JP2014191380A - 電子ペン、インタラクティブシステム、および電子ペンの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】インタラクティブ機能において、撮像エリア内および撮像エリア外で使用可能で、且つ使用可能な時間の低下を抑制した電子ペンを提供する。
【解決手段】電子ペン200は、電子ペン200の先端部に設けられ、押圧操作を受け付ける第1の押圧スイッチ211と、少なくとも2軸の加速度センサー(2軸加速度センサー231)と、加速度センサーによって検出された加速度に基づき、電子ペン200の変位量を算出する変位量算出部(制御部210)と、変位量に基づいて、座標情報を算出する座標算出部(制御部210)と、座標算出部が算出した座標情報および第1の押圧スイッチ211の押圧情報を送信する送信部(無線通信部241)と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】電子ペン200は、電子ペン200の先端部に設けられ、押圧操作を受け付ける第1の押圧スイッチ211と、少なくとも2軸の加速度センサー(2軸加速度センサー231)と、加速度センサーによって検出された加速度に基づき、電子ペン200の変位量を算出する変位量算出部(制御部210)と、変位量に基づいて、座標情報を算出する座標算出部(制御部210)と、座標算出部が算出した座標情報および第1の押圧スイッチ211の押圧情報を送信する送信部(無線通信部241)と、を備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、電子ペン、インタラクティブシステム、および電子ペンの制御方法に関する。
従来、コンピューターから出力される画像信号に基づく画像を、プロジェクターによってホワイトボード等に投写するとともに、投写された画像を撮像装置で撮像して、投写画像に対して行ったユーザーの操作をコンピューターで認識するインタラクティブシステムが提案されている。例えば、コンピューターと、スクリーン等の投写面に映像を投写する投写型映像表示装置(プロジェクター)と、特定の波長帯の光を透過する選択透過素子と、スクリーン等を撮像する撮像装置と、映像の一部を指示するために用いられ、先端から赤外光を発する指示棒(電子ペン)とを備えたプレゼンテーションシステムが知られている(特許文献1)。
また、投写型表示装置(プロジェクター)用の電子ペンであって、ペンの先端部に設けられて、スクリーンに接触させて一定の圧力を加えたときに圧力検出信号を出力する圧力センサーと、スクリーン面上で動かした2次元方向の各動き量に対応した座標位置データを出力する検出手段とを備え、圧力検出信号と座標位置データとを演算処理し、ペン本体の動き量に対応した映像データを出力する投写型表示装置(プロジェクター)用ペンが開示されている(特許文献2)。
特許文献1に記載の電子ペンは、スクリーン等の撮像エリアから赤外光を発する電子ペンが外れると、ペンの位置を認識することができなかった。このため、スクリーン等の撮像エリア上でしか、インタラクティブ機能の電子ペンとしての使用ができなかった。また、特許文献2に記載の電子ペンは、ペン本体の動き量に対応した映像データを送信するために、無線通信機能が必要となる。このため、ペン本体の消費電力が大きくなり、電池使用の場合の長時間の使用に適していなかった。よって、インタラクティブ機能において、撮像エリア内および撮像エリア外で使用可能で、且つ、使用可能な時間の低下を抑制する電子ペンおよびインタラクティブシステムが求められていた。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]本適用例に係る電子ペンは、電子ペンであって、前記電子ペンの先端部に設けられ、押圧操作を受け付ける第1の押圧スイッチと、少なくとも2軸の加速度センサーと、前記加速度センサーによって検出された加速度に基づき、前記電子ペンの変位量を算出する変位量算出部と、前記変位量に基づいて、座標情報を算出する座標算出部と、前記座標算出部が算出した前記座標情報および前記第1の押圧スイッチの押圧情報を送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
このような電子ペンによれば、変位量算出部は、少なくとも2軸の加速度センサーによって検出された加速度に基づき、電子ペンの変位量を算出する。座標算出部は、変位量に基づいて、座標情報を算出する。送信部は、座標情報および第1の押圧スイッチの押圧情報を送信する。これにより、電子ペンの加速度センサーの検出値から、2次元の変位量、さらに座標情報を算出し、他の電子機器等に送信することができる。よって、座標情報を受信した電子機器は、電子ペンの座標の移動を認識することが可能になる。
[適用例2]上記適用例に係る電子ペンにおいて、前記第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて光信号を発信する発光部と、前記電子ペンのグリップ部に設けられ、押圧操作を受け付ける第2の押圧スイッチと、前記第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて、前記発光部に光信号を発光させる第1のモードと、前記座標算出部が算出した前記座標情報、および、前記第1の押圧スイッチの押圧情報および前記第2の押圧スイッチの押圧情報を、前記送信部に送信させる第2のモードと、を切り替える切替スイッチと、をさらに備えることを特徴とする。
このような電子ペンによれば、発光部は、第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて光信号を発信する。そして、切替スイッチは、第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて、発光部に光信号を発光させる第1のモードと、座標情報、および、第1の押圧スイッチの押圧情報および第2の押圧スイッチの押圧情報を、送信部に送信させる第2のモードと、を切り替える。これにより、切替スイッチを切り替えることで、電子ペンは、第1のモードと第2のモードとを切り替えることが可能になる。よって、電子ペンは、位置情報を他の電子機器に通知する手段として、発光部によって光信号を発光させる手段と、加速度センサーによって算出された座標情報を送信する手段と、を備えて、切り替えて使用することが可能になる。
[適用例3]上記適用例に係る電子ペンにおいて、重力センサーをさらに備え、前記重力センサーによって検出された重力加速度に基づき、前記変位量を補正することを特徴とする。
このような電子ペンによれば、少なくとも2軸の加速度センサーに加え、重力センサーを備える。そして、電子ペンは、重力センサーによって検出された重力加速度に基づいて変位量を補正し、補正された変位量に基づいて、座標情報を算出することができる。
[適用例4]上記適用例に係る電子ペンにおいて、前記送信部は、無線通信用電波を利用して前記座標情報および前記押圧情報を送信することを特徴とする。
このような電子ペンによれば、送信部は、無線通信用電波を利用して座標情報および押圧情報を送信する。これにより、電子ペンの操作性が向上する。
[適用例5]本適用例に係るインタラクティブシステムは、電子ペンと、プロジェクターと、を備えたインタラクティブシステムであって、前記電子ペンは、前記電子ペンの先端部に設けられ、押圧操作を受け付ける第1の押圧スイッチと、前記電子ペンのグリップ部に設けられ、押圧操作を受け付ける第2の押圧スイッチと、前記第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて光信号を発信する発光部と、少なくとも2軸の加速度センサーと、前記加速度センサーによって検出された加速度に基づき、前記電子ペンの変位量を算出する変位量算出部と、前記変位量に基づいて、座標情報を算出する座標算出部と、前記座標算出部が算出した前記座標情報および前記第1の押圧スイッチの押圧情報を送信する送信部と、前記第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて、前記発光部に光信号を発光させる第1のモードと、前記座標算出部が算出した前記座標情報、および、前記第1の押圧スイッチの押圧情報および前記第2の押圧スイッチの押圧情報を、前記送信部によって送信させる第2のモードと、を切り替える切替スイッチと、前記切替スイッチによって切り替えられたモード情報を送信するモード送信部と、を有し、前記プロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を画像信号に応じて変調して、投写画像として投写面に投写する画像投写部と、前記電子ペンから前記モード情報を受信するモード受信部と、前記モード情報が前記第1のモードの場合に、前記投写画像を含む範囲を撮像して撮像画像データを生成する撮像部と、前記撮像画像データに含まれる前記投写画像内に、前記光信号の成す像を検出した場合に、前記光信号の成す像を検出した位置を表す位置情報を、前記画像信号に基づく画像上の位置に変換する変換制御部と、前記変換制御部によって変換が行われた前記位置に応じて前記画像内に描画を行う第1の描画部と、前記モード情報が前記第2のモードの場合に、前記電子ペンから送信された前記座標情報、および、前記第1の押圧スイッチの押圧情報および前記第2の押圧スイッチの押圧情報を受信する受信部と、前記座標情報、および、前記第1の押圧スイッチの押圧情報および前記第2の押圧スイッチの押圧情報に応じて、前記画像信号に基づく前記画像内に描画を行う第2の描画部と、を有することを特徴とする。
このようなインタラクティブシステムによれば、電子ペンと、プロジェクターと、を備えている。電子ペンは、第1の押圧スイッチと、第2の押圧スイッチと、発光部と、少なくとも2軸の加速度センサーと、変位量算出部と、座標算出部と、送信部と、切替スイッチと、モード送信部とを有する。発光部は、第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて光信号を発信する。変位量算出部は、少なくとも2軸の加速度センサーによって検出された加速度に基づき、電子ペンの変位量を算出する。座標算出部は、変位量に基づいて、座標情報を算出する。送信部は、座標情報、および、第1の押圧スイッチの押圧情報および第2の押圧スイッチの押圧情報を送信する。切替スイッチは、第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて、発光部に光信号を発光させる第1のモードと、座標情報、および、第1の押圧スイッチの押圧情報および第2の押圧スイッチの押圧情報を、送信部に送信させる第2のモードと、を切り替える。そして、モード送信部は、切替スイッチによって切り替えられたモード情報を送信する。プロジェクターは、光源と、画像投写部と、モード受信部と、撮像部と、変換制御部と、第1の描画部と、受信部と、第2の描画部とを有する。第1のモードの場合に、変換制御部は、撮像された撮像画像データに含まれる投写画像内において、光信号の成す像を検出した位置情報を、画像信号に基づく画像上の位置に変換する。そして、第1の描画部は、変換制御部によって変換が行われた位置に応じて画像内に描画を行う。第2のモードの場合に、受信部は、電子ペンから送信された座標情報、および、第1の押圧スイッチの押圧情報および第2の押圧スイッチの押圧情報を受信する。そして、第2の描画部は、座標情報、および、第1の押圧スイッチの押圧情報および第2の押圧スイッチの押圧情報に応じて、画像信号に基づく画像内に描画を行う。これにより、切替スイッチを切り替えることで、電子ペンおよびプロジェクターは、第1のモードと第2のモードとを切り替わる。そして、第1のモードでは、電子ペンは、発光部によって光信号を発光させて、位置情報をプロジェクターに通知する。そして、プロジェクターは、位置情報に基づいて画像内に描画を行うことができる。第2のモードでは、電子ペンは、加速度センサーによって算出された座標情報を送信する。そして、プロジェクターは、座標情報と押圧スイッチの押圧情報を受信して、画像内に描画を行うことができる。よって、プロジェクターで撮像可能な場所においては、電子ペンを第1のモードとして使用し、プロジェクターで撮像可能な範囲外の場所においては、電子ペンを第2のモードとして使用することが可能になる。
[適用例6]本適用例に係る電子ペンの制御方法は、電子ペンの先端部に設けられ、押圧操作を受け付ける第1の押圧スイッチと、少なくとも2軸の加速度センサーと、を有する電子ペンの制御方法であって、前記加速度センサーによって検出された加速度に基づき、前記電子ペンの変位量を算出する変位量算出ステップと、前記変位量算出ステップによって算出された前記変位量に基づいて、座標情報を算出する座標算出ステップと、前記座標算出ステップによって算出された前記座標情報、および前記第1の押圧スイッチの押圧情報を送信する送信ステップと、を備えることを特徴とする。
このような電子ペンの制御方法によれば、電子ペンの加速度センサーの検出値から、2次元の変位量、さらに座標情報を算出し、他の電子機器等に送信することができる。よって、座標情報を受信した電子機器は、電子ペンの座標の移動を認識することが可能になる。
また、上述した電子ペン、インタラクティブシステム、および電子ペンの制御方法が、電子ペンやインタラクティブシステムに備えられたコンピューターを用いて構築されている場合には、上記形態および上記適用例は、その機能を実現するためのプログラム、あるいは当該プログラムを前記コンピューターで読み取り可能に記録した記録媒体等の態様で構成することも可能である。記録媒体としては、フレキシブルディスクやHDD(Hard Disk Drive)、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、Blu−ray(登録商標) Disc、光磁気ディスク、不揮発性メモリーカード、電子ペンやインタラクティブシステムのプロジェクターの内部記憶装置(RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の半導体メモリー)、および外部記憶装置(USB(Universal Serial Bus)メモリー等)等、前記コンピューターが読み取り可能な種々の媒体を利用することができる。
(実施形態)
以下、実施形態として、電子ペンとプロジェクターとを備え、電子ペンによる操作を検出するインタラクティブシステムについて説明する。
以下、実施形態として、電子ペンとプロジェクターとを備え、電子ペンによる操作を検出するインタラクティブシステムについて説明する。
まず、電子ペンについて説明する。
図1は、本実施形態の電子ペンの斜視図である。
図1に示すように、電子ペン200は、ペン状の本体の先端部(ペン先)200pおよびグリップ部200gによって構成されている。
図1は、本実施形態の電子ペンの斜視図である。
図1に示すように、電子ペン200は、ペン状の本体の先端部(ペン先)200pおよびグリップ部200gによって構成されている。
先端部200pには、第1の押圧スイッチ211と、所定の周波数帯の光(例えば、赤外光)を発する発光部212(例えば、発光ダイオード)とが備えられている。そして、ユーザーが電子ペン200のペン先を投写面等に押し付ける操作(押圧操作)を行うと、第1の押圧スイッチ211が押圧され、後述する第1のモードの場合には、発光部212が発光する。後述する第2のモードの場合には、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および電子ペン200の座標情報が、プロジェクターに送信される。
グリップ部200gには、第2の押圧スイッチ221と、切替スイッチ222とが備えられている。ユーザーが第2の押圧スイッチ221を押圧すると、第2のモードの場合には、第2の押圧スイッチ221の押圧情報および電子ペン200の座標情報が、プロジェクターに送信される。
切替スイッチ222は、第1のモードと第2のモードとを切り替えるためのスライド式のスイッチである。切替スイッチ222を第1の位置(図示せず)にスライドさせると、電子ペン200は、第1のモードとして動作する。また、切替スイッチ222を第2の位置(図示せず)にスライドさせると、電子ペン200は、第2のモードとして動作する。
ここで、第1のモードおよび第2のモードについて説明する。
第1のモードとは、電子ペン200の発光部212から発光される光を、プロジェクターが備える撮像部によって撮像し、電子ペン200の位置情報を認識するモードである。第2のモードは、電子ペン200に内蔵される加速度センサーを用いて、電子ペン200の変位量、さらに座標情報を算出し、無線通信によって、プロジェクターに送信し、プロジェクターが電子ペン200の位置を認識するモードである。
第1のモードとは、電子ペン200の発光部212から発光される光を、プロジェクターが備える撮像部によって撮像し、電子ペン200の位置情報を認識するモードである。第2のモードは、電子ペン200に内蔵される加速度センサーを用いて、電子ペン200の変位量、さらに座標情報を算出し、無線通信によって、プロジェクターに送信し、プロジェクターが電子ペン200の位置を認識するモードである。
図1にはさらに、電子ペン200の断面250が表されている。断面250は、電子ペン200を、当該電子ペン200の長手方向に直交する方向に切断した場合の断面である。電子ペン200は、2軸の加速度センサーおよび重力センサーを備えている(図1ではいずれも図示せず)。2軸の加速度センサーは、当該断面250上に配置され、図1に示すようにX方向およびY方向の加速度を検出する。また、重力センサーは、図1に示すG方向の重力加速度を検出する。
次に、電子ペン200の構成について説明する。
図2は、本実施形態に係る電子ペン200の構成を示すブロック図である。
図2は、本実施形態に係る電子ペン200の構成を示すブロック図である。
電子ペン200は、制御部210、第1の押圧スイッチ211、発光部212、第2の押圧スイッチ221、切替スイッチ222、2軸の加速度センサーである2軸加速度センサー231、重力センサー232、無線通信部241等を備えて構成されている。なお、電子ペン200は、乾電池等の電池(図示せず)によって駆動される。
制御部210は、CPU(Central Processing Unit)、各種データの一時記憶等に用いられるRAM、および、マスクROMやフラッシュメモリー、FeRAM(Ferroelectric RAM:強誘電体メモリー)等の不揮発性のメモリー等(いずれも図示せず)を備えており、CPUが不揮発性のメモリーに記憶されている制御プログラムに従って動作することにより、電子ペン200の動作を統括制御する。また、制御部210は、タイマーを有しており、2軸加速度センサー231によるサンプリングのタイミング等を計時する。
第1の押圧スイッチ211は、ユーザーによって電子ペン200のペン先(先端部200p)を投写面S等に押し付ける操作(押圧操作)が行われて、押圧されると、制御部210に、押圧信号を出力する。
第2の押圧スイッチ221は、ユーザーの指等によって押圧操作がなされると、制御部210に、押圧信号を出力する。
切替スイッチ222は、第1の位置および第2の位置を移動可能なスライドスイッチである。制御部210は、切替スイッチ222の位置を認識することができる。
発光部212は、所定の周波数帯の光(例えば、赤外光)を発する発光ダイオードである。発光部212は、制御部210の指示により発光する。
2軸加速度センサー231は、X方向およびY方向の加速度を検出する加速度センサーである。2軸加速度センサー231が検出した加速度の情報は、制御部210に出力される。
重力センサー232は、重力加速度を検出する重力加速度センサーである。重力センサー232が検出した重力加速度の情報は、制御部210に出力される。
無線通信部241は、無線通信用電波を用いた通信手段によって、プロジェクターとの通信を行う。具体的には、制御部210が算出した電子ペン200の座標情報、および、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報等を、プロジェクターに送信する。また、切替スイッチ222によって、モードが切り替えられた場合にも、プロジェクターにモード情報を送信する。無線通信部241が、送信部に相当し、モード情報を送信する際の無線通信部241が、モード送信部に相当する。
次に、プロジェクターの構成について説明する。
図3は、本実施形態に係るプロジェクターおよびインタラクティブシステムの構成を示すブロック図である。
図3は、本実施形態に係るプロジェクターおよびインタラクティブシステムの構成を示すブロック図である。
図3には、インタラクティブシステム1を構成するプロジェクター100、電子ペン200、パーソナルコンピューター(PC)300、およびホワイトボード等の投写面Sが表されている。
プロジェクター100は、画像投写部10、制御部20、操作受付部21、画像信号入力部31、画像処理部32、撮像検出部50、無線通信部61等を備えて構成されている。
画像投写部10は、光源11、光変調装置としての3つの液晶ライトバルブ12R,12G,12B、投写光学系としての投写レンズ13、ライトバルブ駆動部14等を含んでいる。画像投写部10は、光源11から射出された光を、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bで変調して画像光を形成し、この画像光を投写レンズ13から投写して投写面S等に表示する。
光源11は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等からなる放電型の光源ランプ11aと、光源ランプ11aが放射した光を液晶ライトバルブ12R,12G,12B側に反射するリフレクター11bとを含んで構成されている。光源11から射出された光は、図示しないインテグレーター光学系によって輝度分布が略均一な光に変換され、図示しない色分離光学系によって光の3原色である赤色R、緑色G、青色Bの各色光成分に分離された後、それぞれ液晶ライトバルブ12R,12G,12Bに入射する。
液晶ライトバルブ12R,12G,12Bは、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネル等によって構成される。液晶ライトバルブ12R,12G,12Bには、マトリクス状に配列された複数の画素(図示せず)が形成されており、液晶に対して画素毎に駆動電圧を印加可能になっている。ライトバルブ駆動部14が、入力される画像情報に応じた駆動電圧を各画素に印加すると、各画素は、画像情報に応じた光透過率に設定される。このため、光源11から射出された光は、この液晶ライトバルブ12R,12G,12Bを透過することによって変調され、画像情報に応じた画像が色光毎に形成される。形成された各色の画像は、図示しない色合成光学系によって画素毎に合成されてカラー画像となった後、投写レンズ13から投写される。
制御部20は、CPU、各種データの一時記憶等に用いられるRAM、および、マスクROMやフラッシュメモリー、FeRAM等の不揮発性のメモリー等(いずれも図示せず)を備えており、CPUが不揮発性のメモリーに記憶されている制御プログラムに従って動作することにより、プロジェクター100の動作を統括制御する。
操作受付部21は、ユーザーからの入力操作を受け付けるものであり、ユーザーがプロジェクター100に対して各種指示を行うための複数の操作キーを備えている。操作受付部21が備える操作キーとしては、電源のオン・オフを切り替えるための電源キー、各種設定を行うためのメニュー画像の表示・非表示を切り替えるメニューキー、メニュー画像におけるカーソルの移動等に用いられるカーソルキー、各種設定を決定するための決定キー等がある。ユーザーが操作受付部21の各種操作キーを操作(押下)すると、操作受付部21は、この入力操作を受け付けて、ユーザーの操作内容に応じた操作信号を制御部20に出力する。
なお、操作受付部21として、遠隔操作が可能なリモコン(図示せず)を用いた構成としてもよい。この場合、リモコンは、ユーザーの操作内容に応じた赤外線等の操作信号を発信し、リモコン信号受信部がこれを受信して制御部20に伝達する。
画像信号入力部31には、PC300とケーブルC1を介した接続を行うための入力端子(図示せず)が備えられており、PC300から画像信号が入力される。画像信号入力部31は、入力される画像信号を、画像処理部32で処理可能な形式の画像情報に変換して、画像処理部32に出力する。
画像処理部32は、画像信号入力部31から入力される画像情報を、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bの各画素の階調を表す画像データに変換し、ライトバルブ駆動部14に出力する。ここで、変換された画像データは、R,G,Bの色光別になっており、各液晶ライトバルブ12R,12G,12Bのすべての画素に対応する複数の画素値によって構成されている。画素値とは、対応する画素の光透過率を定めるものであり、この画素値によって、各画素から射出する光の強弱(階調)が規定される。また、画像処理部32は、制御部20の指示に基づき、変換した画像データに対して、明るさ、コントラスト、シャープネス、色合い等を調整するための画質調整処理等を行う。さらに、画像処理部32は、制御部20の指示に基づき、メニュー画像等の画像データを生成する。
また、画像処理部32は、描画メモリー32aを有している。描画メモリー32aは、電子ペン200による描画操作に基づいた描画データを記憶する。
画像処理部32は、第1のモードの場合には、撮像検出部50から電子ペン200の位置情報を入力する。位置情報は、画像投写部10によって表示された画像(表示画像)内において、電子ペン200が指し示す座標位置を表す情報である。画像処理部32は、電子ペン200の描画操作がなされた座標位置に基づいて、描画メモリー32aに描画データを記憶する。このときの画像処理部32が、第1の描画部に相当する。
また、画像処理部32は、第2のモードの場合には、制御部20から電子ペン200の描画操作がなされた座標情報等を入力して、描画データを生成し、描画メモリー32aに記憶する。このときの画像処理部32が、第2の描画部に相当する。そして、画像処理部32は、描画メモリー32aの描画データを、画像信号入力部31から入力された画像データに合成し、ライトバルブ駆動部14に出力する。
ライトバルブ駆動部14が、画像処理部32から入力される画像データに従って液晶ライトバルブ12R,12G,12Bを駆動すると、液晶ライトバルブ12R,12G,12Bは、画像データに応じた画像を形成し、この画像が投写レンズ13から投写される。
撮像検出部50は、撮像部51、画像解析部52、位置情報検出部53を含んで構成されている。撮像検出部50は、制御部20によって制御される。撮像検出部50は、投写面Sを撮像し、画像解析して、電子ペン200の位置を検出する。
撮像部51は、CCD(Charge Coupled Device)センサー、或いはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等からなる撮像素子等(図示せず)と、撮像対象から発せられた光を撮像素子上に結像させるための撮像レンズ(図示せず)を備えている。撮像部51は、プロジェクター100の投写レンズ13の近傍に配置され、投写面Sに投写された画像(以降、「投写画像」とも呼ぶ。)を含む範囲を制御部20の指示に基づいて撮像する。そして、撮像部51は、撮像した画像(以降、「撮像画像」とも呼ぶ。)を表す画像情報を順次生成し、画像解析部52に出力する。
画像解析部52は、画像解析用の処理装置やメモリー等(いずれも図示せず)を有して構成されている。画像解析部52は、撮像部51から入力された撮像画像の画像情報の解析を行う。画像解析部52は、解析結果を位置情報検出部53に出力する。なお、画像解析部52は、撮像画像上の位置情報から画像信号に基づく画像上の位置情報への変換を行う。
位置情報検出部53は、画像解析部52の解析結果に基づいて、電子ペン200の位置情報を検出する。位置情報検出部53は、電子ペン200の位置情報を画像処理部32に出力する。画像解析部52および位置情報検出部53が、変換制御部に相当する。
無線通信部61は、無線通信用電波を用いた通信手段によって、電子ペン200との通信を行う。具体的には、電子ペン200から座標情報、および、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報等を受信する。そして、受信した情報を制御部20に出力する。また、無線通信部61は、電子ペン200からモード情報を受信して、制御部20に通知する。無線通信部61が受信部に相当し、モード情報を受信する際の無線通信部61が、モード受信部に相当する。
制御部20の不揮発性のメモリーには、電子ペン200を描画デバイスとして利用するためのソフトウェア(デバイスドライバー)が記憶されている。そして、このソフトウェアが起動した状態では、画像処理部32は、第1のモードでは、撮像検出部50から入力される位置情報に基づいて、投写画像内で電子ペン200の描画操作がなされた位置をそれぞれ認識する。また、画像処理部32は、第2のモードでは、無線通信部61を介して制御部20から入力される座標情報に基づいて、投写画像外(投写面Sの外部)で電子ペン200の描画操作がなされた位置をそれぞれ認識する。そして、画像処理部32は、描画メモリー32aに描画データを記憶させ、描画データに基づいた画像データをライトバルブ駆動部14に出力する。
次に、電子ペン200およびプロジェクター100を備えるインタラクティブシステム1の状態遷移について説明する。
図4は、本実施形態に係るインタラクティブシステム1の状態遷移図である。
図4は、本実施形態に係るインタラクティブシステム1の状態遷移図である。
図4に示すように、インタラクティブシステム1は、第1のモードST1と第2のモードST2とに遷移可能となっている。
インタラクティブ機能が開始されると、インタラクティブシステム1は、第1のモードST1となる。第1のモードST1は、電子ペン200がプロジェクター100の撮像範囲内にあり、撮像検出部50が検出した電子ペン200から発光される赤外線等の光に基づいて、画像処理部32が描画データを記憶するモードである。第1のモードST1において、電子ペン200に備わる切替スイッチ222が切り替えられると、インタラクティブシステム1は、第2のモードST2に遷移する。
第2のモードST2は、電子ペン200がプロジェクター100の撮像範囲外にあり、無線通信部61が受信した電子ペン200の座標情報、および、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報に基づいて、画像処理部32が描画データを記憶するモードである。第2のモードST2において、電子ペン200に備わる切替スイッチ222が切り替えられると、インタラクティブシステム1は、第1のモードST1に遷移する。
次に、電子ペン200の第1のモードST1、第2のモードST2、および、プロジェクター100の第1のモードST1、第2のモードST2における処理についてそれぞれ説明する。
まず、電子ペン200の第1のモードST1における処理について説明する。
図5は、電子ペン200の第1のモードST1における処理のフローチャートである。
まず、電子ペン200の第1のモードST1における処理について説明する。
図5は、電子ペン200の第1のモードST1における処理のフローチャートである。
第1のモードST1において、電子ペン200の制御部210は、切替スイッチ222が、第2のモードST2に切り替えられたか否かを判断する(ステップS101)。第2のモードST2に切り替えられていれば(ステップS101:YES)、制御部210は、無線通信部241を介して第2のモードST2になったことを、プロジェクター100に送信(通知)する(ステップS102)。
制御部210は、座標情報を初期化する(ステップS103)。つまり、制御部210は、電子ペン200の座標の情報を初期位置に設定する。そして、制御部210は、電子ペン200を第2のモードST2に遷移させる(ステップS104)。そして、第1のモードST1における処理を終了する。
第2のモードST2に切り替えられていなければ(ステップS101:NO)、電子ペン200は、通常の電子ペン200の処理を行う(ステップS105)。ここで、通常の電子ペン200の処理とは、第1の押圧スイッチ211の押下に基づいて発光部212を発光させる、インタラクティブシステム1における電子ペン200の処理を示す。そして、ステップS101に移行する。
次に、電子ペン200の第2のモードST2における処理について説明する。
図6は、電子ペン200の第2のモードST2における処理のフローチャートである。
図6は、電子ペン200の第2のモードST2における処理のフローチャートである。
第2のモードST2において、電子ペン200の制御部210は、切替スイッチ222が、第1のモードST1に切り替えられたか否かを判断する(ステップS201)。第1のモードST1に切り替えられていれば(ステップS201:YES)、制御部210は、無線通信部241を介して第1のモードST1になったことを、プロジェクター100に送信(通知)する(ステップS202)。
そして、制御部210は、電子ペン200を第1のモードST1に遷移させる(ステップS203)。そして、第2のモードST2における処理を終了する。
第1のモードST1に切り替えられていなければ(ステップS201:NO)、制御部210は、2軸加速度センサー231から加速度情報を取得する(ステップS204)。そして、制御部210は、加速度情報に基づき、X軸(方向)、Y軸(方向)の変位量を算出する(ステップS205)。具体的には、加速度情報を時間で2回積分することで、変位量を求めることができる。このときの制御部210が、変位量算出部に相当する。
制御部210は、重力センサー232から重力加速度情報を取得する(ステップS206)。そして、制御部210は、重力加速度情報に基づき、X軸(方向)、Y軸(方向)の変位量の補正を行う(ステップS207)。つまり、重力が2軸加速度センサー231に与える影響の補正を行う。
制御部210は、前回サンプリングした際の座標情報と、補正された変位量とに基づき、移動後の座標情報を算出する(ステップS208)。このときの制御部210が、座標算出部に相当する。さらに、制御部210は、第1の押圧スイッチ211および第2の押圧スイッチ221の押圧情報を取得する(ステップS209)。
制御部210は、無線通信部241を介して、算出した座標情報と、第1の押圧スイッチ211および第2の押圧スイッチ221の押圧情報をプロジェクター100に送信する(S210)。そして、制御部210は、サンプリングの時間として、0.1秒待つ(S211)。そして、ステップS201に移行する。
次に、プロジェクター100の第1のモードST1における処理について説明する。
図7は、プロジェクター100の第1のモードST1における処理のフローチャートである。
図7は、プロジェクター100の第1のモードST1における処理のフローチャートである。
第1のモードST1において、プロジェクター100の制御部20は、無線通信部61によって、第2のモードST2に切り替えられたことを受信したか否かを判断する(ステップS301)。即ち、電子ペン200が、第2のモードに切り替えられたか否かを判断する。
第2のモードST2に切り替えられていれば(ステップS301:YES)、制御部20は、電子ペン200が指し示す位置を表すポインター(カーソル)の座標を初期位置にする(ステップS302)。初期位置は、例えば、画像の中心とする。そして、制御部20は、プロジェクター100を第2のモードST2に遷移させる(ステップS303)。そして、第1のモードST1における処理を終了する。
第2のモードST2に切り替えられていなければ(ステップS301:NO)、プロジェクター100は、通常のプロジェクター100のインタラクティブ処理を行う(ステップS304)。ここで、通常のプロジェクター100のインタラクティブ処理とは、電子ペン200の発光を撮像検出部50で撮像して解析し、電子ペン200の指し示す位置の情報を画像処理部32に入力し、描画データとして描画メモリー32aに記憶させる処理を示す。そして、ステップS301に移行する。
次に、プロジェクター100の第2のモードST2における処理について説明する。
図8は、プロジェクター100の第2のモードST2における処理のフローチャートである。
図8は、プロジェクター100の第2のモードST2における処理のフローチャートである。
第2のモードST2において、プロジェクター100の制御部20は、無線通信部61によって、第1のモードST1に切り替えられたことを受信したか否かを判断する(ステップS401)。第1のモードST1に切り替えられていれば(ステップS401:YES)、制御部20は、プロジェクター100を第1のモードST1に遷移させる(ステップS402)。そして、第2のモードST2における処理を終了する。
第1のモードST1に切り替えられていなければ(ステップS401:NO)、制御部20は、無線通信部61を介して、電子ペン200から座標情報と、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報とを受信する(ステップS403)。そして、制御部20は、第1の押圧スイッチ211または第2の押圧スイッチ221が押圧されているか否かを判断する(ステップS404)。
第1の押圧スイッチ211または第2の押圧スイッチ221が押圧されていれば(ステップS404:YES)、制御部20は、描画操作がなされていると判断し、画像処理部32に指示を出して、前回算出した座標位置と今回の座標情報に基づく座標位置とを結ぶ線を描画データとして生成して、描画メモリー32aに記憶させる(ステップS405)。画像処理部32は、描画データを入力画像に基づく画像データに重畳させて、投写させる(ステップS406)。
制御部20は、画像処理部32に指示を出し、今回の座標位置にポインターを移動させ、入力画像に基づく画像データに重畳させて、投写させる(ステップS407)。そして、ステップS401に移行する。
第1の押圧スイッチ211および第2の押圧スイッチ221のいずれも押圧されていなければ(ステップS404:NO)、ステップS407に移行してポインターを表示させる。そして、ステップS401に移行する。
上述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)電子ペン200は、2軸加速度センサー231によって検出された加速度に基づき、変位量を算出する。そして、変位量に基づいて座標情報を算出する。無線通信部241は、座標情報、および、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報をプロジェクター100に送信する。これにより、電子ペン200は、2軸加速度センサー231の検出値から、2次元の変位量、さらに座標情報を算出し、プロジェクター100に送信することができる。よって、座標情報を受信したプロジェクター100は、電子ペン200の移動を認識することが可能になる。よって、ユーザーが、電子ペン200を移動させることで、プロジェクター100は、移動操作に応じた動作を行うことが可能になる。
(1)電子ペン200は、2軸加速度センサー231によって検出された加速度に基づき、変位量を算出する。そして、変位量に基づいて座標情報を算出する。無線通信部241は、座標情報、および、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報をプロジェクター100に送信する。これにより、電子ペン200は、2軸加速度センサー231の検出値から、2次元の変位量、さらに座標情報を算出し、プロジェクター100に送信することができる。よって、座標情報を受信したプロジェクター100は、電子ペン200の移動を認識することが可能になる。よって、ユーザーが、電子ペン200を移動させることで、プロジェクター100は、移動操作に応じた動作を行うことが可能になる。
(2)電子ペン200は、第1の押圧スイッチ211の押圧操作に基づいて、発光部212を発光させる第1のモードST1と、座標情報および第1の押圧スイッチ211および第2の押圧スイッチ221の押圧情報を、無線通信部241に送信させる第2のモードST2と、を切替スイッチ222によって切り替える。これにより、ユーザーは、切替スイッチ222を切り替えることにより、電子ペン200を、第1のモードST1または第2のモードST2に切り替えることが可能になる。つまり、ユーザーは、電子ペン200の位置の情報をプロジェクター100に通知する手段として、発光部212によって光信号を発光させる手段と、2軸加速度センサー231によって算出された座標情報を送信して通知する手段と、を自由に選択して使用することが可能になるため、利便性が向上する。
(3)電子ペン200は、2軸加速度センサー231に加え、重力センサー232を備える。そして、制御部210は、重力センサー232によって検出された重力加速度に基づいて変位量を補正し、補正された変位量に基づいて、座標情報を算出する。これにより、重力が2軸加速度センサー231に与える影響を補正することができるため、有益である。
(4)電子ペン200は、第2のモードST2においては、無線通信部241によって、無線通信用電波を利用して、座標情報、および、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報を送信することができる。これにより、ユーザーは、電子ペン200を無線で使用することができるため、操作性が向上する。
(5)プロジェクター100は、第2のモードST2において、電子ペン200の第1の押圧スイッチ211または第2の押圧スイッチ221が押圧操作されている場合は、画像上に線を描画(生成)し、いずれも押圧されていなければ、ポインターを移動するものとした。これにより、電子ペン200の第1の押圧スイッチ211を任意の面に押しつけたり離したり、空中で第2の押圧スイッチ221を指で押圧したり離したりすることで、画像上に線を描画したり、ポインターを移動したりすることが可能になるため、電子ペン200およびインタラクティブシステム1の利便性が向上する。
(6)プロジェクター100は、電子ペン200からのモード情報に基づいて、発光部212からの光(赤外光)を撮像する第1のモードST1と、座標情報、および、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報を、無線通信部61によって受信する第2のモードST2と、に切り替わる。これにより、プロジェクター100は、電子ペン200の発光部212が光信号を発光する場合と、2軸加速度センサー231によって算出された座標情報を送信される場合の双方で、インタラクティブ機能を実現することが可能になるため、利便性が向上する。
(7)インタラクティブシステム1は、電子ペン200とプロジェクター100とを備えている。電子ペン200は、切替スイッチ222を切り替えることで、第1のモードST1と第2のモードST2とを切り替えることができる。第1のモードST1では、電子ペン200は、発光部212によって光信号を発光させて、位置情報をプロジェクター100に通知する。第2のモードST2では、電子ペン200は、2軸加速度センサー231によって算出された座標情報をプロジェクター100に送信する。プロジェクター100は、第1のモードST1の場合には、電子ペン200の光信号を検出した位置に応じて画像内に描画を行う。また、プロジェクター100は、第2のモードST2の場合には、電子ペン200から送信された座標情報、および、第1の押圧スイッチ211の押圧情報および第2の押圧スイッチ221の押圧情報に応じて、画像信号に基づく画像内に描画を行う。このように、電子ペン200およびプロジェクター100、即ちインタラクティブシステム1は、第1のモードST1と第2のモードST2とに切り替わることができる。そして、ユーザーは、投写面S(ホワイトボードやスクリーン)内においては、電子ペン200を第1のモードST1として使用し、投写面S(ホワイトボードやスクリーン)外においては第2のモードST2として使用することが可能になるため、利便性が向上する。また、第1のモードST1と第2のモードST2とを使い分けることで、電子ペン200の消費電力を低減することが可能になる。つまり、電池によって駆動される電子ペン200の使用可能時間の低下を抑制することができるため、有益である。
なお、上述した実施形態に限定されず、種々の変更や改良等を加えて実施することが可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)上記実施形態では、電子ペン200は、2軸加速度センサー231を有するものとしたが、3軸の加速度センサーとしてもよい。つまり、X軸、Y軸、Z軸の3軸を検出可能な加速度センサーを用いてもよい。3軸の加速度センサーを使用することで、例えば、Y軸の移動量に対して、Z軸の移動量を一定割合で付加する補正を行うことができる。また、電子ペン200のZ方向の位置に基づいて、ポインターを移動させる状態と線を描画する状態とを切り替えることが可能となる。さらに、電子ペン200のZ方向の移動を検出して、投写する画像をズーム(拡大/縮小)することが可能になる。さらに、電子ペン200のZ方向の位置を検出することで、画面上で描画する線の太さや移動量を変化させることも可能である。
(変形例2)上記実施形態では、電子ペン200は、2軸加速度センサー231および重力センサー232を有するものとしたが、重力センサー232を有しない構成としてもよい。この場合は、重力センサー232による変位量の補正は行わない。
(変形例3)上記実施形態では、電子ペン200は、第1の押圧スイッチ211および第2の押圧スイッチ221を備えるものとしたが、押圧スイッチはいずれか一方としてもよい。
(変形例4)上記実施形態では、電子ペン200は、線の描画やポインター(カーソル)の表示を行うものとしたが、電子ペン200の機能を変更させるスイッチとして動作させてもよい。例えば、電子ペン200を上下に振ることで、描画する線の色を変化させたり、描画された線を消去する消しゴム機能に切り替えたりすることが可能である。
(変形例5)上記実施形態では、プロジェクター100が、第2のモードST2に切り替えられたことを受信した場合、電子ペン200が指し示す位置を表すポインター(カーソル)の座標を初期位置にするものとした。そして、このときの初期位置は、画像情報の中心にするものとしたが、これに限定するものではない。例えば、画像情報の左下の座標を初期位置としてもよい。
(変形例6)上記実施形態では、電子ペン200の2軸加速度センサー231のサンプリングのタイミングは、0.1秒毎としたが、0.1秒毎に限定するものではない。サンプリング時間を短くすれば、描画される描画データの解像度を高くすることが可能である。
(変形例7)上記実施形態では、プロジェクター100に画像信号を供給するのはPC300としているが、パーソナルコンピューターに限定するものではない。他の画像供給装置としてもよい。
(変形例8)上記実施形態では、プロジェクター100とPC300とは、ケーブルC1で接続されるものとしたが、無線通信によって情報の入出力を行ってもよい。
(変形例9)上記実施形態では、プロジェクター100の光源11は、放電型の光源ランプ11aを有して構成されているが、LED光源やレーザー等の固体光源や、その他の光源を用いることもできる。
(変形例10)上記実施形態では、プロジェクター100は、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ12R,12G,12Bを用いているが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。また、入射した光の射出方向を、画素としてのマイクロミラー毎に制御することにより、光源から射出した光を変調する微小ミラーアレイデバイス等を用いることもできる。
1…インタラクティブシステム、10…画像投写部、11…光源、11a…光源ランプ、11b…リフレクター、12R,12G,12B…液晶ライトバルブ、13…投写レンズ、14…ライトバルブ駆動部、20…制御部、21…操作受付部、31…画像信号入力部、32…画像処理部、32a…描画メモリー、50…撮像検出部、51…撮像部、52…画像解析部、53…位置情報検出部、61…無線通信部、100…プロジェクター、200…電子ペン、200g…グリップ部、200p…先端部、210…制御部、211…第1の押圧スイッチ、212…発光部、221…第2の押圧スイッチ、222…切替スイッチ、231…2軸加速度センサー、232…重力センサー、241…無線通信部、250…断面、300…PC、C1…ケーブル、S…投写面。
Claims (6)
- 電子ペンであって、
前記電子ペンの先端部に設けられ、押圧操作を受け付ける第1の押圧スイッチと、
少なくとも2軸の加速度センサーと、
前記加速度センサーによって検出された加速度に基づき、前記電子ペンの変位量を算出する変位量算出部と、
前記変位量に基づいて、座標情報を算出する座標算出部と、
前記座標算出部が算出した前記座標情報および前記第1の押圧スイッチの押圧情報を送信する送信部と、
を備えることを特徴とする電子ペン。 - 請求項1に記載の電子ペンであって、
前記第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて光信号を発信する発光部と、
前記電子ペンのグリップ部に設けられ、押圧操作を受け付ける第2の押圧スイッチと、
前記第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて、前記発光部に光信号を発光させる第1のモードと、前記座標算出部が算出した前記座標情報、および、前記第1の押圧スイッチの押圧情報および前記第2の押圧スイッチの押圧情報を、前記送信部に送信させる第2のモードと、を切り替える切替スイッチと、
をさらに備えることを特徴とする電子ペン。 - 請求項1または2に記載の電子ペンであって、
重力センサーをさらに備え、
前記重力センサーによって検出された重力加速度に基づき、前記変位量を補正することを特徴とする電子ペン。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子ペンであって、
前記送信部は、無線通信用電波を利用して前記座標情報および前記押圧情報を送信することを特徴とする電子ペン。 - 電子ペンと、プロジェクターと、を備えたインタラクティブシステムであって、
前記電子ペンは、
前記電子ペンの先端部に設けられ、押圧操作を受け付ける第1の押圧スイッチと、
前記電子ペンのグリップ部に設けられ、押圧操作を受け付ける第2の押圧スイッチと、
前記第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて光信号を発信する発光部と、
少なくとも2軸の加速度センサーと、
前記加速度センサーによって検出された加速度に基づき、前記電子ペンの変位量を算出する変位量算出部と、
前記変位量に基づいて、座標情報を算出する座標算出部と、
前記座標算出部が算出した前記座標情報および前記第1の押圧スイッチの押圧情報を送信する送信部と、
前記第1の押圧スイッチの押圧操作に基づいて、前記発光部に光信号を発光させる第1のモードと、前記座標算出部が算出した前記座標情報、および、前記第1の押圧スイッチの押圧情報および前記第2の押圧スイッチの押圧情報を、前記送信部によって送信させる第2のモードと、を切り替える切替スイッチと、
前記切替スイッチによって切り替えられたモード情報を送信するモード送信部と、
を有し、
前記プロジェクターは、
光源と、
前記光源から射出された光を画像信号に応じて変調して、投写画像として投写面に投写する画像投写部と、
前記電子ペンから前記モード情報を受信するモード受信部と、
前記モード情報が前記第1のモードの場合に、
前記投写画像を含む範囲を撮像して撮像画像データを生成する撮像部と、
前記撮像画像データに含まれる前記投写画像内に、前記光信号の成す像を検出した場合に、前記光信号の成す像を検出した位置を表す位置情報を、前記画像信号に基づく画像上の位置に変換する変換制御部と、
前記変換制御部によって変換が行われた前記位置に応じて前記画像内に描画を行う第1の描画部と、
前記モード情報が前記第2のモードの場合に、
前記電子ペンから送信された前記座標情報、および、前記第1の押圧スイッチの押圧情報および前記第2の押圧スイッチの押圧情報を受信する受信部と、
前記座標情報、および、前記第1の押圧スイッチの押圧情報および前記第2の押圧スイッチの押圧情報に応じて、前記画像信号に基づく前記画像内に描画を行う第2の描画部と、
を有することを特徴とするインタラクティブシステム。 - 電子ペンの先端部に設けられ、押圧操作を受け付ける第1の押圧スイッチと、少なくとも2軸の加速度センサーと、を有する電子ペンの制御方法であって、
前記加速度センサーによって検出された加速度に基づき、前記電子ペンの変位量を算出する変位量算出ステップと、
前記変位量算出ステップによって算出された前記変位量に基づいて、座標情報を算出する座標算出ステップと、
前記座標算出ステップによって算出された前記座標情報、および前記第1の押圧スイッチの押圧情報を送信する送信ステップと、
を備えることを特徴とする電子ペンの制御方法。
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