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

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Atsushi Takagi
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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。
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