(57)【要約】【課題】  画像に対する物体Ｌの位置判定精度を向上させる。【解決手段】  水平走査及び垂直走査により画像１０１を投影する投影面１００に対して直角な方向へ移動する物体Ｌからの反射光により、物体Ｌの位置を判定する位置判定装置は、投影面から所定の高さ（ｎ）以上の検出範囲（上段検出範囲）を有して物体Ｌからの反射光を受光する受光部１０ａと、物体が前記検出範囲の下限点で検出される画像の垂直走査方向の位置（ｎ’）、検出範囲の下限の高さ（ｎ）、及び画像の投影位置の高さ（ｋ）に基づいて、当該物体Ｌの直下の位置を算出する位置算出部３０と、を有する。【選択図】  図９
2014123170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平走査及び垂直走査により画像を投影する投影面に対して直角な方向へ移動する物体からの反射光により、当該物体の位置を判定する位置判定装置であって、
前記投影面から所定の高さ以上の検出範囲を有し、前記物体からの反射光を受光する受光部と、
前記物体が前記検出範囲の下限点で検出される前記画像の垂直走査方向の位置、前記検出範囲の下限の高さ、及び前記画像の投影位置の高さに基づいて、当該物体の直下の前記垂直走査方向の位置を算出する位置算出部と、
を有することを特徴とする位置判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置判定装置において、
前記受光部の検出範囲と前記投影面との間の検出範囲を有し、前記物体からの反射光を受光する第２の受光部と、
前記物体が前記第２の受光部で検出される前記画像の垂直走査方向の位置、前記位置算出部で算出される前記物体の直下の前記垂直走査方向の位置、及び前記画像の投影位置の高さに基づいて、前記物体の高さを算出する高さ算出部と、
を有することを特徴とする位置判定装置。
【請求項３】
水平走査及び垂直走査により画像を投影する投影面に対して直角な方向へ移動する物体からの反射光により、当該物体の位置を判定する位置判定方法であって、
前記投影面から所定の高さ以上の検出範囲を有する受光部により、前記物体からの当該検出範囲の下限点における反射光を受光することで当該物体の前記画像の垂直走査方向の位置を検出し、
前記下限点で検出される前記画像の垂直走査方向の位置、前記検出範囲の下限の高さ、及び前記画像の投影位置の高さに基づいて、当該物体の直下の前記垂直走査方向の位置を算出することを特徴とする位置判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影表示される画像に対する物体の位置を、当該物体からの反射光により判定する位置判定装置及び位置判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の入力インターフェースとして、投影された画像を利用者が何らかの物体（例えば、利用者の指や利用者が操作する棒などの器具）でタッチすることによって入力操作を行なうことができる入力装置が知られている。
【０００３】
特許文献１には、光源としての赤外線レーザからのビームはプロジェクタモジュールのプロジェクタ走査手段であるＭＥＭＳミラーの一部で走査され、反射ミラーで設置面に平行として、投影画像の所定箇所を指がタッチすると、指で反射された非可視光の赤外線はビームスプリッタによってフォトダイオードに入射し、測距手段によりＴＯＦ法で指の距離が測定される電子機器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５８５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
投影面に投影された画像に対する物体の位置を判定することは、例えば、バーチャルユーザインタフェース（ＶＵＩ）等と称せられるような入力装置に利用することができ、物体の位置に応じたコマンドを電子機器に入力することができる。
このような物体の位置は、画像の２次元平面における位置に加えて、高さ位置（当該２次元平面の直角な方向の位置）も判定するようにすれば、物体の３次元位置により多彩なコマンド入力が可能となる。
【０００６】
このような３次元位置の判定をするために、物体からの反射光を受光する受光部を高さ方向に複数設け、いずれの受光部で反射光を受光したかにより、物体の高さ位置を判定する方法が考えられる。
しかしながら、このような方法では、物体の高さ位置を各受光部が有する検出範囲の高さ単位でしか判定することができないため、高さ判定のより高い精度が要請されている。
また、物体が高さ方向に移動した場合、反射光により判定される物体のＹ座標（画像の垂直走査方向の位置座標）が変化してしまい、当該物体の直下のＹ座標位置を高精度に判定することが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであり、画像に対する物体の位置判定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る位置判定装置は、水平走査及び垂直走査により画像を投影する投影面に対して直角な方向へ移動する物体からの反射光により、当該物体の位置を判定する位置判定装置であって、前記投影面から所定の高さ以上の検出範囲を有し、前記物体からの反射光を受光する受光部と、前記物体が前記検出範囲の下限点で検出される前記画像の垂直走査方向の位置、前記検出範囲の下限の高さ、及び前記画像の投影位置の高さに基づいて、当該物体の直下の前記垂直走査方向の位置を算出する位置算出部と、を有する。
これにより、物体の直下のＹ座標位置を高精度に判定することができる。
【０００９】
ここで、上記画像、種々な光線による水平走査及び垂直走査で投影表示することができるが、鮮明な画像を投影表示することができる、反射光による高精度な位置検出を行なうことができる等の利点があることから、レーザ光線により走査投影するのが好ましい。
レーザ光線により画像を投影表示する場合、画像を走査投影するレーザ光線とは別に、例えば赤外線レーザ光のように不可視なレーザ光を位置検出用に重畳して用い、当該位置検出用レーザ光の物体による反射光により、物体の位置を判定することも可能である。
【００１０】
レーザ光線により画像を投影表示する場合、レーザ光を走査する走査部として、小型化、低消費電力化、処理の高速化などで有利なＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical System)型の走査ミラーを用いるのが好ましい。
物体としては、例えば、利用者の指、利用者が用いる指示棒やペン等の器具が挙げられるが、画像に対して何らかの指示を行なうために用いられる全ての物が包含される。
【００１１】
また、本発明に係る位置判定装置は、上記構成に加えて、前記受光部の検出範囲と前記投影面との間の検出範囲を有し、前記物体からの反射光を受光する第２の受光部と、前記物体が前記第２の受光部で検出される前記画像の垂直走査方向の位置、前記位置算出部で算出される前記物体の直下の前記垂直走査方向の位置、及び前記画像の投影位置の高さに基づいて、前記物体の高さを算出する高さ算出部と、を有するようにしてもよい。
これにより、物体の高さ位置を高精度に判定することができる。
【００１２】
本発明に係る位置判定方法は、水平走査及び垂直走査により画像を投影する投影面に対して直角な方向へ移動する物体からの反射光により、当該物体の位置を判定する位置判定方法であって、前記投影面から所定の高さ以上の検出範囲を有する受光部により、前記物体からの当該検出範囲の下限点における反射光を受光することで当該物体の前記画像の垂直走査方向の位置を検出し、前記下限点で検出される前記画像の垂直走査方向の位置、前記検出範囲の下限の高さ、及び前記画像の投影位置の高さに基づいて、当該物体の直下の前記垂直走査方向の位置を算出する。
これにより、物体の直下のＹ座標位置を高精度に判定することができる。
【００１３】
本発明に係る位置判定方法は、上記構成に加えて、前記受光部の検出範囲と前記投影面との間の検出範囲を有する第２の受光部により、前記画像の垂直走査方向の位置を検出し、前記物体の直下の前記垂直走査方向の位置、及び前記画像の投影位置の高さに基づいて、前記物体の高さを算出するようにしてもよい。
これにより、物体の高さ位置を高精度に判定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、画像に対する物体の位置判定精度を向上させることができ、これによって、入力装置においては物体の位置に応じた精度の高い多彩な入力を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプロジェクタの外観構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る入力装置の操作を説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るレーザプロジェクタの内部構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る検出範囲と検出される座標位置との関係を説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る検出範囲と検出される座標位置との関係を説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る検出範囲と検出される座標位置との関係を説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るＹ座標位置判定を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るＹ座標位置判定を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るＹ座標位置判定を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る座標と距離との相関関係テーブルを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る高さ位置判定を説明する図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る位置判定処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１には、本発明の一実施形態に係るレーザプロジェクタ１を示してあり、このレーザプロジェクタ１は、本発明の一実施形態に係る位置判定装置及び入力装置を内蔵して備えている。
本実施形態のレーザプロジェクタ１は、例えばテーブル１００の上に設置されて、レーザ光の走査により、スクリーンなどの投影面２００に表示用画像２０１を投影表示し、また、当該テーブルの上面などの投影面１００に操作用画像１０１を投影表示する。なお、図２に示すように、表示用画像２０１を投影する側と反対側の上部に設けたプロジェクタ筐体の窓１ａから、レーザ光を斜め下方へ走査照射して操作用画像１０１を投影する。
【００１７】
本実施形態のレーザプロジェクタ１は、表示用画像２０１と操作用画像１０１は同じ画像を投影表示しており、利用者が物体（図示の例では、棒状の器具）Ｆを投影面１００（走査用画像１０１）に対して直角な方向を移動させることで操作用画像１０１に入力したコマンドが表示用画像２０１及び操作用画像１０１に反映される。
なお、表示用画像２０１と操作用画像１０１とを異なる画像で投影表示してもよく、例えば、操作用画像１０１は物体Ｌにより利用者からの操作入力を受け付けるアルファベット等の複数の文字キーを含むキーボード画像が表示され、表示用画像２０１は利用者によりキー操作入力されたアルファベットなどの文字からなる文章が表示されるようにしてもよい。
【００１８】
本実施形態のレーザプロジェクタ１は、操作用画像１０１を投影する投影表示形の入力装置を備えており、投影面１００上の操作用画像１０１中の任意の位置に置かれた物体Ｌからの反射光を受光部１０で受光することで、操作用画像１０１中における物体Ｌの位置座標を判定し、当該判定した位置に応じたコマンド入力を受け付ける。
なお、本実施形態では、操作用画像１０１を投影するレーザ光を物体Ｌが反射することで物体Ｌの位置を判定するが、操作用画像１０１を投影するレーザ光とは別に、位置判定用のレーザ光（例えば、赤外線等の不可視なレーザ光）を、操作用画像を投影するレーザ光に重畳して走査し、物体Ｌの位置判定用レーザ光の反射により物体Ｌの位置を判定するようにしてもよい。
【００１９】
図２には、操作用画像１０１に対する物体Ｌの位置判定の概要を示してある。
操作用画像１０１は窓１ａから照射されるレーザ光の水平走査及び垂直走査により投影面１００上に表示されており、反射されたレーザ光を受光する受光部１０がプロジェクタ１の下部に操作用画像１０１側に面して設けられている。受光部１０の検出範囲内で、物体Ｌを投影面１００に直角な方向（すなわち、上下方向）に移動操作して、操作用画像１０１を走査投影しているレーザ光が物体Ｌにより反射されると、この反射光が受光部１０で受光される。
【００２０】
本実施形態では、受光部１０は上下に配置された上段受光部１０ａと下段受光部１０ｂとを備えており、後述するように、上段受光部１０ａは投影面１００から所定の高さ（ｎ）以上の検出範囲（上段検出範囲）を有し、下段受光部１０ｂは上段受光部１０ａの検出範囲の下限（ｎ）と投影面１００との間の検出範囲（下段検出範囲）を有している。
プロジェクタ１の筐体下部には上下に配置された窓１ｂ，１ｃが設けられており、物体Ｌで反射されたレーザ光は、窓１ｂ，１ｃを通して、筐体内部に設けられた受光部１ａ，１ｂへ入射する。
【００２１】
これら上段検出範囲と下段検出範囲は、投影面１００に平行な上下２層の検出範囲をなしており、操作用画像１０１の全範囲をカバーしている。
なお、図２には、投影面１００に直角な方向をＺ軸、操作用画像１０１の垂直走査方向をＹ軸として示してあり、後述する図４〜図９、図１１におけるＺ軸及びＹ軸も同様である。
【００２２】
ここで、操作用画像１０１に対する物体Ｌの位置を判定する基本的な原理は、概ね下記のとおりである。
操作用画像１０１はレーザ光の画素スポットを水平走査及び垂直走査することで投影されるが、画素スポットの走査位置タイミングと、操作用画像１０１からの反射光の受光タイミングとにより、操作用画像１０１のいずれの位置で反射光が発生したかを特定することができ、これによって、レーザ光を反射した物体Ｌの位置を判定することができる。
【００２３】
図３には、本実施形態に係るレーザプロジェクタ１の主要な機能構成を示してある。
レーザプロジェクタ１は、レーザ光の光学系として、緑色レーザ光源１１、２色レーザ光源１２、光合成器１３、コリメートレンズ１４、ＭＥＭＳミラー１５、ビームスプリッタ１６、ビームスプリッタ１７、レンズ１８、光検出器１９、レーザパワー検出器２０を有している。
【００２４】
緑色レーザ光源１１は緑色レーザ光を出射し、２色レーザ１２は赤色レーザと青色レーザとを出射する。
なお、２色レーザ光源１２を用いることにより、互いに独立な赤色レーザと青色レーザとを用いる場合に比べ、部品点数の削減や光学系の小型化が可能となるが、２色レーザの代わりに、互いに独立な赤色レーザと青色レーザとを用いてもよい。
【００２５】
光合成器１３は、緑色レーザ光の光路と２色レーザ光の光路とを重ね合わせて、コリメートレンズ１４に出力する。また、光合成器１３は、レーザ光の一部をレーザパワー検出器２０に出力する。
コリメートレンズ１４は、レーザ光を集光して平行光にする。
【００２６】
ＭＥＭＳミラー１５は、駆動信号により水平及び垂直方向へ揺動することで、入射されたレーザ光を水平走査及び垂直走査して反射し、表示対象の画像を投影面に投影する。ＭＥＭＳミラー１５は、レーザ光を画像のフレーム単位で走査し、１フレームの間に画像の画素数に応じた回数、走査位置を変更し、この走査位置の一連の変更をフレーム毎に繰り返す。
本実施形態では、共振型ＭＥＭＳミラー１５を用いるが、他のタイプの共振型走査ミラーやＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、又は、２軸ガルバノミラーなどを用いてもよく、また、水平走査と垂直走査と行なう２つのスキャンミラーを組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
ビームスプリッタ１６は、ＭＥＭＳミラー１５により走査されたレーザ光を分割し、一方のレーザ光をビームスプリッタ１７に入射し、他方のレーザ光を光検出器１９に入射する。
ビームスプリッタ１７は、ビームスプリッタ１６からのレーザ光を、投影面１００（操作用画像１０１）に向かうレーザ光と、投影面２００（表示用画像２０１）に向かうレーザ光とに分割する。
【００２８】
本実施形態では、表示用画像２０１を投影する表示用画像表示部と、操作用画像１０１を投影する操作用画像表示部とは、上記のようにビームスプリッタ１７に至る経路で共用されている。
なお、表示用画像表示部と操作用画像表示部とを、それぞれレーザ光源や走査ミラーを備えた別経路の構成としてもよい。
また、本発明では、操作用画像（物体により入力を行なう画像）と、表示用画像（閲覧用の画像）とを、同じ画像とする態様も、異なる画像とする態様もいずれも採用することができる。
【００２９】
光検出器１９は入射した光を検出し、光検出器１９の検出結果は、ＭＥＭＳミラー１５の揺動角を検出するために用いられる。また、これらの検出結果は、画像投影のためのレーザ光の出射タイミングの確認にも用いられる。
レーザパワー検出器２０は、光合成器１３からの光の強度を測定し、レーザパワー検出器２０の検出結果は、緑色レーザ１１および２色レーザ１２が出力するレーザ光の強度の制御に用いられる。
【００３０】
レーザプロジェクタ１は、画像投影に係る制御系として、レーザ制御部２１、投影位置算出部２２、中央処理部（ＣＰＵ）２３、ミラー制御部２４、ミラードライバ２５を有している。
【００３１】
レーザ制御部２１は、レーザパワー検出器２０の検出結果に基づいて、緑色レーザ１１および２色レーザ１２を制御する。具体的には、レーザ制御部２１は、緑色レーザ１１および２色レーザ１２が、所定のタイミングで指定された強度のレーザ光を出力するように、緑色レーザ１１および２色レーザ１２の駆動電流などを制御する。
【００３２】
投影位置算出部２２は、光検出器１９の検出結果に基づいて、画像の投影位置（ＭＥＭＳミラー１５により走査された光の進行方向）を検出する。具体的には、投影位置算出部２２は、レーザ光の出力タイミングの指定値と、光検出器１９によるレーザ光の検出タイミングとに基づいて、画像の投影位置を検出する。検出された投影位置は、走査異常の検出に用いられる。
【００３３】
ＣＰＵ２３は、画像の投影及び物体Ｌによる入力位置（座標）の判定に係る統括的な制御を行う。例えば、ＣＰＵ２３は、投影画像に応じた画像信号をレーザ制御部２１に送り、また、投影位置算出部２２の検出結果（投影位置）をミラー制御部２４に与える。
【００３４】
ミラー制御部２４は、ミラードライバ２５の駆動信号を作成し、この駆動信号はＭＥＭＳミラー１５の駆動周波数や駆動波形を指定する。詳しくは、ミラー制御部２４は、垂直走査方向と水平走査方向についての駆動信号を作成する。
ミラー制御部２４は、ＣＰＵ２３から投影位置に応じた信号を受け取り、受け取った信号に基づいて、ミラードライバ２５の駆動信号を作成する。
【００３５】
ミラードライバ２５は、ミラー制御部２４からの駆動信号に応じて、ＭＥＭＳミラー１５に走査動作を行なわせる。具体的には、ミラードライバ２５は、ＭＥＭＳミラー１５に対して、駆動信号に応じた波形の電流を生成し、生成した電流をＭＥＭＳミラー１５に与える。
より詳しくは、ミラードライバ２５は、ミラー制御部２４からの駆動周波数の制御指示あるいは波形パターンの生成または切替指示に基づいて、水平方向駆動のためのパルス矩形波や、垂直方向駆動のためのＤＣ波形を生成する。
【００３６】
上記のように、ＣＰＵ２３は、投影される画像１０１，２０１を構成する各画素について、レーザ光の出力タイミングと、ＭＭＥＭＳミラー１５の走査位置とを管理しており、操作用画像１０１中のある点からレーザ光が反射された場合、この反射光を受光したタイミングにより、操作用画像１０１中のレーザ光を反射した位置が特定される。
したがって、操作用画像１０１中のある位置に物体Ｌが置かれたて、操作用画像１０１を表示するレーザ光が物体Ｌから反射されると、この反射光の検出タイミングと画素の走査位置とから、物体Ｌの位置座標が特定される。
【００３７】
レーザプロジェクタ１は、物体Ｌによる操作用画像１０１に対する指示位置を判定する入力装置部として、受光部１０（上段受光部１０ａ、下段受光部１０ｂ）、アンプ２７、Ａ／Ｄ変換部２８、位置判定部２９を有している。
【００３８】
上段受光部１０ａと下段受光部１０ｂはそれぞれ、例えばＰＤ（Photo Diode）の受光素子であり、光が入射されると検出信号を出力する。
これら受光部１０は、レーザプロジェクタ１の操作用画像１０１が投影される側に面した下部に設けられており、上段受光部１０ａ又は下段受光部１０ｂのいずれか一方が、操作用画像１０１に操作入力をする物体Ｌの高さに応じて、当該物体Ｌから反射されるレーザ光を受光して、検出信号を出力する。
【００３９】
受光部１０から出力された検出信号は、アンプ２７によって増幅され、Ａ／Ｄ変換部２８に入力されて、デジタル信号として出力される。
Ａ／Ｄ変換部２８から出力された検出信号はＣＰＵ２３に入力され、位置判定部２９が、当該検出信号に基づいて、上記のように物体Ｌの位置座標を判定する。
【００４０】
位置判定部２９は、位置算出部３０と高さ算出部３１とを有しており、位置算出部３０により物体ＬのＹ軸方向の位置座標を精度よく算出し、高さ算出部３１により物体Ｌの投影面１００からの高さを精度よく算出する。
【００４１】
より具体的には、位置算出部３０は、上段受光部１０ａの検出範囲の下限点の高さ（ｎ）、物体Ｌが上段受光部１０ａの検出範囲の下限点で検出される操作用画像１０１のＹ軸方向の位置、及び、操作用画像１０１の投影位置の高さ（すなわち、窓１ａからレーザ光を斜め下方へ照射する光点の投影面１００からの高さ）に基づいて、物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置座標を算出する。
また、高さ算出部３１は、物体Ｌが下段受光部１０ｂで検出される操作用画像１０１のＹ軸方向の位置、位置算出部３０で算出される物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置、及び、操作用画像１０１の投影位置の高さに基づいて、物体Ｌの高さを算出する。
なお、これら位置算出部３０及び高さ算出部３１の詳細な処理については後述する。
【００４２】
次に、物体Ｌの位置判定処理について説明する。
図４には、高さ方向（Ｚ）とＹ軸方向との平面で、操作用画像１０１が投影される投影面１００上の受光部１０の検出範囲と物体Ｌとの関係を模式化して表してある。
図１０中には、下限点の高さが（ｎ）の上段受光部１０ａの検出範囲を上段検出範囲として示し、投影面１００と上段検出範囲の間の下段受光部１０ｂの検出範囲を下段検出範囲として示してある。また、操作用画像１０１を投影するレーザ光を斜め下方へ照射する光点（画像の投影位置）をＣとして示してある。
そして、物体Ｌは投影面１００に対してほぼ直角な棒状であり、当該直角な方向で上下動する。
なお、後述する図５〜図９、図１１も、図４と同様な模式化で示してある。
【００４３】
検出範囲にある物体Ｌはレーザ光を反射することにより、その下端の高さ及びＹ軸方向の位置座標が判定されるが、位置算出部３０及び高さ算出部３１を機能させることなく、物体Ｌの位置を判定する基本的な原理だけでは、図５及び図６に示すように、物体Ｌが上下動して高さは変化すると、Ｙ軸方向の位置座標も変化してしまう。
図５及び図６に示す例では、物体Ｌが高さａの時に上段検出範囲によって判定されるＹ軸方向の位置座標がａ’であったものが、物体Ｌが高さｂに移動すると上段検出範囲によって判定されるＹ軸方向の位置座標がｂ’に変化する。
すなわち、物体ＬはＹ軸方向へ移動することなく上下に移動しているにもかかわらず、そのＹ軸方向の位置座標が変化してしまう。
【００４４】
しかしながら、図７及び図８に示すように、物体Ｌの高さが上段検出範囲以下（すなわち、下段検出範囲）になると、上段検出範囲で検出される物体ＬのＹ軸方向の位置座標は固定される。
図７及び図８に示す例では、物体Ｌが高さｎ（上段検出範囲の下限）の時に上段検出範囲によって判定されるＹ軸方向の位置座標がｎ’であったものが、物体Ｌが高さｃに移動すると、下段検出範囲ではＹ軸方向の位置座標がｃ’となるが、上段検出範囲ではＹ軸方向の位置座標はｎ’のままである。
すなわち、物体Ｌが上段検出範囲の下限点以下の高さとなると、上段検出範囲によるＹ軸方向の位置座標は固定される。
【００４５】
このように物体ＬのＹ軸方向の位置座標が固定されることを利用して、位置算出部３０が、下記のようにして、物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置座標（真の座標値）を算出する。
図８に示した物体Ｌが上段検出範囲の下限点以下の高さとなった状態では、図９に示すように、互いに相似な三角形ＡＢＣと三角形ＡＤＥの関係が生ずる。
ここに、Ａは上段検出範囲で検出されるＹ軸方向の位置（すなわちｎ’）、Ｂは投影面１００上の光点Ｃの直下の位置、Ｄは物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置である。
【００４６】
上段検出範囲の下限の高さ（すなわち、下段検出範囲の上限の高さ）ｎ、及び、ＢからＣまでの高さｋは、装置の設計により既知であり、上記のように固定されたＹ軸位置座標ｎに対応するＡＢ間の距離をｉとして、ＡＤ間の距離ｍを求めると、次のようになる。
ここで説明する例では、ｎ＝１０ｍｍ、ｋ＝４００ｍｍであり、距離ｉ＝２００ｍｍとする。
【００４７】
上記のように相似三角形が成り立つことから、ＡＢ：ＡＤ＝ＢＣ：ＤＥであるので、２００：ｍ＝４００：１０であり、ｍ＝５として、ＡＤ間の距離ｍが算出される。
これにより、物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置Ｄは２００−５＝１９５ｍｍとして算出される。
すなわち、位置算出部３０は、上記一連の処理を行なって、物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置を算出する。
【００４８】
本実施形態では、更に、位置判定部２９は図１０に示すような相関表を有しており、位置算出部３０は、上記のようにして算出した位置ＤのＢからの距離を、相関表に基づいて位置判定部２９が処理する座標値に変換する。
この相関表により、距離１９５ｍｍはＹ座標値１００に変換され、位置判定部２９は物体Ｌの直下のＹ座標値を１００と判定する。
【００４９】
そして、物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置（Ｙ座標値）が算出されることを利用して、高さ算出部３１が、下記のようにして、物体Ｌの高さを算出する。
図１１に示すように、物体Ｆの高さをｎ２とすると、互いに相似な三角形ＦＢＣと三角形ＦＤＧの関係が生ずる。
ここに、Ｆは物体Ｌが下段検出範囲で検出されるＹ軸方向の位置、Ｄは物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置、Ｇは物体Ｆの投影面１００からの高さ位置（ｎ２）である。
【００５０】
上記により求められる物体Ｌの直下のＹ軸方向の位置Ｄの距離ｏ２（１９５ｍｍ）、及び、ＢからＣまでの高さｋは既知であり、下段検出範囲で検出された物体ＦのＹ座標から、物体Ｆの高さｎ２は次のようして算出される。
ここで、上記と同様にｋ＝４００ｍｍであり、下段検出範囲で検出された物体ＦのＹ座標は１０９であるとする。
【００５１】
高さ算出部３１は、図１０に示した相関表に基づいて、物体ＦのＹ座標は１０９を距離１９８ｍｍに変換し、上記の相似三角形の関係から、ＦＢ：ＦＤ＝ＢＣ：ＤＧであるので、１９８：（１９８−ｏ２）＝４００：ｎ２であり、１９８：（１９８−１９５）＝４００：ｎ２であるから、ｎ２＝６ｍｍとして、物体Ｌの高さを算出する。
すなわち、高さ算出部３１は、上記一連の処理を行なって、物体Ｌの高さを算出する。
【００５２】
本実施形態では、図１２に示す手順で、位置算出部３０及び高さ算出部３１が上記の処理を行なう。
処理が開始されると、位置判定部２９は受光部１０からの検出信号に基づく座標検出を行ない（ステップＳ１）、上段受光部１０ａと下段受光部１０ｂとが共に検出したかを確認する（ステップＳ２）。
【００５３】
そして、上記のように、上段受光部１０ａ（上段検出範囲）により物体ＬのＹ座標を取得し（ステップＳ３）、位置算出部３０がこのＹ座標を補正して物体Ｌの直下のＹ座標を算出する（ステップＳ４）。
そして、上記のように、下段受光部１０ｂ（下段検出範囲）により物体ＬのＹ座標を取得し（ステップＳ５）、高さ算出部３１がこのＹ座標を用いて物体Ｌの高さを算出する（ステップＳ６）。
【００５４】
上記のように、物体ＬのＹ座標を精度よく判定することができ、例えばＶＵＩといった入力装置に応用した場合には、入力操作の精度を向上することができる。また、上記のように、物体Ｌの投影面からの高さを判定することができ、例えばＶＵＩに応用した場合には、投影面を物体Ｌでタッチした状態か少し浮いている状態かを判別することが可能になり、キーボードのタッチ誤検出を防止することができる。
なお、上記の実施形態では、位置算出部３０及び高さ算出部３１は三角形の相似関係を用いて算出処理を行なったが、本発明の主旨にのっとって他の方法により、Ｙ座標及び高さを算出するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、例えば、レーザプロジェクタ等の画像表示装置の入力装置として利用することが可能であり、他にも、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、携帯情報端末等といったあらゆる電子機器において、投影された操作用画像で利用者からの入力を受け付ける入力装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１：レーザプロジェクタ、１０：受光部、
１０ａ：上段受光部、  １０ｂ：下段受光部、
２９：位置判定部、  ３０：位置算出部、
３１：高さ算出部、  １００：投影面、
１０１：操作用画像、Ｌ：物体、
ｎ：上段受光部の検出範囲（上段検出範囲）の下限高さ、
【図１】
2014123170.tif 000003
【図２】
2014123170.tif 000004
【図３】
2014123170.tif 000005
【図４】
2014123170.tif 000006
【図５】
2014123170.tif 000007
【図６】
2014123170.tif 000008
【図７】
2014123170.tif 000009
【図８】
2014123170.tif 000010
【図９】
2014123170.tif 000011
【図１０】
2014123170.tif 000012
【図１１】
2014123170.tif 000013
【図１２】
2014123170.tif 000014