(57)【要約】    【課題】  投影表示した画像中において、指示手段により指示した位置を高精度に検出することができる走査型の画像表示装置を得ること。    【解決手段】  画像情報に基づいて光変調された可視の描画光束を投射する描画光束投射手段と、前記描画光束投射手段からの可視光と、不可視光との双方を、被走査面上に２次元走査する走査手段と、前記被走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段とを備えており、前記不可視光のうち前記指示手段により偏向された光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記描画光束投射手段により投射された投射画像内における前記指示手段により指示された位置を求める位置検出手段と、を有すること。【選択図】  図５
2006277357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不可視光を被走査面上に２次元走査する走査手段と、
前記走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段と、
前記指示手段により偏向された不可視光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記指示手段により指示された前記被走査面上の領域を求める位置検出手段と、を有することを特徴とする指示位置認識装置。
【請求項２】
前記位置検出手段は、基準同期信号の発生時から、前記反射光を前記受光手段で受光する受光タイミングまでの検知時間を用いて、前記指示手段が指示した位置を求めることを特徴とする請求項１の指示位置認識装置。
【請求項３】
不可視光を被走査面上に２次元走査する走査手段と、
前記走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段と、
画像情報に基づいて光変調された可視の描画光束を前記被走査面上に投射する描画光束投射手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段により偏向された光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記描画光束投射手段により投射された投射画像内における前記指示された位置を求める位置検出手段と、を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
画像情報に基づいて光変調された可視の描画光束を用いて被走査面上に画像を投射する描画光束投射手段と、
不可視光を、被走査面上に２次元走査する走査手段と、
前記被走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段とを備えており、
前記不可視光のうち前記指示手段により偏向された光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記描画光束のうち前記指示手段により指示された位置に対応する光束を変調することにより、前記被走査面内の前記指示手段により指示された位置に所定の画像を表示することを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
前記位置検出手段により求めた位置が、特定の領域内にあるかどうかを判断する判定手段を有することを特徴とする請求項４に記載の走査型画像表示装置。
【請求項６】
前記走査手段が、前記描画光束投射手段から出射した描画光束を前記被走査面上に２次元走査することを特徴とする請求項４に又は５記載の画像表示装置。
【請求項７】
画像情報に基づいて光変調された可視の描画光束を投射する描画光束投射手段と、
前記描画光束投射手段からの可視光と、不可視光との双方を、被走査面上に２次元走査する走査手段と、
前記被走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段とを備えており、
前記不可視光のうち前記指示手段により偏向された光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記描画光束投射手段により投射された投射画像内における前記指示手段により指示された位置を求める位置検出手段と、を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
前記受光タイミングと同期したタイミングで、前記画像情報を制御することを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記被走査面上に画像を形成するときの基準となる基準同期信号の発生時から前記受光タイミングまでの時間を検知する手段を有することを特徴とする請求項３乃至８のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記不可視光は、波長１．４〜１．６μｍ内にピーク波長を有する赤外光であることを特徴とする請求項３乃至９のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記不可視光は、アイセーフ光であることを特徴とする請求項３乃至９のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記指示手段は、入射光を入射方向と略逆方向に偏向させるか否かを選択する機構を備えていることを特徴とする請求項３乃至１１のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記指示手段は、入射光を入射方向と逆方向に反射させる再帰性反射部材を有していることを特徴とする請求項３乃至１２のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記描画光束投射手段は、赤色光、青色光、緑色光を放射する光源部を有し、前記走査手段は前記３つの色光を被走査面上に走査することによりカラー画像を表示することを特徴とする請求項３乃至１３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記走査手段による光束の走査方向が反転可能であることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記走査手段による前記被走査面上を走査するときの走査方向を任意に変更可能な変更手段を有することを特徴とする請求項３乃至１５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記描画光束を投射するタイミングを、前記走査手段の主走査方向における走査周期の半周期分ずらす手段を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指示位置認識装置及びそれを有する情報入力装置に関し、例えば光源手段から画像情報に基づいて光変調され出射した描画光束を走査手段により光走査することでスクリーン上に画像情報（走査画像）を表示する走査型の画像表示装置を用いた情報入力システムならびに入力情報表示システムに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画面上に入力ペンで文字や画像情報等を筆記して、筆記情報を電子化し、画面上に情報を表示する筆記情報入力システムに関する開発が盛んに行われており、各種の装置が提案されている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１で提案されている筆記ペン装置は筆記ペンと筆記用紙から成り、筆記用紙には、反射特性が変化する紋様が設けられている。筆記ペンは、筆記用紙に設けられた紋様の反射特性の差異を検出して筆記ペンの動きの検出及び座標の検出を行っている。
【０００４】
又、特許文献２で提案されている筆記情報入力システムでは、所定の２つの投光手段を記録媒体のサイズに応じて接離自在に各々配置するとともに、２つの投光手段から投光される光束により形成される座標指示領域と記憶媒体の情報表示面とを略一致させるようにしている。そしてそれらの投光手段間の距離に基づいて光源から出射された光束の光出力値を変化させている。これにより、あらゆるサイズの記録媒体の情報表示面上に筆記装置によって筆記した軌跡の位置座標の検出を実現している。
【０００５】
一方、光源手段から発せられた光束は、走査手段により被走査面上をスポットで２次元的に光走査され、その残像効果によって２次元画像を形成する光走査装置が種々と提案されている（特許文献３、４）。
【特許文献１】特開平８−３６４５２号公報
【特許文献２】特開２００１−５６７４９号公報
【特許文献３】特開２００１−２８１５８３号公報
【特許文献４】特開平１１−８４２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている筆記ペン装置では、反射特性が段階的に変化させた紋様を筆記用紙に設定する必要があり、筆記用紙を常に携帯する必要があった。
【０００７】
又、特許文献２に記載されている筆記情報入力システムでは、２つの投光手段を筆記領域の座標に対して高精度に配置する必要があった。
【０００８】
特許文献１、２は紙に筆記した情報を取得する装置であり、自ら画像を所定面上に投射して表示するものではない。
【０００９】
一般に筆記情報を電子化して、画面上に情報を表示するペン入力装置においては、画像情報を所定面上に投影し、投影した画像情報内で筆記ペン（指示手段）で、投影した画面内の領域を指示し、指示した領域に各種の画像情報の入出力ができると大変便利である。
【００１０】
本発明は、以下のうち１以上を満足する情報入出力装置の提供を目的とする。
【００１１】
◎投影表示した画像中において、指示手段により指示した位置を高精度に検出することが可能な指示位置認識装置及びそれを用いた情報入出力装置を得ること
◎入力情報を基に新たな画像情報を表示されている画像情報中に表示することが可能な情報入出力装置を得ること
◎画像情報を表示する画像表示装置と指示手段により指示される画像中の指示位置を検出する情報入力装置とを一体化して小型の情報入出力装置を得ること
◎指示手段の指示した位置を検出するための指示位置検出手段を新たに配置することなく、また配置によらず常に精度良く指示位置の検出が可能な情報入力装置を得ること
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の指示位置認識装置は、不可視光を被走査面上に２次元走査する走査手段と、
前記走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段と、
前記指示手段により偏向された不可視光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記指示手段により指示された前記被走査面上の領域を求める位置検出手段と、を有することを特徴としている。
【００１３】
本発明の画像表示装置は、
・不可視光を被走査面上に２次元走査する走査手段と、
前記走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段と、
画像情報に基づいて光変調された可視の描画光束を前記被走査面上に投射する描画光束投射手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段により偏向された光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記描画光束投射手段により投射された投射画像内における前記指示された位置を求める位置検出手段と、を有することを特徴としている。
【００１４】
・画像情報に基づいて光変調された可視の描画光束を用いて被走査面上に画像を投射する描画光束投射手段と、
不可視光を、被走査面上に２次元走査する走査手段と、
前記被走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段とを備えており、
前記不可視光のうち前記指示手段により偏向された光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記描画光束のうち前記指示手段により指示された位置に対応する光束を変調することにより、前記被走査面内の前記指示手段により指示された位置に所定の画像を表示することを特徴としている。
【００１５】
・画像情報に基づいて光変調された可視の描画光束を投射する描画光束投射手段と、
前記描画光束投射手段からの可視光と、不可視光との双方を、被走査面上に２次元走査する走査手段と、
前記被走査面上の任意の位置を指示する指示手段と、
前記不可視光のうち前記指示手段によって偏向された光を受光する受光手段とを備えており、
前記不可視光のうち前記指示手段により偏向された光を前記受光手段で受光した受光タイミングに基づいて、前記描画光束投射手段により投射された投射画像内における前記指示手段により指示された位置を求める位置検出手段と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、
・投影表示した画像中において、指示手段により指示した位置を高精度に検出する、或いは指示手段により指示した位置に正確に所定の画像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本実施例について具体的に述べる。
【実施例１】
【００１８】
図１（Ａ）、（Ｂ）は各々、本発明の実施例１における指示位置認識装置を有する走査型の情報入出力装置（走査型画像表示装置）１１の主要部分の水平断面図、と垂直断面図である。
【００１９】
本実施例では、被走査面（スクリーン面）４上の一領域を指示手段で指示したときの該領域を受光手段で受光する受光タイミングを利用して、位置検出手段で検出し、位置検出手段で検出した検出時間に基づいて該領域に画像を生成している。
【００２０】
図１において、１は描画用光源手段であり、例えば画像情報に基づく赤色光（可視光）を放射する半導体レーザである。描画用光源手段１から発せられた描画用の光束Ｌｒを集光レンズ２ａで集光し、スポットとして後述するスクリーン４に合成手段４と走査手段３を介して結像させている。走査手段（偏向手段）３は、水平方向の走査を行う偏向器３ａと垂直方向の走査を行う偏向器３ｂとから成る２次元走査手段である。偏向器３ａは共振作用により往復運動する偏向器であり、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）デバイス（微小機械システム）を用いている。偏向器３ｂは等角速度で変動して後に元へ戻る鋸波運動する偏向器であり、モータで駆動させたスキャナミラーを用いている。ここで、偏向器３ｂは等角速度である必要は無く、ＭＥＭＳのように共振運動をしていても構わないし、また逆に、画角中心近傍で速く回転し、画角端部近傍で相対的に遅く回転するように駆動しても構わない。
【００２１】
そして、集光レンズ２ａからの描画用の光束Ｌｒを後述する合成手段６を介し、走査手段３により反射偏向して被走査面として成るスクリーン４上を光走査している。このとき、水平方向は矢印Ａの方向に高速で光走査させて走査線を形成し、垂直方向は矢印Ｂの方向に矢印Ａの方向に比べて低速で光走査させることにより、スクリーン４上に２次元走査画像を形成している。そして、映像信号に合わせて描画用光源手段１からの光束を光変調して画像を表示している。
【００２２】
５は、位置検出用光源手段（不可視光源手段）であり、例えば不可視の赤外光（紫外光であっても良い）を放射する赤外半導体レーザである。位置検出用光源手段５から発せられた位置検出光束Ｌｆは、集光レンズ２ｆで集光され、後述する各部材を介し、スポットとしてスクリーン４面上に結像させている。集光レンズ２ｆからの光束Ｌｆは、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）８を通過し、１/４波長板７を介して、例えばダイクロイックプリズムから成る合成手段６に入射し、ダイクロ面６Ｐで反射し、描画光束Ｌｒと合成される。その後は描画光束Ｌｒと同じ光路を通り、走査手段３により２次元方向に偏向されてスクリーン４上を光走査する。
【００２３】
尚、描画光源手段（描画光束放射手段、或いは描画光束投射手段、画像を描画するための描画光束、言い換えると画像を形成する画像光束を放射或いは投影するための手段）１、不可視光光源手段（可視領域外の不可視領域の光を放射する手段）５、走査手段３、受光手段（前述の不可視光を受光し、検知することが可能な受光手段）１３は、１つの筐体に収められている。
【００２４】
図２は、図１の走査型の情報入出力装置による画像形成装置の概要図である。
【００２５】
図２は、机上をスクリーン４とした場合の例を示している。
【００２６】
図中１１において、情報入出力装置１１は、スクリーン４上に描画光束Ｌｒを２次元的に光走査することで、いくつもの走査線１２を形成し、走査画像１３を表示している。
【００２７】
このとき、位置検出光束Ｌｆは描画光束Ｌｒと合成しており、スクリーン４面上の同じ位置（領域）を光走査している。
【００２８】
但し、位置検出光束Ｌｆは赤外レーザを用いており、波長１．４ｎｍ〜１．６ｎｍ内にピーク波長を有する赤外光であり、人間の眼には見えない。よって描画光束Ｌｒで表示した走査画像に影響を与えることはない。
【００２９】
特に、波長１.５μｍ帯の赤外レーザはアイセーフ光と呼ばれ、水に吸収され易い特徴がある。そのため、人間の眼に入射しても涙等によって吸収されるので安全性も確保され、位置検出光束として最適である。
【００３０】
また、位置検出光束Ｌｆは必ずしも描画光束Ｌｒと光路合成を行った上でスクリーンに走査されるとは限らず、位置検出光束Ｌｆは描画光束Ｌｒとは別の光路からスクリーン上に導かれる構成としても構わない。勿論、受光手段が描画光源手段から離間されていても構わない。
【００３１】
図３は、本実施例で用いている指示手段１５の説明図である。
【００３２】
筆記情報を取得するためには、指示手段１５が指示するスクリーン４面上の位置を正確に取得する必要がある。但し、ここで述べる「位置」とは、図示し易いように、スクリーン面上の位置としているが、これは、２次元走査（１次元走査でも構わない）によって画像を表示する場合には、時間的な領域（タイミング）を表していても構わない。また、位置（時間的な領域）とは、１点を指すものではなく、ある範囲内の領域（空間的領域、時間的領域）を指しても構わない。また、ここで述べる「筆記情報」とは、指示手段がＯＮ状態である時の被走査面上における指示手段の軌跡、言い換えると、指示手段により偏向された不可視の赤外光が受光手段により受光されるタイミング（時刻）の積算情報に相当する。ここでの指示手段をＯＮ状態とする方法は、図４（Ｂ）（Ｄ）等のような指示手段の先端部をスクリーン等の被走査面に押し付けた状態であっても構わないし、指示手段のＯＮ/ＯＦＦを制御するスイッチ等により指示手段をＯＮ状態としても構わない。
【００３３】
本実施例では、受光手段１０が反射光束を受光する受光タイミングを検出することにより、指示手段１５が指示した被走査面上の位置を特定している。
【００３４】
本実施例では、先端部周辺に入射光を元の光路又はその近傍の光路に戻す（再帰性反射）作用をする再帰性反射部材１４を取り付けた指示手段１５を用いている。但し、画像情報に基づく光を投射する走査型情報入出力装置１１の内部に不可視光の受光部を設ける場合には、再帰性（すなわち走査型情報入出力装置１１から出射した光が指示手段で偏向（偏向とは反射及び／又は屈折及び／又は回折されて光の進行方向が曲がること）されて、走査型情報入出力装置１１に戻るような特性）があれば良いため、走査型情報入出力装置１１から出射した光が指示手段により反射される必要は無く、指示手段により屈折及び／又は回折されて走査型情報入出力装置１１に戻るような構成であっても良い。また、もし受光部（受光手段）を走査型情報入出力装置１１とは別に設ける場合には、再帰性を持たせる必要も無く、走査型情報入出力装置１１から出射した光が指示手段により偏向され、その偏向された光を受光可能な受光部を有する構成とすればそれで良い。
【００３５】
ここで、再帰性反射部材１４は具体的にはコーナーキューブである。コーナーキューブ１４には、入射した光束が内部で数回反射して、入射した方向に折り返す特徴がある。そのため、走査型の情報入出力装置１１から出てきた位置検出光束Ｌｆがコーナーキューブ１４に入射した場合、再び走査型の情報入出力装置１１に戻すことができる。
【００３６】
情報入出力装置１１に戻ってきた位置検出光束Ｌｆを走査手段３、合成手段６、λ／４板７、偏光ビームスプリッタ８、集光レンズ９を介して受光素子１０で検出している。
【００３７】
しかし、再帰性反射を行ったからといって指示手段１５による指示位置を正確に検出することができない場合がある。
【００３８】
図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて指示手段１５による選択的に指示された位置検出について説明する。
【００３９】
図４（Ａ）は、指示手段１５で再帰性反射が行われないOFF状態の説明図であり、図４（Ｂ）は再帰性反射が行われるON状態の説明図である。また、図４（Ｃ）は、再帰性反射のOFF状態における指示手段１５の先端部の説明図であり、図４（Ｄ）は、再帰性反射のON状態における指示手段１５の先端部の説明図である。
【００４０】
図４（Ａ）に示したように、指示手段１５で指示しようとしたスクリーン４上の点をＰ０とする。しかしながら、コーナーキューブ１４で再帰性反射された位置検出光束Ｌｆにより検出される走査位置は点Ｐ１であり、この結果指示手段１５による指示位置を正確に検出できないことがある。
【００４１】
そこで、本実施例では指示手段１５でスクリーン４上の指示したい位置を正確に検出できる時のみ、再帰性反射部材１４で再帰性反射が行えるよう選択的指示位置検出機構を設けている。
【００４２】
即ち、指示手段１５に、入射光を入射方向と同方向に反射させるか否かを選択する選択的指示位置検出機構（シャッター手段）を備えている。
【００４３】
図４（Ａ）に示したように、指示手段１５が空中に浮いている時はスクリーン４上の指示位置を正確に検出することができない。そこで、図４（Ｃ）に示したように、再帰性反射部材４のコーナーキューブの光入射前にシャッター１６を設け、これを閉めている。これによって、入射してきた位置検出光束Ｌｆをシャッター１６で反射させて、再帰性反射が行われないようにしている。この状態では、位置検出光束Ｌｆは情報入出力装置１３に戻らず、指示手段１５の指示位置を検出することはない。
【００４４】
一方図４（Ｂ）に示したように、指示手段１５の先端部がスクリーン４の近傍にある時は指示位置を正確に検出することができる。そこで本実施例では、指示手段１５をスクリーン４に押し付けると先端部が指示手段１５の内部に収納される構成としている。このことで、先端部がスクリーン４の近傍にあることが分かる。
【００４５】
そこで、図４（Ｄ）に示したように、指示手段１５がスクリーン４に押し付けられて、先端部が収納される状態となると、再帰性反射部材１４のコーナーキューブの前にあるシャッター１６が開き、位置検出光束Ｌｆがコーナーキューブに入射する構成としている。その結果、コーナーキューブ１４で再帰性反射が行われ位置検出光束Ｌｆは再び走査型の情報入出力装置１１に戻ってくるので、この光束Ｌｆを検出することによって指示手段１５の指示位置を検出している。
【００４６】
このように、指示手段１５の先端部の上下動とシャッター１６の上下動を連動させた選択的指示位置検出機構を設けることにより、指示手段１５で指示したい時のみに再帰性反射を行う選択的に指示位置検出を行い、指示手段１５で指示したスクリーン４上の位置を正確に検出することができる。
【００４７】
ここでは、上述した図４のように、指示手段の先端部をスクリーン等の被走査面に押し付けることによりシャッターを開放し、それによって赤外光を受光手段に向かって偏向（反射）するような構成としているが、勿論、シャッターを設けなくても構わない。例えば、本実施例の走査型の情報入出力装置の本体に指示手段のＯＮ/ＯＦＦを司るスイッチ等を設け、それによって受光手段側に設けたシャッターの開閉を制御しても良いし、またＯＮ状態の場合のみ受光手段で受光した赤外光に基づいて、投射される画像を変調させるようにしても良い。また、後述する図１９のように、指示手段の先端部分以外に設けられたスイッチによって、指示手段のＯＮ/ＯＦＦを制御しても構わない。
【００４８】
本実施例の情報入出力装置１１に含まれる指示位置認識装置は、不可視光を放射する光源手段５と、光源手段５からの不可視光で被走査面４を２次元走査する走査手段３と、被走査面４上の任意の位置を指示する指示手段１５と、走査手段３で走査される不可視光であって、指示手段１５の一部で反射した反射光を受光する受光手段１０と、を有し、受光手段１０で受光される反射光の受光タイミングに基づいて指示手段１５が提示した被走査面４上の位置を求める位置検出手段を有している。
【００４９】
図５はスクリーン４上で筆記情報を取得する方法の説明図である。
【００５０】
指示手段１５でスクリーン４上の走査画像１３内を指示すると、コーナーキューブ１４に入射した位置検出光束Ｌｆが元の光路を折り返し、情報入出力装置１１へ戻る。すると、図１に示した走査手段３で反射されてダイクロイックプリズム６で再び反射され、１/４波長板７を介してＰＢＳ８に入射する。行きと帰りで１/４波長板７を２度通過したことにより、ＰＢＳ８に再び入射する際に、偏光方向がＳ偏光からＰ偏光に変化しており、ＰＢＳ８で反射される。ＰＢＳ８からの反射光束は集光レンズ９により受光素子１０上に集光される。そして、受光素子１０で検出される受光タイミングを基にフレーム同期信号の発生時からの時間（間隔）を検出している。ここで言う時間とは、相対的なもので良く、例えばカウンターを用いてカウント数を計測してもよい。
【００５１】
本実施例における情報入出力装置１１のフレームレートは60(Hz)であり、１フレームを表示するのに掛かる時間は1/60(sec)である。また、解像度はＳＶＧＡであり、水平方向に８００画素、垂直方向に６００画素が表示される。つまり、１フレーム中に６００本の走査線が形成され、走査線は８００個の画素で構成される。
本実施例のような情報入出力装置は、いくつもの走査線を描きながら走査画像を形成している。そして、走査位置と映像信号とを同期させて光変調を行い、画像をスクリーン４上に表示させている。つまり、全ての画素は時系列に配置される。
【００５２】
図６は受光素子１０による受光タイミングの説明図である。
【００５３】
図６は２周期のフレームについての関係を示してある。フレーム間隔は1/60(sec)であり、それに合わせてフレーム同期信号を発生させている。１フレーム中には６００本の走査線があるが、図６には一部を取り出して表示している。１ラインと書かれた範囲が１本の走査線の領域である。
【００５４】
左側に示した第1のフレームでは、全ての映像信号をOFFとして描画光束Ｌｒ（描画用光源手段１）は消灯したまま、全面黒の画像を表示している。一方、位置検出光束Ｌｆ（位置検出用光源手段５）は点灯している。
【００５５】
指示手段１５で指示したスクリーン４上の位置に位置検出光束Ｌｆの走査光が到達したとき、指示手段１５で再帰性反射を行って情報入出力装置１１の内部にある受光素子１０で受光する。このタイミングが受光タイミングであり、図６中の受光タイミングとして示してある。
【００５６】
そして、基準となるフレーム同期信号（基準同期信号）から受光タイミングまでの時間（検知時間）を検出することにより、指示手段１５のスクリーン４上における走査位置を特定することができる。
【００５７】
このように、情報入出力装置１１においては、基準同期信号から受光タイミングまでの相対的な時間（検知時間）を検出することにより、情報入出力装置内の位置検出装置手段によって、走査画像中で指示手段１５により指示したスクリーン４上の位置を検出することができる。
【００５８】
このように本実施例では、受光タイミングと同期させたタイミング時間で画像情報とは異なる画像情報を被走査面上に表示している。
【００５９】
次に指示手段１５で指示した位置に筆記情報を表示する方法について説明する。
【００６０】
図７は、指示手段１５で指示した位置に筆記情報を表示するためのフローチャートである。
【００６１】
まずは、映像信号を入力して記憶情報とから表示信号を作成する。今回の映像信号は全てOFFであり、記憶情報もないことから、表示画像も全てOFFで作成される。そして、表示信号を基に描画光束を光変調して所望な走査画像を表示している。本実施例は全面黒の走査画像である。一方、位置検出光束Ｌｆは常にONであり、全面黒の走査画像中を光走査されている。
【００６２】
次に、指示手段１５を用いて走査画像中のある位置を指示すると、指示手段１５のコーナーキューブから戻ってきた位置検出光束Ｌｆが受光手段１０で受光される。そして、基準同期信号であるフレーム同期信号から受光タイミングまでの時間（検知時間）を検出する。
【００６３】
ここで得られた検出情報（検知時間）を情報入出力装置１１内の記憶手段により記憶しておく。そして、後続のフレーム（第２フレーム）から記憶した情報を読み出して筆記情報の表示を行っている。具体的には、後続のフレームの映像信号と記憶情報とから新たに表示信号を作成し、表示信号を基に描画光束を光変調することで、筆記情報が加わった走査画像を表示することができる。そして、指示位置検出を繰り返し行って記憶情報を更新し、指示位置の軌跡を記憶していく。これによって、図５に示した筆記情報１７をスクリーン４上に表示することができる。
【００６４】
ここで言う後続のフレームとは、受光した次のフレームでもそれ以降のフレームでも良いが、使用者の利便性を考慮すると３０フレーム以内とするのが良い。
【００６５】
このように、筆記情報を表示する際はリアルタイム性が重要な要素となる。従来の方法では指示位置検出の処理速度が問題となっていた。
【００６６】
従来の位置座標を取得して位置検出する方法は、まず指示位置の座標を求め、その結果を記憶し、映像信号と同種の時系列情報に変換して、更に映像信号と検出情報とから表示信号を生成するプロセスを経て、筆記情報を表示していた。この方法では、位置座標から時系列情報へ変換するプロセスが含まれるため、処理に時間が掛かることが問題となる。
これに対して、本実施例の時間（受光タイミング）を取得して位置検出する方法は、検出情報は映像信号と同じ時系列情報であるため、位置座標から時系列情報への変換が不要であり、１つのプロセスを排除して処理時間の短縮を行うことができる。このように、指示位置検出から筆記情報の表示まで、一貫して時系列情報として取り扱うことができるので処理を簡略化することができる。
【００６７】
更に、指示位置検出を１フレームに１回行うことが可能であり、検出時間が1/60(sec)と非常に短時間である。つまり、指示位置検出から筆記情報の表示までを迅速に行うことができる。
【００６８】
筆記情報の表示はリアルタイム性が求められる為、これは非常に大きなメリットとなる。
【００６９】
また、検出情報を映像信号と同種の情報として取り扱えるメリットは、他にもある。例えば、傾斜面や立体面に走査画像を投影した場合、位置座標を検出するには、投射面の形状をまず把握し、その上で厳密な測量ならびに解析を行う必要がある。しかしながら、実際の使用環境においては、スクリーンは決まったものではなく、投影面の形状を正確に把握することは困難である。そのため、従来の位置座標を検出する方法では、正確に指示位置を特定することが難しかった。
【００７０】
本実施例の情報入出力装置では、検出情報が映像信号と同種の時系列情報であるため、両者は相対的に取り扱うことができる。また、本実施例では描画光束Ｌｒと位置検出光束Ｌｆとを合成し、スクリーン４上の同じ位置を同時に光走査させている。そのため、基準同期信号に対して、受光タイミングと同期したタイミング（基準同期信号からのタイムラグが同じとなるようなタイミング）で出力することにより、筆記情報を正確な位置に表示させることができる。ここで、基準同期信号という信号が画像信号とは別に存在する必要は無い。例えば投射表示する画像の所定の点に対する画像信号を基準同期信号としても良い。また、単に投射画像のリフレッシュレート（投射画像の信号がすべて入れ替わる周期）に基づいたタイミング（例えば画像表示を始めてから１/６０秒ごとのタイミング）に対して、受光手段により赤外光を受光したタイミングがどれだけずれているか（ずれた時間）を調べるようにすれば、特に基準同期信号等を設ける必要は無い。
【００７１】
このように本実施例の情報入出力装置は、不可視光を放射する光源手段５から発せられた不可視光束は、走査手段３により偏向されて被走査面上を走査される。
【００７２】
そして指示手段５が描画光束の走査領域内に位置するとき、該不可視光束であって、指示手段５の一部で反射した反射光束を受光手段１０で受光し受光手段１０で得られた信号より受光タイミングを求め、受光タイミングを用いて、被走査面４上に形成する画像情報を制御している。
【００７３】
本実施例では描画光束Ｌｒと位置検出光束Ｌｆとを合成し、走査手段でスクリーン上の同じ位置を同時に光走査させているが、これに限ったものではなく、描画光束Ｌｒと位置検出光束Ｌｆとの相対関係が分かっていれば、その時間差を考慮したタイミングで表示させれば良い。
【００７４】
また、情報入力装置として用いた場合の指示位置検出精度について説明する。
従来は、２つの投光手段を配置して筆記装置までの距離を測定し、位置座標を特定する方法を用いていた。しかし、使用する場所が決まっていない携帯機器に搭載しようとする際、常に２つの投光手段を別個に携帯する必要があって不向きである。更に、使用する際に表示画面の軸方向と合致するように２つの投光手段を正確に配置するのが困難であるため、位置座標を正確に検出することが難しかった。
【００７５】
本実施例で用いている本発明の方法では、画像表示ならびに指示位置検出を共に２次元走査方式にて行っている。
【００７６】
そこで、画像表示装置と情報入力装置とを一体化し、描画光束と位置検出光束とを同一の走査手段を用いて同時に光走査している。
【００７７】
走査型の情報入出力装置が表示した走査画像中の指示位置を特定するので、指示位置は走査画像との相対的な関係が検出できれば良い。
【００７８】
本実施例では描画光束Ｌｒと位置検出光束Ｌｆとを合成し、走査手段でスクリーン上の同じ位置を同時に光走査している。そのため、受光タイミングは映像信号と同期を取るだけで指示位置を正確に特定することができる。映像信号はフレーム同期信号を基準にしているため、受光タイミングについてもフレーム同期信号からの時間を検出している。これにより、位置検出手段の配置精度の影響を受けずに、常に指示位置を正確に特定できる情報入力装置を達成している。
【００７９】
このことにより、画像表示装置と情報入力装置とを一体化し、共に２次元走査方式を用いることで、取得する情報が時間（カウント数）となり、検出精度が良く、処理速度が速い情報入力装置ならびに走査型の情報入出力装置を得ている。
【００８０】
また、走査画像の周囲に指示位置情報検出手段を配置する必要がなく、小型で携帯性に優れた走査型情報入出力装置を得ることができる。
【００８１】
また、本実施例において、元々の画像情報に対して指示手段により筆記情報が加えられた新しい画像情報を保存する手段を備えると尚好ましい。その場合には、指示手段により筆記情報を加える場合に、その筆記情報の加え方に対応した機能を持つプレゼンテーション用ソフトウェアの形式で新しい画像情報を保存することが望ましい。
【実施例２】
【００８２】
図８（Ａ）、（Ｂ）は各々、本発明の実施例２における走査型の情報入手力装置の水平断面図と垂直断面図である。
【００８３】
本実施例と実施例１との相違点は、描画光束Ｌｒが赤・緑・青の３色レーザビームであり、カラー走査画像が表示可能な点である。
【００８４】
図８において光源手段１は、例えば、赤色光を放射する赤色半導体レーザ１ａ・青色光を放射する青色半導体レーザ１ｂ及び緑色光を放射する緑色レーザ光源１ｃから構成されている。各色に対応した集光レンズ２ａ，２ｂ，２ｃを備え、各色光のレーザ光源１ａ，１ｂ，１ｃから出射したレーザ光束Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃを各部材を介して被走査面４上にスポットとして結像させている。赤色半導体レーザ１ａから出射した赤色レーザ光束Ｌａはダイクロイックミラー６ａに入射し、緑色レーザ光源１ｃから出射した緑色レーザ光束Ｌｃと合成されて１本の黄色レーザ光束とされる。黄色レーザ光束はダイクロイックミラー６ｂに入射して、青色半導体レーザ１ｂから出射した青色レーザ光束Ｌｂと合成されて１本の白色レーザ光束とされる。この白色レーザ光束が描画光束Ｌｒである。描画光束Ｌｒはダイクロイックミラー６ｃを通過後、水平方向の偏向器３ａと垂直方向の偏向器３ｂとから成る走査手段３によって２次元方向に走査される。そして、被走査面としてなるスクリーン４上を光走査してカラーの２次元走査画像を形成している。
【００８５】
また、５は位置検出用光源手段であり、例えば不可視の赤外光を放射する赤外半導体レーザである。位置検出用光源手段５から発せられた位置検出光束Ｌｆは、実施例１と同様にダイクロイックミラー６ｃへ入射し、ダイクロ面６ＣＰで描画光束Ｌｒと合成され、スクリーン４上を同時に光走査する。
【００８６】
この他の構成は図１の実施例１と同じである。
【００８７】
図９は、図８における走査型の情報入出力装置の概要図である。
【００８８】
本実施例の情報入出力装置１１では、走査画像１３中に書き込んだ筆記情報１７を選択した色で表示している。
【００８９】
走査画像１３の端に色選択のアイコン１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ）を表示している。色選択のアイコン１８は、例えば、赤色用のアイコン１８ａ、緑色光のアイコン１８ｂ、青色用のアイコン１８ｃ、黒色用のアイコン１８ｄの４種類を用意している。指示手段１５を用いて１つのアイコンを選択してから走査画像１３のアイコン以外の領域に書込みを行うと、選択した色で筆記情報１７をスクリーン４上に表示することができるシステムである。
【００９０】
図１０は本実施例において筆記情報に色をつけるシステムのフローチャートである。
【００９１】
まず、アイコン情報を情報入出力装置１１内の記憶手段に記憶させる。次に、映像信号と記憶情報とから表示信号を作成する。そして、アイコン１８を含んだ走査画像を表示する。次に、指示手段１５を用いて走査画像１３中のアイコン１８のうちの任意の１つを指示すると、指示手段１５のコーナーキューブ１４から戻ってきた位置検出光束Ｌｆが情報入出力装置１１内にある受光手段１０で受光される。そして、基準同期信号であるフレーム同期信号から受光手段１０で受光する受光タイミングまでの時間を検出する。
【００９２】
ここで得られた検出情報を基に判定手段でアイコン領域を指示したかどうかの領域内判定が行われる。例えば最初は赤色のアイコン１８ａを指示したのであれば、領域内判定が「YES」であり、次からの筆記情報はスクリーン４上に赤色で表示されることを決定する。
【００９３】
次のフレームで、前のフレームと同じ走査画像を表示する。
【００９４】
このとき、指示手段１５からの位置検出光束が無かったら、また前と同じ走査画像を表示する。そして、位置検出光束が受光手段１０で受光されるまで繰り返す。
【００９５】
次に、指示手段１５によってアイコン１８以外の領域を指示する。
【００９６】
その際、受光手段１０で位置検出光束Ｌｆを受光し、フレーム同期信号から受光タイミングまでの時間（検知時間）を検出する。そこで、情報入出力装置内の判定手段により指示位置がアイコン領域以外であることが確認されると領域内判定が「NO」となり、その指示位置が筆記情報であることから記憶手段にアイコン情報に重ねて記憶しておく。そして、後続のフレームから記憶手段に記憶した情報を読み出して筆記情報の表示を行っている。
【００９７】
このように本実施例では、検知時間より求めた被走査面内の位置が特定の領域内にあるかどうか判断手段で判断している。
【００９８】
具体的には、後続のフレームの映像信号と記憶情報とから新たに表示信号を作成し、表示信号を基に描画光束を光変調することで、筆記情報が加わった走査画像を表示することができる。そして、指示位置検出を繰り返し行って記憶情報を更新し、指示位置の軌跡を記憶していく。これによって、筆記情報をアイコン１８で選択した色でスクリーン４上に表示することができる。
【００９９】
このように、本実施例の情報入出力装置は、使用者が走査画像中のある位置を指示し、その位置に表示された情報に基づいてアクションを行うことができるシステムである。
本実施例においても、指示位置検出では時系列情報を取得している。受光タイミングと映像信号との同期を取ることで指示位置を特定することができる。そのため、フレーム同期信号から受光タイミングまでの時間を検出している。
【０１００】
次に判定手段による領域内判定について説明する。
【０１０１】
図１１は、スクリーン４上の走査画像の模式図である。
【０１０２】
走査画像中の全ての画素は時系列に配置されており、領域もまた時系列情報によって認識することができる。例えば、１走査線で１００カウントするカウンターを使用した場合、カウント１番〜１００番までが１番上の走査線である。そして、１番が左端とすると１００番が右端である。２番目の走査線はカウント１０１番〜２００番となるが、本実施例では水平走査方向は往復走査を行っているために１０１番が右端、２００番が左端となる。例えば、上から２本の走査線において、右端から５カウントを領域に設定する場合、その領域はカウント９６番〜１０５番である。
【０１０３】
指示手段１５と受光手段１０を用いた指示位置検出によって検出されたフレーム同期信号から受光タイミングまでのカウント（時間）が、このカウントの範囲（９６番〜１０５番）に含まれるなら領域内判定が「YES」となり、含まれないなら「NO」となる。
【０１０４】
色別に設定した全ての領域において領域内判定を行い、選択した色を決定している。
このように、領域内判定工程においてもカウントなどの時系列情報を基に判定することが可能であり、一貫して時系列情報のみを使用することが出来るので処理時間の短縮を行うことができる。
【０１０５】
図１２は、表示信号の作成についての説明図である。
【０１０６】
ここでは、白色画面の中に赤色で筆記情報を書き込む場合を例に挙げて説明する。
図１２（Ａ）は、赤色レーザ光源（１ａ）の各種信号の様子を示す図であり、図１２（Ｂ）は、青色レーザ光源（１ｂ）ならびに緑色レーザ光源（１ｃ）の各種信号の様子を示す図である。
この図１２（Ａ），（Ｂ）は、連続した２つのフレームにおける各種信号の様子を示している。
【０１０７】
基準同期信号であるフレーム同期信号は1/60(sec)間隔で信号を発生させており、左側が先のフレームで、右側が次のフレームを示している。
先のフレームは全点灯（全面白色）の走査画像を表示した状態にて指示位置を検出した指示位置検出工程を示しており、後のフレームは全面白色の中に筆記情報を赤色で表示した筆記情報色表示工程を示している。
【０１０８】
まず、図１２（Ａ）の左側の指示位置検出工程から説明する。
図１２（Ａ）に示したように、赤色レーザ光源１ａの映像信号は全点灯である。そして、記憶情報は赤色選択アイコン１８ａの表示用に１番目と２番目の走査線の右端（カウント９６番〜１０５番）を赤色で表示するため、ON信号が入力されている。そして、映像信号と記憶情報とから赤色用表示信号が作成している。
【０１０９】
図１２（Ｂ）に示したように、青色レーザ光源１ｂならびに緑色レーザ光源１ｃも全点灯である。そして、記憶情報は赤色選択アイコン１８ａの表示用に１番目と２番目の走査線の右端（カウント９６番〜１０５番）を赤色で表示するため、こちらはOFF信号が入力されている。映像信号と記憶情報とから赤色用表示信号が作成している。
このように、全面白色の上に色選択アイコン１８が表示された映像をスクリーン４上に表示している。
【０１１０】
受光タイミングには、走査画像の一部を指示手段１５により指示して、位置検出光束を受光手段１０で検知したタイミングを示している。フレーム同期信号からの時間（間隔）もしくはカウント数を検出しており、指示位置を特定することができる。
次に、右側の筆記情報色表示工程について説明する。
【０１１１】
図１２（Ａ）に示したように、赤色レーザ光源１ａの映像信号は全点灯のままである。記憶情報は検出タイミングと同期させたタイミングで赤色レーザが発光するようにONを書き加え、記憶情報の更新を行っている。それを反映させて表示信号も更新している。しかしならが、赤色レーザ光源１ａがもともと全点灯であったため、表示信号上の変化はない。
図１２（Ｂ）に示したように、青色レーザ光源１ｂならびに緑色レーザ光源１ｃの映像信号も全点灯である。記憶情報は検出タイミングと同期させたタイミングで青色レーザ光源１ｂ及び緑色レーザ光源１ｃが共に消灯するようにOFFを書き加え、記憶情報の更新を行っている。それを反映させて表示信号も更新している。このように、赤色が選択されている状態で、色選択アイコン以外の領域を指示した場合、受光タイミングと同期したタイミングの青色レーザ光源１ｂと緑色レーザ光源１ｃを消灯させている。これによって、指示位置に赤色を表示することができる。
【０１１２】
図１３は後続のフレームにおける表示信号の作成についての説明図である。
【０１１３】
図１３（Ａ）は、赤色レーザ光源１ａの各種信号の様子を示す図であり、図１３（Ｂ）は、青色レーザ光源１ｂならびに緑色レーザ光源１ｃの各種信号の様子を示す図である。
【０１１４】
左側は図１２（Ａ），（Ｂ）の右側と同じフレームを示しており、右側は次のフレームを示している。
【０１１５】
左側のフレームについて説明する。
【０１１６】
これは、筆記情報となる最初の点を赤色で表示した中、次の指示位置からの位置検出光束を受光した状態を示している。受光した位置は隣の走査線上にある。前回の受光タイミングと今回の受光タイミングとが、走査線の境目に対して左右対称になっている。このことから、前回の指示位置検出した位置から真下に下がった点を検出したことが分かる。
右側のフレームについて説明する。
【０１１７】
今回の指示位置検出に基づいて筆記情報となる２個目の点を表示した状態である。映像信号は全点灯のままである。記憶情報は、今回の検出情報を前回（左側のフレーム時）の記憶情報に加えて、更新している。その結果、映像信号と記憶情報とから作成される表示信号も、赤色選択アイコンの他に２つの点を赤色に表示するように更新し、走査画像中に赤色の縦線を表示している。これを繰り返し行うことにより、選択した色によって筆記情報を表示することができる。
【０１１８】
図１４は、スクリーン４上の筆記情報を消去する指示手段の説明図である。
【０１１９】
筆記情報を消去する場合など、細かな位置情報は必要としない場合もあり、例えば、図１４に示したようい、多数のコーナーキューブ１４を一平上に設けた指示手段１５を用いても良い。図示しないが、スクリーン４上で予め消去アイコンを選択しておき、次に指示した位置の筆記情報を消去するように設定しておく。その状態でこの指示手段１５を用いると、多数のコーナーキューブ１４に入射した位置検出光束がそれぞれ情報入出力装置に戻り、その内部の受光手段により連続して受光される。
【０１２０】
図１５は、消去用の位置検出光束の受光タイミングの説明図である。
【０１２１】
左側は、走査画像を表示した中、位置検出光束を受光した状態を示している。映像信号は全域を半値で表示させる信号である。筆記情報は記憶情報の中に記憶されており、ON-OFFを繰り返す信号である。そして、映像信号と記憶情報とから表示信号を作成し、半値の中に縦縞画像を描いた画像を表示している。
【０１２２】
そうした中、筆記情報を消去したい位置を多数のコーナーキューブ１４を持つ指示手段１５で指示する。位置検出光束Ｌｆは、コーナーキューブ１４の数だけ再帰性反射され、位置検出光束が連続して受光手段１０により受光される。このとき、連続した受光が開始されるタイミングと終了するタイミングとに着目し、フレーム同期信号から開始タイミングまでの時間及びフレーム同期信号から終了タイミングまでの時間を検出している。これによって、連続した画素における指示位置検出を容易に行うことができる。これを複数回、繰り返すことにより、１フレーム内で多数の位置を特定することができる。そして、次のフレームでは、検出情報を基に記憶情報を更新している。これによって、指示手段１５により指示した位置における筆記情報を消去した走査画像を表示することができる。
【０１２３】
このように、画像表示装置と情報入力装置とを一体化し、共に２次元走査方式を用いることで、取得する情報が時間（カウント数）となり、連続する位置の検出は、開始タイミングと終了タイミングを用いて一括して扱うことが可能となる。これにより、処理情報を著しく軽減させることができ、指示位置検出の精度を飛躍的に向上させることが出来る。
【０１２４】
このように、本実施例の効果を用いれば、走査画像中に表示された情報を反映させて走査画像中に筆記情報を書き込む/又は消去することが可能なシステムを達成することができる。
【実施例３】
【０１２５】
図１６は本発明の実施例３における走査型の情報入出力装置の画像形成を示す概容図である。
【０１２６】
図１６において１１は走査型の情報入出力装置である。本実施例も実施例２と同様に、赤・緑・青色の３色のレーザ光源を搭載し、合成手段を用いて１本の描画用光束に合成した後、走査手段によって２次元方向に走査して、スクリーン４上を光走査している。そして、表示信号に合わせて３色のレーザ光源を光変調することによりカラーの走査画像１３を表示している。
【０１２７】
情報入出力装置１１は、投影表示した走査画像１３の一部にアイコン１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）を表示させている。アイコン１９は例えば、ゲームアイコン１９ａ、ノートアイコン１９ｂ、ヘルプアイコン１９ｃなどである。
指示手段１５を用いてアイコン１９が表示された任意の１つの領域を指示すると、情報入出力装置１１で指示位置を検出し、指示位置がアイコンの領域１９の一部を指示していることを判定する。そして、次の動作（例えば、ウィンドウを開く、ファイルを起動させる、など）を行う機能を持たせている。
【０１２８】
図１７は本実施例における情報入出力装置１１による画像形成の概要図である。
【０１２９】
本実施例では、指示手段１５を用いてノートアイコン１９ｂを指示した結果、走査画像１３中にノートウィンドウ２０が開く動作を連動させている。このノートウィンドウ２０には指示手段１５を用いて筆記情報１７を書き込むことができるシステムとしている。
このように、特定の領域を指示していることを認識する指示位置認識手段を情報入出力装置１１内に設けることにより、使用者とコミュニケーション方式で情報のやりとりが可能となる。
【０１３０】
そして、パソコン機能を搭載すれば、モニタの替わりに情報入出力装置１１より出力した走査画像１３を、マウスやボードの替わりに指示手段１５（筆記装置）を用いることができるので、本体サイズが飛躍的に小型化し、ポケットサイズの携帯パソコンを達成することができる。また、手書き感覚で情報を入出力できる情報入出力装置１１を達成することができる。
【実施例４】
【０１３１】
図１８は、本発明の実施例４の走査型の情報入出力装置の画像形成を示す概要図である。
【０１３２】
情報入出力装置１１は、情報出力装置としてはプロジェクタ機能を有しており、小型な本体から大きな画面の画像情報２１を投影表示することができる。また、光源手段にレーザを用いているので色再現範囲が広く取れる。そのため、映画鑑賞、テレビ観戦などの携帯ディスプレイとして用いることができる。
【０１３３】
一方、情報入力装置としては、指示手段１５で指示したスクリーン４上の位置を正確に取得することができる。本実施例では、走査画像１３の一部にアイコン２２を表示させている。指示手段１５を用いてそのアイコン２２の一部を指示する。すると、情報入力装置１１が指示位置検出を行い、走査位置を特定する。
【０１３４】
その結果、アイコン２２の領域を指示したことを認識して、例えば次の行動を行うようになっている。
【０１３５】
本実施例の場合、走査画像１３内に再生、停止、一時停止、早送り、巻戻しのアイコン２２を表示させており、この中で一時停止アイコンを指示している場合を示している。よって、一時停止アイコン領域を指示したことを認識して現在再生中の映像を一時停止に切り替えている。
【０１３６】
図１９は、選択的指示位置検出を行う本実施例の指示手段１５の説明図である。
【０１３７】
図１９（Ａ）は、再帰性反射部材１４で再帰性反射が行われないOFF状態の説明図であり、図１９（Ｂ）は再帰性反射部材１４で再帰性反射が行われるON状態の説明図である。
【０１３８】
指示手段１５の先端部周辺には再帰性反射部材であるコーナーキューブ１４が取り付けてある。図１９（Ａ）では、位置検出光束Ｌｆはコーナーキューブ１４の前に取り付けられたシャッターで反射される為、再帰性反射が行われない。
【０１３９】
一方、図１９（Ｂ）では、指示手段１５に取り付けたボタン２３を押した状態としており、図４（Ｃ），（Ｄ）で示したようにコーナーキューブ１４の前に取り付けたシャッターを開けている。これにより、位置検出光束Ｌｆがコーナーキューブ１４に入射して、再帰性反射が行われ、情報入出力装置１１内部の受光手段により受光される。そして、フレーム同期信号から受光タイミングまでの時間を検出して、指示手段１５が指示した位置を特定している。指示位置が一時停止アイコン領域であること判定して、映像を一時停止させている。
【０１４０】
このように、本実施例の指示手段１５は、ボタン２３の上下動とシャッターの上下動とを連動させた選択的位置検出機構を設けることにより、ボタン２３をON-OFFさせて選択的指示位置検出を行っている。これにより指示手段１５で指示した位置を正確に読み取っている。
【０１４１】
本実施例では、情報入出力装置１１をディスプレイとして用いており、使用者からスクリーン４までの距離は比較的遠い。そのため、指示手段１５でアイコン２２を指示する場合に、移動して使用者がスクリーン４に近づく必要がある。これはとても面倒であり敬遠される。
【０１４２】
そこで、本実施例で使用する指示手段１５の別形態について図２０を用いて説明する。
図２０は本実施例の指示手段１５の別形態の概略図である。
【０１４３】
指示手段１５は、ボタン２３をON-OFFさせることで選択的指示位置検出を行っている。そのため、情報入出力装置１１とスクリーン４との間の空間を伝播する位置検出光束Ｌｆをコーナーキューブ１４で再帰性反射させて情報入出力装置１１に戻すことができる。このとき、スクリーン４に映る指示手段１５の影２４を見ながらアイコン２２の位置を指示することで、走査画像１３との位置関係を正確に把握することができる。この時にボタン２３を押して位置検出光束Ｌｆを再帰性反射させ、情報入出力装置１１の受光手段で受光したタイミングを検出すればよい。このように、スクリーン４から遠く離れた位置においても、走査画像中を指示した位置を正確に検出することができる。
また、筆記情報表示用や映像鑑賞用などの用途によって、好まれる走査画像の向きが異なる。
【０１４４】
図２１（Ａ）は情報入出力装置１１において筆記モードにおける投影の様子を示した図であり、図２１（Ｂ）はディスプレイモードにおける投影の様子を示した図である。
【０１４５】
図２１（Ａ）に示したように、走査画像中に書込みを行う筆記モードの時は、正面から使用者に向けて走査画像を投影する位置に、即ち、前方に情報入出力装置１１を配置することが好ましい。一方、図２１（Ｂ）に示したように、映画鑑賞やテレビ観戦などディスプレイモードとして用いるときは、使用者に近い位置に情報入出力装置１１を配置して遠い方へ投影することが好ましい。
【０１４６】
そこで、本実施例の情報入出力装置では、走査画像の向きを反転させる機能を備えている。
【０１４７】
具体的には、図８（Ｂ）に示した垂直方向の偏向器３ｂの回転方向（走査方向）を反転させる機能を持たせ、表示画像１３を簡単に上下反転できるようにしている。
走査画像１３の上下は、走査線の並び順できまる。つまり、垂直方向の偏向器３ｂの回転方向によって決まる。こうするためには、垂直方向の偏向器３ｂのモータに逆向きの電流を流せればよく、回路のスイッチ一つで達成できる。
【０１４８】
同様に、透過型スクリーンを用いた場合には、走査画像を左右反転させる必要がある。
【０１４９】
図２２は、走査画像を左右反転させる方法を説明する図である。
【０１５０】
図８（Ａ）に示したように、水平方向の偏向器３ａには共振運動するＭＥＭＳデバイスを用いており、往路と復路で１周期となる往復走査している。そこで、水平方向の偏向器３ａの周期に対して、映像信号の位相をπだけ（半周期、ここでは主走査方向の走査周期の半周期分、具体的には水平偏向器３aのＭＥＭＳの共振周期の半周期分）ずらす（遅らせても進ませても構わない）機構（位相ずらし機構、遅延手段としても良い）を持たせ、今まで往路で表示していた情報を復路で表示させ、今まで復路で表示していた情報を次の周期の往路で表示するように構成している。勿論、ＭＥＭＳが縦方向の走査を、
このように、走査画像１３の向きを反転する機構を持たせることにより、用途や状況に合わせた画面を表示することのできる走査型の情報入出力装置を達成することが出来る。特に、筆記モードの際は、使用者の前方より走査画像を投影すると、情報入出力装置が使用者の邪魔にならないだけでなく、指示手段や使用者の腕による影が出来にくくしたり、影を気にならない位置に発生させたりできる。よって、使い勝手が良くなる。また、使用者の利き腕とは反対の方向から走査画像をスクリーン上に投影するのが良い。
【０１５１】
このように本実施例においては、変更手段によって走査手段による被走査面上を走査するときの走査方向を任意に変更可能としている。
【０１５２】
各実施例では、指示手段に再帰性反射部材を設けて位置検出光束を反射させて走査型の情報入出力装置に戻しているが、これに限ったことでなく、例えば、散乱作用のある部材を用いても同様に受光タイミングを検出することができる。散乱光は光量が弱くて外光などのノイズの影響を受けやすいが、位置検出光束に特定の信号（パルス信号など）を与え、受光した光束が同一の信号であることを確認すればノイズの影響を除去することができる。
【０１５３】
また、各実施例においての指示手段を使用者の指で代用させても良い。
【０１５４】
以上のように、各実施例の走査型の情報入出力装置（画像表示装置、指示位置認識装置）によれば、投影表示した走査画像中において、指示位置検出が可能な情報入出力装置を得ることができる。また、入力情報を基に新たな情報を画像に表示することが可能な情報入出力装置を得ることができる。また、画像表示と指示位置検出を共に光走査方式で行うことにより、画像表示装置と情報入力装置とを一体化して走査型の情報入出力装置の小型化を図ることができる。そして、指示位置検出手段を配置することなく、また配置精度によらず常に精度良く指示位置検出が可能な走査型の情報入力装置を得ることができる。さらに、これらの走査型の情報入出力装置を用いた情報端末装置を達成することができる。
【０１５５】
また、上記の実施例１〜４は、矛盾の無い範囲で任意に組み合わせて用いても構わない。また、本実施例は、所謂フロントプロジェクターを想定して記載しているが、勿論リアプロジェクション方式のプロジェクタに適用しても構わない。
【０１５６】
本実施例によれば、投影表示した画像中において、指示手段により指示した位置を高精度に検出する、或いは指示手段により指示した位置に正確に所定の画像を表示することができる。また、力情報を基に新たな画像情報を表示されている画像情報中に表示することができる。また、画像情報を表示する画像表示装置と指示手段により指示される画像中の指示位置を検出する情報入力装置とを一体化して小型の情報入出力装置が得られる。さらには、指示手段の指示した位置を検出するための指示位置検出手段を新たに配置することなく、また配置によらず常に精度良く指示位置の検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】実施例１における情報入出力装置の要部断面図
【図２】実施例１における情報入出力装置の概要図
【図３】実施例１における指示手段の説明図
【図４】指示手段に備える選択的指示位置検出機構の説明図
【図５】実施例１の筆記情報を取得する方法の説明図
【図６】実施例１の受光タイミングの説明図
【図７】実施例１のフローチャート
【図８】実施例２における情報入出力装置の断面図
【図９】実施例２における情報入出力装置の概要図
【図１０】実施例２のフローチャート
【図１１】実施例２の走査画像の模式的図
【図１２】実施例２の表示信号作成の説明図
【図１３】実施例２の表示信号作成の説明図
【図１４】実施例２の筆記情報を消去する指示手段の説明図
【図１５】実施例２の受光タイミングの説明図
【図１６】実施例３における情報入出力装置の概要図
【図１７】実施例３における情報入出力装置の概要図
【図１８】実施例４における情報入出力装置の概要図
【図１９】実施例４における指示手段
【図２０】実施例４における指示手段の別形態
【図２１】実施例４における投影方法の説明図
【図２２】実施例４における映像信号の説明図
【符号の説明】
【０１５８】
１    描画光束用光源手段（第１光源手段）
２    集光レンズ
３    走査手段（３ａ水平偏向器、３ｂ垂直偏向器）
４    被走査面（スクリーン）
５    位置検出用光源手段（第２光源手段）
６    合成手段（ダイクロイックプリズム）
７    １/４波長板
８    偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
９    集光レンズ
１０  受光素子
１１  走査型情報入出力装置（走査型画像表示装置、走査型情報入力装置）
１２  走査線
１３  走査画像
１４  再帰性反射部材（コーナーキューブ）
１５  指示手段
１６  シャッター
１７  筆記情報
１８  色選択アイコン（１８ａ赤色選択アイコン）
１９  アイコン（１９ｂノートアイコン）
２０  ノートウィンドウ
２１  画面（映画表示領域）
２２  アイコン
２３  ボタン
２４  指示手段の影
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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