(57)【要約】【課題】ユーザーの手が届かない範囲でも、容易に描画できるようにすること。【解決手段】複数の発光部を有する指示体と、前記指示体を撮像する第１カメラと、前記第１カメラの位置とは異なる位置に設けられ、前記指示体を撮像する第２カメラと、前記複数の発光部それぞれの３次元位置を、前記第１カメラ及び前記第２カメラによる撮像画像に基づき検出する位置検出部と、スクリーン面に画像を投写する投写部と、前記指示体が指し示している前記スクリーン面上の位置を、前記位置検出部が検出した３次元位置に基づき算出する指示位置算出部と、を備え、前記投写部は、前記算出された位置を基準として、前記スクリーン面に投写する画像を変更するインタラクティブプロジェクションシステム。【選択図】図６
2019106105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光部を有する指示体と、
前記指示体を撮像する第１カメラと、
前記第１カメラの位置とは異なる位置に設けられ、前記指示体を撮像する第２カメラと、
前記複数の発光部それぞれの３次元位置を、前記第１カメラ及び前記第２カメラによる撮像画像に基づき検出する位置検出部と、
スクリーン面に画像を投写する投写部と、
前記指示体が指し示している前記スクリーン面上の位置を、前記位置検出部が検出した３次元位置に基づき算出する指示位置算出部と、を備え、
前記投写部は、前記算出された位置を基準として、前記スクリーン面に投写する画像を変更する
インタラクティブプロジェクションシステム。
【請求項２】
前記複数の発光部は、前記指示体の長手方向の第１の端部に設けられた第１発光部と、前記指示体の長手方向の第２の端部に設けられた第２発光部とである
請求項１に記載のインタラクティブプロジェクションシステム。
【請求項３】
前記指示位置算出部は、前記第１発光部の３次元位置および前記第２発光部の３次元位置を通る直線が、前記スクリーン面と交わる点を、前記指示体が指し示している位置として算出する
請求項２に記載のインタラクティブプロジェクションシステム。
【請求項４】
前記指示位置算出部は、前記スクリーン面に対して前記第１の端部が前記第２の端部よりも近くに位置する場合に、前記指示体が指し示している位置を算出する
請求項３に記載のインタラクティブプロジェクションシステム。
【請求項５】
前記指示体は、前記第２発光部による発光を実施するか否かを決定するための入力用ユーザーインターフェースを備える
請求項３から請求項４までの何れか一項に記載のインタラクティブプロジェクションシステム。
【請求項６】
前記位置検出部は、前記第１の端部が前記スクリーン面に接触している場合に、前記第２発光部が発光していないとき、前記第１の端部と前記スクリーン面との接触位置を検出し、
前記投写部は、前記検出された接触位置を基準として、前記スクリーン面に投写する画像を変更する
請求項５に記載のインタラクティブプロジェクションシステム。
【請求項７】
複数の発光部を有する指示体を撮像する第１カメラと、
前記第１カメラの位置とは異なる位置に設けられ、前記指示体を撮像する第２カメラと、
前記複数の発光部それぞれの３次元位置を、前記第１カメラ及び前記第２カメラによる撮像画像に基づき検出する位置検出部と、
スクリーン面に画像を投写する投写部と、
前記指示体が指し示している前記スクリーン面上の位置を、前記位置検出部が検出した３次元位置に基づき算出する指示位置算出部と、を備え、
前記投写部は、前記算出された位置を基準として、前記スクリーン面に投写する画像を変更する
インタラクティブプロジェクター。
【請求項８】
インタラクティブプロジェクターの制御方法であって、
複数の発光部を備える指示体を、第１カメラと、前記第１カメラの位置とは異なる位置に設けられた第２カメラとを用いて撮像し、
前記複数の発光部それぞれの３次元位置を、前記第１カメラ及び前記第２カメラによる撮像画像に基づき検出し、
前記指示体が指し示しているスクリーン面上の位置を、前記検出した３次元位置に基づき算出し、
前記算出された位置を基準として、前記スクリーン面に投写する画像を変更する
インタラクティブプロジェクターの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、インタラクティブプロジェクションシステム、インタラクティブプロジェクター、及び、インタラクティブプロジェクターの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、インタラクティブプロジェクターをホワイトボードモードで使用する場合、発光ペンがスクリーン面に接触すると、描画等が実施されることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７５００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記先行技術文献のようなインタラクティブプロジェクターでは、ユーザーが発光ペンをスクリーン面に接触させて描画する場合、ユーザーの手が届く範囲にしか描画ができない。このため、例えばスクリーン面の高い位置には描画がしづらい。本開示は、上記を踏まえ、ユーザーの手が届かない広範囲のスクリーン面においても、容易に描画できるようにすることを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一形態は、複数の発光部を有する指示体と；前記指示体を撮像する第１カメラと；前記第１カメラの位置とは異なる位置に設けられ、前記指示体を撮像する第２カメラと；前記複数の発光部それぞれの３次元位置を、前記第１カメラ及び前記第２カメラによる撮像画像に基づき検出する位置検出部と；スクリーン面に画像を投写する投写部と；前記指示体が指し示している前記スクリーン面上の位置を、前記位置検出部が検出した３次元位置に基づき算出する指示位置算出部と、を備え；前記投写部は、前記算出された位置を基準として、前記スクリーン面に投写する画像を変更するインタラクティブプロジェクションシステムである。この形態によれば、指示体がスクリーン面に接触していなくても、指示体が指し示しているスクリーン面上の位置を基準として、スクリーン面に画像を投写できる。このため、ユーザーの手が届かない範囲でも容易に描画できる。
【０００６】
上記形態において、前記複数の発光部は、前記指示体の長手方向の第１の端部に設けられた第１発光部と、前記指示体の長手方向の第２の端部に設けられた第２発光部とであってもよい。この形態によれば、指示体は、発光部を２つ備えればよいので、発光部が３つ以上の場合に比べて小型化や省電力化が実現される。
【０００７】
上記形態において、前記指示位置算出部は、前記第１発光部の３次元位置および前記第２発光部の３次元位置を通る直線が、前記スクリーン面と交わる点を、前記指示体が指し示している位置として算出してもよい。この形態によれば、ユーザーが直感的に、所望の位置を指し示すことができる。
【０００８】
上記形態において、前記指示位置算出部は、前記スクリーン面に対して前記第１の端部が前記第２の端部よりも近くに位置する場合に、前記指示体が指し示している位置を算出してもよい。この形態によれば、ユーザーが意図しない描画を回避できる。
【０００９】
上記形態において、前記指示体は、前記第２発光部による発光を実施するか否かを決定するための入力用ユーザーインターフェースを備えてもよい。この形態によれば、ユーザーは、入力用ユーザーインターフェースを用いて、第２発光部による発光を実施するか否かを決定できる。第２発光部による発光が実施されなければ、上記した直線が定義されないので、指示位置算出部は、指示体が指し示している位置を算出しない。この結果、投写部は、スクリーン面に対して指示体が指し示している位置を基準とした描画を実行しない。つまり、スクリーン面に対して指示体が指し示している位置を基準とした描画を実行するか否かを、ユーザーが入力用ユーザーインターフェースを用いて決定できる。
【００１０】
上記形態において、前記位置検出部は、前記第１の端部が前記スクリーン面に接触している場合に、前記第２発光部が発光していないとき、前記第１の端部と前記スクリーン面との接触位置を検出し；前記投写部は、前記検出された接触位置を基準として、前記スクリーン面に投写する画像を変更してもよい。この形態によれば、指示体をスクリーン面に接触させて描画する機能を兼ね備えることができる。
【００１１】
本開示は、上記以外の種々の形態で実現できる。例えば、インタラクティブプロジェクター及びその制御方法等の形態で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プロジェクションシステムの斜視図。
【図２】プロジェクションシステムの正面図。
【図３】プロジェクションシステムの側面図である。
【図４】プロジェクターと自発光指示体との内部構成を示すブロック図。
【図５】プロジェクターと自発光指示体との内部構成を示すブロック図。
【図６】自発光指示体がレーザーポインターのように使用されている様子を示す図。
【図７】画像投写処理のフローチャートの一例を示す図。
【図８】自発光指示体を用いて決定された画像を投写する様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施形態１を説明する。図１は、プロジェクションシステム９００の斜視図である。プロジェクションシステム９００は、インタラクティブプロジェクションシステムである。プロジェクションシステム９００は、プロジェクター１００と、スクリーン板９２０と、層状検出光照射部４４０（ライトカーテンユニット）と、自発光指示体７０とを有している。プロジェクター１００は、インタラクティブプロジェクターである。層状検出光照射部４４０は、プロジェクター１００の一部として内部に組み込まれてもよいが、図１では、別体として描かれている。
【００１４】
スクリーン板９２０の前面は、投写スクリーン面ＳＳ（projection Screen Surface）として利用される。プロジェクター１００は、支持部材９１０によってスクリーン板９２０の前方かつ上方に固定されている。なお、図１では投写スクリーン面ＳＳを水平面に直交させて配置しているが、投写スクリーン面ＳＳを水平に配置してプロジェクションシステム９００を使用することも可能である。この場合も、広範囲のスクリーン面では、容易にユーザーの手が届かない範囲が発生する。
【００１５】
プロジェクター１００は、投写スクリーン面ＳＳ上に投写画面ＰＳ（Projected Screen）を投写する。投写画面ＰＳは、通常、プロジェクター１００内で描画された画像を含んでいる。プロジェクター１００内で描画された画像がない場合には、プロジェクター１００から投写画面ＰＳに光が照射されて、例えば、白色画像が表示される。本実施形態において、「投写スクリーン面ＳＳ」とは、画像が投写される部材の表面を意味する。また、「投写画面ＰＳ」とは、プロジェクター１００によってスクリーン面ＳＳ上に投写された画像の領域を意味する。通常は、投写スクリーン面ＳＳの一部に投写画面ＰＳが投写される。投写スクリーン面ＳＳは、指示体による位置の指示を行う操作面としても利用されるので、「操作面ＳＳ」とも呼ぶ。
【００１６】
自発光指示体７０は、発光可能な先端部７１と、ユーザーが保持する軸部７２と、軸部７２に設けられたボタンスイッチ７３と、発光可能な後端部７８とを有するペン型の指示体である。ボタンスイッチ７３は、入力用ユーザーインターフェースである。
【００１７】
先端部７１は、例えば赤外線を発する。自発光指示体７０の構成や機能については後述する。プロジェクションシステム９００では、１つ又は複数の自発光指示体７０と共に、１つ又は複数の非発光指示体８０（非発光のペンや指など）を利用可能である。
【００１８】
図２は、プロジェクションシステム９００の正面図である。図３は、プロジェクションシステム９００の側面図である。本実施形態では、操作面ＳＳの左右に沿った方向をＸ方向と定義し、操作面ＳＳの上下に沿った方向をＹ方向と定義し、操作面ＳＳの法線に沿った方向をＺ方向と定義している。また、図２における操作面ＳＳの左下の位置を座標（Ｘ，Ｙ）の原点（０，０）としている。なお、図３では、図示の便宜上、スクリーン板９２０のうちの投写画面ＰＳの範囲にハッチングを付している。
【００１９】
本実施形態では、プロジェクター１００は、投写画面ＰＳを操作面ＳＳ上に投写する投写レンズ２１０と、自発光指示体７０を撮像する第１カメラ３１０と、自発光指示体７０を撮像する第２カメラ３２０と、投写画面ＰＳの領域を撮像する第３カメラ３３０と、指示体（自発光指示体７０及び非発光指示体８０）に層状検出光ＬＬを照射するための層状検出光照射部４４０とを有している。層状検出光照射部４４０は、非発光指示体８０が投写画面ＰＳ（すなわち操作面ＳＳ）に接していることを検出するために、投写画面ＰＳの表面全体に亘って層状（又はカーテン状）の層状検出光ＬＬを射出する照射部である。層状検出光ＬＬとしては、例えば赤外線を利用できる。ここで、「層状」又は「カーテン状」とは、ほぼ一様な厚さの薄い空間形状を意味する。操作面ＳＳと層状検出光ＬＬとの間の距離は、例えば１〜１０ｍｍ（好ましくは１〜５ｍｍ）の範囲の値に設定される。
【００２０】
第３カメラ３３０は、層状検出光ＬＬ（赤外線）と自発光指示体７０が発する赤外線の波長を含む波長領域の光を受光して撮像する第１の撮像機能を少なくとも有している。第３カメラ３３０は、更に、可視光線を含む光を受光して撮像する第２の撮像機能を有し、これらの２つの撮像機能を切り替え可能に構成されていることが好ましい。例えば、第３カメラ３３０は、可視光線を遮断して近赤外線のみを通過させる近赤外フィルターをレンズの前に配置したりレンズの前から後退させたりすることが可能な近赤外フィルター切り替え機構（図示せず）をそれぞれ備えることが好ましい。図３に示すように、第３カメラ３３０は、その撮影領域に投写画面ＰＳの全体の領域を含むように操作面ＳＳからＺ方向に距離Ｌだけ離れた位置に設置されている。
【００２１】
図２の例は、プロジェクションシステム９００がホワイトボードモードで動作している様子を示している。ホワイトボードモードは、自発光指示体７０や非発光指示体８０を用いて投写画面ＰＳ上にユーザーが任意に描画できるモードである。操作面ＳＳ上には、ツールボックスＴＢを含む投写画面ＰＳが投写されている。このツールボックスＴＢは、処理を元に戻す取消ボタンＵＤＢと、マウスポインターを選択するポインターボタンＰＴＢと、描画用のペンツールを選択するペンボタンＰＥＢと、描画された画像を消去する消しゴムツールを選択する消しゴムボタンＥＲＢと、画面を次に進めたり前に戻したりする前方／後方ボタンＦＲＢと、を含んでいる。ユーザーは、指示体を用いてこれらのボタンをクリックすることによって、そのボタンに応じた処理を実行したり、ツールを選択したりすることが可能である。なお、プロジェクションシステム９００の起動直後は、マウスポインターがデフォルトツールとして選択されるようにしてもよい。図２の例では、ユーザーがペンツールを選択した後、自発光指示体７０の先端部７１を投写画面ＰＳ内で移動させることにより、投写画面ＰＳ内に線が描画されてゆく様子が描かれている。この移動は、自発光指示体７０の先端部７１が操作面ＳＳに接した状態で実施される。この線の描画は、プロジェクター１００の内部の投写画像生成部５００（後述）によって行われる。
【００２２】
第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０は、異なる位置に設けられているため、ステレオカメラとして機能する。図２及び図３の例では、第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０は、Ｘ方向において投写レンズ２１０を中心に対象の位置に、Ｙ方向及びＺ方向において同じ位置に設けられている。また、第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０は、自発光指示体７０に対してステレオカメラとして機能するよう配置されればよいが、その撮影領域に投写画面ＰＳの一部の領域を含んだ方が、撮影画像座標等のキャリブレーションが容易となる。ステレオカメラとしての機能は、ホワイトボードモードにおいて、ユーザーが自発光指示体７０をレーザーポインターのように使用するためのものである。この機能については、詳しくは後述する。
【００２３】
なお、プロジェクションシステム９００は、ホワイトボードモード以外の他のモードでも動作可能である。例えば、プロジェクションシステム９００は、パーソナルコンピューター（図示せず）から通信回線を介して転送されたデータの画像を投写画面ＰＳに表示するＰＣインタラクティブモードでも動作可能である。ＰＣインタラクティブモードにおいては、例えば表計算ソフトウエアなどのデータの画像が表示され、その画像内に表示された各種のツールやアイコンを利用してデータの入力、作成、修正等を行うことが可能となる。
【００２４】
図４は、プロジェクター１００の内部構成と、自発光指示体７０の内部構成とを示すブロック図である。図４を用いて、自発光指示体７０及び非発光指示体８０を、操作面ＳＳに接触させて描画するための機能を説明する。プロジェクター１００は、投写部２００と、撮像部３００と、信号光送信部４３０と、層状検出光照射部４４０と、投写画像生成部５００と、位置検出部６００と、制御部７００と、指示位置算出部８００と、を有している。
【００２５】
制御部７００は、プロセッサーと記憶媒体とを備える。制御部７００は、プロジェクター１００内部の各部の制御を行う。制御部７００は、位置検出部６００で検出された指示体（自発光指示体７０や非発光指示体８０）の指示位置に応じて、投写画面ＰＳ上で行われた指令の内容を判定すると共に、その指令の内容に従って投写画像を作成又は変更することを投写画像生成部５００に指令する。
【００２６】
投写画像生成部５００は、投写画像を記憶する投写画像メモリー５１０を有しており、投写部２００によって操作面ＳＳ上に投写される投写画像を生成する機能を有する。投写画像生成部５００は、更に、投写画面ＰＳの台形歪みを補正するキーストーン補正部としての機能を有することが好ましい。
【００２７】
投写部２００は、投写画像生成部５００で生成された投写画像を操作面ＳＳ上に投写する機能を有する。投写部２００は、図３で説明した投写レンズ２１０の他に、光変調部２２０と、光源２３０とを有する。光変調部２２０は、投写画像メモリー５１０から与えられる投写画像データに応じて光源２３０からの光を変調することによって投写画像光ＩＭＬを形成する。この投写画像光ＩＭＬは、ＲＧＢの３色の可視光線を含むカラー画像光であり、投写レンズ２１０によって操作面ＳＳ上に投写される。なお、光源２３０としては、超高圧水銀ランプ等の光源ランプの他、発光ダイオード等の種々の光源を採用可能である。発光ダイオードは、レーザーダイオードでもよい。また、光変調部２２０としては、透過型又は反射型の液晶パネルやデジタルミラーデバイス等を採用可能であり、色光別に複数の光変調部２２０を備えた構成としてもよい。
【００２８】
信号光送信部４３０は、自発光指示体７０によって受信される装置信号光ＡＳＬを送信する機能を有する。装置信号光ＡＳＬは、同期用の近赤外線信号であり、プロジェクター１００の信号光送信部４３０から自発光指示体７０に対して定期的に発せられる。
【００２９】
第３カメラ３３０は、層状検出光ＬＬと自発光指示体７０が発する赤外線の波長を含む波長領域の光を受光して撮像する機能を有する。第３カメラ３３０は、指示体（自発光指示体７０及び非発光指示体８０）の位置検出を行う際に、装置信号光ＡＳＬに同期した所定のタイミングで撮像を実行する。
【００３０】
自発光指示体７０は、先述したように、先端部７１と後端部７８とを備える。先端部７１は、自発光指示体７０の長手方向の第１の端部である。先端部７１は、先端発光部７７を備える。後端部７８は、自発光指示体７０の長手方向の第２の端部である。後端部７８は、後端発光部７９を備える。
【００３１】
先端発光部７７は、装置信号光ＡＳＬに同期して、予め定められた発光パターン（発光シーケンス）を有する近赤外線である指示体信号光ＰＳＬ（後述）を発する。
【００３２】
図４の例では、層状検出光照射部４４０によって照射された層状検出光ＬＬが指示体（自発光指示体７０及び非発光指示体８０）で反射し、その反射検出光ＲＤＬが第３カメラ３３０によって受光されて撮像される様子が描かれている。第３カメラ３３０は、更に、自発光指示体７０の先端発光部７７から発せられる近赤外線である指示体信号光ＰＳＬも受光して撮像する。第３カメラ３３０の撮像は、層状検出光照射部４４０から発せられる層状検出光ＬＬがオン状態（発光状態）である期間と、層状検出光ＬＬがオフ状態（非発光状態）である期間と、の両方で実行される。位置検出部６００は、これらの２種類の期間における画像を比較することによって、画像内に含まれる個々の指示体が、自発光指示体７０と非発光指示体８０の何れであるかを判定することが可能である。
【００３３】
位置検出部６００は、プロセッサーと記憶媒体とを備える。位置検出部６００は、第３カメラ３３０で撮像された画像を解析して、指示体（自発光指示体７０や非発光指示体８０）の指示位置を決定する機能を有する。
【００３４】
自発光指示体７０は、更に、信号光受信部７４と、制御部７５と、先端スイッチ７６とを備える。信号光受信部７４は、プロジェクター１００の信号光送信部４３０から発せられた装置信号光ＡＳＬを受信する機能を有する。先端スイッチ７６は、先端部７１が押されるとオン状態になり、先端部７１が押されていないとオフ状態になる。先端スイッチ７６は、通常はオフ状態にあり、先端部７１が操作面ＳＳに接触するとその接触力によってオン状態になる。
【００３５】
自発光指示体７０の制御部７５は、プロセッサーと記憶媒体とを備える。先端スイッチ７６がオフ状態のときには、制御部７５は、先端スイッチ７６がオフ状態であることを示す第１の発光パターンで先端発光部７７を発光させることによって、第１の発光パターンを有する指示体信号光ＰＳＬを発する。一方、先端スイッチ７６がオン状態になると、制御部７５は、先端スイッチ７６がオン状態であることを示す第２の発光パターンで先端発光部７７を発光させることによって、第２の発光パターンを有する指示体信号光ＰＳＬを発する。位置検出部６００は、第３カメラ３３０で撮像された画像を分析することによって、上記２つの発光パターンを区別できる。位置検出部６００は、発光パターンの区別を利用して、先端スイッチ７６がオン状態かオフ状態かを識別することが可能である。
【００３６】
図４に描かれている５種類の信号光の具体例をまとめると以下の通りである。
（１）投写画像光ＩＭＬ：操作面ＳＳに投写画面ＰＳを投写するために、投写レンズ２１０によって操作面ＳＳ上に投写される画像光（可視光線）である。
（２）層状検出光ＬＬ： 非発光指示体８０の指示位置を検出するために、投写画面ＰＳの全面に亘って照射されるカーテン状の近赤外線である。
（３）反射検出光ＲＤＬ：層状検出光ＬＬとして照射された近赤外線のうち、指示体（自発光指示体７０及び非発光指示体８０）によって反射され、第３カメラ３３０によって受光される近赤外線である。
（４）装置信号光ＡＳＬ：プロジェクター１００と自発光指示体７０との同期を取るために、プロジェクター１００の信号光送信部４３０から定期的に発せられる近赤外線である。
（５）指示体信号光ＰＳＬ：装置信号光ＡＳＬに同期したタイミングで、自発光指示体７０の先端発光部７７から発せられる近赤外線である。指示体信号光ＰＳＬの発光パターンは、自発光指示体７０のスイッチ７３，７６のオン／オフ状態に応じて変更される。また、複数の自発光指示体７０を識別する固有の発光パターンを有する。
【００３７】
図５は、図４同様、プロジェクター１００の内部構成と、自発光指示体７０の内部構成とを示すブロック図である。図６は、自発光指示体７０がレーザーポインターのように使用されている様子を示す。図５及び図６を用いて、自発光指示体７０をレーザーポインターのように使用するための機能を説明する。
【００３８】
先端発光部７７が発する光は、先述したように赤外線である。後端発光部７９が発する光も赤外線である。このため、自発光指示体７０が発する赤外線を投写スクリーン面ＳＳに反射させても、ユーザーは反射光を視認できない。そこで、プロジェクター１００は、図６に示すように、自発光指示体７０が指し示している投写スクリーン面ＳＳ上の位置Ｊを算出し、位置Ｊを基準とした領域の画像を変更する。具体的には、プロジェクター１００は、位置Ｊを中心とする円Ｃを、既に描画されている投写画像に重ねて投写する。
【００３９】
図５に示すようにボタンスイッチ７３が押下されると、自発光指示体７０の制御部７５は、後端発光部７９に発光するよう命令する。このため、ボタンスイッチ７３が押下されると、先端発光部７７に加え、後端発光部７９が発光する。後端発光部７９による発光パターンは、先端発光部７７による第１の発光パターンとも、第２の発光パターンとも異なる。
【００４０】
第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０各々は、先端発光部７７及び後端発光部７９が発する光を受光し、画像を撮影する。位置検出部６００は、第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０各々から撮像画像を受け取る。位置検出部６００は、この撮像画像から、先端発光部７７及び後端発光部７９各々の３次元位置を検出する。先端発光部７７及び後端発光部７９は、発光パターンが異なるので、位置検出部６００は、先端発光部７７からの光と、後端発光部７９からの光とを区別できる。３次元位置の検出には、三角測量の原理が用いられる。３次元位置は、図２及び図３と共に説明したＸＹＺ座標系によって定義される。位置検出部６００は、検出した３次元位置を、指示位置算出部８００に入力する。
【００４１】
指示位置算出部８００は、プロセッサーと記憶媒体とを備える。指示位置算出部８００は、入力された３次元位置を用いて、自発光指示体７０が指し示している投写スクリーン面ＳＳ上の位置Ｊを示す（Ｘｊ，Ｙｊ）を算出する。先端発光部７７の３次元位置が（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）であり、後端発光部７９の３次元位置が（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）であるとすると、指示位置算出部８００は、Ｘｊを下記の式（１）、Ｙｊを下記の式（２）を用いて求める。
Ｘｊ＝Ｘ１−Ｚ１（Ｘ２−Ｘ１）／（Ｚ２−Ｚ１）…（１）
Ｙｊ＝Ｙ１−Ｚ１（Ｙ２−Ｙ１）／（Ｚ２−Ｚ１）…（２）
【００４２】
式（１）、式（２）について説明を補足する。先端発光部７７及び後端発光部７９の３次元位置を通り、後端発光部７９を端とする仮想直線Ｖは、下記の式（３）によって表される。
（X−X1）/（X2−X1）＝（Y−Y1）/（Y2−Y1）＝（Z−Z1）/（Z2−Z1）…（３）
【００４３】
本実施形態においては、仮想直線Ｖと、投写スクリーン面ＳＳとの交点が、位置Ｊである。投写スクリーン面ＳＳ上は、Ｚ＝０である。このため、Ｘｊは、式（３）にＺ＝０を代入して、Ｘについて解くことで求まる。Ｙｊについても同様である。
【００４４】
自発光指示体７０が投写スクリーン面ＳＳを指し示すような姿勢であれば、Ｚ１≠Ｚ２となる。Ｚ１≠Ｚ２であれば、式（１），式（２）の右辺の第２項の分母がゼロになることはない。
【００４５】
自発光指示体７０のボタンスイッチ７３が押されていない場合、プロジェクター１００は、位置Ｊを中心とした円Ｃを投写しない。ボタンスイッチ７３が押されていない場合、後端発光部７９は発光しないので、位置検出部６００は、後端発光部７９の３次元位置を算出できない。つまり、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）が不明になる。このため、式（１），式（２）による位置Ｊの決定ができなくなるので、円Ｃは表示されない。
【００４６】
ボタンスイッチ７３が押されても、Ｚ１＞Ｚ２であれば、プロジェクター１００は、位置Ｊを中心とした円Ｃを投写しない。具体的には、Ｚ１＞Ｚ２の場合、指示位置算出部８００は、位置Ｊを算出しない。Ｚ１＞Ｚ２の場合は、「ユーザーは、自発光指示体７０によって投写スクリーン面ＳＳを指し示そうとはしていない」と見なすことができるからである。
【００４７】
図７に、画像投写処理のフローチャートの例を示す。
【００４８】
以上に説明した本実施形態によれば、ユーザーの手の届かない位置を指し示した画像を投写することができる。このため、自発光指示体７０をレーザーポインターのように使用することができる。
【００４９】
実施形態２を説明する。実施形態２の説明は、実施形態１と異なる点を主な対象とする。特に説明しない点については、実施形態１と同じである。
【００５０】
図８は、自発光指示体７０を用いて決定された画像を投写する様子を示す図である。実施形態２においては、位置Ｊを算出する機能を用いて、線の描画等を実施する。線を描画する場合、まず、図２と共に説明したように、ペンボタンＰＥＢによってペンツールを選択する。その後、ユーザーが、ボタンスイッチ７３を押しながら、自発光指示体７０が指し示している位置を移動させると、位置Ｊも移動する。投写部２００は、位置Ｊを基準にして、画像を変更する。具体的には、位置Ｊの軌跡に、線Ｄを投写する。
【００５１】
位置Ｊの利用は、線の描画に限られず、本実施形態においては、例えば消しゴムツールに適用される。
【００５２】
以上に説明した本実施形態によれば、ユーザーの手の届かない位置であっても、線を書いたり消したりすることができる。
【００５３】
本開示は、本実施形態の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現できる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、先述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、先述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせができる。その技術的特徴が本実施形態中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除できる。例えば、以下の実施形態が例示される。
【００５４】
位置Ｊを基準として変更された結果、描画される画像は、円でなくてもよい。例えば、多角形でもよい。
【００５５】
自発光指示体７０は、ｎ（≧３）個の発光部を備えてもよい。
【００５６】
投写スクリーン面ＳＳに対して先端発光部７７が後端発光部７９よりも遠くに位置する場合であっても、位置Ｊを基準とした画像の投写を実行してもよい。
【００５７】
第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０の少なくとも何れか一方が、第１の撮像機能と第２の撮像機能を有する第３カメラ３３０の役割を担ってもよい。この場合、第３カメラ３３０は、廃止してもよい。
【００５８】
自発光指示体７０を撮像するカメラは、３つ以上でもよい。
【００５９】
上記実施形態において、ソフトウエアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ハードウエアによって実現されてもよい。また、ハードウエアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウエアによって実現されてもよい。ハードウエアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
７０…自発光指示体、７１…先端部、７２…軸部、７３…ボタンスイッチ、７４…信号光受信部、７５…制御部、７６…先端スイッチ、７７…先端発光部、７８…後端部、７９…後端発光部、８０…非発光指示体、１００…プロジェクター、２００…投写部、２１０…投写レンズ、２２０…光変調部、２３０…光源、３００…撮像部、３１０…第１カメラ、３２０…第２カメラ、３３０…第３カメラ、４３０…信号光送信部、４４０…層状検出光照射部、５００…投写画像生成部、５１０…投写画像メモリー、６００…位置検出部、７００…制御部、８００…指示位置算出部、９００…プロジェクションシステム、９１０…支持部材、９２０…スクリーン板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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