JP2008192146A - 画像表示装置の制御装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環境光源の影響を排除できる画像表示装置の制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】所定の光スペクトル信号を生成する基準オブジェクト１２及び１４と、所定の方式により前記所定の光スペクトル信号を変調する変調部１６と、リモコン装置２０とを備える画像表示装置１０を制御する制御装置であり、前記リモコン装置２０は、変調された前記所定の光スペクトル信号を受光し、デジタル信号ＤＳを生成するイメージセンサ２４と、前記デジタル信号ＤＳを受け取って復調し、前記基準オブジェクトのイメージのみを含むデジタル画像を生成し、かつ該デジタル画像で前記基準オブジェクトのイメージ変化を算出する信号処理手段２６とを備える。ここで、リモコン装置２０は、前記基準オブジェクトのイメージ変化に基づき前記画像表示装置１０を制御し、前記所定の光スペクトル信号の帯域と重なる帯域の光を生成する他の光源の影響を排除する。
【選択図】図１

Description

本発明は、イメージセンサにより少なくとも一つの基準オブジェクトにて生成され、かつ変調された所定のスペクトルの光信号を検出し、かつ検出された基準オブジェクトのイメージ変化を算出することにより画像表示装置を制御する画像表示装置の制御装置及び方法に関する。

本願発明は、ここに引用して本明細書に組み込む出願日２００７年０１月３１日の台湾出願第０９６１０３４６２号における全開示内容に係り優先権主張するものである。

従来のカーソル制御方法として、特許文献１のカーソル制御方法及び装置には、手持ち装置でカーソルを制御する方法が開示されている。まず、手持ち装置が光学装置にて移動を検出し、次に、検出された移動に基づき位置の差を算出する。そして、手持ち装置がその位置の差をある特定装置に無線的に送信し、この位置の差に基づき特定装置のカーソルの動作を制御し、かつカーソルの動作に基づき特定装置の応用プログラムを操作する。しかしながら、実際に前記光学装置を使いあるイメージエリアを撮像する時、センサアレイに検出されたイメージの位置が、光学装置と撮像されるオブジェクトとの間の距離及び撮像中光学装置の回転角度に影響され、それを補正しないと、カーソルの誤制御を生じる可能性がある。また、前記光学装置により検出されたイメージには、光学装置の視野角範囲内にある全てのオブジェクトが含まれているため、画像認識のプロセスも複雑になる。

前記従来技術に存在していた問題を解消するために、本発明と同一出願人により出願した特許文献２のポインティング装置及び方法、及び特許文献３のカーソル制御方法及びその方法を使用する装置には、少なくとも一つの基準オブジェクトにより赤外線の光（波長が約９４０ｎｍ）を生成し、またイメージセンサに赤外線フィルタを設置させることにより、イメージセンサが基準オブジェクトからの赤外線の光のみを検出でき、画像認識のプロセスを簡単にする装置及び方法が開示される。イメージセンサにより検出された基準オブジェクトのイメージ変化（例えば移動量）に基づき、画像表示装置を制御する。そのようなイメージセンサの撮像は、一般の蛍光灯（波長が約３５０ｎｍ〜７５０ｎｍ）に影響されないが、ハロゲンランプ（波長が約３５０ｎｍ〜１１００ｎｍ）が存在する場合、特に基準オブジェクトの付近にあると、イメージセンサの撮像が影響される。すなわち、イメージセンサの赤外線フィルタを経て撮像されたイメージが、基準オブジェクト及びハロゲンランプの双方を含み、したがって、後段の画像処理に誤判断させ、画像表示装置を正確に制御することができなくなる。なお、太陽の光も制御装置の正常な機能に影響を与える光源である。

上述した原因を鑑みて、従来の画像表示装置の制御装置をさらに改良することが必要であり、制御装置の操作の正確性を向上する。
台湾特許公開第２００５４０６８７号 台湾特許出願第０９５１１６０１１号 台湾特許出願第０９５１４９４０８号

本発明の目的は、少なくとも一つの基準オブジェクトにより変調された所定の光スペクトル信号をリモコン装置で検出して画像表示装置を制御し、そのリモコン装置は環境光源の影響を排除することができ、画像表示装置の操作の正確性を向上できる画像表示装置の制御装置及び方法提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明は、所定の光スペクトル信号を生成する少なくとも一つの基準オブジェクトと、所定の方式により前記所定の光スペクトル信号を変調する変調部と、リモコン装置とを備える画像表示装置を制御する制御装置を提供する。前記リモコン装置は、変調された前記所定の光スペクトル信号を受光し、それをデジタル信号に転換するイメージセンサと、前記デジタル信号を受け取り、それを復調して前記基準オブジェクトのイメージのみを含むデジタル画像を生成し、かつ前記デジタル画像上に形成された前記基準オブジェクトのイメージ変化を算出する信号処理手段とを備える。そこで、前記リモコン装置は、前記基準オブジェクトのイメージ変化により前記画像表示装置を制御し、前記所定の光スペクトル信号の帯域と重なる帯域の光を生成する他の光源の影響を排除する。

本発明は、所定の光スペクトル信号を生成する少なくとも一つの基準オブジェクトを提供するステップと、所定の方式により前記所定の光スペクトル信号を変調するステップと、変調された前記所定の光スペクトル信号をイメージセンサにより受光し、デジタル信号を生成するステップと、前記デジタル信号を復調し、前記基準オブジェクトのイメージのみを含むデジタル画像を生成するステップと、前記デジタル画像上に形成された前記基準オブジェクトのイメージ変化を算出するステップと、前記基準オブジェクトのイメージ変化により前記画像表示装置を制御するステップとを備える画像表示装置を制御する制御方法をさらに提供する。そこで、前記所定の光スペクトル信号の帯域と重なる帯域の光を生成する他の光源の影響を排除する。

本発明に係る画像表示装置の制御装置及び方法は、さまざまな画像表示装置の制御に応用でき、例えば、コンピュータのスクリーン、ゲーム機のスクリーン、投影スクリーン、モニタ及びテレビ等。一実施例において、本発明の制御装置及び方法は、画像表示装置の制御インターフェース又はユーザーインターフェースにあるカーソルの移動を制御することができ、画像表示装置の機能状態の設定及び調整に用いられる。他の実施例において、制御装置のリモコン装置を回転することにより、アナログノブ(analog knob)の回転動作を模擬し、画像表示装置の機能状態を制御する。また、前記テレビは、ＣＲＴディスプレイ、液晶ディスプレイ或いはプラズマディスプレイとすることができる。

この発明のさらなる目的、特徴および利点は、添付図面に関連して行われる以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。また、本明細書において、類似するコンポーネントは、同じ番号で標示されている。

図１に示すように、本発明の第一実施例に係る画像表示装置１０を制御する制御装置１００が示されている。制御装置１００は、画像を表示する表示画面１０２と、基準オブジェクト１２及び１４と、変調部１６と、リモコン装置２０とを備える。画像表示装置１０の実施例は、テレビ、ゲーム機のスクリーン、投影スクリーン、モニタ及びコンピュータのスクリーンなどの画像を表示する各種の装置とすることができる。画像表示装置１０の機能状態の設定及び調整は、ユーザーインターフェースにより制御されることができ、その機能状態の設定及び調整は、例えば音量調整、チャンネル選択、色彩設定及び音効設定とすることができるが、これらに限定されるものではない。また、その設定及び調整は、表示画面１０２に表示されるカーソル１０４で制御され、カーソル１０４は、制御パネル（図示せず）或いは制御装置２０を介して制御されることができる。

基準オブジェクト１２及び１４は、所定の光スペクトル信号を生成することができ、一実施例として、基準オブジェクト１２及び１４は、例えば約９４０ｎｍの中心波長の光を生成する赤外線ＬＥＤ(infrared light emitting diode)を配列して形成される。赤外線ＬＥＤの異なる配列により、異なる形状の基準オブジェクト１２及び１４を形成できる。例えば本実施例において、三つの赤外線ＬＥＤが一直線に配列され、二つの条状の基準オブジェクト１２及び１４を形成する。他の実施例で、異なる面積の星形の基準オブジェクト１２及び１４を構成できる。また他の実施例で、これら基準オブジェクトの一方を条状とし他方を点状にすることができる。変調部１６は基準オブジェクト１２及び１４と電気的に接続され、例えば所定の変調周波数を持つ周期変調などの所定の方式にて基準オブジェクト１２及び１４により生成される光スペクトル信号を変調する。一実施例において、変調周波数を２０Ｈｚとし、基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号を同時に変調するために用いられる。また他の実施例で、基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号がそれぞれ異なる所定の変調周波数により変調されることができる。ここで注意すべきことは、異なる２つの変調周波数で基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号を変調する場合、異なる２つの変調周波数を倍数関係にすることが好ましい。これによって、二つの基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号を同調させることができる。例えば、基準オブジェクト１４からの所定の光スペクトル信号が４０Ｈｚ（２５ｍｓ毎に１回発光）の周波数で変調される間、基準オブジェクト１２からの所定の光スペクトル信号が２０Ｈｚ（５０ｍｓ毎に１回発光）の周波数で変調され、その結果、毎回基準オブジェクト１４が２回発光し、基準オブジェクト１２が１回発光する。そして、基準オブジェクト１２と１４とが同期するように同時に発光する。なお、逆周波数により基準オブジェクト１２及び１４からの光スペクトル信号を変調することもできる。他の実施例において、非周期変調により基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号を変調することができる。このように、基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号は、所定の光スペクトル信号の帯域と一部又は全部が重なる光を発光する環境光源と区別することができる。また、前記基準オブジェクト１２、１４及び変調部１６は、前記画像表示装置１０に結合され、或いは操作中に画像表示装置１０の付近に置かれる独立したデバイスに形成されることができる。

前記リモコン装置２０は、光フィルタ２２と、イメージセンサ２４と、信号処理手段２６と、無線通信部２８とを具備する。前記リモコン装置２０は、前記イメージセンサ２４を介し前記基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号を受光し、デジタル画像を生成する。またそのデジタル画像上に形成された前記基準オブジェクト１２及び１４の位置変化或いは回転角度変化などのイメージ変化に基づき、前記画像表示装置１０を制御する。その詳細な説明は、後述する。例えば、画像表示装置１０がテレビである場合、リモコン装置２０は一般のテレビの制御を行うテレビリモコンである。画像表示装置１０がゲーム機のスクリーンである場合、リモコン装置２０により画面上のゲームの進行を制御することができる。また、画像表示装置１０が投影スクリーンである場合、リモコン装置２０をその投影スクリーンの応用ソフトウェアの動作を制御するマウスとすることができる。ここで理解すべきことは、上述したディスプレイの種類及びその制御方法は、ただ一種の実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。他の実施例において、リモコン装置２０は、異なるディスプレイの他の制御を実行することができる。前記無線通信部２８は、前記信号処理手段２６の制御を受け、前記画像表示装置１０の動作を制御するための制御信号Ｓを生成し、前記画像表示装置１０に送信する。

図１、２ａ及び２ｂに示すように、説明のため、本発明の第一実施例を実際に操作する場合、前記画像表示装置１０の近く、かつイメージセンサ２４の視野角範囲内に、光源３０があることとする。光源３０は、前記基準オブジェクト１２及び１４から生成される所定の光スペクトル信号の帯域と一部または全部が重なる光を発光する例えばロゲンランプ或いは太陽光光源などである。先ず、基準オブジェクト１２及び１４から生成される所定の光スペクトル信号が所定の変調周波数を持つ周期変調を変調部１６から受けたとする。前記イメージセンサ２４にその所定の光スペクトル信号を検出させるために、前記所定の変調周波数を前記イメージセンサ２４のサンプリング周波数より低くすることが好ましい。前記サンプリング周波数は、イメージセンサ２４が一秒ごとに抽出するフレームの数である。前記サンプリング周波数は、前記所定の変調周波数の倍数にすることが好ましい。これにより、画像の抽出は前記基準オブジェクト１２及び１４の発光と同期することができる。例えば一実施例において、前記イメージセンサ２４のサンプリング周波数を２００Ｈｚ（５ｍｓごとに一回抽出する）とし、前記基準オブジェクト１２及び１４の所定変調周波数を２０Ｈｚ（５０ｍｓごとに一回抽出する）とする。すなわぢ、前記イメージセンサ２４が１０回目の抽出をするとき、前記基準オブジェクト１２及び１４が同時に発光する。これにより、前記イメージセンサ２４は、前記基準オブジェクト１２及び１４から生成された所定の光スペクトル信号を検出することができる。

次に、前記イメージセンサ２４は前記光フィルタ２２を介し、前記所定の光スペクトル信号を受光する。前記光フィルタ２２が前記所定の光スペクトル信号の帯域以外の帯域の光を遮断できるため、前記イメージセンサ２４は、前記基準オブジェクト１２、１４及び光源３０のイメージのみを検出し、デジタル信号ＤＳを生成する。信号処理手段２６が前記デジタル信号ＤＳを受信した後、基準オブジェクト１２及び１４のイメージ変化に基づき画像表示装置１０を制御する。信号処理手段２６は、基準オブジェクト１２及び１４のイメージ変化を計算することにより画像表示装置１０を制御するため、もし光源３０の信号が計算プロセスに含まれると、誤制御を生じる可能性がある。そのため、信号処理手段２６は、前記所定の変調周波数で変調されたデジタル信号ＤＳを復調する能力が必要であり、基準オブジェクト１２及び１４のイメージのみを含むデジタル画像を生成することができる。図２ａに示したように、Ｉ_１２及びＩ_１４は、それぞれ基準オブジェクト１２及び１４のイメージである。最後に、信号処理手段２６は、基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４の変化を算出した後、無線通信部２８を制御して制御信号Ｓを画像表示装置１０に送信させ、画像表示装置１０を制御する。これによって、周囲に存在している他の光源から画像表示装置の制御装置１００に対する影響を排除でき、制御の正確性を向上することになる。逆に、もし制御装置１００が変調及び復調の機能を持たないなら、デジタル画像が基準オブジェクト１２、１４及び光源３０のイメージを含むことになる。すなわち、図２ｂに示すように、デジタル画像はＩ_１２、Ｉ_１４及びＩ_３０のイメージを含む。

図３に示すように、本発明に係る第二実施例の画像表示装置を制御する制御装置２００を示している。ここで、リモコン装置２０は、画像表示装置１０と電気的に接続することにより、画像表示装置１０の調整及び設定を制御する。例えば、ゲームシステムにおいて、リモコン装置２０はディスプレイと電気的に接続し、ゲームの進行を制御する。制御装置２００は、画像表示装置１０と、基準オブジェクト１２及び１４と、変調部１６と、リモコン装置２０とを備える。同様に、ここでリモコン装置２０を使い、イメージセンサ２４で基準オブジェクト１２及び１４から生成した所定の光スペクトル信号を検出してデジタル信号ＤＳを生成する。信号処理手段２６は、前記デジタル信号ＤＳをデジタル画像に転換し、そしてデジタル画像上の基準オブジェクト１２及び１４のイメージ変化に基づき画像表示装置１０を制御する。変調部１６は、基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号を変調する。信号処理手段２６は、デジタル信号ＤＳを復調し、これによって環境光源の光源からの影響を排除できる。説明すべきことは、本発明の実施例は二つの基準オブジェクト１２及び１４により説明されたが、本発明を限定するものではない。他の実施例に、ただ一つの基準オブジェクトを使って画像認識の基準とすることもでき、或いは二つの基準オブジェクトを使っても、一つのみを変調してもよい。以下の段落は、制御装置１００、２００がデジタル画像上の基準オブジェクト１２及び１４のイメージの位置変化或いは回転角度変化などのイメージ変化に基づき、画像表示装置１０を制御する二種の実施例を説明する。

図４〜７に示すように、一実施例に、制御装置１００或いは２００は、画像表示装置１０の表示画面１０２のカーソル１０４の動きを制御することに用いられる。ここで、基準オブジェクト１２及び１４は、異なる面積で、かつ同じ形状の二つの基準オブジェクトとする。例えば、基準オブジェクト１２が大きい星の符号で表示され、デジタル画像でＩ_１２を呈する。基準オブジェクト１４が小さい星の符号で表示され、デジタル画像でＩ_１4を呈する。カーソルの制御方法は、所定の光スペクトル信号を生成し、かつ所定の範囲を定義する二つの基準オブジェクトを提供するステップ１５０と、イメージセンサを前記所定の範囲内に照準させるステップ２５０と、前記イメージセンサにより前記所定の光スペクトル信号を受光し、デジタル画像を生成するステップ３００と、前記デジタル画像にある前記基準オブジェクトのイメージの位置及び形状を判断し、第一のパラメータを生成するステップ４００と、前記第一のパラメータに距離補正及び角度補正を行うステップ５００と、前記イメージセンサの照準位置を前記所定の範囲内に移動させ、第二のパラメータを生成するステップ６００と、前記補正された第一のパラメータ及び第二のパラメータにて、前記デジタル画像上の前記基準オブジェクトのイメージの移動距離を算出することによりカーソルの動きを制御するステップ７００とを備える。そこで、ステップ７００において、前記第二のパラメータに距離補正及び角度補正を行うステップ７１０及び前記かソールの動き感度を制御するための倍率を入力するステップ７２０とを同時に行う。なお、ステップ７２０は、異なるアプリケーションに応じて省略してもよい。

図１、４及び５ａを参照すると、制御装置１００及び２００は工場から出荷される前に、その信号処理手段２６に予め所定位置パラメータ及び所定距離パラメータが設定されていることが好ましい。それらのパラメータは、リモコン装置２０が基準オブジェクト１２及び１４から所定の距離（例えば３メートル）を離れ、イメージセンサ２４を介して検出された基準オブジェクト１２及び１４のイメージＩ_１２及びＩ_１４に基づき算出された所定のパラメータであり、図５ａに示すように、距離補正及び角度補正の基準とする。所定位置パラメータ及び所定距離パラメータは、例えばセンサアレイの中心“＋”を原点とする平面空間などのように、イメージセンサ２４のセンサアレイにより形成された平面空間に応じて定義することができる。例えば、所定位置パラメータは、その平面空間で基準オブジェクト１２及び１４の所定のイメージＩ_１２及びＩ_１４の座標と、平均座標（Ｘ_０、Ｙ_０）と、所定のイメージＩ_１２及びＩ_１４を連結する線分の傾き角度とを含む。所定距離パラメータは、その平面空間で基準オブジェクト１２及び１４の所定のイメージＩ_１２及びＩ_１４との間の距離Ｌと、その平均座標（Ｘ_０、Ｙ_０）及び中心点“+”との間の距離Ｄとを含む。

先ず、基準オブジェクト１２及び１４は、例えば赤外信号等の所定の光スペクトル信号を生成する。イメージセンサ２４の視野角範囲及び基準オブジェクト１２、１４の照射角度により、基準オブジェクト１２及び１４の周りに検出できる範囲“Ａ”が決定できる（ステップ１５０）。次に、リモコン装置２０を使い検出できる範囲“Ａ”内に照準する（ステップ２５０）。本発明に使用されるイメージセンサ２４が所定の光スペクトル信号のみを検出でき、かつ基準オブジェクト１２及び１４からの所定の光スペクトル信号が変調部１６により変調されたため、図５ａに示したように、信号処理手段２６は基準オブジェクト１２及び１４のみを含むデジタル画像を形成する（ステップ３００）。かつ本実施例において、リモコン装置２０を使い前記デジタル画像を検出する際に、リモコン装置２０が時計回りにθの角度で回転すると、このときの基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'と、イメージセンサ２４が前述した所定の距離で検出した所定のイメージＩ_１２及びＩ_１４との間にθの角度の差を生じるため、イメージセンサ２４が同じ位置に照準して撮像したとしても、基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'の平均座標（Ｘ、Ｙ）は、所定の基準オブジェクトのイメージＩ_１２、Ｉ_１４の平均座標（Ｘ_０、Ｙ_０）と一致しない。

図１、４、５ａ及び５ｂに示すように、信号処理手段２６は基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'の位置及び形状を判断し、第一の位置パラメータと、第一の距離パラメータと、第一の形状パラメータとを含む第一のパラメータを生成する（ステップ４００）。信号処理手段２６は、第一の位置パラメータ（例えば基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'の平均座標及びそれらイメージを連結した線分の傾き角度）と所定位置パラメータ（例えば所定の基準オブジェクトのイメージＩ_１２、Ｉ_１４及びそれらを連結した線分の傾き角度）との間の角度の差θに基づき、角度補正を行う（ステップ５００）。補正の方式は式（１）により行われる：

ここで、角度θは、第一の位置パラメータ及び所定位置パラメータとの間の回転角度の差であり、Ｘ及びＹは、補正前第一の位置パラメータの平均座標であり、Ｘ'及びＹ'（図示せず）は、補正後基準オブジェクトのイメージの位置の平均座標である。これによって、補正された基準オブジェクト１２及び１４のイメージは、同じ基準に基づき得られたものになる。このように、イメージセンサ２４は、同じ位置を狙いさえすれば、いかなる回転角度で撮像しても同じイメージを検出できる。

しかしながら、前記角度の差θは１８０度より大きく、図５ｂに示す基準オブジェクトのイメージＩ_１２''及びＩ_１４''を形成する場合、もし基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４との間に差異がない（基準オブジェクト１２及び１４が同じ大きさ及び形状を持つ）なら、基準オブジェクトのイメージＩ_１２''及びＩ_１４''が基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'（図５）を回転させて形成されたか、または移動させて形成されたかを判断できなくなる。したがって、本発明は、異なる面積の二つの基準オブジェクト１２及び１４を使い、信号処理手段２６が得られたイメージの形状パラメータ（例えば基準オブジェクトのイメージの面積）に基づき、先に基準オブジェクト１２及び１４のイメージのそれぞれ位置を判断した後、角度補正を行う。これによって、イメージセンサ２４を操作するときの回転角度は１８０度を超えても、正確な角度補正が行われる。

図６に示すように、本発明に係る距離補正の方式が開示されている。リモコン装置２０のイメージセンサ２４を使い所定の距離で撮像すると、基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４が得られる。リモコン装置２０と基準オブジェクト１２及び１４との間の距離が大きくなると、図６に示した撮像されたイメージが小さくなり、かつ基準オブジェクトのイメージの平均座標がセンサアレイの中心“+”に近くなる。しかし、このような動作による位置の変化は、使用者がリモコン装置２０の照準位置を移動させることとはいえない。その位置の変化を補正しないと、撮像距離の変化をリモコン装置２０の照準位置の移動であると誤認識される可能性がある。この実施例において、イメージの距離パラメータに、イメージＩ_１２及びＩ_１４との間の距離をＬとし、それらの平均座標（Ｘ₀,Ｙ₀）及びセンサアレイの中心“+”との間の距離をＤとする。第一の距離パラメータに、イメージＩ_１２'''及びＩ_１４'''との間の距離をｌとし、それらの平均座標及びセンサアレイの中心“+”との間の距離をｄとする。これによって、式（２）の比例関係により、異なる撮像距離によりなされる位置の差を補正する（ステップ５００）。

図７に示すように、基準オブジェクトのイメージの位置が補正された後、イメージｉ_１２及びｉ_１４になる。それは同じ所定距離及び回転角度に基づき得られたイメージであり、その平均座標は（Ｘ_ｉ,Ｙ_ｉ）になる。そして、検出できる範囲“Ａ”内でリモコン装置２０の照準位置を移動させる（ステップ６００）。このとき、イメージセンサ２４は検出されたデジタル信号ＤＳを信号処理手段２６に送信し、信号処理手段２６はそのデジタル信号ＤＳに基づき、第二のパラメータを生成する。第二のパラメータは、イメージセンサ２４の照準位置が移動された後デジタル画像上の基準オブジェクト１２及び１４の第二の位置パラメータ及び第二の距離パラメータを含む。第二の位置パラメータは、例えばセンサアレイの中心“＋”を原点とする平面空間などのように、イメージセンサ２４のセンサアレイにより形成された平面空間に応じた移動後の基準オブジェクト１２及び１４のイメージの平均座標を含む。第二の距離パラメータは、上記と同じ平面空間に応じた移動後の基準オブジェクト１２及び１４のイメージの間の距離を含む。信号処理手段２６は、補正された第一の位置パラメータ及び第二の位置パラメータにより、連続的に基準オブジェクトｉ_１２及びｉ_１４のイメージの移動距離ΔＳを算出する。それと同時に、上述した補正方式により、第二のパラメータに回転角度及び距離の偏差を補正し（ステップ７１０）、正確なカーソル制御を行う。また、第二のパラメータに行われる補正方式は第一のパラメータに行われる補正方式と類似するため、その詳しい説明を省略する。次に、信号処理手段２６は、計算された結果を画像表示装置１０に無線或いは電気的に伝送する。画像表示装置１０は、好適に、応用ソフトウェアがインストールされており、使用者インターフェース及びカーソル１０４の制御に用いられ、信号処理手段２６からの制御信号Ｓを受信した後、表示画面１０２のカーソル１０４の移動を制御する。また、基準オブジェクトのイメージｉ_１２及びｉ_１４の移動距離ΔＳを計算するとき、倍率Ｘ_{ｓｃａｌｅ}及びＹ_{ｓｃａｌｅ}を入力でき（ステップ７２０）、カーソル１０４の動き感度を制御する。例えば、移動距離ΔＳは式（３）のように計算できる。

ここで、ΔＳ_Ｘは水平方向の移動距離であり、ΔＳ_Ｙは垂直方向の移動距離である。式(３)により、Ｘ_{ｓｃａｌｅ}及びＹ_{ｓｃａｌｅ}が大きくなると、カーソル１０４の動き感度が小さくなり、すなわち、表示画面１０２でカーソル１０４を同じ距離で移動させるために、リモコン装置２０の照準位置の移動距離をより大きくする必要がある。逆に、式(３)において、Ｘ_{ｓｃａｌｅ}及びＹ_{ｓｃａｌｅ}が小さくなると、カーソル１０４の動き感度が大きくなり、すなわち、リモコン装置２０の照準位置の移動距離を大きく移動させることを要さずに、表示画面１０２でカーソル１０４を同じ距離で移動でき、本発明の画像表示装置の制御装置１００の実用性を高める。

図８〜１０ｅに示すように、他の実施例で、制御装置１００及び２００が、アナログノブの回転操作を模擬することができ、画像表示装置１０の機能状態を制御する。図８を参照すると、その制御方法は、変調された所定の光スペクトル信号を生成し、かつ所定の範囲を定義する少なくとも二つの基準オブジェクトを提供するステップ１１００と、イメージセンサを前記所定の範囲内に照準させるステップ１２００と、前記イメージセンサにより前記所定の光スペクトル信号を受光し、デジタル画像を生成するステップ１３００と、前記デジタル画像にある前記基準オブジェクトのイメージの位置を判断し、第一のパラメータを生成するステップ１４００と、前記イメージセンサを回転させ、アナログノブの回転動作を模擬し、第二のパラメータを生成するステップ１５００と、第一のパラメータ及び第二のパラメータとの角度差を計算し、画像表示装置の機能状態を制御するステップ１６００とを備える。

図１、８及び９ａに示すように、先ず、基準オブジェクト１２及び１４は、例えば中心波長が０．８４〜０．９４μｍの範囲内である赤外線などの所定の光スペクトル信号を生成する。基準オブジェクト１２及び１４の照射角度及びイメージセンサ２４の視野角により、基準オブジェクト１２及び１４の周りに検出できる範囲“Ａ”が決められる（ステップ１１００）。そして、イメージセンサ２４を使い、前記検出できる範囲“Ａ”に照準する（ステップ１２００）。基準オブジェクト１２及び１４から生成された所定の光スペクトル信号が変調部１６により変調されたため、イメージセンサ２４のセンサアレイは、図９ａに示した基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４のみを含み（ステップ１３００）、かつそれらは信号処理手段２６に保存される。次に、信号処理手段２６は基準オブジェクト１２及び１４のイメージの位置を認識し、第一のパラメータを生成し（ステップ１４００）、これを信号処理手段２６に保存される。第一のパラメータは、例えばセンサアレイの中心“＋”を原点とする平面空間などのように、イメージセンサ２４のセンサアレイにより形成された平面空間で計算された基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４の座標及び平均座標を含む。例えば図９ａに示したように、前記平面空間で基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４の座標はそれぞれ（Ｘ_１２,Ｙ_１２）及び（Ｘ_１４,Ｙ_１４）であり、その平均座標は（Ｘ,Ｙ）である。

次に、使用者（図示せず）は、リモコン装置２０を回転し、アナログノブの回転動作を模擬する。また、本実施例のイメージセンサ２４が、リモコン装置２０のなかに配置されているため、イメージセンサ２４も同時に回転される。例えば、本実施例において、使用者がリモコン装置２０を時計回りに角度θで回転させると、イメージセンサ２４のセンサアレイで基準オブジェクト１２及び１４のイメージが反時計周りに角度θで回転される（図９ａ）。基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４は基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'になり（ステップ１５００）、それらの座標がそれぞれ（Ｘ_１２',Ｙ_１２'）及び（Ｘ_１４',Ｙ_１４'）であり、平均座標が（Ｘ',Ｙ'）である。また、基準オブジェクトのイメージの座標及び平均座標が信号処理手段２６に保存される。本実施例において、リモコン装置２０の回転角度の計算方法は二つがあり、その一つは図９ａに示したように、回転前基準オブジェクトのイメージの平均座標（Ｘ,Ｙ）とイメージセンサ２４のセンサアレイの中心“+”とを連結する線分及び回転後基準オブジェクトのイメージの平均座標（Ｘ',Ｙ'）とイメージセンサ２４のセンサアレイの中心“+”とを連結する線分との間の挟角により、リモコン装置２０の回転角度θを算出する。

図９ｂに、本発明に係る実施例において、リモコン装置２０の回転角度を計算するもう一つの方法が示されている。ここで、Ｉ_１２及びＩ_１４は、使用者がリモコン装置２０を回転させる前に、センサアレイで形成する基準オブジェクト１２及び１４のイメージであり、Ｉ_１２'及びＩ_１４'は、使用者がリモコン装置２０を時計回りに回転させた後、センサアレイで形成する基準オブジェクト１２及び１４のイメージである。回転角度の計算については、基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４を連結する線分と基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'を連結する線分との間に挟む角度θにより計算する。信号処理手段２６は、算出された回転角度に基づき画像表示装置１０の機能状態を調整及び設定する。

再度図８を参照すると、機能状態の変化感度を調整するため、回転角度の計算中に、信号処理手段２６にステップパラメータを入力することができる（ステップ１６１０）。例えば本発明の実施例には、ステップパラメータが２度とされ、すなわち、本発明に係るアナログノブを模擬する制御する方法は、少なくとも２度の回転角度を認識できる。また、認識できる角度の範囲は、時計回り３５８度から反時計回り３５８度までであるため、１７９個のステップがある。他の実施例において、ステップパラメータを変化させることにて、認識できる角度を調整できる。なお、より大きいステップパラメータを入力すると、機能状態の変化感度が低くと設定でき、すなわち、機能状態を変化させるため、リモコン装置２０をより大きい角度で回転する必要がある。また、より小さいステップパラメータを入力すると、機能状態の変化感度が低く設定でき、設定の方式は、異なる製品により調整することができる。

図１０ａ〜１０ｅに示すように、本発明に係るアナログノブを模擬する制御方法により、それぞれ異なる時計回り回転角度で形成されたデジタル画像を示している。図１０ａに、使用者がリモコン装置２０を回転せずに検出されたイメージが示されており（このイメージを所定のイメージで取り替えてもよい）、ここで基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'は、ステップ１４００の基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４と同じであるため、この際、機能状態を無変化に設定する。図１０ｂに、使用者がリモコン装置２０を時計周りに３０度で回転した場合検出されたイメージが示されており、ここで前記一つ目の方式で基準オブジェクトのイメージＩ_１２'及びＩ_１４'と基準オブジェクトのイメージＩ_１２及びＩ_１４との間の角度の差を計算し、この際、機能状態を２０％増やすか、或いは減らすかに設定する。図１０ｃに、使用者がリモコン装置２０を時計周りに６０度で回転した場合検出されたイメージが示されており、この際、機能状態を４０％増やすか、或いは減らすに設定する。図１０ｄに、使用者がリモコン装置２０を時計周りに９０度で回転した場合検出されたイメージが示されており、この際、機能状態を６０％増やすか、或いは減らすかに設定する。図１０ｅに、使用者がリモコン装置２０を時計周りに１２０度で回転した場合検出されたイメージが示されており、この際、機能状態を８０％増やすか、或いは減らすかに設定する。説明すべきことは、ここで開示されていた数値の設定は、ただ一種の実施方式であり、本発明を限定するものではない。他の実施例で、数値の設定を製品の要求に応じて設定することができる。また、ここで、ただリモコン装置２０を時計回りの方向に回転する例で説明するが、リモコン装置２０を反時計回りの方向に回転する例の詳細実施方式は類似であるため、詳しい説明を省略する。なお、本発明の実施例において、基準オブジェクト１２及び１４のイメージの位置変化及び回転角度変化のみを説明するが、本発明を限定するものではない。他の実施例において、基準オブジェクト１２及び１４のイメージの他のイメージ変化は、画像表示装置１０を同様に制御する例として利用できる。

上述したように、従来の画像表示装置の制御装置は、環境光源の影響より、画像表示装置を誤制御する可能性がある。本発明に係る画像表示装置の制御装置は（図１及び３に示すように）、基準オブジェクトから所定の光スペクトル信号を変調することにより、環境光源の影響を排除できる。これによって、画像認識を行うとき、基準オブジェクトのイメージのみを処理し、画像認識の複雑性を低下し、かつ制御の正確性を上がる効果がある。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明に係る第一実施例の画像表示装置の制御装置を示す説明図である。 本発明のイメージセンサで検出されたイメージを示す説明図であり、制御装置は環境光源の影響を排除するための所定の光スペクトル信号を変調する変調部を具備する。 本発明のイメージセンサで検出されたイメージを示す説明図であり、制御装置は環境光源の影響を排除するための所定の光スペクトル信号を変調する変調部を具備せず。 本発明に係る第二実施例の画像表示装置の制御装置を示す説明図である。 本発明の実施例に係る画像表示装置の制御装置にて画像表示装置に表示されるカーソルの動きを制御することを示すフローチャートである。 本発明のリモコン装置のイメージセンサにて検出されたデジタル画像を示す説明図であり、リモコン装置が撮像する際に時計回りにある角度に回転された。 本発明のリモコン装置のイメージセンサにて検出されたデジタル画像を示す説明図であり、リモコン装置が撮像する際に時計回りに１８０度以上の角度に回転された。 本発明のリモコン装置のイメージセンサにより基準オブジェクトから異なる距離で検出されたデジタル画像を示す説明図である。 本発明のリモコン装置のイメージセンサの照準位置を移動させ、イメージセンサにより検出されたデジタル画像を示す説明図である。 本発明の実施例の制御装置により画像表示装置の機能状態を制御することを示すフローチャートである。 本発明の実施例において、リモコン装置の回転角度を計算する方法を示す説明図である。 本発明の実施例において、リモコン装置の回転角度を計算するもう一つの方法を示す説明図である。 本発明のリモコン装置のイメージセンサにより検出されたイメージを示す説明図であり、リモコン装置が使用中に回転されていない。 本発明のリモコン装置のイメージセンサにより検出された他のイメージを示す説明図であり、リモコン装置が使用中に時計回りに３０度まで回転された。 本発明のリモコン装置のイメージセンサにより検出されたさらに他のイメージを示す説明図であり、リモコン装置が使用中に時計回りに６０度まで回転された。 本発明のリモコン装置のイメージセンサにより検出されたさらに他のイメージを示す説明図であり、リモコン装置が使用中に時計回りに９０度まで回転された。 本発明のリモコン装置のイメージセンサにより検出されたさらに他のイメージを示す説明図であり、リモコン装置が使用中に時計回りに１２０度まで回転された。

符号の説明

１００ 画像表示装置の制御装置
１０ 画像表示装置
１０２ 表示画面
１０４ カーソル
１２、１４ 基準オブジェクト
１６ 変調部
２０ リモコン装置
２２ 光フィルタ
２４ イメージセンサ
２６ 信号処理手段
２８ 無線通信部
３０ 光源
ＤＳ デジタル信号
Ｓ 制御信号
２００ 画像表示装置の制御装置
Ａ 検出できる範囲
ｉ_１２、ｉ_１４ 基準オブジェクトのイメージ
Ｉ_１２、Ｉ_１４ 基準オブジェクトのイメージ
Ｉ_３０ 光源のイメージ
Ｉ_１２'、Ｉ_１４'、Ｉ_１２''、Ｉ_１４''、Ｉ_１２'''、Ｉ_１４''' 基準オブジェクトのイメージ
Ｌ、ｌ 基準オブジェクトのイメージ間の距離
θ 回転角度
（Ｘ,Ｙ）、（Ｘ_ｉ,Ｙ_ｉ）、（Ｘ',Ｙ'）、（Ｘ₀,Ｙ₀）基準オブジェクトのイメージの平均座標
（Ｘ_１２,Ｙ_１２）、（Ｘ_１２',Ｙ_１２'）基準オブジェクトのイメージの座標
（Ｘ_１４,Ｙ_１４）、（Ｘ_１４',Ｙ_１４'）基準オブジェクトのイメージの座標
Ｘ_{ｓｃａｌｅ}、Ｙ_{ｓｃａｌｅ} 倍率
ΔＳ 基準オブジェクトのイメージの移動距離
ΔＳ_Ｘ 水平移動距離
ΔＳ_Ｙ 垂直移動距離
Ｄ，ｄ 基準オブジェクトのイメージの連結線分とセンサアレイの中心との間の距離
１５０〜７２０ ステップ
１１００〜１６１０ ステップ

Claims (20)

1. 所定の光スペクトル信号を生成する少なくとも一つの基準オブジェクトと、
   所定の方式により前記所定の光スペクトル信号を変調する変調部と、
   リモコン装置とを備える画像表示装置を制御する制御装置であり、
   前記リモコン装置は、変調された前記所定の光スペクトル信号を受光し、デジタル信号を生成するイメージセンサと、前記デジタル信号を受信して復調し、前記基準オブジェクトのイメージのみを含むデジタル画像を生成し、かつ該デジタル画像上に形成された前記基準オブジェクトのイメージ変化を算出する信号処理手段とを備え、
   前記リモコン装置は、前記基準オブジェクトのイメージ変化に基づき画像表示装置を制御し、かつ前記所定の光スペクトル信号の帯域と重なる帯域の光を生成する他の光源の影響を排除する制御装置。
2. 前記画像表示装置は、テレビ、ゲーム機のスクリーン、モニタ及び投影スクリーンのいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記所定の方式は、所定の変調周波数を持つ周期変調であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記イメージセンサは、イメージサンプリング周波数を有し、
   前記所定の変調周波数は、前記イメージサンプリング周波数よりも低く、
   前記所定の変調周波数と前記イメージサンプリング周波数とは、倍数関係に有ることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 二つの基準オブジェクトを含み、前記変調部は所定の第一変調周波数により前記基準オブジェクトの一つの前記所定の光スペクトル信号を変調し、所定の第二変調周波数によりもう一つの基準オブジェクトの前記所定の光スペクトル信号を変調し、前記第一変調周波数と前記第二変調周波数とは倍数関係にあることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
6. 前記イメージセンサは、イメージサンプリング周波数を有し、
   前記所定の第一変調周波数及び第二変調周波数はいずれも前記イメージサンプリング周波数より低く、かつ、前記所定の第一変調周波数及び第二変調周波数は、それぞれ前記イメージサンプリング周波数と倍数関係にあることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 前記イメージセンサの前方に設置され、前記所定の光スペクトル信号の帯域以外の帯域の光を遮断する光フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
8. 前記所定の光スペクトル信号の帯域が赤外スペクトルであり、前記光フィルタが赤外線フィルタであることを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
9. 前記リモコン装置は、前記画像表示装置を制御するために、制御信号を前記画像表示装置に送信する無線通信部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
10. 前記リモコン装置は、前記画像表示装置を制御するために、前記画像表示装置と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
11. 前記イメージセンサは、ＣＭＯＳイメージセンサ、又は、ＣＣＤイメージセンサであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
12. 前記基準オブジェクト及び変調部は、前記画像表示装置に統合して設置され、或いは独立した構成要素として製造されることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
13. 前記イメージ変化は、前記デジタル画像上に形成された前記基準オブジェクトのイメージの位置変化或いは回転角度変化であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
14. 所定の光スペクトル信号を生成する少なくとも一つの基準オブジェクトを提供するステップと、
    所定の方式により前記所定の光スペクトル信号を変調するステップと、
    変調された前記所定の光スペクトル信号をイメージセンサにより受光し、デジタル信号を生成するステップと、
    前記デジタル信号を復調し、前記基準オブジェクトのイメージのみを含むデジタル画像を生成するステップと、
    前記デジタル画像上に形成された前記基準オブジェクトのイメージ変化を算出するステップと、
    前記基準オブジェクトのイメージ変化により前記画像表示装置を制御するステップと、を備え、
    前記所定の光スペクトル信号の帯域と重なる帯域の光を生成する他の光源の影響が排除する画像表示装置を制御する制御方法。
15. 前記イメージセンサの前方に、前記所定の光スペクトル信号の帯域以外の帯域の光を遮断するための光フィルタを設置するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
16. 前記所定の光スペクトル信号の帯域が赤外スペクトルであり、前記光フィルタが赤外線フィルタであることを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
17. 前記所定の方式は、所定の変調周波数を持つ周期変調であることを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
18. 前記イメージセンサはイメージサンプリング周波数を持ち、
    前記所定の変調周波数を前記イメージサンプリング周波数よりも低く設定し、かつ、前記所定の変調周波数と前記イメージサンプリング周波数とが倍数関係を有するように設定するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
19. 前記イメージセンサは、ＣＭＯＳイメージセンサ、又は、ＣＣＤイメージセンサであることを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
20. 前記イメージ変化は、前記デジタル画像上に形成された前記基準オブジェクトのイメージの位置変化或いは回転角度変化であることを特徴とする請求項１4に記載の制御方法。

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