JP2010055346A - ポインタ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】面倒な設定や、光線の走査機構、順次発光等の大掛かりな機構を必要とせず、素早く安定した動作で容易にポインタを空間操作することのできるポインタ表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】スクリーン１０４上にポインタ１０６を生成するプロジェクタ１０２と、スクリーン１０４上に輝度傾斜を生成する赤外線投射器１０１と、スクリーン１０４上のスポット状エリア１０５の輝度を測定する輝度センサを搭載したリモコン１０３とから構成され、輝度センサの情報からスクリーン１０４上の座標値を得、ポインタ１０６をその位置に投射生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクタ等の投射型表示装置がスクリーン上に画像に重畳して投射するポインタを、リモコン等で空間操作することのできるポインタ表示装置に関するものである。

従来、プロジェクタ等の投射型表示装置によりスクリーン上に画像を表示する際に、表示画像の指示したい部分にポインタ等を表示させる場合が多い。

しかしながら、通常、レーザーポインタ等を用いてその位置を指示するのみであり、画像表示に合わせて操作入力を行うには、リモコンなどで画像に重畳したポインタの表示位置を変えるしかなく、リモコンの動きとポインタの動きが連動しないため、操作性が非常に悪かった。

このような場合の操作性を良くするための手段として、スクリーンに向けてリモコンを空間で動かすことにより、スクリーン上のポインタが連動するように操作する方法が考えられている。

つまり、あたかもリモコンで直接ポインタを動かすことができるように見えるため、操作性が改善される。

空間で操作することのできるポインタは、例えば、特許文献１のように、加速度センサや角速度センサを搭載し、そのセンサで使用者の動きを加速度センサで検出、加速度を２回積分して位置を計算し、それをスクリーン上の座標にマッピングして、カーソル（ポインタ）の位置を得、その位置にポインタを表示していた。

あるいは、特許文献２のように、赤外光走査器からの赤外光、または走査器の制御で順次発光する、投射スクリーン裏面に設けられた赤外発光器からの赤外光で、投射スクリーン上を走査し、表示画像上に指示した位置の投射スクリーンで反射された赤外光、または赤外発光器からの赤外光を指示受光器で受光し、当該指示位置の座標をこの指示受光器の受光信号と赤外光走査器または走査器の走査信号より検出し、ポインタをその位置に表示させていた。
特開２００２−２８７８９０号公報 特開平５−２８１９３３号公報

しかしながら、上記特許文献１の例では、加速度センサの情報を２回積分してポインタの座標を得るので、基準となる開始点をその都度設定しなければならない。

また、積分処理で誤差が蓄積するため、リモコンを静止しているにもかかわらず、ポインタが意志に反して動いてしまうという問題点を有していた。

また、特許文献２の例では、赤外光走査器からの赤外光、または走査器の制御で順次発光する投射スクリーン裏面の赤外発光器からの赤外光で投射スクリーン上を走査しなければならない。

そのため、光線の走査機構または順次発光の機構が必要で装置が大掛かりになり、大型化、重量増、コスト増、反応が遅いという問題点を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、面倒な設定や、光線の走査機構、順次発光等の大掛かりな機構を必要とせず、素早く安定した動作で容易にポインタを空間操作することのできるポインタ表示装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のポインタ表示装置は、スクリーン上に画像と画像に重畳してポインタ像を投射生成するプロジェクタと、スクリーン上に輝度傾斜を投射生成する光線投射器と、スクリーン上のスポット状エリアの輝度を測定する輝度センサを搭載したリモコンとから構成され、リモコンは輝度センサの情報からスクリーン上の座標値を得、プロジェクタに送信し、プロジェクタは受信した座標値に基づいてスクリーン上の座標位置にポインタ像を投射生成するものである。

これにより、面倒な設定や、光線の走査機構、順次発光等の大掛かりな機構を必要としないため、小型、軽量、低コストで、素早い反応動作のポインタ表示装置を得ることができるという作用を有する。

本発明のポインタ表示装置によれば、面倒な設定や、光線の走査機構、順次発光等の大掛かりな機構を必要とせず、小型、軽量、低コストで、素早い反応動作のポインタ表示装置を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるポインタ表示装置の全体構成図である。

図において、１０１は赤外線投射部で、スクリーン１０４上に赤外線による輝度傾斜を生成する。１０２はスクリーン１０４上に画像を投射するプロジェクタ、１０３はプロジェクタ１０２に操作信号を送るリモコンで、これらによりポインタ表示装置を構成する。

１０５はスクリーン１０４上におけるスポット状の赤外線輝度測光エリア、１０６はスクリーン１０４上にプロジェクタ１０２により画像（図示せず）に重畳して投射生成されるポインタである。

図２は、赤外線投射部１０１の説明図で、図２（ａ）は概略構成図、図２（ｂ）はスクリーン１０４上の水平方向の赤外線輝度分布グラフ、図２（ｃ）はスクリーン１０４上の垂直方向の赤外線輝度分布グラフである。

図において、２０１は中心発光波長λ１の赤外線を発光する赤外線ＬＥＤ、２０２は水平方向に赤外線の輝度が直線的に増加する分布を作るための空間変調素子、２０３は空間変調素子２０２からの赤外線を投射する投射レンズで、２０４は水平方向の赤外線輝度分布を表している。

また、２０５は中心発光波長λ２の赤外線を発光する赤外線ＬＥＤ、２０６は垂直方向に赤外線の輝度が直線的に増加する分布を作るための空間変調素子、２０７は空間変調素子２０６からの赤外線を投射する投射レンズ、２０８は垂直方向の赤外線輝度分布を表している。

図３は、リモコン１０３の概略ブロック図で、３０１は、スクリーン１０４上の赤外線輝度測光エリア１０５の輝度を測定し、演算して座標値（ｘ、ｙ）を得るスクリーン輝度測光部、３０２は、プロジェクタ１０２に上記座標値（ｘ、ｙ）や、図示していないが、その他の操作信号等を無線信号に変換して送る無線変調・送信部である。

図４は、リモコン１０３のスクリーン輝度測光部３０１の概略構成図で、４０１はスクリーン１０４上の赤外線の反射光を受光する受光レンズ、４０２は受光した赤外線を分割するハーフミラー、４０３は波長λ１のみの光を通過させる波長フィルタ、４０４は波長フィルタ４０３を通過した赤外線の輝度を測定するフォトダイオード、４０５は分割された赤外線の一方を反射して進行方向を折り曲げる全反射ミラー、４０６は波長λ２のみの光を通過させる波長フィルタ、４０７は波長フィルタ４０６を通過した赤外線の輝度を測定するフォトダイオードである。

図５は、プロジェクタ１０２の概略構成図で、５０１は、リモコン１０３からの無線信号を受信し、座標値や操作信号等に変換する無線受信・復調部、５０２は、画像に重畳させて指定座標位置にポインタ像を表示するポインタ表示部である。５０３は照明光源であるランプユニット、５０４は入力された画像が表示される液晶パネル、５０５は、液晶パネル５０４上の画像をランプユニット５０３からの光で照明し、スクリーン１０４上に投射する投射レンズである。

以上のように構成された本実施の形態のポインタ表示装置について、まず、図１を用いて概略動作を説明する。

プロジェクタ１０２は、スクリーン１０４上に画像を投射表示しており、画像に重畳してポインタ１０６が表示されている。

赤外線投射部１０１は、輝度傾斜した赤外線を投射し、スクリーン１０４上で水平、垂直それぞれの方向に赤外線による単調増加の輝度傾斜を形成する。

スクリーン１０４上に表示された画像内でポインタ１０６を移動させたい位置を赤外線輝度測光エリア１０５として選択し、そのエリア内における赤外線の輝度傾斜のスクリーン１０４からの反射光をリモコン１０３で測光する。

リモコン１０３で測光した輝度データから、スクリーン１０４上の赤外線輝度測光エリア１０５の座標値（ｘ、ｙ）が容易に計算される。

得られた座標値は無線信号に変調され、無線でプロジェクタ１０２に伝送される。プロジェクタ１０２では、投射画像に重畳して、スクリーン１０４上の対応する座標の位置にポインタ１０６を表示する。

なお、赤外線投射部１０１は、プロジェクタ１０２と一体に構成されていてもよいし、別体でプロジェクタ１０２から分離可能にしてもよい。

赤外線投射部１０１をプロジェクタ１０２と一体に構成する場合は、赤外線投射部１０１の投射レンズ２０３は、プロジェクタ１０２の投射レンズ５０５にできるだけ近接させることが望ましい。離れていれば、スクリーン１０４との距離によっては画像と赤外線の投射範囲にずれを生じるためである。

逆に、赤外線投射部１０１をプロジェクタ１０２から分離可能に構成した場合は、スクリーン１０４との距離に合わせて投射範囲を自由に変えることができる。

次に、各部の動作について詳細に説明する。

図２の赤外線投射部１０１において、赤外線ＬＥＤ２０１が発光する赤外線光は、空間変調素子２０２により、水平方向には直線的に輝度が単調増加、垂直方向には一様な輝度傾斜分布となるように空間変調される。

一般の砲弾型の形状の赤外線ＬＥＤ１個そのままでは、スクリーン１０４上に同心円状の輝度分布が形成されるが、空間変調素子２０２で輝度分布を補正することにより、容易に水平方向には直線的に輝度が単調増加、垂直方向には一様な輝度分布とすることができる。

輝度を増やすために複数個のＬＥＤを使用する場合は、その輝度分布に合わせて空間変調素子２０２で輝度分布を補正すればよい。

空間変調素子２０２は、印刷を施したガラスや液晶パネル等を用いることができる。

空間変調された輝度傾斜分布は、投射レンズ２０３でスクリーン１０４に拡大投影される。

スクリーン１０４上の波長λ１の赤外線の水平方向の輝度分布は、図２（ｂ）で示される水平方向の赤外線輝度分布２０４のようになる。なお、垂直方向には一様な分布（図示せず）となる。

また、赤外線ＬＥＤ２０５が発光する赤外線光は、空間変調素子２０６により、垂直方向には直線的に輝度が単調増加、水平方向には一様な輝度傾斜分布となるように空間変調される。

空間変調素子２０６は空間変調素子２０２と同様、印刷を施したガラスや液晶パネル等を用いることができる。

空間変調された輝度傾斜分布は、投射レンズ２０７でスクリーン１０４に拡大投影される。

スクリーン１０４上の波長λ２の赤外線の垂直方向の輝度分布は、図２（c）で示される垂直方向の赤外線輝度分布２０８のようになる。なお、水平方向には一様な分布（図示せず）となる。

このように、スクリーン１０４上には、波長λ１の赤外線では水平方向に直線的に単調増加の輝度傾斜分布、波長λ２の赤外線では垂直方向に直線的に単調増加の輝度傾斜分布が形成される。

スクリーン１０４上に形成された赤外線の輝度傾斜分布は、リモコン１０３のスクリーン輝度測光部３０１で受光、座標計算され、測光エリアｘ座標、測光エリアｙ座標が得られる。

これらの座標値は無線変調・送信部３０２でエンコード、変調され、無線データとしてプロジェクタ１０２に伝送される。

プロジェクタ１０２のスクリーン輝度測光部３０１では以下の動作が行われる。

まず、スクリーン１０４上の赤外線輝度測光エリア１０５の、赤外線の反射光の輝度を受光レンズ４０１で集光する。

集光された赤外線は、ハーフミラー４０２で分割され、透過光は波長フィルタ（λ１）４０３で波長λ１の赤外線のみ通過し、フォトダイオード４０４に入り、電気信号として出力される。

このとき波長λ１の赤外線は、スクリーン１０４上では水平方向に直線的な単調増加の輝度傾斜分布を持つので、フォトダイオード４０４の出力から容易に水平位置（ｘ）が計算される。

一方、ハーフミラー４０２での反射光は、全反射ミラー４０５で反射され、波長フィルタ（λ２）４０６で波長λ２の赤外線のみ通過し、フォトダイオード４０７に入り、電気信号として出力される。

このとき波長λ２の赤外線は、スクリーン１０４上では垂直方向に直線的な単調増加の輝度傾斜分布を持つので、フォトダイオード４０７の出力から容易に垂直位置（ｙ）が計算される。

このように抽出された水平、垂直座標データは、無線変調・送信部３０２で無線データに変換後、リモコン１０３から送信され、プロジェクタ１０２で受信される。

プロジェクタ１０２では、水平、垂直座標無線データは無線受信・復調部５０１で受信、復調、デコードされ、ディジタルの水平、垂直座標データ（ｘ、ｙ）として出力される。

ポインタ表示部５０２で生成されたポインタ像が、液晶パネル５０４の表示画像に重畳して水平、垂直座標位置（ｘ、ｙ）に表示される。

液晶パネル５０４に表示されたポインタ像は、ランプユニット５０３からの可視光線と投射レンズ５０５により、スクリーン１０４上に投射表示された画像（図示せず）の指示位置（赤外線輝度測光エリア１０５）にポインタ１０６が投影される。

このように、リモコン１０３を赤外線輝度測光エリア１０５に向ける動作により、ポインタ１０６をその場所に移動させることができ、あたかもリモコン１０３で直接ポインタ１０６を移動できるように見えるため、操作性が改善される。

なお、本実施の形態では、赤外線を分割するために波長フィルタを用いたが、波長フィルタの代わりに偏光フィルタを用いるようにしても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２におけるポインタ表示装置の赤外線投射部の説明図である。実施の形態１と同じところは同一の番号を付与し、説明を省略する。実施の形態１と異なるところは、図１における赤外線投射部１０１を赤外線投射部６０１、図３におけるスクリーン輝度測光部３０１をスクリーン輝度測光部７０１とした点である。

図６において、赤外線投射部６０１は、赤外線ＬＥＤ２０１、２０５、空間変調素子２０２、２０６、投射レンズ２０３、２０７の他に、周波数ｆ１の発振器６０２、周波数ｆ２の発振器６０３を備えている。

図７は、スクリーン輝度測光部７０１の概略構成図で、７０２はスクリーン１０４上の赤外線の反射光を受光する受光レンズ、７０３は受光した赤外線の輝度を測定するフォトダイオード、７０４は受光した赤外線の周波数成分ｆ１のみ通過させる帯域通過フィルタ、７０５は周波数成分ｆ２のみ通過させる帯域通過フィルタである。

プロジェクタ１０２の概略構成は実施の形態１の図５と同様であるので省略する。

以上のように構成された本実施の形態のポインタ表示装置について、概略動作は実施の形態１と同様であるので省略する。

次に、各部の動作を詳細に説明する。

図６の赤外線投射部６０１において、発振器６０２によって周波数ｆ１に変調された赤外線ＬＥＤ２０１が発光する赤外線光は、空間変調素子２０２により、水平方向には直線的に輝度が単調増加、垂直方向には一様な輝度傾斜分布となるように空間変調される。

空間変調された輝度傾斜分布は、投射レンズ２０３でスクリーン１０４に拡大投影される。

スクリーン１０４上に形成された変調周波数ｆ１の赤外線の水平方向の輝度分布は、図６（ｂ）で示される水平方向の赤外線輝度分布６０４のようになる。なお、垂直方向には一様な分布となる。

また、発振器６０３によって周波数ｆ２に変調された赤外線ＬＥＤ２０５が発光する赤外線光は、空間変調素子２０６により、垂直方向には直線的に輝度が単調増加、水平方向には一様な輝度傾斜分布となるように空間変調される。

空間変調された輝度傾斜分布は、投射レンズ２０７でスクリーン１０４に拡大投影される。

スクリーン１０４上に形成された変調周波数ｆ２の赤外線の垂直方向の輝度分布は、図６（ｃ）で示される垂直方向の赤外線輝度分布６０５のようになる。なお、水平方向には一様な分布となる。

このように、スクリーン１０４上には、変調周波数ｆ１の赤外線では水平方向に直線的に単調増加の輝度傾斜分布、変調周波数ｆ２の赤外線では垂直方向に直線的に単調増加の輝度傾斜分布が形成される。

スクリーン１０４上に形成された赤外線の輝度傾斜分布は、リモコン１０３のスクリーン輝度測光部７０１で受光、座標計算され、測光エリアｘ座標、測光エリアｙ座標が得られる。

これらは無線変調・送信部３０２でエンコード、変調され、無線データとしてプロジェクタ１０２に伝送される。

プロジェクタ１０２のスクリーン輝度測光部７０１では以下の動作が行われる。

まず、スクリーン１０４上の赤外線輝度測光エリア１０５の赤外線の反射光の輝度を受光レンズ７０２で集光する。

集光された赤外線は、フォトダイオード７０３に入り電気信号に変換され、周波数ｆ１の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）７０４で変調周波数ｆ１の信号のみ抽出される。

変調周波数ｆ１の信号は、スクリーン１０４上に形成された水平方向の赤外線輝度分布６０４で示される水平方向の直線の輝度傾斜であるので、周波数ｆ１の帯域通過フィルタ７０４の出力には測光エリアｘ座標、つまり水平位置が得られる。

一方、周波数ｆ２の周波数成分は、周波数ｆ２の帯域通過フィルタ７０５で変調周波数ｆ２の信号のみ抽出される。

変調周波数ｆ２の信号は、スクリーン１０４上に形成された垂直方向の赤外線輝度分布６０５で示される垂直方向の直線の輝度傾斜であるので、周波数ｆ２の帯域通過フィルタ７０５の出力には測光エリアｙ座標、つまり垂直位置が得られる。

このように抽出された水平、垂直座標データは、無線変調・送信部３０２で無線データに変換後、リモコン１０３から送信され、プロジェクタ１０２で受信される。

プロジェクタ１０２では、実施の形態１と同様、水平、垂直座標無線データは無線受信・復調部５０１で受信、復調、デコードされ、ディジタルの水平、垂直座標データ（ｘ、ｙ）として出力される。

ポインタ表示部５０２で生成されたポインタ像が、液晶パネル５０４の表示画像に重畳して水平、垂直座標位置（ｘ、ｙ）に表示される。

液晶パネル５０４に表示されたポインタ像は、ランプユニット５０３からの可視光線と投射レンズ５０５により、スクリーン１０４上の画像の指示位置（赤外線輝度測光エリア１０５）にポインタ１０６が投影される。

本実施の形態では、周波数ｆ１、ｆ２というように異なる周波数で識別をしているので、特性の揃った受光、発光デバイスをそれぞれ用意でき、受発光デバイスのバラツキの影響を受けにくい。

このように、実施の形態１と同様、リモコン１０３を赤外線輝度測光エリア１０５に向ける動作により、ポインタ１０６をその場所に移動させることができ、あたかもリモコン１０３で直接ポインタ１０６を移動できるように見えるため、操作性が改善される。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３におけるポインタ表示装置の赤外線投射部の説明図である。実施の形態１と同じところは同一の番号を付与し、説明を省略する。実施の形態１と異なるところは、図１における赤外線投射部１０１を赤外線投射部８０１、図３におけるスクリーン輝度測光部３０１をスクリーン輝度測光部９０１とした点である。

図８において、赤外線投射部８０１は、周波数ｆ１の発振器８０２、赤外線ＬＥＤ８０３、水平方向に輝度が直線的に増加する分布８０４を作るための空間変調素子８０５、投射レンズ８０６、周波数ｆ２の発振器８０７、赤外線ＬＥＤ８０８、水平方向に輝度が直線的に減少する分布８０９を作るための空間変調素子８１０、投射レンズ８１１、周波数ｆ３の発振器８１２、赤外線ＬＥＤ８１３、垂直方向に輝度が直線的に増加する分布８１４を作るための空間変調素子８１５、投射レンズ８１６、周波数ｆ４の発振器８１７、赤外線ＬＥＤ８１８、垂直方向に輝度が直線的に増加する分布８１９を作るための空間変調素子８２０、投射レンズ８２１を備えている。

図９は、スクリーン輝度測光部９０１の概略構成図で、９０２はスクリーン１０４上の赤外線の反射光を受光する受光レンズ、９０３は受光した赤外線の輝度を測定するフォトダイオード、９０４は受光した赤外線の周波数成分ｆ１のみ通過させる帯域通過フィルタ、９０５は周波数成分ｆ２のみ通過させる帯域通過フィルタ、９０６は周波数成分ｆ３のみ通過させる帯域通過フィルタ、９０７は周波数成分ｆ４のみ通過させる帯域通過フィルタ、９０８は周波数成分ｆ１とｆ２を演算する演算器、９０９は周波数成分ｆ３とｆ４を演算する演算器である。

プロジェクタ１０２の概略構成は、実施の形態１の図５と同様であるので省略する。

以上のように構成された本実施の形態のポインタ表示装置について、概略動作は実施の形態１と同様であるので省略する。

次に、各部の動作を詳細に説明する。

図８の赤外線投射部８０１において、発振器８０２によって周波数ｆ１に変調された赤外線ＬＥＤ８０３が発光する赤外線光は、空間変調素子８０５により、水平方向には直線的に輝度が単調増加、垂直方向には一様な輝度傾斜分布となるように空間変調され、その特性は、図８（ｂ）で示される水平方向の赤外線輝度分布グラフ８０４のようになる。なお、垂直方向には一様な分布となる。

発振器８０７によって周波数ｆ２に変調された赤外線ＬＥＤ８０８が発光する赤外線光は、空間変調素子８１０により、水平方向には直線的に輝度が単調減少、垂直方向には一様な輝度傾斜分布となるように空間変調され、その特性は、図８（ｂ）で示される水平方向の赤外線輝度分布グラフ８０９のようになる。なお、垂直方向には一様な分布となる。

発振器８１２によって周波数ｆ３に変調された赤外線ＬＥＤ８１３が発光する赤外線光は、空間変調素子８１５により、垂直方向には直線的に輝度が単調増加、水平方向には一様な輝度分布となるように空間変調され、その特性は、図８（ｃ）で示される垂直方向の赤外線輝度分布グラフ８１４のようになる。なお、水平方向には一様な分布となる。

発振器８１７によって周波数ｆ４に変調された赤外線ＬＥＤ８１８が発光する赤外線光は、空間変調素子８２０により、垂直方向には直線的に輝度が単調減少、水平方向には一様な輝度分布となるように空間変調され、その特性は、図８（ｃ）で示される垂直方向の赤外線輝度分布グラフ８１９のようになる。なお、水平方向には一様な分布となる。

空間変調された各輝度傾斜分布は、投射レンズ８０６、８１１、８１６、８２１で、それぞれスクリーン１０４に拡大投影される。

スクリーン１０４上に形成された赤外線の輝度傾斜分布は、リモコン１０３のスクリーン輝度測光部９０１で受光、座標計算され、測光エリアｘ座標、測光エリアｙ座標が得られる。

これらは無線変調・送信部３０２でエンコード、変調され、無線データとしてプロジェクタ１０２に伝送される。

プロジェクタ１０２のスクリーン輝度測光部９０１では以下の動作が行われる。

まず、スクリーン１０４上の赤外線輝度測光エリア１０５の赤外線の反射光の輝度を受光レンズ９０２で集光する。

集光された赤外線は、フォトダイオード９０３に入り電気信号に変換され、４個の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）９０４−９０７に供給される。

変調周波数ｆ１の成分は、帯域通過フィルタ９０４で変調周波数ｆ１の信号のみ抽出され、変調周波数ｆ２の成分は、帯域通過フィルタ９０５で変調周波数ｆ２の信号のみ抽出され、変調周波数ｆ３の成分は、帯域通過フィルタ９０６で変調周波数ｆ３の信号のみ抽出され、変調周波数ｆ４の成分は、帯域通過フィルタ９０７で変調周波数ｆ４の信号のみ抽出される。

変調周波数ｆ１、ｆ２の成分は、水平方向の赤外線輝度分布グラフ８０４、８０９でそれぞれ示されるように、単調増加、単調減少となっている。

したがって、帯域通過フィルタ９０４の出力を帯域通過フィルタ９０５の出力で除算すると、赤外線輝度測光エリア１０５の水平方向座標値に、非線形ではあるが一対一対応の値が得られる。

演算器９０８では、帯域通過フィルタ９０４の出力を帯域通過フィルタ９０５の出力で除算し、さらに非線形を補正して測光エリアｘ座標が得られる。

このような処理で測光エリアｘ座標を検出すると、スクリーンまでの距離やスクリーンの反射率のような輝度の絶対値の影響をキャンセルすることができる。

また、変調周波数ｆ３、ｆ４の成分は、垂直方向の赤外線輝度分布グラフ８１４、８１９でそれぞれ示されるように、単調増加、単調減少となっている。

したがって、帯域通過フィルタ９０６の出力を帯域通過フィルタ９０７の出力で除算すると、赤外線輝度測光エリア１０５の垂直方向座標値に、非線形ではあるが一対一対応の値が得られる。

演算器９０９では帯域通過フィルタ９０６の出力を帯域通過フィルタ９０７の出力で除算し、さらに非線形を補正して測光エリアｙ座標が得られる。

このような処理で測光エリアｙ座標を検出すると、スクリーンまでの距離やスクリーンの反射率のような輝度の絶対値の影響をキャンセルすることができる。

このように抽出された水平、垂直座標データは、無線変調・送信部３０２で無線データに変換後、リモコン１０３から送信され、プロジェクタ１０２で受信される。

プロジェクタ１０２では、実施の形態１と同様、水平、垂直座標無線データは無線受信・復調部５０１で受信、復調、デコードされ、ディジタルの水平、垂直座標データ（ｘ、ｙ）として出力される。

ポインタ表示部５０２で生成されたポインタ像が、液晶パネル５０４の表示画像に重畳して水平、垂直座標位置（ｘ、ｙ）に表示される。

液晶パネル５０４に表示されたポインタ像は、ランプユニット５０３からの可視光線と投射レンズ５０５により、スクリーン１０４上に投射表示された画像（図示せず）の指示位置（赤外線輝度測光エリア１０５）にポインタ１０６が投影される。

なお、本実施の形態では、水平方向の赤外線輝度分布グラフ８０４、８０９でそれぞれ示されるように、変調周波数ｆ１、ｆ２の成分を単調増加、単調減少の輝度傾斜分布を一対とし、垂直方向の赤外線輝度分布グラフ８１４、８１９でそれぞれ示されるように、変調周波数ｆ３、ｆ４の成分は、単調増加、単調減少の輝度傾斜分布を一対として、水平方向、垂直方向ともそれぞれ単調増加、単調減少の一対の輝度傾斜分布を利用したが、これを、水平方向または垂直方向のいずれか一方だけを、単調増加、単調減少の一対の輝度傾斜分布としてもよく、この場合、一方の方向は、他の方法、例えば、単調増加のみというようにしてもよい。

このように、リモコン１０３を赤外線輝度測光エリア１０５に向ける動作により、ポインタ１０６をその場所に移動させることができ、あたかもリモコン１０３で直接ポインタ１０６を移動できるように見えるため、操作性が改善される。

本発明にかかるポインタ表示装置は、スクリーン上に輝度傾斜を投射生成し、リモコンの輝度センサの情報からスクリーン上の座標値を得、プロジェクタに送信し、プロジェクタは座標値に基づいてスクリーン上の座標位置にポインタ像を投射生成するようにしたため、面倒な設定や、光線の走査機構、順次発光等の大掛かりな機構を必要とせず、小型、軽量、低コスト、素早い反応のポインタ表示を得ることができるようになるので、リモコンを使用してポインタ表示を行うプロジェクタ等の投射型表示装置に有用である。

本発明の実施の形態１におけるポインタ表示装置の全体構成図 本発明の実施の形態１におけるポインタ表示装置の赤外線投射部の説明図 本発明の実施の形態１におけるポインタ表示装置のリモコンの概略ブロック図 本発明の実施の形態１におけるポインタ表示装置のスクリーン輝度測光部の概略構成図 本発明の実施の形態１におけるプロジェクタの概略構成図 本発明の実施の形態２におけるポインタ表示装置の赤外線投射部の説明図 本発明の実施の形態２におけるポインタ表示装置のスクリーン輝度測光部の概略構成図 本発明の実施の形態３におけるポインタ表示装置の赤外線投射部の説明図 本発明の実施の形態３におけるポインタ表示装置のスクリーン輝度測光部の概略構成図

符号の説明

１０１、６０１、８０１ 赤外線投射部
１０２ プロジェクタ
１０３ リモコン
１０４ スクリーン
１０５ 赤外線輝度測光エリア
１０６ ポインタ
２０１、２０５、８０３、８０８、８１３、８１８ 赤外線ＬＥＤ
２０２、２０６、８０５、８１０、８１５、８２０ 空間変調素子
２０３、２０７、８０６、８１１、８１６、８２１ 投射レンズ
２０４、６０４、８０４、８０９ 水平方向の赤外線輝度分布
２０８、６０５、８１４、８１９ 垂直方向の赤外線輝度分布
３０１、７０１、９０１ スクリーン輝度測光部
３０２ 無線変調・送信部
４０１、７０２、９０２ 受光レンズ
４０２ ハーフミラー
４０３、４０６ 波長フィルタ
４０４、４０７、７０３、９０３ フォトダイオード
４０５ 全反射ミラー
５０１ 無線受信・復調部
５０２ ポインタ表示部
５０３ ランプユニット
５０４ 液晶パネル
５０５ 投射レンズ
６０２、６０３、８０２、８０７、８１２、８１７ 発振器
７０４、７０５、９０４、９０５、９０６、９０７ 帯域通過フィルタ
９０８、９０９ 演算器

Claims (14)

1. スクリーン上に画像と前記画像に重畳してポインタ像を投射生成するプロジェクタと、
   前記スクリーン上に光線投射により輝度傾斜を生成する光線投射器と、
   前記スクリーン上のスポット状エリアの輝度を測定する輝度センサを有するリモコンとを備え、
   前記リモコンは、前記輝度センサの情報から前記スクリーン上の座標値を得、前記プロジェクタに送信し、
   前記プロジェクタは、前記座標値に基づいて前記スクリーン上の座標位置に前記ポインタ像を投射生成することを特徴とするポインタ表示装置。
2. 前記光線投射器の発する光線は赤外線であることを特徴とする請求項１記載のポインタ表示装置。
3. 前記光線投射器は、前記スクリーン上に水平、垂直方向にそれぞれ独立した輝度傾斜を生成することを特徴とする請求項１記載のポインタ表示装置。
4. 前記水平方向に独立した輝度傾斜は、水平方向には直線的に単調増加、垂直方向には一様な分布の輝度傾斜分布、前記垂直方向に独立した輝度傾斜は、垂直方向には直線的に単調増加、水平方向には一様な分布の輝度傾斜分布であることを特徴とする請求項３記載のポインタ表示装置。
5. 前記水平、垂直方向に独立した輝度傾斜は、それぞれ異なる波長の光線、または異なる偏光の光線を用いることを特徴とする請求項３記載のポインタ表示装置。
6. 前記水平、垂直方向に独立した輝度傾斜は、光線をそれぞれ変調し、その変調周波数が異なるものであることを特徴とする請求項３記載のポインタ表示装置。
7. 前記光線投射器は、水平方向または垂直方向のいずれか一方に一対の輝度傾斜を形成することを特徴とする請求項１記載のポインタ表示装置。
8. 前記水平方向に一対の輝度傾斜は、水平方向には直線的に単調増加、垂直方向には一様な分布の輝度傾斜分布と、水平方向には直線的に単調減少、垂直方向には一様な分布の輝度傾斜分布とが一対になっており、前記垂直方向に一対の輝度傾斜は、垂直方向には直線的に単調増加、水平方向には一様な分布の輝度傾斜分布と、垂直方向には直線的に単調減少、水平方向には一様な分布の輝度傾斜分布とが一対になっていることを特徴とする請求項７記載のポインタ表示装置。
9. 前記水平方向に一対の輝度傾斜と、前記垂直方向に一対の輝度傾斜は、それぞれ異なる波長の光線または異なる偏光の光線を用いることを特徴とする請求項７記載のポインタ表示装置。
10. 前記水平方向に一対の輝度傾斜と、前記垂直方向に一対の輝度傾斜は、光線をそれぞれ変調し、その変調周波数が異なることを特徴とする請求項７記載のポインタ表示装置。
11. 前記光線投射器は、水平方向、垂直方向の双方にそれぞれ一対の輝度傾斜を形成することを特徴とする請求項１記載のポインタ表示装置。
12. 前記水平方向に一対の輝度傾斜は、水平方向には直線的に単調増加、垂直方向には一様な分布の輝度傾斜分布と、水平方向には直線的に単調減少、垂直方向には一様な分布の輝度傾斜分布とが一対になっており、前記垂直方向に一対の輝度傾斜は、垂直方向には直線的に単調増加、水平方向には一様な分布の輝度傾斜分布と、垂直方向には直線的に単調減少、水平方向には一様な分布の輝度傾斜分布とが一対になっていることを特徴とする請求項１１記載のポインタ表示装置。
13. 前記水平方向、垂直方向の双方にそれぞれ一対の輝度傾斜は、それぞれ異なる波長の光線のみ、または異なる偏光の光線のみ、または異なる波長の光線と異なる偏光の光線の組み合わせのいずれかを用いることを特徴とする請求項１１記載のポインタ表示装置。
14. 前記水平方向、垂直方向の双方にそれぞれ一対の輝度傾斜は、光線をそれぞれ変調し、その変調周波数が異なることを特徴とする請求項１１記載のポインタ表示装置。

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