JP6693518B2 - 情報入力装置および照合システム - Google Patents

Description

本発明は、情報入力装置および照合システムに関する。特に、認証パスワードなどの情報入力に用いられる情報入力装置および照合システムに関する。

公共の場に設置されたＡＴＭ（Automatic Teller Machine）などのシステムには、認証パスワードなどの情報を入力するための入力装置が設置されている。例えば、システムの利用者は、入力装置のタッチパネルに表示されたテンキーに従って情報を入力する。一般的な入力装置では、利用者が入力装置に情報を入力している際に、第三者がその情報を覗き見る危険性がある。

特許文献１には、第三者による覗き見を防止する表示システムについて開示されている。特許文献１の表示システムでは、利用者に認識させるべき有効表示情報と、その有効表示情報と同種で内容の異なるダミー表示情報とを高速で切り替えて表示部に表示する。利用者は、高速で切り替わる画像に同期して開閉するシャッタを通して表示部に表示された有効表示情報を認識する。それに対し、第三者は、表示部に表示されたどの表示情報が有効表示情報であるのかを認識することができない。そのため、利用者は、第三者が認識できないように情報を入力装置に入力することができる。

特許第４９１１２２５号公報

特許文献１のシステムの表示装置に表示できる画像のフレームレートは、３６０フレーム毎秒（以下、ｆｐｓ：frames per second）程度である。この程度のフレームレートだと、１０００ｆｐｓクラスの高速度カメラで撮影することによって、シャッタを介さなくても表示部に表示された画像群が認識される可能性がある。そのため、特許文献１のシステムでは、表示部に表示された画像群に含まれる画像と、使用者の指の動きとを高速度カメラを用いて撮影することによって、使用者が入力した情報の候補を絞られる可能性がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決するため、表示情報を高速で切り替えることによって、入力された情報の秘密性を向上させることを可能とする情報入力装置を提供することにある。

本発明の情報入力装置は、複数の表示領域に区分けされる表示部を有する空間変調素子と、複数の表示領域のそれぞれに対応付けられた複数の発光部を含む光源とを有し、光源から空間変調素子の表示部に照射された光を基に形成される表示情報を操作領域に投射する投射手段と、操作領域の上方に配置され、表示情報に含まれる有効表示情報が操作領域に表示されるタイミングに合わせて開くシャッタ機構と、操作領域上での操作内容を画像情報として取得する撮像手段と、操作領域に表示情報を表示させるためのパターンを空間変調素子の表示部に表示させる表示条件と、複数の発光部を切り替えるタイミングとシャッタ機構を開くタイミングとを合わせる同期条件とを含む制御条件を設定するとともに、撮像手段に取得された画像情報から確定された操作内容と有効表示情報とを対応させた操作情報を出力する制御手段とを備える。

本発明の照合システムは、複数の表示領域に区分けされる表示部を有する空間変調素子と、複数の表示領域のそれぞれに対応付けられた複数の発光部を含む光源とを有し、光源から空間変調素子の表示部に照射された光を基に形成される表示情報を操作領域に投射する投射手段と、操作領域の上方に配置され、表示情報に含まれる有効表示情報が操作領域に表示されるタイミングに合わせて開くシャッタ機構と、操作領域上での操作内容を画像情報として取得する撮像手段と、操作領域に表示情報を表示させるためのパターンを空間変調素子の表示部に表示させる表示条件と、複数の発光部を切り替えるタイミングとシャッタ機構を開くタイミングとを合わせる同期条件とを含む制御条件を設定するとともに、撮像手段に取得された画像情報から確定された操作内容と有効表示情報とを対応させた操作情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置と、情報入力装置から操作情報をネットワーク経由で取得し、自装置が記憶する認証情報と操作情報とを照合し、操作情報と認証情報との照合結果を上位システムに送信するサーバとを備える。

本発明によれば、表示情報を高速で切り替えることによって、入力された情報の秘密性を向上させることを可能とする情報入力装置を提供することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置の外観を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が操作領域に投射する表示情報の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置がネットワークを介してサーバに接続されている照合システムの概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置の構成を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置によって表示情報を操作領域に投射し、その操作領域を撮像する一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える撮像手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える投射手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える投射手段の光学系の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える投射手段の光源の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える投射手段の光源を実現化するレーザアレイの一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える投射手段の光源の制御例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える投射手段の空間変調素子の表示部にキー配列を割り当てる一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える投射手段の空間変調素子の表示部にキー配列を割り当てる別の一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える投射手段の光源によって表示情報を投射し、撮像手段であるカメラによってその表示情報を撮像する一例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれるキー配列格納部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれるキー配列格納部のキー配列記憶部に記憶されるキー配列の一例を示すテーブルである。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれるキー配列格納部のキー配列出力部から出力されるキー配列情報の一例を示すテーブルである。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる制御条件生成部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる制御条件生成部のキー配列選択部によってフラグが付けられたテーブルの一例である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる制御条件生成部のパターン記憶部に記憶される位相分布の一例を示すテーブルである。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる制御条件生成部の制御条件設定部によってフラグが付けられたテーブルの一例である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる制御条件生成部によって生成される表示条件の一例を示すテーブルである。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる制御条件生成部によって生成される表示条件の別の一例を示すテーブルである。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる制御条件生成部によって生成される同期条件の一例を示すテーブルである。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段が、空間変調素子の表示部の液晶応答に対応させて光源の発光部を切り替えるタイミングと光シャッタを開くタイミングとを同期させる例を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる操作情報生成部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置が表示情報を投射する操作領域上に直交座標系を設定する一例である。 本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置の変形例の構成を示す概念図である。 本発明の第２の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれる制御条件生成部のパターン記憶部に記憶される位相分布の一例を示すテーブルである。 本発明の第２の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段が、空間変調素子の表示部の液晶応答に対応させて光源の発光部を切り替えるタイミングと光シャッタを開くタイミングとを同期させる例を示す概念図である。 本発明の第３の実施形態に係る情報入力装置が備える制御手段の処理部に含まれるキー配列格納部の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る情報入力装置の構成を示す概念図である。 本発明の第４の実施形態に係る情報入力装置が備える照合手段の構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態に係る情報入力装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお、以下の実施形態の説明に用いる全図においては、特に理由が無い限り、同様箇所には同一符号を付す。また、以下の実施形態において、同様の構成・動作に関しては繰り返しの説明を省略する場合がある。

（実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る情報入力装置１０の外観を示す。図１は、ユーザが情報入力装置１０に情報を入力しているイメージである。

情報入力装置１０は、ユーザの操作を受け付ける操作領域１２に表示情報を投射するとともに、操作領域１２になされた操作を撮像するインターフェース装置１１を備える端末である。インターフェース装置１１には、内蔵された撮像素子が操作領域１２を撮像するためのカメラ窓１１２と、表示情報を投射するための投射窓１１３とが設けられている。

インターフェース装置１１は、位相変調型の空間変調素子と、その空間変調素子の表示部に光を照射する複数の発光部を有する光源とを含む投射手段を備える。インターフェース装置１１は、光源から出射した光を空間変調素子の表示部で反射させ、操作領域１２に表示情報を投射する。

インターフェース装置１１の空間変調素子の表示部は、複数の表示領域に区切られており、各表示領域には互いに異なる画像を表示することができる。インターフェース装置１１の光源を構成する複数の発光部は、空間変調素子の各表示領域に対応付けて設けられている。インターフェース装置１１は、光を出射する発光部を切り替えることによって、光を照射する表示領域を切り替える。すなわち、インターフェース装置１１が光源を切り替えるたびに、操作領域１２に投射される表示情報が次々に切り替えわることになる。

また、情報入力装置１０は、操作領域１２に表示された表示情報を認識するための光シャッタ１３（シャッタ機構とも呼ぶ）を備える。光シャッタ１３は、操作領域１２の上方に配置される。光シャッタ１３は、ユーザが操作領域１２に操作を行う際に、ユーザと操作領域１２との間に位置するように配置される。ユーザは、操作領域１２に操作を行う際に、光シャッタ１３を通して操作領域１２を認識する。

光シャッタ１３は、インターフェース装置１１によってユーザが認識すべき表示情報（以下、有効表示情報）が操作領域１２に表示されたタイミングで開き、その他の表示情報が操作領域１２に表示されたタイミングでは閉じるように制御される。すなわち、光シャッタ１３は、複数の表示情報に含まれる有効表示情報が操作領域１２に表示されるタイミングに合わせて開く。そのため、光シャッタ１３を通して操作領域１２を見ているユーザのみが、操作領域１２に表示された有効表示情報を認識することができる。

光シャッタ１３は、例えば以下の非特許文献１に記載されたようなＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）シャッタによって実現できる。ＭＥＭＳシャッタを用いれば、２０マイクロ秒程度の応答も可能である。
（非特許文献１）N.Hagood et.al., “A Direct-View MEMS Display for Mobile Applications,” SID Symposium Digest of Technical Papers, Vol.1(1), May 2007, pp.1278-1281(2007)
また、光シャッタ１３は、液晶セルを挟んで互いに交差する一対の偏光子で構成された液晶シャッタによっても実現できる。液晶シャッタでは、駆動電圧を印可して液晶セルに含まれる液晶分子を再配向させ、液晶セルを通過する光の位相差を変化させることによって開閉制御することができる。数十マイクロ秒〜数ミリ秒程度の応答速度でよければ、液晶シャッタを光シャッタ１３に適用することができる。

なお、本実施形態に係る光シャッタ１３を実現するものは、ＭＥＭＳシャッタや液晶シャッタに限らず、目的とする応答速度で動作するシャッタ機構であればよい。

ここで、ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）などの秘密情報を取り扱うシステムに情報入力装置１０を適用する利用シーンを想定する。

インターフェース装置１１は、例えば「０〜１、Ｘ、＃」の１２個の記号からなる行列形式のキー配列（表示情報とも呼ぶ）を操作領域１２に投射する。このとき、インターフェース装置１１は、ユーザに提示する有効キー配列（有効表示情報とも呼ぶ）とともに、有効キー配列とは異なるダミーのキー配列（ダミー表示情報）を次々に操作領域１２に投射する。

図２は、操作領域１２に投射される表示情報の一例である。光シャッタ１３を通さない場合、操作領域１２に投射された表示情報は、図２の左図のように多くの記号が重なった意味不明な画像として認識される。一方、光シャッタ１３を通して操作領域１２を見る場合、図２の左図のような有効キー配列が認識される。そのため、ユーザは、光シャッタ１３を通して操作領域１２を見ることによって、操作領域１２に投射された有効キー配列に対して適切な操作をすることができる。

なお、インターフェース装置１１は、キー配列を構成する各記号の並び順に従って、キー配列を構成する各記号を操作領域１２の所定の位置に投射する。そのため、有効キー配列が決まれば、操作領域１２のどの位置に各記号が配置されているのかを特定できる。

例えば、図２の右図においては、左から１列目が「２、５、１、７」、２列目が「＃、６、９、３」、３列目が「４、８、０、Ｘ」の記号からなるキー配列である。これ以降、行列形式のキー配列は、左から１列目−１行目の記号を起点とし、各列に関して上の行から順番に記号を続けて表記する。そして、各列の右隣に列がある場合は、一番下の行の記号に続けてコンマ「，」を表記し、その後には右隣の列の記号を上から順番に並べて表記する。図２の右図のキー配列は、「２５１７，＃６９３，４８０Ｘ」と表記する。なお、コンマは省略してもよい。

「２５１７，＃６９３，４８０Ｘ」が有効キー配列として設定されると、４行×３列の行列形式において、１列目−１行目の位置に「２」、１列目−２行目の位置に「５」、・・・、３列目−４行目の位置に「Ｘ」が配置されることになる。すなわち、操作領域１２には、見た目では図２の左図のような意味不明な画像が表示されているが、実際には図２の右図のような有効キー配列が配置されていることになる。そのため、光シャッタ１３を通して操作領域１２を見たユーザによってなされた操作と、操作領域１２に配置された有効キー配列とを対応付けることによって、ユーザが入力した情報を特定することができる。

図１のように、ユーザは、光シャッタ１３を通して操作領域１２を見る。そのため、ユーザ以外の人物は、ユーザの操作中に光シャッタ１３を直接覗き込むことは不可能である。本実施形態において、操作領域に表示される表示情報は、光源の切り替えに伴って切り替わる。そのため、本実施形態によれば、液晶の応答速度に律速されない高速な画像の切り替えが可能となる。

図３は、本実施形態の情報入力装置１０を含む照合システム１の構成を示す概念図である。照合システム１は、情報入力装置１０によって取得されたキー操作情報に基づいてユーザ認証を行う。照合システム１は、ＡＴＭなどの上位システムに接続され、上位システムを利用するユーザのユーザ認証を行うシステムである。

照合システム１は、情報入力装置１０と、その情報入力装置１０にネットワーク１０１を介して接続されたサーバ１０２とを備える。ネットワーク１０１は、インターネットやイントラネットなどの一般的な通信回線である。サーバ１０２は、演算機能や制御機能、記憶機能などを有する一般的なサーバである。

サーバ１０２は、情報処理装置１０からキー操作情報を取得し、そのキー操作情報とユーザの認証情報とを照合する。そして、照合システム１は、キー操作情報とユーザの認証情報とが一致した際に、そのユーザが上位システムにログインすることを許可する。

（構成）
次に、本実施形態に係る情報入力装置１０の概略的な構成について図面を参照しながら説明する。

図４は、情報入力装置１０の機能構成を示すブロック図である。

情報入力装置１０は、撮像手段２０、投射手段３０、制御手段４０および光シャッタ１３を備える。撮像手段２０、投射手段３０および制御手段４０は、インターフェース装置１１を構成する。また、情報入力装置１０には、ユーザの情報の入力を受け付ける操作領域１２が設定される。なお、操作領域１２は、情報入力装置１０の筐体や内部など、インターフェース装置１１から表示情報を投射することができる箇所に設定される。操作領域１２は、情報入力装置１０の外部に設定されてもよい。

図５は、インターフェース装置１１が、操作領域１２に表示情報３００を投射し、操作領域１２を撮像する様子の概念図である。

制御手段４０は、異なる表示情報３００を操作領域１２に次々に投射するように投射手段３０を制御する。また、制御手段４０は、有効表示情報が表示情報３００として操作領域１２に表示されるタイミングで光シャッタ１３を開く制御をする。そして、制御手段４０は、操作領域１２を撮像するように撮像手段２０を制御する。

次に、本実施形態に係る情報入力装置１０の詳細な構成について図面を参照しながら説明する。

（撮像手段）
図６は、撮像手段２０の構成を示すブロック図である。撮像手段２０は、撮像素子２１、画像処理プロセッサ２３、内部メモリ２５およびデータ出力部２７を有する。

撮像素子２１は、操作領域１２を含む領域を撮像し、画像情報を取得するための素子である。撮像素子２１は、半導体部品が集積回路化された光電変換素子である。撮像素子２１は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの固体撮像素子によって実現できる。通常、撮像素子２１は、可視領域の光を撮像する素子によって構成するが、赤外線や紫外線、Ｘ線、ガンマ線、電波、マイクロ波などの電磁波を撮像・検波できる素子によって構成してもよい。

画像処理プロセッサ２３は、撮像素子２１によって撮像された画像情報に対して、暗電流補正や補間演算、色空間変換、ガンマ補正、収差の補正、ノイズリダクション、画像圧縮などの画像処理を実行する集積回路である。なお、画像情報を加工せずに出力する場合は、画像処理プロセッサ２３を省略してもよい。画像処理プロセッサ２３は、本実施形態に係る情報入力装置１０が処理を行うように設計されたプロセッサで実現できる。

内部メモリ２５は、画像処理プロセッサ２３によって画像処理を行う際に処理しきれない画像情報や、処理済みの画像情報を一時的に格納する記憶素子である。なお、撮像素子２１によって撮像された画像情報を内部メモリ２５に一時的に記憶するように構成してもよい。内部メモリ２５は、一般的なメモリによって構成すればよい。

データ出力部２７は、画像処理プロセッサ２３によって処理された画像情報を制御手段４０に出力する。

（投射手段）
図７は、本実施形態に係る投射手段３０の構成を示すブロック図である。図８は、本実施形態に係る投射手段３０の光学的な構成について説明するための概念図である。

図７のように、投射手段３０は、制御条件取得部３１、光源制御部３２、光源３３、変調素子制御部３５、空間変調素子３６および投射部３８を有する。以下において、投射手段３０の各構成要素について詳細に説明する。

（制御条件取得部）
制御条件取得部３１は、光源３３および空間変調素子３５を制御するための制御条件を取得する。制御条件は、光源３３と光シャッタ１３の動作を同期させるための同期条件と、空間変調素子３５に位相分布を適切なタイミングで表示させるための表示条件とを含む。制御条件取得部３１は、同期条件を光源制御部３２に出力し、表示条件を変調素子制御部３５に出力する。

（光源制御部）
光源制御部３２は、同期条件に基づいて、光源３３を構成する複数の発光部を所定のタイミングで切り替え、光を出射する発光部を変更させる制御をする。

（光源）
光源３３は、特定波長の光３４０を発する複数の発光部を有する。通常、光源３３は、可視領域の光３４０を発するように構成する。なお、光源３３は、赤外領域や紫外領域などの可視領域以外の光３４０を発するように構成してもよい。光源３３が出射した光は、コリメータ３４によってコヒーレントな光３４０とし、空間変調素子３６の表示部に入射させる。

図８のように、本実施形態においては、空間変調素子３６の表示部に対して光３４０の入射角を非垂直にする。すなわち、光源３３から出射される光３４０の出射軸を空間変調素子３６の表示部に対して斜めにする。空間変調素子３６の表示部に対して光３４０の出射軸を斜めに設定すれば、ビームスプリッタを用いなくても空間変調素子３６の表示部に光３４０を入射できるため効率を向上させることができる。

図９は、光源３３に含まれる複数の発光部３３０の配置例を示す概念図である。図９中の発光部３３０に示すＡ１やＡ２などの記号は、各発光部３３０の位置を示す。図９においては、行列状に配置した複数の発光部３３０の各行を上からＡ、Ｂ、Ｃとし、各列を左から１、２、３、４、５とする。これ以降、各発光部３３０の個別にあらわす場合、発光部Ａ１、発光部Ａ２、・・・、発光部Ｃ５などと表記する。なお、光源３３を構成する複数の発光部３３０は、任意の数の行および列で構成することができる。また、複数の発光部３３０は、行列状ではなく、同心円状や螺旋状などの配置としてもよい。

複数の発光部３３０は、互いに独立したタイミングで発光するように制御される。例えば、発光部３３０は、発光部Ａ１、発光部Ａ２、・・・、発光部Ｃ５といった順番で発光するように制御される。なお、複数の発光部３３０を発光させるタイミングは、任意の順番に設定できる。例えば、所定の時間間隔で所定の順番で発光部３３０を切り替えるように制御してもよいし、ランダムな時間間隔で順番を入れ替えて発光部３３０を切り替えるように制御してもよい。

図１０は、図９の光源３３を実現するレーザアレイ３３１の概念図である。レーザアレイ３３１は、異なるタイミングで駆動制御される複数の発光部３３２を有する。レーザアレイ３３１には、レーザを照射することによって発生した熱を発散するためのヒートシンク３３３が設けられることが好ましい。また、レーザアレイ３３１から出射されたレーザをコリメートするために、各発光部３３２に対応させてコリメータが配置されたコリメートレンズアレイ３４１をレーザアレイ３３１の後段に設置することが好ましい。

レーザアレイ３３１は、複数の色のレーザを組み合わせて構成してもよい。レーザアレイ３３１を複数の色の組み合わせで構成すれば、表示情報を多色化することができる。すなわち、光源３３は、第１の波長領域の光を出射する第１の発光部と、前記第１の発光部が出射する光とは異なる波長領域の光を出射する第２の発光部とを少なくとも有する構成とすることができる。なお、光源３３は、３色以上の色を出射するように構成してもよい。

例えば、多色化すれば、通常は緑色の有効キー配列をユーザに認識させ、何かしらの問題がある場合は赤色の有効キー配列をユーザに認識させるというような設定も可能となる。

（空間変調素子）
空間変調素子３６は、変調素子制御部３５の制御に応じて、操作領域１２に投射される表示情報の位相分布を自身の表示部に表示する。空間変調素子３６の表示部は複数の表示領域に区分される。各表示領域は、独立したタイミングで表示情報に対応する位相分布を表示する。

空間変調素子３６は、位相がそろったコヒーレントな光３４０の入射を受け、入射された光３４０の位相を変調する位相変調型の空間変調素子である。空間変調素子３６は、変調された変調光３７０を投射部３８に向けて出射する。なお、空間変調素子３６は、操作領域１２に表示情報を投射できるのであれば、位相変調型とは異なる方式の素子であってもよい。

空間変調素子３６上の表示領域には、操作領域１２に投射される表示情報の位相分布が表示される。空間変調素子３６の表示領域で反射された変調光３７０は、一種の回折格子が集合体を形成したような画像になり、これらの回折格子で回折された光が集まることによって表示情報が形成される。なお、空間変調素子の表示部に表示される位相分布をパターンと記載することもある。

空間変調素子３６は、例えば、強誘電性液晶やホモジーニアス液晶、垂直配向液晶などを用いた空間変調素子によって実現される。空間変調素子３６は、具体的には、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）によって実現できる。また、空間変調素子３６は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）によって実現してもよい。

（変調素子制御部）
変調素子制御部３５は、空間変調素子３６の表示部に各位相分布を適切なタイミングで表示させる。変調素子制御部３５は、空間変調素子３６の表示領域に照射される光３４０の位相と、表示領域で反射される変調光３７０の位相との差分を決定づけるパラメータが変化するように空間変調素子３６を制御する。

空間変調素子３６の表示部に照射される光３４０の位相と、表示部で反射される変調光３７０の位相との差分を決定づけるパラメータは、例えば、屈折率や光路長などの光学的特性に関するパラメータである。例えば、変調素子制御部３５は、空間変調素子３６の表示部に印可する電圧を制御することによって、表示部の屈折率を変化させる。その結果、表示部に照射された光３４０は、表示部の屈折率に基づいて適宜回折される。

すなわち、空間変調素子３６に照射された光３４０の位相分布は、表示部の光学的特性に応じて変調される。なお、変調素子制御部３５による空間変調素子３６の制御はここで挙げた限りではない。

図１１は、空間変調素子３６の液晶の応答と、光源３３を構成する各発光部３３０の切り替えタイミングとを対応させた概念図である。液晶の応答タイミングは、変調素子制御部３５によって制御される。一方、各発光部３３０の切り替えタイミングは、光源制御部３２によって制御される。

本実施形態においては、一回の液晶の応答タイミングにおいて、各発光部３３０の切り替えを行う。なお、図１１の例では、各発光部３３０をＡ１〜Ｃ５の順番に切り替える例を示しているが、切り替えの順番は任意に設定される。

（投射部）
投射部３８は、光源３３から出射された光３４０を信号光３９０として投射する。図８のように、投射部３８は、フーリエ変換レンズ３８１、アパーチャ３８２および投射レンズ３８３を有する。空間変調素子３６で変調された変調光３７０は、投射部３８によって信号光３９０として操作領域１２に投射される。

フーリエ変換レンズ３８１は、空間変調素子３６の表示部で反射された変調光３７０を無限遠に投射した際に形成される像を、近傍の焦点位置に形成させるための光学レンズである。

アパーチャ３８２は、フーリエ変換レンズ３８１によって集束された光に含まれる高次光を消去し、画像領域を特定する機能を有する。アパーチャ３８２の開口部は、アパーチャ３８２の位置における表示情報の画像領域よりも小さく開口され、アパーチャ３８２の位置における表示情報の周辺領域を遮るように設置される。例えば、アパーチャ３８２の開口部は、矩形状や円形上になるように形成される。アパーチャ３８２は、フーリエ変換レンズ３８１の焦点位置に設置されることが好ましいが、高次光を消去する機能を発揮できれば、焦点位置からずれていても構わない。

投射レンズ３８３は、フーリエ変換レンズ３８１によって集束された光を拡大して投射する光学レンズである。投射レンズ３８３は、空間変調素子３６に入力された位相分布に対応する目的画像が被投射面上に表示されるように信号光３９０を投射する。

投射部３８から投射された信号光３８０は、操作領域１２に均一に投射されるのではなく、表示情報を構成する文字や記号、枠などの部分に集中的に投射される。本実施形態に係る投射手段３０が文字や記号、枠などの線画を投射する用途に用いられる場合、光３４０の照射量を実質的に減らすことができるため、全体的な光出力を抑えることができる。すなわち、光源３３は、小型かつ低電力の光源と、その光源を駆動する低出力の電源とで構成できる。

以上が、投射手段３０の各構成要素の詳細についての説明である。

ここで、図１２を用いて、空間変調素子３６の表示部に表示されるパターンについて説明する。なお、図１２には、空間変調素子３６の表示部を３行×５列の表示領域に区分けする例を示す。空間変調素子３６の表示領域は、図１２とは異なる方法で区分けしてもよい。

図１２において、空間変調素子３６の表示部を構成する表示領域の各行は、上から順番に、Ａ、Ｂ、Ｃとする。同様に、各列は、左から順番に、１、２、３、４、５とする。そして、各表示領域は、行番号と列番号とを組み合わせて表記する。例えば、上からｍ行目、左からｎ列目の表示領域は、「表示領域ｍｎ」と表記する。なお、ｍはＡ、ＢまたはＣであり、ｎは１、２、３、４または５である。

図１２において、各表示領域には、操作領域１２に投射する表示情報の位相分布が表示される。なお、図１２においては、位相分布ではなく表示情報そのものを図示している。なお、これ以降の図面においては、説明しやすくするために、位相分布として表示情報そのものを図示する。

本実施形態においては、空間変調素子３６の各表示領域に、光源３３の各発光部３３０を対応させる。例えば、図１２の表示領域Ａ１には、図９の発光部Ａ１から出射された光３４０を照射する。発光部Ａ１と同様に、他の発光部３３０を各表示領域に対応させる。なお、図９の発光部３３０の列と、図１２の表示領域の列とが反対の位置に図示されているのは、光源３３から出射した光３４０を空間変調素子３６の表示部で反射させるためである。

図１３は、空間変調素子３６の個々の表示領域に同じパターンをアレイ状に表示する例である。例えば、表示領域Ａ１には、４行×４列のアレイ状のパターンを表示させる。図１３の例では、図１２の各表示領域のキー配列をアレイ状に表示させることを示す。図１３の表示領域Ａ１には、図１２の表示領域Ａ１に表示させるキー配列が複数表示される。

図１３のように区分けすると、例えば表示領域Ｃ５に表示された位相分布を投射する際に、図１３中の破線の円内に光３４０の照射領域を絞ることができる。図１２のような場合、各表示領域に光３４０を照射する際には、隣接する表示領域に光３４０の照射領域が重なり、ノイズが発生する可能性がある。図１３のように、個々の表示領域に複数の同じパターンを表示すれば、光３４０の照射領域が隣接する表示領域に重なることを防ぐことができるため、ノイズの発生を抑制することができる。

（制御手段）
図１４は、本実施形態に係る制御手段４０の構成を示すブロック図である。制御手段４０は、処理部４１、撮像制御部４２、投射制御部４３およびシャッタ制御部４４を有する。

処理部４１は、複数のキー配列を含むキー配列情報を取得し、そのキー配列情報を用いて投射手段３０に投射させる表示情報の位相分布を設定する。そして、処理部４１は、その位相分布を空間変調素子３６の表示部に表示させるタイミングを設定する。すなわち、処理部４１は、投射手段３０に投射させる表示情報の位相分布と、その位相分布を空間変調素子３６の表示部に表示させるタイミングとを含む表示条件を設定する。処理部４１は、設定した表示条件を投射制御部４３に出力する。

また、処理部４１は、光源３３を構成する発光部３３０の切り替えタイミングを設定する。このとき、処理部４１は、発光部３３０の切り替えタイミングと、光シャッタ１３を開くタイミングとを同期させるための同期条件を設定する。処理部４１は、設定した同期条件を投射制御部４３およびシャッタ制御部４４に出力する。

さらに、処理部４１は、撮像手段２０に操作領域１２を撮像させる指示を出す。処理部４１は、撮像手段２０から操作領域１２の画像情報を取得し、その画像情報からユーザのキー操作を認識し、ユーザが行ったキー操作を含むキー操作情報（操作情報とも呼ぶ）を出力する。

撮像制御部４２は、処理部４１の指示に応じて、撮像手段２０に操作領域１２を撮像させる制御を行う。撮像制御部４２は、撮像手段２０によって撮像された画像情報を処理部４１に出力する。

投射制御部４３は、処理部４１によって出力された表示条件および同期条件を取得し、その表示条件および同期条件を投射手段３０に出力する。

シャッタ制御部４４は、処理部４１によって出力された同期条件を取得し、その同期条件を光シャッタ１３に出力する。

図１４においては、撮像制御部４２、投射制御部４３およびシャッタ制御部４４を異なる構成として図示したが、これらの構成はまとめてもよい。

ここで、光源から出射した光を操作領域に表示し、その表示情報をカメラで撮像する一例を示す。

図１５は、投射手段３０によって操作領域１２に表示情報を投射し、撮像手段２０であるカメラ２００によって撮像領域１２を撮像する一例を示す概念図である。光源３３から出射された光は、空間変調素子３６の表示部で反射され、操作領域１２に表示情報として投射される。情報入力装置１０は、カメラ２００によって操作領域１２を撮像し、有効表示情報に対するユーザの操作を取得する。

投射手段３０から操作領域１２に投射される表示情報は次々に切り替えられるため、カメラ２００によって撮像された画像情報のみから表示情報のキー配列とユーザの操作とを対応させることはできない。そのため、制御手段４０は、カメラ２００によって撮像された画像情報から、ユーザの操作が行われた時刻とその操作が示す位置とを関連付けて取得すればよい。同一時刻において、ユーザの操作が示す位置と、有効キー配列とを対応させればユーザが入力した情報を特定することができる。

（処理部）
次に、制御手段４０に含まれる処理部４１の詳細な構成について図面を用いて説明する。

図１６は、処理部４１の構成を示すブロック図である。処理部４１は、キー配列格納部４１２、制御条件生成部４１３および操作情報生成部４１５を有する。図１６の各構成要素については、個別の図面を用いて詳細に説明する。

図１７は、キー配列格納部４１２（表示情報格納部とも呼ぶ）の構成を示すブロック図である。キー配列格納部４１２は、キー配列受信部４２１、キー配列記憶部４２２およびキー配列出力部４２３を含む。

キー配列受信部４２１は、照合システム１を構成するサーバ１０２から、キー配列やそのキー配列に対応する位相分布に関する情報を含むキー配列情報を受信する。なお、キー配列受信部４２１は、キー配列に対応する位相分布を受信せず、キー配列のみをキー配列情報として受信するようにしてもよい。

キー配列記憶部４２２は、キー配列受信部４２１が受信したキー配列情報を記憶する。キー配列記憶部４２２は、キー配列のみをキー配列情報として記憶してもよい。

キー配列出力部４２３は、制御条件生成部４１３からの要求に応じて、キー配列記憶部４２２に記憶されたキー配列情報を制御条件生成部４１３に出力する。

図１８は、キー配列記憶部４２２が記憶するキー配列を格納するキー配列テーブル４２２１の一例である。キー配列テーブル４２２１は、複数のキー配列を格納する。なお、キー配列記憶部４２２は、キー配列テーブル４２２１とは異なる形式でキー配列を記憶してもよい。また、図１８などにおいては、キー配列にコンマ「，」を挿入しているが、実際のキー配列にはコンマを挿入しなくてもよい。

キー配列記憶部４２２は、できる限り多くのキー配列を記憶しておくことが好ましい。なぜならば、準備しておくキー配列が多いほどダミーのキー配列を増やすことができるため、有効キー配列が判明しにくくなるためである。ただし、キー配列記憶部４２２の記憶容量にも限りがあるので、キー配列記憶部４２２は、有効キー配列が判明しにくくなる最低限の数のキー配列を含むように構成してもよい。

図１９は、キー配列出力部４２３が出力するキー配列情報を含むキー配列テーブル４２３１の一例である。キー配列テーブル４２３１は、キー配列テーブル４２２１に含まれる複数のキー配列のうち、制御条件生成部４１３の要求を満たす数のキー配列を選択したものを含む。なお、キー配列出力部４２３は、キー配列テーブル４２３１とは異なる形式でキー配列情報を出力してもよい。

図２０は、制御条件生成部４１３の構成を示すブロック図である。制御条件生成部４１３は、キー配列選択部４３１、有効キー配列出力部４３２、パターン記憶部４３３、パターン選択部４３４、制御条件設定部４３５および制御条件出力部４３６を含む。

キー配列選択部４３１（表示情報選択部とも呼ぶ）は、キー配列格納部４１２から複数のキー配列情報（表示情報とも呼ぶ）を取得する。キー配列選択部４３１は、取得したキー配列情報に含まれるいずれかのキー配列を有効キー配列（有効表示情報とも呼ぶ）として選択する。例えば、図２１のように、キー配列選択部４３１は、選択した有効キー配列にフラグ（以下、有効フラグ）を付けたキー配列情報テーブル４３１１を生成する。図２１の例では、有効キー配列の有効フラグを「１」とし、その他のキー配列の有効フラグは「０」としている。なお、キー配列選択部４３１は、キー配列情報テーブル４３１１のようなテーブル形式ではなく、他の方法でそのキー配列が有効キー配列であることを示すようにしてもよい。

キー配列選択部４３１は、有効キー配列を含むキー配列情報をパターン選択部４３４に出力するとともに、選択した有効キー配列を有効キー配列出力部４３２に出力する。なお、キー配列選択部４３１は、有効キー配列を含むキー配列情報を有効キー配列出力部４３２に出力するようにしてもよい。

有効キー配列出力部４３２（有効表示情報出力部とも呼ぶ）は、キー配列選択部４３１から有効キー配列を取得し、その有効キー配列を操作情報生成部４１５に出力する。

パターン記憶部４３３は、空間変調素子３６の表示面に表示させるパターンを記憶する。本実施形態において、パターン記憶部４３３は、複数のキー配列に対応する位相分布を記憶する。パターン記憶部４３３は、事前にサーバ１０２などから各キー配列に対応する位相分布を取得しておけばよい。パターン記憶部４３３は、位相分布をデジタルデータとして記憶しておくことが好ましい。

例えば、パターン記憶部４３３は、図２２のように、各キー配列に位相分布を対応させた位相分布テーブル４３３１の形式で位相分布を格納する。なお、図２２においては、キー配列に対応する表示情報の位相分布ではなく、表示情報そのものを図示している。また、パターン記憶部４３３は、位相分布テーブル４３３１とは異なる形式で位相分布を記憶してもよい。

パターン選択部４３４は、キー配列選択部４３１から有効キー配列を含むキー配列情報を取得し、取得したキー配列に対応する表示情報に対応する位相分布をパターン記憶部４３３から取得する。このとき、パターン選択部４３４は、有効キー配列に対応する位相分布には、その位相分布が有効キー配列に対応するものであることを示す有効フラグを付ける。

例えば、パターン選択部４３４は、図２３のように、選択した各キー配列に位相分布を対応させた位相分布テーブル４３４１を生成する。パターン選択部４３４は、有効キー配列には有効フラグを付ける。図２３の例では、有効キー配列の有効フラグを「１」とし、その他のキー配列の有効フラグは「０」としている。なお、パターン選択部４３４は、位相分布テーブル４３４１とは異なる形式で有効キー配列を含む各キー配列に対応付けて選択した位相分布を生成してもよい。

パターン選択部４３４は、有効キー配列を含む各キー配列に対応付けて、選択した位相分布を制御条件設定部４３５に出力する。例えば、パターン選択部４３４は、図２３のような位相分布テーブル４３４１を生成する場合、位相分布テーブル４３４１を出力すればよい。

制御条件設定部４３５は、有効キー配列を含む各キー配列に対応付けられた位相分布をパターン選択部４３４から取得する。制御条件設定部４３５は、投射手段３０に投射させる表示情報に対応する位相分布と、その位相分布を空間変調素子３６の表示部に表示させるタイミングとを含む表示条件を設定する。制御条件設定部４３５は、表示条件を設定すると、設定した表示条件を制御条件出力部４３６に出力する。

図２４は、制御条件設定部４３５が設定した表示条件の一例の表示条件テーブル４３６１である。表示条件テーブル４３６１は、特定の時刻において、空間変調素子３６の表示部の各表示領域に表示する位相分布をまとめたテーブルである。なお、表示条件テーブル４３６１に示した時刻以外についても、各表示領域に対応させた位相分布を表示条件テーブル４３６１に格納する。

図２５は、制御条件設定部４３５が設定した表示条件の別の一例の表示条件テーブル４３６２である。表示条件テーブル４３６２は、空間変調素子３６の表示部の表示領域に関して、各位相分布を表示する時刻をまとめたテーブルである。なお、表示条件テーブル４３６２に示した表示領域以外についても、各時刻に対応させた位相分布を表示条件テーブル４３６１に格納する。

表示条件テーブル４３６１や４３６２を用いれば、各位相分布を表示タイミングに合わせて適切な表示領域に表示することができる。なお、表示条件テーブル４３６１や４３６２にはキー配列そのものを含めているが、キー配列そのものは表示条件テーブル４３６１や４３６２に含めなくてもよい。

また、制御条件設定部４３５は、発光部３３０の切り替えタイミングと、光シャッタ１３を開くタイミングとを同期させるための同期条件を設定する。制御条件設定部４３５は、同期条件を設定すると、設定した同期条件を制御条件出力部４３６に出力する。

制御条件設定部４３５は、有効キーフラグが付けられた位相分布が表示された表示領域に発光部３３０が光を照射するタイミングに同期させて光シャッタ１３を開く同期条件を設定する。制御条件設定部４３５は、有効キーフラグが付けられた位相分布の位置に発光部３３０が光を照射する時間帯に含まれる時間範囲において、光シャッタ１３を所定の時間だけ開く条件を設定する。

図２６は、制御条件設定部４３５が設定した同期条件の一例の同期条件テーブル４３７１である。同期条件テーブル４３７１は、特定の時刻と、その時刻に動作される発光部３３０と、その時刻に合わせて光シャッタ１３を開くか否かを示すシャッタ開フラグとを含む。同期条件テーブル４３７１においてシャッタ開フラグが「１」の場合、光シャッタ１３が開くように制御される。なお、シャッタ開フラグが「１」の場合、光シャッタ１３が開いてから所定の時間が経過すると、光シャッタ１３を閉じるように設定すればよい。また、シャッタ開フラグが「０」の場合は、光シャッタ１３を閉じたままにしておくことを示す。

ここで、図２６の同期条件テーブル４３７１に従って、発光部３３０および光シャッタ１３を制御する例について説明する。なお、同期条件テーブル４３７１中の時刻は「０．０００１００」秒ごとに設定されているものとする。

まず、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００１００」になると、発光部Ａ１が発光するように制御される。このとき、同期条件テーブル４３７１のシャッタ開フラグは「０」なので、光シャッタ１３は閉じたままである。ただし、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ」はＡＡ時ＢＢ分ＣＣ秒を示し、ピリオド「．」以下は１秒未満の時間を示す。

同期条件テーブル４３７１によると、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４００」になると、発光部Ａ４が発光するように制御される。このとき、同期条件テーブル４３７１のシャッタ開フラグは「１」なので、光シャッタ１３が開くように制御される。このとき、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４００」になるのと同時に光シャッタ１３を開く制御をしてもよいが、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４１０」などのように、所定の時間（第１の時間）が経過してから光シャッタ１３を開くように制御してもよい。

開かれた光シャッタ１３は、所定の時間（第２の時間）が経過すると閉じるように設定される。第２の時間は、シャッタ開フラグは「１」が付けられた時刻と、その次の時刻との間に含まれる時間範囲に設定される。同期条件テーブル４３７１に従う場合、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４００」と、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００５００」との間の時間範囲（０．０００１秒）に含まれるように第２の時間を設定する。例えば、第１の時間を０．００００１０秒、第２の時間を０．００００８０秒に設定する場合、光シャッタ１３は、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４１０」に開かれ、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４９０」に閉じるように制御される。

図２４および図２６の例では、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００１００」において、空間変調素子３６の各表示領域に表示条件テーブル４３６１の位相分布を表示する。そして、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００１００」に合わせて、発光部Ａ１は、空間変調素子３６の表示領域Ａ１に光３４０を照射する。発光部３３０は、０．０００１秒経過するごとに切り替えられる。時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４００」になると、発光部Ａ４が表示領域Ａ４に光３４０を照射する。このとき、光シャッタ１３は、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４００」から第１の時間が経過した段階で開かれ、時刻「ＡＡ：ＢＢ：ＣＣ．０００４００」から第２の時間が経過した段階で閉ざされる。

すなわち、有効キー配列が操作領域１２に表示されているときに、光シャッタ１３が開くことになる。そのため、ユーザは、光シャッタ１３を通して操作領域１２を見ているため、操作領域１２に次々に表示される複数のキー配列の中から有効キー配列を認識することができる。

図２７は、光源３３の光照射タイミングと、光シャッタ１３のシャッタ開タイミングとを対応させた概念図である。液晶の応答は、空間変調素子３６の表示部に位相分布を表示するタイミングに相当する。一回の液晶の応答で、空間変調素子３６の表示部の各表示領域に、図１２のようにキー配列が表示される。なお、図１２の各表示領域に表示される画像は、実際には位相分布である。

光源３３の複数の発光部３３０は、光源制御部３２の制御に応じて、各発光部３３０に対応する表示領域に向けて光を出射する。図２７では、一回の液晶の応答期間内に、１５個の発光部３３０が次々に切り替えられて発光することを示す。

液晶のオンオフ、発光部３３０の切り替え、シャッタ１３を開くタイミングは一定となるようにしてもよいし、一定にしなくてもよい。すなわち、所望の画像である有効キー配列が操作領域１２に表示されるタイミングでシャッタ１３が開くように設定すればよい。

シャッタ制御部４４は、１５個の発光部３３０が切り替えられる際に、有効キー配列が空間変調素子３６の表示領域に光が照射されているタイミングで光シャッタ１３を開く制御をする。シャッタ制御部４４は、制御条件生成部４１３から取得した同期条件に従うことによって、有効キー配列が操作領域１２に投射されたタイミングで光シャッタ１３を開くことができる。

制御条件出力部４３６は、制御条件設定部４３５から表示条件および同期条件を取得する。制御条件出力部４３６は、取得した表示条件および同期条件を含む制御条件を投射手段３０に出力する。

図２８は、操作情報生成部４１５の構成を示すブロック図である。操作情報生成部４１５は、画像情報受信部４５１、操作内容確定部４５２、有効キー配列受信部４５３、有効キー配列記憶部４５４、操作情報生成部４５５および操作情報出力部４５６を有する。

画像情報受信部４５１は、撮像手段２０が撮像した操作領域１２の画像情報を取得する。画像情報受信部４５１は、取得した画像情報を操作内容確定部４５２に出力する。

操作内容確定部４５２は、取得した画像情報を解析し、ユーザが操作領域１２で行った操作内容を確定する。例えば、操作内容確定部４５２は、ある時刻においてユーザが操作領域１２に指し示した操作位置を操作内容として確定し、確定した操作位置に時間情報を関連付けた操作位置情報を生成する。すなわち、操作内容確定部４５２は、撮像手段２０が撮像した画像情報を解析し、ユーザが操作領域１２に指示した操作位置を確定し、ユーザがその操作位置を指示した時刻とその操作位置とを関連付けることによって操作位置情報を生成する。

例えば、図２９のように、操作領域１２に直交座標系が設定されると、操作内容確定部４５２は、確定した操作位置を直交座標系の座標に変換することができる。図２９の直交座標系の例では、操作領域１２の左下角の頂点に原点を設定する。４行×３列の行列形式のキー配列に含まれる各記号は、１〜１２の数字を付与した操作位置（破線）に投射される。操作位置１は、（Ｘ１、Ｙ５）、（Ｘ１、Ｙ４）、（Ｘ２、Ｙ４）および（Ｘ２、Ｙ５）を頂点とする矩形内に設定される。その他の操作位置も同様に設定される。

例えば、操作内容確定部４５２は、ある時刻において、（Ｘ３、Ｙ４）、（Ｘ３、Ｙ３）、（Ｘ４、Ｙ３）および（Ｘ４、Ｙ４）を頂点とする矩形内に操作がなされたと認識すると、その時刻に操作位置１０が指示されたものと確定する。

操作内容確定部４５２は、ユーザによって指示された操作位置を時間情報に関連付けた操作位置情報を操作情報生成部４５５に出力する。なお、操作内容確定部４５２は、操作位置の座標を時間情報に関連付けた操作位置情報を出力するように構成してもよい。

有効キー配列受信部４５３は、制御条件生成部４１３から有効キー配列を受信する。有効キー配列受信部４５３は、受信した有効キー配列を有効キー配列記憶部４５４に記憶させる。

有効キー配列記憶部４５４は、受信した有効キー配列を記憶する。

操作情報生成部４５５は、操作内容確定部４５２によって確定された操作領域１２内の操作位置と、有効キー配列記憶部４５４に記憶された有効キー配列とを対応させて、ユーザが行ったキー操作情報を生成する。すなわち、操作情報生成部４５５は、操作内容確定部４５２によって確定された操作位置情報と有効表示情報とを関連付けたキー操作情報を生成する。

操作情報出力部４５６は、操作情報生成部４５５によって生成されたキー操作情報を出力する。例えば、図１６のような照合システム１を想定する場合、操作情報出力部４５６は、操作情報をサーバ１０２に出力する。

キー配列に含まれる各記号は、投射手段３０によって操作領域１２の所定の位置に投射される。例えば、キー配列の１番目の記号は操作位置１に、２番目の記号は操作位置２に、・・・、１５番目の記号は操作位置１５に投射される。操作情報生成部４１５は、画像情報に含まれるユーザの操作から操作位置を時系列で特定し、有効キー配列を構成する記号が投射された位置と操作位置とを対応させて、ユーザが入力したキー操作情報を生成する。

特許文献１（特許第４９１１２２５号公報）には、使用者に認識させるべき有効表示情報を含む複数の表示情報を高速に切り替える表示システムについて開示されている。特許文献１のシステムは、有効表示情報が表示されたタイミングで開く光シャッタを有する。特許文献１のシステムの表示部にはたくさんの表示情報が次々に表示される。そのため、光シャッタを通さずに表示部を見ている人は、図２の左図のように、全ての表示情報が合成された意味のない情報を認識することになる。一方、光シャッタは有効表示情報の表示タイミングで開くため、光シャッタを通して表示部を見ているユーザは、表示部に表示された秘匿情報を認識することができる。

ところで、特許文献１のシステムで用いられる一般的な表示装置は、液晶に表示された表示情報を切り替えるため、３６０フレーム毎秒（以下、ｆｐｓ：frames per second）程度でしか表示情報を切り替えられない。現状、一般的に入手可能な高速カメラであれば、１０００ｆｐｓ以上の撮影が可能である。そのため、特許文献１のシステムでは、一般的な高速カメラを用いれば、表示部に表示された表示情報を認識される可能性がある。

それに対し、本実施形態では、複数の発光部３３０を切り替えることによって、空間変調素子３６の異なる表示領域に表示された異なる表示情報が操作領域１２に次々に投射される。本実施形態によれば、例えば図１２のように、一回の液晶の応答で、１５種類の位相画像を空間変調素子３６の表示部に同時に書き込むことができる。そのため、本実施形態では、操作領域１２に投射する表示情報の切り替えが液晶の応答速度に律速されず、特許文献１のシステムと比較して高速で表示情報を切り替えることができる。

例えば、発光部３３０にレーザ光源を用いる場合、レーザパルスを例えば２０マイクロ秒程度に設定すればよい。また、光シャッタ１３にＭＥＭＳ式のものを用いれば２０マイクロ秒の応答も可能である。光シャッタ１３の応答速度を４０マイクロ秒に設定すれば、見かけ上の動作速度は２５０００ｆｐｓとなる。この動作速度で表示された画像を撮像するには、１０００００ｆｐｓクラスのカメラが必要となる。このクラスの高速カメラは非常に特殊である上に大型であるので、有効表示情報を覗き見る目的に用いることは困難である。

また、特許文献１のシステムでは、１フレーム（６０ヘルツ）の表示情報の数は６程度であるため、ユーザの指の動きと表示パターンとの組み合わせの数は２０〜３０程度である。この程度の数の組み合わせでは、ユーザの指の動きと表示パターンとの組み合わせを絞り込むことによって、ユーザが入力した情報を推測することができてしまう。

それに対し、本実施形態に係る情報入力装置１０では、空間変調素子の表示領域の分割数を増やすことによって表示パターンを増やすことができる。例えば、図１２のように、空間変調素子の表示部を１５個の表示領域に分割する場合、表示パターンの数は３００〜４５０程度になる。この程度になると、ユーザの指の動きと表示パターンとの組み合わせを絞り込むことは困難になる。

表示領域を５行×６列とすれば、空間変調素子２６の表示部に３０種類のパターンを同時に表示させることができる。例えば、情報入力装置１０は、空間変調素子２６の表示部に１フレーム当たり３回の書き込みを行うと、１フレーム当たり９０種類のパターンを表示することができる。全てを異なるパターンとすると、情報入力装置１０は、１秒間に５４００種類のパターン、１０秒間では５４０００種類のパターンを操作領域１２に投射することができる。有効表示情報を含めて複数回発生するパターンを１０００個程度作っておけば、仮に全てのパターンが記録されたとしても、ユーザの指の動きとパターンとの対応を検討するのに非常に多くの組み合わせを試さなければならない。

以上のように、本実施形態の情報入力装置によれば、操作領域に投射する表示情報を高速で切り替えることによって、表示情報をカメラで撮像することを困難にし、入力された情報の秘密性を向上させることが可能になる。また、本実施形態に係る情報入力装置によれば、１サイクルあたりの表示パターンが大幅に増えるため、ユーザの操作と表示パターンとの組み合わせの数が飛躍的に増大し、ユーザの操作を推測することが困難になる。

（変形例）
図３０は、本実施形態の変形例に係る情報入力装置１０−１の概略図である。情報入力装置１０−１は、表示情報を投射する投射装置３８１を操作領域１２の裏側に配置する。投射装置３８１は、ユーザが見る方向の裏側から操作領域１２に表示情報を投射する。本変形例のように、裏側から操作領域１２に表示情報を投射する場合、操作領域１２にはリア型スクリーンを用いればよい。なお、投射装置３８１と操作領域１２との間に鏡面を配置し、投射装置３８１による表示情報の投射方向を鏡面によって操作領域１２に導くように構成してもよい。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る情報入力装置について説明する。本実施形態においては、制御条件生成部４１３のパターン記憶部４３３に記憶するキー配列（表示情報ともよぶ）の位相分布をキー配列ごとではなく、キー配列を構成する記号ごとに記憶する。なお、本実施形態に係る情報入力装置は、第１の実施形態に係る情報入力装置１０と同様の構成でよい。

図３１は、本実施形態に係る情報入力装置が記憶する位相分布テーブル４３４２の一例である。位相分布テーブル４３４２は、キー配列に含まれる各記号を操作領域１２の各操作位置に対応させた画像の位相分布を格納する。位相分布テーブル４３４２では、各位相分布に識別記号を付けている。なお、位相分布テーブル４３４２では、「Ｘ」と「＃」の位置を右下の操作位置に固定している。これ以降、位相分布テーブル４３４２の位相分布に対応するキー配列を部分キー配列と呼び、部分キー配列に対応する位相分布を部分パターンと呼ぶことがある。

位相分布テーブル４３４２には、０〜９の１０個の記号のそれぞれに関して、１０個の操作位置に対応させた１０通りの部分パターンが格納される。すなわち、位相分布テーブル４３４２は、１００個の部分パターンを格納する。

一方、図２２のように、１０個の記号を全て配置させたキー配列の位相分布を全ての記号の組み合わせに対して用意すると、１０！個（３６２８８００個）の位相分布が必要となる。そのため、本実施形態によれば、パターン記憶部４３３の容量を飛躍的に削減することができる。

例えば、本実施形態においては、空間変調素子２６の各表示領域に各部分パターンをランダムに表示すればよい。なお、空間変調素子２６は、ランダムではなく所定の規則に従って部分パターンを表示してもよい。

図３２は、本実施形態において、光源３３の光照射タイミングと、光シャッタ１３のシャッタを開くタイミングとを対応させた概念図である。本実施形態においては、空間変調素子２６の表示部に表示する位相分布のうち、０〜９の各記号を形成する部分キー配列を一つずつ選択してキー配列を構成する。そのため、本実施形態においては、図３２のように、空間変調素子２６に対する１回の書き込みタイミングで光シャッタ１３を複数回開くこともある。

例えば、空間変調素子２６に対する１回の書き込みタイミングで３０パターンを書き込む場合、４回の書き込みで１２０パターンを書き込むことができる。０〜９の１０個の記号によってキー配列を構成する場合、書き込んだ１２０パターンから０〜９の記号を一つずつ含む１０個のパターンを選択して有効キー配列を形成すればよい。この場合、パターンに含まれる記号が規則的に並んでいたとしても、光シャッタ１３を開くタイミングが知られなければ第３者が有効キー配列を知ることはない。

すなわち、本実施形態において、パターン記憶部４３３は、行列形式で配置された複数の記号のうち少なくとも一つの記号が配置された部分キー配列が操作領域１２に表示される部分パターンを記憶する。パターン選択部４３４は、パターン記憶部４３３から複数の部分パターンを選択する。制御条件設定部４３５は、複数の部分パターンを空間変調素子３６の表示面に表示させることによって、操作領域１２にキー配列が表示される条件を表示条件として設定する。このとき、制御条件設定部４３５は、有効キー配列を構成する部分キー配列の部分パターンが表示された表示領域に光を照射する発光部３３０の動作タイミングに合わせて、光シャッタ１３を開く条件を同期条件として設定する。

本実施形態に係る情報入力装置によれば、記憶しておく表示情報の位相分布の数を飛躍的に少なくすることができる。そのため、情報入力装置が位相分布を記憶するための記憶領域を削減することが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る情報入力装置について説明する。本実施形態においては、キー配列を自装置内で生成する。なお、本実施形態に係る情報入力装置は、以下で説明する構成以外は、第１の実施形態に係る情報入力装置１０と同様の構成である。

図３３は、本実施形態に係る情報入力装置のキー配列格納部４１２−２の構成を示すブロック図である。本実施形態のキー配列格納部４１２−２は、第１の実施形態のキー配列格納部４１２にキー配列生成部４２５を追加した構成をもつ。

キー配列生成部４２５は、操作領域１２に表示させるキー配列を生成する。例えば、キー配列生成部４２５は、制御条件生成部４１３の要求に応じた数のキー配列を生成する。なお、キー配列生成部４２５は、投射するキー配列の数だけキー配列を生成してもよいし、投射するキー配列の数よりも余分な数のキー配列を生成してもよい。キー配列生成部４２５は、生成したキー配列をキー配列受信部４２１に出力する。

キー配列受信部４２１は、キー配列生成部４２５が生成したキー配列をサーバ１０２に送信し、それらのキー配列に対応する位相分布を要求する。キー配列受信部４２１は、要求したキー配列に対応する位相分布を受信すると、それらの位相分布をキー配列に対応付けて制御条件生成部４１３に送信する。

制御条件生成部４１３は、受信した位相分布をキー配列に対応付けて位相分布記憶手段４３３に記憶する。

本実施形態に係る情報入力装置においては、投射するキー配列の数に応じた数の位相分布をパターン記憶部４３３に記憶しておけばよい。そのため、本実施形態に係る情報入力装置によれば、キー配列記憶部４２２やパターン記憶部４３３の記憶容量を減らすことができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る情報入力装置について説明する。

図３４のように、本実施形態に係る情報入力装置１０−３は照合手段５０を備える。照合手段５０は、情報入力装置１０−３の上位システムを利用するユーザの認証情報を照合する手段である。

図３５は、本実施形態に係る照合手段５０の構成を示すブロック図である。照合手段５０は、操作情報取得部５０１、操作情報照合部５０２、認証情報記憶部５０３および照合結果出力部５０４を有する。

操作情報取得部５０１は、処理部４１からキー操作情報を取得する。操作情報取得部５０１は、取得したキー操作情報を操作情報照合部５０２に出力する。

操作情報照合部５０２は、操作情報取得部５０１からキー操作情報を受信し、受信したキー操作情報を入力したユーザの認証情報を認証情報記憶部５０３から取得する。

認証情報記憶部５０３は、情報入力装置１０−３の上位システムを利用するユーザの認証情報を記憶する。

操作情報照合部５０２は、入力されたキー操作情報に含まれるユーザのキー操作と、認証情報記憶部５０３から取得したそのユーザの認証情報とを照合する。操作情報照合部５０２は、照合した結果を照合結果出力部５０４に出力する。

照合結果出力部５０４は、照合結果を上位システムに送信する。

本実施形態に係る情報入力装置によれば、自装置内でユーザ認証を完結することができるため、ネットワークを原因とする遅延や障害を回避することができる。ただし、情報入力装置の記憶装置には限りがあるため、ユーザ数が限られた用途に向いている。例えば、本実施形態に係る情報入力装置は、登録された少人数のユーザが特定の施設に入場する際に用いる認証などに適している。

（ハードウェア構成）
次に、本発明の各実施形態に係る情報入力装置を可能とするためのハードウェア構成について、図３６のコンピュータ９０を一例として挙げて説明する。なお、図３６のコンピュータ９０は、各実施形態に係る情報入力装置を可能とするための一構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る情報入力装置は、図３のようなインターフェース装置１１の形態とする場合、図３６のコンピュータ９０の機能を有するマイクロコンピュータとしてもよい。

図３６のように、コンピュータ９０は、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５、通信インターフェース９６を備える。プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３、入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、バス９９を介して互いにデータ授受可能に接続される。また、プロセッサ９１、主記憶装置９２、補助記憶装置９３および入出力インターフェース９５は、通信インターフェース９６を介して、インターネットやイントラネットなどのネットワークと接続する。コンピュータ９０は、ネットワークを介して上位システムのサーバやコンピュータに接続され、キー配列情報などを上位システムから受信する。

プロセッサ９１は、補助記憶装置９３等に格納されたプログラムを主記憶装置９２に展開し、展開されたプログラムを実行する。本実施形態においては、コンピュータ９０にインストールされたソフトウェアプログラムを用いる構成とすればよい。プロセッサ９１は、本実施形態に係る情報入力装置の演算処理や制御処理を実行する。

主記憶装置９２は、プログラムが展開される領域を有する。主記憶装置９２は、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリとすればよい。また、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）などの不揮発性メモリを主記憶装置９２として構成・追加してもよい。

補助記憶装置９３は、表示情報の位相分布やキー配列などのデータを記憶する手段である。補助記憶装置９３は、ハードディスクやフラッシュメモリなどのローカルディスクによって構成される。なお、表示情報の位相分布を主記憶装置９２に記憶させる構成とし、補助記憶装置９３を省略することも可能である。

入出力インターフェース９５は、コンピュータ９０と周辺機器との接続規格に基づいて、コンピュータ９０と周辺機器とを接続する装置である。通信インターフェース９６は、規格や仕様に基づいて、インターネットやイントラネットなどのネットワークに接続するためのインターフェースである。なお、図３６においては、インターフェースをＩ／Ｆ（Interface）と略して表記している。入出力インターフェース９５および通信インターフェース９６は、外部機器と接続するインターフェースとして共通化してもよい。

コンピュータ９０には、必要に応じて、キーボードやマウス、タッチパネルなどといった入力機器を接続できるように構成してもよい。それらの入力機器は、情報や設定の入力に使用される。なお、タッチパネルを入力機器として用いる場合は、表示機器の表示部が入力機器の入力部を兼ねる構成とすればよい。プロセッサ９１と入力機器との間のデータ授受は、入力インターフェース９５に仲介させればよい。

通信インターフェース９６は、ネットワークを通じて、別のコンピュータやサーバなどの上位システムに接続される。上位システムは、通信インターフェース９６を介して、本発明の各実施形態で用いる表示情報の位相分布やキー配列を含むキー配列情報をコンピュータ９０に送信する。上位システムは、本発明の各実施形態で用いる表示情報の位相分布を自装置で生成してもよいし、別の装置から取得してもよい。

また、コンピュータ９０は、各種の情報を表示するための表示機器を備え付けてもよい。表示機器を備え付ける場合、コンピュータ９０には、表示機器の表示を制御するための表示制御装置（図示しない）を備えることが好ましい。表示機器は、入力インターフェース９５を介してコンピュータ９０に接続すればよい。

また、コンピュータ９０には、必要に応じて、リーダライタを備え付けてもよい。リーダライタは、バス９９に接続され、プロセッサ９１と図示しない記録媒体（プログラム記録媒体）との間で、記録媒体からのデータ・プログラムの読み出し、コンピュータ９０の処理結果の記録媒体への書き込みなどを仲介する。記録媒体は、例えばＳＤ（Secure Digital）カードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの半導体記録媒体などで実現できる。また、記録媒体５１６は、フレキシブルディスクなどの磁気記録媒体、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記録媒体やその他の記録媒体によって実現してもよい。

以上が、本発明の各実施形態に係る情報入力装置を可能とするためのハードウェア構成の一例である。本発明の各実施形態に係る情報入力装置の構成要素は、図３６のようなハードウェアの一機能として実現される。

なお、図３６のハードウェア構成は、各実施形態に係る情報入力装置を可能とするためのハードウェア構成の一例であって、本発明の範囲を限定するものではない。また、各実施形態に係る情報入力装置による処理をコンピュータに実行させる処理プログラムも本発明の範囲に含まれる。さらに、各実施形態に係る処理プログラムを記録したプログラム記録媒体も本発明の範囲に含まれる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

本発明の情報入力装置は、ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）や入場門などにおいて、ユーザが認証パスワードなどの認証情報を入力するための入力装置に利用することができる。また、本発明の情報入力装置は、ユーザが第３者に認識されないように情報を入力する装置に利用することができる。

この出願は、２０１５年６月１２日に出願された日本出願特願２０１５−１１８７９６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。

１０ 情報入力装置
１１ インターフェース装置
１３ 光シャッタ
２０ 撮像手段
２１ 撮像素子
２３ 画像処理プロセッサ
２５ 内部メモリ
２７ データ出力部
３０ 投射手段
３１ 制御条件取得部
３２ 光源制御部
３３ 光源
３５ 変調素子制御部
３６ 空間変調素子
３８ 投射部
４０ 制御手段
４１ 処理部
４２ 撮像制御部
４３ 投射制御部
４４ シャッタ制御部
５０ 照合手段
９０ コンピュータ
９１ プロセッサ
９２ 主記憶装置
９３ 補助記憶装置
９５ 入出力インターフェース
９６ 通信インターフェース
９９ バス
４１２ キー配列格納部
４１３ 制御条件生成部
４１５ 操作情報生成部
４２１ キー配列受信部
４２２ キー配列記憶部
４２３ キー配列出力部
４２５ キー配列生成部
４３１ キー配列選択部
４３２ 有効キー配列出力部
４３３ パターン記憶部
４３４ パターン選択部
４３５ 制御条件設定部
４３６ 制御条件出力部
４５１ 画像情報受信部
４５２ 操作内容確定部
４５３ 有効キー配列受信部
４５４ 有効キー配列記憶部
４５５ 操作情報生成部
４５６ 操作情報出力部
５０１ 操作情報取得部
５０２ 操作情報照合部
５０３ 認証情報記憶部
５０４ 照合結果出力部

Claims (17)

1. 複数の表示領域に区分けされる表示部を有する空間変調素子と、前記複数の表示領域のそれぞれに対応付けられた複数の発光部を含む光源とを有し、前記光源から前記空間変調素子の表示部に照射された光を基に形成される表示情報を操作領域に投射する投射手段と、
   前記操作領域の上方に配置され、前記表示情報に含まれる有効表示情報が前記操作領域に表示されるタイミングに合わせて開くシャッタ機構と、
   前記操作領域上での操作内容を画像情報として取得する撮像手段と、
   前記操作領域に前記表示情報を表示させるためのパターンを前記空間変調素子の表示部に表示させる表示条件と、前記複数の発光部を切り替えるタイミングと前記シャッタ機構を開くタイミングとを合わせる同期条件とを含む制御条件を設定するとともに、前記撮像手段に取得された画像情報から確定された操作内容と前記有効表示情報とを対応させた操作情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置。
2. 前記制御手段は、
   前記空間変調素子の表示面に表示させるパターンと、前記空間変調素子の表示面に前記パターンを表示させるタイミングとを含む条件を前記表示条件として設定し、
   前記投射手段は、
   前記表示条件に基づいて前記空間変調素子の表示部に前記パターンを表示させる請求項１に記載の情報入力装置。
3. 前記制御手段は、
   前記表示情報を格納する表示情報格納部と、
   前記表示情報格納部から複数の前記表示情報を取得し、取得した前記複数の表示情報のうち少なくとも一つを前記有効表示情報に設定し、前記複数の表示情報に関する前記制御条件を生成する制御条件生成部と、
   前記画像情報から確定された操作内容と前記有効表示情報とを対応させて前記操作情報を生成する操作情報生成部とを有する請求項２に記載の情報入力装置。
4. 前記制御条件生成部は、
   前記複数の表示情報を前記表示情報格納部から取得し、取得した前記複数の表示情報のうち少なくとも一つを前記有効表示情報として選択する表示情報選択部と、
   前記表示情報選択部によって選択された前記有効表示情報を前記操作情報生成部に出力する有効表示情報出力部と、
   前記表示情報を前記操作領域に投射する際に前記空間変調素子の表示面に表示させるパターンを記憶するパターン記憶部と、
   前記複数の表示情報に対応する前記パターンを前記パターン記憶部から選択するパターン選択部と、
   前記空間変調素子の表示面に表示させるパターンと、前記空間変調素子の表示面に前記パターンを表示させるタイミングとを含む前記表示条件を設定するとともに、前記有効表示情報のパターンを表示する表示領域に対応する前記発光部から光を出射するタイミングと前記シャッタ機構を開くタイミングとを合わせるための前記同期条件を設定する制御条件設定部と、
   前記表示条件と前記同期条件とを含む前記制御条件を前記投射手段に出力する制御条件出力部とを有する請求項３に記載の情報入力装置。
5. 前記操作情報生成部は、
   前記撮像手段から画像情報を取得する画像情報取得部と、
   前記画像情報を解析して前記操作内容を確定する操作内容確定部と、
   前記制御条件設定部から前記有効表示情報を受信する有効表示情報受信部と、
   前記有効表示情報を記憶する有効表示情報記憶部と、
   前記操作内容確定部によって確定された操作内容と前記有効表示情報とを対応させて前記操作情報を生成する操作情報生成部と、
   前記操作情報を出力する操作情報出力部と有する請求項４に記載の情報入力装置。
6. 前記操作内容確定部は、
   前記画像情報を解析し、操作領域１２上での操作位置を確定し、前記操作位置が指示された時刻と前記操作位置とを関連付けた操作位置情報を前記操作内容として生成し、
   前記操作情報生成部は、
   前記操作位置情報と前記有効表示情報とを対応付けることによって前記操作情報を生成する請求項５に記載の情報入力装置。
7. 前記制御手段は、
   前記表示領域ごとに複数の同じ前記パターンを行列形式に配置して表示させる制御をし、
   前記投射手段は、
   前記制御手段の制御に応じて、前記空間変調素子の表示部の表示領域ごとに複数の同じ前記パターンを表示させるとともに、前記発光部が出射する光の照射領域をそれぞれの前記表示領域の範囲内に設定する請求項１に記載の情報入力装置。
8. 前記制御手段は、
   複数の記号が行列形式で配置されたキー配列を前記表示情報として格納する表示情報格納部と、
   複数の前記キー配列に対応する前記パターンを記憶するパターン記憶部と、
   複数の前記キー配列を前記表示情報格納部から取得し、取得した前記複数のキー配列のうち少なくとも一つを前記有効表示情報に相当する有効キー配列として選択する表示情報選択部と、
   前記画像情報から確定された操作内容と前記有効表示情報とを対応させて前記操作情報を生成する操作情報生成部と、
   前記有効キー配列を前記操作情報生成部に出力する有効表示情報出力部と、
   前記表示情報選択部が取得した前記キー配列に対応する前記パターンを選択するパターン選択部と、
   前記表示情報選択部が取得した前記キー配列を前記操作領域に投射するための前記制御条件を設定する制御条件設定部と、を有する請求項７に記載の情報入力装置。
9. 前記パターン記憶部は、
   行列形式で配置された複数の記号のうち少なくとも一つの記号が配置された部分キー配列を前記操作領域に投射する際に前記空間変調素子の表示面に表示させる部分パターンを記憶し、
   前記パターン選択部は、
   前記パターン記憶部から複数の前記部分パターンを選択し、
   前記制御条件設定部は、
   前記操作領域に前記部分キー配列をランダムに表示させるために前記複数の部分パターンを前記空間変調素子の表示面に表示させる条件を前記表示条件として設定するとともに、前記有効キー配列を構成する部分キー配列の前記部分パターンが表示された前記表示領域に光を照射する前記発光部の動作タイミングに合わせて前記シャッタ機構を開く条件を前記同期条件として設定する請求項８に記載の情報入力装置。
10. 前記表示情報格納部は、
    前記キー配列を生成するキー配列生成部を含む請求項８または９に記載の情報入力装置。
11. 前記操作情報を取得する操作情報取得部と、
    認証情報を記憶する認証情報記憶部と、
    前記操作情報取得部によって取得された前記操作情報と、前記認証情報記憶部に記憶された前記認証情報とを照合する操作情報照合部と、
    前記操作情報照合部の照合結果を上位システムに出力する照合結果出力部とを有する照合手段を備える請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の情報入力装置。
12. 前記空間変調素子が位相変調型の素子であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の情報入力装置。
13. 前記パターン記憶部は、
    前記複数の表示情報に対応する位相分布を前記パターンとして記憶し、
    前記制御手段は、
    前記空間変調素子の表示面の表示領域ごとに前記複数の表示情報に対応する前記位相分布を表示させる条件を前記表示条件として設定し、
    前記投射手段は、
    前記制御手段が設定した前記表示条件に基づいて、前記空間変調素子の表示面の表示領域ごとに前記複数の表示情報に対応する前記位相分布を表示する請求項４に記載の情報入力装置。
14. 前記シャッタ機構をＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）シャッタで構成する請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の情報入力装置。
15. 前記シャッタ機構を液晶シャッタで構成する請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の情報入力装置。
16. 前記光源は、
    第１の波長領域の光を出射する第１の発光部と、前記第１の発光部が出射する光とは異なる波長領域の光を出射する第２の発光部とを少なくとも有する請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の情報入力装置。
17. 複数の表示領域に区分けされる表示部を有する空間変調素子と、前記複数の表示領域のそれぞれに対応付けられた複数の発光部を含む光源とを有し、前記光源から前記空間変調素子の表示部に照射された光を基に形成される表示情報を操作領域に投射する投射手段と、前記操作領域の上方に配置され、前記表示情報に含まれる有効表示情報が前記操作領域に表示されるタイミングに合わせて開くシャッタ機構と、前記操作領域上での操作内容を画像情報として取得する撮像手段と、前記操作領域に前記表示情報を表示させるためのパターンを前記空間変調素子の表示部に表示させる表示条件と、前記複数の発光部を切り替えるタイミングと前記シャッタ機構を開くタイミングとを合わせる同期条件とを含む制御条件を設定するとともに、前記撮像手段に取得された画像情報から確定された操作内容と前記有効表示情報とを対応させた操作情報を出力する制御手段とを備える情報入力装置と、
    前記情報入力装置から前記操作情報をネットワーク経由で取得し、自装置が記憶する認証情報と前記操作情報とを照合し、前記操作情報と前記認証情報との照合結果を上位システムに送信するサーバとを備える照合システム。

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