JP2012068920A - 光ビームの照射座標位置検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来、自発光ディスプレイにレーザビームポインターで光ビームを照射したときの位置座標を検出する照射座標位置検出システムでは、光ビームの反射光の輝度が十分に得られず、カメラで撮像するのが困難であった。
【解決手段】ディスプレイの前に光ビーム２を散乱する光散乱部１５あるいは光ビーム２の照射により蛍光発光する、厚みのある板形状の光蛍光部２２を設け、光ビーム照射点の散乱光１８または蛍光２４の光量あるいは光路長を撮像することで、光ビーム２の照射座標位置５を検出するシステム。
【選択図】図１２

Description

本発明は、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の自発光型表示装置、電子ペーパー等の画像表示装置、プロジェクタ等を用いて、ホワイトボード、スクリーン、壁等に画像を表示させる投影型表示装置の表示画面上において、光ビームの照射位置を検出するための光ビームの照射座標位置検出システムに関するものである。

会議、学会、学校の授業等の場面において、画像資料をパーソナルコンピューターに接続されたプロジェクタを用いて、スクリーン等の表示装置に投影表示させながら資料説明を行うことが一般的に行われている。

更に、テレビ会議システム等ではプラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬテレビ等の大型の自発光型表示装置や電子ペーパー等の低消費電力の表示装置に資料を表示させながらの資料説明も行われている。

これら表示資料の画像の切り替え、拡大縮小等の操作を行う際、会議発表者がパーソナルコンピューターの所へ行き、キーボード操作を行ったり、協力者にパーソナルコンピューターの操作を依頼したりする煩わしさを回避するために、レーザーポインター等の光ビームの照射位置や照射位置の動き、レーザー波長の変換、制御信号の付加等により表示画像を切り替え、拡大縮小等の表示画像の操作を行うシステムが考えられている（特許文献１）。

図２５は従来例に係るパーソナルコンピューター操作システムの利用例を示す概略図である。（特許文献１）では、図２５に示すように、光ビーム出力装置１からの光ビーム２を表示装置３上の照射領域４に照射し、その照射座標位置５を検出し、プロジェクタ６からの表示部７を光ビーム２の操作によってマウス動作データとしてパーソナルコンピューター８へ送信するものである。このようなシステムでは、光ビーム２のテレビ画面上の照射座標位置５をデータとして検出し、信号としてパーソナルコンピューター８へ送信する必要がある。

また、会議、学会、学校の授業等の場面において資料説明を行う際には、表示画像を表示している画面上の任意の位置を指示しながら説明するために、レーザーポインター等の光ビームで表示画面上の資料を光照射しながらの説明が好適に行われている。また、近年、出張の煩わしさを回避するための遠隔地同士を結ぶ遠隔テレビ会議システム等が行われている。

図２６は従来例に係る遠隔テレビ会議システムを示す概略図である。このような遠隔テレビ会議においては、送信側の表示装置３ａにおいて、光ビーム出力装置１から光ビーム２を照射することにより、表示装置３ａの表示部７を指示しながら資料の説明を行うと、遠隔地にある受信側の表示装置３ｂの画面上でその照射座標位置５を表示させることができない。

つまり、表示装置３ａに表示されている会議資料自体はデータとして遠隔地に送信させて、受信側の表示装置３ｂで表示させることはできるが、表示装置３ａにおける光ビーム２の照射座標位置５はデータとして得られないため、表示装置３ｂで表示させることができず、遠隔地にいる人には光ビーム２の照射座標位置５を表示装置３ｂ上で確認することができない。

受信側の表示装置３ｂ上で光ビーム２の照射座標位置５を表示させるためには、送信側の表示装置３ａで検出した光ビーム２の照射座標位置５のデータを、受信側の表示装置３ｂで当該照射座標位置５をデータとして検出することが必要となる。

図２７は従来例に係る文字入力機能付き表示装置を示す概略図である。光ビーム２の照射座標位置５を随時検出し、検出した位置データに基づき表示装置３に入力文字９を表示させることができる。このシステムでも光ビーム２のテレビ画面上の照射座標位置５をデータとして検出する必要がある。

上記の数々の例でも見られるように、光ビーム２による表示部７上の照射座標位置５を検出するシステムは様々な場面で必要と考えられる。

図２８は従来例に係るレーザーポインター照射位置検出システムを示す概略図である（特許文献２）。スクリーン等の表示装置３に、パーソナルコンピューター８の画像をプロジェクタ６で投影させた表示部７に、光ビーム出力装置１から表示装置３の表示画面上を光ビーム２で照射したときの照射座標位置５を、ＣＣＤカメラ１０により検出するものである。ＣＣＤカメラ１０は表示部７を撮像し、撮像範囲内で光ビーム２が照射された位置を、ある閾値を越える輝度の点として認識し、光ビーム２の照射座標位置５を特定するシステムである。

特開平１０−３２６１５１号公報 特開２００６−２３６１９５号公報

しかし、図２８に示すような光ビーム２の照射座標位置５の検出システムでは、撮像機器としてＣＣＤカメラ１０を表示装置３の手前の離れた位置に置かなければならず、会議室等の人が多い利用シーンでは、ＣＣＤカメラ１０の適当な置き場の確保が必要であるという課題がある。

更に、ＣＣＤカメラ１０と表示装置３との間に人がいたり、人が通ることにより、表示部７に影が生じ、光ビーム２の照射座標位置５を検出できないという課題がある。

更に、表示装置３がプラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の自発光型表示装置である場合、光ビーム２の照射座標位置５は光ビーム２の入射角度や、表示装置３の表面の写り込み防止処理のための表面加工により、表示装置３の画面上で十分な反射輝度を得ることができず、ＣＣＤカメラ１０では光ビーム２の照射座標位置５を正確に検知することが難しい。

ここでいう表面加工とは、可視光領域の光に対してＡＧ（Ａｎｔｉ−Ｇｌａｒｅ：防眩）処理やＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ：反射防止）処理等が主なもので、可視光を反射させないようにディスプレイが表面処理されていることを指す。特に、近年、有機ＥＬディスプレイや高輝度のプラズマディスプレイ、高輝度の液晶ディスプレイが用いられる一方、逆に光ビーム２としてよく用いられるレーザーポインターの輝度は安全性の問題があり、現状以上の輝度向上は難しい。つまり、ディスプレイ表示輝度に対する光ビーム２の照射位置での反射輝度は相対的に小さくなりつつあり、ますます光ビーム２の照射座標位置５の検出は困難になっている。

このような課題を解決するため、本発明の光ビームの照射座標位置検出システムは、光束を照射することができる光ビーム出力装置と、画像その他の情報を表示する表示部を有する表示装置と、表示装置の表示部の前面であってその一部または全面を覆うように配置され、その表面若しくは内部に光束を散乱させる散乱材を含有する光散乱部と、光散乱部が設けられた表示装置の表示部に光束が照射されることにより生じた散乱光を検出することにより、表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えていることを特徴とする。

本発明の光ビームの照射座標位置検出システムは、上記のような構成とすることにより、操作者がレーザーポインター等の光ビーム出力装置を用いて、光散乱部が取り付けられた表示装置の表示部に光ビームの光束を照射すると、光散乱部に含有された散乱材が光ビームを乱反射させる。撮像装置はその乱反射した反射光の光量を測定することにより、光ビーム出力装置の光ビームが表示装置の表示部のどの部分を指示しているかを判別することができるという効果を奏する。

本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムの利用分野の一例として照射座標位置検出機能付き自発光型表示装置を示す概略図 本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムの利用分野の一例として遠隔テレビ会議システムを示す概略図 本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムの利用分野の一例として文字入力機能付き表示装置を示す概略図 本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムの利用分野の一例として遠隔操作システムを示す概略図 （ａ）本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図、（ｂ）本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図 （ａ）本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光散乱部の概略図、（ｂ）本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光散乱部の概略図 本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図 （ａ）本発明の実施例２に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図、（ｂ）本発明の実施例２に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図 （ａ）本発明の実施例２に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光蛍光部の概略図、（ｂ）本発明の実施例２に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光蛍光部の概略図 （ａ）本発明の実施例３に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図、（ｂ）本発明の実施例３に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図 本発明の実施例３に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図 本発明の実施例３に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図 本発明の実施例４に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図 本発明の実施例４に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図 （ａ）本発明の実施例５に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図、（ｂ）本発明の実施例５に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図 本発明の実施例５に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光散乱部あるいは光蛍光部における発光光量グラフ （ａ）本発明の実施例６に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図、（ｂ）本発明の実施例６に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図 本発明の実施例６に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光散乱部あるいは光蛍光部の概略図 本発明の実施例７に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図 本発明の実施例７に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図 本発明の実施例８に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図 本発明の実施例８に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置に用いる光蛍光部の模式図 本発明の実施例９に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置に用いる光蛍光部の蛍光発光量の特性を示す説明図 本発明の実施例１０に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置に用いる透明基材の模式図 従来例に係るパーソナルコンピューター操作システムの利用例を示す概略図 従来例に係る遠隔テレビ会議システムを示す概略図 従来例に係る文字入力機能付き表示装置を示す概略図 従来例に係るレーザーポインター照射位置検出システムを示す概略図

以下、本発明の光ビームの照射座標位置検出システムの実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は以下に説明するものに限定されるものではなく、本文中で行った構成要件、名称等の定義及び説明は、特に断らない限り、全ての構成要件、名称に適用される。

まず、図１から図４において本発明の光ビームの照射座標位置検出システムを用いた利用例を示す。

図１は本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムの利用分野の一例として照射座標位置検出機能付き自発光型表示装置を示す概略図である。

図１において、自発光型表示装置１１は画像その他の情報を表示する表示部７を有し、表示部７に、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の自発光により画像その他の情報を表示する機能を有する。実施の形態としてディスプレイを例に挙げたが、以下で説明する電子ペーパー等の画像表示装置、図２８で説明したように、プロジェクタ６等の外部機器から投影された画像その他の情報を表示するスクリーンその他の映写幕が用いられる場合もあり、以下の全ての表示装置において当該定義が適用される。

光ビーム出力装置１は、光ビーム２を照射する機能を有し、好適な例としてレーザーポインターが挙げられるが、光ビームその他の光束、光線を照射できる機能を有するものであればよい。一般的な例として、操作者が光ビーム出力装置１を手に持って、光ビーム２を自発光型表示装置１１の表示部７上の所望の位置に照射する。

撮像装置１２は、カメラ、ビデオカメラ、センサー等の、光束または光線を検知または撮像できる機能を有し、光ビーム出力装置１から照射された光ビーム２が表示部７で反射された反射光を検知または撮像することにより、表示部７における光ビーム２の照射位置を測定することができる。

図１において、自発光型表示装置１１の表示部７上の任意の点を光ビーム出力装置１から照射された光ビーム２で指示すると、その点で光ビーム２が乱反射を起こすため、その反射光を自発光型表示装置１１の画面の側部に設けた撮像装置１２が信号として読み取り、照射座標位置５を測定することができる。

図２は本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムの利用分野の一例として遠隔テレビ会議システムを示す概略図である。送信側、受信側の自発光型表示装置１１ａ、１１ｂは、いずれも図１で説明した照射座標位置検出機能付き自発光型表示装置を利用した遠隔テレビ会議システムであり、自発光型表示装置１１ａのディスプレイに照射された光ビーム２の照射座標位置５のデータを撮像装置１２ａが読み取り、撮像装置１２ａから通信信号１３により送信し、遠隔地にある受信側の自発光型表示装置１１ｂのディスプレイ上において、自発光型表示装置１１ａの照射座標位置５ａと対応する位置に、照射座標位置５ｂを描画表示することができる。

図２に示すように、自発光型表示装置１１ａから遠隔地に存在する自発光型表示装置１１ｂにも、撮像装置１２ａと同様な撮像装置１２ｂを設けることで、双方向に照射座標位置５のデータ通信が可能となる。また、二つ以上の遠隔地での遠隔テレビ会議システムでも利用可能である。

図３は本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムの利用分野の一例として文字入力機能付き表示装置を示す概略図である。光ビーム出力装置１から投射された光ビーム２をディスプレイへ照射した照射座標位置５を、撮像装置１２により随時リアルタイムで検出し、検出した位置データに基づき入力文字９を表示させることができる。

しかし、図１乃至図３の３つの利用例では、光ビーム２として一般に普及しているレーザーポインター、例えば波長５３２ｎｍ（ナノメートル）の緑色の可視光レーザーを用いているため、表示装置３がプラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の自発光型表示装置の場合、その光ビーム２の照射位置によっては、光ビーム２の入射角度や、表示装置３の表面の写り込み防止処理のための表面加工等の条件、反射防止膜が施されている等の理由により、表示装置３の画面上で光ビーム２が十分に散乱されず、照射座標位置５において撮像装置１２で撮像するための十分な輝度を得ることができないという課題がある。

図４は本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムの利用分野の一例として遠隔操作システムを示す概略図である。操作対象機器１４は、例えば、ＨＤ端末、ＤＶＤ端末等のＡＶ機器、家庭の照明器具、家電機器等が挙げられる。表示装置３のディスプレイ上には、操作対象機器１４の電源操作の他、複数の特性を発揮させるための操作Ａ，Ｂ，Ｃが照射領域４として表示されており、照射領域４の操作Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに光ビーム出力装置１から光ビーム２を照射することで、照射された照射領域４に対応する操作が通信信号１３として撮像装置１２から操作対象機器１４に送信され、操作対象機器１４の操作Ａ〜操作Ｃを遠隔操作するシステムである。

照射領域４は光ビーム２の照射位置により操作対象機器１４の各種操作Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかを選択し、撮像装置１２により照射座標位置５を検出し、どの操作が選択されたかを判断し、通信信号１３により操作選択情報を操作対象機器１４に送信するシステムである。図４に示す照射領域４は操作対象機器１４自体に付属していてもよい。

図４の利用例では、光ビーム２が表示装置３に表示された照射領域４のどの領域に照射されたかを知るため、照射座標位置５を検出する必要がある。

次に、実施例１から実施例７において、本発明の光ビームの照射座標位置検出システムにより、どのように光ビーム出力装置１の照射座標位置５を検出するかを詳細に説明する。

図５（ａ）は本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図である。図５（ａ）に示すように、表示装置３と光ビーム出力装置１との間に光散乱部１５を設けている。光散乱部１５は表示装置３の表示部７（図１）の前面に設けられており、表示部７の一部または全面を覆うように配置されている。

光ビーム出力装置１からの光ビーム２が光散乱部１５に照射されると、その照射座標位置５で光ビーム２を散乱あるいは乱反射（以下、散乱で統一）させる機能を有している。そして、その照射座標位置５で散乱した光を撮像装置１２ａで撮像し、照射座標位置５を検出することができる。つまり、照射座標位置５を撮像装置１２ａで撮像するのに必要な輝度を得るため、光散乱部１５は光ビーム２の一部を散乱させる機能を有している。

図５（ｂ）は本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図である。

撮像装置１２は、図５（ｂ）に示すように、光散乱部１５の全体を撮像できる撮像範囲２８を持っており、撮像さ れた画像から光ビーム２が散乱した位置を検出する機能を有している。このように、光散乱部１５を設けることで、照射座標位置５で表示装置３のディスプレイ面に対して平行に近い方向に散乱する散乱光を発生させることができるため、表示装置３付近（図５では表示装置上部）のような表示装置３の表示面に対して浅い角度に撮像装置１２を設置しても、十分に照射座標位置５を撮像できる散乱光量を得ることができる。

図５における光ビーム２は可視光でも不可視光（赤外光、紫外光等）でも構わない。可視光の場合、会議等に用いられるレーザーポインターと同様に、その照射位置を目視で把握できる。また、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の自発光型表示装置１１（図１）の場合、自発光型表示装置１１が発する画像光に含まれない波長領域の不可視光を用いることで、自発光型表示装置１１の表示画像の画質を損なうことなく、光ビーム２を照射し、かつ照射位置検出を行うことができる。

この場合、撮像装置１２ではフィルタリング（カラーフィルター等を付加）により、照射座標位置５の検出が容易になる。例として、光ビーム２として赤外光を用いて、自発光型表示装置１１としてのプラズマディスプレイ上を照射したとき、可視光を遮光し、赤外光を透過するカラーフィルターを撮像装置１２の前に配置することで、光ビーム２が散乱した光のみを撮像することができ、人には目視できない赤外光を照射しているため、プラズマディスプレイに映し出されている画像は、光ビーム２の照射スポットに邪魔されずに目視することができる。

このような赤外光を光ビーム２として用いた場合、表示装置３の照射座標位置５に本システムで得られた位置データを用いて何らかのポインター図形、例えば矢印等を表示させることで、照射座標位置５を目視確認させることができる。

図５では撮像装置１２は一箇所だけ図示しているが、数箇所設けてもよく、設置する場所も特に規定はしない。しかし、図５のように、撮像装置１２の撮像範囲２８内に人の体が入ったりせず、撮像装置１２の設置場所が別途必要にならない箇所に設置するのが好ましい。

また、光ビーム２の照射座標位置５は図５のような点でなくても良く、何らかの形を持ったものでも構わない。また、複数の照射座標位置５があっても構わない。

更に、図５において、光散乱部１５は表示装置３と同じ領域に構成されているように図示しているが、特にこれに限られるものではなく、表示装置３の一部分に光散乱部１５があってもよく、その時は光散乱部１５がある領域のみで光ビーム２の照射座標位置５を撮像できるように撮像装置１２が設置されていればよい。

図５における表示装置３として、プロジェクタで画像を投影するスクリーンを採用する場合、スクリーンヘのプロジェクタ投影画像はスクリーンの任意の位置に投影される。そのため、プロジェクタの表示装置３に対する相対位置がずれると、プロジェクタが映し出した画像上において操作者が光ビーム出力装置１で指示したい位置と、撮像装置１２が検知した照射座標位置５とが一致しない場合が生じる。

このような場合でも、本発明に係る光ビームの照射座標位置検出システムによりプロジェクタの投影画像の光自体の位置を読み込むことができる。例えば、プロジェクタ画像の四隅を検出することで、投影画像の位置を検出し、更に、特定の閾値を越える輝度の位置として光ビーム２の照射座標位置５を検出することで、プロジェクタでの画像に対する光ビーム２の相対的照射位置を特定できる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光散乱部の概略図である。この光散乱部１５は、ガラスやアクリル樹脂等の可視光を透過する機能を有する透明基材１６に光散乱材料１７（光散乱材）が含まれたものである。透明基材１６は任意の厚みを持つ板形状をしており、この透明基材１６内に光散乱材料１７が分布している。この光散乱材料１７は光ビーム２の照射位置に必ず光散乱材料１７が存在する程度に分布しており、光散乱部１５に入射した光ビーム２を散乱させ、散乱光１８を発光する機能を有している。図６では透明基材１６の内部に光散乱材料１７が含まれているが、透明基材１６の表面部に光散乱材料１７が位置しても良い。この場合、光散乱部１５の経時劣化による散乱機能の低下を防ぐため、表面部に何らかの保護膜を設けることも好適に用いられる。

光散乱部１５は表示装置 ３の前に位置するため、表示画像の画質を損なわない程度の透明度を確保する必要がある。よって、光散乱部１５に含まれる光散乱材料１７は透明基材１６の透明度を損なわない程度の量であることが好ましい。

図７は本発明の実施例１に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図である。撮像装置１２は撮像範囲２８内から入射してくる散乱光１８をレンズ２１で二次元光センサー１９に含まれる複数の光センサー部２０ａのいずれかのセンサーに像を形成する機能を有している。この複数の光センサー部２０ａは、散乱光１８の入射方向に対応して個別に光を電気に変換させる光電変換機能をもっており、どこの場所の光センサー部２０ａに光が入射したかで、散乱光１８がどの方向から入射したかを検出することができる。つまり、複数の光センサー部２０ａのどの場所に散乱光１８が入射したかを撮像することで、照射位置座標５が検出することができる。

図８（ａ）は本発明の実施例２に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図である。

図８（ａ）に示すように、表示装置３と光ビーム出力装置１との間に光蛍光部２２を設けている。この光蛍光部２２は、その表面または内部に光ビーム出力装置１から光ビーム２が照射されると、その照射座標位置５で光ビーム２のエネルギーを吸収することで電子が励起し、その電子が基底状態に戻る際のエネルギーを電磁波として蛍光発光する蛍光剤を含有している。

そして、その照射座標位置５での蛍光発光を利用することで、撮像装置１２ａにより撮像するための十分な輝度を得ることができ、照射座標位置５を検出することができる。つまり、照射座標位置５を撮像装置１２ａで撮像するのに必要な輝度を得るため、光蛍光部２２は光ビーム２の照射で蛍光発光する機能を有する。

図８（ｂ）は本発明の実施例２に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図である。

図８（ｂ）に示すように、撮像装置１２ａは光蛍光部２２の全体を撮像できる撮像範囲２８を有しており、撮像された画像から光ビーム２の蛍光発光した光の位置を検出する機能を有している。撮像装置１２ａは実施例１で説明した図７と同じものである。

このように、光蛍光部２２を設けることで照射座標位置５での蛍光発光が発生し、表示装置付近（図８では表示装置上部）のような表示装置３の表示面に対して浅い角度に撮像装置１２ａを設置しても、十分に照射座標位置５を撮像できる蛍光発光の光量を得ることができる。

図８における光ビーム２は、光蛍光部２２で蛍光発光するための十分なエネルギーを有していれば、可視光でも不可視光（赤外光、紫外光等）でも構わない。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は本発明の実施例２に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光蛍光部の概略図である。

この光蛍光部２２は、ガラスやアクリル樹脂等の透明基材１６に光蛍光材料２３が含まれたものである。透明基材１６は任意の厚みを持つ板状の形状をしており、この透明基材１６内に光蛍光材料２３が分布している。光蛍光材料２３は光ビーム２により光蛍光材料２３内の基底状態にある電子が高いエネルギー準位に励起され、これが元の状態に戻る際に蛍光発光として外部に放出されるものである。

通常、蛍光発光よりも波長が短い、つまりエネルギーが高い入射電磁波で電子の励起が行われ、より波長の長い、つまりエネルギーが低い電磁波として外部に蛍光２４として発光する。

例えば、紫外光等の可視光よりもエネルギーの高い光ビーム２を照射させると、可視光の蛍光発光を得ることができる。また、光蛍光材料２３には可視光励起赤色蛍光体、つまり、可視光を吸収し、可視光よりもエネルギーの低い赤外光を蛍光発光させるものもある。

しかし、逆に、赤外線を可視光に変換するアップコンバージョン蛍光体（赤外可視光変換蛍光体）等も好適に用いることができる。この場合、赤外線よりもエネルギーの高い可視光として蛍光２４を得ることができる。

この光蛍光材料２３は、光ビーム２の照射位置に必ず光蛍光材料２３が存在する程度に分布しており、光蛍光部２２に入射した光ビーム２により蛍光発光する機能を有している。また、図９では、透明基材１６の内部に光蛍光材料２３が含まれているが、透明基材１６の表面部に光蛍光材料２３が位置しても良い。この場合、光蛍光部２２の経時劣化による蛍光発光機能の低下を防ぐため、表面部に何らかの保護膜を設けることも好適に用いられる。

また、光蛍光材料２３が有する蛍光機能としては、照射する光ビーム２の照射を止めると、すぐに蛍光２４が消失する蛍光発光寿命の短いものが望ましい。つまり、燐光現象（夜光塗料等の蓄光性のあるもの）があると、光ビーム２の照射を停止した後も光蛍光部２２が光り続けることになる。すると、光ビーム２の照射位置からの蛍光発光と、光ビーム２が過去に照射された照射位置との両方で蛍光発光が観測されてしまい、照射座標位置５の特定が難しくなる。

光蛍光部２２は表示装置 ３の前に位置するため、表示画像の画質を損なわない程度の透明度を確保する必要がある。よって、光蛍光部２２に含まれる光蛍光材料２３は透明基材１６の透明度を損なわない程度の量であることが好ましい。

図１０（ａ）は本発明の実施例３に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図である。図１０（ａ）に示すように、照射座標位置５を撮像するための撮像装置１２ｂが板形状をした光散乱部１５あるいは光蛍光部２２の厚み方向から撮像する機能を有している。

図１０（ｂ）は本発明の実施例３に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図である。図１０（ｂ）に示すように、二つの撮像装置１２ｂはそれぞれ光散乱部１５あるいは光蛍光部２２の全体を撮像できる撮像範囲２８を有している。

図１１は本発明の実施例３に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図である。撮像装置１２ｂは撮像範囲２８内から入射してくる散乱光１８あるいは蛍光２４をレンズ２１で集光し、一次元光センサー２５に含まれる複数の光センサー部２０ｂのいずれかのセンサーに像を形成する機能を有している。この複数の光センサー部２０ｂは散乱光１８あるいは蛍光２４の入射方向に対応して、個別に光を電気に変換させる光電変換機能をもっており、どこの場所の光センサー部２０ｂに光が入射したかで、散乱光１８あるいは蛍光２４がどの方向から入射したかを検出することができる。

図１２は本発明の実施例３に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図である。二つの撮像装置１２ｂで照射座標位置５からの散乱光１８あるいは蛍光２４がどの方向から入射したかがわかるため、二つの方向の交点として照射座標位置５を算出することができる。

図１２では、撮像装置１２ｂは四角形状の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２の二つの隣り合う頂点に位置しているが、設置場所はこれに限られるものではない。例えば、四角形状の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２の四つの辺に四つの撮像装置１２ｂを設けてもよい。二つ以上の撮像装置１２ｂを設けることで、より精度よく照射座標位置５の検出を行うことも可能である。更に、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２は四角形状に限られるものではなく、その都度、撮像装置１２ｂを照射座標位置５の検出可能な配置に設置していればよい。

図１３は本発明の実施例４に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図である。図１３にある光散乱部１５あるいは光蛍光部２２は九つのエリアに分けられている。この九つのエリアでは、光ビーム２が入射したとき、エリアごとに光量が異なる散乱光１８あるいは蛍光２４が発光する機能を有している。撮像装置１２ｃは光散乱部１５あるいは光蛍光部２２の全体を撮像できる撮像範囲２８をもっている。

図１３に示すように、横方向にＸ軸、縦方向にＹ軸をとったとき、（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）〜（３，３）までの九つのエリアが存在する。この九つのエリアのいずれか一つに光ビーム２が入射したとする。その時、エリアごとに散乱光１８あるいは蛍光２４の光量が異なるため、撮像装置１２ｃが散乱光１８あるいは蛍光２４の光量を検出する機能を有しておれば、どのエリアに光ビーム２が照射されたかがわかり、照射座標位置５を検出することができる。図１３では照射座標位置５として（Ｘ，Ｙ）＝（２，２）の位置に照射されている状態を示している。

図１３の九つのエリアごとに異なる散乱光１８あるいは蛍光２４の光量を得るために、九つのエリアにおいて、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２に含まれる光散乱材料１７あるいは光蛍光材料２３の含有量を変えたり、光散乱材料１７あるいは光蛍光材料２３の散乱光量あるいは蛍光光量の異なる材料をエリアごとに分けて含ませたりすることで実現できる。

尚、図１３ではわかりやすく説明するために九つのエリアで図示しているが、九つに限られるのではなく、より少ない、あるいはより多いエリアに分割されていてもよく、分割されている形状も特に指定はしない。

図１４は本発明の実施例４に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図である。集光レンズ２６で撮像範囲２８からの散乱光１８あるいは蛍光２４を光センサー２７にある光センサー部２０ｃに集光させ、光センサー部２０ｃで電気信号に光電変換させることで、集光された光の光量を検出することができる。

この場合、実施例１における図７、あるいは実施例３における図１１に示したような複数の光センサー部２０ａや複数の光センサー部２０ｂを必要とせず、図１４に示した一つの光センサー部２０ｃで構わない。

図１５（ａ）は本発明の実施例５に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図である。図１５（ａ）に示すように、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２が複数層（例えば、２層）あり、それぞれ図１４に示した撮像装置１２ｃが一つずつ取り付けられている。光ビーム２は２層の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２に達してそれぞれの照射座標位置５で散乱光１８あるいは蛍光２４を発光させる。これを二つの撮像装置１２ｃで検出する構造である。

図１５（ｂ）は本発明の実施例５に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図である。図１５（ｂ）に示すように、横方向にＸ軸、縦方向にＹ軸をとって、以下でどのように照射座標位置５を検出するかを説明する。

図１６は本発明の実施例５に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光散乱部あるいは光蛍光部における発光光量グラフを示している。横軸に光ビーム２の照射座標位置５のＸ軸方向あるいはＹ軸方向を示しており、縦軸に散乱光１８あるいは蛍光２４の光量を示している。

光ビーム２が入射する側の１層目の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２では、このグラフの実線で示すように、照射座標位置５のＸ軸方向に対して散乱光１８あるいは蛍光２４の光量が単調増加する機能を有している。そして、２層目の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２では、照射座標位置３のＹ軸方向に対して散乱光１８あるいは蛍光２４の光量が単調増加する機能を有している。

このように、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２を、光ビーム２の照射座標位置３の任意の一方向の違いにより散乱光または蛍光の光量が単調増加あるいは単調減少変化するように構成することで、二つの撮像装置１２ｃで検出した光量により、光ビーム２の照射座標位置３、つまりＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれの座標が一次元的に特定し、検出できる。

図１６のグラフでは実線は単調直線増加しているが、必ずしも直線増加である必要はなく、点線のような単調増加でもよい。また、単調減少であっても構わない。つまり、散乱光１８あるいは蛍光２４の光量により、照射座標位置５のＸ座標及びＹ座標が一次的に特定できように対応していればよい。

このようなグラフに示す光散乱部１５あるいは光蛍光部２２は、そのＸ軸方向あるいはＹ軸方向で、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２に含まれる、光散乱材料１７あるいは光蛍光材料２３の含有量を単調増加あるいは単調減少するように変えたり、光散乱材料１７あるいは光蛍光材料２３の散乱光量あるいは蛍光光量の異なる材料をＸ軸方向あるいはＹ軸方向で変化をもたせて含ませたりすることで実現できる。

撮像装置１２ｃは実施例４の図１４で示したものと同様のものである。

図１７（ａ）は本発明の実施例６に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図である。図１７（ａ）に示すように、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２が複数層（例えば、２層）あり、それぞれ図１２に示した撮像装置１２ｃが一つずつ取り付けられている。光ビーム２は２層の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２に達して、それぞれの照射座標位置５で散乱光１８あるいは蛍光２４を発光させる。その時の散乱光１８あるいは蛍光２４の光量を二つの撮像装置１２ｃで検出する構造である。

図１７（ｂ）は本発明の実施例６に係る光ビームの照射座標位置検出システムの平面概略図である。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）において、図示する方向にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸をとって、以下でどのように照射座標位置５を検出するかを説明する。

図１８は本発明の実施例６に係る光ビームの照射座標位置検出システムの光散乱部あるいは光蛍光部の概略図である。この図に見られるように、光ビーム２の入射側の１層目では、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２はＹ軸方向に対してその厚み（Ｚ軸方向）が単調減少している。つまり、図１８で記した記号でＢ＜Ａとなっている。また、２層目ではＸ軸方向に対してその厚み（Ｚ軸方向）が単調減少している。つまり、図１８で記した記号でＣ＜Ｄとなっている。この２層の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２は均一に光散乱材料１７あるいは光蛍光材料２３が含まれているものとする。

ここに光ビーム２が入射すると、その１層目の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２では、照射座標位置５により１層目の厚みの異なる方向、つまりＹ軸方向に対して光ビーム２の透過光路（光が１層目を通過する距離）が異なるため、散乱光１８あるいは蛍光２４の光量が単調増加する。

更に、２層目の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２に達した光ビーム２は２層目のＸ軸方向に対する光ビーム２の透過光路が異なるため、その散乱光１８あるいは蛍光２４の光量が単調減少する。

このように、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２を、光ビーム２の照射座標位置５の任意の一方向の位置の違いにより、散乱光１８あるいは蛍光２４の厚みが単調増加あるいは単調減少変化するよう構成することにより、これら２層の散乱光１８あるいは蛍光２４の発光光量を、それぞれ撮像装置１２ｃで検出し、照射座標位置３のＸ座標及びＹ座標が一次的に特定できる。

図１８では直線的に単調減少するように図示しているが、必ずしも直線的でなく単調減少あるいは単調に増加しておればよい。

撮像装置１２ｃは実施例４の図１４で示したものと同様のものである。

図１９は本発明の実施例７に係る光ビームの照射座標位置検出システムの側面概略図である。図１７における１層目の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２のみを図示しており、２層目及び表示装置３は省略している。

ここで、光散乱部１５あるいは光蛍光部２２における散乱光１８あるいは蛍光２４の水平光路長ｚ（観測値）を撮像装置１２ｄにより観測することでも、照射座標位置５を検出することができることを以下に説明する。

図１９に示すように、予め既知値として光散乱部１５あるいは光蛍光部２２の上辺長Ｂ、底辺長Ａ、Ｙ軸方向高さＨがわかっている。ＡとＢの値にはＡ＞Ｂの関係があり、Ａ、Ｂ、ｚ、Ｈの四つの値には、Ａ、Ｂ、ｚ＜＜Ｈの関係にある。

例えば、５０インチのディスプレイに利用する場合、Ｈ＝６００ｍｍ程度に対して、Ａ、Ｂ、ｚは１０ｍｍ前後程度といった関係である。そこで、図１９に示す１層目の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２での照射位置座標３のＹ座標値にあたるｙは、光ビーム２の照射角度をωとし、図１９のようにｙ１、ｙ２をとると、以下の式で与えられる。

ｙ＝ｙ１＋ｙ２＝ｚ×ｔａｎω＋（（Ａ−ｚ）／（Ａ−Ｂ））×Ｈ （１−１）
≒（（Ａ−ｚ）／（Ａ−Ｂ））×Ｈ
（なぜなら Ａ、Ｂ、ｚ＜＜Ｈ） （１−２）
式（１−１）により、散乱光１８あるいは蛍光２４の水平光路長ｚを撮像装置１２ｄにより観測することができれば、照射位置座標３のＹ座標値であるｙを得ることができる。

また、光ビーム２としてレーザーポインター等、人が手に持って照射する場合等は、人の手のブレ等を考えると、ｙの値はおよその値、例えば直径５０ｍｍの円内の領域での分解能で検出できればよく、ｔａｎωの値が大きくなる角度で光ビーム２が照射されても、式（１−１）の第一項のｙ１は十分無視できる。

図１９では１層目の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２のみを図示しているが、同様に２層目の光散乱部１５あるいは光蛍光部２２により照射位置座標５のＸ座標値も得ることができるので、本実施例７により照射位置座標５を検出することができる。

次に、撮像装置１２ｄでどのように水平光路長ｚを観測するかを説明する。

図２０は本発明の実施例７に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図である。撮像装置１２ｄは散乱光１８あるいは蛍光２４の水平光路長ｚを撮像する機能を有している。レンズ２１は照射座標位置５で散乱あるいは蛍光発光した線状の光を、一次元光センサー２５の光センサー部２０ｄ上に像として結ぶ機能を有している。光センサー部２０ｄは複数に分割されており、そこで、光を検出した検出センサー長Ｌを検出し、水平光路長ｚを観測することができる。つまり、水平光路長ｚが短い場合には少ない数の光センサー部２０ｄが受光し、水平光路長ｚが長い場合には多くの光センサー部２０ｄが受光するため、受光した光センサー部２０ｄの数に対応した長さとして水平光路長ｚを検出することができる。

以上、実施例１から実施例７で説明した本発明の光ビームの照射座標位置検出システムにより、光ビーム出力装置１の照射座標位置５を検出することができる。

尚、上記の実施例４乃至実施例７の構造はそれぞれ別々に用いるだけでなく、それぞれの構造をハイブリッド化した構造でも構わない。つまり、Ｘ軸方向に対して光散乱部１５あるいは光蛍光部２２の厚みを単調増加させ、散乱光１８あるいは蛍光２４している水平光路長ｚを検出し（実施例７）、Ｙ軸方向では散乱光１８あるいは蛍光２４の発光光量を単調増加させる構造にし、単位水平光路長ｚあたりの発光光量を検出する（実施例５）ことも可能である。

次に、本発明の実施例１乃至実施例７における各構成について詳しく説明する。

光ビーム出力装置１としては光ビーム２を投光できるものであれば、特に限定されるものではない。好適に用いられるものとしては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザー等がある。波長領域は特に指定しないが、可視光であれば人の目に見えるため、目視確認ができるという利点がある。可視光でない場合、例えば、赤外線光では光は目視できないが、本発明のシステムにより得られた照射座標位置５のデータから、表示画面上にポインターを表示させることで、人の目に位置情報として目視できるようにすることもできる。また、赤外領域の波長を用いると人の目には見えないため、自発光型のディスプレイに取り付ける場合等は、ディスプレイに映し出された画像が見えにくくなることがない。

表示装置３としては、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の自発光型表示装置、電子ペーパー等の画像表示装置、プロジェクタ等の投影型表示装置を用いた場合はスクリーン状のものが考えられる。また、図４の利用例のように単に照射領域４を図示した表示部でも構わない。

撮像装置１２ａ乃至１２ｄとしては、光エネルギーあるいは光信号を電気エネルギーあるいは電気信号に変換する機能を有していれば特に限定されるものではない。好適に用いられるものとしては、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサーやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサー等がある。

透明基材１６としては、透明または半透明等の光を有効に透過する機能を有していれば、特に限定されるものではない。好適に用いられる材料としては、透明または半透明のソーダ石英ガラス、鉛ガラス、石英ガラス等の、無機酸化ガラス、あるいは透明または半透明のポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、非晶質ポリオレフィン、フッ素系樹脂等の高分子材料等が挙げられる。

光散乱材料１７としては、光ビーム２を散乱させる機能を有していれば、特に限定されるものではない。好適に用いられる材料として、金属粒子等がある。また、光ビーム２の光源部の種類によっても、粒子分布や粒子形状、粒子サイズ、散乱面、粒子の分布方向等を適正化して散乱光１８の光量を調節することも好適に用いられる。

光蛍光材料２３としては、光ビーム２による励起で蛍光発光するものであれば、特に限定されるものではない。光蛍光材料２３の種類としては、蛍光よりも波長が短く、エネルギーが高い電磁波が入射されることにより電子の励起が行われるものと、より波長が長く、エネルギーが低い電磁波として外部に蛍光として発光するものがある。

例えば、紫外光等の可視光よりもエネルギーの高い光ビーム２を照射させると可視光の蛍光発光を得るものがある。また、可視光励起赤色蛍光体、つまり、可視光を吸収し可視光よりもエネルギーの低い赤外光を蛍光発光させるものもある。

また、逆に、赤外線を可視光に変換するアップコンバージョン蛍光体（赤外可視光変換蛍光体）等も好適に用いることができる。この場合、赤外線よりもエネルギーの高い可視光を蛍光発光として得ることができる。

ここで、蛍光体として、母体ＬａＦ_３、ＧｄＦ_３、ＹＦ_３、ＹＯＣｌ、Ｙ_３ＯＣｌ_７，ＹＡＯ_３，ＢａＹＦ_５付活剤、Ｙｂ−Ｈｏ ０．５５μｍ 緑、 Ｙｂ−Ｔｍ ０．４７μｍ 青、Ｙｂ−Ｅｒ ０．５４μｍ 緑、０．６６μｍ 赤、等がある。

また、光ビーム２の光源部の材料分布や材料形状、材料サイズ、材料の分布方向等を適正化して蛍光２４の光量を調節することも好適に用いられる。また、光蛍光材料２３の蛍光機能として、照射する光ビーム２の照射を止め、すぐに発光が消失する蛍光発光寿命の短いものも好適に用いられる。

レンズ２１あるいは集光レンズ２６としては、光を結像あるいは集光する機能を有していれば特に限定されるものではない。材料としてはガラスや樹脂等が好適に用いられる。また、複数のレンズ群により構成されていてもよい。

以上の構成により、本発明の光ビームの照射座標位置検出システムを実施することができる。

以下、本発明の実施例８について説明する。

実施例８に係る発明は、図１等以下で説明した光ビーム出力装置１から照射した光ビーム２の、光蛍光部２２面上における照射座標位置５に応じて蛍光発光の発光波長（発光色）が互いに異なることを特徴とし、その照射座標位置５における蛍光発光の波長（色）を撮像装置で撮像し、波長（色）の違いで照射座標位置５を認識することを特徴としている。

図２１は本発明の実施例８に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置の概略図である。

図２１では、横方向にＸ軸、縦方向にＹ軸をとり、光蛍光部２２を（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）〜（２，２）までの四つのエリアに分割している。それぞれのエリアは、光ビーム出力装置１から光ビーム２を照射すると、それぞれ互いに異なる波長（色）の蛍光２４を発し、反射光としての蛍光２４が撮像装置１２ｃに入射する。撮像装置１２ｃは当該四つのエリアを撮像範囲２８としてカバーできる程度の撮像角を備えており、受光した蛍光２４の波長（色）を測定し、蛍光２４がどのエリアからの反射光であるかを判別することによって、光ビーム２の照射座標位置５のエリアを特定する。

具体的な撮像態様としては、例えば、（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）のエリアに光ビーム２を照射すると、青色の蛍光２４を発し、（Ｘ，Ｙ）＝（１，２）のエリアに光ビーム２を照射すると、赤色の蛍光２４を発し、（Ｘ，Ｙ）＝（２，１）のエリアに光ビーム２を照射すると、橙色の蛍光２４を発し、それぞれ撮像装置１２ｃに入射する。

この光蛍光部２２は、ガラスやアクリル樹脂等の透明基材１６に光蛍光材料２３が含まれたものである。透明基材１６は任意の厚みを持つ板状の形状をしており、内部または表面に光蛍光材料２３が散在、分布している。

光蛍光材料２３は光ビーム２により光蛍光材料２３内の基底状態にある電子が高いエネルギー準位に励起され、これが元の状態に戻る際に蛍光発光として外部に放出されるものである。

通常、蛍光発光よりも波長が短い、つまりエネルギーが高い入射電磁波で電子の励起が行われ、より波長の長い、つまりエネルギーが低い電磁波として外部に蛍光２４として発光する。

例えば、紫外光等の可視光よりもエネルギーの高い光ビーム２を照射させると、可視光の蛍光発光を得ることができる。また、光蛍光材料２３には可視光励起赤色蛍光体、つまり、可視光を吸収し、可視光よりもエネルギーの低い赤外光を蛍光発光させるものもある。

しかし、逆に、赤外線を可視光に変換するアップコンバージョン蛍光体（赤外可視光変換蛍光体）等も好適に用いることができる。この場合、赤外線よりもエネルギーの高い可視光として蛍光２４を得ることができる。

このように、光蛍光材料２３の種類を変えることで様々な色の蛍光２４を得ることができる。

次に、図２２は本発明の実施例８に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置に用いる光蛍光部の模式図である。

図２１で説明した光散乱部１５または光蛍光部１８は、図２２に示すように、互いに異なる周波数（色）の蛍光２４を発する複数層（例えば、２層）の光蛍光部２２ａ及び光蛍光部２２ｂを積層して構成されている。

図２１の各エリア（Ｘ，Ｙ）では、２層の光蛍光部２２ａ及び光蛍光部２２ｂの組み合わせを各エリア（Ｘ，Ｙ）毎に互いに異なる組み合わせにしている。

図２２の光蛍光部２２ａまたは光蛍光部２２ｂは、図９で説明したものと同様な構成のものを用いればよく、図９の光蛍光部２２の表層または内部に、光ビーム２が照射されることにより、赤、青、橙等の各色種の蛍光２４を発する光蛍光材料２３を含有している。

図２２において、光ビーム出力装置１（図１等）により光ビーム２が光蛍光部２２ａの照射座標位置５に照射されることにより、赤色蛍光が反射光として生じ、それと同時に、光ビーム２が光蛍光部２２ｂの照射座標位置５に照射されることにより、青色蛍光が反射光として生じる。

図２１の撮像装置１２ｃでは、これら２色種の反射光を受光し、その組み合わせに基づいて、照射座標位置５がどのエリア（Ｘ，Ｙ）にあるかを判別する。

以下、本発明の実施例９について説明する。

実施例９に係る発明は、図２２で説明した複数層（例えば、２層）に重ねられて構成された光蛍光部２２のそれぞれについて、光蛍光部２２への光ビーム２の照射を停止してからの蛍光発光量の減衰時間が互いに異なる蛍光材料（蛍光剤）を含有する構成とし、図２１の各エリア毎に蛍光材料の組み合わせが互いに異なる光蛍光部２２を用いることにより、撮像装置１２ｃが光ビーム２の照射から生じた蛍光２４の組み合わせに基づいて、照射座標位置５のエリアを判別することを特徴としている。

図２３は本発明の実施例９に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置に用いる光蛍光部の蛍光発光量の特性を示す説明図である。図２３は、横軸に時間、縦軸に光ビーム２の発光量をとり、光ビーム出力装置１（図１等）により光ビーム２を微小時間間隔で点滅させたときの、光ビーム２の発光量特性と蛍光発光量の減衰特性を示している。

図２３に示すように、光ビーム出力装置１は適当なパルス周期でパルス電流を流すことができ、光ビーム出力装置１を微小時間間隔で点滅させると、光ビーム２の消灯と共に、複数層からなる光蛍光部２２の各層の蛍光材料は、蛍光発光Ａ及び蛍光発光Ｂのグラフのように蛍光剤の特性に応じて多様な発光量の減衰特性を示す。そこで、図２１の撮像装置１２ｃでは、互いに異なる発光量の減衰特性を有する蛍光発光Ａ及び蛍光発光Ｂの減衰特性を検出し、その組み合わせに基づいて、照射座標位置５がどのエリア（Ｘ，Ｙ）にあるかを判別する。

以下、本発明の実施例１０について説明する。

実施例１０に係る発明は、図６等で説明した透明基材１６に、光が照射されているときだけ変色して透明でなくなり、光の照射が終わると透明に戻る材料としてフォトクロミック材料を含むことを特徴としている。

図２４は本発明の実施例１０に係る光ビームの照射座標位置検出システムの撮像装置に用いる透明基材の模式図である。

図２４に示す透明基材１６は、光が照射されているときだけその照射点が変色して不透明若しくは半透明になり、光の照射が終わると透明度が戻る材料としてフォトクロミック材料を含有しており、フォトクロミック材料の成分を透明基材１６の位置に応じて変化させている。

このような構成とすることで、光ビーム出力装置１（図１等）により光ビーム２を透明基材１６上に照射すると、その照射座標位置１５に応じて透明基材１６に含有されるフォトクロミック材料がその位置に応じた色に変色するため、図２１の撮像装置１２ｃがその変色点を撮像することによって、変色した色に基づいて照射座標位置１５を測定し、若しくは図２１に示す照射座標位置１５が属するエリアを判定する。

フォトクロミック材料とは、光の作用によって可逆的に吸収スペクトル（すなわち“色”）の異なる構造異性体を生成する分子を含む材料であり、光の吸収に伴って物質の色が変化する。例として、［２．２］パラシクロファン骨格を有する ｐｓｅｕｄｏｇｅｍ−Ｂｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｅ（［２．２］ｐａｒａｃｙｃｌｏｐａｎｅ（関東化学株式会社製）等がある。

本発明は、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイ等の自発光型表示装置、電子ペーパー等の画像表示装置、プロジェクタ等を用いてホワイトボード（例えば、いわゆるインタラクティブボード、インタラクティブ電子黒板、インタラクティブ電子ボード等）、スクリーン、壁等に画像を表示させる投影型表示装置の表示画面上において、光ビームの照射位置を検出するための検出システムに関するものである。

更に、光ビームの照射位置より指示した照射座標位置の情報を得るだけでなく、得られた照射座標位置の情報から上記した自発光型表示装置、画像表示装置、投影型表示装置への入力操作や、様々な機器の制御や操作を行うことができる。

１ 光ビーム出力装置
２ 光ビーム
３ 表示装置
４ 照射領域
５ 照射座標位置
６ プロジェクタ
７ 表示部
８ パーソナルコンピューター
９ 入力文字
１０ ＣＣＤカメラ
１１ 自発光型表示装置
１２ 撮像装置
１２ａ 撮像装置
１２ｂ 撮像装置
１２ｃ 撮像装置
１２ｄ 撮像装置
１３ 通信信号
１４ 操作対象機器
１５ 光散乱部
１６ 透明基材
１７ 光散乱材料
１８ 散乱光
１９ 二次元光センサー
２０ａ 光センサー部
２０ｂ 光センサー部
２０ｃ 光センサー部
２０ｄ 光センサー部
２１ レンズ
２２ 光蛍光部
２３ 光蛍光材料
２４ 蛍光
２５ 一次元光センサー
２６ 集光レンズ
２７ 光センサー

Claims (18)

1. 画像その他の情報を表示する表示部を有する表示装置と、
   前記表示装置の前記表示部の前面であってその一部または全面を覆うように配置され、その表面若しくは内部に光束を散乱させる散乱材を含有する光散乱部と、
   前記光散乱部が設けられた前記表示装置の前記表示部に光束が照射されることにより生じた散乱光を検出することにより、前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えていることを特徴とする光ビームの照射座標位置検出システム。
2. 光束を照射することができる光ビーム出力装置と、
   前記光散乱部が設けられた前記表示装置の前記表示部に前記光ビーム出力装置から光束が照射されることにより生じた散乱光を検出することにより、前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
3. 前記光散乱部が厚みのある板形状をなし、前記撮像装置が前記光散乱部の厚み方向から撮像する機能を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
4. 前記光散乱部が前記光ビームの照射座標位置の違いにより散乱光の光量が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
5. 前記光散乱部が前記光ビームの照射座標位置の任意の一方向の位置の違いにより散乱光の光量が単調増加あるいは単調減少変化することを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
6. 前記照射座標位置の任意の一方向の位置の違いにより、前記光散乱部の厚みが単調増加あるいは単調減少変化することを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
7. 画像その他の情報を表示する表示部を有する表示装置と、
   前記表示装置の前記表示部の前面であってその一部または全面を覆うように配置され、その表面若しくは内部に蛍光発光させる蛍光剤を含有する光蛍光部と、
   前記光蛍光部が設けられた前記表示装置の前記表示部に光束が照射されることにより生じた蛍光を検出することにより、前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えていることを特徴とする光ビームの照射座標位置検出システム。
8. 光束を照射することができる光ビーム出力装置と、
   前記光蛍光部が設けられた前記表示装置の前記表示部に前記光ビーム出力装置から光束が照射されることにより生じた蛍光を検出することにより、前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えていることを特徴とする請求項７に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
9. 前記光蛍光部が厚みのある板形状をなし、前記撮像装置が前記光蛍光部の厚み方向から撮像する機能を有していることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
10. 前記光蛍光部が前記光ビームの照射座標位置の違いにより蛍光発光の光量が異なることを特徴とする請求項７乃至請求項９に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
11. 前記光蛍光部が前記光ビームの照射座標位置の任意の一方向の位置の違いにより蛍光発光の光量が単調増加あるいは単調減少変化することを特徴とする請求項７乃至請求項１０に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
12. 前記光蛍光部は、前記光束が照射される位置に応じて互いに異なる周波数の蛍光を発するよう前記蛍光剤が構成されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
13. 前記光蛍光部は、前記表示装置の前記表示部の前面であってその一部または全面を覆うように複数層配置され、各層には互いに異なる蛍光色を発光させる蛍光剤を含有し、
    前記撮像装置は、前記各層から発せられる互いに異なる色の蛍光の組み合わせから、前記表示部における光束照射位置を測定することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
14. 光束を照射することができる光ビーム出力装置と、
    画像その他の情報を表示する表示部を有する表示装置と、
    前記表示装置の前記表示部の前面であって前記表示部の一部または全面を覆うように配置され、表面若しくは内部に蛍光発光させる蛍光剤を含有する光蛍光部と、
    前記光蛍光部が設けられた前記表示装置の前記表示部に前記光ビーム出力装置から光束が照射されることにより生じた蛍光を検出することにより、前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備え、
    前記光蛍光部は複数層からなり、それらはそれぞれ互いに異なる色の蛍光を発する蛍光剤を含有することを特徴とする光ビームの照射座標位置検出システム。
15. 画像その他の情報を表示する表示部を有する表示装置と、
    前記表示装置の前記表示部の前面であって前記表示部の一部または全面を覆うように配置され、それぞれの表面若しくは内部に互いに異なる蛍光量の減衰特性を有する蛍光剤を含有する複数層の光蛍光部と、
    複数層の前記光蛍光部から生じた蛍光の互いに異なる蛍光量の減衰特性を検出し、その組み合わせに基づいて前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えたことを特徴とする光ビームの照射座標位置検出システム。
16. 所定のパルス周期で光束を照射することができる光ビーム出力装置と、
    画像その他の情報を表示する表示部を有する表示装置と、
    前記表示装置の前記表示部の前面であって前記表示部の一部または全面を覆うように配置され、それぞれの表面若しくは内部に互いに異なる蛍光量の減衰特性を有する蛍光剤を含有する複数層の光蛍光部と、
    前記光ビーム出力装置から光束を照射されることにより複数層の前記光蛍光部から生じた蛍光の互いに異なる蛍光量の減衰特性を検出し、その組み合わせに基づいて前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えたことを特徴とする請求項１５に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。
17. 画像その他の情報を表示する表示部を有する表示装置と、
    前記表示装置の前記表示部の前面であってその一部または全面を覆うように配置され、光束を受光すると変色するフォトクロミック材をその表面若しくは内部に含有する基材と、
    前記基材が設けられた前記表示装置の前記表示部に光束が照射されることにより生じた前記フォトクロミック材の変色位置を検出することにより、前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えていることを特徴とする光ビームの照射座標位置検出システム。
18. 光束を照射することができる光ビーム出力装置と、
    前記基材が設けられた前記表示装置の前記表示部に前記光ビーム出力装置から光束が照射されることにより生じた前記フォトクロミック材の変色位置を検出することにより、前記表示部における光束照射位置を測定する撮像装置とを備えていることを特徴とする請求項１７に記載の光ビームの照射座標位置検出システム。