影と画像を完全に一致させたいの？
モノの動きに追従する画像で良いなら

Wiiリモコンのこれでどうだ。
YouTube - Low-Cost Multi-touch Whiteboard using the Wiimote
http://www.youtube.com/watch?v=5s5EvhHy7eQ
ペン＝モノだと思えばよい。
落とすモノに赤外線LEDくっつけるわけだ。

赤外線の光をWiiリモコンで拾ってるだけだし、
水中でも出来そうじゃないか。

↓見りゃわかるが、
http://www.youtube.com/watch?v=N0H874TLFEA

マウスの代わりになるから、
画像がマウスの軌跡を追従するソフトを適当にでっち上げれば完成。