JP2016009286A - 画像表示入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出部における誤検出の発生を抑制することが可能な画像表示入力装置を提供する。
【解決手段】この画像表示入力装置１００は、入力操作に用いられる光学像Ａを空中に表示する反射素子集合基板２および画像源表示部３と、１つの光源部４１ａを有し、１つの光源部４１ａからの光を互いに異なる３つの光路方向に切り替えることにより、３つ検出光として出力する光路切替部４１と、検出対象により反射された検出光を受光する受光部４２とを含み、３つの光路方向に出力される３つの検出光に基づいて、互いに異なるユーザ情報を検出する検出部４とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、画像表示入力装置に関し、特に、ユーザからの入力操作を受け付ける画像を表示する画像表示部を備えた画像表示入力装置に関する。

従来、ユーザからの入力操作を受け付ける画像を表示する画像表示部を備えた画像表示入力装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、入力操作に用いられる光学像を表示する画像表示部と、指示体により光学像に仮想的なタッチ操作がされたことを示すタッチ操作情報を検出する検出部とを備えた画像表示入力装置が開示されている。検出部は、光源部および受光部を含み、光源部から光学像に向けて出力される検出光を受光部において受光することにより、タッチ操作情報を検出するように構成されている。なお、仮に、画像表示入力装置により、タッチ操作情報以外の他の情報を検出する場合には、他の情報を検出するための光源部を新たに設けるのが一般的である。たとえば、画像表示入力装置にユーザが近接したことを示す接近情報を検出する場合には、ユーザが通る経路に向かう光路方向に検出光を出力する光源部を新たに設けることになる。

国際公開２０１２／０３２８５１号

しかしながら、上記の特許文献１の画像表示入力装置では、仮に、タッチ操作情報およびタッチ操作情報以外の情報を検出するための光源部をそれぞれ画像表示入力装置に設けたとしても、複数の検出光が同時に出力されることにより検出光同士が互いに干渉することに起因して、誤検出が発生するという問題が生じると考えられる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、検出部における誤検出の発生を抑制することが可能な画像表示入力装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による画像表示入力装置は、入力操作に用いられる第１画像を表示する画像表示部と、１つの光源部を有し、１つの光源部からの光を互いに異なる複数の光路方向に切り替えることにより、複数の検出光として出力する光路切替部と、検出対象により反射された検出光を受光する受光部とを含み、複数の光路方向に出力される複数の検出光に基づいて、互いに異なるユーザ情報を検出する検出部とを備える。

この発明の一の局面による画像表示入力装置では、上記のように、１つの光源部からの光を互いに異なる複数の光路方向に切り替えて、検出光として出力する光路切替部と、検出対象により反射された検出光を受光する受光部とを含み、複数の光路方向に出力される複数の検出光に基づいて、互いに異なるユーザ情報を検出する検出部を設ける。これにより、光路切替部により、１つの光源部からの光を複数の光路方向に切り替えることができるので、異なるユーザ情報を検出するための複数の検出光が、同時に、光源部から出力されることを回避することができる。そのため、異なるユーザ情報を検出するための検出光同士で干渉することがなくなり、検出部における誤検出の発生を抑制することができる。また、１つの光源部で異なるユーザ情報を検出することができるので、従来のように、複数の光源部を設ける必要がない。したがって、装置構成を簡略化することができる。

上記一の局面による画像表示入力装置において、好ましくは、ユーザ情報は、画像表示部にユーザが接近したことを示す接近情報と、第１画像に対して入力操作がされたことを示す入力操作情報と、ユーザ固有の身体的特徴を示す生体情報とのうちの少なくとも２つを含み、検出部は、１つの光源部からの光を光路切替部において切り替えることにより出力される複数の光路方向に出力される複数の検出光に基づいて、接近情報と、入力操作情報と、生体情報とのうちの少なくとも２つを検出するように構成されている。このように構成すれば、１つの光源部を有する検出部により、接近情報と、入力操作情報と、生体情報とのうちの少なくとも２つを検出することができる。

この場合、好ましくは、検出光は、接近情報を検出するために、画像表示部に接近する検出対象であるユーザが通る経路に向かう光路方向に出力される第１の検出光と、入力操作情報を検出するために、第１画像に向かう光路方向に出力される第２の検出光と、生体情報を検出するために、ユーザの検出対象である身体に向かう光路方向に出力される第３の検出光とを含み、検出部は、１つの光源部からの光を光路切替部において切り替えることにより出力される第１の検出光と、第２の検出光と、第３の検出光とによって、接近情報と、入力操作情報と、生体情報とを検出するように構成されている。このように構成すれば、１つの光源部を有する検出部により、接近情報と、入力操作情報と、生体情報との３つを検出することができる。その結果、一般的に、一連の入力操作に必要とされる接近情報と入力操作情報と生体情報とを、１つの光源部を備える検出部によりまとめて検出することができる。

上記検出部が、入力操作情報と、接近情報と、生体情報とのうちの少なくとも２つを検出する構成において、好ましくは、第１画像は、空中に結像される光学像を含み、画像表示部は、光学像の元となる第２画像を表示する画像源表示部と、画像源表示部により表示された第２画像の光が一方の面側から入射されるとともに、入射された第２画像の光により、他方の面側の空中に第２画像に対応する光学像を結像させる結像部とを含み、入力操作情報は、検出対象である指示体により光学像に仮想的なタッチ操作がされたことを示すタッチ操作情報を含む。このように構成すれば、空中に結像される光学像に対する仮想的なタッチ操作を検出することができる。

上記検出部が、入力操作情報と、接近情報と、生体情報とのうちの少なくとも２つを検出する構成において、好ましくは、検出部は、接近情報を検出する際に、光路切替部から間欠的に検出光を出力するように構成されている。このように構成すれば、光源部から連続的に光を出力する場合と比べて、消費電力を削減しながら、ユーザの接近を検出することができる。また、光源部の寿命を延長することができる。

上記検出部が、入力操作情報と、接近情報と、生体情報とのうちの少なくとも２つを検出する構成において、好ましくは、検出部は、接近情報を検出する際に、ユーザの身体の下部側に検出光が照射されるような光路方向に、検出光を出力するように構成されている。このように構成すれば、すべてのユーザに共通して存在する地面から所定高さ位置までの範囲であるユーザの下部側に検出光が照射されるので、ユーザの身長に拘らず確実にユーザの近接を検出することができる。

上記一の局面による画像表示入力装置において、好ましくは、光路切替部は、光源部からの光の反射方向を走査することにより、検出光を所定の光路方向に向ける振動ミラー部を含む。このように構成すれば、振動ミラー部により、検出光の光路方向を容易に切り替えることができる。

この場合、好ましくは、ユーザ情報に基づいて、振動ミラー部の駆動タイミングおよび光源部の光の出力タイミングを変化させることにより、出力されている検出光を他の検出光に切り替える切替制御を行う制御部をさらに備える。このように構成すれば、光源部自体を動かして検出光を切り替えるような機械的構造によらずに、出力されている検出光を、他の検出光に容易に切り替えることができる。

上記光路切替部が振動ミラー部を含む構成において、好ましくは、ユーザ情報に基づいて、振動ミラー部の走査範囲を変化させることにより、出力されている検出光を他の検出光に切り替える切替制御を行う制御部をさらに備える。このように構成すれば、出力される検出光の光路方向が、所定の検出対象のみに向くように振動ミラー部が走査されるので、検出対象ではない対象に向けて検出光が出力されることを防止することができる。その結果、検出を望まない検出対象が検知されるなどの検出部における誤検出の発生を抑制することができる。たとえば、指示体による入力操作を検出しようとしている場合において、生体情報検出のための検出光が出力されると、生体情報検出のための検出光の反射光を、受光部が受光することにより、入力操作がなされたと誤って検出される場合がある。本発明は、このような誤検出の発生を抑制することができる。

上記光路切替部が振動ミラー部を含む構成において、好ましくは、振動ミラー部からの検出光の光路方向を変化させる反射ミラー部をさらに備える。このように構成すれば、反射ミラー部により、振動ミラー部からの検出光の光路方向を変化させることができるので、検出対象に対して、検出部の配置を柔軟に決定することができる。

上記反射ミラー部を備える構成において、好ましくは、反射ミラー部は、振動ミラー部からの光を走査するように構成されている。このように構成すれば、振動ミラー部のみで走査する場合よりも、検出光の出力範囲（角度範囲）を拡大することができるので、検出部を検出対象に近接して配置することができる。その結果、検出対象に対して、検出部の配置をより柔軟に決定することができる。

本発明によれば、上記のように、検出部における誤検出の発生を抑制することが可能な画像表示入力装置を提供することができる。

本発明の第１および第２実施形態による画像表示入力装置の全体構成を示した断面図である。 本発明の第１および第２実施形態による画像表示入力装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第１および第２実施形態による画像表示入力装置の反射ミラー部を拡大した図である。 本発明の第１実施形態による画像表示入力装置の受光部を拡大した図である。 本発明の第１実施形態による検出光の切替制御処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３実施形態による画像表示入力装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の第３実施形態による画像表示入力装置の反射ミラー部を拡大した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による画像表示入力装置１００の構成について説明する。

本発明の第１実施形態による画像表示入力装置１００には、画像表示入力装置本体１が設けられている。画像表示入力装置本体１は、図１に示すように、地面（床など）に設置されている。

また、画像表示入力装置１００には、反射素子集合基板２が設けられている。反射素子集合基板２は、平板形状に形成されている。また、反射素子集合基板２は、画像表示入力装置本体１の上部側（矢印Ｚ１方向側）に配置されている。また、反射素子集合基板２は、画像表示入力装置本体１に取付けられている。なお、反射素子集合基板２は、本発明の「結像部」の一例である。

また、画像表示入力装置１００には、画像源表示部３が設けられている。画像源表示部３には、液晶パネル３１と液晶パネル固定部３２とが設けられている。液晶パネル３１は、反射素子集合基板２の下側（矢印Ｚ２方向側）に配置されており、反射素子集合基板２に対して、所定の傾斜角を有するように配置されている。そして、液晶パネル３１は、後述するタッチ入力操作に用いられる光学像Ａの元となる画像Ｐを表示するように構成されている。また、液晶パネル３１は、反射素子集合基板２の下面２１に向かって、画像Ｐの光を照射するように配置されている。また、液晶パネル固定部３２は、液晶パネル３１を支持するとともに、画像表示入力装置本体１に取り付けられている。なお、画像Ｐは、本発明の「第２画像」の一例である。また、下面２１は、本発明の「一方の面」の一例である。

また、画像表示入力装置１００には、制御部５が設けられている。制御部５は、画像表示入力装置本体１の内部に配置されている。

ここで、第１実施形態では、図２に示すように、画像表示入力装置１００には、光路切替部４１と受光部４２とを含む検出部４が設けられている。

光路切替部４１は、１つの光源部４１ａを有し、１つの光源部４１ａからの光を互いに異なる３つの光路方向に切り替えることにより、３つの検出光として出力するように構成されている。受光部４２は、検出対象により反射された検出光を受光するように構成されている。検出部４は、３つの光路方向に出力される３つの検出光に基づいて、互いに異なるユーザ情報を検出するように構成されている。詳細については後述する。

なお、ユーザ情報は、接近情報と、タッチ操作情報と、生体情報とを含んでいる。接近情報とは、画像表示入力装置１００にユーザが接近したことを示す情報である。また、タッチ操作情報とは、指示体（ユーザの指など）により光学像Ａに仮想的なタッチ操作がされたことを示す情報である。また、生体情報とは、指の静脈パターンなどのユーザ固有の身体的特徴を示す情報である。

なお、３つの検出光は、図１に示すように、第１の検出光Ｂと、第２の検出光Ｃと、第３の検出光Ｄとからなる。第１の検出光Ｂは、接近情報を検出するために、画像表示入力装置１００に接近する検出対象であるユーザが通る経路に向かう光路方向に出力される光である。第２の検出光Ｃは、タッチ操作情報を検出するために、検出対象であるユーザの指により仮想的なタッチ操作がされる光学像Ａに向かう光路方向に出力される光である。第３の検出光Ｄは、生体情報を検出するために、検出対象である身体（所定の位置に配置された指など）に向かう光路方向に出力される光である。また、第１の検出光Ｂと、第２の検出光Ｃと、第３の検出光Ｄとは、同時に出力されることはないが、説明の便宜上、図１および図３では、各検出光が同時に出力されているように図示している。

図１に示すように、反射素子集合基板２は、液晶パネル３１により表示された画像Ｐの光が下面２１から入射されるとともに、入射された画像Ｐの光を上面２２側（矢印Ｚ１方向側）の空中に、入射された画像Ｐに対応する光学像Ａとして結像させるように構成されている。なお、上面２２は、本発明の「他方の面」の一例である。

具体的には、反射素子集合基板２には、上面２２から下面２１に向かって貫くように設けられた複数の貫通孔（図示せず）が形成されている。反射素子集合基板２の複数の貫通孔の内壁面は、鏡面として形成されている。そして、反射素子集合基板２では、液晶パネル３１から複数の貫通孔に入射した光が各々の鏡面により反射されることによって、光が進行方向を変えながら反射素子集合基板２の下面２１側から上面２２側に通過するように構成されている。そして、反射素子集合基板２は、上面２２側から出射した光を、反射素子集合基板２に対して液晶パネル３１の面対称となる位置に、液晶パネル３１の画像Ｐに対応する光学像Ａとして結像させるように構成されている。

検出部４は、上記の通り、光路切替部４１と、受光部４２とを含んでいる。

図２に示すように、光路切替部４１は、レーザーダイオードドライバ４１ｂを含んでいる。

レーザーダイオードドライバ４１ｂは、制御部５からの指令に基づいて、光源部４１ａに電力を供給するように構成されている。そして、光源部４１ａは、レーザダイオードなどを有し、レーザーダイオードドライバ４１ｂから電力がレーザダイオードに供給されることによって、赤外領域の波長を有するレーザ光を出力するように構成されている。

また、光路切替部４１は、ミラー制御部４１ｃと、ミラードライバ４１ｄと、振動ミラー部４１ｅとを含んでいる。

振動ミラー部４１ｅは、光源部４１ａからのレーザ光を反射しながら振動することによって、レーザ光を走査するように構成されている。そして、振動ミラー部４１ｅは、走査されたレーザ光を、検出光として所定の光路方向に向けて出力するように構成されている。また、ミラー制御部４１ｃは、制御部５の指令に基づいて、ミラードライバ４１ｄを動作させるように構成されている。そして、ミラードライバ４１ｄは、ミラー制御部４１ｃからの指令に基づいて、振動ミラー部４１ｅに電力を供給するとともに、振動ミラー部４１ｅの駆動を制御するように構成されている。

このように、光路切替部４１は、光源部４１ａからのレーザ光を、振動ミラー部４１ｅにおいて走査することによって、互いに異なる３つ光路方向に、それぞれ、レーザ光を第１の検出光Ｂ、第２の検出光Ｃおよび第３の検出光Ｄとして出力するように構成されている。また、光路切替部４１は、制御部５の指令に基づいて、振動ミラー部４１ｅの駆動タイミングと光源部４１ａのレーザ光の出力タイミングとを調整することにより、第１の検出光Ｂ、第２の検出光Ｃおよび第３の検出光Ｄを、それぞれ、光学像Ａに向かう光路方向、画像表示入力装置本体１に接近する検出対象であるユーザが通る経路に向かう光路方向、および、検出対象である身体に向かう光路方向に出力するように構成されている。

詳細には、図１に示すように、光路切替部４１は、光源部４１ａからのレーザ光を、振動ミラー部４１ｅにおいて水平方向および垂直（鉛直）方向に、それぞれ走査するように構成されている。そして、光路切替部４１は、振動ミラー部４１ｅの垂直走査範囲において、下方側から上方側に並ぶ３つの光路方向に、それぞれ、第１の検出光Ｂ、第２の検出光Ｃおよび第３の検出光Ｄを出力するように構成されている。なお、振動ミラー部４１ｅは、垂直（鉛直）方向において、角度範囲α度（図３参照）で検出光が出力可能なように振動するように構成されている。なお、検出光の出力は、複数の検出対象に対して、それぞれ決められた角度範囲α度のなかの所定の角度範囲のみで行われる。

検出部４は、ユーザの接近情報を検出する際に、光路切替部４１から間欠的に第１の検出光Ｂを出力するように構成されている。たとえば、検出部４は、振動ミラー部４１ｅにおいて１秒間に１００フレーム分振動駆動する場合に、そのうちの１フレームのみについて第１の検出光Ｂを出力して第１の検出光Ｂを走査させるように構成されている。

また、検出部４は、接近情報を検出する際に、ユーザの身体の下部側に第１の検出光Ｂが照射されるような光路方向に、第１の検出光Ｂを出力するように構成されている。なお、下部側とは、ユーザにより個人差はあるが、画像表示入力装置１００を操作するすべてのユーザに共通する所定の高さ範囲である。

ここで、第１実施形態では、画像表示入力装置１００には、振動ミラー部４１ｅからの検出光の光路方向を変化させる反射ミラー部６が設けられている。

反射ミラー部６には、第１の検出光Ｂよりも上方側（矢印Ｚ１方向側）に出力される第２の検出光Ｃおよび第３の検出光Ｄが、光路切替部４１から照射される。そして、反射ミラー部６は、第２の検出光Ｃおよび第３の検出光Ｄを、それぞれ、光学像Ａおよび後述する生体認証部７に向かう光路方向に反射するように構成されている。なお、反射ミラー部６は、反射ミラー取付部６１により、画像表示入力装置本体１に対して固定的に取り付けられている。

また、検出部４は、タッチ操作情報を検出する際に、第１の検出光Ｂよりも上方側（矢印Ｚ１方向側）であり、反射ミラー部６の下部側に、第２の検出光Ｃが照射されるように、所定の光路方向に第２の検出光Ｃを出力するように構成されている。

また、検出部４には、第３の検出光Ｄによる生体認証に用いられる生体認証部７が設けられている。

生体認証部７は、平板形状に形成されている。また、生体認証部７は、赤外光を透過する樹脂により形成されている。また、生体認証部７は、反射ミラー部６の上方側（矢印Ｚ１方向側）であり、光学像Ａよりもユーザ側（矢印Ｙ１方向側）に配置されている。また、生体認証部７は、検出対象であるユーザの指（手）が上方側（矢印Ｚ１方向側）にかざされる（配置される）ように構成されている。そして、検出部４は、生体情報を検出する際に、第２の検出光Ｃよりも上方側（矢印Ｚ１方向側）であり、反射ミラー部６の上部側に、第３の検出光Ｄが照射されるように、所定の光路方向に第３の検出光Ｄを出力するように構成されている。そして、検出部４は、生体認証部７を透過した第３の検出光Ｄをユーザの指に照射するように構成されている。

図４に示すように、受光部４２には、３つのフォトディテクタ４２ａ〜４２ｃと、３つの開口部４２ｄ〜４２ｆとが設けられている。

フォトディテクタ４２ａは、開口部４２ｄを介して、画像表示入力装置本体１に接近するユーザにより反射された第１の検出光Ｂの反射光Ｂ１を受光可能に構成されている。また、フォトディテクタ４２ｂは、開口部４２ｅを介して、光学像Ａに仮想的なタッチ操作を行うユーザの指により反射された第２の検出光Ｃの反射光Ｃ１を受光可能に構成されている。また、フォトディテクタ４２ｃは、開口部４２ｆを介して、生体認証を行うために生体認証部７の上方側（矢印Ｚ１方向側）にかざされたユーザの指により反射された第３の検出光Ｄの反射光Ｄ１を受光可能に構成されている。

そして、検出部４は、第１の検出光Ｂの反射光Ｂ１、第２の検出光Ｃの反射光Ｃ１、および、第３検出光Ｄの反射光Ｄ１を受光部４２において受光することにより、それぞれ、接近情報、タッチ操作情報および生体情報を検出するように構成されている。

制御部５は、検出部４において検出された接近情報、タッチ操作情報および生体情報に基づいて、振動ミラー部４１ｅの駆動タイミングおよび光源部４１ａの光の出力タイミングを変化させることにより、出力されている検出光を、他の検出光に切り替える切替制御を行うように構成されている。また、制御部５は、検出部４において検出された接近情報、タッチ操作情報および生体情報を取得するように構成されている。

たとえば、切替制御とは、画像表示入力装置本体１の近くにユーザがいない状態（ユーザの接近情報が検出されない状態）では、光路切替部４１から第１の検出光Ｂの出力（間欠的な出力）を継続して、接近情報が検出された場合には、第１の検出光Ｂの出力を停止するとともに、第３の検出光Ｄを出力するように切り替える制御のことである。

次に、図２および図５を参照して、第１実施形態における画像表示入力装置１００の制御部５における。検出光の切替制御処理フローについて説明する。

まず、ステップＳ１において、制御部５により、光路切替部４１から第１の検出光Ｂが出力されるように制御が行われる。なお、画像表示入力装置１００の電源がオンになった初期状態では、制御部５により、光路切替部４１から第１の検出光Ｂが出力されるように制御が行われる。その後、ステップＳ２に進む。

そして、ステップＳ２において、制御部５により、検出部４からの接近情報が取得されたか否かが判断される。すなわち、画像表示入力装置１００を操作しようとするユーザの存在の有無が判断される。このステップＳ２は、制御部５により、ユーザ情報が取得されるまで（ユーザの接近を検出するまで）繰り返され、ユーザ情報が取得された場合には、ステップＳ３に進む。

そして、ステップＳ３において、制御部５により、光路切替部４１からの第１の検出光Ｂの出力が停止されるとともに、光路切替部４１から第３の検出光Ｄが出力されるように制御が行われる。その後、ステップＳ４に進む。

そして、ステップＳ４おいて、制御部５により、検出部４からの生体情報が取得されたか否かが判断される。すなわち、制御部５により、画像表示入力装置１００を操作することが認められる正当なユーザであるか否かが判断される。このステップＳ４は、制御部５により、生体情報が取得されるまで繰り返され、生体情報が取得された場合には、ステップＳ５に進む。

そして、ステップＳ５において、制御部５により、光路切替部４１からの第３の検出光Ｄの出力が停止されるとともに、光路切替部４１から第２の検出光Ｃが出力されるように制御が行われる。その後、ステップＳ６に進む。

そして、ステップＳ６おいて、制御部５により、検出部４からのタッチ操作情報が取得されたか否かが判断される。そして、制御部５は、タッチ操作情報を取得することにより、ユーザからの入力操作に応じた所定の制御（処理）を行う。このステップＳ６は、制御部５により、タッチ操作情報が取得されるまで繰り返され、タッチ操作情報が取得された場合には、ステップＳ７に進む。

そして、ステップＳ７おいて、制御部５により、タッチ操作の終了を示すタッチ操作情報が取得されたか否かが判断される。タッチ操作の終了を示すタッチ操作情報が取得された場合には、ステップＳ８に進む。タッチ操作の終了を示すタッチ操作情報が取得されない場合には、ステップＳ６に戻る。そして、ステップＳ８において、制御部５により、光路切替部４１からの第２の検出光Ｃの出力が停止される。そして、ステップＳ１に戻り、制御部５により、次の画像表示入力装置１００を操作するユーザの接近情報を検出するために、光路切替部４１から第１の検出光Ｂが出力されるように制御が行われる。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、１つの光源部４１ａからの光を互いに異なる３つの光路方向に切り替えて、検出光として出力する光路切替部４１と、検出対象により反射された検出光を受光する受光部４２とを含み、３つの光路方向に出力される３つの検出光に基づいて、互いに異なるユーザ情報を検出する検出部４を設ける。これにより、光路切替部４１により、１つの光源部４１ａからの光を３つの光路方向に切り替えることができるので、異なるユーザ情報を検出するための３つの検出光が、同時に、光源部４１ａから出力されることを回避することができる。そのため、異なるユーザ情報を検出するための検出光同士で干渉することがなくなり、検出部４における誤検出の発生を抑制することができる。また、１つの光源部４１ａで異なるユーザ情報を検出することができるので、従来のように、複数の光源部４１ａを設ける必要がない。したがって、装置構成を簡略化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検出光は、接近情報を検出するために、画像表示入力装置１００に接近する検出対象であるユーザが通る経路に向かう光路方向に出力される第１の検出光Ｂと、入力操作情報を検出するために、光学像Ａに向かう光路方向に出力される第２の検出光Ｃと、生体情報を検出するために、ユーザの検出対象である身体に向かう光路方向に出力される第３の検出光Ｄとを含み、検出部４を、１つの光源部４１ａからの光を光路切替部４１において切り替えることにより出力される第１の検出光Ｂと、第２の検出光Ｃと、第３の検出光Ｄとによって、入力操作情報と、接近情報と、生体情報とを検出するように構成する。これにより、１つの光源部４１ａを有する検出部４により、接近情報と、入力操作情報と、生体情報との３つを検出することができる。その結果、一般的に、一連の入力操作に必要とされる接近情報と入力操作情報と生体情報とを、１つの光源部４１ａを備える検出部４によりまとめて検出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像源表示部３により表示された画像Ｐの光が下面２１側から入射されるとともに、入射された画像Ｐの光により、上面２２側の空中に画像Ｐに対応する光学像Ａを結像させる反射素子集合基板２とを含み、検出部４により、指示体により光学像Ａに仮想的なタッチ操作がされたことを示すタッチ操作情報を検出する。このように構成すれば、空中に結像される光学像Ａに対する仮想的なタッチ操作を検出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、接近情報を検出する際に、検出部４を、光路切替部４１から間欠的に検出光を出力するように構成する。これにより、光源部４１ａから連続的に光を出力する場合と比べて、消費電力を削減しながら、ユーザの接近を検出することができる。また、光源部４１ａの寿命を延長することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、接近情報を検出する際に、検出部４を、ユーザの身体の下部側に検出光が照射されるような光路方向に、検出光を出力するように構成する。これにより、すべてのユーザに共通して存在する地面から所定高さ位置までの範囲であるユーザの下部側に検出光が照射されるので、ユーザの身長に拘らず確実にユーザの近接を検出することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、光路切替部４１に、光源部４１ａからの光の反射方向を走査することにより、検出光を所定の光路方向に向ける振動ミラー部４１ｅを設ける。これにより、振動ミラー部４１ｅにより、検出光の光路方向を容易に切り替えることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ユーザ情報に基づいて、振動ミラー部４１ｅの駆動タイミングおよび光源部４１ａの光の出力タイミングを変化させることにより、出力されている検出光を他の検出光に切り替える切替制御を行う制御部５を設ける。これにより、光源部４１ａ自体を動かして検出光を切り替えるような機械的構造によらずに、出力されている検出光を他の検出光に容易に切り替えることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、振動ミラー部４１ｅからの検出光の光路方向を変化させる反射ミラー部６を設ける。これにより、反射ミラー部６により、振動ミラー部４１ｅからの検出光の光路方向を変化させることができるので、検出対象に対して、検出部４の配置を柔軟に決定することができる。

（第２実施形態）
次に、図１〜図３を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、制御部５により振動ミラー部４１ｅの駆動タイミングおよび光源部４１ａの光の出力タイミングを変化させることにより切替制御を行った上記第１実施形態と異なり、制御部２０５により振動ミラー部４１ｅの走査範囲を変化させることにより切替制御を行った例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。

図１に示すように、第２実施形態による画像表示入力装置２００では、制御部２０５は、振動ミラー部４１ｅの走査範囲を変化させることにより、出力されている検出光を、他の検出光に切り替える切替制御を行うように構成されている。

たとえば、図３に示すように、検出部４は、ユーザの接近情報が検出されていない状態では、ユーザが通る経路に向かう光路方向にのみ第１の検出光Ｂが出力されるように、振動ミラー部４１ｅ（図１参照）を角度範囲β度で繰り返し振動させるように構成されている。

また、接近情報が検出された場合には、検出部４は、生体認証のために生体認証部７にかざされるユーザの指に向かう光路方向にのみ第３の検出光Ｄが出力されるように、振動ミラー部４１ｅを角度範囲γ度で繰り返し振動させるように構成されている。

また、生体情報が検出された場合には、検出部４は、タッチ入力操作を行うユーザの指に向かう光路方向にのみ第２の検出光Ｃが出力されるように、振動ミラー部４１ｅを角度範囲δ度で繰り返し振動させるように構成されている。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、１つの光源部４１ａからの光を互いに異なる３つの光路方向に切り替えて、検出光として出力する光路切替部４１と、検出対象により反射された検出光を受光する受光部４２とを含み、３つの光路方向に出力される３つの検出光に基づいて、互いに異なるユーザ情報を検出する検出部４を設ける。これにより、検出部４における誤検出の発生を抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、ユーザ情報に基づいて、振動ミラー部４１ｅの走査範囲を変化させることにより、出力されている検出光を他の検出光に切り替える切替制御を行う制御部２０５を設ける。これにより、出力される検出光の光路方向が、所定の検出対象のみに出力される検出光の光路方向が向くように振動ミラー部４１ｅが走査されるので、検出対象ではない対象に向けて検出光が出力されることを防止することができる。その結果、検出を望まない検出対象が検知されるなどの検出部４における誤検出の発生を抑制することができる。たとえば、指によるタッチ操作を検出しようとしている場合（第２の検出光Ｃを出力している場合）において、生体情報検出のための第３の検出光Ｄが出力されると、生体情報検出のための第３の検出光Ｄの反射光Ｄ１を、受光部４２が受光することにより、入力操作がなされたと誤って検出される場合がある。本発明は、このような誤検出の発生を抑制することができる。

（第３実施形態）
次に、図６および図７を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、反射ミラー部６が反射ミラー取付部６１により画像表示入力装置本体１に対して固定的に取り付けられた上記第１実施形態と異なり、反射ミラー部３０６が反射ミラー取付部６１により画像表示入力装置本体１に対して振動可能に取り付けられた例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。

図６に示すように、第３実施形態による画像表示入力装置３００では、反射ミラー部３０６は、画像表示入力装置本体１に対して振動可能に取り付けられている。

反射ミラー部３０６は、制御部３０５からの指令に基づいて、振動するように構成されている。また、反射ミラー部３０６は、振動ミラー部４１ｅからの第２検出光Ｃおよび第３の検出光Ｄをさらに走査するように構成されている。これにより、図７に示すように、反射ミラー部３０６は、反射ミラー部６が固定される第１実施形態と比べて、第２の検出光Ｃおよび第３の検出光Ｄを、それぞれ、光学像Ａおよび生体認証部７（図１参照）に向けて、より広角で出力するように構成されている。

第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、１つの光源部４１ａからの光を互いに異なる３つの光路方向に切り替えて、検出光として出力する光路切替部４１と、検出対象により反射された検出光を受光する受光部４２とを含み、３つの光路方向に出力される３つの検出光に基づいて、互いに異なるユーザ情報を検出する検出部４を設ける。これにより、検出部４における誤検出の発生を抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、反射ミラー部３０６は、振動ミラー部４２ｅからの光を走査するように構成されている。これにより、振動ミラー部４２ｅからの検出光を反射ミラー部３０６でさらに走査することにより、検出光を広角に拡散させた状態で検出対象に照射することができる。これにより、振動ミラー部４２ｅのみで走査する場合よりも、検出光の出力範囲（角度範囲）を拡大することができるので、検出部４を検出対象に近接して配置することができる。その結果、検出対象に対して、検出部４の配置をより柔軟に決定することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の画像源表示部として、液晶パネルを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像源表示部として液晶パネル以外の画像源表示部を用いてもよい。たとえば、プロジェクタからの投影光をスクリーンに照射して、投影光が照射されたスクリーンを本発明の画像源表示部として用いてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、１つの光源部からのレーザ光を３つの検出光に切り替えた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの光源部からのレーザ光を２つまたは４つ以上の検出光に切り替えてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、１つの検出光を継続して繰り返し出力した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、異なる２つの検出光を交互に出力してもよい。たとえば、生体認証のための第３の検出光と、タッチ操作を検出のための第２の検出光を、交互に出力することにより、生体認証とタッチ操作とを同時に行えるようにしてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、反射ミラー部を平板形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、反射ミラー部を平板形状以外の形状に形成してもよい。たとえば、反射ミラー部を湾曲させて形成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、生体認証をユーザの指により行った例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、生体認証をユーザの指以外の部分で行ってもよい。たとえば、生体認証をユーザの目で行ってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、説明の便宜上、本発明の制御部の処理を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベントごとに処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

２ 反射素子集合基板（結像部）
３ 画像源表示部
４ 検出部
５、２０５、３０５ 制御部
６、３０６ 反射ミラー部
２１ 下面（一方の面）
２２ 上面（他方の面）
４１ 光路切替部
４１ａ 光源部
４１ｅ 振動ミラー部
４２ 受光部
１００、２００、３００ 画像表示入力装置
Ａ 光学像
Ｂ 第１の検出光
Ｃ 第２の検出光
Ｄ 第３の検出光
Ｐ 画像（第２の画像）

Claims (11)

1. 入力操作に用いられる第１画像を表示する画像表示部と、
   １つの光源部を有し、前記１つの光源部からの光を互いに異なる複数の光路方向に切り替えることにより、複数の検出光として出力する光路切替部と、検出対象により反射された前記検出光を受光する受光部とを含み、複数の光路方向に出力される前記複数の検出光に基づいて、互いに異なるユーザ情報を検出する検出部とを備える、画像表示入力装置。
2. 前記ユーザ情報は、前記画像表示部にユーザが接近したことを示す接近情報と、前記第１画像に対して入力操作がされたことを示す入力操作情報と、ユーザ固有の身体的特徴を示す生体情報とのうちの少なくとも２つを含み、
   前記検出部は、前記１つの光源部からの光を前記光路切替部において切り替えることにより出力される複数の光路方向に出力される前記複数の検出光に基づいて、前記接近情報と、前記入力操作情報と、前記生体情報とのうちの少なくとも２つを検出するように構成されている、請求項１に記載の画像表示入力装置。
3. 前記検出光は、前記接近情報を検出するために、前記画像表示部に接近する前記検出対象であるユーザが通る経路に向かう光路方向に出力される第１の検出光と、前記入力操作情報を検出するために、前記第１画像に向かう光路方向に出力される第２の検出光と、前記生体情報を検出するために、ユーザの前記検出対象である身体に向かう光路方向に出力される第３の検出光とを含み、
   前記検出部は、前記１つの光源部からの光を前記光路切替部において切り替えることにより出力される前記第１の検出光と、前記第２の検出光と、前記第３の検出光とによって、前記接近情報と、前記入力操作情報と、前記生体情報とを検出するように構成されている、請求項２に記載の画像表示入力装置。
4. 前記第１画像は、空中に結像される光学像を含み、
   前記画像表示部は、前記光学像の元となる第２画像を表示する画像源表示部と、前記画像源表示部により表示された前記第２画像の光が一方の面側から入射されるとともに、入射された前記第２画像の光により、他方の面側の空中に前記第２画像に対応する前記光学像を結像させる結像部とを含み、
   前記入力操作情報は、前記検出対象である指示体により前記光学像に仮想的なタッチ操作がされたことを示すタッチ操作情報を含む、請求項２または３に記載の画像表示入力装置。
5. 前記検出部は、前記接近情報を検出する際に、前記光路切替部から間欠的に前記検出光を出力するように構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像表示入力装置。
6. 前記検出部は、前記接近情報を検出する際に、ユーザの身体の下部側に前記検出光が照射されるような光路方向に、前記検出光を出力するように構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像表示入力装置。
7. 前記光路切替部は、前記光源部からの光の反射方向を走査することにより、前記検出光を所定の光路方向に向ける振動ミラー部を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示入力装置。
8. 前記ユーザ情報に基づいて、前記振動ミラー部の駆動タイミングおよび前記光源部の光の出力タイミングを変化させることにより、出力されている前記検出光を、他の前記検出光に切り替える切替制御を行う制御部をさらに備える、請求項７に記載の画像表示入力装置。
9. 前記ユーザ情報に基づいて、前記振動ミラー部の走査範囲を変化させることにより、出力されている前記検出光を、他の前記検出光に切り替える切替制御を行う制御部をさらに備える、請求項７に記載の画像表示入力装置。
10. 前記振動ミラー部からの前記検出光の光路方向を変化させる反射ミラー部をさらに備える、請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像表示入力装置。
11. 前記反射ミラー部は、前記振動ミラー部からの光をさらに走査するように構成されている、請求項１０項に記載の画像表示入力装置。

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