(57)【要約】【課題】フリッカのない撮像画像を得る、２回の画像取り込みサイクル時間を更に短縮することができる画像撮像方法及び画像撮像装置を提供する。【解決手段】表示画面上に予め定められた２種類の基準画像を時系列的に表示し、前記基準画像をそれぞれ重畳表示した第１及び第２の表示画像を順次撮像する画像撮像装置であって、前記表示画面を撮像する撮像素子１０２と前記表示画面の撮像を開始する撮像開始信号を入力する撮像開始スイッチ１０３と前記表示画面の垂直同期信号を検出する同期信号検出手段１０６と前記第１の表示画像を表示した後に前記同期信号検出手段により検出されたＮｘＴｖ（Ｎ：自然数，Ｔｖ：１垂直同期期間）期間経過後の垂直同期信号に基づいて、第１の表示画像信号の読み出しタイミング動作を判断する判断手段１０８とを備えている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画面上に予め定められた２種類の基準画像を時系列的に表示し、前記基準画像をそれぞれ重畳表示した第１及び第２の表示画像を順次撮像する画像撮像方法であって、撮像開始スイッチがオンされた直後に検出された表示画面の垂直同期信号に基づいて第１の表示画像を表示するとともに露光を開始し、前記第１の表示画像を表示した後に検出されたＮ×Ｔｖ（Ｎ：自然数，Ｔｖ：１垂直同期期間）期間経過後の垂直同期信号に基づいて第１の表示画像信号の読み出しタイミング動作を判断することを特徴とする画像撮像方法。
【請求項２】
前記読み出しタイミング動作が読み出し動作中であると判断されたならば撮像素子に蓄積された電荷をリセットし、前記読み出し動作が終了していると判断されたならば前記表示画面の垂直同期信号に基づいて第２の表示画像信号の読み出し動作を開始することを特徴とする請求項１記載の画像撮像方法。
【請求項３】
表示画面上に予め定められた２種類の基準画像を時系列的に表示し、前記基準画像をそれぞれ重畳表示した第１及び第２の表示画像を順次撮像する画像撮像装置であって、
前記表示画面を撮像する撮像素子と、
前記表示画面の撮像を開始する撮像開始信号を入力する撮像開始スイッチと、
前記表示画面の垂直同期信号を検出する同期信号検出手段と、
前記第１の表示画像を表示した後に前記同期信号検出手段により検出されたＮ×Ｔｖ（Ｎ：自然数，Ｔｖ：１垂直同期期間）期間経過後の垂直同期信号に基づいて、第１の表示画像信号の読み出しタイミング動作を判断する判断手段とを備えたことを特徴とする画像撮像装置。
【請求項４】
前記判断手段が第１の表示画像の読み出し動作中であると判断したとき、前記撮像素子に蓄積された電荷をリセットし、第１の表示画像の読み出し動作が終了していると判断したならば、その直後に前記同期信号検出手段により検出された垂直同期信号に基づいて第２の表示画像の読み出し動作を行うことを特徴とする請求項３記載の画像撮像装置。
【請求項５】
前記判断手段が、第２の表示画像を表示した後の前記同期信号検出手段により検出されたＮ×Ｔｖ（Ｎ：自然数，Ｔｖ：１垂直同期期間）期間経過後の垂直同期信号に基づいて、第２の表示画像信号の読み出し動作が終了したと判断したならば表示画面に第３の表示画像を表示することを特徴とする請求項４記載の画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示画面に表示された画像を撮像する画像撮像装置に関し、特に、表示／撮像された基準画像に基づいて姿勢検出、位置検出などを行う際に用いる画像撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、カメラを用いてディスプレイ上の位置検出を行う方法が数多く提案されている。その１つにディスプレイ上に基準画像を表示し、この基準画像をカメラにより撮像してカメラ位置やマーク位置を検出する位置検出装置がある。例えば、特開平６−３５６０７号公報、特開平７−１２１２９３号公報、特開平１１−３１９３１６号公報などがある。代表的な例である特開平７−１２１２９号公報は、操作時に画面に表示されたマーカを撮像し、撮像されたマーカを抽出し、それらマーカ座標に基づいて位置検出するコントローラを提案している。
【０００３】
一方、従来からＣＲＴ管面やプロジェクタによる基準画像をＣＣＤ等のビデオカメラを用いて撮像し、この撮像画像に基づいてディスプレイ装置の表示性能、輝度測定、セットアップ調整などの検査が行われている。通常、ディスプレイ上で表示中の基準画像をカメラにより撮像するとカメラの撮像タイミングと表示画像周期とのタイミングとが一致しないため、横縞、ちらつきが生じる。すなわち、ビデオカメラの垂直走査周波数とディスプレイの垂直周波数との差異によって生じる問題である。これらの解決策として、従来から多くの提案がなされ、例えば、特開平５−３０５４４、特開平８−３１７４３２号公報、特開平１１−１８４４４５号公報などがある。代表的な例である特開平１１−１８４４４５号公報は、ディスプレイの垂直同期信号に応じて撮像制御信号を生成し、この制御信号により撮像タイミングを制御する方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の基準画像に基づいて位置検出を行う装置では、基準画像を表示し、撮像するタイミングに関する開示は全くないのが現状である。
【０００５】
表示画像信号と撮像駆動信号とが非同期であると、撮像時の垂直走査期間が表示している画像の垂直走査期間より長い場合には画像処理時間が長くなったり、撮像した画面に輝度ムラ（フリッカ）が生じるなどの問題がある。また撮像時における撮像素子からの読み出し開始から読み出し終了までの垂直走査期間が表示画像の垂直走査期間より短い場合には１画面の表示を終えないで撮像されてしまうという問題がある。
【０００６】
さらに、基準画像を抽出する際には差分画像処理を行うが、輝度の異なる２枚の基準画像を順次表示するとともにそれぞれの基準画像を的確に撮像し、迅速に画像処理しなければならない。しかしながら、従来このような技術の開示はないのが現状である。
【０００７】
また、本出願人は特願２００１−８１９０８号公報において、常に表示画面の１垂直同期期間を単位として同期をとって表示と露光を行うことによりフリッカを生ずることなく撮像画像を得る方法を提示した。
【０００８】
本発明の目的は、前述したフリッカのない撮像画像を得るのに加えて、２回の画像取り込みサイクル時間を更に短縮することができる画像撮像方法及び画像撮像装置を提供することにある。
【０００９】
【問題点を解決する為の手段】
上記問題点の解決のために、本発明の請求項１では表示画面上に予め定められた２種類の基準画像を時系列的に表示し、前記基準画像をそれぞれ重畳表示した第１及び第２の表示画像を順次撮像する画像撮像方法であって、撮像開始スイッチがオンされた直後に検出された表示画面の垂直同期信号に基づいて第１の表示画像を表示するとともに露光を開始し、前記第１の表示画像を表示した後に検出されたＮ×Ｔｖ（Ｎ：自然数，Ｔｖ：１垂直同期期間）期間経過後の垂直同期信号に基づいて第１の表示画像信号の読み出しタイミング動作を判断することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２は、上記請求項１に付け加え、前記読み出しタイミング動作が読み出し動作中であると判断されたならば撮像素子に蓄積された電荷をリセットし、前記読み出し動作が終了していると判断されたならば前記表示画面の垂直同期信号に基づいて第２の表示画像信号の読み出し動作を開始することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３は表示画面上に予め定められた２種類の基準画像を時系列的に表示し、前記基準画像をそれぞれ重畳表示した第１及び第２の表示画像を順次撮像する画像撮像装置であって、前記表示画面を撮像する撮像素子と、前記表示画面の撮像を開始する撮像開始信号を入力する撮像開始スイッチと、前記表示画面の垂直同期信号を検出する同期信号検出手段と、前記第１の表示画像を表示した後に前記同期信号検出手段により検出されたＮ×Ｔｖ（Ｎ：自然数，Ｔｖ：１垂直同期期間）期間経過後の垂直同期信号に基づいて、第１の表示画像信号の読み出しタイミング動作を判断する判断手段とを備えている。
【００１２】
また、本発明の請求項４は、上記請求項３に付け加え、前記判断手段が第１の表示画像の読み出し動作中であると判断したとき、前記撮像素子に蓄積された電荷をリセットし、第１の表示画像の読み出し動作が終了していると判断したならば、その直後に前記同期信号検出手段により検出された垂直同期信号に基づいて第２の表示画像の読み出し動作を行うことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の請求項５は、請求項４に付け加え、前記判断手段が、第２の表示画像を表示した後の前記同期信号検出手段により検出されたＮ×Ｔｖ（Ｎ：自然数，Ｔｖ：１垂直同期期間）期間経過後の垂直同期信号に基づいて、第２の表示画像信号の読み出し動作が終了したと判断したならば表示画面に第３の表示画像を表示することを特徴とする
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明していく。
図１は本実施の形態に係わる画像撮像装置の構成ブロック図である。
また、図２は実施の形態に係わる画像撮像装置の概略構成斜視図である。
【００１５】
図２において、１００は操作者が手元で位置検出操作できる画像撮像装置本体である。１２０は原画像を生成するパソコン　、１３０はパソコン原画像をスクリーン１１０上に拡大投影するプロジェクタである。図に投影されている画像１１１には４個のマークが１つの基準画像として重畳表示されている。図には矩形形状を特徴づける４個のマーク重心位置を特徴点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４として示した。
【００１６】
次に、図１に基づいて画像撮像装置の画像取り込みに関係した構成について詳細に説明する。画像撮像装置本体１００は、表示画像を取り込むための撮像レンズ１０１，ＣＣＤ等の撮像素子１０２（以下の説明では代表してＣＣＤと表記）と、操作者が手元でこのマーカを含む基準画像が重畳表示された表示画像を取り込み開始を指示する操作スイッチ１０３と、ＣＣＤ１０１からの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１０４、ＣＣＤ１０２が信号を取り込む為に必要な各種のクロックを作り出すタイミングジェネレータ１０５、表示手段に出力する映像信号のうち垂直同期信号だけを検出する同期信号検出手段１０６、表示画像をＣＣＤ１０２にて露光蓄積して形成された画像信号の読み出しタイミング動作を判断する判断手段１０８、画像撮像装置本体を制御するＣＰＵ（不図示）、パソコン１２０と所定の信号を経由させるインターフェース手段１０７とから構成されている。もちろん、この画像撮像装置本体１００にはほかに電源部等も必要であるが動作の説明には直接には必要ないのでここでは省略している。
【００１７】
画像撮像装置本体１００にて撮像された撮像画像信号は、インターフェース手段１０７を介してパソコン１２０にあるインターフェース手段１２１に入力される。このインターフェース手段１０７からの出力形態としてはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４や、ＩｒＤＡ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等有線、無線接続の各種方法を適宜採用することが出来る。また、すでにパソコン本体内にビデオボードを備えている場合には、Ａ／Ｄコンバータがすでに組み込まれているのでＣＣＤ１０１からのアナログ出力を直接パソコンに入力することが可能である。
【００１８】
またパソコン１２０には、映像信号と同期をとるための表示用タイミングジェネレータ１２３及びビデオ映像信号を制御し表示する表示制御手段１２４、画像処理手段５０などを備えている。画像処理手段５０では予め設定されているプログラムに従って所定の画像処理がなされる。本実施の形態の画像処理手段では位置検出処理のためのマーク抽出処理、位置演算処理などの動作を行う。
【００１９】
表示制御手段１２４の動作は、表示用タイミングジェネレータ１２３から生成された垂直同期信号と同じ周期でビデオ映像信号を表示手段に出力する。
本実施の形態では、同期信号検出手段は画像撮像装置本体側に設けたが、パソコン側に設けてもよい。
【００２０】
また、本実施の形態では表示手段１３０はプロジェクタとし、スクリーン１１０に画像を投影する構成としたが、スクリーン部と合わせた表示装置、例えば、ＣＲＴ表示装置や液晶表示装置でもよい。
【００２１】
まず最初に、本実施の形態に係わる画像撮像装置を用いて位置検出するための基本動作について説明する。
図３は基準画像としてのマーク画像に基づいて位置検出を行うための基本動作フローである。本実施の形態で用いる基準画像は、Ｇ（緑色）マーク４個を配置した第１の基準画像とＢ（黒色）マーク４個を第１の基準画像のＧマークの位置に対応した位置に配置した第２の基準画像との２種類である。
【００２２】
まず最初に、ステップＳ１１で画像撮像装置の視野中心を表示画像上の被検出位置に狙いを定める。ステップＳ１２で撮像開始スイッチをオンする。オンされるとスクリーン上の表示画像に第１の基準画像が重畳された第１の表示画像が表示され、画像撮像装置にて取り込まれる（ステップＳ１３）。第１の表示画像に連続して時系列的に表示画像上に第２の基準画像が重畳表示された第２の表示画像が取り込まれる（ステップＳ１４）。ステップＳ１５にてこれら撮像された２枚の画像に基づき差分画像処理、ステップＳ１６にて二値化処理が順次行われ、基準画像として４個のマークのみが抽出される。
【００２３】
ステップＳ１７にて抽出されたマークの重心位置が撮像画像上の特徴点としての座標特定される。
ステップＳ１８にて、これら特定された座標に基づき、表示画像上の撮像中心とした被検出位置の座標を演算する。
【００２４】
ここで、この被検出位置の演算処理について簡単に説明する。
図４には、操作者が任意の位置から位置検出装置本体に設けられた撮像手段１００の撮像方向を矩形形状である所定平面に向けて撮像した撮像画像ｑを示した。図には、撮像された画像は平面上の座標位置である被検出位置Ｐｓを撮像面に設定された基準位置（撮像面の原点Ｏｍ）に合致させてある。これら４個の特徴点ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４は、図２の平面座標系×＊−Ｙ＊座標系におけるＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に対応する。
【００２５】
次のステップで順次演算され、スクリーン画像上の被検出位置の座標が演算される。
（１）消失点を算出する。
【００２６】
ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４の座標位置に基づいて、撮像画像ｑの相隣接する特徴点を通る直線式Ｉ１．Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を算出し、矩形形状である表示画面の１対の平行に対応した消失点Ｑ０、Ｔ０を算出する。すなわち、消失点Ｑ０は、直線Ｑ１Ｑ２に対応する撮像面上の直線　ｑ１ｑ２　　と直線Ｑ３Ｑ４に対応する直線ｑ３ｑ４、ｑ１ｑ４との交点である。
（２）消失特徴点を算出する。
【００２７】
２つの消失点と画像原点とを結ぶ直線と矩形を特徴づける各直線Ｉ１．Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４との交点（この点を消失特徴点と呼ぶ）ｑｓ１、ｑｓ２、ｑｔ１、ｑｔ２を算出する。
（３）画像座標系において消失点Ｓ０を×軸に一致させるように、画像座標系を画像中心として座標系を回転する。
【００２８】
図４で×−Ｙ座標系を反時計回りに角度β回転する。座標回転後の座標系はＸ’−Ｙ’座標系で、特徴点Ｑ１、Ｓ１、Ｓ２、Ｔ１、Ｔ２のそれぞれの座標は、ｑ１（Ｘ１，Ｙ１）→ｑ’１（Ｘ’１，Ｙ’１）、ｑｓ１（Ｘｓ１，Ｙｓ１）→ｑ’ｓ１（Ｘ’ｓ１，Ｙ’ｓ１）、ｑｓ２（Ｘｓ２，Ｙｓ２）→ｑ’ｓ２（Ｘ’ｓ２，Ｙ’ｓ２）、ｑｔ１（Ｘｔ１，Ｙｔ１）→ｑ’ｔ１（Ｘ’ｔ１，Ｙ’ｔ１）、ｑｔ２（Ｘｔ２，Ｙｔ２）→ｑ’ｔ２（Ｘ’ｔ２，Ｙ’ｔ２）となる。
（４）座標系の回転後に得られた座標値に基づき透視射影演算することにより、撮像面に対するスクリーン平面の平面姿勢パラメータである仰・俯角γ、水平角ψのいずれか１つを演算する。本実施の形態では俯角ψは次式数１により演算する。
【００２９】
【数１】
2004104639.tif 000003
【００３０】
（５）上記姿勢パラメータψを用い、スクリーン画像上の被検出位置の座標を次式数２により演算する。
【００３１】
【数２】
2004104639.tif 000004
【００３２】
ここで、横軸比ｍ＝｜Ｓ１Ｐｓ｜／｜Ｓ２Ｐｓ｜、縦軸比ｎ＝｜Ｔ１Ｐｓ｜／｜Ｔ２Ｐｓ｜、　撮像レンズの焦点距離ｆである。
以上の説明した位置検出動作にあって、表示画面上に表示される基準画像をタイミング良く撮像するためには、２枚の基準画像を表示する動作、その各々の表示画像を撮像する動作という表示／撮像動作を撮像画像装置本体に設けられた撮像開始スイッチにより１回の操作で行わなければならない。
【００３３】
次に、本実施の形態に係わる画像撮像装置の画像取り込み動作について具体的に説明する。
＜第１の実施例＞
図５は、本発明の実施の形態に係わる画像撮像装置の基本的な撮像動作タイミングチャートであり、第１の実施例として、（ａ）〜（ｆ）のタイミングに基づいて説明する。
【００３４】
図５（ａ）は操作者が画像撮像装置本体のスイッチ１０３を押したときに出力される画像取り込みスタートパルスＳｐ（ＳＴＡＲＴｐｕｌｓｅ）である。この信号が前述したタイミングジェネレータ１０６及びインターフェース手段１０７、１２１を介してパソコン１２０に入力される。　図５（ｂ）はパソコン１２０からプロジェクタ１３０に出力される映像信号に水平及び垂直同期信号が付加されたコンポジットビデオ信号（ＰＪ　ｓｉｇｎａｌ）である。このうち垂直同期信号をＶＤｐとして以下ではこの期間の内の垂直ブランキング部分を垂直同期部分ということにする。
パソコン１２０は前述したスタートパルスＳｐが出力されたならばその直後の垂直同期期間（ｔ１〜ｔ２：Ｔｖ）に第１の基準画像を表示させるためのビデオ信号をプロジェクタ１３０に出力する。
【００３５】
次に、図５（ｃ）は、ＣＣＤ１０２に印可するリセット用パルス信号（ＲＳＴｐｕｌｓｅ）のタイミング、図５（ｄ）はＣＣＤ１０２からの信号読み出し開始用の読み出し開始信号のタイミングを示している。タイミングジェネレータ１０５は、前述したＶＤｐ信号に同期して図５（ｃ）に示す時刻ｔ１に前述したリセット信号（ＲＳＴ　ｐｕｌｓｅ）を生成してＣＣＤ１０２に印加する。この時点からＣＣＤ１０２は表示されている第１の表示画像の露光蓄積を開始する。その後Ｔｖ期間経過した図５（ｄ）に示す時刻ｔ２にタイミングジェネレータ１０５は信号読み出しを開始させるための読み出し開始信号（ＲＤｓｔａｒｔ　ｐｕｌｓｅ）を発生させる。この読み出し開始信号パルスによってそれまで受光部に蓄積された電荷が転送部にシフトされ、信号読み出し用のクロックレートでＣＣＤ１０２から読み出される。ここでは図５（ｅ）に示すように、ＣＣＤ１０２からの信号の読み出しタイミング動作（ＲＤ　ｏｕｔ　ｓｉｇｎａｌ）はＴｃ期間（Ｔｖ＜Ｔｃ＜２・Ｔｖ）で終了するものとしている。タイミングジェネレータ１０６はこの読み出しが終了した時刻ｔ４で図５（ｆ）に示す読み出し終了信号（ＲＤ　ｅｎｄ　ｐｕｌｓｅ）を発生する。
【００３６】
前述した時刻ｔ２でＣＣＤ１０２に印可された読み出し開始パルスによって受光部に蓄積された電荷が転送部に転送されると受光部では新たに表示された第２の表示画像の露光蓄積を開始する。時刻ｔ３において表示画面の１周期分の露光蓄積を終了するがこの時点ではＣＣＤからの信号読み出し動作がまだ終了していないので、図５（ｃ）に示すようにここまでの蓄積電荷をリセットして新たに第２の表示画像の露光蓄積を開始する。２回目の露光蓄積終了時刻ｔ５においては先程の読み出し終了パルス（図５（ｆ））が既に発生しているのでこの時点で読み出し開始信号パルスを発生するとともに表示画面を通常画面に変更する。その後Ｔｃ期間経過した時刻ｔ６で第２の表示画像の取り込みを終了しこの時点で２種類の画面の取り込みを終了する。
【００３７】
図６、７は本実施例に係わる画像撮像装置の動作を説明するフローチャートである。これらの図を参考にさらに図５のタイミング動作の詳細な説明を行う。
取り込み開始スイッチ１０３が押され、スタートパルスＳｐ（図５（ａ））がタイミングジェネレータ１０５とパソコン１２０に送られるとともにステップＳ４０１において表示画像の垂直同期部分が検出されるのを待つ。時刻ｔ１で最初のＶＤｐ信号の垂直同期部分が検出されたならばステップＳ４０２で露光蓄積フレーム数をカウントするカウンタ（用途の詳細は後述する）をリセットする。ステップＳ４０３ではパソコンから通常画面に第１の基準画像を重畳した表示画面信号をプロジェクタ１３０に送出するとともにタイミングジェネレータ１０５でＣＣＤ１０２をリセットするためのリセットパルスＲＳＴｐ（図５（ｃ））を生成する。ステップＳ４０４ではこのリセットパルスでもってＣＣＤ１０２の不要電荷を排出する。ステップＳ４０５ではリセット後、第１の表示画像の露光蓄積を開始する。これを次の垂直同期信号がくるまで継続する（ステップＳ４０６）。リセット後１Ｔｖ期間経過した時刻ｔ２で次の垂直同期部分が検出されたならばステップＳ４０７で前述したフレーム数カウンタをインクリメントする。次のステップＳ４０８ではこのインクリメントした値が所定値（Ｎ：値の詳細は後述）に達したか判定する。ここでは１フレームのみ露光することとしてＮ＝１を採用する。Ｎ＝１であるのでステップＳ４０８からは次のステップＳ４０９へと進むが、もしＮが２以上だったならステップＳ４０５に戻って設定されているフレーム数を連続して露光する。ステップＳ４０９ではフレーム数カウンタをリセットし、ステップＳ４１０で図６（ｄ）のＳＨＩＦＴ　ｐｕｌｓｅをＣＣＤ１０２に印可して受光部に蓄積されている第１の表示画像信号を転送部に転送して読み出しを開始する。それと同時にステップＳ４１１で第２の表示画像の表示を開始しこの第２の表示信号を受光部で新たに露光蓄積を開始する（ステップＳ４１２）。この露光蓄積をステップＳ４１３で次の垂直同期部分が検出されるまで継続する。ステップＳ４１３では時刻ｔ３に次の垂直同期部分が検出され、ステップＳ４１４でフレーム数カウンタをインクリメントし、このカウント値が設定値と等しいか判定する。ステップＳ４０８と同様にここでも１フレームのみの露光であるのでＮ＝１となり次のステップＳ４１６に進む。もしＮが２以上の値であったならばステップＳ４１２に戻って所定フレーム数分の露光蓄積を繰り返す。ステップＳ４１６では時刻ｔ３の時点でＣＣＤ１０２からの読み出しが終了しているかどうか判定する。ここでは前述した関係ＴｖくＴｃ＜２・Ｔｖがあるので読み出しはまだ終了せず、ステップＳ４１７へと進んでＣＣＤ１０２をリセットしてそこまでの蓄積電荷をリセットしてステップＳ４１２に戻り第２の表示画像の露光蓄積を再開する。再び１フレーム分の露光蓄積が終了した時刻ｔ５において再度読み出しが終了しているかステップＳ４１６で確認する。この時点では時刻ｔ４で既にＣＣＤ１０２からの読み出しが終了しているのでステップＳ４１８に進み、露光蓄積した第２の表示画像信号をシフト・転送して読み出しを開始する。同時にステップＳ４１９で第３の画像（通常画像）を表示する。最後にステップＳ４２０で読み出し開始からＴｃ期間後の時刻ｔ６で第２の表示画像の読み出しを終了して一連の読み出しタイミング動作を終了する。
【００３８】
ここでこれまで述べてきたパソコンから出力される信号の１フレーム期間ＴｖとＣＣＤからの読み出し期間Ｔｃとの関係および露光蓄積フレーム数表示の値について説明する。通常パソコンから出力されるの表示画像信号の１フレーム期間（Ｔｖ）は１／８０〜１／５０ｓｅｃ程度である。一方、ＣＣＤ１０２の画素を３０万画素、読み出しクロックを２０ＭＨｚとするとＣＣＤ１０２からの読み出し期間Ｔｃは約１／６７ｓｅｃとなる。それゆえ、パソコンからの出力信号の１フレーム期間が１／６７ｓｅｃ＜Ｔｖ＜１／５０ｓｅｃにある場合にはパソコンからの表示周期の方がＣＣＤ１０２からの読み出し期間より長くなり、第２の表示画像を表示している間に読み出しが終了する。一方、１／８０ｓｅｃ＜Ｔｖ≦１／６７ｓｅｃなる関係にある場合には図５の時刻ｔ３に示すごとく、第２の表示画像１フレーム分の露光蓄積が終了してもまだＣＣＤ１０２からの読み出しが終了していないので一旦ＣＣＤ１０２をリセットして再度露光蓄積する。
【００３９】
この露光蓄積にあたっては、もし第１の表示画像、第２の表示画像それぞれ１フレーム期間のみ露光蓄積するだけでＣＣＤ１０２から充分なレベルの出力信号が得られる場合には本発明の中でも画像の取り込みサイクルが最短となる。
【００４０】
＜第２の実施例＞
一方、撮影条件や投影条件によっては１フレーム期間の露光蓄積だけでは充分な出力信号レベルが得られない場合があり、複数フレーム期間に渡って露光蓄積してやることによってこれを解決している。第２の実施例では、この場合について説明する。
【００４１】
図８はＮ＝２の場合のタイミングを示している。図において時刻ｔ１〜ｔ６対応する現象は図５の場合と同様である。図８では説明のために更に２・Ｔｖ≦Ｔｃ＜３・Ｔｖの場合について記述している。即ち、第２の表示画像信号を２周期分露光蓄積した時点（時刻ｔ３）ではまだＣＣＤ１０２からの読み出しが終了していないのでそれ以降は２・Ｔｖ期間単位でＣＣＤ１０２をリセットしている。
【００４２】
このＮの値の設定にあたっては、通常画像の投影開始時に予めＣＣＤ１０２からの出力信号レベルを基にＮの値を手動であるいは自動的に設定しておいてそれ以降はこの設定された値で露光蓄積すればよい。
【００４３】
以上述べてきたことにより、フリッカを生ずることもなく、取り込み信号の輝度レベルを上げることが出来るとともに、二つの表示画像の取り込み完了までの期間を最小限に押さえることが出来る。なお、本実施例では表示画像に重畳された基準画像は位置検出可能な矩形を特徴づける４個のマーク画像であったが、撮像後の画像処理の用途に合わせた幾何学形状パターンでもよい。また２枚の基準画像は輝度状態が異なる幾何学的パターンでなくとも、コントラストの異なる２つの画面でもよい。
【００４４】
また、撮像画像装置本体を用いて位置検出する場合、表示画面に対し自由度の高い位置検出装置となる。例えば、投影画像のような大きな表示画面を撮像する際、表示画面の一部あるいはその逆に表示画面の周辺も含めて撮像する場合が生じる。このような場合でも、常に表示画面の１垂直同期期間を単位として同期をとって表示と露光を行っているので撮像画面のフリッカを生ずることがない撮像画像を得ることができ、迅速な位置検出が可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したごとく、第１の表示画像信号を読み出している間に次の第２の表示画像の露光・蓄積を行っているので、第１及び第２の表示画像の取り込み完了までの期間を最小限に押さえることが出来る。また、表示画面の一部あるいはその逆に表示画面の周辺も含めて撮影したとしても、常に表示画面の１垂直同期期間を単位として同期をとって表示と露光を行っているので撮影画面のフリッカを生ずることがない。
【００４６】
以上の実施例のような撮像画像装置により、所望のタイミングで基準画像を表示し、その基準画像が重畳された表示画像を迅速かつ的確に撮像できるようになった。従って、フリッカなどのノイズのない撮像画像を得ることができる。
【００４７】
さらに、基準画像が重畳された撮像画像に基づいて表示画面上のポインティング位置を検出する場合においても、迅速な位置検出動作が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係わる画像撮像装置の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施の形態に係わる画像撮像装置の構成斜視図である。
【図３】本実施の形態に係わる画像撮像装置を位置検出のために用いた場合の基本動作を説明するフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係わる撮像画像装置を用いて位置検出方法を説明するための撮像画像の例。
【図５】第１の実施例の画像撮像装置の撮像動作タイミングチャートである。
【図６】第１の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図７】第１の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図８】第２の実施例の画像撮像装置の撮像動作タイミングチャートである。
【符号の説明】
１００　画像撮像装置本体
１０１　撮像レンズ
１０２　撮像素子
１０３　撮像開始スイッチ
１０４　Ａ／Ｄコンバータ
１０５　タイミングジェネレータ
１０６　垂直同期検出手段
１０７，１２１　インターフェイス
１０８　判断手段
１２０　パソコン
１３０　表示手段（プロジェクタ）
【図１】
2004104639.tif 000005
【図２】
2004104639.tif 000006
【図３】
2004104639.tif 000007
【図４】
2004104639.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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