JP2010160403A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な操作で投射位置を移動することができる投射型表示装置を提供する。
【解決手段】プロジェクター１は、入力された映像信号に応じた画像を投射表示する。カメラ２は、プロジェクター１の投射画面を含んで撮像する。画像処理回路は、カメラが撮像した画像から指示体を抽出して指示体の指示方向を検出し、検出した指示方向に応じて可動機構３へ信号を出力する。可動機構３は、画像処理回路からの信号に応じてプロジェクター１の投射画面を移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、首振り機構により投射位置を移動することが可能な投射型表示装置に関する。

従来から、首振り機構により投射位置を移動することが可能なプロジェクターが知られている。
特許文献１に記載された技術では、移動物体の映像と音声をビデオカメラで撮像する際にビデオカメラのパン信号、チルト信号、画角角度信号等の駆動信号を記録する。そして、プロジェクターで映像を投射する際に、駆動信号に基づいてプロジェクターの投射位置を変化させている。
また、特許文献２に記載された技術では、人物の位置を検出し、検出した人物の位置に基づいてプロジェクターの投射位置を変えている。
また、特許文献３に記載された技術では、プロジェクターを備えるカメラにおいて、プロジェクターの投射範囲を含めて被写体を撮像し、撮像範囲から投射範囲を除いた範囲の画像信号の変化によりプロジェクターの動作を指示している。

特開平９−１４９２９６号公報 特開２００７−８６５４５号公報 特再公表ＷＯ２００６／０３８５７７号公報

しかしながら、特許文献１及び２は、駆動信号や人物の位置に基づいて自動的に投射位置を移動するものであるが、更に人が投射位置を指示できると便利である。
また、特許文献３は、プロジェクターの投射位置を移動させるには、プロジェクター自体を移動させなければならず手間が掛かる、という問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な操作で投射位置を移動することができる投射型表示装置を提供することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、入力される映像信号が示す画像を投射して表示する表示手段と、前記表示手段による投射画面を含めて撮像する撮像手段と、前記撮像手段が撮像した画像から指示体を抽出する抽出手段と、前記抽出手段が抽出した前記指示体の指示方向を検出する指示方向検出手段と、前記指示方向検出手段が検出した前記指示方向に応じて前記表示手段の前記投射画面を移動させる投射画面移動手段と、を備えることを特徴とする投射型表示装置である。

この発明によれば、リモコンなどを使用することなく投射画面の位置を指示体で操作することができるため、投射画面をあたかも実際にある物体（例えば紙）のように扱うことができる。また、リモコンのように手元を見て操作をする必要がなくなるため、投射画面を見ながらわかりやすく簡単な操作で投射画面の位置を移動させることができる。

また、本発明の一態様は、上記の投射型表示装置において、前記指示方向検出手段は、前記撮像手段による撮像範囲内の上部と下部と左部と右部のそれぞれに位置する所定の検出領域いずれかに前記指示体が存在する場合に、前記指示体が存在する前記検出領域の位置に応じて指示方向を決定することを特徴とする。

この発明によれば、上下左右部それぞれに位置する検出領域いずれかに指示体がある場合に、指示体が存在する検出領域の位置に応じて投射画面を移動させる。これにより、操作者にとってより直感的でわかりやすい操作で投射画面を移動させることができる。

また、本発明の一態様は、上記の投射型表示装置において、前記指示方向検出手段は、前記指示体が前記検出領域の１つを横断している場合には、前記指示体が横断している前記検出領域以外の前記検出領域に基づいて指示方向を決定することを特徴とする。

この発明によれば、指示体が検出領域の１つを横断している場合には、指示体が横断している検出領域以外の検出領域に基づいて指示方向を検出する。これにより、指示体が検出領域を横断している場合であっても、操作者が意図しない方向に投射画面が移動することを低減することができる。

また、本発明の一態様は、上記の投射型表示装置において、前記指示方向検出手段は、前記指示体の移動速度と移動方向を検出し、検出した前記移動速度が所定の閾値よりも小さい場合に、検出した前記移動方向を指示方向とすることを特徴とする。

この発明によれば、指示体の移動速度が所定の閾値より小さい場合にのみ投射画面を移動させるため、指示体をゆっくりと動かしたときのみ投射画面が移動する。これにより、投射画面中に指示体を入れたり出したりする早い動きで投射画面が移動することを防ぐことができる。また、投射画面上で指示体を動かして投射画面の位置を移動させることができる。

また、本発明の一態様は、上記の投射型表示装置において、赤外光を照明する照明手段を備え、前記撮像手段は赤外光を撮像し、前記抽出手段は、前記撮像手段が撮像した画像から前記指示体の影領域を抽出し、前記指示方向検出手段は、前記抽出手段が抽出した前記影領域に基づいて前記指示体の指示方向を検出することを特徴とする。

この発明によれば、赤外光により指示体を照明して指示体の影領域を抽出しているため、表示手段の投射光の影響による誤動作を防ぐことができる。

また、本発明の一態様は、上記の投射型表示装置において、前記投射画面移動手段による前記投射画面の移動位置に応じて、前記表示手段に入力する映像信号を切り替える切替手段を備えることを特徴とする。

この発明によれば、投射画面の移動にあわせて表示する画像を切り替えている。これにより、表示される画像があたかも投射画面上に存在するように表示することが可能になり、コンテンツ全体像の把握が容易になる。例えば、地図などを表示することなどが考えられる。

第１の実施形態による投射型表示装置の構成を示す概略図である。 本実施形態による可動機構の構成を示す概略図である。 本実施形態によるカメラの撮像範囲を示す概略図である。 本実施形態による投射画面の位置操作方法を説明するための概略図である。 本実施形態による投射型表示装置の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態による画像処理回路の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態による画像処理回路における指示体検出処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態による画像処理回路における検出領域監視処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態による投射型表示装置の投射画面が移動した様子を示す概略図である。 第２の実施形態による画像処理回路における検出領域監視処理の手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態による投射型表示装置の構成を示す概略図である。 本実施形態による赤外カメラが撮像した画像を示す概略図である。 本実施形態による画像処理回路における検出領域監視処理の手順を示すフローチャートである。 本実施形態による影領域抽出処理を説明するための概略図である。 第４の実施形態による投射型表示装置の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態による投射型表示装置の画像表示処理を説明するための概略図である。 検出領域の他の例を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による投射型表示装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、本投射型表示装置は、プロジェクター１と、カメラ２と、可動機構３とを含んで構成される。また、図１において符号ＤＫは机、符号Ｗはプロジェクター１の投射画面である。また、投射画面Ｗの縦方向をＹ軸方向とし、支柱４側を上、その反対側を下とする。また投射画面Ｗの横方向をＸ軸方向とし、Ｙ軸方向の上側を正面視したときの右側を右、その反対側を左とする。

プロジェクター１（表示手段）は、可動機構３を介して支柱４に設置されており、通信ケーブルを介して接続されたコンピューター（図示せず）から入力された映像信号に応じた画像を机ＤＫに投射表示する。カメラ２（撮像手段）は、プロジェクター１に接して設置されており、プロジェクター１の投射画面Ｗを含めて撮像する。可動機構３（投射画面移動手段）は、プロジェクター１の投射画面Ｗの位置を移動させる。

図２は、本実施形態による可動機構３の構成を示す概略図である。図２に示すように、可動機構３は、Ｙ駆動部３１と、Ｘ駆動部３２と、台座３３と、回転部３４と、傾斜部３５とを含んで構成される。台座３３は支柱４に設置される。また、傾斜部３５にプロジェクター１が設置される。台座３３には図に示すＸ回転軸を中心として回転する円盤上の回転部３４が設けられる。Ｘ駆動部３２は、モーターと低速ギアを備え、モーターへ通電することによりＸ回転軸を軸として回転部３４を回転させる。つまり、Ｘ駆動部３２は、Ｘ軸方向に投射画面Ｗを移動させる。また、回転部３４には、Ｙ回転軸を中心として傾きが可変な傾斜部３５が設けられる。Ｙ駆動部３１は、モーターと低速ギアを備え、モーターへ通電することによりＹ回転軸を軸として傾斜部３５の傾きを変化させる。つまり、Ｙ駆動部３１は、Ｙ軸方向に投射画面Ｗを移動させる。また、Ｘ駆動部３２及びＹ駆動部３１には図示しない角度センサーが備えられており、角度センサーが回転部３４の回転及び傾斜部３５の傾きの状態（角度）を検知する。

図３は、本実施形態によるカメラ２の撮像範囲を示す概略図である。図３に示すように、カメラ２の撮像範囲Ｉは、プロジェクター１の投射画面Ｗより大きく、常に投射画面Ｗを含む。カメラ２は、投射画面Ｗを撮像範囲Ｉのほぼ中心に含んで撮像する。

図４は、本実施形態による投射画面Ｗの位置操作方法を説明するための概略図である。
図４（ａ）は、検出領域を説明するための概略図である。この図に示す斜線部が検出領域である。検出領域は、撮像範囲Ｉ内であって、投射画面Ｗの外側の領域に設けられる。また、上部に位置する検出領域を上領域とし、下部に位置する検出領域を下領域とし、右部に位置する検出領域を右領域とし、左部に位置する検出領域を左領域とする。
図４（ｂ）は、図４（ａ）において投射画面Ｗ上にあった人の手Ｈ（指示体）が右領域へ移動した様子を示す。人の手Ｈが右領域内に移動したことを検知すると、可動機構３のＸ駆動部３２が回転部３４を回転させて投射画面Ｗを右方向へ移動させる。また、人の手Ｈが上領域内に移動したことを検知すると、可動機構３のＹ駆動部３１が傾斜部３５を傾けて投射画面Ｗを上方向へ移動させる。また、人の手Ｈが下領域内に移動したことを検知すると、可動機構３のＹ駆動部３１が傾斜部３５を傾けて投射画面Ｗを下方向へ移動させる。また、人の手Ｈが左領域内に移動したことを検知すると、可動機構３のＸ駆動部３２が回転部３４を回転させて投射画面Ｗを左方向へ移動させる。

図５は、本実施形態による投射型表示装置の機能構成を示すブロック図である。図５に示すように、カメラ２には画像処理回路５が接続されており、画像処理回路５にはＸ駆動部３２とＹ駆動部３１とが接続されている。画像処理回路５（抽出手段、指示方向検出手段）は、カメラからの映像信号を入力とし、入力した映像信号の画像において、指示体（手Ｈ）を抽出し、抽出した指示体の指示方向を検出する。そして、画像処理回路５は、検出した指示体の指示方向に応じてＸ駆動部３２及びＹ駆動部３１に信号を出力してＸ駆動部３２及びＹ駆動部３１を駆動させる。ここで、画像処理回路５は、上部と下部と左部と右部のそれぞれに位置する検出領域いずれかに指示体が存在する場合に、指示体が存在する検出領域の位置に応じて指示方向を決定する。画像処理回路５の処理の詳細は後述する。

図６は、本実施形態による画像処理回路５の機能構成を示すブロック図である。
画像処理回路５は、ＣＰＵ５１と、ＲＡＭ５２と、ＲＯＭ５３と、駆動インターフェイス５４と、映像信号インターフェイス５５とを含んで構成される。また、ＣＰＵ５１と、ＲＡＭ５２と、ＲＯＭ５３と、駆動インターフェイス５４と、映像信号インターフェイス５５とは共通のバスを介して接続されている。
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１は、中央処理装置であり、ＲＯＭ５３に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、画像処理回路５の動作を制御する。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５３は、画像解析のプログラム等を記憶している読み出し専用メモリである。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２は、随時読み出し書き込みメモリである。映像信号インターフェイス５５は、カメラ２に接続されるインターフェイスである。また、駆動インターフェイス５４は、Ｘ駆動部３２及びＹ駆動部３１に接続されるインターフェイスである。

次に、図７及び図８を参照して本実施形態による画像処理回路５における画像処理手順について説明する。
図７は、本実施形態による画像処理回路５における指示体（手Ｈ）検出処理の手順を示すフローチャートである。画像処理回路５は、カメラ２から入力される映像信号の画像に対して以下の処理を行う。
まず、ステップＳ１では、画像処理回路５は、入力される映像信号の画像に対して肌色領域の抽出を行う。具体的には、画像処理回路５は、予め設定された人の肌の色領域を抽出するなど既存の方法を用いる。
次に、ステップＳ２では、画像処理回路５は、抽出した肌色領域に対してノイズ除去を行う。具体的には、例えば、画像処理回路５は、各画素について、画素とその画素の近傍８点の画素（３×３領域）の濃度を調べ、その濃度値を小さい順に並べたときの中央値をその画素の濃度値とするなど既存の方法を用いる。

次に、ステップＳ３では、画像処理回路５は、２値化を行う。具体的には、画像処理回路５は、例えば、肌色領域を黒色に、肌色領域以外の領域を白色にする。
次に、ステップＳ４では、画像処理回路５は、肌色領域に対して膨張処理を行う。具体的には、例えば、画像処理回路５は、所定の値以上の面積を有する領域を、所定の倍率で膨張させる。
次に、ステップＳ５では、画像処理回路５は、膨張した領域に対して収縮処理を行う。具体的には、画像処理回路５は、ステップＳ４で膨張した領域に対して、領域の縁から所定の範囲を削除する。ステップＳ４及び５の処理を行うことにより、離散的に肌色として抽出された部分を除去する。
画像処理回路５は、上述したステップＳ１から５を行った結果、黒色の領域を人の手Ｈ（指示体）として検出する。

図８は、本実施形態による画像処理回路５における検出領域監視処理の手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１１では、画像処理回路５は、検出領域監視を行う。具体的には、画像処理回路５は、検出領域に対して図７に示す指示体検出処理を行い、手Ｈを検出する。
次に、ステップＳ１２では、画像処理回路５は、手Ｈが左領域に存在するか否かを判定する。手Ｈが左領域に存在する場合にはステップＳ１３へ進み、手Ｈが左領域に存在しない場合にはステップＳ１４へ進む。
ステップＳ１３では、画像処理回路５は、駆動インターフェイス５４を介してＸ駆動部３２に対して左方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号を出力する。Ｘ駆動部３２は、画像処理回路５から入力された信号に基づいて、回転部３４を回転させて投射画面Ｗを左方向に移動させる。

一方、ステップＳ１４では、画像処理回路５は、手Ｈが右領域に存在するか否かを判定する。手Ｈが右領域に存在する場合にはステップＳ１５へ進み、手Ｈが右領域に存在しない場合にはステップＳ１６へ進む。
ステップＳ１５では、画像処理回路５は、駆動インターフェイス５４を介してＸ駆動部３２に対して右方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号を出力する。Ｘ駆動部３２は、画像処理回路５から入力された信号に基づいて、回転部３４を回転させて投射画面Ｗを右方向に移動させる。

一方、ステップＳ１６では、画像処理回路５は、手Ｈが上領域に存在するか否かを判定する。手Ｈが上領域に存在する場合にはステップＳ１７へ進み、手Ｈが上領域に存在しない場合にはステップＳ１８へ進む。
ステップＳ１７では、画像処理回路５は、駆動インターフェイス５４を介してＹ駆動部３１に対して上方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号を出力する。Ｙ駆動部３１は、画像処理回路５から入力された信号に基づいて、傾斜部３５を傾けて投射画面Ｗを上方向に移動させる。

一方、ステップＳ１８では、画像処理回路５は、手Ｈが下領域に存在するか否かを判定する。手Ｈが下領域に存在する場合にはステップＳ１９へ進み、手Ｈが下領域に存在しない場合にはステップＳ１１へ戻る。
ステップＳ１９では、画像処理回路５は、駆動インターフェイス５４を介してＹ駆動部３１に対して下方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号を出力する。Ｙ駆動部３１は、画像処理回路５から入力された信号に基づいて、傾斜部３５を傾けて投射画面Ｗを下方向に移動させる。

図９は、本実施形態による投射型表示装置の投射画面Ｗが移動した様子を示す概略図である。図９に示す例では、破線で示す位置ａにあった投射画面Ｗが、位置ａに対してＸ軸方向の右側、Ｙ軸方向の下側にある位置ｂに移動している。このとき、プロジェクター１にカメラ２が設置されているため、プロジェクター１の投射画面Ｗが移動すると同時にカメラ２の撮像範囲Ｉも投射画面Ｗに合わせて移動する。
なお、投射画面Ｗの移動により投射画面Ｗが台形歪を生じた場合には、プロジェクター１に内蔵されている図示しない歪補正回路により台形歪を補正する。歪補正回路は、Ｘ駆動部３２とＹ駆動部３１とに設けられた角度センサーの出力と予め設定された変換係数に基づいて歪の補正量を決定する。また、机ＤＫとプロジェクター１の距離をプロジェクター１が備える投射レンズの焦点深度内とすることで、フォーカスのぼけは実用上問題にならない。

このように、本実施形態によれば、リモコンなどを使用することなく投射画面Ｗの位置を手Ｈで操作することができるため、投射画面Ｗをあたかも実際にある物体（例えば紙）のように扱うことができる。また、リモコンのように手元を見て操作をする必要がなくなるため、投射画面を見ながらよりわかりやすく簡単な操作で投射画面Ｗの位置を移動させることができる。
また、プロジェクター１に投射画面Ｗを撮像するカメラ２を取り付けたため、プロジェクター１の投射画面Ｗを動かすと同時にカメラ２の撮像範囲Ｉが移動する。これにより、投射画面Ｗを移動した後にカメラ２の向きなどを調整する必要がなくなる。
また、例えばプロジェクターを用いたミーティングや作業又はプレゼンテーションにおいて、レーザーポインタなどを用いてプロジェクターが投射表示する画像の特定位置を指し示すと、手振れなどにより位置を示し難いが、本実施形態によれば、投射画面を引き寄せて画像の特定位置を手で指し示すことができるため、より容易にわかりやすく特定位置を指し示すことができる。

［第２の実施形態］
次に、この発明の第２の実施形態による投射型表示装置について説明する。本実施形態による画像処理回路５は、人の腕（肌色領域）が検出領域を横断している場合を考慮して、抽出した手Ｈが検出領域の１つを横断している場合には、手Ｈが横断している検出領域以外の検出領域であって手Ｈが存在する検出領域の位置に応じて投射画面Ｗの移動方向（指示方向）を決定する。具体的には、画像処理回路５は、図１０に示す検出領域監視処理を行う。

図１０は、本実施形態による画像処理回路５における検出領域監視処理の手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１では、画像処理回路５は、検出領域監視を行う。具体的には、画像処理回路５は、検出領域に対して指示体検出処理を行い、手Ｈを検出する。
次に、ステップＳ１０２では、画像処理回路５は、手Ｈが上領域又は下領域を横断しているか否かを判定する。具体的には、手Ｈが上領域の最上部と最下部の両方に存在する場合に、上領域を横断していると判定し、手Ｈが下領域の最上部と最下部の両方に存在する場合に、下領域を横断していると判定する。手Ｈが上領域又は下領域を横断している場合には、ステップＳ１０３へ進む。一方、手Ｈが上領域又は下領域を横断していない場合には、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０３では、画像処理回路５は、左右領域監視を行う。具体的には、画像処理回路５は、左領域及び右領域に対して指示体検出処理を行い、手Ｈを検出する。
次に、ステップＳ１０４では、画像処理回路５は、手Ｈが左領域に存在するか否かを判定する。手Ｈが左領域に存在する場合にはステップＳ１０５へ進み、手Ｈが左領域に存在しない場合にはステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０５では、画像処理回路５は、駆動インターフェイス５４を介してＸ駆動部３２に対して左方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号を出力する。

一方、ステップＳ１０６では、画像処理回路５は、手Ｈが右領域に存在するか否かを判定する。手Ｈが右領域に存在する場合にはステップＳ１０７へ進み、手Ｈが右領域に存在しない場合にはステップＳ１０１へ戻る。
ステップＳ１０７では、画像処理回路５は、駆動インターフェイス５４を介してＸ駆動部３２に対して右方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号を出力する。

一方、ステップＳ１０８では、画像処理回路５は、手Ｈが左領域又は右領域を横断しているか否かを判定する。具体的には、手Ｈが左領域の最左部と最右部の両方に存在している場合に左領域を横断していると判定し、手Ｈが右領域の最左部と最右部の両方に存在している場合に右領域を横断していると判定する。手Ｈが左領域又は右領域を横断している場合には、ステップＳ１０９へ進む。一方、手Ｈが左領域又は右領域を横断していない場合には、ステップＳ１０１へ戻る。
ステップＳ１０９では、画像処理回路５は、上下領域監視を行う。具体的には、画像処理回路５は、上領域及び下領域に対して指示体検出処理を行い、手Ｈを検出する。
次に、ステップＳ１１０では、画像処理回路５は、手Ｈが上領域に存在するか否かを判定する。手Ｈが上領域に存在する場合にはステップＳ１１１へ進み、手Ｈが上領域に存在しない場合にはステップＳ１１２へ進む。
ステップＳ１１１では、画像処理回路５は、駆動インターフェイス５４を介してＹ駆動部３２に対して上方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号を出力する。

一方、ステップＳ１１２では、画像処理回路５は、手Ｈが下領域に存在するか否かを判定する。手Ｈが下領域に存在する場合にはステップＳ１１３へ進み、手Ｈが下領域に存在しない場合にはステップＳ１０１へ戻る。
ステップＳ１１３では、画像処理回路５は、駆動インターフェイス５４を介してＹ駆動部３２に対して下方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号を出力する。

なお、本実施形態では、上下領域に手Ｈが横断していた場合に左右領域監視を行い、左右領域に手Ｈが横断していた場合に上下領域監視を行っているが、手Ｈが横断している領域以外の検出領域を監視してもよい。例えば上領域に手Ｈが存在していた場合には下左右領域を監視する。

このように、本実施形態によれば、手Ｈが検出領域の１つを横断している場合には、手Ｈが横断している検出領域以外の検出領域を監視する。これにより、人の腕（肌色領域）が検出領域を横断している場合であっても、操作者が意図しない方向に投射画面Ｗが移動することを低減することができる。また、１回の操作でＸ軸方向又はＹ軸方向のいずれかにしか移動しないため、処理が簡単になる。

［第３の実施形態］
次に、この発明の第３の実施形態による投射型表示装置について説明する。図１１は、本実施形態による投射型表示装置の構成を示す概略図である。本実施形態による投射型表示装置は、図１に示す投射型表示装置の構成に加えて赤外光投射部６を更に備え、カメラ２に代わり赤外カメラ２０を備える。
赤外光投射部６（照明手段）は、支柱７に設置され、机ＤＫに対して赤外光を照明する。赤外カメラ２０（撮像手段）は、赤外光のみを撮像する赤外線カメラであり、例えばモノクロのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラに可視光をカットするフィルタが取り付けられたものである。なお、赤外カメラ２０の撮像範囲Ｉは第１の実施形態と同様である。また、他の構成は第１又は第２の実施形態と同様であるため説明を省略する。

図１２は、本実施形態による赤外カメラ２０が撮像した画像を示す概略図である。図１２に示すとおり、赤外光で机ＤＫの左上から机上を照明しているため、手Ｈの右下側に影が現れる。また、プロジェクター１の投射像は赤外光を含まないため、赤外カメラ２０が撮像した画像に表れない。

次に、本実施形態による画像処理回路５による画像解析手順について説明する。
図１３は、本実施形態による画像処理回路５における画像解析処理の手順を示すフローチャートである。本実施形態では、画像処理回路５は、赤外カメラ２０が撮像した画像か指示体の影領域を抽出し、抽出した指示体の影領域の移動速度と移動方向を検出する。そして、画像処理回路５は、検出した移動速度が所定の閾値よりも小さい場合に、検出した移動方向に基づいて指示方向を決定する。

まず、ステップＳ２０１では、画像処理回路５は、入力される映像信号の画像に対してノイズ除去を行う。具体的には、例えば、画像処理回路５は、各画素について、画素とその画素の近傍８点の画素（３×３領域）の濃度を調べ、その濃度値を小さい順に並べたときの中央値をその画素の濃度値とするなど既存の方法を用いる。
次に、ステップＳ２０２では、画像処理回路５は、２値化を行う。具体的には、画像処理回路５は、予め設定されたスレッシュホールド輝度と各画素の輝度を比較し、スレッシュホールド輝度より輝度が明るければその画素を白色、暗ければその画素を黒色とする。
そして、画像処理回路５は、黒色の領域を影領域とする。以下、ステップＳ２０１及び２０２の処理をまとめて影領域抽出処理と呼ぶ。

次に、ステップＳ２０３では、画像処理回路５は、影領域の動きベクトルを検出する。具体的には、画像処理回路５は、連続する複数枚（予め設定された枚数）の画像における影領域の位置の差分をとることにより、影領域が動いた方向（移動方向）とその大きさ（移動速度）である動きベクトル検出する。
次に、ステップＳ２０４では、画像処理回路５は、検出した動きベクトルの大きさ（移動速度）が予め設定されたスレッシュホールド閾値Ｍｔｈより大きいか否かを判定する。スレッシュホールド閾値Ｍｔｈより大きい場合には、ステップＳ２０１へ戻る。一方、スレッシュホールド閾値Ｍｔｈ以下の場合には、ステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０５では、画像処理回路５は、検出した動きベクトルのＸＹ成分を検出する。Ｘ成分は、影領域がＸ軸方向に動いた向き（左右）とその大きさ（移動速度）である。Ｙ成分は影領域がＹ軸方向に動いた向き（上下）とその大きさ（移動速度）である。
ステップＳ２０６では、画像処理回路５は、動きベクトルのＸ成分の向き（左右）方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号をＸ駆動部３２に対して出力する。ただし、Ｘ成分の大きさが所定の閾値以下の場合には、画像処理回路５は、Ｘ駆動部３２に対して信号を出力しない。
ステップＳ２０７では、画像処理回路５は、動きベクトルのＹ成分の向き（上下）方向に投射画面Ｗを移動させるよう指示する信号をＹ駆動部３１に対して出力する。ただし、Ｙ成分の大きさが所定の閾値以下の場合には、画像処理回路５は、Ｙ駆動部３１に対して信号を出力しない。

図１４は、本実施形態による影領域抽出処理を説明するための概略図である。図１４に示す画像は、図１２に示す画像に対して影領域抽出処理を行った画像である。この図に示すとおり、影領域抽出処理を行うと手の影が黒色の領域Ｔとなる。画像処理回路５は、この黒色の領域Ｔを影領域とする。

なお、本実施形態では、影領域の動きベクトルに基づいて投射画面Ｗの位置を移動しているが、第１の実施形態に示す検出領域を用いて投射画面Ｗの位置を移動してもよい。また、本実施形態では影領域を抽出しているが、赤外カメラ２０の代わりにカメラ２を用い、手Ｈを検出して、手Ｈの動きベクトルに基づいて投射画面Ｗの位置を移動してもよい。

このように、本実施形態によれば、赤外光により手Ｈを照明して手Ｈの影領域を抽出しているため、プロジェクター１の投射光の影響による誤動作を防ぐことができる。また、影領域の移動速度（動きベクトルの大きさ）が所定のスレッシュホールド閾値Ｍｔｈより小さい場合にのみ投射画面Ｗを移動させるため、手Ｈをゆっくりと動かしたときのみ投射画面Ｗが移動する。これにより、投射画面Ｗ中に手Ｈを入れたり出したりする早い動きで投射画面Ｗが移動することを防ぐことができる。また、投射画面Ｗ上で手Ｈを動かして投射画面Ｗの位置を移動させることができる。

［第４の実施形態］
次に、この発明の第４の実施形態による投射型表示装置について説明する。
図１５は、本実施形態による投射型表示装置の機能構成を示すブロック図である。本実施形態による投射型表示装置は、図５に示す構成に加えて変換処理回路９及びコンピューター（ＰＣ）１０を更に備えている。
変換処理回路９は、可動機構３のＸ駆動部３２及びＹ駆動部３１が備える角度センサー３９と接続しており、角度センサー３９から出力される回転部３４の回転の角度情報及び傾斜部３５の傾きの角度情報を入力とする。そして、変換処理回路９は、角度センサー３９からの角度情報に応じてコンピューター１０に対してスクロール信号を送信する。スクロール信号とは、投射画面Ｗが移動した向きと大きさを表す信号である。コンピューター１０（切替手段）は、スクロール信号に応じてプロジェクター１に入力する映像信号を切り替える。変換処理回路９及びコンピューター１０が切替手段である。

図１６を参照して本実施形態における投射型表示装置の処理を具体的に説明する。図１６は、本実施形態による投射型表示装置の画像表示処理を説明するための概略図である。
図１６（ａ）において、全体画像は、コンピューター１０が保持する画像である。まず、コンピューター１０は、プロジェクター１に対して全体画像の一部の画像（例えば全体画像の中心から所定の範囲）を出力画像としてその映像信号を出力する。図１６（ｂ）は、プロジェクター１が投射する投射画面Ｗである。プロジェクターから投射される画像は、全体画像の一部（コンピューター１０の出力画像）である。
次に、図１６（ｃ）に示すようにプロジェクター１の投射画面Ｗの位置が位置Ａから位置Ｂに移動すると、角度センサー３９が変換処理回路９に対して回転部３４の角度情報及び傾斜部３５の角度情報を出力する。変換処理回路９は、角度情報に基づいて投射画面ＷがＸ軸方向及びＹ軸方向に移動した向きと大きさを算出する。図１６（ｃ）に示す例では、右方向にα、下方向にβ移動している。そして、変換処理回路９は、算出した向きと大きさに対応するスクロール信号をコンピューター１０に送信する。このとき、変換処理回路９は、αとβを所定の値で乗算してα’、β’とする。コンピューター１０は、スクロール信号に基づいてプロジェクター１に出力する映像信号の画像を切り替える。具体的には、コンピューター１０は、全体画像において、出力画像から右方向にα’、下方向にβ’移動した位置にある画像の映像信号をプロジェクター１に出力する。図１６（ｄ）は、移動後のプロジェクター１の投射画面Ｗである。

このように、本実施形態によれば、投射画面Ｗの移動にあわせて表示する画像を切り替えている。これにより、表示される画像があたかも投射画面Ｗ上に存在するように表示することが可能になり、コンテンツ全体像の把握が容易になる。例えば、地図などを表示することなどが考えられる。地図を詳細に表示するには解像度の高い投射型表示装置が必要となるが、本実施形態のように部分拡大をして表示することにより詳細な表示が必要とされる場合においても、標準的な解像度の投射型表示装置でも表示することができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

例えば、第１の実施形態では、検出領域を上下左右の４箇所としたが、これに限られることなく、例えば図１７に示すように、上下左右の各領域に加えて上左領域、下左領域、下右領域、上右領域を儲け、検出領域を８箇所としてもよい。
また、操作者が検出領域を視認できるように、検出領域を示すマーカーを机ＤＫ上に表示してもよい。このとき、マーカーの表示はプロジェクター１が投射画像の外周部に表示する。或いは、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などを用いて表示してもよい。また、このとき、第２の実施形態では、指示体が横断している検出領域以外の検出領域にのみマーカーを表示する。
また、本実施形態では、可動機構３を用いてプロジェクター１の投射画面Ｗの位置を移動しているが、例えば光学系（レンズシフト）処理や電気的処理を用いて投射画面Ｗの位置を移動してもよい。また、本実施形態では、プロジェクター１が支柱４に固定されている構成を示したが、例えば２軸方向にプロジェクター１が平行移動することによって投射画面Ｗの位置を移動してもよい。
また、本実施形態では、人の手Ｈを指示体としているが、これに限られず、例えば所定色の指示棒などを用いてもよい。このとき、画像処理回路５は、指示棒の色（特定色）の領域を抽出することにより指示体検出処理を行う。或いは、所定の形状、発光体を抽出してもよい。

１…プロジェクター ２…カメラ ３…可動機構 ４，７…支柱 ５…画像処理回路 ６…赤外光投射部 ９…変換処理回路 １０…コンピューター ２０…赤外カメラ ３１…Ｙ駆動部 ３２…Ｘ駆動部 ３３…台座 ３４…回転部 ３５…傾斜部 ３９…角度センサー ５１…ＣＰＵ ５２…ＲＡＭ ５３…ＲＯＭ ５４…駆動インターフェイス ５５…映像信号インターフェイス

Claims (6)

1. 入力される映像信号が示す画像を投射して表示する表示手段と、
   前記表示手段による投射画面を含めて撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段が撮像した画像から指示体を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段が抽出した前記指示体の指示方向を検出する指示方向検出手段と、
   前記指示方向検出手段が検出した前記指示方向に応じて前記表示手段の前記投射画面を移動させる投射画面移動手段と、
   を備えることを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記指示方向検出手段は、前記撮像手段による撮像範囲内の上部と下部と左部と右部のそれぞれに位置する所定の検出領域いずれかに前記指示体が存在する場合に、前記指示体が存在する前記検出領域の位置に応じて指示方向を決定することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記指示方向検出手段は、前記指示体が前記検出領域の１つを横断している場合には、前記指示体が横断している前記検出領域以外の前記検出領域に基づいて指示方向を決定することを特徴とする請求項２に記載の投射型表示装置。
4. 前記指示方向検出手段は、前記指示体の移動速度と移動方向を検出し、検出した前記移動速度が所定の閾値よりも小さい場合に、検出した前記移動方向を指示方向とすることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
5. 赤外光を照明する照明手段を備え、
   前記撮像手段は赤外光を撮像し、
   前記抽出手段は、前記撮像手段が撮像した画像から前記指示体の影領域を抽出し、
   前記指示方向検出手段は、前記抽出手段が抽出した前記影領域に基づいて前記指示体の指示方向を検出する
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の投射型表示装置。
6. 前記投射画面移動手段による前記投射画面の移動位置に応じて、前記表示手段に入力する映像信号を切り替える切替手段を備えることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の投射型表示装置。

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