(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の堅固に取り付けられた光センサを備える移動可能な追跡対象物と、
１以上の光送信機と、を備え、
各送信機は、反復掃引サイクル中に直交軸上で追跡容積を横切る２本の光ビームを掃引する水平ロータ及び垂直ロータを備え、
各送信機は、各前記掃引サイクルの開始時に前記複数の光センサによって検出可能な全方位同期光パルスを放射し、
前記光センサの各々は、前記同期パルスの検出と前記光ビームの検出との間の経過時間を計算することによって前記追跡容積における角位置を計算する、光学追跡システム。
【請求項２】
前記移動可能な追跡対象物は、前記光学追跡システムに慣性測定値を提供する慣性測定装置（ＩＭＵ）をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ロータの各々は空間時変信号を放射する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記空間時変信号の各々は、１本の光の細線によって生成され、一定の速度で対応の前記ロータのロータ軸平面の周囲に放射状に掃引される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記光の細線は近赤外光である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記光の細線は可視光である、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
各前記空間時変信号は、前記追跡容積内の干渉信号との区別を可能にするために変調される、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
各前記空間時変信号は、前記センサの各々に円偏波放射源及び合致した円偏波フィルタを備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項９】
各前記光送信機は、前記ロータの各々の角周波数がロックされる精密クロックを備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
システム時間基準を含み、前記システム内のすべての前記光送信機が自身のロータ位相をロックする同期信号を生成する同期ハブをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記光送信機の各々は複数の光信号を生成する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
各前記ロータは絶対位相基準検出器を備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本出願は、その内容の全体が参照によって本願に組み込まれる、２０１４年１１月１０日に出願された米国特許仮出願第６２／０７７，３７４号及び２０１５年２月２７日に出願された米国特許仮出願６２／１２６，３５８号の利益を主張するものである。
【０００２】
[0003]  本開示は、概して、位置追跡に関し、特に、改善された機能及び特徴を有する仮想現実及び／又は拡張現実アプリケーションのための光ベース位置追跡システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0005]  様々な位置追跡システム及び方法が当該技術において知られており、例えば追跡精度、追跡容積、追跡マーカ、製造コスト及びユーザ設定の複雑度などのパラメータにおいて様々に異なる。現世代のデスクトップ仮想現実（「ＶＲ」）体験の１つは、（例えばパーソナルコンピュータ（「ＰＣ」）、ラップトップ、又はゲーム機などの）据置型コンピュータにつながれてよい、又は、独立式であってよい頭部装着型ディスプレイ（「ＨＭＤ」）を用いて生み出される。また、デスクトップＶＲ体験は概して、ユーザの感覚を周囲環境から遮断し、完全没入型であろうと試みるものである。この技術空間における多種多様なアプリケーションのための追跡要件は、通常約２立方メートルに制限される追跡容積における複数の剛性物体（例えばＨＭＤ、入力ワンド、デスクトップジオメトリ）の位置を６自由度（「６ＤＯＦ」）で追跡するシステムによって満たされ得る。しかし、より没入的なＶＲ体験を生み出すために、追跡システムは、非常に少ない待ち時間（例えばアクションと応答との間で約１ミリ秒の遅延）を維持しながら正確（例えば、１ミリメートル及び１度に至る精度）であることが必要とされる。また、追跡技術は、比較的設定が容易であり一般的な家庭ユーザにとって手頃な価格であることが一般的に望ましい。
【０００４】
[0006]  現在当該技術において知られている特定の位置追跡システムは、物体に取り付けられた追跡マーカに完全又は部分的に頼り、マークされた物体を追跡するものである。そのようなシステムにおいて、追跡対象物は通常、数ビットのデータを符号化することができる大きな追跡マーカに覆われなければならず、よって、通常大きな物体しか追跡することができない。この理由から、（それぞれＰｏｓｉｔｉｏｎａｌ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｓｍａｌｌ  ＡＲ  Ｗｏｒｋｓｐａｃｅｓ及びＳｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇの頭文字である）「ＰＴＡＭ／ＳＬＡＭシステム」として知られるそのようなシステムのほとんどは、ＨＭＤにカメラを設置し、周囲環境の壁に追跡マーカを取り付ける。このアプローチは、例えば、ＶＲユーザが大きな追跡マーカを用いて全ての視野角をカバーすることによって自身の周囲環境の様子を大幅に修正することが一般的に必要である点、周囲環境をマップするためにユーザが複雑な較正ステップを実行することが一般的に必要である点、及びＨＭＤに取り付けられた追跡カメラには高精度の追跡のために高品質のレンズが一般的に必要であり、それによって概して著しくＨＭＤの重量が増加する点といったいくつかの欠点を有する。そのような実装形態において追跡マーカは概して複雑な設計であるため、それらの復号は通常、ＨＭＤ又はその付近にあるオンボードプロセッサではなくＰＣで実行され、それによってカメラからコンピュータへ送信されるデータ量及び追跡待ち時間が概して増加する。
【０００５】
[0007]  コンピュータビジョンアルゴリズムにおける進化は、代わりに自然画／情景特徴を用いることにより限定的なシナリオにおいて追跡マーカを排除することを可能にしてきた。不都合なことに、自然画特徴に頼る現在の追跡アルゴリズムは通常、透明なもの、光るもの、及び／又は、テクスチャレスなものをしばしば含む多くの住居環境において矛盾なく機能するのに十分なほど堅牢／精密ではない。また、画像から自然特徴を抽出及び識別することは計算コストが高くなりがちである。
【０００６】
[0008]  この技術における現在の弱点に対処することが望ましい。
【０００７】
[0009]  一例として、以下、一定の比率に縮小されたものではない添付図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得るコンピューティングデバイスの典型的な図である。
【図２】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムの典型的な図である。
【図３】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムの基地局ハードウェアアーキテクチャの典型的な図である。
【図４】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムの基地局ファームウェアアーキテクチャの典型的な図である。
【図５】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムのセンサアーキテクチャの典型的な図である。
【図６】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムの受信機アーキテクチャの典型的な図である。
【図７】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムにおける有線同期アーキテクチャの典型的な図である。
【図８】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムにおける光同期アーキテクチャの典型的な図である。
【図９】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機の典型的な図（正面図）である。
【図１０】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る光受信機及びセンサを備える頭部装着型仮想現実装置を装着した人間のユーザの典型的な図である。
【図１１】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機の典型的な図（正面図）である。
【図１２】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機の典型的な図（背面図）である。
【図１３】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機の細部の典型的な図（正面図）である。
【図１４】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得るロータ／送信機アーキテクチャ細部の典型的なブロック図である。
【図１５】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る受信機の典型的な図（正面図）である。
【図１６】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る受信機の典型的な図（背面図）である。
【図１７】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る受信機アーキテクチャ細部の典型的なブロック図である。
【図１８】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る信号プロセッサ基板の典型的な図である。
【図１９】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る信号プロセッサアーキテクチャの典型的なブロック図である。
【図２０】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機の典型的な図であり、典型的な実施形態において一般的な１２オンスの飲料用缶と比較した相対的大きさを示す。
【図２１】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る光学位置追跡システムにおける送信機／受信機構成の典型的な図である。
【図２２】本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る４つの光受信機を有する頭部装着型仮想現実ディスプレイの典型的な図である。
【図２３】単一ロータ実装の１つの実施形態の態様を示す。
【図２４】単一ロータ実装の１つの実施形態の態様を示す。
【図２５】本発明の態様に係るロータ座標システムの１つの実施形態の態様を示す。
【図２６】本発明の態様に係る１つの実施形態の態様をビーム位相角に関して示す。
【図２７】本発明の態様に係る１つの実施形態の態様をビームチルト角に関して示す。
【図２８ａ】本発明の態様に係る１つの実施形態の態様を、同期パルス及び光ビームパルスに関して示す。
【図２８ｂ】本発明の態様に係る１つの実施形態の態様を、同期パルス及び光ビームパルスに関して示す。
【図２９】本発明の１つの実施形態の態様を示す。
【図３０】本発明の１つの実施形態の態様を示す。
【図３１】本発明の１つの実施形態の態様を示す。
【図３２】本発明の１つの実施形態の態様を示す。
【図３３】本発明の１つの実施形態の態様を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0043]  当業者は、以下に記す本発明の説明が例示目的にすぎず、いかなる場合も限定的ではないことを認識する。本開示の利益を得るそのような当業者には本発明の他の実施形態が容易に提案され、本明細書で定義される一般原理は、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく他の実施形態及び用途にも適用され得る。従って本発明は、示される実施形態に限定されるものとは意図されておらず、本明細書に開示される原理及び特徴と一致する最も広い範囲に当てはまることが意図されている。以下、添付図面に示すような本発明の特定の実装形態が詳細に参照される。図面及び以下の説明全体にわたり、同一の符号は、同一又は類似の部品を指すために用いられる。
【００１０】
[0044]  この詳細な説明において説明されるデータ構造及び符号は、概して、コンピュータシステムによって使用されるための符号及び／又はデータを格納することができる任意のデバイス又は媒体であってよいコンピュータ可読記憶媒体に格納される。これは、例えばディスクドライブ、磁気テープ、ＣＤ（コンパクトディスク）、及びＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク又はデジタルビデオディスク）などの磁気及び光記憶デバイス、及び（信号が変調されるキャリアを有する、又は有さない）伝送媒体において具現化されたコンピュータ命令信号を含むが、それらに限定されない。例えば、伝送媒体は、インターネットなどの通信ネットワークを含んでよい。
【００１１】
[0045]  図１は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得るコンピューティングデバイス１００の典型的な図である。コンピューティングデバイス１００は、バス１０１、１以上のプロセッサ１０５、メインメモリ１１０、読取専用メモリ（ＲＯＭ）１１５、記憶デバイス１２０、１以上の入力デバイス１２５、１以上の出力デバイス１３０、及び、通信インタフェース１３５を含んでよい。バス１０１は、コンピューティングデバイス１００の構成要素間の通信を可能にする１以上の導体を含んでよい。プロセッサ１０５は、命令を解釈及び実行する任意の種類の従来型プロセッサ、マイクロプロセッサ、又は処理論理を含んでよい。メインメモリ１１０は、プロセッサ１０５によって実行されるための命令及び情報を格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の種類の動的記憶デバイスを含んでよい。ＲＯＭ１１５は、プロセッサ１０５によって使用されるための静的情報及び命令を格納する従来型ＲＯＭデバイス又は他の種類の静的記憶デバイスを含んでよい。記憶デバイス１２０は、磁気及び／又は光記録媒体、及びそれに対応するドライブを含んでよい。入力デバイス１２５（複数も可）は、例えばキーボード、マウス、ペン、スタイラス、手書き文字認識、音声認識、生体メカニズムなど、ユーザがコンピューティングデバイス１００に情報を入力することを可能にする１以上の従来型メカニズムを含んでよい。出力デバイス１３０（複数も可）は、ディスプレイ、投射器、Ａ／Ｖ受信機、プリンタ、スピーカなどを含む、ユーザに情報を出力する１以上の従来型メカニズムを含んでよい。通信インタフェース１３５は、コンピューティングデバイス／サーバ１００が他のデバイス及び／又はシステムと通信することを可能にする任意のトランシーバ様式メカニズムを含んでよい。コンピューティングデバイス１００は、例えばデータ記憶デバイス１２０などの他のコンピュータ可読媒体から又は通信インタフェース１３５を介して、他のデバイスからメモリ１１０に読み込み得るソフトウェア命令に基づいて動作を実行してよい。メモリ１１０に含まれるソフトウェア命令は、プロセッサ１０５に、後述するプロセスを実行させる。あるいは、本発明に従うプロセスを実行するため、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令とともに、ハードワイヤード回路が使用されてもよい。従って、様々な実装形態は、ハードウェア回路とソフトウェアとの任意の特定の組み合わせに限定されるものではない。
【００１２】
[0046]  特定の実施形態において、メモリ１１０は、限定ではないが、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＤＲ  ＲＡＭ、又は他のランダムアクセスソリッドステートメモリデバイスなどの高速ランダムアクセスメモリを含んでよく、限定ではないが、例えば１以上の磁気ディスク記憶デバイス、光ディスク記憶デバイス、フラッシュメモリデバイス、又は他の不揮発性ソリッドステート記憶デバイスなどの不揮発性メモリを含んでよい。メモリ１１０は、プロセッサ１０５（複数も可）から遠隔に位置する１以上の記憶デバイスを任意選択的に含んでよい。メモリ１１０、又はメモリ１１０内の１以上の記憶デバイス（例えば１以上の不揮発性記憶デバイス）は、コンピュータ可読記憶媒体を含んでよい。特定の実施形態において、メモリ１１０又はメモリ１１０のコンピュータ可読記憶媒体は、様々な基本システムサービスを操作するため及びハードウェア依存タスクを実行するための手順を含むオペレーティングシステム、１以上の通信ネットワークインタフェース及び例えばインターネット、他の広域ネットワーク、ローカルエリアネットワーク、都市エリアネットワークなどの１以上の通信ネットワークを介してコンピューティングデバイス１１０と他のコンピュータとを接続するために使用されるネットワーク通信モジュール、ユーザがコンピューティングデバイス１００とインタラクトすることを可能にし得るクライアントアプリケーションといったプログラム、モジュール及びデータ構造の１以上を格納してよい。
【００１３】
[0047]  本発明の特定の実施形態は、仮想現実設定における使用が意図された光学追跡システムを備える。特に、特定の実施形態は、高解像度、高精度、部屋規模のマルチユーザ物体位置及び方位決定（「追跡」）に適した空間符号化光学追跡技術を備える。特定の実装形態は、時変方式で空間変調された光信号を送信する１以上のビーコン送信機を備え、照射された容積内に存在する１以上のセンサユニットが、各ビーコン送信機に対する自身の平面方位を決定することを可能にする。単一のビーコンが１つの平面方位をセンサに提供し得る。単一のセンサの３次元位置決定を可能にするために複数のビーコンが使用されてよく、剛性追跡対象物における複数のセンサのアレイは、その方位決定を可能にする。光学的に決定された位置信号は、待ち時間を低減し位置決定の更新率を増加するために慣性測定値と融合される。限定ではないが、特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る頭部装着型ディスプレイ（「ＨＭＤ」）は、（例えばパーソナルコンピュータ（「ＰＣ」）、ラップトップ又はゲーム機などの）据置型コンピュータにつながれてもよく、又は独立式であって（すなわち、一部又はすべての感覚入力、コントローラ／コンピュータ、及び出力の全てが単一の頭部装着型デバイスに搭載されて）もよい。
【００１４】
[0048]  特定の実施形態は、部屋規模容積にわたる複数の物体（ＨＭＤ、コントローラなど）の高解像度の位置及び方位決定を可能にする。特定の実装形態において、システムは、追跡容積を横切る光信号を掃引する１以上の基地局ユニットから成る。追跡対象物における光受信機は、この信号を解釈し、基地局に対する位置及び方位を計算する。６自由度追跡のためには単一の基地局で十分であるが、ヘッドセット及び周辺機器の安定した部屋規模追跡を提供するためには、ある実施形態において複数の基地局が必要になり得る。特定の実施形態において、光受信機は、待ち時間の少ないセンサ融合をサポートするために各追跡対象デバイスにおける加速度計及びジャイロスコープ慣性測定装置（ＩＭＵ）と対になっている。
【００１５】
[0049]  図２は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システム（２００）の典型的な図である。
【００１６】
[0050]  図３は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムの基地局マイクロコントローラベース（「ＭＣＵベース」）のハードウェアアーキテクチャ（３００）の典型的な図である。
【００１７】
[0051]  図４は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムの基地局ファームウェアアーキテクチャ（４００）の典型的な図である。
【００１８】
[0052]  図５は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムのセンサアーキテクチャ（５００）の典型的な図である。
【００１９】
[0053]  図６は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムの受信機アーキテクチャ（６００）の典型的な図である。
【００２０】
[0054]  図７は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムにおける有線同期アーキテクチャ（７００）の典型的な図である。
【００２１】
[0055]  図８は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る位置追跡システムにおける単一基地局光同期アーキテクチャ（８００）の典型的な図である。
【００２２】
[0056]  図９は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機（９１０）の典型的な図（正面図）である。図９に示すように、送信機（９１０）は、水平ロータ（９２０）及び垂直ロータ（９３０）を備える。従って、特定の実施形態に係る各基地局は、直交軸上でシーンと交差する直線ビームを掃引する２つのロータを含む。各掃引サイクルの開始時、特定の実施形態に係る基地局は、全てのセンサに可視である全方位光パルスを放射する。従って、各センサは、シンク信号とビーム信号との間の持続時間を計せることによって掃引容積における固有の角位置を計算する。センサ距離及び方位は、単一の剛性体に取り付けられた複数のセンサを用いて導出される。
【００２３】
[0057]  本発明の特定の実施形態は、カメラベースの光学追跡システムと比べて大きい視野（「ＦＯＶ」）を有する。特定の実施形態に係る基地局は、カメラが光学系によって概して９０〜１２０度未満に制限されるのに対し、全方向に作用する略全方位信号を放射することができる。この拡大したＦＯＶによって、本発明の実施形態は、所与の空間における使用可能追跡容積を最大化することができ、これは部屋規模容積に関して重要なことである。また、特定の実施形態は空間符号化システムを備えるので、比較的よりスケーラブルであり、複数のユーザ及び物体がそれらの位置及び方位を計算するために同時に用いることができる信号を送信する。
【００２４】
[0058]  特定の実施形態に係る送信機におけるロータ／ビーコンによって放射された符号化及び／又は空間時変信号は、様々な構成によって生成され得る。１つのそのような構成は、一定の速度でロータ軸平面の周囲に放射状に掃引された１本の光の細線である。これは、回転鏡及びラインジェネレータ光学系、又は回転線源を有する特定の実施形態において実現される。放射は原理的には任意の波長を備えるが、通常のシステムの規模の場合、特定の実施形態において可視光又は近赤外光が好適である。
【００２５】
[0059]  本発明の実施形態に係るシステムの精度は、光信号の空間変調の精度に依存する。短い時間尺度を高精度で計測することは比較的容易であるため、角度分解能は、ロータからの光パルスのビームがセンサを通過した時のセンサにおける検出時間を測定することに基づく。この時間測定は、ビームの方向が既知である場合、ロータ送信機におけるいくつかの基準時間と比較して行われる。回転鏡の角速度及び回転位相の精密な制御と併用した場合、相対角度の比較的正確な測定値が得られ得る。
【００２６】
[0060]  レーザダイオードによって生成される可干渉光は、低い発散、明度、及び迅速な変調への適応力によって、特定の実施形態に係るロータのための放射ビーム源として好適である。他の実装形態において、非可干渉光が使用されてもよい。当業者が容易に認識するように、従来の発光ダイオード（「ＬＥＤ」）が多少複雑な光学系と併用されてもよい。
【００２７】
[0061]  図１０は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る光受信機及びセンサ（１０３０ａ、１０３０ｂ、１０３０ｃなど）を備える頭部装着型仮想現実装置（１０２０）を装着した人間のユーザ（１０１０）の典型的な図である。
【００２８】
[0062]  図１１は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機（１１３０）の典型的な図（正面図）である。図９に示すように、送信機（１１３０）は、水平ロータ（１１２０）及び垂直ロータ（１１４０）を備える。レーザダイオード（１１５０、１１５０）又は他の適切な光源が、スピニングロータ（１１２０、１１４０）の各々の内部に存在する鏡に向かって光を放つ。
【００２９】
[0063]  図１２は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機（１１３０）の典型的な図（背面図）であり、特定の実施形態に関して本明細書を通して説明される機能を実現するために使用される基地局エレクトロニクス回路基板（１２１０）の位置及び全体レイアウトを示す。
【００３０】
[0064]  図１３は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機の細部の典型的な図（正面図）である。図１３に示される物品は、図１１及び図１２を参照して詳しく上述された物品を拡大して示したものを備える。
【００３１】
[0065]  図１４は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得るロータ／送信機アーキテクチャ細部の典型的なブロック図（１４００）である。
【００３２】
[0066]  図１５は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る受信機の典型的な図（正面図）（１５００）であり、典型的な正面側受信機回路の高レベル基板レイアウトを示す。
【００３３】
[0067]  図１６は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る受信機の典型的な図（背面図）（１６００）であり、典型的な背面側受信機回路の高レベル基板レイアウトを示す。
【００３４】
[0068]  図１７は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る受信機アーキテクチャ細部の典型的なブロック図（１７００）である。
【００３５】
[0069]  図１８は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る信号プロセッサ基板レイアウト（１８００）の典型的な図である。
【００３６】
[0070]  図１９は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る信号プロセッサアーキテクチャ（１９００）の典型的なブロック図である。
【００３７】
[0071]  図２０は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る直交デュアルロータ光送信機（２１２０）の典型的な図であり、典型的な実施形態において一般的な１２オンスの飲料用缶（２１３０）と比較した相対的大きさを示す。図２０は、送信機（２１２０）から放たれる水平光ビーム（２１２１）及び垂直光ビーム（２１２２）の概念図を含む。本発明の態様を実現するために取り入れられ得る１以上の光ビームのタイミング及び同期は、各特定の実装形態に固有の要件に依存する。
【００３８】
[0072]  図２１は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る光学位置追跡システムにおける送信機／受信機構成の典型的な図である。図２１に示すように、典型的な光学位置追跡システムは、追跡容積を横切る光信号（２１１０）を掃引する基地局（２１２０）を備える。各特定の実装形態の要件に依存して、２つ以上の基地局が組み込まれてよく、各基地局が複数の光信号を生成してよい。例えば、６自由度追跡には通常単一の基地局で十分であるが、ヘッドセット及び周辺機器の安定した部屋規模追跡を提供するためには、ある実施形態において複数の基地局が必要になり得る。光受信機（例えば１０３０）は、頭部装着型仮想現実装置（１０２０）及び他の追跡対象物に組み込まれる。特定の実施形態において、光受信機は、待ち時間の少ないセンサ融合をサポートするために各追跡対象デバイスにおいて加速度計及びジャイロスコープ慣性測定装置（「ＩＭＵ」）と対になっている。図２１に示すように、縮尺感覚を提供するために一般的な１２オンスのソーダ又はビール缶（２１３０）が示される。
【００３９】
[0073]  特定の実施形態に係る各基地局（２１２０）は、直交軸上でシーンを横切る直線ビーム（２１１０）を掃引する２つのロータを含む。各掃引サイクルの開始時、特定の実施形態に係る基地局（２１２０）は、全てのセンサに可視である全方位光パルス（「シンク信号」）を放出する。従って、各センサは、シンク信号とビーム信号との間の持続時間を計ることによって掃引容積における固有の角位置を計算する。センサ距離及び方位は、単一の剛性体に取り付けられた複数のセンサを用いて導出される。
【００４０】
[0074]  図２２は、本発明の特定の実施形態の態様を実現するために使用され得る４つの光受信機（１０３０ａ、１０３０ｂ、１０３０ｃ、１０３０ｄ）を有する頭部装着型仮想現実ディプレイ（１０２０）の典型図である。
【００４１】
[0075]  特定の実施形態に係るセンサは、ロータからの変調光を検出することができる光電子デバイスを備える。可視光又は近赤外（「ＮＩＲ」）光の場合、特定の実施形態においてシリコンフォトダイオード及び適切な増幅器／検出器回路が好適である。周囲環境は、基地局信号と類似した波長を有する静止信号及び時変信号（光雑音）を含み得るので、任意の干渉信号と容易に区別することができるように基地局光を変調すること、及び／又は基地局信号の放射波長以外のあらゆる放射波長からセンサをフィルタすることが有益である。
【００４２】
[0076]  特定の実施形態において、被照射容積には主として反射物体及び反射面が無いことが想定される。反射は、センサシステムへのスプリアス信号の原因になり得る。特定の実施形態において、基地局における円偏波放射源及びセンサにおける適切に合致した円偏波フィルタを使用することによって一次反射の影響が低減又は排除され得る。
【００４３】
[0077]  特定の実施形態に係る１つの単純なセンサ実装形態は、フォトダイオード、増幅器、個別のエンベロープ検出器、及び比較的少量のヒステリシスを有する高速比較器である。例えば、図５及び図１７を参照する。この実装形態は、基地局からのビームがセンサを通過するか否かにかかわらず、下流の受信機回路へデジタルパルスを供給する。
【００４４】
[0078]  特定の実施形態に係る受信機は、センサからの信号及び基地局からのタイミング基準データを用い、信号遷移をタイムスタンプするために内部高精度クロックを使用する信号処理システムである。このタイミングデータは、ＩＭＵから得た慣性信号と結合され、適切なインタフェースバス（例えばユニバーサルシリアルバス、すなわちＵＳＢ）を介して、又は無線リンクを介してホストコンピュータへ送信され、それによって基地局／センサ方位角情報が抽出され、センサ／受信機アセンブリの位置及び方位を決定するために利用され得る。例えば、図６及び図１９を参照する。
【００４５】
[0079]  特定の実施形態において、センサで検知され受信機によって復号される光パルスは、受信機がシステム内のロータの絶対位相を既知である場合、方位決定のためにしか利用されない。基地局の送信機と受信機との同期を維持するために、各特定の実装形態の要件に依存して多数のメカニズムが用いられてよい。
【００４６】
[0080]  特定の実施形態に係る１つのそのようなメカニズムは、基地局の送信機と受信機とを結合するワイヤを備える。例えば図７を参照する。この典型的な同期メカニズムは、送信側時間基準に関してロータの位置を制御するのに使用される絶対位相基準検出器を各ロータが既に有しているため、比較的実現が容易である。しかしこのメカニズムは、各ロータからの基準信号がシステム内の各受信機にファンアウトされなければならない（すなわち、「ｎ」がロータの数を表し「ｍ」が受信機の数を表す「ｎ×ｍ」の配線トポロジを用いる）ため、比較的スケーラブルではない。同期された基地局送信機を有する場合でも、ロータの位相における小さな変化は概して制御ループによって完全に修正することができないので、個々のロータの真の絶対位相ワンダが受信機に伝達されなければならない。単純に１本のワイヤによって時間基準クロックを伝達することは、いくつかのアプリケーションに関してはこれが許容され得るが、特定の実施形態においてサービス品質の低下を招くであろう。
【００４７】
[0081]  他の典型的な同期メカニズムの実装形態は、同期情報を受信機に無線で伝達する。例えば図８を参照する。特定の実施形態に係る受信機は既に複数の光センサを備えているので、追加のハードウェアを用いず（例えば、ＲＦ受信機／トランシーバを用いず）これらのセンサが同期のために利用され得る。特定の実施形態において、基本幅符号化全方位発信キャリアパルス列フラッシュシステムが単一基地局システムのために適している。特定の実施形態において基地局からの基準信号は、（絶対ロータ位相において）同期バーストを直接トリガしてよく、受信機は、パルス幅の観測によってどのロータ基準が示されるかを決定することができる。この実装形態は、有線同期実装形態と比べて著しく複雑であるわけではなく、特定の実施形態においていくつかの同種の制限を被る。例えばこの実装形態は、特定の実施形態において２つより多い数のロータの絶対位相を伝達することができず、通常、少なくとも比較的大きいデータレートで任意の追加情報を伝達することはできない。
【００４８】
[0082]  特定の実施形態に係る複数基地局システムにおいて、各ロータの絶対位相は、追跡座標システムに関する基地局の構成及びビーコン機能性の非理想的態様をモデル化する較正データとともに、ロータ位相ワンダ／雑音を修正するために受信機へ伝達される。
【００４９】
[0083]  特定の実施形態は、１つのケーシング内に直交して取り付けられた２つの回転鏡ロータを含む基地局を備える。鏡は、マイクロコントローラに実装される精密位相ロックループによって制御される光学位置検出を備えた３相可変周波数ブラシレスＤＣモータによって駆動される。マイクロコントローラは、レーザイネーブル信号も管理する。レーザは数ＭＨｚで変調された振幅なので、センサは基地局からの信号以外のあらゆる信号を拒絶できる。各基地局は精密クロックを含み、各ロータの角周波数はそれにロックされる。２つのロータは、１８０度逆位相を走査し、追跡するエリアを交互に照明する。
【００５０】
[0084]  特定の実施形態に係る光センサは中程度の面積のシリコンフォトダイオードを備え、その出力信号は、個別のバイポーラ接合送信機（「ＢＪＴ」）増幅器によって増幅される。特定の実施形態によると、ロータビームが通過するとき受信機において見える信号は、サブキャリアＲＦ変調のガウスバーストである。このＲＦパルス列は、エンベロープ検出され、整形され、センサがビームによって照明された時間にわたるパルスを抽出するためにレベル比較器を通過する。この回路は、ビーム源に対するセンサの向きの如何にかかわらずエッジ位置がビームの通路を正確に表すように慎重に設計される。
【００５１】
[0085]  特定の実施形態に係る受信機は、センサチャネルから到来するエッジ及び基地局において発信される基準信号を正確にタイムスタンプする高速デジタルロガーを備える。これは、小型フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）及びマイクロコントローラを用いて実現される。マイクロコントローラは、高速ＦＰＧＡフロントエンド及び慣性ユニットを管理し、適切なインタフェースバス（例えばＵＳＢ）を介してデータストリームを処理のためにホストコンピュータへ返送するためにパッケージする。
【００５２】
[0086]  特定の実施形態において、システムの様々な部品は、システム性能に比較的大きな影響を与える。システムのほとんどの部品は特定の精度を持たない市販商品を備えてよく、それらが全体としてシステムコストに対し高い性能をもたらすように慎重に組み立てられる。
【００５３】
[0087]  特定の実施形態において、基地局送信機は、最も精密な部品を含む。特定の実施形態に係る回転鏡及びラインジェネレータ光学系アセンブリは、精密走査速度制御を可能にするため、大きい慣性モーメントによって比較的重くされたカスタム機械加工部品を備える。特定の実施形態におけるラインジェネレータ光学系は、射出成形ポリマー部品を備えるが、１ミリラジアン（「１ｍｒａｄ」）の発散及び１２０度の扇形角を実現する。特定の実施形態に係るダイバータ鏡は、第１表面鏡を備えるが、比較的低い表面品質（すなわち、いくつかの波長）を示す。特定の実施形態に係るロータアセンブリは、比較的高い機械精度を有する既製のハードディスクスピンドルモータによって駆動される。特定の実施形態に係る光ロータ位置検知システムは、従来のスロットインタラプタセンサを備える。この位置検知システムの反復性は、特定の実施形態において、マイクロコントローラにおけるデジタル処理前のアナログ信号処理の慎重な設計によって改善される。優れた性能のために特定の実施形態において多相モータドライバが選択されるが、従来の部品を備えてもよい。特定の実施形態におけるレーザダイオードは、中程度の電力（例えば１５０ｍＷ）を備えるが特に高い性能である必要はなく、既製の光学系を備えてよい。
【００５４】
[0088]  特定の実施形態に係る受信機は、一般的なカタログ掲載部品を用いて実装されてよい。特定の実施形態におけるセンサもまた、幅広く入手可能な既製部品を用いて実装されてよい。特定の実施形態におけるセンサフォトダイオードは、高感度及びオフアクシス性能の面で選択される。特定の実施形態におけるＩＭＵは、一般的だが適度に高品質のユニットとして実装されてよく、セルラ電話において使用される微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）ＩＭＵデバイスが典型的である。
【００５５】
[0089]  追跡のために単一基地局が使用されてよいが、特定の実施形態、特にマルチユーザシナリオにおいては複数基地局の使用が好適である。基地局を互いに同期させることによって、特定の実施形態において追跡計算が簡単になる。１つの同期解決策は有線同期信号を備えるが、特定の実施形態においては無線による解決策の方が望ましい。全方位光信号は、１つのそのように利用可能な解決策を備える。
【００５６】
[0090]  各特定の実装形態の要件に依存して、上述したように、基地局基準信号は配線を介して追跡受信機に供給されてもよいが、同期及び基準データ配信は無線で供給されてもよい。
【００５７】
[0091]  各特定の実装形態の要件に依存して、例えば様々な光波長、様々な振幅変調周波数、及び／又は（光信号における現在のロータ位相情報及び基地局ＩＤ送信を含む）様々な全体振幅／位相変調を用いる基地局によって、受信機におけるビーコン信号の曖昧性除去が遂行され得る。
【００５８】
[0092]  光通信の使用には、比較的複雑なセンサ、すなわち追跡のために光サブキャリアパルスのエンベロープを分離するだけではなく、光データバースト内のデータを復元するために受信機が使用できるデータスライスデジタルストリームも放射するセンサが必要になり得る。
【００５９】
[0093]  光サブキャリアに印加されたデータをセンサが復調すると、特定の実施形態において、各ビーコンに固有の符号を用いてビーコンロータレーザを変調することによってビーコン曖昧性除去が遂行され得る。これはビーコンの掃引ビームがセンサを照明する小さな時間窓に十分収まるほど短いものであってよい。これは、システム雑音制約と相互作用するように、サブキャリア周波数選択、距離、及びビーム発散／センサエリアを制限する場合もある。これは、いくつかのビーコンはシステムによって曖昧性除去される限り受信機の概略位置はほとんどの場合決定できるという理由から重要ではなく、各特定の実装形態の要件に依存するが十分であろう。
【００６０】
[0094]  特定の実施形態における全方位同期放射の光適用範囲は、ロータが掃引するエリアと同じエリアをカバーし、同等又はそれ以上の距離を有するのに十分な電力であってよい。この距離要件は、放たれたロータ信号と比較した全方位源のパルス電力が著しいため、特定の実装形態に制限を設け得る。好都合なことに、デューティサイクルは概して低いので、比較的経済的なデバイスを使用することができる。
【００６１】
[0095]  光データバースト同期システムの場合、特定の実施形態において、中央同期ハブ（「Ｓｙｎｃ  Ｈｕｂ」）が使用される。特定の実施形態におけるＳｙｎｃ  Ｈｕｂは、システム時間基準を含み、システム内の全てのビーコンが自身のロータ位相をロックする同期信号を生成する。特定の実施形態におけるＳｙｎｃ  Ｈｕｂは、システム時間基準に関して基準信号によって示される実際のロータ位相を測定し、較正及び配置構成情報とともに光同期バーストの一部として（前回のハーフフレームに関する）ロータ位相補正情報を送信する。
【００６２】
[0096]  光同期パルスが様々なキャリア周波数を用い、センサが同期信号及びロータ信号を（キャリア又は符号多重化によって）分けるように設計されない限り、同期パルスは、ビーコンが照明し得る角空間の一部を消費する。データバーストが短いものである限り、特定の実施形態において角コストは小さくなり得る。特定の実施形態における帯域外通信方法（例えばＲＦ）の使用は、センサにおける狭域フィルタリングよりも単純かつ安価に実現することができる。光同期フラッシュシステムにおけるシンボル間干渉経路遅延が受信機において存在し得る。空間的冗長によって誤り回復が遂行され得る。
【００６３】
[0097]  特定の実施形態における各基地局は、各ロータの角周波数がロックされる精密クロックを含む。あるいは、複数の基地局の組み合わせを可能にするために、他の基地局又は同期ハブにおいて生成された信号などの外部信号が導入され得る。特定の実施形態において受信機における曖昧性除去を簡単にするために、２つのロータが１８０度逆位相で走査し、追跡するエリアを交互に照明する。
【００６４】
[0098]  特定の実施形態におけるセンサは、中程度の面積のシリコンフォトダイオードを備え、その出力信号は個別のＢＪＴ増幅器によって増幅される。特定の実施形態において、ロータビームが受信機を通過すると受信機において検出される信号は、サブキャリアＲＦ変調のガウスバーストである。このＲＦパルス列は、エンベロープ検出され、整形され、特定の実施形態において、センサがビームによって照明された時間にわたるパルスを抽出するためにレベル比較器を通過する。この回路は、特定の実施形態において、ビーム源に対するセンサの向きの如何にかかわらず、エッジ位置がビームの通路を正確に表すように設計される。
【００６５】
[0099]  特定の実施形態における受信機は、センサチャネルから到来するエッジ及び基地局において発信される基準信号を正確にタイムスタンプする高速デジタルロガーである。これは、小型ＦＰＧＡ及びマイクロプロセッサを用いて実装される。マイクロコントローラは、高速ＦＰＧＡフロントエンド及び慣性ユニットを管理し、ＵＳＢを介してデータストリームを処理のためにホストコンピュータへ返送するためにパッケージする。
【００６６】
[00100]  機械的に走査されたビーコンロータは、特定の実施形態において場合によっては他の技術と置き換えられてよく、又は、同様に機能するが、単一の掃引ビームよりも複雑な信号を放射する。
【００６７】
[00101]  特定の実施形態における走査のためのＭＥＭＳ及び回析光学素子は、基地局のサイズ及び電力消費を低減するのに役立ち得るが、簡易性、直線性、及び走査角におけるいくつかの制約を有し得る。単一ビームではなく空間直交符号を用いることにより、特定の実施形態において、センサ／受信機における個々のビーコンの区別が容易になる。限定ではないが、そのような符号は、機械的走査、又は切換式投射源を使用することによって実現されてよい。
【００６８】
[00102]  ビーコンからの距離は、例えば光変調キャリアの位相測定など、いくつかの方法によって検出され得る。
【００６９】
[00103]  空間における物体の位置及び方位の正確な決定は、頭部装着型仮想現実ディスプレイ及びモーションキャプチャシステムを含む多数のコンピュータインタフェースデバイスの重要な態様である。本明細書で説明される典型的なシステムは、追跡される物体に存在する光センサのアレイに対する角度を測定するために、精密に合わせられた回転レーザ線ビーム投射器を用いる。特定の実施形態において、これらの送信機局の１以上からの角度情報は、少ない待ち時間、高解像度、及び高精度の位置（及びモーション）測定を提供するために、任意選択的に、追跡対象物における光センサアレイと同一位置にあるＩＭＵによる慣性測定値と融合される。特定の実施形態において送信機局に取り付けられたセンサユニットによってシステムは自身の構成を決定することができ、送信機と追跡対象物との間の帯域内シグナリング及び帯域外（有線又はＲＦ）通信の併用によって、システムのブートストラッピング及び較正の簡略化が可能である。
【００７０】
[00104]  特定の実施形態において、追跡されるデバイスにおける光検出器と同一位置にある慣性センサによって、センサ融合フィルタは、任意の時間間隔で高率及び高品質の位置推定値を生成することができる。
【００７１】
[00105]  追跡対象容積における（例えば鏡などの）高反射性物体からの反射によって、システム処理に関して紛らわしい不要信号が生じ得る。特定の実施形態において物体姿勢を求めるために用いられるアルゴリズムは、ほとんどの反射干渉を除去し、特定の実施形態において反射信号を除去するために走査ビーム及びセンサの円偏波を用いることによって、この問題の重大性が軽減され得る。しかし、概して、本明細書で説明される典型的なシステムは既に、その幾何学的形状によって干渉反射に対する耐性が高い。
【００７２】
[00106]  閉塞は、全ての光学追跡技術に共通の問題であり、特定の実施形態において、追跡容積を取り囲む追加の送信局を設けることによって最も容易に対処される。特定の実施形態における局冗長性は、追跡受信機の可視性を改善するだけではなく、重複決定される解決策のためにより多くの情報を追跡ソルバに提供する。
【００７３】
[00107]  特定の実施形態において本発明の態様に係るシステムは、追跡される物体における被走査送信機及び固定の受信機配置を有する（アウトサイドインではなく）インサイドアウト方式で実装され得る。あるいは、固定の受信機視野が走査され、全方位モバイル送信機が検出され得る。これらのシステム二重化アプローチには、慣性、ブートストラッピング、電力、及びリンクバジェットの制約が存在する。
【００７４】
[00108]  各特定の実装形態の要件に依存して、被走査光ビームは、多数の方法で形成され得る。特定の実施形態は、回転鏡／プリズム及びラインジェネレータ光学素子を用いる。代替アプローチは、ＭＥＭＳ鏡、回転多面鏡、回析格子、及び他のホログラフィー技術を用いる。ビーム放射は、特定の実施形態において可干渉である必要はない。ビーム放射波長は概ね任意の色であってよいが、特定の実施形態において不可視近赤外線が好都合であり、比較的高価でなく容易に入手できる市販のシリコン光検出器のピーク波長感度に対応する。
【００７５】
[00109]  特定の実施形態においては、同じ２つの角方位を計算するのに単一のスピニングロータしか要さない。これは、投射パターンを用いることによって可能である。
【００７６】
[00110]  単一ロータ実装形態の方式１（図２３を参照）によると、単一ビームを投射するのではなく、単一ロータによってシーンを交差して２本の斜線が「Ｖ」パターンに投射される。従って、単一ロータの各掃引サイクルごとに、各センサは、場合によって（デュアルロータシステムのように、１つではなく）２つのヒットを受信する。ロータ掃引の開始時からロータの中心がヒットするまでの持続時間を計ることによってロータに対する水平角成分（シータ）が計算される。ロータに対する垂直角成分（ファイ）は、２つのロータがヒットした時間差を測定することによって計算される。「Ｖ」がシーンを横切って掃引することにより、「Ｖ」パターンの頂点付近で２つのセンサのヒットは相前後し、シーンの向こう側の垂直高さにおいて、センサの２つのヒットは比例的に遠く離れる。よって、（Ｖパターンの各「アーム」部からの）ヒットの時間差を測定することは、垂直センサ位置の測定値を暗示する。
【００７７】
[00111]  単一ロータ実装形態の方式２は、３本以上の直線ビームが単一ロータの異なる出力ポートから放射されるロータ設計を活用する（図２４を参照）。これらの出力ポートが、互いに対して斜交する直線を投射する場合、センサに対する基地局からの両方の角度（ファイ、シータ）は、平面交差を用いて計算され得る。これは、Ｖの各アーム部が順次シーンを横切るように個々に投射され、各々が単一ロータの反対側から放射される点を除き、概念的には方式１と同様である。方式２に関する物理的ロータ設計は、特定の実装形態において、方式１よりも容易に実現することができる。従って、特定の実施形態におけるロータの数にかかわらず、ビームがある程度の妥当な向きで交差し縮退しない限り（すなわち、追跡座標システム基準の２つの直交要素における情報を提供するのに十分なほどビームが互いに対して傾斜している限り）、光ビームの厳密な直交性は必要ではない。
【００７８】
[00112]  特定の実施形態において、レーザダイオード及びエレクトロニクスはロータ内に組み込まれ、回転変圧器によって電力供給されてよい。
【００７９】
[00113]  特定の実施形態において、レーザダイオードダイの各端部から光を放ち、より精密に扇形レンズと位置を合わせられるデュアル出力レーザダイオードが組み込まれてよい。
【００８０】
[00114]  特定の実施形態は、曖昧性を除去し３６０度の適用範囲を可能にするために、ロータ位相の０〜１８０度の間のビーム中心角を実現する。
【００８１】
[00115]  特定の実施形態は、帯域内光同期に関連し得る位相空間内の盲点を除去するために、当業者には既知である様々な方式を用いて同期オフセットを実現する。
【００８２】
[00116]  基地局曖昧性除去の１つの実施形態は、同期衝突を防止し、追跡容積のレーザ走査を基地局間で交替させるために、（最長同期パルスの持続時間よりもわずかに長い）わずかな位相オフセットを伴って２つ以上の基地局を組み合わせる。各走査フレーム内において、受信機に確実にロックを維持させ、各基地局に関する識別及び較正情報の送信を可能にするために、全ての基地局が同期パルスを送信する。しかし、特定の実施形態では、任意の特定のフレーム内で、集合内の１つの基地局のみがレーザによって追跡容積を掃引する。
【００８３】
[00117]  基地局間の同期の１つの実施形態は、光学式であってよい。追跡対象物において使用されるセンサと同一である光センサが、スレイブ基地局に設置された場合、スレイブ基地局は、マスタ基地局の同期パルス発光を検出してそれを自動追跡し、自身の時間基準を一致させるよう調整し得る。この方法は、上述した時間交代方法で用いられるか、又はより汎用的なシステムで用いられてよい。
【００８４】
[00118]  全ての基地局が光又は無線トランシーバを有する実施形態において、上述したＳｙｎｃ  Ｈｕｂは分散方式で実装されてよく、その場合、中央ｓｙｎｃ  ｈｕｂデバイス及び関連ケーブルを必要とせずに全ての基地局が参加する。
【００８５】
[00119]  図２５は、本発明の態様に係る、ロータ座標システム及びアーキテクチャ（２５００）の１つの実施形態の態様を示す。ロータ（２５０３）は、ｚ軸（２５０１）を中心として、例えば反時計回りの方向（２５０５）に回転する。特定の実施形態におけるロータは、２つの光出力ポート（２５０４ａ、２５０４ｂ）を含み、それらの各々は、互いに対して角度を有する光ビームを放射する。上述したように、同期基準（２５０２）も放出される。
【００８６】
[00120]  図２６は、本発明の態様に係る、１つの実施形態（２６００）の態様をビーム位相角に関して示す。図２６は、図２５に示す実施形態の上面図を提供する。
【００８７】
[00121]  図２７は、本発明の態様に係る、１つの実施形態（２７００）の態様をビームチルト角（ＴＬ、２７１５）に関して示す。図２７は、図２７に示す実施形態の側面図を提供する。
【００８８】
[00122]  図２８ａ及び図２８ｂは、本発明の態様に係る、特定の実施形態（２８００ａ、２８００ｂ）の態様を同期パルス及び光ビームパルスに関して示す。図２８ａ及び図２８ｂは、図２５に示す実施形態によって放射された光パルスを時間の関数として示す。
【００８９】
[00123]  図２９は、本発明の１つの実施形態（２９００）の態様を示す。ロータ２９５０は、例えば反時計回り方向に回転する。レーザ源２９１０から放出された光ビームは、ロータ２９５０において分割され方向を変えられ、２つの光のビーム／面（２９３０、２９６０）がロータ２９５０の２つの出力ポート（２９５５ａ、２９５５ｂ）から放出される。図２９に示すように、光ビーム（２９３０、２９６０）は点２９３５で交わる。
【００９０】
[00124]  図３０は、本発明の実施形態の態様を示す。１つの実施形態（３０００ａ）において、ロータ（３００１ａ）は、反時計回りに回転し、シンク基準マークポート（３０２０ａ）及び直交配置されたビーム出力ポート３０１０ａ及び３０１０ｂを備える。他の実施形態（３００ｂａ）において、ロータ（３００１ｂ）は反時計回りに回転し、シンク基準マークポート（３０２０ａ）及び対向配置されたビーム出力ポート３０３０ａ及び３０３０ｂを備える。
【００９１】
[00125]  図３１は、本発明の１つの実施形態（３１００）の態様を示し、（図の上方における）入射光がどのように分割され、ロータにおける複数の出力ポートに方向付けられるかの典型的な型を示す。
【００９２】
[00126]  図３２は、本発明の１つの実施形態（３２００）の態様を示し、回転制御信号発生器（３２６０）が、複数のレーザモジュール（３２１０ａ、３２１０ｂ）及び出力ポート（３２０１、３２２０）を備えるロータ（３２３０）の回転にどのように作用するかを示す。
【００９３】
[00127]  図３３は、本発明の別の実施形態（３３００）の態様を示し、複数の光ビーム出力ポートを有するロータ３３４０を示す。
【００９４】
[00128]  上記説明は多数の具体例を含み、特定の典型的な実施形態が説明され添付図面に示されたが、そのような実施形態は説明を目的としたものにすぎず、幅広い発明に制限を設けるものではないこと、また、上述したように当業者には他の様々な改変例が想起され得ることから、本発明は、図示及び説明された特定の構造及び構成に限定されるものではないことは理解されるべきである。本発明は、本明細書に開示される様々な種類及び／又は実施形態に含まれる要素の任意の組み合わせ又は部分的組み合わせを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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