(57)【要約】【課題】  正確なポインティング表示が可能な画像表示システムを少ない機器で実現可能とする。【解決手段】  原画像をスクリーン１に投射する液晶プロジェクタ２と、投射された画像中の所望箇所を指し示すポインティングデバイス３とを有し、上記デバイス３から出力された赤外線を液晶プロジェクタ２のフォトダイオード２３で受光すると共に、音波を２つの超音波マイク２４ａ、２４ｂでそれぞれ受信し、赤外線が受光されてから超音波が受信されるまでの間の時間差に基づいて各超音波マイク２４ａ、２４ｂからスクリーン１上のデバイス３まで距離を求め、求められた距離に基づいて上記デバイス３のスクリーン１上の位置に対応する原画像中の座標を求め、その座標を指し示すポインタを原画像と共にスクリーン１に投射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示手段によって表示された画像を拡大してスクリーンに投射する画像表示装置であって、
前記画像が投射されるスクリーン上のポインティング手段から出力された光を受光する受光手段と、
前記ポインティング手段から前記光と同時に出力された音波を受信する２以上の音波受信手段と、
前記受光手段によって前記光が受光されてから前記音波受信手段によって音波が受信されるまでの時間差を音波受信手段ごとに求め、求められた時間差に基づいて各音波受信手段から前記スクリーン上の前記ポインティング手段までの距離を求める距離検出手段と、
前記距離検出手段による検出結果に基づいて、前記スクリーン上の前記ポインティング手段の位置に対応する前記画像内の座標を求める座標検出手段と、
前記座標検出手段によって検出された座標を指し示すポインタを前記画像と共に前記表示手段に表示させるポインタ表示手段と、
を有する画像表示装置。
【請求項２】
前記各音波受信手段が単一指向性を有し、かつ、画像の投射方向遠方から伝播してくる音波に対する受信感度が良好となる向きで配置されている請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記各音波受信手段が、前記スクリーンに投射された画像の中心から最短距離で該音波受信手段に到達する音波に対する受信感度が最も良好となる向きで配置されている請求項２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記受光手段が、画像の投射方向遠方から伝播してくる光に対する受光感度が良好となる向きで配置されている請求項２又は請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記受光手段が、前記スクリーンに投射された画像の中心から最短距離で該受光手段に到達する光に対する受光感度が最も良好となる向きで配置されている請求項４記載の画像表示装置。
【請求項６】
表示手段によって表示された画像を拡大してスクリーンに投射する画像表示装置と、前記スクリーン上に投射された画像内の所望箇所を指し示すことが可能なポインティング手段とを有する画像表示システムであって、
前記ポインティング手段は、光を出力する光出力手段と、音波を出力する音波出力手段とを有し、
前記画像表示装置は、前記スクリーン上の前記ポインティング手段から出力された光を受光する受光手段と、前記ポインティング手段から前記光と同時に出力された音波を受信する２以上の音波受信手段と、前記受光手段によって前記光が受光されてから前記音波受信手段によって音波が受信されるまでの時間差を音波受信手段ごとに求め、求められた時間差に基づいて各音波受信手段から前記スクリーン上の前記ポインティング手段までの距離を求める距離検出手段と、前記距離検出手段の検出結果に基づいて、前記スクリーン上の前記ポインティング手段の位置に対応する前記画像内の座標を求める座標検出手段と、前記座標検出手段によって検出された座標を指し示すポインタを前記画像と共に前記表示手段に表示させるポインタ表示手段とを有する、
画像表示システム。
【請求項７】
前記画像表示装置が有する前記各音波受信手段が単一指向性を有し、かつ、画像の投射方向遠方から伝播してくる音波に対する受信感度が良好となる向きで配置されている請求項６記載の画像表示システム。
【請求項８】
前記画像表示装置が有する前記各音波受信手段が、前記スクリーンに投射された画像の中心から最短距離で該音波受信手段に到達する音波に対する受信感度が最も良好となる向きで配置されている請求項７記載の画像表示システム。
【請求項９】
前記画像表示装置が有する前記受光手段が、画像の投射方向遠方から伝播してくる光に対する受光感度が良好となる向きで配置されている請求項７又は請求項８記載の画像表示システム。
【請求項１０】
前記画像表示装置が有する前記受光手段が、前記スクリーンに投射された画像の中心から最短距離で該受光手段に到達する光に対する受光感度が最も良好となる向きで配置されている請求項９記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンに画像を投射する画像表示装置と、その画像表示装置を含む画像表示システムとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーンに画像を投射する画像表示装置の一例として、内蔵されている表示部に表示された画像とほぼ相似の拡大画像をスクリーン向けて投射するプロジェクタがある。さらに、プロジェクタによってスクリーンに投射された拡大画像を見ながらプレゼンテーション等を行なう場合、プレゼンターがポインティング手段を用いてスクリーン上に投射された画像中の所望箇所（ポインティング位置）を指し示しながらプレゼンテーションを行なう場面が多々ある。
【０００３】
そこで従来は、プレゼンターによって指し示めされた画像中のポインティング位置を自動的に検出し、検出されたポインティング位置を示すポインタが表示された（インポーズされた）画像をスクリーンに投射可能としたプレゼンテーションシステムが開発されている（例えば、特許文献１〜３参照）。特許文献１に開示されているプレゼンテーションシステムの概要を図７に基づいて説明する。このプレゼンテーションシステムは、画像表示装置としてのプロジェクタＡと、プロジェクタＡによって画像が投影されるスクリーンとしてのホワイトボードＢと、ポインティング手段としての差し棒Ｃと、差し棒Ｃによって指し示された画像中のポインティング位置の座標を検出するためのデジタイザＤとを備えている。さらに、差し棒Ｃの先端にはプレゼンターの操作に基づいてワイヤレス信号を送出する不図示の送信部が設けられ、ホワイトボードＢの３つのコーナーには位置基準部Ｅ−1、Ｅ−２、Ｅ−３がそれぞれ設けられている。そして、プレゼンターがホワイトボードＢに表示されている画像中の任意の箇所を差し棒Ｃの先端で差し示しながら所定の操作を行なうと、上記送信部からワイヤレス信号が送出され、送出されたワイヤレス信号が各位置基準部Ｅ−１、Ｅ−２、Ｅ−３によって受信され、各位置基準部Ｅ−１、Ｅ−２、Ｅ−３の信号受信タイミングがデジタイザＤによって検出される。デジタイザＤは各位置基準部Ｅ−１、Ｅ−２、Ｅ−３による信号受信タイミングの時間差に基づいて、ホワイトボードＢ上におけるポインティング位置（ワイヤレス信号の発信位置）の座標を検出し、プロジェクタＡに有線で出力する。ポインティング位置の座標が入力されたプロジェクタＡは、入力された座標を指し示す矢印形のポインタＰの画像をホワイトボードＢに投射する。以上によって、プレゼンターによって指し示めされたポインティング位置を示すポインタＰがインポーズされた画像がホワイトボードＢ上に映し出される。
【特許文献１】特開２００１−１２５７４０号公報
【特許文献２】特開２０００−２０７１２２号公報
【特許文献３】特開２００３−９９１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のプレゼンテーションシステムでは、プロジェクタ及びスクリーンとは別体の位置検出部やデジタイザなどが必要となるため、システム構成が複雑でコストも高くなる。また、これら多数のシステム構成機器をプレゼンテーションが行なわれる会場や会議室等に運搬して所定の位置に配置し、さらに必要な機器同士を接続するには多くの手間や時間を要する。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクリーン上の任意の位置を示すポインタがインポーズされた画像をスクリーンに投影可能な画像表示システムをなるべく少ない機器によって実現可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の画像表示装置は、表示手段によって表示された画像を拡大してスクリーンに投射する画像表示装置であって、スクリーン上のポインティング手段から出力された光を受光する受光手段と、同ポインティング手段から光と同時に出力された音波を受信する２以上の音波受信手段と、受光手段によって光が受光されてから音波受信手段によって音波が受信されるまでの時間差を音波受信手段ごとに求め、求められた時間差に基づいて各音波受信手段からスクリーン上のポインティング手段までの距離を求める距離検出手段と、距離検出手段による検出結果に基づいて、スクリーン上のポインティング手段の位置に対応する画像内の座標を求める座標検出手段と、座標検出手段によって検出された座標を指し示すポインタを画像と共に表示手段に表示させるポインタ表示手段とを有することを特徴とする。即ち、画像表示装置自体がスクリーン上のポインティング手段の位置を検出する機能を具備しているため、ポインティング手段を用意するだけで、そのポインティング手段によって指し示めされたスクリーン上のポインティング位置を示すポインタが画像と共にスクリーン上に映し出される画像表示システムを構成可能である。また、上記画像表示システムを構成するに際して、画像表示装置と何らかの機器や装置を有線で接続する必要もない。
【０００７】
上記目的を達成する本発明の画像表示システムは、上記特徴を有する画像表示装置と、スクリーン上に投射された画像中の所望箇所を指し示すことが可能なポインティング手段とを有し、ポインティング手段が光を出力する光出力手段と、音波を出力する音波出力手段とを有していることを特徴とする。従って、本発明の画像表示システムは、システム構成が極めて簡潔であり、システムの構築及び解体も容易かつ短時間で行なうことができる。
【０００８】
上記音波受信手段として単一指向性を有するマイクを用いると共に、そのマイクを画像の投射方向遠方から伝播してくる音波に対する受信感度が良好となる向きで配置すれば、スクリーン上のポインティング手段の位置、引いては、ポインタの表示位置をより正確に特定することができる。また、上記マイクを画像の中心から最短距離で該音波受信手段に到達する音波に対する受信感度が最も良好となる向きで配置すれば、ポインタの表示位置をさらに正確に特定することができる。
【０００９】
上記受光手段を画像の投射方向遠方から伝播してくる光に対する受光感度が良好となる向きで配置することによっても、ポインタの表示位置の特定精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像表示装置によれば、スクリーン上のポインティング手段の位置が自動的に検出され、検出された位置を指し示すポインタが画像と共にスクリーン上に映し出される。従って、所定の機能を備えたポインティング手段を用意するだけで、プレゼンター等がポインティング手段を用いて指し示めしたスクリーン上のポインティング位置を示すポインタがインポーズされた画像が自動的にスクリーンに映し出される画像表示システムを構成できる。また、そのシステムを構成するために必要な機器の数が少ないため、システム構成が簡潔で、コストも低く抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の画像表示システムの実施形態の一例を図１〜図４に基づいて詳細に説明する。図１は、本例の画像表示システムの全体構成を模式的に示す概略図である。図２は、上記画像表示システムを構成するポインティング手段の一例を模式的に示す斜視図である。図３は、上記画像表示システムを構成する画像表示装置の一例を模式的に示す斜視図である。図４は、図３に示す画像表示装置の機能ブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、本例の画像表示システムは、ホワイトボードや壁面等のスクリーン１に画像を投射する画像表示装置としての液晶プロジェクタ２と、スクリーン１に投射された画像中の任意の箇所を指し示すポインティング手段としてのポインティングデバイス３とを有する。そして、スクリーン１に投射された画像中の任意の箇所（ポインティング位置）がポインティングデバイス３によって指し示されると、そのポインティング位置が自動的に検出され、検出されたポインティング位置を示すポインタＰが画像と共にスクリーン１に投射されて表示される。
【００１３】
まず、ポインティングデバイス３の詳細について図２を参照しながら説明する。ポインティングデバイス３は、ペン型の本体１０を有し、その本体１０には、超音波発振器１１と、発振器駆動回路１２と、発光素子駆動回路１３と、電源回路１４とが少なくとも形成された回路基板１５が内蔵されている。また、本体１０の先端には、超音波発振器１１から出力された超音波を外部に出力するための超音波スピーカ１６と、発光素子駆動回路１３によって駆動される赤外線発光素子（半導体発光素子）１７とが設けられている。そして、本体１０の後端付近に設けられている押しボタン１８が押されている間、不図示の電源から供給される電圧が電源回路１４を介して発振器駆動回路１２及び発光素子駆動回路１３に印加され、超音波発振器１１から出力された超音波が超音波スピーカ１６によって外部に出力されると共に、赤外線発光素子１７が発光して赤外線が外部に出力される。ここで、発振器駆動回路１２と発光素子駆動回路１３は、不図示の同期回路から出力される同期信号に基づいて超音波発振器１１又は赤外線発光素子１７を同時に駆動するように設定されている。従って、押しボタン１８が押されている間、超音波及び赤外線がポインティングデバイス３から同期して出力される。尚、超音波発振器１１、発振器駆動回路１２及び超音波スピーカ１６の全部又は一部はモジュール化されていてもよい。また、発光素子駆動回路１３と赤外線発光素子１７もモジュール化されていてもよい。さらに、押しボタン１８に相当するスイッチを本体１０の先端に設け、該本体１０の先端をスクリーン１の表面に押し当てると、上記スイッチが押されてＯＮになり、該本体１０の先端のスクリーン１への押圧を解除すると、スイッチが自動的にＯＦＦとなる構成とすることもできる。この場合も、スイッチがＯＮ状態の間（本体１０の先端がスクリーン１に押圧されている間）は、超音波及び赤外線がポインティングデバイス３から同期して出力され続けるようにすることが望ましい。
【００１４】
次に、液晶プロジェクタ２について図３及び図４を参照しながら説明する。図３に示すように、液晶プロジェクタ２は箱型の筐体２０を有し、その筐体２０の前面には投射レンズ２１が配置され、内蔵されている液晶パネル３４（図４）に表示された画像（原画像）を投射レンズ２１から図１に示すスクリーン１に向けて投射する。尚、投射レンズ２１は、液晶パネル３４に表示された原画像をスクリーン１に向けて投射する投射手段としての光学系を構成する光学素子の一つである。もっとも、投射手段としての光学系の構成は従来の液晶プロジェクタと共通なので、ここでは説明を省略し、本発明に関連する特徴的部分のみを以下に説明する。
【００１５】
再び図３を参照すると、筐体２０の上面２２には、図２に示すポインティングデバイス３に設けられている赤外線発光素子１７から出力された赤外線を受光して電気信号に変換する受光手段としてのフォトダイオード２３と、超音波スピーカ１６から出力された超音波を受信して電気信号に変換する音波受信手段としての超音波マイク２４ａ、２４ｂが設けられている。フォトダイオード２３は筐体上面２２の幅方向（図中の矢印Ｗ方向）中央に配置され、２つの超音波マイク２４ａ、２４ｂは、フォトダイオード２３を挟んで対称な位置にそれぞれ配置されている。
【００１６】
さらに、図４に示すように、筐体２０の内部には、カウンタ部３１と、演算部３２と、座標検出部３３と、液晶パネル駆動部３４と、液晶パネル駆動部３５とが少なくとも設けられている。カウンタ部３１は、フォトダイオード２３から出力された電気信号が入力されると、超音波マイク２４ａから出力された電気信号が入力されるまでの時間差ｔ１と、超音波マイク２４ｂから出力された電気信号が入力されるまでの時間差ｔ２をそれぞれカウントし、カウント結果を演算部３２に出力する。時間差ｔ１及び時間差ｔ２が入力された演算部３２は、時間差ｔ１に基づいて超音波マイク２４ａからポインティングデバイス３（超音波スピーカ１６）までの距離ｄ１を演算し、時間差ｔ２に基づいて、超音波マイク２４ｂからポインティングデバイス３（超音波スピーカ１６）までの距離ｄ２を演算し、それら演算結果を座標検出部３３に出力する。演算結果が入力された座標検出部３３は、それぞれの超音波マイク２４ａ、２４ｂからポインティングデバイス３までの距離ｄ１及びｄ２に基づいて、スクリーン１上におけるポインティングデバイス３の位置（ポインティング位置）を検出し、検出されたポインティング位置に対応する液晶パネル３４（原画像）上の座標を特定する。さらに、特定された座標を液晶パネル駆動部３５に出力する。ここで、座標検出部３３は、それぞれの超音マイク２４ａ、２４ｂからポインティングデバイス３までの距離と、液晶パネル３４上の座標とが予め関連付けられた座標データに基づいて液晶パネル３４上の座標を特定する。座標検出部３３から出力された座標情報が入力された液晶パネル駆動部３５は、入力された座標を示すポインタＰを原画像が表示されている液晶パネル３４に原画像と共に表示させる。尚、上記座標データは不図示のメモリ部に記憶保持されている。また、液晶パネル駆動部３５は、外部のパソコン等から入力された画像データに従って液晶パネル３４を駆動し、該液晶パネル３４に原画像を表示させる機能も果たすことは勿論である。
【００１７】
以上により、ポインティングデバイス３の先端をスクリーン１に投射されている画像中の所望のポインティング位置に合わせてデバイス３の押しボタン１８を押すと、そのポインティング位置を示すポインタＰがインポーズされた画像がスクリーン１に映し出される。
【００１８】
ここで、図４に示す演算部３２は光（赤外線）と音（超音波）の空間伝播速度の違いに基づいて、上記距離ｄ１及び距離ｄ２を演算している。従って、距離ｄ１及びｄ２を正確に求めるためには、時間差ｔ１及びｔ２を正確に求めることが重要である。さらに、時間差ｔ１及びｔ２をなるべく正確に求めるためには、図１に示すスクリーン１上のポインティングデバイス３から液晶プロジェクタ２が有するフォトダイオード２３まで最短距離で伝播される赤外線と、各超音波マイク２４ａ、２４ｂまで同じく最短距離で伝播される超音波とに基づいて上記時間差ｔ１及びｔ２を求めることが最も望ましい。
【００１９】
そこで、まず超音波に関して検討してみる。スクリーン１上のポインティングデバイス３から出力された超音波は、スクリーン１と液晶プロジェクタ２の間の空間を３次元的に広がりながら伝播する。従って、図５に示すように、ポインティングデバイス３から出力された後に周囲の壁や天井によって反射されて液晶プロジェクタ２へ向かう超音波も存在する。しかし、周囲の壁や天井によって反射された超音波が上記最短距離で超音波マイク２４ａ、２４ｂ（図５には超音波マイク２４ａのみ図示）に到達するものでないことは明らかであり、このような超音波に基づいて時間差ｔ１及びｔ２が測定されれば、上記距離ｄ１及びｄ２に誤差が生じることも明らかである。従って、少なくともスクリーン１上のポインティングデバイス３から出力された後に周囲の壁や天井によって反射された超音波が超音波マイク２４ａ、２４ｂによって受信されない構成が望ましい。かかる構成を実現する具体的手段の一例としては、超音波マイク２４ａ、２４ｂに単一指向性を有する超音波マイクを用いると共に、その超音波マイクを画像の投射方向遠方から伝播してくる超音波に対する受信感度が良好となる位置及び向きで筐体２０に配置することが望ましい。また、スクリーン１に投射されている画像の中心から最短距離で到達する超音波に対する受信感度が最大となる位置及び向きで上記超音波マイクを配置することがさらに望ましい。加えて、超指向性を有する超音波マイクを上記のように配置すれば、不要な超音波の受信をより効果的に減少させることができる。ここで、上記単一指向性とは、３０ＫＨｚ〜５０ＫＨｚの範囲での正面感度を基準としたときに、背面感度が正面感度の−１２dB以下になるものを意味する。また、超指向性を有する超音波マイクとは、上記単一指向性を有する超音波マイクよりもさらに指向性が鋭い超音波マイクを意味する。
【００２０】
次に光について検討する。図６より、フォトダイオード２３の有効受光角度α（フォトダイオード２３が受光可能な光の入射角度）が広すぎると、スクリーン１上のポインティングデバイス３から出力された赤外線に加えて、室内照明用の蛍光灯４０等から発せられた光も受光してしまう。この場合、ポインティングデバイス３から出力された赤外線以外の光に含まれる赤外線をポインティングデバイス３から出力された赤外線と誤認する虞もある。そこで、フォトダイオード２３の有効受光角度αは、スクリーン１上のポインティングデバイス３から出力された赤外線を受光するのに必要かつ十分な角度であることが望ましい。また、スクリーン１への画像の投射方向遠方から伝播してくる赤外線に対する受光感度が良好となる位置及び向きで筐体２０に配置されていることが望ましく、スクリーン１に投射された画像の中心から最短距離で到達する赤外線に対する受信感度が最も良好となる位置及び向きで配置されていることがさらに望ましい。
【００２１】
尚、液晶プロジェクタが有する受光手段は、ポインティングデバイスから出力された光を受光して電気信号を出力可能なものであればよく、フォトダイオードに限定されるものではない。また、音波受信手段もポインティングデバイスから出力された音波を受信して電気信号を出力可能なものであればよく、超音波マイクに限定されるものではない。さらに、ポインティングデバイスから出力される光及び音波は、赤外線及び超音波に限定されるものではない。
【００２２】
また、図4に示すカウンタ部３１、演算部３２、座標検出部３３、及び液晶パネル駆動部３４によって実行される上記処理は、ハードウエアによって実行されてもよく、ソフトウエアによって実行されてもよく、ハードウエアとソフトウエアの協同によって実行されてもよい。
【００２３】
画像表示装置は、液晶プロジェクタに限定されるものではなく、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）方式の表示手段を備えたＤＭＤプロジェクタであってもよく、プロジェクタ以外の表示装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の画像表示システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示すポインティングデバイスを示す模式的斜視図である。
【図３】図１に示す液晶プロジェクタを示す模式的斜視図である。
【図４】図３に示す液晶プロジェクタの機能ブロック図である。
【図５】ポインティングデバイスから出力された超音波の伝播状態を示す模式図である。
【図６】ポインティングデバイスから出力された赤外線の伝播状態を示す模式図である。
【図７】従来のプレゼンテーションシステムの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    スクリーン
２    液晶プロジェクタ
３    ポインティングデバイス
１０  本体
１１  超音波発振器
１２  発振器駆動回路
１３  発光素子駆動回路
１４  電源回路
１５  回路基板
１６  超音波スピーカ
１７  赤外線発光素子
１８  押しボタン
２０  筐体
２１  投射レンズ
２２  上面
２３  フォトダイオード
２４ａ  超音波マイク
２４ｂ  超音波マイク
３１  カウンタ部
３２  演算部
３３  座標検出部
３４  液晶パネル
３５  液晶パネル駆動部
４０  蛍光灯
【図１】
2005122534.tif 000003
【図２】
2005122534.tif 000004
【図３】
2005122534.tif 000005
【図４】
2005122534.tif 000006
【図５】
2005122534.tif 000007
【図６】
2005122534.tif 000008
【図７】
2005122534.tif 000009