(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面に対して視覚的な指標を投影する手持ち式のセンサ機器において、該機器は、
面の背後の物体を検知してデータ信号を提供するセンサと、
前記センサと接続されて前記データ信号を受け取り、識別可能な二次元のアイコンからなる第１のアイコンを該データ信号に基づいてアクティブにし制御信号を提供するように構成されたコントローラと、
前記コントローラと接続されて前記制御信号を受け取り、面に対して第１のアイコンを投影する光源とを備え、該光源は、
発光源と、
前記発光源からの光を第１のアイコンとして投影するように、第１のアイコンを規定するアパーチャとを含み、
第１のアイコンは、物体の方向を示し、
前記光源は、面に対して第２のアイコンを投影するよう構成されていて、第２のアイコンは、物体のエッジの特徴を示し、識別可能な二次元のアイコンからなることを特徴とするセンサ機器。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ機器において、第１のアイコンは、矢印を含むことを特徴とするセンサ機器。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ機器において、第１のアイコンは、物体のエッジの特徴を示すことを特徴とするセンサ機器。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサ機器において、第１のアイコンは、物体が木製または金属であることを示すことを特徴とするセンサ機器。
【請求項５】
請求項１に記載のセンサ機器において、第１のアイコンは、物体が電気的なエネルギーを帯びていることを示すことを特徴とするセンサ機器。
【請求項６】
請求項１に記載のセンサ機器において、第１のアイコンは、物体のセンターの特徴を示すことを特徴とするセンサ機器。
【請求項７】
請求項１に記載のセンサ機器において、前記アパーチャは、動的な開口を備えることを特徴とするセンサ機器。
【請求項８】
請求項７に記載のセンサ機器において、前記動的な開口は、液晶パネルを備えることを特徴とするセンサ機器。
【請求項９】
請求項１に記載のセンサ機器において、前記アパーチャは、固定された開口を備えることを特徴とするセンサ機器。
【請求項１０】
請求項９に記載のセンサ機器において、前記固定された開口は、トップハウジングとベースハウジングとの結合によって形成された開口を備えることを特徴とするセンサ機器。
【請求項１１】
請求項１に記載のセンサ機器において、前記発光源は、
第１のアイコン用の第１の色を含む第１の色源と、
識別可能な二次元のアイコンからなる第２のアイコン用の第２の色を含む第２の色源と、を備え、
第１および第２の色源は、コントローラによって選択可能であることを特徴とするセンサ機器。
【請求項１２】
請求項１に記載のセンサ機器において、前記センサは、静電容量センサ、スタッドセンサ、電界センサまたは磁場センサを備えることを特徴とするセンサ機器。
【請求項１３】
手持ち式のセンサ機器を用いて、面の背後の物体を検出する方法において、該方法は、
物体の第１の特徴を手持ち式のセンサによって検知し、
前記検知された第１の特徴に基づいて、識別可能な二次元のアイコンからなる第１のアイコンを、多数のアイコンから選択し、
前記選択に応じて、アパーチャによって規定され物体の方向を示す第１のアイコンを面に対して手持ち式のセンサから投影し、
前記物体の第２の特徴を検知し、
第２の特徴の検知に基づいて、識別可能な二次元のアイコンからなり、第１のアイコンが示す第１の方向から逆の方向を示す第２のアイコンを、多数のアイコンから手持ち式のセンサによって選択し、
第２のアイコンの選択に応じて、面に対して第２のアイコンを手持ち式のセンサから投影することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、さらに、
物体の第３の特徴を検知し、
第３の特徴の検知に基づいて、第３のアイコンを多数のアイコンから選択し、
第３のアイコンの選択に応じて、面に対して第３のアイコンを投影することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、第３のアイコンは、物体のセンターの特徴を示すことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００８年１０月１６日に出願された、筆頭発明者Ａｎｔｈｏｎｙ Ｊ．Ｒｏｓｓｅｔｔｉによる「ウォールセンサ用動的情報投影」と題された米国仮出願第６１／１０５，８５６号に対して米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく優先権および利益を主張するものである。この仮出願の全体を、参照することにより本出願に援用する。本出願は、また２００９年１０月１６日に出願された、筆頭発明者Ｂａｒｒｙ Ｗｉｎｇａｔｅによる「ウォールセンサ用動的情報投影」と題された米国出願第１２／５８０，８９４号に対して優先権および利益を主張するものである。この出願の全体を、参照することにより援用本出願に援用する。
本発明は、全体として、スタッドセンサなどの手持ち式のセンサ機器に関し、さらに詳しくは、物体が隠れている壁面に対する面に対して視覚的な指標の投影に関する。
【発明の背景】
【０００２】
手持ち式の検出器ユニットを含むポータブルなセンサを隠れた物体の探索に用いることが知られている。例えば、参照により援用する米国特許第４，０９９，１１８号、第４，４６４，６２２号および第６，２５９，２４１号は、壁面の背後に隠れた物体の位置を識別する検出器ユニット（スタッドセンサや交流電流検出器など）を開示している。手持ち式の検出器には、検出器ユニット内の１つまたはそれ以上のセンサ素子の静電容量変化を測定することで、隠れた物体を識別するものもある。静電容量変化は、ユーザがユニットを動かし、隠れた物体を覆っている壁をユニットが横切ったときに測定される。そのような隠れた物体には、木製の構造スタッド、パイプ、およびワイヤなどの他の金属や非金属の物体が含まれる。手持ち式の検出器には、センサ素子および検出電気回路を含むものもあり、これらは、電磁界変化を測定することで交流電流が流れるワイヤを識別する。検出器には、金属またはガスラインの塊などの、局所磁場に影響する物体を識別するものもある。
【０００３】
図１は、ユーザが壁面等の面１２に対して手持ち式のセンサ機器１０を保持する典型的な用途を示す。ユーザは、矢印で示すように機器１０を横方向に動かして、面１２の背後にある視界から隠された物体を検出する。物体は、隠れたフレーム、すなわちスタッド１４であってよく、これは第１のエッジ１８、センターライン２０および第２のエッジ２２を規定する。デバイス１０内の回路は、検知された情報をディスプレイ１６に表示する。
【０００４】
手持ち式の検出器ユニットは、一般に、ディスプレイ１６などの視覚的な表示を用いて、検知された特徴（例えばエッジ１８またはセンターライン２０など）を示す。視覚的なディスプレイ機器は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）および／または液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を様々な構成で含んでよい。例えば、矢形のＬＥＤディスプレイを含む機器もある。コネチカット州ニューブリテンでスタンレーによって製作され、インテリセンサ（登録商標）の名の下で販売された機器もあり、これはディスプレイとしてＬＥＤの垂直線を用いている。さらに、２００１年６月１９日に発行された米国特許第６，２４９，１１３号、および、１９９９年６月２９日に発行された米国特許第５，９１７，３１４号は、ともに参照により本願に援用していて、これらはいくつかのＬＣＤとＬＥＤのディスプレイの構成を開示している。一般に、手持ち式のセンサ機器の視覚的なディスプレイ１６は、検知された物体のエッジまたはセンターラインなどのいくつかの特徴を機器のユーザが決定するのを支援するようにデザインされている。再び図１を参照すると、例えば、ディスプレイ１６は、スタッド１４のエッジ１８、エッジ１８とエッジ２２との間に位置するセンターライン２０、エッジ１８および２２の両方、またはスタッド１４の他の表現を表示可能である。
【０００５】
１または複数のディスプレイ１６は、一般に、手持ち式のセンサ機器のハウジングに設置される。したがって、ディスプレイ１６は、面１２から離れている。すなわち、ディスプレイ１６は、背後に隠れている物体が検出された面１２に対して横方向および深さ方向の両方へ移動する。さらに、シーリング、フロア、コーナなどの背後にある物体を探知する場合のように、ユーザが、歪められた角度および特異な位置から手持ち式の検出器を操作することも多い。例えば図１で、スタッド１４が、給湯器タンクなどの大きな視覚的な障害物に近い面１２の背後に位置していたならば、ユーザは、ディスプレイ１６を見ることが困難となる。仮にディスプレイ１６が見えたとしても、視角が歪められているため、ユーザは、検出器ユニットのハウジングのディスプレイの位置に基づいて、面の背後に隠れた物体の位置の視覚的な角度を推定する必要がある。
【０００６】
一般的に、従来の手持ち式のセンサ機器は、スタッドその他の隠れた物体を検出したことを機器のユーザに伝えるために、機器から発生する視覚的および音声のフィードバックを用いている。一般に、手持ち式のセンサ機器は１つ以上のＬＥＤおよび／またはＬＣＤのディスプレイを含み、これらが壁面等の面の背後から検出されたスタッドの存在を視覚的に示す。機器のなかには、単一または大多数のラインが１つ以上の方向に投影されるものもある。したがって、どのようにしてユーザに情報を提供するかを改善する方法が求められている。
【発明の概要】
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態は、面に対して視覚的な指標を投影する手持ち式のセンサ機器を提供する。この機器は、面の背後の物体を検知し、データ信号を提供するセンサと、センサに接続されデータ信号を受け取り、識別可能な二次元のアイコンからなる第１のアイコンをデータ信号に基づいてアクティブにし制御信号を提供するよう構成されたコントローラと、コントローラと接続されて制御信号を受け取り、面に対して第１のアイコンを投影する、発光源を含む光源と、第１のアイコンとして発光源からの光を投影するよう規定されたアパーチャとを備える。
【０００８】
本発明のいくつかの実施形態は、手持ち式のセンサ機器を用いて、面に対して視覚的な指標を投影する方法を提供する。本方法は、面の背後の物体を検知し、検出された物体の第１の特徴を決定し、発光源から、面上に第１のアイコンとして光を投影するよう形成されたアパーチャを通して、識別可能な二次元アイコンからなり第１の特徴を示す第１のアイコンを投影する。
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態は、面に対して視覚的な指標を投影する手持ち式のセンサ機器を提供する。この機器は、面の背後の物体を検知する手段と、検知された物体の第１の特徴を決定する手段と、発光源から、面上に第１のアイコンとして光を投影するよう形成されたアパーチャを通して、第１の特徴を示す第１のアイコンを投影する手段とを備える。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態は、手持ち式のセンサ機器を用いて、面の背後の物体を検出する方法を提供する。本方法は、物体の第１の特徴を検知し、検知された第１の特徴に基づいて、識別可能な二次元のアイコンからなる第１のアイコンを多数のアイコンから選択し、選択に応じて面に対して第１のアイコンを投影し、物体の第２の特徴を検知し、第２の特徴の検知に基づいて、識別可能な二次元のアイコンからなる第２のアイコンを多数のアイコンから選択し、第２のアイコンの選択に応じて面に対して第２のアイコンを投影する。
【００１１】
本発明の上記および他の側面、特徴および利点は、以下に示す実施形態を参照することで明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら、単なる一例として説明する。
【図１】ユーザが壁面等の面に対して手持ち式のセンサ機器を保持する典型的な用途を示す。
【図２Ａ．２Ｂ】本発明の実施形態による、操作時の手持ち式のセンサを示す。
【図３Ａ．３Ｂ．３Ｃ】本発明の実施形態によるハウジングおよび投影された矢印を示す透視図である。
【図４．５．６．７Ａ．７Ｂ】本発明の実施形態によるＬＥＤ、アパーチャおよび投影された矢印の間の関係を示す。
【図８】本発明の実施形態による視覚的な指標を投影する方法を示す。
【図９Ａ．９Ｂ．９Ｃ．９Ｄ．９Ｅ】本発明の実施形態による様々な投影された矢印を示す。
【図１０Ａ．１０Ｂ．１０Ｃ．１０Ｄ．１１】本発明の実施形態による、ディスプレイ情報を投影する手持ち式のセンサ機器の平面図である。
【図１２Ａ．１２Ｂ．１２Ｃ．１２Ｄ．１３】本発明の実施形態による様々なディスプレイ情報を示す。
【図１４】本発明の実施形態による動的な光源を示す。
【発明の詳細な説明】
【００１３】
以下、本発明のいくつかの実施形態を示す添付図面を参照して説明する。他の実施形態は、本開示の思想および範囲から逸脱することなく、利用され、かつ、機械的、組成的、電気的および操作上の変更が生じてもよいことが理解される。以下の詳細な説明は、限定して解釈されるべきではない。さらに、以下の詳細な説明のいくつかは、手続、ステップ、論理ブロック、処理および、電子回路またはコンピュータメモリで実行可能なデータビットの操作の他の記号表現で示す。手続、コンピュータで実行されるステップ、論理ブロック、プロセスなどは、要求された結果を導出する、整合性のあるステップまたは命令のシーケンスとして扱う。ステップは、物理量の物理的な操作を利用している。これらの量は、蓄えられ、転送され、結合され、比較され、あるいは電子回路またはコンピュータシステムで操作可能な電気的、磁気的または無線信号の形式を採ることができる。これらの信号は、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数または同様のものとして参照することがあってもよい。各ステップは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの組み合わせによって実行してもよい。
【００１４】
面に対してコンピュータから情報を投影することは、本発明と関連のない技術で知られている。例えば、２００１年７月２４日に発行された、Ｃａｒａｕ Ｓｒ．による「ＰＤＡ用のバーチャルなディスプレイ／キーボードのための方法と装置」と題された米国特許第６，２６６，０４８号は、実質的な平面上に投影されたディスプレイを有するコンピュータまたはＰＤＡを開示している。例えば、２００１年７月２４日に発行された、Ｃａｒａｕ Ｓｒ．による「ＰＤＡ用のバーチャルなディスプレイ／キーボードのための方法と装置」と題された米国特許第６，２６６，０４８号は、実質的な平面上の投影ディスプレイ、実質的な平面上の仮想的なコンピュータスクリーンディスプレイおよび投影キーボードを作り出す白色表面、白色表面を有するコンピュータまたはＰＤＡを開示している。同様に、２００７年５月８日に発行された、Ｌｉｕなどによる「仮想的なキーボード／ディスプレイを生成する装置および方法」と題された米国特許第７，２１５，３２７号において、キーボードおよびディスプレイは投影される。そのような投影に関する技術を、手持ち式のセンサ機器で有効に利用してよい。
【００１５】
スタッドセンサ、ウォールセンサ、ＡＣ電圧測定器および磁場外乱センサなどの手持ち式のセンサ機器は、機器の本体に配置された１つ以上のＬＥＤおよび／またはＬＣＤを用いて、ユーザに情報を表示する。機器のなかには、機器の本体のアパーチャまたはスリットを通過する光を用いて、壁の表面上にラインまたは複数のラインを投影するものもある。そのようなスリットは、識別可能な二次元のアイコンではなく、むしろ、識別不能または際立った特徴のない、寸法に沿った光の長さを生成する。例えば、２００１年７月１０日に発行された、Ｋｒａｎｔｚによる「面の背後に隠された検出された物体の位置を示すポータブルなセンサ用の投影ディスプレイ」と題された米国特許第６，２５９，２４１号は、検出された物体が背後に位置する面上に可視的なパターンを投影する手持ち式の検出器を開示している。投影パターンは、検出された物体の1つ以上の予め決定された特徴を示している。予め決定された特徴は、エッジ、２つのエッジ間の部分、２つのエッジ間のセンターライン、物体の塊の特徴、および／または、物体から放出され影響を受けた電磁気の特徴を含んでもよい。また、検出器ユニットのハウジングの一端に規定された狭いアパーチャも開示している。検出器ユニットの検出回路が隠れた物体を検出するとき、検出回路は、作動回路に信号を与え、検出器のハウジング内の光源にエネルギーを与える。光源からの光の一部は、アパーチャを通過し、それにより検出された物体が位置する下方の面上にラインを投影する。ラインは、一次元で投影される。すなわち、投影されたラインは横方向には特徴を有さない。さらに、投影されたラインは、識別可能なサイドエッジを有することがない。すなわち、ラインは、アパーチャ開口に隣接するＬＥＤにより、容易に調整不良になるおそれがある。
【００１６】
本発明の実施形態は、アイコン、ピクセル、グラフィックスおよび／または色などの、ユーザに情報を伝達する静的または動的な光のパターンを通して、情報を投影できる改善された光学式の光投射システムを提供する。いくつかの実施形態は適切な照明器、アパーチャ、潜在的なレンズおよびコンピュータ制御されたアパーチャを含み、これらによって、スキャンされた面上に投影された動的な情報ディスプレイを生成する。
【００１７】
典型的には、手持ち式のセンサ機器は、スキャンされた面上ではなく、機器本体に設置されたディスプレイを用いてユーザに情報を提供する。本発明の実施形態は、これと異なり、ユーザインターフェイス情報を、スキャンされた面上に直接に表示して、検出された情報をユーザにより密接に伝達する。投影光は、いかなる物理的な干渉も導入しない。このため、本機器によれば、ユーザは、投影ディスプレイに案内され、精密な位置を示す重畳マーク（鉛筆やテープなどによる）を壁に付けることが可能となり、また、本機器により、そのようなマークの精度を高めることが可能である。これらのマークは機器が離れた後でも残っているため、隠れた物体がどこに位置するかをユーザが記憶することを補助する。
【００１８】
本発明のいくつかの実施形態は、手持ち式のセンサ機器（例えば、スタッドセンサ）または他のポータブルツールを使用するとき、グラフィカルな情報および文字を面の作業エリアに投影する。手持ち式のセンサ機器は光源、アパーチャおよびオプションのレンズを含み、これらによって面に対してグラフィカルな情報を投影する。
【００１９】
図１は、ユーザが壁面等の面に対して手持ち式のセンサ機器を保持する典型的な用途を示す。手持ち式のセンサ機器を用いて壁をスキャンして、面の下に隠れた物体の存在を決定する。手持ち式のセンサ機器は、様々な検出された特徴の情報を投影可能である。そうした特徴には、機器が物体（スタッドなど）の上、エッジまたはセンターにあるか否か、物体が金属であるか否か、さらに、機器が電気的に加熱されたＡＣワイヤの上にあるか否かなどを含めてよい。また、機器は、隠れた物体への方向を表示してもよい。さらに、変化する情報をユーザに伝達する助けとして、様々な色を投影してもよい。実施形態は、１つ以上の静的および／または動的なアパーチャを用いて、この情報を投影する。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、機器によって特徴が検出されるとき、静的なアパーチャを用いて、面に対して矢印のアイコンまたは他の固定された二次元のアイコンを投影する。この表示されたアイコンは、離れたところから固定されたアパーチャを通過するＬＥＤ光により形成される。光は、アパーチャから離れたところから通過する（そして、アパーチャに隣接しない）。このため、投影は、不明瞭な端部および不整合を有するような影響を受けにくい。本発明の他の実施形態によれば、スキャン中に変化する動的なアパーチャを経由して、より複雑な情報を投影および表示可能であり、これによって１つ以上の検出された特徴を示す。より複雑な情報には、１つ以上のアイコンその他のグラフィックと、テキストとを含めてよい。
【００２１】
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施形態による、操作時の手持ち式のセンサ機器１０を示す。図２Ａは、面３０に対して照射光４１を投影している手持ち式のセンサ機器１０を示している。照射光４１は、固定された二次元のアイコン４０を結果として生じさせ、スタッド１４のエッジ１８などの隠れた物体の特徴を明らかにする。機器１０は、センサ１００、コントローラ１１０および光源１２０を含んでいる。センサ１００は、面３０の背後に隠れた物体を検知し、また、コントローラ１１０にデータ信号を提供する。例えば、データ信号は、隠れた物体のエッジまたはセンターの特徴の存在を示してもよい。センサ１００は、静電容量センサ、スタッドセンサ、電界センサおよび磁場センサまたは同様なものを１つ以上含んでもよい。
【００２２】
センサ１００からのデータ信号に基づいて、コントローラ１１０は、光源１２０をアクティブにして照射光４１を投影させる。その結果として、面３０に対して表示される第１のアイコン４０が生じる。光源１２０は、発光源１２１とアパーチャ５０（以下に説明する図面に示す）とを含んでいる。これらが組み合わせて操作されることにより、発光源１２１からアパーチャ５０を通った投影光が、面３０に対して矢印または他の二次元のアイコンとして形成される。
【００２３】
光源１２０は、１つ以上のＬＥＤ（以下の例）、ランプ、電球、またはこれらと同様なもので形成してよい。いくつかの実施形態では、光源１２０は、面３０に対して第２のアイコンを投影してもよい。例えば、第１の静的なアパーチャから生成された第１のアイコンは、隠された物体のセンターの特徴を示してもよい。第２の静的なアパーチャから生成された第２のアイコンは、隠された物体のエッジの特徴を示してもよい。いくつかの実施形態では、光源１２０は単一色のアイコンを投影する。一方、他の実施形態では、光源１２０は、２つ以上の異なる色のアイコンから選択された１つを投影することで、対応する２つ以上の異なった特徴を示してもよい。例えば、１つの色をエッジの特徴を示すために用いてよい。一方、他の色をセンターの特徴を示すために用いてよい。あるいは、第１の色が浅いスタッドを示してもよく、また、第２の色が深いスタッドを示してもよい。また他の代案として、赤色のアイコンは、電気的に加熱されたＡＣ回路を示すために用いてもよい。青色のアイコンは、パイプなどの非電気的な金属物体を示すために用いてもよい。また、緑色のアイコンは、スタッドを示すために用いてもよい。
【００２４】
図２Ｂは、面３０上に固定された二次元のアイコン（矢印４０）を投影している手持ち式のセンサ機器１０の概要を示す平面図である。機器１０は静的なアパーチャ５０により構成され、これによって機器１０から光が通過することが可能となる。アパーチャ５０は、通過した光が矢印４０を投影するように形成される。
【００２５】
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明の実施形態による、ハウジングおよび投影された矢印を示す透視図である。手持ち式のセンサ機器１０のハウジングは、ベースハウジング１０Ａ（図３Ｂ）とトップハウジング１０Ｂ（図３Ｃ）とを含み、１つの統合されたハウジング（図３Ａ）に結合され示されている。ベースハウジング１０Ａは、ノッチ５０Ａを含む。ノッチ５０Ａは、面３０に平行に配置されていて、角度が広い「Ｖ」を逆にしたように見える。角度が広い「Ｖ」を逆にした平面は、面３０に対して正確に平行（０度）または非平行（平行から最大３０度まで）であってもよい。トップハウジング１０Ｂもノッチ５０Ｂを含む。しかし、ノッチ５０Ｂは、面３０に直交して配置されていて、角度が狭い「Ｖ」を逆にしたように見える。同様に、角度が狭い「Ｖ」を逆にした平面は、面３０に対して正確に垂直（０度）または非垂直（垂直から最大３０度まで）であってもよい。互いに重ねられたとき、２つのノッチ５０Ａおよび５０Ｂは、静的なアパーチャ５０を規定する。共に配置されたノッチ５０Ａおよび５０Ｂから形成された逆「Ｖ」によって、２つのハウジングセクション１０Ａおよび１０Ｂが、規定されたアパーチャ５０を通して機器１０の内部から通過する光を結合し、その結果、面３０の上に投影される矢印４０が生じる。
【００２６】
図４、図５、図６、図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の実施形態による、ＬＥＤ、アパーチャおよび投影された矢印の間の関係を示す。図４では、光源が機器の前方で矢印４０を投影する。矢印４０は、従来の機器の一次元のラインと異なり、特徴的な二次元の形状を有している。従来の手持ち式のセンサ機器では、アパーチャの最も大きな寸法がＬＥＤとハウジングの壁との間の距離よりも大きくなるように、ＬＥＤがハウジングの壁に対して隣接している。本発明の実施形態は、アパーチャ５０から離れた発光源（例えば、ＬＥＤ１２１）を開示している。アパーチャからＬＥＤ１２１を離すことにより、手持ち式のセンサ機器１０は、面３０に対して、識別可能な固定された二次元のアイコン（例えば、矢印４０）を規定することが可能となる。
【００２７】
図５では、ＬＥＤ１２１が発光源として用いられる。ＬＥＤ１２１は、アパーチャ５０から離れて配置される。アパーチャ５０の最も大きな垂直成分が距離Ｄ１を規定する。例えば、アパーチャ５０の高さが最も大きな側部の開口を提供すると仮定する。ＬＥＤ１２１は、アパーチャ５０から距離Ｄ２で機器１０内部に配置される。距離Ｄ２は距離Ｄ１より大きい（Ｄ２＞Ｄ１）。いくつかの実施形態では、距離Ｄ２と距離Ｄ１との比は、Ｄ２：Ｄ１＝２：１となる。他の実施形態では、比Ｄ２：Ｄ１は、およそ３：１、４：１、５：１、または５：１より大きい。例えば、アパーチャ（Ｄ１）の最も大きな寸法は、２ｍｍとしてよい。また、アパーチャとＬＥＤとの間の距離（Ｄ２）は、比Ｄ２：Ｄ１が４．５：１となるように、９ｍｍであってもよい。図６は、面３０および投影された矢印４０の近傍で透視したアパーチャ５０の内部を示す図である。この透視により、アパーチャ５０は、より矢印として見える。
【００２８】
図７Ａおよび図７Ｂでは、手持ち式のセンサ機器１０を、ベースハウジング１０Ａとトップハウジング１０Ｂとにより示す。ベースハウジング１０Ａは、面３０に対して垂直あるいはほぼ垂直に方向づけられた幅広いＶ字状のノッチ５０Ａを有している。トップハウジング１０Ｂは、面、および長さが同様あるいは大きな仮想的な基本線と平行な狭い上端によって、台形のノッチ５０Ｂを規定する。また、トップハウジング１０Ｂは、互いに平行あるいはほぼ平行な２つの側部のエッジを規定する。アパーチャ５０と発光源１２１との間の距離Ｄ２は、アパーチャの距離Ｄ１のおよそ約２〜５倍（または、５〜３０またはそれ以上）離れている。ここで、比Ｄ２：Ｄ１は、およそ２０：１であることが示される。発光源１２１からアパーチャ５０に光路を形成することは、この比をより大きくかつ効率的にする効果がある。
【００２９】
図８は、本発明の実施形態による、視覚的な指標を投影する方法を示す。本方法は、手持ち式のセンサ機器１０を用いて、面３０の背後のスタッド１４を検知するブロック２００から開始する。２１０では、機器１０は検知されたスタッド１４の第１の特徴を決定する。２２０では、面３０上に、矢印４０または識別可能な二次元のアイコンとして光を投影するように形成されたアパーチャ５０を通って、機器１０が第１の特徴を示す第１のアイコンを投影する。２３０では、機器１０は、面３０の背後に存在する検知された物体の第２の特徴を決定する。２４０では、アパーチャ５０を通して、機器は、第２の特徴を示す第２のアイコンを投影する。ステップ２２０および２４０のアパーチャは、様々な静的なアパーチャ、同一の静的なアパーチャ、あるいは共通の動的なアパーチャであってもよい。例えば、スタッド１４は、スタッドであってもよい。第１の特徴は、スタッドのエッジ１８または２２であってもよい。そして、第２の特徴は、スタッド１４のセンターライン２０であってもよい。第１および第２の投影されたアイコンは、同一であってもよく、様々な色および／または形状または方向性を有してもよい。２５０では、機器は、特徴がないことを検出して、投影を停止する。
【００３０】
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、および図９Ｅは、本発明の実施形態による、様々な投影された矢印を示す。各矢印は、識別可能な二次元のアイコンからなり、アパーチャ５０から距離Ｄ２で光が通過することで形成される。そして、各矢印は、特徴的な頭部を含み、また尾部または軸部も含んでよい。図９Ａは、典型的な矢じりと、直線で描かれた後部となる軸部４０Ａとを示す。図９Ｂでは、矢じり４０Ｂは、軸部が欠けているが、矢印４０Ａと類似している。図９Ｃでは、矢じりおよび軸部４０Ｃは、Ｖ字状の後部となる矢じりを含んでいる。図９Ｄでは、矢じり４０Ｄは、両矢印である。図９Ｅでは、矢じりおよび軸部４０Ｅが細長い。投影されたラインと異なり、各矢は二次元で特徴を有していて、面３０上の位置を正確に指し示すために用いられる。
【００３１】
上述のいくつかの実施形態では、受動的なアパーチャ５０を含んでいた。アパーチャ５０は、予め形成され固定されていて、これを光が通過することで、面３０上に矢印などの識別可能な二次元のアイコンが形成される。同様に、手持ち式のセンサ機器１０は、別個のＬＥＤまたは他の光源からの各光路を形成する多数の受動的なアパーチャ５０を含んでよい。各アパーチャは、別個のアイコンを形成するために配置され形成されてもよい。例えば、第１のアパーチャ５０は、矢印４０Ａを提示するために形成されてもよい。第１のアパーチャ５０から矢印を投影するために、第１のＬＥＤは照明してもよい。第２のアパーチャ５０を形成して、機器１０の左に物体があることを示す、左を指し示す矢印を提示してもよい。第２のアパーチャ５０から左を指し示す矢印を投影するために、第２のＬＥＤは、第２のアパーチャ５０への光路を照明してもよい。第３のアパーチャ５０は、機器１０の右に物体があることを示す、右を指し示す矢印を提示するために形成されてもよい。同様に、第３のアパーチャ５０から右を指し示す矢印を投影するために、第３のＬＥＤは、第３のアパーチャ５０への光路を照明してもよい。別々の経路は、プラスチック製のチューブなどの単一の透明な素材で形成されてもよく、あるいは、機器１０での空間を物理的に分割することで形成してもよい。
【００３２】
他の実施形態では、アパーチャ５０は動的である。すなわち、様々なアイコンまたは他の情報が面３０上に投影されるように、アパーチャを通過する光は、積極的に調節される。光は、ＬＣＤレンズ、アクティブシャッターまたは同様のものを通して調整してよい。動的なアパーチャ５０を用いた機器１０の例は、以下に示す。
【００３３】
図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄおよび図１１は、本発明の実施形態による、ディスプレイ情報を投影している手持ち式のセンサ機器１０の平面図を示す。図１０Ａでは、手持ち式のセンサ機器１０は動的なアパーチャ５０を含んでいる。アパーチャ５０を光が通過することで、面３０上に表示エリア４０を形成可能である。機器１０は、この表示エリア４０内で１つ以上の識別可能な二次元のアイコンを投影する。いくつかの可能なアイコンを、例示として以下に述べる。
【００３４】
図１０Ｂでは、ユーザが手持ち式のセンサ機器１０を操作して、隠れたスタッド１４を探索している。機器１０は、センサの左でエッジ１８を検出するが、いまだエッジ１８の上にはない。従来の機器では、隠されたスタッドが近いことを示す指標を提供するが、ユーザが機器をどの方向に動かすべきかを示すものではない。方向性を検知する機器１０を用いると、機器１０は、隠れた物体の方向を決定可能である。手持ち式のセンサ機器１０は、隠れた物体が左にあることをユーザに示す矢印４０Ｆを投影する。同時に、機器１０は、ディスプレイ１６に同様な情報を提供可能である。
【００３５】
図１０Ｃでは、ユーザはスタッド１４のエッジ１８の上に機器１０を移動させている。機器１０がエッジ１８を検出すると、面３０にアイコンを投影する。例示するように、機器１０は、文字（ＥＤＧＥ）および矢印４０Ｇの両方を投影する。いくつかの実施形態では、アイコンは、機器１０に対して固定位置で投影される。他の実施形態では、アイコンは、面３０に対して固定されているように見えるが、ユーザがエッジの上で機器１０を左右に移動させると、機器１０に対して移動する。
【００３６】
図１０Ｄでは、手持ち式のセンサ機器１０は、スタッドの上でほぼセンターに位置している。機器１０は、矢印４０Ｈでセンターアイコン（ＣＮＴＲ）を投影して、機器１０がスタッド１４のセンターの特徴の上にいることを示す。さらに、機器１０は、特徴の相対位置を追跡し、ユーザがスタッド１４のセンターラインに関して機器を移動させたとき、投影されたアイコンが面に固定されて見えるように調整してもよい。
【００３７】
図１１では、機器１０は、面３０に縞とともに文字（ＣＥＮＴＥＲ）を投影する。縞は、隠れたスタッド１４を示す。また、文字（ＣＥＮＴＥＲ）は、機器１０がスタッド１４の上でセンターに位置することを示す。他の投影は、動的なアパーチャを有する手持ち式のセンサ機器１０により可能となる。
【００３８】
図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄおよび図１３は、本発明の実施形態による、様々なディスプレイ情報を示す。図１２Ａは、機器１０がスタッド１４のエッジの近くにいることを示す表示エリア４０を示す。図１２Ｂでは、ユーザが機器を左に移動させてエッジの上に位置させ、それを、文字（ＥＤＧＥ）、左を指し示す矢印、および表示エリア４０の左側の影になったエリアで示している。図１２Ｃでは、スタッド１４のセンターラインの真上になるように、ユーザが機器１０をセンターに位置させている。投影された表示エリア４０は、隠れたスタッドを表す影になったエリアと、機器１０がスタッド１４の上に位置することをユーザに強調するための文字（ＣＮＴＲ）または（ＣＥＮＴＥＲ）とを示している。図１２Ｄは、他のエッジの上に位置するように、左に移動した機器１０を示す。ディスプレイ４０は、図１２Ｂで示され映し出された大体のイメージを示している。
【００３９】
影になったエリアは、面３０を通して見たスタッド１４の見え方をシミュレーションするために、面３０に対して相対的に固定されているようにアニメーション化してもよい。文字（ＣＥＮＴＥＲ）、（ＣＮＴＲ）または（ＥＤＧＥ）を構成するピクセル化された文字は、ある瞬間に機器１０を使用する状況および背景に応じて、手持ち式のセンサ機器１０が投影する動的なテキストの例である。表示された情報の内容および詳細は、機器１０を制御するコンピュータ、マイクロプロセッサーまたはマイクロコントローラによって決定される。表示された情報はまた、機器１０が検知するものに依存している。上述した各アイコン（例えば、図１２Ｂおよび図１２Ｄで示された矢印）は、単一のアイコンで情報（例えば、方向の情報）を伝える。各アイコンは、静的または動的であってもよく、機器１０によってオンオフされる。
【００４０】
投影された情報は、手持ち式のセンサ機器１０が測定した情報およびユーザに表示する必要がある情報に依存する。それは、機器１０のユーザにユーザインターフェイス情報を伝えるための、文字、グラフィックス、および様々な色のアイコンを含んでもよい。いくつかの実施形態は、機器１０内のＬＣＤアパーチャまたは他の動的なアパーチャを経由して投影された情報を表示する。ＬＣＤアパーチャは、透過性のピクセルで投影される透過型、ネガ型であってもよい。他のすべてのピクセルは、非透明であり、光を遮断する。表示されたアイコンは、（１）着色されたＬＥＤから、（２）着色されたレンズ（例えばアパーチャの近く）を通して、または（３）着色されたＬＣＤを通して、投影されることで、着色されてもよい。いくつかの実施形態では、ＬＣＤオブジェクト上のグラフィックは、予め歪められていて（傾きおよび投影角度を補正するため）、適切なレンズを通過して、面に投影されるときには訂正され歪まないように見える。言い換えると、ＬＣＤオブジェクト上のイメージは、面３０上の投影が歪まないように歪められている。表示されている情報の制御は、マイクロコントローラまたは同様なものによって管理されていて、現在のセンサの測定値および操作モードに応じて、リアルタイムで動的に情報が更新され変更される。
【００４１】
図１３は、追加可能な表示された情報を示す。アイコン（Ａ）は、初期設定された情報の例の投影を示す。アイコン（Ｂ）は、機器１０がスタッドスキャンモードであることをユーザに伝える情報の投影を示す。アイコン（Ｃ）は、機器１０がスタッド１４のセンターを見つけたことをユーザに伝える情報の投影を示す（図１０Ｃ、図１１および図１２Ｃと同様）。アイコン（Ｄ）は、機器１０がスタッド１４のエッジを見つけたことをユーザに伝える情報の投影を示す（図１０Ｂと同様）。アイコン（Ｅ）は、機器１０がスタッド１４に向かって後退していることをユーザに伝える情報の投影を示す（図１０Ａに類似）。アイコン（Ｆ）は、ユーザにスキャン開始の指示をする投影を示す。アイコン（Ｇ１）からアイコン（Ｇ９）は、機器１０がスタッド１４（黒いピクセルで示される）を右から左に通過した際での、投影の進行を示す。
【００４２】
図１４は、本発明の実施形態による、動的な光源１２０を示す。ディスプレイ投影システムと称される光源１２０は、ＬＥＤなどの発光源１２１を含んでいて、投影経路３００に沿って光を投影する。集光レンズ３１０は、液晶パネルなどの動的なアパーチャ５０に、光の焦点を合わせる。動的なアパーチャ５０が黒一色または不透明であるとき、光は通過しない。投影およびイメージするとき、動的なアパーチャ５０は、投影するためのネガティブなイメージを表示する。すなわち、動的なアパーチャ５０は、表示したいアイコンが示されないエリアのために不透明である。動的なアパーチャ５０を通過している光は、このネガティブなイメージによってフィルタをかけられる。そのとき光は、投影レンズ３２０とプリズム３３０とを通過する。プリズム３３０から、投影光４１は、アイコン４０として面３０に対して視覚的な指標を提供する。
【００４３】
その他のアクティブな投射システムを用いてもよい。例えば、ＬＣＤパネルは、カラーＬＣＤを含んでよく、それによって着色されたアイコンおよびテキストが可能となる。ＬＣＤパネルは、部分的に半透明のピクセルであってもよく、それによりグレースケールのアイコンおよびテキストが可能となる。
【００４４】
したがって、本発明は、添付された請求項の思想および範囲の中で改良および変更可能であることを理解されたい。本文は、本発明を開示された正確な形式に包括あるいは限定することを意図していない。本発明は、改良および変更を行うことができることを理解されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１４】
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【図１３】
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