(57)【要約】【課題】持ち運ぶ毎にキャリブレーションを行わなくても、スクリーン上でメニューのコマンドを選択、実行が可能な映像投影装置を提供する。【解決手段】可視光でメニューのコマンドを表示させ、不可視光で上記コマンドを囲うようなコマンド枠を同時にスクリーン上の同じ位置に表示させ、動作させたいコマンドの上で指示棒の赤外光を発光させることで、上記コマンド枠の内で指示棒の発光を検出した場合に、そのコマンド枠に相当するコマンドを実行するように構成したことにより、投影装置とスクリーンの位置関係がずれた場合でもキャリブレーションを実行する必要が無く、即座に簡単にメニュー操作が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じてスクリーンに画像を投影する映像投影装置であって、
可視光線を画像に変調し、当該変調された可視光線を透過または反射する第１の表示素子と、
前記第１の表示素子がコマンドを示す画像を描画するとき、前記スクリーン上において前記コマンドが描画された領域に重なる画像パターンに不可視光を変調し、当該変調された不可視光を透過または反射する第２の表示素子と、
前記第１の表示素子から反射または透過する前記可視光と前記第２の表示素子から反射または透過する前記不可視光とを合成する合成光学系と、
前記合成光学系で合成された合成光を前記スクリーンに投写する投写光学系と、
前記スクリーンに投写された前記合成光に含まれる前記不可視光を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段が撮像可能な不可視光を発光する指示器と、
前記コマンドが描画された領域に重なる画像パターンと、前記指示器が発する不可視光とを前記撮像手段が同時に撮像し、前記指示器が発する不可視光が、前記画像パターンの内部に位置する場合に、前記コマンドを実行するコマンド実行手段とを備える、映像投影装置。
【請求項２】
前記不可視光は、赤外光である、請求項１に記載の映像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パソコンなどの画像データをスクリーンに拡大投影する映像投影装置において、スクリーン上に表示されるメニューを指示棒で選択することで上記メニューに対応するコマンドを実行する手段を備えた映像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの画像データをプロジェクタでスクリーンに投写してプレゼンテーションを行うシステムにおいて、赤外光を用いたレーザポインタや先端に赤外光の発光素子を備えた指示棒を使って、インタラクティブにマウスカーソルを操作したり、軌跡を描画したりすることができる機能を備えたプロジェクタ、および当該プロジェクタを使ったシステムが商品化されている。
【０００３】
このような製品に、例えば特許文献１に記載の投射型表示装置があり、上記表示装置は赤外光を用いたレーザポインタでスクリーン上に指し示した位置を赤外光の撮像装置で位置を検出して、プロジェクタでその指し示した位置にカーソルを描画させる装置である。
【０００４】
一方で、表示装置を制御、調整するための仕組みとして、表示装置のメニューを開くと複数のコマンドが用意されていて、上記コマンドのうち必要なコマンドを選択、実行することで必要な制御、調整を実行することができる仕組みが存在する。
【０００５】
近年、このメニューのコマンドをより簡単に、直感的に選択、実行することができる方法、装置が望まれており、例えば指示棒などを使用して、コマンドを直接指し示して、選択、実行する方法、装置が望まれている。
【０００６】
上記メニュー内のコマンドを選択する方法として、特定波長の光を発する発光部を備える指示棒を用いて、メニューに表示されるコマンドの一覧の中で操作したいコマンドを指示することで、上記コマンドを実行する装置が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−８０３７２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、小型軽量で、簡単に持ち運びが可能なプロジェクタを含む投影装置を考えた場合、上記投影装置を設置した直後においては、プロジェクタとスクリーンとの位置関係が変わるため、特許文献１の〔００１８〕に示すように、イメージセンサと液晶パネルの座標を一致させるためのキャリブレーション、初期設定動作を、使用前や使用中に必ず動作させることが必要であり、その操作が煩雑なものとなる。
【０００９】
一方の特許文献２の装置は、〔０００９〕に示すように、表示手段の少なくとも対角位置に座標の基準となる発光部を設ける必要があることから、上記持ち運びを想定した投影装置に適用しようとした場合、投影装置を移動する度に、スクリーンに投写される画像の対角に基準となる発光部を設けなくてはならず、その行為は煩雑なものとなる。
【００１０】
いずれの場合も、投影装置を持ち運び、設置した直後は、投影装置とスクリーンの位置関係が変わることから、画像を作成する投影装置内の画像パネルの座標と、画像を取り込む撮像装置の座標との相対位置関係が変わることとなり、その相対位置関係を相関させるために、予めキャリブレーションの実行作業、或いは事前に基準となる発光部をスクリーン上に設ける作業が必要になり、煩雑なものとなっていた。
【００１１】
そこで本発明は、投影装置がメニューを表示させる場合に、人間の目に見える可視光でメニュー内の複数のコマンドを表示するのと同時に、人間の目に見えない赤外光で上記コマンドを囲う枠を表示し、可視の上記コマンド表示と不可視の上記コマンドを囲う枠を同じ位置になるように光学的に合成し、スクリーン上に画像として結像させる一方で、先端に赤外光を発する指示棒を使い、上記スクリーン上の指示したいコマンドの上で発光させ、スクリーン上の赤外光のみを撮像する撮像手段により、上記コマンドを囲う枠と上記指示棒の発光の２つから成る画像を撮像し、上記撮像した画像を認識、分析することで、上記指示棒の発光が上記コマンドを囲う枠の内にあると判定した時に、その枠に相当するコマンドを実行する投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明は、画像信号に応じてスクリーンに画像を投影する映像投影装置であって、可視光を画像に変調し、当該変調された可視光を透過または反射する第１の表示素子と、第１の表示素子がコマンドを示す画像を描画するとき、スクリーン上においてコマンドが描画された領域に重なる画像パターンに不可視光を変調し、当該変調された不可視光を透過または反射する第２の表示素子と、第１の表示素子から反射または透過する可視光と第２の表示素子から反射または透過する不可視光とを合成する合成光学系と、合成光学系で合成された合成光をスクリーンに投写する投写光学系と、スクリーンに投写された合成光に含まれる不可視光を撮像する撮像手段と、撮像手段が撮像可能な不可視光を発光する指示器と、コマンドが描画された領域に重なる画像パターンと、指示器が発する不可視光とを撮像手段が同時に撮像し、指示器が発する不可視光が、画像パターンの内部に位置する場合に、コマンドを実行するコマンド実行手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成により、コマンドの枠の内に指示棒の発光があると判定した時に、その枠に相当するコマンドを実行するようにしたので、投影装置が持ち運ばれた直後の状態でも、スクリーンを設置した直後の状態でも、投影装置とスクリーンの位置関係に関わらず、指示棒で指示したコマンドを実行することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明の投影装置によれば、投影装置が持ち運ばれた直後の状態でも、スクリーンを設置した直後の状態でも、事前のキャリブレーションを行うこと無く、或いは事前に基準となる発光部をスクリーン上に設ける作業を行うこと無く、設置して即座に指示棒で指示したコマンドを実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の投影装置を備えたシステムの概略構成図
【図２】メニューの構成画像の一例を示した図
【図３】図２のメニューの場合のコマンド枠の画像を示した図
【図４】図２のメニューの場合の可視光と赤外光の合成画像を示した図
【図５】図２のメニューの場合で、指示棒で選択した瞬間の一例を示した図
【図６】図５を撮像し検出部で処理して得た映像情報を示した図
【図７】画像認識からコマンドを実行するまでの動作を説明するフロチャート
【図８】コマンドに数値バーを設定した場合のメニュー構成画像の一例を示した図
【図９】図８のメニューの場合の発光点の重心座標を説明するための画像を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に本発明の実施の形態である投影装置を備えたシステムの概略構成を示す。
【００１８】
図１において、１００は本発明の概略構成を示す投影装置である。投影装置１００は、入力された画像信号に応じて、スクリーンに画像を投影する。投影装置１００の内部構成を以下に説明する。１０１は高圧水銀ランプなどで構成する光源ランプ、１０２は赤外光の波長のみを反射し他の波長は通過する特性持つ赤外光反射板、１０３は可視光の波長のみを通過する特性を持つ可視光通過フィルタ、１０４は可視光専用に設けられた液晶パネル、１０５は赤外光専用に設けられた液晶パネル、１０６は可視光も赤外光も反射する全反射板、１０７はスクリーンへ拡大投写及びスクリーン上の光を集光するためのレンズ、１０８は人間の目に見える可視光の波長からなる光の通過経路を実線で示し、１０９は人間の目に見えない赤外光の波長からなる光の通過経路を点線で示し、１１０は投影装置から投写した画像を映し出すためのスクリーンを示す。
【００１９】
光源ランプ１０１で発した光は、赤外光反射板１０２によって赤外光は反射し、赤外光以外の光は通過する。上記通過した光は、可視光通過フィルタ１０３を通過することによって可視光のみの波長からなる可視光１０８になり、可視光用液晶パネル１０４で可視光の画像に変調され、上記可視光の画像は全反射板１０６と赤外光反射板１０２を通過してレンズ１０７に送られる。一方、光源ランプ１０１で発した光が赤外光反射板１０２で反射することによって、赤外光のみの波長からなる赤外光１０９になり、上記赤外光は全反射板で反射し、赤外光用液晶パネル１０５で赤外光の画像に変調され、上記赤外光の画像は赤外光反射板１０２で反射することで上記可視光画像と合成してレンズ１０７に送られる。上記レンズ１０７で拡大投影されスクリーンに上記可視光の画像と上記赤外光の画像が同じ位置になるように重畳して投写される。
【００２０】
図２に投影装置を制御するためのメニュー画像の構成の一例を示す。
【００２１】
図２に示すメニュー画像において、機能ＡはＯＮとＯＦＦの２通りのコマンドを有し、機能ＢはＯＮとＯＦＦの２通りのコマンドを有し、機能Ｃは連続的に数値を可変して設定が可能な調整バーを有したメニュー構成であり、上記メニュー構成の場合の動作について説明する。なお、上記図２のメニューの画像は全て可視光で構成される。
【００２２】
図３に、図２のメニュー構成の場合のコマンド枠を構成する画像を示す。
【００２３】
図３のコマンド枠は、上記図２のメニューに対して、各コマンドの表示文字領域を囲うような枠を作成し、上記複数の枠を一つの画像として構成したものである。上記図３のコマンド枠の画像は全て赤外光で構成される。
【００２４】
図４に、可視光のメニュー画像と赤外光のコマンド枠を重ねて描いた画像を示す。スクリーン上に図４に示す画像が投写され表示されるが、この動作について説明する。
【００２５】
図１において、１１６はメニュー作成部、１１７は画像を液晶パネルに描画するためのパネル駆動部、１１８はメニューで構成されたコマンドを囲うように枠を作成し画像に変換するコマンド枠作成部を示す。
【００２６】
図１のメニュー作成部１１６で、例えば図２のメニューの画像を作成した場合の動作を説明する。図２のメニュー画像は、メニュー作成部１１６で作成され、パネル駆動部１１７を通って、可視光用液晶パネル１０４で描画される。一方、図２のメニュー画像に対応して、コマンド枠作成部１１８で図３のコマンド枠の画像が作成され、パネル駆動部１１７を通って、赤外光用液晶パネル１０５で描画される。上記可視光用液晶パネル１０４と赤外光用液晶パネル１０５で描画された画像が赤外光反射板１０２で合成されるが、上記合成された画像が図４に示す画像となる。最終的に、図４の画像がレンズ１０７を通過してスクリーン１１０に拡大投写される。上記スクリーンに投写される画像は、図４のように可視光と赤外光を合成した画像になる。上記合成した画像は、実際人間の目に見えるのは図２で示した画像のみであり、図３で示した画像は人間の目には見えない。
【００２７】
図５に、スクリーンに映し出されたメニュー画像に、指示棒で指示した場合の状況を示す図を示す。
【００２８】
図５において、機能Ａの項目にはＯＮとＯＦＦのコマンドがあり、例えば上記ＯＦＦを指示棒で指示した場合の動作について説明する。
【００２９】
図１において、１１１は先端に赤外光を発することが可能な指示棒、１１２は赤外光の波長のみを通過する特性を持つ赤外光通過フィルタ、１１３はＣＣＤカメラ或いはＣＭＯＳカメラに代表される２次元撮像素子、１１４は２次元撮像素子から得た映像信号からノイズや不要な映像信号を除去しコマンド枠と赤外発光画像を抜き取るための検出器、１１５はコマンド枠作成部で作成した画像と検出器から得た画像を比較しコマンド枠の画像認識と赤外光の発光を検出するための画像認識部、１１９は画像認識部で演算した結果に基づいて制御するためのコマンドを発行するコマンド実行部を示す。なお、指示棒１１１は、赤外光透過フィルタ１１２を通過できる波長を含む光を発する発光器を備え、この光によってスクリーン上の位置を指示する指示器としての機能を備えていれば、いかなる態様でもよい。
【００３０】
図１において、スクリーン１１０に映し出される図２のメニュー画像に、図５のように機能Ａの項目のＯＦＦの領域を指示棒１１１で指し示し、先端を赤外光で発光させた時、スクリーンに映し出された画像及び指示棒の発光などを被撮像物としてレンズ１０７によって光を集光し、赤外光通過フィルタ１１２によって赤外光の波長のみの光を抽出して、２次元撮像素子１１３によって撮像し、映像信号に変換される。上記映像信号から検出器１１４によって、ノイズや不要な映像信号を除去するため、ある一定のレベル以上の明るさの映像を抜き取り、上記抜き取った映像において、２次元映像が時間的に何枚も送られる映像の連続性を見ることによって、コマンド枠の映像信号と指示棒が発する映像信号を抜き取る。具体的には、連続する映像はコマンド枠と検出し、一方、時間的に不連続な映像は指示棒の発光と検出し、映像信号として出力する。上記検出器１１４から出力される映像信号が図６の画像になる。なお、図１の２次元撮像素子１１３がスクリーン１１０に対して斜め方向から撮像しているため、検出器１１４で得られる映像信号は図６のように台形に歪んだ画像になる。
【００３１】
上記検出器１１４から得る図６の映像信号と、上記コマンド枠作成部１１８で作成される図３の画像を画像認識部１１５で比較することで、それぞれのコマンド枠がどのコマンドに相当するかを認識することが可能であり、両者の画像の相関を演算する。更に、画像認識部１１５は、上記検出器１１４で指示棒の発光が検出された時、上記指示棒の発光がコマンド枠の内で発光されたと判断した場合に、コマンド実行部１１９によって上記コマンド枠に相当するコマンドを実行する。上記の例の場合、機能ＡのＯＦＦのコマンドの枠の内で発光したと判断するので、コマンド実行部１１９によって機能ＡをＯＦＦに設定するコマンドを実行する。このように、画像認識部１１５は、指示棒の発光位置を、赤外光で投影されたコマンド枠を基準に判定するため、可視光によって投影された、他の投影コンテンツやメニュー画像を構成する文字等の構成に影響されることなく、高精度な判定が可能となる。
【００３２】
上記のように構成された本実施の形態において、画像認識から検出した結果に基づいてコマンドを実行するまでの動作について、図７を用いて説明する。
【００３３】
本発明の動作は、メニューモードの時に動作するように設定されている（Ｓ１）。メニュー画像が表示されるメニューモードと、メニュー画像が表示されない通常モードとの切替は、例えばユーザによる特定の操作を投影装置１００が受け付けることによって行われる。図２のメニューを一例とした場合、コマンド枠は図３が描画される一方で、検出器１１４から図６の画像を得る。図３と図６を画像認識部１１５で比較することで、図６の複数の枠が、機能ＡのＯＮの枠、機能ＡのＯＦＦの枠、機能ＢのＯＮの枠、機能ＢのＯＦＦの枠、機能Ｃの数値バーの枠のどれに相当する枠であるかを認識する（Ｓ２）。検出器１１４で指示棒が発光されたことを検出するのを待つ（Ｓ３）。上記指示棒の発光の検出が、コマンド枠の内で発光されるのを待つ（Ｓ４）。上記指示棒の発光がコマンド枠の中で発光されると、Ｓ２で認識したコマンド枠に相当するコマンドをコマンド実行部１１９によって実行する（Ｓ５）。
【００３４】
図２の機能Ｃのコマンドの数値バーを操作する場合の動作を説明する。図８に、機能Ｃの数値バーを指示棒で指示した瞬間を図で示す。図９に、図８の場合、検出器から得られる映像信号を示す。図９において、１２０は指示棒が発光を検出した映像から重心の座標を算出した様子を示す。
【００３５】
図８のメニューの場合、検出器１１４から図９の画像を得る。画像認識部１１５で図９の機能Ｃの数値バーの枠に相当する枠であることを認識する。指示棒の発光がコマンド枠の内で発光されると、認識したコマンド枠が数値バーであることが予め判っているので、指示棒の赤外光の発光の重心座標１２０を画像認識部１１５で算出する。上記赤外光の発光の重心座標１２０が数値バーのコマンド枠との相対的な座標から設定する数値を算出し、コマンド実行部１１９に伝える。コマンド実行部１１９は機能Ｃを上記数値に設定するコマンドを実行する。
【００３６】
本発明の投影装置は、上記のような構成及び動作を特徴に持つ装置であり、例えば、投影装置を持ち運んで別の場所に設置した場合、投影装置１００とスクリーン１１０の位置関係が変わることになる。即ち、これは可視光用液晶パネル１０４及び赤外光用液晶パネル１０５が、スクリーン１１０を介して、２次元撮像素子１１３との位置関係が変わることと同じことであり、上記位置関係が変わる毎に従来技術では上記位置関係を補正するために、キャリブレーションの実行作業、或いは事前に基準となる発光部をスクリーン上に設ける作業が必要であったが、本実施の形態の構成によって、上記位置関係が変わった場合でも、コマンドを実行する判定方法がコマンド枠の内に指示棒の発光が検出された場合としたことにより、上記位置関係を補正する必要が無いということが本発明の特徴である。
【００３７】
なお、本発明の実施形態では投影装置は液晶パネルを例に挙げて説明したが、液晶パネルは本発明の投影技術の一例であり、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）や、反射型液晶素子（ＬＣＯＳ）など、他の投影技術でも本発明を実現することができる。
【００３８】
また、本発明の実施形態では可視光用液晶パネル及び赤外光用液晶パネルはそれぞれ１枚ずつ備える例を説明したが、それぞれの液晶パネルを複数で構成しても本発明を実現することができる。
【００３９】
本発明の実施形態では不可視光として、赤外光を例に挙げて説明した。赤外光を用いる場合は、同一の光源ランプ１０１から可視光と赤外光とを取得でき、また、赤外光反射板を用いて、これらの光を容易に分離することができるため、設計および製造において好適である。しかし、本発明は、不可視光として、赤外光以外の紫外線や遠赤外線など他の波長の光を用いても実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、プロジェクタを持ち運ぶ毎にキャリブレーションを行う必要が無い映像投影装置等の生産及び使用に利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１００  投影装置
１０１  光源ランプ
１０２  赤外光反射板
１０３  可視光通過フィルタ
１０４  可視光用液晶パネル
１０５  赤外光用液晶パネル
１０６  全反射板
１０７  レンズ
１０８  可視光
１０９  赤外光
１１０  スクリーン
１１１  指示棒
１１２  赤外光通過フィルタ
１１３  ２次元撮像素子
１１４  検出器
１１５  画像認識部
１１６  メニュー作成部
１１７  パネル駆動部
１１８  コマンド枠作成部
１１９  コマンド実行部
１２０  赤外光の発光の重心座標
【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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