JP6106969B2 - 投影装置、ポインタ装置及び投影システム - Google Patents

Description

本発明は、専用のポインタペンを用いたＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタに好適な投影装置、ポインタ装置及び投影システムに関する。

スクリーンに投影された投影画像におけるレーザビーム等による指示位置を正確に検出するべく、色面順次方式のプロジェクタに、スクリーンを撮像するエリアセンサとエリアセンサに入力する光をレーザポインタが発するレーザビームと同色のＲ光のみとする光学フィルタ等からなるエリアセンサ部と、Ｒ，Ｇ，Ｂの投影タイミングを抽出するタイミング抽出部とを設け、説明画像の投影期間中にはＲ画像の投影タイミングが到来したら、その時点でスクリーンを撮像し、撮像した画像に基づきレーザビームにより指示された指示位置を検出する処理をＭＰＵに行なわせて、投影画像にレーザビームと同色の部分が存在していたとしても指示位置を検出可能とする技術が考えられている。（例えば、特許文献１）

特開２００４−１１０７９７号公報

上記特許文献に記載された技術を含め、汎用のレーザポインタ等の指示装置を用いてプロジェクタで指示位置を検出するためには、プロジェクタ側に投影画像を撮影するためのエリアセンサ部等の撮像部が必要であり、装置の構成が複雑でコストが増大するという不具合がある。

ところで近時、ＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタにおいて、専用のポインタペンを用いることでレーザポインタのように使用することが可能な環境が実現されている。この種の専用ポインタペンは、スポット状の極小範囲の輝度を検出する受光センサ部とプロジェクタ本体との間で制御信号を送受する通信部とを備える。

図６は、専用ポインタペンを使用するＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置本体側での投影画像タイミングと、専用ポインタペン側での動作内容を例示するタイミングチャートである。カラー画像１フレームは、そのほとんどを占める画像期間と、末尾タイミングに挿入されたポインタ座標検出用の座標期間とからなる。

画像期間は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３フィールドで構成される。プロジェクタ本体側において、Ｒフィールドでは、光源部でフィールド期間中継続して赤色光を発すると同時に（Ｐ０１）、表示素子であるマイクロミラー素子において赤色成分の画像ＩＭｒを表示することで、赤色成分の光像を形成し、投影レンズを介して投影する（Ｐ０２）。

同様にＧフィールドでは、光源部でフィールド期間中継続して緑色光を発すると同時に（Ｐ０３）、表示素子であるマイクロミラー素子において緑色成分の画像ＩＭｇを表示することで、緑色成分の光像を形成し、投影レンズを介して投影する（Ｐ０４）。Ｂフィールドでは、光源部でフィールド期間中継続して青色光を発すると同時に（Ｐ０５）、表示素子であるマイクロミラー素子において青色成分の画像ＩＭｂを表示することで、青色成分の光像を形成し、投影レンズを介して投影する（Ｐ０６）。

一方の座標期間では、光源部で期間中継続してＲ，Ｇ，Ｂの各光源を同時点灯して混色としての白色光を発すると同時に（Ｐ０７）、表示素子であるマイクロミラー素子において計４枚のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４を順次表示することで、白色の座標位置検出用画像の光像を形成して投影レンズを介して投影し、併せてそれら各グラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４の投影に同期して専用ポインタペンに照度検出を指示する。

ここでは図を簡略化するために４枚のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４中、ＩＭｃ１，ＩＭｃ３の２枚のみを抜き出して示している。

専用ポインタペンでは、プロジェクタ本体からの指示タイミングにしたがって対向している画像部分の照度検出を実行し、検出結果を座標データ化してプロジェクタ本体に送信する。プロジェクタ本体は、専用ポインタペンから送られてくる座標データにしたがって、投影画像中の対応位置に例えば矢印などのポインタ画像を重畳して投影することで、あたかも専用ポインタペンから出たビーム光が投影画像上に照射されて、位置を指定しているように見える。

この種の専用ポインタペンを使用するためにプロジェクタ本体側が座標期間で投影するグラデーション画像として、原理的には、例えばＹ座標検出用の上端及び下端の一方が最も明るく、他方が最も暗い階調となる画像（例えばＩＭｃ１）と、Ｘ座標検出用の左端及び右端の一方が最も明るく、他方が最も暗い階調となる画像（例えばＩＭｃ３）の２枚１組を最小単位として構成できる。

しかしながら、１組のグラデーション画像のみを座標期間に挿入した場合、２枚を組み合わせた残像としては、本来の投影画像に対して１対角線に沿って斜めに輝度が変化するような輝度変化を与える、不自然なものとなる。

そのため、これを相殺するべく、グラデーションの階調変化の方向が互いに逆となる画像を対にして、例えばグラデーション画像ＩＭｃ１と反対の輝度変化をする画像ＩＭｃ２、グラデーション画像ＩＭｃ３と反対の輝度変化をする画像ＩＭｃ４を加え、２組４枚のグラデーション画像を基本単位として挿入することになる。

しかるに、このような投影面の明るさを検出する専用ポインタペンでは、例えば投影面までの距離によって、得られる明るさが大きく変化する。したがって、ポインタペンにおける受光量のダイナミックレンジに比較して、投影面が近く実際の受光量が大きい場合、及び反対に投影面が遠く実際の受光量が小さい場合などには、位置検出の精度が著しく低下するという不具合がある。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ポイント位置の検出精度を向上することが可能な投影装置、ポインタ装置及び投影システムを提供することにある。

本発明の一態様は、画像信号を入力する入力手段と、発光素子を有する光源と、上記光源が出射する光を用い、上記入力手段で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影手段と、上記光像中の位置を検出するための位置検出用画像に対応する光像を挿入して上記投影手段で投影させる投影制御手段と、上記投影制御手段により上記位置検出用画像に対応する光像を上記投影手段で投影させるタイミングで装置外部のポインタ装置に対して位置座標の検出を指示する情報を送信する送信手段と、上記送信手段での送信に応答して上記ポインタ装置から送られてくる照度情報を受信する受信手段と、上記受信手段で受信した照度情報に基づいて上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさを調整する明るさ調整手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、ポイント位置の検出精度を向上することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る投影システムの接続構成を示す図。 同実施形態に係るデータプロジェクタ装置の機能構成を示すブロック図。 同実施形態に係るポインタペンの機能構成を示すブロック図。 同実施形態に係るポインタ位置検出用画像設定に関する処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係るポインタペン側でのポイント位置検出と照度測定の処理内容を示すフローチャート。 専用ポインタペンを使用するＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置本体側での投影画像タイミングと、専用ポインタペン側での動作内容を例示するタイミングチャート。

以下本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタにパーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」と略称する）を接続して投影システムを構築した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る投影システムの接続構成を例示する。同図で１がプロジェクタ、２がプロジェクタ１に投影する画像を提供するＰＣである。プロジェクタ１とＰＣ２はＶＧＡケーブルＶＣ及びＵＳＢケーブルＵＣで有線接続される。ＰＣ２からＶＧＡケーブルＶＣを介して画像信号が提供され、プロジェクタ１はこの画像信号に応じた投影画像ＰＩを随時スクリーンに投影する。

３はプロジェクタ１専用のポインタペンであり、プロジェクタ１とポインタペン３の間は例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術により無線接続される。プロジェクタ１が投影する投影画像ＰＩには、ＰＣ２から提供される画像に加えて、位置検出用の画像が時分割で含まれている。

ポインタペン３は内部にプロジェクタ１との通信系回路と、受光強度（照度）から位置座標を算出する演算回路を備え、プロジェクタ１からの照度測定の指示を受信し、ポインタペン３の受光部が向いた投影画像ＰＩ内のそのポイント位置の照度から位置座標を算出し、ポイント指示の座標情報（位置座標）としてプロジェクタ１に送信する。

プロジェクタ１では、受信したポインタペン３の座標情報に基づいて、投影画像ＰＩ中にポイントマークＰＴの画像を重畳させるような画像信号を生成して投影する。
したがって、ポインタペン３を把持するユーザは、あたかもポインタペン３から直接ポイントマークＰＴの形状をした光が出射しているような感覚でポインタペン３を操作することができる。

図２は上記プロジェクタ１の概略機能構成を示す図である。
入出力部１１は、例えばビデオ入力端子、ＲＧＢ入力端子、ＶＧＡ端子、ＰＣと接続するためのＵＳＢ端子などにより構成される。入出力部１１に入力された画像信号は、必要に応じてデジタル化された後に、システムバスＳＢを介して画像変換部１２に送られる。

画像変換部１２は、スケーラとも称され、入力される画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに統一して投影処理部１３へ送る。

この際、上記ポイントマークＰＴを含むＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じて画像変換部１２が画像データに重畳加工し、加工後の画像データを投影処理部１３へ送る。

投影処理部１３は、送られてきた画像データに応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば１２０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子であるマイクロミラー素子１４を表示するべく駆動する。

このマイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数、例えばＷＸＧＡ（Ｗｉｄｅ ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃ Ａｒｒａｙ）（横１２８０画素×縦８００画素）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作して画像を表示することで、その反射光により光像を形成する。

このときマイクロミラー素子１４で表示する画像には、上記入出力部１１で入力された画像信号に応じた画像に代えて、ポインタペン３のポイント位置検出用画像が時分割で適切な頻度で含まれる。詳しくは後述する。

一方で、光源部１５から時分割でＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の原色光を含む複数色の光が循環的に時分割で順次出射される。この光源部１５からの光が、ミラー１６で全反射して上記マイクロミラー素子１４に照射される。

そして、マイクロミラー素子１４での反射光で光源光の色に応じた光像が形成され、形成された光像が投影レンズ部１７を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

なお上記光源部１５は、例えばＲ，Ｇ，Ｂの各原色光を発する３種類の半導体発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）を有するものとし、必要によりそれら３種類の半導体発光素子を同時に発光させることでＷ（白色）の光を出射し、投影レンズ部１７よりモノクロの画像を投影させることができるものとする。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ１８が制御する。このＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０と直接接続される。メインメモリ１９は、例えばＳＲＡＭで構成され、ＣＰＵ１８のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２０は、電気的に書換え可能な不揮発性メモリで構成され、ＣＰＵ１８が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。ＣＰＵ１８は、上記メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０を用いて、このプロジェクタ１内の制御動作を統括して実行する。

上記ＣＰＵ１８は、操作部２１からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この操作部２１は、プロジェクタ１の本体に設けられるキー操作部と、このプロジェクタ１専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ１８へ直接出力する。

上記ＣＰＵ１８はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部２２、ポインタ通信部２３とも接続される。音声処理部２２は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部２４を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。
ポインタ通信部２３は、アンテナ２５を介して上記ポインタペン３と無線接続し、ポインタペン３から送られてくる座標情報やポインタペン３に備えられる各種キーの操作信号等を受信して上記ＣＰＵ１８へ送出する。

さらに、ポインタ通信部２３は、ポインタペン３への照度検出を指示や位置検出用画像の明るさを調整するか否かの設定等の送信も行なう。（詳細は後述する。）
次に図３により上記ポインタペン３の機能構成を説明する。
ポインタペン３の先端に受光レンズ系３１が組込まれており、この受光レンズ系３１の合焦位置に受光素子として例えばフォトトランジスタ３２が配置される。フォトトランジスタ３２の出力信号はＡ／Ｄ変換部３３でデジタル化された後に保持部３４を介して座標算出部３５に送られる。

座標算出部３５は、保持部３４の内容から投影画像ＰＩにおけるポインタペン３のポイント位置を表す位置座標の算出とチェック等を行ない、その算出結果を、バスＢを介してＣＰＵ３６へ出力する。

ＣＰＵ３６は、上記Ａ／Ｄ変換部３３、保持部３４、及び座標算出部３５とこのポインタペン３全体に係る制御動作を司るもので、メインメモリ３７及びプログラムメモリ３８が直接接続される。メインメモリ３７は、ＣＰＵ３６のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ３８は、ＣＰＵ３６が実行する動作プログラムや各種定型データを記憶する。ＣＰＵ３６は、上記メインメモリ３７及びプログラムメモリ３８を用いて、このポインタペン３内の制御動作を実行する。

このＣＰＵ３６に対してさらに、クリックキー部３９からキー操作信号が入力される。クリックキー部３９は、例えばポインタペン３の軸方向に沿って配設された、２つのクリックキーそれぞれの操作信号をＣＰＵ３６に出力する。

ここでクリックキー部３９を構成する２つのクリックキーは、例えば図１に示すように、ポインタペン３の先端側に位置する、より操作面積が大きなクリックキー３ａ（マウスポインタの左クリックキーに相当する）と、そのキーに隣接して後方側に位置する、比較的小さなクリックキー３ｂ（マウスポインタの右クリックキーに相当する）とからなるものとする。

さらに上記ＣＰＵ３６は、バスＢを介してプロジェクタ通信部４０とも接続される。このプロジェクタ通信部４０は、アンテナ４１を介して上記プロジェクタ１と無線接続され、プロジェクタ１からの照度検出を指示する情報を受信し、その指定されたタイミングで取得した照度に基づき算出された座標情報や平均照度の情報、クリックキー部３９の操作信号をプロジェクタ１に送信する。

さらに、プロジェクタ通信部４０は、明るさ調整手段による位置検出用画像の明るさを調整するか否かの設定を受信し、その設定に応じて処理を変えることができるようになっている。（詳細は後述する。）
なお、上記ＰＣ２のハードウェア構成については、きわめて一般的な周知の技術であるのでその説明は省略するものとする。

次に上記実施形態の動作について図４及び図５を用いて説明する。
図４は、プロジェクタ１本体側での投影画像タイミングと、ポインタペン３側での動作内容を例示するタイミングチャートである。カラー画像１フレームは、そのほとんどを占める画像期間と、末尾タイミングに挿入されたポインタ座標検出用の座標期間とからなる。

画像期間は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３フィールドで構成される。プロジェクタ１本体側において、Ｒフィールドでは、光源部１５でフィールド期間中継続して赤色光を発すると同時に（Ｐ１１）、表示素子であるマイクロミラー素子１４において赤色成分の画像ＩＭｒを表示することで、赤色成分の光像を形成し、投影レンズ部１７を介して投影する（Ｐ１２）。

同様にＧフィールドでは、光源部１５でフィールド期間中継続して緑色光を発すると同時に（Ｐ１３）、マイクロミラー素子１４において緑色成分の画像ＩＭｇを表示することで、緑色成分の光像を形成し、投影レンズ部１７を介して投影する（Ｐ１４）。Ｂフィールドでは、光源部１５でフィールド期間中継続して青色光を発すると同時に（Ｐ１５）、マイクロミラー素子１４において青色成分の画像ＩＭｂを表示することで、青色成分の光像を形成し、投影レンズ部１７を介して投影する（Ｐ１６）。

一方の座標期間では、光源部１５で期間中継続してＲ，Ｇ，Ｂの各光源を同時点灯して混色としての白色光を発すると同時に（Ｐ０７）、マイクロミラー素子１４において計４枚のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４を順次時分割で表示することで、白色の座標位置検出用画像の光像を形成して投影レンズ部１７を介して投影し、併せてそれら各グラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４の投影にそれぞれ同期してポインタペン３に照度検出を指示する。

ここでは図を簡略化するために４枚のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４中、１枚目のＩＭｃ１と３枚目のＩＭｃ３の２枚のみを抜き出して示している。
グラデーション画像ＩＭｃ２は、グラデーション画像ＩＭｃ１の明暗パターンを反転した画像であるものとする。同様に、グラデーション画像ＩＭｃ４はグラデーション画像ＩＭｃ３の明暗パターンを反転した画像であるものとする。

いま、フレームナンバー：ｍ（ｍは自然数）とその前に位置するフレームナンバー：ｍ−１のカラー画像の投影タイミングを例にとって考える。
フレームナンバー：ｍ−１のカラー画像１フレーム投影時の座標期間において、まずその当初のタイミングｔ１１において、プロジェクタ１では上記グラデーション画像ＩＭｃ１の投影を開始すると共に、ポインタペン３に対して照度検出の指示を送出する。

この指示を受けたポインタペン３では、予め設定された調整時間Δｔ後に受光動作を実行し、その時点で受光レンズ系３１を介してフォトトランジスタ３２に受光している光量を取得する（Ｐ２１）。この受光量は、プロジェクタ１とポインタペン３との相対距離に応じても変化する、受光レンズ系３１の光軸が対向している投影画像ＰＩ中の座標位置に対応した照度となる。

このグラデーション画像ＩＭｃ１は、画像の垂直方向に沿ってグラデーションが変化する画像であるので、ポインタペン３が投影画像ＰＩをポイントしている位置のＹ座標に対応した照度を検出できる。

同様の動作を、続くグラデーション画像ＩＭｃ２〜ＩＭｃ４の投影に対しても実行し、プロジェクタ１からの指示に応じてポインタペン３で随時、グラデーション画像ＩＭｃ２に対するＹ座標に対応した照度、グラデーション画像ＩＭｃ３に対するＸ座標に対応した照度（Ｐ２３）、グラデーション画像ＩＭｃ４に対するＸ座標に対応した照度での受光動作を実行する。

ポインタペン３では、これら４枚分のグラデーション画像ＩＭｃ１〜ＩＭｃ４に対する照度検出の後、続くフレームナンバー：ｍの画像期間の当初において、各照度情報から投影画像ＰＩ中のポイントしている座標位置を算出し（Ｐ２５）、プロジェクタ通信部４０、アンテナ４１を介してプロジェクタ１側へ送出する（Ｐ２６）。

またこのポイント座標位置の送信と併せてポインタペン３では、座標期間での光量調整を行なうためのモードが設定されている状態では、４回の照度検出の結果の平均照度を示す情報もプロジェクタ１に対して送信する（Ｐ２７）。

これを受けたプロジェクタ１側では、受信した座標位置に応じて投影画像ＰＩ上にポイントマークＰＴが重畳されるような投影動作を実行すると共に、受信した照度情報に応じて続く座標期間での光源部１５のＲ，Ｇ，Ｂの各発光量を調整する（Ｐ３１）。

すなわちプロジェクタ１側のＣＰＵ１８は、ポインタペン３側で検出したポイント位置の座標データの内容を勘案して、同時に送られてきた平均照度の情報を、予め設定されている照度情報の範囲を外れているか否かにより発光量の調整を実行する。

具体的には、予め設定されている照度情報の範囲の上限値よりポインタペン３側で検出した照度の平均値が高い場合には、ポインタペン３が投影面に対して近すぎるものと判断して、座標期間での発光量を低下させる。

反対に、予め設定されている照度情報の範囲の下限値よりポインタペン３側で検出した照度の平均値が低い場合には、ポインタペン３が投影面に対して遠すぎるものと判断して、座標期間での発光量を増加させる。

このように、ポインタペン３のフォトトランジスタ３２が受光性能のダイナミックレンジに基づいて予め設定されている照度情報の範囲を設定しておき、その範囲を外れた場合に座標期間の発光量を正しい方向に調整することにより、投影面とポインタペン３との距離に対応してポインタペン３によるポイント位置の検出精度を常に高く保持できる。

また発光量の調整に際しては、光源部１５内の半導体発光素子の駆動条件（例えば、駆動電流値）により調整することで、マイクロミラー素子１４での表示階調を変化させることなく、位置検出のための量子化レベル（例えば、８ビット）を維持させて、発光量を調整できる。

一方で、上記光源部１５内の半導体発光素子の駆動条件を変えずとも、マイクロミラー素子１４での表示階調を変えることで結果として発光量の調整を行なうこともできる。このように表示階調により発光量を調整する場合、光源部１５で使用する発光素子の高速な輝度調整が困難であるような素子、例えば高圧水銀ランプを使用する装置に好適であり、発光量を容易に、且つ高精度で調整可能となる。

次に図５によりポインタペン３側で実行される処理の内容についても説明する。
図５は、投影画像ＰＩに対するポインティングデバイスとしてのポインタペン３内で、ＣＰＵ３６により実行されるポイント座標の位置検出に係る処理内容を示すフローチャートである。

処理当初にＣＰＵ３６は、グラデーション画像の数をカウントするための変数ｎを初期値「１」とした後（ステップＳ０１）、プロジェクタ１から照度検出の指示信号が送られてくるのを待機する（ステップＳ０２）。

そして、プロジェクタ１から照度検出の指示信号が送られてくると、上記ステップＳ０２でそれを判断し、予め設定された時間Δｔ分だけ待機調整する（ステップＳ０３）。その後ＣＰＵ３６は、フォトトランジスタ３２での受光量によりその時点の投影画像ＰＩであるグラデーション画像中のポイント位置の照度を検出し（ステップＳ０４）、検出した照度情報をその時点の変数ｎの値と対応付けて保持部３４で保持させる。

次いでＣＰＵ３６は、変数ｎの値を「＋１」更新設定して「２」とし（ステップＳ０６）、さらにその更新設定した変数ｎが全グラデーション画像数「４」を超えた数値「５」ではないことを確認した上で（ステップＳ０７）、再び上記ステップＳ０２からの処理に戻る。

こうして上記ステップＳ０１〜Ｓ０４の処理を計４回繰返し実行し、４枚分のグラデーション画像中のポイント位置の照度を検出し終えると、ＣＰＵ３６は上記ステップＳ０７で変数ｎが数値「５」となったと判断し、保持部３４での保持内容により座標算出部３５で、ポイントしている座標位置を算出させる（ステップＳ０８）。

併せてＣＰＵ３６は、計４回分の照度情報の平均値を座標算出部３５で算出させる（ステップＳ０９）。

次いでＣＰＵ３６は、その時点で座標位置検出用画像の光量を調整するモードが設定されているか否かを判断する（ステップＳ１０）。

ここで光量調整モードが設定されていると判断した場合、ＣＰＵ３６は上記ステップＳ０８で算出したポイント座標位置の情報と、上記ステップＳ０９で算出した平均照度情報とをプロジェクタ１に対して送信させ（ステップＳ１１）、以上で一連の処理を終了したものとして、次のポイント座標位置検出に備えるべく、上記ステップＳ０１からの処理に戻る。

また、上記ステップＳ１０で光量調整モードが設定されていないと判断した場合、ＣＰＵ３６は上記ステップＳ０８で算出したポイント座標位置の情報のみをプロジェクタ１に対して送信させ（ステップＳ１２）、以上で一連の処理を終了したものとして、次のポイント座標位置検出に備えるべく、上記ステップＳ０１からの処理に戻る。

なお上記図５の説明では、ポインタペン３側で光量調整モードの設定の有無を判断して、プロジェクタ１に送信する情報の内容を変更する場合について説明したが、ポインタペン３側では無条件にポイント座標位置の情報と平均照度情報とをプロジェクタ１に送信し、プロジェクタ１側で光量調整モードの設定の有無により、受信した平均照度情報を必要に応じて利用するものとしても良い。

また、上記図５のフローでは、座標位置検出用画像の光量を調整するモードが設定されているか否かのステップＳ１０の判断に先立って、計４回分の照度情報の平均値を座標算出部３５で算出させるステップＳ０９を行うようにしたが、座標位置検出用画像の光量を調整するモードが設定されていると判断されたときのみ、計４回分の照度情報の平均値を座標算出部３５で算出させるステップを行うようにしてもよい。

その場合は、座標位置検出用画像の光量を調整するモードが設定されていない場合には、計４回分の照度情報の平均値を座標算出部３５で算出させるステップを行わないようにできるので、座標位置検出用画像の光量を調整するモードが設定されていない場合のポイントペン３側の負荷を減らし、処理を高速化することができる。

なお、座標位置検出用画像の光量を調整するモードが設定されているか否かは、投影装置１より受信してもよいし、ポイントペン３側で個別に設定できるようにしてもよい。

また、上記図５のフローでは、平均照度の情報をポイントペン３側で算出するようにしたが、プロジェクタ１側で平均照度を算出するようしてもよい。

その場合は、ポイントペン３側の負荷をさらに減らすことができ、電源として電池を使用せざるを得ないポインタペン３の電力消費を極力抑えることができる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、プロジェクタ１により投影される画像ＰＩの位置とポインタペン３との距離による影響をできる限り排除し、ポインタペン３での受光量を適切な範囲とすることにより、ポインタペン３によるポイント位置の検出精度を向上することが可能となる。

なお上記実施形態では、カラー画像の１フレームを構成する画像期間と座標期間とで、画像期間に投影する画像の光量とは独立して座標期間に投影する座標位置検出用のグラデーション画像の光量を調整するものとした。
これにより、明るさ設定キーや投影モードの設定メニューによって調整可能なユーザが視認する画像期間の投影画像の明るさに直接影響を与えることなくポインタペン３のポイント位置の検出精度を向上できる。

また上記実施形態では、位置検出用画像を挿入するフレーム毎に明るさを調整するものとしたので、ポインタペン３のポイント位置の検出精度を迅速、且つ継続的に向上できる。

上記実施形態では、ポインタペン３側でポイント位置の座標を算出し、算出結果をプロジェクタ１へ送信するものとしたので、投影動作を実行しているプロジェクタ１側のＣＰＵ１８による位置検出に関する負担を軽減できる。

これとは反対に、ポインタペン３側では単に照度検出とその検出した照度情報の送信のみを行ない、これを受けたプロジェクタ１側で照度情報からポイント位置の算出を行なうような構成も考えられる。このような構成とすれば、電源として電池を使用せざるを得ないポインタペン３の電力消費を極力抑えることができる。

上記実施形態では、投影画像ＰＩ中に算出結果に基づいてポイントマークＰＴを重畳して投影するものとしたので、ポインタペン３によりポイントしている位置を可視化して、受光手段しか持たないポインタペン３をあたかもレーザポインタのようにして利用できる上、設定によってはポイントマークＰＴの形状や色等の形態を任意に可変して、投影画像ＰＩとのマッチングを図ることができる。

なお上記実施形態では、グラデーション画像ＩＭｃ１とＩＭｃ２、ＩＭｃ３とＩＭｃ４の関係のように、位置毎の単位時間当たりの明るさが一様となる、明暗の変化パターンが互いに反転した２枚の画像を用いるものとしたので、環境光の影響を相殺してポイント位置の検出精度を向上できる。

加えて上記実施形態では、グラデーション画像ＩＭｃ１及びＩＭｃ２と、ＩＭｃ３及びＩＭｃ４との関係のように、明暗の変化パターンの方向が互いに直交する２組の画像を用いるものとしたので、投影画像ＰＩ中の２次元座標位置を正確に検出できる。

また上記実施形態では、プロジェクタ１の光源部１５が半導体発光素子を使用するものとしたので、高速な輝度調整が実現可能となり、且つ本来投影する画像の明るさに影響を与えることなく、位置検出の精度を向上できる。

なお上記実施形態では説明しなかったが、一般的なプロジェクタ装置では、プレゼンテーションなどで投影する画像の色よりもまず明るさを優先するモード（プレゼンテーションモード）や、映画を再生する場合のように明るさよりも色の再現性を優先するモード（シアターモード）など、各種投影モードを選択して設定することが可能な機種が大部分であり、ポインタペンの使用頻度も投影モードに応じて異なるものと考えられる。

したがって、例えば、色の再現性を優先するモードでは、位置検出用画像の明るさも低めに抑えるといったように、投影モードの設定状態を勘案して位置検出用画像の明るさを調整するものとすれば、必要に応じてポインタペン３の検出精度の向上と投影画像の画質維持のバランスとを適切にとることができる。

なお上記実施形態は、ＰＣを接続したＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ１が、専用のポインタペン３との間で無線接続するような投影システムに関して説明したものであるが、本発明はこれに限らず、ポインタペンがそのポインタペンを用いるためのアプリケーションプログラムをインストールしたＰＣと無線接続されるようなシステム構成であっても同様に適用可能である。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、画像信号を入力する入力手段と、発光素子を有する光源と、上記光源が出射する光を用い、上記入力手段で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影手段と、上記光像中の位置を検出するための位置検出用画像に対応する光像を挿入して上記投影手段で投影させる投影制御手段と、上記投影制御手段により上記位置検出用画像に対応する光像を上記投影手段で投影させるタイミングで装置外部のポインタ装置に対して位置座標の検出を指示する情報を送信する送信手段と、上記送信手段での送信に応答して上記ポインタ装置から送られてくる照度情報を受信する受信手段と、上記受信手段で受信した照度情報に基づいて上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさを調整する明るさ調整手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記投影制御手段は、上記位置検出用画像の投影時の明るさを、上記画像信号に対応した光像の投影時と独立して調整することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記投影制御手段は、上記位置検出用画像投影時の明るさを、上記位置検出用画像の挿入毎に調整することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３いずれか記載の発明において、上記投影制御手段は、上記位置検出用画像投影時の明るさを、上記光源の発光素子の駆動条件により調整することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれか記載の発明において、上記投影制御手段は、上記位置検出用画像投影時の明るさを、上記位置検出用画像の階調により調整することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至５いずれか記載の発明において、上記受信手段は、上記ポインタ装置で算出された位置座標情報と共に上記照度情報を受信することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至５いずれか記載の発明において、上記受信手段で上記ポインタ装置から受信した上記照度情報に基づき、上記ポインタ装置がポイントした位置座標を算出する位置算出手段をさらに具備したことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、上記請求項１乃至７いずれか記載の発明において、上記投影手段は、投影する光像中の上記検出した座標位置にポインタ画像を配置することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、上記請求項１乃至ヌ油いずれか記載の発明において、上記明るさ調整手段は、上記受信手段で受信した照度情報が予め設定した明るさよりも明るい内容である場合に上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさを暗くなるように調整することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、上記請求項１乃至９いずれか記載の発明において、上記明るさ調整手段は、上記受信手段で受信した照度情報が予め設定した明るさよりも暗い内容である場合に上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさをより明るくなるように調整することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、上記請求項１乃至１０何れか記載の発明において、上記光源は半導体発光素子を有することを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、上記請求項１乃至１１いずれか記載の発明において、上記投影手段で投影する光像の明るさをモード毎に設定するモード設定手段をさらに具備し、上記明るさ調整手段は、上記モード設定手段で設定したモードを勘案して上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさを調整することを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、投影装置と協働するポインタ装置であって、上記投影装置から照度測定の指示情報を受信する受信手段と、上記受信手段での受信に基づき、対向方向の予め設定された範囲の単位時間当たりの照度を測定する測定手段と、上記測定手段で測定した、対向方向の位置座標及び平均照度を含んだ照度情報を上記投影装置に対して送信する送信手段とを具備したことを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、上記請求項１３記載の発明において、上記測定手段で測定した照度情報から、位置座標及び平均照度を算出する算出手段をさらに具備し、上記送信手段は、上記算出手段で算出した位置座標及び平均照度の情報を送信することを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、上記請求項１４記載の発明において、上記受信手段は、上記投影装置側で設定された位置検出用画像の明るさを調整するか否かの指示を受信し、上記受信手段により上記位置検出用画像の明るさを調整するとの指示を受信した場合に、上記算出手段で上記平均照度を算出することを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、上記請求項１４記載の発明において、上記投影装置と協働し、位置検出用画像の明るさを調整するか否かを設定する設定手段をさらに具備し、上記設定手段により上記位置検出用画像の明るさを調整する設定されている場合に、上記算出手段で上記平均照度を算出することを特徴とする。

請求項１７記載の発明は、上記請求項１乃至１２いずれか記載の投影装置と、上記請求項１３乃至１６いずれか記載のポインタ装置とを有することを特徴とする。

１…プロジェクタ、２…ＰＣ、３…ポインタペン、１１…入出力部、１２…画像変換部、１３…投影処理部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…ＣＰＵ、１９…メインメモリ、２０…プログラムメモリ、２１…操作部、２２…音声処理部、２３…ポインタ通信部、２４…スピーカ部、２５…アンテナ、３１…受光レンズ系、３２…フォトトランジスタ、３３…Ａ／Ｄ変換部、３４…保持部、３５…座標算出部、３６…ＣＰＵ、３７…メインメモリ、３８…プログラムメモリ、３９…クリックキー部、４０…プロジェクタ通信部、４１…アンテナ、Ｂ…バス、ＰＩ…投影画像、ＰＴ…ポイントマーク、ＳＢ…システムバス、ＶＣ…ＶＧＡケーブル、ＵＣ…ＵＳＢケーブル。

Claims (17)

1. 画像信号を入力する入力手段と、
   発光素子を有する光源と、
   上記光源が出射する光を用い、上記入力手段で入力する画像信号に対応した光像を形成して投影する投影手段と、
   上記光像中の位置を検出するための位置検出用画像に対応する光像を挿入して上記投影手段で投影させる投影制御手段と、
   上記投影制御手段により上記位置検出用画像に対応する光像を上記投影手段で投影させるタイミングで装置外部のポインタ装置に対して位置座標の検出を指示する情報を送信する送信手段と、
   上記送信手段での送信に応答して上記ポインタ装置から送られてくる照度情報を受信する受信手段と、
   上記受信手段で受信した照度情報に基づいて上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさを調整する明るさ調整手段と
   を具備したことを特徴とする投影装置。
2. 上記投影制御手段は、上記位置検出用画像の投影時の明るさを、上記画像信号に対応した光像の投影時と独立して調整することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 上記投影制御手段は、上記位置検出用画像投影時の明るさを、上記位置検出用画像の挿入毎に調整することを特徴とする請求項１または２記載の投影装置。
4. 上記投影制御手段は、上記位置検出用画像投影時の明るさを、上記光源の発光素子の駆動条件により調整することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の投影装置。
5. 上記投影制御手段は、上記位置検出用画像投影時の明るさを、上記位置検出用画像の階調により調整することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の投影装置。
6. 上記受信手段は、上記ポインタ装置で算出された位置座標情報と共に上記照度情報を受信することを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の投影装置。
7. 上記受信手段で上記ポインタ装置から受信した上記照度情報に基づき、上記ポインタ装置がポイントした位置座標を算出する位置算出手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の投影装置。
8. 上記投影手段は、投影する光像中の上記検出した座標位置にポインタ画像を配置することを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の投影装置。
9. 上記明るさ調整手段は、上記受信手段で受信した照度情報が予め設定した明るさよりも明るい内容である場合に上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさを暗くなるように調整することを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の投影装置。
10. 上記明るさ調整手段は、上記受信手段で受信した照度情報が予め設定した明るさよりも暗い内容である場合に上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさをより明るくなるように調整することを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の投影装置。
11. 上記光源は半導体発光素子を有することを特徴とする請求項１乃至１０いずれか記載の投影装置。
12. 上記投影手段で投影する光像の明るさをモード毎に設定するモード設定手段をさらに具備し、
    上記明るさ調整手段は、上記モード設定手段で設定したモードを勘案して上記投影制御手段により投影させる位置検出用画像の明るさを調整する
    ことを特徴とする請求項１乃至１１いずれか記載の投影装置。
13. 投影装置と協働するポインタ装置であって、
    上記投影装置から照度測定の指示情報を受信する受信手段と、
    上記受信手段での受信に基づき、対向方向の予め設定された範囲の単位時間当たりの照度を測定する測定手段と、
    上記測定手段で測定した、対向方向の位置座標及び複数の異なるグラデーション画像におけるそれぞれの照度検出結果の平均照度を含む照度情報を上記投影装置に対して送信する送信手段と
    を具備したことを特徴とするポインタ装置。
14. 上記測定手段で測定した照度情報から、位置座標及び平均照度を算出する算出手段をさらに具備し、
    上記送信手段は、上記算出手段で算出した位置座標及び平均照度の情報を送信する
    ことを特徴とする請求項１３記載のポインタ装置。
15. 上記受信手段は、上記投影装置側で設定された位置検出用画像の明るさを調整するか否かの指示を受信し、
    上記受信手段により上記位置検出用画像の明るさを調整するとの指示を受信した場合に、上記算出手段で上記平均照度を算出する
    ことを特徴とする請求項１４記載のポインタ装置。
16. 上記投影装置と協働し、位置検出用画像の明るさを調整するか否かを設定する設定手段をさらに具備し、
    上記設定手段により上記位置検出用画像の明るさを調整する設定されている場合に、上記算出手段で上記平均照度を算出する
    ことを特徴とする請求項１４記載のポインタ装置。
17. 上記請求項１乃至１２いずれか記載の投影装置と、上記請求項１３乃至１６いずれか記載のポインタ装置とを有することを特徴とする投影システム。

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