以下、本発明を具体化した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7を参照して、本発明の第1実施形態による画像表示装置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装置100は、図1に示すように、画像10aを形成する光(画像光)を照射する画像生成部10と、表面20a側(Z1方向側)の空中に画像生成部10による画像10aに対応する光学像60を結像するための光学像結像部材20と、光学像60に検出用のレーザ光(検出光)を照射する検出用光源部30と、指示物体70(ユーザの指)により反射された検出光を検出する光検出部40と、光検出部40による検出光の検出結果に基づいて指示物体70による入力座標を取得する信号処理部50とを備えている。
また、画像表示装置100は、図2に示すように、光学像60を含む第1検出層L1(二点鎖線で示す)で指示物体70により反射された第1反射光R1(白抜き矢印で示す)と、第1検出層L1から所定の距離Dだけ離間する第1検出層L1と平行な第2検出層L2(二点鎖線で示す)で指示物体70により反射された第2反射光R2(白抜き矢印で示す)とを光検出部40により検出するように構成されている。また、画像表示装置100は、第1反射光R1および第2反射光R2の検出結果に基づいて、第1反射光R1の検出結果から得られる第1検出座標Y1と、第2反射光R2の検出結果から得られる第2検出座標Y2(図4〜図6参照)とを信号処理部50により算出するように構成されている。なお、第1検出層L1および第2検出層L2は、各々、本発明の「第1検出面」および「第2検出面」の一例である。
そして、画像表示装置100は、算出した第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づいて、第1検出座標Y1を補正して、補正後の第1検出座標Y1を指示物体70による入力座標Yとして信号処理部50により取得するように構成されている。これにより、画像表示装置100では、ユーザの意図した入力位置(座標)を正確に取得することができる。この第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づく補正処理、および、この補正処理に基づく入力座標Yの取得処理の詳細については、後述する。
まず、図1〜図3を参照して、画像表示装置100の各構成要素について説明する。
画像生成部10は、図1に示すように、画像用光源部として画像光を光学像結像部材20に対して照射する表示部11と、光学像60として結像させる画像の映像信号を表示部11に出力するためのホストデバイス12とを含んでいる。詳細には、表示部11は、図示しない液晶パネルと、図示しないLEDなどの画像用光源とにより構成されている。これにより、表示部11は、ホストデバイス12から入力される映像信号に基づいて、画像10aを形成する光(画像光)を光学像結像部材20に対して照射可能に構成されている。この画像生成部10としては、ノートPCや、タブレットPC、または、それらに接続されたプロジェクタなどの画像光を発光可能な光源を有する装置を使用することができる。したがって、画像表示装置100としては、構成要件として画像生成部10を必ずしも備えている必要はなく、上記の装置を使用する時にのみ画像表示装置100に取り付けるような構成であっても構わない。
光学像結像部材20は、裏面20b側(Z2方向側)から照射された画像を形成する光を、表面20a側(Z1方向側)の空中に光学像60として結像させるように構成されている。具体的には、光学像結像部材20には、平面視で略矩形状の複数の貫通孔(図示せず)が形成されており、この複数の貫通孔の内壁面の直交する2面が鏡面として形成されている。したがって、光学像結像部材20では、光源(画像生成部10)から複数の貫通孔に入射した光が各々の鏡面により1回ずつ反射されて、光の進行方向を変えながら光学像結像部材20の裏面20b側から表面20a側に透過するように構成されている。そして、光学像結像部材20では、表面20a側に透過した光が光学像結像部材20を対称面として光源(表示部11)とは面対称の位置に光学像60を結像するように構成されている。
これにより、光学像結像部材20では、図示しない複数の貫通孔により2面コーナリフレクタアレイが形成されて、裏面20b側(Z2方向側)から照射された画像を形成する画像光を、表面20a側(Z1方向側)の空中に光学像60として結像させるように構成されている。したがって、ユーザは、あたかも空中に浮いているかのような画像(光学像60)を視認することが可能である。
検出用光源部30は、光学像60に対して検出用のレーザ光を照射するように構成されている。詳細には、検出用光源部30は、ユーザの指などの検出に適した赤外の波長を有するレーザ光を光学像60に対して照射するように構成されている。より詳細には、検出用光源部30は、図示しないMEMS(Micro Electro Mechanical System)ミラーを用いた走査機構により、検出用のレーザ光を光学像60に対して垂直方向および水平方向に走査するように構成されている。ここで、垂直方向および水平方向とは、図1に示すように、各々、光学像60の上下方向および左右方向に対応する方向である。また、検出用光源部30は、検出用のレーザ光の走査のタイミングの情報を含む同期信号を信号処理部50に出力するように構成されている。
光検出部40は、図2に示すように、2つの開口部41(41aおよび41b)と、2つの集光レンズ42(42aおよび42b)と、2つの受光素子43(43aおよび43b)とを含んでいる。また、光検出部40は、指示物体70により反射された反射光を開口部41から入射させるとともに、集光レンズ42により集光して、受光素子43により検出するように構成されている。また、光検出部40では、開口部41により反射光の入射方向を規制して、選択的に反射光を受光(検出)するように構成されている。
具体的には、光検出部40は、開口部41a、集光レンズ42aおよび受光素子43aにより、光学像60近傍の仮想的な層である第1検出層L1で指示物体70により反射された第1反射光R1を検出するように構成されている。また、光検出部40は、同様に、開口部41b、集光レンズ42bおよび受光素子43bにより、第1検出層L1から光学像結像部材20とは反対側に所定の距離Dだけ離間する第1検出層L1と平行な仮想的な層である第2検出層L2で指示物体70により反射された第2反射光R2を検出するように構成されている。
また、光検出部40には、第1検出層L1および第2検出層L2で指示物体70により反射された第1反射光R1および第2反射光R2を確実に検出するために、反射光の入射角度を規制するためのマスキング部材を集光レンズ42と受光素子43との間に設けてもよい。
信号処理部50は、図3に示すように、AMPフィルタ51と、A/Dコンバータ52と、座標取得部53とを含んでいる。なお、座標取得部53は、本発明の「制御部」の一例である。
AMPフィルタ51は、光検出部40から入力される検出信号のうち、画像光などに対応する可視領域の波長を有する光により得られた検出信号を減衰するように構成されている。つまり、AMPフィルタ51は、画像光などの光により得られた検出信号をカット(減衰)することにより、赤外の波長を有する検出用のレーザ光により得られた検出信号を主に含む検出信号をA/Dコンバータ52に出力するように構成されている。
A/Dコンバータ52は、入力された検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するように構成されている。
座標取得部53は、光検出部40により検出された第1反射光R1および第2反射光R2の検出結果に基づいて、各々、第1検出座標Y1および第2検出座標Y2を算出するように構成されている。また、座標取得部53は、算出した第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づいて、第1検出座標Y1を補正する制御を行うように構成されている。すなわち、座標取得部53は、算出した第1検出座標Y1および第2検出座標Y2のうち、第1検出座標Y1を指示物体70による指示座標として補正する制御を行うように構成されている。
具体的には、座標取得部53は、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|(検出座標差)を算出するとともに、算出した第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|に基づいて、第1検出座標Y1を補正する制御を行うように構成されている。より具体的には、座標取得部53は、|Y1−Y2|が所定の値Bよりも小さいか否かを判別するとともに、|Y1−Y2|が所定の値B以上であると判別した場合に、第1検出座標Y1を補正する制御を行うように構成されている。これにより、座標取得部53は、補正後の第1検出座標Y1を指示物体70による入力座標Yとして取得するように構成されている。なお、所定の値Bは、補正処理を行うか否かを判別するためのしきい値のことである。
具体的な入力座標Yの取得処理としては、座標取得部53は、Y=Y1+A×|Y1−Y2|の式に基づいて、指示物体70による指示座標として第1検出座標Y1を補正するとともに、第1検出座標Y1から補正値A×|Y1−Y2|だけ座標位置がシフトした入力座標Yを取得するように構成されている。ここで、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|に乗ずる補正係数Aは、補正のために予め設定された所定の補正係数のことである。そして、座標取得部53は、取得した入力座標Yの座標情報を含む座標信号をホストデバイス12に出力するように構成されている。なお、補正値A×|Y1−Y2|は、本発明の「変化補正値」の一例である。
また、座標取得部53は、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が所定の値Bよりも小さいと判別した場合には、補正処理を行うことなく、第1検出座標Y1をユーザによる入力座標Yとして取得するように構成されている。
所定の値Bとしては、どのような値が用いられてもよいが、たとえば、図4に示すように、指示物体70が後述する理想の指示状態で光学像60を指示した場合の第1検出座標Y1aと第2検出座標Y2aとの差の絶対値|Y1a−Y2a|よりも少し大きい値を用いることができる。このように所定の値Bを設定すれば、第1検出座標Y1とユーザの意図した入力位置(座標)とがほぼ同じ座標であるような場合には、座標取得部53により補正処理を行うことがない一方、第1検出座標Y1とユーザの意図した入力位置(座標)とが大きく異なる場合には、座標取得部53により補正処理を行うので、指示物体の傾き状態に応じて適切に補正処理を実行すること可能である。これにより、座標取得部53の処理負荷を軽減することが可能である。
なお、第1検出座標Y1および第2検出座標Y2は、各々、第1検出層L1および第2検出層L2において検出用光源部30による走査の垂直方向(光学像60の上下方向)に対応する座標値である。また、座標取得部53は、光検出部40による検出結果に基づいて、検出用光源部30による走査の水平方向(光学像60の左右方向)に対応する座標値についても算出可能であるが、この第1実施形態による画像表示装置100では、水平方向に対応する座標値の補正は行わないので、説明の簡便のため、水平方向に対応する座標値については記載を省略する。
次に、図3〜図6を参照して、上記した第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づく補正処理、および、入力座標Yの取得処理について具体的な例を説明する。ここでは、図4〜図6を参照して、光学像60に対して指示物体70が各々異なる指示状態で光学像60を指示する例について説明する。
図4では、指示物体70が理想の指示状態で光学像60を指示する例について示している。ここで、理想の指示状態とは、ユーザの指などの指示物体が第1検出層L1の法線方向に沿う方向から光学像60を指示する状態のことである。この場合、ユーザの意図した入力位置(座標)近傍で指示物体70の指先により反射された第1反射光R1と、指示物体70の指先から離間する指の腹の部分で反射された第2反射光R2とが光検出部40により検出される。したがって、この第1反射光R1および第2反射光R2に各々対応する第1検出座標Y1aおよび第2検出座標Y2aが座標取得部53(図3参照)により算出される。
そして、指示物体70の理想状態での第1検出座標Y1aと第2検出座標Y2aとの差の絶対値|Y1a−Y2a|が座標取得部53により算出されるとともに、|Y1a−Y2a|が所定の値Bよりも小さいか否かが座標取得部53により判別される。この図4の場合には、|Y1a−Y2a|が所定の値Bよりも小さいので、補正処理を行うことなく、第1検出座標Y1aがユーザによる入力座標Ya(=Y1a)として座標取得部53により取得される。
次に、図5を参照して、光学像60に対して指示物体70が比較的小さい傾き状態で光学像60を指示する例について説明する。ここで、傾き状態とは、ユーザの指などの指示物体70が理想状態から所定の角度だけ傾斜して光学像60を指示する指示状態のことである。
この場合、指示物体70の指先から離間する指の腹の部分で反射された第1反射光R1と、指示物体70の指先からより離間する指の腹の部分で反射された第2反射光R2とが光検出部40により検出される。したがって、この第1反射光R1および第2反射光R2に各々対応する第1検出座標Y1bおよび第2検出座標Y2bが座標取得部53により算出される。
そして、第1検出座標Y1bと第2検出座標Y2bとの差の絶対値|Y1b−Y2b|が座標取得部53により算出されるとともに、|Y1b−Y2b|が所定の値Bよりも小さいか否かが座標取得部53により判別される。この図5の場合には、|Y1b−Y2b|が所定の値B以上であるので、Y=Y1b+A×|Y1b−Y2b|の式に基づいて、第1検出座標Y1bが補正されるとともに、第1検出座標Y1bから補正値A×|Y1b−Y2b|だけ座標位置が(垂直方向に)シフトした入力座標Ybが座標取得部53により取得される。
次に、図6を参照して、光学像60に対して指示物体70が比較的大きい傾き状態で光学像60を指示する例について説明する。
この場合、図5の場合よりも指示物体70の指先から離間する指の腹の部分で反射された第1反射光R1と、図5の場合よりも指示物体70の指先からより一層離間する指の腹の部分で反射された第2反射光R2とが光検出部40により検出される。したがって、この第1反射光および第2反射光に各々対応する第1検出座標Y1cおよび第2検出座標Y2cが座標取得部53により算出される。
そして、第1検出座標Y1cと第2検出座標Y2cとの差の絶対値|Y1c−Y2c|が座標取得部53により算出される。算出された|Y1c−Y2c|は、図5の場合の指示物体70により得られた|Y1b−Y2b|よりも大きい座標差となる。したがって、指示物体70の傾き状態が大きくなるにつれて、補正値A×|Y1−Y2|も大きくなる。この結果、指示物体70の傾きに応じて、座標取得部53により適切に補正することが可能である。そして、図6の場合にも、Y=Y1c+A×|Y1c−Y2c|の式に基づいて、第1検出座標Y1cが補正されるとともに、第1検出座標Y1cから補正値A×|Y1c−Y2c|だけ座標位置がシフトした入力座標Ycが座標取得部53により取得される。
次に、図3および図7を参照して、上記した入力座標取得処理についてフローチャートに基づいて説明する。
まず、図7に示すように、ステップS1において、第1反射光R1に基づく第1検出座標Y1および第2反射光R2に基づく第2検出座標Y2が座標取得部53(図3参照)により算出される。そして、ステップS2において、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が座標取得部53により算出される。
そして、ステップS3において、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が所定の値Bよりも小さいか否かが座標取得部53により判別される。第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が所定の値Bよりも小さいと判別された場合(図3の場合)には、ステップS4において、第1検出座標Y1とユーザの意図した入力位置(座標)とがほぼ同じ座標である考えられるので、第1検出座標Y1が入力座標Yとして座標取得部53により取得される。
また、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が所定の値B以上であると判別された場合(図4および図5の場合)には、ステップS5において、第1検出座標Y1とユーザの意図した入力位置(座標)とが大きく異なると考えられるので、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|に基づいて、第1検出座標Y1を補正する制御が座標取得部53により行われる。すなわち、Y=Y1+A×|Y1−Y2|の式に基づいて、第1検出座標Y1から補正値A×|Y1−Y2|だけ座標位置がシフトした入力座標Yが座標取得部53により取得される。
そして、第1検出座標Y1または補正後の第1検出座標Y1のいずれが入力座標Yとして取得された場合にも、ステップS6において、取得された入力座標Yを含む座標信号が座標取得部53によりホストデバイス12(図3参照)に出力される。この結果、ホストデバイス12から座標信号に応じて変化させた画像を含む映像信号が表示部11に出力されて、ユーザの意図した入力操作が実行される。
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、光検出部40による第1反射光R1および第2反射光R2の検出結果に基づいて、各々対応する第1検出座標Y1および第2検出座標Y2を算出するとともに、算出した第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づいて、指示物体70による指示座標としての第1検出座標Y1の補正を行う座標取得部53を設ける。これにより、光学像60に対する指示物体70の傾き状態(傾きの度合い)に応じて第1検出座標Y1に対する第2検出座標Y2の位置関係が変化することを利用して、容易に指示物体70による指示座標(第1検出座標Y1)の補正を行うことができる。したがって、指示物体70が傾きを有した状態で光学像60を指示した場合にも、ユーザの意図した入力位置(座標)がずれて検出されるのを抑制することができるので、ユーザによる入力位置(座標)の検出精度を向上することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づいて、第1検出座標Y1を補正することにより、指示物体70による指示座標を補正する制御を行うように座標取得部53を構成する。これにより、第2検出座標Y2を補正することにより指示物体70による指示座標を補正する場合と異なり、ユーザによる入力操作の対象である光学像60に近い位置で得られた第1検出座標Y1に対して補正が行われるので、ユーザの意図した入力位置(座標)がずれて検出されるのをより抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|を取得するとともに、取得した第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|に基づいて、指示物体70による指示座標としての第1検出座標Y1を補正する制御を行うように座標取得部53を構成する。これにより、指示物体70の傾き状態(傾きの度合い)が大きくなるにつれて、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が大きくなるという相関関係を利用して、精度よく指示物体70による指示座標(第1検出座標Y1)の補正を行うことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値に応じて変化する補正値A×|Y1−Y2|を取得するとともに、取得した補正値A×|Y1−Y2|に基づいて、指示物体70による指示座標としての第1検出座標Y1を補正する制御を行うように座標取得部53を構成する。これにより、指示物体70の傾き状態(傾きの度合い)が大きくなるにつれて、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が大きくなるという相関関係を利用して、傾き状態が大きい(|Y1−Y2|が大きい)場合には、指示物体70による指示座標(第1検出座標Y1)がユーザの意図した入力位置から大きく離間すると考えられるので、補正値A×|Y1−Y2|を大きくすることができる。また、傾き状態が小さい(|Y1−Y2|が小さい)場合には、指示物体70による指示座標(第1検出座標Y1)がユーザの意図した入力位置から大きくは離間しないと考えられるので、補正値A×|Y1−Y2|を小さくすることができる。これらにより、傾き状態に応じて適切な補正を行うことができる。したがって、ユーザの意図した入力位置(座標)がずれて検出されるのをより一層正確に抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が所定の値Bよりも小さい場合には、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|に関わらず、指示物体70による指示座標を第1検出座標Y1とする制御を行うように座標取得部53を構成する。これにより、指示物体70の傾き状態が小さく、第1検出座標Y1とユーザの意図した入力位置とが近い場合(第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が所定の値Bよりも小さい場合)には、指示物体70による指示座標を第1検出座標Y1とすることによって、補正処理を座標取得部53により行う必要がない。したがって、座標取得部53の処理負荷をより軽減することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、光学像60に対して検出用のレーザ光を垂直方向および水平方向に走査するように検出用光源部30を構成する。そして、第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づいて、指示物体70による指示座標の検出用光源部30による走査の垂直方向に対応する座標を補正する制御を行うように座標取得部53を構成する。これにより、ユーザの指やタッチペンなどの細長い形状を有する指示物体70では、光学像60の上下方向(検出用光源部30による走査の垂直方向)に沿う方向の座標のズレが大きくなる場合が多いことから、座標のズレが大きくなる光学像60の上下方向(検出用光源部30による走査の垂直方向)に対応する座標を補正する一方、水平方向には補正する必要がないので、効果的に指示物体70による指示座標(第1検出座標Y1)の補正を行いつつ、座標取得部53の処理負荷を軽減することができる。
(第2実施形態)
次に、図1、図3、図8および図9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、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|に補正係数Aを乗じて補正値を算出した上記第1実施形態とは異なり、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|に基づいて傾斜角度θを算出して、この傾斜角度θに基づいて補正値を算出する例について説明する。
画像表示装置200は、図1および図3に示すように、座標取得部153を含む信号処理部150を備えている。なお、図1および図3に示した上記第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。また、座標取得部153は、本発明の「制御部」の一例である。
第2実施形態では、座標取得部153は、上記第1実施形態と同様に、光検出部40により検出された第1反射光R1(図8参照)および第2反射光R2(図8参照)の検出結果に基づいて、各々、第1検出座標Y1(図8参照)および第2検出座標Y2(図8参照)を算出するように構成されている。また、座標取得部153は、算出した第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|に基づいて、第1検出層L1の法線方向に対する傾斜角度θ(図8参照)を取得するように構成されている。
具体的には、座標取得部153は、図8に示すように、第1検出座標Y1(Y1d)および第2検出座標Y2(Y2d)を結ぶ線分と、第2検出座標Y2(Y2d)を通り第1検出層L1の法線方向に延びる線分とがなす傾斜角度θ(θd)を取得するように構成されている。この傾斜角度θは、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|と、第1検出層L1と第2検出層L2との離間距離Dとを用いて、θ=arctan(|Y1−Y2|/D)の式により求めることができる。なお、図8では、理解の容易のために指示物体を図示していないが、第1検出座標Y1dおよび第2検出座標Y2dとしては、図5に示す位置に指示物体がある場合に得られる座標を示している。
また、座標取得部153は、取得した傾斜角度θに基づいて、第1検出座標Y1を補正する制御を行うように構成されている。具体的には、座標取得部153は、傾斜角度θが所定の角度θtよりも小さいか否かを判別するとともに、傾斜角度θが所定の角度θt以上であると判別した場合に、第1検出座標Y1を補正する制御を行うように構成されている。これにより、座標取得部153は、補正後の第1検出座標Y1を指示物体による入力座標Yとして取得するように構成されている。なお、所定の角度θtは、補正処理を行うか否かを判別するためのしきい値のことである。また、所定の角度θtは、本発明の「所定の値」の一例である。
具体的には、座標取得部153は、Y=Y1+f(θ)の式に基づいて、指示物体による指示座標として第1検出座標Y1を補正するとともに、第1検出座標Y1から補正値f(θ)だけ座標位置がシフトした入力座標Yを取得するように構成されている。ここで、f(θ)は、補正のために予め設定された傾斜角度θに応じて変化する関数である。すなわち、f(θ)は、傾斜角度θが大きくなるにつれて大きくなるように変化する関数である。そして、座標取得部153は、取得した入力座標Yの座標情報を含む座標信号をホストデバイス12(図3参照)に出力するように構成されている。なお、f(θ)は、本発明の「変化補正値」の一例である。
また、座標取得部153は、傾斜角度θが所定の角度θtよりも小さいと判別した場合には、補正処理を行うことなく、第1検出座標Y1をユーザによる入力座標Yとして取得するように構成されている。
所定の角度θtとしては、どのような値が用いられてもよいが、上記第1実施形態と同様に、指示物体が理想的な状態で光学像60を指示した場合の第1検出座標Y1aと第2検出座標Y2aとの差の絶対値|Y1a−Y2a|に基づくθ(=arctan(|Y1a−Y2a|/D))よりも少し大きい値を用いることにより、指示物体の傾き状態に応じて適切に補正処理を実行すること可能である。
次に、図3および図8を参照して、傾斜角度θに基づく補正処理、および、入力座標の取得処理について具体的な例を説明する。
この場合、第1反射光R1および第2反射光R2に各々対応する第1検出座標Y1dおよび第2検出座標Y2dが座標取得部153(図3参照)により算出される。
そして、第1検出座標Y1dと第2検出座標Y2dとの差の絶対値|Y1d−Y2d|が座標取得部153により算出されるとともに、θd=arctan(|Y1d−Y2d|/D)の式に基づいて、傾斜角度θdが算出される。そして、傾斜角度θdが所定の角度θtよりも小さいか否かが座標取得部153により判別される。この図8の場合には、傾斜角度θdが所定の角度θt以上であるので、Y=Y1d+f(θd)の式に基づいて、第1検出座標Y1dが補正されるとともに、第1検出座標Y1dから補正値f(θd)だけ座標位置が(垂直方向に)シフトした入力座標Ydが座標取得部153により取得される。なお、指示物体が光学像60を理想状態で指示した場合には、傾斜角度θがθtよりも小さいので、上記第1実施形態と同様に、第1検出座標Y1が入力座標Yとして座標取得部153により取得される。また、比較的大きい傾き状態で光学像60を指示した場合には、傾斜角度θがθdよりも大きいので、図8のf(θd)よりも大きい補正値f(θ)に基づいて第1検出座標Y1が補正されるとともに、補正後の第1検出座標Y1が入力座標Yとして座標取得部153により取得される。
次に、図3および図9を参照して、上記した入力座標取得処理についてフローチャートに基づいて説明する。なお、図7に示した上記第1実施形態と同一の処理については、同じ符号を付してその説明を省略する。
図9に示すように、ステップS1において第1検出座標Y1および第2検出座標Y2を算出した後、ステップS2aにおいて、傾斜角度θ=arctan(|Y1−Y2|/D)が座標取得部153により算出される。そして、ステップS3aにおいて、傾斜角度θが所定の角度θtよりも小さいか否かが座標取得部153により判別される。
傾斜角度θが所定の角度θt以上であると判別された場合(図8の場合)には、ステップS5aにおいて、第1検出座標Y1とユーザの意図した入力位置(座標)とが大きく異なると考えられるので、傾斜角度θに基づいて、第1検出座標Y1を補正する制御が座標取得部153により行われる。すなわち、Y=Y1+f(θ)の式に基づいて、第1検出座標Y1から補正値f(θ)だけ座標位置がシフトした入力座標Yが座標取得部153により取得される。
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
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、上記のように、第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づいて、指示物体による指示座標としての第1検出座標Y1の補正を行う座標取得部153を設けることによって、上記第1実施形態と同様に、ユーザの意図した入力位置(座標)がずれて検出されるのを抑制することができるので、ユーザによる入力位置(座標)の精度を向上することができる。
また、第2実施形態では、上記のように、第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づいて、第1検出層L1の法線方向に対する傾斜角度θを取得するとともに、取得した傾斜角度θに基づいて、指示物体による指示座標としての第1検出座標Y1を補正する制御を行うように座標取得部153を構成する。これにより、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が大きくなるにつれて、傾斜角度θが大きくなるという関係を利用して、確実に指示物体による指示座標としての第1検出座標Y1の補正を行うことができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
次に、図1、図3および図10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、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値に応じて変化する補正値を用いて第1検出座標Y1を補正した上記第1実施形態とは異なり、固定補正値を用いて第1検出座標Y1を補正する例について説明する。
画像表示装置300は、図1および図3に示すように、座標取得部253を含む信号処理部250を備えている。なお、図1および図3に示した上記第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。また、座標取得部253は、本発明の「制御部」の一例である。
第3実施形態では、座標取得部253は、上記第1実施形態と同様に、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|を算出するとともに、算出した|Y1−Y2|が所定の値Bよりも小さいか否かを判別するように構成されている。また、座標取得部253は、|Y1−Y2|が所定の値B以上である場合には、固定補正値Cに基づいて、第1検出座標Y1を補正する制御を行うように構成されている。ここで、固定補正値Cは、予め設定された固定の補正値のことである。
次に、図10を参照して、固定補正値Cによる補正についてフローチャートに基づいて説明する。なお、図7に示した上記第1実施形態と同一の処理については、同じ符号を付してその説明を省略する。
ステップS3において、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が所定の値B以上であると判別された場合には、ステップS5bにおいて、第1検出座標Y1に固定補正値Cを加える補正が座標取得部253により行われる。具体的には、Y=Y1+Cの式に基づいて、第1検出座標Y1を補正する制御が座標取得部253により行われる。
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
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、第1検出座標Y1および第2検出座標Y2に基づいて、指示物体による指示座標としての第1検出座標Y1の補正を行う座標取得部253を設けることによって、上記第1実施形態と同様に、ユーザの意図した入力位置(座標)がずれて検出されるのを抑制することができるので、ユーザによる入力位置(座標)の精度を向上することができる。
また、第3実施形態では、上記のように、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|が所定の値B以上の場合には、固定補正値Cに基づいて、指示物体による指示座標としての第1検出座標Y1を補正する制御を行うように座標取得部253を構成する。これにより、予め設定された固定補正値Cを用いて簡素な処理で補正を行うことができるので、座標取得部253の処理負荷を軽減することができる。
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
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が含まれる。
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、指示物体70としてユーザの指が光検出部40により検出された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、指示物体としてタッチペンなどが用いられてもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、光検出部40により第1検出層L1に対応する第1反射光R1および第2検出層L2に対応する第2反射光R2の2つの反射光を検出した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、光検出部を3つ以上の反射光を検出可能に構成してもよい。たとえば、第1検出層L1の第2検出層L2とは反対側(光学像結像部材20側)に第3検出層を設けるとともに、第3検出層に対応する第3反射光をも検出するように光検出部を構成してもよい。このように構成すれば、第3反射光による検出結果に基づいて、指示物体が光学像を通過するような場合にも、指示物体による指示座標を補正することができる。
また、上記第1〜第3実施形態では、第1検出層L1に対して、第2検出層L2を光学像結像部材20とは反対側に所定の距離Dだけ離間するように設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1検出層L1に対して、第2検出層を光学像結像部材20側に所定の距離Dだけ離間するように設けてもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、第1検出座標Y1および第2検出座標Y2のうち、第1検出座標Y1を指示物体による指示座標として座標取得部53(153、253)により補正した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1検出座標Y1以外の座標を指示物体による指示座標として座標取得部により補正してもよい。たとえば、第2検出座標Y2を指示物体による指示座標として補正してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|(傾斜角度θ)が所定の値B(所定の角度θt)よりも小さいか否かを座標取得部53(153、253)により判別した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1検出座標Y1と第2検出座標Y2との差の絶対値|Y1−Y2|(傾斜角度θ)が所定の値B(所定の角度θt)よりも小さいか否かを座標取得部により判別することなく補正してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、検出用光源部30による走査の垂直方向(光学像60の上下方向)に対応する座標値を補正した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、検出用光源部30による走査の水平方向(光学像60の左右方向)に対応する座標値を補正してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、第1検出層L1が光学像60を含む層である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1検出層が光学像近傍に設けられていれば、第1検出層は光学像を含む層でなくともよい。
また、上記第2実施形態では、第1検出座標Y1(Y1d)および第2検出座標Y2(Y2d)を結ぶ線分と、第2検出座標Y2(Y2d)を通り第1検出層L1の法線方向に延びる線分とがなす傾斜角度θを座標取得部153により算出した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1検出層L1の法線方向に対する傾斜角度であれば、上記以外の傾斜角度θ以外の傾斜角度を算出してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、画像用光源部として画像光を照射する画像生成部10と、検出用光源部20とを別個に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像用光源部と検出用光源部との両方を含む投影部を設けてもよい。たとえば、投影部が4つ(青(B)、緑(G)、赤(R)、赤外(IR))のレーザ光源と、このレーザ光源を走査するレーザ光走査部とを含むように構成してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、説明の便宜上、本発明の座標取得部53(153、253)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、座標検出部53(153、253)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。