受新型冠状病毒感染的扩大的影响，在我们生活中各种各样的场合里都在加速“无接触化”的进程。更多的人开始用非实物货币进行无现金的结算方式，那些帮助人们不用触摸电梯按钮或门把手的小商品也大受欢迎。
在这种情况下，日立欧姆龙金融系统株式会社*开发出了一种空中输入装置（该产品目前仅面向日本，下同），可以将按钮投影到空气中进行操作。该装置在2020年10月实现商用化，作为防止新型冠状病毒感染扩大的技术备受期待。我们与这个装置的开发人员进行了对话，希望了解开发过程中的难点和对未来的展望。
空中输入装置的开发团队是在2017年11月成立的。当时，日立欧姆龙金融系统株式会社正推进将其五分之一的业务放到新技术和服务的开发上。解决方案开发总部的饭田诚先生当时产生了一个想法，即利用自己公司的传感技术，开发出一种能让文字和图像等信息浮现在空气中，并用手触摸这些信息的技术。
像抬起手就能打开自动门或者自动清洗厕所等，这样“不用触摸就能操作”的无接触技术已经在我们身边出现了，但它们大多是专门为某一用途而设计的。像空中输入装置一样，将在空气中显示信息的“空中显示”和自由操作的“信息输入”相结合的技术是非常少见的。
“实际上，空中成像这一技术在30年前就已经有了。30年前，我们公司刚开始提供触摸屏的ATM机的时候，日本就已经有研究人员在研究空中成像技术了。这个开发项目的最大特点是将传统的空中显示技术和本公司强项的信息输入技术相结合。”(饭田先生)
就这样，公司里一些负责装置设计和传感技术，并对饭田先生的想法感兴趣的研究人员聚集起来，成立了一个横向的项目团队，开始了市场调查和技术开发。但是，这条路并不好走。
开发团队成员和空中输入装置模型机(图中央)
项目组遇到的第一个障碍是调整投影在空中的“空中影像”的位置。要想让人接触到空中影像，就必须在投影设备的前方投影，而不是投到设备里面。但这个调试是非常困难的。
我们参考了世界上各种研究论文，使用了名为AIRR (Aerial Display with Aerial Imaging by Retro-Reflection)的空中成像显示技术，成功地将空中影像投影到了眼前。技术中的核心在于采用了日本Carbide 工业公司的递归性反射材料，该公司在“空中显示”方面具有极强的技术实力。
“为了尝试不同的材料，我咨询了很多之前没有合作过的厂家，我们表示出对开发的热切期待，他们也为我们提供了很多样品。最终，找到了这种材料。”(饭田先生)
但是，这种喜悦是短暂的。在公司内部进行“空中显示”的演示后，我们听到了严厉的评价：“空中显示的技术虽然很厉害，但是却无法想象它的实际运用场景。”原因是，为了显示约10英寸(24厘米×17厘米)的空中影像，却需要50厘米见方的大型设备，所以很不实用。另外，饭田先生回忆说，不仅是“空中显示”，在能用手触摸这一点上也存在着很多问题。
“有触摸屏的显示器，通过用手实际触摸就能确定坐标轴。但是，当操作浮在空中的影像时，由于每个人的视觉差异(身高和视力等)，很难准确用手触摸想要触碰的位置。为了让人们能够立体地看到漂浮在空中的影像，我们必须进行缜密的计算和反复的实验。”(饭田先生)
可在空中操作按钮的空中输入装置
就这样，在2年多的时间里，我们一直努力缩小显示器的尺寸和提高其可操作性。最终，成功地将空中影像缩小到10厘米见方，将投影设备缩小到20厘米见方。
并且，除了通过将手放到空中影像上进行选择外，我们还开发了使用红外线传感器，可以对“按压”、“翻动”等特定手势产生反应的传感技术，从而能够直观地进行操作并且不断改良。在这个过程中，我们借鉴了该公司在制造ATM和自动精算机过程中积累的知识。
在通往实用化的道路逐渐明朗的时候，新型冠状病毒却开始肆虐。面对这样的情况，项目组考虑在医疗机构使用的自动精算机上紧急应用空中输入装置的技术。
我们认为，如果能将非确定多数人使用的自动精算机实现无接触化的话，能对防止感染传播做出贡献。为了加快开发速度，我们利用3D打印机在2个月内制作出了原型。之后还不断进行改良。
进行实证实验的大田屋诊所。无接触式自动结算
之后，于2020年7月在山梨县的医疗诊所进行了实证实验，以期待将其应用于重视预防感染传播措施的医疗机构。我们将空中输入装置连接到该公司原有的自动受理精算机，试运行了3天。
虽然诊所的大部分用户都是老年人，但通过项目组成员对操作方法进行说明，他们成功使用空中输入装置进行了挂号和结算。据说有用户反馈：“因为不用直接接触也能使用，所以很放心”。
在作为实验场所的大田屋诊所工作的佐藤孝典医生，对空中输入装置寄予了希望，他认为“空中输入装置是能增强患者安心感的措施，而且也是一种能进一步预防医疗现场发生感染的措施吧。”
同年8月开始，东京都内的整形外科医院也试验性地导入了空中输入装置。根据用户对空中影像的反馈，比如观看和触摸的方便程度，来持续调整显示画面和传感器的灵敏度，以10月实现商品化为目标，致力于提高产品的可操作性。
面向商用化的空中输入装置
在新型冠状病毒感染不断蔓延的情况下，人们对空中输入装置的期待也越来越高，目前正在考虑将其用于金融机构的ATM机、车站的售票机、公共设施的数字触控终端等各种场景。关于今后的开发展望，项目组的饭田先生说道：
“在这3年里，我们成功开发了新型的显示器，它能够让信息在空间中被显示和触摸。但是，如果想到未来5年或者10年，也许显示器这个概念都会消失，在空气中的任何地方信息都可以显示出来，并进行操作。”
作为在新冠疫情中加速无接触化的技术，空中输入装置受到各行各业的广泛关注。为了通过科技给人们带来安心、安全的生活，研究人员们今后也将继续迎接挑战。
* 2021年7月1日， 公司更名为Hitachi Channel Solutions。
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