JP2000148375A

JP2000148375A - 入力システム及び投射型表示システム

Info

Publication number: JP2000148375A
Application number: JP32049198A
Authority: JP
Inventors: Kunio Komeno; 邦夫米野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】特殊な入力板等を用いることなく、画面をポ
インティングしたり、文字を書いたりすることを可能に
する。【解決手段】入力面１１ａを有する透明又は半透明の
入力板１１と、入力板１１の入力面上に先端部５１を接
触又は接近させて情報を入力するペン５０と、ペン５０
の先端部５１を撮像するカメラ１４と、ペン５０の先端
部５１が入力板１１の入力面１１ａに接触又は接近して
いるときに、カメラ１４の出力に基づいて、ペン５０の
先端部５１の位置又はその軌跡を演算する信号処理部１
５等を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクタを使
用した会議や、パソコン（ＰＣ）を使用した情報管理等
において、画面をポインティングして座標を入力した
り、文字を手書き入力することができる入力システム及
びそれを用いた投射型表示システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の投射型表示システムは、
液晶プロジェクタ等を用いて、大型スクリーン上に文章
や図面を拡大投射して、会議やプレゼンテーションに用
いられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の投射型表示システムは、画面をポインティングした
り、文字を書いたりする場合に、抵抗膜方式、超音波方
式又は電磁誘導方式等などによる特殊な入力手段が必要
であるために、製造又は保守の費用が高価になるという
問題があった。

【０００４】特開平４−２９９７２７号「大型ディスプ
レイのための位置及び機能入力システム」は、光学的ビ
ームを放射するペンライトを用いて、スクリーンの指示
をすることはできる。特開昭６０−２３０２２８号「投
射型画像再生装置の画面位置指定方式」は、不可視光ス
ポットの照射位置検出用撮像手段を設け、スポットの投
射が可能なペン型投光器で画面位置指定入力操作を行う
ことにより、プロジェクタ型画像再生装置にライトペン
機能を実現するものである。特開平４−８４１９１号
「背面投射型表示装置」は、赤外線センサで透過型スク
リーンの所定箇所への入力があったものとみなす制御装
置を設けることにより、位置指定をすることが可能なデ
ジタイザ機能を備えている。特開平２−３０６２９４
「位置検出処理及び該位置検出装置を利用した画像表示
装置」は、平面を撮影し、カメラから出力された信号に
基づいて指示手段により指示された平面上の指示位置を
検出することにより、大型スクリーン上の指示位置を検
出できるようたものである。これらの出願は、スクリー
ン上の指示位置を検出することはできるが、専用の特殊
なペン等を用いることが必要であった。

【０００５】本発明の目的は、前述した課題を解決し、
特殊な入力板や特殊なペン等を用いることなく、画面を
ポインティングしたり、文字を書いたりすることができ
る入力システム及び投射型表示システムを提供すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第１の発明は、指示入力手段の指示部が接触又は接
近され情報が入力される入力面を有する透明又は半透明
の入力案内手段と、前記指示入力手段の指示部を撮像す
る撮像手段と、前記指示入力手段の指示部が前記入力案
内手段の入力面に接触又は接近しているときに、前記撮
像手段の出力に基づいて、前記指示部の位置又はその軌
跡を演算する入力値演算手段と、を含む入力システムで
ある。このため、指示入力手段の指示部が前記入力案内
手段の入力面に接触又は接近しているときに、入力状態
にあると判断できるので、特殊な入力板等の必要がな
い。

【０００７】第２の発明は、指示部の位置又はその軌跡
に基づいて情報を入力する入力システムであって、前記
指示部が接触又は接近される入力面を有する透明又は半
透明の入力案内手段と、前記指示部を撮像する撮像手段
と、前記指示部が前記入力案内手段の入力面に接触又は
接近しているときに、前記撮像手段の出力に基づいて、
前記指示部の位置又はその軌跡を演算する入力値演算手
段と、を含む入力システムである。このため、特殊のポ
インタ等を用いず、説明者の指先で指示入力することが
できる。

【０００８】第３の発明は、第１又は第２の発明の入力
システムにおいて、前記入力案内手段の入力面の像を反
射する反射手段を備え、前記撮像手段は、前記入力案内
手段の入力面の表面に沿った方向の第１の画像及び前記
反射手段で反射した前記入力面の第２の画像を撮像する
こと、を特徴とする入力システムである。このため、１
台の撮像手段で、入力状態を検出して、座標を入力する
ことができる。

【０００９】第４の発明は、第３の発明の入力システム
において、前記入力値演算手段は、前記第１の画像に基
づいて、前記指示部の入力状態を検出する入力状態検出
部と、前記第２の画像に基づいて、前記指示部の入力面
に対する座標位置又はその軌跡を演算する座標演算部
と、を備えたことを特徴とする入力システムである。こ
のため、入力状態の判断と、入力位置の座標演算が行え
る。

【００１０】第５の発明は、第１又は第２の発明の入力
システムにおいて、前記入力案内手段は、投射映像を投
影するスクリーンであること、を特徴とする入力システ
ムである。このため、投射映像に対応した入力が容易と
なる。

【００１１】第６の発明は、第１の発明の入力システム
において、前記指示入力手段は、その指示部が発光部
材、着色部材又は反射部材を備えること、を特徴とする
入力システムである。このため、指示部と背景の分離が
容易に行える。

【００１２】第７の発明は、第１から第６のいずれかの
発明の入力システムと、前記入力システムから入力され
た画像を投射する投射手段と、を含む投射型表示システ
ムである。このため、入力した情報をその場で表示する
ことができる。

【００１３】第８の発明は、第７の発明の投射型表示シ
ステムにおいて、前記投射手段で投射された画像を投影
するスクリーンを備え、前記入力案内手段は、前記スク
リーンであること、を特徴とする投射型表示システムで
ある。このため、入力案内手段をスクリーンと兼用でき
るので、投射画像との対応がつけやすく、入力が容易な
うえ、コストダウンとなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面などを参照しながら、
本発明の実施の形態をあげて、さらに詳細に説明する。

【００１５】［第１実施形態］（投射型表示システム）図１は、本発明による投射型表
示システムの第１実施形態を示す斜視図である。この投
射型表示システム１は、後述する図２に示す入力システ
ム１０と、コンピュータ２０と、投射機３０と、スクリ
ーン４０等を備え、ペン５０を用いて情報を入力するも
のである。投射機３０は、液晶ライトバルブを使いたも
のを使用しており、その液晶ライトバルブ上に生成され
た映像を、スクリーン４０上に光学的に拡大投射するも
のである。

【００１６】（入力システム）図２は、本発明による入
力システムの第１実施形態を示す断面図である。入力シ
ステム１０は、入力面１１ａを有し、透明又は半透明の
材質の入力板１１と、入力板１１の入力面１１ａの画像
を反射するミラー１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃなど）
と、入力板１１を照明する照明具１３と、ミラー１２で
反射してきた画像を撮像するＣＣＤ等を用いたカメラ１
４と、カメラ１４からの撮像信号を信号処理する信号処
理部１５（図３参照）と、これらを収納するケース１６
等を備えている。なお、カメラ１４は、投射機３０（図
１参照）に隣接させて設置するか、又は、ハーフミラー
で両者の光軸を合わせるようにしてもよい。

【００１７】（制御部）図３は、第１実施形態による投
射型表示システムの制御部を示すブロック図である。信
号処理部１５は、上部画像切出し部１６と、入力状態検
出部１７と、下部画像切出し部１８と、座標演算部１９
等とを備えている。上部画像切出し部１６は、カメラ１
４の画像の上部画像（図４のＡ部分参照）を切り出す部
分である。入力状態検出部１７は、上部画像切出し部１
６の出力に基づいて、ペン５０の先端部５１が入力板１
１に接触していること、すなわち、入力状態にあること
を検出する部分である。ペン５０が入力状態にあるか否
かは、ペン５０が入力板５１に完全に接触しているか、
又は、ペン５０が入力板１１より所定の範囲内（少し上
の位置）に入っていることによって判断することができ
る。

【００１８】下部画像切出し部１８は、カメラ１４の画
像の下部画像（図４のＢ部分参照）を切り出す部分であ
る。座標演算部１７は、下部画像切出し部１８の出力に
基づいて、ペン５０の先端部５１の正面から見た画像の
座標位置を演算する部分である。コンピュータ２０は、
入力状態検出部１７からの入力状態信号と、座標演算部
１９からの座標信号とに基づいて、ペン５１が入力して
いるときの座標又はその軌跡を算出して、投射機３０に
出力する。

【００１９】（ペン）ペン５０は、入力板１１の入力面
１１ａ上に先端部５１を接触させて、情報を入力するた
めのものである（指示入力手段）。従って、ペン５０
は、カメラ１４の画像によって、少なくとも先端部５１
が背景と明確に分離できるものが好ましい。例えば、
（１）先端部に赤外光や可視光のＬＥＤを設けたものを
使用すれば、ＬＥＤの輝度レベルが高いので、ペンと背
景を簡単に分離することができる。（２）先端部を着色
したものを使用すれば、カメラ１４の出力を信号処理す
ることにより、特定の色のみを分離することができる。
（３）先端部を反射部材としたものを使用すれば、カメ
ラ付近に照明装置（赤外ＬＥＤ等）を設けることによ
り、ペンの反射像を撮像することができる。（４）指先
を使うようにした場合には、指先の色を分離するすれば
よい。

【００２０】（動作原理）図４、図５は、第１実施形態
による投射型表示システムの動作原理を説明する図であ
って、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は、カメラ入力
画面を示す図、図５は、側面図である。なお、図４、図
５の光学系は、図２のものと等価である。この投射型表
示システム１は、予め作成されたプレゼンテーション等
の資料データがコンピュータ２０内のハードディスク等
に記憶されており、資料データは、投射機３０を介し
て、スクリーン４０上に拡大投射される。プレゼンテー
ション中に、スクリーン４０上の画面に、手書きによる
書き込みが必要となった場合には、ペン５０を用いて、
入力板１１から情報を書き込むことができる。

【００２１】このとき、カメラ１４は、図４（ｂ）に示
すように、上部画像（Ａ部分）において、入力板１１の
入力面（エッジ）１１ａの画像と、ペン５０の先端部
（指示部）５１を側面から見た画像とを直接撮像（第１
の画像）し、下部画像（Ｂ部分）において、ミラー１２
で反射したペン５０の先端部を正面から見た画像を撮像
する。

【００２２】ペン５０の下部画像（図４のＢ部分）は、
下部画像切出し部１８によって切り出され、その先端側
５１から見た像の位置が、座標演算部１９により、必要
な座標に変換される。

【００２３】しかし、ペン５０の先端部５１を正面から
見たときに、先端部５１を入力板１１上で文字を書いて
いる入力状態であるのか、又は、入力板１１から浮いた
非入力状態であるのかが不明である。そこで、上部切出
し部１６が、ペン５０の先端部５１の直接像を切り出
し、入力状態検出部１７がペン５０が入力板１１に接し
ている場合を、入力状態として検出する。

【００２４】従って、コンピュータ２０は、ペン５０が
入力状態にあるときの手書き画像を的確に判断して、デ
ータとして入力でき、その場で、投射機３０からスクリ
ーン４０に拡大投射することができる。

【００２５】（第１実施形態の効果）以上説明したよう
に、本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）入力板１１にペン５０によって手書きにした画像
を、データ入力することができる。（２）このとき、ペ
ン５０が入力状態にあるか否かは、ミラー１２を用い
て、１台のカメラによって、ペン５０が入力面１１ａに
接触しているか、浮いているかを検出するだけでよいの
で、スイッチ等の特別な検出手段を使うことなく、手書
き入力できる。（３）また、特殊な入力板を使用する必
要がないので、製造や保守の費用が安価になる。（４）
ペン５０は、多少浮いている状態でも位置が検出できる
ので、例えば、スクリーン４０を見ながら入力するよう
な場合にも、入力位置を知ることができる。（５）ペン
５０を用いずに、説明者の指先を指示部として使用する
こともできるので、より安価に運用することができる。

【００２６】［第２実施形態］図６は、本発明による投
射型表示システムの第２実施形態を示す図である。な
お、第１実施形態と同様な機能を果たす部分には、末尾
に共通した符号を付して、重複する説明を適宜省略す
る。第２実施形態の投射型表示システム１０１は、スク
リーン１４０の背面から映像を投射する、背面投射型の
リアプロジェクタシステムに内蔵したものであり、カメ
ラ１１４と、ミラー１１１と、コンピュータ１２０と、
投射機１３０と、入力板兼用のスクリーン１４０と、ケ
ース１１６等とを備えている。

【００２７】この実施形態は、スクリーン１４０上から
手書き入力することができるので、投射されている画像
に対応して書き込むことがさらに容易になる。また、入
力板を別途用意する必要がないうえ、ケースその他の外
観上の変更などを行うことないので、さらに、安価に製
造することができる。

【００２８】なお、この実施形態の場合には、入力板
は、透過型投影スクリーンであるために、拡散作用を持
つ半透過のものを使用するが、そのスクリーンに近い位
置にあれば、カメラ１４０によって、画像を撮影するこ
とができる。

【００２９】［変形形態］以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。

【００３０】（１）カメラを使用しているので、手書き
による座標入力の他に、入力板に紙原稿等を伏せて置く
ことにより入力する、いわゆる書画カメラとしての機能
を兼用させることができる（２）入力板を透明にすれば、カメラの出力の入力板よ
り下側では、通常の画面が撮影できるきで、入力してい
る人の顔を撮影して、テレビ会議等に使うことができ
る。このとき、像は左右反転するが、信号処理回路によ
って画像を反転すればよい。

【００３１】（３）図４（ｂ）において、上部画像Ａと
下部画像Ｂの配置は、逆であってもよい。

【００３２】（４）入力面は、ホログラム映像などを用
いた仮想的な平面によって構成することができ、その場
合には、入力板は、省略することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投射型表示システムの第１実施形
態を示す斜視図である。

【図２】本発明による入力システムの第１実施形態を示
す断面図である。

【図３】第１実施形態による投射型表示システムの制御
部を示すブロック図である。

【図４】第１実施形態による投射型表示システムの動作
原理を説明する図である。

【図５】第１実施形態による投射型表示システムの動作
原理を説明する図である。

【図６】本発明による投射型表示システムの第２実施形
態を示す図である。

【符号の説明】

１投射型表示システム１０入力システム１１入力板１１ａ入力面１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）ミラー１３照明具１４カメラ１５信号処理部１６上部画像切出し部１７入力状態検出部１８下部画像切出し部１９座標演算部２０コンピュータ３０投射機４０スクリーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｈ０４Ｎ 7/18 ＵＫＦターム(参考） 5B068 AA05 AA21 BB18 BD17 5B087 AB14 AE03 BC03 BC12 CC09 CC33 DD16 DJ03 5C054 CA04 CD03 EA05 EH01 FA00 FC08 FC12 FE14 FE16 HA00 HA25 5C058 AA06 BA23 EA01 EA13 EA26 5G435 BB17 DD02 DD05 DD06 DD07 GG08 GG46 HH02 LL15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指示入力手段の指示部が接触又は接近さ
れ情報が入力される入力面を有する透明又は半透明の入
力案内手段と、前記指示入力手段の指示部を撮像する撮像手段と、前記指示入力手段の指示部が前記入力案内手段の入力面
に接触又は接近しているときに、前記撮像手段の出力に
基づいて、前記指示部の位置又はその軌跡を演算する入
力値演算手段と、を含む入力システム。
【請求項２】指示部の位置又はその軌跡に基づいて情
報を入力する入力システムであって、前記指示部が接触又は接近される入力面を有する透明又
は半透明の入力案内手段と、前記指示部を撮像する撮像手段と、前記指示部が前記入力案内手段の入力面に接触又は接近
しているときに、前記撮像手段の出力に基づいて、前記
指示部の位置又はその軌跡を演算する入力値演算手段
と、を含む入力システム。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の入力シス
テムにおいて、前記入力案内手段の入力面の像を反射する反射手段を備
え、前記撮像手段は、前記入力案内手段の入力面の表面に沿
った方向の第１の画像及び前記反射手段で反射した前記
入力面の第２の画像を撮像すること、を特徴とする入力
システム。
【請求項４】請求項３に記載の入力システムにおい
て、前記入力値演算手段は、前記第１の画像に基づいて、前
記指示部の入力状態を検出する入力状態検出部と、前記第２の画像に基づいて、前記指示部の入力面に対す
る座標位置又はその軌跡を演算する座標演算部と、を備
えたことを特徴とする入力システム。
【請求項５】請求項１又は請求項２に記載の入力シス
テムにおいて、前記入力案内手段は、投射映像を投影するスクリーンで
あること、を特徴とする入力システム。
【請求項６】請求項１に記載の入力システムにおい
て、前記指示入力手段は、その指示部が発光部材、着色部材
又は反射部材を備えること、を特徴とする入力システ
ム。
【請求項７】請求項１から請求項６までのいずれか１
項に記載の入力システムと、前記入力システムから入力された画像を投射する投射手
段と、を含む投射型表示システム。
【請求項８】請求項７に記載の投射型表示システムに
おいて、前記投射手段で投射された画像を投影するスクリーンを
備え、前記入力案内手段は、前記スクリーンであること、を特
徴とする投射型表示システム。