本実施形態のインターフェース装置は、複数（図では２組）のビーム照射・信号読取装置１０１を有する。図において、１５０１は操作者の手である。
【００８２】
第１のビーム照射・信号読取装置１０１から放射された第１のビームは、通過領域が面状に広がりをもつ。第２のビーム照射・信号読取装置１０１から放射された第２のビームは、通過領域が面状に広がりをもち、当該通過領域が第１のビームの通過領域と離れている。認識手段は、オブジェクトが第１のビームの少なくとも一部の進行を妨げたタイミングと、当該オブジェクトが第２のビームの少なくとも一部の進行を妨げたタイミングとの時間差を利用して、オブジェクトの移動速度（面状のビームの通過領域を突き抜ける方向の移動速度）を算出し、算出結果に応じた入力を受付ける。
【００８３】
この実施形態の最大の特長は図に示すように指等のオブジェクトがビーム１０２による光のカーテン（面状の通過領域）を突き抜ける方向の移動速度が測定できることにある。指等のオブジェクトが第１のビーム１０２の進行を妨げたタイミングと、第２のビーム１０２の進行を妨げたタイミング時間の差を計測すれば、第１のビーム１０２と第２のビーム１０２間の距離（代表値）を利用して、指の動く速度が計測できるわけである。これまで説明してきた１本のビームだけの場合、再帰反射スクリーン１０３の延伸方向の指の移動速度は検出できるが、光のカーテンを突き抜ける方向の速度は検出できない。
【００８４】
この方向の動作速度が分かることにより、新たに速度の違いで何らかのアクションの違いを設定できることになる。例えば、全てのジェスチャーにおいて、動作が速い場合にしか入力ジェスチャーとみなさないとか、この速度の差を上述したボリュームの上げ下げに応用する等である。
【００８５】
本実施形態によれば、第１乃至第１１の実施形態で説明した作用効果を実現できる。
【００８６】
＜第１３の実施形態＞
図１６に第１乃至第１２の実施形態で説明したインターフェース装置を車載に設置する場合の設置方法の一例を示す。
【００８７】
図１においては、天井にビーム照射・信号読取装置１０１を設置していたが、本実施形態では、バックミラー付近や、ウインドシールドのリムの部分に設置されている。ビーム照射・信号読取装置１０１が小型に構成できるためにこのような設置が可能となる。これらの位置にあれば、オープンカーのように天井が無い場合や可動式天井の場合にも適用可能である。
【００８８】
本実施形態のように、バックミラーにビーム照射・信号読取装置１０１を設けても、ウインドシールドのリムにビーム照射・信号読取装置１０１を設けて斜めにビーム１０２を放射しても、十分な検出領域を確保すること可能である。すなわち、運転者の前面に十分な広さの面状（カーテン状）のビーム通過領域を形成することができる。なお、このようなビーム通過領域が操作者の手が届く位置に形成できればよく、ビーム照射・信号読取装置１０１の設置位置は上記実施形態及び本実施形態で例示したものに限定されない。
【００８９】
また、これまでの例ではビームは上から下に向けて出されるものを示してきたが、特許第３９７９００２号に記載のあるステアリングの軸付近にビーム照射・信号読取装置１０１を組込み、天井部分に再帰反射スクリーン１０３を設置するような構成も可能である。
【００９０】
更に、ビーム照射・信号読取装置１０１を２つの異なる場所（例：バックミラー部分とウインドシールドのリムの部分）に設置しておけば、第１２の実施形態で述べた速度の計測や、空間的な絶対位置の検出も可能となる。
【００９１】
また、第１のビーム照射・信号読取装置１０１から発せられたビーム１０２の面状の広がりを持つ通過領域と、第２のビーム照射・信号読取装置１０１から発せられたビーム１０２の面状の広がりを持つ通過領域とが、同一平面上にある場合、認識手段は当該面上における操作者（運転手）の指等の２次元位置座標を特定することができる。
【００９２】
すなわち、第１のビーム照射・信号読取装置１０１は、通過領域が面状に広がりをもつ第１のビームを発し、第２のビーム照射・信号読取装置１０１は、第１のビーム照射・信号読取装置１０１と異なる位置から、通過領域が面状に広がりをもち、かつ、当該通過領域が第１のビームの通過領域と同一平面上に位置する第２のビームを発することができる。そして、第１のビーム照射・信号読取装置１０１は、再帰反射スクリーン１０３で反射した第１のビームを検知し、光量に応じた第１の信号を生成する。第２のビーム照射・信号読取装置１０１は、再帰反射スクリーン１０３で反射した第２のビームを検知し、光量に応じた第２の信号を生成することができる。そして、認識手段は、第１の信号及び第２の信号を利用して、操作者の指等のオブジェクトの２次元位置座標を算出することができる。
【００９３】
例えば、図１６中のＡ点は、Ａ点に指等のオブジェクトが位置する状態で第１のビーム照射・信号読取装置１０１で読み取られる再帰反射スクリーン１０３上の影部分の位置と第１のビーム照射・信号読取装置１０１の位置とを結んで形成される第１の直線、及び、上記状態で第２のビーム照射・信号読取装置１０１で読み取られる再帰反射スクリーン１０３上の影部分の位置と第２のビーム照射・信号読取装置１０１の位置とを結んで形成される第２の直線の交点を算出することで、特定できる。図１６中のＢ点も同様に算出することができる。当該例の場合、指等のオブジェクトの２次元的な位置検出が可能となり、従来よりも更に高度な入力が可能となる。例えば、ウインドシールドに表示させるヘッドアップディスプレイの画像を操作する場合、表示されるボタンやバーなど、表示位置によって操作が異なるような場合に、指の絶対位置が分かることにより、より正確に運転者の意図を反映した入力が可能となる。上記速度検出と併用すれば更に機能を向上させることができる。
【００９４】
以上、本実施形態によれば外光の影響を受けず、小型、低コスト、低電力、高速で高い認識率の入力が行えるインターフェース装置が提供される。小型であるため、装置の設置場所の自由度が高く、構成によってはあらゆる方向の動作速度の入力、３次元的な絶対位置検出も可能である。
【００９５】
なお、以上説明した実施形態によれば、画像を投射する投射装置を有し、移動体に設置されたヘッドアップディスプレイと、移動体に設置されたインターフェース装置と、を有し、インターフェース装置は、ヘッドアップディスプレイにより得られる画像を操作するユーザ操作を受付ける表示システムが実現される。
【００９６】
＜＜付記＞＞
上記説明によれば、以下の発明の説明がなされている。
＜発明１＞
再帰反射スクリーンと、
前記再帰反射スクリーンに向けてビームを発するビーム照射手段と、
前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを検知し、光量に応じた信号を生成する信号読取手段と、
前記信号読取手段が生成した前記信号に基づいて、前記ビーム照射手段と前記再帰反射スクリーンとの間に位置するオブジェクトにより前記ビームの少なくとも一部の進行が妨げられたことを検知するとともに、その態様に応じた入力を受付ける認識手段と、
を有するインターフェース装置。
＜発明２＞
発明１に記載のインターフェース装置において、
前記再帰反射スクリーンは、入射光よりも広がりを持った反射光を反射するように構成され、
前記信号読取手段は、前記ビーム照射手段から離れた位置に設置されているインターフェース装置。
＜発明３＞
発明１又は２に記載のインターフェース装置において、
前記ビーム照射手段はレーザと回折光学素子を有し、
前記回折光学素子を用いて、前記レーザからの光を進行方向に向かって線状の広がりを持つビームにするインターフェース装置。
＜発明４＞
発明１又は２に記載のインターフェース装置において、
前記ビーム照射手段はレーザと、鏡を１軸方向に振る走査素子とを有し、
前記レーザからの光を１軸方向に振られている前記鏡に当て、放射状にビームを放射するインターフェース装置。
＜発明５＞
発明１から４のいずれかに記載のインターフェース装置において、
１／４波長板と偏光板とを有し、
第１の方向に直線偏光された前記ビームが前記１／４波長板を通過して円偏光された後、円偏光された前記ビームが前記再帰反射スクリーンに照射され、次いで、前記再帰反射スクリーンで反射した円偏光された前記ビームが前記１／４波長板を通過して直線偏光に戻った後、直線偏光に戻った前記ビームが前記第１の方向と直交する方向に偏光された光を通過するよう構成された前記偏光板を通過し、その後、前記偏光板を通過した前記ビームを前記信号読取手段が検知するように構成されたインターフェース装置。
＜発明６＞
発明１から４のいずれかに記載のインターフェース装置において、
前記再帰反射スクリーンには、直線偏光された前記ビームが照射され、
前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームが通過するよう構成された偏光板をさらに有し、
前記信号読み取り手段は、前記偏光板を通過した光のみを検知するインターフェース装置。
＜発明７＞
発明１から６のいずれかに記載のインターフェース装置において、
前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを前記信号読取手段に導くとともに、その他の光の少なくとも一部が前記信号読取手段に到達するのを妨げる遮光手段をさらに有するインターフェース装置。
＜発明８＞
発明１から７のいずれかに記載のインターフェース装置において、
前記認識手段は、前記オブジェクトにより前記ビームの少なくとも一部の進行が妨げられることで形成される影部分の大きさ、数、動き及び位置の中の少なくとも１つを認識し、認識結果に応じた入力を受付けるインターフェース装置。
＜発明９＞
発明１から８のいずれかに記載のインターフェース装置において、
前記ビーム照射手段は、通過領域が面状に広がりをもつ第１の前記ビームと、通過領域が面状に広がりをもち、前記第１のビームの通過領域と離れている第２の前記ビームとを発し、
前記認識手段は、前記オブジェクトが前記第１のビームの少なくとも一部の進行を妨げたタイミングと、前記オブジェクトが前記第２のビームの少なくとも一部の進行を妨げたタイミングとの時間差を利用して、前記オブジェクトの移動速度を算出し、算出結果に応じた入力を受付けるインターフェース装置。
＜発明１０＞
発明１から８のいずれかに記載のインターフェース装置において、
複数の前記ビーム照射手段を有し、
第１の前記ビーム照射手段は、通過領域が面状に広がりをもつ第１のビームを発し、
第２の前記ビーム照射手段は、前記第１のビーム照射手段と異なる位置から、通過領域が面状に広がりをもち、かつ、当該通過領域が前記第１のビームの通過領域と同一平面上に位置する第２のビームを発し、
前記信号読取手段は、前記再帰反射スクリーンで反射した前記第１のビームを検知し、光量に応じた第１の信号を生成するとともに、前記再帰反射スクリーンで反射した前記第２のビームを検知し、光量に応じた第２の信号を生成し、
前記認識手段は、前記第１の信号及び前記第２の信号を利用して、前記オブジェクトの２次元位置座標を算出するインターフェース装置。
＜発明１１＞
画像を投射する投射装置を有し、移動体に設置されたヘッドアップディスプレイと、
前記移動体に設置された発明１から１０のいずれかに記載のインターフェース装置と、
を有し、
前記インターフェース装置は、前記ヘッドアップディスプレイにより得られる画像を操作するユーザ操作を受付ける表示システム。
＜発明１２＞
再帰反射スクリーンに向けてビーム照射手段からビームを発するとともに、前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを信号読取手段で検知して光量に応じた信号を生成し、前記信号を解析して、前記ビーム照射手段と前記再帰反射スクリーンとの間に位置するオブジェクトにより前記ビームの少なくとも一部の進行が妨げられたことを検知するとともに、その態様に応じた入力を受付ける入力受付方法。
＜発明１２−２＞
発明１２に記載の入力受付方法において、
前記再帰反射スクリーンは、入射光よりも広がりを持った反射光を反射するように構成され、
前記信号読取手段は、前記ビーム照射手段から離れた位置で前記ビームを検知する入力受付方法。
＜発明１２−３＞
発明１２又は１２−２に記載の入力受付方法において、
前記ビーム照射手段はレーザと回折光学素子を有し、
前記回折光学素子を用いて、前記レーザからの光を進行方向に向かって線状の広がりを持つビームにする入力受付方法。
＜発明１２−４＞
発明１２又は１２−２に記載の入力受付方法において、
前記ビーム照射手段はレーザと、鏡を１軸方向に振る走査素子とを有し、
前記レーザからの光を１軸方向に振られている前記鏡に当て、放射状にビームを放射する入力受付方法。
＜発明１２−５＞
発明１２から１２−４のいずれかに記載の入力受付方法において、
１／４波長板と偏光板とを用い、
第１の方向に直線偏光された前記ビームが前記１／４波長板を通過して円偏光された後、円偏光された前記ビームが前記再帰反射スクリーンに照射され、次いで、前記再帰反射スクリーンで反射した円偏光された前記ビームが前記１／４波長板を通過して直線偏光に戻った後、直線偏光に戻った前記ビームが前記第１の方向と直交する方向に偏光された光を通過するよう構成された前記偏光板を通過した前記ビームを前記信号読取手段で検知する入力受付方法。
＜発明１２−６＞
発明１２から１２−４のいずれかに記載の入力受付方法において、
前記再帰反射スクリーンに、直線偏光された前記ビームを照射し、
前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームが通過するよう構成された偏光板を通過した光のみを前記信号読み取り手段で検知する入力受付方法。
＜発明１２−７＞
発明１２から１２−６のいずれかに記載の入力受付方法において、
遮光手段により、前記再帰反射スクリーンで反射した前記ビームを前記信号読取手段に導くとともに、その他の光の少なくとも一部が前記信号読取手段に到達するのを妨げる入力受付方法。
＜発明１２−８＞
発明１２から１２−７のいずれかに記載の入力受付方法において、
前記信号を解析して、前記オブジェクトにより前記ビームの少なくとも一部の進行が妨げられることで形成される影部分の大きさ、数、動き及び位置の中の少なくとも１つを認識し、認識結果に応じた入力を受付ける入力受付方法。
＜発明１２−９＞
発明１２から１２−８のいずれかに記載の入力受付方法において、
前記ビーム照射手段は、通過領域が面状に広がりをもつ第１の前記ビームと、通過領域が面状に広がりをもち、前記第１のビームの通過領域と離れている第２の前記ビームとを発し、
前記信号を解析し、前記オブジェクトが前記第１のビームの少なくとも一部の進行を妨げたタイミングと、前記オブジェクトが前記第２のビームの少なくとも一部の進行を妨げたタイミングとの時間差を利用して、前記オブジェクトの移動速度を算出し、算出結果に応じた入力を受付ける入力受付方法。
＜発明１２−１０＞
発明１２から１２−８のいずれかに記載の入力受付方法において、
複数の前記ビーム照射手段を利用し、
第１の前記ビーム照射手段は、通過領域が面状に広がりをもつ第１のビームを発し、
第２の前記ビーム照射手段は、前記第１のビーム照射手段と異なる位置から、通過領域が面状に広がりをもち、かつ、当該通過領域が前記第１のビームの通過領域と同一平面上に位置する第２のビームを発し、
前記信号読取手段は、前記再帰反射スクリーンで反射した前記第１のビームを検知し、光量に応じた第１の信号を生成するとともに、前記再帰反射スクリーンで反射した前記第２のビームを検知し、光量に応じた第２の信号を生成し、
前記第１の信号及び前記第２の信号を解析して、前記オブジェクトの２次元位置座標を算出する入力受付方法。
【００９７】
この出願は、２０１２年１１月１４日に出願された日本特許出願特願２０１２−２５０５５４号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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