JP2011215518A

JP2011215518A - 位置検出機能付き投射型表示装置

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Publication number: JP2011215518A
Application number: JP2010085816A
Authority: JP
Inventors: Katsuma Endo; 甲午遠藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2010-04-02
Filing date: 2010-04-02
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】撮像素子を用いなくても、画像が投射される方向に位置する対象物体の位置を光
学的に検出することのできる位置検出機能付き投射型表示装置を提供すること。
【解決手段】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、画像投射装置２００に、ピーク波長が８４０ｎｍか
ら１０００ｎｍの帯域の赤外光からなる検出光Ｌ２を前方空間に向かって出射する位置検
出用光源部１１を設け、対象物体により反射した検出光Ｌ３を光検出器３０によって検出
する。位置検出用光源部１１では、光源１２から出射された検出光Ｌ２の光強度分布を、
液晶パネル１６０を備えた電気光学装置１６によって変換した後、出射する。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像を投射するとともに画像の投射側に位置する対象物体の位置を光学的に
検出することのできる位置検出機能付き投射型表示装置に関するものである。

対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置としては、撮像素子を用いたも
のが一般的であるが、かかる撮像素子は高価である。

一方、対象物体の位置を光学的に検出する光学式位置検出装置としては、透光板（光伝
播媒体）において対象物体が位置する第１面側とは反対側の第２面側に配置された光源か
ら対象物体に向けて検出光を出射し、対象物体で反射して透光板の第２面側に透過してき
た検出光を光検出器で検出する技術が提案されている（特許文献１参照）。

かかる光学式位置検出装置では、２つの光源を交互に点灯させるとともに、２つの光源
が各々、点灯した期間における光検出器での検出結果を利用する。

特表２００３−５３４５５４号公報

ここに本願発明者は、投射型表示装置においてスクリーンの近傍等といった画像の投射
側に検出領域を設定し、かかる検出領域内の対象物体の位置を検出する新たな表示装置、
すなわち、位置検出機能付き投射型表示装置を提案するものである。しかしながら、かか
る位置検出機能付き投射型表示装置を構成するにあたって、特許文献１に記載の構成を採
用すると、スクリーンの裏面側に配置した光源から出射された検出光をスクリーンの表面
に透過させることになるため、位置検出機能付き投射型表示装置を構成するのは困難であ
る。また、特許文献１に記載の構成では、スクリーンの前面側という比較的広い領域全体
に検出光を出射することが困難である。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、撮像素子を用いなくても、画像が投射される
方向に位置する対象物体の位置を光学的に検出することのできる位置検出機能付き投射型
表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、画像投射装置から画像が投射される前方空間に
位置する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、ピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光
からなる検出光を前記前方空間に出射して当該前方空間に前記検出光の光強度分布を異な
るパターンで順次形成する位置検出用光源部と、前記対象物体で反射した前記検出光を検
出する光検出器と、該光検出器での検出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、を有し、前記位置検出用光源部は、前記検出光を出射する光源と、該光源か
ら前記前方空間に向かう光路において前記光源から出射された前記検出光の光強度分布を
切り換える電気光学装置と、を備え、当該電気光学装置は、一対の透光性基板の間に液晶
層が保持された透過型の液晶パネルと、該液晶パネルに対して前記検出光の入射側に配置
された第１偏光板と、前記液晶パネルに対して前記検出光の出射側に設けられた第２偏光
板と、を備えていることを特徴とする。

本発明では、投射型表示装置に対して位置検出機能を付加するにあたって、画像投射装
置に、前方空間に向かって検出光を出射する位置検出用光源部を設け、対象物体により反
射した検出光を光検出器によって検出する。ここで、位置検出用光源部から出射された検
出光は、前方空間に光強度分布を形成するため、前方空間における位置と検出光の強度と
の関係を予め把握しておけば、位置検出部は、光検出器の受光結果に基づいて対象物体の
位置を検出することができる。また、位置検出用光源部は、画像投射装置に設けられてお
り、画像投射装置から検出光を出射するため、検出領域の周りに発光素子を多数設ける必
要がない。さらに、位置検出用光源部は、光源から前方空間に向かう光路に電気光学装置
が設けられているため、光源から出射された検出光の光強度分布を電気光学装置によって
変換した後、前方空間に出射することができる。従って、前方空間に好適な光強度分布を
形成することができるので、対象物体の位置を精度よく検出することができる。また、赤
外光からなる検出光であれば、視認されないので、画像の表示を妨げることがない。

本発明において、前記位置検出用光源部から前記検出光が出射される方向に交差する２
方向をＸ軸方向およびＹ軸方向としたとき、前記位置検出用光源部は、Ｘ軸方向で強度が
変化するＸ座標検出用光強度分布と、Ｙ軸方向で強度が変化するＹ座標検出用光強度分布
と、を異なるタイミングで形成する構成を採用することができる。

本発明において、前記第１偏光板および前記第２偏光板は、互いの偏光軸を平行に配置
したときの前記検出光の透過率が３０％以上で、互いの偏光軸を直交配置したときの前記
検出光の透過率が３％以下であることが好ましい。このように構成すると、ピーク波長が
８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光からなる検出光を好適に光変調することがで
きる。

本発明において、前記液晶パネルは、ＴＮ(Twisted Nematic)方式の液晶パネルであっ
て、前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、前記液晶層の層厚をｄとしたとき、Δｎ・ｄ
で規定されるリタデーションが０．５８から０．７６であることが好ましく、０．６１か
ら０．７３であることがさらに好ましい。このように構成すると、ピーク波長が８４０ｎ
ｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光からなる検出光を好適に光変調することができる。

本発明において、前記液晶パネルは、ＶＡ(Vertically Aligned Nematic)方式の液晶パ
ネルであって、前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、前記液晶層の層厚をｄとしたとき
、Δｎ・ｄで規定されるリタデーションが０．４５から０．５９であることが好ましく、
０．４７から０．５６であることがさらに好ましい。このように構成すると、ピーク波長
が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光からなる検出光を好適に光変調することが
できる。

本発明において、前記液晶パネルは、ＩＰＳ(In Plane Switching)方式あるいはＦＦＳ
（Fringe Field Switching）方式の液晶パネルであって、前記液晶層の屈折率異方性をΔ
ｎとし、前記液晶層の層厚をｄとしたとき、Δｎ・ｄで規定されるリタデーションが０．
５１から０．６７であることが好ましく、０．５３から０．６４であることがさらに好ま
しい。このように構成すると、ピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光
からなる検出光を好適に光変調することができる。

本発明において、前記画像投射装置は、前記投射画像を投射する投射光学系とは別の位
置から前記検出光を前記前方空間に出射する構成を採用することができる。

本発明において、前記画像投射装置は、前記投射画像を投射する投射光学系を介して前
記検出光を前記前方空間に出射する構成を採用してもよい。

本発明において、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が好ましい。このように構成すると、位置
検出に必要な要素が画像投射装置に設けられているので、持ち運びに便利であるとともに
、画像投射装置の向きを調整すれば、光検出器の光軸方向を調整することができる。

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る。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る。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電気光学装置および光源の説明図である。本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置において位置検出用光源部の電気光学装置が検出光を光変調する様子を示す説明図である。本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置において位置検出用光源部から出射された検出光の光強度分布を示す説明図である。本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置において位置検出用光源部から出射された検出光によって検出領域に光強度分布が形成される様子を示す説明図である。本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置で用いた位置検出の原理を示す説明図である。本発明を適用した位置検出機能付き投射型表示装置での信号処理内容を示す説明図である。本発明を適用した別の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る。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説
明においては、互いに交差する軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｚ軸に沿う方向に画像を
投射するものとして説明する。また、以下に参照する図面では、説明の便宜上、Ｘ軸方向
を横方向とし、Ｙ軸方向と縦方向として表してある。また、以下に参照する図面では、Ｘ
軸方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ軸方向の一方側をＹ１側とし、他
方側をＹ２側として示してある。

［位置検出機能付き投射型表示装置の全体構成］
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１および図２に示す位置検出機能付き投射型表示装置１００は、液晶プロジェクター
、あるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２００を備え
ており、かかる画像投射装置２００は、筐体２５０の前面部２０１に設けられた投射レン
ズ系２１０からスクリーン２９０に向けて画像表示光Ｌ１を拡大投射する。従って、画像
投射装置２００は、筐体２５０の内部にカラーの画像表示光を生成して投射レンズ系２１
０を介して出射する光学装置２８０を備えている。本形態において、スクリーン２９０は
横長の四角形である。

本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００は、以下に説明するように、画像が投
射される前方空間（スクリーン２９０と画像投射装置２００との間）に設定された検出領
域１０Ｒ内の対象物体Ｏｂの位置を光学的に検出する機能を備えている。本形態の位置検
出機能付き投射型表示装置１００では、かかる対象物体ＯｂのＸＹ座標を投射された画像
の一部等を指定する入力情報として扱い、かかる入力情報に基づいて画像の切り換え等を
行なう。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、かかる位置検出機能を実現するにあたって、本形態
の位置検出機能付き投射型表示装置１００には、ピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎ
ｍの帯域の赤外光からなる検出光Ｌ２を検出領域１０Ｒ（前方空間）に出射して検出領域
１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布を異なるパターンで順次形成する位置検出用光源部１１
が設けられている。また、位置検出機能付き投射型表示装置１００には、検出領域１０Ｒ
で対象物体Ｏｂにより反射した検出光Ｌ３を検出する光検出器３０と、光検出器３０の受
光結果に基づいて対象物体Ｏｂの位置を検出する位置検出部５０とが設けられている。

本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、位置検出用光源部１１は、
検出光Ｌ２を出射する光源１２と、光源１２から検出領域１０Ｒに向かう光路において光
源１２から出射された検出光Ｌ２の光強度分布を切り換える電気光学装置１６と、光源１
２および電気光学装置１６を駆動する光源駆動部１４とを有している。

ここで、位置検出用光源部１１（光源１２、電気光学装置１６および光源駆動部１４）
は、画像投射装置２００に設けられている。より具体的には、画像投射装置２００の前面
部２０１には、Ｘ軸方向の略中央位置に投射レンズ系２１０が設けられているとともに、
前面部２０１において投射レンズ系２１０に対してＸ軸方向で隣り合う位置に設けられた
筒部２０２の内側に電気光学装置１６が配置され、かかる電気光学装置１６の背面に光源
１２が設けられている。

本形態においては、光検出器３０および位置検出部５０も、位置検出用光源部１１と同
様、画像投射装置２００に設けられており、位置検出部５０は、画像投射装置２００の内
部に配置されている。

光検出器３０は、画像投射装置２００の前面部２０１に設けられており、検出領域１０
Ｒ（前方空間）に受光部３１を向けている。光検出器３０は、フォトダイオードやフォト
トランジスター等からなり、本形態では、フォトダイオードが用いられている。光検出器
３０には位置検出部５０に電気的に接続されており、光検出器３０での検出結果は、位置
検出部５０に出力される。光源駆動部１４と位置検出部５０とは、同一の集積回路５００
に構成されており、発光素子１２１に対する駆動と位置検出部５０での検出動作とは連動
して行われる。位置検出部５０は、光検出器３０での検出結果に対する信号処理部５５と
、信号処理部５５での処理結果に基づいて対象物体ＯｂのＸ座標を算出するＸ座標検出部
５１と、信号処理部５５での処理結果に基づいて対象物体ＯｂのＹ座標を算出するＹ座標
検出部５２とを備えている。さらに、位置検出部５０は、信号処理部５５での処理結果に
基づいて対象物体ＯｂのＺ座標を算出するＺ座標検出部５３を備えている。

（電気光学装置１６および光源１２の構成）
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に用いた電気光学装置１６
および光源１２の説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、電気光学装置１６等の
構成を模式的に示す断面図、偏光板の説明図、および偏光板の透過特性を示す説明図であ
る。

図３（ａ）に示すように、本形態において、光源１２は、電気光学装置１６に用いた液
晶パネル１６０の一方面（光入射面１６１）の側に配置された透光性の導光板１２５と、
導光板１２５の端部１２６に対向配置された１乃至複数の発光素子１２１とを有している
。本形態において、発光素子１２１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等により構成され、赤
外光からなる検出光Ｌ２を発散光として放出する。検出光Ｌ２は、指やタッチペン等の対
象物体Ｏｂにより効率的に反射される波長域を有することが好ましい。従って、対象物体
Ｏｂが指等の人体であることを想定して、本形態では、人体の表面で反射率の高い近赤外
線（ピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光）が用いられている。特に
、本形態では、近赤外のうちでも、人体の表面で反射率の高い赤外線、より具体的には、
ピーク波長が８４０ｎｍの赤外線が用いられている。また、導光板１２５の光出射面１２
７または裏面１２８には、プリズム状の傾斜面等が形成されているとともに、裏面１２８
には反射層１２９も設けられている。

本形態において、電気光学装置１６は、透過型の液晶装置であり、アクティブマトリク
ス型の透過の液晶パネル１６０と、液晶パネル１６０の光入射面１６１の側に重ねて配置
された第１偏光板１６８と、液晶パネル１６０の光出射面１６２の側に重ねて配置された
第２偏光板１６９とを備えている。液晶パネル１６０は、シール材１６６によって貼り合
わされた一対の透光性基板１６３、１６４と、これらの透光性基板１６３、１６４の間に
保持された液晶層１６５とを備えている。ここで、透光性基板１６３、１６４のうちの一
方の透光性基板は、画素電極や画素トランジスターが形成された素子基板として構成され
、他方の透光性基板は、共通電極が形成された対向基板として構成される。なお、液晶パ
ネル１６０がＩＰＳ方式あるいはＦＦＳ方式の液晶パネルである場合、共通電極も画素電
極と同様、素子基板の側に形成される。

第１偏光板１６８および第２偏光板１６９は、液晶パネル１６０をノーマリホワイトで
使用するかノーマリブラックで使用するかによって、互いの偏光軸が平行あるいは直交す
るように配置される。かかる第１偏光板１６８および第２偏光板１６９は、図３（ｂ）に
示すように、ヨウ素化合物分子等を吸着配向したポリビニル（ＰＶＡ）層等からなる直線
偏光層１６７ａと、直線偏光層１６７ａを両側から挟むトリアセチルセルロース（ＴＡＣ
）層や環状オレフィン共重合体層等からなる基板１６７ｂ、１６７ｃ等からなる。

このように構成した位置検出用光源部１１において、発光素子１２１から出射された検
出光Ｌ２は、端部１２６から導光板１２５の内部に進入した後、導光板１２５の内部を伝
播しながら、光出射面１２７から略均一な光強度分布をもって出射され、電気光学装置１
６に入射する。より具体的には、導光板１２５は、発光素子１２１が対向する端面１２６
側から反対側の端面に向けて、光出射面１２７からの出射光の光量比率が単調に増加する
導光構造を有している。かかる導光構造は、例えば、導光板１２５の光出射部面１２７あ
るいは裏面１２８に形成された光偏向用あるいは光散乱用の微細な凹凸形状の屈折面の面
積、印刷された散乱層の形成密度などを上記内部伝播方向に向けて徐々に高めることで実
現される。このような導光構造を設けることで、検出光Ｌ２は、光出射面からほぼ均一に
出射される。そして、電気光学装置１６は、光源１２から出射された検出光Ｌ２を変調し
、検出空間１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布を異なるパターンで順次形成する。

ここで、電気光学装置１６は、可視光を対象とする通常の液晶表示装置と違って、赤外
光を変調する。このため、第１偏光板１６８および第２偏光板１６９は、図３（ｃ）に実
線Ｒ１で示すように、互いの偏光軸を平行配置したとき、８４０ｎｍから１０００ｎｍの
帯域の光（検出光Ｌ２）の透過率が３０％以上となるように構成されている。また、第１
偏光板１６８および第２偏光板１６９は、図３（ｃ）に実線Ｒ２で示すように、互いの偏
光軸を直交配置したとき、８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の光（検出光Ｌ２）の透過
率が３％以下となるように構成されている。

また、本形態で用いた液晶パネル１６０は、可視光を対象とする通常の液晶表示装置と
違って、赤外光を変調する。このため、液晶パネル１６０において、液晶層１６５の屈折
率異方性をΔｎとし、液晶層１６５の層厚をｄとしたとき、液晶層１６５のリタデーショ
ンΔｎ・ｄは、最適な値に設定されている。ここで、可視光を対象とする液晶表示装置の
場合、リタデーションΔｎ・ｄは、波長５５０ｎｍの緑色光を基準に最適な値に設定され
ている。例えば、ＴＮ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは０．４に設定
されている。また、ＶＡ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは０．３１に
設定されている。また、ＩＰＳ方式あるいはＦＦＳ方式の液晶パネルの場合、リタデーシ
ョンΔｎ・ｄは０．３５に設定されている。

これに対して、本形態で用いた液晶パネル１６０は、ピーク波長が８４０ｎｍから１０
００ｎｍの帯域の赤外光を対象としている。このため、上記のリタデーションΔｎ・ｄに
対して［８４０ｎｍ／５５０ｎｍ］を乗じた値から［１０００ｎｍ／５５０ｎｍ］を乗じ
た値までの範囲に設定することが好ましい。具体的には、液晶パネル１６０がＴＮ方式の
液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは、０．６１から０．７３であることが好ま
しい。また、液晶パネル１６０がＶＡ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄ
は、０．４７から０．５６であることが好ましい。また、液晶パネル１６０がＩＰＳ方式
あるいはＦＦＳ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは、０．５３から０．
６４であることがさらに好ましい。

但し、本形態では、電気光学装置１６は、検出光Ｌ２の光強度分布を形成するだけであ
り、画像を表示する訳ではないので、液晶パネル１６０のリタデーションΔｎ・ｄについ
ては、下限値×９５％から上限値×１０５％の値に設定してある。具体的には、液晶パネ
ル１６０がＴＮ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは、０．５８から０．
７６に設定してある。また、液晶パネル１６０がＶＡ方式の液晶パネルの場合、リタデー
ションΔｎ・ｄは、０．４５から０．５９に設定してある。また、液晶パネル１６０がＩ
ＰＳ方式あるいはＦＦＳ方式の液晶パネルの場合、リタデーションΔｎ・ｄは、０．５１
から０．６７に設定してある。

（検出光Ｌ２の光強度分布）
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において位置検出用
光源部１１の電気光学装置１６が検出光を光変調する様子を示す説明図である。図５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において位置検出用光源部１１
から出射された検出光Ｌ２の光強度分布を示す説明図である。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において位置検出用光源部１１から出射された検
出光Ｌ２によって検出領域１０Ｒに光強度分布が形成される様子を示す説明図である。な
お、図４には、電気光学装置１６において検出光Ｌ２を透過させる領域を白色で示し、電
気光学装置１６において検出光Ｌ２を遮断する領域を黒色で示してある。

図２および図３を参照して説明した位置検出用光源部１１において、光源１２から出射
される検出光Ｌ２のＸＹ平面内における光強度分布は一定であるが、電気光学装置１６は
、光源１２から出射される検出光Ｌ２を光変調してＸＹ平面内における光強度分布を、図
４（ａ）〜（ｄ）に示すように変更して検出領域１０Ｒに出射する。

まず、図４（ａ）、図５（ａ）および図６（ａ）に示すＸ座標検出用第１期間において
、電気光学装置１６が、図４（ａ）に示すように検出光Ｌ２を光変調すると、図５（ａ）
および図６（ａ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側
Ｘ２に向けて強度が低下していくＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ（Ｘ座標検出用光
強度分布）が形成される。かかるＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａでは、Ｙ軸方向に
おいて強度が一定である。

次に、図４（ｂ）、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すＸ座標検出用第２期間において
、電気光学装置１６が、図４（ｂ）に示すように検出光Ｌ２を光変調すると、図５（ｂ）
および図６（ｂ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側
Ｘ１に向けて強度が低下していくＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ（Ｘ座標検出用光
強度分布）が形成される。かかるＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂでは、Ｙ軸方向に
おいて強度が一定である。

次に、図４（ｃ）、図５（ｃ）および図６（ｃ）に示すＹ座標検出用第１期間において
、電気光学装置１６が、図４（ｃ）に示すように検出光Ｌ２を光変調すると、図５（ｃ）
および図６（ｃ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側
Ｙ２に向けて強度が低下していくＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａ（Ｙ座標検出用光
強度分布）が形成される。かかるＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａでは、Ｘ軸方向に
おいて強度が一定である。

次に、図４（ｄ）、図５（ｄ）および図６（ｄ）に示すＹ座標検出用第２期間において
、電気光学装置１６が、図４（ｄ）に示すように検出光Ｌ２を光変調すると、図５（ｄ）
および図６（ｄ）に示すように、検出領域１０Ｒには、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一方側
Ｙ１に向けて強度が低下していくＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂ（Ｙ座標検出用光
強度分布）が形成される。かかるＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂでは、Ｘ軸方向に
おいて強度が一定である。

（座標検出の基本原理）
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５を参照して説明した
検出光の光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７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で用いた位置検出の
原理を示す説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、検出光Ｌ２のＸ軸方向の光強
度分布を示す説明図、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出値を示
す説明図、対象物体Ｏｂで反射した検出光Ｌ３の光検出器３０での検出値が等しくなるよ
うに検出光Ｌ２の光強度分布を調整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、位置検出用光源部１１か
ら検出光Ｌ２を出射すると、検出領域１０Ｒに検出光Ｌ２の光強度分布が形成される。例
えば、Ｘ座標を検出する際には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、Ｘ座標検出用
第１期間において、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が単調減少して
いくＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において
、Ｘ軸方向の他方側Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が単調減少していくＸ座標検出用
第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する。好ましくは、Ｘ座標検出用第１期間において、Ｘ軸
方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第
１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した後、Ｘ座標検出用第２期間において、Ｘ軸方向の他方側
Ｘ２から一方側Ｘ１に向かって強度が直線的に減少していくＸ座標検出用第２光強度分布
Ｌ２Ｘｂを形成する。従って、検出領域１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体
Ｏｂにより検出光Ｌ２が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。
従って、検出空間１０Ｒに対象物体Ｏｂが配置されると、対象物体Ｏｂにより検出光Ｌ２
が反射され、その反射光の一部が光検出器３０により検出される。その際、光検出器３０
での受光結果は、対象物体Ｏｂが位置する個所の光強度に対応する。従って、Ｘ座標検出
用第１期間に形成するＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２期
間に形成するＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを予め、設定した分布としておけば、
以下の方法等により、光検出器３０での検出結果に基づいて、対象物体ＯｂのＸ座標を検
出することができる。

例えば、第１の方法では、図７（ｂ）に示すＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａと、
Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂとの差を利用する。より具体的には、Ｘ座標検出用
第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、およびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂは予め、設定した
分布になっているので、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２光強度
分布Ｌ２Ｘｂとの差も予め、設定した関数になっている。従って、Ｘ座標検出用第１期間
においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値Ｌ
Ｘａと、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した
際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとの差を求めれば、対象物体ＯｂのＸ座標を検出する
ことができる。かかる方法によれば、検出光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる
赤外成分が光検出器３０に入射した場合でも、検出値ＬＸａ、ＬＸｂの差を求める際、環
境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分が検出精度
に影響を及ぼすことがない。なお、光検出器３０での検出値ＬＸａ、ＬＸｂとの差に基づ
いて対象物体ＯｂのＸ座標を検出することもできる。

次に、第２の方法では、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ
２Ｘａを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間において
Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出値ＬＸｂとが
等しくなるように、発光素子１２１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。かかる方法は、図７（ｂ）に示す
Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａおよびＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２ＸｂがＸ座
標に対して直線的に変化する場合に適用できる。

まず、図７（ｂ）に示すように、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間に
おいて、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２ＸａとＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂと
を絶対値が等しく、Ｘ軸方向で光強度分布が逆向きになるように形成する。この状態で、
Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間
における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しければ、対象物体ＯｂがＸ軸方向の中央
に位置することが分る。

これに対して、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出値ＬＸａと、Ｘ座
標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが相違している場合、検出値
ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２１に対する制御量（駆動電流）を調整
して、図７（ｃ）に示すように、再度、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１
光強度分布Ｌ２Ｘａを形成し、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２光強度分
布Ｌ２Ｘｂを形成する。その結果、Ｘ座標検出用第１期間における光検出器３０での検出
値ＬＸａと、Ｘ座標検出用第２期間における光検出器３０での検出値ＬＸｂとが等しくな
れば、Ｘ座標検出用第１期間での発光素子１２１に対する制御量の調整量ΔＬＸａと、Ｘ
座標検出用第２期間での発光素子１２１に対する制御量の調整量ΔＬＸｂとの比あるいは
差等により、対象物体ＯｂのＸ座標を検出することができる。かかる方法によれば、検出
光Ｌ２以外の環境光、例えば、外光に含まれる赤外成分が光検出器３０に入射した場合で
も、検出値ＬＸａ、ＬＸｂが等しくなるように発光素子１２１に対する制御量の調整を行
なう際、環境光に含まれる赤外成分の強度が相殺されるので、環境光に含まれる赤外成分
が検出精度に影響を及ぼすことがない。

上記の方法のいずれを採用する場合でも、同様に、Ｙ座標検出用第１期間において、Ｙ
軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第１
光強度分布を形成した後、Ｙ座標検出用第２期間において、Ｙ軸方向の他方側Ｙ２から一
方側Ｙ１に向かって強度が単調減少していくＹ座標検出用第２光強度分布を形成すれば、
対象物体ＯｂのＹ座標を検出することができる。

上記のように、光検出器３０での検出結果に基づいて対象物体Ｏｂの検出領域１０Ｒ内
の位置情報を取得するにあたって、例えば、位置検出部５０としてマイクロプロセッサー
ユニット（ＭＰＵ）を用い、これにより所定のソフトウェア（動作プログラム）を実行す
ることに従って処理を行う構成を採用することができる。また、図８を参照して以下に説
明するように、論理回路等のハードウェアを用いた信号処理部で処理を行う構成を採用す
ることもできる。

（位置検出部５０の構成例）
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での信号処理内容を
示す説明図であり、図８（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の構成を模式的に示す説明図、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ＬＸ
ａ、ＬＸｂが等しくなるように、発光素子１２１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。また、図８（ａ）、（ｂ）では、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用
第２期間において発光素子１２１を駆動する様子を示すにあたって、Ｘ座標検出用第１期
間においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成する発光素子１２１と、Ｘ座標検
出用第２期間においてＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成する発光素子１２１と
を設け、それらを同期して駆動するように表してある。

図８（ａ）に示すように、本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、
光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間では可変抵抗１１１を介して発光素子１２
１に所定電流値の駆動パルスを印加し、Ｘ座標検出用第２期間では可変抵抗１１２および
反転回路１１３を介して発光素子１２１に所定電流値の駆動パルスを印加するものとして
表される。従って、光源駆動回路１４０は、Ｘ座標検出用第１期間とＸ座標検出用第２期
間とでは、発光素子１２１に対して逆相の駆動パルスを印加すると見なすことができる。
そして、Ｘ座標検出用第１期間においてＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した
際の検出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光されるとともに
、Ｘ座標検出用第２期間においてＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の検
出光Ｌ２が対象物体Ｏｂで反射した光が共通の光検出器３０で受光される。光強度信号生
成回路１５０において、光検出器３０には、１ｋΩ程度の抵抗３０ｒが直列に電気的接続
されており、それらの両端にはバイアス電圧Ｖｂが印加されている。

かかる光強度信号生成回路１５０において、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１
には、位置検出部５０が電気的に接続されている。光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点
Ｐ１から出力される検出信号Ｖｃは、下式
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。

位置検出部５０は概ね、位置検出用信号抽出回路１９０、位置検出用信号分離回路１７
０、および発光強度補償指令回路１８０を備えている。

位置検出用信号抽出回路１９０は、１ｎＦ程度のキャパシタからなるフィルター１９２
を備えており、かかるフィルター１９２は、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１か
ら出力された信号から直流成分を除去するハイパスフィルターとして機能する。このため
、フィルター１９２によって、光検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された
検出信号Ｖｃからは、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による検出光Ｌ２の位置検出信号Ｖｄが抽出される。すなわち、検出光Ｌ２は変調
されているのに対して、環境光はある期間内において強度が一定であると見なすことがで
きるので、環境光に起因する低周波成分あるいは直流成分はフィルター１９２によって除
去される。

また、位置検出用信号抽出回路１９０は、フィルター１９２の後段に、２２０ｋΩ程度
の帰還抵抗１９４を備えた加算回路１９３を有しており、フィルター１９２によって抽出
された位置検出信号Ｖｄは、バイアス電圧Ｖｂの１／２倍の電圧Ｖ／２に重畳された位置
検出信号Ｖｓとして位置検出用信号分離回路１７０に出力される。

位置検出用信号分離回路１７０は、Ｘ座標検出用第１期間において発光素子１２１に印
加される駆動パルスに同期してスイッチング動作を行なうスイッチ１７１と、比較器１７
２と、比較器１７２の入力線に各々、電気的接続されたキャパシタ１７３とを備えている
。このため、位置検出信号Ｖｓが位置検出用信号分離回路１７０に入力されると、位置検
出用信号分離回路１７０から発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間で
の位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実
効値Ｖｅｂとが交互に出力される。

発光強度補償指令回路１８０は、実効値Ｖｅａ、Ｖｅｂを比較して、図８（ｂ）に示す
処理を行ない、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検
出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとが同一レベルとなるように光源駆動
回路１４０に制御信号Ｖｆを出力する。すなわち、発光強度補償指令回路１８０は、Ｘ座
標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位
置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂとを比較して、それらが等しい場合、現状の駆動条件を維
持させる。これに対して、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａが
、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂより低い場合、発光強度補
償指令回路１８０は、可変抵抗１１１の抵抗値を下げさせてＸ座標検出用第１期間での発
光素子１２１からの出射光量を高める。また、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖ
ｓの実効値Ｖｅｂが、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅａより低
い場合、発光強度補償指令回路１８０は、可変抵抗１１２の抵抗値を下げさせてＸ座標検
出用第２期間の出射光量を高める。

このようにして、位置検出機能付き投射型表示装置１００では位置検出部５０の発光強
度補償指令回路１８０によって、Ｘ座標検出用第１期間およびＸ座標検出用第２期間での
光検出器３０による検出量が同一となるように、発光素子１２１の制御量（電流量）を制
御する。従って、発光強度補償指令回路１８０には、Ｘ座標検出用第１期間での位置検出
信号Ｖｓの実効値Ｖｅａと、Ｘ座標検出用第２期間での位置検出信号Ｖｓの実効値Ｖｅｂ
とが同一レベルとなるような発光素子１２１に対する制御量に関する情報が存在するので
、かかる情報を位置検出信号ＶｇとしてＸ座標検出部５１に出力すれば、Ｘ座標検出部５
１は、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＸ座標を得ることができる。また、同様な
原理を利用すれば、検出領域１０Ｒにおける対象物体ＯｂのＹ座標を得ることができる。

また、本形態では、位置検出用信号抽出回路１９０において、フィルター１９２は、光
検出器３０と抵抗３０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃから、環境光に起因
する直流成分を除去して位置検出信号Ｖｄを抽出する。このため、光検出器３０と抵抗３
０ｒとの接続点Ｐ１から出力された検出信号Ｖｃに環境光の赤外成分に起因する信号成分
が含まれている場合でも、かかる環境光の影響をキャンセルすることができる。

（Ｚ座標検出動作）
本形態の位置検出機能付き投射型表示装置１００において、図５および図６に示すＸ座
標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用
第１光強度分布Ｌ２Ｙａ、Ｙ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを合成すると、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に向けて検出光の強度が
単調減少するＺ座標検出用光強度分布が形成される。かかるＺ座標検出用光強度分布では
、Ｚ軸方向における位置と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座標検出用光強度分布における検
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。より具体的には、電気光学装置１６は、全ての領域で検出光Ｌ２を透過し
、Ｚ座標検出用光強度分布を形成する。なお、図５および図６に示すＸ座標検出用第１光
強度分布Ｌ２Ｘａ、Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂ、Ｙ座標検出用第１光強度分布
Ｌ２Ｙａ、Ｙ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを順次形成した際の光検出器３０の検出
結果を合計してもＺ座標を検出することは可能である。

（本形態の主な効果）
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から出射された検出光は、検出領域１０Ｒに光強度分布を形成するため、検出領域１
０Ｒ内における位置と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。それ故
、高価な撮像素子を用いなくても、対象物体Ｏｂの位置を検出することができる。

また、位置検出用光源部１１は、画像投射装置２００に設けられており、画像投射装置
２００から検出光を出射するため、検出領域１０Ｒの周りに発光素子を多数設ける必要が
ない。さらに、位置検出用光源部１１は、光源１２から検出領域１０Ｒに向かう光路に電
気光学装置１６が設けられているため、光源１２から出射された検出光Ｌ２の光強度分布
を電気光学装置１６によって変換した後、検出領域１０Ｒに出射することができる。従っ
て、検出領域１０Ｒに好適な光強度分布を形成することができるので、対象物体Ｏｂの位
置を精度よく検出することができる。特に、位置検出機能付き投射型表示装置１００では
、検出光Ｌ２を斜めから投射するため、適正な光強度分布を形成することが難しいが、本
形態によれば、検出光Ｌ２を斜めから投射することに起因する光強度分布のズレを電気光
学装置１６によって補正することができる。

また、検出光Ｌ２は，ピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光からな
るため、検出光Ｌ２が画像の表示を妨げないという利点がある。

さらに、電気光学装置１６では、第１偏光板１６８および第２偏光板１６９は、互いの
偏光軸を平行に配置したときの検出光Ｌ２の透過率が３０％以上で、互いの偏光軸を直交
配置したときの検出光Ｌ２の透過率が３％以下である。このため、ピーク波長が８４０ｎ
ｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光からなる検出光を好適に光変調することができる。ま
た、液晶パネル１６０では、リタデーションが最適な値に設定されているので、ピーク波
長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の赤外光からなる検出光Ｌ２を好適に光変調する
ことができる。

また、位置検出用光源部１１は画像投射装置２００に設けられており、画像投射装置２
００から検出領域１０Ｒに向けて検出光を出射する。このため、検出領域１０Ｒの周りに
発光素子１２１を多数設ける必要がない。さらに、本形態では、位置検出用光源部１１、
光検出器３０、および位置検出部５０のいずれもが画像投射装置２００に設けられている
。このため、位置検出に必要な要素が全て画像投射装置２００に設けられているので、持
ち運びに便利であるとともに、画像投射装置２００の向きを調整すれば、光検出器３０の
光軸方向を調整することができる。

また、位置検出用光源部１１は、画像投射装置２００において画像を投射する投射レン
ズ系２１０が位置する前面部２０１から前記検出光を出射する。このため、画像投射装置
２００の前面部２０１が向く方向を調整するだけで、画像表示用の光および検出光の出射
方向を調整することができる。また、光検出器３０も、位置検出用光源部１１と同様、画
像投射装置２００の前面部２０１に設けられている。このため、画像表示用の光および検
出光と同一方向に光検出器３０を確実に向けることができる。従って、画像投射装置２０
０の前面部２０１が向く方向を調整するだけで、画像表示用の光および検出光の出射方向
、および光検出器３０の光軸中心が向く方向を調整することができる。

さらに、本形態では、位置検出用光源部１１は、Ｘ座標検出用光強度分布およびＹ座標
検出用光強度分布を異なるタイミングで形成する。また、位置検出用光源部１１は、Ｘ座
標検出用光強度分布として、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２に向けて光量が減少す
るＸ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａと、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａとは逆
方向に強度が変化するＸ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂとを異なるタイミングで形成
する。このため、Ｘ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｘａを形成した際の光検出器３０での
検出結果と、Ｘ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｘｂを形成した際の光検出器３０での検出
結果との差からＸ座標を検出することができる。従って、外光等に含まれる赤外光の影響
を相殺することができるので、Ｘ座標を精度よく検出することができる。また、位置検出
用光源部１１は、Ｙ座標検出用光強度分布として、Ｙ軸方向の一方側Ｙ１から他方側Ｙ２
に向けて光量が減少するＹ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａと、Ｙ座標検出用第１光強
度分布Ｌ２Ｙａとは逆方向に強度が変化するＹ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂとを異
なるタイミングで形成する。このため、Ｙ座標検出用第１光強度分布Ｌ２Ｙａを形成した
際の光検出器３０での検出結果と、Ｙ座標検出用第２光強度分布Ｌ２Ｙｂを形成した際の
光検出器３０での検出結果との差からＹ座標を検出することができる。従って、外光等に
含まれる赤外光の影響を相殺することができるので、Ｙ座標を精度よく検出することがで
きる。

［別の実施の形態］
図９は、本発明を適用した別の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９（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。なお、本形
態の基本的な構成は、図１〜図８を参照して説明した構成と同一であるため、共通する部
分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図９に示す位置検出機能付き投射型表示装置１００も、実施の形態１と同様、液晶プロ
ジェクター、あるいはデジタル・マイクロミラー・デバイスと称せられる画像投射装置２
００を備えており、かかる画像投射装置２００は、画像表示光Ｌ１を拡大投射する投射レ
ンズ系２１０を備えている。また、画像投射装置２００は、位置検出用光源部１１を備え
ており、かかる位置検出用光源部１１は、検出光Ｌ２を出射する光源１２と、光源１２か
ら検出領域１０Ｒに向かう光路において光源１２から出射された検出光Ｌ２の光強度分布
を切り換える電気光学装置１６と、光源１２および電気光学装置１６を駆動する光源駆動
部１４とを有している。従って、位置検出用光源部１１において、光源１２から出射され
る検出光Ｌ２のＸＹ平面内における光強度分布は一定であるが、電気光学装置１６は、光
源１２から出射される検出光Ｌ２を光変調してＸＹ平面内における光強度分布を、図５お
よび図６を参照して説明したように変更する。

かかる位置検出機能付き投射型表示装置１００において、本形態では、画像表示光Ｌ１
および検出光Ｌ２はいずれも投射レンズ系２１０を介して出射される。より具体的に、画
像投射装置２００において、投射レンズ系２１０の背後には、光学装置２８０の光路と位
置検出用光源部１１の光路とを合成する光路合成素子２１５が配置されている。このため
、光学装置２８０から出射された画像表示光Ｌ１は、光路合成素子２１５を透過して投射
レンズ系２１０から出射され、位置検出用光源部１１から出射された検出光Ｌ２は、光路
合成素子２１５で反射して投射レンズ系２１０から出射される。

［その他の実施の形態］
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２
００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。

上記実施の形態では、位置検出用光源部１１の光源１２を構成するにあたって、発光素
子１２１および導光板１２５を用いたが、赤外ランプと導光板１２５とを用いて光源１２
を構成してもよい。また、位置検出用光源部１１の光源１２としては、赤外光を出射する
複数の発光素子１２１や赤外ランプが複数配列された面状光源や、赤外光を出射する複数
の有機エレクトロルミネッセンス素子が複数配列された面状光源を用いてもよい。

１０Ｒ・・検出領域（前方空間）、１１・・位置検出用光源部、１２・・光源、１６・・
電気光学装置、３０・・光検出器、５０・・位置検出部、１００・・位置検出機能付き投
射型表示装置、１２１・・発光素子、１２５・・導光板、１６０・・液晶パネル、１６８
・・第１偏光板、１６９・・第２偏光板、２１０・・投射レンズ系、２００・・画像投射
装置、２８０・・光学装置、２９０・・スクリーン、Ｏｂ・・対象物体

Claims

画像投射装置から画像が投射される前方空間に位置する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、ピーク波長が８４０ｎｍから１０００ｎｍの帯域の赤外
光からなる検出光を前記前方空間に出射して当該前方空間に前記検出光の光強度分布を異
なるパターンで順次形成する位置検出用光源部と、
前記対象物体で反射した前記検出光を検出する光検出器と、
該光検出器での検出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、
を有し、
前記位置検出用光源部は、前記検出光を出射する光源と、該光源から前記前方空間に向
かう光路において前記光源から出射された前記検出光の光強度分布を切り換える電気光学
装置と、を備え、
当該電気光学装置は、一対の透光性基板の間に液晶層が保持された透過型の液晶パネル
と、該液晶パネルに対して前記検出光の入射側に配置された第１偏光板と、前記液晶パネ
ルに対して前記検出光の出射側に設けられた第２偏光板と、を備えていることを特徴とす
る位置検出機能付き投射型表示装置。
前記位置検出用光源部から前記検出光が出射される方向に交差する２方向をＸ軸方向お
よびＹ軸方向としたとき、
前記位置検出用光源部は、Ｘ軸方向で強度が変化するＸ座標検出用光強度分布と、Ｙ軸
方向で強度が変化するＹ座標検出用光強度分布と、を異なるタイミングで形成することを
特徴とする請求項１に記載の位置検出機能付き投射型表示装置。
前記第１偏光板および前記第２偏光板は、互いの偏光軸を平行に配置したときの前記検
出光の透過率が３０％以上で、互いの偏光軸を直交配置したときの前記検出光の透過率が
３％以下である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。
前記液晶パネルは、ＴＮ(Twisted Nematic)方式の液晶パネルであって、前記液晶層の
屈折率異方性をΔｎとし、前記液晶層の層厚をｄとしたとき、Δｎ・ｄで規定されるリタ
デーションが０．５８から０．７６であ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。
前記液晶パネルは、ＶＡ(Vertically Aligned Nematic)方式の液晶パネルであって、前
記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、前記液晶層の層厚をｄとしたとき、Δｎ・ｄで規定
されるリタデーションが０．４５から０．５９であ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。
前記液晶パネルは、ＩＰＳ(In Plane Switching)方式あるいはＦＦＳ（Fringe Field S
witching）方式の液晶パネルであって、前記液晶層の屈折率異方性をΔｎとし、前記液晶
層の層厚をｄとしたとき、Δｎ・ｄで規定されるリタデーションが０．５１から０．６７
であ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。
前記画像投射装置は、前記投射画像を投射する投射光学系とは別の位置から前記検出光
を前記前方空間に出射することを特徴とする請求項１乃至６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。
前記画像投射装置は、前記投射画像を投射する投射光学系を介して前記検出光を前記前
方空間に出射することを特徴とする請求項１乃至６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。