(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投写画面に対するユーザーの指示体による指示を受け取ることが可能なインタラクティブプロジェクターであって、
スクリーン面上に前記投写画面を投写する投写部と、
前記投写画面の領域を撮像する第１カメラ及び第２カメラを含む複数台のカメラと、
前記複数台のカメラによって撮像された前記指示体を含む複数の画像に基づいて、前記投写画面に対する前記指示体の３次元位置を検出する位置検出部と、
を備え、
前記投写画面の法線方向を示す単位ベクトルを投写画面法線ベクトルと定義し、前記第１カメラの光軸の方向を示す単位ベクトルを第１光軸ベクトルと定義し、前記第２カメラの光軸の方向を示す単位ベクトルを第２光軸ベクトルと定義したとき、
前記第１光軸ベクトルが前記投写画面法線ベクトルに対して斜めに傾いており、
前記第１カメラ及び前記第２カメラは、前記第１光軸ベクトルと前記投写画面法線ベクトルとの内積の絶対値よりも、前記第２光軸ベクトルと前記投写画面法線ベクトルとの内積の絶対値が小さくなるように配置されている、インタラクティブプロジェクター。
【請求項２】
請求項１に記載のインタラクティブプロジェクターであって、
前記投写画面上で互いに直交する２つの方向をＸ方向及びＹ方向と定義し、＋Ｙ方向を上方向と呼び−Ｙ方向を下方向と呼ぶとともに前記投写画面が前記インタラクティブプロジェクターよりも下方の位置に投写されるものと定義し、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に垂直な方向をＺ方向と定義し、
互いに前記Ｙ方向に対向する前記投写画面の２辺のうちでより下方側にある下辺と、前記第１カメラのレンズ中心を通る第１のＹＺ平面とが交わる点を第１交点と定義し、前記第１カメラのレンズ中心と前記第１交点とを結ぶ直線と前記第１カメラの光軸とがなす角度を第１角度と定義し、
前記投写画面の前記下辺と、前記第２カメラのレンズ中心を通る第２のＹＺ平面とが交わる点を第２交点と定義し、前記第２カメラのレンズ中心と前記第２交点とを結ぶ直線と前記第２カメラの光軸とがなす角を第２角度と定義したとき、
前記第２角度が前記第１角度よりも大きくなるように前記第１カメラ及び前記第２カメラが配置されている、インタラクティブプロジェクター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインタラクティブプロジェクターであって、
前記第２カメラは、前記投写画面からの垂直距離が前記第１カメラよりも小さい位置に配置されている、インタラクティブプロジェクター。
【請求項４】
請求項３に記載のインタラクティブプロジェクターであって、
前記第２カメラは、前記投写画面の中心から前記投写画面の法線方向に垂直な方向に測った距離が、前記第１カメラよりも小さな位置に配置されている、インタラクティブプロジェクター。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のインタラクティブプロジェクターであって、
前記第２光軸ベクトルと前記投写画面法線ベクトルとのなす角度は９０°±１０°の範囲である、インタラクティブプロジェクター。
【請求項６】
インタラクティブプロジェクティングシステムであって、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のインタラクティブプロジェクターと、
前記投写画面が投写されるスクリーン面を有するスクリーンと、
を備えるインタラクティブプロジェクティングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写画面に対するユーザーの指示体による指示を受け取ることが可能なインタラクティブプロジェクター、及び、そのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、投写画面をスクリーンに投写するとともに、指などの対象物（object）を含む画像をカメラで撮像し、この撮像画像を用いて対象物の位置を検出することが可能な投写型表示装置（プロジェクター）が開示されている。指などの対象物は、投写画面に対して指示を行うための指示体として利用される。すなわち、プロジェクターは、対象物の先端がスクリーンに接しているときに投写画面に対して描画等の所定の指示が入力されているものと認識し、その指示に応じて投写画面を再描画する。従って、ユーザーは、投写画面をユーザーインターフェースとして用いて、各種の指示を入力することが可能である。このように、スクリーン上の投写画面を入力可能ユーザーインターフェースとして利用できるタイプのプロジェクターを、「インタラクティブプロジェクター」と呼ぶ。また、投写画面に対して指示を行うために利用される対象物を「指示体（pointing element）」と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５０６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
典型的なインタラクティブプロジェクターでは、指示体の先端がスクリーンに接しているか否かに応じて、指示体によって指示がなされているか否かを判定する。従って、指示体の先端とスクリーンとの間の距離の検出が重要である。しかしながら、従来技術では、指示体の先端とスクリーンとの間の距離の検出精度が必ずしも十分でなく、検出精度の向上が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明の一形態は、投写画面に対するユーザーの指示体による指示を受け取ることが可能なインタラクティブプロジェクターであって、スクリーン面上に前記投写画面を投写する投写部と；前記投写画面の領域を撮像する第１カメラ及び第２カメラを含む複数台のカメラと；前記複数台のカメラによって撮像された前記指示体を含む複数の画像に基づいて、前記投写画面に対する前記指示体の３次元位置を検出する位置検出部と、を備える。また、前記投写画面の法線方向を示す単位ベクトルを投写画面法線ベクトルと定義し、前記第１カメラの光軸の方向を示す単位ベクトルを第１光軸ベクトルと定義し、前記第２カメラの光軸の方向を示す単位ベクトルを第２光軸ベクトルと定義したとき、前記第１光軸ベクトルが前記投写画面法線ベクトルに対して斜めに傾いており、前記第１カメラ及び前記第２カメラは、前記第１光軸ベクトルと前記投写画面法線ベクトルとの内積の絶対値よりも、前記第２光軸ベクトルと前記投写画面法線ベクトルとの内積の絶対値が小さくなるように配置されている。
このインタラクティブプロジェクターによれば、第２カメラで撮像された画像は、第１カメラで撮像された画像に比べて、投写画面の法線方向に対する解像度がより高くなるので、指示体の投写画面からの距離をより精度良く決定できる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、投写画面に対するユーザーの指示体による指示を受け取ることが可能なインタラクティブプロジェクターが提供される。このインタラクティブプロジェクターは、スクリーン面上に前記投写画面を投写する投写部と；前記投写画面の領域を撮像する第１カメラ及び第２カメラを含む複数台のカメラと；前記複数台のカメラによって撮像された前記指示体を含む複数の画像に基づいて、前記投写画面に対する前記指示体の３次元位置を検出する位置検出部と、を備える。また、前記投写画面の法線方向を示す単位ベクトルを投写画面法線ベクトルと定義し、前記第１カメラの光軸の方向を示す単位ベクトルを第１光軸ベクトルと定義し、前記第２カメラの光軸の方向を示す単位ベクトルを第２光軸ベクトルと定義したとき、前記第１カメラ及び前記第２カメラは、前記第１光軸ベクトルと前記投写画面法線ベクトルとの内積の絶対値よりも、前記第２光軸ベクトルと前記投写画面法線ベクトルとの内積の絶対値が小さくなるように配置されている。
このインタラクティブプロジェクターによれば、第２カメラで撮像された画像は、第１カメラで撮像された画像に比べて、投写画面の法線方向に対する解像度がより高くなるので、指示体の投写画面からの距離をより精度良く決定できる。
【０００７】
（２）上記インタラクティブプロジェクターにおいて、前記投写画面上で互いに直交する２つの方向をＸ方向及びＹ方向と定義し、＋Ｙ方向を上方向と呼び−Ｙ方向を下方向と呼ぶとともに前記投写画面が前記インタラクティブプロジェクターよりも下方の位置に投写されるものと定義し、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に垂直な方向をＺ方向と定義し、
互いに前記Ｙ方向に対向する前記投写画面の２辺のうちでより下方側にある下辺と、前記第１カメラのレンズ中心を通る第１のＹＺ平面とが交わる点を第１交点と定義し、前記第１カメラのレンズ中心と前記第１交点とを結ぶ直線と前記第１カメラの光軸とがなす角度を第１角度と定義し、
前記投写画面の前記下辺と、前記第２カメラのレンズ中心を通る第２のＹＺ平面とが交わる点を第２交点と定義し、前記第２カメラのレンズ中心と前記第２交点とを結ぶ直線と前記第２カメラの光軸とがなす角を第２角度と定義したとき、
前記第２角度が前記第１角度よりも大きくなるように前記第１カメラ及び前記第２カメラが配置されているものとしてもよい。
この構成によれば、投写画面近傍における指示体の投写画面からの距離を更に精度良く決定できる。
【０００８】
（３）上記インタラクティブプロジェクターにおいて、前記第２カメラは、前記投写画面からの垂直距離が前記第１カメラよりも小さい位置に配置されているものとしてもよい。
この構成によれば、投写画面近傍における指示体の投写画面からの距離を更に精度良く決定できる。
【０００９】
（４）上記インタラクティブプロジェクターにおいて、前記第２カメラは、前記投写画面の中心から前記投写画面の法線方向に垂直な方向に測った距離が、前記第１カメラよりも小さい位置に配置されているものとしてもよい。
この構成によれば、投写画面近傍における指示体の投写画面からの距離を更に精度良く決定できる。
【００１０】
（５）上記インタラクティブプロジェクターにおいて、前記第２光軸ベクトルと前記投写画面法線ベクトルとのなす角度は９０°±１０°の範囲であるものとしてもよい。
この構成によれば、指示体の投写画面からの距離を更に精度良く決定できる。
【００１１】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、スクリーン及び自発光指示体のうちの一方又は両方とインタラクティブプロジェクターとを含むシステム、インタラクティブプロジェクターの制御方法又は制御装置、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体（non-transitory storage medium）等の様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】インタラクティブプロジェクションシステムの斜視図。
【図２】インタラクティブプロジェクションシステムの側面図及び正面図。
【図３】プロジェクターと自発光指示体の内部構成を示すブロック図。
【図４】自発光指示体と非発光指示体を利用した操作の様子を示す説明図。
【図５】２台のカメラの配置と向きを示す説明図。
【図６】図５の２台のカメラにおけるＺ座標の解像度を比較して示す説明図。
【図７】Ｚ座標の解像度が低い第１カメラの配置例を示す説明図。
【図８】図５の２台のカメラにおけるＺ座標の解像度を比較して示す説明図。
【図９】他の実施形態における２台のカメラの配置を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
Ａ．システムの概要
図１は、本発明の一実施形態におけるインタラクティブプロジェクションシステム９００の斜視図である。このシステム９００は、インタラクティブプロジェクター１００と、スクリーン板９２０と、自発光指示体７０とを有している。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を鉛直に配置しているが、投写スクリーン面ＳＳを水平に配置してこのシステム９００を使用することも可能である。
【００１４】
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、通常は、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、白色画像が表示される。本明細書において、「投写スクリーン面ＳＳ」（又は「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によって投写スクリーン面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。
【００１５】
自発光指示体７０は、発光可能な先端部７１と、使用者が保持する軸部７２と、軸部７２に設けられたボタンスイッチ７３とを有するペン型の指示体である。自発光指示体７０の構成や機能については後述する。このシステム９００では、１つ又は複数の自発光指示体７０とともに、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。
【００１６】
図２（Ａ）は、インタラクティブプロジェクションシステム９００の側面図であり、図２（Ｂ）はその正面図である。本明細書では、スクリーン面ＳＳの左右に沿った方向をＸ方向と定義し、スクリーン面ＳＳの上下に沿った方向をＹ方向と定義し、スクリーン面ＳＳの法線に沿った方向をＺ方向と定義している。なお、便宜上、Ｘ方向を「左右方向」とも呼び、Ｙ方向を「上下方向」とも呼び、Ｚ方向を「前後方向」とも呼ぶ。また、Ｙ方向（上下方向）のうち、プロジェクター１００から見て投写画面ＰＳが存在する方向を「下方向」と呼ぶ。なお、図２（Ａ）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。
【００１７】
プロジェクター１００は、投写画面ＰＳをスクリーン面ＳＳ上に投写する投写レンズ２１０と、投写画面ＰＳの領域を撮像する第１カメラ３１０及び第２カメラ３２０と、指示体（自発光指示体７０及び非発光指示体８０）に検出光を照明するための検出光照射部４１０とを有している。検出光としては、例えば近赤外光が使用される。２台のカメラ３１０，３２０は、検出光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。２台のカメラ３１０，３２０のうちの少なくとも一方は、更に、可視光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、２台のカメラ３１０，３２０は、可視光を遮断して近赤外光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換機構（図示せず）をそれぞれ備えることが好ましい。２台のカメラ３１０，３２０の配置や向きについては更に後述する。
【００１８】
図２（Ｂ）の例は、インタラクティブ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。スクリーン面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行ったり、ツールを選択したりすることが可能である。なお、システム９００の起動直後は、マウスポインターがデフォールトツールとして選択されるようにしてもよい。図２（Ｂ）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をスクリーン面ＳＳに接した状態で投写画面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。この線の描画は、プロジェクター１００の内部の投写画像作成部（後述）によって行われる。
【００１９】
なお、インタラクティブ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、このシステム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ェ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。
【００２０】
図３は、インタラクティブプロジェクター１００と自発光指示体７０の内部構成を示すブロック図である。プロジェクター１００は、制御部７００と、投写部２００と、投写画像生成部５００と、位置検出部６００と、撮像部３００と、検出光照射部４１０と、信号光送信部４３０とを有している。
【００２１】
制御部７００は、プロジェクター１００内部の各部の制御を行う。また、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）によって投写画面ＰＳ上で行われた指示の内容を判定するとともに、その指示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。
【００２２】
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によってスクリーン面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（図２（Ｂ））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。
【００２３】
投写部２００は、投写画像生成部５００で生成された投写画像をスクリーン面ＳＳ上に投写する機能を有する。投写部２００は、図２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、典型的には、ＲＧＢの３色の可視光を含むカラー画像光であり、投写レンズ２１０によってスクリーン面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、発光ダイオードやレーザーダイオード等の種々の光源を採用可能である。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、色光別に複数の変調部２２０を備えた構成としてもよい。
【００２４】
検出光照射部４１０は、指示体（自発光指示体７０及び非発光指示体８０）の先端部を検出するための照射検出光ＩＤＬをスクリーン面ＳＳとその前方の空間にわたって照射する。照射検出光ＩＤＬとしては、例えば近赤外光が使用される。検出光照射部４１０は、カメラ３１０，３２０の撮像タイミングを含む所定の期間にのみ点灯し、他の期間では消灯する。或いは、検出光照射部４１０は、システム９００の動作中は常に点灯状態に維持されるようにしてもよい。
【００２５】
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、同期用の近赤外光信号であり、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。自発光指示体７０の先端発光部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）を有する近赤外光である指示体信号光ＰＳＬ（後述）を発する。また、撮像部３００のカメラ３１０，３２０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。
【００２６】
撮像部３００は、図２で説明した第１カメラ３１０と第２カメラ３２０とを有している。前述したように、２台のカメラ３１０，３２０は、検出光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。図３の例では、検出光照射部４１０によって照射された照射検出光ＩＤＬが指示体（自発光指示体７０及び非発光指示体８０）で反射され、その反射検出光ＲＤＬが２台のカメラ３１０，３２０によって受光されて撮像される様子が描かれている。２台のカメラ３１０，３２０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光である指示体信号光ＰＳＬも受光して撮像する。２台のカメラ３１０，３２０の撮像は、検出光照射部４１０から発せられる照射検出光ＩＤＬがオン状態（発光状態）である第１の期間と、照射検出光ＩＤＬがオフ状態（非発光状態）である第２の期間と、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のいずれであるかを判定することが可能である。
【００２７】
なお、２台のカメラ３１０，３２０の少なくとも一方は、近赤外光を含む光を用いて撮像する機能に加えて、可視光を含む光を用いて撮像する機能を有することが好ましい。こうすれば、スクリーン面ＳＳ上に投写された投写画面ＰＳをそのカメラで撮像し、その画像を利用して投写画像生成部５００がキーストーン補正を実行することが可能である。１台以上のカメラを利用したキーストーン補正の方法は周知なので、ここではその説明は省略する。
【００２８】
位置検出部６００は、２台のカメラ３１０，３２０で撮像された画像を用い、三角測量を利用して指示体（自発光指示体７０や非発光指示体８０）の先端部の三次元位置を決定する機能を有する。この際、位置検出部６００は、自発光指示体７０の発光パターンを利用して、画像内の個々の指示体が自発光指示体７０と非発光指示体８０のいずれであるかについても判定する。
【００２９】
自発光指示体７０には、ボタンスイッチ７３の他に、信号光受信部７４と、制御部７５と、先端スイッチ７６と、先端発光部７７とが設けられている。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、自発光指示体７０の先端部７１が押されるとオン状態になり、先端部７１が解放されるとオフ状態になるスイッチである。先端スイッチ７６は、通常はオフ状態にあり、自発光指示体７０の先端部７１がスクリーン面ＳＳに接触するとその接触圧によってオン状態になる。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特定の第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特定の第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。これらの第１の発光パターンと第２の発光パターンは、互いに異なるので、位置検出部６００は、２台のカメラ３１０，３２０で撮像された画像を分析することによって、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。
【００３０】
上述のように、本実施形態では、自発光指示体７０の先端部７１がスクリーン面ＳＳに接しているか否かの接触判定を、先端スイッチ７６のオン／オフに応じて行っている。ところで、自発光指示体７０の先端部７１の三次元位置は、２台のカメラ３１０，３２０で撮像された画像を用いた三角測量によって求めることができるので、この三次元位置を用いて自発光指示体７０の先端部７１の接触判定を実行することも可能である。但し、三角測量によるＺ座標（スクリーン面ＳＳの法線方向の座標）の検出精度は、必ずしも高くない場合がある。従って、先端スイッチ７６のオン／オフに応じて接触判定を行うようにすれば、接触判定をより精度良く実行できる点で好ましい。
【００３１】
自発光指示体７０のボタンスイッチ７３は、先端スイッチ７６と同じ機能を有する。従って、制御部７５は、ユーザーによってボタンスイッチ７３が押された状態では上記第２の発光パターンで先端発光部７７を発光させ、ボタンスイッチ７３が押されていない状態では上記第１の発光パターンで先端発光部７７を発光させる。換言すれば、制御部７５は、先端スイッチ７６とボタンスイッチ７３の少なくとも一方がオンの状態では上記第２の発光パターンで先端発光部７７を発光させ、先端スイッチ７６とボタンスイッチ７３の両方がオフの状態では上記第１の発光パターンで先端発光部７７を発光させる。
【００３２】
但し、ボタンスイッチ７３に対して先端スイッチ７６と異なる機能を割り当てるようにしてもよい。例えば、ボタンスイッチ７３に対してマウスの右クリックボタンと同じ機能を割り当てた場合には、ユーザーがボタンスイッチ７３を押すと、右クリックの指示がプロジェクター１００の制御部７００に伝達され、その指示に応じた処理が実行される。このように、ボタンスイッチ７３に対して先端スイッチ７６と異なる機能を割り当てた場合には、先端発光部７７は、先端スイッチ７６のオン／オフ状態及びボタンスイッチ７３のオン／オフ状態に応じて、互いに異なる４つの発光パターンで発光する。この場合には、自発光指示体７０は、先端スイッチ７６とボタンスイッチ７３のオン／オフ状態の４つの組み合わせを区別しつつ、プロジェクター１００に伝達することが可能である。
【００３３】
図４は、自発光指示体７０と非発光指示体８０を利用した操作の様子を示す説明図である。この例では、自発光指示体７０の先端部７１と非発光指示体８０の先端部８１はいずれもスクリーン面ＳＳから離れている。自発光指示体７０の先端部７１のＸＹ座標（Ｘ７１，Ｙ７１）は、ツールボックスＴＢの消しゴムボタンＥＲＢの上にある。また、ここでは、自発光指示体７０の先端部７１の機能を表すツールとしてマウスポインターＰＴが選択されており、マウスポインターＰＴの先端ＯＰ７１が消しゴムボタンＥＲＢの上に存在するように、マウスポインターＰＴが投写画面ＰＳに描画されている。前述したように、自発光指示体７０の先端部７１の三次元位置は、２台のカメラ３１０，３２０で撮像された画像を用いた三角測量で決定される。従って、投写画面ＰＳ上において、三角測量で決定された先端部７１の三次元座標（Ｘ７１，Ｙ７１，Ｚ７１）のうちのＸＹ座標（Ｘ７１，Ｙ７１）の位置にマウスポインターＰＴの先端にある操作ポイントＯＰ７１が配置されようにマウスポインターＰＴが描画される。すなわち、マウスポインターＰＴの先端ＯＰ７１は、自発光指示体７０の先端部７１の三次元座標（Ｘ７１，Ｙ７１，Ｚ７１）のうちのＸＹ座標（Ｘ７１，Ｙ７１）に配置され、この位置においてユーザーの指示が行われる。例えば、ユーザーは、この状態で自発光指示体７０のボタンスイッチ７３を押すことによって、消しゴムツールを選択することが可能である。このように、本実施形態では、自発光指示体７０がスクリーン面ＳＳから離間した状態にある場合にも、ボタンスイッチ７３を押すことによって、先端部７１のＸＹ座標（Ｘ７１，Ｙ７１）に配置される操作ポイントＯＰ７１における投写画面ＰＳの内容に応じた指示をプロジェクター１００に与えることが可能である。
【００３４】
図４（Ｂ）では、また、非発光指示体８０の先端部８１の機能を表すツールとしてペンツールＰＥが選択されており、ペンツールＰＥが投写画面ＰＳに描画されている。前述したように、非発光指示体８０の先端部８１の三次元位置も、２台のカメラ３１０，３２０で撮像された画像を用いた三角測量で決定される。従って、投写画面ＰＳ上において、三角測量で決定された先端部８１の三次元座標（Ｘ８１，Ｙ８１，Ｚ８１）のうちのＸＹ座標（Ｘ８１，Ｙ８１）の位置にペンツールＰＥの先端にある操作ポイントＯＰ８１が配置されようにペンツールＰＥが描画される。但し、非発光指示体８０を利用してユーザーが指示をプロジェクター１００に与える際には、非発光指示体８０の先端部８１を投写画面ＰＳ上に接触させた状態でその指示（描画やツールの選択など）が行なわれる。
【００３５】
図４の例では、指示体（自発光指示体７０や非発光指示体８０）の先端部が投写画面ＰＳから離れている場合にも、個々の指示体によって選択されたツール（マウスポインターＰＴやペンツールＰＥ）が投写画面ＰＳに描画されて表示される。従って、ユーザーが指示体の先端部を投写画面ＰＳに接触していない場合にも、その指示体によってどのツールが選択されているのかを理解し易く、操作が容易であるという利点がある。また、ツールの操作ポイントＯＰが指示体の先端部の三次元座標のうちのＸＹ座標の位置に配置されるようにそのツールが描画されるので、ユーザーが、利用中のツールの位置を適切に認識できるという利点がある。
【００３６】
なお、このインタラクティブプロジェクションシステム９００は、複数の自発光指示体７０を同時に利用可能に構成されていてもよい。この場合には、上述した指示体信号光ＰＳＬの発光パターンは、複数の自発光指示体７０を識別できる固有の発光パターンであることが好ましい。より具体的に言えば、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の自発光指示体７０を同時に利用可能な場合には、指示体信号光ＰＳＬの発光パターンは、Ｎ個の自発光指示体７０を区別できるものであることが好ましい。なお、１組の発光パターンに複数回の単位発光期間が含まれている場合に、１回の単位発光期間では、発光と非発光の２値を表現することができる。ここで、１回の単位発光期間は、自発光指示体７０の先端発光部７７が、オン／オフの１ビットの情報を表現する期間に相当する。１組の発光パターンがＭ個（Ｍは２以上の整数）の単位発光期間で構成される場合には、１組の発光パターンによって２Ｍ個の状態を区別できる。従って、１組の発光パターンを構成する単位発光期間の数Ｍは、次式を満足するように設定されることが好ましい。
Ｎ×Ｑ≦２Ｍ        …（１）
ここで、Ｑは自発光指示体７０のスイッチ７３，７６で区別される状態の数であり、本実施形態の例ではＱ＝２又はＱ＝４である。例えば、Ｑ＝４の場合には、Ｎ＝２のときにはＭを３以上の整数に設定し、Ｎ＝３〜４のときにはＭを４以上の整数に設定することが好ましい。このとき、位置検出部６００（又は制御部７００）がＮ個の自発光指示体７０、及び、各自発光指示体７０のスイッチ７３，７６の状態を識別する際には、１組の発光パターンのＭ個の単位発光期間において各カメラ３１０，３２０でそれぞれ撮像されたＭ枚の画像を用いてその識別を実行する。なお、このＭビットの発光パターンは、照射検出光ＩＤＬをオフの状態に維持した状態で指示体信号光ＰＳＬをオン又はオフに設定したパターンであり、カメラ３１０，３２０で撮像される画像には非発光指示体８０が写らない。そこで、非発光指示体８０の位置を検出するために用いる画像を撮像するために、照射検出光ＩＤＬをオン状態とした１ビットの単位発光期間を更に追加することが好ましい。但し、位置検出用の単位発光期間では、指示体信号光ＰＳＬはオン／オフのいずれでも良い。この位置検出用の単位発光期間で得られた画像は、自発光指示体７０の位置検出にも利用することが可能である。
【００３７】
図３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：スクリーン面ＳＳに投写画面ＰＳを投写するために、投写レンズ２１０によってスクリーン面ＳＳ上に投写される画像光（可視光）である。
（２）照射検出光ＩＤＬ： 指示体（自発光指示体７０及び非発光指示体８０）の先端部を検出するために、検出光照射部４１０によってスクリーン面ＳＳとその前方の空間にわたって照射される近赤外光である。
（３）反射検出光ＲＤＬ：照射検出光ＩＤＬとして照射された近赤外光のうち、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、２台のカメラ３１０，３２０によって受光される近赤外光である。
（４）装置信号光ＡＳＬ：プロジェクター１００と自発光指示体７０との同期をとるために、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光である。
（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光である。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。
【００３８】
本実施形態において、自発光指示体７０と非発光指示体８０の先端部の位置検出、及び、自発光指示体７０と非発光指示体８０により指示される内容の判別は、それぞれ以下のように実行される。
【００３９】
＜自発光指示体７０の位置検出方法及び指示内容の判別方法の概要＞
自発光指示体７０の先端部７１の三次元位置（Ｘ７１，Ｙ７１，Ｚ７１）は、位置検出部６００が、２台のカメラ３１０，３２０により撮像された画像を用いて三角測量に従って決定する。この際、自発光指示体７０であるか否かは、所定の複数のタイミングで撮像された画像に先端発光部７７の発光パターンが現れているか否かを判断することによって認識可能である。また、自発光指示体７０の先端部７１がスクリーン面ＳＳに接触しているか否か（すなわち先端スイッチ７６がオンか否か）についても、上記複数のタイミングで撮像された画像における先端発光部７７の発光パターンを用いて判別可能である。位置検出部６００は、更に、自発光指示体７０のスイッチ７３，７６のオン／オフ状態、及び、先端部７１のＸＹ座標（Ｘ７１，Ｙ７１）における投写スクリーン面ＳＳの内容に応じて、その指示内容を判別することが可能である。例えば、図４（Ｂ）に例示したように、先端部７１のＸＹ座標（Ｘ７１，Ｙ７１）の位置がツールボックスＴＢ内のいずれかのボタンの上にある状態で先端スイッチ７６がオンになった場合には、そのボタンのツールが選択される。また、図２（Ｂ）に例示したように、先端部７１のＸＹ座標（Ｘ７１，Ｙ７１）が投写画面ＰＳ内のツールボックスＴＢ以外の位置にあれば、選択されたツールによる処理（例えば描画）が選択される。制御部７００は、自発光指示体７０の先端部７１のＸＹ座標（Ｘ７１，Ｙ７１）を利用し、予め選択されているポインターやマークが投写画面ＰＳ内の位置（Ｘ７１，Ｙ７１）に配置されるように、そのポインターやマークを投写画像生成部５００に描画させる。また、制御部７００は、自発光指示体７０によって指示された内容に従った処理を実行して、投写画像生成部５００にその処理結果を含む画像を描画させる。
【００４０】
＜非発光指示体８０の位置検出方法及び指示内容の判別方法の概要＞
非発光指示体８０の先端部８１の三次元位置（Ｘ８１，Ｙ８１，Ｚ８１）も、２台のカメラ３１０，３２０により撮像された画像を用いて、三角測量に従って決定される。この際、非発光指示体８０であるか否かは、所定の複数のタイミングで撮像された画像に自発光指示体７０の発光パターンが現れているか否かを判断することによって認識可能である。なお、２台のカメラ３１０，３２０により撮像された２枚の画像における非発光指示体８０の先端部８１の位置は、テンプレートマッチングや特徴抽出等の周知の技術を利用して決定することができる。例えば、テンプレートマッチングによって指である非発光指示体８０の先端部８１を認識する場合には、指に関する複数のテンプレートを予め準備しておき、２台のカメラ３１０，３２０により撮像された画像において、これらのテンプレートに適合する部分を検索することによって指の先端部８１を認識することが可能である。また、非発光指示体８０の先端部８１がスクリーン面ＳＳに接しているか否かは、三角測量で決定した先端部８１のＺ座標値と、スクリーン面ＳＳの表面のＺ座標値との差が微小な許容差以下か否か、すなわち、先端部８１がスクリーン面ＳＳの表面に十分に近いか否かに応じて決定可能である。この許容差としては、例えば、２ｍｍ〜６ｍｍ程度の小さな値を使用することが好ましい。また、位置検出部６００は、非発光指示体８０の先端部８１がスクリーン面ＳＳに接していると判定した場合には、その接触位置における投写スクリーン面ＳＳの内容に応じてその指示内容を判別する。制御部７００は、位置検出部６００で検出された非発光指示体８０の先端のＸＹ座標（Ｘ８１，Ｙ８１）を利用し、予め選択されているポインターやマークが投写画面ＰＳ内の位置（Ｘ８１，Ｙ８１）に配置されるように、そのポインターやマークを投写画像生成部５００に描画させる。また、制御部７００は、非発光指示体８０によって指示された内容に従った処理を実行して、投写画像生成部５００にその処理結果を含む画像を描画させる。
【００４１】
Ｂ．カメラの好ましい配置及び向き（その１）
図５（Ａ）は、２台のカメラ３１０，３２０の配置と向きを示す説明図である。この図は、各カメラ３１０，３２０のカメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２を通るＹＺ平面上の配置を示している。第１カメラ３１０は、第２カメラ３２０よりもスクリーン面ＳＳからの垂直距離（Ｚ方向の距離）がより大きな位置に配置されている。ここでは、２台のカメラ３１０，３２０とスクリーン面ＳＳの配置を以下のようにモデル化している。
（１）画像面ＭＰ１，ＭＰ２：各カメラの結像面である。現実のカメラでは、画像面ＭＰ１，ＭＰ２はイメージセンサの受光面に相当する。
（２）カメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２：各カメラの基準座標位置である。図５のモデルでは、第１カメラ３１０において、三次元空間内の任意の物点に対応する画像面ＭＰ１上の像は、その物点とカメラ基準位置Ｏ１とを結んだ直線と、画像面ＭＰ１との交点の位置に形成される。第２カメラ３２０も同様である。現実のカメラでは、カメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２は、そのカメラのレンズのほぼ中心にある集光位置に相当する。また、現実のカメラでは、レンズの中心は画像面ＭＰ１，ＭＰ２の前方にある。但し、図５（Ａ）のように画像面ＭＰ１，ＭＰ２がカメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２（レンズの中心）の前方にあるものとしても、現実のカメラと等価である。
（３）光軸Ｖ１，Ｖ２：各カメラの光学系の光軸であり、画像面ＭＰ１，ＭＰ２と直交している。光軸方向に平行な単位ベクトルを「光軸ベクトル」とも呼ぶ。図５（Ａ）の例では、第１カメラ３１０の光軸Ｖ１は投写画面ＰＳの法線ＮＶから斜めに傾いており、第２カメラ３２０の光軸Ｖ２は投写画面ＰＳの法線ＮＶにほぼ直交している。
（４）画角２θ１，２θ２：各カメラの画角である。光軸Ｖ１，Ｖ２の向きと画角２θ１，２θ２の大きさは、それぞれのカメラ３１０，３２０が投写画面ＰＳの全体を撮像できるように設定される。２つのカメラ３１０，３２０の画角２θ１，２θ２は等しくてもよく、異なっていてもよい。
（５）投写画面ＰＳの法線ＮＶ：投写画面ＰＳ（すなわちスクリーン面ＳＳ）に対する法線である。法線方向に平行な単位ベクトルを「法線ベクトル」又は「投写画面法線ベクトル」とも呼ぶ。なお、投写画面ＰＳやスクリーン面ＳＳが平面ではなく、曲面である場合も考えられる。この場合には、投写画面ＰＳの幾何学的中心における法線を「投写画面ＰＳの法線ＮＶ」と定義する。
【００４２】
図５（Ａ）では、非発光指示体８０の先端部８１が、投写画面ＰＳから距離δＺだけ離間した状態が描かれている。上述したように、非発光指示体８０の先端部８１の三次元位置は、２台のカメラ３１０，３２０で撮像された画像を利用した三角測量によって決定される。従来技術でも説明したように、インタラクティブプロジェクションシステム９００では、非発光指示体８０の先端部８１とスクリーン面ＳＳとのＺ方向の距離δＺを精度良く検出することが望まれている。そこで、本実施形態では、２台のカメラ３１０，３２０の配置と向きを工夫することによって、非発光指示体８０の先端部８１とスクリーン面ＳＳとの間のＺ方向の距離δＺの検出精度を向上させている。なお、Ｚ方向の距離δＺの検出精度を、「Ｚ座標の解像度」とも呼ぶ。
【００４３】
なお、カメラ３１０，３２０によるＺ座標の解像度は、投写画面ＰＳの下端ＰＳｂで最も低く、投写画面ＰＳの上端ＰＳｔで最も高く、投写画面ＰＳの中心ＰＳｃではそれらの中間である。この理由は、投写画面ＰＳの下端ＰＳｂが、カメラ３１０，３２０から最も遠いためである。実際には、Ｚ座標の解像度が最も低い位置（「最悪位置」と呼ぶ）は、図４（Ｂ）において、投写画面ＰＳの下辺の左右の端部付近の位置である。但し、図５（Ａ）のように、各カメラ３１０，３２０のカメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２をそれぞれ通るＹＺ平面上でＺ座標の解像度を検討しておけば、最悪位置におけるＺ座標の解像度もこれに比例するので、実用上は十分である。そこで、以下では各カメラ３１０，３２０について、そのカメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２を通るＹＺ平面をそれぞれ想定し、これらのＹＺ平面上の投写画面ＰＳの下端ＰＳｂにおけるＺ座標の解像度について検討する。なお、図５（Ａ）における投写画面ＰＳの下端ＰＳｂは、投写画面ＰＳの４辺のうちの下辺と、第１カメラ３１０のカメラ基準位置Ｏ１（すなわちレンズ中心）を通る第１ＹＺ平面と、が交わる第１交点に相当する。第２カメラ３２０についても同様に、図５（Ａ）における投写画面ＰＳの下端ＰＳｂは、投写画面ＰＳの下辺と、第２カメラ３２０のカメラ基準位置Ｏ２（すなわちレンズ中心）を通る第２ＹＺ平面と、が交わる第２交点に相当する。
【００４４】
図５（Ｂ）は、第１カメラ３１０の光軸ベクトルＶ１と投写画面法線ベクトルＮＶとの関係を示しており、図５（Ｃ）は、第２カメラ３２０の光軸ベクトルＶ２と投写画面法線ベクトルＮＶとの関係を示している。第１カメラ３１０の光軸ベクトルＶ１は、投写画面法線ベクトルＮＶから斜めに傾いており、それらのベクトルＶ１，ＮＶのなす角θ１Ｎは９０°よりも小さい。第１カメラ３１０の光軸ベクトルＶ１と投写画面法線ベクトルＮＶとの内積の絶対値｜Ｖ１・ＮＶ｜は以下の式で表される。
｜Ｖ１・ＮＶ｜＝｜Ｖ１｜・｜ＮＶ｜ｃｏｓθ１Ｎ＞０      …（２ａ）
【００４５】
一方、第２カメラ３２０の光軸ベクトルＶ２は、投写画面法線ベクトルＮＶにほぼ直交しており、それらのベクトルＶ２，ＮＶのなす角θ２Ｎは約９０°である。従って、第２カメラ３２０の光軸ベクトルＶ２と投写画面法線ベクトルＮＶとの内積の絶対値｜Ｖ２・ＮＶ｜は以下の式で表される。
｜Ｖ２・ＮＶ｜＝｜Ｖ２｜・｜ＮＶ｜ｃｏｓθ２Ｎ＝０      …（２ｂ）
【００４６】
上記（２ａ），（２ｂ）式から理解できるように、本実施形態では、｜Ｖ２・ＮＶ｜＜｜Ｖ１・ＮＶ｜の関係がある。このような内積の絶対値の関係は、投写画面法線ベクトルＮＶと、各カメラ３１０，３２０の光軸ベクトルＶ１，Ｖ２のなす角度の関係を表す指標として使用することが可能である。すなわち、一般に、光軸ベクトルと投写画面法線ベクトルＮＶとの内積の絶対値が小さいほど、その光軸ベクトルと投写画面法線ベクトルＮＶとのなす角度がより９０°に近いものとなる。
【００４７】
図６は、図５の２台のカメラ３１０，３２０におけるＺ座標の解像度を比較して示す説明図である。図６では、図５で描いていた非発光指示体８０は省略している。この例では、２台のカメラ３１０，３２０における距離δＺの像の大きさＬ１，Ｌ２に関して、以下の式が成立する。
Ｌ１＜Ｌ２                    …（３ａ）
Ｌ２＝（δＺ・δＭ／ｄ）      …（３ｂ）
ここで、δＭは各カメラにおける画像面ＭＰ１，ＭＰ２とカメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２との間の距離、ｄはカメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２と投写画面ＰＳの下端ＰＳｂとの間のＹ方向の距離である。ここでは、２つのカメラ３１０，３２０に関するδＭの値は等しいと仮定する。また、２つのカメラ３１０，３２０のカメラ基準位置Ｏ１，Ｏ２のＹ座標も等しいものと仮定する。
【００４８】
上記（３ａ）に示されるように、第２カメラ３２０における距離δＺの像の大きさＬ２は、第１カメラ３１０における距離δＺの像の大きさＬ１よりも大きく、従って、第２カメラ３２０の方が第１カメラ３１０よりもＺ座標の解像度が高い。この理由は、以下の通りである。すなわち、第２カメラ３２０では、その光軸Ｖ２が投写画面ＰＳの法線ＮＶにほぼ直交しており、その画像面ＭＰ２が投写画面ＰＳの法線ＮＶと平行なので、法線ＮＶの方向に沿った距離δＺの像が比較的大きくなるからである。一方、第１カメラ３１０の光軸Ｖ１は投写画面ＰＳの法線ＮＶから角度θ１Ｎ（０＜θ１Ｎ＜９０°）だけ傾いており、その画像面ＭＰ１も投写画面ＰＳの法線ＮＶから傾いているので、法線ＮＶの方向に沿った距離δＺの像がより小さくなるからである。
【００４９】
このように、第２カメラ３２０の光軸ベクトルＶ２と投写画面法線ベクトルＮＶとのなす角度θ２Ｎを第１カメラ３１０の光軸Ｖベクトル１と投写画面法線ベクトルＮＶとのなす角度θ１Ｎよりも９０°に近い値に設定して、第２カメラ３２０のＺ座標の解像度を第１カメラ３１０よりも高くすることが可能である。図５で説明したベクトルの内積の表現を利用すれば、これは以下のように言い換えられる。すなわち、第１カメラ３１０の光軸ベクトルＶ１と投写画面法線ベクトルＮＶとの内積の絶対値｜Ｖ１・ＮＶ｜よりも、第２カメラ３２０の光軸ベクトルＶ２と投写画面法線ベクトルＮＶとの内積の絶対値｜Ｖ２・ＮＶ｜の方を小さくして、第２カメラ３２０のＺ座標の解像度を第１カメラ３１０よりも高くすることが可能である。このような関係は、角度θ１Ｎ，θ２Ｎが図５，図６に示した場合以外にも成立すると推定される。
【００５０】
なお、上記（３ｂ）式から理解できるように、第２カメラ３２０について、カメラ基準位置Ｏ２と投写画面ＰＳの下端ＰＳｂとの間のＹ方向に沿った距離ｄが小さいほど、距離δＺの像の大きさＬ２が大きくなるので、距離ｄは小さい方がＺ座標の解像度が高まる。従って、第２カメラ３２０を、第１カメラ３１０よりもＹ方向に沿ってより下方に配置すれば、第２カメラ３２０のＺ座標の解像度を更に高めることができる。より具体的に言えば、第２カメラ３２０は、投写画面ＰＳの中心ＰＳｃから投写画面ＰＳの法線ＮＶの方向に垂直な方向（Ｙ方向）に測った距離が、第１カメラ３１０よりも小さい位置に配置されることが好ましい。こうすれば、第２カメラ３２０のＺ座標の解像度が更に高まるので、２台のカメラ３１０，３２０の画像を利用した三角測量で求まるＺ座標の検出精度も向上する。
【００５１】
更に、第２カメラ３２０の光軸ベクトルＶ２と投写画面ＰＳの法線ベクトルＮＶとのなす角度θ２Ｎが９０°に近いほど、Ｚ座標の解像度が高まることが期待される。例えば、第２カメラ３２０の光軸ベクトルＶ２と投写画面ＰＳの法線ベクトルＮＶとのなす角度θ２Ｎを、９０°±１０°の範囲に設定することが好ましい。こうすれば、Ｚ座標の検出精度が更に向上する。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、第１カメラ３１０の光軸ベクトルＶ１と投写画面法線ベクトルＮＶとの内積の絶対値｜Ｖ１・ＮＶ｜よりも、第２カメラ３２０の光軸ベクトルＶ２と投写画面法線ベクトルＮＶとの内積の絶対値｜Ｖ２・ＮＶ｜の方が小さくなるように２台のカメラ３１０，３２０を配置して、第２カメラ３２０におけるＺ座標の解像度を高めている。この結果、第２カメラ３２０の光軸Ｖ２を第１カメラ３１０の光軸Ｖ１と同じ方向に向けた場合に比べて、指示体の先端部のＺ座標の検出精度を高めることができる。
【００５３】
なお、図５及び図６のようなカメラ３１０，３２０の配置においては、Ｚ座標の解像度に関しては第２カメラ３２０の方が第１カメラ３１０よりも高いが、Ｙ座標の解像度に関しては、逆に、第１カメラ３１０の方が第２カメラ３２０よりも高い。また、Ｘ座標については２台のカメラ３１０，３２０の解像度は等しい。これらの点を考慮すれば、２台のカメラ３１０，３２０の光軸ベクトルＶ１，Ｖ２が投写画面法線ベクトルＮＶと異なる角度を成すように２台のカメラ３１０，３２０を配置することによって、Ｚ座標の解像度とＹ座標の解像度の両方を高めることが可能となることが理解できる。
【００５４】
なお、図４〜図６で説明した実施形態において、２台のカメラ３１０，３２０は、Ｘ方向（投写画面ＰＳの左右に沿った方向）に関しては同じ座標位置に設定されているが、両者をＸ方向に関して異なる座標位置に配置してもよい。この場合にも、図５及び図６で説明した関係が同様に成立する。
【００５５】
Ｃ．カメラの好ましい配置及び向き（その２）
図７は、図６に比べてＺ座標の解像度が低い第１カメラ３１０ｃの配置例を示している。この図は、第１カメラ３１０ｃの光軸Ｖ１ｃが距離δＺの中央を通過するように、カメラ基準位置Ｏ１を中心として図６の第１カメラ３１０を回転させた図である。第２カメラ３２０の配置及び向きは図６と同じである。仮に、カメラ基準位置Ｏ１を中心として第１カメラ３１０ｃを様々な方向に向けた場合を想定しても、カメラ基準位置Ｏ１から距離δＺを見込む角度θａｇは変わらない。このとき、第１カメラ３１０ｃにおける距離δＺの像の大きさが最も小さくなるのは、図７のように、その光軸Ｖ１ｃが距離δＺの中央を通過するように第１カメラ３１０ｃの向きを設定した場合である。この理由は、図７の状態は、距離δＺを見込む角度θａｇによってカメラ３１０ｃの画像面ＭＰ１が切り取られる大きさ（すなわち距離δＺの像の大きさ）が最も小さくなるからである。
【００５６】
但し、実際に距離δＺの検出精度が問題となるのは、非発光指示体８０の先端部８１（図４）が投写画面ＰＳに十分に近づいた場合であり、例えば、距離δＺが１０ｍｍ以下の場合である。従って、第１カメラ３１０ｃのＺ座標の解像度が最も小さくなるのは、その光軸Ｖ１ｃを延長した直線が、投写画面ＰＳの下端ＰＳｂを通過するように第１カメラ３１０ｃの向きを設定した場合であると考えることができる。この点を考慮すれば、図５及び図６に示した第１カメラ３１０に関しては、そのカメラ基準位置Ｏ１と投写画面ＰＳの下端ＰＳｂとを結ぶ直線と、光軸Ｖ１とのなす角度が大きいほど、Ｚ座標の解像度が高くなる点で好ましい。これは第２カメラ３２０も同様である。
【００５７】
図８は、図５及び図６に示した２台のカメラ３１０，３２０について、カメラ基準位置Ｏ１と投写画面ＰＳの下端ＰＳｂとを結ぶ直線ＳＧ１，ＳＧ２と、光軸Ｖ１，Ｖ２とのなす角度θ１ｂ，θ２ｂを示している。この例では、次の式が成立している。
θ１ｂ＜θ２ｂ            …（４）
【００５８】
この（４）式の関係が成立するように２台のカメラ３１０，３２０を配置すれば、第２カメラ３２０のＺ座標の解像度をより高くできる点で好ましい。但し、第１カメラ３１０は第２カメラ３２０よりも投写画面ＰＳの下端ＰＳｂから遠い位置にあるので、２台のカメラ３１０，３２０に関する図８の角度θ１ｂ，θ２ｂが互いに等しい場合にも、第２カメラ３２０の方が第１カメラ３１０よりもＺ座標の解像度が高い。しかしながら、第２カメラ３２０の角度θ２ｂを第１カメラ３１０の角度θ１ｂよりも大きくするように２台のカメラ３１０，３２０を配置すれば、第２カメラ３２０のＺ座標の解像度を第１カメラ３１０よりも更に高めることができ、２台のカメラ３１０，３２０を用いたＺ座標の検出精度をより高めることができる。
【００５９】
Ｄ．カメラの他の配置例
図９は、他の実施形態における２台のカメラ３１０，３２０の配置を示す説明図である。図９（Ａ），（Ｂ）は図２（Ａ），（Ｂ）に対応する図であるが、第２カメラ３２０の位置が図２（Ａ），（Ｂ）とは異なっている。すなわち、図９（Ａ），（Ｂ）の例では、第２カメラ３２０の位置は、第１カメラ３１０とＹＺ座標が同じであり、Ｘ座標のみが異なる。なお、図９（Ａ）では第２カメラ３２０は投写レンズ２１０で隠されているので図示を省略している。
【００６０】
図９（Ｃ）は、２台のカメラ３１０，３２０の基準位置Ｏ１，Ｏ２と光軸ベクトルＶ１，Ｖ２を示している。図９（Ｃ）は、Ｘ方向に沿って２台のカメラ３１０，３２０を見た状態なので、２台のカメラ３１０，３２０の基準位置Ｏ１，Ｏ２は重なっている。また、２台のカメラ３１０，３２０の光軸ベクトルＶ１，Ｖ２の方向は、前述した図５及び図６と同じである。このように、２台のカメラ３１０，３２０のＹＺ座標を同じ位置に設定しても、図５及び図６で説明した関係が依然として成立するので、Ｚ座標の検出精度を高めることが可能である。但し、図９の例において、第２カメラ３２０が投写画面ＰＳの全体を撮像可能とするためには、第２カメラ３２０の画角を図５の場合よりも大きくなる。この点を考慮すると、図５及び図６の例のように、第２カメラ３２０の投写画面ＰＳからの垂直距離が第１カメラ３１０よりも近い位置に第２カメラ３２０を配置することが好ましい。
【００６１】
・変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６２】
・変形例１：
上記実施形態では、撮像部３００が２台のカメラ３１０，３２０を有しているものとしたが、撮像部３００は３台以上のカメラを有していてもよい。後者の場合には、ｍ台（ｍは３以上の整数）のカメラで撮像されたｍ個の画像に基づいて、三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が決定される。例えば、ｍ個の画像から２個の画像を任意に選択して得られるｍＣ２個の組み合わせを用いてそれぞれ三次元座標を求め、それらの平均値を用いて最終的な三次元座標を決定しても良い。こうすれば、三次元座標の検出精度を更に高めることが可能である。
【００６３】
・変形例２：
上記実施形態では、インタラクティブプロジェクションシステム９００がホワイトボードモードとＰＣインタラクティブモードとで動作可能であるものとしたが、これらのうちの一方のモードのみで動作するようにシステムが構成されていても良い。また、インタラクティブプロジェクションシステム９００は、これら２つのモード以外の他のモードのみで動作するように構成されていても良く、更に、これら２つのモードを含む複数のモードで動作可能に構成されていてもよい。
【００６４】
・変形例３：
上記実施形態では、図３に示した照射検出光ＩＤＬと、反射検出光ＲＤＬと、装置信号光ＡＳＬと、指示体信号光ＰＳＬとがすべて近赤外光であるものとしたが、これらのうちの一部又は全部を近赤外光以外の光としてもよい。
【００６５】
・変形例４：
上記実施形態では、投写画面が平面状のスクリーン板９２０に投写されるものとしていたが、投写画面が曲面状のスクリーンに投写されるものとしても良い。この場合にも、２台のカメラで撮像された画像を用い、三角測量を利用して指示体の先端部の三次元位置を決定できるので、指示体の先端部と投写画面の位置関係を決定することが可能である。
【００６６】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００６７】
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
８０…非発光指示体
８１…先端部
１００…インタラクティブプロジェクター
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
４１０…検出光照射部
４３０…信号光送信部
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
９００…インタラクティブ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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【図９】
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