JP7010076B2

JP7010076B2 - 画像投写システム、プロジェクター及び画像投写システムの制御方法

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Inventors: 行浩唐澤
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Description

本発明は、画像投写システム、プロジェクター及び画像投写システムの制御方法に関する。

投写面に画像（投写画像）を投写するプロジェクターにおいて、発光ペン等の指示体が発する光を撮像し、投写画像内にて指示体が指示する位置（指示位置）を検出することが可能なプロジェクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のプロジェクターは、指示体に対して赤外光の同期信号を繰り返し送信し、指示体は、受信した同期信号に同期したタイミングで発光を繰り返す。ここで、プロジェクターは、大きな画面サイズで投写画像を投写する場合があるため、指示体が投写画像内の全域で同期信号を受信できるように、十分に大きい強度で同期信号を送信する必要がある。

特開２０１５－１５８８８７号公報

しかしながら、プロジェクターが送信する同期信号の強度を大きくすると、プロジェクターが比較的小さな画面サイズで投写画像を投写する場合に、指示体は、投写画像から十分に離れた位置でも同期信号を受信してしまうことになる。つまり、指示体は、投写画像内で指示を行っていない場合にも、受信した同期信号に同期して発光してしまうため、無駄な電力が消費されてしまうという問題を有している。

本願の画像投写システムは、プロジェクターと指示体とを備えた画像投写システムであって、前記プロジェクターは、画像を投写する画像投写部と、撮像部と、前記撮像部が撮像した画像に基づいて、前記指示体の指示位置を検出する検出部と、前記指示体に同期信号を送信する同期信号送信部と、前記画像投写部から投写される画像の画面サイズを取得する画面サイズ取得部と、取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、前記同期信号の強度を第１の強度とし、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記同期信号の強度を前記第１の強度よりも小さい第２の強度とする同期信号調整部と、を有し、前記指示体は、発光部と、前記同期信号を受信する同期信号受信部と、前記同期信号受信部で受信された前記同期信号に基づいて前記発光部の発光を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

上記の画像投写システムにおいて、前記画面サイズ取得部は、前記画像投写部から所定のパターン画像を投写させるとともに、投写された前記パターン画像を前記撮像部に撮像させ、撮像された前記パターン画像に基づいて前記画面サイズを算出することが望ましい。

上記の画像投写システムにおいて、前記同期信号送信部は、前記同期信号調整部で調整された強度を有する第１の同期信号と、前記第１の同期信号よりも強度を低下させた第２の同期信号とを周期的に送信し、前記制御部は、前記同期信号受信部で受信された前記第１の同期信号に基づいて前記発光部を発光させ、前記同期信号受信部による前記第２の同期信号の受信結果に基づいて、前記発光部の発光量を調整することが望ましい。

上記の画像投写システムにおいて、前記制御部は、前記同期信号受信部が前記第２の同期信号を受信した場合に、前記第２の同期信号を受信しなかった場合よりも前記発光部の発光量を小さくすることが望ましい。

上記の画像投写システムにおいて、前記第２の同期信号は、時間の経過に伴って強度が低下する信号であり、前記制御部は、前記同期信号受信部で受信された前記第２の同期信号の時間が長いほど、前記発光部の発光量を小さくすることが望ましい。

本願のプロジェクターは、画像を投写する画像投写部と、撮像部と、前記撮像部が撮像した画像に基づいて、指示体の指示位置を検出する検出部と、前記指示体に同期信号を送信する同期信号送信部と、前記画像投写部から投写される画像の画面サイズを取得する画面サイズ取得部と、取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、前記同期信号の強度を第１の強度とし、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記同期信号の強度を前記第１の強度よりも小さい第２の強度とする同期信号調整部と、を備えたことを特徴とする。

本願の画像投写システムの制御方法は、画像を投写するプロジェクターと、発光部を有する指示体とを備えた画像投写システムの制御方法であって、前記プロジェクターが、投写される画像の画面サイズを取得し、取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、第１の強度で前記指示体に同期信号を送信し、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記第１の強度よりも小さい第２の強度で前記同期信号を送信し、前記指示体が、前記同期信号を受信し、受信した前記同期信号に基づいて前記発光部を発光させ、前記プロジェクターが、前記発光部が発した光を撮像して、前記指示体の指示位置を検出することを特徴とする。

画像投写システムを示す斜視図。プロジェクターの概略構成を示すブロック図。画像投写部の概略構成を示すブロック図。発光ペンの概略構成を示すブロック図。画像投写システムの動作タイミングを示すタイミングチャート。プロジェクターの制御部の概略構成を示すブロック図。画面サイズと同期信号の発光強度との関係を示すグラフ。投写面を正面から見た正面図。画像投写システムの動作を説明するためのフローチャート。第２実施形態に係るプロジェクターが発する同期信号を示すタイミングチャート。第２実施形態に係る同期信号の波形を示す図。第２実施形態に係る発光ペンの制御部の概略構成を示すブロック図。発光ペンによって認識された第２の同期信号の時間幅と、発光部の発光量との関係を示すグラフ。第２実施形態に係る発光ペンの動作を示すフローチャート。変形例に係るプロジェクターが発する同期信号を示すタイミングチャート。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態の画像投写システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の画像投写システム１００を示す斜視図である。
図１に示すように、画像投写システム１００は、画像表示装置としてのプロジェクター１と、指示体としての発光ペン３とを備えている。プロジェクター１は、外部から入力される画像情報又は予め内部に記憶されている画像情報に基づく画像を、表示面としての投写面Ｓｐに投写する。本実施形態のプロジェクター１は、固定部材Ｔを介して壁面に固定されており、同じ壁面に沿って配置されている投写面Ｓｐに向けて画像を投写する。投写面Ｓｐとしては、例えば、スクリーンやホワイトボード等を用いることができるが、壁面自体に画像を投写する態様であってもよい。

また、プロジェクター１は、投写面Ｓｐ上に投写された画像（以降、「投写画像Ｉｐ」とも呼ぶ。）を含む範囲を撮像可能になっている。プロジェクター１は、発光ペン３の先端の発光部３５から発せられる赤外光を撮像し、その光の位置に基づいて、投写画像Ｉｐ内で発光ペン３により指示された位置（指示位置）を検出する。そして、プロジェクター１は、検出された指示位置にポインターを重畳して表示したり、指示位置の軌跡に沿って線が描画されたような画像（以降、「描画画像」とも呼ぶ。）を重畳して表示したりすることができる。なお、本実施形態では、発光ペン３は、赤外光を発するものとするが、他の波長域の光を発する態様であってもよい。

図２は、プロジェクター１の概略構成を示すブロック図であり、図３は、プロジェクター１が備える画像投写部１９の概略構成を示すブロック図である。
図２に示すように、プロジェクター１は、制御部１０と、記憶部１１と、入力操作部１２と、同期信号送信部１４と、撮像部１５と、電源回路１６と、画像情報入力部１７と、画像情報処理部１８と、画像投写部１９とを一体的に備えて構成されている。プロジェクター１は、画像情報入力部１７に入力される画像情報に基づいて、画像投写部１９から投写面Ｓｐに画像を投写する。

制御部１０は、１つ又は複数のプロセッサーを備えて構成され、記憶部１１に記憶されている制御プログラムに従って動作することによりプロジェクター１の動作を統括制御する。

記憶部１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリーを備えて構成される。ＲＡＭは、各種データ等の一時記憶に用いられ、ＲＯＭは、プロジェクター１の動作を制御するための制御プログラムや制御データ等を記憶する。また、記憶部１１は、画像投写部１９から投写するための画像情報を記憶していてもよい。

入力操作部１２は、ユーザーがプロジェクター１に対して各種指示を行うための複数の操作キーを備えている。入力操作部１２が備える操作キーとしては、電源のオンとオフ（スタンバイ）とを切り替えるための「電源キー」、各種設定を行うためのメニュー画像を表示させる「メニューキー」、メニュー画像上で項目を選択するための「方向キー」等がある。ユーザーが入力操作部１２の各種操作キーを操作すると、入力操作部１２は、ユーザーの操作内容に応じた操作信号を制御部１０に出力する。なお、遠隔操作が可能なリモコン（図示せず）を、入力操作部１２として用いる構成としてもよい。この場合、リモコンは、ユーザーの操作内容に応じた赤外線の操作信号を発信し、図示しないリモコン信号受信部がこれを受信して制御部１０に伝達する。

同期信号送信部１４は、発光ペン３に同期用の信号（同期信号）を送信するための発光部１４ａを有している。発光部１４ａの光源としては、例えば、赤外光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられる。同期信号送信部１４は、制御部１０の制御に基づいて、周期的に発光部１４ａを発光させて、発光ペン３に赤外光の同期信号を送信する。発光ペン３は、この同期信号を周期的に受信し、受信した同期信号に同期したタイミングで繰り返し発光部３５を発光させる。

撮像部１５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー、或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等の撮像素子（図示せず）を備えたカメラである。撮像部１５は、可視光を吸収して赤外光を透過させる赤外透過フィルターを有しており、この赤外透過フィルターを介して発光ペン３から発せられる赤外光を撮像する。撮像部１５は、制御部１０の制御に基づいて投写面Ｓｐ上の投写画像Ｉｐを含む範囲を撮像し、その撮像結果である画像情報（撮像画像情報）を制御部１０に出力する。制御部１０は、同期信号送信部１４が送信する同期信号に同期したタイミングで撮像部１５に撮像を行わせる。つまり、撮像部１５は、発光ペン３が発光するタイミングに合わせて撮像を繰り返す。

また、撮像部１５は、制御部１０の制御に基づいて、赤外透過フィルターを一時的に光路から退避させることが可能になっている。赤外透過フィルターが退避した状態では、撮像部１５は、可視光を撮像することができる。

電源回路１６には、外部からＡＣ１００Ｖ等の商用電源（図示せず）が供給される。電源回路１６は、商用電源（交流電源）を所定の電圧の直流電源に変換して、プロジェクター１の各部に電力を供給する（各部への供給経路については、図示を省略する）。制御部１０は、電源回路１６を制御して、各部への電源供給を開始したり、停止したりすることができる。

画像情報入力部１７は、コンピューターや画像再生装置等の外部の画像供給装置５に接続され、画像供給装置５から画像情報の供給を受ける。また、画像情報入力部１７は、制御部１０から、記憶部１１に記憶されている画像情報の供給を受けることができる。画像情報入力部１７は、入力された画像情報を画像情報処理部１８に出力する。

画像情報処理部１８は、制御部１０の制御に基づいて、画像情報入力部１７から入力される画像情報に対して様々な処理を施し、処理後の画像情報を画像投写部１９のライトバルブ駆動部２４（図３参照）に出力する。例えば、画像情報処理部１８は、明るさやコントラスト等の画質を調整する処理や、画像の歪みを補正する処理、描画画像やメニュー画像等のＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）画像を重畳する処理等を必要に応じて画像情報に施す。

なお、画像情報入力部１７及び画像情報処理部１８は、１つ又は複数のプロセッサー等によって構成されてもよいし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の専用の処理装置によって構成されてもよい。

図３に示すように、画像投写部１９は、光源２１、光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、投写光学系２３、ライトバルブ駆動部２４等を備えて構成されている。画像投写部１９は、光源２１から射出された光を、液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂで変調して画像光を形成し、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含む投写光学系２３からこの画像光を投写して投写面Ｓｐに画像を表示する。

光源２１は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電型の光源ランプ、又は発光ダイオードや半導体レーザー等の固体光源を含んで構成されている。光源２１から射出された光は、図示しないインテグレーター光学系によって輝度分布が略均一な光に変換され、図示しない色分離光学系によって光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色光成分に分離された後、それぞれ液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに入射する。

液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、それぞれ一対の透明基板間に液晶が封入された透過型の液晶パネル等によって構成される。各液晶パネルには、マトリクス状に配列された複数の画素からなる矩形の画像形成領域２２ｉが形成されており、液晶に対して画素毎に駆動電圧を印加可能になっている。

ライトバルブ駆動部２４は、液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの画像形成領域２２ｉに画像を形成する。具体的には、ライトバルブ駆動部２４は、画像情報処理部１８から入力される画像情報に応じた駆動電圧を、画像形成領域２２ｉの各画素に印加することにより、各画素を画像情報に応じた光透過率に設定する。光源２１から射出された光は、液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの画像形成領域２２ｉを透過することによって画素毎に変調され、画像情報に応じた画像光が色光毎に形成される。形成された各色の画像光は、図示しない色合成光学系によって画素毎に合成されてカラー画像を表す画像光となり、投写光学系２３によって投写面Ｓｐに拡大投写される。この結果、投写面Ｓｐ上には、画像情報入力部１７に入力された画像情報に基づく投写画像Ｉｐ（図１参照）が表示される。

図４は、発光ペン３の概略構成を示すブロック図である。
図４に示すように、発光ペン３は、制御部３０と、記憶部３１と、同期信号受信部３２と、先端スイッチ３３と、側面スイッチ３４と、発光部３５と、電源回路３６とを備えて構成される。電源回路３６には、電池３７が含まれている。

制御部３０は、１つ又は複数のプロセッサーを備えて構成され、記憶部３１に記憶されている制御プログラムに従って動作することにより発光ペン３の動作を統括制御する。

記憶部３１は、発光ペン３の動作を制御するための制御プログラムや制御データ等を記憶するメモリー等によって構成される。

同期信号受信部３２は、赤外光を受光する受光素子等によって構成され、プロジェクター１の同期信号送信部１４から周期的に送信される赤外光の同期信号を受信して電気信号に変換し、制御部３０に出力する。

先端スイッチ３３は、発光ペン３の先端部（ペン先）に配置され、先端部を投写面Ｓｐに押し付ける操作が行われた場合等に、先端部の押圧を検知し、検知結果を制御部３０に出力する。

側面スイッチ３４は、発光ペン３の側面に配置された操作ボタンに対するユーザーの操作（押圧）を検知して、検知結果を制御部３０に出力する。

発光部３５は、発光ペン３の先端部の近傍に配置された光源（例えば、ＬＥＤ）を備えて構成され、制御部３０の制御に基づいて赤外光を発する。制御部３０は、同期信号受信部３２で周期的に受信される同期信号に同期して、発光部３５を繰り返し発光させる。

電源回路３６は、電池３７を備えており、電池３７から供給される直流電源を所定の電圧に変換して、発光ペン３の各部に電力を供給する（各部への供給経路については、図示を省略する）。制御部３０は、電源回路３６を制御して、各部への電源供給を開始したり、停止したりすることができる。電池３７は、例えば、交換可能に収容された一次電池であり、電源回路３６に電力を供給する。なお、電池３７としては、充電が可能な二次電池を採用してもよい。

制御部３０は、電源回路３６から同期信号受信部３２への電源供給を制御することにより、同期信号受信部３２で同期信号を受信する受信状態と、同期信号を受信しない非受信状態とを切り替えることができる。例えば、発光ペン３が、ユーザーによって把持されたことを検知する把持検知部（図示せず）を備える場合には、制御部３０は、ユーザーによる把持が検知された場合に同期信号受信部３２を受信状態にする。受信状態において、同期信号受信部３２が同期信号を受信すると、制御部３０は、受信した同期信号に同期して、発光部３５を発光させる等の処理を実行させる。

図５は、画像投写システム１００の動作タイミングを示すタイミングチャートであり、上から順に、プロジェクター１の同期信号送信部１４が同期信号Ｓｙｎｃを送信（発光）するタイミング、プロジェクター１の撮像部１５が撮像を行うタイミング、及び発光ペン３の発光部３５が発光するタイミングを示している。図５において、横軸は、時間軸であり、縦軸は、それぞれの動作状態を表している。

図５に示すように、プロジェクター１の撮像部１５は、所定の周期（例えば、約９．４ミリ秒の周期）で撮像を繰り返す。ここで、撮像の周期を「フェーズ」と呼ぶものとすると、プロジェクター１及び発光ペン３は、第１フェーズＰ１、第２フェーズＰ２、第３フェーズＰ３、及び第４フェーズＰ４の４つのフェーズからなる基準期間毎に同様の動作を繰り返す。

第１フェーズＰ１は、同期用のフェーズであり、第１フェーズＰ１において、プロジェクター１の同期信号送信部１４は、発光部１４ａを発光させることにより、発光ペン３に対して同期信号Ｓｙｎｃを送信する。プロジェクター１の撮像部１５は、同期信号Ｓｙｎｃに同期して、各フェーズＰ１～Ｐ４の所定の撮像期間Ｔｃに撮像を行う。

発光ペン３の同期信号受信部３２が、第１フェーズＰ１にて同期信号Ｓｙｎｃを受信すると、発光ペン３の制御部３０は、受信した同期信号Ｓｙｎｃに同期したタイミングで発光部３５を発光させる。具体的には、制御部３０は、発光部３５の発光が撮像部１５で撮像されるように、撮像部１５の撮像期間Ｔｃに発光部３５を発光させる。

制御部３０は、４つのフェーズＰ１～Ｐ４のうち、第２フェーズＰ２及び第４フェーズＰ４の撮像期間Ｔｃでは、発光部３５を必ず発光させ、第１フェーズＰ１及び第３フェーズＰ３の撮像期間Ｔｃでは、先端スイッチ３３や側面スイッチ３４の状態（押圧されているか否か）に基づいて発光部３５を発光させたり、発光させなかったりする。そして、制御部３０は、複数の基準期間に亘る第１フェーズＰ１及び第３フェーズＰ３での発光部３５の発光状態の推移（以降、「発光シーケンス」とも呼ぶ。）によって、先端スイッチ３３の状態と、側面スイッチ３４の状態とをプロジェクター１に通知する。撮像期間Ｔｃにおける発光ペン３の発光部３５の発光は、プロジェクター１の撮像部１５によって撮像される。

図６は、プロジェクター１の制御部１０の概略構成を示すブロック図である。制御部１０は、制御プログラムによって実現される機能ブロックとして、検出部２５と、画面サイズ取得部２６と、同期信号調整部２７とを有している。

検出部２５は、撮像部１５で撮像された画像に基づいて、発光ペン３が発した光を検出する。具体的には、検出部２５は、第２フェーズＰ２及び第４フェーズＰ４で撮像された赤外光の位置に基づいて、発光ペン３の位置（指示位置）を検出する。また、検出部２５は、第１フェーズＰ１及び第３フェーズＰ３で撮像された赤外光の発光シーケンスに基づいて、発光ペン３の先端スイッチ３３や側面スイッチ３４の状態を認識する。そして、検出部２５は、検出した発光ペン３の指示位置や状態に基づいて画像情報処理部１８を制御し、ポインターや描画画像を重畳して表示させる処理等を行わせる。

画面サイズ取得部２６は、投写面Ｓｐに投写されている投写画像Ｉｐの画面サイズを取得する。画面サイズは、例えば、矩形の投写画像Ｉｐの対角線の長さで表されるが、投写画像Ｉｐの大きさを表すものであれば、他の指標が採用されてもよい。具体的には、画面サイズ取得部２６は、画像情報入力部１７及び画像情報処理部１８を制御して、画像投写部１９から距離測定用のパターン画像（図示せず）を投写面Ｓｐに投写させる。より具体的には、画面サイズ取得部２６は、パターン画像に対応する画像情報を記憶部１１から読み出し、これを画像情報入力部１７に出力するとともに、画像情報処理部１８に実行中の各種処理を停止させる。そして、画面サイズ取得部２６は、撮像部１５の赤外透過フィルターを一時的に光路から退避させ、投写面Ｓｐに投写されたパターン画像を撮像部１５に撮像させる。パターン画像には、複数の基準点が含まれており、画面サイズ取得部２６は、各基準点の本来の位置関係と、撮像された画像における各基準点の位置関係とに基づいて、プロジェクター１と投写面Ｓｐとの距離（以降、「投写距離」とも呼ぶ。）を導出する。そして、画面サイズ取得部２６は、導出した投写距離に基づいて画面サイズを算出する。

なお、画像投写部１９がズーム機能を有する場合には、画面サイズは、投写距離とズーム状態とによって変化する。このため、この場合には、画面サイズ取得部２６は、投写距離とズーム状態とに基づいて画面サイズを算出する。また、投写距離を導出する方法は、上記に限定されず、プロジェクター１に距離センサーを設け、距離センサーによって投写距離を測定してもよいし、入力操作部１２を介してユーザーに投写距離を入力させるようにしてもよい。また、画面サイズを取得する方法は、投写距離に基づいて算出する態様に限定されず、ユーザーに、入力操作部１２を介して画面サイズを入力させるようにしてもよい。

同期信号調整部２７は、画面サイズ取得部２６で取得された画面サイズに基づいて、同期信号送信部１４から送信される同期信号Ｓｙｎｃの強度、即ち赤外光の発光強度を調整する。具体的には、同期信号調整部２７は、同期信号送信部１４の発光部１４ａに供給する電流量を増減することによって、同期信号Ｓｙｎｃの発光強度を調整する。

図７は、画面サイズと同期信号Ｓｙｎｃの発光強度との関係を示すグラフであり、図８は、投写面Ｓｐを正面から見た正面図である。図７において、横軸は、画面サイズを示しており、縦軸は、同期信号Ｓｙｎｃの発光強度を示している。

図７に示すように、同期信号調整部２７は、画面サイズ取得部２６で取得された画面サイズが小さいほど、同期信号Ｓｙｎｃの発光強度を小さくする。即ち、画面サイズ取得部２６で取得された画面サイズが第１のサイズＳ１の場合に、同期信号調整部２７が同期信号Ｓｙｎｃの発光強度を第１の強度Ｌ１に調整するものとすると、取得された画面サイズが第１のサイズＳ１よりも小さい第２のサイズＳ２の場合には、同期信号調整部２７は、同期信号Ｓｙｎｃの発光強度を、第１の強度Ｌ１よりも小さい第２の強度Ｌ２に調整する。

なお、同期信号調整部２７は、同期信号Ｓｙｎｃの発光強度を、画面サイズに応じてリニアに変化させる態様に限定されず、発光強度を段階的に変化させるようにしてもよい。このため、例えば、同期信号送信部１４の発光部１４ａが、複数のＬＥＤを備えて構成される場合には、点灯させるＬＥＤの個数を画面サイズに応じて変化させることによって、発光強度を調整する態様としてもよい。

同期信号送信部１４の発光部１４ａから発せられた同期信号Ｓｙｎｃ（赤外光）は、伝搬に伴って減衰するため、発光部１４ａから所定の距離以上離れた位置では、発光ペン３に同期信号Ｓｙｎｃとして認識されなくなる。言い換えれば、発光部１４ａから所定の距離以上離れた位置では、発光ペン３は、同期信号Ｓｙｎｃを受信できなくなる。

ここで、同期信号調整部２７は、発光ペン３が投写画像Ｉｐの範囲内にあれば同期信号Ｓｙｎｃを受信でき、発光ペン３が投写画像Ｉｐから十分に離れた位置にあれば同期信号Ｓｙｎｃを受信できないように、同期信号Ｓｙｎｃの発光強度を調整する。つまり、取得された画面サイズに対応する範囲のうち、同期信号送信部１４の発光部１４ａから最も遠い位置（最遠位置）に発光ペン３が位置する場合であっても、発光ペン３の同期信号受信部３２は、同期信号Ｓｙｎｃを受信することができる。一方、最遠位置よりもさらに遠い位置では、発光ペン３の同期信号受信部３２は、同期信号Ｓｙｎｃを受信することができない。

例えば、図７に示したように、投写画像Ｉｐが第１のサイズＳ１で投写面Ｓｐに投写されている場合には、同期信号送信部１４の発光部１４ａは、第１の強度Ｌ１で同期信号Ｓｙｎｃを発光する。この発光強度は、発光ペン３が第１のサイズＳ１の範囲内に位置していれば、同期信号受信部３２で受信が可能な発光強度である。つまり、図８に示すように、発光ペン３が、第１のサイズＳ１内で、発光部１４ａから最も遠い位置Ｐｓ１に位置している場合であっても、発光ペン３は同期信号Ｓｙｎｃを受信することができる。ただし、発光ペン３は、位置Ｐｓ１よりも発光部１４ａから十分に遠い位置Ｐｓ０に位置している場合には、発光強度の不足により同期信号Ｓｙｎｃを受信することができない。

同様に、図７に示したように、投写画像Ｉｐが第１のサイズＳ１よりも小さい第２のサイズＳ２で投写面Ｓｐに投写されている場合には、同期信号送信部１４の発光部１４ａは、第１の強度Ｌ１よりも小さい第２の強度Ｌ２で同期信号Ｓｙｎｃを発光する。この発光強度は、発光ペン３が第２のサイズＳ２の範囲内に位置していれば、同期信号受信部３２で受信が可能な発光強度である。つまり、図８に示すように、発光ペン３が、第２のサイズＳ２内で、発光部１４ａから最も遠い位置Ｐｓ２に位置している場合であっても、発光ペン３は同期信号Ｓｙｎｃを受信することができる。ただし、発光ペン３は、位置Ｐｓ２よりも発光部１４ａから十分に遠い位置Ｐｓ０，Ｐｓ１に位置している場合には、発光強度の不足により同期信号Ｓｙｎｃを受信することができない。このように、同期信号調整部２７は、画面サイズ取得部２６で取得された画面サイズに応じて、同期信号Ｓｙｎｃの発光強度、即ち同期信号Ｓｙｎｃの到達範囲を変化させる。

発光ペン３の制御部３０は、同期信号受信部３２が同期信号Ｓｙｎｃを受信した場合には、同期信号Ｓｙｎｃに同期させて発光部３５を発光させるが、同期信号Ｓｙｎｃを受信していない状態が継続した場合には、発光部３５を発光させない。このため、位置Ｐｓ１に位置している発光ペン３は、投写画像Ｉｐの画面サイズが第１のサイズＳ１の場合には発光するが、画面サイズが第２のサイズＳ２の場合には発光しない。つまり、画面サイズが比較的小さい場合には、画面サイズが比較的大きい場合に比べて、同期信号Ｓｙｎｃの到達範囲、即ち発光ペン３が発光する範囲が狭まるため、発光ペン３の消費電力が低減される。

図９は、画像投写システム１００の動作を説明するためのフローチャートである。
プロジェクター１及び発光ペン３は、それぞれに電源が投入されると、図９に示すフローに従って動作する。
図９に示すように、ステップＳ１０１では、プロジェクター１の画面サイズ取得部２６が投写画像Ｉｐの画面サイズを取得し、ステップＳ１０２では、同期信号調整部２７が、取得された画面サイズに応じて同期信号Ｓｙｎｃの発光強度を調整する。そして、ステップＳ１０３では、制御部１０は、同期信号送信部１４から、調整された発光強度で同期信号Ｓｙｎｃを送信させる。

ステップＳ２０１において、発光ペン３の制御部３０は、同期信号受信部３２が同期信号Ｓｙｎｃを受信したか否かを判断する。そして、同期信号Ｓｙｎｃを受信した場合には、制御部３０は、ステップＳ２０２において、受信した同期信号Ｓｙｎｃに同期させて発光部３５を発光させ、ステップＳ２０１に戻る。そして、制御部３０は、同期信号Ｓｙｎｃの受信が継続する限り、発光部３５の発光を繰り返す。一方、同期信号Ｓｙｎｃの受信が途絶え、同期信号Ｓｙｎｃを受信しない状態が所定時間継続した場合には、制御部３０は、ステップＳ２０３にて発光部３５の発光を停止させ、ステップＳ２０１に戻る。そして、制御部３０は、同期信号Ｓｙｎｃの受信が始まるまで、発光を停止させた状態を維持する。

ステップＳ１０４において、プロジェクター１の制御部１０は、同期信号Ｓｙｎｃに同期したタイミングで撮像部１５に撮像を行わせる。そして、ステップＳ１０５では、検出部２５が、撮像部１５で撮像された画像に基づいて、発光ペン３の指示位置を検出するとともに、先端スイッチ３３及び側面スイッチ３４の状態を検出し、検出結果に応じた処理を行う。

ステップＳ１０６では、制御部１０は、ユーザーにより動作の終了を指示する操作（オフ操作）が入力操作部１２を介してなされたか否かを判断する。そして、オフ操作がなされていない場合にはステップＳ１０３に処理を戻し、オフ操作がなされた場合には、フローを終了する。

以上説明したように、本実施形態の画像投写システム１００、プロジェクター１及びそれらの制御方法によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態によれば、同期信号調整部２７は、画面サイズが比較的小さい場合に、同期信号Ｓｙｎｃの強度を小さくするため、発光ペン３が投写画像Ｉｐから十分に離れているにも拘らずに同期信号Ｓｙｎｃを受信してしまうことが抑制される。このため、発光ペン３が投写画像Ｉｐから離れた位置で発光してしまうことによる無駄な電力消費を抑制することが可能となる。この結果、電池３７の交換や充電までの期間が延びて、交換や充電の回数を低減できるため、ユーザーの使い勝手が向上する。

（２）本実施形態によれば、画面サイズ取得部２６は、画像投写部１９から距離測定用のパターン画像を投写させるとともに、投写されたパターン画像を撮像部１５に撮像させ、撮像されたパターン画像に基づいて画面サイズを算出するため、画面サイズを容易に取得することが可能となる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態の画像投写システムについて、図面を参照して説明する。
本実施形態の画像投写システム１００は、上記第１実施形態で説明した特徴を有するとともに、発光ペン３の発光量を調整する機能を有している。

図１０は、第２実施形態に係るプロジェクター１が発する同期信号Ｓｙｎｃを示すタイミングチャートであり、図１１は、第２実施形態に係る同期信号Ｓｙｎｃの波形を示す図である。図１０及び図１１において、横軸は、時間軸であり、縦軸は、発光部１４ａの発光強度を表している。

図１０に示すように、本実施形態のプロジェクター１の同期信号送信部１４は、第１実施形態と同様、同期信号調整部２７で調整された発光強度で同期信号Ｓｙｎｃを送信するが、周期的に（例えば、３２フェーズに１回の周期で）通常の同期信号Ｓｙｎｃ（以降、「第１の同期信号Ｓｙｎｃ１」とも呼ぶ。）とは異なる波形の同期信号Ｓｙｎｃ（以降、「第２の同期信号Ｓｙｎｃ２」とも呼ぶ。）を送信する。具体的には、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２は、時間の経過に伴って発光強度が段階的に低下するような波形で送信される。

図１１に示すように、同期信号調整部２７によって同期信号Ｓｙｎｃの発光強度がＬａ０に調整されたものとすると、同期信号送信部１４は、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の立ち上がりからｔ１の時間が経過するまでは、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の発光強度をＬａ０とし、ｔ１の時間が経過した後に発光強度をＬａ１に低下させる。その後、同期信号送信部１４は、ｔ２，ｔ３と時間が経過するにつれて、発光強度をＬａ２、Ｌａ３と低下させ、ｔ４の時間が経過した後は、発光強度を０とする。

発光ペン３が、プロジェクター１からＬａ３の発光強度で送信された信号を認識できるほど、プロジェクター１に近い場合には、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２は、およそｔ４の時間幅を有する信号として発光ペン３に認識される。また、発光ペン３が、Ｌａ３の発光強度で送信された信号を認識できないが、Ｌａ２の発光強度で送信された信号を認識可能な位置に位置している場合には、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２は、およそｔ３の時間幅を有する信号として発光ペン３に認識される。同様に、発光ペン３が、Ｌａ２の発光強度で送信された信号を認識できないが、Ｌａ１の発光強度で送信された信号を認識可能な位置に位置している場合には、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２は、およそｔ２の時間幅を有する信号として発光ペン３に認識される。そして、発光ペン３が、Ｌａ１の発光強度で送信された信号を認識できないほど、プロジェクター１から遠い場合には、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２は、およそｔ１の時間幅を有する信号として発光ペン３に認識される。

このように、発光ペン３が認識する第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅は、発光ペン３とプロジェクター１との距離に応じて変化する。そして、発光ペン３の制御部３０は、認識した第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅に応じて発光部３５の発光量を調整する。

図１２は、第２実施形態に係る発光ペン３の制御部３０の概略構成を示すブロック図である。制御部３０は、制御プログラムによって実現される機能ブロックとして、同期信号判別部３８と、発光調整部３９とを有している。

図１２に示すように、同期信号判別部３８は、同期信号受信部３２で受信された同期信号Ｓｙｎｃのうち、認識された第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅が、ｔ１～ｔ４のいずれであるかを判別する。

発光調整部３９は、同期信号判別部３８で判別された第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅に基づいて、発光部３５の発光量を調整する。具体的には、発光調整部３９は、発光部３５のＬＥＤに供給する電流量の増減、即ち発光部３５の発光強度の増減によって発光量を調整する。

図１３は、発光ペン３によって認識された第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅と、発光部３５の発光量との関係を示すグラフである。
図１３に示すように、発光調整部３９は、認識された第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅が長いほど、発光部３５の発光量を小さくする。即ち、同期信号判別部３８で判別された第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅がｔ１の場合に、発光調整部３９が発光部３５の発光量をＬｂ１に調整するものとすると、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅がｔ１よりも長いｔ２の場合には、発光調整部３９は、発光部３５の発光量を、Ｌｂ１よりも小さいＬｂ２に調整する。同様に、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅が、ｔ３、ｔ４とさらに長くなれば、発光部３５の発光量は、Ｌｂ３、Ｌｂ４とさらに小さくなる。

発光ペン３は、プロジェクター１（発光部１４ａ）の近くに位置しているほど、小さい発光強度でプロジェクター１から送信される信号を認識可能であり、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅を長く認識する。そして、発光ペン３がプロジェクター１の近くに位置している場合には、発光部３５の発光は、発光量が小さくても、撮像部１５で十分な明るさで撮像され得る。このため、認識された第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間が長いほど、発光部３５の発光量を小さくすることで、発光ペン３の検出に影響を与えることなく、発光ペン３の消費電力を低減することが可能となる。つまり、従来技術と比較して、指示位置の検出精度を維持しつつ、発光ペン３の消費電力を低減することができる。

図１４は、第２実施形態に係る発光ペン３の動作を示すフローチャートである。
図１４に示すように、プロジェクター１から送信される同期信号Ｓｙｎｃが同期信号受信部３２で受信されると（ステップＳ２１１：Ｙｅｓ）、同期信号判別部３８は、同期信号受信部３２で受信された同期信号Ｓｙｎｃのうち、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅が、ｔ１～ｔ４のいずれであるかを判別する（ステップＳ２１２）。そして、発光調整部３９は、同期信号判別部３８で判別された第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間幅に基づいて、発光部３５の発光量を調整し（ステップＳ２１３）、制御部３０は、第１の同期信号Ｓｙｎｃ１に基づくタイミングで、調整された発光量での発光を発光部３５に行わせる（ステップＳ２１４）。一方、同期信号Ｓｙｎｃの受信が途絶え、同期信号Ｓｙｎｃを受信しない状態が所定時間継続した場合には（ステップＳ２１１：Ｎｏ）、制御部３０は、ステップＳ２１５にて発光部３５の発光を停止させる。

以上説明したように、本実施形態の画像投写システム１００、プロジェクター１及びそれらの制御方法によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態によれば、発光調整部３９が、プロジェクター１から周期的に送信される第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の受信結果に基づいて発光部３５の発光量を調整するため、発光ペン３の電力消費をさらに抑制することが可能となる。

（２）本実施形態によれば、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２は、時間の経過に伴って強度が低下する信号であり、同期信号受信部３２が受信した第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の時間が長いほど、即ち発光ペン３がプロジェクター１に近いほど、発光部３５の発光量を小さくする。このため、発光ペン３がプロジェクター１の比較的近くに位置していて、大きな発光量が必要ない場合の電力消費を抑制することが可能となる。

（変形例）
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

上記第１実施形態では、画面サイズ取得部２６は、プロジェクター１に電源が投入された際に画面サイズを取得するようにしているが、画面サイズの取得は、電源が投入される度に実施される必要はない。例えば、プロジェクター１を設置した際にユーザーの指示等に基づいて実施するようにしてもよい。

上記第２実施形態において、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２は、時間の経過とともに発光量が段階的に低下するような波形になっているが、時間の経過とともに発光量がリニアに低下するような波形であってもよい。

上記第２実施形態において、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２の波形は、図１０に示した波形に限定されない。例えば、図１５に示すように、第１の同期信号Ｓｙｎｃ１に比べて単純に発光強度を小さくした波形としてもよい。この態様では、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２は、発光ペン３とプロジェクター１（発光部１４ａ）との距離が所定の距離以下の場合には、発光ペン３で受信され、所定の距離よりも長い場合には、発光ペン３で受信されない。このため、発光ペン３は、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２を受信できた場合には、受信できなかった場合に比べて発光部３５の発光量を小さくすることで、発光ペン３の検出に影響を与えることなく、発光ペン３の消費電力を低減することが可能となる。この場合、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２を受信できたか否かを同期信号判別部３８が判別し、その判別結果に基づいて、発光調整部３９が発光部３５の発光量を調整する。なお、発光ペン３は、第２の同期信号Ｓｙｎｃ２が受信できない場合でも、繰り返し受信される第１の同期信号Ｓｙｎｃ１に基づいて発光部３５の発光を継続することが可能である。

上記第２実施形態において、発光部３５の発光量は、電流量の増減、即ち発光強度の増減によって調整されているが、この態様に限定されない。例えば、撮像期間Ｔｃ内における発光部３５の発光時間を増減することにより発光量を調整するようにしてもよい。

上記実施形態では、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを用いているが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。また、入射した光の射出方向を、画素としてのマイクロミラー毎に制御することにより、光源２１から射出された光を変調するデジタルミラーデバイス等を用いることもできる。また、色光別に複数の光変調装置を備える構成に限定されず、１つの光変調装置で複数の色光を時分割で変調する構成としてもよい。

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

画像投写システムは、プロジェクターと指示体とを備えた画像投写システムであって、前記プロジェクターは、画像を投写する画像投写部と、撮像部と、前記撮像部が撮像した画像に基づいて、前記指示体の指示位置を検出する検出部と、前記指示体に同期信号を送信する同期信号送信部と、前記画像投写部から投写される画像の画面サイズを取得する画面サイズ取得部と、取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、前記同期信号の強度を第１の強度とし、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記同期信号の強度を前記第１の強度よりも小さい第２の強度とする同期信号調整部と、を有し、前記指示体は、発光部と、前記同期信号を受信する同期信号受信部と、前記同期信号受信部で受信された前記同期信号に基づいて前記発光部の発光を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、同期信号調整部は、画面サイズが比較的小さい場合に、同期信号の強度を小さくするため、指示体が投写画像から十分に離れているにも拘らずに同期信号を受信してしまうことが抑制される。このため、指示体が投写画像から離れた位置で発光してしまうことによる無駄な電力消費を抑制することが可能となる。

この構成によれば、パターン画像を撮像して得られる画像に基づいて画面サイズを算出するため、画面サイズを容易に取得することが可能となる。

この構成によれば、指示体の制御部が、プロジェクターから周期的に送信される第２の同期信号の受信結果に基づいて発光部の発光量を調整するため、指示体の電力消費をさらに抑制することが可能となる。

この構成によれば、指示体が第２の同期信号を受信できた場合、即ち指示体がプロジェクターの比較的近くに位置している場合に、発光部の発光量を小さくする。このため、指示体がプロジェクターの比較的近くに位置していて、大きな発光量が必要ない場合の電力消費を抑制することが可能となる。

この構成によれば、指示体が受信した第２の同期信号の時間が長いほど、即ち指示体がプロジェクターに近いほど、発光部の発光量を小さくする。このため、指示体がプロジェクターの比較的近くに位置していて、大きな発光量が必要ない場合の電力消費を抑制することが可能となる。

プロジェクターは、画像を投写する画像投写部と、撮像部と、前記撮像部が撮像した画像に基づいて、指示体の指示位置を検出する検出部と、前記指示体に同期信号を送信する同期信号送信部と、前記画像投写部から投写される画像の画面サイズを取得する画面サイズ取得部と、取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、前記同期信号の強度を第１の強度とし、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記同期信号の強度を前記第１の強度よりも小さい第２の強度とする同期信号調整部と、を備えたことを特徴とする。

このプロジェクターによれば、同期信号調整部は、画面サイズが比較的小さい場合に、同期信号の強度を小さくするため、指示体が投写画像から十分に離れているにも拘らずに同期信号を受信してしまうことが抑制される。このため、指示体が投写画像から離れた位置で発光してしまうことによる無駄な電力消費を抑制することが可能となる。

画像投写システムの制御方法は、画像を投写するプロジェクターと、発光部を有する指示体とを備えた画像投写システムの制御方法であって、前記プロジェクターが、投写される画像の画面サイズを取得し、取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、第１の強度で前記指示体に同期信号を送信し、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記第１の強度よりも小さい第２の強度で前記同期信号を送信し、前記指示体が、前記同期信号を受信し、受信した前記同期信号に基づいて前記発光部を発光させ、前記プロジェクターが、前記発光部が発した光を撮像して、前記指示体の指示位置を検出することを特徴とする。

この画像投写システムの制御方法によれば、画面サイズが比較的小さい場合に、同期信号の強度を小さくするため、指示体が投写画像から十分に離れているにも拘らずに同期信号を受信してしまうことが抑制される。このため、指示体が投写画像から離れた位置で発光してしまうことによる無駄な電力消費を抑制することが可能となる。

１…プロジェクター、３…発光ペン、５…画像供給装置、１０…制御部、１１…記憶部、１２…入力操作部、１４…同期信号送信部、１４ａ…発光部、１５…撮像部、１６…電源回路、１７…画像情報入力部、１８…画像情報処理部、１９…画像投写部、２１…光源、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…液晶ライトバルブ、２２ｉ…画像形成領域、２３…投写光学系、２４…ライトバルブ駆動部、２５…検出部、２６…画面サイズ取得部、２７…同期信号調整部、３０…制御部、３１…記憶部、３２…同期信号受信部、３３…先端スイッチ、３４…側面スイッチ、３５…発光部、３６…電源回路、３７…電池、３８…同期信号判別部、３９…発光調整部、１００…画像投写システム、Ｉｐ…投写画像、Ｓｐ…投写面、Ｓｙｎｃ…同期信号、Ｓｙｎｃ１…第１の同期信号、Ｓｙｎｃ２…第２の同期信号、Ｔ…固定部材。

Claims

プロジェクターと指示体とを備えた画像投写システムであって、
前記プロジェクターは、
画像を投写する画像投写部と、
撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像に基づいて、前記指示体の指示位置を検出する検出部と、
前記指示体に同期信号を送信する同期信号送信部と、
前記画像投写部から投写される画像の画面サイズを取得する画面サイズ取得部と、
取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、前記同期信号の強度を第１の強度とし、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記同期信号の強度を前記第１の強度よりも小さい第２の強度とする同期信号調整部と、を有し、
前記指示体は、
発光部と、
前記同期信号を受信する同期信号受信部と、
前記同期信号受信部で受信された前記同期信号に基づいて前記発光部の発光を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする画像投写システム。
請求項１に記載の画像投写システムであって、
前記画面サイズ取得部は、前記画像投写部から所定のパターン画像を投写させるとともに、投写された前記パターン画像を前記撮像部に撮像させ、撮像された前記パターン画像に基づいて前記画面サイズを算出することを特徴とする画像投写システム。
請求項１又は２に記載の画像投写システムであって、
前記同期信号送信部は、前記同期信号調整部で調整された強度を有する第１の同期信号と、前記第１の同期信号よりも強度を低下させた第２の同期信号とを周期的に送信し、
前記制御部は、前記同期信号受信部で受信された前記第１の同期信号に基づいて前記発光部を発光させ、前記同期信号受信部による前記第２の同期信号の受信結果に基づいて、前記発光部の発光量を調整することを特徴とする画像投写システム。
請求項３に記載の画像投写システムであって、
前記制御部は、前記同期信号受信部が前記第２の同期信号を受信した場合に、前記第２の同期信号を受信しなかった場合よりも前記発光部の発光量を小さくすることを特徴とする画像投写システム。
請求項３に記載の画像投写システムであって、
前記第２の同期信号は、時間の経過に伴って強度が低下する信号であり、
前記制御部は、前記同期信号受信部で受信された前記第２の同期信号の時間が長いほど、前記発光部の発光量を小さくすることを特徴とする画像投写システム。
画像を投写する画像投写部と、
撮像部と、
前記撮像部が撮像した画像に基づいて、指示体の指示位置を検出する検出部と、
前記指示体に同期信号を送信する同期信号送信部と、
前記画像投写部から投写される画像の画面サイズを取得する画面サイズ取得部と、
取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、前記同期信号の強度を第１の強度とし、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記同期信号の強度を前記第１の強度よりも小さい第２の強度とする同期信号調整部と、を備えたことを特徴とするプロジェクター。
画像を投写するプロジェクターと、発光部を有する指示体とを備えた画像投写システムの制御方法であって、
前記プロジェクターが、投写される画像の画面サイズを取得し、取得した前記画面サイズが第１のサイズの場合には、第１の強度で前記指示体に同期信号を送信し、取得した前記画面サイズが前記第１のサイズより小さい第２のサイズの場合には、前記第１の強度よりも小さい第２の強度で前記同期信号を送信し、
前記指示体が、前記同期信号を受信し、受信した前記同期信号に基づいて前記発光部を発光させ、
前記プロジェクターが、前記発光部が発した光を撮像して、前記指示体の指示位置を検出することを特徴とする画像投写システムの制御方法。