(57)【要約】  内部に特定波長の光を伝播させ、一方の面に光を拡散させる拡散構造（２４）を有する導光板（２２）を備えたスクリーン（２０）と、前記スクリーン（２０）に可視光により画像を投影する投影部（１２）と、前記特定波長の光を撮影する撮影部（１４）と、前記導光板（２２）内に伝播させている前記特定波長の光が前記導光板（２２）に接触した物体によって反射されたとき、その反射した光を前記撮影部（１４）により撮影して前記物体が前記導光板（２２）に接触している位置を特定する位置特定部（４）とを備える。
2012096269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に特定波長の光を伝播させ、一方の面に可視光を拡散させる拡散構造を有する導光板を備えたスクリーンと、
前記スクリーンに前記可視光により画像を投影する投影部と、
前記特定波長の光を撮影する撮影部と、
前記導光板内に伝播させている前記特定波長の光が前記導光板に接触した物体によって反射されたとき、その反射した光を前記撮影部により撮影して前記物体が前記導光板に接触している位置を特定する位置特定部と、
を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記拡散構造は、前記導光板と比較して屈折率の低い素材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記スクリーンは、前記導光板と前記拡散構造との間に、前記導光板の屈折率より低い屈折率の層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記拡散構造は、分散が大きい素材によって構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記導光板は、凹曲面状であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記導光板は、内部に球状の空間を形成する球体形状を有し、前記拡散板は、前記導光板の内壁面に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項７】
前記投影部と前記撮影部は、光学系の少なくとも一部を共有することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項８】
前記特定の波長の光は、赤外光であることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項９】
内部に特定波長の光を伝播させ、一方の面に可視光を拡散させる拡散構造を備える導光板を有するスクリーンと、
前記スクリーンに前記可視光により画像を投影する投影部と、前記特定波長の光を撮影する撮影部と、前記導光板内に伝播させている前記特定波長の光が前記導光板に接触した物体によって反射されたとき、その反射した光を前記撮影部により撮影して前記物体が前記スクリーンの前記導光板に接触している位置を特定する位置特定部と、を有するプロジェクタ付きカメラと
を備えることを特徴とする映像表示システム。
【請求項１０】
前記プロジェクタ付きカメラは、前記スクリーンの位置決めを行なう位置決め手段を備えることを特徴とする請求項９記載の映像表示システム。
【請求項１１】
前記拡散構造は、前記導光板と比較して屈折率の低い素材により構成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の映像表示システム。
【請求項１２】
前記スクリーンは、前記導光板と前記拡散構造との間に、前記導光板の屈折率より低い屈折率の層を有することを特徴とする請求項９〜請求項１１の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１３】
前記拡散構造は、分散が大きい素材によって構成されていることを特徴とする請求項９〜請求項１２の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１４】
前記導光板は、凹曲面状であることを特徴とする請求項９〜請求項１３の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１５】
前記導光板は、内部に球状の空間を形成する球体形状を有し、前記拡散板は、前記導光板の内壁面に形成されていることを特徴とする請求項９〜請求項１４の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１６】
前記投影部と前記撮影部は、光学系の少なくとも一部を共有することを特徴とする請求項９〜請求項１５の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１７】
前記特定の波長の光は、赤外光であることを特徴とする請求項９〜請求項１６の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１８】
内部に特定波長の光を伝播させる導光板と、
前記導光板の一方の面に設けられた、画像を投影する投影光を拡散させる拡散構造と、を備え、
前記導光板の他方の面に接触した物体によって前記特定波長の光が反射されたとき、その反射した光が前記導光板の一方の面から射出されることを特徴とするスクリーン。
【請求項１９】
前記拡散構造は、前記導光板と比較して屈折率の低い素材により構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のスクリーン。
【請求項２０】
前記導光板と前記拡散構造との間に、前記導光板の屈折率より低い屈折率の層を有することを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載のスクリーン。
【請求項２１】
前記拡散構造は、分散が大きい素材によって構成されていることを特徴とする請求項１８〜請求項２０の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２２】
前記導光板は、凹曲面状であることを特徴とする請求項１８〜請求項２１の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２３】
前記導光板は、内部に球状の空間を形成する球体形状を有し、前記拡散板は、前記導光板の内壁面に形成されていることを特徴とする請求項１８〜請求項２２の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２４】
前記投影部と前記撮影部は、光学系の少なくとも一部を共有することを特徴とする請求項１８〜請求項２３の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２５】
前記特定の波長の光は、赤外光であることを特徴とする請求項１８〜請求項２４の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２６】
前記導光板の前記一方の面に画像を投影する投影部及び前記導光板の前記一方の面を撮影する撮影部の位置決めを行なう位置決め部を更に備えることを特徴とするスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置、映像表示システム及びスクリーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像を表示する表示面に指やペンが触れたときに、その接触位置を認識する映像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この映像表示装置においては、光束膜を表示画面全面に射出する射出部とその光を受光する受光部を有し表示画面全面における光の強度分布を認識し、指やペン等が表示画面に触れ光束膜の一部が遮られることにより、光の強度が弱まった箇所を指やペン等が表示画面に触れた接触位置として特定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０８２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１の映像表示装置においては、射出部や受光部にホコリ等が付着した場合に、光の強度分布を正しく認識できなくなり指やペン等による接触位置を特定できないことがあった。【０００５】
本発明の目的は、表示面への物体の接触位置を確実に特定することができる映像表示装置、映像表示システム、この映像表示装置及び映像表示システムに用いられるスクリーンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の映像表示装置は、内部に特定波長の光を伝播させ、一方の面に可視光を拡散させる拡散構造を有する導光板を備えたスクリーンと、前記スクリーンに前記可視光により画像を投影する投影部と、前記特定波長の光を撮影する撮影部と、前記導光板内に伝播させている前記特定波長の光が前記導光板に接触した物体によって反射されたとき、その反射した光を前記撮影部により撮影して前記物体が前記導光板に接触している位置を特定する位置特定部とを備えることを特徴とする。【０００７】
本発明の映像表示システムは、内部に特定波長の光を伝播させ、一方の面に可視光を拡散させる拡散構造を備える導光板を有するスクリーンと、前記スクリーンに前記可視光により画像を投影する投影部と、前記特定波長の光を撮影する撮影部と、前記導光板内に伝播させている前記特定波長の光が前記導光板に接触した物体によって反射されたとき、その反射した光を前記撮影部により撮影して前記物体が前記スクリーンの前記導光板に接触している位置を特定する位置特定部と、を有するプロジェクタ付きカメラとを備えることを特徴とする。【０００８】
本発明のスクリーンは、内部に特定波長の光を伝播させる導光板と、前記導光板の一方の面に設けられた、画像を投影する投影光を拡散させる拡散構造と、を備え、前記導光板の他方の面に接触した物体によって前記特定波長の光が反射されたとき、その反射した光が前記導光板の一方の面から射出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表示面への物体の接触位置を確実に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係るスクリーンの構成を示す図である。
【図３】人の指が導光板に接触した状態を示す図である。
【図４】物体が導光板に接触しているときに赤外線カメラ部よってスクリーンを撮影した画像を示す図である。
【図５】導光板と拡散板との境界部分を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示す図である。
【図７】第３の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示す図である。
【図８】第４の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示す図である。
【図９】第４の実施の形態に係る映像表示装置の他の構成を示す図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る映像表示システムの構成を示す図である。
【図１１】第５の実施の形態に係る映像表示システムに用いられるスクリーンの位置決め部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、第１の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。図１は第１の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示す図である。本実施の形態の映像表示装置２は、スクリーン２０の背面側から映像の投影を行ってスクリーン２０に映像を表示する。
【００１２】
映像表示装置２は、映像表示部３とスクリーン２０から構成される。映像表示部３はＣＰＵ４を備え、ＣＰＵ４にはストレージ６、メモリ８及び画像処理部１０が接続され、更に画像処理部１０を介してプロジェクタ部１２及び赤外線カメラ部１４が接続されている。ＣＰＵ４はストレージ６に格納されている制御プログラムに従い、各部を制御してプロジェクタ機能による投影処理、カメラ機能による撮影処理及び後述するスクリーン２０に物体が接触した時の接触位置を特定する位置特定処理等を実行する。メモリ８はプロジェクタ部１２によって投影する映像の映像データや赤外線カメラ部１４によって撮影された画像データ等を記憶する。
【００１３】
画像処理部１０は、赤外線カメラ部１４から出力された撮影データに基づいて、メモリ８に記憶する画像データを生成する。また画像処理部１０は、メモリ８に記憶されている画像データからプロジェクタ部１２において投影する映像の映像データを生成する。プロジェクタ部１２は可視光である投影光をスクリーン２０の背面に向けて投影することによってスクリーン２０に映像データに基づく映像の投影を行う。赤外線カメラ部１４はスクリーン２０の背面全域を撮影可能な位置からスクリーン２０の背面から射出される赤外光の撮影を行う。
【００１４】
スクリーン２０は、図２に示すように、平板形状のガラス材により形成され内部に赤外光を伝播させる導光板２２と、可視光の分散の大きいガラス材により形成された拡散板２４とからなり、導光板２２の一方の面に拡散板２４を重ね合わせることによって構成されている。ここで可視光の分散が大きいガラス材として、分散の逆数であるアッべ数が４０以上の材料が用いられる。なお分散は、例えばフラウンホーファーのＦ線（４８６．１ｎｍ）に対する屈折率をｎＦ、フラウンホーファーのＣ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をｎＣ、フラウンホーファーのＤ線（５８９．３ｎｍ）に対する屈折率をｎＤとしたときに、（ｎＦ−ｎＣ）／（ｎＤ−１）で示す式によって定義されるものである。
【００１５】
また、導光板２２は、内部で伝播する赤外光を拡散板２４との接触面で全反射させるために拡散板２４を形成する材料の絶対屈折率に対し、絶対屈折率が０．０５程度高い材料を用いて形成される。
【００１６】
スクリーン２０の少なくとも一方の端部には導光板２２の内部に赤外光を照射して伝播させる赤外光源３０が配置されている。なお、導光板２２の端部と赤外光源３０との間には赤外光源３０にホコリ等が付着するのを防止するための不図示のカバーが設けられている。スクリーン２０は拡散板２４側をプロジェクタ部１２に対向させて配置され、プロジェクタ部１２からの映像をスクリーン２０の背面側である拡散板２４に投影することでスクリーン２０に映像を表示させる。
【００１７】
次に映像表示装置２におけるスクリーン２０に接触した物体の接触位置を検出する処理について説明する。ＣＰＵ４は、赤外線カメラ部１４によってスクリーン２０の背面側、即ち拡散板２４側を撮影し、その画像データに基づいてスクリーン２０の前面側、即ち導光板２２への物体の接触の有無を監視する。具体的には拡散板２４から射出される赤外光の有無を監視することで導光板２２への物体の接触の有無を判断する。
【００１８】
ここで図３は人の指が導光板２２に接触した状態を示す図である。人の指がスクリーン２０の前面側、即ち導光板２２の表面に触れた場合には、導光板２２の内部を伝播している赤外光は、図３に示すように指が導光板２２に触れている箇所で乱反射する。このように乱反射した赤外光の一部は導光板２２の拡散板２４側から射出される。
【００１９】
図４は物体が導光板２２に接触しているときに赤外線カメラ部１４よってスクリーン２０を撮影した画像を示す図である。図４に示すように赤外光が射出している領域、即ち導光板２２に物体が接触して赤外光が乱反射した領域に対応する箇所だけが明るい画像として撮影される。そのためＣＰＵ４は赤外線カメラ部１４によって撮影した画像データに基づき、明るい画像として撮影された領域に対応するスクリーン２０の表面位置を物体の接触位置として特定する。これにより映像が投影されているスクリーン２０における物体の接触位置を特定することができる。
【００２０】
この実施の形態に係る映像表示装置によれば、導光板への物体の接触により導光板から射出された赤外光を赤外線カメラ部によって撮影し、スクリーンに接触している物体の接触位置を特定するので、スクリーンへの物体の接触位置を確実に特定することができる。
【００２１】
また、この実施の形態においては、プロジェクタ部により投影する映像をユーザーがどの方向から見ても明るさが変わらずはっきり見ることができるようにスクリーンの拡散板を分散の大きい素材で構成しているが、赤外光は拡散板において分散しないため、赤外線カメラ部によって撮影した画像に基づく物体のスクリーンへの接触位置の特定は、実際の位置に対して誤差が生じること無く正確に行うことができる。
【００２２】
なお、第１の実施の形態においては、拡散板２４を導光板２２に対して屈折率の低い素材によって構成することにより導光板２２の内部を伝播する赤外光を拡散板２４との境界で反射させるようにしたが、例えば図５に示すように導光板２２と拡散板２４との間に空気層２５または導光板２２よりも屈折率の低いガラス材を挟むことによって、導光板２２の内部を伝播する赤外光を空気層２５または導光板２２よりも屈折率の低いガラス材と導光板２２との境界で反射させてもよい。
【００２３】
また、上述の第１の実施の形態においては、導光板２２と拡散板２４をガラス材によって形成したが、これに限らずアクリル板等の透明材料であっても同様にスクリーンへの物体の接触位置を確実に特定することができる。
【００２４】
次に第２の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。本実施の形態の映像表示装置は、上述した第１の実施の形態に対し、スクリーン２０の前方から投影光を投影してスクリーン２０の前面に映像の投影を行い、スクリーン２０の背面側からスクリーン２０の撮影を行う点が相違する。図６は第２の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示す図である。なお上述の第１の実施の形態に係る映像表示装置２と同一の構成には同一の符号を付して説明を行う。
【００２５】
本実施の形態の映像表示装置２においては、スクリーン２０の前面に映像を投影することから、プロジェクタ部１２は、スクリーン２０の前面側、即ち導光板２２に対向させた位置に配置される。また赤外線カメラ部１４はスクリーン２０の背面側、即ち拡散板２４側の位置に配置される。
【００２６】
次に本実施の形態に係る映像表示装置２におけるスクリーン２０に接触している物体の接触位置を検出する処理について説明する。ＣＰＵ４は、赤外線カメラ部１４によってスクリーン２０の背面側となる拡散板２４を撮影し、その画像データに基づいてスクリーン２０の前面側、即ち導光板２２の表面に接触する物体の有無を監視する。物体が導光板２２に触れたとき、導光板２２の内部に伝播している赤外光は、物体が接触している箇所で乱反射し、スクリーン２０の拡散板２４側から射出される。従ってＣＰＵ４は、赤外線カメラ部１４によって撮影した画像データに基づいて物体の接触位置を特定することができる。
【００２７】
この実施の形態に係る映像表示装置によれば、スクリーンの前面に映像の投影を行ってスクリーンに映像を表示する映像表示装置であっても、上述した第１の実施の形態と同様にスクリーンへの物体の接触位置を確実に特定することができる。
【００２８】
なお、上述の第１及び第２の実施の形態においては、スクリーン２０を平板形状に形成しているが、凹曲面状または凸曲面状に形成してもよい。ここでスクリーン２０は内部に赤外光を伝播させている導光板２２と拡散板２４とにより構成されているため、容易に凹曲面状または凸曲面状に形成することができる。
【００２９】
次に第３の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。本実施の形態の映像表示装置は、上述した第１の実施の形態に対して、スクリーンが球面状等の凹曲面状に形成されており、プロジェクタ部を構成する一部の光学部材と、赤外線カメラ部を構成する一部の光学部材を共用している点が相違する。なお本実施の形態に係る映像表示装置においては半球形状のスクリーンの内壁面である凹曲面に表示された映像をスクリーンの外側から鑑賞する。
【００３０】
図７は第３の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示す図である。なお上述の第１の実施の形態に係る映像表示装置２と同一の構成には同一の符号を付して説明を行う。図７に示すように本実施の形態のスクリーン４０は、内部に赤外光を伝播させる導光板４２と可視光を分散させる拡散板４４とから構成されている。ここで導光板４２は内部に半球状の空間が形成される半球体形状を有し、拡散板４４は導光板４２の内壁面に形成されている。
【００３１】
拡散板４４は、アッべ数が４０以上のガラス材等の透明部材を用いて形成される。また導光板４２は、伝播する赤外光を拡散板４４との接触面で全反射させるために拡散板４４を形成する透明部材の絶対屈折率に対し、絶対屈折率が０．０５程度高い透明部材を用いて形成される。スクリーン４０の円環状の端部に導光板４２の内部に赤外光を照射して伝播させる複数の赤外光源３０が、所定の間隔で配置されている。なお、導光板４２と各赤外光源３０との間には各赤外光源３０にホコリ等が付着するのを防止するための不図示のカバーが設けられている。
【００３２】
スクリーン４０の拡散板４４側には、魚眼レンズ部５０、赤外光を反射させて可視光を透過させるダイクロイックミラー５２、画像投影用のＬＣＤを含み可視光である投影光を投影する投影部５４、赤外光を撮像して撮像信号を生成するイメージセンサ５６が配置されている。魚眼レンズ部５０は、スクリーン４０側に凸面を向けたメニスカスレンズとメニスカスレンズの凹面側に配置された両凸レンズとからなり、投影部５４から射出されダイクロイックミラーを透過した投影光を拡げて拡散板４４の略全域に亘り投影させる。イメージセンサ５６は、拡散板４４から射出されダイクロイックミラー５２で反射した赤外光を撮像する。
【００３３】
本実施の形態に係る映像表示装置２によってスクリーン４０の外面に接触した物体の位置を検出する処理について説明する。ＣＰＵ４は、イメージセンサ５６から出力された撮像信号に基づいて画像処理部１０によって生成された画像データに基づきスクリーン４０の外面、即ち導光板４２への物体の接触の有無を監視する。具体的には拡散板４４から射出される赤外光の有無を監視することで導光板４２への物体の接触の有無を判断する。
【００３４】
物体が導光板４２の表面に接触した場合には、導光板４２の内部を伝播している赤外光は物体が接触している箇所で乱反射し、スクリーン４０の拡散板４４側から射出される。射出された赤外光は、魚眼レンズ部５０に入射して投影部５４に向かって進行し、ダイクロイックミラー５２により反射されてイメージセンサ５６に入射する。
【００３５】
ここでイメージセンサ５６から出力された撮像信号に基づいて生成された画像データの画像は、拡散板４４の赤外光が射出している領域に応じた箇所のみが明るい画像となる。従ってＣＰＵ４は、イメージセンサ５６から出力された撮像信号に基づいて明るい画像として撮影された領域に対応するスクリーン４０の外面位置を物体の接触位置として特定する。これにより映像が投影されているスクリーン４０における物体の接触位置を特定することができる。
【００３６】
この実施の形態に係る映像表示装置によれば、上述した各実施の形態と同様にスクリーンへの物体の接触位置を確実に特定することができる。また、投影部５４とイメージセンサ５６とが魚眼レンズ部５０を共用しているので、製造コストの削減を図ることができる。
【００３７】
また、この実施の形態においては、スクリーン４０が曲面形状に形成されているため、魚眼レンズ部５０を用いて、スクリーン４０の曲面形状に対応させて映像を歪ませ投影している。またイメージセンサ５６と投影部５４とはダイクロイックミラー５２で光路を分離している。そのためイメージセンサ５６にはスクリーンの映像が逆に歪んで正しく投影されるため、歪み補正などの処理が不要、もしくは処理の軽減を図ることができる。
【００３８】
次に第４の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。図８は第４の実施の形態係る映像表示装置の構成を示す図である。ここで第４の実施の形態に係る映像表示装置２は、第３の実施の形態に係る映像表示装置２のスクリーン４０をスクリーン６０に変更したものであるが、その他の点は第３の実施の形態に係る映像表示装置２と同様な構成を有するものである。従って、第３の実施の形態に係る映像表示装置２と同一の構成には同一の符号を付して説明を行う。
【００３９】
図８に示すように本実施の形態のスクリーン６０は、内部に赤外光を伝播させる導光板６１と可視光を分散させる拡散板６２とから構成されている。ここで導光板６１は内部に球状の空間を形成する球体形状を有し、拡散板６２は導光板６１の内壁面に形成されている。スクリーン６０の下部には円形の開口部が形成され、この開口部に魚眼レンズ部５０が配置されている。また円形の開口部の周縁下部には複数の赤外光源３０が所定の間隔で配置されており、赤外光源３０に対応した位置の導光板６１内には、赤外光を導光板６１内に入射させるためのミラー６３が配置されている。
【００４０】
この第４の実施の形態に係る映像表示装置によれば、スクリーン６０の外面に物体が接触した場合に、接触位置を確実に特定することができる。
【００４１】
なお、上述の第４の実施の形態に係る映像表示装置２においては、球体の内壁面に映像を投影するスクリーン６０を備えているが、図９に示すようにスクリーン６０を上下で２分割するようにしてもよい。この場合には、上部スクリーン６０Ａと下部スクリーン６０Ｂとにより形成されている空間内に上部スクリーン６０Ａ用の魚眼レンズ部５０Ａ、投影部５４Ａ及びイメージセンサ５６Ａを備えると共に、下部スクリーン６０Ｂ用の魚眼レンズ部５０Ｂ、投影部５４Ｂ及びイメージセンサ５６Ｂを備える。またスクリーン６０Ａの円環状の端部に、周方向に所定の間隔で赤外光源３０を配置すると共に、赤外光源３０に対応した位置の導光板６１内に赤外光を導光板６１内に入射させるためのミラー６３を配置する。またスクリーン６０Ｂの円環状の端部に、周方向に所定の間隔で赤外光源３０を配置すると共に、赤外光源３０に対応した位置の導光板６１内に赤外光を導光板６１内に入射させるためのミラー６３を配置する。そして上部スクリーン６０Ａに対する接触位置をイメージセンサ５６Ａにより撮像した画像データに基づいて検出し、下部スクリーン６０Ｂに対する接触位置をイメージセンサ５６Ｂにより撮像した画像データに基づいて検出する。
【００４２】
なお、スクリーンを上下で２分割する場合には、魚眼レンズ部５０Ａを介した投影部５４Ａによる映像の投影角度及びイメージセンサ５６Ａによる撮像角度と、魚眼レンズ部５０Ｂを介した投影部５４Ｂによる映像の投影角度及びイメージセンサ５６Ｂによる撮像角度との少なくとも一方を１８０度以上とすることにより、上部スクリーン６０Ａと下部スクリーン６０Ｂとの接続部分における物体の接触位置を確実に特定することができる。
【００４３】
ここで上部スクリーン６０Ａ及び下部スクリーン６０Ｂに赤外光を入射させる赤外光源の数、赤外光の入射位置は、１つの赤外光源の光量等に基づいて適宜選択可能である。例えば上部スクリーン６０Ａと下部スクリーン６０Ｂのそれぞれに２つの赤外光源３０から赤外光を入射させる場合には、上部スクリーン６０Ａの円環状の端部の中心を挟んだそれぞれの位置から導光板６１内に赤外光を入射させ、下部スクリーン６０Ｂの円環状の端部の中心を挟んだそれぞれの位置から導光板６１内に赤外光を入射させるようにしてもよい。この場合に、上部スクリーン６０Ａへの赤外光の入射位置と下部スクリーン６０Ｂへの赤外光の入射位置とを９０度ずらすようにしてもよい。
【００４４】
なお、球体形状のスクリーンの分割数は２つに限らず、４分割や８分割にしてもよい。例えば球体形状のスクリーンを４分割する場合には、正四面体のそれぞれの頂点方向を含む領域に４つの投影部のそれぞれから画像の投影を行うと共に、正四面体のそれぞれの頂点方向を含む領域を４つのイメージセンサのぞれぞれにより撮像し、スクリーンへの物体の接触点の特定を行なう。
【００４５】
次に第５の実施の形態に係る映像表示システムについて説明する。図１０は第５の実施の形態に係る映像表示システムの構成を示す図である。図１０に示すように第５の実施の形態に係る映像表示システム１００は、第３の実施の形態に係るスクリーン４０とプロジェクタ付カメラ８０を備えるものである。従って、第３の実施の形態に係る映像表示装置２と同一の構成には同一の符号を付して説明を行う。
【００４６】
映像表示システム１００のプロジェクタ付カメラ８０は、ＣＰＵ８１を備え、ＣＰＵ８１にはストレージ８２、メモリ８３、画像処理部８４、プロジェクタ部８５、カメラ部８６及び赤外線除去フィルター駆動部８７が接続されている。ＣＰＵ８１はストレージ８２に格納されている制御プログラムに従い、各部を制御してプロジェクタ機能による投影処理、カメラ機能による撮影処理及びスクリーン４０に物体が接触した時の接触位置を特定する位置特定処理等を実行する。メモリ８３はプロジェクタ部８５によって投影する映像の映像データやカメラ部８６によって撮影された画像データ等を記憶する。
【００４７】
画像処理部８４は、カメラ部８６から出力された撮影データに基づいて、メモリ８３に記憶する画像データを生成する。また画像処理部８４は、メモリ８３に記憶されている画像データからプロジェクタ部８５において投影する映像の映像データを生成する。
【００４８】
赤外線除去フィルター駆動部８７は、スクリーン４０に物体が接触した接触位置を特定する位置特定処理を実行する際に、カメラ部８６の前面に配置されている赤外線除去フィルターをカメラ部８６の前面から退避させる。
【００４９】
またプロジェクタ付カメラ８０は、スクリーン４０に物体が接触した接触位置を特定する位置特定処理を実行する際に、プロジェクタ部８５に設けられている不図示の投影レンズ及びカメラ部８６に設けられている不図示の撮影レンズを魚眼レンズ部５０に交換可能に構成されている。
【００５０】
スクリーン４０に物体が接触した接触位置を特定する位置特定処理を実行する場合には、図１１に示す位置決め部材４５を用いてプロジェクタ付カメラ８０の位置決めを行なう。ここで位置決め部材４５は、スクリーン４０と一体に形成されていることが好ましいが、スクリーン４０と別体に形成されている場合には、スクリーン４０との位置関係が一義的に規定されていればよい。
【００５１】
図１１に示す位置決め部材４５は、中央部にプロジェクタ付カメラ８０が配置されるカメラ型の凹部４６を有し、その周囲にスクリーン４０が配置される円環状の溝部４７を有している。また溝部４７の周囲にはスクリーン４０の回転位置を特定するための指標４８が設けられている。従って、スクリーン４０に物体が接触した接触位置を特定する位置特定処理を実行する場合には、凹部４６内にプロジェクタ付カメラ８０を配置し、溝部４７内にスクリーン４０の所定の位置を指標４８に一致させて配置する。
【００５２】
ここでスクリーン４０に物体が接触した接触位置を特定する位置特定処理を実行する場合には、投影部８５により映像の投映が行なわれているため、カメラ部８６により撮像された画像の画像データは、可視光に基づく画像データと赤外光に基づく画像データを含んでいる。従って、ＣＰＵ８１は、画像処理部８４を制御してカメラ部８６により撮像された画像の画像データから投影部８５により投影された画像データを除去することにより赤外光に基づく画像データのみを得ることができる。従って、ＣＰＵ８１は、この赤外光に基づく画像データに基づいて、スクリーン４０に対する物体の接触位置を特定する。
【００５３】
この実施の形態に係る映像表示システムによれば、プロジェクタ付カメラ８０とスクリーン４０を用いて、スクリーン４０に対する物体の接触位置を特定することができる。
【００５４】
なお、上述の第５の実施の形態においては、プロジェクタ部８５に設けられている投影レンズ及びカメラ部８６に設けられている撮影レンズを魚眼レンズ部５０に交換可能に構成しているが、魚眼レンズ部５０はスクリーン４０の所定の位置に配置される構成であってもよい。
【００５５】
また、上述の第５の実施の形態においては、スクリーン４０に物体が接触した接触位置を特定する位置特定処理を実行する場合に、カメラ部８６の前面に配置されている赤外線除去フィルターをカメラ部８６の前面から退避させているが、可視光を撮像する撮像素子とは別に赤外光撮像用の撮像素子を別に備えるようにしてもよい。また、カメラ部８６の前面に配置されている赤外線除去フィルター８８をカメラ部８６の前面から退避させ、代わりに赤外線透過フィルターをカメラ部の前面に配置するようにしてもよい。これらの場合には、カメラ部８６により撮像された画像データから可視光に基づく画像データを除去する処理を行なう必要が無い。
【００５６】
また、上述の第５の実施の形態においては、位置決め部材４５を用いてプロジェクタ付カメラ８０とスクリーン４０との位置決めを行なっているが、ユーザーが指などで接触するための複数のマークを投影部からスクリーン４０に対して投影し、ユーザーがスクリーン４０に対して接触した位置をカメラ部により撮像した画像データに基づいて検出することによりプロジェクタ付カメラ８０とスクリーン４０との位置決めを行なうようにしてもよい。このプロジェクタ付カメラ８０とスクリーン４０との位置決めは、ユーザーが映像表示システムを使用している期間において所定時間間隔で行なうことが好ましい。
【符号の説明】
【００５７】
２…映像表示装置、３…映像表示部、４…ＣＰＵ、１２…プロジェクタ部、１４…赤外線カメラ部、２０…スクリーン、２２…導光板、２４…拡散板、３０…赤外光源、４０…スクリーン、４５…位置決め部材、８０…プロジェクタ付カメラ、１００…映像表示システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2012096269.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年9月6日(2013.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に特定波長の光を伝播させ、一方の面に可視光を拡散させる拡散構造を有する導光板を備えたスクリーンと、
前記導光板の複数の端部に前記特定波長の光を入射させる複数の光源と、
前記スクリーンに前記可視光により画像を投影する投影部と、
前記特定波長の光を撮影する撮影部と、
前記導光板内に伝播させている前記特定波長の光が前記導光板に接触した物体によって反射されたとき、その反射した光を前記撮影部により撮影して前記物体が前記導光板に接触している位置を特定する位置特定部と、
を備えることを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記拡散構造は、前記導光板と比較して屈折率の低い素材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記スクリーンは、前記導光板と前記拡散構造との間に、前記導光板の屈折率より低い屈折率の層を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記拡散構造は、分散が大きい素材によって構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記導光板は、凹曲面状であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記導光板は、内部に球状の空間を形成する球体形状を有し、前記拡散構造は、前記導光板の内壁面に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項７】
前記投影部と前記撮影部は、光学系の少なくとも一部を共有することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項８】
前記特定の波長の光は、赤外光であることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の映像表示装置。
【請求項９】
内部に特定波長の光を伝播させ、一方の面に可視光を拡散させる拡散構造を備える導光板を有するスクリーンと、
前記スクリーンに前記可視光により画像を投影する投影部と、前記特定波長の光を撮影する撮影部と、前記導光板内に伝播させている前記特定波長の光が前記導光板に接触した物体によって反射されたとき、その反射した光を前記撮影部により撮影して前記物体が前記スクリーンの前記導光板に接触している位置を特定する位置特定部と、を有するプロジェクタ付きカメラと
を備えることを特徴とする映像表示システム。
【請求項１０】
前記プロジェクタ付きカメラは、前記スクリーンの位置決めを行なう位置決め手段を備えることを特徴とする請求項９記載の映像表示システム。
【請求項１１】
前記拡散構造は、前記導光板と比較して屈折率の低い素材により構成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の映像表示システム。
【請求項１２】
前記スクリーンは、前記導光板と前記拡散構造との間に、前記導光板の屈折率より低い屈折率の層を有することを特徴とする請求項９〜請求項１１の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１３】
前記拡散構造は、分散が大きい素材によって構成されていることを特徴とする請求項９〜請求項１２の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１４】
前記導光板は、凹曲面状であることを特徴とする請求項９〜請求項１３の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１５】
前記導光板は、内部に球状の空間を形成する球体形状を有し、前記拡散構造は、前記導光板の内壁面に形成されていることを特徴とする請求項９〜請求項１４の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１６】
前記投影部と前記撮影部は、光学系の少なくとも一部を共有することを特徴とする請求項９〜請求項１５の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１７】
前記特定の波長の光は、赤外光であることを特徴とする請求項９〜請求項１６の何れか一項に記載の映像表示システム。
【請求項１８】
内部に特定波長の光を伝播させる導光板と、
前記導光板の一方の面に設けられた、画像を投影する投影光を拡散させる拡散構造と、を備え、
前記導光板の他方の面に接触した物体によって前記特定波長の光が反射されたとき、その反射した光が前記導光板の一方の面から射出されることを特徴とするスクリーン。
【請求項１９】
前記拡散構造は、前記導光板と比較して屈折率の低い素材により構成されていることを特徴とする請求項１８に記載のスクリーン。
【請求項２０】
前記導光板と前記拡散構造との間に、前記導光板の屈折率より低い屈折率の層を有することを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載のスクリーン。
【請求項２１】
前記拡散構造は、分散が大きい素材によって構成されていることを特徴とする請求項１８〜請求項２０の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２２】
前記導光板は、凹曲面状であることを特徴とする請求項１８〜請求項２１の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２３】
前記導光板は、内部に球状の空間を形成する球体形状を有し、前記拡散構造は、前記導光板の内壁面に形成されていることを特徴とする請求項１８〜請求項２２の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２４】
前記特定の波長の光は、赤外光であることを特徴とする請求項１８〜請求項２３の何れか一項に記載のスクリーン。
【請求項２５】
前記導光板の前記一方の面に画像を投影する投影部及び前記導光板の前記一方の面を撮影する撮影部の位置決めを行なう位置決め部を更に備えることを特徴とする請求項１８〜請求項２４の何れか一項に記載のスクリーン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の映像表示装置は、内部に特定波長の光を伝播させ、一方の面に可視光を拡散させる拡散構造を有する導光板を備えたスクリーンと、前記導光板の複数の端部に前記特定波長の光を入射させる複数の光源と、前記スクリーンに前記可視光により画像を投影する投影部と、前記特定波長の光を撮影する撮影部と、前記導光板内に伝播させている前記特定波長の光が前記導光板に接触した物体によって反射されたとき、その反射した光を前記撮影部により撮影して前記物体が前記導光板に接触している位置を特定する位置特定部とを備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
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2012096269.tif 000016
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