(57)【要約】【課題】デスクの上の占有スペースが小さく、だれにでも使いやすいマンマシンインターフェイスを提供する。【解決手段】デスク２の上に画像９を投写可能な出力光学系、および、光信号を取得可能な入力光学系を収納したヘッド１０と、それをアーム１９を介して支持するベース２０とを備えた画像入出力装置５を使用したマンマシンインターフェイスシステム１を提供する。このインターフェイスシステムでは、ペン型で、先端付近から光信号４１を出力するポインティングデバイス６を使用する。デスク２の上に投写された画像９に対しポインティングデバイス６で文字あるいは図形などを描くことにより情報を入力できるので、物としてのディスプレイは不要であり、机の上のスペースを広く使える。また、あたかも直接画像に文字や絵をペンで書き込んでいるような使い方で、パーソナルコンピュータから情報を取得し、パーソナルコンピュータに情報を入力できる。【選択図】　　　　図１
2004126997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像入出力装置と、
指示端を備えたポインティングデバイスと、を有するマンマシンインターフェイスシステムであって、
前記画像入出力装置は、
被投写面に画像を投写可能な出力光学系と、前記被投写面の前記画像が投写される領域からの光信号を取得可能な入力光学系と、を備え、
前記ポインティングデバイスは、前記指示端付近に前記入力光学系で取得可能な光信号を出力する光信号出力部を備えた、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項２】
請求項１において、前記出力光学系は、デスク上を前記被投写面として前記画像を投写可能であり、前記ポインティングデバイスは、前記指示端を先端に持つペン型である、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項３】
請求項１において、前記光信号出力部は、可視光領域外の波長の光を出力する、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項４】
請求項１において、前記ポインティングデイバスは、前記光信号出力部から出力される前記光信号を変調可能な少なくとも１つの入力制御スイッチを備えている、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項５】
請求項４において、前記入力制御スイッチは、前記光信号のパルスを変調する、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項６】
請求項４において、前記入力制御スイッチは、前記光信号の波長を変える、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項７】
請求項４において、前記入力制御スイッチは、前記ポインティングデバイスの先端側に配置されている、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項８】
請求項１において、前記出力光学系により投写された画像の角が前記ポインティングデバイスによりドラッグされたことを、前記入力光学系を介して検出し、前記出力光学系の台形歪みを補正する歪み補正機能を有する、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項９】
請求項１において、デスク上に設置可能なスクリーンであって、前記出力光学系の投写光を、デスクの使用者の眼の方向に反射するスクリーンを有する、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項１０】
請求項９において、前記スクリーンは、前記出力光学系の投写レンズの射出瞳からの投写光を、デスクの使用者の眼の方向に反射するように傾いた微小傾斜反射構造を備えている、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項１１】
請求項１０において、前記スクリーンは、裏面が前記微小傾斜反射構造を備えた反射面であり、表面が微細凹凸を備えた拡散面である、マンマシンインターフェイスシステム。
【請求項１２】
光源と、この光源から射出された光を変調するライトバルブと、変調された光を投写する投写レンズとを備えた出力光学系を少なくとも収納した第１のハウジングと、
電源装置を少なくとも収納した第２のハウジングと、
これら第１のハウジングおよび第２のハウジングを連結する手段と、を有する画像出力装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記連結する手段は、前記第２のハウジングをベースとして前記第１のハウジングを支持可能なアームである、画像出力装置。
【請求項１４】
請求項１３において、前記出力光学系は、前記第２のハウジングが置かれた面に画像を投写可能である、画像出力装置。
【請求項１５】
請求項１３において、前記第２のハウジングは、当該第２のハウジングを所定の表面に固定する手段を備えている、画像出力装置。
【請求項１６】
請求項１３において、前記第２のハウジングには、前記出力光学系を制御する制御系が収納されている、画像出力装置。
【請求項１７】
請求項１３において、前記第１のハウジングは、前記アームに回転可能に支持されており、前記出力光学系は反転した画像を投写可能である、画像出力装置。
【請求項１８】
請求項１３において、前記出力光学系は、台形歪みを補正した画像を投写可能である、画像出力装置。
【請求項１９】
請求項１２において、前記第１または第２のハウジングには、前記光源から出力される白色光を前記投写レンズから出力する照明モードを選択する切替スイッチが収納されている、画像出力装置。
【請求項２０】
請求項１２において、前記光源は、固体発光素子を備えている、画像出力装置。
【請求項２１】
請求項１２において、前記第１のハウジングに隣接して取り付けられ、前記出力光学系で投写された範囲からの光信号を取得可能な入力光学系を収納した第３のハウジングを有する、画像出力装置。
【請求項２２】
請求項１２において、前記第１のハウジングには、前記出力光学系で投写された範囲からの光信号を取得可能な入力光学系が収納されている、画像出力装置。
【請求項２３】
請求項２２において、前記入力光学系は、撮像デバイスと、前記投写レンズと前記ライトバルブとの間に設置され、前記投写レンズから入力された光信号を前記撮像デバイスに導く光分岐手段を備えている、画像出力装置。
【請求項２４】
画像を投写可能な出力光学系と、この出力光学系で投写された範囲からの光信号を取得可能な入力光学系とを備えた画像入出力装置と、
指示端付近に前記入力光学系で取得可能な光信号を出力する光信号出力部を備えたポインティングデバイスと、を有するマンマシンインターフェイスシステムを制御するプログラムであって、
前記出力光学系により投写された画像の角が前記ポインティングデバイスによりドラッグされたことを、前記入力光学系を介して検出し、前記出力光学系の台形歪みを補正する処理を実行可能な命令を有する、プログラム。
【請求項２５】
請求項２４において、前記入力光学系を介して検出された前記ポインティングデバイスの位置あるいは軌跡を、前記出力光学系から投写される画像に反映する処理を実行可能な命令を有する、プログラム。
【請求項２６】
デスク上に設置可能なスクリーンであって、ある方向に設置された投写レンズから出力された投写光を、デスクの使用者の眼の方向に反射するスクリーン。
【請求項２７】
請求項２６において、前記投写レンズの射出瞳からの投写光を、デスクの使用者の眼の方向に反射するように傾いた微小傾斜反射構造を有するスクリーン。
【請求項２８】
請求項２７において、裏面が前記微小傾斜反射構造を備えた反射面であり、表面が微細凹凸を備えた拡散面であるスクリーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンマシンインターフェイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータのインターフェイスは、ＣＲＴまたは液晶などのディスプレイと、キーボードやデジタイザなどの入力装置とで構成されており、さらに、マウスなどのポインティングデバイスも補助的な入力装置として利用される。携帯電話、ＰＤＡなどの他の情報処理装置あるいは処理端末においても、ディスプレイとキーボードあるいはデジタイザといった組み合わせがマンマシンインターフェイスとなっていることに変わりはない。キーボードあるいはデジタイザの代わりに音声入力も可能であるが、音声入力だけでパーソナルコンピュータをすべて制御できる状態にはなっていない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８―１６３４７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ディスプレイとキーボードあるいはデジタイザといった組み合わせのマンマシンインターフェイスは、現状、非常に一般的なものであり、このマンマシンインターフェイスを大きく変えようとする意識はほとんどない。
【０００５】
しかしながら、このマンマシンインターフェイスは、幾つかの課題を含んでいる。まず、ある程度の解像度で情報を表示させようとすると、ある程度の大きさのディスプレイが必要になることである。ある程度の大きさのディスプレイは、全体を充分な輝度で発光させるために消費電力が大きい。
【０００６】
また、情報を入力しようとすると、キーボードあるいはデジタイザが必要になることである。デジタイザはディスプレイと重ねて配置することも可能であるが、いずれにしてもディスプレイとして機能する物は必要となる。したがって、ディスプレイがどのような形態であるにしろ、それを机の上に配置する必要があり、机の上のかなりの部分がマンマシンインターフェイスで占有されることになる。
【０００７】
したがって、ディスプレイとキーボードあるいはデジタイザの組み合わせのマンマシンインターフェイスは、省エネルギーの点から、机の上のスペースを開放するという点からも決して理想的なインターフェイスであるとは言えない。省エネタイプのディスプレイが開発されたとしても、ディスプレイを小さくすることはできないし、むしろ情報量が増加している昨今の状況からすると、携帯などの特殊な用途を除けばディスプレイは大型化すると予想され、それに伴って電力消費は増加する傾向にある。
【０００８】
そこで、本発明においては、従来のディスプレイとキーボードとの組み合わせからなるマンマシンインターフェイスとは異なり、省スペースで省エネルギーのマンマシンインターフェイスを提供することを目的としている。また、大型の画像を、ディスプレイを用いずに低電力で表示することができ、机の上をディスプレイで占有することがないマンマシンインターフェイスを提供することを目的としている。さらに、画像の入力もスキャナなどの他のインターフェイスを用いずに極めて簡単に入力することができるマンマシンインターフェイスを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、画像入出力装置と、指示端を備えたポインティングデバイスと、を有するマンマシンインターフェイスシステムであって、画像入出力装置は、被投写面に画像を投写可能な出力光学系と、被投写面の画像が投写される領域からの光信号を取得可能な入力光学系とを備え、ポインティングデバイスは、指示端付近に入力光学系で取得可能な光信号を出力する光信号出力部を備えているマンマシンインターフェイスシステムを提供する。
【００１０】
このマンマシンインターフェイスシステムは、例えばデスクの上、床、カバンの表面、壁などを被投写面とし、その被投写面に画像を投写することにより情報を出力する。したがって、物としてのディスプレイは不要であり、情報を見るためにいずれかの表面を画像を投写するために確保するだけで良い。また、プロジェクタは、投写面に対して発光面の面積は小さくできるので、省エネルギーである。さらに、情報を出力するために大きな画面が必要となる場合でも、拡大して投写できるので出力光学系はコンパクトでよい。さらに、入力光学系を併設することにより、画像を投写したスペースでポインティングデバイスを操作することにより情報を入力するスペースとして利用することもできる。また、画像を投写したスペースに、入力したい画像を置けば、入力光学系からその画像を取り込むことも可能となる。したがって、このプロジェクタ型の画像入出力装置と、発光型のポインティングデバイスとを備えたマンマシンインターフェイスシステムを採用することにより、省エネルギーおよび省スペースで、画像の取り込みも可能なマンマシンインターフェイスを提供できる。
【００１１】
デスク上に設置するためのプロジェクタの１つの有効な形態は、光学系が内蔵された第１のハウジングと、電気、特に電源装置が内蔵された第２のハウジングとがアームなどにより連結されたものである。すなわち、光源と、この光源から射出された光を変調するライトバルブと、変調された光を投写する投写レンズとを備えた出力光学系を少なくとも収納した第１のハウジングと、電源装置を少なくとも収納した第２のハウジングと、これら第１のハウジングおよび第２のハウジングを、距離を開けて連結する手段とを有する画像出力装置は、上記のマンマシンインターフェイスシステムに適したプロジェクタの１つの形態である。
【００１２】
画像を入力する機能を付加するには、出力光学系が投写した画像の範囲からの光信号を取得可能な入力光学系を収納した第３のハウジングを第１のハウジングに隣接して取り付けることができる。また、第１のハウジングに、出力光学系が投写した画像の範囲からの光信号を取得可能な入力光学系を収納しても良い。入力光学系は、出力光学系が投写した画像の範囲から出力される光信号を入力できるように設定された画像入力用の対物レンズを備えていても良い。また、出力光学系の投写レンズを対物レンズとして用いることが可能であり、レンズを共用することによりスペースおよびコスト共に節約できると共に、画像を投写するように調整された投写レンズから光信号を検出できるので、対物レンズを別途設けて調整する必要がないというメリットもある。
【００１３】
投写レンズを共用する出力入力光学系は、撮像デバイスと、投写レンズとライトバルブとの間に設置され、投写レンズから入力された光信号を撮像デバイスに導く光分岐手段を備えたものとなる。光分岐手段は、入力対象の光信号が赤外などの可視光領域以外であれば、ダイクロイックミラーなどの波長分離型の光学素子が利用できる。また、投写する画像の偏光方向を制御できるのであれば、偏光方向により光を分岐するビームスプリッタを光分岐手段として採用できる。さらに、画像を投写するタイミングと、光信号を入力するタイミングとが異なるのであれば、光を時分割可能なシャッターなどを光分岐手段として利用できる。また、光源の光量が充分に確保できるのであれば、ハーフミラーを光分岐手段として利用することができる。
【００１４】
デスク上に設置するのに適したプロジェクタタイプの画像出力装置あるいは画像入出力装置は、第２のハウジングをベースとし、アームで第１のハウジングを支持するタイプである。したがって、出力光学系は、第２のハウジングが置かれた面に画像を投写可能なものであれば良い。また、第２のハウジングは、当該第２のハウジングをデスク上に固定する手段、たとえば、クランプ、吸盤などを備えていることが有効である。また、第２のハウジングは、当該第２のハウジングの位置がずれ難い形態、たとえば、平たい箱型などの低重心で、第１のハウジングのバランスが取りやすい形態が好ましい。
【００１５】
第２のハウジングでアームを介して第１のハウジングを支持するという点からは、第２のハウジングができるだけ重く、第１のハウジングができるだけ軽いことが望ましい。したがって、この画像出力装置あるいは画像入出力装置は、第２のハウジングに種々の機能を搭載できる。逆に、第２のハウジングで光学系以外の機能をできるだけ搭載することが望ましい。たとえば、第２のハウジングには、出力光学系を制御する制御系が収納できる。また、第２のハウジングには、ライトバルブから出力する映像信号を外部から受信する映像インターフェイスが収納できる。映像信号は、有線でも無線でも良い。
【００１６】
さらに、第２のハウジングには、ライトバルブから出力するテレビ画像の信号を受信するテレビチューナを収納することも可能である。また、第２のハウジングに、スピーカ、音響アンプおよびスピーカから出力する音響信号を外部から受信するオーディオインターフェイスを収納することが可能である。第１および第２のハウジングをアームで接続する本発明の画像入出力装置においては、第１のハウジングに収納される機能を増加することは装置の設置状況が不安定になることにつながるが、第２のハウジングに多種多様の機能を収納することは、デスク上のスペースが許す限り、装置の設置状況が安定になることにつながり、好ましい。
【００１７】
本発明の画像出力装置および画像入出力装置は、デスク上に画像を投写するものであるが、第１のハウジングの向きを変えることにより、壁にでも、天井にでも画像を投写できる。したがって、デスク上で作業を行うパーソナルなマンマシンインターフェイスであると共に、そのまま会議やプレゼンテーション用のインターフェイスとして利用することも可能である。第１のハウジングの向きが変えられるように、第１のハウジングがアームにより上下方向に回転可能に支持されている場合は、投写される画像が反転することもあるので、出力光学系は反転した画像を投写可能であることが望ましい。
【００１８】
さらに、出力光学系には、台形歪みを補正した画像を投写する機能を設けることにより、第１のハウジングをデスクの片隅に配置してデスク上に所定の大きさの画像を表示することができる。したがって、第１のハウジングの位置はデスクの真上である必要は無く、アームで第１のハウジングを支持する範囲を広げることができる。このため、第２のハウジングの上に第１のハウジングを支持するような簡易な形態の画像入出力装置であっても本発明のマンマシンインターフェイスシステムを構築できる。
【００１９】
また、本発明の画像出力装置あるいは画像入出力装置は、デスク上に設置されるので、スタンドとしても機能するように、第１または第２のハウジングには、光源から出力される白色光を変調せずに投写レンズから出力する照明モードを選択する切替スイッチが収納されていることが望ましい。また、白色光を投写することは、デスク上に置かれた画像を照明し、入力光学系を介して画像を入力する場合にも有効である。
【００２０】
上述したように、第１のハウジングはアームで支持されるので、できるだけコンパクトで軽量であることが望ましい。そのような光学系の１つの解は、光源にＬＥＤなどの固体発光素子を利用することである。固体発光素子を使用した光源であれば、コンパクトになるだけでなく、エネルギー消費も少なく、寿命も長いので、メンテナンスも容易であるなどのメリットもある。
【００２１】
第１のハウジングと第２のハウジングとを有線で結び、画像信号などを第２のハウジングに収納された装置と第１のハウジングに収納された光学系との間で交換することができる。また、ブルーツース、無線ＬＡＮなどの無線インターフェイスにより第１のハウジングに収納された光学系と第２のハウジングに収納された制御系とを接続しても良い。さらには、第１のハウジングに収納された無線インターフェイスにより第２のハウジングに収納された制御装置に限らず、他のパーソナルコンピュータやＡＶ機器などから無線で画像情報を入出力することも可能である。
【００２２】
一方、このような画像入出力装置と組み合わされてマンマシンインターフェイスを構成するポインティングデバイスにおいては、光信号出力部は、可視光領域外の波長の光を出力することが望ましい。画像入出力装置の入力光学系において出力する光と、入力した光とを分岐することが容易になるからである。そのようなポインティングデバイスの１つの形はペン型のポインティングデバイスであり、先端が指示端となり、その先端で机の上などの被投写面の画像が投写された範囲を指示することにより情報を入力することができる。
【００２３】
また、ポインティングデイバスは、光信号出力部から出力される光信号を変調可能な少なくとも１つの入力制御スイッチを備えていることが望ましい。これにより、マウスの右ボタンや左ボタンを押したことに相当する信号を画像入出力装置の入力光学系を介してパーソナルコンピュータなどに入力することができる。たとえば、入力制御スイッチは、光信号のパルスを変調するものであっても良く、光信号の波長を変えるものであっても良い。これらの入力制御スイッチは、例えばペン型のポインティングデバイスを把持したときに操作しやすいように、ポインティングデバイスの先端側に配置されていることが望ましい。
【００２４】
ポインティングデバイスは、文字などを入力するために利用することができ、入力光学系を介して検出されたポインティングデバイスの位置あるいは軌跡を、出力光学系から投写される画像に反映することにより、ポインティングデバイスにより文字や画像を入力することができる。この機能は、上記の処理を実行可能な命令を有するプログラムとして提供することができ、第２のハウジングに収納された制御部分や、ホスト装置となるパーソナルコンピュータなどにインストールして使用できる。
【００２５】
また、出力光学系により投写された画像の角がポインティングデバイスによりドラッグされたことを、入力光学系を介して検出すると、出力光学系の台形歪みを補正する処理を実行する命令を備えたプログラムも有効であり、ポインティングデバイスにより台形歪を簡単に補正できる。プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの適当な記録媒体に記録して提供し、パーソナルコンピュータや第２のハウジング内の制御部にインストールして利用できる。
【００２６】
さらに、本発明のマンマシンインターフェイスシステムにおいては、デスクの表面をスクリーンとして利用することが可能であるが、画像をクリアーに表示するためには、スクリーンとして適当な紙や布地などをデスクの上に置いておくことが望ましい。さらに、デスク上に設置可能なスクリーンであって、出力光学系の投写光を、デスクの使用者の眼の方向に反射するスクリーンを設置しておくことにより、出力光学系から出力される光が弱い場合でも鮮明な画像を見ることができる。これにより、第１のハウジングに収納される光源の強度を弱くても明るい画像が得られるようになるので、コンパクトで省エネルギーの画像入出力装置を使用できる。また、使用者以外の方向へはほとんど画像が漏れないので、パーソナルなマンマシンインターフェイスとして優れたシステムを提供できる。
【００２７】
そのようなスクリーンとしては、出力光学系の投写レンズの射出瞳からの投写光を、デスクの使用者の眼の方向に反射するように傾いた微小傾斜反射構造を備えたものがある。さらに、裏面を微小傾斜反射構造を備えた反射面とし、表面をクリアな画像が結像されるように微細凹凸を備えた拡散面としたスクリーンが有効である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明のマンマシンインターフェイスシステム１の概要を示してある。このマンマシンインターフェイスシステム１では、プロジェクタライクな画像入出力装置５によりデスク２の上に置かれたスクリーン７へ画像９を表示すると共に、ユーザ３がペン型のポインティングデバイス６により情報を入力する。まず、このマンマシンインターフェイスシステム１に含まれる画像入出力システムあるいは画像入出力装置５は、スタンド型であって、デスク２の上に設置されるベース部（ベース）２０と、このベース２０からアーム１９により支持されたヘッド部（ヘッド）１０とを備えている。ヘッド１０を構成するハウジング（第１のハウジング）１１の内部には画像を出力するための光学系（出力光学系）と光信号を取得するための光学系（入力光学系）とが収納されており、コンパクトで軽量な構成になっている。
【００２９】
ベース２０を構成するハウジング（第２のハウジング）２１には、家庭用コンセント２２が接続された電源装置と、ホスト装置となるパーソナルコンピュータ８と接続可能なインターフェイスと、テレビアンテナ２３、ビデオ２４、ＣＤプレイヤー２５などのオーディオ・ヴィジュアル（ＡＶ）機器を含めた周辺機器との接続が可能なインターフェイスなどが収納されている。もちろん、周辺機器とは有線に限らず、無線でデータ交換するようにしても良く、たとえば、ブルーツースインターフェイスを内蔵することに、ブルーツースインターフェイスを内蔵したＡＶ機器２６と無線でデータ交換することができる。さらに、ベース１０には、スピーカ２７が取り付けられており、パーソナルコンピュータ８からの音声信号や、ＡＶ装置からの音楽なども出力できるようになっている。また、ベース２０にはヘッド１０をランプとして使用したり、スクリーン７の上に写真などの画像を置いて入力するタイミングをセットするためのスイッチ類２８が用意されている。
【００３０】
このマンマシンインターフェイスシステム１は、デスク２の上を被投写面とし、その被投写面に画像９を投写することにより情報を出力する。したがって、従来のディスプレイとキーボードとの組み合わせからなるマンマシンインターフェイスとは異なり、物としてのディスプレイは不要であり、情報を見るときだけ机の上のスペースを、情報を見るために空けるだけでよい。また、画像入出力装置５は、プロジェクタライクな構成で、投写面であるデスク２の上のスペースに画像を拡大投写するために、出力画像９のサイズに対して非常に小さく、コンパクトとなる。そして、画像９を投写する画像入出力装置５のヘッド１０は、デスク２の上のベース２０からアーム１９により距離を開けて連結されており、アーム１９で支えられて宙に浮いた状態となる。したがって、ヘッド１０がデスク２のスペースを占有することはなく、画像を表示する必要があるときまでは、デスク２の上のスペースが画像を表示するための機器により占有されることはない。このため、机２の上のスペースを様々なジョブに最大限に利用できる。
【００３１】
本例のインターフェイスシステム１であると、デスク２の上のスペースを、画像入出力を必要としないジョブのために使用しようとするとヘッド１０からの投写像を消すことになる。したがって、従来のマンマシンインターフェイスのように液晶ディスプレイを常時点灯した状態で放置するような使用方法は通常採用されない。このため、本例のマンマシンインターフェイスシステム１は、その運用上からも無駄な電力消費を抑えることができる。もちろん、画像表示の必要のないジョブのためにデスク２の広く利用するときに、デスク２の片隅に小画面を常時投写することも可能であり、画像入出力装置２のベース２０に小画面を表示することによりメールの有無などは常時確認できるようにすることも可能である。
【００３２】
また、このインターフェイスシステム１では、ペン型のポインティングデバイス６から光信号４１を出力し、画像入出力装置５のヘッド１０が光信号４１を検出することによりデータを入力する。したがって、画像入出力装置５が画像を投写している範囲でポインティングデバイス６を動かし、文字、絵あるいは図形などを描くことによりデータを入力でき、データを入力するためのキーボードやデジタイザは不用である。このため、この点でも、デスク２の上のスペースを様々なジョブのために最大限に利用できる。さらに、画像入出力装置５によりデスク２の上に投写された画像に対してポインティングデバイス６により文字や絵などを書いて情報を入力できるので、ノートや書類に向かって作業するのと同様の間隔でパーソナルコンピュータ８を用いた作業が行える。したがって、自然な姿勢でキーボードなどになれていないユーザも楽にコンピュータを利用できる。もちろん、本例の画像入出力装置５とキーボードやデジタイザとを組み合わせたマンマシンインターフェイスシステムも提供可能であり、そのようなマンマシンインターフェイスも本発明に含まれる。
【００３３】
さらに、本例のインターフェイスシステム１では、画像９が投写されている範囲に、文書や画像が描かれた原稿をセットすれば、画像入出力装置５でそれを読み込むことも可能である。したがって、スキャナーも不用であり、画像を入出力する機会の多い近年のジョブに適したマンマシンインターフェイスシステムとなっている。
【００３４】
図２に、画像入出力装置５の内部の概略構成を示してある。ヘッド１０のハウジング１１の内部には、画像９をデスク２の上に置かれたスクリーン７に投写するための出力光学系１２と、デスク２の上から出力された光信号を入力するための入力光学系１３とが内蔵されている。出力光学系１２は、光源１５と、この光源１５から射出された光を変調するライトバルブ１６と、変調された光を投写する投写レンズ１７とを備えている。光源１５としてはＬＥＤ光源が採用されており、順番に３原色の光を繰り返し出力する少なくとも３種類のＬＥＤ素子１５ａが配置されている。ＬＥＤ素子１５ａに限定されないが、半導体レーザや有機ＥＬなどの固体発光素子は光変換効率が高く、消費電力に対して出力される光量が大きい。したがって、コンパクトで明るい画像を表示できる出力光学系１２を構成できるので、本例のスタンド型の画像入出力装置５に適した光源である。
【００３５】
さらに、固体発光素子を採用した光源１５は、高効率なので、発熱も小さく放熱ファンが不用であるというメリットもある。したがって、通常のＣＲＴモニターの消費電力が１５０Ｗから２００Ｗ程度であり、バックライト型の液晶パネルが１５Ｗから２０Ｗであるのに対し、本例の画像入出力装置５であると画像表示に関わる消費電力を５Ｗ程度まで低くすることが可能である。このように、本例のマンマシンインターフェイスシステム１に採用される画像入出力装置５はコンパクトで低消費電力なものとなる。
【００３６】
この光源１５から出力された光を画像データに基づいて変調して表示光４２を生成するライトバルブ１６として、本例では、マトリクス状にマイクロミラーが配置されたティルトミラーデバイスを採用している。このティルトミラーデバイス１６は、マイクロミラーの角度により画素単位で光をオンオフする反射型のデバイスであり、光の吸収が少なく、コントラストの高い鮮明な画像を表示できる。したがって、高効率であるが、出力される光量としてはそれほど大きくなく、固体発光素子を使用した光源１５と組み合わせて、コンパクトで明るく鮮明な画像を表示するヘッド１０を構成するのに適したライトバルブであると言える。ティルトミラーデバイス１６として、テキサスインスツルメンツ社のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）が利用できる。
【００３７】
エバネセント光を用いてスイッチングするエバネセントデバイスも高コントラストであり、本例の画像入出力装置５に適したものである。もちろん、多少の吸収によるロスが発生するが、反射型や透過型の液晶デバイスもライトバルブとして採用することが可能である。
【００３８】
ライトバルブ１６で変調された画像をデスク２の上のスクリーン７に投写する投写レンズ１７は、ヘッド１０からデスク２の面まで１ｍ程度しかないことが多いので、その範囲で画像を鮮明に結像できるものであることが望ましい。また、図１に破線で示すように、ヘッド１０を回転させて壁や天井あるいは共用のスクリーンに大画像９ａを投写できることが望ましく、適当な倍率のズーム機能を備えたプロジェクタレンズあるいはレンズシステム１７であることが望ましい。
【００３９】
ヘッド１０のハウジング１１に内蔵された入力光学系１３は、投写レンズ１７を対物レンズとして共用した光学系となっており、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーなどの撮像デバイス３１と、投写レンズ１７とライトバルブ１６との間に設置され、投写レンズ１７から入力された光信号４１を撮像デバイス３１に導く光分岐手段３２を備えている。出力光学系１２の投写レンズ１７を入力光学系１３の対物レンズとして用いることにより、レンズシステムが１つ省略できるのでヘッド１０のスペースおよびコスト共に節約できる。また、画像９をデスク２の上に投写するように調整された投写レンズ１７から光信号４１を検出できるので、対物レンズを別途設けて調整する必要がない。さらに、投写レンズ１７を画像入力光学系１３の対物レンズとして利用することにより、視差（パララックス）も生じないので、出力光学系１２で投写した投写画像と入力光学系１３で撮像した画像を正確に対応付けでき、入力された情報を精度良く解釈したり、投写される画像に反映したりすることができる。もちろん、投写レンズ１７とは別に入力用の対物レンズを設けることも可能であり、出力光学系１２に対して入力光学系１３を独立させて最適設計することができる。また、後述する光分岐手段も不要となり、その点では低コストの画像入出力装置を提供できる。
【００４０】
本例の入力光学系１３に採用されている光分岐手段３２は、波長により光を分離できるダイクロイックミラーである。ペン型のポインティングデバイス６からは光信号が可視光領域以外の赤外線により射出される。紫外線でも良いが、万一、ユーザの眼に入った場合に赤外線よりも影響が大きいので、赤外線を採用することが望ましい。したがって、本例のダイクロイックミラー３２は、可視光を透過し、赤外光を反射する特性を備えており、投写レンズ１７を通して入力された赤外の光信号４１は、投写レンズ１７とライトバルブ１６との間に位置する光分岐手段３２によって反射されて、赤外線を検出可能なＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサを用いた撮像素子３１により検出される。
【００４１】
光分岐手段３２は、ダイクロイックミラーなどの波長分離型の光学素子に限定されるものではなく、出力光学系１２に投写する画像の偏光方向を制御するフィルタを挿入することができれば、それと異なる偏光の光を入射光（光信号）４１として分離するビームスプリッタを採用することができる。また、画像９を投写するフレーム間隔の間に、入力された光信号４１を検出するための時間的なスペースを設定する制御方法であれば、そのタイミングに合わせて撮像素子３１の方向への入射光を反射できるシャッターあるいはティルトミラーのような光学素子を光分岐手段として採用することも可能である。さらに、光源１５の光量が充分に確保できる場合は、入射光を撮像素子３１の方向に反射するように傾いたハーフミラーを光分岐手段３２として採用することも可能である。
【００４２】
さらに、本例のヘッド１０には、出力光学系１２の光源１５およびライトバルブ１６への信号をベース２０から受信して分配するコントロールユニット３５を内蔵している。このコントロールユニット３５は、さらに、入力光学系１３で検出した光信号４１あるいはその光信号４１をデコードしたデータをベース２０に転送する機能を備えている。また、ヘッド１０には、ヘッド１０の向きを検出することができるジャイロなどの方位判別手段３４が取り付けられており、コントロールユニット３５は、机２の上に画像９を投写しているときと、壁や天井などに画像９ａを投写しているときとで画像を反転する必要があると判断すると、ライトバルブ１６に供給する画像データの上下方向を反転させる機能を備えている。この上下あるいは天地を反転させる機能は、ベース２０あるいはホストであるコンピュータ８でサポートしても良い。
【００４３】
このような光学系を内蔵したヘッド１０を、アーム１９を介して支持する機能を備えたベース２０は、軽量化が最も要求されるヘッド１０と異なり、ある程度の重量があることが望ましい。また、デスク２を占有するスペースが小さいに越したことはないが、ヘッド１０をある程度の範囲で安定してサポートするには、ベース２０のハウジング２１の形状は、ずれ難い形態、たとえば、平たい箱型などの低重心となる形状であることが望ましい。本例の画像入出力装置５では、ベース２０ができるだけ重く、ヘッド１０ができるだけ軽くなるように、光学系を除いたほとんどの機能をベース２０のハウジング２１に内蔵している。そして、ケーブル３６でヘッド１０とベース２０とを接続して電力、制御信号および画像データなどを転送している。ケーブル３６で電気信号を伝達する代わりに、光ファイバで光信号を伝達しても良く、ベース２０およびヘッド１０に無線ＬＡＮやブルーツースなどの無線インターフェイスとしての機能を内蔵して無線３７によりデータや制御信号を伝達しても良い。
【００４４】
まず、ベース２０には、最も重量が大きくなる電力装置５１が内蔵されている。本例の電力装置５１は、家庭用のコンセント２２から交流電流を受け入れて直流電流に変換するアダプターとしての機能も備えているが、バッテリーを内蔵したものであっても良い。次に、ベース２０には、パーソナルコンピュータ８から、ヘッド１０の出力光学系１２から出力する映像信号（モニタ信号）φ２を受信する映像インターフェイス５２が収納されている。この映像インターフェイス５２は、出力光学系１２を全体的に制御する機能を備えており、光源１５の各色のＬＥＤ１５ａを点灯するタイミングを制御したり、ライトバルブ１６で出力する画像データを生成する機能などを備えている。また、映像インターフェイス５２は、入力光学系１３で検出された光信号をデコードしてパーソナルコンピュータ８が解釈できる信号φ１として出力する機能も備えている。入力光学系１２および出力光学系１３を制御する機能はヘッド１０のコントロールユニット１５でサポートすることも可能であり、大量のデータをベース２０からヘッド１０に供給しないですむというメリットはある。しかしながら、ヘッド１０が大きく、重くなる可能性があるので、できる限りベース２０に収納することが望ましい。
【００４５】
また、ベース２０には、テレビアンテナ２３からの信号を受信して画像信号に変換できるテレビチューナ５３と、外部のＡＶ機器からの信号を受信して画像および音声信号に分離して出力できるオーディオインターフェイスとしての機能を兼ねたマルチメディアインターフェイス５４と、スピーカ２７を駆動するオーディオアンプ５５とが内蔵されている。また、画像入出力装置５のモードを切り替えることができるスイッチ２８を備えたローカル操作パネル５６も備えている。画像入出力装置５は、パーソナルコンピュータ８で稼動するワードプロセッサなどのアプリケーション８１から提供された画像データをデスク上のスクリーン７に投写し、ポインティングデバイス６から得られたデータをアプリケーション８１に対する入力としてパーソナルコンピュータ８にフィードバックあるいは提供する通常のインターフェイスモードに加え、本例の画像入出力装置５は、照明モードと、スキャンモードとに切り替えることができる。パーソナルコンピュータ８で稼動するアプリケーションプログラム８１から本例の画像入出力装置５を制御できるようにパーソナルコンピュータ８にはドライバプログラム８５がインストールされており、通常のインターフェイスモードにおいては、ポインティングデバイス６の動きがパーソナルコンピュータ８から供給される画像データにフィードバックされ、ポインティングデバイス６の軌跡がデスク２に投写される。
【００４６】
スイッチ２８により照明モードに切り替えられると、ヘッド１０の光源１５では各色のＬＥＤ１５ａが同時に点灯し白色光が出力され、ライトバルブ１６で変調されずに、ＬＥＤ１５ａから出力された光がすべて投写レンズ１７を介して机２の上に投写される。したがって、机２の上を明るく照らすことができ、卓上スタンドとして機能する。また、スイッチ２８によりスキャンモードに切り替えられると、デスク２の上に置かれた書類や画像をヘッド１０の入力光学系１３を介して読み込み、その画像をパーソナルコンピュータ８のＯＳ８３の上で稼動する画像処理用のアプリケーションプログラム８２に供給する。画像を取り込む際は、モノクロの画像あるいは原稿であれば、各色のＬＥＤ１５ａを同時点灯して白色照明を画像に当てても良い。一方、マルチカラーの原稿であれば、ＲＧＢ各色のＬＥＤ１５ａをタイムシーケンシャルに点滅させて、各色のデータを順番に取り込み、３倍の解像度でカラー画像を取り込むことも可能である。
【００４７】
このように、本例の画像入出力装置５は、デスク２の上に画像を表示し、ポインティングデバイス６からの光信号を取得するマンマシンインターフェイス１の重要な構成要素として機能するが、照明装置としても、また、スキャナとしても機能する。さらに、テレビや、オーディオビジュアルの端末としても機能し、デスク２の上に、スペースをほとんど占有しない本例の画像入出力装置５を置いておくことにより、様々なジョブを効率よく行い、様々なエンターテイメントを楽しむことができる。さらに、ヘッド１０を回転することにより、デスク２の上に限らず、壁にでも、天井にでも画像９ａを投写できる。したがって、デスク２の上で作業を行うパーソナルなマンマシンインターフェイスシステム１を構築できるとともに、そのまま会議やプレゼンテーション用のインターフェイスシステムとして利用することも可能である。
【００４８】
図３に、本例のインターフェイスシステムに好適なポインティングデバイス６の概略構成を示してある。このポインティングデバイス６はペン型であり、先端６１ａが指示端となり、ペンと同様に使用して情報を入力することができる。すなわち、本例のペン型のポインティングデバイス６は、ペン型のハウジング６１の内部に電源であるバッテリー６２が収納されており、ハウジング６１の先端６１ａには赤外線光信号４１を出力するためのＬＥＤ６３が配置されている。また、ポインティングデバイス６は、バッテリー６２からＬＥＤ６３に対する信号をオンオフするためのスイッチ６４および操作部６５と、ハウジング６１の先端６１ａの筆圧を検出してＬＥＤ６３を点灯する圧力センサ６６と、ＬＥＤ６３から異なる周期のパルス信号を出力するための入力制御スイッチ６７ａおよび６７ｂと、圧力センサ６６および入力制御スイッチ６７ａおよび６７ｂの操作に基づきＬＥＤ６３の点灯を制御するコントロールユニット６８を備えている。したがって、本例のポインティングデバイス６は、圧力センサ６６がスクリーン７あるいはデスク２の上面に圧迫されて筆圧を検出するとＬＥＤ６３が点灯し、第１の入力制御スイッチ６７ａを押すとＬＥＤ６３が第１の周期で点灯し、第２の入力スイッチ６７ｂを押すとＬＥＤ６３が第２の周期で点灯する。
【００４９】
このため、画像入力装置５およびポインティングデバイス６を備えたマンマシンインターフェイスシステム１においては、ポインティングデバイス６により文字や図形などが描かれたときは、筆圧を検出したときだけＬＥＤ６３が点灯して光信号４１を出力するので、光信号４１がポインティングデバイス６の先端６１ａの動きをトレースして文字や図形を出力する。画像入出力装置５のヘッド１０に内蔵された入力光学系１３は光信号４１を取得することにより、ポインティングデバイス６の先端６１ａの動きをトレースし、ポインティングデバイス６の動きに対応する入力データを生成する。そして、画像入出力装置５からパーソナルコンピュータ８で稼動するアプリケーション８１などに対しドライバ８５を介して、ポインティングデバイス６の動きに対応した入力データが供給される。ヘッド１０の入力光学系１３で得られた光信号の生成は画像入出力装置５で行っても良く、コンピュータ８の資源を用いてドライバ８５が行っても良い。
【００５０】
また、ポインティングデバイス６の第１または第２の入力制御スイッチ６７ａまたは６７ｂが押されると、それに対応した周波数のパルス信号が光信号４１として出力される。したがって、画像入出力装置５のヘッド１０の入力光学系１３でその異なる周期の光信号４１を捉えることにより、画像入出力装置５の側で第１の入力制御スイッチ６７ａか第２の入力制御スイッチ６７ｂが押されたかが判別できる。このため、第１および第２の入力制御スイッチ６７ａおよび６７ｂを、マウス型のポインティングデバイスの右クリックおよび左クリックとして割り当てることにより、マウス型のポインティングデバイスと同様の操作環境あるいはサービスを、ワイヤレスの本例のペン型のポインティングデバイス６により提供することができる。第１および第２の入力制御スイッチ６７ａおよび６７ｂは、ペン型のポインティングデバイス６を把持した状態で扱いやすいように、ハウジングの先端６１ａに近い位置に配置されていることが望ましい。
【００５１】
また、スクロールダイヤルとして機能するスイッチをポインティングデバイス６に設けることが可能であり、スクロールの方向によりパルス幅を変えて、スクロールダイヤルの動きを画像入出力装置５を介してワイヤレスでパーソナルコンピュータ８に入力することができる。
【００５２】
図４に示したポインティングデバイス６９は、本発明に係るポインティングデバイスの異なる例である。このポインティングデバイス６９は、ハウジングの先端６１ａに異なる波長の光信号４１ａおよび４１ｂを発する２種類のＬＥＤ６３ａおよび６３ｂが取り付けられている。したがって、圧力センサ６６が筆圧を検出すると２つのＬＥＤ６３ａおよび６３ｂが同時に点灯し、画像入出力装置５は、ポインティングデバイス６により文字や図形が描かれていることを検出しトレースすることができる。また、第１の入力制御スイッチ６７ａが押されると、一方のＬＥＤ６３ａのみが点灯し、第２の入力制御スイッチ６７ｂが押されると、他方のＬＥＤ６３ｂのみが点灯する。したがって、このように波長の異なる光信号４１ａおよび４１ｂを出力することによっても、上記のポインティングデバイス６と同様の操作環境を提供することができ、ワイヤレスで文字や画像を入力でき、さらに右クリックおよび左クリックも可能なポインティングデバイスを提供できる。
【００５３】
光信号４１を出力する代わりに、有線でポインティングデバイスからの信号を画像入出力装置５のベース２０あるいはパーソナルコンピュータ８に入力することによっても、データを入力することが可能である。そのようなマンマシンインターフェイスであれば、入力光学系１３は不要であり、そのような画像出力装置からなるインターフェイスシステムも本発明に含まれる。しかしながら、有線でないポインティングデバイスの方が、ケーブルが邪魔にならないので操作が簡単である。また、画像９を投写するスクリーン７にデジタイザとしての機能を持たせ、スクリーン７の側で筆圧を検出してデータを入力するようにしても良く、そのようなマンマシンインターフェイスも本発明に含まれる。しかしながら、デジタイザを介して右クリックあるいは左クリックの識別を行わせることは困難であり、上記のマンマシンインターフェイスシステム１に比べると機能は劣るものになる。
【００５４】
図５に、画像入出力装置５のドライバプログラム８５においてポインティングデバイス６からの光信号４１に基づき処理を選択する過程をフローチャートにより示してある。まず、ステップ９１で、筆圧により出力された光信号４１を検出したことを示す入力信号φ１を画像入出力装置５から受信すると、ステップ９２において、光信号４１が出力された位置をドライバプログラム８５から画像入出力装置５に供給される画像信号φ２に反映する。その結果、画像入出力装置５からデスク２の上に投写される画像９に、ポインティングデバイス６の位置あるいは軌跡がフィードバックされ、あたかも、直に画面に文字や絵をペンで書き込んでいるようなマンマシンインターフェイスシステム１の使い方が可能となる。
【００５５】
ステップ９３において、第１の入力制御スイッチ６７ａが押されたときの光信号４１を検出したことを示す入力信号φ１を画像入出力装置５から受信すると、ステップ９４において、予め第１の入力制御スイッチ６７ａに割り当てられた第１の機能が実行される。たとえば、消しゴムとしての機能を与えることにより、ステップ９２で入力された文字あるいは絵を消すことができる。また、ステップ９５において、第２の入力制御スイッチ６７ｂが押されたときの光信号４１を検出したことを示す入力信号φ１を画像入出力装置５から受信すると、ステップ９６において、予め第２の入力制御スイッチ６７ｂに割り当てられた第２の機能が実行される。
【００５６】
これらの機能を備えたドライバプログラムあるいはプログラム製品は、画像入出力装置５と共に、あるいは分離してコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの適当な記録媒体に記録して提供することができる。また、インターネットなどのコンピュータネットワークを介して配信することも可能である。また、本例においては、ポインティングデバイス６から光信号４１を捉えてデコードする処理をパーソナルコンピュータ８およびその他のコンピュータにインストールあるいはダウンロードされて実行されるドライバプログラム８５の機能の一部として提供する例を示しているが、画像入出力装置５の側で同等の処理を行うことも可能である。たとえば、画像入出力装置５のベース２０に収納される映像インターフェイス基板５２は、多くの場合、適当な規模のＣＰＵを搭載しているので、ドライバプログラムと同等の機能を備えたプログラム８５ｘを搭載することにより、上記の処理を画像入出力装置５の内部で実行できる。
【００５７】
また、ドライバプログラム８５は、台形歪みの補正を行う処理を実行できることが望ましい。台形歪みの補正が行われる様子を図６に示してある。デスク２の角に画像入出力装置５のベース２０が設置され、その上に支持されたヘッド１０からデスク２の表面に画像９を投写すると、ヘッド１０の投写レンズ１７からデスク２に投写される画像９の角９ｃは４コーナで投写レンズ１７からの距離がそれぞれ異なる。したがって、ライトバルブ１６で形成される画像が長方形であっても、実際にデスク上に投写される画像は４角で拡大率が異なるので形状は台形状に歪み、精度の高い画像が表示できない。そこで、本例のドライバプログラム８５は、台形のひずみを補正するモードを備えている。
【００５８】
図７に、台形ひずみを補正する処理を示してある。まず、ステップ１０１で、台形歪みを補正するモードが選択されると、ステップ１０２で、ポインティングデバイス７で画像９のコーナ９ｃが選択されたことを検出する。例えば、ドライバプログラム８５が、第１の入力制御スイッチ６７ａが押された時点でのポインティングデバイス６の先端の位置を画像９のコーナー９ｃとして認識する。そして、ステップ１０３で、投写された画像９の角９ｃがポインティングデバイス７によりドラッグされたことが入力光学系１３を介して検出されると、ドラックされた位置にライトバルブ１６で表示される画像９を縮小し、その設定を保持する。なお、本実施の形態において、このドラッグは、第２の入力制御スイッチ６７ｂが押され続けながら、ポインティングデバイス６が移動されることを意味する。したがって、ユーザは、実際に投写された画像９を見ながら、ユーザが見る方向からの台形歪みを解消するようにドライバプログラム８５の設定を変更できる。台形歪みを解消する処理は、上記と同様に、パーソナルコンピュータ８の側ではなく、画像入出力装置５の側で行うことも可能である。たとえば、映像インターフェイス５２を制御するプログラム８５ｘに、その機能を持たせておくことも可能である。
【００５９】
いずれの場合も、簡単に台形ひずみを補正できる機能を用意することにより、ヘッド１０の設定可能な位置は非常にフレキシブルになる。したがって、デスク２の片隅に画像入出力装置５をおいて、デスク２の中央を、画像９を表示し、データを入力するエリアとして設定することも極めて簡単になる。もちろん、画像入出力装置５はデスク２の右端でも左端でも設置できる。しかしながら、右利きのユーザの場合は、右側に画像入出力装置５を配置すると、投写された画像９に手の影が映るので、デスクの左側に画像入出力装置５を設置することが望ましい。また、その場合でも、手の甲や、ポインティングデバイス６に画像９が投写されるので、ポインティングデバイス６は黒色などの光を吸収するものではなく、スクリーン７と同様に適当に光を散乱する白色のものが好ましい。また、手の甲に投写される画像を積極的に見たい場合は、白色の手袋などをすることも有効である。
【００６０】
本例のマンマシンインターフェイスシステム１においては、デスク２の上を画像表示領域として利用する。したがって、デスク２の表面が、適当に微小凹凸が形成された白色に近い拡散面であれば、スクリーンを設置しなくてもデスク２の表面に直に画像９を投写することができる。デスク２の表面がスクリーンとして適していない場合は、デスク２の上にスクリーン７を敷くことにより、鮮明な画像を表示することができる。さらに、図８（ａ）に示すように、画像入出力装置５の出力光学系１２から出力された投写光４２を、デスク２の使用者３の眼３ａの方向に反射するスクリーン７であれば、出力光学系１２から出力される光４２が弱い場合でも鮮明な画像９を見ることができる。したがって、ＬＥＤなどの固体発光素子を光源１５として採用している本例の画像入出力装置５と組み合わせることは有効であり、さらに省エネルギーで明るい画像を表示できるマンマシンインターフェイスシステム１を構成できる。さらに、使用者以外の方向へはほとんど画像９が漏れないので、プライバシーが保ちやすく、パーソナルなマンマシンインターフェイスとして優れたシステム１を提供できる。
【００６１】
そのようなスクリーン７としては、図８（ｂ）に拡大して示すように、出力光学系１２の投写レンズ１７の射出瞳からの投写光４２を、デスク２の使用者３の眼３ａの方向に反射するように傾いた微小傾斜反射構造７３を裏面７２に備えたものがある。このスクリーン７は、表面７１を微細凹凸を備えた拡散面となっており、表面７１に鮮明なカラー画像９を結像でき、裏面７２の微小傾斜反射構造７３により投写光４２を眼３ａの方向に反射する。したがって、ユーザ３は明るく鮮明な画像９をみることができる。スクリーン７の表面７１は、たとえば、透明ビーズを分散させた拡散シートであることが望ましい。微細な凹凸が形成された表面７１は、ポインティングデバイス６が接触した際に、滑りやすいのでその点でも好ましい形態である。また、ポインティングデバイス６が接触するので、スクリーン７、特に、表面７１は、磨耗に強く、硬質のポリカーボネートなどの材質であることが望ましい。また、裏面７２の微小傾斜反射構造７３の反射角度と方向とをスクリーン７の場所により変化させ、投写レンズ１７の射出瞳位置と、使用者３の顔付近を共役関係としたフレネル反射レンズ状にすることも有効であり、さらに明るく、周辺の他人からは画像が見にくいパーソナルユースに適したマンマシンインターフェイスシステム１を提供できる。
【００６２】
図９に、画像入出力装置の異なる例を示してある。上記の画像入出力装置５ではベース２０とヘッド１０とが節あるいは関節のあるアーム１９により連結されているが、この画像入出力装置５ａにおいては、ヘッド１０とベース２０とが節あるいは関節のないアーム１９で接続され、ヘッド１９がアーム１９の先端で回転できるようになっている。したがって、アーム１９の先端におけるヘッド１０の回転角度をエンコーダなどの角度検出センサ３９により検出し、図９（ａ）に示したデスク２の上に投写するケースと、図９（ｂ）に示した天井に投写するケースと、図９（ｃ）に示した壁に投写するケースとして画像９を適宜反転させることにより、どの角度で画像を表示するときも正常な画像を投写することができる。
【００６３】
図１０に、本発明の画像入出力装置のさらに異なる例を示してある。この画像入出量装置５ｃは、ベース２０から延びたアーム１９の先端に、出力光学系を内蔵したプロジェクタ用のヘッド１０と、入力光学系を内蔵したデジタルカメラ用のヘッド４９とが隣接して取り付けられている。したがって、プロジェクタ用のヘッド１０には、投写レンズ１７が取り付けられており、デジタルカメラ用のヘッド４９には対物レンズ４８が取り付けられており、いずれもデスク２の上の同じエリアを向いている。このため、プロジェクタ用のヘッド１０でデスク２の上に画像を表示でき、その画像が表示されたエリアからの光信号をデジタルカメラ用のヘッド４９で受信することができる。
【００６４】
また、本例のベース２０の裏面には吸盤４５が取り付けられており、デスク２の表面にベース２０を吸着させて、ヘッド１０および４９を安定して保持できるようにしている。ベース２０をデスク２に取り付ける手段は、吸盤４５に限定されることはなく、スタンドなどにも採用されているクランプ形式の取り付け具を採用することも可能である。
【００６５】
このように、本発明においては、デスク２の上などを被投写面とし、その一部を画像表示領域として画像を投写する新しいマンマシンインターフェイスシステム１を提供している。被投写面はデスク上の面に限定されることはなく、寝転がって作業をするのであれば、床やベッドの上が被投写面として機能するであろう。また、旅行中であれば、カバンの表面を被投写面として利用して作業することができる。さらに、壁や家具の面など、手近にあるどのような面でも被投写面として利用することが可能であり、時と場所を選ばずにインターフェイスシステムを構築することができる。そして、デスク２の上のように、水平な、あるいは水平に近い安定した面を被投写面とするのであれば、その上に画像を投写する画像入出力システム５は、被投写面に設置されるベース２０と、それから延びたアーム１９により空中で支持されるヘッド１０とを設けることでセルフスタンディング型のインターフェイスシステムを構築できる。ベース２０、アーム１９およびヘッド１０の形状は様々なものが採用でき、本発明の画像入出力装置は、画像をベースとするマンマシンインターフェイスシステムの一部としても、また、デスク２の上に配置される機能的なアートの一つとしても提供できる。さらに、ベース２０の形態はさまざまであり、単独でデスク２の上に設置可能なものはもちろん、本棚の一部であっても良く、物入れや鉛筆立てなどと合体したデザインにすることも可能である。また、画像入力装置と組み合わせるポインティングデバイスも上述したペン型に限定されることはなく、マウス型やボール型であってももちろん良い。しかしながら、従来の手書きと同様の間隔で操作できるという点でペン型のポインティングデバイスは優れている。
【００６６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のマンマシンインターフェイスシステムは、デスク上に画像を投写可能な出力光学系、および、この出力光学系でデスク上に投写された範囲からの光信号を取得可能な入力光学系を備えた画像入出力装置と、ペン型のポインティングデバイスであって、先端付近に入力光学系で取得可能な光信号を出力する光信号出力部を備えたポインティングデバイスとを有し、デスク上に画像を投写することにより情報を出力し、その画像に対しポインティングデバイスで指し示したり文字あるいは図形などを描くことにより情報を入力することができる。したがって、物としてのディスプレイは不要であり、机の上のスペースを広く使えると共に、あたかも直接画像に文字や絵をペンで書き込んでいるような使い方で、パーソナルコンピュータから情報を取得し、パーソナルコンピュータに情報を入力できる。このため、本発明により、だれにでも簡単に使いやすく、さらに、低消費電力で机の上のスペースを最大限利用できるマンマシンインターフェイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマンマシンインターフェイスの概要を示す図である。
【図２】図２に示す画像入出力装置の概要を示す図である。
【図３】図２に示すポインティングデバイスの概要を示す図である。
【図４】図３と異なるポインティングデバイスの概要を示す図である。
【図５】ポインティングデバイスにより入力されたデータの処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】台形ひずみを補正する様子を示す図である。
【図７】台形ひずみを補正する処理を示すフローチャートである。
【図８】スクリーンの概要を示す図である。
【図９】図２と異なる画像入出力装置の概要を示す図である。
【図１０】さらに異なる画像入出力装置の概要を示す図である。
【符号の説明】
１　　マンマシンインターフェイスシステム
２　　デスク
３　　ユーザ
５　　画像入出力装置
６　　ポインティングデバイス
７　　スクリーン
８　　パーソナルコンピュータ
９　　投写された画像
１０　　画像入出力装置のヘッド部
１１　　ヘッドのハウジング
１２　　出力光学系
１３　　入力光学系
１９　　アーム
２０　　画像入出力装置のベース部
２１　　ベースのハウジング
【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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