JP7014009B2 - 操作デバイス、位置検出システム及び操作デバイスの制御方法 - Google Patents

操作デバイス、位置検出システム及び操作デバイスの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、操作デバイス、位置検出システム及び操作デバイスの制御方法に関する。
従来、操作面に対する操作に利用される操作デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、先端部が座標入力面に接触したかを判定するスイッチ手段を有する専用の発光ペン（指示部材）を開示する。
特開２００５－１６５８３１号公報
操作デバイスは、他の装置と連携するべく通信を行う必要があり、消費電力が大きい。このため、消費電力を削減して長寿命化を図りたいという要望がある。
本発明は、操作の検出精度の低下を抑制しつつ、消費電力を削減することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、操作面に対する操作に利用される操作デバイスであって、発光部と、前記発光部を発光させることで信号光を送信する制御部と、を備え、前記制御部は、前記操作面に接触していない状態で前記発光部を第１発光モードで発光させ、前記操作面に接触している状態で前記発光部を前記第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光させる。
この構成によれば、操作面に接触している状態では、第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光部を発光させることにより、操作の検出精度の低下を抑制しつつ、操作デバイスの消費電力を削減することができる。
また、本発明は、前記制御部は、前記第１及び第２発光モードで前記発光部を周期的に発光させ、前記第１及び第２発光モードは、１周期に、複数回の発光期間を含み、前記第２発光モードの発光時間は、前記第１発光モードの発光時間よりも短い。
この構成によれば、第２発光モードである場合の発光時間が、第１発光モードである場合の発光時間よりも短いため、操作デバイスを第２発光モードで発光させる場合の消費電力を削減することができる。
また、本発明は、前記発光部に供給する電流を調整する調整部を備え、前記制御部は、前記調整部を制御して、前記第２発光モードにおいて、前記発光部に供給する電流量を、前記第１発光モードにおいて、前記発光部に供給する電流量よりも低くする。
この構成によれば、第２発光モードにおいて発光部に供給する電流量が、第１発光モードにおいて発光部に供給する電流量よりも低いので、操作デバイスを第２発光モードで発光させる場合の消費電力を削減することができる。
また、本発明は、前記制御部は、前記第２発光モードにおいて、前記操作面としてのスクリーンの光学特性に基づいて、前記発光部を発光させる光量を変更する。
この構成によれば、発光部の発光量を、スクリーンの光学特性に基づいて最適な光量に変更し、操作デバイスの消費電力をさらに削減することができる。
また、本発明は、前記操作面への接触を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部が前記操作面への接触を検出していない状態では、前記第１発光モードにより前記発光部を発光させ、前記検出部が前記操作面への接触を検出している状態では、前記第２発光モードにより前記発光部を発光させる。
この構成によれば、検出部により検出される操作面への接触の有無により、発光部を第１発光モード又は第２発光モードで発光させることができる。
上記課題を解決するため、本発明は、操作面に対する操作に利用される操作デバイスと、前記操作デバイスを用いた操作を検出する検出装置と、を備える位置検出システムであって、前記操作デバイスは、発光部と、前記発光部を発光させることで信号光を送信する制御部と、を備え、前記制御部は、前記操作面に接触していない状態で前記発光部を第１発光モードで発光させ、前記操作面に接触している状態で前記発光部を前記第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光させ、前記検出装置は、前記操作デバイスが発する光を検出する光検出部と、前記光検出部の検出状態に基づいて、前記操作面における前記操作デバイスを用いた操作を検出する検出制御部と、を備える。
この構成によれば、操作面に接触している状態では、第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光部を発光させることにより、操作の検出精度の低下を抑制しつつ、操作デバイスの消費電力を削減することができる。
上記課題を解決するため、本発明は、発光部を備え、操作面に対する操作に利用される操作デバイスの制御方法であって、前記操作デバイスが前記操作面に接触している状態であるか否かを検出し、前記操作面に接触していない状態が検出された場合、前記発光部を第１発光モードで発光させ、前記操作面に接触している状態が検出された場合、前記発光部を前記第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光させる。
この構成によれば、操作面に接触している状態では、第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光部を発光させることにより、操作の検出精度の低下を抑制しつつ、操作デバイスの消費電力を削減することができる。
位置検出システムの構成を示す斜視図。 プロジェクター及び指示体の構成を示す構成図。 第１発光モードでのプロジェクター及び指示体の発光シーケンスを示す図。 連続する３サイクルでの指示体の発光シーケンスを示す図。 連続する３サイクルでの指示体の発光シーケンスを示す図。 位置検出システムの側面図。 位置検出システムの側面図。 第２発光モードでのプロジェクター及び指示体の発光シーケンスを示す図。 指示体の他の構成を示す構成図。 指示体の動作を示すフローチャート。
［位置検出システムの構成］
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、位置検出システム１の構成を示す斜視図である。本実施形態の位置検出システム１は、操作デバイスとして動作する指示体５０と、検出装置として動作するプロジェクター１００とを備える。
指示体５０は、使用者が手に持って使用するペン型の指示体であり、発光可能な先端部５１、使用者が把持する軸部５２等を有する。先端部５１には近赤外光を発光するＬＥＤ等の光源が搭載されている。指示体５０は、先端部５１が操作面に接触した状態において所定の発光間隔で発光する。また、指示体５０は、先端部５１が操作面に接触していない状態（以下、この状態をホバリング状態という）でも所定の発光間隔で発光する。また、図１には、１本の指示体５０を示すが、同時に使用可能な指示体５０の本数は１本に限らず、複数本の指示体５０を同時に使用することも可能である。
プロジェクター１００は、いわゆる短焦点のプロジェクターであり、支持部材３３によってスクリーン板３１の前方かつ上方に固定される。スクリーン板３１には、スクリーンＳＳが形成される。スクリーンＳＳは、スクリーン板３１の前面に形成される。スクリーン板３１の前面とは、プロジェクター１００によって画像が投射される側の面である。図１には、スクリーンＳＳを鉛直に配置した場合を示すが、スクリーンＳＳを水平に配置し、プロジェクター１００が水平に配置されたスクリーンＳＳに画像を投射することも可能である。また、スクリーンＳＳは、壁面に壁掛けされた幕であってもよいし、家具の一面であってもよく、壁面や床面をスクリーンＳＳとして利用する態様であってもよい。本実施形態において、スクリーンＳＳは、画像が投射される部材の表面を指す。
プロジェクター１００は、スクリーンＳＳに画像光を投射して画像（以下、投射画像という）を表示する。プロジェクター１００は、例えば、プロジェクター１００の投射画像メモリー１２５（図２参照）に記憶された画像データ、又は画像データを供給する画像供給装置（不図示）から供給された画像データに基づいて画像光を生成する。また、スクリーンＳＳには投射画面ＰＳが形成される。投射画面ＰＳは、プロジェクター１００の通常の使用状態において、プロジェクター１００が投射画像を投射可能な領域を指す。
また、プロジェクター１００は、撮像部１５０（図２参照）を備える。撮像部１５０は、少なくとも投射画面ＰＳを含む範囲を撮像して撮像画像データを生成する。本実施形態では、プロジェクター１００がスクリーンＳＳの斜め上方に設置されるため、撮像部１５０は、スクリーンＳＳを含む範囲を斜め上方から撮像する。指示体５０の発光タイミングに合わせて撮像部１５０に撮像を実行させることで、撮像画像データには、指示体５０の発光が撮像される。プロジェクター１００は、撮像画像データを解析して、指示体５０の指示位置を検出する。
［プロジェクター１００及び指示体５０の構成］
図２は、プロジェクター１００及び指示体５０の構成を示す構成図である。まず、プロジェクター１００の構成について説明する。
プロジェクター１００は、制御部１１０と、投射画像生成部１２０と、投射部１３０と、信号光送信部１４０と、撮像部１５０と、位置検出部１６０とを備える。
制御部１１０は、ＣＰＵ等のプロセッサー、メモリー等の記憶装置及び各種周辺回路を備える。つまり、制御部１１０は、コンピューターとしての機能を備える。制御部１１０は、記憶装置に格納されたプログラムをプロセッサーが実行することによって、プロジェクター１００の各部を制御する。また、制御部１１０は、複数のプロセッサー又は半導体チップを備える構成であってもよい。
制御部１１０は、プロジェクター１００の各部を制御して、スクリーンＳＳに投射画像を投射させる。また、制御部１１０は、後述する位置検出部１６０の検出結果に基づいて、スクリーンＳＳに対する指示体５０による操作を検出する。また、制御部１１０は、指示体５０による操作により指示された内容を判定し、判定結果に基づいて投射画像生成部１２０を制御する。具体的には、制御部１１０は、投射画像生成部１２０に、投射画像メモリー１２５に描画した投射画像を変更させる処理を実行させる。
投射画像生成部１２０は、投射画像を記憶する投射画像メモリー１２５を有する。投射画像メモリー１２５は、投射部１３０が投射する画像をフレーム単位で格納する、いわゆるフレームメモリーである。
投射画像生成部１２０は、画像データに基づいて、スクリーンＳＳ上に投射される投射画像を投射画像メモリー１２５に描画する。投射画像生成部１２０は、投射画像メモリー１２５に描画した画像を示す画像信号を後述する光変調部１３２に出力して、投射部１３０により投射画面ＰＳを投射させる。
また、投射画像生成部１２０は、投射画像メモリー１２５に描画した画像に対する画像処理を実行する。例えば、投射画像生成部１２０は、投射画面ＰＳの台形歪み等を補正する幾何補正処理、投射画面ＰＳを拡大または縮小するデジタルズーム処理、投射画面ＰＳの色調等を補正する色補正処理等を実行する。
投射部１３０は、投射画像生成部１２０で処理された画像をスクリーンＳＳ上に投射する。投射部１３０は、光源１３１、光変調部１３２及び投射レンズ１３３を備える。
光源１３１は、キセノンランプや、超高圧水銀ランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、レーザー光源等の光源を備える。また、光源１３１は、光源が発した光を光変調部１３２に導くリフレクター及び補助リフレクターを備えていてもよい。さらに、光源１３１は、投射光の光学特性を高めるためのレンズ群、偏光板、又は光源が発した光の光量を光変調部１３２に至る経路上で低減させる調光素子等（いずれも図示略）を備えていてもよい。
光変調部１３２は、投射画像メモリー１２５から入力される画像信号に従って光源１３１から入射される光を変調して投射画像光ＩＭＬを形成する。投射画像光ＩＭＬは、典型的には、ＲＧＢの３色の可視光を含むカラー画像光である。
投射レンズ１３３は、光変調部１３２により変調された投射画像光ＩＭＬをスクリーンＳＳに投射して、スクリーンＳＳ上に結像させるレンズ群である。投射レンズ１３３は、スクリーンＳＳに投射される画像を拡大又は縮小させるズーム機構や、フォーカスの調整を行うフォーカス調整機構を備えていてもよい。
信号光送信部１４０は、指示体５０の発光タイミングを、撮像部１５０の撮像タイミングに同期させるための信号である装置信号光ＡＳＬを出力する。装置信号光ＡＳＬは、指示体５０が後述する信号光受信部５３により受信可能な近赤外光の信号である。信号光送信部１４０は、プロジェクター１００の起動中、装置信号光ＡＳＬを定期的に送信する。
装置信号光ＡＳＬは、例えば、指示体５０に、指示体信号光ＰＳＬを送信させるタイミングを指定する制御信号である。指示体信号光ＰＳＬは、予め定められた発光パターンを有する近赤外光である。指示体５０は、例えば、装置信号光ＡＳＬを受信したタイミングに同期して、指示体信号光ＰＳＬを送信する。このため、プロジェクター１００は、指示体５０が指示体信号光ＰＳＬを発光するタイミングに合わせて、撮像部１５０に撮像を実行させることが可能となる。指示体信号光ＰＳＬは、本発明の「信号光」に相当する。
撮像部１５０は、本発明の「光検出部」として動作し、指示体５０の先端発光部５５が発する近赤外光を受光するＣＭＯＳやＣＣＤなどの撮像素子、撮像素子に像を結像する光学系、撮像素子へ入射する光を制限する絞りなど（いずれも不図示）を備える。撮像部１５０は、スクリーンＳＳを含む範囲を撮像して撮像画像データを生成する。撮像部１５０は、指示体５０が発する指示体信号光ＰＳＬを受光して撮像する。撮像部１５０により生成された撮像画像データは、位置検出部１６０に出力される。撮像画像データに指示体信号光ＰＳＬが撮像された状態が本発明の「検出状態」に相当する。また、撮像部１５０は、フィルター等の切替えにより、可視光も受光可能である。
位置検出部１６０は、本発明の「検出制御部」として動作し、撮像部１５０が生成した撮像画像データから指示体信号光ＰＳＬを検出する。位置検出部１６０は、検出した指示体信号光ＰＳＬの像に基づいて撮像画像データにおける指示体５０の指示位置を特定する。
次に、指示体５０の構成について説明する。
指示体５０は、先端部５１、軸部５２、信号光受信部５３、先端スイッチ５４、先端発光部５５、ボタンスイッチ５６、電源部５７及び制御部５８を備える。
信号光受信部５３は、プロジェクター１００により送信される装置信号光ＡＳＬを受信する。信号光受信部５３は、装置信号光ＡＳＬを受信したタイミングを示す制御信号や、装置信号光ＡＳＬをデコードして得られるデータ等を制御部５８に出力する。
先端スイッチ５４は、先端部５１がスクリーンＳＳに接触して先端部５１が押下されるとオンし、先端部５１とスクリーンＳＳとの接触が解放されるとオフするスイッチである。先端スイッチ５４は、本発明の「検出部」に相当する。
先端発光部５５は、近赤外光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含み、制御部５８により点灯状態が制御され、近赤外光である指示体信号光ＰＳＬが出力される。先端発光部５５は、本発明の「発光部」に相当する。
ボタンスイッチ５６は、指示体５０の軸部５２に設けられるスイッチであり、先端スイッチ５４と同一の機能を有する。すなわち、先端スイッチ５４をオンする代わりに、ボタンスイッチ５６をオンする操作を行ってもよい。また、ボタンスイッチ５６に、先端スイッチ５４とは異なる機能を設定してもよい。
電源部５７は、一次電池、二次電池、光電池等の電池を備え、指示体５０の各部に電力を供給する。指示体５０は、電源部５７からの電源供給をオン／オフする電源スイッチを備えていてもよい。
制御部５８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサー、メモリー等の記憶装置及び各種周辺回路を備える。つまり、制御部５８は、コンピューターとしての機能を備える。制御部５８は、記憶装置に格納されたプログラムをプロセッサーが実行することによって、指示体５０の各部を制御する。また、制御部５８は、複数のプロセッサー又は半導体チップを備える構成であってもよい。
制御部５８は、信号光受信部５３から入力される制御信号に基づいて先端発光部５５を発光させる発光タイミングを決定する。制御部５８は、決定した発光タイミングで先端発光部５５を発光させて、指示体信号光ＰＳＬを出力させる。
図３は、装置信号光ＡＳＬ及び指示体信号光ＰＳＬの発光タイミングを示すタイミングチャートである。
ここで、指示体５０の発光タイミングを、撮像部１５０の撮像タイミングに同期させる方法を、図３に示す装置信号光ＡＳＬ及び指示体信号光ＰＳＬの発光タイミングを参照しながら説明する。
プロジェクター１００は、第１フェーズＰＨ１、第２フェーズＰＨ２、第３フェーズＰＨ３及び第４フェーズＰＨ４の４つのフェーズをこの順番に、繰り返し実行する。これら４つのフェーズを１周期（サイクル）として繰り返すことで、プロジェクター１００は、指示体５０の位置を特定し、指示体５０による操作を検出する。第１フェーズＰＨ１、第２フェーズＰＨ２、第３フェーズＰＨ３及び第４フェーズＰＨ４の各々は、本発明の「発光期間」に相当する。また、第１フェーズＰＨ１、第２フェーズＰＨ２、第３フェーズＰＨ３及び第４フェーズＰＨ４において、指示体５０の先端発光部５５が発光して指示体信号光ＰＳＬを送信する時間が本発明の「発光時間」に相当する。
第１フェーズＰＨ１は、同期用のフェーズである。第１フェーズＰＨ１では、プロジェクター１００が同期信号である装置信号光ＡＳＬを送信する。第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４の間隔は予め設定されており、指示体５０は、装置信号光ＡＳＬを受信することにより第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４の各々のフェーズの開始タイミングを特定する。
また、指示体５０のボタンスイッチ５６が使用者により押下された場合、第１フェーズＰＨ１において指示体５０から指示体信号光ＰＳＬが送信される。図３において、第１フェーズＰＨ１に破線で示す指示体信号光ＰＳＬの波形は、ボタンスイッチ５６が押下された場合に送信される指示体信号光ＰＳＬの波形を示す。なお、第１フェーズＰＨ１において、プロジェクター１００が装置信号光ＡＳＬを送信するタイミングと、指示体５０が指示体信号光ＰＳＬを送信するタイミングとが重なることはない。
第２フェーズＰＨ２は、位置検出のフェーズである。第２フェーズＰＨ２において、指示体５０は、指示体信号光ＰＳＬを送信する。また、プロジェクター１００は、第２フェーズＰＨ２における指示体５０の発光タイミングに合わせて撮像部１５０に撮像を実行させて、指示体信号光ＰＳＬの像を撮像する。これにより、指示体５０の位置がプロジェクター１００により検出される。
第３フェーズＰＨ３は、指示体判定のフェーズである。第３フェーズＰＨ３において、指示体５０は、予め設定された発光パターンで発光する。
また、複数の指示体５０を用いて操作を行う場合、各指示体５０は異なる発光パターンで発光する。例えば、指示体５０Ａと指示体５０Ｂ（いずれも不図示）との２つの指示体５０により操作を行う場合について説明する。指示体５０Ａは、発光パターンとして「１００」が設定され、指示体５０Ｂは発光パターンとして「０１０」が設定されていると仮定する。指示体５０Ａ及び５０Ｂは、連続する３サイクルにおいて、「１」に対応したサイクルでは、第３フェーズＰＨ３で先端発光部５５を発光させ、「０」に対応したサイクルでは、第３フェーズＰＨ３で先端発光部５５を消灯させる。発光パターンが「１００」に設定された指示体５０Ａは、連続する３サイクルにおいて、最初の１サイクル目の第３フェーズＰＨ３で点灯し、２サイクル及び３サイクル目の第３フェーズＰＨ３では消灯する。１サイクルは、第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４を１回とする１周期である。また、発光パターンが「０１０」に設定された指示体５０Ｂは、１サイクル目の第３フェーズＰＨ３では消灯し、２サイクル目の第３フェーズＰＨ３で点灯し、３サイクル目の第３フェーズＰＨ３では消灯する。プロジェクター１００は、連続する３サイクルにおいて、第３フェーズＰＨ３での指示体５０Ａ及び指示体５０Ｂの発光状態を検出することで、指示体５０Ａと指示体５０Ｂとを区別する。
また、第３フェーズＰＨ３は、先端スイッチ５４がオンしているか否かをプロジェクター１００に通知するフェーズでもある。指示体５０は、先端スイッチ５４がオンしているか、オフしているかによって第３フェーズＰＨ３での発光パターンを切り替える。
図４及び図５は、第１サイクル、第２サイクル及び第３サイクルの連続する３サイクルでの指示体５０の発光パターンを示す図である。特に、図４は、指示体５０の先端部５１がスクリーンＳＳに接触し、先端スイッチ５４がオンしている場合の発光パターンを示す。また、図５は、指示体５０の先端部５１がスクリーンＳＳに接触しておらず、先端スイッチ５４がオフしている場合の発光パターンを示す。
例えば、指示体５０の発光パターンとして「１００」が設定されていると仮定する。指示体５０は、先端スイッチ５４がオンしている場合、図４に示すように、第１サイクルの第３フェーズＰＨ３において発光し、第２サイクル及び第３サイクルの第３フェーズＰＨ３では消灯する。また、指示体５０は、先端スイッチ５４がオフしている場合、図５に示すように、第１サイクルの第３フェーズＰＨ３では消灯し、第２サイクルの第３フェーズＰＨ３では点灯する。また、指示体５０は、第３サイクルの第３フェーズＰＨ３では消灯する。
プロジェクター１００は、第３フェーズＰＨ３での発光状態を検出することで、指示体５０の先端スイッチ５４がオフされているのか、オンされているのかを検出することができる。
第４フェーズＰＨ４は、第２フェーズＰＨ２と同様の位置検出のフェーズである。指示体５０は、第２フェーズＰＨ２と同様に、第４フェーズＰＨ４において指示体信号光ＰＳＬを送信する。また、プロジェクター１００は、第４フェーズＰＨ４における指示体５０の発光タイミングに合わせて撮像部１５０に撮像を実行させて、指示体信号光ＰＳＬの像を撮像する。
図３～図５を参照して説明した指示体５０の発光モードを第１発光モードという。詳細には、第１発光モードは、発光量を低減させることなく指示体５０を発光させる発光モードである。第１発光モードは、指示体５０の先端部５１が操作面であるスクリーンＳＳに接触せず、先端スイッチ５４がオフしている場合の先端発光部５５の発光モードである。
また、指示体５０は、第１発光モードの他に、第２発光モードを有している。第２発光モードは、先端発光部５５の発光量を第１発光モードよりも低減させた発光モードである。第２発光モードは、指示体５０の先端部５１が操作面であるスクリーンＳＳに接触し、先端スイッチ５４がオンしている場合の先端発光部５５の発光モードである。
第２発光モードについて次に説明する。まず、第２発光モードにおいて、先端発光部５５の発光量を低減させることが可能な理由について図６及び図７を参照しながら説明する。図６及び図７は、位置検出システム１の側面図である。図６及び図７において、スクリーンＳＳの左右に沿った方向をＸ軸方向と定義し、スクリーンＳＳの上下に沿った方向をＹ軸方向と定義し、スクリーンＳＳの法線方向をＺ軸方向と定義する。また、図６は、指示体５０がスクリーンＳＳから離れている場合を示し、図７は、指示体５０がスクリーンＳＳに接している場合を示す。
図６及び図７に示すように、プロジェクター１００は、支持部材３３によってスクリーン板３１の前方かつ上方に固定される。従って、撮像部１５０もスクリーン板３１の前方かつ上方に位置し、スクリーンＳＳの斜め上方の離れた位置からスクリーンＳＳを撮像する。このため、撮像部１５０の撮像画像データにより指示体５０の発光を検出できるようにするため、先端発光部５５を一定光量以上の光量で発光させている。
また、図６に示すように、撮像部１５０とスクリーンＳＳとの距離は、使用者が手に持った指示体５０とスクリーンＳＳとの距離よりも離れている。従って、撮像部１５０は、指示体５０を斜め上方向であって、後方から撮像することになる。このような配置において、図６に示すＰ１の位置で発光する指示体５０を撮像部１５０により撮像した場合、撮像画像データから検出される指示体５０のスクリーンＳＳ上の位置はＰ２の位置となる。また、先端発光部５５から出射された光がスクリーンＳＳで反射する位置は、Ｐ３の位置となる。図６には、スクリーンＳＳに入射される光の入射角θと、スクリーンＳＳで反射した光の反射角θとが等しい場合を示す。このように指示体５０がスクリーンＳＳから離れている場合、撮像画像データから検出される指示体５０の位置Ｐ２と、先端発光部５５から出射された光がスクリーンＳＳに反射する位置Ｐ３とは異なる位置となる。
また、図７に示すように指示体５０がスクリーンＳＳに接している場合、先端発光部５５の位置Ｐ１は、先端発光部５５から出射された光がスクリーンＳＳで反射する位置Ｐ３に一致する。すなわち、撮像部１５０の撮像する撮像画像データには、先端発光部５５から出射された光と、この光がスクリーンＳＳで反射した反射光とが同一の位置で撮像される。従って、指示体５０がスクリーンＳＳに接する場合と、スクリーンＳＳから離れている場合とで先端発光部５５を同じ光量で発光させても、撮像画像データには、指示体５０がスクリーンＳＳに接している場合のほうがより明るく撮像される。
このため本実施形態は、指示体５０がスクリーンＳＳに接している場合の先端発光部５５の発光量（明るさ）を、指示体５０がスクリーンＳＳに接していない場合の先端発光部５５の発光量（明るさ）よりも低減させる。指示体５０がスクリーンＳＳに接している場合、先端発光部５５の発光量を低減させても、直接光と反射光とが同一の位置で撮像されるため、プロジェクター１００は、撮像画像データから指示体５０の位置を特定することができる。すなわち、指示体５０がスクリーンＳＳに接している場合、撮像部１５０による指示体５０の検出精度の低下をさせることなく、指示体５０の消費電力を低減できる。
図８は、指示体５０が第２発光モードである場合の指示体５０の発光シーケンスを示す図である。
本実施形態は、第２発光モードにおいて指示体５０の先端発光部５５の発光量を低減させるため、第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４の各フェーズにおける先端発光部５５の発光時間を、第１発光モードでの先端発光部５５の発光時間よりも短くした。
図８において、指示体５０のモードが第２発光モードである場合の指示体信号光ＰＳＬの発光時間を「ａ」で示す。また、指示体５０の発光モードが第１発光モードである場合の指示体信号光ＰＳＬの発光時間を「ｂ」で示す。発光時間「ａ」は、発光時間「ｂ」よりも短い。これにより第２発光モードでの指示体５０の発光量が低減される。また、第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４のすべてのフェーズで発光時間を短くすることで、指示体５０の消費電力を最も削減できるが、第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４のいずれか少なくとも１つのフェーズで発光時間を短くしてもよい。この場合も指示体５０の消費電力を第１発光モードよりも削減できる。
また、第２発光モードでの指示体５０の発光量を低減させる他の方法として、先端発光部５５の発光量自体を変更することで、第２発光モードでの指示体５０の発光量を低減させてもよい。この場合の指示体５０の構成を、図９を参照しながら説明する。
図９は、指示体５０の他の構成を示す構成図である。
指示体５０は、本発明の「調整部」に相当する発光量制御部５９を備える。発光量制御部５９は、制御部５８及び電源部５７に接続され、制御部５８の制御により電源部５７から先端発光部５５に供給される電流量を調整する。発光量制御部５９は、指示体５０の発光モードが第２発光モードである場合に先端発光部５５に供給する電流量を、発光モードが第１発光モードである場合に先端発光部５５に供給する電流量よりも低くする。これにより、第２発光モードである場合の先端発光部５５の発光量を、第１発光モードである場合の先端発光部５５の発光量よりも低減することができる。
［指示体の動作フロー］
図１０は、指示体５０の動作を示すフローチャートである。図１０に示すフローチャートを参照しながら制御部５８の動作を説明する。
まず、制御部５８は、同期用の近赤外光信号である装置信号光ＡＳＬをプロジェクター１００から受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。制御部５８は、装置信号光ＡＳＬを受信したタイミングを示す制御信号や、装置信号光ＡＳＬをデコードして得られるデータが信号光受信部５３から入力されることで、装置信号光ＡＳＬを受信したと判定する。制御部５８は、装置信号光ＡＳＬを受信していない場合（ステップＳ１／ＮＯ）、装置信号光ＡＳＬをプロジェクター１００から受信するまで待機する（ステップＳ１）。
また、制御部５８は、装置信号光ＡＳＬを受信した場合（ステップＳ１／ＹＥＳ）、信号光受信部５３から入力された制御信号に基づいて、第２フェーズＰＨ２や、第３フェーズＰＨ３、第４フェーズＰＨ４での先端発光部５５の発光タイミングを決定する（ステップＳ２）。なお、このフローチャートでは、ボタンスイッチ５６は押下されず、第１フェーズＰＨ１での指示体５０の発光はないものとして説明する。
次に、制御部５８は、決定した発光タイミングになったか否かを判定する（ステップＳ３）。制御部５８は、発光タイミングではない場合（ステップＳ３／ＮＯ）、発光タイミングとなるまで待機する。また、制御部５８は、発光タイミングとなった場合（ステップＳ３／ＹＥＳ）、先端スイッチ５４がオンしているか否かを判定する（ステップＳ４）。
制御部５８は、先端スイッチ５４がオンしていない場合（ステップＳ４／ＮＯ）、指示体５０の発光モードを第１発光モードに設定する。第１発光モードに設定された指示体５０は、第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４の各々において、第１設定時間で発光する。制御部５８は、現在のフェーズ（第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４のいずれか）における先端発光部５５の発光が終了すると、１サイクルが終了したか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部５８は、１サイクルが終了した場合（ステップＳ６／ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。また、制御部５８は、１サイクルが終了していない場合（ステップＳ６／ＮＯ）、ステップＳ３に戻り、発光タイミングとなったか否かを判定する（ステップＳ３）。
また、制御部５８は、先端スイッチ５４がオンしている場合（ステップＳ４／ＹＥＳ）、先端発光部５５を第２設定時間の間、発光させて指示体信号光ＰＳＬを送信する（ステップＳ５）。第２設定時間は、第１設定時間よりも短い時間に設定されている。すなわち、先端スイッチ５４がオンし、指示体５０の先端部５１がスクリーンＳＳに接している場合、先端発光部５５の発光時間を、先端部５１がスクリーンＳＳに接していない場合の発光時間よりも短くする。これにより、指示体５０の消費電力を削減することができる。
次に、制御部５８は、１サイクルが終了したか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部５８は、１サイクルが終了していない場合（ステップＳ６／ＮＯ）、ステップＳ３に戻り次の発光タイミングとなるまで待機する。また、制御部５８は、１サイクルが終了した場合（ステップＳ６／ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、装置信号光ＡＳＬをプロジェクター１００から受信する（ステップＳ１）。
上述した実施形態では、先端スイッチ５４がオフである場合に指示体５０を第１発光モードで発光させ、先端スイッチ５４がオンである場合に指示体５０を第２発光モードで発光させた。この他の例として、指示体５０に距離センサーを設けて、距離センサーにより検出されるスクリーンＳＳとの距離に基づいて、指示体５０を第１発光モード又は第２発光モードで発光させてもよい。
例えば、制御部５８は、スクリーンＳＳとの距離が予め設定された距離以内である場合に、指示体５０を第２発光モードで発光させる。例えば、予め設定された距離を１ｍｍに設定すれば、指示体５０をスクリーンＳＳに接触させなくても、指示体５０がスクリーンＳＳから浮いている（離れている）状態でスクリーンＳＳに対する操作を行うことができる。
また、第２発光モードにおいて、指示体５０の発光量を低減させる場合に、スクリーンＳＳの光学特性に基づいて、低減させる光量を変更してもよい。詳細には、スクリーンＳＳの光学特性によって指示体５０が発した光の反射方向が変化する。このため、指示体５０から射出される光をより多く撮像部１５０の方向に反射して、撮像部１５０で反射光を撮像可能な光学特性を有するスクリーンＳＳであれば、指示体５０の発光量をさらに少なくしても撮像画像データから指示位置を検出することができる。このため、制御部５８は、スクリーンＳＳの光学特性を示す情報を入力して、入力した情報に基づいて先端発光部５５の発光量を変更する。
例えば、指示体５０に操作部を設けて、使用者は、スクリーンＳＳの光学特定を示す情報を操作部により入力する。また、使用者は、スクリーンＳＳの光学特定を示す情報を、プロジェクター１００の操作部により入力してもよい。プロジェクター１００は、操作部により受け付けたスクリーンＳＳの光学特定を示す情報を、近赤外光信号により指示体５０に送信する。プロジェクター１００が、光学特性を示す情報を送信するタイミングは、例えば、図９に示す発光シーケンスが開始される前とすることができる。
また、スクリーンＳＳの光学特性には、例えば、拡散型、回帰型及び反射型が含まれる。拡散型は、スクリーンＳＳに当たった光を３６０度の方向に、偏り無く均一に拡散反射させる特性である。また、回帰型は、光の入射方向に反射光を戻す特性である。また、反射型は、光の入射方向に対し、正反対の方向、すなわち、スクリーンＳＳの法線に対し、入射角と反射角とが同一角度となる方向に光を反射させる特性である。
指示体５０は、入力されたスクリーンＳＳの光学特性に従って、指示体５０の発光量を低減させる光量を変更する。
以上説明したように本実施形態の指示体５０は、操作面であるスクリーンＳＳに対する操作に利用される操作デバイスであって、発光部として動作する先端発光部５５と、先端発光部５５を発光させることで信号光を送信する制御部５８とを備える。
制御部５８は、先端部５１がスクリーンＳＳに接触していない状態で、先端発光部５５を第１発光モードで発光させ、先端部５１がスクリーンＳＳに接触している状態で先端発光部５５を第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光させる。
従って、操作の検出精度の低下を抑制しつつ、指示体５０の消費電力を削減することができる。
また、制御部５８は、第１及び第２発光モードで先端発光部５５を周期的に発光させる。第１及び第２発光モードは、１周期に、複数回の発光期間である第１フェーズＰＨ１～第４フェーズＰＨ４を含む。第２発光モードにより先端発光部５５を発光させる場合の各フェーズでの発光時間は、第１発光モードにより先端発光部５５を発光させる場合の各フェーズでの発光時間よりも短い。
従って、指示体５０を第２発光モードで発光させる場合の消費電力を削減することができる。
また、指示体５０は、先端発光部５５に供給する電流を調整する発光量制御部５９を備える。制御部５８は、発光量制御部５９を制御して、第２発光モードにおいて、先端発光部５５に供給する電流量を、第１発光モードにおいて、先端発光部５５に供給する電流量よりも低くする。
従って、指示体５０を第２発光モードで発光させる場合の消費電力を削減することができる。
また、制御部５８は、第２発光モードにおいて、スクリーンＳＳの光学特性に基づいて、先端発光部５５を発光させる光量を変更する。
従って、先端発光部５５の発光量を、スクリーンの光学特性に基づいて最適な光量に変更し、操作デバイスの消費電力をさらに削減することができる。
また、指示体５０は、スクリーンＳＳへの接触を検出する先端スイッチ５４を備える。制御部５８は、先端スイッチ５４がスクリーンＳＳへの接触を検出していない状態では、第１発光モードにより先端発光部５５を発光させる。また、制御部５８は、先端スイッチ５４がスクリーンＳＳへの接触を検出している状態では、第２発光モードにより先端発光部５５を発光させる。
従って、先端スイッチ５４により検出されるスクリーンＳＳへの接触の有無により、先端発光部５５を第１発光モード又は第２発光モードで発光させることができる。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の形態である。ただし、この実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上述した実施形態では、プロジェクター１００を、透過型液晶パネルを用いた液晶プロジェクターとして説明したが、反射型の液晶パネルやデジタルミラーデバイスを用いたプロジェクターであってもよい。
また、図２に示す指示体５０の各機能部は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。従って、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現されている機能の一部をハードウェアで実現してもよく、また、ハードウェアで実現されている機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。
例えば、図２に示す指示体５０の構成において、信号光受信部５３、先端スイッチ５４、先端発光部５５、電源部５７をハードウェアにより構成してもよい。また、信号光受信部５３、制御部５８、電源部５７及び先端スイッチ５４の少なくとも一部を、集積回路（ＩＣ）やその他のディジタル回路により構成してもよいし、各部の少なくとも一部にアナログ回路が含まれてもよい。集積回路は、ＬＳＩ，Application Specific Integrated Circuit（ＡＳＩＣ）、ＰＬＤを含む。ＰＬＤは、例えば、ＦＰＧＡを含む。上記各部は、プロセッサーと集積回路との組み合わせであっても良い。組み合わせは、例えば、マイクロコントローラー（ＭＣＵ）、ＳｏＣ（System-on-a-chip）、システムＬＳＩ、チップセットなどと呼ばれる。
また、図２に示すプロジェクター１００の構成において、投射画像生成部１２０、信号光送信部１４０及び位置検出部１６０をハードウェアにより構成してもよい。また、投射画像生成部１２０、信号光送信部１４０、位置検出部１６０及び制御部１１０の少なくとも一部を、集積回路（ＩＣ）やその他のディジタル回路により構成してもよいし、各部の少なくとも一部にアナログ回路が含まれてもよい。また、上記各部をプロセッサーと集積回路との組み合わせにより構成してもよい。
また、上述した操作デバイスの制御方法が、操作デバイスが備えるコンピューターを用いて実現される場合、本発明を、上記制御方法を実現するためにコンピューターが実行するプログラム、このプログラムを前記コンピューターで読み取り可能に記録した記録媒体、或いは、このプログラムを伝送する伝送媒体の態様で構成することも可能である。上記記録媒体としては、磁気的、光学的記録媒体又は半導体メモリーデバイスを用いることができる。具体的には、フレキシブルディスク、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ、光磁気ディスク、フラッシュメモリー、カード型記録媒体等の可搬型、或いは固定式の記録媒体が挙げられる。また、上記記録媒体は、画像表示装置が備える内部記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ等の不揮発性記憶装置であってもよい。
また、図１０に示すフローチャートの処理単位は、指示体５０の制御部５８の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものであり、図１０のフローチャートに示す処理単位の分割の仕方や名称によって本発明が制限されることはない。また、制御部５８の処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできるし、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。また、上記のフローチャートの処理順序も、図示した例に限られるものではない。
１…位置検出システム、３１…スクリーン板、３３…支持部材、５０…指示体、５１…先端部、５２…軸部、５３…信号光受信部、５４…先端スイッチ、５５…先端発光部、５６…ボタンスイッチ、５７…電源部、５８…制御部、５９…発光量制御部、８０…カーソル、１００…プロジェクター、１１０…制御部、１２０…投射画像生成部、１２５…投射画像メモリー、１３０…投射部、１３１…光源、１３２…光変調部、１３３…投射レンズ、１４０…信号光送信部、１５０…撮像部、１６０…位置検出部、ＡＳＬ…装置信号光、ＩＭＬ…投射画像光、Ｐ１～Ｐ３…位置、ＰＳ…投射画面、ＰＳＬ…指示体信号光、ＳＳ…スクリーン。

Claims (7)

  1. 操作面に対する操作に利用される操作デバイスであって、
    発光部と、
    前記発光部を発光させることで信号光を送信する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記操作面に接触していない状態で前記発光部を第１発光モードで発光させ、
    前記操作面に接触している状態で前記発光部を前記第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光させる、操作デバイス。
  2. 前記制御部は、前記第１及び第２発光モードで前記発光部を周期的に発光させ、
    前記第１及び第２発光モードは、１周期に、複数回の発光期間を含み、
    前記第２発光モードの発光時間は、前記第１発光モードの発光時間よりも短い、請求項１記載の操作デバイス。
  3. 前記発光部に供給する電流を調整する調整部を備え、
    前記制御部は、前記調整部を制御して、前記第２発光モードにおいて、前記発光部に供給する電流量を、前記第１発光モードにおいて、前記発光部に供給する電流量よりも低くする、請求項１記載の操作デバイス。
  4. 前記制御部は、前記第２発光モードにおいて、前記操作面としてのスクリーンの光学特性に基づいて、前記発光部を発光させる光量を変更する、請求項１から３のいずれか１項に記載の操作デバイス。
  5. 前記操作面への接触を検出する検出部を備え、
    前記制御部は、前記検出部により前記操作面への接触を検出していない状態では、前記第１発光モードにより前記発光部を発光させ、前記検出部により前記操作面への接触を検出している状態では、前記第２発光モードにより前記発光部を発光させる、請求項１から４のいずれか１項に記載の操作デバイス。
  6. 操作面に対する操作に利用される操作デバイスと、前記操作デバイスを用いた操作を検出する検出装置と、を備える位置検出システムであって、
    前記操作デバイスは、
    発光部と、
    前記発光部を発光させることで信号光を送信する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記操作面に接触していない状態で前記発光部を第１発光モードで発光させ、
    前記操作面に接触している状態で前記発光部を前記第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光させ、
    前記検出装置は、
    前記操作デバイスが発する光を検出する光検出部と、
    前記光検出部の検出状態に基づいて、前記操作面における前記操作デバイスを用いた操作を検出する検出制御部と、
    を備える、位置検出システム。
  7. 発光部を備え、操作面に対する操作に利用される操作デバイスの制御方法であって、
    前記操作デバイスが前記操作面に接触している状態であるか否かを検出し、
    前記操作面に接触していない状態が検出された場合、前記発光部を第１発光モードで発光させ、
    前記操作面に接触している状態が検出された場合、前記発光部を前記第１発光モードよりも光量が低い第２発光モードで発光させる、操作デバイスの制御方法。
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