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JP7720030B2 - Aerial input device, aerial input display device - Google Patents

Aerial input device, aerial input display device

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Publication number
JP7720030B2
JP7720030B2 JP2021087969A JP2021087969A JP7720030B2 JP 7720030 B2 JP7720030 B2 JP 7720030B2 JP 2021087969 A JP2021087969 A JP 2021087969A JP 2021087969 A JP2021087969 A JP 2021087969A JP 7720030 B2 JP7720030 B2 JP 7720030B2
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JP
Japan
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hologram sheet
illumination member
light
display device
hologram
Prior art date
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JP2021087969A
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Japanese (ja)
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剛秀 水野
勉 諸岡
知哉 秋山
茉里 兵頭
豪 山内
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Description

本発明は、空中入力装置及び空中入力装置を有する空中入力表示装置に関する。 The present invention relates to an aerial input device and an aerial input display device having an aerial input device.

表示装置の表示面に表示されている情報に基づいて、情報を入力する入力装置が知られている。このような入力装置として、例えば、表示面に設けられる接触型の位置検出センサ、いわゆるタッチパネルセンサが知られている。 Input devices are known that input information based on information displayed on the display surface of a display device. One such input device is a contact-type position detection sensor, known as a touch panel sensor, that is provided on the display surface.

現在、ウイルス等の接触感染を抑制するために、非接触型の位置検出センサが求められている。表示面等に接触することなく位置を検出することができるセンサとして、赤外線センサ等が知られている。非接触型の位置検出センサによれば、指等の物体を検出可能な位置に配置することで、物体が配置された位置を検出することができる。このような非接触型の位置検出センサを表示装置の表示面から離間した位置において物体を検出可能なように配置することで、検出された位置に基づいた情報が入力される。したがって、利用者は、表示面に表示されている情報について、表示面に接触することなく、情報を入力することができる。 Currently, there is a demand for non-contact position detection sensors to prevent contact infection of viruses and other pathogens. Infrared sensors are known as sensors that can detect position without touching a display surface or the like. A non-contact position detection sensor can detect the position of an object, such as a finger, by placing the object in a detectable position. By placing such a non-contact position detection sensor at a position away from the display surface of a display device so that it can detect an object, information based on the detected position is input. Therefore, a user can input information displayed on the display surface without touching the display surface.

このような非接触型の位置検出センサを、既設の表示装置に設けることが考えられている。既設の表示装置を利用することで、表示面に表示されている情報に基づいて非接触で情報を入力可能な入力装置を、低コストで実現することができる。ところが、当該装置の利用者は、非接触型の位置検出センサが感度を有する検出位置が不可視であるために、当該検出位置を適切に認識できないことがある。このため、適切に情報を入力することができないことや、意図せずに表示面に接触してしまうことが起こりえる。 It is being considered to install such a non-contact position detection sensor in an existing display device. By utilizing an existing display device, it is possible to realize, at low cost, an input device that allows for contactless input of information based on the information displayed on the display surface. However, because the detection position to which the non-contact position detection sensor is sensitive is invisible to the user of the device, the user may not be able to properly recognize the detection position. This could result in the inability to properly input information or the user unintentionally touching the display surface.

また、このような非接触型の位置検出センサと合わせて、例えば特許文献1に記載されているような、空中に像を結像する空中結像装置を設けることが考えられている。空中結像装置と非接触型の位置検出センサとの組み合わせにおいて、空中結像装置によって結像される像の位置は、非接触型の位置検出センサが感度を有する位置に対応している。利用者は、空中結像装置によって結像した像を観察することで、非接触型の位置検出センサが感度を有する位置を認識することができる。したがって、表示面に接触することなく、適切に情報を入力することが可能となる。 In addition to such non-contact position detection sensors, it is also possible to provide an aerial imaging device that forms an image in the air, as described in Patent Document 1, for example. When the aerial imaging device is combined with a non-contact position detection sensor, the position of the image formed by the aerial imaging device corresponds to the position to which the non-contact position detection sensor is sensitive. By observing the image formed by the aerial imaging device, the user can recognize the position to which the non-contact position detection sensor is sensitive. This makes it possible to input information appropriately without touching the display surface.

国際公開第2009/131128号WO 2009/131128

しかしながら、特許文献1に記載されているような空中結像装置は、結像のための照明部材と光学素子との位置関係や利用者の観察位置等により、光学的な配置に制約がある。このため、このような空中結像装置を既設の表示装置に設けることは困難である。とりわけ、既設の表示装置に空中結像装置を省スペースで設けることは困難である。すなわち、表示面に接触することなく適切に情報を入力することができる装置を、既設の表示装置を利用して低コスト且つ省スペースで実現することが困難である。 However, aerial imaging devices such as those described in Patent Document 1 have optical layout constraints due to factors such as the positional relationship between the illumination components and optical elements used for imaging, and the user's observation position. This makes it difficult to install such an aerial imaging device in an existing display device. It is particularly difficult to install an aerial imaging device in an existing display device in a space-saving manner. In other words, it is difficult to create a device that allows users to input information appropriately without touching the display surface at low cost and in a small space using an existing display device.

本発明の目的は、非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置を既設の表示装置に容易且つ省スペースで設けることである。 The object of the present invention is to easily and space-savingly install an aerial imaging device on an existing display device that allows users to recognize positions that can be detected by a non-contact position detection sensor.

本発明の空中入力装置は、
照明部材と、
前記照明部材からの光によって記録されている像を結像面に結像するホログラムシートと、
前記結像面に対応した検出位置に感度を有する位置検出センサと、を備え、
前記検出位置は、前記ホログラムシートから離間しており、
前記照明部材と前記ホログラムシートとの間の距離は、前記ホログラムシートが前記照明部材から光を照射される方向を前記ホログラムシートのシート面に投影した方向である第1方向における前記結像面の長さ以下である。
The aerial input device of the present invention comprises:
A lighting element;
a hologram sheet that forms a recorded image on an imaging surface using light from the illumination member;
a position detection sensor having sensitivity at a detection position corresponding to the imaging surface,
the detection position is spaced apart from the hologram sheet,
The distance between the illumination member and the hologram sheet is less than the length of the imaging plane in a first direction, which is the direction in which the hologram sheet is irradiated with light from the illumination member projected onto the sheet surface of the hologram sheet.

本発明の空中入力装置は、
第2照明部材と、
前記第2照明部材からの光によって記録されている像を第2結像面に結像する第2ホログラムシートと、をさらに備え、
前記第2照明部材は、前記ホログラムシートに対して前記照明部材とは異なる方向に配置されていてもよい。
The aerial input device of the present invention comprises:
A second illumination member;
a second hologram sheet that forms an image recorded by light from the second illumination member on a second imaging plane,
The second illumination member may be disposed in a different direction from the illumination member with respect to the hologram sheet.

本発明の空中入力装置において、
前記照明部材及び前記第2照明部材は、前記第1方向において互いに対向する位置に設けられており、
前記第2ホログラムシートは、前記ホログラムシートと前記第1方向に隣り合って配置されていてもよい。
In the aerial input device of the present invention,
the illumination member and the second illumination member are provided at positions facing each other in the first direction,
The second hologram sheet may be disposed adjacent to the hologram sheet in the first direction.

本発明の空中入力装置において、
前記ホログラムシートは、前記第2照明部材より前記照明部材に近い側に配置されており、
前記第2ホログラムシートは、前記照明部材より前記第2照明部材に近い側に配置されていてもよい。
In the aerial input device of the present invention,
the hologram sheet is disposed closer to the illumination member than the second illumination member,
The second hologram sheet may be disposed closer to the second illumination member than the illumination member.

本発明の空中入力装置において、前記第2ホログラムシートは、前記ホログラムシートに積層されていてもよい。 In the aerial input device of the present invention, the second hologram sheet may be laminated on the hologram sheet.

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、前記ホログラムシートのシート面に沿った方向に並んだ複数の光源を含んでもよい。 In the aerial input device of the present invention, the illumination member may include a plurality of light sources aligned in a direction along the sheet surface of the hologram sheet.

本発明の空中入力装置において、複数の前記光源は、別個に光の出射を制御されてもよい。 In the aerial input device of the present invention, the light emission of the multiple light sources may be controlled separately.

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられたレンズと、を含んでもよい。 In the aerial input device of the present invention, the illumination member may include a light source and a lens disposed between the light source and the hologram sheet.

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられたプリズムと、を含んでもよい。 In the aerial input device of the present invention, the illumination member may include a light source and a prism disposed between the light source and the hologram sheet.

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられた光透過方向制御フィルムと、を含んでもよい。 In the aerial input device of the present invention, the illumination member may include a light source and a light transmission direction control film disposed between the light source and the hologram sheet.

本発明の空中入力装置において、前記照明部材は、光源と、前記光源を前記ホログラムシートの側とは逆側から覆う遮蔽部材を含んでもよい。 In the aerial input device of the present invention, the illumination member may include a light source and a shielding member that covers the light source from the side opposite the hologram sheet.

本発明の空中入力装置において、前記検出位置は、前記ホログラムシートのシート面への法線方向において前記照明部材と前記ホログラムシートとの間に位置していてもよい。 In the aerial input device of the present invention, the detection position may be located between the illumination member and the hologram sheet in a direction normal to the sheet surface of the hologram sheet.

本発明の空中入力装置において、前記ホログラムシートに記録されている前記像の大きさは、前記照明部材から離間するにつれて大きくなっていてもよい。 In the aerial input device of the present invention, the size of the image recorded on the hologram sheet may increase with increasing distance from the illumination member.

本発明の空中入力装置は、前記照明部材からの光を前記ホログラムシートの方へ反射する反射部材をさらに備えてもよい。 The aerial input device of the present invention may further include a reflecting member that reflects light from the illumination member toward the hologram sheet.

本発明の空中入力表示装置は、
画像を表示する表示面を有する表示装置と、
前記ホログラムシートが前記表示面上に設けられた空中入力装置を備える。
The aerial input display device of the present invention comprises:
a display device having a display surface for displaying an image;
The hologram sheet is provided with an air input device provided on the display surface.

本発明の空中入力表示装置は、前記照明部材を前記表示面から離間して支持可能な支持体をさらに備えてもよい。 The aerial input display device of the present invention may further include a support capable of supporting the lighting member at a distance from the display surface.

本発明の空中入力表示装置は、前記位置検出センサを前記表示面から離間して支持可能な支持体をさらに備えてもよい。 The aerial input display device of the present invention may further include a support capable of supporting the position detection sensor at a distance from the display surface.

本発明の空中入力表示装置において、
前記像は、周期構造を含み、
前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄の大きさは、前記像の前記周期構造のピッチより大きくてもよい。
In the aerial input display device of the present invention,
the image includes a periodic structure;
The size of a pattern included in the image displayed on the display surface may be larger than the pitch of the periodic structure of the image.

本発明の空中入力表示装置において、前記像は、前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄に重なる位置に結像されてもよい。 In the aerial input display device of the present invention, the image may be formed at a position that overlaps a pattern included in the image displayed on the display surface.

本発明によれば、非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置を既設の表示装置に容易且つ省スペースで設けることができる。 This invention allows an aerial imaging device that allows users to recognize positions detectable by a non-contact position detection sensor to be easily and space-savingly installed on an existing display device.

図1は、空中入力表示装置を概略的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating an aerial input display device. 図2は、表示装置に表示される画像の一例を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing an example of an image displayed on the display device. 図3は、図1のIII-III線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 図4は、照明部材の側面図である。FIG. 4 is a side view of the lighting member. 図5は、照明部材の構成を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the illumination member. 図6は、空中結像装置によって結像される像の一例を示す上面図である。FIG. 6 is a top view showing an example of an image formed by an aerial imaging device. 図7は、ホログラムシートの構成の一例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a hologram sheet. 図8は、位置検出センサを説明するための斜視図である。FIG. 8 is a perspective view for explaining the position detection sensor. 図9は、空中入力表示装置の上面図の一例である。FIG. 9 is an example of a top view of an aerial input display device. 図10は、空中入力表示装置の上面図の他の例である。FIG. 10 is a top view of another example of the aerial input display device. 図11は、図9のXI-XI線に沿った断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 図12は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing a hologram. 図13は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing a hologram. 図14は、ホログラムの製造方法の一例を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing a hologram. 図15は、像が結像した状態の空中入力表示装置の一例を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing an example of the aerial input display device in a state where an image is formed. 図16は、像が結像した状態の空中入力表示装置の他の例を示す斜視図である。FIG. 16 is a perspective view showing another example of the aerial input display device in a state where an image is formed. 図17は、空中入力装置の一変形例を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining a modified example of the aerial input device. 図18は、空中入力装置の他の変形例を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining another modified example of the aerial input device. 図19は、空中入力装置のさらに他の変形例を説明するための図である。FIG. 19 is a diagram for explaining still another modified example of the aerial input device.

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 One embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings. Note that in the drawings accompanying this specification, the scale and aspect ratios have been appropriately altered and exaggerated from their actual sizes for ease of illustration and understanding.

なお、「シート面」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。 Note that "sheet surface" refers to the surface that coincides with the planar direction of the target sheet-like component when viewed overall and from a global perspective.

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。 In addition, terms used in this specification that specify shapes, geometric conditions, and their degrees, such as "parallel," "orthogonal," and "identical," as well as length and angle values, are not to be construed as being bound by strict meanings, but rather as including the range within which similar functions can be expected.

図1には、空中入力表示装置1の一例が示されている。図1に示されているように、空中入力表示装置1は、表示装置5と、支持体9と、空中入力装置10と、を有している。空中入力表示装置1は、表示装置5により画像を表示し、また空中入力装置10により空中に像を結像する。空中入力表示装置1の利用者は、表示装置5の表示面6に表示された画像と、表示面6から離間した位置に結像した像と、を同時に視認することができる。また、利用者は、空中入力表示装置1に情報を入力することができる。典型的には、空中入力表示装置1の利用者は、空中に結像した像の位置に指等の物体を配置することで、表示面6等に接触することなく、空中入力表示装置1に情報を入力することができる。例えば、空中入力表示装置1の利用者は、「はい」「いいえ」や「A」「B」「C」「D」等の複数の選択肢から1つを選択したという情報を入力することができる。 Figure 1 shows an example of an aerial input display device 1. As shown in Figure 1, the aerial input display device 1 has a display device 5, a support 9, and an aerial input device 10. The aerial input display device 1 displays an image using the display device 5 and forms an image in the air using the aerial input device 10. A user of the aerial input display device 1 can simultaneously view an image displayed on the display surface 6 of the display device 5 and an image formed at a position separated from the display surface 6. The user can also input information into the aerial input display device 1. Typically, a user of the aerial input display device 1 can input information into the aerial input display device 1 without touching the display surface 6 by placing an object such as a finger at the position of the image formed in the air. For example, a user of the aerial input display device 1 can input information that they have selected one of multiple options, such as "yes," "no," or "A," "B," "C," or "D."

表示装置5は、表示面6を有する。表示装置5は、表示面6に画像を表示することができる。表示面6に表示された画像は、空中入力表示装置1の利用者に観察され得る。表示装置5は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等の任意の表示装置を用いることができる。このような表示装置5の表示面6は、典型的にはガラス面となっている。 The display device 5 has a display surface 6. The display device 5 is capable of displaying an image on the display surface 6. The image displayed on the display surface 6 can be observed by a user of the aerial input display device 1. The display device 5 can be any display device, such as a liquid crystal display, plasma display, or organic EL display. The display surface 6 of such a display device 5 is typically a glass surface.

あるいは、表示装置5は、光を印刷が施された透明なフィルム等を透過させて画像を表示するものや、光の一部を遮光物によって遮光することで明暗による画像を表示するものであってもよい。この場合、表示装置5は、光を発する発光体と、表示する画像に対応した印刷が施された透明なフィルムや表示する画像に対応した形状の遮光物等といった所定のパターン部と、を含んでいる。透明なフィルムの表面や遮光物の非形成部が表示面6となる。発光体としては、所定のパターン部を透過する光の強度を均一にするために、例えば面状に光を発する面光源装置が用いられることが好ましい。 Alternatively, the display device 5 may display an image by transmitting light through a printed transparent film or the like, or may display an image using light and dark by blocking part of the light with a light-blocking material. In this case, the display device 5 includes a light-emitting body that emits light and a predetermined pattern portion, such as a transparent film printed with a pattern corresponding to the image to be displayed or a light-blocking material of a shape corresponding to the image to be displayed. The surface of the transparent film or the non-formed portion of the light-blocking material becomes the display surface 6. As the light-emitting body, it is preferable to use a surface light source device that emits light in a planar manner, for example, to ensure that the intensity of light passing through the predetermined pattern portion is uniform.

図2には、表示装置5が表示面6に表示している画像の一例が示されている。画像は、絵柄7を含んでいる。図2に示されている例では、表示面6には、絵柄7として、4つの矩形の枠内にそれぞれA,B,C,Dの文字が表示されている。絵柄7は、空中入力表示装置1において入力される選択肢を示している。 Figure 2 shows an example of an image displayed on the display surface 6 of the display device 5. The image includes a picture 7. In the example shown in Figure 2, the letters A, B, C, and D are displayed as the pictures 7 on the display surface 6, each in four rectangular frames. The pictures 7 indicate the options to be input on the aerial input display device 1.

支持体9は、空中入力装置10の後述する照明部材30、第2照明部材40及び位置検出センサ13を支持する。支持体9により、照明部材30、第2照明部材40及び位置検出センサ13は、表示装置5の表示面6から離間した位置に支持されることができる。支持体9は、表示装置5の外枠に取り付けられている。支持体9は、連続的にまたは段階的に、照明部材30、第2照明部材40及び位置検出センサ13と表示面6との距離を調節することができる。 The support 9 supports the lighting member 30, second lighting member 40, and position detection sensor 13 (described below) of the aerial input device 10. The support 9 allows the lighting member 30, second lighting member 40, and position detection sensor 13 to be supported at a distance from the display surface 6 of the display device 5. The support 9 is attached to the outer frame of the display device 5. The support 9 can adjust the distance between the lighting member 30, second lighting member 40, and position detection sensor 13 and the display surface 6 continuously or in steps.

空中入力装置10は、空中に像を結像し、像に対応した位置に指等の物体を配置することで情報を入力することができる。図3には、図1のIII-III線に沿った断面図が示されている。図3に示されているように、空中入力装置10は、表示装置5の表示面6の側に配置されている。空中入力装置10は、空中結像装置20と、位置検出センサ13と、を有している。空中入力装置10において、空中結像装置20が空中に像を結像し、また、位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aにおける物体の存在を検出する。物体の存在を検出することにより、検出した位置の情報を入力することができる。また、位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aは、空中結像装置20が像を結像する位置に対応している。 The aerial input device 10 forms an image in the air and allows information to be input by placing an object, such as a finger, at a position corresponding to the image. Figure 3 shows a cross-sectional view taken along line III-III in Figure 1. As shown in Figure 3, the aerial input device 10 is placed on the side of the display surface 6 of the display device 5. The aerial input device 10 has an aerial imaging device 20 and a position detection sensor 13. In the aerial input device 10, the aerial imaging device 20 forms an image in the air, and the position detection sensor 13 detects the presence of an object at a detection position 13a where it is sensitive. By detecting the presence of an object, information about the detected position can be input. Furthermore, the detection position 13a where the position detection sensor 13 is sensitive corresponds to the position where the aerial imaging device 20 forms an image.

図3に示すように、空中入力装置10の各構成要素は、表示装置5の表示面6の側に配置されている。このため、空中入力装置10は、既存の表示装置5に対して後付けで設置することができる。すなわち、既設の表示装置5に空中入力装置10が設けられることで、空中入力表示装置1として機能させることができる。特に、空中入力装置10は、ホログラムシート50及び第2ホログラムシート60が表示装置5の表示面6上に設けられるように配置されている。 As shown in FIG. 3 , each component of the aerial input device 10 is arranged on the display surface 6 side of the display device 5. Therefore, the aerial input device 10 can be retrofitted to an existing display device 5. In other words, by providing the aerial input device 10 to an existing display device 5, it can function as the aerial input display device 1. In particular, the aerial input device 10 is arranged so that the hologram sheet 50 and the second hologram sheet 60 are provided on the display surface 6 of the display device 5.

図3に示すように、空中結像装置20は、照明部材30と、第2照明部材40と、ホログラムシート50と、第2ホログラムシート60と、を有している。ホログラムシート50は、照明部材30からの光を照射されると、記録されている像58を結像面57に結像する。第2ホログラムシート60は、第2照明部材40からの光を照射されると、記録されている像68を結像面67に結像する。結像した像58,68は、利用者に観察される。なお、本明細書における「像」とは、ホログラムシートに記録された像と、結像面に結像された像と、の両方を意味する。 As shown in FIG. 3, the aerial imaging device 20 has an illumination member 30, a second illumination member 40, a hologram sheet 50, and a second hologram sheet 60. When irradiated with light from the illumination member 30, the hologram sheet 50 forms a recorded image 58 on an imaging plane 57. When irradiated with light from the second illumination member 40, the second hologram sheet 60 forms a recorded image 68 on an imaging plane 67. The formed images 58, 68 are observed by the user. Note that in this specification, "image" refers to both the image recorded on the hologram sheet and the image formed on the imaging plane.

以下、空中入力装置10及び空中結像装置20の各構成要素について説明する。 The following describes each component of the aerial input device 10 and the aerial imaging device 20.

照明部材30及び第2照明部材40は、空中入力装置10が結像する像の基になる光を照射する。照明部材30は、ホログラムシート50に光を照射し、第2照明部材40は、第2ホログラムシート60に光を照射する。照明部材30が照射する光は、ホログラムシート50に記録されている像を再生させる波長を含んでいる。同様に、第2照明部材40が照射する光は、第2ホログラムシート60に記録されている像を再生させる波長を含んでいる。第2照明部材40は、ホログラムシート50に対して照明部材30とは異なる方向に配置されている。具体的には、照明部材30及び第2照明部材40は、ホログラムシート50及び第2ホログラムシート60を介して第1方向d1に互いに対向する位置に設けられている。第1方向d1は、ホログラムシート50が照明部材30から光を照射される方向をホログラムシート50のシート面に投影した方向であり、第2ホログラムシート60が第2照明部材40から光を照射される方向を第2ホログラムシート60のシート面に投影した方向でもある。ホログラムシート50が照明部材30から光を照射される方向とは、照明部材30の光軸方向、言い換えると照明部材30から照射される光の輝度が最も高くなる方向である。ホログラムシート50のシート面に投影した方向とは、ホログラムシート50の法線方向ndから観察した際の方向である。 The illumination member 30 and the second illumination member 40 emit light that forms the basis of the image formed by the aerial input device 10. The illumination member 30 emits light onto the hologram sheet 50, and the second illumination member 40 emits light onto the second hologram sheet 60. The light emitted by the illumination member 30 includes a wavelength that reproduces the image recorded on the hologram sheet 50. Similarly, the light emitted by the second illumination member 40 includes a wavelength that reproduces the image recorded on the second hologram sheet 60. The second illumination member 40 is positioned in a different direction from the illumination member 30 relative to the hologram sheet 50. Specifically, the illumination member 30 and the second illumination member 40 are positioned opposite each other in the first direction d1 across the hologram sheet 50 and the second hologram sheet 60. The first direction d1 is the direction in which light is irradiated onto the hologram sheet 50 from the illumination member 30 projected onto the sheet surface of the hologram sheet 50, and is also the direction in which light is irradiated onto the second hologram sheet 60 from the second illumination member 40 projected onto the sheet surface of the second hologram sheet 60. The direction in which light is irradiated onto the hologram sheet 50 from the illumination member 30 is the direction of the optical axis of the illumination member 30, in other words, the direction in which the brightness of the light irradiated from the illumination member 30 is the highest. The direction projected onto the sheet surface of the hologram sheet 50 is the direction when observed from the normal direction nd of the hologram sheet 50.

図3に示されているように、照明部材30は、光源31と、光学部材35と、遮光部材39と、を含んでいる。同様に、第2照明部材40は、第2光源41と、第2光学部材45と、第2遮光部材49と、を有している。照明部材30と第2照明部材40とは、同一の構成となっている。以下、照明部材30の構成について説明するが、第2照明部材40も、同様の構成をとることができる。 As shown in FIG. 3, the illumination member 30 includes a light source 31, an optical member 35, and a light-blocking member 39. Similarly, the second illumination member 40 includes a second light source 41, a second optical member 45, and a second light-blocking member 49. The illumination member 30 and the second illumination member 40 have the same configuration. The configuration of the illumination member 30 will be described below, but the second illumination member 40 can also have a similar configuration.

図4には、第1方向d1から観察した照明部材30の側面図が示されている。図4に示されているように、複数の光源31が、第1方向d1に非平行な第2方向d2に沿って並んでいる。第2方向d2は、ホログラムシート50のシート面に沿った方向であり、例えば第1方向d1に直交する方向である。言い換えると、ホログラムシート50は、第1方向d1及び第2方向d2に広がっている。光源31としては、例えばLEDライトを用いることができる。光源31が出射する光は、ホログラムシート50に記録されている像58を再生させる波長を含んでいる。複数の光源31は、図示しない外部の制御装置等によって、別個に光の出射を制御される。例えば、複数の光源31は、第2方向d2において1つおきに組となって光の出射が制御される。 Figure 4 shows a side view of the illumination member 30 observed from the first direction d1. As shown in Figure 4, multiple light sources 31 are arranged along a second direction d2 that is non-parallel to the first direction d1. The second direction d2 is a direction along the sheet surface of the hologram sheet 50, and is, for example, a direction perpendicular to the first direction d1. In other words, the hologram sheet 50 extends in the first direction d1 and the second direction d2. For example, an LED light can be used as the light source 31. The light emitted by the light source 31 includes a wavelength that reproduces the image 58 recorded on the hologram sheet 50. The light emission of the multiple light sources 31 is controlled individually by an external control device (not shown). For example, the light emission of the multiple light sources 31 is controlled in pairs, every other light source 31 in the second direction d2.

また、光学部材35が、光源31とホログラムシート50との間に位置している。図3及び図4に示されている例では、光源31に対面する位置に光学部材35が設けられている。光学部材35は、光源31からホログラムシート50に向かう光に対して光学的に作用する。図5には、光源31及び光学部材35の拡大図が示されている。図5に示されている例では、光学部材35は、レンズ35aと、プリズム35bと、光透過方向制御フィルム35cと、を含んでいる。ただし、図示された例に限らず、光学部材35は、レンズ35a、プリズム35b及び光透過方向制御フィルム35cのいずれかのみを含んでいてもよいし、任意の組み合わせを含んでいてもよい。あるいは、光学部材35は、他の要素を含んでいてもよい。 An optical element 35 is also positioned between the light source 31 and the hologram sheet 50. In the example shown in Figures 3 and 4, the optical element 35 is provided facing the light source 31. The optical element 35 optically acts on light traveling from the light source 31 toward the hologram sheet 50. Figure 5 shows an enlarged view of the light source 31 and the optical element 35. In the example shown in Figure 5, the optical element 35 includes a lens 35a, a prism 35b, and a light transmission direction control film 35c. However, the example shown is not limited to this, and the optical element 35 may include only one of the lens 35a, the prism 35b, and the light transmission direction control film 35c, or any combination thereof. Alternatively, the optical element 35 may include other elements.

レンズ35aは、光源31から拡散するように出射した光を屈折させて平行光にする。例えば、レンズ35aは、フレネルレンズ、シリンドリカルレンズ等である。プリズム35bは、光源31から出射した光をホログラムシート50に向かう方向に屈折させる。光透過方向制御フィルム35cは、光源31から出射した光のうち、ホログラムシート50に向かう光を透過させ、ホログラムシート50に向かう光以外の光を遮光する。典型的には、光透過方向制御フィルム35cは、ルーバーフィルムである。 Lens 35a refracts the light emitted from light source 31 in a diffused manner to form parallel light. For example, lens 35a is a Fresnel lens, a cylindrical lens, or the like. Prism 35b refracts the light emitted from light source 31 in a direction toward hologram sheet 50. Light transmission direction control film 35c transmits light emitted from light source 31 that is directed toward hologram sheet 50 and blocks light other than that directed toward hologram sheet 50. Typically, light transmission direction control film 35c is a louver film.

図3によく示されているように、遮光部材39は、光源31をホログラムシート50の側とは逆側から覆っている。遮光部材39は、光源31から出射した光のうち、ホログラムシート50とは逆方向に向かう光を遮光する。遮光部材39は、ホログラムシート50とは逆方向に向かう光を遮光しやすいよう、光源31及び光学部材35より第1方向d1に突出している。遮光部材39が光源31及び光学部材35から突出している長さは、例えば1mm以上10mm以下である。遮光部材39は、光を吸収しやすいよう、暗色、特に黒色であることが好ましい。 As clearly shown in Figure 3, the light-blocking member 39 covers the light source 31 from the side opposite the hologram sheet 50. The light-blocking member 39 blocks light emitted from the light source 31 that travels in the opposite direction from the hologram sheet 50. The light-blocking member 39 protrudes in the first direction d1 beyond the light source 31 and optical member 35 to easily block light traveling in the opposite direction from the hologram sheet 50. The length by which the light-blocking member 39 protrudes beyond the light source 31 and optical member 35 is, for example, 1 mm or more and 10 mm or less. The light-blocking member 39 is preferably a dark color, particularly black, to easily absorb light.

ホログラムシート50は、所定の波長を含む光を照射されることによって記録されている像58をホログラムシート50から離間した結像面57に結像する。第2ホログラムシート60は、所定の波長を含む光を照射されることによって記録されている第2像68を第2ホログラムシート60から離間した第2結像面67に結像する。ホログラムシート50が像58を結像させる光の波長は、第2ホログラムシート60が第2像68を結像させる光の波長と同じであってもよいし、異なっていてもよい。より詳しくは、ホログラムシート50、60は、光を回折することで入射した光を所定の位置に向かわせ、像58、68を結像面57、67に結像する。特に、図示されている例では、結像面57、67は、表示面6の正面に位置している。また、図示されている例では、ホログラムシート50、60は、照明部材30,40からの光が入射する側に像58、68を結像する。 The hologram sheet 50 is irradiated with light containing a predetermined wavelength to form a recorded image 58 on an image forming surface 57 spaced apart from the hologram sheet 50. The second hologram sheet 60 is irradiated with light containing a predetermined wavelength to form a recorded second image 68 on a second image forming surface 67 spaced apart from the second hologram sheet 60. The wavelength of light used by the hologram sheet 50 to form the image 58 may be the same as or different from the wavelength of light used by the second hologram sheet 60 to form the second image 68. More specifically, the hologram sheets 50 and 60 diffract light to direct incident light toward a predetermined position, forming the images 58 and 68 on the image forming surfaces 57 and 67. In particular, in the illustrated example, the image forming surfaces 57 and 67 are located directly in front of the display surface 6. In the illustrated example, the hologram sheets 50 and 60 form images 58 and 68 on the side where light from the illumination members 30 and 40 is incident.

図3に示されているように、第2ホログラムシート60は、ホログラムシート50と第1方向d1に隣り合って配置されている。より詳しくは、ホログラムシート50は、第1方向d1において、第2照明部材40より照明部材30に近い側に配置されており、第2ホログラムシート60は、照明部材30より第2照明部材40に近い側に配置されている。ホログラムシート50と第2ホログラムシート60とは、シート面が同一の平面を画定するように配置されていることが好ましい。なお、ホログラムシート50と第2ホログラムシート60とが一体的に形成されていてもよい。 As shown in FIG. 3, the second hologram sheet 60 is arranged adjacent to the hologram sheet 50 in the first direction d1. More specifically, the hologram sheet 50 is arranged closer to the illumination member 30 than the second illumination member 40 in the first direction d1, and the second hologram sheet 60 is arranged closer to the second illumination member 40 than the illumination member 30. It is preferable that the hologram sheet 50 and the second hologram sheet 60 are arranged so that the sheet surfaces define the same plane. Note that the hologram sheet 50 and the second hologram sheet 60 may be formed integrally.

ホログラムシート50は、照明部材30から光を照射されることで像58を結像面57に結像する。ホログラムシート50は、照明部材30の方向から照射された光によって像58を結像しやすいように形成されている。第2ホログラムシート60は、第2照明部材40から光を照射されることで第2像68を第2結像面67に結像する。第2ホログラムシート60は、第2照明部材40の方向から照射された光によって第2像68を結像しやすいように形成されている。ホログラムシート50が像58を結像しやすい光の照射方向と第2ホログラムシート60が第2像68を結像しやすい光の照射方向とは、互いに異なっていることが好ましい。 The hologram sheet 50 forms an image 58 on an image plane 57 when illuminated with light from the illumination member 30. The hologram sheet 50 is formed to easily form the image 58 using light illuminated from the direction of the illumination member 30. The second hologram sheet 60 forms a second image 68 on a second image plane 67 when illuminated with light from the second illumination member 40. The second hologram sheet 60 is formed to easily form the second image 68 using light illuminated from the direction of the second illumination member 40. It is preferable that the illumination direction of light that makes it easy for the hologram sheet 50 to form the image 58 and the illumination direction of light that makes it easy for the second hologram sheet 60 to form the second image 68 are different from each other.

ホログラムシート50、60を介して表示装置5の表示面6を観察可能なよう、ホログラムシート50、60の可視光透過率は、高いことが好ましい。具体的には、ホログラムシート50、60の可視光透過率は、50%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましい。なお、可視光透過率は、分光光度計((株)島津製作所製「UV-3100PC」、JIS K 0115準拠品)を用いて測定波長380nm~780nmの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定することができる。 It is preferable that the visible light transmittance of the hologram sheets 50, 60 be high so that the display surface 6 of the display device 5 can be observed through the hologram sheets 50, 60. Specifically, the visible light transmittance of the hologram sheets 50, 60 is preferably 50% or higher, and more preferably 80% or higher. The visible light transmittance can be determined as the average value of the transmittance at each wavelength when measured using a spectrophotometer (Shimadzu Corporation's "UV-3100PC," compliant with JIS K 0115) within the measurement wavelength range of 380 nm to 780 nm.

図6には、ホログラムシート50に記録されている像58の具体的な一例が示されている。図6に示されている例では、像58は、ピッチpで周期的に配置された周期構造を含んでいる。ピッチpは、表示装置5のサイズにもよるが、例えば5mm以上50mm以下のである。図示された例では、周期構造は、複数の点である。しかしながら、図示されている例に限らず、周期構造は、線や絵柄、文字列等であってもよい。また、像58は、周期構造を含んでいなくてもよい。例えば、像58は、不規則に配置された点を含んでいてもよい。 Figure 6 shows a specific example of an image 58 recorded on the hologram sheet 50. In the example shown in Figure 6, the image 58 includes a periodic structure that is periodically arranged at a pitch p. The pitch p depends on the size of the display device 5, but is, for example, 5 mm or more and 50 mm or less. In the example shown, the periodic structure is a plurality of dots. However, the periodic structure is not limited to the example shown, and may be lines, pictures, character strings, etc. Furthermore, the image 58 does not have to include a periodic structure. For example, the image 58 may include irregularly arranged dots.

照明部材30の光源31は、ホログラムシート50に記録されている像58の位置に合わせて配置されていることが好ましい。図6に示されている例では、光源31は、像58が周期的に配置されている第2方向d2の位置に配置されている。この場合、光源31からの光によって像58が鮮明に結像される。 The light source 31 of the illumination member 30 is preferably positioned to match the position of the image 58 recorded on the hologram sheet 50. In the example shown in Figure 6, the light source 31 is positioned in the second direction d2, where the images 58 are periodically arranged. In this case, the light from the light source 31 clearly forms the image 58.

図6に示されているように、ホログラムシート50に記録されている像58は、第1方向d1において大きさが変化している。より詳しくは、像58は、照明部材30から離間するにつれて大きくなっている。一例として、照明部材30に最も近い像58は、直径が0.2mm以上0.3mm以下の点である。照明部材30から第1方向d1に離間するにつれて、像58の直径は0.1mm以上0.2mm以下ずつ大きくなっている。最大の像58は、直径が2mm以上2.5mm以下となっている。同様に、第2ホログラムシート60に記録されている第2像68は、第2照明部材40から離間するにつれて大きくなっている。 As shown in FIG. 6, the image 58 recorded on the hologram sheet 50 varies in size in the first direction d1. More specifically, the image 58 becomes larger as it moves away from the illumination member 30. As an example, the image 58 closest to the illumination member 30 is a point with a diameter of 0.2 mm to 0.3 mm. As it moves away from the illumination member 30 in the first direction d1, the diameter of the image 58 increases by 0.1 mm to 0.2 mm. The largest image 58 has a diameter of 2 mm to 2.5 mm. Similarly, the second image 68 recorded on the second hologram sheet 60 becomes larger as it moves away from the second illumination member 40.

また、図7には、ホログラムシート50の構成の一例が示されている。図7に示されているように、ホログラムシート50は、基材層51と、基材層51に支持されたホログラム層53と、基材層51とホログラム層53とを接合する接合層52と、ホログラム層53に積層されホログラムシート50の表面を形成する表面層54と、ホログラムシート50を表示装置5の表示面6に貼合するための接着層55と、を含んでいる。 Figure 7 also shows an example of the configuration of a hologram sheet 50. As shown in Figure 7, the hologram sheet 50 includes a base layer 51, a hologram layer 53 supported by the base layer 51, a bonding layer 52 that bonds the base layer 51 and the hologram layer 53, a surface layer 54 that is laminated on the hologram layer 53 and forms the surface of the hologram sheet 50, and an adhesive layer 55 for bonding the hologram sheet 50 to the display surface 6 of the display device 5.

基材層51は、ホログラム層53を支持する。基材層51は、可視光線波長帯域の波長(380nm~780nm)を透過する一般に言うところの透明なフィルムである。基材層51としては、透明であり、ホログラム層53を適切に支持し得るものであればいかなる材料でもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等を挙げることができる。また、基材層51は、透明性や、ホログラム層53の適切な支持性及び耐久性等を考慮すると、10μm以上100μm以下の厚みを有していることが好ましい。 The substrate layer 51 supports the hologram layer 53. The substrate layer 51 is what is generally called a transparent film that transmits wavelengths in the visible light wavelength band (380 nm to 780 nm). The substrate layer 51 may be made of any material that is transparent and can adequately support the hologram layer 53, but examples include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polystyrene, and cyclic polyolefin. Furthermore, in consideration of transparency, adequate support and durability of the hologram layer 53, the substrate layer 51 preferably has a thickness of 10 μm or more and 100 μm or less.

接合層52は、基材層51とホログラム層53とを接合する。このような接合層52としては、種々の接着性または粘着性を有した材料からなる層を用いることができる。また、接合層52は、可視光透過率が高いものを用いることが好ましい。このような接合層52の典型的な材料としては、アクリル系粘着材を例示することができる。接合層52の厚みは、例えば5μm以上50μm以下である。 The bonding layer 52 bonds the base layer 51 and the hologram layer 53. The bonding layer 52 can be made of a variety of adhesive or sticky materials. It is also preferable for the bonding layer 52 to have a high visible light transmittance. An acrylic adhesive is a typical example of a material for the bonding layer 52. The thickness of the bonding layer 52 is, for example, 5 μm or more and 50 μm or less.

ホログラム層53は、ホログラムシート50において、入射した光を結像面57に結像する機能を発揮する。ホログラム層53は、体積ホログラム(リップマンホログラムともいう)であることが好ましい。また、図示されている例では、ホログラムシート50は、照明部材30からの光が入射する側に像58を結像する。したがって、ホログラム層53は、光を反射させながら像を結像する反射型ホログラムである。ホログラム層53は、例えば銀塩感材、重クロム酸ゼラチン、架橋性ポリマー、フォトポリマー等を硬化したものを用いることができる。ホログラム層53の厚みは、例えば1μm以上100μm以下であり、より好ましくは5μm以上40μm以下である。 The hologram layer 53 functions to focus incident light on the imaging surface 57 in the hologram sheet 50. The hologram layer 53 is preferably a volume hologram (also known as a Lippmann hologram). In the illustrated example, the hologram sheet 50 focuses an image 58 on the side where light from the illumination member 30 is incident. Therefore, the hologram layer 53 is a reflection hologram that focuses an image by reflecting light. The hologram layer 53 can be made of, for example, a hardened silver halide photosensitive material, dichromated gelatin, a crosslinked polymer, or a photopolymer. The thickness of the hologram layer 53 is, for example, 1 μm to 100 μm, and more preferably 5 μm to 40 μm.

表面層54は、ホログラムシート50の表面をなしており、ホログラム層53を外部から保護する保護層として機能する。透明であり、ホログラム層53を適切に保護し得るものであればいかなる材料でもよいが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等を挙げることができる。表面層54の厚みは、例えば10μm以上100μm以下である。さらに表面層54には、何らかの機能を付与するようにしてもよい。表面層54に付与され得る機能としては、一例として、抗菌機能、抗ウイルス機能、耐アルコール機能、低反射(LR)機能、耐擦傷性を有したハードコート(HC)機能、赤外線遮蔽(反射)機能、紫外線遮蔽(反射)機能、防汚機能、接合機能等を例示することができる。表面層54には、2以上の機能が付与されていてもよい。とりわけ、表面層54に抗菌機能や抗ウイルス機能が付与されていることで、利用者がホログラムシート50に接触してしまった場合でも菌やウイルス等の接触感染を抑制することができる。また、表面層54に耐アルコール機能が付与されていることで、ホログラムシート50の表面をアルコールで消毒することができる。表面のアルコール消毒により、利用者がホログラムシート50に接触してしまった場合でも菌やウイルス等の接触感染を抑制することができる。 The surface layer 54 forms the surface of the hologram sheet 50 and functions as a protective layer to protect the hologram layer 53 from the outside. Any transparent material capable of adequately protecting the hologram layer 53 may be used, including polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polystyrene, and cyclic polyolefin. The thickness of the surface layer 54 is, for example, 10 μm to 100 μm. The surface layer 54 may also be imparted with other functions. Examples of functions that may be imparted to the surface layer 54 include antibacterial, antiviral, alcohol-resistant, low-reflectivity (LR), scratch-resistant hard coat (HC), infrared-shielding (reflective), ultraviolet-shielding (reflective), antifouling, and bonding. The surface layer 54 may also be imparted with two or more functions. In particular, imparting antibacterial and antiviral functions to the surface layer 54 can prevent contact infection with bacteria and viruses even if a user comes into contact with the hologram sheet 50. Additionally, because the surface layer 54 is alcohol-resistant, the surface of the hologram sheet 50 can be disinfected with alcohol. Disinfecting the surface with alcohol can prevent contact infection with bacteria, viruses, etc. even if a user comes into contact with the hologram sheet 50.

接着層55は、ホログラムシート50を表示装置5の表示面6に接着するための層である。接着層55は、一度接着した部材から剥離することができ、剥離した後にも再接着可能であることが好ましい。また、接着層55は、可視光透過率が高いものを用いることが好ましい。このような接着層55としては、例えば、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤等を挙げることができる。接着層55の厚みは、例えば5μm以上50μm以下である。 The adhesive layer 55 is a layer for adhering the hologram sheet 50 to the display surface 6 of the display device 5. The adhesive layer 55 can be peeled off from the member to which it has been adhered, and it is preferable that it can be re-adhered after being peeled off. It is also preferable that the adhesive layer 55 has a high visible light transmittance. Examples of such adhesive layers 55 include urethane-based adhesives, silicone-based adhesives, and acrylic-based adhesives. The thickness of the adhesive layer 55 is, for example, 5 μm or more and 50 μm or less.

なお、図7を参照してホログラムシート50の構成について説明したが、第2ホログラムシート60も、上述したホログラムシート50と同一の構成をとることができる。 The configuration of the hologram sheet 50 has been described with reference to Figure 7, but the second hologram sheet 60 can also have the same configuration as the hologram sheet 50 described above.

位置検出センサ13は、感度を有する領域、とりわけ面において、物体の位置を検出する。位置検出センサ13は、物体の位置だけでなく動きを検出してもよい。位置検出センサ13は、例えば枠状の部材である。位置検出センサ13は、例えば赤外線によって物体の位置を検出する、及び/又は静電容量によって位置検出する。図8に示すように、赤外線センサとしての位置検出センサ13は、例えば赤外線を検出する検出部13aと、赤外線を反射する再帰反射部13bと、を含んでいる。検出部13aは、四角形の枠状の位置検出センサ13の内側の角部に設けられ、再帰反射部13bは、例えば四角形の枠状の位置検出センサ13の内側に設けられる。位置検出センサ13は、ホログラムシート50から離間した検出位置13aにおいて、物体の位置を検出する。位置検出センサ13は、像58,68が結像される結像面57,67に対応した位置に検出の感度を有するよう、設定および配置されている。言い換えると、位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aが、結像面57,67に結像している像58,68によって示される。 The position detection sensor 13 detects the position of an object in a sensitive area, particularly a surface. The position detection sensor 13 may detect not only the position but also the movement of an object. The position detection sensor 13 is, for example, a frame-shaped component. The position detection sensor 13 detects the position of an object, for example, by infrared light and/or by capacitance. As shown in FIG. 8, the position detection sensor 13 as an infrared sensor includes, for example, a detection unit 13a that detects infrared light and a retroreflection unit 13b that reflects infrared light. The detection unit 13a is provided at an inner corner of the rectangular frame-shaped position detection sensor 13, and the retroreflection unit 13b is provided, for example, inside the rectangular frame-shaped position detection sensor 13. The position detection sensor 13 detects the position of an object at the detection position 13a, which is spaced apart from the hologram sheet 50. The position detection sensor 13 is configured and positioned so that it has detection sensitivity at a position corresponding to the imaging planes 57 and 67 on which the images 58 and 68 are formed. In other words, the detection position 13a to which the position detection sensor 13 is sensitive is indicated by the images 58 and 68 formed on the imaging surfaces 57 and 67.

図9及び図10には、空中入力表示装置1の上面図の一例及び他の例が示されている。図示されている例では、表示装置5の表示面6において4つの矩形の枠内にそれぞれA,B,C,Dの文字が表示されており、表示面6上の結像面57,67に像58,68が結像されている。表示面6に表示された絵柄7の大きさは、像58,68の周期構造のピッチpより大きくなっている。図9に示されている例では、空中入力装置10による像58,68が、表示面6に重なる位置の全体にわたって結像している。図10に示されている例では、空中入力装置10による像58,68は、表示面6に表示された画像に含まれる絵柄7に重なる位置にのみ結像している。 FIGS. 9 and 10 show an example and another example of a top view of the aerial input display device 1. In the example shown, the letters A, B, C, and D are displayed within four rectangular frames on the display surface 6 of the display device 5, and images 58 and 68 are formed on imaging surfaces 57 and 67 on the display surface 6. The size of the picture 7 displayed on the display surface 6 is larger than the pitch p of the periodic structure of the images 58 and 68. In the example shown in FIG. 9, the images 58 and 68 generated by the aerial input device 10 are formed over the entire area where they overlap the display surface 6. In the example shown in FIG. 10, the images 58 and 68 generated by the aerial input device 10 are formed only at positions where they overlap the picture 7 included in the image displayed on the display surface 6.

図11には、図9のXI-XI線に沿った断面図が示されている。図9及び図10に示されている例において、位置検出センサ13は、表示面6に表示されたA,B,C,Dの文字に重なる位置において、物体の存在を検出する。このような空中入力装置10において、位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aにおいて利用者が指F等の物体で表示面6に描かれた文字を指すと、位置検出センサ13は指されている位置を検出する。検出した位置に対応した表示面6の位置から、利用者が指している文字を特定する。指されている文字の特定により、利用者が指している文字の情報を入力することができる。 Figure 11 shows a cross-sectional view taken along line XI-XI in Figure 9. In the example shown in Figures 9 and 10, the position detection sensor 13 detects the presence of an object at a position overlapping the letters A, B, C, and D displayed on the display surface 6. In this type of air input device 10, when a user points at a letter drawn on the display surface 6 with an object such as a finger F at a detection position 13a where the position detection sensor 13 is sensitive, the position detection sensor 13 detects the pointed position. The letter being pointed at by the user is identified from the position on the display surface 6 corresponding to the detected position. By identifying the letter being pointed at, information about the letter being pointed at by the user can be input.

検出位置13aは、ホログラムシート50のシート面への法線方向ndにおいて、照明部材30とホログラムシート50との間に位置している。また、検出位置13aは、第2ホログラムシート60のシート面への法線方向ndにおいて、第2照明部材40と第2ホログラムシート60との間に位置している。 Detection position 13a is located between the illumination member 30 and the hologram sheet 50 in the normal direction nd to the sheet surface of the hologram sheet 50. Furthermore, detection position 13a is located between the second illumination member 40 and the second hologram sheet 60 in the normal direction nd to the sheet surface of the second hologram sheet 60.

空中入力装置10の全体が大型化してしまうことを抑制するよう、照明部材30は、ホログラムシート50の近くに設けられている。具体的には、照明部材30とホログラムシート50との間の距離D1は、第1方向d1における結像面57の長さと第2結像面67の長さとの合計の長さ以下である。あるいは、照明部材30とホログラムシート50との間の距離D1は、第1方向d1における表示装置5の表示面6の長さ以下である。同様に、第2照明部材40と第2ホログラムシート60との間の距離は、第1方向d1における結像面57の長さと第2結像面67の長さとの合計の長さ以下である。あるいは、第2照明部材40と第2ホログラムシート60との間の距離は、第1方向d1における表示装置5の表示面6の長さ以下である。また、照明部材30とホログラムシート50との間の距離D1は、第1方向d1における結像面57の長さ以下であってもよい。あるいは、第2照明部材40と第2ホログラムシート60との間の距離は、第1方向d1における第2結像面67の長さ以下であってもよい。なお、上述したように、第1方向d1は、ホログラムシート50が照明部材30から光を照射される方向をホログラムシート50のシート面に投影した方向であり、第2ホログラムシート60が第2照明部材40から光を照射される方向を第2ホログラムシート60のシート面に投影した方向でもある。 The illumination member 30 is provided near the hologram sheet 50 to prevent the overall size of the aerial input device 10 from increasing. Specifically, the distance D1 between the illumination member 30 and the hologram sheet 50 is equal to or less than the sum of the lengths of the imaging plane 57 and the second imaging plane 67 in the first direction d1. Alternatively, the distance D1 between the illumination member 30 and the hologram sheet 50 is equal to or less than the length of the display surface 6 of the display device 5 in the first direction d1. Similarly, the distance between the second illumination member 40 and the second hologram sheet 60 is equal to or less than the sum of the lengths of the imaging plane 57 and the second imaging plane 67 in the first direction d1. Alternatively, the distance between the second illumination member 40 and the second hologram sheet 60 is equal to or less than the length of the display surface 6 of the display device 5 in the first direction d1. Alternatively, the distance D1 between the illumination member 30 and the hologram sheet 50 may be equal to or less than the length of the imaging plane 57 in the first direction d1. Alternatively, the distance between the second illumination member 40 and the second hologram sheet 60 may be equal to or less than the length of the second imaging plane 67 in the first direction d1. As described above, the first direction d1 is the direction in which light from the illumination member 30 is irradiated onto the hologram sheet 50, projected onto the sheet surface of the hologram sheet 50, and is also the direction in which light from the second illumination member 40 is irradiated onto the second hologram sheet 60, projected onto the sheet surface of the second hologram sheet 60.

上述したように、ホログラムシート50は、照明部材30からの光が入射する側に像を結像する。言い換えると、照明部材30は、ホログラムシート50に対して結像面57と同じ側に位置している。結像面57とホログラムシート50との間の距離D2は、10mm以上100mm以下であることが好ましく、20mm以上50mm以下であることがより好ましい。 As described above, the hologram sheet 50 forms an image on the side where light from the illumination member 30 is incident. In other words, the illumination member 30 is located on the same side of the hologram sheet 50 as the imaging surface 57. The distance D2 between the imaging surface 57 and the hologram sheet 50 is preferably 10 mm or more and 100 mm or less, and more preferably 20 mm or more and 50 mm or less.

位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aは、像58,68が結像している結像面57,67と一致していてもよいし、結像面57,67よりホログラムシート50に近くてもよいが、結像面57,67よりホログラムシート50から離間していることが好ましい。言い換えると、結像面57,67とホログラムシート50,60との間の距離D2は、位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aとホログラムシート50、60との間の距離D3より短くなっていることが好ましい。具体的には、結像面57,67とホログラムシート50、60との間の距離D2は、位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aとホログラムシート50、60との間の距離D3より1mm以上20mm以下短いことが好ましく、5mm以上10mm以下短いことがより好ましい。 The detection position 13a at which the position detection sensor 13 is sensitive may coincide with the imaging planes 57, 67 where the images 58, 68 are formed, or may be closer to the hologram sheet 50 than the imaging planes 57, 67. However, it is preferable that the detection position 13a be farther from the hologram sheet 50 than the imaging planes 57, 67. In other words, it is preferable that the distance D2 between the imaging planes 57, 67 and the hologram sheets 50, 60 be shorter than the distance D3 between the detection position 13a at which the position detection sensor 13 is sensitive and the hologram sheets 50, 60. Specifically, the distance D2 between the imaging planes 57, 67 and the hologram sheets 50, 60 is preferably 1 mm to 20 mm shorter, and more preferably 5 mm to 10 mm shorter, than the distance D3 between the detection position 13a at which the position detection sensor 13 is sensitive and the hologram sheets 50, 60.

次に、空中入力装置10の作用について説明する。 Next, we will explain the operation of the aerial input device 10.

図11に示すように、まず、照明部材30から光がホログラムシート50に照射され、第2照明部材40から光が第2ホログラムシート60に照射される。ホログラムシート50に照射された光は、ホログラムシート50におけるホログラム層53の干渉縞が生成されている部分において回折される。すなわち、ホログラム層53は、記録されているパターンに基づいて光を回折する。ホログラム層53で回折された光は、結像面57に集光して、記録されているパターンに基づいた像58を結像する。同様に、第2ホログラムシート60に照射された光が、第2結像面67に第2像68を結像する。このようにして、照明部材30及び第2照明部材40からの光によって、空中に像58,68が結像される。すなわち、照明部材30及び第2照明部材40から照射される光が、ホログラムを再生させる再生光となる。 As shown in FIG. 11 , first, light is irradiated onto the hologram sheet 50 from the illumination member 30, and then light is irradiated onto the second hologram sheet 60 from the second illumination member 40. The light irradiated onto the hologram sheet 50 is diffracted at the portion of the hologram sheet 50 where interference fringes are generated in the hologram layer 53. That is, the hologram layer 53 diffracts the light based on the recorded pattern. The light diffracted by the hologram layer 53 is focused on the imaging plane 57, forming an image 58 based on the recorded pattern. Similarly, the light irradiated onto the second hologram sheet 60 forms a second image 68 on the second imaging plane 67. In this way, images 58 and 68 are formed in the air by the light from the illumination member 30 and the second illumination member 40. That is, the light irradiated from the illumination member 30 and the second illumination member 40 becomes the reproduction light that reconstructs the hologram.

結像面57,67に対応した位置に検出の感度を有する位置検出センサ13が配置されている。位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aに利用者の指F等の物体を配置することで、位置検出センサ13は、指F等の物体の位置を検出する。位置検出センサ13により、空中入力装置10は、指F等の物体で指された位置を特定することができ、当該位置の情報を入力することができる。とりわけ、位置検出センサ13が検出の感度を有する検出位置13aは、結像面57,67に結像した像58,68によって容易に認識することができる。 A position detection sensor 13 with detection sensitivity is disposed at a position corresponding to the imaging surfaces 57, 67. By placing an object such as a user's finger F at a detection position 13a where the position detection sensor 13 is sensitive, the position detection sensor 13 detects the position of the object such as the finger F. The position detection sensor 13 allows the aerial input device 10 to identify the position pointed at by the object such as the finger F and input information about that position. In particular, the detection position 13a where the position detection sensor 13 is sensitive can be easily recognized by the images 58, 68 formed on the imaging surfaces 57, 67.

次に、ホログラム層53及びホログラムシート50の製造方法について、図12乃至図14を参照しながら説明する。なお、第2ホログラムシート60も、同様の方法で製造することができる。 Next, the manufacturing method of the hologram layer 53 and the hologram sheet 50 will be described with reference to Figures 12 to 14. The second hologram sheet 60 can also be manufactured using a similar method.

まず、図12に示すように、ガラス基板91上にホログラム感材97a及びパターンマスク93を設ける。ホログラム感材97aは例えば、銀塩感材、重クロム酸ゼラチン、架橋性ポリマー、フォトポリマー等が挙げられるが、とりわけ、フォトポリマーは、紫外線を照射されることで硬化する乾式材料からなり、量産性に優れるため、ホログラム感材97aの材料として好ましい。フォトポリマーは、少なくとも一種の光重合性化合物と、光重合開始剤と、を含む。パターンマスク93は、開口部93aを有しており、開口部93aが設けられていない部分では光を遮光するが、開口部93aが設けられている部分では光を透過させる。パターンマスク93は、開口部93aによって、ホログラムシート50が結像する像58の位置に対応したパターン形状を形成している。例えば、ホログラムシート50が結像する像58に重なる位置において、パターンマスク93は開口部93aが設けられていない。 First, as shown in FIG. 12, a hologram-sensitive material 97a and a pattern mask 93 are provided on a glass substrate 91. Examples of hologram-sensitive material 97a include silver halide-sensitive material, dichromated gelatin, cross-linked polymers, and photopolymers. Photopolymers, in particular, are preferred as the material for the hologram-sensitive material 97a because they are dry materials that harden when irradiated with ultraviolet light and are suitable for mass production. The photopolymer contains at least one photopolymerizable compound and a photopolymerization initiator. The pattern mask 93 has openings 93a. The openings 93a block light in areas where the openings 93a are not provided, but allow light to pass through in areas where the openings 93a are provided. The openings 93a form a pattern shape in the pattern mask 93 that corresponds to the position of the image 58 formed by the hologram sheet 50. For example, the pattern mask 93 does not have openings 93a in the position that overlaps with the image 58 formed by the hologram sheet 50.

次に、図12に矢印で示すように、パターンマスク93を介して紫外線を照射する。パターンマスク93の開口部93aが設けられていない部分では、紫外線は遮られる。一方、開口部93aが設けられている部分では、紫外線は、パターンマスク93を透過して、ホログラム感材97aに照射される。紫外線を照射されたホログラム感材97aは、硬化する。すなわち、ホログラム感材97aは、パターンマスク93に対応したパターン形状以外の部分で硬化する。ホログラム感材97aの硬化した部分は、ホログラムを記録しない不感部分97bとなる。すなわち、後にホログラムを結像するための光を照射しても、不感部分97bにおいてはホログラムが結像されなくなる。 Next, as shown by the arrows in Figure 12, ultraviolet light is irradiated through the pattern mask 93. The ultraviolet light is blocked in areas where the pattern mask 93 does not have openings 93a. On the other hand, in areas where the openings 93a are provided, the ultraviolet light passes through the pattern mask 93 and is irradiated onto the hologram sensitive material 97a. The hologram sensitive material 97a irradiated with ultraviolet light hardens. That is, the hologram sensitive material 97a hardens in areas other than the pattern shape corresponding to the pattern mask 93. The hardened areas of the hologram sensitive material 97a become insensitive areas 97b where no hologram is recorded. That is, even if light for imaging a hologram is irradiated later, no hologram will be imaged in the insensitive areas 97b.

その後、図13に示すように、パターンマスク93を除去する。また、ガラス基板91のホログラム感材97aが設けられた側とは逆側に第1ホログラム原版95を配置する。第1ホログラム原版95には、全体にホログラムが記録されている。この状態で、図13に矢印で示すように、ホログラム感材97aに光、特に平行光束を照射する。ホログラム感材97aに直接照射される光が参照光として、またホログラム感材97aをいったん透過して第1ホログラム原版95で回折された回折光が物体光として、ホログラム感材97aに入射する。物体光と参照光とが干渉することにより、ホログラム感材97aにおいて明暗パターンである干渉縞が生成される。そして、この干渉縞が、感光性を有したホログラム感材97aに記録される。一方、不感部分97bには干渉縞が記録されない。ホログラムシート50が結像する像58に重なる位置において干渉縞が記録されることで、ホログラム感材97aから第2ホログラム原版97が製造される。 Then, as shown in Figure 13, the pattern mask 93 is removed. A first hologram master 95 is placed on the side of the glass substrate 91 opposite the side on which the hologram-sensitive material 97a is provided. A hologram is recorded entirely on the first hologram master 95. In this state, light, specifically a parallel beam of light, is irradiated onto the hologram-sensitive material 97a, as indicated by the arrows in Figure 13. The light directly irradiating the hologram-sensitive material 97a serves as reference light, while the diffracted light that passes through the hologram-sensitive material 97a and is diffracted by the first hologram master 95 serves as object light. The object light and reference light interfere with each other, generating interference fringes, which are light-dark patterns, in the hologram-sensitive material 97a. These interference fringes are then recorded on the photosensitive hologram-sensitive material 97a. On the other hand, no interference fringes are recorded in the insensitive portions 97b. Interference fringes are recorded at a position that overlaps with the image 58 formed by the hologram sheet 50, and a second hologram master 97 is produced from the hologram sensitive material 97a.

なお、ホログラム感材97aに照射される光、すなわち物体光及び参照光としては、例えば、アルゴンイオンレーザー(波長457.9nm、476.5nm、488.0nm、514.5nm)、クリプトンイオンレーザー(波長647.1nm)、ヘリウム-ネオンレーザー(波長632.8nm)、YAGレーザー(波長532nm)が用いられる。ここで照射される波長の光は、照明部材30から照射される光に含まれる。 The light irradiated onto the hologram sensitive material 97a, i.e., the object light and reference light, may be, for example, an argon ion laser (wavelengths 457.9 nm, 476.5 nm, 488.0 nm, 514.5 nm), a krypton ion laser (wavelength 647.1 nm), a helium-neon laser (wavelength 632.8 nm), or a YAG laser (wavelength 532 nm). The light of the wavelengths irradiated here is included in the light irradiated from the illumination member 30.

その後、図14に示すように、ホログラム層53を形成するホログラム感材53aと上述した工程で製造された第2ホログラム原版97とを離間して配置する。ホログラム感材53aと第2ホログラム原版97との間の距離は、製造されるホログラム層53に記録された像58が結像する結像面57とホログラム層53との間の距離となる。すなわち、ホログラム感材53aと第2ホログラム原版97との間の距離を調節することで、ホログラム層53に記録された像58が結像する結像面57とホログラム層53との間の距離を調節することができる。図14に示されている例では、ホログラム感材53aと第2ホログラム原版97との間を所望の距離で離間させるために、ホログラム感材53aと第2ホログラム原版97との間にガラスや透明樹脂等からなる基板92が設けられている。あるいは、図示されている例に限らず、ホログラム感材53aと第2ホログラム原版97との間は、所望の距離で離間していれば、空気等であってもよい。その後、図14に矢印で示すように、ホログラム感材53aに光を照射することで、上述した第2ホログラム原版97の製造工程と同様に、ホログラム感材53a内に明暗パターンである干渉縞が生成される。干渉縞は、第2ホログラム原版97において干渉縞が生成されている位置、すなわちホログラムシート50が結像する像58に重なる位置に生成される。このようにして、ホログラム層53が製造される。 Then, as shown in FIG. 14, the hologram sensitive material 53a forming the hologram layer 53 and the second hologram master 97 manufactured in the above-described process are positioned apart from each other. The distance between the hologram sensitive material 53a and the second hologram master 97 is the distance between the hologram layer 53 and the imaging plane 57 where the image 58 recorded in the manufactured hologram layer 53 is formed. In other words, by adjusting the distance between the hologram sensitive material 53a and the second hologram master 97, the distance between the hologram layer 53 and the imaging plane 57 where the image 58 recorded in the hologram layer 53 is formed can be adjusted. In the example shown in FIG. 14, a substrate 92 made of glass, transparent resin, or the like is provided between the hologram sensitive material 53a and the second hologram master 97 to separate the hologram sensitive material 53a and the second hologram master 97 by the desired distance. Alternatively, the illustrated example is not limiting, and the space between the hologram sensitive material 53a and the second hologram master 97 may be air or the like, as long as they are separated by the desired distance. Thereafter, as shown by the arrow in FIG. 14, light is irradiated onto the hologram sensitive material 53a, thereby generating interference fringes, which are light and dark patterns, within the hologram sensitive material 53a, similar to the manufacturing process of the second hologram master 97 described above. The interference fringes are generated at the positions where the interference fringes are generated in the second hologram master 97, i.e., at positions that overlap with the image 58 formed by the hologram sheet 50. In this manner, the hologram layer 53 is manufactured.

製造されたホログラム層53を基材層51に接合層52を介して接合させ、基材層51のホログラム層53が設けられた側とは逆側に接着層55を設ける。また、ホログラム層53の基材層51が設けられた側とは逆側に表面層54を設ける。このようにして、図7に示したようなホログラムシート50が製造される。なお、接着層55が意図せずに他の部材に粘着することを防止するため、接着層55に剥離可能なセパレータを設けてもよい。 The manufactured hologram layer 53 is bonded to the base layer 51 via the bonding layer 52, and an adhesive layer 55 is provided on the side of the base layer 51 opposite to the side on which the hologram layer 53 is provided. Furthermore, a surface layer 54 is provided on the side of the hologram layer 53 opposite to the side on which the base layer 51 is provided. In this manner, the hologram sheet 50 shown in Figure 7 is manufactured. A peelable separator may be provided on the adhesive layer 55 to prevent the adhesive layer 55 from unintentionally adhering to other components.

ところで、既存の表示装置に対して、表示面に接触することなく、適切に情報を入力することが可能な設備を設けることが求められている。とりわけ、接触感染について早期に対策するために、このような設備を低コストで容易に且つ省スペースで設けられることが求められている。しかしながら、既存の表示装置に対して単に非接触型の位置検出センサを設けることでは、位置検出センサが感度を有する検出位置を適切に認識できないことがある。このため、既存の表示装置に設けると適切に情報を入力することが困難であり、また表示面に意図せずに接触してしまうことがある。一方、空中結像装置と非接触型の位置検出センサとを組み合わせた設備は、光学的な配置の制約上、既存の表示装置に省スペースで設けることが困難である。 However, there is a demand for the installation of equipment on existing display devices that allows for the appropriate input of information without touching the display surface. In particular, there is a demand for such equipment to be installed easily, at low cost, and in a space-saving manner in order to take early measures against contact infection. However, simply installing a non-contact position detection sensor on an existing display device may result in the sensor not being able to properly recognize the detection position to which it is sensitive. For this reason, installing such a sensor on an existing display device makes it difficult to properly input information, and there is also the risk of unintentional contact with the display surface. On the other hand, equipment that combines an aerial imaging device and a non-contact position detection sensor is difficult to install in a space-saving manner on an existing display device due to optical layout constraints.

一方、本実施の形態の空中入力装置10は、位置検出センサ13を有している。位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aは、ホログラムシート50から離間している。すなわち、位置検出センサ13は、非接触型で位置を検出することができる。また、空中入力装置10は、照明部材30と、ホログラムシート50と、を有している。ホログラムシート50は、照明部材30からの光によって結像面57に像58を結像する。照明部材30、ホログラムシート50及び位置検出センサ13を既設の表示装置5の表示面6の側に設けることで、容易に空中入力表示装置1とすることができる。さらに、ホログラムシート50によれば、像58が結像されている結像面57を容易に認識することができる。そして、位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aは、結像面57に対応している。空中入力装置10の利用者は、結像面57を認識することで、位置検出センサ13が感度を有する検出位置13aを認識することができる。また、照明部材30及びホログラムシート50は、小さなスペースにまとめて設けられている。照明部材30とホログラムシート50との距離は、ホログラムシート50が照明部材30から光を照射される方向をホログラムシート50のシート面に投影した方向である第1方向d1における結像面57の長さ以下である。照明部材30及びホログラムシート50を小さなスペースにまとめた状態で、表示装置5に設けることができる。すなわち、非接触型の位置検出センサ13が検出可能な検出位置13aを利用者に認識させることができる空中入力装置10を、既設の表示装置5に容易且つ省スペースで設けて、空中入力表示装置1とすることができる。 On the other hand, the aerial input device 10 of this embodiment has a position detection sensor 13. The detection position 13a, to which the position detection sensor 13 is sensitive, is separated from the hologram sheet 50. In other words, the position detection sensor 13 can detect position in a non-contact manner. The aerial input device 10 also has an illumination member 30 and a hologram sheet 50. The hologram sheet 50 forms an image 58 on an imaging plane 57 using light from the illumination member 30. By arranging the illumination member 30, the hologram sheet 50, and the position detection sensor 13 on the side of the display surface 6 of an existing display device 5, the aerial input display device 1 can be easily constructed. Furthermore, the hologram sheet 50 makes it easy to recognize the imaging plane 57 on which the image 58 is formed. The detection position 13a, to which the position detection sensor 13 is sensitive, corresponds to the imaging plane 57. By recognizing the imaging plane 57, a user of the aerial input device 10 can recognize the detection position 13a, to which the position detection sensor 13 is sensitive. Furthermore, the illumination member 30 and hologram sheet 50 are arranged together in a small space. The distance between the illumination member 30 and the hologram sheet 50 is equal to or less than the length of the imaging plane 57 in the first direction d1, which is the direction in which light from the illumination member 30 is projected onto the surface of the hologram sheet 50. The illumination member 30 and hologram sheet 50 can be arranged in a small space on the display device 5. In other words, the aerial input device 10, which allows the user to recognize the detection position 13a detectable by the non-contact position detection sensor 13, can be easily and space-savingly arranged on an existing display device 5 to form the aerial input display device 1.

また、照明部材30及び第2照明部材40は、第1方向d1において互いに対向する位置に設けられている。第2ホログラムシート60は、ホログラムシート50と第2方向d2に隣り合って配置されている。したがって、ホログラムシート50が像58を結像する結像面57は、第2ホログラムシート60が第2像68を結像する第2結像面67と第2方向d2に隣り合う。このため、平面視における別の位置に異なる像を観察させることができる。 Furthermore, the illumination member 30 and the second illumination member 40 are disposed in positions facing each other in the first direction d1. The second hologram sheet 60 is disposed adjacent to the hologram sheet 50 in the second direction d2. Therefore, the imaging plane 57 on which the hologram sheet 50 forms the image 58 is adjacent in the second direction d2 to the second imaging plane 67 on which the second hologram sheet 60 forms the second image 68. This makes it possible to observe different images at different positions in a planar view.

さらに、ホログラムシート50は、第2照明部材40より照明部材30に近い側に配置されており、第2ホログラムシート60は、照明部材30より第2照明部材40に近い側に配置されている。照明部材30からの光は、ホログラムシート50に照射されやすくなる。したがって、像58が明るく結像されやすくなる。同様に、第2照明部材40からの光は、第2ホログラムシート60に照射されやすくなる。したがって、第2像68が明るく結像されやすくなる。 Furthermore, the hologram sheet 50 is positioned closer to the illumination member 30 than the second illumination member 40, and the second hologram sheet 60 is positioned closer to the second illumination member 40 than the illumination member 30. Light from the illumination member 30 is more likely to be irradiated onto the hologram sheet 50. Therefore, the image 58 is more likely to be formed brightly. Similarly, light from the second illumination member 40 is more likely to be irradiated onto the second hologram sheet 60. Therefore, the second image 68 is more likely to be formed brightly.

照明部材30は、ホログラムシート50のシート面に沿った第2方向d2に並んだ複数の光源31を含んでいる。複数の光源31によれば、照明部材30がホログラムシート50の近くに配置されていても、ホログラムシート50の全体に光を照射することができる。したがって、ホログラムシート50の全体から像58を結像させることができる。 The illumination member 30 includes multiple light sources 31 arranged in the second direction d2 along the sheet surface of the hologram sheet 50. The multiple light sources 31 allow light to be irradiated onto the entire hologram sheet 50, even if the illumination member 30 is positioned close to the hologram sheet 50. Therefore, an image 58 can be formed from the entire hologram sheet 50.

複数の光源31は、別個に光の出射を制御される。例えば、複数の光源31は、第2方向d2において1つおきに組となって光の出射が制御される。この場合、ある組の光源31が光を出射すると、図15のように結像面57に像58が結像する。ある組の光源31が消えて他の組の光源31が光を出射すると、図16のように結像面57において第2方向d2に微小にずれた位置に像58が結像する。このように、複数の光源31の光の出射を制御することで、結像面57における像58の第2方向d2における位置を変化させることができる。これにより、空中入力装置10及び空中入力表示装置1を第2方向d2において観察する位置に対応して、適切な位置に像58を結像させることができる。例えば、空中入力表示装置1を観察する人の目線の高さに合わせて、適切な位置に像58を結像させることができる。 The light emission of the multiple light sources 31 is controlled independently. For example, the light emission of the multiple light sources 31 is controlled in pairs, every other pair in the second direction d2. In this case, when a certain pair of light sources 31 emits light, an image 58 is formed on the imaging plane 57 as shown in FIG. 15. When a certain pair of light sources 31 is turned off and another pair of light sources 31 emits light, the image 58 is formed on the imaging plane 57 at a position slightly shifted in the second direction d2 as shown in FIG. 16. In this way, by controlling the light emission of the multiple light sources 31, the position of the image 58 on the imaging plane 57 in the second direction d2 can be changed. This allows the image 58 to be formed at an appropriate position corresponding to the position from which the aerial input device 10 and the aerial input display device 1 are observed in the second direction d2. For example, the image 58 can be formed at an appropriate position that matches the eye level of the person observing the aerial input display device 1.

照明部材30は、レンズ35aを含んでいる。レンズ35aにより、光源31からの光が平行光となる。平行光となっている照明部材30からの光は、ホログラムシート50の全体に均一に照射されることができる。したがって、ホログラムシート50の全体から像58を結像させることができる。また、結像面57において、明るさのむらを小さくすることができる。 The illumination member 30 includes a lens 35a. The lens 35a converts the light from the light source 31 into parallel light. The parallel light from the illumination member 30 can be uniformly irradiated onto the entire hologram sheet 50. Therefore, an image 58 can be formed from the entire hologram sheet 50. Furthermore, uneven brightness can be reduced on the imaging surface 57.

照明部材30は、プリズム35bを含んでいる。プリズム35bにより、光源31からの光がホログラムシート50に向かいやすくなる。このため、照明部材30からの光を効率よく利用して、ホログラムシート50において像58として結像させることができる。また、光源31からの光がホログラムシート50以外に向かいにくくなることで、照明部材30からの光が外部から直接観察されにくくなる。 The illumination member 30 includes a prism 35b. The prism 35b makes it easier for light from the light source 31 to be directed toward the hologram sheet 50. This allows the light from the illumination member 30 to be efficiently used and focused as an image 58 on the hologram sheet 50. Furthermore, because the light from the light source 31 is less likely to be directed toward anything other than the hologram sheet 50, the light from the illumination member 30 is less likely to be directly observed from the outside.

照明部材30は、光透過方向制御フィルム35cを含んでいる。光透過方向制御フィルム35cにより、光源31からの光のうち、ホログラムシート50以外に向かう光が遮光される。これにより、照明部材30からの光が外部から直接観察されにくくなる。 The illumination member 30 includes a light transmission direction control film 35c. The light transmission direction control film 35c blocks light from the light source 31 that is directed toward directions other than the hologram sheet 50. This makes it difficult for the light from the illumination member 30 to be directly observed from the outside.

照明部材30は、光源31をホログラムシート50の側とは逆側から覆う遮光部材39を含んでいる。遮光部材39により、光源31からの光のうち、ホログラムシート50の側とは逆側に向かう光が遮光される。これにより、照明部材30からの光が外部から直接観察されにくくなる。 The illumination member 30 includes a light-shielding member 39 that covers the light source 31 from the side opposite the hologram sheet 50. The light-shielding member 39 blocks light from the light source 31 that travels toward the side opposite the hologram sheet 50. This makes it difficult for the light from the illumination member 30 to be directly observed from the outside.

照明部材30からの光は、照明部材30から離間するにつれて少なくなる。本実施の形態では、ホログラムシート50に記録されている像58の大きさは、照明部材30から離間するにつれて大きくなっている。照明部材30から離間した位置においては暗い像58が大きく観察されるため、結像面57においてホログラムシート50が結像させる像58を結像面57の全体で均一に認識することができる。言い換えると、照明部材30の光を照射して、結像面57を人間の目で観察したとき、像58の大きさは照明部材30に近い側から離間する側にかけて同じような明るさに視察できる。この観察態様は、第2ホログラムシート60を使用した結像面67、像68でも同様である。 The light from the illumination member 30 decreases with increasing distance from the illumination member 30. In this embodiment, the size of the image 58 recorded on the hologram sheet 50 increases with increasing distance from the illumination member 30. Because a dark image 58 is observed to be large at positions farther away from the illumination member 30, the image 58 formed by the hologram sheet 50 on the image forming surface 57 can be recognized uniformly across the entire image forming surface 57. In other words, when light from the illumination member 30 is irradiated and the image forming surface 57 is observed with the human eye, the size of the image 58 appears to be of similar brightness from the side closer to the illumination member 30 to the side farther away. This observation pattern is also true for the image forming surface 67 and image 68 when the second hologram sheet 60 is used.

図9及び図10に示したように、絵柄7と像58が重なって観察される。表示面6に表示された画像に含まれる絵柄7の大きさは、像58の周期構造のピッチpより大きい。このため、像58によって絵柄7の視認性が阻害されにくい。 As shown in Figures 9 and 10, the picture 7 and the image 58 are observed to overlap. The size of the picture 7 included in the image displayed on the display surface 6 is larger than the pitch p of the periodic structure of the image 58. Therefore, the visibility of the picture 7 is less likely to be obstructed by the image 58.

上述したように、像58は、位置検出センサ13で検出される検出位置13aを示している。絵柄7は、空中入力表示装置1において入力される選択肢を示している。図9及び図10に示した例のように、像58が絵柄7に重なる位置に結像されることで、指F等の物体を配置する位置を容易に認識させることができる。 As described above, image 58 indicates the detection position 13a detected by the position detection sensor 13. Picture 7 indicates the options to be input on the aerial input display device 1. As in the examples shown in Figures 9 and 10, image 58 is formed at a position where it overlaps picture 7, making it easy to recognize the position where an object such as a finger F should be placed.

以上のように、本実施の形態の空中入力装置10は、照明部材30と、照明部材30からの光によって記録されている像58を結像面57に結像するホログラムシート50と、結像面57に対応した検出位置13aに感度を有する位置検出センサ13と、を備え、検出位置13aは、ホログラムシート50から離間しており、照明部材30とホログラムシート50との距離は、ホログラムシート50が照明部材30から光を照射される方向をホログラムシート50のシート面に投影した方向である第1方向d1における結像面の長さ以下である。このような空中入力装置10によれば、照明部材30、ホログラムシート50及び位置検出センサ13を既設の表示装置5の表示面6の側に設けることで、容易に空中入力表示装置1とすることができる。また、照明部材30及びホログラムシート50は、小さなスペースにまとめて設けられている。このように、非接触型の位置検出センサが検出可能な位置を利用者に認識させることができる空中結像装置を既設の表示装置に容易且つ省スペースで設けることができる。 As described above, the aerial input device 10 of this embodiment includes an illumination member 30, a hologram sheet 50 that forms an image 58 recorded by light from the illumination member 30 on an imaging plane 57, and a position detection sensor 13 sensitive to a detection position 13a corresponding to the imaging plane 57. The detection position 13a is spaced apart from the hologram sheet 50, and the distance between the illumination member 30 and the hologram sheet 50 is equal to or less than the length of the imaging plane in the first direction d1, which is the direction in which the hologram sheet 50 is irradiated with light from the illumination member 30 and projected onto the surface of the hologram sheet 50. With this aerial input device 10, the illumination member 30, the hologram sheet 50, and the position detection sensor 13 can be easily provided on the side of the display surface 6 of an existing display device 5 to create an aerial input display device 1. Furthermore, the illumination member 30 and hologram sheet 50 are provided together in a small space. In this way, an aerial imaging device that allows users to recognize positions that can be detected by a non-contact position detection sensor can be easily installed on an existing display device in a space-saving manner.

空中入力表示装置1及び空中入力装置10は、現金自動預け払い機(ATM)、券売機、注文機、販売機、画像や写真の印刷機、ゲームセンター等に設置されるアミューズメント用の筐体等に設けられてもよい。または、自動車などの移動体に設けられてもよい。 The aerial input display device 1 and the aerial input device 10 may be installed in an automated teller machine (ATM), a ticket vending machine, an ordering machine, a vending machine, an image or photo printer, an amusement machine installed in an arcade, etc. Or, they may be installed in a moving object such as an automobile.

なお、上述した実施の形態の空中入力表示装置1及び空中入力装置10に対して、様々な変更を加えることが可能である。 It should be noted that various modifications can be made to the aerial input display device 1 and the aerial input device 10 of the above-described embodiment.

図17には、本実施の形態の一変形例の空中入力装置10が示されている。図17に示されている空中入力装置10では、第2ホログラムシート60は、ホログラムシート50に積層されている。 Figure 17 shows an air input device 10 that is a modified example of this embodiment. In the air input device 10 shown in Figure 17, the second hologram sheet 60 is laminated on the hologram sheet 50.

このような空中入力装置10によれば、表示面6に重なる位置の全体にわたって、ホログラムシート50が像58を結像させ、第2ホログラムシート60が第2像68を結像させる。利用者は、像58及び第2像68が重なって観察することができる。 With this aerial input device 10, the hologram sheet 50 forms an image 58 over the entire area where it overlaps the display surface 6, and the second hologram sheet 60 forms a second image 68. The user can observe the image 58 and the second image 68 overlapping each other.

図18には、本実施の形態の他の変形例の空中入力装置10が示されている。図18に示されている空中入力装置10は、反射部材17をさらに有している。反射部材17は、照明部材30からの光をホログラムシート50の方へ反射させる。図示されている例では、反射部材17は、ホログラムシート50を介して第1方向d1において照明部材30と対向する位置に設けられている。反射部材17は、光を反射するものであればいかなるものでもよいが、例えば鏡(ミラー)である。 Figure 18 shows an aerial input device 10 that is another modified example of this embodiment. The aerial input device 10 shown in Figure 18 further has a reflective member 17. The reflective member 17 reflects light from the illumination member 30 toward the hologram sheet 50. In the example shown, the reflective member 17 is provided in a position facing the illumination member 30 in the first direction d1 across the hologram sheet 50. The reflective member 17 may be any material that reflects light, such as a mirror.

このような空中入力装置10によれば、反射部材17で光を反射させることで、照明部材30からホログラムシート50までの光学的な距離を長くすることができる。光学的な距離が長くなると、照明部材30からの光は平行光に近くなり、またホログラムシート50の全体に均一に照射されやすくなる。このため、ホログラムシート50の全体から明るさのむらの小さな像58を結像させることができる。 With this type of aerial input device 10, the optical distance from the illumination member 30 to the hologram sheet 50 can be increased by reflecting light with the reflecting member 17. As the optical distance increases, the light from the illumination member 30 becomes closer to parallel light and is more likely to be uniformly irradiated across the entire hologram sheet 50. As a result, an image 58 with little unevenness in brightness can be formed across the entire hologram sheet 50.

空中入力表示装置1は、人の存在や接近を感知するセンサに接続していてもよい。この場合、人の存在や接近が感知された際に、照明部材30が光を照射する。人が空中入力表示装置1の近傍に存在しない間には照明部材30が光を照射しないため、照明部材30によって消費される電力を低減することができる。 The aerial input display device 1 may be connected to a sensor that detects the presence or approach of a person. In this case, the lighting member 30 emits light when the presence or approach of a person is detected. Because the lighting member 30 does not emit light while no person is present near the aerial input display device 1, the power consumed by the lighting member 30 can be reduced.

また、図19に示すように、空中入力装置10は、照明部材30のホログラムシート50の側に、スペーサ11をさらに有していてもよい。スペーサ11により、照明部材30とホログラムシート50との間の距離を調節することができる。これにより、適切な距離及び角度で、照明部材30からホログラムシート50に光を照射することができる。同様に、空中入力装置10は、第2照明部材40の第2ホログラムシート60の側に、第2スペーサ12をさらに有していてもよい。第2スペーサ12により第2照明部材40と第2ホログラムシート60との間の距離を調節することで、適切な距離及び角度で、第2照明部材40から第2ホログラムシート60に光を照射することができる。 Also, as shown in FIG. 19 , the aerial input device 10 may further include a spacer 11 on the hologram sheet 50 side of the illumination member 30. The spacer 11 allows the distance between the illumination member 30 and the hologram sheet 50 to be adjusted. This allows light to be irradiated from the illumination member 30 onto the hologram sheet 50 at an appropriate distance and angle. Similarly, the aerial input device 10 may further include a second spacer 12 on the second hologram sheet 60 side of the second illumination member 40. By using the second spacer 12 to adjust the distance between the second illumination member 40 and the second hologram sheet 60, light can be irradiated from the second illumination member 40 onto the second hologram sheet 60 at an appropriate distance and angle.

なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。 Note that while several variations on the above-described embodiment have been described above, it is of course possible to combine multiple variations as appropriate.

1 空中入力表示装置
5 表示装置
6 表示面
7 絵柄
9 支持体
10 空中入力装置
11 スペーサ
12 第2スペーサ
13 位置検出センサ
13a 検出位置
17 反射部材
20 空中結像装置
30 照明部材
31 光源
35 光学部材
35a レンズ
35b プリズム
35c 光透過方向制御フィルム
39 遮光部材
40 第2照明部材
41 第2光源
45 第2光学部材
49 第2遮光部材
50 ホログラムシート
51 基材層
52 接合層
53 ホログラム層
54 表面層
55 接着層
57 結像面
58 像
60 第2ホログラムシート
67 第2結像面
68 第2像
REFERENCE SIGNS LIST 1 Aerial input display device 5 Display device 6 Display surface 7 Picture 9 Support 10 Aerial input device 11 Spacer 12 Second spacer 13 Position detection sensor 13a Detection position 17 Reflecting member 20 Aerial imaging device 30 Illuminating member 31 Light source 35 Optical member 35a Lens 35b Prism 35c Light transmission direction control film 39 Light blocking member 40 Second illumination member 41 Second light source 45 Second optical member 49 Second light blocking member 50 Hologram sheet 51 Base layer 52 Bonding layer 53 Hologram layer 54 Surface layer 55 Adhesive layer 57 Imaging surface 58 Image 60 Second hologram sheet 67 Second imaging surface 68 Second image

Claims (18)

照明部材と前記照明部材からの光によって記録されている複数の像を結像面に結像するホログラムシートと前記結像面に対応した検出位置に感度を有する位置検出センサと、を有する空中入力装置と、
画像を表示する表示面を有する表示装置と、を備え、
前記ホログラムシートが前記表示面上に設けられ、
前記検出位置は、前記ホログラムシートから離間しており、
前記照明部材と前記ホログラムシートとの距離は、前記ホログラムシートが前記照明部材から光を照射される方向を前記ホログラムシートのシート面に投影した方向である第1方向における前記結像面の長さ以下であり、
前記複数の像は、異なる二方向に周期的に配置された周期構造を含み、
前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄の大きさは、前記像の前記周期構造のピッチより大きい、空中入力表示装置。
an aerial input device having an illumination member , a hologram sheet that forms a plurality of images recorded by light from the illumination member on an imaging plane , and a position detection sensor having sensitivity at a detection position corresponding to the imaging plane ;
a display device having a display surface for displaying an image ,
the hologram sheet is provided on the display surface,
the detection position is spaced apart from the hologram sheet,
a distance between the illumination member and the hologram sheet is equal to or less than a length of the imaging plane in a first direction, which is a direction in which the hologram sheet is irradiated with light from the illumination member and projected onto a sheet surface of the hologram sheet;
the plurality of images include periodic structures periodically arranged in two different directions;
An aerial input display device , wherein the size of a pattern included in the image displayed on the display surface is larger than the pitch of the periodic structure of the image .
第2照明部材と、
前記第2照明部材からの光によって記録されている像を第2結像面に結像する第2ホログラムシートと、をさらに備え、
前記第2照明部材は、前記ホログラムシートに対して前記照明部材とは異なる方向に配置されている、請求項1に記載の空中入力表示装置。
A second illumination member;
a second hologram sheet that forms an image recorded by light from the second illumination member on a second imaging plane,
The aerial input display device according to claim 1 , wherein the second illumination member is disposed in a direction different from that of the illumination member relative to the hologram sheet.
前記照明部材及び前記第2照明部材は、前記第1方向において互いに対向する位置に設けられており、
前記第2ホログラムシートは、前記ホログラムシートと前記第1方向に隣り合って配置されている、請求項2に記載の空中入力表示装置。
the illumination member and the second illumination member are provided at positions facing each other in the first direction,
The aerial input display device according to claim 2 , wherein the second hologram sheet is disposed adjacent to the hologram sheet in the first direction.
前記ホログラムシートは、前記第2照明部材より前記照明部材に近い側に配置されており、
前記第2ホログラムシートは、前記照明部材より前記第2照明部材に近い側に配置されている、請求項3に記載の空中入力表示装置。
the hologram sheet is disposed closer to the illumination member than the second illumination member,
The aerial input display device according to claim 3 , wherein the second hologram sheet is disposed closer to the second illumination member than the illumination member.
前記第2ホログラムシートは、前記ホログラムシートに積層されている、請求項2に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 2 , wherein the second hologram sheet is laminated on the hologram sheet. 前記照明部材は、前記ホログラムシートのシート面に沿った方向に並んだ複数の光源を含む、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , wherein the illumination member includes a plurality of light sources arranged in a direction along the sheet surface of the hologram sheet. 複数の前記光源は、別個に光の出射を制御される、請求項6に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 6 , wherein the light sources are individually controlled to emit light. 前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられたレンズと、を含む、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , wherein the illumination member includes a light source and a lens provided between the light source and the hologram sheet. 前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられたプリズムと、を含む、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , wherein the illumination member includes a light source and a prism provided between the light source and the hologram sheet. 前記照明部材は、光源と、前記光源と前記ホログラムシートとの間に設けられた光透過方向制御フィルムと、を含む、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , wherein the illumination member includes a light source and a light transmission direction control film provided between the light source and the hologram sheet. 前記照明部材は、光源と、前記光源を前記ホログラムシートの側とは逆側から覆う遮蔽部材を含む、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , wherein the illumination member includes a light source and a shielding member that covers the light source from the side opposite to the hologram sheet. 前記検出位置は、前記ホログラムシートのシート面への法線方向において前記照明部材と前記ホログラムシートとの間に位置している、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , wherein the detection position is located between the illumination member and the hologram sheet in a normal direction to a surface of the hologram sheet. 前記ホログラムシートに記録されている前記複数の像の各々の大きさは、前記照明部材から離間するにつれて大きくなっている、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , wherein the size of each of the plurality of images recorded on the hologram sheet increases with increasing distance from the illumination member. 前記照明部材からの光を前記ホログラムシートの方へ反射する反射部材をさらに備える、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , further comprising a reflecting member that reflects light from the illumination member toward the hologram sheet. 前記照明部材を前記表示面から離間して支持可能な支持体をさらに備える、請求項1乃至14のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , further comprising a support capable of supporting the illumination member at a distance from the display surface. 前記位置検出センサを前記表示面から離間して支持可能な支持体をさらに備える、請求項15に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 15 , further comprising a support capable of supporting the position detection sensor at a distance from the display surface. 照明部材と、前記照明部材からの光によって記録されている複数の像を結像面に結像するホログラムシートと、前記結像面に対応した検出位置に感度を有する位置検出センサと、を有する空中入力装置と、
画像を表示する表示面を有する表示装置と、を備え、
前記ホログラムシートが前記表示面上に設けられ、
前記検出位置は、前記ホログラムシートから離間しており、
前記照明部材と前記ホログラムシートとの距離は、前記ホログラムシートが前記照明部材から光を照射される方向を前記ホログラムシートのシート面に投影した方向である第1方向における前記結像面の長さ以下であり、
前記複数の像は、周期構造を含み、
前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄の大きさは、前記像の前記周期構造のピッチより大きい、空中入力表示装置。
an aerial input device having an illumination member, a hologram sheet that forms a plurality of images recorded by light from the illumination member on an imaging plane, and a position detection sensor having sensitivity at a detection position corresponding to the imaging plane ;
a display device having a display surface for displaying an image,
the hologram sheet is provided on the display surface,
the detection position is spaced apart from the hologram sheet,
a distance between the illumination member and the hologram sheet is equal to or less than a length of the imaging plane in a first direction, which is a direction in which the hologram sheet is irradiated with light from the illumination member and projected onto a sheet surface of the hologram sheet;
the plurality of images includes a periodic structure;
An aerial input display device, wherein the size of a pattern included in the image displayed on the display surface is larger than the pitch of the periodic structure of the image.
前記複数の像は、前記表示面に表示された画像に含まれる絵柄に重なる位置に結像される、請求項乃至17のいずれか一項に記載の空中入力表示装置。 The aerial input display device according to claim 1 , wherein the plurality of images are formed at positions that overlap a pattern included in an image displayed on the display surface.
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