(57)【要約】  ディスプレイ（２０）が、画素（２２）のアレイを備える第１の表面であって、アレイｘ軸およびアレイｙ軸を定めるようにアレイ中の画素（２２）が整列させられた第１の表面を備える。ディスプレイ（２０）は、第１の表面上に重なる第２の表面（３２）であって、格子ｘ軸および格子ｙ軸を定めるように構成された格子に従って配置されたマーク（４６）を備える符号化パターン（４０）を設けられた第２の表面（３２）をさらに備える。格子ｘ軸がアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、格子ｘ軸がアレイｘ軸上に重なる。【選択図】図３
2013532860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（３２）を備える製品であって、
前記表面（３２）が、表面ｘ軸および表面ｙ軸を定める縁（３４、３６）を備え、
前記表面（３２）が、格子ｘ軸および格子ｙ軸を定めるように構成された格子に従って配置されたマーク（４６）を備える符号化パターン（４０）をさらに設けられた製品において、
前記格子ｘ軸が前記表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされた製品。
【請求項２】
前記格子ｘ軸が前記表面ｘ軸に対して約１０°ないし１５°、２５°ないし３５°、またはおよそ４５°の角度だけオフセットされた請求項１に記載の製品。
【請求項３】
前記マーク（４６）が、１００μｍより小さな直径を有するドットである請求項１または２に記載の製品。
【請求項４】
前記マーク（４６）が、６０μｍないし８０μｍの範囲の直径を有するドットである請求項１または２に記載の製品。
【請求項５】
前記マーク（４６）が、１０μｍより大きな直径を有するドットである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の製品。
【請求項６】
前記マーク（４６）が、１０μｍないし４０μｍの範囲の直径を有するドットである請求項１または２に記載の製品。
【請求項７】
前記マーク（４６）が、不均整な形状を有するドットである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の製品。
【請求項８】
可視放射に対して透明な材料で形成された請求項１ないし７のいずれか１項に記載の製品。
【請求項９】
前記マーク（４６）が赤外反射材料によって形成された請求項１ないし８のいずれか１項に記載の製品。
【請求項１０】
前記符号化パターン（４０）が、互いに交差して格子交差点（４４）を形成する仮想格子線（４２）を備え、少なくともいくつかの前記マーク（４６）が、情報を符号化するために前記格子交差点（４４）からずらされた請求項１ないし９のいずれか１項に記載の製品。
【請求項１１】
前記格子交差点（４４）からの前記マーク（４６）のずれの大きさが５０μｍより小さい請求項１０に記載の製品。
【請求項１２】
前記格子交差点（４４）からの前記マーク（４６）のずれの大きさが１０μｍないし３０μｍの範囲にある請求項１０に記載の製品。
【請求項１３】
前記符号化パターン（４０）が、前記格子ｘ軸および前記格子ｙ軸に沿った座標として表される位置を符号化するように構成された請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の製品。
【請求項１４】
画素（２２）のアレイを備える第１の表面であって、アレイｘ軸およびアレイｙ軸を定めるように前記アレイ中の前記画素（２２）が整列させられた第１の表面と、
前記第１の表面上に重なる第２の表面（３２）であって、格子ｘ軸および格子ｙ軸を定めるように構成された格子に従って配置されたマーク（４６）を備える符号化パターン（４０）を設けられた第２の表面（３２）と
を備えるディスプレイであって、
前記格子ｘ軸が前記アレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、前記格子ｘ軸が前記アレイｘ軸上に重なるディスプレイ。
【請求項１５】
前記マーク（４６）が、前記アレイｘ軸とそろえられた長辺を持つ不均整な形状を有する請求項１４に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
モアレ干渉を生じさせることなく前記符号化パターン（４０）の格子寸法と前記画素（２２）のアレイの画素ピッチとの関係に自由度が許容されるように、前記格子ｘ軸が前記表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされた請求項１４または１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記第２の表面（３２）が、前記ディスプレイ（２０）に着脱可能に取り付けられた製品（３０）に配置された請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記ディスプレイ（２０）に取り付けられ、前記第１の表面の前面に前記第２の表面（３２）を装着するために前記製品（３０）を受けるように構成された保持部（６０）をさらに備え、前記格子ｘ軸が前記アレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、前記保持部（６０）が前記第１の表面に関する前記第２の表面（３２）の装着を制御するように構成された請求項１７に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
処理装置（１２）における方法であって、
前記処理装置（１２）が、ユーザ対話のためにディスプレイ（２０）と接続され、
前記ディスプレイ（２０）が、画素（２２）のアレイを備える第１の表面であって、アレイｘ軸およびアレイｙ軸を定めるように前記アレイ中の前記画素（２２）が整列させられた第１の表面と、前記第１の表面上に重なる第２の表面（３２）であって、格子ｘ軸および格子ｙ軸を定めるように構成された格子に従って配置されたマーク（４６）を備える位置符号化パターン（４０）を設けられた第２の表面（３２）とを備えるディスプレイであって、前記格子ｘ軸が前記アレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、前記格子ｘ軸が前記アレイｘ軸上に重なるディスプレイであり、
前記方法が、
前記処理装置（１２）によって決定されたディスプレイ座標で前記ディスプレイ（２０）上に少なくとも２つの較正マーク（１００、１０２、１０４、１０６）を示すように前記ディスプレイ（２０）を制御し、
前記表示された少なくとも２つの較正マーク（１００、１０２、１０４、１０６）に対応して前記位置符号化パターン（４０）における位置を表す格子座標を受け取り、
前記受け取った格子座標と前記少なくとも２つの較正マーク（１００、１０２、１０４、１０６）の前記既知のディスプレイ座標とに基づいて、格子座標を対応するディスプレイ座標と相互に関係づける変換関数を決定し、
前記ディスプレイ（２０）上のユーザ入力を表す後続の格子座標を受け取り、
前記決定された変換関数を用いて前記後続の格子座標を対応するディスプレイ座標に変換し、
前記ディスプレイ座標とのユーザ対話と関連づけられた動作を実行する
ことを含む方法。
【請求項２０】
前記ディスプレイ座標とのユーザ対話と関連づけられた動作の前記実行が、前記処理装置（１２）で実行される動作中のアプリケーションに前記ディスプレイ座標を送ることを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
動作の前記実行が、動作中のアプリケーションが前記ディスプレイ座標を前記ディスプレイ（２０）のその位置におけるマウス対話として解釈することをさらに含む請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイとのユーザ対話に関する。特に、本発明は、ディスプレイ上に置かれるべき製品であって、ディスプレイ上で符号化された情報を記録できるようにする符号化パターンが設けられた製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル装置は生活のあらゆる場面で用いられる。情報をユーザに提示する何らかのディスプレイをデジタル装置が有することが、ますます一般的になりつつある。これは、テレビ画面、コンピュータモニタ、タブレットＰＣ、携帯電話、またはセルフサービスキオスクのような端末の場合がある。また、デジタル装置は、ユーザが装置と対話するために情報を入力できるようにもする。この関連では、例えばキーボード、マウス、ジョイスティック、そしてデジタルペンのような、さまざまな入力装置がある。
【０００３】
ディスプレイを有するデジタル装置と対話する際、ディスプレイ自体の上で情報を入力できると非常に便利な場合が多い。これにより、ユーザは常にディスプレイに集中でき、ディスプレイと入力装置との間で視線を移動させる必要がない。
【０００４】
この点において、タッチスクリーンが開発されてきた。センサ技術がより安価かつより正確になるにつれて、タッチスクリーンの人気はますます上昇してきている。しかし、接触検知技術のコストは、ディスプレイの大きさに大きく依存している。これはつまり、大型ディスプレイを用いようとすると、接触検知技術を用いることが非常に高価になるということである。このようなわけで、ディスプレイ上の位置を検知するための、より安価な技術が必要である。
【０００５】
用紙上の手書きを電子的に取り込む技術の分野では、位置を符号化するために受動的な位置符号化パターンを用いることが知られている。その際、センサはデジタルペン内に配置される。これはつまり、表面には先進技術が施されないということである。よって、表面に位置符号化パターンを設けるコストはかなり低く、表面の大きさには事実上依存しない。代わりに、センサはデジタルペンに配置されるので、センサの大きさは常に同じで、表面全体に配置する必要がない。
【０００６】
特許文献１では、位置符号化パターンをコンピュータ画面に組み込むか、またはコンピュータ画面上に配置することが提案されている。あるいは、位置符号化パターンは、コンピュータ画面などのディスプレイ画面に電子的に表示され得る。しかし、最初の解決法には、ディスプレイを位置符号化パターンとともに製造することが必要である。これはつまり、既に位置符号化パターンなしで作られた古いディスプレイにはこの技術を用いることができないということである。２番目の解決法は実現が困難である。なぜならば、適切な検出のためには位置符号化パターンを非常に正確に生成する必要があるからである。
【０００７】
特許文献２に開示されたように、ディスプレイ上に配置し得る透明板に位置符号化パターンを配置することも提案されている。ディスプレイ上の位置符号化パターンの配置は、ユーザが体験する際、表示されている画像の視認性に影響を及ぼさないことが好ましい。これは、特許文献２によれば、位置符号化パターンを不可視な要素によって形成することにより実現される。この考えの下に、位置符号化パターンは、赤外放射または紫外放射を反射するように構成され得る。
【０００８】
特許文献３によれば、透明板上の位置符号化パターンは、ｘ座標およびｙ座標を符号化するように断続的に配列されたドットアレイによって形成することができる。ｘ座標値を符号化したドットアレイとｙ座標値を符号化したドットアレイとが、表示画素の画素ピッチと概ね同等のピッチで、交互に配列され形成される。さらに、隣り合うドットアレイが間に大きな間隙をあけて配列され、ドットによって覆われる面積の総和が、位置符号化パターンを設けた板の全領域に対して非常に小さくなるようなっている。従って、特許文献３によれば、ドットアレイに起因する表示画像への悪影響がほとんどない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第０１／４８５９１号
【特許文献２】特開２００１−２４３００６号
【特許文献３】特開２００２−１４９３３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、各種ディスプレイへの応用に適した符号化パターンを持つ製品を提供することである。本発明のさらなる目的は、符号化パターンが表示画像と干渉しないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、第１の態様は製品に関するものであり、この製品は、表面を備える製品であって、表面が、表面ｘ軸および表面ｙ軸を定める縁を備え、表面が、格子ｘ軸および格子ｙ軸を定めるように構成された格子に従って配置されたマークを備える符号化パターンをさらに設けられた製品において、格子ｘ軸が表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされた製品である。
【００１２】
本製品は、符号化パターンを任意のディスプレイ上に配置する可能性を提供する。本製品は、異なるディスプレイの間で本製品を移しかえて用いられるように、携帯型かつ着脱自在にディスプレイに取り付け可能であってよい。
【００１３】
ディスプレイは、画素のアレイを備え、ディスプレイ上に画像を形成するように画素が制御される。アレイ中の画素は、アレイｘ軸およびアレイｙ軸を定めるように整列させられる。通常、アレイｘ軸およびアレイｙ軸は、ディスプレイの各縁に対して平行になる。本製品をディスプレイに取り付ける際は、表面の縁をディスプレイの各縁と平行に配置するのが実際的である。これはつまり、表面ｘ軸がアレイｘ軸とそろうということである。格子ｘ軸が表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされているおかげで、格子ｘ軸は、本製品が取り付けられるディスプレイのアレイｘ軸に対してもある角度だけオフセットされる。本発明により、アレイｘ軸とある角度をなすように格子ｘ軸を配置することで、符号化パターンの格子とディスプレイの画素ピッチとの間の干渉問題が回避され得るということが実現した。特に、モアレ干渉効果がユーザに見えなくなるように符号化パターンを表示画素に関して配置してよい。よって、本製品は、ディスプレイの特性にかかわらず任意のディスプレイでの使用に好適であろう。従って、ディスプレイの画素ピッチを考慮する必要なしに、同一の本製品を異なるディスプレイの間で移しかえて用いることが可能である。さらに、異なる画素ピッチに特別に合わせた製品を作る必要がない。
【００１４】
あるいは、本製品は特定のディスプレイに固定的に取り付けられてもよい。そのような実施の形態では、本製品を結合するディスプレイの画素ピッチがあらかじめ分かっているであろう。よって、格子寸法をディスプレイの画素ピッチに適合させることが、少なくとも理論的には可能であろう。しかし、格子寸法と画素ピッチとを慎重に調和させて、格子寸法が画素ピッチの整数倍に等しいか、あるいは画素ピッチが格子寸法の整数倍に等しいようにしないと、干渉問題が生じる恐れがある。従って、格子ｘ軸を表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットすることによって、本製品に符号化パターンを配置する際の正確さの要件を低くすることが可能である。これはつまり、本製品の製造コストが下がり得るということである。
【００１５】
さらに、符号化パターンの格子寸法をディスプレイの画素ピッチに適合させる必要がないため、異なる種類のディスプレイのための異なる製品すべてに、同じ格子寸法を有する符号化パターンを設けてよい。これはつまり、符号化パターンを読み取る読取器を、所定の格子寸法を有する符号化パターンの読み取り用に最適化してよいということである。そしてこの読取器を、製品が結合するディスプレイの種類にかかわらず任意の製品の符号化パターンの読み取りに用いてよい。
【００１６】
本製品は、可視放射に対して透明であるべきである。これはつまり、本製品が、ディスプレイに付けられた時に表示画像の視認性に影響を及ぼさないということである。ただし、符号化パターンは透明である必要はない。符号化パターンは、例えば、赤外放射を拡散反射するであろう白色マークを備えてよい。この符号化パターンは、ユーザにはほとんど見えず、また主として表示画像のコントラストを下げる可能性がある。さらに、上述したように、格子ｘ軸がディスプレイのアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされているので、符号化パターンの格子とディスプレイの画素ピッチとの間の干渉問題が回避され得る。
【００１７】
符号化パターンのマークは光学的に検出可能であってよい。マークは、符号化パターンを光学的に検知する画像センサを用いた読取器によって符号化パターンが検出され得るように、入射放射と相互作用するように構成されてよい。この点で、符号化パターンは赤外放射を拡散反射するマークを備えてよい。しかしながら、符号化パターンは、表面の画像内でマークを検出できるようにするために入射放射の鏡面反射、回折、屈折、吸収、全反射、またはブラッグ反射を与えるように構成されたマークを、代わりに備えてもよい。
【００１８】
マークは、好ましくは、マークが設けられた表面からマークが識別可能となるように、本製品の取得画像において大きな信号対雑音比を与えるべきである。取得画像において十分な信号対雑音比を与えるために必要なマークの大きさは、マークがどのように入射放射と相互作用するかに依存するであろう。例えば、拡散反射するマークを用いる際は、マークは８０μｍないし１１０μｍの範囲の直径を有するドットであってよい。
【００１９】
ある実施の形態において、符号化パターンのマークは、ディスプレイのサブ画素よりも相当小さくてよい。サブ画素は、典型的には赤、緑、または青という、画素の一色を与える要素である。マークがサブ画素より相当小さいおかげで、マークがサブ画素を完全に覆ってしまうことがない。これにより、個々のマークがディスプレイの個々の画素で体験される色に影響を及ぼさなくなる。よって、ディスプレイで体験される色におけるノイズが軽減または回避される。
【００２０】
符号化パターンのマークは、１００μｍより小さな直径を有するドットであってよい。これにより、本製品を大型ディスプレイで用いる際に、ディスプレイで体験される色におけるノイズが回避されるであろう。ある実施の形態において、符号化パターンのマークは、８０μｍより小さな直径を有するドットであってよい。例えば、拡散反射するマークを用いる際は、マークは６０μｍないし８０μｍの範囲の直径を有するドットであってよい。こうすれば、小さな画素寸法を有するより多くの種類のディスプレイで本製品を容易に使えるようになる。他の実施の形態では、マークは４０μｍより小さな直径を有するドットであってよい。
【００２１】
ある実施の形態において、符号化パターンのマークは、１０μｍより大きな直径を有するドットであってよい。ドットの直径が大きくなるほど、本製品の画像においてドットを検出するのが容易になる。したがって、ドットを小さく作りすぎてしまうと、検出が困難になってしまう。ある実施の形態において、符号化パターンのマークは、１０μｍないし４０μｍの範囲の直径を有するドットであってよい。そのような実施の形態では、マークは、入射放射の鏡面反射を与えるように構成されてよい。
【００２２】
ある実施の形態において、符号化パターンのマークは、不均整な形状で構成される。符号化パターンのマークは、例えば楕円形または長方形のドットであってよい。マークは、本製品をディスプレイに配置した時に、アレイｘ軸に平行な方向におけるマークの延長がアレイｙ軸に平行な方向におけるマークの延長よりも長くなるように、表面に配置されてよい。これは、アレイｘ軸に沿って配向したサブ画素を有するディスプレイとともに本製品を用いる時に、すなわちサブ画素がアレイｘ軸の方向に短辺が延びる長方形である場合に、有利な場合がある。このような配置では、マーク１つあたりの総面積を大きくしながらマークとディスプレイのサブ画素との重なりを小さくできる。これにより、ディスプレイで体験される色におけるノイズが軽減または回避されることになるであろう。例えば、マークは、７０μｍの短径および１４０μｍの長径を有する楕円形のドットであってよい。
【００２３】
ある実施の形態では、本製品を用いるディスプレイの画素ピッチが本製品の生産前に決定される。既知の画素ピッチを用いて、固定格子寸法を有する符号化パターンとさまざまな画素ピッチとの間のさまざまなオフセット角について、モアレ干渉効果を解析する。この解析を好適なオフセット角の決定に用いてよい。
【００２４】
例えば、ある製品は大型テレビ画面用であってよく、一方、別の製品は小さなラップトップのディスプレイまたは携帯電話のディスプレイ用であってよい。これら異なる種類の画面の画素ピッチは全く異なる可能性がある。従って、解析を行って、その特定の製品に好適なオフセット角を決定してよい。その後、決定された好適なオフセット角を用いて、符号化パターンがその特定の製品に設けられる。
【００２５】
別の実施の形態では、本製品をいくつかの異なる種類のディスプレイ用に用意してよい。その際、格子ｘ軸を表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットしてよく、その角度は、符号化パターンの格子寸法とディスプレイの画素ピッチとのさまざまな関係について目に見えるモアレ干渉が回避され得るように選ばれる。ある実施の形態では、格子ｘ軸が約１０°ないし１５°、２５°ないし３５°、またはおよそ４５°の角度だけオフセットされる。好適なオフセット角は、格子寸法と画素ピッチとの関係に依存する。約１０°ないし１５°、または２５°ないし３５°のオフセット角を用いることにより、目に見えるモアレ干渉効果を生じることなく、さまざまな画素ピッチを有するディスプレイで本表面を用いることが可能になる。少なくともいくつかの構成について、４０°ないし５０°といった、およそ４５°の角度にすると好適であることが観察された。ただし、他のオフセット角がより好適な場合もある。
【００２６】
符号化パターンが、互いに交差して格子交差点を形成する仮想格子線を備え、少なくともいくつかのマークが、情報を符号化するために格子交差点からずらされ、格子交差点からのマークのずれの方向が、そのマークによって符号化される値を決定するようにしてよい。いくつかの格子線が、格子交差点に配置されたマークを用いて示されてもよい。これにより、格子線の検出が容易になるであろう。
【００２７】
格子交差点からのマークのずれによって、ディスプレイのマークの位置に局所的な干渉効果が生じる可能性がある。従って、どの方向にマークがずらされたか検出できる状態を保ちつつ、格子交差点からのマークのずれをなるべく小さくすべきである。ある実施の形態において、格子交差点からのマークのずれはおよそ５０μｍである。しかしながら、別の実施の形態では、格子交差点からのマークのずれは５０μｍより小さく、好ましくは１０μｍないし３０μｍの範囲にある。ある実施の形態では、格子交差点からのマークのずれは、マークの直径の約５０パーセントである。
【００２８】
別の実施の形態において、符号化パターンは、規則的に配置されて格子を画定するマークを備えてよい。この実施の形態では、各マークが仮想格子線の格子交差点に配置されてよい。そしてマークは、情報を符号化するために異なる形状または色を有してもよい。
【００２９】
符号化パターンの格子寸法は、符号化パターンの反復特徴間の距離と一致してよい。符号化パターンが仮想格子線によって形成される場合、符号化パターンの格子寸法は、隣接する格子線間の距離と一致する。
【００３０】
格子は長方形のパターンを有してよい。長方形の画素を有するディスプレイの場合、これはつまり、格子ｙ軸とアレイｙ軸との関係が格子ｘ軸とアレイｘ軸との関係と同様になるということである。しかしながら、格子は他の形と配列を有してもよい。例えば、格子は三角形でよい。この場合、格子ｙ軸とアレイｙ軸との関係が格子ｘ軸とアレイｘ軸との関係と同様にはならない。しかし、格子ｘ軸をアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように配置することによって、ただし格子ｙ軸もまたアレイｙ軸に対してある角度だけオフセットされている限りにおいて、目に見えるモアレ干渉がやはり回避され得る。これはつまり、形と配列が三角形のものについては、実現可能な角度の範囲が異なり得るということである。
【００３１】
符号化パターンは、位置を符号化するように構成されてよい。よって、表面には位置符号化パターンが設けられてよい。位置符号化パターンは、表面の特定の部分から位置符号化パターンが読み取られた時に表面上のその特定の部分の位置を復号することができるように、表面上の位置を符号化するものである。位置符号化パターンは、表面が配置されるディスプレイに対して較正されてよい。これはつまり、表面上の検出位置が、ディスプレイ上の対応位置と関連づけられ得るということである。
【００３２】
位置符号化パターンは、格子ｘ軸および格子ｙ軸に沿った座標として表される位置を与えてよい。そうした座標を対応するディスプレイ座標に変換するためには、較正を格子ｘ軸とディスプレイのアレイｘ軸との間のオフセット角に合わせて調整する必要がある。こうして、記録された格子座標を対応するディスプレイ座標に変換する２次元変換関数を較正により提供してよい。
【００３３】
電子ペンのような移動型読取器を用いて、デジタル装置を制御するために表面上の位置を読み取ってデジタル装置に入力してよい。例えば、電子ペンからの入力はマウスをエミュレートするものと解釈してよく、ディスプレイ上の位置を指し示すことによって、マウスカーソルでポイントすることと検出された位置においてクリックすることとに対応する動作を実現してよい。
【００３４】
本発明の第２の態様によれば、第２の態様はディスプレイに関するものであり、このディスプレイは、画素のアレイを備える第１の表面であって、アレイｘ軸およびアレイｙ軸を定めるようにアレイ中の画素が整列させられた第１の表面と、第１の表面上に重なる第２の表面であって、格子ｘ軸および格子ｙ軸を定めるように構成された格子に従って配置されたマークを備える符号化パターンを設けられた第２の表面とを備えるディスプレイであって、格子ｘ軸がアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、格子ｘ軸がアレイｘ軸上に重なるディスプレイである。
【００３５】
本発明の第２の態様によれば、符号化パターンは画素のアレイ上に重ねて配置され、格子ｘ軸はアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされる。本発明の第１の態様に関して上に説明したように、これはつまり、符号化パターンの格子とディスプレイの画素ピッチとの間の干渉問題が回避され得るということである。よって、ディスプレイの画素ピッチに対して特別に適合させた符号化パターンを用いる必要がない。
【００３６】
ある実施の形態において、第２の表面は、ディスプレイに着脱可能に取り付けられる製品に配置されてよい。ディスプレイは、保持部をさらに備えてもよい。この保持部は、ディスプレイに取り付けられており、第１の表面の前面に第２の表面を装着するために本製品を受けるように構成されている。この保持部が、格子ｘ軸がアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、第１の表面に関する第２の表面の装着を制御するように構成してもよい。
【００３７】
格子ｘ軸がアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされているので、画素のアレイに関する符号化パターンの配置は、干渉問題を回避するために重要ではない。よって、ディスプレイに関する保持部の装着と保持部に関する本製品の装着とをそれほど正確に制御する必要はない。これはつまり、保持部は、ディスプレイに関する本製品の配置を制御する大きなガイド面を含む必要がなく、単純な構造でよいということである。ある実施の形態では、ディスプレイに取り付けられ、本製品を受けてその場所にしっかりと保持するように構成された２つのクリップによって、保持部が単純に形成されてよい。また、ユーザは本製品をディスプレイに正しく装着するためにあまり注意する必要がなく、そのため本製品の装着が容易になる。ある実施の形態において、保持部は、格子ｘ軸がアレイｘ軸に対して約１０°ないし１５°、２５°ないし３５°、またはおよそ４５°の角度だけオフセットされるように本製品をディスプレイに関して配置するように構成されてよい。さらに、符号化パターンは、本製品がしっかりと装着されたら、装着された本製品とディスプレイとの関係を決定するためにディスプレイに対して較正されてよい。
【００３８】
本発明の第３の態様によれば、第３の態様は処理装置における方法に関するものであり、処理装置が、ユーザ対話のためにディスプレイと接続され、ディスプレイが、画素のアレイを備える第１の表面であって、アレイｘ軸およびアレイｙ軸を定めるようにアレイ中の画素が整列させられた第１の表面と、第１の表面上に重なる第２の表面であって、格子ｘ軸および格子ｙ軸を定めるように構成された格子に従って配置されたマークを備える位置符号化パターンを設けられた第２の表面とを備えるディスプレイであって、格子ｘ軸がアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、格子ｘ軸がアレイｘ軸上に重なるディスプレイである。本方法は、処理装置によって決定されたディスプレイ座標でディスプレイ上に少なくとも２つの較正マークを示すようにディスプレイを制御し、表示された少なくとも２つの較正マークに対応して位置符号化パターンにおける位置を表す格子座標を受け取り、受け取った格子座標と少なくとも２つの較正マークの既知のディスプレイ座標とに基づいて、格子座標を対応するディスプレイ座標と相互に関係づける変換関数を決定し、ディスプレイ上のユーザ入力を表す後続の格子座標を受け取り、決定された変換関数を用いて後続の格子座標を対応するディスプレイ座標に変換し、ディスプレイ座標とのユーザ対話と関連づけられた動作を実行することを含む方法である。
【００３９】
本発明の第３の態様によれば、干渉問題を回避するために格子ｘ軸がディスプレイのアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされた状態で位置符号化パターンを配置することが可能である。位置符号化パターンがディスプレイに対して角度がついていることを考慮するために、較正が行われる。よって、処理装置は、ディスプレイに対して角度のある位置符号化パターンで記録された位置であっても正しく扱うことができる。
【００４０】
位置符号化パターンを設けられた第２の表面が、画素のアレイを備える第１の表面と平行に配置されていれば、較正マークを２つだけ用いて正しい座標変換関数が得られるであろう。しかし、第１および第２の表面が平行でない場合は、これらの表面間に３次元的な関係がある。よって、より正確な較正、これは第１の表面と第２の表面とが平行な関係に装着されていないことも考慮してよいが、そうした較正を得るために、較正マークを４つ以上用いてもよい。
【００４１】
ある実施の形態において、処理装置は、ディスプレイに情報を出力したりディスプレイ上の位置として入力を受けたりする１つ以上のアプリケーションを実行する。そして、ディスプレイ座標とのユーザ対話と関連づけられた動作の実行が、処理装置で実行される動作中のアプリケーションにディスプレイ座標を送ることを含んでよい。動作中のアプリケーションは、そのディスプレイ座標をディスプレイのその位置におけるマウス対話として解釈してよい。これはつまり、ユーザは、位置符号化パターンを読み取る読取器、例えば電子ペンの形のものを、処理装置と対話するためのマウスの代替物として用いてよいということである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】電子装置とのユーザ対話を提供するシステムの模式図。
【図２】画素のアレイを説明する、ディスプレイの模式図。
【図３】符号化パターンを設けられた製品の模式図。
【図４】ディスプレイに着脱可能に取り付けられた製品を説明する模式図。
【図５】（Ａ）〜（Ｆ）符号化パターンの模式図。
【図６】電子ペンを模式的に説明する縦断面図。
【図７】ディスプレイを介した電子装置とのユーザ対話を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照してさらに詳しく説明する。
図１を参照して、電子装置１０とのユーザ対話を提供するシステムについて簡単に説明する。電子装置１０は処理部１２を備え、処理部１２は、ユーザに出力を提供し処理部１２が処理した情報の結果を表示するディスプレイ２０に接続される。製品３０が、固定的または着脱可能にディスプレイ２０に取り付けられる。製品３０は、符号化パターン４０を設けられた表面３２を備える。符号化パターン４０は表面３２上に情報を符号化する。ユーザは、符号化パターン４０を読み取ることのできる読取器５０を用いて処理部１２と対話することができる。その際、ユーザは、ディスプレイのさまざまな部分に読取器５０を向けることにより、符号化パターン４０のさまざまな部分を読取器５０に読み取らせてよい。このようにして、読取器５０は、符号化パターン４０によって符号化された情報を記録し、記録された情報を処理部１２へ入力として送ることができる。処理部１２は、記録された情報を処理し、ディスプレイ２０の画像を更新することによって結果をユーザに表示してよい。
【００４４】
符号化パターン４０を設けられた表面３２は、符号化パターン４０を介した電子装置１０とのユーザ対話を可能にするために任意の種類のディスプレイに付けられてよい。よって、電子装置１０は、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、タブレットＰＣ、もしくはハンドヘルドＰＣのようなパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、携帯電話、テレビゲーム機、スマートテレビ、またはセルフサービスキオスクもしくは業務用ゲーム機のような端末であってよい。処理部１２は、典型的には電子装置１０の内部に配置される。処理部１２は、ディスプレイ２０に画像を出力するためにディスプレイ２０によって正しく解釈され得る信号を作成するディスプレイ制御部を備えてよい。
【００４５】
ディスプレイ２０は別個のユニットであってよく、それが電子装置１０および処理部１２に接続されてよい。ディスプレイ２０は、ケーブルまたは例えば電波信号を用いた無線接続を介して電子装置１０に接続されてよい。そのようなディスプレイ２０が、ディスプレイ２０に現在接続されている電子装置１０にユーザインターフェースを提供するために、異なる種類の電子装置１０に接続可能であってもよい。そのようなディスプレイ２０の例は、ブラウン管画面、液晶ディスプレイ、またはプラズマディスプレイパネルのような、画像を表示するための任意の種類の技術を用いたテレビ画面またはコンピュータモニタである。あるいは、ディスプレイ２０を電子装置１０と一体化して単一の物理ユニットにしてもよい。そのようなディスプレイ２０の例は、ラップトップ画面、またはタブレットＰＣ、ハンドヘルドＰＣ、携帯電話、テレビゲーム機、スマートテレビ、もしくはセルフサービスキオスクもしくは業務用ゲーム機のような端末のディスプレイである。
【００４６】
図２に示すように、ディスプレイ２０は画素２２を備え、画素２２は、作動させられてディスプレイ２０上に画像を作成する。カラーディスプレイでは、各画素２２は、赤色、緑色、および青色の３つのドットで構成され得る。画素２２は、ディスプレイ２０の表面全体を覆うように配置されて画素２２のアレイを形成する。画素２２の大きさおよび隣接する画素２２の間隔がディスプレイ２０の画素ピッチを定め、画素２２は、例えば赤色、緑色、および青色をそれぞれ与えるサブ画素を含んでよい。アレイ中の画素２２は、ディスプレイ表面にわたって周期的な構造を形成する。従って、画素ピッチにより、ディスプレイ２０上の画素２２の空間周波数も定まる。
【００４７】
画素２２は通常、ディスプレイ表面上で水平および／または垂直な列に配置される。従って、画素２２のアレイはアレイｘ軸およびアレイｙ軸を定めてよく、これらはそれぞれディスプレイ表面の水平方向および垂直方向に沿って配置される。サブ画素は、アレイｙ軸に沿って長辺を有する長方形であることが多い。さらに、サブ画素は、画素２２が全体として正方形となるようにアレイｘ軸に沿って並んで配置されてよい。
【００４８】
画素ピッチは、時にドットピッチ、ラインピッチ、ストライプピッチ、または蛍光体ピッチとも呼ばれ、異なるディスプレイ２０の間で異なり得る。より小さな画素ピッチを設けることにより、ディスプレイ２０はより鮮明な画像を生成できるであろう。また、ユーザは、典型的には異なる種類のディスプレイ２０を異なる距離から眺めるであろう。例えば、ユーザは、典型的にはコンピュータ画面よりも携帯電話のディスプレイに、より近づくであろう。これはつまり、コンピュータ画面の画質が携帯電話のディスプレイの画質よりも悪いとユーザが感じることなく、コンピュータ画面が携帯電話のディスプレイよりも大きな画素ピッチを有し得るということである。よって、画素ピッチは、異なる種類のディスプレイ２０の間で、そして同じ種類のディスプレイ２０の間でも、ディスプレイ２０の質によって著しく異なる。
【００４９】
図３を参照して、符号化パターン４０を設けられた製品３０についてさらに説明する。製品３０は、ディスプレイ２０と一体化されてよく、ディスプレイ２０の製造中にディスプレイ２０に取り付けられてよい。代替例によれば、製品３０は、別個に配達されてよく、ディスプレイ２０に取り付けられてよい。製品３０は、製品３０が異なるディスプレイ２０の間を移動させられるように、ディスプレイ２０に着脱可能に取り付けられてよい。
【００５０】
製品３０は、可視光に対して透明なシートまたはフィルムで形成されてよい。これはつまり、製品３０は、ディスプレイ２０に付けられた時に、表示画像の視認性に影響を及ぼさないということである。シートまたはフィルムの厚さは、製品３０をどんな種類のディスプレイ２０で用いるかよって異なってよい。製品３０は、好適なプラスチック材料またはガラス材料のような、適切な光学特性および物理特性を有する好適な材料から形成されてよい。
【００５１】
ディスプレイ２０は、ディスプレイ表面とのタッチ対話が可能なように整えてあってもよいし、そうでなくてもよい。ディスプレイ２０がタッチ対話用に整えてある場合、おそらくディスプレイ２０には保護シートが設けられ、保護シートは、ディスプレイをタッチする際に加わる圧力がディスプレイ２０を損傷しないように、加わる圧力を分散するであろう。しかし、ディスプレイ２０がタッチ対話用に整えていない場合、製品３０がタッチされることによる損傷からディスプレイ２０を保護するように、製品３０を設計する必要があるかもしれない。そのような場合、製品３０は、加わる圧力をより広い面に分散させるであろう比較的厚いシートによって形成されてよい。よって、ディスプレイ２０を保護するために、製品３０は、典型的には数ｍｍの厚さを有するシートによって形成されてよい。
【００５２】
製品３０は、ディスプレイ２０に対して一定の関係に保持されてよい。これはつまり、符号化パターン４０とディスプレイ位置との関係が経時的に変化しないということである。ディスプレイ２０に対して一定の関係に製品３０を保持する能力は、いくつかの要因に依存する。例えば、製品３０を厚くて剛性のあるものとすることにより、製品３０は、いったんディスプレイ２０に装着されるとその位置にとどまるであろう。例えば、製品３０を大型テレビ画面で用いる場合、大型の製品３０が必要になるであろう。よって、製品３０に剛性をもたせるために、ｍｍのオーダーの厚みを有するシートから製品３０が形成されてよい。厚いシートの製品３０により、大型の製品３０をディスプレイ２０に対して一定の関係にしっかりと保持することが可能になる。
【００５３】
一方、小型の製品３０は、１ｍｍよりずっと薄い、典型的には０．１ｍｍないし０．５ｍｍの厚さを有する薄膜によって形成されてよい。そのような薄膜は、製品３０を、例えば携帯電話のディスプレイ、またはラップトップ画面に対して一定の関係に配置するのに好適であろう。また、薄膜の製品３０は、製品３０の運搬を容易にするために巻けるのに十分なほど弾力性に富んでいてもよい。これはつまり、製品３０がユーザによって運ばれて、ユーザがディスプレイ２０と対話できるように望んだ時に、任意のディスプレイ２０に取り付けられ得るということである。
【００５４】
製品３０は、ある特定の大きさのディスプレイ２０に取り付けられるように意図されていてよい。その際、製品３０は、製品３０を用いるディスプレイ２０とほぼ同じ大きさであってよい。これはつまり、製品３０が、ディスプレイ２０にぴったりと合うように、ディスプレイ２０に対して端から端までの関係に配置されてよいということである。しかしながら、代わりに、製品３０をさまざまな大きさのディスプレイ２０用にしてもよい。その場合、製品３０は、ディスプレイ２０の各縁のうちの少なくとも１つから製品３０が外側に突き出るように、ディスプレイ２０に取り付けられてよい。また、製品３０が、ディスプレイ２０の一部分だけを覆うことにより、ディスプレイ２０のその特定の部分との対話を提供するということも考えられるであろう。また、製品３０は、たいていのディスプレイ２０の形状に合うようにするため、長方形であってよい。
【００５５】
製品３０の１つ以上の部分に、製品３０がディスプレイ２０に取り付けられるようにする粘着性物質を設けてよい。あるいは、製品３０は、ディスプレイ２０に付けられた時にディスプレイ表面にくっつくように、粘着性表面を有してもよい。さらなる代替例として、製品３０およびディスプレイ２０に、ベルクロ（登録商標）ファスナーのような面ファスナーを１片以上設けてもよい。さらにもう一つの代替例として、製品３０に、ディスプレイ２０の縁を受けるクリップを設けてもよい。もちろん、その代わりに、または付加的に、ディスプレイ２０の方に、製品３０をディスプレイ２０に取り付けるための、粘着性物質またはクリップのような手段を設けてもよい。
【００５６】
さらにもう一つの代替例として、製品３０をディスプレイ２０に取り付けるための別個の締結具が提供されてもよい。これは、両面テープとして実現されてよく、両面テープは、製品３０がディスプレイ２０に付けられる前に、製品３０またはディスプレイ２０のいずれか一方に取り付けられる。図４に例示した実施の形態では、保持部組立体６０が提供される。保持部組立体６０は枠６２を備えてよく、枠６２は、例えばねじを用いて、ディスプレイ２０にしっかりと取り付けられてよい。また、保持部組立体６０は１つ以上のクリップまたは協働腕の対６４も備えてよく、それらは枠６２に装着されてよい。製品３０をディスプレイ２０に装着する際、製品３０はクリップまたは協働腕の対６４にぴったり収まり、それによってディスプレイ２０に関する製品３０の位置が定まる。
【００５７】
製品３０は表面３２を提供し、表面３２には符号化パターン４０が設けられてよい。製品３０は、表面３２がディスプレイ２０に面して配置されるようにディスプレイ２０に取り付けられるよう、構成されてよい。あるいは、表面３２が保護層で覆われてもよい。これはつまり、ユーザは符号化パターン４０が配置された表面３２と直接対話することがないということである。よって、例えば読取器５０を用いて本製品にタッチすることによるユーザ対話が符号化パターン４０を摩耗させないように、表面３２が保護される。
【００５８】
製品３０の表面３２は縁３４、３６によって境界が定められてよく、これらが表面ｘ軸および表面ｙ軸を定める。上に説明したように、製品３０は、ディスプレイ２０の最も一般的な形状に対応するために、長方形であってよい。その場合、縁３４、３６は互いに垂直であってよく、従って表面ｘ軸と表面ｙ軸とは互いに垂直になる。
【００５９】
符号化パターン４０は情報の図形的な符号化を提供してよい。その際、符号化パターン４０は、格子に従って配置されたマークを備えてよく、マークの配置および／または形態によって情報を符号化する。
【００６０】
図５Ａに例示した実施の形態では、符号化パターン４０は仮想格子線４２を備え、仮想格子線４２は、実際には表面３２上に示されない場合があるので仮想と呼ばれる。従って、図５Ａにおいて格子線４２は点線で示されている。仮想格子線４２は互いに垂直で直交格子を形成してよい。仮想格子線４２は格子交差点４４で交差し、格子交差点４４は称呼点を形成する。符号化パターン４０の情報はマーク４６によって符号化されてよく、マーク４６はマーク４６の称呼点４４に関してずらされている。称呼点４４からのマーク４６のずれの方向が、マーク４６によって符号化される値を決定する。例えば、マーク４６は、図５Ｂないし図５Ｅに例示したように、４つの異なる方向のうちの１方向にずらされ得るようにされてよい。そして、各マーク４６が２ビットの情報を符号化することになる。マーク４６は、図５Ｂないし図５Ｅに例示したように、仮想格子線４２のうちの１つに沿ってずらされてよい。この種の符号化パターン４０については、米国特許第６，６６３，００８号明細書にさらに記載されており、当該出願は引用することによりここに組み込まれているものとする。
【００６１】
マークはまた、格子交差点４４に設けられてもよいし、格子交差点４４のうちの一部の格子交差点に設けられてもよい。これは、おそらく仮想格子線４２を検出するのに役立ち、従って符号化パターン４０の復号を容易にするであろう。さらに、各格子交差点４４が、情報を符号化するマーク４６と関連づけられる必要はない。ある実施の形態では、格子線４２を示すマークが設けられている格子交差点４４は、情報を符号化するマーク４６を伴わず、その一方で、格子線を示すマークが設けられていない格子交差点４４は、情報を符号化するマーク４６を伴う。
【００６２】
いくつかの称呼点４４または各称呼点４４が、情報を符号化する複数のマーク４６を伴ってもよい。これを用いて、１つの称呼点４４に関してさらなる情報を符号化してよい。図５Ｆに例示した実施の形態では、称呼点４４が１対のマーク４６を伴い、１対のマーク４６は、その重心が称呼点４４になるように、称呼点４４の両側に配置される。これにより、仮想格子線４２の検出が容易になる。
【００６３】
マーク４６は、正方形や三角形などの任意の単純な形状によって形成されてよい。ある実施の形態において、マーク４６は円形のドットによって形成されるが、円形のドットは印刷が容易であろう。別の実施の形態では、マーク４６は不均整な形状を有するドットによって形成される。ドットは、例えば楕円形または長方形であってよい。あるいは、マーク４６がさまざまな形状を有して、マーク４６の形状が符号化パターン４０の情報の符号化に寄与し得るようにしてもよい。
【００６４】
マーク４６は、赤外放射を拡散反射するように構成されてよい。これによりマーク４６の検出が容易になり得るが、それは、多くのディスプレイ２０が赤外フィルタを備え、従ってディスプレイ２０からは赤外放射が放出されないからである。読取器５０は赤外放射を検出するように構成されてよく、赤外線を反射するマーク４６は、赤外放射を放出する光源と組み合わされると、読取器５０において暗い背景上の輝点として見える。
【００６５】
しかしながら、その代わりに、マーク４６は、表面の画像内でマーク４６を検出できるようにするために入射放射の鏡面反射、回折、屈折、吸収、全反射、またはブラッグ反射を与えるように構成されてもよい。
【００６６】
ディスプレイ２０からの放射が符号化パターン４０の検出と干渉しないようにするために、製品３０には赤外フィルタ層が設けられてよい。この赤外フィルタ層は、符号化パターン４０と読取器５０との間にならないように、ディスプレイ２０と面して配置されるべきである。
【００６７】
赤外線を反射するマーク４６は、赤外放射および可視放射を両方とも拡散反射する白色マークとして容易に実現され得る。これはつまり、符号化パターン４０がユーザの目に見え得るということである。しかしながら、符号化パターン４０は非常に小さなマークによって形成され得るため、符号化パターン４０は単に表示画像のコントラストのかすかな低下として体験されるだけである。
【００６８】
符号化パターン４０は、位置を符号化するように構成された位置符号化パターンであってよい。ある実施の形態において、複数のマーク４６のセル１つを、１つの位置の符号化に用いてよく、場合によっては識別子の符号化にも用いてよい。この識別子は製品３０を他の製品から識別するために用いられ得る。そのようなセルが、表面３２全体にわたって位置を符号化すべく表面３２全体にわたって並んで配置されてよい。別の実施の形態では、例えば米国特許第６，６６３，００８号明細書に記載されたように、位置符号化パターンが窓属性を有する。窓属性とは、所定の大きさの各部分が位置符号内で一意であり、それによって位置符号化パターン内の明白な位置を符号化するというものである。各位置はドットのような複数の単純な記号によって符号化されてよく、第１の位置を符号化するのに用いられる複数の記号の少なくともいくつかが、第２の隣接位置の符号化にも寄与する。
【００６９】
位置符号化パターンは、１つの位置を符号化するのに、例えば６×６のマーク４６を用いてよい。これにより非常に広い領域の位置を符号化でき、位置符号化パターンの異なる部分を異なる製品３０に配置し得るようになる。よって、各製品３０は異なる範囲の位置を符号化するように構成され得るので、符号化された識別子を製品３０の識別に用いる代わりに、記録された位置で製品３０を識別してよい。これはつまり、製品３０上の位置符号化パターン４０が広い領域内の絶対位置を符号化し得るということである。よって、当該領域の座標の原点を製品３０自体の上に符号化する必要がない。絶対位置は、位置符号化パターンによって符号化された広い領域の部分集合内の局所位置に変換されてよい。部分集合は、製品表面３２に対応する領域内の位置を符号化してよい。これにより、絶対位置を製品表面３２上の局所位置として解釈するのが容易になり得る。
【００７０】
しかしながら、そのような大きな位置符号化パターンを用いる必要がない場合もあるであろう。別の実施の形態では、１つの位置を符号化するのに、より少ないマーク４６が用いられる。これにより、位置の復号が高速化され得る。
【００７１】
さらなる実施の形態において、マーク４６は表面３２全体にわたって規則的に配置される。マーク４６は、情報を符号化するためにさまざまな形状または色を有してよい。各マーク４６は、多くの情報を符号化できるようにするために複雑な構造を有してよい。よって、表面３２上の位置は、単一のマーク４６によって符号化されてもよい。
【００７２】
符号化パターン４０は、表面３２にわたって周期的な構造を形成してよい。符号化パターン４０が、格子に従って配置されたマーク４６を備え、格子が表面上のマーク４６の周期性を定めるようにしてよい。符号化パターン４０の格子寸法は、符号化パターン４０内の２本の隣接する格子線４２の間の距離として定義されてよい。符号化パターン４０の格子寸法は、表面３２上のマーク４６の空間周波数も定める。たとえ個々のマーク４６が格子交差点４４から異なる方向にずれている場合であっても、マーク４６の空間周波数は格子寸法によって与えられる。格子が格子ｘ軸および格子ｙ軸も定め、これらが符号化パターン４０の仮想格子線４２と一致するようにしてもよい。
【００７３】
上述したように、画素ピッチはディスプレイ２０上の画素２２の空間周波数を定める。さらに、ディスプレイ２０の上には、表面３２上のマーク４６の空間周波数を定める格子寸法を有する格子に従って配置されたマーク４６が重ねられる。これはつまり、重なった状態で配置された２つの周期構造が存在し、それら２つの周期構造がいくつもの空間周波数を備えるということである。よって、２つの周期構造の空間周波数の絡み合いにより、結果的に別の周波数が形成される場合がある。結果として生じる周波数が人間の知覚できる周波数内にある場合、すなわち周波数が非常に小さい場合、ユーザにディスプレイ２０上のモアレパターンが見える恐れがある。モアレパターンは、非常に目立ち、表示画像の視認性にひどく影響する場合がある。
【００７４】
従って、目に見えるモアレパターンがディスプレイ２０上に形成されないようにすることが望ましい。モアレパターンが形成されないようにする方法の１つは、符号化パターン４０の格子寸法をディスプレイ２０の画素ピッチに適合させることである。しかしながら、その代わりに、格子ｘ軸がアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、符号化パターン４０をディスプレイ２０に関して回転させてもよい。符号化パターン４０の回転により、目に見えるモアレパターンの生じにくくなるような、符号化パターン４０の格子と画素２２のアレイとの関係が得られる場合がある。
【００７５】
符号化パターン４０の回転のおかげで、ディスプレイ２０の画素ピッチが符号化パターン４０の格子寸法と相性がよいか否かを考慮する必要なく、同一の製品３０をさまざまなディスプレイ２０で用いることが可能である。これにより、さまざまなディスプレイ２０で用いられ得る携帯型の製品３０の製造が容易になる。
【００７６】
また、符号化パターン４０の同じ格子寸法を常に用いてもよい。これはつまり、符号化パターン４０を読み取る読取器５０を、特定の格子寸法を有する符号化パターン４０の読み取りに合わせて調整し最適化してよいということである。さらに、符号化パターン４０がどのような種類のディスプレイ２０に付けられるかにかかわらず、同一の読取器５０を符号化パターン４０の読み取りに用いてよい。
【００７７】
さらに、たとえ符号化パターン４０が、ディスプレイ２０の製造時にディスプレイ２０に固定的に装着される製品３０上に配置される場合であっても、ディスプレイ２０に関して回転した符号化パターン４０を用いると有利であろう。そのような状況においては、符号化パターン４０を重ねられることになるディスプレイ２０の画素ピッチが既知であり、従って符号化パターン４０の格子寸法をこの画素ピッチに適合させることは可能である。例えば、格子寸法を、画素ピッチの整数倍と等しくなるように設定してよい。しかし、モアレ効果が生じないようにするには、格子寸法を極めて厳密に所望の値に合わせる必要がある。従って、符号化パターン４０の格子寸法をディスプレイ２０の画素ピッチに適合させるには、製造時の精度の要求が厳しくなる恐れがある。よって、符号化パターン４０をディスプレイ２０に関して回転させることにより、生産の歩止まりが改善されるであろう。
【００７８】
格子ｘ軸がアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように符号化パターン４０をディスプレイ２０に関して回転させることは、符号化パターン４０を製品表面３２の表面ｘ軸に関して回転させることによって実現され得る。上で論じたように、製品３０はディスプレイ２０とそろうように配置されてよい。従って、格子ｘ軸が製品３０の表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされていれば、製品３０がディスプレイ２０に取り付けられた時に、格子ｘ軸がディスプレイ２０のアレイｘ軸に対してある角度だけ同様にオフセットされることになる。
【００７９】
仮想格子線４２は、直交格子を形成するように配置される必要はない。ある代替例では、仮想格子線４２が互いに６０°の角度に配置されて菱形格子が形成されてよい。さらなる代替例では、仮想格子線４２は三角形または六角形の格子を形成してよい。そのような場合、格子ｙ軸とアレイｙ軸との関係は格子ｘ軸とアレイｘ軸との関係と同様にはならない。しかしながら、格子ｘ軸をアレイｘ軸に関してある角度だけオフセットされるように配置することにより、格子ｙ軸もまたアレイｙ軸に関して好適な角度だけオフセットされている限りにおいて、目に見えるモアレ干渉は依然として回避可能である。これはつまり、可能な角度の範囲が、仮想格子線４２の非直交構成では異なるということである。
【００８０】
製品３０は、特定の複数の種類のディスプレイ２０用にしてもよい。製品３０を製造する前に、製品３０を用いるディスプレイ２０のさまざまな画素ピッチの範囲が決定されてよい。さらに、使用する符号化パターン４０の格子寸法を設定してよい。ある実施の形態において、格子寸法は約３００μｍである。もちろん、他の格子寸法も同様に用いてよい。例えば、格子寸法は１００μｍないし２ｍｍの範囲にあってよい。設定された格子寸法および既知の範囲の画素ピッチを用いて、格子ｘ軸とアレイｘ軸との間のさまざまな角度の効果を解析してよい。Isaac Amidror著「The Theory of the Moire Phenomenon, Volume I: Periodic Layers」（「モアレ現象の理論」）の第３章に説明されているように、目に見えるモアレ干渉を生じさせる角度を特定するために、重ね合わされた２つの周波数の関係を解析してよい。
【００８１】
格子ｘ軸とアレイｘ軸との間のさまざまな角度の効果を解析したら、モアレ問題を引き起こさない角度を決定してよい。これにより、モアレ効果が目に見えない角度の許容範囲が見つかるであろう。そして、格子ｘ軸が表面ｘ軸に対して許容範囲内の角度をなすように、符号化パターン４０を製品３０に付けることができる。これはつまり、製品３０をディスプレイ２０に装着する際に許容差が認められ得るということであり、それは、格子ｘ軸のアレイｘ軸に対する角度がわずかに変化してもモアレ効果を生じないからである。
【００８２】
例えば、製品３０はコンピュータモニタ用にしてもよい。１９インチの画面寸法および１２８０×１０２４画素の解像度を有するコンピュータモニタは、０．２０８ｍｍの画素ピッチを有する。このコンピュータ画面で０．３００ｍｍの格子寸法を有する製品３０を用いる場合、目に見えるモアレ干渉を回避するために、格子ｘ軸がアレイｘ軸に対して１０°ないし３５°の範囲の角度だけオフセットされてよい。別の製品３０はテレビ画面用であってよい。４２インチの画面寸法および１９２０×１０８０画素の解像度を有するテレビ画面は、０．３４２ｍｍの画素ピッチを有する。この例では、このコンピュータ画面で０．３００ｍｍの格子寸法を有する製品３０を用いる場合、目に見えるモアレ干渉を回避するために、格子ｘ軸がアレイｘ軸に対して３０°ないし４０°の範囲の角度だけオフセットされてよい。
【００８３】
別の代替例によれば、格子ｘ軸と表面ｘ軸との間の好適な角度は、用いる画素ピッチに関して格子寸法を特に解析することなく選ばれてよい。ある実施の形態において、格子ｘ軸は、製品３０の表面ｘ軸に対して１０°ないし１５°の角度だけオフセットされるように配置されてよい。別の実施の形態において、格子ｘ軸は、製品３０の表面ｘ軸に対して２５°ないし３５°の角度だけオフセットされるように配置されてよい。これらの実施の形態のいずれにおいても、モアレ効果が見られないように符号化パターン４０の格子とディスプレイ２０の画素２２のアレイとの関係が与えられ得る。さらに別の実施の形態において、格子ｘ軸は、本製品の表面ｘ軸に対して、４０°ないし５０°といった、およそ４５°の角度だけオフセットされるように配置されてよい。符号化パターン４０の格子とディスプレイ２０の画素２２のアレイとのこの関係も、目に見えるモアレ干渉が回避され得るシステムをもたらすことが分かった。
【００８４】
当然のことながら、製品表面３２上の符号化パターン４０の配置については、ディスプレイ２０のアレイｘ軸と製品３０の表面ｘ軸との関係も考慮に入れてよい。状況により、製品３０がディスプレイ２０に関してどのように装着されるかが非常に正確に分かっている場合がある。これは例えば、ディスプレイ２０の製造時に製品３０がディスプレイ２０に組み込まれる場合や、あるいは製品３０のディスプレイ２０への取り付けが保持部６０によって正確に制御される場合であろう。そのような場合は、格子ｘ軸とアレイｘ軸との最終的な関係がよく分かっているであろう。よって、格子ｘ軸がアレイｘ軸に対して許容範囲内で角度をなすように、符号化パターン４０を製品３０に付けることができる。
【００８５】
マーク４６の大きさは、ディスプレイ２０のサブ画素よりも相当小さくてよい。これはつまり、マーク４６はサブ画素を完全に覆うことがないということであり、さもなければディスプレイ２０の色に不快なシフトが生じてしまう。従って、マーク４６の大きさは、マーク４６の検出を容易にするためにはできるだけ大きい方が良いものの、ディスプレイ２０の色への干渉を回避するためにできるだけ小さい方がよい。
【００８６】
所与の製品について、すべてのマーク４６は、好ましくは同一またはほぼ同一の大きさを有する。マーク４６が１０μｍよりも小さな直径を有するとマーク４６の検出が困難になる恐れがあり、一方、マーク４６が１１０μｍよりも大きな直径を有するとマーク４６がディスプレイ２０の色に干渉する恐れがある。マーク４６を検出する困難さは、マーク４６がどのように入射放射と相互作用するかに依存するであろう。例えば、放射を拡散反射するようにマーク４６が構成される場合、マーク４６は６０μｍないし８０μｍ、または８０μｍないし１１０μｍの範囲の直径を有してよい。放射を鏡面反射するようにマーク４６が構成される場合、マーク４６は１０μｍないし４０μｍの範囲の直径を有するように構成されてよい。より小さな直径を有するようにマーク４６を構成することにより、製品３０は、ディスプレイ２０の色への干渉を生じることなく、より多くの異なる種類のディスプレイ２０で用いられ得る。
【００８７】
マーク４６の大きさは、製品３０を用いる予定のディスプレイ２０の種類に応じて選択されてよい。
【００８８】
ある実施の形態において、マーク４６は不均整な形状を有するように構成される。マーク４６は、ディスプレイのサブ画素に関して、マーク４６がサブ画素の長辺にわたって有する延長よりも長い延長をサブ画素の短辺にわたって有するように構成されてよい。これはつまり、マーク４６はサブ画素の短辺全体にわたって延びる一方、サブ画素の長辺にわたっては小部分にしか延びないように構成されてよいということである。そのような不均整なマーク４６は、円形のドットと等しい面積を有しつつ、個々のサブ画素のより小さな部分を覆うようにすることができる。そうする代わりに、不均整なマーク４６を少なくとも２つの隣接するサブ画素と重なるように構成してもよい。これはつまり、ディスプレイ２０上の体験される色におけるシフトが回避され得るということである。
【００８９】
ある特定のディスプレイのサブ画素は、アレイｘ軸に沿って８０μｍ、アレイｙ軸に沿って２４０μｍ延びてよい。このような実施の形態では、マーク４６は、アレイｘ軸に沿って延びる１４０μｍの長径およびアレイｙ軸に沿って延びる７０μｍの短径を有する楕円形のドットとして構成されてよい。
【００９０】
留意すべきは、たとえマーク４６が格子に従って配置され、格子ｘ軸が表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされていても、不均整なマーク４６は、表面ｘ軸とそろった長辺を有してよいということである。これはつまり、製品３０がディスプレイ２０上に配置された時に、マーク４６の長辺がアレイｘ軸とそろうということである。例えば、楕円形のドットの長径がこれによりアレイｘ軸とそろうことになる。
【００９１】
マーク４６が格子交差点４４からずらされる場合、このずれによって、ディスプレイ２０の画素との局所的な目に見える干渉が生じる恐れがある。よって、たとえ格子寸法と画素ピッチとの目に見えるモアレ干渉を回避するために格子ｘ軸がディスプレイ２０の画素のアレイに対してある角度だけオフセットされていても、マーク４６の格子交差点４４からのずれによって局所的な干渉が引き起こされる恐れがある。マーク４６のずれがディスプレイのユーザ体験に影響を及ぼすのを回避するために、ずれの大きさをできる限り小さく構成してよい。
【００９２】
ある実施の形態において、マーク４６の格子交差点４４からのずれは、５０μｍより小さく、好ましくは１０μｍないし３０μｍの範囲にある。これにより、マーク４６の格子交差点４４からのずれは、ディスプレイ２０との目に見える局所的な干渉を生じないであろう。
【００９３】
マーク４６の格子交差点４４からのずれは、マーク４６が格子交差点４４からずらされた方向を検出できるのに十分なほどには大きくしておくべきである。ある実施の形態において、マーク４６の格子交差点４４からのずれは、マーク４６の直径のおよそ５０パーセントであり、これによりずれの方向の検出を確実にし得る。
【００９４】
製品３０は、ディスプレイ２０の画素のアレイのごく近傍に配置されてよい。これにより、ユーザがディスプレイ２０に対する視角を変化させると製品３０上のマーク４６が画素に関して移動するのにユーザが気づくこと、これは視差現象としても知られるが、これが回避され得る。しかし、製品３０がディスプレイ２０の画素のアレイに接近して配置されると、マーク４６と画素との局所的な干渉効果がより明確に視認できるようになる恐れがある。よって、製品３０がディスプレイ２０の画素のアレイに接近して配置される場合、目に見える局所的な干渉問題を回避するためには、マーク４６の大きさおよびマーク４６の格子交差点４４からのずれをできる限り小さくすることがさらに重要である。あるいは、製品３０を、ディスプレイ２０の画素のアレイから離れて装着されるように構成することによって、局所的な干渉問題を回避してもよい。
【００９５】
次に、図６を参照して、符号化パターン４０を読み取る読取器５０について説明する。読取器５０は、製品３２の画像を電荷結合素子（ＣＣＤ）センサまたは相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサのような光学画像センサ５４に形成する光学系５２を備えてよく、光学画像センサ５４は、２次元画像を取得するように構成される。光学系５２は、センサ表面に画像の焦点を合わせるためのレンズ５６を備えてもよい。光学系５２は光ガイド５８も備えてもよく、光ガイド５８は、光学画像センサ５４に光を導くための１つ以上の鏡を含んでよい。また、光学系５２は、望ましくない波長を除去するための波長フィルタを備えてもよい。上に説明したように、符号化パターン４０は、赤外線を反射するマーク４６によって形成されてよい。赤外放射だけを光学画像センサ表面に到達させることにより、光学画像センサ５４によって取得される画像における信号対雑音比が向上する。
【００９６】
読取器５０は光源（図示しない）をさらに備えてもよい。光源は、撮像されている表面３２の部分に向けて光を放出してよい。これにより撮像条件が向上し得る。光源はさらに、符号化パターン４０が強く相互作用する赤外放射を放出するように構成されてもよい。
【００９７】
読取器５０は、図６に例示したように、電子ペン７０として構成されてよい。電子ペン７０は、内部に電子ペン７０のすべての部品が装着されるペン型のケースを有してもよい。
【００９８】
電子ペン７０は解析ユニット７２をさらに備えてよく、解析ユニット７２は、光学画像センサ５４によって記録された画像に基づいて符号化パターン４０を復号するように構成されてよい。ある実施の形態において、光学画像センサ５４は表面３２上の位置符号化パターンを描写し、解析ユニット７２は電子ペン７０の位置を復号するように構成される。画像が記録される際に電子ペン７０の位置を直接決定するために、解析ユニット７２は光学画像センサ５４と一体化されてよい。例えば、解析ユニット７２は、目的に適合させられた特定顧客向け集積回路（例えばＡＳＩＣ、特定用途向け集積回路）として実現されてよく、特定顧客向け集積回路が光学画像センサ５４を保持してもよい。代替例として、解析ユニット７２は、光学画像センサ５４から記録画像を受け取るように構成されてよい。その際もまた、解析ユニット７２は、特定顧客向け集積回路として実現されてもよく、または何らかの形のプログラム可能集積回路（例えばＰＲＯＭ（プログラマブルＲＯＭ）、ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ））もしくは取得された位置データに基づいて位置を決定するための特別なソフトウェアプログラムを実行する通常のプロセッサであってもよい。
【００９９】
さらなる代替例として、光学画像センサ５４が、記録画像を前処理するための特定顧客向け集積回路に組み込まれてもよい。例えば、画像内のマーク４６の場所を検出するために画像が前処理されてよい。そして、特定顧客向け集積回路が画像内のマーク４６の場所のリストを解析ユニット７２に出力してよく、解析ユニット７２はそのリストを処理して符号化パターン４０を復号してよい。
【０１００】
あるいは、電子ペン７０は、単に画像を記録し、その画像を解析のために電子装置１０に送るように構成されてもよい。そのような場合、解析ユニットは電子装置１０内に配置されることになる。さらなる代替例として、電子ペン７０は、記録画像の何らかの前処理を行い、その前処理された画像を、撮像された符号化パターン４０を最終的に復号するために電子装置１０に送るように構成されてもよい。
【０１０１】
解析ユニット７２は、位置符号化パターン４０の画像を解析し、その画像内に描かれた位置符号化パターンの部分によって符号化された位置を復号するように構成されてよい。解析ユニット７２は、位置符号化パターン４０の符号化形式に依存する命令を当然有し、解析ユニット７２において行われる復号が、復号しようとする特定の位置符号化パターンに適合するようになっている。そのような復号アルゴリズムの例は、米国特許第６，６６３，００８号明細書および米国特許第６，６６７，６９５号明細書に示されている。
【０１０２】
マーク４６は、マーク４６が画像内で暗い背景上の輝点として見えるように、赤外放射を拡散反射してよい。画像は、光学画像センサ５４のセンサ画素によって記録された輝度値を含むグレースケール画像として記録されてよい。画像内のマーク４６の場所を検出するため、解析はまず、２値画像を形成するために画像を閾値処理するステップを含んでよい。これはつまり、グレースケール画像の各輝度値が閾値と比較されるということである。輝度値が閾値よりも大きければ２値画像中の対応する輝度値が１に設定され、そうでなければ０に設定される。従って、出力２値画像は、暗い背景（値０）に対して、理想的にはマーク４６を構成する、明るい対象物（値１）を含む。解析は、２値画像中の輝点を識別し、輝点の画像内の場所を決定するステップをさらに含んでよい。輝点は、２値画像にエッジフィルタを適用して識別することができる。２値画像内の点を識別するステップは、識別された点の場所のリストを返してよい。
【０１０３】
電子ペン７０は、紙のような別の種類の表面に付けられた符号化パターンを検出するように構成されてもよい。これにより、電子ペン７０の汎用性が得られる。ただし、紙に印刷された符号化パターンを電子ペン７０が読み取る場合は、符号化パターンは、典型的には、明るい背景上の暗いドットによって形成される。従って、電子ペン７０が暗い符号化パターンを読み取る時には、２値画像が値０を有する背景に対して値１を有する点を依然として含むこととなるように、閾値処理フィルタが反転させられてよい。ユーザが電子ペン７０を制御して、反転フィルタを用いるようにしてもよい。あるいは、電子ペン７０が、画像の平均輝度値を検出して、その平均輝度値に基づいて適切なフィルタを適用するように構成されてもよい。
【０１０４】
電子ペン７０は、電子ペン７０で製品３０を指し示すための、ケースから突出したペン先７４をさらに備えてよい。ペン先７４は、電子ペン７０のケース内へと延びるプラスチック製スタイラス７６の尖った先端として形成されてよい。スタイラス７６は、製品３０に当てられた時に製品３０に跡を残さないように構成される。製品３０は、長期間にわたってディスプレイ２０との対話に用いられるものである。よって、ディスプレイ２０との以前の対話による跡は、製品３０上で目に見えないことが望ましい。
【０１０５】
プラスチック製スタイラス７６は、ペン先７４を構成する筆記用の先端を有する筆記用具と交換可能であってよい。筆記用具は、電子ペン７０での筆記中に表面に顔料の跡を残すように構成されてよい。これは、例えば紙のような、ディスプレイ表面以外の表面で電子ペン７０を用いる場合に利用されてよい。
【０１０６】
さらなる代替例によれば、スタイラスと筆記用具とが同時に電子ペン７０に装着されてよい。筆記用具およびスタイラスは、使用する先端を選ぶために延長位置と後退位置との間で移動可能であってよい。
【０１０７】
電子ペン７０は、ペン先７４を有する必要は全くない。代わりに、所望の位置を指し示すために製品３０に当てられる接触面を形成する環状のフランジを、電子ペン７０が有してよい。
【０１０８】
電子ペン７０は、電子ペン７０が製品３０に当てられたか否かを決定するペンダウン検出部７８を備えてよい。そして、ペンダウン検出部７８は、電子ペン７０でデータの入力を開始するためにユーザが電子ペン７０を製品３０上に下ろすのを検出する。
【０１０９】
ペンダウン検出部７８は、力センサであってよい。力センサは、スタイラス７６の、先７４とは反対側の端に配置されてよい。スタイラス７６は、先７４が製品３０に押し付けられた時に力センサに力が加わるように、移動可能であってよい。あるいは、ペン７０が製品３０に当てられたことの検出は、合焦した表面３２の画像を取得できる電子ペン７０の光学画像センサ５４によって実現されてもよい。さらなる代替例として、電子ペン７０が光源および光検出部をペンの先端に備えてもよい。光源は光パルスを送出するように構成されてよく、所定の時間枠内に光検出部が基部からの反射光を検出したら、ペン７０が製品３０に当てられたと決定されてよい。これらの技術の任意の組み合わせが用いられてもよい。
【０１１０】
ペンダウン検出部７８は、ペン７０における情報の記録を起動するように構成されてよい。例えば、製品３０にペン先７４が当てられたことを力センサが検出したら、この検出をトリガとして、光学画像センサ５４が画像の取得を開始し、解析ユニット７２が画像の解析を開始するようにしてよい。あるいは、表面３２が合焦状態で撮像されたことを検出することによってペンダウン検出が実現される場合は、このペンダウン検出をトリガとして、撮像された符号化パターン４０の復号を解析ユニット７２が開始するようにしてよい。
【０１１１】
さらに、電子ペン７０は、情報の記録を可能にするために製品３０に物理的に当てられる必要はない。電子ペン７０は、電子ペン７０が製品３０から短い距離に保持されている、いわゆるホバリング状態の時に、符号化パターン４０の画像を取得できるようになっていてよい。電子ペン７０は、ペン７０が製品３０に当てられているペンダウン状態で画像が記録されたのか、またはホバリング状態で画像が記録されたのかを示す情報を記録してもよい。
【０１１２】
電子ペン７０は、電子ペン７０を制御するためにユーザが押し得るボタン８０を備えてもよい。例えば、ボタン８０は、電子ペン７０において情報の記録を起動するために押されてもよいし、あるいは電子ペン７０から入力を受けるアプリケーションにおいてマウスの右ボタンとして動作してもよい。
【０１１３】
電子ペン７０は、電子装置１０と通信するための通信ユニット８２をさらに備えてよい。電子ペン７０は、有線接続および無線接続の両方により電子装置１０と通信するように構成されてもよい。
【０１１４】
有線接続は、例えば、プラグを受けるための、またはレセプタクルに差し込まれるためのコネクタを備える電子ペン７０によって確立されてよい。コネクタは、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）のような、あらゆる種類の電気コネクタであってよい。
【０１１５】
無線接続によって通信を提供するために、電子ペン７０の通信ユニット８２は送受信部を備えてよい。送受信部は、電子装置１０の受信部によって受信され得る信号を送り、電子装置１０から送信された信号を受信するように構成されてよい。送受信部は、電子装置１０との短距離通信用に構成されてよい。例えば、送受信部は、電波信号を送受信するように構成されてよい。その際、送受信部はアンテナを備えてよい。送受信部は、Bluetooth（登録商標）プロトコルで電子装置１０と通信するように構成されてよい。
【０１１６】
電子ペン７０は、情報をリアルタイムで電子装置１０に伝送するように構成されてよい。これはつまり、電子ペン７０は、ペン７０が情報を記録している最中に、その情報を電子装置１０へ連続的に伝送するということである。送られる情報は、光学画像センサ５４によって取得された画像であっても、前処理された画像であっても、または電子ペン７０の位置のような復号された情報であってもよい。
【０１１７】
電子ペン７０は、電子装置１０へのコネクタを介して電力供給されてもよい。あるいは、電子ペン７０は、電池によって電力供給されてもよい。電池は、電子ペン７０が電子装置１０に接続された時に再充電可能であってもよい。
【０１１８】
電子ペン７０は、プリント基板８６をさらに備えてよい。プリント基板８６にはプロセッサ８８が装着されてよい。プロセッサ８８は、電子ペン７０の機能を制御するように構成されてよい。この点において、電子ペン７０のさまざまな部分、例えばペンダウン検出部７８、光学画像センサ５４、光源、および通信ユニット８２などもまた、プリント基板８６に接続および／または装着されてよい。プリント基板８６は、電子ペン７０の長手方向に延びるように構成されてよく、これにより電子ペン７０を小さな直径で製造することが可能になる。電子ペン７０は支持体も備えてよく、支持体は、ペンのケース内で電子ペンの各部の装着を制御する装着ユニットを構成してよい。そのような支持体の例は国際公開第０５／０５７４７１号に示されている。
【０１１９】
読取器５０は、電子ペンとして構成される必要はない。光学系５２および光源は、どのような種類の筐体に設けられてもよい。筐体は、ユーザによる筐体の取り扱いを容易にするため、手持ち式に適したものであってよい。さらに、筐体は、光学画像センサ５４によって撮像されるのが筐体に関して製品３０のどの部分になるのかをユーザに示すガイド面を備えてよい。一例として、筐体はマウス型の形状を有してよい。
【０１２０】
次に、図７を参照して、ディスプレイ２０を介した電子装置１０とのユーザ対話について説明する。電子装置１０はプロセッサ１２を備えてよい。プロセッサ１２は、ディスプレイ２０上に画像を出力するためにディスプレイ２０によって正確に解釈され得る信号を作成するディスプレイ制御部を備えてよい。プロセッサ１２は、読取器５０からの入力を処理するための制御プログラムを実行してもよい。
【０１２１】
制御プログラムは、制御プログラムが初めて起動された時に、ディスプレイ２０の画素２２のアレイに関する位置符号化パターン４０の配置を決定するための較正を実行してよい。較正処理は、製品３０が移動させられたり、読取器５０で指し示した位置と電子装置１０によって検出された位置との不一致をユーザが感じたりした場合に、ユーザによって起動されてもよい。較正のおかげで、読取器５０を用いた位置の入力が、較正後は、ディスプレイ２０上の対応する位置との対話として解釈されることができる。
【０１２２】
ディスプレイ２０は、表面３２に位置符号化パターン４０を有する製品３０が取り付けられた状態で製造および配達されてよい。ディスプレイ２０の製造時に、ディスプレイ２０の画素２２のアレイに関する位置符号化パターン４０の配置が決定されてよい。よって、位置符号化パターン４０は、製造中にディスプレイ２０に対して較正されてよい。
【０１２３】
あるいは、製品３０はディスプレイ２０とは別に配達されてもよい。よって、製品３０が初めてディスプレイ２０に付けられた時に、制御プログラムが較正を開始してよい。較正中、制御プログラムは、第１の較正マーク１００をディスプレイ２０の隅に示すようにディスプレイを制御する。ユーザは、読取器５０を較正マーク１００に向けるように促される。こうして読取器５０は、このディスプレイ位置の上に重なる位置符号化パターン４０を読み取り、位置符号化パターン４０の位置が復号され得る。較正は続き、制御プログラムが、さらなる較正マーク１０２、１０４、１０６をディスプレイの他の隅に示すようにディスプレイを制御し、ユーザが、読取器５０をこれらの位置に向けて、位置符号化パターン４０の対応位置を決定する。
【０１２４】
このようにして、位置符号化パターン４０の対応位置とディスプレイ位置との対が、４対決定される。制御プログラムは、これらの対応位置の対を用いて１組の方程式を立ててよい。これらの方程式は以下のようであってよい。
【数１】
2013532860.tif 000003
ただし、（ｕi，ｖi）は点ｉのディスプレイ座標、（ｘi，ｙi）は点ｉの位置符号化パターンの対応座標、ｋ1ないしｋ8は位置符号化パターンの位置をディスプレイ位置に関連づける変換関数の定数である。４対の対応位置を用いて、未知数がｋ1ないしｋ8の８個ある８本の方程式の組が生成される。よって、その連立方程式を解いて、ディスプレイ座標と位置符号化パターンの座標との間の射影変換を決定してよい。
【０１２５】
上に説明したように、符号化パターン４０の格子は、格子ｘ軸がディスプレイ２０のアレイｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように配置されてよい。位置符号化パターンの座標は、格子ｘ軸に沿ったｘ座標および格子ｙ軸に沿ったｙ座標として表現されてよい。これはつまり、変換関数は、ディスプレイ座標系に関する位置符号化パターンの座標系の変倍に加えて、ディスプレイに関する位置符号化パターンの角度ずれも扱う必要があるということである。従って、制御プログラムは、座標系の角度ずれおよび変倍を扱うことのできる変換関数を上記のように計算する。その較正はまた、ディスプレイ２０と平行に配置されていない製品３０の表面および／または位置符号化パターンに起こり得るずれ（shearing）も扱うことができる。
【０１２６】
ただし、較正は、較正マークを２つだけ使って行うこともできる。その場合、ディスプレイ座標を位置符号化パターンの座標にマッピングする方程式は、２×２行列を１つだけ用いて立てることができる。そのような方程式は、座標系の変倍および回転を扱うことができる。
【０１２７】
より信頼性の高い変換関数を得るために、上記の代わりに４つを越える較正マークを用いてもよい。さらなる較正マークを用いると、過剰決定の連立方程式を立てることができ、これは、例えば最小二乗法を用いて解くことができる。そのような較正は、位置符号化パターン４０とディスプレイ２０との関係に関するより多くのデータを用いてよく、従ってより正確になり得る。
【０１２８】
変換関数が決定したら、制御プログラムは、記録された位置符号化パターンの位置を対応するディスプレイ位置に変換するために、変換関数を用いてよい。
【０１２９】
制御プログラムは、記録されたディスプレイ位置を、ディスプレイへの出力を制御する動作中のアプリケーションに転送するように構成されてよい。例えば、ディスプレイ位置はマウス入力としてオペレーティングシステムに転送されてよく、それにより、読取器５０はマウスをエミュレートしていると解釈されてよい。電子ペン７０がホバリング状態に保持されている時の記録位置は、マウスカーソルの移動と解釈されてよく、一方、電子ペンがペンダウン状態にある時の記録位置は、記録位置におけるマウスの左クリックとして解釈されてよい。さらに、電子ペン７０を製品３０に当てるのと同時に電子ペン７０のボタン８０が押された場合、これは記録位置におけるマウスの右クリックとして解釈されてよい。
【０１３０】
電子装置１０のプロセッサ１２は、読取器５０から入力を受けるのに特に適合されたプログラムを実行してよい。これは、上記の制御プログラムに組み込まれてよい。そのような特に適合されたプログラムは、セルフサービスキオスクまたはタブレットＰＣのような、ディスプレイ２０とのユーザ対話用の電子装置１０で用いられてよい。制御プログラムによって決定されたディスプレイ位置は、ディスプレイ位置との対話に関連づけられた動作を実行するプログラムによって直接解釈されてよい。たとえば、記録されたディスプレイ位置は、ディスプレイ２０に表示されたボタンまたはアイコンをユーザが押しているものと解釈されてよく、プログラムは、押されているボタンに関連づけられた適切な動作を開始してよい。
【０１３１】
電子装置１０のディスプレイ２０は、ディスプレイ２０の製造中に符号化パターン４０を設けられてよい。これはつまり、読取器５０をディスプレイ２０上のさまざまな位置に向けることによってユーザが電子装置１０に入力できるようにする対話機能の付いた状態で、ディスプレイ２０が届けられるということである。ディスプレイ２０の製造中に、符号化パターン４０を設けられた製品３０がディスプレイ２０に装着され、また符号化パターン４０がディスプレイ２０に対して較正されてよい。
【０１３２】
しかしながら、製品３０は独立したユニットとして届けられてもよく、ディスプレイ２０とのユーザ対話が所望された時にそのユニットがディスプレイ２０に装着されてよい。これはつまり、タッチスクリーン機能を、そのような機能なしで製造されたディスプレイ２０に与えることが可能ということである。よって、ユーザは、タッチスクリーン機能が欲しい時に製品３０を任意のディスプレイ２０に付けるために、製品３０を携帯してよい。これは、例えばプレゼンテーションをする際、発表者が、タッチスクリーン機能を有するディスプレイ２０を会議場または講堂に持ち込みたくないが、それでもプレゼンテーション中にディスプレイ２０と対話できるようにしておきたいと望む場合に、非常に好適である。
【０１３３】
最後に、製品３０の製造について以下に説明する。まず、プラスチック材料またはガラス材料のような、好適な光学特性および物理特性を有する材料で、シートまたはフィルムが製造される。材料は可視光および赤外光に対して透明である必要があろう。さらに、材料は、シートが大型ディスプレイに対して一定の関係に保持され得るように、十分剛性のあることが必要な場合がある。しかしながら、別の実施の形態では、材料は、フィルムを巻けるようにするために、十分柔軟であることが必要な場合がある。
【０１３４】
シートまたはフィルムの表面３２には、符号化パターン４０が設けられることになる。符号化パターン４０は、符号化パターン４０の格子ｘ軸が表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされるように、表面３２に配置されることになる。
【０１３５】
パターン生成アルゴリズムが、符号化パターン４０によってどの情報が符号化されることになるかについての入力を受け取ってよい。例えば、パターン生成アルゴリズムは、符号化パターンによって製品３０上に符号化されることになる位置の範囲についての入力を受け取ってよい。パターン生成アルゴリズムは、符号化パターン４０の図形的外観を計算し、その図形的外観の情報を、符号化パターン４０を製品表面３２上に印刷する印刷工程に渡してよい。
【０１３６】
ある実施の形態において、パターン生成アルゴリズムは、ｘ座標およびｙ座標の長方形部分の図形的外観を計算する。次に、この長方形部分が、例えば１０°ないし１５°、２５°ないし３５°、または４０°ないし５０°の範囲内の、所定の角度だけ回転させられて、製品表面３２上に印刷される画像が形成される。よって、製品表面全体に符号化パターン４０が設けられるようにするためには、図形的外観が計算される長方形部分を製品表面３２よりも大きくする必要がある。
【０１３７】
別の実施の形態では、パターン生成アルゴリズムは、用いられるオフセット角についての入力を受け取る。次に、パターン生成アルゴリズムは、符号化パターン４０の長方形部分の図形的外観を計算してよいが、その際、格子ｘ軸が長方形部分のｘ軸に関してオフセット角だけ回転させられる。これはつまり、表面３２に付けられる符号化パターン４０の図形的外観がパターン生成アルゴリズムによって決定されるということである。
【０１３８】
上記の実施の形態のいずれにおいても、符号化パターン４０の画像が、製品３０がプリンタに対してまっすぐになるように、プリンタに提供されてよい。プリンタは、製品表面３２上に画像を印刷することによって、表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされた格子ｘ軸を有する符号化パターン４０を生成する。
【０１３９】
別の実施の形態において、パターン生成アルゴリズムは、ｘ座標およびｙ座標の長方形部分の図形的外観を計算する。この図形的外観が、符号化パターン４０を製品表面３２に印刷するプリンタへ渡される。印刷後、長方形の製品表面３２が得られるように製品３０が表面の縁に対してある角度で切断され、それで、符号化パターンの格子ｘ軸が表面ｘ軸に対してある角度だけオフセットされる。これはつまり、符号化パターン４０が印刷される表面領域を、切り出される製品３０の表面領域よりも大きくする必要があるということである。よって、この製造方法を用いると、製品材料に無駄が生じる。一方、符号化パターンの図形的外観の画像を生成する工程、または生成画像の出力のためにプリンタにおいてラスタ画像を作成する工程に、さらなる空間周波数が入り込むリスクは非常に低い。
【０１４０】
製品３０は、印刷された符号化パターン４０を保護するための層をさらに設けられてよい。この層は、電子ペンのスタイラスによる引っかきに耐性があってよい。また、製品３０は、ディスプレイ２０からの赤外放射が光学画像センサ５４に到達して赤外線を反射するマーク４６の検出を妨げることがないようにするため、赤外放射を吸収する層を設けられてもよい。
【０１４１】
以上、いくつかの実施の形態を参照して本発明をあらかた説明した。しかしながら、当業者が容易に認めるように、上に開示したものとは別の実施の形態が、添付の特許請求の範囲によってのみ定められ制限される本発明の範囲と精神の内において、等しく可能である。
【０１４２】
例えば、符号化パターン４０は、ディスプレイ２０上でマーク４６を検出できるようにする他の光学特性を有するマーク４６によって形成されてよい。マーク４６は紫外光を反射または吸収してよい。あるいは、製品３０には赤外反射材料の層が設けられてよく、マーク４６は、明るい背景上で暗い点として検出されるようにするために、赤外放射を吸収してよい。
【０１４３】
また、符号化パターン４０は、位置を符号化するように構成される必要はない。符号化パターン４０は情報を符号化でき、その情報は、電子装置１０によって実行される特定の機能の要求として直接解釈されてよい。これは、セルフサービスキオスクのような、ディスプレイに永久的に装着される製品３０にとって、特に効果的であろう。そのような場合、ディスプレイの少なくともいくつかの部分が特定の機能と関連づけられてよく、それがユーザに対して示されてよい。そして、これらの部分には、特定の機能を提供せよという要求として制御プログラムによって直接解釈される情報を符号化する符号化パターン４０が設けられてよい。
【図１】
2013532860.tif 000004
【図２】
2013532860.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
2013532860.tif 000009
【図５】
2013532860.tif 000010
【国際調査報告】
2013532860.tif 000011
2013532860.tif 000012