JP7310649B2 - 位置検出装置の制御方法、位置検出装置、及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、位置検出装置の制御方法、位置検出装置、及びプロジェクターに関する。

ライトカーテン生成装置において、ライトカーテンの射出方向を、スクリーンによる反射位置に基づいて調整することが記載されている（例えば、特許文献１参照）。なお、ライトカーテンは、平面状の赤外線波長帯の光を示す。

特開２０１８－１６４２５１号公報

特許文献１に記載のライトカーテン生成装置では、ライトカーテンの射出方向を、スクリーンによる反射位置に基づいて調整するが、投射面上に設置した調整用治具にライトカーテンを出射して、調整用治具による反射光に基づき、ライトカーテンの射出方向を調整する場合もある。
このような場合には、調整用治具の反射光が、投射面に写ってしまうことがあり、ライトカーテンの射出方向の調整の実行が困難になることがあった。

上記課題を解決する一態様は、表示面を指示する指示体を検出する検出光を前記表示面に沿って射出する光源部と、前記検出光の前記指示体による反射光を検出する検出部と、を備える位置検出装置の制御方法であって、前記表示面に配置された治具に対して前記検出光を射出し、前記治具の特定範囲に前記検出光が射出されるように、前記検出光を第１検出光に調整する第１調整ステップと、前記検出光が前記第１検出光に調整された状態で、前記検出部が、前記治具を含む領域を、障害物からの反射光として検出しない非検出エリアに設定するステップと、を含む、位置検出装置の制御方法である。

上記課題を解決する別の一態様は、表示面を指示する指示体を検出する検出光を前記表示面に沿って射出する光射出部と、前記検出光の前記指示体による反射光を検出する検出部と、前記表示面に配置された治具の特定範囲に前記検出光が射出されるように、前記検出光を第１検出光に調整する制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出光が前記第１検出光に調整された状態で、前記検出部が前記治具を含む領域を障害物からの反射光として検出しない非検出エリアに設定する、位置検出装置である。

上記課題を解決する更に別の一態様は、表示面を指示する指示体を検出する検出光を前記表示面に沿って射出する光射出部と、前記検出光の前記指示体による反射光を検出する検出部と、前記表示面に配置された治具の特定範囲に前記検出光が射出されるように、前記検出光を第１検出光に調整する制御部と、前記表示面に画像光を投射する投射光学系と、を備え、前記制御部は、前記検出光が前記第１検出光に調整された状態で、前記検出部が、前記治具を含む領域を障害物からの反射光として検出しない非検出エリアに設定する、プロジェクターである。

本実施形態に係る表示システムの一例を示す斜視図。 表示システムの構成の一例を示す正面図。 表示システムの構成の一例を示す側面図。 本実施形態に係るプロジェクターの構成の一例を示す図。 本実施形態に係る制御部の構成の一例を示す図。 第１調整処理の一例を示す表示システムの側面図。 第１調整処理の一例を示す表示システムの正面図。 反射位置の算出の一例を示す図である。 非検出エリアの調整の一例を示す表示システムの正面図。 第２角度調整処理の一例を示す表示システムの側面図。 制御部の処理の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

図１から図３を参照して、本実施形態に係る表示システム９００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る表示システム９００の一例を示す斜視図である。図２は、表示システム９００の構成の一例を示す正面図であり、図３は、表示システム９００の構成の一例を示す側面図である。
図１には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示す。Ｙ軸は、鉛直方向と平行であり、Ｘ軸及びＺ軸の各々は、水平方向と平行である。Ｘ軸は、左右方向を示し、Ｚ軸は、前後方向を示す。Ｘ軸の正方向が右方向を示し、Ｙ軸の正方向が上方向を示し、Ｚ軸の正方向が前方向を示す。図２及び図３では、スクリーンＳＣの左右方向は、Ｘ軸方向に対応し、スクリーンＳＣの上下方向は、Ｙ軸方向に対応し、スクリーンＳＣの法線方向は、Ｚ軸方向に対応する。

表示システム９００は、プロジェクター１００を備え、プロジェクター１００に対応する位置に、スクリーン板９２０が配置される。スクリーン板９２０の前面は、スクリーンＳＣとして使用される。プロジェクター１００は、支持部材９１０によってスクリーン板９２０に対して、前方向、且つ上方向に固定されている。
なお、図１ではスクリーンＳＣを鉛直方向に沿って配置しているが、スクリーンＳＣを水平方向に沿って配置してもよい。また、本発明の実施形態では、プロジェクター１００が平面のスクリーンＳＣに投射する場合を例示するが、投射対象はスクリーンＳＣに限らず、建物の壁面等の平面であってもよく、曲面や凹凸面であってもよい。

プロジェクター１００は、スクリーンＳＣに画像光を投射することにより、スクリーンＳＣに投射画像ＰＳを形成する。投射画像ＰＳは、プロジェクター１００によってスクリーンＳＣに投射された画像を示す。プロジェクター１００の通常の使用状態において、投射画像ＰＳはスクリーンＳＣの内側に収まるように投射される。
スクリーンＳＣは、「表示面」の一例に対応する。

投射画像ＰＳは、例えば、プロジェクター１００が記憶し、或いはプロジェクター１００が生成する画像データに基づき投射される画像である。プロジェクター１００に画像データがない場合には、プロジェクター１００から白色光が投射されて、投射画像ＰＳとして白色画像が表示される。

また、表示システム９００では、スクリーンＳＣにおいて、指示体８０によって位置指示操作を行うことができ、指示体８０により指示された指示位置をプロジェクター１００が検出する。指示体８０は、ペンや、ユーザーの手指等を示す。

プロジェクター１００は、投射光学系２３０と、カメラ３１０を含む撮像部３００と、検出光射出部４１０とを有する。投射光学系２３０は、投射画像ＰＳをスクリーンＳＣに投射する。カメラ３１０は、投射画像ＰＳを撮像し、撮像画像を出力する。カメラ３１０の画角、すなわち撮像範囲は、スクリーンＳＣにおいて、少なくとも投射画像ＰＳを含む範囲である。投射光学系２３０の投射レンズ、カメラ３１０の撮像レンズは、プロジェクター１００の下面に配置される。

検出光射出部４１０は、指示体８０の指示位置を検出のために検出光ＩＤＬを射出する。検出光射出部４１０は、支持部材９１０又はスクリーン板９２０に固定され、スクリーンＳＣの上部に配置される。
検出光射出部４１０は、指示体８０の先端部を検出する検出光ＩＤＬを、スクリーンＳＣを含む方向に射出する。具体的には、検出光射出部４１０は、スクリーンＳＣに沿って面状に、検出光ＩＤＬを射出する。検出光射出部４１０が射出する検出光ＩＤＬとしては、例えば近赤外光が使用される。
検出光射出部４１０は、「光射出部」の一例に対応する。

検出光射出部４１０は、第１射出部４１１と、第２射出部４１２と、第１射出部４１１と第２射出部４１２の射出方向をそれぞれ調整する調整機構４２０と、を備える。第１射出部４１１は、スクリーンＳＣの右半面に沿って検出光ＩＤＬを射出し、第２射出部４１２は、スクリーンＳＣの左半面に沿って検出光ＩＤＬを射出する。第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源と、光源が発する検出光をスクリーンＳＣに沿って拡散させて検出光ＩＤＬとして射出する光学素子とを有する。

図２に示すように、第１射出部４１１は、角θ１の範囲に光軸を光軸ＬＣ１として面状の検出光ＩＤＬを射出し、第２射出部４１２は、角θ２の範囲に光軸を光軸ＬＣ２として面状の検出光ＩＤＬを射出する。角θ１及び角θ２の各々は、９０度より大きい。また、図２では、便宜上、第１射出部４１１と、第２射出部４１２とを離れて記載しているが、第１射出部４１１と第２射出部４１２とは近接して配置される。
その結果、検出光射出部４１０は、スクリーンＳＣの上部から下向きにほぼ１８０度の範囲に光を出射し、この光はスクリーンＳＣに沿う光の層を形成する。

図３に示すように、検出光ＩＤＬは、スクリーンＳＣの表面と光の層とは接触せず、且つ近接するように、検出光ＩＤＬ１に調整される。プロジェクター１００が指示体８０により指示された指示位置を精度よく検出するためには、操作面であるスクリーンＳＣの表面と検出光ＩＤＬの光の層との距離は、短い程好ましいが、短くなるとスクリーンＳＣの表面の凸凹や障害物による誤検出が発生するようになる。例えば、スクリーンＳＣの表面と光の層との距離は、例えば１ｍｍ～１０ｍｍの範囲内に調整される。
これらの検出光ＩＤＬの調整は、プロジェクター１００の調整モードで実行され、後述する。

検出光射出部４１０が検出光ＩＤＬを射出する領域は、スクリーンＳＣにおいて、投射画像ＰＳに対応する領域であり、好ましくは投射画像ＰＳを含む領域である。
検出光ＩＤＬが調整されたプロジェクター１００は、指示体８０による操作を検出する通常モードでは、検出光射出部４１０が射出する検出光ＩＤＬが指示体８０により反射した反射光である反射検出光ＲＤＬを、カメラ３１０の撮像画像から輝点として検出する。この場合には、検出光ＩＤＬが射出される領域であって、カメラ３１０の画角に含まれる領域において、指示体８０の操作を検出できる。換言すれば、検出光射出部４１０が検出光ＩＤＬを射出する領域のうち、カメラ３１０の画角に含まれる領域が、指示体８０の操作を検出可能な領域である。図２に示す検出領域ＤＡは、指示体８０の操作を検出可能な領域である。
検出領域ＤＡは、スクリーンＳＣにおいて、投射画像ＰＳを含む。

カメラ３１０の各々は、検出光射出部４１０が発する検出光ＩＤＬの波長を含む波長領域の光を受光して撮像する第１の撮像機能を少なくとも有する。カメラ３１０は、更に、可視光を含む光を受光して撮像する第２の撮像機能を有し、これらの２つの撮像機能を切り換え可能に構成されていることが好ましい。
例えば、カメラ３１０は、可視光を遮断して近赤外光のみを通過させる近赤外フィルターをレンズの前に配置したり、レンズの前から後退させたりすることが可能な、不図示の近赤外フィルター切換機構を備えることが好ましい。

プロジェクター１００は、指示体８０の指示操作を検出し、指示位置を特定し、指示位置に対応する動作を行う。例えば、プロジェクター１００は、指示体８０の操作に対応して線や図形を描画し、投射画像ＰＳとして投射するホワイトボードモードで動作する。ホワイトボードモードでは、プロジェクター１００は、描画する図形の属性やプロジェクター１００の動作を設定するためのメニューバーを含む画像を投射画像ＰＳとして投射してもよい。

また、プロジェクター１００は、ホワイトボードモード以外の他のモードでも動作可能であり、例えば、パーソナルコンピューター等の図示しない画像ソースから入力される画像データに基づき、投射画像ＰＳを投射する動作モードを実行できる。

図４は、本実施形態に係るプロジェクター１００の構成の一例を示す図である。プロジェクター１００は、位置検出装置１０と、投射部２００と、投射画像生成部５００と、を備える。
また、位置検出装置１０は、指示体８０の指示操作を検出する装置であって、制御部７００と、位置検出部６００と、撮像部３００と、検出光射出部４１０と、を備える。

制御部７００は、プロジェクター１００の各部の制御を行う。また、制御部７００は、位置検出部６００で検出された指示体８０の操作面での指示位置に対応付けられた処理を行う。制御部７００は、指示体８０の操作により指示された内容を判定し、その指示に基づき投射画像生成部５００が投射画像を作成又は変更する処理を制御する。

投射画像生成部５００は、投射画像を記憶する投射画像メモリー５１０を有する。投射画像メモリー５１０は、投射部２００が投射する画像をフレーム単位で格納する、いわゆるフレームメモリーである。

投射画像生成部５００は、画像データに基づいて、スクリーンＳＣ上に投射される投射画像ＰＳを投射画像メモリー５１０に描画する。投射画像生成部５００は、投射画像メモリー５１０の画像を示す画像信号を光変調部２２０に出力して、投射部２００により投射画像ＰＳを投射させる。投射画像生成部５００は、投射画像メモリー５１０に描画した画像に対する画像処理を実行する。例えば、投射画像生成部５００は、投射画像ＰＳの台形歪み等を補正する幾何補正処理、投射画像ＰＳを拡大又は縮小するデジタルズーム処理、投射画像ＰＳの色調等を補正する色補正処理等を実行する。

投射部２００は、投射画像生成部５００で処理された画像をスクリーンＳＣに投射する。投射部２００は、光源部２１０、光変調部２２０、及び、投射光学系２３０、を有する。
光源部２１０は、ＬＥＤやレーザー光源等の固体光源、及び、蛍光体素子等の蛍光体光源を備える。
また、光源部２１０は、光源が発した光を光変調部２２０に導くリフレクター、及び補助リフレクターを備えてもよい。更に、光源部２１０は、投射光の光学特性を高めるためのレンズ群、偏光板、又は光源が発した光の光量を光変調部２２０に至る経路上で低減させる調光素子等を備えてもよい。

光変調部２２０は、例えば、Ｒ、Ｇ及びＢの三原色に対応した３枚の図略の液晶パネルを備える。Ｒは赤色を示し、Ｇは緑色を示し、Ｂは青色を示す。すなわち、光変調部２２０は、Ｒ色光に対応した液晶パネルと、Ｇ色光に対応した液晶パネルと、Ｂ色光に対応した液晶パネルとを備える。
光源部２１０が発する光はＲＧＢの３色の色光に分離され、それぞれ対応する液晶パネルに入射される。３枚の液晶パネルの各々は、透過型の液晶パネルであり、透過する光を変調して画像光を生成する。各液晶パネルを通過して変調された画像光は、クロスダイクロイックプリズム等の合成光学系によって合成され、投射光学系２３０に射出される。
本発明の実施形態では、光変調部２２０が光変調素子として透過型の液晶パネルを備える場合について説明するが、本発明の実施形態はこれに限定されない。光変調素子は反射型の液晶パネルであってもよいし、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい。

投射光学系２３０は、入射された画像光をスクリーンＳＣ上に結像させるレンズやミラー等を備える。
また、投射光学系２３０は、スクリーンＳＣに投射される画像を拡大又は縮小させるズーム機構や、フォーカスの調整を行うフォーカス調整機構等を備えてもよい。

撮像部３００は、カメラ３１０を有する。カメラ３１０は、検出光ＩＤＬの波長を含む波長領域の光を受光して撮像する。カメラ３１０は、検出光射出部４１０が発した検出光ＩＤＬが指示体８０に反射した反射光である反射検出光ＲＤＬを受光し、撮像する。したがって、カメラ３１０の撮像画像から、反射検出光ＲＤＬを検出できる。
反射検出光ＲＤＬは、「反射光」の一例に対応する。
撮像部３００は、「検出部」の一部に対応する。

位置検出部６００は、カメラ３１０の撮像画像から反射検出光ＲＤＬを検出する。位置検出部６００は、検出した光の像について撮像画像における位置を特定し、指示体８０の位置を検出する。
位置検出部６００は、「検出部」の一部に対応する。すなわち、撮像部３００及び位置検出部６００は、「検出部」の一例を構成する。

なお、カメラ３１０は、近赤外光を含む光を用いて撮像する機能に加えて、可視光を含む光を用いて撮像する機能を有することが好ましい。この場合には、スクリーンＳＣ上に投射された投射画像ＰＳをそのカメラで撮像し、その画像を利用して投射画像生成部５００が台形歪み補正を実行することが可能である。

図５は、プロジェクター１００の調整モードにおいて、本実施形態に係る制御部７００の構成の一例を示す図である。制御部７００は、メモリー７２０及びプロセッサー７１０を備える。
メモリー７２０は、プロセッサー７１０が実行するプログラムやデータを不揮発的に記憶する記憶装置である。メモリー７２０は、磁気的記憶装置、フラッシュＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体記憶素子、或いはその他の種類の不揮発性記憶装置により構成される。また、メモリー７２０は、プロセッサー７１０のワークエリアを構成するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を含んでもよい。メモリー７２０は、制御部７００により処理されるデータや、プロセッサー７１０が実行する制御プログラムを記憶する。

プロセッサー７１０は、単一のプロセッサーで構成されてもよいし、複数のプロセッサーがプロセッサー７１０として機能する構成であってもよい。プロセッサー７１０は、制御プログラムを実行してプロジェクター１００の各部を制御する。例えば、プロセッサー７１０は、図略の操作部や図略のリモコンにより受け付けた操作に対応した画像処理の実行指示と、この画像処理に用いるパラメーターとを図略の画像処理部に出力する。パラメーターには、例えば、スクリーンＳＣに投射する画像の幾何的な歪みを補正するための幾何補正パラメーター等が含まれる。

図５に示すように、制御部７００のメモリー７２０は、制御プログラム７２１、設定データ７２２、及び、撮像画像データ７２３を記憶する。
制御プログラム７２１は、プロセッサー７１０によって実行される。
設定データ７２２は、プロジェクター１００の動作に関する設定値を含む。設定データ７２２に含まれる設定値は、例えば、投射画像生成部５００が実行する画像処理に関する設定や、投射画像生成部５００が画像処理に用いるパラメーター等である。

撮像画像データ７２３は、撮像部３００が出力する撮像画像データである。撮像部３００は、カメラ３１０により撮像を行う毎に、撮像画像データを制御部７００に出力する。制御部７００は、撮像画像データを解析する処理を行うため、メモリー７２０に撮像画像データを一時的に記憶する。

制御部７００のプロセッサー７１０は、第１調整部７１１と、算出部７１２と、判定部７１３と、第２調整部７１４とを備える。制御部７００のプロセッサー７１０は、メモリー７２０に記憶された制御プログラム７２１を実行することによって、第１調整部７１１、算出部７１２、判定部７１３、及び第２調整部７１４として機能する。

第１調整部７１１は、「第１調整処理」を実行する。第１調整処理は、スクリーンＳＣに配置された調整用治具７０に対して検出光ＩＤＬを射出し、調整用治具７０の特定範囲に検出光ＩＤＬが射出されるように、検出光ＩＤＬがスクリーンＳＣとなす角度を調整する処理である。
第１角度調整処理、及び調整用治具７０については、後述にて図６を参照して説明する。

第２調整部７１４は、「第２角度調整処理」を実行する。
第２角度調整処理は、通常モードで誤検出となる可能性のある障害物が検出領域ＤＡに存在した場合に、障害物からの反射検出光ＲＤＬを検出しないように、スクリーンＳＣの法線方向に、検出光ＩＤＬがスクリーンＳＣから離間するように検出光ＩＤＬの射出方向を調整する処理である。
第２角度調整処理については、後述にて図９及び図１０を参照して説明する。

障害物の検出は、第１調整処理により検出光ＩＤＬが調整用治具７０の特定範囲に射出されるように検出光ＩＤＬ１に調整された状態で、検出光ＩＤＬ１が射出されるスクリーンＳＣの領域をカメラ３１０で撮像することによって行われる。カメラ３１０による撮像画像において、輝点の領域の大きさが所定以上であれば、その輝点を障害物として検出する。この障害物の検出において、第２調整処理では、位置検出部６００が調整用治具７０を障害物として検出しないように、非検出エリアＡＲが設定される。非検出エリアＡＲは、位置検出部６００が反射検出光ＲＤＬを検出した場合にも、障害物として検出しない領域であり、後述にて図７から図９を参照して説明する。

算出部７１２は、検出光射出部４１０から射出された検出光ＩＤＬ１が、調整用治具７０及びスクリーンＳＣで順次反射して、位置検出部６００によって検出される反射検出光ＲＤＬのスクリーンＳＣでの反射位置を算出する。例えば、調整用治具７０の形状や設置状態、及びスクリーンＳＣの表面状態に応じて、検出光射出部４１０から射出された検出光ＩＤＬ１が、調整用治具７０の側面等で反射され、さらに、反射した光がスクリーンＳＣの表面で反射して、反射検出光ＲＤＬとして検出される。算出部７１２は、例えば、スクリーンＳＣでの反射位置を、調整用治具７０における検出光ＩＤＬの反射位置に対する鏡像位置Ｑ１Ｓとして算出する。鏡像位置Ｑ１Ｓ、及び算出部７１２の処理については、後述にて図８及び図９を参照して説明する。
検出光ＩＤＬ１の調整用治具７０の側面等での反射位置は、本発明の「第１反射位置」に対応し、第１反射位置で反射した光のスクリーンＳＣの表面で反射位置は、本発明の「第２反射位置」に対応する。

判定部７１３は、スクリーンＳＣでの反射位置が設定された非検出エリアＡＲに含まれるか否かを判定する。スクリーンＳＣでの反射位置が非検出エリアＡＲに含まれないと判定部７１３が判定した場合に、非検出エリアＡＲが反射位置を含むように非検出エリアＡＲを調整する。

図６は、第１調整処理の一例を示す表示システム９００の側面図である。
図６及び図７に示すように、スクリーンＳＣには、第１調整用治具７１、及び第２調整用治具７２が配置される。第１調整用治具７１、及び第２調整用治具７２は、第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々の検出光ＩＤＬの投射方向を調整するために用いる。
第１調整用治具７１は、例えば、第１射出部４１１の光軸ＬＣ１上に配置される。具体的には、図７に示すように、第１調整用治具７１の長軸が、第１射出部４１１の光軸ＬＣ１上に配置される。第２調整用治具７２は、例えば、第２射出部４１２の光軸ＬＣ２上に配置される。具体的には、図７に示すように、第２調整用治具７２の長軸が、第１射出部４１１の光軸ＬＣ２上に配置される。

第１調整用治具７１と第２調整用治具７２とは略同一の構成を有するため、第１調整用治具７１と第２調整用治具７２とを区別しない場合には、第１調整用治具７１及び第２調整用治具７２の各々を調整用治具７０と記載する場合がある。
第１調整用治具７１及び第２調整用治具７２は、「治具」の一例に対応する。
図６に示すように、調整用治具７０は、検出光ＩＤＬを反射可能であり、カメラ３１０による撮像画像において、反射位置を検出しやすい程度に反射光を拡散されるように構成される。調整用治具７０の表面は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第３面Ｓ３、第４面Ｓ４、及び第５面Ｓ５を含む。第１面Ｓ１と第２面Ｓ２とは直交する。第１面Ｓ１は、スクリーンＳＣに固定される調整用治具７０の底面である。第２面Ｓ２は、検出光射出部４１０とは反対側を向く面である。第３面Ｓ３は、検出光ＩＤＬを反射し、反射位置をカメラ３１０で撮像できるように底面に対して傾いた調整用治具７０の上面を構成する。第３面Ｓ３は、検出光射出部４１０とは反対側に離れるほどスクリーンＳＣから離れるように傾き、検出光ＩＤＬの正反射光は、カメラ３１０には到達しない。また、第３面Ｓ３には、検出光ＩＤＬの調整の目標とされる第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２が規定される。第４面Ｓ４、及び第５面Ｓ５は、それぞれ、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、及び第３面Ｓ３で規定され、検出光ＩＤＬに対して側面を構成する。

第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々は、検出光ＩＤＬの射出方向を調整可能に構成される。具体的には、第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々は、例えば、第１検出光ＩＤＬ１から第２検出光ＩＤＬ２までの範囲で、検出光ＩＤＬの射出方向を調整可能に構成される。第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々は、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に回動可能に構成される。
方向Ｄ１は、検出光ＩＤＬの射出方向をスクリーンＳＣに近付けるように、第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々を回動させる方向、すなわち、図６では反時計回りを示す。方向Ｄ２は、検出光ＩＤＬの射出方向をスクリーンＳＣから離間させるように、第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々を回動させる方向、すなわち、図６では時計回りを示す。

本実施形態では、調整用治具７０を用いて第１調整処理が実施される。第１調整処理では、第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々の検出光ＩＤＬが、第１検出光ＩＤＬ１から第２検出光ＩＤＬ２までの範囲に位置するように、検出光ＩＤＬの射出方向が調整される。
第１検出光ＩＤＬ１は、検出光ＩＤＬが第１位置Ｐ１に射出される場合における検出光ＩＤＬに対応する。第２検出光ＩＤＬ２は、検出光ＩＤＬが第２位置Ｐ２に射出される場合における検出光ＩＤＬに対応する。また、調整用治具７０は、第１検出光ＩＤＬ１と第１位置Ｐ１、及び第２検出光ＩＤＬ２と第２位置Ｐ２が、図６に示す関係になるように、スクリーンＳＣ及び検出光射出部４１０に対して配置される。
第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２までの範囲が、「特定範囲」に対応する。

第１検出光ＩＤＬ１は、スクリーンＳＣの上端におけるスクリーンＳＣとの距離が、距離ＨＵ１であり、スクリーンＳＣの下端におけるスクリーンＳＣとの距離が、距離ＨＤ１である。第２検出光ＩＤＬ２は、スクリーンＳＣの上端におけるスクリーンＳＣとの距離が、距離ＨＵ２であり、スクリーンＳＣの下端におけるスクリーンＳＣとの距離が、距離ＨＤ２である。距離ＨＤ１は、例えば、１ｍｍであり、距離ＨＵ１、距離ＨＵ２及び距離ＨＤ２は、例えば１０ｍｍである。

第１調整処理では、検出光ＩＤＬが、第１検出光ＩＤＬ１から第２検出光ＩＤＬ２までの範囲に位置するように、検出光ＩＤＬの投射方向が調整されるため、スクリーンＳＣの表面と検出光ＩＤＬとの距離は、例えば１ｍｍ～１０ｍｍの範囲内に調整される。

本実施形態では、第１調整処理において、検出光ＩＤＬが第１検出光ＩＤＬ１と一致するように検出光ＩＤＬの射出方向が調整される。この調整状態で、検出光ＩＤＬが射出するスクリーンＳＣの領域において障害物による誤検出が発生しないか否かの確認がされる。障害物による誤検出が発生しない場合は、検出光ＩＤＬが第１検出光ＩＤＬ１に設定されて、調整モードは終了する。障害物による誤検出が発生する場合は、第２調整処理が実行される。
図７に示すように、第１調整処理後において、第１調整用治具７１を含むように第１非検出エリアＡＲ１が設定され、第２調整用治具７２を含むように第２非検出エリアＡＲ２が設定されている。

具体的には、例えば、以下のように、第１非検出エリアＡＲ１及び第２非検出エリアＡＲ２の各々が設定される。
第１非検出エリアＡＲ１の光軸ＬＣ１方向のサイズは、第１調整用治具７１の光軸ＬＣ１方向のサイズと一致する。第１非検出エリアＡＲ１の光軸ＬＣ１と直交する方向のサイズは、第１調整用治具７１の光軸ＬＣ１と直交する方向のサイズよりも大きい。第１非検出エリアＡＲ１の光軸ＬＣ１と直交する方向のサイズは、例えば、第１調整用治具７１の光軸ＬＣ１と直交する方向のサイズの２倍に設定される。
第２非検出エリアＡＲ２の光軸ＬＣ２方向のサイズは、第２調整用治具７２の光軸ＬＣ２方向のサイズと一致する。第２非検出エリアＡＲ２の光軸ＬＣ２と直交する方向のサイズは、第２調整用治具７２の光軸ＬＣ２と直交する方向のサイズよりも大きい。第２非検出エリアＡＲ２の光軸ＬＣ２と直交する方向のサイズは、例えば、第２調整用治具７２の光軸ＬＣ２と直交する方向のサイズの２倍に設定される。

図８は、算出部７１２による反射位置の算出方法の一例を示す図である。図８の上図は、表示システム９００の側面図の一例を示す。
図８では、第１射出部４１１からの検出光ＩＤＬが、第１調整用治具７１の側面の位置Ｑ１での反射光がスクリーンＳＣの表面で反射して、その反射光がカメラ３１０で検出される場合について説明する。
図８の上図において、鏡像７１Ｓは、第１調整用治具７１の鏡像を示す。鏡像位置Ｑ１Ｓは、鏡像７１Ｓにおいて位置Ｑ１に対応する位置を示す。

図８の下図は、第１調整用治具７１及びスクリーンＳＣの正面の模式図を示す。
図８の下図において、直線Ｌ１は、位置Ｑ１を通り、第１射出部４１１からの検出光ＩＤＬを反射する第１調整用治具７１の側面と平行な直線を示す。
距離ＤＳは、位置Ｑ１と鏡像位置Ｑ１Ｓとの間の距離を示す。距離ＤＳＡは、鏡像位置Ｑ１Ｓと直線Ｌ１との間の距離を示す。
直線Ｌ１が、次の式（１）で表わされる場合に、鏡像位置Ｑ１Ｓの座標を（ＸＳ，ＹＳ）とすると、距離ＤＳＡは、次の式（２）で表わされる。
ａ×Ｘ＋ｂ×Ｙ＋ｃ＝０ （１）
ただし、定数ａ、定数ｂ、及び定数ｃは、位置Ｑ１の座標と、第１調整用治具７１の側面の傾きとで規定される。
ＤＳＡ＝｜ａ×ＸＳ＋ｂ×ＹＳ＋ｃ｜／（ａ^２＋ｂ^２）^１／２ （２）
すなわち、算出部７１２は、式（２）によって、距離ＤＳＡを算出する。

図８を参照して説明したように、算出部７１２は、式（２）によって、距離ＤＳＡを容易に算出できる。また、算出部７１２が距離ＤＳＡを算出するため、判定部７１３は、鏡像位置Ｑ１Ｓが非検出エリアＡＲに含まれるか否かを、容易に判定できる。

判定部７１３が、鏡像位置Ｑ１Ｓが非検出エリアＡＲに含まれないと判定部７１３が判定した場合には、非検出エリアＡＲが鏡像位置Ｑ１Ｓを含むように非検出エリアＡＲ１が調整される。例えば、非検出エリアＡＲ１を非検出エリアＡＲ１１に拡大される。非検出エリアＡＲ１１は、鏡像位置Ｑ１Ｓを含む。

一方、鏡像位置Ｑ１Ｓが非検出エリアＡＲに含まれると判定部７１３が判定した場合には、非検出エリアＡＲは調整されない。すなわち、非検出エリアＡＲの範囲は拡大されない。

図１０は、第２調整処理の一例を示す表示システム９００の側面図である。
図１０では、障害物ＢＰが、図９に示す正面図において、非検出エリアＡＲ以外の領域のスクリーンの表面に配置されている。
この場合には、第２調整部７１４は、位置検出部６００が障害物ＢＰからの反射検出光ＲＤＬを検出しないように、スクリーンＳＣの法線方向に、検出光ＩＤＬがスクリーンＳＣから離間するように検出光ＩＤＬの射出方向を調整する。

具体的には、第２調整部７１４は、調整機構４２０により、検出光ＩＤＬが障害物ＢＰに投射されないように、第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々からの検出光ＩＤＬの投射方向を、第１検出光ＩＤＬ１から第３検出光ＩＤＬ３まで方向Ｄ２に角θだけ回動させる。
ただし、第３検出光ＩＤＬ３は、図６に示す第１検出光ＩＤＬ１から第２検出光ＩＤＬ２までの範囲に位置する。

このように、検出光ＩＤＬが障害物ＢＰに投射されないように、第２調整部７１４が検出光ＩＤＬの投射方向を調整するため、位置検出部６００は、障害物ＢＰの位置を検出することなく、指示体８０の位置を検出できる。

図１１は、調整モードにおける制御部７００の処理の一例を示すフローチャートである。
まず、図１１に示すように、ステップＳ１０１において、第１調整部７１１は、第１角度調整処理を実行する。
次に、ステップＳ１０３において、算出部７１２は、反射検出光ＲＤＬのスクリーンＳＣでの反射位置を算出する。換言すれば、算出部７１２は、図８及び図９に示す鏡像位置Ｑ１Ｓを算出する。

次に、ステップＳ１０５において、判定部７１３は、反射位置が非検出エリアＡＲに含まれるか否かを判定する。
反射位置が非検出エリアＡＲに含まれると判定部７１３が判定した場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）には、処理がステップＳ１０９に進む。反射位置が非検出エリアＡＲに含まれないと判定部７１３が判定した場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）には、処理がステップＳ１０７に進む。
そして、ステップＳ１０７において、第２調整部７１４は、非検出エリアＡＲが反射位置を含むように非検出エリアＡＲを調整する。
次に、ステップＳ１０９において、第２調整部７１４は、第２角度調整処理を実行し、その後、処理が終了する。

ステップＳ１０１は、「第１調整ステップ」の一例に対応する。ステップＳ１０３は、「算出ステップ」の一例に対応する。ステップＳ１０５は、「判定ステップ」の一例に対応する。ステップＳ１０９は、「第２調整ステップ」の一例に対応する。

以上、図１～図１１を参照して説明したように、位置検出装置１０の制御方法は、スクリーンＳＣを指示する指示体８０を検出する検出光ＩＤＬをスクリーンＳＣに沿って射出する検出光射出部４１０と、検出光ＩＤＬの指示体８０による反射検出光ＲＤＬを検出する撮像部３００と、を備える位置検出装置１０の制御方法であって、スクリーンＳＣに配置された調整用治具７０に対して検出光ＩＤＬを射出させ、調整用治具７０の特定範囲に検出光ＩＤＬが射出されるように、検出光ＩＤＬを第１検出光ＩＤＬ１に調整する第１調整ステップと、検出光ＩＤＬが第１検出光ＩＤＬ１に調整された状態で、位置検出部６００が調整用治具７０を含む領域を障害物ＢＰからの反射検出光ＲＤＬとして検出しない非検出エリアＡＲに設定するステップと、を含む。
よって、撮像部３００が反射検出光ＲＤＬを検出した場合にも、位置検出部６００が障害物ＢＰとして検出しない非検出エリアＡＲを設定するため、非検出エリアＡＲを適正に設定することによって、調整用治具７０の反射検出光ＲＤＬによる検出光ＩＤＬの射出方向の調整に対する影響を抑制できる。したがって、検出光ＩＤＬの射出方向を適正に調整できる。

また、本実施形態に係る位置検出装置１０の制御方法は、調整用治具７０の第１反射位置、及びスクリーンＳＣの第２反射位置で順次反射して、位置検出部６００によって検出される反射検出光ＲＤＬの第２反射位置を算出する算出ステップと、第２反射位置が非検出エリアＡＲに含まれるか否かを判定し、第２反射位置が非検出エリアＡＲに含まれないと判定した場合、第２反射位置が非検出エリアＡＲに含まれるように非検出エリアＡＲを調整する判定ステップと、を含む。
したがって、反射検出光ＲＤＬのスクリーンＳＣでの第２反射位置が非検出エリアＡＲに含まれないと判定した場合に、非検出エリアＡＲを調整するため、非検出エリアＡＲを適正に調整することが可能になる。

また、本実施形態に係る位置検出装置１０の制御方法は、非検出エリアＡＲが設定された状態で、撮像部３００が障害物ＢＰからの反射検出光ＲＤＬを検出した場合に、位置検出部６００が障害物ＢＰからの反射検出光ＲＤＬを検出しないように、スクリーンＳＣの法線方向に、第１検出光ＩＤＬ１に調整された検出光ＩＤＬをスクリーンＳＣから離間するように調整する第２調整ステップ、を含む。
したがって、位置検出部６００が、障害物ＢＰからの反射検出光ＲＤＬを検出しないように、スクリーンＳＣの法線方向に、第１検出光ＩＤＬ１に調整された検出光ＩＤＬをスクリーンＳＣから離間するように調整するため、検出光ＩＤＬを適正に調整できる。

また、本実施形態に係る位置検出装置１０の制御方法は、第１調整ステップは、検出光ＩＤＬがスクリーンＳＣとなす角度を調整するステップを、含む。
したがって、検出光ＩＤＬを適正に第１検出光ＩＤＬ１に調整できる。

また、本実施形態に係る位置検出装置１０の制御方法は、算出ステップにおいて、調整用治具７０における検出光ＩＤＬの第１反射位置に対する鏡像位置Ｑ１Ｓとして、反射検出光ＲＤＬのスクリーンＳＣでの第２反射位置を算出する。
したがって、調整用治具７０における検出光ＩＤＬの第１反射位置に対する鏡像位置Ｑ１Ｓとして、反射検出光ＲＤＬのスクリーンＳＣでの第２反射位置を算出するため、反射検出光ＲＤＬのスクリーンＳＣでの反射位置を容易に算出できる。

また、本実施形態に係る位置検出装置１０は、スクリーンＳＣを指示する指示体８０を検出する検出光ＩＤＬをスクリーンＳＣに沿って射出する検出光射出部４１０と、検出光ＩＤＬの指示体８０による反射検出光ＲＤＬを検出する撮像部３００と、調整用治具７０の特定範囲に検出光ＩＤＬが射出されるように、検出光ＩＤＬを第１検出光ＩＤＬ１に調整する制御部７００と、を備え、制御部７００は、検出光ＩＤＬが第１検出光ＩＤＬ１に調整された状態で、位置検出部６００が調整用治具７０を含む領域を障害物ＢＰからの反射検出光ＲＤＬとして検出しない非検出エリアＡＲに設定する。
よって、撮像部３００が反射検出光ＲＤＬを検出した場合にも、位置検出部６００が障害物ＢＰとして検出しない非検出エリアＡＲを設定するため、非検出エリアＡＲを適正に設定することによって、調整用治具７０の反射検出光ＲＤＬによる検出光ＩＤＬの射出方向の調整に対する影響を抑制できる。したがって、検出光ＩＤＬの射出方向を適正に調整できる。

また、本実施形態に係るプロジェクター１００は、スクリーンＳＣを指示する指示体８０を検出する検出光ＩＤＬをスクリーンＳＣに沿って射出する検出光射出部４１０と、検出光ＩＤＬの指示体８０による反射検出光ＲＤＬを検出する撮像部３００と、調整用治具７０の特定範囲に検出光ＩＤＬが射出されるように、検出光ＩＤＬを第１検出光ＩＤＬ１に調整する制御部７００と、スクリーンＳＣに画像光を投射する投射光学系２３０と、を備え、制御部７００は、検出光ＩＤＬが第１検出光ＩＤＬ１に調整された状態で、位置検出部６００が調整用治具７０を含む領域を障害物ＢＰからの反射検出光ＲＤＬとして検出しない非検出エリアＡＲに設定する。
よって、撮像部３００が反射検出光ＲＤＬを検出した場合にも、位置検出部６００が障害物ＢＰとして検出しない非検出エリアＡＲを設定するため、非検出エリアＡＲを適正に設定することによって、調整用治具７０の反射検出光ＲＤＬによる検出光ＩＤＬの射出方向の調整に対する影響を抑制できる。したがって、検出光ＩＤＬの射出方向を適正に調整できる。

上述した本実施形態は、好適な実施の形態である。ただし、上述の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形実施が可能である。
本実施形態では、第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々は、検出光ＩＤＬの投射方向を調整可能に構成されるが、本発明の実施形態はこれに限定されない。第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々の位置が、スクリーンＳＣの法線方向に移動可能に構成されてもよい。この場合には、第２調整ステップにおいて、検出光ＩＤＬがスクリーンＳＣから離間するように、第１射出部４１１及び第２射出部４１２の各々の位置をスクリーンＳＣから離間する方向に移動してもよい。

また、本実施形態では、検出光射出部４１０が、第１射出部４１１と、第２射出部４１２とを備えるが、本発明の実施形態はこれに限定されない。検出光射出部４１０が、少なくとも１つの射出部を備えればよい。換言すれば、検出光射出部４１０が、例えば、１つの射出部で構成されてもよいし、検出光射出部４１０が、例えば、３つ以上の射出部を備えてもよい。

また、本実施形態では、調整用治具７０が、図６に示すような形状に形成されるが、本発明の実施形態はこれに限定されない。調整用治具７０が、スクリーンＳＣに配置され、出光ＩＤＬが所望の状態になるように調整用治具７０での反射検出光ＲＤＬがカメラ３１０で撮像される形状であればよい。

また、本実施形態では、第１調整部７１１、算出部７１２、判定部７１３、及び第２調整部７１４を別々の構成としたが、第１調整部７１１又は第２調整部７１４が、算出部７１２又は判定部７１３を含む構成としてもよい。

また、本実施形態では、位置検出装置１０がプロジェクター１００の一部を構成するが、本発明の実施形態はこれに限定されない。位置検出装置１０が、プロジェクター１００とは別の装置として構成されてもよい。更に、位置検出装置１０が、プロジェクター１００以外のフラットパネルディスプレイ等の上部に設置される構成としてもよい。

また、図４及び図５に示した各機能部は機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。つまり、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、或いは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、プロジェクター１００の他の各部の具体的な細部構成についても、趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。

また、図１１に示すフローチャートの処理単位は、制御部７００の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。図１１のフローチャートに示す処理単位の分割の仕方や名称によって制限されることはなく、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできるし、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。また、上記のフローチャートの処理順序も、図示した例に限られるものではない。

また、位置検出装置１０の制御方法は、位置検出装置１０が備えるプロセッサー７１０に、位置検出装置１０の制御方法に対応した制御プログラムを実行させることで実現できる。また、この制御プログラムは、コンピューターで読み取り可能に記録した記録媒体に記録しておくことも可能である。記録媒体としては、磁気的、光学的記録媒体又は半導体メモリーデバイスを用いることができる。具体的には、フレキシブルディスク、ＨＤＤ、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ、光磁気ディスク、フラッシュメモリー、カード型記録媒体等の可搬型、或いは固定式の記録媒体が挙げられる。また、記録媒体は、画像処理装置が備える内部記憶装置であるＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等の不揮発性記憶装置であってもよい。また、位置検出装置１０の制御方法に対応した制御プログラムをサーバー装置等に記憶させておき、サーバー装置から位置検出装置１０に、制御プログラムをダウンロードすることで位置検出装置１０の制御方法を実現することもできる。

１０…位置検出装置、７０…調整用治具（治具）、７１…第１調整用治具、７１Ｓ…鏡像、７２…第２調整用治具、８０…指示体、１００…プロジェクター、２００…投射部、２１０…光源部、２２０…光変調部、２３０…投射光学系、３００…撮像部（検出部の一部）、３１０…カメラ、４１０…検出光射出部（光射出部）、４１１…第１射出部、４１２…第２射出部、５００…投射画像生成部、５１０…投射画像メモリー、６００…位置検出部（検出部の一部）、７００…制御部、７１０…プロセッサー、７１１…第１調整部、７１２…算出部、７１３…判定部、７１４…第２調整部、７２０…メモリー、７２１…制御プログラム、７２２…設定データ、７２３…撮像画像データ、９１０…支持部材、９２０…スクリーン板、ＡＲ、ＡＲ１、ＡＲ１１、ＡＲ２…非検出エリア、ＢＰ…障害物、Ｄ１…方向、Ｄ２…方向、ＤＡ…検出領域、ＤＳ、ＤＳＡ…距離、ＩＤＬ…検出光、ＩＤＬ１…第１検出光、ＩＤＬ２…第２検出光、ＩＤＬ３…第３検出光、Ｌ１…直線、ＬＣ１、ＬＣ２…光軸、Ｐ１…第１位置、Ｐ２…第２位置、ＰＳ…投射画像、ＲＤＬ…反射検出光（反射光）、Ｑ１…位置、Ｑ１Ｓ…鏡像位置、ＲＤＬ…反射検出光、ＳＣ…スクリーン（表示面）、θ、θ１、θ２…角。

Claims (7)

1. 表示面を指示する指示体を検出する検出光を前記表示面に沿って射出する光源部と、前記検出光の前記指示体による反射光を検出する検出部と、を備える位置検出装置の制御方法であって、
   前記表示面に配置された治具に対して前記検出光を射出し、前記治具の特定範囲に前記検出光が射出されるように、前記検出光を第１検出光に調整する第１調整ステップと、
   前記検出光が前記第１検出光に調整された状態で、前記検出部が、前記治具を含む領域を、障害物からの反射光として検出しない非検出エリアに設定するステップと、
   を含む、位置検出装置の制御方法。
2. 前記治具の第１反射位置及び前記表示面の第２反射位置で順次反射して、前記検出部によって検出される反射光の前記第２反射位置を算出する算出ステップと、
   前記第２反射位置が前記非検出エリアに含まれるか否かを判定し、前記第２反射位置が前記非検出エリアに含まれないと判定した場合に、前記第２反射位置が前記非検出エリアに含まれるように前記非検出エリアを調整する判定ステップと、を含む、請求項１に記載の位置検出装置の制御方法。
3. 前記非検出エリアが設定された状態で、前記検出部が、前記検出部が前記障害物からの前記反射光を検出した場合、前記検出部が前記障害物からの前記反射光を検出しないように、前記表示面の法線方向に、前記第１検出光に調整された前記検出光を前記表示面から離間するように調整する第２調整ステップ、を含む、請求項１又は請求項２に記載の位置検出装置の制御方法。
4. 前記第１調整ステップは、前記検出光が前記表示面となす角度を調整するステップを、含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の位置検出装置の制御方法。
5. 前記算出ステップにおいて、前記治具における前記検出光の前記第１反射位置に対する鏡像位置として前記第２反射位置を算出する、請求項２に記載の位置検出装置の制御方法。
6. 表示面を指示する指示体を検出する検出光を前記表示面に沿って射出する光射出部と、
   前記検出光の前記指示体による反射光を検出する検出部と、
   前記表示面に配置された治具の特定範囲に前記検出光が射出されるように、前記検出光を第１検出光に調整する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記検出光が前記第１検出光に調整された状態で、前記検出部が前記治具を含む領域を障害物からの反射光として検出しない非検出エリアに設定する、位置検出装置。
7. 表示面を指示する指示体を検出する検出光を前記表示面に沿って射出する光射出部と、
   前記検出光の前記指示体による反射光を検出する検出部と、
   前記表示面に配置された治具の特定範囲に前記検出光が射出されるように、前記検出光を第１検出光に調整する制御部と、
   前記表示面に画像光を投射する投射光学系と、を備え、
   前記制御部は、前記検出光が前記第１検出光に調整された状態で、前記検出部が前記治具を含む領域を障害物からの反射光として検出しない非検出エリアに設定する、プロジェクター。

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