JP2019096098A - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ツールバーを用いることなく容易に指示を行うことが可能な画像表示装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】プロジェクター１は、発光ペン３による指示位置（ＸＹＺ座標）を検出する位置検出部と、発光ペン３に設けられた操作ボタン３４ａが操作されたことを判定し、操作ボタン３４ａが操作されたと判定された場合に、描画モードの変更を行うモード変更部とを備え、モード変更部は、操作ボタン３４ａが操作されたと判定された際の指示位置のＺ座標が距離範囲Ｒ１内の場合には、描画ツールを変更し、操作ボタン３４ａが操作されたと判定された際の指示位置のＺ座標が距離範囲Ｒ２内の場合には、ペンの色を変更し、操作ボタン３４ａが操作されたと判定された際の指示位置のＺ座標が距離範囲Ｒ３内の場合には、ペン等の太さを変更することを特徴とする。【選択図】図８

Description

本発明は、画像を表示する画像表示装置及びその制御方法に関する。

プロジェクターで投写している画面に対して、タッチペンにより様々な操作を行うことが可能なシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のシステムでは、画面上に表示されるツールバーに対してタッチペンで操作を行うことにより、画面上に描画を行う際の描画色等の切り替えや、動作（終了等）の指示を行うことが可能になっている。

特開２００５−２８４５５９号公報

しかしながら、ツールバーを用いて指示を行う態様では、ツールバーにより画面の一部が隠れてしまったり、ツールバーが表示されている位置までユーザーが移動しなければならなかったりするため、ユーザーの利便性が損なわれてしまう場合があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る画像表示装置は、表示面に画像を表示する画像表示装置であって、前記表示面上において、指示体による指示位置を検出する位置検出部と、前記表示面と前記指示体との距離を検出する距離検出部と、前記指示体に設けられた操作部が操作されたことを判定する判定部と、前記操作部が操作されたと判定された場合に、所定の処理を行う処理部と、を備え、前記処理部は、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が第１の距離の場合には、第１の処理を行い、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が前記第１の距離とは異なる第２の距離の場合には、前記第１の処理とは異なる第２の処理を行うことを特徴とする。

この画像表示装置によれば、処理部は、指示体に設けられた操作部が操作された際の指示体と表示面との距離に応じて異なる処理を行うため、ユーザーは、ツールバーを用いることなく、様々な処理を簡単に画像表示装置に行わせることが可能となり、ユーザーの利便性が向上する。

［適用例２］上記適用例に係る画像表示装置において、前記指示位置の軌跡に基づいて、描画画像を生成する生成部と、前記描画画像を前記表示面に表示させる表示部と、をさらに備え、前記処理部は、前記描画画像の生成に係る描画モードが第１のモードの場合において、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が前記第１の距離の場合には、前記描画モードを前記第１のモードとは異なる第２のモードに変更し、前記描画モードが前記第１のモードの場合において、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が前記第２の距離の場合には、前記描画モードを前記第１のモード及び前記第２のモードとは異なる第３のモードに変更し、前記生成部は、前記処理部によって変更された描画モードに応じた態様で前記描画画像を生成することが望ましい。

この画像表示装置によれば、処理部は、指示体に設けられた操作部を操作する際の指示体と表示面との距離に応じて描画モードを変更するため、ユーザーは、描画画像の態様を、ツールバーを用いることなく簡単に変更することが可能となり、ユーザーの利便性が向上する。

［適用例３］上記適用例に係る画像表示装置において、前記描画モードのそれぞれは、第１のパラメーターと第２のパラメーターによって決定され、前記第２のモードは、前記第１のモードから前記第１のパラメーターを変化させて、前記第２のパラメーターを変化させない描画モードであり、前記第３のモードは、前記第１のモードから前記第２のパラメーターを変化させて、前記第１のパラメーターを変化させない描画モードであることが望ましい。

この画像表示装置によれば、複数のパラメーターで決定される描画モードに関し、指示体に設けられた操作部を操作する際の指示体と表示面との距離に応じて、異なるパラメーターを変化させるため、ユーザーは、描画モードを構成する複数のパラメーターのうち、所望のパラメーターを容易に変更することが可能となる。

［適用例４］上記適用例に係る画像表示装置において、前記第１のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って描画を行う描画モードであり、前記第２のモードは、描画済みの前記描画画像を前記指示位置の軌跡に沿って消去する描画モードであることを特徴とする。

この画像表示装置によれば、指示位置の軌跡に沿って描画を行う描画モードと、描画済みの画像を指示位置の軌跡に沿って消去する描画モードとを容易に切り替えることが可能となる。

［適用例５］上記適用例に係る画像表示装置において、前記第１のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って第１の色の線で描画を行う描画モードであり、前記第２のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って前記第１の色とは異なる第２の色の線で描画を行う描画モードであることを特徴とする。

この画像表示装置によれば、指示位置の軌跡に沿って第１の色の線で描画を行う描画モードと、第２の色の線で描画を行う描画モードとを容易に切り替えることが可能となる。

［適用例６］上記適用例に係る画像表示装置において、前記第１のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って第１の太さの線で描画を行う描画モードであり、前記第２のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って前記第１の太さとは異なる第２の太さの線で描画を行う描画モードであることを特徴とする。

この画像表示装置によれば、指示位置の軌跡に沿って第１の太さの線で描画を行う描画モードと、第２の太さの線で描画を行う描画モードとを容易に切り替えることが可能となる。

［適用例７］上記適用例に係る画像表示装置において、前記距離と、前記処理部による処理との対応付けを行う動作設定部をさらに備えることが望ましい。

この画像表示装置によれば、距離と処理との対応付けを行う動作設定部を備えているため、ユーザーは、距離と処理との対応付けを任意に設定することができる。

［適用例８］上記適用例に係る画像表示装置において、前記第２の距離は、前記第１の距離よりも長く、前記第２の距離に対応する距離範囲は、前記第１の距離に対応する距離範囲よりも広いことが望ましい。

この画像表示装置によれば、距離に対応する距離範囲が、表示面から遠くなるほど広くなるため、ユーザーが指示体と表示面との距離を目測する際に、表示面から遠くなるにつれて精度が低下してしまうことを補うことが可能となる。

［適用例９］本適用例に係る画像表示装置の制御方法は、表示面に画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、前記表示面上において、指示体による指示位置を検出し、前記表示面と前記指示体との距離を検出し、前記指示体に設けられた操作部が操作されたことを判定し、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が第１の距離の場合には、第１の処理を行い、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が前記第１の距離とは異なる第２の距離の場合には、前記第１の処理とは異なる第２の処理を行うことを特徴とする。

この画像表示装置の制御方法によれば、指示体に設けられた操作部が操作された際の指示体と表示面との距離に応じて異なる処理を行うため、ユーザーは、ツールバーを用いることなく、様々な処理を簡単に画像表示装置に行わせることが可能となり、ユーザーの利便性が向上する。

画像投写システムを示す斜視図。 プロジェクターの概略構成を示すブロック図。 プロジェクターが備える画像投写部の概略構成を示すブロック図。 発光ペンの概略構成を示すブロック図。 プロジェクターの制御部の概略構成を示すブロック図。 プロジェクターの描画モードの一覧を示す図。 モード変更部の動作を説明するためのフローチャート。 モード変更部の動作を説明するための説明図であり、投写面を横から見た図。

以下、本実施形態の画像投写システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の画像投写システム１００を示す斜視図である。
図１に示すように、画像投写システム１００は、画像表示装置としてのプロジェクター１と、指示体としての発光ペン３とを備えている。プロジェクター１は、外部から入力される画像情報又は予め内部に記憶されている画像情報に基づく画像（以降、「入力画像」とも呼ぶ。）を、表示面としての投写面Ｓｐに投写する。本実施形態のプロジェクター１は、固定部材Ｔを介して壁面に固定されており、同じ壁面に沿って配置されている投写面Ｓｐに向けて画像を投写する。投写面Ｓｐとしては、例えば、スクリーンやホワイトボード等を用いることができるが、壁面自体に画像を投写する態様であってもよい。

また、プロジェクター１は、投写面Ｓｐ上の検出領域Ａｄを含む範囲を撮像可能になっており、発光ペン３の発光部３５から発せられる光の位置に基づいて、検出領域Ａｄ内で発光ペン３により指示された位置（指示位置）を検出することができる。このため、ユーザーがこの発光ペン３で投写面Ｓｐ上に描画を行うような動作を行うと、プロジェクター１は、それまで投写していた入力画像上に、指示位置の軌跡に沿って線が描画されたような画像（以降、「描画画像」とも呼ぶ。）を重畳して投写することができる。発光ペン３の側面には、操作部としての操作ボタン３４ａが設けられており、ユーザーは、操作ボタン３４ａを操作（押圧）することにより、描画の態様（例えば、描画される線の色や太さ等）を規定する描画モードを変更することできる。

なお、本実施形態では、指示位置を検出可能な検出領域Ａｄは、プロジェクター１から画像が投写される投写領域Ａｐと等しいものとするが、投写領域Ａｐより広い範囲又は狭い範囲としてもよい。また、本実施形態では、発光ペン３は、赤外光を発するものとするが、他の波長域の光を発する態様であってもよい。

図２は、プロジェクター１の概略構成を示すブロック図であり、図３は、プロジェクター１が備える画像投写部１７の概略構成を示すブロック図である。
図２に示すように、プロジェクター１は、制御部１０と、記憶部１１と、入力操作部１２と、同期信号送信部１３と、撮像部１４と、画像情報入力部１５と、画像情報処理部１６と、表示部としての画像投写部１７とを一体的に備えて構成されている。プロジェクター１は、画像情報入力部１５に入力される画像情報に基づいて、画像投写部１７から投写面Ｓｐに画像を投写する。

制御部１０は、１つ又は複数のプロセッサーを備えて構成され、記憶部１１に記憶されている制御プログラムに従って動作することによりプロジェクター１の動作を統括制御する。

記憶部１１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリーを備えて構成される。ＲＡＭは、各種データ等の一時記憶に用いられ、ＲＯＭは、プロジェクター１の動作を制御するための制御プログラムや制御データ等を記憶する。また、記憶部１１は、画像投写部１７から投写するための画像情報を記憶していてもよい。

入力操作部１２は、ユーザーがプロジェクター１に対して各種指示を行うための複数の操作キーを備えている。入力操作部１２が備える操作キーとしては、電源のオンとオフとを切り替えるための「電源キー」、各種設定を行うためのメニューを表示させる「メニューキー」、メニューの項目を選択するための「方向キー」等がある。ユーザーが入力操作部１２の各種操作キーを操作すると、入力操作部１２は、ユーザーの操作内容に応じた操作信号を制御部１０に出力する。なお、遠隔操作が可能なリモコン（図示せず）を、入力操作部１２として用いる構成としてもよい。この場合、リモコンは、ユーザーの操作内容に応じた赤外線の操作信号を発信し、図示しないリモコン信号受信部がこれを受信して制御部１０に伝達する。

同期信号送信部１３は、発光ペン３に同期用のパルス信号（同期信号）を送信するための発光部を有している。発光部の光源としては、例えば、赤外光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられる。同期信号送信部１３は、制御部１０の制御に基づいて、周期的に（例えば、数十ヘルツ程度の周波数で）発光部を発光させて、発光ペン３に同期信号を送信する。発光ペン３は、この同期信号を周期的に受信し、受信した同期信号に同期したタイミングで繰り返し発光部３５を発光させる。

撮像部１４は、所定の距離を隔てて配置された第１カメラ１４ａ及び第２カメラ１４ｂを含んで構成されている。第１カメラ１４ａ及び第２カメラ１４ｂは、それぞれＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー、或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等の撮像素子（図示せず）を備えたカメラである。また、第１カメラ１４ａ及び第２カメラ１４ｂは、可視光を吸収して赤外光を透過させる赤外透過フィルターを有しており、この赤外透過フィルターを介して、発光ペン３から発せられる赤外光を撮像する。撮像部１４は、制御部１０の制御に基づいて投写面Ｓｐの検出領域Ａｄを撮像し、その撮像結果である画像情報（撮像画像情報）を制御部１０に出力する。制御部１０は、同期信号送信部１３から送信される同期信号に同期したタイミングで撮像部１４に撮像を行わせる。つまり、撮像部１４は、発光ペン３が発光するタイミングに合わせて撮像を繰り返す。

画像情報入力部１５は、コンピューターや画像再生装置等の外部の画像供給装置（図示せず）に接続され、画像供給装置から画像情報の供給を受ける。また、画像情報入力部１５は、制御部１０から、記憶部１１に記憶されている画像情報の供給を受けることができる。画像情報入力部１５は、入力された画像情報、即ち入力画像を表す画像情報を画像情報処理部１６に出力する。

画像情報処理部１６は、制御部１０の制御に基づいて、画像情報入力部１５から入力される画像情報に対して様々な処理を施し、処理後の画像情報を画像投写部１７のライトバルブ駆動部２４（図３参照）に出力する。例えば、画像情報処理部１６は、明るさやコントラスト等の画質を調整する処理や、描画画像やメニュー画像等のＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）画像を入力画像に重畳する処理等を必要に応じて画像情報に施す。

なお、画像情報入力部１５及び画像情報処理部１６は、１つ又は複数のプロセッサー等によって構成されてもよいし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の専用の処理装置によって構成されてもよい。

図３に示すように、画像投写部１７は、光源２１、光変調装置としての３つの液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、投写光学系２３、ライトバルブ駆動部２４等を備えて構成されている。画像投写部１７は、光源２１から射出された光を、液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂで変調して画像光を形成し、レンズ及びミラーの少なくとも一方を含む投写光学系２３からこの画像光を投写して投写面Ｓｐに画像を表示する。

光源２１は、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電型の光源ランプ、又は発光ダイオードや半導体レーザー等の固体光源を含んで構成されている。光源２１から射出された光は、図示しないインテグレーター光学系によって輝度分布が略均一な光に変換され、図示しない色分離光学系によって光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色光成分に分離された後、それぞれ液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに入射する。

液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、それぞれ一対の透明基板間に液晶が封入された透過型の液晶パネル等によって構成される。各液晶パネルには、マトリクス状に配列された複数の画素からなる矩形の画像形成領域２２ｉが形成されており、液晶に対して画素毎に駆動電圧を印加可能になっている。

ライトバルブ駆動部２４は、液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの画像形成領域２２ｉに画像を形成する。具体的には、ライトバルブ駆動部２４は、画像情報処理部１６から入力される画像情報に応じた駆動電圧を、画像形成領域２２ｉの各画素に印加し、各画素を画像情報に応じた光透過率に設定する。光源２１から射出された光は、液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの画像形成領域２２ｉを透過することによって画素毎に変調され、画像情報に応じた画像光が色光毎に形成される。形成された各色の画像光は、図示しない色合成光学系によって画素毎に合成されてカラー画像を表す画像光となり、投写光学系２３によって投写面Ｓｐに拡大投写される。この結果、投写面Ｓｐ上には、画像情報入力部１５に入力された画像情報に基づく画像が表示される。

図４は、発光ペン３の概略構成を示すブロック図である。
図４に示すように、発光ペン３は、制御部３０と、記憶部３１と、同期信号受信部３２と、先端スイッチ３３と、側面スイッチ３４と、発光部３５とを備えて構成される。

制御部３０は、１つ又は複数のプロセッサーを備えて構成され、記憶部３１に記憶されている制御プログラムに従って動作することにより発光ペン３の動作を統括制御する。

記憶部３１は、発光ペン３の動作を制御するための制御プログラムや制御データ等を記憶するメモリー等によって構成される。

同期信号受信部３２は、赤外光を受光する受光素子等によって構成され、プロジェクター１の同期信号送信部１３から周期的に送信される同期信号（赤外光のパルス信号）を受信して、制御部３０に出力する。

先端スイッチ３３は、発光ペン３の先端部（ペン先）に配置され、先端部を投写面Ｓｐに押し付ける操作が行われた場合等に、先端部の押圧を検知し、検知結果を制御部３０に出力する。

側面スイッチ３４は、発光ペン３の側面に配置された操作ボタン３４ａに対するユーザーの操作（押圧）を検知して、検知結果を制御部３０に出力する。

発光部３５は、発光ペン３の先端部の近傍に配置された光源（例えば、ＬＥＤ）を備えて構成され、制御部３０の制御に基づいて赤外光を発する。制御部３０は、同期信号受信部３２で周期的に受信される同期信号に同期して、発光部３５を繰り返し発光させる。具体的には、制御部３０は、例えば、同期信号の１周期を複数の期間（以降、「フェーズ」とも呼ぶ。）に区分し、このうちのいくつかの所定のフェーズ（以降、「位置検出用フェーズ」と呼ぶ。）では、発光部３５を必ず発光させ、他のフェーズ（以降、「状態判別用フェーズ」と呼ぶ。）では、先端スイッチ３３及び側面スイッチ３４の状態（押圧されているか否か）に基づいて、発光部３５の発光の有無を決定する。そして、制御部３０は、複数の周期に亘る発光部３５の発光状態の推移（以降、「発光シーケンス」とも呼ぶ。）によって、先端スイッチ３３の状態と、側面スイッチ３４の状態とをプロジェクター１に通知する。

図５は、プロジェクター１の制御部１０の概略構成を示すブロック図である。
図５に示すように、制御部１０は、制御プログラムによって実現される機能ブロックとして、撮像画像解析部２５と、位置検出部２６と、状態判別部２７と、インタラクティブ制御部２８と、モード変更部２９とを有している。

撮像画像解析部２５は、撮像部１４から入力される撮像画像情報に基づく画像、即ち第１カメラ１４ａ及び第２カメラ１４ｂが繰り返し撮像した撮像画像のそれぞれを解析し、撮像画像内の検出領域Ａｄの中から、発光ペン３が発した光を抽出する。撮像画像解析部２５は、撮像画像内の検出領域Ａｄに含まれる赤外光の像のうち、大きさが所定の範囲内のものを、発光ペン３の光であると判断して抽出し、所定の範囲外のものについては、ノイズと判断して抽出しない。

位置検出部２６は、撮像画像解析部２５の解析結果のうち、位置検出用フェーズで撮像された撮像画像を解析した結果に基づいて、発光ペン３の指示位置を検出する。本実施形態では、２つのカメラを用いて撮像しているため、三角測量の原理により、発光ペン３の指示位置の三次元位置を検出することができる。具体的には、位置検出部２６は、発光ペン３の指示位置の座標として、投写面Ｓｐ上の位置を表すＸＹ座標と、投写面Ｓｐからの距離を表すＺ座標とを検出する。ここで、入力画像上のＸＹ座標と、撮像画像上のＸＹ座標とは、事前に行われるキャリブレーション処理によって対応付けがなされており、位置検出部２６は、撮像画像上で抽出された指示位置のＸＹ座標を、入力画像上のＸＹ座標に変換することができる。位置検出部２６は、指示位置の変換後のＸＹ座標をインタラクティブ制御部２８に出力し、指示位置のＺ座標をモード変更部２９に出力する。

状態判別部２７は、撮像画像解析部２５の解析結果のうち、状態判別用フェーズで撮像された撮像画像を複数の周期に亘って解析した結果に基づいて、発光ペン３の発光シーケンスを認識する。そして、状態判別部２７は、認識した発光シーケンスに基づいて発光ペン３の先端スイッチ３３の状態と、側面スイッチ３４の状態とを判別する。状態判別部２７は、判別した先端スイッチ３３の状態を表す情報（先端スイッチ情報）をインタラクティブ制御部２８に出力し、側面スイッチ３４の状態を表す情報（側面スイッチ情報）をモード変更部２９に出力する。

インタラクティブ制御部２８は、位置検出部２６で特定された指示位置のＸＹ座標と、状態判別部２７によって判別された先端スイッチ３３の状態とに基づいて、プロジェクター１の動作を制御する。例えば、インタラクティブ制御部２８は、位置検出部２６で検出された入力画像上の指示位置（ＸＹ座標）にポインターを重畳して表示させる処理を画像情報処理部１６に行わせる。また、インタラクティブ制御部２８は、先端スイッチ３３が押圧された状態で発光ペン３による指示位置（ＸＹ座標）が移動した場合には、指示位置の軌跡に沿って線等を描画する処理、即ち描画画像を生成する処理を行い、生成した描画画像を入力画像に重畳して表示させる処理を画像情報処理部１６に行わせる。また、インタラクティブ制御部２８は、何らかのメニュー画像が投写されているときに、発光ペン３の先端スイッチ３３が押圧された場合には、指示位置（ＸＹ座標）に基づいてメニュー項目を選択する処理等を行う。

モード変更部２９は、位置検出部２６で特定された指示位置のＺ座標と、状態判別部２７によって判別された側面スイッチ３４の状態とに基づいて、プロジェクター１の描画モードを変更する。描画モードとは、インタラクティブ制御部２８が、指示位置（ＸＹ座標）の軌跡に沿って線等を描画する処理を行う際に、どのような態様で描画を行うのかを定める設定情報である。モード変更部２９は、操作ボタン３４ａが押圧されると、そのときの指示位置のＺ座標に基づいて、描画モードを変更する。

図６は、プロジェクター１の描画モードの一覧を示す図である。
図６に示すように、本実施形態では、Ｍ１〜Ｍ８の８つの描画モードでの描画が可能になっており、各描画モードは、３つのパラメーターによって決定される。１つ目のパラメーターは、描画ツールを示すパラメーターであり、指示位置の軌跡に沿って線の描画を行うための「ペン」と、描画済みの線を指示位置の軌跡に沿って消去するための「消しゴム」のいずれかの選択肢が選択される。２つ目のパラメーターは、ペンの色を示すパラメーターであり、線を黒色で描画する「黒」と、線を赤色で描画する「赤」のいずれかの選択肢が選択される。３つ目のパラメーターは、ペン及び消しゴムの太さを示すパラメーターであり、線の幅や消去する幅が比較的細い「細」と、比較的太い「太」のいずれかの選択肢が選択される。描画モードは、これら３つのパラメーターの各選択肢の組み合わせによって決定される。ただし、描画ツールとして「消しゴム」が選択された場合の動作は、ペンの色による影響を受けないため、Ｍ５とＭ７、及びＭ６とＭ８は、それぞれ実質的に同一の描画モードである。

ユーザーは、発光ペン３の操作ボタン３４ａを操作することによって描画モードを変更することができる。このとき、操作ボタン３４ａを操作する際の指示位置のＺ座標に応じて、変更するパラメーターを指定することができる。

図７は、モード変更部２９の動作を説明するためのフローチャートである。また、図８は、モード変更部２９の動作を説明するための説明図であり、投写面Ｓｐを横から見た図である。
図７に示すように、ステップＳ１０１では、モード変更部２９は、状態判別部２７によって判別された側面スイッチ３４の状態に基づいて、ユーザーにより操作ボタン３４ａが操作されたか否かを判断する。そして、操作ボタン３４ａが操作された場合には、ステップＳ１０２に処理を移し、操作ボタン３４ａが操作されていない場合には、本ステップを繰り返す。

操作ボタン３４ａが操作されてステップＳ１０２に処理が移行した場合には、モード変更部２９は、操作ボタン３４ａが操作されたときの指示位置のＺ座標Ｚｐ（図８参照）を位置検出部２６から取得する。

そして、ステップＳ１０３では、モード変更部２９は、取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが、距離範囲Ｒ１（第１の距離範囲）に含まれるか否かを判断する。図８に示すように、投写面Ｓｐの表面のＺ座標を０とし、投写面Ｓｐから垂直に正面（ユーザーがいる側）に向かう方向を＋Ｚ方向とするとき、距離範囲Ｒ１は、Ｚ座標が０以上で距離Ｄ１未満の範囲である。距離Ｄ１は、例えば５０ｍｍであり、この場合、距離範囲Ｒ１は、５０ｍｍの幅を有する。モード変更部２９は、取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが、距離範囲Ｒ１に含まれる場合にはステップＳ１０４に処理を移し、距離範囲Ｒ１に含まれない場合にはステップＳ１０５に処理を移す。

取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが距離範囲Ｒ１に含まれていてステップＳ１０４に処理が移行した場合には、モード変更部２９は、描画ツールを示すパラメーターを変更し、ステップＳ１０１に処理を戻す。具体的には、モード変更部２９は、現在選択されている描画ツールが「ペン」の場合には、描画ツールを「消しゴム」に変更し、現在選択されている描画ツールが「消しゴム」の場合には、描画ツールを「ペン」に変更する。

取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが距離範囲Ｒ１に含まれておらずステップＳ１０５に処理が移行した場合には、モード変更部２９は、取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが、距離範囲Ｒ２（第２の距離範囲）に含まれるか否かを判断する。図８に示すように、距離範囲Ｒ２は、Ｚ座標が距離Ｄ１以上で距離Ｄ２未満の範囲である。距離Ｄ２は、例えば１５０ｍｍであり、距離Ｄ１が５０ｍｍであるとすると、距離範囲Ｒ２は、１００ｍｍの幅を有する。モード変更部２９は、取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが、距離範囲Ｒ２に含まれる場合にはステップＳ１０６に処理を移し、距離範囲Ｒ２に含まれない場合にはステップＳ１０７に処理を移す。

取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが距離範囲Ｒ２に含まれていてステップＳ１０６に処理が移行した場合には、モード変更部２９は、ペンの色を示すパラメーターを変更し、ステップＳ１０１に処理を戻す。具体的には、モード変更部２９は、現在選択されているペンの色が「黒」の場合には、ペンの色を「赤」に変更し、現在選択されているペンの色が「赤」の場合には、ペンの色を「黒」に変更する。

取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが距離範囲Ｒ２に含まれておらずステップＳ１０７に処理が移行した場合には、モード変更部２９は、取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが、距離範囲Ｒ３（第３の距離範囲）に含まれるか否かを判断する。図８に示すように、距離範囲Ｒ３は、Ｚ座標が距離Ｄ２以上で距離Ｄ３未満の範囲である。距離Ｄ３は、例えば３００ｍｍであり、距離Ｄ２が１５０ｍｍであるとすると、距離範囲Ｒ３は、１５０ｍｍの幅を有する。モード変更部２９は、取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが、距離範囲Ｒ３に含まれる場合にはステップＳ１０８に処理を移す。一方、指示位置のＺ座標Ｚｐが距離範囲Ｒ３に含まれない場合には、モード変更部２９は、描画モード（パラメーター）を変更する処理を行わずにステップＳ１０１に処理を戻す。

取得した指示位置のＺ座標Ｚｐが距離範囲Ｒ３に含まれていてステップＳ１０８に処理が移行した場合には、モード変更部２９は、ペン及び消しゴムの太さを示すパラメーターを変更し、ステップＳ１０１に処理を戻す。具体的には、モード変更部２９は、現在選択されている太さが「細」の場合には、太さを「太」に変更し、現在選択されている太さが「太」の場合には、太さを「細」に変更する。

このように、ユーザーが、投写面Ｓｐから距離Ｄ３未満の範囲内で発光ペン３の操作ボタン３４ａを操作すると、モード変更部２９は、描画モードを構成するパラメーターのうち、投写面Ｓｐからの距離に応じたパラメーターのみを変更し、他のパラメーターについては変更しない。例えば、現在の描画モードがＭ１（描画ツール：「ペン」、色：「黒」、太さ：「細」）の場合において、ユーザーが、距離範囲Ｒ３内に指示位置を位置させて操作ボタン３４ａを操作すると、太さが「細」から「太」に変更され、描画モードはＭ２（描画ツール：「ペン」、色：「黒」、太さ：「太」）に変更される。また、現在の描画モードがＭ１（描画ツール：「ペン」、色：「黒」、太さ：「細」）の場合において、ユーザーが、距離範囲Ｒ２内に指示位置を位置させて操作ボタン３４ａを操作すると、ペンの色が「黒」から「赤」に変更され、描画モードはＭ３（描画ツール：「ペン」、色：「赤」、太さ：「細」）に変更される。

描画モードの変更後に、ユーザーが発光ペン３の先端を投写面Ｓｐに押し付けて、発光ペン３で描画を行う動作を行うと、インタラクティブ制御部２８は、変更された描画モードに基づいて、描画動作に応じた描画画像を生成する。例えば、変更後の描画モードがＭ１（描画ツール：「ペン」、色：「黒」、太さ：「細」）の場合には、インタラクティブ制御部２８は、指示位置（ＸＹ座標）の軌跡に沿って黒く細い線で描画を行う。また、描画モードがＭ６（描画ツール：「消しゴム」、色：「黒」、太さ：「太」）又はＭ８（描画ツール：「消しゴム」、色：「赤」、太さ：「太」）の場合には、インタラクティブ制御部２８は、描画済みの線を、指示位置（ＸＹ座標）の軌跡に沿って太い線状に消去する。インタラクティブ制御部２８は、生成した描画画像の画像情報（描画画像情報）を画像情報処理部１６に逐次出力し、入力画像に描画画像を重畳させる処理を行わせる。

以上説明したように、本実施形態の画像投写システム１００、プロジェクター１及びそれらの制御方法によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態によれば、モード変更部２９は、発光ペン３に設けられた操作ボタン３４ａが操作された際の指示位置のＺ座標Ｚｐ、即ち操作ボタン３４ａが操作された際の発光ペン３と投写面Ｓｐとの距離に応じて描画モードを変更するため、ユーザーは、描画画像の態様を、ツールバーを用いることなく簡単に変更することが可能となり、ユーザーの利便性が向上する。

（２）本実施形態によれば、複数のパラメーター（描画ツール、ペンの色、ペン等の太さ）で決定される描画モードに関し、発光ペン３の操作ボタン３４ａを操作する際の指示位置のＺ座標Ｚｐに応じて、異なるパラメーターを変化させるため、ユーザーは、描画モードを構成する複数のパラメーターのうち、所望のパラメーターを容易に変更することが可能となる。

（３）本実施形態によれば、距離範囲Ｒ１に描画ツールを示すパラメーターを対応付けているため、指示位置の軌跡に沿って描画を行う描画モードと、描画済みの画像を指示位置の軌跡に沿って消去する描画モードとを容易に切り替えることが可能となる。

（４）本実施形態によれば、距離範囲Ｒ２にペンの色を示すパラメーターを対応付けているため、指示位置の軌跡に沿って黒色の線で描画を行う描画モードと、赤色の線で描画を行う描画モードとを容易に切り替えることが可能となる。

（５）本実施形態によれば、距離範囲Ｒ３にペン及び消しゴムの太さを示すパラメーターを対応付けているため、指示位置の軌跡に沿って細い線で描画を行う描画モードと、太い線で描画を行う描画モードとを容易に切り替えることが可能となる。

（６）本実施形態によれば、距離範囲Ｒ１〜Ｒ３が、投写面Ｓｐから遠い距離範囲ほど幅が広くなるように設定されているため、ユーザーが発光ペン３と投写面Ｓｐとの距離を目測する際に、投写面Ｓｐから遠くなるにつれて精度が低下してしまうことを補うことが可能となる。

なお、上記実施形態において、指示位置のＺ座標を検出する際の位置検出部２６は、投写面Ｓｐと発光ペン３との距離を検出する距離検出部に相当する。また、状態判別部２７によって判別された側面スイッチ３４の状態に基づいて、ユーザーにより操作ボタン３４ａが操作されたか否かを判断する際のモード変更部２９は、判定部に相当する。また、描画モードを変更する際のモード変更部２９は、処理部に相当する。また、指示位置の軌跡に沿って描画画像を生成する処理を行う際のインタラクティブ制御部２８は、生成部に相当する。

（変形例）
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

上記実施形態では、２つのカメラ（第１カメラ１４ａ及び第２カメラ１４ｂ）で撮像した撮像画像に基づいて、指示位置のＺ座標Ｚｐを検出するようにしているが、この構成に限定されない。例えば、構造化光を投写する方式や、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式等を用いて、発光ペン３（指示位置）のＺ座標Ｚｐを求めるようにしてもよい。また、投写面Ｓｐまでの距離を測定する距離測定手段を発光ペン３に備えるようにして、測定結果をプロジェクター１に送信する構成としてもよい。

上記実施形態では、発光ペン３は、先端スイッチ３３及び側面スイッチ３４の状態を、発光部３５の発光シーケンスによってプロジェクター１に通知しているが、この態様に限定されない。例えば、プロジェクター１と発光ペン３の双方に、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等によって無線通信を行うための通信部を備えるようにして、これら通信部を介して通知するようにしてもよい。この場合には、プロジェクター１は、発光ペン３に送信する同期信号についても、通信部を介して送信してもよい。

上記実施形態では、撮像部１４は、発光ペン３が発する赤外光を撮像する構成になっているが、この構成に限定されない。例えば、撮像部１４が可視光の撮像を行い、その撮像画像からパターンマッチングやエッジ検出等によって指示体を検出する構成としてもよい。この構成によれば、発光ペン３のような光を発する指示体を用いる必要がなくなる。

上記実施形態では、描画ツール、色、太さの３つのパラメーターによって描画モードが決定されるが、描画モードを定めるパラメーターの数は、３つに限定されず、３つ未満でも４つ以上であってもよい。また、描画モードを定めるパラメーターとして、線種（例えば、実線や破線等）を示すパラメーターが含まれていてもよい。また、描画モードには、矩形を描画するための描画モードや円を描画するための描画モード等が含まれていてもよい。

上記実施形態では、各パラメーター（描画ツール、色、太さ）は、それぞれ２つの選択肢を含んでいるが、選択肢の数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。例えば、ペンの色を示すパラメーターの選択肢として、「黒」及び「赤」とともに「青」の選択肢が含まれていてもよい。この場合には、操作ボタン３４ａが操作される度に、「黒」→「赤」→「青」→「黒」…のように、選択肢が循環的に切り替わるようにすることで、選択肢が３つ以上であっても、これらを容易に変更することが可能となる。

上記実施形態では、距離範囲Ｒ１が描画ツールに対応付けられ、距離範囲Ｒ２がペンの色に対応付けられ、距離範囲Ｒ３がペン及び消しゴムの太さに対応付けられているが、距離範囲Ｒ１〜Ｒ３とパラメーターとの対応関係は上記に限定されない。
また、距離範囲Ｒ１〜Ｒ３とパラメーター（描画ツール、色、太さ）との対応関係をユーザーが任意に設定可能な構成としてもよい。例えば、制御部１０が、画像情報処理部１６に指示をして、距離範囲Ｒ１〜Ｒ３とパラメーターとを対応付けるためのメニュー画像を重畳して表示させ、このメニュー画像により、ユーザーに距離範囲Ｒ１〜Ｒ３毎に任意のパラメーターを設定させる構成にすることができる。そして、制御部１０は、ユーザーの設定結果に基づいて、距離範囲Ｒ１〜Ｒ３とパラメーターとを対応付ける。このような構成にすれば、例えば、投写面Ｓｐに近い距離範囲Ｒ１に、変更の頻度が高いパラメーターを対応付けることにより、描画モードを変更する際の利便性をさらに向上させることができる。なお、この構成において、ユーザーの設定結果に基づいて距離範囲Ｒ１〜Ｒ３とパラメーターとを対応付ける際の制御部１０が動作設定部に相当する。また、このメニュー画像を用いて、パラメーターの選択肢の数（例えば、ペンの色数）やその種類（例えば、選択肢に含めるペンの色）をユーザーが任意に設定できるようにしてもよい。

上記実施形態では、距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を閾値として、指示位置のＺ座標Ｚｐが閾値以上か未満かによって距離範囲Ｒ１〜Ｒ３を決定するようにしているが、この態様に限定されない。例えば、距離範囲Ｒ１，Ｒ２間、及び距離範囲Ｒ２，Ｒ３間に、操作ボタン３４ａの操作が無効になる無効範囲を設けるようにしてもよい。このような態様にすれば、指示位置のＺ座標Ｚｐが閾値近傍にある場合に、期待と異なるパラメーターが変更されてしまうことを抑制できる。

上記実施形態では、操作ボタン３４ａが操作された際に、制御部１０（モード変更部２９）が描画モードを変更する処理を行う態様について説明したが、操作ボタン３４ａの操作時になされる処理は、描画モードの変更に限定されない。例えば、制御部１０は、プロジェクター１の画質調整モード（カラーモード）を変更する処理や、画像の表示状態（拡大や縮小等）を変更する処理を行うようにしてもよい。また、プレゼンテーション用のスライドを投写している際に操作ボタン３４ａが操作された場合には、指示位置のＺ座標Ｚｐに基づいて、制御部１０が次のスライドに進める命令や、前のスライドに戻す命令を、画像供給装置に送信する処理を行うようにしてもよい。上記のような場合には、制御部１０が処理部に相当する。

上記実施形態では、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを用いているが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。また、入射した光の射出方向を、画素としてのマイクロミラー毎に制御することにより、光源２１から射出された光を変調するデジタルミラーデバイス等を用いることもできる。また、色光別に複数の光変調装置を備える構成に限定されず、１つの光変調装置で複数の色光を時分割で変調する構成としてもよい。

上記実施形態では、画像表示装置の例として、プロジェクター１について説明したが、画像表示装置はプロジェクター１に限定されず、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等、他の画像表示装置であってもよい。

１…プロジェクター、３…発光ペン、１０…制御部、１１…記憶部、１２…入力操作部、１３…同期信号送信部、１４…撮像部、１４ａ…第１カメラ、１４ｂ…第２カメラ、１５…画像情報入力部、１６…画像情報処理部、１７…画像投写部、２１…光源、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ…液晶ライトバルブ、２２ｉ…画像形成領域、２３…投写光学系、２４…ライトバルブ駆動部、２５…撮像画像解析部、２６…位置検出部、２７…状態判別部、２８…インタラクティブ制御部、２９…モード変更部、３０…制御部、３１…記憶部、３２…同期信号受信部、３３…先端スイッチ、３４…側面スイッチ、３４ａ…操作ボタン、３５…発光部、１００…画像投写システム、Ａｄ…検出領域、Ａｐ…投写領域、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…距離、Ｒ１〜Ｒ３…距離範囲、Ｓｐ…投写面、Ｔ…固定部材。

Claims (9)

1. 表示面に画像を表示する画像表示装置であって、
   前記表示面上において、指示体による指示位置を検出する位置検出部と、
   前記表示面と前記指示体との距離を検出する距離検出部と、
   前記指示体に設けられた操作部が操作されたことを判定する判定部と、
   前記操作部が操作されたと判定された場合に、所定の処理を行う処理部と、
   を備え、
   前記処理部は、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が第１の距離の場合には、第１の処理を行い、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が前記第１の距離とは異なる第２の距離の場合には、前記第１の処理とは異なる第２の処理を行うことを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置であって、
   前記指示位置の軌跡に基づいて、描画画像を生成する生成部と、
   前記描画画像を前記表示面に表示させる表示部と、をさらに備え、
   前記処理部は、前記描画画像の生成に係る描画モードが第１のモードの場合において、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が前記第１の距離の場合には、前記描画モードを前記第１のモードとは異なる第２のモードに変更し、前記描画モードが前記第１のモードの場合において、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が前記第２の距離の場合には、前記描画モードを前記第１のモード及び前記第２のモードとは異なる第３のモードに変更し、
   前記生成部は、前記処理部によって変更された描画モードに応じた態様で前記描画画像を生成することを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項２に記載の画像表示装置であって、
   前記描画モードのそれぞれは、第１のパラメーターと第２のパラメーターによって決定され、
   前記第２のモードは、前記第１のモードから前記第１のパラメーターを変化させて、前記第２のパラメーターを変化させない描画モードであり、前記第３のモードは、前記第１のモードから前記第２のパラメーターを変化させて、前記第１のパラメーターを変化させない描画モードであることを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項２又は３に記載の画像表示装置であって、
   前記第１のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って描画を行う描画モードであり、前記第２のモードは、描画済みの前記描画画像を前記指示位置の軌跡に沿って消去する描画モードであることを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項２又は３に記載の画像表示装置であって、
   前記第１のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って第１の色の線で描画を行う描画モードであり、前記第２のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って前記第１の色とは異なる第２の色の線で描画を行う描画モードであることを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項２又は３に記載の画像表示装置であって、
   前記第１のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って第１の太さの線で描画を行う描画モードであり、前記第２のモードは、前記指示位置の軌跡に沿って前記第１の太さとは異なる第２の太さの線で描画を行う描画モードであることを特徴とする画像表示装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
   前記距離と、前記処理部による処理との対応付けを行う動作設定部をさらに備えることを特徴とする画像表示装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
   前記第２の距離は、前記第１の距離よりも長く、前記第２の距離に対応する距離範囲は、前記第１の距離に対応する距離範囲よりも広いことを特徴とする画像表示装置。
9. 表示面に画像を表示する画像表示装置の制御方法であって、
   前記表示面上において、指示体による指示位置を検出し、
   前記表示面と前記指示体との距離を検出し、
   前記指示体に設けられた操作部が操作されたことを判定し、
   前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が第１の距離の場合には、第１の処理を行い、前記操作部が操作されたと判定された際の前記距離が前記第１の距離とは異なる第２の距離の場合には、前記第１の処理とは異なる第２の処理を行うことを特徴とする画像表示装置の制御方法。

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