指示位置検出装置および指示位置検出方法
【課題】
発光光源がフレームから外れて検出不能になった後やコントローラーが天地逆の姿勢になった場合でも、映像表示面の位置を特定することができる演算処理負担も少ない指示位置検出装置を提供すること。
【解決手段】
撮影した画像を連続的に出力する撮像手段を設けた位置指示手段と、演算手段を有するとともにプログラムの実行に基づいて映像を出力する制御手段と、前記制御手段の出力によって表示された映像の隅部に互いを結ぶ線分が直角三角形を成すように配置した3個の光源を有し、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置座標と、当該撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源の中間位置である第1の位置座標若しくは当該第1の位置座標を補正した補正座標に基づいて、前記制御手段の出力によって表示された映像中における前記位置指示手段によって指示された指示座標を取得するようになっていること。
発光光源がフレームから外れて検出不能になった後やコントローラーが天地逆の姿勢になった場合でも、映像表示面の位置を特定することができる演算処理負担も少ない指示位置検出装置を提供すること。
【解決手段】
撮影した画像を連続的に出力する撮像手段を設けた位置指示手段と、演算手段を有するとともにプログラムの実行に基づいて映像を出力する制御手段と、前記制御手段の出力によって表示された映像の隅部に互いを結ぶ線分が直角三角形を成すように配置した3個の光源を有し、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置座標と、当該撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源の中間位置である第1の位置座標若しくは当該第1の位置座標を補正した補正座標に基づいて、前記制御手段の出力によって表示された映像中における前記位置指示手段によって指示された指示座標を取得するようになっていること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画面、スクリーンといった映像表示面上の位置を指示する指示位置検出装置等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
GUIを有するパソコンでは、画面上に表示されているアイコン、オブジェクトをマウス等のポインティングデバイスを使用して指示あるいは移動させることが行われている。また、ガンシューティングゲーム等のビデオゲーム機では、銃型のコントローラーを使用して画面(映像表示面)上に表示されるターゲットとなる映像物に照準を合わせ、トリガースイッチを押すことで着弾位置を判定し命中の成否判定を行うことが行われている。上記のようなシステムを構築する場合、使用者によって操作されるポインティングデバイスが画像上のどの位置を指し示しているのかの検出が必要になる。
この場合、ポインティングデバイスとして一般的なマウスであれば、マウス自体の移動量や移動方向を、机上面に対する相対的な物理量として検出することができるので、疑似的に映像上の位置を特定することが可能である。しかし、銃口を映像面に向けてその照準位置を検出するような場合には、マウスに相当するコントローラー自体が空中に浮いた状態で使用されるため、銃口の向きやコントローラーの姿勢を、マウスと同様に物理的に検出するのは困難である。このため、銃型のコントローラーのようなポインティングデバイスでは、内蔵した撮像手段によってターゲットが表示される映像を撮影し、その撮影した映像情報を用いてコントローラーの指示位置や姿勢を検出することが行われている。
【0003】
上記のような、映像情報を用いてコントローラーの指示位置や姿勢を検出する技術として、特許文献1乃至特許文献3記載の技術が知られている。
特許文献1には、ビデオ画面を囲むように4箇所に発光体を配置し、射撃用の銃の銃身内にCCDカメラを設けて上記4個の発光体を含む画像を撮影し、4個の発光体の画像位置情報に基づいて映像表示面に対するコントローラーの相対位置、回転角度および傾きを算出するコントローラー(銃)の相対位置検出方法が記載されている。
特許文献2には、ポインティングデバイスによる映像表示面上における指示位置を特定するものであって、撮像手段で撮影した撮像画像に含まれる光点の位置から複数の識別体の位置を検出し、光点の中から点滅光源および疑似振動光源の少なくとも一方をノイズ光源として特定することで、前記撮像画像に含まれる光点の中から前記複数の識別体の光源を特定するものが記載されている。
特許文献3には、 少ない演算負荷でポインティングデバイスの画面に対するポイント位置や回転や傾き等が検出可能な配置情報検出システム、ゲーム装置等であって、所定面の外周付近に設置された微少時間差で1つずつ発光させるような複数の発光体を有し、発光体の発光する所定の波長の光の受光面における受光位置を特定するための検出値を発光体毎に検出し、検出値に基づいてポインティングデバイスと画面(映像表示面)との相対配置情報を演算するものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3422383号公報
【特許文献2】特開2007−330534号公報
【特許文献3】特許第4412714号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1記載の技術の場合、常にコントローラー内の撮像手段によって4箇所の発光体を捕らえ続けることができればよいが、一旦撮影画像から4箇所の発光体が外れてしまうと、コントローラーの指示位置に不具合が生じる場合がある。例えば、コントローラーを180度回転させて天地を逆にした状態では、ビデオ画面が逆さに撮影されていても4箇所の発光体までが逆さになっていることを認識できず、コントローラーによってビデオ画面の位置を正確に指示することができなくなってしまう。
また、特許文献2、3記載の技術では、撮影した画像から点滅している光源を認識しなくてはならず、光源の制御や画像の認識に要する演算処理の負担が大きくなってしまう。
【0006】
本発明は上記課題に鑑み発明されたものであって、発光光源が一旦撮影画像のフレームから外れて検出不能になった後やコントローラーが天地逆の姿勢になった場合であっても、正確に映像表示面の位置を特定することができ、かつ制御手段による演算処理の負担も少ない指示位置検出装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は以下の構成を有する。すなわち、
撮影した画像を連続的に出力する撮像手段を設けた位置指示手段と、
プログラムを実行する演算手段を有するとともに当該プログラムの実行に基づいて映像を出力する制御手段と、
前記制御手段の出力によって表示された映像の隅部に互いを結ぶ線分が直角三角形を成すように配置した3個の光源を有し、
前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置座標と、当該撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源の中間位置である第1の位置座標若しくは当該第1の位置座標を補正した補正座標に基づいて、前記制御手段の出力によって表示された映像中における前記位置指示手段によって指示された指示座標を取得するようになっていることを特徴とする指示位置検出装置。
【0008】
また、請求項2記載の発明は以下の構成を有する。
前記位置指示手段によって指示された指示座標に基づいて、指示していることを示す映像を表示するようになっていることを特徴とする請求項1記載の指示位置検出装置。
【0009】
また、請求項3記載の発明は以下の構成を有する。
前記補正座標が、前記撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源を除く2組の光源間の中間位置を縦軸方向の座標若しくは横軸方向の座標とした第2の位置座標と、前記第1の位置座表との中間位置であることを特徴とする請求項1または2記載の指示位置検出装置。
【0010】
また、請求項4記載の発明は以下の構成を有する。
前記第1の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源を演算によって所定角度回転させた後の各光源の回転後座標であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【0011】
また、請求項5記載の発明は以下の構成を有する。
前記第2の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源を演算によって所定角度回転させた後の回転後座標であることを特徴とする請求項4記載の指示位置検出装置。
【0012】
また、請求項6記載の発明は以下の構成を有する。
前記所定角度が、前記撮像手段による撮影方向を軸とした位置指示手段の回転角度であることを特徴とする請求項4または5記載の指示位置検出装置。
【0013】
また、請求項7記載の発明は以下の構成を有する。
前記第1の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源位置を演算によって所定の拡縮率で拡大若しくは縮小した後の拡縮後座標であることを特徴とする請求項4記載の指示位置検出装置。
【0014】
また、請求項8記載の発明は以下の構成を有する。
前記第2の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源位置を演算によって所定の拡縮率で拡大若しくは縮小した後の拡縮後座標であることを特徴とする請求項5記載の指示位置検出装置。
【0015】
また、請求項9記載の発明は以下の構成を有する。
前記拡縮率に基づいて、前記光源を配置した映像表示面と位置指示手段との距離を演算によって求めるようになっていることを特徴とする請求項7または8記載の指示位置検出装置。
【0016】
また、請求項10記載の発明は以下の構成を有する。
前記撮像手段に結像する画像を任意に拡大若しくは縮小する光学系手段を有したことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【0017】
また、請求項11記載の発明は以下の構成を有する。
前記位置指示手段に、操作の有無を前記制御手段によって検出させることができるスイッチを設けたことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【0018】
また、請求項12記載の発明は以下の構成を有する。
撮像装置を内蔵した位置指示手段によって指示された映像表示面上の位置を検出する指示位置検出方法であって、
3個の光源を直角三角形の頂点となるように映像表示面の隅部付近に配置するとともに当該3個の光源が発光する光を前記撮像装置によって撮影し、
当該撮影された光源の光が形成する三角形の最長となる2点間の中心位置を前記映像表示面の中心位置として認識し、
前記撮像装置によって撮影された撮影画像の中心位置を、前記認識された映像表示面の中心位置を基準とした位置座標として出力することを特徴とする指示位置検出方法。
【0019】
また、請求項13記載の発明は以下の構成を有する。
前記出力される位置座標は、前記撮像装置によって撮影された光源の光が形成する三角形の形状、姿勢、大きさに基づいて補正されていることを特徴とする請求項12記載の指示位置検出方法。
【発明の効果】
【0020】
本願発明は、映像表示面の外側に設置した光源を撮像することによってコントローラー(位置指示手段)が示す位置を取得し、ゲーム等のアプリケーションプログラムに利用できるものである。従来、このような方式の指示位置検出装置では、一旦光源を見失ってしまうと、位置を正確に取得できない場合があった。
これに対して本願発明は、3個の光源を直角三角形を成すように配置するものであるため、コントローラーの姿勢に関わらず、3個の各光源の配置をそれぞれ絶対的な位置として認識することかできるようになっている。したがって、一旦光源を見失ったとしても、再び3個の各光源を捉えることができれば、その時点から正確な指示位置を取得できるという効果を有している。
【0021】
また、本願発明は、個々の光源それぞれについて個別の発光制御を必要としないため、各光源間の同期を取ったり、複雑な発光制御をする必要がないという効果を有している。また、撮像した映像を処理する上でも、発光パターンや識別情報の認識等の処理が不要であり演算上の負荷が少ないという効果を有している。
【0022】
また、本願発明は、3個の光源を直角三角形を成すように配置するものであるため、コントローラーを指示方向を中心に回転させると、撮像手段には回転した直角三角形が撮影されることになり、その相対的な回転角度からコントローラーの回転角度を取得することができるという効果を有している。これにより、例えばコントローラーの回転によって車のステアリングを操作するといった動作の検出が可能であるという効果を有している。
【0023】
また、本願発明は、3個の光源を直角三角形を成すように配置するものであるため、映像表示面とコントローラーとの距離を変動させると、初期設定時の大きさに対して拡大若しくは縮小した直角三角形の映像が撮影される。この拡大若しくは縮小した直角三角形の拡縮率から、映像表示面とコントローラーとの距離若しくは距離の変動を算出することができるようになっている。これにより、例えばコントローラーを用いた突くあるいは引くといった動作の検出が可能であるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の構成例を表した概略図である。
【図2】本発明の構成例を表したブロック図である。
【図3】光源の配置と映像表示エリアの関係を表した説明図である。
【図4】撮像手段によって撮影された画像の説明図である。
【図5】本発明に係る装置および方法のフローチャートである。
【図6】本発明に係る回転演算処理の概念に関する説明図である。
【図7】本発明に係る回転演算処理の概念に関する説明図である。
【図8】本発明に係る拡縮処理の概念に関する説明図である。
【図9】本発明に係る拡縮処理の概念に関する説明図である。
【図10】指示位置の検出ができない場合の説明図である。
【図11】注視点を検出できない場合に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明に係る指示位置検出装置の構成例を表した説明図であり、テレビTを除き1は指示位置検出装置(以下「指示装置」という)を表している。指示装置1は、銃型コントローラーの形態を成した位置指示手段2と、ゲーム機として構成された制御装置3と、LEDによって形成した3つの光源4(4a、4b、4c)を有している。当該3つの光源4a、4b、4cは、テレビT若しくはプロジェクター等で映写された映像表示面の隅部の外周囲に着脱可能に取り付けられるものとなっている。
【0026】
位置指示手段2は手持ち型の銃の形に形成されており、銃身の内部にはCCDあるいはCMOSセンサ等からなる撮像手段5が内蔵されている。銃口に相当する銃身の先端は開口しており、当該開口を介して撮像手段5に光を導くようになっている。すなわち、銃口を向けた方向を撮影するようになっており、銃身の中心線と撮像手段5に結像する映像の中心が一致するように撮像手段5を配置している。なお、開口と撮像手段5との間に光学系手段としてレンズ群を設け、撮像手段5に結像する映像の大きさを任意若しくは自動的に調節するようにしても差し支えない。
また、位置指示手段2には手持ち部となる把持部と、把持部を握った状態で操作可能な引き金状のスイッチ6が設けられており、当該スイッチ6の操作が制御装置3によって検出されるようになっている。
【0027】
制御装置3は、一例として内蔵しているシステムプログラムおよびCD-ROM、DVD等の記録メディアによって提供されるプログラムに基づいて動作するビデオゲーム機として形成されたものである。なお、制御装置3は、このようなビデオゲーム機に限らず、パソコン等の機器であっても差し支えない。
図2は、本発明に係る指示装置1の概念を表したブロック図である。制御装置3は、CPU7および当該CPU7によって制御されるメモリーその他の制御部8と、外部機器と接続するためのインターフェイス9と、CD-ROM、DVD等に記録されたプログラムを読み取る読取手段10を有している。制御部8には、CD-ROM、DVD等によって提供されるアプリケーションプログラム(以下単に「プログラム」という)を動作させるとともに、当該装置全体が備える各種ハードウエアの管理および動作を行わせる前記システムプログラムが搭載されている。なお、前記アプリケーションプログラムは、記録媒体によって提供されるもののみに限らず、通信回線を介してインターネット等から取得することも可能である。
制御装置3は、プログラムの実行によって生成された映像信号をインターフェイス9を介してテレビT等の出力機器に出力するようになっている。映像信号を受信したテレビTは、映像表示面であるディスプレイ画面S上にゲーム等の映像を表示するようになっている。
【0028】
光源4a、4b、4cは、一例として赤外線を発する発光ダイオードによって構成されている。当該光源4a、4b、4cは、ドライバー回路を内蔵したコネクタ11に接続されており、制御装置3若しくは別個のAC電源12から供給された電力によって発光するようになっている。
光源4a、4b、4cの発光はドライバー回路から供給される駆動電力による単純発光である。発光ダイオードには、前述した撮像手段5によって輝度が高く検出される周波数のものが選択される。一方、前述した撮像手段5の光軸上には、光学系手段の一つとして赤外線透過フィルターが配置され、光源4a、4b、4c以外の可視光やノイズとなる周波数の光を減衰させるようになっている。
【0029】
指示装置1は、一例として制御装置3で実行されるプログラムによって、シューティングゲーム装置として機能するようになっているものである。
なお、指示装置1は、既にゲーム装置として機能している装置に対して提供される別個のハードウエア手段として提供されてもよいし、位置指示手段および光源とソフトウエアによって構成されるパソコン等に用いる入力装置の一つとして提供されてもよい。
【0030】
本発明に係る指示装置は、パソコンに用いるマウスと同様に、表示されている映像上の位置を使用者が操作する位置指示手段2によって指示するための装置である。しかし、位置指示手段2はマウスのように机上での物理的な動位量に基づく情報を座標変換して映像上に表示するものとは異なり、中空に存在するコントローラーである位置指示手段2の向きによって位置を示すものである。
このため、位置指示手段2の指示した方向を撮影する撮像手段5を用いて、画面(映像表示面)の隅部外周に配置した光源4a、4b、4cの画像を撮影し、当該撮影画像に含まれる各光源の位置座標から位置指示手段2の指示した映像表示面上の位置を演算によって求めるようになっている。
【0031】
以下、図3〜図9を参照しつつ位置指示手段2による指示位置の取得処理について説明する。
図3は、テレビTの中央正面位置から画面(映像表示面)Sと光源4a、4b、4c見た状態を表した配置図である。図3では、各光源4a、4b、4cをA0、B0、C0として表し、画面Sの中央位置をG0と表している。
図4は、位置指示手段2が有する撮像手段5の受光センサ上で結像する撮影画像であり
、テレビTの中央正面の適正位置から撮影した画面Sと3個の各光源の撮影像A、B、Cを簡略的に表したものである。Wは受光センサによって撮影される全領域をX-Y座標として表したものである。なお、受光センサ上で結像する撮影画像は赤外線透過フィルタ等を通過さた画像であり、周囲の画像よりも各光源が発光する光がコントラストが高く識別されるようになっている。
【0032】
受光センサは一例としてCCDあるいはCMOS等の素子を用いたものであり、横辺(X軸)×縦辺(Y軸)が640×480ドットの解像度を有している。光源4a、4b、4cを撮影した各像A、B、Cの位置は640×480ドット上のX-Y座標によって取得されるようになっている。
なお、受光センサの解像度は上記の例に限らず、640×480ドット以下あるいは以上の解像度を有する受光センサを用いても差し支えがなく、解像度が大きくなるにしたがい位置指示手段2によって指示された位置の座標精度が向上する。解像度は、CPUに対する負荷と部品のコスト等の諸条件を考慮して選択される。
また、受光センサによる撮影画像は、毎秒30フレームあるいは毎秒60フレーム程度の周期で連続的に取得され制御装置3に出力されるようになっている。
【0033】
図1および図3に示すように、光源4a、4b、4cはテレビTの長方形に形成された画面S外側の隅部に配置されており、各光源4a、4b、4cを結ぶ線分が直角三角形を形成するようになっている。また、光源4a、4b、4cによって形成される直角三角形の斜辺と画面Sの角部を結ぶ対角線はほぼ重なるようになっており、両者の中間点も共に一致する。
画面Sと各光源4a、4b、4cの位置関係保ったまま撮像された画像が図4の画像である。当該図4に示した画像は、画面S中央の正面位置から適正な距離を隔てて撮影したものであり、位置指示手段2の姿勢も回転や傾きのない状態で撮影した初期設定時のイニシャル画像を表している。この場合、画面Sの中央位置をG0と受光センサの受光面Wの中央位置Oが一致し、受光面W上に形成される直角三角形ABCも図3に示す形状と相似形かつ姿勢も一致するものとなっている。
【0034】
イニシャル画像は、三角形の縦軸である線分ABと横軸である線分BCがともに受光面W(X-Y座標)のY軸およびX軸と平行である。したがって、撮像した三角形の線分ABと横軸である線分BCがY軸およびX軸に対して平行でない場合には、テレビTに向かう軸線上において位置指示手段2が所定角度回転していることになる。
さらに、位置指示手段2の示す位置(以下「注視点」という)が画面の中央位置G0とは異なる位置を指すと、受光画像A、B、Cで構成される三角形の形状が、イニシャル画像とは異なった形状に変形する。本発明は、このような三角形を形成する撮影画像上のA、B、Cの各点の座標に基づいて、位置指示手段2が示す画面上の位置を演算によって求めるものである。
【0035】
光源4a、4b、4cによって形成される三角形は直角三角形であるから、光源4bが直角の頂点であり、当該光源4bと対向する斜辺4a4cが幾何学上3辺の中で最も長い線分であることが解っている。逆を言えば、最長の線分が画面Sの対角線と一致する傾斜した線分であり、この傾斜した線分と対向する隅部の内角が90度ということになる。これらの条件と、撮像によって得られた光源画像の座標から位置指示手段2が指示する注視点(指示座標)を算出する。
図5は、注視点位置を取得する処理の内容を表したフローチャートである。処理をスタートすると、制御装置3は撮像手段5から撮影画像を受信している否かを確認する(S101)。この処理は撮影画像の出力周期にあわせて繰り返し行われているものであり、撮影画像が無い場合には繰り返し受信の有無を確認し、撮影画像が有る場合には撮影画像を取得する処理を行う(S102)。
【0036】
次に、取得した撮影画像の走査を行い、図4に示すように撮影された光源画像から位置の特定を行う(S103)。
図4はX-Y座標で表した受光面W上における撮影された光源画像A、B、Cを表している。受光面Wの縦中心線CLxと横中心線CLyの交点は受光面Wの中心点であって、X-Y座標で表される撮影画像の中心位置座標O(O、O)である。
次に、前記受光面W中に、映像A、B、C全ての光源が存在しているか否かを判断し、3個全ての光源画像が受光面Wに存在していなければ、処理の始めに戻り再び撮影画像の取得処理を繰り返し、3個全ての光源画像が受光面Wに存在していれば次の処理に移行する(S104)。
3個全ての光源画像が受光面Wに存在してる場合には、各光源画像の座標はそれぞれ(Ax、Ay)、(Bx、By)、(Cx、Cy)として取得される。そして、この取得された各座標によって形成される三角形の形状が、回転、拡大、縮小といった変形の無いものである場合には、この各座標から注視点(指示座標)が算出される(S107)。
【0037】
(注視点(指示座標)の演算)
前記取得された三角形の形状自体に変形が無く補正が不要である場合には、以下の順序で注視点(指示座標)が取得される(図6参照)。
まず、各光源画像の座標A(Ax、Ay)、B(Bx、By)、C(Cx、Cy)に基づいて、画像A、B、C各間の距離を算出する。次に、各画像A、B、C間の距離を算出し、距離の一番長い2点を判定する。本実施の形態では距離が一番長い2点とは直角三角形ABCにおける斜辺を形成する2点であり、長方形である画面Sの対角線の両端部に位置するA(Ax、Ay)とC(Cx、Cy)である。
このA(Ax、Ay)とC(Cx、Cy)で形成される斜辺の中間点G(Gx,Gy)を、テレビTの画面Sの中央位置G0と一致した座標(第1の位置座標)として取得する。演算式は次の通りである。
【0038】
画面Sの中心G0に一致する受光面W上の点Gの座標(Gx,Gy)は、撮影された光源によって形成されるACを斜面とする直角三角形ABCを使用して、以下の2つの演算で求めることができる。
第1は、斜面ACの中間点が画面Sの中心G0と一致することに基づく演算である。すなわち、斜面ACの中間点である第1の位置座標G1(G1x,G1y)は以下の式で表される。G1x=Ax+(Cx−Ax)÷2………(1)
G1y=Ay+(Cy−Ay)÷2………(2)
【0039】
第2は、X軸方向に存在する線分BCの中間点が画面Sの中心G0のX軸方向の座標であり、Y軸方向に存在する線分ABの中間点が画面Sの中心G0のY軸方向の座標であることに基づく演算である。すなわち、BCの中点をG2x、ABの中点をG2yとすると、第2の位置座標G2(G2x,G2y)は以下の式で表される。
G2x=Bx+(Cx−Bx)÷2………(3)
G2y=Ay+(By−Ay)÷2………(4)
【0040】
上記第1の位置座標G1(G1x,G1y)および第2の位置座標G2(G2x,G2y)は、それぞれ理論上は一致する座標であるので、第1の位置座標G1を注視点(指示座標)として取得しても差し支えがない。ただし、本実施の形態では光源画像から取得した座標には誤差が含まれる場合であるので、本実施の形態では、第1の位置座標G1と第2の位置座標G2の中間点である補正座標G3を求め、当該補正座標G3を用いて注視点(指示座標)を求めている。
当該補正座標は次式により求められる。
G3x=(G1x+G2x)÷2………(5)
G3y=(G1y+G2y)÷2………(6)
撮影された光源画像ABCが、前述したイニシャル画像の形状と比較して、所定角度回転していたり、拡大や縮小等の変形を伴っていない場合には、次の処理(S107)に移行し上記第1の位置座標G1、第2の位置座標G2、補正座標G3の何れかを用いて注視点(指示座標)を求める。
【0041】
また、撮影された光源画像ABCが回転している場合には、座標上における傾きを補正する(S105)。
(角度補正)
撮像した直角三角形ABCが、受光面W上において傾いている場合の処理について、図7、図8を用いて説明する。
図7は、撮影された光源の映像であって、直角三角形ABCの撮影像が受光面W上で角度θだけ傾いている場合を表している。受光面W上で直角三角形ABCが傾いてる場合というのは、テレビTに向かう軸線上において位置指示手段2が所定角度回転している状態である。
傾斜角度θは次式により求められる。
θ=tan-1{(By−Cy)/(Cx−Bx)}
【0042】
上記のように撮像した三角形の線分BCがX軸に対して平行でない場合には、線分BCがX軸と平行になるように、受光面Wの中心O(Ox,Oy)を中心として、三角形ABCを回転させる。回転後の各頂点の座標(回転後座標)をA’(A'x 、A'y)、B’(B'x、B'y )、C’(C'x 、C'y)とすると、各頂点の座標は次式により表される。
A'x = (Ax−Ox)×cosθ−(Ay−Oy)×sinθ+Ox………(7)
A'y = (Ax−Ox)×sinθ+(Ay−Oy)×cosθ+Oy………(8)
B'x = (Bx−Ox)×cosθ−(By−Oy)×sinθ+Ox………(9)
B'y = (Bx−Ox)×sinθ+(By−Oy)×cosθ+Oy………(10)
C'x = (Cx−Ox)×cosθ−(Cy−Oy)×sinθ+Ox………(11)
C'y = (Cx−Ox)×sinθ+(Cy−Oy)×cosθ+Oy………(12)
当該(7)〜(12)式により演算されたA'x、A'y、B'x、B'y、C'x、C'yを前記(1)(2)式若しくは(1)〜(6)式に代入すると、傾きが補正されたA’B’C’に基づき、撮影したテレビTの画面Sの中心G’が求められる。
【0043】
(拡縮補正)
上記角度補正が完了した後(角度補正が無い場合を含む)、拡縮処理を行う(S106)。まず、図3に示したイニシャル画像の直角三角形ABCに対して、上記回転補正後の三角形A’B’C’がどの程度の割合で拡大若しくは縮小しているのかという拡縮率Dを、三角形の下辺の線分BCと線分B’C’の長さの比として次式によって算出する。なお、拡大および縮小が無い場合には次の処理(S107)に移行し注視点(指示座標)を求める。
D=(C−B)/(C’−B’)………(13)
そして、この拡縮率に基づいて三角形A’B’C’の大きさを補正し、補正後の三角形A”(A"x、A"y)、B”(B"x、B"y)、C”(C"x、C"y)の各頂点の座標(拡縮後座標)を次式によって演算する(図9、図10参照)。
A"x = (A'x−Ox)×D………(14)
A"y = (A'y−Oy)×D………(15)
B"x = (B'x−Ox)×D………(16)
B"y = (B'y−Oy)×D………(17)
C"x = (C'x−Ox)×D………(18)
C"y = (C'y−Oy)×D………(19)
当該(14)〜(19)式により演算されたA"x、A"y、B"x、B"y、C"x、C"yを前記(1)(2)式若し
くは(1)〜(6)式に代入すると、傾きが補正されたA”B”C”に基づき、撮影したテレビTの画面Sの中心G”が求められる。当該処理の後、次の処理(S107)に移行し注視点(指示座標)を求める。
なお、上記の例では角度補正および拡縮補正について、その都度必要であるか否かの判断を行う例を示している。しかしながら、このような必要であるか否かの判断を伴うことなく、撮影画像のサンプリング全ての場合に角度補正処理(S105)および拡縮処理(S106)を行い、注視点(指示座標)取得処理(S107)を行うようにしても差し支えがない。
【0044】
上記一連の処理の後、位置指示手段2の示す注視点が、テレビTの画面Sの中の何処を示しているのかを算出する(S107)。位置指示手段2の示す注視点は、撮像画像Wの中心点Oと一致する。したがって、上記第1の位置座標G1、第2の位置座標G2若しくは補正座標G3と撮像画像Wの中心点Oとの相対的な位置関係によって位置指示手段2の示す注視点が画面S上のどの位置を示しているのかを求めることが出来る。
そして、この注視点の座標情報を制御装置3によって別途駆動されているシステムプログラム、ゲームプログラム等に提供することで(S108)、位置指示手段2を画面上の特定の位置を指示するポインティングデバイスとして使用することができるようになっている。上記処理は、所定のサイクルで繰り返し行われるものであり、使用者による終了操作等が行われると終了(S109)する。
【0045】
注視点の座標情報をゲームプログラムに提供する場合には、一例としてゲームプログラム側に注視点の座標情報を取得するためのインターフェイス(処理関数)を設け、当該インターフェイスを介して注視点の座標情報をゲームプログラム側に入力されるようになっている。
この場合、ゲーム画面の座標系に合わせて変換された注視点の座標情報がゲームプログラム側に引き渡される。例えば、ゲーム画面のサイズがWg×Hgであり、撮像手段5の受光センサのサイズがWc×Hcであるとする。そして、当該受光センサの中心位置座標がO(Ox、Oy)であり、上記処理S107で取得された注視点の座標をG1x、G1yとすると、次式によって変換された座標Gg(Xg、Xg)がゲームプログラム側に引き渡される。
Xg=(Wg÷2)+(Ox−G1x)×(Wg÷Wc)………(21)
Yg=(Hg÷2)+(Oy−G1y)×(Hg÷Hc)………(22)
【0046】
その他、前述した位置指示手段2の傾き角度は、制御装置3に対する制御情報としても利用することができる。例えばハンドル操作によって車を運転するゲーム等の場合には、位置指示手段2の傾き角度をハンドルの回転角度として入力させ、ゲーム内で車両の進行方向を変更させることができる。このように、傾き角度の変化を位置指示手段2の回転動作として認識し利用することが出来るものである。
また、前述した拡縮率も同様に、制御装置3に対する制御情報としても利用することができる。例えば位置指示手段2を槍のような武器に見立てたゲームの場合、画面に向かって突くような動作を拡縮率の変化によって検出することができる。このように、拡縮率の変化を位置指示手段2の前後方向の動作として認識し利用することが出来るものである。
【0047】
次に、前記注視点を検出できない場合について説明する。前記注視点取得処理のプログラムは、光源4a、4b、4を図3に示す姿勢で配置した場合、撮影した光源で構成される三角形の各辺の比が「左辺の長さ<下辺の長さ<斜辺の長さ」という条件を満たす場合に注視点検出処理が可能である。この条件を追加することで、注視点、姿勢および距離検出システムの精度を保ち、処理を簡素化することができるからである。当該条件を満たさない事例を図11(a)〜図11(D)に示す。
【0048】
図11(a)に示した三角形の形状は、下辺BCの長さが左辺ABの長さより短い場合
であり、画面Sを正面に対して左側からほぼ垂直に近い位置で撮像した画像である。
図11(b)に示した三角形の形状は、斜辺ACの長さが下辺BCの長さより短い場合であり、画面Sを正面に対して下側からほぼ垂直に近い位置で撮像した画像である。
図11(c)に示した三角形の形状は、下辺BCの長さが左辺ABの長さより短い場合であり、画面Sを正面に対して右側からほぼ垂直に近い位置で撮像した画像である。
図11(D)に示した三角形の形状は、下辺の長さBCが左辺ABの長さより短い場合であり、画面Sを正面に対して上側からほぼ垂直に近い位置で撮像した画像である。
【0049】
以上説明した指示装置は、直角三角形を成すように配置した光源を利用して、位置指示手段2による画面の指示位置を検出するものである。
光源を直角三角形状に配置したのは、画像を表示するディスプレイやスクリーン等の画像表示エリアは概ね長方形状を成しており、光源を画像表示エリアの隅部に配置すると直角三角形状の中で一番長い線分である斜辺の中央が画像表示エリアの中央と一致するからである。本発明では、この性質を利用することで複雑な演算を行うことなく画像表示エリアの中央位置を求めるとともに、画像表示エリア上の位置指示手段による指示位置を求めることができるようになっている。
また、斜辺以外の縦辺と横辺の中間点は、画像表示エリアの縦軸方向と横軸方向の中間点と一致するので、縦軸方向の中間点を通過する横方向の線分と横軸方向の中間点を通過する縦方向の線分の交点が画像表示エリアの中央と一致することになる。この条件と、上記直角三角形状の斜辺を利用した画像表示エリアの中央位置を求める条件の2通りの方法によって演算を行うと、より精度の高い画像表示エリアの中央位置および画像表示エリア上の位置指示手段による指示位置を求めることができるようになっている。
【0050】
本発明に係る指示装置および当該装置に用いる方法は、画面表示エリアの大きさに関係なく用いることができるものである。例えば、画面表示エリアが大小各種サイズのテレビであったり、プロジェクターによってスクリーンや壁に投影される大きな映像を表示するものであっても差し支えがないものである。
また、光源にはLED等の赤外線を発光するものが好ましいが、表示されている画像と光源を識別できる性質のものであれば、赤外線を発光するものに限らない。また、光源に供給する電力は、制御装置3によって供給する場合の他、制御装置3とは異なる電源から供給されるものであっても差し支えない。また、光源は、特定の周期で発光させたり制御装置と同期させる等の発光制御を不要としているので、特別なハードウエア上の装置やソフト制御は不要である。
【0051】
以上説明した指示装置および当該装置に用いる方法は、一例としてガンシューティング等の画面上に表示された的を撃つというようなゲーム機あるいはゲームソフト、パソコンに用いるマウスのようなポインティングデバイスとしても利用可能である。すなわち、コンピュータ制御によって映像表示が行われる装置において、映像が表示されている画面上の特定位置を指し示す用途で使用するものであれば、ゲームに限らず適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【0052】
本発明は、パソコン入力用のポインティングデバイス、ゲーム装置用のコントローラーに利用可能である。
【符号の説明】
【0053】
1 指示位置検出装置(指示装置)
2 位置指示手段(コントローラー)
3 制御装置
4(4a、4b、4c) 光源
5 撮像手段
6 スイッチ
7 CPU
8 制御部
9 インターフェイス
10 読取手段
【技術分野】
【0001】
本発明は、画面、スクリーンといった映像表示面上の位置を指示する指示位置検出装置等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
GUIを有するパソコンでは、画面上に表示されているアイコン、オブジェクトをマウス等のポインティングデバイスを使用して指示あるいは移動させることが行われている。また、ガンシューティングゲーム等のビデオゲーム機では、銃型のコントローラーを使用して画面(映像表示面)上に表示されるターゲットとなる映像物に照準を合わせ、トリガースイッチを押すことで着弾位置を判定し命中の成否判定を行うことが行われている。上記のようなシステムを構築する場合、使用者によって操作されるポインティングデバイスが画像上のどの位置を指し示しているのかの検出が必要になる。
この場合、ポインティングデバイスとして一般的なマウスであれば、マウス自体の移動量や移動方向を、机上面に対する相対的な物理量として検出することができるので、疑似的に映像上の位置を特定することが可能である。しかし、銃口を映像面に向けてその照準位置を検出するような場合には、マウスに相当するコントローラー自体が空中に浮いた状態で使用されるため、銃口の向きやコントローラーの姿勢を、マウスと同様に物理的に検出するのは困難である。このため、銃型のコントローラーのようなポインティングデバイスでは、内蔵した撮像手段によってターゲットが表示される映像を撮影し、その撮影した映像情報を用いてコントローラーの指示位置や姿勢を検出することが行われている。
【0003】
上記のような、映像情報を用いてコントローラーの指示位置や姿勢を検出する技術として、特許文献1乃至特許文献3記載の技術が知られている。
特許文献1には、ビデオ画面を囲むように4箇所に発光体を配置し、射撃用の銃の銃身内にCCDカメラを設けて上記4個の発光体を含む画像を撮影し、4個の発光体の画像位置情報に基づいて映像表示面に対するコントローラーの相対位置、回転角度および傾きを算出するコントローラー(銃)の相対位置検出方法が記載されている。
特許文献2には、ポインティングデバイスによる映像表示面上における指示位置を特定するものであって、撮像手段で撮影した撮像画像に含まれる光点の位置から複数の識別体の位置を検出し、光点の中から点滅光源および疑似振動光源の少なくとも一方をノイズ光源として特定することで、前記撮像画像に含まれる光点の中から前記複数の識別体の光源を特定するものが記載されている。
特許文献3には、 少ない演算負荷でポインティングデバイスの画面に対するポイント位置や回転や傾き等が検出可能な配置情報検出システム、ゲーム装置等であって、所定面の外周付近に設置された微少時間差で1つずつ発光させるような複数の発光体を有し、発光体の発光する所定の波長の光の受光面における受光位置を特定するための検出値を発光体毎に検出し、検出値に基づいてポインティングデバイスと画面(映像表示面)との相対配置情報を演算するものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3422383号公報
【特許文献2】特開2007−330534号公報
【特許文献3】特許第4412714号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献1記載の技術の場合、常にコントローラー内の撮像手段によって4箇所の発光体を捕らえ続けることができればよいが、一旦撮影画像から4箇所の発光体が外れてしまうと、コントローラーの指示位置に不具合が生じる場合がある。例えば、コントローラーを180度回転させて天地を逆にした状態では、ビデオ画面が逆さに撮影されていても4箇所の発光体までが逆さになっていることを認識できず、コントローラーによってビデオ画面の位置を正確に指示することができなくなってしまう。
また、特許文献2、3記載の技術では、撮影した画像から点滅している光源を認識しなくてはならず、光源の制御や画像の認識に要する演算処理の負担が大きくなってしまう。
【0006】
本発明は上記課題に鑑み発明されたものであって、発光光源が一旦撮影画像のフレームから外れて検出不能になった後やコントローラーが天地逆の姿勢になった場合であっても、正確に映像表示面の位置を特定することができ、かつ制御手段による演算処理の負担も少ない指示位置検出装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は以下の構成を有する。すなわち、
撮影した画像を連続的に出力する撮像手段を設けた位置指示手段と、
プログラムを実行する演算手段を有するとともに当該プログラムの実行に基づいて映像を出力する制御手段と、
前記制御手段の出力によって表示された映像の隅部に互いを結ぶ線分が直角三角形を成すように配置した3個の光源を有し、
前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置座標と、当該撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源の中間位置である第1の位置座標若しくは当該第1の位置座標を補正した補正座標に基づいて、前記制御手段の出力によって表示された映像中における前記位置指示手段によって指示された指示座標を取得するようになっていることを特徴とする指示位置検出装置。
【0008】
また、請求項2記載の発明は以下の構成を有する。
前記位置指示手段によって指示された指示座標に基づいて、指示していることを示す映像を表示するようになっていることを特徴とする請求項1記載の指示位置検出装置。
【0009】
また、請求項3記載の発明は以下の構成を有する。
前記補正座標が、前記撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源を除く2組の光源間の中間位置を縦軸方向の座標若しくは横軸方向の座標とした第2の位置座標と、前記第1の位置座表との中間位置であることを特徴とする請求項1または2記載の指示位置検出装置。
【0010】
また、請求項4記載の発明は以下の構成を有する。
前記第1の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源を演算によって所定角度回転させた後の各光源の回転後座標であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【0011】
また、請求項5記載の発明は以下の構成を有する。
前記第2の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源を演算によって所定角度回転させた後の回転後座標であることを特徴とする請求項4記載の指示位置検出装置。
【0012】
また、請求項6記載の発明は以下の構成を有する。
前記所定角度が、前記撮像手段による撮影方向を軸とした位置指示手段の回転角度であることを特徴とする請求項4または5記載の指示位置検出装置。
【0013】
また、請求項7記載の発明は以下の構成を有する。
前記第1の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源位置を演算によって所定の拡縮率で拡大若しくは縮小した後の拡縮後座標であることを特徴とする請求項4記載の指示位置検出装置。
【0014】
また、請求項8記載の発明は以下の構成を有する。
前記第2の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源位置を演算によって所定の拡縮率で拡大若しくは縮小した後の拡縮後座標であることを特徴とする請求項5記載の指示位置検出装置。
【0015】
また、請求項9記載の発明は以下の構成を有する。
前記拡縮率に基づいて、前記光源を配置した映像表示面と位置指示手段との距離を演算によって求めるようになっていることを特徴とする請求項7または8記載の指示位置検出装置。
【0016】
また、請求項10記載の発明は以下の構成を有する。
前記撮像手段に結像する画像を任意に拡大若しくは縮小する光学系手段を有したことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【0017】
また、請求項11記載の発明は以下の構成を有する。
前記位置指示手段に、操作の有無を前記制御手段によって検出させることができるスイッチを設けたことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【0018】
また、請求項12記載の発明は以下の構成を有する。
撮像装置を内蔵した位置指示手段によって指示された映像表示面上の位置を検出する指示位置検出方法であって、
3個の光源を直角三角形の頂点となるように映像表示面の隅部付近に配置するとともに当該3個の光源が発光する光を前記撮像装置によって撮影し、
当該撮影された光源の光が形成する三角形の最長となる2点間の中心位置を前記映像表示面の中心位置として認識し、
前記撮像装置によって撮影された撮影画像の中心位置を、前記認識された映像表示面の中心位置を基準とした位置座標として出力することを特徴とする指示位置検出方法。
【0019】
また、請求項13記載の発明は以下の構成を有する。
前記出力される位置座標は、前記撮像装置によって撮影された光源の光が形成する三角形の形状、姿勢、大きさに基づいて補正されていることを特徴とする請求項12記載の指示位置検出方法。
【発明の効果】
【0020】
本願発明は、映像表示面の外側に設置した光源を撮像することによってコントローラー(位置指示手段)が示す位置を取得し、ゲーム等のアプリケーションプログラムに利用できるものである。従来、このような方式の指示位置検出装置では、一旦光源を見失ってしまうと、位置を正確に取得できない場合があった。
これに対して本願発明は、3個の光源を直角三角形を成すように配置するものであるため、コントローラーの姿勢に関わらず、3個の各光源の配置をそれぞれ絶対的な位置として認識することかできるようになっている。したがって、一旦光源を見失ったとしても、再び3個の各光源を捉えることができれば、その時点から正確な指示位置を取得できるという効果を有している。
【0021】
また、本願発明は、個々の光源それぞれについて個別の発光制御を必要としないため、各光源間の同期を取ったり、複雑な発光制御をする必要がないという効果を有している。また、撮像した映像を処理する上でも、発光パターンや識別情報の認識等の処理が不要であり演算上の負荷が少ないという効果を有している。
【0022】
また、本願発明は、3個の光源を直角三角形を成すように配置するものであるため、コントローラーを指示方向を中心に回転させると、撮像手段には回転した直角三角形が撮影されることになり、その相対的な回転角度からコントローラーの回転角度を取得することができるという効果を有している。これにより、例えばコントローラーの回転によって車のステアリングを操作するといった動作の検出が可能であるという効果を有している。
【0023】
また、本願発明は、3個の光源を直角三角形を成すように配置するものであるため、映像表示面とコントローラーとの距離を変動させると、初期設定時の大きさに対して拡大若しくは縮小した直角三角形の映像が撮影される。この拡大若しくは縮小した直角三角形の拡縮率から、映像表示面とコントローラーとの距離若しくは距離の変動を算出することができるようになっている。これにより、例えばコントローラーを用いた突くあるいは引くといった動作の検出が可能であるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の構成例を表した概略図である。
【図2】本発明の構成例を表したブロック図である。
【図3】光源の配置と映像表示エリアの関係を表した説明図である。
【図4】撮像手段によって撮影された画像の説明図である。
【図5】本発明に係る装置および方法のフローチャートである。
【図6】本発明に係る回転演算処理の概念に関する説明図である。
【図7】本発明に係る回転演算処理の概念に関する説明図である。
【図8】本発明に係る拡縮処理の概念に関する説明図である。
【図9】本発明に係る拡縮処理の概念に関する説明図である。
【図10】指示位置の検出ができない場合の説明図である。
【図11】注視点を検出できない場合に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明に係る指示位置検出装置の構成例を表した説明図であり、テレビTを除き1は指示位置検出装置(以下「指示装置」という)を表している。指示装置1は、銃型コントローラーの形態を成した位置指示手段2と、ゲーム機として構成された制御装置3と、LEDによって形成した3つの光源4(4a、4b、4c)を有している。当該3つの光源4a、4b、4cは、テレビT若しくはプロジェクター等で映写された映像表示面の隅部の外周囲に着脱可能に取り付けられるものとなっている。
【0026】
位置指示手段2は手持ち型の銃の形に形成されており、銃身の内部にはCCDあるいはCMOSセンサ等からなる撮像手段5が内蔵されている。銃口に相当する銃身の先端は開口しており、当該開口を介して撮像手段5に光を導くようになっている。すなわち、銃口を向けた方向を撮影するようになっており、銃身の中心線と撮像手段5に結像する映像の中心が一致するように撮像手段5を配置している。なお、開口と撮像手段5との間に光学系手段としてレンズ群を設け、撮像手段5に結像する映像の大きさを任意若しくは自動的に調節するようにしても差し支えない。
また、位置指示手段2には手持ち部となる把持部と、把持部を握った状態で操作可能な引き金状のスイッチ6が設けられており、当該スイッチ6の操作が制御装置3によって検出されるようになっている。
【0027】
制御装置3は、一例として内蔵しているシステムプログラムおよびCD-ROM、DVD等の記録メディアによって提供されるプログラムに基づいて動作するビデオゲーム機として形成されたものである。なお、制御装置3は、このようなビデオゲーム機に限らず、パソコン等の機器であっても差し支えない。
図2は、本発明に係る指示装置1の概念を表したブロック図である。制御装置3は、CPU7および当該CPU7によって制御されるメモリーその他の制御部8と、外部機器と接続するためのインターフェイス9と、CD-ROM、DVD等に記録されたプログラムを読み取る読取手段10を有している。制御部8には、CD-ROM、DVD等によって提供されるアプリケーションプログラム(以下単に「プログラム」という)を動作させるとともに、当該装置全体が備える各種ハードウエアの管理および動作を行わせる前記システムプログラムが搭載されている。なお、前記アプリケーションプログラムは、記録媒体によって提供されるもののみに限らず、通信回線を介してインターネット等から取得することも可能である。
制御装置3は、プログラムの実行によって生成された映像信号をインターフェイス9を介してテレビT等の出力機器に出力するようになっている。映像信号を受信したテレビTは、映像表示面であるディスプレイ画面S上にゲーム等の映像を表示するようになっている。
【0028】
光源4a、4b、4cは、一例として赤外線を発する発光ダイオードによって構成されている。当該光源4a、4b、4cは、ドライバー回路を内蔵したコネクタ11に接続されており、制御装置3若しくは別個のAC電源12から供給された電力によって発光するようになっている。
光源4a、4b、4cの発光はドライバー回路から供給される駆動電力による単純発光である。発光ダイオードには、前述した撮像手段5によって輝度が高く検出される周波数のものが選択される。一方、前述した撮像手段5の光軸上には、光学系手段の一つとして赤外線透過フィルターが配置され、光源4a、4b、4c以外の可視光やノイズとなる周波数の光を減衰させるようになっている。
【0029】
指示装置1は、一例として制御装置3で実行されるプログラムによって、シューティングゲーム装置として機能するようになっているものである。
なお、指示装置1は、既にゲーム装置として機能している装置に対して提供される別個のハードウエア手段として提供されてもよいし、位置指示手段および光源とソフトウエアによって構成されるパソコン等に用いる入力装置の一つとして提供されてもよい。
【0030】
本発明に係る指示装置は、パソコンに用いるマウスと同様に、表示されている映像上の位置を使用者が操作する位置指示手段2によって指示するための装置である。しかし、位置指示手段2はマウスのように机上での物理的な動位量に基づく情報を座標変換して映像上に表示するものとは異なり、中空に存在するコントローラーである位置指示手段2の向きによって位置を示すものである。
このため、位置指示手段2の指示した方向を撮影する撮像手段5を用いて、画面(映像表示面)の隅部外周に配置した光源4a、4b、4cの画像を撮影し、当該撮影画像に含まれる各光源の位置座標から位置指示手段2の指示した映像表示面上の位置を演算によって求めるようになっている。
【0031】
以下、図3〜図9を参照しつつ位置指示手段2による指示位置の取得処理について説明する。
図3は、テレビTの中央正面位置から画面(映像表示面)Sと光源4a、4b、4c見た状態を表した配置図である。図3では、各光源4a、4b、4cをA0、B0、C0として表し、画面Sの中央位置をG0と表している。
図4は、位置指示手段2が有する撮像手段5の受光センサ上で結像する撮影画像であり
、テレビTの中央正面の適正位置から撮影した画面Sと3個の各光源の撮影像A、B、Cを簡略的に表したものである。Wは受光センサによって撮影される全領域をX-Y座標として表したものである。なお、受光センサ上で結像する撮影画像は赤外線透過フィルタ等を通過さた画像であり、周囲の画像よりも各光源が発光する光がコントラストが高く識別されるようになっている。
【0032】
受光センサは一例としてCCDあるいはCMOS等の素子を用いたものであり、横辺(X軸)×縦辺(Y軸)が640×480ドットの解像度を有している。光源4a、4b、4cを撮影した各像A、B、Cの位置は640×480ドット上のX-Y座標によって取得されるようになっている。
なお、受光センサの解像度は上記の例に限らず、640×480ドット以下あるいは以上の解像度を有する受光センサを用いても差し支えがなく、解像度が大きくなるにしたがい位置指示手段2によって指示された位置の座標精度が向上する。解像度は、CPUに対する負荷と部品のコスト等の諸条件を考慮して選択される。
また、受光センサによる撮影画像は、毎秒30フレームあるいは毎秒60フレーム程度の周期で連続的に取得され制御装置3に出力されるようになっている。
【0033】
図1および図3に示すように、光源4a、4b、4cはテレビTの長方形に形成された画面S外側の隅部に配置されており、各光源4a、4b、4cを結ぶ線分が直角三角形を形成するようになっている。また、光源4a、4b、4cによって形成される直角三角形の斜辺と画面Sの角部を結ぶ対角線はほぼ重なるようになっており、両者の中間点も共に一致する。
画面Sと各光源4a、4b、4cの位置関係保ったまま撮像された画像が図4の画像である。当該図4に示した画像は、画面S中央の正面位置から適正な距離を隔てて撮影したものであり、位置指示手段2の姿勢も回転や傾きのない状態で撮影した初期設定時のイニシャル画像を表している。この場合、画面Sの中央位置をG0と受光センサの受光面Wの中央位置Oが一致し、受光面W上に形成される直角三角形ABCも図3に示す形状と相似形かつ姿勢も一致するものとなっている。
【0034】
イニシャル画像は、三角形の縦軸である線分ABと横軸である線分BCがともに受光面W(X-Y座標)のY軸およびX軸と平行である。したがって、撮像した三角形の線分ABと横軸である線分BCがY軸およびX軸に対して平行でない場合には、テレビTに向かう軸線上において位置指示手段2が所定角度回転していることになる。
さらに、位置指示手段2の示す位置(以下「注視点」という)が画面の中央位置G0とは異なる位置を指すと、受光画像A、B、Cで構成される三角形の形状が、イニシャル画像とは異なった形状に変形する。本発明は、このような三角形を形成する撮影画像上のA、B、Cの各点の座標に基づいて、位置指示手段2が示す画面上の位置を演算によって求めるものである。
【0035】
光源4a、4b、4cによって形成される三角形は直角三角形であるから、光源4bが直角の頂点であり、当該光源4bと対向する斜辺4a4cが幾何学上3辺の中で最も長い線分であることが解っている。逆を言えば、最長の線分が画面Sの対角線と一致する傾斜した線分であり、この傾斜した線分と対向する隅部の内角が90度ということになる。これらの条件と、撮像によって得られた光源画像の座標から位置指示手段2が指示する注視点(指示座標)を算出する。
図5は、注視点位置を取得する処理の内容を表したフローチャートである。処理をスタートすると、制御装置3は撮像手段5から撮影画像を受信している否かを確認する(S101)。この処理は撮影画像の出力周期にあわせて繰り返し行われているものであり、撮影画像が無い場合には繰り返し受信の有無を確認し、撮影画像が有る場合には撮影画像を取得する処理を行う(S102)。
【0036】
次に、取得した撮影画像の走査を行い、図4に示すように撮影された光源画像から位置の特定を行う(S103)。
図4はX-Y座標で表した受光面W上における撮影された光源画像A、B、Cを表している。受光面Wの縦中心線CLxと横中心線CLyの交点は受光面Wの中心点であって、X-Y座標で表される撮影画像の中心位置座標O(O、O)である。
次に、前記受光面W中に、映像A、B、C全ての光源が存在しているか否かを判断し、3個全ての光源画像が受光面Wに存在していなければ、処理の始めに戻り再び撮影画像の取得処理を繰り返し、3個全ての光源画像が受光面Wに存在していれば次の処理に移行する(S104)。
3個全ての光源画像が受光面Wに存在してる場合には、各光源画像の座標はそれぞれ(Ax、Ay)、(Bx、By)、(Cx、Cy)として取得される。そして、この取得された各座標によって形成される三角形の形状が、回転、拡大、縮小といった変形の無いものである場合には、この各座標から注視点(指示座標)が算出される(S107)。
【0037】
(注視点(指示座標)の演算)
前記取得された三角形の形状自体に変形が無く補正が不要である場合には、以下の順序で注視点(指示座標)が取得される(図6参照)。
まず、各光源画像の座標A(Ax、Ay)、B(Bx、By)、C(Cx、Cy)に基づいて、画像A、B、C各間の距離を算出する。次に、各画像A、B、C間の距離を算出し、距離の一番長い2点を判定する。本実施の形態では距離が一番長い2点とは直角三角形ABCにおける斜辺を形成する2点であり、長方形である画面Sの対角線の両端部に位置するA(Ax、Ay)とC(Cx、Cy)である。
このA(Ax、Ay)とC(Cx、Cy)で形成される斜辺の中間点G(Gx,Gy)を、テレビTの画面Sの中央位置G0と一致した座標(第1の位置座標)として取得する。演算式は次の通りである。
【0038】
画面Sの中心G0に一致する受光面W上の点Gの座標(Gx,Gy)は、撮影された光源によって形成されるACを斜面とする直角三角形ABCを使用して、以下の2つの演算で求めることができる。
第1は、斜面ACの中間点が画面Sの中心G0と一致することに基づく演算である。すなわち、斜面ACの中間点である第1の位置座標G1(G1x,G1y)は以下の式で表される。G1x=Ax+(Cx−Ax)÷2………(1)
G1y=Ay+(Cy−Ay)÷2………(2)
【0039】
第2は、X軸方向に存在する線分BCの中間点が画面Sの中心G0のX軸方向の座標であり、Y軸方向に存在する線分ABの中間点が画面Sの中心G0のY軸方向の座標であることに基づく演算である。すなわち、BCの中点をG2x、ABの中点をG2yとすると、第2の位置座標G2(G2x,G2y)は以下の式で表される。
G2x=Bx+(Cx−Bx)÷2………(3)
G2y=Ay+(By−Ay)÷2………(4)
【0040】
上記第1の位置座標G1(G1x,G1y)および第2の位置座標G2(G2x,G2y)は、それぞれ理論上は一致する座標であるので、第1の位置座標G1を注視点(指示座標)として取得しても差し支えがない。ただし、本実施の形態では光源画像から取得した座標には誤差が含まれる場合であるので、本実施の形態では、第1の位置座標G1と第2の位置座標G2の中間点である補正座標G3を求め、当該補正座標G3を用いて注視点(指示座標)を求めている。
当該補正座標は次式により求められる。
G3x=(G1x+G2x)÷2………(5)
G3y=(G1y+G2y)÷2………(6)
撮影された光源画像ABCが、前述したイニシャル画像の形状と比較して、所定角度回転していたり、拡大や縮小等の変形を伴っていない場合には、次の処理(S107)に移行し上記第1の位置座標G1、第2の位置座標G2、補正座標G3の何れかを用いて注視点(指示座標)を求める。
【0041】
また、撮影された光源画像ABCが回転している場合には、座標上における傾きを補正する(S105)。
(角度補正)
撮像した直角三角形ABCが、受光面W上において傾いている場合の処理について、図7、図8を用いて説明する。
図7は、撮影された光源の映像であって、直角三角形ABCの撮影像が受光面W上で角度θだけ傾いている場合を表している。受光面W上で直角三角形ABCが傾いてる場合というのは、テレビTに向かう軸線上において位置指示手段2が所定角度回転している状態である。
傾斜角度θは次式により求められる。
θ=tan-1{(By−Cy)/(Cx−Bx)}
【0042】
上記のように撮像した三角形の線分BCがX軸に対して平行でない場合には、線分BCがX軸と平行になるように、受光面Wの中心O(Ox,Oy)を中心として、三角形ABCを回転させる。回転後の各頂点の座標(回転後座標)をA’(A'x 、A'y)、B’(B'x、B'y )、C’(C'x 、C'y)とすると、各頂点の座標は次式により表される。
A'x = (Ax−Ox)×cosθ−(Ay−Oy)×sinθ+Ox………(7)
A'y = (Ax−Ox)×sinθ+(Ay−Oy)×cosθ+Oy………(8)
B'x = (Bx−Ox)×cosθ−(By−Oy)×sinθ+Ox………(9)
B'y = (Bx−Ox)×sinθ+(By−Oy)×cosθ+Oy………(10)
C'x = (Cx−Ox)×cosθ−(Cy−Oy)×sinθ+Ox………(11)
C'y = (Cx−Ox)×sinθ+(Cy−Oy)×cosθ+Oy………(12)
当該(7)〜(12)式により演算されたA'x、A'y、B'x、B'y、C'x、C'yを前記(1)(2)式若しくは(1)〜(6)式に代入すると、傾きが補正されたA’B’C’に基づき、撮影したテレビTの画面Sの中心G’が求められる。
【0043】
(拡縮補正)
上記角度補正が完了した後(角度補正が無い場合を含む)、拡縮処理を行う(S106)。まず、図3に示したイニシャル画像の直角三角形ABCに対して、上記回転補正後の三角形A’B’C’がどの程度の割合で拡大若しくは縮小しているのかという拡縮率Dを、三角形の下辺の線分BCと線分B’C’の長さの比として次式によって算出する。なお、拡大および縮小が無い場合には次の処理(S107)に移行し注視点(指示座標)を求める。
D=(C−B)/(C’−B’)………(13)
そして、この拡縮率に基づいて三角形A’B’C’の大きさを補正し、補正後の三角形A”(A"x、A"y)、B”(B"x、B"y)、C”(C"x、C"y)の各頂点の座標(拡縮後座標)を次式によって演算する(図9、図10参照)。
A"x = (A'x−Ox)×D………(14)
A"y = (A'y−Oy)×D………(15)
B"x = (B'x−Ox)×D………(16)
B"y = (B'y−Oy)×D………(17)
C"x = (C'x−Ox)×D………(18)
C"y = (C'y−Oy)×D………(19)
当該(14)〜(19)式により演算されたA"x、A"y、B"x、B"y、C"x、C"yを前記(1)(2)式若し
くは(1)〜(6)式に代入すると、傾きが補正されたA”B”C”に基づき、撮影したテレビTの画面Sの中心G”が求められる。当該処理の後、次の処理(S107)に移行し注視点(指示座標)を求める。
なお、上記の例では角度補正および拡縮補正について、その都度必要であるか否かの判断を行う例を示している。しかしながら、このような必要であるか否かの判断を伴うことなく、撮影画像のサンプリング全ての場合に角度補正処理(S105)および拡縮処理(S106)を行い、注視点(指示座標)取得処理(S107)を行うようにしても差し支えがない。
【0044】
上記一連の処理の後、位置指示手段2の示す注視点が、テレビTの画面Sの中の何処を示しているのかを算出する(S107)。位置指示手段2の示す注視点は、撮像画像Wの中心点Oと一致する。したがって、上記第1の位置座標G1、第2の位置座標G2若しくは補正座標G3と撮像画像Wの中心点Oとの相対的な位置関係によって位置指示手段2の示す注視点が画面S上のどの位置を示しているのかを求めることが出来る。
そして、この注視点の座標情報を制御装置3によって別途駆動されているシステムプログラム、ゲームプログラム等に提供することで(S108)、位置指示手段2を画面上の特定の位置を指示するポインティングデバイスとして使用することができるようになっている。上記処理は、所定のサイクルで繰り返し行われるものであり、使用者による終了操作等が行われると終了(S109)する。
【0045】
注視点の座標情報をゲームプログラムに提供する場合には、一例としてゲームプログラム側に注視点の座標情報を取得するためのインターフェイス(処理関数)を設け、当該インターフェイスを介して注視点の座標情報をゲームプログラム側に入力されるようになっている。
この場合、ゲーム画面の座標系に合わせて変換された注視点の座標情報がゲームプログラム側に引き渡される。例えば、ゲーム画面のサイズがWg×Hgであり、撮像手段5の受光センサのサイズがWc×Hcであるとする。そして、当該受光センサの中心位置座標がO(Ox、Oy)であり、上記処理S107で取得された注視点の座標をG1x、G1yとすると、次式によって変換された座標Gg(Xg、Xg)がゲームプログラム側に引き渡される。
Xg=(Wg÷2)+(Ox−G1x)×(Wg÷Wc)………(21)
Yg=(Hg÷2)+(Oy−G1y)×(Hg÷Hc)………(22)
【0046】
その他、前述した位置指示手段2の傾き角度は、制御装置3に対する制御情報としても利用することができる。例えばハンドル操作によって車を運転するゲーム等の場合には、位置指示手段2の傾き角度をハンドルの回転角度として入力させ、ゲーム内で車両の進行方向を変更させることができる。このように、傾き角度の変化を位置指示手段2の回転動作として認識し利用することが出来るものである。
また、前述した拡縮率も同様に、制御装置3に対する制御情報としても利用することができる。例えば位置指示手段2を槍のような武器に見立てたゲームの場合、画面に向かって突くような動作を拡縮率の変化によって検出することができる。このように、拡縮率の変化を位置指示手段2の前後方向の動作として認識し利用することが出来るものである。
【0047】
次に、前記注視点を検出できない場合について説明する。前記注視点取得処理のプログラムは、光源4a、4b、4を図3に示す姿勢で配置した場合、撮影した光源で構成される三角形の各辺の比が「左辺の長さ<下辺の長さ<斜辺の長さ」という条件を満たす場合に注視点検出処理が可能である。この条件を追加することで、注視点、姿勢および距離検出システムの精度を保ち、処理を簡素化することができるからである。当該条件を満たさない事例を図11(a)〜図11(D)に示す。
【0048】
図11(a)に示した三角形の形状は、下辺BCの長さが左辺ABの長さより短い場合
であり、画面Sを正面に対して左側からほぼ垂直に近い位置で撮像した画像である。
図11(b)に示した三角形の形状は、斜辺ACの長さが下辺BCの長さより短い場合であり、画面Sを正面に対して下側からほぼ垂直に近い位置で撮像した画像である。
図11(c)に示した三角形の形状は、下辺BCの長さが左辺ABの長さより短い場合であり、画面Sを正面に対して右側からほぼ垂直に近い位置で撮像した画像である。
図11(D)に示した三角形の形状は、下辺の長さBCが左辺ABの長さより短い場合であり、画面Sを正面に対して上側からほぼ垂直に近い位置で撮像した画像である。
【0049】
以上説明した指示装置は、直角三角形を成すように配置した光源を利用して、位置指示手段2による画面の指示位置を検出するものである。
光源を直角三角形状に配置したのは、画像を表示するディスプレイやスクリーン等の画像表示エリアは概ね長方形状を成しており、光源を画像表示エリアの隅部に配置すると直角三角形状の中で一番長い線分である斜辺の中央が画像表示エリアの中央と一致するからである。本発明では、この性質を利用することで複雑な演算を行うことなく画像表示エリアの中央位置を求めるとともに、画像表示エリア上の位置指示手段による指示位置を求めることができるようになっている。
また、斜辺以外の縦辺と横辺の中間点は、画像表示エリアの縦軸方向と横軸方向の中間点と一致するので、縦軸方向の中間点を通過する横方向の線分と横軸方向の中間点を通過する縦方向の線分の交点が画像表示エリアの中央と一致することになる。この条件と、上記直角三角形状の斜辺を利用した画像表示エリアの中央位置を求める条件の2通りの方法によって演算を行うと、より精度の高い画像表示エリアの中央位置および画像表示エリア上の位置指示手段による指示位置を求めることができるようになっている。
【0050】
本発明に係る指示装置および当該装置に用いる方法は、画面表示エリアの大きさに関係なく用いることができるものである。例えば、画面表示エリアが大小各種サイズのテレビであったり、プロジェクターによってスクリーンや壁に投影される大きな映像を表示するものであっても差し支えがないものである。
また、光源にはLED等の赤外線を発光するものが好ましいが、表示されている画像と光源を識別できる性質のものであれば、赤外線を発光するものに限らない。また、光源に供給する電力は、制御装置3によって供給する場合の他、制御装置3とは異なる電源から供給されるものであっても差し支えない。また、光源は、特定の周期で発光させたり制御装置と同期させる等の発光制御を不要としているので、特別なハードウエア上の装置やソフト制御は不要である。
【0051】
以上説明した指示装置および当該装置に用いる方法は、一例としてガンシューティング等の画面上に表示された的を撃つというようなゲーム機あるいはゲームソフト、パソコンに用いるマウスのようなポインティングデバイスとしても利用可能である。すなわち、コンピュータ制御によって映像表示が行われる装置において、映像が表示されている画面上の特定位置を指し示す用途で使用するものであれば、ゲームに限らず適用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【0052】
本発明は、パソコン入力用のポインティングデバイス、ゲーム装置用のコントローラーに利用可能である。
【符号の説明】
【0053】
1 指示位置検出装置(指示装置)
2 位置指示手段(コントローラー)
3 制御装置
4(4a、4b、4c) 光源
5 撮像手段
6 スイッチ
7 CPU
8 制御部
9 インターフェイス
10 読取手段
【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮影した画像を連続的に出力する撮像手段を設けた位置指示手段と、
プログラムを実行する演算手段を有するとともに当該プログラムの実行に基づいて映像を出力する制御手段と、
前記制御手段の出力によって表示された映像の隅部に互いを結ぶ線分が直角三角形を成すように配置した3個の光源を有し、
前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置座標と、当該撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源の中間位置である第1の位置座標若しくは当該第1の位置座標を補正した補正座標に基づいて、前記制御手段の出力によって表示された映像中における前記位置指示手段によって指示された指示座標を取得するようになっていることを特徴とする指示位置検出装置。
【請求項2】
前記位置指示手段によって指示された指示座標に基づいて、指示していることを示す映像を表示するようになっていることを特徴とする請求項1記載の指示位置検出装置。
【請求項3】
前記補正座標が、前記撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源を除く2組の光源間の中間位置を縦軸方向の座標若しくは横軸方向の座標とした第2の位置座標と、前記第1の位置座表との中間位置であることを特徴とする請求項1または2記載の指示位置検出装置。
【請求項4】
前記第1の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源を演算によって所定角度回転させた後の各光源の回転後座標であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【請求項5】
前記第2の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源を演算によって所定角度回転させた後の回転後座標であることを特徴とする請求項4記載の指示位置検出装置。
【請求項6】
前記所定角度が、前記撮像手段による撮影方向を軸とした位置指示手段の回転角度であることを特徴とする請求項4または5記載の指示位置検出装置。
【請求項7】
前記第1の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源位置を演算によって所定の拡縮率で拡大若しくは縮小した後の拡縮後座標であることを特徴とする請求項4記載の指示位置検出装置。
【請求項8】
前記第2の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源位置を演算によって所定の拡縮率で拡大若しくは縮小した後の拡縮後座標であることを特徴とする請求項5記載の指示位置検出装置。
【請求項9】
前記拡縮率に基づいて、前記光源を配置した映像表示面と位置指示手段との距離を演算によって求めるようになっていることを特徴とする請求項7または8記載の指示位置検出装置。
【請求項10】
前記撮像手段に結像する画像を任意に拡大若しくは縮小する光学系手段を有したことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【請求項11】
前記位置指示手段に、操作の有無を前記制御手段によって検出させることができるスイッチを設けたことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【請求項12】
撮像装置を内蔵した位置指示手段によって指示された映像表示面上の位置を検出する指示位置検出方法であって、
3個の光源を直角三角形の頂点となるように映像表示面の隅部付近に配置するとともに当該3個の光源が発光する光を前記撮像装置によって撮影し、
当該撮影された光源の光が形成する三角形の最長となる2点間の中心位置を前記映像表示面の中心位置として認識し、
前記撮像装置によって撮影された撮影画像の中心位置を、前記認識された映像表示面の中心位置を基準とした位置座標として出力することを特徴とする指示位置検出方法。
【請求項13】
前記出力される位置座標は、前記撮像装置によって撮影された光源の光が形成する三角形の形状、姿勢、大きさに基づいて補正されていることを特徴とする請求項12記載の指示位置検出方法。
【請求項1】
撮影した画像を連続的に出力する撮像手段を設けた位置指示手段と、
プログラムを実行する演算手段を有するとともに当該プログラムの実行に基づいて映像を出力する制御手段と、
前記制御手段の出力によって表示された映像の隅部に互いを結ぶ線分が直角三角形を成すように配置した3個の光源を有し、
前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置座標と、当該撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源の中間位置である第1の位置座標若しくは当該第1の位置座標を補正した補正座標に基づいて、前記制御手段の出力によって表示された映像中における前記位置指示手段によって指示された指示座標を取得するようになっていることを特徴とする指示位置検出装置。
【請求項2】
前記位置指示手段によって指示された指示座標に基づいて、指示していることを示す映像を表示するようになっていることを特徴とする請求項1記載の指示位置検出装置。
【請求項3】
前記補正座標が、前記撮影画像中の3個の光源のうち距離が最長となる一組の光源を除く2組の光源間の中間位置を縦軸方向の座標若しくは横軸方向の座標とした第2の位置座標と、前記第1の位置座表との中間位置であることを特徴とする請求項1または2記載の指示位置検出装置。
【請求項4】
前記第1の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源を演算によって所定角度回転させた後の各光源の回転後座標であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【請求項5】
前記第2の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源を演算によって所定角度回転させた後の回転後座標であることを特徴とする請求項4記載の指示位置検出装置。
【請求項6】
前記所定角度が、前記撮像手段による撮影方向を軸とした位置指示手段の回転角度であることを特徴とする請求項4または5記載の指示位置検出装置。
【請求項7】
前記第1の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源位置を演算によって所定の拡縮率で拡大若しくは縮小した後の拡縮後座標であることを特徴とする請求項4記載の指示位置検出装置。
【請求項8】
前記第2の位置座標が、前記撮像手段によって撮影される画像の中心位置を原点として、撮影された3個の光源位置を演算によって所定の拡縮率で拡大若しくは縮小した後の拡縮後座標であることを特徴とする請求項5記載の指示位置検出装置。
【請求項9】
前記拡縮率に基づいて、前記光源を配置した映像表示面と位置指示手段との距離を演算によって求めるようになっていることを特徴とする請求項7または8記載の指示位置検出装置。
【請求項10】
前記撮像手段に結像する画像を任意に拡大若しくは縮小する光学系手段を有したことを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【請求項11】
前記位置指示手段に、操作の有無を前記制御手段によって検出させることができるスイッチを設けたことを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項記載の指示位置検出装置。
【請求項12】
撮像装置を内蔵した位置指示手段によって指示された映像表示面上の位置を検出する指示位置検出方法であって、
3個の光源を直角三角形の頂点となるように映像表示面の隅部付近に配置するとともに当該3個の光源が発光する光を前記撮像装置によって撮影し、
当該撮影された光源の光が形成する三角形の最長となる2点間の中心位置を前記映像表示面の中心位置として認識し、
前記撮像装置によって撮影された撮影画像の中心位置を、前記認識された映像表示面の中心位置を基準とした位置座標として出力することを特徴とする指示位置検出方法。
【請求項13】
前記出力される位置座標は、前記撮像装置によって撮影された光源の光が形成する三角形の形状、姿勢、大きさに基づいて補正されていることを特徴とする請求項12記載の指示位置検出方法。
【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2012−113494(P2012−113494A)
【公開日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−261529(P2010−261529)
【出願日】平成22年11月24日(2010.11.24)
【出願人】(503183499)エス・エー・エス株式会社 (6)
【出願人】(510310428)株式会社ドレミオ (1)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年11月24日(2010.11.24)
【出願人】(503183499)エス・エー・エス株式会社 (6)
【出願人】(510310428)株式会社ドレミオ (1)
【Fターム(参考)】
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