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JP7696262B2 - Aerial image display device - Google Patents
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Description

本願は、空中映像表示装置に関する。 This application relates to an aerial image display device.

特殊なメガネが不要で、霧などのスクリーンを使用せずに空中に映像を表示することができる空中映像表示装置が知られている。例えば、ビームスプリッターと再帰反射シートとを用いて、映像表示部に表示された映像をビームスプリッターに対して面対称な位置の空間に結像させて映像を表示する空中映像表示装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Aerial image display devices are known that do not require special glasses and can display images in the air without using a screen such as fog. For example, an aerial image display device has been disclosed that uses a beam splitter and a retroreflective sheet to focus an image displayed on an image display unit in space at a position that is plane-symmetrical to the beam splitter, thereby displaying the image (see, for example, Patent Document 1).

特開2009-25776号公報JP 2009-25776 A

空中映像表示装置において、空中に表示された映像(以下、空中映像と記す)としてタッチパネルを表示させ、使用者が指でそのタッチパネルを操作する空中タッチパネルとしての使用方法がある。空中映像は空中に浮いているため、その周囲に自分の指の位置の指標となる物体がない。そのため、使用者は、空中映像に対する自分の指の位置の把握が困難になるという問題がある。 In one method of using an aerial image display device, a touch panel is displayed as an image displayed in the air (hereafter referred to as the aerial image), and the user operates the touch panel with their finger. Since the aerial image floats in the air, there are no objects around it that can serve as indicators for the position of the user's finger. This creates a problem in that it is difficult for the user to grasp the position of their finger relative to the aerial image.

本願は、上述の課題を解決するためになされたもので、空中映像に対する使用者の指の位置の把握が容易な空中映像表示装置を提供することを目的とする。 This application has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide an aerial image display device that makes it easy for a user to grasp the position of their fingers relative to the aerial image.

本願の空中映像表示装置は、映像を表示する映像表示部と、映像表示部に表示された映像を空間に結像させて空中映像を表示する空中結像光学系と、空中映像が含まれる空間領域内の使用者の指の位置を検出するセンサーと、センサーで検出された指の位置の空中映像に対する位置に応じて定位が変化する音を出力するステレオスピーカとを備えている。


The aerial image display device of the present application comprises an image display unit that displays an image , an aerial imaging optical system that images the image displayed on the image display unit in space to display an aerial image, a sensor that detects the position of a user's finger within a spatial region containing the aerial image, and stereo speakers that output sound whose position changes depending on the position of the finger detected by the sensor relative to the aerial image.


本願の空中映像表示装置は、センサーで検出された指の位置の空中映像に対する位置に応じて定位が変化する音を出力するステレオスピーカを備えているので、空中映像に対する使用者の指の位置の把握が容易になる。 The aerial image display device of the present application is equipped with stereo speakers that output sounds whose position changes depending on the position of the finger detected by the sensor relative to the aerial image, making it easier for the user to grasp the position of the finger relative to the aerial image.

実施の形態1に係る空中映像表示装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of an aerial image display device according to a first embodiment. 実施の形態1に係る空中映像表示装置の模式図である。1 is a schematic diagram of an aerial image display device according to a first embodiment. 実施の形態3に係る空中映像表示装置の模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram of an aerial image display device according to embodiment 3.

以下、本願を実施するための実施の形態に係る空中映像表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。 The following describes in detail an aerial image display device according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る空中映像表示装置の断面図である。また、図2は、本実施の形態に係る空中映像表示装置の模式図である。本実施の形態の空中映像表示装置1は、筐体2と、筐体2の内部に配置された映像表示部3と、筐体2の開口部に設けられたビームスプリッター4と、筐体2の内部に配置された再帰反射シート5とを有する。映像表示部3から出射された光は、ビームスプリッター4に入射し、その一部が反射されて再帰反射シート5に入射する。再帰反射シート5は、入射した光を入射方向へ反射する特性を有している。再帰反射シート5は、ビームスプリッター4から入射した光をビームスプリッター4に向かって反射させる。再帰反射シート5からビームスプリッター4に向かって反射された光は、一部がビームスプリッター4を透過する。このようにして映像表示部3に表示された映像は、ビームスプリッター4を通過して筐体2の外部で結像されて空中映像6となる。使用者10は、この空中映像6を観察することができる。例えば、空中映像6として種々の機器を操作するためのタッチパネルを表示させる。使用者10は、空中映像6として表示されたタッチパネルに指10aを近づけることでタッチパネルに対するタッチ操作を行うことができる。指10aの位置は、筐体2に設けられ、空中映像6が含まれる空間領域内の物体の位置を検出する三次元距離センサー7で測定することができる。映像表示部3としては、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LED素子が配列されたディスプレイなどを用いることができる。ビームスプリッター4としては、ハーフミラー、反射型偏光板などを用いることができる。再帰反射シート5としては、球状の透明ガラスビーズを並べたガラスビーズ方式のシート、透明な三角錐を配列したマイクロプリズム方式のシートなどを用いることができる。三次元距離センサー7としては、例えばToFセンサー(Time of Flight Sensor)、ステレオカメラなどを用いることができる。
ここで図1に示すように、空中映像6に対して直角な方向をz軸方向、空中映像6の水平方向をx軸方向、z軸方向およびx軸方向に直交する方向をy軸方向と定義する。なおこれ以降、x軸方向を左右方向、y軸方向を上下方向、z軸方向を直角方向とも称する。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an aerial image display device according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram of the aerial image display device according to the present embodiment. The aerial image display device 1 of the present embodiment has a housing 2, an image display unit 3 arranged inside the housing 2, a beam splitter 4 provided at an opening of the housing 2, and a retroreflective sheet 5 arranged inside the housing 2. Light emitted from the image display unit 3 is incident on the beam splitter 4, and a part of the light is reflected and incident on the retroreflective sheet 5. The retroreflective sheet 5 has a characteristic of reflecting the incident light in the incident direction. The retroreflective sheet 5 reflects the light incident from the beam splitter 4 toward the beam splitter 4. A part of the light reflected from the retroreflective sheet 5 toward the beam splitter 4 passes through the beam splitter 4. The image displayed on the image display unit 3 in this way passes through the beam splitter 4 and is imaged outside the housing 2 to become an aerial image 6. The user 10 can observe this aerial image 6. For example, a touch panel for operating various devices is displayed as the aerial image 6. The user 10 can perform a touch operation on the touch panel by bringing a finger 10a close to the touch panel displayed as the aerial image 6. The position of the finger 10a can be measured by a three-dimensional distance sensor 7 that is provided in the housing 2 and detects the position of an object in a spatial region including the aerial image 6. As the image display unit 3, a liquid crystal display, an organic EL display, a display in which LED elements are arranged, or the like can be used. As the beam splitter 4, a half mirror, a reflective polarizing plate, or the like can be used. As the retroreflective sheet 5, a glass bead type sheet in which spherical transparent glass beads are arranged, a microprism type sheet in which transparent triangular pyramids are arranged, or the like can be used. As the three-dimensional distance sensor 7, for example, a ToF sensor (Time of Flight Sensor), a stereo camera, or the like can be used.
1, the direction perpendicular to aerial image 6 is defined as the z-axis direction, the horizontal direction of aerial image 6 as the x-axis direction, and the direction perpendicular to the z-axis and x-axis directions as the y-axis direction. Hereinafter, the x-axis direction will also be referred to as the left-right direction, the y-axis direction as the up-down direction, and the z-axis direction as the perpendicular direction.

使用者10は、空中映像6として表示されたタッチパネルに指10aを近づけてタッチ操作を行うことができる。指10aの位置と空中映像6の位置との位置関係は、筐体2に設けられた三次元距離センサー7で測定することができる。このタッチ操作は非接触であるため、接触による指先の汚染、タッチパネルを介した有害物質の拡散などを防ぐことができる。 The user 10 can perform a touch operation by bringing a finger 10a close to the touch panel displayed as the aerial image 6. The positional relationship between the position of the finger 10a and the position of the aerial image 6 can be measured by a three-dimensional distance sensor 7 provided on the housing 2. This touch operation is non-contact, so it is possible to prevent contamination of the fingertips due to contact and the spread of harmful substances via the touch panel.

しかしながら、空中映像は空中に浮いているため、その周囲に自分の指の位置の指標となる物体がない。そのため、使用者が空中映像に対する自分の指の位置の把握が困難になるという問題がある。 However, because the midair image is suspended in the air, there are no objects around it that can serve as indicators of the position of one's fingers. This creates a problem in that it is difficult for the user to grasp the position of their fingers relative to the midair image.

本実施の形態の空中映像表示装置1は、使用者が空中映像に対する自分の指の位置の把握が容易となるものである。そのため、本実施の形態の空中映像表示装置1は、三次元距離センサー7で検出された使用者10の指10aの位置の空中映像6に対する位置を算出する制御部8と、制御部8に接続されたステレオスピーカ9とを備えている。ステレオスピーカ9は、図2に示すようにx軸方向に沿って配置された2つのスピーカで構成されている。制御部8は、使用者10の指10aの位置の空中映像6に対する位置を算出し、その位置に応じて定位が変化する音をステレオスピーカ9から出力させる。ここで定位とは、ステレオ再生音の音場において、音源の方向すなわち音が聞こえてくる方向を指す。 The aerial image display device 1 of this embodiment makes it easy for the user to grasp the position of their fingers relative to the aerial image. To this end, the aerial image display device 1 of this embodiment includes a control unit 8 that calculates the position of the position of the user's 10 fingers 10a relative to the aerial image 6, detected by the three-dimensional distance sensor 7, and a stereo speaker 9 connected to the control unit 8. The stereo speaker 9 is composed of two speakers arranged along the x-axis direction as shown in FIG. 2. The control unit 8 calculates the position of the user's 10 fingers 10a relative to the aerial image 6, and outputs sounds from the stereo speaker 9 whose localization changes depending on the calculated position. Here, localization refers to the direction of the sound source, i.e., the direction from which the sound is heard, in the sound field of the stereo reproduced sound.

制御部8は、空中映像6に対してz軸方向における使用者10の指10aの位置と空中映像6との離間距離が予め決められた閾値より小さくなるとステレオスピーカ9から周波数の低い低音の音の出力を開始する。このとき制御部8は、空中映像6に対してx軸方向における使用者10の指10aの空中映像6に対する位置に応じてステレオスピーカ9から出力する音の定位を決定する。例えば、制御部8は、使用者10の指10aの位置が空中映像6の中央部に近いときは音の定位を中央とし、使用者10の指10aの位置が空中映像6の右側に移動したときには音の定位を右側に移動させる。さらに制御部8は、空中映像6に対してy軸方向における使用者10の指10aの位置の空中映像6に対する位置に応じてステレオスピーカ9から出力する音の大きさを決定する。例えば、制御部8は、使用者10の指10aの位置が空中映像6の中央部に近いときは音の大きさ中音とし、使用者10の指10aの位置が空中映像6の下側に移動したときには音量を大きくする。また、制御部8は、空中映像6に対してz軸方向における使用者10の指10aの位置と空中映像6との離間距離が小さくなるにしたがって徐々に周波数を上げてステレオスピーカ9から出力させる音を高音に変化させる。 The control unit 8 starts outputting low-frequency bass sounds from the stereo speaker 9 when the distance between the position of the finger 10a of the user 10 and the aerial image 6 in the z-axis direction becomes smaller than a predetermined threshold. At this time, the control unit 8 determines the localization of the sound to be output from the stereo speaker 9 according to the position of the finger 10a of the user 10 relative to the aerial image 6 in the x-axis direction. For example, the control unit 8 localizes the sound to the center when the position of the finger 10a of the user 10 is close to the center of the aerial image 6, and moves the localization of the sound to the right when the position of the finger 10a of the user 10 moves to the right of the aerial image 6. Furthermore, the control unit 8 determines the volume of the sound to be output from the stereo speaker 9 according to the position of the finger 10a of the user 10 relative to the aerial image 6 in the y-axis direction. For example, control unit 8 sets the volume of the sound to a medium volume when the position of finger 10a of user 10 is close to the center of aerial image 6, and increases the volume when the position of finger 10a of user 10 moves to the lower side of aerial image 6. Furthermore, control unit 8 gradually increases the frequency and changes the pitch of the sound output from stereo speakers 9 to a higher pitch as the distance between the position of finger 10a of user 10 and aerial image 6 in the z-axis direction becomes smaller relative to aerial image 6.

このように構成された空中映像表示装置においては、使用者は自分の指の位置と空中映像との直角方向の離間距離をステレオスピーカから出力される音の周波数の変化で認識することができる。また、使用者は空中映像に対する自分の指の左右方向の位置をステレオスピーカから出力される音の定位の変化で認識することができる。さらに、使用者は空中映像に対する自分の指の上下方向の位置をステレオスピーカから出力される音の音量の変化で認識することができる。そのため、本実施の形態の空中映像表示装置においては、使用者が空中映像に対する自分の指の位置の把握が容易となる。また、自分の指の動きで音が多様に変化するので、使用者は空中映像表示装置を操作している感覚が得られるため操作感が向上する。 In the aerial image display device configured in this manner, the user can recognize the perpendicular distance between the position of their finger and the aerial image from the change in frequency of the sound output from the stereo speakers. The user can also recognize the left-right position of their finger relative to the aerial image from the change in the positioning of the sound output from the stereo speakers. Furthermore, the user can recognize the up-down position of their finger relative to the aerial image from the change in the volume of the sound output from the stereo speakers. Therefore, in the aerial image display device of this embodiment, it is easy for the user to grasp the position of their finger relative to the aerial image. Also, because the sound changes in a variety of ways depending on the movement of their finger, the user can get the feeling that they are operating the aerial image display device, improving the sense of operation.

制御部8は、指の位置と空中映像の位置とが一致したときにステレオスピーカ9から出力させる音の周波数を不連続に変化させてもよい。また別の方法として、制御部8は、指の位置と空中映像の位置とが一致したときにステレオスピーカ9から出力させる音を停止させてもよい。このように制御することで、使用者は自分の指が空中映像の位置に到達したことを認識できる。なお、指の位置と空中映像の位置とが一致したときとは、指の位置と空中映像の位置との離間距離が完全に零になったときに限定されず、予め決められた離間距離より小さい場合も含まれる。また、制御部8は、使用者の指が空中映像で表示されたタッチパネルのボタンにタッチしたときにはタッチ音として特殊な音を鳴らしてもよい。なお、使用者の指が空中映像を通過した場合はステレオスピーカ9から出力される音の周波数は下がっていくので、使用者は自分の指が空中映像の位置を行き過ぎたことも認識できる。また、使用者の指が空中映像を通過した場合はステレオスピーカ9から出力される音を不協和音としてもよい。 The control unit 8 may discontinuously change the frequency of the sound output from the stereo speaker 9 when the position of the finger coincides with the position of the air image. As another method, the control unit 8 may stop the sound output from the stereo speaker 9 when the position of the finger coincides with the position of the air image. By controlling in this way, the user can recognize that his/her finger has reached the position of the air image. The coincidence of the finger position with the position of the air image is not limited to the time when the distance between the finger position and the position of the air image becomes completely zero, but also includes the time when the distance is smaller than a predetermined distance. The control unit 8 may also generate a special sound as a touch sound when the user's finger touches a button on the touch panel displayed in the air image. The frequency of the sound output from the stereo speaker 9 decreases when the user's finger passes through the air image, so the user can also recognize that his/her finger has passed the position of the air image. The sound output from the stereo speaker 9 may be a discordant sound when the user's finger passes through the air image.

なお、本実施の形態においては、制御部8は直角方向の離間距離が小さくなるにしたがって徐々に周波数を上げてステレオスピーカから出力させる音を高音に変化させているが、離間距離が小さくなるにしたがって徐々に周波数を下げてステレオスピーカから出力させる音を低音に変化させてもよい。また、制御部8は使用者10の指10aの位置が空中映像6に対して下側に移動するにしたがって音量を大きくしているが、使用者10の指10aの位置が空中映像6に対して下側に移動するにしたがって音量を小さくしてもよい。 In this embodiment, the control unit 8 gradually increases the frequency as the perpendicular separation distance decreases, changing the sound output from the stereo speakers to a higher pitch, but it may also gradually decrease the frequency as the separation distance decreases, changing the sound output from the stereo speakers to a lower pitch. Also, the control unit 8 increases the volume as the position of the user's 10 finger 10a moves downward relative to the aerial image 6, but it may also decrease the volume as the position of the user's 10 finger 10a moves downward relative to the aerial image 6.

実施の形態2.
実施の形態1の空中映像表示装置においては、制御部は使用者の指の位置と空中映像との直角方向の離間距離に応じて周波数が連続して変化する音をステレオスピーカから出力させている。実施の形態2に係る空中映像表示装置においては、制御部は使用者の指の位置と空中映像との直角方向の離間距離に応じて間欠的な音が連続して変化する音をステレオスピーカから出力させる。なお、本実施の形態の空中映像表示装置の構成は、図1および図2に示す実施の形態1の空中映像表示装置の構成と同様である。また、制御部は、実施の形態1と同様に、水平方向における使用者の指の位置の空中映像に対する位置に応じてステレオスピーカから出力する音の定位を変化させると共に、上下方向における使用者の指の位置の空中映像に対する位置に応じてステレオスピーカから出力する音の音量を変化させる。
Embodiment 2.
In the aerial image display device of the first embodiment, the control unit causes the stereo speakers to output sounds whose frequencies change continuously according to the distance between the position of the user's finger and the aerial image in the perpendicular direction. In the aerial image display device according to the second embodiment, the control unit causes the stereo speakers to output sounds whose intermittent sounds change continuously according to the distance between the position of the user's finger and the aerial image in the perpendicular direction. The configuration of the aerial image display device of this embodiment is similar to the configuration of the aerial image display device of the first embodiment shown in Figs. 1 and 2. Similarly to the first embodiment, the control unit changes the localization of the sounds output from the stereo speakers according to the position of the user's finger relative to the aerial image in the horizontal direction, and changes the volume of the sounds output from the stereo speakers according to the position of the user's finger relative to the aerial image in the vertical direction.

例えば、制御部8は、使用者10の指10aが空中映像6に近づいてz軸方向の離間距離が予め決められた閾値より小さくなるとステレオスピーカ9から間欠的な音の出力を開始する。このとき、ステレオスピーカ9から出力される音は一定の長さの音が停止期間を挟んで発生する音であり、制御部8は離間距離が小さくなるにしたがって停止期間を徐々に短くする。また、制御部8は、実施の形態1と同様に、空中映像6に対してx軸方向における使用者10の指10aの位置と空中映像6との位置に応じてステレオスピーカ9から出力する音の定位を変化させる。さらに制御部8は、空中映像6に対してy軸方向における使用者10の指10aの位置と空中映像6との位置に応じてステレオスピーカ9から出力する音の音量を変化させる。 For example, when the finger 10a of the user 10 approaches the aerial image 6 and the distance in the z-axis direction becomes smaller than a predetermined threshold, the control unit 8 starts outputting intermittent sounds from the stereo speaker 9. At this time, the sound output from the stereo speaker 9 is a sound of a certain length that is generated with a stop period between, and the control unit 8 gradually shortens the stop period as the distance becomes smaller. Also, as in the first embodiment, the control unit 8 changes the localization of the sound output from the stereo speaker 9 according to the position of the finger 10a of the user 10 in the x-axis direction relative to the aerial image 6 and the position of the aerial image 6. Furthermore, the control unit 8 changes the volume of the sound output from the stereo speaker 9 according to the position of the finger 10a of the user 10 in the y-axis direction relative to the aerial image 6 and the position of the aerial image 6.

このように構成された空中映像表示装置においては、使用者は自分の指の位置と空中映像との直角方向の離間距離をスピーカから出力される音の停止期間の変化で認識することができる。また、使用者は空中映像に対する自分の指の左右方向の位置をステレオスピーカから出力される音の定位の変化で認識することができる。さらに、使用者は空中映像に対する自分の指の上下方向の位置をステレオスピーカから出力される音の音量の変化で認識することができる。そのため、本実施の形態の空中映像表示装置においては、使用者が空中映像に対する自分の指の位置の把握が容易となる。また、自分の指の動きで音が多様に変化するので、使用者は空中映像表示装置を操作している感覚が得られるため操作感が向上する。 In the aerial image display device configured in this manner, the user can recognize the perpendicular distance between the position of their finger and the aerial image from the change in the pause period of the sound output from the speaker. The user can also recognize the left-right position of their finger relative to the aerial image from the change in the positioning of the sound output from the stereo speakers. Furthermore, the user can recognize the up-down position of their finger relative to the aerial image from the change in the volume of the sound output from the stereo speakers. Therefore, in the aerial image display device of this embodiment, it is easy for the user to grasp the position of their finger relative to the aerial image. Also, because the sound changes in a variety of ways depending on the movement of their finger, the user can get the feeling that they are operating the aerial image display device, improving the sense of operation.

なお、本実施の形態においては、ステレオスピーカ9から出力される音として、一定の長さの音が停止期間を挟んで発生し、直角方向の離間距離が小さくなるにしたがって停止期間が徐々に短くなる音を用いている。別の方法として、停止期間を一定として、離間距離が小さくなるにしたがって音が発生する発生期間の長さを徐々に短くしてもよい。さらに別の方法として、間欠的な音の発生を開始する周期は一定として、離間距離が小さくなるにしたがってその周期内で音が発生している期間を徐々に変化させてもよい。すなわち、本実施の形態の空中映像表示装置においては、使用者の指の位置と空中映像の位置との直角方向の離間距離に応じて間欠的な音の停止期間および発生期間の少なくとも一方が連続して変化するように構成されている。 In this embodiment, the sound output from the stereo speakers 9 is a sound that is generated with a constant length of sound separated by a stop period, and the stop period gradually becomes shorter as the perpendicular distance becomes smaller. As an alternative, the stop period may be constant, and the length of the generation period during which the sound is generated may be gradually shortened as the separation distance becomes smaller. As a further alternative, the cycle at which the intermittent sound generation starts may be constant, and the period during which the sound is generated within that cycle may be gradually changed as the separation distance becomes smaller. In other words, the aerial image display device of this embodiment is configured so that at least one of the stop period and generation period of the intermittent sound changes continuously according to the perpendicular distance between the position of the user's finger and the position of the aerial image.

制御部8は、指の位置と空中映像の位置とが一致したときにステレオスピーカ9から出力させる音の停止期間および発生期間の少なくとも一方を不連続に変化させてもよい。また別の方法として、制御部8は、指の位置と空中映像の位置とが一致したときにステレオスピーカ9から出力させる音の周波数を変化させてもよい。さらに別の方法として、制御部8は、指の位置と空中映像の位置とが一致したときにステレオスピーカ9から出力させる音を停止させてもよい。このように制御することで、使用者は自分の指が空中映像の位置に到達したことを認識できる。なお、指の位置と空中映像の位置とが一致したときとは、指の位置と空中映像の位置との離間距離が完全に零になったときに限定されず、予め決められた離間距離より小さい場合も含まれる。また、制御部8は、使用者の指が空中映像で表示されたタッチパネルのボタンにタッチしたときにはタッチ音として特殊な音を鳴らしてもよい。なお、使用者の指が空中映像を通過した場合はステレオスピーカ9から出力される音の停止期間または発生期間は長くなっていくので、使用者は自分の指が空中映像の位置を行き過ぎたことも認識できる。また、使用者の指が空中映像を通過した場合はステレオスピーカ9から出力される音を不協和音としてもよい。 The control unit 8 may discontinuously change at least one of the stop period and the generation period of the sound output from the stereo speaker 9 when the position of the finger and the position of the air image match. As another method, the control unit 8 may change the frequency of the sound output from the stereo speaker 9 when the position of the finger and the position of the air image match. As a further method, the control unit 8 may stop the sound output from the stereo speaker 9 when the position of the finger and the position of the air image match. By controlling in this manner, the user can recognize that his/her finger has reached the position of the air image. Note that the match between the position of the finger and the position of the air image is not limited to when the distance between the position of the finger and the position of the air image becomes completely zero, but also includes the case where the distance is smaller than a predetermined distance. In addition, the control unit 8 may sound a special sound as a touch sound when the user's finger touches a button on the touch panel displayed in the air image. Note that when the user's finger passes through the air image, the stop period or generation period of the sound output from the stereo speaker 9 becomes longer, so the user can also recognize that his/her finger has passed the position of the air image. Additionally, when the user's finger passes through the air image, the sound output from the stereo speaker 9 may be a discordant sound.

実施の形態3.
実施の形態1および2の空中映像表示装置においては、制御部はx軸方向における使用者の指の位置と空中映像との位置に応じてステレオスピーカから出力する音の定位を変化させ、y軸方向における使用者の指の位置と空中映像との位置に応じてステレオスピーカから出力する音の音量を変化させていた。実施の形態3の空中映像表示装置においては、ステレオスピーカアレイを用いてxy平面における使用者の指の位置に応じてステレオスピーカアレイから出力するxy平面における音の定位を変化させる。
Embodiment 3.
In the aerial image display devices of the first and second embodiments, the control unit changes the localization of the sound output from the stereo speakers according to the position of the user's finger and the position of the aerial image in the x-axis direction, and changes the volume of the sound output from the stereo speakers according to the position of the user's finger and the position of the aerial image in the y-axis direction. In the aerial image display device of the third embodiment, a stereo speaker array is used to change the localization of the sound in the xy plane output from the stereo speaker array according to the position of the user's finger on the xy plane.

図3は、本実施の形態に係る空中映像表示装置の模式図である。本実施の形態の空中映像表示装置1は、実施の形態1の空中映像表示装置において、ステレオスピーカとして一対のステレオスピーカアレイ11を備えたものである。ステレオスピーカアレイ11は、図3に示すようにx軸方向に沿って配置された2つのスピーカアレイで構成されている。それぞれのスピーカアレイを構成する複数のスピーカは、y軸方向と平行な方向に沿って配置されている。そのため、ステレオスピーカアレイ11は、xy平面における音の定位を変化させることができる。 Figure 3 is a schematic diagram of an aerial image display device according to this embodiment. The aerial image display device 1 of this embodiment is the aerial image display device of embodiment 1, which is equipped with a pair of stereo speaker arrays 11 as stereo speakers. The stereo speaker array 11 is composed of two speaker arrays arranged along the x-axis direction as shown in Figure 3. The multiple speakers that make up each speaker array are arranged along a direction parallel to the y-axis direction. Therefore, the stereo speaker array 11 can change the positioning of sound in the xy plane.

制御部8は、空中映像6に対してz軸方向における使用者10の指10aの位置と空中映像6との離間距離が予め決められた閾値より小さくなるとステレオスピーカアレイ11から周波数の低い低音の音の出力を開始する。そのとき、制御部8は、空中映像6に対してxy平面における使用者10の指10aの位置と空中映像6との位置に応じてステレオスピーカアレイ11から出力する音のxy平面における定位を変化させる。制御部8は、使用者10の指10aの位置が空中映像6の中央部に近いときは音の定位を中央とし、使用者10の指10aの位置が空中映像6のxy平面において移動したときには音の定位をその位置に応じて移動させる。また、制御部8は、空中映像6に対してz軸方向における使用者10の指10aの位置と空中映像6との離間距離が小さくなるにしたがって徐々に周波数を上げてステレオスピーカ9から出力させる音を高音に変化させる。 When the distance between the position of the finger 10a of the user 10 and the aerial image 6 in the z-axis direction relative to the aerial image 6 becomes smaller than a predetermined threshold, the control unit 8 starts outputting low-frequency bass sounds from the stereo speaker array 11. At that time, the control unit 8 changes the localization in the xy plane of the sound output from the stereo speaker array 11 according to the position of the finger 10a of the user 10 and the position of the aerial image 6 in the xy plane relative to the aerial image 6. When the position of the finger 10a of the user 10 is close to the center of the aerial image 6, the control unit 8 localizes the sound to the center, and when the position of the finger 10a of the user 10 moves in the xy plane of the aerial image 6, the control unit 8 moves the localization of the sound according to its position. In addition, the control unit 8 gradually increases the frequency as the distance between the position of the finger 10a of the user 10 and the aerial image 6 in the z-axis direction relative to the aerial image 6 becomes smaller, changing the sound output from the stereo speaker 9 to a higher pitch.

なお、制御部8は、空中映像6に対してz軸方向における使用者10の指10aの位置と空中映像6との離間距離に応じて周波数を変化させているが、周波数を変化させる替わりに間欠的な音の周期を変化させてもよい。本実施の形態の空中映像表示装置の制御部8は、空中映像6に対してz軸方向における使用者10の指10aの位置と空中映像6との離間距離に応じてステレオスピーカアレイ11から出力させる音の音質を変化させる。 Note that the control unit 8 changes the frequency depending on the distance between the position of the finger 10a of the user 10 in the z-axis direction relative to the aerial image 6 and the aerial image 6, but instead of changing the frequency, the period of the intermittent sound may be changed. The control unit 8 of the aerial image display device of this embodiment changes the sound quality of the sound output from the stereo speaker array 11 depending on the distance between the position of the finger 10a of the user 10 in the z-axis direction relative to the aerial image 6 and the aerial image 6.

このように構成された空中映像表示装置においては、使用者は空中映像の位置と自分の指の位置とのz軸方向の離間距離をスピーカから出力される音の音質の変化で認識することができる。また、使用者は空中映像に対する自分の指のxy平面における位置をステレオスピーカアレイから出力される音のxy平面における定位の変化で認識することができる。そのため、本実施の形態の空中映像表示装置においては、使用者が空中映像に対する自分の指の位置の把握が容易となる。また、自分の指の動きで音が多様に変化するので、使用者は空中映像表示装置を操作している感覚が得られるため操作感が向上する。 In an aerial image display device configured in this manner, the user can recognize the distance in the z-axis direction between the position of the aerial image and the position of their finger from the change in sound quality of the sound output from the speaker. Also, the user can recognize the position of their finger in the xy plane relative to the aerial image from the change in the positioning in the xy plane of the sound output from the stereo speaker array. Therefore, in the aerial image display device of this embodiment, it is easy for the user to grasp the position of their finger in relation to the aerial image. Also, because the sound changes in a variety of ways depending on the movement of the user's finger, the user gets the feeling that they are operating the aerial image display device, improving the sense of operation.

なお、本実施の形態においては、ステレオスピーカアレイを用いてxy平面における音の定位を変化させているが、ステレオスピーカの替わりに3個以上のスピーカを用いてxy平面における音の定位を変化させてもよい。 In this embodiment, a stereo speaker array is used to change the position of the sound in the xy plane, but three or more speakers may be used instead of stereo speakers to change the position of the sound in the xy plane.

実施の形態1~3において、指10aの位置は三次元距離センサー7で測定される。実施の形態1~3の空中映像表示装置は、三次元距離センサー7で測定された指10aの位置からタッチパネルにタッチする位置となる指先の位置を算出するための認識部を備えていてもよい。また、実施の形態1~3においては、空中映像をタッチパネルとして使用するときにタッチ操作に応じて表示画像を切り替えることも想定される。実施の形態1~3の空中映像表示装置は、認識部で算出された指先の位置に基づいて映像表示部の表示画像を切り替えるための表示処理部を備えていてもよい。 In embodiments 1 to 3, the position of finger 10a is measured by three-dimensional distance sensor 7. The aerial image display device of embodiments 1 to 3 may include a recognition unit for calculating the position of the fingertip that will touch the touch panel from the position of finger 10a measured by three-dimensional distance sensor 7. Furthermore, in embodiments 1 to 3, it is also assumed that the displayed image will be switched in response to a touch operation when the aerial image is used as a touch panel. The aerial image display device of embodiments 1 to 3 may include a display processing unit for switching the displayed image on the image display unit based on the fingertip position calculated by the recognition unit.

また、実施の形態1~3においては、ビームスプリッターと再帰反射シートとを用いた方式の空中映像表示装置で説明した。これ以外の方式の空中映像表示装置として、二面コーナーリフレクタアレイと呼ばれる光学プレートを用いた方式、直交ミラーアレイと呼ばれる光学プレートを用いた方式のものがある。これらの方式の空中映像表示装置においては、図1に示した空中映像表示装置において、再帰反射シートが除かれビームスプリッターの位置に光学プレートが配置される。このような空中映像表示装置は、映像表示部に表示された映像を光学プレートに対して面対称な位置の空間に結像させて空中映像を表示することができる。このような方式の空中映像表示装置においても空中映像に対する使用者の指の位置の把握が困難になるという問題がある。このような方式の空中映像表示装置においても、空中映像に対する使用者の指の位置に応じて定位が変化する音を出力するステレオスピーカを備えることで、空中映像に対する使用者の指の位置の把握が容易となる。 In addition, in the first to third embodiments, the aerial image display device has been described using a system that uses a beam splitter and a retroreflective sheet. Other aerial image display devices include a system that uses an optical plate called a dihedral corner reflector array and a system that uses an optical plate called an orthogonal mirror array. In these aerial image display devices, the retroreflective sheet is removed from the aerial image display device shown in FIG. 1, and an optical plate is placed at the position of the beam splitter. This type of aerial image display device can display an aerial image by focusing an image displayed on the image display unit in a space that is plane-symmetrical to the optical plate. Even with this type of aerial image display device, there is a problem that it is difficult to grasp the position of the user's fingers relative to the aerial image. Even with this type of aerial image display device, by providing stereo speakers that output sounds whose position changes depending on the position of the user's fingers relative to the aerial image, it becomes easier to grasp the position of the user's fingers relative to the aerial image.

本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
Although the present application describes various exemplary embodiments and examples, the various features, aspects, and functions described in one or more embodiments are not limited to application to a particular embodiment, but may be applied to the embodiments alone or in various combinations.
Therefore, countless modifications not exemplified are assumed within the scope of the technology disclosed in the present specification, including, for example, modifying, adding, or omitting at least one component, and further, extracting at least one component and combining it with a component of another embodiment.

1 空中映像表示装置、2 筐体、3 映像表示部、4 ビームスプリッター、5 再帰反射シート、6 空中映像、7 三次元距離センサー、8 制御部、9 ステレオスピーカ、10 使用者、10a 指、11 ステレオスピーカアレイ。 1 Aerial image display device, 2 Housing, 3 Image display unit, 4 Beam splitter, 5 Retroreflective sheet, 6 Aerial image, 7 Three-dimensional distance sensor, 8 Control unit, 9 Stereo speaker, 10 User, 10a Finger, 11 Stereo speaker array.

Claims (12)

映像を表示する映像表示部と
記映像表示部に表示された前記映像を空間に結像させて空中映像を表示する空中結像光学系と、
前記空中映像が含まれる空間領域内の使用者の指の位置を検出するセンサーと、
前記センサーで検出された前記指の位置の前記空中映像に対する位置に応じて定位が変化する音を出力するステレオスピーカとを備えたことを特徴とする空中映像表示装置。
a video display unit for displaying a video ;
an aerial imaging optical system that images the image displayed on the image display unit in space to display an aerial image;
a sensor for detecting a position of a user's finger within a spatial region including the aerial image;
and stereo speakers that output sounds whose localization changes depending on the position of the finger detected by the sensor relative to the aerial image.
前記空中結像光学系は、前記映像表示部に表示された前記映像を反射させるビームスプリッターと、前記ビームスプリッターで反射された前記映像を再帰反射させる再帰反射シートとで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の空中映像表示装置。The aerial image display device described in claim 1, characterized in that the aerial imaging optical system is composed of a beam splitter that reflects the image displayed on the image display unit, and a retroreflective sheet that retroreflects the image reflected by the beam splitter. 前記空中結像光学系は、前記映像表示部に表示された前記映像を空間に結像させて前記空中映像を表示する光学プレートで構成されており、前記光学プレートは前記映像表示部に表示された前記映像を前記光学プレートに対して面対称な位置の空間に結像させて前記空中映像を表示することを特徴とする請求項1に記載の空中映像表示装置。The aerial imaging optical system is composed of an optical plate that images the image displayed on the image display unit in space to display the aerial image, and the optical plate images the image displayed on the image display unit in space at a position plane-symmetrical to the optical plate to display the aerial image. The aerial image display device described in claim 1, characterized in that the aerial imaging optical system is composed of an optical plate that images the image displayed on the image display unit in space at a position plane-symmetrical to the optical plate to display the aerial image. 前記センサーで検出された前記指の位置の前記空中映像に対する位置に応じて前記ステレオスピーカから出力させる音を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、前記空中映像に対して直角な方向における前記指の位置と前記空中映像との離間距離に応じて前記ステレオスピーカから出力される音の音質を変化させ、前記空中映像に対して平行な方向における前記指の位置の前記空中映像に対する位置に応じて前記ステレオスピーカから出力される音の定位を変化させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の空中映像表示装置。 4. The aerial image display device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control unit that controls sound to be output from the stereo speakers in accordance with a position of the finger detected by the sensor relative to the aerial image, wherein the control unit changes sound quality of the sound output from the stereo speakers in accordance with a distance between the position of the finger and the aerial image in a direction perpendicular to the aerial image, and changes a position of the sound output from the stereo speakers in accordance with a position of the finger relative to the aerial image in a direction parallel to the aerial image. 前記ステレオスピーカから出力される音は、前記空中映像に対して直角な方向における前記指の位置と前記空中映像との離間距離に応じて周波数が連続して変化することを特徴とする請求項に記載の空中映像表示装置。 The aerial image display device according to claim 4 , wherein the frequency of the sound output from the stereo speakers changes continuously depending on the distance between the position of the finger in a direction perpendicular to the aerial image and the aerial image. 前記ステレオスピーカから出力される音は、前記指の位置と前記空中映像の位置とが一致したときに前記周波数が不連続に変化することを特徴とする請求項に記載の空中映像表示装置。 The aerial image display device according to claim 5 , wherein the frequency of the sound output from the stereo speakers changes discontinuously when the position of the finger and the position of the aerial image coincide with each other. 前記ステレオスピーカから出力される音は、間欠的な音であり、前記空中映像に対して直角な方向における前記指の位置と前記空中映像との離間距離に応じて前記間欠的な音の停止期間および発生期間の少なくとも一方が連続して変化することを特徴とする請求項に記載の空中映像表示装置。 The aerial image display device according to claim 4, characterized in that the sounds output from the stereo speakers are intermittent sounds, and at least one of a stop period and a generation period of the intermittent sounds changes continuously depending on a distance between the position of the finger in a direction perpendicular to the aerial image and the aerial image. 前記ステレオスピーカから出力される音は、前記指の位置と前記空中映像の位置とが一致したときに前記停止期間および前記発生期間の少なくとも一方が不連続に変化することを特徴とする請求項に記載の空中映像表示装置。 The aerial image display device according to claim 7, characterized in that at least one of the stop period and the generation period of the sound output from the stereo speakers changes discontinuously when the position of the finger and the position of the aerial image coincide with each other. 前記ステレオスピーカから出力される音は、前記指の位置と前記空中映像の位置とが一致したときに停止することを特徴とする請求項またはに記載の空中映像表示装置。 The floating image display device according to claim 5 or 7 , wherein sounds output from the stereo speakers stop when the position of the finger and the position of the floating image coincide with each other. 前記ステレオスピーカから出力される音は、前記指の位置が前記空中映像を通過したときに不協和音となることを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載の空中映像表示装置。 The floating image display device according to any one of claims 4 to 9 , wherein sounds output from the stereo speakers become discordant when the position of the finger passes through the floating image. 前記制御部は、前記空中映像に対して平行な方向の一方の方向における前記指の位置の前記空中映像に対する位置に応じて前記ステレオスピーカから出力される音の定位を変化させ、前記一方の方向に直交する方向における前記指の位置の前記空中映像に対する位置に応じて前記ステレオスピーカから出力される音の音量を変化させることを特徴とする請求項から10のいずれか1項に記載の空中映像表示装置。 The aerial image display device described in any one of claims 4 to 10, characterized in that the control unit changes a position of the sound output from the stereo speakers in accordance with a position of the finger relative to the aerial image in one direction parallel to the aerial image, and changes a volume of the sound output from the stereo speakers in accordance with a position of the finger relative to the aerial image in a direction perpendicular to the one direction. 前記ステレオスピーカは一対のスピーカアレイで構成されていることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の空中映像表示装置。 12. The aerial image display device according to claim 1 , wherein the stereo speakers are configured by a pair of speaker arrays.
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