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WO2017017812A1 - 映像表示システム - Google Patents

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WO2017017812A1
WO2017017812A1 PCT/JP2015/071532 JP2015071532W WO2017017812A1 WO 2017017812 A1 WO2017017812 A1 WO 2017017812A1 JP 2015071532 W JP2015071532 W JP 2015071532W WO 2017017812 A1 WO2017017812 A1 WO 2017017812A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
video display
display system
pattern
screen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/071532
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
周平 小林
信二 小野寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Maxell Ltd filed Critical Hitachi Maxell Ltd
Priority to CN201580082009.4A priority Critical patent/CN107850968B/zh
Priority to JP2017530542A priority patent/JP6437654B2/ja
Priority to PCT/JP2015/071532 priority patent/WO2017017812A1/ja
Priority to US15/747,772 priority patent/US10268284B2/en
Publication of WO2017017812A1 publication Critical patent/WO2017017812A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G06F3/0425—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means using a single imaging device like a video camera for tracking the absolute position of a single or a plurality of objects with respect to an imaged reference surface, e.g. video camera imaging a display or a projection screen, a table or a wall surface, on which a computer generated image is displayed or projected
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    • G06F3/0484—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] for the control of specific functions or operations, e.g. selecting or manipulating an object, an image or a displayed text element, setting a parameter value or selecting a range
    • G06F3/04845—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] for the control of specific functions or operations, e.g. selecting or manipulating an object, an image or a displayed text element, setting a parameter value or selecting a range for image manipulation, e.g. dragging, rotation, expansion or change of colour

Definitions

  • the present invention relates to a technology related to a projection type video display device, and more particularly to a technology effective when applied to a video display system including a projection type video display device having an interactive function and a pen.
  • Projection-type image display devices that project images onto a screen or the like (hereinafter sometimes referred to as “projectors”) have an interactive function that allows users to make presentations efficiently and effectively. It has been put into practical use. As a result, the user can use the dedicated pen (or more accurately “pen-shaped pointing device”, but may be simply referred to as “pen”) or the display screen projected on the screen using a finger or the like. By performing an operation such as drawing, it is possible to draw characters and figures on the display screen and to perform a switching operation of the display image.
  • Various methods have been proposed for detecting the position of a pen or the like relative to the display screen. For example, a method of identifying the position by irradiating a laser beam etc. on the screen and detecting reflected light hitting the pen etc. or detecting a light shielding state, laser light emitted from the pen, etc. There is a method of detecting the position where the screen is illuminated.
  • the user may want to switch attributes such as the color or thickness of a drawn line or figure at any time.
  • attributes such as the color or thickness of a drawn line or figure at any time.
  • a palette that is implemented and projected on the screen as a software
  • an area indicating an attribute such as a desired color or line thickness is selected with the pen.
  • the method of switching was taken.
  • a method has been proposed in which a plurality of pens are prepared, and different pens are used by assigning different attributes such as colors and line thicknesses.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laying-Open No. 2012-221115
  • each of the plurality of pointing devices stores unique identification information for identifying each other, and a transmission signal including the switch information indicating the state of the plurality of switch means and the identification information is uniquely set in the identification information. It is generated with a repeating cycle.
  • the coordinate input device receives the transmission signal from the pointing tool, specifies the repetition cycle of the transmission signal based on the identification signal for the pointing tool corresponding to the identification information detected from the received signal, and synchronizes with this.
  • an object of the present invention is to enable switching of attributes such as the color and thickness of lines and figures to be drawn more flexibly and at low cost in an image display system including a projection type image display apparatus having an interactive function and a pen. It is to do.
  • a video display system is a video display system including a projection-type video display device that projects a video on a screen, and a pen-shaped pointing device operated by a user,
  • the pointing device includes a light emitting unit that emits invisible light having a predetermined wavelength
  • the projection display device includes a sensor that captures reflected light of the invisible light including the predetermined wavelength on the screen. Recognize the position and content of the light emission pattern which is the shape of the invisible light of the predetermined wavelength irradiated on the screen by the pointing device from the captured video data, and the position and content of the recognized light emission pattern.
  • an interactive function unit that executes different processing contents based on the above.
  • the color and thickness of lines and figures to be drawn are more flexible and low cost. Etc. can be switched.
  • (A), (b) is the figure which showed the outline
  • (A), (b) is the figure which showed the outline
  • (A), (b) is the figure which showed the outline
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration example of a video display system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the video display system includes a projection video display device (projector) 100 and one or more light emitting pens 30 (two in the figure, 30a and 30b).
  • a video output device 200 and an information processing device 300 are connected to the projection video display device 100 by wire or wirelessly.
  • Projection type image display device 100 projects and displays an image on screen 10 which is a projection surface.
  • the display screen 20 projected on the screen 10 has an operation icon area 22 for displaying an operation icon group for performing an interactive function, in addition to a video area 21 for displaying an image.
  • the operation icons include, for example, “mouse operation”, “line drawing” and “eraser” which are drawing functions, and an icon for calling an operation menu of the projection video display apparatus 100 main body.
  • it may have a function of switching the video display contents of the projection video display apparatus 100, a function of adjusting other operations (such as audio output) of the projection video display apparatus 100, and the like.
  • the light-emitting pens 30a and 30b emit light with different light-emitting patterns 35 (35a and 35b in the drawing), respectively, and drawing is performed according to the light-emitting pattern 35 as described later. Attributes such as line color and thickness can be switched.
  • the video output device 200 outputs video data to be projected and displayed on the video area 21 to the projection video display device 100.
  • various information processing devices such as a personal computer (PC), a tablet terminal, and a mobile terminal such as a smartphone, and various video devices such as a DVD player can be used.
  • the video output device 200 may be a small video storage device such as a USB memory directly connected to the projection video display device 100.
  • the video output device 200 may be a streaming video receiving device that is directly connected to the projection video display device 100, receives streaming data from a server on the Internet, and outputs the video to the projection video display device 100.
  • the information processing apparatus 300 inputs and outputs various control signals including those related to the interactive function with the projection display apparatus 100. Thereby, the display operation of the projection display apparatus 100 can be controlled on the information processing apparatus 300 side.
  • a portable terminal such as a PC, a tablet terminal, or a smartphone can be used.
  • the projection display apparatus 100 and the information processing apparatus 300 are illustrated as separate apparatuses, but may be configured to be integrated in the projection display apparatus 100 as the same apparatus.
  • the information processing device 300 may have the function of the video output device 200.
  • the projection display apparatus 100 may have the function of the image output apparatus 200. Therefore, the functions of the video output device 200 and the information processing device 300 may be integrated into the projection video display device 100 and configured integrally.
  • connection between the projection display apparatus 100, the image output apparatus 200, and the information processing apparatus 300 may be wired or wireless.
  • the image output apparatus 200 and the information processing apparatus 300 may be connected to a tablet terminal, In the case of a mobile terminal such as a smartphone, it is particularly preferable to use a wireless communication connection.
  • FIG. 2 is a diagram showing an overview of a configuration example of the projection display apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the projection type image display apparatus 100 includes, for example, a projection optical system 101, a display element 102, a display element driving unit 103, an illumination optical system 104, a light source 105, a power source 106, a cooling unit 107, an audio output unit 108, a nonvolatile memory 109, Each unit includes a memory 110, a control unit 111, a sensor 112, an interactive function unit 113, a video input unit 114, an audio input unit 115, a communication unit 116, and an operation signal input unit 117.
  • the projection optical system 101 is an optical system that projects an image onto the screen 10 and includes a lens and / or a mirror.
  • the display element 102 is an element that generates an image to be projected.
  • a transmissive liquid crystal panel, a reflective liquid crystal panel, a DMD (Digital Micromirror Device) (registered trademark) panel, or the like can be used.
  • the display element driving unit 103 sends a drive signal corresponding to the video signal to the display element 102 to generate an image to be projected.
  • the illumination optical system 104 is an optical system that collects illumination light generated by a light source 105 (to be described later), makes it uniform, and irradiates the display element 102.
  • the light source 105 generates illumination light for projection.
  • a high-pressure mercury lamp, a xenon lamp, an LED (Light-Emitting-Diode) light source, a laser light source, or the like can be used.
  • the power supply 106 is supplied with power from an external power supply and supplies power for operation to each unit including the light source 105.
  • the cooling unit 107 is composed of a fan or the like for releasing heat generated from the light source 105 to the outside and suppressing a rise in temperature.
  • the audio output unit 108 includes a speaker, an external output terminal, and the like, and outputs audio information related to the display video, and provides notification sound, warning sound, audio information, and the like related to operations and errors of the projection video display device 100. Or output.
  • the non-volatile memory 109 is configured by a non-volatile memory such as a flash memory, and stores data for various operations in the interactive function, display icons, calibration data, and the like. You may make it hold
  • the memory 110 is configured by a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), and buffers projection target video data input via a video input unit 114 or the like described later, or the projection type video display device 100. It develops and holds various control data related to.
  • DRAM Dynamic Random Access Memory
  • the control unit 111 controls the operation of each unit of the projection display apparatus 100.
  • an interactive function is realized by controlling a sensor 112 and an interactive function unit 113 described later.
  • the sensor 112 is a camera that captures the front surface of the screen 10 and detects reflected light when the screen 10 is irradiated with light emitted from the light-emitting pen 30 by detecting an infrared light component (invisible light component). Can do.
  • the cut wavelength of the optical filter to the visible light wavelength region (for example, setting in the middle of the red visible light region), some visible light components other than infrared light (that is, projection of the display screen 20) It is also possible to take an image) together with an infrared light component.
  • the sensor 112 may be configured to be removable from the main body of the projection display apparatus 100 as necessary.
  • the interactive function unit 113 realizes a function of performing an interactive operation such as writing a character, a figure, or the like in the video area 21 when the user operates the light emitting pen 30.
  • an interactive operation such as writing a character, a figure, or the like in the video area 21 when the user operates the light emitting pen 30.
  • a basic function for example, by analyzing an infrared image acquired from the sensor 112 and recognizing the position of reflected light when the light emitting pen 30 irradiates the screen 10, the light emitting pen 30 on the screen 10 is recognized. The position, that is, the position where the user operates the light emitting pen 30 is calculated.
  • the shape and pattern of reflected light when the light-emitting pen 30 irradiates the screen 10 that is, the content of the light-emitting pattern 35 in FIG.
  • the attributes such as the color and thickness of the line to be drawn can be switched accordingly.
  • the interactive function unit 113 may have a function of executing an application or the like that can be operated with the light emitting pen 30.
  • the video area 21 and the operation icon area 22 may be combined and output.
  • an application for performing a drawing process or the like based on an operation of the light emitting pen 30 by the user, an application for performing an operation on a video input from the video output apparatus 200, or the like may be executed.
  • the interactive function unit 113 has a function of performing calibration such as position correction and coordinate conversion between the region of the image (display screen 20) projected on the screen 10 by the projection optical system 101 and the imaging range by the sensor 112. May be. All or some of the functions of the interactive function unit 113 may be executed on the information processing apparatus 300 side.
  • the video input unit 114 and the audio input unit 115 input video data and audio data to be projected or output from the video output device 200 or the like connected via an external interface. Input video data and audio data may be buffered in the memory 110.
  • the communication unit 116 has a function of communicating with an external apparatus such as the information processing apparatus 300 and inputting / outputting various control signals.
  • the operation signal input unit 117 is an input interface for performing an operation on the projection display apparatus 100, and includes, for example, operation buttons provided on the main body of the projection display apparatus 100 and a light receiving section of a remote controller. An operation signal from the user is input.
  • FIG. 3 is a diagram showing an outline of a configuration example of the light emitting pen 30 in the present embodiment.
  • FIG. 3A schematically shows an example of the structure of the light-emitting pen 30.
  • the light-emitting pen 30 is a pen-shaped indicating instrument as illustrated, and has a configuration in which a light-emitting pen tip 32 having a three-dimensional shape is attached to the light-emitting pen main body 31.
  • a light source 38 is provided at the tip of the light-emitting pen body 31, and the light-emitting pen tip 32 is mounted so as to cover the light source 38.
  • the light source 38 receives power from a battery (not shown) mounted inside the light-emitting pen body 31 and emits invisible light such as infrared light.
  • the light emitting pen 30 is used as the pen-shaped pointing device.
  • the shape of the pointing device is not limited to the pen shape, and any appropriate shape can be used as long as it can be operated by the user. It can be.
  • FIG. 3B schematically shows an example of the structure of the light emitting pen tip 32.
  • a top view and a perspective view of the light emitting pen tip 32 as viewed from the tip side are shown.
  • the light emitting pen tip 32 has a substantially dome shape.
  • the light-emitting pen tip 32 is formed of, for example, a resin such as plastic that transmits infrared light, and a part of the light-emitting pen tip 32 is subjected to a filtering process that blocks infrared light, whereby a light transmitting part 33 and a light transmitting part 33 illustrated in FIG.
  • a light impermeable portion 34 is formed.
  • a light emitting pattern 35 irradiated on the screen 10 when emitting infrared light is obtained. It can be a specific shape.
  • the method of emitting light is not particularly limited.
  • the light emitting pen tip 32 can be moved in the axial direction of the light emitting pen 30 with a gap between the light emitting pen body 31 and the light emitting pen main body 31 in a normal state.
  • the user operates to push the light emitting pen tip 32 of the light emitting pen 30 in the direction of the light emitting pen tip 32 in a state where the light emitting pen tip 32 is in contact with the screen 10
  • a switch (not shown) is pushed in to be in a conductive state (ON state) and can be configured to emit light.
  • the light-emitting pen tip 32 When the user moves the light-emitting pen tip 32 away from the screen 10, the light-emitting pen tip 32 returns to the state shown on the left side of FIG. 3C by an elastic member such as a spring (not shown), and the switch is turned off to emit light. Can be stopped.
  • the method of turning on / off the switch is not limited to this, and for example, the user may switch on / off the light emission by operating a switch provided in the light emitting pen body 31 portion.
  • the light emitting pen tip 32 that covers the light source 38 has a three-dimensional dome shape, and therefore the light shielding pattern (filter unit) by the light-impermeable portion 34 also has a three-dimensional shape.
  • a flat light-shielding pattern may be formed according to the degree of diffusion of the light source 38 (for example, the light-emitting pen tip 32 is configured by a disk-shaped or cylindrical member).
  • the three-dimensional shape is not limited to the dome shape as described above, and may be a polygonal pyramid shape or the like so as to correspond to the light shielding pattern by the light opaque portion 34 (in this case, the apex portion). It is desirable to apply a smoothing process).
  • the method of forming the light impermeable portion 34 is not particularly limited, and for example, a method such as attaching a film that does not transmit infrared light or applying a paint can be appropriately employed. It is also possible to form the light opaque portion 34 by liquid crystal display using a transmissive liquid crystal panel or the like.
  • FIG. 4 is a diagram showing an outline of an example of the difference in the light emission pattern 35 by the light emitting pen tip 32 in the present embodiment.
  • three types of light-emitting pens 30 (light-emitting pens 30a, 30b, and 30c) each having a light-emitting pen tip 32 (light-emitting pen tips 32a, 32b, and 32c) having different light shielding patterns by the light-impermeable portion 34 are displayed on the screen 10.
  • the light emission pattern 35 (light emission pattern 35a, 35b, 35c) when irradiating with infrared light is shown, respectively.
  • the light emitting pen tip 32a of the light emitting pen 30a does not have the light opaque portion 34 and the entire surface is the light transmitting portion 33.
  • a light shielding pattern and the light emitting pen tip 32a can also be used.
  • the light emission pattern 35a is substantially circular.
  • the irradiation area extends substantially in two directions like the light-emitting pattern 35b.
  • the irradiation area extends in four directions in a generally star shape like the light-emitting pattern 35c.
  • the interactive function unit 113 of the projection display apparatus 100 recognizes and identifies the position and shape of each light emission pattern 35 as shown in FIG. 4 from the infrared image captured by the sensor 112 by a method described later.
  • By identifying the shape of the light emitting pattern 35 it is possible to draw a line, a figure, or the like according to attributes (color, thickness, etc.) associated with the shape.
  • attributes color, thickness, etc.
  • the corresponding attribute can be switched quickly and at a lower cost than the method of switching the corresponding attribute in terms of software using the palette displayed on the screen.
  • the light-emitting pen tip 32 attached to the light-emitting pen 30 has the light-shielding pattern formed by the light transmitting portion 33 and the light non-transmitting portion 34.
  • the light emitting pattern 35 irradiated on the screen 10 can be made different for each light emitting pen 30 having the light emitting pen tip 32 having a different light shielding pattern.
  • the attributes such as the color and thickness of the line when drawing the line or figure by the interactive function can be obtained. It is possible to switch quickly.
  • Embodiment 2 of the present invention an example of a technique for switching the light-shielding pattern of the light-emitting pen tip 32 (that is, the light-emitting pattern 35) to another pattern in the light-emitting pen 30 will be described.
  • a plurality of light-emitting pens 30 having light-emitting pen tips 32 having different light-shielding patterns (light-emitting patterns 35) are prepared as shown in FIG. 1 and FIG. ing.
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of an example of a method for switching the light shielding pattern of the light emitting pen tip 32 in the present embodiment.
  • FIG. 5A schematically shows an example of switching the light shielding pattern by removing the light emitting pen tip 32a from the light emitting pen body 31 and replacing it with a light emitting pen tip 32b having another light shielding pattern.
  • the light-emitting pen tip 32 of the light-emitting pen 30 is formed of a material having elasticity such as resin, and is configured so that it can be easily attached to and detached from the light-emitting pen body 31 by a fitting structure or the like.
  • the light emitting pen tip 32 having another light shielding pattern can be easily replaced or replaced.
  • a light-shielding pattern is formed by a light-emitting pen tip 32f having a structure in which a light-emitting pen tip 32d and a light-emitting pen tip 32e smaller than the light-emitting pen tip 32d are overlapped so as to cover the light-emitting pen tip 32e.
  • An example of switching is schematically shown.
  • the outer light emitting pen tip 32d is configured to be rotatable in the circumferential direction relative to the light emitting pen tip 32e.
  • the light-shielding pattern of the light-emitting pen tip 32f as a whole can be switched depending on the overlapping state of the light-shielding patterns of the light-emitting pen tip 32d and the light-emitting pen tip 32e.
  • a stop mechanism (not shown) that stops the rotation of the light-emitting pen tip 32d at a position where the entire light-shielding pattern of the light-emitting pen tip 32f has an appropriate shape (for example, stop by fitting a protruding portion into the groove) ) Is desirable.
  • FIG. 5C schematically shows an example in which the light-blocking pattern of the light-emitting pen tip 32 is switched when the user knocks the knock portion 36 provided in the light-emitting pen main body 31.
  • the light emitting pen main body 31 is mounted with the light emitting pen tip 32 without the light opaque portion 34 and is a cylindrical member having a light opaque portion corresponding to a light shielding pattern.
  • a state in which the light shielding portion 37 is stored inside the light emitting pen body 31 is shown.
  • the light emitting pen body 31 is provided with a knock portion 36 similar to, for example, a general knock-type ballpoint pen or the like, and the user performs a knocking operation to mechanically move the knock portion 36.
  • the light-shielding part 37 is pushed out from the light-emitting pen body 31 and moves to the inside (or outside) of the light-emitting pen tip 32, and the light-opaque part 34 is formed in the light-emitting pen tip 32.
  • the method of forming the light opaque portion 34 by moving the light shielding portion 37 independent of the light emitting pen tip 32 is not limited to the above-described knocking operation by the knocking portion 36, and various methods are appropriately adopted. Can do. For example, when the user operates a rotating unit configured such that a part of the light-emitting pen main body 31 can rotate around the axis of the light-emitting pen main body 31, a movable unit such as a switch unit, or an operation unit, It is good also as what has the mechanism to which the light-shielding part 37 moves with the motive power obtained mechanically or electrically and magnetically.
  • the light shielding units 37 having a plurality of different patterns may be sequentially switched and applied each time the user's operation is repeated.
  • the light emitting pen tip 32 here is not limited to the light-transmitting portion 33 and does not have the light non-transmitting portion 34 as shown in the figure, and is specified by being overlapped with the light-blocking pattern of the light-blocking portion 37.
  • the light-opaque part 34 which forms the light-shielding pattern may be provided.
  • the method for switching the light shielding pattern of the light-emitting pen tip 32 shown in FIGS. 5A to 5C is an example, and the present invention is not limited thereto, and other methods can be adopted as appropriate.
  • the present invention is not limited thereto, and other methods can be adopted as appropriate.
  • a transmissive liquid crystal panel or the like provided on the light emitting pen tip 32.
  • not only one method but also a plurality of methods can be used in appropriate combination.
  • the video display system it is possible to dynamically change the light shielding pattern of the light emitting pen tip 32 as a whole while using the same light emitting pen 30. it can.
  • the light-emitting pen tip 32 configured to be detachable is replaced with one having another light-shielding pattern, or the light-shielding pattern is changed by operating a structural movable portion provided in the light-emitting pen tip 32.
  • Embodiment 3 of the present invention an example of a technique for recognizing and identifying differences in the shape and the like of the light emitting pattern 35 irradiated on the screen 10 by the light emitting pen 30 will be described.
  • the interactive function unit 113 of the projection display apparatus 100 recognizes and identifies the difference in the content of the light emission pattern 35, so that when the line or figure is drawn automatically, the corresponding attribute (line color or thickness) is automatically displayed. Etc.).
  • FIG. 6 is a diagram showing an outline of an example of a technique for identifying the light emission pattern 35 in the present embodiment.
  • FIG. 6A calculates the number of protrusions in the shape of the light emitting pattern 35 (that is, the number in the direction in which the irradiation region extends and is indicated by a dotted line in the light emitting patterns 35e and 35f). An example of recognizing and identifying the difference is shown.
  • the light emitting pattern 35d of the light emitting pen 30d is a circle. That is, this is a case where the light-emitting pen tip 32 does not have the light opaque portion 34 (light shielding pattern). In this case, the number of protrusions can be used as zero.
  • the light emitting pattern 35e of the light emitting pen 30e is a case where the number of protrusions is 4, and the light emitting pattern 35f of the light emitting pen 30f is a case where the number of protrusions is 6.
  • the number of protrusions for example, a portion where the luminance of infrared light is highest in a region irradiated with the light emitting pattern 35 (usually a portion where the light emitting pen tip 32 of the light emitting pen 30 is in contact with the screen 10). And the distribution of the luminance on the circumference is obtained by scanning the circumference of the circle with a predetermined radius centered on the location, and the number of distribution areas where the luminance exceeds the predetermined threshold Based on this, the number of protrusions can be calculated.
  • FIG. 6B shows an example in which the difference in the light emission pattern 35 is recognized and identified by the difference in the area of the light emission pattern 35.
  • the size of the area is, for example, light emission patterns 35d> 35e> 35f.
  • the difference of the light emission pattern 35 may be determined depending on which of the plurality of sections / ranges the calculated absolute value of the area belongs to. You may make it judge that these are the different light emission patterns 35, when it is more than a threshold value.
  • each of the above recognition methods recognizes and identifies between the light emission patterns 35 irradiated on the same screen 10, and the screen 10 and the projection type while the user is using the interactive function. It is assumed that the distance from the video display device 100 (projector) is constant. The arrangement relationship including the distance and inclination between the screen 10 and the projection display apparatus 100 is measured, for example, when the calibration process is executed, and the value is stored in the memory 110 and appropriately referred to. It can be configured.
  • the sensor 112 When the user performs an operation such as drawing by bringing the light-emitting pen 30 into contact with the screen 10, the sensor 112 shoots the infrared light on the screen 10 depending on the position and height, how to hold the light-emitting pen 30, etc.
  • a plurality of light emission patterns 35 are recognized based on the number of protrusions and the area (area ratio) in the shape of each light emission pattern 35. ⁇ Can be identified. Thereby, it is possible to automatically set an attribute when drawing a line or a figure for each light emitting pattern 35.
  • Embodiment 4 In the fourth embodiment of the present invention, an example of a method for setting and assigning attributes for drawing lines and figures for each of the identified light emission patterns 35 will be described.
  • FIG. 7 is a diagram showing an outline of an example of setting an attribute when drawing a line or a figure for the light emission pattern 35 in the present embodiment.
  • FIG. 7A shows an example in which a line color at the time of drawing is fixedly assigned to each light emitting pattern 35 in advance.
  • “black” is assigned to the circular light emission pattern 35 g in advance
  • “red” is assigned to the light emission pattern 35 h having a shape in which the irradiation region extends in two directions.
  • the interactive function unit 113 draws the traced trace with a “black” line.
  • the traced traced trace is drawn with a “red” line.
  • FIG. 7B shows an example in which attributes for drawing are dynamically assigned to each light emission pattern 35 using a palette provided in software.
  • a palette provided in software.
  • two types of light emission patterns 35g and 35h are used, and the assignment of attributes to each light emission pattern 35 at the time of drawing is not fixedly set. (Displayed as “attribute A” and “attribute B” in the figure. Default attributes may be set).
  • the assignment of attributes to each light emission pattern 35 indicates that the user dynamically uses a palette displayed in software in the operation icon area 22 or the like when used.
  • the light emitting pattern 35g has an attribute of “blue / thick line”.
  • the interactive function unit 113 draws the traced trace with “blue” “thick line”.
  • the locus traced by the light emitting pen 30h having the light emitting pattern 35h is drawn by “thin line” of “red”.
  • the light-emitting pen 30 has light-emitting pen tips 32 having different light-shielding patterns at both ends thereof. Thereby, the attributes can be properly used with one light emitting pen 30.
  • FIG. 8 is a diagram showing an outline of the configuration of the light-emitting pen 30 and examples of drawing lines and figures in the present embodiment.
  • FIG. 8A shows an example of the structure of the light emitting pen 30 having the light emitting pen tips 32a and 32b at both ends.
  • a method for mounting each light-emitting pen tip 32 the one shown in each of the above embodiments can be appropriately employed. Different attachment methods may be used at both ends.
  • a normal line or figure drawing attribute is assigned to the light emitting pattern 35 by the light emitting pen tip 32 b having the light non-transmissive portion 34 (light shielding pattern), while the other end has no light shielding pattern. It is assumed that the “eraser” mode is assigned to the light emission pattern 35 by the pen tip 32a.
  • FIG. 4B shows an example in which the two light emitting pen tips 32 in the light emitting pen 30 are used for drawing.
  • the normal line is drawn, while the light emitting pen 30 is turned upside down as shown on the right side of the screen 10.
  • drawing is performed using the light emitting pen tip 32a at the other end that does not have the light shielding pattern, this indicates that it functions as an “eraser” that erases the already drawn content.
  • the light-emitting pen tip 32 having different light-shielding patterns is provided at both ends of the light-emitting pen 30, for example, light emission by one light-emitting pen tip 32a.
  • An “eraser” mode is assigned to the pattern 35.
  • drawing attribute assigned to the light emitting pattern 35 by the light emitting pen tip 32 at both ends is not limited to one in which one is in the “eraser” mode as described above.
  • the line color and thickness may be switched at both ends, line types such as a solid line and a dotted line may be switched, or a combination of these may be used.
  • the light emission is performed so that the user can easily grasp information about what drawing attribute is assigned to the light emission pattern 35 by each light emitting pen tip 32.
  • You may have the function to display by a color, a figure, a text, etc. fixedly or dynamically to the pen main body 31 grade
  • a color corresponding to the light-emitting pen tip 32 may be attached, or the thickness of the line may be displayed. it can.
  • a display unit (not shown) provided in the light-emitting pen body 31 can emit a corresponding color or display text, including the case of dynamically switching attributes using a palette or the like by software.
  • the light-emitting pen 30 communicates with the projection-type image display device 100 or the information processing device 300 by short-range wireless communication or the like, and information on assigned attributes or should be displayed. It is necessary to have a means for acquiring information related to the contents.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. .
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Projection type video display apparatus, 101 ... Projection optical system, 102 ... Display element, 103 ... Display element drive part, 104 ... Illumination optical system, 105 ... Light source, 106 ... Power supply, 107 ... Cooling part, 108 ... Sound output part 109 ... Non-volatile memory, 110 ... Memory, 111 ... Control unit, 112 ... Sensor, 113 ... Interactive function unit, 114 ... Video input unit, 115 ... Audio input unit, 116 ... Communication unit, 117 ... Operation signal input unit, 200: Video output device, 300: Information processing apparatus

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Abstract

インタラクティブ機能を有する投射型映像表示装置とペンからなる映像表示システムにおいて、より柔軟かつ低コストで、描画する線や図形の色や太さ等の属性を切り替えることを可能とする。代表的な実施の形態によれば、ペン形状の指示器具は、所定の波長の非可視光を発光する発光部を有し、投射型映像表示装置は、スクリーン上における所定の波長を含む非可視光の反射光を撮影するセンサにより撮影された映像データから、指示器具によりスクリーンに照射された発光パターンについてその位置と内容を認識し、認識された発光パターンの位置および内容に基づいて異なる処理内容を実行するインタラクティブ機能部を有する。

Description

映像表示システム
　本発明は、投射型映像表示装置に関連する技術に関し、特に、インタラクティブ機能を有する投射型映像表示装置とペンからなる映像表示システムに適用して有効な技術に関するものである。
　スクリーン等に映像を投射する投射型映像表示装置（以下では「プロジェクタ」と記載する場合がある）において、ユーザがプレゼンテーションを効率的・効果的に行えるようにするためのインタラクティブ機能を備えたものが実用化されている。これにより、ユーザは、専用のペン（より正確には「ペン形状の指示器具」であるが、単に「ペン」と記載する場合がある）や指等を用いてスクリーンに投射された表示画面上で描画等の動作を行うことで、表示画面に対して文字や図形を描画したり、表示画像の切替操作を行ったりすることができる。
　表示画面に対するペン等の位置を検出する方式としては、各種のものが提案されている。例えば、スクリーン上にレーザー光等を照射して、ペン等に当たった反射光を検知したり、遮光状態を検知したりすることで位置を特定する方式や、ペンから発光されたレーザー光等がスクリーンを照射している位置を検知する方式などがある。
　ユーザがこのようなインタラクティブ機能を利用する場合において、例えば、描画される線や図形の色や太さ等の属性を随時切り替えたい場合がある。従来、一つのペンでこれを行う場合は、例えば、スクリーン上にソフトウェア的に実現され投射されたパレットを用い、所望の色や線の太さ等の属性を示す領域をペンで選択することで切り替える方式などがとられていた。これに対し、複数のペンを用意し、それぞれに異なる色や線の太さ等の属性を割り当てて各ペンを使い分けるという方式も提案されている。
　例えば、特開２０１２－２２１１１５号公報（特許文献１）には、複数の指示具による座標入力を検出する技術が記載されている。ここでは、複数の指示具それぞれは、互いに識別するための固有の識別情報を記憶し、複数のスイッチ手段の状態を示すスイッチ情報と識別情報を含む送信信号を、識別情報に固有に設定されている繰返周期で生成する。そして、座標入力装置は、指示具からの送信信号を受信し、受信信号から検出された識別情報に対応する指示具について、識別信号に基づいて送信信号の繰返周期を特定し、これに同期した送信信号のタイミング情報を生成する
特開２０１２－２２１１１５号公報
　従来技術において、描画する線や図形の色や太さ等の属性を随時切り替える場合、一つのペンでこれを行うには、パレット等を用いてソフトウェア的に切り替える操作を行うしかなく、切り替えには煩雑な操作と操作時間が必要となる。また、複数のペンを用いて使い分ける手法においても、例えば特許文献１に記載された技術のように、各ペンに設定された固有の識別情報により、ペン毎に色や太さ等の属性を割り当てて使い分けることから、切り替えるパターン分のペンを用意しておく必要があり、柔軟性に欠けるとともにコスト面でも負担が大きくなる。
　そこで本発明の目的は、インタラクティブ機能を有する投射型映像表示装置とペンからなる映像表示システムにおいて、より柔軟かつ低コストで、描画する線や図形の色や太さ等の属性を切り替えることを可能とすることにある。
　本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
　本発明の代表的な実施の形態による映像表示システムは、スクリーンに対して映像を投射する投射型映像表示装置と、ユーザが操作するペン形状の指示器具と、を含む映像表示システムであって、前記指示器具は、所定の波長の非可視光を発光する発光部を有し、前記投射型映像表示装置は、前記スクリーン上における前記所定の波長を含む非可視光の反射光を撮影するセンサにより撮影された映像データから、前記指示器具により前記スクリーンに照射された前記所定の波長の非可視光の形状である発光パターンについてその位置と内容を認識し、認識された前記発光パターンの位置および内容に基づいて異なる処理内容を実行するインタラクティブ機能部を有するものである。
　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
　すなわち、本発明の代表的な実施の形態によれば、インタラクティブ機能を有する投射型映像表示装置とペンからなる映像表示システムにおいて、より柔軟かつ低コストで、描画する線や図形の色や太さ等の属性を切り替えることが可能となる。
本発明の実施の形態１である映像表示システムの構成例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態１における投射型映像表示装置の構成例について概要を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の実施の形態１における発光ペンの構成例について概要を示した図である。 本発明の実施の形態１における発光ペン先による発光パターンの相違の例について概要を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の実施の形態２における発光ペン先の遮光パターンを切り替える手法の例について概要を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態３における発光パターンを識別する手法の例について概要を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態４における発光パターンに対して線や図形を描画する際の属性を設定する例について概要を示した図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態５における発光ペンの構成と線や図形の描画の例について概要を示した図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。一方で、ある図において符号を付して説明した部位について、他の図の説明の際に再度の図示はしないが同一の符号を付して言及する場合がある。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１である映像表示システムの構成例について概要を示した図である。映像表示システムは、投射型映像表示装置（プロジェクタ）１００と、１つ以上の発光ペン３０（図中では３０ａ、３０ｂの２つ）とから構成される。投射型映像表示装置１００には、映像出力装置２００および情報処理装置３００が有線もしくは無線により接続されている。
　投射型映像表示装置１００は、投射面であるスクリーン１０に映像を投射して表示する。スクリーン１０に投射された表示画面２０は、映像を表示する映像領域２１の他に、インタラクティブ機能を行うための操作アイコン群などを表示する操作アイコン領域２２を有する。操作アイコンとしては、例えば、「マウス操作」や、描画機能である「線描画」、「消しゴム」、投射型映像表示装置１００本体の操作メニューを呼び出すアイコンなどを有する。その他に、投射型映像表示装置１００の映像表示内容を切り替える機能や、投射型映像表示装置１００の他の動作（音声出力など）を調整する機能などを有していてもよい。
　図１の例では、インタラクティブ機能として、ユーザが、映像領域２１が投射されたスクリーン１０に対して指示器具である発光ペン３０ａや３０ｂを接触させて、線描画２３ａや２３ｂを行っている状態を示している。なお、本実施の形態では、発光ペン３０ａおよび３０ｂは、それぞれ、異なる発光パターン３５（図中では３５ａおよび３５ｂ）で発光するものとしており、後述するように、この発光パターン３５に応じて描画する線の色や太さ等の属性を切り替えることができる。
　映像出力装置２００は、投射型映像表示装置１００に対して、映像領域２１に投射して表示する映像データを出力する。映像出力装置２００としては、例えば、ＰＣ（Personal Computer）やタブレット型端末、スマートフォン等の携帯端末などの各種情報処理装置や、ＤＶＤプレーヤーなどの各種映像機器を使用することができる。
　また、映像出力装置２００は、投射型映像表示装置１００に直接接続するＵＳＢメモリなどの小型映像記憶装置でもよい。また、映像出力装置２００は、投射型映像表示装置１００に直接接続し、インターネット上のサーバなどからストリーミングデータを受信して投射型映像表示装置１００に映像を出力するストリーミング映像受信デバイスでもよい。
　情報処理装置３００は、投射型映像表示装置１００との間でインタラクティブ機能に係るものを含む各種制御信号の入出力を行う。これにより、情報処理装置３００側で投射型映像表示装置１００の表示動作を制御することが可能である。情報処理装置３００としては、例えば、ＰＣやタブレット型端末、スマートフォン等の携帯端末を使用することができる。
　なお、図１の例では、投射型映像表示装置１００と情報処理装置３００とを別個の装置として示しているが、同一の装置として投射型映像表示装置１００に集約して構成してもよい。また、情報処理装置３００が映像出力装置２００の機能を備えていてもよい。また、投射型映像表示装置１００が映像出力装置２００の機能を備えていてもよい。したがって、映像出力装置２００と、情報処理装置３００の機能を、投射型映像表示装置１００に集約して一体に構成してもよい。
　上述したように、投射型映像表示装置１００と、映像出力装置２００および情報処理装置３００との間の接続は有線でも無線でも構わないが、映像出力装置２００や情報処理装置３００がタブレット型端末や、スマートフォン等の携帯端末である場合は、特に無線通信による接続とするのが好ましい。
　図２は、本実施の形態における投射型映像表示装置１００の構成例について概要を示した図である。投射型映像表示装置１００は、例えば、投射光学系１０１、表示素子１０２、表示素子駆動部１０３、照明光学系１０４、光源１０５、電源１０６、冷却部１０７、音声出力部１０８、不揮発性メモリ１０９、メモリ１１０、制御部１１１、センサ１１２、インタラクティブ機能部１１３、映像入力部１１４、音声入力部１１５、通信部１１６、および操作信号入力部１１７などの各部を有する。
　投射光学系１０１は、映像をスクリーン１０へ投射する光学系であり、レンズおよび／またはミラーを含む。表示素子１０２は、投射する映像を生成する素子であり、例えば、透過型液晶パネル、反射型液晶パネル、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）（登録商標）パネル等を用いることができる。表示素子駆動部１０３は、表示素子１０２に対して映像信号に応じた駆動信号を送り、投射する映像を生成させる。照明光学系１０４は、後述する光源１０５で発生した照明光を集光し、より均一化して表示素子１０２に照射する光学系である。光源１０５は、投射用の照明光を発生するものであり、例えば、高圧水銀ランプやキセノンランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源、レーザー光源等を用いることができる。
　電源１０６は、外部電源からの電力の供給を受けて、光源１０５を始めとする各部に対して動作用の電力を供給する。冷却部１０７は、光源１０５からの発熱を外部に放出して高温化を抑制するためのファン等からなる。音声出力部１０８は、スピーカーや外部出力端子等を備え、表示映像に関連する音声情報を出力したり、投射型映像表示装置１００の操作やエラー等に係る通知音や警告音、音声情報などを出力したりする。
　不揮発性メモリ１０９は、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリにより構成され、インタラクティブ機能における各種操作用のデータや、表示アイコン、キャリブレーション用のデータなどを記憶する。投射型映像表示装置１００に係る各種設定情報等を保持するようにしてもよい。また、投射型映像表示装置１００単独で映像を投射するための映像データ（テンプレート画像などを含む）を保持するようにしてもよい。
　メモリ１１０は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性メモリにより構成され、後述する映像入力部１１４等を介して入力された投射対象の映像データをバッファリングしたり、投射型映像表示装置１００に係る各種制御用データを展開して保持したりする。
　制御部１１１は、投射型映像表示装置１００の各部の動作を制御する。特に、本実施の形態では、後述するセンサ１１２とインタラクティブ機能部１１３を制御してインタラクティブ機能を実現する。センサ１１２は、スクリーン１０の前面を撮影するカメラであり、赤外光成分（非可視光成分）を検出することで、発光ペン３０の発光によりスクリーン１０を照射した際の反射光を検知することができる。なお、光学フィルタのカット波長を可視光波長域に設定する（例えば、赤色可視光領域の途中に設定する）ことで、赤外光以外の一部の可視光成分（すなわち、表示画面２０の投射映像）を赤外光成分とともに撮影することも可能である。また、センサ１１２は、必要に応じて投射型映像表示装置１００の本体から脱着可能として構成してもよい。
　インタラクティブ機能部１１３は、ユーザが発光ペン３０を操作することで、映像領域２１へ文字や図形等を書き込むなどのインタラクティブ動作を行う機能を実現する。基本的な機能として、例えば、センサ１１２から取得した赤外線画像を解析して、発光ペン３０がスクリーン１０を照射した際の反射光の位置を認識することで、発光ペン３０のスクリーン１０上での位置、すなわちユーザが発光ペン３０を操作した位置を算出する。本実施の形態では、さらに、後述するように、発光ペン３０がスクリーン１０を照射した際の反射光の形状やパターン、すなわち図１における発光パターン３５の内容を認識することで、発光パターン３５に応じて描画する線の色や太さ等の属性を切り替えることができる。
　また、インタラクティブ機能部１１３は、発光ペン３０により操作可能なアプリケーション等を実行する機能を有していてもよい。例えば、映像領域２１と操作アイコン領域２２とを合成して出力する機能を有していてもよい。また、ユーザによる発光ペン３０の操作に基づいて描画処理等を行うアプリケーションや、映像出力装置２００から入力される映像等の操作を行うアプリケーションなどを実行するようにしてもよい。
　さらに、投射光学系１０１によりスクリーン１０上に投射された映像（表示画面２０）の領域と、センサ１１２による撮影範囲との間で、位置補正や座標変換などのキャリブレーションを行う機能を有していてもよい。なお、インタラクティブ機能部１１３の各機能の全部もしくは一部は、情報処理装置３００側で実行するようにしてもよい。
　映像入力部１１４および音声入力部１１５は、外部インタフェースを介して接続された映像出力装置２００等から、投射対象もしくは出力対象の映像データや音声データを入力する。入力した映像データや音声データはメモリ１１０にバッファリングしてもよい。通信部１１６は、情報処理装置３００などの外部の装置と通信を行い、各種制御信号等を入出力する機能を有する。操作信号入力部１１７は、投射型映像表示装置１００に対する操作を行うための入力インタフェースであり、例えば、投射型映像表示装置１００の本体上に設けられた操作ボタンや、リモコンの受光部により構成され、ユーザからの操作信号を入力する。
　図３は、本実施の形態における発光ペン３０の構成例について概要を示した図である。図３（ａ）は、発光ペン３０の構造の例を模式的に示している。発光ペン３０は、図示するようにペン形状の指示器具であり、発光ペン本体３１に対して立体形状を有する発光ペン先３２が装着される構成を有する。発光ペン本体３１の先端部には光源３８が備えられており、発光ペン先３２は、光源３８を覆う状態で装着される。光源３８は、例えば、発光ペン本体３１の内部に装着された図示しない電池から電力の供給を受けて、赤外光などの非可視光を発光する。なお、本実施の形態では、ペン形状の指示器具として発光ペン３０を用いるものとしているが、指示器具の形状はペン形状に限られず、ユーザによる操作が可能なものであれば適当な形状のものとすることができる。
　図３（ｂ）は、発光ペン先３２の構造の例を模式的に示している。左側の図では、発光ペン先３２を先端側から見た上面図および斜視図を示しており、図の例では発光ペン先３２は略ドーム形状を有している。発光ペン先３２は、例えば、赤外光を透過するプラスチック等の樹脂により形成され、その一部に赤外光を遮断するようなフィルタ処理を施すことで、図示するような光透過部３３と光不透過部３４とが形成されている。このようなフィルタ処理が施された発光ペン先３２を発光ペン本体３１に装着することで、右側の図に示すように、赤外光を発光したときにスクリーン１０に照射される発光パターン３５を特定の形状とすることができる。
　なお、発光ペン３０において光源３８は消費電力抑制のためにも必要なときのみ発光するのが望ましいが、発光させる方法は特に限定されない。例えば、図３（ｃ）の左側の図に示すように、通常時は、発光ペン先３２は発光ペン本体３１との間で隙間を有する状態で、発光ペン３０の軸方向に移動可能なように構成する。ユーザが発光ペン３０の発光ペン先３２をスクリーン１０に接触させた状態でさらに発光ペン先３２の方向に押し込むように操作すると、図３（ｃ）の右側の図に示すように、発光ペン先３２が発光ペン本体３１側に移動し、これによって図示しないスイッチが押し込まれて導通状態（ＯＮ状態）となり発光するように構成することができる。
　また、ユーザが発光ペン先３２をスクリーン１０から離すと、図示しないバネ等の弾性部材により発光ペン先３２が図３（ｃ）の左側の図の状態に戻り、スイッチがＯＦＦ状態となって発光を停止することができる。スイッチをＯＮ／ＯＦＦする方法はこれに限らず、例えば、発光ペン本体３１部分に設けられたスイッチをユーザが操作することで発光のＯＮ／ＯＦＦを切り替えられるようにしてもよい。
　なお、本実施の形態では、図示するように、光源３８を覆う発光ペン先３２は立体的なドーム形状としており、しがたって光不透過部３４による遮光パターン（フィルタ部）も立体的な形状を有しているが、光源３８の拡散の程度に応じて平面的な遮光パターンとなるようにしてもよい（例えば、発光ペン先３２を円板状や円筒状の部材により構成する）。
　また、立体的な形状の場合も上述したようなドーム形状に限らず、例えば、光不透過部３４による遮光パターンに対応するように多角錐型などの形状としてもよい（この場合は頂点部に平滑化処理を施すのが望ましい）。また、光不透過部３４を形成する手法も特に限定されず、例えば、赤外光を透過させないフィルムを貼付したり、塗料を塗布したり等の手法を適宜採用することができる。透過型液晶パネル等を用いた液晶表示により光不透過部３４を形成することも可能である。
　図４は、本実施の形態における発光ペン先３２による発光パターン３５の相違の例について概要を示した図である。図では、光不透過部３４による遮光パターンがそれぞれ異なる発光ペン先３２（発光ペン先３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）を有する３種類の発光ペン３０（発光ペン３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）により、スクリーン１０上に赤外光を照射したときの発光パターン３５（発光パターン３５ａ、３５ｂ、３５ｃ）をそれぞれ示している。
　発光ペン３０ａの発光ペン先３２ａは、光不透過部３４を有しておらず、全面が光透過部３３となっているが、このような遮光パターンおよび発光ペン先３２ａも利用可能である。この場合、発光パターン３５ａは概ね円形となる。一方、発光ペン３０ｂの発光ペン先３２ｂの遮光パターンの場合は、概ね発光パターン３５ｂのような２方向に照射領域が伸びた形状となる。同様に、発光ペン先３０ｃの発光ペン先３２ｃの遮光パターンの場合は、概ね発光パターン３５ｃのような星形で４方向に照射領域が伸びた形状となる。
　投射型映像表示装置１００のインタラクティブ機能部１１３は、センサ１１２で撮影した赤外線画像から図４に示されたような各発光パターン３５の位置と形状を後述するような手法により認識・識別する。発光パターン３５の形状も識別することで、形状に対応付けられた属性（線の色や太さ等）によって線や図形等を描画することが可能である。この場合、線の色や太さ等の属性を切り替えるには、発光ペン３０（図４の例では発光ペン３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）を直接使い分ける（持ち替える）ことで足り、例えば、操作アイコン領域２２に表示されたパレット等を利用してソフトウェア的に対応する属性を切り替える方式と比べて迅速かつ低コストで対応する属性を切り替えることができる。
　以上に説明したように、本発明の実施の形態１である映像表示システムによれば、発光ペン３０に装着された発光ペン先３２が、光透過部３３および光不透過部３４からなる遮光パターンを有しており、これによって、異なる遮光パターンの発光ペン先３２を有する発光ペン３０毎に、スクリーン１０上に照射される発光パターン３５をそれぞれ異なるものとすることができる。そして、投射型映像表示装置１００が備えるセンサ１１２により発光パターン３５の位置と形状を認識・識別することで、インタラクティブ機能により線や図形等を描画する際の線の色や太さ等の属性を迅速に切り替えることが可能である。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２では、発光ペン３０において発光ペン先３２の遮光パターン（すなわち発光パターン３５）を他のパターンに切り替える手法の例について説明する。上述の実施の形態１では、遮光パターン（発光パターン３５）が異なる発光ペン先３２を有する発光ペン３０を図１や図４に示すように複数本用意し、これらを使い分ける（持ち替える）ことで切り替えている。これに対し、本実施の形態では、１本の発光ペン３０において複数の遮光パターン（発光パターン３５）を切り替えることを可能とする。
　図５は、本実施の形態における発光ペン先３２の遮光パターンを切り替える手法の例について概要を示した図である。図５（ａ）は、発光ペン先３２ａを発光ペン本体３１から取り外して他の遮光パターンを有する発光ペン先３２ｂに付け替えることで遮光パターンを切り替える例を模式的に示している。本実施の形態では、発光ペン３０の発光ペン先３２は、樹脂等の弾性を有する素材により形成され、発光ペン本体３１に対してはめ込み構造等により容易に脱着可能なように構成されているものとし、容易に他の遮光パターンを有する発光ペン先３２と取り替え・交換することができる。
　図５（ｂ）は、発光ペン先３２ｄと、これより小さい発光ペン先３２ｅを用い、発光ペン先３２ｄが発光ペン先３２ｅを覆うように重ね合わされた構造を有する発光ペン先３２ｆにより遮光パターンを切り替える例を模式的に示している。発光ペン先３２ｆにおいて、外側の発光ペン先３２ｄは、発光ペン先３２ｅに対して相対的に円周方向に回転可能なように構成されている。したがって、ユーザが発光ペン先３２ｄを回転させることで、発光ペン先３２ｄと発光ペン先３２ｅのそれぞれの遮光パターンの重なりの状態によって発光ペン先３２ｆ全体としての遮光パターンを切り替えることができる。この場合、発光ペン先３２ｆの全体の遮光パターンが適当な形状となる位置で発光ペン先３２ｄの回転が止まるような図示しない停止機構（例えば、溝部に突起部が嵌合することにより停止する等）を有しているのが望ましい。
　図５（ｃ）は、発光ペン本体３１に設けられたノック部３６をユーザがノックすることにより、発光ペン先３２の遮光パターンを切り替える例を模式的に示している。上段の図では、例えば、発光ペン本体３１に光不透過部３４がない状態の発光ペン先３２が装着されており、さらに、遮光パターンに相当する光不透過部を有する円筒状の部材である遮光部３７が発光ペン本体３１の内部に格納されている状態を示している。ここで、発光ペン本体３１には、例えば一般的なノック式ボールペン等と同様のノック部３６が設けられており、ユーザがこれをノックする操作を行うことで、ノック部３６の移動に機構的に連動して遮光部３７が発光ペン本体３１から押し出されて発光ペン先３２の内側（もしくは外側）に移動し、発光ペン先３２に光不透過部３４を形成する。
　発光ペン先３２とは独立した遮光部３７を移動させて光不透過部３４を形成する手法は、上記のようなノック部３６によるノック操作によるものに限らず、各種の手法を適宜採用することができる。例えば、発光ペン本体３１の一部が発光ペン本体３１の軸を中心として回転可能なように構成されている回転部や、スイッチ部等の何らかの可動部や操作部をユーザが操作することにより、機械的にもしくは電気的・磁気的に得られる動力により遮光部３７が移動する機構を有するものとしてもよい。
　また、例えば、ユーザがノック部３６のノックを複数回繰り返し行う場合など、ユーザによる操作が繰り返される毎に複数の異なるパターンの遮光部３７を順次サイクリックに切り替えて適用するようにしてもよい。また、ここでの発光ペン先３２は、図示するように全面が光透過部３３からなり光不透過部３４を有さないものに限らず、遮光部３７の遮光パターンと重ね合わされることで特定の遮光パターンを形成するような光不透過部３４を有するものであってもよい。
　なお、図５（ａ）～（ｃ）に示した発光ペン先３２の遮光パターンの切り替えの手法は一例であり、これらに限定されず、他の手法を適宜採用することも当然可能である。例えば、上述したように、発光ペン先３２に設けられた透過型液晶パネル等を用いて光不透過部３４の有無や形状等を動的に変更するものも含まれ得る。また、一つの手法だけではなく、複数の手法を適宜組み合わせて用いることも当然可能である。
　以上に説明したように、本発明の実施の形態２である映像表示システムによれば、同一の発光ペン３０を利用しつつ、発光ペン先３２全体としての遮光パターンを動的に変更することができる。例えば、脱着可能なように構成された発光ペン先３２を他の遮光パターンを有するものに取り替えたり、発光ペン先３２が備える構造的な可動部を操作して遮光パターンを変更したり等の手法をとることができる。また、発光ペン先３２とは独立した遮光部３７を発光ペン本体３１側に設けられた機構により移動等させることで発光ペン先３２に遮光パターンを形成するという手法をとることも可能である。
　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３では、発光ペン３０によりスクリーン１０上に照射された発光パターン３５の形状等の相違を認識・識別する手法の例について説明する。投射型映像表示装置１００のインタラクティブ機能部１１３において、発光パターン３５の内容の相違を認識・識別することで、線や図形を描画する際に自動的にそれぞれに対応した属性（線の色や太さ等）とすることができる。
　図６は、本実施の形態における発光パターン３５を識別する手法の例について概要を示した図である。図６（ａ）は発光パターン３５の形状における突起数（すなわち、照射領域が伸びる方向の数であり、発光パターン３５ｅ、３５ｆにおいて点線で示される）を算出し、突起数の相違によって発光パターン３５の相違を認識・識別する場合の例を示している。発光ペン３０ｄの発光パターン３５ｄは円である。すなわち、発光ペン先３２に光不透過部３４（遮光パターン）がない場合である。この場合は突起数＝ゼロとして使用することができる。発光ペン３０ｅの発光パターン３５ｅは、突起数＝４の場合であり、発光ペン３０ｆの発光パターン３５ｆは、突起数＝６の場合である。
　突起数の算出方法としては、例えば、発光パターン３５が照射されている領域で最も赤外光の輝度が高い部分（通常は発光ペン３０の発光ペン先３２がスクリーン１０に接触している箇所が該当する）を特定して、当該箇所を中心とした所定の半径の円周上をスキャンして円周上の輝度の分布を取得し、輝度が所定の閾値を上回っている分布領域の数に基づいて突起数を算出することができる。
　図６（ｂ）は、発光パターン３５の面積の相違によって発光パターン３５の相違を認識・識別する場合の例を示している。図６（ａ）と同様の３種類の発光パターン３５ｄ、３５ｅ、３５ｆにおいて、面積の大小は、例えば、発光パターン３５ｄ＞３５ｅ＞３５ｆのようになる。このとき、例えば、算出された面積の絶対値が複数の区間・範囲のいずれに属するかで発光パターン３５の相違を判別してもよいし、各発光パターン３５間の面積値の差分が所定の閾値以上である場合にこれらは異なる発光パターン３５であると判断するようにしてもよい。
　なお、上記の認識手法はいずれも、同一のスクリーン１０上に照射された発光パターン３５間で認識・識別を行うものであり、ユーザがインタラクティブ機能を利用している間は、スクリーン１０と投射型映像表示装置１００（プロジェクタ）との間の距離は一定であることを前提とする。スクリーン１０と投射型映像表示装置１００との間の距離や傾きを含めた配置関係は、例えば、キャリブレーション処理を実行した際に測定してその値をメモリ１１０に保持しておき、適宜参照する構成とすることができる。
　また、ユーザが発光ペン３０をスクリーン１０に接触させて描画等の操作を行う際、その位置や高さ、発光ペン３０の持ち方等によっては、センサ１１２がスクリーン１０上を撮影して赤外光成分を検出する際に、発光パターン３５の一部がユーザの手・腕等の影に隠れてしまい、突起数や面積を算出する際に正しい値を得ることができない場合が生じ得る。インタラクティブ機能部１１３は、このような場合を考慮して、例えば、図６（ａ）の発光パターン３５ｅにおいて突起が１つ隠れた結果、突起数＝３と算出された場合でも、突起数＝４の発光パターン３５ｅであると補正して認識できるようにする。このためには、例えば、各発光パターン３５の突起数があまり近い値とならないように発光ペン先３２における遮光パターンを設定するのが望ましい。発光パターン３５の面積についても同様である。
　以上に説明したように、本発明の実施の形態３である映像表示システムによれば、各発光パターン３５の形状における突起数や、面積（面積比）に基づいて、複数の発光パターン３５を認識・識別することができる。これにより、それぞれの発光パターン３５に対して線や図形を描画する際の属性を自動的に設定することができる。
　（実施の形態４）
　本発明の実施の形態４では、識別された発光パターン３５のそれぞれに対して線や図形を描画する際の属性を設定・割り当てする手法の例について説明する。
　図７は、本実施の形態における発光パターン３５に対して線や図形を描画する際の属性を設定する例について概要を示した図である。図７（ａ）は、各発光パターン３５に対して描画の際の線の色を予め固定的に割り当てた場合の例を示している。図の例では、予め、例えば、円形の発光パターン３５ｇには「黒」を割り当て、照射領域が２方向に伸びた形状の発光パターン３５ｈには「赤」を割り当てている場合を示している。この場合、発光パターン３５ｇを有する発光ペン３０ｇでスクリーン１０上をなぞると、インタラクティブ機能部１１３が、なぞった軌跡を「黒」の線で描画する。また、発光パターン３５ｈを有する発光ペン３０ｈの場合は、なぞった軌跡を「赤」の線で描画する。
　図７（ｂ）は、各発光パターン３５に対してソフトウェア的に提供されるパレットを用いて動的に描画の際の属性を割り当てる場合の例を示している。図の例では、例えば、発光パターン３５ｇと発光パターン３５ｈの２種類が用いられることを予め把握しており、それぞれの発光パターン３５に対する描画の際の属性の割り当ては固定的には設定されていない（図中では「属性Ａ」、「属性Ｂ」として表示。デフォルトの属性が設定されていてもよい）ことを示している。各発光パターン３５に対する属性の割り当ては、使用時に操作アイコン領域２２等にソフトウェア的に表示されたパレットを用いてユーザが動的に行うことを示している。
　この場合、例えば、発光パターン３５ｇを有する発光ペン３０ｇにより、スクリーン１０上に表示されたパレットの「青・太線」部分をタッチすることで、発光パターン３５ｇには「青・太線」とする属性が動的に設定される。この状態で発光ペン３０ｇによりスクリーン１０上をなぞると、インタラクティブ機能部１１３が、なぞった軌跡を「青」の「太線」で描画する。発光パターン３５ｈには「赤・細線」とする属性が既に設定されているものとすると、発光パターン３５ｈを有する発光ペン３０ｈでなぞった軌跡は「赤」の「細線」で描画する。
　パレットを提供するソフトウェアの機能次第で、描画の際の属性として、線の色や太さ以外にも。例えば、点線や鎖線等の線種を設定したり、既に描画した内容を消去する「消しゴム」モードを設定したり等、多種・多様の属性を設定することも可能である。なお、図７（ａ）に示したような固定的な属性の割り当てにおいても、線の色や太さ以外に線種や「消しゴム」モード等の他の属性を予め割り当てておくことは当然可能である。
　以上に説明したように、本発明の実施の形態４である映像表示システムによれば、各発光パターン３５に対して描画の際の属性を予め固定的に割り当てておく手法や、ソフトウェア的に実現されたパレット等を用いて属性の割り当てを動的に設定・変更する手法を適宜採用して柔軟にシステムを構成することが可能である。
　（実施の形態５）
　本発明の実施の形態５では、発光ペン３０が、その両端にそれぞれ異なる遮光パターンの発光ペン先３２を有している。これにより、１本の発光ペン３０で属性を使い分けることができる。
　図８は、本実施の形態における発光ペン３０の構成と線や図形の描画の例について概要を示した図である。図８（ａ）は、両端に発光ペン先３２ａ、３２ｂをそれぞれ有する発光ペン３０の構造の例を示している。各発光ペン先３２の装着の手法は、上記の各実施の形態において示したものを適宜採用することができる。両端で異なる装着手法を用いていてもよい。図８の例では、光不透過部３４（遮光パターン）を有する発光ペン先３２ｂによる発光パターン３５に対しては通常の線や図形の描画の属性を割り当てる一方、他端の遮光パターンがない発光ペン先３２ａによる発光パターン３５に対して「消しゴム」モードを割り当てたものとする。
　図（ｂ）は、発光ペン３０における２つの発光ペン先３２を使い分けて描画する場合の例を示している。スクリーン１０の左側に示すように、遮光パターンを有する一端の発光ペン先３２ｂを用いて描画した場合は、通常の線を描画する一方、スクリーン１０の右側に示すように、発光ペン３０を上下反転させて遮光パターンを有しない他端の発光ペン先３２ａを用いて描画した場合は、既に描画した内容を消去する「消しゴム」として機能していることを示している。
　以上に説明したように、本発明の実施の形態５である映像表示システムによれば、発光ペン３０の両端に異なる遮光パターンの発光ペン先３２を設け、例えば、一方の発光ペン先３２ａによる発光パターン３５に対して「消しゴム」モードを割り当てる。これにより、現実の消しゴム付鉛筆やシャープペンシルなどと同様の操作感覚で描画・訂正を行うことが可能である。
　なお、両端の発光ペン先３２による発光パターン３５に対して割り当てる描画の属性は、上記のように一方が「消しゴム」モードであるものに限られない。両端で線の色や太さを切り替えたり、実線と点線などの線種を切り替えたり、これらを組み合わせたりするものであってもよい。また、上述の図７（ｂ）に示したようなソフトウェアによるパレットを用いた動的な属性の割り当て変更を行うことも当然可能である。
　また、上記の各実施の形態の発光ペン３０において、各発光ペン先３２による発光パターン３５に対してどのような描画の属性が割り当てられているかの情報をユーザは容易に把握できるように、発光ペン本体３１などに固定的にもしくは動的に、色や図形、テキスト等により表示する機能を有していてもよい。
　例えば、発光ペン先３２の遮光パターンに固定的に属性が割り当てられている場合は、発光ペン先３２に対応する色を付しておいたり、線の太さを表示しておいたりすることができる。また、ソフトウェアによるパレット等を用いて動的に属性を切り替える場合も含めて、発光ペン本体３１に備えられた図示しない表示部等が対応する色を発光したりテキストを表示したりすることができる。なお、発光ペン本体３１に表示する場合は、発光ペン３０が投射型映像表示装置１００もしくは情報処理装置３００と近距離無線通信等により通信を行い、割り当てられている属性の情報、もしくは表示すべき内容に係る情報を取得する手段を備えている必要がある。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１０…スクリーン、
２０…表示画面、２１…映像領域、２２…操作アイコン領域、２３ａ、２３ｂ…描画図形、
３０、３０ａ～ｈ…発光ペン、３１…発光ペン本体、３２、３２ａ～ｆ…発光ペン先、３３…光透過部、３４…光不透過部、３５、３５ａ～ｈ…発光パターン、３６…ノック部、３７…遮光部、３８…光源、
１００…投射型映像表示装置、１０１…投射光学系、１０２…表示素子、１０３…表示素子駆動部、１０４…照明光学系、１０５…光源、１０６…電源、１０７…冷却部、１０８…音声出力部、１０９…不揮発性メモリ、１１０…メモリ、１１１…制御部、１１２…センサ、１１３…インタラクティブ機能部、１１４…映像入力部、１１５…音声入力部、１１６…通信部、１１７…操作信号入力部、
２００…映像出力装置、
３００…情報処理装置

Claims (14)

  1. 　スクリーンに対して映像を投射する投射型映像表示装置と、ユーザが操作するペン形状の指示器具と、を含む映像表示システムであって、
    　前記指示器具は、所定の波長の非可視光を発光する発光部を有し、
    　前記投射型映像表示装置は、前記スクリーン上における前記所定の波長を含む非可視光の反射光を撮影するセンサにより撮影された映像データから、前記指示器具により前記スクリーンに照射された前記所定の波長の非可視光の形状である発光パターンについてその位置と内容を認識し、認識された前記発光パターンの位置および内容に基づいて異なる処理内容を実行するインタラクティブ機能部を有する、映像表示システム。
  2. 　請求項１に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記投射型映像表示装置の前記インタラクティブ機能部は、前記発光パターンの内容に対応付けられた描画の属性により、前記発光パターンの位置の軌跡に基づいて前記スクリーン上に線もしくは図形を描画する、映像表示システム。
  3. 　請求項１に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記指示器具は、先端に前記発光部を有する本体と、前記発光部を覆う態様で前記本体の先端に装着された立体形状を有する部材であるペン先部と、を有し、
    　前記ペン先部は、前記所定の波長の非可視光を通す光透過部と、前記所定の波長の非可視光を遮断する光不透過部により形成された、前記発光パターンに対応する遮光パターンを有する、映像表示システム。
  4. 　請求項３に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記指示器具の前記ペン先部は、前記指示器具に対して脱着可能であり、第１の遮光パターンを有する第１のペン先部を、他の第２の遮光パターンを有する第２のペン先部に取り替え可能である、映像表示システム。
  5. 　請求項３に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記指示器具の前記ペン先部は可動部を有し、第１の遮光パターンを有する状態から、前記可動部の動作により他の第２の遮光パターンを形成する、映像表示システム。
  6. 　請求項５に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記ペン先部の前記可動部は、前記ペン先部が前記第２の遮光パターンを形成する所定の位置で動作を停止させる機構を有する、映像表示システム。
  7. 　請求項３に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記指示器具の前記本体は可動な操作部を有し、前記ペン先部が第１の遮光パターンを有する状態から、ユーザによる前記操作部の操作により前記ペン先部が他の第２の遮光パターンを形成する、映像表示システム。
  8. 　請求項７に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記指示器具は、前記ペン先部とは独立した遮光部を有し、ユーザによる前記操作部の操作により前記遮光部が移動することで前記ペン先部が前記第２の遮光パターンを形成する、映像表示システム。
  9. 　請求項３に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記指示器具は、前記本体の先端に有する第１の発光部と第１の遮光パターンを有する第１のペン先部に加え、前記本体の他端に第２の発光部と第２の遮光パターンを有する第２のペン先部を有する、映像表示システム。
  10. 　請求項９に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記投射型映像表示装置の前記インタラクティブ機能部は、前記第２の遮光パターンによって前記指示器具により前記スクリーン上に照射される前記発光パターンの位置の軌跡に基づいて、前記スクリーン上に既に描画されている線もしくは図形を消去する、映像表示システム。
  11. 　請求項１に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記投射型映像表示装置の前記インタラクティブ機能部は、認識された前記発光パターンの形状における突起の数に応じて異なる処理を実行する、映像表示システム。
  12. 　請求項１に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記投射型映像表示装置の前記インタラクティブ機能部は、認識された前記発光パターンの面積に応じて異なる処理を実行する、映像表示システム。
  13. 　請求項１に記載の映像表示システムにおいて、
    　前記投射型映像表示装置の前記インタラクティブ機能部は、ユーザにより前記指示器具によって前記スクリーン上の所定の領域内で操作が行われた場合に、前記所定の領域内で前記操作が行われた位置に応じて異なる処理を実行する、映像表示システム。
  14. 　スクリーンに対して映像を投射する投射型映像表示装置と、ユーザが操作するペン形状の指示器具と、情報処理装置と、を含む映像表示システムであって、
    　前記指示器具は、所定の波長の非可視光を発光する発光部を有し、
    　前記投射型映像表示装置は、前記スクリーン上における前記所定の波長を含む非可視光の反射光を撮影するセンサにより撮影された映像データを前記情報処理装置に送信し、
    　前記情報処理装置は、受信した前記映像データに基づいて、前記指示器具により前記スクリーンに照射された前記所定の波長の非可視光の形状である発光パターンについてその位置と内容を認識し、認識された前記発光パターンの位置および内容に基づいて異なる処理内容を前記投射型映像表示装置に実行させるインタラクティブ機能部を有する、映像表示システム。
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