DE69015197T2

DE69015197T2 - Lichtgriffel für projezierte Bilder.

Info

Publication number: DE69015197T2
Application number: DE69015197T
Authority: DE
Inventors: Lanny Smoot
Original assignee: Bell Communications Research Inc
Current assignee: Iconectiv LLC
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1990-04-18
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH0776902B2; EP0485394A4; JPH04506876A; EP0485394B1; EP0485394A1; DE69015197D1; CA2014853C; CA2014853A1; WO1991001543A1; ES2067032T3

Description

Die US-Patentanmeldung Nr. 237,501 (US-A-4 890 314, die am 26. Dezember 1989 ausgegeben wurde) mit dem Titel "TELECONFERENCE FACILITY WITH HIGH RESOLUTION VIDEO DISPLAY", die für T.H. Judd und L.S. Smoot am 26. August 1988 eingereicht wurde, wird auf deren Rechtsnachfolger übertragen und enthält Gegenstände, die sich auf den Gegenstand der vorliegenden Anmeldung beziehen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtgriffelsystem, das sich dazu eignet, aus der Entfernung mit auf einen Bildschirm projizierten Bildern zu interagieren. Das Lichtgriffelsystem ist besonders im Zusammenhang mit Telekonferenzsystemen von Nutzen, die von hinten auf einen Großbildschirm projizierte Bildschirmanzeigen verwenden.
Herkömmliche Lichtgriffelvorrichtungen sind so ausgelegt, daß sie in nächster Nähe von Videoanzeigebildschirmen arbeiten. Der herkömmliche Lichtgriffel ist eine passive (d.h. nicht Licht emittierende) Vorrichtung. Sie empfängt Licht, das von einem kleinen Fleck auf dem Anzeigebildschirm abgestrahlt wird d.h. Licht von dem Bereich auf dem Bildschirm, über dem sich der Griffel direkt befindet - und umfaßt eine Schaltungsanordnung, die nur dann ein elektrisches Signal erzeugt, wenn dieses Licht vorhanden ist.
Typischerweise ist der Anzeigebildschirm eine Rasterabtast-Anzeigevorrichtung, so daß zu jedem Zeitpunkt nur ein kleiner Abschnitt des Anzeigebildschirms Licht emittiert. In diesem Fall weiß ein Bildinformations-Generator (beispielsweise der Bildschirmanzeige-Controller eines Host-Computers), der mit der Anzeigevorrichtung verbunden ist, welcher spezielle Abschnitt des Bildschirms zu einer beliebigen Zeit gerade dargestellt wird. Somit kann die der Anzeige zugeordnete Schaltungsanordnung das elektrische Ausgangssignal des Lichtgriffels dazu verwenden zu bestimmen, über welchen Teil der Anzeige der Lichtgriffel gerade gehalten wird.
Die Schaltungsanordnung des Lichtgriffel-/Anzeige-Controllers kann auf diese Positionsinformationen dann beispielsweise so reagieren, daß er an der gegenwärtigen Griffelposition einen Cursor darstellt. Wahlweise können die Positionsinformationen von einem Host-Computer (d.h. dem Host-Computer, der das Videobild erzeugt) dazu verwendet werden, als Reaktion auf dem Bildschirm dargestellte Objekte, wie beispielsweise Fenster, zu erzeugen.
Die oben beschriebene herkömmliche Lichtgriffelvorrichtung eignet sich für den Betrieb in nächster Nähe zu kleinen Rasterabtast-Anzeigebildschirmen. Die oben beschriebene herkömmliche Lichtgriffelvorrichtung eignet sich jedoch nicht zur Verwendung bei auf Großbildschirme projizierte Videobilder, bei denen der Benutzer die Lichtgriffelvorrichtung normalerweise aus großer Entfernung auf den Bildschirm richtet.
Typische Lichtgriffel, die in nächster Nähe von Bildschirmen für Bildschirmanzeigen arbeiten, sind in den Dokumenten IEE, NEREM RECORD, Band 15, Seiten 156 - 160, Boston 1973, und in JP-A-60230228 sowie in US-A-3 885 096 offenbart.
Es gibt eine Reihe schwerwiegender Probleme, die die Verwendung herkömmlicher Lichtgriffelvorrichtungen in größerer Entfernung von auf einen Großbildschirm projizierten Bildern verhindern. Solche auf einen Großbildschirm projizierten Bilder werden im allgemeinen von Projektionsvorrichtungen erzeugt, die Licht auf die hintere Oberfläche eines transparenten Bildschirms projizieren. Das Bild wird betrachtet, indem man die vordere Oberfläche des transparenten Bildschirms ansieht. Um ungenaues Zielen zu verhindern, sollte eine herkömmliche Lichtgriffelvorrichtung Licht von einem nur kleinen Fleck auf dem Betrachtungsbildschirm empfangen. Da sich das Licht von der Bildschirmoberfläche isotrop ausbreitet, wäre eine Teleskopanordnung notwendig, um das Licht von einem kleinen Fleck des Bildschirms zu erfassen, damit es von einer herkömmlichen Lichtgriffelvorrichtung verwendet werden kann, die sich in großer Entfernung vom Bildschirm befindet. Das von einer solchen Teleskopanordnung erfaßte Licht ist nur ein kleiner Bruchteil des gesamten Lichts, das in Richtung der Lichtgriffelvorrichtung ausgestrahlt wird. Da die Bildschirmlichtmenge eines projizierten Bildes klein ist, wäre die Empfindlichkeit eines herkömmlichen Lichtgriffels, der in großer Entfernung von einer auf einen Großbildschirm projizierten Bildanzeige verwendet wird, im allgemeinen ungenügend. Darüber hinaus kann eine Lichtgriffelvorrichtung, die empfindlich genug ist, um auf einen kleinen Fleck von Bildschirmlicht zu reagieren, das aus mehreren Fuß Entfernung emittiert wird, leicht durch normales Raumlicht oder andere Lichtstörungen gestört werden. Aus diesen Gründen sind herkömmliche Lichtgriffelvorrichtungen zur Verwendung bei auf einen Großbildschirm projizierten Bildanzeigen und insbesondere bei auf einen Großbildschirm rückprojizierten Bildschirmanzeigen nicht geeignet.
Im Hinblick auf das oben Gesagte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lichtgriffelsystem zu schaffen, das zur Verwendung bei auf einen Großbildschirm projizierten Bildanzeigen und insbesondere bei auf einen Großbildschirm rückprojizierten Bildschirmanzeigen geeignet ist.
Die Erfindung betrifft hauptsächlich ein Lichtgriffelsystem zum Erzeugen eines Cursors, der Teil eines projizierten Videobildes ist, wobei das Lichtgriffelsystem folgendes aufweist:
eine Projektionseinrichtung zum Projizieren eines Videobildes einschließlich eines Cursors auf einen Bildschirm,
eine Quelle eines Parallelstrahls, um an einer gewünschten Stelle auf dem Bildschirm einen Punkt zu erzeugen,
eine Positions-Lokalisierungseinrichtung einschließlich einer Videokamera zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das die Position des Punktes auf dem Bildschirm angibt,
eine Verarbeitungseinrichtung zum Empfangen eines extern erzeugten Videosignals, zum Empfangen des Ausgangssignals der Positions-Lokalisierungseinrichtung und zum Modifizieren des extern erzeugten Videosignals in Reaktion auf das Ausgangssignal der Positions-Lokalisierungseinrichtung, um ein modifiziertes Videosignal zu erzeugen, das in der Lage ist, an der Stelle auf dem Bildschirm, an der sich der Punkt befindet, ein Videobild darzustellen, und
eine Einrichtung zum Übertragen des modifizierten Videosignals zur Projektionseinrichtung, um das Videobild einschließlich dem Cursor auf dem Bildschirm darzustellen.
Gemäß einem erläuternden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, die zur Verwendung bei einer von hinten projizierten Bildschirmanzeige geeignet ist, wird die herkömmliche, passive (nicht Licht emittierende) Lichtgriffelvorrichtung durch einen aktiven, handgehaltenen Laserstift ersetzt. In Verbindung mit diesem Laserstift werden eine oder mehrere zusätzliche Videokameras hinter den Projektionsbildschirm plaziert, wobei sie diesem zugewandt sind, um soviel von der hinteren Oberfläche des Projektionsbildschirms einzusehen, wie dies für die Interaktion mit dem Laserstift gewünscht wird, und zwar bis einschließlich der gesamten Bildschirmoberfläche.
Ein schmalbandiger optischer Filter wird vor derlden zusätzlichen Kamera(s) plaziert, um die Kamera davor zu schützen, daß Licht in sie einfällt, das von der hinteren Oberfläche des Projektionsbildschirms zurückgestreut wird. Der Filter wird so gewählt, daß mit einem hohen Grad an Transparenz Licht auf der Wellenlänge Licht des Laserstifts durchläßt und Licht auf allen anderen Wellenlängen reflektiert. Wenn der Laserstift auf die vordere Oberfläche des Projektionsbildschirms gerichtet wird, steht der zugeordneten Kamera durch die Übertragung von Laserlicht, die von vorne nach hinten durch den transparenten Projektionsbildschirm und den schmalbandigen optischen Filter erfolgt, ein intensiver Lichtpunkt gegen einen dunklen Hintergrund zur Verfügung.
Das Video-Ausgangssignal von der zugeordneten Kamera wird durch einen Schwellendetektor geschickt, der entsprechend den X-Y-Positionsinformationen des Punktbildes im Raster der zugeordneten Kamera ein Strobesignal erzeugt. Diese Informationen können von einem Host-Computer mit den Koordinaten von Objekten in dem projizierten Bild in Bezug gesetzt und dazu verwendet werden, an der gegenwärtigen Position des Laserstiftpunktes auf dem Anzeigebildschirm einen Cursor darzustellen, oder sie können dazu verwendet werden, mit Bildschirmobjekten wie beispielsweise Fenstern oder Menüleisten zu interagieren.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtgriffelsystems wird der handgehaltene Laserstift durch die Lichtquelle eines weiten Strahls ergänzt, die beispielsweise eine Infrarotquelle sein kann. Sensoren, die die von der Lichtquelle des weiten Strahls emittierte Strahlung detektieren, werden beispielsweise oben und unten am Bildschirm befestigt. Die elektrischen Ausgangsanschlüsse dieser Sensoren werden mit dem Host-Computer verbunden, der die Anzeige des Videobildes auf dem Bildschirm steuert. Der Laserstift wird in der oben beschriebenen Weise in Verbindung mit derlden zusätzlichen Kamera(s) verwendet, um an einer bestimmten Stelle auf dem Bildschirm einen Cursor darzustellen. Die Lichtquelle des weiten Strahls kann dann wahlweise aktiviert werden, um über die am Bildschirm befestigten Sensoren ein Signal an den Host- Computer zu senden. Durch dieses Signal wird ein Objekt auf dem Bildschirm, das mit dem Cursor zusammenfällt, dazu veranlaßt, sich zu bewegen, wenn der Laserstift und der Cursor bewegt werden, oder auf eine andere Art und Weise auf die Position des Cursors zu reagieren.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere bei extrem hoher Projektorrückstreuung oder unter extremen Raumbeleuchtungsbedingungen eingesetzt werden kann, können die zusätzliche Kamera und der schmalbandige optische Filter durch eine Infrarot-Videokamera ersetzt werden. In Verbindung mit der Infrarotkamera wird die sichtbare Laserquelle des Laserstifts durch eine Quelle einer kolinear projizierten Infrarot-Laserquelle ergänzt. Bei Verwendung dieses Systems wird die sichtbare Strahlungsrückstreuung des Projektionsgeräts oder irgendeines anderen sichtbaren Umgebungslichts von der zusätzlichen Infrarotkamera vollkommen ignoriert, und die zusätzliche Kamera sieht nur den optischen Punkt des Infrarotbereichs des (sichtbaren und infraroten) Doppelstrahl-Laserstifts. Die elektrischen Ausgangssignale der zugeordneten Infrarotkamera sind dieselben wie die elektrischen Ausgangssignale der zugeordneten Kamera für sichtbares Licht, die oben beschrieben wurde, und sie können von einem Host-Computer dazu verwendet werden, die Bildschirmanzeige zu steuern.
Ein wichtiger Vorteil des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Lichtgriffelsystems besteht darin, daß der Benutzer ein unmittelbares Feedback bezüglich der Position auf dem Bildschirm bekommt, auf die der Laserstift gerichtet ist, und zwar wegen des auf der vorderen Oberfläche der Anzeige sichtbaren Laserlichtpunktes. Dieses Feedback erfolgt unmittelbar und hängt nicht von der Verarbeitungszeit des Videobildes ab, das von der zugeordneten Kamera detektiert wurde. Somit wird problemlos ein genaues und präzises Zeigen erreicht.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Lichtgriffelsystems besteht darin, daß es in Verbindung mit Telekonferenzsystemen verwendet werden kann, die auf einen Großbildschirm projizierte Videobilder verwenden. Bei einem solchen Telekonferenzsystem kann ein einzelnes Bild bei Konferenzteilnehmern an mehreren entfernten Orten dargestellt werden. Der Teilnehmer an einem bestimmten Ort kann den erfindungsgemäßen Lichtgriffel dazu verwenden, an allen Orten einen Cursor darzustellen, um beispielsweise während eines Symposiums Erklärungen zu vereinfachen, oder um beispielsweise das dargestellte Bild gleichzeitig an allen entfernten Orten zu manipulieren.
Fig. 1 ist die schematische Darstellung eines Lichtgriffelsystems, das gemäß einem erläuternden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem großen Projektionssystem verwendet wird, bei dem ein Videobild auf die hintere Oberfläche projiziert wird.
Fig. 2 ist die schematische Darstellung einer Modifikation des Lichtgriffelsystems gemäß Fig. 1, bei dem Bildschirmobjekte gemäß einem erläuternden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verändert werden können.
Fig. 3 ist die schematische Darstellung eines alternativen Lichtgriffelsystems, das gemäß einem weiteren, erläuternden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem großen Projektionssystem verwendet werden kann, bei dem ein Videobild auf die hintere Oberfläche projiziert wird.
In den Fig. 1, 2 und 3 sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein Lichtgriffelsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das in Verbindung mit einem großen Projektionssystem verwendet wird, bei dem ein Videobild auf die hintere Oberfläche projiziert wird, ist in Fig. 1 beschrieben.
Das Videobild-Projektionssystem 10 weist einen transparenten Bildschirm 12 auf. Wie dargestellt ist, wird ein Videobild auf die hintere Oberfläche 14 des transparenten Bildschirms 12 projiziert und wird auf der vorderen Oberfläche 16 betrachtet.
Obwohl das Lichtgriffelsystem der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem herkömmlichen Projektionssystem verwendet werden kann, bei dem ein Videobild auf die hintere Oberfläche projiziert wird, ist das Bildschirmsystem gemäß Fig. 1 insbesondere dafür entwickelt worden, Bilder mit hoher Auflösung auf dem Bildschirm 12 darzustellen.
Eine Technik zur Darstellung eines Videobildes mit hoher Auflösung besteht darin zwei oder mehr Kameras (nicht dargestellt) zu verwenden, um ein Videosignal zu erzeugen, das eine höhere Auflösung (d.h. mehr Pixel) aufweist als eine einzige Kamera. Bei einem solchen System weist jede Kamera einen Projektor (z.B. 18a von Fig. 1) oder eine andere hiermit zugeordnete Anzeigevorrichtung auf, um ein Teilbild zu erzeugen, das einen Bereich der resultierenden Bildschirmanzeige mit hoher Auflösung einnimmt.
In Fig. 1 ist der Bildschirm 12 in die Abschnitte 12a und 12b unterteilt. Auf jedem Bildschirmabschnitt wird ein Teilbild dargestellt. Die auf den Bildschirmabschnitten 12a und 12b dargestellten Teilbilder werden nebeneinander positioniert, um ein einziges Videobild mit hoher Auflösung zu bilden.
In Fig. 1 wird jedes auf einem Bildschirmabschnitt 12a, 12b dargestellte Teilbild von einem bestimmten Projektor erzeugt. ln Fig. 1 ist nur ein Projektor 18a zur Erzeugung eines Teilbildes auf dem Bildschirmabschnitt 12a dargestellt. Ein weiterer Projektor zur Erzeugung eines Teilbildes auf dem Bildschirmabschnitt 12b ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Jeder der Projektoren projiziert das Videoteilbild einer zugeordneten, entfernt positionierten Kamera auf einen zugehörigen Abschnitt auf dem Bildschirm 12. Ein externes Videosignal für den Projektor 18a tritt auf der Leitung 13 in das Videosystem 10 ein und wird über einen Host-Computer bzw. Graphiküberlagerungsgenerator 15 und die Leitung 17 an den Projektor 18a zur Darstellung auf dem Bildschirmabschnitt 12a übertragen.
Es ist anzumerken, daß es im Zusammenhang mit der Verwendung einer Mehrzahl von Kameras zur Erzeugung eines einzigen Videobildes mit hoher Auflösung, das aus einer Mehrzahl individuell projizierter Teilbilder besteht, mehrere Probleme gibt. Ein Problem besteht darin, daß die Mehrzahl von Kameras nicht einfach nebeneinander positioniert werden kann. Solch eine Anordnung der Kameras führt zu einer komplizierten Überlappung der Kamerasichtfelder, so daß es einige räumliche Punkte gibt, die bei keiner Kamera im Kamerasichtfeld liegen, und einige räumliche Punkte, die im Kamerasichtfeld beider Kameras liegen. Das führt dazu daß die von den individuellen Kameras erzeugten Teilbilder nicht einfach nebeneinander gelegt werden können, um von einer bestimmten Szene ein Videobild mit hoher Auflösung zu erzeugen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß, wenn Teilbilder nebeneinander positioniert werden, durch die Kombination Bildfehler, wie beispielsweise ein unerwünschtes Überlappen an den Randbereichen, auftreten kann.
Besondere Anordnungen der Kameras und/oder der Projektoren, um diese Probleme zu lösen und so ein einziges Bild mit hoher Auflösung darzustellen, das aus einer Vielzahl von Teilbildern besteht, sind in der oben erwähnten US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 237,501 offenbart.
Das Lichtgriffelsystem, das bei dem Großbildschirm-Videosystem 10 mit Rückprojektion nach Fig. 1 verwendet wird, setzt den Laserstift 20 ein. Der Laserstift 20 ist eine herkömmliche, handgehaltene Laservorrichtung, die einen gut kollimierten optischen Strahl 21 im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Ein Teil des optischen Strahls vom Laserstift 20 wird durch den transparenten Bildschirm 12 gestreut, so daß der Betrachter der vorderen Oberfläche 16 des Bildschirms 12, einschließlich der Person, die den Laserstift 20 hält, die Position oder den Punkt 22 auf dem Bildschirm sehen kann, auf den die Vorrichtung 20 gerichtet ist.
Der übrige Teil des optischen Strahls des Laserstifts 20 geht auf dem Weg 23 durch den transparenten Bildschirm 12 hindurch und wird von einer zugeordneten Videokamera wie beispielsweise der zugeordneten Videokamera 24a detektiert. Wie im Beispiel erläutert ist, ist jedem Projektor, wie beispielsweise dem Projektor 18a, eine solche zusätzliche Videokamera zugeordnet. Typischerweise weist jede zugeordnete Videokamera ein Kamerasichtfeld auf, das mit einem der Abschnitte 12a, 12b zusammenfällt, die den Bildschirm 12 bilden. Das Kamerasichtfeld der zugeordneten Kamera 24a fällt daher mit dem transparenten Bildabschnitt 12a zusammen.
Zwischen dem transparenten Bildschirmabschnitt 12a und der zugeordneten Videokamera 24a ist ein schmalbandiger optischer Filter 26a positioniert. Jeder zugeordneten Videokamera ist ein solcher Filter zugeordnet. Der Filter 26a läßt Strahlen entsprechend der Wellenlänge des Laserstifts 20, jedoch keine anderen Strahlen hindurch. Dadurch wird verhindert, daß Strahlung vom Projektor 18a, die von der hinteren Oberfläche 14 des transparenten Bildschirms 12 zurückgestreut wird, oder anderes Umgebungslicht die zugeordnete Kamera 24a erreicht. Wenn die Laserstiftvorrichtung 20 auf die vordere Oberfläche 16 des Bildschirmabschnitts 12a gerichtet wird, ist für die zugeordnete Kamera 24a daher ein intensiver Lichtpunkt gegen einen dunklen Hintergrund sichtbar, was darauf zurückzuführen ist, daß das Laserlicht über den transparenten Projektionsbildschirm 12 und den Filter 26a von vorne nach hinten übertragen wird. Der dunkle Hintergrund wird durch den Filter 26a gebildet.
Das durch den Laserlichtpunkt gebildete Bild wird vom Rasterarray der Sensoren (beispielsweise CCD-Sensoren), das die Kamera 24a umfaßt, erfaßt, wobei jeder Sensor beispielsweise ein Pixel bildet. Das Rasterarray der Sensoren in der Kamera 24a wird auf der Leitung 27 periodisch als Videosignal ausgelesen. Das Videosignal wird an den Schwellendetektor 28 geschickt, der die Pixel detektiert, die dem Laserpunkt entsprechen, und der ein Signal erzeugt, das die X-Y-Position des Laserpunkts angibt. Das Positionsangabe-Signal wird über die Leitung 29 an den Host-Computer bzw. die Graphiküberlagerungsvorrichtung 15 übertragen, die die Positionsinformationen dazu verwendet, das externe Videosignal, das über die Leitung 13 empfangen wurde, zu modifizieren, so daß das über die Leitung 17 zum Projektor 18a übertragene Videosignal beispielsweise einen Cursor umfaßt, der die gegenwärtige Position des Lichtpunkts 22 angibt, oder so, daß eine andere Modifikation des externen Videosignals stattfindet, beispielsweise die Aktivierung einer Flache eines Anzeigefensters.
Für die Anwendung bei Telekonferenzen ist es wünschenswert, entfernten Stationen die Position des Laserpunkts 22 über die Leitung 29' zu übertragen, wenn diese entfernten Stationen gerade dasselbe Bild betrachten, wie dies auf dem Bildschirm 12 in Fig. 1 gezeigt wird. In diesem Fall kann man einen Cursor, der der Position des Laserpunkts 22 auf dem Bildschirm 12 entspricht, auf dem Bildschirm der entfernten Stationen sichtbar machen, oder man kann das an den entfernten Stationen dargestellte Videobild je nach der Position des Laserpunkts 22 anderweitig modifizieren.
Ein alternatives Lichtgriffelsystem ist in Fig. 2 dargestellt. ln Fig. 2 ist das Lichtgriffelsystem gemäß Fig. 1 so modifiziert worden, daß es einfacher ist, bestimmte Objekte, die in dem Bildschirmbild enthalten sind, zu verändern. Dementsprechend wurde der Laserstift 20 durch die weitwinkelige Lichtquelle 80 ergänzt. Typischerweise ist die weitwinkelige Lichtquelle 80 eine Infrarotquelle, die den weiten Strahl 82 erzeugt. Solche weitwinkeligen Infrarotquellen sind normalerweise in Fernbedienungsvorrichtungen für Standardfernsehempfänger zu finden und umfassen im allgemeinen eine einen Infrarotstrahl emittierende LED.
Das Lichtgriffelsystem von Fig. 1 ist in Fig. 2 ebenfalls so modifiziert, daß sich die Sensoren 84 und 85 jeweils unten bzw. oben am Bildschirmabschnitt 12a befinden. Die Sensoren 84 und 85 sind über Leitungen 86 bzw. 87 mit dem Host-Computer 15 verbunden. Ein ähnlicher Satz von Sensoren 94 und 95 ist dem Bildschirmabschnitt 12b zugeordnet und mit einem Host-Computer (nicht dargestellt) verbunden, der dem Bildschirmabschnitt 12b zugeordnet ist.
Die weiträumige Infrarotquelle 80 wird wie folgt eingesetzt. Wie oben beschrieben, veranlaßt der Host-Computer 15 beispielsweise, daß ein Cursor an der Position 22 auf dem Bildschirm 12 erscheint, an der der vom Laserstift 20 erzeugte Strahl 21 den Bildschirm kreuzt. Wenn der Benutzer des Laserstifts 20 dann die weiträumige Quelle 80 aktiviert, sendet einer der Sensoren 84, 85 (oder 94, 95) ein Signal an den entsprechenden Host-Computer, beispielsweise den Host-Computer 15. Solange beispielsweise ein Signal von einem der Sensoren empfangen wird, veranlaßt der Host-Computer 15, daß sich ein Bildschirmobjekt, welches sich am Punkt 22 befindet, mit dem Punkt 22 bewegt oder auf andere Weise auf diesen Punkt reagiert, wenn der Benutzer die Laserstiftvorrichtung 20 bewegt. Wenn einer der Sensoren 84, 85, 94, 95 Licht von der weiträumigen Quelle 80 empfängt, wird durch die Übertragung eines Signals über eine Leitung, beispielsweise Leitung 86 oder 87, an einen Host-Computer, beispielsweise den Host-Computer 15, der oben beschriebene Bildschirmveränderungsvorgang in Gang gesetzt. Vorzugsweise wird die Position der Sensoren 84, 85, 94, 95 so gewählt, daß ungeachtet der Position des Punkts 22 auf dem Bildschirm der weiträumige Strahl 82 einen der Sensoren kreuzt, wenn die weiträumige Strahlenquelle 80 aktiviert wird. Der oben beschriebene Bildschirmveränderungsvorgang wird beispielsweise deaktiviert, wenn die Quelle 80 ausgeschaltet wird.
Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel eines Lichtgriffels zur Verwendung in Verbindung mit einem großen Projektionssystem, bei dem ein Videobild auf die hintere Oberfläche projiziert wird, ist in Fig. 3 dargestellt. Das Videobild- Projektionssystem 30 der Fig. 3 ist mit dem Videobild-Projektionssystem 10 der Fig. 1 identisch, mit der Ausnahme, daß die zugeordnete Videokamera 24a durch die Infrarot-Videokamera 24a' ersetzt wird, so daß der optische Filter 26a der Fig. 1 nicht mehr vorhanden ist. Darüber hinaus wird die Laserstiftvorrichtung 20 der Fig. 1, die einen Parallelstrahl 21 im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert, durch die Laserstiftvorrichtung 40 ersetzt.
Die Laserstiftvorrichtung 40 weist einen Laser 42 auf, der einen gut kollimierten Lichtstrahl 44 im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums emittiert. Die Laserstiftvorrichtung 40 weist auch den Infrarotlaser 46 auf, der den gut kollimierten Infrarotstrahl 48 erzeugt. Der gut kollimierte sichtbare Strahl 44 und der gut kollimierte Infrarotstrahl 48 werden unter Verwendung des Spiegels 50 und des Strahlenkombinierers 52 kombiniert, um den Strahl 54 zu bilden, der aus kolinearen Strahlen sichtbarer und infraroter Strahlung zusammengesetzt ist.
Der sichtbare Bereich des Strahls 54 bildet einen sichtbaren Punkt 22' auf dem transparenten Bildschirm 12, der für alle Betrachter der vorderen Oberfläche 16 des Bildschirms 12 und für den Benutzer der Laserstiftvorrichtung 40 sichtbar ist. Der kolineare infrarote Abschnitt des Strahls 54 bildet einen entsprechenden "Infrarot-Punkt", der von der Rasteranordnung der Infrarotsensoren detektiert wird, die die Kamera 24a' bilden. Insbesondere detektiert die Kamera 24a' den schmalen Parallelstrahl infraroter Strahlung, der den transparenten Bildschirm 12 auf dem Weg 58 von vorne nach hinten passiert. Die Infrarotkamera 24a' bildet daher ein Infrarotbild des Punkts 22'.
Das Video-Ausgangssignal der Infrarotkamera 24a' der Fig. 3 auf der Leitung 27 hat die gleiche Funktion wie das Video-Ausgangssignal der zugeordneten Kamera 24a für sichtbares Licht gemäß Fig. 1. Das Video-Ausgangssignal der Kamera 24a' wird zum Schwellendetektor 28 übertragen, der ein Signal ausgibt, das der X-Y- Position des Punkts 22' auf dem Bildschirm 12 entspricht. Dieses Positionsangabe- Signal wird über die Leitung 29 vom Host-Computer bzw. der Graphiküberlagerungsvorrichtung 15 empfangen und dazu verwendet, ein über die Leitung 13 empfangenes externes Videosignal zu modifizieren, bevor das externe Videosignal über die Leitung 17 an den Projektor 12a übertragen wird. Wie oben angegeben, kann das externe Videosignal beispielsweise so modifiziert werden, daß es einen Cursor aufweist, der die gegenwärtige Position des Lichtgriffels angibt. Die X-Y- Positionsinformationen des Punktes 22' können über die Leitung 29' an entfernte Bildschirmanzeige-Stationen übertragen werden. Das in Fig. 3 gezeigte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ist insbesondere in Situationen nützlich, in denen ein hohes Maß an Umgebungslicht oder eine große Menge an rückgestreutem Licht von der hinteren Oberfläche 14 des Bildschirms 12 vorhanden ist, da die Infrarotkamera 24a' kein Umgebungslicht oder rückgestreutes Licht wahrnehmen kann.
Es ist hier anzumerken, daß, obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem Videosystem zur Rückprojektion beschrieben wurde, das erfindungsgemäße Lichtgriffelsystem auch bei Systemen für Aufprojektion verwendet werden kann, bei denen die Videoprojektoren und die zugeordneten Kameras nicht hinter sondern vor dem Anzeigebildschirm positioniert sind. Darüber hinaus ist anzumerken, daß das erfindungsgemäße Lichtgriffelsystem in Verbindung mit Bildern verwendet werden kann, die keine Videobilder sind. Wenn die zusätzliche Videokamera den Laserpunkt an einer bestimmten Position in einem Nicht-Videobild detektiert, können in diesem Fall bestimmte Vorgänge ausgelöst werden, beispielsweise kann ein neues Bild dargestellt werden.

Claims

1. Lichtgriffelsystem zum Erzeugen eines Cursors, der Teil eines projizierten Videobildes ist, wobei das Lichtgriffelsystem folgendes aufweist:

- eine Projektionseinrichtung zum Projizieren eines Videobildes einschließlich eines Cursors auf einen Bildschirm,

- eine Quelle eines Parallelstrahls, um an einer gewünschten Stelle auf dem Bildschirm einen Punkt zu erzeugen,

- eine Positions-Lokalisierungseinrichtung einschließlich einer Videokamera zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das die Position des Punktes auf dem Bildschirm angibt,

- eine Verarbeitungseinrichtung zum Empfangen eines extern erzeugten Videosignals, zum Empfangen des Ausgangssignals der Positions-Lokalisierungseinrichtung und zum Modifizieren des extern erzeugten Videosignals in Reaktion auf das Ausgangssignal der Positions-Lokalisierungseinrichtung, um ein modifiziertes Videosignal zu erzeugen, das in der Lage ist, an der Stelle auf dem Bildschirm, an der sich der Punkt befindet, ein Videobild zu erzeugen, und

- eine Einrichtung zum Übertragen des modifizierten Videosignals zur Projektionseinrichtung, um das Videobild einschließlich dem Cursor auf dem Bildschirm darzustellen.

2. Lichtgriffelsystem nach Anspruch 1, bei dem die Positions-Lokalisierungseinrichtung einen Schwellendetektor aufweist, um ein von der Kamera ausgegebenes Videosignal in das Ausgangssignal umzuwandeln.

3. Lichtgriffelsystem nach Anspruch 1, bei dem sich die Projektionseinrichtung hinter dem Bildschirm befindet und das Videobild vor dem Bildschirm sichtbar ist.

4. Lichtgriffelsystem nach Anspruch 3, bei dem sich die Videokamera hinter dem Bildschirm befindet und bei dem sich die Strahlungsquelle vor dem Bildschirm befindet.

5. Lichtgriffelsystem nach Anspruch 1, bei dem die Quelle einen Strahl im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums erzeugt, wobei das Lichtgriffelsystem weiterhin einen schmalbandigen optischen Filter aufweist, um die Strahlung auf der Wellenlänge des Strahls zu übertragen, und wobei sich der Filter zwischen dem Bildschirm und der Videokamera befindet.

6. Lichtgriffelsystem nach Anspruch 1, bei dem die Quelle einen Infrarotstrahl erzeugt.

7. Lichtgriffelsystem nach Anspruch 1, bei dem die Quelle kolineare Strahlen im sichtbaren und im infraroten Bereich erzeugt.

8. Lichtgriffelsystem nach Anspruch 1, wobei das Lichtgriffelsystem weiterhin eine Einrichtung zum Fernübertragen der Position des Punktes umfaßt.

9. Lichtgriffelsystem nach Anspruch 1, das weiterhin folgendes aufweist:

- eine Quelle eines weiträumigen Strahls, und

- eine Meßeinrichtung, um das Vorhandensein eines weiträumigen Strahls zu messen und um ein Ausgangssignal zur Verarbeitungseinrichtung zu übertragen, das das Vorhandensein des weiträumigen Strahls anzeigt,

- wobei die Verarbeitungseinrichtung das externe Videosignal in Reaktion auf das Ausgangssignal der Positions-Lokalisierungseinrichtung und das Ausgangssignal der Meßeinrichtung modifiziert.