JP2002287254A

JP2002287254A - 画像指示手段の位置検出方法、該方法に用いられる画像投影装置及び画像制御装置

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Publication number: JP2002287254A
Application number: JP2001084237A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Honda; 正本田; Katsuyuki Omura; 克之大村; Saburo Sasaki; 三郎佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-03
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP4709407B2

Abstract

(57)【要約】【課題】精度の高い位置検出を低コストで実現可能な
画像指示手段の位置検出方法を提供する。【解決手段】本発明に係る画像指示手段の位置検出方
法では、画像制御部３がスクリーン１３に表示画像を投
影している最中の所定期間だけ位置検出用画像を投影さ
せ、この位置検出用画像の投影光であって画像指示手段
としての反射ペン１４ａに反射された光を座標検出部５
が検出することにより、その反射ペン１４ａの位置が検
出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影画面内の一部
を指示した画像指示手段の位置を遠隔的に検出する画像
指示手段の位置検出方法と、この方法に用いられる画像
投影装置及び画像制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、画像の一部を指示するペン、
ポインタ等の画像指示手段の位置検出方法として、例え
ば以下に掲げるものが知られている。

【０００３】可視光の光束を発生する座標指示器
（レーザポインタ）の座標を１次画像情報と２次画像情
報の差として検出するもの（特許第２９７７５５９号公
報参照）パルス発信が可能な光源を持つペン型入力装置から
の光の方向を検出して位置検出するもの（特開平４−２
５９２４号公報参照）ポインタとして非可視光発光点を用い、これをビデ
オカメラで撮像して位置検出する方法であって、そのビ
デオカメラの視野角を画面の対角線上の両隅に配した非
可視光発光輝点により予め調整しておくもの（特開平５
−１５０９０１号公報参照）感圧スイッチ手段と赤外光変調手段とを備えたライ
トペン手段を用い、このライトペン手段をスクリーン面
に押圧すると感圧スイッチ手段が導通状態となり変調さ
れた赤外光が赤外光変調手段により発射されて位置検出
するもの（特開平８−１７９８８８号公報参照）レーザポインタ等により画面上に視認することので
きない光像を結像させ、それをイメージセンサにより撮
像して位置検出する方法であって、その検出した位置に
基づいてマウスカーソル画像を投影するもの（特開平９
−８０３７２号公報参照）専用の投射手段と反射手段とを用いて反射手段の位
置を検出するもの（特開２０００−１１２６５１号公報
参照）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
からまでの方法では画像指示手段が光を発生させるタ
イプのものであり、光を発生させ続けるためのエネルギ
ー源が必要で画像指示手段にコストがかかるほか、故障
等の信頼性の面において問題がある。一方、上記の方
法では専用の投射手段が必要であり、コストがかかると
いう問題がやはりある。

【０００５】また、及びの方法では表示画像と光像
画像との差分により光像の位置を検出するため検出精度
に問題があり、後者に係る特開平９−８０３７２号公報
には偏光を利用する場合が開示されているが、上記コス
ト等の問題はなお残る。

【０００６】さらに、エリアセンサを用いる場合には、
投影画像と検出画像との位置合わせが必要となり、制御
が複雑になるという問題がある。

【０００７】本発明は，上記の事情に鑑みてなされたも
ので、精度の高い位置検出を低コストで実現可能な画像
指示手段の位置検出方法と、この方法に用いられる画像
投影装置及び画像制御装置を提供することを課題として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に係る発明は、表示画像を連続的に投影し
ている最中に投影画面内に画像指示手段が位置した際
に、該画像指示手段の位置を検出する画像指示手段の位
置検出方法において、前記表示画像を投影している最中
の所定期間だけ位置検出用画像を投影させ、該位置検出
用画像の投影光であって前記画像指示手段に反射され又
はそれを透過した光を検出することにより、その画像指
示手段の位置を検出することを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
画像指示手段の位置検出方法において、前記位置検出用
画像は画像全体にわたって輝度が一様な均一画像であ
り、該均一画像の投影光であって前記画像指示手段に反
射され又はそれを透過した光を撮像素子により検出する
ことによって、その画像指示手段の位置を検出すること
を特徴とする。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１に記載の
画像指示手段の位置検出方法において、前記位置検出用
画像は前記所定期間の間に前記投影画面内を走査するス
リット画像であり、該スリット画像の投影光であって前
記画像指示手段に反射され又はそれを透過した光を受光
素子により検出することによって、その画像指示手段の
位置を検出することを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明は、入力信号に基づい
て表示画像を連続的に投影する画像投影手段と、該画像
投影手段が前記表示画像を投影している最中の所定期間
だけ位置検出用画像を投影させる制御手段と、投影画面
内に画像指示手段が位置した際に、前記位置検出用画像
の投影光であってその画像指示手段に反射され又はそれ
を透過した光を検出することにより、その画像指示手段
の位置を検出する位置検出手段とを備える画像投影装置
を特徴とする。

【００１２】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の
画像投影装置において、前記位置検出用画像は画像全体
にわたって輝度が一様な均一画像であり、前記位置検出
手段は前記均一画像の投影光であって前記画像指示手段
に反射され又はそれを透過した光を撮像素子により検出
することによって、その画像指示手段の位置を検出する
ことを特徴とする。

【００１３】請求項６に係る発明は、請求項４に記載の
画像投影装置において、前記位置検出用画像は前記所定
期間の間に前記投影画面内を走査するスリット画像であ
り、前記位置検出手段は前記スリット画像の投影光であ
って前記画像指示手段に反射され又はそれを透過した光
を受光素子により検出することによって、その画像指示
手段の位置を検出することを特徴とする。

【００１４】請求項７に係る発明は、入力信号に基づい
て表示画像を連続的に投影する画像投影装置に接続さ
れ、該画像投影装置が前記表示画像を投影している最中
の所定期間だけ位置検出用画像を投影させる制御手段
と、投影画面内に画像指示手段が位置した際に、前記位
置検出用画像の投影光であってその画像指示手段に反射
され又はそれを透過した光を検出することにより、その
画像指示手段の位置を検出する位置検出手段とを備える
画像制御装置を特徴とする。

【００１５】請求項８に係る発明は、請求項７に記載の
画像制御装置において、前記位置検出用画像は画像全体
にわたって輝度が一様な均一画像であり、前記位置検出
手段は前記均一画像の投影光であって前記画像指示手段
に反射され又はそれを透過した光を撮像素子により検出
することによって、その画像指示手段の位置を検出する
ことを特徴とする。

【００１６】請求項９に係る発明は、請求項７に記載の
画像制御装置において、前記位置検出用画像は前記所定
期間の間に前記投影画面内を走査するスリット画像であ
り、前記位置検出手段は前記スリット画像の投影光であ
って前記画像指示手段に反射され又はそれを透過した光
を受光素子により検出することによって、その画像指示
手段の位置を検出することを特徴とする。

【００１７】請求項１、請求項４、請求項７のいずれか
に係る発明によれば、表示画像を投影している最中の所
定期間だけ位置検出用画像を投影させ、この位置検出用
画像の投影光であって画像指示手段に反射され又はそれ
を透過した光を検出することにより、その画像指示手段
の位置が検出されるので、画像指示手段に特別な回路や
エネルギー源等の発光構造を持たせる必要がない。

【００１８】また、その位置検出用画像の投影には表示
画像を投影させるための画像投影手段を用いることがで
きるので、位置検出のために専用の投光手段（投射装
置）を設ける必要もない。

【００１９】さらに、位置検出用画像を投影する所定期
間の長さを適宜調整することによって、精度の高い位置
検出と高画質（表示画像のコントラスト低下やちらつき
の防止）とを両立させることができる。

【００２０】請求項２、請求項５、請求項８のいずれか
に係る発明によれば、位置検出用画像が画像全体にわた
って輝度が一様な均一画像であるので、たとえ表示画像
が暗い場合であっても精度の高い位置検出を容易に行う
ことができる。

【００２１】請求項３、請求項６、請求項９のいずれか
に係る発明によれば、位置検出用画像が所定期間の間に
投影画面内を走査するスリット画像であるので、高精度
の位置検出を容易に行うことができるとともに、画像指
示手段からの光が受光素子により検出されるので、位置
検出のための構造を簡単にすることができる。

【００２２】上記請求項４乃至請求項６のいずれかに係
る発明は、画像投影装置に位置検出構造とを一体化する
ことによって装置全体のコンパクト化を可能とし、請求
項７乃至請求項９のいずれかに係る発明は、既存の画像
投影装置の有効利用を可能にするという効果をも奏す
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２４】［実施の形態１］図１は、本実施の形態に
係る画像投影装置の概略構成を示す。この画像投影装置
１は、画像入力部２、制御手段としての画像制御部３、
画像投影手段としての画像投影部４、及び位置検出手段
としての座標検出部５を有する。画像入力部２には投影
対象となる画像がビデオ信号あるいはＲＧＢ信号として
入力され、入力された画像信号は画像制御部３において
ＲＧＢの３つの成分信号に分解され、画像投影部４の対
応する液晶ライトバルブ６（以下、「液晶ＬＶ」と表記
する。）に伝送される。

【００２５】画像投影部４は、現在最も一般的な透過型
液晶プロジェクタであって、ミラー７、ダイクロイック
ミラー８及び図示しない光学部材からなるレンズ群並び
にランプ光源９を有する照明系と、３板式液晶を用いた
ＲＧＢ３色合成方式の作像系とから構成されている。但
し、画像投影部４はこのような透過型液晶プロジェクタ
に限られるものではなく、例えば反射型液晶プロジェク
タであってもかまわない。

【００２６】ランプ光源９の出射光束は、ダイクロイッ
クミラー８によって３つに分割され、各液晶ＬＶ６を照
明する。ここでは、ランプ光源９からの光束を照明光と
して収束させる照明光学系は図示を略しているが、実際
には液晶ＬＶ６を均一に照明し光源を投影レンズ１２の
位置に結像させる位置関係にその照明光学系が配置され
る。

【００２７】ＲＧＢの成分ごとに液晶ＬＶ６上に生成さ
れた画像は、ダイクロイックプリズム１０により合成さ
れ、ハーフミラー１１及び投影レンズ１２を通過してス
クリーン１３に投影される。そして、この投影画像の一
部が画像指示手段としてのペン１４（図１においては反
射ペン１４ａ）により指示されると、画像投影装置１は
投影画面内におけるそのペン１４の座標位置を検出す
る。

【００２８】ペン１４は、図２に示すように、保持部１
５の先端に投影光を反射させ又は透過させる素材１６が
固着されてなり、この実施の形態では、素材１６とし
て、図３に示すような再帰反射板１６ａが用いられてい
る（この再帰反射板１６ａが貼着されたペン１４を反射
ペン１４ａとする。）。再帰反射板は、入射した光のほ
とんどを入射方向へ反射させる性質を持ち、投影光は反
射ペン１４ａに反射された後に高光量で画像投影装置１
に戻ってくるため、Ｓ／Ｎ（次述の座標検出部５により
検出される光のＳ／Ｎ）が良好である。

【００２９】反射ペン１４ａからの反射光は、画像投影
装置１に入射した後、ハーフミラー１１に反射されて座
標検出部５に導かれる。座標検出部５は、結像レンズ１
７、ＣＣＤ等からなる撮像素子１８、及び座標検知部１
９を有し、その反射光を結像レンズ１７によって撮像素
子１８に結像させる。この像は画像データとして座標検
知部１９に取り込まれるが、取り込まれた画像には再帰
反射光により反射ペン１４ａが挿入された位置に対応し
て明るい輝点が現れているので（図４参照）、座標検知
部１９がその輝点の位置を算出することによって反射ペ
ン１４ａの座標値が得られる。

【００３０】以上述べた方法は、画像投影装置１から十
分に明るい光がスクリーン１３に投影されることを前提
としている。つまり、十分に明るい輝度を持つ画像がス
クリーン１３に投影された場合には、再帰反射板１６ａ
で反射された光も十分に明るいため、上述した方法で座
標を算出することができる。ところが、暗い輝度しか持
たない画像がスクリーン１３に投影された場合には、再
帰反射板１６ａで反射された光が非常に暗くなってしま
うため、精度の良い座標算出が困難である。そこで、本
実施の形態においては、図５に示すように、表示させた
い画像（表示画像）Ｉ₁の途中に位置検出用画像Ｉ₂を挿
入し、位置検出用画像Ｉ₂が表示されている間に座標検
出部５の撮像素子１８で取り込まれる画像からペン１４
の位置を算出する。その表示画像Ｉ₁と位置検出用画像
Ｉ₂との切換えは画像制御部３により行われ、以下では
一例として、位置検出用画像Ｉ₂を十分に明るい輝度を
持ち、かつ、画像の全画素の輝度値が一定の均一画像と
する場合について説明する。

【００３１】図６はその均一画像を挿入するための制御
タイムチャートであり、画像制御部３は、期間Ｔ₁の間
は表示画像信号を連続的に出力し、期間Ｔ₂の間は位置
検出用画像信号（均一画像信号）を出力する。そして、
座標検出部５は期間Ｔ₂の間に前後にマージンをとりつ
つ撮像素子１８により画像を取得し（図中、期間Ｔ₃は
その画像取得時間を示す。）、この処理が周期Ｔ₀で繰
り返される。このようにすれば、位置検出用画像Ｉ₂が
表示されている際に撮像素子１８で得られる画像は十分
な明るさを持ち、この画像を単純閾値で二値化するだけ
で容易に反射ペン１４ａの位置座標を求めることができ
る。

【００３２】なお、スクリーン１３上の投影画面内にお
いて反射ペン１４ａで文字を書く場合、書かれた文字が
滑らかなものとなるためには座標値を少なくとも１０回
／秒で取得しなければならない。本位置検出方法では連
続投影される表示画像（連続画像）の途中に位置検出用
画像を挿入するので、現在最もフレームレートの低いＮ
ＴＳＣ信号(３０フレーム／秒)を例にとると、３フレー
ムに１回の割合で位置検出用画像を投影する必要があ
る。つまり、図６における周期Ｔ₀が１／１０秒で３フ
レーム分に相当し、この間の期間Ｔ₁，Ｔ₂のいずれか一
方を１フレーム分、他方を２フレーム分とすることにな
る。ここで、期間Ｔ₁で１フレーム、期間Ｔ₂で２フレー
ムを表示するとすると、連続画像表示期間Ｔ₁が短すぎ
るので、コントラストが低下して目に対するちらつきも
目立ってしまう。よって、ＮＴＳＣ信号の場合には、連
続画像表示期間Ｔ₁を２フレーム分とし、位置検出用画
像表示期間Ｔ₂を１フレーム分、すなわち１／３０秒と
する。

【００３３】他方、ＮＴＳＣ信号よりもフレームレート
の高いパソコンのディスプレイ信号について、フレーム
レートが６０フレーム／秒の信号を例にとると、６フレ
ームに１回の割合で位置検出用画像を表示する必要があ
る。つまり、図６における周期Ｔ₀が１／１０秒で６フ
レーム分に相当し、連続画像表示期間Ｔ₁を５フレーム
分とし、位置検出用画像表示期間Ｔ₂を１フレーム分、
すなわち１／６０秒とする。このようにＮＴＳＣ信号よ
りもフレームレートの高い信号では期間Ｔ₂が上述の１
／３０秒以下となるので、位置検出用画像Ｉ₂の投影時
間を１／３０秒以下とすることによって、表示画像Ｉ₁
のコントラストの低下及びちらつきを軽減することがで
きる。

【００３４】また、この実施の形態に係る画像投影装置
１では、ハーフミラー１１を用いることにより、スクリ
ーン１３への投影用のレンズ系と座標検出部５による検
出用のレンズ系とが共通となっているため、投影画像と
検出画像との位置合わせを行う必要がない。

【００３５】［実施の形態２］上記画像投影装置１は、
画像投影部４、画像制御部３及び座標検出部５が一体化
した構成であったが、ここでは画像投影部と画像制御部
及び座標検出部とを図７に示すように画像投影装置２０
と画像制御装置２１とに別体化した構成について説明す
る。

【００３６】画像投影装置２０には既存のプロジェクタ
等が用いられ、画像投影手段としての画像投影部２２、
画像投影部２２に表示画像を送出する表示画像制御部２
３、及び他の機器とのインターフェースとなる入出力部
２４が設けられている。一方、画像制御装置２１には、
画像投影装置２０の入出力部２４と接続される入出力部
２５、制御手段としての位置検出用画像制御部２６、及
び位置検出手段としての座標検出部２７が設けられてい
る。

【００３７】位置検出用画像制御部２６は、入出力部２
５及び入出力部２４を介して表示画像制御部２３に接続
され、表示画像制御部２３に作用して連続画像中に位置
検出用画像を挿入する。また、位置検出用画像制御部２
６はその位置検出用画像の投影タイミングを座標検出部
２７に通知し、座標検出部２７は算出した反射ペン１４
ａの位置座標を位置検出用画像制御部２６に出力し、こ
れを受けた位置検出用画像制御部２６は再度表示画像制
御部２３に働きかけてその算出結果を表示画像に重ねて
表示させる。

【００３８】この実施の形態に係る画像制御装置２１に
よれば、既存のプロジェクタ等の画像投影装置を有効に
利用しつつ反射ペン１４ａの位置検出を簡単に行うこと
ができる。

【００３９】［実施の形態３］上記各実施の形態では位
置検出用画像Ｉ₂に均一画像を用いたが、ここでは位置
検出用画像Ｉ₂としてスリット光を含む画像を用い、そ
のスリット光で反射ペン１４ａの位置をスキャンする方
法について説明する。

【００４０】図８は、本実施の形態に係る画像投影装置
の概略構成を示す。この画像投影装置２８は、画像制御
部、画像投影部及び座標検出部以外の部分については画
像投影装置１と同様の構成を有し、画像投影装置１と同
一乃至均等な部分については同一符号を付して説明を省
略する。

【００４１】画像投影装置２８の画像制御部２９は、画
像投影装置１の画像制御部３が期間Ｔ₂の間に位置検出
用画像Ｉ₂として均一画像を投影したのに対し、位置検
出用画像Ｉ₂としてスリット光を含むスリット画像を投
影し、その期間Ｔ₂の間にスクリーン１３上でスリット
光を走査させる。

【００４２】画像投影装置２８の画像投影部３０は、画
像投影装置１の画像投影部４からハーフミラー１１を除
いたもので、反射ペン１４ａからの反射光は直接座標検
出部３１に導かれるようになっている。

【００４３】この座標検出部３１は、受光レンズ３２、
受光素子３３及び座標検知部３４を有し、画像投影装置
１の座標検出部５が撮像素子１８による撮像画像から反
射ペン１４ａの位置を求めたのに対し、受光素子３３に
より高輝度が得られた時間から反射ペン１４ａの位置を
求める。

【００４４】詳細には、画像制御部２９は、図９に示す
ように、低輝度の領域３５ｂ，３６ｂに輝度の高い白ス
トライプのスリット領域３５ｓ，３６ｓが表示されてな
る垂直スリット画像３５、水平スリット画像３６を投影
する。このスリット画像３５，３６の表示は図１０の制
御タイムチャートに従い、画像制御部２９は座標検出期
間である期間Ｔ₂の前半Ｔ₄に垂直スリット画像３５を表
示し、その期間Ｔ₄の間に垂直スリット（スリット領域
３５ｓ）を画像左端から右端へと走査させ、反射ペン１
４ａの水平方向の位置をスキャンする。また、画像制御
部２９は期間Ｔ ₂の後半Ｔ₅に水平スリット画像３６を表
示し、その期間Ｔ₅の間に水平スリット（スリット領域
３６ｓ）を画像上端から下端へと走査させ、反射ペン１
４ａの垂直方向の位置をスキャンする。これにより、周
期Ｔ₀の間に輝度の高い受光信号が２回（水平スキャン
時に１回(図１０におけるｐ)、垂直スキャン時に１回
(図１０におけるｑ)）検出され、その時間的位置により
反射ペン１４ａの位置座標が算出される。

【００４５】この実施の形態に係る画像投影装置２８に
よれば、座標検出部３１に撮像素子を用いる必要がな
く、その構成を簡単にすることができる。

【００４６】［実施の形態４］上記各実施の形態では作
像系として３板式透過液晶を用いたが、ここでは作像系
にＤＭＤ素子を用いた構成について説明する。

【００４７】図１１は、本実施の形態に係る画像投影装
置の概略構成を示す。この画像投影装置３７は、画像投
影部以外の部分については画像投影装置２８と同様の構
成を有し、画像投影装置２８と同一乃至均等な部分につ
いては同一符号を付して説明を省略する。

【００４８】画像投影装置３７の画像投影部３８は、投
影レンズ１２、ＲＧＢカラーフィルタ３９、モータ４
０、ランプ光源４１及びＤＭＤ素子４２を有する。

【００４９】ＲＧＢカラーフィルタ３９は円板状を呈
し、その円板を３等分するようにＲＧＢ３色のフィルタ
４３，４４，４５が設けられている。このＲＧＢカラー
フィルタ３９はその中心がモータ４０の回転軸に取り付
けられ、モータ４０の駆動により回転する。ランプ光源
４１からの光束は回転するＲＧＢカラーフィルタ３９の
フィルタ４３，４４，４５を透過し、ＲＧＢ各成分の光
束が連続的にＤＭＤ素子４２を照射するようになってい
る。一方、ＤＭＤ素子４２においてはＲＧＢカラーフィ
ルタ３９の回転に同期をとってＲＧＢ各成分の画像が生
成され、フィルタ４３，４４，４５を透過した照明光が
ＤＭＤ素子に反射され投影レンズ１２を通過することに
よりスクリーン１３上にＲＧＢ各成分の画像が投影され
る。

【００５０】このＲＧＢ各成分の画像の合成は、ＤＭＤ
素子４２におけるＲＧＢ各成分の画像生成速度及びＲＧ
Ｂカラーフィルタ３９の回転を非常に高速にすることに
よって、人の目の残像現象を利用して行われる。このた
め、ＤＭＤ素子４２は入力信号に対して液晶の約１０倍
という高速な応答性がある。そして、スクリーン１３に
投影された画面内に反射ペン１４ａを挿入すると、図１
０の制御タイムチャートに示した期間Ｔ₄の間に反射ペ
ン１４ａの水平方向の位置が、期間Ｔ₅の間に反射ペン
１４ａの垂直方向の位置が取得されて反射ペン１４ａの
位置座標が算出される。

【００５１】この実施の形態に係る画像投影装置３７に
よれば、作像系にＤＭＤ素子４２が用いられているの
で、その高速な応答性を用いればスリット光のスキャン
を高速で行うことができ、期間Ｔ₄及び期間Ｔ₅を大幅に
短縮して画像品質及び検出精度を高めることができる。

【００５２】［実施の形態５］上記各実施の形態では、
保持部１５に再帰反射板１６ａを貼着してペン１４を構
成するとともに投影画像全体にわたるスクリーン１３か
らの反射光を取得し、高輝度の位置を求めることにより
ペン１４の位置検出を行ってきたが、ここでは偏光を用
いる方法について説明する。

【００５３】図１２は、本実施の形態に係る画像投影装
置の概略構成を示す。この画像投影装置４６は、その画
像投影部４７、座標検出部４８に偏光変換素子４９，５
０が設けられている点以外は画像投影装置１と同様の構
成を有し、画像投影装置１と同一乃至均等な部分につい
ては同一符号を付して説明を省略する。

【００５４】偏光変換素子４９は、画像投影部４７にお
いて光源ランプ９の前方に配置されている。この偏光変
換素子４９は、投影光の振動方向を揃えるために、ＲＧ
Ｂ各成分に対応する液晶ＬＶ６での振動方向のズレを考
慮して設けられている。これにより、ランプ光源９から
射出されて偏光変換素子４９を通り、ダイクロイックミ
ラー８でＲＧＢ成分に分解され、各液晶ＬＶ６を透過し
てダイクロイックプリズム１０で合成された光が、振動
方向の揃った直線偏光としてスクリーン１３に投影され
る（この画像投影装置４６からスクリーン１３へ投影さ
れる直線偏光を以下では「Ａ偏光」という。）。

【００５５】ここで、保持部１５の先端に偏光板あるい
は位相板等を取り付けてなるペン１４（このペン１４を
偏光ペン１４ｂとする。）をスクリーン１３上の投影画
面内に出現させると、スクリーン１３から画像投影装置
４６に戻ってくる反射光は偏光ペン１４ｂの位置だけが
異なる偏光状態（振動方向）となり、その反射光がハー
フミラー１１に反射されて座標検出部４８に導かれる。
座標検出部４８には結像レンズ１７と撮像素子１８との
間に偏光変換素子５０が設けられているが、この偏光変
換素子５０は特定の振動方向を持つ偏光のみを透過させ
る偏光板であり、これにより座標検出部４８は偏光ペン
１４ｂの位置座標を求めることができる。

【００５６】ここで用いるスクリーン１３としては、投
影光の偏光状態を保ったまま反射させる素材からなるス
クリーンと、投影光の偏光状態をランダムに乱して反射
させる素材からなるスクリーンとが考えられる。

【００５７】まず、前者の場合（スクリーン１３が投影
光の偏光状態を保ったまま反射させる場合）について説
明すると、偏光ペン１４ｂは図１３に示すように偏光フ
ィルム（これを透過する光の偏光状態を乱すようなフィ
ルム）１６ｂを保持部１５の先端に取り付けて構成さ
れ、偏光変換素子５０はＡ偏光をカットする偏光板から
なっている。このとき、スクリーン１３に投影された光
はＡ偏光のまま反射される一方、偏光ペン１４ｂの偏光
フィルム１６ｂを透過した偏光は振動方向がランダムに
混在した状態となるので、偏光ペン１４ｂから座標検出
部４８に至った光はもはや振動方向が一様ではない。そ
して、偏光変換素子５０によりＡ偏光がカットされるの
で、撮像素子１８で取得される画像は図１４に示すよう
に偏光ペン１４ｂの位置のみ輝度が高く、座標検知部１
９がその画像を二値化処理することによって偏光ペン１
４ｂの位置座標が求められる。

【００５８】また、図１５に示すように、偏光ペン１４
ｂは、反射型液晶１６ｃをガラス板１６ｄで挟み込んだ
液晶板１６ｅを保持部１５に取り付けて構成されてもよ
い。このとき、スクリーン１３に投影された光はＡ偏光
のまま反射される一方、偏光ペン１４ｂの液晶板１６ｅ
を透過した偏光は反射型液晶１６ｃがλ／４板の性質を
有しているので円偏光になる。この円偏光がスクリーン
１３で反射されて液晶板１６ｅを再度透過すると、Ａ偏
光の振動方向と直交する振動方向を持つ直線偏光（この
Ａ偏光の振動方向と直交する振動方向を持つ直線偏光を
以下では「Ｂ偏光」という。）となる。ここで、偏光変
換素子５０をＢ偏光のみを透過させる偏光板とすること
によって、撮像素子１８で取得される画像は図１６に示
すように偏光ペン１４ｂの位置のみ輝度が高く、座標検
知部１９がその画像を二値化処理することによって偏光
ペン１４ｂの位置座標が求められる。このように反射型
液晶を用いた場合には、偏光ペン１４ｂからの光がＡ偏
光から完全に変化したＢ偏光として受光されるので、偏
光フィルムを用いた場合よりも高輝度が得られてＳ／Ｎ
に優れる。

【００５９】一方、後者の場合（スクリーン１３が投影
光の偏光状態をランダムに乱して反射させる場合）につ
いて説明すると、偏光ペン１４ｂは図１７に示すように
λ／４板１６ｆ及び反射板１６ｇを貼り合わせてなる偏
光素材１６ｈを保持部１５の先端に取り付けて構成さ
れ、偏光変換素子５０はＡ偏光のみを透過させる偏光板
からなっている。このとき、スクリーン１３に投影され
た光はＡ偏光及びＢ偏光が混在する形で反射される一
方、偏光ペン１４ｂの偏光素材１６ｈで反射された光は
Ｂ偏光となる（Ａ偏光がλ／４板１６ｆを透過して円偏
光となり、これが反射板１６ｇで反射され再度λ／４板
１６ｆを透過してＢ偏光となる。）。そして、偏光変換
素子５０によりＡ偏光がカットされるので、撮像素子１
８で取得される画像は図１８に示すように偏光ペン１４
ｂの位置のみ輝度が低く、座標検知部１９がその画像を
二値化処理することによって偏光ペン１４ｂの位置座標
が求められる。

【００６０】この実施の形態に係る画像投影装置４６に
よれば、保持部１５に偏光フィルム１６ｂ、液晶板１６
ｅ、又は偏光素材１６ｈを取り付けてなる偏光ペン１４
ｂ用いることにより、精度の高い位置検出を容易に行う
ことができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、請求項
４、請求項７のいずれかに係る発明によれば、表示画像
を投影している最中の所定期間だけ位置検出用画像を投
影させ、この位置検出用画像の投影光であって画像指示
手段に反射され又はそれを透過した光を検出することに
より、その画像指示手段の位置が検出されるので、画像
指示手段に特別な回路やエネルギー源等の発光構造を持
たせる必要がない。

【００６２】また、その位置検出用画像の投影には表示
画像を投影させるための画像投影手段を用いることがで
きるので、位置検出のために専用の投光手段（投射装
置）を設ける必要もない。

【００６３】さらに、位置検出用画像を投影する所定期
間の長さを適宜調整することによって、精度の高い位置
検出と高画質（表示画像のコントラスト低下やちらつき
の防止）とを両立させることができる。

【００６４】請求項２、請求項５、請求項８のいずれか
に係る発明によれば、位置検出用画像が画像全体にわた
って輝度が一様な均一画像であるので、たとえ表示画像
が暗い場合であっても精度の高い位置検出を容易に行う
ことができる。

【００６５】請求項３、請求項６、請求項９のいずれか
に係る発明によれば、位置検出用画像が所定期間の間に
投影画面内を走査するスリット画像であるので、高精度
の位置検出を容易に行うことができるとともに、画像指
示手段からの光が受光素子により検出されるので、位置
検出のための構造を簡単にすることができる。

【００６６】上記請求項４乃至請求項６のいずれかに係
る発明は、画像投影装置に位置検出構造とを一体化する
ことによって装置全体のコンパクト化を可能とし、請求
項７乃至請求項９のいずれかに係る発明は、既存の画像
投影装置の有効利用を可能にするという効果をも奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１に係る画像投影装置の概略構成を
示す説明図である。

【図２】投影画像の一部を指示するペンを示す説明図で
ある。

【図３】図２のペンの先端に再帰反射板が設けられてい
る例を示す説明図である。

【図４】図１の撮像素子の撮像画像を示す説明図であ
る。

【図５】表示画像中に位置検出用画像を挿入する様子を
示す説明図である。

【図６】図１の画像制御部による信号送出タイミングを
示す説明図である。

【図７】実施の形態２に係る画像制御装置を既存の画像
投影装置に接続した場合の概略構成を示す説明図であ
る。

【図８】実施の形態３に係る画像投影装置の概略構成を
示す説明図である。

【図９】位置検出用画像としてのスリット画像であっ
て、（ａ）は水平方向に走査される垂直スリットについ
ての説明図、（ｂ）は垂直方向に走査される水平スリッ
トについての説明図である。

【図１０】図８の画像制御部による信号送出タイミング
を示す説明図である。

【図１１】実施の形態４に係る画像投影装置の概略構成
を示す説明図である。

【図１２】実施の形態５に係る画像投影装置の概略構成
を示す説明図である。

【図１３】図１２のスクリーンが投影光の偏光状態を保
ったまま反射させる場合の偏光ペンの構成及び光の反射
を示す説明図である。

【図１４】図１２の撮像素子の図１３に対応する撮像画
像を示す説明図である。

【図１５】図１２のスクリーンが投影光の偏光状態を保
ったまま反射させる場合の偏光ペンの構成及び光の反射
の他の例を示す説明図である。

【図１６】図１２の撮像素子の図１５に対応する撮像画
像を示す説明図である。

【図１７】図１２のスクリーンが投影光の偏光状態をラ
ンダムに乱して反射させる場合の偏光ペンの構成及び光
の反射を示す説明図である。

【図１８】図１２の撮像素子の図１７に対応する撮像画
像を示す説明図である。

【符号の説明】

１，２８，３７，４６画像投影装置３，２９画像制御部（制御手段）４，２２，３０，３８，４７画像投影部（画像投影手
段）５，２７，３１，４８座標検出部（位置検出手
段）１４ペン（画像指示手段）１８撮像素子２６位置検出用画像制御部（制御手段）３３受光素子３５スリット画像３６スリット画像Ｉ₁ 表示画像Ｉ₂ 位置検出用画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木三郎東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2F065 AA03 BB29 CC00 DD02 DD09 FF31 FF42 FF49 GG15 HH05 HH09 HH13 JJ01 JJ03 JJ08 JJ09 JJ26 LL00 LL04 LL12 LL16 LL18 LL20 LL21 LL30 LL33 LL35 LL36 MM11 NN01 QQ04 QQ28 5C058 BA35 EA54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示画像を連続的に投影している最中に投
影画面内に画像指示手段が位置した際に、該画像指示手
段の位置を検出する画像指示手段の位置検出方法におい
て、前記表示画像を投影している最中の所定期間だけ位置検
出用画像を投影させ、該位置検出用画像の投影光であっ
て前記画像指示手段に反射され又はそれを透過した光を
検出することにより、その画像指示手段の位置を検出す
ることを特徴とする画像指示手段の位置検出方法。
【請求項２】前記位置検出用画像は画像全体にわたって
輝度が一様な均一画像であり、該均一画像の投影光であ
って前記画像指示手段に反射され又はそれを透過した光
を撮像素子により検出することによって、その画像指示
手段の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載
の画像指示手段の位置検出方法。
【請求項３】前記位置検出用画像は前記所定期間の間に
前記投影画面内を走査するスリット画像であり、該スリ
ット画像の投影光であって前記画像指示手段に反射され
又はそれを透過した光を受光素子により検出することに
よって、その画像指示手段の位置を検出することを特徴
とする請求項１に記載の画像指示手段の位置検出方法。
【請求項４】入力信号に基づいて表示画像を連続的に投
影する画像投影手段と、該画像投影手段が前記表示画像を投影している最中の所
定期間だけ位置検出用画像を投影させる制御手段と、投影画面内に画像指示手段が位置した際に、前記位置検
出用画像の投影光であってその画像指示手段に反射され
又はそれを透過した光を検出することにより、その画像
指示手段の位置を検出する位置検出手段とを備えること
を特徴とする画像投影装置。
【請求項５】前記位置検出用画像は画像全体にわたって
輝度が一様な均一画像であり、前記位置検出手段は前記均一画像の投影光であって前記
画像指示手段に反射され又はそれを透過した光を撮像素
子により検出することによって、その画像指示手段の位
置を検出することを特徴とする請求項４に記載の画像投
影装置。
【請求項６】前記位置検出用画像は前記所定期間の間に
前記投影画面内を走査するスリット画像であり、前記位置検出手段は前記スリット画像の投影光であって
前記画像指示手段に反射され又はそれを透過した光を受
光素子により検出することによって、その画像指示手段
の位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の画
像投影装置。
【請求項７】入力信号に基づいて表示画像を連続的に投
影する画像投影装置に接続され、該画像投影装置が前記表示画像を投影している最中の所
定期間だけ位置検出用画像を投影させる制御手段と、投影画面内に画像指示手段が位置した際に、前記位置検
出用画像の投影光であってその画像指示手段に反射され
又はそれを透過した光を検出することにより、その画像
指示手段の位置を検出する位置検出手段とを備えること
を特徴とする画像制御装置。
【請求項８】前記位置検出用画像は画像全体にわたって
輝度が一様な均一画像であり、前記位置検出手段は前記均一画像の投影光であって前記
画像指示手段に反射され又はそれを透過した光を撮像素
子により検出することによって、その画像指示手段の位
置を検出することを特徴とする請求項７に記載の画像制
御装置。
【請求項９】前記位置検出用画像は前記所定期間の間に
前記投影画面内を走査するスリット画像であり、前記位置検出手段は前記スリット画像の投影光であって
前記画像指示手段に反射され又はそれを透過した光を受
光素子により検出することによって、その画像指示手段
の位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の画
像制御装置。