(57)【要約】【課題】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。【解決手段】位置検出機能付き投射型表示装置１００においては、画像投射装置２００に設けた位置検出用光源部１１の発光素子１２から位置検出光Ｌ２を出射し、対象物体で反射した位置検出光Ｌ３を光検出器３０で受光することにより、対象物体の座標を検出する。その際、共通の発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２の強度分布を強度分布変換装置１６によって変換し、各方向で強度が変化する強度分布を順次形成する。【選択図】図３
2011096042.tif 000002
【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、
前記画像投射装置に設けられ、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、
前記対象物体で反射した前記位置検出光を検出する光検出器と、
該光検出器での検出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、前記位置検出光を出射する光源と、該光源から前記前方空間に向かう光路に設けられ、前記光源から出射された前記位置検出光の強度分布を変換する強度分布変換装置と、を備えてい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、Ｘ軸方向で強度が変化するＸ座標検出用強度分布と、Ｙ軸方向で強度が変化するＹ座標検出用強度分布と、を異なるタイミングで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Ｘ座標検出用強度分布では、Ｘ軸方向で強度が単調変化し、Ｙ軸方向で強度が同等であり、
前記Ｙ座標検出用強度分布では、Ｙ軸方向で強度が単調変化し、Ｘ軸方向で強度が同等であ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】
前記位置検出用光源部は、前記Ｘ座標検出用強度分布として、Ｘ軸方向の一方側から他方側に向かって強度が変化するＸ座標検出用第１強度分布と、Ｘ軸方向の他方側から一方側に向かって強度が変化するＸ座標検出用第２強度分布と、を異なるタイミングで形成し、前記Ｙ座標検出用強度分布として、Ｙ軸方向の一方側から他方側に向かって強度が変化するＹ座標検出用第１強度分布と、Ｙ軸方向の他方側から一方側に向かって強度が変化するＹ座標検出用第２強度分布と、を異なるタイミングで形成することを特徴とする請求項２または３に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項５】
前記位置検出用光源部において、前記Ｘ座標検出用強度分布の形成および前記Ｙ座標検出用強度分布の形成には共通の前記光源が用いられ、
前記強度分布変換装置は、前記共通の光源から出射された前記位置検出光の強度分布を前記Ｘ座標検出用強度分布に変換するＸ座標検出用変換モードと、前記共通の光源から出射された前記位置検出光の強度分布を前記Ｙ座標検出用強度分布に変換するＹ座標検出用変換モードと、に切り換えられることを特徴とする請求項２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】
前記強度分布変換装置は、前記位置検出光の透光量がＸＹ面内の一方側から他方側に変化する透光量制御領域を備えた透光量分布制御部材と、該透光量分布制御部材を前記透光量制御領域内の特定位置を中心に面内方向で回転させて前記Ｘ座標検出用変換モードと前記Ｙ座標検出用変換モードとにおいて前記透光量分布制御部材の角度方向を切り換える制御部材駆動装置と、を有していることを特徴とする請求項３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】
前記強度分布変換装置は、前記位置検出光の透光量がＸＹ面内の一方側から他方側に変化する複数の透光量制御領域を備えた透光量分布制御部材と、前記透光量分布制御部材を変位させて前記Ｘ座標検出用変換モードと前記Ｙ座標検出用変換モードとにおいて前記光路に位置する前期透光量制御領域を切り換える制御部材駆動装置と、を有していることを特徴とする請求項３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８】
前期透光量分布制御部材は、前記複数の透光量制御領域を特定位置周りの異なる角度方向に備え、
前記制御部材駆動装置は、前記特定位置周りに前記透光量分布制御部材を面内方向で回転させて前記Ｘ座標検出用変換モードと前記Ｙ座標検出用変換モードとにおいて前記透光量分布制御部材の角度方向を切り換えることを特徴とする請求項７に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
【請求項９】
前記強度分布変換装置は、ＸＹ面内の複数領域の各々における前記位置検出光の透光量が前記Ｘ座標検出用変換モードと前記Ｙ座標検出用変換モードとにおいて切り換えられる電気光学パネルであることを特徴とする請求項３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１０】
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１０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等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、前記画像投射装置に設けられ、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、前記対象物体で反射した前記位置検出光を検出する光検出器と、該光検出器での検出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、前記位置検出光を出射する光源と、該光源から前記前方空間に向かう光路に設けられ、前記光源から出射された前記位置検出光の強度分布を変換する強度分布変換装置と、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、画像投射装置に位置検出用光源部を設け、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、前方空間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、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。さらに、位置検出用光源部は、光源から前方空間に向かう光路に強度分布変換装置が設けられているため、光源から出射された位置検出光の強度分布を強度分布変換装置によって変換した後、前方空間の位置で検出光を出射することができる。従って、前方空間に好適な強度分布を形成することができるので、対象物体の位置を精度よく検出することができる。
【００１０】
本発明において、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、Ｘ軸方向で強度が変化するＸ座標検出用強度分布と、Ｙ軸方向で強度が変化するＹ座標検出用強度分布と、を異なるタイミングで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２次元座標を検出することができる。
【００１１】
本発明において、前記Ｘ座標検出用強度分布では、Ｘ軸方向で強度が単調変化し、Ｙ軸方向で強度が同等であり、前記Ｙ座標検出用強度分布では、Ｙ軸方向で強度が単調変化し、Ｘ軸方向で強度が同等であることが好ましい。このように構成すると、対象物体の２次元座標をより高い精度で検出することができる。
【００１２】
本発明において、前記位置検出用光源部は、前記Ｘ座標検出用強度分布として、Ｘ軸方向の一方側から他方側に向かって強度が変化するＸ座標検出用第１強度分布と、Ｘ軸方向の他方側から一方側に向かって強度が変化するＸ座標検出用第２強度分布と、を異なるタイミングで形成し、前記Ｙ座標検出用強度分布として、Ｙ軸方向の一方側から他方側に向かって強度が変化するＹ座標検出用第１強度分布と、Ｙ軸方向の他方側から一方側に向かって強度が変化するＹ座標検出用第２強度分布と、を異なるタイミングで形成することが好ましい。このように構成すると、Ｘ座標検出用第１強度分布およびＸ座標検出用第２強度分布によってＸ座標を検出することができ、Ｙ座標検出用第１強度分布およびＹ座標検出用第２強度分布によってＹ座標を検出することができる。それ故、対象物体の２次元座標を高い精度で検出することができる。
【００１３】
本発明において、前記位置検出用光源部では、前記Ｘ座標検出用強度分布の形成および前記Ｙ座標検出用強度分布の形成には共通の前記光源が用いられ、前記強度分布変換装置は、前記共通の光源から出射された前記位置検出光の強度分布を前記Ｘ座標検出用強度分布に変換するＸ座標検出用変換モードと、前記共通の光源から出射された前記位置検出光の強度分布を前記Ｙ座標検出用強度分布に変換するＹ座標検出用変換モードと、に切り換えられることが好ましい。このように構成すると、位置検出用光源部は、共通の光源と、強度分布変換装置とによってＸ座標検出用強度分布およびＹ座標検出用強度分布を形成することができる。このため、Ｘ座標検出用強度分布を形成するための光源および強度分布変換装置と、Ｙ座標検出用強度分布を形成するための光源および強度分布変換装置とを各々設ける必要がないので、構成の簡素化を図ることができる。
【００１４】
本発明において、前記強度分布変換装置は、前記位置検出光の透光量がＸＹ面内の一方側から他方側に変化する透光量制御領域を備えた透光量分布制御部材と、該透光量分布制御部材を前記透光量制御領域内の特定位置を中心に面内方向で回転させて前記Ｘ座標検出用変換モードと前記Ｙ座標検出用変換モードとにおいて前記透光量分布制御部材の角度方向を切り換える制御部材駆動装置と、を有している構成を採用することができる。かかる構成によれば、透光量分布制御部材の角度方向を切り換えるだけで、透光量制御領域の向きを切り換えることができる。このため、透光量分布制御部材を通過した後の位置検出光の強度分布を変化することができる。
【００１５】
本発明において、前記強度分布変換装置は、前記位置検出光の透光量がＸＹ面内の一方側から他方側に変化する複数の透光量制御領域を備えた透光量分布制御部材と、前記透光量分布制御部材を変位させて前記Ｘ座標検出用変換モードと前記Ｙ座標検出用変換モードとにおいて前記光路に位置する前期透光量制御領域を切り換える制御部材駆動装置と、を有している構成を採用してもよい。この場合、例えば、前期透光量分布制御部材は、前記複数の透光量制御領域を特定位置周りの異なる角度方向に備え、前記制御部材駆動装置は、前記特定位置周りに前記透光量分布制御部材を面内方向で回転させて前記Ｘ座標検出用変換モードと前記Ｙ座標検出用変換モードとにおいて前記透光量分布制御部材の角度方向を切り換える構成を採用することができる。かかる構成によれば、透光量分布制御部材を変位させるだけで、光路に出現する透光量制御領域を切り換えることができる。このため、透光量分布制御部材を通過した後の位置検出光の強度分布を変化することができる。
【００１６】
本発明において、前記強度分布変換装置は、ＸＹ面内の複数領域の各々における前記位置検出光の透光量が前記Ｘ座標検出用変換モードと前記Ｙ座標検出用変換モードとにおいて切り換えられる電気光学パネルであってもよい。このように構成すると、極めて短い間にＸ座標検出用変換モードとＹ座標検出用変換モードとの切り換えを行なうことができる。また、強度分布変換装置における透光量分布を任意に設定することができる。かかる構成によれば、電気光学パネルに供給する信号を切り換えるだけで、位置検出光の透光量分布を切り換えることができる。また、極めて短い間にＸ座標検出用変換モードとＹ座標検出用変換モードとの切り換えを行なうことができる。さらに、強度分布変換装置における透光量分布を任意に設定することができるので、検出領域に最適な強度分布を形成することができる。さらにまた、強度分布変換装置における透光量分布を容易に変更することができるので、検出領域に常に最適な強度分布を形成することができる。
【００１７】
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。このように構成すると、位置検出光については視認されないので、画像の表示を妨げることがない。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る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】本発明の実施の形態１に係る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】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き投射型表示装置に用いた強度分布変換装置の説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き投射型表示装置に用いた強度分布変換装置の強度分布制御部材の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き投射型表示装置に用いた強度分布変換装置によって形成した位置検出光の強度分布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用いた位置検出の原理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での信号処理内容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。
【図９】本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き投射型表示装置に用いた強度分布変換装置の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る位置検出機能付き投射型表示装置に用いた強度分布変換装置の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る位置検出機能付き投射型表示装置に用いた強度分布変換装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
［位置検出機能付き投射型表示装置の全体構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る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、本発明の実施の形態１に係る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。
【００２２】
図１および図２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。
【００２３】
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と画像投射装置２００との間）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等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等を行なう。
【００２４】
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。
【００２５】
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、光源としての１乃至複数の発光素子１２と、発光素子１２から前方空間（検出領域１０Ｒ）に向かう光路に設けられた強度分布変換装置１６と、発光素子１２を駆動する光源駆動部１４とを有している。本形態において、位置検出用光源部１１では、光源として１つの発光素子１２が用いられている。
【００２６】
ここで、位置検出用光源部１１（発光素子１２、強度分布変換装置１６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に対してＸ軸方向で隣り合う位置に設けられた筒部２０２の内部から露出するように発光素子１２および強度分布変換装置１６が設けられている。
【００２７】
本形態において、発光素子１２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Ｌ２を発散光として放出する。位置検出光Ｌ２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、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。
【００２８】
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、強度分布変換装置１６の制御を行なう強度分布制御部１４５とを備えている。強度分布変換装置１６および強度分布制御部１４５の構成は後述する。
【００２９】
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。
【００３０】
光検出器３０は、画像投射装置２００の前面部２０１に設けられており、検出領域１０Ｒ（前方空間）に受光部３１を向けている。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。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。位置検出用光源部１１と位置検出部５０とは、同一の集積回路５００に構成されており、発光素子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。位置検出部５０は、光検出器３０での検出結果に対する信号処理部５５と、信号処理部５５での処理結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を算出するＸ座標算出部５１と、信号処理部５５での処理結果に基づいて対象物体ＯｂのＹ座標を算出するＹ座標算出部５２とを備えている。さらに、位置検出部５０は、信号処理部５５での処理結果に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を算出するＺ座標算出部５３を備えている。
【００３１】
（強度分布変換装置１６の構成および位置検出光の強度分布）
図３は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００に用いた強度分布変換装置１６の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は強度分布変換装置１６の全体構成を模式的に示す説明図、および強度分布変換装置１６に用いた強度分布制御部材の説明図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００に用いた強度分布変換装置１６の強度分布制御部材の説明図であり、図４（ａ）〜（ｄ）および図４（ｅ）は強度分布制御部材の角度方向を切り換えた様子を示す説明図、およびその断面構成を模式的に示す説明図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００に用いた強度分布変換装置１６によって形成した位置検出光Ｌ２の強度分布を示す説明図である。
【００３２】
図２に示す位置検出用光源部１１において、強度分布変換装置１６は、図３に示すように、発光素子１２の前方（発光素子１２から前方空間（検出領域１０Ｒ）に向かう光路Ｌ２０）に設けられた円板状の強度分布制御部材１６０と、強度分布制御部材１６０の中央位置Ｐ１（特定位置）を通ってＺ軸方向に延在する軸線Ｌ０周りに強度分布制御部材１６０を回転させる制御部材駆動装置１６４とを備えている。制御部材駆動装置１６４は、強度分布制御部１４５からの指令に基づいて強度分布制御部材１６０を回転させる。
【００３３】
強度分布制御部材１６０は、位置検出光Ｌ２の透光量がＸＹ面内の一方側から他方側に変化する矩形の透光量制御領域１６２を備えており、図３（ｂ）には、透光量制御領域１６２において、位置検出光Ｌ２に対する遮光領域１６１ａを「黒色領域」で示し、位置検出光Ｌ２に対する透光領域１６１ｂを「白色領域」で示してある。図３（ｂ）から分るように、遮光領域１６１ａは、透光量制御領域１６２の矢印Ａで示す方向に向かって形成密度が密から疎に連続的に変化しており、その結果、透光領域１６１ｂは、矢印Ｂで示す逆方向に向かって形成密度が密から疎に連続的に変化しており、透光量制御領域１６２では、矢印Ｂで示す方向に向かって透光量が大から小に連続的に変化している。また、透光量制御領域１６２では、遮光領域１６１ａおよび透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ａ、Ｂで示す方向）に対して直交する方向（矢印Ｃで示す方向）では、遮光領域１６１ａおよび透光領域１６１ｂの密度は一定である。かかる強度分布制御部材１６０は、例えば、図４（ｅ）に示すように、赤外光を透過可能なシート状あるいは板状の基材１６８に対して、金属、ＩＴＯ、誘電体多層膜等といった赤外光を透過しない、あるいは赤外光を透過しにくい遮光層１６９を遮光領域１６１ａとして形成してなる。なお、強度分布制御部材１６０において、透光量制御領域１６２以外の領域には、必要に応じて、赤外光を透過しない層が形成される。
【００３４】
このように構成した位置検出用光源部１１において、発光素子１２から出射される位置検出光Ｌ２のＸＹ平面内における強度分布は一定であるが、強度分布制御部材１６０は、制御部材駆動装置１６４によって軸線Ｌ０周りに時計周りＣＷあるいは反時計周りＣＣＷの方向に回転駆動され、角度方向が切り換えられる。すなわち、強度分布制御部材１６０は、図４に示すように、ＸＹ平面内で（面内方向）で回転駆動され、角度方向が切り換えられる。従って、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２は、図５に示すように、強度分布制御部材１６０を通過する際に強度分布が変換された後、検出領域１０Ｒに向けて出射されることになる。
【００３５】
例えば、図４（ａ）に示すように、透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ｂで示す方向）が、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向くと、図５（ａ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて強度が低下していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（Ｘ座標検出用強度分布）が形成されることになる。かかるＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｙ軸方向において強度が一定である。
【００３６】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ｂで示す方向）が、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向くと、図５（ｂ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向けて強度が低下していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（Ｘ座標検出用強度分布）が形成されることになる。かかるＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｙ軸方向において強度が一定である。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に示すように、透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ｂで示す方向）が、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向くと、図５（ｃ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて強度が低下していくＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（Ｙ座標検出用強度分布）が形成されることになる。かかるＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｘ軸方向において強度が一定である。
【００３８】
これに対して、図４（ｄ）に示すように、透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ｂで示す方向）が、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向くと、図５（ｄ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向けて強度が低下していくＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（Ｙ座標検出用強度分布）が形成されることになる。かかるＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｘ軸方向において強度が一定である。
【００３９】
（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５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６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。
【００４０】
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で用いた位置検出の原理を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、位置検出光Ｌ２のＸ軸方向の強度分布を示す説明図、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３の光検出器３０での検出値を示す説明図、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３の光検出器３０での検出値が等しくなるように位置検出光Ｌ２の強度分布を調整する様子を示す説明図である。
【００４１】
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、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６（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、以下の方法等により、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。
【００４２】
例えば、第１の方法では、図６（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、光検出器３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂとの差に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を検出することもできる。
【００４３】
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６（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。
【００４４】
まず、図６（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。
【００４５】
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６（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との比あるいは差等により、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。
【００４６】
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６（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。
【００４７】
まず、図６（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。
【００４８】
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。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等により、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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７を参照して以下に説明するように、論理回路等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。
【００５１】
（位置検出部５０の構成例）
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での信号処理内容を示す説明図であり、図７（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の構成を模式的に示す説明図、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。また、図７（ａ）、（ｂ）では、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間において発光素子１２を駆動する様子を示すにあたって、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を形成する発光素子１２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を形成する発光素子１２とを設け、それらを同期して駆動するように表してある。
【００５２】
図７（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を介して発光素子１２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を介して発光素子１２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と見なすことができる。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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図７（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。
【００５９】
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Ｘ座標算出部５１に出力すれば、Ｘ座標算出部５１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。
【００６０】
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。
【００６１】
（Ｘ座標検出動作／Ｘ座標検出用変換モード）
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。
【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表示装置においては、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】
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、発光素子１２を点灯させるとともに、強度分布制御部１４５が制御部材駆動装置１６４を指令して、図４（ａ）に示すように、透光領域１６１ｂの密度が減少する方向（矢印Ｂで示す方向）がＸ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向くように、強度分布制御部材１６０の角度方向を設定する。かかるモードは、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２の強度分布をＸ座標検出用に変換するＸ座標検出用第１変換モード（Ｘ座標検出用変換モード）であり、図５（ａ）および図８（ａ）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Ｌ２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おり、Ｙ軸方向では強度が一定である。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Ｘ軸方向の位置によって規定される値である。
【００６４】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、発光素子１２を点灯させたまま、強度分布制御部１４５が制御部材駆動装置１６４を指令して、図４（ｂ）に示すように、透光領域１６１ｂの密度が減少する方向（矢印Ｂで示す方向）がＸ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向くように、強度分布制御部材１６０の角度方向を設定する。かかるモードは、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２の強度分布をＸ座標検出用に変換するＸ座標検出用第２変換モード（Ｘ座標検出用変換モード）であり、図５（ｂ）および図８（ｂ）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。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おり、Ｙ軸方向では強度が一定である。かかるＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ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Ｘ軸方向の位置によって規定される値である。
【００６５】
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。
【００６６】
（Ｙ座標検出動作／Ｙ座標検出用変換モード）
次に、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、発光素子１２を点灯させるとともに、強度分布制御部１４５が制御部材駆動装置１６４を指令して、図４（ｃ）に示すように、透光領域１６１ｂの密度が減少する方向（矢印Ｂで示す方向）がＹ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向くように、強度分布制御部材１６０の角度方向を設定する。かかるモードは、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２の強度分布をＹ座標検出用に変換するＹ座標検出用第１変換モード（Ｙ座標検出用変換モード）であり、図５（ｃ）および図８（ｃ）に示すように、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連続的に直線的に減少しており、Ｘ軸方向では強度が一定である。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Ｙ軸方向の位置によって規定される値である。
【００６７】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、発光素子１２を点灯させたまま、強度分布制御部１４５が制御部材駆動装置１６４を指令して、図４（ｄ）に示すように、透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ｂで示す方向）がＹ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向くように、強度分布制御部材１６０の角度方向を設定する。かかるモードは、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２の強度分布をＹ座標検出用に変換するＹ座標検出用第２変換モード（Ｙ座標検出用変換モード）であり、図５（ｄ）および図８（ｄ）に示すように、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おり、Ｘ軸方向では強度が一定である。かかるＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ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Ｙ軸方向の位置によって規定される値である。
【００６８】
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。
【００６９】
（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、図４および図８に示すＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを合成すると、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。
【００７０】
但し、本形態では、強度分布制御部材１６０には、Ｚ座標検出用強度分布を形成可能な構成を有していない。そこで、本形態では、例えば、発光素子１２からの出射光量を一定にしたまま、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＹａおよびＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを順次、形成した際の光検出器３０の検出結果の総和に基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を検出する。なお、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を順次、形成した際の光検出器３０の検出結果の総和や、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＹａおよびＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを順次、形成した際の光検出器３０の検出結果の総和によっても、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００７１】
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等の処理を行なうことができる。
【００７２】
（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。
【００７３】
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、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。
【００７４】
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。
【００７５】
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およびＹ座標検出用強度分布を異なるタイミングで形成する。また、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とを異なるタイミングで形成する。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。従って、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とを異なるタイミングで形成する。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。従って、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。
【００７６】
さらに、本形態では、上記の強度分布（Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ）を形成するにあたって、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２の強度分布を強度分布変換装置１６によって変換した後、検出領域１０Ｒに位置検出光Ｌ２を出射することができる。従って、Ｘ軸方向で強度が単調変化し、かつ、Ｙ軸方向で強度が同等のＸ座標検出用強度分布（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）を形成できる。また、Ｙ軸方向で強度が単調変化し、かつ、Ｘ軸方向で強度が同等のＹ座標検出用強度分布（Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＹａおよびＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ）を形成することができる。それ故、検出領域１０Ｒに対して、Ｘ座標およびＹ座標の検出に好適な強度分布を形成することができるので、対象物体Ｏｂの位置を精度よく検出することができる。特に、位置検出機能付き投射型表示装置１００では、位置検出光Ｌ２を斜めから投射することが多いため、適正な強度分布を形成することが難しいが、本形態によれば、位置検出光Ｌ２を斜めから投射することに起因する強度分布のズレを強度分布変換装置１６によって補正することができる。
【００７７】
また、位置検出用光源部１１は、Ｘ座標およびＹ座標の検出に用いる強度分布（Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ）を共通の発光素子１２と強度分布変換装置１６とによって形成する。このため、各強度分布を形成する光源部を各々別個に設ける必要がないので、位置検出機能付き投射型表示装置１００の構成を簡素化することができる。
【００７８】
また、強度分布変換装置１６は、位置検出光Ｌ２の透光量がＸＹ面内の一方側から他方側に変化する透光量制御領域１６２を備えた透光量分布制御部材１６０と、この透光量分布制御部材１６０を透光量制御領域１６２内の中央位置Ｐ１（特定位置）を中心に面内方向で回転させる制御部材駆動装置１６４とを有している。このため、透光量分布制御部材１６０の角度方向を切り換えるだけで、透光量制御領域１６２の向きを切り換えることができ、透光量分布制御部材１６０を通過した後の位置検出光Ｌ２の強度分布を変化することができる。
【００７９】
［実施の形態２］
図９は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００に用いた強度分布変換装置１６の説明図であり、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は強度分布変換装置１６の全体構成を模式的に示す説明図、強度分布変換装置１６に用いた強度分布制御部材の説明図、およびその断面構成を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００８０】
本形態では、図２等を参照して説明した位置検出用光源部１１において、強度分布変換装置１６は、図９に示すように、発光素子１２の前方（発光素子１２から前方空間（検出領域１０Ｒ）に向かう光路Ｌ２０）に設けられた強度分布制御部材１６０と、強度分布制御部材１６０の中央位置Ｐ２（特定位置）を通ってＺ軸方向に延在する軸線Ｌ０周りに強度分布制御部材１６０を回転させる制御部材駆動装置１６４とを備えている。制御部材駆動装置１６４は、図２に示す強度分布制御部１４５からの指令に基づいて強度分布制御部材１６０を回転させる。
【００８１】
強度分布制御部材１６０は、中央位置Ｐ２の周りのうち、異なる角度方向に４つの透光量制御領域１６２ａ、１６２ｃ、１６２ｃ、１６２ｄを備えており、図９（ｂ）には、透光量制御領域１６２ａ、１６２ｃ、１６２ｃ、１６２ｄのうち、位置検出光Ｌ２に対する遮光領域１６１ａを「黒色領域」で示し、位置検出光Ｌ２に対する透光領域１６１ｂを「白色領域」で示してある。
【００８２】
図９（ｂ）から分るように、透光量制御領域１６２ａでは、透光領域１６１ｂの形成密度が、矢印Ａで示す方向に向かって疎から密に連続的に変化しており、透光量が小から大に連続的に変化している。また、透光量制御領域１６２ａでは、遮光領域１６１ａおよび透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ａで示す方向）に対して直交する方向（矢印Ｃで示す方向）では、透光量は一定である。透光量制御領域１６２ｂ、１６２ｄでは、透光領域１６１ｂの形成密度が、矢印Ｃで示す方向に向かって密から疎に連続的に変化しており、透光量が大から小に連続的に変化している。また、透光量制御領域１６２ｂ、１６２ｄでは、遮光領域１６１ａおよび透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ｃで示す方向）に対して直交する方向（矢印Ａで示す方向）では、透光量は一定である。透光量制御領域１６２ｃでは、透光量制御領域１６２ａとは反対に、透光領域１６１ｂの形成密度が、矢印Ａで示す方向に向かって密から疎に連続的に変化しており、透光量が大から小に連続的に変化している。また、透光量制御領域１６２ｃでは、遮光領域１６１ａおよび透光領域１６１ｂの密度が変化する方向（矢印Ａで示す方向）に対して直交する方向（矢印Ｃ示す方向）では、透光量は一定である。かかる強度分布制御部材１６０も、実施の形態１と同様、例えば、図９（ｃ）に示すように、赤外光を透過可能なシート状あるいは板状の基材１６８に対して、金属、ＩＴＯ、誘電体多層膜等といった赤外光を透過しない、あるいは赤外光を透過しにくい遮光層１６９を遮光領域１６１ｂとして形成してなる。なお、強度分布制御部材１６０において、透光量制御領域１６２以外の領域には、必要に応じて、赤外光を透過しない層が形成される。
【００８３】
ここで、強度分布制御部材１６０において、発光素子１２の光路Ｌ２０と重なる部分は、４つの透光量制御領域１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄのうちの１つであり、図９には、発光素子１２の光路Ｌ２０に透光量制御領域１６２ｄが出現した状態を示してある。また、強度分布制御部材１６０は、制御部材駆動装置１６４によって軸線Ｌ０周りに時計周りＣＷあるいは反時計周りＣＣＷの方向に回転駆動され、角度方向が切り換えられる。従って、発光素子１２から出射された位置検出光Ｌ２は、図５を参照して示したように、強度分布制御部材１６０を通過する際に強度分布が変換された後、検出領域１０Ｒに向けて出射されることになる。
【００８４】
例えば、透光量制御領域１６２ｂが発光素子１２の光路Ｌ２０と重なる部分に出現するＸ座標検出用第１期間（Ｘ座標検出用第１変換モード）において、透光量制御領域１６２ｂの角度方向は図４（ａ）に示すように表され、図５（ａ）および図８（ａ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて強度が低下していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（Ｘ座標検出用強度分布）が形成されることになる。これに対して、強度分布制御部材１６０が回転して透光量制御領域１６２ａが発光素子１２の光路Ｌ２０と重なる部分に出現するＸ座標検出用第２期間（Ｘ座標検出用第２変換モード）において、透光量制御領域１６２ａの角度方向は図４（ｂ）に示すように表され、図５（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向けて強度が低下していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（Ｘ座標検出用強度分布）が形成されることになる。
【００８５】
また、強度分布制御部材１６０が回転して透光量制御領域１６２ｄが発光素子１２の光路Ｌ２０と重なる部分に出現するＹ座標検出用第１期間（Ｙ座標検出用第１変換モード）において、透光量制御領域１６２ｄの角度方向は図４（ｃ）に示すように表され、図５（ｃ）および図８（ｃ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて強度が低下していくＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（Ｙ座標検出用強度分布）が形成されることになる。これに対して、強度分布制御部材１６０が回転して透光量制御領域１６２ｃが発光素子１２の光路Ｌ２０と重なる部分に出現するＹ座標検出用第２期間（Ｙ座標検出用第２変換モード）において、透光量制御領域１６２ｃの角度方向は、図４（ｄ）に示すように表され、図５（ｄ）および図８（ｄ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向けて強度が低下していくＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（Ｙ座標検出用強度分布）が形成されることになる。
【００８６】
それ故、本形態でも、実施の形態１と同様、各強度分布を形成する光源部を各々別個に設ける必要がないので、位置検出機能付き投射型表示装置１００の構成を簡素化することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００８７】
なお、本形態でも、実施の形態１と同様、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＹａおよびＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを順次、形成した際の光検出器３０の検出結果の総和等によって対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。但し、透光量制御領域１６２ｃに対して、Ｚ軸検出用の強度分布を形成するための領域を追加してもよい。
【００８８】
［実施の形態３］
図１０は、本発明の実施の形態３に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００に用いた強度分布変換装置１６の説明図であり、図１０（ａ）および図１０（ｂ）〜（ｅ）は、強度分布変換装置１６の全体構成を模式的に示す説明図、および強度分布変換装置１６においてモードが切り換えられた様子を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００８９】
本形態では、図２等を参照して説明した位置検出用光源部１１において、強度分布変換装置１６は、図１０に示すように、発光素子１２の前方（発光素子１２から前方空間（検出領域１０Ｒ）に向かう光路Ｌ２０）に設けられた電気光学パネル１６５からなり、かかる電気光学パネル１６５は、例えば、アクティブマトリクス型液晶パネルやアクティブマトリクス型液晶からなる液晶シャッターによって構成される。すなわち、電気光学パネル１６５では、ＸＹ面内の複数領域の各々における位置検出光Ｌ２の透光量を領域毎に制御可能である。従って、電気光学パネル１６５は、強度分布制御部１４５からの指令に基づいて、複数領域の一部の領域を透過状態とし、他の領域を遮光状態とすれば、図１０（ｂ）〜（ｅ）に示す強度分布制御パターンを生成することができる。なお、図１０（ｂ）〜（ｅ）には、電気光学パネル１６５のうち、位置検出光Ｌ２に対する遮光領域１６１ａを「黒色領域」で示し、位置検出光Ｌ２に対する透光領域１６１ｂを「白色領域」で示してある。
【００９０】
例えば、Ｘ座標検出用第１期間（Ｘ座標検出用第１変換モード）において、電気光学パネル１６５は、図１０（ｂ）に示す強度分布制御パターンを生成する。かかる強度分布制御パターンでは、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて、透光領域１６１ｂの密度が密から疎に連続的に変化しており、透光量が大から小に連続的に変化している。このため、図５（ａ）および図８（ａ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて強度が低下していくＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（Ｘ座標検出用強度分布）が形成されることになる。また、Ｘ座標検出用第２期間（Ｘ座標検出用第２変換モード）において、電気光学パネル１６５は、図１０（ｃ）に示す強度分布制御パターンを生成する。かかる強度分布制御パターンでは、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向けて、透光領域１６１ｂの密度が密から疎に連続的に変化しており、透光量が大から小に連続的に変化している。このため、図５（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向けて強度が低下していくＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（Ｘ座標検出用強度分布）が形成されることになる。
【００９１】
また、Ｙ座標検出用第１期間（Ｙ座標検出用第１変換モード）において、電気光学パネル１６５は、図１０（ｄ）に示す強度分布制御パターンを生成する。かかる強度分布制御パターンでは、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて、透光領域１６１ｂの密度が密から疎に連続的に変化しており、透光量が大から小に連続的に変化している。このため、図５（ｃ）および図８（ｃ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて強度が低下していくＹ座標検出用第Ｙ強度分布Ｌ２Ｙａ（Ｙ座標検出用強度分布）が形成されることになる。また、Ｙ座標検出用第２期間（Ｙ座標検出用第２変換モード）において、電気光学パネル１６５は、図１０（ｅ）に示す強度分布制御パターンを生成する。かかる強度分布制御パターンでは、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向けて、透光領域１６１ｂの密度が密から疎に連続的に変化しており、透光量が大から小に連続的に変化している。このため、図５（ｄ）および図８（ｄ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向けて強度が低下していくＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（Ｙ座標検出用強度分布）が形成されることになる。
【００９２】
それ故、本形態でも、実施の形態１、２と同様、各強度分布を形成する光源部を各々別個に設ける必要がないので、位置検出機能付き投射型表示装置１００の構成を簡素化することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００９３】
また、本形態において、強度分布変換装置１６は、ＸＹ面内の複数領域の各々における位置検出光Ｌ２の透光量が切り換えられる電気光学パネル１６５からなる。このため、電気光学パネル１６５に供給する信号を切り換えるだけで、位置検出光Ｌ２の透光量分布を切り換えることができる。また、極めて短い間にＸ座標検出用変換モードとＹ座標検出用変換モードとの切り換えを行なうことができる。さらに、強度分布変換装置１６における透光量分布を任意に設定することができるので、検出領域１０Ｒに最適な強度分布を形成することができる。さらにまた、強度分布変換装置１６における透光量分布を容易に変更することができるので、検出領域１０Ｒに常に最適な強度分布を形成することができる。特に、位置検出機能付き投射型表示装置１００では、位置検出光Ｌ２を斜めから投射することが多いため、適正な強度分布を形成することが難しいが、本形態によれば、位置検出光Ｌ２を斜めから投射することに起因する強度分布のズレを強度分布変換装置１６によって補正することができる。
【００９４】
なお、本形態でも、実施の形態１と同様、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２ＹａおよびＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを順次、形成した際の光検出器３０の検出結果の総和等によって対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。但し、電気光学パネル１６５において、Ｚ軸検出用の強度分布を形成するためのパターンを生成させてもよい。
【００９５】
［実施の形態４］
図１１は、本発明の実施の形態４に係る位置検出機能付き投射型表示装置１００に用いた強度分布変換装置１６の説明図であり、図１１は、強度分布変換装置１６における透光量分布を示す説明図、および透光量制御領域１６２の断面構造を模式的に示す説明図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００９６】
上記実施の形態１、２で用いた強度分布変換装置１６の透光量制御領域１６２、１６２ａ〜１６２ｄでは、図４および図９を参照して説明したように、遮光領域１６１ａおよび透光領域１６１ｂの形成密度によって透光量分布を形成したため、遮光領域１６１ａと透光領域１６１ｂとの境界が明確に存在したが、本形態では、図１１（ａ）に示すように、遮光領域１６１ａと透光領域１６１ｂとの境界が明確に存在せずに、一方側から他方側に向かって透光量が連続的に変化している。かかる構成の透光量制御領域１６２、１６２ａ〜１６２ｄは、例えば、図１１（ｂ）に示すように、赤外光を透過可能なシート状あるいは板状の基材１６８に対して、ＩＴＯ等といった赤外光を透過しにくい遮光層１６９を厚さを連続的に変えて形成することによって構成することができる。
【００９７】
なお、図１１（ａ）に示す強度分布制御パターンについては、遮光層１６９を誘電体多層膜によって形成する場合、誘電体多層膜を構成する層の一部あるいは全ての層の膜厚を連続的に変化させることによっても実現することができる。
【００９８】
また、図１１（ａ）に示す強度分布制御パターンについては、図１１を参照して説明した電気光学パネル１６５において、領域を透過状態、遮光状態、およびそれらの中間状態とすることによっても実現することができる。
【００９９】
［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。
【０１００】
上記実施の形態では、Ｘ座標およびＹ座標の検出に用いる強度分布（Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ、Ｙ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ）を共通の発光素子１２と強度分布変換装置１６とによって形成したが、Ｘ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ、およびＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂを各々、別の光源（発光素子１２）で形成してもよい。この場合も、各光源（発光素子１２）に対して強度分布変換装置１６を設けた構成を採用してもよい。
【０１０１】
上記実施の形態２では、制御部材駆動装置１６４が強度分布制御部材１６０を回転させたが、直線方向に変位させる構成を採用してもよい。この場合、強度分布制御部材１６０において、透光量制御領域１６２ａ〜１６２ｄは直線的に配列された構成となる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源部、１２・・発光素子（光源）、１６・・強度分布変換装置、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、１６０・・強度分布制御部材、１６２、１６２ａ〜１６２ｄ・・透光量制御領域、１６４・・制御部材駆動装置、１６５・・電気光学パネル、２００・・画像投射装置、２１０・・投射レンズ、２８０・・光学装置、２９０・・スクリーン、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
2011096042.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図２】
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【図５】
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【図８】
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【図１１】
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