(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン上に指示具の位置に応じた画像を表示する画像表示システムであって、
前記スクリーン上に画像を表示する投影型画像表示手段と、
前記指示具の位置に応じた位置座標を検出する検出手段と、
前記指示具の指示位置を示す指示位置画像を、前記検出手段が検出した位置座標に対して所定距離の位置座標に表示する表示制御手段とを備え、
前記指示具は前記所定距離を変更する複数のスイッチを含み、
前記複数のスイッチの状態により前記所定距離の位置座標の方向が決定されることを特徴とする画像表示システム。
【請求項２】
前記表示制御手段は、前記検出手段が検出した位置座標に基づいて、前記所定距離を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項３】
前記表示制御手段は、前記検出手段が検出した位置座標の画面の端からの距離に比例するよう前記所定距離を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像表示システム。
【請求項４】
スクリーン上に指示具の位置に応じた画像を表示する画像表示システムの制御方法であって、
前記スクリーン上に画像を表示する投影型画像表示工程と、
前記指示具の位置に応じた位置座標を検出する検出工程と、
前記指示具の指示位置を示す指示位置画像を、前記検出手段が検出した位置座標に対して所定距離の位置座標に表示する表示制御工程とを有し、
前記指示具は前記所定距離を変更する複数のスイッチを含み、
前記複数のスイッチの状態により前記所定距離の位置座標の方向が決定されることを特徴とする画像表示システムの制御方法。
【請求項５】
前記表示制御工程は、前記検出手段が検出した位置座標に基づいて、前記所定距離を異ならせることを特徴とする請求項４に記載の画像表示システムの制御方法。
【請求項６】
前記表示制御工程は、前記検出手段が検出した位置座標の画面の端からの距離に比例するよう前記所定距離を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像表示システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン上に指示具の位置に応じた画像を表示する画像表示システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレゼンテーションや会議に用いられる投映型画像表示システムが存在する。これは、スクリーンである大型ディスプレイの画面に指示具によって直接座標を入力することにより、接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形などを書き込むために用いられる。特に、この種の装置としては、ビデオカメラを投映型表示装置に組込んだものが知られている。これは、ビデオカメラで指示具の発光部を撮像し、その位置を検出して接続されたコンピュータ等に座標信号を送出する構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、投映型ディスプレイの画面の明るさが改善され、明るく照明された環境においても十分使用できるようになり、また、コンピュータの普及が進んだため、需要が拡大されつつある。特に、コンピュータ画面を用いたプレゼンテーションや会議においては、画面を直接操作できる投映型画像表示システムは非常に便利なものである。加えて、この種のシステムにあるフロント投映型は可搬性があり、場所に応じて画面の大きさを変えて使える利点がある。
【０００４】
しかしながら、フロント投映型の場合、指示具をスクリーンの前で操作するため、指示具や操作者の影ができて、カーソルが見えなくなってしまう問題があった。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、指示具の指示位置画像を指示具の影に隠れないようにすることができ、かつ操作を快適に行うことができる画像表示システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による画像表示システムは以下の構成を備える。即ち、スクリーン上に指示具の位置に応じた画像を表示する画像表示システムであって、前記スクリーン上に画像を表示する投影型画像表示手段と、前記指示具の位置に応じた位置座標を検出する検出手段と、前記指示具の指示位置を示す指示位置画像を、前記検出手段が検出した位置座標に対して所定距離の位置座標に表示する表示制御手段とを備え、前記指示具は前記所定距離を変更する複数のスイッチを含み、前記複数のスイッチの状態により前記所定距離の位置座標の方向が決定される。
【０００７】
また、上記の目的を達成するための本発明による画像表示システムの制御方法は以下の構成を備える。即ち、スクリーン上に指示具の位置に応じた画像を表示する画像表示システムの制御方法であって、前記スクリーン上に画像を表示する投影型画像表示工程と、前記指示具の位置に応じた位置座標を検出する検出工程と、前記指示具の指示位置を示す指示位置画像を、前記検出手段が検出した位置座標に対して所定距離の位置座標に表示する表示制御工程とを有し、前記指示具は前記所定距離を変更する複数のスイッチを含み、前記複数のスイッチの状態により前記所定距離の位置座標の方向が決定される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１は実施形態１の画像表示システムの構成を示す図であり、図２は実施形態１の画像表示システムの機能構成を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、画像表示システムは、投映型表示装置２と、画像が表示されるスクリーン５と、指示具４の先端に設けられた発光素子４１の位置座標等を検出する座標検出器１と、コンピュータ３とからなる。そして、コンピュータ３が生成する画像信号が投映型表示装置２に入力され、一方で、座標検出器１が検出した発光素子４１の位置座標や制御信号がコンピュータ３に入力されるよう接続されている。尚、座標検出器１は、投映型表示装置２と機械的に固定されている。また、投映型表示装置２はスクリーン５上に所定の位置、大きさで画像が投映されるよう位置調整して設置されている。
【００２０】
指示具４は、赤外ＬＥＤ等の発光素子４１と、その発光を駆動制御する発光制御部４２、複数の操作用スイッチ（ＳＷ）４３とを内蔵している。発光制御部４２は、操作用スイッチ４３の状態により、発光のＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）と、光を変調することによって、制御信号を重畳する発光制御を行う。
【００２１】
座標検出器１は、赤外ビデオカメラ部１１と、この赤外ビデオカメラ部１１の出力信号から座標演算を行う座標演算部１４、指示具４からの制御信号を検出する受光素子１２と制御信号検出部１３、さらに座標と制御信号をコンピュータ３に送出し、あるいはコンピュータ３の指令により動作状態の切換えを行なうモード制御信号を受信する機能を有する通信制御部１６とから構成されている。加えて、座標補正部１５が設けられている。
【００２２】
このような構成により、発光素子４１の座標位置及び指示具４の後述する各スイッチの状態に対応する制御信号とを検出して、コンピュータ３にその情報を通信するようにしている。
【００２３】
投映型表示装置２は、コンピュータ３からの画像信号が入力されると、その画像情報をスクリーン５に表示することができる。また、コンピュータ３は、画像信号にカーソル（指示位置画像）５５Ｌを重畳する機能を有しており、座標検出器１からの座標と制御信号に応じてカーソル５５Ｌの表示位置と形状を変化させたり、各種の処理を実行して表示画像を変化できるように構成されている。
【００２４】
このように構成することで、指示具４によりスクリーン５上で文字情報や線画情報を入力し、その情報を投映型表示装置５で表示することにより、あたかも『紙と鉛筆』のような関係で情報の入出力を可能とする。それ以外にも、ボタン操作やアイコンの選択決定などの入力操作を自由に行えるように構成されている。
【００２５】
以下、実施形態１の投映型画像表示システムの詳細について具体的に説明する。
【００２６】
＜指示具４の詳細説明＞
図３は実施形態１の指示具の概略構造図である。
【００２７】
図３に示すように、赤外光を放射する発光素子４１と、その発光を駆動制御する発光制御部４２、並びに実施形態１では４個の操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｄとを内蔵している。発光制御部４２は、４個の操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｄの状態により、発光のＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）と、光を変調することによって、制御信号を重畳した発光制御を行う。
【００２８】
ここで、指示具４の動作モードについて図４を用いて説明する。
【００２９】
図４は実施形態１の指示具の動作モードを示す図である。
【００３０】
スイッチＡ〜Ｄは、図３のスイッチ４３Ａ〜４３Ｄに対応している。尚、図４中、「発光」とは発光信号（座標信号）に対応し、「ペンダウン」、「ペンボタン」とは制御信号に対応する。また、光の変調は、リモコン等で使用されよく知られているものと同様であるので、説明を省略する。
【００３１】
操作者は、指示具４を握ってスクリーン５の前でその先端を座標検出器１のほうに発光素子４１を向ける。このとき、スイッチ４３Ａは親指が自然に触れる位置に配置されており、これを押すことによって、発光素子４１が発光を開始して、座標検出器１が動作して所定の処理によって座標信号が出力され始めるが、この状態ではペンダウン及びペンボタンの制御信号はＯＦＦの状態である。このため、スクリーン５上では、カーソルの動きやボタンのハイライト切換等による操作者への指示位置の明示のみが行われる。
【００３２】
また、人差し指及び中指が自然に触れる位置に配置されたスイッチ４３Ｃ、４３Ｄを押すことによって、図４に示すようにペンダウン及びペンボタンの制御信号が、発光信号に重畳された信号となる。即ち、スイッチ４３Ｃを押すことによってペンダウンの状態となり、文字や線画の入力を開始したり、ボタンを選択決定する等の画面制御が実行できる。スイッチ４３Ｄを押すことによって、ペンボタンの状態となり、メニューの呼出等の別機能に対応させることができる。これにより、操作者は、片手でスクリーン５上の任意の位置で、すばやく正確に文字や図形を描いたり、ボタンやメニューを選択したりすることによって、軽快な操作を実行することができる。
【００３３】
一方、スイッチ４３Ｂは、スイッチ４３Ａと同様に操作者が親指で押せる位置にあり、このためスイッチ４３Ａと同時に押すことが困難な位置にある。これは、同時に押す必要がないためである。また、スイッチ４３Ａに比べてスイッチ４３Ｂは、あまり頻繁に使用することがないので、むしろ容易には押せないようにしてあるほうが望ましい。このスイッチ４３Ｂを押しながらスイッチ４３Ｃ、４３Ｄを押した場合は、図４に示すように、ペンダウン及びペンボタンの制御信号はＯＦＦの状態で、ＬＥＦＴあるいはＲＩＧＨＴという信号が送信される。ＬＥＦＴあるいはＲＩＧＨＴという信号は座標検出器１からコンピュータに送出されずに、座標補正部１５において出力座標に加減算されるオフセット値を変化させるよう作用するようになっている。
【００３４】
このような構成により、スクリーン５の前で、スイッチ４３Ｃ、４３Ｄを押すことで、図５に示したようにカーソルの位置を５５Ｌ、５５、５５Ｒのように、変化させることができる。
【００３５】
この図では、オフセットゼロの位置である５５のカーソルは、指示具の影４０に一部が隠されているが、５５Ｌあるいは５５Ｒに変更することによって、カーソルが影４０に隠れることがなくなり、操作が容易になることがわかる。また、操作者が画面の右側に立つか、左側に立つかにより、５５Ｌ、５５Ｒのいずれかのほうが、操作しやすい場合があることは明白である。このために、実施形態１では、いずれかを指示具４のスイッチ操作で簡便に切換えられるようにしている。
【００３６】
図１４のフローチャートを用いて上記した左右各１種類のオフセットを切換える場合の座標補正部の処理の流れを示す。
【００３７】
図中、Ｘｋ、Ｙｋは所定のオフセット量、Ｘｍ、Ｙｍはオフセット変数で、直前の設定状態を保持しており、Ｘ、Ｙは座標値である。なお、座標系の原点は画面の左上とし、Ｘは右が＋、Ｙは下が＋とする。
【００３８】
制御信号検出部で制御信号が、座標演算部で有効な座標入力信号がともに検出されると、Ｓ１４０２で入力ありと判断する。Ｓ１４０３、Ｓ１４０４、Ｓ１４０５にて制御信号ＲＩＧＨＴの状態とＬＥＦＴの状態を調べる。ＲＩＧＨＴのみＯＮの場合はＳ１４０６にてＸｍをＸｋ、ＹｍをＹｋに、ＬＥＦＴのみＯＮの場合はＳ１４０８にてＸｍを−Ｘｋ、ＹｍをＹｋに変更する。両方ＯＮの場合はＳ１４０７にてＸｍ、Ｙｍとも０にもどす。また両方ＯＦＦであれば、Ｘｍ、Ｙｍは変更しない。このようにして設定されたＸｍ、Ｙｍを用いてＳ１４０９にて座標値Ｘ、Ｙに変更を加え、Ｓ１４１０にて通信制御部へ座標値を渡して出力を実行させる。
【００３９】
このような動作により、ＲＩＧＨＴで右上に、ＬＥＦＴで左上に、同時に押すと元の位置に戻すという切替えができ、その設定をその後の動作中継続させられる。
【００４０】
尚、このオフセット値の変化量は、上記の説明のように左右各一種類でも十分効果があるが、可変にしてもよいことはいうまでもない。その場合、各スイッチの操作を繰り返すことにより徐々に変化するようにして微妙な変更が可能である。
【００４１】
図１５のフローチャートを用いてオフセット量を徐々に変化させる場合の座標補正部の処理の流れを示す。
【００４２】
図中、Ｘｋは所定の最大オフセット量、Ｘ０は一回当たりのオフセット可変量、Ｘｍ、Ｙｍはオフセット変数で、直前の設定状態を保持しており、Ｘ、Ｙは座標値である。図１４と異なるのは、Ｓ１５０３〜Ｓ１５０５にて制御信号ＲＩＧＨＴの状態とＬＥＦＴの状態を調べた後の処理のみであるので、その部分のみ説明する。
【００４３】
ＲＩＧＨＴのみＯＮの場合はＳ１５０６にてＸｍをＸ０だけ大きくし、Ｓ１５０９にてＸｍがＸｋ以下となるように最大値を制限した上でＹｍはＸｍの絶対値と等しくする。ＬＥＦＴのみＯＮの場合はＳ１５０７にてＸｍをＸ０だけ小さくし、Ｓ１５１０にてＸｍが−Ｘｋ以上となるように最小値を制限した上でＹｍはＸｍの絶対値と等しくする。両方ＯＮの場合、両方ＯＦＦの場合は、図１４と同様である。このようにして設定されたＸｍ、Ｙｍを用いてＳ１５１１にて座標値Ｘ、Ｙに変更を加え、Ｓ１５１２にて通信制御部への座標値をわたして、出力を実行させる。
【００４４】
このような動作により、ＲＩＧＨＴで左上から右上に、ＬＥＦＴで逆に、徐々にオフセット量を可変することができる。このようにして調整した設定はその後の動作中継続させられ、同時押しによってリセットすることもできる。
【００４５】
また、指示具４に設けられたスイッチで変更するのでなく、座標検出器１側にスイッチやダイヤル等を設けてもほぼ同様の効果を得ることが可能である。更に、例えば、スイッチ４３Ｃ、４３Ｄの一回あたりの変化量を座標検出器１側のダイヤルで設定し、オフセット量の可変操作は指示具４のスイッチ４３Ｃ，４３Ｄで行なうようにすれば、さらに便利である。
【００４６】
続いて、図２を用いて、座標検出器１の内部構成の各構成要素の詳細動作について説明する。
【００４７】
＜座標検出器１の詳細説明＞
この座標検出器１には、光強度変調信号を受信する受光素子１２と、光の到来方向を検出するビデオカメラ１１とが設けられており、指示具４に内蔵された発光素子４１からの光をそれぞれ受光する。
【００４８】
＜制御信号検出部１３の動作説明＞
受光素子１２の出力信号から制御信号検出部１３が制御信号を検出する動作は、広く実用されている赤外線リモートコントローラと同様のものであり、外乱に強く十分高速に制御信号を受信できる。受信された制御信号は、座標補正部１５に送られるようになっている。
【００４９】
＜座標演算部１４の動作説明＞
実施形態１の赤外ビデオカメラ部１１の有効画面領域５１は、図５に示すようにスクリーン５上の画像表示全域より若干広くなっており、この有効画面領域５１内で発光させられた発光素子４１の光は、その出力信号上にピーク信号として現れる。まず、始めに、投映画像の四隅で順次発光素子４１を発光させて、その時の赤外ビデオカメラ部１１の出力信号のピーク位置から、座標を計算するための基準となるデータを座標演算部１４に記憶させる。これにより、任意の発光素子４１の位置座標を赤外ビデオカメラ部１１の出力信号からピーク位置を検出することで、位置座標を演算できるようになる。
【００５０】
＜座標補正部１５の動作説明＞
このようにして得られた位置座標は、座標補正部１５に送られ、オフセット値を加減算された後、制御信号検出部１３から送出された制御信号とともに、通信制御部１６を介してコンピュータ３に送信される。この座標補正部１５は、制御信号のうちＬＥＦＴとＲＩＧＨＴの信号により、オフセット量を変化させ、他の制御信号はそのまま通信制御部１６に送るよう動作する。このようにすることで、上述の指示具４のスイッチ操作によって、表示画像内のカーソルやボタンを操作したり、カーソル位置を５５Ｌ，５５，５５Ｒと変化させることが可能になる。
【００５１】
尚、上述のようにオフセット量の変更を座標検出器１に設けたスイッチやダイアルで行なう場合は、これらを制御信号の代わりに座標補正部１５が検出して動作すればよいことはいうまでもない。
【００５２】
また、赤外ビデオカメラ部１１の有効画面領域５１は、表示画像に対して、ほぼオフセット量の最大設定値分大きくされている。これによりオフセットを行なっても画面内に操作不能な領域ができることがなくなる効果がある。
【００５３】
以上説明したように、実施形態１によれば、指示具によりスクリーン上の影にカーソルが隠れることがなく、快適に操作が行なえ、操作者の好みによりオフセット量を可変できるので、使い勝手のよい投映型画像表示システムを実現することができる。
【００５４】
（実施形態２）
実施形態２では、図６Ａ、図６Ｂに示すように、画面内の位置、即ち、座標によって、オフセット量を変化させる。つまり、オフセット量が一定値に加えて、縦方向は画面の下辺からの、横方向は画面右辺からの距離に比例して漸増するものである。これにより、赤外ビデオカメラ１１の有効画面領域５１を一定値分だけ大きくすれば十分であるので、赤外ビデオカメラ部１１の光学系や解像度の点で有利である。
【００５５】
図１６のフローチャートを用いて、オフセット量を画面内の位置に応じて変化させる場合の座標補正部の処理の流れを説明する。
【００５６】
図中、Ｘｋ、Ｙｋは所定のオフセット量、Ｘｍ、Ｙｍはオフセット変数で、直前の設定状態を保持しており、Ｘ、Ｙは座標値である。また、ｆ１（Ｘ）、ｆ２（Ｘ）、ｇ（Ｙ）は、右オフセット、左オフセット、Ｙ方向オフセットを画面内の位置に応じて変化させるための関数である。Ｘｍ、Ｙｍを制御信号ＲＩＧＨＴの状態とＬＥＦＴの状態により変化させるところまでは図１４と同様である。図１４と異なるのは、Ｓ１６０９以降なので、その部分のみ説明する。
【００５７】
Ｓ１６０９、Ｓ１６１０にてＸｍの符号により場合分けして処理する。Ｘｍが正の場合はＳ１６１１にてＸにＸｍ×ｆ１（Ｘ）を加える。ｆ１（Ｘ）は、Ｘ＝０（画面の左側）からＸ＝ＸＭＡＸ（画面の右側）に近づくにしたがって、漸増し、最大値が１であるような関数である。たとえば、ｆ１（Ｘ）＝Ｘ／ＸＭＡＸとすると、画面の左辺からの距離に比例してオフセット量が増加し、画面の右辺近傍では最大値Ｘｍだけオフセットすることになる。この関数は他にも種々考えられ、適当なものを採用することができる。また、Ｙについても同様にＹｍ×ｇ（Ｙ）を差し引く。ｇ（Ｙ）はＹ＝０（画面の上辺）からＹ＝ＹＭＡＸ（画面の下辺）に近づくにしたがって漸減し、やはり最大値は１であるような関数である。たとえば、ｇ（Ｙ）＝１−Ｙ／ＹＭＡＸとすると、画面の下辺からの距離に比例してオフセット量が増加し、画面の上辺近傍では最大値Ｙｍだけオフセットすることになる。
【００５８】
Ｘｍが負の場合はＳ１６１２にてＸにＸｍ×ｆ２（Ｘ）を加える。ｆ２（Ｘ）は正の場合と逆にＸ＝０からＸ＝ＸＭＡＸに近づくにしたがって、漸減し、最大値が１であるような関数とすればよい。たとえば、ｆ２（Ｘ）＝１−Ｘ／ＸＭＡＸとすると、画面の右辺からの距離に比例してオフセット量が増加し、画面の左辺近傍では最大値Ｘｍだけオフセットすることになる。ＹについてはＸｍが正の場合と同様である。
【００５９】
なお、Ｘｍが０の場合は、Ｘ、Ｙともそのまま座標出力され、オフセットを行なわないようになっている。このようにして、Ｓ１６１３にて通信制御部へ補正された座標値Ｘ、Ｙをわたして、出力を実行させる。
【００６０】
このような動作により、ＲＩＧＨＴで右上に、ＬＥＦＴで左上にオフセットされる量を、画面内の位置に応じて変化させることができる。
【００６１】
なお、オフセット量を徐々に変化させる図１５の場合についても、Ｓ１５１１の処理の代りに、図１６のＳ１６０９以降の処理を行なうことで適用できることはいうまでもない。
【００６２】
このように、画面内の位置によってオフセット量を変化させる方法としては、多くの方法があり、本発明はそれらを含むものである。要は、有効画面領域５１をあまり大きくせずに全画面にわたる入力とオフセットによるカーソル隠れ防止ができればよい。
【００６３】
（実施形態３）
図７に示すように、座標検出器１には、図２における座標補正部１５を設けず、オフセットの制御信号をそのままコンピュータ３に送出し、コンピュータ３内の座標信号および制御信号を処理するドライバーソフトウェアが座標補正を行なうようにしたものである。このようにしてもなんら不都合はない。
【００６４】
図１７、図１８、図１９を用いてカーソル位置のオフセットをコンピュータ３が有するドライバーソフトウェアで制御する場合を説明する。
【００６５】
図１７は、スクリーン５に表示されたドライバーソフトウェアの制御画面の例であり、オフセットを行なうかどうかを図に示すＯｎ、Ｏｆｆボタンで切りかえるものである。この例ではオフセットは一定距離で一定方向のみであるが、距離や方向を可変にしても構わない。表示画面上でＯｎが指示された場合、ペンドライバーはＯｎを認識し、座標検出器１から送られてくる座標にペンドライバーが一定のオフセットを加えてカーソルを表示し、Ｏｆｆの場合はそのまま表示するようになっている。
【００６６】
図１８は、図１７に示すドライバーソフトウェアの制御画面を用いてカーソル位置のオフセットを制御する流れを示すフローチャートである。まず、ＳＴＯＰになったか判定し（Ｓ１８０１）、ＳＴＯＰの場合はペンドライバーが終了する。ＳＴＯＰでなければ次に座標検出器からの入力があるか判定し（Ｓ１８０２）、入力がなければ戻る。入力があった場合、ＯＦＦＳＥＴがＯＮかＯＦＦかを判定する（Ｓ１８０３）。ＯＮの場合、座標検出器１から送られてくる座標値Ｘ，Ｙからオフセット量であるＸｍ、Ｙｍを引いた値を（Ｓ１８０４）、Ｏｆｆの場合は座標検出器１から送られてくる座標値を、表示コンピュータのシステムソフトウェアに出力する。
【００６７】
また、図１９はオフセット方向が６方向選択できる場合の制御画面の例である。図の状態では黒く表示されている左上方向にカーソルが移動することになる。
【００６８】
なお、ペンドライバー側の制御と座標検出器側でのオフセットを両方行なうことも可能であることはいうまでもない。
【００６９】
また、実施形態１、２で述べたＬＥＦＴとＲＩＧＨＴの制御信号をそのままコンピュータ３に送出し、コンピュータ３内の座標信号および制御信号を処理するドライバーソフトウェアが座標補正を行なうようにしてもなんら不都合はない。
【００７０】
以上説明したように、実施形態１〜３によれば、指示具の先端部に対して、所定距離離れた位置の座標を用いてカーソル表示を行なうことにより、カーソルが指示具の影に隠れてしまわないようにすることができる。また、当該所定距離は変更可能であり、この変更を指示具のスイッチでこの距離の変更を行なえる。これにより、カーソルが指示具の影に隠れないだけでなく、投映画像の大きさや操作者の好みに応じた扱いが可能となる。
【００７１】
（実施形態４）
図８は実施形態４の画像表示システムの概観構成を示す図である。
【００７２】
尚、実施形態１の画像表示システムと同一の構成要素については、同一の参照番号を付加し、その詳細については省略する。また、機能構成ついては、実施形態３の図７と同様であるので、その詳細については省略する。
【００７３】
指示具４は、赤外ＬＥＤ等の３個の発光素子４１を有し、３個の発光素子４１は同一の信号で発光させられる。この構成により、発光素子４１の座標位置、及び指示具４の後述する各スイッチの状態に対応する制御信号とを検出して、コンピュータ３にその情報を通信するようにしている。
【００７４】
投映型表示装置２は、コンピュータ３からの画像信号が入力されると、その画像情報をスクリーン５に表示することができる。また、コンピュータ３は、画像信号にカーソル５５を重畳する機能を有しており、座標検出器１からの座標と制御信号に応じてカーソル５５の表示位置と形状を変化させたり、各種の処理を実行して表示画像を変化できるように構成されている。
【００７５】
以下、実施形態４の投影型画像表示システムの詳細について具体的に説明する。
【００７６】
＜指示具４の詳細説明＞
図９は実施形態４の指示具の概略構成図である。
【００７７】
図９に示すように、赤外光を放射する３つの発光素子４１と、その発光を駆動制御する発光制御部４２、並びに実施形態４では３個の操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｃとを内蔵している。これら３個の発光素子４１は、円周上に並べられ、この円の内側は可能な限り大きな孔が空けられている。発光制御部４２は、３個の操作用スイッチ４３Ａ〜４３Ｃの状態により、発光のＯＮ（オン）／ＯＦＦ（オフ）と、光を変調することによって、制御信号を重畳した発光制御を行う。
【００７８】
ここで、指示具４の動作モードについて図１０を用いて説明する。
【００７９】
図１０は実施形態４の指示具の動作モードを示す図である。
【００８０】
スイッチＡ〜Ｃは、図９のスイッチ４３Ａ〜４３Ｃに対応している。尚、図１０中、「発光」とは発光信号（座標信号）に対応し、「ペンダウン」、「ペンボタン」とは制御信号に対応する。また、光の変調は、リモコン等で使用されよく知られているものと同様であるので、説明を省略する。
【００８１】
操作者は、指示具４を握ってスクリーン５の前でその先端を座標検出器１のほうに発光素子４１を向ける。このとき、スイッチ４３Ａは親指が自然に触れる位置に配置されている。尚、スクリーン５の右側に立って操作するか、左側に立って操作するかにより、発光素子４１の向きが反対になってしまうので、先端部を回転可能にして切り替えられるようにしてもよい。このスイッチ４３Ａを押すことによって、発光素子４１が発光を開始して、座標検出器１が動作して所定の処理によって座標信号が出力され始めるが、この状態ではペンダウン及びペンボタンの制御信号はＯＦＦの状態である。このため、スクリーン５上では、カーソルの動きやボタンのハイライト切換等による操作者への指示位置の明示のみが行われる。
【００８２】
また、人差し指及び中指が自然に触れる位置に配置されたスイッチ４３Ｂ、４３Ｃを押すことによって、図１０に示すようにペンダウン及びペンボタンの制御信号が、発光信号に重畳された信号となる。即ち、スイッチ４３Ｂを押すことによってペンダウンの状態となり、文字や線画の入力を開始したり、ボタンを選択決定するなどの画面制御が実行できる。スイッチ４３Ｃを押すことによってペンボタンの状態となり、メニューの呼出等の別機能に対応させることができる。これにより、操作者は、片手でスクリーン５上の任意の位置で、すばやく正確に文字や図形を描いたり、ボタンやメニューを選択したりすることによって、軽快に操作することができる。
【００８３】
＜座標演算部１４の動作説明＞
実施形態４の赤外ビデオカメラ１１の有効画面領域は、実施形態１と同様にスクリーン５上の画像全域より若干広く範囲を検出できるように設定されている。この領域内で発光させられた発光素子４１の光は、図１１（ａ）に示すように、その出力信号上に山形の信号として現れる。まず、始めに、投映画像の四隅に指示具４の先端部を置いて順次３個の発光素子４１を発光させて、その時の赤外ビデオカメラ部１１の出力信号の山形の光量重心位置から、座標を計算するための基準となるデータを座標演算部１４に記憶させる。これにより、任意の発光素子４１の位置座標を赤外ビデオカメラ部１１の出力信号から山形の光量重心位置を検出することで演算できるようになる。
【００８４】
このようにして得られた位置座標は、制御信号検出部１３から送出された制御信号とともに、コンピュータ３に送信される。このようにすることで、上述の指示具４のスイッチ操作によって、表示画像内のカーソルやボタンを操作することが可能になる。このとき、表示されるカーソル５５の位置は、スクリーン５の四隅で基準となるデータを入力したときの発光素子４１を画像に対して合わせた状態を再現することになるが、実施形態４では発光素子４１は３個あり、これらの中間は中空になっているため、この中空部の中央を画像に合わせるのがもっとも自然である。このようにすれば、カーソルがこの中空部内に表示されるので、指示具４の影４０に隠されることなく常にカーソル５５をみながら快適に操作できる。
【００８５】
尚、この中空部を薄い透明部材で塞いで、十字線などの目印を設けることもできることは言うまでもない。このようにすると、カーソルと十字線が重なるため、文字を書く場合などのように細かい作業が容易になる場合もある。また、指示具４の先端部の強度を向上させる効果もある。透明部材とはいえ、透明度が１００％ではないので、若干カーソル５５がみにくくなる場合もあるので、使い分けが必要である。
【００８６】
また、赤外ビデオカメラ部１１の解像度とピント調整状態及び発光素子４１の発光点の大きさとその間の距離によっては、赤外ビデオカメラ部１１の出力信号が図１１（ｂ）に示すように複数のピークに別れることがある。しかしながら、位置計算に重心を使用すれば、このような場合でも発光素子４１の中間部の位置を求めることができるので不都合はない。
【００８７】
即ち、ピーク検出により位置を計算するような座標入力器では、精度が悪くなるおそれがあり、本発明には適当でないといえる。
【００８８】
尚、指示具４の姿勢は操作者の持ち方に影響されるので、発光素子４１は拡散光源である必要がある。この拡散角度は広いほど姿勢の影響が軽減されるが、光強度がさがるため、適度な拡散角度を選択する必要がある。この拡散角度を変化させる方法としては、発光素子４１として用いるＬＥＤそのものの特性を選択する方法だけでなく、拡散板やレンズなどの光学素子を設けることも有効である。このように光学素子を追加した場合には、発光点の大きさが変化するので、上述のように赤外ビデオカメラ部１１の出力信号の波形にも影響があるが、適当な方法を選択することで位置計算が行えることは明白である。
【００８９】
以上説明したように、実施形態４によれば、指示具４によるスクリーン５上の影にカーソル５５が隠れることなく、快適に操作が行なえ、使い勝手のよい投映型画像表示システムを実現することができる。
【００９０】
（実施形態５）
図１２は指示具４の発光素子４１として、光ファイバを用いて光源からの光を円周上にほぼ均一に並べて構成したものである。実施形態５の場合、円周上にほぼ均一に光が分布するため、赤外ビデオカメラ１１の出力信号は滑らかな山形になる。この場合には、位置計算を重心ではなくピーク位置で検出することも可能である。
【００９１】
（実施形態６）
図１３は指示具４の発光素子４１を２個としたものである。この場合、図１１（ｃ）のように２つの分離した波形が得られる可能性が高い。また、指示具４の姿勢によりこの二つの分離した波形のピーク間の距離が変化し、図１１（ａ）のような波形が出力されることもある。しかしながら、このような場合でも重心位置はこの２つの発光点の中点であり、位置計算は支障なく行えることはいうまでもない。実施形態６では、使用するＬＥＤが２個ですむ利点がある。
【００９２】
以上説明したように、実施形態４〜６によれば、指示具の先端部に複数の発光部を設け、それらの間に中空部ないしは透明部を設けることにより、カーソルが指示具の影に隠れてしまわないようにすることができる。また、座標を検出する方式として、重心計算を用いているので、発光部が離れていてもその中間の中空部ないしは透明部内の一定の位置を精度よく検出することが可能となる。
【００９３】
尚、上記実施形態１〜６では、座標検出器１としてビデオカメラを用いた例を述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の検出器、例えば電磁誘導方式や超音波方式などでも同様に適用可能である。さらには、光を用いる他の検出器、例えばラインセンサを用いるものやＰＳＤ（位置検出素子）を用いるものなどでも同様に適用可能である。
【００９４】
また、画像生成手段としてコンピュータ３を用いたが、ビデオ装置などでも本発明を適用可能であることはいうまでもない。座標信号を入力してこれに対応する画像信号を生成する装置であれば、本発明を適用可能である。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、指示具の指示位置画像を指示具の影に隠れないようにすることができ、かつ操作を快適に行うことができる画像表示システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の投映型画像表示システムの構成を示す図である。
【図２】実施形態１の投映型画像表示システムの機能構成を示す図である。
【図３】実施形態１の指示具の概略構成図である。
【図４】実施形態１の指示具の動作モードを示す図である。
【図５】実施形態２の表示画面の説明図である。
【図６】Ａは、実施形態２の表示画面の説明図である。Ｂは、実施形態２の表示画面の説明図である。
【図７】実施形態３の投映型画像表示システムの機能構成を示す図である。
【図８】実施形態４の画像表示システムの概観構成を示す図である。
【図９】実施形態４の指示具の概略構成図である。
【図１０】実施形態４の指示具の動作モードを示す図である。
【図１１】指示具の出力信号の波形図である。
【図１２】実施形態５の指示具の概略構成図である。
【図１３】実施形態６の指示具の概略構成図である。
【図１４】左右各１種類のオフセットを切換える場合の座標補正部の処理の流れを示す図である。
【図１５】オフセット量を徐々に変化させる場合の座標補正部の処理の流れを示す図である。
【図１６】オフセット量を画面内の位置に応じて変化させる場合の座標補正部の処理の流れを示す図である。
【図１７】スクリーン５に表示されたドライバーソフトウェアの制御画面を示す図である。
【図１８】図１７に示すドライバーソフトウェアの制御画面を用いてカーソル位置のオフセットを制御する流れを示す図である。
【図１９】オフセット方向が６方向選択できる場合の制御画面を示す図である。
【符号の説明】
１  座標検出器
２  画像投映装置
３  コンピュータ
４  指示具
５  スクリーン
１１  赤外ビデオカメラ
１２  受光素子
１３  制御信号検出手段
１４  座標演算手段
１５  座標補正手段
４１  発光素子
４２  発光制御手段
４３  スイッチ
５１  有効画面領域
５５，５５Ｌ，５５Ｒ  カーソル
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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