JP2001209494A

JP2001209494A - 座標入力システム、座標入力装置

Info

Publication number: JP2001209494A
Application number: JP2000017088A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Nodagashira; 野田頭　　英文
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な固定方法で座標検出器のセンサーと投
写型表示装置の位置決めが可能な機構を提供する。【解決手段】投写型表示装置8の上に固定板110を介し
て座標検出器１を固定する。座標検出器1の底面には位
置決めのためのピン11と12が備えられており、ビス120
で固定されている。さらに、固定板110は止め具140で投
写型表示装置8に固定される。このような構成とするこ
とで、座標検出器1に内蔵されているリニアセンサー20X
は感光部21Xが投写型表示装置8の投射レンズ86の光軸の
上に位置するように構成され、リニアセンサー20Yの感
光部21Yと制御信号検出センサーはその近傍に配置され
るよう構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は座標入力システム及
び座標入力装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータと大型表示システム
を使用してプレゼンテーションを行う際に説明を行う人
がスクリーンの近くで指示棒等を使用して直接スクリー
ンの任意の点を指示することによりコンピュータの操作
を行い、あるいは表示している画像に変更を加える方法
が提案されている。

【０００３】例えば、特開平4-37922に記載されてるよ
うに、画像を投射したスクリーンのそばに居る説明員が
手に持った、先端に発光器を備えた指示棒で、表示され
た画像の所用の部分を指示し、該発光器を含む該スクリ
ーン上の全画像をテレビカメラで撮影し、画像処理装置
により、発光器の光像を投射画像と識別し、位置信号と
して取り出し、その位置信号を基にコンピュータの制御
を行い、あるいは投射画像の変更を行うものが開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、投射
映像を表示するスクリーン近傍あるいは投射映像光路内
にある拡散光源の位置をビデオカメラあるいは光電変換
センサーを用いて二次元座標を求めるという方法である
から、特に拡散光源の位置がスクリーンから離れている
場合は、映像投射手段の光軸とビデオカメラの光軸もし
くは光電変換センサーの向きが、なるべく一致している
ことが望ましい。しかし、この点において汎用性の高い
構成の提案は成されていない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、画像をスクリーンに投影する投影手段
と、該スクリーンに対する投影光路内で任意の位置を指
示するための拡散光源を有する指示手段と、該拡散光源
を撮像する撮像手段と、該撮像手段の出力信号から該拡
散光源の該スクリーン上の位置に応じた座標出力信号を
生成する座標演算手段からなる座標入力システムであっ
て、前記撮像手段は前記投影手段の近傍に、前記投影手
段と前記撮像手段の光軸もしくは向きを少なくとも部分
的に一致させて固定する固定手段を有することを特徴と
する座標入力システムを提供する。

【０００６】また、上記課題を解決するために、本発明
は、光源を撮像する撮像手段と、該撮像手段の出力信号
から光源の該スクリーン上の位置に応じた座標出力信号
を生成する座標演算手段からなる座標入力装置であっ
て、画像を投影する投影装置と前記撮像手段の光軸もし
くは向きを少なくとも部分的に一致させて固定する固定
手段を有することを特徴とする座標入力装置を提供す
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、図1〜
図6に基づき、本発明による光学式座標入力装置の構成
と動作を説明する。

【０００８】図1は同時に用いられる投射型表示装置８
を含む光学式座標入力装置の使用時の全体構成を表わす
平面図である。

【０００９】投射型表示装置8はコンピュータ9からの画
像信号が入力される画像信号処理部81と、これによって
制御される液晶パネル82、及びランプ83、ミラー84、コ
ンデンサーレンズ85からなる照明光学系と、液晶パネル
82の像をスクリーン10上に投影する投影レンズ86からな
っており、所望の画像を大画面に表示できるよく知られ
た構成のものである。この画面であるスクリーン10に投
影レンズ86から投射する光路内で指示具4の先端部の拡
散光源5から拡散光が座標検出器1に向かって発せられ
る。

【００１０】座標検出器1は、座標検出センサー部2とこ
れの制御及び座標演算などを行なうコントローラ3と、
制御信号検出センサー6とその信号処理部7からなり、前
記光ビーム5の投影画面上に相当する座標信号と指示具
の各スイッチの状態に対応する制御信号を検出してコン
トローラ3によってコンピュータに通信するようにして
いる。これにより、表示画面上に文字や線画を記入した
り、ボタン操作やアイコンの選択決定などの入力操作が
指示具４によって自由に行なえるものである。

【００１１】図２は光学式座標入力装置の内部構成を示
す図である。これを用いて、指示具の構成、座標検出器
の構成及び各部の動作について順を追ってさらに詳細に
説明する。

【００１２】（指示具の説明）指示具4は前記拡散光を
発射するＬＥＤである発光素子41とその発光を駆動制御
する発光制御手段42及び操作用スイッチ43を内蔵してい
る。発光制御手段42は、操作用スイッチ43の状態によ
り、発光のＯＮ／ＯＦＦと制御信号を重畳した発光制御
を行なう。

【００１３】（座標検出器の説明）座標検出器１は、集
光光学系によって高感度に光量検出を行なう制御信号検
出センサー６と結像光学系によって光の到来方向を検出
する二つのリニアセンサー20X、20Yが設けられており、
指示具４の拡散光源5からの拡散光をそれぞれが受光す
る。制御信号検出センサー6には集光光学系が装着され
ており、画面上の全範囲から高感度で所定波長の光量を
検知するようになっており、その出力は周波数検波手段
71によって検波され、発光制御手段42によって重畳され
た制御信号などのデータをふくむデジタル信号が復調さ
れるよう構成されている。

【００１４】一方、二つのリニアセンサー20X、20Yは図
3に示す斜視図のように配置されており、シリンダーレ
ンズ90X、90Yによって指示具4の拡散光源5の拡散光を集
光し、各センサーの感光部21X、21Yに線状に結像され
る。図示のように二つのセンサーを正確に直角に配置
し、Ｘ座標検出用のリニアセンサー20Xの感光部21Xが投
影レンズ86の光軸の上に配置することで、リニアセンサ
ー20X、20YそれぞれがＸ座標、Y座標を反映した画素に
ピークを持つ出力が得られるようになっている。これら
のセンサーはセンサー制御手段31によって制御されてお
り、その出力信号はセンサー制御手段31に設けられたAD
変換手段31Aでデジタル信号として座標演算手段32に送
られ、センサ上における出力座標値（Ｘ1、Ｙ1）が計算
される。

【００１５】尚、後述する校正値の設定を行うときは通
信制御手段33のほうからセンサ制御手段31、座標演算手
段32へモード切り換え信号が送られるようになってい
る。

【００１６】次に、出力座標（Ｘ1、Ｙ1）を設置状態の
画面上の座標（Ｘ、Ｙ）に校正するための方法について
述べる。この校正は単純な一次関数による変換であり、
システムの設置状態を変更したときなどの校正値設定モ
ードでユーザーが予め定められた画面上の３点（また
は、それ以上）を指示することによって、その関数の係
数が３元連立方程式の解（４点以上の場合には最小二乗
法などのフィッティング法を用いればよい）として定め
られる。このようなユーザーによる設置校正は座標入力
装置で一般に行なわれている方法であり、本発明に固有
のものではないので詳細な説明は省略するが、特に前面
投射型のプロジェクターのように、設置変更が頻繁に行
なわれるものでは必須の機能である。

【００１７】（制御信号復調動作）図４のタイミングチ
ャートは、制御信号検出センサー6の出力信号から制御
信号を復元する動作を表わす信号波形の図である。前述
のように指示具４のスイッチ43がＯＮになると発光が開
始され、比較的長い連続するパルス列であるリーダー部
とこれに続くコード（メーカーIDなど）からなるヘッダ
ー信号が最初に出力され、このあとに制御信号などの送
信データ列があらかじめ定義された順序と形式で続く。

【００１８】各データビットは“０”に対して“１”は
2倍の間隔をもつように変調する形で形成されている。
周波数検波手段71はこの波形のなかでもっとも高い第1
の周波数のパルス周期に同調されており、光学的なフィ
ルターと併用することで、外乱光の影響を受けることな
く波形CMDのように変調信号を復調し、制御信号検出手
段72によってデジタルデータとして解釈され、制御信号
が復元される。この構成は広く実用に供されている赤外
線リモートコントローラと同様であり、信頼性の高い無
線通信方式である。また、この第1の変調周波数は一般
に使用されている赤外線リモートコントローラより高い
帯域、例えば60KHzを用いれば、同時に使用しても誤動
作することはない。

【００１９】以上のように求められた、出力座標値
（Ｘ、Ｙ）と制御信号などのデータは通信制御手段33に
よって所定の通信方法でコンピューター9に送出され、
コンピューター9からの命令によって投射表示装置8が投
射する画面上のカーソルやメニュー、文字や線画の入力
などの各種操作が行なえる。

【００２０】次に図５、図６を用いて投写型表示装置8
と座標検出器1の固定について述べる。

【００２１】図５、図６は投写型表示装置8の上に固定
板110を介して座標検出器１を固定したもので図５は正
面から見た図、図６は上面から見た図である。

【００２２】座標検出器1の底面には位置決めのための
ピン11と12が備えられており、固定板110の穴111と長穴
112にはめ込まれ、ビス120で固定されている。さらに、
固定板110は止め具140で投写型表示装置8に固定され
る。ここで、図５に示されるように座標検出器1に内蔵
されているリニアセンサー20Xは感光部21Xが投写型表示
装置8の投射レンズ86の光軸の上に位置するように構成
され、リニアセンサー20Yの感光部21Yと制御信号検出セ
ンサー6はその近傍に配置されるよう構成されている。

【００２３】尚、ここでは固定板110を用いて座標検出
器1を投写型表示装置8に固定する構成としたが、固定板
110の機能を座標検出器1に備えて直接、投写型表示装置
8に固定することも可能である。

【００２４】（第２の実施形態）図７は第2の実施形態
であり、システム的な構成は実施例１と同じで、図１〜
図４を用いて、先に説明した通りである。210は固定プ
レートであり、不図示の座標検出器を取り付ける際の位
置決めの穴211と長穴212を備え、ビス等で固定するため
の穴213を有する。さらに固定プレート210の底面にはガ
イド溝217が設けられ、側板220及び側板230がはめ込ま
れている。側板220、230には固定プレート210の長穴21
5、216を貫通して、ガイドピン222、232が植設されてお
り、側板220及び側板230は固定プレート210に対してス
ライド可能に構成されている。

【００２５】以上の構成で投写型表示装置200の幅に合
わせて側板220、230をスライドさせ、取り付け穴221、2
31を用いてビス等で固定を行う。ここで、固定プレート
210には指標214を設け、同様に投写型表示装置200に設
けた指標201に合わせて側板220、230の幅調整を行うこ
とにより固定プレート210に取り付けられた座標検出器
と投写型表示装置200の位置関係を所定の状態に決める
ことを可能とする。尚、指標214、201等は設けずに座標
検出器と投写型表示装置200との間で、ピンと穴等を用
いて直接、位置決めを行う機構を設けてもよいことはも
ちろんである。

【００２６】（第3の実施形態）図８は第３の実施形態
であり、システム的な構成は実施例１と同じで、図１〜
図４を用いて、先に説明した通りである。310は固定プ
レートであり、不図示の座標検出器を取り付ける際の位
置決めの穴311と長穴312を備え、ビス等で固定するため
の穴313を有する。さらに固定プレート310の上面には溝
部315が設けられ、取り付けベルト320がはめ込まれ、固
定ピン340で固定されている。取り付けベルト320は調整
金具330によって投写型表示装置300に巻き付けた後、締
め付けることによって固定を行う。ここで、固定プレー
ト310には指標314を設け、同様に投写型表示装置300に
設けた指標301に合わせて取り付けベルト320の位置を変
えることにより固定プレート310に取り付けられた座標
検出器と投写型表示装置300の位置関係を所定の状態に
決めることを可能とする。尚、指標314、301等は設けず
に座標検出器と投写型表示装置300との間で、ピンと穴
等を用いて直接、位置決めを行う機構を設けてもよいこ
とはもちろんである。

【００２７】以上説明したように、簡単な固定方法で座
標検出器のセンサーと投写型表示装置の位置決めが可能
となり、指示具の位置検出と表示画面上の位置的な整合
を正確に取ることができる。

【００２８】また、固定板の形状を変えたり、幅を調整
可能としたり、ベルトを用いて取り付けることにより、
一台の座標検出器を外装形状の異なる複数の投射型表示
装置に使用することが可能となる。

【００２９】尚、複数の投写型表示装置を積み重ねて使
用する、いわゆるスタック状態での使用の際は、一番上
に設置した投写型表示装置のみに取り付ければよいの
で、投写型表示装置に座標検出器を内蔵するような構成
に比べて機能的に無駄がない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な固定方法で座標検出器のセンサーと投写型表示装
置の位置決めが可能となり、指示具の位置検出と表示画
面上の位置的な整合を正確に取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における光学式座標入力装置
の全体構成を表す図である。

【図２】本発明の実施形態における光学式座標入力装置
の内部構成を表す図である。

【図３】本発明の実施形態におけるリニアセンサー20
X、20Yの配置を表す図である。

【図４】本発明の実施形態における制御信号検出センサ
からの制御信号を復元する動作を表す信号波形のタイミ
ングチャートである。

【図５】本発明の実施形態における投写型表示装置と座
標検出器を固定した状態の正面図である。

【図６】本発明の実施形態における投写型表示装置と座
標検出器を固定した状態の上面図である。

【図７】本発明の第2の実施形態における固定機構の構
成を表す斜視図である。

【図８】本発明の第3の実施形態における固定機構の構
成を表す斜視図である。

【符号の説明】

１座標検出器２座標検出センサー部４指示具６制御信号検出センサー８投写型表示装置１１固定板２０Ｘリニアセンサー２０Ｙリニアセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像をスクリーンに投影する投影手段
と、該スクリーンに対する投影光路内で任意の位置を指
示するための拡散光源を有する指示手段と、該拡散光源
を撮像する撮像手段と、該撮像手段の出力信号から該拡
散光源の該スクリーン上の位置に応じた座標出力信号を
生成する座標演算手段からなる座標入力システムであっ
て、前記撮像手段は前記投影手段の近傍に、前記投影手
段と前記撮像手段の光軸もしくは向きを少なくとも部分
的に一致させて固定する固定手段を有することを特徴と
する座標入力システム。
【請求項２】前記固定手段は、着脱自在であることを
特徴とする請求項1に記載の座標入力システム。
【請求項３】前記固定手段は、固定するための位置決
め手段もしくは位置決め指標を有することを特徴とする
請求項１に記載の座標入力システム。
【請求項４】前記固定手段は幅の調整が可能であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の座標入力システム。
【請求項５】光源を撮像する撮像手段と、該撮像手段
の出力信号から光源の該スクリーン上の位置に応じた座
標出力信号を生成する座標演算手段からなる座標入力装
置であって、画像を投影する投影装置と前記撮像手段の
光軸もしくは向きを少なくとも部分的に一致させて固定
する固定手段を有することを特徴とする座標入力装置。
【請求項６】前記固定手段は、着脱自在であることを
特徴とする請求項５に記載の座標入力装置。
【請求項７】前記固定手段は、固定するための位置決
め手段もしくは位置決め指標を有することを特徴とする
請求項５に記載の座標入力装置。
【請求項８】前記固定手段は、幅の調整が可能である
ことを特徴とする請求項５に記載の座標入装置。