(57)【要約】      （修正有）【課題】検出対象物を検出可能な高さを一致させることができるプロジェクタを提供する。【解決手段】投影面１００のうち第１領域上の検出対象物２の所定の高さｈ２の部分が反射した反射光である第１反射光ｒ１が集光レンズ２５により結像される結像点Ｐ３と、第１領域よりも光検出部２２Ａに近い第２領域上の検出対象物２の所定の高さｈ２の部分が反射した反射光である第２反射光ｒ２が集光レンズ２５により結像される結像点Ｐ３とを、光検出部２２Ａの検出面２２Ｓにおいて一致させる。【選択図】図５
2015041213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出力する光源と、
前記光源が出力する前記光を投影面に対して斜め方向から走査することにより、前記投影面に画像を投影する投影部と、
前記投影部により走査された前記光の、検出対象物による反射光を所定の結像点に結像させる集光レンズと、
前記結像点に結像された前記反射光を検出する検出面を有する光検出部と、
前記投影面のうち第１領域上の前記検出対象物の所定の高さの部分が反射した反射光である第１反射光が前記集光レンズにより結像される結像点と、前記第１領域よりも前記光検出部に近い第２領域上の前記検出対象物の前記所定の高さの部分が反射した反射光である第２反射光が前記集光レンズにより結像される結像点とを、前記光検出部の検出面において一致させる制御部と、を備える
プロジェクタ。
【請求項２】
さらに、
前記集光レンズを、前記集光レンズの光軸方向に対して垂直な方向に移動させるためのレンズ移動機構を備え、
前記制御部は、前記レンズ移動機構を駆動させて、前記集光レンズを前記垂直な方向に移動させることによって、前記結像点を一致させる
請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記投影部は、前記制御部からの水平同期信号に基づいて、前記光を、前記第１領域から前記第２領域に向かう方向と垂直な方向である前記投影面の水平方向に走査させ、且つ、前記制御部からの垂直走査信号に基づいて、前記光を走査すべきラインを１ライン分、前記第１領域から前記第２領域に向かう方向、或いは、前記第２領域から前記第１領域に向かう方向に移動させ、
前記制御部は、前記垂直走査信号の出力と同期して、前記レンズ移動機構を駆動させて、前記集光レンズを、前記光軸と垂直な方向に移動させる
請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
さらに、
前記集光レンズによって結像された前記反射光を反射する鏡と、
前記鏡を所定の回転軸を中心として回転させるための鏡回転機構と、を備え、
前記制御部は、前記鏡回転機構を駆動させて、前記鏡によって反射された前記第１反射光と前記第２反射光とが、前記検出面上の同一の結像点で結像するように、前記鏡を回転させる
請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
光を出力する光源と、
前記光源が出力する前記光を投影面に対して斜め方向から走査することにより、前記投影面に画像を投影する投影部と、
前記投影部により走査された前記光の、検出対象物による反射光を所定の結像点に結像させる集光レンズと、
前記結像点に結像された前記反射光を検出する検出面を有する光検出部と、
前記検出面の一部を覆うようにして設けられ、前記反射光を遮るマスクと、
前記マスクを前記光検出部の検出面に沿って移動させるためのマスク移動機構と、
前記マスク移動機構を駆動させて、前記投影部が前記光を前記投影面に走査するのに同期して、前記投影面から予め定められた高さの範囲の反射光を前記光検出部に入射させ、前記予め定められた高さを超える高さの範囲の反射光を遮るように、前記マスクを移動させる制御部と、を備える
プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタに関し、特に、タッチペンなどの検出対象物の位置を検出することのできるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を投影面に投影するプロジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。プロジェクタは、例えば、赤色成分（Ｒ）の光を出力するレーザ光源、緑色成分（Ｇ）の光を出力するレーザ光源、及び青色成分（Ｂ）の光を出力するレーザ光源を備えており、これらのレーザ光源からそれぞれ出力する光を投影面に導くことにより、画像を投影面に投影している。例えば、画像を机の上の投影面に投影し、ユーザが把持するタッチペン又はユーザの指などの検出対象物が投影面に接触した場合に、レーザ光源から出力される光の検出対象物による反射光を検出することにより、検出対象物の位置が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８７２５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、検出対象物による反射光は、集光レンズによって結像されてフォトダイオードなどの光検出部に入射される。図１２は、従来のプロジェクタの課題について説明するための図である。
【０００５】
このプロジェクタ１０００は、図示しない光源が出力するレーザ光Ｒを投影面１００に対して斜め方向から走査する投影部３０と、検出対象物としてのタッチペン２から反射された反射光を、集光レンズ２５を介して検出するフォトダイオード２２Ａと、タッチペン２から反射された反射光を、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓ上の点Ｐ１、Ｐ２を結像点として結像させる集光レンズ２５と、投影部３０によって画像が投影される投影面１００と、を備える。
【０００６】
以下、投影面１００のうち最もフォトダイオード２２Ａに近い端部を第２端部１００Ｄ、投影面１００のうち最もフォトダイオード２２Ａから遠い端部を第１端部１００Ｃとする。また、第２端部１００Ｄとペン先２Ａとが接触しているタッチペン２をタッチペン２（２）とし、第１端部１００Ｃとペン先２Ａとが接触しているタッチペン２をタッチペン２（１）とする。
【０００７】
さらに、タッチペン２（１）、２（２）の各々において、ペン先２Ａから高さｈ２の位置を位置Ｐ５とする。
【０００８】
このような場合において、タッチペン２（２）のペン先２Ａから高さｈ２の点である点Ｐ５からの反射光を反射光ｒ１、タッチペン２（１）のペン先２Ａから高さｈ２である点Ｐ５からの反射光を反射光ｒ２とすると、各々の反射光ｒ１、ｒ２は、検出面２２Ｓ上の結像点Ｐ１、Ｐ２にそれぞれ結像する。
【０００９】
ところで、タッチペン２（１）では、高さｈ２よりも高い高さｈ１の点Ｐ４０からの反射光ｒ２０は、マスク２２Ｂがあるからマスク２２Ｂに遮られてフォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓには届かない。しかしながら、タッチペン２（２）では、点Ｐ４０からの反射光ｒ１０は、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓに届く。
【００１０】
そのため、タッチペン２（１）とタッチペン２（２）との間には、フォトダイオード２２Ａに反射光が到達する高さに違いがでる。その結果、第１端部１００Ｃと第２端部１００Ｄとの間に、反射光を検出できる高さである検出高さに違いがでてしまう。
【００１１】
検出高さに違いがあると、例えば、第２端部１００Ｄにおいては、点Ｐ４０にペン先２Ａを位置させた際に、ペン先２Ａによる反射光ｒ１０が検出面２２Ｓに入射される。しかしながら、第１端部１００Ｃにおいては、点Ｐ４０の位置にペン先２Ａを位置させても、ペン先２Ａによる反射光ｒ２０が、マスク２２Ｂによって遮られるので、検出面２２Ｓに入射されない。
【００１２】
このように、検出対象物（例えば、タッチペン２）の投影面１００内での位置によって検出高さに違いがあると、良好な操作性が得られないという課題がある。
【００１３】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、検出対象物を検出可能な高さを一致させることができるプロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るプロジェクタは、光を出力する光源と、前記光源が出力する前記光を投影面に対して斜め方向から走査することにより、前記投影面に画像を投影する投影部と、前記投影部により走査された前記光の、検出対象物による反射光を所定の結像点に結像させる集光レンズと、前記結像点に結像された前記反射光を検出する検出面を有する光検出部と、前記投影面のうち第１領域上の前記検出対象物の所定の高さの部分が反射した反射光である第１反射光が前記集光レンズにより結像される結像点と、前記第１領域よりも前記光検出部に近い第２領域上の前記検出対象物の前記所定の高さの部分が反射した反射光である第２反射光が前記集光レンズにより結像される結像点とを、前記光検出部の検出面において一致させる制御部と、を備える。
【００１５】
この構成によると、投影面のうち光検出部から遠い第１領域で検出対象物が光を反射して得られる第１反射光の結像点と、第１領域よりも光検出部に近い第２領域で検出対象物が光を反射して得られる第２反射光の結像点を一致させる。
【００１６】
そのため、検出対象物の端部が投影面に接触している状態で、レーザ光が第１領域から第２領域に向けて走査される際に、検出対象物のうち、端部から一定の高さをなす点による反射光の結像点が常に一致する。
【００１７】
その結果、レーザ光が第１領域から第２領域に向けて走査される際に、投影面から一定の高さの範囲にある検出対象物による反射光は、光検出部の検出面上を結像点として結像し、検出面を外れることがないので、投影面上のどの位置においても、検出対象物を検出可能な高さを一致させることができる。
【００１８】
さらに、前記集光レンズを、前記集光レンズの光軸方向に対して垂直な方向に移動させるためのレンズ移動機構を備え、前記制御部は、前記レンズ移動機構を駆動させて、前記集光レンズを前記垂直な方向に移動させることによって、前記結像点を一致させてもよい。
【００１９】
一般に、集光レンズの高さ位置を高くすると、集光レンズによる結像点の位置が高くなる。この構成によると、集光レンズを、光軸に垂直な方向に移動させることによって、検出対象物が第２領域にあるときよりも第１領域にあるときのほうが、集光レンズが上方に位置するように制御する。
【００２０】
これにより、簡易な手法で、結像点を一致させることができる。
【００２１】
また、前記投影部は、前記制御部からの水平同期信号に基づいて、前記光を、前記第１領域から前記第２領域に向かう方向と垂直な方向である前記投影面の水平方向に走査させ、且つ、前記制御部からの垂直走査信号に基づいて、前記光を走査すべきラインを１ライン分、前記第１領域から前記第２領域に向かう方向、或いは、前記第２領域から前記第１領域に向かう方向に移動させ、前記制御部は、前記垂直走査信号の出力と同期して、前記レンズ移動機構を駆動させて、前記集光レンズを、前記光軸と垂直な方向に移動させてもよい。
【００２２】
この構成によると、投影部が光を走査すべきラインを１ライン分移動させる垂直同期信号と同期して、集光レンズを光軸と垂直な方向に移動させるので、投影面上に画像を投影するにつれて、同一の高さで検出可能な投影面の領域が広くなり、ひいては、投影面上のどの位置でも、検出対象物を検出できる高さが一致するようになる。
【００２３】
さらに、前記集光レンズによって結像された前記反射光を反射する鏡と、前記鏡を所定の回転軸を中心として回転させるための鏡回転機構と、を備え、前記制御部は、前記鏡回転機構を駆動させて、前記鏡によって反射された前記第１反射光と前記第２反射光とが、前記検出面上の同一の結像点で結像するように、前記鏡を回転させてもよい。
【００２４】
この構成によると、鏡によって反射された第１反射光及び第２反射光が同一の結像点で結像するように鏡を回転させる。そのため、先述と同様に、検出対象物の端部が投影面に接触している状態で、レーザ光が第１領域から第２領域に向けて走査される際に、検出対象物のうち、端部から一定の高さをなす点による反射光の結像点が常に一致する。
【００２５】
その結果、レーザ光が第１領域から第２領域に向けて走査される際に、投影面から一定の高さの範囲にある検出対象物による反射光は、光検出部の検出面上を結像点として結像し、検出面を外れることがないので、投影面上のどの位置においても、検出対象物を検出可能な高さを一致させることができる。
【００２６】
また、本発明の他の態様に係るプロジェクタは、光を出力する光源と、前記光源が出力する前記光を投影面に対して斜め方向から走査することにより、前記投影面に画像を投影する投影部と、前記投影部により走査された前記光の、検出対象物による反射光を所定の結像点に結像させる集光レンズと、前記結像点に結像された前記反射光を検出する検出面を有する光検出部と、前記検出面の一部を覆うようにして設けられ、前記反射光を遮るマスクと、前記マスクを前記光検出部の検出面に沿って移動させるためのマスク移動機構と、前記マスク移動機構を駆動させて、前記投影部が前記光を前記投影面に走査するのに同期して、前記投影面から予め定められた高さの範囲の反射光を前記光検出部に入射させ、前記予め定められた高さを超える高さの範囲の反射光を遮るように、前記マスクを移動させる制御部と、を備える。
【００２７】
この構成によると、投影面に光が走査されるのに同期して、投影面から予め定められた高さの範囲の反射光を光検出部に入射させ、予め定められた高さを超える高さの範囲の反射光を遮るように、マスクを移動させる。
【００２８】
その結果、投影面のどの位置においても、光検出部が反射光を検出できる、投影面からの高さが一致する。
【００２９】
なお、本発明は、プロジェクタとして実現できるだけでなく、そのプロジェクタを構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によると、投影面上のどの位置においても、検出対象物を検出可能な高さを一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るプロジェクタの外観構成の一例を示した斜視図である。
【図２】プロジェクタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】集光レンズの特性について説明するための図である。
【図３Ｂ】集光レンズの特性について説明するための図である。
【図４】プロジェクタの基本動作の一例について示したフローチャートである。
【図５】実施の形態１による効果について説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るプロジェクタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図７】プロジェクタの基本動作の一例について示したフローチャートである。
【図８Ａ】マスクの移動態様について説明するための図である。
【図８Ｂ】マスクの移動態様について説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るプロジェクタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１０】プロジェクタの基本動作の一例について示したフローチャートである。
【図１１Ａ】鏡の回転態様について説明するための図である。
【図１１Ｂ】鏡の回転態様について説明するための図である。
【図１２】従来のプロジェクタの課題について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３３】
また、以下で説明する実施の形態において、検出対象物として、タッチペンを例示しているが、本発明はこれには限られず、指先、鉛筆、ボールペン、万年筆など、受光した光を反射できる物体全般に適用される。
【００３４】
（実施の形態１）
＜プロジェクタの構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るプロジェクタの外観構成の一例を示した斜視図である。
【００３５】
プロジェクタ１は、机面などの平面３の一部である投影面１００上でレーザ光Ｒを、投影面１００に向けて走査することにより、投影面１００に画像を投影する装置である。詳述すれば、投影面１００を、入射口１０Ｂに近い第２領域１００Ｂと、第２領域１００Ｂよりも入射口１０Ｂからは遠い第１領域１００Ａとに分けた場合、プロジェクタ１は、第１領域１００Ａの第１端部１００Ｃから、第２領域１００Ｂの第２端部１００Ｄに向かう方向に、レーザ光Ｒを、第１領域１００Ａ及び第２領域１００Ｂの斜め方向から走査する。
【００３６】
レーザ光Ｒは、出射口１０Ａから出射され、投影面１００に導かれる。ユーザが、タッチペン２を投影面１００に接触させるか、或いは、投影面１００上方の定められた距離範囲内に位置させると、レーザ光Ｒのタッチペン２における反射光ｒが入射口１０Ｂからプロジェクタ１の内部に入射する。プロジェクタ１は、レーザ光Ｒの走査周期において反射光ｒが入射口１０Ｂから入射するタイミングに基づいて、タッチペン２の投影面１００上の位置を検出する。
【００３７】
図２は、プロジェクタ１のハードウェア構成を示すブロック図である。プロジェクタ１は、記憶部１１と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ；制御部）１２と、画像データ処理部１３と、レーザ駆動部１４（赤色レーザ光駆動部１４ａ、緑色レーザ光駆動部１４ｂ及び青色レーザ光駆動部１４ｃ）と、光源１５（赤色レーザ光光源１５ａ、緑色レーザ光光源１５ｂ及び青色レーザ光光源１５ｃ）と、レンズ１６ａ〜１６ｃと、ビームスプリッタ１７ａ〜１７ｃと、投影部３０と、光検出部２２と、インタフェース部２３と、入力部２４と、集光レンズ２５と、集光レンズ移動機構２６と、を備える。
【００３８】
投影部３０は、光源１５が出力するレーザ光を投影面１００に対して斜め方向から走査することにより、投影面１００に画像を投影する。例えば、図１の矢印Ｓで示すように、プロジェクタ１から遠い側から近い側に向けてレーザ光Ｒを走査する。例えば、画像のサイズは、２０００×１０００画素であり、投影部３０は、副走査方向に１０００本のレーザ光Ｒを走査する。ここで、主走査方向とは、レーザ光Ｒの主となる走査方向であり、図１では、ｘ方向がレーザ光Ｒの主走査方向である。また、副走査方向とは、主走査方向に直交する方向であり、図１では、ｙ方向がレーザ光Ｒの副走査方向である。
【００３９】
投影部３０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー１８と、アクチュエータ１９と、ミラーサーボ部２０と、を備える。
【００４０】
記憶部１１は、投影面１００に投影する画像データを記憶している。画像データ処理部１３は、画像データに基づいて、各画素の画素値に対応した赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光の駆動信号を生成する。
【００４１】
赤色レーザ光駆動部１４ａは、画像データ処理部１３が生成した赤色レーザ光の駆動信号に基づいて、赤色レーザ光光源１５ａを駆動し、赤色レーザ光光源１５ａから赤色レーザ光を出射させる。緑色レーザ光駆動部１４ｂは、画像データ処理部１３が生成した緑色レーザ光の駆動信号に基づいて、緑色レーザ光光源１５ｂを駆動し、緑色レーザ光光源１５ｂから緑色レーザ光を出射させる。青色レーザ光駆動部１４ｃは、画像データ処理部１３が生成した青色レーザ光の駆動信号に基づいて、青色レーザ光光源１５ｃを駆動し、青色レーザ光光源１５ｃから青色レーザ光を出射させる。
【００４２】
レンズ１６ａは、赤色レーザ光光源１５ａとビームスプリッタ１７ａとの間の赤色レーザ光の光路上に配置される。レンズ１６ｂは、緑色レーザ光光源１５ｂとビームスプリッタ１７ｂとの間の緑色レーザ光の光路上に配置される。レンズ１６ｃは、青色レーザ光光源１５ｃとビームスプリッタ１７ｃとの間の青色レーザ光の光路上に配置される。
【００４３】
ビームスプリッタ１７ａは、レンズ１６ａを通過した赤色レーザ光の光路を変更し、ビームスプリッタ１７ｂに導く。ビームスプリッタ１７ｂは、レンズ１６ｂを通過した緑色レーザ光の光路を変更するとともに、ビームスプリッタ１７ａから導かれた赤色レーザ光を通過させる。これにより、ビームスプリッタ１７ｂは、赤色レーザ光及び緑色レーザ光を合成したレーザ光をビームスプリッタ１７ｃに導く。ビームスプリッタ１７ｃは、レンズ１６ｃを通過した青色レーザ光の光路を変更するとともに、ビームスプリッタ１７ｂから導かれた赤色レーザ光及び緑色レーザ光を合成したレーザ光を通過させる。これにより、ビームスプリッタ１７ｃは、赤色レーザ光、緑色レーザ光及び青色レーザ光を合成したレーザ光ＲをＭＥＭＳミラー１８に導く。レーザ光Ｒは、ＭＥＭＳミラー１８で反射され、出射口１０Ａを通過した後、投影面１００に導かれる。
【００４４】
ＣＰＵ１２は、このプロジェクタ１を統括的に制御し、例えば、ミラーサーボ部２０に向けて、水平同期信号及び垂直同期信号を出力する。
【００４５】
ミラーサーボ部２０及びアクチュエータ１９は、ＭＥＭＳミラー１８を駆動し、レーザ光Ｒを投影面１００上で矢印Ｓの方向に高速に走査するようにＭＥＭＳミラー１８の傾きを変更する。ミラーサーボ部２０は、ＣＰＵ１２の指示に基づいて、アクチュエータ１９を介してＭＥＭＳミラー１８の傾きを制御する。
【００４６】
より詳述すれば、ミラーサーボ部２０は、ＣＰＵ１２からの水平同期信号に同期して、ＭＥＭＳミラー１８を一往復させ、投影面１００上に１ライン分の画像を投影させる。また、ミラーサーボ部２０は、ＣＰＵ１２からの垂直同期信号に同期して、ＭＥＭＳミラー１８の傾きを、次に投影面１００上に画像が投影されるラインが１ライン分、第２領域１００Ｂ方向に向けて移るように、傾ける。これにより、レーザ光Ｒを、第１領域１００Ａから第２領域１００Ｂに向けて走査することができる。
【００４７】
光検出部２２は、投影部３０により走査されたレーザ光Ｒの、タッチペン２による反射光ｒを検出する。光検出部２２は、反射光ｒを検出するフォトダイオード２２Ａ（図５参照）を備える。
【００４８】
光検出部２２は、投影面１００に垂直な方向の予め定められた範囲内に光の検出範囲が制限されている。つまり、光検出部２２は、入射口１０Ｂを通過した反射光ｒを受光するため、光検出部２２が検出可能な反射光ｒの高さが制限されている。具体的には、後述するように、光検出部２２は、光検出部２２の検出面２２Ｓに沿って設けられ、光検出部２２の検出面２２Ｓの所定範囲を覆うマスク２２Ｂを備える（図５参照）。
【００４９】
ＣＰＵ１２は、タッチペン２の位置検出を行う。ＣＰＵ１２は、プログラムを実行した際に、機能的に実現される処理部として、位置検出部１２１を備えている。
【００５０】
位置検出部１２１は、光検出部２２が最初に反射光ｒを検出した時刻における、投影部３０によるレーザ光Ｒの投影位置をタッチペン２の位置として検出する。例えば、投影面１００の座標（ｘ１，ｙ１）の位置にレーザ光Ｒを投影している時に、光検出部２２が反射光ｒを検出した場合には、座標（ｘ１，ｙ１）がタッチペン２の位置として検出される。
【００５１】
インタフェース部２３は、プロジェクタ１と外部の機器とを接続するためのものである。入力部２４は、ＣＰＵ１２に対して指示を入力するための処理部である。集光レンズ２５は、タッチペン２によって反射され、入射口１０Ｂに入射した反射光を所定の結像点に結像させる。集光レンズ移動機構２６は、モータやギア機構などによって構成されており、ＣＰＵ１２が、投影部３０によってレーザ光Ｒを第１領域１００Ａから第２領域１００Ｂに移動させるのに伴って、集光レンズ２５を、反射光ｒと垂直な方向、つまり、プロジェクタ１の下方に向けて移動させる。
【００５２】
図３Ａ及び図３Ｂは、集光レンズ２５の特性について説明するための図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、集光レンズ２５は、フォトダイオード２２Ａが置かれた基準面２００から高さｈの位置Ｐ５からの反射光Ｌを結像点Ｐ０に結像させる。
【００５３】
いま、図３Ａに示すように、集光レンズ２５が図３Ｂに示される位置よりも下方にある場合には、結像点Ｐ０はフォトダイオード２２Ａの下方に位置するが、図３Ｂに示すように、集光レンズ２５が図３Ａに示される位置よりも上方にある場合には、結像点Ｐ０は、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓ上に位置する。すなわち、集光レンズ２５は、基準面２００と垂直方向に上方に移動するに従って結像点Ｐ０が上方に位置し、基準面２００と垂直方向に下方に移動するに従って結像点Ｐ０が下方に位置するようになる。このような集光レンズ２５の特性を用いて、プロジェクタ１は、以下の動作を行う。
【００５４】
＜プロジェクタの動作＞
図４は、プロジェクタ１の基本動作の一例について示したフローチャートである。なお、以下の処理を実行する前提として、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が、投影面１００の第１領域の第１端部１００Ｃに向かうように設定されているものとする。また、集光レンズ２５が光軸方向に最上部に位置するように設定されているものとする。
【００５５】
まず、ＣＰＵ１２は、ミラーサーボ部２０に水平同期信号を出力して、ＭＥＭＳミラー１８を一往復させる（ステップＳ１０）。これにより、第１端部１００Ｃに、１ライン分の画像が投影される。
【００５６】
次に、ＣＰＵ１２は、ミラーサーボ部２０に垂直同期信号を出力して、ＭＥＭＳミラー１８を、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が到達するラインが１ライン分、第２端部１００Ｄ方向に移動するように、第２端部１００Ｄ方向に傾けさせる（ステップＳ１１）。これにより、投影面１００において画像が投影されるラインが、第２端部１００Ｄ方向に移る。
【００５７】
次に、ＣＰＵ１２は、集光レンズ移動機構２６によって、集光レンズ２５を、投影面１００と垂直な方向に沿って、予め定められた距離下降させる（ステップＳ１２）。
【００５８】
ＣＰＵ１２は、先述したステップＳ１０〜Ｓ１２の処理を、記憶部１１に記憶された画像データ全てについて、投影面１００に投影されるまで（ステップＳ１３でＮＯ）、繰り返し、画像データ全てについて終了したときには（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ＭＥＭＳミラーの傾きを元の設定（すなわち、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が、投影面１００の第１領域の第１端部１００Ｃに向かう設定）に戻すとともに、集光レンズ２５の位置を元の設定（すなわち、集光レンズ２５が光軸方向に最上部に位置する設定）に戻す（ステップＳ１４）。そして、ＣＰＵ１２は、ステップＳ１０に移り、後続する画像の投影処理を続ける。
【００５９】
＜プロジェクタの効果＞
図５は、実施の形態１による効果について説明するための図である。なお、図５において、破線ｒ１は、タッチペン２のペン先２Ａが第２端部１００Ｄに位置しているときの、タッチペン２による反射光（第２反射光）を表し、実線ｒ２は、タッチペン２のペン先２Ａが第１端部１００Ｃに位置しているときの、タッチペン２による反射光（第１反射光）を表す。
【００６０】
先述したように、集光レンズ２５は、垂直同期信号に同期しながら、下降してゆくので、タッチペン２のペン先２Ａが第１端部１００Ｃに位置しているときと、タッチペン２のペン先２Ａが第２端部１００Ｄに位置しているときとで、集光レンズ２５の結像点が、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓ上の結像点Ｐ３で一致する。
【００６１】
これにより、タッチペン２のペン先２Ａが投影面１００に接触している状態で、レーザ光Ｒが第１領域１００Ａから第２領域１００Ｂに向けて走査される際に、タッチペン２において、ペン先２Ａ（端部）と一定の高さをなす点Ｐ５による反射光の結像点が常に一致する。
【００６２】
その結果、レーザ光Ｒが第１領域１００Ａから第２領域１００Ｂに向けて走査される際に、投影面１００から一定の高さｈ２の範囲にあるタッチペン２による反射光は、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓ上を結像点Ｐ３として結像し、検出面２２Ｓを外れることがないので、投影面１００上のどの位置においても、タッチペン２を検出可能な高さを高さｈ２で一致させることができる。
【００６３】
また、マスク２２Ｂが、検出面２２Ｓにおいて、フォトダイオード２２Ａの一端から結像点Ｐ３にかけて配置されているので、タッチペン２の点Ｐ５よりも上方からの反射光は、マスク２２Ｂによって遮られて、検出面２２Ｓに届かない。したがって、マスク２２Ｂの存在によって、タッチペン２を検出可能な高さを高さｈ２に規制することができる。
【００６４】
（実施の形態２）
＜プロジェクタの構成＞
図６は、本発明の実施の形態２に係るプロジェクタ１Ａのハードウェア構成を示すブロック図である。このプロジェクタ１Ａは、実施の形態１に係るプロジェクタ１に、マスク２２Ｂを、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓに沿って移動させるためのマスク移動機構２７をさらに付加した構成とされている。マスク移動機構２７は、集光レンズ移動機構２６と同様に、モータやギア機構などで構成されている。
【００６５】
＜プロジェクタの動作＞
図７は、プロジェクタ１Ａの基本動作の一例について示したフローチャートである。なお、以下の処理を実行する前提として、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が、投影面１００の第１領域の第１端部１００Ｃに向かうように設定されているものとする。また、マスク２２Ｂが光軸方向に最下段に位置するように設定されているものとする。
【００６６】
まず、ＣＰＵ１２は、ミラーサーボ部２０に水平同期信号を出力して、ＭＥＭＳミラー１８を一往復させる（ステップＳ２０）。これにより、第１端部１００Ｃに、１ライン分の画像が投影される。
【００６７】
次に、ＣＰＵ１２は、ミラーサーボ部２０に垂直同期信号を出力して、ＭＥＭＳミラー１８を、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が到達するラインが１ライン分、第２端部１００Ｄ方向に移動するように、第２端部１００Ｄ方向に傾けさせる（ステップＳ２１）。これにより、投影面１００において画像が投影されるラインが、第２端部１００Ｄ方向に移る。
【００６８】
次に、ＣＰＵ１２は、マスク移動機構２７によって、マスク２２Ｂを、反射光ｒと垂直な方向に、予め定められた距離上昇させる（ステップＳ２２）。
【００６９】
ＣＰＵ１２は、先述したステップＳ２０〜Ｓ２２の処理を、記憶部１１に記憶された画像データ全てについて、投影面１００に投影されるまで（ステップＳ２３でＮＯ）、繰り返し、画像データ全てについて終了したときには（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ＭＥＭＳミラーの傾きを元の設定（すなわち、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が、投影面１００の第１領域の第１端部１００Ｃに向かう設定）に戻すとともに、マスク２２Ｂの位置を元の設定（すなわち、マスク２２Ｂが光軸方向に最下部に位置する設定）に戻す（ステップＳ２４）。そして、ＣＰＵ１２は、ステップＳ２０に移り、後続する画像の投影処理を続ける。
【００７０】
図８Ａ及び図８Ｂは、マスク２２Ｂの移動態様について説明するための図である。なお、図８Ａにおいて、実線ｒ２は、タッチペン２のペン先２Ａが第１端部１００Ｃと接触している場合において、タッチペン２のうち投影面１００から高さｈ２の点Ｐ５で反射された反射光（第１反射光）を表し、２点鎖線ｒ２０は、実線ｒ２と同一の条件において、タッチペン２のうち、高さｈ２よりも高さｈ３だけ高い点Ｐ５０で反射された反射光を表す。
【００７１】
また、図８Ｂにおいて、破線ｒ１は、タッチペン２のペン先２Ａが第２端部１００Ｄと接触している場合において、タッチペン２のうち投影面１００から高さｈ２の点Ｐ５で反射された反射光（第２反射光）を表し、２点鎖線ｒ１０は、破線ｒ１と同一の条件において、タッチペン２のうち、高さｈ２よりも高さｈ３だけ高い点Ｐ５０で反射された反射光を表す。
【００７２】
図８Ａに示すように、レーザ光Ｒが第１端部１００Ｃを走査しているときには、ペン先２Ａから高さｈ２の点Ｐ５による反射光ｒ２は、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓ上の点Ｐ４を結像点Ｐ４として結像するが、高さｈ２よりも高さｈ３だけ高い点Ｐ５０で反射された反射光ｒ２０はマスク２２Ｂによって遮られて検出面２２Ｓに届かない。
【００７３】
一方で、図８Ｂに示すように、レーザ光Ｒが第２端部１００Ｄを走査しているときには、ペン先２Ａから高さｈ２の点Ｐ５による反射光ｒ１は、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓ上の点Ｐ６を結像点Ｐ６として結像するが、高さｈ２よりも高さｈ３だけ高い点Ｐ５０で反射された反射光ｒ１０はマスク２２Ｂによって遮られて検出面２２Ｓに届かない。
【００７４】
＜プロジェクタの効果＞
以上のように、レーザ光Ｒが、第１端部１００Ｃから第２端部１００Ｄに向けて走査されるにつれて、マスク２２Ｂが検出面２２Ｓ上を上昇するので、レーザ光Ｒが投影面１００上のどの位置を走査していても、投影面１００から高さｈ２までの高さ範囲にあるタッチペン２を検出することができる。その結果、投影面１００上のどの位置においても、タッチペン２を検出可能な高さを高さｈ２で一致させることができる。
【００７５】
（実施の形態３）
＜プロジェクタの構成＞
図９は、本発明の実施の形態３に係るプロジェクタ１Ｂのハードウェア構成を示すブロック図である。このプロジェクタ１Ｂは、実施の形態１に係るプロジェクタ１に、集光レンズ２５で結像された反射光を反射する三角形状の鏡２９と、鏡２９を所定の回転軸を中心にして回転させる鏡回転機構２８と、をさらに付加した構成とされている。鏡回転機構２８は、集光レンズ移動機構２６と同様に、モータやギア機構などで構成されている。
【００７６】
＜プロジェクタの動作＞
図１０は、プロジェクタ１Ｂの基本動作の一例について示したフローチャートである。なお、以下の処理を実行する前提として、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が、投影面１００の第１領域の第１端部１００Ｃに向かうように設定されているものとする。また、鏡２９の回転度合いが、鏡２９によって反射した反射光ｒ２が結像点Ｐ７に向かうように設定されているものとする。
【００７７】
まず、ＣＰＵ１２は、ミラーサーボ部２０に水平同期信号を出力して、ＭＥＭＳミラー１８を一往復させる（ステップＳ３０）。これにより、第１端部１００Ｃに、１ライン分の画像が投影される。
【００７８】
次に、ＣＰＵ１２は、ミラーサーボ部２０に垂直同期信号を出力して、ＭＥＭＳミラー１８を、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が到達するラインが１ライン分、第２端部１００Ｄ方向に移動するように、第２端部１００Ｄ方向に傾けさせる（ステップＳ３１）。これにより、投影面１００において画像が投影されるラインが、第２端部１００Ｄ方向に移る。
【００７９】
次に、ＣＰＵ１２は、鏡回転機構２８によって、鏡２９を時計回り方向に所定角度回転させる（ステップＳ３２）。
【００８０】
ＣＰＵ１２は、先述したステップＳ３０〜Ｓ３２の処理を、記憶部１１に記憶された画像データ全てについて、投影面１００に投影されるまで（ステップＳ３３でＮＯ）、繰り返し、画像データ全てについて終了したときには（ステップＳ３３でＹＥＳ）、ＭＥＭＳミラーの傾きを元の設定（すなわち、ＭＥＭＳミラー１８による反射光が、投影面１００の第１領域の第１端部１００Ｃに向かう設定）に戻すとともに、鏡２９の設定を元の設定（すなわち、鏡２９の回転度合いが、鏡２９によって反射した反射光ｒ２が結像点Ｐ７に向かう設定）に戻す（ステップＳ３４）。そして、ＣＰＵ１２は、ステップＳ３０に移り、後続する画像の投影処理を続ける。
【００８１】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、鏡２９の回転態様について説明するための図である。なお、図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、実線ｒ２は、タッチペン２のペン先２Ａが第１端部１００Ｃと接触している場合において、タッチペン２のうち投影面１００から高さｈ２の点Ｐ５で反射された反射光を表し、破線ｒ１は、タッチペン２のペン先２Ａが第２端部１００Ｄと接触している場合において、タッチペン２のうち投影面１００から高さｈ２の点Ｐ５で反射された反射光を表している。
【００８２】
図１１Ａに示すように、鏡２９が停止している状態では、第１端部１００Ｃにペン先２Ａが接触しているときの点Ｐ５による反射光ｒ２は、鏡２９で反射されて、フォトダイオード２２Ａの点Ｐ７を結像点Ｐ７として結像する。しかしながら、第２端部１００Ｄにペン先２Ａが接触しているときには点Ｐ５からの反射光ｒ１が、鏡２９で反射されることによって、フォトダイオード２２Ａから外れてしまう。
【００８３】
そのため、第１端部１００Ｃにおいて投影面１００から高さｈ２にタッチペン２があるときはタッチペン２を検出できるが、第２端部１００Ｄにおいて投影面１００から高さｈ２にあるときはタッチペン２を検出することができない。その結果、第１端部１００Ｃと第２端部１００Ｄとの間で、タッチペン２を検出できる高さが異なってしまう。
【００８４】
一方で、図８Ｂでは、レーザ光Ｒが第１端部１００Ｃから第２端部１００Ｄに向かうにつれて、鏡２９が時計回り方向に所定角度ずつ回転する。その結果、反射光ｒ１と反射光ｒ２とは同一の点Ｐ８を結像点として結像することができるので、第１端部１００Ｃと第２端部１００Ｄとの間では、タッチペン２を検出できる高さが高さｈ２で一致する。
【００８５】
＜プロジェクタの効果＞
以上のように、タッチペン２のペン先２Ａが投影面１００に接触している状態で、レーザ光Ｒが第１領域１００Ａから第２領域１００Ｂに向けて走査される際に、タッチペン２において、ペン先２Ａと一定の高さをなす点Ｐ５による反射光の結像点が常に一致する。
【００８６】
その結果、レーザ光Ｒが第１領域１００Ｃから第２領域１００Ｂに向けて走査される際に、投影面１００から一定の高さｈ２の範囲にあるタッチペン２による反射光は、フォトダイオード２２Ａの検出面２２Ｓ上を結像点Ｐ８として結像し、検出面２２Ｓを外れることがないので、投影面１００上のどの位置においても、タッチペン２を検出可能な高さを高さｈ２で一致させることができる。
【００８７】
（その他）
なお、本実施の形態では、レーザ光Ｒを、第１領域１００Ａから第２領域１００Ｂに向かう方向に走査しているが、第２領域１００Ｂから第１領域１００Ａに向かう方向に走査してもよい。
【００８８】
なお、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、机などの投影面にレーザ光を投影して画像を表示させる装置全般に適用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１  プロジェクタ
２  タッチペン
１１  記憶部
１２  ＣＰＵ
１５  光源
１５ａ  赤色レーザ光光源
１５ｂ  緑色レーザ光光源
１５ｃ  青色レーザ光光源
２２  光検出部
２２Ａ  フォトダイオード
２２Ｂ  マスク
２２Ｓ  検出面
２５  集光レンズ
２６  集光レンズ移動機構
２７  マスク移動機構
２８  鏡回転機構
２９  鏡
３０  投影部
１００  投影面
１００Ａ  第１領域
１００Ｂ  第２領域
Ｐ０、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８  結像点
ｒ１、ｒ２、ｒ１０、ｒ２０  反射光
【図１】
2015041213.tif 000003
【図２】
2015041213.tif 000004
【図３Ａ】
2015041213.tif 000005
【図３Ｂ】
2015041213.tif 000006
【図４】
2015041213.tif 000007
【図５】
2015041213.tif 000008
【図６】
2015041213.tif 000009
【図７】
2015041213.tif 000010
【図８Ａ】
2015041213.tif 000011
【図８Ｂ】
2015041213.tif 000012
【図９】
2015041213.tif 000013
【図１０】
2015041213.tif 000014
【図１１Ａ】
2015041213.tif 000015
【図１１Ｂ】
2015041213.tif 000016
【図１２】
2015041213.tif 000017