JP4502896B2 - Projection display - Google Patents
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Description
本発明は投写型表示装置に関し、特に電子ペンと組み合わせて使用され発信器位置検出部と画面操作信号識別部とを有する投写型表示装置に関する。 The present invention relates to a projection display device, and more particularly to a projection display device that is used in combination with an electronic pen and has a transmitter position detection unit and a screen operation signal identification unit.
近年投写型表示装置がプレゼンテーション用として広く用いられるようになり、指し棒を発信器を有する電子ペンとして、発表者が電子ペンで指した投写映像中のポインティング位置を自動的に検出し、検出した位置を投写型表示装置や投写型表示装置に接続されたパソコンのマウスの変わりとして使用できるシステムが知られている(特許文献1、2参照)。特許文献1には、信号処理器をホワイトボードなどの互いに離れた場所に取り付け、電子ペンの超音波発生部から発信された超音波がそれぞれの超音波受信部で受信されるまでの所要時間に基づいて電子ペンからそれぞれの超音波受信部までの距離を算定することで電子ペンの位置を取得し、パソコンで座標として取り込むポインティング位置検出装置と画像表示装置が開示されている。その仕組みとしては、例えばホワイトボードに投写型表示装置から映像を投影して説明者が電子ペンを用いて説明する場合に、信号処理器をホワイトボードの2箇所以上の隅部に取り付け、パソコンの映像を投写型表示装置でホワイトボードに投射し、投射映像の特定の位置(例えば4隅)を電子ペンで指定することで投射映像の基準位置を前記信号処理器に覚えこませ、その後は電子ペンの位置と先に覚えこませた特定の位置を比較することで座標を算出し、算出された座標をパソコンに渡し映像内のマウスカーソルなどを動かす処理を行う。特許文献2で提案されている座標検出部を搭載したミラー投射型投写型表示装置は、特許文献1のような投写型表示装置やスクリーンとは別体の位置検出部やデジタイザーなどを必要としないためシステム構成が簡単となり移動も容易となる。
しかし、このような特許文献2で提案されている電子黒板機能をもったミラー投射型プロジェクタを利用したときにも、電子ペンでスクリーンを指そうとすると手とペンとが投射光を遮ってしまうことがあり、スクリーンにその影ができてしまい、電子ペンで何かを描画しようとしているときに、描いた軌跡とこれから描こうとしている部分とが見えないと非常に描画が難しいという課題があった。 However, even when the mirror projection type projector having the electronic blackboard function proposed in Patent Document 2 is used, if the user tries to point at the screen with the electronic pen, the hand and the pen block the projection light. In some cases, the shadows appear on the screen, and when you try to draw something with the electronic pen, it is very difficult to draw if you cannot see the trace you drew and the part you are about to draw. It was.
本発明の目的は、電子ペンで描画するときに電子ペンや手の影が支障とならない投写型表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a projection display device in which the shadow of an electronic pen or hand does not hinder when drawing with the electronic pen.
本発明の投写型表示装置は、
電磁波発光部および波動発信部を備える発信器と組み合わせて使用され、電磁波受光部および互いに離れて配置された第1の波動受信部と第2の波動受信部とを有する投写型表示装置であって、発信器の発信する波動および電磁波の受信時刻に基づいて、発信器と第1の波動受信部および発信器と第2の波動受信部のそれぞれの距離を算出して発信器の位置座標を算出し、算出した位置座標を記憶して逐次更新する発信器位置算出部と、入力した画面操作信号から操作内容を識別して対応する画像操作を画像制御部に指示する画面操作信号識別部とを有する。
The projection display device of the present invention is
A projection display device that is used in combination with a transmitter including an electromagnetic wave light emitting unit and a wave transmitting unit, and includes an electromagnetic wave light receiving unit and a first wave receiving unit and a second wave receiving unit that are arranged apart from each other. Based on the wave and electromagnetic wave reception time transmitted by the transmitter, the distance between the transmitter and the first wave receiver and the distance between the transmitter and the second wave receiver is calculated to calculate the position coordinates of the transmitter. A transmitter position calculation unit that stores and sequentially updates the calculated position coordinates, and a screen operation signal identification unit that identifies an operation content from the input screen operation signal and instructs the image control unit to perform a corresponding image operation. Have.
第1の態様では、画像制御部に指示された画面操作がエリア複写指示信号であるときは、発信器の位置座標に対応して予め設定されている複写範囲、発信器の位置座標に対応して予め設定されている嵌めこみ位置の条件に従って、予め設定されている複写範囲の映像情報を複写して、映像情報における予め設定されている嵌めこみ位置に嵌め込んで投射面に投写する複写映像生成貼り付け部を有する。 In the first aspect, when the screen operation instructed to the image control unit is an area copy instruction signal, it corresponds to the copy range and the position coordinate of the transmitter set in advance corresponding to the position coordinate of the transmitter. Copying the video information in the preset copy range in accordance with the preset fitting position conditions, and fitting the preset video image position into the preset fitting position in the video information and projecting it onto the projection surface It has a generation pasting part.
第2の態様では、画像制御部に指示された画面操作信号がエリア複写指示信号であるときは、発信器の位置座標と対応して予め設定されている複写範囲、発信器の位置座標と対応して予め設定されている嵌めこみ位置の条件に従って、発信器の位置座標の移動に伴って予め設定されている複写範囲の映像情報を逐次複写して、発信器の位置座標の移動に伴って予め設定されている嵌めこみ位置に嵌め込んで投射面に投写する複写映像生成貼り付け部を有する。 In the second aspect, when the screen operation signal instructed to the image control unit is an area copy instruction signal, it corresponds to the preset copy range and the position coordinate of the transmitter corresponding to the position coordinate of the transmitter. Then, in accordance with the preset fitting position condition, the image information of the preset copy range is sequentially copied with the movement of the transmitter position coordinate, and the movement of the transmitter position coordinate is performed. It has a copy image generation and pasting unit that fits in a preset fitting position and projects it onto the projection surface.
画面操作信号がカーソルを用いた描画信号であるときは、発信器位置をカーソル位置として投射面にカーソルを投射し、その発信器の位置の移動に対応して投射画像に描画が行われる描画部を有してもよい。 When the screen operation signal is a drawing signal using a cursor, a drawing unit that projects the cursor on the projection surface with the transmitter position as the cursor position, and draws the projected image corresponding to the movement of the transmitter position You may have.
発信器は画面操作信号を波動発信部から出力する波動に乗せて発信する操作部を有し、画面操作信号識別部は、波動受信部で受信した波動から画面操作信号を識別して画像制御部に出力してもよく、発信部は電子ペンに設けられていてもよい。また、画面操作信号識別部は、投写型表示装置の操作部から入力した画面操作信号を識別して画像制御部に出力してもよく、投写型表示装置に接続された装置の操作部から入力した画面操作信号を識別して画像制御部に出力してもよい。 The transmitter has an operation unit that transmits the screen operation signal on the wave output from the wave transmission unit, and the screen operation signal identification unit identifies the screen operation signal from the wave received by the wave reception unit and controls the image control unit. The transmitter may be provided in the electronic pen. The screen operation signal identification unit may identify the screen operation signal input from the operation unit of the projection display device and output it to the image control unit, or input from the operation unit of the device connected to the projection display device. The screen operation signal may be identified and output to the image control unit.
時間差解析発信器位置算出部は、電磁波受光部における電磁波受光時刻と第1の波動受信部および第2の波動受信部における波動受信時刻との差を基に、波動発信部から第1の波動受信部および第2の波動受信部までの波動到達時間を算出する波動到達時間算出手段と、算出された波動到達時間から、波動発信部から第1の波動受信部および第2の波動受信部までの距離を算出する距離算出手段と、算出された波動発信部から第1の波動受信部および第2の波動受信部までの距離と、予め記憶されている第1の波動受信部と第2の波動受信部との間隔および位置算出の基準となる波動受信部と投射面との間の垂直距離とから、発信器の波動発生部の投射面上の位置座標を算出して、投写映像内における対応する位置座標を算定する発信器座標算定手段と、算定した位置座標を逐次格納して投写型表示装置の画像制御部に出力する発信器座標格納部とを備えていてもよく、投写型表示装置が、開口構造を有する筐体に画像投射のための投射ミラーを備える投写型表示装置であってもよく、電磁波は赤外線であり、波動は超音波であってもよい。 The time difference analysis transmitter position calculation unit receives the first wave reception from the wave transmission unit based on the difference between the electromagnetic wave reception time in the electromagnetic wave reception unit and the wave reception times in the first wave reception unit and the second wave reception unit. Wave arrival time calculating means for calculating the wave arrival time to the first wave receiving unit and the second wave receiving unit, and from the calculated wave arrival time to the first wave receiving unit and the second wave receiving unit. Distance calculating means for calculating the distance, the calculated distance from the wave transmitting unit to the first wave receiving unit and the second wave receiving unit, the first wave receiving unit and the second wave stored in advance The position coordinates on the projection surface of the wave generator of the transmitter are calculated from the distance between the receiver and the vertical distance between the wave receiver, which is the reference for position calculation, and the projection surface. Transmitter coordinates to calculate the position coordinates And a transmitter coordinate storage unit that sequentially stores the calculated position coordinates and outputs them to the image control unit of the projection display device, and the projection display device is provided in a casing having an opening structure. A projection display device including a projection mirror for image projection may be used, the electromagnetic waves may be infrared rays, and the waves may be ultrasonic waves.
発表者がスクリーン上の投写映像内を電子ペンで指したときに、出力される赤外線パルスと超音波パルスを投写型表示装置の赤外線受光部と2つ以上の超音波受信部で受信して、投写映像内のポインティング位置に対応する液晶パネル内の座標を算出し、算出された座標の周辺の映像データを入力映像データから抜き出し、あらかじめ設定されたエリアに複写することができ、電子ペンを移動させると複写された画像データは電子ペンの移動位置に対応して移動すると共に新しい位置の映像データに更新されるので、手やペンの影を気にすることなく描画を行うことができる。 When the presenter points at the projected image on the screen with the electronic pen, the output infrared pulse and ultrasonic pulse are received by the infrared receiving unit and two or more ultrasonic receiving units of the projection display device, Calculate the coordinates in the liquid crystal panel corresponding to the pointing position in the projected image, extract the video data around the calculated coordinates from the input video data, copy it to the preset area, and move the electronic pen Then, the copied image data moves in accordance with the movement position of the electronic pen and is updated to video data at a new position, so that drawing can be performed without worrying about the shadow of the hand or the pen.
本発明の第1の効果は、発表者が投写型表示装置やパソコンの黒板機能でスクリーンの投射映像内に文字や図形を描画しているときに、自分の手やペンの影で見えない部分が陰にならないエリアに複写表示されるため、発表者は既に書いた画像とこれからペンをドラッグさせて書こうとする部分の画像を確認しながら作業をすることができるようになることである。 The first effect of the present invention is that when the presenter draws characters or figures in the projected image on the screen with the blackboard function of the projection display device or the personal computer, the portion that cannot be seen by the shadow of his hand or pen Since the image is copied and displayed in an area that is not shaded, the presenter can work while confirming the image already written and the image of the part to be written by dragging the pen.
第2の効果は、発表者が描画しているとき、発表を見ている人々には描いている発表者の陰になった部分は直接見えないが、複写された画像で発表者が描画している画像をリアルタイムに見ることができるようになることである。 The second effect is that when the presenter is drawing, people viewing the presentation cannot directly see the shaded part of the presenter who is drawing, but the presenter draws the copied image. It is to be able to see the images that are in real time.
本発明の投写型表示装置は、電子ペンを投写画像の中で使用するとき、手やペンの影で見えなくなった部分を他のエリアに表示する手段を備えることを特徴としている。 The projection display device according to the present invention is characterized by comprising means for displaying, in another area, a portion that has disappeared due to the shadow of a hand or a pen when the electronic pen is used in a projected image.
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の投写型表示装置の模式的斜視図であり、図2は本発明の実施の形態の投写型表示装置の模式的ブロック構成図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view of a projection display apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic block diagram of the projection display apparatus according to the embodiment of the present invention.
本発明の実施の形態の投写型表示装置10と電子ペン70と投射面80との構成と動作とを図1、図2を参照して説明する。電子ペン70は電子黒板用としてよく使用され、トリガパルスとして赤外線を発光する赤外線発光部72および位置検出用として超音波を発信する超音波発生部71を備える発信器が先端近傍に設けられており、電子ペン70の手元には超音波発生部71と赤外線発光部72のオンオフや、複写信号や描画信号を含む所定の画面操作信号を超音波発生部71の超音波に乗せて発信できる操作部76を有し、画面操作信号発信の指示があった場合は超音波発生部71は画面操作信号を所定の超音波信号として発信する。
The configuration and operation of the
ここでは15kHzより高い振動数の音波を超音波といい、0.74μmより長い波長の光を赤外線という。本実施の形態では電子ペンとして説明するが、発信器付指し棒であっても問題はなく、赤外線発光部と超音波発生部とを有する発信器が備えられていれば各種の形態が考えられる。この発信器は投射面を指示する部分の近傍に設けられていることが望ましい。 Here, sound waves having a frequency higher than 15 kHz are called ultrasonic waves, and light having a wavelength longer than 0.74 μm is called infrared rays. Although this embodiment will be described as an electronic pen, there is no problem even if it is a pointing stick with a transmitter, and various forms are possible if a transmitter having an infrared light emitting unit and an ultrasonic wave generating unit is provided. . This transmitter is preferably provided in the vicinity of a portion indicating the projection surface.
発信器の超音波発生部71と赤外線発光部72は同期して一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生する。ここでは、超音波発生部71と赤外線発光部72のオンオフは電子ペン70の手元の操作部76の操作で行われることとしているが、先端部を投射面に押し付けることによって行なわれてもよい。
The
投写型表示装置10は、投影部20と、発信器位置算出部30と、画面操作信号識別部37と、画像制御部40と、各部の制御を行う中央制御装置60とを有する。投影部20は、光源21と液晶表示部やDMD(Digital Miller Device)などの光束変調部22と光学系23とを有し、投写部24から投射面80に画像を投写する。ここでは超短焦点のミラー型プロジェクタを例として説明するが、レンズシフト機構を有する短焦点のレンズ投射型プロジェクタに対しても有効に適用できる。
The
発信器位置算出部30は、第1の超音波受信部31と、第2の超音波受信部32と、赤外線受光部33と、時間差解析発信器位置算出部34と、発信器座標算出部35と、発信器座標格納部36とを有する。
The transmitter position calculator 30 includes a first
第1の超音波受信部31および第2の超音波受信部32は、投射光軸85を含む鉛直面と直交する方向にそれぞれが水平方向に離れて配設されていて、電子ペン70の超音波発生部71で発生した超音波信号73、74をそれぞれが受信する。このような配置が発信器位置の計算上望ましいが、違った配置であっても補正することができる。また、赤外線受光部33は、第1の超音波受信部31と第2の超音波受信部32の近傍、通常は中間に配置されて電子ペン70の赤外線発光部72で発生した赤外線パルス75を受光する。赤外線受光部33は、離れた場所に設けられていても受光時刻に大きな誤差を生ずることはない。
The first
電子ペン70の超音波発生部71と赤外線発光部72とは同期して一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生し、赤外線の発光時刻と受光時刻とは殆ど同一と見なされるので、赤外線受光部33の受光時刻と第1の超音波受信部31の受信時刻の受信時刻の差、および赤外線受光部33の受光時刻と第2の超音波受信部32の受信時刻の受信時刻の差から、電子ペン70の超音波発生部71から第1の超音波受信部31および超音波発生部71から第2の超音波受信部32までのそれぞれの超音波到達時間が算出されて、時間差解析発信器位置算出部34で音速を用いて換算することによって、超音波発生部71から第1の超音波受信部31および超音波発生部71から第2の超音波受信部32のそれぞれの距離が算出できる。
Since the ultrasonic
発信器座標算出部35では算出された距離情報に予め入力されている両超音波受信部の間隔、超音波受信部と投射面との距離を参照して投射面上の発信器の座標が算定され、それに基づいて投写映像上の発信器の座標が算出され、発信器座標格納部36に逐次更新して格納される。座標の算出についての詳細は後述する。
The transmitter
画面操作信号識別部37は、電子ペン70の操作部76から超音波発生部71を経由して超音波に載せられ発信された画面操作信号を超音波受信部32から受信し、画面操作信号の内容を識別して画像制御部40の画像操作部50に出力する。
The screen operation signal identification unit 37 receives the screen operation signal transmitted from the
画像制御部40は、入力した映像信号をデジタル信号にAD変換する入力信号処理部41、デジタル信号に変換された映像信号を液晶パネルの解像度に変換する解像度変換部42、解像度変換された映像信号を一時的に保存しておく入力映像記憶部43、画面操作信号識別部37から入力した画面操作信号と発信器座標格納部36から入力した発信器座標とに基づいて入力映像記憶部43に記憶されている入力映像を参照して所定の画像操作を行う画像操作部50、画像操作部50で制作された映像データを入力映像記憶部43に記憶されている入力映像に合成して出力する画像データ合成部44、合成された映像のDA変換を行うDA変換部45、およびDA変換された映像に基づいて投影部20の光束変調部22を駆動する表示駆動部46を有する。
The image control unit 40 includes an input
画像操作部50には、複写映像生成貼り付け部51や、描画部52や、発生したカーソルに対し制御部でクリック動作を行うことで所望の操作を行わせたりする操作手段などが複数設けられている。複写映像生成貼り付け部51では、発信器の位置座標と対応する入力映像内の所定のエリア内の映像情報が複写されて入力映像の所定の位置に嵌め込まれ、複写した映像の嵌め込み位置が、発信器位置の移動に対応して移動するとともに、複写した映像が新しい発信器位置の入力映像に対応して更新される。描画部52では、発信器座標位置にカーソルを生成させ、発信器の移動に対応してカーソルを移動させて描画を行わせる。なお、複写映像生成貼り付け部51では、嵌めこみ位置の移動や更新は行なわれなくてもよい。
The image operation unit 50 is provided with a plurality of operation means for performing a desired operation by performing a click operation on the generated cursor by the control unit with respect to the copy video generation and
次に、本発明の実施の形態の動作について説明する。まず、発表者が投射面80に投写されている画像内の一点を電子ペン70で突いたり、操作部76のボタンを操作したりすると、電子ペン70の赤外線発光部72から赤外線パルス75が出力され、超音波発生部71から超音波信号73、74が出力される。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described. First, when a presenter strikes a point in the image projected on the projection surface 80 with the electronic pen 70 or operates a button on the
投写型表示装置10の発信器位置算出部30の赤外線受光部33で赤外線パルス75を受光してから、第1および第2の超音波受信部31、32で超音波信号73、74を受信するまでの時間が時間差解析発信器位置算出部34のカウンタ部でカウントされる。カウントされた時間から電子ペン70で指し示した投射面80上の点に対応する光束変調部22内の映像での位置が発信器座標算出部35で算出される。
After the
距離情報の取得原理および電子ペン70で指し示した投射面80上の点に対応する入力映像での座標の算出法を説明する。図3は電子ペンの発信器と投写型表示装置との間の赤外線と超音波の発信と受信との関係を示す模式図であり、図4は本発明の実施の形態の投写型表示装置の時間差解析発信器位置算出部と発信器座標算出部と発信器座標格納部の模式的ブロック構成図である。 The principle of distance information acquisition and a method of calculating coordinates in an input video corresponding to a point on the projection surface 80 pointed to by the electronic pen 70 will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between transmission and reception of infrared rays and ultrasonic waves between the transmitter of the electronic pen and the projection display device, and FIG. 4 shows the projection display device according to the embodiment of the present invention. It is a typical block block diagram of a time difference analysis transmitter position calculation part, a transmitter coordinate calculation part, and a transmitter coordinate storage part.
指し示す位置に発信器を押し当て、あるいはスイッチ76をONとすると、図3に示すように、電子ペン70の赤外線発光部72から赤外線トリガパルス701が発光され、同時に超音波発生部71から超音波信号702が発信される。投写型表示装置10の赤外線受光部33が赤外線トリガパルス701を赤外線トリガパルス331として受光し、第1の超音波受信部31と第2の超音波受信部32とが超音波信号702をそれぞれ超音波信号311、321として受信する。
When the transmitter is pressed at the indicated position or the
赤外線受光部33において受光される赤外線トリガパルス331の受光時刻t0は電子ペン70の赤外線発光部72から発光された赤外線トリガパルス701の発光時刻との間に時間遅延は殆どない。しかし、第1の超音波受信部31にて受信される超音波信号311の受信時刻t1、第2の超音波受信部32にて受信される超音波信号321の受信時刻t2は、超音波発生部71から超音波信号702が発信された時刻に対して距離を音速(約340m/s)で割った時間分の遅れが生じている。この時刻t1、t2とt0との差であるT1、T2を求めることで、それぞれの所用時間の情報が得られる。実際の受信時刻の測定では第1波の測定では誤差を生ずるおそれがあるので第2波以降の受信時刻を測定してt1、t2を計算で求めてもよい。
There is almost no time delay between the light receiving time t 0 of the
次に、発信器位置算出部30の時間差解析発信器位置算出部34と発信器座標算出部35と発信器座標格納部36の構成と動作を説明する。上述のように、超音波発生部71と赤外線発光部72は一周期に一度だけ超音波信号、および赤外線パルスを発生するので、赤外線パルスの受光時刻が超音波信号の発射時刻とほぼ同一となり、超音波信号の受信時刻と赤外線パルスの受光時刻との差が超音波の到達時間となり、音速を用いて超音波発生部71と超音波受信部31、32との距離が算出できる。
Next, the configuration and operation of the time difference analysis transmitter
図4に示すように、時間差解析発信器位置算出部34は、赤外線受光時刻(t0 )取得部341、第1の超音波受信時刻(t1 )取得部342、第2の超音波受信時刻(t2 )取得部343、第1の超音波到達時間(t1 −t0 =T1 )算出部344、第2の超音波到達時間(t2 −t0 =T2 )算出部345、T1 距離換算部(=L1 )346、T2 距離換算部(=L2 )347、および発信器の投射面上のX、Y座標算出部348を有する。発信器座標算出部35は発信器の投射面上のX、Y座標算出部348で算出された投射面上のX、Y座標を光学関係の式により入力映像の座標に換算する投射面X、Y座標の映像内座標換算部351を有する。発信器座標格納部36は第1の超音波受信部−第2の超音波受信部距離L0 格納部361、超音波受信部−投射面間距離L4 格納部362および映像内座標格納部363を有する。第1の超音波受信部−第2の超音波受信部距離L0 格納部361には、予め第1の超音波受信部31と第2の超音波受信部32との間の距離L0 が格納され、超音波受信部−投射面間距離格納部362には、予め超音波受信部31、32−投射面80の距離が格納され、映像内座標格納部363には投射面X、Y座標の映像内座標換算部351で算出された発信器の映像内の座標が格納されている。
As shown in FIG. 4, the time difference analysis transmitter
赤外線受光時刻(t0 )取得部341は、電子ペン70の赤外線発光部72から超音波発生部71と同時に発光された赤外線パルス75の赤外線受光部33での受光時刻t0 を取得する。第1の超音波受信時刻(t1 )取得部342と第2の超音波受信時刻(t2 )取得部343は、それぞれ電子ペン70の超音波発生部71から赤外線発光部72と同時に発信された超音波信号73、74の第1の超音波受信部31、第2の超音波受信部32における受信時刻t1 、t2 を取得する。第1の超音波到達時間(t1 −t0 =T1 )算出部344は、第1の超音波受信部31の受信時刻t1 と赤外線受光部33の受光時刻t0 との時間差T1 を算出する。第2の超音波到達時間(t2 −t0 =T2 )算出部345は、第2の超音波受信部32の受信時刻t2 と赤外線受光部33の受光時刻t0 との時間差T2 を算出する。
The infrared light reception time (t 0 )
T1 距離換算部(=L1 )346は、音速のデータを用いて時間差T1 を電子ペン70の超音波発生部71と第1の超音波受信部31までの距離L1 に換算する。T2 距離換算部(=L2 )347は、音速のデータを用いて時間差T2を電子ペン70の超音波発生部71と第2の超音波受信部32までの距離L2 に換算する。発信器の投射面上のX,Y座標算出部348は、取得した距離L1 、L2 と発信器座標格納部36に予め格納されている第1の超音波部受信部−第2の超音波部受信部距離L0 と超音波受信部−投射面距離L4 とから発信器の投射面上のX,Y座標を後述の方法で算出する。
The T 1 distance conversion unit (= L 1 ) 346 converts the time difference T 1 into the distance L 1 between the ultrasonic
発信器座標算出部35の投射面X、Y座標の映像内座標換算部351で、投射面上の発信器のX、Y座標を入力映像のX、Y座標に換算し、発信器座標格納部36の映像内座標格納部363に記憶させる。
The in-video coordinate
ここで、発信器の投射面上のX、Y座標算出部348における発信器の座標取得の原理について説明する。図5は発信器の投射面上のX、Y座標算出部における投射面上の座標算出動作を説明するための模式図である。
Here, the principle of the coordinate acquisition of the transmitter in the X and Y coordinate
図5において、第2の超音波受信部32の位置をAとし、第1の超音波受信部31の位置をBとし、電子ペン70の発信器の超音波発生部71の位置をCとし、Cを通って投射面80と直交する垂直面とA−Bを通る線分との交点をDとし、Dより投射面80に対して垂直な線と投射面80との交点をEとし、水平方向の座標をX、垂直方向の座標をYとする。
In FIG. 5, the position of the second
△CABにおいて辺CAと辺ABのなす角度をαとすると、
cosα=(L2 2 +L0 2 −L1 2 )/(2L2 ×L0 ) なので、
α=cos-1 {(L2 2 +L0 2 −L1 2 )/(2L2 ×L0 )} となる。
Δ When the angle between side CA and side AB is α in CAB,
Since cos α = (L 2 2 + L 0 2 −L 1 2 ) / (2L 2 × L 0 ),
α = cos −1 {(L 2 2 + L 0 2 −L 1 2 ) / (2L 2 × L 0 )}
一方、△CDAは直角三角形なので、
cos(180°−α)=X/L2 従って、Aを基点とした水平方向の座標Xは、
X=cos(180°−α)×L2 となり、先に求めたαを代入するとXは求められる。
On the other hand, △ CDA is a right triangle, so
cos (180 ° −α) = X / L 2 Therefore, the horizontal coordinate X based on A is
X = cos (180 ° −α) × L 2 , and X can be obtained by substituting α obtained previously.
また、△CDAにおける辺CDの長さY’は、
Y’=sin(180°−α)×L2 で求められる。
一方、△CEDも直角三角形なので、
Y2 =Y’2 −L4 2 なので、垂直方向の座標Yは、
Y=√(Y’2 −L4 2 ) として求められる。
これらは都度計算してもよいし、予めL0 、L1 、L2 、L4 を変数とするテーブルを作成して、テーブルから求めてもよい。
Also, the length Y ′ of the side CD in ΔCDA is
Y ′ = sin (180 ° −α) × L 2
On the other hand, △ CED is also a right triangle,
Since Y 2 = Y ′ 2 −L 4 2 , the vertical coordinate Y is
Y = √ (Y ′ 2 −L 4 2 )
These may be calculated each time, or a table having L 0 , L 1 , L 2 , and L 4 as variables in advance may be obtained and obtained from the table.
画像制御部40に入力された映像信号は入力信号処理部41でデジタル信号に変換された後、解像度変換部42で光束変調部22の解像度に変換され、例えば図6のような映像データ91が入力映像記憶部43に書き込まれる。図6は画像制御部に入力した映像データの1例であり、図7は画像制御部に入力した映像データを投射面に投写し電子ペンを持った腕がその上に影を発生させた状態を示す模式図である。電子ペン70と電子ペン70を持つ腕82が投射面80上に影83を発生させている。
The video signal input to the image control unit 40 is converted to a digital signal by the input
電子ペン70の操作部76から超音波発生部71を経由して画面操作信号を発信すると、画面操作信号は超音波に載せられて超音波受信部32で受信され、画面操作信号識別部37が画面操作信号の内容を識別して画像制御部40の画像操作部50に出力する。
When a screen operation signal is transmitted from the
画像操作部50には、上述のように発信器の位置座標と対応する入力映像内の所定のエリア内の映像情報を複写して入力映像の所定の位置に嵌め込み、複写した映像の嵌め込み位置を、発信器位置の移動に対応して移動させるとともに、複写した映像が新しい発信器の位置に対応して更新される複写映像生成貼り付け部51や、投射面80の発信器座標位置にカーソルを生成させ、発信器の移動に対応してカーソルを移動させて描画を行わせる描画部52や、発生したカーソルに対し制御部でクリック動作を行うことで所望の操作を行わせたりする操作手段などが複数設けられている。
In the image operation unit 50, as described above, the video information in the predetermined area in the input video corresponding to the position coordinate of the transmitter is copied and inserted into the predetermined position of the input video, and the insertion position of the copied video is set. The cursor is moved to the transmitter coordinate position on the projection plane 80 or the copied video generation /
画面操作信号が複写映像生成貼り付けであれば、画面操作信号は複写映像生成貼り付け部51に送られ、複写映像生成貼り付け部51は複写映像生成貼り付けを実行する。図8は複写映像生成貼り付け部の模式的ブロック構成図であり、図9は複写映像生成を説明するための映像データの模式図であり、(a)はエリア設定を示し、(b)はエリアを複写した複写映像データを示し、図10は映像データに複写映像データを貼り付けた状態を示す模式図である。
If the screen operation signal is copy video generation paste, the screen operation signal is sent to the copy video
複写映像生成貼り付け部51は、操作信号受理部511、入力映像取得部512、発信器座標取得部513、複写範囲確定部514、映像複写実行部515、複写映像加工部516、貼り付け位置決定部517、貼り付け実行部518、継続実行判定部519、複写範囲条件格納部531、貼り付け位置条件格納部532、複写範囲映像加工内容格納部533、継続実行可否格納部534、複写映像格納部535を有する。
The copy video generation and
複写範囲条件格納部531には、予め発信器座標を基点とする複写範囲がいずれかの操作部により設定されており必要の都度変更される。貼り付け位置条件格納部532には、予め発信器座標を基点として基点の移動条件によって貼り付け位置が操作部により設定されており必要の都度変更される。複写範囲映像加工内容格納部533には、複写範囲映像に、例えば枠をつけたり拡大縮小処理を行なったりするといった加工内容が操作部により設定されており必要の都度変更される。継続実行可否格納部534には、複写映像生成を継続して行うか否かが操作部により設定されており必要の都度変更される。継続して行うと発信器の位置移動に対応して複写映像生成貼り付けが繰り返され、貼り付け位置が発信器の移動に対応して移動するとともに複写映像が新しい位置に対応して更新される。複写映像格納部535に最も新しい複写映像が格納される。
In the copy range
操作信号受理部511が画面操作信号識別部37から複写映像生成貼り付けの信号を受け取ると、入力映像取得部512が入力映像記憶部43から現在の入力映像を取得し、発信器座標取得部513が発信器座標格納部36から発信器の座標を取得する。複写範囲確定部514は、複写範囲条件格納部531に予め格納されている発信器座標を基点とする複写範囲を読み出し、現在の入力映像における複写範囲を確定する。映像複写実行部515は、確定した入力映像の複写範囲の複写を実行して複写映像を複写映像格納部535に格納する。複写映像加工部516は、複写範囲映像加工内容格納部533から映像加工内容を読み出し、加工の必要があれば複写映像格納部535に格納された複写映像を読み出して必要な加工を行って再び複写映像格納部535に格納する。貼り付け位置決定部517は、貼り付け位置条件格納部532に格納されている発信器座標を基点として基点の移動条件として示された貼り付け位置に従って貼り付け位置を入力映像の座標で決定する。貼り付け実行部518では、複写映像格納部535に格納されている複写映像に入力映像の貼り付け位置の座標を付して画像データ合成部44に出力し、画像データ合成部44は入力映像記憶部43から読み出した入力映像に複写映像を貼り付ける。継続実行判定部519では、継続実行可否格納部534から継続実行可否格情報を読み出し、可であれば入力映像取得部512に戻ってステップを繰り返し、否であれば終了する。
When the operation
このように、複写映像生成貼り付け部51は、入力映像記憶部43から入力映像を呼び出し、発信器座標格納部36から発信器座標79を呼び出して、図9(a)に示すように入力映像の発信器座標79の周りの所定の範囲の映像データを、図9(b)に示すように複写して、図10に示すように画像データ合成部44で複写した複写映像データ93を入力した映像データ91に貼り付けて映像データ94とし、DA変換部45、表示駆動部46を経由して光束変調部22に出力し、投射面80に画像として投写する。
In this way, the copy video generation /
発信器の位置に従って複写エリアと貼り付け位置を移動する継続実行可の条件であれば、発信器の移動位置に対応してこの操作が繰り返されることによって、複写エリアの映像が更新され貼り付け位置が発信器の移動に対応して移動する。このように発表者が投射面80上で電子ペン70をドラッグさせると、複写される画像とその貼り付け位置がスクロールする。発表者は自分の手やペンの影で隠れた部分を複写される画像で確認しながら描画を続けることができるため、描きにくさが軽減される。 If it is a condition that allows continuous execution to move the copy area and paste position according to the transmitter position, the image of the copy area is updated and the paste position is repeated by repeating this operation according to the move position of the transmitter. Moves in response to the movement of the transmitter. When the presenter drags the electronic pen 70 on the projection surface 80 in this way, the image to be copied and its pasting position are scrolled. Since the presenter can continue drawing while confirming the part hidden by the shadow of his hand or pen in the copied image, the difficulty of drawing is reduced.
発表者が投射面80から電子ペン70を離して一定時間経過すると、自動的に複写される画像は消えるようにしてもよい。複写された画像が消えるまでの時間も発表者が設定できる。あるいは、複写された画像が表示されている箇所を電子ペン70で突くか、投写型表示装置本体かリモコンのキーを押したときに消すという方法も取ることができる。 When the presenter releases the electronic pen 70 from the projection surface 80 and a predetermined time elapses, the automatically copied image may disappear. The presenter can also set the time until the copied image disappears. Alternatively, it is possible to take a method in which a portion where a copied image is displayed is pierced with the electronic pen 70 or is erased when a key of a projection display main body or a remote control is pressed.
ここでは、これらの設定は電子ペン70の操作部76から入力されることとして説明したが、投写型表示装置10本体の不図示の操作部、投写型表示装置10に接続する不図示のパソコンの操作部、あるいは、画面の発信器位置に表示されたカーソルの操作によって画面操作信号識別部37に指示してもよい。
Here, it has been described that these settings are input from the
上述の実施の形態では、トリガパルスとして赤外線を、位置検出用として超音波を、それぞれ使用した。人間の目は赤外線に対しては感度が低いため、トリガパルスとしては赤外線を用いることが望ましいが、赤外線以外の電磁波を用いることもできる。例えば、波長0.40μm以上の電磁波であれば、人体への影響も少ない。また、人間の耳は超音波に対しては感度が低いため、位置検出用としては超音波を用いることが望ましいが、超音波以外の波動を用いることもできる。例えば、15kHz以下の振動数の音波であっても、ユーザがうるさいと感じない程度の音量であれば、支障なく用いることができる。 In the above-described embodiment, infrared rays are used as trigger pulses, and ultrasonic waves are used for position detection. Since the human eye has low sensitivity to infrared rays, it is desirable to use infrared rays as a trigger pulse, but electromagnetic waves other than infrared rays can also be used. For example, an electromagnetic wave having a wavelength of 0.40 μm or more has little influence on the human body. In addition, since the human ear has low sensitivity to ultrasonic waves, it is desirable to use ultrasonic waves for position detection, but waves other than ultrasonic waves can also be used. For example, even a sound wave having a frequency of 15 kHz or less can be used without any problem as long as the sound volume is not felt by the user.
10 投写型表示装置
20 投影部
21 光源
22 光束変調部
23 光学系
24 投写部
30 発信器位置算出部
31 第1の超音波受信部
32 第2の超音波受信部
33 赤外線受光部
34 時間差解析発信器位置算出部
35 発信器座標算出部
36 発信器座標格納部
37 画面操作信号識別部
40 画像制御部
41 入力信号処理部
42 解像度変換部
43 入力映像記憶部
44 画像データ合成部
45 DA変換部
46 表示駆動部
50 画像操作部
51 複写映像生成貼り付け部
52 描画部
60 中央制御装置
70 電子ペン
71 超音波発生部
72 赤外線発光部
73、74 超音波信号
75 赤外線パルス
76 操作部
80 投射面
82 腕
83 影
85 投射光軸
91、92、94 映像データ
93 複写映像データ
311、321、702 超音波信号
331、701 赤外線パルス
341 赤外線受光時刻(t0 )取得部
342 第1の超音波受信時刻(t1 )取得部
343 第2の超音波受信時刻(t2 )取得部
344 第1の超音波到達時間(t1 −t0 =T1 )算出部
345 第2の超音波到達時間(t2 −t0 =T2 )算出部
346 T1 距離換算部(=L1 )
347 T2 距離換算部(=L2 )
348 発信器の投射面上のX、Y座標算出部
351 投射面X、Y座標の映像内座標変換部
361 第1の超音波受信部−第2の超音波受信部L0 格納部
362 超音波受信部−投射面間距離L4 格納部
363 映像内座標格納部
511 複写信号受理部
512 入力映像取得部
513 発信器座標取得部
514 複写範囲確定部
515 映像複写実行部
516 複写映像加工部
517 貼り付け位置決定部
518 貼り付け実行部
519 継続実行判定部
531 複写範囲条件格納部
532 貼り付け位置条件格納部
533 複写範囲映像加工内容格納部
534 継続実行可否格納部
535 複写映像格納部
DESCRIPTION OF
347 T 2 distance conversion part (= L 2 )
348 X, Y coordinate
Claims (9)
前記電磁波受光部における電磁波受光時刻と前記第1の波動受信部および前記第2の波動受信部における波動受信時刻との差を基に、前記波動発信部から前記第1の波動受信部および前記第2の波動受信部までの波動到達時間を算出する波動到達時間算出手段と、算出された波動到達時間と音速から、前記波動発信部から前記第1の波動受信部および前記第2の波動受信部までの距離を算出する距離算出手段と、算出された前記波動発信部から前記第1の波動受信部および前記第2の波動受信部までの距離と、予め記憶されている前記第1の波動受信部と前記第2の波動受信部との間隔および位置算出の基準となる前記波動受信部と前記投射面との間の垂直距離とから、前記発信器の前記波動発生部の前記投射面上の位置座標を算出して、投写映像内における対応する位置座標を算定する発信器座標算定手段と、算定した前記位置座標を逐次格納して前記投写型表示装置の画像制御部に出力する発信器座標格納部と、を備える発信器位置算出部と、
入力した画面操作信号から操作内容を識別して対応する画像操作を画像制御部に指示する画面操作信号識別部と、
前記画像制御部に指示された前記画面操作がエリア複写指示信号であるときは、前記発信器の位置座標に対応して予め設定されている複写範囲、前記発信器の位置座標に対応して予め設定されている嵌めこみ位置の条件に従って、予め設定されている複写範囲の映像情報を複写して、映像情報における予め設定されている嵌めこみ位置に嵌め込んで投射面に投写する複写映像生成貼り付け部と、を有する投写型表示装置。 A projection display device that is used in combination with a transmitter including an electromagnetic wave light emitting unit and a wave transmitting unit, and includes an electromagnetic wave light receiving unit and a first wave receiving unit and a second wave receiving unit that are arranged apart from each other. ,
Based on the difference between the electromagnetic wave light receiving time in the electromagnetic wave light receiving unit and the wave receiving time in the first wave receiving unit and the second wave receiving unit, the first wave receiving unit and the first wave receiving unit from the wave transmitting unit A wave arrival time calculating means for calculating a wave arrival time to the second wave receiving unit, and from the calculated wave arrival time and sound velocity, the wave transmitting unit to the first wave receiving unit and the second wave receiving unit. Distance calculating means for calculating the distance to the first wave receiving unit, the calculated distance from the wave transmitting unit to the first wave receiving unit and the second wave receiving unit, and the first wave receiving stored in advance. On the projection surface of the wave generation unit of the transmitter, from the distance between the wave reception unit and the second wave reception unit, and the vertical distance between the wave reception unit and the projection surface serving as a reference for position calculation Calculate the position coordinates and A transmitter comprising: transmitter coordinate calculating means for calculating a corresponding position coordinate in an image; and a transmitter coordinate storage unit for sequentially storing the calculated position coordinate and outputting it to the image control unit of the projection display device. A position calculation unit;
A screen operation signal identifying unit that identifies an operation content from the input screen operation signal and instructs the image control unit to perform a corresponding image operation;
When the screen operation instructed by the image control unit is an area copy instruction signal, a copy range set in advance corresponding to the position coordinates of the transmitter and a position corresponding to the position coordinates of the transmitter in advance Copy video generation and pasting to copy the video information in the preset copy range according to the set insertion position conditions, and insert the image information into the preset insertion position in the video information and project it on the projection surface And a projection display device.
前記電磁波受光部における電磁波受光時刻と前記第1の波動受信部および前記第2の波動受信部における波動受信時刻との差を基に、前記波動発信部から前記第1の波動受信部および前記第2の波動受信部までの波動到達時間を算出する波動到達時間算出手段と、算出された波動到達時間と音速から、前記波動発信部から前記第1の波動受信部および前記第2の波動受信部までの距離を算出する距離算出手段と、算出された前記波動発信部から前記第1の波動受信部および前記第2の波動受信部までの距離と、予め記憶されている前記第1の波動受信部と前記第2の波動受信部との間隔および位置算出の基準となる前記波動受信部と前記投射面との間の垂直距離とから、前記発信器の前記波動発生部の前記投射面上の位置座標を算出して、投写映像内における対応する位置座標を算定する発信器座標算定手段と、算定した前記位置座標を逐次格納して前記投写型表示装置の画像制御部に出力する発信器座標格納部と、を備える発信器位置算出部と、
入力した画面操作信号から操作内容を識別して対応する画像操作を画像制御部に指示する画面操作信号識別部と、
前記画像制御部に指示された前記画面操作信号がエリア複写指示信号であるときは、前記発信器の位置座標と対応して予め設定されている複写範囲、前記発信器の位置座標と対応して予め設定されている嵌めこみ位置の条件に従って、前記発信器の位置座標の移動に伴って予め設定されている複写範囲の映像情報を逐次複写して、前記発信器の位置座標の移動に伴って予め設定されている嵌めこみ位置に嵌め込んで投射面に投写する複写映像生成貼り付け部と、を有する投写型表示装置。 A projection display device that is used in combination with a transmitter including an electromagnetic wave light emitting unit and a wave transmitting unit, and includes an electromagnetic wave light receiving unit and a first wave receiving unit and a second wave receiving unit that are arranged apart from each other. ,
Based on the difference between the electromagnetic wave light receiving time in the electromagnetic wave light receiving unit and the wave receiving time in the first wave receiving unit and the second wave receiving unit, the first wave receiving unit and the first wave receiving unit from the wave transmitting unit A wave arrival time calculating means for calculating a wave arrival time to the second wave receiving unit, and from the calculated wave arrival time and sound velocity, the wave transmitting unit to the first wave receiving unit and the second wave receiving unit. Distance calculating means for calculating the distance to the first wave receiving unit, the calculated distance from the wave transmitting unit to the first wave receiving unit and the second wave receiving unit, and the first wave receiving stored in advance. On the projection surface of the wave generation unit of the transmitter, from the distance between the wave reception unit and the second wave reception unit, and the vertical distance between the wave reception unit and the projection surface serving as a reference for position calculation Calculate the position coordinates and A transmitter comprising: transmitter coordinate calculating means for calculating a corresponding position coordinate in an image; and a transmitter coordinate storage unit for sequentially storing the calculated position coordinate and outputting it to the image control unit of the projection display device. A position calculation unit;
A screen operation signal identifying unit that identifies an operation content from the input screen operation signal and instructs the image control unit to perform a corresponding image operation;
When the screen operation signal instructed to the image control unit is an area copy instruction signal, a copy range set in advance corresponding to the position coordinate of the transmitter and a position coordinate of the transmitter In accordance with a preset fitting position condition, video information in a preset copy range is sequentially copied with the movement of the transmitter position coordinate, and the position coordinate of the transmitter is moved. A projection display apparatus comprising: a copy image generation and pasting unit that fits in a preset fitting position and projects onto a projection surface.
前記画面操作信号識別部は、前記波動受信部で受信した波動から前記画面操作信号を識別して前記画像制御部に出力する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の投写型表示装置。 The transmitter has an operation unit for transmitting the screen operation signal on a wave output from the wave transmission unit,
4. The projection type according to claim 1, wherein the screen operation signal identification unit identifies the screen operation signal from the wave received by the wave reception unit and outputs the screen operation signal to the image control unit. 5. Display device.
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