[0001]【発明の属する技術分野】本発明は、所定の指示具が描く点、軌跡を検出する技術に関する。[0002]【従来の技術】従来の座標入力装置としては、CCDエリアセンサやリニアセンサを用いて画面上の光スポットを撮像し、重心座標あるいはパターンマッチングを用いるなどの画像処理を行って、座標値を演算して出力するものや、PSDと呼ばれる位置検出素子(スポットの位置に対応した出力電圧が得られるアナログデバイス)を用いるものなどが知られている。known.【0003】例えば、特公平7−76902号公報には、可視光の平行ビームによる光スポットをビデオカメラで撮像して座標を検出し、同時に赤外拡散光で制御信号を送受する装置について開示されている。特開平6−274266号公報には、リニアCCDセンサと特殊な光学マスクを用いて座標検出を行う装置が開示されている。disclosed.【0004】特許第2503182号には、PSDを用いた装置について、その構成と出力座標の補正方法が開示されている。USP5235363号には、プロジェクターの投射レンズによって投射された投射像の上に重ねて投射されるスポット光の位置を、前記の投射レンズを通して検出する装置が開示されている。ディスプレイの明るさが改善され、明るく照明された環境においても十分使用できるようになってきており、需要が拡大されつつある。座標入力装置は、そのようなディスプレイと組み合わした環境においても使用できるように、外乱光に強いことがますます必要になってきている。both増加傾向にあるため、外乱光に強いことは、装置の重要な特性の一つである。6−274266号公報に記載された発明からもわかるように、従来のCCDセンサを用いるものは、光学フィルタでしか外乱光を抑制することができない。2,503,182号のように、PSDを用いる装置では、光強度を周波数変調し、この変調波を同期検波することにより、外乱光の影響を抑制できるため、光学フィルタと併用することによって、外乱光に対しては強い特性を持っている。大画面ディスプレイは、明るさの改善と同時に高解像度化も進められている。PSDを用いた装置ではこの点において問題がある。60dB以上のS/N比が必要になり、さらに前記特許第2503182号で述べられているように、直線性誤差のデジタル補正が必須であるため、高精度なアナログ回路と多ビットのAD変換器と演算回路とが必要になる。required.【0009】さらに、センサ出力信号のS/N比は光量と光スポットのシャープさに依存するため、前述した外乱光の抑圧だけでは不十分であり、明るく高精度な光学系も必要になる。このようなことから、装置自体が非常に高価で、大型なものになってしまう。ones.【0010】さらに、CCDセンサを用い、分解能を高める手法として、前記特公平7−76902号公報では、ビデオカメラを複数台同時使用することが開示されているが、これは装置が大型化し、高価になる。Also,一台で画素数の多いビデオカメラの場合には、複数のカメラを用いるよりもさらに大型化し、高価となる。data,リアルタイム動作をさせるには非常に大型で、高価なものとなってしまう。/N比が確保できれば高分解能化が可能である。But,実際には、リニアセンサでは結像が線状であり、点像となるエリアセンサに比べて面内で外乱光との分離ができないため、外乱光の影響を受けやすく、外乱光の少ない特殊な環境でしか実用にならないという問題がある。environment.【0012】USP5235363では、プロジェクターの投射レンズを用いてTTLでスポット光の位置を検出しているが、投射レンズのうしろに配置されたビームスプリッターがあるためレンズのバックフォーカスが伸びてレンズの大型化を招く。reduction.【0013】特に3板式のプロジェクターにあるようなダイクロプリズムを用いた色合成系がレンズのうしろにある場合には上記のビームスプリッターを配置するスペースはほとんど無いことが問題である。capability.【0014】そこで、本発明の目的は、比較的簡単な構成で、外乱光の影響を抑制し得る入力装置及びプロジェクタを提供することにある。indicated,当該点又は軌跡の座標情報を作成する検出手段と、を備え、前記検出手段は、前記光源の点灯時の受光量と消灯時の受光量とに基づいて、前記光源からの光と外乱光とを区別することを特徴とする入力装置が提供される。cycle,該光源が指し示す点又は軌跡を検出して、当該点又は軌跡の座標情報を作成する検出手段と、を備えたプロジェクタであって、前記検出手段は、前記光源の点灯時の受光量と消灯時の受光量とに基づいて、前記光源からの光と外乱光とを区別することを特徴とするプロジェクタが提供される。[0017]【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。drawings.【0018】図1は、本発明の一実施形態に係るプロジェクタ8を用いたシステムの概略図である。input,これによって制御されるライトバルブである液晶パネル82、及びランプ83、レフレクター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を備える。projected0に投影レンズ86から投射する光路内で指示具4の先端の発光部5から拡散光が検出器1に向かって発せられる。locus,指示具4の各ボタンの状態に対応する制御信号を検出して、その座標情報や制御情報を作成し、これをコントローラー3によってコンピュータ9に通信するようにしている。3.【0022】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。4.【0023】図2は、検出器1及び指示具4の内部構造を示すブロック図であり、これらが座標の入力装置を構成する。図2を用いて、指示具4の構成、検出器1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。44Bから構成されている。41D等を用いることができる。本実施形態では、赤外光を発光する素子を想定している。41/OFFを行う駆動信号を発生し、発光素子41を所定の周期で点滅させると共に、後述するような変調方法によって制御信号を重畳した発光制御を行なう。later.【0025】図3は指示具4の外観図である。操作者が、指示具4を握ってスイッチ43をONにすることによって発光部5が発光する。発光部5からの拡散光を検出器1によって受光し、後述の処理により座標信号が出力されはじめる。制御信号がOFFの場合、画面上ではカーソルの動きや表示画面のボタンのハイライト切換えなどによる操作者への指示位置の明示のみが行なわれる。performed.【0026】ボタン44A,44Bを押すと、それぞれに割り付けられた制御信号が駆動信号に重畳され、例えば、文字や線画の入力を開始したり、スクリーン10に投影された映像上のボタンを選択決定するなどの画面制御が実行できる。このような構成により、操作者は片手で画面上の任意の位置をすばやく正確に文字や図形を描いたりボタンやメニューを選択したりして軽快に操作することができる。ID番号を制御信号と共に送信するようにされている。numbers.【0028】送信されたID番号に対応して、描かれる線の太さや色などの属性を外部接続機器側のソフトウェアなどで決定することができ、これにより画面上のボタンやメニューなどで設定変更することができる。この操作は、指示具4に別途操作ボタン等を設けて変更指示信号を送信するようにしてもよく、これらの設定については指示具4内部あるいは検出器1内に状態を保持するようにしてID番号ではなく属性情報を外部接続機器へ送信するように構成することもできる。number.【0029】この場合には指示具4または検出器1に設定データの保持機能を付与すれば足り、一つの指示具を2台以上の装置で使用する場合に属性を一度に切換えたり、複数の外部接続装置の画面を表示させる場合に設定が共通化できるなど便利な使い方が可能となる。that,このような追加の操作ボタンは他の機能、例えば表示装置の点滅や信号源の切換え、録画装置などの操作などを行なえるようにもできることはいうまでもない。60とシリンダーレンズ90X,90Yによって光の到来方向を検出する二つのリニアセンサ20X,20Yが設けられており、指示具4の発光部5からの拡散光を可視光カットフィルター100を透過させて外乱光を排除した後、それぞれが受光する。4,制御信号検出センサ60には集光レンズ61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いる。その出力は周波数検波手段71によって検波され、発光制御手頃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。sensorX,21Yに線状に結像される。図4に示すように二つのセンサを正確に直角に配置し、X座標検出用のリニアセンサ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。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が計算される。calculated.【0033】シリンダーレンズ90X,90Yは、例えば、図5に示すようにプラスチック成形で一体的に構成することで、X軸,Y軸を正確に設定することができる。61X,20Y及びシリンダーレンズ90X,90Yに対して同一の方向で、略同一面、かつ同一直線上に配置することにより、プロジェクタ8のスペース効率をよくすることができる。(制御信号復調動作)図6のタイミングチャートは、制御信号検出センサ60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。format.【0035】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。signal,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。restored.【0036】この構成は赤外線リモートコントローラ等で実用されている技術と同様のものであり、信頼性の高い無線通信方式である。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。72によってデジタルデータとして解釈され、前述の制御信号が復元されて通信制御手段33に送られる。signals.【0037】次にセンサの位相同期について述べる。波形CMDに含まれる第2の周波数であるコード変調の周期はセンサ制御手段31によって検出されセンサ制御に用いられる。control.【0038】すなわち、ヘッダー部のタイミングでリセットされその後のCMD信号の立ち下がりに位相同期された信号LCKを生成することにより発光の有無に同期した一定周波数の信号をセンサ制御手段31が持つことになる。信号CMDからは光入力の有無を表わす信号LONとこのLONによって起動されるセンサリセット信号RCDが生成される。この信号RCLがHの間に二つのセンサはリセットされ、LCKの立ち上がりに同期したRCLの立ち下がりのタイミングで後述する同期積分動作が開始される。theにセットされ、座標演算手段32の動作が開始される。started.【0040】光入力信号LSGがなくなり、一連の動作の終了時のタイミングチャートを図7に示す。CONもLになり座標出力動作を終了する。L.【0041】次に、リニアセンサ20X、20Yの同期積分動作について説明する。本実施形態では、リニアセンサ20X、20Yとして、アレイ状でありかつ同期積分動作が行なえるものを想定する。performed.【0042】図8は、リニアセンサ20X,20Yの内部構成図である。このセンサについては同一出願人の特開平08−233571号公報にその詳細が述べられているので、ここでは本実施形態に関連する部分のみを説明する。same,以下の説明は一方のみについて行なう。one.【0043】受光部であるセンサアレイ21はN個の画素からなり、受光量に応じた電荷が積分部22に貯められる。積分部22はゲートICGに電圧を加えることでリセット出来るので、これにより電子シャッター動作が可能である。積分部22に貯えられた電荷は電極STにパルス電圧を加えることで蓄積部23に転送される。ST.【0044】蓄積部23は2N個あり、光の点滅に同期した前記LCK信号のHとLに対応して別々に電荷が蓄積される。その後転送クロックを簡単にするために設けられたシフト部を介して2N段のリニアCCD部25に蓄積された電荷が転送される。wayCD部にはN画素のセンサ出力の光の点滅に対応した電荷が隣接して並ぶことになる。adjacently.【0045】こうしてリニアCCD部25に並べられた電荷は順次リングCCD部26に転送される。signalで空にされた後、リニアCCD25からの電荷を順次蓄積していく。29はこの電荷を読み出すアンプであって、非破壊で蓄積電荷量に比例した電圧を出力する。CCD26には並んでいるので、アンプ29は実際にはこの隣接転送段の差分を非破壊増幅して出力するようになっており、その出力波形はB−Aに示すように外乱光の成分が打ち消されてノイズが抑圧され指示具4からの点滅光のみの像の信号が得られる。waveform,点滅の繰り返しにより順次リングCCD26に蓄積されて大きくなるので、このレベルが所定の大きさTH1に達したことを検出することで、常に一定した品位の出力波形が得られる。この判定はX用、Y用二つのセンサに対して別々に行なってもよいが、ごく近接して配置している場合には、ほぼ同量の光が入射するので、出力のピークもほぼ同じである。このため、本実施形態では一方のみの出力で判定を行ない、まったく同じ制御を両方のセンサに行なうことで、回路を簡単にしている。CCD26の転送電荷が飽和してしまう恐れがある。このような場合のために、このリニアセンサ20X,20Yはスキム機能を設けている。function.【0049】図10はその動作を表わす図である。スキム部28は非点灯信号のレベルを監視していてn回目で信号レベルが所定の値を超えている場合(図10中の点線)、一定量の電荷をA,B各画素から抜き取るように作用する。このため、次のn+1回目にはAn+1のような波形となり、これを繰り返すことで、非常に強い外乱光があっても飽和することなく、信号電荷の蓄積が続けられる。この結果、点滅光の光量が微弱であっても多数回積分動作を継続すれば、十分な大きさの信号波形を得ることが可能になっている。31に接続されたnビット(例えば8ビット)のAD変換手段31Aでデジタル信号として座標演算手段32に送られ座標が計算される。calculated.【0051】座標演算はまずX,Y方向各々の出力データに対してセンサ上の座標値(X1,Y1)が求められる。X,Y同様であるのでXのみについてそのフローチャートを図11に示す。~Dx(N)が読み込まれ(ステップS202)、バッファメモリに貯えられる。/Nを改善するために、プレフィルタリングを行う(ステップS203)。(1,2,1)として良く知られているごく簡単な足し算である。1).【0053】次に、最大値とその前後のうち大きい方の画素を検索し、その画素番号をnx,nx+1とする(ステップS204)。-1)を用いて求める。この計算は微分波形のゼロクロスを求めるものであるが、簡単な式の整理によりその式はステップS205に示す、以下の非常に簡単な形になる。nyを求めることができる。obtained.【0056】次にユーザー校正関数を利用して校正を行い、出力座標値(X,Y)を得る。このユーザー校正は単純な一次関数による変換であり、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。equations.【0057】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、詳細な説明は省略するが、プロジェクタのように、設置変更が頻繁に行なわれるものでは、この機能を具備することが望ましい。​​(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。60をリニアセンサ20X及び20Yと略同一平面内の近傍に配置している。plane.【0060】また、制御信号検出センサ60は感度を上げるために図12に示すように複数配置してもよい。(T57006)などのシャープカットフィルターが利用できる。指示具4の発光素子41の発光波長に合わせたバンドパスフィルターを用いてもよい。51は赤外線を用いて、プロジェクタ8をコントロールするためのリモートコントローラからの赤外線を受光する受光センサで、図1に配置を示す。前記の可視光カットフィルター100を共用して、その内側に配置される。52はセンサ制御手段である。unit.【0061】図13は、プロジェクタ8の他の形態を示した図であり、伸縮自在な指示具4をプロジェクタ8に設けられた着脱収納部8aに取り付けた態様を示している。8bは指示具4を固定するためのベルトである。pixel,外乱光の影響を抑制し、高分解能で、小型、軽量、低コストな座標入力装置を実現できる。この座標入力装置をプロジェクターに内蔵し、投射レンズの横側位置に配置する事によって、パララックスが少なく、小型のプレゼンターションシステムを提供する事が出来る。invention,比較的簡単な構成で、外乱光の影響を抑制することができる。DRAWINGS【図1】本発明の一実施形態に係るプロジェクタ8を用いたシステムの概略図である。invention.【図2】検出器1及び指示具4の内部構造を示すブロック図である。4.【図3】指示具4の外観図である。20X,20Yの配置例を示した外観図である。20Y.【図5】シリンダーレンズの一体化を示す図である。lens.【図6】制御信号検出センサ60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を示すタイミングチャートである。60.【図7】制御信号を復元する一連の動作の終了時のタイミングチャートである。signal.【図8】リニアセンサ20X、20Yの内部構成図である。20Y.【図9】リニアセンサ20X、20Yの出力波形の一例を示す図である。20Y.【図10】リニアセンサ20X,20Yのスキム動作を表わす図である。20Y.【図11】座標演算のフローチャートである。calculation.【図12】プロジェクタ8の正面図である。8.【図13】プロジェクタ8の他の形態の斜視図である。前記検出手段は、前記光源の点灯時の受光量と消灯時の受光量とに基づいて、前記光源からの光と外乱光とを区別することを特徴とする入力装置。前記光源は、赤外光を発散することを特徴とする請求項1に記載の入力装置。前記検出手段が、可視光を遮断し、赤外光を透過する材料から形成された受光窓を有することを特徴とする請求項2に記載の入力装置。前記制御信号を前記駆動信号に重畳する手段と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の入力装置。前記座標情報を、外部コンピュータに送出する手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の入力装置。前記検出手段は、前記光源の点灯時の受光量と消灯時の受光量とに基づいて、前記光源からの光と外乱光とを区別することを特徴とするプロジェクタ。