(57)【要約】  発光装置の該発光装置の長軸の周りのロール角を検出するためのロール検出システムが開示される。該発光装置は、好適にはポインティングデバイス２である。本システムは更に、ポインティングデバイス２によって発せられた光を検出するための光検出装置４と、該ポインティングデバイスがどこに向けられているかを決定するための手段とを有する。ポインティングデバイス２は、少なくとも第１の光源Ｘ１と第２の光源Ｙ１とを有する。第１の光源Ｘ１と第２の光源Ｙ１とは、異なる偏光方向を持つ光を発する。光検出装置４は、偏光フィルタ３を備える。第１の光源Ｘ１及び第２の光源Ｙ１により発せられた光の偏光の方向は、９０°とは等しくない角度だけ異なる。本システムを用いることにより、ポインティングデバイス２のロール角が、大きな角度範囲に亘って決定されることができる。
2009530699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光装置と、光検出装置と、前記発光装置の長軸の周りの前記発光装置のロール角を決定するための手段と、を有するロール検出システムであって、前記発光装置は少なくとも、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら発するように構成された第１の光源と、前記第１の光源により発せられる光の偏光方向とは異なる特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら発するように構成された第２の光源と、を有し、前記光検出装置は、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら検出するように構成された検出器を有し、前記第１の光源により発せられる光の偏光の方向と、前記第２の光源により発せられる光の偏光の方向とは、９０°とは異なる角度だけ異なる、ロール検出システム。
【請求項２】
前記第１の光源により発せられる光の偏光の方向と、前記第２の光源により発せられる光の偏光の方向とは、１０°と７０°との間の角度だけ異なる、請求項１に記載のロール検出システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の光源により発せられる光の異なる偏光方向は、異なる方向を持つ偏光フィルタを前記第１及び第２の光源に備えることにより得られる、請求項１又は２に記載のロール検出システム。
【請求項４】
前記発光装置は、前記偏光フィルタをスイッチオン及びスイッチオフするように構成された、請求項３に記載のロール検出システム。
【請求項５】
前記光検出装置は、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら検出するための偏光フィルタを有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のロール検出システム。
【請求項６】
前記光検出装置は、前記偏光フィルタをスイッチオン及びスイッチオフするように構成された、請求項５に記載のロール検出システム。
【請求項７】
前記第１及び第２の光源は、１００％の効率よりもかなり低い効率の光遮蔽偏光フィルタを備えた、請求項３又は４に記載のロール検出システム。
【請求項８】
光検出装置は、いずれの偏光方向を持つ光をも等しく検出するための更なる検出器を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のロール検出システム。
【請求項９】
第３の光源及び第４の光源を更に有し、前記第１及び第３の光源は、第１の軸に沿って配置され且つ同一の偏光方向を持つ光を発するように構成され、前記第１及び第３の光源は、相互に異なる放射パターンを持ち、前記第２及び第４の光源は、前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿って配置され且つ同一の偏光方向を持つ光を発するように構成され、前記第２及び第４の光源は、相互に異なる放射パターンを持つ、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロール検出システム。
【請求項１０】
前記発光装置は、無偏光の光を発するように構成された第３の光源を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロール検出システム。
【請求項１１】
前記発光装置は、前記第１及び第２の光源とは異なる偏光方向を持つ偏光を発するように構成された第３の光源を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のロール検出システム。
【請求項１２】
前記発光装置は、地表に対する前記発光装置の向きを検出するための検出器を有し、前記発光装置は、前記検出された向きの関数として、前記光源の少なくとも１つにより発せられる光を適応させるように構成された、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のロール検出システム。
【請求項１３】
前記発光装置は、前記発光装置の前記検出された向きが第１の範囲にある場合には前記光源の少なくとも１つをスイッチオンし、前記発光装置の前記検出された向きが第２の範囲にある場合には前記光源の少なくとも１つをスイッチオフするように構成された、請求項１２に記載のロール検出システム。
【請求項１４】
前記発光装置の前記光源の少なくとも１つは、前記発光装置の前記検出された向きが第１の範囲にある場合には、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら発し、前記発光装置の前記検出された向きが第２の範囲にある場合には、無偏光の光を発するように構成された、請求項１２に記載のロール検出システム。
【請求項１５】
前記発光装置は、前記光源の少なくとも１つにより発せられる光を変調することにより、前記検出された方向についての情報を伝送するように構成された、請求項１２に記載のロール検出システム。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のロール検出システムにおける使用のための発光装置であって、前記発光装置は少なくとも、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら発するように構成された第１の光源と、前記第１の光源により発せられる光の偏光方向とは異なる特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら発するように構成された第２の光源と、を有し、前記第１の光源により発せられる光の偏光の方向と、前記第２の光源により発せられる光の偏光の方向とは、９０°とは異なる角度だけ異なる発光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のロール検出システムにおける使用のための光検出装置であって、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら検出するように構成された検出器と、いずれの偏光方向を持つ光をも等しく検出するための更なる検出器と、を有する光検出装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のロール検出システムにおける使用のための光検出装置であって、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら検出するように構成された偏光フィルタを持つ検出器を有し、前記偏光フィルタをスイッチオン及びスイッチオフするように構成された光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはロール検出を備えたリモートコントロール型ポインティング技術に関し、更に詳細には、発光装置の該発光装置の長軸の周りのロール角を決定するためのロール検出システムに関する。
【０００２】
本発明はまた、斯かるシステムにおける使用のための、発光装置及び光検出装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
ユーザとインタラクティブなコンテンツとの間の容易なインタラクションのため、典型的にはコンピュータマウスを用いた、ポイント・アンド・クリック（point-and-click）操作が非常に一般的であり、受け入れられている。通常、これらの操作は、画面の近くで実行され、平らな面又は装置を必要とし、使い難く非常に高価である。
【０００４】
一方で、例えばビデオを鑑賞したり音楽を聴いたりといった、背もたれ型の（lean-back）リラックスしたアプリケーションのため、リモートコントローラ（ＲＣ）が一般に利用される。ＲＣが制御するアプリケーションの増大する複雑さのため、ＲＣボタンの数が急速に増加していることが見受けられる。このことは、特定のアプリケーションのためのどのボタンを押下すべきかについて、ユーザの側において、不満足や混乱をもたらしている。
【０００５】
この問題は、バックエンドの支援基盤であるインターネットを用いたＰＣアプリケーションによる、従来の背もたれ型のアプリケーションの収束により、一層悪化している。背もたれ型のアプリケーションとＰＣの世界は異なるインタラクション手段を持つため、該収束によりジレンマが生じている。
【０００６】
この問題に対処するため、リモートコントロール型ポインティング技術が開発されてきた。幾つかの赤外（ＩＲ）発光ダイオード（ＬＥＤ）を有するリモートコントローラ型ハンドヘルド装置と、画面近くの光検出器とを利用することにより、画面に対して該装置のどこを指しているかを決定することが可能である。このことは、ユーザが、画面の近くにおいて、ポイント・アンド・クリック操作を為すこと、又は認識され得るジェスチャを為すことを可能とする。
【０００７】
ポインティングデバイスが動かされたときには、該ポインティングデバイスの長軸（ロール軸）の周りに僅かな回転が生じることは、しばしば避けられないことである。  ポインティングデバイスの該ロールが、該ポインティングデバイスが指している位置の決定に影響を与えてしまうことは、望ましくない。従って、ロールの誤差を定量化し、該誤差を補償することが必要とされる。代替としては、ロール動作が、動きに加えて、制御における更なる自由度として利用され得る。
【０００８】
ポインティングデバイスのロールが決定されるシステムは、米国特許出願公開US2004/0222969に開示されている。ポインティングデバイスが２つの偏光光源を有する発光装置であり、第１の光源は−４５°の偏光角度を持ち、第２の光源は４５°の偏光角を持つ。光検出装置が、垂直偏光フィルタを備える。このことは、９０°の角度範囲に亘って、ロール角の検出を可能とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、より大きな角度範囲に亘って発光装置のロール角が検出され得るシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のこれらの及び他の目的は、独立請求項１に記載のロール検出システム、独立請求項１６に記載の発光装置、並びに請求項１７及び１８に記載の光検出装置により達成される。好適な実施例は、従属請求項２乃至１５により定義される。
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、発光装置と、光検出装置と、前記発光装置の長軸の周りの前記発光装置のロール角を決定するための手段と、を有するロール検出システムが提供される。該発光装置は好適には、画面に対してユーザによりポインティングされ得るポインティングデバイスである。前記発光装置は少なくとも、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら発するように構成された第１の光源と、前記第１の光源により発せられる光の偏光方向とは異なる特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら発するように構成された第２の光源と、を有する。前記光検出装置は、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら検出するように構成された検出器を有する。前記第１の光源により発せられる光の偏光の方向と、前記第２の光源により発せられる光の偏光の方向とは、９０°とは異なる角度だけ異なる。
【００１２】
本発明は、９０°から（かなり）異なる角度だけ異なる偏光光源の向きを持つ２つの光源を利用することにより、先行技術によるものよりも大きな角度範囲に亘ってロールが検出され得るという認識に基づくものである。このことは、「ロール」の動きを、コマンドを生成するための付加的な方法として利用するシステムにおいては、特に有利である。前記第１及び第２の光源からの特定の偏光の向きを持つ検出された光の強度は、ロール角の関数として変化する。第１及び第２の光源の両方から受信された光の強度を測定することにより、発光装置のロール角が決定されることができる。好適には、前記第１及び第２の光源の光強度の除算が、ロール角を決定するために利用される。このようにして、本システムは信号強度自体には依存せず、２つの信号強度の除算に依存し、環境（背景）の照明条件に対して影響を受け難くする。
【００１３】
一実施例によれば、前記第１の光源により発せられる光の偏光の方向と、前記第２の光源により発せられる光の偏光の方向とは、１０°と７０°との間の角度だけ異なる。このことは、比較的大きな角度に亘って高い精度を持つロール角検出を可能とする。
【００１４】
更なる実施例によれば、前記第１及び第２の光源の異なる偏光は、異なる方向を持つ偏光フィルタを前記第１及び第２の光源に備えることにより得られる。偏光フィルタの使用は、偏光を生成するための非常に効率的且つ安価な方法である。
【００１５】
有利にも、前記光検出装置は、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら検出するための偏光フィルタを有する。偏光フィルタの使用は、偏光を検出するための非常に効率的且つ安価な方法である。
【００１６】
好適には、前記第１及び第２の光源は、１００％の効率よりもかなり低い効率の光遮蔽偏光フィルタを備える。このようにして、１００％の効率のフィルタが利用される場合には、検出される光源の強度が特定のロール角でゼロ又はゼロに近くなることが回避される。検出される光源の強度がゼロ又はゼロに近くなると、発光装置のポインティング方向を決定することは可能ではなくなる。
【００１７】
代替の実施例においては、偏光フィルタがスイッチオン及びスイッチオフされる。このようにして、発光装置のロール角とポインティング方向とが、ただ１つの検出器を用いて検出され得る。該スイッチは２つの態様で実行され得、即ちポインティングデバイスにおいて実行されても良いし、又は受信器側の光検出装置において実行されても良い。偏光フィルタがイネーブルにされている間はロールが検出されることができ、フィルタがオフの場合にはポインティング方向が検出されることができる。
【００１８】
代替として、又は加えて、光検出装置は、いずれの偏光方向を持つ光をも等しく検出するための更なる検出器を有する。このようにして同様に、光源の検出された強度が特定のロール角でゼロ又はゼロに近くなることが回避される。発光装置のポインティング方向の信頼性高い決定が、これら全ての実施例において可能である。
【００１９】
好適には、前記発光装置は更に、第３の光源及び第４の光源を更に有する。前記第１及び第３の光源は、第１の軸に沿って配置される。前記第１及び第３の光源は、同一の偏光方向を持つ光を発するように構成される。前記第１及び第３の光源は、相互に異なる放射パターンを持つ。前記第２及び第４の光源は、前記第１の軸に垂直な第２の軸に沿って配置される。前記第２及び第４の光源は、同一の偏光方向を持つ光を発するように構成される。前記第２及び第４の光源は、相互に異なる放射パターンを持つ。当該構造を持つ発光装置が利用される場合には、第１及び第３の光源の強度の合計と、第２及び第４の光源の強度の合計とをそれぞれ利用することにより、該発光装置のロール角が算出され得る。第１及び第３の光源の検出された光強度の差は、第１の方向におけるユーザがポインティングしている位置を決定する。第２及び第４の光源の検出された光強度の差は、第２の方向におけるユーザがポインティングしている位置を決定する。このようにして、第１の方向及び第２の方向における動き並びにロール角が、効果的な方法で得られる。
【００２０】
代替の実施例によれば、前記発光装置は、無偏光の光を発するように構成された第３の光源を有する。該第３の光源は、基準として利用されても良い。このようにして、１８０°の角度範囲に亘って、ロールが検出され得る。
【００２１】
更なる代替の実施例によれば、前記発光装置は、前記第１及び第２の光源とは異なる偏光方向を持つ偏光を発するように構成された第３の光源を有する。第３の偏光光源を追加することにより、角度測定の増大された精度が実現される。
【００２２】
更なる好適な実施例によれば、前記発光装置は、地表に対する前記発光装置の向きを検出するための検出器を有する。原則として、該方向は、前記発光装置のロール角に略対応する。前記発光装置は、前記検出された向きの関数として、前記光源の少なくとも１つにより発せられる光を適応させるように構成される。該方向検出器は例えば、重力検出器又はHallセンサのような地磁気検出器である。本実施例によれば、受信側で、３６０°の角度範囲に亘るロール検出が、原則として可能である。
【００２３】
第１の可能性によれば、前記発光装置は、前記発光装置の前記検出された向きが第１の範囲にある場合には前記光源の少なくとも１つをスイッチオンし、前記発光装置の前記検出された向きが第２の範囲にある場合には前記光源の少なくとも１つをスイッチオフするように構成される。
【００２４】
代替として、前記発光装置の前記光源の少なくとも１つは、前記発光装置の前記検出された向きが第１の範囲にある場合には、特定の偏光方向を持つ光を主に又は専ら発し、前記発光装置の前記検出された向きが第２の範囲にある場合には、無偏光の光を発するように構成される。
【００２５】
前記第１の範囲は好適には０°から１８０°までに亘り（「正立」位置）、前記第２の範囲は１８０°から３６０°までに亘る（「倒立」位置）。従って、０°と１８０°との間の方向の場合に発光装置から発せられる光は、１８０°と３６０°との間の方向の場合に発せられる光とは異なる。地表に対する方向は一般にロール角に対応するため、受信側には、ロール角が０°と１８０°の間にあるか１８０°と３６０°との間にあるかの情報が供給される。これらの範囲内で、光源からの特定の偏光方向を持つ検出された光の強度を利用することにより、ロール角がより正確に決定される。
【００２６】
更なる代替の可能性によれば、前記発光装置は、前記光源の少なくとも１つにより発せられる光を変調することにより、前記検出された方向についての情報を伝送するように構成される。該情報は、光源から来る特定の偏光方向を持つ検出された光の強度に加えて、ロール角を決定するために受信側で利用され得る。
【００２７】
本発明の更なる態様によれば、発光装置及び光検出装置が、ロール検出システムにおける使用のために提供される。
【００２８】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
付随する説明と共に図面を参照することによって、当業者によって本発明はより良く理解され、本発明の種々の目的及び利点がより明らかとなるであろう。
【００３０】
図を通して、同様の参照番号は同様の要素を指す。
【００３１】
本詳細な説明において、ロール角が決定されるべき発光装置は、画面に対してユーザによってポインティングされることができるポインティングデバイスである。しかしながら、本発明は、ポインティングデバイス以外の発光装置にも適用され得る。図１は、ポインティングデバイス２を示す。該ポインティングデバイスは、基板５に配置された、例えばＬＥＤのような、４個の対称的に配置された光源を持つ。該ＬＥＤのうちの２個Ｘ１及びＸ２は、水平方向の第１の軸Ｘに沿って対称的に配置される。他の２個のＬＥＤ即ちＹ１及びＹ２は、垂直方向の第２の軸Ｙに沿って対称的に配置される。これらＬＥＤは全て、前記第１及び第２の軸に垂直な、長軸方向の第３の軸Ｚに沿った、同一の方向に略向いている。
【００３２】
これら４個の光源は、符号化された信号を伝達する。このことは、周波数多重（異なる点滅周波数）、符号多重（異なる直交符号）、波長多重（異なる波長）又は時分割多重手法（異なる点滅時間）を用いて、実行され得る。
【００３３】
これら光源は全て、偏光を発するように構成されている。好適には、これら光源は、偏光フィルタ（図１には示されていない）を備えた、無偏光の光を発するＬＥＤである。しかしながら、レーザのような偏光を発するタイプの光源も、原則として利用されても良い。
【００３４】
図２に示されるように、第１の例によれば、該ポインティングデバイスは、４個のＬＥＤの周囲に対称的に配置された正方形の空洞を持つ、遮蔽手段６を有する。該正方形の空洞の壁は、Ｚ軸の方向において、ＬＥＤよりもわずかに前に出ている。このことは、該ポインティングデバイスが光検出器とは離れて向けられているときに、発せられた光の一部を遮蔽するために必須である。該遮蔽のため、光源は相互の異なる放射パターンを持つ。このようにして、受信側は、ポインティングデバイスのポインティング位置を決定することが可能となる。図２を参照して説明された光遮蔽手段の利用に加えて、高原の相互に異なる放射パターンは、種々の代替の方法で生成され得る。これら光源は、米国特許US4,565,999に記載されるようにわずかに外側に向けて向けられていても良いし、米国特許US5,949,402に記載されるように光源の前にレンズが配置されても良い。米国特許US4,565,999及び米国特許US5,949,402の教示は、参照によって本明細書に組み込まれたものとする。
【００３５】
図３は、ポインティングデバイスが、例えば（ＴＶの）赤外リモートコントローラのために利用されるもののような光ダイオードのような、標準的な単一の光検出器４に向けられているときの、ポインティングデバイスの上面図を示す。本図において、光源の偏光フィルタ３が示されている。ポインティングデバイス２は任意に、光源の比較的平坦な強度パターンに帰着する、共通光拡散板７を有する。空洞内の光源が光検出器に向けられると、４つの光源の全ての光信号が、該光検出器によって受信される。図４に示されるように、空洞内の光源が検出器からわずかに離れて向けられる場合には、１又は２個の光源は、他の光源に比べて、空洞の端によってより大きく遮蔽される。このとき、これらの光源の信号強度はより遮蔽され、検出器によって受信される信号強度は減少させられる。図４による構成においては、検出器４によって受信される光源Ｘ２の信号強度が、減少させられる。
【００３６】
図５において模式的に示されるように、水平軸Ｘに沿って配置された光源Ｘ１及びＸ２は、水平方向に偏光した光を発する。このことは、水平方向の偏光フィルタを備えたＬＥＤを利用することにより実現される。垂直軸Ｙに沿って配置された光源Ｙ１及びＹ２は、斜めに偏光した光を発する。このことは、斜め方向の偏光フィルタを備えたＬＥＤを利用することにより実現される。
【００３７】
図６に示されるように、第１の例によれば、受信側の検出器４は、偏光フィルタ３を備える。該フィルタは、水平方向の偏光フィルタであっても良い。それぞれ光源Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１及びＹ２により発せられる信号ＳＸ１、ＳＸ２、ＳＹ１及びＳＹ２は、信号分離フィルタ８によって分離される。周波数多重化された信号の場合には、このことは各信号に対して帯域フィルタを利用することにより実行され得る。時分割多重の場合には、該信号はタイマによって分離され得る。符号分割多重の場合には、該信号は適切なデコーダを利用することにより分離され得る。波長多重の場合には、利用される各波長について、対応する検出器４が必要とされる。
【００３８】
次いで、強度決定手段１０が、該４つの信号の信号強度を決定する。このことは、各信号について、ローパスフィルタにより後続される整流器を利用することにより実現され得る。
【００３９】
次いで、信号差分決定手段１２が、２つの水平に配置された光源Ｘ１及びＸ２により発せられた信号ＳＸ１とＳＸ２との間の差ΔＸと、２つの垂直に配置された光源Ｙ１及びＹ２により発せられた信号ＳＹ１とＳＹ２との間の差ΔＹと、を決定する。
【００４０】
差分ΔＸは、第１の方向におけるユーザが指している位置を決定する。差分ΔＹは、第２の方向におけるユーザが指している位置を決定する。
【００４１】
該差分信号は、最も強力な信号を用いて、ユーザの距離を補償するために正規化されても良い。このようにして本システムは、信号強度に依存するのではなく、信号強度の差に依存するものとなり、環境（背景）の照明条件に対して影響を受け難くなる。また、ユーザの位置を変更することは、本システムに殆ど影響を与えない。
【００４２】
加えて、信号加算手段１４が、２つの水平に配置された光源Ｘ１及びＸ２により発せられた信号ＳＸ１とＳＸ２との和Ｓ（Ｘ１＋Ｘ２）と、２つの垂直に配置された光源Ｙ１及びＹ２により発せられた信号ＳＹ１とＳＹ２との和Ｓ（Ｙ１＋Ｙ２）と、を決定する。
【００４３】
図８は、Ｘ軸上の光源とＹ軸上の光源との間の４５°の偏光方向差についての、図５による構造を持つポインティングデバイスのロール角の関数としての光強度を示す。該ポインティングデバイスのロール角は、Ｘ軸に沿った光源とＹ軸に沿った光源との両方から受信された光強度を測定することにより、決定されることができる。このようにして、１８０°の角度範囲に亘って、ポインティングデバイスのロールが原則として検出され得る。なぜなら、Ｘ軸に沿った光源及びＹ軸に沿った光源の光強度値の組み合わせは、該角度範囲の全体に亘って一意的であるからである。しかしながら、ポインティングデバイス２と光検出器４との間の距離の変動のために、及び環境（背景）の照明条件によって、ロール角を決定するための斯様な信号強度の利用は、実際には極めて正確であるわけではない。それ故、Ｘ軸に沿った光源の信号強度の和と、Ｙ軸に沿った光源の信号強度の和との除算、即ちＳ（Ｘ１＋Ｘ２）／Ｓ（Ｙ１＋Ｙ２）を用いることが好適である。このようにして、ユーザの距離が、ロール角決定に殆ど影響を与えなくなる。しかしながら、ロール角の検出の範囲は、図９に示されるように小さくなる。図９は、４５°の偏光方向差についての、該ポインティングデバイスのロール角の関数としての光強度の除算を示している。この場合、ロール角は１３５°の角度範囲に亘ってのみ検出され得る。なぜなら、当該角度範囲についてのみ、一意な値があるからである。
【００４４】
偏光の差を小さくすることによって検出角度範囲は増大するが、精度は低下する。このことは、図１０及び１１に示されている。図１０は、Ｘ軸上の光源とＹ軸上の光源との間の２０°の偏光方向差についての、図５による構造を持つポインティングデバイスのロール角の関数としての光強度を示す。図１１は、該偏光方向差についての、ポインティングデバイスのロール角の関数としての光強度の除算を示す。この場合には、ロール角は１６０°の角度範囲に亘って検出されることができる。しかしながら、該検出はより精度の低いものとなる。なぜなら、ロール角の関数としての信号強度の除算の勾配が、４５°の偏光差の場合におけるほど大きくないからである。
【００４５】
一方で、Ｘ軸上の光源とＹ軸上の光源との間の偏光の差が増大させられると、精度は増大するが、より小さな角度範囲しか検出できなくなる。
【００４６】
以上の例においては、９０度より小さな偏光フィルタ角で入射する１００％の光を遮光する、効率１００％の遮光偏光フィルタが利用されている。この欠点は、Ｘ軸及びＹ軸に沿った光源の信号強度が、特定のロール角でゼロになる点である。この理由のため、これらの角度においては、該デバイスのポインティング方向が適切に決定されなくなる。この理由のため、実際には、１００％より低い効率のフィルタ、好適には約５０％の効率のフィルタを利用することが好ましい。効率５０％のフィルタは、９０度より小さな偏光フィルタ角で入射する５０％の光を遮光する。斯かるフィルタが利用される場合には、図８における「くぼみ」は、０．５の光強度値以上になる。このようにして、ロールに加えて、ポインティング方向をも検出することが、常に可能となる。
【００４７】
１つの検出器のみを用いてロール及び角度の動き／ポインティング方向を検出するための代替の方向は、国際特許出願公開WO-A-98/38803に記載されているように、偏光フィルタをスイッチオン及びスイッチオフすることである。国際特許出願公開WO-A-98/38803の教示は、参照によって本明細書に組み込まれたものとする。該スイッチは２つの態様で実行され得、即ちポインティングデバイス２において実行されても良いし、又は受信器側の光検出装置４において実行されても良い。該スイッチが特定の繰り返し（例えば１ｋＨｚ）で実行される場合、偏光フィルタがイネーブルにされている間はロールが検出されることができ、フィルタがオフの場合にはポインティング方向が検出されることができる。
【００４８】
図７に示されるような更なる例によれば、受信側において２つの光検出器４が存在し、一方は偏光フィルタ３を持ち、他方は偏光フィルタを持たない。これら検出器は、互いに近接して配置される。偏光フィルタのない検出器によって検出された光は、２つの水平に配置された光源Ｘ１及びＸ２により発せられた信号ＳＸ１とＳＸ２との間の差ΔＸと、２つの垂直に配置された光源Ｙ１及びＹ２により発せられた信号ＳＹ１とＳＹ２との間の差ΔＹと、を決定するために利用される。これらパラメータは、ポインティングデバイスのポインティング方向を決定するために利用される。偏光フィルタを持つ検出器により検出された光は、２つの水平に配置された光源Ｘ１及びＸ２により発せられた信号ＳＸ１とＳＸ２との和Ｓ（Ｘ１＋Ｘ２）と、２つの垂直に配置された光源Ｙ１及びＹ２により発せられた信号ＳＹ１とＳＹ２との和Ｓ（Ｙ１＋Ｙ２）と、を決定するために利用される。これらのパラメータは、ポインティングデバイスのロール角を決定するために利用される。本構成においては、ロール角とポインティング方向との両方の適切な決定が可能である。高い効率を持つ偏光フィルタが利用されても良い。
【００４９】
代替の実装においては、該ポインティングデバイスは、Ｘ軸に沿った信号源Ｘ１及びＸ２並びにＹ軸に沿った信号源Ｙ１及びＹ２に加え、無偏光の基準光源を有する。光検出器により検出される該光源の信号強度は、基準として利用される。このようにして、Ｘ軸に沿った信号源Ｘ１及びＸ２並びにＹ軸に沿った信号源Ｙ１及びＹ２の信号強度が、ロール角を決定するために利用され、これら信号強度の除算は利用されない。このようにして、１８０°の範囲に亘ってロール角が検出されることができる。
【００５０】
代替の例によれば、図１２に示されるように、３つの光源Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が利用される。３つの光源を利用する場合には、これら光源が異なる照準の放射パターンを持つ場合には、Ｘ軸及びＹ軸の両方の方向におけるポインティング方向を検出することが可能となる。そのために、これら光源は僅かに外側を向けられている。光源Ｌ３は、水平方向に偏光した光を発する。このことは、水平方向の偏光フィルタを備えたＬＥＤを利用することにより実現されても良い。光源Ｌ１及びＬ２は、斜めに偏光した光を発する。このことは、斜め方向の偏光フィルタを備えたＬＥＤを利用することにより実現されても良い。光源Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、６０°の差を持つ偏光を発する。図１３は、光検出装置が垂直方向の偏光フィルタを持つ場合における、図１２による構造を持つポインティングデバイスについての、光源Ｌ１、Ｌ２及びＬ３の光強度をロール角の関数として示す。第３の偏光を持つ第３のＬＥＤを追加することは、１８０°の角度範囲全体に亘ってロール検出を可能とする。なぜなら、これら３つの光源の信号強度のいずれの組み合わせも、該範囲に亘って一意的であるからである。ここでは、信号の大きな勾配のために、増大された精度でロール角が検出されることができる。
【００５１】
原則として、ロールの履歴が利用される場合には、１８０°よりも大きな範囲に亘ってロール角を検出することが可能である。
【００５２】
代替として、地表に対する発光装置の方向を検出するための検出器を追加することによって、３６０°の角度範囲全体に亘ってロール角が検出されることができる。原則として、該方向は、発光装置のロール角に略対応する。該検出器は例えば重力検出器又はHallセンサのような地磁気検出器である。このようにして、ポインティングデバイスの正立方向と倒立方向との間の差が、非常に容易に検出されることができる。
【００５３】
図１４に示された第１の代替例によれば、ポインティングデバイスが正立方向を持つ（即ちロール角が０°と１８０°との間である）ことを検出器が検出した場合には、ＬＥＤのうちの１つ（例えばＬ３）の偏光フィルタがスイッチオンされる。ポインティングデバイスが「倒立」方向を持つ（即ちロール角が１８０°と３６０°との間である）ことを検出器が検出した場合には、当該ＬＥＤの偏光フィルタがスイッチオフされる。ＬＥＤ（Ｌ１、Ｌ２及びＬ３）の検出される信号強度は、９０°及び２７０°のロール角の周囲で同一である。これら範囲を検出するためには、ロール履歴が利用される必要がある。
【００５４】
図１５に示された第２の代替例によれば、ポインティングデバイスが正立方向を持つことを検出器が検出した場合には、ＬＥＤのうちの１つ（例えばＬ３）のパワーがスイッチオンされる。ポインティングデバイスが倒立方向を持つことを検出器が検出した場合には、当該ＬＥＤのパワーがスイッチオフされる。
【００５５】
検出された重力又は地磁気情報もが、これらＬＥＤ又はこれらＬＥＤのうちの１つを変調することにより、ディジタル又はアナログ形式で受信側へと伝送されても良い。受信側では、光源から来る特定の偏光方向を持つ検出された光の強度に加えて、該情報を利用して、ロール角が算出されても良い。
【００５６】
本ポインティングデバイスは、
−ＴＶのリモートコントローラ、
−ディスプレイに接続された装置のコントローラ、及び
−ジェスチャによる他の装置のコントローラ（例えば上下に動かすことによる音量の変更）
のような、種々の用途に利用されることができる。
【００５７】
当業者には認識されるであろうように、本明細書において説明された革新的な概念は、広範の用途に亘って修正及び変更され得る。例えば、ここで説明された光源は赤外光を発する発光ダイオードであるが、可視光を発する光源を含む他のいずれの光源が利用されても良い。更に、２つの光源のみを利用することも可能である。この場合には、ロール角の決定に加えて、１つの方向のみのポインティング位置を決定することが可能となる。
【００５８】
従って、権利付与される対象の範囲は、議論された特定の例示的な教示のいずれにも限定されるべきではなく、請求項によってのみ定義される。請求項におけるいずれの参照記号も、該範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ポインティングデバイスを示す。
【図２】遮蔽手段を備えたポインティングデバイスを示す。
【図３】光検出器に向けられたポインティングデバイスの上面図を示す。
【図４】光検出器から離れた方向に向けられたポインティングデバイスの上面図を示す。
【図５】ポインティングデバイスの偏光光源の正面図を示す。
【図６】受信側における光検出器及び信号処理手段のブロック図を示す。
【図７】代替例による、受信側における光検出器及び信号処理手段のブロック図を示す。
【図８】第１の偏光方向差についての、図５による構造を持つポインティングデバイスのロール角の関数としての、光強度を示す。
【図９】第１の偏光方向差についての、ポインティングデバイスのロール角の関数としての、光強度の除算を示す。
【図１０】第２の偏光方向差についての、図５による構造を持つポインティングデバイスのロール角の関数としての、光強度を示す。
【図１１】第２の偏光方向差についての、ポインティングデバイスのロール角の関数としての、光強度の除算を示す。
【図１２】代替例による偏光光源の正面図を示す。
【図１３】図１２の構造を持つポインティングデバイスのロール角の関数としての光強度を示す。
【図１４】第１の代替例による、重力又は地磁気検出器を有するポインティングデバイスのロール角の関数としての光強度を示す。
【図１５】第２の代替例による、重力又は地磁気検出器を有するポインティングデバイスのロール角の関数としての光強度を示す。
【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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【国際調査報告】
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