本申請要求享有2014年09月09日提交的日本優(yōu)先權專利申請JP2014-182976的權益，其中該申請的全部內容在這里都被引入以作為參考。

技術領域

本公開涉及一種具有檢測功能的投影顯示單元以及使用該投影顯示單元的功能控制方法。

背景技術：

近年來，在智能電話、平板電腦終端等等之中，通過使用觸摸面板，可以允許用直觀的指點操作來對屏幕上顯示的圖像進行翻頁以及放大或縮小。另一方面，投影儀(投影顯示單元)作為一種用于通過將圖像投影在屏幕上來執(zhí)行顯示的顯示單元，一直為人們所熟知。目前已提出了一種為投影儀添加諸如觸摸板之類的檢測功能的技術(相關示例可以參見專利文獻1和2)。

引文列表

專利文獻

[專利文獻1]日本未審查專利申請公開第2007-52218號

[專利文獻2]日本未審查專利申請公開第2003-44839號

技術實現要素：

技術問題

在專利文獻1描述的投影儀中，由投影光學系統執(zhí)行的圖像投影以及由檢測光學系統執(zhí)行的對于被檢測光的獲取處理都是使用一個投影透鏡執(zhí)行的，并且用于產生圖像的光閥和用于接收被檢測光的圖像拾取設備被布置在彼此光學共軛的位置處。這種構造允許在不執(zhí)行諸如校準之類的復雜處理的情況下進行精確的物體檢測。并且可用簡單的構造來實現交互設備。

在這樣的投影儀中，期望的是可實現一種允許提升用戶可操作性的技術。

期望的是提供一種允許提升用戶可操作性的投影顯示單元和功能控制方法。

問題解決方案

一種根據本公開的實施方式的投影顯示單元包括：投影光學系統，所述投影光學系統包括：照明部、投影透鏡和光閥，所述光閥構造成基于圖像信號來調制從照明部饋送的照明光，并且將經過調制的照明光發(fā)射到投影透鏡；布置在光閥與投影透鏡之間的偏振分離設備，所述偏振分離設備構造成將入射光分離成第一和第二偏振分量，以及將第一和第二偏振分量發(fā)射到互不相同的方向；以及檢測光學系統，所述檢測光學系統包括圖像拾取設備，所述圖像拾取設備被布置在與所述光閥光學共軛的位置。以沿著靠近投影表面的平面發(fā)射的不可見光為基礎的光經由所述投影透鏡和所述偏振分離設備進入所述圖像拾取設備，并且在所述投影表面的投影區(qū)域附近檢測輸入操作，以及基于由此獲取的檢測結果，致使執(zhí)行特定的功能。

作為替換或補充，根據一些實施方式的投影顯示單元可以包括：投影光學系統，所述投影光學系統包括照明部、投影透鏡和光閥；以及檢測光學系統，所述檢測光學系統包括圖像拾取設備，所述圖像拾取設備被布置在與所述光閥光學共軛的位置，其中：所述檢測光學系統用于檢測是否在投影表面上的投影區(qū)域的周邊區(qū)域中執(zhí)行了輸入操作，以及響應于所述檢測光學系統在所述周邊區(qū)域中的檢測，致使執(zhí)行特定的功能。

在一些實施方式中，在所述投影透鏡的大致焦距處的第一位置中，或是在與所述第一位置具有光學共軛關系的第二位置中，可以布置第一矩形形狀，所述第一矩形形狀是與所述光閥的有效區(qū)域相對應的平面形狀，并且可以布置第二矩形形狀，以使得所述第二矩形形狀的中央位置與所述第一矩形形狀的中央位置基本對齊，所述第二矩形形狀是與所述圖像拾取設備的有效區(qū)域相對應的平面形狀，并且所述第二矩形形狀大于第一矩形形狀。

在這些實施方式中，投影顯示單元可被構造成使得在所述投影表面上可形成與所述投影區(qū)域相對應的第一檢測區(qū)域以及與所述投影區(qū)域的所述周邊區(qū)域相對應的第二檢測區(qū)域。

在這些實施方式中，第二檢測區(qū)域可以具有一個或多個通道區(qū)域或位置坐標，所述一個或多個通道區(qū)域或位置坐標分別對應于相應的輸入操作。

在這些實施方式中，所提供的一個或多個通道區(qū)域中的至少一個通道區(qū)域可以設置為面對所述投影區(qū)域的矩形形狀的四個側邊中的每一側邊。

在一些實施方式中，可以響應于通過所述檢測光學系統在預定時段內在所述多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域中多次檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

在這些實施方式中，可以響應于通過所述檢測光學系統在預定時段內在所述多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域中連續(xù)檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

在這些實施方式中，可以響應于通過所述檢測光學系統在預定時段內在所述多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域中檢測到物體并且在所述多個通道區(qū)域中的另一個通道區(qū)域中檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

在這些實施方式中，可以響應于通過所述檢測光學系統在所述多個通道區(qū)域中的兩個或更多不同的通道區(qū)域中同時檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

在這些實施方式中，可以響應于在所述多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域以及所述第一檢測區(qū)域中的選擇性區(qū)域中同時檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

在這些實施方式中，第一檢測區(qū)域可以包括圍繞所述投影區(qū)域中的選擇性圖像顯示區(qū)域的一個或多個通道區(qū)域，所述一個或多個通道區(qū)域分別對應于相應的輸入操作。

在這些實施方式中，投影顯示單元還可以包括：偏振分離設備，所述偏振分離設備布置在所述光閥與所述投影透鏡之間的，并且用于：將入射光分離成第一偏振分量和第二偏振分量，以及將所述第一偏振分量和所述第二偏振分量發(fā)射到互不相同的方向。

在這些實施方式中，所述偏振分離設備可以包括偏振分束器。

在一些實施方式中，所述光閥可以包括反射型液晶顯示設備。

在這些實施方式中，所述偏振分離設備可以具有第一表面、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，并且所述偏振分離設備用于：從所述第二表面射出從所述第一表面進入的光的第一偏振分量，從所述第三表面射出從所述第一表面進入的光的第二偏振分量，從所述第四表面射出從所述第二表面進入的光的第二偏振分量，以及從所述第三表面射出從所述第四表面進入的光的第一偏振分量。

在這些實施方式中，所述照明部用于向所述偏振分離設備的所述第一表面發(fā)射照明光，所述光閥用于對從所述偏振分離設備的所述第二表面射出的所述照明光中的第一偏振分量進行調制，并且將經過調制的光發(fā)射到所述偏振分離設備的所述第二表面，以及所述投影透鏡用于將從所述偏振分離設備的所述第四表面射出的所述經過調制的光投射到所述投影透鏡。

在這些實施方式中，檢測光學系統可被構造成：通過縮小光學系統并經由所述投影透鏡、所述偏振分離設備的所述第四表面以及所述偏振分離設備的所述第三表面接收用于物體檢測的光，并且將從所述縮小光學系統發(fā)射的光傳送到所述圖像拾取設備。

在一些實施方式中，以沿著平面發(fā)射的不可見光為基礎的光經由所述投影透鏡和所述偏振分離設備進入所述圖像拾取設備，其中所述平面靠近所述投影表面。

在這些實施方式中，所述不可見光包括近紅外光。

在一些實施方式中，所述投影透鏡包括短焦透鏡。

在這些實施方式中，在所述投影顯示單元的殼體上設置用于發(fā)射所述不可見光的光源部。

在一些實施方式中，光閥可以被構造成：基于圖像信號來調制從所述照明部饋送的照明光，以及將經過調制的照明光發(fā)射到所述投影透鏡。

一種根據本公開的一個實施方式的功能控制方法包括：基于光學系統獲取的圖像拾取信號來確定在投影區(qū)域的周邊區(qū)域中是否執(zhí)行了特定輸入操作，該光學系統包括投影透鏡、光閥、偏振分離設備以及圖像拾取設備，該光閥被構造成基于圖像信號來調制照明光，以及將經過調制的照明光發(fā)射到投影透鏡，偏振分離設備被布置在光閥與投影透鏡之間，圖像拾取設備被布置在與光閥光學共軛的位置并且被構造成接收不可見光；以及基于由此獲得的確定結果來控制執(zhí)行特定功能。

作為替換或補充，一種根據一些實施方式的功能控制方法可以包括：使用包括照明部、投影透鏡和光閥的投影光學系統，向投影表面上的投影區(qū)域投影；使用包括圖像拾取設備的檢測光學系統，檢測是否在所述投影表面上的所述投影區(qū)域的周邊區(qū)域中執(zhí)行了輸入操作，所述圖像拾取設備被布置在與所述光閥光學共軛的位置；以及響應于對于在所述周邊區(qū)域中執(zhí)行的輸入操作的檢測，致使執(zhí)行特定的功能。

在根據本公開的實施方式的投影顯示單元和功能控制方法中，圖像拾取設備被布置在與光閥光學共軛的位置，并且以不可見光(被物體反射的不可見光的一部分)為基礎的光會經由投影透鏡和偏振分離設備進入圖像拾取設備?；谟纱双@取的圖像拾取信號，可以允許對投影區(qū)域的周邊區(qū)域中的特定輸入操作進行檢測，并且相應地可以允許執(zhí)行特定的功能。

本發(fā)明的有益效果

在根據本公開的實施方式的投影顯示單元和功能控制方法中，圖像拾取設備被布置在與光閥光學共軛的位置，以不可見光(被物體反射的不可見光的一部分)為基礎的光會經由投影透鏡和偏振分離設備進入圖像拾取設備；由此允許獲取基于不可見光的圖像拾取信號?；谠搱D像拾取信號，可以允許對投影區(qū)域的周邊區(qū)域中的特定輸入操作進行檢測，并且相應地可以允許執(zhí)行基于特定輸入操作的功能。由此，輸入操作不但可以在投影區(qū)域中進行，而且還可以在投影區(qū)域的周邊區(qū)域中進行，并且輸入操作的靈活性得到了增強。由此，用戶的可操作性將可以得到提升。

應該指出的是，以上的描述僅僅是關于本公開的實施方式的示例。本公開的實施方式的效果不限于這里描述的效果，并且該效果既可以不同于這里描述的效果，也可以進一步包括其他任何效果。

應該理解的是，以上的概括性描述和后續(xù)的詳細描述都是例示性的，其目的是提供關于請求保護的技術的更進一步的說明。

附圖說明

[圖1]圖1是示出了根據本公開的實施方式的投影顯示單元的外觀和使用狀態(tài)的示意圖。

[圖2]圖2是示出了圖1所示的投影顯示單元的功能構造的框圖。

[圖3]圖3是圖1中的狀態(tài)的示意性側視圖。

[圖4]圖4是示出了圖1所示的近紅外光源部的構造示例的圖示。

[圖5A]圖5A是關于柱面陣列透鏡的第一構造示例的透視圖。

[圖5B]圖5B是示出了關于柱面陣列透鏡的第二構造示例的透視圖。

[圖6]圖6是示出了圖1所示的投影顯示單元的主要部分的構造的圖示。

[圖7]圖7是示出了具有入射光和射出光狀態(tài)的偏振分離設備的構造示例的示意圖。

[圖8A]圖8A是示出了被檢測光的捕獲處理的示意圖。

[圖8B]圖8B是用于描述被檢測位置之間的捕獲角度差異的示意圖。

[圖9]圖9是用于描述反射點與被檢測光的虛擬發(fā)光點之間的差異的示意圖。

[圖10]圖10是用于描述反射點與虛擬發(fā)光點之間的差異和捕獲角度之間的關系的示意圖。

[圖11]圖11是示出了具有光閥尺寸和圖像拾取設備尺寸的投影透鏡的像圈的示意圖。

[圖12A]圖12A是用于描述使用區(qū)域外部檢測通道的情形的示意圖(對于全尺寸顯示而言)。

[圖12B]圖12B是用于描述使用區(qū)域內部檢測通道的情形的示意圖(對于局部顯示而言)。

[圖13]圖13是示意性地示出圖1所示的投影顯示單元的圖像顯示和物體檢測概念的圖示。

[圖14A]圖14A是示出了在使用區(qū)域外部檢測通道的情況下的功能控制的過程的流程圖(對于全尺寸顯示而言)。

[圖14B]圖14B是示出了在使用區(qū)域內部檢測通道的情況下的功能控制的過程的流程圖(對于局部顯示而言)。

[圖15]圖15是用于描述功能控制示例的示意圖。

具體實施方式

以下將將參照附圖來詳細描述本公開的一些實施方式。應該指出的是，該描述是按照以下順序給出的。

×實施方式(在投影區(qū)域內部或外部提供用于檢測特定輸入操作的通道區(qū)域的投影顯示設備的示例)

1、構造

2、動作和效果(實施方式)

(實施方式)

(構造)

圖1示出了根據本公開的實施方式的投影顯示單元(投影顯示單元1)的外觀和使用狀態(tài)。圖2示出了投影顯示單元1的功能構造。作為示例，投影顯示單元1可以是被構造成在處于桌子頂部之類的平坦表面的時候(或者在被安裝于墻壁表面等等的時候)將圖像投影在其附近的投影儀(所謂的超短焦投影儀)。除了圖像顯示之外，投影顯示單元1還具有主動執(zhí)行物體檢測的功能。如稍后將會詳細描述的那樣，如圖1所示，用戶可被允許通過執(zhí)行一些操作來執(zhí)行預定的輸入操作，例如在被投影了圖像的投影區(qū)域S11(與光閥尺寸相對應的可投影區(qū)域)中用他的手指(指示器71)觸摸所顯示的圖像。

如圖2所示，投影顯示單元1包括照明部11、光閥12、圖像拾取設備13、縮小光學系統14、偏振分離設備15、投影透鏡16、信號處理部17以及功能控制部19。作為示例，照明部11、光閥12和投影透鏡16可以構成投影光學系統10A；并且作為示例，圖像拾取設備13和縮小光學系統14可以構成檢測光學系統10B。應注意的是，作為示例，可以由系統控制部分(未圖示)按照預定時序來控制照明部11、光閥12、圖像拾取設備13、信號處理部17以及功能控制部19的驅動。

在投影顯示單元1的殼體上提供近紅外光源部40。近紅外光源部40是被構造成發(fā)射近紅外光(NIR)的光源部，所述近紅外光(NIR)是用于檢測的不可見光，并且近紅外光源部40被構造成沿著靠近投影表面110的平面發(fā)射近紅外光。換句話說，在近紅外光源部40中，在靠近投影表面110處形成近紅外光柵膜(light barrier film)(檢測光平面110A)，以覆蓋投影區(qū)域S11。檢測光平面110A是在與投影表面110(參見圖3)相距預定高度h的平面中形成的，所述高度h不同于穿過投影透鏡16的光軸的高度。

作為示例，檢測光平面110A可以在高度h大約為數毫米到大約數十毫米的位置處形成，并且檢測光平面110A的厚度(高度方向上的寬度)約為2毫米到大約3毫米，以在面內方向上覆蓋投影區(qū)域S11。通常，投影表面110是平坦的；因此，只要不存在諸如手指或指針之類的遮蔽物或指示器71，那么檢測光表面110A是不會被遮擋的。換句話說，在監(jiān)視投影表面110的圖像拾取設備13上將不會出現圖像。當在這種狀態(tài)下執(zhí)行將手指或類似物體移動并接近投影表面110的操作、或者用手指或類似物體觸摸投影表面110的操作，那么所述手指或類似物體將會遮擋檢測光平面110A的近紅外光，并且在檢測光平面110的近紅外光受到遮擋的位置處，所述近紅外光將被漫射和反射。被手指或類似物體反射的光會在所有方向上輻射，并且在投影透鏡16的光圈中將會捕獲到反射光的一部分。這部分反射光會經由投影透鏡16和偏振分離設備15到達圖像拾取設備13。此時，構造成產生圖像的光閥12與圖像拾取設備13被布置在彼此光學共軛的位置；因此，在投影表面110上以點的形狀形成的光點漫射點會在圖像拾取設備13上形成圖像，并且會在投影圖像上的相應位置形成圖像。由此，可檢測出物體的位置。在超短焦投影儀的情況下，投影光會經過靠近投影表面110的位置，并且操作投影儀的用戶的身體的一部分不太可能會遮擋投影光；因此，其優(yōu)點在于在用戶操作投影儀的時候很容易看到屏幕。

應該指出的是，作為示例并且如圖所示，近紅外光源部40可以設置在投影顯示單元1的殼體的底部；然而，近紅外光源部40也可以設置為鄰近投影顯示單元1、或者不設置為鄰近投影顯示單元1。只要允許形成覆蓋投影區(qū)域S11的檢測光平面110A，那么可以將檢測光源110布置在遠離投影顯示單元1的位置。作為替換，近紅外光源部40可被布置在投影顯示單元1的殼體(外殼)內部。在這個實施方式中，通過稍后描述的光學設計，可以允許將近紅外光源部40布置在相對遠離投影表面110的高度，并且因此該部分很容易與投影顯示單元1以一體的方式綁定。

當有物體(指示器71)接觸或者接近投影表面110時，檢測光平面110A允許近紅外光被指示器71反射(漫射或反射)，然后允許在投影顯示單元1中捕獲反射光的一部分來作為被檢測光。

如圖4所示，作為示例，近紅外光源部40可以包括近紅外激光器42、準直透鏡43以及柱面陣列透鏡44。檢測光平面110A是通過從柱面陣列透鏡44發(fā)射的近紅外光41形成的。如圖5A所示，柱面陣列透鏡44由多個凸的柱面透鏡的陣列構成。柱面陣列透鏡44被布置為允許每一個柱面透鏡的母線44A面對與投影表面110垂直的平面。應該指出的是，在這里可以使用由多個凹的柱面透鏡的陣列構成的柱面陣列透鏡45，以此來取代凸的柱面陣列透鏡44。

照明部11構造成經由偏振分離設備15向光閥12發(fā)射照明光L1。只要照明部11發(fā)射作為照明光L1的可見光，所述照明部11不受特別限制。作為示例，照明部11可以包括藍色激光器、綠色激光器和紅色激光器(均未示出)。

以下將參考圖2和圖6至圖12B，對投影顯示單元1的主要部分的構造進行說明。

(投影光學系統10A)

光閥12可以是諸如LCOS(硅基液晶)之類的反射型液晶設備。光閥12可構造成基于圖像數據來調制包含在照明光L1中的第一偏振分量(例如稍后將描述的s偏振分量Ls1)。經過光閥12調制的光的偏振狀態(tài)被旋轉，由此所述光被轉換成第二偏振分量(例如稍后將描述的p偏振分量)。該經過調制的光經由偏振分離設備15而朝向投影透鏡16發(fā)射。應該指出的是，在光閥12中，通過在不改變其偏振狀態(tài)的情況下將入射光(s偏振分量Ls1)返回偏振分離設備15，可以允許執(zhí)行黑顯示。作為示例，光閥12的有效區(qū)域(稍后將描述的矩形形狀A1)的平面形狀可以是矩形。

投影透鏡16構造成將來自光閥12并經由偏振分離設備15進入的光(圖像光L2)投射到投影表面110上。作為示例，投影透鏡16可以是投影比(Throw Ratio)約為0.38或更小的超短焦透鏡。在這里，投射比是用L/H表示的，其中從投影透鏡16到投影表面110的距離為L，投影區(qū)域S11的寬度為H。如圖2和圖6所示，被檢測光(近紅外光La1)從與經過調制的光的行進方向相反的方向進入所述投影透鏡16。因此，在本實施方式中，被檢測光穿過投影光學系統10A的投影透鏡16而被捕獲，由此被引導至檢測光學系統10B。此外，如稍后描述的那樣，投影透鏡16的像圈的直徑被設置在預定范圍以內。

(偏振分離設備15)

偏振分離設備15構造成將入射光分離成第一偏振分量(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發(fā)射所述第一和第二偏振分量。作為示例，偏振分離設備15可以由偏振分束器(PBS)構成，并且可以構造成有選擇地反射第一偏振分量(在偏振分離表面150上反射第一偏振分量)，以及有選擇地允許第二偏振分量穿過(穿過偏振分離表面150)。在本實施方式中，描述了其中使用偏振分束器作為偏振分離設備15的示例的情形；然而偏振分離設備15并不受此限制，并且可以由線柵構成。在這種情況下，所述線柵具有不同于偏振分束器的特性，并且有選擇地允許反射作為入射光的第一偏振分量的p偏振分量，以及有選擇地允許作為第二偏振分量的入射光的s偏振分量穿過。

如圖6所示，偏振分離設備15可以具有四個光學表面(第一表面15A、第二表面15B、第三表面15C以及第四表面15D)以及偏振分離表面150。第一表面15A和第三表面15C被布置為在一個軸線方向(圖中的水平方向)上彼此相對，第二表面15B和第四表面15D被布置為在一個軸線方向(圖中的垂直方向)上彼此相對。在該構造中，照明光L1進入第一表面15A，并且光閥12被布置成面對第二表面15B。檢測光學系統10B被布置成面對第三表面15C，以及投影透鏡16被布置成面對第四表面15D。

圖7示出了偏振分離設備15的一個構造示例。偏振分離設備15反射從第一表面15A進入的照明光L1的第一偏振分量(s偏振分量Ls1)，并且從第二表面15B射出第一偏振分量。另一方面，偏振分離設備15從第三表面15C射出照明光L1的第二偏振分量(p偏振分量Lp1)。此外，偏振分離設備15從第四表面15D射出從第二表面15B進入的光的第二偏振分量(p偏振分量Lp2)(來自光閥12的經過調制的光)。由此，通過投影光學系統10A來投射圖像。另一方面，偏振分離設備15反射從第四表面15D進入的光(近紅外光La1)的第一偏振分量(s偏振分量Ls3)，并且從第三表面15C射出所述第一偏振分量。圖像拾取設備13接收基于所述s偏振分量Ls3的光。由此，圖像拾取設備13得到圖像拾取信號D0。

(檢測光學系統10B)

圖像拾取設備13被布置在與光閥12光學共軛的位置。更具體地說，如果光閥12是反射型液晶設備，則光閥12的產生圖像的顯示表面(液晶表面)和圖像拾取設備13的圖像拾取表面被布置成在兩者之間具有光學共軛的關系。作為示例，圖像拾取設備13可以由固態(tài)圖像拾取設備構成，例如CMOS(互補金屬氧化物半導體)或CCD(電荷耦合器件)，并且作為示例，有效區(qū)域的平面形狀(稍后將會描述的矩形形狀A3)可以是矩形。在本實施方式中，如稍后詳細描述的那樣，圖像拾取設備13的尺寸被設計成使得投影區(qū)域S11的周邊區(qū)域也可用作光接收目標。

如圖6所示，包括該圖像拾取設備13的檢測光學系統10B的一個示例可以是如下檢測光學系統：在該檢測光學系統中，從共軛平面50開始，按順序布置可見光截止濾波器17A、帶通濾波器17B、縮小光學系統14(中繼透鏡組14A和14B)、偏振器18以及圖像拾取設備13。

可見光截止濾光器17A構造成減少入射光的可見光分量。當提供了該可見光截止濾光器17A的時候，即便使用偏振分束器作為偏振分離設備15，也允許在不關閉照明部11的光源的情況下去除進入圖像拾取設備13的大量照明光L1。因此，幾乎僅僅允許被檢測光進入圖像拾取設備13，并且允許增強S/N比值，由此提高檢測精度。應注意的是，盡管在本示例中提供了一個可見光截止濾光器17A，然而可見光截止濾光器的數量并不僅限于一個，也可以是兩個或更多。此外，雖然在本示例中將可見光截止濾波器17A布置在共軛平面50與縮小光學系統14之間的位置，然而也可以將可見光截止濾波器17A布置在別的位置，例如縮小光學系統14與圖像拾取設備13之間。

帶通濾波器17B構造成有選擇地允許特定波長(近紅外光)穿過，并且減少其他波長。

偏振器18是構造成減少照明光L1中包含的第二偏振分量的光學構件。在這種情況下，如上所述的偏振分離設備15可允許照明光L1的第二偏振分量(例如p偏振分量)穿過；因此，所述p偏振分量可進入檢測光學系統10B，由此會影響在圖像拾取設備13中獲得的圖像拾取信號的S/N比值。如本實施方式中一樣，當提供了偏振器18的時候，可允許去除包含在照明光L1中的第二偏振分量(例如p偏振分量)，由此可增強S/N比值。應注意的是，偏振器18的位置并不局限于在縮小光學系統14與圖像拾取設備13之間的圖示位置，偏振器18也可以被布置在別的位置，例如共軛平面50與縮小光學系統14之間。

縮小光學系統14可以由一個或多個中繼透鏡組(在本示例中是兩個中繼透鏡組14A和14B)構成。中繼透鏡組14A和14B中的每一個都具有正的光焦度，并且由一個或多個透鏡構成。中繼透鏡組14B的焦距fi被設置成小于中繼透鏡組14A的焦距fb。舉例來說，在2fi等于fb的條件下，那么可以將中繼透鏡組14A布置在與光閥12的共軛平面50的距離等于焦距fb的位置，并且可以將中繼透鏡組14B布置在與中繼透鏡組14A的距離是(fb+fi)的位置，并且可以將圖像拾取設備13布置在與中繼透鏡14B的距離等于焦距fi的位置。中繼透鏡組14A和14B的這種布置等效于在實現縮小光學系統的時候將圖像拾取設備13布置在共軛平面50上的情況。換句話說，在保持與光閥12共軛的位置關系的同時，可以進一步減小圖像拾取設備13的尺寸。

使用這種縮小光學系統14的物體檢測有利于降低成本。圖像拾取設備13的成本極大地受到圖像拾取設備13的尺寸的影響。構造投影儀的成本極大地受到作為半導體部件的光閥12和圖像拾取設備13的影響；因此，通過降低此類部件的尺寸而獲得的成本收益是非常大的。此外，通過利用中繼光學系統來擴展共軛點，還具有增強布置靈活性的優(yōu)點。舉例來說，在各部件之間產生距離的時候，可以在各部件之間實現由反射鏡構成的彎曲光學系統。

(區(qū)域外部檢測的通道設置)

在本實施方式中，在投影表面上的投影區(qū)域S11的周邊區(qū)域中形成可用于物體檢測的區(qū)域(第二檢測區(qū)域)。與特定輸入操作相對應的通道區(qū)域(稍后將要描述的通道區(qū)域CH1a至Ch4a等等)被分配給所述第二檢測區(qū)域。換句話說，可以在投影區(qū)域S11的周邊區(qū)域(以下將其稱為“區(qū)域外部”)中執(zhí)行物體檢測，并且當在區(qū)域外部執(zhí)行特定輸入操作時，可執(zhí)行與該輸入操作相對應的功能。應該指出的是，所述特定輸入操作不但可以被分配給通道區(qū)域，而且還可以被分配給位置坐標。以下將描述構造成通過這種區(qū)域外部檢測來實現輸入操作的具體構造。

首先要描述的是與被檢測光的捕獲處理相關的概述。如圖8A中示意性圖示的那樣，當手指之類的指示器71接觸或接近投影透鏡110時，在靠近投影透鏡110形成的檢測光平面110A中的近紅外光La會碰撞指示器71，由此會在所有方向上漫射和反射。在通過投影透鏡16聚合了漫射和反射光(雜散光)中的一部分光(近紅外光La1)之后，這部分漫射和反射光被檢測光學系統10B的出射光瞳E1獲取。

現在，在下文中將描述檢測光學系統10B以上述方式經由投影透鏡16捕獲的近紅外光La1。如圖8B所示，如果檢測到物體在投影表面110上的位置，那么近紅外光La1的捕獲角度(進入檢測光學系統10B的出射光瞳E1的近紅外光La1與投影透鏡110之間的角度“θ”)會依照檢測位置而存在差異。更具體地說，當從最靠近出射光瞳E1的位置P1查看時，出射光瞳E1位于位置P1的上方；由此，捕獲角度“θ”處于最大值。接下來，當與出射光瞳E1的距離依照位置P2和P3的順序逐漸增加時，捕獲角度“θ”將會逐漸減小。位置P4與出射光瞳E1距離最遠，并且在位置P4處，捕獲角度“θ”處于最小值。

如上所述，可以發(fā)現的是，檢測位置的不同將會改變與出射光瞳E1之間的距離、或是捕獲角度“θ”。這些參數的值會依據投影區(qū)域S11的尺寸、超短焦投影透鏡的設計等等而不同；然而，捕獲角度“θ”的相對大小關系不會被檢測位置的上述差異所改變；因此，通過使用這種關系，可以確定指示器71的位置。

接下來將更詳細地研究進入出射光瞳E1的近紅外光La1。圖9示意性地示出了指示器71周圍的反射狀態(tài)。應該指出的是，圖9中的上部圖示所示出的是在位置P1處的反射，圖9中的下部圖示所示出的是在位置P4處的反射。如圖9所示，處于檢測光表面110中的近紅外光La會碰撞指示器71、并被指示器71反射，并且此時將會發(fā)生以下現象。在本實施方式中，當從出射光瞳E1(投影透鏡16)查看時，近紅外光La1看上去并不是從近紅外光La1與指示器71實際發(fā)生碰撞的反射點(實際照射點)Pa1和Pa2射出的，而是從投影表面110上的與以高度h對應于傾斜分量的距離處的點(虛擬發(fā)光點Pb1和Pb2)射出的。換句話說，在與指示器71的實際位置相對應的反射點Pa1和虛擬發(fā)光點Pb1之間會產生差異t1。同樣，在反射點Pa2與虛擬發(fā)光點Pb2之間會產生差異t2。此外，這種差異(檢測位置的延伸)受到檢測位置、即捕獲角度“θ”的影響，并且捕獲角度“θ”越小，所述差異受到的影響就越大。在這種情況下，由于位置P4處的捕獲角度“θ”處于最小值，因此位置P4處的差異t2具有最大值。應該指出的是，由于位置P1處的捕獲角度“θ”處于最大值，因此位置P1處的差異t1具有最小值。

因此，如圖10所示，為了能在整個投影區(qū)域S11中執(zhí)行物體檢測，圖像拾取設備13的尺寸、像圈(稍后將會描述的像圈C1)的直徑等等被設計成允許將包含如下寬度t的區(qū)域(區(qū)域S12)用作光接收目標：所述寬度t是從投影區(qū)域S11的末端開始，與上述差異對應的寬度t。應該指出的是，寬度t可允許用檢測光平面110A的高度h以及捕獲角度“θ”來表示(t＝h/tanθ)。

圖11示出了像圈C1、與光閥12的有效區(qū)域相對應的平面形狀(矩形形狀A1)、與圖像拾取區(qū)域13的有效區(qū)域相對應的平面形狀(矩形形狀A3)以及通道區(qū)域(通道區(qū)域CH1到CH4)之間的位置關系的一個示例。更具體地說，這些矩形形狀A1和A3對應的是位于投影透鏡的大致焦距處的平面形狀。通常，“像圈”表示的是穿過透鏡的光形成圖像的圓形范圍。在諸如投影儀之類的投影系統中，光閥的有效區(qū)域被設計為確保位于布置光閥的位置處。換句話說，從光閥的有效區(qū)域發(fā)出的光束所經過的區(qū)域被設計為確保位于投影透鏡中。另一方面，對于相機之類的圖像拾取系統來說，進入圖像拾取設備的有效區(qū)域的光束所經過的區(qū)域被設計為確保位于圖像拾取透鏡中。在本實施方式中，圖像投影和檢測光(近紅外光)捕獲都是通過一個投影透鏡16執(zhí)行的；因此，可以令人滿意地將像圈(像圈C1)設計成確保光束穿過具有最高圖像高度的部分。

此外，在本示例中使用了超短焦投影儀；因此，像圈C1被設計成確保可供如下光束穿過的區(qū)域：所述光束的圖像高度沿著一個方向(在本示例中是圖11中的Y方向)大幅位移(偏移)。在這種情況下，對于僅僅被構造成投影圖像的投影儀來說，像圈(像圈C100)被設計成與光閥12的矩形形狀A1的一些頂點外接。更具體地說，像圈C100被設計成與共用矩形形狀A1的一個長邊的一對頂點A11和A12相接。像圈C100被設計成與矩形形狀A1外接，其原因在于，由于像圈的直徑極大并且投影透鏡的尺寸同樣巨大，因此，從維持特性和成本方面來講，較為理想的是將像圈的直徑最小化。

然而，與本實施方式一樣，對于在投影光學系統10A和檢測光學系統10B之間共用投影透鏡16的情形來說，由于在反射點和虛擬發(fā)光點之間存在差異(擴展)，因此，較為理想的是在考慮了這種差異的情況下設計像圈C1。更具體地說，考慮到上述差異，較為理想的是像圈C1包圍其中包含覆蓋區(qū)域A2a的矩形形狀A2，這是因為即便在投影區(qū)域S11的拐角部分(頂點部分)處也能執(zhí)行物體檢測。

為了確保投影區(qū)域S11的周邊部分中的檢測區(qū)域，圖像拾取設備13的矩形形狀A3被設計成在尺寸上大于光閥12的矩形形狀A1。換句話說，圖像拾取設備13的對角線尺寸被構造成滿足以下條件表達式(1)，其中d1是光閥12的對角線尺寸，d2是圖像拾取設備13的對角線尺寸，“β”是檢測光學系統的光學倍率(其中“β”在縮小光學系統中大于1，在放大光學系統中小于1，在等倍光學系統中等于1)。然而，在本實施方式中，由于檢測光學系統10B包括縮小光學系統，因此所述“β”是縮小光學系統14的縮小倍率并且“β”大于1。應該指出的是，對角線尺寸d1是光閥12的有效區(qū)域的對角線尺寸，對角線尺寸d2是圖像拾取設備13的有效區(qū)域的對角線尺寸。因此，用于區(qū)域外部檢測的通道區(qū)域CH1到CH4可被允許分配給光閥12的矩形形狀A1的周邊區(qū)域。換句話說，像圈C1具有圍繞矩形A1和A2的自由區(qū)域，并且通道區(qū)域CH1到CH4可被允許分配給該自由區(qū)域。此外，圖像拾取設備13的矩形形狀A3的頂點A31和A32可被構造成與像圈C1相接，或者矩形形狀A3的頂點A31和A32可被構造成位于像圈C1的外圓周的外部。

d1小于β*d2......(1)

作為示例，可以將各個通道區(qū)域CH1到CH4設置為分別面對矩形形狀A1的相應側邊，并且每一個通道區(qū)域CH1到CH4都可以是具有沿著矩形形狀A1外周邊的縱向方向的矩形區(qū)域。然而，這種布局僅僅是一個示例。必要的僅僅是將通道CH1到CH4分配給位于矩形形狀A1外周邊的外部以及位于像圈C1外圓周的內部的區(qū)域，并且通道區(qū)域的數量、通道區(qū)域的形狀和位置等等并未受到特別的限制。此外，可將多個通道區(qū)域分配給矩形形狀A1的一側，以便增加所要執(zhí)行的功能。與此相反，也可以只在矩形形狀周圍提供一個通道區(qū)域。在這種情況下，作為示例，描述了其中對各個通道區(qū)域CH1到CH4進行分配以分別面對矩形形狀A1的相應的四個側邊的情形。

圖12A示出了基于這種通道設置的投影表面110的布局的一個示例。由此，在與投影表面110中的上述通道區(qū)域CH1到CH4相對應的圖像顯示區(qū)域S11a的周邊區(qū)域中，形成通道區(qū)域CH1a到CH4a。在這些通道區(qū)域CH1a到CH4a中，如果假設使用手指或手來執(zhí)行操作，那么較為理想的是寬度d約為10毫米或更大。此外，較為理想的還可以是寬度d約為30毫米或更大，并且更理想的是寬度d約為50毫米或更大。應該指出的是，在這里圖示的是執(zhí)行如下顯示的情形：在所述顯示中，投影區(qū)域S11的尺寸等于圖像顯示區(qū)域S11a的尺寸(全屏顯示，全尺寸顯示)。

通過使用這些通道區(qū)域CH1到CH4(CH1a到CH4a)，可以允許設置用于執(zhí)行各種功能的輸入操作。所要執(zhí)行的功能并不受特別的限制；盡管如此，比較理想的是，這些功能是不會伴隨有圖像移動的功能。關于這些功能的示例可以包括打開/關閉投影顯示單元1，調節(jié)音量，調節(jié)屏幕尺寸，翻頁，滾動，打開/關閉窗口屏幕，前進/后退等等。應該指出的是，比較理想的是可以像平常一樣在投影圖像上執(zhí)行直接移動顯示圖像的功能(例如輕拂、縮放、旋轉等等)。

所要執(zhí)行的功能可以包括期望在不干擾所顯示的圖像、音樂或其他屏幕信息的情況下執(zhí)行操作的各種功能。

舉例來講，作為用于執(zhí)行上述功能的輸入操作，可以設置使用一個或多個通道區(qū)域CH1a到CH4a的各種手勢。關于輸入操作的示例可以包括在預定時段以內用手指(指示器71)多次觸摸(例如輕敲兩次)通道區(qū)域CH1a至CH4a之一的操作，在預定時段以內將手指或類似物體持續(xù)放置于(例如按下并保持)通道區(qū)域CH1a至CH4a中的一個通道區(qū)域中的操作，觸摸通道區(qū)域CH1a至CH4a中的一個通道區(qū)域、隨后在預定時段內觸摸另一個通道區(qū)域的操作，以及同時觸摸通道區(qū)域CH1a到CH4a的兩個或更多不同通道區(qū)域的操作。作為替換，也可以設置這種區(qū)域外部檢測和投影區(qū)域S11中的正常檢測(以下將其稱為“區(qū)域內部檢測”)的組合。關于這種組合的示例可以是同時觸摸通道區(qū)域CH1a至CH4a中的一個通道區(qū)域以及投影區(qū)域S11中的選擇性區(qū)域的操作。

因此，當提供了多個通道區(qū)域CH1a至CH4a時，較為理想的是將多次執(zhí)行的觸摸操作或是在多個點執(zhí)行的觸摸操作設置成輸入操作，這是因為這樣做可以防止錯誤的操作(并非用戶想要執(zhí)行的操作)。如果設置為僅僅通過一次觸摸或是在一個點處的觸摸來執(zhí)行功能，則可能即使用戶錯誤地觸摸了通道區(qū)域，也會執(zhí)行所述功能，由此很容易導致發(fā)生故障。

在下文中將描述關于上述輸入操作和功能的具體示例。這些示例可以包括如下情形：通過允許檢測信號在預定時段以內穿過通道區(qū)域CH1a和CH2a來執(zhí)行打開或關閉投影顯示單元1的功能，通過在觸摸通道區(qū)域CH3的同時觸摸通道區(qū)域CH4來執(zhí)行降低音量的功能，以及與之相反的、通過在觸摸通道區(qū)域CH4的同時觸摸通道區(qū)域CH3來執(zhí)行提高音量的功能。之后將描述輸入操作和功能的其他示例。

此外，這里舉例說明的是將整個投影區(qū)域S11用作圖像顯示區(qū)域S11a的情形；然而，也可將投影區(qū)域S11的一部分用作圖像顯示區(qū)域S11a(在投影區(qū)域S11的所述部分中顯示圖像或縮小圖像)。在這種情況下(局部顯示)，舉例來說，如圖12B所示，在投影表面110的投影區(qū)域S11中的圖像顯示區(qū)域S11a的周邊區(qū)域中形成通道區(qū)域CH1b-CH4b。此外，可以通過放大或縮小操作保持放大或縮小的比例。

舉例來說，信號處理部17可構造成基于由圖像拾取設備13獲得的圖像拾取信號，檢測與投影表面110上的投影區(qū)域S11中的坐標相對應的指示器(物體)71的特征點的位置，其中所述指示器例如可以是人的手指或指針。作為所述特征點的一個示例，可使用手的手指指尖的形狀、手指的重心、手的重心等等。此外，圖像拾取設備13的光接收量因為手指與指示筆之間的反射率的差異而不同。因此，可以通過設置閾值，僅僅在指示器71是特定類型(例如手指)的情況下才會執(zhí)行位置檢測。信號處理部17基于由此獲取的物體檢測結果來確定是否執(zhí)行與上述功能相對應的特定輸入操作。此外，如圖2所示，由此獲取的確定結果D1被輸出至功能控制部19。

功能控制部19構造成基于該確定結果D1來執(zhí)行控制，以執(zhí)行預定的功能。

(動作和功能)

在投影顯示單元1中，如圖13所示，在光閥12上形成的圖像信息V1被投影透鏡16投影到諸如桌子頂部之類的投影表面110上，由此作為投影圖像V2而被放大。另一方面，投影顯示單元1可以使用從圖像拾取設備13獲取的圖像拾取信號D0來檢測物體在投影表面110上的位置，例如人的手指或指針之類的指示器(物體)71的特征點的位置。

在這種情況下，在本實施方式中，在投影光學系統10A和檢測光學系統10B之間共用投影透鏡16，并且圖像拾取設備13被布置在與光閥12光學共軛的位置。因此，可以在充當檢測區(qū)域(第一檢測區(qū)域)的區(qū)域中執(zhí)行物體檢測，其中所述區(qū)域與投影區(qū)域S11a基本相同。此外，通過這種光學共軛位置關系，可以允許在重疊于投影圖像V2之上的同時，通過投影透鏡16來監(jiān)視指示器71的特征點在投影表面110上的位置Pt1。此外，舉例來說，在信號處理部17中，可以對指示器71的形狀進行圖像處理，以檢測指示器71的特征點的位置Pt1的坐標，從而能在投影圖像V2上執(zhí)行指點操作。此時，投影區(qū)域S11中的任意坐標位置都與檢測區(qū)域中的坐標位置一一對應；由此，檢測位置Pt2在圖像拾取設備13上的坐標對應于指示器71的特征點的位置Pt1的坐標。換句話說，通過將投影區(qū)域S11中的位置與檢測區(qū)域中的位置相互關聯，可以允許在不進行諸如校準之類的復雜信號處理的情況下檢測物體。應該指出的是，指示器71的數量可以是兩個或更多，并且例如也可以檢測雙手的手指指尖的坐標。通過使用檢測到的指示器71的特征點的位置，可以進行如同在投影儀的投影圖像V2中內置了觸摸面板一樣的直觀操作。

此外，如圖11所示，當圖像拾取設備13的矩形形狀A3大于光閥12的矩形形狀A1并且優(yōu)化了像圈C1的直徑時，即便是在諸如投影區(qū)域S11的拐角部分之類的局部區(qū)域，也可以很容易地檢測物體，并且?guī)缀蹩梢栽谡麄€投影區(qū)域S11中執(zhí)行物體檢測。此外，圖像拾取設備13的矩形形狀A3被設計成允許矩形形狀A3的頂點A31和A32與像圈C1相接或者從像圈C1部分地突出。由此，可允許在圖像顯示區(qū)域S11a(例如投影區(qū)域S11)的周邊區(qū)域中執(zhí)行輸入操作(通過手勢作出的輸入操作)。然后，執(zhí)行與該輸入操作相對應的功能。

在圖14A中示出了基于上述物體檢測和上述輸入操作的功能控制操作的流程。舉例來說，在圖像顯示區(qū)域S11a等同于投影區(qū)域S11的情形(圖12A所示的全尺寸顯示的情形)中，首先在投影表面110的投影區(qū)域S11以全尺寸顯示圖像(步驟S110)。之后，在圖像顯示區(qū)域S11a(投影區(qū)域S11)的周邊區(qū)域(通道區(qū)域CH1a-CH4a)中檢測物體(指示器71)(步驟S111)。基于由此獲得的物體檢測結果，確定是否執(zhí)行了特定輸入操作(步驟S112)。然后，基于由此獲得的確定結果(在檢測到特定輸入操作的情況下)，執(zhí)行與該輸入操作相對應的功能(步驟S113)。

此外，在圖14B中示出了在圖像顯示區(qū)域S11a位于投影區(qū)域S11的一部分中的情形(圖12B所示的局部顯示)下的功能控制操作的流程。在局部顯示的情形中，首先在投影表面110的投影區(qū)域S11的所述部分中顯示圖像。之后，在圖像顯示區(qū)域S11a的周邊區(qū)域(通道區(qū)域CH1b-CH4b)中檢測物體(指示符71)(步驟S115)?；谟纱双@取的物體檢測結果，確定是否執(zhí)行了特定輸入操作(步驟S116)。然后，基于由此獲取的確定結果(在檢測到特定輸入操作的情況下)，執(zhí)行與該輸入操作相對應的功能(步驟S117)。

以下將對使用通道區(qū)域CH1a-CH4a(以及通道區(qū)域CH1b-CH4b)的輸入操作以及由該輸入操作執(zhí)行的功能的示例進行描述。

(功能控制示例1)

對于在諸如開始按鈕、關閉按鈕以及屏幕的垂直滾動條之類的在設置于周邊區(qū)域和拐角區(qū)域中的較為細窄部分中執(zhí)行的操作來說，通過使用分配給圍繞這些部分的區(qū)域的通道區(qū)域CH1a-CH4a來執(zhí)行所述操作。在圖15中示出了功能控制示例1的示意圖。與通過直接觸摸屏幕中的狹窄操作部分(例如按鈕或滾動條)B11、B12、B13等等來執(zhí)行操作的情形相比，通過觸摸通道區(qū)域CH1a-CH4a的選擇性區(qū)域(與任意操作部分B11、B12和B13靠近的區(qū)域)，可以更容易地執(zhí)行所述操作，并且觸摸操作不會干擾屏幕信息。

(功能控制示例2)

只有在使用如上所述的輸入操作同時地觸摸通道區(qū)域CH1a和CH4a的預定區(qū)域的情況下，一項功能才會被執(zhí)行。舉例來說，在其中在觸摸通道區(qū)域Ch3a(或是其一部分)的同時執(zhí)行觸摸通道區(qū)域CH4a(或是其一部分)的操作的情形中，將會執(zhí)行一項功能，例如關閉窗口屏幕的功能。由此可以允許防止功能的錯誤啟動。

(功能控制示例3)

在不希望觸摸操作干擾圖像、音樂或是其他任何屏幕信息的情形中，在區(qū)域之外執(zhí)行輸入操作，以執(zhí)行一項功能，例如曲目前進、搜索和音量調整。

(功能控制示例4)

在區(qū)域外部(投影區(qū)域S11或圖像顯示區(qū)域S11a的周邊區(qū)域)執(zhí)行移動圖像顯示區(qū)域的位置(投影位置)的手勢，以調整投影位置。舉例來說，在將書本、杯子等等放在桌上的情形中，投影表面110不是一個平坦的表面，并且具有不規(guī)則性。在放置了導致這種不規(guī)則性的物體等等的情形中，可以通過區(qū)域外部的輸入操作來執(zhí)行用于將圖像顯示區(qū)域S11a移至平坦表面以避免這種不規(guī)則性的功能。

(功能控制示例5)

通過同時搜尋區(qū)域外部的多個選擇性區(qū)域(例如兩個邊或兩個拐角)，執(zhí)行放大或縮小顯示屏幕尺寸的功能。由于將圖像指點操作的檢測處理分配到投影區(qū)域S11，因此允許通過區(qū)域外部操作以及多個點處的同時操作來防止檢測錯誤或錯誤啟動。

(功能控制示例6)

執(zhí)行以下功能：檢測靠近投影區(qū)域S11放置的諸如智能電話或平板終端之類的其他電子設備，在投影區(qū)域S11上的待機屏幕上展開例如頁面圖標，并且在比所述電子設備大的屏幕上顯示所述電子設備的圖像。

(功能控制示例7)

通過兩次敲擊區(qū)域中的選擇性區(qū)域來執(zhí)行返回先前屏幕的功能。在區(qū)域中敲擊兩次的操作被識別為正常的雙擊操作，但是可以允許將在區(qū)域外部敲擊兩次的操作分配給另一個操作。

(功能控制示例8)

通過長按區(qū)域外部的選擇性區(qū)域，例如屏幕下方的通道區(qū)域CH2a，執(zhí)行顯示鍵盤的功能。

(功能控制示例9)

允許支持所謂的多點觸摸檢測(多點檢測)。更具體地說，在多個用戶同時執(zhí)行輸入操作的情形中，或者通過諸如使多個點相互接近的或者使多個點相互分離的操作等操作，可以允許對所顯示的圖像進行放大或縮小。對于這種多點檢測的應用是非常有利的，但可能會導致檢測錯誤。舉例來說，在用戶坐在投影表面110的前方并執(zhí)行操作的情形中，例如執(zhí)行手寫或繪圖操作，手的位置通常是固定的；因此，這種操作通常是在用戶的手掌與屏幕相接觸的狀態(tài)下執(zhí)行的。在這種情況下，用戶的手指或手掌將被同時檢測，從而導致錯誤的操作。在這種情況下，可以允許通過利用手指指尖與手掌之間的特征點差異進行的信號處理，選擇性地檢測手指指尖的位置；然而，以下的技術的也是允許采用的。

即便是在手掌與屏幕接觸的狀態(tài)中，也可以在區(qū)域外部執(zhí)行切換到下述模式的操作：在所述模式中，允許有選擇地檢測一個點(手指指尖)的位置。更具體地說，通過區(qū)域外部的輸入操作，執(zhí)行多點檢測模式與單點檢測模式之間的切換。通過這種模式切換，可以允許通過信號處理來實現多點檢測以及僅僅一個點的選擇性檢測。舉例來說，在單點檢測模式中的寫入操作中，手指指尖和手掌之間的相對位置關系幾乎不變；因此基于所述位置關系來執(zhí)行下述信號處理：在該信號處理中，僅僅與手指指尖相對應的部分被視為檢測目標，而與手掌相對應的部分不被視為檢測目標。結果，手指指尖的檢測精度得到提高，從而提升了可操作性。

如上所述，在本實施方式中，圖像拾取設備13被布置在與光閥12光學共軛的位置，并且以不可見光(被物體反射的近紅外光的一部分)為基礎的光經由投影透鏡16和偏振分離裝置15進入圖像拾取設備13。由此允許獲得以近紅外光La1為基礎的圖像拾取信號D0?；趫D像拾取信號D0，對圖像顯示區(qū)域S11a周圍的物體進行檢測，以確定是否執(zhí)行了特定的輸入操作，并基于由此獲得的確定結果來執(zhí)行特定的功能。因此，用于執(zhí)行功能的輸入操作不但能在圖像顯示區(qū)域S11a(例如投影區(qū)域S11)中進行，而且還能在不顯示圖像的區(qū)域中進行，并且輸入操作的靈活性可以得到增強。由此，用戶的可操作性能夠得到提升。

應該指出的是，本公開不受局限于關于上述實施方式的描述，并且各種變形都是可能的。舉例來說，在上述實施方式中，作為光閥12和圖像拾取設備13，例示的是具有基本相同的寬高比的光閥和圖像拾取設備；然而，光閥12和圖像拾取設備13并不是必需具有相同的寬高比。

此外，在上述實施方式中使用了反射型液晶設備作為本公開的光閥；然而，本公開的光閥并不局限于此，并且其他任何光閥都是可以使用的。舉例來說，數字鏡器件(DMD)可用作光閥。在這種情況下，該光閥是具有不使用光偏振特性的鏡型；因此，通常不使用偏振光學系統；然而，與上述實施方式一樣，可以提供一種在光路徑中設置偏振分束器之類的偏振分離設備的光學系統，并且可以使用DMD來顯示圖像。

更進一步來講，在上述實施方式中，作為本公開的投影顯示單元的一個示例，例示的是所謂的超短焦投影儀；然而，本公開的投影顯示單元并不局限于此，并且本公開可以廣泛地應用于其他任何類型的投影儀。應該指出的是，上述實施方式中描述的效果等等僅僅作為示例，所述效果還可以是其他效果，并且還可以包括其他任何效果。

此外，本公開允許具有以下構造。

(1)

一種投影顯示單元，包括：

投影光學系統，所述投影光學系統包括：照明部、投影透鏡和光閥，所述光閥構造成基于圖像信號來調制從照明部饋送的照明光，并且將經過調制的照明光發(fā)射到投影透鏡；

布置在光閥與投影透鏡之間的偏振分離設備，所述偏振分離設備構造成將入射光分離成第一和第二偏振分量，以及將第一和第二偏振分量發(fā)射到互不相同的方向；以及

檢測光學系統，所述檢測光學系統包括圖像拾取設備，所述圖像拾取設備被布置在與所述光閥光學共軛的位置，

其中，以沿著靠近投影表面的平面發(fā)射的不可見光為基礎的光經由所述投影透鏡和所述偏振分離設備進入所述圖像拾取設備，并且

在所述投影表面的投影區(qū)域附近檢測輸入操作，以及基于由此獲取的檢測結果，致使執(zhí)行特定的功能。

(2)

根據(1)所述的投影顯示單元，其中，在所述投影透鏡的大致焦距處的位置中，或是在與所述位置具有光學共軛關系的位置中，與所述光閥的有效區(qū)域相對應的平面形狀用作第一矩形形狀，第二矩形形狀的中央位置與所述第一矩形形狀的中央位置基本相同，并且所述第二矩形形狀大于第一矩形形狀。

(3)

根據(2)所述的投影顯示單元，其中所述投影顯示單元被構造成允許與投影區(qū)域對應的第一檢測區(qū)域以及與投影區(qū)域的周邊區(qū)域相對應的第二檢測區(qū)域可形成在所述投影表面上。

(4)

根據(3)所述的投影顯示單元，其中所述第二檢測區(qū)域具有一個或多個通道區(qū)域或位置坐標，所述一個或多個通道區(qū)域或位置坐標分別對應于相應的輸入操作。

(5)

根據(4)所述的投影顯示單元，其中所述通道區(qū)域中的一個或多個被設置為面對所述投影區(qū)域的矩形形狀的四個側邊中的每一邊。

(6)

根據(4)或(5)所述的投影顯示單元，其中所述功能是在預定時段內在多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域多次檢測到物體的時候執(zhí)行的。

(7)

根據(4)或(5)所述的投影顯示單元，其中所述功能是在預定時段內在多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域連續(xù)檢測到物體的時候執(zhí)行的。

(8)

根據(4)或(5)所述的投影顯示單元，其中所述功能是在預定時段內在多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域中檢測到物體之后、在多個通道區(qū)域中的另一個通道區(qū)域中檢測到物體的時候執(zhí)行的。

(9)

根據(4)或(5)所述的投影顯示單元，其中所述功能是在多個通道區(qū)域中的兩個或更多不同通道區(qū)域中同時檢測到物體的時候執(zhí)行的。

(10)

根據(4)或(5)所述的投影顯示單元，其中所述功能是在多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域以及第一檢測區(qū)域中的選擇性區(qū)域中同時檢測到物體的時候執(zhí)行的。

(11)

根據(3)所述的投影顯示單元，其中所述第一檢測區(qū)域包括圍繞投影區(qū)域中的選擇性圖像顯示區(qū)域的一個或多個通道區(qū)域，所述一個或多個通道區(qū)域分別對應于相應的輸入操作。

(12)

根據(1)-(11)中任何一個所述的投影顯示單元，其中所述投影透鏡是由短焦透鏡構成的。

(13)

根據(1)-(12)中任何一個所述的投影顯示單元，其中在投影顯示設備的殼體上設置發(fā)射不可見光的光源部。

(14)

根據(1)-(13)中任何一個所述的投影顯示單元，其中所述不可見光是近紅外光。

(15)

根據(1)-(14)中任何一個所述的投影顯示單元，其中所述偏振分離設備是由偏振分束器構成的。

(16)

根據(1)-(15)中任何一個所述的投影顯示單元，其中所述光閥是由反射型液晶顯示設備構成的。

(17)

根據(16)所述的投影顯示單元，其中所述偏振分離設備具有第一到第四表面，其中每一個表面用作光入射表面或光射出表面，并且所述偏振分離設備可被構造成：從第二表面射出從第一表面進入的光的第一偏振分量，從第三表面射出從第一表面進入的光的第二偏振分量，從第四表面射出從第二表面進入的光的第二偏振分量，以及從第三表面射出從第四表面進入的光的第一偏振分量。

(18)

根據(17)所述的投影顯示單元，其中所述投影光學系統被構造成允許所述照明部向所述偏振分離設備的第一表面射出照明光，允許所述光閥對所述照明光中的從所述偏振分離設備的第二表面射出的第一偏振分量進行調制，并且將經過調制的光發(fā)射到所述偏振分離設備的第二表面，以及允許所述投影透鏡將所述經過調制的光中的從所述偏振分離設備的第四表面射出的光投射到所述投影表面。

(19)

根據(18)所述的投影顯示單元，其中所述檢測光學系統被構造成允許用于物體檢測的光經由所述投影透鏡和所述偏振分離設備的所述第四表面和所述第三表面進入縮小光學系統，并且允許從所述縮小光學系統發(fā)出的光進入所述圖像拾取設備。

(20)

一種功能控制方法，包括：

基于光學系統獲取的圖像拾取信號來確定在投影區(qū)域的周邊區(qū)域中是否執(zhí)行了特定輸入操作，所述光學系統包括投影透鏡、光閥、偏振分離設備以及圖像拾取設備，所述光閥被構造成基于圖像信號來調制照明光，并將經過調制的照明光發(fā)射到投影透鏡，所述偏振分離設備被布置在所述光閥與所述投影透鏡之間，所述圖像拾取設備被布置在與所述光閥光學共軛的位置并且被構造成接收不可見光；以及基于由此獲得的確定結果來控制執(zhí)行特定功能。

作為替換或補充，本技術還可以如下構造。

(1)

一種投影顯示單元，所述投影顯示單元包括：

投影光學系統，所述投影光學系統包括：

照明部，

投影透鏡，以及

光閥；以及

檢測光學系統，所述檢測光學系統包括圖像拾取設備，所述圖像拾取

設備被布置在與所述光閥光學共軛的位置，

其中：

所述檢測光學系統用于檢測是否在投影表面上的投影區(qū)域的周邊區(qū)域中執(zhí)行了輸入操作，以及

響應于所述檢測光學系統在所述周邊區(qū)域中的檢測，致使執(zhí)行特定的功能。

(2)

根據(1)所述的投影顯示單元，其中：

在所述投影透鏡的大致焦距處的第一位置中，或是在與所述第一位置具有光學共軛關系的第二位置中，布置第一矩形形狀，所述第一矩形形狀是與所述光閥的有效區(qū)域相對應的平面形狀，以及

布置第二矩形形狀，以使得所述第二矩形形狀的中央位置與所述第一矩形形狀的中央位置基本對齊，所述第二矩形形狀是與所述圖像拾取設備的有效區(qū)域相對應的平面形狀，并且所述第二矩形形狀大于第一矩形形狀。

(3)

根據(2)所述的投影顯示單元，其中所述投影顯示單元使得在所述投影表面上可形成與所述投影區(qū)域相對應的第一檢測區(qū)域以及與所述投影區(qū)域的所述周邊區(qū)域相對應的第二檢測區(qū)域。

(4)

根據(3)所述的投影顯示單元，其中所述第二檢測區(qū)域具有一個或多個通道區(qū)域或位置坐標，所述一個或多個通道區(qū)域或位置坐標分別對應于相應的輸入操作。

(5)

根據(4)所述的投影顯示單元，其中所述一個或多個通道區(qū)域中的至少一個通道區(qū)域被設置為面對所述投影區(qū)域的矩形形狀的四個側邊中的每一側邊。

(6)

根據(4)所述的投影顯示單元，其中響應于通過所述檢測光學系統在預定時段內在所述多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域中多次檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

(7)

根據(4)所述的投影顯示單元，其中響應于通過所述檢測光學系統在預定時段內在所述多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域中連續(xù)檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

(8)

根據(4)所述的投影顯示單元，其中響應于通過所述檢測光學系統在預定時段內在所述多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域中檢測到物體并且在所述多個通道區(qū)域中的另一個通道區(qū)域中檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

(9)

根據(4)所述的投影顯示單元，其中響應于通過所述檢測光學系統在所述多個通道區(qū)域中的兩個或更多不同的通道區(qū)域中同時檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

(10)

根據(4)所述的投影顯示單元，其中響應于在所述多個通道區(qū)域中的一個通道區(qū)域以及所述第一檢測區(qū)域中的選擇性區(qū)域中同時檢測到物體，致使執(zhí)行所述特定的功能。

(11)

根據(3)所述的投影顯示單元，其中所述第一檢測區(qū)域包括圍繞所述投影區(qū)域中的選擇性圖像顯示區(qū)域的一個或多個通道區(qū)域，所述一個或多個通道區(qū)域分別對應于相應的輸入操作。

(12)

根據(1)所述的投影顯示單元，還包括：

偏振分離設備，所述偏振分離設備布置在所述光閥與所述投影透鏡之間的，并且用于：

將入射光分離成第一偏振分量和第二偏振分量，以及

將所述第一偏振分量和所述第二偏振分量發(fā)射到互不相同的方向。

(13)

根據(12)所述的投影顯示單元，其中所述偏振分離設備包括偏振分束器。

(14)

根據(12)所述的投影顯示單元，其中所述光閥包括反射型液晶顯示設備。

(15)

根據(14)所述的投影顯示單元，其中所述偏振分離設備具有第一表面、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

所述偏振分離設備用于：

從所述第二表面射出從所述第一表面進入的光的第一偏振分量，

從所述第三表面射出從所述第一表面進入的光的第二偏振分量，

從所述第四表面射出從所述第二表面進入的光的第二偏振分量，以及

從所述第三表面射出從所述第四表面進入的光的第一偏振分量。

(16)

根據(15)所述的投影顯示單元，其中：

所述照明部用于向所述偏振分離設備的所述第一表面發(fā)射照明光，

所述光閥用于對從所述偏振分離設備的所述第二表面射出的所述照明光中的第一偏振分量進行調制，并且將經過調制的光發(fā)射到所述偏振分離設備的所述第二表面，以及

所述投影透鏡用于將從所述偏振分離設備的所述第四表面射出的所述經過調制的光投射到所述投影透鏡。

(17)

根據(16)所述的投影顯示單元，其中所述檢測光學系統被構造成：

通過縮小光學系統并經由所述投影透鏡、所述偏振分離設備的所述第四表面以及所述偏振分離設備的所述第三表面接收用于物體檢測的光，并且

將從所述縮小光學系統發(fā)射的光傳送到所述圖像拾取設備。

(18)

根據(12)所述的投影顯示單元，其中以沿著平面發(fā)射的不可見光為基礎的光經由所述投影透鏡和所述偏振分離設備進入所述圖像拾取設備，其中所述平面靠近所述投影表面。

(19)

根據(18)所述的投影顯示單元，其中所述不可見光包括近紅外光。

(20)

根據(18)所述的投影顯示單元，其中所述投影透鏡包括短焦透鏡。

(21)

根據(20)所述的投影顯示單元，其中在所述投影顯示單元的殼體上設置用于發(fā)射所述不可見光的光源部。

(22)

根據(1)所述的投影顯示單元，其中所述光閥用于：

基于圖像信號來調制從所述照明部饋送的照明光，以及

將經過調制的照明光發(fā)射到所述投影透鏡。

(23)

一種功能控制方法，包括：

使用包括照明部、投影透鏡和光閥的投影光學系統，向投影表面上的投影區(qū)域投影；

使用包括圖像拾取設備的檢測光學系統，檢測是否在所述投影表面上的所述投影區(qū)域的周邊區(qū)域中執(zhí)行了輸入操作，所述圖像拾取設備被布置在與所述光閥光學共軛的位置；以及

響應于對于在所述周邊區(qū)域中執(zhí)行的輸入操作的檢測，致使執(zhí)行特定的功能。

本領域技術人員應該理解，依照設計需求和其他因素，各種修改、組合、子組合以及變更都是可行的，并且所有這些均處于附加權利要求或是其等價物的范圍以內。

參考符號列表

1 投影顯示單元

12 光閥

13 圖像拾取設備

14 縮小光學系統

15 偏振分離設備

16 投影透鏡

17 信號處理部

17A 可見光截止濾波器

17B 帶通濾波器

18 偏振器

19 功能控制部

110 投影平面

110A 檢測光平面

40 近紅外光源部

A1,A3 有效區(qū)域

C1,C100 像圈

CH1-CH4,CH1a-CH4a,CH1b-CH4b 通道區(qū)域

E1 出射光瞳

S11 投影區(qū)域

S12 區(qū)域

L1 照明光

La,La1 近紅外光

Lp1,Lp2,Lp3 P偏振分量

Ls,Ls2,Ls3 S偏振分量

V1 投影圖像

V2 圖像信息