JP6286846B2 - プロジェクター、指示体、インタラクティブシステムおよび制御方法 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るインタラクティブシステムS1の構成の一例を示す概略図である。
インタラクティブシステムS1は、プロジェクター1と、指示体(以下、発光ペン2と称する。)と、を含んで構成される。プロジェクター1と発光ペン2とは、双方向の赤外線通信を行う。プロジェクター1は、発光ペン2と同期をとるために、周期的に赤外線を発光ペン2に送信(発光)する。発光ペン2は、プロジェクター1から赤外線を受信すると、プロジェクター1に同期して赤外線を発光(発信)する。
プロジェクター1は、発光ペン2の位置を検出し、オブジェクトG2と投射する画像とを合成した画像を投射画像G1として投影面SCに投射する。また、プロジェクター1は、投影面SCにオブジェクトG2を含む投射画像G1を投射するとき、発光ペン2から受信した筆圧情報に基づいてオブジェクトG2の線の太さを変更して投影面SCに投射する。
プロジェクター1は、受信部11と、信号処理部12と、入力部13と、制御部14と、投射部15と、送信部16と、を含んで構成される。受信部11は、撮像部111を含んで構成される。信号処理部12は、解析部121を含んで構成される。解析部121は、位置解析部1211と、パターン解析部1212と、を含んで構成される。制御部14は、画像処理部141を含んで構成される。画像処理部141は、生成部1411と、合成部1412と、を含んで構成される。送信部16は、発光部161を含んで構成される。プロジェクター1は、その他、一般的なプロジェクターの機能を有するが図示および説明は省略する。
撮像部111は、発光ペン2が発する赤外線を撮像素子上に結像させる。具体的には、撮像部111は、CCD(Charge Coupled Device:シーシーディー)センサーやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:シーモス)センサーなどの撮像素子(図示せず)と、撮像レンズ(図示せず)と、を備える。撮像部111は、プロジェクター1の投射レンズ(図示せず)の近傍に配置され、投影面SCの投射画像を含む範囲を所定のフレームレートで撮影する。撮像部111は、撮影した画像(以下、撮影画像と称する。)を表す画像情報を生成し、生成した画像情報を信号処理部12に出力する。
パターン解析部1212は、撮像部111から順次入力される画像情報(複数フレームの撮像画像)を解析して、発光ペン2の発光パターン(受信信号のパターン)を特定する。パターン解析部1212は、特定された発光パターンに基づいて、上述した筆圧情報を認識し、認識した筆圧情報を制御部14に出力する。
制御部14は、位置解析部1211から入力される位置情報や、パターン解析部1212から入力される筆圧情報などに基づいて、入力部13から入力される画像信号に対する画像処理を制御する。また、制御部14は、後述する発光部161を発光させることで赤外線信号を送信させ、発光ペン2との通信を制御する。
画像処理部141は、入力部13から入力された画像信号に対して画像処理を施し、当該画像処理を施した画像信号を投射部15に出力して、画像信号に基づく画像を投射部15に投射させる。
生成部1411は、ユーザーH1が発光ペン2を用いて描画したオブジェクトG2を表すオブジェクト信号を生成する。生成部1411は、撮像部111が撮影した撮影画像における座標と、投射部15が投射する投射画像における座標との対応関係に基づく変換テーブルを記憶している。生成部1411は、当該変換テーブルに基づいて、位置解析部1211から入力される発光ペン2の位置座標(撮影画像における位置座標)を投射画像における位置座標に変換する。なお、撮影画像における座標と投射画像における座標との対応関係は、事前に行われるキャリブレーションにより取得され、変換テーブルとして記憶される。
生成部1411は、投射画像における発光位置に点状のマーク(例えば、小さな丸印)を付加させたオブジェクト信号を生成する。このとき、生成部1411は、信号処理部12から入力された筆圧情報に基づいて付加するマークのサイズ(例えば、直径)を決定する。具体的には、筆圧が高い場合ほど、マークのサイズを大きくする。生成部1411は、生成したオブジェクト信号を合成部1412に出力する。
投射部15は、放電ランプ、液晶パネル、分光素子、偏光素子、投射レンズなどを備え、制御部14から入力される出力信号に基づいて、投影面SCに投射画像を投射する。
発光部161は、発光素子、例えば赤外線LED(Light Emitteing Diode:発光ダイオード)を備え、制御部14の制御に基づいて発光素子を発光させることで赤外線信号を発光ペン2に送信する。
発光ペン2は、スイッチ部21と、測定部22と、通信部23と、制御部24と、を含んで構成される。スイッチ部21は、電源スイッチ部211と、押圧スイッチ部212と、を含んで構成される。測定部22は、照射部221と、受光部222と、を含んで構成される。通信部23は、送信部231と、受信部232と、を含んで構成される。送信部231は、発光部2311を含んで構成され、受信部232は、受光部2321を含んで構成される。制御部24は、判定部241と、筆圧検出部242と、を含んで構成される。筆圧検出部242は、計測部2421と、導出部2422と、設定部2423と、記憶部2424と、を含んで構成される。
押圧スイッチ部212は、センサー式スイッチ、押下式スイッチなどのいずれかのスイッチである。押圧スイッチ部212は、発光ペン2のペン先が投影面SCなどに接触したことを検出するためのスイッチである。例えば、押圧スイッチ部212は、発光ペン2のペン先が投影面SCなどに接触した場合にON状態となり、投影面SCなどに接触した状態から解放されて非接触となった場合にOFF状態となる。押圧スイッチ部212は、ON状態とOFF状態とに応じた操作信号を制御部24に出力する。
照射部221は、レーザー照射器を備え、制御部24の制御により、発光ペン2の所定の位置から発光ペン2のペン先方向にレーザー光を照射し、例えば、ペン先に備わる反射部C1(図4参照)に反射させる。
受光部222は、照射部221が照射したレーザー光が反射部C1において反射されたレーザー光を受光する。受光部222は、反射されたレーザー光を受光したことを表す受光信号を制御部24に出力する。
発光部2311は、発光素子、例えば、赤外線LEDを備え、制御部24の制御に基づいて発光素子を発光させることで赤外線信号をプロジェクター1に送信する。
受光部2321は、プロジェクター1が発する、赤外線を受光して、これを電気信号として制御部24に出力する。
計測部2421は、電源スイッチ部211からON状態を表す操作信号が入力されると、照射部221を動作させ、測定部22から反射部C1(図4参照)までの距離を計測する。具体的には、計測部2421は、照射部221にレーザー光を照射させた時刻と、受光部222から受光信号が入力された時刻とに基づいて、初期値となる距離D_MAXを計測する。また、計測部2421は、押圧スイッチ部212からON状態を表す操作信号が入力され続ける間、照射部221にレーザー光の照射を繰り返させ、当該レーザー光を照射させた時刻と受光部から受光信号が入力された時刻とに基づいて、その時点における測定部22から反射部C1までの距離D_MAX’を計測する。計測部2421は、初期値となる距離D_MAXと距離D_MAX’との差分から、ペン先の移動量(距離D_dif)を算出する。
導出部2422は、記憶部2424に記憶されているテーブルを参照して、計測部2421で計測された距離D_difに対応する筆圧レベルを導く。なお、発光ペン2を押圧した状態(押圧スイッチ部212がON状態)で電源スイッチ部211をON状態とした場合には、初期値となる距離D_MAXが最大値とならずに、距離D_difが負の値になる場合がある。このため、導出部2422は、距離D_difが0以上か否か判定して、0以上の場合に、上述したテーブルを参照して筆圧レベルを導く。一方で、距離D_difが0未満の場合には、筆圧レベルを最低のレベルに設定する。
設定部2423は、導出部2422が導出した筆圧レベルを筆圧情報としてプロジェクター1に送信するために発光部2311を発光させる。具体的には、設定部2423は、発光部2311の発光パターンを、筆圧レベルに応じて切り替え、導出部2422で導出された筆圧レベルに応じた発光パターンで発光部2311を発光させる。
発光ペン2は、筐体Koと、発光部2311(図示せず)を含む先端部Heと、先端部Heを筐体Koに保持するガイドGiとから構成される。先端部Heには、照射部221が照射するレーザー光を反射する反射部C1が備えられる。ガイドGiは、一端が筐体Koに固定され、他端がコイルバネなどの弾性部材(図示せず)を介して先端部Heに接続されており、先端部Heが押下されることにより先端部Heの内部に格納される。なお、受光部2321は、筐体Koの側面の複数の位置に配置される。
ステップST101において、制御部24は、電源スイッチ部211からON状態を表す操作信号が入力されると、以下の動作を行う。
ステップST102において、計測部2421は、照射部221を動作させて、レーザー光による距離計測を開始させる。
ステップST103において、計測部2421は、測定部22から反射部C1までの距離の初期値として、距離D_MAXを計測する。
ステップST104において、判定部241は、発光ペン2のペン先が投影面SCなどに接触しているか否か、即ち押圧スイッチ部212がON状態を表す操作信号を入力しているか否かを判定する。押圧スイッチ部212がON状態を表す操作信号を入力している場合、ステップST105に進む。一方、押圧スイッチ部212がOFF状態を表す操作信号を入力している場合、ステップST112に進む。
ステップST106において、導出部2422は、計測部2421が算出した距離D_difが0以上か否かを判定する。計測部2421が算出した距離D_difが0以上である場合、ステップST107に進む。一方、計測部2421が算出した距離D_difが0未満である場合、ステップST108に進む。
ステップST108において、導出部2422は、筆圧レベルを最低のレベルに設定し、ステップST109に進む。
ステップST109において、設定部2423は、筆圧レベルに応じた発光パターンで発光部2311を発光させ、筆圧情報としてプロジェクター1に送信する。
ステップST111において、導出部2422は、再度、計測部2421が算出した距離D_difが0以上か否かを判定する。計測部2421が算出した距離D_difが0以上である場合、ステップST112に進む。一方、計測部2421が算出した距離D_difが0未満である場合、ステップST103に戻り、初期値としての距離D_MAXを測定し直す。つまり、距離D_difが0未満となるのは、発光ペン2を押圧した状態(押圧スイッチ部212がON状態)でかつ電源スイッチ部211をON状態とした場合であり、このときに測定された距離D_MAXは正確な値ではないことから、改めて距離D_MAXを測定する。
ステップST113において、判定部241は、発光ペン2のペン先が投影面SCなどに接触しているか否か、すなわち押圧スイッチ部212がON状態を表す操作信号を入力しているか否かを判定する。押圧スイッチ部212がON状態を表す操作信号を入力している場合、ステップST114に進む。一方、押圧スイッチ部212がOFF状態を表す操作信号を入力している場合、ステップST113を繰り返す。
ステップST114において、計測部2421は、照射部221を動作させて、レーザー光による距離計測を開始させ、ステップST105に進む。
なお、本実施形態において、筆圧情報に基づいて線の太さを変更しているが、筆圧情報に基づいて、線の太さとともに線の種類や線の色を変更してもよいし、線の太さを変更せずに線の種類や線の色を変更してもよい。
例えば、プロジェクター1や発光ペン2が発する光は、赤外線に限定されず、可視光であってもよい。また、プロジェクター1と発光ペン2とで異なる波長の光を発するようにしてもよい。また、プロジェクター1と発光ペン2との間の通信は、光を利用した態様に限定されず、bluetooth(登録商標)や無線LAN(Local Area Network:ラン)などのように、電波を用いた態様であってもよい。
上述した実施形態では、押圧スイッチ部212の状態によって発光ペン2の接触を検出しているが、測定部22を利用して接触を検出するようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、計測部2421は、測定部22(照射部221および受光部222)を用いてペン先の移動距離を求めているが、それらの代わりに、他の手段で移動距離を求めてもよい。また、ペン先の移動距離を求める代わりに、圧力センサーなどを用いて直接筆圧を測定してもよい。
Claims (7)
- 指示体であって、
当該指示体に印加される筆圧により変動しない固定された所定の位置と、当該指示体において印加される筆圧により変動する予め定められた所定の位置との距離を計測する計測部と、
前記距離の初期値から、ある時点における前記距離の値を引いた差分に基づいて、筆圧を表す筆圧情報を導出する導出部と、
前記導出部が導出した前記筆圧情報を送信する送信部と、
を備え、
前記導出部は、
前記差分が負の値である場合、前記筆圧情報を最低のレベルに設定すること
を特徴とする指示体。 - 前記指示体に印加される筆圧により変動しない固定された所定の位置から、前記指示体の先端部へ光を照射する照射部と、
前記先端部に設けられ、前記照射部が照射する光を反射する反射部と、
前記照射部から照射され、前記反射部において反射された光を受光する受光部と、
をさらに備え、
前記受光部は、前記反射部において反射された光を受光したことを表す受光信号を前記計測部に出力すること
を特徴とする請求項1に記載の指示体。 - 指示体とプロジェクターとを備えるインタラクティブシステムであって、
前記指示体は、
当該指示体に印加される筆圧により変動しない固定された所定の位置と、当該指示体において印加される筆圧により変動する予め定められた所定の位置との距離を計測する計測部と、
前記距離の初期値から、ある時点における前記距離の値を引いた差分に基づいて、筆圧を表す筆圧情報を導出する導出部と、
前記導出部が導出した前記筆圧情報を前記プロジェクターに送信する送信部と、
を備え、
前記プロジェクターは、
前記指示体を用いて描画されるオブジェクトを投射する投射部と、
前記指示体が送信する前記筆圧情報を受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記筆圧情報に応じて、前記オブジェクトを構成する描画要素のサイズを変更する画像処理部と、
を備え、
前記導出部は、
前記差分が負の値である場合、前記筆圧情報を最低のレベルに設定すること
を特徴とするインタラクティブシステム。 - 前記プロジェクターは、
前記受信部が受信する受信信号のパターンに基づいて前記筆圧情報を認識するパターン解析部をさらに備えること
を特徴とする請求項3に記載のインタラクティブシステム。 - 前記受信部は、撮像部を含み、
前記指示体が発光する光を前記撮像部により撮影することで、前記筆圧情報を受信すること
を特徴とする請求項3または請求項4に記載のインタラクティブシステム。 - 指示体の制御方法であって、
当該指示体に印加される筆圧により変動しない固定された所定の位置と、当該指示体において印加される筆圧により変動する予め定められた所定の位置との距離を計測し、
前記距離の初期値から、ある時点における前記距離の値を引いた差分に基づいて、筆圧を表す筆圧情報を導出し、
導出した前記筆圧情報を送信すること、
を含み、
前記差分が負の値である場合、前記筆圧情報を最低のレベルに設定すること
を特徴とする指示体の制御方法。 - 指示体とプロジェクターとを備えるインタラクティブシステムの制御方法であって、
前記指示体において、
当該指示体に印加される筆圧により変動しない固定された所定の位置と、当該指示体において印加される筆圧により変動する予め定められた所定の位置との距離を計測し、
前記距離の初期値から、ある時点における前記距離の値を引いた差分に基づいて、筆圧を表す筆圧情報を導出し、
導出した前記筆圧情報を前記プロジェクターに送信し、
前記プロジェクターにおいて、
前記指示体を用いて描画されるオブジェクトを投射し、
前記指示体が送信する前記筆圧情報を受信し、
受信した前記筆圧情報に応じて、前記オブジェクトを構成する描画要素のサイズを変更することを含み、
前記指示体において、
前記差分が負の値である場合、前記筆圧情報を最低のレベルに設定すること
を特徴とするインタラクティブシステムの制御方法。
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