位置検出ユニット及び位置検出システム
【課題】撮像範囲を広くすることによって生じ得る誤動作を抑制可能な位置検出ユニット及び位置検出システムを提供する。
【解決手段】撮像装置３は、プロジェクターから投写面に投写された投写画像を含む範囲を撮像できるように配置される。筐体３０の前面３０ｆには、撮像対象から発せられた光を撮像素子上に結像させるための撮像レンズ３１が備えられており、撮像レンズ３１の前面には、撮像対象から発せられた光の一部を遮蔽するための遮光部材３２が装着されている。遮光部材３２は、投写画像の外側の領域から撮像装置３に入射する光を遮るために装着されるものであり、本来の撮像対象である投写画像は、開口部３２ａを通して撮像される。
【解決手段】撮像装置３は、プロジェクターから投写面に投写された投写画像を含む範囲を撮像できるように配置される。筐体３０の前面３０ｆには、撮像対象から発せられた光を撮像素子上に結像させるための撮像レンズ３１が備えられており、撮像レンズ３１の前面には、撮像対象から発せられた光の一部を遮蔽するための遮光部材３２が装着されている。遮光部材３２は、投写画像の外側の領域から撮像装置３に入射する光を遮るために装着されるものであり、本来の撮像対象である投写画像は、開口部３２ａを通して撮像される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターから投写された画像内において所定の操作がなされた位置を検出するための位置検出ユニット及び位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピューターから出力される画像を、プロジェクターによってホワイトボード等に投写するとともに、投写された画像（投写画像）を撮像装置（カメラ）で撮像して、投写画像に対して行ったユーザーの操作をコンピューターで認識するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなシステムでは、例えば、ペン先から赤外光を発する発光ペンやレーザーポインター等を用いてユーザーが投写画像の任意の位置を指し示すと、撮像装置によって撮像された画像（撮像画像）に基づいて、指示された位置が検出される。そして、コンピューターが、検出された位置にカーソルやポインターを移動させたり、その位置でクリックがなされたものとみなしたりすることにより、ユーザーは、投写画像に対してタッチパネルのような操作感覚で操作を行うことが可能となる。
【０００３】
このようなシステムにおいて、投写画像の全体で操作を有効にするためには、撮像装置の撮像範囲は、プロジェクターの投写範囲（投写画像）よりも大きい必要がある。このため、１つの撮像装置を様々なプロジェクターで使用しようとする場合には、プロジェクターの投写範囲に応じて、撮像装置の位置（ホワイトボードまでの距離）を調整する必要がある。ところが、使用するプロジェクターに応じて撮像装置の位置を定める作業は、不慣れなユーザーにとって容易な作業ではない。また、撮像装置を設置する位置が広い範囲に及ぶため、撮像装置とコンピューターとをつなぐケーブルを長くしておく必要があり、利便性が悪い。そこで、撮像装置のレンズに広角レンズを採用し、十分に広い範囲を撮像できる構成にすれば、プロジェクターの投写範囲が広い場合でも、撮像装置の位置を変更することなく、投写画像の全体を撮像することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５３０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、広角レンズを採用して広い範囲を撮像可能な構成にすると、プロジェクターの投写範囲が狭い場合、即ち投写画像が小さい場合に、投写画像の外側の領域が広く撮像されることになる。このため、外光や室内灯（蛍光灯）が撮像範囲に含まれてしまい、これらの光がシステムの誤動作を招いてしまう恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る位置検出ユニットは、プロジェクターから投写された投写画像内において所定の操作がなされた位置を検出するための位置検出ユニットであって、前記投写画像を含む範囲を撮像する撮像装置と、前記投写画像の外側から前記撮像装置に入射する光を遮る遮光部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この位置検出ユニットによれば、投写画像の外側から入射する光が遮光部材によって遮られるため、外光や室内灯の光による誤動作を抑制することが可能となる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係る位置検出ユニットにおいて、前記遮光部材は、前記撮像装置に対して着脱可能に装着されることが望ましい。
【００１０】
この位置検出ユニットによれば、遮光部材が撮像装置に対して着脱可能であるため、使用するプロジェクターの画角（投写画像の大きさ）等に応じて、遮光部材を交換することが可能となる。つまり、遮光する範囲が異なる複数の遮光部材を用意すれば、使用するプロジェクターに応じて適切な範囲を遮光することが可能になるため、１つの撮像装置を複数のプロジェクターと組み合わせて使用することが可能となる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係る位置検出ユニットにおいて、前記遮光部材は、周縁部に遮光処理が施された赤外線透過フィルターであってもよい。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る位置検出ユニットにおいて、前記遮光部材は、遮光する範囲を調整可能な調整機構を有していることが望ましい。
【００１３】
この位置検出ユニットによれば、遮光する範囲を調整可能な調整機構を有しているため、使用するプロジェクターの画角（投写画像の大きさ）等に応じて、適切な範囲を遮光することが可能となる。このため、１つの撮像装置を複数のプロジェクターと組み合わせて使用することが可能となる。
【００１４】
［適用例５］本適用例に係る位置検出システムは、プロジェクターと、前記プロジェクターから投写された投写画像を含む範囲を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記投写画像内において所定の操作がなされた位置を検出する検出装置と、前記投写画像の外側から前記撮像装置に入射する光を遮る遮光部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この位置検出システムによれば、投写画像の外側から撮像装置に入射する光が遮光部材によって遮られるため、外光や室内灯の光による誤動作を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】位置検出システムの概略構成を示す構成図。
【図２】位置検出システムを示す斜視図であり、（ａ）は、前方から見た図、（ｂ）は、後方から見た図。
【図３】撮像装置を示す正面図。
【図４】撮像画像に対する投写画像の大きさと遮光部材の開口部の大きさとの対応を示す図であり、（ａ）は、遮光部材を示す正面図、（ｂ）は、撮像画像を示す図。
【図５】撮像画像に対する投写画像の大きさと遮光部材の開口部の大きさとの対応を示す図であり、（ａ）は、遮光部材を示す正面図、（ｂ）は、撮像画像を示す図。
【図６】調整機構を備えた遮光部材を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態の位置検出システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、位置検出システムの概略構成を示す構成図である。
位置検出システム１００は、プロジェクターから投写された画像内において所定の操作がなされた位置を検出するためのシステムであり、図１に示すように、コンピューター１と、プロジェクター２と、撮像装置３と、発光ペン４とを備えて構成されている。
【００１８】
コンピューター１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御装置１０、ハードディスクドライブ等の記憶装置１１、液晶ディスプレイ等の表示装置１２、キーボード等の入力装置１３、マウスやタッチパッド等のポインティングデバイス１４を備えている。コンピューター１は、記憶装置１１に記憶されているＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラムに従って動作する制御装置１０が、入力装置１３等を用いてなされるユーザーの指示に応じて様々な処理を行い、処理結果等を表示装置１２に表示する。本実施形態のコンピューター１に採用されているＯＳは、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を備えたものであり、ユーザーは、表示装置１２に表示されるポインターを、ポインティングデバイス１４を用いて操作することによってコンピューター１に各種指示を与えることもできる。また、コンピューター１は、表示装置１２に表示される画像の画像情報を外部にも出力可能になっており、本実施形態では、プロジェクター２に画像情報を出力する。
【００１９】
プロジェクター２は、コンピューター１から入力された画像情報に基づく画像、即ちコンピューター１の表示装置１２に表示されている画像を、ホワイトボードや壁面、スクリーン等の表面（以降、「投写面Ｓ」とも呼ぶ。）に拡大して投写する。
【００２０】
撮像装置３は、投写面Ｓに投写された画像（以降、「投写画像」とも呼ぶ。）を含む範囲を撮像し、撮像した画像（以降、「撮像画像」とも呼ぶ。）に応じた画像情報を、撮像結果としてコンピューター１に出力する。
【００２１】
発光ペン４は、ペン状の本体の先端部（ペン先）に、押圧スイッチと、赤外光を発する発光ダイオードとを備えている（いずれも図示せず）。そして、ユーザーが発光ペン４のペン先を投写面Ｓに押し付けて、押圧スイッチを押圧すると、発光ダイオードが発光するようになっている。
【００２２】
コンピューター１の制御装置１０は、撮像装置３から入力される画像情報に基づいて、撮像画像に含まれる投写画像内で発光ペン４が発光したか否かを判別する。そして、発光があった場合には、発光した位置、即ち投写画像内においてペン先を押し付ける操作がなされた位置を検出する。制御装置１０は、発光した位置を検出すると、この位置でポインティングデバイス１４によるクリック操作がなされた場合と同一の処理を行う。つまり、ユーザーは、投写画像内において発光ペン４で所定の操作を行うことにより、コンピューター１に対して、ポインティングデバイス１４で行う指示と同一の指示を行うことができる。
【００２３】
位置検出システム１００において、撮像画像内における投写画像の位置は、プロジェクター２と撮像装置３の位置関係に応じて変化する。また、撮像画像内における投写画像は、プロジェクター２の投写レンズ２１（図２参照）の光軸と撮像装置３の撮像レンズ３１（図２参照）の光軸との不一致によって歪んでおり、この歪みも、プロジェクター２と撮像装置３の位置関係に応じて変化する。このため、プロジェクター２及び撮像装置３を設置した後には、投写画像と撮像画像との間で位置の整合をとるためのキャリブレーションを行う必要がある。キャリブレーションは、所定のパターン（例えば、市松模様）の画像情報をコンピューター１からプロジェクター２に出力し、プロジェクター２にこのパターンを投写させることによって行われる。そして、投写されたパターンが撮像装置３によって撮像され、撮像結果がコンピューター１に出力されると、コンピューター１は、撮像画像の中における投写画像の位置や歪み等を認識する。そして、コンピューター１は、この認識結果を利用することにより、投写画像内のどの位置で発光ペン４が操作されたのかを検出することが可能となる。
【００２４】
図２は、位置検出システム１００を示す斜視図であり、（ａ）は、前方から見た図、（ｂ）は、後方から見た図である。また、図３は、撮像装置３を示す正面図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、コンピューター１は、例えば、ノート型のパーソナルコンピューターであり、表示装置１２、入力装置１３、及びポインティングデバイス１４を一体的に備えて構成されている。なお、コンピューター１は、ノート型のパーソナルコンピューターに限定されない。例えば、デスクトップ型のパーソナルコンピューターのように、表示装置１２、入力装置１３、ポインティングデバイス１４の全部又は一部が外付けで接続される構成のコンピューターであってもよいし、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯型情報機器であってもよい。
【００２５】
プロジェクター２は、光源（図示せず）、及び光源から射出された光を変調して画像を形成する画像形成装置（図示せず）等が筐体２０に収容された構成を有しており、筐体２０の前面２０ｆには、形成された画像を投写するための投写レンズ２１が備えられている。プロジェクター２は、所定の投写面Ｓに画像が投写されるように配置される。
【００２６】
撮像装置３は、プロジェクター２の近傍に配置されている。撮像装置３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー、或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等からなる撮像素子等（図示せず）が筐体３０に収容された構成を有しており、筐体３０の前面３０ｆには、撮像対象から発せられた光を撮像素子上に結像させるための撮像レンズ３１が備えられている。撮像装置３は、プロジェクター２から投写面Ｓに投写された投写画像を含む範囲を撮像できるよう、撮像レンズ３１がプロジェクター２の投写方向と略同一の方向を向くように配置される。
【００２７】
また、図３に示すように、撮像装置３には、撮像対象から発せられた光の一部を遮蔽するための遮光部材３２が撮像レンズ３１の前面に装着されている。遮光部材３２は、光の透過を遮る板状の部材であり、撮像レンズ３１の略中央に対峙する位置には、矩形の開口部３２ａが形成されている。なお、遮光部材３２は、撮像素子への光の照射を抑制できるものであればよく、完全に遮光できる必要はない。
【００２８】
ここで、撮像レンズ３１は、プロジェクター２の投写レンズ２１が広角レンズの場合であっても投写画像の全体を撮像できるように、画角が１５０°程度の超広角レンズが採用されている。ただし、プロジェクター２の投写レンズ２１が望遠レンズの場合のように、プロジェクター２から画像が小さく投写される場合には、撮像画像に占める投写画像の割合は小さくなり、投写画像の外側の領域（以降、「外部領域」とも呼ぶ。）が大きく撮像される。遮光部材３２は、この外部領域から撮像装置３に入射する光を遮るために装着されるものであり、本来の撮像対象である投写画像は、開口部３２ａを通して撮像される。
【００２９】
また、遮光部材３２は、撮像装置３に対して着脱が可能になっており、開口部３２ａの大きさが異なる他の遮光部材３２、言い替えれば、遮光する範囲が異なる他の遮光部材３２に交換することができる。このため、プロジェクター２から投写される投写画像の大きさに応じて遮光部材３２を交換することにより、投写画像を遮ることなく、外部領域のできるだけ広い範囲からの光を遮光することができる。
【００３０】
図４及び図５は、撮像画像に対する投写画像の大きさと、遮光部材３２の開口部３２ａの大きさとの対応を示す図であり、各図において、（ａ）は、遮光部材３２を示す正面図、（ｂ）は、撮像画像を示す図である。なお、撮像画像において、暗く示した領域は、遮光部材３２によって遮光されている領域を示している。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、プロジェクター２の投写レンズ２１が望遠レンズの場合のように、撮像画像Ｐｃに対して投写画像Ｐａが比較的小さい場合には、外部領域から入射する光の大部分が遮られるよう、比較的小さな開口部３２ａを有する遮光部材３２を装着すればよい。また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、プロジェクター２の投写レンズ２１が広角レンズの場合のように、撮像画像Ｐｃに対して投写画像Ｐａが比較的大きい場合には、投写画像Ｐａが遮光部材３２によって遮られてしまうことがないよう、比較的大きな開口部３２ａを有する遮光部材３２を装着すればよい。
【００３２】
なお、遮光部材３２を撮像レンズ３１の前面に装着する方法としては、筐体３０に遮光部材３２を着脱可能に係止させる態様としてもよいし、装着と離脱とを繰り返すことが可能な粘着テープ等で貼り付けるようにしてもよい。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の位置検出システム１００によれば、投写画像の外側から入射する光が遮光部材３２によって遮られるため、外光や室内灯の光による誤動作を抑制することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態の位置検出システム１００によれば、遮光部材３２が撮像装置３に対して着脱可能であるため、プロジェクター２の画角、即ち撮像画像に対する投写画像の大きさ等に応じて遮光部材３２を交換することが可能となる。つまり、遮光する範囲が異なる複数の遮光部材３２を用意すれば、使用するプロジェクター２に応じて適切な範囲を遮光することが可能になるため、１つの撮像装置３を複数のプロジェクター２と組み合わせて使用することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施形態では、コンピューター１の制御装置１０が検出装置に相当し、撮像装置３及びこれに入射する光を遮る遮光部材３２は、位置検出ユニットに相当する。
【００３６】
（変形例）
上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００３７】
上記実施形態では、遮光部材３２は、撮像レンズ３１の前面に装着されているが、遮光部材３２の位置は、撮像レンズ３１の前面に限定されず、撮像レンズ３１と撮像素子の間に配置するようにしてもよい。
【００３８】
上記実施形態では、開口部３２ａの形状が矩形になっているが、開口部３２ａの形状は矩形に限定されない。
【００３９】
上記実施形態では、開口部３２ａを備えた板状の部材を遮光部材３２として採用しているが、遮光部材３２の構成は上記に限定されない。例えば、周縁部に遮光処理（例えば、遮光用インクの印刷や、遮光フィルムの貼り付け等）を施した光学フィルター等を用いてもよい。なお、発光ペン４から発光される赤外光をより鮮明に撮像するために、撮像装置３に赤外線透過フィルター（可視光カットフィルター）を備える必要がある場合には、このフィルターの周縁部に遮光処理を施し、遮光部材３２として使用できるようにしてもよい。
【００４０】
上記実施形態では、遮光部材３２は、着脱が可能であり、開口部３２ａの大きさが異なる他の遮光部材３２に交換できるようになっているが、開口部３２ａの大きさを調整するための調整機構、言い替えれば、遮光する範囲を調整可能な調整機構を備えていれば、遮光部材３２は、着脱可能である必要はない。例えば、図６に示すように、２つのＬ字状の部材（Ｌ字部材３２ｂ，３２ｃ）を向かい合わせて遮光部材３２を構成し、これらのＬ字部材３２ｂ，３２ｃを斜め方向に移動させて開口部３２ａの大きさを調整する態様の調整機構を採用することができる。また、一般的なカメラで用いられる絞り機構のように、複数の絞り羽根で開口部３２ａの大きさを調整する構成を採用してもよい。遮光部材３２がこのような調整機構を有していれば、使用するプロジェクター２の画角（投写画像の大きさ）等に応じて適切な範囲を遮光することが可能となり、１つの撮像装置３を複数のプロジェクター２と組み合わせて使用することが可能となる。
【００４１】
上記実施形態では、投写画像に対して、赤外光を発光する発光ペン４を用いて操作を行う態様を示したが、発光ペン４が発する光は赤外光に限定されない。また、発光ペン４を用いた態様に限定されず、例えば、レーザーポインターで操作を行う態様としてもよい。さらに、コンピューター１が、撮像画像から人間の手（指）を検出できる構成であれば、発光ペン４やレーザーポインター等の道具を用いることなく操作を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１…コンピューター、２…プロジェクター、３…撮像装置、４…発光ペン、１０…制御装置、１１…記憶装置、１２…表示装置、１３…入力装置、１４…ポインティングデバイス、２０…筐体、２１…投写レンズ、３０…筐体、３１…撮像レンズ、３２…遮光部材、３２ａ…開口部、３２ｂ，３２ｃ…Ｌ字部材、１００…位置検出システム、Ｐａ…投写画像、Ｐｃ…撮像画像、Ｓ…投写面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターから投写された画像内において所定の操作がなされた位置を検出するための位置検出ユニット及び位置検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピューターから出力される画像を、プロジェクターによってホワイトボード等に投写するとともに、投写された画像（投写画像）を撮像装置（カメラ）で撮像して、投写画像に対して行ったユーザーの操作をコンピューターで認識するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなシステムでは、例えば、ペン先から赤外光を発する発光ペンやレーザーポインター等を用いてユーザーが投写画像の任意の位置を指し示すと、撮像装置によって撮像された画像（撮像画像）に基づいて、指示された位置が検出される。そして、コンピューターが、検出された位置にカーソルやポインターを移動させたり、その位置でクリックがなされたものとみなしたりすることにより、ユーザーは、投写画像に対してタッチパネルのような操作感覚で操作を行うことが可能となる。
【０００３】
このようなシステムにおいて、投写画像の全体で操作を有効にするためには、撮像装置の撮像範囲は、プロジェクターの投写範囲（投写画像）よりも大きい必要がある。このため、１つの撮像装置を様々なプロジェクターで使用しようとする場合には、プロジェクターの投写範囲に応じて、撮像装置の位置（ホワイトボードまでの距離）を調整する必要がある。ところが、使用するプロジェクターに応じて撮像装置の位置を定める作業は、不慣れなユーザーにとって容易な作業ではない。また、撮像装置を設置する位置が広い範囲に及ぶため、撮像装置とコンピューターとをつなぐケーブルを長くしておく必要があり、利便性が悪い。そこで、撮像装置のレンズに広角レンズを採用し、十分に広い範囲を撮像できる構成にすれば、プロジェクターの投写範囲が広い場合でも、撮像装置の位置を変更することなく、投写画像の全体を撮像することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５３０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、広角レンズを採用して広い範囲を撮像可能な構成にすると、プロジェクターの投写範囲が狭い場合、即ち投写画像が小さい場合に、投写画像の外側の領域が広く撮像されることになる。このため、外光や室内灯（蛍光灯）が撮像範囲に含まれてしまい、これらの光がシステムの誤動作を招いてしまう恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る位置検出ユニットは、プロジェクターから投写された投写画像内において所定の操作がなされた位置を検出するための位置検出ユニットであって、前記投写画像を含む範囲を撮像する撮像装置と、前記投写画像の外側から前記撮像装置に入射する光を遮る遮光部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この位置検出ユニットによれば、投写画像の外側から入射する光が遮光部材によって遮られるため、外光や室内灯の光による誤動作を抑制することが可能となる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に係る位置検出ユニットにおいて、前記遮光部材は、前記撮像装置に対して着脱可能に装着されることが望ましい。
【００１０】
この位置検出ユニットによれば、遮光部材が撮像装置に対して着脱可能であるため、使用するプロジェクターの画角（投写画像の大きさ）等に応じて、遮光部材を交換することが可能となる。つまり、遮光する範囲が異なる複数の遮光部材を用意すれば、使用するプロジェクターに応じて適切な範囲を遮光することが可能になるため、１つの撮像装置を複数のプロジェクターと組み合わせて使用することが可能となる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に係る位置検出ユニットにおいて、前記遮光部材は、周縁部に遮光処理が施された赤外線透過フィルターであってもよい。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る位置検出ユニットにおいて、前記遮光部材は、遮光する範囲を調整可能な調整機構を有していることが望ましい。
【００１３】
この位置検出ユニットによれば、遮光する範囲を調整可能な調整機構を有しているため、使用するプロジェクターの画角（投写画像の大きさ）等に応じて、適切な範囲を遮光することが可能となる。このため、１つの撮像装置を複数のプロジェクターと組み合わせて使用することが可能となる。
【００１４】
［適用例５］本適用例に係る位置検出システムは、プロジェクターと、前記プロジェクターから投写された投写画像を含む範囲を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記投写画像内において所定の操作がなされた位置を検出する検出装置と、前記投写画像の外側から前記撮像装置に入射する光を遮る遮光部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この位置検出システムによれば、投写画像の外側から撮像装置に入射する光が遮光部材によって遮られるため、外光や室内灯の光による誤動作を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】位置検出システムの概略構成を示す構成図。
【図２】位置検出システムを示す斜視図であり、（ａ）は、前方から見た図、（ｂ）は、後方から見た図。
【図３】撮像装置を示す正面図。
【図４】撮像画像に対する投写画像の大きさと遮光部材の開口部の大きさとの対応を示す図であり、（ａ）は、遮光部材を示す正面図、（ｂ）は、撮像画像を示す図。
【図５】撮像画像に対する投写画像の大きさと遮光部材の開口部の大きさとの対応を示す図であり、（ａ）は、遮光部材を示す正面図、（ｂ）は、撮像画像を示す図。
【図６】調整機構を備えた遮光部材を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本実施形態の位置検出システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、位置検出システムの概略構成を示す構成図である。
位置検出システム１００は、プロジェクターから投写された画像内において所定の操作がなされた位置を検出するためのシステムであり、図１に示すように、コンピューター１と、プロジェクター２と、撮像装置３と、発光ペン４とを備えて構成されている。
【００１８】
コンピューター１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる制御装置１０、ハードディスクドライブ等の記憶装置１１、液晶ディスプレイ等の表示装置１２、キーボード等の入力装置１３、マウスやタッチパッド等のポインティングデバイス１４を備えている。コンピューター１は、記憶装置１１に記憶されているＯＳ（Operating System）やアプリケーションプログラムに従って動作する制御装置１０が、入力装置１３等を用いてなされるユーザーの指示に応じて様々な処理を行い、処理結果等を表示装置１２に表示する。本実施形態のコンピューター１に採用されているＯＳは、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を備えたものであり、ユーザーは、表示装置１２に表示されるポインターを、ポインティングデバイス１４を用いて操作することによってコンピューター１に各種指示を与えることもできる。また、コンピューター１は、表示装置１２に表示される画像の画像情報を外部にも出力可能になっており、本実施形態では、プロジェクター２に画像情報を出力する。
【００１９】
プロジェクター２は、コンピューター１から入力された画像情報に基づく画像、即ちコンピューター１の表示装置１２に表示されている画像を、ホワイトボードや壁面、スクリーン等の表面（以降、「投写面Ｓ」とも呼ぶ。）に拡大して投写する。
【００２０】
撮像装置３は、投写面Ｓに投写された画像（以降、「投写画像」とも呼ぶ。）を含む範囲を撮像し、撮像した画像（以降、「撮像画像」とも呼ぶ。）に応じた画像情報を、撮像結果としてコンピューター１に出力する。
【００２１】
発光ペン４は、ペン状の本体の先端部（ペン先）に、押圧スイッチと、赤外光を発する発光ダイオードとを備えている（いずれも図示せず）。そして、ユーザーが発光ペン４のペン先を投写面Ｓに押し付けて、押圧スイッチを押圧すると、発光ダイオードが発光するようになっている。
【００２２】
コンピューター１の制御装置１０は、撮像装置３から入力される画像情報に基づいて、撮像画像に含まれる投写画像内で発光ペン４が発光したか否かを判別する。そして、発光があった場合には、発光した位置、即ち投写画像内においてペン先を押し付ける操作がなされた位置を検出する。制御装置１０は、発光した位置を検出すると、この位置でポインティングデバイス１４によるクリック操作がなされた場合と同一の処理を行う。つまり、ユーザーは、投写画像内において発光ペン４で所定の操作を行うことにより、コンピューター１に対して、ポインティングデバイス１４で行う指示と同一の指示を行うことができる。
【００２３】
位置検出システム１００において、撮像画像内における投写画像の位置は、プロジェクター２と撮像装置３の位置関係に応じて変化する。また、撮像画像内における投写画像は、プロジェクター２の投写レンズ２１（図２参照）の光軸と撮像装置３の撮像レンズ３１（図２参照）の光軸との不一致によって歪んでおり、この歪みも、プロジェクター２と撮像装置３の位置関係に応じて変化する。このため、プロジェクター２及び撮像装置３を設置した後には、投写画像と撮像画像との間で位置の整合をとるためのキャリブレーションを行う必要がある。キャリブレーションは、所定のパターン（例えば、市松模様）の画像情報をコンピューター１からプロジェクター２に出力し、プロジェクター２にこのパターンを投写させることによって行われる。そして、投写されたパターンが撮像装置３によって撮像され、撮像結果がコンピューター１に出力されると、コンピューター１は、撮像画像の中における投写画像の位置や歪み等を認識する。そして、コンピューター１は、この認識結果を利用することにより、投写画像内のどの位置で発光ペン４が操作されたのかを検出することが可能となる。
【００２４】
図２は、位置検出システム１００を示す斜視図であり、（ａ）は、前方から見た図、（ｂ）は、後方から見た図である。また、図３は、撮像装置３を示す正面図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、コンピューター１は、例えば、ノート型のパーソナルコンピューターであり、表示装置１２、入力装置１３、及びポインティングデバイス１４を一体的に備えて構成されている。なお、コンピューター１は、ノート型のパーソナルコンピューターに限定されない。例えば、デスクトップ型のパーソナルコンピューターのように、表示装置１２、入力装置１３、ポインティングデバイス１４の全部又は一部が外付けで接続される構成のコンピューターであってもよいし、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の携帯型情報機器であってもよい。
【００２５】
プロジェクター２は、光源（図示せず）、及び光源から射出された光を変調して画像を形成する画像形成装置（図示せず）等が筐体２０に収容された構成を有しており、筐体２０の前面２０ｆには、形成された画像を投写するための投写レンズ２１が備えられている。プロジェクター２は、所定の投写面Ｓに画像が投写されるように配置される。
【００２６】
撮像装置３は、プロジェクター２の近傍に配置されている。撮像装置３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー、或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等からなる撮像素子等（図示せず）が筐体３０に収容された構成を有しており、筐体３０の前面３０ｆには、撮像対象から発せられた光を撮像素子上に結像させるための撮像レンズ３１が備えられている。撮像装置３は、プロジェクター２から投写面Ｓに投写された投写画像を含む範囲を撮像できるよう、撮像レンズ３１がプロジェクター２の投写方向と略同一の方向を向くように配置される。
【００２７】
また、図３に示すように、撮像装置３には、撮像対象から発せられた光の一部を遮蔽するための遮光部材３２が撮像レンズ３１の前面に装着されている。遮光部材３２は、光の透過を遮る板状の部材であり、撮像レンズ３１の略中央に対峙する位置には、矩形の開口部３２ａが形成されている。なお、遮光部材３２は、撮像素子への光の照射を抑制できるものであればよく、完全に遮光できる必要はない。
【００２８】
ここで、撮像レンズ３１は、プロジェクター２の投写レンズ２１が広角レンズの場合であっても投写画像の全体を撮像できるように、画角が１５０°程度の超広角レンズが採用されている。ただし、プロジェクター２の投写レンズ２１が望遠レンズの場合のように、プロジェクター２から画像が小さく投写される場合には、撮像画像に占める投写画像の割合は小さくなり、投写画像の外側の領域（以降、「外部領域」とも呼ぶ。）が大きく撮像される。遮光部材３２は、この外部領域から撮像装置３に入射する光を遮るために装着されるものであり、本来の撮像対象である投写画像は、開口部３２ａを通して撮像される。
【００２９】
また、遮光部材３２は、撮像装置３に対して着脱が可能になっており、開口部３２ａの大きさが異なる他の遮光部材３２、言い替えれば、遮光する範囲が異なる他の遮光部材３２に交換することができる。このため、プロジェクター２から投写される投写画像の大きさに応じて遮光部材３２を交換することにより、投写画像を遮ることなく、外部領域のできるだけ広い範囲からの光を遮光することができる。
【００３０】
図４及び図５は、撮像画像に対する投写画像の大きさと、遮光部材３２の開口部３２ａの大きさとの対応を示す図であり、各図において、（ａ）は、遮光部材３２を示す正面図、（ｂ）は、撮像画像を示す図である。なお、撮像画像において、暗く示した領域は、遮光部材３２によって遮光されている領域を示している。
【００３１】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、プロジェクター２の投写レンズ２１が望遠レンズの場合のように、撮像画像Ｐｃに対して投写画像Ｐａが比較的小さい場合には、外部領域から入射する光の大部分が遮られるよう、比較的小さな開口部３２ａを有する遮光部材３２を装着すればよい。また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、例えば、プロジェクター２の投写レンズ２１が広角レンズの場合のように、撮像画像Ｐｃに対して投写画像Ｐａが比較的大きい場合には、投写画像Ｐａが遮光部材３２によって遮られてしまうことがないよう、比較的大きな開口部３２ａを有する遮光部材３２を装着すればよい。
【００３２】
なお、遮光部材３２を撮像レンズ３１の前面に装着する方法としては、筐体３０に遮光部材３２を着脱可能に係止させる態様としてもよいし、装着と離脱とを繰り返すことが可能な粘着テープ等で貼り付けるようにしてもよい。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の位置検出システム１００によれば、投写画像の外側から入射する光が遮光部材３２によって遮られるため、外光や室内灯の光による誤動作を抑制することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態の位置検出システム１００によれば、遮光部材３２が撮像装置３に対して着脱可能であるため、プロジェクター２の画角、即ち撮像画像に対する投写画像の大きさ等に応じて遮光部材３２を交換することが可能となる。つまり、遮光する範囲が異なる複数の遮光部材３２を用意すれば、使用するプロジェクター２に応じて適切な範囲を遮光することが可能になるため、１つの撮像装置３を複数のプロジェクター２と組み合わせて使用することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施形態では、コンピューター１の制御装置１０が検出装置に相当し、撮像装置３及びこれに入射する光を遮る遮光部材３２は、位置検出ユニットに相当する。
【００３６】
（変形例）
上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
【００３７】
上記実施形態では、遮光部材３２は、撮像レンズ３１の前面に装着されているが、遮光部材３２の位置は、撮像レンズ３１の前面に限定されず、撮像レンズ３１と撮像素子の間に配置するようにしてもよい。
【００３８】
上記実施形態では、開口部３２ａの形状が矩形になっているが、開口部３２ａの形状は矩形に限定されない。
【００３９】
上記実施形態では、開口部３２ａを備えた板状の部材を遮光部材３２として採用しているが、遮光部材３２の構成は上記に限定されない。例えば、周縁部に遮光処理（例えば、遮光用インクの印刷や、遮光フィルムの貼り付け等）を施した光学フィルター等を用いてもよい。なお、発光ペン４から発光される赤外光をより鮮明に撮像するために、撮像装置３に赤外線透過フィルター（可視光カットフィルター）を備える必要がある場合には、このフィルターの周縁部に遮光処理を施し、遮光部材３２として使用できるようにしてもよい。
【００４０】
上記実施形態では、遮光部材３２は、着脱が可能であり、開口部３２ａの大きさが異なる他の遮光部材３２に交換できるようになっているが、開口部３２ａの大きさを調整するための調整機構、言い替えれば、遮光する範囲を調整可能な調整機構を備えていれば、遮光部材３２は、着脱可能である必要はない。例えば、図６に示すように、２つのＬ字状の部材（Ｌ字部材３２ｂ，３２ｃ）を向かい合わせて遮光部材３２を構成し、これらのＬ字部材３２ｂ，３２ｃを斜め方向に移動させて開口部３２ａの大きさを調整する態様の調整機構を採用することができる。また、一般的なカメラで用いられる絞り機構のように、複数の絞り羽根で開口部３２ａの大きさを調整する構成を採用してもよい。遮光部材３２がこのような調整機構を有していれば、使用するプロジェクター２の画角（投写画像の大きさ）等に応じて適切な範囲を遮光することが可能となり、１つの撮像装置３を複数のプロジェクター２と組み合わせて使用することが可能となる。
【００４１】
上記実施形態では、投写画像に対して、赤外光を発光する発光ペン４を用いて操作を行う態様を示したが、発光ペン４が発する光は赤外光に限定されない。また、発光ペン４を用いた態様に限定されず、例えば、レーザーポインターで操作を行う態様としてもよい。さらに、コンピューター１が、撮像画像から人間の手（指）を検出できる構成であれば、発光ペン４やレーザーポインター等の道具を用いることなく操作を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１…コンピューター、２…プロジェクター、３…撮像装置、４…発光ペン、１０…制御装置、１１…記憶装置、１２…表示装置、１３…入力装置、１４…ポインティングデバイス、２０…筐体、２１…投写レンズ、３０…筐体、３１…撮像レンズ、３２…遮光部材、３２ａ…開口部、３２ｂ，３２ｃ…Ｌ字部材、１００…位置検出システム、Ｐａ…投写画像、Ｐｃ…撮像画像、Ｓ…投写面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクターから投写された投写画像内において所定の操作がなされた位置を検出するための位置検出ユニットであって、
前記投写画像を含む範囲を撮像する撮像装置と、
前記投写画像の外側から前記撮像装置に入射する光を遮る遮光部材と、
を備えたことを特徴とする位置検出ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出ユニットであって、
前記遮光部材は、前記撮像装置に対して着脱可能に装着されることを特徴とする位置検出ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の位置検出ユニットであって、
前記遮光部材は、周縁部に遮光処理が施された赤外線透過フィルターであることを特徴とする位置検出ユニット。
【請求項４】
請求項１に記載の位置検出ユニットであって、
前記遮光部材は、遮光する範囲を調整可能な調整機構を有していることを特徴とする位置検出ユニット。
【請求項５】
プロジェクターと、
前記プロジェクターから投写された投写画像を含む範囲を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記投写画像内において所定の操作がなされた位置を検出する検出装置と、
前記投写画像の外側から前記撮像装置に入射する光を遮る遮光部材と、
を備えたことを特徴とする位置検出システム。
【請求項１】
プロジェクターから投写された投写画像内において所定の操作がなされた位置を検出するための位置検出ユニットであって、
前記投写画像を含む範囲を撮像する撮像装置と、
前記投写画像の外側から前記撮像装置に入射する光を遮る遮光部材と、
を備えたことを特徴とする位置検出ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出ユニットであって、
前記遮光部材は、前記撮像装置に対して着脱可能に装着されることを特徴とする位置検出ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の位置検出ユニットであって、
前記遮光部材は、周縁部に遮光処理が施された赤外線透過フィルターであることを特徴とする位置検出ユニット。
【請求項４】
請求項１に記載の位置検出ユニットであって、
前記遮光部材は、遮光する範囲を調整可能な調整機構を有していることを特徴とする位置検出ユニット。
【請求項５】
プロジェクターと、
前記プロジェクターから投写された投写画像を含む範囲を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像結果に基づいて、前記投写画像内において所定の操作がなされた位置を検出する検出装置と、
前記投写画像の外側から前記撮像装置に入射する光を遮る遮光部材と、
を備えたことを特徴とする位置検出システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１８６７０４（Ｐ２０１１−１８６７０４Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０２３５（Ｐ２０１０−５０２３５）
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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