JP5471275B2 - 位置検出機能付き投射型表示装置 - Google Patents
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Description
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3(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。
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3および図4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5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。
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での信号処理内容を示す説明図であり、図6(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。
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。
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において発光素子12の周辺に構成した反射ミラーの説明図であり、図7(a)、(b)、(c)は、反射ミラーの構成を示す説明図、反射ミラーを設けた効果を示す説明図、および反射ミラーの別の構成を示す説明図である。
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。
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8(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。
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、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。
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。
次に、本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置100で採用することのできる誤差方法を説明する。
図9は、本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置100での誤差補正方法の第1例を示す説明図であり、図9(a)、(b)、(c)は各々、X座標位置を補正するための説明図、およびY座標位置を補正するための説明図、および座標位置の求め方を示す説明図である。
f(x,y)
を求めておき、その逆関数
f-1(p)
p=光量(光検出器30を介して得られる結果)
を記憶部591に記憶しておく。
図10は、本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置100での誤差補正方法の第2例を示す説明図である。本形態においては、図6(a)に示す位置判定部590は、検出領域10Rにおける位置検出光L2の強度分布を直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部591に記憶しておく。そして、対象物体ObのX座標を判定する際には、位置検出光L2の強度分布を直線的な関係と見做した条件で得られたX座標の算出結果と、記録部191が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ObのX軸方向の位置を判定する。その結果、図10(a)に示すように、X方向およびY方向の双方で歪んでいた検出領域10Rの形状を、図10(b)に示すように、X方向については補正された形状とすることができる。また、対象物体ObのY座標を判定する際には、位置検出光L2の強度分布を直線的な関係と見做した条件で得られたY座標の算出結果と、記録部191が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ObのY軸方向の位置を判定する。その結果、図10(b)に示すように、Y方向で歪んでいた検出領域10Rの形状を、図10(c)に示すように補正することができる。
図11は、本発明に係る位置検出機能付き投射型表示装置100での誤差補正方法の第3例を示す説明図である。本形態においても、第2例と同様、図6(a)に示す位置判定部590は、検出領域10Rにおける位置検出光L2の強度分布を直線的な関係と見做した場合の座標の算出結果を補正するための補正情報を記憶部591に記憶しておく。そして、対象物体ObのXY座標を判定する際には、まず、位置検出光L2の強度分布を直線的な関係と見做した条件でのX座標およびY座標を算出する。次に、上記のX座標およびY座標と、記憶部591が記憶している補正情報とに基づいて対象物体ObのX座標およびY座標を判定する。その結果、図11(a)に示すように、X方向およびY方向の双方で歪んでいた検出領域10Rの形状を、図11(b)に示すように補正することができる。
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。
Claims (11)
- 画像投射装置から画像を投射し、前記画像が投射される面と前記画像投射装置との間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、
前記画像投射装置に設けられ、前記画像が投射される面に向けて位置検出光を出射する位置検出用光源部と、
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、
前記位置検出光の少なくとも一部を反射する反射ミラーと、を備え、
前記位置検出用光源部は、
第1期間において、前記位置検出光が出射される領域において前記画像の投射方向に対して交差する第1方向の一方側から他方側に向かって単調減少している第1強度分布を形成する位置検出光を出射し、
前記第1期間の後の第2期間において、前記位置検出光が出射される領域において前記第1方向の前記他方側から前記一方側に向かって単調減少している第2強度分布を形成する位置検出光を出射することを特徴とする位置検出機能付き投射型表示装置。 - 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に記載の投射型表示装置。
- 前記画像が投射される面と前記画像投射装置との間には、前記対象物体の位置を検出する検出領域が設定されており、
前記反射ミラーは、前記位置検出用光源部から放出された前記位置検出光のうち、前記検出領域の外側に向かおうとする位置検出光を前記検出領域内に導く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投射型表示装置。 - 前記位置検出用光源部は、光源として、互いに前記検出領域上の異なる位置に中心光軸を向ける複数の発光素子を備えていることを特徴とする請求項1乃至3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。
- 前記反射ミラーは、前記発光素子の側方位置から前記位置検出光の放出方向に向けて延在してい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投射型表示装置。
- 前記複数の発光素子は、前記検出領域の外周端部に中心光軸を向けており、
前記複数の発光素子は、第1発光素子と、前記検出領域の中心位置を間に挟んで前記第1発光素子の中心光軸とは反対側位置に中心光軸を向ける第2発光素子と、前記第1発光素子および前記第2発光素子とは異なる位置に中心光軸を向ける第3発光素子と、前記検出領域の中心位置を間に挟んで前記第3発光素子の中心光軸とは反対側位置に中心光軸を向ける第4発光素子と、からな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投射型表示装置。 - 前記画像投射装置からみて、前記検出領域は四角形であり、
前記第1発光素子、前記第2発光素子、前記第3発光素子および前記第4発光素子は、前記四角形の互いに異なる角部分に中心光軸を向けており、
前記反射ミラーは、前記発光素子の中心光軸を囲む4方向のうち、互いに直交する2方向に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。 - 前記位置検出用光源部は、
前記第2期間の後の第3期間において、前記位置検出光が出射される領域において前記画像の投射方向および前記第1の方向に対して交差する第2方向の一方側から他方側に向かって単調減少している第3強度分布を形成する位置検出光を出射し、
前記第3期間の後の第4期間において、前記位置検出光が出射される領域において前記第2方向の前記他方側から前記一方側に向かって単調減少している第4強度分布を形成する位置検出光を出射することを特徴とする請求項1乃至7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。 - 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8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。
- 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。
- 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10に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
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