JP2016076175A - 情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動の影響を低減可能な情報処理装置を提供する。
【解決手段】画像を投影するプロジェクタ１０６と、投影される画像を投影面に向けて反射するミラー１１７を備えたミラーユニットと、ミラーからの反射光に基づいて、投影面の付近の手の動きを検出するジェスチャセンサ１０７と、ミラーの面内方向において、投影部の光軸をミラーの面内に投影したときの投影線の向きを第１方向とし、第１方向と直交する向きを第２方向としたとき、第１方向に関して、投影部の光軸とミラーの交点よりも投影部が配置されている側でミラーを支持するサイドフレーム１１４ａと、投影部の光軸とミラーの交点よりも投影部が配置されている側で、かつ、第１の支持部とは第２方向に関して異なる位置でミラーを支持するサイドフレーム１１４ｂとを備える。サイドフレームは、第１方向に対する固有振動数よりも第２方向に対する固有振動数の方が低くなるように設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、台上にデータを投影する投影部と、ユーザの動きを検知する検知部を有する情報処理装置に関する。

プロジェクタによって投影された映像に対し、ユーザのジェスチャを認識することによって直感的な操作を行うユーザインタフェースシステムが利用されている。こうしたシステムでは、タッチパネルや映像認識技術を利用して投影映像に対するユーザのジェスチャを認識する。

特許文献１は、テーブル等の被投影体に投影した映像に対して、ユーザが行う文字入力動作を精度よく検知する技術について開示している。投影部と撮像部を固定した基部を自在継手によってスタンドに取り付け、上方から被投影体に対しての投影及び撮像を行う構成となっている。

特開２００８−１３４７９３号公報

このような情報処理装置において、投影距離を確保しながら、装置の鉛直方向の大型化を抑える為に、投影部を下方に配置し、上部に配置したミラーで一度反射させて投影する構成が考えられる。この場合、ミラーを支持するための柱は、ミラーに投影した反射光が遮られないようにするため、投影方向上流側に片寄せして配置することが考えられる。このとき、装置の設置面に対して振動が与えられた場合に、ミラーが片側支持されている影響もあり、振動しやすいため、投影画像のブレが大きくなり、検知部の誤検知に繋がる虞がある。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、像を投影する投影部と、投影部からの光を反射するミラーと、ユーザの動きを検知する検知部とを備えた情報処理装置において、ミラーから反射された投影光を遮ることを抑制可能としながら、振動の影響を低減可能な情報処理装置を提供することである。

本発明に係わる情報処理装置は、画像を投影する投影手段と、前記投影手段から投影される画像を投影面に向けて反射するミラーを備えたミラーユニットと、前記投影手段の投影領域内における被検出物の動きを、前記ミラーを介して検出する検出手段と、前記ミラーの面内方向において、前記投影手段の光軸を前記ミラーの面内に投影したときの投影線の向きを第１方向とし、前記ミラーの面内方向において、前記第１方向と直交する向きを第２方向としたとき、前記第１方向に関して、前記投影手段の光軸と前記ミラーの交点よりも前記投影手段が配置されている側で前記ミラーと接続して前記ミラーを支持する第１支持部と、前記第１方向に関して、前記投影手段の光軸と前記ミラーの交点よりも前記投影手段が配置されている側で、かつ、前記第１の支持部とは前記第２方向に関して異なる位置で前記ミラーと接続して前記ミラーを支持する第２支持部と、を備え、前記第１支持部および前記第２支持部は、装置本体に取り付けられた状態において、装置本体側に取り付けられた側を固定端、前記ミラーユニットに接続する側を自由端としたときの、前記第１支持部および前記第２支持部の前記自由端が前記第１方向に振動する場合の１次固有振動数よりも前記第２方向に振動する場合の１次固有振動数の方が低くなるように設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、像を投影する投影部と、ユーザの動きを検知する検知部とを備えつつ、振動の影響を低減可能な情報処理装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係わる情報処理装置の構成を示す図。 一実施形態における情報処理装置の構成を示す斜視図。 （Ａ）は一実施形態における情報処理装置の側面断面、（Ｂ）は一実施形態における情報処理装置の上面図。 一実施形態における情報処理装置の使用状態を示す概略図。 一実施形態における情報処理装置の持つ振動モードについて示す図。 サイドフレームの断面形状を示す図。 一実施形態における情報処理装置の光路を示す側面図。 カメラとジェスチャセンサの配置を入れ替えた場合の光路を示す側面図。 投影領域を投影面に向かって見た状態を示す図。 撮影領域を投影面に向かって見た状態を示す図。 ジェスチャセンサを省略した例を示した図。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定するものではない。

図１（Ａ）は、本実施形態における情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。図１（Ａ）において、マイクロコンピュータからなるＣＰＵ１０１は、各種処理のための演算や論理判断などを行い、システムバス１０８に接続された各構成要素を制御する。ＲＯＭ１０２は、プログラムメモリであって、ＣＰＵ１０１による制御のためのプログラムを格納する。ＲＡＭ１０３は、データメモリであり、ＣＰＵ１０１の上記プログラムのワーク領域、エラー処理時のデータの退避領域、上記制御プログラムのロード領域などを有する。記憶装置１０４はハードディスクや外部に接続された記憶装置などからなり、本実施形態に係る電子データなどの各種データやプログラムを記憶する。カメラ１０５は、ユーザが操作を行う作業空間を撮像し、入力画像としてシステムに提供する。プロジェクタ１０６は作業空間に電子データやユーザインタフェース部品を含む映像を投影する。ジェスチャセンサ１０７は、例えば赤外線センサで、作業空間にあるユーザの手などの動きを検知し、その検知に基づいて、ユーザが投影面１１０（図４参照）に投影されている操作ボタン等にタッチしたかを検知する。

図１（Ｂ）は、本実施形態における情報処理装置の機能構成を示す図である。図１（Ｂ）において、カメラ１０５は、ユーザが手書きで書いた文書などを撮影し、その文字などを判断する。また、プロジェクタ１０６は、投影面１１０（図４参照）に、ユーザインタフェース等の画面を投影する。ジェスチャセンサ１０７は赤外線を発光し、投影面１１０（図４参照）上の作業空間において、プロジェクタ１０６により投影面１１０に投影されたユーザインタフェース等に対するユーザの手などによる操作を検知する。検出部２０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ（以下、ＣＰＵ１０１等）によって構成され、ジェスチャセンサ１０７による検知信号により、ユーザの手が存在する領域、及びユーザの手の指が存在する領域を検出する。以降、ユーザの手を検出する、指を検出する、と言う。

認識部２０３は、ＣＰＵ等によって構成され、ジェスチャセンサ１０７及び検出部２０２よって検出されたユーザの手と指を追跡し、ユーザが行うジェスチャ操作を認識する。識別部２０４は、ＣＰＵ等によって構成され、認識部２０３によって認識された操作を実行した指がユーザのどの指であるかを識別する。保持部２０５は、ＣＰＵ等によって構成され、ＲＡＭ１０３に設けられる記憶領域に、投影されている電子データに含まれるオブジェクトのうち、ユーザがジェスチャ操作で指定したオブジェクトの情報を、ジェスチャ操作に用いられた指に関連付けて保持する。受付部２０６は、ＣＰＵ等によって構成され、認識部２０３が認識したジェスチャ操作によって、電子データに対して指示された編集操作を受け付け、必要に応じて記憶装置１０４に記憶された電子データを更新する。記憶装置１０４は、編集操作の対象となる電子データを記憶する。ＣＰＵ１０１は、認識部２０３によって認識されたジェスチャに応じて保持部２０５に保持されている情報を参照し、作業空間に投影される投影画像を生成する。プロジェクタ１０６は、ＣＰＵ１０１によって生成された投影映像を、投影面１１０と投影面付近のユーザの手を含む作業空間に投影する。

図２は本実施形態における情報処理装置１０９の構成を示す外観斜視図であり、図３（Ａ）は情報処理装置１０９の側面断面図である。図３（Ｂ）は、情報処理装置１０９の上面図である。図２、図３において、台座１１２にはカメラ１０５とメインフレーム１１３が固定されている。カメラ１０５は光軸が水平面に対して斜め上方となるように配置されている。メインフレーム１１３は表側と裏側にそれぞれプロジェクタ１０６とジェスチャセンサ１０７を支持している。ジェスチャセンサ１０７にはジェスチャセンサ発光部１１８とジェスチャセンサ受光部１１９が配置されている。プロジェクタ１０６とジェスチャセンサ１０７はそれぞれ光軸が水平面に対して斜め上方となるように配置されている。

メインフレーム１１３はサイドフレーム（支持部材）１１４ａ，１１４ｂを介してその上部にミラーユニット１１５を水平に支持している。ミラーユニット１１５の裏面にはミラー１１７が取り付けられており、プロジェクタ１０６からの投影項を下向きに反射する。ミラー１１７は平面ミラーとなっている。またメインフレーム１１３にはプロジェクタ１０６を冷却するためのファン１２０とダクト１２１が設けられている。プロジェクタ１０６はファン１２０によってＡ方向から吸気を行い、Ｂ方向に排気する。さらに発熱体であるプロジェクタ１０６をメインフレーム１１３によってカメラ１０５とジェスチャセンサ１０７から遮蔽（断熱）することによって、カメラ１０５とジェスチャセンサ１０７に対してプロジェクタ１０６の熱が及ぼす光学性能面での影響を防ぐ構成となっている。図３に示すように、発熱源であるプロジェクタ１０６から発生した熱はメインフレーム１１３によって遮られ、カメラ１０５やジェスチャセンサ１０７の方向に移動することなくダクト１２１を介して、紙面手前方向へと排気される。

図４は本実施形態における情報処理装置１０９の使用状態を示す図である。まずは投射について説明する。情報処理装置１０９内のプロジェクタ１０６は斜め上方に向かって投射を行い、ミラーユニット１１５によって反射された光線は投影面１１０に電子データ画像１１１を形成する。ユーザはこの電子データ画像１１１に対して操作を行う。投射された電子データ画像１１１には、メニューボタン１２２が含まれておりユーザは手指を使って電源のＯＮ／ＯＦＦやその他操作選択を行っていく。この操作選択はジェスチャセンサ１０７によって検知され、インターフェースとして機能する。

次に撮像について説明する。撮像時には投影面１１０に撮影したい対象物（書類等）を設置する。そしてカメラ１０５によってミラーユニット１１５に映る反射画像を撮影する。

次にジェスチャセンサ１０７の検知について説明する。ジェスチャセンサ発光部１１８から赤外線の発光を行い、ミラーユニット１１５によって反射された光線は投影面１１０上（投影領域内）にある対象物（手指等の被検出物）によって反射し、再びミラーユニット１１５によって反射され、ジェスチャセンサ受光部１１９で検知される。

以上説明してきたように、投影と撮影とジェスチャ検知には同一のミラーユニット１１５を用いて下方へと反射するため、カメラ１０５及びプロジェクタ１０６及びジェスチャセンサ１０７は情報処理装置１０９の下方に配置することができる。このため情報処理装置１０９の全高が低くなり、装置本体の固有振動数が高くなって設置環境での外部からの力や装置本体から発生する振動に対して、カメラ１０５、プロジェクタ１０６及びジェスチャセンサ１０７への影響を小さくすることができる。

一方でミラー１１７は情報処理装置１０９の上方に設置されるため固有振動数が低くなり、振動に弱くなりやすい。しかしながらミラー１１７の振動には振動モードによって情報処理装置１０９の機能（投影と撮影とジェスチャ検知の位置精度）に影響が大きいものと小さいものが存在する。

次に、ミラーを支持する支持部材としてのサイドフレーム１１４ａ，１１４ｂについて説明する。本実施形態では、図３（Ａ）、（Ｂ）で示す通り、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂは、ミラー１１７に対して図３（Ａ），図３（Ｂ）の左側に寄せて配置している。これは、図４に示す通り、プロジェクタ１０６等の投影した光が投影面に向かって広がるため、なるべく投影光を遮らないようにするためである。

即ち、図３に示すように、プロジェクタ１０６の光軸Ｌをミラー１１７に垂直に投影したときの投影線Ｌ’が示す方向を第１方向（図３（Ａ）の左右方向）とする。また、ミラー１１７の面内方向において第１方向と直交する方向を第２方向（図３（Ａ）の紙面と直交方向）としたとする。また、光軸Ｌとミラーの交点をＰとする。このとき、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂは、第１方向に関して、点Ｐよりもプロジェクタ１０６が配置されている側（図３の左側）に寄せて配置されている。

図５は本実施形態における情報処理装置１０９の持つ振動モードについて示す概略図である。ミラー１１７の面内の振動（Ａ方向の振動方向）は反射光に対して影響を与えないため、投影と撮影とジェスチャ検知の位置精度に対して影響を与えることはない。ここで、Ａ方向は、上述で定義した第２方向である。一方でミラー１１７の鉛直方向へのあおり振動（Ｂ方向の振動方向）は反射光の進路を変化させることになるため、投影画像の振動や撮像画像のブレやジェスチャ検知の誤検知などに繋がる恐れがある。

そこで本実施形態では、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂのメインフレーム１１３への取付け部（装置本体側への固定部）を固定端、ミラーユニット支持部を自由端とした梁と考え、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂの第１方向の振動の１次の固有振動数よりも、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂのＡ方向（第２方向）の振動の１次の固有振動数が低くなるように構成する。こうすることで、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂのＡ方向（第２方向）への振動よりも第１方向への振動を発生しにくくしている。

言い換えると、Ａ方向（第２方向）の固有振動数が低くなって振動しやすくなると、振動のエネルギーがＡ方向（第２方向）の振動により吸収され、結果として第１方向の振動が起きにくくなる。その結果、第一方向についてサイドアームとは反対側に位置するミラーの端部がＢ方向の振動を起こしにくくなる。具体的には、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂの鉛直方向に直交する断面形状を長方形（５２ｍｍ×８ｍｍ）とし、Ａ方向の振動に対する固有振動数をＢ方向の固有振動数よりも低くしている。尚、特に断らない限り、本実施形態におけるサイドフレーム１１４ａ，１１４ｂの固有振動数とは、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂが上述した１次振動をした場合のサイドフレーム１１４ａ，１１４ｂの固有振動数（１次固有振動数）のことを指す。

本実施形態においては、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂのＡ方向の固有振動数を４８Ｈｚ、Ｂ方向の固有振動数を５８Ｈｚになるように設計した。具体的にはアームのＡ方向（第２方向）の断面二次モーメントよりも、ミラー１１７の面内方向でＡに垂直な方向（第１方向）の断面二次モーメントが大きくなるように形成することでＡ方向の固有振動数をＢ方向の固有振動数より小さくすることができる。このようにアームの断面二次モーメントを調整することで固有振動数を調整することができる。

またサイドフレームの形状に依存しない振動としてミラーの振動がある。ミラーおよびミラーユニットが結合した状態でサイドフレームへの取付け部を固定端、反対側（逆側）を自由端とする梁と考える。この場合において、ミラーユニットの自由端がミラーユニットの厚み方向に振動する一次振動によりミラーの振動が発生した場合にも第１方向に振動した場合と同様にあおり振動となる。このため投影画像の振動や撮像画像のブレ、ジェスチャ検知の誤検知に繋がる虞がある。

そこで、本実施形態においては。厚さが比較的薄い３ｍｍのミラーを使用し、その４隅および中央の合計５点においてミラーとミラーユニットを両面テープで結合している。ミラーと併せてミラーユニットを軽くすることでミラーの固有振動数を高くしている。本実施形態においてはミラーおよびミラーユニットの結合状態で上記ミラーユニットの自由端の厚み方向への振動の１次の固有振動数が１００Ｈｚになるように設計した。その結果、サイドフレームのＡ方向よりもミラーの振動を発生しにくくしている。またミラーとミラーユニットを異なる材質で形成していることから熱膨張の差を吸収するために両面テープで結合している。しかし、温度が安定した環境で使用する場合、嫌気性接着剤等を用いてミラーとミラーユニットを結合させると、より剛性を高めることができ、固有振動数を高くすることができる。

図６にサイドフレーム１１４ａ，１１４ｂの鉛直方向に直交する断面形状を示す。断面二次モーメントＩは次式（ｂ：幅、ｈ：高さ）で表される。

Ｉ＝ｂｈ³／１２
Ａ方向の断面二次モーメントを算出するときＡ方向の幅は５２ｍｍ、高さは８ｍｍとなる。よって、
Ｉ＝５２×８³／１２=２２１８
となり、断面二次モーメントＩ＝０．２２（ｃｍ⁴）となる。

またＡに垂直な方向の断面二次モーメントでは幅が８ｍｍ、高さが５２ｍｍとなるため、
Ｉ＝８×５２³／１２=９３７３９
となり、断面二次モーメントＩ＝９．４（ｃｍ⁴）となる。

ただし、ここでアームをＡ方向の任意の箇所に１つで形成するとミラーの振動が平行にはならず回転成分を有することになり、反射光の進路を変化させることになる。よってアームはＡ方向の任意の箇所に少なくとも２つ以上備える必要がある。即ち、サイドフレーム１１４ａ，１１４ｂは、Ａ方向（第２方向）に関して異なる位置に設けられている。さらに本実施形態においてはアームを長方形で形成したが、断面二次モーメントの関係が同じであれば長方形に限らない。

固有振動数の具体的な測定方法を以下に示す。図５に示すミラーユニット１１５の４隅に加速度センサＰ１〜Ｐ４を取付ける。加速度センサＰ１〜Ｐ４は図３の第１方向、第２方向（Ａ方向）、およびＢ方向の加速度を検知可能なセンサである。ミラーユニットの天面がカバー部材等でミラーと同期して振動しない場合はミラーの反射面に直接加速度センサを取付ける。情報処理装置の設置面を加振器に固定し、任意の方向から振動を与える。この時、加振器の振動周波数を徐変させる。

本実施形態の構成を例に説明する。本実施形態の場合、振動周波数が４８Ｈｚに近づくとミラーユニットを保持したサイドフレームがＡ方向（第２方向）に共振する。その結果、情報処理装置の設置面付近のＡ方向の加速度（もしくは加振器が入力する加速度）に対するＰ１〜Ｐ４のＡ方向の加速度が、周波数変化に対して極大を示す。一方でＡ方向と直交する第１方向には共振していない。その結果、情報処理装置の設置面付近の第１方向の加速度（もしくは加振器が入力する加速度）に対するＰ１〜Ｐ４の第１方向の加速度は同等となる。さらに振動周波数を５８Ｈｚに近づけるとミラーユニットを保持したサイドフレームが第１方向に共振する。その結果、情報処理装置の設置面付近の第１方向の加速度（もしくは加振器が入力する加速度）に対するＰ１〜Ｐ４の第１方向の加速度が、周波数変化に対して極大を示す。またサイドフレームはミラーユニットに対して片側に寄せて配設されているためメインフレームへの取付け部近傍を中心とする回転振動が発生する。その結果、Ｐ１、Ｐ２のＢ方向の加速度に比べてＰ３、Ｐ４のＢ方向の加速度が大きくなる。上記２つの振動以外にも投影画像のブレを発生させるミラーの振動がある。上述したように、ミラーユニットがサイドフレーム取付け部を固定端、第１方向について反対側を自由端とした梁と考えた場合の一次振動である。この時、Ｐ１、Ｐ２のＢ方向の加速度に比べてＰ３、Ｐ４のＢ方向の加速度が大きくなる。ただしサイドフレームは共振状態とはなっていないのでＰ１〜Ｐ４の第１方向の加速度は、情報処理装置の設置面付近の第１方向の加速度（もしくは加振器が入力する加速度）と同等となる。この振動モードに関しては本件で論じる振動とは異なるモードの振動とする。

図６（ｂ）〜（ｄ）にアームを別形状にした場合の断面を示す。図６（ｂ）は中空の角パイプで形成した場合の断面図である。外形が８ｍｍ×５２ｍｍ、厚みが２ｍｍの角パイプとしたとき、Ａ方向の断面二次モーメントを求める場合、幅ｂ＝５２、高さｈ＝８、空隙の幅ｂ１＝４８、空隙の高さｈ＝４となる
断面二次モーメントＩは次式（ｂ：幅、ｈ：高さ）で表される。

Ｉ＝（ｂｈ³−ｂ１ｈ１³）／１２
よって、
Ｉ＝（５２×８³−４８×４³）／１２＝１９６２
となり、断面二次モーメントＩ＝０．２０（ｃｍ⁴）となる。

同様にＡに垂直な方向は
Ｉ＝（８×５２³−４×４８³）／１２＝５６８７５
となり、断面二次モーメントＩ＝５．７（ｃｍ⁴）となる。

図６（ｃ）、図６（ｄ）はコの字形状で形成した時の断面図である。外形を８ｍｍ×５２ｍｍ、厚みを２ｍｍとしたとき、Ａ方向の断面二次モーメントを求める場合、図６（ｃ）に示す寸法となる。
まず、
ｅ１＝（ａＨ²＋ｂｔ²）／（２（ａＨ＋ｂｔ））
となるため、
ｅ１＝（４×８²＋４８×２²）／（２×（４×８＋４８×２））＝１．７５
次に、
ｅ２＝Ｈ−ｅ１＝８−１．７５＝６．２５
ｈ＝ｅ１−ｔ＝１．７５−２＝−０．２５
となる。

断面二次モーメントは次式で表される。

Ｉ＝（Ｂｅ１³−ｂｈ³＋ａｅ２³）／３
となるため、
Ｉ＝（５２×１．７５³−４８×（−０．２５）³＋４×６．２５³）／３＝４１９
となり、断面二次モーメントＩ＝０．０４（ｃｍ⁴）となる。

Ａに垂直な方向の断面二次モーメントを求める場合、図６（ｄ）に示す寸法となる。
ここで、
Ｉ＝（ＢＨ³−ｂｈ³）／１２
となるため、
Ｉ＝（８×５２³−６×４８³)/１２＝３８４４２
となり、断面二次モーメントは３．８（ｃｍ⁴）となる。

次にミラー１１７のサイズの決定方法について説明する。ミラー１１７は上方に配置されていて振動の影響を受けやすいため、可能な限り小さく軽くして、固有振動数を上げることが望ましい。ミラー１１７のサイズを小さくするためには、カメラ１０５及びプロジェクタ１０６及びジェスチャセンサ１０７の最適な配置が必要となる。

図７は本実施形態における情報処理装置１０９の光路を示す断面図である。なお、本実施形態では、プロジェクタ１０６は光軸に対して片側の光のみを投影に使用するものとする。

プロジェクタ１０６から延びる２本の線はプロジェクタの投影光束を示す。プロジェクタ１０６から照射された投影光束は徐々に広がり、ミラー１１７によって反射される。反射された投影光束は投影面１１０の投影領域に投影画像を形成する。言い換えれば、この光束の一部に遮蔽物を挿入すると投影画像に影を形成することになる領域である。

カメラ１０５から延びる２本の線はカメラ１０５の撮影光束を示す。投影面１１０上の撮像領域に載置された原稿はカメラ１０５の不図示のレンズ群に向かいミラー１１７を介して徐々に収束され、レンズ群を通ってカメラ１０５の撮像素子に結像される。言い換えれば、この光束の一部に物体を挿入すると、撮像領域中に物体が入り込んで撮影されることになる領域である。

投影面１１０には投影領域Ｐ”及び撮像領域Ｃ”及びジェスチャ検知領域（平面）Ｇ１”がある。ユーザーの使用用途に鑑みて投影面１１０における各領域の大小関係は下記のようになっている。

撮像領域Ｃ”＜投影領域Ｐ”＜ジェスチャ検知領域（平面）Ｇ１”
ジェスチャ検知は投影面１１０の高さ１００ｍｍまでの空間も検知することからジェスチャ検知領域（空間）Ｇ２”も必要である。そのため、ジェスチャ検知領域Ｇ１”は、一番大きく必要となる。プロジェクタ１０６は投影領域Ｐ”に対して最も近くに配置される。これは投影画像の解像度を可能な限り高くするために、プロジェクタ１０６による投影面１１０に対する光線の入射角度を投影面に垂直な状態になるべく近づけるためである。一般にプロジェクタ１０６の解像度は、デバイスの性能上、カメラ１０５やジェスチャセンサ１０７の解像度に比較して低くなる傾向がある。このためもっとも解像度が低下しやすいプロジェクタ１０６の解像度を維持するためにこの配置としている。そしてプロジェクタ１０６の外側にカメラ１０５が配置される。

ジェスチャセンサ１０７はプロジェクタ１０６の光束のカメラ側（撮影手段側）の光路であって、プロジェクタ１０６とミラー１１７の間の光路（図７においてはプロジェクタ１０６から延びる右側の破線）と、カメラ１０５の光束のプロジェクタ側（投影手段側）の光路であって、カメラ１０５とミラー１１７の間の光路（図７においてはカメラ１０５から延びる左側の一点鎖線）と、投影面１１０で形成される三角形の内側に配置される。

この場合のミラー１１７のサイズについて説明する。ミラー１１７のサイズは投影領域Ｐ”、撮像領域Ｃ”、ジェスチャ検知領域（平面）Ｇ１”、 ジェスチャ検知領域（空間）Ｇ２”を満たすサイズが必要である。ミラー１１７上での必要な領域はそれぞれ撮像使用領域Ｃ’、投影使用領域Ｐ’、ジェスチャ検知使用領域Ｇ’となる。このとき水平方向において投影領域Ｐ”と最も近いミラー１１７内のポイントＸはプロジェクタ１０６の光路である投影使用領域Ｐ’で決定される。また水平方向において投影領域Ｐ”と最も遠いミラー１１７内のポイントＹはカメラ１０５の光路である撮像使用領域Ｃ’で決定される。そして、ジェスチャ検知使用領域Ｇ’は一番幅が広くなるので、投影使用領域Ｐ’と撮像使用領域Ｃ’の間に配置する。これによりミラー１１７の使用する領域を少なくとも部分的に重ねてミラー１１７の大きさをなるべく小さくすることができる。

一方、プロジェクタ１０６の外側にカメラ１０５を配置し、その外側にジェスチャセンサ１０７を配置した場合について図８を参照して説明する。図８はカメラ１０５とジェスチャセンサ１０７の配置を入れ替えた場合の光路を示す断面図である。このとき水平方向において投影領域Ｐ”と最も近いミラー１１７内のポイントＸは図７と同様にプロジェクタ１０６の光路である投影使用領域Ｐ’によって決定される。一方で水平方向において投影領域Ｐ”と最も遠いミラー１１７内のポイントＹはジェスチャセンサ１０７の光路であるジェスチャ検知使用領域Ｇ’によって決定される。ジェスチャセンサ１０７に必要なジェスチャ検知領域Ｇ１”はカメラ１０５に必要な撮像領域Ｃ”よりも大きいため、ポイントＹは図７で示した位置よりも外側となる。この結果ミラー１１７のサイズは大きくなってしまう。

以上を踏まえて、ミラー１１７のサイズを小さくするためのカメラ１０５及びプロジェクタ１０６及びジェスチャセンサ１０７の配置は図７に示すように投影領域Ｐ”に近い順番にプロジェクタ１０６、ジェスチャセンサ１０７、カメラ１０５とする。

なお、図７に示すようにプロジェクタ１０６は一般的なプロジェクタのようにレンズ光軸に対して片側にのみ画像を投影するようにしている。レンズ光軸を通って投影される光線をＳＰとする。プロジェクタ１０６は光変調素子として液晶パネルを搭載しており、光変調素子によって投影画像の解像度(ドット)が決まる。本実施形態においては、図７の紙面に垂直な方向に１２８０ドット、紙面に平行な方向に８００ドットで表示できる光変調素子を備えている。光変調素子は液晶パネルに限らずデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等であってもよい。プロジェクタ１０６は投影領域に最も近づけるように配設し、併せてプロジェクタ１０６の光軸の投影面１１０に垂直な軸に対してなす角度をなるべく小さくしている。

図９に投影面１１０に向かってみた時の投影領域を示す。プロジェクタ１０６の光軸が傾いているため投影面に投影される画像２０１は台形となる。投影する画像データを処理して投影面の長方形画像２０２を得る（所謂、キーストン補正）。本実施形態において、必要な画像サイズはＷ＝６２０ｍｍ、Ｈ＝４６０ｍｍとする。よってキーストン補正前の画像２０１は６２０ｍｍ×４６０ｍｍ以上のサイズを必要とする。図７に示すように、プロジェクタ１０６の光軸ＳＰを投影面に垂直な軸に対して１４°とし、光軸部分においてプロジェクタ１０６から投影面１１０までの距離を７００ｍｍとしたときＷ１＝６２０ｍｍ、Ｗ２＝７１６ｍｍ、Ｈ１＝４６０ｍｍとなる。

前述のようにＷの方向は１２８０ドットで形成されているため情報処理装置１０９に近い側におけるＷ方向の解像度（ｄｐｉ）は５２ｄｐｉ（＝１２８０×２５．４／６２０）となる。また情報処理装置１０９から遠い側におけるＷ方向の解像度（ｄｐｉ）は４５ｄｐｉ（＝１２８０×２５．４／７１６）となる。Ｈ方向においても解像度（ｄｐｉ）は次第に変化するためＷ方向と同じく情報処理装置１０９に近い側は５２ｄｐｉ、遠い側は４５ｄｐｉとなる。

カメラ１０５は一般的なカメラのように光軸に対して対称に画像を撮影するようにしている。レンズ光軸を通って投影される光線をＳＣとする。カメラ１０５は撮像素子として１／１．７型のＣＭＯＳセンサを搭載しており、撮像素子によって解像度（ドット）が決まる。本実施形態においては図７の紙面に垂直な方向に４０７２ドット、紙面に平行な方向に３０４６ドットで撮像できる撮像素子を備えている。撮像素子はＣＭＯＳセンサに限らずＣＣＤ等であってもよい。カメラ１０５はプロジェクタ１０６に物理的に干渉しないように配置させ、併せて投影領域と中央を略同一とする領域を撮影できるように配置する。

図１０に投影面１１０に向かって見た場合の撮影領域を示す。カメラ１０５の光軸が傾いているため投影面上を撮影する画像３０１は台形となる。本実施形態において、必要な画像サイズ３０２はＡ３原稿を撮影可能とするためにＷ＝４３２ｍｍ以上、Ｈ＝２９７ｍｍ以上とする。よって撮影領域３０１は４３２ｍｍ×２９７ｍｍ以上のサイズを必要とする。

図７に示すように、カメラ１０５の光軸を投影面に垂直な軸に対して３３°とし、光軸部分において撮影部から投影面までの距離を９００ｍｍとしたときＷ１＝４２６ｍｍ、Ｗ２＝５５５ｍｍ、Ｗ３＝４３９ｍｍ、Ｗ４＝５２５ｍｍとなる。前述のようにＷの方向は４０７２ドットで形成されているため、情報処理装置１０９に近い側におけるＷ方向の解像度（ｄｐｉ）は２３６ｄｐｉ（＝４０７２×２５．４／４３９）となる。また情報処理装置１０９から遠い側におけるＷ方向の解像度（ｄｐｉ）は１９７ｄｐｉ（＝３０４６×２５．４／５２５）となる。Ｈ方向においても解像度（ｄｐｉ）は次第に変化するためＷ方向と同じく情報処理装置１０９に近い側は２３６ｄｐｉ、遠い側は１９７ｄｐｉとなる。解像度の低いプロジェクタ１０６を投影領域に近い側に配置することで解像度の劣化による画像の視認性の差を紙面方向において低減させることができる。

なお、上記の説明では、カメラ１０５及びプロジェクタ１０６及びジェスチャセンサ１０７の３つを用いる場合について説明した。しかし、図１１に示すように、カメラ１０５でユーザの手の動きを撮影することにより、ユーザの手の動きを検出し、ジェスチャセンサ１０７を省略することも可能である。こうすることにより、情報処理装置のコストをより削減することも可能である。

以上説明したように、上記の実施形態のようにプロジェクタを投影面のなるべく近くに配置することで、投影面に対する投影光軸の角度を垂直に近くすることが可能となり、投影画像の分解能を上げることができる。また、カメラ、プロジェクタ、ジェスチャセンサの配置を投影領域に近い順番にプロジェクタ、ジェスチャセンサ、カメラとすることによりミラーを小さくでき、ミラーの有害な振動を抑制することができる。

１０１：ＣＰＵ、１０４：記憶装置、１０５：カメラ、１０６：プロジェクタ、１０７：ジェスチャセンサ、１０９：情報処理装置、１１０：投影面、１１１：電子データ画像、１１２：台座、１１３：メインフレーム、１１４ａ，１１４ｂ：サイドフレーム、１１５：ミラーユニット、１１７：ミラー

Claims (11)

1. 画像を投影する投影手段と、
   前記投影手段から投影される画像を投影面に向けて反射するミラーを備えたミラーユニットと、
   前記投影手段の投影領域内における被検出物の動きを、前記ミラーを介して検出する検出手段と、
   前記ミラーの面内方向において、前記投影手段の光軸を前記ミラーの面内に投影したときの投影線の向きを第１方向とし、前記ミラーの面内方向において、前記第１方向と直交する向きを第２方向としたとき、
   前記第１方向に関して、前記投影手段の光軸と前記ミラーの交点よりも前記投影手段が配置されている側で前記ミラーと接続して前記ミラーを支持する第１支持部と、
   前記第１方向に関して、前記投影手段の光軸と前記ミラーの交点よりも前記投影手段が配置されている側で、かつ、前記第１の支持部とは前記第２方向に関して異なる位置で前記ミラーと接続して前記ミラーを支持する第２支持部と、を備え、
   前記第１支持部および前記第２支持部は、装置本体に取り付けられた状態において、装置本体側に取り付けられた側を固定端、前記ミラーユニットに接続する側を自由端としたときの、前記第１支持部および前記第２支持部の前記自由端が前記第１方向に振動する場合の１次固有振動数よりも前記第２方向に振動する場合の１次固有振動数の方が低くなるように設けられていることを特徴とする情報処理装置。
2. 前記第１支持部および前記第２支持部は、前記第１方向の断面二次モーメントよりも、前記第２方向の断面二次モーメントの方が小さいことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記ミラーユニットの前記第１支持部および前記第２支持部が取り付けられている側を固定端とし、前記固定端とは逆側を自由端としたとき、前記ミラーユニットの前記自由端が前記ミラーユニットの厚み方向に振動する１次固有振動数は、前記第１支持部及び前記第２支持部の前記第２方向に対する固有振動数よりも高くされていることを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
4. 前記第１支持部と前記第２支持部は、鉛直方向に垂直な断面形状が長方形の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
5. 前記長方形が中空の形状であることを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
6. 前記投影手段による投影領域を撮影する撮影手段をさらに備え、前記投影手段は前記撮影手段よりも解像度が低いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の情報処理装置。
7. 前記ミラーは前記情報処理装置の上部に配置され、前記投影手段と前記検出手段は、前記ミラーよりも前記情報処理装置の下方の位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
8. 前記投影手段と前記検出手段のそれぞれの光軸は前記ミラーに向けられ、前記投影手段と前記検出手段のそれぞれの光路は前記ミラーで反射されて、下向きに向けられることを特徴とする請求項７に記載の情報処理装置。
9. 前記投影面は、前記情報処理装置の下方に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
10. 前記検出手段は、前記投影手段と断熱された状態で配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
11. 前記検出手段は、赤外線を照射し、ユーザの手で反射された赤外線を受光することにより、ユーザの手の位置を検出することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の情報処理装置。

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