专利名称：位置检测系统以及投射型显示系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及以光学方式对检测对象物的位置进行检测的位置检测系统以及投射型显示系统。
背景技术：
以往，在移动电话、汽车导航，售票机以及ATM等带显示画面的电子设备中使用触摸面板这样的位置检测系统。该位置检测系统配置于显示画面的观看侧，通过一边参照显示画面的图像一边在显示画面上配置笔或手指这样的检测对象物，来对该检测对象物的位置进行检测。例如，如专利文献I与专利文献2所记载。专利文献I与专利文献2所记载的位置检测系统分别是光学式，在物体表面的基准面上设定有检测空间，具有光源与光检测部，并构成为若在该检测空间内的任意位置配置检测对象物，则光源的光在该检测对象物的表面被反射，该反射光的一部分被光检测部接收，从而对检测对象物的位置进行检测。专利文献I :美国专利第5666037号说明书专利文献2 :美国专利第6927384号说明书然而，专利文献I、专利文献2所记载的位置检测系统中存在以下问题，若在该检测空间内同时配置2个检测对象物，则该光检测部不能分别地区别该2个检测对象物的反射光，从而检测出该2个检测对象物的中间位置，所以不能检测出该2个检测对象物的各自的位置。
发明内容
因此，本发明是用于解决上述问题点的，其目的在于提供一种能够分别检测出多个检测对象物的位置的光学式位置检测系统。[应用例I]本应用例所涉及的位置检测系统的特征在于，具有光射出部，其朝向第I检测对象物与第2检测对象物射出光；受光部，其接收从所述第I检测对象物和所述第2检测对象物反射的光；以及位置检测部，其使用所述受光部所接收的光来检测所述第I检测对象物以及所述第2检测对象物的位置，所述第I检测对象物具有反射第I反射光的第I反射滤波器，所述第2检测对象物具有反射波长与所述第I反射光的波长不同的第2反射光的第2反射滤波器，所述受光部具有区别光的波长地来检测所述第I反射光的第I受光部与检测所述第2反射光的第2受光部。根据本应用例，光射出部朝向第I检测对象物与第2检测对象物射出光。第I检测对象物具有反射第I反射光的第I反射滤波器，第2检测对象物具有反射波长与第I反射光的波长不同的第2反射光的第2反射滤波器。由此,第I反射光与第2反射光成为波长不同的光。而且，从光射出部射出的光中的第I反射光被第I检测对象物反射。而且，第I受光部区分反射的光的波长，接收第I反射光。由此，能够通过上述位置检测部对第I检测对象物的位置进行检测。同样，从光射出部射出的光中的第2反射光被第2检测对象物反射。第2受光部区分反射的光的波长来接收第2反射光。由此，位置检测部能够对第2检测对象物的位置进行检测。因此，光学式位置检测系统能够区别第I检测对象物的位置与第2检测对象物的位置而分别进行检测。[应用例2]在上述应用例所记载的位置检测系统中，优选上述第I反射滤波器与上述第2反射滤波器具备频率滤波器以及向与入射方向相反的方向反射入射光的回复性反射体。根据本应用例，能够通过频率滤波器使第I检测对象物反射的第I反射光与第2检测对象物反射的第2反射光成为明确不同的频率。另外，回复性反射体使反射光向规定的方向反射，从而能够高效地接收用于检测位置的反射光。因此，能够高精度地检测多个检测对象物的位置。[应用例3]在上述应用例所记载的位置检测系统中，优选上述回复性反射体是棱 镜形状。根据本应用例，回复性反射体成为棱镜形状。棱镜形状是具有剖面形状呈直角的2边的形状。此时，棱镜形状能够高效、可靠地使入射光成为平行的反向的反射光。[应用例4]在上述应用例所记载的位置检测系统中，优选上述频率滤波器通过涂层或者粘贴而设置于上述回复性反射体的表面。根据本应用例，除去频率滤波器与回复性反射体之间的空气层，消除了来自光射出部的光在界面反射而恶化的情况。其结果，能够减小因检测对象物的制造偏差而导致的反射率的个体差。[应用例5]在上述应用例所记载的位置检测系统中，优选上述第I受光部与上述第2受光部设置于一个光检测器。根据本应用例，第I受光部与第2受光部被设置于一个光检测器。因此，与单体的情况相比，能够减少部件件数量。并且，第I受光部与第2受光部能够容易调整受光的朝向。因此，能够减少两受光部的指向性之差，能够减少因检测位置的偏离而对位置信息带来的影响。其结果，能够不进行复杂的处理而高精度地检测出各检测对象物的相对位置。[应用例6]上述应用例所记载的位置检测系统，优选连结上述光射出部和上述第I检测对象物的线与连结上述光检测器和上述第I检测对象物的线所形成的角为10度以下，连结上述光射出部和上述第2检测对象物的线与连结上述光检测器和上述第2检测对象物的线所形成的角为10度以下。根据本应用例，连结光射出部和第I检测对象物的线与连结光检测器和第I检测对象物的线所形成的角为10度以下。并且，连结光射出部和第2检测对象物的线与连结光检测器和第2检测对象物的线所形成的角为10度以下。回复性反射体具有使入射光向平行的相反方向反射的特性，所以若连结光射出部和第I检测对象物以及第2检测对象物的线与连结光检测器和第I检测对象物以及第2检测对象物的线所形成的角成为10度以上，则在受光部接收的光量变少，用于位置检测的光量不充足。在本应用例中，光检测器位于能够接收反射光的位置。因此，能够高效地接收第I检测对象物以及第2检测对象物将来自光射出部的光反射的光。[应用例7]本应用例所涉及的投射型显示系统的特征在于，具备上述位置检测系统、向基准面投射图像的图像照射系统。投射型显示系统具备向基准面投射图像的图像照射系统。因此，能够看到投射到基准面的图像。并且，投射型显示系统具备上述光学式位置检测系统。因此，能够构建组合图像、与检测第I检测对象物和第2检测对象物的功能的系统。该情况下，也可以在图像照射系统中设置光射出部，也可以与图像照射系统分开设置。
图I是表示位置检测系统的构成的简要立体图。图2是表示位置检测系统的构成的示意侧面图。图3是表示位置检测系统的构成的示意主视图。图4是表示光射出部的构成的简要立体图。图5是表示光源驱动部的电路构成的电路图。图6是表示光射出部所射出的光的频率分布的分布图。图7是表示光射出部所射出的光的频率分布的分布图。图8是表示检测对象物的构造的示意图。图9是表示回复性反射体的基本构成例的示意剖面图。图10是表示回复反射要素层的形状的例子的示意图。图11 (a)是表示第I反射滤波器的回复性反射体的反射特性的图，(b)是表示第2反射滤波器的回复性反射体的反射特性的图。图12(a)是表示第I反射光的频率分布的图，(b)是表示第2反射光的频率分布的图。图13是表示位置检测部的构成的框图。图14是用于说明位置检测光的强度分布以及位置检测部中的处理内容的示意图。图15是表示第I位置检测部的信号处理电路的例子的简要电路图。
具体实施例方式接下来，参照附图，对本发明所涉及的光学式位置检测系统的实施方式进行说明。应予说明，以下所示的本实施方式是将光学式位置检测系统应用于投射型显示系统的方式，本发明并不局限于投射型显示系统，也可以应用于各种显示系统、其他的各种操作系统等。另外，以下的各图中，为了使各部件的大小成为能够识别的程度，使各部件的尺度与实际不同。实施方式I位置检测系统的全体构成图I是表示位置检测系统的构成的简要立体图，图2是表示位置检测系统的构成的示意侧面图。图3是表示位置检测系统的构成的示意主视图。如图I 图3所示,本发明所涉及的位置检测系统1000具备成为位置检测的对象的第I检测对象物31以及第2检测对象物32 ;朝向第I检测对象物31以及第2检测对象物32射出光的光射出部20。并且，位置检测系统1000具备光检测器30，其作为接收第I检测对象物31以及第2检测对象物32的各自的反射光(第I反射光41以及第2反射光42)的位置检测部。投射型显示系统1100具备光学式的位置检测系统1000、向上述基准面投射图像的图像照射系统1200。应予说明，在这些图I至图3中，为了说明的方便，沿基准面10设定有X轴以及Y轴，沿基准面10的法线方向设定有Z轴。这些X轴、Y轴以及Z轴分别交叉。图像照射系统1200向基准面10投射图像。由此，操作者11观察基准面10时，能够看到投射到基准面10的图像。而且，操作者11把持住第I检测对象物31与第2检测对象物32。操作者11利用第I检测对象物31与第2检测对象物32，指示所投影的图像的特定的场所。光射出部20向与基准面10平行地设定的检测空间70射出光。而且，在第I检测对象物31与第2检测对象物32位于检测空间70时，向第I检测对象物31与第2检测对象物32照射光射出部20所射出的光。如图3所示，在第I检测对象物31设置有第I反射滤波器61。而且，将在第I反射滤波器61反射了照射光后的光作为第I反射光41。在第2检测对象物32设置有第2反 射滤波器62。而且，将在第2反射滤波器62反射了照射光后的光作为第2反射光42。第I 反射滤波器61与第2反射滤波器62具备反射不同的波长的光的功能。因此，第I反射光41与第2反射光42具有不同的波长。在光检测器30设置有检测第I反射光41的第I受光部51、和检测第2反射光42的第2受光部52。因此，光检测器30能够区分第I反射光41与第2反射光42来进行检测。而且，第I受光部51与第2受光部52设置于一个光检测器。因此，与分体的情况相比，能够减少部件的数量。并且，能够容易调整第I受光部51与第2受光部52受光的朝向。因此，能够减少两受光部的指向性之差，而减少因检测位置的偏离而对位置信息带来的影响。其结果，能够不进行复杂的处理而高精度地检测出各检测对象物的相对位置。图4是表示光射出部的构成的简要立体图。如图4所示，光射出部20具有射出红外光的多个发光元件90、驱动该多个发光元件90的光源驱动部100。该多个发光元件90例如是LED (Light Emitting Diode,发光二极管)，以便从该多个发光元件90射出位置检测光80。朝向第I检测对象物31以及第2检测对象物32射出光的光射出部20在检测空间70内形成位置检测光80的强度分布。图5是表示光源驱动部的电路构成的电路图。如图5所示,光源驱动部100具备驱动多个发光元件90的光源驱动电路110、经由该光源驱动电路110分别控制多个发光元件90的发光强度的光源控制部120。其中光源驱动电路110例如由第I反射光源驱动电路111、第2反射光源驱动电路112、第3光源驱动电路113、第4光源驱动电路114构成，这些电路分别与一个发光元件90电连接。由此，位置检测光80成为规定的波段的光。图6是表示光射出部射出的光的频率分布的分布图。在图6中，位置检测光分布线83表示位置检测光80的波长的分布的例子。如位置检测光分布线83所示，例如，位置检测光80是约800nm至IOOOnm的波段的光。而且，位置检测光80在900nm以下的波段具有一个峰强度。另外，图7是表示光射出部射出的光的频率分布的分布图。在图7中，位置检测光分布线84表示位置检测光80的波长的分布的例子。如位置检测光分布线84所示，位置检测光80的频率分布也可以是合成波段相互不同的两种红外光分布线81、82后的位置检测光分布线84。例如，一个红外光分布线81是约800nm至约900nm的波段的光分布，另一个红外光分布线82是约900nm至约IOOOnm的波段的光分布。因此，整体成为约800nm至约IOOOnm的波段，在不同的波段分别具有峰强度。由此，与由红外光分布线81与红外光分布线82中的任意一个构成位置检测光的情况相比，位置检测光分布线84的位置检测光80能够扩大位置检测光的波段，而且即使在相互分离的波段，也能够具备充分的光强度。例如通过在位置检测系统的光射出部20中分别设置多个射出红外光分布线81的LED这样的第I发光元件、射出红外光分布线82的LED这样的第2发光元件，同时使之点亮而生成该位置检测光80。另外，也可以使用3种以上波段分别不同的发光元件生成位置检测光80。图8是表示检测对象物的构造的示意图。如图8所示，第I检测对象物31以及第2检测对象物32分别呈笔形形状。而且，在第I检测对象物31以及第2检测对象物32的表面设置有回复性反射体130。回复性反射体130可以设置于第I检测对象物31以及第2检测对象物32，也可以覆盖第I检测对象物31以及第2检测对象物32的整体进行设置。设置在位置检测光80可照射到的地方即可。 图9是表示回复性反射体的基本构成例的示意剖面图。如图9所示，回复性反射体130具备回复反射要素层140，在回复反射要素层140的一面设置有作为频率滤波器的带频率滤波器的表面保护层150。设置了带频率滤波器的表面保护层150的面成为位置检测光80入射的面。将设置在第I反射滤波器61上的带频率滤波器的表面保护层150作为第I频率滤波器151，将设置在第2反射滤波器62上的带频率滤波器的表面保护层150作为第2频率滤波器152。第I频率滤波器151与第2频率滤波器152具备不同的频率特性。带频率滤波器的表面保护层150是通过涂层或粘贴而设置在回复性反射体130的表面。由此，除去带频率滤波器的表面保护层150与回复性反射体130之间的空气层，消除了来自光射出部的光因界面反射而恶化的情况。其结果，能够减小因检测对象物的制造偏差而导致的反射率的个体差。在回复反射要素层140中，与带频率滤波器的表面保护层150相反的一侧设置有空腔部141。而且，利用回复反射要素层140与空腔部141的折射率的差来反射光。图10是表示回复反射要素层的形状的例子的示意图。图10(a)是表示第I例的回复反射要素层的示意俯视图，图10(b)是表示第I例的回复反射要素层的示意剖面图。如图10(a)以及10(b)所示，回复反射要素层142由三角锥隅角立方型回复反射元件构成。图10(c)是表示第2例的回复反射要素层的示意俯视图，图10(d)是表示第2例的回复反射要素层的示意剖面图。如图10(c)以及10(d)所示，回复反射要素层143由六角棱镜型回复反射元件构成。图10(e)是表示第3例的回复反射要素层的示意俯视图，图10(f)是表示第3例的回复反射要素层的示意剖面图。如图10(e)以及10(f)所示，回复反射要素层144由三角锥隅角立方型回复反射元件构成。图10(g)是表示第4例的回复反射要素层的示意俯视图，图10(h)是表示第4例的回复反射要素层的示意剖面图。如图10(g)以及10(h)所示，回复反射要素层145由六角棱镜型回复反射元件构成。回复反射要素层142 回复反射要素层145根据这些形状具备将入射光向平行的反方向反射的特性。在该第I检测对象物31上所设置的回复性反射体130上设置有第I频率滤波器151，并且在第2检测对象物32上所设置的回复性反射体130上设置有第2频率滤波器152，这些第I频率滤波器151与第2频率滤波器152具备相互不同的反射特性。优选连结光射出部20和第I检测对象物31的线与连结光检测器30和第I检测对象物31的线所形成的角度为10度以下。同样，优选连结光射出部20和第2检测对象物32的线与连结光检测器30和第2检测对象物32的线所形成的角度为10度以下。由于回复性反射体130具有使入射光向平行的反方向反射的特性，所以若连结光射出部20和第I检测对象物31以及第2检测对象物32的线与连结光检测器30和第I检测对象物31以及第2检测对象物32的线所形成的角度为10度以上，则在光检测器30接收的光的光量减少，用于位置检测的光量不充足。通过在能够接收反射光的位置设置光检测器30，从而光检测器30能够高效地接收由第I检测对象物31以及第2检测对象物32将来自光射出部20的光向与入射光平行的反方向反射的光。图11 (a)是表示第I反射滤波器的回复性反射体的反射特性的图，图11 (b)是表示第2反射滤波器的回复性反射体的反射特性的图。如图11 (a)所示，第I频率特性线151a表示第I频率滤波器151的滤波特性。如第I频率特性线151a所示，具体而言，第I频率 滤波器151具备在约800nm至约900nm的波段(第I波段)的反射率比从约900nm至约IOOOnm的波段(第2波段)的反射率高的反射特性。另外，如图11 (b)所示，第2频率特性线152a表示第2频率滤波器152的滤波特性。如第2频率特性线152a所示，第2频率滤波器152具备在约900nm至约IOOOnm的波段的反射率比从约800nm至约900nm的波段的反射率高的反射特性。图12(a)是表示第I反射光的频率分布的图，图12(b)是表示第2反射光的频率分布的图。位置检测光分布线80a表示位置检测光80的频率分布。第I反射光分布线41a表不第I反射光41的频率分布,第2反射光分布线42a表不第2反射光42的频率分布。如图12(a)所示，若位置检测光80入射到该第I频率滤波器151，则位置检测光80的在约900nm至约IOOOnm的波段的光成分被第I频率滤波器151吸收，并且位置检测光80的在约800nm至约900nm的波段的光成分被回复性反射体130反射，作为第I反射光41射出。如图12(b)所示，若位置检测光80入射到该第2频率滤波器152，则位置检测光80的在约800nm至约900nm的波段的光成分被第2频率滤波器152吸收，并且，位置检测光80的在约900nm至约IOOOnm的波段的光成分被回复性反射体130反射，作为第2反射光42射出。因此，第I检测对象物31的第I反射光41与第2检测对象物32的第2反射光42成为波长分布相互不同的光。位置检测部的构成如图I至图3所示，在光检测器30中，在同一框体内具备第I受光部51 (第I光检测部)与第2受光部52(第2光检测部)。图13是表示位置检测部的构成的框图。如图13所不,在第I受光部51设置有第I反射光检测部511,在第2受光部52设置有第2反射光检测部521。在光检测器30设置有第I位置检测部512，其基于第I反射光检测部511的检测值求出位置信息；以及第2位置检测部522，其基于第2反射光检测部521的检测值求出位置信息。这些第I反射光检测部511与第2反射光检测部521具备相互不同的灵敏度特性。具体而言，第I反射光检测部511具备在约800nm至约900nm的波段的检测灵敏度比从约900nm至约IOOOnm的波段的检测灵敏度高的灵敏度特性。由此，减少第2反射光42对第I反射光检测部511的检测值的影响，获得反映第I反射光41的强度的检测值。该第I反射光检测部511与第I位置检测部512电连接，第I反射光检测部511的检测值输出给第I位置检测部512。另一方面，第2反射光检测部521具备在约900nm至约IOOOnm的波段的检测灵敏度比从约800nm至约900nm的波段的检测灵敏度高的灵敏度特性。由此，减少第I反射光41对第2反射光检测部521的检测值的影响，获得反映第2反射光42的强度的检测值。该第2反射光检测部521与第2位置检测部522电连接，第2反射光检测部521的检测值输出给第2位置检测部522。因此，第I受光部51的第I位置检测部512能够利用检测出第I反射光41的第I反射光检测部511的检测值与位置检测光80的强度分布，检测出检测空间70中的第I检测对象物31的位置。并且，第2受光部52的第2位置检测部522能够利用检测出第2反 射光42的第2反射光检测部521的检测值与位置检测光80的强度分布，检测出检测空间70中的第2检测对象物32的位置。坐标检测的基本原理在本实施方式的光学式位置检测系统中，通过使光射出部20的多个发光元件90点亮，从而在检测空间70沿着基准面10形成了位置检测光80的强度分布。该状态下，通过第I反射光检测部511检测出在第I检测对象物31的回复性反射体130所反射的第I反射光41，基于该结果，通过第I位置检测部512，检测出检测空间70中的第I检测对象物31的位置。并且，通过第2反射光检测部521检测出在第2检测对象物32的回复性反射体130所反射的第2反射光42，基于该结果，通过第2位置检测部522，检测出检测空间70中的第2检测对象物32的位置。以下，参照图14，对光强度分布的构成以及第I检测对象物31的坐标检测的原理进行说明。另外，第2检测对象物32的坐标检测原理与第I检测对象物31的坐标检测的原理相同，省略其说明。图14是用于说明位置检测光的强度分布以及位置检测部中的处理内容的示意图。图14(a)是用于说明位置检测光的X轴方向的强度分布的图，图14(b)是用于说明在第I检测对象物反射的反射光的强度的图。图14(c)是用于说明调整位置检测光的强度分布以使在第I检测对象物反射的反射光的强度相等的情况的图。若从光射出部20射出位置检测光80，则根据多个发光元件90的点亮模式，在沿 着基准面10的检测空间70形成位置检测光80的强度分布。例如，在检测X坐标时，如图14(a)以及图14(b)所示，首先，在第I期间，形成从X轴方向的一侧Xl向另一侧X2强度逐渐减少的X坐标检测用第I强度分布SOXa后，在第2期间，形成从X轴方向的另一侧X2向一侧Xl强度逐渐减少的X坐标检测用第2强度分布80Xb。此处，如图示例那样，优选在第I期间，形成从X轴方向的一侧Xl向另一侧X2强度呈直线性减少的X坐标检测用第I强度分布80Xa，在第2期间，形成从X轴方向的另一侧X2向一侧Xl强度呈直线性减少的X坐标检测用第2强度分布80Xb。若在该状态下，在检测空间70中配置第I检测对象物31，则位置检测光80被第I检测对象物31的回复性反射体130反射，调制为第I反射光41，该第I反射光41的一部分被光检测器30的第I反射光检测部511检测。此时，如果预先设定X坐标检测用第I强度分布SOXa与X坐标检测用第2强度分布80Xb，则能够利用以下的方法等，对第I检测对象物31的X坐标进行检测。如图14 (b)所示，第I方法是利用X坐标检测用第I强度分布80Xa与X坐标检测用第2强度分布SOXb之差的方法。具体而言，构成为X坐标检测用第I强度分布SOXa与X坐标检测用第2强度分布SOXb成为预先设定的既定的分布方式，所以X坐标检测用第I强度分布80Xa与X坐标检测用第2强度分布80Xb之差也成为预先设定的方式的X坐标的函数。因此，若求出第I期间中形成了 X坐标检测用第I强度分布SOXa时的第I反射光检测部511中的检测值300Xa、与第2期间中形成了 X坐标检测用第2强度分布SOXb时的第I反射光检测部511中的检测值300Xb之差，则能够检测出第I检测对象物31的X坐标。另夕卜，检测值300Xa与300Xb之比也成为X座标的函数，所以也能够求出该比，检测出X坐标。第2方法是利用以X坐标检测用第I强度分布80Xa中的检测值300Xa与X坐标检测用第2强度分布80Xb中的检测值300Xb相等的方式调整多个发光元件90的驱动电流 时的调整量的方法。应予说明，该第2方法能够应用于图14(b)所示的X坐标检测用第I强度分布80Xa与X坐标检测用第2强度分布80Xb相对于X坐标呈直线性变化的情况。如图14(b)所示，首先，在第I期间以及第2期间以绝对值相等地且在X轴方向反方向地形成X坐标检测用第I强度分布SOXa与X坐标检测用第2强度分布80Xb。该状态下，如果X坐标检测用第I强度分布SOXa的检测值300Xa与X坐标检测用第2强度分布80Xb的检测值300Xb相等，则可知第I检测对象物31位于X轴方向的中央。与此相对，如图14(c)所示，在检测值300Xa与检测值300Xb不同的情况下，调整第I期间与第2期间的双方或者任意一方的期间中的针对多个发光元件90的驱动电流，再次在第I期间中形成X坐标检测用第I强度分布80Xa，并且在第2期间中形成X坐标检测用第2强度分布80Xb，以使两者相等。其结果，如果检测值300Xa与检测值300Xb相等，则可以利用第I期间的调整量A300Xa与第2期间的调整量Λ 300Xb之比或差等，对第I检测对象物31的X坐标进行检测。或者可以利用调整后的第I期间中的针对多个发光元件90的控制量与调整后的第2期间中的针对多个发光元件90的控制量之比或差等，对第I检测对象物31的X坐标进出检测。不管采用上述的第I方法与第2方法中的哪一个方法的情况下，均同样地在第3期间形成从Y轴方向的一侧向另一侧强度逐渐减小的Y坐标检测用第I强度分布。其后，在第4期间形成从Y轴方向的另一侧向一侧强度逐渐减小的Y坐标检测用第2强度分布。由此，能够检测第I检测对象物31的Y坐标。并且，如果在第5期间形成Z轴方向的强度分布，则能够检测出第I检测对象物31的Z坐标。此处，在该第5期间，例如以使光射出部20的全部的发光元件90全部成为相同的发光量的方式进行驱动，由此，能够形成在X轴以及Y轴方向，强度几乎恒定，但在Z轴方向强度变化的强度分布。另外，能够使用上述的第I方法或者第2方法，同样地对第2检测对象物32的X坐标、Y坐标、Z坐标分别进行检测。另外，不管上述的第I方法与第2方法中的哪一个方法，即使环境光所包含的红外成分入射到第I反射光检测部511，在求出检测值300Xa、300Xb之差时，或者以使检测值300Xa、300Xb相等的方式进行调整时，抵消环境光的强度，所以环境光不会对第I检测对象物31的检测精度带来影响。即使环境光入射到第2反射光检测部521，同样地，也不会对第2检测对象物32的检测精度带来影响。如上述那样，基于第I反射光检测部511的检测结果，获取检测空间70中的第I检测对象物31的位置信息。而且，基于第2反射光检测部521的检测结果，获取检测空间70中的第2检测对象物32的位置信息。此时，例如可以采用如下的构成，即、在第I位置检测部512与第2位置检测部522分别采用微处理器单元(MPU =Micro Processing Unit)，按照在此执行规定的软件(动作程序)进行处理的构成。另外，如以下参照图15所说明的那样，也可以采用在使用了逻辑电路等硬件的信号处理部进行处理的构成。图15是表示第I位置检测部的信号处理电路的例子的简要电路图。此处所示的第I位置检测部512用于实现上述的坐标检测的基本原理中的第I方法。即、计算第I期间的第I反射光检测部511中的检测值300Xa与第2期间的第I反射光检测部511中的检测值300Xb之差。接下来，将计算的差值与预先设定的X坐标检测用第I强度分布SOXa和X坐标检测用第2强度分布SOXb之差的函数值进行比对，检测出第I检测对象物31的X坐标。另外，用于分别检测第I检测对象物31的X坐标、Y坐标、Z坐标的构成相同，所以在以下的说明中，仅对求出第I检测对象物31的X坐标的情况进行说明。另外，用于检测图13所示的第2检测对象物32的X坐标、Y坐标、Z坐标的第2受光部52的第2反射光检测部521以及第2位置检测部522分别与第I受光部51的第I反射光检测部511以及第I位置 检测部512相同，省略其说明。如图15所示，本实施方式的位置检测系统1000中的光源驱动电路110是作为在第I期间经由可变电阻160向多个发光元件90施加规定电流值的驱动脉冲，在第2期间经由可变电阻161以及反转电路170向多个发光元件90施加规定电流值的驱动脉冲的电路来表示。因此，光源驱动回路110在第I期间与第2期间，对多个发光元件90施加反相的驱动脉冲。而且，在第I期间中形成了 X坐标检测用第I强度分布SOXa时的位置检测光80在第I检测对象物31的回复性反射体130被反射，被调制为第I反射光41，该第I反射光41被第I反射光检测部511接收。同样，在第2期间中形成了 X坐标检测用第2强度分布80Xb时的位置检测光80在第I检测对象物31的回复性反射体130被反射，被调制为第I反射光41,该第I反射光41被第I反射光检测部511接收。该第I反射光检测部511设置在光强度信号生成电路180中，以串联的方式与IkQ左右的电阻190电连接，在它们的两端施加偏压Vb。在光强度信号生成电路180中，第I反射光检测部511和电阻190的连接点200电连接有第I位置检测部512。从该连接点200输出的检测信号Vc是具备反映了第I反射光检测部511接收的光强度的等级以及振幅的、与上述脉冲信号对应的交流信号。第I位置检测部512与光强度信号生成电路180的输出连接。第I位置检测部512具有取出光检测信号的信号提取电路220、从光检测信号分离出第I期间与第2期间的信号的信号提取电路260、基于分离的信号形成与位置信息相关的信号的信号处理电路300。该信号提取电路220具备由InF左右的电容器构成的滤波器230，该滤波器230作为从第I反射光检测部511与电阻190的连接点200所输出的信号中除去直流成分的高通滤波器发挥功能。因此，通过滤波器230，从连接点200所输出的检测信号Vc中提取出作为电压Vc的交流成分的位置检测信号Vd。换句话说，相对于位置检测光80被调制，环境光能够看作在某期间内强度为恒定，所以起因于环境光的低频成分或直流成分通过滤波器230被除去。
另外，信号提取电路220在滤波器230的后级具有具备了 220k Ω左右的反馈电阻240的加法电路250。通过滤波器230提取的位置检测信号Vd作为与偏压Vb的1/2倍的电压V/2重叠的位置检测信号Vs输出到信号提取电路260。信号提取电路260具备在第I期间与向发光元件90施加的驱动脉冲同步地进行开关动作的开关270、比较器280、分别与比较器280的输入线电连接的电容器290。因此，若位置检测信号Vs输入至信号提取电路260，则从信号提取电路260向信号处理电路300交替输出第I期间中的位置检测信号Vs的有效值Vea、与第2期间中的位置检测信号Vs的有效值Veb。该信号处理电路300用于求出第I期间中的有效值Vea与第2期间中的有效值Veb之差，将该差作为位置检测信号Vg输出给位置判定部310。在位置判定部310的存储部320收纳有检测空间70的X轴方向的X坐标检测用第I强度分布80Xa与X坐标检测用第2强度分布SOXb之差的函数值，将位置检测信号Vg与该函数值比对，推断出对应的X坐标，由此能够获得第I检测对象物31的X坐标。另外，上述的坐标检测的基本原理的第2方法是基于以使第I期间以及第2期间的第I反射光检测部511中的检测值300Xa、300Xb相等的方式调整针对多个发光元件90的控制量(驱动电流)时的调整量，对第I检测对象物31的X坐标进行检测。如图15中虚线所示，构成为从第I受光部51的信号处理电路300向位置检测系统1000的光源驱动电路110输出控制信号Vf，以使第I期间中的位置检测信号Vs的有效值Vea与第2期间中的位置检测信号Vs的有效值Veb成为相同水平。该情况下，比较第I期间的有效值Vea与第2期间的有效值Veb，在它们相等的情况下，使现状的驱动条件维持。与此相对，在第I期间的有效值Vea比第2期间的有效值Veb低的情况下，使可变电阻160的电阻值降低来提高第I期间中的来自发光元件90的射出光量。另外，在第2期间的有效值Veb比第I期间的有效值Vea低的情况下，使可变电阻161的电阻值下降来提高第2期间的射出光量。而且，在位置信息的计算中使用最终有效值Vea与Veb成为相同水平时的上述调整量。如上述那样，根据本实施方式，具有以下的效果。(I)在本实施方式中，在第I检测对象物31以及第2检测对象物32分别设置有具备了相互不同的反射特性的第I频率滤波器151与第2频率滤波器152。而且，设置有使入射光向平行的反向较强地反射的回复性反射体130，并且在光检测器30分别设置有具备了相互不同的灵敏度特性的第I反射光检测部511与第2反射光检测部521。由此，第I反射光检测部511的检测值反映第I频率滤波器151的反射光(第I反射光41)，抑制第2频率滤波器152的反射光(第2反射光42)的影响。另外，第2反射光检测部521的检测值反映第2频率滤波器152的反射光(第2反射光42)，抑制第I频率滤波器151的反射光(第I反射光41)的影响。2个反射光能够分别将较强的反射光返回给检测器，所以不会混同第I检测对象物31以及第2检测对象物32的反射光，能够区别地、高精度地进行检测。因此，能够分别对第I检测对象物31以及第2检测对象物32的检测空间70中的位置进行检测。(2)第I频率滤波器151与第2频率滤波器152分别设置在第I检测对象物31以 及第2检测对象物32的前端部。而且，第I频率滤波器151使第I反射光41通过，第2频率滤波器152使第2反射光42通过。第I受光部51对第I反射光41进行检测，第2受光部52对第2反射光42进行检测。因此，第I受光部51能够检测出第I检测对象物31的位置，第2受光部52能够检测出第2检测对象物32的位置。另外，回复性反射体130使反射光向规定的方向反射，从而能够高效地接收用于检测位置的反射光。因此，能够高精度地检测多个检测对象物的位置。(3)在本实施方式中，回复性反射体130为棱镜形状。此时，棱镜形状能够高效、可靠地使入射光成为平行的反向的反射光。(4)在本实施方式中，带频率滤波器的表面保护层150通过涂层或者粘贴被设置于回复性反射体130的表面。除去带频率滤波器的表面保护层150与回复性反射体130之间的空气层，消除了来自光射出部20的光因界面反射而恶化的情况。其结果，能够减小因检测对象物的制造偏差而导致的反射率的个体差。(5)在本实施方式中，第I受光部51与第2受光部52设置在一个光检测器30。因 此，与单体的情况相比，可以减少部件的数量。并且，能够容易调整第I受光部51与第2受光部52接收光的朝向。因此，能够减少两个受光部的指向性之差来减少因检测位置的偏离而对位置信息带来的影响。其结果，能够不进行复杂的处理而高精度地检测出各检测对象物的相对位置。(6)在本实施方式中，连结光射出部20和第I检测对象物31的线与连结光检测器30和第I检测对象物31的线所形成的角度为10度以下。并且，连结光射出部20和第2检测对象物32的线与连结光检测器30和第2检测对象物32的线所形成的角度为10度以下。由于回复性反射体具有使入射光向平行的反方向反射的特性，所以若连结光射出部20和第I检测对象物31以及第2检测对象物32的线与连结光检测器30和第I检测对象物31以及第2检测对象物32的线所形成的角度为10度以上，则在光检测器30接收的光量变少，用于位置检测的光量不充足。在本实施方式中，光检测器30位于能够接收反射光的位置。因此，能够高效地接收由第I检测对象物31以及第2检测对象物32将来自光射出部20的光反射的光。(7)在本实施方式中，能够通过回复性反射体130增强来自第I检测对象物31以及第2检测对象物32的反射光。因此，即使像投射型显示装置(投影仪)那样，显示区域大的情况下，也在光学上检测位置。(8)在本实施方式中，在检测第I检测对象物31以及第2检测对象物32的坐标时能够使用坐标检测的基本原理中的第I方法，即、利用位置检测光80的2种类的强度分布之差的方法。利用以使2种类的强度分布的检测值相等的方式调整多个发光元件90的驱动电流时的调整量的方法作为第2方法。此时，与第2方法相比第I方法不需对于第I检测对象物31以及第2检测对象物32的各自调节多个发光元件90的驱动电流。因此，能够同时地并行检测第I检测对象物31以及第2检测对象物32的位置。因此，不需要进行时分割处理等，能够以任意的定时求出多个检测对象物的位置信息，所以能够以简易的构成辨别多个检测对象物。(9)在本实施方式中，投射型显示系统1100具备向基准面10投射图像的图像照射系统1200。因此，能够看到投射到基准面10的图像。并且，投射型显示系统1100具备位置检测系统1000。因此，能够构建组合了图像与检测第I检测对象物31和第2检测对象物32的功能的系统。该情况下，也可以在图像照射系统1200设置光射出部20，也可以与图像照射系统1200分开设置。并不限定于上述的图示例子，当然在不脱离本设计的要旨的范围内可以追加各种变更。变形例I在本实施方式中，在第I检测对象物31与第2检测对象物32的表面分别设置有具备了相互不同的反射特性的第I频率滤波器151与第2频率滤波器152。也可以不设置这些第I频率滤波器151与第2频率滤波器152，而由不同的材料构成在第I检测对象物31与第2检测对象物32的表面露出的构成材料，从而具有相互不同的反射特性。
变形例2在本实施方式中，设置有第I检测对象物31以及第2检测对象物32、与这些对应的第I反射光检测部511以及第2反射光检测部521。而且，通过使用相互不同的波段，从而分别对第I检测对象物31以及第2检测对象物32的位置进行检测。并不限定于该方法，也可以通过使用3种以上的不同的波段，设置三个以上的检测对象物与三个以上的光检测器，分别对三个以上的检测对象物的位置进行检测。如以上那样，对本实施方式详细地进行了说明，本领域技术人员根据本发明的新事项以及效果可以容易地想到实质上不脱离本发明的多种变形。因此，这样变形例全部包含在本发明的范围内。例如，在说明书或附图中，至少一次与更广义或者同义的不同的用语一起记载的用语无论在说明书或者附图的任何位置都能够置换为其不同用语。另外，光学式位置检测系统以及投射型显示系统的构成、动作也不限定于在本实施方式说明的内容，也可以以各种变形实施。图中符号说明20...光射出部，30...作为位置检测部的光检测器，31...第I检测对象物，32...第2检测对象物，51...第I受光部，52...第2受光部，61...第I反射滤波器，62...第2反射滤波器，130...回复性反射体，151...作为频率滤波器的第I频率滤波器，152...作为频率滤波器的第2频率滤波器，512...第I位置检测部，522...第2位置检测部，1000...位置检测系统，1100...投射型显示系统，1200...图像照射系统。
权利要求
1.一种位置检测系统，其特征在于，具有 光射出部，其朝向第I检测对象物与第2检测对象物射出光； 受光部，其接收从所述第I检测对象物和所述第2检测对象物反射的光；以及位置检测部，其使用所述受光部所接收的光来检测所述第I检测对象物以及所述第2检测对象物的位置， 所述第I检测对象物具有反射第I反射光的第I反射滤波器，所述第2检测对象物具有反射波长与所述第I反射光的波长不同的第2反射光的第2反射滤波器， 所述受光部具有区别光的波长地来检测所述第I反射光的第I受光部与检测所述第2反射光的第2受光部。
2.根据权利要求I所述的位置检测系统，其特征在于， 所述第I反射滤波器与所述第2反射滤波器具备频率滤波器以及将入射光向与入射方向相反的方向反射的回复性反射体。
3.根据权利要求2所述的位置检测系统，其特征在于， 所述回复性反射体是棱镜形状。
4.根据权利要求2或3所述的位置检测系统，其特征在于， 所述频率滤波器是通过涂层或者粘贴而设置于所述回复性反射体的表面。
5.根据权利要求2 4中的任意一项所述的位置检测系统，其特征在于， 所述第I受光部与所述第2受光部被设置于一个光检测器。
6.根据权利要求5所述的位置检测系统，其特征在于， 连结所述光射出部和所述第I检测对象物的线与连结所述光检测器和所述第I检测对象物的线所形成的角度为10度以下，连结所述光射出部和所述第2检测对象物的线与连结所述光检测器和所述第2检测对象物的线所形成的角度为10度以下。
7.一种投射型显示系统，其特征在于，具备 权利要求I 6中的任意一项所述的位置检测系统、向基准面投射图像的图像照射系统。
全文摘要
本发明涉及位置检测系统以及投射型显示系统。光学式的位置检测系统具有朝向第1检测对象物与第2检测对象物射出光的光射出部、接收来自第1检测对象物的第1反射光的第1受光部、接收来自第2检测对象物的第2反射光的第2受光部，上述第1反射光与上述第2反射光的波长不同，上述第1检测对象物具有反射上述第1反射光的第1反射滤波器，上述第2检测对象物具有反射上述第2反射光的第2反射滤波器。
文档编号G06F3/042GK102707841SQ20121006409
公开日2012年10月3日 申请日期2012年3月12日 优先权日2011年3月14日
发明者清濑摄内, 远藤甲午 申请人:精工爱普生株式会社