(57)【要約】【課題】検出されるタッチ位置がユーザ自身にも判るようにすること。【解決手段】電子機器は、投射用可視波長の光を発する第１光源２０１〜２０３と、第１光源２０１〜２０３からの照明光を変調するライトバルブ２０４と、ライトバルブ２０４からの変調光による像を投射する投射光学系２０５と、第１光源２０１〜２０３と異なり、可視波長の光を投射光学系２０５による投射面と略平行に発する第２光源１２と、第２光源１２による可視波長に対応する画像であって、投射光学系２０５による投射領域を含む第１画像を取得する撮像手段１１と、撮像手段１１が所定間隔で取得する第１画像に基づいて画像間の変化を検出する検出手段１５と、第１画像における検出位置に基づいて所定の処理を指示する指示手段１５と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射用可視波長の光を発する第１光源と、
前記第１光源からの照明光を変調するライトバルブと、
前記ライトバルブからの変調光による像を投射する投射光学系と、
前記第１光源と異なり、可視波長の光を前記投射光学系による投射面と略平行に発する第２光源と、
前記第２光源による可視波長に対応する画像であって、前記投射光学系による投射領域を含む第１画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段が所定間隔で取得する前記第１画像に基づいて画像間の変化を検出する検出手段と、
前記第１画像における前記検出位置に基づいて所定の処理を指示する指示手段と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記第１光源の非発光時に前記第２光源が発光し、前記第２光源の非発光時に前記第１光源が発光するように前記第１光源および前記第２光源を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項２に記載の電子機器において、
前記制御手段は、前記第２光源が発光している状態で前記撮像手段が前記第１画像を取得するように前記第１光源、前記第２光源および前記撮像手段を制御することを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項３に記載の電子機器において、
前記制御手段はさらに、前記第１光源による可視波長に対応する画像であって、前記投射光学系による投射領域を含む第２画像を取得するように前記第１光源、前記第２光源および前記撮像手段を制御し、
前記第２画像に基づいて前記投射光学系から投射される像を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子機器において、
前記第１光源は、互いに波長が異なる複数色の光源を含み、
前記制御手段は、前記複数色の光源を時分割で発光させるとともに、前記複数色の光源の全てが非発光時に前記第２光源を発光させることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項５に記載の電子機器において、
前記第１光源は、赤色、緑色、および青色の光源を含むことを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項２〜６に記載の電子機器において、
前記制御手段はさらに、電池残量および機器内の温度の少なくとも一方に応じて前記第２光源の発光態様を異ならせることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタで画像を投影し、投影画像を指などでタッチした位置を検出する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５８５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術では、タッチ位置の検出光として非可視光を用いるので、ユーザーの指が検出光に触れてもユーザー自身にはわからないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による電子機器は、投射用可視波長の光を発する第１光源と、第１光源からの照明光を変調するライトバルブと、ライトバルブからの変調光による像を投射する投射光学系と、第１光源と異なり、可視波長の光を投射光学系による投射面と略平行に発する第２光源と、第２光源による可視波長に対応する画像であって、投射光学系による投射領域を含む第１画像を取得する撮像手段と、撮像手段が所定間隔で取得する第１画像に基づいて画像間の変化を検出する検出手段と、第１画像における検出位置に基づいて所定の処理を指示する指示手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による電子機器では、検出されるタッチ位置がユーザ自身にも判るようにタッチ位置の検出が行える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態によるプロジェクタの光学系の要部構成図である。
【図２】プロジェクタの光学系（投射期間の状態）を詳細に説明する図である。
【図３】検出期間の状態を例示する図である。
【図４】レーザー光源および発光ユニットの発光タイミングを説明する図である。
【図５】制御部が実行する処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６】変形例５におけるレーザー光源および発光ユニットの発光タイミングを説明する図である。
【図７】変形例６おけるプロジェクタの光学系（投射期間の状態）の要部構成図である。
【図８】検出期間の状態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるプロジェクタ１の光学系の要部構成図である。本実施形態では、プロジェクタ１が設置面を投射する。図１において、プロジェクタ１は、投射ユニット２０と、制御部１５と、可視カメラ１１と、投光ユニット１２と、反射ミラー３０とを有する。
【０００９】
図２は、プロジェクタ１の光学系を詳細に説明する図である。図２において、投射ユニット２０は、レーザー光源２０１、２０２、２０３と、反射型表示素子２０４と、投射光学系２０５とを含む。レーザー光源は、たとえば、赤色光を発する半導体レーザー（以下ＬＤ２０１と呼ぶ）と、緑色光を発するＬＤ２０２と、青色光を発するＬＤ２０３とを有し、３原色光源を構成する。レーザー光源２０１、２０２、２０３は、各色が時分割で発光することにより、反射型表示素子２０４を色順次に照明する。
【００１０】
反射型表示素子２０４は、たとえば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）によって構成される。ＤＭＤは、画素に対応する可動微小鏡面（マイクロミラー）を二次元に配列したものである。マイクロミラーに設けられる電極を駆動することにより、照明光を投射光学系へ向けて反射する状態と、照明光を内部の吸収体へ向けて反射する状態とを切替える。各マイクロミラーを個別に駆動することにより、表示画素ごとに照明光の反射を制御する。
【００１１】
一般に、ＤＭＤは照明光を外部へ反射する状態と、照明光を内部へ吸収する状態との２値制御であるが、これら２値状態を高速で切替え、反射状態と吸収状態との時間比率を制御するパルス幅変調(ＰＷＭ)によって濃淡を表現する。上述したレーザー光源２０１、２０２、２０３によって色順次で照明することにより、１個の反射型表示素子２０４を用いてフルカラー像の投射を行う。投射光学系２０５を介して投射ユニット２０から射出された投射光束は、反射ミラー３０（図１）によって折り曲げられる。これにより、設置面（スクリーン）の投射領域上にフルカラー像が投射される。
【００１２】
投射ユニット２０が投射する画像信号は、外部機器からプロジェクタ１の制御部１５へ供給される。制御部１５は、外部機器からの画像信号に基づいて反射型表示素子２０４を駆動するとともにレーザー光源２０１、２０２、２０３を発光させることにより、投射ユニット２０に対する投射制御を行う。
【００１３】
本実施形態は、プロジェクタ１が投射したフルカラー像を指などでタッチする場合のタッチ位置検出に特徴を有するので、以降の説明はタッチ位置検出を中心に行う。
【００１４】
制御部１５は、上記投射制御に加えて、可視カメラ１１、および投光ユニット１２に対する駆動制御を行う。可視カメラ１１は、投射ユニット２０による投射領域、すなわち投射されたフルカラー像を撮影する。制御部１５は、可視カメラ１１が撮影した画像を投射画像の画像信号として取得し、該画像に台形歪みが生じている場合には、台形歪みを解消するように上記反射型表示素子に表示させる画像を補正する。これにより、投射ユニット２０から投射される画像に対して台形歪み補正が施される。また、制御部１５は、可視カメラ１１が撮影した画像を上記投射画像の画像信号として取得し、該画像の色補正が必要な場合には、過不足となる色成分の濃淡を個別に調節することにより、投射像の色補正を行う。たとえば、プロジェクタ１を机上に載置する場合には、机の色に起因して色補正が必要な場合がある。
【００１５】
投光ユニット１２は、可視光（たとえば赤色光）を発するＬＥＤによって構成される。投光ユニット１２は、制御部１５からの指示に応じて設置面に平行な光束を発する。投光ユニット１２からの赤色光は設置面を照射しないので、赤色光は投射ユニット２０による投射像に影響を与えない。
【００１６】
投光ユニット１２は、上述したレーザー光源を構成するＬＤ２０１、ＬＤ２０２、およびＬＤ２０３の発光タイミングとタイミングをずらして発光する。図４は、ＬＤ２０１、ＬＤ２０２、ＬＤ２０３、および発光ユニット１２のＬＥＤの発光タイミングを説明する図である。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は各光源のオン／オフ状態を表す。各光源は、オン状態で発光し、オフ状態で消灯する。図４によれば、投射する画像１フレームにつき青色のＬＤ２０３、緑色のＬＤ２０２、赤色のＬＤ２０１が色順次に発光する（投射期間と呼ぶ）。そして、次フレームの投射のために青色のＬＤ２０３を発光させる前に、投光ユニット１２を発光させる（検出期間と呼ぶ）。
【００１７】
つまり、投射期間の中で青色のＬＤ２０３、緑色のＬＤ２０２、および赤色のＬＤ２０１が所定時間（たとえば８msec）ずつ時分割発光する。そして、投射期間と投射期間とに挟まれた検出期間に、投光ユニット１２の可視光ＬＥＤが所定時間（たとえば８msec）発光する。図１は、投射期間の状態を例示する図であり、図３は、検出期間の状態を例示する。ユーザーがフルカラー像によって示された所定の領域を指などでタッチする場合、図１の投射期間と図３の検出期間は交互に繰り返されているので、指先が投光ユニット１２からの光束を遮り、可視光（本例では赤色光）が指先で拡散反射する。可視光の反射光の一部は、可視カメラ１１へ向かって進行する。
【００１８】
図３に例示する検出期間において可視カメラ１１に撮影を行わせることにより、指で反射した可視光（赤色光）を含む検出用画像を取得できる。制御部１５は、可視カメラ１１が撮影した画像を検出画像の画像信号として取得し、取得画像のうち赤色光が反射している位置座標（画面内において輝度が最も高い画素位置）を検出し、検出位置に基づいて所定の処理を行う。
【００１９】
所定の処理の例として、たとえば、検出位置が撮影画面の左側領域に含まれる場合に投射ユニット２０が投射する画像を１コマ前に戻す。反対に、検出位置が撮影画面の右側領域に含まれる場合には投射ユニット２０が投射する画像を１コマ進める。
【００２０】
図５は、上記制御部１５が実行する処理の流れを説明するフローチャートである。制御部１５は、プロジェクタ１の電源オン操作が行われると図５に例示する処理を起動する。本実施形態では、起動後に初期チェック（第１撮像モードと呼ぶ）を行い、初期チェックが終了すると通常動作（第２撮像モードと呼ぶ）へ移行する。
【００２１】
第１撮像モードでは、上記投射期間に可視カメラ１１が投射画像を撮影し、上記検出期間において可視カメラ１１による撮影を省略する。これに対し、第２撮像モードでは、上記投射期間に可視カメラ１１による撮影を省略し、上記検出期間において可視カメラ１１が検出用画像を撮影する。
【００２２】
図５のステップＳ１において、制御部１５は、投射ユニット２０へ指示およびデータを送り、反射型表示素子に初期画像を表示させてステップＳ２へ進む。これにより、設置面である投射領域上に初期画像が投射される。初期画像は、たとえば、歪みチェックおよびホワイトバランスチェック用の公知のチェックパターンを用いる。
【００２３】
ステップＳ２において、制御部１５は投射状態を取得する。具体的には、可視カメラ１１へ指示を送り、投射ユニット２０が投射する初期画像を上記投射期間に撮影させてステップＳ３へ進む。ステップＳ３において、制御部１５は画像判定を行う。具体的には、可視カメラ１１が撮影したチェックパターン画像を取得して歪みチェックを行うとともに、上記チェックパターン画像に基づいてホワイトバランスチェックを行う。制御部１５は、チェックの結果を良判定した場合はステップＳ３を肯定判定してステップＳ４へ進む。制御部１５は、チェックの結果を否判定した場合はステップＳ３を否定判定してステップＳ２へ戻る。ステップＳ２へ戻る場合は、上述した台形歪み補正および色補正（ホワイトバランス補正）を行ってから、再度初期画像を撮影させる。
【００２４】
なお、制御部１５は、設置面である投射領域上に障害物が存在することに起因して可視カメラ１１から取得した画像がチェックパターン画像と認識できない場合も、ステップＳ３を否定判定する。
【００２５】
ステップＳ４において、制御部１５は、第１撮像モードから第２撮像モードへ切替えてステップＳ５へ進む。具体的には、以降の投射期間における可視カメラ１１の撮影を停止させ、以降の検出期間において可視カメラ１１の撮影を開始させる。これにより、プロジェクタ１は通常動作へ移行する。
【００２６】
通常動作では、投射ユニット２０から画像を投射しながら、上記投射期間と投射期間とに挟まれた検出期間に投光ユニット１２から可視光を発し、該検出期間において可視カメラ１１で画像を取得する動作を繰り返す。本実施形態の制御部２５は、投光ユニット１２が発する色（赤色）の画像のフレーム間の変化の有無をチェックし、変化を検出した場合には上述したように取得画像に基づいてタッチ位置を検出する。
【００２７】
ステップＳ５において、制御部１５は投光ユニット１２へ指示を送り、可視光（本例では赤色光）を発光させる。制御部１５はさらに、投射ユニット２０へ指示を送り、外部機器からプロジェクタ１へ供給される所定の画像を投射させる。なお、制御部１５内の不揮発性メモリに記憶した画像を投射させてもよい。
【００２８】
制御部１５は、ユーザーが投射領域を指などでタッチした場合、上述したように、タッチ位置に基づいて所定の処理を行う。投射領域がタッチされない場合は、所定画像の投射を継続する。
【００２９】
ステップＳ６において、制御部１５は、画像投射停止操作が行われるとステップＳ７へ進む。ステップＳ７において、制御部１５は投射ユニット２０へ指示を送り、画像の投射を終了させて図５による処理を終了する。
【００３０】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）プロジェクタ１は、赤色、緑色、および青色の光を発するレーザー光源２０１、２０２、２０３と、レーザー光源２０１、２０２、２０３からの照明光を変調する反射型表示素子２０４と、反射型表示素子２０４からの変調光による像を投射する投射光学系２０５と、レーザー光源２０１、２０２、２０３と異なり、可視波長の光を投射光学系２０５による投射面と略平行に発する投光ユニット１２と、投光ユニット１２による可視波長に対応する画像であって、投射光学系２０５による投射領域を含む検出用画像を取得する可視カメラ１１と、可視カメラ１１が所定間隔で取得する検出用画像に基づいて画像間の変化を検出する制御部１５と、検出用画像における検出位置に基づいて所定の処理を指示する制御部１５と、を備えるようにしたので、検出されるタッチ位置がユーザ自身にも判るようにタッチ位置の検出が行える。
【００３１】
（２）上記プロジェクタ１において、レーザー光源２０１、２０２、２０３の非発光時に投光ユニット１２が発光し、投光ユニット１２の非発光時にレーザー光源２０１、２０２、２０３が発光するようにレーザー光源２０１、２０２、２０３および投光ユニット１２を制御する制御部１５をさらに備えるようにしたので、可視カメラ１１として一般のデジタルカメラ用の撮像ユニットを用いることができ、適切に検出用画像を取得することもできる。
【００３２】
（３）上記（２）において、制御部１５は、投光ユニット１２が発光している状態で可視カメラ１１が検出用画像を取得するようにレーザー光源２０１、２０２、２０３、投光ユニット１２および可視カメラ１１を制御するようにしたので、適切に検出用画像を取得することもできる。
【００３３】
（４）上記（３）において、制御部１５はさらに、レーザー光源２０１、２０２、２０３による可視波長に対応する画像であって、投射光学系２０５による投射領域を含む投射画像を取得するようにレーザー光源２０１、２０２、２０３、投光ユニット１２および可視カメラ１１を制御し、取得した投射画像に基づいて投射光学系２０５から投射される像を補正する制御部１５をさらに備えるので、可視カメラ１１をタッチ位置検出以外にも、投射像補正のために役立てることができる。
【００３４】
（５）上記（１）〜（４）において、レーザー光源は互いに波長が異なる複数色の光源２０１、２０２、２０３を含み、制御部１５は、複数色の光源２０１、２０２、２０３を時分割で発光させるとともに、複数色の光源２０１、２０２、２０３の全てが非発光時に投光ユニット１２を発光させるようにしたので、適切に検出用画像を取得することができる。
【００３５】
（６）上記（５）において、レーザー光源は赤色、緑色、および青色の光源を含むので、投射画像としてフルカラー像を得ることができる。
【００３６】
（変形例１）
投射ユニット２０の光源として、レーザー光源の代わりにＬＥＤ光源を用いる構成にしてもよい。また、投光ユニット１２の可視光源として、ＬＥＤ光源の代わりにＬＤ光源を用いる構成にしてもよい。
【００３７】
（変形例２）
投射領域のタッチ位置を検出するための投光ユニット１２が発する光について、可視光であれば赤色光でなくてもよい。
【００３８】
（変形例３）
上記の説明では、投光ユニット１２に連続発光させる例を説明したが、連続発光の代わりに点滅発光させるようにしてもよい。たとえば、上述したようにタッチ位置に基づいて投射ユニット２０が投射する画像をコマ戻しまたはコマ送りさせる場合に、既に先頭コマを投射中であって前に戻せない場合や、既に最終コマを投射中であって次に送れない場合には、投光ユニット１２から発する光を連続光から点滅光に切替える。ユーザーの指先で拡散反射される光が点滅光に変化することで、コマ戻しまたはコマ送り不能であることをユーザーに知らせることができる。なお、投光ユニット１２に点滅光を発光させた場合でも、タッチ位置の検出は連続発光の場合と同様に行うことができる。
【００３９】
（変形例４）
プロジェクタ１の不図示の電源電池が消耗して残容量が所定値以下になった場合や、投射ユニット２０における温度が所定温度を超えた場合に、投光ユニット１２を点滅発光させるようにしてもよい。ユーザーの指先で拡散反射される光が点滅光に変化することで、電池残量の低下や機器内の温度上昇をユーザーに知らせることができる。
【００４０】
（変形例５）
投光ユニット１２の発光タイミングを図４の場合と異ならせてもよい。上述したレーザー光源を構成するＬＤ２０１、ＬＤ２０２、およびＬＤ２０３がいずれも発光しない状態が存在する場合、この間に投光ユニット１２を発光させてもよい。図６は、変形例５におけるＬＤ２０１、ＬＤ２０２、ＬＤ２０３、および発光ユニット１２のＬＥＤの発光タイミングを説明する図である。図５において、横軸は時間を表し、縦軸は各光源のオン／オフ状態を表す。各光源は、オン状態で発光し、オフ状態で消灯する。
【００４１】
図６によれば、投射する画像１フレームにつき青色のＬＤ２０３、緑色のＬＤ２０２、赤色のＬＤ２０１がいずれも発光しない期間が３回存在する。そこで、この３回のうち少なくとも１回以上、投光ユニット１２を発光させる。たとえば、１フレームを約１６．６７msec(60Hz)とする場合に、青色のＬＤ２０３、緑色のＬＤ２０２、および赤色のＬＤ２０１が第１所定時間（たとえば１．１１msec）の間隔を空けて第２所定時間（たとえば４．４４msec）ずつ発光する。投光ユニット１２は、この第１所定時間の間に可視光を発光する。変形例５では、投光ユニット１２が可視光を発する第１所定時間が上記検出期間に相当する。
【００４２】
（変形例６）
可視カメラ１１を設置面に対して高い位置へ変更してもよい。図７および図８は、変形例６におけるプロジェクタ１Ｂの光学系の要部構成図である。図７は、上記投射期間に相当する状態を例示し、図８は、上記検出期間に相当する状態を例示する。
【００４３】
図７、図８において、図１、図３と共通する部材には同一符号を記す。変形例６では、図１、図３の場合に比べて可視カメラ１１が設置面から離れるので、投射領域を撮影する場合の撮影画角を小さく抑えられる。撮影画角が小さければ撮影光学系を小型化できるので、可視カメラ１１の小型化、ひいてはプロジェクタ１Ｂの小型化につながる。
【００４４】
プロジェクタ１を例に説明したが、カメラや携帯電話機、フォトフレームなどの電子機器にも本発明を適用できる。
【００４５】
以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ｂ…プロジェクタ
１１…可視カメラ
１２…投光ユニット
１５…制御部
２０…投射ユニット
３０…反射ミラー
２０１、２０２、２０３…レーザー光源
２０４…反射型表示素子
２０５…投射光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012108233.tif 000008
【図７】
2012108233.tif 000009
【図８】
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