JP2008039925A - 対話型の前面投射型スクリーンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】前面投射型スクリーン上の任意の位置座標を遠隔操作により入力する手段を用い、対話形式の映像の操作を可能とした対話型の前面投射型スクリーンシステムを提供する。
【解決手段】スクリーン１０上に画像を形成する投射装置４０と、スクリーン１０に入射する外光２を吸収する外光吸収部１１、映像光５を透過する光透過部１２、及び光透過部１２を透過した映像光５を反射する映像光反射部１３を有するスクリーン１０であって外光吸収部１１及び光透過部１２が左右方向に延びると共に交互に上下方向に並んでいる反射型のスクリーン１０と、投射装置４０の近傍に一体又は別体で設けられ、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２０を検出する位置検出装置３０と、を少なくとも有し、この投射装置４０が、位置検出装置３０により検出された指示位置Ｓに関わる画像情報を画像と重畳してスクリーン１０上に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、前面投射型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の前面投射型スクリーンシステムに関する。

前面投射型スクリーンシステムは、映像光を観察者側から投影するスクリーンシステムであり、投射された映像光を観察者に向けて反射する反射型のスクリーン（以下、スクリーンという。）を備えている（例えば、特許文献１，２を参照）。このスクリーンは、一般に、反射シートを少なくとも有するものであり、必要に応じて反射した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。

一方、上記の前面投射型スクリーンシステムではなく、映像光をスクリーンの背面側から投射してスクリーン上に画像を形成する背面投射型スクリーンシステムの場合においては、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、投射型スクリーンのように、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投射型スクリーンにおいては、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。

例えば特許文献３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背面投射型スクリーンシステムとして、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。

また、例えば特許文献４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の背面投射型スクリーンシステムとして、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。
特開平１０−６２８７０号公報 特開２００２−３１１５０７号公報 特開平８−９５１５７号公報 特開平５−１５０７５３号公報

ところで、上記特許文献１，２に記載の前面投射型スクリーンシステムにおいては、最近、３管式のＣＲＴ投射装置からＬＣＤやＤＬＰ等の小型の投射装置（以下、本願では「単光源投射装置」ということがある。）が使用されてきており、画像や文字表示がより一層鮮明になるという利点がある。

しかしながら、ＬＣＤやＤＬＰ等の単光源投射装置から投射される映像光は従来のＣＲＴ投射装置から投射される映像光に比べて高輝度であり、鮮明な画像を形成するには有利であるが、これらの映像光よりも強い光である自然光や蛍光灯等の光（本願では「外光」という。）が前面投射型スクリーンに入射すると、その外光が観察者側に向かうように反射し、コントラスト等の低下により画像が見え難くなるという問題がある。こうした問題は、背面投射型スクリーンシステムを上記特許文献３，４に記載のような対話型にしようとする場合に、スクリーン上の所定位置に指示したポインタ光を、外光の影響によって正確に検出できないという問題を生じさせる。

図９は、一般的な反射型スクリーン１０１を用いた前面投射型スクリーンシステム１００の説明図である。図９に示すように、斜め上方から反射型スクリーン１０１に向かって外光１０２が投射されると、その外光１０２は反射型スクリーン１０１で反射するほか、所定の角度幅で拡散反射する。反射した外光１０２Ａは、投射装置１０３から投射される映像光１０４に比べて著しく光量が多く、輝度も高いので、画像が見難くなるという問題を生じさせる。一方、スクリーン１０１に向かってポインタ光１０５を照射すると、ポインタ光１０５はスクリーン１０１で反射して投射装置１０３側に向かうが、外光１０２もスクリーン１０１上で拡散反射して投射装置１０３側に向かう。このとき、投射装置１０３側に向かう外光１０２Ｂは、ポインタ光１０５に比べて著しく強いので、例えば投射装置１０３側にポインタ光１０５を検出する装置を配置した場合であっても、そのポインタ光１０５は反射した外光１０２Ｂの影響により、外光と区別できず、ポインタ光１０５が指示する位置を検出できないという問題を生じさせる。

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、前面投射型スクリーン上の任意の位置座標を遠隔操作により誤動作することなくしかも簡便に入力することができる座標入力手段を用い、平易な対話形式の映像の操作を可能とした対話型の前面投射型スクリーンシステムを提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムは、スクリーン上に画像を形成する映像光を観察者側から投射する投射装置と、前記スクリーンに入射する外光を吸収する外光吸収部、前記映像光を透過する光透過部、及び当該光透過部を透過した映像光を観察者側に反射する映像光反射部を有するスクリーンであって、当該外光吸収部及び当該光透過部が左右方向に延びると共に交互に上下方向に並んでいる反射型のスクリーンと、前記投射装置の近傍に一体又は別体で設けられ、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、を少なくとも有し、前記投射装置が、前記位置検出装置により検出された指示位置に関わる画像情報を前記画像と重畳して前記スクリーン上に形成することを特徴とする。

この発明によれば、スクリーンに入射する外光を吸収する外光吸収部、映像光を透過する光透過部、及び光透過部を透過した映像光を観察者側に反射する映像光反射部を有するスクリーンであって当該外光吸収部及び当該光透過部が左右方向に延びると共に交互に上下方向に並んでいる反射型のスクリーンを用いたので、スクリーンの斜め上方から入射する外光はこのスクリーンに吸収され、観察者側への外光の反射を著しく抑制でき、また、投射装置側への外光の拡散反射も著しく抑制できる。その結果、投射装置の近傍に位置検出装置を設けておけば、その位置検出装置により、スクリーンから離れた場所にいる観察者によってスクリーン上に指示された指示位置を正確に検出することができる。したがって、位置検出装置により指示位置を正確に検出できるので、検出された指示位置に関わる画像情報と本来の画像形成用の映像光とを重畳して投射装置から投射すれば、静止画や動画を問わず、画像上の指示位置を表示した状態でのプレゼンテーションを行うことができると共に、新たな用途展開に期待できる。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、（１）前記外光吸収部は、前記スクリーンの裏面側から前面側に向かって先細る略Ｖ字形の断面を有し、前記光透過部は、前記スクリーンの裏面側の幅よりも前面側の幅が広い略台形の断面を有し、前記映像光反射部は、前記光透過部の裏面側に設けられていることを特徴とする。また、（２）前記外光吸収部は、前記スクリーンの裏面側から前面側に向かって形成された一定幅からなる断面を有し、前記映像光反射部は、前記光透過部の裏面側に設けられていることを特徴とする。

これらの発明によれば、スクリーンの斜め上方から入射する外光を上記（１）又は（２）からなる外光吸収部で吸収することができる。その結果、外光の影響を抑制できるので、投射装置の近傍に位置検出装置を設けておけば、その位置検出装置に、スクリーンから離れた場所にいる観察者によってスクリーン上に指示された指示位置を正確に検出させることができる。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、前記指示装置によって指示する位置信号が少なくとも特定波長の指示光であり、前記位置検出装置が少なくとも当該指示光を検出する装置であることを特徴とする。

この発明によれば、指示装置が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、特定波長からなる指示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良いためである。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、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。

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においても、光の逆進性から、指示装置からの指示光はスクリーンが有する外光吸収部に吸収されることなく必ず観察者の発する指示光が見えることになる。したがって、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指示光はスクリーンで反射し、投射装置側に向かうが、反射した指示光は、投射装置方向で最大値を示す。この発明によれば、投射装置近傍に配置された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、指示光を外光等の他の光と混同することなく検出することができる。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、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。

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、映像光がスクリーンで反射して投射装置近傍に配置された位置検出装置側に向かう場合であっても、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。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、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。

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、映像光がスクリーンで反射して投射装置近傍に配置された位置検出装置側に向かう場合であっても、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。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、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、前記スクリーン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。

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、スクリーン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、映像光がスクリーンで反射して投射装置近傍に配置された位置検出装置側に向かう場合であっても、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。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、前記位置検出装置が、前記指示装置から発信されることのある検知開始信号光の検出手段をさらに備えることを特徴とする。

この発明によれば、位置検出装置が、指示装置から発信されることのある検知開始信号光の検出手段をさらに備えるので、指示装置で指示された位置の検出を、その検知開始信号光の検出時から開始することができる。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、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。

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。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムにおいて、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装置であることを特徴とする。

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。

本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムによれば、スクリーンの斜め上方から入射する外光はスクリーンに吸収され、観察者側への外光の反射を著しく抑制でき、また、投射装置側への外光の拡散反射も著しく抑制できるので、投射装置の近傍に位置検出装置を設けておけば、その位置検出装置により、スクリーンから離れた場所にいる観察者によってスクリーン上に指示された指示位置を正確に検出することができる。その結果、位置検出装置により指示位置を正確に検出できるので、検出された指示位置に関わる画像情報と本来の画像形成用の映像光とを重畳して投射装置から投射すれば、静止画や動画を問わず、画像上の指示位置を表示した状態でのプレゼンテーションを行うことができると共に、新たな用途展開に発展できる。

こうした作用効果を奏する本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステムは、前面投射型スクリーン上の任意の位置座標を遠隔操作により誤動作することなくしかも簡便に入力することができる平易な対話型の前面投射型スクリーン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前面投射型スクリーンシステムのように、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。

以下、本発明の対話型の前面投射型スクリーンシステム（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。

図１は、本発明のＰＴＶシステム１の一例を示す構成図である。本発明のＰＴＶシステム１は、図１に示すように、観察者側に配置されたプロジェクター等の投射装置４０から反射型のスクリーン１０に映像光５を投射し、そのスクリーン１０上に画像を形成する前面投射型の画像表示装置であり、詳しくは、スクリーン１０上に画像を形成する映像光５を観察者Ｍ側から投射する投射装置４０と、スクリーン１０に入射する外光２を吸収する外光吸収部１１、映像光５を透過する光透過部１２、及び光透過部１２を透過した映像光５を観察者側に反射する映像光反射部１３を有するスクリーンであって外光吸収部１１及び光透過部１２が左右方向Ｘに延びると共に交互に上下方向Ｙに並んでいる反射型のスクリーン１０（図２及び図３を参照）と、投射装置４０の近傍に一体又は別体で設けられ、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、を少なくとも有し、投射装置４０が、位置検出装置３０により検出された指示位置Ｓに関わる画像情報を画像と重畳してスクリーン１０上に形成するシステムである。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。

（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、観察者側に配置された投射装置４０から投射された映像光５を観察者側に反射することができる反射型のスクリーンである。このスクリーン１０は、スクリーン１０に入射する外光２を吸収する外光吸収部１１、映像光５を透過する光透過部１２、及び、光透過部１２を透過した映像光５を観察者側に反射する映像光反射部１３を有している。スクリーン１０の裏面側には反射層１４が設けられ、この反射層１４と光透過部１２との境界部分が映像光反射部１３となっている。

図２及び図３は、スクリーン１０（１０Ａ，１０Ｂ）の例を示す模式的な斜視図であり、外光吸収部１１の形態を分かり易く説明するために便宜的に図１に示す反射層１４を省略して示している。図２に示すスクリーン１０Ａは、外光吸収部１１、光透過部１２及び映像光反射部１３が左右方向Ｘに延びると共に交互に上下方向Ｙ（垂直方向ともいう。）に並んでいる。外光吸収部１１は、スクリーン１０の裏面（後面ともいう）Ｑ２側から前面Ｑ１側に向かって先細る略Ｖ字形の断面を有し、光透過部１２は、スクリーン１０の裏面Ｑ２側の幅Ｗ２よりも前面側の幅Ｗ１が広い略台形の断面を有し、映像光反射部１３は、光透過部１２の裏面Ｑ２側に設けられており、反射層１４と光透過部１２との境界部分からなる。

一方、図３に示すスクリーン１０Ｂも図２に示すスクリーン１０Ａと同様、外光吸収部１１、光透過部１２及び映像光反射部１３が左右方向Ｘに延びると共に交互に上下方向Ｙ（垂直方向ともいう。）に並んでおり、映像光反射部１３も、光透過部１２の裏面Ｑ２側に設けられており、反射層１４と光透過部１２との境界部分からなるものであるが、外光吸収部１１は、スクリーン１０Ｂの裏面Ｑ２側から前面Ｑ１側に向かって形成された一定幅Ｗ３からなる断面を有している点で、図２に示すスクリーン１０Ａとは異なっている。

図４は、図２に示すスクリーン１０Ａの模式的な断面図であり、図５は、図３に示すスクリーン１０Ｂの模式的な断面図である。スクリーン１０Ａ，１０Ｂは、ベース部１８、外光吸収部１１、光透過部１２及び映像光反射部１３で少なくとも構成されているが、必要に応じて、前記の映像光反射部１３で反射した反射映像光５Ａを水平方向Ｘないし上下方向Ｙに拡散させて視野角を拡大するための光拡散層１６、及び／又は、スクリーン１０の前面Ｑ１を保護すると共に蛍光灯等の外光２がスクリーン１０の前面Ｑ１で反射するのを防ぐ前面処理層１７等が設けられていることが好ましい。

ベース部１８は、外光吸収部１１を形成するときに必要な基材となる部分であり、紫外線硬化性樹脂やアクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂製のシート又はフィルムから形成される光透過性のある部分である。通常は賦型が容易であることから紫外線硬化性樹脂が好ましく使用される。なお、ベース部１８には、必要に応じて所定の透過率に減じさせるような黒等の染料や顔料等で着色（ティント）が施されていてもよい。

外光吸収部１１は、斜め上方からスクリーン１０に入射する外光２を吸収する部分であり、光透過部１２と交互に上下方向Ｙに並んで形成されている。図４に示す外光吸収部１１は、スクリーン１０Ａの裏面Ｑ２側から前面Ｑ１側に向かって先細る略Ｖ字形の断面を有するものであり、その略Ｖ字形の溝内には、光吸収性の黒色顔料や黒色染料で着色された樹脂、又は光吸収性の黒色ビーズ（図示しない）を含む樹脂を充填することが好ましい。一方、図５に示す外光吸収部１１は、スクリーン１０の裏面Ｑ２側から前面Ｑ１側に向かって形成された一定幅Ｗ３からなるスリット状の断面を有するものであり、通常、このような所謂ルーバーは、透明フィルムと黒色フィルムを交互に積層したのち、フィルム状にスライスして形成される。なお、後述の図６（Ａ）（Ｃ）に示すような斜め上方又は下方からの投射システムの場合は、外光吸収部１１を構成する上下の斜面を非対称とし、外光２の吸収形態と、映像光５の反射形態とを調整することで、画面の輝度の均一性を一層向上させることが可能となる。

光透過部１２は、投射装置４０から投射された映像光５を映像光反射部１３で反射させることができる透過部分であり、上記の外光吸収部１１と交互に上下方向Ｙに並んで形成されている。図４に示すスクリーン１０Ａにおいては、裏面Ｑ２側における幅Ｗ２よりも前面Ｑ１側における幅Ｗ１が広い略台形形状となっており、図５に示すスクリーン１０Ｂにおいては、一定幅Ｗ３の外光吸収部１１に挟まれた矩形形状となっている。

また、例えば図４に示すように、外光吸収部１１，１１間の個々の光透過部１２は、上下方向Ｙにおいて上下対称な形状となっており、特に限定されないが、一例として、光透過部１２を構成する上方及び下方の斜面１５，１５がスクリーン面の法線となす角度を５°程度、頂部の幅Ｗ２を４０μｍ、幅Ｗ１を示す谷底から幅Ｗ２を示す頂部までの高さｈを２００μｍとすることができる。また、光透過部１２を屈折率１．５６の紫外線硬化樹脂で形成して外光吸収部１１の屈折率よりも高くすれば、外光吸収部１１と光透過部１２との境界面（斜面１５）で映像光５を全反射させることができ、反射損失を最小限として明るい画像をスクリーン１０に表示できる。なお、ここでいうスクリーン面とは、スクリーン全体として見たときにおけるスクリーンの平面となる面を示すものである。なお、後述の図６（Ａ）（Ｃ）に示すような斜め上方又は下方からの投射システムの場合は、光透過部１２を構成する上下の斜面１５，１５を非対称とし、映像光５の反射形態を調整することで、画面の輝度の均一性を一層向上させることが可能となる。

このとき、外光２はスクリーンに対して斜め上方から入射するので、スクリーン面の法線に対する外光２の入射角度は、映像光５の入射角度に比べて大きい。入射した外光２は、光透過部１２を経て、光透過部１２と外光吸収部１１との境界面（斜面１５）に到達するが、その境界面の傾斜角度は、入射角度が小さい映像光５に対しては反射し、入射角度が大きい外光２に対しては屈折する角度となるように形成してあるので、外光２はその境界面で屈折して外光吸収部１１内に入り、吸収される。その結果、本発明を構成するスクリーン１０Ａは、反射光として観察者側に向かう外光２を著しく減少させることができるので、コントラストを向上させることができる。なお、スクリーン１０Ａの上下方向に各部における外光２の吸収と映像光５の反射との具体的な説明は、図７を用いて後で詳しく説明する。

映像光反射部１３は、光透過部１２の裏面Ｑ２側に設けられており、光透過部１２を透過した映像光５を反射して前面側（観察者側）に戻すための部分である。この映像光反射部１３は、反射層１４と光透過部１２との境界部分からなるものであり、その反射層１４は、図４及び図５に示すようにスクリーン１０の裏面Ｑ２の全域に形成されているものであってもよいが、後述の図７に示すように、光透過部１２との境界部分のみに形成されているものであってもよい。なお、反射層１４は、ベース部１８の裏面側の全面又は光透過部１２の幅Ｗ２を示す台形頂部に、銀やアルミニウムを蒸着したり、高反射のシルバー色塗料を塗布して形成したりすることができる。

光拡散層１６は、映像光反射部１３で反射した反射映像光５Ａを水平方向Ｘないし上下方向Ｙに拡散させて視野角を拡大するための層である。この光拡散層１６については特に限定されないが、通常、光拡散性粒子を樹脂層に含有させて形成することができる。

前面処理層１７は、アンチグレア処理、反射防止処理、帯電防止処理、ハードコート処理、防汚処理等の各種の処理層とすることができる。特に、スクリーン１０の前面Ｑ１を保護する保護層としての機能を有すると共に、蛍光灯等の外光２がスクリーン１０の前面Ｑ１で反射するのを防ぐ反射防止層としての機能を有することが好ましい。

なお、裏面Ｑ２側には必要に応じて裏面処理層１９（図７を参照。）を設けてもよい。裏面処理層１９は、映像光反射部１３のみに反射層１４が設けられた場合に、その反射層１４を裏面側から覆うように設けた樹脂層であり、通常、紫外線硬化型樹脂等が用いられる。

（スクリーンの製造）
スクリーン１０は例えば以下のようにして製造できる。まず、電離放射線硬化性樹脂を賦形型上に塗布した状態で電離放射線を照射して硬化させることにより、外光吸収部用の溝が形成されたベース部１８を形成する。ベース部１８の形成に使用する電離放射線硬化性樹脂は、アクリレート、エポキシアクリレート、シリコンアクリレート、シロキサン等の多官能単量体を主成分とする光架橋型のものを用いるのがよい。ここで電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうち分子を重合、架橋し得るエネルギー量子を有するものを意味し、通常、紫外線、電子線が用いられる。なお、ベース部１８は、電離放射線硬化性樹脂を用いて形成するほか、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン共重合体、ポリカーボネート樹脂等を用いた熱溶融押出成形やプレス成型により形成したものであってもよい。

次に、外光吸収部用の溝内に、外光吸収用の樹脂材料を充填して外光吸収部１１を形成する。外光吸収用の樹脂材料としては、光吸収性の黒色顔料や黒色染料で着色された樹脂、又は、光吸収性の黒色ビーズを含む樹脂を挙げることができる。こうした樹脂を外光吸収部用の溝を上方にして載置したベース部１８上に流下させた後、スキージング（ワイピング）を行うことにより、溝内に満遍なく充填することができる。

次に、外光吸収部用の溝側の面に反射層１４を形成する。外光吸収部用の溝側の面のうちの光透過部１２を構成する面（幅Ｗ２で形成されている面）は、反射層１４が形成されて映像光反射部１３となる面であるので、上述した光吸収性の樹脂が残らないように丁寧にワイピングする。その後、外光吸収部用の溝側の面の全面に、所定の反射率を確保できる材料及び厚さで反射層１４を形成した。反射層１４の形成方法としては、グラビアリバースコート、スクリーン印刷、インクジェット等による塗布や、アルミニウム、銀、クロム等の反射率の高い金属の蒸着等の形成手段を用いることが望ましい。また、反射層１４を塗布形成する場合の塗料としては、シルバー色塗料等が好ましく用いられるが、それ以外にも、塗装後の表面がマット状となるつや消しの白色系の塗料、塗装後の表面の映り込みの大きい（テカリの強い）グロス白系の塗料、銀色系（メタリック）の塗料、マイカ（雲母）やビーズを適宜混入させた塗料を使用してもよい。これらを適宜使い分けることにより、観察領域や輝度、光源の映り込み防止効果等を制御することができる。

一方、後述の図７に示すように、光透過部１２との境界部分のみに反射層１４を形成する場合には、まず、ベース部１８に形成された外光吸収部用の溝内に光吸収性材料を充填して外光吸収部１１を形成する前に、光透過部１２を構成する台形状の頂部（幅Ｗ２で形成される部分）のみに反射層１４を形成する。その頂部のみの反射層１４は、例えばグラビアリバースコート、スクリーン印刷、インクジェット等により反射性塗料を頂部のみに塗布して形成することができる。反射性塗料は、上記と同様、シルバー色塗料等を用いることができる。反射層１４を頂部に形成した後は、光吸収性の樹脂材料を溝内に充填するが、すでに反射層１４を形成しているので、光吸収性材料は裏面全体に付着してしまってもよいという利点がある。

こうして外光吸収部１１と映像光反射部１３を形成することができる。その後、必要に応じて、光拡散層１６、前面処理層１７、裏面処理層等を形成する。例えば、光拡散層１６は、前面Ｑ１の全てを覆うように、例えば光拡散性微粒子を含む紫外線硬化性樹脂を滴下して覆い、紫外線で硬化させて形成することができる。また、前面処理層１７は、例えば反射防止処理が施されている反射防止シートをラミネート加工して形成することができる。また、裏面処理層は、裏面Ｑ２の全てを覆うように、紫外線硬化性樹脂を滴下して覆い、紫外線で硬化させて形成することができる。

こうして形成されたスクリーン１０Ａ，１０Ｂは、図４及び図５に示すように、斜め上方からスクリーンに入射した外光２を外光吸収部１１で吸収することができると共に投射装置４０からスクリーンに投射された映像光５を映像光反射部１３で反射して画像を表示することができるので、観察者側への外光２の反射を著しく抑制でき、また、投射装置側への外光２の拡散反射も著しく抑制できる。その結果、投射装置４０の近傍に位置検出装置３０を設けておけば、その位置検出装置３０により、スクリーンから離れた場所にいる観察者Ｍによってスクリーン上に指示された指示位置Ｓを正確に検出することができる。

図６は、スクリーン１０と投射装置４０と観察者Ｍとの位置関係を示す説明図であり、（Ａ）は投射装置４０がスクリーン１０に対して上部付近に設けられている場合であり、（Ｂ）は投射装置４０がスクリーン１０に対して中央付近に設けられている場合であり、（Ｃ）は投射装置４０がスクリーン１０に対して下部付近に設けられている場合である。スクリーン１０は、投射装置４０の位置と観察者Ｍの位置に応じ、外光吸収部１１と光透過部１２との境界面の角度や形状等が適宜設計されることが好ましく、そうした設計により、投射装置４０から投射された映像光５を観察者側に効率的に反射させることができる。

例えば、図４に示す映像光５は、投射装置４０がスクリーン１０Ａに対して上部付近に設けられている場合の映像光５を示しているが、この場合におけるスクリーン１０Ａは、スクリーン上部から中央に投射された映像光５が、光透過部１２を透過して映像光反射部１３で反射し、反射映像光５Ａとなって観察者Ｍの方向に向かうように設計されている。同様に、この場合におけるスクリーン１０Ａは、スクリーン中央から下部に投射された映像光５が、光透過部１２を透過した後に外光吸収部１１と光透過部１２との界面で全反射し、さらに映像光反射部１３で反射した後に再び外光吸収部１１と光透過部１２との界面で全反射して、反射映像光５Ａとなって観察者Ｍの方向に向かうように設計されている。一方、この場合におけるスクリーン１０Ａは、スクリーン１０Ａの上方から入射する外光２に対しては、外光吸収部１１と光透過部１２との界面で全反射せずに、外光吸収部１１に屈折して吸収されるように設定されている。したがって、スクリーン１０Ａは、投射装置４０から投射された映像光５を観察者側に効率的に反射させることができるように、投射装置４０の位置と観察者Ｍの位置に応じ、外光吸収部１１と光透過部１２との境界面の角度や形状等が適宜設計されることが好ましい。なお、そうした一例を図７に示すが、本発明の技術的範囲は、図７の例に狭く限定解釈されるものではない。

図７の例で示すように、例えばスクリーン上部側に設けられる外光吸収部１１は、図示のように略二等辺三角形で形成されており、こうした形状によって、スクリーン面の法線に対して角度θａで投射された映像光５は、外光吸収部１１で妨げられることなく光透過部１２を透過して映像光反射部１３で反射し、反射映像光５Ａとなって観察者Ｍの方向に向かう。一方、スクリーン中央付近に設けられる外光吸収部１１は、スクリーン上部側に設けられる外光吸収部１１に比べ、図示のように、スクリーン面の法線に対する外光吸収部１１の上側斜面１５ａの角度ξａが小さくなると共に下側斜面１５ｂの角度ξｂが大きくなっている。こうした形状によって、スクリーン面の法線に対して角度θｂで投射された映像光５が、光透過部１２を透過した後に外光吸収部１１と光透過部１２との界面（上側斜面１５ａ）で全反射し、さらに映像光反射部１３で反射した後に再び外光吸収部１１と光透過部１２との界面（下側斜面１５ｂ）で全反射して、反射映像光５Ａとなって観察者Ｍの方向に向かう。さらに、スクリーン下部側に設けられる外光吸収部１１は、スクリーン中央付近に設けられる外光吸収部１１に比べ、図示のように、スクリーン面の法線に対する外光吸収部１１の上側斜面１５ａの角度ξａがさらに小さくなると共に下側斜面１５ｂの角度ξｂがさらに大きくなっている。こうした形状によって、スクリーン面の法線に対して角度θｃで投射された映像光５が、光透過部１２を透過した後に外光吸収部１１と光透過部１２との界面（上側斜面１５ａ）で全反射し、さらに映像光反射部１３で反射した後に再び外光吸収部１１と光透過部１２との界面（下側斜面１５ｂ）で全反射して、反射映像光５Ａとなって観察者Ｍの方向に向かう。

なお、スクリーン１０Ａの下部側においては、投射装置４０から投射される映像光５の角度と、外光２の角度とが近づくが、スクリーン１０Ａの下部側に形成される外光吸収部１１の形状を上記したように形成することにより、外光２のみを吸収することができる。より具体的には、外光吸収部１１の屈折率をＮａとし、光透過部１２の屈折率をＮｔとし、外光吸収部１１の上側斜面１５ａへの映像光５の入射角度をθ’とした場合、sin（θ’）＞Ｎａ／Ｎｔ …（１）、となるＮａとＮｔの条件下においては、映像光５は界面（上側斜面１５ａ）で全反射するので外光吸収部１１で吸収されることはないが、sin（θ’）＜Ｎａ／Ｎｔ …（２）、となるＮａとＮｔの条件下においては、映像光５は界面（上側斜面１５ａ）で屈折して外光吸収部１１で吸収されることとなる。この場合において、外光吸収部１１の界面（上側斜面１５ａ）への外光２の入射角度をψとした場合、スクリーン１０Ａへの映像光５の入射角度よりもスクリーン１０Ａへの外光２の入射角度は大きいので、ψ（界面への外光の入射角度）とθ’（界面への映像光の入射角度）との関係は、ψ＞θ’となる。その結果、上記式（１）における条件を満足するＮａ／Ｎｔを、sin（θ’）よりも僅かに小さい程度に設定しておくことにより、映像光５は外光吸収部１１で吸収されず、外光５のみが外光吸収部１１で吸収されることが可能となる。

なお、外光吸収部１１の他の界面（下側斜面１５ｂ）においても上記とまったく同じことが言えるが、上側斜面１５ａで全反射した映像光５は映像光反射部１３で拡散するため、映像光反射部１３で単純反射した光（反射中心光という。）以外に様々な角度の反射光が存在する。そこで、反射映像光５Ａとなる、映像光反射部１３で拡散反射する映像光５のうち最大の反射角度を有する光（例えば、センターゲインの１／１０の値となる光）が反射中心光となす角度をτとし、スクリーン１０Ａの法線に対する上側斜面１５ａのなす角度をξａとし、スクリーン１０Ａの法線に対する下側斜面１５ｂのなす角度をξｂとした場合、ξｂ−ξａ＞τ …（３）、としておくことが必要である。この式（３）の導入は以下のとおりである。すなわち、映像光５が映像光反射部１３で反射してτ度拡散した後に下側斜面１５ｂに入射する角度は、θ’＋ξｂ−ξａ−τとなり、上側斜面１５ａへの映像光５の入射角度θ’が全反射の限界であったとすると、下側斜面１５ｂに入射する角度はθ’以上でなければ、下側斜面１５ｂで全反射せずに屈折して吸収されてしまうので、θ’＜θ’＋ξｂ−ξａ−τとなり、よって、ξｂ−ξａ＞τが導かれる。

図７は図６（Ａ）の場合についてのスクリーン１０Ａの構成例であるが、図６（Ｂ）や図６（Ｃ）の場合においても同様に設計することが望ましい。

また、図５に示す場合においても、その映像光５は、投射装置４０がスクリーン１０に対して上部付近に設けられている場合の映像光５を示しているが、この場合におけるスクリーン１０Ｂは、スクリーン上部から中央に投射された映像光５が、光透過部１２を透過して映像光反射部１３で反射し、反射映像光５Ａとなって観察者Ｍの方向に向かうように設計されている。同様に、この場合におけるスクリーン１０Ｂは、スクリーン中央から下部に投射された映像光５が、光透過部１２を透過した後に映像光反射部１３で反射し、射映像光５Ａとなって観察者Ｍの方向に向かうように設計されている。なお、このタイプのスクリーン１０Ｂにおいては、入射角度θが大きいほど映像光５の吸収が増えてしまうので、入射角度θは小さくしておくことが必要である。一方、この場合におけるスクリーン１０Ｂは、スクリーン１０Ｂの上方から入射する外光２に対しては、映像光５よりも一層外光吸収部１１に吸収される。したがって、スクリーン１０Ｂは、投射装置４０から投射された映像光５を観察者側に効率的に反射させることができるように、例えば透明フィルムと黒色フィルムを交互に積層した積層体をフィルム状にスライスする際に、その積層体を斜めにスライスすること等により外光吸収部１１を映像光源側に斜めにすることが好ましい。

本発明に適用できるスクリーン１０は上述した例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、光透過部１２は、平面を組み合わせた形状を示したが、これに限らず、その一部又は全てが曲面を組み合わせた形状であってもよい。また、スクリーンの形式は、固定式であっても、巻き上げ式であってもよい。

（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。

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、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。

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。

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、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。

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（図１中に破線で記載している。）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。

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。

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。

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。

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良い。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良い。

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。

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。

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。

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良いためである。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。

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。

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、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。

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、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。

スクリーン１０に入射した指示光２１は、スクリーン１０内の映像光反射部１３で反射するので、投射装置４０の近傍に一体又は別体で設けられた位置検出装置４０により、映像光５や外光２等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。

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、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（図１中に破線で記載している。）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。

本発明では、位置検出装置３０を投射装置４０の近傍に設けるが、「近傍」とは特に限定されないが、投射装置４０からあまり離れることなく設けられる程度の意味であり、好ましくは隣接して設けられていることが好ましい。また、「一体」とは、位置検出装置３０が投射装置４０の構造部材に組み込まれて一体化されている意味であり、「別体」とは、位置検出装置３０が投射装置４０の構造体に取付部材によって取り付けられている意味である。このように、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好ましい理由は、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の設置位置としては、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。

（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。

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等が必要となる。

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、例えばこと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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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に用いるとことが可能である。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、交通管制システム、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。

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することができる。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。

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。

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システムに用いるスクリーンの一例を示す模式的な斜視図である。 本発明のＰＴＶシステムに用いるスクリーンの他の一例を示す模式的な斜視図である。 図２に示すスクリーンの模式的な断面図である。 図３に示すスクリーンの模式的な断面図である。 スクリーンと投射装置と観察者との位置関係を示す説明図であり、（Ａ）は投射装置がスクリーンに対して上部付近に設けられている場合であり、（Ｂ）は投射装置がスクリーンに対して中央付近に設けられている場合であり、（Ｃ）は投射装置がスクリーンに対して下部付近に設けられている場合である。 本発明のＰＴＶシステムに用いるスクリーンの他の一例を示す模式的な断面図である。 制御部のハードウエアの一例を示す構成図である。 一般的な反射型スクリーンを用いた前面投射型スクリーンシステムの説明図である。

符号の説明

１ 対話型の前面投射型スクリーンシステム（ＰＴＶシステム）
２ 外光
５ 映像光
５Ａ 反射映像光
１０，１０Ａ，１０Ｂ スクリーン
１１ 外光吸収部
１２ 光透過部
１３ 映像光反射部
１４ 反射層
１５ 斜面（外光吸収部と光透過部との境界面）
１６ 光拡散層
１７ 前面処理層
１８ ベース部
１９ 裏面処理層
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
Ｘ 左右方向
Ｙ 上下方向
Ｍ 観察者
Ｓ 指示位置
Ｐ 外光吸収部のピッチ
Ｑ１ 前面
Ｑ２ 裏面（後面）

Claims (11)

1. スクリーン上に画像を形成する映像光を観察者側から投射する投射装置と、
   前記スクリーンに入射する外光を吸収する外光吸収部、前記映像光を透過する光透過部、及び当該光透過部を透過した映像光を観察者側に反射する映像光反射部を有するスクリーンであって、当該外光吸収部及び当該光透過部が左右方向に延びると共に交互に上下方向に並んでいる反射型のスクリーンと、
   前記投射装置の近傍に一体又は別体で設けられ、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、を少なくとも有し、
   前記投射装置が、前記位置検出装置により検出された指示位置に関わる画像情報を前記画像と重畳して前記スクリーン上に形成することを特徴とする対話型の前面投射型スクリーンシステム。
2. 前記外光吸収部は、前記スクリーンの裏面側から前面側に向かって先細る略Ｖ字形の断面を有し、前記光透過部は、前記スクリーンの裏面側の幅よりも前面側の幅が広い略台形の断面を有し、前記映像光反射部は、前記光透過部の裏面側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の対話型の前面投射型スクリーンシステム。
3. 前記外光吸収部は、前記スクリーンの裏面側から前面側に向かって形成された一定幅からなる断面を有し、前記映像光反射部は、前記光透過部の裏面側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の対話型の前面投射型スクリーンシステム。
4. 前記指示装置によって指示する位置信号が少なくとも特定波長の指示光であり、前記位置検出装置が少なくとも当該指示光を検出する装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の対話型の前面投射型スクリーンシステム。
5. 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４に記載の対話型の前面投射型スクリーンシステム。
6. 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４又は５に記載の対話型の前面投射型スクリーンシステム。
7. 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４又は５に記載の対話型の前面投射型スクリーンシステム。
8. 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、前記スクリーン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１〜５のいずれかに記載の対話型の前面投射型スクリーンシステム。
9. 前記位置検出装置が、前記指示装置から発信されることのある検知開始信号光の検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の対話型の前面投射型スクリーンシステム。
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の前面投射型スクリーンシステム。
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の前面投射型スクリーンシステム。
    

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