位置検出装置、位置検出システム、映像表示装置、及び映像表示システム
【課題】本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されることにより、ユーザが位置を指示していないのにも関わらず、スクリーン上の位置が指示される誤検知を防ぐ。
【解決手段】スクリーン上に光を投射する指示体により指示された位置を検出する位置検出装置であって、指示体が光を投射する固有のタイミングを示した発光タイミング信号を出力する出力手段と、指示体が光を投射するタイミングに同期して、指示体から光が投射されたスクリーンを撮像する撮像手段と、撮像手段が撮像したスクリーンの画像に基づいて、指示体から光が投射されたスクリーン上の位置を算出する算出手段とを備え、指示体は出力手段から出力される発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射するものとした。
【解決手段】スクリーン上に光を投射する指示体により指示された位置を検出する位置検出装置であって、指示体が光を投射する固有のタイミングを示した発光タイミング信号を出力する出力手段と、指示体が光を投射するタイミングに同期して、指示体から光が投射されたスクリーンを撮像する撮像手段と、撮像手段が撮像したスクリーンの画像に基づいて、指示体から光が投射されたスクリーン上の位置を算出する算出手段とを備え、指示体は出力手段から出力される発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射するものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示画面を指示する指示体が当該表示画面を指示した位置を検出する位置検出装置、及び当該位置検出装置を用いた映像表示装置に関する。
【０００２】
映像が表示されるスクリーンをユーザが指示体を用いて指示し、文字の描写やゲームの実行等を行うことができる映像表示装置がある。こうした映像表示装置は、ユーザの用いる指示体からスクリーンに投射される光を撮像手段で撮像することにより、ユーザの指示した位置を検出する位置検出装置を備えている。
【０００３】
従来の位置検出装置は、スクリーンを指示する指示体の先に発光素子が設けられており、この発光素子からスクリーン上に投射された光を、スクリーンの背面に設けたビデオカメラによって撮影することにより、スクリーン上における指示体の指示位置を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５０９０１号公報（段落０００７、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゲームセンター等のように、映像表示装置が複数近接して設置されている場所では、近接する映像表示装置の指示体等の、本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射される場合がある。この場合、光が投射された映像表示装置は、本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されているにも関わらず、光が投射された位置を指示された位置として検出する。そのため、当該映像表示装置のユーザが位置を指示していないのにも関わらず、スクリーン上の位置が指示されたと誤検知してしまう問題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されることによる誤検知を防ぐことができる位置検出装置、位置検出システム、映像表示装置、及び映像表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による位置検出装置は、映像が表示されるスクリーン上の指示された位置を検出する位置検出装置であって、スクリーン上に光を投射する指示体と、指示体が光を投射する固有のタイミングを示した発光タイミング信号を出力する出力手段と、指示体が光を投射するタイミングに同期して、指示体から光が投射されたスクリーンを撮像する撮像手段と、撮像手段が撮像したスクリーンの画像に基づいて、指示体から光が投射されたスクリーン上の位置を算出する算出手段とを備え、指示体は出力手段から出力される発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射するものである。
【０００８】
また、指示体の固有のＩＤ情報を記憶する記憶手段をさらに備え、出力手段は、記憶手段が記録した固有のＩＤ情報に引き続いて発光タイミング信号を指示体に出力し、指示体は、出力手段から固有のＩＤ情報に引き続いて入力される発光タイミング信号に基づいてスクリーンに光を投射するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、指示体が固有のタイミングで光を投射し、撮像手段が当該固有のタイミングに同期してスクリーンを撮像するため、本来使用されるべき指示体以外の指示体からスクリーンに光が投射されても、光が投射されるタイミングとスクリーンが撮像されるタイミングとは一致しない。そのため、本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されることによる誤検知を防ぐことができる。
【００１０】
また、指示体は、固有のＩＤ情報に引き続いて出力手段から入力される発光タイミング信号に基づいて光を投射するため、本来使用されるべき指示体ではない指示体は、出力手段から出力された発光タイミング信号を受信しても、当該発光タイミング信号に基づいてスクリーンに光を投射しない。そのため、本来使用されるべき指示体ではない指示体によってスクリーンが指示されてしまう誤動作を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態による位置検出装置を用いて構成した映像表示装置の構成図である。図１において、映像表示装置は、投影装置１２、表示スクリーン１１、外部インターフェース３０、コンピュータ３１、及び位置検出装置１から構成されており、位置検出装置１は、同期信号生成手段６、非可視光投射手段５、撮像タイミング生成手段１３、撮像手段３、及び画像処理手段４を備え、また別途、指示体２Ａ及び２Ｂ（以下、指示体を総称して指示体２とする）を含んで構成されている。
【００１３】
コンピュータ３１は、内部に保有する映像情報を制御し、制御した映像情報を映像信号として投影装置１２に出力する。映像情報の制御は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等の外部インターフェース３０から入力された位置情報に基づいて、コンピュータ３１の内部にインストールされているアプリケーションソフトによって行われる。コンピュータ３１から出力される映像信号は、垂直同期信号、水平同期信号、及びＲＧＢの画像信号から構成される。
【００１４】
投影装置１２は、表示スクリーン１１に映像を投影するリアプロジェクタである。投影装置１２は、コンピュータ３１から出力される映像信号に基づいて、表示スクリーン１１の背面１１ｂ側に映像を投影する。背面１１ｂ側に投影された映像は表示スクリーン１１の表示面１１ａで結像し、表示スクリーン１１の表示面１１ａ側に映像が表示される。また、投影装置１２は、投影装置１２が映像を投射しないブランキング期間を示す同期信号を同期信号生成手段６に出力する。
【００１５】
投影装置１２の方式としては、例えば、ＤＭＤＴＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて図示しない光源からの光を反射することにより映像を投影するＤＬＰＴＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式を用いることができる。
【００１６】
投影装置１２による映像の投影には、映像を投射する（有効映像を出力する）期間と、映像を投射しない（有効映像を出力しない）ブランキング期間とが存在しており、このブランキング期間は、投射方式が決定すれば予めその期間を計算によって算出することが可能である。例えば、ＤＬＰＴＭ方式の場合であれば、ブランキング期間はカラーホイールの回転に基づいて算出することができる。
【００１７】
位置検出装置１は、ユーザの用いる指示体２によって指示された表示スクリーン１１上の任意の位置を位置情報として検出し、外部インターフェース３０を介してコンピュータ３１に出力する。以下、位置検出装置１の各構成について説明する。
【００１８】
同期信号生成手段６は、投影装置１２から出力される同期信号を基準として、指示体２を発光させるための発光同期信号を生成する。発光同期信号は、投影装置１２から映像が投射されないブランキング期間中に、指示体２を発光させるトリガを有する。生成した発光同期信号は、非可視光投射手段５および撮像タイミング信号生成手段１３に出力される。
【００１９】
非可視光投射手段５は、同期信号生成手段６にて生成された発光同期信号に基づき、指示体２を発光させるトリガが発生したタイミングに発光タイミング信号を、例えば赤外線などの非可視光のパルスにて表示スクリーン１１に投射する。
【００２０】
指示体２は、非可視光投射手段５から出力される非可視光を受光し、受光した非可視光から発光タイミング信号を解析する。そして、解析した発光タイミング信号に従って、赤、緑、または青色の波長の光を固有のタイミングで表示面１１ａ側から表示スクリーン１１に投射する。
【００２１】
撮像タイミング信号生成手段１３は、同期信号生成手段６から入力された発光同期信号に基づいて、撮像手段３が表示スクリーン１１を撮像するタイミングを指定する撮像タイミング信号を生成し、撮像手段３に出力する。撮像タイミング信号は、発光同期信号において指示体２を発光させるトリガの発生と同時又は数μｓ遅れたトリガを有する信号である。当該トリガが、撮像手段３に表示スクリーン１１を撮像させるトリガとなる。
【００２２】
撮像手段３は、撮像タイミング生成手段１３から出力された撮像タイミング信号に基づいて指示体２から投射された光を、表示スクリーン１１の背面１１ｂ側から撮像する。撮像手段３は、投影装置１２に近接するように筐体（図示せず）内に収納され設置されており、図１に示すように、投影装置１２の前面と撮像手段３の前面とが表示スクリーン１１と略平行な平面内に並ぶように設置されている。これにより、撮像手段３の撮像範囲に投影装置１２が表示スクリーン１１上に映像を投影する範囲を含ませることが容易となる。また、投影装置１２が表示スクリーン１１上に映像を投影する光路を撮像手段３が遮断することもない。
【００２３】
撮像手段３には、波長によって光を区別するための光学フィルタ（図示せず）が設けられており、指示体２から投射された光を波長ごとに区別して電気信号に変換した後、画像処理手段４に出力する。指示体２から投射された光を波長ごとに区別して電気信号に変換する一般的な方法としては、撮像手段３にＲＧＢ三色のフィルタを持ったカラーカメラを使用すればよい。但し、指示体２の発光波長と、カラーカメラのＲＧＢフィルタは夫々の波長が一致していることと、色の重なりが少ないことが要求される。
【００２４】
画像処理手段４は、撮像手段３にて撮像した画像に基づいて、指示体２から投射された光の表示スクリーン１１上における２次元座標を算出し、位置情報として外部インターフェース３０に出力する。算出方法については、後述する。指示体が複数ある場合には、波長ごとに区別した光の電気信号を撮像手段３から入力することで各指示体を判別する。
【００２５】
次に、指示体２の構成について説明する。図２は、本発明の実施形態による指示体２の構成図である。図２に示すように、指示体２は、受光部２６、発光部２１、スイッチ２２、ドライバ２３、レンズ２４、同期変換部２７、及びバッテリー２５から構成され、それらは筐体２００内に収められている。
【００２６】
受光部２６は、非可視光投射手段５から投射された非可視光を受光し、受光した光を電気信号に変換する。同期変換部２７は、受光部２６から入力された電気信号から、発光タイミング信号を検出し、検出した発光タイミング信号に基づいて、ドライバ２３を制御する制御信号をスイッチ２２に出力する。
【００２７】
発光部２１は、波長の異なる３種類の発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃを備えており、発光ダイオード２１ａは赤（６６０ｎｍ）、発光ダイオード２１ｂは緑（５５０ｎｍ）、発光ダイオード２１ｃは青（４４０ｎｍ）の光をそれぞれ発光する。スイッチ２２は、発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうち、発光させる１つまたは複数の発光ダイオードを選択し切り替えることにより、指示体２から投射させる光の波長を変更する。また、同期変換部２７から入力された制御信号をそのままドライバ２３に対して出力する。
【００２８】
ドライバ２３は、同期変換部２７から出力された制御信号に従って発光部２１を駆動させることにより、スイッチ２２により選択された１つまたは複数の発光ダイオードを発光させる。レンズ２４は、１つまたは複数の発光ダイオードから出力される光を効率よく投射するために、指示体２の先端部に設けられている。バッテリー２５は、指示体２を駆動させるための電源である。なお、指示体２の先端部には、ユーザが指示体２をスクリーン１１に押し当てることで押し下げることができるスイッチが設けられており（図示せず）、当該スイッチが押し下げられている間しか発光ダイオードが発光しないように構成されている。
【００２９】
本発明の実施形態では、指示体２Ａおよび指示体２Ｂを使用し、指示体２Ａについては、スイッチ２２の操作によって発光ダイオード２１ａを選択して赤色の光を投射するように設定する。また、指示体２Ｂについては、スイッチ２２の操作によって発光ダイオード２１ｂを選択して緑の光を投射するように設定する。このとき、指示体２Ａおよび指示体２Ｂが投射する光の波長が重ならないようにする。
【００３０】
次に、図３を用いて指示体２の発光タイミングについて説明する。図３において、（ａ）はコンピュータ３１から投影装置１２に入力された映像信号の垂直同期信号、（ｂ）はコンピュータ３１から投影装置１２に入力された映像信号の画像出力、（ｃ）は映像信号に基づく投影装置１２の光出力、（ｄ）はブランキング期間を示す同期信号、（ｅ）は同期信号生成手段６から出力された発光同期信号、（ｆ）は撮像装置３が表示スクリーン１１を撮像する撮像タイミングを示した撮像タイミング信号、（ｇ）は非可視光投射手段５の出力である。
【００３１】
コンピュータ３１から投影装置１２に対して、図３（ａ）および（ｂ）に示すようなタイミングで映像の垂直同期信号および画像信号が入力されると、投影装置１２は、表示スクリーン１１に対して、図３（ｃ）に示すようなタイミングで、画像信号を光信号に変換して出力する。投影装置１２の光出力には、図３（ｃ）に示すように、映像が投射される期間である有効画像領域と、映像が投射されないブランキング期間が存在し、投影装置１２は、このブランキング期間を示す同期信号（図３（ｄ））を出力する。図３（ｄ）の同期信号は”Ｈ”又は”Ｌ”のいずれかの値をとり、”Ｈ”の値の期間は映像が投射されている期間を示し、”Ｌ”の値の期間は映像が投射されていないブランキング期間を示している。
【００３２】
同期信号生成手段６では、投影装置１２から入力された同期信号を基準として図３（ｅ）に示す発光同期信号を生成し、映像信号が投射されないブランキング期間に非可視光投射手段５に出力する。発光同期信号において指示体２を発光させるトリガが発生するタイミングは、同期信号の値が”Ｈ”から”Ｌ”に切り替わった直後とすることもできるし、切り替わってから所定時間経過後とすることもできる。非可視光投射手段５は、同期信号生成手段６から入力された発光同期信号に基づいて、ブランキング期間中の固有のタイミングで図３（ｇ）に示す発光タイミング信号を、非可視光で表示スクリーン１１に投射する。
【００３３】
指示体２の受光部２６は、非可視光投射手段５から投射された非可視光のパルスを受光し電気信号に変換して、同期変換部２７に出力する。同期変換部２７は、受光部２６から入力された電気信号から発光タイミング信号を検出し、検出した発光タイミング信号に基づいて発光ダイオード２１ａ〜２１ｃを駆動するための制御信号をスイッチ２２を介しドライバ２３に出力する。制御信号は、発光タイミング信号において指示体２を発光させるトリガが発生している間、ドライバ２３を駆動させるトリガが発生している信号とする。
【００３４】
ドライバ２３では、同期変換部２７から入力された制御信号においてドライバ２３を駆動させるトリガが発生している期間のみ、発光部２１内の発光ダイオード２１ａ〜２１ｃのいずれかが駆動するように制御を行う。制御信号におけるトリガはブランキング期間に発生するため、発光ダイオード２１ａ〜２１ｃは、投影装置１２から表示スクリーン１１上に映像が投影される期間のうち、有効映像が出力されないブランキング期間内に発光するように制御される。
【００３５】
図４は、本発明の実施形態による撮像手段３によって検出された指示体２Ａおよび指示体２Ｂの位置を示す図である。図４に示すように、指示体２Ａおよび指示体２Ｂで発光した光を同時に表示スクリーン１１の表示面１１ａに投射すると、指示体２Ａ（波長６６０ｎｍ）の光２０Ａと、指示体２Ｂ（波長５５０ｎｍ）の光２０Ｂが表示スクリーン１１の背面１１ｂ側に映し出される。
【００３６】
撮像手段３では、内部に備える光学フィルタによって指示体２Ａおよび指示体２Ｂの光を区別し、図４に示すように光２０Ａおよび光２０Ｂのみが像として検出される。そして、撮像手段３は、画像処理手段４から入力された図３（ｆ）の撮像タイミング信号に従って光２０Ａおよび光２０Ｂを撮像する。なお、撮像タイミング信号は、発光同期信号において指示体２を発光させるトリガが発生してから１０μｓ後に撮像手段３が表示スクリーン１１を撮像するトリガが発生するようにする、もしくは、指示体２を発光させるトリガの有効期間が終了したと同時に、撮像手段３が表示スクリーン１１を撮像するトリガが発生するようにしておく。これにより、指示体２の発光に合わせた撮像が可能となる。撮像手段３は、撮像した画像を電気信号に変換し画像処理手段４に出力する。
【００３７】
画像処理手段４では、撮像手段３より入力された電気信号から光２０Ａの電気信号ＳＲと光２０Ｂの電気信号ＳＢとを分離し、表示スクリーン１１上に指示された指示体２Ａおよび指示体２Ｂの指示位置をそれぞれ独立して演算することによって求める。図５は、撮像装置３の水平同期信号、垂直同期信号、及び出力信号を示す図である。以下図５に基づいて、画像処理手段４において図４に示すｘ及びｙ座標方向における指示体２Ａおよび指示体２Ｂの位置を検出する座標演算の一例を説明する。
【００３８】
図５において、（ａ）は水平同期信号、（ｂ）は指示体２Ａから投射された赤色の光２０Ａを検出する信号、（ｃ）は指示体２Ｂから投射された青緑色の光２０Ｂの位置を検出する信号を示している。（ａ）では、水平同期信号の起点ＳＨOが表示スクリーン１１上の水平方向の左端部（ｘ＝０）に対応し、終点ＳＨeが表示スクリーン１１上の水平方向の右端部（ｘ＝Ｘ）に対応する。ＳＨOから（ｂ）に示す指示体２Ａの光２０Ａを最初に検出するＳＲHまでの時間ｔＲHによって、表示スクリーン１１上の光２０Ａの水平方向の位置（Ｒｘ）を算出することができる。同様に、ＳＨOから（ｃ）に示す指示体２Ｂの光２０Ｂを検出するＳＢHまでの時間ｔＢＨによって、表示スクリーン１１上の光２０Ｂの水平方向の位置（Ｂｘ）を算出することができる。
【００３９】
図５において、（ｄ）は垂直同期信号、（ｅ）は指示体２Ａから投射された赤色の光２０Ａを検出する信号、（ｆ）は指示体２Ｂから投射された青緑色の光２０Ｂの位置を検出する信号を示している。（ｄ）では、垂直同期信号の起点ＳＶOが表示スクリーン１１上の下端部（ｙ＝０）に対応し、終点ＳＶeが表示スクリーン１１上の上端部（ｙ＝Ｙ）に対応する。ＳＶOから（ｅ）に示す指示体２Ａの光２０Ａを最初に検出するＳＲVまでの時間ｔＲHによって、表示スクリーン１１上の光２０Ａの垂直方向の位置（Ｒｙ）を算出することができる。同様に、ＳＶOから（ｆ）に示す指示体２Ｂの光２０Ｂを検出するＳＢVまでの時間ｔＢVによって、表示スクリーン１１上の光２０Ｂの垂直方向の位置（Ｂｙ）を算出することができる。
【００４０】
画像処理手段４によって演算された指示体２Ａおよび指示体２Ｂの２次元の位置情報は、外部インターフェース３０を経由してコンピュータ３１に入力される。コンピュータ３１では、入力された位置情報に基づいて保有する映像情報を制御する。そして、コンピュータ３１にて制御された映像は、リアルタイムで表示スクリーン１１に投射することにより表示される。
【００４１】
以上のように、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、指示体２が発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射し、撮像手段３が発光タイミング信号により定められる撮像タイミング信号に基づいて、指示体２が光を投射するタイミングに合わせて表示スクリーン１１の撮像を行うので、撮像手段３が指示体２以外からの光が投射されたスクリーン１１を撮像することによる誤検知を防ぐことができる。
【００４２】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、撮像手段３に備えられているカメラの前面と投影装置１２の前面とが表示スクリーン１１に対して略平行の同一平面内に並ぶように設置したので、投影装置１２から表示スクリーン１１に投射された光の光路を撮像手段３が遮断することなく、表示スクリーン１１に映し出される映像の質を低下させることもない。
【００４３】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、指示体２が投影装置１２から有効映像が投射されていないブランキング期間に光を投射し、撮像手段３が指示体２の光の投射に同期して表示スクリーン１１を撮像するので、撮像手段３が表示スクリーン１１の背面１１ｂ側で指示体２から投射された光と投影装置１２から投影された映像とが干渉した映像を撮像することによる誤検出を防ぐことができる。
【００４４】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、指示体２に３種類の異なる波長の光を選択して投射することができるようにしたので、複数の指示体２を同時に使用しても、各指示体２から投射される光の波長が重ならないようにスイッチ２２によって調整することにより、各指示体２の指示位置を同時に独立して算出することが可能である。
【００４５】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、撮像手段３が指示体２から投射された所定の波長の光を区別して電気信号に変換するので、単数または複数の指示体２から表示スクリーン１１に投射された光を区別し、指示体２以外の外光などを誤認識することなく正確に指示体２の指示位置を検出することができる。
【００４６】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、指示体２は、発光タイミング信号においてトリガが発生している期間のみ発光ダイオード２１ａ〜２１ｃを駆動しているため、消費電力を軽減することができ、バッテリー２５の寿命を延ばすことができる。
【００４７】
実施の形態２．
映像表示装置が複数近接して配置されるような場所では、近接する映像表示装置の指示体２等の、本来使用されるべき指示体以外の指示体から表示スクリーン１１に光が投射される場合がある。本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されても、光が投射されるタイミングと表示スクリーン１１が撮像されるタイミングは、ほとんどの場合一致せず問題とはならない。しかし、本来使用されるべき指示体以外の指示体が、近接する映像表示装置から出力された発光タイミング信号に基づいて、当該映像表示装置に光を投射した場合、光が投射されるタイミングと表示スクリーン１１が撮像されるタイミングとが一致してしまう。そこで、以下では、指示体が当該指示体に入力された発光タイミング信号を識別し、入力された発光タイミング信号が対応する映像表示装置から出力されたものでない場合には、光を投射しないようにした映像表示装置について説明する。
【００４８】
図６は、本発明の他の実施形態による位置検出装置を用いて構成した映像表示装置の構成図である。図６において、図１と同一又は相当する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図６の映像表示装置は、ＩＤ記憶手段７を備える点が図１と相違する。
【００４９】
ＩＤ記憶手段７は、図示しない赤外線受信手段を有しており、図６における指示体３２Ａ及び指示体３２Ｂ（以下、指示体３２と総称する。）から赤外線通信により送信される指示体３２の固有のＩＤ情報を受信し記憶する。また、ＩＤ記憶手段７は、記憶したＩＤ情報を非可視光投射手段５２に出力する。
【００５０】
本実施の形態における同期信号生成手段６２は、投影装置１２から出力される同期信号を基準として、指示体３２を発光させるための発光同期信号を生成する。生成した発光同期信号は、非可視光投射手段５２及び撮像タイミング信号生成手段１３に出力される。また、同期信号生成手段６２は、投影装置１２から出力された同期信号をそのまま非可視光投射手段５２に出力する。
【００５１】
本実施の形態における非可視光投射手段５２は、同期信号生成手段６２から入力された同期信号と、ＩＤ記憶手段７から入力されたＩＤ情報に基づいてＩＤ識別信号を出力する。また、同期信号生成手段６２から入力された発光同期信号に基づいて発光タイミング信号を出力する。ＩＤ識別信号の出力は映像信号に基づく映像が投射されている期間に行われ、発光タイミング信号の出力は映像が投射されていないブランキング期間に行われる。
【００５２】
本実施の形態における指示体３２は、非可視光投射手段５２から出力される非可視光を受光し、受光した非可視光からＩＤ情報を解析する。そして、解析したＩＤ情報が当該指示体３２に登録されたＩＤ情報と一致したときのみ、引き続いて受光した非可視光から解析した発光タイミング信号に従って、所定の波長の光を固有のタイミングで表示面１１ａ側から表示スクリーン１１に投射する。
【００５３】
次に、指示体３２の構成について説明する。図７は、本発明の実施形態による指示体３２の構成図である。図７において、図２と同一又は相当する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図７の指示体３２は、ＩＤ識別部２８、及びＩＤ情報出力部２９を備える点が図２の指示体２と相違する。
【００５４】
本実施の形態における受光部３６は、非可視光投射手段５２から投射された非可視光を受光し、電気信号に変換した上でＩＤ識別部２８に出力する。ＩＤ識別部２８は、受光部３６から出力された電気信号からＩＤ情報を検出し、指示体３２内の図示しないＩＤ記憶手段に登録されているＩＤ情報と一致するか否かを判定する。検出したＩＤ情報と記録されているＩＤ情報とが一致する場合は、スイッチ２２に制御信号を出力する。
【００５５】
ＩＤ情報出力部２９は、赤外線等の通信回路になっており、指示体３２内の図示しないＩＤ記憶手段に記憶されているＩＤ情報を位置検出装置１内にあるＩＤ記憶手段７に対して送信する。ＩＤ情報の送信は、図示しないＩＤ情報送信スイッチがＯＮになった時点で行われるものとし、このＩＤ情報送信スイッチは、例えばユーザが指示体３２を映像表示装置の指示体フォルダ（図示せず）に収納した時点でＯＮになるものとする。
【００５６】
次に、図８を用いて非可視光投射手段５２の出力について説明する。図８において、図３と同一の信号については同一の名称を付し、説明を省略する。図７において、（ｈ）非可視光投射手段５２の出力は、図３の（ｇ）非可視光投射手段５の出力とＩＤ情報を含んでいる点で相違する。
【００５７】
ユーザは、指示体３２を使用する前に予め指示体３２内のＩＤ情報をＩＤ記憶手段７に登録しておく必要がある。ユーザが指示体３２を映像表示装置の指示体フォルダ（図示せず）に収納すると、指示体３２のＩＤ情報出力部２９からＩＤ情報がＩＤ記憶手段７に送信される。ＩＤ情報は指示体毎に割り当てられており、情報量は例えば８ｂｉｔとする。
【００５８】
ＩＤ記憶手段７では、各指示体３２のＩＤ情報（８ｂｉｔ）を順次記憶し、非可視光投射手段５２にＩＤ情報を出力する。例えば、指示体３２ＡのＩＤ情報を１、指示体３２ＢのＩＤ情報を２としてＩＤ記憶手段７に記憶する。
【００５９】
ユーザが指示体３２を使用する際には、ＩＤ記憶手段７は非可視光投射手段５２に記憶したＩＤ情報を出力する。非可視光投射手段５２は、ＩＤ記憶手段７から出力されたＩＤ情報及び同期信号生成手段６２から出力された同期信号に基づいてＩＤ識別信号を生成し、非可視光のパルスに変換して表示スクリーン１１上に投射する。また、同期信号生成手段６２から出力された発光同期信号に基づいて発光タイミング信号を生成し、同様に表示スクリーン１１上に投射する。
【００６０】
非可視光投射手段５２は、図８（ｈ）に示すように、図８（ｄ）の同期信号の値がブランキング期間を示す”Ｌ”の期間では撮像タイミングと同期した発光タイミング信号を出力し、図８（ｄ）の同期信号の値が映像を投射する期間を示す”Ｈ”の期間では登録されているＩＤ識別情報のみを出力よう制御を行う。
【００６１】
ここで、ＩＤ識別信号におけるＩＤ割り当ての一例として、ＩＤ情報が８ｂｉｔとし、指示体毎に１６進数で００ｈ〜７Ｆｈのうちいずれかの値を割り当てた場合の非可視光投射手段５２の出力について説明する。
【００６２】
例えば指示体３２ＡのＩＤ情報が０１、指示体３２ＢのＩＤ情報が０２で登録されている場合、非可視光投射手段５２は図８（ｈ）に２重枠で示す”１”及び”２”の期間にＩＤ識別信号を出力し、１重枠で示す”０”、”３”、”７Ｆ”の期間（１６進数で００ｈ、０３ｈ〜７Ｆｈの期間）はＩＤ記憶手段７にＩＤが登録されていないものとしてＩＤ識別信号を出力しない。
【００６３】
指示体３２では、非可視光投射手段５２から投射された非可視光のパルスを受光部３６によって受光する。受光部３６にて受光した非可視光のパルスを電気信号に変換して、ＩＤ識別部２８に出力する。ＩＤ識別部２８では、図８（ｈ）に示すＩＤ識別信号に含まれるＩＤ情報が、指示体３２内に登録されているＩＤ情報と一致するか否かを判定する。ＩＤ情報が一致すると判定された場合は、引き続いて入力される発光タイミング信号をトリガにして、発光ダイオード２１ａ〜２１ｃを駆動するための制御信号をドライバ２３に出力する。
【００６４】
以上のように、実施の形態２に係る映像表示装置によれば、非可視光投射手段５２が、ＩＤ記憶手段７が記憶した指示体３２各々の固有のＩＤ情報に引き続いて発光タイミング信号を出力し、指示体３２が、入力されたＩＤ情報と当該指示体３２に登録されたＩＤ情報とが一致したときのみ、引き続いて入力される発光タイミング信号に基づいて光の投射を行うようにしたので、複数の映像表示装置が近接して配置されている場所においても、ある映像表示装置の撮像手段３が、他の映像表示装置の指示体３２から光が投射された表示スクリーン１１を撮像することによる誤検知を防ぐことができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、非可視光投射手段５では図８（ｈ）に示すように１２８個のＩＤ情報の出力タイミングが用意されており、このうちＩＤ記憶手段７に登録されているＩＤの期間のみＩＤ識別信号が出力されるよう選択して制御を行っていたが、すべてのＩＤに対するＩＤ情報の出力タイミングを用意する必要はなくＩＤ記憶手段７に登録されているＩＤ識別情報のみを送信するように制御を行っても問題ない。
【００６６】
なお、本実施形態では、ＩＤ情報出力部２９からＩＤ記憶手段７への通信は、赤外線等により行うものとしたが、ＲＦＩＤなど他の無線通信手段を用いても同様の効果がある。
【００６７】
実施の形態３
投影装置１２が単一光源から出力される光をＲ，Ｇ，Ｂの３板式カラーホイールを使って時分割処理する構成の場合は、投影装置１２から出力される映像の有効領域はカラーホイールのＲ，Ｇ，Ｂ単位でまとめて出力される。以下、図９を用いて投影装置１２の出力がＲ，Ｇ，Ｂに分割されている場合の、指示体３２の発光タイミング及び撮像手段３の撮像タイミングについて説明する。図９において、図８と同一の信号については同一の名称を付し、説明を省略する。
【００６８】
カラーホイールを映像信号の３倍速で回転させた場合は図９（ｉ）に示すように投影装置１２から出力される映像の有効領域は９分割されて出力されるため、１枚の画像に対応する期間中にブランキング期間が９回存在することになる。図９（ｉ）において、各有効画像領域毎に示すＲ，Ｇ，Ｂは、その有効画像領域における画像出力がＲ，Ｇ，Ｂのうちいずれに対応するものであるかを表している。
【００６９】
例えば投影装置１２が出力する２番目のブランキング期間に同期して指示体３２と撮像手段３を制御する場合は、投影装置１２から出力される同期信号は図９（ｊ）に示すように、１番目のＲを示す有効画像領域と１番目のＧを示す有効画像領域との間に”Ｌ”の値を出力し、その他の期間では”Ｈ”の値を出力する。
【００７０】
同期信号生成手段６２では、同期信号の値が”Ｌ”である期間に図９（ｋ）に示す発光同期信号を非可視光投射手段５２及び撮像タイミング信号生成手段１３に出力する。非可視光投射手段５２では図９（ｍ）に示すように、同期信号の値が”Ｈ”である期間では順次指示体３２のＩＤ識別情報を出力し、同期信号の値が”Ｌ”である期間では発光同期信号に基づいて発光タイミング信号”ＯＵＴ”を出力する。指示体３２は、発光タイミング信号に基づいて発光する。撮像タイミング信号生成手段１３は発光同期信号に基づいて図９（ｌ）に示す撮像タイミング信号を生成し、撮像手段３は、撮像タイミング信号に基づいて、表示スクリーン１１を撮像する。
【００７１】
以上のように、実施の形態３に係る映像表示装置によれば、投射映像装置１２がＲ，Ｇ，Ｂの画像出力間におけるブランキング期間を示す同期信号を出力するようにしたので、投影装置１２が単一光源から出力される光を時分割処理する場合においても、映像が投射されないブランキング期間内に発光タイミング信号を投射することができる。
【００７２】
なお、上述では、投影装置１２は、単一光源から出力される光をＲ，Ｇ，Ｂの３板式カラーホイールを使って時分割処理するものとしたが、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長の光を出力するレーザー光源を用いて映像を出力するものとすることもできる。
【００７３】
なお、上述では、２番目のブランキング期間に同期して発光及び撮像を行うものとしたが、同期するブランキング期間は、９回あるブランキング期間のうちいずれの期間であってもよい。
【００７４】
実施の形態４
上述では、１つの映像表示装置の構成について説明したが、ネットワークで接続された複数の映像表示装置により映像表示システムを構築することで、映像表示システム内における複数の映像表示装置の間で発光タイミングを共有することが可能となる。
【００７５】
図１０は、本願の他の実施形態による位置検出装置を備える映像表示装置に関するブロック図である。図１０において、図６と同一又は相当する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７６】
図１０におけるコンピュータ３１０は、外部のコンピュータと接続するための接続手段を有しており、近接して配置される他の映像表示装置内のコンピュータ３１０と接続している。コンピュータ３１０は、図１０における同期信号生成手段６３から発光同期信号を入力し、他の映像表示装置内のコンピュータに送信する。他の映像表示装置内のコンピュータ３１０からも同様に発光同期信号が送信されるため、複数の映像表示装置間において発光同期信号を共有することができる。
【００７７】
また、コンピュータ３１０は、他の映像表示装置内のコンピュータ３１０から受信した発光同期信号における発光タイミングと、同期信号生成手段６３から入力された発光同期信号における発光タイミングとが一致しないように同期信号生成手段６３から入力された発光同期信号を変更し、同期信号生成手段６３に出力する。同期信号生成手段６３は、コンピュータ３１０から入力された発光同期信号を非可視光投射手段５２及び撮像タイミング信号生成手段１３に出力する。
【００７８】
以上のように、実施の形態４に係る映像表示装置によれば、複数の映像表示装置の間における発光タイミングを一致しないように設定することで、他の映像表示装置の指示体３２から光が投射された表示スクリーン１１を撮像することによる誤作動を防止できる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、発光同期信号を共有するものとしたが、投影装置１２から出力される同期信号を共有してもよい。
【００８０】
実施の形態５
実施の形態４では、映像表示システム内における複数の映像表示の間で発光タイミングを共有することについて説明したが、指示体のＩＤ情報を共有することもできる。
【００８１】
図１１は、本願の他の実施形態による位置検出装置を備える映像表示装置に関するブロック図である。図１１において、図１０と同一又は相当する部分については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８２】
図１１におけるコンピュータ３１１は、外部のコンピュータと接続するための接続手段を有しており、近接して配置される他の映像表示装置内のコンピュータ３１１と接続している。コンピュータ３１１は、図１１におけるＩＤ記憶手段７３からＩＤ情報を入力し、他の映像表示装置内のコンピュータに送信する。他の映像表示装置内のコンピュータからも同様に、ＩＤ情報が送信されるため、複数の映像表示装置間においてＩＤ情報を共有することができる。
【００８３】
また、コンピュータ３１１は、他の映像表示装置内のコンピュータから受信したＩＤ情報と、ＩＤ記憶手段７３から入力されたＩＤ情報とが一致しないようにＩＤ記憶手段７３から入力されたＩＤ情報を変更し、ＩＤ記憶手段７３に出力する。
【００８４】
ＩＤ記憶手段７３は、コンピュータ３１１から入力されたＩＤ情報を記憶し、非可視光投射手段５３に出力する。非可視光投射手段５３は、ＩＤ記憶手段７３から入力されたＩＤ情報を非可視光により図１１における指示体４２Ａ及び指示体４２Ｂ（以下、総称して指示体４２とする。）に投射する。指示体４２は、非可視光投射手段５３から投射されたＩＤ情報を、自身のＩＤ情報として、指示体４２内の図示しないＩＤ記憶手段に登録する。この指示体４２によるＩＤ情報の登録は、ユーザが指示体４２を使用する前に、予め行っておく。
【００８５】
以上より、本実施の形態に係る映像表示装置によれば、近接して配置される他の映像表示装置の指示体とＩＤ情報を一致しないように設定することで、他の映像表示装置の指示体から光が投射された表示スクリーン１１を撮像することによる誤作動を防止できる。
【００８６】
なお、上述では、投影装置１２の方式としてＤＬＰＴＭ方式を用いたが、３ＬＣＤ方式又はＬＣＯＳ方式を用いることもできる。
【００８７】
なお、上述では、指示体を表示スクリーン１１に押し当てることで発光ダイオード２１ａ〜２１ｃを駆動させていたが、指示体にレーザー光のように高指向性を有する光源を搭載して、離れた位置から表示スクリーン１１にスポット的に光を照射できるようにすれば、指示体を表示スクリーン１１に押し当てることなく位置を指示することが可能である。
【００８８】
なお、上述では、指示体は、赤、青、緑のうち少なくとも１つの光を発光することができるものとし、撮像手段３は、指示体から出力された光を波長により区別するものとしたが、指示体から投射される光の波長の種類を増加させ、合わせて撮像手段３は区別可能な波長の種類を増加させることにより、同時に使用できる指示体の数を増加させることが可能である。また、指示体の夫々の発光ダイオードを同時に点灯させることで、同時に使用できる指示体の数を増加させることが可能である。
【００８９】
なお、本発明の実施形態では、２つの指示体を使用したが、１つまたは３つ以上の指示体を用いてもよい。用いる指示体が３つより多い場合は、同時に２つ以上の発光ダイオードを選択することにより、個々の指示体を区別することができる。
【００９０】
なお、上述では同期信号生成手段６及び同期信号生成手段６２は、同期信号の値が”Ｈ”から”Ｌ”に切り替わった直後または所定期間経過後に、指示体をさせるトリガが発生した発光同期信号を生成するものとしたが、指示体を発光させるトリガは、投影装置１２から出力される映像信号のブランキング期間に同期して発生するものであればよい。
【００９１】
なお、上述では、非可視光投射手段５又は非可視光投射手段５２から赤外線などの非可視光を投射したが、電波などを用いて発光タイミング信号またはＩＤ識別情報を伝達しても同様の効果を奏する。
【００９２】
なお、上述では、指示体の指示位置を、表示スクリーン１１上の２次元座標の位置として検出するようにしたが、Ｘ軸またはＹ軸のみの１次元座標として位置を検出するようにしてもよい。
【００９３】
なお、上述では、画像処理手段４は、水平同期信号及び垂直同期信号の起点から出力信号を最初に検出するまでの時間に基づいて光が投射された位置を算出するものとしたが、複数の出力信号を検出し、複数の検出信号に基づいて光が投射された位置を算出するものとしてもよい。これによれば、光がスクリーン上で広がりをもって分布している場合にも、より正確に光の位置を検出することが可能となる。
【００９４】
なお、上述では、ＩＤ識別信号は同期信号の値が”Ｈ”である期間に出力するものとしたが、発光タイミング信号が同期信号の値が”Ｌ”である期間に出力されるのであれば、ＩＤ識別信号は同期信号の値が”Ｌ”である期間に出力するものであってもよい。
【００９５】
なお、上述では、ＩＤ記憶手段５が図示しない非可視光受信手段を備えるものとしたが、非可視光受信手段をコンピュータ３１が備え、指示体から受信したＩＤ情報をＩＤ記憶手段５に出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態による画像表示装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態による指示体２の構成図である。
【図３】本発明の実施形態による発光及び撮像のタイミングを説明するための波形図である。
【図４】本発明の実施形態による撮像手段３によって検出された光の位置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による画像処理手段４における座標演算の一例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態による画像表示装置の構成図である。
【図７】本発明の他の実施形態による指示体３２の構成図である。
【図８】本発明の他の実施形態による発光及び撮像のタイミングを説明するための波形図である。
【図９】本発明の他の実施形態による発光及び撮像のタイミングを説明するための波形図である。
【図１０】本発明の他の実施形態による画像表示装置の構成図である。
【図１１】本発明の他の実施形態による画像表示装置の構成図である。
【符号の説明】
【００９７】
２Ａ，２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ 指示体、３ 撮像手段、４ 画像処理手段、５，５２，５３ 非可視光投射手段、６，６２，６３ 同期信号生成手段、７，７３ ＩＤ記憶手段、１３ 撮像タイミング信号生成手段、１１ 表示スクリーン、１２ 投影装置、３０ 外部インターフェース、３１，３１０，３１１ コンピュータ、２１ 発光部、２２ スイッチ、２３ ドライバ、２４ レンズ、２５ バッテリー、２６ 受光部、２８ ＩＤ識別部、２９ ＩＤ情報出力部、２００ 筐体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示画面を指示する指示体が当該表示画面を指示した位置を検出する位置検出装置、及び当該位置検出装置を用いた映像表示装置に関する。
【０００２】
映像が表示されるスクリーンをユーザが指示体を用いて指示し、文字の描写やゲームの実行等を行うことができる映像表示装置がある。こうした映像表示装置は、ユーザの用いる指示体からスクリーンに投射される光を撮像手段で撮像することにより、ユーザの指示した位置を検出する位置検出装置を備えている。
【０００３】
従来の位置検出装置は、スクリーンを指示する指示体の先に発光素子が設けられており、この発光素子からスクリーン上に投射された光を、スクリーンの背面に設けたビデオカメラによって撮影することにより、スクリーン上における指示体の指示位置を検出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５０９０１号公報（段落０００７、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゲームセンター等のように、映像表示装置が複数近接して設置されている場所では、近接する映像表示装置の指示体等の、本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射される場合がある。この場合、光が投射された映像表示装置は、本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されているにも関わらず、光が投射された位置を指示された位置として検出する。そのため、当該映像表示装置のユーザが位置を指示していないのにも関わらず、スクリーン上の位置が指示されたと誤検知してしまう問題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されることによる誤検知を防ぐことができる位置検出装置、位置検出システム、映像表示装置、及び映像表示システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による位置検出装置は、映像が表示されるスクリーン上の指示された位置を検出する位置検出装置であって、スクリーン上に光を投射する指示体と、指示体が光を投射する固有のタイミングを示した発光タイミング信号を出力する出力手段と、指示体が光を投射するタイミングに同期して、指示体から光が投射されたスクリーンを撮像する撮像手段と、撮像手段が撮像したスクリーンの画像に基づいて、指示体から光が投射されたスクリーン上の位置を算出する算出手段とを備え、指示体は出力手段から出力される発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射するものである。
【０００８】
また、指示体の固有のＩＤ情報を記憶する記憶手段をさらに備え、出力手段は、記憶手段が記録した固有のＩＤ情報に引き続いて発光タイミング信号を指示体に出力し、指示体は、出力手段から固有のＩＤ情報に引き続いて入力される発光タイミング信号に基づいてスクリーンに光を投射するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、指示体が固有のタイミングで光を投射し、撮像手段が当該固有のタイミングに同期してスクリーンを撮像するため、本来使用されるべき指示体以外の指示体からスクリーンに光が投射されても、光が投射されるタイミングとスクリーンが撮像されるタイミングとは一致しない。そのため、本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されることによる誤検知を防ぐことができる。
【００１０】
また、指示体は、固有のＩＤ情報に引き続いて出力手段から入力される発光タイミング信号に基づいて光を投射するため、本来使用されるべき指示体ではない指示体は、出力手段から出力された発光タイミング信号を受信しても、当該発光タイミング信号に基づいてスクリーンに光を投射しない。そのため、本来使用されるべき指示体ではない指示体によってスクリーンが指示されてしまう誤動作を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態による位置検出装置を用いて構成した映像表示装置の構成図である。図１において、映像表示装置は、投影装置１２、表示スクリーン１１、外部インターフェース３０、コンピュータ３１、及び位置検出装置１から構成されており、位置検出装置１は、同期信号生成手段６、非可視光投射手段５、撮像タイミング生成手段１３、撮像手段３、及び画像処理手段４を備え、また別途、指示体２Ａ及び２Ｂ（以下、指示体を総称して指示体２とする）を含んで構成されている。
【００１３】
コンピュータ３１は、内部に保有する映像情報を制御し、制御した映像情報を映像信号として投影装置１２に出力する。映像情報の制御は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等の外部インターフェース３０から入力された位置情報に基づいて、コンピュータ３１の内部にインストールされているアプリケーションソフトによって行われる。コンピュータ３１から出力される映像信号は、垂直同期信号、水平同期信号、及びＲＧＢの画像信号から構成される。
【００１４】
投影装置１２は、表示スクリーン１１に映像を投影するリアプロジェクタである。投影装置１２は、コンピュータ３１から出力される映像信号に基づいて、表示スクリーン１１の背面１１ｂ側に映像を投影する。背面１１ｂ側に投影された映像は表示スクリーン１１の表示面１１ａで結像し、表示スクリーン１１の表示面１１ａ側に映像が表示される。また、投影装置１２は、投影装置１２が映像を投射しないブランキング期間を示す同期信号を同期信号生成手段６に出力する。
【００１５】
投影装置１２の方式としては、例えば、ＤＭＤＴＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて図示しない光源からの光を反射することにより映像を投影するＤＬＰＴＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式を用いることができる。
【００１６】
投影装置１２による映像の投影には、映像を投射する（有効映像を出力する）期間と、映像を投射しない（有効映像を出力しない）ブランキング期間とが存在しており、このブランキング期間は、投射方式が決定すれば予めその期間を計算によって算出することが可能である。例えば、ＤＬＰＴＭ方式の場合であれば、ブランキング期間はカラーホイールの回転に基づいて算出することができる。
【００１７】
位置検出装置１は、ユーザの用いる指示体２によって指示された表示スクリーン１１上の任意の位置を位置情報として検出し、外部インターフェース３０を介してコンピュータ３１に出力する。以下、位置検出装置１の各構成について説明する。
【００１８】
同期信号生成手段６は、投影装置１２から出力される同期信号を基準として、指示体２を発光させるための発光同期信号を生成する。発光同期信号は、投影装置１２から映像が投射されないブランキング期間中に、指示体２を発光させるトリガを有する。生成した発光同期信号は、非可視光投射手段５および撮像タイミング信号生成手段１３に出力される。
【００１９】
非可視光投射手段５は、同期信号生成手段６にて生成された発光同期信号に基づき、指示体２を発光させるトリガが発生したタイミングに発光タイミング信号を、例えば赤外線などの非可視光のパルスにて表示スクリーン１１に投射する。
【００２０】
指示体２は、非可視光投射手段５から出力される非可視光を受光し、受光した非可視光から発光タイミング信号を解析する。そして、解析した発光タイミング信号に従って、赤、緑、または青色の波長の光を固有のタイミングで表示面１１ａ側から表示スクリーン１１に投射する。
【００２１】
撮像タイミング信号生成手段１３は、同期信号生成手段６から入力された発光同期信号に基づいて、撮像手段３が表示スクリーン１１を撮像するタイミングを指定する撮像タイミング信号を生成し、撮像手段３に出力する。撮像タイミング信号は、発光同期信号において指示体２を発光させるトリガの発生と同時又は数μｓ遅れたトリガを有する信号である。当該トリガが、撮像手段３に表示スクリーン１１を撮像させるトリガとなる。
【００２２】
撮像手段３は、撮像タイミング生成手段１３から出力された撮像タイミング信号に基づいて指示体２から投射された光を、表示スクリーン１１の背面１１ｂ側から撮像する。撮像手段３は、投影装置１２に近接するように筐体（図示せず）内に収納され設置されており、図１に示すように、投影装置１２の前面と撮像手段３の前面とが表示スクリーン１１と略平行な平面内に並ぶように設置されている。これにより、撮像手段３の撮像範囲に投影装置１２が表示スクリーン１１上に映像を投影する範囲を含ませることが容易となる。また、投影装置１２が表示スクリーン１１上に映像を投影する光路を撮像手段３が遮断することもない。
【００２３】
撮像手段３には、波長によって光を区別するための光学フィルタ（図示せず）が設けられており、指示体２から投射された光を波長ごとに区別して電気信号に変換した後、画像処理手段４に出力する。指示体２から投射された光を波長ごとに区別して電気信号に変換する一般的な方法としては、撮像手段３にＲＧＢ三色のフィルタを持ったカラーカメラを使用すればよい。但し、指示体２の発光波長と、カラーカメラのＲＧＢフィルタは夫々の波長が一致していることと、色の重なりが少ないことが要求される。
【００２４】
画像処理手段４は、撮像手段３にて撮像した画像に基づいて、指示体２から投射された光の表示スクリーン１１上における２次元座標を算出し、位置情報として外部インターフェース３０に出力する。算出方法については、後述する。指示体が複数ある場合には、波長ごとに区別した光の電気信号を撮像手段３から入力することで各指示体を判別する。
【００２５】
次に、指示体２の構成について説明する。図２は、本発明の実施形態による指示体２の構成図である。図２に示すように、指示体２は、受光部２６、発光部２１、スイッチ２２、ドライバ２３、レンズ２４、同期変換部２７、及びバッテリー２５から構成され、それらは筐体２００内に収められている。
【００２６】
受光部２６は、非可視光投射手段５から投射された非可視光を受光し、受光した光を電気信号に変換する。同期変換部２７は、受光部２６から入力された電気信号から、発光タイミング信号を検出し、検出した発光タイミング信号に基づいて、ドライバ２３を制御する制御信号をスイッチ２２に出力する。
【００２７】
発光部２１は、波長の異なる３種類の発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃを備えており、発光ダイオード２１ａは赤（６６０ｎｍ）、発光ダイオード２１ｂは緑（５５０ｎｍ）、発光ダイオード２１ｃは青（４４０ｎｍ）の光をそれぞれ発光する。スイッチ２２は、発光ダイオード２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうち、発光させる１つまたは複数の発光ダイオードを選択し切り替えることにより、指示体２から投射させる光の波長を変更する。また、同期変換部２７から入力された制御信号をそのままドライバ２３に対して出力する。
【００２８】
ドライバ２３は、同期変換部２７から出力された制御信号に従って発光部２１を駆動させることにより、スイッチ２２により選択された１つまたは複数の発光ダイオードを発光させる。レンズ２４は、１つまたは複数の発光ダイオードから出力される光を効率よく投射するために、指示体２の先端部に設けられている。バッテリー２５は、指示体２を駆動させるための電源である。なお、指示体２の先端部には、ユーザが指示体２をスクリーン１１に押し当てることで押し下げることができるスイッチが設けられており（図示せず）、当該スイッチが押し下げられている間しか発光ダイオードが発光しないように構成されている。
【００２９】
本発明の実施形態では、指示体２Ａおよび指示体２Ｂを使用し、指示体２Ａについては、スイッチ２２の操作によって発光ダイオード２１ａを選択して赤色の光を投射するように設定する。また、指示体２Ｂについては、スイッチ２２の操作によって発光ダイオード２１ｂを選択して緑の光を投射するように設定する。このとき、指示体２Ａおよび指示体２Ｂが投射する光の波長が重ならないようにする。
【００３０】
次に、図３を用いて指示体２の発光タイミングについて説明する。図３において、（ａ）はコンピュータ３１から投影装置１２に入力された映像信号の垂直同期信号、（ｂ）はコンピュータ３１から投影装置１２に入力された映像信号の画像出力、（ｃ）は映像信号に基づく投影装置１２の光出力、（ｄ）はブランキング期間を示す同期信号、（ｅ）は同期信号生成手段６から出力された発光同期信号、（ｆ）は撮像装置３が表示スクリーン１１を撮像する撮像タイミングを示した撮像タイミング信号、（ｇ）は非可視光投射手段５の出力である。
【００３１】
コンピュータ３１から投影装置１２に対して、図３（ａ）および（ｂ）に示すようなタイミングで映像の垂直同期信号および画像信号が入力されると、投影装置１２は、表示スクリーン１１に対して、図３（ｃ）に示すようなタイミングで、画像信号を光信号に変換して出力する。投影装置１２の光出力には、図３（ｃ）に示すように、映像が投射される期間である有効画像領域と、映像が投射されないブランキング期間が存在し、投影装置１２は、このブランキング期間を示す同期信号（図３（ｄ））を出力する。図３（ｄ）の同期信号は”Ｈ”又は”Ｌ”のいずれかの値をとり、”Ｈ”の値の期間は映像が投射されている期間を示し、”Ｌ”の値の期間は映像が投射されていないブランキング期間を示している。
【００３２】
同期信号生成手段６では、投影装置１２から入力された同期信号を基準として図３（ｅ）に示す発光同期信号を生成し、映像信号が投射されないブランキング期間に非可視光投射手段５に出力する。発光同期信号において指示体２を発光させるトリガが発生するタイミングは、同期信号の値が”Ｈ”から”Ｌ”に切り替わった直後とすることもできるし、切り替わってから所定時間経過後とすることもできる。非可視光投射手段５は、同期信号生成手段６から入力された発光同期信号に基づいて、ブランキング期間中の固有のタイミングで図３（ｇ）に示す発光タイミング信号を、非可視光で表示スクリーン１１に投射する。
【００３３】
指示体２の受光部２６は、非可視光投射手段５から投射された非可視光のパルスを受光し電気信号に変換して、同期変換部２７に出力する。同期変換部２７は、受光部２６から入力された電気信号から発光タイミング信号を検出し、検出した発光タイミング信号に基づいて発光ダイオード２１ａ〜２１ｃを駆動するための制御信号をスイッチ２２を介しドライバ２３に出力する。制御信号は、発光タイミング信号において指示体２を発光させるトリガが発生している間、ドライバ２３を駆動させるトリガが発生している信号とする。
【００３４】
ドライバ２３では、同期変換部２７から入力された制御信号においてドライバ２３を駆動させるトリガが発生している期間のみ、発光部２１内の発光ダイオード２１ａ〜２１ｃのいずれかが駆動するように制御を行う。制御信号におけるトリガはブランキング期間に発生するため、発光ダイオード２１ａ〜２１ｃは、投影装置１２から表示スクリーン１１上に映像が投影される期間のうち、有効映像が出力されないブランキング期間内に発光するように制御される。
【００３５】
図４は、本発明の実施形態による撮像手段３によって検出された指示体２Ａおよび指示体２Ｂの位置を示す図である。図４に示すように、指示体２Ａおよび指示体２Ｂで発光した光を同時に表示スクリーン１１の表示面１１ａに投射すると、指示体２Ａ（波長６６０ｎｍ）の光２０Ａと、指示体２Ｂ（波長５５０ｎｍ）の光２０Ｂが表示スクリーン１１の背面１１ｂ側に映し出される。
【００３６】
撮像手段３では、内部に備える光学フィルタによって指示体２Ａおよび指示体２Ｂの光を区別し、図４に示すように光２０Ａおよび光２０Ｂのみが像として検出される。そして、撮像手段３は、画像処理手段４から入力された図３（ｆ）の撮像タイミング信号に従って光２０Ａおよび光２０Ｂを撮像する。なお、撮像タイミング信号は、発光同期信号において指示体２を発光させるトリガが発生してから１０μｓ後に撮像手段３が表示スクリーン１１を撮像するトリガが発生するようにする、もしくは、指示体２を発光させるトリガの有効期間が終了したと同時に、撮像手段３が表示スクリーン１１を撮像するトリガが発生するようにしておく。これにより、指示体２の発光に合わせた撮像が可能となる。撮像手段３は、撮像した画像を電気信号に変換し画像処理手段４に出力する。
【００３７】
画像処理手段４では、撮像手段３より入力された電気信号から光２０Ａの電気信号ＳＲと光２０Ｂの電気信号ＳＢとを分離し、表示スクリーン１１上に指示された指示体２Ａおよび指示体２Ｂの指示位置をそれぞれ独立して演算することによって求める。図５は、撮像装置３の水平同期信号、垂直同期信号、及び出力信号を示す図である。以下図５に基づいて、画像処理手段４において図４に示すｘ及びｙ座標方向における指示体２Ａおよび指示体２Ｂの位置を検出する座標演算の一例を説明する。
【００３８】
図５において、（ａ）は水平同期信号、（ｂ）は指示体２Ａから投射された赤色の光２０Ａを検出する信号、（ｃ）は指示体２Ｂから投射された青緑色の光２０Ｂの位置を検出する信号を示している。（ａ）では、水平同期信号の起点ＳＨOが表示スクリーン１１上の水平方向の左端部（ｘ＝０）に対応し、終点ＳＨeが表示スクリーン１１上の水平方向の右端部（ｘ＝Ｘ）に対応する。ＳＨOから（ｂ）に示す指示体２Ａの光２０Ａを最初に検出するＳＲHまでの時間ｔＲHによって、表示スクリーン１１上の光２０Ａの水平方向の位置（Ｒｘ）を算出することができる。同様に、ＳＨOから（ｃ）に示す指示体２Ｂの光２０Ｂを検出するＳＢHまでの時間ｔＢＨによって、表示スクリーン１１上の光２０Ｂの水平方向の位置（Ｂｘ）を算出することができる。
【００３９】
図５において、（ｄ）は垂直同期信号、（ｅ）は指示体２Ａから投射された赤色の光２０Ａを検出する信号、（ｆ）は指示体２Ｂから投射された青緑色の光２０Ｂの位置を検出する信号を示している。（ｄ）では、垂直同期信号の起点ＳＶOが表示スクリーン１１上の下端部（ｙ＝０）に対応し、終点ＳＶeが表示スクリーン１１上の上端部（ｙ＝Ｙ）に対応する。ＳＶOから（ｅ）に示す指示体２Ａの光２０Ａを最初に検出するＳＲVまでの時間ｔＲHによって、表示スクリーン１１上の光２０Ａの垂直方向の位置（Ｒｙ）を算出することができる。同様に、ＳＶOから（ｆ）に示す指示体２Ｂの光２０Ｂを検出するＳＢVまでの時間ｔＢVによって、表示スクリーン１１上の光２０Ｂの垂直方向の位置（Ｂｙ）を算出することができる。
【００４０】
画像処理手段４によって演算された指示体２Ａおよび指示体２Ｂの２次元の位置情報は、外部インターフェース３０を経由してコンピュータ３１に入力される。コンピュータ３１では、入力された位置情報に基づいて保有する映像情報を制御する。そして、コンピュータ３１にて制御された映像は、リアルタイムで表示スクリーン１１に投射することにより表示される。
【００４１】
以上のように、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、指示体２が発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射し、撮像手段３が発光タイミング信号により定められる撮像タイミング信号に基づいて、指示体２が光を投射するタイミングに合わせて表示スクリーン１１の撮像を行うので、撮像手段３が指示体２以外からの光が投射されたスクリーン１１を撮像することによる誤検知を防ぐことができる。
【００４２】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、撮像手段３に備えられているカメラの前面と投影装置１２の前面とが表示スクリーン１１に対して略平行の同一平面内に並ぶように設置したので、投影装置１２から表示スクリーン１１に投射された光の光路を撮像手段３が遮断することなく、表示スクリーン１１に映し出される映像の質を低下させることもない。
【００４３】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、指示体２が投影装置１２から有効映像が投射されていないブランキング期間に光を投射し、撮像手段３が指示体２の光の投射に同期して表示スクリーン１１を撮像するので、撮像手段３が表示スクリーン１１の背面１１ｂ側で指示体２から投射された光と投影装置１２から投影された映像とが干渉した映像を撮像することによる誤検出を防ぐことができる。
【００４４】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、指示体２に３種類の異なる波長の光を選択して投射することができるようにしたので、複数の指示体２を同時に使用しても、各指示体２から投射される光の波長が重ならないようにスイッチ２２によって調整することにより、各指示体２の指示位置を同時に独立して算出することが可能である。
【００４５】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、撮像手段３が指示体２から投射された所定の波長の光を区別して電気信号に変換するので、単数または複数の指示体２から表示スクリーン１１に投射された光を区別し、指示体２以外の外光などを誤認識することなく正確に指示体２の指示位置を検出することができる。
【００４６】
また、実施の形態１に係る映像表示装置によれば、指示体２は、発光タイミング信号においてトリガが発生している期間のみ発光ダイオード２１ａ〜２１ｃを駆動しているため、消費電力を軽減することができ、バッテリー２５の寿命を延ばすことができる。
【００４７】
実施の形態２．
映像表示装置が複数近接して配置されるような場所では、近接する映像表示装置の指示体２等の、本来使用されるべき指示体以外の指示体から表示スクリーン１１に光が投射される場合がある。本来使用されるべき指示体以外の指示体から光が投射されても、光が投射されるタイミングと表示スクリーン１１が撮像されるタイミングは、ほとんどの場合一致せず問題とはならない。しかし、本来使用されるべき指示体以外の指示体が、近接する映像表示装置から出力された発光タイミング信号に基づいて、当該映像表示装置に光を投射した場合、光が投射されるタイミングと表示スクリーン１１が撮像されるタイミングとが一致してしまう。そこで、以下では、指示体が当該指示体に入力された発光タイミング信号を識別し、入力された発光タイミング信号が対応する映像表示装置から出力されたものでない場合には、光を投射しないようにした映像表示装置について説明する。
【００４８】
図６は、本発明の他の実施形態による位置検出装置を用いて構成した映像表示装置の構成図である。図６において、図１と同一又は相当する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図６の映像表示装置は、ＩＤ記憶手段７を備える点が図１と相違する。
【００４９】
ＩＤ記憶手段７は、図示しない赤外線受信手段を有しており、図６における指示体３２Ａ及び指示体３２Ｂ（以下、指示体３２と総称する。）から赤外線通信により送信される指示体３２の固有のＩＤ情報を受信し記憶する。また、ＩＤ記憶手段７は、記憶したＩＤ情報を非可視光投射手段５２に出力する。
【００５０】
本実施の形態における同期信号生成手段６２は、投影装置１２から出力される同期信号を基準として、指示体３２を発光させるための発光同期信号を生成する。生成した発光同期信号は、非可視光投射手段５２及び撮像タイミング信号生成手段１３に出力される。また、同期信号生成手段６２は、投影装置１２から出力された同期信号をそのまま非可視光投射手段５２に出力する。
【００５１】
本実施の形態における非可視光投射手段５２は、同期信号生成手段６２から入力された同期信号と、ＩＤ記憶手段７から入力されたＩＤ情報に基づいてＩＤ識別信号を出力する。また、同期信号生成手段６２から入力された発光同期信号に基づいて発光タイミング信号を出力する。ＩＤ識別信号の出力は映像信号に基づく映像が投射されている期間に行われ、発光タイミング信号の出力は映像が投射されていないブランキング期間に行われる。
【００５２】
本実施の形態における指示体３２は、非可視光投射手段５２から出力される非可視光を受光し、受光した非可視光からＩＤ情報を解析する。そして、解析したＩＤ情報が当該指示体３２に登録されたＩＤ情報と一致したときのみ、引き続いて受光した非可視光から解析した発光タイミング信号に従って、所定の波長の光を固有のタイミングで表示面１１ａ側から表示スクリーン１１に投射する。
【００５３】
次に、指示体３２の構成について説明する。図７は、本発明の実施形態による指示体３２の構成図である。図７において、図２と同一又は相当する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。図７の指示体３２は、ＩＤ識別部２８、及びＩＤ情報出力部２９を備える点が図２の指示体２と相違する。
【００５４】
本実施の形態における受光部３６は、非可視光投射手段５２から投射された非可視光を受光し、電気信号に変換した上でＩＤ識別部２８に出力する。ＩＤ識別部２８は、受光部３６から出力された電気信号からＩＤ情報を検出し、指示体３２内の図示しないＩＤ記憶手段に登録されているＩＤ情報と一致するか否かを判定する。検出したＩＤ情報と記録されているＩＤ情報とが一致する場合は、スイッチ２２に制御信号を出力する。
【００５５】
ＩＤ情報出力部２９は、赤外線等の通信回路になっており、指示体３２内の図示しないＩＤ記憶手段に記憶されているＩＤ情報を位置検出装置１内にあるＩＤ記憶手段７に対して送信する。ＩＤ情報の送信は、図示しないＩＤ情報送信スイッチがＯＮになった時点で行われるものとし、このＩＤ情報送信スイッチは、例えばユーザが指示体３２を映像表示装置の指示体フォルダ（図示せず）に収納した時点でＯＮになるものとする。
【００５６】
次に、図８を用いて非可視光投射手段５２の出力について説明する。図８において、図３と同一の信号については同一の名称を付し、説明を省略する。図７において、（ｈ）非可視光投射手段５２の出力は、図３の（ｇ）非可視光投射手段５の出力とＩＤ情報を含んでいる点で相違する。
【００５７】
ユーザは、指示体３２を使用する前に予め指示体３２内のＩＤ情報をＩＤ記憶手段７に登録しておく必要がある。ユーザが指示体３２を映像表示装置の指示体フォルダ（図示せず）に収納すると、指示体３２のＩＤ情報出力部２９からＩＤ情報がＩＤ記憶手段７に送信される。ＩＤ情報は指示体毎に割り当てられており、情報量は例えば８ｂｉｔとする。
【００５８】
ＩＤ記憶手段７では、各指示体３２のＩＤ情報（８ｂｉｔ）を順次記憶し、非可視光投射手段５２にＩＤ情報を出力する。例えば、指示体３２ＡのＩＤ情報を１、指示体３２ＢのＩＤ情報を２としてＩＤ記憶手段７に記憶する。
【００５９】
ユーザが指示体３２を使用する際には、ＩＤ記憶手段７は非可視光投射手段５２に記憶したＩＤ情報を出力する。非可視光投射手段５２は、ＩＤ記憶手段７から出力されたＩＤ情報及び同期信号生成手段６２から出力された同期信号に基づいてＩＤ識別信号を生成し、非可視光のパルスに変換して表示スクリーン１１上に投射する。また、同期信号生成手段６２から出力された発光同期信号に基づいて発光タイミング信号を生成し、同様に表示スクリーン１１上に投射する。
【００６０】
非可視光投射手段５２は、図８（ｈ）に示すように、図８（ｄ）の同期信号の値がブランキング期間を示す”Ｌ”の期間では撮像タイミングと同期した発光タイミング信号を出力し、図８（ｄ）の同期信号の値が映像を投射する期間を示す”Ｈ”の期間では登録されているＩＤ識別情報のみを出力よう制御を行う。
【００６１】
ここで、ＩＤ識別信号におけるＩＤ割り当ての一例として、ＩＤ情報が８ｂｉｔとし、指示体毎に１６進数で００ｈ〜７Ｆｈのうちいずれかの値を割り当てた場合の非可視光投射手段５２の出力について説明する。
【００６２】
例えば指示体３２ＡのＩＤ情報が０１、指示体３２ＢのＩＤ情報が０２で登録されている場合、非可視光投射手段５２は図８（ｈ）に２重枠で示す”１”及び”２”の期間にＩＤ識別信号を出力し、１重枠で示す”０”、”３”、”７Ｆ”の期間（１６進数で００ｈ、０３ｈ〜７Ｆｈの期間）はＩＤ記憶手段７にＩＤが登録されていないものとしてＩＤ識別信号を出力しない。
【００６３】
指示体３２では、非可視光投射手段５２から投射された非可視光のパルスを受光部３６によって受光する。受光部３６にて受光した非可視光のパルスを電気信号に変換して、ＩＤ識別部２８に出力する。ＩＤ識別部２８では、図８（ｈ）に示すＩＤ識別信号に含まれるＩＤ情報が、指示体３２内に登録されているＩＤ情報と一致するか否かを判定する。ＩＤ情報が一致すると判定された場合は、引き続いて入力される発光タイミング信号をトリガにして、発光ダイオード２１ａ〜２１ｃを駆動するための制御信号をドライバ２３に出力する。
【００６４】
以上のように、実施の形態２に係る映像表示装置によれば、非可視光投射手段５２が、ＩＤ記憶手段７が記憶した指示体３２各々の固有のＩＤ情報に引き続いて発光タイミング信号を出力し、指示体３２が、入力されたＩＤ情報と当該指示体３２に登録されたＩＤ情報とが一致したときのみ、引き続いて入力される発光タイミング信号に基づいて光の投射を行うようにしたので、複数の映像表示装置が近接して配置されている場所においても、ある映像表示装置の撮像手段３が、他の映像表示装置の指示体３２から光が投射された表示スクリーン１１を撮像することによる誤検知を防ぐことができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、非可視光投射手段５では図８（ｈ）に示すように１２８個のＩＤ情報の出力タイミングが用意されており、このうちＩＤ記憶手段７に登録されているＩＤの期間のみＩＤ識別信号が出力されるよう選択して制御を行っていたが、すべてのＩＤに対するＩＤ情報の出力タイミングを用意する必要はなくＩＤ記憶手段７に登録されているＩＤ識別情報のみを送信するように制御を行っても問題ない。
【００６６】
なお、本実施形態では、ＩＤ情報出力部２９からＩＤ記憶手段７への通信は、赤外線等により行うものとしたが、ＲＦＩＤなど他の無線通信手段を用いても同様の効果がある。
【００６７】
実施の形態３
投影装置１２が単一光源から出力される光をＲ，Ｇ，Ｂの３板式カラーホイールを使って時分割処理する構成の場合は、投影装置１２から出力される映像の有効領域はカラーホイールのＲ，Ｇ，Ｂ単位でまとめて出力される。以下、図９を用いて投影装置１２の出力がＲ，Ｇ，Ｂに分割されている場合の、指示体３２の発光タイミング及び撮像手段３の撮像タイミングについて説明する。図９において、図８と同一の信号については同一の名称を付し、説明を省略する。
【００６８】
カラーホイールを映像信号の３倍速で回転させた場合は図９（ｉ）に示すように投影装置１２から出力される映像の有効領域は９分割されて出力されるため、１枚の画像に対応する期間中にブランキング期間が９回存在することになる。図９（ｉ）において、各有効画像領域毎に示すＲ，Ｇ，Ｂは、その有効画像領域における画像出力がＲ，Ｇ，Ｂのうちいずれに対応するものであるかを表している。
【００６９】
例えば投影装置１２が出力する２番目のブランキング期間に同期して指示体３２と撮像手段３を制御する場合は、投影装置１２から出力される同期信号は図９（ｊ）に示すように、１番目のＲを示す有効画像領域と１番目のＧを示す有効画像領域との間に”Ｌ”の値を出力し、その他の期間では”Ｈ”の値を出力する。
【００７０】
同期信号生成手段６２では、同期信号の値が”Ｌ”である期間に図９（ｋ）に示す発光同期信号を非可視光投射手段５２及び撮像タイミング信号生成手段１３に出力する。非可視光投射手段５２では図９（ｍ）に示すように、同期信号の値が”Ｈ”である期間では順次指示体３２のＩＤ識別情報を出力し、同期信号の値が”Ｌ”である期間では発光同期信号に基づいて発光タイミング信号”ＯＵＴ”を出力する。指示体３２は、発光タイミング信号に基づいて発光する。撮像タイミング信号生成手段１３は発光同期信号に基づいて図９（ｌ）に示す撮像タイミング信号を生成し、撮像手段３は、撮像タイミング信号に基づいて、表示スクリーン１１を撮像する。
【００７１】
以上のように、実施の形態３に係る映像表示装置によれば、投射映像装置１２がＲ，Ｇ，Ｂの画像出力間におけるブランキング期間を示す同期信号を出力するようにしたので、投影装置１２が単一光源から出力される光を時分割処理する場合においても、映像が投射されないブランキング期間内に発光タイミング信号を投射することができる。
【００７２】
なお、上述では、投影装置１２は、単一光源から出力される光をＲ，Ｇ，Ｂの３板式カラーホイールを使って時分割処理するものとしたが、Ｒ，Ｇ，Ｂの波長の光を出力するレーザー光源を用いて映像を出力するものとすることもできる。
【００７３】
なお、上述では、２番目のブランキング期間に同期して発光及び撮像を行うものとしたが、同期するブランキング期間は、９回あるブランキング期間のうちいずれの期間であってもよい。
【００７４】
実施の形態４
上述では、１つの映像表示装置の構成について説明したが、ネットワークで接続された複数の映像表示装置により映像表示システムを構築することで、映像表示システム内における複数の映像表示装置の間で発光タイミングを共有することが可能となる。
【００７５】
図１０は、本願の他の実施形態による位置検出装置を備える映像表示装置に関するブロック図である。図１０において、図６と同一又は相当する構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７６】
図１０におけるコンピュータ３１０は、外部のコンピュータと接続するための接続手段を有しており、近接して配置される他の映像表示装置内のコンピュータ３１０と接続している。コンピュータ３１０は、図１０における同期信号生成手段６３から発光同期信号を入力し、他の映像表示装置内のコンピュータに送信する。他の映像表示装置内のコンピュータ３１０からも同様に発光同期信号が送信されるため、複数の映像表示装置間において発光同期信号を共有することができる。
【００７７】
また、コンピュータ３１０は、他の映像表示装置内のコンピュータ３１０から受信した発光同期信号における発光タイミングと、同期信号生成手段６３から入力された発光同期信号における発光タイミングとが一致しないように同期信号生成手段６３から入力された発光同期信号を変更し、同期信号生成手段６３に出力する。同期信号生成手段６３は、コンピュータ３１０から入力された発光同期信号を非可視光投射手段５２及び撮像タイミング信号生成手段１３に出力する。
【００７８】
以上のように、実施の形態４に係る映像表示装置によれば、複数の映像表示装置の間における発光タイミングを一致しないように設定することで、他の映像表示装置の指示体３２から光が投射された表示スクリーン１１を撮像することによる誤作動を防止できる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、発光同期信号を共有するものとしたが、投影装置１２から出力される同期信号を共有してもよい。
【００８０】
実施の形態５
実施の形態４では、映像表示システム内における複数の映像表示の間で発光タイミングを共有することについて説明したが、指示体のＩＤ情報を共有することもできる。
【００８１】
図１１は、本願の他の実施形態による位置検出装置を備える映像表示装置に関するブロック図である。図１１において、図１０と同一又は相当する部分については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８２】
図１１におけるコンピュータ３１１は、外部のコンピュータと接続するための接続手段を有しており、近接して配置される他の映像表示装置内のコンピュータ３１１と接続している。コンピュータ３１１は、図１１におけるＩＤ記憶手段７３からＩＤ情報を入力し、他の映像表示装置内のコンピュータに送信する。他の映像表示装置内のコンピュータからも同様に、ＩＤ情報が送信されるため、複数の映像表示装置間においてＩＤ情報を共有することができる。
【００８３】
また、コンピュータ３１１は、他の映像表示装置内のコンピュータから受信したＩＤ情報と、ＩＤ記憶手段７３から入力されたＩＤ情報とが一致しないようにＩＤ記憶手段７３から入力されたＩＤ情報を変更し、ＩＤ記憶手段７３に出力する。
【００８４】
ＩＤ記憶手段７３は、コンピュータ３１１から入力されたＩＤ情報を記憶し、非可視光投射手段５３に出力する。非可視光投射手段５３は、ＩＤ記憶手段７３から入力されたＩＤ情報を非可視光により図１１における指示体４２Ａ及び指示体４２Ｂ（以下、総称して指示体４２とする。）に投射する。指示体４２は、非可視光投射手段５３から投射されたＩＤ情報を、自身のＩＤ情報として、指示体４２内の図示しないＩＤ記憶手段に登録する。この指示体４２によるＩＤ情報の登録は、ユーザが指示体４２を使用する前に、予め行っておく。
【００８５】
以上より、本実施の形態に係る映像表示装置によれば、近接して配置される他の映像表示装置の指示体とＩＤ情報を一致しないように設定することで、他の映像表示装置の指示体から光が投射された表示スクリーン１１を撮像することによる誤作動を防止できる。
【００８６】
なお、上述では、投影装置１２の方式としてＤＬＰＴＭ方式を用いたが、３ＬＣＤ方式又はＬＣＯＳ方式を用いることもできる。
【００８７】
なお、上述では、指示体を表示スクリーン１１に押し当てることで発光ダイオード２１ａ〜２１ｃを駆動させていたが、指示体にレーザー光のように高指向性を有する光源を搭載して、離れた位置から表示スクリーン１１にスポット的に光を照射できるようにすれば、指示体を表示スクリーン１１に押し当てることなく位置を指示することが可能である。
【００８８】
なお、上述では、指示体は、赤、青、緑のうち少なくとも１つの光を発光することができるものとし、撮像手段３は、指示体から出力された光を波長により区別するものとしたが、指示体から投射される光の波長の種類を増加させ、合わせて撮像手段３は区別可能な波長の種類を増加させることにより、同時に使用できる指示体の数を増加させることが可能である。また、指示体の夫々の発光ダイオードを同時に点灯させることで、同時に使用できる指示体の数を増加させることが可能である。
【００８９】
なお、本発明の実施形態では、２つの指示体を使用したが、１つまたは３つ以上の指示体を用いてもよい。用いる指示体が３つより多い場合は、同時に２つ以上の発光ダイオードを選択することにより、個々の指示体を区別することができる。
【００９０】
なお、上述では同期信号生成手段６及び同期信号生成手段６２は、同期信号の値が”Ｈ”から”Ｌ”に切り替わった直後または所定期間経過後に、指示体をさせるトリガが発生した発光同期信号を生成するものとしたが、指示体を発光させるトリガは、投影装置１２から出力される映像信号のブランキング期間に同期して発生するものであればよい。
【００９１】
なお、上述では、非可視光投射手段５又は非可視光投射手段５２から赤外線などの非可視光を投射したが、電波などを用いて発光タイミング信号またはＩＤ識別情報を伝達しても同様の効果を奏する。
【００９２】
なお、上述では、指示体の指示位置を、表示スクリーン１１上の２次元座標の位置として検出するようにしたが、Ｘ軸またはＹ軸のみの１次元座標として位置を検出するようにしてもよい。
【００９３】
なお、上述では、画像処理手段４は、水平同期信号及び垂直同期信号の起点から出力信号を最初に検出するまでの時間に基づいて光が投射された位置を算出するものとしたが、複数の出力信号を検出し、複数の検出信号に基づいて光が投射された位置を算出するものとしてもよい。これによれば、光がスクリーン上で広がりをもって分布している場合にも、より正確に光の位置を検出することが可能となる。
【００９４】
なお、上述では、ＩＤ識別信号は同期信号の値が”Ｈ”である期間に出力するものとしたが、発光タイミング信号が同期信号の値が”Ｌ”である期間に出力されるのであれば、ＩＤ識別信号は同期信号の値が”Ｌ”である期間に出力するものであってもよい。
【００９５】
なお、上述では、ＩＤ記憶手段５が図示しない非可視光受信手段を備えるものとしたが、非可視光受信手段をコンピュータ３１が備え、指示体から受信したＩＤ情報をＩＤ記憶手段５に出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施形態による画像表示装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態による指示体２の構成図である。
【図３】本発明の実施形態による発光及び撮像のタイミングを説明するための波形図である。
【図４】本発明の実施形態による撮像手段３によって検出された光の位置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態による画像処理手段４における座標演算の一例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態による画像表示装置の構成図である。
【図７】本発明の他の実施形態による指示体３２の構成図である。
【図８】本発明の他の実施形態による発光及び撮像のタイミングを説明するための波形図である。
【図９】本発明の他の実施形態による発光及び撮像のタイミングを説明するための波形図である。
【図１０】本発明の他の実施形態による画像表示装置の構成図である。
【図１１】本発明の他の実施形態による画像表示装置の構成図である。
【符号の説明】
【００９７】
２Ａ，２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ 指示体、３ 撮像手段、４ 画像処理手段、５，５２，５３ 非可視光投射手段、６，６２，６３ 同期信号生成手段、７，７３ ＩＤ記憶手段、１３ 撮像タイミング信号生成手段、１１ 表示スクリーン、１２ 投影装置、３０ 外部インターフェース、３１，３１０，３１１ コンピュータ、２１ 発光部、２２ スイッチ、２３ ドライバ、２４ レンズ、２５ バッテリー、２６ 受光部、２８ ＩＤ識別部、２９ ＩＤ情報出力部、２００ 筐体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像が表示されるスクリーン上の指示された位置を検出する位置検出装置において、
前記スクリーン上に光を投射する指示体と、
前記指示体が光を投射する固有のタイミングを示した発光タイミング信号を出力する出力手段と、
前記指示体が光を投射するタイミングに同期して、前記指示体から光が投射された前記スクリーンを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記スクリーンの画像に基づいて、前記指示体から光が投射された前記スクリーン上の位置を算出する算出手段とを備え、
前記指示体は、前記出力手段から出力される発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置を複数備えて構成される位置検出システムであって、
前記位置検出システムを構成する位置検出装置のうち、第１の位置検出装置の指示体が光を投射するタイミングを、第２の位置検出装置の撮像手段が当該第２の位置検出装置の前記スクリーンを撮像するタイミングと同期しないように設定することを特徴とする位置検出システム。
【請求項３】
映像を出力する映像出力手段と、
前記映像出力手段から出力された映像を表示するスクリーンと、
前記スクリーン上に光を投射する指示体と、
前記指示体が光を投射する固有のタイミングを示した発光タイミング信号を出力する出力手段と、
前記指示体が光を投射するタイミングに同期して、前記指示体から光が投射された前記スクリーンを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記スクリーンの画像に基づいて、前記指示体から光が投射された前記スクリーン上の位置を算出する算出手段とを備え、
前記指示体は、前記出力手段から出力される発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射することを特徴とする映像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の映像表示装置を複数備えて構成される映像表示システムであって、
前記映像表示システムを構成する映像表示装置のうち、第１の映像表示装置の前記指示体が光を投射するタイミングを、第２の映像表示装置の前記撮像手段が当該第２の映像表示装置の前記スクリーンを撮像するタイミングと同期しないように設定することを特徴とする映像表示システム。
【請求項５】
前記指示体の固有のＩＤ情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記出力手段は、前記記憶手段が記録した前記固有のＩＤ情報に引き続いて前記発光タイミング信号を前記指示体に出力し、
前記指示体は、前記出力手段から前記固有のＩＤ情報に引き続いて入力される前記発光タイミング信号に基づいて、前記スクリーンに光を投射することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の位置検出装置を複数備えて構成される位置検出システムであって、
前記位置検出システムを構成する位置検出装置のうち、第１の位置検出装置の前記指示体におけるＩＤ情報を、第２の位置検出装置の前記指示体におけるＩＤ情報と一致しないよう設定することを特徴とする位置検出システム。
【請求項７】
前記指示体の固有のＩＤ情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記出力手段は、前記記憶手段が記録した前記ＩＤ情報に引き続いて前記発光タイミング信号を前記指示体に出力し、
前記指示体は、前記出力手段から前記ＩＤ情報に引き続いて入力される前記発光タイミング信号に基づいて前記スクリーンに光を投射することを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の映像表示装置を複数備えて構成される映像表示システムであって、
前記映像表示システムを構成する映像表示装置のうち、第１の映像表示装置の前記指示体におけるＩＤ情報を、第２の映像表示装置の前記指示体におけるＩＤ情報と一致しないように設定することを特徴とする映像表示システム。
【請求項１】
映像が表示されるスクリーン上の指示された位置を検出する位置検出装置において、
前記スクリーン上に光を投射する指示体と、
前記指示体が光を投射する固有のタイミングを示した発光タイミング信号を出力する出力手段と、
前記指示体が光を投射するタイミングに同期して、前記指示体から光が投射された前記スクリーンを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記スクリーンの画像に基づいて、前記指示体から光が投射された前記スクリーン上の位置を算出する算出手段とを備え、
前記指示体は、前記出力手段から出力される発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の位置検出装置を複数備えて構成される位置検出システムであって、
前記位置検出システムを構成する位置検出装置のうち、第１の位置検出装置の指示体が光を投射するタイミングを、第２の位置検出装置の撮像手段が当該第２の位置検出装置の前記スクリーンを撮像するタイミングと同期しないように設定することを特徴とする位置検出システム。
【請求項３】
映像を出力する映像出力手段と、
前記映像出力手段から出力された映像を表示するスクリーンと、
前記スクリーン上に光を投射する指示体と、
前記指示体が光を投射する固有のタイミングを示した発光タイミング信号を出力する出力手段と、
前記指示体が光を投射するタイミングに同期して、前記指示体から光が投射された前記スクリーンを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像した前記スクリーンの画像に基づいて、前記指示体から光が投射された前記スクリーン上の位置を算出する算出手段とを備え、
前記指示体は、前記出力手段から出力される発光タイミング信号に基づいて固有のタイミングで光を投射することを特徴とする映像表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載の映像表示装置を複数備えて構成される映像表示システムであって、
前記映像表示システムを構成する映像表示装置のうち、第１の映像表示装置の前記指示体が光を投射するタイミングを、第２の映像表示装置の前記撮像手段が当該第２の映像表示装置の前記スクリーンを撮像するタイミングと同期しないように設定することを特徴とする映像表示システム。
【請求項５】
前記指示体の固有のＩＤ情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記出力手段は、前記記憶手段が記録した前記固有のＩＤ情報に引き続いて前記発光タイミング信号を前記指示体に出力し、
前記指示体は、前記出力手段から前記固有のＩＤ情報に引き続いて入力される前記発光タイミング信号に基づいて、前記スクリーンに光を投射することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の位置検出装置を複数備えて構成される位置検出システムであって、
前記位置検出システムを構成する位置検出装置のうち、第１の位置検出装置の前記指示体におけるＩＤ情報を、第２の位置検出装置の前記指示体におけるＩＤ情報と一致しないよう設定することを特徴とする位置検出システム。
【請求項７】
前記指示体の固有のＩＤ情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記出力手段は、前記記憶手段が記録した前記ＩＤ情報に引き続いて前記発光タイミング信号を前記指示体に出力し、
前記指示体は、前記出力手段から前記ＩＤ情報に引き続いて入力される前記発光タイミング信号に基づいて前記スクリーンに光を投射することを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の映像表示装置を複数備えて構成される映像表示システムであって、
前記映像表示システムを構成する映像表示装置のうち、第１の映像表示装置の前記指示体におけるＩＤ情報を、第２の映像表示装置の前記指示体におけるＩＤ情報と一致しないように設定することを特徴とする映像表示システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２８９２４３（Ｐ２００９−２８９２４３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４４４４１（Ｐ２００８−１４４４４１）
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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