位置检测装置、位置检测系统以及位置检测方法
【专利摘要】能够利用拍摄图像更加准确地检测出操作面中的指示体的指示位置。投影仪(10)具有对屏幕(SC)进行拍摄的摄像部(51)、以及根据摄像部(51)的拍摄图像检测指示体(80)的指示位置的位置检测部。位置检测部从摄像部(51)的拍摄图像中检测指示体(80)反射检测光(LC)得到的反射光，根据从拍摄图像中检测出的反射光的位置(80a)、以及从屏幕(SC)到摄像部(51)的距离(L)，求出指示体(80)的指示位置。
【专利说明】
位置检测装置、位置检测系统以及位置检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及位置检测装置、位置检测系统以及位置检测方法。
【背景技术】
[0002] 以往，已知对由笔等指示体操作的位置进行检测的装置(例如，参照专利文献1)。 例如，专利文献1记载的系统通过拍摄投影面来检测作为指示体的发光笔的位置。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本特开2011 - 227600号公报
【发明内容】
[0006] 发明要解决的课题
[0007] 在专利文献1中，通过从拍摄图像中检测发光笔的光的像而能够准确地检测指示 位置。这是因为发光笔的光与指示位置一致。但是，例如，在利用由指示体反射的反射光进 行位置检测的情况下等，存在实际上指示体所指示的操作面上的位置没有被摄入拍摄图像 中的情况。在这样的情况下，难以准确地检测指示位置。
[0008] 本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，能够更加准确地利用拍摄图像 来检测操作面中的指示体的指示位置。
[0009] 用于解决课题的手段
[0010] 为了达成上述目的，本发明的位置检测装置的特征在于，具有:摄像部，其对操作 面进行拍摄；以及检测部，其根据所述摄像部的拍摄图像，检测指示体的指示位置，所述检 测部从所述摄像部的拍摄图像中检测由所述指示体反射检测光而得到的反射光，根据从所 述拍摄图像检测出的反射光的位置、以及从所述操作面到所述摄像部的距离，求出所述指 示体的指示位置。
[0011] 根据本发明，能够根据摄像部与操作面之间的位置关系，校正并求出从拍摄图像 中检测出的指示位置。由此，即使在例如由于指示体的反射检测光的反射位置与操作面之 间的位置关系，在拍摄图像中检测出的位置与指示体的指示位置不一致的情况下，也能够 更加准确地检测操作面中的指示体的指示位置。
[0012] 此外，本发明的特征在于，在上述位置检测装置中具有运算部，所述运算部根据与 所述操作面垂直的方向上的从所述操作面到所述摄像部的基准位置的距离，求出与所述操 作面垂直的方向上的从所述操作面到所述指示体的反射位置的距离。
[0013] 根据本发明，能够根据在从操作面隔开的位置处反射的反射光，求出在操作面中 指示的位置。
[0014] 此外，本发明的特征在于，在上述位置检测装置中具有存储部，所述存储部对如下 的距离数据进行存储，所述距离数据表示由所述运算部求出的、在与所述操作面垂直的方 向上的从所述操作面到所述指示体的反射位置的距离，所述检测部根据所述存储部中存储 的所述距离数据，求出所述指示体的指示位置。
[0015] 根据本发明，通过利用存储部中存储的距离数据，无需在每次进行位置检测时求 出距离，能够迅速检测操作面中的指示位置。
[0016] 此外，本发明的特征在于，在上述位置检测装置中，所述位置检测装置构成为投影 仪，所述投影仪具有向所述操作面投影图像的投影部，通过所述摄像部对所述投影部的投 影范围进行拍摄。
[0017] 根据本发明，能够对应于在投影仪投影图像的操作面处进行的操作来检测指示位 置。
[0018] 此外，本发明的特征在于，在上述位置检测装置中，所述位置检测装置具有校准控 制部，所述校准控制部执行将所述摄像部的拍摄图像中的位置与由所述投影部投影的图像 的位置对应起来的校准，所述运算部根据所述校准控制部执行的校准的结果，生成所述距 离数据。
[0019] 根据本发明，能够通过执行校准来生成从操作面到指示体的反射位置的距离数 据。由此，能够在执行校准之后准确地检测指示位置，并将检测出的指示位置作为投影图像 中的位置求出。
[0020] 此外，本发明的特征在于，在上述位置检测装置中具有距离测量部，所述距离测量 部求出与所述操作面垂直的方向上的从所述操作面到所述摄像部的基准位置的距离。
[0021] 根据本发明，能够测量从操作面到摄像部的基准位置的距离，由此能够更加准确 地求出指示位置。
[0022] 此外，本发明的特征在于，在上述位置检测装置中具有光出射部，所述光出射部沿 着所述操作面射出所述检测光。
[0023] 根据本发明，从位置检测装置射出检测光，由指示体反射该检测光，由此能够对不 具有发光功能等的指示体的指示位置进行检测。
[0024] 此外，为了达成上述目的，本发明的位置检测系统的特征在于，所述位置检测系统 具有沿着利用指示体操作的操作面射出检测光的光出射装置、以及检测所述指示体的指示 位置的位置检测装置，所述位置检测装置具有:摄像部，其对所述操作面进行拍摄；以及检 测部，其根据所述摄像部的拍摄图像，检测所述指示体的指示位置，所述检测部从所述摄像 部的拍摄图像中检测由所述指示体反射检测光而得到的反射光，根据从所述拍摄图像中检 测出的反射光的位置、以及从所述操作面到所述摄像部的距离，求出所述指示体的指示位 置。
[0025] 根据本发明，能够根据摄像部与操作面之间的位置关系，校正并求出从拍摄图像 中检测出的指示位置。由此，即使在例如由于指示体的反射检测光的反射位置与操作面之 间的位置关系，在拍摄图像中检测出的位置与指示体的指示位置不一致的情况下，也能够 更加准确地检测操作面中的指示体的指示位置。
[0026]此外，为了达成上述目的，本发明的位置检测方法检测操作面中由指示体指示的 位置，所述位置检测方法的特征在于，对所述操作面进行拍摄;从拍摄图像中检测由所述指 示体反射检测光而得到的反射光，根据从所述拍摄图像中检测出的反射光的位置、以及从 所述操作面到拍摄位置的距离，求出所述指示体的指示位置。
[0027]根据本发明，能够根据摄像部与操作面之间的位置关系，校正并求出从拍摄图像 中检测出的指示位置。由此，即使在例如由于指示体的反射检测光的反射位置与操作面之 间的位置关系，在拍摄图像中检测出的位置与指示体的指示位置不一致的情况下，也能够 更加准确地检测操作面中的指示体的指示位置。
[0028] 发明效果
[0029] 根据本发明，能够基于摄像部与操作面之间的位置关系，校正并求出从拍摄图像 检测的指示位置，能够基于拍摄图像更加准确地检测指示位置。
【附图说明】
[0030] 图1是实施方式的投影系统的概略结构图。
[0031] 图2是投影系统的功能?？橥?。
[0032]图3是示出自动校准图像的一例的图。
[0033]图4是示出拍摄投影于屏幕的自动校准图像而得到的拍摄图像数据的一例的图。 [0034]图5是示出手动校准图像的一例的图。
[0035]图6是示出检测指示位置的情形的侧视图。
[0036]图7是示出检测指示位置的情形的主要部分放大图。
[0037]图8是计算屏幕与检测光的距离的方法的说明图。
[0038]图9是示出投影仪的动作的流程图。
【具体实施方式】
[0039] 下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0040] 图1是示出应用了本发明的实施方式的投影系统1(位置检测系统）的结构的图。投 影系统1具有设置于屏幕sc(投影面、操作面)上方的投影仪10(位置检测装置)和设置于屏 幕SC上部的光出射装置60(光出射部）。
[0041] 投影仪10设置在屏幕SC的正上方或者斜上方，朝向斜下方的屏幕SC投影图像。并 且，本实施方式中例示的屏幕SC是固定于壁面或者竖立设置于地面的平板或幕。本发明不 限于该示例，也可以把壁面用作屏幕SC。在该情况下，可以在用作屏幕SC的壁面的上部安装 投影仪10及光出射装置60。
[0042]投影仪10与PC(个人计算机）、视频再现装置、DVD再现装置等外部的图像供给装置 连接，根据从该图像供给装置提供的模拟图像信号或数字图像数据，对屏幕SC投影图像。另 外，投影仪10也可以构成为，读出存储在内置的存储部11〇(图2)或外接的存储介质中的图 像数据，根据该图像数据，在屏幕SC上显示图像。
[0043]光出射装置60具有由固体光源构成的光源部61(图2)，使光源部61发出的光沿屏 幕SC扩散并射出（照射）。光出射装置60的出射范围在图1中以角度Θ表示。光出射装置60设 置得比屏幕SC的上端靠上，朝下地向角度Θ的范围内射出光，该光形成沿着屏幕SC的光层。 在本实施方式中，角度Θ几乎达到180度，在屏幕SC的几乎整体形成光层。优选屏幕SC的表面 与光层接近，在本实施方式中，屏幕SC的表面与光层之间的距离在大致10mm~1mm的范围 内。
[0044]光出射装置60所射出的光是可见区域外的光，在本实施方式中设为是红外光。
[0045]在进行了对屏幕SC的指示操作的情况下，投影系统1通过投影仪10检测指示位置。
[0046] 关于指示操作所利用的指示体，能够使用笔型的指示体70。指示体70的末端部71 内置有在被按压的情况下工作的操作开关75(图2)，因此当进行了将末端部71抵在墙壁或 屏幕SC上的操作时，操作开关75接通。指示体70以用户手持棒状的轴部72并使末端部71与 屏幕SC接触的方式被操作，还进行将末端部71按压在屏幕SC上的操作。在末端部71设有发 出光的收发部74(图2)。投影仪10根据指示体70发出的光，将末端部71的位置检测为指示位 置。指示体70发出的光是可见区域外的光，在本实施方式中设为是红外光。
[0047] 另外，在利用用户的手指即指示体80进行位置指示操作的情况下，用户使手指接 触屏幕SC。在该情况下，检测出指示体80与屏幕SC接触的位置。
[0048] 即，当指示体80的末端(例如，指尖)与屏幕SC接触时，遮挡光出射装置60所形成的 光层。此时，光出射装置60射出的光遇到指示体80而反射，反射光的一部分从指示体80向投 影仪10前进。投影仪10具有利用后述的位置检测部50检测来自屏幕SC侧的光，即来自下方 的光的功能，因此能够检测指示体80的反射光。投影仪10通过检测由指示体80反射的反射 光，而检测指示体80进行的对屏幕SC的指示操作。并且，投影仪10检测由指示体80所指示的 指示位置。
[0049] 光出射装置60射出的光层接近屏幕SC，因此指示体80中的反射光的位置可以被视 为距屏幕SC最近的末端或者指示位置。因此，能够根据指示体80的反射光确定指示位置。 [0050] 投影系统1作为交互式电子白板系统（interactive white board system)发挥功 能，检测用户通过指示体70、80进行的指示操作，使指示位置反映于投影图像。
[0051]具体而言，投影系统1进行在指示位置描绘图形、配置文字和/或记号的处理、沿着 指示位置的轨迹描绘图形的处理、消除描绘的图形和/或配置的文字或记号的处理等。并 且，还能够将在屏幕SC描绘的图形、配置的文字或记号作为图像数据进行保存，也能够将其 输出给外部装置。
[0052]并且，也可以通过检测指示位置而作为指向设备进行工作，输出投影仪10在屏幕 SC上投影图像的图像投影区域中的指示位置的坐标。此外，也可以利用该坐标进行GUI (Graphical User Interface，图形用户界面)操作。
[0053] 图2是构成投影系统1的各部分的功能?？橥?。
[0054] 作为与外部装置连接的接口，投影仪10具有I/F(接口）部11和图像I/F(接口）部 12<J/F部11和图像I/F部12也可以具有有线连接用的连接器和与上述连接器对应的接口电 路。此外，I/F部11和图像I/F部12也可以具有无线通信接口。作为有线连接用的连接器和接 口电路，可以列举出遵循有线LAN、IEEE1394、USB等的设备。此外，作为无线通信接口，可以 列举出遵循无线LAN、Bluet 〇〇th(蓝牙，注册商标)等的设备。图像I/F部12也能够使用HDMI (高清晰度多媒体，注册商标)接口等图像数据用的接口。图像I/F部12也可以具有供输入声 音数据的接口。
[0055] I/F部11是与PC等外部装置之间进行各种数据的收发的界面。I/F部11输入/输出 与图像的投影有关的控制数据、设定投影仪10的动作的设定数据、以及投影仪10检测出的 指示位置的坐标数据等。后述的控制部30具有经由I/F部11与外部装置进行数据的收发的 功能。
[0056] 图像I/F部12是供输入数字图像数据的界面。本实施方式的投影仪10基于经由图 像I/F部12输入的数字图像数据来投影图像。此外，投影仪10也可以具有基于模拟图像信号 投影图像的功能，在该情况下，图像I/F部12也可以具有模拟图像用接口、和将模拟图像信 号转换为数字图像数据的A/D转换电路。
[0057]投影仪10具有进行光学意义上的图像的形成的投影部20。投影部20具有光源部 21、光调制装置22和投影光学系统23。光源部21具有由氙气灯、超高压汞灯、LED(Light Emitting Diode:发光二极管）、或激光光源等构成的光源。并且，光源部21也可以具有将光 源发出的光引导至光调制装置22的反射器和辅助反射器。并且，也可以具有用于提高投影 光的光学特性的透镜组(省略图示）、偏振片、或者使光源发出的光的光量在到达光调制装 置22的路径上降低的调光元件等。
[0058] 光调制装置22具有例如与RGB这三原色对应的三张透过型液晶面板，对透过该液 晶面板的光进行调制而生成图像光。来自光源部21的光被分离为RGB三色的颜色光，各颜色 光入射到对应的各液晶面板。通过各液晶面板且经调制后的颜色光被分色棱镜等合成光学 系统合成，并被射出到投影光学系统23。
[0059] 投影光学系统23具有透镜组，该透镜组将由光调制装置22调制后的图像光引导至 屏幕SC方向，使其在屏幕SC上成像。并且，投影光学系统23也可以具有进行屏幕SC的投影图 像的放大和缩小以及焦点调节的变焦机构、进行对焦调节的对焦调节机构。在投影仪10为 短焦点型的情况下，投影光学系统23也可以具有向屏幕SC反射图像光的凹面镜。
[0060] 依照控制部30的控制使光源部21点亮的光源驱动部45、以及依照控制部30的控制 使光调制装置22工作的光调制装置驱动部46与投影部20连接。光源驱动部45也可以具有进 行光源部21的点亮/熄灭的切换、和对光源部21的光量进行调节的功能。
[0061] 投影仪10具有对投影部20所要投影的图像进行处理的图像处理系统。该图像处理 系统包含:对投影仪10进行控制的控制部30、存储部110、操作检测部17、图像处理部40、光 源驱动部45以及光调制装置驱动部46。并且，帧存储器44与图像处理部40连接，姿势传感器 47、出射装置驱动部48以及位置检测部50与控制部30连接。也可以在图像处理系统中包含 这各个部分。
[0062] 控制部30通过执行规定的控制程序111，来控制投影仪10的各部分。存储部110以 非易失方式存储控制部30执行的控制程序111和控制部30处理的数据。存储部110存储用于 设定投影仪10的动作的画面的设定画面数据112、以及示出利用设定画面数据112设定的内 容的设定数据113。
[0063]图像处理部40依照控制部30的控制，对经由图像I/F部12输入的图像数据进行处 理，并向光调制装置驱动部46输出图像信号。图像处理部40执行的处理是3D(立体）图像和 2D(平面）图像的判别处理、分辨率转换处理、帧频转换处理、失真校正处理、数字变焦处理、 色调校正处理和亮度校正处理等。图像处理部40执行由控制部30指定的处理，并根据需要 使用从控制部30输入的参数进行处理。此外，当然也可以组合执行上述处理中的多个处理。 [0064]图像处理部40与帧存储器44连接。图像处理部40将从图像输入I/F 12输入的图像 数据在帧存储器44中展开，对展开后的图像数据进行上述各种处理。图像处理部40从帧存 储器44读出处理后的图像数据，生成与该图像数据对应的R、G、B的图像信号，并输出给光调 制装置驱动部46。
[0065]光调制装置驱动部46与光调制装置22的液晶面板连接。光调制装置驱动部46根据 从图像处理部40输入的图像信号对液晶面板进行驱动，在各液晶面板上描绘图像。
[0066] 操作检测部17与作为输入设备发挥作用的?？仄魇芄獠?8和操作面板19连接，检 测借助于?？仄魇芄獠?8以及操作面板19进行的操作。
[0067] 关于?？仄魇芄獠?8,由?？仄魇芄獠?8接收投影仪10的用户所使用的?？仄?(省略图示)与按钮操作对应地发送的红外线信号。?？仄魇芄獠?8对从上述?？仄鹘邮盏?的红外线信号进行解码，生成表示上述?？仄鞯牟僮髂谌莸牟僮魇?，并输出给控制部30。
[0068] 操作面板19设于投影仪10的外装框体，具有各种开关和指示灯。操作检测部17依 照控制部30的控制，与投影仪10的工作状态和/或设定状态对应地使操作面板19的指示灯 适当地点亮和熄灭。当操作该操作面板19的开关时，与所操作的开关对应的操作数据从操 作检测部17被输出给控制部30。
[0069]出射装置驱动部48经由连接部49与光出射装置60连接。连接部49例如是具有多个 插针(pin)的的连接器，光出射装置60经由线缆60a与连接部49连接。出射装置驱动部48依 照控制部30的控制生成脉冲信号，并经由连接部49输出给光出射装置60。并且，出射装置驱 动部48经由连接部49向光出射装置60提供电源。
[0070] 如图1所示，光出射装置60构成为在大致箱形的壳体中收纳光源部61及光学部件。 本实施方式的光出射装置60在光源部61中具有发出红外光的固体光源62。固体光源62发出 的红外光被准直透镜以及鲍威尔透镜(Powell lens)扩散，形成沿着屏幕SC的面。并且，光 源部61也可以具有多个固体光源，通过分别对这些多个固体光源发出的光进行扩散，而以 覆盖屏幕SC的图像投影范围的方式形成光层。并且，光出射装置60也可以具有对光源部61 发出的光的层与屏幕SC之间的距离和/或角度进行调整的调整机构。光出射装置60通过从 出射装置驱动部48供给的脉冲信号和电源，使光源部61点亮。出射装置驱动部48控制光源 部61点亮和熄灭的时机?？刂撇?0控制出射装置驱动部48,使光源部61与后述的摄像部51 进行拍摄的时机同步地点亮。
[0071] 位置检测部50(检测部)检测利用指示体70、80进行的对屏幕SC的操作。位置检测 部50构成为具有摄像部51、发送部52、拍摄控制部53、指示体检测部54以及坐标计算部55这 各个部件。
[0072]摄像部51具有摄像光学系统、摄像元件和接口电路等，对投影光学系统23的投影 方向进行拍摄。摄像部51的摄像光学系统被配置为与投影光学系统23朝向大致相同的方 向，具有包含投影光学系统23将图像投影于屏幕SC上的范围（投影范围）的视场角。并且，摄 像元件可以列举出对红外区域以及可见光区域的光进行接收的CCD或CMOS。摄像部51也可 以具有对入射到摄像元件的光的一部分进行遮挡的滤光器，例如，可以在接收红外光的情 况下，在摄像元件的前面配置主要透过红外区域的光的滤光器。并且，摄像部51的接口电路 读出并输出摄像元件的检测值。
[0073]拍摄控制部53使摄像部51执行拍摄而生成拍摄图像数据。在摄像元件进行基于可 见光的拍摄时，拍摄投影在屏幕SC上的图像。例如，后述的自动校准图像是在可见光下拍摄 的。并且，如上所述，拍摄控制部53使摄像部51拍摄红外光。在该情况下的拍摄图像中，摄入 了指示体70发出的红外光(红外线信号)和被指示体80反射得到的反射光。
[0074]指示体检测部54根据拍摄控制部53拍摄的拍摄图像数据，检测指示体70、80的指 示位置。指示体检测部54根据拍摄控制部53使摄像部51执行红外光拍摄的情况下的拍摄图 像数据，检测指示体70发出的红外光的像及/或被指示体80反射得到的反射光的像。并且， 指示体检测部54也可以判别检测出的像是指示体70发出的光的像还是指示体80的反射光 的像。
[0075]坐标计算部55根据指示体检测部54检测出的像的位置，计算拍摄图像数据中的指 示体70、80的指示位置的坐标，并输出给控制部30。坐标计算部55也可以还计算投影部20投 影的投影图像中的指示体70、80的指示位置的坐标，并输出给控制部30。并且，坐标计算部 55也可以计算图像处理部40在帧存储器44中描绘的图像数据中的指示体70、80的指示位置 的坐标和/或图像I/F部12的输入图像数据中的指示体70、80的指示位置的坐标。
[0076]发送部52依照指示体检测部54的控制，对指示体70发送红外线信号。发送部52具 有红外LED等光源，使该光源依照指示体检测部54的控制点亮及熄灭。
[0077]并且，指示体70具有控制部73、收发部74、操作开关75以及电源部76,这各个部件 被收纳于轴部72(图1)中?？刂撇?3与收发部74以及操作开关75连接，对操作开关75的接 通/断开状态进行检测。收发部74具有红外LED等光源和对红外光进行接收的受光元件，依 照控制部73的控制使光源点亮及熄灭，并且向控制部73输出表示受光元件的受光状态的信 号。
[0078]电源部76具有干电池或二次电池作为电源，向控制部73、收发部74以及操作开关 75的各部件供给电力。
[0079]指示体70也可以具有对来自电源部76的电源供给进行接通/断开的电源开关。 [0080]在此，对通过位置检测部50与指示体70之间的相互通信，根据摄像部51的拍摄图 像数据确定指示体70的方法进行说明。
[0081]控制部30在检测出利用指示体70进行的位置指示操作的情况下，控制指示体检测 部54,使得从发送部52发送同步用信号。即，指示体检测部54依照控制部30的控制，使发送 部52的光源按规定周期点亮。发送部52周期性地发出的红外光作为使位置检测部50与指示 体70同步的同步信号发挥作用。
[0082]另一方面，控制部73在开始了从电源部76的电源供给而进行了规定的初始化动作 后，通过收发部74接收投影仪10的发送部52发出的红外光。当由收发部74接收到发送部52 周期性地发出的红外光时，控制部73与该红外光的定时同步地，使收发部74的光源按照预 先设定的点亮模式点亮(发光）。该点亮模式使光源的点亮和熄灭与数据的开启(0N)和关闭 (OFF)对应地来表示指示体70固有的数据?？刂撇?3依照所设定的模式的点亮时间及熄灭 时间，使光源点亮和熄灭?？刂撇?3在被从电源部76供给电源的期间，反复执行上述的模 式。
[0083] 即，位置检测部50对指示体70周期性地发送同步用红外线信号，指示体70与位置 检测部50发送的红外线信号同步地，发送预先设定的红外线信号。
[0084]位置检测部50的拍摄控制部53执行使摄像部51的拍摄定时与指示体70的点亮定 时匹配的控制。该拍摄定时是指示体检测部5 4根据使发送部5 2点亮的定时来决定的。指示 体检测部54能够根据在摄像部51的拍摄图像数据中是否摄入了指示体70的光的像，来确定 指示体70点亮的模式。
[0085]指示体70点亮的模式能够设为指示体70的每个个体的固有模式、或者包含多个指 示体70的共同模式和每个个体的固有模式的模式。在该情况下，指示体检测部54在拍摄图 像数据中包含多个指示体70发出的红外光的像的情况下，能够将各个像区分为不同的指示 体70的像。
[0086]并且，控制部30对出射装置驱动部48进行控制，使光源部61的点亮定时与摄像部 51的拍摄定时同步。当光源部61配合摄像部51的拍摄定时而进行脉冲点亮时，指示体80指 示屏幕SC上的情况下，在摄像部51的拍摄图像中摄入指示体80的反射光。如果使光源部61 以可以区别于指示体70的点亮定时的模式点亮，则指示体检测部54能够判定出拍摄图像数 据中摄入的像是指示体70还是指示体80。关于光源部61的点亮定时将在后文参照图8进行 叙述。
[0087]并且，指示体70具有的控制部73对应于操作开关75的操作状态，切换使收发部74 点亮的模式。因此，指示体检测部54能够根据多个拍摄图像数据，判定指示体70的操作状 态、即末端部71是否被按压在屏幕SCI。
[0088] 姿势传感器47由加速度传感器或陀螺仪传感器等构成，对控制部30输出检测值。 姿势传感器47以能够识别投影仪10的设置方向的方式，固定于投影仪10的主体。
[0089] 投影仪10除了图1所示的从壁面或天花板面吊挂的吊挂设置之外，还能够在从屏 幕SC的下方进行投影的设置状态、将桌子的上表面等水平面用作屏幕SC的设置状态等下使 用。根据投影仪10的设置状态，存在不适合于光出射装置60的使用的情况。例如，在从下方 对屏幕SC进行投影的情况下，存在用户的身体遮挡光出射装置60的出射光的情况，因而不 适合。姿势传感器47以能够识别被设想为投影仪10的设置状态的多个设置状态的方式，设 置于投影仪10的主体。姿势传感器47例如利用二轴陀螺仪传感器、单轴陀螺仪传感器、加速 度传感器等构成?？刂撇?0能够根据姿势传感器47的输出值，自动判定投影仪10的设置状 态。在控制部30判定为是不适于光出射装置60的使用的设置状态的情况下，例如，出射装置 驱动部48停止电源电压和脉冲信号的输出。
[0090] 距离测量部59测量从摄像部51的基准位置到屏幕SC的距离L(图6)。距离测量部59 的具体结构和距离测量部59测量距离L的方法可以列举几个例子。
[0091] 例如，可以列举出在安装了屏幕SC的壁或天花板设置距离测量用子设备（省略图 示）的方法。该子设备与投影仪10分体构成。在该情况下，距离测量部59具有与子设备之间 收发超声波、激光、或无线信号的结构，例如具有发送器和接收器、光源和受光器、或者收发 设备。并且，子设备也同样具有与距离测量部59之间收发超声波、激光或无线信号的结构， 例如是接收器和发送器、反射镜、或者收发设备。设于投影仪10的主体的距离测量部59通过 与子设备之间收发超声波、激光或无线信号，能够求出子设备与距离测量部59之间的距离， 并根据该距离求出距离L。在该情况下，通过预先确定与子设备和屏幕SC表面(操作面)之间 的位置关系、以及距离测量部59和摄像部51的基准位置(后述)之间的位置关系对应的函数 或偏置量，能够准确地计算出距离L。
[0092] 并且，例如，距离测量部59具有可伸缩的测量工具，通过使该测量工具从投影仪10 向屏幕SC侧延伸，能够测量距离L。在该情况下，距离测量部59具有可伸缩的工具、以及检测 工具的伸长量的线性编码器或旋转编码器等检测器。并且，也可以具有使工具伸缩的电机 或致动器等驱动部。
[0093]距离测量部59依照控制部30的控制执行测量动作，并将测量动作的结果输出给控 制部30。
[0094]控制部30读出并执行存储在存储部110中的控制程序111，由此实现投影控制部 31、检测控制部32、出射控制部33、距离运算部37(运算部）以及校准控制部39的功能，对投 影仪10的各部分进行控制。
[0095]投影控制部31根据从操作检测部17输入的操作数据，取得用户所进行的操作的内 容。投影控制部31与用户进行的操作对应地，控制图像处理部40、光源驱动部45以及光调制 装置驱动部46,使图像投影到屏幕SC。投影控制部31控制图像处理部40,使其执行上述的3D (立体）图像和2D(平面）图像的判别处理、分辨率转换处理、帧频转换处理、失真校正处理、 数字变焦处理、色调校正处理和亮度校正处理等。并且，投影控制部31配合图像处理部40的 处理对光源驱动部45进行控制，来控制光源部21的光量。
[0096]检测控制部32对位置检测部50进行控制，使其执行指示体70、80的操作位置的检 测，取得操作位置的坐标。并且，检测控制部32取得操作位置的坐标，并且一同取得识别是 指示体70的操作位置还是指示体80的操作位置的数据、以及表示操作开关75的操作状态的 数据。检测控制部32根据所取得的坐标和数据，执行预先设定处理。例如，通过图像处理部 40,进行如下处理:根据所取得的坐标描绘图形，将描绘出的图形叠加于输入到图像I/F部 12的输入图像上并进行投影。此外，也可以是，检测控制部32将所取得的坐标输出给与I/F 部11连接的PC等外部装置。在该情况下，检测控制部32也可以将所取得的坐标转换为在与 I/F部11连接的外部装置的操作系统中被识别为坐标输入设备的输入的数据格式并输出。 例如，当在Windows(注册商标)操作系统下工作的PC与I/F部11连接的情况下，输出在操作 系统中作为HID(Human Interface Device，人机接口设备）的输入数据而被处理的数据。此 外，也可以是，检测控制部32输出坐标的数据，并且一同输出识别是指示体70的操作位置还 是指示体80的操作位置的数据、以及表示操作开关75的操作状态的数据。
[0097]并且，检测控制部32对使用了指示体80的位置检测进行控制。具体而言，检测控制 部32根据光出射装置60的连接有无，判定能否使用光出射装置60。检测控制部32在不能使 用光出射装置60的情况下，进行将光出射装置60的使用设为不可的设定。在此，检测控制部 32也可以通知不能使用光出射装置60的情况。
[0098]出射控制部33对出射装置驱动部48进行控制，使其执行或停止对与连接部49连接 的光出射装置60的电源及脉冲信号的输出。出射控制部33通过检测控制部32的控制，在不 能使用或不使用光出射装置60的情况下，使出射装置驱动部48的电源及脉冲信号的输出停 止。并且，在使用光出射装置60的情况下，出射控制部33使出射装置驱动部48输出电源及脉 冲信号。
[0099]在校准控制部39如后述那样执行指示体80的手动校准时，距离运算部37根据手动 校准的结果，计算后述的距离Ld。对于距离运算部37执行的运算的内容将在后文叙述。
[0100]校准控制部39检测指示体70和指示体80的指示位置，执行用于将其转换为图像1/ F部12的输入图像中的坐标的校准。
[0101]校准作为最开始使用投影仪1〇时的初始设定之一而被执行。校准是例如使在帧存 储器44中描绘且投影部20所投影的图像中的位置、与摄像部51拍摄的拍摄图像数据上的位 置对应起来的处理。位置检测部50从拍摄图像数据中检测出的指示体70、80的指示位置是 拍摄图像数据中的位置，例如利用对拍摄图像设定的坐标系中的坐标示出。用户留意投影 到屏幕SC的投影图像，利用指示体70、80进行指示。因此，投影仪10需要确定对屏幕SC上的 投影图像的指示位置。通过校准，能够将利用拍摄图像数据检测出的位置的坐标转换为投 影图像数据上的坐标。进行该对应的数据成为校准数据。校准数据是使拍摄控制部53输出 的拍摄图像数据上的坐标与投影图像上的坐标对应起来的数据。具体而言，可以是使拍摄 图像数据上的坐标与投影图像上的坐标一一对应的表，也可以是将拍摄图像数据上的坐标 转换为投影图像上的坐标的函数。
[0102] 校准控制部39按照指示体的种类执行校准。即，执行与指示体70的指示位置的检 测有关的校准和与指示体80的指示位置的检测有关的校准这两种校准。
[0103] 作为与指示体70的指示位置有关的校准，校准控制部39可以执行自动校准和手动 校准。
[0104] 自动校准是如下处理:对屏幕SC投影自动校准用图像，利用摄像部51进行拍摄，并 使用拍摄图像数据生成校准数据。自动校准是投影仪10可自动执行的处理，不需要用户进 行的指示体70、80的操作。自动校准不限于用户利用?？仄骰虿僮髅姘?9指示了执行的情 况，也可以在控制部30所控制的时机执行。例如，可以在投影仪10的电源刚刚接通后等动作 开始时进行，也可以在后述的正常工作中进行。通过自动校准投影的自动校准图像121被预 先存储在存储部110中。
[0105] 图3示出自动校准图像121的一例。在自动校准图像121中，多个标记以规定间隔配 置。
[0106] 图4示出由摄像部51拍摄了投影于屏幕SC的自动校准图像121而得到的拍摄图像 数据的一例。在将投影仪10如图1所示那样吊挂设置的情况下，摄像部51的拍摄图像数据是 从屏幕SC的斜上方拍摄的，因此成为扭曲的图像。图3例示出标记以等间隔排列的矩形的自 动校准图像121，而在图4的拍摄图像数据中摄入了扭曲形状的图像，在该图像内部排列的 标记的间隔因标记的位置而不同。
[0107] 校准控制部39通过投影控制部31的功能，根据存储部110中存储的自动校准图像 121，使图像处理部40及投影部20动作，使自动校准图像121投影于屏幕SC。校准控制部39对 位置检测部50进行控制，使摄像部51执行拍摄，取得拍摄图像数据。该拍摄图像数据从拍摄 控制部53被临时存储在未图示的存储器中，并被输出给控制部30。校准控制部39从拍摄图 像数据中检测标记，取得各标记的重心位置作为标记的坐标值。校准控制部39将从拍摄图 像数据中检测出的标记与帧存储器中描绘的投影图像、即自动校准图像121的标记对应起 来。
[0108] 校准控制部39将拍摄图像中的标记的坐标值、与投影图像中的标记的坐标值对应 起来，由此生成表形式或函数形式的自动校准数据123。自动校准图像121的标记在投影图 像中的坐标值预先与自动校准图像121 -同被存储在存储部110中，或者包含在自动校准图 像121中而被存储在存储部110中。校准控制部39在已存储自动校准数据123的情况下，对该 自动校准数据123进行更新。
[0109] 校准控制部39执行一次校准，进行一个自动校准数据123的生成或更新。校准控制 部39可以在一次的自动校准中使用多个自动校准图像121。例如，也可以使用标记数量、标 记尺寸、标记的形状、标记的位置等标记的配置状态不同的多个自动校准图像121。校准控 制部39也可以使用多个自动校准图像121进行多次的拍摄与坐标的对应，整合得到的对应 结果，生成更高精度的自动校准数据123。
[0110] 手动校准是如下处理:对屏幕SC投影手动校准用图像，检测与所投影的图像对应 的指示体70的操作，生成手动校准数据。
[0111] 图5示出手动校准图像122的一例。手动校准图像122因为是使用户利用指示体70 进行指示，因此包含表示指示位置的标记。图5的手动校准图像122配置有多个指示用标记 (〇），用户利用指示体70指示标记的位置。
[0112] 手动校准图像122中包含多个标记，这些标记被逐个投影到屏幕SC。因此，手动校 准图像122具体而言是由标记数量不同的多个图像的组合构成的。
[0113] 每当屏幕SC上显示了标记时，用户利用指示体70指示新显示的标记。每当用户进 行操作时，校准控制部39检测指示位置。并且，校准控制部39将通过拍摄图像检测出的指示 位置与在帧存储器44中描绘的投影图像、即手动校准图像122的标记对应起来。校准控制部 39通过将利用拍摄图像数据检测出的指示位置的坐标值、与投影图像上的标记的坐标值对 应起来，生成手动校准数据124。
[0114] 手动校准数据124可以设为与自动校准数据123同样的数据形式，也可以设为对自 动校准数据123进行校正的校正数据。自动校准数据123是将拍摄图像上的坐标转换为投影 图像上的坐标的数据。与此相对，手动校准数据124是对利用自动校准数据123进行转换后 的坐标进一步进行校正的数据。
[0115]校准控制部39在进行与指示体70的指示位置检测有关的校准的情况下，可以执行 自动校准或手动校准。存储部110在存储了之前生成的自动校准数据123的情况下，能够选 择自动校准和手动校准来执行。在此，在执行自动校准的情况下，校准控制部39更新存储部 110的自动校准数据123。并且，在执行手动校准的情况下，生成或更新手动校准数据124。并 且，当在存储部110中没有存储自动校准数据123的情况下，需要执行自动校准。这是因为在 没有存储自动校准数据123的状态下，无法使用手动校准数据124。
[0116]校准控制部39能够与指示体70的手动校准同样地，执行与指示体80的指示位置检 测有关的校准。在与指示体80有关的手动校准中，取得用于对从位置检测部50的拍摄图像 数据中检测出的指示位置进行校正以消除指示体80所特有的误差的数据。对这一点进行说 明。
[0117] 图6和图7是示出对指示体70、80的指示位置进行检测的情形的说明图。图6是投影 系统1的侧视图，图7是屏幕SC附近的主要部分放大图。图7的(A)是检测指示体70的指示位 置的情况下的放大图，图7的(B)是检测指示体80的指示位置的情况下的放大图。
[0118] 如图6所示，投影仪10设置于屏幕SC的上方，摄像部51从屏幕SC的前方侧的隔开的 位置处俯瞰屏幕SC进行拍摄。在图7的(A)、(B)中利用箭头PA示出摄像部51的拍摄方向。
[0119] 在下面的说明中，设从摄像部51到屏幕SC的距离为距离L。距离L是与屏幕SC垂直 的方向上的、从屏幕SC的表面(操作面)到摄像部51的基准位置的距离。在此，摄像部51的基 准位置能够设为摄像部51的镜头的位置，也可以设为摄像部51的镜头组内的规定位置，或 者也可以设为摄像元件的受光面。
[0120] 此外，从设于屏幕SC上部的光出射装置60射出的检测光LC几乎与屏幕SC的表面平 行，与屏幕SC隔开规定距离(下面，设为距离Ld)。距离Ld是与屏幕SC垂直的方向上的、屏幕SC 的表面与检测光LC之间的距离。距离Ld根据光出射装置60相对于屏幕SC的安装位置而变 化，但在结构上难以使距离Ld为零。
[0121] 如图7的(A)所示，在进行指示体70的位置检测的情况下，从指示体70的末端的发 光位置70a射出红外光。发光位置70a非常接近指示体70与屏幕SC接触的接触点70b。因此， 如果利用摄像部51拍摄的拍摄图像数据检测出指示体70发出的光的像，则能够将检测出的 像的位置视为接触点70b的位置。
[0122] 与此相对，在检测指示体80的指示位置的情况下，如图7的(B)所示，对检测光LC由 指示体80反射得到的反射光进行检测。检测光LC从屏幕SC隔开距离Ld，因此，如图6和图7的 (B)所示，反射检测光LC的反射位置80a与指示体80和屏幕SC的表面之间的接触位置80b隔 开距离Ld。
[0123] 因此，在摄像部51的拍摄图像数据中，反射光的位置成为与在将摄像部51的拍摄 方向PA延长至屏幕SC上而得到的点80c处发出的光相同的位置。即，在拍摄图像数据中，指 示体80指示接触位置80b的情况下的反射光在与例如指示体70指示点80c的情况相同的位 置被检测出。
[0124] 因此，当位置检测部50与指示体70同样地检测出指示体80的指示位置时，在接触 位置80b被指示的情况下，指示位置被检测为点80c，产生偏差。将该偏差设为误差Err。
[0125] 误差Err是由于检测光LC与屏幕SC隔开距离Ld导致的，不限于上下方向，在水平方 向上也同样产生误差Err。误差Err的大小可以根据距离Ld、以及摄像部51与屏幕SC之间的 距离L的大小求出?；谎灾?，能够根据距离L和距离Ld求出误差Err的大小来进行校正。
[0126] 因此，投影仪10在检测指示体80的指示位置的情况下，在与指示体70同样地检测 出指示位置后，对于检测出的位置，进行基于距离Ld的校正。
[0127] 该校正中使用的距离Ld可以是预先设定的值，也可以是实际计测出的值。投影仪 10将距离Ld的标准性的规定值，作为初始校正数据125(距离数据)存储在存储部110中。初 始校正数据125是规定了距离Ld的标准值的规定值。
[0128] 在光出射装置60的设置时，屏幕SC与检测光LC之间的距离Ld被调节为例如10mm~ 1mm，但实际上在屏幕SC的面内发生变化。初始校正数据125作为距离Ld的标准值，被设定为 例如5mm。
[0129] 此外，投影仪10能够执行指示体80的手动校准来求出距离Ld。在校准控制部39执 行手动校准时，距离运算部37执行该运算处理。具体的运算处理的内容将在后文叙述。 [0130]通过手动校准计算出的距离Ld作为手动校正数据126(距离数据)被存储在存储部 110中。手动校正数据126能够设为对拍摄图像数据上的每个坐标或者投影图像上的每个坐 标对应了距离Ld的值的表形式或映射图数据。此外，能够设为对拍摄图像数据上的坐标或 者投影图像上的坐标中的预先设定的代表点，对应了距离Ld的值的表形式。在校正指示位 置的处理中需要偏离了代表点的坐标的距离Ld的值的情况下，能够利用应用与作为校正对 象的坐标接近的代表点的距离Ld的方法、或者通过插值运算而根据代表点的距离Ld求出作 为校正对象的坐标的距离Ld的方法。手动校正数据126是根据手动校准的结果计算出的数 据，反映了现实的屏幕SC和光出射装置60的设置状态。因此，如果利用手动校正数据126,则 能够进行反映了距离Ld在面内的差的校正，能够更高精度地求出指示体80的指示位置。 [0131]存储部110将距离运算部37计算距离Ld所需的距离L的值作为屏幕距离数据127进 行存储。屏幕距离数据127也可以预先设定并存储在存储部110中。在本实施方式中，投影仪 10具有距离测量部59,作为测量距离L的单元。在距离测量部59根据控制部30的控制测量了 距离L的情况下，测量值被存储为屏幕距离数据127。在此，控制部30可以将距离测量部59的 测量值作为屏幕距离数据127,也可以根据距离测量部59的测量值进行运算处理，计算距离 L，生成屏幕距离数据127。
[0132] 图8是对距离运算部37计算距离Ld的方法进行说明的说明图。图8的(A)是屏幕SC 的主视图，图8的(B)、（C)是示意性示出投影仪10和屏幕SC的位置关系的图。图8的(B)是从 屏幕SC的侧视方向观察到的图、图8的(C)是从屏幕SC的上方观察到的图。
[0133] 在以下的说明中，如图8的(A)所示，设定以屏幕SC的左下角为原点Z的X-Y蒸饺坐 标系。以原点Z起的水平方向为X轴、垂直方向为Y轴，屏幕SC的右上角的坐标为(x?，y?)〇 指示体70、80的操作区域是根据摄像部51的视场角和屏幕SC的尺寸等设定的。
[0134] 在该示例中，将摄像部51的基准位置设为摄像部51的镜头，将镜头位置设为点C。 点C的X坐标和Y坐标分别设为Xg、y g。此外，设为摄像部51的镜头在X轴方向上位于屏幕SC的 中央（Xg = XIWB/2)〇
[0135] 在图8的（B)的侧视图中，设在检测出指示体80的指示位置的情况下，指示体80所 指示的屏幕SC上的指示位置的Y坐标为y，由指示体80反射检测光LC的反射位置为点D。此 外，设与指示体70的指示位置同样地求出指示体80的指示位置的情况下得到的指示位置的 Y坐标为yP。设Y坐标7[)与￥坐标y之差为Y轴方向上的误差yErr。此外，设穿过表示摄像部51的 基准位置的点C且与屏幕SC垂直的直线与屏幕SC在同一平面中相交的点为点N。
[0136] 在图8的（C)的俯视图中，在检测出指示体80的指示位置的情况下，设指示体80所 指示的屏幕SC上的指示位置的X坐标为X。此外，设在与指示体70的指示位置同样地求出指 示体80的指示位置的情况下得到的指示位置的X坐标为x P。设X坐标知与乂坐标X之差为X轴方 向上的误差XErr。
[0137] 首先，参照图8的(B)对Y轴方向上的误差yErr与距离Ld之间的关系进行说明。
[0138] 在该图中，连接点C、点N以及Y轴（屏幕SC)上的坐标7[)得到的三角形C-N-yP与连 接点D以及Y轴(屏幕SC)上的坐标y、y P得到的三角形D - y - yP相似。因此，下式（1)的关系成 立。对下式(1)进行变形能够得到下式(2)，进一步变形能够得到求解Ld的值的下式(3)。
[0142] 屏幕SC上的Y轴方向上的误差yErr是Y坐标7[)与 7之差，因此，能够根据上式（2)求 出。
[0143] 此外，能够利用上式(3)求出从屏幕SC的表面到检测光LC的距离Ld。
[0144] 接着，参照图8的(C)对X轴方向上的误差XErr与距离Ld之间的关系进行说明。
[0145] 在图8的（C)中、连接点C、点N以及X轴（屏幕SC)上的坐标xP得到的三角形C - N-xP 与连接点D以及X轴(屏幕SC)上的坐标1和办得到的三角形D-x-xP相似。因此，下式⑷的关 系成立。对下式（4)进行变形能够得到下式（5)，进一步变形能够得到求解Ld的值的下式 (6)〇
[0149] 屏幕SC上的X轴方向上的误差是X坐标邱与1之差，因此能够根据上式(4)求出。此 外，能够利用上式(6)求出Ld。
[0150] 在关于指示体80的操作执行手动校准时，根据关于指示体70的自动校准数据123 和手动校准数据124,求出指示体70的指示位置与指示体80的指示位置之差。该差相当于X 轴方向上的误差xErr和Y轴方向上的误差yErr。因此，距离运算部37能够基于根据指示体80的 手动校准的结果求出的误差x Err、yErr的值，利用上式(3)和式(6)进行运算处理，计算出距离 Ld的值。能够根据这些式(3)和(6)，求出与y坐标和X坐标对应的距离Ld的值，因此能够容易 地生成规定了与X坐标和y坐标对应的距离L D的值的映射图数据。
[0151]并且，投影仪10在后述的正常工作中，在检测到指示体80的操作的情况下，检测控 制部32对位置检测部50进行控制，根据拍摄图像数据、自动校准数据123以及手动校准数据 124,检测指示位置。检测控制部32通过位置检测部50执行对检测出的指示位置的校正。位 置检测部50基于初始校正数据125或者手动校正数据126中设定的距离Ld，执行上式（2)和 (5)所示的运算处理。由此，能够求出X轴方向和Y轴方向上的误差。位置检测部50通过使检 测出的指示位置移动所求出的误差的量，来求出指示位置的坐标。通过该处理，能够考虑距 离Ld地对指示体80的操作恰当地进行校正，从而检测出准确的指示位置。
[0152] 图9是示出投影仪10的关于校准的动作的流程图。
[0153] 校准控制部39通过投影部20投影菜单画面，该菜单画面是由投影控制部31指示执 行关于指示体70的校准的画面(步骤S11)。校准控制部39检测?？仄骰虿僮髅姘?9的操作 (步骤S12)，在选择了自动校准的情况下，转移到步骤S13,在选择了手动校准的情况下，转 移到步骤S15。
[0154] 在步骤S13中，校准控制部39执行自动校准。校准控制部39通过投影控制部31和投 影部20,向屏幕SC投影基于自动校准图像121的图像。校准控制部39对位置检测部50进行控 制，使其执行拍摄，从拍摄图像数据中检测屏幕SC上的图像的标记，使拍摄图像上的标记的 坐标与投影图像上的标记的坐标相对应。
[0155] 然后，校准控制部39基于检测出的标记的坐标，生成自动校准数据123,并存储于 存储部110中（步骤S14)。
[0156] 在步骤S15中，校准控制部39执行关于指示体70的操作的手动校准。校准控制部39 通过投影控制部31和投影部20,向屏幕SC投影基于手动校准图像122的图像。在此，通过用 户对屏幕SC进行利用指示体70进行的操作。校准控制部39对位置检测部50进行控制，每当 进行指示体70的操作时执行拍摄，来检测指示体70的指示位置。然后，使检测出的指示体70 的指示位置与投影图像上的标记的坐标相对应。
[0157] 然后，校准控制部39基于检测出的坐标，生成手动校准数据124,并存储于存储部 110中（步骤S16)。
[0158] 在通过步骤S14或步骤S16生成了校准数据后，校准控制部39对距离测量部59进行 控制，测量距离L，并将测量值作为屏幕距离数据127存储于存储部110中（步骤S17)。
[0159]接着，校准控制部39通过投影部20投影用户界面，该用户界面供选择是否执行关 于指示体80的指示位置检测的手动校准(步骤S18)。校准控制部39检测?？仄骰虿僮髅姘?19的操作，判定是否执行手动校准(步骤S19)。
[0160]在不执行手动校准的情况下（步骤S19;否），校准控制部39选择初始校正数据125 (步骤S20)，并转移到正常工作(步骤S21)。在该情况下，在之后的指示体80的指示操作的检 测中，作为距离Ld的值，使用预先设定的初始校正数据125的标准值。
[0161] 此外，正常工作是指如下的动作:根据输入到图像I/F部12中的输入图像，对屏幕 SC投影图像，确定由指示体70、80指示的指示位置，进行与指示内容对应的处理。
[0162] 在进行关于指示体80的操作的手动校准的情况下(步骤S19;是），校准控制部39选 择手动校准图像122(步骤S22)。接着，校准控制部39通过投影部20将选择出的手动校准图 像122投影到屏幕SC(步骤S23)。在此，通过用户进行使用了指示体80的操作(步骤S24)。校 准控制部39对位置检测部50进行控制，通过摄像部51执行拍摄，取得摄像部51的拍摄图像 数据，检测指示体80的指示位置(步骤S25)。校准控制部39将拍摄图像数据中的指示位置的 坐标与在步骤S19中投影的手动校准图像122的标记的位置对应起来，并临时存储在存储部 110中（步骤S26)。
[0163] 校准控制部39判定是否已对手动校准图像122的全部标记检测出指示位置(步骤 S27)，在存在未处理的标记的情况下返回步骤S23。并且，在全部标记的指示位置的检测已 完成的情况下，校准控制部39根据在步骤S26中临时存储的指示位置的坐标和标记的位置， 生成手动校正数据126(步骤S28)。在此，生成的手动校正数据126被存储于存储部110中。然 后，校准控制部39转移到步骤S21，开始正常工作。
[0164] 此外，校准控制部39也可以通过指示体70的手动校准，生成包含与自动校准数据 123同样的数据的手动校准数据124。在该情况下，校准控制部39通过图9的步骤S15~S16的 处理，生成与自动校准数据123同样的手动校准数据124。此外，可以设为自动校准数据123 与手动校准数据124是相同的数据，在该情况下，通过在步骤S16中生成的数据，覆盖之前生 成的自动校准数据123。
[0165] 在该结构中，校准控制部39只要执行自动校准或者手动校准中的任意一项，即可 求出指示体70的指示位置的坐标。因此，在图9的动作中，在没有存储自动校准数据123的状 态下，可以在步骤S12中选择手动校准。
[0166] 如以上说明的那样，应用了本发明的实施方式所涉及的投影仪10具有拍摄屏幕SC 的摄像部51和根据摄像部51的拍摄图像检测指示体80的指示位置的位置检测部50。位置检 测部50从摄像部51的拍摄图像中检测由指示体80反射检测光而得到的反射光，根据从拍摄 图像中检测出的反射光的位置和从屏幕SC至摄像部51的距离L，求出指示体80的指示位置。 因此，根据摄像部51与屏幕SC之间的位置关系，能够校正并求出从拍摄图像检测出的指示 位置。由此，例如根据指示体80的反射检测光的反射位置与屏幕SC之间的位置关系，即使在 利用拍摄图像检测出的位置与指示体80的指示位置不一致的情况下，也能够更加准确地检 测屏幕SC上的指示体80的指示位置。
[0167] 此外，投影仪10通过距离运算部37,根据在与屏幕SC垂直的方向上的从屏幕SC到 摄像部51的基准位置的距离，求出在与屏幕SC垂直的方向上的从屏幕SC到指示体80的反射 位置的距离。由此，基于在从屏幕SC隔开距离Ld的位置处反射的反射光，能够求出在屏幕SC 中指示体80所指示的指示位置。
[0168] 此外，存储部110存储通过距离运算部37求出的手动校正数据126,该手动校正数 据126示出在与屏幕SC垂直的方向上的、从屏幕SC到指示体80的反射位置的距离。位置检测 部50根据存储于存储部110中的手动校正数据126,求出指示体80的指示位置。由此，通过利 用存储于存储部110中的手动校正数据126,无需在每次进行位置检测时求出距离Ld，能够 迅速地检测屏幕SC中的指示位置。
[0169] 此外，投影仪10具有向屏幕SC投影图像的投影部20,并通过摄像部51拍摄投影部 的投影范围，因此，能够与在被投影图像的屏幕SC中进行的操作对应地检测指示位置。 [0170]此外，投影仪10具有执行校准的校准控制部39,该校准使摄像部51的拍摄图像中 的位置与由投影部20投影的图像的位置对应起来。距离运算部37根据校准控制部39执行校 准的结果，生成手动校正数据126。由此，通过执行校准，能够生成手动校正数据126。因此， 在执行校准之后，能够准确地检测指示位置，将检测出的指示位置作为投影图像中的位置 求出。
[0171] 此外，投影仪10具有求出在与屏幕SC垂直的方向上的、从屏幕SC到摄像部51的基 准位置的距离L的距离测量部59,因此能够更加准确地求出指示位置。
[0172] 此外，具有沿着屏幕SC射出检测光的光出射装置60,因此，通过射出检测光并利用 指示体80反射该检测光，能够检测不具备发光功能等的指示体80的指示位置。
[0173] 此外，上述实施方式和变形例只不过是应用了本发明的具体形式的示例，并不对 本发明进行限定，也可以将本发明作为不同的形式加以应用。在上述实施方式中，对于通过 指示体80的指示位置的检测所涉及的手动校准求出距离Ld的情况进行了说明，但本发明并 不限定于此。例如，也可以在设置了屏幕SC和投影仪10之后，在屏幕SC的操作区域的面内， 在多个位置处测量距离Ld，将测量出的数据以映射图形式或者表形式存储于存储部110中。 该数据与手动校正数据126同样地，能够作为表示基于实际的直接或间接性测量的距离Ld 的值的数据加以利用。此外，指示体并不限定于笔型的指示体70或作为用户手指的指示体 80,也可以使用激光指示器或指示棒等，其形状和尺寸不做限定。此外，检测指示体的指示 位置的方法并不限定于上述实施方式的例子，也可以利用可见光线、紫外线等光线，还可以 利用超声波、电波等。
[0174]此外，在上述实施方式中，说明了使用发送部52发出的红外线信号从投影仪10对 指示体70发送同步用信号的结构，但同步用信号并不限定于红外线信号。例如，也可以设为 通过电波通信或超声波无线通信发送同步用信号的结构。该结构能够通过在投影仪10中设 置通过电波通信或超声波无线通信发送信号的发送部，在指示体70中设置同样的接收部来 实现。
[0175]此外，在上述实施方式中，设为位置检测部50通过摄像部51拍摄屏幕SC来确定指 示体70的位置，但本发明并不限定于此。例如，摄像部51不限定于设于投影仪10的主体并对 投影光学系统23的投影方向进行拍摄?？梢越阆癫?1与投影仪10主体分开配置，也可以 是摄像部51从屏幕SC的侧方或正面进行拍摄。并且，也可以配置多个摄像部51，根据这些多 个摄像部51的拍摄图像数据，检测控制部32检测指示体70、80的位置。
[0176]此外，在上述实施方式中，说明了根据初始校正数据125或手动校正数据126对从 拍摄图像数据检测出的指示位置进行校正的运算处理是由位置检测部50执行的，但也可以 是控制部30执行运算处理。
[0177]此外，在上述实施方式中，作为对光源发出的光进行调制的光调制装置22,以使用 了与RGB的各色对应的3张透过型液晶面板的结构为例进行了说明，但本发明并不限定于 此。例如，也可以是使用了 3张反射型液晶面板的结构，还可以使用组合1张液晶面板与色轮 的方式?；蛘?，也可以通过使用3张数字镜器件(DMD)的方式、组合了 1张数字镜器件和色轮 的DMD方式等构成。在仅使用1张液晶面板或者DMD来作为光调制装置的情况下，不需要相当 于分色棱镜等合成光学系统的部件。并且，除液晶面板和DMD以外，只要是能够对光源发出 的光进行调制的光调制装置，则能够没有问题地加以采用。
[0178]在上述实施方式中，说明了用户对正投型投影仪10投影(显示）图像的屏幕SC(投 影面、显示面)进行了利用指示体70、80的指示操作的形式，但也可以是用户对投影仪10以 外的显示装置(显示部）显示图像的显示画面(显示面)进行指示操作的形式。在该情况下同 样，光出射装置60和摄像部51可以与显示装置一体构成，也可以与显示装置分开构成。作为 投影仪10以外的显示装置，也可以使用背投（背面投影）型投影仪、液晶显示器、有机EL (Electro Luminescence，电致发光）显示器、等离子显示器、CRT(阴极射线管）显示器、SED (Surface-conduction Electron-emitter Display，表面传导电子发射显不器）等。
[0179] 此外，图2所示的投影系统1的各功能部示出了功能性结构，具体的安装形式并不 做特别限定。即，并不一定需要安装与各功能部单独对应的硬件，当然也可以设为通过一个 处理器持续执行程序来实现多个功能部的功能的结构。此外，在上述实施方式中，一部分由 软件实现的功能也可以由硬件来实现，或者，一部分由硬件实现的功能也可以由软件来实 现。对于其他的、投影系统1的其他各部件的具体的细微部的结构在不脱离本发明的宗旨的 范围内可以任意地进行变更。
[0180] 标号说明
[0181] 1:投影系统(位置检测系统）；10:投影仪(位置检测装置）；20:投影部;21:光源部； 22:光调制装置;23:投影光学系统;30:控制部;31:投影控制部;32:检测控制部;33:出射控 制部;37:距离运算部(运算部）；39:校准控制部;40:图像处理部;50:位置检测部(检测部）； 51:摄像部;59:距离测量部;60:光出射装置(光出射部）；70、80:指示体；110:存储部；122: 手动校准图像;125:初始校正数据；126:手动校正数据(距离数据）；SC:屏幕(操作面）。
【主权项】
1. 一种位置检测装置，其特征在于，所述位置检测装置具有： 摄像部，其对操作面进行拍摄；以及 检测部，其根据所述摄像部的拍摄图像，检测指示体的指示位置， 所述检测部从所述摄像部的拍摄图像中检测由所述指示体反射检测光而得到的反射 光，根据从所述拍摄图像检测出的反射光的位置、以及从所述操作面到所述摄像部的距离， 求出所述指示体的指示位置。2. 根据权利要求1所述的位置检测装置，其特征在于， 所述位置检测装置具有运算部，所述运算部根据与所述操作面垂直的方向上的从所述 操作面到所述摄像部的基准位置的距离，求出与所述操作面垂直的方向上的从所述操作面 到所述指示体的反射位置的距离。3. 根据权利要求2所述的位置检测装置，其特征在于， 所述位置检测装置具有存储部，所述存储部对如下的距离数据进行存储，所述距离数 据表示由所述运算部求出的、在与所述操作面垂直的方向上的从所述操作面到所述指示体 的反射位置的距离， 所述检测部根据所述存储部中存储的所述距离数据，求出所述指示体的指示位置。4. 根据权利要求3所述的位置检测装置，其特征在于， 所述位置检测装置构成为投影仪，所述投影仪具有向所述操作面投影图像的投影部， 通过所述摄像部对所述投影部的投影范围进行拍摄。5. 根据权利要求4所述的位置检测装置，其特征在于， 所述位置检测装置具有校准控制部，所述校准控制部执行将所述摄像部的拍摄图像中 的位置与由所述投影部投影的图像的位置对应起来的校准， 所述运算部根据所述校准控制部执行的校准的结果，生成所述距离数据。6. 根据权利要求2~5中的任意一项所述的位置检测装置，其特征在于， 所述位置检测装置具有距离测量部，所述距离测量部求出与所述操作面垂直的方向上 的从所述操作面到所述摄像部的基准位置的距离。7. 根据权利要求1~6中的任意一项所述的位置检测装置，其特征在于， 所述位置检测装置具有光出射部，所述光出射部沿着所述操作面射出所述检测光。8. -种位置检测系统，其特征在于，所述位置检测系统具有沿着利用指示体操作的操 作面射出检测光的光出射装置、以及检测所述指示体的指示位置的位置检测装置， 所述位置检测装置具有： 摄像部，其对所述操作面进行拍摄；以及 检测部，其根据所述摄像部的拍摄图像，检测所述指示体的指示位置， 所述检测部从所述摄像部的拍摄图像中检测由所述指示体反射检测光而得到的反射 光，根据从所述拍摄图像中检测出的反射光的位置、以及从所述操作面到所述摄像部的距 离，求出所述指示体的指示位置。9. 一种位置检测方法，检测操作面中由指示体指示的位置，所述位置检测方法的特征 在于， 对所述操作面进行拍摄；以及 从拍摄图像中检测由所述指示体反射检测光而得到的反射光，根据从所述拍摄图像中 检测出的反射光的位置、以及从所述操作面到拍摄位置的距离，求出所述指示体的指示位 置。
【文档编号】G06F3/042GK105874414SQ201580003532
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】H·阮, T·诺斯塔德, B·莫萨克哈尼, K·M·帕夫拉克, 田中健儿, 久保田真司
【申请人】精工爱普生株式会社