JP3456735B2

JP3456735B2 - 情報入力装置及びそれを用いたプレゼンテーションシステム

Info

Publication number: JP3456735B2
Application number: JP02223494A
Authority: JP
Inventors: 晃弘奥村
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2018-10-14
Also published as: JPH07230354A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチメデイアプレゼ
ンテーション等に用いられるコンピュータに対する情報
入力装置とそれを用いたプレゼンテーションシステムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレゼンテーションを行う場合、
オーバーヘッドプロジェクタ（以下、ＯＨＰという）と
ＯＨＰシートを用い、拡大表示したＯＨＰシートの一部
分を指示棒等を使って指し示しながら説明を行うのが、
一般的であった。これに対して、マルチメディアを利用
してプレゼンテーションを行う方法が検討されている。
コンピュータを用いたプレゼンテーションもその一例で
ある。文献１；特開平２−６４７２１号公報文献２；特開平２−２１０５１４号公報文献１，２には、コンピュータの出力画面をＯＨＰを用
いて拡大表示する技術が開示され、その文献１，２に示
された技術等により、コンピュータを用いたプレゼンテ
ーションを実現することができる。コンピュータの出力
画面を使ってプレゼンテーションを行うことは、次に示
す（Ａ）〜（Ｃ）に対して非常に効果的である。（Ａ）マルチメディアを使っているので、説得力ある
プレゼンテーションが行える。（Ｂ）ＯＨＰシートを予め準備している場合と異な
り、例えば、その場で必要な情報を検索及び作成して可
視化することができる。そして、可視化した情報に基づ
いて解説を継続できる。（Ｃ）コンピュータのソフトウエアの解説である場合
に、その場で実行して見せることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンピ
ュータを用いたプレゼンテーションにおいては、次のよ
うな課題があった。コンピュータの出力画面を使ってプ
レゼンテーションを行う場合、コンピュータの操作を行
う必要がある。このコンピュータの操作と指示棒を使っ
た説明とが、スムーズに繋がらないと、全体がぎくしゃ
くしてしまい、効果的プレゼンテーションを行うことが
できないという課題がある。例えを挙げて言うと、プレ
ゼンテーションする人が、プレゼンテーション中にコン
ピュータを操作するために壇上から離れると、プレゼン
テーションが中断したような印象を聴取者に与え、これ
が頻繁に繰り返されると、プレゼンテーション全体の印
象を損ねる。プレゼンテーションにおいては、「いかに
相手を納得させるか」が重要であり、全体の印象が悪く
なることは、致命的な欠点となる。また、プレゼンテー
ションする人以外に、コンピュータの操作を行うオペレ
ータが存在する場合には、プレゼンテーションする人と
オペレータとが、事前に打ち合わせを行うことにより、
スムーズにプレゼンテーションを行うことができる。し
かしながらこの方法では、事前の詳細な打ち合わせが必
要であり、前述のコンピュータに出力画面を使ってプレ
ゼンテーションを行う時の利点のうち、（Ｂ）を満足す
ることができない。即ち、コンピュータを使用する利点
を十分に生かすことができないことになる。本発明は、
従来のコンピュータを用いたプレゼンテーションにおい
て、プレゼンテーションする人が、壇上から離れる必要
があった点、或いはオペレータとの打ち合わせ必要とす
る点の課題を解決するコンピュータの情報入力装置とそ
れを用いたプレゼンテーションシステムを提供すること
を目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明では、情報入力装置において、
指示具と、三次元座標算出部と、初期設定部と、三次元
二次元変換部とを備えている。前記指示具は、操作用の
入力部を有し、二次元座標値に基づき生成されるコンピ
ュータの出力画面の画像をスクリーンに投影する投影機
と、前記スクリーンとの間に位置するときに、前記投影
機の投影光により形成される影によって前記スクリーン
上の位置を指示するためのものである。前記三次元座標
算出部は、前記指示具から出力される情報に基づき、前
記指示具の空間上の三次元座標位置を算出するものであ
る。前記初期設定部は、前記指示具の空間上の三次元座
標位置の少なくとも４点と、前記投影機の投影光によっ
て前記スクリーン上に形成される前記指示具の影の位置
に対応する前記コンピュータの出力画面上の点の二次元
座標値との対応関係に基づいて、前記投影機の光源位置
の三次元座標を基準点とし、前記指示具が任意の位置に
あるときに、前記基準点と前記指示具とを結ぶ直線の式
から前記指示具の影の現在位置に応じた前記二次元座標
値を求めるためのパラメータを算出して記憶するもので
ある。さらに、前記三次元二次元変換部は、前記初期設
定部に記憶された前記パラメータと前記指示具によって
指示される指示点の三次元座標位置とを用い、前記投影
機の投影光によって前記スクリーン上に形成される前記
指示具の影に対応する前記コンピュータの出力画面上の
点の前記二次元座標値を算出して前記コンピュータに伝
達するものである。請求項２に係る発明では、請求項１
の情報入力装置において、前記パラメータは、前記出力
画面上の画像に対して相似の投影像を形成する仮想平面
を表す式の係数と前記仮想平面の所定の位置の三次元座
標値としている。前記三次元二次元変換部は、前記パラ
メータと前記指示点の三次元座標位置とから、前記指示
具の影の位置に対応する前記仮想平面中の点の二次元座
標値を求め、前記二次元座標値を前記コンピュータの出
力画面上の出力画面上の二次元座標値に変換して前記コ
ンピュータに伝達する構成にしている。請求項３に係る
発明では、情報入力装置において、指示具と、三次元座
標算出部と、初期設定部と、三次元二次元変換部とを備
えている。前記指示具は、操作用の入力部を有し、二次
元座標値に基づき生成されるコンピュータの出力画面を
表示するためのディスプレイ上の位置を光線により指示
するものである。前記三次元座標算出部は、前記指示具
から出力される情報に基づき、前記指示具の空間上の三
次元座標位置と前記指示具の指す指示方向を算出するも
のである。前記初期設定部は、前記指示具を用い、少な
くとも２箇所の異なる位置から、前記ディスプレイに表
示された前記コンピュータの出力画面の端点の少なくと
も３点の座標値を入力し、この入力された座標値より前
記コンピュータの出力画面の端点の三次元座標値を算出
して記憶するものである。さらに、前記三次元二次元変
換部は、前記三次元座標算出部で算出された前記指示具
の三次元座標位置及び指示方向と前記初期設定部に記憶
された前記端点の三次元座標値とを用い、前記指示具で
指示した前記ディスプレイ上の点に対応する前記コンピ
ュータの出力画面上の点の前記二次元座標値を求めて前
記コンピュータに伝達するものである。請求項４に係る発明では、プレゼンテーションシステム
において、請求項１または２の情報入力装置と、前記情
報入力装置から伝達される前記二次元座標値に対応した
前記出力画面を生成する前記コンピュータと、前記コン
ピュータの出力画面の画像を前記スクリーンに投影する
前記投影機と、を備えている。請求項５に係る発明では
プレゼンテーションシステムにおいて、請求項３の情報
入力装置と、前記情報入力装置から伝達される前記二次
元座標値に対応した前記出力画面を生成する前記コンピ
ュータと、前記コンピュータの出力画面を表示する前記
ディスプレイと、を備えている。

【０００５】

【作用】請求項１に係る発明によれば、初期設定時に、
所定のパラメータが初期設定部に記憶される。即ち、プ
レゼンテーションにおける環境が、初期設定部に記憶さ
れる。初期設定の後、例えば、プレゼンテーションする
人が指示具でスクリーン上の任意の点を指した場合、ス
クリーン上には、投影機によってその点に対応した指示
具の影が発生する。初期設定部に記憶されたパラメータ
と、三次元座標算出部からの三次元座標位置とに基づ
き、三次元二次元変換部は、投影機の投影光によってス
クリーン上に形成される指示具の影に対応するコンピュ
ータの出力画面上の点の二次元座標値を算出して、コン
ピュータに伝達する。請求項２に係る発明によれば、請
求項１のパラメータを、コンピュータ出力画面に対して
相似投影像を形成する仮想平面に対応したパラメータと
している。即ち、スクリーン上の投影像がコンピュータ
に対して相似形でない場合にも、初期設定部は、投影機
及びスクリーンの配置状態に応じて形成される相似投影
像からパラメータを求めて記憶する。三次元二次元変換
部は、パラメータと指示点の三次元座標位置とから、指
示具の影に対応する仮想平面中の点の二次元座標値を求
め、この二次元座標値をコンピュータの出力画面上の二
次元座標値に変換する。請求項３に係る発明によれば、
例えば、プレゼンテーションをコンピュータとは別に配
置されたディスプレイで行なう場合、三次元座標算出部
は、指示具の三次元座標位置とこの指示具の指す指示方
向を算出する。初期設定部は、コンピュータの出力画面
の端点の三次元座標値を算出して記憶する。そして、三
次元二次元変換部では、指示具の三次元座標位置、指示
具の指示方向、及び初期設定部に記憶された端点の三次
元座標値を用い、指示具で指示したディスプレイ上の点
に対応するコンピュータの出力画面上の点の二次元座標
値を求めてコンピュータに伝達する。請求項４に係る発
明によれば、情報入力装置からコンピュータへ二次元座
標値が伝達されると、このコンピュータの出力画面の画
像が、投影機によってスクリーン上に投影される。請求
項５に係る発明によれば、情報入力装置からコンピュー
タへ二次元座標値が伝達されると、このコンピュータの
出力画面の画像が、ディスプレイに表示される。

【０００６】

【実施例】（第１の実施例）図１は、本発明の第１の実施例のプレゼンテーションシ
ステムの構成を説明する図である。このプレゼンテーシ
ョンシステムは、情報を生成する情報入力装置１００
と、情報入力装置１００からの情報に対応した画面を出
力表示するコンピュータ２００と、コンピュータ２００
の出力画面を拡大投影するＯＨＰ２１０と、投影された
コンピュータ２００の出力画面を写すスクリーン２２０
とを、備えている。図２は情報入力装置１００の外観斜
視図である。情報入力装置１００は、プレゼンテーショ
ンする人がスクリーン２２０上の点を指示する指示棒１
１０と、本体１２０と、磁場発生部１３０とで、構成さ
れている。指示棒１１０には、先端に設けられて磁場発
生部１３０からの磁場を検出するセンサ部１１１と、操
作用の入力部であるボタンスイッチ１１２と、本体１２
０と指示棒１１０を繋ぐコード１１３を有している。本
体１２０は、センサ部１１１から転送された磁場情報を
入力する三次元座標算出部１２１と、初期設定を行う初
期設定部１２２と、初期設定部１２２に対して初期設定
開始を指示する初期設定ボタン１２３と、三次元二次元
変換部１２４で構成されている。

【０００７】三次元座標算出部１２１は、磁場発生部１
３０の発生した磁場に対してセンサ部１１１で検出した
情報から、指示棒１１０の先端部分の三次元座標を算出
するユニットであり、三次元座標算出部１２１は、初期
設定部１２２及び三次元二次元変換部１２４にその三次
元座標を送出する。また、三次元座標算出部１２１と磁
場発生部１３０とセンサ部１１１とは、一般の三次元位
置検出に使用する磁気センサを構成するユニットと同等
なユニットである。初期設定部１２２は、ＯＨＰ２１０
及びスクリーン２２０の配置状態によって変化するパラ
メータを、利用開始前に算出して記憶するユニットであ
る。三次元二次元変換部１２４は、初期設定部１２２が
記憶しているパラメータを用い、指示棒１１０の影によ
って指示されたスクリーン２２０上の点に対応するコン
ピュータ２００の出力画面上の二次元座標を、三次元座
標算出部１２１で得られた三次元座標を変換して求める
ユニットである。コンピュータ２００は液晶ディスプレ
イ２０１を有し、液晶ディスプレイ２０１を介して出力
画面を出力する。ＯＨＰ２１０はレンズ２１１とミラー
２１２を有し、液晶ディスプレイ２０１の画面を拡大投
影する。本装置は、利用開始前に初期設定を行う必要が
ある。図３は、初期設定用の指定点を説明する図であ
り、図４は初期設定時の側面図である。図３，４を参照
しつつ、初期設定の方法とその実際の動作について説明
をする。

【０００８】利用者が初期設定ボタン１２３を押すと、
情報入力装置１００は初期設定を開始する。初期設定に
は、予め所定の位置に定められた初期設定用の指定点が
用いられる。例えば図３のように、スクリーン２２０上
に投影されたコンピュータ出力画面上の左上隅の点２２
１及び右下隅の点２２２が、用いられる。初期設定に際
し、まず、利用者はセンサ部１１１の影がスクリーン画
面上の指定点２２１に入り、かつセンサ部１１１がスク
リーン２２０に近い場所と十分離れている場所の２か所
で、ボタンスイッチ１１２を押す。同様にして、利用者
は指定点２２２に対しても、２か所でボタンスイッチ１
１２を押す。つまり図４に示された４点ａ₁，ａ₂，ｂ
₁，ｂ₂ 対して、ボタンスイッチ１１２が順に押され
る。初期設定部１２２は、三次元座標算出部１２１から
送られてくるセンサ部１１１の三次元座標のうち、４点
（ａ₁，ａ₂，ｂ₁，ｂ₂）に対応する三次元座標を順
番に記憶する。利用者が４点（ａ₁，ａ₂，ｂ₁，
ｂ₂）の指定を終了すると、初期設定部１２２は以下の
手順で初期設定パラメータを算出して記憶する。２点ａ
₁，ａ₂を通る直線、及び２点ｂ₁，ｂ₂を通る直線の
各式が、初期設定部１２２でそれぞれ算出される。投影
光は図４中の破線となっているので、２直線は交点を持
つ。その２直線の交点の三次元座標が求められて、基準
点Ｏとされる。各４点ａ₁，ａ₂，ｂ₁，ｂ₂の三次元
座標を、それぞれ（ａ_1x，ａ_1y，ａ_1z）、（ａ_2x，
ａ_2y，ａ_2z）、（ｂ_1x，ｂ_1y，ｂ_1z）、（ｂ_2x，ｂ_2y，
ｂ_2z）とすると、基準点Ｏの三次元座標（Ｏ_x，Ｏ_y，
Ｏ_z）は、（１）式のように求められる。

【数１】次に、初期設定部１２２は、コンピュータ２００の出力
画面の画像に対して相似の投影像を形成する仮想平面Ｓ
を求めると共に、その平面を表す式の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄを求める。図５は、基準点Ｏと仮想平面Ｓとを示す図
である。初期設定部１２２は、基準点Ｏから点ａ₁，ａ
₂を通る直線、及び点ｂ₁，ｂ₂を通る直線に沿って一
定距離Ｌだけそれぞれ進んだ２点Ｅ，Ｆの三次元座標を
求める。２点Ｅ，Ｆの三次元座標（Ｅ_x，Ｅ_y，Ｅ_z）
及び（Ｆ_x，Ｆ_y，Ｆ_z）は、（２）及び（３）式で求
められる。

【０００９】

【数２】さらに、点Ｅ，Ｆを通りかつ基準点Ｏが法線方向となる
平面の（４）式を算出し、仮想平面Ｓとする。

【００１０】

【数３】また、点Ｅを通りＸＹ平面に平行な平面と仮想平面Ｓと
の交線を求め、点Ｆからのその交線にひいた垂線の足を
Ｇとする。同様に、点Ｆを通りＸＹ平面に平行な平面と
仮想平面Ｓとの交線を求め、点Ｅからのその交線にひい
た垂線の足をＨとする。点Ｇ，Ｈの三次元座標（Ｇ_x，
Ｇ_y，Ｇ_z）及び（Ｈ_x，Ｈ_y，Ｈ_z）は、（５）及び
（６）式で求められる。

【００１１】

【数４】以上の計算で求められた仮想平面Ｓの（３）式の４つの
係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、基準点Ｏの三次元座標（Ｏ_x，
Ｏ_y，Ｏ_z）と、各点Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの三次元座標（Ｅ
_x，Ｅ_y，Ｅ_z）、（Ｆ_x，Ｆ_y，Ｆ_z）、（Ｇ_x，Ｇ
_y，Ｇ_z）、（Ｈ_x，Ｈ_y，Ｈ_z）とが、初期設定部１
２２でパラメータとして記憶される。

【００１２】図６は、図１中の情報入力装置１００の動
作を説明する図であり、図１のプレゼンテーションシス
テムの動作を、この図６を参照しつつ説明する。三次元
座標算出部１２１は、センサ部１１１の位置の三次元座
標を常に算出し、三次元二次元変換部１２４に送り続け
る。三次元二次元変換部１２４は、三次元座標算出部１
２１から受け取ったセンサ部１１１の位置の三次元座標
Ｉと、初期設定部１２２が保持している基準点Ｏの三次
元座標とから、この２点ＯＩを通る直線２２３の式を計
算する。そして、初期設定部１２２が保持している仮想
平面Ｓと直線２２３から、その交点２２４の三次元座標
が求められる。センサ部１１１の三次元座標を（Ｉ_x，
Ｉ_y，Ｉ_z）とすると、交点２２４の三次元座標
（Ｊ_x，Ｊ_y，Ｊ_z）は、（７）式で求めることができ
る。

【００１３】

【数５】図７は、二次元座標への変換を説明する図である。図７
に示すように、仮想平面Ｓはコンピュータの出力画面、
即ち、液晶ディスプレイ２０１の画面に対して相似とな
る。そのため、仮想平面Ｓ上の点が決まれば、対応する
コンピュータ２００の出力画面上の点を決めることがで
きる。つまり、コンピュータ画面上のＸ座標の最大値と
Ｙ座標の最大値を使えば、交点２２４のＥＧ方向成分の
長さ「ＥＳ_x」と、ＥＨ方向成分の長さ「ＥＳ_y」を、
対応するコンピュータ出力画面上の二次元座標の
（Ｃ_x，Ｃ_y）に変換することができる。各長さ「ＥＳ
_x」、「ＥＳ_y」及び座標（Ｃ_x，Ｃ_y）は、次の
（８）及び（９）式に基いて、求められる。

【００１４】

【数６】なお、Ｘ座標及びＹ座標の最大値は、コンピュータ２０
０によって異なるが、種類が限られているので、例え
ば、スイッチ等の選択手段で選択設定すると、この問題
は解消される。この座標変換において、初期設定の際に
基準点Ｏの位置、及び仮想平面Ｓの式が正しく設定され
ていれば、スクリーン２２０の位置や角度に関係なく、
指示棒１１０の影の先端部分と、二次元座標（Ｃ_x，Ｃ
_y）がスクリーン２２０に拡大投影される位置とは、一
致する。従って、ボタンスイッチ１１２の操作と二次元
座標（Ｃ_x，Ｃ_y）とを組み合わせて、コンピュータ２
００に送ることにより、指示棒１１０を、マウスやデジ
タイザ等の従来の入力装置の代わりとして使用すること
ができる。

【００１５】以上のように本実施例では、ＯＨＰ２１０
の投影機によってコンピュータ２００の出力画面をスク
リーン２２０に投影し、この投影機によってスクリーン
２２０上に形成される指示棒１１０の影の位置を算出し
てコンピュータ２００に伝える構成にしているので、従
来の課題を解決でき、以下のように効果がある。（ａ）スクリーン２２０と、このスクリーン２２０の
前面から投影する投影機とを用いた場合、投影機の光軸
に対してスクリーン面が垂直になっていないと、本来、
例えば、長方形として表示されなければならないもの
が、スクリーン２２０上で台形に表示されてしまい、投
影画像の歪が生じるという問題があった。さらに指示棒
１１０で指し示した表示画面上の位置をコンピュータ２
００へ入力するプレゼンテーションにおいて、スクリー
ン２２０上のコンピュータ２００の画面を直交座標とし
て扱えなくなるという問題があった。そこで、このよう
な問題を、本実施例では仮想平面Ｓを利用して巧みに解
決している。よって、ＯＨＰ２１０に対するスクリーン
２２０の配置位置や角度に関しても制限がなく、扱いが
楽である。しかも、ＯＨＰ２１０に対するスクリーン２
２０の配置や角度の関係で、投影された画像がコンピュ
ータ２００の出力画像に対して歪んでいる場合でも、問
題なく使用できる。（ｂ）指示棒１１０が、入力部であるボタンスイッチ
１１２を備えているので、マウスやでデジタイザ等と同
様なポインティングデバイスとして利用できる。その
上、マウスやデジタイザ等のコンピュータ２００の入力
装置の代わりに、情報入力装置１００を使用できるの
で、ソフトウエアの変更の必要がない。（ｃ）例えば、指示棒１１０の先端部分の影の指示す
る点に、カーソルが来るように設定できるので、カーソ
ルを探しやすい。（ｄ）第３者に注目して欲しい位置（注目点）を、マ
ウスカーソルを使って示すことは可能であるが、一般の
マウスカーソルは小さく、注目を引きにくいので、プレ
ゼンテーションに使いには効果的ではない。そのため、
マウスカーソルの位置に注目を引きやすい矢印等を表示
するソフトウエアが必要になる。これに対し、本実施例
では、スクリーン２２０上に発現する指示棒１１０の影
を利用するため、新たなコンピュータソフトの導入なし
に、注目点を第３者に効果的に指し示すことできる。つ
まり、指示棒１１０の影を利用しているので、注目点を
簡単に指し示すことができる。（ｅ）前記効果（ｂ）による「アプリケーションの操
作」と、前記効果（ｄ）による「注目点の指示」とを一
つの指示棒１１０で共有できるため、コンピュータアプ
リケーションの操作と注目点の指示による説明とが一体
化した効果的なプレゼンテーションを円滑に実施でき
る。つまり、指示棒１１０が、入力部であるボタンスイ
ッチ１１２を備えているので、コンピュータ２００を使
ったプレゼンテーションを円滑に実施できる。（ｆ）スクリーン２２０からの距離に関係なく、コン
ピュータ２２０の操作ができ、プレゼンテーションする
人がいちいち壇上を離れなくてもよい。（ｇ）プレゼンテーションする人以外のオペレータが
不要である。（ｈ）一つの指示棒１１０でコンピュータ２００の操
作とプレゼンテーションの解説とができるようになり、
コンピュータ２００を用いたマルチメディアプレゼンテ
ーションをスムーズに行なうことができる。（ｉ）一般のコンピュータ２００、ＯＨＰ２１０及び
スクリーン２２０等に、本実施例で用いた情報入力装置
１００を加えるだけで、簡単にマルチメディアプレゼン
テーションを構築することができる。（ｊ）ＯＨＰ２１０等のように、使用の度に投影機と
スクリーン２２０の配置が変化する場合でも簡単に初期
設定を行なうことが可能である。（ｋ）スクリーン２２０側に、例えば、影の位置を読
み取る装置等の特殊な装置を必要とせず、構成が簡単で
ある。

【００１６】（第２の実施例）図８は、本発明の第２の実施例のプレゼンテーションシ
ステムの構成を説明する図である。このプレゼンテーシ
ョンシステムは、情報を生成する情報入力装置３００
と、情報入力装置３００からの情報に対応した画面を表
示するコンピュータ４００と、コンピュータ４００の出
力画面を表示する大型ディスプレイ４１０とを、備えて
いる。図９は図８中の情報入力装置３００の外観斜視図
である。情報入力装置３００は、プレゼンテーションす
る人が大型ディスプレイ４１０上の点を指示する指示具
３１０と、本体３２０と、磁場発生部３３０とで、構成
されている。指示具３１０には、磁場発生部３３０から
の磁場を検出するセンサ部３１１と、操作用の入力部で
あるボタンスイッチ３１２と、レーザー発振部３１３
と、本体３２０と指示具３１０を繋ぐコード３１４と
を、有している。本体３２０は、センサ部３１１から転
送された磁場情報を入力する三次元座標算出部３２１
と、三次元座標を用いて初期設定を行う初期設定部３２
２と、初期設定部３２２に対して初期設定開始を指示す
る初期設定ボタン３２３と、三次元二次元変換部３２４
で構成されている。三次元座標算出部３２１は、磁場発
生部３３０の発生した磁場に対してセンサ部３１１で検
出した情報から、指示具３１０の三次元座標とその指示
方向を算出するユニットであり、初期設定部３２２及び
三次元二次元変換部３２４にその三次元座標と指示方向
を送出する。ここで、指示方向とはレーザ発振部３１３
によって出力されるレーザー光ＬＢの方向である。三次
元座標算出部３２１と磁場発生部３３０とセンサ部３１
１とは、一般の三次元位置検出に使用する磁気センサを
構成するユニットと同等なユニットである。初期設定部
３２２は大型ディスプレイ４１０の配置状態によってパ
ラメータを算出して記憶するユニットである。三次元二
次元変換部３２４は、初期設定部３２２が記憶している
パラメータと、三次元座標算出部３２１で得られた三次
元座標及びその指示方向とを用い、指示具３１０によっ
て指示された大型ディスプレイ４１０上の点に対応する
コンピュータ４００内の二次元座標を求めるユニットで
ある。大型ディスプレイ４１０は、コンピュータ４００
の出力画面を拡大する構成である。

【００１７】本実施例においても、第１の実施例と同様
に、利用開始前に初期設定を行う必要がある。図１０
は、初期設定用の指定点を説明する図であり、図１１は
初期設定パラメータの算出方法を示す図である。図１０
及び図１１を参照しつつ、初期設定の方法とその実際の
動作について説明をする。利用者が初期設定ボタン３２
３を押すと、情報入力装置３００は、初期設定を開始す
る。初期設定には、予め大型ディスプレイ４１０の所定
の位置に定められた初期設定用の指定点が用いられる。
例えば、図１０のように、大型ディスプレイ４１０に写
し出されたコンピュータ出力画面上の左上隅の点４１
１、右上隅の点４１２、及び左下隅の点４１３が用いら
れる。初期設定に際し、まず利用者は任意の位置に立
ち、図１１のように、各３つの指示点４１１，４１２，
４１３にレーザー光ＬＢを順に当てながらボタンスイッ
チ３１２を３回押す。次に、利用者は、別の位置に移動
して、同様に指示点にレーザー光ＬＢを当てながらボタ
ンスイッチ３１２を３回押す。初期設定部３２２は、三
次元座標算出部３２１から送られてくる三次元座標のう
ち、利用者がボタンスイッチ３１２を押したときの三次
元座標とその指示方向とから、直線の式を算出する。そ
のため、初期設定部３２２は、図１１に示す６本の直線
Ｌ₁₁〜Ｌ₂₃の式を得る。次に、初期設定部３２２は、２
直線Ｌ11とＬ21とから点４１１の三次元座標を算出しＫ
とする。同様に、２直線Ｌ12とＬ22、２直線Ｌ13とＬ23
から各点４１２，４１３の三次元座標をそれぞれ求め、
それらをＭ，Ｎとする。さらに、初期設定部３２２は、
各三次元座標Ｋ，Ｍ，Ｎから座標Ｋ、Ｍ、Ｎを通る平面
の式を求め、ディスプレイ平面Ｐとする。利用者の指定
した６点の三次元座標を（ｘ₁₁，ｙ₁₁，ｚ₁₁）、…、
（ｘ₂₃，ｙ₂₃，ｚ₂₃）とし、それぞれの方向（単位ベク
トル）を（ｕ₁₁，ｖ₁₁，ｗ₁₁）、…、（ｕ₂₃，ｖ₂₃，ｗ
₂₃）とすると、各三次元座標（Ｋ_x，Ｋ_y，Ｋ_z）、
（Ｍ_x，Ｍ_y，Ｍ_z）、（Ｎ_x，Ｎ_y，Ｎ_z）は、次の
（１０）〜（１２）式となる。

【００１８】

【数７】また、ディスプレイ平面Ｐは、次の（１３）式となる。

【数８】以上の計算で求められたディスプレイ平面Ｐの式の４つ
の係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、三次元座標（Ｋ_x，Ｋ_y，Ｋ
_z）、（Ｍ_x，Ｍ_y，Ｍ_z）、（Ｎ_x，Ｎ_y，Ｎ_z）
は、初期設定部３２２で、パラメータとして記憶され
る。

【００１９】図１２は、図８中の情報入力装置３００の
動作を説明する図である。次に、図８のプレゼンテーシ
ョンシステムの動作を、図１２を参照しつつ説明する。
三次元座標算出部３２１は、センサ部３１１の位置の三
次元座標と指示方向を常に算出し、三次元二次元変換部
３２４に送り続ける。三次元二次元変換部３２４は、三
次元座標算出部３２１から受け取ったセンサ部３１１の
位置の三次元座標と指示方向からレーザー光ＬＢの直線
の式を算出し、次に、この直線とディスプレイ平面Ｐの
交点４１４の三次元座標Ｑを算出する。この三次元座標
ＱのＫＭ方向成分の長さ「ＫＰ_x」とＫＮ方向成分の長
さ「ＫＰ_y」とが求められ、さらに、それらはコンピュ
ータ４００のＸ座標の最大値とＹ座標の最大値とを用い
て、コンピュータ出力画面上の二次元座標（Ｃ_x，
Ｃ_y）に変換される。ここで、センサ部３１１の三次元
座標を（ｘ_r，ｙ_r，ｚ_r）、及び方向（単位ベクト
ル）を（ｕ_r，ｖ_r，ｗ_r）とすると、交点４１４の三
次元座標（Ｑ_x，Ｑ_y，Ｑ_z）、長さ「ＫＰ_x」，「Ｋ
Ｐ_y」、及びＣ_x，Ｃ_yは、次の（１４）〜（１６）式
で求められる。

【００２０】

【数９】なお、Ｘ座標及びＹ座標の最大値は、コンピュータ４０
０によって異なるが、種類が限られているので、例えば
スイッチ等の選択手段で選択設定すると、この問題は解
消される。この座標変換において、初期設定の際にディ
スプレイ平面Ｐの式が正しく設定されていれば、レーザ
ー光ＬＢが指す場所（点４１４）と大型ディスプレイ４
１０が二次元座標（Ｃ_x，Ｃ_y）に対応して表示する場
所とは、一致する。そのため、ボタンスイッチ３１２の
操作と二次元座標（Ｃ_x，Ｃ_y）とを組み合わせて、コ
ンピュータ４００に送ることにより、指示具３１０を、
マウスやデジタイザ等の従来の入力装置の代わりとして
使用することができる。

【００２１】以上のように本実施例では、以下のような
効果がある。（１）指示具３１０が、入力部であるボタンスイッチ３
１２を備えているので、マウスやデジタイザ等と同様な
ポインティングデバイスとして利用できる。その上、マ
ウスやデジタイザ等のコンピュータ４００の入力装置の
代わりに、情報入力装置３００を使用できるので、ソフ
トウエアの変更の必要がない。（２）例えば、指示具３１０のレーザー光ＬＢの指示す
る点に、カーソルが来るように設定できるので、カーソ
ルを探しやすい。（３）注目点を、マウスカーソルを使って示すことは可
能であるが、一般のマウスカーソルは小さく、注目を引
きにくいので、プレゼンテーションに使うには効果的で
はない。そのため、マウスカーソルの位置に注目を引き
やすい矢印等を表示するソフトウエア等が必要になる。
これに対して、本実施例では、指示具３１０のレーザー
光ＬＢで注目点を指示するので、新たなコンピュータソ
フトの導入なしに、注目点を第３者に効果的に指し示す
ことができる。つまり、指示具３１０のレーザー光ＬＢ
を利用しているので、注目点を間単に指し示すことがで
きる。（４）前記効果（１）による「アプリケーションの操
作」と、前記効果（３）による「注目点の指示」とを一
つの指示具３１０で共有できるため、コンピュータアプ
リケーションの操作と注目点の指示による説明とが一体
化した効果的なプレゼンテーションを円滑に実施でき
る。つまり、指示具３１０が、入力部であるボタンスイ
ッチ３１２を備えているので、コンピュータ４００を使
ったプレゼンテーションを円滑に実施できる。（５）プレゼンテーションする人以外のオペレータが不
要である。（６）一つの指示具３１０でコンピュータ４００の操作
とプレゼンテーションの解説とができるようになり、コ
ンピュータ４００を用いたマルチメディアプレゼンテー
ションをスムーズに行うことができる。（７）一般のコンピュータ４００、大型ディスプレイ４
１０等に、本実施例で用いた情報入力装置３００を加え
るだけで、間単にマルチメディアプレゼンテーションシ
ステムを構築することができる。（８）マウスやデジタイザ等のコンピュータ４００の入
力装置の代わりに、情報入力装置３００を使用できるの
で、ソフトウエアの変更の必要がない。（９）大型ディスプレイ４１０からの距離に関係なく、
コンピュータ４００の操作ができ、プレゼンテーション
する人が、いちいち壇上を離れなくてもよい。

【００２２】なお、本発明は、上記実施例に限定されず
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。第１，第２の実施例で用い
られた各コンピュータ２００，４００は、パソコンレベ
ルのものでもよいし、また、ワークステーション等に用
いられるコンピュータとしても第１，第２の実施例は実
現できる。第１の実施例において、指示棒１１０の
先端部の影に対応する点の二次元座標のＹ座標の値を少
し減じておいてもよく、こうすることによってスクリー
ン２２０に現れるカーソルが、指示棒１１０の先端の上
に表示され、使い易くなる。第１の実施例におい
て、ＯＨＰ２１０と液晶ディスプレイ２０１を用いた
が、本発明はこれらに限定されず、コンピュータ２００
の出力画面をスクリーン２２０の前面から拡大投影する
装置及びシステムであれば、本発明と同様の効果を奏
す。第１の実施例で、パラメータの設定方法につい
て説明したが、このパラメータ設定方法については、第
１の実施例に限定されない。例えば、初期設定用の画面
を用意し、その初期設定用画面上の所定の位置に設定さ
れた指定位置を用いて仮想平面Ｓを算出する方法等で
も、良好なプレゼンテーションシステムを構築できる。
第１，第２の実施例においては、指示棒１１０、指
示具３１０から三次元座標を求めるのに、磁気センサを
用いたが、空間中の三次元座標を得ることができる装置
であれば、本発明に適用できる。例えば、超音波や光を
利用した三次元位置検出装置等が、代用可能である。
第２の実施例では、レーザー光ＬＢを利用して大型デ
ィスプレイ４１０を指すようにしているが、レーザー光
に限定されない。第２の実施例では、利用の度に初
期設定を行うようにしているが、三次元座標検出のため
の座標系での、大型ディスプレイ４１０の位置が同じ場
合、初期設定におけるパラメータを記憶し、次回からの
初期設定を省略してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１、
２及び４に係る発明によれば、投影機によってコンピュ
ータに出力画面をスクリーンに投影し、この投影機によ
ってスクリーン上に形成される指示具の影の位置を算出
してコンピュータに伝える構成にしているので、従来の
課題を解決でき、以下のような効果がある。（ａ）スクリーンと、このスクリーンの前面からの投影
する投影機とを用いた場合、投影機の光軸に対してスク
リーン面が垂直になっていないと、投影画像の歪みが生
じるという問題があった。さらに、指示具で指し示した
表示画面上の位置をコンピュータへ入力する装置におい
て、スクリーン上のコンピュータの画面を直交座標とし
て扱えなくなるという問題があった。そこで、このよう
な問題を、本発明では、仮想平面を利用して巧みに解決
している。よって、投影機に対するスクリーンの配置位
置や角度に関しても制限がなく、扱いが楽である。しか
も、投影機に対するスクリーンの配置や角度の関係で、
投影された画像がコンピュータの出力画像に対して歪ん
でいる場合でも、問題なく使用できる。（ｂ）指示具が入力部を備えているので、マウスやデジ
タイザ等と同様なポインティングデバイスとして利用で
きる。その上、マウスやデジタイザ等のコンピュータの
入力装置の代わりに、情報入力装置を使用できるので、
ソフトウエアの変更が必要ない。（ｃ）第３者に注目して欲しい位置（注目点）を、マウ
スカーソルを使って示すことは可能であるが、一般のマ
ウスカーソルは小さく、注目を引きにくいので、プレゼ
ンテーションに使うには効果的ではない。そのため、マ
ウスカーソルの位置に注目を引きやすい矢印等を表示す
るソフトウエア等が必要になる。これに対し、本発明で
は、スクリーン上に発現する指示具の影を利用するた
め、新たなコンピュータソフトの導入なしに、注目点を
第３者に効果的に指し示すことができる。つまり、指示
具の影を利用しているので、注目点を簡単に指し示すこ
とができる。（ｄ）前記効果（ｂ）による「アプリケーションの操
作」と、前記効果（ｃ）による「注目点の指示」とを一
つの指示具で共有できるため、コンピュータアプリケー
ションの操作と注目点の指示による説明とが一体化した
効果的なプレゼンテーションを円滑に実施できる。つま
り、指示具が入力部を備えているので、コンピュータを
使ったプレゼンテーションを円滑に実施できる。

【００２４】請求項３及び５に係る発明によれば、以下
のような効果がある。（１）指示具が入力部を備えているので、マウスやデジ
タイザ等と同様なポインティングデバイスとして利用で
きる。その上、マウスやデジタイザ等のコンピュータの
入力装置の代わりに、情報入力装置を使用できるので、
ソフトウエアの変更の必要がない。（２）指示具の光線で注目点を指示するので、新たなコ
ンピュータソフトの導入なしに、注目点を第３者に効果
的に指し示すことができる。つまり、指示具の光線を利
用しているので、注目点を簡単に指し示すことができ
る。（３）前記効果（１）による「アプリケーションの操
作」と、前記効果（２）による「注目点の指示」とを一
つの指示具で共有できるため、コンピュータアプリケー
ションの操作と注目点の指示による説明とが一体化した
効果的なプレゼンテーションを円滑に実施できる。つま
り、指示具が入力部を備えているので、コンピュータを
使ったプレゼンテーションを円滑に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のプレゼンテーションシ
ステムの構成を示す図である。

【図２】情報入力装置１００の外観斜視図である。

【図３】初期設定用の指定点を説明する図である。

【図４】初期設定時の側面図である。

【図５】基準点Ｏと仮想平面Ｓを示す図である。

【図６】図１中の情報入力装置の動作を説明する図であ
る。

【図７】二次元座標への変換を説明する図である。

【図８】本発明の第２の実施例のプレゼンテーションシ
ステムの構成を示す図である。

【図９】情報入力装置３００の外観斜視図である。

【図１０】初期設定用の指定点を説明する図である。

【図１１】初期設定パラメータの算出方法を示す図であ
る。

【図１２】図８中の情報入力装置の動作を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１００，３００情報入力装置１１０指示棒１２１，３２１三次元座標算出部１２２，３２２初期設定部１２４，３２４三次元二次元変換部２００，４００コンピュータ２０１液晶ディスプレイ２１０ＯＨＰ２２０スクリーン４１０ディスプレイＳ仮想平面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】操作用の入力部を有し、二次元座標値に
基づき生成されるコンピュータの出力画面の画像をスク
リーンに投影する投影機と、前記スクリーンとの間に位
置するときに、前記投影機の投影光により形成される影
によって前記スクリーン上の位置を指示するための指示
具と、前記指示具から出力される情報に基づき、前記指示具の
空間上の三次元座標位置を算出する三次元座標算出部
と、前記指示具の空間上の三次元座標位置の少なくとも４点
と、前記投影機の投影光によって前記スクリーン上に形
成される前記指示具の影の位置に対応する前記コンピュ
ータの出力画面上の点の二次元座標値との対応関係に基
づいて、前記投影機の光源位置の三次元座標を基準点と
し、前記指示具が任意の位置にあるときに、前記基準点
と前記指示具とを結ぶ直線の式から前記指示具の影の現
在位置に応じた前記二次元座標値を求めるためのパラメ
ータを算出して記憶する初期設定部と、前記初期設定部に記憶された前記パラメータと前記指示
具によって指示される指示点の三次元座標位置とを用
い、前記投影機の投影光によって前記スクリーン上に形
成される前記指示具の影に対応する前記コンピュータの
出力画面上の点の前記二次元座標値を算出して前記コン
ピュータに伝達する三次元二次元変換部と、を備えたことを特徴とする情報入力装置。
【請求項２】前記パラメータは、前記出力画面上の画
像に対して相似の投影像を形成する仮想平面を表す式の
係数と前記仮想平面の所定の位置の三次元座標とし、前記三次元二次元変換部は、前記パラメータと前記指示
点の三次元座標とから、前記指示具の影の位置に対応す
る前記仮想平面中の点の二次元座標を求め、前記二次元
座標値を前記コンピュータの出力画面上の二次元座標に
変換して前記コンピュータに伝達する構成にしたことを
特徴とする請求項１記載の情報入力装置。
【請求項３】操作用の入力部を有し、二次元座標値に
基づき生成されるコンピュータの出力画面を表示するた
めのディスプレイ上の位置を光線により指示する指示具
と、前記指示具から出力される情報に基づき、前記指示具の
空間上の三次元座標位置と前記指示具の指す指示方向を
算出する三次元座標算出部と、前記指示具を用い、少なくとも２箇所の異なる位置か
ら、前記ディスプレイに表示された前記コンピュータの
出力画面の端点の少なくとも３点の座標値を入力し、こ
の入力された座標値より前記コンピュータの出力画面の
端点の三次元座標値を算出して記憶する初期設定部と、前記三次元座標算出部で算出された前記指示具の三次元
座標位置及び指示方向と前記初期設定部に記憶された前
記端点の三次元座標値とを用い、前記指示具で指示した
前記ディスプレイ上の点に対応する前記コンピュータの
出力画面上の点の前記二次元座標値を求めて前記コンピ
ュータに伝達する三次元二次元変換部と、を備えたことを特徴とする情報入力装置。
【請求項４】請求項１または２記載の情報入力装置
と、前記情報入力装置から伝達される前記二次元座標値に対
応した前記出力画面を生成する前記コンピュータと、前記コンピュータの出力画面の画像を前記スクリーンに
投影する前記投影機と、を備えたことを特徴とするプレゼンテーションシステ
ム。
【請求項５】請求項３記載の情報入力装置と、前記情報入力装置から伝達される前記二次元座標値に対
応した前記出力画面を生成する前記コンピュータと、前記コンピュータの出力画面を表示する前記ディスプレ
イと、を備えたことを特徴とするプレゼンテーションシステ
ム。