(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが同期用光パルスを受信し、該同期用光パルスに応じて所定の時間間隔で順に赤外光パルスを発生するように構成された、該赤外光パルスにより表示画面上の位置を指示する複数の指示体と組み合わされて使用されるカメラ装置であって、
所定の周期で前記同期用光パルスを発生する発光部と、
前記表示画面を含む領域を撮像領域とし、前記所定の時間間隔で赤外光を撮像して前記指示体毎に前記赤外光パルスの発光点を示す画像信号を出力する撮像部と、
前記所定の周期毎に、前記撮像部から出力された前記画像信号を前記複数の指示体にそれぞれ対応する複数のフレームに分離し、各フレームの画像を、前記発光点を示す信号レベルが互いに異なるように調整して１つのフレームに合成するフレーム処理部と、を有する、カメラ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラ装置において、
前記指示体の数がｋ（正の整数）であり、
前記フレーム処理部は、
前記撮像部から出力された画像信号を入力とし、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は所定値を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力するルックアップテーブルと、
前記ルックアップテーブルから出力された画像信号をｋ個のフレームに分離するフレーム分離部と、
前記ｋ個のフレームに対して、フレーム毎に異なる乗数を信号レベルに乗算するレベル調整を行い、該レベル調整後のｋ個のフレームを１つのフレームに合成するフレーム合成部と、を有する、カメラ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のカメラ装置において、
前記ｋの値が２であり、
前記フレーム分離部は、前記ルックアップテーブルから出力された画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離し、
前記フレーム合成部は、
前記奇数フレームに対して１フレーム分の遅延を生じさせるフレームメモリと、
前記偶数フレームの信号レベルを２倍する積算回路と、
前記フレームメモリから出力された奇数フレームと前記積算回路から出力された偶数フレームとを１つのフレームに合成する加算回路と、を有する、カメラ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のカメラ装置において、
前記指示体の数がｋ（正の整数）であり、
前記フレーム処理部は、
前記撮像部から出力された画像信号をｋ個のフレームに分離するフレーム分離部と、
前記フレーム毎に設けられ、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は所定値を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力するｋ個のルックアップテーブルと、
前記ｋ個のルックアップテーブルからそれぞれ出力されたフレームを１つのフレームに合成するフレーム合成部と、を有し、
前記ｋ個のルックアップテーブルは、前記所定値が互いに異なるように構成されている、カメラ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のカメラ装置において、
前記ｋの値が２であり、
前記フレーム分離部は、前記撮像部から出力された画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離し、
前記ｋ個のルックアップテーブルは、
前記奇数フレームを入力とし、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は第１の値を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力する第１のルックアップテーブルと、
前記偶数フレームを入力とし、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は前記第１の値とは異なる第２の値を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力する第２のルックアップテーブルと、を有する、カメラ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のカメラ装置において、
前記指示体の数がｋ（正の整数）であり、
前記フレーム処理部は、
前記撮像部から出力された画像信号を入力とし、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は１を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力する２値化回路と、
前記２値化回路から出力された画像信号をｋ個のフレームに分離するフレーム分離部と、
前記ｋ個のフレームに対して、フレーム毎に異なる乗数を信号レベルに乗算するレベル調整を行い、該レベル調整後のｋ個のフレームを１つのフレームに合成するフレーム合成部と、を有する、カメラ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のカメラ装置において、
前記ｋの値が２であり、
前記フレーム分離部は、前記２値化回路から出力された画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離し、
前記フレーム合成部は、
前記奇数フレームに対して１フレーム分の遅延を生じさせるフレームメモリと、
前記偶数フレームの信号レベルを２倍する積算回路と、
前記フレームメモリから出力された奇数フレームと前記積算回路から出力された偶数フレームとを１つのフレームに合成する加算回路と、を有する、カメラ装置。
【請求項８】
表示画面を備えた表示装置と、
赤外光パルスを発して前記表示画面上の位置を指示する複数の指示体と、
前記複数の指示体それぞれの前記赤外光パルスの軌跡を示す描画信号を出力するカメラ装置と、
前記表示装置及びカメラ装置と通信ケーブルを介して接続され、前記描画信号に基づいて前記複数の指示体それぞれの描画映像信号を生成し、該描画映像信号を前記表示装置に供給して描画映像を表示させる映像生成装置と、を有し、
前記複数の指示体は、同期用光パルスを受信し、該同期用光パルスに応じて所定の時間間隔で順に赤外光パルスを発生するように構成され、
前記カメラ装置は、
所定の周期で前記同期用光パルスを発生する発光部と、
前記表示画面を含む領域を撮像領域とし、前記所定の時間間隔で赤外光を撮像して前記指示体毎に前記赤外光パルスの発光点を示す画像信号を出力する撮像部と、
前記所定の周期毎に、前記撮像部から出力された前記画像信号を前記複数の指示体にそれぞれ対応する複数のフレームに分離し、各フレームの画像を、前記発光点を示す信号レベルが互いに異なるように調整して１つのフレームに合成するフレーム処理部と、を有する、電子黒板システム。
【請求項９】
それぞれが同期用光パルスを受信し、該同期用光パルスに応じて所定の時間間隔で順に赤外光パルスを発生するように構成された、該赤外光パルスにより表示画面上の位置を指示する複数の指示体と組み合わされて使用されるカメラ装置にて行われる描画信号生成方法であって、
所定の周期で前記同期用光パルスを発生し、
前記表示画面を含む領域を撮像領域とするイメージセンサを用いて、前記所定の時間間隔で赤外光を撮像し、
前記所定の周期毎に、前記イメージセンサから前記指示体毎に出力された前記赤外光パルスの発光点を示す画像信号を、前記複数の指示体にそれぞれ対応する複数のフレームに分離し、各フレームの画像を、前記発光点を示す信号レベルが互いに異なるように調整して１つのフレームに合成する、描画信号生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ装置、電子黒板システム及び描画信号生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ペンと呼ばれる指示体を用いて表示画面上に任意の情報を書き込むことができる電子黒板システムが提供されている。
電子黒板システムの一例として、インタラクティブ電子黒板が特許文献１に記載されている。このインタラクティブ電子黒板は、電子ペン、赤外線カメラ、投写部及びコンピュータ装置を有する。【０００３】
電子ペンは、スイッチと、このスイッチが押された状態のときに赤外線を発光する発光部とを有する。スイッチは電子ペンの先端部に設けられ、使用者は、電子ペンの先端をスクリーンに押し付けることで、スイッチを押して赤外線を発光させることができる。
赤外線カメラは、電子ペンからの赤外線を撮像する。赤外線カメラは、通信用ケーブルを介してコンピュータ装置と接続されており、スクリーン上の電子ペンの発光点を示す画像信号（描画信号）をコンピュータ装置に提供する。
コンピュータ装置は、通信用ケーブルを介して投写部と接続されている。コンピュータ装置は、赤外線カメラからの画像信号に基づいて電子ペンの軌跡を示す描画映像信号を生成し、該描画映像信号を投写部に供給する。投写部は、描画映像信号に基づく描画映像をスクリーンに投写する。【０００４】
上記のインタラクティブ電子黒板において、コンピュータ装置は、赤外線カメラからの撮像画像を解析することで、電子ペンを用いた操作（描画や、描画した絵の消去、アイコンのクリックなど）を認識することができる。
しかし、上記のインタラクティブ電子黒板においては、２本以上の電子ペンを用いる場合に、各電子ペンの操作を個別に認識することは困難である。
そこで、複数の電子ペンの操作を個別に認識することが可能なペンＩＤ（Identification）機能付き電子黒板システムが提案されている。【０００５】
図１１に、２本の電子ペンが用いられるペンＩＤ機能付き電子黒板システムの構成を示す。
図１１を参照すると、ペンＩＤ機能付き電子黒板システムは、プロジェクタ１００、カメラ装置２００、コンピュータ装置３００、及び電子ペン４００を有する。図１１において、便宜上、電子ペン４００は１つしか示されていないが、実際は、２本の電子ペン４００が用いられる。
プロジェクタ１００は、通信ケーブル１００ａを介してコンピュータ装置３００と接続されている。プロジェクタ１００は、コンピュータ装置３００から供給される映像信号に基づく画像をスクリーン５００上に投写する。【０００６】
２本の電子ペン４００は同じ構成であり、それぞれ同期用赤外光パルスを受光する受光部４０１と、描画用赤外光パルスを発光する発光部４０２と、スイッチ（不図示）とを有する。ただし、一方の電子ペン４００の描画用赤外光パルスの発光タイミングが、他方の電子ペン４００の描画用赤外光パルスの発光タイミングと異なる。
具体的には、一方の電子ペン４００では、スイッチが押された状態で、受光部４０１にて同期用赤外光パルスが受信されると、発光部４０２が、同期用赤外光パルスの受信タイミングで描画用赤外光パルスを発生する。他方の電子ペン４００では、スイッチが押された状態で、受光部４０１にて同期用赤外光パルスが受信されると、発光部４０２が、同期用赤外光パルスの受信タイミングから所定時間を経過した時点で描画用赤外光パルスを発生する。ここで、所定時間は、同期用赤外光パルスの周期の半分に相当する時間である。【０００７】
以下では、一方の電子ペンの符号を４００Ａとし、他方の電子ペンの符号を４００Ｂとしてそれらの動作を説明する。
カメラ装置２００は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル２００ａを介してコンピュータ装置３００と接続されている。カメラ装置２００は、電子ペン４００Ａ、４００Ｂそれぞれの撮像画像を含む画像信号を生成してコンピュータ装置３００に供給する。コンピュータ装置３００は、カメラ装置２００からの画像信号に基づいて電子ペン４００Ａ、４００Ｂそれぞれの位置座標を検出する。【０００８】
図１２に、カメラ装置２００の構成とコンピュータ装置３００の描画映像処理に関わる部分の構成を示す。
図１２を参照すると、カメラ装置２００は、発光部２０１、レンズ２０２及びイメージセンサ２０３を有する。イメージセンサ２０３は、レンズ２０２を介して赤外光を撮像するものであって、その撮像範囲は、スクリーン５００上の投写画面を含む。イメージセンサ２０３のフレーム周波数は１２０（Ｈｚ)である。
イメージセンサ２０３は垂直同期信号を発光部２０１に供給する。発光部２０１は、垂直同期信号の２倍の周期で同期用赤外光パルスを発生する。具体的には、発光部２０１は、垂直同期信号に対して、２回に１回のタイミングで同期用赤外光パルスを発生する。その結果、イメージセンサ２０３は、電子ペン４００Ａ、４００Ｂの撮像画像を順に出力することができる。【０００９】
図１３に、発光部２０１の同期用赤外光パルスの発光タイミングと電子ペン４００Ａ、４００Ｂの描画用赤外光パルスの発光タイミングとの関係を示す。この例では、電子ペン４００Ａ、４００Ｂはいずれも、スイッチが押された状態である。イメージセンサ２０３のフレーム周波数は１２０（Ｈｚ）である。
図１３に示すように、イメージセンサ２０３では、発光部２０１が、奇数フレームの開始タイミングで同期用赤外光パルスを発生する。電子ペン４００Ａでは、受光部４０１にて同期用赤外光パルスが受信されると、発光部４０２が、その同期用赤外光パルスの受信タイミングで描画用赤外光パルスを発生する。すなわち、電子ペン４００Ａでは、奇数フレームの開始タイミングで描画用赤外光パルスを発生する。【００１０】
一方、電子ペン４００Ｂでは、受光部４０１にて同期用赤外光パルスが受信されると、発光部４０２が、その同期用赤外光パルスの受信タイミングから所定時間（１／１２０（ｓ））を経過した時点で描画用赤外光パルスを発生する。すなわち、電子ペン４００Ｂでは、偶数フレームの開始タイミングで描画用赤外光パルスを発生する。【００１１】
再び、図１２を参照する。コンピュータ装置３００は、フレーム分離部３０１、画像処理部３０２、３０３、及び電子ペン位置座標検出部３０４、３０４を有する。イメージセンサ２０３の出力画像信号（以下、ＵＳＢ信号と呼ぶ）がフレーム分離部３０１に供給される。
フレーム分離部３０１は、カメラ装置２００からのＵＳＢ信号を奇数フレームと偶数フレームとに分離し、奇数フレームの画像信号を画像処理部３０２に供給し、偶数フレームの画像信号を画像処理部３０３に供給する。奇数フレームの画像信号は電子ペン４００Ａの撮像画像を示し、偶数フレームの画像信号は電子ペン４００Ｂの撮像画像を示す。
画像処理部３０２は、電子ペン４００Ａの撮像画像に対してレベル検出等の画像処理を行い、電子ペン位置検出部３０４が、そのレベル検出結果に基づいて、投写画面上の電子ペン４００Ａの位置座標を検出する。画像処理部３０３は、電子ペン４００Ｂの撮像画像に対してレベル検出等の画像処理を行い、電子ペン位置検出部３０５が、そのレベル検出結果に基づいて、投写画面上の電子ペン４００Ｂの位置座標を検出する。【００１２】
図１４に、投写画面上の電子ペン４００Ａ、４００Ｂの位置と、カメラ装置２００から出力されるＵＳＢ信号と、コンピュータ装置３００で分離された奇数フレーム及び偶数フレームの画像信号との関係を示す。ここでは、説明を簡単にするために、ＵＳＢ信号、奇数フレームの画像信号及び偶数フレームの画像信号はいずれも、水平方向のみの画像信号としているが、実際は、水平方向及び垂直方向を含む２次元のデータからなる画像信号である。
図１４に示すように、カメラ装置２００から出力されるＵＳＢ信号において、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号（すなわち、奇数フレーム目の画像信号）は、電子ペン４００Ａの描画用赤外光パルスの発光点の投写画面５００ａ上の水平方向における位置を示す。一方、（２ｎ）フレーム目の画像信号（すなわち、偶数フレーム目の画像信号）は、電子ペン４００Ｂの描画用赤外光パルスの発光点の投写画面５００ａ上の水平方向における位置を示す。ここで、ｎは、自然数（＝１，２，３，．．．）である。【００１３】
コンピュータ装置３００では、フレーム分離部３０１が、カメラ装置２００からのＵＳＢ信号を、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号と（２ｎ）フレーム目の画像信号とに分離する。画像処理部３０２が、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号に対して、レベル検出処理を行って信号レベルが基準値を超える位置（発光点）を検出し、電子ペン位置検出部３０４が、投写画面５００ａ上の発光点の位置座標を検出する。また、画像処理部３０３が、（２ｎ）フレーム目の画像信号に対して、レベル検出処理を行って信号レベルが基準値を超える位置（発光点）を検出し、電子ペン位置検出部３０５が、投写画面５００ａ上の発光点の位置座標を検出する。
上記のように、２本の電子ペン４００Ａ、４００Ｂの描画用赤外光パルスの発光タイミングを互いに異ならせ、電子ペン４００Ａ、４００Ｂの撮像画像をそれぞれＵＳＢ信号の奇数フレームと偶数フレームに割り振ることで、電子ペン４００Ａ、４００Ｂの操作を個別に認識することができる。【００１４】
ところで、ＵＳＢ規格によれば、ＵＳＢケールの長さの上限は５ｍとされている。このため、カメラ装置２００とコンピュータ装置３００の間の通信距離が５ｍを超える場合には、長距離伝送が可能な通信機器、例えば、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格に準拠した通信機器や無線ＬＡＮユニットなどが用いられる。
特許文献２には、関連技術として、複数の電子ペンの位置を同時に認識する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−２７６３９９号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３９３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述したペンＩＤ機能付き電子黒板システムにおいては、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格に準拠した通信機器や無線ＬＡＮユニットなどの長距離伝送が可能な通信機器を用いる場合に、以下のような問題がある。
ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格によれば、ＵＳＢ信号の転送帯域は１５０Ｍｂｐｓ程度である。カメラ装置がＶＧＡ（Video Graphics Array）解像度のＵＳＢ信号を送信する場合、フレーム周波数が６０Ｈｚであれば、１５０Ｍｂｐｓ程度の転送帯域が必要である。上述したペンＩＤ機能付き電子黒板システムでは、フレーム周波数は１２０Ｈｚであるので、その２倍の３００Ｍｂｐｓ程度の転送帯域が必要である。このため、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格に準拠した通信機器を用いてカメラ装置からのＵＳＢ信号を転送する場合は、十分な転送帯域を確保することができないという問題がある。【００１７】
無線ＬＡＮの帯域は、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格よりもさらに狭い。このため、無線ＬＡＮユニットを用いてカメラ装置からのＵＳＢ信号を転送する場合は、十分な転送帯域を確保することがさらに難しくなる。
なお、イメージセンサのフレーム周波数を下げることで、転送帯域を確保することができる。しかし、上述したペンＩＤ機能付き電子黒板システムにおいて、２本の電子ペンの軌跡に違和感なく追従する描画映像を作成するためには、イメージセンサを１２０Ｈｚ程度のフレーム周波数で動作させる必要がある。このため、転送帯域を確保するためにイメージセンサのフレーム周波数を下げると、電子ペンの軌跡に違和感なく追従する描画映像を作成することが困難になる。【００１８】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、電子ペンの軌跡への追従を妨げることなく、無線ＬＡＮ規格やＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格に沿ったフレーム周波数で信号を転送することができる、カメラ装置、電子黒板システム及び描画信号生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
それぞれが同期用光パルスを受信し、該同期用光パルスに応じて所定の時間間隔で順に赤外光パルスを発生するように構成された、該赤外光パルスにより表示画面上の位置を指示する複数の指示体と組み合わされて使用されるカメラ装置であって、
所定の周期で前記同期用光パルスを発生する発光部と、
前記表示画面を含む領域を撮像領域とし、前記所定の時間間隔で赤外光を撮像して前記指示体毎に前記赤外光パルスの発光点を示す画像信号を出力する撮像部と、
前記所定の周期毎に、前記撮像部から出力された前記画像信号を前記複数の指示体にそれぞれ対応する複数のフレームに分離し、各フレームの画像を、前記発光点を示す信号レベルが互いに異なるように調整して１つのフレームに合成するフレーム処理部と、を有する、カメラ装置が提供される。【００２０】
本発明の別の態様によれば、
表示画面を備えた表示装置と、
赤外光パルスを発して前記表示画面上の位置を指示する複数の指示体と、
前記複数の指示体それぞれの前記赤外光パルスの軌跡を示す描画信号を出力するカメラ装置と、
前記表示装置及びカメラ装置と通信ケーブルを介して接続され、前記描画信号に基づいて前記複数の指示体それぞれの描画映像信号を生成し、該描画映像信号を前記表示装置に供給して描画映像を表示させる映像生成装置と、を有し、
前記複数の指示体は、同期用光パルスを受信し、該同期用光パルスに応じて所定の時間間隔で順に赤外光パルスを発生するように構成され、
前記カメラ装置は、
所定の周期で前記同期用光パルスを発生する発光部と、
前記表示画面を含む領域を撮像領域とし、前記所定の時間間隔で赤外光を撮像して前記指示体毎に前記赤外光パルスの発光点を示す画像信号を出力する撮像部と、
前記所定の周期毎に、前記撮像部から出力された前記画像信号を前記複数の指示体にそれぞれ対応する複数のフレームに分離し、各フレームの画像を、前記発光点を示す信号レベルが互いに異なるように調整して1つのフレームに合成するフレーム処理部と、を有する、電子黒板システムが提供される。【００２１】
本発明のさらに別の態様によれば、
それぞれが同期用光パルスを受信し、該同期用光パルスに応じて所定の時間間隔で順に赤外光パルスを発生するように構成された、該赤外光パルスにより表示画面上の位置を指示する複数の指示体と組み合わされて使用されるカメラ装置にて行われる描画信号生成方法であって、
所定の周期で前記同期用光パルスを発生し、
前記表示画面を含む領域を撮像領域とするイメージセンサを用いて、前記所定の時間間隔で赤外光を撮像し、
前記所定の周期毎に、前記イメージセンサから前記指示体毎に出力された前記赤外光パルスの発光点を示す画像信号を、前記複数の指示体にそれぞれ対応する複数のフレームに分離し、各フレームの画像を、前記発光点を示す信号レベルが互いに異なるように調整して1つのフレームに合成する、描画信号生成方法が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電子ペンの軌跡への追従を妨げることなく、無線ＬＡＮ規格やＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格に沿ったフレーム周波数で信号を転送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態によるカメラ装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】図1に示すカメラ装置のＵＳＢ信号の生成動作を説明するための模式図である。
【図３】図１に示すカメラ装置の変形例である、ｋ本の電子ペンを用いた場合のフレームの分離及び合成を行う部分の回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるカメラ装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図５】図４に示すカメラ装置のＵＳＢ信号の生成動作を説明するための模式図である。
【図６】図４に示すカメラ装置の変形例である、ｋ本の電子ペンを用いた場合のフレームの分離及び合成を行う部分の回路構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態によるカメラ装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図８】図７に示すカメラ装置のＵＳＢ信号の生成動作を説明するための模式図である。
【図９】本発明の第４の実施形態によるカメラ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の電子黒板システムの一例を示す模式図である。
【図１１】２本の電子ペンが用いられるペンＩＤ機能付き電子黒板システムの構成を示す模式図である。
【図１２】図１１に示す電子黒板システムのカメラ装置及びコンピュータ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１１に示す電子黒板システムの動機用赤外光パルスと各電子ペンの描画用赤外光パルスとの発光タイミングの関係を説明するための図である。
【図１４】図１１に示すカメラ装置及びコンピュータ装置の動作を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態によるカメラ装置の構成を説明するためのブロック図である。
図１を参照すると、カメラ装置１０は、ＵＳＢケーブル２００ａを介してコンピュータ装置２０と接続されている。これらカメラ装置１０及びコンピュータ装置２０を用いて、２本の電子ペンが用いられるペンＩＤ機能付き電子黒板システムを構成することができる。例えば、図１１に示したペンＩＤ機能付き電子黒板システムにおいて、カメラ装置２００及びコンピュータ装置３００をカメラ装置１０及びコンピュータ装置２０に置き換えることで、ペンＩＤ機能付き電子黒板システムを実現できる。ここでは、図１１に示したペンＩＤ機能付き電子黒板システムを例に、カメラ装置１０及びコンピュータ装置２０の構成及び動作を説明する。
【００２６】
カメラ装置１０は、発光部１１、レンズ１２、イメージセンサ１３、ＬＵＴ（Look up Table）１４、フレーム分離部１５、フレームメモリ１６、積算回路１７及び加算回路１８を有する。発光部１１、レンズ１２及びイメージセンサ１３は、図１１に示した発光部２０１、レンズ２０２及びイメージセンサ２０３と同じものである。イメージセンサ１３のフレーム周波数は１２０（Ｈｚ)である。ここで、イメージセンサ１３は撮像部と呼ぶことができ、ＬＵＴ１４、フレーム分離部１５、フレームメモリ１６、積算回路１７及び加算回路１８はフレーム処理部と呼ぶことができる。
イメージセンサ１３は、垂直同期信号を発光部１１に供給する。発光部１１は、イメージセンサ１３からの垂直同期信号の２倍の周期で同期用赤外光パルスを発生する。ここでは、発光部１１は、奇数フレームの開始タイミングで同期用赤外光パルスを発生する。発光部１１の同期用赤外光パルスの発光タイミングと電子ペン４００Ａ、４００Ｂの描画用赤外光パルスの発光タイミングは、前述の図１３に示した関係を有する。
【００２７】
同期用赤外光パルスと描画用赤外光パルスは互いの波長が異なる。例えば、同期用赤外光パルスの波長は９４０ｎｍであり、描画用赤外光パルスの波長は８５０ｎｍである。同期用赤外光パルスと描画用赤外光パルスを区別するために、イメージセンサ１３の受光部には、描画用赤外光パルスを透過し、それ以外の光を反射または吸収する光学フィルタが設けられている。一方、電子ペン４００Ａ、４００Ｂの受光部には、同期用赤外光パルスを透過し、それ以外の光を反射または吸収する光学フィルタが設けられている。
イメージセンサ１３は、電子ペン４００Ａ、４００Ｂそれぞれについて、描画用赤外光パルスの発光点を示す画像信号を順に出力する。イメージセンサ１３から出力された画像信号は、ＬＵＴ１４を介してフレーム分離部１５に供給される。
【００２８】
ＬＵＴ１４は、入力信号レベルに対して出力信号レベルを１対１で定義したテーブルである。ＬＵＴ１４は、イメージセンサ１３からの画像信号について、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は、第１信号レベル（所定の信号レベルで、ここでは「ａ」とする）を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は、第１信号レベルよりも低い第２信号レベル（ここでは、「０」とする）を出力する。すなわち、ＬＵＴ１４は、イメージセンサ１３からの画像信号を信号レベル「ａ」と「０」の２値化画像信号に変換する。この２値化画像信号において、信号レベル「ａ」が、電子ペンが発生した描画用赤外光パルスの発光点を示す。
フレーム分離部１５は、ＬＵＴ１４から出力された２値化画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離する。奇数フレームの画像は、フレームメモリ１６を介して加算回路１８の第１の入力端子に供給され、偶数フレームの画像は、積算回路１７を介して加算回路１８の第２の入力端子に供給される。
【００２９】
フレームメモリ１６は、奇数フレームの画像と偶数フレームの画像が同時に加算回路１８に供給されるように、奇数フレームの画像信号に対して１フレーム分の遅延を与える。積算回路１７は、偶数フレームの画像信号の信号レベルを２倍にする。これにより、偶数フレームの画像信号は、信号レベル「２ａ」と「０」の２値化画像信号に変換される。その結果、偶数フレームと奇数フレームの間で、電子ペンが発生した描画用赤外光パルスの発光点を示す信号レベルが異なる。
加算回路１８は、奇数フレームの２値化画像と偶数フレームの２値化画像を合成してＵＳＢ信号（描画信号）を生成する。奇数フレームと偶数フレームを合成することで、ＵＳＢ信号のフレーム周波数は６０Ｈｚになる。加算回路１８から出力されたＵＳＢ信号は、ＵＳＢケーブル２００ａを介してコンピュータ装置２０に供給される。
【００３０】
コンピュータ装置２０は、画像処理部２１及び電子ペン位置座標検出部２２、２３を有する。画像処理部２１は、加算回路１８からのＵＳＢ信号に対してレベル検出等の画像処理を行う。そして、電子ペン位置検出部２２が、レベル検出結果に基づいて、投写画面上の電子ペン４００Ａの位置座標を検出し、電子ペン位置検出部２３が、レベル検出結果に基づいて、投写画面上の電子ペン４００Ｂの位置座標を検出する。コンピュータ装置２０は、電子ペン４００Ａ、４００Ｂの位置座標に基づく描画映像信号を、通信ケーブル１００ａを介してプロジェクタ１００に供給する。プロジェクタ１００は、描画映像信号に基づく画像をスクリーン５００上に投写する。
【００３１】
次に、カメラ装置１０のＵＳＢ信号生成動作を詳細に説明する。
図２に、カメラ装置１０のＵＳＢ信号の生成手順を模式的に示す。図２において、分図（ａ）はイメージセンサ１３の出力信号、分図（ｂ）はＬＵＴ１４の特性図、分図（ｃ）はフレーム分離部１５の出力信号、分図（ｄ）はフレームメモリ１６の出力信号、分図（ｅ）は積算回路１７の出力信号、分図（ｆ）は加算回路１８の出力信号を示す。なお、図２の例では、説明を簡単にするために、ＵＳＢ信号、奇数フレームの画像信号及び偶数フレームの画像信号はいずれも、水平方向のみの画像信号としているが、実際は、水平方向及び垂直方向を含む２次元のデータからなる画像信号である。
【００３２】
図２の分図（ａ）に示すように、イメージセンサ１３の出力信号において、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号（すなわち、奇数フレーム目の画像信号）は、電子ペン４００Ａの描画用赤外光パルスの発光点の投写画面５００ａ上の水平方向における位置を示す。一方、（２ｎ）フレーム目の画像信号（すなわち、偶数フレーム目の画像信号）は、電子ペン４００Ｂの描画用赤外光パルスの発光点の投写画面５００ａ上の水平方向における位置を示す。ここで、ｎは、自然数（＝１，２，３，．．．）である。
（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号及び（２ｎ）フレーム目の画像信号は順次、ＬＵＴ１４に入力される。図２の分図（ｂ）に示すように、ＬＵＴ１４は、入力信号レベルが閾値を超えた場合の出力信号レベルが「ａ」、入力信号レベルが閾値以下の場合の出力信号レベルが「０」になるように構成されている。（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号及び（２ｎ）フレーム目の画像信号はいずれも、ＬＵＴ１４を通過することで、信号レベル「ａ」と「０」の２値化画像信号に変換される。
【００３３】
図２の分図（ｃ）に示すように、ＬＵＴ１４からの２値化画像信号は、フレーム分離部１５にて、（２ｎ＋１）フレーム目の２値化画像信号と、（２ｎ）フレーム目の２値化画像信号に分離される。（２ｎ＋１）フレーム目の２値化画像信号は、フレームメモリ１６を介して加算回路１８の第１の入力端子に供給され、（２ｎ）フレーム目の２値化画像信号は、積算回路１７を介して加算回路１８の第２の入力端子に供給される。
図２の分図（ｄ）に示すように、フレームメモリ１６から出力された（２ｎ＋１）フレーム目の２値化画像信号において、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベルは「ａ」である。一方、図２の分図（ｅ）に示すように、積算回路１７から出力された（２ｎ）フレーム目の２値化画像信号において、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベルは「２ａ」である。加算回路１８は、これら２値化画像信号を合成してＵＳＢ信号を生成する。図２の分図（ｆ）に示すように、ＵＳＢ信号は、（２ｎ＋１）フレームと（２ｎ）フレームとの２つのフレームを合成した信号であり、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベル「ａ」と、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベル「２ａ」とを含む。
【００３４】
コンピュータ装置２０では、画像処理部２１が、ＵＳＢ信号から信号レベル「ａ」と信号レベル「２ａ」をそれぞれ検出する。そして、電子ペン位置座標検出部２２が、信号レベル「ａ」に基づいて、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点の投写画面５００ａ上の位置（座標）を検出し、電子ペン位置座標検出部２３が、信号レベル「２ａ」に基づいて、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点の投写画面５００ａ上の位置（座標）を検出する。
【００３５】
上述した本実施形態のカメラ装置１０によれば、イメージセンサ１３のフレーム周波数は１２０Ｈｚのままで、電子ペン４００Ａの発光点を示す奇数フレームの画像と、電子ペン４００Ｂの発光点を示す偶数フレームの画像を1つのフレームに合成してＵＳＢ信号を生成する。この場合、フレームを合成することで、ＵＳＢ信号のフレーム周波数は６０Ｈｚとなるので、図１１に示したカメラ装置２００と比較して、ＵＳＢ信号のフレーム周波数を下げることができ、無線ＬＡＮ規格やＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格に沿ったフレーム周波数で信号を転送することができる。また、イメージセンサ１３のフレーム周波数は１２０Ｈｚであるので、電子ペンの軌跡への追従を妨げることもない。
【００３６】
また、本実施形態のカメラ装置１０を用いた電子黒板システムによれば、ＵＳＢ信号のフレーム周波数を下げることができるため、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格に準拠した通信機器や無線ＬＡＮユニットなどの長距離伝送が可能な通信機器を用いた場合に、ＵＳＢ信号の転送帯域を十分に確保することができる。長距離伝送が可能な通信機器を用いることで、カメラ装置１０とコンピュータ装置２０の配置の自由度が向上する。
なお、本実施形態では、２本の電子ペンを用いているが、３本以上の電子ペンが用いられても良い。ただし、３本以上の電子ペンを用いる場合は、フレームの分離及び合成を行う部分の回路構成を変更する必要がある。
【００３７】
図３に、ｋ本の電子ペンを用いた場合のフレームの分離及び合成を行う部分の回路構成を示す。ｋは、自然数（１，２，３，．．．）である。
図３に示す回路は、フレーム分離部１５、遅延回路１６1〜１６k-1、積算回路１７1〜１７k-1及び加算回路１８を有する。フレーム分離部１５は、ＬＵＴ１５からの画像信号をｋ個のフレーム（１）〜フレーム（ｋ）に分離し、フレーム（１）〜フレーム（ｋ−１）を遅延回路１６1〜１６k-1にそれぞれ供給し、フレーム（ｋ）を積算回１７k-1に供給する。
遅延回路１６2〜１６k-1の出力は、積算回路１７1〜１７k-2にそれぞれ供給される。遅延回路１６1の出力は、加算回路１８に供給される。積算回路１７1〜１７k-1の出力は、加算回路１８に供給される。
【００３８】
遅延回路１６1〜１６k-1は、フレーム（１）〜フレーム（ｋ）が同じタイミングで加算回路１８に供給されるように、フレーム（１）〜フレーム（ｋ−１）の間の遅延調整を行う。遅延回路１６1，１６2，．．．，１６k-1のフレーム遅延時間はそれぞれ（ｋ−１），（ｋ−２），．．．，１である。例えば、遅延回路１６1は、フレーム（１）に対して、（ｋ−１）のフレーム数だけフレーム遅延を生じさせる。遅延回路１６2は、フレーム（２）に対して、（ｋ−２）のフレーム数だけフレーム遅延を生じさせる。遅延回路１６k-1は、フレーム（ｋ−１）に対して、１フレームだけフレーム遅延を生じさせる。
【００３９】
積算回路１７1〜１７k-1は、フレーム（１）〜フレーム（ｋ）の信号レベルが互いに異なるように、フレーム（２）〜フレーム（ｋ）の信号レベルを調整する。積算回路１７1〜１７k-1の乗数はそれぞれ２，３，．．．，ｋである。例えば、積算回路１７1は、遅延回路１６1からのフレーム（２）の信号レベルを２倍する。積算回路１７2は、遅延回路１６3からのフレーム（３）の信号レベルを３倍する。積算回路１７k-1は、フレーム分離部１５からのフレーム（ｋ）の信号レベルをｋ倍する。
加算回路１８は、遅延回路１６1からのフレーム（１）及び積算回路１７1〜１７k-1からのフレーム（２）〜（ｋ）を1つのフレームに合成してＵＳＢ信号を生成する。この場合のイメージセンサ１３のフレーム周波数は（６０×ｋ）Ｈｚであり、ＵＳＢ信号のフレーム周波数は６０Ｈｚである。
【００４０】
(第２の実施形態)
図４は、本発明の第２の実施形態によるカメラ装置の構成を説明するためのブロック図である。
図４を参照すると、カメラ装置３０は、ＵＳＢケーブル２００ａを介してコンピュータ装置２０と接続されている。第１の実施形態と同様、これらカメラ装置３０及びコンピュータ装置２０を用いて、２本の電子ペンが用いられるペンＩＤ機能付き電子黒板システムを構成することができる。ここでは、図１１に示したペンＩＤ機能付き電子黒板システムに適用した構成において、カメラ装置３０及びコンピュータ装置２０の構成及び動作を説明する。
【００４１】
カメラ装置３０は、発光部３１、レンズ３２、イメージセンサ３３、フレーム分離部３４、ＬＵＴ３５、３６、フレームメモリ３７及び加算回路３８を有する。発光部３１、レンズ３２及びイメージセンサ３３は、第１の実施形態で説明した発光部１１、レンズ１２及びイメージセンサ１３と同じものである。ここで、イメージセンサ３３は撮像部と呼ぶことができ、フレーム分離部３４、ＬＵＴ３５、３６、フレームメモリ３７及び加算回路３８は、フレーム処理部と呼ぶことができる。
フレーム分離部３４は、イメージセンサ３３からの画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離する。奇数フレームは、ＬＵＴ３５及びフレームメモリ３７を介して加算回路の第１入力端子に供給される。偶数フレームは、ＬＵＴ３６を介して加算回路の第２入力端子に供給される。
【００４２】
ＬＵＴ３５は、入力信号レベルが閾値を超えた場合の出力信号レベルが「ａ」、入力信号レベルが閾値以下の場合の出力信号レベルが「０」になるように構成されている。ＬＵＴ３５は、奇数フレームの画像信号を信号レベル「ａ」と「０」の２値化画像信号に変換する。この２値化画像信号において、信号レベル「ａ」が、電子ペン４００Ａが発生した描画用赤外光パルスの発光点を示す。
ＬＵＴ３６は、入力信号レベルが閾値を超えた場合の出力信号レベルが「２ａ」、入力信号レベルが閾値以下の場合の出力信号レベルが「０」になるように構成されている。ＬＵＴ３６は、偶数フレームの画像信号を信号レベル「２ａ」と「０」の２値化画像信号に変換する。この２値化画像信号において、信号レベル「２ａ」が、電子ペン４００Ｂが発生した描画用赤外光パルスの発光点を示す。
【００４３】
フレームメモリ３７は、奇数フレームの画像と偶数フレームの画像が同時に加算回路３８に供給されるように、奇数フレームの画像信号に対して１フレーム分の遅延を与える。加算回路３８は、奇数フレームの２値化画像と偶数フレームの２値化画像を合成してＵＳＢ信号を生成する。奇数フレームと偶数フレームを合成することで、ＵＳＢ信号のフレーム周波数は６０Ｈｚになる。加算回路３８から出力されたＵＳＢ信号は、ＵＳＢケーブル２００ａを介してコンピュータ装置２０に供給される。
コンピュータ装置２０では、画像処理部２１が、加算回路３８からのＵＳＢ信号に対してレベル検出等の画像処理を行う。そして、電子ペン位置検出部２２が、レベル検出結果に基づいて、投写画面上の電子ペン４００Ａの位置座標を検出し、電子ペン位置検出部２３が、レベル検出結果に基づいて、投写画面上の電子ペン４００Ｂの位置座標を検出する。コンピュータ装置２０は、電子ペン４００Ａ、４００Ｂの位置座標に基づく描画映像信号を、通信ケーブル１００ａを介してプロジェクタ１００に供給する。プロジェクタ１００は、描画映像信号に基づく画像をスクリーン５００上に投写する。
【００４４】
次に、カメラ装置３０のＵＳＢ信号生成動作を詳細に説明する。
図５に、カメラ装置２０のＵＳＢ信号の生成動作を模式的に示す。図５において、分図（ａ）はイメージセンサ３３の出力信号、分図（ｂ）はＬＵＴ３４、３５の特性図、分図（ｃ）はＬＵＴ３４の出力信号、分図（ｄ）はＬＵＴ３５の出力信号、分図（ｅ）は加算回路３８の出力信号を示す。なお、図５の例では、説明を簡単にするために、ＵＳＢ信号、奇数フレームの画像信号及び偶数フレームの画像信号はいずれも、水平方向のみの画像信号としているが、実際は、水平方向及び垂直方向を含む２次元のデータからなる画像信号である。
【００４５】
図５の分図（ａ）に示すように、イメージセンサ３３の出力信号において、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号（すなわち、奇数フレーム目の画像信号）は、電子ペン４００Ａの描画用赤外光パルスの発光点の投写画面５００ａ上の水平方向における位置を示す。一方、（２ｎ）フレーム目の画像信号（すなわち、偶数フレーム目の画像信号）は、電子ペン４００Ｂの描画用赤外光パルスの発光点の投写画面５００ａ上の水平方向における位置を示す。ここで、ｎは、自然数（＝１，２，３，．．．）である。
図５の分図（ｂ）に示すように、ＬＵＴ３４は、入力信号レベルが閾値を超えた場合の出力信号レベルが「ａ」、入力信号レベルが閾値以下の場合の出力信号レベルが「０」になるように構成されている。また、ＬＵＴ３５は、入力信号レベルが閾値を超えた場合の出力信号レベルが「２ａ」、入力信号レベルが閾値以下の場合の出力信号レベルが「０」になるように構成されている。
【００４６】
図５の分図（ｃ）に示すように、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号は、ＬＵＴ３４を通過することで、信号レベル「ａ」と「０」の２値化画像信号に変換される。ＬＵＴ３４から出力された（２ｎ＋１）フレーム目の２値化画像信号において、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベルは「ａ」である。
図５の分図（ｄ）に示すように、（２ｎ）フレーム目の画像信号は、ＬＵＴ３５を通過することで、信号レベル「２ａ」と「０」の２値化画像信号に変換される。ＬＵＴ３５から出力された（２ｎ）フレーム目の２値化画像信号において、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベルは「２ａ」である。
【００４７】
図５の分図（ｅ）に示すように、加算回路３８は、（２ｎ＋１）フレーム目の２値化画像と（２ｎ）フレーム目の２値化画像とを合成してＵＳＢ信号を生成する。ＵＳＢ信号は、（２ｎ＋１）フレームと（２ｎ）フレームとの２つのフレームを合成した信号であり、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベル「ａ」と、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベル「２ａ」とを含む。
コンピュータ装置２０では、画像処理部２１が、ＵＳＢ信号から信号レベル「ａ」と信号レベル「２ａ」をそれぞれ検出する。そして、電子ペン位置座標検出部２２が、信号レベル「ａ」に基づいて、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点の投写画面５００ａ上の位置（座標）を検出し、電子ペン位置座標検出部２３が、信号レベル「２ａ」に基づいて、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点の投写画面５００ａ上の位置（座標）を検出する。
【００４８】
本実施形態のカメラ装置３０においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
なお、本実施形態では、２本の電子ペンを用いているが、３本以上の電子ペンが用いられても良い。ただし、３本以上の電子ペンを用いる場合は、フレームの分離及び合成を行う部分の回路構成を変更する必要がある。
【００４９】
図６に、ｋ本の電子ペンを用いた場合のフレームの分離及び合成を行う部分の回路構成を示す。ｋは、自然数（１，２，３，．．．）である。
図６に示す回路は、フレーム分離部３４、ＬＵＴ３９1〜３９k、遅延回路３７1〜３７k-1及び加算回路３８を有する。フレーム分離部３４は、イメージセンサ３３からの画像信号をｋ個のフレーム（１）〜フレーム（ｋ）に分離し、フレーム（１）〜フレーム（ｋ１）をＬＵＴ３９1〜３９kにそれぞれ供給する。ＬＵＴ３９1〜３９k-1の出力は遅延回路３７1〜３７k-1にそれぞれ供給され、ＬＵＴ３９kの出力は加算回路３８に供給される。遅延回路３７1〜３７k-1の出力はそれぞれ加算回路３８に供給される。
【００５０】
ＬＵＴ３９1〜３９kは、フレーム（１）〜フレーム（ｋ）の画像を２値化画像に変換する。ＬＵＴ３９1〜３９kの変換レベルはそれぞれａ，２ａ，．．．，ｋａである。例えば、ＬＵＴ３９1は、フレーム（１）の画像信号を信号レベル「ａ」と「０」の２値化画像信号に変換する。ＬＵＴ３９2は、フレーム（２）の画像信号を信号レベル「２ａ」と「０」の２値化画像信号に変換する。ＬＵＴ３９kは、フレーム（ｋ）の画像信号を信号レベル「ｋａ」と「０」の２値化画像信号に変換する。
【００５１】
遅延回路３７1〜３７k-1は、フレーム（１）〜フレーム（ｋ）が同じタイミングで加算回路３８に供給されるように、フレーム（１）〜フレーム（ｋ−１）の遅延調整を行う。遅延回路３７1，３７2，．．．，３７k-1のフレーム遅延時間はそれぞれ（ｋ−１），（ｋ−２），．．．，１である。例えば、遅延回路３７1は、フレーム（１）に対して、（ｋ−１）のフレーム数分のフレーム遅延を生じさせる。遅延回路３７2は、フレーム（２）に対して、（ｋ−２）のフレーム数分のフレーム遅延を生じさせる。遅延回路３７k-1は、フレーム（ｋ−１）に対して、１フレーム分のフレーム遅延を生じさせる。
加算回路３８は、遅延回路３７1〜３７k-1からのフレーム（１）〜フレーム（ｋ−１）及びＬＵＴ３９kからのフレーム（ｋ）を合成してＵＳＢ信号を生成する。この場合のイメージセンサ３３のフレーム周波数は（６０×ｋ）Ｈｚであり、ＵＳＢ信号のフレーム周波数は６０Ｈｚである。
【００５２】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態によるカメラ装置の構成を説明するためのブロック図である。
図７を参照すると、カメラ装置４０は、ＵＳＢケーブル２００ａを介してコンピュータ装置２０と接続されている。第１の実施形態と同様、これらカメラ装置４０及びコンピュータ装置２０を用いて、２本の電子ペンが用いられるペンＩＤ機能付き電子黒板システムを構成することができる。ここでは、図１１に示したペンＩＤ機能付き電子黒板システムに適用した構成において、カメラ装置４０及びコンピュータ装置２０の構成及び動作を説明する。
【００５３】
カメラ装置４０は、図１に示したカメラ装置１０の構成において、ＬＵＴ１４を２値化回路４１に置き換えたものである。ここで、イメージセンサ１３は撮像部と呼ぶことができ、２値化回路４１、フレーム分離部１５、フレームメモリ１６、積算回路１７及び加算回路１８はフレーム処理部と呼ぶことができる。なお、カメラ装置４０の２値化回路４１以外の構成は、カメラ装置１０と同じであるので、ここでは、それらの構成の詳細な説明は省略する。
イメージセンサ１３から出力された画像信号が、２値化回路４１に供給される。２値化回路４１は、イメージセンサ１３から画像信号を、あらかじめ設定された閾値を基準に２値化する。具体的には、２値化回路４１は、入力画像の各画素について、信号レベルが閾値より高い画素を「１」に設定し、信号レベルが閾値以下の画素を「０」に設定する。「１」で示される画素が、電子ペンの描画用赤外光パルスの発光点を示す。なお、閾値は、イメージセンサ１３からの画像信号において、発光点を示す信号レベルとそれ以外の信号レベルとを切り分けることができる値に設定する。
【００５４】
２値化回路４１は、２値化画像信号をフレーム分離部１５に供給する。フレーム分離部１５は、２値化回路４１からの２値化画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離する。奇数フレームは、フレームメモリ１６を介して加算回路１８の第１入力端子に供給される。偶数フレームは、積算回路１７を介して加算回路１８の第２入力端子に供給される。フレームメモリ１６、積算回路１７及び加算回路１８は、第１の実施形態で説明したとおりである。
【００５５】
次に、カメラ装置４０のＵＳＢ信号生成動作を詳細に説明する。
図８に、カメラ装置４０のＵＳＢ信号の生成動作を模式的に示す。図８において、分図（ａ）はイメージセンサ１３の出力信号、分図（ｂ）は２値化回路４１の奇数フレームの出力信号、分分図（ｃ）は２値化回路４１の偶数フレームの出力信号、分図（ｄ）はフレームメモリ１６の出力信号、分図（ｅ）は積算回路１７の出力信号、分図（ｆ）は加算回路１８の出力信号を示す。なお、図８の例では、説明を簡単にするために、ＵＳＢ信号、奇数フレームの画像信号及び偶数フレームの画像信号はいずれも、水平方向のみの画像信号としているが、実際は、水平方向及び垂直方向を含む２次元のデータからなる画像信号である。
【００５６】
図８の分図（ａ）に示すように、イメージセンサ１３の出力信号において、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号（すなわち、奇数フレーム目の画像信号）は、電子ペン４００Ａの描画用赤外光パルスの発光点の投写画面５００ａ上の水平方向における位置を示す。一方、（２ｎ）フレーム目の画像信号（すなわち、偶数フレーム目の画像信号）は、電子ペン４００Ｂの描画用赤外光パルスの発光点の投写画面５００ａ上の水平方向における位置を示す。ここで、ｎは、自然数（＝１，２，３，．．．）である。
（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号及び（２ｎ）フレーム目の画像信号は順次、２値化回路４１に入力される。図８の分図（ｂ）に示すように、２値化回路４１は、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号を信号レベルが「１」と「０」の２値化画像信号に変換する。図８の分図（ｃ）に示すように、２値化回路４１は、（２ｎ）フレーム目の画像信号を信号レベルが「１」と「０」の２値化画像信号に変換する。
【００５７】
図８の分図（ｄ）に示すように、フレームメモリ１６は、（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号として、「１」と「０」の２値化画像信号を出力する。フレームメモリ１６から出力された（２ｎ＋１）フレーム目の２値化画像信号において、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベルは「１」である。
図８の分図（ｅ）に示すように、積算回路１７は、（２ｎ）フレーム目の画像信号として、信号レベルが「２」と「０」の２値化画像信号を出力する。積算回路１７から出力された（２ｎ）フレーム目の２値化画像信号において、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベルは「２」である。
【００５８】
算回路１８は、フレームメモリ１６から出力された（２ｎ＋１）フレーム目の画像信号である、「１」と「０」の２値化画像信号と、積算回路１７から出力された（２ｎ）フレーム目の画像信号である、「２」と「０」の２値化画像信号とを合成してＵＳＢ信号を生成する。図８の分図（ｆ）に示すように、ＵＳＢ信号は、（２ｎ＋１）フレームと（２ｎ）フレームとの２つのフレームを合成した信号であり、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベル「１」と、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点を示す信号レベル「２」とを含む。
コンピュータ装置２０では、画像処理部２１が、ＵＳＢ信号から信号レベル「１」と信号レベル「２」をそれぞれ検出する。そして、電子ペン位置座標検出部２２が、信号レベル「１」に基づいて、電子ペン４００Ａの赤外光ハルスの発光点の投写画面５００ａ上の位置（座標）を検出し、電子ペン位置座標検出部２３が、信号レベル「２」に基づいて、電子ペン４００Ｂの赤外光ハルスの発光点の投写画面５００ａ上の位置（座標）を検出する。
【００５９】
本実施形態のカメラ装置４０においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
また、第１の実施形態と同様、本実施形態においても、３本以上の電子ペンを用いることができる。３本以上の電子ペンを用いる場合は、図３に示した回路が用いられる。
以上説明した各実施形態において、ＵＳＢ信号のフレーム周波数を６０Ｈｚとしたが、これに限定されない。例えば、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔや無線ＬＡＮなどの外部通信機器の伝送性能が高い場合や、電子黒板システムの使用用途が追従性能を重視しない用途の場合などは、ＵＳＢ信号のフレーム周波数を適宜に設定することができる。
また、各実施形態において、表示装置としてプロジェクタを用いたが、これに代えて、液晶表示装置等の直視型の表示装置を用いても良い。
【００６０】
（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態によるカメラ装置の構成を説明するためのブロック図である。
図９に示すカメラ装置５０は、それぞれが同期用光パルスを受信し、該同期用光パルスに応じて所定の時間間隔ｔで順に赤外光パルスを発生するように構成された、該赤外光パルスにより表示画面上の位置を指示する複数の指示体と組み合わされて使用される。
【００６１】
カメラ装置５０は、発光部５１、撮像部５２及びフレーム処理部５３を有する。発光部５１は、所定の周期Ｔで同期用光パルスを発生する。撮像部５２は、上記表示画面を含む領域を撮像領域とし、所定の時間間隔ｔで赤外光を撮像して指示体毎に上記赤外光パルスの発光点を示す画像信号を出力する。フレーム処理部５３は、所定の周期Ｔ毎に、撮像部５２から出力された画像信号を上記複数の指示体にそれぞれ対応する複数のフレームに分離し、各フレームの画像を、上記発光点を示す信号レベルが互いに異なるように調整して1つのフレームに合成する。
本実施形態のカメラ装置５０においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６２】
本実施形態のカメラ装置５０において、以下のような変形が可能である。
（変形１）
指示体の数がｋ（正の整数）である場合、フレーム処理部５３は、撮像部５２から出力された画像信号を入力とし、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は所定値を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力するルックアップテーブルと、このルックアップテーブルから出力された画像信号をｋ個のフレームに分離するフレーム分離部と、ｋ個のフレームに対して、フレーム毎に異なる乗数を信号レベルに乗算するレベル調整を行い、該レベル調整後のｋ個のフレームを１つのフレームに合成するフレーム合成部と、を有してもよい。
【００６３】
（変形２）
変形１のカメラ装置において、ｋの値が２である場合、フレーム分離部は、ルックアップテーブルから出力された画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離し、フレーム合成部は、奇数フレームに対して１フレーム分の遅延を生じさせるフレームメモリと、偶数フレームの信号レベルを２倍する積算回路と、フレームメモリから出力された奇数フレームと積算回路から出力された偶数フレームとを１つのフレームに合成する加算回路と、を有してもよい。
【００６４】
（変形３）
指示体の数がｋ（正の整数）である場合、フレーム処理部５３は、撮像部５２から出力された画像信号をｋ個のフレームに分離するフレーム分離部と、フレーム毎に設けられ、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は所定値を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力するｋ個のルックアップテーブルと、ｋ個のルックアップテーブルからそれぞれ出力されたフレームを１つのフレームに合成するフレーム合成部と、を有してもよい。この場合、ｋ個のルックアップテーブルは、上記所定値が互いに異なるように構成される。
【００６５】
（変形４）
変形３のカメラ装置において、ｋの値が２である場合、フレーム分離部は、撮像部５２から出力された画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離し、ｋ個のルックアップテーブルは、奇数フレームを入力とし、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は第１の値を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力する第１のルックアップテーブルと、偶数フレームを入力とし、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は第１の値とは異なる第２の値を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力する第２のルックアップテーブルと、を有してもよい。
【００６６】
（変形５）
指示体の数がｋ（正の整数）である場合、フレーム処理部５３は、撮像部５２から出力された画像信号を入力とし、画素毎に、入力信号レベルと閾値を比較し、入力信号レベルが閾値より高い場合は１を出力し、入力信号レベルが閾値以下の場合は０を出力する２値化回路と、２値化回路から出力された画像信号をｋ個のフレームに分離するフレーム分離部と、ｋ個のフレームに対して、フレーム毎に異なる乗数を信号レベルに乗算するレベル調整を行い、該レベル調整後のｋ個のフレームを１つのフレームに合成するフレーム合成部と、を有してもよい。
【００６７】
（変形６）
変形５のカメラ装置において、ｋの値が２である場合、フレーム分離部は、２値化回路から出力された画像信号を奇数フレームと偶数フレームに分離し、フレーム合成部は、奇数フレームに対して１フレーム分の遅延を生じさせるフレームメモリと、偶数フレームの信号レベルを２倍する積算回路と、フレームメモリから出力された奇数フレームと積算回路から出力された偶数フレームとを１つのフレームに合成する加算回路と、を有してもよい。
【００６８】
（電子黒板システム）
次に、本発明のカメラ装置を備えた電子黒板システムについて説明する。
図１０は、本発明の一実施形態である電子黒板システムの構成を示す模式図である。
図１０を参照すると、電子黒板システムは、プロジェクタ１００、カメラ装置６００、コンピュータ装置２０、電子ペン４００、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔレシーバー６０１及びＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔセンダー６０２を有する。プロジェクタ１００及び電子ペン４００は図１１に示したものと同じである。図１０において、便宜上、電子ペン４００は１つしか示されていないが、実際は、２本以上の電子ペン４００が用いられる。
【００６９】
カメラ装置６００及びコンピュータ装置２０は、上述した第１乃至第３の実施形態のいずれかで説明したカメラ装置及びコンピュータ装置である。
カメラ装置６００は、ＵＳＢケーブル６００ａを介してＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔレシーバー６０１に接続されている。プロジェクタ１００は、通信ケーブル１００ａを介してＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔレシーバー６０１に接続されている。ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔレシーバー６０１は、ＬＡＮケーブル６０３を介してＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔセンダー６０２に接続されている。ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔセンダー６０２は、通信ケーブル１００ｂ及びＵＳＢケーブル５００ｂを介してコンピュータ装置２０に接続されている。通信ケーブル１００ａ、１００ｂは、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）ケーブル等の映像ケーブルである。
【００７０】
カメラ装置６００は、複数の電子ペン４００のフレーム画像を合成したＵＳＢ信号を生成し、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔレシーバー６０１及びＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔセンダー６０２を介して、そのＵＳＢ信号をコンピュータ装置２０に供給する。ＵＳＢ信号のフレーム周波数は６０Ｈｚ程度であるので、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔ規格の転送帯域（１５０Ｍｂｐｓ）の制約を満たす。
なお、カメラ装置６００とコンピュータ装置２０との通信距離が５ｍ未満である場合は、ＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔレシーバー６０１及びＨＤ  Ｂａｓｅ−Ｔセンダー６０２を取り除いてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
５０  カメラ装置
５１  発光部
５２  撮像部
５３  フレーム処理部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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