(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投射装置から画像が投射される前方空間に位置する対象物体の位置を光学的に検出する位置検出機能付き投射型表示装置であって、
前記画像投射装置と
前記前方空間に位置検出光を出射して当該前方空間に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源部と、
前記画像投射装置に設けられ、当該画像投射装置から前記前方空間をみたときに互いに異なる角度方向に入射角度範囲を向ける複数の光検出器と、
前記対象物体で反射した前記位置検出光を前記光検出器が検出した結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、
を有し、
前記位置検出用光源部は、前記前方空間における前記画像の投射方向に交差する所定の方向の一方側から他方側に向けて強度が単調減少する第１光強度分布と、前記他方側から前記一方側に向けて強度が単調減少する第２光強度分布と、を形成し、
前記位置検出部は、前記第１光強度分布を形成したときの前記光検出器での検出結果と、前記第２光強度分布を形成したときの前記光検出器での検出結果との比較結果に基づいて前記対象物体の位置を検出することを特徴とする位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項２】
前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記画像の投射方向に交差する第１方向で前記位置検出光の強度が変化する第１座標検出用強度分布と、前記画像の投射方向および前記第１方向の双方に交差する第２方向で前記位置検出光の強度が変化する第２座標検出用強度分布を形成し、
前記位置検出用光源部は、前記前方空間の異なる位置に中心光軸を向けている複数の発光素子を有し、前記複数の発光素子の点灯パターンを変更することにより、前記第１座標検出用強度分布および前記第２座標検出用強度分布を形成することを特徴とする請求項１に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項３】
前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記画像の投射方向で前記位置検出光の強度が変化する第３座標検出用強度分布を形成することを特徴とする請求項２に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項４】
前記位置検出部は、前記複数の光検出器が検出した結果毎に前記対象物体の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項５】
前記複数の光検出器において、前記入射角度範囲同士が重なっていないことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項６】
前記複数の光検出器において、隣り合う前記入射角度範囲の端部同士が近接あるいは接していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項７】
前記位置検出用光源部および前記位置検出部は、前記画像投射装置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項８】
前記光検出器には、前記入射角度範囲を規定する入射角度範囲制限部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項９】
前記位置検出光は、赤外光からなることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投射するとともに画像の投射側に位置する対象物体の位置を光学的に検出することのできる位置検出機能付き投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、カーナビゲーション、パーソナルコンピューター、券売機、銀行の端末などの電子機器では、近年、液晶装置などの画像生成装置の前面にタッチパネルが配置された位置検出機能付き表示装置が用いられ、かかる位置検出機能付き表示装置では、画像生成装置に表示された画像を参照しながら、情報の入力を行なう。このようなタッチパネルは、検出領域内において対象物体の位置を検出するための位置検出装置として構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の位置検出装置は光学式であり、直視型の表示装置において画像の表示面側に検出領域を設定し、検出領域を挟む両側に複数の発光ダイオードと複数のフォトトランジスターとを配置した構成を有している。かかる位置検出装置では、検出領域内に対象物体が進入すると、対象物体によって光が遮られるので、光が遮られたフォトトランジスターを特定すれば対象物体の位置を検出することができる。
【０００４】
また、液晶パネルなどの直視型表示パネルに対して入力操作側に透光板を設け、透光板に対して入力操作側とは反対側に光源および受光素子を配置した位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
かかる特許文献２に記載の位置検出装置では、光源から出射された位置検出光を透光板を介して入力操作側に出射し、対象物体で反射した位置検出光を受光素子で受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１４２６４３号公報の図６
【特許文献２】ＵＳＰａｔｅｎｔ  Ｎｏ．６９２７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここに、本願発明者は、スクリーン部材に画像を表示するとともに、スクリーン部材の前側（スクリーン面側）での対象物体の位置を検出する位置検出機能付き投射型表示装置を提案するものである。
【０００８】
しかしながら、かかる位置検出機能付き投射型表示装置を構成するにあたって、特許文献１に記載の構成を採用すると、スクリーン部材の周りに発光ダイオードやフォトトランジスターを多数配置することになるため、実用的ではない。
【０００９】
また、位置検出機能付き投射型表示装置では、透光板や光源、受光素子をスクリーン部材の前側に設けることが現実的に不可能であることから、特許文献２に記載の構成を採用することができない。
【００１０】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、画像が投射される側の周りに多数の光検出器を配置しなくても、画像が投射される側に位置する対象物体の位置を光学的に検出することのできる位置検出機能付き投射型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は、画像投射装置から画像が投射される前方空間に位置する対象物体の位置を光学的に検出する位置検出機能付き投射型表示装置であって、前記前方空間に位置検出光を出射して当該前方空間に前記位置検出光の強度分布を形成する位置検出用光源部と、前記画像投射装置に設けられ、当該画像投射装置から前記前方空間をみたときに互いに異なる角度方向に入射角度範囲を向ける複数の光検出器と、前記対象物体で反射した前記位置検出光を前記光検出器が検出した結果に基づいて前記対象物体の位置を検出する位置検出部と、を有していることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、投射型表示装置に位置検出機能を付加するにあたって、位置検出用光源部から画像投射装置の前方空間に向けて位置検出光を出射し、検出領域で対象物体により反射した位置検出光を光検出器によって検出する。ここで、位置検出用光源部から出射された位置検出光は、前方空間に強度分布を形成するため、検出領域内における位置と位置検出光の強度との関係を予め把握しておけば、位置検出部は、光検出器の受光結果に基づいて対象物体の位置を検出することができる。また、光検出器が画像投射装置に設けられているため、画像の投射方向が定まれば、光検出器の向きも、画像の投射方向に合わせることができる。また、画像投射装置から前方空間をみたときに互いに異なる角度方向に入射角度範囲を向ける複数の光検出器が用いられているため、画像が投射される側の広い範囲にわたって対象物体の位置を検出することができる。
【００１３】
本発明において、前記位置検出部は、前記複数の光検出器が検出した結果毎に前記対象物体の位置を検出することが好ましい。このように構成すると、画像が投射される側に複数の対象物体が存在する場合でも、複数の対象物体毎の位置を検出することができる。
【００１４】
本発明において、本発明では、前記複数の光検出器において、前記入射角度範囲同士が重なっていないことが好ましい。このように構成すると、対象物体の位置を精度よく検出することができる。すなわち、複数の光検出器において、隣り合う入射角度範囲同士が重なっていると、入射角度範囲が重なる領域に対象物体が位置する場合には、１つの対象物体にかかわらず、複数の光検出器で、対象物体で反射してしまうという事態が発生するが、本発明によれば、かかる事態を回避することができる。また、複数の対象物体毎の位置を検出する方式を採用した場合、入射角度範囲が重なる領域に対象物体が複数存在するか否かを判別できなくなるという事態が発生するが、本発明によれば、かかる事態を回避することができる。
【００１５】
本発明において、前記複数の光検出器において、隣り合う前記入射角度範囲の端部同士が近接あるいは接していることが好ましい。このように構成すると、対象物体の存在を見落とすという事態を回避することができる。
【００１６】
本発明において、前記位置検出用光源部および前記位置検出部は、前記画像投射装置に設けられていることが好ましい。このように構成すると、画像投射装置の向きを設定するだけで、位置検出光の出射方向も合わせることができるので、便利である。また、画像投射装置に位置検出装置全体が搭載されているので、持ち運びや設置なども容易である。
【００１７】
本発明において、前記光検出器には、前記入射角度範囲を規定する入射角度範囲制限部が設けられていることが好ましい。このように構成すると、光検出器の入射角度範囲を任意に調整することができる。
【００１８】
本発明において、前記位置検出光は、赤外光からなることが好ましい。かかる構成によれば、位置検出光が画像の表示を妨げないという利点がある。
【００１９】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記画像の投射方向に交差する第１方向で前記位置検出光の強度が変化する第１座標検出用強度分布と、前記画像の投射方向および前記第１方向の双方に交差する第２方向で前記位置検出光の強度が変化する第２座標検出用強度分布を形成する構成を採用することができる。このように構成すると、対象物体の二次元座標を検出することができる。
【００２０】
また、前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記画像の投射方向で前記位置検出光の強度が変化する第３座標検出用強度分布を形成することが好ましい。このように構成すると、対象物体の三次元座標を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置に用いた画像投射装置の説明図である。
【図３】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置における検出領域と発光素子との位置関係などを示す説明図である。
【図４】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置において、発光素子が検出領域に位置検出光の強度分布を形成する様子を示す説明図である。
【図５】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置に用いた４つの光検出器の入射角度範囲を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置に用いた光検出器の説明図である。
【図７】図７は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置で用いた座標検出方法の基本的な原理を示す説明図である。
【図８】本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置で形成される位置検出光の強度分布を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｚ軸に沿う方向に画像を投射するものとして説明する。また、以下に参照する図面では、説明の便宜上、Ｘ軸方向を横方向とし、Ｙ軸方向を縦方向として表してある。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある。また、以下の説明で参照する図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００２３】
［位置検出機能付き投射型表示装置の全体構成］
図１は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置の構成を模式的に示す説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き投射型表示装置の要部を斜め上からみた様子を模式的に示す説明図、および横方向からみた様子を模式的に示す説明図である。図２は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置に用いた画像投射装置の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、画像投射装置を前面側からみたときの説明図、および位置検出機能付き投射型表示装置の電気的構成等を示す説明図である。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）、および図２（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き投射型表示装置１００は、液晶プロジェクターあるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２００を備えており、かかる画像投射装置２００は、筐体２５０の前面部２０１に設けられた投射レンズ２１０からスクリーン２９０に向けて画像表示光Ｌ１を拡大投射する。従って、画像投射装置２００は、筐体２５０の内部にカラーの画像表示光を生成して投射レンズ２１０を介して出射する光学装置２８０を備えている。本形態において、スクリーン２９０は横長の四角形である。
【００２５】
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００は、以下に説明するように、画像が投射される前方空間（スクリーン２９０の前方）に設定された検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出する機能を備えている。本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００では、かかる対象物体ＯｂのＸＹ座標を投射された画像の一部などを指定する入力情報として扱い、かかる入力情報に基づいて画像の切り換えなどを行なう。
【００２６】
［位置検出のための構成］
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００には、検出領域１０Ｒに向けて赤外光からなる位置検出光Ｌ２を出射して検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する位置検出用光源部１１が設けられている。また、位置検出機能付き投射型表示装置１００には、検出領域１０Ｒで対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光Ｌ３を検出する光検出器３０と、光検出器３０の受光結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５０とが設けられている。
【００２７】
位置検出用光源部１１は、赤外光を出射する複数の発光素子１２と、これらの複数の発光素子１２を駆動する光源駆動部１４とを有しており、本形態において、位置検出用光源部１１（発光素子１２および光源駆動部１４）は、画像投射装置２００に設けられている。より具体的には、画像投射装置２００の前面部２０１には、Ｘ軸方向の略中央位置に投射レンズ２１０が設けられているとともに、前面部２０１において投射レンズ２１０をＸ軸方向の両側には複数の発光素子１２が設けられている。
【００２８】
本形態において、発光素子１２（第１発光素子１２ａ、第２発光素子１２ｂ、第３発光素子１２ｃ、第４発光素子１２ｄ）は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤外光からなる位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄを発散光として放出する。位置検出光Ｌ２（位置検出光Ｌ２ａ〜Ｌ２ｄ）は、指やタッチペン等の対象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。従って、対象物体Ｏｂが指等の人体であれば、人体の表面で反射率の高い赤外線（特に可視光領域に近い近赤外線、例えば波長で８５０ｎｍ付近）、あるいは９５０ｎｍであることが望ましい。本形態では、いずれの発光素子１２もピーク波長が８５０ｎｍ付近の波長域にある赤外光を出射する。なお、発光素子１２の光出射面側には、散乱板やプリズムシート等の光学部材が配置されることもある。
【００２９】
光源駆動部１４は、発光素子１２を駆動する光源駆動回路１４０と、光源駆動回路１４０を介して複数の発光素子１２の各々の点灯パターンを制御する光源制御部１４５とを備えている。光源駆動回路１４０は、第１発光素子１２ａを駆動する第１光源駆動回路１４０ａと、第２発光素子１２ｂを駆動する第２光源駆動回路１４０ｂと、第３発光素子１２ｃを駆動する第３光源駆動回路１４０ｃと、第４発光素子１２ｄを駆動する第４光源駆動回路１４０ｄを備えている。光源制御部１４５は、第１光源駆動回路１４０ａ、第２光源駆動回路１４０ｂ、第３光源駆動回路１４０ｃおよび第４光源駆動回路１４０ｄの全てを制御する。
【００３０】
本形態においては、光検出器３０および位置検出部５０も、位置検出用光源部１１と同様、画像投射装置２００に設けられており、位置検出部５０は、画像投射装置２００の内部に配置されている。また、位置検出部５０と光源駆動部１４は、共通の半導体集積回路５００に構成されている。
【００３１】
光検出器３０は、画像投射装置２００の前面部２０１において、投射レンズ２１０の近傍に設けられている。かかる光検出器３０は、前方に受光部を向けたフォトダイオードやフォトトランジスター等からなり、本形態では、フォトダイオードが用いられている。ここで、光検出器３０には位置検出部５０に電気的に接続されており、光検出器３０での検出結果は、位置検出部５０に出力される。
【００３２】
本形態では、詳しくは後述するように、光検出器３０は、複数用いられている。本形態において、光検出器３０は、第１光検出器３１、第２光検出器３２、第３光検出器３３、および第４光検出器３４として４つ用いられている。４つの光検出器３０は、カソードが共通の配線により位置検出部５０に接続され、アノードは光検出器３０毎に位置検出部５０に接続されている。このため、４つの光検出器３０での検出結果は、各々が独立して位置検出部５０に出力される。
【００３３】
位置検出部５０は、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する機能を有している。また、位置検出部５０では、４つの光検出器３０での検出結果の各々に対応する対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する。このため、位置検出部５０には、４つの光検出器３０での検出結果の各々に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する４つの位置算出部５３（第１位置算出部５３１、第２位置算出部５３２、第３位置算出部５３３、および第４位置算出部５３４）が設けられている。すなわち、第１位置算出部５３１は、第１光検出器３１での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出し、第２位置算出部５３２は、第２光検出器３２での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する。また、第３位置算出部５３３は、第３光検出器３３での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出し、第４位置算出部５３４は、第４光検出器３４での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する。
【００３４】
但し、本形態では、４つの光検出器３０での検出結果に対する信号処理部５２は共通である。このため、信号処理部５２の前段には、４つの光検出器３０から信号処理部５２への信号入力を制御する入力制御部５１が設けられており、４つの光検出器３０での検出結果は順次、信号処理部５２に入力されることになる。但し、４つの光検出器３０の各々に対して信号処理部５２を設けた場合、入力制御部５１については省略することができる。
【００３５】
［位置検出光の強度分布］
図３は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置１００における検出領域１０Ｒと発光素子１２との位置関係などを示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、発光素子１２から放出された位置検出光によって強度分布が形成される様子を示す説明図、および検出領域１０Ｒと発光素子１２の中心光軸との位置関係などを示す説明図である。図４は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置１００において、発光素子１２が検出領域に位置検出光の強度分布を形成する様子を示す説明図である。
【００３６】
図１（ａ）および図３に示すように、本形態において検出領域１０Ｒは横長四角形であり、画像投射装置２００において、４つの発光素子１２（第１発光素子１２ａ、第２発光素子１２ｂ、第３発光素子１２ｃ、第４発光素子１２ｄ）は仮想の四角形の角部分に相当する位置に配置されている。
【００３７】
図３に示すように、４つの発光素子１２（第１発光素子１２ａ、第２発光素子１２ｂ、第３発光素子１２ｃ、第４発光素子１２ｄ）はいずれも、検出領域１０Ｒ上の異なる位置に中心光軸を向けている。また、４つの発光素子１２はいずれも、検出領域１０Ｒの外周端部に中心光軸を向けている。より具体的には、第１発光素子１２ａは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａに中心光軸１２１ａを向けており、第２発光素子１２ｂは、検出領域１０Ｒの中心位置１０Ｒｏを間に挟んで角部分１０Ｒａとは反対側の角部分１０Ｒｂに中心光軸１２１ｂを向けている。また、第３発光素子１２ｃおよび第４発光素子１２ｄは、第１発光素子１２ａおよび第２発光素子１２ｂとは異なる位置に中心光軸１２１ｃ、１２１ｄを向けている。より具体的には、第３発光素子１２ｃは、検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｃに中心光軸１２１ｃを向けており、第４発光素子１２ｄは、検出領域１０Ｒの中心位置１０Ｒｏを間に挟んで角部分１０Ｒｃとは反対側の角部分１０Ｒｄに中心光軸１２１ｄを向けている。
【００３８】
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００では、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２によって検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布を形成して対象物体Ｏｂの位置を検出する。このため、検出領域１０Ｒに形成される強度分布の強度レベルは高いことが好ましい。そこで、本形態では、４つの発光素子１２（第１発光素子１２ａ、第２発光素子１２ｂ、第３発光素子１２ｃ、第４発光素子１２ｄ）の各々には、発光素子１２から放出された位置検出光Ｌ２のうち、検出領域１０Ｒの外側に向かおうとする位置検出光を検出領域１０Ｒ内に導く反射ミラー１３ａ〜１３ｄが設けられている。本形態において、反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、発光素子１２の中心光軸が向かう検出領域１０Ｒ上の形状に対応する形状をもって発光素子１２の側方位置から位置検出光Ｌ２の放出方向に向けて延在している。より具体的には、反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、発光素子１２の中心光軸を囲む４方向のうち、互いに直交する２方向に、中心光軸と平行な２つの反射面を備えている。
【００３９】
このように構成した位置検出機能付き投射型表示装置１００では、第１発光素子１２ａが点灯すると、図４（ａ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒａを中心にした強度分布が形成される。また、第２発光素子１２ｂが点灯すると、図４（ｂ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｂを中心にした強度分布が形成される。また、第３発光素子１２ｃが点灯すると、図４（ｃ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｃを中心にした強度分布が形成される。また、第４発光素子１２ｄが点灯すると、図４（ｄ）に示すように検出領域１０Ｒの角部分１０Ｒｄを中心にした強度分布が形成される。
【００４０】
従って、例えば、第１発光素子１２ａおよび第４発光素子１２ｄが点灯すると、図３（ａ）および図４（ｅ）に示すように、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）が形成される。これに対して、第２発光素子１２ｂおよび第３発光素子１２ｃが点灯すると、図３（ａ）および図４（ｆ）に示すように、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）が形成される。また、図８を参照して、後述するように、４つの発光素子１２の点灯パターンを変更すれば、Ｘ軸方向の強度分布や、Ｚ軸方向の強度分布を形成することもできる。
【００４１】
［光検出器３０の詳細構成］
図５は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置１００に用いた４つの光検出器３０の入射角度範囲を模式的に示す説明図である。図６は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置１００に用いた光検出器３０の説明図であり、図６（ａ）は、光検出器３０として用いたフォトダイオードの感度指向性を示す説明図、および光検出器３０に設けた入射角度範囲制限部の説明図である。
【００４２】
図２を参照して説明したように、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００では、４つの光検出器３０（第１光検出器３１、第２光検出器３２、第３光検出器３３、および第４光検出器３４）が用いられている。
【００４３】
本形態では、図５に示すように、４つの光検出器３０（第１光検出器３１、第２光検出器３２、第３光検出器３３、および第４光検出器３４）は、画像投射装置２００から検出領域１０Ｒ（前方空間）をみたときに互いに異なる角度方向に入射角度範囲を向けている。より具体的には、本形態では、画像投射装置２００から検出領域１０Ｒ（前方空間）をみたときに、検出領域１０Ｒをその中心位置１０ＲＯを中心にして４分割し、かかる４つの領域１０Ｒ１、１０Ｒ２、１０Ｒ３、１０Ｒ４に第１光検出器３１、第２光検出器３２、第３光検出器３３、および第４光検出器３４の入射角度範囲が向いている。
【００４４】
すなわち、第１光検出器３１の入射角度範囲３１０は、図５に実線で囲まれた範囲であり、領域１０Ｒ１に向いている。第２光検出器３２の入射角度範囲３２０は、図５に点線で囲まれた範囲であり、領域１０Ｒ２に向いている。第３光検出器３３の入射角度範囲３３０は、図５に二点鎖線で囲まれた範囲であり、領域１０Ｒ３に向いている。第４光検出器３４の入射角度範囲３４０は、図５に一点鎖線で囲まれた範囲であり、領域１０Ｒ４に向いている。従って、第１光検出器３１は、入射角度範囲３１０内に位置する対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２を検出し、第２光検出器３２は、入射角度範囲３２０内に位置する対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２を検出し、第３光検出器３３は、入射角度範囲３３０内に位置する対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２を検出し、第４光検出器３４は、入射角度範囲３４０内に位置する対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ２を検出する。
【００４５】
ここで、４つの領域１０Ｒ１〜１０Ｒ４は互いに重なっておらず、入射角度範囲３１０〜３４０は互いに重なっていない。また、隣り合う領域１０Ｒ１〜１０Ｒ４の端部同士は接しており、隣り合う入射角度範囲３１０〜３４０同士は近接あるいは接している。
【００４６】
このような入射角度範囲３１０〜３４０を設定するにあたって、本形態では、図２に示すように、４つの光検出器３０を近接させ、それらの指向性を調整することによって、入射角度範囲３１０〜３４０を設定している。
【００４７】
すなわち、４つの光検出器３０に用いたフォトダイオードは、図６（ａ）に示すような感度指向性を有している。図６（ａ）には、光検出器３０の中心光軸に対して成す角度Φと感度ｆ（Φ）との関係が示されており、光検出器３０の中心光軸の側（正面）での感度ｆ（Φ）を１．０として示してある。図６（ａ）に示すように、光検出器３０の感度ｆ（Φ）は、中心光軸の側（正面）で最高であり、光検出器３０の中心光軸となす角度Φが大きくなるに伴って感度ｆ（Φ）は低下しているものの、かなり広い角度範囲にわたって光を検出する。
【００４８】
そこで、本形態では、例えば、図６（ｂ）に示す入射角度範囲制限部３６を設け、光検出器３０の入射角度範囲３１０〜３４０を規定している。ここに示す入射角度範囲制限部３６は、Ｘ軸方向に延在する第１遮光板部３６１と、Ｙ軸方向に延在する第２遮光板部３６２とを備えており、第１遮光板部３６１と第２遮光板部３６２とにより形成された４つの角部分３６３に光検出器３０（フォトダイオード）を設けてある。このため、光検出器３０への入射角度が制限されるので、４つの光検出器３０の入射角度範囲３１０〜３４０を規定することができ。なお、光検出器３０において受光部３０ａ（光軸）が向く角度については、第１遮光板部３６１および第２遮光板部３６２に対して傾けた方が、図６（ａ）に示す感度指向性において高感度方向を利用することができる。また、図６（ｂ）に示す入射角度範囲制限部３６において、光検出器３０に対して第１遮光板部３６１および第２遮光板部３６２が位置する側とは反対側にも遮光壁を設ければ、図６（ａ）に示す感度指向性において低感度方向からの光の入射を阻止できるという利点がある。
【００４９】
［座標検出の基本原理］
図７を参照して、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００で採用した座標検出方法の基本的な原理を説明する。図７は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置１００で用いた座標検出方法の基本的な原理を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、位置検出光のＸ軸方向の強度分布を示す説明図、対象物体で反射した位置検出光の強度を示す説明図、対象物体で反射した位置検出光の強度が等しくなるように位置検出光の強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００５０】
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００においては、図３および図４を参照して説明した位置検出光の強度分布を利用して、位置検出部５０は、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する。
【００５１】
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００においては、位置検出用光源部１１から位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出用光源部１１の発光素子１２からの距離やその中心光軸の位置によって検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２の強度分布が形成される。例えば、Ｘ座標を検出する際には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）を形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）を形成する。好ましくは、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。このようなＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂにおいてＹ軸方向の強度は一定である。従って、検出領域１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより位置検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。ここで、Ｘ座標検出用第１期間に形成するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２期間に形成するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを予め、設定した分布としておけば、以下の方法などにより、光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００５２】
例えば、第１の方法では、図７（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａと、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとの差を利用する。より具体的には、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂは予め、設定した分布になっているので、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとの差も予め、設定した関数になっている。従って、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとの差を求めれば、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの差を求める際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。なお、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの比によって対象物体ＯｂのＸ座標を求めることも可能である。
【００５３】
次に、第２の方法では、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図７（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座標に対して直線的に変化する場合に適用できる。
【００５４】
まず、図７（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、対象物体ＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００５５】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、図７（ｃ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは差などにより、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００５６】
次に、第３の方法でも、第２の方法と同様、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなるように、発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整した際の調整量に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出する方法である。かかる方法は、図７（ｂ）に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座標に対して直線的に変化する場合に適用できる。
【００５７】
まず、図７（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを絶対値が等しく、Ｘ軸方向で逆向きに形成する。この状態で、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、対象物体ＯｂがＸ軸方向の中央に位置することが分る。
【００５８】
これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、例えば、検出値が低い期間の方、あるいは検出値が高い期間の方の発光素子１２に対する制御量（駆動電流）を調整して、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。図７（ｃ）に示す例では、例えば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量を調整量ΔＬＸａ分だけ減少させる。あるいは、Ｘ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量を調整量ΔＬＸｂ分だけ増大させる。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくなれば、制御量を調整した後のＸ座標検出用第１期間での発光素子１２に対する制御量と、制御量を調整した後のＸ座標検出用第２期間での発光素子１２に対する制御量との比あるいは差などにより、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、位置検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２に対する制御量の調整を行なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度に影響を及ぼすことがない。
【００５９】
上記の方法１〜３のいずれを採用する場合でも、同様に、Ｙ座標検出用第１期間において、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第１強度分布（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第１強度分布）を形成した後、Ｙ座標検出用第２期間において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第２強度分布（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第２強度分布）を形成すれば、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。また、Ｚ座標検出期間において、Ｚ軸方向の強度分布（第３座標検出用強度分布）を形成すれば、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００６０】
上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部５０としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、論理回路などのハードウェアを用いた信号処理部で処理を行う構成を採用することもできる。
【００６１】
［座標検出動作］
図８を参照して、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出する動作を説明する。図８は、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置１００で形成される位置検出光の強度分布を示す説明図である。なお、図８（ａ）、（ｂ）は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出する際のＸ座標検出用強度分布の説明図であり、図８（ｃ）、（ｄ）は、対象物体ＯｂのＹ座標を検出する際のＹ座標検出用強度分布の説明図であり、図８（ｅ）は、対象物体ＯｂのＺ座標を検出する際の座標検出用強度分布の説明図である。
【００６２】
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＸＹ座標を検出するには、以下に説明するＸ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間によってＸ座標を検出し、Ｙ座標検出用第１期間およびＹ座標検出用第２期間によってＹ座標を検出する。さらに、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００においては、Ｚ座標検出期間によってＺ座標を検出する。ここで、Ｘ座標検出用第１期間〜Ｚ座標検出期間の各時間は例えば数ｍｓｅｃ程度である。
【００６３】
また、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、４つの光検出器３０および４つの位置算出部５３が設けられていることから、１つの光検出器３０および位置算出部５３において、以下に説明する動作を行なった後、他の光検出器３０および位置算出部５３においても、以下に説明する動作を順次行なう。
【００６４】
（Ｘ座標検出動作）
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＸ座標を検出するには、まず、Ｘ座標検出用第１期間において、図８（ａ）に示すように、第１発光素子１２ａおよび第４発光素子１２ｄを点灯させ、第２発光素子１２ｂおよび第３発光素子１２ｃを消灯させる。その結果、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａが形成される。本形態のＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって位置検出光の強度が連続的に直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｘ軸方向における位置と位置検出光の強度とが一定の関係を有している。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａにおける位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００６５】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、図８（ｂ）に示すように、第１発光素子１２ａおよび第４発光素子１２ｄを消灯させ、第２発光素子１２ｂおよび第３発光素子１２ｃを点灯させる。その結果、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂが形成される。本形態のＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって位置検出光の強度が連続的に直線的に減少している。かかるＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａと同様、Ｘ軸方向における位置と位置検出光の強度とが一定の関係を有している。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂにおける位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００６６】
従って、図７を参照して説明したように、位置検出部５０の位置算出部５３は、Ｘ座標検出用第１期間において光検出器３０で検出された光量と、Ｘ座標検出用第２期間において光検出器３０で検出された光量との比較結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。
【００６７】
（Ｙ座標検出動作）
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＹ座標を検出するには、まず、Ｙ座標検出用第１期間において、図８（ｃ）に示すように、第２発光素子１２ｂおよび第４発光素子１２ｄを点灯させ、第１発光素子１２ａおよび第３発光素子１２ｃを消灯させる。その結果、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａが形成される。本形態のＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって位置検出光の強度が連続的に直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｙ軸方向における位置と位置検出光の強度とが一定の関係を有している。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａにおける位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００６８】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、図８（ｄ）に示すように、第２発光素子１２ｂおよび第４発光素子１２ｄを消灯させ、第１発光素子１２ａおよび第３発光素子１２ｃを点灯させる。その結果、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって位置検出光の強度が単調減少するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂが形成される。本形態のＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向かって位置検出光の強度が連続的に直線的に減少している。かかるＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａと同様、Ｙ軸方向における位置と位置検出光の強度とが一定の関係を有している。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂにおける位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。
【００６９】
従って、図７を参照して説明したように、位置検出部５０の位置算出部５３は、Ｙ座標検出用第１期間において光検出器３０で検出された光量と、Ｙ座標検出用第２期間において光検出器３０で検出された光量との比較結果に基づいて、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００７０】
（Ｚ座標検出動作）
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体ＯｂのＺ座標を検出するには、図８（ｅ）に示すように、Ｚ座標検出期間において、第１発光素子１２ａ、第２発光素子１２ｂ、第３発光素子１２ｃおよび第４発光素子１２ｄの全てを点灯させる。その結果、Ｚ軸方向において画像投射装置２００が位置する側からスクリーン２９０に向けて位置検出光の強度が単調減少するＺ座標検出用強度分布Ｌ２Ｚが形成される。かかるＺ座標検出用強度分布Ｌ２Ｚでは、Ｚ軸方向における位置と位置検出光の強度とが一定の関係を有している。このため、対象物体Ｏｂで反射して光検出器３０で検出される光量は、Ｚ座標検出用強度分布Ｌ２Ｚにおける位置検出光の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。従って、位置検出部５０の位置算出部５３は、Ｚ座標検出期間における光検出器３０の検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。かかるＺ座標の検出は、検出領域１０ＲにおいてＺ軸方向の所定範囲を検出有効領域として設定するのに利用することができる。例えば、スクリーン部材２９０の表面から５ｃｍ以内の範囲を検出有効領域と設定すれば、スクリーン部材２９０の表面から５ｃｍを超える位置で対象物体Ｏｂを検出した場合には、その検出結果を無効とすることができる。このため、スクリーン部材２９０の表面から５ｃｍ以内の範囲に対象物体Ｏｂを検出した場合のみ、対象物体ＯｂのＸＹ座標を入力とみなすなどの処理を行なうことができる。
【００７１】
［多点検出］
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００においては、１つの光検出器３０および位置算出部５３において、上記の動作を行なった後、他の光検出器３０および位置算出部５３においても同様に行なう。すなわち、第１位置算出部５３１は、第１光検出器３１での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出し、次に、第２位置算出部５３２は、第２光検出器３２での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する。次に、第３位置算出部５３３は、第３光検出器３３での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出し、次に、第４位置算出部５３４は、第４光検出器３４での検出結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出する。
【００７２】
その結果、第１光検出器３１での検出結果によれば、図５に示す領域１０Ｒ１における対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。また、第２光検出器３２での検出結果によれば、領域１０Ｒ２における対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。また、第３光検出器３３での検出結果によれば、領域１０Ｒ３における対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。さらに、第４光検出器３４での検出結果によれば、領域１０Ｒ４における対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。それ故、検出領域１０Ｒの４つの領域１０Ｒ１〜１０Ｒ４毎に対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。
【００７３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、投射型表示装置に対して位置検出機能を付加して位置検出機能付き投射型表示装置１００を構成するにあたって、検出領域１０Ｒに向けて赤外光からなる位置検出光を出射する位置検出用光源部１１を設け、検出領域１０Ｒで対象物体Ｏｂにより反射した位置検出光を光検出器３０によって検出する。ここで、位置検出用光源部１１から出射された位置検出光は、検出領域１０Ｒに強度分布を形成するため、検出領域１０Ｒ内における位置と位置検出光の強度との関係を予め把握しておけば、位置検出部５０は、光検出器３０の受光結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出することができる。
【００７４】
また、光検出器３０は画像投射装置２００に設けられており、画像投射装置２００において位置検出光を検出する。このため、検出領域１０Ｒの周りに光検出器３０を設ける必要がない。また、位置検出用光源部１１は画像投射装置２００に設けられており、画像投射装置２００から検出領域１０Ｒに向けて位置検出光を出射する。このため、検出領域１０Ｒの周りに発光素子１２を多数設ける必要がない。さらに、位置検出用光源部１１、光検出器３０、および位置検出部５０のいずれもが画像投射装置２００に設けられている。このため、位置検出に必要な要素が全て画像投射装置２００に設けられているので、持ち運びに便利であるとともに、画像投射装置２００の向きを調整すれば、光検出器３０の光軸方向を調整することができる。
【００７５】
さらに、位置検出用光源部１１は、画像投射装置２００において画像を投射する投射レンズ２１０が位置する前面部２０１から前記位置検出光を出射する。このため、画像投射装置２００の前面部２０１が向く方向を調整するだけで、画像表示用の光および位置検出光の出射方向を調整することができる。また、光検出器３０も、位置検出用光源部１１と同様、画像投射装置２００の前面部２０１に設けられている。このため、画像表示用の光および位置検出光と同一方向に光検出器３０を確実に向けることができる。従って、画像投射装置２００の前面部２０１が向く方向を調整するだけで、画像表示用の光および位置検出光の出射方向、および光検出器３０の光軸中心が向く方向を調整することができる。
【００７６】
また、画像投射装置２００から前方空間をみたときに互いに異なる角度方向に入射角度範囲３１０、３２０、３３０、３４０を向ける複数の光検出器３０（第１光検出器３１、第２光検出器３２、第３光検出器３３、および第４光検出器３４）が用いられている。このため、スクリーン２９０側の広い範囲にわたる検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。
【００７７】
さらに、位置検出部５０は、複数の光検出器３０が検出した結果毎に対象物体Ｏｂの位置を検出するため、検出領域１０Ｒの４つの領域１０Ｒ１〜１０Ｒ４毎に対象物体Ｏｂの有無や座標を検出することができる。従って、検出領域１０Ｒ内に複数の対象物体Ｏｂが存在する場合でも、複数の対象物体Ｏｂ毎の位置を検出することができる。
【００７８】
また、複数の光検出器３０において、入射角度範囲３１０、３２０、３３０、３４０同士が重なっていない。このため、対象物体Ｏｂが複数存在するか否かを判別できなくなるという事態の発生を回避することができる。また、複数の光検出器３０において、隣り合う入射角度範囲３１０、３２０、３３０、３４０の端部同士が近接あるいは接している。このため、対象物体Ｏｂの存在を見落とすという事態を回避することができる。
【００７９】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、光検出器３０の数を４つとし、検出領域１０Ｒを４つの領域１０Ｒ１〜１０Ｒ４に分割したが、光検出器３０の数および検出領域１０Ｒの分割数については、２つ、３つ、あるいは５つ以上であってもよい。
【００８０】
上記実施の形態では、複数の発光素子１２の点灯・消灯によって位置検出光Ｌ２の強度分布を異なる角度方向に形成したが、さらに、複数の発光素子１２の発光強度のバランスを組み合わせて、位置検出光Ｌ２の強度分布を形成してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源部、１２・・発光素子、３０・・光検出器、３１・・第１光検出器、３２・・第２光検出器、３３・・第３光検出器、３４・・第４光検出器、５０・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き投射型表示装置、２００・・画像投射装置、２１０・・投射レンズ、３１０、３２０、３３０、３４０・・入射角度範囲、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
0005493702.tif 000002
【図２】
0005493702.tif 000003
【図４】
0005493702.tif 000004
【図５】
0005493702.tif 000005
【図６】
0005493702.tif 000006
【図７】
0005493702.tif 000007
【図３】
0005493702.tif 000008
【図８】
0005493702.tif 000009