JPH0484191A

JPH0484191A - 背面投射型表示装置

Info

Publication number: JPH0484191A
Application number: JP2197828A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Minoura; 信夫箕浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-03-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は背面投射型表示装置に関し、特にディスブレイ
−ヒの特定位置を指定するためのデジタイザ機能を備え
た背面投射型表示装置に関する。

〔従来の技術〕

デイスプレィ上の特定位置を指定可能なデジタイザ機能
を有する従来のものには、デイスプレィの周辺に複数の
ＬＥＤおよび光センサを各々対向するように配置し、光
センサにおける光検出によって位置を確認するものがあ
る。また、検出源として超音波を用いたものもある。こ
のものにおいては、ペンシル頭として超音波源となるも
のを用い、デイスプレィの隅に配置した複数の超音波検
出器の各出力強度から上記ペンシル頭の位置を確認する
ものである。この超音波を用いた検出は、超音波の減衰
が大きなものであるため、比較的小さなデイスプレィに
用いられる。

（発明が解決しようとする８題）上述した従来のデジタイザ機能として作用するものは、
いずれもデイスプレィの周辺に検出機構（ＬＥＤ、光セ
ンサ、超音波検出器等）を配設するものであるため、下
記のような問題点がある。

■ティスプレィの大きさが変わると検出機構のレイアウ
トをその都度変更する必要がある。

■デイスプレィ表面かカーブしている場合には、検出機
構を突田させて設ける必要かある。

■位置指定の精度を向上させるためには、高密度に検出
機構を配設する必要かある。

また、超音波を用いたものにおいては、上記各問題点の
ほかに超音波振動の減衰量が大きいため、投写型プロジ
ェクション装置のような大画面デイスプレィに用いるこ
とができないという問題点がある。

本発明は上記のような従来技術か存する問題点に鑑みて
なされたものであって、外部形状および画面の大きさに
関わらずに位置指定をすることが可能なデジタイザ機能
を備えた背面投射型表示装置を実現することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の背面投射型表示装置は、透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの背面に映像光を投射する投射光
学系により構成される背面投射型表示装置において、前記透過型スクリーンに赤外光を水平および垂直方向に
順次走査して投射する赤外光投射手段と、赤外光の検出を行なう赤外線センサとか、前記映像光を
投射するための投影光学系とともに前記透過型スクリー
ンの背後に設けられており、前記赤外光投射手段の照射
状況および前記赤外線センサの赤外光の検出状況を示す
信号をそれぞれ入力し、赤外線センサにて赤外光が検出
されると、前記赤外線投射手段により現在赤外線が投射
されている前記透過型スクリーンの所定箇所への指示入
力があったものとみなす制御装置を有する。

この場合、投射光学系および赤外光投射手段のそれぞれ
に、透過光が映像光および赤外光とされる透過型液晶デ
バイスが設けられ、これらの各透過型液晶デバイスをそ
れぞれ照明する各照明光を、１つの光源にて発生した光
がコールドミラーに入射されることにより分離された可
視光および赤外光としてもよく、また、各透過型液晶デバイスを通った後の映像光および
赤外光のそれぞれが、ダイクロイックミラーに入射され
て合成され、同一の投射レンズを介して透過型スクリー
ンに投射されるものとしてもよい。

〔作用〕

赤外光投射手段により走査されて透過型スクリーンに投
射される赤外光は、赤外光反射部材等を透過型スクリー
ンの前面（視聴者側）に押接させることにより、透過型
スクリーンの背面に向けて反射させることができる。該
反射赤外光は赤外線センサにより検出され、−Ｅ記赤外
光反射部材が押接された透過型スクリーンの所定箇所に
指示入力があったことが検出される。

上記の赤外光検出手段および赤外線センサのいずれも透
過型スクリーンの背面に設けられているので、背面投射
表示装置の外部形状や大きさに関わらずに透過型スクリ
ーンの所定箇所の位置指定かできる。

（実施例〕次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。

第１図において、１は投写用の光源で、可視光と赤外光
を含むものである。２は反射用の放物面鏡、３は可視光
を反射し、赤外光を透過するコールドミラー　４および
５は全反射ミラー、６は赤外光の強さを調整するフィル
タ、７は投写用の液晶デバイス、８は赤外光を投写する
位置検知用の液晶デバイス、９は可視光を透過し、赤外
光を反射するダイクロイックミラー、１０は投写レンズ
、１１は透過型のスクリーン、１２は先端に赤外線反射
部材が貼着されたライトベン、１３は光センサの先端に
可視光除去フィルタか取付けられた赤外線センサ、１４
は赤外線センサ１３の出力信号を受けて、これを増幅す
るヘッドアンプ、１５はライトベン１２の位置を演算す
るＣＰＵ、１６はＣＰＵ１５か演算したライトベン１２
の位置情報を記憶するメモリ、１７は該位置情報から文
字、図形信号を生成して出力する文字・図形信号発生装
置、１８は外部からの映像信号が入力される外部映像入
力端子２２と接続され、映像信号とライトベン１２の位
置情報とを合成する映像合成装置、１９．２１はそれぞ
れ液晶デバイス７゜８を変調、走査するためのＬＣ駆動
回路、２０は外部映像入力信号と同期し、各液晶デバイ
ス７゜８やＣＰＵ１５か動作する際のタイミングクロッ
クパルスを発生するクロック発生回路である。

第１図に示されるように、コールドミラー３および全反
射ミラー５は、光源１が発生する照明光の光路上に、該
照明光を図面上方に折返すように順に配置され、全反射
ミラー４およびダイクロイックミラー９は、それぞれコ
ールドミラー３および全反射ミラー５の各反射光を図面
右方向に折返すように配置されている。フィルタ６はコ
ールドミラー３と全反射ミラー５の間に設けられ、液晶
デバイス７は全反射ミラー４とダイクロイックミラー９
の間に設けられている。また、液晶デバイス８は全反射
ミラー５とダイクロイックミラー９の間に設けられてい
る。

本実施例において、光源１から出射される直接光および
放物面鏡２による反射光は合成されてコールドミラー３
に入射する。このうちの可視光は、コールドミラー３に
よって反射された後に全反射ミラー４で再び反射され、
ＬＣ駆動回路１９が出力する映像信号により変調された
液晶デバイス７を透過した後にダイクロイックミラー９
を通り、投写レンズ１０により拡大されてスクリーン１
１上に投写され、結像する。一方、光源１より発せられ
、コールドミラー３によって分離された赤外光はコール
ドミラー３を透過後、赤外線減衰用のフィルタ６で適度
な赤外光に減衰され、全反射ミラー５で反射された後に
順次走査変調を受ける赤外光変調用の液晶デバイス８を
通った後にダイクロイックミラー９で反射され、上記可
視光と同様に投写レンズ１０で拡大されてスクリーン１
１に投写され、結像する。

このように、本実施例においては、光源１、コールドミ
ラー３、全反射ミラー４、液晶デバイス７およびダイク
ロイックミラー９により投射光学系が構成され、光源１
、コールドミラー３、フィルタ６、全反射ミラー５、液
晶デバイス８およびタイクロイックミラー９により赤外
光投射手段が構成さねている。

スクリーン１１は透過型であるため、第１図の右側より
スクリーン１１上に結像している映像を観測することが
でき、また、走査された赤外光がライトベン１２の先端
にて反射されると、該反射赤外光は赤外線センサ１３に
より検出される。

第２図（ａ）乃至第２図（Ｃ）は本実施例における位置
検知用の液晶デバイス８の駆動方法を説明するための図
である。

第２図（ａ）は液晶デバイス８の構成を示す図である。

液晶デバイス８は、列電極Ｙ、、Ｙ２　。

・・・、Ｙｎに印加される電圧を制御する水平走査部８
１と、行電極Ｘ＋　、Ｘ２　、”・・、ｘｎに印加され
る電圧を制御する垂直走査部８２とを備えている。ＬＣ
駆動回路２１が出力する液晶デバイス８を変調、走査す
るための信号は、第１図に示すように液晶デバイス８と
ＣＰＵ１５とに送出され、液晶デバイス８においては第
２図（ａ）に示すように水平走査部８１および垂直走査
部８２のそれぞれに入力される。この入力信号の内容に
応じて、水平走査部８１および垂直走査部８２では第２
図（ｂ）、第２図（Ｃ）にそれぞれ示すような列電極Ｙ
１〜Ｙｎ１行電極ｘ１〜ｘｎを駆動するための信号を生
成する。これらの各信号により列電極７１〜７１９行電
極ｘ１〜ｘｎが駆動され、液晶デバイス８を変調、走査
することがなされる。このため、スクリーン１１には、
第３図に示されるように番地化された赤外光か順次投射
される。

次に、本実施例におけるスクリーン１１上の所定個所の
指定について、再び第１図を参照して説明する。上記の
ように走査される液晶デバイス８を通った赤外光は、ラ
イトベン１２の先端にて反射され、赤外線センサ１３に
て検知されて電気信号に変換される。この後、ヘッドア
ンプ１４にて適当な信号レベルに増幅されてＣＰＵ１５
に出力される。ＣＰＵ１５では先の赤外反射信号の位置
がスクリーン１１上のとの位置に相当するかをＬＣ駆動
回路２１の出力信号より判断し、この位置をメモリ１６
に記憶させる。このように、ライトベン１２の移動に応
じた情報がメモリ１６に記憶される。メモリ１６に記憶
された情報は、ＣＰＵ１５を介して文字・図形信号発生
装置１７に送出されて映像信号データに変換される。こ
の映像信号データは、映像合成装置１８にて外部映像入
力端子２２に入力される外部からの映像信号と合成され
た後に投写用の液晶デバイス７を駆動するＬＣ駆動回路
１９に出力される。これにより、スクリーン１１上に投
写された映像にライトベン１２で描いた映像データが重
畳される。この場合、特定のエリアをキャラクタ−等で
表示させ、その部分をライトベン１２で押下する（その
部分の赤外光を反射させる）ことにより文字を消したり
、書き換えたり、拡大、縮少等の機能を行なわせる、い
わゆるウィンドウ機能を持たせる事は、プログラミング
により可能である。

第４図は本発明の第２の実施例の要部構成を示す図であ
る。

本実施例は、第１図に示した第１の実施例のうちの光学
系のみを異ならせたものである。このため、第４図中に
は光学系部分のみを示し、また、第１図と同様のものに
は同一の番号を付して説明は省略する。

本実施例は光源１の利用効率の向上を図ったもので、光
源１にて発生する照明光の偏光成分を照明光として有効
なものに揃えて液晶デバイス７を照明させるものである
。このことを実現するために本実施例の光学系において
は、光源１とコールドミラー３との間に偏光変換器４１
が設けられ、ダイクロイックミラー９の代わりに偏光ビ
ームスプリッタ４２が用いられている。

偏光変換器４１は、入射される不定偏光光をＰ（または
Ｓ）偏光成分の直線偏光光とする。また、偏光ビームス
プリッタ４２は、Ｐ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を
反射させるもので、反液晶デバイス８側の面（第４図に
おいては上方に位置する面）には光を吸収する光吸収層
４３が設けられている。

光源１から発せられた不定偏光光は、偏光変換器４１で
Ｐ偏光光に変換された後にコールドミラー３に入射され
る。コールドミラー３て反射された可視光成分は、更に
全反射ミラー４て反射され、輝度変調用の透過型の液晶
デバイス７を照明する。液晶７の変調の内容により、透
過した光はＰ偏光成分とＳ偏光成分の複合光となり、偏
光ビームスプリッタ４２に入射される。この変調光のう
ちのＳ偏光成分は偏光ビームスプリッタ４２で反射され
、光吸収層４３で吸収される。一方、Ｐ偏光成分の光は
偏光ビームスプリッタ４２を通過し、投写レンズ１０に
よりスクリーン１１上に拡大投影される。他方、偏光変
換器４１を出たＰ偏光成分の赤外光はコールドミラー３
を通過した後にフィルタ６で適度の赤外光に調整され、
全反射ミラー５で反射されて赤外光走査用の液晶デバイ
ス８を照明する。液晶テハイス８は、入射光の位相をλ
／２すらすように形成されており、出射光はＳ偏光光と
なりで偏光ビームスプリッタ４２に入射され、スクリー
ン１１方向に反射される。

このように本実施例においては各液晶デバイス７．８の
照明光を、照明光として有効なＰ偏光またはＳ偏光のい
ずれかに揃えることにより、以下のような効果か生じる
。

■光源の利用効率が向上しく約２倍）、高輝度な投写型
表示装置を実現てきる。

■照明光が直線偏光光であるため、従来、照明光を直線
偏光成分のみとするために液晶デバイスの入射側に設け
られていた偏光板が不要となる。これにより、液晶デバ
イスの構造が簡略化され、その製造も容易なものとなる
。また、従来この偏光板にて生じていた発熱もなくなる
ため、液晶デバイスの温度上昇に対する余裕度も大幅に
向−トする（約６倍）。

なお以Ｆ述べた各実施例においては光学系を簡略化する
ために各液晶デバイス７．８をそれぞれ通過した各照明
光をダイクロイックミラー９もしくは偏光ビームスブリ
ッタ４２で合成するものとして説明したが、本発明のも
のにおいては映像光を位置検知に利用しないものである
ため、これらは必ずしも合成させる必要はなく、映像用
の光学系の構成（例えば他の構成をとる液晶型のものや
、ＣＲＴにより投写を行なうもの等）に応じて位置検知
用の光学系を映像用の光学系と並列に設け、スクリーン
上で各光学系にて得られる各照明光を合成してもよい。

また、位置検知用の液晶デバイス８の駆動周波数は投写
用の液晶テバイス７の駆動周波数に同期させる必要はな
く、液晶デバイス８の応答速度やライトベン１２の使用
状況に合わせて設定すればよく、設計の自由度も高いも
のである。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載するような効果を奏する。

請求項１に記載のものにおいては、指定されて位置を検
知するための赤外光投射手段および赤外線センサが透過
型スクリーンの背面に設けられているのて、外部形状お
よび画面の大きさに関わらすに位置指定を行なうことか
できる効果があるう請求項２に記載のものにおいては、
映像光および赤外光のそれぞれが、同一の光源にて発生
した光であるため、上記効果に加えて、光学系をコンパ
クトにすることかできる効果かある。

請求項３に記載のものにおいては、映像光および赤外光
合成したうえで同一の投射レンズを介して投射するので
、光学系を一層コンパクトにすることかできる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
、第２図（ａ）乃至第２図（Ｃ）のそれぞれは第１の実
施例における液晶デバイス８の駆動方法を説明するため
の図であり、第２図（ａ）は液晶テハイス８の構成を示
す図、第２図（ｂ）および第２図（ｃ）は、それぞれ第
２図（ａ）中の水平走査部８Ｉおよび垂直走査部８２よ
りそれぞわ出力される信号の動作波形図、第３図は第１
図中のスクリーン１１十に赤外光が投射される状態を示
す図、第４図は本発明の第２の実施例の要部構成を示す
図である。１・・・光源、　　　　　２・・・放物面鏡、３・・・
コールドミラー、４．５・・・全反射ミラー６０１．フ
ィルタ、　　　　７．８・・・液晶デバイス、８、・・
・水平走査部、　　８□・・・垂直走査部、９・・・ダ
イクロイックミラー１０・・・投写レンズ、　　１１・・・スクリーン、１
２・・・ライトベン、　　１３・・・赤外線センサ、１
４・・・ヘットアンプ、１５・・・ＣＰＵ、１６・・・
メモリ、１７・・・文字・図形信号発生装置、１８・・・映像合成装置、１９．２１−・・ＬＣ駆動回路、２０・・・クロック発生回路、４１・・・偏光変換器、４２・・・偏光ビームスプリッタ、４３・・・光吸収層。

Claims

【特許請求の範囲】１、透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンの背面に映像光を投射する投射光
学系により構成される背面投射型表示装置において、前記透過型スクリーンに赤外光を水平および垂直方向に
順次走査して投射する赤外光投射手段と、赤外光の検出を行なう赤外線センサとが、前記映像光を
投射するための投影光学系とともに前記透過型スクリー
ンの背後に設けられており、前記赤外光投射手段の照射
状況および前記赤外線センサの赤外光の検出状況を示す
信号をそれぞれ入力し、赤外線センサにて赤外光が検出
されると、前記赤外線投射手段により現在赤外線が投射
されている前記透過型スクリーンの所定箇所への指示入
力があったものとみなす制御装置を有することを特徴と
する背面投射型表示装置。２、請求項１記載の背面投射型表示装置において、投射光学系および赤外光投射手段のそれぞれに、透過光
が映像光および赤外光とされる透過型液晶デバイスが設
けられ、これらの各透過型液晶デバイスをそれぞれ照明
する各照明光が、１つの光源にて発生した光がコールド
ミラーに入射されることにより分離された可視光および
赤外光である背面投射型表示装置。３、請求項２記載の背面投射型表示装置において、各透過型液晶デバイスを通った後の映像光および赤外光
のそれぞれが、ダイクロイックミラーに入射されて合成
され、同一の投射レンズを介して透過型スクリーンに投
射される背面投射型表示装置。