JP2018106724A - プログラム及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示画像上の指示体の位置を検出する赤外光の向きを調整する調整方法及び位置検出システムを提供する。
【解決手段】直交する第１および第２軸を回転軸として回転可能な投射装置を、第１軸と表示画像の上辺又は下辺に垂直な線を含む面が表示画像を表す面と直交するように配置し、該線上に第１ターゲットを表す第１画像を表示する。第１ターゲットに触れた指示体に赤外光が照射された状態で撮影した第１画像上の指示体への赤外光の照射位置が第１画像上の第１ターゲットの位置と一致するように第２軸を回転軸として投射装置を回転する。該線上とは異なる箇所に第２ターゲットを表す第２画像を第１画像の代わりに表示し、第２ターゲットに触れた指示体に赤外光が照射された状態を撮影した第２画像上での指示体への赤外光の照射位置が第２画像上の第２ターゲットの位置と一致するように第１軸を回転軸として投射装置を回転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外光の調整方法及び位置検出システムに関し、例えば、表示画像の一部を指し示す指示体の位置を検出するために使用する赤外光の向きを調整する調整方法及び位置検出システムに関する。

教育現場のIT（Information Technology）化や企業での会議の効率化のために、電子黒板システムが導入される事例が多くある。
特許文献１には、電子黒板システムとして使用可能なプロジェクタシステムが記載されている。
特許文献１に記載のプロジェクタシステムは、プロジェクタと、電子ペンと、ペン操作検出手段と、を有する。電子ペンは、プロジェクタが壁等の被投射面に表示した画像（以下「表示画像」と称する）の一部分を指し示すために、および、表示画像の一部分に文字や絵を追加するために使用される。電子ペンは、筆記操作に応じて赤外線等の信号を出力する。ペン先操作検出手段は、電子ペンにて指し示された表示画像の一部分に対して電子ペンから出力された信号を検出する。プロジェクタは、ペン先操作検出手段の検出結果に応じて、文字や絵を、電子ペンにて指し示された表示画像の一部分に追加する。

特開２０１４−１６７４９８号公報

特許文献１に記載のプロジェクタシステムでは、表示画像の一部分を指し示し文字や絵を追加するために電子ペンが使用される。よって、電子ペンが故障すると、プロジェクタシステムは、電子ペンが指示した表示画像の一部分を認識できなくなる。
このため、電子ペンではなく、例えば、人間の手や指または指し棒のような指示体が用いられても、表示画像の一部分を指し示したことをシステム側が認識可能となる手法が望まれる。

この手法を実現するための技術として、投射部から赤外光を表示画像の上を通り過ぎるように投射し、表示画像上で該画像の一部分を指し示す指示体が該赤外光に照射された状態を撮影し、撮影画像に基づき表示画像上の指示体の位置を認識する技術が考えられる。
図１は、上述した技術を実現するために使用される投射部の一例を示した図である。
投射部１は、赤外光Ｌ１が表示画像４の上を通り過ぎるように赤外光Ｌ１を投射する。
図２は、投射部１の一例を示した図である。投射部１は、例えば、赤外光を出射する複数のレーザ光源１ａと、レーザ光源１ａと１対１で対応する複数のシリンドリカルレンズ（以下「プリズム」とも称する）１ｂと、を含む。
複数のレーザ光源１ａは、円弧上に配列されている。各レーザ光源１ａは、円弧の外側に向けて赤外光（レーザ光）を出力する。各シリンドリカルレンズ１ｂは、対応するレーザ光源１ａから出力された赤外光を矢印Ｂ方向に広げる。
上述した技術を用いて表示画像４上の指示体の位置を認識するためには、赤外光Ｌ１が表示画像４（表示面）と触れず、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２の含まれる平面が表示画像４（表示面）と平行に設置されることが望ましい。
図３は、赤外光Ｌ１が、表示画像４が投射された被投射面６と触れている状態を示した図である。この場合、表示画像４のうち赤外光Ｌ１で覆われていない部分４１を指し示す指示体５には、赤外光Ｌ１が届かない。このため、指示体５を検出できない。なお、説明の都合上、図面では表示画像４に厚みを持たせている。また、指示体５は、例えば、人間の手や指または指し棒である。指示体５は、人間の手や指または指し棒に限らず適宜変更可能である。
図４は、進行領域Ｌ２の含まれる平面が被投射面６と平行でない状態の一例を示した図である。図４に示した例では、照射箇所５ａは、表示画像４を指し示す指示部５の部分５ｂの近傍ではなく部分５ｂから離れた箇所となる。このため、指示部５にて指し示された表示画像４の部分と照射箇所５ａが、撮影部２が生成した撮影画像上で対応しなくなり、位置検出の精度が低くなる。なお、撮像部２は、赤外光と可視光とを含む波長帯域の光を用いて表示画像４を撮影して撮影画像を生成する。

このように上述した技術を用いて表示画像上の指示体の位置を認識するためには、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２の含まれる平面が表示画像４と平行に設置されることが望ましい。

しかしながら、赤外光は人間には見えない。このため、人間が単独で、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２の含まれる平面を表示画像４（表示面）と平行に設置することは難しい。よって、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２の含まれる平面を表示画像４（表示面）と平行に設置する調整を容易に行える手法が望まれるという課題があった。

本発明の目的は、上記課題を解決可能な赤外光の調整方法および位置検出システムを提供することである。

本発明の赤外光の調整方法は、第１軸と当該第１軸と直交する第２軸との各々を回転軸として回転可能な投射装置から表示画像の上を通り過ぎるように投射される赤外光の向きを調整する赤外光の調整方法であって、前記第１軸と前記表示画像の上辺又は下辺に垂直な線とを含む面が前記表示画像を表す面と直交するように前記投射装置を配置し、前記線上に第１ターゲットを表す第１画像を前記表示画像として表示し、前記第１ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記表示画像上での前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記表示画像上の前記第１ターゲットの位置と一致するように、前記第２軸を回転軸として前記投射装置を回転し、前記線上とは異なる箇所に第２ターゲットを表す第２画像を、前記第１画像の代わりに前記表示画像として表示し、前記第２ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記表示画像上での前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記表示画像上の前記第２ターゲットの位置と一致するように、前記第１軸を回転軸として前記投射装置を回転する。

本発明の位置検出システムは、第１軸と当該第１軸と直交する第２軸との各々を回転軸として回転可能であり、かつ、前記第１軸と表示画像の上辺又は下辺に垂直な線とを含む面が前記表示画像を表す面と直交するように配置され、かつ、赤外光を前記表示画像の上を通り過ぎるように投射する投射部と、前記表示画像の一部分を指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影して撮影画像を生成する撮影部と、前記撮影画像に基づいて前記表示画像上の前記指示体の位置を決定する決定部と、を含む。

本発明によれば、赤外光の進行領域の含まれる平面を表示画像と平行に設置する調整を容易に行うことが可能になる。

赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２を示した図である。 投射部１の一例を示した図である。 赤外光Ｌ１が被投射面６と触れている状態を示した図である。 進行領域Ｌ２の含まれる平面が被投射面６と平行でない状態の一例を示した図である。 本発明の一実施形態のプロジェクタシステム２００を示した図である。 プロジェクタシステム１００の側面模式図である。 赤外光投射装置８の一例を示した図である。 操作部１０ｘおよび調整部１０ｙの一例を示した図である。 操作部１０ｘおよび調整部１０ｙの一例を示した図である。 ダイヤル１０ｂが回されたときの動作を説明するための図である。 ダイヤル１０ｂが回されたときの動作を説明するための図である。 ダイヤル１０ｂが回されたときの動作を説明するための図である。 ダイヤル１０ｂが回されたときの動作を説明するための図である。 制御装置９の一例と撮影部２とプロジェクタ７と赤外光投射装置８とを示した図である。 キャリブレーション用画像１１の一例を示した図である。 撮影画像２ａ１の一例を示した図である。 ダイヤル１０ｂおよびダイヤル１０ｉを用いた調整の一例を説明するための図である。 ピッチング調整画像１２の一例を示した図である。 ターゲット１２ａが指等の指示体５で触れられた状態の一例を示した図である。 検出座標と第１目標座標との関係を表す画像の一例を示した図である。 ダイヤル１０ｂの回転に応じたローリング軸Ｒの移動を説明するための図である。 ローリング調整画像１３の一例を示した図である。 ターゲット１３ａが指等の指示体５で触れられた状態の一例を示した図である。 ダイヤル１０ｉの回転に応じたピッチング軸Ｐの移動を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図５は、本発明の一実施形態の調整方法が適用されるプロジェクタシステム１００を示した図である。図６は、図５に示したプロジェクタシステム１００の側面模式図である。図５および図６において、図１〜４に示したものと同一構成のものには同一符号を付してある。

まず、本発明の一実施形態の調整方法が適用されるプロジェクタシステム１００について説明する。
プロジェクタシステム１００は、撮影部２と、プロジェクタ７と、赤外光投射装置８と、制御装置９と、を含む。プロジェクタ７は、制御装置９から受け付けた映像信号に応じた表示画像４を被投射面６に表示する。赤外光投射装置８は、投射装置および位置検出補助装置の一例である。赤外光投射装置８は、赤外光Ｌ１を投射する。
図７は、赤外光投射装置８の一例を示した図である。
赤外光投射装置８は、投射部１と、操作部１０ｘと、調整部１０ｙと、を含む。操作部１０ｘは、ユーザにて操作される。調整部１０ｙは、操作部１０ｘへの操作に応じて投射部１の向きを変更する。
本実施形態では、操作部１０ｘが操作されることによって、投射部１から投射される赤外光Ｌ１の向きが調整される。

図８は、投射部１と操作部１０ｘおよび調整部１０ｙの一例を示した図である。図９は、図８に示された構成の概略図である。図９では、説明の簡略化を図るため、図８に示した支持部１０ｆおよび１０ｎが省略されている。
図８、図９に示した構成要素のうち、ダイヤル１０ｂおよび１０ｉが操作部の一例となる。図８、図９に示した構成要素のうち、投射部１０ｇおよび１０ｈとダイヤル１０ｂおよび１０ｉとは異なる構成要素にて構成される部分が調整部１０ｙの一例となる。なお、操作部１０ｘおよび調整部１０ｙは、図８に示した構成に限らず適宜変更可能である。
基板１０ａは、支点１０ａ１（図９参照）を中心に移動可能である。
投射部１０ｇおよび１０ｈは、それぞれ、投射部１の一例である。投射部１０ｇおよび１０ｈは、それぞれ、レーザ光源から出力される光をプリズムで拡散し、赤外光を扇状に投射する。投射部１０ｇおよび１０ｈの各々から投射された赤外光は、いずれも、表示画像全体をカバーする。投射部１０ｇおよび１０ｈのように投射部を２つ設ける理由は、赤外光の強度を確保するためである。
以下、支点１０ａ１と調整点１０ａ２を通る軸Ｒを「ローリング軸Ｒ」と称する（図９参照）。また、支点１０ａ１を通りローリング軸Ｒと直交する軸Ｐを「ピッチング軸Ｐ」と称する（図９参照）。
投射部１０ｇおよび１０ｈは、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２とローリング軸Ｒとピッチング軸Ｐとが同一平面に存在するように、支点１０ａ１に対して調整点１０ａ２側とは反対側となる基板１０ａの端部に固定されている。投射部１０ｇおよび１０ｈは、基板１０ａとは反対の方向に赤外光Ｌ１を投射する。
図１０Ａおよび１０Ｂは、ダイヤル１０ｂが回されたときの動作を説明するための模式図である。図１０Ａおよび１０Ｂでは、説明の簡略化を図るため、例えば支持部１０ｆおよび１０ｎが省略されている。
ダイヤル１０ｂが回されると、ダイヤル１０ｂに固定されている歯車１０ｃが回転する。歯車１０ｃが回転すると、歯車１０ｄと、歯車１０ｄに固定されたシャフト１０ｅが回転する。シャフト１０ｅには、雄ネジが設けられている。シャフト１０ｅの雄ネジは、位置が固定された支持部（例えばナット）１０ｆ（図８参照）の雌ネジと嵌り合う。このため、シャフト１０ｅの回転方向に応じて、シャフト１０ｅおよび歯車１０ｄの位置が変動する。シャフト１０ｅの一端１０ｅ１の移動に伴い、ローリング軸Ｒは、支点１０ａ１を含むピッチング軸Ｐを中心に回転する（図９、１０Ａ、１０Ｂ参照）。したがって、ダイヤル１０ｂの回転方向に応じて、ローリング軸Ｒは、ピッチング軸Ｐを中心に回転する。このため、基板１０ａに固定された投射部１の向きが変更される。
図１１Ａおよび１１Ｂは、ダイヤル１０ｉが回されたときの動作を説明するための模式図である。図１１Ａおよび１１Ｂでは、説明の簡略化を図るため、例えば支持部１０ｆおよび１０ｎが省略されている。
ダイヤル１０ｉが回されると、ダイヤル１０ｉに固定されている歯車１０ｊが回転する。歯車１０ｊが回転すると、歯車１０ｋと、歯車１０ｋに固定されたシャフト１０ｍが回転する。シャフト１０ｍには、雄ネジが設けられている。シャフト１０ｍの雄ネジは、位置が固定された支持部１０ｎ（図８参照）の雌ネジと嵌り合う。このため、シャフト１０ｍの回転方向に応じて、シャフト１０ｍおよび歯車１０ｋの位置が変動する。シャフト１０ｍの一端１０ｍ１の移動に伴い、基板１０ａを支持する支持部１０ｐ（図９参照）がガイド部１０ｑのガイド溝１０ｑ１に沿って移動する。したがって、ダイヤル１０ｉの回転方向に応じて、ピッチング軸Ｐは、支点１０ａ１を含むローリング軸Ｒを中心に回転する。このため、基板１０ａに固定された投射部１の向きが変更される。

図５に示した制御装置９は、プロジェクタシステム１００を制御する。制御装置９は、例えばＰＣ（Personal Computer）である。なお、制御装置９は、ＰＣに限らず適宜変更可能である。
図１２は、制御装置９の一例と撮影部２とプロジェクタ７と赤外光投射装置８とを示した図である。
制御装置９は、制御部９１と、表示部９２と、映像信号出力部９３と、を含む。制御部９１は、制御装置９の動作を制御する。例えば、制御部９１は、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２が含まれる平面と表示画像４とのズレ角に応じた動作を行う。表示部９２は、種々の情報を表示する。映像信号出力部９３は、プロジェクタ７に映像信号を出力する。

次に、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２が含まれる平面を表示画像４（被投射面６）と平行または略平行にする調整動作について説明する。

まず、制御装置９の映像信号出力部９３は、映像信号をプロジェクタ７に出力する。プロジェクタ７は、映像信号を受け付けると、映像信号に応じた表示画像４を被投射面（例えばスクリーン）６に表示する。
続いて、赤外線投射装置８を、被投射面６に対して垂直な方向から見たとき、調整部１０ｙのローリング軸Ｒ（第１軸）が表示画像４のセンターライン４ａ（図５参照）と重なるように設置する。なお、センターライン４ａは、表示画像４の上辺又は下辺に垂直な線の一例である。本実施形態では、センターライン４ａは、表示画像４の中心を通る。このため、ローリング軸Ｒと表示画像４のセンターライン４ａとを含む面が、表示画像４を表す面と直交するように、赤外線投射装置８が配置される。
ユーザは、制御装置９にインストールされているキャリブレーション用ソフトウェアを起動するために、制御装置９を操作する。
制御部９１は、この操作に応じてキャリブレーション用ソフトウェアを起動する。制御部９１は、キャリブレーション用ソフトウェアに従って、以下の処理を実行する。
制御部９１は、キャリブレーション用映像信号を、映像信号出力部９３からプロジェクタ７に出力する。キャリブレーション用映像信号は、制御部９１が認識する、映像信号に応じた画像に設定された座標と、撮影画像２ａに示された表示画像４での座標と、を対応させるための画像（以下「キャリブレーション用画像」と称する）を示す。
図１３は、キャリブレーション用画像１１の一例を示した図である。
キャリブレーション用画像１１は、表示画像４の左上を示す基準点１１ａと、表示画像４の右下を示す基準点１１ｂと、表示画像４の右上を示す基準点１１ｃと、表示画像４の左下を示す基準点１１ｄと、を有する。
続いて、撮影部２は、キャリブレーション用画像１１を撮影して、キャリブレーション用画像１１に応じた撮影画像２ａ１を生成する。
図１４は、撮影画像２ａ１の一例を示した図である。
撮影部２は、撮影画像２ａ１を制御装置９に出力する。
制御装置９の制御部９１は、撮影画像２ａ１に示された基準点１１ａの位置の座標を、表示画像４の左上の位置の座標に対応させる。また、制御部９１は、撮影画像２ａ１に示された基準点１１ｂの位置の座標を、表示画像４の右下の位置の座標に対応させる。また、制御部９１は、撮影画像２ａ１に示された基準点１１ｃの位置の座標を、表示画像４の右上の位置の座標に対応させる。また、制御部９１は、撮影画像２ａ１に示された基準点１１ｄの位置の座標を、表示画像４の左下の位置の座標に対応させる。これにより、撮影画像２ａが表す表示画像４での座標が、制御部９１が認識する画像（映像信号に応じた画像）での座標と対応する。

赤外光投射装置８は、赤外光Ｌ１が表示画像４の上を通り過ぎるように、表示画像４の上部の外側から赤外光Ｌ１を扇状に投射する。このとき、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２を形成する面が表示画像４と平行または略平行であることが望ましい。
しかしながら、赤外光Ｌ１は人間には見えないため、人間が、目視で、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２を形成する面を表示画像４と平行または略平行にすることは困難となる。
そこで、本実施形態は、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２を形成する面を表示画像４と平行または略平行にする調整を支援する。
本実施形態では、赤外線投射装置８のピッチング軸Ｐを回転軸とする進行領域Ｌ２の傾き調整を「ピッチング方向調整」と称する。また、赤外線投射装置８のローリング軸Ｒを回転軸とする進行領域Ｌ２の傾き調整を「ローリング方向調整」と称する。

進行領域Ｌ２を形成する面の向き（被投射面６に対する角度）は、進行領域Ｌ２を形成する面上の３点の位置で決まる。
本実施形態では、その３点のうちの１点として、支点１０ａ１が用いられる（図９参照）。残りの２点として、調整点１０ａ２および調整点１０ａ３が用いられる（図９参照）。
調整点１０ａ２の位置は、ダイヤル１０ｂを回転することによって調整可能である。調整点１０ａ３の位置は、ダイヤル１０ｉを回転することによって調整可能である。
支点１０ａ１とローリング軸Ｒは、赤外光投射装置８のセンターライン上に位置する。ピッチング軸Ｐは、支点１０ａ１を通り、ローリング軸Ｒと直交するように配置されている。
本実施形態では、ユーザがダイヤル１０ｂとダイヤル１０ｉをダイヤル１０ｂ、ダイヤル１０ｉの順に操作（調整）することで、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２を形成する面の角度が調整される。
ダイヤル１０ｂは、ピッチング方向調整に対応する。ダイヤル１０ｂの回転に応じて、ローリング軸Ｒがピッチング軸Ｐを回転軸として回転する。このため、ダイヤル１０ｂの回転に応じて、ローリング軸Ｒの角度が調整される。
ダイヤル１０ｉは、ローリング方向調整に対応する。ダイヤル１０ｉの回転に応じて、ピッチング軸Ｐがローリング軸Ｒを回転軸として回転する。このため、ダイヤル１０ｉの回転に応じて、ピッチング軸Ｐの角度が調整される。
本実施形態では、ダイヤル１０ｂを用いた調整とダイヤル１０ｉを用いた調整のうち、ダイヤル１０ｂを用いた調整が、ダイヤル１０ｉを用いた調整よりも先に行われる。
ダイヤル１０ｂを用いた調整がダイヤル１０ｉを用いた調整よりも先に行われる理由は、進行領域Ｌ２を形成する面の角度の調整が容易になるからである。以下、この点について説明する。
最初に、ピッチング方向調整を完了させれば、被投射面６（スクリーン）とローリング軸Ｒが平行になる。
次に、ローリング方向調整が実施される。この場合、被投射面６と平行なローリング軸Ｒを回転軸として、ピッチング軸Ｐが回転される。
その結果、赤外光Ｌ１の進行領域Ｌ２が形成する面を被投射面６（表示画像４）に対して平行にすることができる。
進行領域Ｌ２が形成する面の調整を２ステップで完了させるためには、上述した通りダイヤル１０ｂ、ダイヤル１０ｉの順番で、ダイヤル１０ｂおよびダイヤル１０ｉが操作される。

以下、ダイヤル１０ｂおよびダイヤル１０ｉを用いた調整動作を説明する。
図１５は、ダイヤル１０ｂおよびダイヤル１０ｉを用いた調整動作を説明するための図である。
制御部９１が、不図示の入力部から、ダイヤル１０ｂおよびダイヤル１０ｉを用いた調整処理を開始する旨の指示を受け付けると、ピッチング方向調整が開始する（ステップＳ２０１）。
ステップＳ２０１では、制御部９１は、ピッチング方向調整用映像信号を、映像信号出力部９３からプロジェクタ７に出力する。ピッチング方向調整用映像信号は、ピッチング方向調整を行うためのピッチング調整画像を表す。
図１６は、ピッチング調整画像１２の一例を示した図である。
ピッチング調整画像１２は、第１ターゲットの一例であるターゲット１２ａと、指示１２ｂと、を有する。
ターゲット１２ａは、ピッチング調整画像１２のセンターライン１２ｃの下部に位置する。このため、ターゲット１２ａは、センターライン１２ｃ上のうち赤外光投射装置８側とは反対側の近傍に位置する。なお、センターライン１２ｃは、表示画像４の一例であるピッチング調整画像１２の上辺又は下辺に垂直な線の一例である。本実施形態では、センターライン１２ｃは、ピッチング調整画像１２の中心を通る。
指示１２ｂは、「画面センター下部のターゲット１２ａを指（障害物）等の指示体で触る」旨を表す。
プロジェクタ７は、ピッチング方向調整用映像信号を受け付けると、ピッチング調整画像１２を表示画像４として被投射面６に表示する。
ユーザは、ピッチング調整画像１２に示された指示１２ｂに従ってターゲット１２ａを指等の指示体５で触れる。
図１７Ａは、ターゲット１２ａが指等の指示体５で触れられた状態の一例を示した図である。
ターゲット１２ａが指等の指示体５で触れられると、指示体５に赤外光Ｌ１が照射され、拡散する。
撮影部２は、ターゲット１２ａが指等の指示体５で触れられた状態を撮影して撮影画像２ａを生成する。つまり、撮影部２によって、拡散された赤外光が撮影される。撮影部２は、撮影画像２ａを制御部９１に出力する。
制御部９１は、撮影画像２ａに表された表示画像４上での照射箇所５ａを、表示画像４上の指示体５の位置として決定する。
続いて、制御部９１は、表示画像４上の指示体５の位置と、ピッチング方向調整用映像信号から特定されるピッチング調整画像１２（表示画像４）上のターゲット１２ａの位置と、の関係を、表示部９２に表示する。
例えば、制御部９１は、表示画像４上の指示体５の位置の座標（以下「検出座標」と称する）と、ピッチング調整画像１２上のターゲット１２ａの位置の座標（以下「第１目標座標」と称する）と、を表示部９２に表示する。
図１７Ｂは、検出座標と第１目標座標との関係を表す画像の一例を示した図である。
なお、制御部９１は、検出座標が第１目標座標と一致した場合、座標の一致を表す第１情報（例えば「検出座標がターゲット１２ａと一致しました」という情報）を表示部９２に表示する。第１情報の表示は、ピッチング方向調整が完了したことを意味する。
ユーザは、第１情報が表示されるまで、指でターゲット１２ａを触れつつ、表示部９２に表示された検出座標と第１目標座標とを見ながらダイヤル１０ｂを操作して、赤外光Ｌ１の向きを動かして調整することで、検出座標を第１目標座標に一致させる。検出座標が第１目標座標に一致すると、制御部９１は、第１情報（例えば「検出座標がターゲット１２ａと一致しました」という情報）を表示部９２に表示し、ピッチング方向調整が完了する。
図１８は、ダイヤル１０ｂの回転に応じたローリング軸Ｒの移動を説明するための図である。ピッチング方向調整が完了した段階では、ローリング軸Ｒは、被投射面６に対して平行な状態となる（図１８参照）。

ピッチング方向調整が完了すると（ステップＳ２０２）、ローリング方向調整を開始する（ステップＳ２０３）。
ピッチング方向調整が完了しているため、ローリング軸Ｒは被投射面６に対して平行な状態となっている。ステップＳ２０３では、ローリング軸Ｒを回転軸としてピッチング軸Ｐを回転することで、ピッチング軸Ｐも被投射面６に対して平行な状態にする。
ステップＳ２０３では、制御部９１は、ローリング方向調整用映像信号を、映像信号出力部９３からプロジェクタ７に出力する。ローリング方向調整用映像信号は、ローリング方向調整を行うためのローリング調整画像を表す。
図１９は、ローリング調整画像１３の一例を示した図である。
ローリング調整画像１３は、第２ターゲットの一例であるターゲット１３ａと、指示１３ｂと、を有する。
ターゲット１３ａは、ローリング調整画像１３の右下角（左下角でも可）に位置する。このため、ターゲット１３ａは、表示画像の一例であるローリング調整画像１３を画定する辺のうち、ローリング調整画像１３のセンターライン１２ｃと平行な辺の近傍若しくは当該平行な辺の端部の近傍に位置することになる。また、ターゲット１３ａは、ローリング調整画像１３を画定する辺のうち、センターライン１２ｃと平行な辺の端部の近傍に位置することになる。また、ターゲット１３ａは、ローリング調整画像１３を画定する辺のうち、センターライン１２ｃと平行な辺の赤外光投射装置８側とは反対側の端部の近傍に位置することになる。なお、ローリング調整画像１３のセンターライン１２ｃは、表示画像４の一例であるローリング調整画像１３の上辺又は下辺に垂直な線の一例である。本実施形態では、ローリング調整画像１３のセンターライン１２ｃは、ローリング調整画像１３の中心を通る。
指示１３ｂは、「ターゲット１３ａを指等の指示体で触る」旨を表す。
プロジェクタ７は、ローリング向調整用映像信号を受け付けると、ローリング調整画像１３を表示画像４として被投射面６に表示する。
ユーザは、ローリング調整画像１３に示された指示１３ｂに従ってターゲット１３ａを指等の指示体５で触れる。
図２０は、ターゲット１３ａが指等の指示体５で触れられた状態の一例を示した図である。
ターゲット１３ａが指等の指示体５で触れられると、指示体５に赤外光Ｌ１が照射され、拡散する。
撮影部２は、ターゲット１３ａが指等の指示体５で触れられた状態を撮影して撮影画像２ａを生成する。つまり、撮影部２によって、拡散された赤外光が撮影される。撮影部２は、撮影画像２ａを制御部９１に出力する。
制御部９１は、撮影画像２ａに表された表示画像４上での照射箇所５ａを、表示画像４上の指示体５の位置として決定する。
続いて、制御部９１は、表示画像４上の指示体５の位置と、ローリング方向調整用映像信号から特定されるローリング調整画像１３（表示画像４）上のターゲット１３ａの位置と、の関係を、表示部９２に表示する。
例えば、制御部９１は、表示画像４上の指示体５の位置の座標（検出座標）と、ローリング調整画像１３上のターゲット１３ａの位置の座標（以下「第２目標座標」と称する）と、を表示部９２に表示する。
なお、制御部９１は、検出座標が第２目標座標と一致した場合、座標の一致を表す第２情報（例えば「検出座標がターゲット１３ａと一致しました」という情報）を表示部９２に表示する。第２情報の表示は、ローリング方向調整が完了したことを意味する。
ユーザは、第２情報が表示されるまで、指でターゲット１３ａを触りつつ、表示部９２に表示された検出座標と第２目標座標とを見ながらダイヤル１０ｉを操作して、赤外光Ｌ１の向きを調整することで、検出座標を第２目標座標に一致させる。検出座標が第２目標座標に一致すると、制御部９１は、第２情報（例えば「検出座標がターゲット１３ａと一致しました」という情報）を表示部９２に表示し、ローリング方向調整が完了する。
図２１は、ダイヤル１０ｉの回転に応じたピッチング軸Ｐの移動を説明するための図である。
ローリング方向調整が完了した段階で、ピッチング軸Ｐも、ローリング軸Ｒと同様に、被投射面６に対して平行な状態となる（図２１参照）。このため、進行領域Ｌ２が形成する面は、被投射面６と平行になる。
ローリング方向調整が完了すると（ステップＳ２０４）、制御部９２は、投射部１の向きの調整（進行領域Ｌ２が形成する面の向きの調整）を終了する。

本実施形態に示したように、ローリング軸Ｒが表示画面４のセンターライン４ａ上にある場合、表示画面４の上端から赤外光投射装置８までの距離（h）について制限がない状態で、赤外光投射装置８を設置することが可能となる。このため、赤外光投射装置８は、表示画像４の上端ぎりぎりまで近づけた位置に設置されてもよい。また、赤外光投射装置８が、表示画像４の上端から離して設置されてもよい。これによって、使用可能なスクリーンに自由度が広がる。

なお、ピッチング方向調整用のターゲット１３ａはセンターライン１２ｃ上であればどの位置にあっても問題ない。しかしながら、赤外光投射装置８の赤外発射点からより遠いところにあるターゲット１２ａを用いて調整を実施したほうが、より精度を高めることができる。このため、本実施形態では、表示画像４の下端近傍にターゲット１３ａが設定される。
ローリング方向調整においても同様に、センターライン１２ｃに近いところにターゲット１３ａがあるよりも、表示画像４の角に近いところにターゲット１３ａが存在する方が、より精度よく面の角度を調整することができる。このため、本実施形態では、表示画像４の下の角の近傍にターゲット１３ａが設定される。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。
本実施形態では、調整支点１０ａ１および調整軸（ローリング軸）Ｒは、表示画像４および赤外線投射装置８のセンターライン上にあり、もう一方の調整軸（ピッチング軸）Ｐは同じ調整支点１０ａ１を通り、ローリング軸Ｒと直交するように配置されている。
この状態で、ダイヤル１０ｂ、ダイヤル１０ｉの順に操作（調整）して赤外光Ｌ１にて形成される面の角度を調整する。ダイヤル１０ｂはピッチング方向調整に対応しており、ダイヤル１０ｂの操作に応じて、ピッチング軸Ｐを回転軸として、ローリング軸Ｒの角度が調整される。ダイヤル１０ｉはローリング方向調整に対応しており、ダイヤル１０ｉの操作に応じて、ローリング軸Ｒを回転軸として、ピッチング軸Ｐの角度が調整される。
このため、赤外光の進行領域の含まれる平面を表示画像と平行に設置する調整を容易に行うことが可能になる。

次に、ダイヤル１０ｉよりも先にダイヤル１０ｂを操作する理由について説明する。
まずピッチング方向の調整を完了させれば、壁（スクリーン面）とローリング軸Ｒが平行に設置される。次にローリング方向の調整を実施するが、壁（スクリーン面）と平行に設置されたローリング軸を中心に左右回転方向の調整を実施する。結果、壁（スクリーン面）に対して平行な赤外光Ｌ１の面を、２ステップというステップ数の少ない操作で設定することができる。
２ステップで調整を完了させるためには、ここに記載の通りダイヤル１０ｂ、ダイヤル１０ｉの手順で操作する必要がある。

本実施形態では、表示部９２は、表示画像４上のターゲットの位置と、制御部９１が決定した表示画像４上の指示体５の位置と、の関係を表示する。
このため、ユーザは、表示部９２での表示を見ることによって、実際は同一の位置となる２つの位置（表示画像４上のターゲットの位置と、制御部９１が決定した表示画像４上の指示体５の位置）の差を確認することが可能になる。この差は、進行領域Ｌ２が形成する面の被投射面６に対する傾きに起因する。このため、ユーザは、表示部９２での表示を見ることによって、投射部１の向きが適切な向きになるように、投射部１の向きを調整することが可能になる。

赤外光投射装置８は、操作部１０ｘと、操作部１０ｘへの操作に応じて投射部１の向きを変更する調整部１０ｙと、を含む。
このため、ユーザは、表示部９２での表示を見ながら操作部１０ｘを操作することによって、投射部１の向きが適切な向きになるように、投射部１の向きを調整することが可能になる。

本実施形態では、ダイヤル１０ｂおよび１０ｉが調整されることによって、ピッチング方向調整とローリング方向調整とが行われる。このため、投射部１の向きを、互いに異なる向きの２軸の各々を中心軸とした投射部１の回転によって容易に調整可能となる。

次に、変更例について説明する。
上記実施形態では、投射部１として、複数のレーザ光源１ａと複数のシリンドリカルレンズ１ｂを有する投射部が用いられたが、投射部１は複数のシリンドリカルレンズ１ｂを有さなくてもよい。この場合、隣り合うレーザ光源１ａが接触するように、複数のレーザ光源１ａが配置されてもよい。また、複数のレーザ光源を用いなくても、１つのレーザ光源から出力される光をプリズムで拡散することにより、赤外光を扇状に投射してもよい。

表示画像４は、プロジェクタにて投射された画像に限らず、ＬＣＤ（liquid crystal display）等の表示装置が表示する画像でもよい。この場合、例えばタッチパネルを有さない表示装置が使用されても、表示画像を指し示す指示体５の位置を検出可能になる。

以上説明した実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１００ 位置検出システム
１ 投射部
１ａ レーザ光源
１ｂ シリンドリカルレンズ
２ 撮影部
４ 表示画像
５ 指示体
６ 被投射面
７ プロジェクタ
８ 赤外線投射装置
９ 制御装置
１０ｘ 操作部
１０ｙ 調整部
１０ａ 基板
１０ａ１ 支点
１０ａ２、１０ａ３ 調整点
１０ｂ、１０ｉ ダイヤル
１０ｃ、１０ｄ、１０ｊ、１０ｋ 歯車
１０ｅ、１０ｍ シャフト
１０ｆ、１０ｎ、１０ｐ 支持部
１０ｇ、１０ｈ 投射部
１０ｑ ガイド部
１０ｑ１ ガイド溝
Ｌ１ 赤外光
Ｌ２ 進行領域
Ｐ ピッチング軸
Ｒ ローリング軸

本発明は、プログラム及びキャリブレーション方法に関し、例えば、表示画像の一部を指し示す指示体の位置を検出するために使用するプログラム及びキャリブレーション方法に関する。

本発明の目的は、上記課題を解決可能なプログラム及びキャリブレーション方法を提供することである。

本発明のプログラムは、表示画面に画像を表示する表示装置と、第１軸と当該第１軸と直交する第２軸との各々を回転軸として回転可能であり、かつ、前記第１軸と前記表示画面の上辺又は下辺に垂直な線とを含む面が前記表示画面と直交するように配置され、かつ、赤外光を前記表示画面の上を通り過ぎるように投射する投射装置と、前記表示画面の一部分を指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影して撮影画像を生成する撮影部と、を備えた表示システムを制御するコンピュータに、前記表示装置の表示動作を制御し、前記撮影画像に基づいて前記表示画面上の前記指示体の位置を決定する調整手順を実行させるためのプログラムであって、
前記調整手順は、前記面との交線上に第１ターゲットを表す第１画像を前記表示画面に表示させて、前記第１ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記第１ターゲットの位置と一致するか否かを判定し、一致した場合に、前記交線上とは異なる箇所に第２ターゲットを表す第２画像を、前記第１画像の代わりに前記表示画面に表示させて、前記第２ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記第２ターゲットの位置と一致するか否かを判定することを含む。

本発明の第１のキャリブレーション方法は、表示画面に画像を表示する表示装置と、第１軸と当該第１軸と直交する第２軸との各々を回転軸として回転可能であり、かつ、前記第１軸と前記表示画面の上辺又は下辺に垂直な線とを含む面が前記表示画面と直交するように配置され、かつ、赤外光を前記表示画面の上を通り過ぎるように投射する投射装置と、前記表示画面の一部分を指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影して撮影画像を生成する撮影部と、を備えた表示システムにて行われるキャリブレーション方法であって、
前記表示装置の表示動作を制御し、前記撮影画像に基づいて前記表示画面上の前記指示体の位置を決定する調整処理を含み、
前記調整処理は、前記面との交線上に第１ターゲットを表す第１画像を前記表示画面に表示させて、前記第１ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記第１ターゲットの位置と一致するか否かを判定し、一致した場合に、前記交線上とは異なる箇所に第２ターゲットを表す第２画像を、前記第１画像の代わりに前記表示画面に表示させて、前記第２ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記第２ターゲットの位置と一致するか否かを判定することを含む。
本発明の第２のキャリブレーション方法は、第１軸と当該第１軸と直交する第２軸との各々を回転軸として回転可能であって、表示画面の上を通り過ぎるように赤外光を投射する投射装置を用いたキャリブレーション方法であって、
前記第１軸と前記表示画面の上辺又は下辺に垂直な線とを含む面が前記表示画面と直交するように前記投射装置を配置し、
前記表示画面において、前記面との交線上に第１ターゲットを表す第１画像を表示し、
前記第１ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記第１ターゲットの位置と一致するか否かを判定し、
一致した場合に、前記表示画面において、前記交線上とは異なる箇所に第２ターゲットを表す第２画像を、前記第１画像の代わりに表示し、
前記第２ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記第２ターゲットの位置と一致するか否かを判定する、キャリブレーション方法。

Claims (9)

1. 第１軸と当該第１軸と直交する第２軸との各々を回転軸として回転可能な投射装置から表示画像の上を通り過ぎるように投射される赤外光の向きを調整する赤外光の調整方法であって、
   前記第１軸と前記表示画像の上辺又は下辺に垂直な線とを含む面が前記表示画像を表す面と直交するように前記投射装置を配置し、
   前記線上に第１ターゲットを表す第１画像を前記表示画像として表示し、
   前記第１ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記表示画像上での前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記表示画像上の前記第１ターゲットの位置と一致するように、前記第２軸を回転軸として前記投射装置を回転し、
   前記線上とは異なる箇所に第２ターゲットを表す第２画像を、前記第１画像の代わりに前記表示画像として表示し、
   前記第２ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記表示画像上での前記指示体への前記赤外光の照射位置が、前記表示画像上の前記第２ターゲットの位置と一致するように、前記第１軸を回転軸として前記投射装置を回転する、赤外光の調整方法。
2. 請求項１に記載の赤外光の調整方法において、
   前記線は、前記表示画像の中心を通る、赤外光の調整方法。
3. 請求項１または２に記載の赤外光の調整方法において、
   前記第１ターゲットは、前記線上のうち前記投射装置側とは反対側の近傍に位置する、赤外光の調整方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の赤外光の調整方法において、
   前記第２ターゲットは、前記表示画像を画定する辺のうち、前記線と平行な辺の近傍に位置する、赤外光の調整方法。
5. 請求項４に記載の赤外光の調整方法において、
   前記第２ターゲットは、前記表示画面を規定する辺のうち、前記線と平行な辺の端部の近傍に位置する、赤外光の調整方法。
6. 請求項５に記載の赤外光の調整方法において、
   前記第２ターゲットは、前記表示画面を規定する辺のうち、前記線と平行な辺の前記投射装置側の端部とは反対側の端部の近傍に位置する、赤外光の調整方法。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の赤外光の調整方法において、
   前記第１ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記表示画像上での前記照射位置と、前記表示画像上の前記第１ターゲットの位置と、の関係を表示する、赤外光の調整方法。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の赤外光の調整方法において、
   前記第２ターゲットを指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影した撮影画像にて表される前記表示画像上での前記照射位置と、前記表示画像上の前記第２ターゲットの位置と、の関係を表示する、赤外光の調整方法。
9. 第１軸と当該第１軸と直交する第２軸との各々を回転軸として回転可能であり、かつ、前記第１軸と表示画像の上辺又は下辺に垂直な線とを含む面が前記表示画像を表す面と直交するように配置され、かつ、赤外光を前記表示画像の上を通り過ぎるように投射する投射装置と、
   前記表示画像の一部分を指し示す指示体に前記赤外光が照射された状態を撮影して撮影画像を生成する撮影部と、
   前記撮影画像に基づいて前記表示画像上の前記指示体の位置を決定する決定部と、を含む位置検出システム。

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