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