JPH08511353A - ディスプレー投影方法及び装置及びそのための光入力デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コンピュータやテレビジョンシステムのような画像創生装置に応答して画像を投影するためのコンパクトなディスプレー投影機及びその使用方法。投影画像に向けられた光制御信号を識別して画像創生装置を介して投影画像を改変させるための光入力デバイス（１０）を投影機（１２）に内蔵させる。光制御信号を光入力デバイスに反射によって戻すための位置調節自在のミラー組立体（４０）を光入力デバイスに整合させて配置し、それによって、投影画像に与えられた光制御信号をモニターするために光入力デバイスを投影画像に容易に整合させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ディスプレー投影方法及び装置 及びそのための光入力デバイス関連出願の相互参照 本出願は、１９９３年５月１１日に出願された「薄型液晶投影機及びその使用 方法」と題する本出願人の米国特許願第０８／０５９，５５０号の一部継続特許 出願である。ここで、「薄型」とは、高さが低い、即ち、高さ方向の厚みが薄い という意味である。技術分野 本発明は、一般に、コンピュータ、生放送のテレビジョンシステム又はビデオ カセットレコーダのような録画テレビジョンシステム等の画像創生装置に応答し て画像を投影するためのコンパクトなディスプレー投影方法及び装置（プロジェ クター）及びそのための光入力デバイスに関し、特に、画像創生装置を介して投 影画像を改変させるための光制御情報を受取るのに利用することができるディス プレー投影方法及び装置に関する。技術背景 キーボードを用いることなく使用者の手操作により情報をコンピュータに入力 するためのいろいろなタイプの光入力デバイスが提供されている。そのようなデ バイスとしては、ライトペンやデジタルタブレット、並びに、ジョイスティック 、トラックボール及びマウスのような相対位置づけデバイスなど、いろいろなア ブソリュート 位置ぎめデバイスがある。 そのような入力デバイスは、通常、使用者がコンピュータに入力した情報に関 してその手操作の結果を目視によって確認することができるようにするためのＣ ＲＴ（陰極管）ビデオモニターと組み合わせて使用される。 そのような入力デバイスは、単一の用途にとっては満足なものであったが、使 用者は、多数の観衆に画像を見せながら、それと併行してコンピュータと対話す ることはできなかった。より具体的にいえば、液晶ディスプレー技術の進歩に伴 って、より幅広い用途が開発されてきた。例えば、慣用の頭上投影機（プロジェ クター）を使用することによっては、液晶ディスプレーパネル上に表示されたコ ンピュータ創生情報（コンピュータによって創生されてた情報）をグループ（大 勢の人）に見せるために遠隔映写表面又はスクリーン上に大画面画像として投影 することができなかった。 コンピュータ創生画像のグループ呈示（大勢の人に見せること）の出現ととも に、そのような画像の操作者又は呈示者が、投影される画像を制御するコンピュ ータの近くに拘束されることなく、コンピュータと対話することができることが 必要とされるようになった。１９９２年６月１９日に出願された「コンピュータ 入力システム及びその使用方法」と題する米国特許願第０７／９０１，２５３号 には、操作者が、コンピュータの近くにいる必要なしに、グループ呈示しながら コンピュータと対話 することを可能にする光入力デバイスが開示されている。この光入力デバイスは 、ダブルクリック、ドラッグ及びその他のマウス制御機能ができるだけでなく、 投影される画像を改変又は強調表示することを可能にする。それらの制御機能は 、すべて、操作者が投影画像の表面上に強力（高強度）光を投射することができ るようにすることによって好便に得られる。即ち、手操作で指向された（特定の 方向に差し向けられた）光線が、投影画像からは識別され、投影すべき画像を創 生するコンピュータへの直接制御情報として解釈される。 上述した光入力デバイスは、操作者がグループ呈示中にコンピュータと対話す ることを可能にするが、大型の頭上投影機を使用する場合は、対話型入力システ ムを迅速かつ好便に運搬することが困難であった。 上述した米国特許願第０８／０５９，５５０号には、液晶ディスプレーパネル を内蔵したコンパクトな投影機が開示されている。この投影機は、サイズがコン パクトで、使用し易い。このようなコンパクトな投影機は使用するのに便利であ るが、光入力デバイスを内蔵したものとし、操作者が光線を投影画像に向けるこ とによって投影画像を制御することができるように光入力デバイスを投影画像に 容易に整合（向きを合わせる）させることができるようにすることが非常に望ま しい。発明の開示 従って、本発明の主要な目的は、サイズがコンパクト で、使用し易い新規な改良されたディスプレー投影装置及び方法を提供すること である。 本発明の他の目的は、投影画像に容易に整合させることができる新規な改良さ れた光入力デバイスを提供することである。 本発明は、コンパクトなディスプレー投影機、及び、それを用いてコンピュー タやテレビジョンシステムのような画像創生装置の制御下で画像を投影する方法 に関する。 本発明によれば、光入力デバイスを投影機に内蔵させ、投影画像に向けられた 光制御信号を識別して投影画像を改変することができるようにする。光制御信号 を反射して光入力デバイスへ戻すために光入力デバイスに光進路に関して整合す るように位置調節されたミラーを配置する。それによって、投影画像に与えれる 光制御信号をモニターするために光入力デバイスが投影画像に容易に整合される ようにする。図面の簡単な説明 本発明の叙上及びその他の目的並びに利点は、以下に添付図を参照して記述す る本発明の実施形態の説明から一層明らかになろう。 図１は、本発明に従って構成された、内蔵光入力デバイスを含むコンパクトな 液晶投影機の一部切除された概略断面図である。 図２は、図１の液晶投影機の光入力デバイスと投影レ ンズ組立体の拡大透視図であり、光路を示す。実施の形態 図１及び２を参照すると、本発明に従って構成された薄型投影機ハウジング（ 以下、単に「ハウジング」とも称する）１４を有するコンパクトな液晶投影機１ ２が示されている。この投影機１２は、本発明に従って構成された内蔵光入力デ バイス（以下、「入力デバイス」又は単に「デバイス」とも称する）１０を備え ている。 液晶投影機１２は、光源４２と、１組の光及び像指向ミラー４６，４７，４８ と、投影レンズ組立体４９から成る。このコンパクトな液晶投影機１２は、上述 した本出願人の米国特許願第０８／０５９，５５０号に詳細に記載されている。 本発明の方法によれば、入力デバイス１０を、遠隔映写表面又はスクリーン１ ８上に表示された投影レンズ組立体４９からの投影画像の上に示される光制御信 号の反射像を入力デバイス１０が捕捉するように入力デバイス１０を好便に整合 させることができる。 この目的のために、投影レンズ組立体４９から上向きに向けられた画像を映写 表面１８上へ前方に反射させる調節自在のミラー組立体４０を投影機ハウジング １４の頂壁１７Ａの窓１７の外部に配置する。ミラー組立体４０は、又、投影画 像上に示される光制御信号を窓１７を通して入力デバイス上へ反射させる働きも する。かくして、本発明によれば、ミラー組立体４０は、投影画像を スクリーン１８の所望の部分に指向するように位置調節することができ、光入力 デバイス１０も、スクリーン１８上の画像に適正に整合される。 強力光のスポットの形とした光制御信号を投影画像上に向けると、デバイス１ ０は、そのスポットを可視化させて投影画像から識別することができるように映 写表面１８に対して適正に位置ぎめされる。このようにして、投影機１２内に内 蔵された光入力デバイス１０は、操作者が整合させる必要なしに、ミラー組立体 ４０により制御信号を可視化する適正な位置に常に置かれる。 光入力デバイス１０は、通常、遠隔映写表面１８から反射する像を再指向又は 捕捉するための調節自在のミラー組立体４０と、電荷結合素子即ち電荷結合カメ ラ（光検出手段）（単に「ＣＣＤ」とも称する）を備えたものとする。ＣＣＤ２ ０は、遠隔映写表面１８から反射する投影画像によって画定される任意の部位か ら反射する補助光像２２を視るための広角観察レンズを有している。補助光像２ ２は、投影画像１６を１９９１年２月１４日に出願された「光コンピュータ入力 システムを幾何学的に構成するための方法及び装置」と題する本出願人の米国特 許願第０７／６５６，８０３号に記載されているようなアブソリュート位置ぎめ アルゴリズムデバイス（図示せず）によって改変又は変更するためにレーザー光 線発出デバイス２４のような光入力デバイスによって創生される。ミラー組立体 ４０に取り付けられた受光ミラー ２６（図２参照）は、ＣＣＤ２０が補助光像２２を捕捉することができるように する。投影ミラー１９と受光ミラー２６とは、投影画像が液晶投影機１２内で辿 る垂直光路Ｐ（図２）に沿って進んだ光が遠隔映写表面１８から受光ミラー２６ に向かって反射され、受光ミラー２６が遠隔映写表面１８から反射した投影画像 １６を自動的に捕捉するように、互いに配置されている。 使用に当っては、ＣＣＤ２０を補助光像２２を捕捉即ち受取るのに適正な整列 状態に整合させるために、操作者は、液晶投影機１２をテーブル１３のような固 定表面上に位置づけし、投影ミラー１９と受光ミラー２６をハウジング１４の水 平平面から斜めにほぼθ°の角度をなすようにハウジング１４の上に起立させる 。次いで、コンピュータ創生ビデオ画像を液晶投影機１２によりミラー１９を経 て遠隔観察表面１８上に投影させるために、液晶投影機１２をパソコン（図示せ ず）等のビデオ画像創生デバイスに接続する。遠隔観察表面１８から反射した投 影画像は、受光ミラー２６によって捕捉される。受光ミラー２６は、反射された 像を、投影画像が辿った垂直光路Ｐに隣接した垂直光路Ｒに沿ってハウジング１ ４内へ下向きにＣＣＤ２０の広角観察レンズ内へ指向する。かくして、ＣＣＤ２ ０は、遠隔観察表面１８から反射した像の全画面（全フィールド）を捕捉即ち受 け取るように自動的に整合される。 かくして、操作者が光入力デバイス２４によって創出 される補助光像のような補助光像を遠隔映写表面１８上の投影画像によって画定 される区域内に表示させると、自動的に上述したアブソリュート位置ぎめアルゴ リズムデバイスが自動的に検出補助光像のＣＣＤ上の位置座標値を、コンピュー タ創生画像中の特定の位置を表すアブソリュートコンピュータ位置座標値に変換 してコンピュータ創生画像を変更又は改変する。 次に、図１及び２を参照して光入力デバイス１０を詳細に説明すると、ＣＣＤ ２０は、コネクタ３２を介してプラグ式に着脱自在に装着されるようになされた プリント回路板３０上にと付けられている。コネクタ３２は、投影機ハウジング １４の底壁又はベース３４上の固定位置に取り付けられている。 ＣＣＤ２０がミラー２６から反射した像を捕捉することができるようにするた めに、ハウジング１４の頂壁に、投影ミラー１９及び受光ミラー２６の下に位置 するように窓１５が形成されている。 図２に明示されているように、投影ミラー１９と受光ミラー２６は、いずれも 、調節自在のミラー組立体４０のミラーハウジングに取り付けられている。（説 明の便宜上、参照番号４０は、ミラーハウジングをも表すものとする。）可動ミ ラーハウジング４０は、輸送目的のための閉鎖位置と、投影目的のための開放位 置との間で移動自在である。 操作者がミラーハウジング４０を開放位置に位置づけ すると、投影ミラー１９と受光ミラー２６が窓１５の水平平面に対してほぼ角度 θだけ斜めに位置づけされる。角度θは、約８０°〜約１０°、より好ましくは 約６０°〜約３０°の範囲とし、最も好ましくは約４５°とする。ミラー組立体 ４０は、上述した約８０°〜約１０°の範囲内の任意の位置に調節することがで き、操作者によって移動されるまでこの調節位置に保持される。 以上、本発明を実施の形態に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した 実施形態の構造及び形状に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から 逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変 を加えることができることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ハウク，レーン ティ. アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92122，サン ディエゴ，ブラッグ スト リート 5346

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．画像創生装置に応答して遠隔映写表面上に拡大画像をディスプレーする ための画像ディスプレー投影機であって、 頂壁を有するハウジングと、 該ハウジングの頂壁に窓を画定する手段と、 該ハウジングの外部に前記窓に対向して配置されたミラー手段と、 前記ハウジングの内部に配置されており、画像創生装置に応答して画像を前記 窓を通し実質的に垂直な投影光路に沿って投影し、該画像を前記ミラー手段から 前記遠隔映写表面に向けてほぼ水平光路に沿って前方へ反射させるための画像投 影手段と、 前記ハウジング内に配置されており、前記遠隔映写表面の反射画像を前記ミラ ー手段から前記投影光路に実質的に平行な垂直下向きの検出光路に沿って受取る ように前記窓に対向して位置づけされた光検出手段を含む光入力手段とから成り 、 前記光入力手段は、前記光検出手段に応答して前記画像創生装置を制御して該 画像創生装置により前記投影画像を改変させるための回路手段を有しており、前 記画像の前記遠隔映写表面上への投影位置を調節するとともに、前記光検出手段 を該遠隔映写表面上の投影画像に適正に整合した状態に維持するために、前記ミ ラー手段を前記窓に対して位置調節自在に取り付けるための取付手段 が設けられており、前記光検出手段を前記遠隔映写表面上の投影画像に対する整 合状態に維持するために該光検出手段を移動させる必要なしに、該投影画像を遠 隔映写表面上の所望の位置へ前方へ指向するように前記ミラー手段を調節自在に 移動させることができることを特徴とする画像ディスプレー投影機。 ２．前記ミラー手段は、前記光検出手段に噛合された受光ミラーと、投影す べき画像を前記遠隔映写表面上へ反射させるために前記画像投影手段に整合され た投影ミラーを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像ディスプレ ー投影機。 ３．前記投影ミラーは、前記垂直な投影光路内の位置へ移動自在であること を特徴とする請求の範囲第２項に記載の画像ディスプレー投影機。 ４．前記受光ミラーは、前記垂直な検出光路内の位置へ移動自在であること を特徴とする請求の範囲第２項に記載の画像ディスプレー投影機。 ５．前記光検出手段は、電荷結合カメラを含むことを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の画像ディスプレー投影機。 ６．前記回路手段は、前記画像投影手段の画像位置の座標値を表す信号を発 生するためのアブソリュート位置アルゴリズムデバイスを含むことを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の画像ディスプレー投影機。 ７．前記回路手段は、プリント回路板を含む取り付 け手段を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像ディスプレー投 影機。 ８．前記アブソリュート位置アルゴリズムデバイスは、前記プリント回路板 に取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の画像ディスプ レー投影機。 ９．画像創生装置に応答して遠隔映写表面上に拡大画像をディスプレーする 方法であって、 窓画像を実質的に垂直な投影光路に沿って投影し、該画像をミラー手段から前 記遠隔映写表面に向けてほぼ水平光路に沿って前方へ反射させる操作と、 前記遠隔映写表面の反射画像を前記ミラー手段から前記投影光路に実質的に平 行な垂直下向きの検出光路に沿って受取る操作と、 前記画像の前記遠隔映写表面上への投影位置を調節するとともに、検出手段を 該遠隔映写表面上の投影画像に適正に整合した状態に維持するために、前記ミラ ー手段を前記投影光路及び検出光路を通す窓に対して調節自在に位置づけする操 作と、 前記画像創生装置により前記投影画像を改変するために該画像創生装置を制御 する操作と、 から成る方法。 １０．画像創生装置に応答して遠隔映写表面上に拡大画像をディスプレーする ための、頂壁を有するハウジングを備えた画像ディスプレー投影機であって、 該ハウジングの頂壁に窓を画定する手段と、 該ハウジングの外部に前記窓に対向して配置されたミラー手段と、 前記ハウジングの内部に配置されており、画像創生装置に応答して画像を前記 窓を通し実質的に垂直な投影光路に沿って投影し、該画像を前記ミラー手段から 前記遠隔映写表面に向けてほぼ水平光路に沿って前方へ反射させるための画像投 影手段と、 前記ハウジング内に配置されており、前記遠隔映写表面の反射画像を前記ミラ ー手段から前記投影光路に実質的に平行な垂直下向きの検出光路に沿って受取る ように前記窓に対向して位置づけされた光検出手段を含む光入力手段とから成り 、 前記光入力手段は、前記光検出手段に応答して前記画像創生装置を制御して該 画像創生装置により前記投影画像を改変させるための回路手段を有しており、前 記画像の前記遠隔映写表面上への投影位置を調節するとともに、前記光検出手段 を該遠隔映写表面上の投影画像に適正に整合した状態に維持するために、前記ミ ラー手段を前記窓に対して位置調節自在に取り付けるための取付手段が設けられ ており、前記光検出手段を前記遠隔映写表面の投影画像に対する整合状態に維持 するために該光検出手段を移動させる必要なしに、該投影画像を遠隔映写表面上 の所望の位置へ前方へ指向するように前記ミラー手段を調節自在に移動させるこ とができることを特徴とす る画像ディスプレー投影機。 １１．画像創生装置に応答して遠隔映写表面上に拡大画像をディスプレーする ための投影機に使用するための光入力デバイスであって、 頂壁を有するハウジングと、 該ハウジングの頂壁に窓を画定する手段と、 該ハウジングの外部に前記窓に対向して配置されたミラー手段と、 前記ハウジングの内部に配置されており、画像創生装置に応答して画像を前記 窓を通し垂直な投影光路に沿って投影し、該画像を前記ミラー手段から前記遠隔 映写表面に向けてほぼ水平光路に沿って前方へ反射させるための画像投影手段と 、 前記ハウジング内に配置されており、前記遠隔映写表面の反射画像を前記ミラ ー手段から前記投影光路に実質的に平行な垂直下向きの検出光路に沿って受取る ように前記窓に対向して位置づけされた光検出手段を含む光入力手段とから成り 、 前記光入力手段は、前記光検出手段に応答して前記画像創生装置を制御して該 画像創生装置により前記投影画像を改変させるための回路手段を有しており、前 記画像の前記遠隔映写表面上への投影位置を調節するとともに、前記光検出手段 を該遠隔映写表面上の投影画像に適正に整合した状態に維持するために、前記ミ ラー手段を前記窓に対して位置調節自在に取り付けるための取付手段 が設けられており、前記光検出手段を前記遠隔映写表面上の投影画像に対する整 合状態に維持するために該光検出手段を移動させる必要なしに、該投影画像を遠 隔映写表面上の所望の位置へ前方へ指向するように前記ミラー手段を調節自在に 移動させることができることを特徴とする光入力デバイス。