JP2016103061A - 画像投影システム - Google Patents

Abstract

【課題】投影画像とポインティングデバイスとの距離によらず、ポインティングデバイスの指示位置に表示されるカーソルやポインタの視認性を良好なものとする。【解決手段】スクリーン１３０に投影画像１４０を投影する画像投影装置１と、画像投影装置１に投影情報を供給する映像供給装置１１０と、投影画像１４０上の位置指定が可能な電子ペン５０と、を備えた画像投影システム１００において、被投影面１４０とポインティングデバイス５０との距離を推定する距離推定部と、推定された距離に応じて、投影画像１４０上の電子ペン５０の指示位置に表示されるカーソル５８のサイズを変更させるサイズ変更部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、画像投影システムに関する。

画像投影装置として広く知られたプロジェクタは、近来、液晶パネルの高解像化、光源ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化などが進んでいる。また、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を利用した小型軽量な画像投影装置が普及し、オフィスや学校のみならず家庭においても広くこれら画像投影装置が利用されるようになってきている。

近年、画像投影装置とパーソナルコンピュータなどの映像供給装置（情報処理装置）とを接続した画像投影システムにおいて、画像投影装置から被投影面（スクリーン）に投影されている投影画像に対して、ユーザが付属の電子ペンなどのポインティングデバイスを用いて、スクリーン上のポインタ操作や、文字や図形の手書き入力操作などを可能としたインタラクティブな画像投影システム（インタラクティブシステムともいう）が知られている。また、スクリーンから離れた位置においても、投影画像に対して操作を可能としたポインティングデバイス（リモートポインティングデバイス）も知られている。また、映像供給装置から入力される画像についての投影画像に対して、一般的なマウスと同様に、左クリック操作、右クリック操作などが可能なポインティングデバイスも知られている。

これらのインタラクティブシステムでは、投影画像中に位置情報を判定するための情報を含ませて投影させて、ポインティングデバイスで投影画像中の位置情報を読み取ることで、ポインティングデバイスの操作位置を検出する方式が知られている。このインタラクティブシステムでは、ポインティングデバイスの操作位置を、ポインティングデバイスから、画像投影装置を介して、または直接、映像供給装置へ送信することで映像供給装置での操作に反映させている。

また、画像投影装置の内部または外部に撮像装置を備え、被投影面を撮像した画像に基づいて、ポインティングデバイスの操作位置を検出する方式も知られている。このインタラクティブシステムでは、ポインティングデバイスとしてレーザーポインタなどを用い、投影画像上に視認可能に表示されるレーザーポインタの照射位置を、撮像装置で撮像し、このデータを、画像投影装置を介して、または直接、映像供給装置へ送信することで映像供給装置での操作に反映させている。

例えば、特許文献１には、表示画面の映像のある部分を光照射し、照射スポットを含む画面をビデオカメラで撮像し、撮影した信号から光照射位置を求め、座標位置情報をパーソナルコンピュータへポインティング情報として送るポインティングシステムが開示されている。

しかしながら、従来のインタラクティブシステムでは、ユーザがポインティングデバイスを被投影面の近くで操作した場合であっても、遠くで操作した場合であっても、ポインティングデバイスの指示位置に表示されるカーソル（マウスカーソルなど）やポインタ（レーザーポインタなど）は同じものであった。

このため、ユーザがポインティングデバイスを被投影面から離れた位置から操作している場合には、カーソルやポインタの視認性が相対的に悪くなってしまっていた。

そこで本発明は、投影画像とポインティングデバイスとの距離によらず、ポインティングデバイスの指示位置に表示されるカーソルやポインタの視認性を良好なものとする画像投影システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像投影システムは、被投影面に投影画像を投影する画像投影装置と、該画像投影装置に投影情報を供給する映像供給装置と、前記投影画像上の位置指定が可能なポインティングデバイスと、を備えた画像投影システムにおいて、前記被投影面と前記ポインティングデバイスとの距離を推定する距離推定部と、前記距離推定部で推定された距離に応じて、前記投影画像上の前記ポインティングデバイスの指示位置に表示される指示部のサイズを変更させるサイズ変更部と、を備えたものである。

本発明によれば、投影画像とポインティングデバイスとの距離によらず、ポインティングデバイスの指示位置に表示されるカーソルやポインタの視認性を良好なものとすることができる。

画像投影システムの一例を示す概略構成図である。 画像投影装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 画像投影装置の側面図であって、被投影面への投影状態を示した図である。 （Ａ）画像投影装置の外装カバーを外した状態を示す斜視図、（Ｂ）（Ａ）の丸囲み部分の拡大構成図である。 照明ユニット、投影ユニット、画像表示素子ユニット、および光源ユニットの断面図である。 画像投影装置の機能ブロック図である。 電子ペンの機能ブロック図である。 映像供給装置の機能ブロック図である。 投影画像から離れた位置で電子ペンを操作する際の様子を示す模式図である。 投影画像の至近位置で電子ペンを操作する際の様子を示す模式図である。 画像投影装置がスクリーンに投影画像を投影している様子を示す概略図（１）である。 画像投影システムが実行するカーソルサイズ変更処理のフローチャートである。 スクリーンと電子ペンとの距離推定処理の説明図であって、（Ａ）電子ペンをスクリーンの至近距離で動かした様子、（Ｂ）電子ペンをスクリーンから離れた位置で動かした様子である。 スクリーンと電子ペンとの距離推定テーブルの一例である。 画像投影装置がスクリーンに投影画像を投影している様子を示す概略図（２）である。 画像投影装置がスクリーンに投影画像を投影している様子を示す概略図（３）である。 画像投影システムが実行するポインタサイズ変更処理のフローチャートである。 画像投影装置がスクリーンに投影画像を投影している様子を示す概略図（４）である。 画像投影装置がスクリーンに投影画像を投影している様子を示す概略図（５）である。

以下、本発明に係る構成を図１から図１９に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態では、投影画像中にポインティングデバイスが読み込むための位置情報が埋め込まれる方式の画像投影システムについて説明する。この方式としては、例えば、テキサスインスツルメンツ社のＰｏｉｎｔｂｌａｎｋ（ポイントブランク）という技術が知られているが、投影画像中に位置情報が埋め込まれ、該位置情報をポインティングデバイスで読み込み、読み込んだ情報に基づいて、ポインティングデバイスのポイント位置を検出可能なものであればよい。

（画像投影システム）
図１は、画像投影システム１００の一例を示す概略構成図である。画像投影システム１００は、画像投影装置（プロジェクタ）１と、映像信号（投影情報ともいう）を画像投影装置１に供給する映像供給装置１１０と、を含んで構成されており、画像投影装置１と映像供給装置１１０とは、ケーブル１２０によって接続されている。なお、映像信号には静止画表示のための画像信号も含まれる。

画像投影装置１は、映像供給装置１１０が提供する映像信号を基に映像を生成し、スクリーン１３０等の被投影面に投影するプロジェクタである。図１では、スクリーン１３０上に画像投影装置１から投影画像１４０が投影されている。

画像投影装置１は、映像信号を入力するインタフェースとして、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface）（登録商標）端子、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ端子、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ端子、ＶＧＡ（Video Graphics Array）入力端子、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子、ＲＣＡ端子等の画像入力端子を備えている。また、画像投影装置１は、複数の画像入力端子を備えていることが好ましい。画像入力端子に接続されたケーブル１２０を介して映像供給装置１１０から映像信号を受信する。ケーブル１２０は、通信インタフェースに準拠したケーブルであって、例えば、ＨＤＭＩケーブルである。

また、画像投影装置１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉ（登録商標）等の無線通信プロトコルに準拠した無線通信により、映像供給装置１１０から映像信号を受信してもよい。

映像供給装置１１０は、画像投影装置１が投影すべき画像を提供する装置である。映像供給装置１１０は、映像信号を出力するインタフェースを備えており、映像供給装置１１０の表示画像を形成する映像信号を所定の転送レート（例えば、３０ｆｐｓ（frame per second）〜６０ｆｐｓ）で画像投影装置１に送信する。

映像供給装置１１０も同様に、映像信号を出力するインタフェースとして、ＨＤＭＩ端子、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ端子、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ端子、ＶＧＡ入力端子、Ｓ−ＶＩＤＥＯ端子、ＲＣＡ端子等の画像出力端子を備えており、これらの端子に接続されたケーブル１２０を介して画像投影装置１に送信することができる。また、映像供給装置１１０は、無線通信により、画像投影装置１に映像信号を送信してもよい。

映像供給装置１１０としては、例えば、ノート型ＰＣ、デスクトップ型ＰＣやタブレット型ＰＣ、スマートフォン等の映像信号を供給可能な情報処理装置を用いることができる。なお、図１に示す例では、画像投影装置１に１つの映像供給装置１１０が接続されているが、画像投影装置１に複数の映像供給装置１１０を接続するものであってもよい。

また、画像投影システム１００は、ユーザが握持した状態でスクリーン１３０上または離間した位置から投影画像１４０に向けて操作することで、種々の操作を実行することができるポインティングデバイスである電子ペン５０を備えている。電子ペン５０で指示した投影画像１４０上の位置には、カーソル５８が表示され、ユーザはどこを指示しているかを知ることができる。電子ペン５０は、画像投影装置１および映像供給装置１１０、または映像供給装置１１０に無線通信により接続され、信号の送信が可能となっている。

（画像投影装置）
図２は、画像投影装置１の一実施形態を示す外観斜視図である。また、図３は、画像投影装置１の側面図であって、スクリーン１３０への投影状態を示した図である。

画像投影装置１は、装置内部に光源としてのランプや多数の電子基板を備えており、起動時には、装置の内部温度が上昇する。このため、画像投影装置１には、内部の構成部品が耐熱温度を超えないように、吸気口１１および排気口１２が設けられている。

図４（Ａ）は、画像投影装置１の外装カバー２を外した状態を示す斜視図である。また、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の丸囲み部分で示す光学エンジン３と光源ユニット４の拡大構成図である。図４に示すように、画像投影装置１は、光学エンジン３および光源ユニット４を備えている。また、図５は、照明装置である照明ユニット３ａ（照明光学系）、投影ユニット３ｂ（投影光学系）、画像表示素子ユニット１０、および光源ユニット４の上面から見た断面図である。光学エンジン３は、照明ユニット３ａおよび投影ユニット３ｂからなる。

図４に示すように、吸気口１１、排気口１２の内側には、それぞれ吸気ファン１３、排気ファン１４が設けられており、吸気ファン１３から吸入した外気を排気ファン１４から排出することで、装置内の強制気流による空冷がなされる。

画像投影装置１においては、光源ユニット４の光源からの光（白色光）が光学エンジン３の照明ユニット３ａに照射される。照明ユニット３ａ内では、照射された白色光をＲＧＢに分光した後、レンズ、ミラー等により画像表示素子ユニット１０へ導き、変調信号に応じて画像形成する画像表示素子ユニット１０とその画像を投影ユニット３ｂによりスクリーン１３０へ拡大投影する構成となっている。

光源ユニット４の光源であるランプ１５としては、種々のランプを用いることができるが、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアークランプを用いることができる。例えば、高圧水銀ランプを用いることが好ましい。

また、光源ユニット４の側面の一方向側には光源を冷却するファン１６が設けられている。ファン１６は、光源ユニット４の各部が設定された定格温度範囲内の温度となるように、その回転数が制御される。また、光源ユニット４からの光の出射方向と投影ユニット３ｂからの画像光の出射方向は、図５に示すように、略９０°の関係となっている。

また、光学エンジン３の照明ユニット３ａは、光源から照射された光を分光するカラーホイール５（回転色フィルター）と、カラーホイール５から出射した光を導くライトトンネル６と、リレーレンズ７、平面ミラー８および凹面ミラー９と、を備えている。また、照明ユニット３ａ内には、画像表示素子ユニット１０が設けられる。

照明ユニット３ａでは、先ず、光源からの出射光である白色光が、円盤状のカラーホイール５で単位時間毎にＲＧＢの各色が繰り返す光に変換され出射される。カラーホイール５から出射された色分離された光は、ライトトンネル６に導かれる。ライトトンネル６は、入射された光がその内部（内壁）で複数回反射され合成されることで均一化する照明均一変換光学部材である。

次いで、ライトトンネル６から出射された光は、２枚のレンズを組み合わせてなるリレーレンズ７により、光の軸上色収差を補正しつつ集光される。また、リレーレンズ７から出射される光は、平面ミラー８および凹面ミラー９によって反射されて、画像表示素子ユニット１０に集光される。画像表示素子ユニット１０は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、画像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の画像を形成するように投影光を加工して反射する画像表示素子（光変調素子）としてのＤＭＤ素子１０ａを備えている。

画像表示素子ユニット１０は、入力信号に応じてマイクロミラーのオンオフを切り替えることで投影ユニットへ光を出力する光を選別するとともに階調を表現する。すなわち、ＤＭＤ素子１０ａにより、時分割で画像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投影レンズへ反射され、捨てる光はＯＦＦ光板へ反射される。画像表示素子ユニット１０で使用する光は投影ユニット３ｂへ反射し、投影ユニット３ｂ内の複数の投影レンズを通り拡大された画像光はスクリーン１３０上へ拡大投影される。

図６に画像投影装置１の機能ブロック図を示す。画像投影装置１は、映像入力端子部２０、映像音声処理部２１、音声出力ユニット２２、ランプ制御部２３、光学制御部２４、操作部２５、操作受付部２７、入出力インタフェース２８、無線通信部２９、主制御部３０、ファン制御部３３等を備えている。

映像入力端子部２０は、映像供給装置１１０にケーブル１２０にて接続される端子部であって、ＨＤＭＩ端子、ビデオ端子、ＲＧＢ端子などである。

映像音声処理部２１は、入力された映像信号をＲＧＢのデジタル映像データに変換し、主制御部３０に転送する。また、映像入力端子部２０、主制御部３０から入力された音声データをＤ／Ａ変換してスピーカーなどの音声出力ユニット２２に出力する。

主制御部３０は、メインプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、制御プログラム等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）と、各処理におけるデータを一時的に格納しておくメモリデバイス（例えば、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等）と、電源ＯＦＦ時にも設定情報等を記録しておく不揮発性メモリであるＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等がバスで接続された制御手段である。ＮＶＲＡＭに替えて、ＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の種々の不揮発性メモリを用いてもよい。

また、主制御部３０は、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離を推定する距離推定部３１と、映像供給装置１１０で処理可能なマウス情報を生成するとともに、該マウス情報を、入出力インタフェース２８を介して映像供給装置１１０に送信するマウス情報生成部３２と、を備えている。

主制御部３０は、映像音声処理部２１より転送されるＲＧＢ映像データを表示すべく、ランプ制御部２３および光学制御部２４を制御する。ランプ制御部２３は、主制御部３０からの制御に基づいて、光源としてのランプ１５を制御する。また、光学制御部２４は、主制御部３０からの制御に基づいて、光学エンジン３、画像表示素子ユニット１０を制御する。また、ファン制御部３３は、主制御部３０からの制御に基づいて、ファン１６を制御する。

操作部２５は、ユーザからの種々の操作要求を受け付けるものであり、画像投影装置１の外面に設けられるキーボタン（本体キー）によって構成される。例えば、各種設定や選択を行うためのメニュー画面を表示させるメニューキーなどを備えている。また、操作要求には、メニュー画面等のＯＳＤ画面の表示指示、投影している画像のアスペクト比の変更要求、画像投影装置１の電源ＯＦＦ要求、ランプ１５の光量を変更するランプパワー変更要求、などが含まれる。操作部２５は、操作要求を受け付けると、当該操作要求を主制御部３０に通知する。

また、遠隔操作手段としてのリモコン２６には、操作部２５と同様のキーボタンが備えられており、操作部２５と同様の操作が可能である。リモコン２６からの操作要求は、赤外線データで操作受付部２７に送信され、操作受付部２７は、リモコン２６からの信号を受信すると、主制御部３０へ通知する。

無線通信部２９は、電子ペン５０から送信される位置情報、クリック情報、加速度情報などの情報を受信して、これを主制御部３０に通知する。

入出力インタフェース２８は、映像供給装置１１０と接続する通信インタフェースであって、電子ペン５０からの位置情報、クリック情報、加速度情報に基づいて生成されるマウス情報などが画像投影装置１から映像供給装置１１０に送信される。例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの通信インタフェースである。

（電子ペン）
図７に電子ペン５０の機能ブロック図を示す。電子ペン５０は、第１ボタン５１、第２ボタン５２、ペン先ボタン５３、操作受付部５４、加速度検出部５５、位置情報検出部５６、無線通信部５７、電子ペン制御部６０を備え、投影画像１４０上の位置指定および指定された位置での各種のクリック操作が可能となっている。

操作受付部５４は、第１ボタン５１、第２ボタン５２、ペン先ボタン５３が押下されたことを検知して、これを電子ペン制御部６０へ通知する。ペン先ボタン５３は、電子ペン５０の先端部をスクリーン１３０上に押し付けることで押下することが可能となっている。

ここでは、第１ボタン５１がマウスの左ボタン、第２ボタン５２がマウスの右ボタン、ペン先ボタン５３がマウスの左ボタンに割り当てられているものとする。なお、ボタンの数および機能の割り当てについては、特に限られるものではない。

加速度検出部５５は、電子ペン５０の加速度を検知するものであって、例えば、加速度センサ（Ｇセンサ）である。

位置情報検出部５６は、投影画像１４０に埋め込まれた位置情報を読み取るものであって、例えば、光を受光する光検出センサと、受光した光を電気信号へ変換する光変換部とを備えている。

無線通信部５７は、画像投影装置１または映像供給装置１１０に対して、位置情報、クリック情報、加速度情報の各情報を送信する。また、画像投影装置１または映像供給装置１１０からの制御信号を受信可能とすることも好ましい。

電子ペン制御部６０は、例えば、マイクロコントローラで構成され、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などの演算回路および記憶回路を備えている。

電子ペン制御部６０は、加速度検出部５５で検出される加速度情報と、位置情報検出部５６で検出される位置情報と、を所定間隔で継続的に、無線通信部５７を介して画像投影装置１に送信している。また、操作受付部５４からいずれかのボタンがクリックされた情報を受けた時は、該クリック情報を、無線通信部５７を介して画像投影装置１に送信する。

（映像供給装置）
図８に映像供給装置１１０の機能ブロック図を示す。映像供給装置１１０は、データを入力するための入力部１１１と、ディスプレイなどの表示部１１２と、データ通信を行うための通信部１１３と、装置全体の制御を司る制御手段としてのＣＰＵ１１４と、ＣＰＵ１１４のワークエリアとして使用されるＲＡＭ１１５と、ＣＰＵ１１４を動作させるための各種プログラム等を記憶した記憶部１１６とから構成されている。また、マウス情報処理部１１７は、画像投影装置１から送信されるマウス情報に基づいて、投影画像１４０にカーソル５８を表示させるとともに、カーソル５８の移動、各種クリック操作として反映させる。

（スクリーンからの距離によるカーソルの視認性）
図９は、スクリーン１３０上の投影画像１４０から離れた位置（遠距離）で電子ペン５０を操作する際の様子を示す模式図である。図１０は、スクリーン１３０上の投影画像１４０の至近位置（近距離）で電子ペン５０を操作する際の様子を示す模式図である。

ここでカーソル５８の表示について考える。画像投影装置１で投影される投影画像１４０は、通常、電子ペン５０を操作している操作者と、その周囲にいる視聴者が視認している。また、電子ペン５０を操作している操作者が、スクリーン１３０に最も近い位置にいる場合が多い。

そして、電子ペン５０が操作されると投影画像１４０上にはカーソル５８が表示され、操作者は、カーソル５８の表示を見ながら、電子ペン５０での指示位置を移動させる。この時、操作者がスクリーン１３０から離れた位置から電子ペン５０を操作している場合、カーソル５８は、スクリーン１３０の近くにいる場合に比べて、相対的に小さく見えることとなるため、視認性が低下し、操作が困難になる場合があった。

これに対し、例えば、あらかじめ大きなカーソルを表示させるようにすることも考えられるが、常に大きなカーソルが表示されることとなるので、投影画像１４０上の他の部分の視認性が低下してしまう。このため、操作者が、電子ペン５０をカーソル５８が十分な視認性を持っている距離で操作する場合は、あまり大きいカーソルが表示されることは好ましくない。

そこで、本実施形態では、被投影面（スクリーン１３０）に投影画像（投影画像１４０）を投影する画像投影装置（画像投影装置１）と、該画像投影装置に投影情報を供給する映像供給装置（映像供給装置１１０）と、投影画像上の位置指定が可能なポインティングデバイス（電子ペン５０）と、を備えた画像投影システム（画像投影システム１００）において、被投影面とポインティングデバイスとの距離を推定する距離推定部（画像投影装置１の距離推定部３１または映像供給装置１１０のマウス情報処理部１１７）と、距離推定部で推定された距離に応じて、投影画像上のポインティングデバイスの指示位置に表示される指示部（カーソル５８、ポインタ５９）のサイズを変更させるサイズ変更部（映像供給装置１１０のマウス情報処理部１１７または画像投影装置１の距離推定部３１）と、を備えたものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

（カーソルサイズ変更処理）
図１１は、画像投影システム１００において、画像投影装置１がスクリーン１３０に投影画像１４０を投影している様子を示す概略図である。図１１には、画像投影システム１００において各装置で送受信されるデータを併せて示している。

本実施形態では、映像供給装置１１０から画像投影装置１に投影情報（映像信号）が送信されている。画像投影装置１は、この投影情報に基づいて投影画像１４０を投影する際に、ポイント位置を算出するための位置情報を投影画像１４０に埋め込んで投影を行う。なお、投影画像１４０中に含まれる位置情報は、映像供給装置１１０が付加するものであってもよい。

電子ペン５０は、加速度検出部５５で検出される加速度情報と、位置情報検出部５６により投影画像１４０中から読み取った位置情報を、無線通信部５７から画像投影装置１に継続して、送信している。また、ボタン５１〜５３が押下された際は、クリック情報を画像投影装置１に送信する。

画像投影装置１は、無線通信部２９にて電子ペン５０から加速度情報、位置情報およびクリック情報を受信して、主制御部３０に送る。

主制御部３０は、位置情報に基づいてポイント位置を算出するとともに、クリック情報があるときはこれと併せて、映像供給装置１１０のマウスドライバ（マウス情報処理部１１７、図８参照）等で処理可能な情報であるマウス情報を生成し、これを映像供給装置１１０に送信する。

映像供給装置１１０は、マウス情報に基づいて、投影画像１４０に電子ペン５０のカーソル５８を表示させるとともに、カーソル５８の移動、各種クリック操作として反映させる。

この時、画像投影装置１の主制御部３０と、映像供給装置１１０のマウス情報処理部１１７は、以下に説明するカーソルサイズ変更処理を実行する。このカーソルサイズ変更処理は、主制御部３０の距離推定部３１において、位置情報と加速度情報の変化量に基づいて、スクリーン１３０と電子ペン５０の距離を推定し、推定した距離情報もマウス情報に含めて映像供給装置１１０に送信する。

映像供給装置１１０では、推定されたスクリーン１３０と電子ペン５０の距離（距離情報）に応じて、カーソル５８として表示させるカーソル画像を選択するものである。

図１２は、本実施形態に係る画像投影システムが実行するカーソルサイズ変更処理のフローチャートである。

画像投影装置１の距離推定部３１は、スクリーン１３０と電子ペン５０の距離を推定する（Ｓ１０１）。以下にスクリーン１３０と電子ペン５０との距離推定処理（Ｓ１０１）の好ましい一例について説明する。

スクリーン１３０と電子ペン５０との距離は、電子ペン５０の加速度検出部５５で検出する値（加速度情報）の変化量と、位置情報検出部５６により投影画像１４０中から読み取った位置情報の変化量から推定することができる。

図１３は、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離推定処理の説明図である。図１３（Ａ）は電子ペン５０をスクリーン１３０の至近距離で動かした様子、図１３（Ｂ）は電子ペン５０をスクリーン１３０から離れた位置で動かした様子を示している。

図１３では、電子ペン５０を５０ａで示す位置から５０ｂに示す位置まで動かした様子を示しており、カーソル５８は、５８ａで示す位置から５８ｂに示す位置まで移動している。また、投影画像１４０上のカーソル５８の移動座標距離を矢印Ａ、ユーザが実際に電子ペン５０を移動させる移動距離を矢印Ｂにて示している。

ここで、図１３（Ｂ）のように、投影画像１４０から離れて電子ペン５０が操作される場合、投影画像１４０から離れれば離れるほど電子ペン５０から見た投影画像１４０が小さくなるので、同じ投影画像１４０上の移動座標距離Ａであっても、画面に触れて操作する場合と比較して実際にペンを動かすペン移動距離Ｂは短くて済むこととなる。

この点に着目し、投影画像１４０上の移動座標距離と、実際に電子ペン５０が移動した距離を比較することで、電子ペン５０が投影画像１４０からどのぐらい離れているかを推定することができる。なお、移動座標距離Ａは、位置情報検出部５６で検出する位置情報の移動量であり、ペン移動距離Ｂは、加速度検出部５５で検出する加速度情報の変化量に基づいて算出することができる。

すなわち、移動座標距離Ａに対してペン移動距離Ｂが大きいほど、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離は近いといえる。移動座標距離Ａ≒ペン移動距離Ｂの場合は、電子ペン５０は、スクリーン１３０上またはスクリーン１３０の至近距離にあると推定できる。また、移動座標距離Ａに対してペン移動距離Ｂが小さくなるほど、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離は遠くなっていると推定できる。

図１４は、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離推定テーブルの一例である。この距離推定テーブルは、例えば、主制御部３０の不揮発性メモリに記憶される。図１４に示すような、移動座標距離Ａとペン移動距離Ｂとの対応関係に応じたスクリーン１３０と電子ペン５０との距離を規定したテーブルを予め設定しておくことで、移動座標距離Ａとペン移動距離Ｂに基づいて、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離を推定することができる。

なお、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離の推定方法は、上述の方法に限られるものではなく、例えば、電子ペン５０が撮像装置（ＣＣＤカメラなどの撮像部）を備え、電子ペン５０がスクリーン１３０に向けられた状態で、スクリーン１３０を撮像し、該画像情報を送信して、画像情報中の投影画像１４０のサイズに基づいて、距離を推定する方法としてもよい。この場合、電子ペン５０は加速度検出部５５に替えて撮像部を備え、画像投影装置１は、加速度情報ではなく、画像情報に基づいて距離を推定する。

また、電子ペン５０が測距センサを備え、電子ペン５０がスクリーン１３０に向けられた状態で、スクリーン１３０との距離を測り、距離を推定し、この距離情報を送信する方法としてもよい。この場合、電子ペン５０は加速度検出部５５に替えて測距センサを備え、画像投影装置１は、加速度情報ではなく、距離情報に基づいて距離を推定する。

この距離推定処理（Ｓ１０１）で推定された距離情報は、マウス情報生成部３２が生成するマウス情報に含まれて、映像供給装置１１０に送信される。

フローチャートの説明に戻る。マウス情報を受けた映像供給装置１１０のマウス情報処理部１１７は、距離情報に基づいて、推定されたスクリーン１３０と電子ペン５０との距離が、予め距離について設定された閾値以下であるか否かを判断する（Ｓ１０２）。判断の結果、閾値以下、すなわち距離が近い場合は（Ｓ１０２：Ｙ）、カーソル画像Ａを設定し（Ｓ１０３）、閾値を超える、すなわち距離が遠い場合は（Ｓ１０２：Ｎ）、カーソル画像Ｂを設定する（Ｓ１０４）。カーソル画像Ｂは、そのサイズ（画素数）がカーソル画像Ａよりも大きい画像であって、カーソル画像Ａ，Ｂは、予め映像供給装置１１０の記憶部１１６に記憶されている。なお、カーソル画像Ａは、既定サイズのカーソル画像を用いることもできる。

そして、マウス情報処理部１１７は、設定されたいずれかのカーソル画像を位置情報に基づいた位置に表示させる（Ｓ１０５）。映像供給装置１１０から画像投影装置１に送信される投影情報に、この情報が含まれる。

前述の図１１は、画像投影システム１００において、画像投影装置１がスクリーン１３０にカーソル画像Ａが表示された投影画像１４０を投影している様子を示している。また、図１５に、画像投影システム１００において、画像投影装置１がスクリーン１３０にカーソル画像Ｂが表示された投影画像１４０を投影している様子を示す。

なお、図１２の例では、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離判断を、１つの閾値を用いて遠い場合と近い場合の２パターンに判別しているが、推定された距離の範囲（３以上の範囲）ごとに、それぞれ対応するサイズのカーソル画像を設定しておき、この関係をカーソルサイズテーブル（指示部サイズテーブル）として記憶しておき、より細かい範囲で、カーソル画像のサイズを設定するようにしてもよいのは勿論である。

また、本実施形態では、画像投影装置１の距離推定部３１がＳ１０１の処理を実行し、マウス情報に推定結果の距離情報を含めて映像供給装置１１０に送信しているが、画像投影装置１の距離推定部３１において、Ｓ１０２の判定を実行し、対応するカーソル画像を映像供給装置１１０側で設定させるための情報（カーソル画像Ａまたはカーソル画像Ｂを指定する情報）を含めたマウス情報として、これを映像供給装置１１０に送信するようにしてもよい。すなわち、サイズ変更部を画像投影装置１のマウス情報生成部３２が備える構成とするものである。

また、画像投影装置１からは、距離推定処理（Ｓ１０１）に必要な、加速度情報と位置情報をそのまま映像供給装置１１０に送信するようにして、映像供給装置１１０のマウス情報処理部１１７側で距離推定処理（Ｓ１０１）を実行してもよい。すなわち、距離推定部３１を映像供給装置１１０のマウス情報処理部１１７が備える構成とするものである。

以上説明した本実施形態に係る画像投影装置１によれば、画像投影装置１により投影画像１４０が表示されているスクリーン１３０と、ユーザが操作する電子ペン５０の距離に応じて、表示されるカーソル５８の大きさを変更することで、ユーザがスクリーン１３０から離れた位置にいる場合であっても、カーソルの視認性を良好に維持することができる。

［第２の実施形態］
以下、本発明に係る画像投影システムの他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。

図１６は、第２の実施形態に係る画像投影システム１００において、画像投影装置１がスクリーン１３０に投影画像１４０を投影している様子を示す概略図である。

この画像投影システム１００は、ポインティングデバイスとしてレーザーポインタなどの電子ペン５０を用いるとともに、撮像装置７０を備え、スクリーン１３０を撮像した画像に基づいて、ポインティングデバイスの操作位置を検出する。なお、撮像装置７０は、画像投影装置１が内部に備えるものであってもよい。

本実施形態では、電子ペン５０は、位置情報検出部５６（図７）に替えてレーザ発光部（照射部）を備えており、スクリーン１３０の指示位置を照射する。このため投影画像１４０の照射位置には、ポインタ５９（光跡）が表示される。電子ペン５０から画像投影装置１には、加速度情報およびクリック情報が送信される。

撮像装置７０は、ポインタ５９が表示された投影画像１４０を撮像し、この撮像情報を画像投影装置１に送信する。

図１７は、本実施形態に係る画像投影システムが実行するポインタサイズ変更処理のフローチャートである。

画像投影装置１の距離推定部３１は、スクリーン１３０と電子ペン５０の距離を推定する（Ｓ２０１）。本実施形態では、撮像情報中のポインタ５９の位置から位置情報を算出し、算出した位置情報と加速度情報の変化量に基づいて、スクリーン１３０と電子ペン５０との距離を推定する。この距離推定処理（Ｓ２０１）で推定された距離情報は、マウス情報生成部３２が生成するマウス情報に含まれて、映像供給装置１１０に送信される。

マウス情報を受けた映像供給装置１１０のマウス情報処理部１１７は、距離情報に基づいて、推定されたスクリーン１３０と電子ペン５０との距離が、予め距離について設定された閾値以下であるか否かを判断する（Ｓ２０２）。

本実施形態では、ポインタ５９は、電子ペン５０から照射されるものである。このため、Ｓ２０２の判断の結果、閾値以下、すなわち距離が近い場合は（Ｓ２０２：Ｙ）、電子ペン５０から照射されるポインタ５９のそのままの状態とする（何も処理しない、Ｓ２０３）。この場合、図１６で示したように、ポインタ５９がそのまま表示される。

一方、閾値を超える、すなわち距離が遠い場合は（Ｓ２０２：Ｎ）、図１８に示すように、ポインタ５９の表示位置にポインタ５９の位置が視認しやすくなるように、重畳画像６１を重畳させて表示させる（Ｓ２０４）。重畳画像６１は、映像供給装置１１０から画像投影装置１に送信される投影情報に、この情報が含まれる。なお、重畳画像６１は、ポインタ５９と同色の画像であることが好ましい。

以上説明した本実施形態に係る画像投影装置１によれば、画像投影装置１により投影画像１４０が表示されているスクリーン１３０と、ユーザが操作する電子ペン５０の距離が大きいときは、表示されているポインタ５９に重畳画像６１を重畳表示させることで、ユーザがスクリーン１３０から離れた位置にいる場合であっても、ポインタ５９の視認性を良好に維持することができる。

なお、本実施形態では、映像供給装置１１０が重畳画像６１を投影情報に含めて画像投影装置１に送信する例について説明したが、距離推定処理（Ｓ２０１）で推定された距離情報が遠い場合は、電子ペン５０に対し、所定の制御信号を送信し、電子ペン５０のレーザ発光部が、例えば、この制御信号を受けた時のみオンにするレーザ発光部をさらに備え、２つのレーザ発光部からスクリーン１３０を照射して、表示されるポインタ５９の照射サイズが大きくなるようにしてもよい。また、レーザ発光部が発光する発光量、スポット径を大きくして、表示されるポインタ５９の照射サイズが大きくなるようにしてもよい。

［第３の実施形態］
図１９は、第３の実施形態に係る画像投影システム１００において、画像投影装置１がスクリーン１３０に投影画像１４０を投影している様子を示す概略図である。

第１の実施形態では、電子ペン５０から画像投影装置１に加速度情報、位置情報およびクリック情報が送信され、画像投影装置１において、これらの情報からマウス情報を生成して、映像供給装置１１０に送信する例について説明した。また、第２の実施形態では、電子ペン５０から画像投影装置１に加速度情報およびクリック情報が送信されるとともに、撮像装置７０から撮像情報が送信され、画像投影装置１において、これらの情報からマウス情報を生成して、映像供給装置１１０に送信する例について説明した。

これに対し、第３の実施形態では、マウス情報の生成に必要な各情報を、電子ペン５０および撮像装置７０から、画像投影装置１を経ずに、映像供給装置１１０に送信するものである。換言すれば、映像供給装置１１０が、上述の距離推定部３１およびマウス情報生成部３２の各部を備え、ポインタサイズ変更処理を実行して、マウス情報を生成するものである。

この画像投影システム１００は、ポインティングデバイスとしてレーザーポインタなどの電子ペン５０を用いるとともに、撮像装置７０を備え、スクリーン１３０を撮像した画像に基づいて、ポインティングデバイスの操作位置を検出する。

電子ペン５０から映像供給装置１１０には、加速度情報およびクリック情報が送信される。また、撮像装置７０は、ポインタ５９が表示された投影画像１４０を撮像し、この撮像情報を映像供給装置１１０に送信する。映像供給装置１１０は、距離推定処理を含むポインタサイズ変更処理を行うものである。

なお、第３の実施形態では、撮像装置７０にてポインティングデバイスによる照射位置を撮像する方式を説明したが、投影画像１４０中にポインティングデバイスが読み込むための位置情報を埋め込む方式においても、同様に、マウス情報の生成に必要な各情報を、電子ペン５０から、画像投影装置１を経ずに、映像供給装置１１０に送信してもよいのは勿論である。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

インタラクティブシステムには、上述した投影画像中にポインティングデバイスが読み込むための位置情報を埋め込む方式のものや、撮像装置にてポインティングデバイスによる照射位置を撮像する方式のもののほかに、被投影面の周縁部に赤外線発光素子や赤外線レーザを置き、縦横斜めに赤外線を走らせ、遮られた位置を検出することにより、位置情報を検出する超音波方式のものも知られている。

本発明は、スクリーン上の任意の位置をポインティングデバイスを用いて、スクリーンに接触した状態や、スクリーンの至近距離から、または、スクリーンから離れた位置から指定できる画像投影システムであれば適用することができる。

また、上記実施形態では、画像投影装置は、ＤＬＰ(Digital Light Processing)方式のプロジェクタを例に説明したが、これに限られるものではなく、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）方式、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）方式等であってもよい。また、光源としてアークランプを用いる例について説明したが、これに限られるものではなく、レーザ、ＬＥＤ等を用いてもよい。

１ 画像投影装置
２ 外装カバー
３ 光学エンジン
３ａ 照明ユニット
３ｂ 投影ニット
４ 光源ユニット
５ カラーホイール
６ ライトトンネル
７ リレーレンズ
８ 平面ミラー
９ 凹面ミラー
１０ 画像表示素子ユニット
１０ａ ＤＭＤ素子
１１ 吸気口
１２ 排気口
１３ 吸気ファン
１４ 排気ファン
１５ ランプ
１６ ファン
２０ 映像入力端子部
２１ 映像音声処理部
２２ 音声出力ユニット
２３ ランプ制御部
２４ 光学制御部
２５ 操作部
２６ リモコン
２７ 操作受付部
２８ 入出力インタフェース
２９ 無線通信部
３０ 主制御部
３１ 距離推定部
３２ マウス情報生成部
３３ ファン制御部
５０ 電子ペン
５１ 第１ボタン
５２ 第２ボタン
５３ ペン先ボタン
５４ 操作受付部
５５ 加速度検出部
５６ 位置情報検出部
５７ 無線通信部
５８ カーソル
５９ ポインタ
６０ 電子ペン制御部
６１ 重畳画像
７０ 撮像装置
１００ 画像投影システム
１１０ 映像供給装置
１１１ 入力部
１１２ 表示部
１１３ 通信部
１１４ ＣＰＵ
１１５ ＲＡＭ
１１６ 記録部
１１７ マウス情報処理部
１２０ ケーブル
１３０ スクリーン（被投影面）
１４０ 投影画像

特開平８−３３１６６７号公報

Claims (10)

1. 被投影面に投影画像を投影する画像投影装置と、
   該画像投影装置に投影情報を供給する映像供給装置と、
   前記投影画像上の位置指定が可能なポインティングデバイスと、を備えた画像投影システムにおいて、
   前記被投影面と前記ポインティングデバイスとの距離を推定する距離推定部と、
   前記距離推定部で推定された距離に応じて、前記投影画像上の前記ポインティングデバイスの指示位置に表示される指示部のサイズを変更させるサイズ変更部と、を備えたことを特徴とする画像投影システム。
2. 前記サイズ変更部は、
   前記距離推定部で推定された距離と、該距離について設定された閾値とを比較して、
   前記距離推定部で推定された距離が前記閾値を超える場合は、前記閾値以下の場合よりも大きいサイズの前記指示部を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像投影システム。
3. 前記距離推定部で推定された距離と、前記指示部のサイズとの対応関係を規定した指示部サイズテーブルを備え、
   前記サイズ変更部は、
   前記指示部サイズテーブルに基づいて、前記距離推定部で推定された距離に応じた前記指示部のサイズを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像投影システム。
4. 前記ポインティングデバイスは、
   前記投影画像に含まれる位置情報を検出する位置情報検出部と、
   該ポインティングデバイスの加速度を検出する加速度検出部と、
   前記位置情報検出部で検出した前記位置情報と、前記加速度検出部で検出した加速度情報を前記画像投影装置または前記映像供給装置に送信する無線通信部と、を備え、
   前記距離推定部は、
   前記ポインティングデバイスの前記無線通信部から送信された前記位置情報および前記加速度情報に基づいて、前記被投影面と前記ポインティングデバイスとの距離を推定することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の画像投影システム。
5. 前記投影画像を撮像するとともに、撮像情報を前記画像投影装置または前記映像供給装置に送信する撮像装置をさらに備え、
   前記ポインティングデバイスは、
   前記投影画像中の任意の位置を照射する照射部を備え、
   前記サイズ変更部は、
   前記距離推定部で推定された距離と、該距離について設定された閾値とを比較して、
   前記距離推定部で推定された距離が前記閾値を超える場合は、前記ポインティングデバイスの前記照射部による前記投影画像上の照射位置に、重畳画像を重畳させて表示させることを特徴とする請求項１に記載の画像投影システム。
6. 前記投影画像を撮像するとともに、撮像情報を前記画像投影装置または前記映像供給装置に送信する撮像装置をさらに備え、
   前記ポインティングデバイスは、
   前記投影画像中の任意の位置を照射する照射部を備え、
   前記サイズ変更部は、
   前記距離推定部で推定された距離と、該距離について設定された閾値とを比較して、
   前記距離推定部で推定された距離が前記閾値を超える場合は、前記ポインティングデバイスの前記照射部による前記投影画像上の照射サイズが大きくなるように、前記照射部を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像投影システム。
7. 前記ポインティングデバイスは、
   該ポインティングデバイスの加速度を検出する加速度検出部と、
   前記加速度検出部で検出した加速度情報を前記画像投影装置または前記映像供給装置に送信する無線通信部と、を備え、
   前記距離推定部は、
   前記ポインティングデバイスの前記無線通信部から送信された前記加速度情報と、前記撮像装置から送信された前記撮像情報に基づいて、前記被投影面と前記ポインティングデバイスとの距離を推定することを特徴とする請求項５または６に記載の画像投影システム。
8. 前記画像投影装置が前記距離推定部を備え、
   前記映像供給装置が前記サイズ変更部を備えることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の画像投影システム。
9. 前記映像供給装置が前記距離推定部および前記サイズ変更部を備えることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の画像投影システム。
10. 前記画像投影装置が前記距離推定部および前記サイズ変更部を備えることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の画像投影システム。