(57)【要約】【課題】多数の発光素子や受光素子を用いなくても、対象物体のＸＹＺ座標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】画像投射装置２００を備えた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。画像投射装置２００には、検出領域に向けて赤外光からなる位置検出光を出射する複数の発光素子１２を設け、かかる位置検出光の強度分布を形成する。データ処理部５０は、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂで反射した光を光検出器３０が検出した結果に基づいて対象物体ＯｂのＸＹＺ座標を検出するとともに、Ｚ座標に基づいて、画像投射装置２００において各種モードを実行させる。【選択図】図３
2011075771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像投射装置から画像を投射するとともに、前記画像が投射される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、
前記画像投射装置は、前記検出領域に向けて赤外光からなる位置検出光を出射して当該検出領域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、前記検出領域で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のデータ処理を行なうデータ処理部と、を有し、
前記画像の投射方向をＺ軸方向とし、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、
前記データ処理部は、前記位置検出用光源部がＸ軸方向の前記強度分布を形成したときの前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体のＸ座標を検出するＸ座標検出部と、前記位置検出用光源部がＹ軸方向の前記強度分布を形成したときの前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体のＹ座標を検出するＹ座標検出部と、前記位置検出用光源部がＺ軸方向の前記強度分布を形成したときの前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体のＺ座標を検出するＺ座標検出部と、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】
前記データ処理部は、前記Ｚ座標に基づいて前記画像投射装置に異なるモードを行なわせるモード決定部を備えてい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】
前記モード決定部は、前記Ｚ座標に基づいて前記対象物体の前記画像投射装置からの距離が設定至近距離以内であると判定したときには、前記画像投射装置から投射される表示光の輝度を低下させるセーフモードを前記画像投射装置に行わせ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】
前記モード決定部は、前記Ｚ座標がＸＹ座標確定用設定範囲内にあるときには、前記Ｘ座標検出部により検出したＸ座標および前記Ｙ座標検出部により検出したＹ座標を前記対象物体のＸＹ座標として確定するＸＹ座標確定モードを前記画像投射装置に行わせ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】
前記モード決定部は、前記Ｚ座標が前記対象物体の前記画像投射装置からの距離が設定至近距離以内およびＸＹ座標確定用設定範囲内の双方から外れ、かつ、前記Ｘ座標および前記Ｙ座標の双方が検出されたとき、前記対象物体が前記検出領域内に進入した旨の進入情報を発生させる進入情報発生モードを前記画像投射装置に行わせ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】
前記モード決定部は、前記Ｚ座標が検出されたときでも前記Ｘ座標および前記Ｙ座標の双方が検出されないときには、前記Ｚ座標に基づいて前記画像投射装置での画像表示条件を更させる表示条件変更モードを前記画像投射装置に行わせることを特徴とする請求項２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７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】
一方、対象物体との距離を検出する物体検知センサーを投射型表示装置に設け、対象物体が投射型表示装置の前方の近い位置にあるときには、投射型表示装置から投射される光量を低減して、投射型表示装置のレンズを人が覗き込んだ際に目を傷めることを防止する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【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７
【特許文献２】特開２００８−２５０２４２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】
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ＸＹＺ座標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、特許文献２に記載の構成では、投射方向（Ｚ軸方向）の位置しか検出できない。また、ＸＹ座標を検出する場合に、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。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、多数の発光素子や受光素子を用いなくても、対象物体のＸＹＺ座標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するとともに、前記画像が投射される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、前記画像投射装置は、前記検出領域に向けて赤外光からなる位置検出光を出射して当該検出領域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、前記検出領域で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のデータ処理を行なうデータ処理部と、を有し、前記画像の投射方向をＺ軸方向とし、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、前記データ処理部は、前記位置検出用光源部がＸ軸方向の前記強度分布を形成したときの前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体のＸ座標を検出するＸ座標検出部と、前記位置検出用光源部がＹ軸方向の前記強度分布を形成したときの前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体のＹ座標を検出するＹ座標検出部と、前記位置検出用光源部がＺ軸方向の前記強度分布を形成したときの前記光検出器での検出結果に基づいて前記対象物体のＺ座標を検出するＺ座標検出部と、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ＸＹＺ座標の検出機能を付加するにあたって、画像投射装置に設けた位置検出用光源部から検出領域に向けて赤外光からなる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、検出領域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ＸＹＺ座標を検出することができる。また、位置検出用光源部、光検出器およびデータ処理部はいずれも、画像投射装置に設けられているため、持ち運びに便利であるとともに、検出領域の周りに位置検出用光源や受光素子を多数設ける必要がない。
【００１０】
本発明において、前記データ処理部は、前記Ｚ座標に基づいて前記画像投射装置に異なるモードを行なわせるモード決定部を備えていることが好ましい。投射型表示装置の場合には、投射方向のいずれの位置に対象物体が存在するかによって画像投射装置での動作を切り換えたい要求があるが、本発明では、対象物体のＺ座標を検出するため、かかる要求に対応することができる。
【００１１】
本発明において、前記モード決定部は、前記Ｚ座標に基づいて前記対象物体の前記画像投射装置からの距離が設定至近距離以内であると判定したときには、前記画像投射装置から投射される表示光の輝度を低下させるセーフモードを前記画像投射装置に行わせることが好ましい。かかる構成によれば、画像投射装置の投射レンズを人が覗き込んだときには、表示光の輝度を低下させるので、目を傷めることを防止することができる。
【００１２】
本発明において、前記モード決定部は、前記Ｚ座標がＸＹ座標確定用設定範囲内にあるときには、前記Ｘ座標検出部により検出したＸ座標および前記Ｙ座標検出部により検出したＹ座標を前記対象物体のＸＹ座標として確定するＸＹ座標確定モードを前記画像投射装置に行わせることが好ましい。かかる構成によれば、表示光の投射方向の一定の範囲をＸＹ座標確定用設定範囲とすることができるので、例えば、画像表示装置の前方を人が通りすぎたときには、かかる対象物体の存在を入力と見なさないので、誤入力などを防止することができる。
【００１３】
本発明において、前記モード決定部は、前記Ｚ座標が前記対象物体の前記画像投射装置からの距離が設定至近距離以内およびＸＹ座標確定用設定範囲内の双方から外れ、かつ、前記Ｘ座標および前記Ｙ座標の双方が検出されたとき、前記対象物体が前記検出領域内に進入した旨の進入情報を発生させる進入情報発生モードを前記画像投射装置に行わせることが好ましい。かかる構成によれば、近いうちに入力が行なわれることを前もって予測することができるので、その準備などを行なうことができる。また、画像表示装置の前方を人が通りすぎたときには、かかる対象物体の存在を入力と見なさないという判断を迅速に行なうことができる。
【００１４】
本発明において、前記モード決定部は、前記Ｚ座標が検出されたときでも前記Ｘ座標および前記Ｙ座標の双方が検出されないときには、前記Ｚ座標に基づいて前記画像投射装置での画像表示条件を更させる表示条件変更モードを前記画像投射装置に行わせることが好ましい。Ｚ座標が検出されたときでもＸ座標およびＹ座標の双方が検出されないときには、かかるＺ座標は、スクリーンの位置と判断できる。従って、画像投射装置とスクリーンとの距離が分るので、かかる距離に応じて、表示光の輝度調整や、画像の調整などを自動的に行なうことができる。
【００１５】
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。
【００１６】
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必要がある。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】
【００１７】
【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のデータ処理部等の構成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信号処理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での発光素子に対する制御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において、モード決定を行なうための処理例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
［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。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のデータ処理部等の構成を示す説明図である。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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の位置を検出するデータ処理部５０とが設けられている。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
本形態においては、光検出器３０およびデータ処理部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、データ処理部５０は、画像投射装置２００の内部に配置されている。
【００２７】
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にはデータ処理部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、データ処理部５０に出力される。
【００２８】
図３に示すように、データ処理部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座標を検出する位置検出部５１が構成されている。位置検出部５１は、光検出器３０での検出信号を処理する信号処理部５２と、Ｘ座標検出部５３と、Ｙ座標検出部５４と、Ｚ座標検出部５５とを備えており、信号処理部５２は、増幅器５２１、フィルター５２２およびＡ／Ｄ変換回路５２３などを備えている。
【００２９】
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、データ処理部５０は、Ｚ座標に基づいて画像投射装置２５０に異なるモードを行なわせるモード決定部５６を備えている。また、データ処理部５０は、モード決定部５６での決定に基づいて、各種モードを実行するセーフモード実行部５７１、表示条件変更部５７２、ＸＹ座標確定部５７３および進入情報発生部５７４を備えている。かかるデータ処理部５０の機能などの詳細な説明は、図８を参照して後述する。
【００３０】
（位置検出光の強度分布）
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４（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。
【００３１】
図１（ａ）および図４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。
【００３２】
図４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。
【００３３】
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、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。
【００３４】
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５（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５（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５（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５（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。
【００３５】
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４（ａ）および図５（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４（ａ）および図５（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。
【００３６】
さらに、図７（ｅ）を参照して後述するように、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）が全て点灯すると、Ｚ軸方向において、画像投射装置２００からスクリーン２９０に向かっ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。
【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４および図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、データ処理部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。
【００３８】
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で用いた位置検出光の強度分布およびデータ処理部５０での処理内容を示す説明図であり、図６（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。
【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。
【００４２】
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。
【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。
【００４５】
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。
【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６（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、データ処理部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。
【００４９】
（Ｘ座標検出動作）
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７（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７（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。
【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、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。
【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、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７（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。
【００５２】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、図７（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。
【００５３】
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、データ処理部５０のＸ座標検出部５３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。
【００５４】
（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７（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。
【００５５】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、図７（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。
【００５６】
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、データ処理部５０のＹ座標検出部５４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。
【００５７】
（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７（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、データ処理部５０のＺ座標検出部５５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。
【００５８】
（位置検出機能付き投射型表示装置１００の各モード）
再び図３において、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、データ処理部５０は、位置検出部５１に加えて、モード決定部５６、セーフモード実行部５７１、表示条件変更部５７２、ＸＹ座標確定部５７３および進入情報発生部５７４を備えている。すなわち、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が画像投射装置２００からスクリーン２９０までのいずれの位置に存在するかによって以下のモードが実施される。
【００５９】
まず、モード決定部５６は、画像投射装置２００からの対象物体Ｏｂの位置（Ｚ座標）が、下式
Ｚ≦Ｚｃｒ
で示すように、設定至近距離Ｚｃｒ以内であると判定したとき、セーフモード実行部５７１に指令し、画像投射装置２００の投射光源の輝度を低下させて画像投射装置２００から投射される表示光の輝度を低下させるセーフモードを画像投射装置２００に行わせる。このため、画像投射装置２００の投射レンズ２１０を人が覗き込んだときでも、表示光の輝度を低下させるので、目を傷めることを防止することができる。本形態において、設定至近距離Ｚｃｒは２０ｃｍに設定されている。
【００６０】
また、モード決定部５６は、画像投射装置２００からの対象物体Ｏｂの位置（Ｚ座標）が下式
Ｚｍｉｎ≦Ｚ≦Ｚｍａｘ
で示すように、ＸＹ座標確定用設定範囲内（Ｚｍｉｎ〜Ｚｍａｘ）にあるときには、ＸＹ座標確定部５７３に指令して、Ｘ座標検出部５３により検出したＸ座標およびＹ座標検出部５４により検出したＹ座標を対象物体ＯｂのＸＹ座標として確定するＹ座標確定モードを画像投射装置２００に行わせる。従って、表示光の投射方向の一定の範囲をＸＹ座標確定用設定範囲とすることができるので、例えば、スクリーン２９０から画像投射装置２００に向かって一定の有効範囲Ｚｐ内に対象物体Ｏｂが存在するときには、対象物体ＯｂのＸＹ座標を入力情報として扱うが、画像表示装置２００の前方を人が通りすぎたときには、かかる対象物体Ｏｂの存在を入力と見なさないので、誤入力などを防止することができる。本形態において、有効範囲Ｚｐは５ｃｍに設定されている。また、本形態では、まず、予め、有効範囲Ｚｐを設定しておき、次に、画像投射装置２００からスクリーン２９０までの距離を最大値Ｚｍａｘと設定し、しかる後に、以下の式
Ｚｍｉｎ＝Ｚｍａｘ−Ｚｐ
より、最小値Ｚｍｉｎを設定している。
【００６１】
また、モード決定部５６は、画像投射装置２００からの対象物体Ｏｂの位置（Ｚ座標）が上記の設定至近距離以内および上記のＸＹ座標確定用設定範囲内の双方から外れ、かつ、Ｘ座標およびＹ座標の双方が検出されたとき、進入情報発生部５７４に指令して、対象物体Ｏｂが検出領域１０Ｒ内に進入した旨の進入情報を発生させる進入情報発生モードを画像投射装置２００に行わせる。従って、対象物体Ｏｂが検出領域１０Ｒ内に進入し、近いうちに入力が行なわれることを前もって予測することができるので、その準備などを行なうことができる。また、画像表示装置２００の前方を人が通りすぎたときには、かかる対象物体Ｏｂの存在を入力と見なさないという判断を迅速に行なうことができる。本形態において、進入情報発生部５７４は、進入情報発生モードとして、Ｘ座標検出部５３により検出したＸ座標およびＹ座標検出部５４により検出したＹ座標を暫定座標として出力する。従って、画像投射装置２００は、どのような入力が行なわれるかを事前に予測することができるので、次に動作の準備を行なうことができる。
【００６２】
さらに、モード決定部５６は、Ｚ座標が検出されたときでもＸ座標およびＹ座標の双方が検出されないときには、表示条件変更部５７２に指令して、Ｚ座標に基づいて画像投射装置２００での画像表示条件を更させる表示条件変更モードを画像投射装置２００に行わせる。すなわち、Ｚ座標が検出されたときでもＸ座標およびＹ座標の双方が検出されないときには、かかるＺ座標は、スクリーン２９０の位置と判断できる。従って、画像投射装置２００とスクリーン２９０との距離が分るので、かかる距離に応じて、表示光の輝度調整や、画像の調整などを自動的に行なうことができる。
【００６３】
このようなモード決定部５６、セーフモード実行部５７１、表示条件変更部５７２、ＸＹ座標確定部５７３および進入情報発生部５７４については、論理回路などのハードウェアにより構成することができる。本形態において、モード決定部５６、セーフモード実行部５７１、表示条件変更部５７２、ＸＹ座標確定部５７３および進入情報発生部５７４は、マイクロプロセッサーユニットより、図８に示すソフトウェア（動作プログラム）を実行することにより構成されている。
【００６４】
（モード決定の処理例）
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において、モード決定を行なうための処理例を示すフローチャートである。
【００６５】
本形態では、位置検出機能付き投射型表示装置１００およびスクリーン２９０を配置した後、表示条件の初期設定を行なう。具体的には、画像投射装置２００からスクリーン２９０に向けて画像を投射するとともに、位置検出用光源部１１から位置検出光Ｌ２を出射して、対象物体ＯｂのＺ座標を検出する。かかる初期設定の際、検出領域１０Ｒには人などが存在しないので、スクリーン２９０が対象物体Ｏｂとなる。従って、この場合、Ｘ座標およびＹ座標は検出できない。このようにして検出したＺ座標を最大値Ｚｍａｘと設定する。その結果、以下の式
Ｚｍｉｎ＝Ｚｍａｘ−Ｚｐ
より、最小値Ｚｍｉｎが自動的に設定される。また、かかる初期設定の際に得られたＺ座標は、画像投射装置２００とスクリーン２９０との距離に相当するので、かかる距離に応じて、表示光の輝度調整や、画像の調整などを行なう。
【００６６】
それ以降は、画像投射装置２００からスクリーン２９０に向けて画像を投射するとともに、位置検出用光源部１１から位置検出光Ｌ２を出射しながら、以下の処理が行なわれる。まず、ステップＳＴ１では、Ｚ座標検出部５５によって対象物体ＯｂのＺ座標が検出される。次に、ステップＳＴ２では、モード決定部５６が、対象物体ＯｂのＺ座標が、下式
Ｚ≦Ｚｃｒ
を満たすか否かを判断する。
【００６７】
その結果、上式を満たす場合には、ステップＳＴ３において、モード決定部５６は、画像投射装置２００の近い位置に人が存在するとして、セーフモード実行部５７１に指令して、投射光源の輝度を低下させ、表示光の輝度を低下させる。
【００６８】
ステップＳＴ２で上式を満たさないと判断された場合、モード決定部５６は、ステップＳＴ４において、下式
Ｚｍｉｎ≦Ｚ≦Ｚｍａｘ
を満たすか否かを判断する。
【００６９】
その結果、上式を満たす場合には、ステップＳＴ５において、モード決定部５６は、Ｘ座標検出部５３およびＹ座標検出部５４に対象物体ＯｂのＸ座標および対象物体ＯｂのＸ座標を検出させる。次に、ステップＳＴ６では、モード決定部５６が、Ｘ座標およびＹ座標が検出されたか否かを判断する。かかる判断において、Ｘ座標およびＹ座標が検出された場合には、ステップＳＴ７において、モード決定部５６は、ＸＹ座標確定部５７３に指令して、Ｘ座標検出部５３により検出したＸ座標およびＹ座標検出部５４により検出したＹ座標を対象物体ＯｂのＸＹ座標として確定するＹ座標確定モードを画像投射装置２００に行わせる。その結果、位置検出機能付き投射型表示装置１００では、対象物体ＯｂのＸＹ座標（入力情報）に基づいて画像の切り換えなどを行なう。
【００７０】
ステップＳＴ６において、Ｘ座標およびＹ座標が検出されない場合には、スクリーン２９０が対象物体Ｏｂである。従って、Ｚ座標は、画像投射装置２００とスクリーン２９０との距離に相当するので、モード決定部５６は、ステップＳＴ８において、表示条件変更部５７２に指令して、かかる距離に応じて、表示光の輝度調整や、画像の調整などを行なわせる。従って、初期設定以降、画像投射装置２００やスクリーン２９０の位置が変更された場合でも、表示光の輝度や画像を最適な条件に調整することができる。また、今回得られたＺ座標を最大値Ｚｍａｘと設定し、再度、以下の式
Ｚｍｉｎ＝Ｚｍａｘ−Ｚｐ
より、最小値Ｚｍｉｎが自動的に設定される。それ故、画像投射装置２００やスクリーン２９０の位置が変更された場合でも、最適な範囲を有効範囲Ｚｐと設定することができる。
【００７１】
これに対して、ステップＳＴ４において、下式
Ｚｍｉｎ≦Ｚ≦Ｚｍａｘ
を満たさない場合、モード決定部５６は、ステップＳＴ９において、Ｘ座標検出部５３およびＹ座標検出部５４に対象物体ＯｂのＸ座標および対象物体ＯｂのＸ座標を検出させる。次に、ステップＳＴ１０では、モード決定部５６が、Ｘ座標およびＹ座標が検出されたか否かを判断する。かかる判断において、Ｘ座標およびＹ座標が検出された場合には、モード決定部５６は、ステップＳＴ１１において、進入情報発生部５７４に指令して、対象物体Ｏｂが検出領域１０Ｒ内に進入した旨の進入情報を発生させる。その際、進入情報発生部５７４は、進入情報発生モードとして、Ｘ座標検出部５３により検出したＸ座標およびＹ座標検出部５４により検出したＹ座標を暫定座標として出力する。従って、画像投射装置２００は、どのような入力が行なわれるかを事前に予測することができる。
【００７２】
なお、ステップＳＴ１１において、Ｘ座標およびＹ座標が検出されない場合、ステップＳＴ１に戻り、上記の処理を繰り返す。
【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、データ処理部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、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。また、位置検出用光源部１１、光検出器３０、およびデータ処理部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】
さらにまた、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Ｚ座標を検出し、データ処理部５０のモード決定部５６は、Ｚ座標に基づいて画像投射装置２００に異なるモードを行なわせる。投射型表示装置の場合には、投射方向のいずれの位置に対象物体Ｏｂが存在するかによって画像投射装置２００での動作を切り換えたい要求があるが、本形態によれば、対象物体ＯｂのＺ座標を検出するため、かかる要求に対応することができる。
【００７７】
［その他の実施の形態］
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】
【００７８】
１０Ｒ・・検出領域、１１・・位置検出用光源部、１２・・発光素子、３０・・光検出器、５０・・データ処理部、５１・・位置検出部、５２・・信号処理部、５３・・Ｘ座標検出部、５４・・Ｙ座標検出部、５５・・Ｚ座標検出部、５６・・モード決定部、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、５７１・・セーフモード実行部、５７２・・表示条件変更部、５７３・・ＸＹ座標確定部、５７４・・進入情報発生部、Ｏｂ・・対象物体
【図１】
2011075771.tif 000003
【図５】
2011075771.tif 000004
【図６】
2011075771.tif 000005
【図８】
2011075771.tif 000006
【図２】
2011075771.tif 000007
【図３】
2011075771.tif 000008
【図４】
2011075771.tif 000009
【図７】
2011075771.tif 000010