KR101288662B1 - 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치 - Google Patents

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 검출 영역의 주위에 발광 소자나 수광 소자를 다수 마련하지 않더라도 대상 물체의 위치를 검출할 수 있는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치를 제공하는 것.
(해결수단) 화상 투사 장치(200)를 구비한 투사형 표시 장치에 대하여 위치 검출 기능을 부가하여 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)를 구성함에 있어서, 검출 영역 10R을 향하여 적외광으로 이루어지는 위치 검출광을 출사하는 위치 검출용 광원부(11)를 마련하고, 검출 영역 10R에서 대상 물체 Ob에 의해 반사된 위치 검출광을 광검출기(30)에 의해 검출한다. 위치 검출용 광원부(11), 광검출기(30), 및 위치 검출부(50)는 모두, 화상 투사 장치(200)에 마련되어 있다.

Description

위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치{PROJECTION TYPE DISPLAY SYSTEM HAVING POSITION DETECTION FUNCTION}
본 발명은 화상을 투사함과 아울러 화상의 투사측에 설정된 검출 영역 내의 대상 물체의 위치를 광학적으로 검출할 수 있는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에 관한 것이다.
휴대 전화, 자동차 내비게이션, 퍼스널 컴퓨터, 발권기, 은행의 단말 등의 전자 기기에는, 최근 액정 장치 등의 화상 생성 장치의 전면에 터치 패널이 배치된 위치 검출 기능을 갖는 표시 장치가 이용되고, 이러한 위치 검출 기능을 갖는 표시 장치로는 화상 생성 장치에 표시된 화상을 참조하면서 정보의 입력을 행한다. 이러한 터치 패널은 검출 영역 내에서 대상 물체의 위치를 검출하는 위치 검출 장치로서 구성되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1에 기재된 위치 검출 장치는 광학식이며, 직시형의 표시 장치에 있어서 화상의 표시면측에 검출 영역을 설정하고, 검출 영역을 사이에 갖는 양측에 복수의 발광 다이오드와 복수의 포토트랜지스터를 배치한 구성을 갖고 있다. 이러한 위치 검출 장치에서는, 검출 영역 내에 대상 물체가 진입하면 대상 물체에 의해 광이 차단되므로, 광이 차단된 포토트랜지스터를 특정하면 대상 물체의 위치를 검출할 수 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 공보 제 2001-142643 호의 도 6
여기에 본원 발명자는, 투사형 표시 장치에 있어서 스크린의 근방 등이라고 하는 화상의 투사측에 검출 영역을 설정하고, 이러한 검출 영역 내의 대상 물체의 위치를 검출하는 새로운 표시 장치, 즉 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치를 제안하는 것이다. 그러나, 이러한 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치를 구성함에 있어서, 특허 문헌 1에 기재된 구성을 채용하면, 검출 영역의 주위에 발광 다이오드나 포토트랜지스터를 다수 배치할 필요가 있으므로 실용적이지 않다.
이상의 문제점을 감안하여, 본 발명의 과제는 검출 영역의 주위에 발광 소자나 수광 소자를 다수 마련하지 않더라도 대상 물체의 위치를 검출할 수 있는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 화상 투사 장치로부터 화상을 투사하여, 상기 화상이 투사되는 면과 상기 화상 투사 장치 사이의 대상 물체의 위치를 광학적으로 검출하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치로서, 상기 화상 투사 장치에 마련되어, 상기 대상 물체를 향하여 위치 검출광을 출사하는 위치 검출용 광원부와, 상기 검출 영역에서 상기 대상 물체에 의해 반사된 상기 위치 검출광을 검출하는 광검출기와, 상기 광검출기의 수광 결과에 근거하여 상기 대상 물체의 위치를 검출하는 위치 검출부를 구비하고, 상기 위치 검출광이 출사되는 영역에서 상기 위치 검출광의 강도 분포가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 투사형 표시 장치에 대하여 위치 검출 기능을 부가함에 있어서, 화상이 투사되는 면과 화상 투사 장치 사이에 위치하는 대상 물체를 향하여 위치 검출광을 출사하는 위치 검출용 광원부를 마련하여, 검출 영역에서 대상 물체에 의해 반사된 위치 검출광을 광검출기에 의해 검출한다. 여기서, 위치 검출용 광원부로부터 출사된 위치 검출광은 강도 분포를 형성하므로, 위치와 위치 검출광의 강도의 관계를 미리 파악해 두면, 위치 검출부는 광검출기의 수광 결과에 근거하여 대상 물체의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 위치 검출용 광원부는 화상 투사 장치에 마련되어 있고, 화상 투사 장치로부터 위치 검출광을 출사하므로, 검출 영역의 주위에 발광 소자를 다수 마련할 필요가 없다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 검출광은 적외광으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의하면, 위치 검출광이 화상의 표시를 방해하지 않는다고 하는 이점이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 강도 분포에서는, 상기 위치 검출광이 출사되는 영역에서 상기 위치 검출광의 강도가 한쪽에서 다른 쪽을 향하여 단조 감소 또는 단조 증가하고 있는 것이 바람직하다. 특히, 상기 강도 분포에서는, 상기 위치 검출광이 출사되는 영역에서 상기 위치 검출광의 강도가 직선적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 비교적 간소한 처리로 대상 물체의 위치를 정밀하게 검출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 검출용 광원부는 상기 화상 투사 장치에 있어서 상기 화상을 투사하는 투사 렌즈가 위치하는 전면부로부터 상기 위치 검출광을 출사하는 것이 바람직하다. 즉, 화상 표시용의 광 및 위치 검출광은 모두 동일한 방향으로 출사되므로, 화상 투사 장치의 전면부로부터 화상 표시용의 광 및 위치 검출광이 출사되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 화상 투사 장치의 전면부가 향하는 방향을 조정하는 것만으로 화상 표시용의 광 및 위치 검출광의 출사 방향을 조정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 검출용 광원부, 상기 광검출기 및 상기 위치 검출부는 모두 상기 화상 투사 장치에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 위치 검출에 필요한 요소가 화상 투사 장치에 마련되어 있으므로, 운반에 편리하고 또한 화상 투사 장치의 방향을 조정하면 광검출기의 광축 방향을 조정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광검출기는 상기 화상 투사 장치의 상기 전면부에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 화상 표시용의 광 및 위치 검출광은 모두 동일한 방향으로 출사되고 또한, 그들과 동일 방향으로 광검출기를 향한다. 따라서, 광검출기를 화상 투사 장치의 전면부에 마련하면, 화상 투사 장치의 전면부가 향하는 방향을 조정하는 것만으로 화상 표시용의 광 및 위치 검출광의 출사 방향 및 광검출기의 광축 중심이 향하는 방향을 조정할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 화상의 투사 방향에 대하여 교차하는 2개의 방향을 X축 방향 및 Y축 방향이라 했을 때, 상기 위치 검출용 광원부는, 상기 위치 검출광의 강도 분포로서, X축 방향으로 강도가 변화하는 X 좌표 검출용 강도 분포와, Y축 방향으로 강도가 변화하는 Y 좌표 검출용 강도 분포를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 검출 영역 내의 XY 좌표를 검출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 검출용 광원부는, 상기 X 좌표 검출용 강도 분포로서, X축 방향의 한쪽에서 다른 쪽을 향하여 광량이 감소하는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포와, 그 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포와는 역방향으로 강도가 변화하는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 형성하고, 상기 Y 좌표 검출용 강도 분포로서, Y축 방향의 한쪽에서 다른 쪽을 향하여 광량이 감소하는 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포와, 상기 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포와는 역방향으로 강도가 변화하는 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포와 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 이용하여 X 좌표를 검출할 수 있으므로, X 좌표를 정밀하게 검출할 수 있다. 또한, Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포와 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 이용하여 Y 좌표를 검출할 수 있으므로, Y 좌표를 정밀하게 검출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 검출용 광원부는, 상기 위치 검출광을 출사하는 복수의 발광 소자를 구비하고, 그 복수의 발광 소자에 있어서의 출사 광량 밸런스를 조정하여 상기 위치 검출광의 강도 분포를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 비교적 적은 수의 발광 소자에 의해 위치 검출광의 강도 분포를 각종 방향으로 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 화상의 투사 방향에 대하여 교차하는 2개의 방향을 X축 방향 및 Y축 방향으로 했을 때, 상기 발광 소자는, X축 방향 및 Y축 방향의 양쪽에 있어서 복수로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, X 좌표 검출용 강도 분포 및 Y 좌표 검출용 강도 분포를 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 발광 소자는 서로 동일 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 발광 소자인 구성을 채용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 검출용 광원부는, 복수의 발광 소자로서, 제 1 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 제 1 적외광을 출사하는 제 1 발광 소자와, 상기 제 1 파장 대역과는 다른 제 2 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 제 2 적외광을 출사하는 제 2 발광 소자를 구비하고 있는 구성을 채용할 수 있고, 이 경우, 상기 광검출기로서, 상기 제 1 파장 대역에 감도 피크가 위치하는 제 1 광검출기와, 상기 제 2 파장 대역에 감도 피크가 위치하는 제 2 광검출기가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자에 의해 서로 다른 방향의 강도 분포를 동시에 형성한 경우, 각각의 광을 제 1 광검출기 및 제 2 광검출기에 의해 수광할 수 있다. 따라서, 좌표의 검출에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에 이용한 화상 투사 장치의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에서 이용한 위치 검출광의 강도 분포 및 위치 검출부에서의 처리 내용을 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에서의 신호 처리 내용을 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에서의 발광 소자에 대한 제어 내용을 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에서 형성되는 위치 검출광의 강도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 5에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치의 구성의 요부를 위로부터 대각선으로 본 모습을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에서의 오차 보정 방법의 제 1 예를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에서의 오차 보정 방법의 제 2 예를 나타내는 설명도이다.
도 10은 본 발명에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에서의 오차 보정 방법의 제 3 예를 나타내는 설명도이다.
다음으로, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 또, 이하의 설명에서는, 서로 교차하는 축을 X축, Y축 및 Z축이라 하고, Z축을 따르는 방향으로 화상을 투사하는 것으로 하여 설명한다. 또한, 이하에 참조하는 도면에서는, 설명의 편의상, X축 방향을 가로 방향으로 하고, Y축 방향을 세로 방향으로 하여 나타낸다. 또한, 이하에 참조하는 도면에서는, X축 방향의 한쪽을 X1이라 하고, 다른 쪽을 X2로 하고, Y축 방향의 한쪽을 Y1로 하고, 다른 쪽을 Y2로 하여 나타낸다.
[실시의 형태 1]
(위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치의 전체 구성)
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 설명도이며, 도 1(a), 도 1(b)는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치의 요부를 위로부터 대각선으로 본 모습을 모식적으로 나타내는 설명도 및 가로 방향으로부터 본 모습을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치에 이용한 화상 투사 장치의 설명도이며, 도 2(a), 도 2(b)는 화상 투사 장치를 전면에서 보았을 때의 설명도 및 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치의 전기적 구성 등을 나타내는 설명도이다.
도 1(a), 도 1(b) 및 도 2(a), 도 2(b)에 나타내는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)는, 액정 프로젝터 혹은 디지털 마이크로미러 디바이스라 불리는 화상 투사 장치(200)를 구비하고 있고, 이러한 화상 투사 장치(200)는, 하우징(250)의 전면부(201)에 마련된 투사 렌즈(210)(도 2(a) 참조)로부터 스크린(290)을 향하여 화상 표시광 L1을 확대 투사한다. 따라서, 화상 투사 장치(200)는, 하우징(250)의 내부에 컬러의 화상 표시광을 생성하여 투사 렌즈(210)를 통해 출사하는 광학 장치(260)를 구비하고 있다. 본 형태에 있어서, 스크린(290)은 옆으로 긴 사각형이다.
본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)는, 이하에 설명하는 바와 같이, 화상이 투사되는 쪽으로서의 스크린(290)의 전방에 설정된 검출 영역 10R 내의 대상 물체 Ob의 위치를 광학적으로 검출하는 기능을 구비하고 있다.
이러한 위치 검출 기능을 실현함에 있어서, 본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에는, 검출 영역 10R을 향하여 적외광으로 이루어지는 위치 검출광 L2를 출사하여 검출 영역 10R에 위치 검출광 L2의 강도 분포를 형성하는 위치 검출용 광원부(11)가 마련되어 있다. 또한, 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에는, 검출 영역 10R에서 대상 물체 Ob에 의해 반사된 위치 검출광 L3을 검출하는 광검출기(30)와, 광검출기(30)의 수광 결과에 근거하여 대상 물체 Ob의 위치를 검출하는 위치 검출부(50)가 마련되어 있다.
도 2(a), 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서, 위치 검출용 광원부(11)는, 적외광을 출사하는 복수의 발광 소자(12)와, 이들 복수의 발광 소자(12)를 구동하는 광원 구동부(14)를 갖고 있고, 본 형태에 있어서, 위치 검출용 광원부(11)(발광 소자(12) 및 광원 구동부(14))는, 화상 투사 장치(200)에 마련되어 있다. 보다 구체적으로는, 화상 투사 장치(200)의 전면부(201)에는, X축 방향의 대략 중앙 위치에 투사 렌즈(210)가 마련되어 있고 또한, 전면부(201)에 있어서 투사 렌즈(210)의 X축 방향의 양측에는 복수의 발광 소자(12)가 마련되어 있다.
복수의 발광 소자(12)는, 화상 투사 장치(200)의 전면부(201)의 4부분에 제 1 발광 소자군(121),제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)으로서 배치되어 있고, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124) 중 어느 곳에 있어서도, 발광 소자(12)는, X축 방향 및 Y축 방향의 양쪽으로 복수로 배열되어 있다. 본 형태에서는, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124) 중 어느 곳에 있어서도, 발광 소자(12)는, X축 방향으로는 6열로 배열되고, Y축 방향으로는 3열로 배열되어 있다.
여기서, 투사 렌즈(210)에 대하여 X축 방향의 한쪽 X1에 위치하는 제 1 발광 소자군(121) 및 제 2 발광 소자군(122)은, 공통의 기판상에 제 1 발광 소자 어레이(12a)로서 구성되고, 투사 렌즈(210)에 대하여 X축 방향의 다른 쪽 X2에 위치하는 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)은, 공통의 기판상에 제 2 발광 소자 어레이(12b)로서 구성되어 있다.
본 형태에 있어서, 발광 소자(12)는, LED(발광 다이오드) 등에 의해 구성되고, 적외광으로 이루어지는 위치 검출광을 발산광으로서 방출한다. 위치 검출광은, 손가락이나 터치펜 등의 대상 물체 Ob에 의해 효율적으로 반사되는 파장 대역을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 대상 물체 Ob가 손가락 등의 인체이면, 인체의 표면에서 반사율이 높은 적외선(특히 가시광 영역에 가까운 근적외선, 예컨대 파장 850㎚ 부근, 혹은 950㎚)인 것이 바람직하다. 본 형태에서는, 모든 발광 소자(12)는 피크 파장이 850㎚ 부근의 파장 대역에 있는 적외광을 출사한다. 또, 제 1 발광 소자 어레이(12a) 및 제 2 발광 소자 어레이(12b)의 광출사면 쪽에는, 산란판이나 프리즘 시트 등의 광학 부재가 배치되는 경우도 있다.
광원 구동부(14)는, 발광 소자(12)를 구동하는 광원 구동 회로(140)와, 광원 구동 회로(140)를 통해서 복수의 발광 소자(12)의 각각의 발광 강도를 제어하는 광원 제어부(145)를 구비하고 있다. 광원 구동 회로(140)는, 제 1 발광 소자 어레이(12a)에 속하는 발광 소자(12)를 구동하는 제 1 광원 구동 회로(141)와, 제 2 발광 소자 어레이(12b)에 속하는 발광 소자(12)를 구동하는 제 2 광원 구동 회로(142)를 구비하고 있고, 광원 제어부(145)는, 제 1 광원 구동 회로(141) 및 제 2 광원 구동 회로(142)의 양쪽을 제어한다.
본 형태에 있어서는, 광검출기(30) 및 위치 검출부(50)도, 위치 검출용 광원부(11)와 마찬가지로, 화상 투사 장치(200)에 마련되어 있고, 위치 검출부(50)는, 화상 투사 장치(200)의 내부에 배치되어 있다.
광검출기(30)는, 화상 투사 장치(200)의 전면부(201)에 있어서, 투사 렌즈(210)를 Y축 방향으로 나누었을 때 그 양측에 제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32)로서 2개 마련되어 있다. 이러한 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))는, 포토다이오드나 포토트랜지스터 등으로 이루어지고, 본 형태에서는, 포토다이오드가 이용되고 있다. 여기서, 제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32)는, 위치 검출부(50)에 전기적으로 접속되어 있고, 제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32)에서의 검출 결과는, 위치 검출부(50)에 출력된다. 본 형태에 있어서, 제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32)는, 애노드끼리 또한 캐소드끼리 전기적으로 접속되어 있고, 제 1 광검출기(31)와 제 2 광검출기(32)는 병렬로 전기적으로 접속되어 있다.
(좌표 검출의 기본 원리)
본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서는, 위치 검출용 광원부(11)에 있어서, 발광 소자(12)를 점등시켜 검출 영역 10R의 위치 검출광 L2의 강도 분포를 형성하고, 대상 물체 Ob에서 반사된 위치 검출광 L2를 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출한 결과에 근거하여, 위치 검출부(50)는 검출 영역 10R 내의 대상 물체 Ob의 위치를 검출한다. 그래서, 도 3을 참조하여, 광강도 분포의 구성 및 좌표 검출의 원리를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서 이용한 위치 검출광의 강도 분포 및 위치 검출부(50)에서의 처리 내용을 나타내는 설명도이며, 도 3(a), 도 3(b), 도 3(c)는 위치 검출광의 X축 방향의 강도 분포를 나타내는 설명도, 대상 물체에서 반사된 위치 검출광의 강도를 나타내는 설명도, 대상 물체에서 반사된 위치 검출광의 강도가 같아지도록 위치 검출광의 강도 분포를 조정하는 모습을 나타내는 설명도이다.
본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서는, 위치 검출용 광원부(11)로부터 위치 검출광 L2를 출사하면, 위치 검출용 광원부(11)로부터의 거리, 및 발광 소자(12)의 점등 패턴에 따라 검출 영역 10R에 위치 검출광 L2의 강도 분포가 형성된다. 예컨대, X 좌표를 검출할 때에는, 도 3(a), 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 우선, 제 1 기간에 있어서, X축 방향의 한쪽 X1로부터 다른 쪽 X2를 향하여 강도가 단조 감소하여 가는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성한 후, 제 2 기간에 있어서, X축 방향의 다른 쪽 X2로부터 다른 쪽 X1을 향하여 강도가 단조 감소하여 가는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성한다. 바람직하게는, 제 1 기간에 있어서, X축 방향의 한쪽 X1로부터 다른 쪽 X2를 향하여 강도가 직선적으로 감소하여 가는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성한 후, 제 2 기간에 있어서, X축 방향의 다른 쪽 X2로부터 다른 쪽 X1을 향하여 강도가 직선적으로 감소하여 가는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성한다. 따라서, 검출 영역 10R에 대상 물체 Ob가 배치되면, 대상 물체 Ob에 의해 위치 검출광 L2가 반사되고, 그 반사광의 일부가 광검출기(30)에 의해 검출된다. 여기서, 제 1 기간에 형성하는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa, 및 제 2 기간에 형성하는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 미리, 설정한 분포로 하여 놓으면, 이하의 방법 등에 의해, 광검출기(30)에서의 검출 결과에 근거하여, 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출할 수 있다.
예컨대, 제 1 방법에서는, 도 3(b)에 나타내는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa와, X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb의 차이를 이용한다. 보다 구체적으로는, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa, 및 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb는 미리, 설정한 분포가 되어 있으므로, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa와 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb의 차이도 미리, 설정한 함수로 되어 있다. 따라서, 제 1 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb의 차이를 구하면, 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출할 수 있다. 이러한 방법에 의하면, 위치 검출광 L2 이외의 환경광, 예컨대, 외광에 포함되는 적외 성분이 광검출기(30)에 입사한 경우에도, 검출치 LXa, LXb의 차이를 구할 때, 환경광에 포함되는 적외 성분의 강도가 상쇄되므로, 환경광에 포함되는 적외 성분이 검출 정밀도에 영향을 미치는 일이 없다.
다음으로, 제 2 방법에서는, 제 1 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb가 같아지도록, 발광 소자(12)에 대한 제어량(구동 전류)을 조정했을 때의 조정량에 근거하여 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출하는 방법이다. 이러한 방법은, 도 3(b)에 나타내는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa 및 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb가 X 좌표에 대하여 직선적으로 변화하는 경우에 적용할 수 있다.
우선, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 기간 및 제 2 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa와 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 절대치가 같고, X축 방향에서 역방향이 되도록 형성한다. 이 상태에서, 제 1 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb가 같으면, 대상 물체 Ob가 X축 방향의 중앙에 위치하는 것을 알 수 있다.
이에 비하여, 제 1 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb가 다른 경우, 검출치 LXa, LXb가 같아지도록, 발광 소자(12)에 대한 제어량(구동 전류)을 조정하여, 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 다시, 제 1 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성하고, 제 2 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성한다. 그 결과, 제 1 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb가 같아지면, 제 1 기간에서의 발광 소자(12)에 대한 제어량의 조정량 ΔLXa와, 제 2 기간에서의 발광 소자(12)에 대한 제어량의 조정량 ΔLXb의 비 혹은 차이 등에 의해, 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출할 수 있다. 이러한 방법에 의하면, 위치 검출광 L2 이외의 환경광, 예컨대, 외광에 포함되는 적외 성분이 광검출기(30)에 입사한 경우에도, 검출치 LXa, LXb가 같아지도록 발광 소자(12)에 대한 제어량의 조정을 행할 때, 환경광에 포함되는 적외 성분의 강도가 상쇄되므로, 환경광에 포함되는 적외 성분이 검출 정밀도에 영향을 미치는 일이 없다.
다음으로, 제 3 방법에서도, 제 2 방법과 마찬가지로, 제 1 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb가 같아지도록, 발광 소자(12)에 대한 제어량(구동 전류)을 조정했을 때의 조정량에 근거하여 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출하는 방법이다. 이러한 방법은, 도 3(b)에 나타내는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa 및 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb가 X 좌표에 대하여 직선적으로 변화하는 경우에 적용할 수 있다.
우선, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 기간 및 제 2 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa와 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 절대치가 같고, X축 방향에서 역방향이 되도록 형성한다. 이 상태에서, 제 1 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb가 같으면, 대상 물체 Ob가 X축 방향의 중앙에 위치하는 것을 알 수 있다.
이에 비하여, 제 1 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb가 다른 경우, 검출치 LXa, LXb가 같아지도록, 예컨대, 검출치가 낮은 기간 쪽, 혹은 검출치가 높은 기간 쪽의 발광 소자(12)에 대한 제어량(구동 전류)을 조정하여, 다시, 제 1 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성하고, 제 2 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성한다. 도 3(b)에 나타내는 예에서는, 예컨대, 제 1 기간에서의 발광 소자(12)에 대한 제어량을 조정량 ΔLXa만큼 감소시킨다. 혹은, 제 2 기간에서의 발광 소자(12)에 대한 제어량을 조정량 ΔLXb만큼 증대시킨다. 그 결과, 제 1 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa와, 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXb가 같아지면, 제어량을 조정한 후의 제 1 기간에서의 발광 소자(12)에 대한 제어량과, 제어량을 조정한 후의 제 2 기간에서의 발광 소자(12)에 대한 제어량의 비 혹은 차이 등에 의해, 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출할 수 있다. 이러한 방법에 의하면, 위치 검출광 L2 이외의 환경광, 예컨대, 외광에 포함되는 적외 성분이 광검출기(30)에 입사한 경우에도, 검출치 LXa, LXb가 같아지도록 발광 소자(12)에 대한 제어량의 조정을 행할 때, 환경광에 포함되는 적외 성분의 강도가 상쇄되므로, 환경광에 포함되는 적외 성분이 검출 정밀도에 영향을 미치는 일이 없다.
상기 방법 1~3 중 어느 것을 채용하는 경우에도, 마찬가지로, 제 3 기간에 있어서, Y축 방향의 한쪽 Y1로부터 다른 쪽 Y2를 향하여 강도가 단조 감소하여 가는 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포를 형성한 후, 제 4 기간에 있어서, Y축 방향의 다른 쪽 Y2로부터 다른 쪽 +Y를 향하여 강도가 단조 감소하여 가는 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 형성하면, 대상 물체 Ob의 Y 좌표를 검출할 수 있다. 또한, 제 5 기간에 있어서, Z축 방향의 강도 분포를 형성하면, 대상 물체 Ob의 Z 좌표를 검출할 수 있다.
상기한 바와 같이, 광검출기(30)에서의 검출 결과에 근거하여 대상 물체 Ob의 검출 영역 10R 내의 위치 정보를 취득함에 있어서, 예컨대, 위치 검출부(50)로서 마이크로프로세서 유닛(MPU)을 이용하고, 이것에 의해 소정의 소프트웨어(동작 프로그램)를 실행하는 것에 따라 처리를 행하는 구성을 채용할 수 있다. 또한, 도 4를 참조하여 이하에 설명하는 바와 같이, 논리 회로 등의 하드웨어를 이용한 신호 처리부에서 처리를 행하는 구성을 채용할 수도 있다.
(위치 검출부(50)의 구성예)
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서의 신호 처리 내용을 나타내는 설명도이며, 도 4(a), 도 4(b)는 각각, 본 발명을 적용한 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)의 위치 검출부(50)의 설명도, 및 위치 검출부(50)의 발광 강도 보상 지령부에서의 처리 내용을 나타내는 설명도이다. 여기에 나타내는 위치 검출부(50)는, 제 1 기간 및 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출치 LXa, LXb가 같아지도록, 발광 소자(12)에 대한 제어량(구동 전류)을 조정했을 때의 조정량에 근거하여 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출하는 방법이다. 또, X축 좌표 및 Y 좌표를 검출하기 위한 구성은 같으므로, 이하의 설명에서는 X 좌표를 구하는 경우만을 설명한다.
도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서, 광원 구동 회로(140)는, 제 1 기간에는 가변 저항(111)을 통해 복수의 발광 소자(12)의 각각에 소정 전류치의 구동 펄스를 인가하고, 제 2 기간에는 가변 저항(112) 및 반전 회로(113)를 통해 복수의 발광 소자(12)의 각각에 소정 전류치의 구동 펄스를 인가하는 것으로 하여 나타낸다. 따라서, 광원 구동 회로(140)는, 제 1 기간과 제 2 기간에는, 발광 소자(12)에 대하여 역상의 구동 펄스를 인가하게 된다. 그리고, 제 1 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성했을 때의 위치 검출광 L2가 대상 물체 Ob에서 반사된 광이 공통의 광검출기(30)에서 수광됨과 아울러, 제 2 기간에 있어서 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성했을 때의 위치 검출광 L2가 대상 물체 Ob에서 반사된 광이 공통의 광검출기(30)에서 수광된다. 광강도 신호 생성 회로(150)에 있어서, 광검출기(30)에는, 1㏀ 정도의 저항 30r이 직렬로 전기적으로 접속되어 있고, 그들의 양단에는 바이어스 전압 Vb가 인가되고 있다.
이러한 광강도 신호 생성 회로(150)에 있어서, 광검출기(30)와 저항 30r의 접속점 P1에는, 위치 검출부(50)가 전기적으로 접속되어 있다. 광검출기(30)와 저항 30r의 접속점 P1로부터 출력되는 검출 신호 Vc는, 아래의 식
Vc=V30/(V30+저항 30r의 저항치)
V30 : 광검출기(30)의 등가 저항
으로 표시된다. 따라서, 환경광이 광검출기(30)에 입사하지 않는 경우와, 환경광이 광검출기(30)에 입사하고 있는 경우를 비교하면, 환경광이 광검출기(30)에 입사하고 있는 경우에는, 검출 신호 Vc의 레벨 및 진폭이 커진다.
위치 검출부(50)는 대략, 위치 검출용 신호 추출 회로(190), 위치 검출용 신호 분리 회로(170), 및 발광 강도 보상 지령 회로(180)를 구비하고 있다.
위치 검출용 신호 추출 회로(190)는, 1㎋ 정도의 캐패시터로 이루어지는 필터(192)를 구비하고 있고, 이러한 필터(192)는, 광검출기(30)와 저항 30r의 접속점 P1로부터 출력된 신호로부터 직류 성분을 제거하는 고역 통과 필터로서 기능한다. 이 때문에, 필터(192)에 의해, 광검출기(30)와 저항 30r의 접속점 P1로부터 출력된 검출 신호 Vc로부터, 제 1 기간 및 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에 의한 위치 검출광 L2의 위치 검출 신호 Vd가 추출된다. 즉, 위치 검출광 L2는 변조되어 있는 것에 비하여, 환경광은 어떤 기간 내에 있어서 강도가 일정하다고 간주할 수 있으므로, 환경광에 기인하는 저주파 성분 혹은 직류 성분은 필터(192)에 의해 제거된다.
또한, 위치 검출용 신호 추출 회로(190)는, 필터(192)의 후단에, 220㏀ 정도의 귀환 저항(194)을 구비한 가산 회로(193)를 갖고 있고, 필터(192)에 의해 추출된 위치 검출 신호 Vd는, 바이어스 전압 Vb의 1/2배의 전압 V/2에 중첩된 위치 검출 신호 Vs로서 위치 검출용 신호 분리 회로(170)에 출력된다.
위치 검출용 신호 분리 회로(170)는, 제 1 기간에 있어서 발광 소자(12)에 인가되는 구동 펄스에 동기하여 스위칭 동작을 행하는 스위치(171)와, 비교기(172)와, 비교기(172)의 입력선에 각각, 전기적으로 접속된 캐패시터(173)를 구비하고 있다. 이 때문에, 위치 검출 신호 Vs가 위치 검출용 신호 분리 회로(170)에 입력되면, 위치 검출용 신호 분리 회로(170)로부터 발광 강도 보상 지령 회로(180)에는, 제 1 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Vea와, 제 2 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Veb가 교대에 출력된다.
발광 강도 보상 지령 회로(180)는, 실효치 Vea, Veb를 비교하여, 도 4(b)에 나타내는 처리를 행하여, 제 1 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Vea와, 제 2 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Veb가 동일 레벨이 되도록 광원 구동 회로(140)에 제어 신호 Vf를 출력한다. 즉, 발광 강도 보상 지령 회로(180)는, 제 1 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Vea와, 제 2 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Veb를 비교하여, 그들이 같은 경우, 현재의 구동 조건을 유지시킨다. 이에 비하여, 제 1 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Vea가, 제 2 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Veb보다 낮은 경우, 발광 강도 보상 지령 회로(180)는, 가변 저항(111)의 저항치를 내려 제 1 기간에서의 발광 소자(12)로부터의 출사 광량을 높인다. 또한, 제 2 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Veb가, 제 1 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Vea보다 낮은 경우, 발광 강도 보상 지령 회로(180)는, 가변 저항(112)의 저항치를 내려 제 2 기간의 출사 광량을 높인다.
이렇게 하여, 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서는 위치 검출부(50)의 발광 강도 보상 지령 회로(180)에 의해, 제 1 기간 및 제 2 기간에서의 광검출기(30)에 의한 검출량이 동일하게 되도록, 위치 검출용 광원(12A, 12B)의 제어량(전류량)을 제어한다. 따라서, 발광 강도 보상 지령 회로(180)에는, 제 1 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Vea와, 제 2 기간에서의 위치 검출 신호 Vs의 실효치 Veb가 동일 레벨이 되는 발광 소자(12)에 대한 제어량에 관한 정보가 존재하므로, 이러한 정보를 위치 검출 신호 Vg로서 위치 판정부(590)에 출력하면, 위치 판정부(590)는, 검출 영역 10R에 있어서의 대상 물체 Ob의 X 좌표를 얻을 수 있다. 또한, 같은 원리를 이용하면, 검출 영역 10R에 있어서의 대상 물체 Ob의 Y 좌표를 얻을 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 위치 검출용 신호 추출 회로(190)에 있어서, 필터(192)는, 광검출기(30)와 저항 30r의 접속점 P1로부터 출력된 검출 신호 Vc로부터, 환경광에 기인하는 직류 성분을 제거하여 위치 검출 신호 Vd를 추출한다. 이 때문에, 광검출기(30)와 저항 30r의 접속점 P1로부터 출력된 검출 신호 Vc에 환경광의 적외 성분에 기인하는 신호 성분이 포함되어 있는 경우에도, 이러한 환경광의 영향을 상쇄할 수 있다.
(X 좌표 검출 동작)
도 5 및 도 6을 참조하여, 본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서 검출 영역 10R 내의 대상 물체 Ob의 위치를 검출하는 동작을 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서의 발광 소자(12)에 대한 제어 내용을 나타내는 설명도이다. 또, 도 5(a), 도 5(b)는 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출할 때의 복수의 발광 소자(12)에서의 발광 강도의 밸런스를 나타내는 설명도이며, 도 5(c), 도 5(d)는 대상 물체 Ob의 Y 좌표를 검출할 때의 복수의 발광 소자(12)에서의 발광 강도의 밸런스를 나타내는 설명도이다. 도 6은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서 형성되는 위치 검출광의 강도 분포를 나타내는 설명도이다. 또, 도 6(a), 도 6(b)는 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출할 때의 X 좌표 검출용 강도 분포의 설명도이며, 도 6(c), 도 6(d)는 대상 물체 Ob의 Y 좌표를 검출할 때의 Y 좌표 검출용 강도 분포의 설명도이다.
본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서, 검출 영역 10R 내의 대상 물체 Ob의 XY 좌표를 검출하기 위해서는, 이하에 설명하는 제 1 기간 및 제 2 기간에 X 좌표를 검출하고, 제 3 기간 및 제 4 기간에 Y 좌표를 검출한다. 또한, 본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서는, 제 5 기간에 Z 좌표를 검출한다. 여기서, 제 1 기간~제 5 기간의 각 시간은 예컨대 수 ㎳ 정도이다.
본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서, 검출 영역 10R 내의 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출하기 위해서는, 우선, 제 1 기간에 있어서, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 발광 소자군(121) 및 제 2 발광 소자군(122)에 포함되는 발광 소자(12)의 모두를 점등시키고, 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)에 포함되는 발광 소자(12)의 모두를 소등시킨다. 그 때, 제 1 발광 소자군(121) 및 제 2 발광 소자군(122)의 어느 쪽에 있어서도, X축 방향의 한쪽 X1에 위치하는 발광 소자(12)에 대해서는, 발광 강도를 크게 하고, X축 방향의 한쪽 X1로부터 다른 쪽 X2를 향하여 발광 소자(12)의 발광 강도를 저하시킨다. 이러한 출사 광량 밸런스의 조정은, 광원 제어부(145)가 제 1 광원 구동 회로(141)를 제어함으로써 실현된다. 그 결과, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, X축 방향의 한쪽 X1로부터 다른 쪽 X2를 향하여 위치 검출광의 강도가 단조 감소하는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa가 형성된다. 본 형태의 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa에서는, X축 방향의 한쪽 X1로부터 다른 쪽 X2를 향하여 위치 검출광의 강도가 연속적으로 직선적으로 감소하고 있다. 이러한 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa에서는, X축 방향에 있어서의 위치와 위치 검출광의 강도가 일정한 관계를 갖고 있다. 이 때문에, 대상 물체 Ob에서 반사되어 광검출기(30)(제 1光광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출되는 광량은, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa에 있어서의 위치 검출광의 강도와 비례하고, 대상 물체 Ob의 위치에 따라 규정되는 값이다.
다음으로, 제 2 기간에 있어서는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)에 포함되는 발광 소자(12)의 모두를 점등시키고, 제 1 발광 소자군(121) 및 제 2 발광 소자군(122)에 포함되는 발광 소자(12)의 모두를 소등시킨다. 그 때, 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)의 어느 쪽에 있어서도, X축 방향의 다른 쪽 X2에 위치하는 발광 소자(12)에 대해서는, 발광 강도를 크게 하고, X축 방향의 다른 쪽 X2로부터 한쪽 X1을 향하여 발광 소자(12)의 발광 강도를 저하시킨다. 이러한 출사 광량 밸런스의 조정은, 광원 제어부(145)가 제 2 광원 구동 회로(142)를 제어함으로써 실현된다. 그 결과, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, X축 방향의 다른 쪽 X2로부터 한쪽 X1을 향하여 위치 검출광의 강도가 단조 감소하는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb가 형성된다. 본 형태의 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb에서는, X축 방향의 다른 쪽 X2로부터 한쪽 X1을 향하여 위치 검출광의 강도가 연속적으로 직선적으로 감소하고 있다. 이러한 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb에서는, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa와 마찬가지로, X축 방향에 있어서의 위치와 위치 검출광의 강도가 일정한 관계를 갖고 있다. 이 때문에, 대상 물체 Ob에서 반사되어 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출되는 광량은, X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb에 있어서의 위치 검출광의 강도와 비례하고, 대상 물체 Ob의 위치에 따라 규정되는 값이다.
따라서, 제 1 기간에 있어서 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출된 광량과, 제 2 기간에 있어서 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출된 광량의 차이 혹은 비는, 대상 물체 Ob의 위치에 따라 규정되는 값이다. 그 때문에, 위치 검출부(50)는, 제 1 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출 결과, 및 제 2 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출 결과에 근거하여, 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출할 수 있다.
(Y 좌표 검출 동작)
본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서, 검출 영역 10R 내의 대상 물체 Ob의 Y 좌표를 검출하기 위해서는, 우선, 제 3 기간에 있어서, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)에 포함되는 발광 소자(12)의 모두를 점등시킨다. 그 때, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)의 어느 쪽에 있어서도, Y축 방향의 한쪽 Y1에 위치하는 발광 소자(12)에 대해서는, 발광 강도를 크게 하고, Y축 방향의 한쪽 Y1로부터 다른 쪽 Y2를 향하여 발광 소자(12)의 발광 강도를 저하시킨다. 이러한 출사 광량 밸런스의 조정은, 광원 제어부(145)가 제 1 광원 구동 회로(141) 및 제 2 광원 구동 회로(142)를 제어함으로써 실현된다. 그 결과, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, Y축 방향의 한쪽 Y1로부터 다른 쪽 Y2를 향하여 위치 검출광의 강도가 단조 감소하는 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya가 형성된다. 본 형태의 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya에서는, Y 방향의 한쪽 Y1로부터 다른 쪽 Y2를 향하여 위치 검출광의 강도가 연속적으로 직선적으로 감소하고 있다. 이러한 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya에서는, Y축 방향에 있어서의 위치와 위치 검출광의 강도가 일정한 관계를 갖고 있다. 이 때문에, 대상 물체 Ob에서 반사되어 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출되는 광량은, Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya에 있어서의 위치 검출광의 강도와 비례하고, 대상 물체 Ob의 위치에 따라 규정되는 값이다.
다음으로, 제 4 기간에 있어서는, 도 5(d)에 나타내는 바와 같이, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)에 포함되는 발광 소자(12)의 모두를 점등시킨다. 그 때, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)의 어느 쪽에 있어서도, Y축 방향의 다른 쪽 Y2에 위치하는 발광 소자(12)에 대해서는, 발광 강도를 크게 하고, Y축 방향의 다른 쪽 Y2로부터 한쪽 Y1을 향하여 발광 소자(12)의 발광 강도를 저하시킨다. 이러한 출사 광량 밸런스의 조정은, 광원 제어부(145)가 제 1 광원 구동 회로(141) 및 제 2 광원 구동 회로(142)를 제어함으로써 실현된다. 그 결과, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, Y축 방향의 다른 쪽 Y2로부터 한쪽 Y1을 향하여 위치 검출광의 강도가 단조 감소하는 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb가 형성된다. 본 형태의 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb에서는, Y축 방향의 다른 쪽 Y2로부터 한쪽 Y1을 향하여 위치 검출광의 강도가 연속적으로 직선적으로 감소하고 있다. 이러한 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb에서는, Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya와 마찬가지로, Y축 방향에 있어서의 위치와 위치 검출광의 강도가 일정한 관계를 갖고 있다. 이 때문에, 대상 물체 Ob에서 반사되어 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출되는 광량은, Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb에 있어서의 위치 검출광의 강도와 비례하고, 대상 물체 Ob의 위치에 따라 규정되는 값이다.
따라서, 제 3 기간에 있어서 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출된 광량과, 제 4 기간에 있어서 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출된 광량의 차이 혹은 비는, 대상 물체 Ob의 위치에 따라 규정되는 값이다. 그 때문에, 위치 검출부(50)는, 제 3 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출 결과, 및 제 4 기간에 있어서의 광검출기(30)에서의 검출 결과에 근거하여, 대상 물체 Ob의 Y 좌표를 검출할 수 있다.
(Z 좌표 검출 동작)
본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에 있어서, 검출 영역 10R 내의 대상 물체 Ob의 Z 좌표를 검출하기 위해서는, 제 5 기간에 있어서, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)에 포함되는 발광 소자(12)의 모두를 동일한 휘도로 점등시킨다. 그 결과, Z축 방향에 있어서 화상 투사 장치가 위치하는 쪽으로부터 스크린(290)을 향하여 위치 검출광의 강도가 단조 감소하는 Z 좌표 검출용 강도 분포가 형성된다. 이러한 Z 좌표 검출용 강도 분포에서는, Z축 방향에 있어서의 위치와 위치 검출광의 강도가 일정한 관계를 갖고 있다. 이 때문에, 대상 물체 Ob에서 반사되어 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))에서 검출되는 광량은, Z 좌표 검출용 강도 분포에 있어서의 위치 검출광의 강도와 비례하고, 대상 물체 Ob의 위치에 따라 규정되는 값이다.
따라서, 제 5 기간에 있어서의 광검출기(30)(제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32))의 검출 결과에 근거하여, 대상 물체 Ob의 Z 좌표를 검출할 수 있다.
이러한 Z 좌표의 검출은, 검출 영역 10R에 있어서 Z축 방향의 소정 범위를 검출 유효 영역으로 하여 설정하는 데 이용할 수 있다. 예컨대, 스크린 부재(290)의 표면으로부터 5㎝ 이내의 범위를 검출 유효 영역으로 설정하면, 스크린 부재(290)의 표면으로부터 5㎝를 넘는 위치에서 대상 물체 Ob를 검출한 경우에는, 그 검출 결과를 무효로 할 수 있다. 이 때문에, 스크린 부재(290)의 표면으로부터 5㎝ 이내의 범위에서 대상 물체 Ob를 검출한 경우만, 대상 물체 Ob의 XY 좌표를 입력으로 간주하는 등의 처리를 행할 수 있다.
(본 형태의 주된 효과)
이상 설명한 바와 같이, 본 형태에서는, 투사형 표시 장치에 대하여 위치 검출 기능을 부가하여 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)를 구성함에 있어서, 검출 영역 10R을 향하여 적외광으로 이루어지는 위치 검출광을 출사하는 위치 검출용 광원부(11)를 마련하고, 검출 영역 10R에서 대상 물체 Ob에 의해 반사된 위치 검출광을 광검출기(30)에 의해 검출한다. 여기서, 위치 검출용 광원부(11)로부터 출사된 위치 검출광은, 검출 영역 10R에 강도 분포를 형성하므로, 검출 영역 10R 내에 있어서의 위치와 위치 검출광의 강도의 관계를 미리 파악해 두면, 위치 검출부(50)는, 광검출기(30)의 수광 결과에 근거하여 대상 물체 Ob의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 위치 검출광 L2는 적외광으로 이루어지므로, 위치 검출광 L2가 화상의 표시를 방해하지 않는다고 하는 이점이 있다.
또한, 본 형태에 있어서, 위치 검출광 L2의 강도 분포에서는, 위치 검출광 L2의 강도가 한쪽으로부터 다른 쪽을 향하여 단조 감소 혹은 단조 증가하고 있으므로, 비교적 간소한 처리로 대상 물체 Ob의 위치를 정밀하게 검출할 수 있다. 특히, 본 형태에서는, 위치 검출광 L2의 강도 분포에서는, 위치 검출광 L2의 강도를 직선적으로 변화시키고 있으므로, 간소한 처리로 대상 물체 Ob의 위치를 정밀하게 검출할 수 있다.
또한, 위치 검출용 광원부(11)는 화상 투사 장치(200)에 마련되어 있고, 화상 투사 장치(200)로부터 검출 영역 10R을 향하여 위치 검출광을 출사한다. 이 때문에, 검출 영역 10R의 주변에 발광 소자(12)를 다수 마련할 필요가 없다.
또한, 본 형태에서는, 위치 검출용 광원부(11), 광검출기(30), 및 위치 검출부(50)의 모두가 화상 투사 장치(200)에 마련되어 있다. 이 때문에, 위치 검출에 필요한 요소가 모두 화상 투사 장치(200)에 마련되어 있으므로, 운반에 편리하고 또한, 화상 투사 장치(200)의 방향을 조정하면, 광검출기(30)의 광축 방향을 조정할 수 있다.
또한, 위치 검출용 광원부(11)는, 화상 투사 장치(200)에 있어서 화상을 투사하는 투사 렌즈(210)가 위치하는 전면부(201)로부터 상기 위치 검출광을 출사한다. 이 때문에, 화상 투사 장치(200)의 전면부(201)가 향하는 방향을 조정하는 것만으로, 화상 표시용의 광 및 위치 검출광의 출사 방향을 조정할 수 있다. 또한, 광검출기(30)도, 위치 검출용 광원부(11)와 마찬가지로, 화상 투사 장치(200)의 전면부(201)에 마련되어 있다. 이 때문에, 화상 표시용의 광 및 위치 검출광과 동일 방향으로 광검출기(30)를 확실히 향하게 할 수 있다. 따라서, 화상 투사 장치(200)의 전면부(201)가 향하는 방향을 조정하는 것만으로, 화상 표시용의 광 및 위치 검출광의 출사 방향, 및 광검출기(30)의 광축 중심이 향하는 방향을 조정할 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 위치 검출용 광원부(11)는, X 좌표 검출용 강도 분포로서, X축 방향의 한쪽 X1로부터 다른 쪽 X2를 향하여 광량이 감소하는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa와, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa와는 역방향으로 강도가 변화하는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성한다. 이 때문에, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출 결과와, X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출 결과의 차이로부터 X 좌표를 검출할 수 있다. 이 때문에, 외광 등에 포함되는 적외광의 영향을 상쇄할 수 있으므로, X 좌표를 정밀하게 검출할 수 있다. 또한, 위치 검출용 광원부(11)는, Y 좌표 검출용 강도 분포로서, Y축 방향의 한쪽 Y1로부터 다른 쪽 Y2를 향하여 광량이 감소하는 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya와, Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya와는 역방향으로 강도가 변화하는 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb를 형성한다. 이 때문에, Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출 결과와, Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 검출 결과의 차이로부터 Y 좌표를 검출할 수 있다. 이 때문에, 외광 등에 포함되는 적외광의 영향을 상쇄할 수 있으므로, Y 좌표를 정밀하게 검출할 수 있다.
또한, 위치 검출용 광원부(11)는, 위치 검출광을 출사하는 복수의 발광 소자(12)를 구비하고, 이들 복수의 발광 소자(12)에 있어서의 출사 광량 밸런스를 조정하여 위치 검출광의 강도 분포를 형성한다. 이 때문에, 비교적 적은 수의 발광 소자에 의해 위치 검출광의 강도 분포를 각종 방향으로 형성할 수 있다. 더구나, 발광 소자(12)는, X축 방향 및 Y축 방향의 쌍방에 있어서 복수 배열되어 있다. 이 때문에, X 좌표 검출용 강도 분포 및 Y 좌표 검출용 강도 분포를 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 형태에서는, 스크린(290)이 가늘고 긴 것에 대응하여, X축 방향 및 Y축 방향으로 배열되는 발광 소자(12)의 수가 설정되어 있다. 또한, 본 형태에서는, X축 방향 및 Y축 방향으로 배열된 발광 소자(12)의 수에 대응시켜, Y 좌표를 검출하는 경우에는, 모든 발광 소자(12)를 이용하고, X 좌표를 검출하는 경우에는, 제 1 발광 소자 어레이(12a) 또는 제 2 발광 소자 어레이(12b)를 이용하고 있다. 이 때문에, X 좌표 검출용 강도 분포와 Y 좌표 검출용 강도 분포를 동등한 강도로 형성할 수 있다. 그 때문에, X 좌표 및 Y 좌표 중 하나를 검출하는 경우도, 광검출기(30)에서의 수광 강도가 동등하므로, 위치 검출부(50)에서의 신호 처리가 용이하다.
[실시의 형태 2]
이하, 실시의 형태 2~4를 설명하지만, 어떤 형태도 기본적인 구성은 실시의 형태 1과 동등하다. 따라서, 이하의 설명에서도, 필요에 따라, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
상기 실시의 형태 1에서는, Y 좌표를 검출할 때에는, 제 1 발광 소자 어레이(12a) 및 제 2 발광 소자 어레이(12b)에 포함되는 모든 발광 소자(12)를 이용하고, X 좌표를 검출할 때에는 제 1 발광 소자 어레이(12a) 또는 제 2 발광 소자 어레이(12b) 중 한쪽을 이용했지만, 본 형태에서는, X 좌표를 검출하는 경우에도, Y 좌표를 검출하는 경우와 마찬가지로, 도 5에 나타내는 모든 발광 소자(12)를 이용한다. 그 밖의 구성은 실시의 형태 1과 같다.
[실시의 형태 3]
상기 실시의 형태 1에서는, X 좌표 및 Y 좌표를 검출할 때, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124) 중 2개 혹은 4개를 구동했지만, 본 형태에서는, X 좌표 및 Y 좌표를 검출할 때, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124) 중 하나씩 구동한다. 예컨대, 제 1 발광 소자군(121)에 의해, 도 6(a)에 나타내는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성하고, 제 2 발광 소자군(122)에 의해, 도 6(b)에 나타내는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성한다. 또한, 제 3 발광 소자군(123)에 의해, 도 6(c)에 나타내는 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya를 형성하고, 제 4 발광 소자군(124)에 의해, 도 6(d)에 나타내는 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb를 형성한다. 그 밖의 구성은 실시의 형태 1과 같다.
[실시의 형태 4]
상기 실시의 형태 1에서는, 복수의 발광 소자(12)는, 서로 동일 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 발광 소자였지만, 위치 검출용 광원부(11)가, 복수의 발광 소자(12)로서, 제 1 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 제 1 적외광을 출사하는 제 1 발광 소자와, 제 1 파장 대역과는 다른 제 2 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 제 2 적외광을 출사하는 제 2 발광 소자를 구비하고 있는 구성이더라도 좋다. 예컨대, 제 1 발광 소자군(121)에 속하는 발광 소자(12), 및 제 3 발광 소자군(123)에 속하는 발광 소자(12)에 대해서는, 피크 파장이 850㎚ 부근의 제 1 파장 대역에 있는 제 1 적외광을 출사하는 제 1 발광 소자를 이용하고, 제 2 발광 소자군(122)에 속하는 발광 소자(12), 및 제 4 발광 소자군(124)에 속하는 발광 소자(12)에 대해서는, 피크 파장이 950㎚ 부근의 제 2 파장 대역에 있는 제 2 적외광을 출사하는 제 2 발광 소자를 이용하더라도 좋다. 이러한 구성의 경우, 광검출기(30)에 이용한 제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32) 중, 제 1 광검출기(31)에 대해서는, 감도 피크가 850㎚ 부근의 제 1 파장 대역에 있는 광검출기를 이용하고, 제 2 광검출기(32)에 대해서는, 감도 피크가 950㎚ 부근의 제 2 파장 대역에 있는 광검출기를 이용한다.
이러한 구성에 의하면, 예컨대, 제 1 기간에는, 제 1 발광 소자군(121) 및 제 3 발광 소자군(123)에 속하는 발광 소자(12)에 의해, 도 6(a)에 나타내는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa를 형성하는 동시에, 제 2 발광 소자군(122) 및 제 4 발광 소자군(124)에 속하는 발광 소자(12)에 의해, 도 6(c)에 나타내는 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya를 형성한다. 그 때, 제 1 광검출기(31)는, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Xa의 제 1 적외광을 검출하고, 제 2 광검출기(32)는, Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포 L2Ya의 제 2 적외광을 검출한다.
다음으로, 제 2 기간에는, 제 1 발광 소자군(121) 및 제 3 발광 소자군(123)에 속하는 발광 소자(12)에 의해, 도 6(b)에 나타내는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb를 형성하는 동시에, 제 2 발광 소자군(122) 및 제 4 발광 소자군(124)에 속하는 발광 소자(12)에 의해, 도 6(d)에 나타내는 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb를 형성한다. 그 때, 제 1 광검출기(31)는, X 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Xb의 제 1 적외광을 검출하고, 제 2 광검출기(32)는, Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포 L2Yb의 제 2 적외광을 검출한다.
이러한 구성에 의하면, 제 1 기간에 있어서 제 1 광검출기(31)에서 검출된 광량과, 제 2 기간에 있어서 제 1 광검출기(31)에서 검출된 광량의 차이 또는 비에 근거하여, 대상 물체 Ob의 X 좌표를 검출할 수 있다. 또한, 제 1 기간에 있어서 제 2 광검출기(32)에서 검출된 광량과, 제 2 기간에 있어서 제 2 광검출기(32)에서 검출된 광량의 차이 또는 비에 근거하여, 대상 물체 Ob의 Y 좌표를 검출할 수 있다. 따라서, 좌표의 검출에 요하는 시간을 단축할 수 있다고 하는 이점이 있다.
[실시의 형태 5]
도 7은 본 발명의 실시의 형태 5에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치의 구성의 요부를 위로부터 대각선으로 본 모습을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 또, 본 형태의 기본적인 구성은 실시의 형태 1과 동등하므로, 공통하는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그들의 설명을 생략한다.
상기 실시의 형태 1에서는, 복수의 발광 소자(12)를, 제 1 발광 소자군(121), 제 2 발광 소자군(122), 제 3 발광 소자군(123) 및 제 4 발광 소자군(124)의 4개의 군으로서 형성했지만, 복수의 발광 소자(12)의 그룹화에 대해서는 상기 이외의 구성을 채용하여도 좋다. 예컨대, 도 7에 나타내는 바와 같이, 투사 렌즈(210)의 X축 방향의 양측에, 제 1 발광 소자군(121) 및 제 2 발광 소자군(122)의 2개의 군으로 하여 배치하여도 좋다.
[오차 보정 방법]
다음으로, 본 발명을 적용한 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서 채용할 수 있는 오차 보정 방법을 설명한다.
(오차 보정 방법의 제 1 예)
도 8은 본 발명에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서의 오차 보정 방법의 제 1 예를 나타내는 설명도이며, 도 8(a), 도 8(b), 도 8(c)는 각각, X 좌표 위치를 보정하기 위한 설명도, 및 Y 좌표 위치를 보정하기 위한 설명도, 및 좌표 위치를 구하는 방법을 나타내는 설명도이다.
본 형태의 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서는, 대상 물체 Ob의 X 좌표를 판정할 때에는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, X축 방향으로 단조 감소하고, Y축 방향으로 일정한 X 좌표 검출용 강도 분포를 이용한다. 그러나, 실제로는, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, Y축 방향으로 강도가 변화하고 있는 경우가 있다. 또한, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, Y 좌표 검출용 강도 분포에서는, X축 방향으로 강도가 변화하고 있는 경우가 있다. 그 결과, 대상 물체 Ob의 위치를 검출하면, 왜곡된 검출 영역 10R상에서의 위치를 검출하여버린다. 그래서, 본 형태에서는, 검출 영역 10R의 각 위치에 있어서 광검출기(30)를 통해 얻어진 결과와 검출 영역 10R상의 좌표 위치의 관계를 규정하는 함수 또는 그 역함수를, 도 4(a)에 나타내는 위치 판정부(590)의 기억부(591)에 기억해 둔다. 그리고, 위치 판정부(590)는, 기억부(591)에 기억되어 있는 함수 또는 그 역함수를 이용하여, 당해 역함수 및 광검출기(30)를 통해 얻어진 수광 강도에 근거하여, 대상 물체 Ob의 위치를 판정한다.
이러한 보정 방법을, 도 8을 참조하여 설명함에 있어서, 그 기본 원리를 이해하기 쉽도록, 검출 영역 10R의 각 위치에 있어서 광검출기(30)를 통해 얻어지는 수광 강도 자신에 이하에 설명하는 보정을 행하는 것으로 한다.
본 예에서는, 우선, 광량 분포를 규정하는 곡선의 함수
f(x, y)
를 구하여 두고, 그 역함수
f-1(p)
p=광량(광검출기(30)를 통해 얻어지는 결과)
를 기억부(591)에 기억해 둔다.
그리고, 대상 물체 Ob의 X 좌표 위치를 판정할 때에는, 광검출기(30)를 통해 얻어지는 수광 강도 p를 상기 역함수 f-1(p)에 대입하여 검출 영역 10R상에서 대상 물체 Ob의 위치를 구한다. 예컨대, 광검출기(30)를 통해 얻어지는 수광 강도 p가 4이면, 역함수 f- 1(4)를 구한다. 이러한 결과는, 도 8(a)에 굵은 선 LX로 표시된다.
다음으로, 대상 물체 Ob의 Y 좌표 위치를 판정할 때에는, 광검출기(30)를 통해 얻어지는 수광 강도 p를 상기 역함수 f-1(p)에 대입하여 검출 영역 10R상에서 대상 물체 Ob의 위치를 구한다. 예컨대, 광검출기(30)를 통해 얻어지는 수광 강도 p가 7.5이면, 역함수 f- 1(7.5)를 구한다. 이러한 결과는, 도 8(b)에 굵은 선 LY로 표시된다.
따라서, 도 8(c)에 나타내는 바와 같이, 도 8(a)에 나타내는 굵은 선 LX와, 도 8(b)에 나타내는 굵은 선 LY를 XY 좌표에 투영했을 때의 교점 O가 대상 물체 Ob의 위치가 된다. 이러한 방법으로 구한 대상 물체 Ob의 위치는, 검출 영역 10R에 있어서의 강도 분포의 직선적인 관계로부터의 어긋남에 기인하는 오차를 보정한 참된 위치이다. 그 때문에, 본 형태에 의하면, 대상 물체 Ob의 위치를 정확히 판정할 수 있다.
또, 본 형태에서는, 역함수 f- 1(p)를 기억부(591)에 기억시켜 놓았지만, f(x, y) 자신을 기억부(591)에 기억시켜 놓더라도 좋다.
(오차 보정 방법의 제 2 예)
도 9는, 본 발명에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서의 오차 보정 방법의 제 2 예를 나타내는 설명도이다. 본 형태에 있어서는, 도 4(a)에 나타내는 위치 판정부(590)는, 검출 영역 10R에 있어서의 위치 검출광 L2의 강도 분포를 직선적인 관계로 간주한 경우의 좌표의 산출 결과를 보정하기 위한 보정 정보를 기억부(591)에 기억해 둔다. 그리고, 대상 물체 Ob의 X 좌표를 판정할 때에는, 위치 검출광 L2의 강도 분포를 직선적인 관계로 간주한 조건에서 얻어진 X 좌표의 산출 결과와, 기억부(591)가 기억하고 있는 보정 정보에 근거하여 대상 물체 Ob의 X축 방향의 위치를 판정한다. 그 결과, 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, X 방향 및 Y 방향의 쌍방으로 왜곡되어 있었던 검출 영역 10R의 형상을, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, X 방향에 대해서는 보정된 형상으로 할 수 있다. 또한, 대상 물체 Ob의 Y 좌표를 판정할 때에는, 위치 검출광 L2의 강도 분포를 직선적인 관계로 간주한 조건에서 얻어진 Y 좌표의 산출 결과와, 기억부(591)가 기억하고 있는 보정 정보에 근거하여 대상 물체 Ob의 Y축 방향의 위치를 판정한다. 그 결과, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, Y 방향으로 왜곡되어 있었던 검출 영역 10R의 형상을, 도 9(c)에 나타내는 바와 같이 보정할 수 있다.
또, 본 형태에서는, 보정 정보로서는, 위치 검출광 L2의 강도 분포를 직선적인 관계로 간주한 경우의 좌표의 산출 결과에 연산을 가하기 위한 계수나, 보정 전후의 좌표가 대응하는 룩업테이블 등을 이용할 수 있다.
(오차 보정 방법의 제 3 예)
도 10은 본 발명에 따른 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치(100)에서의 오차 보정 방법의 제 3 예를 나타내는 설명도이다. 본 형태에 있어서도, 제 2 예와 마판가지로, 도 4(a)에 나타내는 위치 판정부(590)는, 검출 영역 10R에 있어서의 위치 검출광 L2의 강도 분포를 직선적인 관계로 간주한 경우의 좌표의 산출 결과를 보정하기 위한 보정 정보를 기억부(591)에 기억해 둔다. 그리고, 대상 물체 Ob의 XY 좌표를 판정할 때에는, 우선, 위치 검출광 L2의 강도 분포를 직선적인 관계로 간주한 조건에서의 X 좌표 및 Y 좌표를 산출한다. 다음으로, 상기 X 좌표 및 Y 좌표와, 기억부(591)가 기억하고 있는 보정 정보에 근거하여 대상 물체 Ob의 X 좌표 및 Y 좌표를 판정한다. 그 결과, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, X 방향 및 Y 방향의 쌍방으로 왜곡되어 있었던 검출 영역 10R의 형상을, 도 10(b)에 나타내는 바와 같이 보정할 수 있다.
또, 본 형태에서는, 보정 정보로서는, 검출 영역 10R에 있어서의 위치 검출광 L2의 강도 분포를 직선적인 관계로 간주한 경우의 좌표의 산출 결과에 연산을 가하기 위한 계수나, 보정 전후의 좌표가 대응하는 룩업테이블 등을 이용할 수 있다.
[그 밖의 실시의 형태]
상기 실시의 형태에서는, 광검출기(30)로서 제 1 광검출기(31) 및 제 2 광검출기(32)를 이용했지만, 실시의 형태 1~3에서는, 하나의 광검출기를 이용하여도 좋다.
상기 실시의 형태에서는, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 수광 결과와, X 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 수광 결과의 차이나 비에 근거하여 X 좌표를 구했지만, X 좌표 검출용 제 1 강도 분포를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 수광 결과와, X 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 수광 결과가 같아지도록 발광 소자(12)를 구동하는 데 필요한 구동 조건의 차이나 비에 근거하여 X 좌표를 구하더라도 좋다. 또한, Y 좌표를 검출할 때에는, Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 수광 결과와, Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 형성했을 때의 광검출기(30)에서의 수광 결과가 같아지도록 발광 소자(12)를 구동하는 데 필요한 구동 조건의 차이나 비에 근거하여 Y 좌표를 구하더라도 좋다.
상기 실시의 형태에서는, 위치 검출용 광원부(11), 광검출기(30), 및 위치 검출부(50) 모두를 화상 투사 장치(200)에 마련했지만, 위치 검출용 광원부(11)에 대해서는, 화상 투사 장치(200)에 마련하고, 광검출기(30) 및 위치 검출부(50)에 대해서는, 화상 투사 장치(200)와는 다른 위치, 예컨대, 화상 투사 장치(200)의 측방이나, 검출 영역 10R의 측방에 마련하더라도 좋다.
10R : 검출 영역
11 : 위치 검출용 광원부
12 : 발광 소자
30 : 광검출기
50 : 위치 검출부
100 : 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치
140 : 광원 구동 회로
145 : 광원 제어부
200 : 화상 투사 장치
201 : 전면부
210 : 투사 렌즈
290 : 스크린
Ob : 대상 물체

Claims (13)

  1. 화상 투사 장치로부터 화상을 투사하여, 상기 화상이 투사되는 면과 상기 화상 투사 장치 사이의 대상 물체의 위치를 광학적으로 검출하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치로서,
    상기 화상 투사 장치에 마련되어, 상기 대상 물체를 향하여 위치 검출광을 출사하는 위치 검출용 광원부와,
    검출 영역에서 상기 대상 물체에 의해 반사된 상기 위치 검출광을 검출하는 광검출기와,
    상기 광검출기의 수광 결과에 근거하여 상기 대상 물체의 위치를 검출하는 위치 검출부
    를 구비하되,
    상기 위치 검출광이 출사되는 영역에서, 제 1 기간에 X 좌표 검출용의 상기 위치 검출광의 강도 분포가 형성되고, 제 2 기간에 상기 X 좌표 검출용과 다른 Y 좌표 검출용의 상기 위치 검출광의 강도 분포가 형성되는 것
    을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 검출광은 적외광으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강도 분포에서는, 상기 위치 검출광이 출사되는 영역에서 상기 위치 검출광의 강도가 한쪽에서 다른 쪽을 향하여 단조 감소 혹은 단조 증가하고 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 강도 분포에서는, 상기 위치 검출광이 출사되는 영역에서 상기 위치 검출광의 강도가 직선적으로 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 검출용 광원부는 상기 화상 투사 장치에 있어서 상기 화상을 투사하는 투사 렌즈가 위치하는 전면부로부터 상기 위치 검출광을 출사하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 검출용 광원부, 상기 광검출기 및 상기 위치 검출부는 모두 상기 화상 투사 장치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광검출기는 상기 화상 투사 장치의 전면부에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화상의 투사 방향에 대하여 교차하는 2개의 방향을 X축 방향 및 Y축 방향이라 했을 때, 상기 위치 검출용 광원부는, 상기 위치 검출광의 강도 분포로서, X축 방향으로 강도가 변화하는 X 좌표 검출용 강도 분포와, Y축 방향으로 강도가 변화하는 Y 좌표 검출용 강도 분포를 형성하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 위치 검출용 광원부는, 상기 X 좌표 검출용 강도 분포로서, X축 방향의 한쪽에서 다른 쪽을 향하여 광량이 감소하는 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포와, 그 X 좌표 검출용 제 1 강도 분포와는 역방향으로 강도가 변화하는 X 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 형성하고, 상기 Y 좌표 검출용 강도 분포로서, Y축 방향의 한쪽에서 다른 쪽을 향하여 광량이 감소하는 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포와, 상기 Y 좌표 검출용 제 1 강도 분포와는 역방향으로 강도가 변화하는 Y 좌표 검출용 제 2 강도 분포를 형성하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 검출용 광원부는, 상기 위치 검출광을 출사하는 복수의 발광 소자를 구비하고, 그 복수의 발광 소자에 있어서의 출사 광량 밸런스를 조정하여 상기 위치 검출광의 강도 분포를 형성하는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 화상의 투사 방향에 대하여 교차하는 2개의 방향을 X축 방향 및 Y축 방향이라 했을 때, 상기 발광 소자는 X축 방향 및 Y축 방향의 양쪽에 있어서 복수로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자는 서로 동일 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 발광 소자인 것을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치 검출용 광원부는, 복수의 발광 소자에는, 제 1 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 제 1 적외광을 출사하는 제 1 발광 소자와, 상기 제 1 파장 대역과는 다른 제 2 파장 대역에 파장 피크가 위치하는 제 2 적외광을 출사하는 제 2 발광 소자를 구비하고,
    상기 광검출기로서, 상기 제 1 파장 대역에 감도 피크가 위치하는 제 1 광검출기와, 상기 제 2 파장 대역에 감도 피크가 위치하는 제 2 광검출기가 마련되어 있는 것
    을 특징으로 하는 위치 검출 기능을 갖는 투사형 표시 장치.
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