JP4272855B2 - Show window interactive display device - Google Patents

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JP4272855B2
JP4272855B2 JP2002213225A JP2002213225A JP4272855B2 JP 4272855 B2 JP4272855 B2 JP 4272855B2 JP 2002213225 A JP2002213225 A JP 2002213225A JP 2002213225 A JP2002213225 A JP 2002213225A JP 4272855 B2 JP4272855 B2 JP 4272855B2
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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ショーウィンドウに取り付けられるインタラクティブ表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、ホログラムスクリーンのような高性能な透明なスクリーンが開発されて、これをショーウィンドウに貼ってそこに映像を投影する映像表示装置が、コンビニエンスストア、ショールーム、自動車ディーラー、金融機関、証券会社などのショーウィンドウディスプレイとして利用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のような構成では、ウィンドウディスプレイとして一方的な映像の提供にとどまり、見る者の意思を反映させることのできる、いわゆるインタラクティブな機能は実現されていない。しかし、ショーウィンドウにおいて、インタラクティブな機能が実現されれば、ショーウィンドウの中の展示物に対して、見る者の好みのカラーバリエーションがあるかとか、衣料品ならば、体に合うサイズの物があるかといった情報をその場で顧客の嗜好にあわせて、情報を提示することができるようになる。さらに進めば、その場で電子的な方法で購入決済をすることもでき、販売方法にひとつの大きな変化をもたらすことが予測できる。
【0004】
ショーウィンドウをインタラクティブ表示装置にするには、そこに入力装置を付加しなければならない。そこでいわゆるタッチパネル装置をショーウィンドウに取り付けなければならなくなる。しかし、ショーウィンドウの外から操作できるようにするためには、タッチパネル自体を屋外に取り付けなければならない。そのようなタッチパネルには、屋外でも動作するような信頼性と、特に不特定多数が恣意性の有無に関わらず乱暴な取り扱いをしても壊れないような耐久性が必要とされる。
【0005】
タッチパネルの方式として、抵抗膜方式、静電容量方式、表面弾性波方式、光遮断方式などがある。このうち、抵抗膜方式と静電容量方式はいずれも、スクリーン上に透明電極を設ける必要があり、光透過性の問題や、壊れやすさの問題が生じる。表面弾性波方式は、ガラス表面に表面弾性波を走らせる方式で、位置検出面にはガラスの他、何もいらないというメリットがあるが、表面弾性波の発生部やその反射部、その受信部をガラスの周囲に作りこむ必要があり、元のショーウィンドウを利用して簡単に設置することが難しい。
【0006】
光遮断方式は、光の遮断を用いて、指示位置を検出するもので、位置検出面になにも要らないというメリットがある方式である。光遮断方式はさらに光マトリクス方式と光三角測量方式の2つに分けられる。光マトリクス方式は、投光素子と受光素子のペアを検出領域を挟んで対向させたものを、縦横に多数配置する方式である。この場合は、検出領域の周囲に多数の電子素子が必要で、かなり大きな額縁状の枠が必要となる。この額縁は邪魔になるし、電気配線も必要であり、耐久性に問題が生じる。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで我々は、光三角測量方式を提案する。この方式では、光を投光受光する光学センサーを検出領域の一辺に配置し、他の辺には薄い光再帰反射枠を設けるだけでよい。その光学センサーも例えば、ショーウィンドウの天井近くに設け、再帰反射枠をショーウィンドウの枠部分に設けるなどすれば、センサーの存在自体がほとんど感じられないようにすることも可能となる。
【0008】
具体的な構成は以下のようになる。すなわち、映像表示面と操作入力面が重ねられた入出力一体型のインタラクティブ表示装置であって、そのインタラクティブ表示装置は、表示装置と入力装置と情報処理装置で構成されている。その表示装置は、映像投射装置と、その映像投射装置から投射された映像を写すスクリーンとからなっており、その入力装置は、スクリーンと重なる位置検出平面と、その周囲の所定の位置に設けられた少なくとも2つの光学センサーと、位置検出平面を挟んでその光学センサーに対向するように設けられた再帰反射枠とからなっている。
【0009】
なお、再帰反射とは、光を反射する際に、光の入射角度に対して、同じ角度に光が反射されて戻る性質のことである。再帰反射材は、道路標識や自動車の後部、自転車などに取り付けられており、自動車のヘッドライトの光を運転者に向けて効率的に反射させることで、夜間の視認性を高める用途等にひろく使用されている。再帰反射材には、小さな透明ビーズを多数並べたものや、鏡を互いに直角に3枚組合わせたコーナーキューブを多数作りこんだ透明プラスチック製のものなどがある。本発明では、再帰反射部材を貼り付けた枠を再帰反射枠と呼んでいる。
【0010】
その光学センサーは、光投射部と、その光投射部の近傍に設けられ、その光投射部からの光が位置検出平面を横切って前記再帰反射枠によって反射されて戻ってきた光の入射方向を検出する光検出部とからなり、その光検出部は、光学レンズと、受光素子を1次元方向に多数配置したリニアイメージセンサーからなる。そして、そのスクリーンと位置検出平面は、ショーウィンドウのウィンドウ面に設けられており、少なくとも、光学センサーと、再帰反射枠はそのウィンドウ面の屋外側に設けられており、映像はウィンドウ面の屋外側から見ることができ、ウィンドウ面の屋外側から操作者が指などで、光学センサーと再帰反射枠の間の光の経路を遮断することにより、その指示位置を検出し、情報処理装置が、その指示位置に対応して表示映像を変化させるごとくなした。
【0011】
これにより、ショーウィンドウの外側に必要な電子部品を光学センサーのみとすることができた。その光学センサーもショーウィンドウの上方の容易に手の届かないところに設置することができることは言うまでもない。映像投射装置も屋外側で高いところに取り付けてもよいことは言うまでもない。更に、前記表示装置と前記情報処理装置は、屋内に設置されているようにすれば、高価な表示装置や情報処理装置を破壊から確実に守ることができる。
【0012】
更に、その入力装置は光反射ミラーを有し、少なくとも光学センサーはウィンドウ面の屋内側に配置し、そのウィンドウを挟んで屋外側に光反射ミラーを配置し、光反射ミラーと再帰反射枠を往復する光が、ウィンドウ面の屋外側を通過するようになし、操作者が屋外側から指などで、その光の経路を遮断することにより、その指示位置を検出するようになした。これにより、ウィンドウの屋外側には電子部品は無くなり、光のみが屋外の検出面を形成するようになったので、すべての電子装置を外部の天候の影響や破壊などから守ることができるようになった。
【0013】
このような光学センサーに、屋外からの太陽光線などが当たると、その影響を受けやすい。そこで外来光をキャンセルして、信号光のみを受け取るような仕組みが必要になってくる。そこで、さらに、光投射部を所定の周期で点滅させる点滅制御部と、その光投射部の点灯時と消灯時の信号の差分を得る差分演算装置を有し、座標演算装置は、差分演算装置により周囲光の影響の少ない信号を得て、それを基に座標を算出するごとくなした。これにより、光学センサーに入ってくる周囲光の影響を大きく低減することができるようになった。
【0014】
更に、このインタラクティブ表示装置は、LANなどの上位接続インターフェース装置をさらに備えており、それにより上位装置に接続されるようになした。これにより、外部装置から豊富な情報提供ができるようになった。また、更に、大きなシステムの一部として使用することで、様々な用途に使用することもできるようになった。
【0015】
なお、ここでいう屋外と屋内とは、必ずしも物理的な意味での建物の外と中という意味ではなく、一般の人が自由に入れる部分と、入ることが制限された部分を屋外と屋内という言葉で表現したものである。また、映像が投射されるスクリーンは、発光効率のよい専用のスクリーンがよいが、必ずしもそれに限定されない。専用のスクリーンには、光の干渉を利用して表示輝度を高くしたものなどがある。また、安価なシステムではすりガラス面のようなものでもよい。ガラスの厚みによる表示位置と入力位置の視差を無くすためには、スクリーンも外側においたほうがよいが、スクリーンが高価な場合は、破損防止のために、ウィンドウの屋内側に貼り付けるのが安全である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【0017】
【実施例】
図1は、本発明のショーウィンドウ・インタラクティブ表示装置の構成を示すブロック図を示し、図2には実施例を示す。ショーウィンドウ・インタラクティブ表示装置は、表示装置と入力装置と情報処理装置3で構成され、表示装置は屋内にあって映像投射装置1と投射された映像をショーウィンドウ4に装着して写すスクリーン2によって映像を写すものである。入力装置は屋外側にあってスクリーン2と重なる位置検出平面5とセンサーバー6とセンサーバー6に対向するように設けられた再帰反射枠7がある。センサーバー6は、2つの光学センサーと座標演算装置を内蔵しており、位置検出平面5上の指8の位置を検出する。情報処理装置3は、該指8の指示位置に対応して表示映像を変化させるものである。なお、本発明によれば、情報処理装置3は、LANなどの上位接続インターフェース装置をさらに備えてもよく、それにより上位装置に接続して、外部からの豊富な情報に対してもインタラクティブに対応出来るインタラクティブ表示装置を可能にした。
【0018】
図3は、本発明の光学センサー11による検出原理を示す。光学センサー11は、点線で示される位置検出平面5の上方に左右2つ設けられ、位置検出平面5上に導入される指8の指示位置座標を検出するものである。位置検出平面5の周りには再帰反射枠7がある。なお、2つの光学センサー11は、その取付け角度がずれると、測定に誤差が生じるので、1つのケースに内蔵し、座標演算部と合わせてセンサーバーとして構成するほうがよい。
【0019】
まず、光学センサー11に内蔵される光源からの光が、位置検出平面5を通過して、再帰反射枠7に当たる。再帰反射特性により、当たった場所から、光源に向かって光は反射されて、来た時と同じ経路を逆にたどって、光学センサー11に戻ってきて、受光素子によって検出される。受光素子は1次元のリニアイメージセンサーであり、光学レンズと組み合わされて、入射する光の角度が分かるように構成されている。この時に、位置検出平面5に、光を遮るものが何もなければ、すべての方向から光が返ってくるが、人間の指8などの光遮断物があれば、その方向からの光のみが遮断されるので、それを検出することで、指8の存在する方向を検出することができる。
【0020】
次に図4を用いて、三角測量の原理により指8の指示位置座標を計算する方法を説明する。光学センサー11からの投光される光と再帰反射枠7から光学センサー11へ戻る光を指8によって遮断した影を検出し、その影の入射角度α及びβを得る。ここで、指8の位置座標を(X,Y)とし、原点位置を左の光学センサーの位置とする。そこから、右の光学センサーの方向をX軸、それに垂直な方向をY軸とし、2つの光学センサーの間の距離をLとすると、以下の式(1)、式(2)の関係が成り立つ。
Y = X tan α (1)
Y = (L−X) tan β (2)
但し、X,Yは指の位置座標を表す。この式(1)、式(2)を用いて、Xを求めると、以下の式(3)の関係が成り立つ。
X = (L tan β) / (tan α + tan β) (3)
この式(1)及び式(3)を用いることで、角度α及びβが検出できれば位置検出平面5内で指示された指8の指示位置座標(X,Y)を算出することができる。
【0021】
図5は、本発明の光学センサー11の構成例を示す。光学センサー11は、受光素子21の前に光学レンズ22がある。受光素子21は、図ではICのパッケージの外観を示しているが、その内部に、1次元方向に多数の分割された受光部をもっている、CCDもしくは、CMOS構造のリニアイメージセンサーである。光学レンズ22は、ここでは図のような凸レンズで示した。最も単純にはピンホールレンズでもよい。受光素子21と光学レンズ22で光検出部を構成する。また、複数の光源23が扇状に配置されて、光投射部を形成している。ここでは発光ダイオードを光源23として描いている。光源23からの光は、再帰反射枠によって反射して、光源23に向かって戻ってくるので、光源23と受光用の光学レンズ22は、できるだけ近づけて配置する。ここで、その光軸を完全に一致させるためにハーフミラーを用いることもできる。しかし、ハーフミラーでは、それ自体が光量を減らしてしまうので、必ずしもベストの構成ではなく、ここではハーフミラーを用いない構成を例示した。
【0022】
図6は、本発明のショーウィンドウ・インタラクティブ表示装置の再帰反射枠7をウィンドウの下端に配置した例を示す。図6(a)は、その側面図であり、図6(b)は正面図である。ショーウィンドウ4を挟んで、屋内には表示装置と情報処理装置3を配置し、屋外には、入力装置を配置した構成である。入力装置は、屋外側のスクリーン2と重なる位置検出平面5の周囲の上方向にはセンサーバー6、下方向には再帰反射枠7が取り付けられ、位置検出平面5に導入された指8の指示位置座標を検出する。このように、再帰反射枠をウィンドウの下端に配置すれば、操作者の目には、ほとんど触れなくすることができる。また、位置検出平面の左右に再帰反射枠が必要な場合は、ウィンドウ自体の左右の枠に再帰反射枠を取り付けてもよい。なお、再帰反射枠7は説明の為に大きく描かれているが、再帰反射素材はテープ状のものが入手可能であり、そのテープをウィンドウの枠に貼り付けることで、再帰反射枠とすることも可能である。
【0023】
図7に、本発明のショーウィンドウ・インタラクティブ表示装置の別の実施例を示す。図7(a)は側面図であり、図7(b)は正面図である。ショーウィンドウ4を挟んで、屋内には表示装置と情報処理装置3と入力装置のセンサーバー6を配置し、屋外には、入力装置の再帰反射枠7と光反射プリズム9を配置した構成である。入力装置のセンサーバー6は、屋内側のスクリーン2の上方向の位置に取り付けられ、屋外側にはスクリーン2と重なる位置検出平面5の周囲の上方向にはセンサーバー6の光の経路を確保する位置に光反射プリズム9、左右と下方向には再帰反射枠7が取り付けられ、位置検出平面5に導入された指8の指示位置座標を検出するものである。情報処理装置3は、指8の指示位置に対応して表示映像を変化させる。なお、光反射プリズムは、通常のミラーでも実現できるが、実施例のようにプリズムとした方がガラス面に取り付けやすい。また、再起反射部材の構造によっては、雨や露に濡らすと性能が出ない物があるので、その場合は、再起反射枠の側にも光反射ミラーを設けて、光反射ミラーのみを屋外とするように構成してもよい。
【0024】
図8に、外来光の影響を少なくするようになした構成のブロック図を示す。センサーバー6は、光投射部14、光検出部12とからなる光学センサー11を2つと、光投射部14の点滅を制御する点滅制御部15と、点灯時と消灯時の信号の差分を取る差分演算部16と、その信号から光の入射角度を得て、指示位置を算出する座標演算部17とからなっている。光投射部14からの光は位置検出平面5を横切って、再帰反射枠7で来た方向に反射されて、再び位置検出平面5を横切って、光検出部12で検出される。また、情報処理装置3から、表示装置1が駆動されて、スクリーン2に画像が投影されている。このスクリーン2と位置検出平面5は、ウィンドウ4上に重ねられている。そして、情報処理装置3は、センサーバー6からの指示位置検出情報を受け取って、それに応じて、表示装置1を通じて、スクリーン2の表示内容を変化させるので、ここにインタラクティブ性が生じる。
【0025】
ここで、差分演算部では、光源の点灯時と消灯時の信号の差分をとるので、デジタルもしくはアナログ方式の記憶回路が必要になる。実際は、デジタルで実現したほうがたやすい。その場合は、ADコンバータでデジタル化された信号を、メモリで保管し、デジタル回路で差分演算を行うことになる。もちろん、それをCPUによって処理することが可能である。座標演算部もCPUによって構成されるので、差分演算部も同じCPUで演算するようにできるのは言うまでもない。
【0026】
さて、このような光学式の座標検出装置を、通常のビデオカメラ、すなはち、2次元の光センサーを用いて実現することも理論的には可能である。しかし、2次元のセンサーは1次元のセンサーに比べて、その構造が複雑な分コストが高くなる。また画素数が多い分だけ、その処理に時間がかかってしまう。また、通常の2次元センサーは出力スピードが、毎秒30フレームから60フレームのものがほとんどである。しかし、1次元のリニアイメージセンサーでは、毎秒1万フレームといった出力スピードが実現されている。本発明のように、周囲光の影響を少なくするために、光源を点滅させて、点灯時と消灯時の信号の差分をとる方式では、指示位置の変化や、環境の変化の影響を極力無くす為に、できるだけ、短い時間間隔で光源の点滅を行い、データを取り込む必要がある。よって、高速にデータを取り込むことができ、データ数も少なくてその処理も高速に出来る1次元のリニアイメージセンサーを用いる方式がベストである。
【0027】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のショーウィンドウ・インタラクティブ表示装置によれば、ショーウィンドウを媒体としたインタラクティブ表示装置ができる。そして、表示装置と情報処理装置を屋内に設置できることで、高価な装置はすべて屋内に設置でき、屋外の環境からの破壊を防ぐことができる。更に光反射ミラーを追加することにより、光学センサーまでも屋内に設置することができ、屋外側には電子装置を一切設置しなくて良くなり、さらに信頼性と耐久性の向上が計れる。また、光源を点滅しながら、信号の差分を取ることで、外来光の影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略を示す図である。
【図2】本発明の構成を示す図である。
【図3】本発明の光学センサーの作動原理を示す図である。
【図4】三角測量の原理により座標を計算する方法を示す図である。
【図5】本発明の光学センサーの内部構成を示す図である。
(a)は、その上面図であり、(b)は、その側面図である。
【図6】本発明の別の実施例を示す図である。
(a)は、その側面図であり、(b)は、その正面図である。
【図7】本発明の更に別の実施例を示す図である。
(a)は、その側面図であり、(b)は、その正面図である。
【図8】本発明の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 映像投射装置
2 スクリーン
3 情報処理装置
4 ショーウィンドウ
5 位置検出平面
6 センサーバー
7 再帰反射枠
8 指
9 光反射プリズム
11 光学センサー
12 光検出部
14 光投射部
15 点滅制御部
16 差分演算部
17 座標演算部
21 受光素子
22 光学レンズ
23 光源
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an interactive display device attached to a show window.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high-performance transparent screens such as hologram screens have been developed, and video display devices that stick this to a show window and project the image onto it are used in convenience stores, showrooms, car dealers, financial institutions, securities companies, etc. It is used as a show window display.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional configuration, a so-called interactive function capable of reflecting a viewer's intention is not realized, but only providing a one-sided image as a window display. However, if an interactive function is realized in the show window, there will be a color variation of the viewer's preference for the exhibits in the show window, and if it is clothing, there will be a size that fits the body. It is possible to present information on the spot according to the taste of the customer. If we go further, we can also make purchases electronically on the spot, and we can expect to bring about one big change in sales methods.
[0004]
To make the show window an interactive display device, an input device must be added thereto. Therefore, a so-called touch panel device must be attached to the show window. However, in order to be able to operate from outside the show window, the touch panel itself must be installed outdoors. Such a touch panel is required to have such reliability that it can be operated outdoors, and in particular, durability that does not break even if an unspecified number of people handle it roughly regardless of the presence or absence of arbitrariness.
[0005]
As a touch panel method, there are a resistive film method, a capacitance method, a surface acoustic wave method, a light blocking method, and the like. Of these, both the resistance film method and the capacitance method require the provision of a transparent electrode on the screen, which causes a problem of light permeability and a problem of fragility. The surface acoustic wave method is a method of running surface acoustic waves on the glass surface, and there is a merit that nothing is required for the position detection surface other than glass, but the surface acoustic wave generation part, its reflection part, its reception part Must be built around the glass and difficult to install easily using the original show window.
[0006]
The light blocking method detects light by using light blocking, and has a merit that nothing is required on the position detection surface. The light blocking method is further divided into an optical matrix method and an optical triangulation method. The optical matrix system is a system in which a large number of pairs of light projecting elements and light receiving elements are arranged opposite to each other with a detection region interposed therebetween. In this case, a large number of electronic elements are required around the detection area, and a considerably large frame-like frame is required. This frame is a hindrance and requires electrical wiring, which causes a problem with durability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, we propose a light triangulation method. In this method, an optical sensor for projecting and receiving light may be disposed on one side of the detection region, and a thin light retroreflective frame may be provided on the other side. For example, if the optical sensor is also provided near the ceiling of the show window and a retroreflective frame is provided at the frame portion of the show window, the presence of the sensor itself can be hardly felt.
[0008]
The specific configuration is as follows. That is, an interactive display device integrated with input and output in which a video display surface and an operation input surface are overlapped, and the interactive display device includes a display device, an input device, and an information processing device. The display device includes a video projection device and a screen that captures the video projected from the video projection device, and the input device is provided at a position detection plane that overlaps the screen and at a predetermined position around it. And at least two optical sensors and a retroreflective frame provided so as to face the optical sensors across the position detection plane.
[0009]
Note that retroreflection refers to the property that when light is reflected, the light is reflected back at the same angle with respect to the incident angle of the light. Retroreflective materials are attached to road signs, the back of automobiles, bicycles, etc., and are widely used for applications such as improving nighttime visibility by efficiently reflecting the light of automobile headlights toward the driver. in use. Retroreflective materials include those in which many small transparent beads are arranged, and those made of transparent plastic in which many corner cubes are formed by combining three mirrors at right angles to each other. In the present invention, the frame with the retroreflective member attached is called a retroreflective frame.
[0010]
The optical sensor is provided in the vicinity of the light projection unit and the light projection unit, and the incident direction of the light returned from the light projection unit is reflected by the retroreflective frame across the position detection plane. It comprises a light detection unit for detection, and the light detection unit comprises an optical lens and a linear image sensor in which a large number of light receiving elements are arranged in a one-dimensional direction. The screen and the position detection plane are provided on the window surface of the show window, at least the optical sensor and the retroreflective frame are provided on the outdoor side of the window surface, and the image is on the outdoor side of the window surface. From the outdoor side of the window surface, the operator detects the indicated position by blocking the light path between the optical sensor and the retroreflective frame with a finger or the like. The display image was changed according to the indicated position.
[0011]
As a result, only the optical sensor can be used as the electronic component required outside the show window. It goes without saying that the optical sensor can also be installed above the show window and out of reach. Needless to say, the image projection apparatus may also be installed at a high place outdoors. Furthermore, if the display device and the information processing device are installed indoors, it is possible to reliably protect expensive display devices and information processing devices from destruction.
[0012]
Furthermore, the input device has a light reflecting mirror, and at least the optical sensor is arranged indoors on the window surface, a light reflecting mirror is arranged on the outdoor side across the window, and the light reflecting mirror and the retroreflective frame are reciprocated. The light to be transmitted passes through the outdoor side of the window surface, and the operator detects the indicated position by blocking the light path with a finger or the like from the outdoor side. As a result, there are no electronic components on the outdoor side of the window, and only light forms the outdoor detection surface, so that all electronic devices can be protected from the influence and destruction of external weather. became.
[0013]
When such an optical sensor is exposed to sunlight from outside, it is easily affected. Therefore, a mechanism for canceling extraneous light and receiving only signal light is required. Therefore, it further includes a blinking control unit that causes the light projection unit to blink at a predetermined period, and a difference calculation device that obtains a difference between signals when the light projection unit is turned on and off, and the coordinate calculation device is a difference calculation device. As a result, a signal with less influence of ambient light was obtained, and the coordinates were calculated based on the obtained signal. As a result, the influence of ambient light entering the optical sensor can be greatly reduced.
[0014]
Further, the interactive display device further includes a host connection interface device such as a LAN, and is thereby connected to the host device. As a result, a wealth of information can be provided from external devices. Furthermore, by using it as a part of a large system, it can be used for various purposes.
[0015]
The term “outdoor” and “indoor” as used herein does not necessarily mean the outside and inside of the building in a physical sense, but the part that ordinary people can freely enter and the part where entry is restricted are called “outdoor and indoor”. It is expressed in words. The screen on which the image is projected is a dedicated screen with good luminous efficiency, but is not necessarily limited thereto. Special screens include screens that use light interference to increase display brightness. Moreover, a ground glass surface may be used in an inexpensive system. In order to eliminate the parallax between the display position and the input position due to the thickness of the glass, it is better to place the screen on the outside. However, if the screen is expensive, it is safe to paste it on the indoor side of the window to prevent damage. is there.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
【Example】
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a show window interactive display device of the present invention, and FIG. 2 shows an embodiment. The show window / interactive display device includes a display device, an input device, and an information processing device 3. The display device is indoors, and the image projection device 1 and a screen 2 for mounting and projecting the projected image on the show window 4 are displayed. It is a video. The input device is on the outdoor side, and includes a position detection plane 5 that overlaps the screen 2, a sensor bar 6, and a retroreflective frame 7 provided so as to face the sensor bar 6. The sensor bar 6 incorporates two optical sensors and a coordinate calculation device, and detects the position of the finger 8 on the position detection plane 5. The information processing apparatus 3 changes the display image corresponding to the designated position of the finger 8. According to the present invention, the information processing apparatus 3 may further include an upper level connection interface device such as a LAN, and thereby, it is connected to the higher level device and interactively handles abundant information from the outside. An interactive display device that can be made possible.
[0018]
FIG. 3 shows a detection principle by the optical sensor 11 of the present invention. Two optical sensors 11 are provided on the left and right sides of the position detection plane 5 indicated by the dotted line, and detect the designated position coordinates of the finger 8 introduced on the position detection plane 5. There is a retroreflective frame 7 around the position detection plane 5. Since the two optical sensors 11 have an error in measurement when their mounting angles are deviated, it is better that they are built in one case and configured as a sensor bar together with the coordinate calculation unit.
[0019]
First, light from a light source built in the optical sensor 11 passes through the position detection plane 5 and strikes the retroreflective frame 7. Due to the retroreflective property, light is reflected from the hit location toward the light source, and travels back in the same path as when it came, returns to the optical sensor 11 and is detected by the light receiving element. The light receiving element is a one-dimensional linear image sensor, and is configured so as to know the angle of incident light in combination with an optical lens. At this time, if there is nothing that blocks light on the position detection plane 5, light returns from all directions, but if there is a light blocking object such as a human finger 8, only light from that direction will be returned. Since it is blocked, the direction in which the finger 8 exists can be detected by detecting it.
[0020]
Next, a method for calculating the designated position coordinates of the finger 8 based on the principle of triangulation will be described with reference to FIG. A shadow obtained by blocking the light projected from the optical sensor 11 and the light returning from the retroreflective frame 7 to the optical sensor 11 with the finger 8 is detected, and the incident angles α and β of the shadow are obtained. Here, the position coordinate of the finger 8 is (X, Y), and the origin position is the position of the left optical sensor. From there, if the direction of the right optical sensor is the X-axis, the direction perpendicular to it is the Y-axis, and the distance between the two optical sensors is L, the following equations (1) and (2) are satisfied. .
Y = X tan α (1)
Y = (L−X) tan β (2)
However, X and Y represent finger position coordinates. When X is obtained using these formulas (1) and (2), the relationship of the following formula (3) is established.
X = (L tan β) / (tan α + tan β) (3)
By using the equations (1) and (3), the designated position coordinates (X, Y) of the finger 8 designated in the position detection plane 5 can be calculated if the angles α and β can be detected.
[0021]
FIG. 5 shows a configuration example of the optical sensor 11 of the present invention. The optical sensor 11 has an optical lens 22 in front of the light receiving element 21. The light receiving element 21 is an external appearance of an IC package, but is a CCD or CMOS structure linear image sensor having a large number of divided light receiving portions in a one-dimensional direction. Here, the optical lens 22 is shown as a convex lens as shown in the figure. The simplest is a pinhole lens. The light receiving element 21 and the optical lens 22 constitute a light detection unit. Moreover, the several light source 23 is arrange | positioned at fan shape, and forms the light projection part. Here, a light emitting diode is drawn as the light source 23. Since the light from the light source 23 is reflected by the retroreflective frame and returns toward the light source 23, the light source 23 and the optical lens 22 for light reception are arranged as close as possible. Here, a half mirror can also be used in order to make the optical axes completely coincide. However, since the half mirror itself reduces the amount of light, it is not necessarily the best configuration, and here a configuration in which the half mirror is not used is illustrated.
[0022]
FIG. 6 shows an example in which the retroreflective frame 7 of the show window interactive display device of the present invention is arranged at the lower end of the window. FIG. 6A is a side view thereof, and FIG. 6B is a front view thereof. The display device and the information processing device 3 are disposed indoors with the show window 4 interposed therebetween, and the input device is disposed outdoors. In the input device, a sensor bar 6 is attached in the upper direction around the position detection plane 5 that overlaps the screen 2 on the outdoor side, and a retroreflective frame 7 is attached in the lower direction, and an instruction of the finger 8 introduced into the position detection plane 5 Detect position coordinates. In this way, if the retroreflective frame is arranged at the lower end of the window, the operator's eyes can be hardly touched. When retroreflective frames are required on the left and right of the position detection plane, the retroreflective frames may be attached to the left and right frames of the window itself. Although the retroreflective frame 7 is drawn large for explanation, a retroreflective material is available in tape form, and the tape is pasted on the window frame to make a retroreflective frame. Is also possible.
[0023]
FIG. 7 shows another embodiment of the show window interactive display device of the present invention. FIG. 7A is a side view, and FIG. 7B is a front view. The display device, the information processing device 3, and the sensor bar 6 of the input device are disposed indoors with the show window 4 interposed therebetween, and the retroreflective frame 7 and the light reflecting prism 9 of the input device are disposed outdoors. . The sensor bar 6 of the input device is attached at an upper position on the screen 2 on the indoor side, and the light path of the sensor bar 6 is secured on the outdoor side around the position detection plane 5 overlapping the screen 2. The light reflecting prism 9 is attached to the position where the light is reflected, and the retroreflective frame 7 is attached to the left and right and the lower direction to detect the designated position coordinates of the finger 8 introduced into the position detection plane 5. The information processing device 3 changes the display image corresponding to the position indicated by the finger 8. The light reflecting prism can be realized by a normal mirror, but it is easier to attach the prism to the glass surface as in the embodiment. Also, depending on the structure of the recurrence reflecting member, there are things that do not perform when wet with rain or dew.In that case, a light reflecting mirror is also provided on the recurrence reflecting frame side, and only the light reflecting mirror is outdoors. You may comprise.
[0024]
FIG. 8 shows a block diagram of a configuration designed to reduce the influence of extraneous light. The sensor bar 6 has two optical sensors 11 including a light projection unit 14 and a light detection unit 12, a blinking control unit 15 that controls blinking of the light projection unit 14, and takes a difference between signals when the light is turned on and when the light is turned off. It comprises a difference calculation unit 16 and a coordinate calculation unit 17 that obtains the incident angle of light from the signal and calculates the indicated position. Light from the light projection unit 14 crosses the position detection plane 5, is reflected in the direction coming from the retroreflective frame 7, crosses the position detection plane 5 again, and is detected by the light detection unit 12. Further, the display device 1 is driven from the information processing device 3 and an image is projected onto the screen 2. The screen 2 and the position detection plane 5 are overlaid on the window 4. Then, the information processing device 3 receives the indicated position detection information from the sensor bar 6 and changes the display content of the screen 2 through the display device 1 accordingly, so that interactivity occurs here.
[0025]
Here, since the difference calculation unit calculates a difference between signals when the light source is turned on and off, a digital or analog storage circuit is required. In fact, it is easier to do it digitally. In that case, the signal digitized by the AD converter is stored in the memory, and the difference calculation is performed by the digital circuit. Of course, it can be processed by the CPU. Since the coordinate calculation unit is also constituted by the CPU, it goes without saying that the difference calculation unit can also be calculated by the same CPU.
[0026]
Now, it is theoretically possible to realize such an optical coordinate detection apparatus using a normal video camera, that is, a two-dimensional optical sensor. However, the two-dimensional sensor is more expensive than the one-dimensional sensor because of its complicated structure. In addition, the processing takes time because the number of pixels is large. Also, most ordinary two-dimensional sensors have an output speed of 30 to 60 frames per second. However, an output speed of 10,000 frames per second is realized with a one-dimensional linear image sensor. As in the present invention, in order to reduce the influence of ambient light, the method of taking the difference between the signals at the time of lighting and extinguishing by blinking the light source eliminates the influence of the change in the indicated position and the environmental change as much as possible. Therefore, it is necessary to capture the data by blinking the light source at as short a time interval as possible. Therefore, it is best to use a one-dimensional linear image sensor that can take in data at high speed, has a small number of data, and can process the data at high speed.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the show window / interactive display device of the present invention, an interactive display device using a show window as a medium can be provided. Since the display device and the information processing device can be installed indoors, all expensive devices can be installed indoors, and destruction from the outdoor environment can be prevented. Further, by adding a light reflecting mirror, it is possible to install even an optical sensor indoors, and it is not necessary to install any electronic device on the outdoor side, and it is possible to improve reliability and durability. Moreover, the influence of extraneous light can be reduced by taking the signal difference while blinking the light source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the operating principle of the optical sensor of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a method for calculating coordinates according to the principle of triangulation.
FIG. 5 is a diagram showing an internal configuration of the optical sensor of the present invention.
(A) is the top view, (b) is the side view.
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
(A) is the side view, (b) is the front view.
FIG. 7 is a diagram showing still another embodiment of the present invention.
(A) is the side view, (b) is the front view.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image projection apparatus 2 Screen 3 Information processing apparatus 4 Show window 5 Position detection plane 6 Sensor bar 7 Retroreflective frame 8 Finger 9 Light reflection prism 11 Optical sensor 12 Light detection part 14 Light projection part 15 Flashing control part 16 Difference calculation part 17 Coordinate calculator 21 Light receiving element 22 Optical lens 23 Light source

Claims (5)

ショーウィンドウを構成する透明平面板を挟んで、その内側に表示される映像表示を、操作者が外側から視認して指などの指示により操作することが可能な入出力一体型のインタラクティブ表示装置であって、該装置は、
前記透明平面板の内側に設けられ、前記映像表示を行なう表示装置と、
光学レンズと多数の受光素子を配置したイメージセンサーとの組合わせからなる光検出部と光投射部とをそれぞれが具備しショーウィンドウを構成する前記透明平面板の内側に設けられる少なくとも2つの光学センサーと、前記透明平面板の外側で前記光学センサーに対峙する位置に設けられ、前記透明平面板を通過する前記光検出部の視野と前記光投射部からの光の光軸を折り曲げて前記表示装置の映像表示面と重なり前記透明平面板の外側に画定される位置検出平面を横切って沿うように指向する光反射装置と、前記位置検出平面を横切って前記光反射装置と対向するように設けられ、前記光投射部からの光を前記光検出部に向けて反射する再帰反射と、前記光学センサーからの信号により三角測量の原理に基づき操作者の指などの指示位置に対応する座標を算出する座標演算装置とからなる入力装置と、
前記透明平面板の内側に設けられ、前記入力装置からの指示位置を示す出力に応じて前記表示装置が表示する映像情報の内容を変化させる情報処理装置と、
を具備することを特徴とする入出力一体型インタラクティブ表示装置。
An input / output integrated interactive display device that allows the operator to view the image displayed on the inside of the transparent flat plate that constitutes the show window from the outside and operate it according to instructions from a finger or the like. And the device is
A display device that is provided inside the transparent flat plate and performs the video display;
At least two optical sensors provided on the inner side of the transparent flat plate, each of which includes a light detection unit and a light projection unit, each of which includes a combination of an optical lens and an image sensor having a large number of light receiving elements, and which constitutes a show window. And the display device by bending a field of view of the light detection unit passing through the transparent flat plate and an optical axis of light from the light projection unit provided at a position facing the optical sensor outside the transparent flat plate. A light reflecting device that overlaps with the image display surface and is directed across a position detection plane defined outside the transparent flat plate, and is provided to face the light reflecting device across the position detection plane. finger such retroreflective frame and finger of the operator based on the principle of the signal by triangulation from said optical sensor light reflected toward the light detection unit from the light projection unit An input device consisting of a coordinate calculation unit for calculating the coordinates corresponding to the position,
An information processing device that is provided inside the transparent flat plate and changes the content of video information displayed by the display device in accordance with an output indicating an instruction position from the input device;
An input / output integrated interactive display device comprising:
請求項に記載の表示装置において、前記光反射装置は光反射ミラーであることを特徴とする入出力一体型インタラクティブ表示装置。2. The input / output integrated interactive display device according to claim 1 , wherein the light reflecting device is a light reflecting mirror. 請求項に記載の表示装置において、前記光反射装置は光反射プリズムであることを特徴とする入出力一体型インタラクティブ表示装置。The input / output integrated interactive display device according to claim 1 , wherein the light reflecting device is a light reflecting prism. 請求項に記載の表示装置において、前記入力装置は更に、前記光投射部を所定の周期で点滅させる点滅制御部と、前記光投射部の点灯時と消灯時の信号の差分を得る差分演算装置とを有し、前記座標演算装置は、前記差分演算装置により周囲光の影響の少ない信号を得て、それを基に指示位置に対応する座標を算出することを特徴とする入出力一体型インタラクティブ表示装置。The display device according to claim 1 , wherein the input device further includes a blinking control unit that causes the light projection unit to blink at a predetermined period, and a difference calculation that obtains a difference between signals when the light projection unit is turned on and when the light projection unit is turned off. An input / output integrated type characterized in that the coordinate calculation unit obtains a signal with less influence of ambient light by the difference calculation unit and calculates a coordinate corresponding to the indicated position based on the signal. Interactive display device. 請求項に記載の表示装置において、前記表示装置は、LANなどの上位接続インターフェース装置を更に備えており、それにより上位装置に接続されることを特徴とする入出力一体型インタラクティブ表示装置。2. The input / output integrated interactive display device according to claim 1 , wherein the display device further includes a host connection interface device such as a LAN, and is thereby connected to the host device.
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