JPH0895707A - コンピュータディスプレイシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 拡大表示された投射画面に対して対話型のグ
ラフィックユーザインタフェースを構築する。 【構成】 コンピュータディスプレイシステムはプロジ
ェクタ等のディスプレイ手段２と、位置指示器３と、光
源Ｌと、カメラ手段４と、コンピュータ１とから構成さ
れている。ディスプレイ手段２は与えられた出力画像デ
ータに従って所定の投射画面を前方のスクリーンＳに拡
大投影する。位置指示器３は手動操作される棒部材から
なり、スクリーンＳ上に写し出されるその影により所望
の位置情報を投射画面６に重ねて表示する。光源Ｌは非
可視光をスクリーンＳの後方から照射する。カメラ手段
４はスクリーンＳを通過した非可視光により後方から照
明を受けた棒部材を撮像し、位置情報を含む入力画像デ
ータを生成する。コンピュータ１は入力画像データを処
理して位置情報を抽出し、これに基づいて元の出力画像
データの処理を行ない更新、変更又は編集された新たな
出力画像データをディスプレイ手段２に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータディスプレ
イシステムに関する。より詳しくは大画面表示を用いた
グラフィックユーザインタフェースに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータディスプレイシステムにお
いて対話型のオペレーションを可能とするグラフィック
ユーザインタフェースが盛んに開発されている。例え
ば、ＣＲＴ等のディスプレイ上にウインドウ表示された
ダイアログボックス等に対してマウスあるいはデジタイ
ザを用いてカーソルを移動させ所望の入力操作を行なう
事ができる。

【０００３】又、ＣＲＴとタッチセンサを組み合わせた
形式のグラフィックユーザインタフェースも開発されて
おり、例えば銀行等に設置されるキャッシュディスペン
サーの操作用パネルに用いられている。これは、所望の
表示領域に透明なタッチセンサを重ねて組み込んだもの
で、操作者あるいはユーザが表示内容を読み取りながら
入力操作を容易に行なえる様にしたものである。例えば
表示領域毎に情報を区切り、その部分を手もしくは突起
物で接触する事により情報の選択が可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マウス
等を用いたカーソル入力方式やタッチセンサを用いた入
力方式は比較的小型のディスプレイには適用可能である
が、スクリーンに拡大表示されたディスプレイに対して
対話型のグラフィックユーザインタフェースを組み込む
事は構造上困難であるという課題がある。例えば、図４
に示す様にコンピュータのグラフィック表示を拡大投影
して、ＯＨＰと同様なプレゼンテーションを行なう事が
試みられている。この例ではコンピュータの出力画像デ
ータ１０１をプロジェクタ１０２及び投影レンズ１０３
を介してスクリーン上に拡大投影している。ユーザ１は
指示棒１０４を操作して拡大投射画面１０５をアクセス
し擬似的もしくは仮想的に対話型のデモンストレーショ
ン等を行なう事ができる。しかしながら、構造上指示棒
１０４を用いて直接的に投射画面１０５に対して入力操
作を行なう事ができない。この点、マウス等によるカー
ソル入力やタッチセンサ入力とは異なる。実際には他の
ユーザ２がコンピュータ本体側に控えている。このユー
ザ２が投射画面１０５を見ながら指示棒１０４の位置を
認識しコンピュータの操作を行なう。例えば、指示棒１
０４の先端がスクリーン上に拡大表示された更新ボタン
領域をアクセスすると、ユーザ２はこれに応じてコンピ
ュータ本体側で元の出力画像データ１０１を次の出力画
像データ１０６に切り換える様な操作を行なう。従って
この例では、指示棒１０４で投射画面１０５に対し対話
的な情報入力を行なうユーザ１と、実際にコンピュータ
を操作する補助的なユーザ２とが必要になる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は拡大投射画面に対して単独で対話型
のグラフィックユーザインタフェースが可能なコンピュ
ータディスプレイシステムを提供する事を目的とする。
かかる目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本
発明にかかるコンピュータディスプレイシステムは基本
的な構成要素として、ディスプレイ手段と、手動の位置
指示器と、光源と、カメラ手段と、コンピュータとを備
えている。前記ディスプレイ手段は与えられた出力画像
データに従って所定の投射画面を前方のスクリーンに拡
大投影する。前記位置指示器は該ディスプレイ手段と該
スクリーンとの間に介在して手動操作される棒部材から
なり、スクリーン上に写し出されるその影により所望の
位置情報を該投射画面に重ねて表示する。前記光源は非
可視光を該スクリーンの後方から照射する。前記カメラ
手段は該スクリーンを通過した非可視光により後方から
照明を受けた該棒部材を撮像し該位置情報を含む入力画
像データを生成する。前記コンピュータは該入力画像デ
ータを処理して該位置情報を抽出し、これに基づいて元
の出力画像データの処理を行ない更新、変更又は編集さ
れた新たな出力画像データを該ディスプレイ手段に供給
する。なお、この処理は予めコンピュータに格納された
プログラムに従い実行される。具体的な構成では、前記
光源は赤外光を該スクリーンの後方から照射する赤外線
ランプからなり、前記カメラ手段は該スクリーンを通過
した赤外光を選択的に受光する赤外線カメラからなる。
あるいは、前記光源は紫外光を該スクリーンの後方から
照射する紫外線ランプからなり、前記カメラ手段は該ス
クリーンを通過した紫外光を選択的に受光する紫外線カ
メラであっても良い。

【０００６】

【作用】本発明によれば、コンピュータ本体には画像情
報の出力端末としてプロジェクタ等からなるディスプレ
イ手段が接続されている。このディスプレイ手段はコン
ピュータから供給される出力画像データに基づき拡大さ
れた投射画面をスクリーン上に写し出す。ユーザはスク
リーンに面して位置指示器を手動で操作しながらスクリ
ーンに写し出されたその影により所望の位置情報又はポ
インティング情報を表示してプレゼンテーションやデモ
ンストレーションを行なう事ができる。例えば、投射画
面の一部にウインドウ表示されたダイアログボックスや
擬似的なコマンドボタン等を位置指示器でポインティン
グ操作する事によりあたかも対話型で情報入力を行なう
事ができる。この為に、本発明にかかるコンピュータデ
ィスプレイシステムでは光学的な手段を用いてスクリー
ンに写し出された位置指示器の影を入力画像データとし
て読み込み、位置情報を検出している。コンピュータは
この位置情報に基づき元の出力画像データの処理を行な
い更新、変更又編集された新たな出力画像データを該デ
ィスプレイ手段に供給する。光学的な読み取り手段とし
て、スクリーンの後方に赤外光又は紫外光等の非可視光
を放射する光源を配置しスクリーンを照明する。このス
クリーンの前方には赤外線カメラ又は紫外線カメラ等の
カメラ手段が配置されており、スクリーンを通過した非
可視光を選択的に受光し、位置指示器の影を含む入力画
像データを生成する。カメラ手段は非可視光のみに対し
感度を有しており、ディスプレイ手段から放射されスク
リーンによって反射された可視光には実質的な感度を有
していない。従って、入力画像データには投射画面の情
報は一切含まれておらず位置情報のみが含まれる。この
入力画像データを演算処理する事により位置情報を抽出
できる。

【０００７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかるコンピュータデ
ィスプレイシステムの好適な実施例を示す模式的なブロ
ック図である。図示する様に本コンピュータディスプレ
イシステムは本体部０を構成するコンピュータ１と、画
像情報の出力端末となるディスプレイ手段２と、ユーザ
により手動操作される棒部材等からなる位置指示器３
と、位置情報の入力端末となるカメラ手段４とを備えて
いる。ディスプレイ手段２は液晶プロジェクタあるいは
ＣＲＴプロジェクタ等からなり、投影レンズ５を介して
拡大された投射画面６をスクリーンＳ上に表示する。こ
のディスプレイ手段２はコンピュータ１に具備された出
力フレームメモリ７に記録された出力画像データに従っ
て該投射画面６を再生するものである。位置指示器３は
ユーザにより手動で操作され、投射画面６に重ねて所望
の位置情報を表示する為に用いられる。この位置情報
は、例えば投射画面６にウインドウ表示された擬似的な
コマンドボタンの指定情報等を表わしている。本実施例
ではこの位置指示器３は手動操作される棒部材からな
り、プロジェクタの投射光路に介在して投射画面６と重
ねてスクリーンＳ上に影を写し出す事により所望の位置
情報を表示する。

【０００８】スクリーンＳの後方には非可視光を照射す
る光源Ｌが配置されている。光源Ｌは例えば赤外線ラン
プからなり赤外光をスクリーンＳの後方から照射する。
あるいはこれに代えて、紫外線ランプを用いる事もで
き、紫外光をスクリーンＳの後方から照射する様にして
も良い。何れにしても、スクリーンＳの前方に配置され
たプロジェクタから放射される可視光とは別に、スクリ
ーンＳを後方から非可視光で照明する様にしている。ス
クリーンＳは可視光を反射する一方、赤外光又は紫外光
等の非可視光を透過できる様な構造及び材料組成を有し
ている。従って、可視光を媒体としてプロジェクタによ
りスクリーンＳ上に写し出された投射画面６は前方に位
置するユーザから鮮明に視認する事ができる。一方、ス
クリーンＳの後方から入射した非可視光は実質的な減衰
を受ける事なくスクリーンＳを通過可能である。スクリ
ーンＳの前方に配置されたカメラ手段４は例えば赤外線
カメラ又は紫外線カメラからなり、集光レンズ８を介し
て上述した非可視光を受光する。即ち、カメラ手段４は
スクリーンＳを通過した非可視光により後方から照明を
受けた位置指示器３を撮像し、位置情報を含む入力画像
データを生成する。この入力画像データは実質的に位置
指示器３の影のみを含んでおり、投射画面６を構成する
画像情報は一切含まれていない。この入力画像データは
コンピュータ１内に設けられた入力フレームメモリ９に
記録される。

【０００９】一方コンピュータ１は入力画像データを処
理して該位置情報を抽出しこれに基づいて元の出力画像
データのグラフィック処理を行ない更新、変更又は編集
された新たな出力画像データをディスプレイ手段２に供
給する。このグラフィック処理は予めコンピュータ１に
組み込まれた所定のプログラムにより実行される。本例
ではコンピュータ１はＣＰＵ１０を備えており、入力フ
レームメモリ９に記録された入力画像データを演算処理
して位置情報を抽出する。図示する様に、入力画像デー
タは投射画面６に重ねてスクリーンＳに写し出された位
置指示器３の影のみを含んでいる。ＣＰＵ１０はこの入
力画像データを演算処理し位置情報を抽出して所定の位
置フレームメモリ１１に記録する。図から理解される様
に、位置フレームメモリ１１に記録された位置情報は棒
部材の影の先端部に対応している。ＣＰＵ１０は位置フ
レームメモリ１１をアクセスして位置情報を読み取り、
所定のプログラミングに従って元の出力画像データの更
新、変更又は編集を行なう。ＣＰＵ１０にはグラフィッ
クジェネレータ１２が組み込まれており更新、変更又は
編集結果に基づき新たな出力画像データを作成する。こ
の新たな出力画像データは前述した出力フレームメモリ
７に書き込まれる。

【００１０】図２に、入力画像データを処理して位置情
報を抽出する為の演算処理の一例を示す。（Ａ）に示す
様に、入力フレームメモリ９にはユーザによって手動操
作された位置指示器の影像１３が記録されている。
（Ｂ）に示す様にＣＰＵ１０はこの入力フレームメモリ
９をラスタスキャンモードに従って走査する。この線順
次走査において、最初にマークドットデータが発生した
メモリ領域を特定してその座標を読み取る。（Ｃ）に示
す様に線順次走査の結果読み取られた座標に従って、位
置フレームメモリ１１上に位置情報１４を書き込む。本
例ではこの位置情報１４はカーソルもしくはアドレスポ
インタとして記録され、マウスあるいはデジタイザによ
って入力された座標データと同等に取り扱う事ができ
る。これにより、拡大投射画面上での表示領域選択や座
標入力が可能になる為、対話型のユーザインタフェース
を構築できる。かかるシステムを用いて多人数を対象と
したプレゼンテーションやデモンストレーションを効果
的に行なう事が可能である。

【００１１】図３はグラフィックユーザインタフェース
の一例を示す模式図である。図示する様に、拡大投射画
面６の一部には擬似的なコマンドボタン１６〜１８が写
し出されている。各コマンドボタンに割り付けられたラ
ベル１，２，３は次に選択すべき出力画像データのフレ
ーム番号を表わしている。今、ユーザが手動で位置指示
器３を操作しその先端部でコマンドボタン１８を２回以
上繰り返してアクセスしたとする。この状態は赤外線カ
メラ等により撮像された入力画像データの演算処理を行
なう事によりＣＰＵ１０で認識される。この時ＣＰＵ１
０はコマンドボタン１８が選択操作されたと判定し、グ
ラフィックジェネレータ１２が選択されたフレーム番号
に対応する新たな出力画像データを出力フレームメモリ
７に供給する。これにより、ユーザは単独で対話型の情
報入力が行なえる様になり、拡大投射画面は出力媒体及
び入力媒体として機能する。

【００１２】以上説明した様に、本発明ではスクリーン
の後方に赤外光あるいは紫外光等の非可視光を放射する
光源を配置している。スクリーンを透過した非可視光は
位置指示器の影を含んでおり、これを撮像する事により
位置情報を含む入力画像データが得られる。特に、非可
視光を利用しているので入力画像データには位置情報の
みが含まれ、スクリーンＳを反射した可視光によって運
ばれる画像情報は含んでいない。換言すると、入力画像
データは位置情報以外のノイズ成分を含んでいない為、
簡単な画像処理で位置情報を精密に抽出できる。これに
対し、通常のＴＶカメラ等を用いて投射画面を直接撮像
する方式も考えられる。投射画面には画像情報に重ねて
位置指示器の影も写し出されている為、ＴＶカメラは位
置情報を含む入力画像データを作成可能である。しかし
ながら、この場合には入力画像データには位置情報に加
え画像情報も含まれている。従って、位置情報を抽出す
る為には入力画像データと出力画像データとの比較演算
処理等が必要となり、必ずしも正確に位置情報を抽出す
る事ができず誤検出が生じる場合もある。

【００１３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば出力
画像データに従ってプロジェクタ等のディスプレイ手段
により所定の投射画面を拡大表示する一方、位置指示器
を手動で操作し投射画面上に重ねて所望の位置情報を表
示する様にしている。スクリーンの後方に非可視光を放
射する光源を配置し、スクリーンを通過した非可視光に
より後方から照明を受けた棒部材を撮像して位置情報を
含む入力画像データを生成する。得られた入力画像デー
タを処理して位置情報を抽出しこれに基づいて元の出力
画像データの更新、変更又は編集を行ない新たな出力画
像データをディスプレイ手段に供給する。かかる構成に
より、３０インチ以上の投射型ＯＨＰ等、大面積投射画
面に対して対話型のグラフィックユーザインタフェース
を構築する事が可能になるという効果がある。又、ユー
ザ単独で対話型の情報入力操作が可能になる為、効率的
にプレゼンテーションやデモンストレーションを行なう
事が可能になるという効果がある。さらに、非可視光に
よるスクリーンの背面照明を利用して位置情報を選択的
に抽出する事により位置情報と画像情報の誤認識を防止
する事が可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるコンピュータディスプレイシス
テムの実施例を示すブロック図である。

【図２】図１に示した実施例における画像処理手順を示
す模式図である。

【図３】図１に示した実施例における対話型グラフィッ
ク処理の一例を示す模式図である。

【図４】従来のシステムの一例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ コンピュータ ２ ディスプレイ手段 ３ 位置指示器 ４ カメラ手段 ６ 投射画面 ７ 出力フレームメモリ ９ 入力フレームメモリ １０ ＣＰＵ １１ 位置フレームメモリ １２ グラフィックジェネレータ １４ 位置情報 Ｌ 光源 Ｓ スクリーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 与えられた出力画像データに従って所定
   の投射画面を前方のスクリーンに拡大投影するディスプ
   レイ手段と、 該ディスプレイ手段と該スクリーンとの間に介在して手
   動操作される棒部材からなりスクリーン上に写し出され
   るその影により所望の位置情報を該投射画面に重ねて表
   示する位置指示器と、 非可視光を該スクリーンの後方から照射する光源と、 該スクリーンを通過した非可視光により後方から照明を
   受けた該棒部材を撮像し該位置情報を含む入力画像デー
   タを生成するカメラ手段と、 該入力画像データを処理して該位置情報を抽出しこれに
   基づいて元の出力画像データの処理を行ない更新、変更
   又は編集された新たな出力画像データを該ディスプレイ
   手段に供給するコンピュータとからなるコンピュータデ
   ィスプレイシステム。
2. 【請求項２】 前記光源は赤外光を該スクリーンの後方
   から照射する赤外線ランプであり、前記カメラ手段は該
   スクリーンを通過した赤外光を選択的に受光する赤外線
   カメラである請求項１記載のコンピュータディスプレイ
   システム。
3. 【請求項３】 前記光源は紫外光を該スクリーンの後方
   から照射する紫外線ランプであり、前記カメラ手段は該
   スクリーンを通過した紫外光を選択的に受光する紫外線
   カメラである請求項１記載のコンピュータディスプレイ
   システム。