JP7251094B2 - 位置検出装置、表示システム、及び、位置検出方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態における投射システム100の斜視図である。投射システム100は、プロジェクター1と、第1指示体6及び第2指示体7とを有する。
プロジェクター1は、表示装置として機能し、表示面としてのスクリーンSCに画像光PLを投射して、表示面に画像を表示する。投射システム100は、表示システムに相当する。また、プロジェクター1は、被検出デバイスである第1指示体6及び第2指示体7の指示位置を検出する位置検出装置としても機能する。この場合、投射システム100は、検出システムとして機能する。
図2は、投射システム100のブロック図であり、特に、第1指示体6及び第2指示体7の構成を詳細に示す。
図3は、投射システム100のブロック図であり、特に、プロジェクター1の構成を詳細に示す。
プロジェクター1は、プロジェクター1の各部を制御する制御部10を備える。制御部10は、例えば、プログラムを実行する演算処理装置を備え、ハードウェアとソフトウェアとの協働により制御部10の機能を実現するものであってもよい。或いは、制御部10は、演算処理機能をプログラムされたハードウェアにより構成されてもよい。本実施形態では一例として、制御部10は、プログラムを記憶する記憶部15と、当該プログラムを実行するプロセッサー11とを備える構成を示す。プロセッサー11は、CPU(Central Processing Unit)やマイコン等で構成される演算処理装置である。プロセッサー11は、記憶部15が記憶する制御プログラムを実行することにより、プロジェクター1の各部を制御する。
撮像データDは、撮像部30が撮像した撮像画像のデータである。
投射制御部12及び位置検出部13の一部を、プロセッサー11とは別のハードウェアにより構成することも勿論可能である。
光学ユニット23は、レンズやミラー等の光学素子を備え、光変調装置22で変調された画像光PLをスクリーンSC上に結像させ、画像データ17に基づいた投射画像PSをスクリーンSCに表示する。
スクリーンSCには、第1指示体6及び第2指示体7の操作を検出する対象範囲DAが設定される。本実施形態では、投射部20が投射画像PSを投射する範囲が、対象範囲DAと一致する。撮像部30は、対象範囲DAを含む撮像範囲、すなわち画角を撮像する。
図4は、撮像部30の概略構成図である。図4において、撮像部30に外部から入射する光を、入射光OLとする。
撮像部30は、入射光OLを集光するレンズを有する撮像光学ユニット31と、撮像光学ユニット31により集光された光を検出するイメージセンサー32と、を備える。イメージセンサー32は、受光素子33と、受光素子33の入射側に配置されるカラーフィルターアレイ34とを備える。イメージセンサー32には、受光素子33の出力値を読み出して撮像データDを生成する出力回路35が接続される。イメージセンサー32は、光センサーに相当する。
イメージセンサー32は、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサーや、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサーで構成される。イメージセンサー32は、多数の受光素子33がマトリクス状に配置されて構成される。各々の受光素子33は、検出画素に相当する。
イメージセンサー32上に配置された各々の受光素子33に重なるように、カラーフィルターアレイ34が配置される。カラーフィルターアレイ34は、複数のカラーフィルターを受光素子33の位置に合わせて配列したフィルターである。カラーフィルターアレイ34のカラーフィルターは、赤色用フィルター34R、青色用フィルター34B、及び、緑色用フィルター34Gを含み,それぞれが市松模様に配置される。図5には、カラーフィルターアレイ34において、カラーフィルターが、x方向の行、及びy方向の列に沿って市松模様にマトリクス状に配列された例を示す。
また、青色用フィルター34Bは、受光素子33により青色の光を検出させるため、青色光以外の波長の光を減衰、或いは遮光するフィルターである。青色用フィルター34Bに重なる受光素子33は、青色光を受光して検出する。
緑色用フィルター34Gは、受光素子33により緑色の光を検出させるため、緑色光以外の波長の光を減衰、或いは遮光するフィルターである。緑色用フィルター34Gに重なる受光素子33は、緑色光を受光して検出する。
このように、イメージセンサー32は、カラーフィルターアレイ34を利用して、受光素子33によって赤色、青色、緑色を検出し、検出値を出力する。
図6は、イメージセンサー32の受光特性を示す図表である。図6における横軸は波長を示し、縦軸は相対感度を示す。図6には、波長とイメージセンサー32の相対感度の相関を(1)、(2)、(3)の波形により示す。波形(1)は赤色光の相対感度を示す。赤色用フィルター34Rに重なる受光素子33の出力値は、相対感度特性の波形(1)に対応する。同様に、波形(2)は緑色光の相対感度を示し、緑色用フィルター34Gに重なる受光素子33の出力値は相対感度特性の波形(2)に対応する。波形(3)は青色光の相対感度を示し、青色用フィルター34Bに重なる受光素子33の出力値は、相対感度特性の波形(3)に対応する。
光学フィルター36は、波長域BA1、BA2、BA3の光を完全に遮光するものに限定されず、各波長域BA1、BA2、BA3の光を減衰させるものであればよい。例えば、波長域BA1、BA2、BA3のそれぞれにおける透過率が80%以下であればよい。なお、波長域BA1、BA2、BA3のそれぞれにおける透過率は、数%以下であることが望ましく、0%とすることがより望ましい。以下の説明で、光学フィルター36が波長域BA1、BA2、BA3の光を遮る、との表現は、波長域BA1、BA2、BA3の光を遮光すること及び減衰させることを含む。
また、光学フィルター36は、380nm以下、及び、1200nm以上の波長域の光を遮るものであってもよい。
イメージセンサー32は、近紫外領域においても感度を有する。波長域B4では、イメージセンサー32の赤色光の相対感度(1)の値が約0.8であり、緑色光の相対感度(2)の値が約0.4であり、青色光の相対感度(3)の値が約0.1である。従って、イメージセンサー32は、波長域B4の光を受光した場合、橙色を含む光を受光した場合と同様の出力値を出力する。
また、850nmを含む波長域では、イメージセンサー32の赤色光の相対感度(1)、緑色光の相対感度(2)、及び青色光の相対感度(3)の比がほぼ等しい。このため、イメージセンサー32は、850nm帯の光を受光した場合、白色を含む光を受光した場合と同様の出力値を出力する。ただし、本実施形態では、850nm帯の光は光学フィルター36により遮られる。
また、イメージセンサー32は、波長域B2に含まれる光と、波長域B4に含まれる光とを受光した場合、図6に示すR、G、Bの相対感度特性から、黄色の光を受光した場合と同様の出力値を出力する。すなわち、撮像データDに黄色の像を形成する。
また、イメージセンサー32は、波長域B3に含まれる光と、波長域B4に含まれる光とを受光した場合、図6に示すR、G、Bの相対感度特性から、橙色の光を受光した場合と同様の出力値を出力する。すなわち、撮像データDに橙色の像を形成する。
図7は、プロジェクター1の動作を示すフローチャートである。
位置検出部13は、位置検出処理を開始して(ステップS11)、第1指示体6及び第2指示体7の操作位置を検出可能な動作状態に移行する。位置検出部13は、撮像部30を制御して撮像を実行させる(ステップS12)。撮像部30は、ステップS12において、位置検出部13の制御に従って撮像を実行し、撮像データDを制御部10に出力し、撮像データDは記憶部15に記憶される。
上記実施形態は本発明を適用した一具体例を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
図8に示す投射システム100Aは、ディスプレイ9と、第1指示体6、及び第2指示体7とを組み合わせたシステムである。ディスプレイ9は、本体91に、表示面92を備えている。表示面92は、液晶表示パネル、プラズマディスプレイパネル、OLED(Organic light-emitting diode)、OEL(Organic Electro Luminescence)ディスプレイ等で構成される。ディスプレイ9は、プロジェクター1と同様に、表示面92に画像を表示する表示装置である。
表示面92には、対象範囲DAが設定されている。対象範囲DAは、第1指示体6及び第2指示体7の操作を検出する対象の領域である。撮像部93は、対象範囲DAを撮像するように配置されており、好ましくは、撮像部93は対象範囲DAの全体を撮像する。
このように、本発明の表示装置の具体的態様は任意に変更可能であり、各種の態様において、上記実施形態で説明した構成と同様の効果を得ることができる。
Claims (9)
- 第1指示体が発した第1の光と、第2指示体が発した第2の光と、対象範囲と、を撮像した撮像データを生成する撮像部と、
前記撮像データに基づいて、前記対象範囲に対する前記第1指示体の第1の位置と、前記対象範囲に対する前記第2指示体の第2の位置と、を識別して検出する位置検出部と、を備え、
前記撮像部は、第1の色光、第2の色光及び第3の色光の検出値を出力するセンサーを備え、前記センサーによって前記第1の光に含まれる第1の赤外光及び第1の波長の可視光と、前記第2の光に含まれる第2の赤外光及び前記第1の波長とは異なる第2の波長の可視光と、を検出することにより、前記第1の光の像として前記第1の波長の可視光とは異なる色の像を含み、前記第2の光の像として前記第2の波長の可視光とは異なる色の像を含む前記撮像データを生成する、位置検出装置。 - 前記センサーは、複数の検出画素を備えるイメージセンサーで構成され、前記撮像部は複数の前記検出画素のそれぞれに対応する第1の色光、第2の色光及び第3の色光の検出値を含む前記撮像データを出力し、
前記位置検出部は、各々前記検出画素に対応する1の検出値を含む1の前記撮像データから前記第1の位置および前記第2の位置を検出する、請求項1記載の位置検出装置。 - 前記センサーは、前記第1の波長における第1の色光と第2の色光と第3の色光との相対感度が、前記第2の波長における前記第1の色光と前記第2の色光と前記第3の色光との相対感度と一致しない感度特性を有する、請求項1または2記載の位置検出装置。
- 前記第1の波長は前記第2の波長より長く、
前記撮像部は、前記第1の赤外光の波長と前記第1の波長の間の少なくとも一部の波長域の光をカットする光学フィルターを備え、前記センサーは前記光学フィルターを透過した光を検出する、請求項1から3のいずれか1項に記載の位置検出装置。 - 前記センサーは、
前記第1の赤外光の波長において、前記第1の色光の相対感度が、前記第2の色光および前記第3の色光のいずれの相対感度よりも高く、かつ、
前記光学フィルターによりカットされた波長において、前記第1の色光の相対感度が、前記第2の色光および前記第3の色光のいずれの相対感度よりも高い感度特性を有する、請求項4記載の位置検出装置。 - 前記光学フィルターは、前記第1の赤外光の波長よりも長い波長の光、又は紫外線領域の光をカットする、請求項4または5に記載の位置検出装置。
- 前記第1の赤外光の波長域と前記第2の赤外光の波長域は同じ波長を含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の位置検出装置。
- 画像データに基づいた画像を表示面に表示する画像表示部を備えた表示装置と、前記表示面における位置指示操作に用いられる第1指示体および第2指示体と、を有する表示システムであって、
前記第1指示体は、第1の赤外光及び第1の波長の可視光を含む第1の光を発し、
前記第2指示体は、第2の赤外光及び前記第1の波長とは異なる第2の波長の可視光を含む第2の光を発し、
前記表示装置は、
前記第1指示体が発した第1の光と、前記第2指示体が発した第2の光と、前記表示面の少なくとも一部と、を撮像した撮像データを生成する撮像部と、
前記撮像データに基づいて、前記第1指示体の前記表示面に対する第1の位置と、前記第2指示体の前記表示面に対する第2の位置と、を識別して検出する位置検出部と、
前記第1の位置に応じた第1の処理と、前記第2の位置に応じた第2の処理を行う処理部と、を備え、
前記撮像部は、第1の色光、第2の色光及び第3の色光の検出値を出力する光センサーを備え、前記光センサーによって前記第1の光に含まれる前記第1の赤外光及び前記第1の波長の可視光と、前記第2の光に含まれる前記第2の赤外光及び前記第2の波長の可視光と、を検出することにより、前記第1の光の像として前記第1の波長の可視光とは異なる色の像を含み、前記第2の光の像として前記第2の波長の可視光とは異なる色の像を含む前記撮像データを生成する、表示システム。 - 第1指示体が発した第1の光と、第2指示体が発した第2の光と、対象範囲と、を撮像した撮像データを生成し、
前記撮像データに基づいて、前記対象範囲に対する前記第1指示体の第1の位置と、前記対象範囲に対する前記第2指示体の第2の位置と、を識別して検出することを含み、
第1の色光、第2の色光及び第3の色光の検出値を出力するセンサーを備え、前記センサーによって前記第1の光に含まれる第1の赤外光及び第1の波長の可視光と、前記第2の光に含まれる第2の赤外光及び前記第1の波長とは異なる第2の波長の可視光と、を検出する撮像部を用いて、前記第1の光の像として前記第1の波長の可視光とは異なる色の像を含み、前記第2の光の像として前記第2の波長の可視光とは異なる色の像を含む前記撮像データを生成する、位置検出方法。
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