JPH07200140A

JPH07200140A - 表示装置用指示位置検出装置

Info

Publication number: JPH07200140A
Application number: JP35154493A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Konno; 良一今野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】大画面における位置の指示を容易にする。【構成】半透光性のスクリーン１３の背面に、スクリ
ーン１３上の位置情報を与えるバーコードが多数配列さ
れた位置情報層と、スクリーン１３および位置情報層を
透過した光を受光する受光素子とを設け、指示装置１４
によってスクリーン１３上に照射され、スクリーン１３
および位置情報層を透過した光を受光素子によって受光
し、この受光素子の出力信号に基づいてスクリーン１３
上の位置情報を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報処理用表示装置、
コンピュータ用表示装置、ゲーム機、会議等のプレゼン
テーション用表示装置等において、表示装置の表示面上
の指示位置を検出する表示装置用指示位置検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、表示装置の表示面上において位置
を指示する方法としては、以下のような方法があった。
第１の方法は、ＣＲＴ（ブラウン管）や液晶ディスプレ
イ上にある指示用カーソルを、マウスやジョイスティッ
クから入力される位置データを基にして表示する方法で
ある。第２の方法は、同様のディスプレイ前面に格子状
にＬＥＤ（発光ダイオード）光源と受光素子からなる位
置検出装置を設け、指等でディスプレイ上を触れると光
源からの光が遮られ、これにより指示位置を検出する方
法である。第３の方法は、同様のディスプレイ前面に透
明導電膜を設け、指等でディスプレイ上を触れると抵抗
値や静電容量が変化し、これを検出することにより指示
位置を検出する方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の技
術は、２種類に大別することができる。第１の種類は、
接触型や遮光型に代表されるような、表示面に直接触れ
て指示する箇所を示さなければならない形式を採る指示
装置（ポインティングデバイス）である。第２の種類
は、マウスやジョイスティックのような、それを操作す
ることで生じる移動量を計算し、その結果を画面にカー
ソルとして表示し、その表示された結果を見ながら移動
量を手元で調整することにより、指示したい箇所にカー
ソルを持って行くものである。

【０００４】ところで、上述のような従来の技術は、主
としてＣＲＴや液晶表示装置に適用されるものである
が、映画のスクリーンのような大画面を表示装置として
用いた場合、第１の種類では物理的にアクセスが困難で
あり、第２の種類ではマウス等、手元の指示装置から移
動量を計算するためのコンピュータまで、長い配線を必
要とし、且つシステムの原理上、カーソルは連続的に表
示を続けなければならないことから、画面の読みやすさ
を妨げ、目障りであるという問題点がある。

【０００５】そこで、本発明の目的は、大画面における
位置の指示を容易にすることのできる表示装置用指示位
置検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、半透光性の表示用スクリーン上に可視光を照射し
て、スクリーン上の位置を指示する位置指示手段と、ス
クリーンの背面に設けられ、スクリーン上の位置情報を
与える位置情報層と、この位置情報層の背面に設けら
れ、位置指示手段によって照射されスクリーンおよび位
置情報層を透過した光を受光する受光手段と、この受光
手段の出力信号に基づいて、位置指示手段によって指示
されたスクリーン上の位置情報を識別する識別手段とを
表示装置用指示位置検出装置に具備させて、前記目的を
達成する。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の表示装置用指示位置検出装置において、位置情報層
が、格子状に配置され、スクリーン上の位置情報を与え
る十の字型のバーコードを有するものである。請求項３
記載の発明は、請求項１記載の発明の表示装置用指示位
置検出装置において、位置情報層が、格子状に配置さ
れ、スクリーン上の位置情報を与える円形のバーコード
を有するものである。請求項４記載の発明は、請求項１
記載の発明の表示装置用指示位置検出装置において、位
置情報層が、ランダムに配置され、スクリーン上の位置
情報を与えるバーコードを有するものである。請求項５
記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発
明の表示装置用指示位置検出装置において、位置指示手
段が、それぞれ異なるタイミングで可視光を照射する複
数の指示装置を有し、識別手段が、各指示装置の照射タ
イミングに同期して各指示装置によって指示されたスク
リーン上の位置情報を識別するものである。請求項６記
載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明
の表示装置用指示位置検出装置において、位置指示手段
が、それぞれ異なる波長の可視光を照射する複数の指示
装置を有し、受光手段が、それぞれ前面に各指示装置が
照射する光の波長の光を透過するフィルタが設けられた
複数の受光素子を有するものである。

【０００８】

【作用】請求項１記載の表示装置用指示位置検出装置で
は、位置指示手段によってスクリーン上に可視光が照射
され、このスクリーンおよび位置情報層を透過した光が
受光手段によって受光される。そして、識別手段によっ
て、受光手段の出力信号に基づいて、位置指示手段によ
って指示されたスクリーン上の位置情報が識別される。

【０００９】請求項２記載の表示装置用指示位置検出装
置では、十の字型のバーコードによって、スクリーン上
の位置情報が与えられる。請求項３記載の表示装置用指
示位置検出装置では、円形のバーコードによって、スク
リーン上の位置情報が与えられる。請求項４記載の表示
装置用指示位置検出装置では、バーコードをランダムに
配置することにより、少ないバーコードで正確な位置情
報を与えることが可能となる。請求項５記載の表示装置
用指示位置検出装置では、複数の指示装置がそれぞれ異
なるタイミングで可視光を照射し、識別手段は、各指示
装置の照射タイミングに同期して各指示装置によって指
示されたスクリーン上の位置情報を識別する。請求項６
記載の表示装置用指示位置検出装置では、複数の指示装
置がそれぞれ異なる波長の可視光を照射し、これらの光
は、それぞれ、各波長の光を透過するフィルタが設けら
れた複数の受光素子によって受光される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の表示装置用指示位置検出装置
における一実施例を図１ないし図１１を参照して詳細に
説明する。図１は本実施例の表示装置用指示位置検出装
置を含むシステムの構成を示す斜視図である。このシス
テムは、ホストコンピュータ１１と、このホストコンピ
ュータ１１の出力装置である文字、画像等をスクリーン
に映し出す投射機（プロジェクタ）１２と、文字、画像
等を表示するための半透光性スクリーン１３と、このス
クリーン１３と一体化された指示位置検出装置２０と、
スクリーン１３上に可視光を照射して、スクリーン１３
上の位置を指示する位置指示手段としての指示装置１４
とを備えている。本実施例では、指示装置１４として
は、赤色のレーザ光を出射するＨｅ−Ｎｅレーザを用い
ている。

【００１１】図３は指示位置検出装置２０の構成を示す
断面図である。この指示位置検出装置２０は、スクリー
ン１３の背面に設けられ、スクリーン１３上の位置情報
を与える位置情報層２１と、この位置情報層２１の背面
に設けられた透光性の拡散板２２と、この拡散板２２の
背面に、規則的に配列され、指示装置１４によって照射
されスクリーン１３、位置情報層２１および拡散板２２
を透過した光を受光する複数の受光素子２３と、これら
を囲い外光の影響を取り除くための遮光性の筐体２４と
を備えている。このような構成とすることで、スクリー
ン１３と指示位置検出装置２０とを含む表示装置の厚さ
を減ずることができる。また、位置情報層２１は、例え
ば、スクリーン１３の背面に、遮光性のインクを用い
て、万能方向性を有するバーコードを印刷して形成され
ている。

【００１２】図４は指示位置検出装置２０の変形例を示
す断面図である。この図に示す指示位置検出装置２０
は、スクリーン１３の背面に設けられ、スクリーン１３
上の位置情報を与える位置情報層２１と、この位置情報
層２１の背面側に設けられた受光素子２３と、位置情報
層２１を透過した光を受光素子２３上に集束するレンズ
群２５と、これらを囲い外光の影響を取り除くための遮
光性の筐体２４とを備えたものである。このような構成
とすることで、受光素子の数を減ずることができる。な
お、図３、図４のいずれの構成においても、バーコード
は、印刷でなくとも、遮光性材料によってバーコード部
を切り抜く形で作り、これをスクリーン１３に密着する
ように貼りつけて形成しても良い。

【００１３】図２は受光素子２３の出力信号を処理して
ホストコンピュータ１１へ入力する信号処理回路の構成
を示すブロック図である。この図に示すように、受光素
子２３の出力信号は、アナログ−ディジタル（以下、Ａ
／Ｄと記す。）変換器２７によってディジタル信号に変
換され、識別手段としてのデコーダ２８によってスクリ
ーン１３上の位置情報に変換されてホストコンピュータ
１１へ入力されるようになっている。

【００１４】図５は位置情報層２１に形成されたバーコ
ードの構成例を示す説明図である。この例における位置
情報層２１では、位置情報を与えるバーコード２〜４個
をもって、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、１つの十
の字型のバーコードを形成し、これを多数、図５（Ｃ）
に示すように格子状に配置している。更に、図５（Ｄ）
に示すように、十の字の中心を軸として回転させた形の
バーコードを適宜配置することにより、レーザ光の走査
方向に対して万能方向性を与えている。これにより、指
示装置１４の走査方向に依存せずに位置情報を与えるこ
とができる。図５（Ａ）に示す例は、縦方向の２つのバ
ーコードに対しＸ座標を与え、横方向の２つのバーコー
ドに対しＹ座標を与えるように構成されている。また、
図５（Ｂ）に示す例は、縦横共同じバーコードを用いて
おり、ＸＹ座標を与えるようになっている。

【００１５】図６は位置情報層２１に形成されたバーコ
ードの他の構成例を示す説明図である。この例における
位置情報層２１では、図６（Ａ）に示すような円形のバ
ーコードを、図６（Ｂ）に示すように多数、格子状に配
置している。この例では、バーコード自身が万能方向性
を持ち、縦横斜めいずれの方向からのレーザ光の走査に
対しても、スクリーン１３上の座標を与えることができ
ることとなる。これによって、指示装置１４の走査方向
に依存せずに位置情報を与えることができる。

【００１６】図７は位置情報層２１に形成されたバーコ
ードの更に他の構成例を示す説明図である。図５、図６
に示したバーコードの配列を採った場合、確実にレーザ
光の走査にバーコードがかかるようにしようとすると、
各バーコード間の密度が高くなり、バーコード間の距離
が接近することで、図２に示すデコーダ２８の負担が増
加することとなる。そこで、図７において丸印で示すよ
うに、ランダムな位置にバーコードを配置することで、
この不具合は軽減される。図７に示す配置は、言い換え
ると、図５、図６に示した格子状の配置において、格子
の密度を高くした後に、ランダムにバーコードを取り除
いたものと言える。このような構成とすることにより、
少ない数のバーコードで正確な位置情報を与えることが
でき、バーコードの密度が低くなることから、デコーダ
２８の処理速度を上げる必要がなくなることから、デコ
ーダ２８のコストを低減することができる。

【００１７】次に、本実施例の指示位置検出装置の動作
について説明する。投射機１２の入力は、指示装置１４
の検出精度をそれほど必要としないのであれば、フィル
ム等を用いても差し支えはない。本実施例では、液晶シ
ャッタを用いたＲＧＢ光源を持つ投射機を用いている。
この投射機１２は、ホストコンピュータ１１の出力装置
として用いられており、その映し出す画像における座標
はホストコンピュータ１１によって管理されている。こ
の投射機１２からの画像は、スクリーン１３上に映さ
れ、操作者はこの画面を見ながら、Ｈｅ−Ｎｅレーザか
らなる指示装置１４を用いて、画面上の任意の位置を差
し示すことができる。このとき、目的箇所を指示するた
めに、操作者は指示箇所を示すため指示装置１４を点灯
した後、必然的にレーザ光を点灯したままで、当該箇所
までレーザ光によってできたスポットを引きずらねばな
らず、この行為が、バーコードを走査したことになる。

【００１８】スクリーン１３の背後から見ると、投射機
１２からの光はレーザ光に比べ、相対的に弱いことか
ら、スクリーン１３により殆ど遮られてしまう。これに
対し、レーザ光はスクリーン１３を透過し、バーコード
に遮られなければ、受光素子２３に到達する。このバー
コードにより変調されたレーザ光は、十の字型あるいは
円形に配されＸＹ座標情報を有するバーコードによっ
て、走査位置情報を与えられている。このとき外からの
光による擾乱を抑える目的で、遮光性の筐体２４を用
い、指示位置検出部を囲う構造を採っている。また、受
光素子２３は、スクリーン１３を透過してくるレーザ光
を捉えるのに充分な感度を持つよう配慮して配置する。
図３に示した例では、受光素子２３として、フォトダイ
オードを１０ｃｍの間を置き、格子状に配置した。この
例では、バーコードを透過してきた光を、フォトダイオ
ードが検出し易いように、バーコードの背後にレーザ光
を拡散する拡散板２２を設けている。なお、図４に示す
例では、受光素子２３上に集光していることから、拡散
板は必要としない。

【００１９】受光素子２３により電気信号に変換され、
Ａ／Ｄ変換器２７によりディジタル信号に変換されたバ
ーコードの持つ位置情報は、デコーダ２８により表示面
上のＸ−Ｙ座標に対応する論理データに変換される。ホ
ストコンピュータ１１は、このデータと、予め投射機１
２に送出している位置情報とを比較することで、現在の
指示箇所を知ることができ、もし必要ならば、レーザ光
の消灯により最終の指示箇所を得ることができる。

【００２０】図８は同時に複数箇所の指示を可能にした
変形例を示すブロック図である。なお、この例では、図
の簡明化のため投射機関連の構成は省略しているが、投
射機１２からの画像はスクリーン１３上に投影されてい
るものとする。この例では、それぞれ異なるタイミング
で可視光を照射する指示装置（１）１２１と指示装置
（２）１２２の２つの指示装置が設けられている。ま
た、デコーダ２８の出力を、指示装置（１）出力と指示
装置（２）出力とに振り分けてホストコンピュータ１１
へ送出する指示装置選択器１０１が設けられている。更
に、指示装置（１）１２１と指示装置（２）１２２の発
光のタイミングと、指示装置選択器１０１における出力
の振り分けのタイミングを発生するタイミングジェネレ
ータ１０２が設けられている。

【００２１】この例では、指示装置（１）１２１および
指示装置（２）１２２の発光のタイミングと、指示装置
選択器１０１における出力の振り分けのタイミングの同
期を取ることにより、どちらの指示装置により指示され
たのかを判断する。すなわち、指示装置選択器１０１
は、指示装置（１）１２１が発光している間はデコーダ
２８の出力を指示装置（１）出力とし、指示装置（２）
１２２が発光している間はデコーダ２８の出力を指示装
置（２）出力とする。このような構成および動作によ
り、同時に複数の指示装置を用いることが可能となる。

【００２２】図９は、図８に示す変形例の動作の一例を
示すタイミングチャートである。この図は、３つの指示
装置を用いた場合の例を示し、図における（１）〜
（３）は、各指示装置の点灯と、各指示装置に対応する
デコーダ２８の出力の有効域をアクティブ・ローで示し
ている。この図に示すように、各指示装置を順に点灯
し、これに合わせてデコーダ２８の出力を切替えを行う
ことで、各指示装置を、時間をずらして有効とする。各
々の有効域は重ならないように設定し、且つバーコード
１個分の出力時間よりは有効域の時間を充分大きく取
り、同一指示装置の有効域の繰り返し周期はできるだけ
短くなるように設定する。この例では、デコード可能
な、最も遅くバーコードを走査したときの時間を基に、
有効時間幅をその３倍に設定している。このように、有
効域を定めることにより、指示装置を１台しか使用しな
い場合においても、スクリーン面より入ってくる外光に
よる擾乱等に起因する雑音による誤動作を防止すること
ができる。

【００２３】図１０は同時に複数箇所の指示を可能にし
た他の変形例を示すブロック図である。この例では、そ
れぞれ異なる波長の可視光を照射する指示装置（１）１
３１と指示装置（２）１３２の２つの指示装置が設けら
れている。指示装置（１）１３１には緑色のレーザ光を
出射するＡｒレーザを用い、指示装置（２）１３２には
赤色のレーザ光を出射するＨｅ−Ｎｅレーザを用いてい
る。また、受光素子としては、前面に緑色の光を透過す
るフィルタ１３２Ｇが設けられた受光素子２３Ｇと、前
面に赤色の光を透過するフィルタ１３２Ｒが設けられた
受光素子２３Ｒの２種類の受光素子が設けられている。
これらの受光素子は、例えば図１１に示すように配置さ
れている。なお、図１１において、“Ｇ”は受光素子２
３Ｇの位置を示し、“Ｒ”は受光素子２３Ｒの位置を示
している。

【００２４】また、図１０に示すように、各受光素子２
３Ｇ、２３Ｒの出力信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器２７
Ｇ、２７Ｒによってディジタル信号に変換され、デコー
ダ２８Ｇ、２８Ｒによってスクリーン１３上の位置情報
に変換され、指示装置（１）出力、指示装置（２）出力
としてホストコンピュータ１１へ入力されるようになっ
ている。このような構成を採ることにより、更に異なっ
た波長の光源を多数、指示装置として用いることで、同
時に多数の指示装置による位置の指示が可能となる。ま
た、外光の影響を緩和することもできる。なお、図１０
に示す構成と、図８に示す構成を併用して、更に多数の
指示装置を使用可能としても良い。

【００２５】以上説明したように、本実施例によれば、
これまで困難であった大画面における位置の指示を容易
にすると共に、従来、１箇所しか指示できなかったもの
を、同時に複数箇所の指示を可能とすることで、これま
でのコンピュータ画面のようなパーソナルな用途に加え
て、多数の参加者を可能とすることにより、表示画面が
大きいことにより得られるメリットを最大限有効に利用
することができる。このことにより、これまでＣＲＴ等
を用いていたため原則として一人しか相手にできなかっ
たマンマシンインタフェースの制約を取り除くことが可
能となり、同時多人数参加のゲームや、劇場等の大画面
を用いたプレゼンテーション等に、既存のパーソナルコ
ンピュータ等を用いて対応することが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１または２記
載の表示装置用指示位置検出装置によれば、半透光性の
スクリーンの背面に、スクリーン上の位置情報を与える
位置情報層と、スクリーンおよび位置情報層を透過した
光を受光する受光手段とを設け、位置指示手段によって
スクリーン上に照射され、スクリーンおよび位置情報層
を透過した光を受光手段によって受光し、この受光手段
の出力信号に基づいて、識別手段によってスクリーン上
の位置情報を識別するようにしたので、大画面における
位置の指示を容易にすることができるという効果があ
る。

【００２７】また、請求項３記載の表示装置用指示位置
検出装置によれば、位置情報層が円形のバーコードを有
するので、上記効果に加え、位置情報層が万能方向性を
持ち、縦横斜めいずれの方向からの光の走査に対して
も、スクリーン上の座標を与えることができるという効
果がある。

【００２８】また、請求項４記載の表示装置用指示位置
検出装置によれば、位置情報層がランダムに配置された
バーコードを有するので、請求項１または２記載の表示
装置用指示位置検出装置の効果に加え、少ない数のバー
コードで正確な位置情報を与えることができるという効
果がある。

【００２９】また、請求項５記載の表示装置用指示位置
検出装置によれば、位置指示手段が、それぞれ異なるタ
イミングで可視光を照射する複数の指示装置を有し、識
別手段が、各指示装置の照射タイミングに同期して各指
示装置によって指示されたスクリーン上の位置情報を識
別するようにしたので、また、請求項６記載の表示装置
用指示位置検出装置によれば、位置指示手段が、それぞ
れ異なる波長の可視光を照射する複数の指示装置を有
し、受光手段が、それぞれ前面に各指示装置が照射する
光の波長の光を透過するフィルタが設けられた複数の受
光素子を有するので、それぞれ、上記各効果に加え、同
時に複数箇所の指示が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の表示装置用指示位置検出装
置を含むシステムの構成を示す斜視図である。

【図２】図１の指示位置検出装置における受光素子の出
力信号を処理してホストコンピュータへ入力する信号処
理回路の構成を示すブロック図である。

【図３】図１の指示位置検出装置の構成を示す断面図で
ある。

【図４】図１の指示位置検出装置の変形例を示す断面図
である。

【図５】図３または図４における位置情報層に形成され
たバーコードの構成例を示す説明図である。

【図６】図３または図４における位置情報層に形成され
たバーコードの他の構成例を示す説明図である。

【図７】図３または図４における位置情報層に形成され
たバーコードの更に他の構成例を示す説明図である。

【図８】同時に複数箇所の指示を可能にした指示位置検
出装置を示すブロック図である。

【図９】図８の指示位置検出装置の動作の一例を示すタ
イミングチャートである。

【図１０】同時に複数箇所の指示を可能にした指示位置
検出装置の他の例を示すブロック図である。

【図１１】図１０における受光素子の配置を示す説明図
である。

【符号の説明】

１１ホストコンピュータ１２投射機１３スクリーン１４指示装置２０指示位置検出装置２１位置情報層２３受光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半透光性の表示用スクリーン上に可視光
を照射して、スクリーン上の位置を指示する位置指示手
段と、前記スクリーンの背面に設けられ、スクリーン上の位置
情報を与える位置情報層と、この位置情報層の背面に設けられ、前記位置指示手段に
よって照射され前記スクリーンおよび位置情報層を透過
した光を受光する受光手段と、この受光手段の出力信号に基づいて、前記位置指示手段
によって指示されたスクリーン上の位置情報を識別する
識別手段とを具備することを特徴とする表示装置用指示
位置検出装置。
【請求項２】前記位置情報層は、格子状に配置され、
スクリーン上の位置情報を与える十の字型のバーコード
を有することを特徴とする請求項１記載の表示装置用指
示位置検出装置。
【請求項３】前記位置情報層は、格子状に配置され、
スクリーン上の位置情報を与える円形のバーコードを有
することを特徴とする請求項１記載の表示装置用指示位
置検出装置。
【請求項４】前記位置情報層は、ランダムに配置さ
れ、スクリーン上の位置情報を与えるバーコードを有す
ることを特徴とする請求項１記載の表示装置用指示位置
検出装置。
【請求項５】前記位置指示手段は、それぞれ異なるタ
イミングで可視光を照射する複数の指示装置を有し、前
記識別手段は、各指示装置の照射タイミングに同期して
各指示装置によって指示されたスクリーン上の位置情報
を識別することを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
かに記載の表示装置用指示位置検出装置。
【請求項６】前記位置指示手段は、それぞれ異なる波
長の可視光を照射する複数の指示装置を有し、前記受光
手段は、それぞれ前面に各指示装置が照射する光の波長
の光を透過するフィルタが設けられた複数の受光素子を
有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載の表示装置用指示位置検出装置。