(57)【要約】  【課題】  レーザポインタによる照射光のスポット像の認識性を向上する。  【解決手段】  レーザポインタ４において光源４３は発光駆動部４２により周期的に点滅駆動され、プロジェクタによりスクリーン上に投射される画像上にレーザ光によるスポットが形成される。撮像部５により光源４が発光状態のときの画像と消灯状態のときの画像とを別途取得してそれぞれ画像メモリ６２に格納し、差分画像算出部６３は両画像の差分画像を算出する。画像の切替え時を除き各フレーム毎の画像の変化は殆どないので、差分画像ではスポット像以外の背景画像は殆ど消えてしまい、スポット像が鮮明に現れる。ポインタ検出部６４はこのスポット像を検出し、その位置情報を算出してパソコンに出力する。パソコンはこの位置情報を元にカーソルの位置を決め、元の画像に重畳して表示する。【選択図】  図２
2006277085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)画像表示手段により表示される画面上の任意の位置を指示するために、光を放射する発光手段と、発光強度が互いに異なる第１及び第２の光強度で以て交互に変化するように前記発光手段を駆動する発光制御手段と、を含む光学指示手段と、
b)前記画面を撮像する撮像手段と、
c)前記発光手段が第１の光強度で以て発光している状態において前記撮像手段により得られる第１の画像情報と、それと時間的に近く前記発光手段が第２の光強度で以て発光している状態において前記撮像手段により得られる第２の画像情報と、の差分画像情報を取得する画像情報取得手段と、
d)前記差分画像情報に基づいて前記光学指示手段による光スポット像を検出する検出手段と、
を備え、前記検出手段による検出情報をポインティングデバイスによる入力情報として利用することを特徴とする光学式ポインティング制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式ポインティング制御装置を用いたポインティングシステムであって、前記検出手段による光スポット像の検出情報に応じて前記画像表示手段に表示する画像にカーソルを重畳して表示する画像制御手段を備えることを特徴とするポインティングシステム。
【請求項３】
前記画像制御手段は、前記検出手段による光スポット像の検出情報から前記光学指示手段による特定の操作がなされたことを検知すると、その操作に予め割り付けられている処理を実行することを特徴とする請求項２に記載のポインティングシステム。
【請求項４】
前記光学指示手段は操作者がクリック操作を行うための操作手段を含み、前記画像制御手段は、検出手段による光スポット像の検出情報からクリック操作がなされたことを検知するとその操作に予め割り付けられている処理を実行することを特徴とする請求項３に記載のポインティングシステム。
【請求項５】
前記光学指示手段における発光手段の光強度変化と前記撮像手段による撮像との同期をとるための同期手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学式ポインティング制御装置。
【請求項６】
前記同期手段は、前記光学指示手段と前記撮像手段との間で電波無線又は光無線により同期信号を送受信するものであることを特徴とする請求項５に記載の光学式ポインティング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイやスクリーン等に表示される画像上にレーザポインタ等の光学指示装置を利用してポインティングを行うための光学ポインティング制御装置、及び該装置を用いたポインティングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の会議や講義等のプレゼンテーションの場では、例えばプロジェクタからスクリーン上にプレゼンテーション内容を含む画像を投射し、プレゼンタがその画像上の任意の部位を可視光レーザポインタで指し示すことによって説明を行うことが一般に行われている。また、レーザポインタからの照射光によりスクリーン上に形成された光スポット像をポインタとして使用するのではなく、この光スポット像の位置を検出してそれに対応したカーソル（マウスポインタ）を表示画像上に重畳して表示するようなシステムも知られている。
【０００３】
例えば特許文献１に記載のシステムでは、プロジェクタとは別に用意されたカメラによってスクリーン上の画像を取り込み、その画像を処理することでレーザポインタによる光スポット像の位置や動きなどを検出することが行われている。また、特許文献２には、スクリーン上に形成された赤外光スポット像をプロジェクタ自体のレンズを介して取り込んで検出する構成が記載されている。
【０００４】
いずれにしても、レーザポインタによる光スポット像はプロジェクタから投射された画像に重なるため、光スポット像の認識性はその画像内容にかなり依存する。したがって、レーザポインタによる光スポット像の認識性を改善する１つの方法は、レーザポインタの発光強度を増加させて光スポット像自体の明瞭性を上げることである。しかしながら、特にレーザポインタの場合には、レーザが人間の目に入ると網膜を損傷するおそれがある等の理由から利用できる出力パワーに関する規制があり、出力パワーを上げるには制約がある。
【０００５】
また、従来、プロジェクタによる投射画像は比較的暗いものであったため、レーザポインタによる光スポット像は相対的に明瞭であって検出も容易であった。しかしながら、近年、プロジェクタによる投射画像もかなり高輝度となっており、レーザポインタによる光スポット像の検出が難しくなる傾向にある。さらに、プロジェクタによる投射画像が文字情報である場合には光スポット像の認識性は良好であるが、投射画像が写真画像や図形画像である場合には認識性が低下し、さらに動画像である場合には一層認識性が低下する。そのため、こうしたレーザポインタの指示位置や移動方向、オン／オフ等のクリックに相当する操作などに充分に追従ができないという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特表２００３−５０４７０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２６８１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、レーザポインタなどからの出射光によりスクリーンやディスプレイなどの表示画像上に形成された光スポット像の認識性を向上させ、表示画像が明るい場合や動画像等変化が速い場合であっても光スポット像の位置検出や有無の検知を正確に行うことができる光学式ポインティング制御装置、及び該装置を用いたポインティングシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段、及び発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明に係る光学式ポインティング制御装置は、
a)画像表示手段により表示される画面上の任意の位置を指示するために、光を放射する発光手段と、発光強度が互いに異なる第１及び第２の光強度で以て交互に変化するように前記発光手段を駆動する発光制御手段と、を含む光学指示手段と、
b)前記画面を撮像する撮像手段と、
c)前記発光手段が第１の光強度で以て発光している状態において前記撮像手段により得られる第１の画像情報と、それと時間的に近く前記発光手段が第２の光強度で以て発光している状態において前記撮像手段により得られる第２の画像情報と、の差分画像情報を取得する画像情報取得手段と、
d)前記差分画像情報に基づいて前記光学指示手段による光スポット像を検出する検出手段と、
を備え、前記検出手段による検出情報をポインティングデバイスによる入力情報として利用することを特徴としている。
【０００９】
本発明に係る光学式ポインティング制御装置において、典型的には、発光手段の光強度の変化は点滅であり、出射光を点滅させるために、前記発光制御手段は駆動電流を制御するほか、適宜のシャッタを開閉するものとすることができる。
【００１０】
本発明に係る光学式ポインティング制御装置では、光学指示手段からの出射光が存在する状態では画像表示手段により表示される画面上に光学指示手段による光スポット像が形成されており、一方、光学指示手段からの出射光が存在しない状態では同じ画面上に光スポット像は存在しない。したがって、撮像手段により第１の画像情報及び第２の画像情報を取得したときに画面が変化していなければ、画像情報取得手段により取得される差分画像情報において背景画面はほぼ消えてしまい、両画像情報で最も相違する光学指示手段による光スポット像が明瞭に残る。そこで、検出手段は、画像全体の中において光スポット像に対応する画素信号の位置を例えば画素アドレス、複数の画素の集合に対応した画素群アドレス、又はそれに相当する位置情報として検出する。
【００１１】
一般的には、撮像手段は例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳ画像センサ等であり、画像情報取得手段はその画像センサによる画素信号を受けてこれを処理する演算手段であるが、撮像手段と画像情報取得手段とを実質的に一体化した構成とすることも可能である。具体的には、例えば本願発明者らが提案している特開２００１−１４８８０８号公報に開示の固体撮像素子によれば、上記第１の画像情報に相当する画素信号と上記第２の画像情報に相当する画素信号とを蓄積し、その両者の差分信号をその素子上で得ることができる。
【００１２】
このようにして本発明に係る光学式ポインティング制御装置によれば、背景画面の影響を受けることなくレーザポインタ等の光学指示手段による光スポット像を検出することができるので、ディスプレイやスクリーンなどの画像表示手段に表示された画面内での光スポット像、つまり指示位置の認識性が大幅に向上する。
【００１３】
本発明に係る光学ポインティング制御装置を利用したポインティングシステムとしては、前記検出手段による光スポット像の検出情報に応じて前記画像表示手段に表示する画像にカーソルを重畳して表示する画像制御手段を備える構成とすることができる。
【００１４】
この構成では、例えばプレゼンタ等の操作者が光学指示手段による光の照射位置を画像上で移動させると、その動きに追従して画面上でカーソルが移動する。したがって、操作者が指示したい位置を明瞭に表示することができ、例えばプレゼンテーションシステムに適用した場合には効果的なプレゼンテーションを行うことができる。
【００１５】
さらにまた、上記ポインティングシステムでは、前記画像制御手段は、前記検出手段による光スポット像の検出情報から前記光学指示手段による特定の操作がなされたことを検知すると、その操作に予め割り付けられている処理を実行する構成とすると更に好ましい。また、この特定の操作を行うために、前記光学指示手段は操作者がクリック操作を行うための操作手段を含み、前記画像制御手段は、検出手段による光スポット像の検出情報からクリック操作がなされたことを検知するとその操作に予め割り付けられている処理を実行する構成としてもよい。
【００１６】
この構成によれば、操作者は光学指示手段により画面上で所望箇所を指し示しながら、必要に応じて操作手段によりクリック操作を行って、例えば表示画像の切替え・更新、拡大・縮小などをスムーズに指示することができる。したがって、操作者が操作に手間取ることがなく、例えばプレゼンテーション等をスムーズに進めることができる。
【００１７】
また、上記特定の操作としてはクリック操作によるもの以外に、例えば画面上の特定の領域を指し示したり、或いは画面上で特定の動きをさせたりする等の操作も考え得る。
【００１８】
なお、本発明に係る光学式ポインティング制御装置では、前記撮像手段は画像表示手段により表示される１枚分の画像を全て取り込む構成とすることができるが、本発明の趣旨から、第１及び第２の画像情報の画像内容が同一又は同一であるとみなせる程度に近いものでありさえすれば、部分的な画像であっても何ら支障がないことは明らかである。但し、撮像手段が取り込むことの可能な画像の範囲は、撮像手段の画像取り込み期間（電荷蓄積期間）の長さのみならず、画像表示手段の表示方式にも依存する。即ち、画像表示手段がホールド表示型（又は画面上で１フレーム分の残像があるとみなせるもの）である場合には、撮像手段の画像取り込み期間が短くても１枚の画像全体を取り込むことが可能である。一方、画像表示手段がインパルス表示型である場合には、撮像手段の画像取り込み期間が短いと、その期間中に画像走査された部分的な画像しか取り込むことができない。
【００１９】
そこで、こうした画像表示手段の表示上の特性に応じて光学指示手段による光の出射タイミングと撮像手段による撮像タイミングとを決めるものとする。即ち、本発明に係る光学式ポインティング制御装置は、前記光学指示手段における発光手段の光強度変化と前記撮像手段による撮像との同期をとるための同期手段を備える構成とすることができる。この同期手段としては様々な態様が考え得るが、典型的な一態様として、前記同期手段は、前記光学指示手段と前記撮像手段との間で電波無線又は光無線により同期信号を送受信するものとすることができる。この場合、同期信号は周波数を変えることにより或いはコード化を行うことにより混信を防止することが可能である。こうした構成により、光学指示手段の点滅のタイミングと撮像手段による画像の取り込みのタイミングとを適切に合わせ、光学指示手段による光スポット像を確実に検出できるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る光学式ポインティング制御装置を利用したポインティングシステムの一実施例について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本実施例によるポインティングシステム１を利用したプレゼンテーションシステムの全体構成図である。図１において、投射型のプロジェクタ３にはパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと略す）７から画像信号が入力され、この画像信号による画像を前方のスクリーン２に投射する。一方、図示しないプレゼンタ（説明者）はスクリーン２上に投影された画像Ｐを見ながら、手に持ったレーザポインタ４により画像Ｐ内の所望の箇所を指示する。レーザポインタ４から出射されたレーザ光はスクリーン２に当たってポインタスポット像Ｓを形成する。撮像部５はこのスクリーン２上の画像を取り込み、その撮像信号は制御／処理装置６で処理されてポインタスポット像Ｓの位置を検出してその位置情報を求める。パソコン７はこの位置情報を受けてカーソルを表す記号をその位置に発生させ、表示すべき画像に重畳して画像信号を生成する。
【００２２】
なお、スクリーン２上の表示画像にはレーザポインタ４による指示位置に追従して移動するカーソルが重畳して表示されるから、プレゼンタはポインタスポット像Ｓを見ながらではなくカーソル位置を見ながらレーザポインタ４を操作することができる。したがって、ポインタスポット像Ｓは必ずしも可視である必要はなく、レーザポインタ４は赤外光等の非可視レーザを用いたものでもよい。
【００２３】
図２はレーザポインタ４と撮像部５及び制御／処理装置６のブロック構成図である。レーザポインタ４においては、レーザ光源である光源４３は発光駆動部４２により制御され、発光駆動部４２は操作部４１による操作信号と後述の制御部６５から送られて来る同期信号Syncに応じて動作する。ここでは発光駆動部４２は同期信号Syncに応じて光源４３をオン／オフ制御するが、光源４３に供給する駆動電流をオン／オフ制御するのではなく、機械的又は電気的なシャッタを利用する等、光源４３からの出射光をオン／オフする構成でありさえすればよい。また、光強度の差が大きいほうが好ましいためオン／オフが適当ではあるが、光強度信号の差分を出力するので完全にオフすることなく光強度を強弱するものであってもオン／オフと全く同様の動作が可能である。
【００２４】
制御／処理装置６は、撮像部５から送られてくる撮像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部６１と、２撮像フレーム分（Ｆａ、Ｆｂ）のデジタル画像信号を格納するための画像メモリ６２と、画像メモリ６２に格納された２撮像フレームの画像信号について画素単位又は近接する複数の画素をまとめた画素グループ単位で差分画像を計算する差分画像算出部６３と、差分画像の中からポインタスポット像を検出し、その位置アドレス（Ax，Ay）を求めるポインタ検出部６４とを含む。ポインタ位置情報は例えばマウス等の一般的なポインティングデバイスによる出力情報と同様の形式で以てパソコン７に与えられ、パソコン７にインストールされた所定のデバイスドライバの機能によって、ポインタの位置情報に対応した位置にカーソル記号を有する画像を生成し、そのカーソル画像を背景画像に重畳する。
【００２５】
次に、本実施例のプレゼンテーションシステム１の基本的な動作を図３及び図４を参照して説明する。図３はこの動作に関連する概略タイミング図、図４は画像情報を示す模式図である。
【００２６】
いまパソコン７の画面に表示されているプレゼンテーション用の画像がプロジェクタ３からの投射によってスクリーン２上に表示されている場合を考える。プレゼンタはこのスクリーン２上の所望位置にレーザポインタ４によるポインタスポット像Ｓを結像させる。このときのレーザの発光光は、操作部４１によりクリック操作を行わない状態では上述したように目視では判別不可能であるものの（目視で判別可能な周波数でも構わない）周期的に点滅している。具体的には、制御／処理装置６の制御部６５から与えられる周期性を有する同期信号Sync（図３（ａ））に同期してオン／オフする（図３（ｂ））。
【００２７】
一方、制御部６５は撮像部５に対し、同期信号Syncが発生する毎に所定の電荷蓄積期間と信号転送期間とを交互に有するように制御信号を送る（図３（ｃ））。撮像部５はこの電荷蓄積期間中に画像センサを露光して入射光に対する信号電荷を蓄積し、引き続く転送期間中に１撮像フレーム分の画素信号を高速に読み出して後段の回路へと送る。出力されたアナログ画素信号はＡ／Ｄ変換部６１にて順次デジタルデータに変換され、撮像フレーム単位で画像メモリ６２に格納される。いま、図３の例では、ｆ１期間に取得された画像データは画像メモリＦａに格納され、ｆ２期間に取得された画像データは画像メモリＦｂに格納される。なお、出力されたアナログ画素信号に対し直接適切な閾値で以て有無の判定を行うことで「０」、「１」の二値信号に変換する構成も考えられ、その場合にはＡ／Ｄ変換部６１によるアナログ−デジタル変換は不要である。
【００２８】
ｆ２期間に取得された画像データが画像メモリＦｂに格納された時点で画像メモリＦａに格納されている画像データは、図４（ａ）に示すように背景画像（実際にはこれがプレゼンテーション対象の画像）Ｐに対応する画像データ１００にポインタスポット像Ｓに対応する像１０１が重畳されたものであり、画像メモリＦｂに格納されている画像データは、図４（ｂ）に示すようにポインタスポット像Ｓに対応する像１０１が存在しない背景画像である。通常、こうしたプレゼンテーションにおいては画像は静止画であるため、画像の切り替わりの前後を除けば背景画像は同一であるとみなすことができる。
【００２９】
前述のように２撮像フレーム分の画像データが画像メモリ６２に格納されると、差分画像算出部６３は両撮像フレームのそれぞれ対応する画素データを読み出して差分を計算する。背景画像が全く同一で、周囲の照明等の条件にも変動がないという理想的な状態の下では、背景画像に対応する画像データは全く同一であるから、差分をとることによってほぼゼロになる。両者で明確に相違するのはポインタスポット像Ｓの有無であるから、差分画像では図４（ｃ）に示すようにポインタスポット像Ｓに対応する像１０１が明瞭に現れる。ポインタ検出部６４は例えばこの差分画像を構成する画素データが閾値以上であるか否かを判定することでポインタスポット像Ｓを検出し、その位置アドレス情報（Ax,Ay）を算出する。複数の画素データが閾値以上になっている場合には、その個々の画素全ての位置情報を利用することもできるが、個々の位置情報の平均値、中央値など各種の演算処理を行った後の代表値を利用するようにしてもよい。なお、こうした位置アドレスを正確に算出するために、スクリーン２に対して撮像部５で撮影する範囲を位置決めするか、或いは撮像範囲内にスクリーンエリアを設定するとよい。
【００３０】
こうしてレーザポインタ４による照射光の位置情報がパソコン７に入力されると、パソコン７ではその位置情報に応じて矢印記号やその他の適宜の記号で表現されるカーソル２００をその位置に移動させる（図４（ｄ））。上記処理は繰り返し行われるから、プレゼンタがレーザポインタ４による照射位置をスクリーン２上の画像内で移動させると、それに追従して画像内に表示されているカーソル２００が移動する。カーソル２００の動きをレーザポインタ４の位置で制御する場合は、そのレーザポインタ４の位置データによりカーソル２００の動く方向や速度の命令を割り付けておくと、カーソル２００の動きを容易に操作することが可能となる。その場合には、スクリーンの中央部や外側をカーソル２００の停止領域とするとよい。
【００３１】
また、プレゼンタが操作部４１でクリック操作を行うと、それに応じたポインタスポット像Ｓの明滅が検出されるから、パソコン７ではそれによってクリック操作を認識することができる。そして、そのクリック操作に予め割り付けられている処理、例えば画像の更新・切替えや画像の拡大・縮小などを実行する。
【００３２】
本実施例のプレゼンテーションシステムにおいて、同期信号Syncの周期については次のような点を考慮して決める必要がある。
【００３３】
通常、各種の画像表示手段においても画像情報を画面（本例ではスクリーン２）上に映す際には、インターレース又はノンインターレースなどの線順次走査が行われる。例えば図５はノンインターレースの線順次走査の状態を示す概念図である。但し、表示手段の特性として大別してインパルス表示型とホールド表示型とがあり、同じように線順次走査がなされた場合でも、画面上の走査された箇所における残光状態が全く相違する。
【００３４】
例えば、ＣＲＴを代表とするインパルス表示型の画像表示手段の場合には残光時間が短く、走査された箇所は短時間光った後に次に走査されるまで暗い状態を保つ。即ち、或る瞬間を捉えると、画面上では走査がなされているごく狭い範囲にのみ部分的な画像が存在していることになる。したがって、例えば撮像部５による電荷蓄積期間がこの画像の１フレーム期間に満たない場合、その電荷蓄積期間内に走査がなされていない範囲の画像を捉えることはできず、画像メモリ６２に格納される画像は例えば図６に示すように画像の一部が欠落した不完全なものとなる。
【００３５】
それに対しホールド表示型の画像表示手段の場合には、走査された箇所は次に走査されるまでその輝度を連続的又は断続的に持つことができる。即ち、どのような瞬間を捉えても、画面には画像の全てが欠落なく表示される（但し、全体が元の１フレーム分の画像とは限らない）。したがって、例えば撮像部５による電荷蓄積期間がこの画像の１フレーム期間に満たなくても、画像メモリ６２に格納される画像は欠落部分のない画像となる。
【００３６】
上記実施例のプレゼンテーションシステム１では、プロジェクタ３によりスクリーン２上に画像を投射しており、こうした構成では画面上での残光は殆どない（つまり上記インパルス表示型である）。こうしたインパルス表示型であったとしてもプロジェクタ３における１フレームの画像の走査と撮像部５の１撮像フレームとが同期していれば、１撮像フレームに対応した電荷蓄積期間が投射画像の１フレーム分の走査期間よりも短くても、同一部分が欠落した画像を画像メモリＦａ、Ｆｂに格納することを保証できる。一方、こうした同期関係を有さない場合には、撮像部５で取得された画像が部分的に欠落しないようにするために、撮像部５での電荷蓄積期間が投影画像の１フレーム走査期間よりも長くなるように同期信号Syncの周期を決めるとよい。これによって、図４（ａ）、（ｂ）に示したように画像メモリＦａ、Ｆｂにそれぞれ１枚の画像を欠けることなく格納することができ、適切に差分画像を作成することができる。これによって、ポインタスポット像Ｓを確実に検出することが可能となる。
【００３７】
次に、上記実施例のプレゼンテーションシステム１の画像表示手段が、投射型のプロジェクタではなく液晶ディスプレイ装置、つまりホールド表示型の画像表示手段である場合について考える。
【００３８】
前述したように、画像表示手段がホールド表示型である場合には、撮像部５による電荷蓄積期間がこの画像の１フレーム期間に満たなくても、撮像部５では欠落部分のない画像を捉えることができる。したがって、いまポインタスポット像に対応したカーソルを除いて画像が変化しない状況を想定すると、その画像全体が画面上に連続的に表示されることになる。したがって、撮像部５による電荷蓄積期間をどのように設定しても、全体的な光量は変わるものの画像としては同じものが得られる。つまり、同期信号Syncの周期を投影画像の１フレームよりも短い周期に設定しても何ら問題が生じない。そこで、例えば、同期信号Syncの周期を投影画像の１フレームの周期（標準的には６０Ｈｚ）よりも遙かに短くすることによって、表示画像が例えば動画像のように各フレームの画像が大きく異なる場合であっても、ポインタスポット像を容易に検出することが可能となる。
【００３９】
次に、上記実施例のプレゼンテーションシステム１の画像表示手段がインパルス表示型であるものの、その画面上で或る程度の残光を見込める場合について考える。具体的な画像表示手段としては、ＣＲＴや、投射型のプロジェクタと残光を大きくするような表面加工がなされたスクリーンとの組み合わせ、などが考え得る。
【００４０】
図８はこのときの動作に関連する概略タイミング図、図７は画像情報を示す模式図である。この場合には、プロジェクタ３（又は他の画像表示手段）における１フレーム周期よりも遙かに短い間隔で同期信号Syncを出し（図８（ｂ））、これに応じてレーザポインタ４の光源４３は短時間だけ発光される（図８（ｃ））。撮像部５はこの短時間の発光期間の間に電荷を蓄積してすぐに制御／処理装置６へと撮像信号を転送し、引き続いてレーザポインタ４の光源４３が消灯している期間に電荷を蓄積してすぐに制御／処理装置６へと撮像信号を転送する。前者による画像データは画像メモリ６２のＦａに格納され、後者による画像データは画像メモリ６２のＦｂに格納される。その画像を模式的に示すと図７（ａ）、（ｂ）となり、一部のみが両画像に共通して現れる。そこで、共通でない画像データを無視して差分画像を算出することにより、ポインタスポット像が明瞭に現れる画像を得ることができる。
【００４１】
なお、上記実施例では、レーザポインタ４における光源４３の点滅タイミングと撮像部５における画像の捕捉のタイミングとの同期をとる必要があるため、制御／処理装置６からレーザポインタ４へ同期信号Syncを送っているが、逆にレーザポインタ４から制御／処理装置６へ同期信号Syncを送ってもよい。また、そうした目的のためにレーザポインタ４と制御／処理装置６とをケーブルで接続してもよいが、プレゼンタの操作上の煩雑さを避けるには両者を無線で接続するほうが好ましい。このとき、無線は電波無線式でも光無線式でもよい。また、それ以外に、音（人間の耳に聞こえない超音波などを含む）や磁界などを利用した他の信号伝送方法でもよい。
【００４２】
また、上記実施例では制御／処理装置６からレーザポインタ４へ同期信号Syncを送るようにしていたが、撮像部５にポインタ光受光用の受光素子を設け、レーザポインタ４の点滅光をこの受光素子で受けて、それから抽出した同期信号Syncに基づいて画像の捕捉タイミングを決めるように構成することもできる。また、レーザポインタ４及び撮像部５のいずれとも別に同期信号を光学的に送出する装置を設け、レーザポインタ４及び撮像部５にはその同期信号光を受光する受光素子を設けることにより、両者を同期させる構成とすることも可能である。こうした同期信号送出装置としては、例えばスクリーンの近傍に非可視光の発光部を設け、その発光部の点滅を同期信号とするとよい。
【００４３】
即ち、本発明における同期手段は、受信側が送信側から送られて来た同期信号を受信して追従（同期）するものであるが、撮像側が受信側となる、レーザポインタ側が受信側となる、或いは、撮像側とレーザポインタ側との両者がともに受信側となる、という場合があり得る。また、有線又は無線により電気的に同期信号を送出したり、レーザポインタ自体の点滅を同期信号として利用したりする以外に、周期的に点滅している蛍光灯や同じく周期性を有する光や微弱電波を放出している他の装置を同期信号源として利用するこも考え得る。
【００４４】
また、上記構成では、基本的に既存のパソコン及びプロジェクタと本発明による光学ポインティング制御装置とを組み合わせることを想定しているためプロジェクタ３による投射画像の走査と撮像部５による撮像との同期はさなれていないが、本発明による光学ポインティング制御装置とプロジェクタとを一体化するような構成では、投射画像の走査と撮像部５による撮像とを容易に同期させることができる。その場合には、１フレームの投射画像の中で任意の範囲の部分を撮像することができるから、同期信号Syncの周期を投影画像の１フレームの周期よりも遙かに短くしても常に良好な差分画像を得ることができる。それによって、動画像を背景としてもポインタスポット像を確実に検出することが容易になる。
【００４５】
即ち、撮像部５における撮像を行うタイミングを決める同期信号としては、画像を表示させる画像表示手段（上記実施例ではプロジェクタ）におけるフレームスタート信号、垂直同期信号、水平同期信号に基づいて生成することができるし、システム全体を制御するためのタイミング信号やそのほかのクロック信号を用いて生成することもできる。また、画像の一部にこうした同期信号を挿入するようにしてもよい。
【００４６】
また、差分画像を作成する際には画素単位で差分を計算してもよいが、装置の振動等の要因を考えると、スクリーン２に投影された投射画像は全く同一であっても、画素まで完全に一致することは考えにくい。そこで、画素よりももっと大きな単位、例えば隣接する複数の画素を纏めた画素グループ単位で差分をとる等の適宜の処理の変形が考え得る。また、ポインタスポット像Ｓの位置についても、レーザポインタ４をプレゼンタが操作することを考えると、プレゼンタ自身は同一箇所を指し示しているつもりでもかなりの位置の変動を考慮する必要がある。そのため、画像上に表示されるカーソルのポインタスポット像Ｓに対する追従性が良好であり過ぎると却って見にくいということが考えられるので、位置に関する追従性を意図的に落としてもよい。
【００４７】
また、画像の切り替わりの前後等、画像の条件によっては差分をとっても背景画像が適切に消えないことがあるから、適宜のアルゴリズムに従って差分画像における背景画像の残存の程度やポインタスポット像の検出の信頼度などを判定し、ポインタスポット像の検出の信頼性が或る程度高い場合にのみ位置情報を取得する等の処理を行ってもよい。
【００４８】
なお、上記記載以外においても、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。例えば、上記実施例ではスクリーンに表示される画像内にカーソルを重畳して表示しているが、一般に、レーザポインタによるポインタは鮮明にスクリーン上に現れるので、あえてカーソルを表示する必要はない場合が殆どである。したがって、カーソル表示自体は有っても無くてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る光学式ポインティング制御装置を利用したプレゼンテーションシステムの一実施例の全体構成図。
【図２】本実施例による光学式ポインティング制御装置のブロック構成図。
【図３】本実施例のプレゼンテーションシステムにおける動作を説明するための概略タイミング図。
【図４】本実施例のプレゼンテーションシステムにおける動作を説明するための画像を示す模式図。
【図５】ノンインターレースの線順次走査を示す概念図。
【図６】電荷蓄積期間が短い場合に画像メモリに格納される画像を示す図。
【図７】本実施例のプレゼンテーションシステムにおいて他の動作を説明するための画像を示す模式図。
【図８】本実施例のプレゼンテーションシステムにおいて他の動作を説明するための概略タイミング図。
【符号の説明】
【００５０】
１…プレゼンテーションシステム
２…スクリーン
３…プロジェクタ
４…レーザポインタ
４１…操作部
４２…発光駆動部
４３…光源
５…撮像部
６…制御／処理装置
６１…Ａ／Ｄ変換部
６２…画像メモリ
６３…差分画像算出部
６４…ポインタ検出部
６５…制御部
７…パソコン
【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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