(57)【要約】【課題】フード等を用いなくても、入力指示内容が他の者に見られにくくすることができるコード入力装置を提供すること。【解決手段】コード入力装置１００は、コードを構成する複数のコード構成要素が視認される視認面８０と、視認面８０から離間する箇所に位置する指示物体Ｏｂの視認面８０に沿う方向の位置情報を光学的に検出する光学式位置検出装置１０と、光学式位置検出装置１０により検出した指示物体Ｏｂの位置情報をコード構成要素に変換するコード変換部とを有している。かかるコード入力装置１００では、視認面８０から離間する複数の仮想入力面１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4での指示物体Ｏｂによる指示位置によってコードが入力される。【選択図】図３
2012128708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコード構成要素が視認される視認面に対する指示物体による指示位置によってコードが入力されるコード入力装置であって、
前記視認面に沿う一方方向をＸ軸方向とし、該Ｘ軸方向に交差して前記視認面に沿う他方方向をＹ軸方向とし、前記視認面に交差する方向をＺ軸方向としたとき、
前記視認面からＺ軸方向に離間する箇所に位置する前記指示物体の前記視認面に沿う方向の位置情報を光学的に検出する光学式位置検出装置と、
前記位置情報を前記コード構成要素に変換するコード変換部と、
を有していることを特徴とするコード入力装置。
【請求項２】
前記光学式位置検出装置は、Ｚ軸方向の複数個所における前記指示物体の前記位置情報を検出し、
前記コード変換部は、前記Ｚ軸方向の複数個所の各々における前記指示物体の前記位置情報を前記コード構成要素に変換することを特徴とする請求項１に記載のコード入力装置。
【請求項３】
前記コード変換部は、前記指示物体の前記Ｘ軸方向の位置情報および前記指示物体の前記Ｙ軸方向の位置情報を前記コード構成要素に変換することを特徴とする請求項２に記載のコード入力装置。
【請求項４】
前記視認面は、表示装置の表示面であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のコード入力装置。
【請求項５】
前記表示装置では、前記指示物体と前記表示面との離間距離に対応して前記表示面で表示される前記コード構成要素が切り換わることを特徴とする請求項４に記載のコード入力装置。
【請求項６】
前記表示装置は、前記表示面に前記コード構成要素を二次元画像として表示することを特徴とする請求項４または５に記載のコード入力装置。
【請求項７】
前記表示装置は、前記表示面に前記コード構成要素を立体画像として表示することを特徴とする請求項４または５に記載のコード入力装置。
【請求項８】
前記光学式位置検出装置は、前記Ｚ軸方向で前記視認面と重なる検出対象空間に検出光を出射する複数の検出用光源と、前記検出対象空間に位置する前記指示物体により反射した前記検出光を検出する光検出器と、前記複数の検出用光源を順次点灯させた際の前記光検出器での前記検出光の検出強度に基づいて前記指示物体の前記位置情報を検出する位置検出部と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のコード入力装置。
【請求項９】
前記検出光は赤外光であることを特徴とする請求項８に記載のコード入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指示物体による指示位置によってコードが入力されるコード入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銀行端末や入場者の認証を行う認証装置等に用いられているコード入力装置では、表示装置の表示面にコードを構成する複数のコード構成要素を画像として表示し、利用者の指先等（指示物体）がいずれの位置に接触したかの接触位置情報をコードに変換するようになっている。また、この種のコード入力装置では、近くにいる者に指示内容が見られてしまうことを防止するため、フードで視界を狭めることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、セキュリティを目的とするものではないが、キーボードと静電容量方式の入力パネルとを組み合わせ、キーボードに指が接触しなくても入力可能とした情報処理装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７５６６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２８５４４号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、コード入力装置にフードを設けた構成では見栄えが悪いという問題点がある。また、特許文献２に記載の情報処理装置では、キーボードに接触しなくても入力可能であるが、静電容量方式の入力パネルでは、入力面に指を近接させることが必要である以上、近くにいる者に指示内容が見られてしまうことを防止することはできないという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、フード等を用いなくても、入力指示内容が他の者に見られにくくすることができるコード入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、複数のコード構成要素が視認される視認面に対する指示物体による指示位置によってコードが入力されるコード入力装置であって、前記視認面に沿う一方方向をＸ軸方向とし、該Ｘ軸方向に交差して前記視認面に沿う他方方向をＹ軸方向とし、前記視認面に交差する方向をＺ軸方向としたとき、前記視認面からＺ軸方向に離間する箇所に位置する前記指示物体の前記視認面に沿う方向の位置情報を光学的に検出する光学式位置検出装置と、前記位置情報を前記コード構成要素に変換するコード変換部と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、指示物体による指示位置を検出するのに光学式位置検出装置を用いているため、指示物体が視認面からＺ軸方向に大きく離間する箇所に位置している場合でも、指示物体の視認面に沿う方向における位置（指示位置）を検出することができる。従って、視認面と指示物体とが大きく離間している場合でも、指示物体の位置情報によれば、いずれのコード構成要素を指示したかを特定することができるので、コード入力が可能である。また、視認面と指示物体とが大きく離間していれば、フードを設けなくても、側方や斜め後方にいる者からは指示位置（指示内容）が見にくいので、セキュリティ等の面で都合がよい。
【０００９】
本発明において、前記光学式位置検出装置は、Ｚ軸方向の複数個所における前記指示物体の前記位置情報を検出し、前記コード変換部は、前記Ｚ軸方向の複数個所の各々における前記指示物体の前記位置情報を前記コード構成要素に変換することが好ましい。かかる構成によれば、Ｚ軸方向の複数個所における指示物体の各位置情報が各々、コード構成要素に対応するため、複数桁のコード入力を容易に行うことができる。
【００１０】
本発明において、前記光学式位置検出装置は、前記位置情報として、Ｚ軸方向の複数個所の前記指示物体のＸ軸方向の位置情報およびＹ軸方向の位置情報を検出し、前記コード変換部は、前記指示物体の前記Ｘ軸方向の位置情報および前記指示物体の前記Ｙ軸方向の位置情報を前記コード構成要素に変換することが好ましい。かかる構成によれば、指示物体のＸ軸方向の位置およびＹ軸方向の位置によってコード構成要素を指定することができるので、コード構成要素の種類が多い場合でも容易に対応することができる。
【００１１】
本発明において、前記視認面は、表示装置の表示面であることが好ましい。かかる構成によれば、多数種類のコード構成要素を表示することができるので、コード構成要素の種類が多い場合でも容易に対応することができる。
【００１２】
この場合、前記表示装置では、前記指示物体と前記表示面との離間距離に対応して前記表示面で表示される前記コード構成要素が切り換わることが好ましい。かかる構成によれば、コード構成要素の種類が多い場合等でも容易に対応することができる。
【００１３】
本発明において、前記表示装置は、前記表示面に前記コード構成要素を二次元画像として表示する構成を採用することができる。
【００１４】
本発明において、前記表示装置は、前記表示面に前記コード構成要素を立体画像として表示する構成を採用してもよい。立体画像であれば、側方や斜め後方にいる者から指示内容が分かりにくいという利点がある。また、表示面に表示される画像が立体画像であれば、銀行端末や入場者の認証を行う認証装置等に用いられているコード入力装置に限らず、アミューズメント機器のコード入力装置として利用するのにも適している。
【００１５】
本発明において、前記光学式位置検出装置は、Ｚ軸方向で前記視認面と重なる検出対象空間に検出光を出射する複数の検出用光源と、前記検出対象空間に位置する前記指示物体により反射した前記検出光を検出する光検出器と、前記複数の検出用光源を順次点灯させた際の前記光検出器での前記検出光の検出強度に基づいて前記指示物体の前記位置情報を検出する位置検出部と、を備えていることが好ましい。かかる構成によれば、複数の検出用光源を順次点灯させると、光検出器は、指示物体で反射した検出光を受光する。従って、光検出器での検出結果を直接用いれば、あるいは光検出器での受光強度に基づいて検出用光源同士を差動させたときの駆動電流値等の駆動条件を用いれば、指示物体の位置を検出することができる。
【００１６】
かかる構成の場合、前記位置検出部は、前記複数の検出用光源のうち、一部の検出用光源が点灯した際の前記光検出器での受光強度と、他の一部の検出用光源が点灯した際の前記光検出器での受光強度とが等しくなるように前記検出用光源を駆動した結果に基づいて前記指示物体の前記位置情報を検出する構成を採用することができる。かかる差動を利用によれば、環境光の影響等を受けずに指示物体の位置を検出することができる。
【００１７】
また、前記光学式位置検出装置は、前記検出対象空間を介さずに前記光検出器に入射する参照光を出射する参照用光源部を有し、前記位置検出部は、前記複数の検出用光源のうち、一部の検出用光源が点灯した際の前記光検出器での受光強度と、前記参照用光源が点灯した際の前記光検出器での受光強度とが等しくなるように前記検出用光源を駆動した結果に基づいて前記指示物体の前記位置情報を検出する構成を採用してもよい。かかる差動を利用によれば、環境光の影響等を受けずに指示物体の位置を検出することができる。
【００１８】
本発明において、前記検出光は赤外光であることが好ましい。かかる構成によれば、検出光が視認されないので、複数のコード構成要素を視認するのを検出光が妨げないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用したコード入力装置の説明図である。
【図２】本発明に係るコード入力装置の光学式位置検出装置の要部等を示す説明図である。
【図３】本発明に係るコード入力装置の光学式位置検出装置で用いた検出光の説明図である。
【図４】本発明に係るコード入力装置の光学式位置検出装置において検出用光源を所定のパターンで順次点灯させて光強度分布を形成する様子を示す説明図である。
【図５】本発明に係るコード入力装置の光学式位置検出装置において、検出用光源から出射された検出光によって座標検出用の光強度分布が形成される様子を示す説明図である。
【図６】本発明に係るコード入力装置の光学式位置検出装置での位置検出原理を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、複数のコード構成要素が視認される視認面に沿う方向において互いに交差する軸をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に交差する軸をＺ軸として説明する。従って、Ｚ軸方向は、視認面に対して交差する方向である。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示し、Ｚ軸方向において視認面（表示面）から離間する方向（一方側）をＺ１側とし、他方側をＺ２側として示してある。また、以下の説明で参照する図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２１】
（コード入力装置の全体構成）
図１は、本発明を適用したコード入力装置の説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、コード入力装置をゲートの開閉を許容するか否かを判定する認証システムに用いるコード入力装置に本発明を適用した場合の説明図、およびコード入力装置においてコードを入力する様子を示す説明図である。
【００２２】
図１（ａ）に示すコード入力装置１００は、ゲート８００の開閉を許容するか否かを判定する認証システムに用いられており、コード（パスワード）を構成する数字等のコード構成要素Ｃｅの候補が複数、視認される視認面８０と、視認面８０からＺ軸方向の一方側Ｚ１に離間する箇所に位置する指示物体Ｏｂの視認面８０に沿う方向の位置情報を光学的に検出する光学式位置検出装置１０と、図２（ｂ）を参照して後述するコード変換部と有している。
【００２３】
本形態では、図１（ｂ）に示すように、視認面８０からＺ軸方向の一方側Ｚ１で離間する複数箇所に設定された仮想入力面１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4における指示物体Ｏｂの位置情報を光学式位置検出装置１０によって検出し、かかる複数箇所（仮想入力面１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4）の各々における位置情報をコード構成要素Ｃｅに変換し、入力されたコードを生成する。
【００２４】
（視認面８０および光学式位置検出装置１０等の構成）
図２は、本発明に係るコード入力装置１００の光学式位置検出装置１０の要部等を示す説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、光学式位置検出装置１０に用いた光学部品のレイアウト等を示す説明図、およびコード入力装置１００の電気的構成を示す説明図である。図３は、本発明に係るコード入力装置１００の光学式位置検出装置１０で用いた検出光の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、指示物体で反射した光が光検出器で受光される様子を平面的に示す説明図、指示物体で反射した光が光検出器で受光される様子を断面的に示す説明図、および導光板内での検出光の減衰状態を示す説明図である。
【００２５】
図２（ａ）および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態のコード入力装置１００は、有機エレクトロルミネッセンス装置やプラズマ表示装置等の直視型の電気光学装置からなる表示装置８を有しており、かかる表示装置８は、視認面８０にコードを構成する数字等のコード構成要素Ｃｅを複数、二次元画像として表示する。
【００２６】
また、コード入力装置１００において、光学式位置検出装置１０は、視認面８０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１で重なる空間を検出対象空間１０Ｒとしており、検出対象空間１０Ｒ（検出光Ｌ２の出射空間）に向けて検出光Ｌ２を出射する複数の検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）と、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２のうち、検出対象空間１０Ｒ内において指示物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の一部を検出する光検出器３０とを備えている。
【００２７】
本形態においては、複数の検出用光源１２として、４つの検出用光源１２Ａ〜１２Ｄが用いられている。複数の検出用光源１２はいずれも、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤外光からなる検出光Ｌ２を発散光として放出する。すなわち、検出光Ｌ２は、指等の指示物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましいことから、人体の表面での反射率の高い赤外域にピークを備えている。例えば、検出光Ｌ２は、可視光領域に近い近赤外線、例えば波長８５０ｎｍ付近にピークを有する光である。
【００２８】
また、本形態の光学式位置検出装置１０は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透明な樹脂板等からなる導光板１３を備えており、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、導光板１３を介してＺ軸方向の一方側Ｚ１に出射され、かかる検出光Ｌ２が出射される空間によって検出対象空間１０Ｒが構成されている。かかる光学式位置検出装置１０では、導光板１３から検出対象空間１０Ｒに出射された検出光Ｌ２が、検出対象空間１０Ｒに位置する指示物体Ｏｂで反射すると、指示物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３は光検出器３０で検出される。
【００２９】
ここで、導光板１３は表示装置８に重ねて配置されている。このため、表示装置８が生成した画像は、導光板１３の表面１３ｓに表示される。それ故、本形態では、導光板１３の表面１３ｓは、表示装置８の実質的な表示面として利用され、数字等のコード構成要素Ｃｅが画像として視認される視認面８０として機能している。
【００３０】
本形態において、導光板１３は、略長方形の平面形状を有しており、導光板１３において、検出対象空間１０Ｒに向いている表面１３ｓが光出射面である。また、導光板１３の４つの角部分１３ａ〜１３ｄが検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２の光入射部１３ｅ〜１３ｈとして用いられている。より具体的には、４つの検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）は、導光板１３の角部分１３ａ〜１３ｄに対峙する位置で角部分１３ａ〜１３ｄに発光面を向けている。このため、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２は、導光板１３の角部分１３ａ〜１３ｄから入射した後、導光板１３内部を伝播しながら表面１３ｓ（光出射面）から出射される。例えば、検出用光源１２Ａから出射された検出光Ｌ２ａは、導光板１３の内部において矢印Ａで示す方向に進行しながら、表面１３ｓから出射される。検出用光源１２Ｂから出射された検出光Ｌ２ｂは、導光板１３の内部において矢印Ａで示す方向とは逆方向に進行しながら、表面１３ｓから出射さされる。検出用光源１２Ｃから出射された検出光Ｌ２ｃは、導光板１３の内部において矢印Ｃで示す方向に進行しながら、表面１３ｓから出射される。検出用光源１２Ｄから出射された検出光Ｌ２ｄは、導光板１３の内部において矢印Ｃで示す方向とは逆方向に進行しながら、表面１３ｓから出射される。
【００３１】
ここで、導光板１３の背面１３ｔあるいは表面１３ｓには、凹凸構造、プリズム構造、散乱層（図示せず）等が設けられており、このような光散乱構造によって、角部分１３ａ〜１３ｄから入射して内部を伝播する光は、その伝播方向に進むに従って徐々に偏向されて表面１３ｓよりＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて出射される。また、導光板１３の光出射側には、検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄの均一化を図るために、必要に応じて、プリズムシートや光散乱板等の光学シートが配置される場合もある。
【００３２】
本形態では、検出光Ｌ２として赤外光が用いられており、表示装置８において画像の表示に用いられる光（可視光）とは波長が相違する。このため、導光板１３の背面１３ｔあるいは表面１３ｓに赤外光に対する凹凸構造やプリズム構造等を設けても、画像の表示には大きな支障がない。
【００３３】
かかる構成の光学式位置検出装置１０において、導光板１３から検出対象空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２ａの光量は、図３（ｃ）に実線で示すように、検出用光源１２Ａからの距離に伴って直線的に減衰する。また、導光板１３から検出対象空間１０Ｒに出射される検出光Ｌ２ｂの光量は、図３（ｃ）に点線で示すように、検出用光源１２Ｂからの距離に伴って直線的に減衰する。他の検出用光源１２Ｃ、１２Ｄから出射された検出光Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄも同様に減衰しながら出射される。従って、検出光Ｌ２は、図５を参照して後述する光強度分布を検出対象空間１０Ｒに形成する。
【００３４】
（光検出器３０の構成）
光検出器３０は、フォトダイオードやフォトトランジスター等の受光素子からなり、検出対象空間１０Ｒの外側のうち、導光板１３の辺部分の略中央位置で検出対象空間１０Ｒに光検出器を向けている。本形態において、光検出器３０は、検出光Ｌ２の中心ピークと略重なる位置に感度領域を備えたフォトダイオード等からなる。
【００３５】
（参照用光源１２Ｒの構成）
さらに、本形態の光学式位置検出装置１０は、検出対象空間１０Ｒを経由せずに光検出器３０に参照光Ｌｒを入射させる参照用光源１２Ｒを備えており、かかる参照用光源１２Ｒは、検出用光源１２と同様、可視光領域に近い近赤外線、例えば波長８５０ｎｍ付近にピークを有する光を発散光として出射するＬＥＤである。このような参照用光源１２Ｒを利用すれば、検出用光源１２Ａ〜１２Ｄや光検出器３０の初期条件を設定する際、参照用光源１２Ｒから出射された参照光Ｌｒの光検出器３０での検出強度を基準とすることができる。また、後述する方法で指示物体ＯｂのＸ座標、Ｙ座標およびＺ座標を検出する際、光検出器３０での参照光Ｌｒの検出強度と、指示物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出強度とを比較した結果等を利用することができる。
【００３６】
（光学式位置検出装置１０の電気的構成）
図２（ｂ）に示すように、本形態のコード入力装置１００において、光学式位置検出装置１０は、検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）および参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動部１４と、光検出器３０から検出結果が出力される位置検出部５０とを有しており、光源駆動部１４と位置検出部５０とは、例えば、共通の半導体集積回路５００に構成されている。光源駆動部１４は、検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）および参照用光源１２Ｒを駆動する光源駆動回路１４０（光源駆動回路１４０ａ〜１４０ｄ、１４０ｒ）と、光源駆動回路１４０を介して検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）および参照用光源１２Ｒの点灯を制御する光源制御部１４５とを備えている。
【００３７】
位置検出部５０は、信号処理部５５と座標検出部５６とを備えており、座標検出部５６は、光検出器３０での検出結果に基づいて指示物体Ｏｂの位置を検出する。本形態において、座標検出部５６は、Ｘ座標検出部５１、Ｙ座標検出部５２およびＺ座標検出部５３を備えている。光源制御部１４５と位置検出部５０とは、信号線で接続されており、検出用光源１２に対する駆動と位置検出部５０での検出動作とは、連動して行われる。
【００３８】
また、コード入力装置１００は、光学式位置検出装置１０のＸ座標検出部５１およびＹ座標検出部５２で求められたＸＹ座標（位置情報）を数字等のコード構成要素Ｃｅに変換して、入力されたコードを生成するコード変換部６０と、今回入力されたコードが、図１（ａ）に示すゲート８００の開放を許容するコードであるか否かを判定する判定部７０とを備えている。ここで、コード変換部６０は、Ｚ軸方向において離間する箇所に設定された仮想入力面１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4（図１（ｂ）および図３（ｂ）参照）の各々におけるＸＹ座標（位置情報）を入力コードのコード構成要素に変換し、複数桁の入力コードを生成する。
【００３９】
また、本形態では、位置検出部５０のＺ座標検出部５３において、指示物体Ｏｂと視認面８０（表示面）との離間距離（Ｚ座標）が変化したと判定された場合、その旨の信号が位置検出部５０から表示装置８に出力される。その結果、表示装置８は、視認面８０で表示される画像を切り換えるようになっている。
【００４０】
（光強度分布の説明）
図４は、本発明に係るコード入力装置１００の光学式位置検出装置１０において検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）を所定のパターンで順次点灯させて光強度分布を形成する様子を示す説明図である。図５は、本発明に係るコード入力装置１００の光学式位置検出装置１０において、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２によって座標検出用の光強度分布が形成される様子を示す説明図である。なお、図４では、点灯している検出用光源１２についてはグレーで表してある。
【００４１】
図２（ａ）において、本形態の光学式位置検出装置１０では、検出用光源１２Ａが点灯する一方、他の検出用光源１２Ｂ〜１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の一方側Ｙ１の角部分をピークとする光強度分布が形成される。また、検出用光源１２Ｂが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ、１２Ｃ、１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の他方側Ｙ２の角部分をピークとする光強度分布が形成される。また、検出用光源１２Ｃが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｄが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の一方側Ｙ１の角部分をピークとする光強度分布が形成される。また、検出用光源１２Ｄが点灯する一方、他の検出用光源１２Ａ〜１２Ｃが消灯状態にあると、検出対象空間１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の他方側Ｙ２の角部分をピークとする光強度分布が形成される。
【００４２】
従って、図４（ａ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｄが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ｂ、１２Ｃが消灯状態にあると、図５（ａ）に示すように、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用第１光強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって検出光Ｌ２の強度が直線的に減少し、かつ、Ｙ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４３】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ａ、１２Ｄが消灯状態にあると、図５（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用第２光強度分布）が形成される。本形態において、Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって検出光Ｌ２の強度が直線的に減少し、かつ、Ｙ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４４】
また、図４（ｃ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｃが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが消灯状態にあると、図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用第１光強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって検出光Ｌ２の強度が直線的に減少し、かつ、Ｘ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４５】
これに対して、図４（ｄ）に示すように、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄが点灯状態にあって他の検出用光源１２Ａ、１２Ｃが消灯状態にあると、図５（ｄ）に示すように、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用第２光強度分布）が形成される。本形態において、Ｙ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって検出光Ｌ２の強度が直線的に減少し、かつ、Ｘ軸方向では、検出光Ｌ２の強度が一定である。
【００４６】
なお、図示を省略するが、４つの検出用光源１２（検出用光源１２Ａ〜１２Ｄ）が全て点灯すると、導光板１３からＺ軸方向の他方側Ｚ２から一方側Ｚ１に向かって強度が低下するＺ座標検出用光強度分布が形成される。かかるＺ座標検出用光強度分布では、Ｚ軸方向で強度が単調減少し、かかる変化は、検出対象空間１０Ｒという限られた空間内では略直線的な変化とみなすことができる。また、Ｚ座標検出用光強度分布では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において強度が一定である。
【００４７】
（Ｘ座標検出の基本原理）
本形態の光学式位置検出装置１０においては、光強度分布形成用の検出用光源１２を点灯させて検出対象空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布を形成するとともに、指示物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ２を光検出器３０で検出し、かかる光検出器３０での検出結果に基づいて、位置検出部５０は、検出対象空間１０Ｒ内の指示物体Ｏｂの位置を検出する。そこで、図６を参照して座標検出の原理を説明する。なお、光検出器３０での検出結果に基づいて指示物体Ｏｂの検出対象空間１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたって、例えば、光源制御部１４５や位置検出部５０としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、論理回路等のハードウェアを用いた構成を採用することもできる。
【００４８】
図６は、本発明に係るコード入力装置１００の光学式位置検出装置１０での位置検出原理を模式的に示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は、指示物体Ｏｂで反射した検出光の強度を示す説明図、および指示物体Ｏｂで反射した検出光の強度が等しくなるように検出光の光強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００４９】
本形態の光学式位置検出装置１０においては、図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明したＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを利用してＸ軸方向の位置（Ｘ座標）を検出する。その際、検出用光源１２Ａ、１２Ｄと検出用光源１２Ｂ、１２Ｃとを逆相に駆動する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１期間において、検出用光源１２Ａ、１２Ｄを点灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを消灯させ、図５（ａ）に示すＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成する。次に、検出用光源１２Ａ、１２Ｄを消灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｃを点灯させ、図５（ｂ）に示すＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出対象空間１０Ｒに指示物体Ｏｂが配置されると、指示物体Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。ここで、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂは、一定の分布を有している。それ故、Ｘ座標検出部５１は、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出強度と、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出強度との比較を行えば、図６を参照して以下に説明する方法等により、指示物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００５０】
まず、図６（ａ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、かつ、Ｘ軸方向で逆向きになるように順次形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、指示物体ＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００５１】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、検出用光源１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、図６（ｂ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを順次形成する。そして、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとを等しくする。かかる差動を行った際の検出用光源１２Ａ、１２Ｄに対する制御量（電流値）と、検出用光源１２Ａ、１２Ｄに対する制御量（電流値）との比あるいは差等により、指示物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。また、Ｘ座標検出用第１期間での検出用光源１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での検出用光源１２に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差等により、指示物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように検出用光源１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００５２】
（Ｙ座標検出の基本原理）
本形態のコード入力装置１００においては、図５（ｃ）、（ｄ）を参照して説明したＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＹａおよびＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを利用してＹ軸方向の位置（Ｙ座標）を検出する。より具体的には、検出用光源１２Ａ、１２Ｃと検出用光源１２Ｂ、１２Ｄとを逆相に駆動する。すなわち、図４（ｃ）に示すように、Ｙ座標検出用第１期間においては、検出用光源１２Ａ、１２Ｃを点灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを消灯させ、図５（ｃ）に示すＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａを形成する。次に、Ｙ座標検出用第２期間において、図４（ｄ）に示すように、検出用光源１２Ａ、１２Ｃを消灯させる一方、検出用光源１２Ｂ、１２Ｄを点灯させ、図５（ｄ）に示すＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを形成する。従って、Ｙ座標検出部５２は、Ｙ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＹａと、Ｙ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＹｂとを比較する等、Ｘ座標を検出した方法と同様な方法により、指示物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００５３】
（Ｚ座標検出の基本原理）
本形態の光学式位置検出装置１０において、Ｚ座標を検出するには、検出用光源１２Ａ〜１２Ｄの全てを同時に点灯させ、Ｚ軸方向で強度が単調変化するＺ座標検出用光強度分布を形成する。従って、検出対象空間１０Ｒに指示物体Ｏｂが配置されると、指示物体Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。ここで、Ｚ座標検出用光強度分布は、Ｚ軸方向において一定の傾斜分布を有しているので、光検出器３０での検出強度に基づいて指示物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００５４】
（参照用光源１２Ｒを用いての座標検出）
上記の座標検出を行う際、検出光Ｌ２のみを用いてもよいが、本形態の光学式位置検出装置１０では、参照用光源１２Ｒが設けられている。従って、指示物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を検出する際、検出用光源１２同士の差動に代えて、光検出器３０での参照光Ｌｒの検出強度と、指示物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出強度とを比較した結果等を利用することができる。より具体的には、光検出器３０での検出強度が等しくなるように参照用光源１２Ｒと一部の検出用光源１２とを差動させた際の検出用光源１２に対する駆動電流と、光検出器３０での検出強度が等しくなるように参照用光源１２Ｒと他の一部の検出用光源１２とを差動させた際の検出用光源１２に対する駆動電流との差や比を用いて指示物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００５５】
また、指示物体ＯｂのＺ座標を検出する際、Ｚ座標検出用光強度分布の絶対値に代えて、光検出器３０での参照光Ｌｒの検出強度と、指示物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出強度とを比較した結果等を利用することができる。より具体的には、光検出器３０での検出強度が等しくなるように参照用光源１２Ｒと、全ての検出用光源１２とを差動させた際の検出用光源１２に対する駆動電流と、検出用光源１２に対する駆動電流との差や比を用いて指示物体Ｏｂの位置を検出することができる。かかる方法によれば、指示物体ＯｂのＺ座標を検出する際も、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００５６】
さらに、本形態では、検出用光源１２および参照用光源１２Ｒは共通の光源駆動部１４により駆動されている。このため、検出用光源１２および参照用光源１２Ｒに供給される駆動信号に強度変動が発生しても、かかる強度変動の影響等を受けずに指示物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００５７】
（コード入力の基本動作）
本形態のコード入力装置１００では、指先等の指示物体Ｏｂが視認面８０から大きく離間している間は待機状態にあり、かかる待機状態では、複数の検出用光源１２の一部あるいは全体が定期的に点灯する。この状態で、指示物体Ｏｂが視認面８０にある程度接近すると、検出用光源１２から出射された検出光Ｌ２が指示物体Ｏｂで反射し、光検出器３０で検出される。従って、それ以降、表示装置８は、視認面８０にコード構成要素Ｃｅを二次元画像として表示するとともに、光学式位置検出装置１０は、上記の位置検出動作を開始する。
【００５８】
まず、利用者は、視認面８０に表示されたコード構成要素Ｃｅを確認し、所定のコード構成要素Ｃｅが表示されている位置に向けて指（指示物体Ｏｂ）を視認面８０に向けて進めていく。その結果、指示物体Ｏｂが、仮想入力面１０Ｒ1〜１０Ｒ4のうち、視認面８０から最も離間した仮想入力面１０Ｒ1に進入すると、かかる進入は、光学式位置検出装置１０でのＺ座標検出動作によって検出されるとともに、進入位置（指示物体ＯｂのＸＹ座標）が検出される。かかる仮想入力面１０Ｒ1における指示物体ＯｂのＸＹ座標は、コード変換部６０に一時記憶される。
【００５９】
かかる仮想入力面１０Ｒ1での入力が終了すると、視認面８０では、表示されるコード構成要素Ｃｅの種類や位置が切り換わる。かかる切り換えによって、利用者は、仮想入力面１０Ｒ1での入力が終了したことを認識することができる。次に、利用者は、視認面８０に表示されている新たなコード構成要素Ｃｅを確認し、所定のコード構成要素Ｃｅが表示されている位置に向けて指（指示物体Ｏｂ）を視認面８０に向けて進めていく。その結果、指示物体Ｏｂが仮想入力面１０Ｒ2に進入すると、かかる進入は、光学式位置検出装置１０でのＺ座標検出動作によって検出されるとともに、進入位置（指示物体ＯｂのＸＹ座標）が検出される。かかる仮想入力面１０Ｒ2における指示物体ＯｂのＸＹ座標は、コード変換部６０に一時記憶される。
【００６０】
かかる仮想入力面１０Ｒ2での入力が終了すると、視認面８０では、表示されるコード構成要素Ｃｅの種類や位置が切り換わる。かかる切り換えによって、利用者は、仮想入力面１０Ｒ2での入力が終了したことを認識することができる。次に、利用者は、視認面８０に表示されている新たなコード構成要素Ｃｅを確認し、所定のコード構成要素Ｃｅが表示されている位置に向けて指（指示物体Ｏｂ）を視認面８０に向けて進めていく。その結果、指示物体Ｏｂが仮想入力面１０Ｒ3に進入すると、かかる進入は、光学式位置検出装置１０でのＺ座標検出動作によって検出されるとともに、進入位置（指示物体ＯｂのＸＹ座標）が検出される。かかる仮想入力面１０Ｒ3における指示物体ＯｂのＸＹ座標は、コード変換部６０に一時記憶される。
【００６１】
かかる仮想入力面１０Ｒ3での入力が終了すると、視認面８０では、表示されるコード構成要素Ｃｅの種類や位置が切り換わる。かかる切り換えによって、利用者は、仮想入力面１０Ｒ3での入力が終了したことを認識することができる。次に、利用者は、視認面８０に表示されている新たなコード構成要素Ｃｅを確認し、所定のコード構成要素Ｃｅが表示されている位置に向けて指（指示物体Ｏｂ）を視認面８０に向けて進めていく。その結果、指示物体Ｏｂが仮想入力面１０Ｒ4に進入すると、かかる進入は、光学式位置検出装置１０でのＺ座標検出動作によって検出されるとともに、進入位置（指示物体ＯｂのＸＹ座標）が検出される。かかる仮想入力面１０Ｒ4における指示物体ＯｂのＸＹ座標は、コード変換部６０に一時記憶される。かかる仮想入力面１０Ｒ4での入力が終了すると、視認面８０では、入力が完了した旨の画像に切り換わる。
【００６２】
そして、コード変換部６０は、仮想入力面１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4における指示物体ＯｂのＸＹ座標を受け取った時点で、仮想入力面１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4における指示物体ＯｂのＸＹ座標をコード構成要素Ｃｅに変換し、４桁のコードを生成する。次に、コード変換部６０が、今回生成したコードを判定部７０に出力すると、判定部７０は、今回入力されたコードが、図１（ａ）に示すゲート８００の開放を許容するコードであるか否かを判定し、コードが正しい場合には、その旨を表示装置８に表示させるとともに、ゲート８００を開放するようにとの指令をゲート駆動装置（図示せず）に出力する。これに対して、判定部７０は、今回入力されたコードが、図１（ａ）に示すゲート８００の開放を許容するコードではないと判定した場合には、その旨を表示装置８に表示させるとともに、ゲート８００を開放するようにとの指令をゲート駆動装置（図示せず）に出力しない。なお、コード変換部６０は、仮想入力面１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4における指示物体ＯｂのＸＹ座標を受け取る都度、コード構成要素Ｃｅに変換して判定部７０に出力し、判定部７０において、複数のコード構成要素Ｃｅを受け取った時点でからコードを生成してもよい。
【００６３】
なお、指示物体Ｏｂが仮想入力面１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3に進入した以降、指示物体Ｏｂの位置が仮想入力面１０Ｒ1に戻ったときには、位置検出部５０はリセット信号を発生させ、コード入力装置１００では、その旨が表示装置８によって視認面８０に表示された後、新たなコード入力を待つ状態となる。なお、仮想入力面１０Ｒ1に進入してから仮想入力面１０Ｒ4に進入するまでに所定の時間が経過したときに位置検出部５０がリセット信号を発生させてもよい。
【００６４】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のコード入力装置１００では、指示物体Ｏｂによる指示位置を検出するのに光学式位置検出装置１０を用いているため、指示物体Ｏｂが視認面８０から大きく離間する箇所に位置している場合でも、指示物体Ｏｂの視認面８０に沿う方向における位置（指示位置／ＸＹ座標）を検出することができる。このため、視認面８０と指示物体Ｏｂとが大きく離間している場合でも、指示物体Ｏｂの位置情報（ＸＹ座標）によれば、いずれのコード構成要素Ｃｅを指示したかを特定することができるので、コード入力が可能である。また、視認面８０と指示物体Ｏｂとが大きく離間していれば、フードを設けなくても、側方や斜め後方にいる者からは指示位置（指示内容）が見にくいので、セキュリティ等の面で都合がよい。
【００６５】
また、本形態では、光学式位置検出装置１０がＺ軸方向の複数個所における指示物体Ｏｂの位置情報を検出し、コード変換部６０は、Ｚ軸方向の複数個所の各々における指示物体Ｏｂの位置情報をコード構成要素Ｃｅに変換する。このため、Ｚ軸方向の複数個所における指示物体Ｏｂの各位置情報が各々、コード構成要素Ｃｅに対応するため、複数桁のコード入力を容易に行うことができる。また、光学式位置検出装置１０は、位置情報として、Ｚ軸方向の複数個所の指示物体ＯｂのＸ軸方向の位置情報およびＹ軸方向の位置情報を検出し、コード変換部６０は、指示物体ＯｂのＸ軸方向の位置情報および指示物体ＯｂのＹ軸方向の位置情報をコード構成要素Ｃｅに変換する。このため、コード構成要素Ｃｅの種類が多い場合でも容易に対応することができる。それ故、コード構成要素Ｃｅについては、０〜二桁の数字を用いた構成、アルファベットを用いた構成、数字とアルファベットとを用いた構成等を採用することができる。
【００６６】
また、本形態において、視認面８０は表示装置８の表示面である。従って、任意のコード構成要素Ｃｅを表示することができるので、コード構成要素の種類が多い場合でも容易に対応することができる。
【００６７】
また、本形態では、指示物体Ｏｂと視認面８０（表示面）との離間距離（Ｚ座標）に対応して視認面８０で表示される画像が切り換わる。このため、利用者は、仮想入力面１０Ｒ1〜１０Ｒ4の各々での入力が終了したことを認識することができる。また、本形態では、指示物体Ｏｂと視認面８０（表示面）との離間距離（Ｚ座標）に対応して視認面８０で表示されるコード構成要素Ｃｅの種類が切り換わるため、コード構成要素Ｃｅの種類を増やすことができる等の利点がある。また、指示物体Ｏｂと視認面８０（表示面）との離間距離（Ｚ座標）に対応して視認面８０で表示されるコード構成要素Ｃｅの位置関係が切り換わるので、側方や斜め後方にいる者から指示位置（指示内容）がより見にくくすることができる。
【００６８】
また、本形態において、検出光Ｌ２は赤外光である。このため、検出光Ｌ２が視認されないので、コード構成要素Ｃｅを視認するのを検出光Ｌ２が妨げないという利点がある。
【００６９】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、視認面８０（表示面）にコード構成要素Ｃｅが二次元画像として表示される構成であったが、コード構成要素Ｃｅが立体画像として表示される構成を採用してもよい。かかる構成によれば、コード構成要素Ｃｅを二次元画像として表示した場合に比して、側方や斜め後方にいる者から指示位置（指示内容）がより見にくくすることができる。また、コード構成要素Ｃｅが立体画像として表示される構成を採用した場合、コード入力装置１００については、銀行端末や入場者の認証を行う認証装置等に用いられているコード入力装置に限らず、アミューズメント機器のコード入力装置として利用するのにも適している。
【００７０】
また、上記実施の形態では、指示物体Ｏｂと視認面８０（表示面）との離間距離（Ｚ座標）が変化した場合、視認面８０で表示される画像を切り換えるようになっていたが、指示物体Ｏｂと視認面８０（表示面）との離間距離（Ｚ座標）にかかわらず、視認面８０で表示される画像が同一である構成を採用してもよい。この場合、仮想入力面１０Ｒ1〜１０Ｒ4の各々での入力が終了したことを報知音等によって利用者に知らせてもよい。
【００７１】
また、視認面８０で視認されるコード構成要素Ｃｅが一定である構成を採用する場合には、コード構成要素Ｃｅが印刷されたシート等によって視認面８０を構成してもよい。
【００７２】
上記実施の形態では、板状の導光板１３を備えた光学式位置検出装置１０を説明したが、特表２００３−５３４５５４号公報等に記載されている方式の光学式位置検出装置１０を利用してコード入力装置１００を構成してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
８・・表示装置、１０・・光学式位置検出装置、１０Ｒ・・検出対象空間、１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4・・仮想入力面、１２、１２Ａ〜１２Ｄ・・検出用光源、１２Ｒ・・参照用光源、１３・・導光板、３０・・光検出器、５０・・位置検出部、６０・・コード変換部、７０・・判定部、８０・・視認面、１００・・コード入力装置、Ｏｂ・・指示物体
【図２】
2012128708.tif 000003
【図３】
2012128708.tif 000004
【図５】
2012128708.tif 000005
【図６】
2012128708.tif 000006
【図１】
2012128708.tif 000007
【図４】
2012128708.tif 000008