JP6427981B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、画像表示装置に関し、特に、画像表示装置から指示体までの距離情報を取得する距離測定部を備えた画像表示装置に関する。

従来、画像表示装置から指示体までの距離情報を取得する距離測定部を備えた画像表示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、発光部から人物（指示体）までの距離情報を取得するタイム・オブ・フライト式距離画像センサを備えた遊具装置が開示されている。この遊具装置には、家庭用テレビジョン受像機と、タイム・オブ・フライト式距離画像センサと、アプリケーションプロセッサとが設けられている。そして、アプリケーションプロセッサは、タイム・オブ・フライト式距離画像センサから距離情報を取得して、取得した距離情報に基づいて、遊具装置（発光部）と人物（指示体）との距離の変化量と変化方向とを示す動作情報を算出するように構成されている。そして、アプリケーションプロセッサは、算出した動作情報を、家庭用テレビジョン受像機（画像表示部）に表示させる内容に反映させる制御を行うように構成されている。

また、従来、画像表示部からの画像の光を一方の面側から入射されるとともに、入射された画像の光を他方の面側の空中に光学像として結像させる結像部を備える画像表示装置が知られている。

従来の画像表示部と結像部とを備える画像表示装置において、画像表示装置から指示体までの距離情報を取得する場合に、従来の画像表示装置に上記特許文献１の画像表示装置から指示体までの距離情報を取得可能に構成されたタイム・オブ・フライト式距離画像センサを適用することが考えられる。この場合、画像表示装置にタイム・オブ・フライト式距離画像センサを配置して、画像表示装置から指示体（ユーザの指など）までの距離情報をタイム・オブ・フライト式距離画像センサ（距離測定部）により取得する構成が考えられる。また、指示体によるタッチ操作を受け付ける場合、光学像の位置を、指示体がタッチ操作を行ったか否かを判断するための位置（仮想タッチ画面）として、指示体がタッチ操作を行ったか否かを判断するための位置と、指示体の位置（距離測定部により取得した距離情報）とに基づいて、指示体がタッチ操作を行ったか否かを判断する制御部を設ける構成が考えられる。

特開２０１１―２７７０７号公報

一般的に、空間に結像される光学像は、視認範囲が狭いので、光学像全体を視認することが可能なユーザの身長（目の位置）が制限される。このため、ユーザの身長に合わせて光学像が結像される位置を移動させる必要がある。しかしながら、この場合、光学像が結像される位置が移動したことに起因して、指示体が光学像に対してタッチ操作を行ったか否かを適切に判断できない場合があるという問題点がある。

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、光学像が結像される位置が移動した場合でも、指示体が光学像に対してタッチ操作を行ったか否かを適切に判断することが可能な画像表示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装置は、画像を表示する画像表示部と、画像表示部により表示された画像の光が一方の面側から入射されるとともに、入射された画像の光を他方の面側の空中に画像に対応する仮想タッチ画面としての光学像を結像させる結像部とを含み、画像表示部および結像部のうちの少なくとも一方を移動させることにより、光学像を結像させる位置を移動可能に構成されている表示ユニットと、光学像を仮想的にタッチする指示体を検出する検出部を含み、光学像を介して指示体と対向するように配置され、検出部から指示体までの距離を示す距離情報を含む画像データを取得する距離画像データ取得部と、画像表示部および結像部の少なくとも一方と距離画像データ取得部との相対的な移動情報から相対移動した位置に応じて移動するように生成され、ユーザが仮想的にタッチする面として認識するための仮想的なタッチ検出面と、距離画像データ取得部により取得された画像データに含まれる距離情報とに基づいて、指示体が光学像に対してタッチ操作したか否かを判断する制御部とを備える。

この発明の一の局面による画像表示装置では、上記のように、制御部を、画像表示部および結像部の少なくとも一方と距離画像データ取得部との相対的な移動情報と、距離画像データ取得部により取得された距離情報とに基づいて、指示体が光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成する。これにより、光学像が結像される位置が移動した場合でも、指示体が光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するための位置を、移動情報により光学像が結像される位置に対応する位置に移動させることができる。その結果、光学像が結像される位置が移動した場合でも、指示体が光学像に対してタッチ操作を行ったか否かを適切に判断することができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、画像表示部と結像部とは、互いに相対的に移動可能に構成されており、制御部は、画像表示部と結像部との相対的な移動情報から生成されるタッチ検出面と、距離情報とに基づいて、指示体が光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている。このように構成すれば、画像表示装置の全体を移動させることなく、光学像の位置を移動させることができるので、画像表示装置（光学像の位置を移動させるための機構部）が大型化するのを抑制しながら、ユーザが視認しやすい高さ位置に光学像を移動させることができる。

この場合、好ましくは、画像表示部は、結像部に対して所定の傾斜角を有するように配置されているとともに、所定の傾斜角を維持しながら、結像部に対して移動可能に構成されており、制御部は、結像部に対して所定の傾斜角を維持しながら移動した画像表示部の移動情報から生成されるタッチ検出面と、距離情報とに基づいて指示体が光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている。このように構成すれば、ユーザと光学像との距離を、ユーザが視認しやすい距離に、容易に変更することができる。

上記所定の傾斜角を維持しながら結像部に対して移動可能に構成されている画像表示部を備える画像表示装置において、好ましくは、結像部は、結像部の同一平面上に沿った所定の回動軸を回動中心として、回動可能に構成されており、制御部は、結像部の同一平面上に沿った所定の回動軸を回動中心として回動された結像部の回動情報から生成されるタッチ検出面と、距離情報とに基づいて、指示体が光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている。このように構成すれば、光学像の傾斜角を、ユーザが視認しやすい角度に容易に変更することができる。

上記画像表示部と結像部とが互いに相対的に移動可能に構成されている画像表示装置において、好ましくは、結像部は、水平面に対して平行になるように配置されているとともに、上下方向に移動可能に構成されており、制御部は、上下方向に移動した結像部の移動情報から生成されるタッチ検出面と、距離情報とに基づいて、指示体が光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている。このように構成すれば、光学像の高さを、ユーザが視認しやすい高さ（ユーザの身長に応じた高さ）に、容易に変更することができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、距離画像データ取得部と表示ユニットとは、一体的に移動可能に構成されている。ここで、距離画像データ取得部と表示ユニットとを一体的に移動させて光学像の位置を移動させる場合は、距離画像データ取得部と表示ユニットとの相対的な位置関係は変化しない。このため、上記のように、距離画像データ取得部と表示ユニットとを、一体的に移動させて光学像の位置を移動させることにより、制御部が、距離画像データ取得部と表示ユニットとの相対的な位置情報を取得することなく、指示体が光学像に対してタッチ操作を行ったか否かを適切に判断することができる。

上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、検出部は、光を発する発光部と、発光部から発せられ指示体により反射された光を受光する受光部とを含み、距離画像データ取得部は、発光部が光を発する時点から、受光部が発光部から発せられ指示体により反射された光を受光する時点までの経過時間に基づいて、検出部から指示体までの距離情報を取得するように構成されている。このように構成すれば、受光部が発光部から発せられ指示体により反射された光を受光する時点までの経過時間を測定することにより、容易に、検出部から指示体までの距離情報を取得することができる。

本発明によれば、上記のように、光学像が結像される位置が移動した場合でも、指示体が光学像に対してタッチ操作を行ったか否かを適切に判断することができる。

本発明の第１実施形態による画像表示装置の全体構成を示した断面図（１）である。 本発明の第１実施形態による画像表示装置の全体構成を示した断面図（２）である。 本発明の第１実施形態による画像表示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実施形態による距離画像データおよびタッチ検出面を説明するための図である。 本発明の第１実施形態によるタッチ操作検出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２実施形態による画像表示装置の全体構成を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による画像表示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装置の全体構成を示した断面図である。 本発明の第３実施形態による画像表示装置の全体構成を示したブロック図である。

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４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では、図１に示すように、画像表示装置本体１は、地面（床など）に設置されている。

また、画像表示装置１００には、表示ユニット２が設けられている。表示ユニット２は、表示ユニット筐体部２１と、回動機構部２２とを含む。表示ユニット筐体部２１は、画像表示装置本体１の内部に配置されている。また、回動機構部２２は、画像表示装置本体１に取付けられており、表示ユニット筐体部２１を回動可能に構成されている。

また、画像表示装置１００には、反射素子集合基板３が設けられている。反射素子集合基板３は、平板形状に形成されている。また、反射素子集合基板３は、表示ユニット筐体部２１の上方側（矢印Ｚ１方向側）に配置されているとともに、表示ユニット筐体部２１の矢印Ｙ１方向側において、回動機構部２２に取付けられている。なお、反射素子集合基板３は、本発明の「結像部」の一例である。

また、画像表示装置１００には、画像表示部４が設けられている。画像表示部４は、表示ユニット筐体部２１の内部に配置されている。

また、画像表示装置１００には、距離測定部５が設けられている。距離測定部５は、表示ユニット２の上方側（矢印Ｚ１方向側）に配置されているとともに、画像表示装置本体１に取り付けられている。

また、画像表示装置１００には、本体側制御部６が設けられている。本体側制御部６は、画像表示装置本体１の内部に配置されており、表示ユニット２および距離測定部５に接続されている。なお、本体側制御部６は、本発明の「制御部」の一例である。

また、画像表示装置１００には、操作部７が設けられている。操作部７は、画像表示装置本体１の上面（矢印Ｚ１方向側の面）で、かつ矢印Ｙ１方向側（ユーザが位置する側）に取り付けられている。そして、操作部７は、ユーザからの操作を受け付け可能に構成されている。具体的には、操作部７には、複数の操作ボタン（図示せず）が設けられている。そして、操作部７は、本体側制御部６と接続されており、ユーザによる操作ボタンの操作内容を、本体側制御部６に伝達するように構成されている。

ここで、第１実施形態では、図１に示すように、反射素子集合基板３は、反射素子集合基板３の同一平面上に沿った回動軸Ｃ１を回動中心として、表示ユニット筐体部２１と一体的に回動可能に構成されている。

具体的には、反射素子集合基板３が取り付けられている回動機構部２２の近傍には、回動駆動部２３が設けられている。回動駆動部２３は、モータなどより構成されており、本体側制御部６からの指令に基づいて、回動機構部２２を、反射素子集合基板３の同一平面上に沿った回動軸Ｃ１を回動中心として、ＹＺ平面上で矢印Ａ１方向（または矢印Ａ１方向と逆方向）に回動するように構成されている。そして、回動機構部２２が矢印Ａ１方向に回動することにより、回動機構部２２に取付けられている反射素子集合基板３が（表示ユニット筐体部２１と一体的に）、矢印Ａ１方向に回動するように構成されている。

また、回動機構部２２の近傍には、回動変位検出部２４が設けられている。回動変位検出部２４は、ロータリエンコーダなどを含み、回動駆動部２３により回動機構部２２が回動された回動角度の情報を取得可能に構成されている。そして、回動変位検出部２４は、本体側制御部６に接続されており、取得した回動機構部２２の回動角度の情報を本体側制御部６に伝達するように構成されている。なお、回動角度の情報は、本発明の「移動情報」の一例である。

ここで、第１実施形態では、図２に示すように、画像表示部４は、反射素子集合基板３に対して傾斜角Ｂを有するように配置されているとともに、傾斜角Ｂを維持しながら、反射素子集合基板３に対して移動可能に構成されている。

具体的には、画像表示部４には、液晶パネル４１が設けられている。液晶パネル４１は、反射素子集合基板３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３に対して、傾斜角Ｂを有するように配置されている。また、液晶パネル４１は、画像を表示するように構成されており、反射素子集合基板３の下面３１に向かって、画像の光を照射するように配置されている。なお、下面３１は、本発明の「一方の面」の一例である。

そして、画像表示部４には、直動機構部４２および直動駆動部４３が設けられている。直動機構部４２は、液晶パネル４１を支持するとともに、表示ユニット筐体部２１に取付けられている。また、直動駆動部４３は、モータなどにより構成されており、本体側制御部６の指令に基づいて、駆動するように構成されている。そして、直動駆動部４３は、直動機構部４２に接続されており、直動駆動部４３が駆動することによって、直動機構部４２に取り付けられている液晶パネル４１を矢印Ｄ１方向に傾斜角Ｂを維持しながら移動させるように構成されている。

より具体的には、液晶パネル４１には、直動機構部４２の台形ネジを有する軸部４２ａを貫通させるとともに螺合させることが可能に構成された穴部（図示せず）が設けられている。そして、軸部４２ａが直動駆動部４３により軸回りに回動されることにより、液晶パネル４１を矢印Ｄ１方向に移動させるように構成されている。すなわち、直動機構部４２および直動駆動部４３は、リニアアクチュエータとして駆動されるように構成されている。

また、直動機構部４２の近傍には、直動変位検出部４４が設けられている。直動変位検出部４４は、直動駆動部４３により直動機構部４２が移動された移動距離の情報を取得可能に構成されている。すなわち、直動機構部４２が移動された移動距離の情報は、画像表示部４と反射素子集合基板３との相対的な移動情報として表される。そして、直動変位検出部４４は、本体側制御部６に接続されており、取得した直動機構部４２の移動距離の情報を本体側制御部６に伝達するように構成されている。なお、移動距離の情報は、本発明の「移動情報」の一例である。

ここで、第１実施形態では、図２に示すように、反射素子集合基板３は、液晶パネル４１により表示された画像の光が下面３１から入射されるとともに、入射された画像の光を上面３２側（矢印Ｚ１方向側）の空中に入射された画像に対応する光学像Ｅとして結像させるように構成されている。また、光学像Ｅは、後述するように、距離測定部５および本体側制御部６などにより、仮想的にユーザのタッチ操作を受け付ける仮想タッチ画面として構成されている。なお、上面３２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３は、ＸＹ平面に対して平行な平板形状に形成されている。そして、反射素子集合基板３は、上面３２から下面３１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）が形成されており、この複数の貫通孔の内壁面が鏡面として形成されている。そして、反射素子集合基板３では、液晶パネル４１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て、光の進行方向を変えながら反射素子集合基板３の下面３１側から上面３２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３は、上面３２側から出射した光が反射素子集合基板３に対して、液晶パネル４１の面対称となる位置に、液晶パネル４１の画像に対応する光学像Ｅとして結像するように構成されている。すなわち、反射素子集合基板３は、上面３２側（矢印Ｚ１方向側）に、傾斜角Ｂと等しい大きさの傾斜角を有する面上に、光学像Ｅを結像するように構成されている。

ここで、第１実施形態では、図１に示すように、距離測定部５には、検出部５１と、距離測定部側制御部５２とが設けられている。そして、検出部５１は、光を発する赤外光源５１ａと、赤外光源５１ａから発せられ指示体（指Ｆ）により反射された光を受光するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ５１ｂとを含む。なお、赤外光源５１ａは、本発明の「発光部」の一例である。また、ＣＣＤカメラ５１ｂは、本発明の「受光部」の一例である。

また、第１実施形態では、図４に示すように、距離測定部側制御部５２は、赤外光源５１ａが光を発する時点から、ＣＣＤカメラ５１ｂが赤外光源５１ａから発せられ指示体（指Ｆ）により反射された光を受光する時点までの経過時間に基づいて、検出部５１から指Ｆまでの距離画像データを取得するように構成されている。そして、距離測定部側制御部５２は、本体側制御部６に接続されており、取得した距離画像データを本体側制御部６に伝達するように構成されている。また、距離画像データは、本発明の「距離情報」の一例である。

具体的には、図１に示すように、赤外光源５１ａは、距離測定部側制御部５２の指令に基づいて、表示ユニット２の上方側（矢印Ｚ１方向側）で、かつ、ユーザに向かって（矢印Ｙ１方向に）赤外光を照射するように構成されている。

そして、図３に示すように、距離測定部側制御部５２には、光源制御部５２ａおよび検出制御部５２ｂが設けられている。検出制御部５２ｂは、本体側制御部６からの制御信号を取得するように構成されており、取得した制御信号を光源制御部５２ａに伝達するように構成されている。そして、光源制御部５２ａは、伝達された制御信号に基づいて、赤外光源５１ａを駆動させるように構成されている。

また、図１および図２に示すように、ＣＣＤカメラ５１ｂは、赤外光源５１ａから照射され、反射された光を受光可能に構成されている。そして、ＣＣＤカメラ５１ｂは、表示ユニット２の上方側（矢印Ｚ１方向側）の撮像領域Ｇにおいて、赤外光源５１ａから照射され、反射された光を画像として撮像するように構成されている。そして、ＣＣＤカメラ５１ｂは、取得した撮像データを、距離測定部側制御部５２に伝達するように構成されている。

そして、図３に示すように、距離測定部側制御部５２には、信号集積部５２ｃと、信号演算部５２ｄと、画像生成部５２ｅとが設けられている。信号集積部５２ｃは、ＣＣＤカメラ５１ｂから撮像データを取得して、撮像データを集積するように構成されている。そして、信号演算部５２ｄは、信号集積部５２ｃにより集積された撮像データと、赤外光源５１ａが赤外光を発する時点から、ＣＣＤカメラ５１ｂが赤外光源５１ａから発せられ指示体（指Ｆ）などにより反射された光を受光する時点までの経過時間の情報を取得して、距離測定部５から指示体（指Ｆ）までの距離を演算するように構成されている。そして、画像生成部５２ｅは、撮像データと、演算された距離のデータとに基づいて、距離の情報を有する撮像画像のデータである距離画像データ（図４参照）を生成するように構成されている。たとえば、距離画像データは、２次元の画像の画素ごとに距離のデータを含むように構成される。そして、画像生成部５２ｅは、本体側制御部６と接続されており、生成した距離画像データを本体側制御部６に伝達するように構成されている。

そして、図３に示すように、本体側制御部６には、制御部６１が設けられている。制御部６１は、画像表示装置１００の全体の制御を行うように構成されている。たとえば、制御部６１は、液晶パネル４１に表示する画像を出力する制御と、距離測定部５に距離画像データを取得するための制御信号を出力する制御と、操作部７からの操作情報を取得する制御とを行うように構成されている。

また、操作部７からの操作情報は、ユーザによる画像表示部４の移動方向および移動距離を示す操作情報、および、ユーザによる表示ユニット２の移動方向および移動距離を示す操作情報などを含む。

また、本体側制御部６には、直動制御部６２が設けられている。直動制御部６２は、制御部６１が取得した操作情報に基づいて、液晶パネル４１を移動させるための制御信号を、直動駆動部４３に伝達するように構成されている。

また、本体側制御部６には、回動制御部６３が設けられている。回動制御部６３は、制御部６１が取得した操作情報に基づいて、表示ユニット２を移動させるための制御信号を、回動駆動部２３に伝達するように構成されている。

また、本体側制御部６には、タッチ検出面生成部６４が設けられている。タッチ検出面生成部６４は、図４に示すように、回動変位検出部２４および直動変位検出部４４から移動情報を取得して、タッチ検出面Ｈ１（およびＨ２）を生成するように構成されている。具体的には、タッチ検出面Ｈ１（およびＨ２）とは、本体側制御部６が、検出部５１から所定の距離を有する面上に結像される光学像Ｅに対応する位置をユーザが仮想的にタッチする面として認識するための仮想的な検出面である。

また、図３に示すように、本体側制御部６には、タッチ検出面記憶部６５が設けられている。タッチ検出面記憶部６５は、タッチ検出面生成部６４が生成したタッチ検出面Ｈ１（およびＨ２）の情報を記憶するように構成されている。

また、本体側制御部６には、画像記憶部６６が設けられている。画像記憶部６６は、距離測定部５から距離画像データを取得して、取得した距離画像データを記憶するように構成されている。

また、本体側制御部６には、タッチ操作判断部６７が設けられている。タッチ操作判断部６７は、タッチ検出面記憶部６５に記憶されているタッチ検出面Ｈ１（およびＨ２）のデータを読み出すとともに、画像記憶部６６に記憶されている距離画像データを読み出すように構成されている。

そして、タッチ操作判断部６７は、タッチ検出面Ｈ１（およびＨ２）の近傍に指Ｆが配置されているか否かを判断することによって、指Ｆが光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている。すなわち、タッチ操作判断部６７は、指Ｆがタッチ検出面Ｈ１（およびＨ２）の近傍に配置されている場合（タッチ検出面Ｈ１（およびＨ２）から所定の距離の範囲以内の場合）には、タッチ操作されたと判断するとともに、タッチ操作された位置の座標情報を、制御部６１に伝達するように構成されている。一方、タッチ操作判断部６７は、指Ｆがタッチ検出面Ｈ１（およびＨ２）の近傍に配置されていない場合には、タッチ操作されていないと判断するとともに、タッチ操作されていないことを示す信号を、制御部６１に伝達するように構成されている。

また、制御部６１は、タッチ操作判断部６７からタッチ操作された位置の座標情報、または、タッチ操作されていないことを示す信号を取得するように構成されている。

次に、図５を参照して、第１実施形態における画像表示装置１００のタッチ操作検出処理フローについて説明する。なお、画像表示装置１００の処理は、本体側制御部６により行われる。

第１実施形態では、反射素子集合基板３に対して所定の傾斜角Ｂを維持しながら移動した画像表示部４の移動情報（移動距離の情報）と、回動中心Ｃ１で回動された反射素子集合基板３（表示ユニット２）の回動情報（回動角度の情報）と、距離測定部５により取得された距離情報（距離画像データ）とに基づいて、指Ｆが光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かが判断される。以下、具体的に説明する。

まず、ステップＳ１において、操作部７からユーザの操作情報を取得したか否かが判断される。操作部７からユーザの操作情報を取得した場合には、ステップＳ２に進み、操作部７からユーザの操作情報を取得しない場合には、ステップＳ６にすすむ。

そして、ステップＳ２において、反射素子集合基板３または液晶パネル４１の移動が行われる。すなわち、ステップＳ１において、操作部７から取得したユーザの操作情報に基づいて、回動駆動部２３または直動駆動部４３が駆動され、反射素子集合基板３の回動（表示ユニット２の回動）（図１参照）または液晶パネル４１の移動（図２参照）が行われる。

たとえば、図２に示すように、操作部７から取得したユーザの操作情報に基づいて、直動駆動部４３が駆動され、液晶パネル４１が矢印Ｄ１方向に移動される。そして、液晶パネル４１が矢印Ｄ１方向に移動されることにより、光学像Ｅが矢印Ｄ２方向に移動される。その後、ステップＳ３に進む。

そして、ステップＳ３において、移動情報の取得が行われる。すなわち、ステップＳ２において移動させた反射素子集合基板３または液晶パネル４１の移動情報を、回動変位検出部２４または直動変位検出部４４が取得して、取得された移動情報がタッチ検出面生成部６４に伝達される。その後、ステップＳ４に進む。

そして、ステップＳ４において、タッチ検出面の生成が行われる。すなわち、ステップＳ３において取得された移動情報に基づいて、タッチ検出面生成部６４によりタッチ検出面Ｈ２（図４参照）の生成が行われる。

たとえば、図２および図４に示すように、液晶パネル４１が矢印Ｄ１方向に移動される前（光学像Ｅが矢印Ｄ２方向に移動される前）では、タッチ検出面Ｈ１が生成される。そして、液晶パネル４１が矢印Ｄ１方向に移動された後（光学像Ｅが矢印Ｄ２方向に移動された後）では、タッチ検出面Ｈ２が生成される。この場合、図４に示すように、移動後の光学像Ｅは、移動前の光学像Ｅよりも距離測定部５に近い位置（矢印Ｙ２方向側）に結像されるので、タッチ検出面Ｈ２は、タッチ検出面Ｈ１の大きさよりも大きく形成される。また、移動後の光学像Ｅは、移動前の光学像Ｅよりも下方側に結像されるので、タッチ検出面Ｈ２は、タッチ検出面Ｈ１よりも下方側（矢印Ｚ２方向側）に生成される。その後、ステップＳ５に進む。

そして、ステップＳ５において、タッチ検出面の記憶が行われる。すなわち、タッチ検出面生成部６４により生成されたタッチ検出面Ｈ２がタッチ検出面記憶部６５に記憶される。その後、ステップＳ６に進む。

そして、ステップＳ５の後、または、ステップＳ１においてユーザの操作情報を取得しない場合に進むステップＳ６において、距離測定部５から距離画像データの取得が行われる。その後、ステップＳ７に進む。

そして、ステップＳ７において、距離画像データが画像記憶部６６に記憶される。その後、ステップＳ８に進む。

そして、ステップＳ８において、タッチ検出面Ｈ２（光学像Ｅ）がタッチ操作されているか否かが判断される。すなわち、図４に示すように、ステップＳ７において画像記憶部６６に記憶された距離画像データが読み出されるとともに、ステップＳ５においてタッチ検出面記憶部６５に記憶されたタッチ検出面Ｈ２が読み出されて、比較が行われる。

たとえば、図４に示すように、距離画像データにおける指Ｆ（指示体）がタッチ検出面Ｈ２（光学像Ｅ）の近傍にある場合（図４におけるハッチングの線間隔が最も小さい部分）、タッチ検出面Ｈ２（光学像Ｅ）がタッチ操作されていると判断する。一方、距離画像データにおける指Ｆ（指示体）がタッチ検出面Ｈ２（光学像Ｅ）の近傍にない場合、タッチ検出面Ｈ２（光学像Ｅ）がタッチ操作されていないと判断する。図４に示す例の場合、指Ｆの部分（ハッチングの線間隔が最も小さい部分）がタッチ操作されていると判断する一方、指Ｆ以外の部分（ハッチングの線間隔が最も小さい部分以外の部分）は、タッチ操作されていないと判断する。そして、タッチ検出面Ｈ２のうちの一部（光学像Ｅ）がタッチ操作されている場合、ステップＳ９に進み、タッチ検出面Ｈ２の全体（光学像Ｅ）がタッチ操作されていない場合、ステップＳ１に戻る。

そして、ステップＳ９において、タッチ操作された座標情報の取得が行われる。たとえば、図４に示す例の場合、指Ｆの部分（ハッチングの線間隔が最も小さい部分）の座標情報の取得が行われる。この場合、タッチ検出面Ｈ２のうちのタッチ操作された座標情報が取得される。その後、ステップＳ１に進む。

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、本体側制御部６を、画像表示部４および反射素子集合基板３の少なくとも一方と距離測定部５との相対的な移動情報（移動距離の情報、回動角度の情報およびタッチ検出面Ｈ２）と、距離測定部５により取得された距離情報（距離画像データ）とに基づいて、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成する。これにより、光学像Ｅが結像される位置が移動した場合でも、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するための位置（タッチ検出面Ｈ１）を、移動情報により、光学像Ｅが結像される位置に対応する位置（タッチ検出面Ｈ２）に移動させることができる。その結果、光学像Ｅが結像される位置が移動した場合でも、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作を行ったか否かを適切に判断することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像表示部４と反射素子集合基板３とを、互いに相対的に移動可能に構成して、本体側制御部６を、画像表示部４と反射素子集合基板３との相対的な移動情報（移動距離の情報およびタッチ検出面Ｈ２）と、距離情報（距離画像データ）とに基づいて、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成する。これにより、画像表示装置１００の全体を移動させることなく、光学像Ｅの位置を移動させることができるので、画像表示装置１００（回動機構部２２および直動機構部４２）が大型化するのを抑制しながら、ユーザが視認しやすい高さ位置に光学像Ｅを移動させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、画像表示部４を、反射素子集合基板３に対して所定の傾斜角Ｂを有するように配置するとともに、所定の傾斜角Ｂを維持しながら、反射素子集合基板３に対して移動可能に構成する。これにより、本体側制御部６を、反射素子集合基板３に対して所定の傾斜角Ｂを維持しながら移動した画像表示部４の移動情報（移動距離の情報およびタッチ検出面Ｈ２）と、距離情報（距離画像データ）とに基づいて指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成する。これにより、ユーザと光学像Ｅとの距離を、ユーザが視認しやすい距離に、容易に変更することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、反射素子集合基板３を、反射素子集合基板３の同一平面上に沿った回動軸Ｃ１を回動中心として、回動可能に構成する。また、本体側制御部６を、反射素子集合基板３の同一平面上に沿った回動軸Ｃ１を回動中心として回動された反射素子集合基板３の回動情報（回動角度の情報およびタッチ検出面Ｈ２）と、距離情報（距離画像データ）とに基づいて、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成する。これにより、光学像Ｅの傾斜角を、ユーザが視認しやすい角度に容易に変更することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検出部５１に、光を発する赤外光源５１ａと、赤外光源５１ａから発せられ指示体（指Ｆ）により反射された光を受光するＣＣＤカメラ５１ｂとを設ける。また、距離測定部５を、赤外光源５１ａが光を発する時点から、ＣＣＤカメラ５１ｂが赤外光源５１ａから発せられ指示体（指Ｆ）により反射された光を受光する時点までの経過時間に基づいて、検出部５１から指示体（指Ｆ）までの距離情報（距離画像データ）を取得するように構成する。これにより、ＣＣＤカメラ５１ｂが赤外光源５１ａから発せられ指示体（指Ｆ）により反射された光を受光する時点までの経過時間を測定することにより、容易に、検出部５１から指示体（指Ｆ）までの距離情報（距離画像データ）を取得することができる。

（第２実施形態）
次に、図６および図７を参照して、第２実施形態による画像表示装置２００の構成について説明する。第２実施形態では、表示ユニットと反射素子集合基板とが一体的に回動可能に構成されていた第１実施形態による画像表示装置１００と異なり、反射素子集合基板は、上下方向（鉛直方向）に移動可能に構成されている。

図６および図７に示すように、第２実施形態による画像表示装置２００には、表示ユニット２０２が設けられている。表示ユニット２０２は、画像表示装置本体１に固定されており、表示ユニット筐体部２２１と、移動機構部２２２と、移動駆動部２２３（図７参照）と、移動変位検出部２２４（図７参照）とを含む。移動機構部２２２は、歯車などにより構成されており、歯車は、後述する反射素子集合基板２０３の歯部２３１と歯合するように配置されている。また、移動駆動部２２３は、モータなどにより構成されており、移動機構部２２２の歯車を、後述する本体側制御部２０６の指令に基づいて、回動させるように構成されている。また、移動変位検出部２２４は、移動駆動部２２３が移動機構部２２２を回動させた回動角度の情報（移動情報）を取得するように構成されている。

ここで、第２実施形態では、図６に示すように、反射素子集合基板２０３は、水平面（ＸＹ平面）に対して平行になるように配置されているとともに、上下方向（鉛直方向）（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。

また、反射素子集合基板２０３は、矢印Ｙ１方向側で歯部２３１と接続されている。また、表示ユニット２０２には、表示ユニット筐体部２２１に固定されている固定部２３２が設けられている。固定部２３２は、歯部２３１をＺ方向に貫通することが可能に構成されている。そして、歯部２３１は、移動機構部２２２と歯合されており、移動機構部２２２が回動することにより、歯部２３１は、Ｚ方向に移動するように構成されている。そして、反射素子集合基板２０３は、歯部２３１がＺ方向に移動することによって、上下方向（Ｚ方向）に移動するように構成されている。

たとえば、図６に示すように、反射素子集合基板２０３が画像表示部４に対して移動距離Ｉ１分、矢印Ｚ１方向側に移動された場合、光学像Ｅは、反射素子集合基板２０３に対する画像表示部４の面対称を有する位置に結像されるので、光学像Ｅの移動後の位置は、光学像Ｅの移動前の位置より移動距離Ｉ２分（移動距離Ｉ１の２倍の大きさ）矢印Ｚ１方向に移動される。

ここで、第２実施形態では、図７に示すように、本体側制御部２０６は、上下方向（鉛直方向）（Ｚ方向）に移動した反射素子集合基板２０３の移動情報と、距離情報（距離画像データ）とに基づいて、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている。

具体的には、図７に示すように、本体側制御部２０６には、制御部２６１と、移動制御部２６３と、タッチ検出面生成部２６４とが設けられている。制御部２６１は、操作部７からユーザの操作情報を取得して、移動制御部２６３に制御信号を伝達するように構成されている。そして、移動制御部２６３は、移動駆動部２２３の動作を、制御部２６１からの制御信号に基づいて、制御するように構成されている。

そして、タッチ検出面生成部２６４は、移動変位検出部２２４および直動変位検出部４４から移動情報を取得して、取得した移動情報に基づいて、タッチ検出面を生成するように構成されている。そして、タッチ操作判断部６７は、生成されたタッチ検出面と、距離測定部５から取得した距離画像データとの比較に基づいて、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている。なお、第２実施形態における距離画像データ、および、生成されたタッチ検出面と距離測定部５から取得した距離画像データとの比較方法は、第１実施形態における距離画像データ、および、生成されたタッチ検出面と距離測定部５から取得した距離画像データとの比較方法と同様である。また、第２実施形態による画像表示装置２００のその他の構成は、第１実施形態における画像表示装置１００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、反射素子集合基板２０３を、水平面（ＸＹ平面）に対して平行になるように配置するとともに、上下方向（鉛直方向）（Ｚ方向）に移動可能に構成する。また、本体側制御部２０６を、上下方向（鉛直方向）（Ｚ方向）に移動した反射素子集合基板２０３の移動情報と、距離情報（距離画像データ）とに基づいて、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成する。これにより、光学像Ｅの高さ（Ｚ方向の位置）を、ユーザが視認しやすい高さ（ユーザの身長に応じた高さ）に、容易に変更することができる。また、第２実施形態による画像表示装置２００のその他の効果は、第１実施形態における画像表示装置１００と同様である。

（第３実施形態）
次に、図８および図９を参照して、第３実施形態による画像表示装置３００の構成について説明する。第３実施形態では、距離測定部が画像表示装置本体に対して固定されていた第１実施形態による画像表示装置１００と異なり、距離測定部と表示ユニットとが一体的に画像表示装置本体に対して移動可能に構成されている。

図８および図９に示すように、第３実施形態による画像表示装置３００では、距離測定部３０５と表示ユニット３０２とは、画像表示装置本体１に対して、一体的に移動可能に構成されている。具体的には、図８に示すように、表示ユニット３０２は、表示ユニット筐体部３２１を含み、距離測定部３０５は、表示ユニット筐体部３２１に取り付けられている。また、図９に示すように、表示ユニット３０２には、回動機構部３２２および回動駆動部３２３が設けられている。そして、図８に示すように、回動機構部３２２は、画像表示装置本体１に取り付けられており、回動駆動部３２３により、距離測定部３０５と表示ユニット３０２とを、画像表示装置本体１に対して、一体的に矢印Ｊ１方向に回動するように構成されている。

そして、表示ユニット３０２が画像表示装置本体１に対して矢印Ｊ１方向に回動された場合、光学像Ｅは、表示ユニット３０２が回動する略同一の回動角度分、矢印Ｊ２方向に回動される。また、距離測定部３０５は、表示ユニット３０２と一体的に回動されるので、撮像領域は、撮像領域Ｋ１から撮像領域Ｋ２に変化する。しかしながら、距離測定部３０５の回動前と回動後とにおける、距離測定部３０５と光学像Ｅとの相対的な位置関係は、変化しない。

そして、図９に示すように、本体側制御部３０６には、制御部３６１と、回動制御部３６３と、タッチ検出面生成部３６４とが設けられている。制御部３６１は、操作部７からユーザの操作情報を取得して、回動制御部３６３に制御信号を伝達するように構成されている。そして、回動制御部３６３は、回動駆動部３２３の動作を、制御部３６１からの制御信号に基づいて、制御するように構成されている。

そして、タッチ検出面生成部３６４は、直動変位検出部４４から移動情報を取得して、取得した移動情報に基づいて、タッチ検出面を生成するように構成されている。すなわち、第３実施形態によるタッチ検出面生成部３６４は、第１実施形態によるタッチ検出面生成部６４と異なり、回動機構部３２２の移動情報を用いないで、タッチ検出面を生成するように構成されている。そして、タッチ操作判断部６７は、生成されたタッチ検出面と、距離測定部３０５から取得した距離画像データとの比較に基づいて、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている。なお、第３実施形態における距離画像データ、および、生成されたタッチ検出面と距離測定部３０５から取得した距離画像データとの比較方法は、第１実施形態における距離画像データ、および、生成されたタッチ検出面と距離測定部５から取得した距離画像データとの比較方法と同様である。また、第３実施形態による画像表示装置３００のその他の構成は、第１実施形態における画像表示装置１００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、上記のように、距離測定部３０５と表示ユニット３０２とを、一体的に移動可能に構成する。ここで、距離測定部３０５と表示ユニット３０２とを一体的に移動させて光学像Ｅの位置を移動させる場合は、距離測定部３０５と表示ユニット３０２との相対的な位置関係は変化しない。このため、第３実施形態のように、距離測定部３０５と表示ユニット３０２とを、一体的に移動させて光学像Ｅの位置を移動させることにより、本体側制御部３０６が、距離測定部３０５と表示ユニット３０２との相対的な位置情報を取得することなく、指示体（指Ｆ）が光学像Ｅに対してタッチ操作を行ったか否かを適切に判断することができる。また、第３実施形態による画像表示装置３００のその他の効果は、第１実施形態における画像表示装置１００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。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の画像表示部として、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、画像表示部として液晶パネル以外の画像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、距離測定部の距離画像データの取得方法として、赤外光源が光を発する時点からＣＣＤカメラが指示体により反射された光を受光する時点までの経過時間を算出することにより距離画像データを取得する方法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、赤外光源が光を発する時点からＣＣＤカメラが指示体により反射された光を受光する時点までの経過時間を算出する方法以外の距離画像データの取得方法を用いてもよい。たとえば、２つの撮像部を設けた３次元カメラを用いて、３次元カメラと指示体との距離を算出して、距離画像データを取得するように構成してもよい。

また、上記第１および第３実施形態では、表示ユニットをＹＺ平面上において回動するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、表示ユニットをＹＺ平面上以外の平面において回動するように構成してもよい。たとえば、表示ユニットをＸＹ平面上の平面において回動するように構成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の画像表示装置本体を地面に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、画像表示装置本体を地面以外に配置するように構成してもよい。たとえば、画像表示装置本体を天井に配置するように構成してもよいし、壁に配置してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の距離測定部により取得する距離情報を、距離画像データとして取得するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、距離測定部により取得する距離情報を、距離画像データ以外の情報として取得するように構成してもよい。すなわち、距離測定部が、指示体（ユーザの指など）と検出部との位置関係を取得することが可能な構成であればよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、本発明の移動情報として、移動距離や回動角度の変位量を用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、移動後の位置や回動後の回動角度値を移動情報として用いてもよい。

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。

１ 画像表示装置本体
２、２０２、３０２ 表示ユニット
３、２０３ 反射素子集合基板（結像部）
４ 画像表示部
５、３０５ 距離測定部
６、２０６、３０６ 本体側制御部（制御部）
３１ 下面（一方の面）
３２ 上面（他方の面）
５１ 検出部
５１ａ 赤外光源（発光部）
５１ｂ ＣＣＤカメラ（受光部）
１００、２００、３００ 画像表示装置

Claims (7)

1. 画像を表示する画像表示部と、前記画像表示部により表示された前記画像の光が一方の面側から入射されるとともに、入射された前記画像の光を他方の面側の空中に前記画像に対応する仮想タッチ画面としての光学像を結像させる結像部とを含み、前記画像表示部および前記結像部のうちの少なくとも一方を移動させることにより、前記光学像を結像させる位置を移動可能に構成されている表示ユニットと、
   前記光学像を仮想的にタッチする指示体を検出する検出部を含み、前記光学像を介して前記指示体と対向するように配置され、前記検出部から前記指示体までの距離を示す距離情報を含む画像データを取得する距離画像データ取得部と、
   前記画像表示部および前記結像部の少なくとも一方と前記距離画像データ取得部との相対的な移動情報から相対移動した位置に応じて移動するように生成され、ユーザが仮想的にタッチする面として認識するための仮想的なタッチ検出面と、前記距離画像データ取得部により取得された前記画像データに含まれる前記距離情報とに基づいて、前記指示体が前記光学像に対してタッチ操作したか否かを判断する制御部とを備える、画像表示装置。
2. 前記画像表示部と前記結像部とは、互いに相対的に移動可能に構成されており、
   前記制御部は、前記画像表示部と前記結像部との相対的な移動情報から生成される前記タッチ検出面と、前記距離情報とに基づいて、前記指示体が前記光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記画像表示部は、前記結像部に対して所定の傾斜角を有するように配置されているとともに、前記所定の傾斜角を維持しながら、前記結像部に対して移動可能に構成されており、
   前記制御部は、前記結像部に対して前記所定の傾斜角を維持しながら移動した前記画像表示部の移動情報から生成される前記タッチ検出面と、前記距離情報とに基づいて、前記指示体が前記光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている、請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記結像部は、前記結像部の同一平面上に沿った所定の回動軸を回動中心として、回動可能に構成されており、
   前記制御部は、前記結像部の同一平面上に沿った所定の回動軸を回動中心として回動された前記結像部の回動情報から生成される前記タッチ検出面と、前記距離情報とに基づいて、前記指示体が前記光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている、請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記結像部は、水平面に対して平行になるように配置されているとともに、上下方向に移動可能に構成されており、
   前記制御部は、上下方向に移動した前記結像部の移動情報から生成される前記タッチ検出面と、前記距離情報とに基づいて、前記指示体が前記光学像に対してタッチ操作したか否かを判断するように構成されている、請求項２に記載の画像表示装置。
6. 前記距離画像データ取得部と前記表示ユニットとは、一体的に移動可能に構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
7. 前記検出部は、光を発する発光部と、前記発光部から発せられ前記指示体により反射された光を受光する受光部とを含み、
   前記距離画像データ取得部は、前記発光部が光を発する時点から、前記受光部が前記発光部から発せられ前記指示体により反射された光を受光する時点までの経過時間に基づいて、前記検出部から前記指示体までの前記距離情報を取得するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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