JP2014120010A - Input device and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影表示される画像によって利用者からの入力操作を受け付ける入力装置、このような入力装置を備えた画像表示装置に関する。 The present invention relates to an input device that accepts an input operation from a user based on a projected and displayed image, and an image display device including such an input device.
電子機器の入力インターフェースとして、投影された画像を利用者が直接タッチすることによって操作を行なうことができる入力装置が知られている。 As an input interface of an electronic device, an input device that can perform an operation by directly touching a projected image by a user is known.
特許文献１には、プロジェクタからある表面上に、ユーザ入力表示を投影し、また、ある表面上に、ユーザ出力表示が投影し、このユーザ入力表示とユーザ出力表示は、同一プロジェクタから投影でき、ユーザ入力表示とユーザ出力表示は、別々の面に投影されてもよく、また、ミラー・システムを用いて、単一の投影画像が分割され方向付けが施されるコンピュータ・デバイス用のユーザ・インタフェースを投影する装置および方法が記載されている。
In
特許文献２には、少なくとも１つの係合面に沿って光を配向することにより前記少なくとも１つの係合面を照明するように動作する照明装置と、データ・エントリ・オブジェクトと前記少なくとも１つの係合面との係合によって散乱した前記照明装置からの光を感知するために、前記少なくとも１つの係合面の外側の位置から前記少なくとも１つの係合面を見る２次元画像センサと、前記２次元画像センサからの出力を受信し、データ・エントリ入力を利用回路に供給するデータ・エントリ・プロセッサとを備えるデータ入力装置が記載されている。
利用者からの入力操作を受け付ける投影表示形の入力装置として、レーザ光を走査して画像を投影表示し、この画像中の任意の位置に指示物（例えば、利用者の指、利用者が操作する指示棒等）が置かれると、この指示物が反射した光を受光部が受光して、画像を投影表示する走査タイミングと反射光を受光したタイミングとから、画像中に置かれた指示物の位置を判定するものが知られている。
しかしながら、このような入力装置では、反射光を受光して指示物の位置（座標）を判定するためのデバイスのもつ検出能力によって、指示物の位置を判定できる解像度に限界があった。
As a projection display type input device that accepts an input operation from a user, an image is projected and displayed by scanning a laser beam, and an indicator (for example, a user's finger or a user operates at an arbitrary position in the image) The indicator placed in the image from the scanning timing for projecting and displaying the image and the timing for receiving the reflected light is received by the light receiving unit. What determines the position of is known.
However, in such an input device, there is a limit to the resolution with which the position of the indicator can be determined by the detection capability of the device for receiving the reflected light and determining the position (coordinates) of the indicator.
更に言うと、例えば、レーザ光を走査することで画像を投影し、１ラインを走査する間に受光した反射光をある周波数でサンプリングすることで、指示物の座標を判定する方式では、判定できる座標の解像度はサンプリング周波数により決定される。
しかしながら、解像度を上げるためにサンプリング周波数を上げるには、回路の規模を大きくする必要があり、また、反射光を検出するＡＤコンバータも高価なものになってしまう。
Furthermore, for example, it can be determined by a method of projecting an image by scanning a laser beam and sampling the reflected light received while scanning one line at a certain frequency to determine the coordinates of the indicator. The resolution of the coordinates is determined by the sampling frequency.
However, in order to increase the sampling frequency in order to increase the resolution, it is necessary to increase the scale of the circuit, and the AD converter that detects the reflected light becomes expensive.
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであり、投影表示型の入力装置で判定することができる指示物の位置の解像度を向上させることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and an object thereof is to improve the resolution of the position of an indicator that can be determined by a projection display type input device.
本発明に係る入力装置は、レーザ光を走査して画像を投影表示する画像表示部と、前記画像中に置かれた指示物からの反射光を受光する受光部と、前記受光部が反射光を受光することに応じて出力する検出信号に変動を与える変動部と、前記画像中の位置に関する前記変動が与えられた検出信号の度数の分布に基づいて、前記画像における前記指示物の位置を判定する位置判定部と、を備える。
したがって、検出信号の度数の分布に基づいて画像における指示物の位置を判定することにより、デバイスの能力を上回る解像度で位置を判定することができる。
An input device according to the present invention includes an image display unit that scans and displays an image by scanning a laser beam, a light receiving unit that receives reflected light from an indicator placed in the image, and the light receiving unit reflects reflected light. The position of the indicator in the image is determined based on a fluctuation part that varies the detection signal output in response to receiving light, and the frequency distribution of the detection signal to which the fluctuation related to the position in the image is given. A position determination unit for determining.
Therefore, by determining the position of the indicator in the image based on the frequency distribution of the detection signal, the position can be determined with a resolution exceeding the capability of the device.
なお、検出信号に変動を与えることによる検出信号の度数分布は、正規分布であるのが好ましいが、度数の偏りが現れるものであれば、三角分布等の他の分布形式であってもよい。 Note that the frequency distribution of the detection signal due to variation in the detection signal is preferably a normal distribution, but may be other distribution formats such as a triangular distribution as long as the frequency deviation appears.
本発明では、前記変動部は、前記検出信号のＤＣレベルを変化させることにより所定の割合で当該検出信号を有効にして、当該検出信号の度数を分布させるのが好ましい。
また、本発明では、前記変動部は、閾値により所定の割合で前記検出信号を有効にして、当該検出信号の度数を分布させるのが好ましい。
また、本発明では、前記変動部は、前記画像表示部が投影する画像を変動させることにより、前記検出信号の度数を分布させるのが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the variable section enables the detection signal at a predetermined rate by changing the DC level of the detection signal and distributes the frequency of the detection signal.
Further, in the present invention, it is preferable that the changing unit validates the detection signal at a predetermined ratio by a threshold and distributes the frequency of the detection signal.
In the present invention, it is preferable that the changing unit distributes the frequency of the detection signal by changing an image projected by the image display unit.
また、本発明では、前記位置判定部は、前記検出信号の度数の分布を構成するサンプル数を増減可能であるのが好ましい。
例えば、前記位置判定部は、前記指示物が速く移動するに応じてサンプル数を減少させ、前記指示物がおそく移動するに応じてサンプル数を増加させるようにするのが好ましく、サンプル数を多くすることによる解像度の向上と処理遅延という長所短所を合理的に利用することができる。
例えば、前記位置判定部は、前記画像表示部が投影表示する画像に応じて、サンプル数を増減させるようにするのが好ましく、画像の内容に応じた解像度及び処理速度で位置判定を行なうことができる。
In the present invention, it is preferable that the position determination unit can increase or decrease the number of samples constituting the frequency distribution of the detection signal.
For example, it is preferable that the position determination unit decreases the number of samples as the indicator moves quickly, and increases the number of samples as the indicator slowly moves. The advantages and disadvantages of improved resolution and processing delay can be reasonably utilized.
For example, the position determination unit preferably increases or decreases the number of samples according to the image projected and displayed by the image display unit, and performs position determination at a resolution and processing speed according to the content of the image. it can.
本発明に係る入力装置は、レーザプロジェクタ等の画像表示装置に用いることができる。
本発明に係る画像表示装置は、レーザ光を走査して表示用画像を投影表示する表示用画像表示部と、レーザ光を走査して前記表示用画像に関連する操作用画像を投影表示する操作用画像表示部と、前記操作用画像中の任意の位置に置かれた指示物からの反射光を受光する受光部と、前記受光部が反射光を受光することに応じて出力する検出信号に変動を与える変動部と、前記操作用画像中の位置に関する前記変動が与えられた検出信号の度数の分布に基づいて、前記操作用画像における前記指示物の位置を判定する位置判定部と、を備える。
The input device according to the present invention can be used in an image display device such as a laser projector.
An image display device according to the present invention includes a display image display unit that scans and displays a display image by scanning laser light, and an operation that projects and displays an operation image related to the display image by scanning laser light. An image display unit, a light receiving unit that receives reflected light from an indicator placed at an arbitrary position in the operation image, and a detection signal that is output when the light receiving unit receives the reflected light. And a position determination unit that determines a position of the indicator in the operation image based on a distribution of the frequency of the detection signal to which the change regarding the position in the operation image is given. Prepare.
ここで、レーザ光を走査する走査手段として、小型化、低消費電力化、処理の高速化などで有利なＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)型の走査ミラーを用いるのが好ましい。
また、本発明に係る画像表示装置では、表示用画像と操作用画像とを、同じ画像とする態様も、異なる画像とする態様もいずれも採用することができる。
Here, it is preferable to use a MEMS (Micro Electro Mechanical System) type scanning mirror that is advantageous in terms of downsizing, low power consumption, high processing speed, etc., as scanning means for scanning with laser light.
In the image display device according to the present invention, both the display image and the operation image may be the same image or different images.
本発明によると、検出信号の度数分布を利用することにより、指示物の位置の解像度を向上させることができ、指示物の詳細な位置を判定することができる。 According to the present invention, by using the frequency distribution of the detection signal, the resolution of the position of the indicator can be improved, and the detailed position of the indicator can be determined.
図１には、本発明の一実施形態に係る画像表示装置として、レーザプロジェクタ１を示してあり、このレーザプロジェクタ１は、本発明の一実施形態に係る入力装置を内蔵して備えている。
本実施形態のレーザプロジェクタ１は、例えばテーブル１００の上に設置されて、レーザ光の走査により、スクリーンなどの投影面２００に表示用画像２０１を投影表示し、また、当該テーブルの上面などの投影面１００に操作用画像１０１を投影表示する。
FIG. 1 shows a
The
本実施形態のレーザプロジェクタ１は、表示用画像２０１と操作用画像１０１は同じ画像を投影表示しており、利用者が指示物（図示の例では、利用者の指）Ｆで操作用画像１０１に入力した操作が表示用画像２０１及び操作用画像１０１に反映される。例えば、指示物Ｆで操作用画像１０１に線を描くと、表示用画像２０１及び操作用画像１０１に線が描かれる。
なお、表示用画像２０１と操作用画像１０１とを異なる画像で投影表示してもよく、例えば、操作用画像１０１は利用者からの操作入力を受け付けるアルファベット等の複数の文字キーを含むキーボード画像が表示され、表示用画像２０１は利用者によりキー操作入力されたアルファベットなどの文字からなる文章が表示されるようにしてもよい。
In the
Note that the
本実施形態のレーザプロジェクタ１は、操作用画像１０１を投影表示する投影表示形の入力装置を備えており、投影面１００上の操作用画像１０１中の任意の位置に置かれた指示物Ｆからの反射光を受光部２６で受光することで、操作用画像１０１中における指示物Ｆの位置（座標）を判定する。
なお、本実施形態では、操作用画像１０１を投影するレーザ光を指示物Ｆが反射することで指示物Ｆの位置を判定するが、操作用画像１０１を投影するレーザ光とは別に、位置判定用のレーザ光（例えば、赤外線等の不可視なレーザ光を操作用画像を投影するレーザ光に重畳して走査し、指示物Ｆの位置判定用レーザ光の反射により指示物Ｆの位置を判定するようにしてもよい。
The
In this embodiment, the position of the indicator F is determined by reflecting the laser light that projects the
〔第１実施例〕
図２には、本実施形態のレーザプロジェクタ１に係る第１実施例の主要な機能構成を示してある。
レーザプロジェクタ１は、レーザ光の光学系として、緑色レーザ光源１１、２色レーザ光源１２、光合成器１３、コリメートレンズ１４、ＭＥＭＳミラー１５、ビームスプリッタ１１６、ビームスプリッタ１７、レンズ１８、光検出器１９、レーザパワー検出器２０を有している。
[First embodiment]
FIG. 2 shows a main functional configuration of the first example of the
The
緑色レーザ光源１１は緑色レーザ光を出射し、２色レーザ１１２は赤色レーザと青色レーザとを出射する。
なお、２色レーザ光源１１２を用いることにより、互いに独立な赤色レーザと青色レーザとを用いる場合に比べ、部品点数の削減や光学系の小型化が可能となるが、２色レーザの代わりに、互いに独立な赤色レーザと青色レーザとを用いてもよい。
The green
By using the two-color laser light source 112, the number of components can be reduced and the optical system can be reduced in size compared to the case where a red laser and a blue laser independent from each other are used. Independent red and blue lasers may be used.
光合成器１３は、緑色レーザ光の光路と２色レーザ光の光路とを重ね合わせて、コリメートレンズ１４に出力する。また、光合成器１３は、レーザ光の一部をレーザパワー検出器２０に出力する。
コリメートレンズ１４は、レーザ光を集光して平行光にする。
The light combiner 13 superimposes the optical path of the green laser light and the optical path of the two-color laser light, and outputs them to the collimating
The collimating
ＭＥＭＳミラー１５は、駆動信号により水平及び垂直方向へ揺動することで、入射されたレーザ光を水平走査及び垂直走査して反射し、表示対象の画像を投影面に投影する。ＭＥＭＳミラー１５は、レーザ光を画像のフレーム単位で走査し、１フレームの間に画像の画素数に応じた回数、走査位置を変更し、この走査位置の一連の変更をフレーム毎に繰り返す。
本実施形態では、共振型ＭＥＭＳミラー１５を用いるが、他のタイプの共振型走査ミラーやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、又は、２軸ガルバノミラーなどを用いてもよく、また、水平走査と垂直走査と行なう２つのスキャンミラーを組み合わせて用いてもよい。
The
In this embodiment, the
ビームスプリッタ１６は、ＭＥＭＳミラー１５により走査されたレーザ光を分割し、
一方のレーザ光をビームスプリッタ１７に入射し、他方のレーザ光を光検出器１１８に入射する。
ビームスプリッタ１７は、ビームスプリッタ１６からのレーザ光を、投影面１００（操作用画像１０１）に向かうレーザ光と、投影面２００（表示用画像２０１）に向かうレーザ光とに分割する。
The
One laser beam enters the
The
本実施形態では、表示用画像２０１を投影する表示用画像表示部と、操作用画像１０１を投影する操作用画像表示部とは、上記のようにビームスプリッタ１７に至る経路で共用されている。なお、表示用画像表示部と操作用画像表示部とを、それぞれレーザ光源や走査ミラーを備えた別経路の構成としてもよい。
In the present embodiment, the display image display unit that projects the
光検出器１９は検出面に入射した光を検出し、光検出器１９の検出結果は、スキャンミラー１５０の揺動角を検出するために用いられる。また、これらの検出結果は、画像投影のためのレーザ光の出射タイミングの確認にも用いられる。
レーザパワー検出器２０は、光合成器１３からの光の強度を測定し、レーザパワー検出器２０の検出結果は、緑色レーザ１１および２色レーザ１２が出力するレーザ光の強度の制御に用いられる。
The
The
レーザプロジェクタ１は、画像投影に係る制御系として、レーザ制御部２１、投影位置算出部２２、中央処理部（ＣＰＵ）２３、ミラー制御部２４、ミラードライバ２５を有している。
The
レーザ制御部２１は、レーザパワー検出器２０の検出結果に基づいて、緑色レーザ１１および２色レーザ１２を制御する。具体的には、レーザ制御部２１は、緑色レーザ１１および２色レーザ１２が、所定のタイミングで指定された強度のレーザ光を出力するように、緑色レーザ１１および２色レーザ１２の駆動電流などを制御する。
The
投影位置算出部２２は、光検出器１９の検出結果に基づいて、画面の投影位置（ＭＥＭＳミラー１５により走査された光の進行方向）を検出する。具体的には、投影位置算出部２２は、レーザ光の出力タイミングの指定値と、光検出器１９によるレーザ光の検出タイミングとに基づいて、画面の投影位置を検出する。検出された投影位置は、走査異常の検出に用いられる。
The projection
ＣＰＵ２３は、画像の投影及び入力位置（座標）の判定に係る統括的な制御を行う。例えば、ＣＰＵ２３は、投影画像に応じた画像信号をレーザ制御部２１に送り、また、投影位置算出部２２の検出結果（投影位置）をミラー制御部２４に与える。
The
ミラー制御部２４は、ミラードライバ２５の駆動信号を作成し、この駆動信号はＭＥＭＳミラー１５の駆動周波数や駆動波形を指定する。詳しくは、ミラー制御部２４は、垂直走査方向と水平走査方向についての駆動信号を作成する。
ミラー制御部２４は、ＣＰＵ２３から投影位置に応じた信号を受け取り、受け取った信号に基づいて、ミラードライバ２５の駆動信号を作成する。
The
The
ミラードライバ２５は、ミラー制御部２４からの駆動信号に応じて、ＭＥＭＳミラー１５に走査動作を行なわせる。具体的には、ミラードライバ２５は、ＭＥＭＳミラー１５に対して、駆動信号に応じた波形の電流を生成し、生成した電流をＭＥＭＳミラー１５に与える。
より詳しくは、ミラードライバ２５は、ミラー制御部２４からの駆動周波数の制御指示あるいは波形パターンの生成または切替指示に基づいて、水平方向駆動および垂直方向駆動のための（パルス）矩形波を生成する。
The
More specifically, the
上記のように、ＣＰＵ２３は、投影される画像１０１，２０１を構成する各画素について、レーザ光の出力タイミングと、ＭＭＥＭＳミラー１５の走査位置とを管理しており、操作用画像１０１中のある点（位置）からレーザ光が反射された場合、この反射光を受光したタイミングにより、操作用画像１０１中のレーザ光を反射した位置が特定される。
したがって、操作用画像１０１が投影された面１００上の操作用画像１０１中のある位置を指示物Ｆが指示（タッチ）して、操作用画像１０１を表示するレーザ光が指示物Ｆから反射されると、この反射光の検出タイミングと画素の走査位置とから、指示物Ｆによる指示位置座標が特定される。
As described above, the
Therefore, the indicator F indicates (touches) a certain position in the
レーザプロジェクタ１は、指示物Ｆによる操作用画像１０１に対する指示位置を判定する入力装置部として、受光部２６、アンプ２７、変動部２８、Ａ／Ｄ変換部２９、位置判定部３０を有している。
The
受光部２６は、例えばＰＤ（Photo Diode）等の受光素子であり、光が入射されると検出信号を出力する。
この受光部２６は、図１に示すように、レーザプロジェクタ１の操作用画像１０１が投影される側に面した下部に設けられており、操作用画像１０１をタッチした（すなわち、投影された操作用画像１０１中の投影面１００に置かれた）指示物Ｆから反射されるレーザ光を受光して、検出信号を出力する。
The
As shown in FIG. 1, the
受光部２６から出力された検出信号は、アンプ２７によって増幅され、変動部２８を介してＡ／Ｄ変換部２９に入力されて、デジタル信号として出力される。
ここで、本実施例では、変動部２８はＡ／Ｄ変換部２９に入力する検出信号のＤＣレベルに所定の変動を与え、Ａ／Ｄ変換部２９から所定の発生割合で検出信号が出力されるようにする。すなわち、受光部２６から出力された検出信号が、所定の発生割合で有効にＡ／Ｄ変換部２９からＣＰＵ２３へ出力されるようにする。
The detection signal output from the
Here, in the present embodiment, the
Ａ／Ｄ変換部２９から所定の発生割合で出力された検出信号はＣＰＵ２３に入力され、位置判定部３０が、当該検出信号に基づいて、上記のように操作用画像１０１をタッチした指示物Ｆの位置（座標）を判定する。
本実施例では、変動部２８が検出信号に上記のように変動を与えることにより、ＣＰＵ２３に入力される検出信号の度数は、例えば図５に示すような、操作画像中の位置（座標）に関する分布となり、後述するように、位置判定部３０は、この検出信号の度数分布に基づいて、受光部２６が反射光を受光した指示物Ｆの操作用画像１０１における位置座標を判定する。
The detection signal output from the A /
In the present embodiment, when the
〔第２実施例〕
図３には、本実施形態のレーザプロジェクタ１に係る第２実施例の主要な機能構成を示してある。
本実施例は、第１実施例に対して、変動部２８が相違するものであり、第１実施例と共通する他の部分の説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a main functional configuration of the second example of the
The present embodiment is different from the first embodiment in the changing
本実施例では、変動部２８はＡ／Ｄ変換部２９から出力されるデジタル検出信号が入力され、所定の閾値を超えるデジタル検出信号をＣＰＵ２３へ出力することで、所定の発生割合で検出信号が出力されるようにする。すなわち、受光部２６から出力された検出信号が、閾値により所定の割合で有効にＡ／Ｄ変換部２９からＣＰＵ２３へ出力されるようにする。
In this embodiment, the
Ａ／Ｄ変換部２９から所定の発生割合でＣＰＵ２３に入力された検出信号に基づいて、位置判定部３０が、上記のように操作用画像１０１をタッチした指示物Ｆの位置（座標）を判定する。
本実施例では、変動部２８が検出信号に上記のように変動を与えることにより、ＣＰＵ２３に入力される検出信号の度数は、例えば図５に示すような、操作画像中の位置（座標）に関する分布となり、後述するように、位置判定部３０は、この検出信号の度数分布に基づいて、受光部２６が反射光を受光した指示物Ｆの操作用画像１０１における位置座標を判定する。
Based on the detection signal input from the A /
In the present embodiment, when the
〔第３実施例〕
図４には、本実施形態のレーザプロジェクタ１に係る第３実施例の主要な機能構成を示してある。
本実施例は、第１実施例に対して、変動部２８が相違するものであり、第１実施例と共通する他の部分の説明は省略する。
[Third embodiment]
FIG. 4 shows a main functional configuration of the third example of the
The present embodiment is different from the first embodiment in the changing
本実施例では、変動部２８はミラー制御部２４が作成する駆動信号に所定の変動を与えることで、当該駆動信号により駆動される走査ミラー１５の走査動に所定のブレを生じさせ、これによって、投影される操作用画像１０１を変動させることにより、受光部２６が反射光を受光することによる検出信号の度数が分布されるようにする。すなわち、受光部２６から出力された検出信号が、操作用画像１０１の変動により所定の割合で有効にＡ／Ｄ変換部２９からＣＰＵ２３へ出力されるようにする。
In the present embodiment, the
Ａ／Ｄ変換部２９から所定の発生割合でＣＰＵ２３に入力された検出信号に基づいて、位置判定部３０が、上記のように操作用画像１０１をタッチした指示物Ｆの位置（座標）を判定する。
本実施例では、変動部２８が上記のように画像に変動を与えることにより、ＣＰＵ２３に入力される検出信号の度数は、例えば図５に示すような、操作画像中の位置（座標）に関する分布となり、後述するように、位置判定部３０は、この検出信号の度数分布に基づいて、受光部２６が反射光を受光した指示物Ｆの操作用画像１０１における位置座標を判定する。
Based on the detection signal input from the A /
In the present embodiment, the frequency of the detection signal input to the
ここで、上記第１乃至第３実施例はいずれも、後述するように、検出信号の度数を正規分布させるように変動を与えるものであるが、三角分布等の他の形式で度数が分布するようにしてもよい。
また、上記第１乃至第３実施例はいずれも、後述するように、位置判定部３０は、検出信号の度数の分布を構成するサンプル数を増減可能であり、これによって、例えば、指示物Ｆが速く移動するに応じてサンプル数を減少させ、指示物Ｆがおそく移動するに応じてサンプル数を増加させる、或いは、投影表示する画像に応じて、サンプル数を増減させるなど、といった制御を行なうことができる。
In any of the first to third embodiments, as described later, the frequency of the detection signal is varied so as to be normally distributed. However, the frequency is distributed in other forms such as a triangular distribution. You may do it.
In any of the first to third embodiments, as will be described later, the
〔実施例の動作〕
上記第１乃至第３実施例は、下記のようにして、指示物Ｆの操作用画像１０１における位置座標判定を行なう。
すなわち、上記第１乃至第３実施例はいずれも、ＣＰＵ２３に入力される検出信号の度数は、例えば図５に示すような、操作画像中の位置座標に関する正規分布となり、位置判定部３０は、この検出信号の度数分布に基づいて、受光部２６が反射光を受光した指示物Ｆの操作用画像１０１における位置座標を判定する。
[Operation of Example]
In the first to third embodiments, the position coordinates of the pointing object F in the
That is, in any of the first to third embodiments, the frequency of the detection signal input to the
Ａ／Ｄ変換部２９の周波数限界等といったデバイスの分解能の限界から、例えば図５中の横軸に示すように、上記のように変動を与えることなく、デバイスが反射光によって検出できる指示物Ｆの操作用画像１０１中における位置座標の最小単位は、・・・，Ｎ−３，Ｎ−２，Ｎ−１，Ｎ，Ｎ＋１，Ｎ＋２，Ｎ＋３，・・・となる。
そして、操作用画像１０１中の上記のような最小単位の位置座標（測定点）に指示物Ｆを固定的に置いた場合、上記のように正規分布の割合で変動させると、ＣＰＵ２３で取得できる検出信号の度数の分布は、図５（ａ）に示すようになる。図５（ａ）に示す場合は、指示物Ｆを位置座標Ｎに置いた場合であり、検出信号の度数は位置座標Ｎを中心として分布する。
From the limit of the resolution of the device, such as the frequency limit of the A /
When the indicator F is fixedly placed at the position coordinates (measurement points) of the minimum unit in the
他方、操作用画像１０１中の上記のような最小単位の位置座標（測定点）の中間位置に指示物Ｆを固定的に置いた場合、上記のように正規分布の割合で変動させると、ＣＰＵ２３で取得できる検出信号の度数の分布は、図５（ｂ）に示すようになる。図５（ｂ）に示す場合は、指示物Ｆを位置座標Ｎと位置座標Ｎ＋１とのちょうど中間に置いた場合であり、検出信号の度数は位置座標ＮとＮ＋１とを中心として分布する。
つまり、この度数分布を判定することによって、座標Ｎと座標Ｎ＋１の中間位置を検出することができ、指示物Ｆの位置判定をする解像度を倍にすることができる。
On the other hand, when the indicator F is fixedly placed at the intermediate position of the position coordinate (measurement point) of the minimum unit in the
That is, by determining the frequency distribution, the intermediate position between the coordinates N and the coordinates N + 1 can be detected, and the resolution for determining the position of the indicator F can be doubled.
更には、図５（ａ）と（ｂ）との中間の度数を判定することによって、解像度を４倍にすることもできる。
図６は、図５（ａ）の分布から図５（ｂ）の分布へと移り変わる中間の度数分布を示している。すなわち、図６（ａ）は図５（ａ）に相当する分布、図６（ｃ）は図５（ｂ）に相当する分布、図６（ｂ）はこれらの中間の分布である。
Furthermore, the resolution can be quadrupled by determining an intermediate frequency between FIGS. 5A and 5B.
FIG. 6 shows an intermediate frequency distribution that changes from the distribution of FIG. 5A to the distribution of FIG. 5B. 6A is a distribution corresponding to FIG. 5A, FIG. 6C is a distribution corresponding to FIG. 5B, and FIG. 6B is an intermediate distribution therebetween.
図６から分るように、図６（ａ）の分布から図６（ｃ）の分布へと移り変わる過程で、位置座標Ｎの度数は徐々に減少し、位置座標Ｎ＋１の度数は徐々に増加する。この変化を利用することで、図５（ａ）と（ｂ）との中間の位置座標を判定することができる。
図６中で、Ａは指示物Ｆを位置座標Ｎに置いたときの最大度数、Ｂは指示物Ｆを位置座標Ｎと位置座標Ｎ＋１とのちょうど中間に置いたときの最大度数、Ｃは指示物Ｆを位置座標ＮとＮ＋１とのちょうど中間位置に置いて、位置座標Ｎの度数と位置座標Ｎ＋１との度数が同度数になるときの度数である。
As can be seen from FIG. 6, in the process of changing from the distribution of FIG. 6A to the distribution of FIG. 6C, the frequency of the position coordinate N gradually decreases and the frequency of the position coordinate N + 1 gradually increases. . By utilizing this change, it is possible to determine a position coordinate intermediate between FIGS. 5 (a) and 5 (b).
In FIG. 6, A is the maximum frequency when the indicator F is placed at the position coordinate N, B is the maximum frequency when the indicator F is placed exactly between the position coordinate N and the position coordinate N + 1, and C is the indicator. This is the frequency when the object F is placed at an exactly middle position between the position coordinates N and N + 1, and the frequency of the position coordinates N and the frequency of the position coordinates N + 1 are equal.
すなわち、位置座標Ｎの度数がＡとＣの中間で、位置座標Ｎ＋１の度数がＢとＣの中間である時、指示物Ｆが位置座標Ｎから位置座標Ｎ＋１へ１／４度数進んだ位置にあることが分かり、４倍の解像度を検出することができる。
なお、度数検出のサンプリング数を増やし、位置座標ＮからＮ＋１へ移動する際の度数変化をより細かくすることにより、より高い解像度で座標値を検出することができるようになる。
That is, when the frequency of the position coordinate N is between A and C, and the frequency of the position coordinate N + 1 is between B and C, the indicator F moves to a position advanced by 1/4 frequency from the position coordinate N to the position coordinate N + 1. It turns out that there is a 4 times higher resolution.
Note that the coordinate value can be detected with a higher resolution by increasing the sampling number for frequency detection and making the frequency change finer when moving from the position coordinate N to N + 1.
図７には、位置判定部３０が、図６に示すような度数分布に基づいて行なう、操作用画像１０１における指示物Ｆの位置座標判定処理の手順を示してある。
なお、図７に示す処理では、デバイスの分解能に対して、プラスマイナス１／２の位置座標も判定することができる２倍の解像度を実現する。
FIG. 7 shows a procedure of position coordinate determination processing of the pointing object F in the
Note that the processing shown in FIG. 7 realizes twice the resolution that can also determine the plus /
位置判定部３０はＣＰＵ２３が取得した検出信号の度数分布を作成し（ステップＳ１）、この度数分布において最大度数となる座標位置は１つであるか否かを判定する（ステップＳ２）。
この結果、最大度数となる位置座標が１つでない場合（すなわち、図６（ｃ）に示すような場合）には、これら最大度数となる位置座標の中間の位置座標を指示物Ｆの位置座標と判定する（ステップＳ３）。すなわち、図６（ｃ）の例では、ＮとＮ＋１との中間の位置座標Ｎ＋１／２に指示物Ｆが置かれていると判定する。
The
As a result, when there is not one position coordinate with the maximum frequency (that is, as shown in FIG. 6C), the position coordinate between the position coordinates with the maximum frequency is set as the position coordinate of the indicator F. (Step S3). That is, in the example of FIG. 6C, it is determined that the indicator F is placed at a position coordinate N + 1/2 between N and N + 1.
他方、最大度数となる位置座標が１つの場合には、度数分布において、最大度数となる位置座標をＮとして（ステップＳ４）、このＮの最小単位の隣の位置座標Ｎ−１とＮ＋１との度数を比較する（ステップＳ５）。
この結果、位置座標Ｎ−１の度数と位置座標Ｎ＋１の度数とが同じである場合（すなわち、図６（ａ）に示すような場合）には、位置座標Ｎの度数から位置座標Ｎ＋１の度数を差し引いた値を最大度数差として求め（ステップＳ６）、上記最大度数となる位置座標Ｎを指示物Ｆの位置座標と判定する（ステップＳ７）。すなわち、図６（ａ）の例では、位置座標Ｎに指示物Ｆが置かれていると判定する。
On the other hand, when there is one position coordinate that becomes the maximum frequency, the position coordinate that becomes the maximum frequency is N in the frequency distribution (step S4), and the position coordinates N-1 and N + 1 next to the smallest unit of N The frequencies are compared (step S5).
As a result, when the frequency of the position coordinate N-1 and the frequency of the position coordinate N + 1 are the same (that is, as shown in FIG. 6A), the frequency of the position coordinate N to the frequency of the position coordinate N + 1. Is obtained as the maximum frequency difference (step S6), and the position coordinate N having the maximum frequency is determined as the position coordinate of the indicator F (step S7). That is, in the example of FIG. 6A, it is determined that the indicator F is placed at the position coordinate N.
他方、位置座標Ｎ−１の度数と位置座標Ｎ＋１の度数とが同じでない場合には、いずれが大きいかを判定する（ステップＳ８）。
この結果、位置座標Ｎ−１の度数が位置座標Ｎ＋１の度数より大きい場合には、位置座標Ｎの度数から位置座標Ｎ−１の度数を差し引いた値が、前記最大度数（ステップＳ６）の１／２以下であるかを判定する（ステップＳ９）。
この結果、最大度数の１／２以下である場合には、位置座標Ｎ−１／２を指示物Ｆの位置座標と判定し（ステップＳ１０）、最大度数の１／２を上回る場合には、位置座標Ｎを指示物Ｆの位置座標と判定する（ステップＳ１１）。
On the other hand, if the frequency of the position coordinate N-1 and the frequency of the position coordinate N + 1 are not the same, it is determined which is larger (step S8).
As a result, when the frequency of the position coordinate N-1 is larger than the frequency of the position coordinate N + 1, a value obtained by subtracting the frequency of the position coordinate N-1 from the frequency of the position coordinate N is 1 of the maximum frequency (step S6). Whether it is equal to or less than / 2 is determined (step S9).
As a result, if it is less than or equal to ½ of the maximum frequency, the position coordinate N−1 / 2 is determined as the position coordinate of the indicator F (step S10), and if it exceeds ½ of the maximum frequency, The position coordinate N is determined as the position coordinate of the indicator F (step S11).
他方、位置座標Ｎ−１の度数が位置座標Ｎ＋１の度数より小さい場合（すなわち、図６（ｂ）に示すような場合）には、位置座標Ｎの度数から位置座標Ｎ＋１の度数を差し引いた値が、前記最大度数（ステップＳ６）の１／２以下であるかを判定する（ステップＳ１２）。
この結果、最大度数の１／２以下である場合には、位置座標Ｎ＋１／２を指示物Ｆの位置座標と判定し（ステップＳ１３）、最大度数の１／２を上回る場合には、位置座標Ｎを指示物Ｆの位置座標と判定する（ステップＳ１４）。
On the other hand, when the frequency of the position coordinate N-1 is smaller than the frequency of the position coordinate N + 1 (that is, as shown in FIG. 6B), a value obtained by subtracting the frequency of the position coordinate N + 1 from the frequency of the position coordinate N. Is less than or equal to ½ of the maximum frequency (step S6) (step S12).
As a result, if it is less than or equal to 1/2 of the maximum frequency, the position coordinate N + 1/2 is determined as the position coordinate of the pointing object F (step S13), and if it exceeds 1/2 of the maximum frequency, the position coordinate. N is determined as the position coordinate of the indicator F (step S14).
ここで、指示物Ｆの位置座標を判定する解像度は、指示物Ｆの動きに応じて、必要とされる度合いが異なるということができる。
例えば、図８（ａ）に示すように、操作用画像１０１において指示物Ｆを大きく早く動かしているときは、それほど解像度を高くする必要性はないが、早く動かしているため指示物Ｆの位置座標を迅速に判定する必要があることから、判定処理にできるだけ遅延が生じないようにする必要がある。解像度を上げるために位置座標のサンプリング数を多くすると、それだけ遅延が発生するからである。
Here, it can be said that the resolution for determining the position coordinates of the indicator F differs depending on the movement of the indicator F.
For example, as shown in FIG. 8A, when the pointing object F is moved greatly and quickly in the
他方、図８（ｂ）に示すように、操作用画像１０１において指示物Ｆを小さくゆっくりと動かしているときは、指示物Ｆをゆっくり動かしているため、上記判定処理の遅延はあまり問題とならないが、より正確な位置座標の判定が必要とされ、解像度を上げる必要がある。
On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the indicator F is moved slowly and slowly in the
このように指示物Ｆの動きに応じて解像度を変更するためには、例えば、ＣＰＵ２３が、操作用画像１０１を投影表示する画素の走査位置タイミングと、指示物Ｆからの反射光を受光部２６で受光するタイミングとから、指示物Ｆの動きを判定し、位置判定部３０が、この指示物Ｆの動きに応じて、上記検出信号の度数分布を構成するサンプル数を増減するようにすればよい。
すなわち、図８に示す例では、指示物Ｆが速く移動するに応じてサンプル数を減少させ、指示物Ｆがゆっくり移動するに応じてサンプル数を増加させるようにすればよい。
In order to change the resolution in accordance with the movement of the indicator F in this manner, for example, the
That is, in the example shown in FIG. 8, the number of samples may be decreased as the indicator F moves fast, and the number of samples may be increased as the indicator F moves slowly.
また、指示物Ｆの位置座標を判定する解像度や処理速度は、投影表示される画像に応じて、必要とされる度合いが異なるということができる。
例えば、コンピュータゲームの画像を投影する場合、入力の反応速度が要求されるようなアクションゲームでは、解像度を低くしてでも入力の反応速度を上げる方がよい一方、微妙な動きが要求されるようなパズルゲームでは、反応速度を下げてでも解像度を高くする方がよい。
Further, it can be said that the resolution and the processing speed for determining the position coordinates of the indicator F differ in the required degree depending on the projected and displayed image.
For example, when projecting an image of a computer game, in an action game that requires an input response speed, it is better to increase the input response speed even if the resolution is lowered. In a puzzle game, it is better to increase the resolution even if the reaction speed is reduced.
このように投影表示される画像に応じて解像度を変更するためには、例えば、ＣＰＵ２３が利用者からの設定入力を受け付けて、位置判定部３０が、設定入力に応じて、上記検出信号の度数分布を構成するサンプル数を増減するようにすればよい。
In order to change the resolution according to the projected and displayed image in this way, for example, the
本発明は、例えば、レーザプロジェクタ等の画像表示装置の入力装置として利用することが可能であり、他にも、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末等といったあらゆる電子機器において、投影された操作用画像で利用者からの入力を受け付ける入力装置に利用することが可能である。 The present invention can be used as an input device of an image display device such as a laser projector, for example, and can be used for a projected operation in any electronic device such as a personal computer, a mobile phone, and a portable information terminal. It can be used for an input device that accepts an input from a user by an image.
１：レーザプロジェクタ、 ２６：受光部、
２８：変動部、 ３０：位置判定部、
１０１：操作用画像、 ２０１：表示用画像、
Ｆ：指示物、
1: laser projector, 26: light receiving unit,
28: variation part, 30: position determination part,
101: Image for operation 201: Image for display
F: Indicator,
Claims (8)
前記画像中に置かれた指示物からの反射光を受光する受光部と、
前記受光部が反射光を受光することに応じて出力する検出信号に変動を与える変動部と、
前記画像中の位置に関する前記変動が与えられた検出信号の度数の分布に基づいて、前記画像における前記指示物の位置を判定する位置判定部と、を備えることを特徴とする入力装置。 An image display unit that scans and displays an image by scanning laser light;
A light receiving unit that receives reflected light from an indicator placed in the image;
A variation unit that varies a detection signal output in response to the light receiving unit receiving reflected light;
An input device comprising: a position determination unit that determines a position of the indicator in the image based on a frequency distribution of the detection signal to which the variation related to the position in the image is given.
前記変動部は、前記検出信号のＤＣレベルを変化させることにより所定の割合で当該検出信号を有効にして、当該検出信号の度数を分布させることを特徴とする入力装置。 The input device according to claim 1,
The input unit according to claim 1, wherein the changing unit enables the detection signal at a predetermined rate by changing a DC level of the detection signal and distributes the frequency of the detection signal.
前記変動部は、閾値により所定の割合で前記検出信号を有効にして、当該検出信号の度数を分布させることを特徴とする入力装置。 The input device according to claim 1,
The variable unit enables the detection signal at a predetermined ratio according to a threshold and distributes the frequency of the detection signal.
前記変動部は、前記画像表示部が投影する画像を変動させることにより、前記検出信号の度数を分布させることを特徴とする入力装置。 The input device according to claim 1,
The input unit, wherein the changing unit distributes the frequency of the detection signal by changing an image projected by the image display unit.
前記位置判定部は、前記検出信号の度数の分布を構成するサンプル数を増減可能であることを特徴とする入力装置。 The input device according to any one of claims 1 to 4,
The input device characterized in that the position determination unit can increase or decrease the number of samples constituting the frequency distribution of the detection signal.
前記位置判定部は、前記指示物が速く移動するに応じてサンプル数を減少させ、前記指示物がおそく移動するに応じてサンプル数を増加させることを特徴とする入力装置。 The input device according to claim 5, wherein
The position determining unit decreases the number of samples as the indicator moves quickly, and increases the number of samples as the indicator slowly moves.
前記位置判定部は、前記画像表示部が投影表示する画像に応じて、サンプル数を増減させることを特徴とする入力装置。 The input device according to claim 5, wherein
The position determination unit increases or decreases the number of samples in accordance with an image projected and displayed by the image display unit.
レーザ光を走査して前記表示用画像に関連する操作用画像を投影表示する操作用画像表示部と、
前記操作用画像中の任意の位置に置かれた指示物からの反射光を受光する受光部と、
前記受光部が反射光を受光することに応じて出力する検出信号に変動を与える変動部と、
前記操作用画像中の位置に関する前記変動が与えられた検出信号の度数の分布に基づいて、前記操作用画像における前記指示物の位置を判定する位置判定部と、を備えることを特徴とする画像表示装置。 A display image display unit that scans a laser beam to project and display a display image;
An operation image display unit that scans a laser beam to project and display an operation image related to the display image;
A light receiving unit that receives reflected light from an indicator placed at an arbitrary position in the operation image;
A variation unit that varies a detection signal output in response to the light receiving unit receiving reflected light;
A position determination unit that determines a position of the indicator in the operation image based on a frequency distribution of the detection signal to which the variation regarding the position in the operation image is given. Display device.
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