CN106716318A - 投影显示单元和功能控制方法 - Google Patents

Abstract

一种投影显示单元和功能控制方法。该投影显示单元包括：投影光学系统，所述投影光学系统包括照明部、投影透镜以及光阀；以及检测光学系统，所述检测光学系统包括图像拾取设备，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置。其中：所述检测光学系统用于检测是否在投影表面上的投影区域的周边区域中执行了输入操作，以及响应于所述检测光学系统在所述周边区域中的检测，致使执行特定的功能。

Description

投影显示单元和功能控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2014年09月09日提交的日本优先权专利申请JP2014-182976的权益，其中该申请的全部内容在这里都被引入以作为参考。

技术领域

本公开涉及一种具有检测功能的投影显示单元以及使用该投影显示单元的功能控制方法。

背景技术

近年来，在智能电话、平板电脑终端等等之中，通过使用触摸面板，可以允许用直观的指点操作来对屏幕上显示的图像进行翻页以及放大或缩小。另一方面，投影仪(投影显示单元)作为一种用于通过将图像投影在屏幕上来执行显示的显示单元，一直为人们所熟知。目前已提出了一种为投影仪添加诸如触摸板之类的检测功能的技术(相关示例可以参见专利文献1和2)。

引文列表

专利文献

[专利文献1]日本未审查专利申请公开第2007-52218号

[专利文献2]日本未审查专利申请公开第2003-44839号

发明内容

技术问题

在专利文献1描述的投影仪中，由投影光学系统执行的图像投影以及由检测光学系统执行的对于被检测光的获取处理都是使用一个投影透镜执行的，并且用于产生图像的光阀和用于接收被检测光的图像拾取设备被布置在彼此光学共轭的位置处。这种构造允许在不执行诸如校准之类的复杂处理的情况下进行精确的物体检测。并且可用简单的构造来实现交互设备。

在这样的投影仪中，期望的是可实现一种允许提升用户可操作性的技术。

期望的是提供一种允许提升用户可操作性的投影显示单元和功能控制方法。

问题解决方案

一种根据本公开的实施方式的投影显示单元包括：投影光学系统，所述投影光学系统包括：照明部、投影透镜和光阀，所述光阀构造成基于图像信号来调制从照明部馈送的照明光，并且将经过调制的照明光发射到投影透镜；布置在光阀与投影透镜之间的偏振分离设备，所述偏振分离设备构造成将入射光分离成第一和第二偏振分量，以及将第一和第二偏振分量发射到互不相同的方向；以及检测光学系统，所述检测光学系统包括图像拾取设备，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置。以沿着靠近投影表面的平面发射的不可见光为基础的光经由所述投影透镜和所述偏振分离设备进入所述图像拾取设备，并且在所述投影表面的投影区域附近检测输入操作，以及基于由此获取的检测结果，致使执行特定的功能。

作为替换或补充，根据一些实施方式的投影显示单元可以包括：投影光学系统，所述投影光学系统包括照明部、投影透镜和光阀；以及检测光学系统，所述检测光学系统包括图像拾取设备，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置，其中：所述检测光学系统用于检测是否在投影表面上的投影区域的周边区域中执行了输入操作，以及响应于所述检测光学系统在所述周边区域中的检测，致使执行特定的功能。

在一些实施方式中，在所述投影透镜的大致焦距处的第一位置中，或是在与所述第一位置具有光学共轭关系的第二位置中，可以布置第一矩形形状，所述第一矩形形状是与所述光阀的有效区域相对应的平面形状，并且可以布置第二矩形形状，以使得所述第二矩形形状的中央位置与所述第一矩形形状的中央位置基本对齐，所述第二矩形形状是与所述图像拾取设备的有效区域相对应的平面形状，并且所述第二矩形形状大于第一矩形形状。

在这些实施方式中，投影显示单元可被构造成使得在所述投影表面上可形成与所述投影区域相对应的第一检测区域以及与所述投影区域的所述周边区域相对应的第二检测区域。

在这些实施方式中，第二检测区域可以具有一个或多个通道区域或位置坐标，所述一个或多个通道区域或位置坐标分别对应于相应的输入操作。

在这些实施方式中，所提供的一个或多个通道区域中的至少一个通道区域可以设置为面对所述投影区域的矩形形状的四个侧边中的每一侧边。

在一些实施方式中，可以响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中多次检测到物体，致使执行所述特定的功能。

在这些实施方式中，可以响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中连续检测到物体，致使执行所述特定的功能。

在这些实施方式中，可以响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中检测到物体并且在所述多个通道区域中的另一个通道区域中检测到物体，致使执行所述特定的功能。

在这些实施方式中，可以响应于通过所述检测光学系统在所述多个通道区域中的两个或更多不同的通道区域中同时检测到物体，致使执行所述特定的功能。

在这些实施方式中，可以响应于在所述多个通道区域中的一个通道区域以及所述第一检测区域中的选择性区域中同时检测到物体，致使执行所述特定的功能。

在这些实施方式中，第一检测区域可以包括围绕所述投影区域中的选择性图像显示区域的一个或多个通道区域，所述一个或多个通道区域分别对应于相应的输入操作。

在这些实施方式中，投影显示单元还可以包括：偏振分离设备，所述偏振分离设备布置在所述光阀与所述投影透镜之间的，并且用于：将入射光分离成第一偏振分量和第二偏振分量，以及将所述第一偏振分量和所述第二偏振分量发射到互不相同的方向。

在这些实施方式中，所述偏振分离设备可以包括偏振分束器。

在一些实施方式中，所述光阀可以包括反射型液晶显示设备。

在这些实施方式中，所述偏振分离设备可以具有第一表面、第二表面、第三表面和第四表面，所述第一表面、第二表面、第三表面和第四表面中的每一表面用作光入射表面或光射出表面，并且所述偏振分离设备用于：从所述第二表面射出从所述第一表面进入的光的第一偏振分量，从所述第三表面射出从所述第一表面进入的光的第二偏振分量，从所述第四表面射出从所述第二表面进入的光的第二偏振分量，以及从所述第三表面射出从所述第四表面进入的光的第一偏振分量。

在这些实施方式中，所述照明部用于向所述偏振分离设备的所述第一表面发射照明光，所述光阀用于对从所述偏振分离设备的所述第二表面射出的所述照明光中的第一偏振分量进行调制，并且将经过调制的光发射到所述偏振分离设备的所述第二表面，以及所述投影透镜用于将从所述偏振分离设备的所述第四表面射出的所述经过调制的光投射到所述投影透镜。

在这些实施方式中，检测光学系统可被构造成：通过缩小光学系统并经由所述投影透镜、所述偏振分离设备的所述第四表面以及所述偏振分离设备的所述第三表面接收用于物体检测的光，并且将从所述缩小光学系统发射的光传送到所述图像拾取设备。

在一些实施方式中，以沿着平面发射的不可见光为基础的光经由所述投影透镜和所述偏振分离设备进入所述图像拾取设备，其中所述平面靠近所述投影表面。

在这些实施方式中，所述不可见光包括近红外光。

在一些实施方式中，所述投影透镜包括短焦透镜。

在这些实施方式中，在所述投影显示单元的壳体上设置用于发射所述不可见光的光源部。

在一些实施方式中，光阀可以被构造成：基于图像信号来调制从所述照明部馈送的照明光，以及将经过调制的照明光发射到所述投影透镜。

一种根据本公开的一个实施方式的功能控制方法包括：基于光学系统获取的图像拾取信号来确定在投影区域的周边区域中是否执行了特定输入操作，该光学系统包括投影透镜、光阀、偏振分离设备以及图像拾取设备，该光阀被构造成基于图像信号来调制照明光，以及将经过调制的照明光发射到投影透镜，偏振分离设备被布置在光阀与投影透镜之间，图像拾取设备被布置在与光阀光学共轭的位置并且被构造成接收不可见光；以及基于由此获得的确定结果来控制执行特定功能。

作为替换或补充，一种根据一些实施方式的功能控制方法可以包括：使用包括照明部、投影透镜和光阀的投影光学系统，向投影表面上的投影区域投影；使用包括图像拾取设备的检测光学系统，检测是否在所述投影表面上的所述投影区域的周边区域中执行了输入操作，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置；以及响应于对于在所述周边区域中执行的输入操作的检测，致使执行特定的功能。

在根据本公开的实施方式的投影显示单元和功能控制方法中，图像拾取设备被布置在与光阀光学共轭的位置，并且以不可见光(被物体反射的不可见光的一部分)为基础的光会经由投影透镜和偏振分离设备进入图像拾取设备。基于由此获取的图像拾取信号，可以允许对投影区域的周边区域中的特定输入操作进行检测，并且相应地可以允许执行特定的功能。

本发明的有益效果

在根据本公开的实施方式的投影显示单元和功能控制方法中，图像拾取设备被布置在与光阀光学共轭的位置，以不可见光(被物体反射的不可见光的一部分)为基础的光会经由投影透镜和偏振分离设备进入图像拾取设备；由此允许获取基于不可见光的图像拾取信号。基于该图像拾取信号，可以允许对投影区域的周边区域中的特定输入操作进行检测，并且相应地可以允许执行基于特定输入操作的功能。由此，输入操作不但可以在投影区域中进行，而且还可以在投影区域的周边区域中进行，并且输入操作的灵活性得到了增强。由此，用户的可操作性将可以得到提升。

应该指出的是，以上的描述仅仅是关于本公开的实施方式的示例。本公开的实施方式的效果不限于这里描述的效果，并且该效果既可以不同于这里描述的效果，也可以进一步包括其他任何效果。

应该理解的是，以上的概括性描述和后续的详细描述都是例示性的，其目的是提供关于请求保护的技术的更进一步的说明。

附图说明

[图1]图1是示出了根据本公开的实施方式的投影显示单元的外观和使用状态的示意图。

[图2]图2是示出了图1所示的投影显示单元的功能构造的框图。

[图3]图3是图1中的状态的示意性侧视图。

[图4]图4是示出了图1所示的近红外光源部的构造示例的图示。

[图5A]图5A是关于柱面阵列透镜的第一构造示例的透视图。

[图5B]图5B是示出了关于柱面阵列透镜的第二构造示例的透视图。

[图6]图6是示出了图1所示的投影显示单元的主要部分的构造的图示。

[图7]图7是示出了具有入射光和射出光状态的偏振分离设备的构造示例的示意图。

[图8A]图8A是示出了被检测光的捕获处理的示意图。

[图8B]图8B是用于描述被检测位置之间的捕获角度差异的示意图。

[图9]图9是用于描述反射点与被检测光的虚拟发光点之间的差异的示意图。

[图10]图10是用于描述反射点与虚拟发光点之间的差异和捕获角度之间的关系的示意图。

[图11]图11是示出了具有光阀尺寸和图像拾取设备尺寸的投影透镜的像圈的示意图。

[图12A]图12A是用于描述使用区域外部检测通道的情形的示意图(对于全尺寸显示而言)。

[图12B]图12B是用于描述使用区域内部检测通道的情形的示意图(对于局部显示而言)。

[图13]图13是示意性地示出图1所示的投影显示单元的图像显示和物体检测概念的图示。

[图14A]图14A是示出了在使用区域外部检测通道的情况下的功能控制的过程的流程图(对于全尺寸显示而言)。

[图14B]图14B是示出了在使用区域内部检测通道的情况下的功能控制的过程的流程图(对于局部显示而言)。

[图15]图15是用于描述功能控制示例的示意图。

具体实施方式

以下将将参照附图来详细描述本公开的一些实施方式。应该指出的是，该描述是按照以下顺序给出的。

×实施方式(在投影区域内部或外部提供用于检测特定输入操作的通道区域的投影显示设备的示例)

1、构造

2、动作和效果(实施方式)

(实施方式)

(构造)

图1示出了根据本公开的实施方式的投影显示单元(投影显示单元1)的外观和使用状态。图2示出了投影显示单元1的功能构造。作为示例，投影显示单元1可以是被构造成在处于桌子顶部之类的平坦表面的时候(或者在被安装于墙壁表面等等的时候)将图像投影在其附近的投影仪(所谓的超短焦投影仪)。除了图像显示之外，投影显示单元1还具有主动执行物体检测的功能。如稍后将会详细描述的那样，如图1所示，用户可被允许通过执行一些操作来执行预定的输入操作，例如在被投影了图像的投影区域S11(与光阀尺寸相对应的可投影区域)中用他的手指(指示器71)触摸所显示的图像。

如图2所示，投影显示单元1包括照明部11、光阀12、图像拾取设备13、缩小光学系统14、偏振分离设备15、投影透镜16、信号处理部17以及功能控制部19。作为示例，照明部11、光阀12和投影透镜16可以构成投影光学系统10A；并且作为示例，图像拾取设备13和缩小光学系统14可以构成检测光学系统10B。应注意的是，作为示例，可以由系统控制部分(未图示)按照预定时序来控制照明部11、光阀12、图像拾取设备13、信号处理部17以及功能控制部19的驱动。

在投影显示单元1的壳体上提供近红外光源部40。近红外光源部40是被构造成发射近红外光(NIR)的光源部，所述近红外光(NIR)是用于检测的不可见光，并且近红外光源部40被构造成沿着靠近投影表面110的平面发射近红外光。换句话说，在近红外光源部40中，在靠近投影表面110处形成近红外光栅膜(light barrier film)(检测光平面110A)，以覆盖投影区域S11。检测光平面110A是在与投影表面110(参见图3)相距预定高度h的平面中形成的，所述高度h不同于穿过投影透镜16的光轴的高度。

作为示例，检测光平面110A可以在高度h大约为数毫米到大约数十毫米的位置处形成，并且检测光平面110A的厚度(高度方向上的宽度)约为2毫米到大约3毫米，以在面内方向上覆盖投影区域S11。通常，投影表面110是平坦的；因此，只要不存在诸如手指或指针之类的遮蔽物或指示器71，那么检测光表面110A是不会被遮挡的。换句话说，在监视投影表面110的图像拾取设备13上将不会出现图像。当在这种状态下执行将手指或类似物体移动并接近投影表面110的操作、或者用手指或类似物体触摸投影表面110的操作，那么所述手指或类似物体将会遮挡检测光平面110A的近红外光，并且在检测光平面110的近红外光受到遮挡的位置处，所述近红外光将被漫射和反射。被手指或类似物体反射的光会在所有方向上辐射，并且在投影透镜16的光圈中将会捕获到反射光的一部分。这部分反射光会经由投影透镜16和偏振分离设备15到达图像拾取设备13。此时，构造成产生图像的光阀12与图像拾取设备13被布置在彼此光学共轭的位置；因此，在投影表面110上以点的形状形成的光点漫射点会在图像拾取设备13上形成图像，并且会在投影图像上的相应位置形成图像。由此，可检测出物体的位置。在超短焦投影仪的情况下，投影光会经过靠近投影表面110的位置，并且操作投影仪的用户的身体的一部分不太可能会遮挡投影光；因此，其优点在于在用户操作投影仪的时候很容易看到屏幕。

应该指出的是，作为示例并且如图所示，近红外光源部40可以设置在投影显示单元1的壳体的底部；然而，近红外光源部40也可以设置为邻近投影显示单元1、或者不设置为邻近投影显示单元1。只要允许形成覆盖投影区域S11的检测光平面110A，那么可以将检测光源110布置在远离投影显示单元1的位置。作为替换，近红外光源部40可被布置在投影显示单元1的壳体(外壳)内部。在这个实施方式中，通过稍后描述的光学设计，可以允许将近红外光源部40布置在相对远离投影表面110的高度，并且因此该部分很容易与投影显示单元1以一体的方式绑定。

当有物体(指示器71)接触或者接近投影表面110时，检测光平面110A允许近红外光被指示器71反射(漫射或反射)，然后允许在投影显示单元1中捕获反射光的一部分来作为被检测光。

如图4所示，作为示例，近红外光源部40可以包括近红外激光器42、准直透镜43以及柱面阵列透镜44。检测光平面110A是通过从柱面阵列透镜44发射的近红外光41形成的。如图5A所示，柱面阵列透镜44由多个凸的柱面透镜的阵列构成。柱面阵列透镜44被布置为允许每一个柱面透镜的母线44A面对与投影表面110垂直的平面。应该指出的是，在这里可以使用由多个凹的柱面透镜的阵列构成的柱面阵列透镜45，以此来取代凸的柱面阵列透镜44。

照明部11构造成经由偏振分离设备15向光阀12发射照明光L1。只要照明部11发射作为照明光L1的可见光，所述照明部11不受特别限制。作为示例，照明部11可以包括蓝色激光器、绿色激光器和红色激光器(均未示出)。

以下将参考图2和图6至图12B，对投影显示单元1的主要部分的构造进行说明。

(投影光学系统10A)

光阀12可以是诸如LCOS(硅基液晶)之类的反射型液晶设备。光阀12可构造成基于图像数据来调制包含在照明光L1中的第一偏振分量(例如稍后将描述的s偏振分量Ls1)。经过光阀12调制的光的偏振状态被旋转，由此所述光被转换成第二偏振分量(例如稍后将描述的p偏振分量)。该经过调制的光经由偏振分离设备15而朝向投影透镜16发射。应该指出的是，在光阀12中，通过在不改变其偏振状态的情况下将入射光(s偏振分量Ls1)返回偏振分离设备15，可以允许执行黑显示。作为示例，光阀12的有效区域(稍后将描述的矩形形状A1)的平面形状可以是矩形。

投影透镜16构造成将来自光阀12并经由偏振分离设备15进入的光(图像光L2)投射到投影表面110上。作为示例，投影透镜16可以是投影比(Throw Ratio)约为0.38或更小的超短焦透镜。在这里，投射比是用L/H表示的，其中从投影透镜16到投影表面110的距离为L，投影区域S11的宽度为H。如图2和图6所示，被检测光(近红外光La1)从与经过调制的光的行进方向相反的方向进入所述投影透镜16。因此，在本实施方式中，被检测光穿过投影光学系统10A的投影透镜16而被捕获，由此被引导至检测光学系统10B。此外，如稍后描述的那样，投影透镜16的像圈的直径被设置在预定范围以内。

(偏振分离设备15)

偏振分离设备15构造成将入射光分离成第一偏振分量(例如s偏振分量)和第二偏振分量(例如p偏振分量)，并且在互不相同的方向上发射所述第一和第二偏振分量。作为示例，偏振分离设备15可以由偏振分束器(PBS)构成，并且可以构造成有选择地反射第一偏振分量(在偏振分离表面150上反射第一偏振分量)，以及有选择地允许第二偏振分量穿过(穿过偏振分离表面150)。在本实施方式中，描述了其中使用偏振分束器作为偏振分离设备15的示例的情形；然而偏振分离设备15并不受此限制，并且可以由线栅构成。在这种情况下，所述线栅具有不同于偏振分束器的特性，并且有选择地允许反射作为入射光的第一偏振分量的p偏振分量，以及有选择地允许作为第二偏振分量的入射光的s偏振分量穿过。

如图6所示，偏振分离设备15可以具有四个光学表面(第一表面15A、第二表面15B、第三表面15C以及第四表面15D)以及偏振分离表面150。第一表面15A和第三表面15C被布置为在一个轴线方向(图中的水平方向)上彼此相对，第二表面15B和第四表面15D被布置为在一个轴线方向(图中的垂直方向)上彼此相对。在该构造中，照明光L1进入第一表面15A，并且光阀12被布置成面对第二表面15B。检测光学系统10B被布置成面对第三表面15C，以及投影透镜16被布置成面对第四表面15D。

图7示出了偏振分离设备15的一个构造示例。偏振分离设备15反射从第一表面15A进入的照明光L1的第一偏振分量(s偏振分量Ls1)，并且从第二表面15B射出第一偏振分量。另一方面，偏振分离设备15从第三表面15C射出照明光L1的第二偏振分量(p偏振分量Lp1)。此外，偏振分离设备15从第四表面15D射出从第二表面15B进入的光的第二偏振分量(p偏振分量Lp2)(来自光阀12的经过调制的光)。由此，通过投影光学系统10A来投射图像。另一方面，偏振分离设备15反射从第四表面15D进入的光(近红外光La1)的第一偏振分量(s偏振分量Ls3)，并且从第三表面15C射出所述第一偏振分量。图像拾取设备13接收基于所述s偏振分量Ls3的光。由此，图像拾取设备13得到图像拾取信号D0。

(检测光学系统10B)

图像拾取设备13被布置在与光阀12光学共轭的位置。更具体地说，如果光阀12是反射型液晶设备，则光阀12的产生图像的显示表面(液晶表面)和图像拾取设备13的图像拾取表面被布置成在两者之间具有光学共轭的关系。作为示例，图像拾取设备13可以由固态图像拾取设备构成，例如CMOS(互补金属氧化物半导体)或CCD(电荷耦合器件)，并且作为示例，有效区域的平面形状(稍后将会描述的矩形形状A3)可以是矩形。在本实施方式中，如稍后详细描述的那样，图像拾取设备13的尺寸被设计成使得投影区域S11的周边区域也可用作光接收目标。

如图6所示，包括该图像拾取设备13的检测光学系统10B的一个示例可以是如下检测光学系统：在该检测光学系统中，从共轭平面50开始，按顺序布置可见光截止滤波器17A、带通滤波器17B、缩小光学系统14(中继透镜组14A和14B)、偏振器18以及图像拾取设备13。

可见光截止滤光器17A构造成减少入射光的可见光分量。当提供了该可见光截止滤光器17A的时候，即便使用偏振分束器作为偏振分离设备15，也允许在不关闭照明部11的光源的情况下去除进入图像拾取设备13的大量照明光L1。因此，几乎仅仅允许被检测光进入图像拾取设备13，并且允许增强S/N比值，由此提高检测精度。应注意的是，尽管在本示例中提供了一个可见光截止滤光器17A，然而可见光截止滤光器的数量并不仅限于一个，也可以是两个或更多。此外，虽然在本示例中将可见光截止滤波器17A布置在共轭平面50与缩小光学系统14之间的位置，然而也可以将可见光截止滤波器17A布置在别的位置，例如缩小光学系统14与图像拾取设备13之间。

带通滤波器17B构造成有选择地允许特定波长(近红外光)穿过，并且减少其他波长。

偏振器18是构造成减少照明光L1中包含的第二偏振分量的光学构件。在这种情况下，如上所述的偏振分离设备15可允许照明光L1的第二偏振分量(例如p偏振分量)穿过；因此，所述p偏振分量可进入检测光学系统10B，由此会影响在图像拾取设备13中获得的图像拾取信号的S/N比值。如本实施方式中一样，当提供了偏振器18的时候，可允许去除包含在照明光L1中的第二偏振分量(例如p偏振分量)，由此可增强S/N比值。应注意的是，偏振器18的位置并不局限于在缩小光学系统14与图像拾取设备13之间的图示位置，偏振器18也可以被布置在别的位置，例如共轭平面50与缩小光学系统14之间。

缩小光学系统14可以由一个或多个中继透镜组(在本示例中是两个中继透镜组14A和14B)构成。中继透镜组14A和14B中的每一个都具有正的光焦度，并且由一个或多个透镜构成。中继透镜组14B的焦距fi被设置成小于中继透镜组14A的焦距fb。举例来说，在2fi等于fb的条件下，那么可以将中继透镜组14A布置在与光阀12的共轭平面50的距离等于焦距fb的位置，并且可以将中继透镜组14B布置在与中继透镜组14A的距离是(fb+fi)的位置，并且可以将图像拾取设备13布置在与中继透镜14B的距离等于焦距fi的位置。中继透镜组14A和14B的这种布置等效于在实现缩小光学系统的时候将图像拾取设备13布置在共轭平面50上的情况。换句话说，在保持与光阀12共轭的位置关系的同时，可以进一步减小图像拾取设备13的尺寸。

使用这种缩小光学系统14的物体检测有利于降低成本。图像拾取设备13的成本极大地受到图像拾取设备13的尺寸的影响。构造投影仪的成本极大地受到作为半导体部件的光阀12和图像拾取设备13的影响；因此，通过降低此类部件的尺寸而获得的成本收益是非常大的。此外，通过利用中继光学系统来扩展共轭点，还具有增强布置灵活性的优点。举例来说，在各部件之间产生距离的时候，可以在各部件之间实现由反射镜构成的弯曲光学系统。

(区域外部检测的通道设置)

在本实施方式中，在投影表面上的投影区域S11的周边区域中形成可用于物体检测的区域(第二检测区域)。与特定输入操作相对应的通道区域(稍后将要描述的通道区域CH1a至Ch4a等等)被分配给所述第二检测区域。换句话说，可以在投影区域S11的周边区域(以下将其称为“区域外部”)中执行物体检测，并且当在区域外部执行特定输入操作时，可执行与该输入操作相对应的功能。应该指出的是，所述特定输入操作不但可以被分配给通道区域，而且还可以被分配给位置坐标。以下将描述构造成通过这种区域外部检测来实现输入操作的具体构造。

首先要描述的是与被检测光的捕获处理相关的概述。如图8A中示意性图示的那样，当手指之类的指示器71接触或接近投影透镜110时，在靠近投影透镜110形成的检测光平面110A中的近红外光La会碰撞指示器71，由此会在所有方向上漫射和反射。在通过投影透镜16聚合了漫射和反射光(杂散光)中的一部分光(近红外光La1)之后，这部分漫射和反射光被检测光学系统10B的出射光瞳E1获取。

现在，在下文中将描述检测光学系统10B以上述方式经由投影透镜16捕获的近红外光La1。如图8B所示，如果检测到物体在投影表面110上的位置，那么近红外光La1的捕获角度(进入检测光学系统10B的出射光瞳E1的近红外光La1与投影透镜110之间的角度“θ”)会依照检测位置而存在差异。更具体地说，当从最靠近出射光瞳E1的位置P1查看时，出射光瞳E1位于位置P1的上方；由此，捕获角度“θ”处于最大值。接下来，当与出射光瞳E1的距离依照位置P2和P3的顺序逐渐增加时，捕获角度“θ”将会逐渐减小。位置P4与出射光瞳E1距离最远，并且在位置P4处，捕获角度“θ”处于最小值。

如上所述，可以发现的是，检测位置的不同将会改变与出射光瞳E1之间的距离、或是捕获角度“θ”。这些参数的值会依据投影区域S11的尺寸、超短焦投影透镜的设计等等而不同；然而，捕获角度“θ”的相对大小关系不会被检测位置的上述差异所改变；因此，通过使用这种关系，可以确定指示器71的位置。

接下来将更详细地研究进入出射光瞳E1的近红外光La1。图9示意性地示出了指示器71周围的反射状态。应该指出的是，图9中的上部图示所示出的是在位置P1处的反射，图9中的下部图示所示出的是在位置P4处的反射。如图9所示，处于检测光表面110中的近红外光La会碰撞指示器71、并被指示器71反射，并且此时将会发生以下现象。在本实施方式中，当从出射光瞳E1(投影透镜16)查看时，近红外光La1看上去并不是从近红外光La1与指示器71实际发生碰撞的反射点(实际照射点)Pa1和Pa2射出的，而是从投影表面110上的与以高度h对应于倾斜分量的距离处的点(虚拟发光点Pb1和Pb2)射出的。换句话说，在与指示器71的实际位置相对应的反射点Pa1和虚拟发光点Pb1之间会产生差异t1。同样，在反射点Pa2与虚拟发光点Pb2之间会产生差异t2。此外，这种差异(检测位置的延伸)受到检测位置、即捕获角度“θ”的影响，并且捕获角度“θ”越小，所述差异受到的影响就越大。在这种情况下，由于位置P4处的捕获角度“θ”处于最小值，因此位置P4处的差异t2具有最大值。应该指出的是，由于位置P1处的捕获角度“θ”处于最大值，因此位置P1处的差异t1具有最小值。

因此，如图10所示，为了能在整个投影区域S11中执行物体检测，图像拾取设备13的尺寸、像圈(稍后将会描述的像圈C1)的直径等等被设计成允许将包含如下宽度t的区域(区域S12)用作光接收目标：所述宽度t是从投影区域S11的末端开始，与上述差异对应的宽度t。应该指出的是，宽度t可允许用检测光平面110A的高度h以及捕获角度“θ”来表示(t＝h/tanθ)。

图11示出了像圈C1、与光阀12的有效区域相对应的平面形状(矩形形状A1)、与图像拾取区域13的有效区域相对应的平面形状(矩形形状A3)以及通道区域(通道区域CH1到CH4)之间的位置关系的一个示例。更具体地说，这些矩形形状A1和A3对应的是位于投影透镜的大致焦距处的平面形状。通常，“像圈”表示的是穿过透镜的光形成图像的圆形范围。在诸如投影仪之类的投影系统中，光阀的有效区域被设计为确保位于布置光阀的位置处。换句话说，从光阀的有效区域发出的光束所经过的区域被设计为确保位于投影透镜中。另一方面，对于相机之类的图像拾取系统来说，进入图像拾取设备的有效区域的光束所经过的区域被设计为确保位于图像拾取透镜中。在本实施方式中，图像投影和检测光(近红外光)捕获都是通过一个投影透镜16执行的；因此，可以令人满意地将像圈(像圈C1)设计成确保光束穿过具有最高图像高度的部分。

此外，在本示例中使用了超短焦投影仪；因此，像圈C1被设计成确保可供如下光束穿过的区域：所述光束的图像高度沿着一个方向(在本示例中是图11中的Y方向)大幅位移(偏移)。在这种情况下，对于仅仅被构造成投影图像的投影仪来说，像圈(像圈C100)被设计成与光阀12的矩形形状A1的一些顶点外接。更具体地说，像圈C100被设计成与共用矩形形状A1的一个长边的一对顶点A11和A12相接。像圈C100被设计成与矩形形状A1外接，其原因在于，由于像圈的直径极大并且投影透镜的尺寸同样巨大，因此，从维持特性和成本方面来讲，较为理想的是将像圈的直径最小化。

然而，与本实施方式一样，对于在投影光学系统10A和检测光学系统10B之间共用投影透镜16的情形来说，由于在反射点和虚拟发光点之间存在差异(扩展)，因此，较为理想的是在考虑了这种差异的情况下设计像圈C1。更具体地说，考虑到上述差异，较为理想的是像圈C1包围其中包含覆盖区域A2a的矩形形状A2，这是因为即便在投影区域S11的拐角部分(顶点部分)处也能执行物体检测。

为了确保投影区域S11的周边部分中的检测区域，图像拾取设备13的矩形形状A3被设计成在尺寸上大于光阀12的矩形形状A1。换句话说，图像拾取设备13的对角线尺寸被构造成满足以下条件表达式(1)，其中d1是光阀12的对角线尺寸，d2是图像拾取设备13的对角线尺寸，“β”是检测光学系统的光学倍率(其中“β”在缩小光学系统中大于1，在放大光学系统中小于1，在等倍光学系统中等于1)。然而，在本实施方式中，由于检测光学系统10B包括缩小光学系统，因此所述“β”是缩小光学系统14的缩小倍率并且“β”大于1。应该指出的是，对角线尺寸d1是光阀12的有效区域的对角线尺寸，对角线尺寸d2是图像拾取设备13的有效区域的对角线尺寸。因此，用于区域外部检测的通道区域CH1到CH4可被允许分配给光阀12的矩形形状A1的周边区域。换句话说，像圈C1具有围绕矩形A1和A2的自由区域，并且通道区域CH1到CH4可被允许分配给该自由区域。此外，图像拾取设备13的矩形形状A3的顶点A31和A32可被构造成与像圈C1相接，或者矩形形状A3的顶点A31和A32可被构造成位于像圈C1的外圆周的外部。

d1小于β*d2......(1)

作为示例，可以将各个通道区域CH1到CH4设置为分别面对矩形形状A1的相应侧边，并且每一个通道区域CH1到CH4都可以是具有沿着矩形形状A1外周边的纵向方向的矩形区域。然而，这种布局仅仅是一个示例。必要的仅仅是将通道CH1到CH4分配给位于矩形形状A1外周边的外部以及位于像圈C1外圆周的内部的区域，并且通道区域的数量、通道区域的形状和位置等等并未受到特别的限制。此外，可将多个通道区域分配给矩形形状A1的一侧，以便增加所要执行的功能。与此相反，也可以只在矩形形状周围提供一个通道区域。在这种情况下，作为示例，描述了其中对各个通道区域CH1到CH4进行分配以分别面对矩形形状A1的相应的四个侧边的情形。

图12A示出了基于这种通道设置的投影表面110的布局的一个示例。由此，在与投影表面110中的上述通道区域CH1到CH4相对应的图像显示区域S11a的周边区域中，形成通道区域CH1a到CH4a。在这些通道区域CH1a到CH4a中，如果假设使用手指或手来执行操作，那么较为理想的是宽度d约为10毫米或更大。此外，较为理想的还可以是宽度d约为30毫米或更大，并且更理想的是宽度d约为50毫米或更大。应该指出的是，在这里图示的是执行如下显示的情形：在所述显示中，投影区域S11的尺寸等于图像显示区域S11a的尺寸(全屏显示，全尺寸显示)。

通过使用这些通道区域CH1到CH4(CH1a到CH4a)，可以允许设置用于执行各种功能的输入操作。所要执行的功能并不受特别的限制；尽管如此，比较理想的是，这些功能是不会伴随有图像移动的功能。关于这些功能的示例可以包括打开/关闭投影显示单元1，调节音量，调节屏幕尺寸，翻页，滚动，打开/关闭窗口屏幕，前进/后退等等。应该指出的是，比较理想的是可以像平常一样在投影图像上执行直接移动显示图像的功能(例如轻拂、缩放、旋转等等)。

所要执行的功能可以包括期望在不干扰所显示的图像、音乐或其他屏幕信息的情况下执行操作的各种功能。

举例来讲，作为用于执行上述功能的输入操作，可以设置使用一个或多个通道区域CH1a到CH4a的各种手势。关于输入操作的示例可以包括在预定时段以内用手指(指示器71)多次触摸(例如轻敲两次)通道区域CH1a至CH4a之一的操作，在预定时段以内将手指或类似物体持续放置于(例如按下并保持)通道区域CH1a至CH4a中的一个通道区域中的操作，触摸通道区域CH1a至CH4a中的一个通道区域、随后在预定时段内触摸另一个通道区域的操作，以及同时触摸通道区域CH1a到CH4a的两个或更多不同通道区域的操作。作为替换，也可以设置这种区域外部检测和投影区域S11中的正常检测(以下将其称为“区域内部检测”)的组合。关于这种组合的示例可以是同时触摸通道区域CH1a至CH4a中的一个通道区域以及投影区域S11中的选择性区域的操作。

因此，当提供了多个通道区域CH1a至CH4a时，较为理想的是将多次执行的触摸操作或是在多个点执行的触摸操作设置成输入操作，这是因为这样做可以防止错误的操作(并非用户想要执行的操作)。如果设置为仅仅通过一次触摸或是在一个点处的触摸来执行功能，则可能即使用户错误地触摸了通道区域，也会执行所述功能，由此很容易导致发生故障。

在下文中将描述关于上述输入操作和功能的具体示例。这些示例可以包括如下情形：通过允许检测信号在预定时段以内穿过通道区域CH1a和CH2a来执行打开或关闭投影显示单元1的功能，通过在触摸通道区域CH3的同时触摸通道区域CH4来执行降低音量的功能，以及与之相反的、通过在触摸通道区域CH4的同时触摸通道区域CH3来执行提高音量的功能。之后将描述输入操作和功能的其他示例。

此外，这里举例说明的是将整个投影区域S11用作图像显示区域S11a的情形；然而，也可将投影区域S11的一部分用作图像显示区域S11a(在投影区域S11的所述部分中显示图像或缩小图像)。在这种情况下(局部显示)，举例来说，如图12B所示，在投影表面110的投影区域S11中的图像显示区域S11a的周边区域中形成通道区域CH1b-CH4b。此外，可以通过放大或缩小操作保持放大或缩小的比例。

举例来说，信号处理部17可构造成基于由图像拾取设备13获得的图像拾取信号，检测与投影表面110上的投影区域S11中的坐标相对应的指示器(物体)71的特征点的位置，其中所述指示器例如可以是人的手指或指针。作为所述特征点的一个示例，可使用手的手指指尖的形状、手指的重心、手的重心等等。此外，图像拾取设备13的光接收量因为手指与指示笔之间的反射率的差异而不同。因此，可以通过设置阈值，仅仅在指示器71是特定类型(例如手指)的情况下才会执行位置检测。信号处理部17基于由此获取的物体检测结果来确定是否执行与上述功能相对应的特定输入操作。此外，如图2所示，由此获取的确定结果D1被输出至功能控制部19。

功能控制部19构造成基于该确定结果D1来执行控制，以执行预定的功能。

(动作和功能)

在投影显示单元1中，如图13所示，在光阀12上形成的图像信息V1被投影透镜16投影到诸如桌子顶部之类的投影表面110上，由此作为投影图像V2而被放大。另一方面，投影显示单元1可以使用从图像拾取设备13获取的图像拾取信号D0来检测物体在投影表面110上的位置，例如人的手指或指针之类的指示器(物体)71的特征点的位置。

在这种情况下，在本实施方式中，在投影光学系统10A和检测光学系统10B之间共用投影透镜16，并且图像拾取设备13被布置在与光阀12光学共轭的位置。因此，可以在充当检测区域(第一检测区域)的区域中执行物体检测，其中所述区域与投影区域S11a基本相同。此外，通过这种光学共轭位置关系，可以允许在重叠于投影图像V2之上的同时，通过投影透镜16来监视指示器71的特征点在投影表面110上的位置Pt1。此外，举例来说，在信号处理部17中，可以对指示器71的形状进行图像处理，以检测指示器71的特征点的位置Pt1的坐标，从而能在投影图像V2上执行指点操作。此时，投影区域S11中的任意坐标位置都与检测区域中的坐标位置一一对应；由此，检测位置Pt2在图像拾取设备13上的坐标对应于指示器71的特征点的位置Pt1的坐标。换句话说，通过将投影区域S11中的位置与检测区域中的位置相互关联，可以允许在不进行诸如校准之类的复杂信号处理的情况下检测物体。应该指出的是，指示器71的数量可以是两个或更多，并且例如也可以检测双手的手指指尖的坐标。通过使用检测到的指示器71的特征点的位置，可以进行如同在投影仪的投影图像V2中内置了触摸面板一样的直观操作。

此外，如图11所示，当图像拾取设备13的矩形形状A3大于光阀12的矩形形状A1并且优化了像圈C1的直径时，即便是在诸如投影区域S11的拐角部分之类的局部区域，也可以很容易地检测物体，并且几乎可以在整个投影区域S11中执行物体检测。此外，图像拾取设备13的矩形形状A3被设计成允许矩形形状A3的顶点A31和A32与像圈C1相接或者从像圈C1部分地突出。由此，可允许在图像显示区域S11a(例如投影区域S11)的周边区域中执行输入操作(通过手势作出的输入操作)。然后，执行与该输入操作相对应的功能。

在图14A中示出了基于上述物体检测和上述输入操作的功能控制操作的流程。举例来说，在图像显示区域S11a等同于投影区域S11的情形(图12A所示的全尺寸显示的情形)中，首先在投影表面110的投影区域S11以全尺寸显示图像(步骤S110)。之后，在图像显示区域S11a(投影区域S11)的周边区域(通道区域CH1a-CH4a)中检测物体(指示器71)(步骤S111)。基于由此获得的物体检测结果，确定是否执行了特定输入操作(步骤S112)。然后，基于由此获得的确定结果(在检测到特定输入操作的情况下)，执行与该输入操作相对应的功能(步骤S113)。

此外，在图14B中示出了在图像显示区域S11a位于投影区域S11的一部分中的情形(图12B所示的局部显示)下的功能控制操作的流程。在局部显示的情形中，首先在投影表面110的投影区域S11的所述部分中显示图像。之后，在图像显示区域S11a的周边区域(通道区域CH1b-CH4b)中检测物体(指示符71)(步骤S115)。基于由此获取的物体检测结果，确定是否执行了特定输入操作(步骤S116)。然后，基于由此获取的确定结果(在检测到特定输入操作的情况下)，执行与该输入操作相对应的功能(步骤S117)。

以下将对使用通道区域CH1a-CH4a(以及通道区域CH1b-CH4b)的输入操作以及由该输入操作执行的功能的示例进行描述。

(功能控制示例1)

对于在诸如开始按钮、关闭按钮以及屏幕的垂直滚动条之类的在设置于周边区域和拐角区域中的较为细窄部分中执行的操作来说，通过使用分配给围绕这些部分的区域的通道区域CH1a-CH4a来执行所述操作。在图15中示出了功能控制示例1的示意图。与通过直接触摸屏幕中的狭窄操作部分(例如按钮或滚动条)B11、B12、B13等等来执行操作的情形相比，通过触摸通道区域CH1a-CH4a的选择性区域(与任意操作部分B11、B12和B13靠近的区域)，可以更容易地执行所述操作，并且触摸操作不会干扰屏幕信息。

(功能控制示例2)

只有在使用如上所述的输入操作同时地触摸通道区域CH1a和CH4a的预定区域的情况下，一项功能才会被执行。举例来说，在其中在触摸通道区域Ch3a(或是其一部分)的同时执行触摸通道区域CH4a(或是其一部分)的操作的情形中，将会执行一项功能，例如关闭窗口屏幕的功能。由此可以允许防止功能的错误启动。

(功能控制示例3)

在不希望触摸操作干扰图像、音乐或是其他任何屏幕信息的情形中，在区域之外执行输入操作，以执行一项功能，例如曲目前进、搜索和音量调整。

(功能控制示例4)

在区域外部(投影区域S11或图像显示区域S11a的周边区域)执行移动图像显示区域的位置(投影位置)的手势，以调整投影位置。举例来说，在将书本、杯子等等放在桌上的情形中，投影表面110不是一个平坦的表面，并且具有不规则性。在放置了导致这种不规则性的物体等等的情形中，可以通过区域外部的输入操作来执行用于将图像显示区域S11a移至平坦表面以避免这种不规则性的功能。

(功能控制示例5)

通过同时搜寻区域外部的多个选择性区域(例如两个边或两个拐角)，执行放大或缩小显示屏幕尺寸的功能。由于将图像指点操作的检测处理分配到投影区域S11，因此允许通过区域外部操作以及多个点处的同时操作来防止检测错误或错误启动。

(功能控制示例6)

执行以下功能：检测靠近投影区域S11放置的诸如智能电话或平板终端之类的其他电子设备，在投影区域S11上的待机屏幕上展开例如页面图标，并且在比所述电子设备大的屏幕上显示所述电子设备的图像。

(功能控制示例7)

通过两次敲击区域中的选择性区域来执行返回先前屏幕的功能。在区域中敲击两次的操作被识别为正常的双击操作，但是可以允许将在区域外部敲击两次的操作分配给另一个操作。

(功能控制示例8)

通过长按区域外部的选择性区域，例如屏幕下方的通道区域CH2a，执行显示键盘的功能。

(功能控制示例9)

允许支持所谓的多点触摸检测(多点检测)。更具体地说，在多个用户同时执行输入操作的情形中，或者通过诸如使多个点相互接近的或者使多个点相互分离的操作等操作，可以允许对所显示的图像进行放大或缩小。对于这种多点检测的应用是非常有利的，但可能会导致检测错误。举例来说，在用户坐在投影表面110的前方并执行操作的情形中，例如执行手写或绘图操作，手的位置通常是固定的；因此，这种操作通常是在用户的手掌与屏幕相接触的状态下执行的。在这种情况下，用户的手指或手掌将被同时检测，从而导致错误的操作。在这种情况下，可以允许通过利用手指指尖与手掌之间的特征点差异进行的信号处理，选择性地检测手指指尖的位置；然而，以下的技术的也是允许采用的。

即便是在手掌与屏幕接触的状态中，也可以在区域外部执行切换到下述模式的操作：在所述模式中，允许有选择地检测一个点(手指指尖)的位置。更具体地说，通过区域外部的输入操作，执行多点检测模式与单点检测模式之间的切换。通过这种模式切换，可以允许通过信号处理来实现多点检测以及仅仅一个点的选择性检测。举例来说，在单点检测模式中的写入操作中，手指指尖和手掌之间的相对位置关系几乎不变；因此基于所述位置关系来执行下述信号处理：在该信号处理中，仅仅与手指指尖相对应的部分被视为检测目标，而与手掌相对应的部分不被视为检测目标。结果，手指指尖的检测精度得到提高，从而提升了可操作性。

如上所述，在本实施方式中，图像拾取设备13被布置在与光阀12光学共轭的位置，并且以不可见光(被物体反射的近红外光的一部分)为基础的光经由投影透镜16和偏振分离装置15进入图像拾取设备13。由此允许获得以近红外光La1为基础的图像拾取信号D0。基于图像拾取信号D0，对图像显示区域S11a周围的物体进行检测，以确定是否执行了特定的输入操作，并基于由此获得的确定结果来执行特定的功能。因此，用于执行功能的输入操作不但能在图像显示区域S11a(例如投影区域S11)中进行，而且还能在不显示图像的区域中进行，并且输入操作的灵活性可以得到增强。由此，用户的可操作性能够得到提升。

应该指出的是，本公开不受局限于关于上述实施方式的描述，并且各种变形都是可能的。举例来说，在上述实施方式中，作为光阀12和图像拾取设备13，例示的是具有基本相同的宽高比的光阀和图像拾取设备；然而，光阀12和图像拾取设备13并不是必需具有相同的宽高比。

此外，在上述实施方式中使用了反射型液晶设备作为本公开的光阀；然而，本公开的光阀并不局限于此，并且其他任何光阀都是可以使用的。举例来说，数字镜器件(DMD)可用作光阀。在这种情况下，该光阀是具有不使用光偏振特性的镜型；因此，通常不使用偏振光学系统；然而，与上述实施方式一样，可以提供一种在光路径中设置偏振分束器之类的偏振分离设备的光学系统，并且可以使用DMD来显示图像。

更进一步来讲，在上述实施方式中，作为本公开的投影显示单元的一个示例，例示的是所谓的超短焦投影仪；然而，本公开的投影显示单元并不局限于此，并且本公开可以广泛地应用于其他任何类型的投影仪。应该指出的是，上述实施方式中描述的效果等等仅仅作为示例，所述效果还可以是其他效果，并且还可以包括其他任何效果。

此外，本公开允许具有以下构造。

(1)

一种投影显示单元，包括：

投影光学系统，所述投影光学系统包括：照明部、投影透镜和光阀，所述光阀构造成基于图像信号来调制从照明部馈送的照明光，并且将经过调制的照明光发射到投影透镜；

布置在光阀与投影透镜之间的偏振分离设备，所述偏振分离设备构造成将入射光分离成第一和第二偏振分量，以及将第一和第二偏振分量发射到互不相同的方向；以及

检测光学系统，所述检测光学系统包括图像拾取设备，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置，

其中，以沿着靠近投影表面的平面发射的不可见光为基础的光经由所述投影透镜和所述偏振分离设备进入所述图像拾取设备，并且

在所述投影表面的投影区域附近检测输入操作，以及基于由此获取的检测结果，致使执行特定的功能。

(2)

根据(1)所述的投影显示单元，其中，在所述投影透镜的大致焦距处的位置中，或是在与所述位置具有光学共轭关系的位置中，与所述光阀的有效区域相对应的平面形状用作第一矩形形状，第二矩形形状的中央位置与所述第一矩形形状的中央位置基本相同，并且所述第二矩形形状大于第一矩形形状。

(3)

根据(2)所述的投影显示单元，其中所述投影显示单元被构造成允许与投影区域对应的第一检测区域以及与投影区域的周边区域相对应的第二检测区域可形成在所述投影表面上。

(4)

根据(3)所述的投影显示单元，其中所述第二检测区域具有一个或多个通道区域或位置坐标，所述一个或多个通道区域或位置坐标分别对应于相应的输入操作。

(5)

根据(4)所述的投影显示单元，其中所述通道区域中的一个或多个被设置为面对所述投影区域的矩形形状的四个侧边中的每一边。

(6)

根据(4)或(5)所述的投影显示单元，其中所述功能是在预定时段内在多个通道区域中的一个通道区域多次检测到物体的时候执行的。

(7)

根据(4)或(5)所述的投影显示单元，其中所述功能是在预定时段内在多个通道区域中的一个通道区域连续检测到物体的时候执行的。

(8)

根据(4)或(5)所述的投影显示单元，其中所述功能是在预定时段内在多个通道区域中的一个通道区域中检测到物体之后、在多个通道区域中的另一个通道区域中检测到物体的时候执行的。

(9)

根据(4)或(5)所述的投影显示单元，其中所述功能是在多个通道区域中的两个或更多不同通道区域中同时检测到物体的时候执行的。

(10)

根据(4)或(5)所述的投影显示单元，其中所述功能是在多个通道区域中的一个通道区域以及第一检测区域中的选择性区域中同时检测到物体的时候执行的。

(11)

根据(3)所述的投影显示单元，其中所述第一检测区域包括围绕投影区域中的选择性图像显示区域的一个或多个通道区域，所述一个或多个通道区域分别对应于相应的输入操作。

(12)

根据(1)-(11)中任何一个所述的投影显示单元，其中所述投影透镜是由短焦透镜构成的。

(13)

根据(1)-(12)中任何一个所述的投影显示单元，其中在投影显示设备的壳体上设置发射不可见光的光源部。

(14)

根据(1)-(13)中任何一个所述的投影显示单元，其中所述不可见光是近红外光。

(15)

根据(1)-(14)中任何一个所述的投影显示单元，其中所述偏振分离设备是由偏振分束器构成的。

(16)

根据(1)-(15)中任何一个所述的投影显示单元，其中所述光阀是由反射型液晶显示设备构成的。

(17)

根据(16)所述的投影显示单元，其中所述偏振分离设备具有第一到第四表面，其中每一个表面用作光入射表面或光射出表面，并且所述偏振分离设备可被构造成：从第二表面射出从第一表面进入的光的第一偏振分量，从第三表面射出从第一表面进入的光的第二偏振分量，从第四表面射出从第二表面进入的光的第二偏振分量，以及从第三表面射出从第四表面进入的光的第一偏振分量。

(18)

根据(17)所述的投影显示单元，其中所述投影光学系统被构造成允许所述照明部向所述偏振分离设备的第一表面射出照明光，允许所述光阀对所述照明光中的从所述偏振分离设备的第二表面射出的第一偏振分量进行调制，并且将经过调制的光发射到所述偏振分离设备的第二表面，以及允许所述投影透镜将所述经过调制的光中的从所述偏振分离设备的第四表面射出的光投射到所述投影表面。

(19)

根据(18)所述的投影显示单元，其中所述检测光学系统被构造成允许用于物体检测的光经由所述投影透镜和所述偏振分离设备的所述第四表面和所述第三表面进入缩小光学系统，并且允许从所述缩小光学系统发出的光进入所述图像拾取设备。

(20)

一种功能控制方法，包括：

基于光学系统获取的图像拾取信号来确定在投影区域的周边区域中是否执行了特定输入操作，所述光学系统包括投影透镜、光阀、偏振分离设备以及图像拾取设备，所述光阀被构造成基于图像信号来调制照明光，并将经过调制的照明光发射到投影透镜，所述偏振分离设备被布置在所述光阀与所述投影透镜之间，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置并且被构造成接收不可见光；以及基于由此获得的确定结果来控制执行特定功能。

作为替换或补充，本技术还可以如下构造。

(1)

一种投影显示单元，所述投影显示单元包括：

投影光学系统，所述投影光学系统包括：

照明部，

投影透镜，以及

光阀；以及

检测光学系统，所述检测光学系统包括图像拾取设备，所述图像拾取

设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置，

其中：

所述检测光学系统用于检测是否在投影表面上的投影区域的周边区域中执行了输入操作，以及

响应于所述检测光学系统在所述周边区域中的检测，致使执行特定的功能。

(2)

根据(1)所述的投影显示单元，其中：

在所述投影透镜的大致焦距处的第一位置中，或是在与所述第一位置具有光学共轭关系的第二位置中，布置第一矩形形状，所述第一矩形形状是与所述光阀的有效区域相对应的平面形状，以及

布置第二矩形形状，以使得所述第二矩形形状的中央位置与所述第一矩形形状的中央位置基本对齐，所述第二矩形形状是与所述图像拾取设备的有效区域相对应的平面形状，并且所述第二矩形形状大于第一矩形形状。

(3)

根据(2)所述的投影显示单元，其中所述投影显示单元使得在所述投影表面上可形成与所述投影区域相对应的第一检测区域以及与所述投影区域的所述周边区域相对应的第二检测区域。

(4)

根据(3)所述的投影显示单元，其中所述第二检测区域具有一个或多个通道区域或位置坐标，所述一个或多个通道区域或位置坐标分别对应于相应的输入操作。

(5)

根据(4)所述的投影显示单元，其中所述一个或多个通道区域中的至少一个通道区域被设置为面对所述投影区域的矩形形状的四个侧边中的每一侧边。

(6)

根据(4)所述的投影显示单元，其中响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中多次检测到物体，致使执行所述特定的功能。

(7)

根据(4)所述的投影显示单元，其中响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中连续检测到物体，致使执行所述特定的功能。

(8)

根据(4)所述的投影显示单元，其中响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中检测到物体并且在所述多个通道区域中的另一个通道区域中检测到物体，致使执行所述特定的功能。

(9)

根据(4)所述的投影显示单元，其中响应于通过所述检测光学系统在所述多个通道区域中的两个或更多不同的通道区域中同时检测到物体，致使执行所述特定的功能。

(10)

根据(4)所述的投影显示单元，其中响应于在所述多个通道区域中的一个通道区域以及所述第一检测区域中的选择性区域中同时检测到物体，致使执行所述特定的功能。

(11)

根据(3)所述的投影显示单元，其中所述第一检测区域包括围绕所述投影区域中的选择性图像显示区域的一个或多个通道区域，所述一个或多个通道区域分别对应于相应的输入操作。

(12)

根据(1)所述的投影显示单元，还包括：

偏振分离设备，所述偏振分离设备布置在所述光阀与所述投影透镜之间的，并且用于：

将入射光分离成第一偏振分量和第二偏振分量，以及

将所述第一偏振分量和所述第二偏振分量发射到互不相同的方向。

(13)

根据(12)所述的投影显示单元，其中所述偏振分离设备包括偏振分束器。

(14)

根据(12)所述的投影显示单元，其中所述光阀包括反射型液晶显示设备。

(15)

根据(14)所述的投影显示单元，其中所述偏振分离设备具有第一表面、第二表面、第三表面和第四表面，

所述第一表面、第二表面、第三表面和第四表面中的每一表面用作光入射表面或光射出表面，并且

所述偏振分离设备用于：

从所述第二表面射出从所述第一表面进入的光的第一偏振分量，

从所述第三表面射出从所述第一表面进入的光的第二偏振分量，

从所述第四表面射出从所述第二表面进入的光的第二偏振分量，以及

从所述第三表面射出从所述第四表面进入的光的第一偏振分量。

(16)

根据(15)所述的投影显示单元，其中：

所述照明部用于向所述偏振分离设备的所述第一表面发射照明光，

所述光阀用于对从所述偏振分离设备的所述第二表面射出的所述照明光中的第一偏振分量进行调制，并且将经过调制的光发射到所述偏振分离设备的所述第二表面，以及

所述投影透镜用于将从所述偏振分离设备的所述第四表面射出的所述经过调制的光投射到所述投影透镜。

(17)

根据(16)所述的投影显示单元，其中所述检测光学系统被构造成：

通过缩小光学系统并经由所述投影透镜、所述偏振分离设备的所述第四表面以及所述偏振分离设备的所述第三表面接收用于物体检测的光，并且

将从所述缩小光学系统发射的光传送到所述图像拾取设备。

(18)

根据(12)所述的投影显示单元，其中以沿着平面发射的不可见光为基础的光经由所述投影透镜和所述偏振分离设备进入所述图像拾取设备，其中所述平面靠近所述投影表面。

(19)

根据(18)所述的投影显示单元，其中所述不可见光包括近红外光。

(20)

根据(18)所述的投影显示单元，其中所述投影透镜包括短焦透镜。

(21)

根据(20)所述的投影显示单元，其中在所述投影显示单元的壳体上设置用于发射所述不可见光的光源部。

(22)

根据(1)所述的投影显示单元，其中所述光阀用于：

基于图像信号来调制从所述照明部馈送的照明光，以及

将经过调制的照明光发射到所述投影透镜。

(23)

一种功能控制方法，包括：

使用包括照明部、投影透镜和光阀的投影光学系统，向投影表面上的投影区域投影；

使用包括图像拾取设备的检测光学系统，检测是否在所述投影表面上的所述投影区域的周边区域中执行了输入操作，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置；以及

响应于对于在所述周边区域中执行的输入操作的检测，致使执行特定的功能。

本领域技术人员应该理解，依照设计需求和其他因素，各种修改、组合、子组合以及变更都是可行的，并且所有这些均处于附加权利要求或是其等价物的范围以内。

参考符号列表

1 投影显示单元

12 光阀

13 图像拾取设备

14 缩小光学系统

15 偏振分离设备

16 投影透镜

17 信号处理部

17A 可见光截止滤波器

17B 带通滤波器

18 偏振器

19 功能控制部

110 投影平面

110A 检测光平面

40 近红外光源部

A1,A3 有效区域

C1,C100 像圈

CH1-CH4,CH1a-CH4a,CH1b-CH4b 通道区域

E1 出射光瞳

S11 投影区域

S12 区域

L1 照明光

La,La1 近红外光

Lp1,Lp2,Lp3 P偏振分量

Ls,Ls2,Ls3 S偏振分量

V1 投影图像

V2 图像信息

Claims (23)

1.一种投影显示单元，所述投影显示单元包括：

投影光学系统，所述投影光学系统包括：

照明部，

投影透镜，以及

光阀；以及

检测光学系统，所述检测光学系统包括图像拾取设备，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置，

其中：

所述检测光学系统用于检测是否在投影表面上的投影区域的周边区域中执行了输入操作，以及

响应于所述检测光学系统在所述周边区域中的检测，致使执行特定的功能。

2.根据权利要求1所述的投影显示单元，其中：

在所述投影透镜的大致焦距处的第一位置中，或是在与所述第一位置具有光学共轭关系的第二位置中，布置第一矩形形状，所述第一矩形形状是与所述光阀的有效区域相对应的平面形状，以及

布置第二矩形形状，以使得所述第二矩形形状的中央位置与所述第一矩形形状的中央位置基本对齐，所述第二矩形形状是与所述图像拾取设备的有效区域相对应的平面形状，并且所述第二矩形形状大于第一矩形形状。

3.根据权利要求2所述的投影显示单元，其中所述投影显示单元使得在所述投影表面上可形成与所述投影区域相对应的第一检测区域以及与所述投影区域的所述周边区域相对应的第二检测区域。

4.根据权利要求3所述的投影显示单元，其中所述第二检测区域具有一个或多个通道区域或位置坐标，所述一个或多个通道区域或位置坐标分别对应于相应的输入操作。

5.根据权利要求4所述的投影显示单元，其中所述一个或多个通道区域中的至少一个通道区域被设置为面对所述投影区域的矩形形状的四个侧边中的每一侧边。

6.根据权利要求4所述的投影显示单元，其中响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中多次检测到物体，致使执行所述特定的功能。

7.根据权利要求4所述的投影显示单元，其中响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中连续检测到物体，致使执行所述特定的功能。

8.根据权利要求4所述的投影显示单元，其中响应于通过所述检测光学系统在预定时段内在所述多个通道区域中的一个通道区域中检测到物体并且在所述多个通道区域中的另一个通道区域中检测到物体，致使执行所述特定的功能。

9.根据权利要求4所述的投影显示单元，其中响应于通过所述检测光学系统在所述多个通道区域中的两个或更多不同的通道区域中同时检测到物体，致使执行所述特定的功能。

10.根据权利要求4所述的投影显示单元，其中响应于在所述多个通道区域中的一个通道区域以及所述第一检测区域中的选择性区域中同时检测到物体，致使执行所述特定的功能。

11.根据权利要求3所述的投影显示单元，其中所述第一检测区域包括围绕所述投影区域中的选择性图像显示区域的一个或多个通道区域，所述一个或多个通道区域分别对应于相应的输入操作。

12.根据权利要求1所述的投影显示单元，还包括：

偏振分离设备，所述偏振分离设备布置在所述光阀与所述投影透镜之间的，并且用于：

将入射光分离成第一偏振分量和第二偏振分量，以及

将所述第一偏振分量和所述第二偏振分量发射到互不相同的方向。

13.根据权利要求12所述的投影显示单元，其中所述偏振分离设备包括偏振分束器。

14.根据权利要求12所述的投影显示单元，其中所述光阀包括反射型液晶显示设备。

15.根据权利要求14所述的投影显示单元，其中所述偏振分离设备具有第一表面、第二表面、第三表面和第四表面，

所述第一表面、第二表面、第三表面和第四表面中的每一表面用作光入射表面或光射出表面，并且

所述偏振分离设备用于：

从所述第二表面射出从所述第一表面进入的光的第一偏振分量，

从所述第三表面射出从所述第一表面进入的光的第二偏振分量，

从所述第四表面射出从所述第二表面进入的光的第二偏振分量，以及

从所述第三表面射出从所述第四表面进入的光的第一偏振分量。

16.根据权利要求15所述的投影显示单元，其中：

所述照明部用于向所述偏振分离设备的所述第一表面发射照明光，

所述光阀用于对从所述偏振分离设备的所述第二表面射出的所述照明光中的第一偏振分量进行调制，并且将经过调制的光发射到所述偏振分离设备的所述第二表面，以及

所述投影透镜用于将从所述偏振分离设备的所述第四表面射出的所述经过调制的光投射到所述投影透镜。

17.根据权利要求16所述的投影显示单元，其中所述检测光学系统用于：

通过缩小光学系统并经由所述投影透镜、所述偏振分离设备的所述第四表面以及所述偏振分离设备的所述第三表面接收用于物体检测的光，并且将从所述缩小光学系统发射的光传送到所述图像拾取设备。

18.根据权利要求12所述的投影显示单元，其中以沿着平面发射的不可见光为基础的光经由所述投影透镜和所述偏振分离设备进入所述图像拾取设备，其中所述平面靠近所述投影表面。

19.根据权利要求18所述的投影显示单元，其中所述不可见光包括近红外光。

20.根据权利要求18所述的投影显示单元，其中所述投影透镜包括短焦透镜。

21.根据权利要求20所述的投影显示单元，其中在所述投影显示单元的壳体上设置用于发射所述不可见光的光源部。

22.根据权利要求1所述的投影显示单元，其中所述光阀用于：

基于图像信号来调制从所述照明部馈送的照明光，以及

将经过调制的照明光发射到所述投影透镜。

23.一种功能控制方法，包括：

使用包括照明部、投影透镜和光阀的投影光学系统，向投影表面上的投影区域投影；

使用包括图像拾取设备的检测光学系统，检测是否在所述投影表面上的所述投影区域的周边区域中执行了输入操作，所述图像拾取设备被布置在与所述光阀光学共轭的位置；以及

响应于对于在所述周边区域中执行的输入操作的检测，致使执行特定的功能。