JP2011209579A

JP2011209579A - 画像表示システムおよびその制御方法

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Publication number: JP2011209579A
Application number: JP2010078290A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Adachi; 啓史安達
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP5645444B2

Abstract

【課題】操作者の身長、あるいは操作者とスクリーンとの位置関係に応じて、適切に投影画像を制御する。
【解決手段】画像を投影する投影装置と、該画像が投影されるスクリーン上へ入力を行う入力装置とからなる画像表示システムであって、前記スクリーンへ物体が近づいたことを検知するセンサと、前記センサによる検知結果に基づいて、前記投影装置により投影する画像の位置を変更させる制御手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、プロジェクタなどの表示装置によって画像を投影する技術に関する。

従来、プロジェクタなどによって画像をスクリーン上に投影すると共に、ペン状の入力デバイスを用いてそのスクリーン上に情報を入力することが可能な技術が知られている。このようなシステムでは、操作者がスクリーン上へ直接的に情報を入力できるため、直感的な操作を行える。また、上記入力デバイスであるデジタイザの方式として、例えば、超音波や赤外線の発信子、およびそれに対応するセンサを表示画面の枠部などに配置して画面上の物体の位置を検出する方式が知られている。また、赤外線を発信するペンを使用してその赤外線を表示装置内部のセンサにより受信する方式なども知られている。

特開２００１−１２５７４５公報

上述した表示画面は、操作者の身長、あるいは操作者とスクリーンとの位置関係に応じて適切に変更することが望ましい。しかしながら、従来は、操作者が適宜判断し、操作者が手動で投影画像の大きさや位置を変更していた。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたものであり、操作者の身長、あるいは操作者とスクリーンとの位置関係に応じて、適切に投影画像を制御する技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像表示システムによれば、画像を投影する投影装置と、該画像が投影されるスクリーン上へ入力を行う入力装置とからなる画像表示システムであって、前記スクリーンへ物体が近づいたことを検知するセンサと、前記センサによる検知結果に基づいて、前記投影装置により投影する画像の位置を変更させる制御手段とを備える。

以上説明したとおり、本発明によれば、操作者の身長、あるいは操作者とスクリーンとの位置関係に応じて、適切に投影画像を制御することができる。

画像表示システムの全体構成を示した図画像表示システムのブロック図表示制御の処理手順の例を示したフローチャート表示制御の処理手順の例を示したフローチャート表示制御の処理手順の例を示したフローチャート操作モードとプレゼンテーションモードにおける投影画像の例操作モードにおける投影画像の例操作モードにおける投影画像の例デジタイザシステムの座標変換を説明するための図

［第１の実施形態］
図１は、本発明に適用可能な画像表示システムの構成例である。図１において、１０１は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。１０２は、フロントプロジェクタである。１０３は、通信ケーブルである。１０４は、画像信号ケーブルである。パーソナルコンピュータ１０１とフロントプロジェクタ１０２は、通信ケーブル１０３および映像ケーブル１０４によって接続されている。マウス１０５、キーボード１０６は、情報処理装置１０１の入力デバイスとして接続されている。スクリーン１０７には、フロントプロジェクタ１０２から投影された画像１１０が表示される。スクリーン１０７の大きさは、投影画像１１０を拡大したり、上下左右に投影画像の位置を移動したりしても、その画像１１０がスクリーンの枠から外に出ることが無いぐらい、十分に大きい。

なお、上記スクリーン１０７は、後述するスクリーンが保持するべき機能を備えてさえいれば、天井から吊り下げるタイプであってもよいし、壁などに固定されていても構わない。またホワイトボードのような更に別機能を備える装置を、スクリーン１０７として兼用しても構わない。フロントプロジェクタ１０２には、スクリーン１０７への投影位置とサイズを変更できる機構が備えられている。この変更の制御は、情報処理装置１０１から通信ケーブル１０３を介して、フロントプロジェクタ１０２に制御信号を送ることで行われる。１０８は、スクリーン１０７の上部の左右に設置されたデジタイザモジュールであり、１１１は、ペン型のポインティングデバイスである。このデジタイザシステムでは、スクリーン１０７の表面をスキャンすることにより、領域１０９の網掛けの部分の座標入力を検知する。ポインティングデバイス１１１をスクリーンに置いた場合、上記スキャンによる受信信号のレベルが変化し、ペンの座標を検知できる。また、ポインティングデバイス１１１には各種スイッチを備えることができ、そのスイッチをクリックする等により、無線で情報処理装置１０１に各種情報を送信することもできる。

１１２は、静電センサなどの接近センサである。接近センサ１１２は多数の接近センサからなり、それらのセンサは、スクリーン１０７の背部全面に渡って配置されている。センサの数は、スクリーン１０７の大きさや、後述する操作者の状態を検出できる精度によって予め設計されれば良い。またセンサ１１２は、スクリーン１０７が、吊り下げタイプ、壁タイプなどの何れの場合にも必要である。このセンサ１１２をスクリーンの全面に配置し、複数のセンサの検出結果を組み合わせて判断することにより、スクリーン１０７に対する操作者の状態を検知できる。この操作者の状態とは、スクリーン１０７と操作者の近さ、操作者の身長、操作者の人数などである。例えば、もし、低い位置のセンサのみが接近を検出した場合には、背の低い操作者が接近したと判断する。もし、低い位置のセンサと高い位置のセンサ１１２の両方で接近を検出した場合には、背の高い操作者が接近したと判断する。また、横方向に離れた複数のセンサが物体の接近を検出した場合には、複数の操作者が接近したと判断する。１１３は、接近センサ１１２で検出された接近に関する情報を通信する通信ケーブルである。１１４は、デジタイザモジュール１０８と情報処理装置１０１の間で、デジタイザモジュール１０８が検知した入力座標やキャリブレーション情報等を通信する通信ケーブルである。

図２は、図１の画像表示システムを構成する各処理部を示す図である。情報処理装置２００は、図１における情報処理装置１０１に相当する。ここで２０１はＣＰＵであり、外部記憶装置２０４やＲＯＭ２０３に記憶されているプログラムを実行することにより後述する処理を行う。２０２はＲＡＭであり、外部記憶装置２０４やＲＯＭ２０３から読み出したデータやプログラムを一時的に記憶する。またＲＡＭ２０２は、ＣＰＵ２０１が読み出した各種のプログラムを実行するための領域としても使用される。２０３はＲＯＭであり、各種プログラムやデータを記憶する。２０４はＨＤＤなどの外部記憶装置であり、オペレーティングシステムや各種プログラムを記憶する。２０５は入力機器インタフェース（Ｉ／Ｆ）部である。２０６は入力装置であり、上述したキーボード、マウス、デジタイザ等のそれぞれに相当する。２０７は通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部であり、ネットワーク２０８を介して通信を行うインタフェースである。２０９はディスプレイインタフェース（Ｉ／Ｆ）部である。表示部２１０は、情報処理装置２００で生成された画像をスクリーン１０７に投影するものであり、図１におけるフロントプロジェクタ１０２に相当する。２１１は接近センサインタフェース（Ｉ／Ｆ）部である。２１２は接近センサであり、図１における近接センサ１１２に相当する。上述したように、近接センサ２１２は、複数のセンサを上下左右に多数配置することにより構成されている。なお、この接近センサ２１２は、図１のスクリーン１０７と接近センサ１１２とが一体になった処理部であると考えても良い。

図３は、図１および図２の画像表示システムが行う、表示画像の位置、サイズの制御を行う手順を示す一例である。ステップＳ３０１において、スクリーン１０７の背面部に設置された接近センサ２１２により、操作者が所定の距離よりもセンサ（複数のセンサの少なくとも１つ）に近づいているか否かを判定する。もし、センサに操作者が近づいている場合には、ステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０２において、接近センサ２１２は、これを構成する各センサと操作者との距離（接近度）を算出する。そして、「操作者が接近していること」を示すフラグ情報（検知結果）とともに、各センサの接近度を、情報処理装置１０１に送信する。接近度の算出は、予め静電センサの接近検出レベルが所定の閾値以上である場合に接近したと判定する。一方、もし、センサに操作者が近づいていない場合には、ステップＳ３０３に進む。ステップＳ３０３では、「操作者が接近していないこと」を示すフラグ情報（検知結果）を情報処理装置１０１に送信する。以上により、接近センサ２１２と同様に、上記フラグ情報を受信する情報処理装置１０１は、操作者の近接状態を検知できる。

ステップＳ３０４では、情報処理装置１０１は、上記Ｓ３０１〜３０３の結果に応じて、操作者の状態（身長、人数など）を特定し、スクリーン上に投影する画像の位置とサイズを決定する。そして、決定した位置とサイズを表示部２１０に伝えることにより表示画像を制御する。以下に、ステップＳ３０４おける決定の具体例を示す。

もし、情報処理装置１０１が、Ｓ３０２において「操作者が接近していること」を検知した場合には、「操作者がスクリーン１０７に近づいてペン型のポインティングデバイス等で操作を行う可能性が高い」と判断する。よって、この場合には、表示部２１０が投影するスクリーン上の画像の位置を、基準位置よりも低くなるように決定する。言い換えると、表示部２１０が投影するスクリーン上の画像の位置を、後述する「操作者が接近していないこと」を検知した場合よりも、低くなるように決定する。更に、投影画像のサイズは、操作者が操作しやすくなるよう、基準サイズよりも小さなサイズで表示する。

一方、もし、情報処理装置１０１が、Ｓ３０３において「操作者が接近していないこと」を検知した場合には、「操作者がスクリーン１０７に近づいてペン型のポインティングデバイス等で操作を行う可能性が低い」と判断する。よって、この場合には、表示部２１０が投影するスクリーン上の画像の位置を、基準位置よりも高くなるように決定する。言い換えると、表示部２１０が投影するスクリーン上の画像の位置を、上述の「操作者が接近していること」を検知した場合よりも、高くなるように決定する。更に、投影画像のサイズは、視聴者が見やすくなるよう、基準サイズよりも大きなサイズで表示する。

なお、上記では、接近度として「操作者が接近しているかいないか」の２段階の判断を行い、その判断結果に応じて、投影画像の位置、サイズをそれぞれ２種類で切り替えていたが、本発明はこれに限らない。例えば、接近度として「操作者がどのぐらい接近しているか」の１０段階の判断を行い、その判断結果に応じて、投影画像の位置、サイズをそれぞれ１０種類で切り替えても構わない。ステップＳ３０５において、ステップＳ３０４で決定した投影画像の位置とサイズを示す制御情報を表示部２１０（プロジェクタ１０２）に送信する。表示部２１０は、上記制御情報に基づいて、投影する画像の位置とサイズの変更を行う。なお、上述した「操作者が接近している場合」の画像の投影位置、サイズの制御状態のことを「操作モード」と呼び、「操作者が接近していない場合」の画像の投影位置、サイズの制御状態のことを「プレゼンテーションモード」と呼ぶこととする。

以下、「操作モード」と「プレゼンテーションモード」における表示画像の一例を、図６に示す。図６（ａ）は、操作モードのときの投影画像の様子である。ここでは、「画像の高さ＜基準の高さ」であり「画像サイズ＜基準サイズ」となっている。図６（ｂ）は、プレゼンテーションモードのときの投影画像の様子である。ここでは、「画像の高さ＞基準の高さ」であり「画像サイズ＞基準サイズ」となっている。なお、画像の高さについては、画像の上辺、中央、下辺の何れかを予め定義し、これを基準の高さとの比較の対象とする。また、画像サイズについても、たとえば、画像の対角線を結ぶ線の長さを画像サイズとする等、予め定義しておき、これを基準サイズとの比較の対象とする。

ステップＳ３０６において、ステップＳ３０５で変更した投影画像の位置とサイズに応じて、デジタイザの座標変換の設定も行う。図９は本実施形態に適用できるデジタイザシステムの座標変換を説明する図である。図９において、領域１００２はプレゼンテーションモード時の投影画像表示領域（座標系Ａとする）であり、領域１００３は操作モード時の投影画像表示領域（座標系Ｂとする）である。デジタイザの検出可能領域１００４を座標系Ｏとし、全て左上原点（０，０）とする。ここで、プレゼンテーションモードから操作モードへ移行する場合、デジタイザシステム１００１は、座標系Ａと座標系Ｂの座標変換処理を行う。座標変換処理は、座標系Ａの原点（ｘ，ｙ）から座標系Ｂの原点（ｘ’，ｙ’）の平行移動と、領域１００２幅、高さ（ｗ，ｈ）と領域１００３幅、高さ（ｗ’，ｈ’）の拡大縮小変換で行われる。通常座標変換を行わない場合は、座標系Ｏで情報処理装置に座標処理されるが、プロジェクタの表示領域の設定に応じて座標変換を行うことで、適切な座標系で情報処理装置で座標処理することが可能となる。また、本処理はデジタイザの初期化時にも行う。また、本実施形態においては、座標変換処理を情報処理装置で行うが、デジタイザモジュールへプロジェクタ設定情報を渡すことでデジタイザモジュールで行うようにしても構わない。また、本実施形態では、静電センサの検出レベルを多段階に検出し、検出レベルに応じてステップＳ３０４で多段階に投影位置の上下、投影サイズの拡大縮小を設定しても構わない。ここで、多段階の設定のプリセット値を予め用意しておき、情報処理装置に対しアプリケーションのボタン押下等で手動で投影位置とサイズを指定できるようにしても構わない。また、情報処理装置の他のプログラムの挙動を監視するプログラムを配置し、所定の操作を検出した場合や、所定のウインドウが表示された場合に投影位置・サイズの設定を行うようにしても構わない。例えば、所定のウインドウとして、プレゼンテーション用のアプリケーションのウインドウが表示された場合、プレゼンテーションモードに移行するようにしてもよい。

ステップＳ３０７において、ステップＳ３０５とステップＳ３０６の処理に伴い、各種アプリケーションの制御を行う。アプリケーション制御の例を示す。プロジェクタとデジタイザの処理に伴い動作するアプリケーションを情報処理装置に置き、プレゼンテーションモード時はデジタイザ用のペンによる入力操作を不可としてもよい。このように制御することでプレゼンテーション中の誤操作を防ぐことが出来る。別の例としては、情報処理装置上で動作している他のアプリケーションに対し、指示可能なアプリケーションを配置するとしてもよい。この場合、他のアプリケーションは被操作可能でなければならない。指示アプリケーションはプロジェクタとデジタイザの処理に伴い動作し、プレゼンテーションモード時には他のアプリケーションのウインドウの大きさを大きくしたりフォントサイズを大きくするといった処理をしてもよい。このように、プロジェクタとデジタイザ制御と同時に動作するアプリケーションを情報処理装置に配置し、モードに応じて動作させることで、より動作モードに適した表示画像内容としたり操作者の手間を省くことが出来るようになる。本実施形態では、ステップＳ３０５において、プロジェクタによる画像の投影を制御したが、上下移動の制御が可能なスクリーン装置であれば、スクリーンの移動制御も同時に行って構わない。もし、スクリーンの位置移動を可能にするならば、投影範囲がスクリーンのサイズに影響を受けなくて済む。

なお、第１の実施形態では、情報処理装置１０１は有線で通信することとしたが、赤外線通信やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線通信を適用しても構わない。接近度を検出するセンサは、接近状態を検出できる機器であれば、カメラ等でも構わない。

以上のように、第１の実施形態によれば、接近センサによって投影画像に対する操作者の状態を判断することにより、投影画像を適切な位置とサイズに変更できる。

［第２の実施形態］
本実施形態では、上述した第１の実施形態との相違点を中心に説明することとし、同一部分については説明を省略する。

図４は、本実施形態における投影画像の制御手順を示す図である。図４と、上述した図３との主な違いは、ステップＳ４０２およびステップ４０４である。本実施形態では、ステップＳ４０２において、スクリーン１０７に配置された複数のセンサによって操作者の身長を判定する。例えば、もし、低い位置のセンサのみが接近を検出した場合には、背の低い操作者が接近したと判断する。もし、低い位置のセンサと高い位置のセンサ１１２の両方で接近を検出した場合には、背の高い操作者が接近したと判断する。ステップＳ４０４において、情報処理装置１０１は、ステップＳ４０２で算出した操作者の身長と、その操作者の接近状態に基づいて、投影する画像の位置とサイズを決定する。例えば、操作者がスクリーンに接近した場合には、操作者の身長も考慮して、操作者の身長において無理なく手が届く範囲を推定する。そして、投影される画像を、その推定された範囲（上限、下限）に含まれる位置およびサイズに投影画像を縮小する。図７に、身長が高い操作者がスクリーンに接近した場合（ａ）と、身長が低い場合操作者が接近した場合（ｂ）の様子を示す。以上のように、第２の実施形態によれば、接近センサによって投影画像に対する操作者（物体）の状態、特に操作者の身長（高さ）を判断することにより、投影画像を適切な位置とサイズに変更できる。

［第３の実施形態］
本実施形態では、上述した第１の実施形態との相違点を中心に説明することとし、同一部分については説明を省略する。本実施形態では、第１の実施の形態とは異なり、デジタイザシステムとして、複数のペン型入力デバイスの同時入力が可能なシステムが採用される。同じく、このペン入力による情報を受信する情報処理装置１０１（情報処理装置２００）と、そのアプリケーションも、同時に座標情報を受理することが可能である。
図５は、本実施形態における投影画像の制御手順を示す図である。図５と、上述した図３との主な違いは、ステップＳ５０２およびステップ５０４である。ステップＳ５０２において、接近センサ２１２を構成する複数のセンサの検出レベルに基づいて、操作者の人数を判定する。ここでは、上述したように、横方向に離れた複数のセンサが物体の接近を検出した場合には、複数の操作者が接近したと判断する。例えば、もし、複数のセンサが接近を検知した区域が、３つの区域に分かれている場合には、３人が接近していると判断する。ステップＳ５０４において、ステップＳ５０２で算出した操作者の接近状態と、その操作者の人数に基づいて、投影する画像の位置とサイズを決定する。例えば、静電センサにより操作者が接近し、さらに投影面の左右に１人ずついると検出された場合には、投影領域を両方の操作者が入力可能な位置まで拡大する。高さ方向の拡大は、両操作者の身長に基づいて、第２の実施形態と同様に決定しても良いし、アスペクト比を固定のまま高さ方向も拡大するようにしてもよい。図８に、２人の操作者がスクリーンに接近している場合の投影画像の例を示す。以上のように、第３の実施形態によれば、接近センサによって投影画像に対する操作者の状態、特に操作者の人数（物体の個数）を判断することにより、投影画像を適切な位置とサイズに変更できる。

［他の実施の形態］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又はそのプログラムを格納した記憶媒体を介してシステムや装置に供給し、そのシステムや装置のコンピュータ（またはＣＰＵ等）がコンピュータプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims

画像を投影する投影装置と、該画像が投影されるスクリーン上へ入力を行う入力装置とからなる画像表示システムであって、
前記スクリーンへ物体が近づいたことを検知するセンサと、
前記センサによる検知結果に基づいて、前記投影装置により投影する画像の位置を変更させる制御手段とを備えることを特徴とする画像表示システム。
前記センサとして、前記スクリーン上に複数のセンサが配置され、前記制御手段は、前記複数のセンサによる検知結果に基づいて、前記投影装置により投影する画像の位置を変更させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示システム。
前記制御手段は、前記スクリーンへ物体が近づいたことを検知した場合に、前記画像の位置を基準の位置よりも低くし、前記スクリーンへ物体が近づいたことを検知していない場合に、前記画像の位置を基準の位置よりも高くすることを特徴とする請求項２に記載の画像表示システム。
前記制御手段は、前記センサによる検知結果に基づいて、前記投影装置により投影する画像の位置とサイズを変更させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示システム。
前記制御手段は、前記複数のセンサによる検知結果に基づいて、投影装置に接近した物体の高さを特定し、特定された高さに応じて、前記投影装置により投影する画像の位置およびサイズを変更させることを特徴とする請求項２に記載の画像表示システム。
前記制御手段は、前記複数のセンサによる検知結果に基づいて、投影装置に接近した物体の個数を特定し、特定された個数に応じて、前記投影装置により投影する画像の位置およびサイズを変更させることを特徴とする請求項２に記載の画像表示システム。
画像を投影する投影装置と、該画像が投影されるスクリーン上へ入力を行う入力装置とからなる画像表示システムの制御方法であって、
前記スクリーンへ物体が近づいたことをセンサによって検知した結果を受信する工程と、
前記検知結果に基づいて、前記投影装置により投影する画像の位置を変更させる工程とを備えることを特徴とする制御方法。
コンピュータに読み込ませ実行させることで、前記コンピュータに、請求項７の各手順を実行させるためのプログラム。
請求項８に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。