(57)【要約】【課題】スクリーン部材において画像が視認されるスクリーン面側に、対象物体の位置を検出するための位置検出光の強度分布を形成することのできる位置検出機能付き表示装置を提供すること。【解決手段】位置検出機能付き表示装置１００において、スクリーン部材８は、裏面側８ｂに遮光層８０を備え、遮光層８０には複数の透光部８１が形成されている。スクリーン部材８の裏面側８ｂには、透光部８１に発光部を向ける位置検出用光源１２が複数配置されている。複数の位置検出用光源１２の発光量を制御すると、位置検出用光源１２から出射された赤外光からなる位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を通過してスクリーン面８ａ側に位置検出光Ｌ２の強度分布を形成するので、スクリーン面８ａ側に位置する対象物体Ｏｂによって反射した位置検出光Ｌ２を光検出器３０によって検出することができる。【選択図】図１
2011086030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン部材において画像が視認されるスクリーン面側に位置する対象物体の位置を当該対象物体により反射した位置検出光により検出する位置検出機能付き表示装置であって、
前記スクリーン部材は、前記位置検出光に対して透光性を備え、
前記スクリーン部材の前記スクリーン面側とは反対側の裏面側で前記スクリーン部材に発光部を向け、該発光部から位置検出光を出射して前記スクリーン面側に前記位置検出光の強度分布を形成する複数の位置検出用光源と、
該位置検出用光源を駆動する光源駆動部と、
前記スクリーン面側に位置する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、
を有していることを特徴とする位置検出機能付き表示装置。
【請求項２】
前記位置検出光は赤外光であ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表示装置。
【請求項３】
前記スクリーン部材は、前記裏面側に遮光層を備え、
当該遮光層には、前記位置検出光を通過させる複数の透光部が形成されており、
前記位置検出用光源は、前記発光部を前記透光部に向けている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表示装置。
【請求項４】
前記光源駆動部は、前記複数の位置検出用光源の各々の点灯を制御して、前記強度分布として、前記スクリーン面に沿う第１方向で強度が変化する第１座標検出用強度分布と、当該第１方向に交差して前記スクリーン面に沿う第２方向で強度が変化する第２座標検出用強度分布と、を異なるタインミングで形成することを特徴とする請求項３に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項５】
前記光源駆動部は、前記第１座標検出用強度分布として、前記第１方向の一方側から他方側に向かって前記位置検出光の強度が低下する第１座標検出用第１強度分布と、前記第１方向の他方側から一方側に向かって位置検出光の強度が低下する第１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、前記第２座標検出用強度分布として、前記第２方向の一方側から他方側に向かって前記位置検出光の強度が低下する第２座標検出用第１強度分布と、前記第２方向の他方側から一方側に向かって前記位置検出光の強度が低下する第２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４に記載の位置検出機能付き表示装置。
【請求項６】
前記光源駆動部は、前記第１座標検出用強度分布を形成する際、前記第１方向でずれた位置に設けられた前記位置検出用光源の間で発光量を相違させ、前記第２座標検出用強度分布を形成する際、前記第２方向でずれた位置に設けられた前記位置検出用光源の間で発光量を相違させ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表示装置。
【請求項７】
前記遮光層には、前記複数の透光部として、前記第１方向で透光量が相違する第１グループの透光部と、前記第２方向で透光量が相違する第２グループの透光部と、が形成され、
前記光源駆動部は、前記第１座標検出用強度分布を形成する際、前記第１グループの透光部に前記発光部を向ける前記位置検出用光源を点灯させ、前記第２座標検出用強度分布を形成する際、前記第２グループの透光部に前記発光部を向ける前記位置検出用光源を点灯させ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表示装置。
【請求項８】
前記光源駆動部は、前記第１座標検出用強度分布を形成する際、前記第１方向でずれた位置に設けられた前記位置検出用光源の間で発光量を相違させ、前記第２座標検出用強度分布を形成する際、前記第２方向でずれた位置に設けられた前記位置検出用光源の間で発光量を相違させ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表示装置。
【請求項９】
前記スクリーン面に向けて画像を投射する画像投射装置を備えてい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表示装置。
【請求項１０】
前記光検出器は、前記スクリーン面に沿う方向に受光部を向け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表示装置。
【請求項１１】
前記光検出器は、前記スクリーン面の面外方向から当該スクリーン面に受光部を向け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表示装置。
【請求項１２】
前記光検出器は、画像投射装置に搭載されていることを特徴とする請求項９に記載の位置検出機能付き表示装置。
【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ための位置検出装置として構成されている例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１に記載の位置検出装置では、液晶パネル等の直視型表示パネルに対して入力操作側に透光板を設け、透光板に対して入力操作側とは反対側に光源および受光素子等を配置する。そして、光源から出射された位置検出光を透光板を介して入力操作側に出射し、対象物体で反射した位置検出光を受光素子で受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳＰａｔｅｎｔ  Ｎｏ．６９２７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここに本願発明者は、スクリーン部材に画像を表示するとともに、スクリーン部材の前側（スクリーン面側）での対象物体の位置を検出する位置検出機能付き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表示装置では、透光板や光源、受光素子をスクリーン部材の前側に設けることが不可能であることから、特許文献１に記載の構成を採用することができない。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、スクリーン部材において画像が視認されるスクリーン面側に、対象物体の位置を検出するための位置検出光の強度分布を形成することのできる位置検出機能付き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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、スクリーン部材において画像が視認されるスクリーン面側に位置する対象物体の位置を当該対象物体により反射した位置検出光により検出する位置検出機能付き表示装置であって、前記スクリーン部材は、前記位置検出光に対して透光性を備え、前記スクリーン部材の前記スクリーン面側とは反対側の裏面側で前記スクリーン部材に発光部を向け、該発光部から位置検出光を出射して前記スクリーン面側に前記位置検出光の強度分布を形成する複数の位置検出用光源と、該位置検出用光源を駆動する光源駆動部と、前記スクリーン面側に位置する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、を有していることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、「スクリーン部材」とは、投射型表示装置で用いられる被照射部材の他に、電子黒板に用いられるスクリーン部材を含む意味である。
【０００９】
本発明では、位置検出用光源が位置検出光を出射すると、位置検出光はスクリーン部材を通過してスクリーン面側に位置検出光の強度分布を形成する。従って、スクリーン面側に位置する対象物体によって位置検出光が反射すると、かかる位置検出光は光検出器によって検出される。従って、スクリーン面側での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、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。
【００１０】
本発明において、前記位置検出光は赤外光であることが好ましい。このように構成すると、位置検出光によってスクリーン部材に形成された画像の視認が妨げられることがない。
【００１１】
本発明において、前記スクリーン部材は、前記裏面側に遮光層を備え、当該遮光層には、前記位置検出光を通過させる複数の透光部が形成されており、前記位置検出用光源は、前記発光部を前記透光部に向けていることが好ましい。このように構成すると、位置検出用光源から出射された位置検出光は、スクリーン部材を効率よく通過するので、スクリーン面側に位置検出光の強度分布を確実に形成することができる。
【００１２】
本発明において、前記光源駆動部は、前記複数の位置検出用光源の各々の点灯を制御して、前記強度分布として、前記スクリーン面に沿う第１方向で強度が変化する第１座標検出用強度分布と、当該第１方向に交差して前記スクリーン面に沿う第２方向で強度が変化する第２座標検出用強度分布と、を異なるタイン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、スクリーン面に沿う平面内での対象物体の座標を検出することができる。
【００１３】
本発明において、前記光源駆動部は、前記第１座標検出用強度分布として、前記第１方向の一方側から他方側に向かって前記位置検出光の強度が低下する第１座標検出用第１強度分布と、前記第１方向の他方側から一方側に向かって前記位置検出光の強度が低下する第１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、前記第２座標検出用強度分布として、前記第２方向の一方側から他方側に向かって前記位置検出光の強度が低下する第２座標検出用第１強度分布と、前記第２方向の他方側から一方側に向かって前記位置検出光の強度が低下する第２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、第１座標検出用第１強度分布と第１座標検出用第２強度分布とによって第１方向の座標を検出することができ、第２座標検出用第１強度分布と第２座標検出用第２強度分布とによって第２方向の座標を検出することができる。従って、スクリーン面に沿う平面内での対象物体の座標を精度よく検出することができる。
【００１４】
本発明において、前記光源駆動部は、前記第１座標検出用強度分布を形成する際、前記第１方向でずれた位置に設けられた前記位置検出用光源の間で発光量を相違させ、前記第２座標検出用強度分布を形成する際、前記第２方向でずれた位置に設けられた前記位置検出用光源の間で発光量を相違させる構成を採用することができる。
【００１５】
本発明において、前記遮光層には、前記複数の透光部として、前記第１方向で透光量が相違する第１グループの透光部と、前記第２方向で透光量が相違する第２グループの透光部と、が形成され、前記光源駆動部は、前記第１座標検出用強度分布を形成する際、前記第１グループの透光部に前記発光部を向ける前記位置検出用光源を点灯させ、前記第２座標検出用強度分布を形成する際、前記第２グループの透光部に前記発光部を向ける前記位置検出用光源を点灯させてもよい。このように構成すると、第１グループの透光部に発光部を向ける前記位置検出用光源と、第２グループの透光部に発光部を向ける前記位置検出用光源とを交互に点灯させることによって、スクリーン面に沿う平面内での対象物体の座標を検出することができる。
【００１６】
この場合、前記光源駆動部は、前記第１座標検出用強度分布を形成する際、前記第１方向でずれた位置に設けられた前記位置検出用光源の間で発光量を相違させ、前記第２座標検出用強度分布を形成する際、前記第２方向でずれた位置に設けられた前記位置検出用光源の間で発光量を相違させてもよい。このように構成すると、スクリーン面側に適正な強度分布を形成することができるので、スクリーン面に沿う平面内での対象物体の座標を精度よく検出することができる。
【００１７】
本発明を適用した位置検出機能付き表示装置は、投射型表示装置として構成することができ、この場合、位置検出機能付き表示装置は、前記スクリーン面に向けて画像を投射する画像投射装置を備えている。
【００１８】
本発明において、前記光検出器は、前記スクリーン面に沿う方向に受光部を向けていることが好ましい。このように構成すると、対象物体を検出可能なスクリーン面からの離間距離が制限されるので、スクリーン面に近い位置の対象物体の位置だけを検出することができる。
【００１９】
本発明において、前記光検出器は、前記スクリーン面の面外方向から当該スクリーン面に受光部を向けている構成を採用してもよい。このように構成すると、対象物体を検出可能なスクリーン面からの離間距離を拡大することができる。
【００２０】
かかる構成を採用するにあたって、位置検出機能付き表示装置を投射型表示装置として構成した場合、前記光検出器を前記画像投射装置に搭載することが好ましい。このように構成すると、画像投射装置とは別に光検出器を設置する必要がない。また、画像投射装置の側で対象物体の位置を検出するための処理を行なうことができる。さらに、対象物体の位置検出結果を画像投射装置から投射される画像に反映させるのが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き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表示装置の電気的構成等を示す説明図である。
【図３】本発明を適用した位置検出機能付き表示装置で用いた位置検出光の強度分布および位置検出部での基本的な動作内容を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置におけるスクリーン部材の透光部および位置検出用光源の構成を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置において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】本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置におけるスクリーン部材の透光部および位置検出用光源の構成を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置において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８】本発明の実施の形態３に係る位置検出機能付き表示装置の構成を模式的に示す説明図である。
【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、スクリーン面と平行な平面内において互いに交差する方向をＸ軸およびＹ軸とし、スクリーン面に対する面外方向をＺ軸として説明する。また、以下に参照する図面では、説明の便宜上、Ｘ軸方向を横方向とし、Ｙ軸方向を縦方向として表してある。また、以下に参照する図面では、Ｘ軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側として示してある。また、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。さらに、以下の説明で参照する図においては、透光部や位置検出用光源を認識しやすいように、それらの数を減らして表してある。
【００２３】
［実施の形態１］
（位置検出機能付き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表示装置の電気的構成等を示す説明図である。なお、図１（ａ）において、透光部については点線の丸で示し、位置検出用光源については点線の四角で表してある。
【００２４】
図１（ａ）、（ｂ）に示す位置検出機能付き表示装置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と、スクリーン部材８とを備えた投射型表示装置として構成されている。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系２１０からスクリーン部材８に向けて画像表示光Ｌ１を拡大投射する。
【００２５】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００は光学式位置検出装置１０を備えており、光学式位置検出装置１０は、スクリーン部材８において画像が視認されるスクリーン面８ａ側（スクリーン部材８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。検出領域１０Ｒは、スクリーン部材８において画像投射装置２００によって画像が投射される領域（画像表示領域２０Ｒ）と重なっている。このため、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、例えば、対象物体Ｏｂの座標検出結果を、投射された画像の一部等を指定する入力情報等として扱い、かかる入力情報に基づいて画像の切り換え等を行なう。
【００２６】
光学式位置検出装置１０は、詳しくは後述するように、スクリーン部材８のスクリーン面８ａ側とは反対側の裏面側８ｂでスクリーン部材８に発光部を向けた複数の位置検出用光源１２と、スクリーン面８ａ側で検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０とを備えている。ここで、スクリーン部材８は位置検出光Ｌ２に対する透光性を備えている。従って、位置検出用光源１２が発光部からスクリーン部材８に向けて位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を透過してスクリーン面８ａ側に、後述する強度分布を形成する。
【００２７】
本形態において、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の受光素子からなり、スクリーン部材８のスクリーン面８ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けている。従って、光検出器３０は、対象物体Ｏｂで反射した位置検出光Ｌ３を検出可能である。
【００２８】
位置検出用光源１２は、基板１２０に実装された発光ダイオード等からなり、位置検出光Ｌ２を発散光として出射する。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、いずれの位置検出用光源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。
【００２９】
スクリーン部材８は、スクリーン面８ａ側に白色のスクリーン８５を備えており、かかるスクリーン８５としては、スクリーン面８ａ側に白い塗料が塗ってある布地や、エンボス加工された白いビニール素材からなるホワイトスクリーンを用いることができる。また、スクリーン８５としては、光の反射率を高めるために高銀色としたシルバースクリーンを用いることができる。さらに、スクリーン８５としては、スクリーン面８ａ側を構成する布地表面に樹脂加工を行なって光の反射率を高めたパールスクリーンや、スクリーン面８ａ側に細かいガラス粉末が塗布して光の反射率を高めたピーススクリーンを用いることもできる。いずれの場合も、スクリーン８５は、赤外光からなる位置検出光Ｌ２に対して透光性を備えている。
【００３０】
本形態のスクリーン部材８は、スクリーン８５に表示される画像の品位を高めることを目的に、スクリーン８５の裏面側８ｂに黒色の遮光層８０を備えており、かかる遮光層８０は、赤外光からなる位置検出光Ｌ２に対して遮光性を備えている。ここで、遮光層８０には、穴からなる透光部８１が複数形成されており、透光部８１同士の間隔は、１０ｍｍから数１０ｍｍである。また、位置検出用光源１２と透光部８１とを１対１の関係をもって設けられており、複数の位置検出用光源１２はいずれも、発光部を透光部８１に向けている。このため、スクリーン部材８は、位置検出光Ｌ２に対して透光性を備えている。従って、位置検出用光源１２が、発光部からスクリーン部材８に向けて位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を透過してスクリーン面８ａ側に強度分布を形成することになる。なお、スクリーン部材８では、遮光層８０が省略される場合もある。
【００３１】
図２に示すように、光学式位置検出装置１０は、複数の位置検出用光源１２の各々を駆動する光源駆動部１４と、光検出器３０での検出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とを備えている。光源駆動部１４は、複数の位置検出用光源１２の各々に対応する駆動回路１４０と、駆動回路１４０を介して複数の位置検出用光源１２の各々における点灯を制御する光源制御部１４５とを備えている。位置検出部５０は、スクリーン８５に平行な面内で直角に交差するＸ軸方向およびＹ軸方向のうち、対象物体ＯｂのＸ軸方向の位置（Ｘ座標）を検出するＸ座標検出部５１と、対象物体ＯｂのＹ軸方向の位置（Ｙ座標）を検出するＹ座標検出部５２とを備えている。さらに、位置検出部５０は、スクリーン８５に直交するＺ軸方向の対象物体Ｏｂの位置（Ｚ座標）を検出するＺ座標検出部５３を備えている。光源制御部１４５と位置検出部５０とは、信号線で接続されており、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。
【００３２】
（座標検出の基本原理）
本形態の位置検出機能付き表示装置１００においては、スクリーン面８ａ側に形成した位置検出光Ｌ２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３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。
【００３３】
図３は、本発明を適用した位置検出機能付き表示装置１００で用いた位置検出光Ｌ２の強度分布および位置検出部５０での基本的な動作内容を示す説明図であり、図３（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、対象物体で反射した位置検出光Ｌ２の強度を示す説明図、対象物体で反射した位置検出光Ｌ２の強度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。
【００３４】
図１に示す位置検出機能付き表示装置１００の光学式位置検出装置１０において、位置検出用光源１２から位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出用光源１２での発光量のバランス等によって検出領域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３（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。
【００３５】
例えば、第１の方法では、図３（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、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、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。
【００３６】
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、位置検出用光源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３（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。
【００３７】
まず、図３（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。
【００３８】
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、位置検出用光源１２に対する制御量（駆動電流）を調整する。そして、図３（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期間での位置検出用光源１２に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出用光源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、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、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位置検出用光源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。
【００３９】
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、位置検出用光源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３（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。
【００４０】
まず、図３（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。
【００４１】
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位置検出用光源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３（ｂ）に示す例では、例えば、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出用光源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期間での位置検出用光源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期間での位置検出用光源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期間での位置検出用光源１２に対する制御量との比あるいは差等により、位置検出部５０のＸ座標検出部５１は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。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位置検出用光源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。
【００４２】
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、位置検出部５０のＹ座標検出部５２は、対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。
【００４３】
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、位置検出部５０のＺ座標検出部５３は、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００４４】
上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内の位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部５０としてマイクロプロセッサーユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行することに従って処理を行う構成を採用することができる。また、論理回路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。
【００４５】
（光学式位置検出装置１０の具体的構成）
図４は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００におけるスクリーン部材８の透光部８１および位置検出用光源１２の構成を示す説明図であり、図４には、透光部８１については実線の丸で示し、位置検出用光源１２については点線の四角で表してある。
【００４６】
図３を参照して説明した位置検出光Ｌ２の強度分布を形成するにあたって、本形態では、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、スクリーン部材８の裏面側８ｂには、スクリーン部材８に発光部を向けた複数の位置検出用光源１２が複数、配置されている。また、スクリーン部材８は、裏面側８ｂに黒色の遮光層８０が形成されているが、遮光層８０には、穴からなる透光部８１が複数形成されている。また、複数の位置検出用光源１２はいずれも、発光部を透光部８１に向けている。
【００４７】
より具体的には、図４に示すように、スクリーン部材８の遮光層８０には、透光部８１がＸ軸方向に複数列形成され、Ｙ軸方向にも複数列形成されている。本形態では、透光部８１は、透光部８１ａａ、８１ａｂ・・８１ｆｅ、８１ｆｆとして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に形成されている。ここで、透光部８１は、同一サイズの穴からなり、透光量は等しい。
【００４８】
また、スクリーン部材８の裏面側８ｂには、透光部８１に発光部を向けた複数の位置検出用光源１２が配置されている。本形態において、位置検出用光源１２は、透光部８１に１対１の関係で対応するように、位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆとして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に形成されている。
【００４９】
このため、図２に示す光源駆動部１４では、複数の位置検出用光源１２（位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆ）に１対１の関係をもつように複数の駆動回路１４０（駆動回路１４０ａａ、１４０ａｂ・・１４０ｆｅ、１４０ｆｆ）が設けられている。
【００５０】
（Ｘ座標検出動作）
図５を参照して、本形態の位置検出機能付き表示装置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５は、本発明の実施の形態１に係る位置検出機能付き表示装置１００において位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する様子を示す説明図であり、図５（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５（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。
【００５１】
本形態の位置検出機能付き表示装置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。
【００５２】
より具体的には、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２に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して位置検出用光源１２を制御し、図５（ａ）に示すように、複数の位置検出用光源１２のうち、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて位置検出用光源１２での発光量を低下させる。その際、Ｙ軸方向で並ぶ位置検出用光源１２においては発光量が等しい。かかる発光量の関係は、図４に示す位置検出用光源１２（位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆ）において、下式
１２ａａ＜１２ａｂ＜１２ａｃ＜１２ａｄ＜１２ａｅ＜１２ａｆ
１２ａａ＝１２ｂａ＝１２ｃａ＝１２ｄａ＝１２ｅａ＝１２ｆａ
１２ａｂ＝１２ｂｂ＝１２ｃｂ＝１２ｄｂ＝１２ｅｂ＝１２ｆｂ
１２ａｃ＝１２ｂｃ＝１２ｃｃ＝１２ｄｃ＝１２ｅｃ＝１２ｆｃ
１２ａｄ＝１２ｂｄ＝１２ｃｄ＝１２ｄｄ＝１２ｅｄ＝１２ｆｄ
１２ａｅ＝１２ｂｅ＝１２ｃｅ＝１２ｄｅ＝１２ｅｅ＝１２ｆｅ
１２ａｆ＝１２ｂｆ＝１２ｃｆ＝１２ｄｆ＝１２ｅｆ＝１２ｆｆ
で表される。
【００５３】
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Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｘａ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）が形成される。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Ｌ２の強度が連続的に略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Ｌ２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Ｌ２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。
【００５４】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、図２に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して位置検出用光源１２を制御し、図５（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間とは逆に、複数の位置検出用光源１２のうち、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向けて位置検出用光源１２での発光量を低下させる。その際、Ｙ軸方向で並ぶ位置検出用光源１２においては発光量が等しい。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Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）が形成される。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Ｌ２の強度が連続的に略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軸方向における位置と位置検出光Ｌ２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Ｌ２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】
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のＸ座標検出部５１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。
【００５６】
（Ｙ座標検出動作）
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２に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して位置検出用光源１２を制御し、図５（ｃ）に示すように、複数の位置検出用光源１２のうち、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向けて位置検出用光源１２での発光量を低下させる。その際、Ｘ軸方向で並ぶ位置検出用光源１２においては発光量が等しい。かかる発光量の関係は、図４に示す位置検出用光源１２（位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆ）において、下式
１２ａａ＞１２ｂａ＞１２ｃａ＞１２ｄａ＞１２ｅａ＞１２ｆａ
１２ａａ＝１２ａｂ＝１２ａｃ＝１２ａｄ＝１２ａｅ＝１２ａｆ
１２ｂａ＝１２ｂｂ＝１２ｂｃ＝１２ｂｄ＝１２ｂｅ＝１２ｂｆ
１２ｃａ＝１２ｃｂ＝１２ｃｃ＝１２ｃｄ＝１２ｃｅ＝１２ｃｆ
１２ｄａ＝１２ｄｂ＝１２ｄｃ＝１２ｄｄ＝１２ｄｅ＝１２ｄｆ
１２ｅａ＝１２ｅｂ＝１２ｅｃ＝１２ｅｄ＝１２ｅｅ＝１２ｅｆ
１２ｆａ＝１２ｆｂ＝１２ｆｃ＝１２ｆｄ＝１２ｆｅ＝１２ｆｆ
で表される。
【００５７】
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Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第１強度分布）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Ｌ２の強度が連続的に略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Ｌ２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Ｌ２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。
【００５８】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、図２に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して位置検出用光源１２を制御し、図５（ｄ）に示すように、Ｙ座標検出用第１期間とは逆に、複数の位置検出用光源１２のうち、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙ１に向けて位置検出用光源１２での発光量を低下させる。その際、Ｘ軸方向で並ぶ位置検出用光源１２においては発光量が等しい。その結果、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側Ｙに向かって位置検出光Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第２強度分布）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Ｌ２の強度が連続的に略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軸方向における位置と位置検出光Ｌ２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Ｌ２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。
【００５９】
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のＹ座標検出部５２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。
【００６０】
（Ｚ座標検出動作）
本形態の位置検出機能付き表示装置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４に示す位置検出用光源１２（位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆ）を全て点灯させる。その結果、スクリーン部材８からＺ軸方向に離間する方向に向けて位置検出光Ｌ２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Ｌ２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Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。従って、位置検出部５０のＺ座標検出部５３は、Ｚ座標検出期間における光検出器３０の検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００６１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、位置検出用光源１２が位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２はスクリーン部材８を通過して、スクリーン面８ａ側に位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する。従って、スクリーン面８ａ側に位置する対象物体Ｏｂによって位置検出光Ｌ２が反射すると、かかる光は、光検出器３０によって検出される。従って、スクリーン面８ａ側での位置と位置検出光Ｌ２の強度との関係を予め把握しておけば、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は赤外光であるため、位置検出光Ｌ２によってスクリーン部材に形成された画像の視認が妨げられることがない。
【００６２】
また、スクリーン部材８は、裏面側８ｂに遮光層８０を備え、遮光層８０には、位置検出光Ｌ２を通過させる複数の透光部８１が形成されている。このため、位置検出用光源１２から出射された位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を効率よく通過するので、スクリーン面８ａ側に位置検出光Ｌ２の強度分布を高いレベルで確実に形成することができるので、対象物体Ｏｂの位置を確実に検出することができる。
【００６３】
また、光源駆動部１４は、Ｘ軸方向でずれた位置に設けられた位置検出用光源１２の間で発光量を相違させることにより、互いに逆向きの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）を形成するので、対象物体ＯｂのＸ座標を確実に検出することができる。また、光源駆動部１４は、Ｙ軸方向でずれた位置に設けられた位置検出用光源１２の間で発光量を相違させることにより、互いに逆向きの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）を形成するので、対象物体ＯｂのＹ座標を確実に検出することができる。
【００６４】
また、光検出器３０は、スクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けているので、対象物体Ｏｂを検出可能なスクリーン面８ａからの離間距離が制限される。従って、スクリーン面８ａに近い位置の対象物体Ｏｂの検出結果だけを情報として検出することができ、スクリーン面８ａから離れた位置の対象物体Ｏｂの検出結果については情報として検出しない。それ故、スクリーン面８ａから離れた状態での対象物体Ｏｂによって情報が誤入力されることがない。
【００６５】
［実施の形態１の変形例］
上記実施の形態１では、スクリーン部材８に遮光層８０が形成されている例であったが、実施の形態２は、スクリーン部材８に遮光層８０が形成されていない場合に適用してもよい。
【００６６】
［実施の形態２］
（全体構成）
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説明する。また、本形態の位置検出機能付き表示装置１００の全体構成については図１および図２を参照して説明する。
【００６７】
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００も、実施の形態１と同様、画像投射装置２００と、スクリーン部材８とを備えた投射型表示装置である。また、本形態の位置検出機能付き表示装置１００も、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０を備えており、光学式位置検出装置１０は、スクリーン部材８のスクリーン面８ａ側とは反対側の裏面側８ｂでスクリーン部材８に発光部を向けた複数の位置検出用光源１２と、スクリーン面８ａ側で検出領域１０Ｒに受光部３１を向けた光検出器３０とを備えている。従って、位置検出用光源１２が発光部からスクリーン部材８に向けて位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を透過してスクリーン面８ａ側に、後述する強度分布を形成する。
【００６８】
本形態においても、実施の形態１と同様、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の受光素子からなり、スクリーン部材８のスクリーン面８ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けている。位置検出用光源１２は、発光ダイオード等からなり、位置検出光Ｌ２を発散光として出射する。位置検出光Ｌ２は、ピーク波長が８５０ｎｍ付近の波長域にある赤外光を出射する。スクリーン部材８は、スクリーン面８ａ側に白色のスクリーン８５を備えており、スクリーン８５の裏面側８ｂに黒色の遮光層８０を備えている。遮光層８０には、穴からなる透光部８１が複数形成されており、複数の位置検出用光源１２はいずれも、発光部を透光部８１に向けている。このため、位置検出用光源１２が、発光部からスクリーン部材８に向けて位置検出光Ｌ２を出射すると、位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を透過してスクリーン面８ａ側に強度分布を形成することになる。
【００６９】
また、図２に示すように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００でも、実施の形態１と同様、光学式位置検出装置１０は、複数の位置検出用光源１２の各々を駆動する光源駆動部１４と、光検出器３０での検出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とを備えている。光源駆動部１４は、複数の位置検出用光源１２の各々に対応する駆動回路１４０と、駆動回路１４０を介して複数の位置検出用光源１２の各々における点灯を制御する光源制御部１４５とを備えている。位置検出部５０は、対象物体ＯｂのＸ座標を検出するＸ座標検出部５１と、対象物体ＯｂのＹ座標を検出するＹ座標検出部５２と、対象物体ＯｂのＺ座標を検出するＺ座標検出部５３を備えている。本形態でも、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。
【００７０】
図６に示すように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、図３を参照して説明した位置検出光Ｌ２の強度分布を形成するにあたって、スクリーン部材８の遮光層８０には、透光部８１がＸ軸方向に複数列形成され、Ｙ軸方向にも複数列形成されている。本形態では、透光部８１は、透光部８１ａａ、８１ａｂ・・８１ｆｅ、８１ｆｆとして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に形成されている。
【００７１】
また、スクリーン部材８の裏面側８ｂには、透光部８１に発光部を向けた複数の位置検出用光源１２が配置されている。本形態において、位置検出用光源１２は、透光部８１に１対１の関係で対応するように、位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆとして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に形成されている。このため、図２に示す光源駆動部１４では、複数の位置検出用光源１２（位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆ）に１対１の関係をもつように複数の駆動回路１４０（駆動回路１４０ａａ、１４０ａｂ・・１４０ｆｅ、１４０ｆｆ）が設けられている。
【００７２】
（Ｘ座標検出のための構成）
図６および図７を参照して、本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、検出領域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を検出するための構成および動作を説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置１００におけるスクリーン部材８の透光部８１および位置検出用光源１２の構成を示す説明図である。図７は、本発明の実施の形態２に係る位置検出機能付き表示装置１００において位置検出光Ｌ２の強度分布を形成する様子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。なお、図６および図７には、透光部８１については実線の丸で示し、位置検出用光源１２については点線の四角で表してある。また、図６および図７において、透光部８１については異なるサイズの丸で示されており、かかる丸のサイズは、透光部８１の相対的なサイズ（相対的な透光量）を示している。また、図７において、消灯状態の位置検出用光源１２については斜線を付してある。
【００７３】
本形態の位置検出機能付き表示装置１００において、図３を参照して説明した位置検出光Ｌ２の強度分布を形成するにあたって、本形態では、図６に示すように、スクリーン部材８の遮光層８０には、透光部８１がＸ軸方向に複数列形成され、Ｙ軸方向にも複数列形成されている。本形態では、透光部８１は、透光部８１ａａ、８１ａｂ・・８１ｆｅ、８１ｆｆとして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に形成されている。
【００７４】
また、スクリーン部材８の裏面側８ｂには、透光部８１に発光部を向けた複数の位置検出用光源１２が配置されている。本形態において、位置検出用光源１２は、透光部８１に１対１の関係で対応するように、位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆとして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にマトリクス状に形成されている。このため、図２に示す光源駆動部１４では、複数の位置検出用光源１２（位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆ）に１対１の関係をもつように複数の駆動回路１４０（駆動回路１４０ａａ、１４０ａｂ・・１４０ｆｅ、１４０ｆｆ）が設けられている。
【００７５】
図６に示すように、本形態では、複数の透光部８１には、サイズが異なるものが含まれており、本形態では、Ｘ座標検出用強度分布を形成するために、Ｘ軸方向に１つおきに配列された透光部８１ａｂ、８１ａｄ、８１ａｆでは、サイズが以下の関係
８１ａｂ＞８１ａｄ＞８１ａｆ
になっている。また、透光部８１ａｂ、８１ａｄ、８１ａｆと、透光部８１ａｂ、８１ａｄ、８１ａｆに対してＹ軸方向で１列おきに配置された透光部８１とは、サイズが以下の関係
８１ａｂ＝８１ｃｂ＝８１ｅｂ
８１ａｄ＝８１ｃｄ＝８１ｅｄ
８１ａｆ＝８１ｃｆ＝８１ｅｆ
になっている。
【００７６】
これに対して、上記の透光部８１に対してＹ軸方向で隣接する透光部８１では、上記とは反対にサイズが下式の関係
８１ａａ＞８１ａｃ＞８１ａｅ
８１ａａ＝８１ｃａ＝８１ｅａ
８１ａｃ＝８１ｃｃ＝８１ｅｃ
８１ａｅ＝８１ｃｅ＝８１ｅｅ
になっている。
【００７７】
本形態では、これらの透光部８１をＸ座標検出用の第１グループの透光部８１とし、これらの透光部８１に発光部を向けた位置検出用光源１２をＸ座標検出用の第１グループの位置検出用光源１２として用いる。
【００７８】
より具体的には、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２に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して位置検出用光源１２を制御し、図７（ａ）に示すように、第１グループの位置検出用光源１２のうち、位置検出用光源１２ａｂ、１２ｃｂ、１２ｅｂ、１２ａｄ、１２ｃｄ、１２ｅｄ、１２ａｆ、１２ｃｆ、１２ｅｆを点灯させ、その他の位置検出用光源１２を消灯させる。ここで、Ｘ軸方向でずれた位置に形成された透光部８１では、サイズが異なるので、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（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第１強度分布）が形成される。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Ｌ２の強度が連続的に略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Ｌ２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Ｌ２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。
【００７９】
次に、Ｘ座標検出用第２期間においては、図２に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して位置検出用光源１２を制御し、図７（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間とは逆に、第１グループの位置検出用光源１２のうち、位置検出用光源１２ａａ、１２ｃａ、１２ｅａ、１２ａｃ、１２ｃｃ、１２ｅｃ、１２ａｅ、１２ｃｅ、１２ｅｅを点灯させ、その他の位置検出用光源１２を消灯させる。ここで、Ｘ軸方向でずれた位置に形成された透光部８１では、サイズが異なるので、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Ｌ２の強度が単調減少するＸ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｘｂ（第１座標検出用強度分布／第１座標検出用第２強度分布）が形成される。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Ｌ２の強度が連続的に略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軸方向における位置と位置検出光Ｌ２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Ｌ２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。
【００８０】
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のＸ座標検出部５１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。
【００８１】
（Ｙ座標検出のための構成）
また、本形態では、Ｙ軸方向に１つおきに配列された透光部８１ｂａ、８１ｄａ、８１ｆａでは、サイズが以下の関係
８１ｂａ＞８１ｄａ＞８１ｆａ
になっている。また、透光部８１ｂａ、８１ｄａ、８１ｆａと、透光部８１ｂａ、８１ｄａ、８１ｆａに対してＸ軸方向で１列おきに配置された透光部８１とは、サイズが以下の関係
８１ｂａ＝８１ｂｃ＝８１ｂｅ
８１ｄａ＝８１ｄｃ＝８１ｄｅ
８１ｆａ＝８１ｆｃ＝８１ｆｅ
になっている。
【００８２】
これに対して、上記の透光部８１に対してＸ軸方向で隣接する透光部８１では、上記とは反対にサイズが下式の関係
８１ｂｂ＜８１ｄｂ＜８１ｆｂ
８１ｂｂ＝８１ｂｄ＝８１ｂｆ
８１ｄｂ＝８１ｄｄ＝８１ｄｆ
８１ｆｂ＝８１ｆｄ＝８１ｆｆ
になっている。
【００８３】
本形態では、これらの透光部８１をＹ座標検出用の第２グループの透光部８１とし、これらの透光部８１に発光部を向けた位置検出用光源１２をＹ座標検出用の第２グループの位置検出用光源１２として用いてＹ座標の検出を行なう。
【００８４】
より具体的には、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、Ｙ座標検出用第１期間において、図２に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して位置検出用光源１２を制御し、図７（ｃ）に示すように、第２グループの位置検出用光源１２のうち、位置検出用光源１２ｂａ、１２ｂｃ、１２ｂｅ、１２ｄａ、１２ｄｃ、１２ｄｅ、１２ｆａ、１２ｆｃ、１２ｆｅを点灯させ、その他の位置検出用光源１２を消灯させる。ここで、Ｙ軸方向でずれた位置に形成された透光部８１では、サイズが異なるので、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Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第１強度分布Ｌ２Ｙａ（第２座標検出用強度分布／第２座標検出用第１強度分布）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Ｌ２の強度が連続的に略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Ｌ２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Ｌ２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。
【００８５】
次に、Ｙ座標検出用第２期間においては、図２に示す光源駆動部１４の光源制御部１４５が駆動回路１４０を介して位置検出用光源１２を制御し、図７（ｄ）に示すように、Ｙ座標検出用第１期間とは逆に、第２グループの位置検出用光源１２のうち、位置検出用光源１２ｂｂ、１２ｂｄ、１２ｂｆ、１２ｄｂ、１２ｄｄ、１２ｄｆ、１２ｆｂ、１２ｆｄ、１２ｆｆを点灯させ、その他の位置検出用光源１２を消灯させる。ここで、Ｙ軸方向でずれた位置に形成された透光部８１では、サイズが異なるので、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Ｌ２の強度が単調減少するＹ座標検出用第２強度分布Ｌ２Ｙｂ（第２座標検出用強度分布／第Ｙ座標検出用第２強度分布）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Ｌ２の強度が連続的に略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軸方向における位置と位置検出光Ｌ２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Ｌ２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。
【００８６】
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のＹ座標検出部５２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。
【００８７】
（Ｚ座標検出動作）
本形態の位置検出機能付き表示装置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６に示す位置検出用光源１２（位置検出用光源１２ａａ、１２ａｂ・・１２ｆｅ、１２ｆｆ）を全て点灯させる。その結果、スクリーン部材８からＺ軸方向に離間する方向に向けて位置検出光Ｌ２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Ｌ２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Ｌ２の強度と比例し、対象物体Ｏｂの位置によって規定される値である。従って、位置検出部５０のＺ座標検出部５３は、Ｚ座標検出期間における光検出器３０の検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＺ座標を検出することができる。
【００８８】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の位置検出機能付き表示装置１００でも、実施の形態１と同様、スクリーン面８ａ側に位置する対象物体Ｏｂによって位置検出光Ｌ２が反射すると、かかる光は、光検出器３０によって検出される。従って、スクリーン面８ａ側での位置と位置検出光Ｌ２の強度との関係を予め把握しておけば、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は赤外光であるため、位置検出光Ｌ２によってスクリーン部材に形成された画像の視認が妨げられることがない。また、スクリーン部材８は、裏面側８ｂに遮光層８０を備え、遮光層８０には、位置検出光Ｌ２を通過させる複数の透光部８１が形成されている。このため、位置検出用光源１２から出射された位置検出光Ｌ２は、スクリーン部材８を効率よく通過するので、スクリーン面８ａ側に位置検出光Ｌ２の強度分布を高いレベルで確実に形成することができるので、対象物体Ｏｂの位置を確実に検出することができる。
【００８９】
また、スクリーン部材８では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向で透光部８１のサイズ（透光量）を相違させているため、所定の位置検出用光源１２を点灯させれば、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）、および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、対象物体ＯｂのＸＹ座標を確実に検出することができる。
【００９０】
［実施の形態２の改良例］
上記実施の形態２では、複数の位置検出用光源１２において点灯させる位置検出用光源１２の組み合わせと、透光部８１のサイズによって強度分布を形成したが、点灯させる複数の位置検出用光源１２において発光量を相違させてもよい。具体的には、Ｘ座標検出用強度分布を形成する際に点灯する位置検出用光源１２において、Ｘ軸方向でずれた位置に設けられた位置検出用光源１２の間で発光量を相違させ、Ｙ座標検出用強度分布を形成する際に点灯する位置検出用光源１２において、Ｙ軸方向でずれた位置に設けられた位置検出用光源１２の間で発光量を相違させてもよい。このような構成によれば、位置検出光Ｌ２の強度分布をより直線的にする等の補正を行うことができる。
【００９１】
また、第１グループの位置検出用光源１２を点灯させてＸ座標検出用強度分布を形成する際、第２グループの位置検出用光源１２の一部を点灯させてもよく、第２グループの位置検出用光源１２を点灯させてＹ座標検出用強度分布を形成する際、第１グループの位置検出用光源１２の一部を点灯させてもよい。このような構成によれば、位置検出光Ｌ２の強度分布をより直線的にする等の補正を行うことができる。
【００９２】
［実施の形態３］
図８は、本発明の実施の形態３に係る位置検出機能付き表示装置１００の構成を模式的に示す説明図であり、図８（ａ）、（ｂ）は、位置検出機能付き表示装置１００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。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図示し、それらの説明を省略する。
【００９３】
実施の形態１、２において、光検出器３０は、スクリーン部材８のスクリーン面８ａの側において、検出領域１０Ｒの外側でスクリーン面８ａに沿う方向に受光部３１を向けていたが、図８に示すように、本形態では、光検出器３０は、スクリーン面８ａの面外方向からスクリーン面８ａに受光部３１を向けている。より具体的には、光検出器３０は、画像投射装置２００の筐体２５０の前面部２０１に設けられている。このため、光検出器３０は、位置検出光Ｌ２のうち、対象物体Ｏｂで画像投射装置２００に向けて反射した位置検出光Ｌ３を検出する。
【００９４】
従って、本形態の位置検出機能付き表示装置１００では、対象物体Ｏｂを検出可能なスクリーン面８ａからの離間距離を拡大することができる。また、画像投射装置２００とは別に光検出器３０を設置する必要がない。また、画像投射装置２００の側で対象物体Ｏｂの位置を検出するための処理を行なうことができる。さらに、対象物体Ｏｂの位置検出結果を画像投射装置２００から投射される画像に反映させるのが容易である。
【００９５】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、位置検出用光源１２および透光部８１をＸ軸方向およびＹ軸方向に整列させたが、位置検出用光源１２および透光部８１をＸ軸方向およびＹ軸方向に斜めに配置する等、位置検出用光源１２および透光部８１のレイアウトについては、必要に応じて変更してもよい。また、位置検出用光源１２および透光部８１の数については、スクリーン部材８のサイズ等に応じて最適な値に設定すればよい。
【００９６】
上記実施の形態は、投射型表示装置に本発明を適用した例であるが、電子黒板のスクリーン部材のスクリーン面側で対象物体Ｏｂの位置を検出するのに本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００９７】
８・・スクリーン部材、８ａ・・スクリーン面、１０Ｒ・・検出領域、１２・・位置検出用光源、３０・・光検出器、５１・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き表示装置、２００・・画像投射装置、８０・・遮光層、８１・・透光部、８５・・スクリーン、Ｏｂ・・対象物体
【図２】
2011086030.tif 000003
【図３】
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【図４】
2011086030.tif 000005
【図５】
2011086030.tif 000006
【図６】
2011086030.tif 000007
【図７】
2011086030.tif 000008
【図１】
2011086030.tif 000009
【図８】
2011086030.tif 000010