(57)【要約】【課題】画像表示領域外にフレネル中心を有するサーキュラーフレネルレンズシートを有した薄型のリアープロジェクションテレビのスクリーン上の任意の位置座標を、観察者が遠隔操作で誤動作なく簡便かつ正確に入力することができる平易な対話型リアープロジェクションテレビシステムを提案する【解決手段】画像が表示される表示領域Ａ外にフレネル中心２を有すると共にフレネルレンズが観察者側になるように配置されているサーキュラーフレネルレンズシート１１を少なくとも有する透過型のスクリーン１０と、フレネル中心２の軸線Ｌ上に設けられ、スクリーン１０から離れた場所にいる観察者Ｍが所持する指示装置２０によって指示されたスクリーン１０上の指示位置Ｓを検出する位置検出装置３０と、スクリーン１０の表示領域Ａに画像を表示すると共に位置検出装置３０により検出された指示位置Ｓに関わる情報をスクリーン１０上に形成する投射装置４０と、を少なくとも有するＰＴＶシステムにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
2008046177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が表示される表示領域外にフレネル中心を有すると共にフレネルレンズが観察者側になるように配置されているサーキュラーフレネルレンズシートを少なくとも有する透過型のスクリーンと、
前記フレネル中心の軸線上に設けられ、前記スクリーンから離れた場所にいる観察者が所持する指示装置によって指示された前記スクリーン上の指示位置を検出する位置検出装置と、
前記スクリーンの表示領域に画像を表示すると共に前記位置検出装置により検出された指示位置に関わる情報を前記スクリーン上に形成する投射装置と、
を少なくとも有することを特徴とする対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項２】
前記サーキュラーフレネルレンズシートが、当該シート内にフレネル中心を有することを特徴とする請求項１に記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項３】
前記サーキュラーフレネルレンズシートが、当該シート内にフレネル中心を有しないことを特徴とする請求項１に記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項４】
前記位置検出装置が、前記投射装置と前記スクリーンとの間、又は、前記投射装置と前記スクリーンの反対側の筐体壁との間、に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項５】
前記指示装置が少なくとも特定波長の指示光を発光する装置であり、前記位置検出装置が少なくとも前記指示光を検出する装置であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項６】
前記位置検出装置が、前記特定波長の指示光の最大値を指示位置として検出する受光素子を備えたカメラであることを特徴とする請求項５に記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項７】
前記特定波長の指示光が赤外光であり、前記投射装置から投射される映像光は当該特定波長の赤外光が遮蔽された光で構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項８】
前記特定波長の指示光が赤外光であり、前記投射装置と前記スクリーンとの間には当該特定波長の赤外光を遮蔽するカットフィルターが設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項９】
前記指示装置が発光する指示光が非偏光光であり、前記投射装置から投射される映像光が偏光光であり、前記スクリーンと前記位置検出装置との間には、前記サーキュラーフレネルレンズシートで反射した映像光を遮蔽する偏光フィルターが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項１０】
前記位置検出装置で検出した指示位置を前記スクリーン上の画像位置に変換して記憶する制御部を有し、
前記投射装置は、前記制御部が記憶する指示位置の軌跡を前記画像と同期して表示する装置であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【請求項１１】
前記位置検出装置で検出した指示位置を前記スクリーン上の画像位置に変換して記憶する記憶装置を有し、
前記投射装置は、前記記憶装置が記憶する位置情報を画像化して前記スクリーン上の所定の位置に前記画像と一緒に表示することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の対話型リアープロジェクションテレビシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアープロジェクションテレビのスクリーン上の任意の位置座標を、誤動作なく簡便かつ正確に遠隔操作で入力することができる対話型リアープロジェクションテレビシステムに関し、さらに詳しくは、画像表示領域外にフレネル中心を有するサーキュラーフレネルレンズシートを有した薄型のリアープロジェクションテレビに対応した対話型リアープロジェクションテレビシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
背面投射型表示装置であるリアープロジェクションテレビは、投射装置から発せられた映像光を投影する透過型のスクリーン（以下、スクリーンという。）を備えている。このスクリーンは、一般に、投射装置から投射される映像光を観察者側へ平行光又は略平行光（以下、略平行光という。）に偏向させるためのフレネルレンズシートと、その略平行光を拡散させて画像の視野角を広くするための光拡散シートとを有している。投射装置については、従来、三原色が別々の管から投射される３管式のＣＲＴ投射装置が一般的であったが、近年のデジタル化、高精細化、コンパクト化の要求につれ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＤＬＰ（Digital Light Processing）等を用いた単光源型の投射装置（以下、本願では「単光源投射装置」ということがある。）が使用されてきている。この単光源投射装置を用いた場合には、その特徴である画素表示により、静止画や文字表示がより一層鮮明になるという利点がある。
【０００３】
一方、こうしたリアープロジェクションテレビにおいては、近年、観察者によって遠隔操作で指定されたスクリーン上の位置座標を検出装置で検出し、その検出情報に基づいて画像処理やデータ処理を行う対話型のテレビシステムが開発されている。一般的な対話型のテレビシステムとしては、液晶ディスプレイに見られるようなタッチパネルやスタイラスペンを用いたものがあるが、これらのシステムは、観察者が表示画面上に指等の指示手段を接触させながら操作する必要があり、リアープロジェクションテレビのように、大型のスクリーンから離れた位置にいる観察者がスクリーン上の位置を指示しようとする場合には不便である。そのため、大型スクリーンを備えたリアープロジェクションテレビにおいては、表示画面であるスクリーン上の位置を、スクリーンから離れている場所から指示することができる対話型のテレビシステムが提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、複数の人が大画面ディスプレイ上に同時にポインタにより入力できると共に、ポインタの各々が出力する可視光を容易に確認することができる表示装置として、スクリーンに映像光を投射することにより画像の表示を行う投射部と、光の色が互いに異なる入力用の光をスクリーンの前面から投射する複数のポインタと、スクリーンの背面からスクリーンを撮影するカメラと、カメラで撮影した画像から上記複数のポインタのうちのいずれのポインタにより投射された光であるかを区別する入力検出部と、を備えた対話型の表示装置が提案されている。この対話型の表示装置では、発光特性の異なる可視光を投射する複数のポインタを用いて入力操作を行うため、ポインタの各々が出力する可視光を容易に区別することができると共に、複数の人が同時に大画面への入力操作を行うことができるという利点があるとされている。
【０００５】
また、例えば特許文献２には、ポインタを用いた入力機能を有する光ビーム投射型画像表示装置として、ポインタとしての非可視光発光体をスクリーン上に配したときこれに感応するビデオカメラを備え、このビデオカメラから得られるビデオ信号に基づいてポインタ位置座標データを生成し、このポインタ位置座標データをポインタ入力情報として描画処理又は演算処理をなす光ビーム投射型画像表示装置が提案されている。この表示装置では、赤外線レーザ光を出力する発光素子を組み込んだものをスクリーン上の位置を指示するためのポインタとして利用しており、ポインタから出力された赤外線レーザ光がスクリーンに当たった位置は、スクリーンの背面に設けられたセンサで検知される。そして、その位置からユーザの入力位置を同定するが、赤外線は不可視であるため、同定した位置に画像を表示することにより、位置が確認できるようにしている。
【０００６】
上記の特許文献１，２には、表示装置を構成するスクリーンの構成は詳しく記載されていないが、フレネル中心がシートの中央にある一般的なサーキュラーフレネルレンズシートであると考えられる。
【特許文献１】特開平８−９５１５７号公報
【特許文献２】特開平５−１５０７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図９及び図１０は、サーキュラーフレネルレンズシート１０１に対し、斜め下方又は斜め上方からのポインタ光１１０（ポインタから発した光のこと。）をレンズ面１０３及び非レンズ面１０４に入射させた場合の光の進行方向の説明図である。サーキュラーフレネルレンズシート１０１は、図９及び図１０に示すように、投射装置側から投射された映像光を観察者側に偏向するフレネルレンズ面１０３と、実質的な偏向には寄与しない非レンズ面１０４とからなるフレネルレンズ１０２が観察者側になるように形成させたフレネルレンズシートであり、こうしたフレネルレンズシート１０１を有するスクリーン面にポインタ光１１０を当てると、観察者側から入射したポインタ光１１０は、レンズ面１０３と非レンズ面１０４を透過したり屈折したりして投射装置側に向かう。
【０００８】
しかしながら、通常、ポインタ光１１０の直径は数ｍｍ（例えば４〜５ｍｍ）であるのに対し、フレネルレンズ１０２のピッチＰは１００μｍ程度であり、ポインタ光の直径の数十分の１であることから、フレネルレンズシート１０１に入射したポインタ光１１０は、レンズ面１０３で屈折した光と非レンズ面１０４で屈折又は反射した光とが混在した状態で投射装置側に出光したりフレネルレンズシート１０１内で迷光になったりするので、上記特許文献１，２に記載のようなカメラをスクリーン背面の投射装置側に設けた場合であっても、ポインタ光１１０の指示位置を正確に検出するのは実際にはかなり難しいという問題がある。なお、符号１２６の矢印は、投射装置が設置されている方向を示している。
【０００９】
詳しくは、図９に示すように、ポインタ光１１０が斜め下方からフレネルレンズシート１０１に入射した場合、レンズ面１０３に入射したポインタ光１１０の一部は屈折光となって筐体内に進むが、その屈折光は、投射装置の方向に向かわない多くの光１１１ａと、投射装置の方向に向かう僅かな光１１１ｂとに分かれる。一方、非レンズ面１０４に入射したポインタ光１１０の一部も屈折光となって筐体内に進むが、その屈折光は、投射装置の方向に向かわない多くの光１１２ａと、投射装置の方向に向かうごく僅かな光１１２ｂと、図示しない迷光とに分かれる。いずれにしても、観察者がスクリーン上の所定の位置にポインタ光１１０で指示した場合、フレネルレンズシート１０１を透過した屈折光はその多くが投射装置の方向以外の複数の方向に向かう光１１１ａ，１１２ａとなるので、ポインタ光１１０がスクリーン上の他の位置を指した場合における透過屈折光との区別がつかなくなり、その結果、観察者側に配置されたカメラは、検出した光がどの位置を指したポインタ光の光であるかを正確に検出することができない。
【００１０】
また、図１０に示すように、ポインタ光１１０が斜め上方からフレネルレンズシート１０１に入射した場合も同様、レンズ面１０３に入射したポインタ光１１０の一部は屈折光となって筐体内に進むが、その屈折光は、投射装置の方向に向かわない多くの光１１３ａと、投射装置の方向に向かう少ない光１１３ｂとに分かれる。一方、レンズ面１０３に入射した光のうち非レンズ面１０４にあたる光は非レンズ面１０４で反射して筐体内に進むが、その屈折光は、投射装置の方向に向かわない多くの光１１４ａと、投射装置の方向に向かうごく僅かな光１１４ｂと、図示しない迷光とに分かれる。いずれにしても、観察者がスクリーン上の所定の位置にポインタ光１１０で指示した場合、フレネルレンズシート１０１を透過した屈折光はその多くが投射装置の方向以外の複数の方向に向かう光１１３ａ，１１４ａとなるので、ポインタ光１１０がスクリーン上の他の位置を指した場合における透過屈折光との区別がつかなくなり、その結果、観察者側に配置されたカメラは、検出した光がどの位置を指したポインタ光の光であるかを正確に検出することができない。
【００１１】
特に最近のリアープロジェクションテレビは、ＬＣＤやＤＬＰ等の単光源投射装置が使用されてきていると共に、テレビ筐体のより一層の薄型化が要求されている。特に薄型化に対しては、フレネル中心がシートの中央にある従来型のサーキュラーフレネルレンズシートとは異なり、フレネル中心がシート内にあるが画像の表示領域外に位置するように設計されたサーキュラーフレネルレンズシートや、フレネル中心がシート内にないサーキュラーフレネルレンズシートを構成部材として備えるスクリーンが検討されている。こうしたフレネルレンズシートを、特許文献１，２で適用されているようなフレネル中心がシートの中央にある従来型のレンズシートに置き換えて適用した場合、特にポインタ光１１０が非レンズ面１０４で屈折又は反射し易く、その結果、多くの透過光が投射装置の方向以外の複数の方向に向かう光となって、ポインタ光１１０がスクリーン上の他の位置を指した場合における透過屈折光との区別がつかなくなり易いという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、画像表示領域外にフレネル中心を有するサーキュラーフレネルレンズシートを有した薄型のリアープロジェクションテレビにおいて、そのスクリーン上の任意の位置座標を、観察者が遠隔操作で誤動作なく簡便かつ正確に入力することができる平易な対話型リアープロジェクションテレビシステムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、誤動作が生じ難い対話型の薄型リアープロジェクションテレビシステムについて、画像表示領域外にフレネル中心を有するサーキュラーフレネルレンズシートを用いて検討を進めていたところ、カメラの設置場所をフレネル中心の軸線上に設けた場合に限り、スクリーンの周辺部にポインタ光で指示した場合や観察者がスクリーンの正面以外の位置からスクリーンに向かってポインタ光を指示した場合であっても、ポインタ光により指示された位置を極めて正確に検出できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１４】
すなわち、上記課題を解決するための本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムは、画像が表示される表示領域外にフレネル中心を有すると共にフレネルレンズが観察者側になるように配置されているサーキュラーフレネルレンズシートを少なくとも有する透過型のスクリーンと、前記フレネル中心の軸線上に設けられ、前記スクリーンから離れた場所にいる観察者が所持する指示装置によって指示された前記スクリーン上の指示位置を検出する位置検出装置と、前記スクリーンの表示領域に画像を表示すると共に前記位置検出装置により検出された指示位置に関わる情報を前記スクリーン上に形成する投射装置と、を少なくとも有することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、画像が表示される表示領域外にフレネル中心を有すると共にフレネルレンズが観察者側になるように配置されているサーキュラーフレネルレンズシートをスクリーンの構成部材として用いた場合、そのスクリーンから離れた場所にいる観察者は、指示装置を用いてそのスクリーンに向かって位置座標を指示するが、その指示位置は、フレネル中心の軸線上に設けられた位置検出装置により誤りなく検出される。この理由は、画像が表示される表示領域外にフレネル中心を有すると共にフレネルレンズが観察者側になるように配置されているサーキュラーフレネルレンズシートにおいて、レンズ面に入射した指示光は偏向されてフレネル中心の軸線方向に必ず向かうが、非レンズ面に入射した指示光は殊に大きく偏向されてフレネル中心の軸線方向には向かわないことから、位置検出装置をフレネル中心の軸線上に配置すれば、フレネル中心の軸線方向に向かう光が光量の小さい微弱光であっても他の光と混同することなくポインタ光の光として正確に検出できるためである。なお、フレネル中心の軸線方向に向かう光は光量の小さい微弱光であることがあるので、位置検出装置をフレネル中心の軸線上に配置されていない場合には、たとえ位置検出装置が投射装置の近傍に配置されている場合であっても、その微弱光をポインタ光の光として正確に検出することができない。
【００１６】
さらに、この本発明によれば、位置検出装置をそのフレネル中心の軸線上に設けるが、用いるフレネルレンズシートは、画像が表示される表示領域外にフレネル中心を有する構造からなるサーキュラーフレネルレンズシートであるので、位置検出装置は、投射装置から投射される映像光を遮蔽することはなく、かつ表示画像又は処理画像を位置検出装置の存在を気にすることなくスクリーン上に表示することができる。
【００１７】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記サーキュラーフレネルレンズシートが、当該シート内にフレネル中心を有することを特徴とし、又は、前記サーキュラーフレネルレンズシートが、当該シート内にフレネル中心を有しないことを特徴とする。
【００１８】
これらの発明によれば、画像が表示される表示領域外にフレネル中心を有すると共にフレネルレンズが観察者側になるように配置されているサーキュラーフレネルレンズシートとして、シート内にフレネル中心を有するシート、又は、シート内にフレネル中心を有しないシートを用いることができるが、これらいずれもシートも、レンズ面に入射した指示光は偏向されてフレネル中心の軸線方向に必ず向かうが、非レンズ面に入射した指示光は殊に大きく偏向されてフレネル中心の軸線方向には向かわないことから、位置検出装置をこれらフレネルレンズシートのフレネル中心の軸線上に配置すれば、フレネル中心の軸線方向に向かう光が光量の小さい微弱光であっても他の光と混同することなく検出することができる。
【００１９】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記位置検出装置が、前記投射装置と前記スクリーンとの間、又は、前記投射装置と前記スクリーンの反対側の筐体壁との間、に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、位置検出装置が、フレネル中心の軸線上の、投射装置とスクリーンとの間又は投射装置とスクリーンの反対側の筐体壁との間に配置されているので、位置検出装置は、フレネル中心の軸線方向に向かう光が光量の小さい微弱光であっても他の光と混同することなく検出することができると共に、投射装置から投射される映像光を遮蔽することはなく、かつ表示画像又は処理画像を位置検出装置の存在を気にすることなくスクリーン上に表示することができる。
【００２１】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記指示装置が少なくとも特定波長の指示光を発光する装置であり、前記位置検出装置が少なくとも前記指示光を検出する装置であることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、指示装置が少なくとも特定波長の指示光を発光する装置であり、位置検出装置が指示光を検出する装置であるので、特定波長からなる信号光を検出する位置検出装置により、任意の信号処理を行うことが可能となる。なお、「少なくとも」としたのは、指示装置が特定波長の指示光を発する他、例えば検出開始信号用の光を発することを含んでもよいためである。
【００２３】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記位置検出装置が、前記特定波長の指示光の最大値を指示位置として検出する受光素子を備えたカメラであることを特徴とする。
【００２４】
投射装置とスクリーンと観察者の位置関係において、観察者は必ず映像光が見える位置にいるので、投射装置から見た場合、光の逆進性から、観察者の発する指示光の光量が小さく微弱光であったとしても必ず見えることになる。したがって、使用したフレネルレンズシートのレンズ面に入射し、偏向されてフレネル中心の軸線方向に向かう指示光はたとえ光量が小さく微弱光であったとしても、軸線方向に向かう指示光の中ではフレネル中心の軸線上で最大値を示す。この発明によれば、位置検出装置が特定波長の指示光の最大値を指示位置として検出するカメラであるので、フレネル中心の軸線上に配置したカメラによって、フレネル中心の軸線方向に向かう指示光を他の光と混同することなく検出することができる。
【００２５】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記特定波長の指示光が赤外光であり、前記投射装置から投射される映像光は当該特定波長の赤外光が遮蔽された光で構成されていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、特定波長の指示光が赤外光であり、投射装置から投射される映像光はその特定波長の赤外光が遮蔽された光で構成されているので、位置検出装置は、指示装置から発せられた指示光と映像光とを混同せずに検出することができる。その結果、指示位置を誤ることなく検出することができる。
【００２７】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記特定波長の指示光が赤外光であり、前記投射装置と前記スクリーンとの間には当該特定波長の赤外光を遮蔽するカットフィルターが設けられていることを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、特定波長の指示光が赤外光であり、投射装置とスクリーンとの間にはその特定波長の赤外光を遮蔽するカットフィルターが設けられているので、位置検出装置は、指示装置から発せられた指示光と映像光とを混同せずに検出することができる。その結果、指示位置を誤ることなく検出することができる。
【００２９】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記指示装置が発光する指示光が非偏光光であり、前記投射装置から投射される映像光が偏光光であり、前記スクリーンと前記位置検出装置との間には、前記サーキュラーフレネルレンズシートで反射した映像光を遮蔽する偏光フィルターが設けられていることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、指示装置が発光する指示光が非偏光光であり、投射装置から投射される映像光が偏光光であり、スクリーンと位置検出装置との間には、サーキュラーフレネルレンズシートで反射した映像光を遮蔽する偏光フィルターが設けられているので、位置検出装置は、指示装置から発せられた非偏光光と、偏光光である映像光とを混同せずに検出することができる。その結果、指示位置を誤ることなく検出することができる。
【００３１】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記位置検出装置で検出した指示位置を前記スクリーン上の画像位置に変換して記憶する制御部を有し、前記投射装置は、前記制御部が記憶する指示位置の軌跡を前記画像と同期して表示する装置であることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、投射装置は、制御部が記憶する指示位置の軌跡を例えば動画像と同期して表示するので、例えば、画像を処理する範囲を正確に把握したり、画像を背景として捉えて指定する画像を重畳して動作させたりすること等が可能となる。
【００３３】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいて、前記位置検出装置で検出した指示位置を前記スクリーン上の画像位置に変換して記憶する記憶装置を有し、前記投射装置は、前記記憶装置が記憶する位置情報を画像化して前記スクリーン上の所定の位置に前記画像と一緒に表示することを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、投射装置は、記憶装置が記憶する位置情報を画像化してスクリーン上の所定の位置に画像と一緒に表示するので、特に動画像の各種処理に有効で、例えば任意の位置を動画像の動きに合わせてポイントアウトして画像表示を行ったり、動画像の中の指示位置の範囲を静止画として表示したり、あるいは、別途に指示信号を重畳することで動画像中で注視するある指定した範囲のある瞬間の映像を捉えて拡大したり若しくは静止画表示をしたり、といった画像表示を行うことができる。なお、ここでいう「ポイントアウト」とは、例えば動いているボールを指定したら、そのボールを自動追跡する意味である。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムによれば、画像が表示される表示領域外にフレネル中心を有すると共にフレネルレンズが観察者側になるように配置されているサーキュラーフレネルレンズシートをスクリーンの構成部材として用いた場合、そのスクリーンから離れた場所にいる観察者は、指示装置を用いてそのスクリーンに向かって位置座標を指示するが、その指示位置は、フレネル中心の軸線上に設けられた位置検出装置により誤りなく検出することができる。また、本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムにおいては、位置検出装置をそのフレネル中心の軸線上に設けるが、用いるフレネルレンズシートは、画像が表示される表示領域外にフレネル中心を有する構造からなるサーキュラーフレネルレンズシートであるので、位置検出装置は、投射装置から投射される映像光を遮蔽することはなく、かつ表示画像又は処理画像を位置検出装置の存在を気にすることなくスクリーン上に表示することができる。
【００３６】
こうした作用効果を奏する本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステムは、スクリーン上の任意の位置座標を、観察者が遠隔操作で誤動作なく簡便かつ正確に入力することができる対話型リアープロジェクションテレビシステムとして好ましく用いることができる。特に、ＬＣＤやＤＬＰ等の単光源投射装置を用いたリアープロジェクションテレビシステムのように、表示が鮮明な背面投射型表示装置において特に好ましく使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の対話型リアープロジェクションテレビシステム（以下、単に「ＰＴＶシステム」ということがある。）について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下の実施形態に限定解釈されるものではない。
【００３８】
図１は、本発明のＰＴＶシステムの一例を示す構成図である。本発明のＰＴＶシステム１は、筐体３の観察者側の面には透過型のスクリーン１０が配置され、そのスクリーン１０の背面側には映像光５を投射する投射装置４０が配置された背面投射型の画像表示装置であり、詳しくは、画像が表示される表示領域Ａの外にフレネル中心２を有すると共にフレネルレンズ１２（図２，図３を参照）が観察者側になるように配置されているサーキュラーフレネルレンズシート１１を少なくとも有する透過型のスクリーン１０と、フレネル中心２の軸線Ｌ上に設けられ、そのスクリーン１０から離れた場所にいる観察者Ｍが所持する指示装置２０によって指示されたスクリーン１０上の指示位置Ｓを検出する位置検出装置３０と、スクリーン１０の表示領域Ａに画像を表示すると共に位置検出装置３０により検出された指示位置Ｓに関わる情報をスクリーン１０上に形成する投射装置４０とを少なくとも有している。なお、符号５０は制御部を表している。以下に、本発明のＰＴＶシステム１の構成について、順に詳しく説明する。
【００３９】
（スクリーン）
本発明のＰＴＶシステム１を構成するスクリーン１０は、図１に示すように、その背面側に配置された投射装置４０から投射された映像光５を観察者側に透過することができる透過型のスクリーンである。このスクリーン１０は、映像光５が投射されて画像が表示される表示領域Ａと、映像光５が投射されずに画像が表示されない非表示領域Ｂとを有している。スクリーン１０は、投射装置４０から拡散光として拡大する映像光５を観察者側の方向に偏向するためのサーキュラーフレネルレンズシート１１を少なくとも備えている。また、スクリーン１０は、必要に応じて、偏向された映像光を水平方向又は垂直方向に拡散させて視野角を拡大するための光拡散シート１６、その光拡散シート１６を支持するための支持シート（図示しない）、蛍光灯等の外光がスクリーン前面に映り込んだり反射したりしない機能を有する前面シート（図示しない）等を備えていてもよい。
【００４０】
図２と図３は、それぞれ、スクリーン１０を構成するサーキュラーフレネルレンズシートの例を示す模式的な斜視図（Ａ）と横断面図（Ｂ）である。サーキュラーフレネルレンズシート１１（以下、フレネルレンズシート１１ともいう。）は、表示領域Ａの外、すなわち非表示領域Ｂにフレネル中心２を有すると共に、レンズ面１３と非レンズ面１４とからなるフレネルレンズ１２が観察者側になるように配置されているレンズシートである。より具体的には、図２と図３に示すサーキュラーフレネルレンズシート１１は、表示領域Ａの外にフレネル中心２を有する点では共通するが、図２は、シート内にフレネル中心２を有するフレネルレンズシート１１Ａを表しており、図３は、シート内にフレネル中心２を有しないフレネルレンズシート１１Ｂを表している。本発明のＰＴＶシステム１は、こうした形態のフレネルレンズシート１１を用いた点に構成上の特徴がある。
【００４１】
サーキュラーフレネルレンズシート１１において、フレネルレンズ１２を構成するレンズ面１３は、投射装置４０から投射された映像光５を観察者側に偏向させるために、投射装置４０側の平坦面１５に対する角度θ１がフレネル中心２から離れるにしたがって連続的又は段階的に徐々に大きくなっている。具体的には、フレネルレンズシート１１の仕様によっても異なるが、角度θ１は、フレネル中心２から離れるにしたがって、通常、０°程度〜７０°程度の範囲で徐々に大きくなっている。なお、フレネルレンズ１１のレンズ面のピッチＰは、一定であってもよいし変化させてもよいが、通常は、０．５ｍｍ〜０．０１ｍｍの範囲内で一定のピッチで形成される。一方、フレネルレンズ１２を構成する非レンズ面１４は、フレネルレンズ１２のレンズ面１３を形成するための必須の面であり、通常、投射装置４０側の平坦面１５に対する角度θ２がおよそ約６５°〜約９０°の範囲内で形成されている。
【００４２】
こうしたサーキュラーフレネルレンズシート１１は、必要に応じて従来公知の種々の技術要素を有していてもよい。例えば、シート内に光拡散剤や染料等のいずれかが含まれていてもよいし、投射装置４０側の面や観察者側の面に無反射層やマット層が設けられていてもよい。また、スクリーン１０に必要に応じて設けられる、上述の光拡散シート１６、支持シート、前面シートにおいても、従来公知の種々の技術要素を有していてもよく、光拡散剤や染料等のいずれかが含まれ又は設けられていてもよい。また、光拡散シート１６としては、シリンドリカルレンズが片面又は両面に形成されたものや、いわゆるハエの目レンズが形成されたものや、ブラックストライプ層や着色層が形成されたものであってもよい。また、各シートには、例えばノングレアー層、反射防止層、低反射層、ハードコート層、帯電防止層、防眩層、汚染防止層、偏光フィルター層、及び電磁波シールド層等が、その目的に応じて設けられていてもよい。
【００４３】
（指示装置、位置検出装置）
次に、指示装置２０と位置検出装置３０について説明する。指示装置２０は、図１に示すように、スクリーン１０から離れた場所にいる観察者Ｍが所持する装置であって、スクリーン１０上の所定の位置を指示するための装置である。一方、位置検出装置３０は、図１に示すように、指示装置２０から発せられる指示光２１等の指示信号に対応した装置であって、その指示装置２０によって指示されたスクリーン１０上の指示位置Ｓを検出するための装置である。位置検出装置３０は、指示装置２０から発する指示信号の種類に対応した装置である。
【００４４】
指示装置２０としては、例えば、特定波長の指示光２１を発光する装置を用いることができる。上記特定波長の指示光２１としては、映像光５に主に含まれる可視光はあまり適当ではなく、可視光以外の赤外光や紫外光等のうち特定の波長範囲の光を利用することができる。赤外光を発することができる光源としては、例えば、８００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の赤外光を発生することができるＧａＡｓ型の発光ダイオードや、ＧａＡｓ化合物半導体のレーザーダイオード等を用いることができる。
【００４５】
こうした特定波長の指示光２１を発光する指示装置２０を用いた場合、位置検出装置３０は、それに対応した受光素子を有し、その受光素子により検知された指示光２１を、映像光５等の他の光と混同せずに識別することができる。
【００４６】
また、指示装置２０が非偏光光を発生させる装置であってもよい。この場合、投射装置４０から投射する映像光５を偏光光とすれば、例えば図４に示すように、スクリーン１０と位置検出装置３０との間に偏光フィルター３３を設けた位置検出装置３０を用いることにより、指示装置２０から発せられた非偏光光からなる指示光２１を、投射装置４０から投射された映像光５と混同せずに検出することができる。偏光フィルター３３は、位置検出装置３０に取り付けられた偏光板であることが好ましく、具体的には、位置検出装置３０が備える受光素子の前面に配置されていることが好ましい。
【００４７】
また、投射装置４０から映像光５が投射される箇所に偏光フィルター４２を設けることもできる。このときの偏光フィルター４２としては、右回りの偏光（右偏光という）のみを通過させる右偏光板や、左回りの偏光（左偏光という）のみを通過させる左偏光板を用いることができ、その偏光フィルター４２を投射装置４０に装着することにより、映像光５を偏光光とすることができる。このとき、右偏光板を投射装置４０に装着すれば、右偏光板を通過した映像光５は右偏光のみを持つ光となってスクリーン１０に投射されるので、そのスクリーン１０で反射して位置検出装置３０に到達する光も右偏光のみを持っている。このとき、左偏光光のみを通過させる左偏光板を位置検出装置３０の前面に装着しておけば、右偏光のみを持つ光はその左偏光板でカットされるので、位置検出装置３０内に入らない。一方、指示装置２０からの指示光２１は、通常、右偏光光と左偏光光を含む非偏光光であるので、指示装置２０から発した指示光２１は、スクリーン１０を通過し、その指示光２１のうちの左偏光光は位置検出装置３０の前面にある左偏光板を通過して位置検出装置３０で検出される。その結果、スクリーン１０上に、投射装置４０からの映像光５と、指示装置２０からの指示光２１とが投射され、それらの光が反射又は透過して位置検出装置３０に到達した場合、指示装置２０からの指示光２１のみが検出されることになる。
【００４８】
前記の場合において、投射装置４０に装着する右偏光板の代わりに左偏光板を用いても、偏光光と偏光板の関係が左右逆になる以外は同様となり、スクリーン１０上に、投射装置４０からの映像光５と、指示装置２０からの指示光２１とが投射され、それらの光が反射又は透過して位置検出装置３０に到達した場合、指示装置２０からの指示光２１のみが検出されることになる。このように、投射装置４０と位置検出装置３０に異なる偏光フィルター（偏光板）を装着することにより、位置検出装置３０には、投射装置４０からの映像光５は入射せず、指示装置２０からの指示光２１だけが入射する。こうして、位置検出装置３０は、不要な光を省いた指示装置２０からの指示光２１だけを検出することができる。
【００４９】
偏光板の構成及び動作については、既に知られたところであるので、本願では詳細な説明を省略するが、以下に概略を説明する。すなわち、右偏光板は、直線偏光光のみを通す直線偏光板と、直線偏光光を右偏光光にする１／４波長板から構成されるものである。具体的には、投射装置４０から出た映像光５のうち、直線偏光光のみが直線偏光板を通過し、通過した直線偏光光は１／４波長板により右偏光光に変えられ、スクリーン１０に投射される。一方、左偏光板は、右偏光光を直線偏光光に変える１／４波長板と、この直線偏光光を通過させないように透過軸が配置されている直線偏光板とから構成される。ここで、透過軸とは、直線偏光板に固有の軸であって、この軸方向と同じ方向の振動面を有する直線偏光光のみが直線偏光板を透過することができる軸である。１／４波長板に入る光には、投射装置４０から出てスクリーン１０で反射された右偏光光と、指示装置２０からのあらゆる方向の偏光光を含む光（非偏光光）とがある。前記のスクリーン１０で反射された右偏光光と、前記のあらゆる方向の偏光光を含む光中の右偏光光とは、１／４波長板により、直線偏光光Ａと、直線偏光光Ａを含む光Ｂとにそれぞれ変えられる。この直線偏光光Ａの振動面と直線偏光板の透過軸とは直交するため、直線偏光光Ａは、直線偏光板を通過することができない。そして、最終的に得られる光は、直線偏光光Ａを含む光Ｂのうち、直線偏光板を通過した光である。
【００５０】
直線偏光板は、グラン−トムソン・プリズム、ニコル・プリズム、２色性色素材料を塗布した透明プラスチック材料等により実現することができる。１／４波長板は、水晶板、チタン酸バリウム結晶等により実現することができる。１／４波長板は、波長に応じてその厚さが決まるが、厚さを決めるための基準となる波長については、投射装置４０から出力される光のうち、代表的な色の波長、出力される光の波長の上限値と下限値の平均、又は出力される光量を考慮した重み付き平均とすればよい。
【００５１】
また、直線偏光光を右偏光光に変えるためには、直線偏光板の透過軸と、１／４波長板の進相軸とを一定の関係になるように配置する必要がある。なお、１／４波長板には、１／４波長板に入射した直線偏光光がその偏光状態を変えないで１／４波長板を通過できる、互いに直交する２つの振動面の方向があるが、進相軸とは、この２つの方向のうち光の伝搬速度が速い方の方向と同じ方向を有する軸をいう。なお、上記においては、右偏光板と左偏光板の組み合せとしたが、本発明は、これに限られるものではなく、互いに透過軸が直交する直線偏光板を組み合わせてもよい。さらに、上記においては、１／４波長板を用いて円偏光を生成することを説明したが、他の波長板を用いて楕円偏光を生成してもよい。
【００５２】
また、上記においては、指示装置２０の個数については言及していないが、単一の指示装置２０を用いた場合であってもよいし、複数の指示装置を用いた場合であってもよい。なお、複数の指示装置２０を用いる場合には、指示装置２０からの光の周波数や強度をそれぞれ異なるようにしたり、指示装置２０からの光の偏光状態を異なるようにしたりして、複数の指示装置２０による指示位置の検出を可能にすることができる。
【００５３】
例えば、赤外線を発光する２つの指示装置を用いた場合、一方の指示装置Ｖには左偏光光のみを透過させる左偏光板を設け、他方の指示装置Ｗには右偏光光のみを透過させる右偏光板を設ければ、一方の指示装置Ｖからは左偏光光を持つ赤外光が投射され、他方の指示装置Ｗからは右偏光光を持つ赤外光が投射されることになる。そして、位置検出装置３０の前には、右偏光光と左偏光光のうち、通過させる偏光光を選択することができる可変偏光板を設置する。なお、可変偏光板は、１／４波長板と１／２波長板と直線偏光板とから構成されるものであり、１／２波長板はＴＮ（Twisted Nematic）液晶で構成されており、電圧が印加されていないときは入射した直線偏光光の振動面の方向を９０度回転させるが、所定の電圧が印加されているときは入射した直線偏光の振動面の方向を変えないという特徴がある。
【００５４】
また、一方の指示装置Ｖからの左偏光光と他方の指示装置Ｗからの右偏光光とが可変偏光板に入射した場合、１／２波長板を通過後の光の振動面は、電圧印加時では、一方の指示装置Ｖからの光は垂直方向であるため、可変偏光板と直線偏光板を通過する。このとき、他方の指示装置Ｗからの光の振動面は水平方向であるため、可変偏光板も直線偏光板も通過しない。一方、電圧無印加時には逆になり、一方の指示装置Ｖからの光は可変偏光板を通過しないが、他方の指示装置Ｗからの光は可変偏光板を通過する。こうすることにより、複数の指示装置を用いた場合であっても、各指示装置からの光の偏光状態を異なるようにして対処できる。
【００５５】
次に、位置検出装置３０について詳しく説明する。位置検出装置３０は、指示装置２０から発せられる指示信号（例えば指示光２１）に対応した装置であって、その指示装置２０によって指示されたスクリーン１０上の指示位置Ｓを検出するための装置である。そして、指示装置２０が少なくとも特定波長の指示光２１を発光する装置である場合、この位置検出装置３０も、少なくとも指示光２１を検出する装置となるが、「少なくとも」としたのは、指示装置２０が特定波長の指示光２１を発する他、例えば検出開始信号用の光を発することを含んでもよいためである。こうした位置検出装置３０により、特定波長からなる指示光２１を検出することができ、本発明のＰＴＶシステム１は、任意の信号処理を行うことが可能となる。
【００５６】
例えば指示装置２０が赤外光を指示光２１として発光する装置である場合、位置検出装置３０を、赤外光を検出可能な受光素子を有するものとすれば、スクリーン１０上に指示された赤外光の位置を識別することができる。
【００５７】
また、例えば、上述したように映像光５を偏光光とし、指示装置２０からの指示光２１を非偏光光とした場合には、図４に例示したように、受光素子の前面に偏光板を設けた位置検出装置３０が用いられる。こうした位置検出装置３０により、指示装置２０からの指示光２１と、投射装置４０から投射された映像光５とを混同せずに識別することができ、指示装置２０で指示された指示位置を誤りなく検出することができる。
【００５８】
特定波長の指示光２１に対応した受光素子のうち、指示光２１として赤外光を適用した場合における受光素子としては、例えばＣｄＳ等のフォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光素子が好ましく用いられる。また、そうした受光素子を有する位置検出装置３０は、特定波長の指示光２１の最大値を指示位置として検出することができるカメラであることが好ましい。
【００５９】
フレネルレンズシート１１のレンズ面１３に入射し、偏向されてフレネル中心２の軸線Ｌの方向に向かう指示光（図１０中の符号１１１ｂ、１１２ｂ及び図１１中の符号１１３ｂ，１１４ｂを参照））は、フレネル中心２の軸線Ｌ上で最大値を示すが、位置検出装置４０を、特定波長の指示光２１の最大値を指示位置として検出するカメラとすることにより、フレネル中心２の軸線Ｌ上に配置したカメラによって、フレネル中心２の軸線Ｌの方向に向かう指示光を他の光（例えば映像光）と混同することなく検出することができる。なお、特定波長の指示光２１の最大値を指示位置として認識するためには、受光素子で受光した光をＯ／Ｅ変換する装置を備えることが望ましい。
【００６０】
また、指示装置２０から発せられる特定波長の指示光２１が赤外光である場合、図５に示すように、投射装置４０とスクリーン１０との間に特定波長の赤外光を遮蔽するカットフィルター４３を設けることもできる。こうした構成とすることにより、投射装置４０から投射される映像光５から特定波長の赤外光成分がカットされるので、カットフィルター４３を通過した映像光５と、指示装置２０からの指示光２１とを区別することができる。その結果、位置検出装置３０が検出した光の中に特定波長の赤外光成分が含まれている場合には、その赤外光の位置が指示装置２０で指示された指示位置Ｓとなる。なお、特定波長の赤外光を遮蔽するカットフィルター４３としては、例えば干渉フィルター、誘電多層膜フィルター、色ガラスフィルター等を例示することができる。
【００６１】
図６は、図２に示すサーキュラーフレネルレンズシート１１Ａをスクリーン１０の構成部材として用いたときの本発明のＰＴＶシステム１の構成を示す配置図であり、図７は、図３に示すサーキュラーフレネルレンズシート１１Ｂをスクリーン１０の構成部材として用いたときの本発明のＰＴＶシステム１の構成を示す配置図である。本発明において、位置検出装置３０は、図６及び図７に示すように、フレネル中心２の軸線Ｌ上に設けられている。位置検出装置３０がフレネル中心２の軸線Ｌ上に設けられていれば、投射装置４０とスクリーン１０との間であっても、投射装置４０とスクリーン１０の反対側の筐体壁６との間であってもよいが、いずれの場合であっても投射装置４０に近い位置に設けられていることが好ましく、投射装置４０に隣接もしくは接触して設けられていることがより好ましい。
【００６２】
本発明では、位置検出装置３０をフレネル中心２の軸線Ｌ上に設けるが、本発明で用いるサーキュラーフレネルレンズシート１１は、画像が表示される表示領域Ａの外である非表示領域Ｂにフレネル中心２を有すると共にフレネルレンズ１２が観察者側になるように配置されている。そのため、スクリーン１０から離れた場所にいる観察者Ｍが指示装置２０を用いてそのスクリーン１０上の位置座標を指示光２１で指示したとき、図１０及び図１１に示したように、レンズ面１３に入射した指示光２１は偏向されてフレネル中心２の軸線方向に向かうが、非レンズ面１４に入射した指示光２１は殊に大きく偏向されてフレネル中心２の軸線方向には向かわないことから、位置検出装置３０をフレネル中心２の軸線Ｌ上に配置すれば、フレネル中心２の軸線方向に向かう光の光量が小さい場合であっても他の光と混同することなく検出できる。なお、フレネル中心２の軸線方向に向かう光とは、例えば図１０中の符号１１１ｂ、１１２ｂ及び図１１中の符号１１３ｂ，１１４ｂを指している。
【００６３】
フレネル中心２は、サーキュラーフレネルレンズシート１１のレンズ中心であるので、投射装置４０は通常このフレネル中心２の軸線上に配置される。そうすることにより、投射装置４０から投射された映像光５はスクリーン１０の正面方向にいる観察者側に偏向され、観察者は、スクリーン１０上に映し出された画像を良好な画像として見ることができる。本発明では、そうしたフレネル中心２の軸線Ｌ上に位置検出装置３０を設けているので、観察者Ｍから発せられる指示装置２０からの指示光２１のような、映像光５とは逆方向に進む光は、図１０や図１１に示すように、フレネル中心２の軸線Ｌ上に向かわない光（１１１ａ，１１２ａ，１１３ａ，１１４ａ）もあるが、レンズ面１３で屈折する指示光２１は、その強弱はあるにしろフレネル中心２の軸線上のいずれかの位置に向かう光（１１１ｂ、１１２ｂ、１１３ｂ、１１４ｂ）を含んでいる。その結果、フレネル中心２の軸線Ｌ上に位置検出装置３０を配置しておけば、観察者Ｍから発せられる指示装置２０からの指示光２１を外光や迷光等の他の光と区別して検出することができる。
【００６４】
また、位置検出装置３０を投射装置４０に隣接もしくは接触して設けることが特に好ましいが、その理由としては、投射装置４０が設けられた位置は投射する映像光５の発光元であり、しかもその投射装置４０はフレネル中心２の軸線Ｌ上に設けられているので、映像光５とは逆方向に進む光である指示光２１を検出する位置検出装置３０の設置位置として、フレネル中心２の軸線Ｌ上であって投射装置４０にできるだけ近い位置が最も望ましいことになる。そして、フレネル中心２の軸線Ｌ上に設けられた位置検出装置３０を投射装置４０にできるだけ近づければ、位置検出装置３０で検出される指示光２１の形状は、略円形形状がより絞られて小さくなり、光量の多い円形形状になるので好ましい。一方、フレネル中心２の軸線Ｌ上であっても投射装置４０から離れていくと、位置検出装置３０で検出される指示光２１の形状は、略円形形状が大きくなり、ややぼけた感じの円形形状になる。ただし、これらはいずれも位置検出装置３０をフレネル中心２の軸線Ｌ上に設けているので、形状の大小はあるにしろ、その円形の中心位置が最も光量が多い場合が多く、その円形の中心位置が、観察者Ｍから発せられる指示装置２０からの指示光２１が示す位置座標を表すものとなり、指示位置Ｓを誤りなく検出することができる。
【００６５】
これに対し、位置検出装置３０をフレネル中心２の軸線Ｌ上に設けない場合には、位置検出装置３０で検出される指示光２１の形状は、円形形状にはなり難く、楕円形状のようになるので、容易にはその中心位置を判断できず、観察者Ｍから発せられる指示装置２０からの指示光２１が示す位置座標を容易には判断できないものとなる。
【００６６】
以上のように、本発明においては、画像が表示される表示領域外にフレネル中心２を有する構造のサーキュラーフレネルレンズシート１１を用いるので、位置検出装置３０をそのフレネル中心２の軸線Ｌ上に設けても、その位置検出装置３０が投射装置４０から投射される映像光５を遮蔽しない。その結果、投射装置４０から投射された映像光５によってスクリーン１０上に映し出される表示画像又は処理画像は、フレネル中心２の軸線Ｌ上に設けられた位置検出装置３０に影響されることなくスクリーン上に表示される。
【００６７】
（投射装置）
次に、投射装置４０について説明する。投射装置４０は、スクリーン１０の表示領域Ａに画像を表示すると共に位置検出装置３０により検出された指示位置Ｓに関わる情報をスクリーン１０上に形成する装置であり、用いたサーキュラーフレネルレンズシート１１のフレネル中心２の軸線上に設けられる。投射装置４０としては、近年のデジタル化、高精細化、コンパクト化の要求に対応した、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＤＬＰ（Digital Light Processing）等の単光源投射装置を好ましく用いることができるが、従来型の３管式ＣＲＴも用いることも可能である。なお、単光源投射装置は、小型のものが多く、フレネル中心２の軸線上に容易に設けることができるが、３管式ＣＲＴは大型であるので、通常は、その真ん中の管がフレネル中心２の軸線上になるように設けることが好ましい。
【００６８】
また、投射装置４０は、図６（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように、映像光５を直接スクリーン１０に向かって投射させるものであってもよいし、図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように、反射ミラー４で映像光５を反射させてスクリーン１０に投射させるものであってもよい。いずれもの場合であっても、近年のＰＴＶシステムの薄型化要求により、投射装置４０から投射する映像光５の拡散角θはより大きくなる傾向があるので、そうした薄型化要求に応えることができる投射装置４０が好ましく用いられる。
【００６９】
投射装置４０は、制御部５０が記憶する指示位置Ｓの軌跡を画像と同期して表示する装置であることが望ましく、又は、制御部５０内のハードディスク５３が記憶する位置情報を画像化してスクリーン１０上の所定の位置に画像と一緒に表示する装置であることが望ましい。これにより、例えば、画像を処理する範囲を正確に把握したり、画像を背景として捉えて指定する画像を重畳して動作させたりすること等が可能となる。なお、このように、指示位置の軌跡を画像と同期して表示するためには、例えば、指示位置が手振れのため正確に指示できない場合（例えば、キーボードを映して所定のキーをクリックするような場合）では、指示位置が軌跡の面としての中心にあることを認識させる処理、又は指示位置の通過回数が最も多い位置にあることを認識させる処理が必要となる。
【００７０】
また、投射装置４０は、位置検出装置３０で検出した指示位置に関わる位置情報を記憶する記憶装置を有し、その位置情報を画像化してスクリーン１０上の所定の位置に画像と一緒に表示する装置であることが望ましい。これにより、例えば特に動画像の各種処理に有効で、例えば任意の位置を動画像の動きに合わせてポイントアウトして画像表示を行ったり、動画像の中の指示位置の範囲を静止画として表示したり、あるいは、別途に指示信号を重畳することで動画像中で注視するある指定した範囲のある瞬間の映像を捉えて拡大したり若しくは静止画表示をしたり、といった画像表示を行うことができる。なお、ここでいう「ポイントアウト」とは、例えば動いているボールを指定したら、そのボールを自動追跡する意味である。
【００７１】
（制御システム）
次に、本発明のＰＴＶシステム全体の制御システムについて説明する。図１に示す本発明のＰＴＶシステム１の基本的な構成は、スクリーン１０と、指示装置２０でスクリーン１０上に指示された指示位置Ｓを検出する位置検出装置３０と、位置検出装置３０が検出した位置信号を処理すると共に処理された位置信号を必要に応じて画像信号に変換して画像情報とし、その画像情報を本来の画像情報に加えて投射装置４０に映像信号として送る制御部５０と、その制御部５０からの映像信号をスクリーン１０上に映像光５として投射する投射装置４０とを備えている。
【００７２】
こうしたＰＴＶシステム１において、制御部５０は、位置検出装置３０と投射装置４０に接続されており、位置検出装置３０が検出した位置信号を受け、その位置信号を必要に応じて画像処理し、投射装置４０から発する映像光に乗せてスクリーン１０に表示させるものである。この制御部５０の具体的態様としては、例えば、（１）位置検出装置３０で検出した指示位置Ｓを画像情報に変換して記憶し、投射装置４０により、その指示位置Ｓの軌跡を画像と同期して表示させるようにしてもよいし、或いは、（２）位置検出装置３０で検出した指示位置Ｓに関わる位置情報を記憶装置で記憶した後、投射装置４０により、その位置情報を画像化してスクリーン１０上の所定の位置に画像と一緒に表示するようにしてもよい。このときの記憶装置としては、制御部５０が備えるものであってもよいし、投射装置４０が備えるものであってもよい。
【００７３】
図８は、制御部５０のハードウエアの一例を示す構成図である。制御部５０は、図８に例示したように、ＰＴＶシステム全体を制御するものであり、ＣＰＵ５１と、位置検出装置３０が検出した指示信号を画像情報に変換する位置情報制御部３１と、位置情報制御部３１で変換された画像情報を画像信号に変換する画像情報制御部４１と、主記憶部５２と、ハードディスク部５３と、ＣＰＵ５１／位置情報制御部３１／画像情報制御部４１／主記憶部５２／ハードディスク部５３間を繋ぐバス５４とで構成されている。なお、位置情報制御部３１は、図８に示すように制御部５０内に含まれていてもよいし、位置検出装置３０内に含まれていてもよい。同様に、画像情報制御部４１も、図８に示すように制御部５０内に含まれていてもよいし、投射装置４０内に含まれていてもよい。なお、こうした構成は本発明のＰＴＶシステムの一例であり、図示の構成に限定されない。
【００７４】
主記憶部５２は、ＣＰＵ５１が実行する制御部５０の処理プログラムの実行時の記憶部であり、さらに位置情報制御部３１や画像情報制御部４１の処理プログラムの実行時の記憶部としても作用する。
【００７５】
ハードディスク５３は、位置検出装置３０で検出した指示位置Ｓの位置情報や、その位置情報をスクリーン１０上に形成する画像情報に変換した画像データを記憶するものであり、具体的には、指示装置２０により指定され、位置情報制御部３１により識別された位置情報、及び指示装置２０の識別情報等を記憶する装置である。また、このハードディスク５３には、ＣＰＵ５１が実行する制御部５０、位置情報制御部３１及び画像情報制御部４１の処理プログラムが記憶されており、その記憶情報は、処理プログラムの実行時に主記憶部５２に転送される。
【００７６】
位置情報制御部３１は、ＣＰＵ５１からの指示を受け、位置検出装置３０で検出した検出信号をＡ／Ｄ変換し、得られたデジタルデータを主記憶部５２に送るものである。
【００７７】
画像情報制御部４１は、ＣＰＵ５１から、スクリーン１０上に形成する画像情報を受け、その画像情報に基づいて投射装置４０に出力するものである。
【００７８】
位置検出装置３０と投射装置４０とは、同期を取って動作させてもよいし、同期を取らないで動作させてもよい。同期を取って動作させる場合は、投射装置４０の垂直帰線期間に位置検出装置３０で撮影することが望ましい。
【００７９】
制御部５０は、位置情報制御部３１から位置情報を受けた後、その位置情報に従った処理を実行する。例えば、複数のメニューが画面上に表示されている場合に、指示位置Ｓが画面上のいずれか１つのメニューを指定したときは、指示された指示位置Ｓのメニューが選択されたと解釈し、そのメニューを開く処理を行う。この実行結果として、開かれたメニューを表示する画像を生成するためのデータを画像情報制御部４１に送る。画像情報制御部４１は、このデータに従って、所定の画像信号を生成し、生成した画像信号を投射装置４０に送る。送られた画像信号は、投射装置４０内で映像光５に変換され、映像光５をスクリーン１０に投射する。
【００８０】
以上説明したように、本発明のＰＴＶシステムは、一般家庭用のテレビシステムとして、例えば、番組中の好みの部分を拡大したり、劇中の人物をあらかじめ入力してあった他の人物に変換したりするといった画像のパフォーマンスの向上や、指示をゲームの入力機能として働かせたりすることはもちろん、ＰＣ端末であるマウスを用いた位置指定手段の代わりの信号送信手段（赤外線、電磁波、特定波長の指示光等）として用いるとことが可能である。
【００８１】
さらに、大画面として用いる産業用においては、殊にスクリーンが大画面であるため、指示装置２０からの指示光２１の投射点のサイズが小さくなりすぎる可能性があり、位置検出装置３０で検出する場合、解像度が不足して誤検出されるという従来考えられていたような懸念もあるが、本発明のＰＴＶシステム１では、そうした懸念は不要であり、指示位置Ｓを正確に検出することができる。
【００８２】
また、本発明のＰＴＶシステムでは、指示位置Ｓを正確に検出することができるので、例えば、プレゼンテーションシステム、電子会議システム、管制システム、監視システム、プラント制御システム、等に好ましく用いることができる。
【００８３】
プレゼンテーションシステムに適用する場合には、所定の画像表示を行うと共に、プレゼンター（上記における観察者Ｍに相当する）の指示位置Ｓに応じて画像処理を行うことでさまざまな機能を付加をすることとができる。より具体的には、例えば、静止画のみならず動画であっても、ある部分の画像のみを拡大・縮小したり、移動したりすることが可能となる。その結果、大画面のスクリーンから離れた位置にいるプレゼンターが指示光等で指示することにより、従来にはないプレゼンテーションを行うことができる。
【００８４】
電子会議システムに適用する場合には、所定の画像表示を行うと共に、司会者、議長（上記における観察者に相当する）の指示位置に応じた情報の表示をすることとができる。より具体的には、例えば、指示位置の情報のバックデータ表示をすることが可能となり、その結果、大画面のスクリーンから離れた位置にいる司会者又は議長が指示光等で指示することにより、従来にはない電子会議を行うことができる。なお、「バックデータ」とは、例えば表作成ソフトで作成した図における、元の数値データ等の関連データの意味である。
【００８５】
管制システムや監視システムに適用する場合には、所定の画像表示を行うと共に、管制官や監視官（上記における観察者に相当する）の指示位置に応じ、管制や監視対象に関する情報を収集することができ、その情報を基にその後の指示や管制作業を行うことができる。その結果、大画面のスクリーンから離れた位置にいる管制官が指示光等で指示することにより、従来にはない管制を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明のＰＴＶシステムの一例を示す構成図である。
【図２】スクリーンを構成するサーキュラーフレネルレンズシートの一例を示す模式断面図である。
【図３】スクリーンを構成するサーキュラーフレネルレンズシートの他の一例を示す模式断面図である。
【図４】スクリーンと位置検出装置との間に、偏光フィルターを設けた形態を示す説明図である。
【図５】投射装置とスクリーンとの間に、特定波長の赤外光を遮蔽するカットフィルターを設けた形態を示す説明図である。
【図６】図２に示すサーキュラーフレネルレンズシートをスクリーンの構成部材として用いたときのＰＴＶシステムの構成を示す配置図である。
【図７】図３に示すサーキュラーフレネルレンズシートをスクリーンの構成部材として用いたときのＰＴＶシステムの構成を示す配置図である。
【図８】制御部のハードウエアの一例を示す構成図である。
【図９】実質的な画像表示領域にフレネル中心が存在しないサーキュラーフレネルレンズシートに対し、斜め下方からの指示光をレンズ面及び非レンズ面に入射させた場合の光の進行方向の説明図である。
【図１０】実質的な画像表示領域にフレネル中心が存在しないサーキュラーフレネルレンズシートに対し、斜め上方からの指示光をレンズ面及び非レンズ面に入射させた場合の光の進行方向の説明図を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  対話型リアープロジェクションテレビシステム（ＰＴＶシステム）
２  フレネル中心
３  筐体
４  反射ミラー
５  映像光
６  筐体壁
１０  スクリーン
１１  サーキュラーフレネルレンズシート
１２  フレネルレンズ
１３  レンズ面
１４  非レンズ面
１５  平坦面
１６  光拡散シート
２０  指示装置
２１  指示光
３０  位置検出装置
３１  位置検出制御部
３２  位置情報制御部
３３  偏光フィルター
４０  投射装置
４１  画像情報制御部
４２  偏光フィルター
４３  カットフィルター
５０  制御部
５１  ＣＰＵ
５２  主記憶部
５３  ハードディスク
Ａ  表示領域
Ｂ  非表示領域
Ｌ  フレネル中心の軸線
Ｍ  観察者
Ｓ  指示位置
Ｐ  レンズ面のピッチ
θ１  平坦面に対するレンズ面の角度
θ２  平坦面に対する非レンズ面の角度
θ  拡散角
【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】
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【図１０】
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