(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投射装置から画像を投射し、前記画像が投射される面と前記画像投射装置との間の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、
前記画像投射装置に設けられ、前記画像が投射される面に向けて位置検出光を出射する位置検出用光源部と、
前記対象物体により反射した前記位置検出光を検出する光検出器と、
前記光検出器の受光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、
前記位置検出光の少なくとも一部を反射する反射ミラーと、を備え、
前記位置検出用光源部は、
第１期間において、前記位置検出光が出射される領域において前記画像の投射方向に対して交差する第１方向の一方側から他方側に向かって単調減少している第１強度分布を形成する位置検出光を出射し、
前記第１期間の後の第２期間において、前記位置検出光が出射される領域において前記第１方向の前記他方側から前記一方側に向かって単調減少している第２強度分布を形成する位置検出光を出射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】
前記位置検出光は、赤外光からなることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記画像が投射される面と前記画像投射装置との間には、前記対象物体の位置を検出する検出領域が設定されており、
前記反射ミラーは、前記位置検出用光源部から放出された前記位置検出光のうち、前記検出領域の外側に向かおうとする位置検出光を前記検出領域内に導くことを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項４】
前記位置検出用光源部は、光源として、互いに前記検出領域上の異なる位置に中心光軸を向ける複数の発光素子を備えてい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】
前記反射ミラーは、前記発光素子の側方位置から前記位置検出光の放出方向に向けて延在していることを特徴とする請求項４に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項６】
前記複数の発光素子は、前記検出領域の外周端部に中心光軸を向けており、
前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記検出領域の中心位置を間に挟んで前記第１発光素子の中心光軸とは反対側位置に中心光軸を向ける第２発光素子と、前記第１発光素子および前記第２発光素子とは異なる位置に中心光軸を向ける第３発光素子と、前記検出領域の中心位置を間に挟んで前記第３発光素子の中心光軸とは反対側位置に中心光軸を向ける第４発光素子と、からなることを特徴とする請求項４または５に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項７】
前記画像投射装置からみて、前記検出領域は四角形であり、
前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第３発光素子および前記第４発光素子は、前記四角形の互いに異なる角部分に中心光軸を向けており、
前記反射ミラーは、前記発光素子の中心光軸を囲む４方向のうち、互いに直交する２方向に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項８】
前記位置検出用光源部は、
前記第２期間の後の第３期間において、前記位置検出光が出射される領域において前記画像の投射方向および前記第１の方向に対して交差する第２方向の一方側から他方側に向かって単調減少している第３強度分布を形成する位置検出光を出射し、
前記第３期間の後の第４期間において、前記位置検出光が出射される領域において前記第２方向の前記他方側から前記一方側に向かって単調減少している第４強度分布を形成する位置検出光を出射す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】
前記位置検出用光源部は、前記画像投射装置において前記画像を投射する投射レンズが位置する前面部から前記位置検出光を出射す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。
【請求項１０】
前記位置検出用光源部、前記光検出器、および前記位置検出部はいずれも、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９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１１】
前記光検出器は、前記画像投射装置の前記前面部に設けられていることを特徴とする請求項１０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設定された検出領域内の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、銀行の端末等の電子機器では、近年、液晶装置等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、位置検出装置としては、赤外線を出射可能な入力ペンなどの位置を受光素子を備えた電子ボードや赤外線ＣＣＤカメラで検出する入力装置も提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４２６４３号公報の図６
【特許文献２】特開２００１−５１８００号公報の図１
【特許文献３】特開平８−２４０４０７号公報の図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここに本願発明者は、投射型表示装置においてスクリーンの近傍等といった画像の投射側に検出領域を設定し、かかる検出領域内の対象物体の位置を検出する新たな表示装置、すなわち、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。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、検出領域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必要であるため、実用的ではない。また、特許文献２，３に記載の構成を採用すると、専用の入力部材を必要とするため、使い勝手が悪い。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、検出領域の周りに発光素子や受光素子を多数配置した構成や専用の入力部材を用いなくても、対象物体の位置を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】
【０００８】
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を投射し、前記画像が投射される面と前記画像投射装置との間の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、前記画像投射装置に設けられ、前記対象物体に向けて位置検出光を出射する位置検出用光源部と、前記対象物体により反射した前記位置検出光を検出する光検出器と、前記光検出器の受光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、前記位置検出光の少なくとも一部を反射する反射ミラーと、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、投射型表示装置に対して位置検出機能を付加するにあたって、画像が投射される面と画像投射装置との間に位置する対象物体に向けて位置検出光を出射する位置検出用光源部を設け、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、強度分布を形成するため、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、位置検出用光源部は、画像投射装置に設けられており、画像投射装置から位置検出光を出射するため、検出領域の周りに発光素子を多数設ける必要がない。また、本発明は、位置検出光の少なくとも一部を反射する反射ミラーを備えているため、対象物体に照射される位置検出光の光量を増大させることができる。従って、光検出器での受光強度が大であるので、位置検出の際の感度が高い。
【００１０】
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。
【００１１】
本発明において、前記画像が投射される面と前記画像投射装置との間には、前記対象物体の位置を検出する検出領域が設定されており、前記検出領域には、前記位置検出光の強度分布が形成されている構成を採用することができる。
【００１２】
この場合、前記反射ミラーは、前記位置検出用光源部から放出された前記位置検出光のうち、前記検出領域の外側に向かおうとする位置検出光を前記検出領域内に導くことが好ましい。このように構成すると、前記位置検出用光源部から放出された位置検出光のうち、検出領域の外側に向かおうとする位置検出光は、反射ミラーによって検出領域内に導かれるため、検出領域内における位置検出光の強度が大である。従って、光検出器での受光強度が大であるので、位置検出の際の感度が高い。
【００１３】
本発明において、前記位置検出用光源部は、光源として、互いに前記検出領域上の異なる位置に中心光軸を向ける複数の発光素子を備えている構成を採用することができる。このように構成すると、複数の発光素子での点灯パターンを切り換えるだけで、検出領域内に複数の方向の強度分布を形成することができるので、かかる複数の強度分布を利用しての位置検出を行なうことができる。
【００１４】
本発明において、前記反射ミラーは、前記発光素子の側方位置から前記位置検出光の放出方向に向けて延在していることが好ましい。このように構成すると、発光素子の近傍に反射ミラーが位置するため、画像投射装置には、反射ミラーを構成するための突部を設ける必要がないなど、画像投射装置の構成を簡素化することができる。
【００１５】
本発明において、前記複数の発光素子は、前記検出領域の外周端部に中心光軸を向けており、前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記検出領域の中心位置を間に挟んで前記第１発光素子の中心光軸とは反対側位置に中心光軸を向ける第２発光素子と、前記第１発光素子および前記第２発光素子とは異なる位置に中心光軸を向ける第３発光素子と、前記検出領域の中心位置を間に挟んで前記第３発光素子の中心光軸とは反対側位置に中心光軸を向ける第４発光素子と、からなることが好ましい。このように構成すると、互いに交差する２方向に強度分布を形成することができるので、対象物体の２次元座標を検出することができる。
【００１６】
本発明において、前記画像投射装置からみて前記検出領域は四角形であり、前記第１発光素子、前記第２発光素子、前記第３発光素子および前記第４発光素子は、前記四角形の互いに異なる角部分に中心光軸を向けており、前記反射ミラーは、前記発光素子の中心光軸を囲む４方向のうち、互いに直交する２方向に配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、投射画像の平面形状と対応する形状の検出領域を設定することができる。また、第１発光素子、第２発光素子、第３発光素子および第４発光素子から放出された位置検出光のいずれにおいても、検出領域の外側に向かおうとする位置検出光を反射ミラーによって検出領域内に導くことができるので、検出領域内における位置検出光の強度が大である。従って、光検出器での受光強度が大であるので、位置検出の際の感度が高い。
【００１７】
本発明においては、前記画像の投射方向に対して交差する２つの方向をＸ軸方向およびＹ軸方向としたとき、前記位置検出用光源部は、前記強度分布として、前記複数の発光素子のうち、Ｘ軸方向の一方側に位置する発光素子によるＸ座標検出用第１強度分布と、Ｘ軸方向の他方側に位置する発光素子によるＸ座標検出用第２強度分布と、Ｙ軸方向の一方側に位置する発光素子によるＹ座標検出用第１強度分布と、Ｙ軸方向の他方側に位置する発光素子によるＹ座標検出用第２強度分布と、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Ｘ座標およびＹ座標を検出することができる。また、Ｘ座標検出用第１強度分布とＸ座標検出用第２強度分布とによってＸ座標を特定し、Ｙ座標検出用第１強度分布とＹ座標検出用第２強度分布とによってＹ座標を特定することができるので、Ｘ座標およびＹ座標の検出結果の精度が高い。
【００１８】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記画像投射装置において前記画像を投射する投射レンズが位置する前面部から前記位置検出光を出射することが好ましい。このように構成すると、画像投射装置の前面部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。
【００１９】
本発明において、前記位置検出用光源部、前記光検出器、および前記位置検出部はいずれも、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、位置検出に必要な要素が画像投射装置に設けられているので、持ち運びに便利であるとともに、画像投射装置の向きを調整すれば、光検出器の光軸方向を調整することができる。
【００２０】
本発明において、前記光検出器は、前記画像投射装置の前記前面部に設けられていることが好ましい。画像表示用の光および位置検出光はいずれも同一の方向に出射されるとともに、それらと同一方向に光検出器を向ける。従って、光検出器を画像投射装置の前面部に設ければ、画像投射装置の前面部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、および光検出器の光軸中心が向く方向を調整することができる。
【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での信号処理内容を示す説明図である。
【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での発光素子に対する制御内容を示す説明図である。
【図７】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の周辺に構成した反射ミラーの説明図である。
【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。
【図９】本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置での誤差補正方法の第１例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置での誤差補正方法の第２例を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置での誤差補正方法の第３例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軸方向と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。
【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（図２（ａ）参照）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、画像が投射される側（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】
かかる位置検出機能を実現するにあたって、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】
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において、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。ここで、光源制御部１４５と位置検出部５０とは、同一の集積回路に構成されており、位置検出用光源１２に対する駆動と位置検出部５０での検出動作とは連動して行われる。
【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に対してＹ軸方向の一方側に設けられている。かかる光検出器３０は、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】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
ここで、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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が形成される。
【００３７】
（座標検出の基本原理）
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。そこで、図５を参照して、光強度分布の構成および座標検出の原理を説明する。
【００３８】
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で用いた位置検出光の強度分布および位置検出部５０での処理内容を示す説明図であり、図５（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。
【００３９】
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５（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。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。
【００４０】
例えば、第１の方法では、図５（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。
【００４１】
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５（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。
【００４２】
まず、図５（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。
【００４３】
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５（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。
【００４４】
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５（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。
【００４５】
まず、図５（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。
【００４６】
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５（ｂ）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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、図６を参照して以下に説明するように、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。
【００４９】
（位置検出部５０の構成例）
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での信号処理内容を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置１００の位置検出部５０の説明図、および位置検出部５０の発光強度補償指令部での処理内容を示す説明図である。ここに示す位置検出部５０は、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値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。なお、Ｘ座標およびＹ座標を検出するための構成は同様であるため、以下の説明ではＸ座標を求める場合のみを説明する。
【００５０】
図６（ａ）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において、光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間では可変抵抗１１１を介して複数の発光素子１２の各々に所定電流値の駆動パルスを印加し、Ｘ座標検出用第２期間では可変抵抗１１２および反転回路１１３を介して複数の発光素子１２の各々に所定電流値の駆動パルスを印加するものとして表される。従って、光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間とＸ座標検出用第２期間とでは、発光素子１２に対して逆相の駆動パルスを印加することになる。そして、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を形成した際の位置検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光されるとともに、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を形成した際の位置検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光される。光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０には、１ｋΩ程度の抵抗３０ｒが直列に電気的接続されており、それらの両端にはバイアス電圧Ｖｂが印加されている。
【００５１】
かかる光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１には、位置検出部５０が電気的に接続されている。光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
Ｖｃ＝Ｖ30／（Ｖ30＋抵抗３０ｒの抵抗値）
Ｖ30：光検出器３０の等価抵抗
で表される。従って、環境光が光検出器３０に入射しない場合と、環境光が光検出器３０に入射している場合とを比較すると、環境光が光検出器３０に入射している場合には、検出信号Ｖｃのレベルおよび振幅が大きくなる。
【００５２】
位置検出部５０は概ね、位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。
【００５３】
位置検出用信号抽出回路１９０は、１ｎＦ程度のキャパシタからなるフィルター１９２を備えており、かかるフィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された信号から直流成分を除去するハイパスフィルターとして機能する。このため、フィルター１９２によって、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃからは、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間における光検出器３０による位置検出光Ｌ２の位置検出信号Ｖｄが抽出される。すなわち、位置検出光Ｌ２は変調されているのに対して、環境光はある期間内において強度が一定であると見なすことができるので、環境光に起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９２によって除去される。
【００５４】
また、位置検出用信号抽出回路１９０は、フィルター１９２の後段に、２２０ｋΩ程度の帰還抵抗１９４を備えた加算回路１９３を有しており、フィルター１９２によって抽出された位置検出信号Ｖｄは、バイアス電圧Ｖｂの１／２倍の電圧Ｖ／２に重畳された位置検出信号Ｖｓとして位置検出用信号分離回路１７０に出力される。
【００５５】
位置検出用信号分離回路１７０は、Ｘ座標検出用第１期間において発光素子１２に印加される駆動パルスに同期してスイッチング動作を行なうスイッチ１７１と、比較器１７２と、比較器１７２の入力線に各々、電気的接続されたキャパシタ１７３とを備えている。このため、位置検出信号Ｖｓが位置検出用信号分離回路１７０に入力されると、位置検出用信号分離回路１７０から発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが交互に出力される。
【００５６】
発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図６（ｂ）に示す処理を行ない、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように光源駆動回路１４０に制御信号Ｖｆを出力する。すなわち、発光強度補償指令回路１８０は、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、現状の駆動条件を維持させる。これに対して、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１１の抵抗値を下げさせてＸ座標検出用第１期間での発光素子１２からの出射光量を高める。また、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂが、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａより低い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１２の抵抗値を下げさせてＸ座標検出用第２期間の出射光量を高める。
【００５７】
このようにして、位置検出機能付き投射型表示装置１００では位置検出部５０の発光強度補償指令回路１８０によって、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間での光検出器３０による検出量が同一となるように、発光素子１２の制御量（電流量）を制御する。従って、発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるような発光素子１２に対する制御量に関する情報が存在するので、かかる情報を位置検出信号Ｖｇとして位置判定部５９０に出力すれば、位置判定部５９０は、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標を得ることができる。また、同様な原理を利用すれば、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標を得ることができる。
【００５８】
また、本形態では、位置検出用信号抽出回路１９０において、フィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃから、環境光に起因する直流成分を除去して位置検出信号Ｖｄを抽出する。このため、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃに環境光の赤外成分に起因する信号成分が含まれている場合でも、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。
【００５９】
（反射ミラーの構成）
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において発光素子１２の周辺に構成した反射ミラーの説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、反射ミラーの構成を示す説明図、反射ミラーを設けた効果を示す説明図、および反射ミラーの別の構成を示す説明図である。
【００６０】
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に形成された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、図２、図３（ａ）および図７（ａ）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）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。
【００６１】
また、反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、発光素子１２の中心光軸が向かう位置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、第１発光素子１２ａは、検出領域１０ＲにおいてＸ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の他方側Ｙ２に位置する角部分１０Ｒａに中心光軸１２１ａを向けていることから（図３（ｂ）参照）、反射ミラー１３ａは、第１発光素子１２ａの中心光軸１２１ａを囲む４方向のうち、互いに直交する２方向（Ｘ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の他方側Ｙ２）に、中心光軸１２１ａと平行な反射面１３１ａ，１３２ａを備えている。また、第２発光素子１２ｂは、検出領域１０ＲにおいてＸ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置する角部分１０Ｒｂに中心光軸１２１ｂを向けていることから（図３（ｂ）参照）、反射ミラー１３ｂは、第２発光素子１２ｂの中心光軸１２１ｂを囲む４方向のうち、互いに直交する２方向（Ｘ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の一方側Ｙ１）に中心光軸１２１ｂと平行な反射面１３１ｂ，１３２ｂを備えている。また、第３発光素子１２ｃは、検出領域１０ＲにおいてＸ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の他方側Ｙ２に位置する角部分１０Ｒｃに中心光軸１２１ｃを向けていることから（図３（ｂ）参照）、反射ミラー１３ｃは、第３発光素子１２ｃの中心光軸１２１ｃを囲む４方向のうち、互いに直交する２方向（Ｘ軸方向の他方側Ｘ２およびＹ軸方向の他方側Ｙ２）に、中心光軸１２１ｃと平行な反射面１３１ｃ，１３２ｃを備えている。また、第４発光素子１２ｄは、検出領域１０ＲにおいてＸ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の一方側Ｙ１に位置する角部分１０Ｒｄに中心光軸１２１ｄを向けていることから（図３（ｂ）参照）、反射ミラー１３ｄは、第４発光素子１２ｄの中心光軸１２１ｄを囲む４方向のうち、互いに直交する２方向（Ｘ軸方向の一方側Ｘ１およびＹ軸方向の一方側Ｙ１）に、中心光軸１２１ｄと平行な反射面１３１ｄ，１３２ｄを備えている。
【００６２】
かかる反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、屈折率が相違する誘電体層が交互に積層された誘電体ミラーなどにより構成されている。また、反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、直交する反射面がＬ字状に形成されている。
【００６３】
このように本形態では、発光素子１２に反射ミラー１３ａ〜１３ｄが設けられているため、図７（ｂ）に示すように、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が反射ミラー１３ａ〜１３ｄで反射され、検出領域１０Ｒに向かうことになる。従って、検出領域１０Ｒに形成された強度分布の強度レベルが高い。
【００６４】
なお、図７（ａ）では、反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、直交する反射面がＬ字状に形成された例が示されているが、図７（ｃ）に示すように、反射ミラー１３ａ〜１３ｄにおいて、直交する反射面１３１ａ〜１３１ｄと反射面１３２ａ〜１３２ｄの境界部分が湾曲しながら反射面同士が繋がっている構成を採用してもよい。
【００６５】
（Ｘ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り、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る。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
従って、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差あるいは比は、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。それ故、位置検出部５０は、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出結果、およびＸ座標検出用第２期間における光検出器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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
従って、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差あるいは比は、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。それ故、位置検出部５０は、Ｙ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出結果、およびＹ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００７３】
（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、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が形成される。かかるＺ座標検出用強度分布では、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、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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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の位置を検出することができる。また、位置検出光Ｌ２は赤外光からなるため、位置検出光Ｌ２が画像の表示を妨げないという利点がある。
【００７６】
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。
【００７７】
さらに、位置検出用光源部１１において、発光素子１２には反射ミラー１３ａ〜１３ｄが設けられているため、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が反射ミラー１３ａ〜１３ｄで反射され、検出領域１０Ｒに向かうことになる。従って、検出領域１０Ｒに形成された強度分布の強度レベルが高い。それ故、光検出器３０での受光強度が大であるので、位置検出の際の感度が高い。
【００７８】
また、反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、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。このため、反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、発光素子１２の近傍に位置するため、画像投射装置２００には、反射ミラー１３ａ〜１３ｄを構成するための突部を設ける必要がない。また、反射ミラー１３ａ〜１３ｄは、発光素子１２の近傍に位置するため、発光素子１２から位置検出光Ｌ２が発散光として放出される場合でも、小型の反射ミラー１３ａ〜１３ｄであっても十分に、検出領域１０Ｒの外側に向かおうとする位置検出光を反射させることができる。
【００７９】
さらに、本形態では、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。
【００８０】
また、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。
【００８１】
さらに、本形態では、位置検出用光源部１１は、Ｘ座標検出用強度分布として、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて光量が減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａと、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａとは逆方向に強度が変化するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂとを形成する。このため、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での検出結果と、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での検出結果との差からＸ座標を検出することができる。このため、外光等に含まれる赤外光の影響を相殺することができるので、Ｘ座標を精度よく検出することができる。また、位置検出用光源部１１は、Ｙ座標検出用強度分布として、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて光量が減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａと、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａとは逆方向に強度が変化するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂとを形成する。このため、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａを形成した際の光検出器３０での検出結果と、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを形成した際の光検出器３０での検出結果との差からＹ座標を検出することができる。このため、外光等に含まれる赤外光の影響を相殺することができるので、Ｙ座標を精度よく検出することができる。
【００８２】
［誤差補正方法］
次に、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置１００で採用することのできる誤差方法を説明する。
【００８３】
（誤差補正方法の第１例）
図９は、本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００での誤差補正方法の第１例を示す説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、Ｘ座標位置を補正するための説明図、およびＹ座標位置を補正するための説明図、および座標位置の求め方を示す説明図である。
【００８４】
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００では、対象物体ＯｂのＸ座標を判定する際には、図４（ａ）に示すように、Ｘ軸方向で単調減少し、Ｙ軸方向で一定なＸ座標検出用強度分布を利用する。しかしながら、実際には、図９（ａ）に示すように、Ｙ軸方向で強度が変化していることがある。また、図９（ｂ）に示すように、Ｙ座標検出用強度分布では、Ｘ軸方向で強度が変化していることがある。その結果、対象物体Ｏｂの位置を検出すると、歪んだ検出領域１０Ｒ上での位置を検出してしまう。そこで、本形態では、検出領域１０Ｒの各位置において光検出器３０を介して得られた結果と検出領域１０Ｒ上の座標位置との関係を規定する関数またはその逆関数を、位置検出部５０（例えば、図６（ａ）に示す位置判定部５９０の記憶部５９１）に記憶しておく。そして、位置判定部５９０は、記憶部５９１に記憶されている関数またはその逆関数を用い、当該逆関数および光検出器３０を介して得られた受光強度に基づいて、対象物体Ｏｂの位置を判定する。
【００８５】
かかる補正方法を、図９を参照して説明するにあたって、その基本原理を理解しやすいように、検出領域１０Ｒの各位置において光検出器３０を介して得られる受光強度自身に以下に説明する補正を行なうものとする。
【００８６】
本例では、まず、光量分布を規定する曲線の関数
ｆ（ｘ，ｙ）
を求めておき、その逆関数
ｆ-1（ｐ）
ｐ＝光量（光検出器３０を介して得られる結果）
を記憶部５９１に記憶しておく。
【００８７】
そして、対象物体ＯｂのＸ座標位置を判定する際には、光検出器３０を介して得られる受光強度ｐを上記の逆関数ｆ-1（ｐ）に代入して検出領域１０Ｒ上で対象物体Ｏｂの位置を求める。例えば、光検出器３０を介して得られる受光強度ｐが４であれば、逆関数ｆ-1（４）を求める。かかる結果は、図９（ａ）に太線ＬＸで表される。
【００８８】
次に、対象物体ＯｂのＹ座標位置を判定する際には、光検出器３０を介して得られる受光強度ｐを上記の逆関数ｆ-1（ｐ）に代入して検出領域１０Ｒ上で対象物体Ｏｂの位置を求める。例えば、光検出器３０を介して得られる受光強度ｐが７．５であれば、逆関数ｆ-1（７．５）を求める。かかる結果は、図９（ｂ）に太線ＬＹで表される。
【００８９】
従って、図９（ｃ）に示すように、図９（ａ）に示す太線ＬＸと、図９（ｂ）に示す太線ＬＹとをＸＹ座標に投影した際の交点Ｏが対象物体Ｏｂの位置となる。かかる方法で求めた対象物体Ｏｂの位置は、検出領域１０Ｒにおける強度分布の直線的な関係からのずれに起因する誤差を補正した真の位置である。それ故、本形態によれば、対象物体Ｏｂの位置を正確に判定することができる。
【００９０】
なお、本形態では、逆関数ｆ-1（ｐ）を記憶部５９１に記憶させておいたが、ｆ（ｘ、ｙ）自身を記憶部５９１に記憶させておいてもよい。
【００９１】
（誤差補正方法の第２例）
図１０は、本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００での誤差補正方法の第２例を示す説明図である。本形態においては、図６（ａ）に示す位置判定部５９０は、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２の強度分布を直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部５９１に記憶しておく。そして、対象物体ＯｂのＸ座標を判定する際には、位置検出光Ｌ２の強度分布を直線的な関係と見做した条件で得られたＸ座標の算出結果と、記録部１９１が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ＯｂのＸ軸方向の位置を判定する。その結果、図１０（ａ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向の双方で歪んでいた検出領域１０Ｒの形状を、図１０（ｂ）に示すように、Ｘ方向については補正された形状とすることができる。また、対象物体ＯｂのＹ座標を判定する際には、位置検出光Ｌ２の強度分布を直線的な関係と見做した条件で得られたＹ座標の算出結果と、記録部１９１が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ＯｂのＹ軸方向の位置を判定する。その結果、図１０（ｂ）に示すように、Ｙ方向で歪んでいた検出領域１０Ｒの形状を、図１０（ｃ）に示すように補正することができる。
【００９２】
なお、本形態では、補正情報としては、位置検出光Ｌ２の強度分布を直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果に演算を加えるための係数や、補正前後の座標が対応するルックアップデーブルなどを用いることができる。
【００９３】
（誤差補正方法の第３例）
図１１は、本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００での誤差補正方法の第３例を示す説明図である。本形態においても、第２例と同様、図６（ａ）に示す位置判定部５９０は、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２の強度分布を直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部５９１に記憶しておく。そして、対象物体ＯｂのＸＹ座標を判定する際には、まず、位置検出光Ｌ２の強度分布を直線的な関係と見做した条件でのＸ座標およびＹ座標を算出する。次に、上記のＸ座標およびＹ座標と、記憶部５９１が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ＯｂのＸ座標およびＹ座標を判定する。その結果、図１１（ａ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向の双方で歪んでいた検出領域１０Ｒの形状を、図１１（ｂ）に示すように補正することができる。
【００９４】
なお、本形態では、補正情報としては、検出領域１０Ｒにおける位置検出光Ｌ２の強度分布を直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果に演算を加えるための係数や、補正前後の座標が対応するルックアップデーブルなどを用いることができる。
【００９５】
［その他の実施の形態］
上記実施の形態では、位置検出用光源部１１、光検出器３０、および位置検出部５０全てを画像投射装置２００に設けたが、位置検出用光源部１１については、画像投射装置２００に設け、光検出器３０および位置検出部５０については、画像投射装置２００とは別の位置、例えば、画像投射装置２００の側方や、検出領域１０Ｒの側方に設けてもよい。
【００９６】
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】
【００９７】
１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源部、１２・・発光素子、１３ａ〜１３ｄ・・反射ミラー、３０・・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、２０１・・前面部、２１０・・投射レンズ、２８０・・光学装置、２９０・・スクリーン、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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