(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源及び先端スイッチを備えたインタラクションオブジェクトと、前記光源が発した光の位置を検出するユニットと、を備えたビジュアルシステムであって、
前記光源は、前記インタラクションオブジェクトのＩＤ及び前記先端スイッチの状態に応じた点滅シーケンスで発光し、
前記点滅シーケンスは、複数の位相を含む単位シーケンスが繰り返され、
前記光源は、前記ＩＤに応じた回数の前記単位シーケンス毎に、前記先端スイッチの状態に応じた点滅シーケンスで発光し、
前記ユニットは、前記光源の点滅シーケンスを分析して、前記点滅シーケンスによって前記先端スイッチの状態を特定するとともに、前記点滅シーケンスに含まれる前記単位シーケンスの回数に基づいて前記ＩＤを特定することを特徴とするビジュアルシステム。
【請求項２】
光源及び先端スイッチを備えたインタラクションオブジェクトと、前記光源が発した光の位置を検出するユニットと、を備えたビジュアルシステムであって、
前記光源は、前記インタラクションオブジェクトのＩＤ及び前記先端スイッチの状態に応じた点滅シーケンスで発光し、
前記ユニットは、前記光源の点滅シーケンスを分析して、前記ＩＤ及び前記先端スイッチの状態を特定し、
前記点滅シーケンスは、位相１、位相２及び位相３を含む単位シーケンスが繰り返され、
前記光源は、前記位相１及び前記位相３では同じ発光状態であり、前記位相１及び前記位相３の間の前記位相２では、前記先端スイッチの状態に基づいて発光するかしないかを切り替えることを特徴とするビジュアルシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のビジュアルシステムであって、
前記ユニットは、
バーストを送信する送信器と、
前記光源が発した光を前記バーストに同期して検出するカメラと、を備え、
前記インタラクションオブジェクトは、
前記バーストを受信する受信器を備え、
前記光源は、前記受信器が受信した前記バーストに同期して光を発することを特徴とするビジュアルシステム。
【請求項４】
光源と先端スイッチとを備えたインタラクションオブジェクトと、前記光源が発した光の位置を検出するユニットと、を備えたビジュアルシステムの制御方法であって、
前記光源が、前記インタラクションオブジェクトのＩＤ及び前記先端スイッチの状態に応じた点滅シーケンスで発光し、
前記点滅シーケンスは、複数の位相を含む単位シーケンスが繰り返され、
前記光源が、前記ＩＤに応じた回数の前記単位シーケンス毎に、前記先端スイッチの状態に応じた点滅シーケンスで発光し、
前記ユニットが、前記光源の点滅シーケンスを分析して、前記点滅シーケンスによって前記先端スイッチの状態を特定するとともに、前記点滅シーケンスに含まれる前記単位シーケンスの回数に基づいて前記ＩＤを特定することを特徴とするビジュアルシステムの制御方法。
【請求項５】
光源と先端スイッチとを備えたインタラクションオブジェクトと、前記光源が発した光の位置を検出するユニットと、を備えたビジュアルシステムの制御方法であって、
前記光源が、前記インタラクションオブジェクトのＩＤ及び前記先端スイッチの状態に応じた点滅シーケンスで発光し、
前記点滅シーケンスは、複数の位相を含む単位シーケンスが繰り返され、
前記ユニットが、前記光源の点滅シーケンスを分析して、前記ＩＤ及び前記先端スイッチの状態を特定し、
前記点滅シーケンスは、位相１、位相２及び位相３を含む単位シーケンスが繰り返され、
前記光源が、前記位相１及び前記位相３では同じ発光状態であり、前記位相１及び前記位相３の間の前記位相２では、前記先端スイッチの状態に基づいて発光するかしないかを切り替えることを特徴とするビジュアルシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、ビジュアルシステムおよび特にインタラクティブデータプロジェクタ
の同期のためのシステムおよび方法であって、同期は、ペン、カメラおよびタッチ入力デ
バイス内に組み込まれるべき識別および追跡のためのシステムおよび方法をさらに含み、
それにより、こうしたビジュアルシステムが一般的なリモートコントローラまたは受信器
に干渉しない、またはそれを乱さないようにし、さらに、前述の２つ以上のこうしたビジ
ュアルシステムが互いに同期され、協働することができるようにする、システムおよび方
法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インタラクティブデータプロジェクタは、物理的なインタラクティブホワイトボードお
よびインタラクティブフラットスクリーン内に含まれるもののようなインタラクティブ面
を作り出すが、座標データおよびさらにユーザ作動情報（タッチする、タッチしない、先
端が押される、先端が放される）は、表面自身の内部に組み込まれる電磁的、光学的また
は音響的方法を用いる代わりに、プロジェクタにおいて設置されるカメラ技術を用いるこ
とによって、画像から抽出される。プロジェクタに適したカメラベースのインタラクティ
ブ技術の例が、例えば、本発明者および出願人によって、カメラおよび画像認識システム
が追跡することができる光学的パターンを有するペンを用いる国際公開第２００１ＮＯ０
０３６９号／米国特許第７０８３１００Ｂ２号および／または国際公開第２００６１３５
２４１Ａ１号／米国特許出願公開第２００９０４０１９５Ａ１号によって開示されている
。他のシステムは以下のものがある：日本特許第３２５７５８５号：（株式会社ビジュア
ルサイエンス研究所、出願日：１９９６年３月２９日、特願平０８−０７５９５０号）。
同特許は、ＩＲ放出体、および反射器を有する位置指示デバイスを有するカメラであって
、カメラはＩＲを検出し、位置指示デバイスの位置を見つけ出す、カメラを開示している
。しかし、カメラと位置指示デバイスとの間の同期は何も開示されていない。日本特許第
４７２８５４０号：（株式会社リコー、出願日２００１年９月２０日、特願２００１−２
８７９０１号）は、反射器上に何らかのパターンを有する位置指示デバイス、および位置
指示デバイスの符号パターンを有する光を検出し、制御情報を見つけ出すカメラを開示し
ている。日本特許第４０３７８２２号（ＮＥＣディスプレイソリューションズ株式会社、
出願日：２００３年１２月５日、特願２００３−４０７８８４号）は、カメラからの光信
号を受信する位置指示デバイス、およびカメラからの放出信号に応答して光を放出する位
置指示デバイスを開示している。米国特許第６５２９１８９号（ＩＢＭ、出願日２０００
年２月８日、米国特許出願第０９／５００１９４号）は、ＩＲ構成要素を有し、制御情報
を含む光を放出する位置指示デバイス、およびその光を受信するカメラを開示している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の一態様は、プロジェクタもしくはディスプレイのようなユニットと、カメラと
、関連する特に光入力デバイスとを含む、ビジュアルおよびインタラクティブビジュアル
システムのための、いくつかのこうしたユニットの同期のためのシステムおよび方法であ
って、同期において、プロジェクタもしくはディスプレイまたは着用式ディスプレイグラ
スによる画像およびビデオに関するそれらの出力内容、カメラによってキャプチャされる
画像およびビデオに関するそれらの入力内容、可視光および／または赤外光に関するそれ
らの照射機能、ならびにペン、位置指示棒、指等のような入力インタラクションツールの
位置追跡および入力制御機能に関するそれらのユーザインタラクション機能は全て、同じ
同期制御バーストによって制御され、それにより、インタラクティブ出力イベントを適時
に同時に開始することができる、およびインタラクティブ入力イベントを首尾一貫して解
釈することができるなど、ユニットは協働するようになることができる、システムおよび
方法を提供することである。
【０００４】
本発明のさらなる態様は、同期システムの干渉および外乱は取るに足らなくなることで
ある。すなわち、同期バーストはまれにしか生じないため、それらは、ＡＶ機器内に通常
含まれるリモートコントローラ受信器およびリモート制御送信器を著しく乱すことも、そ
れらによって著しく乱されることもなくなることである。
【０００５】
カメラ技術は単純であるが、正確であり、非常に高速であり、かつ信頼性が高く、さら
に、データプロジェクタまたはディスプレイ内への統合が容易である。カメラ技術は解像
度、感度、サイズおよび性能の面で急速に進化している。市販の画像センサは、例えばプ
ログラム可能なレート、解像度、サイズ、利得および露出時間を用いて静止画像およびビ
デオ画像をキャプチャすることができる。
【０００６】
本発明のさらなる説明において、カメラは、画像のキャプチャに適した画像センサおよ
びレンズを含み、キャプチャされた画像をコンピュータへの入力として転送するための通
信手段を含むものとして理解されるべきである。さらに、カメラは、特別な特徴を有する
特定のディテールを検出し、これらを追うために特徴抽出、オブジェクト認識およびオブ
ジェクト追跡を遂行し、さらに、それらをいくつかの特定のインタラクションオブジェク
トのデータモデルと比較して突き合わせ、インタラクションオブジェクトの位置および配
向を判定するべくその結果をインタラクション面またはインタラクション空間座標内に位
置付けることによって、これらのディテールを解釈する画像処理手段を含んでもよい。さ
らに、カメラは、インタラクションオブジェクト識別、ならびに先端スイッチが押されて
いる、先端スイッチが放されている、ボタンが押されている、ボタンが放されている、指
が触れているまたは指が触れていない等のようなユーザインタラクション動作を抽出する
ための、一連のキャプチャされた画像内の特定のディテールの強度レベルの解釈を含んで
もよい。さらに、カメラは、検出されたインタラクションオブジェクトの識別、位置、配
向、およびユーザインタラクション動作をコンピュータへの入力として転送する通信手段
を含んでもよい。
【０００７】
本発明の諸態様は、近赤外線光（ｎｅａｒ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ、ＮＩＲ）
を照射、追跡および識別に利用するカメラベースのインタラクティブプロジェクタに関し
、赤外線送信または無線周波数送信を用いることによってペンおよびプロジェクタをどの
ように効果的に同期させるのかをさらに開示する。本発明の方法の諸態様は、ペン、およ
びインタラクティブプロジェクタのカメラユニットが、ペンにおける電力消費を低減し、
電池寿命を延ばすためにどのように同期され、さらに、動きを凍結させ、信号／雑音比を
増大させるために同期されるのか、ならびにさらに、室内のいくつかのインタラクティブ
プロジェクタに属する多数のペンおよびカメラユニットが、いくつかのプロジェクタとペ
ンとの間の相互運用性をさらに提供するためにどのように同期され、他の目的のために存
在するリモートコントローラとの容認できない干渉を生じさせないようにするのかを含む
。さらに、同じ同期の原理は任意追加的に、この同期に必要な通信トラフィックの低さの
おかげで、数マイクロ秒の精度の範囲内で、他の同じ室内のリモートコントローラの機能
を乱すことなく−いくつかのプロジェクタの投影画像を同期させるため、いくつかのフラ
ットパネルディスプレイの画像を同期させるため、マルチメディアグラスの表示パネルを
同期させるため、３Ｄゴーグルのアクティブ３Ｄシャッターを同期させるため、および室
内のいくつかのカメラの露出を同期させるために、用いることができる。同期原理は、消
費者用およびプロ用の電子機器におけるリモート制御機能における低コストの構成要素で
ある、標準的な近赤外線受信器および送信器を利用することができる。同期は任意選択的
に、消費者用およびプロ用の電子機器におけるリモート制御機能における低コストの構成
要素である、標準的な低コストの無線周波数受信器および送信器を利用することができる
。
【０００８】
本発明のさらなる態様は、可視光および／または近赤外線発光体にとって最も効果的な
電力バジェット、ならびにペンおよびその他の能動的インタラクションデバイス内の近赤
外線発光ダイオード（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ、ＩＲＥＤ）に
とって最も効果的な電力バジェットを提供することである。効果的な電力バジェットを確
実にすることは、照射光源およびＩＲＥＤ構成要素の加熱を抑え、寿命を延ばすため、電
力制御回路および電源のコストおよびサイズを低減するため、および電池で動作する機器
における電力消費を最小限に抑え、電池寿命を最大限延ばすために、重要である。
【０００９】
本発明のさらなる態様は、カメラのグローバルシャッターへの発光体の点滅の正確な同
期、およびカメラのグローバルシャッターへのペンおよびその他の能動的インタラクショ
ンデバイス内のＩＲＥＤの点滅の正確な同期によって、カメラユニットによってキャプチ
ャされる画像およびビデオの最良の信号対雑音比を提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる態様は、シーン内におけるオブジェクトの速い動きによる不鮮明化が
、上述のカメラのグローバルシャッターに緊密に同期された点滅によって効果的に低減さ
れることになることである。
【００１１】
同様に、本発明の一態様は、データプロジェクタまたはフラットパネルディスプレイを
３Ｄシャッターグラスに同期させること、あるいは任意選択的に、２つ以上のプロジェク
タまたはディスプレイを３Ｄシャッターグラスに同期させることによって、より大きく、
かつ／またはより広い３Ｄディスプレイを提供することである。２０１２年２月９日に公
開された、セイコーエプソン株式会社、日本の堀口宏貞（Ｈｉｒｏｓａｄａ  ＨＯＲＩＧ
ＵＣＨＩ）による米国特許出願公開第２０１２０３３０５７（Ａ１）号：「電子光学デバ
イスおよび立体視ディスプレイ装置（ＥＬＥＣＴＲＯ−ＯＰＴＩＣ  ＤＥＶＩＣＥ  ＡＮ
Ｄ  ＳＴＥＲＥＯＳＣＯＰＩＣ  ＶＩＳＩＯＮ  ＤＩＳＰＬＡＹ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ）
」には、プロジェクタと共に用いられるアクティブ３Ｄシャッターグラスの例が記載され
ている。ソニー株式会社、日本による国際公開第２０１２／００５９６８（Ａ１）号は、
ＲＦ信号およびＩＲ信号の組み合わせに基づくシャッターグラスリピータシステムの一例
を記載しているが、それは、範囲を広げ、彼らが提案する同期方式を実装するために異な
る種類の変換およびリピータ機能を行うように適合されたテレビリモートコントローラユ
ニットを用いることに依存する。本発明において提案されているリッスン・アンド・リピ
ート方式は、信号要件を単純にし、リモートコントローラユニットが同期機能を実装する
必要性を取り除くことになる。革新的なリッスン・アンド・リピート原理の１つの利点は
、ユニットの同期用の短いバーストがユニット自身によって部屋中に伝播されることを含
む。
【００１２】
本発明のさらなる態様は、着用式半透明ディスプレイグラス（マルチメディアグラス）
を他の上述のユニットのうちの１つ以上と同期させ、ペンまたは「フィンガータッチ」の
サポートとしての同期されたインタラクティブな機能性を有する着用式ディスプレイのよ
うな新しいインタラクティブ機能を提供することである。
【００１３】
本発明のさらなる態様は、着用式半透明ディスプレイグラスまたは３Ｄシャッターグラ
スを他の上述のユニットのうちの１つ以上と同期させ、同期された半透明ディスプレイグ
ラスおよびその関連出力内容を通して見たとき、あるいは同期された３Ｄシャッターグラ
スを通して見たとき、ならびに任意選択的に、着用式の同期されたカメラ、同期された照
射および／または同期されたインタラクションオブジェクトによって制御されたとき、ユ
ーザが知覚しているシーンは、プロジェクタおよび／またはディスプレイの同期された出
力内容となるような、３Ｄまたは拡張現実感機能を提供することである。
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、１つ以上のユニットを含むビジュアルシステムであって
、ユニットはデータプロジェクタもしくはディスプレイであるか、またはビデオカメラ、
あるいは両者の組み合わせであり、データプロジェクタおよびディスプレイは、コンピュ
ータからの画像およびグラフィック出力を画像出力レートで表示することができ、ビデオ
カメラはシーン内のオブジェクトの画像を画像入力レートでキャプチャすることができ、
上述のユニットは受信器を有する、ビジュアルシステムが提供される。ユニットは、送信
器であって、この送信器は、ビジュアルシステム内の全てのユニットを互いに同期させる
ために、一連の低頻度の短い繰り返しバーストを送信することを、このようなバーストが
受信器によって所与の時間以内に受信されない場合には、開始し、さもなければ、送信器
によって低頻度の短い繰り返しバーストに同期された、遅延された短いバーストを送信し
、その間、低頻度の短い繰り返しバーストは他の目的のためのリモートコントローラの一
般的使用に干渉することもなく、それによって干渉されることもない、送信器を有する。
【００１５】
同期は低頻度の短い繰り返しバーストを用いて確立されるという点において、本システ
ムは有利である。バーストは低頻度のものである。すなわち低い繰り返し率を有するので
、システムは、無線リモートコントローラユニットおよび無線リモート制御受信器がほと
んど常に動作することを許し、それゆえ、それらは同期システムによって著しく干渉され
ることはない。さらに、他のリモート制御送信器の信号は長さおよび繰り返し率ならびに
任意選択的に符号化が同期バーストとは異なっている限り、同期システム自身は他のリモ
ート制御送信器によって著しく影響を受けることはないという点において、本システムは
有利である。
【００１６】
提案されている同期システムおよび方法は、ＮＩＲ／ＩＲ受信器および送信器あるいは
ＲＦ受信器および送信器を用いる無線式の実装に適用することができるが、同じ同期原理
は、例えば、電線の対によるかまたは光ファイバによる有線式の解決法にもなり得る。こ
の場合、信号は、例えば、単一の双方向信号を作るためにオープンドレイン出力および入
力に接続された、プルアップされた単一の線を用い、変調されたバーストとなるかまたは
変調を用いないデジタルとなり得る。本発明の構成によっては、例えば、インタラクティ
ブプロジェクタは講義台または演壇にあり、その一方、講義をキャプチャするための数台
のビデオカメラは部屋の後端部内にあり、そのため、無線送信のみによって同期を行うに
は無線送信の品質があまりにも悪くなり得る大きな講義室内では、無線式および有線式を
組み合わせた同期が好ましい場合がある。同様に、本発明に係る、各々、１つ以上のユニ
ットからなる２つ以上のビジュアルまたはインタラクティブビジュアルシステムが、大き
な物理的距離によって分離されている場合には、それらは異なる同期を有してもよく、そ
れにより、システムは互いを乱す可能性があり、このとき、大きな物理的距離を越えてシ
ステムを同期させるために、無線式および有線式の組み合わせの同期が利用されてもよい
。
【００１７】
本発明の第２の態様によれば、１つ以上のユニットを含むビジュアルシステムを用いる
方法が提供される。ユニットはデータプロジェクタもしくはディスプレイであるか、また
はビデオカメラ、あるいは両者の組み合わせであり、データプロジェクタおよびディスプ
レイはコンピュータからの画像およびグラフィック出力を特定のレートで表示することが
できる。ビデオカメラはシーン内のオブジェクトの画像を特定のレートでキャプチャする
ことができ、上述のユニットは受信器を有する。ユニットは送信器を有する。本方法は、
ビジュアルシステム内の全てのユニットを互いに同期させるために、送信器による低頻度
の短い繰り返しバーストの送信を、このようなバーストが所与の時間内に受信器によって
受信されない場合には、開始し、さもなければ、受信器によって短い繰り返しバーストを
受信し、既定の時間の後、送信器によって同様のバーストを繰り返すことを含み、その間
、バーストは他の目的のためのリモートコントローラの一般的使用に干渉することもなく
、それによって干渉されることもない。
【００１８】
本発明の諸態様は、関係するユニットが互いに同期されるビジュアルシステムを提供す
る。
【００１９】
ユニットの同期は、プロジェクタ画像および／またはディスプレイ画像の出力の出力レ
ートおよび厳密なタイミングは内部同期信号に正確に合わせられ、内部同期信号は、推定
、すなわち上述の低頻度の短いバーストのシーケンス内の各バーストの開始時間の時系列
の平均化に基づくことを意味する。
【００２０】
対応して、ユニットの同期は、カメラによる画像のキャプチャ、関連する露出制御、な
らびに任意追加の点滅発光体の入力レートおよび厳密なタイミングは内部同期信号に正確
に合わせられて関連付けられ、内部同期信号は、推定、すなわち上述の低頻度の短いバー
ストのシーケンス内の各バーストの開始時間の時系列の平均化に基づくことを意味する。
【００２１】
対応して、ユニットの同期は、能動的インタラクションオブジェクト内に含まれる少な
くとも１つの近赤外線発光ダイオード（ＩＲＥＤ）の点滅シーケンスのタイミングは、低
頻度の短いバーストのうちの少なくとも１つに合わせられることを意味し、それにより、
カメラ露出シャッターが作動するのと同時にシーケンス内の点滅イベントを作動させるこ
とができ、非常に良好なカメラの露出が提供され、シーン内の動くオブジェクトによる不
鮮明化が軽減され、インタラクションデバイス内の電力消費が低減される。インタラクシ
ョンデバイス内に含まれる正確なローカルの水晶ベースのタイマを用いることで、たとえ
新しいバーストが数秒間検出されなくても、点滅イベントのタイミングはカメラ露出シャ
ッターに正しく合わせることができる。
【００２２】
対応して、ユニットの同期は、着用式アクティブ３Ｄシャッターグラス内に含まれるシ
ャッターシーケンスのタイミングは、低頻度の短いバーストのうちの少なくとも１つに合
わせられることを意味し、それにより、左および右のシャッターは、同期されたプロジェ
クタまたはディスプレイ画像が提示される時期に関連する適切な瞬間にシャッター状態を
変化させる。３Ｄシャッターグラス内に含まれる正確なローカルの水晶ベースのタイマを
用いることで、たとえ新しいバーストが数秒間検出されなくても、シーケンスイベントの
タイミングは、同期されたプロジェクタまたはディスプレイユニットに正しく合わせるこ
とができる。
【００２３】
対応して、ユニットの同期は、着用式、および任意追加的に半透明の、ディスプレイグ
ラスのタイミングおよび更新レートは、低頻度の短いバーストのうちの少なくとも１つに
合わせることができることを意味し、それにより、出力画像は、例えば、同期されたプロ
ジェクタまたはディスプレイ画像が提示される時期に関連する適切な瞬間に更新される。
着用式ディスプレイグラス内に含まれる正確なローカルの水晶ベースのタイマを用いるこ
とで、たとえ新しいバーストが数秒間検出されなくても、画像更新のタイミングは、同期
されたユニットに正しく合わせることができる。
【００２４】
入力画像の更新レート、出力画像の更新レート、発光体の点滅レート、能動的インタラ
クションデバイスの点滅レート、３Ｄシャッターグラスのシャッターレート、および着用
式ディスプレイグラスの更新レートは任意選択的に異なってもよいが、いかなる場合でも
、同じ無線の低頻度の短いバーストから派生させることができる。
【００２５】
有利には、本発明の諸態様は、例えば、無線の低頻度の短いバーストはリッスン・アン
ド・リピート方式に従って各ユニットによって再送信され、それにより、無線の低頻度の
短いバーストは部屋の隅々に分配される等の利点を含む。
【００２６】
有利には、本発明の諸態様は、例えば、上述のリッスン・アンド・リピート方式は、バ
ースト繰り返し遅延のために単純なランダム化機能を利用すること、つまり、各ユニット
は、他のユニットのバーストをリッスンするべき時期、およびそれ自身の同期されるバー
ストを送信するべき時期をランダム化すること等の利点を含む。これらの有利な機構によ
って、ここにある全てのユニットが、同期されるバーストの伝播に寄与することができる
ため、システム内の専用マスタユニットの通常の必要性が取り除かれる。
【００２７】
本発明の諸態様が本明細書において添付の図面を参照しつつ単なる例として説明される
。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ビジュアルシステムは、２つの同期されるインタラクティブプロジェクタを含む、本発明の構成例の図である。
【図２−１】図２Ａ〜２Ｄは、本発明のランダム化遅延同期原理を用いるリッスン・アンド・リピートの図である。
【図２−２】図２Ｅ〜２Ｈは、本発明のランダム化遅延同期原理を用いるリッスン・アンド・リピートの図である。
【図３】本発明のランダム化遅延同期原理を用いるリッスン・アンド・リピートの図であって、同期されるユニット（例えばカメラ、プロジェクタ、ディスプレイ）および同期される関連デバイス（例えばインタラクションオブジェクト、３Ｄシャッター）における受信器信号および内部信号も含む図である。
【図４】本発明のランダム化遅延同期原理を用いるリッスン・アンド・リピートのための同期回路図の一例の図であって、同期されるユニット（例えばカメラ）内の受信器信号および内部信号も含む図である。
【図５Ａ】本発明のランダム化遅延同期原理を用いるリッスン・アンド・リピートのための同期アルゴリズムであって、記号の時間および時間切れパラメータＴ１〜Ｔ１１を用いてパラメータ化された同期アルゴリズムの一例の図である。
【図５Ｂ】本発明の図５Ａのようなランダム化遅延同期原理を用いるリッスン・アンド・リピートのための同期アルゴリズムの一例の図であって、構成例のためにあり得る数値を含む、記号の時間および時間切れパラメータＴ１〜Ｔ１１、および状態遷移に対するそれらの関係をさらに説明する図である。
【図６】図４の同期回路図において用いられる通りの周波数を調整するためにパルス幅変調入力（ｐｕｌｓｅ−ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）を用いる水晶ベースのクロックシンセサイザの一例の図である。
【図７】パルス幅変調入力（ＰＷＭ）を用いる水晶ベースのクロックシンセサイザの例は、図４の同期回路図において用いられる通りの周波数（偏移はｐｐｍで与えられる）をどのように調整することができるのかを示す図であって、周波数偏移はＰＷＭ信号のデューティサイクルの関数として示されている、図である。
【図８】１つずつ同期される３つのプロジェクタＰＪ３、ＰＪ２およびＰＪ１をオシロスコーププロットによって示す図であって、プロットにはＰＪ１のパルス幅変調入力（ＰＷＭ）が含まれ、本例ではＰＪ１の現在のＰＷＭ値は、８１５／２０４８のデューティサイクルＣ１／Ｃ２に対応する３９．８２％になっている、図である。
【図９】重力機能がＸＶＣＯをその中心値に向かって少しシフトさせることになるおかげで、重力機能は、新しいユニットがオフに切り替えられ、再びオンに切り替えられるたびにＸＶＣＯがますますシフトされるのを回避することをどのように助けるのかを一連の実験によって示す図である。
【図１０】スプリング機能がＸＶＣＯをその中心値に向かって少しシフトさせ、中心値から大きな偏移がある場合には、より大きなステップでそれをシフトさせることになるおかげで、スプリング機能は、新しいユニットがオフに切り替えられ、再びオンに切り替えられるたびにＸＶＣＯが一方向にますますシフトされるのを回避することをどのように助けるのかを一連の実験によって示す図である。
【図１１】本発明のランダム化遅延同期原理を用いるリッスン・アンド・リピートの図であって、ユニットは、インタラクションオブジェクトに同期されるカメラである、図である。
【図１２】カメラにおけるグローバルシャッター露出制御ＧＳイベント、およびＮＩＲパルスのシーケンスの時間がそろうように、２つの連続したバーストを用いてカメラユニットおよび能動的インタラクションオブジェクトをどのように同期させることができるのかを示す図である。
【図１３】インタラクションオブジェクトの、その識別（ＩＤ１対ＩＤ２）および先端スイッチ状態（押されている対放されている）を信号で伝達するためのパルスシーケンスを示す図である。
【図１４】能動型インタラクションオブジェクトの、その識別（ＩＤ１対ＩＤ２）および先端スイッチ状態（押されている対放されている）を信号で伝達するためのパルスシーケンスのための原理および光学要素を示す図である。
【図１５】受動型インタラクションオブジェクト内の再帰反射性光学的ディテールを利用するための原理および光学要素を示す図である。
【図１６】半受動型インタラクションオブジェクトであって、その識別（ＩＤ１対ＩＤ２）および先端スイッチ状態（押されている対放されている）の能動的信号伝達のため、および追跡のためのパルスシーケンス、ならびに追跡および識別のため、および任意選択的に先端スイッチ状態等の検出のための反射性および／または再帰反射性光学的ディテールを含む、半受動型インタラクションオブジェクトのための原理および光学要素を示す図である。
【図１７】カメラにおけるグローバルシャッター露出制御ＧＳイベント、およびＮＩＲパルスのシーケンスの時間がそろうように、２つの連続したバーストを用いてカメラユニットおよび能動的インタラクションオブジェクトをどのように同期させることができるのか、ならびに反射性および／または再帰反射性ディテールの照射は無変調パルスによってどのように遂行することができるのかを示す図である。
【図１８】ビジュアルシステムは、２つの同期されるインタラクティブプロジェクタおよび３Ｄシャッターグラスの対を含む、本発明の構成例の図である。
【図１９】ビジュアルシステムは、２つの同期されるインタラクティブプロジェクタおよび同期されるビデオカメラを含む、本発明の構成例の図である。
【図２０】ビジュアルシステムは、インタラクションオブジェクトをキャプチャし、これらを追跡する２つの同期されるカメラを含み、インタラクション面はフラットパネルディスプレイである、本発明の構成例の図である。
【図２１】ビジュアルシステムは、インタラクション面に向けられ、インタラクション面上のインタラクションオブジェクトの位置および状態をキャプチャし、これらを追跡する２つの同期されるカメラを含む、本発明の構成例の図である。
【図２２】ビジュアルシステムは、２つの同期されるカメラおよび２つの同期されるフラットパネルディスプレイを含み、カメラは、インタラクション面および同期されるフラットパネルディスプレイに向けられ、フラットパネルディスプレイであるインタラクション面上のインタラクションオブジェクトの位置および状態をキャプチャし、これらを追跡する、本発明の構成例の図である。
【図２３】ビジュアルシステムは、インタラクティブプロジェクタである１つのユニットと、仮想インタラクションフレームを有するインタラクティブな半透明の同期されるビデオグラスの対である１つのユニットとを含む、本発明の構成例の図である。
【図２４】ビジュアルシステムは、１つの同期されるインタラクティブプロジェクタと、標準的なプロジェクタのそばに並置される１つの同期されるインタラクティブなカメラベースのユニットとを含む、本発明の構成例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の諸態様は、ビジュアルおよびインタラクティブビジュアルシステムの同期シス
テムおよび方法に関する。
【００３０】
本発明の少なくとも１つの実施形態の実装および動作を詳細に説明する前に、本発明は
、その適用において、以下の記載において説明され、図面に示されている構成要素の構造
および配置の詳細に限定されず、本発明は他の実施形態の形で実装されるか、または様々
な方法で実施される、もしくは実行されることが可能であることを理解されたい。さらに
、本明細書において用いられている表現および用語は説明の目的のためのものであり、限
定と見なすべきではないことを理解されたい。
【００３１】
本発明の諸態様に係る同期システムおよび方法の原理および動作は、図面および添付の
説明を参照することでより良く理解される。
【００３２】
まず、ビジュアルシステム、およびそのユニットの同期の原理が説明される。その後、
いくつかの好ましい実施形態の詳細な説明がその詳細なシステム動作原理とともに記載さ
れる。
【００３３】
図１、図１８、図１９、図２０、図２１、図２２、図２３および図２４によって与えら
れている通りの例示的な構成を参照することによって、ビジュアルシステムの動作、およ
びそのユニットの同期の原理が説明される。図は好ましい実施形態のハードウェア構成を
概略的に示している。
【００３４】
図１では、ハードウェア構成は、ここではＰＪ１およびＰＪ２と示される２つ以上のユ
ニット１を含むインタラクティブビジュアルシステム２２を含み、ユニット１は各々、表
示デバイス、すなわち、出力画像を投影およびインタラクション面４７上に投影するプロ
ジェクタ２、任意追加の発光体３が投影およびインタラクション面４７を照射しつつ投影
およびインタラクション面４７をキャプチャするカメラ９、無線受信器１１、無線送信器
１２、マイクロコントローラまたは特定用途向けデジタル回路のような計算およびデータ
収集手段１０、ならびにインタラクションオブジェクト４を含む。インタラクションオブ
ジェクト４は、カメラ９によって検出可能であるように適合される、少なくとも１つの受
動的光学的ディテール５または１つの能動的光学的ディテール６を含んでもよい。インタ
ラクションデバイス４は、受動的ディテール５および能動的ディテール６のあらゆる種類
の組み合わせを含んでよい。このようなインタラクティブビジュアルシステム２２では、
カメラ９は互いに同期される。その一方で、プロジェクタ２からの画像の更新は任意選択
的に同期することができるが、通常はこのインタラクティブ機能のために同期される必要
はない。インタラクションオブジェクト４が作動している場合には、それらはカメラ９と
同期され、任意追加の発光体３がカメラ９と同期されてもよい。
【００３５】
図１において、および以下において説明される他の例示的な構成のほとんどの場合にお
いて、ハードウェア構成は、２つ以上のユニット１を含むインタラクティブビジュアルシ
ステム２２を含む。しかし、いずれの場合においても、たとえ、１つの単一のユニット１
しか存在しなくても、または１つの単一のユニット１しかスイッチが入っていなくても、
カメラ９、任意追加の発光体３、プロジェクタ２からの画像の更新の間の同期、およびカ
メラ９とインタラクションオブジェクト４との間のユニット−デバイス間同期のための原
理は同じである。同様に、ユニット−ユニット間同期のための原理は、１つのユニットし
か存在しない状況、または１つのユニットしかスイッチが入っていない状況、あるいは１
つもしくはいくつかのユニットが順にスイッチを入れられ、切られる場合、およびスイッ
チが入っている２つもしくはいくつかのユニットが同じ室内にある場合に対処することに
なる。
【００３６】
以下において、本発明者らはＰＪ１およびＰＪ２（および第３のＰＪ３）をインタラク
ティブプロジェクタと呼ぶことにする。
【００３７】
図２Ａ〜２Ｈを参照すると、図１とほぼ同様であるが、２つのユニット１ではなく、イ
ンタラクティブプロジェクタＰＪ１、ＰＪ２およびＰＪ３である３つのユニット１が存在
する、例示的な構成のための本発明における同期の原理が示されている。図示のものと同
じ同期原理は、例えば、図１８〜２４に示されている例示的な構成のような、本発明の全
ての他の構成のために適用されてもよい。同期の原理は、プロジェクタＰＪ１、ＰＪ２お
よびＰＪ３はどのように１つずつスイッチが入れられるのか、ならびにそれらは、すでに
作動しているプロジェクタにどのように同期されるのかによって、すなわちこのユニット
−ユニット間同期のための原理に基づいて、説明されることになる。
【００３８】
さらに、本発明に係る例示的な構成は、以下において、同期システムのために無線ＮＩ
Ｒ（もしくはＩＲ）受信器および無線ＮＩＲ（もしくはＩＲ）送信器を考慮することにな
るが、その一方で、短いＲＦバーストを送るように適合された無線ＲＦ送信器およびＲＦ
受信器を用いても同じ有利な特性を説明することができる。さらに、上述した通りの無線
式解決法の代わりに、電気的有線式または光学的有線式の解決法を本同期原理のために利
用することもできる。
【００３９】
提案されている同期方式にＮＩＲ（もしくはＩＲ）ベースの受信器および送信器を利用
することによって、バースト継続時間が長すぎるか、またはバーストが頻繁にありすぎる
場合には、ＩＲベースのリモートコントローラにおけるもの等のＮＩＲ（もしくはＩＲ）
のその他の使用は影響を受け、乱され得る。したがって、本発明の好ましい実施形態では
、２つ（または３つ）の短いバーストの後に、変調されたＮＩＲ（またはＩＲ）のない、
いくつかの同様の時間間隔の休止期間が存在する。これらの期間においては、他のＮＩＲ
／ＩＲベースのデバイスおよびシステムは中断を生じることなく通信してよく、例えば、
そのおかげで、人はプロジェクタ自身または何らかの他の視聴覚機器をそれらのそれぞれ
のリモートコントローラによって誤りなく制御することができる。
【００４０】
インタラクションオブジェクト／デバイスのための図１１〜１７においてより詳細に説
明されるように、カメラ−ペン間同期（より一般的には、ユニット−デバイス間同期）の
ために少なくとも２つの連続した短いバーストが必要とされる一方で、室内の全てのイン
タラクティブプロジェクタ（ユニット）のカメラ−カメラ間同期（一般的には、ユニット
−ユニット間同期）のために３番目の短いバーストが確保される。２つの同期機構は、室
内の全てのユニットが同期されることを確実にするため、ならびに（ペンおよびその他の
インタラクションオブジェクト、３Ｄシャッターグラス等のような）単純なデバイスが、
同期されたユニットに同期されることを確実にするために、必要とされる。インタラクテ
ィブプロジェクタおよびペンの特別な場合では、室内のインタラクティブプロジェクタ内
に組み込まれた全てのカメラおよび任意選択的にプロジェクタは同期され、それにより、
それらはそれらの短いバーストを同じ時間インスタンスにおいて送り出し、室内の全ての
ペンはこれらのバーストに基づいて同期される。すなわちペンはこれらの短いバーストの
タイミングに基づいてそれらのＩＲ−ＬＥＤを点滅させ、図１１〜１７に関して以下にさ
らに詳細に説明されるように、カメラによって検出されることができる。
【００４１】
ユニット−ユニット間同期のために提案されている原理はリッスン・アンド・リピート
原理と示され、周知のマスタ−スレーブ原理に比較して有利であると考えられる。本発明
の進歩性によれば、リッスン・アンド・リピート原理は、各インタラクティブプロジェク
タ（または一般的には、各ユニット）が、ユニット自身が同期されるとすぐに、室内にお
ける短い同期バーストのさらなる分配に寄与することを確実にする暗黙的な「リピータ」
機能を含む。この特徴は１つのユニット１から別のユニット１へのバーストを増やし、配
信するのに役立つ。同様に、反対に、同期バーストが室内に存在しない場合には、いくら
かの待ち時間の後、ユニットは、同期プロセスを開始するために短いバーストを送り出す
ことを開始することになる。
【００４２】
同期方式は以下におけるように説明することができる。
第１のユニット１、インタラクティブプロジェクタＰＪ１、がスイッチを入れられ、受
信モードに入ると、本発明者らはまず、室内には短い同期バーストは存在しないことを前
提とする（図２Ａの左部分参照）。ＰＪ１はしばらくの間、受信モードであったが、ＰＪ
１は短い繰り返しバーストを検出しなかった後、次に、ＰＪ１は、２つの短いバーストＭ
Ａ．１およびＭＡ．２、ならびに任意選択的に、短い同期バーストＳＡを発信することを
開始すると決定することになる（図２Ａ参照）。一般的に、ユニットは２つの短いバース
トＭＡ．１およびＭＡ．２ならびにＭＢ．１およびＭＢ．２を出力し、位置ＳＡまたはＳ
Ｂのいずれかにおいて同期バーストを出力することになる（それぞれ、図２Ａ〜２Ｂおよ
び図２Ｃ参照）。これらの２つ〜３つの短いバースト（ＭＡ．１、ＭＡ．２および任意選
択的にＳＡ）の後、次の２つ〜３つのバースト（ＭＢ．１、ＭＢ．２および任意選択的に
ＳＢ）の前に、この例示的な構成では、プロジェクタからのバーストが１つもない休止が
存在し（図２Ｂ〜２Ｄ参照）、次に、シーケンスが再び繰り返される前に、この例示的な
構成では、プロジェクタからのバーストが１つもないさらなる休止が存在することになる
（図２Ｂ〜２Ｄ参照）。
【００４３】
ＭＡ．１およびＭＡ．２、ならびにＭＢ．１およびＭＢ．２の主目的は、それぞれ、ユ
ニット−デバイス間同期のためのものである。これは、インタラクションデバイス４が、
そのペン点滅シーケンスを開始するために、正しい幅および離間距離の少なくとも連続し
たバーストに対して必要とするためである。
【００４４】
バーストＳＡおよびＳＢの主目的は、それぞれ、ユニット−ユニット間同期のためのも
のであり、これらのユニット−ユニット間同期バーストＳＡまたはＳＢの平均化された開
始時間がそれぞれ、各ユニットが非常に精密な内部同期信号を定義するために用いられる
。無論、ＳＡおよびＳＢバーストの発生はユニット−デバイス間同期のために用いること
もできる。なぜなら、それらはユニット−デバイス間同期バーストと同じ主幅および前の
パルスまでの距離を有するからである。しかし、ＳＡ  ａｎ  ＳＢについては、それらが
発生する保証はなく、そのため、ユニット−デバイス間同期はそれらの存在に依存するべ
きではない。
【００４５】
図２Ｆ〜２Ｈに示されている例示的な方式では、１６個の短いバースト期間Ｂ１〜Ｂ１
６の典型的なシーケンスが存在することになる。シーケンスは繰り返され、それにより、
Ｂ１〜Ｂ１６のシーケンスの後、同じＢ１〜Ｂ１６が再び繰り返される。各同期されたユ
ニットは、１６個のバースト期間の時間内にちょうど５つのこのような短いバーストを常
に出力することになるが、その同期バーストをＳＡの「位置」において出力するべきか、
それともＳＢの「位置」において出力するべきか（それぞれ、図２Ｆおよび図２Ｇ参照）
の選択は疑似乱数機能によって決定される。
【００４６】
上述のように、まず、短い同期バーストは室内に存在しないことを前提とする（図２Ｅ
の左部分参照）。ＰＪ１はしばらくの間、受信モードであったが（図５における状態Ｓ２
−「無音テスト」参照）、ＰＪ１は短い繰り返しバーストを検出しなかった後、次に、Ｐ
Ｊ１は状態Ｓ６−「マスタ」に入り（図５参照）、２つの短いバーストＭＡ．１およびＭ
Ａ．２、ならびに任意選択的に、短い同期バーストＳＡを発信することを開始することに
なる（図２Ｅ参照）。一般的に、ユニットは２つの短いバーストＭＡ．１およびＭＡ．２
ならびにＭＢ．１およびＭＢ．２を出力し、位置ＳＡまたはＳＢのいずれかにおいて同期
バーストを出力することになる（それぞれ、図２Ｆおよび図２Ｇ参照）。これらの２つ〜
３つの短いバースト（ＭＡ．１、ＭＡ．２および任意選択的にＳＡ）の後、この場合には
、次の２つ〜３つのバースト（ＭＢ．１、ＭＢ．２および任意選択的にＳＢ）の前に、こ
の例示的な構成では、プロジェクタからのバーストが１つもない、通常は６つ、または任
意選択的に５つの短いバースト期間の休止が存在し（図２Ｆ〜２Ｈ参照）、次に、シーケ
ンスが再び繰り返される前に、この例示的な構成では、プロジェクタからのバーストが１
つもない、通常は６つ、または任意選択的に５つの短いバースト期間のさらなる休止が存
在することになる（図２Ｆ〜２Ｈ参照）。
【００４７】
さらに、ＰＪ１は、それが作動された時に、バーストを全く見つけなかったため、ある
いはそれは、状態Ｓ３−「同期」に入った後の、ランダムに選択されたＴ１ＡまたはＴ１
Ｂのいずれかのテスト期間の間に、別のユニットからの他の短い繰り返しバースト（すな
わち、シーケンスＭＡ．１、ＭＡ．２、任意選択的にＳＡ、ＭＢ．１、ＭＢ．２または任
意選択的にＳＢ）を見つけなかったため、それは一時的な「マスタ」の役割、状態Ｓ６−
「マスタ」に入る（図５Ａにおけるフロー図参照）。この一時的な「マスタ」モードにお
いてさえ、それは、（ランダムに選ばれた）時間Ｔ１０またはＴ１１以内に、それ自身に
同期されていない他のバーストが存在するかどうかをチェックすることになり、次に、Ｐ
Ｊ１はそれ自身のバーストまでオフに切り替え、ＰＪ１自身の送信バーストからの外乱を
受けずに他のユニットのバーストを探すために、状態Ｓ８−「送信を伴わない有効なバー
ストのチェック」においてチェックを行うことになる。他のユニットの有効なバーストが
検出された場合には、次に、ＰＪ１は、図５Ａにおける状態Ｓ３−「同期」によってこれ
らの有効なバーストに恐らく同期することを開始するために、状態Ｓ１−「開始」に入る
必要があることになる。
【００４８】
この場合には、ＰＪ１は、それは、他のユニットまたは何らかの他のバースト雑音が室
内に存在しているかどうかを定期的にチェックすることになることを除いて、一時的な「
マスタ」モードになり、それは他のユニットに適合または同期しようと試みることはしな
い。以下において、本発明者らは、いつ第２のユニットが導入され、第２のユニットはＰ
Ｊ１からの既存の信号に適合および同期することになるのかを見、最後に、本発明者らは
、一時的な「マスタ」であった第１のＰＪ１がオフに切り替えられ、再びオンに切り替え
られたために一時的な「マスタ」がなくなった状態で、全てのプロジェクタＰＪ１、ＰＪ
２、ＰＪ３が互いに適合および同期されている状況を説明する。
【００４９】
したがって、上述のように、ＰＪ１は状態Ｓ６−「マスタ」にあり、別のユニット１、
すなわちインタラクティブプロジェクタＰＪ２がオンにされると仮定する。ＰＪ２は状態
Ｓ３−「同期」に入ることになり、それがＴ６の時間切れ以内に同期バーストを検出しさ
えすれば、状態Ｓ４−「同期維持」へすぐに移動することになる。
【００５０】
ＰＪ２のようなユニット（１）が状態Ｓ４−「同期維持」にある間は、それはＭＡ．１
、ＭＡ．２、任意選択的にＳＡ、ＭＢ．１、ＭＢ．２および任意選択的にＳＢを送信する
ことになるが、その同期バーストをＳＡの「位置」において出力するのか、それともＳＢ
の「位置」において出力するのかの選択（それぞれ、図２Ｂおよび図２Ｃ（あるいは図２
Ｆおよび図２Ｇ）参照）は疑似乱数機能によって選択され、次に、ユニットは、ユニット
がそれ自身の同期バーストを送信している以外の「位置」にあるＳＡまたはＳＢの「位置
」において検出された同期バーストの開始時間の平均に基づいて、その内部同期信号推定
を常に更新することになり、そのため、ユニット１がその同期バーストをＳＡの「位置」
において送信している場合には、それは、ＳＢの「位置」における同期バーストの開始時
間を検出し、これを測定することになり、逆の場合も同じである。リッスン・アンド・リ
ピートと示されるこの原理のおかげで、ユニット−ユニット間同期の精度はユニット１自
身のバースト送信によって乱されない。
【００５１】
再度、ＰＪ１はＳ６−「マスタ」状態にあり、ＰＪ２は状態Ｓ４−「同期維持」にある
と仮定し、第３のユニット１、すなわちインタラクティブプロジェクタＰＪ３がオンにさ
れると仮定する。ＰＪ３は状態Ｓ３−「同期」に入ることになり、それがＴ６の時間切れ
以内に同期バーストを検出しさえすれば、状態Ｓ４−「同期維持」へすぐに移動すること
になる。
【００５２】
ＰＪ３のようなユニット１が状態Ｓ４−「同期維持」にある間は、それはＭＡ．１、Ｍ
Ａ．２、任意選択的にＳＡ、ＭＢ．１、ＭＢ．２または任意選択的にＳＢを送信すること
になるが、その同期バーストをＳＡの「位置」において出力するのか、それともＳＢの「
位置」において出力するのかの選択（それぞれ、図２Ｂおよび図２Ｃ（あるいは図２Ｆお
よび図２Ｇ）参照）は上述同様に疑似乱数機能によって選択され、次に、ユニットは、ユ
ニットがそれ自身の同期バーストを送信している以外の「位置」にあるＳＡまたはＳＢの
「位置」において検出された同期バーストの開始時間の平均に基づいて、その内部同期信
号推定を常に更新することになり、そのため、ユニット１がその同期バーストをＳＡの「
位置」において送信している場合には、それは、ＳＢの「位置」における同期バーストの
開始時間を検出し、これを測定することになり、逆の場合も同じである。リッスン・アン
ド・リピートと示されるこの原理のおかげで、ユニット−ユニット間同期の精度はユニッ
ト１自身の送信によって乱されず、同期バーストは１つのユニット１から別のユニット１
へ分配され、別のユニット１によって選ばれる送信時間は、検出された同期バースト開始
時間の平均に基づく。この場合において、これらの開始時間はユニット１自身のバースト
送信によって乱されない。
【００５３】
疑似ランダム選択は、単純な線形フィードバックシフトレジスタのような疑似乱数発生
器に基づき、実行中の画像フレーム番号をシードとして用いることができる。
【００５４】
オンになっていた第１のユニット１、ＰＪ１は今、オフに切り替えられ、再びオンに切
り替えられたと仮定する。この場合には、ＰＪ１はＰＪ２およびＰＪ３にすぐに同期され
ることになり、状態Ｓ４−「同期維持」になることになり、そのため、この場合には、ユ
ニット１は今やどれも一時的な「マスタ」ではなくなる。
【００５５】
全てのユニット１は、他のものの短い同期バーストの平均開始時間に位相ロックされる
。
【００５６】
図４には、カメラベースの解決法に適した同期ハードウェアの好ましい実施形態が示さ
れており、この同期ハードウェアは、受信検出信号ＢＵＲＳＴ＿ＲＸを有する受信器１１
と、バースト送信信号ＢＵＲＳＴ＿ＴＸを有する送信器１２と、信号ＮＩＲ＿ＩＬＬＵＭ
によって制御されるＮＩＲ照射のための任意追加の発光体３と、クロック信号ＣＬＫ２に
よってクロック制御されるＣＭＯＳ画像センサ２７を含み、フレーム有効信号ＦＶ、ライ
ン有効信号ＬＶ、ピクセルデータＰＤＡＴＡ、ピクセルクロックＰＣＬＫ、および露出タ
イミング信号ＧＳ（Ｇｌｏｂａｌ  ｓｈｕｔｔｅｒ、グローバルシャッター）を出力する
カメラ９と、ＧＳ信号に基づき、クロック信号ＣＬＫ２によってクロック制御され、内部
同期信号ＩＮＴ．ＳＹＮＣを発生する任意追加のタイミング発生器２５と、受信されたバ
ースト信号の開始時間イベントをキャプチャすることができ、平均推定を行うことができ
、その推定によって、パルス幅変調信号ＰＷＭのデューティサイクルを制御することがで
きる計算およびデータ収集手段１０であって、それにより、クロックシンセサイザ２８の
回路は、システムクロックＣＬＫ１および派生カメラクロックＣＬＫ２を生成し、派生カ
メラクロックＣＬＫ２は、ＧＳ信号、もしくは推定されたバースト周波数平均とできる限
り等しい周波数を有する派生ＩＮＴ．ＳＹＮＣ信号を生じさせる、計算およびデータ収集
手段１０と、を含む。
【００５７】
同期ハードウェアの好ましい実施形態（図６参照）では、パルス幅変調信号ＰＷＭは、
ＶＸＶＣＯ電圧信号を生成するためのクロックシンセサイザブロック２８内のローパス（
ｌｏｗ  ｐａｓｓ、ＬＰ）フィルタ、例えば受動的ＲＣフィルタ、によってフィルタリン
グされる。ローパスフィルタは、電圧で制御される水晶ベースのクロックシンセサイザ２
６に接続される。クロックシンセサイザ２６は、クロックＣＬＫ１〜ＣＬＫＮのための出
力クロック周波数を±Ｍ（ｐｐｍ）だけ調整することができる。ここで、Ｍは通常、選択
された水晶ＸＴＡＬの引き込み範囲特性に依存して、±２０〜±１５０の範囲内にある。
図７において、０Ｖ〜１．７９９Ｖの範囲のローパスフィルタリングされた電圧ＶＸＶＣ
Ｏに対応する、０〜２０４７／２０４８の範囲のＰＷＭカウンタを用いた、０．０％〜９
９．９５％の範囲のデューティサイクルのＰＷＭ信号によって制御された場合、あり得る
水晶について得られる引き込み範囲は−４３ｐｐｍ〜＋４８ｐｐｍの範囲に及んでいる。
【００５８】
全てのユニット１は、他のものの短い同期バーストの平均開始時間に位相ロックされ、
ユニット１は、同期を維持するために、他のユニット１の同期バーストの開始時間のそれ
らの平均推定に基づいてそれらのタイミングおよび位相を常時調整することになるので、
このようなシステムは何らかのパラメータ非対称性または外乱によってある方向にドリフ
トし得るというリスクがある。得られるシステムを安定にするために、各ユニットにおけ
る周波数の調整は、重力機能と示される戦略案によって、定期的にその中心周波数に向け
て固定量だけ誘導されることになる。さらに、別の戦略案も適用され、スプリング機能と
示されており、この場合には、その中心周波数に向けて誘導される調整は、中心周波数か
らの偏移がより大きければ、より強くなることになる。重力機能またはスプリング機能の
いずれかのようなこうした安定化機能は、一部の構成例では、状態Ｓ４−「同期維持」に
おいて作動し、どのユニットも状態Ｓ６−「マスタ」にないシステムが、同期された周波
数をユニットの通常の中心周波数の近くに維持する性質を有することになるのを手助けす
る。
【００５９】
一時的な「マスタ」が存在しない場合、すなわち、ユニットが１回または数回、オフお
よびオンに切り替えられた場合には、上述した通りのこうした重力またはスプリング機能
が適用されなければ、調整されたクロック周波数はドリフトし得る。図８では、ＰＪ１ス
トローブ、ＰＪ２ストローブおよびＰＪ３ストローブと示されるそれらの整列したバース
ト信号によって分かる通り、３つのユニット１が同期されているが、これがキャプチャさ
れた時点におけるＰＪ１の周波数調整信号ＰＪ１  ＰＷＭデューティサイクルＣ１／Ｃ２
は４０％未満（すなわち３９．８２％）であった。これに対して、もしドリフトが生じず
、ユニットおよびシステムが理想的であったならば、５０％前後近くが期待値であったで
あろう。通常、信号雑音、コードインプリメンテーション誤差および異なる部品公差が存
在するものであり、これらは、非対称的でランダムな振る舞いを引き起こすことになり、
これによって、ユニットは、例えば、図８に示されるように、いずれかの方向へのドリフ
トを開始するように強いられる場合がある。
【００６０】
図９には、重力機能の効果が実験によって示されている。この場合には、表が示すよう
に、２つのユニット１、ＰＪ１およびＰＪ５が繰り返しオフおよびオンにされており、Ｐ
Ｊ５がオフおよびオンにされている際に周波数がＰＪ１によって下方へドリフトしてくる
と、ＰＪ１がオフおよびオンにされている際にＰＪ５がそれを上方へ引き上げる。
【００６１】
図１０には、スプリング機能の効果が実験結果によって示されている。この場合には、
表が示すように２つのユニット１、ＰＪ１およびＰＪ２が繰り返しオフおよびオンにされ
ており、テストサイクル１〜４（シーケンス番号１〜８）における長い４０分の時間間隔
について、およびテストサイクル４〜１０（シーケンス番号９〜２１）のためのより短い
５分の時間間隔について示されているように、システム内に「マスタ」は存在していない
にもかかわらず、周波数は非常に安定している。
【００６２】
好ましい実施形態では、タイミング発生器２５の信号によってカメラＧＳから派生され
る内部同期信号と、推定バースト同期信号との位相差は０になるべきである。これは、上
述したようにクロック周波数を変化させることによって行うことができるが、ＰＷＭ（お
よびＶｘｖｃｏ）信号によるクロック周波数の調整を開始するために位相差が十分小さく
なるまで、１つ以上のフレーム内の垂直帰線消去期間を変化させるようにカメラをそのプ
ログラミングバスによってプログラムすることによって、（最初に）大きな位相差は低減
することができる。図５Ａを参照されたい。ここでは、１）垂直帰線消去時間プログラミ
ングが、状態Ｓ３−「同期」において位相を「大まかに調整する」ために用いられ、２）
ＰＷＭデューティサイクル制御が、状態Ｓ３−「同期」および状態Ｓ４−「同期維持」に
関する、さらにより細かい調整のために用いられる。
【００６３】
本発明の好ましい実施形態によれば、リッスン・アンド・リピート原理は、いくつかの
ユニット１は、それらがスイッチを入れられ、先に説明したように、状態Ｓ３−「同期」
において、クロック周波数および内部同期信号を推定し、これらを調整するために十分な
バーストを受信すると、すぐに同期されることを可能にし、マスタ−スレーブの役割等を
定義するための手動または半自動の設定の必要性はない。ユニットは、それらが導入され
ると、自動的に同期されることができ、それはまさに「プラグ＆プレイ」である。しかし
、さらに、図３に示されているように、単純な周辺デバイスも同期させることができる。
１つ以上のユニット１は、上述したように、ＭＡバーストおよびＳＡもしくはＳＢバース
トを生成し、次に、図４におけるＢＵＲＳＴ＿ＲＸ信号は、図３におけるように、ＭＡバ
ースト２９の検出時に（いくらか遅延した）低レベルパルス３０の信号を有し、ユニット
１のうちの１つが実際は（それらの疑似乱数機能によって）ＳＡの「位置」において同期
バースト４３を出力する場合には、低レベルパルス４５を有し、および／またはユニット
１のうちの１つが実際は（それらの疑似乱数機能によって）ＳＢの「位置」において同期
バースト４４を出力する場合には、低レベルパルス４６を有することになる。ユニット内
には、信号イベント３５、３６、３７および３８のシーケンスによって示されているよう
に、例えば、内部プロセスおよび露出を同期させるためのカメラのＧＳ（グローバルシャ
ッター）信号のような、異なるローカルの同期信号が存在し得る。本発明の一部の好まし
い実施形態では、図１４におけるもののような単純な周辺デバイスは、図１４における受
信器２０、または図１８における受信器１１を含むことになる。受信器は、２９、３９、
４３および／または４４のようなＭＡ、ＭＢ、ＳＡおよびＳＢバースト（図１１参照）を
、受信器の出力ＰＤ信号の低レベルパルス３０ならびに／あるいは４５および／または４
６として検出することができる。それにより、周辺デバイスは、それぞれ、例えば、イン
タラクションデバイス内のＩＲＥＤ  ６（図１４参照）の点滅のような、異なる機能を制
御するように適合され、例えば、図１８における着用式３Ｄシャッターグラス内の左／右
シャッター２３の交替を制御するように適合される自身の内部同期信号位相３１、３２、
３３を合成することができる。
【００６４】
革新的なリッスン・アンド・リピート原理の１つの利点は、ユニット１の同期のための
短いバーストがユニット自身によって部屋中に伝播されることを含む。
【００６５】
さらに、本原理は、どのユニットがマスタであり、どれがスレーブであるのかを定義す
る必要がないという利点を有する。
【００６６】
図１２を参照すると、１つ以上のユニット１、この場合には少なくともインタラクティ
ブプロジェクタＰＪ１が、近赤外線送信を用いることによってバースト信号２９および３
９を送信する、本発明の好ましい実施形態が説明されている。
【００６７】
インタラクティブプロジェクタＰＪ１は、この場合には、カメラの露出制御、すなわち
シャッター幅ＧＳに同期される、近赤外線（ＮＩＲ）波長範囲内の変調されたパルス列（
Ｍ）である、少なくとも２つの短いバーストを送り出す（図１２における信号ＣＴ参照）
。これらの２つの短いバースト２９および３９は、この場合ではペンとして言及されるイ
ンタラクションオブジェクト４によって、それらの典型的なバースト幅およびそれらの典
型的な繰り返し間隔（２９と３９との間の時間）に基づいて認識され、インタラクション
オブジェクト４は、その赤外光発光ダイオードＩＲＥＤ  ６によって、カメラの露出制御
を参照した適切なタイミングにおいてその無変調ＮＩＲパルス３１、３２、および３３の
うちの１つ以上を出力することになり、それにより、各ＮＩＲパルスはそれぞれカメラの
シャッター幅３６、３７および３８の範囲に入る。ペンのＮＩＲパルスのこの同期は各送
信ＮＩＲパルスの最適なカメラ露出を可能にし、露出積算時間を定義するカメラのシャッ
ター幅を、期待されるＮＩＲパルスよりもほんのわずかに大きくすることによって、他の
ＮＩＲおよびＩＲ光源からのノイズを抑える。
【００６８】
その結果、この同期は、水晶の周波数ドリフトおよび同期ジッタの余裕を認めるための
少量のマージン分のみ大きくされ、ＮＩＲパルス長に適合されたシャッター幅を用いた、
良好な露出タイミング制御を意味するので、最適を、ＮＩＲパルスおよびシャッター窓が
ちょうど重なり合う場合と定義すれば、達成される信号対雑音比はほとんど最適となる。
信号対雑音比が高くなることは、出力されるＮＩＲ  ＬＥＤ強度を低減し、かくして、ペ
ンの電力消費を低減し、かくして、ペンの電池寿命を延ばすことが可能になることを意味
する。
【００６９】
同期を行わない既存の解決法は、カメラの露出シャッターに合わせてペンのＮＩＲ放出
パルスをスケジュールすることができない。露出シャッターが長すぎると、ペンの動きに
よる不鮮明化が生じる場合があり、これによって、キャプチャされる画像の品質が低下す
ることになり、それゆえ、画像信号処理および画像特徴抽出が制限され、追跡性能および
速度が低下する。このような同期を行わない既存の解決法は、カメラによって検出される
ためにペンがＮＩＲ信号を絶え間なく出力しなければならないこと、およびさらに、不鮮
明化を回避するためにカメラのシャッター幅が制限されなければならないことを必要とす
ることになる。このようなシステムは、検出されるために必要な絶え間ないＮＩＲ放出の
ために、ペンにおけるより多くの電力消費を必然的に必要とすることになる。
【００７０】
提案されているシステムの例示的な構成では、ペンは、３２０μｓのシャッター窓内で
１６０μｓの長さのＮＩＲパルスを送信してもよく、ペン先端状態およびペン識別の信号
伝達のために、２６．６Ｈｚのペン座標更新毎に通常２つ〜３つのパルス（平均約２．５
）が必要とされる（図１３参照）。Ｙが、提案されているシステムのパルス内の瞬時電力
であれば、同じ信号対雑音比を得るために、絶え間なく発光するペンは、Ｙ＊１６０μｓ
／３２０μｓ＝０．５＊Ｙの瞬時電力を必要とする。同じ信号対雑音条件が要求される場
合には、提案されている同期されるペンのためのＮＩＲ発光による平均電力消費の低減は
、この例示的な構成では、同期されないペンの平均電力消費と比較して、２．１％になる
（Ｙ＊２．５＊１６０μｓ＊２６．６／（０．５＊Ｙ＊１００００００μｓ≒２．１％）
。
【００７１】
さらに、提案されているシステムと反対に、このような同期を行わないＮＩＲ発光ペン
は、カメラによって検出され、一方でそれと同時にカメラによって継続的に追跡されるた
めに、その識別子および／または先端スイッチ状態情報を信号で伝達することができない
。
【００７２】
図１３では、本発明の好ましい実施形態に係るペンの信号伝達は、いくつかの連続した
ペン位相、すなわち、一番上の図においてそれぞれ３１、３２、３３によって示される位
相１、位相２および位相３におけるペンの単純な点滅シーケンスに基づく、識別（ＩＤ１
、ＩＤ２）および先端状態（先端は押されている、先端は放されている）を含む。ペンの
点滅シーケンスは、図１２に関して先に説明したように、典型的な幅および時間間隔の２
つの短いバースト２９および３９を受信した後に開始する。たとえ、しばらくの間（例え
ば次の０．３秒以上の間）ユニットからのさらなる短いバーストが存在しなくても、ペン
は、３１、３２、３３と同じ内部タイミング関係を有し、短いバースト２９および３９の
間の時間間隔とほとんど同じ点滅シーケンス間時間間隔を有する、４０、４１および４２
のような新しい点滅シーケンスを出力し続けることになり、それにより、ペンにおける正
確な内部水晶ベースのタイミング推定のおかげで、これらの点滅シーケンス内の各点滅パ
ルスはグローバルシャッター（ＧＳ）積算時間内に位置付けられることになり、そのため
、最後の同期バースト２９および３９が受信された後の０．３秒以上後でさえ、ペンのパ
ルスイベントはカメラフレームによって非常に正確にキャプチャされることになる。キャ
プチャされたカメラフレームのシーケンスは分析され、特徴抽出手段を含むカメラは、ペ
ンのＩＲＥＤ  ６の位置およびさらにペンのＩＲＥＤ  ６の点滅シーケンスを見つけるこ
とができる。ＩＲＥＤ  ６の点滅シーケンスを分析することから、ペンのＩＤ（ＩＤ１対
ＩＤ２）、ならびにペンの先端状態、すなわち「先端は押されている」または「先端は放
されている」を特定することが可能である。
【００７３】
図１３の一番上には、ＩＤ１を有するペンのＩＲＥＤ  ６の典型的な点滅シーケンスが
示されている。ここで、４つの位相の各々の短いシーケンスは、ペンの受動的な再帰反射
性または反射性ディテール５（図１５参照）を検出するためのカメラの発光体３の任意追
加的な点滅のために確保されている初期位相（３１と示されているペン位相１の左にハッ
チングされた正方形として図示）から開始する。次の３つの位相は、３つのペン位相、す
なわち、図１３の一番上においてそれぞれ３１、３２、３３によって示される位相１、位
相２および位相３である。３つのこのような短いシーケンスは、ペンは識別子ＩＤ１のも
のであること、およびペン先端の現在の状態を信号で伝達するために必要とされる。図１
３における上の表は、ＩＤ１シーケンスの短いシーケンス１、２および３毎に、先端が「
押されている」場合、およびペン先端が「放されている」場合に、ペンはペン位相、位相
１、位相２および位相３においてどのように点滅することになるのかを記述している。
【００７４】
図１３の一番上のすぐ下には、ＩＤ２を有するペンのＩＲＥＤ  ６の典型的な点滅シー
ケンスが示されている。ここで、４つの位相の各々の短いシーケンスは、ペンの受動的な
再帰反射性または反射性ディテール５（図１５参照）を検出するためのカメラの発光体３
の任意選択的な点滅のために確保されている初期位相（３１と示されているペン位相１の
左にハッチングされた正方形として図示）から開始する。次の３つの位相は、３つのペン
位相、すなわち、図１３の一番上においてそれぞれ３１、３２、３３によって示される位
相１、位相２および位相３である。４つのこのような短いシーケンスは、ペンは識別子Ｉ
Ｄ２のものであること、およびペン先端の現在の状態を信号で伝達するために必要とされ
る。図１３における下の表は、ＩＤ２シーケンスの短いシーケンス１、２、３および４毎
に、先端が「押されている」場合、およびペン先端が「放されている」場合に、ペンはペ
ン位相、位相１、位相２および位相３においてどのように点滅することになるのかを記述
している。
【００７５】
本発明の好ましい実施形態は、図１４に示される通りのインタラクションデバイス４で
ある。デバイス４はここではペンとして形成され、先端１６と、波長依存フィルタまたは
コーティング１９と、マイクロコントローラのような計算手段１７と、１つ以上の受信器
２０と、１つ以上の電池セル１８と、種々の方向のＮＩＲ光または光線１３を放出する先
端ＩＲＥＤ  ６であって、光線の一部はカメラ９に当たることになり、任意追加の波長依
存フィルタ２１を通過してもよい、先端ＩＲＥＤ  ６と、を含む。
【００７６】
本発明の別の好ましい実施形態は、図１５に示される通りのインタラクションデバイス
４である。デバイス４はここではペンとして形成され、先端１６と、波長依存フィルタま
たはコーティング１９と、１つ以上の再帰反射性または反射性ディテール５と、発光体３
であって、発光体からの光線１５Ａは５によって後方反射され、それにより、一部の光線
１５Ｂはカメラ９に当たることになり、任意追加の波長依存フィルタ２１を通過してもよ
い、発光体３と、を含む。
【００７７】
本発明の別の好ましい実施形態は、図１６に示される通りのインタラクションデバイス
４である。デバイス４はここでは、図１４および図１５の原理を組み合わせたペンとして
形成され、先端１６と、波長依存フィルタまたはコーティング１９と、１つ以上の再帰反
射性または反射性ディテール５と、発光体３であって、発光体からの光線１５Ａは５によ
って後方反射され、それにより、一部の光線１５Ｂはカメラ９に当たることになり、任意
追加の波長依存フィルタ２１を通過してもよい、発光体３と、マイクロコントローラのよ
うな計算手段１７と、１つ以上の受信器２０と、１つ以上の電池セル１８と、異なる方向
のＮＩＲ光または光線１３を放出する先端ＩＲＥＤ  ６であって、光線の一部はカメラ９
に当たることになり、任意追加の波長依存フィルタ２１を通過してもよい、先端ＩＲＥＤ
６と、を含む。
【００７８】
図１７には、各ユニット１が同期（および任意追加的に照射）バースト２９、３９を送
信し、発光体が無変調点滅パルス３４を送信する、本発明の好ましい実施形態が示されて
いる。インタラクションデバイス４は、能動的点滅ＩＲＥＤパルスが３１、３２、３３等
のように送信され、カメラがそれぞれの露出シャッター間隔３６、３７、３８内にキャプ
チャしている一方で、露出シャッター間隔３５内に点滅パルス３４によって照射され、カ
メラによってキャプチャされる再帰反射性または反射性ディテールを有してもよい。無変
調点滅パルス３４はバースト受信器を乱すことはない。
【００７９】
図１によって与えられている通りの例示的なハードウェア構成を参照することによって
、ビジュアルシステムの動作およびそのユニットの同期の原理が説明された。図１８、図
１９、図２０、図２１、図２２、図２３および図２４には、好ましい実施形態の他のハー
ドウェア構成が概略的に示されている。
【００８０】
図１８では、ハードウェア構成は、図１において説明されている通りの２つのユニット
１を含むインタラクティブビジュアルシステム２２を含み、プロジェクタ２からの画像の
更新が同期され、さらに、マイクロコントローラもしくは特定用途向けデジタル回路のよ
うな計算およびデータ収集手段１０、および無線受信器１１、ならびに任意追加的に無線
送信器１２によって制御される着用式３Ｄシャッターグラス２３も含み、それにより、３
Ｄシャッターグラスを画像の更新に同期させることができる。
【００８１】
図１９では、ハードウェア構成は、３つのユニット１を含むインタラクティブビジュア
ルシステム２２を含む。ここで、２つのユニット１は、例えば図１において説明されてい
る通りのものであり、１つのユニット１は、マイクロコントローラもしくは特定用途向け
デジタル回路のような計算およびデータ収集手段１０によって制御されるビデオカメラ９
、および無線受信器１１、ならびに任意追加的に送信器１２を有し、それにより、ビデオ
カメラ９による画像キャプチャはデータプロジェクタ２による画像の更新に同期され、そ
れにより、ビデオ録画はちらつきがないものになってよい。
【００８２】
図２０では、ハードウェア構成は、任意追加の発光体３がインタラクション面およびフ
ラットパネルディスプレイ表面７を照射しつつインタラクション面およびフラットパネル
ディスプレイ表面７をキャプチャするカメラ９、受信器１１、送信器１２、マイクロコン
トローラまたは特定用途向けデジタル回路のような計算およびデータ収集手段１０、なら
びにインタラクションオブジェクト４を各々含む、カメラベースの入力デバイスである２
つのユニット１を含むインタラクティブビジュアルシステム２２を含む。インタラクショ
ンオブジェクト４は、カメラ９によって検出可能であるように適合される、少なくとも１
つの受動的光学的ディテール５または１つの能動的光学的ディテール６を含んでもよい。
インタラクションデバイス４は、受動的ディテール５および能動的ディテール６のあらゆ
る種類の組み合わせを含んでよい。このようなインタラクティブビジュアルシステム２２
では、カメラ９は互いに同期されるが、一方で、２つのフラットパネルディスプレイ７に
よる画像の更新はカメラ９に同期されない。
【００８３】
インタラクションオブジェクト４が作動している場合には、それらはカメラ９と同期さ
れ、任意追加の発光体３がカメラ９と同期されてもよい。
【００８４】
図２１では、ハードウェア構成は、任意追加の発光体３がインタラクション面４８を照
射しつつインタラクション面４８をキャプチャするカメラ９、受信器１１、送信器１２、
マイクロコントローラまたは特定用途向けデジタル回路のような計算およびデータ収集手
段１０、ならびにインタラクションオブジェクト４を各々含む、入力デバイスである２つ
のユニット１を含むインタラクティブビジュアルシステム２２を含む。インタラクション
オブジェクト４は、カメラ９によって検出可能であるように適合される、少なくとも１つ
の受動的光学的ディテール５または１つの能動的光学的ディテール６を含んでもよい。イ
ンタラクションデバイス４は、受動的ディテール５および能動的ディテール６のあらゆる
種類の組み合わせを含んでよい。このようなインタラクティブビジュアルシステム２２に
おいて、カメラ９は互いに同期される。インタラクションオブジェクト４が作動している
場合には、それらはカメラ９と同期され、任意追加の発光体３がカメラ９と同期されても
よい。
【００８５】
図２２では、ハードウェア構成は、フラットパネルディスプレイ７と、任意追加の発光
体３がインタラクション面およびフラットパネルディスプレイ表面７を照射しつつフラッ
トパネルディスプレイ７の表面であるインタラクション面をキャプチャするカメラ９を含
む２つのユニット１と、を含む、２つのユニット１を含むインタラクティブビジュアルシ
ステム２２を含む。各ユニット１は、受信器１１、送信器１２、マイクロコントローラま
たは特定用途向けデジタル回路のような計算およびデータ収集手段１０、ならびにインタ
ラクションオブジェクト４をさらに含む。インタラクションオブジェクト４は、カメラ９
によって検出可能であるように適合される、少なくとも１つの受動的光学的ディテール５
または１つの能動的光学的ディテール６を含んでもよい。インタラクションデバイス４は
、受動的ディテール５および能動的ディテール６のあらゆる種類の組み合わせを含んでよ
い。このようなインタラクティブビジュアルシステム２２において、カメラ９は互いに同
期される。インタラクションオブジェクト４が作動している場合には、それらはカメラ９
と同期され、任意追加の発光体３がカメラ９と同期されてもよい。全てのユニット１が同
期されてよい。
【００８６】
図２３では、ハードウェア構成は、２つのユニット１を含むインタラクティブビジュア
ルシステム２２を含み、一方のユニットは、ここではＰＪ１と示され、表示デバイス、す
なわち、出力画像を投影およびインタラクション面４７上に投影するプロジェクタ２を含
む、インタラクティブプロジェクタであり、他方のユニットは、出力画像を仮想表示およ
びインタラクション面４７上に表示する半透明ディスプレイグラス２４を含む、着用式イ
ンタラクティブグラスであり、各ユニットは、任意追加の発光体３が投影およびインタラ
クション面４７を照射しつつ投影およびインタラクション面４７をキャプチャするカメラ
９、受信器１１、送信器１２、マイクロコントローラまたは特定用途向けデジタル回路の
ような計算およびデータ収集手段１０、ならびにインタラクションオブジェクト４をさら
に含む。インタラクションオブジェクト４は、カメラ９によって検出可能であるように適
合される、少なくとも１つの受動的光学的ディテール５または１つの能動的光学的ディテ
ール６を含んでもよい。インタラクションデバイス４は、受動的ディテール５および能動
的ディテール６のあらゆる種類の組み合わせを含んでよい。このようなインタラクティブ
ビジュアルシステム２２では、カメラ９は互いに同期され、その一方、プロジェクタ２か
らの投影画像の更新および半透明グラス２４による仮想ディスプレイの更新は任意選択的
に、３Ｄのため、および仮想現実機能のために同期させることができるが、さもなければ
、同期させる必要はない。インタラクションオブジェクト４が作動している場合には、そ
れらはカメラ９と同期され、任意追加の発光体３がカメラ９と同期されてもよい。
【００８７】
図２４では、ハードウェア構成は、任意追加の発光体３が投影およびインタラクション
面４７を照射しつつ投影およびインタラクション面４７をキャプチャするカメラ９、無線
受信器１１、無線送信器１２、マイクロコントローラまたは特定用途向けデジタル回路の
ような計算およびデータ収集手段１０、ならびにインタラクションオブジェクト４を含む
、２つ以上のユニット１を含むインタラクティブビジュアルシステム２２を含む。ユニッ
ト１は、ＰＪ１におけるように、投影およびインタラクション面４７上に出力画像を投影
するデータプロジェクタ２を含んでもよく、あるいはユニット１は、Ｐ２のような、投影
およびインタラクション面４７上に出力画像を投影するデータプロジェクタユニット２か
ら分離されていてもよい。インタラクションオブジェクト４は、カメラ９によって検出可
能であるように適合される、少なくとも１つの受動的光学的ディテール５または１つの能
動的光学的ディテール６を含んでもよい。インタラクションデバイス４は、受動的ディテ
ール５および能動的ディテール６のあらゆる種類の組み合わせを含んでよい。このような
インタラクティブビジュアルシステム２２において、カメラ９は互いに同期される。イン
タラクションオブジェクト４が作動している場合には、それらはカメラ９と同期され、任
意追加の発光体３がカメラ９と同期されてもよい。
【００８８】
本発明に係る各種の実施形態が提示され、有線式および無線式の構成において利用され
ることができ、標準的な低コストデバイスを、リモートコントローラ内に通常含まれるＮ
ＩＲ受信器およびＮＩＲ  ＬＥＤ、ならびに同じくリモートコントローラ内に含まれるバ
ーストベースのＲＦ受信器および送信器として利用することができる、リッスン・アンド
・リピート原理と示される、この汎用性のある「プラグ・アンド・プレイ」同期原理に基
づく本発明の利点が明確に説明されている。例示的な構成は、時間の３／８＊５００μｓ
／３７５００μｓ≒０．５％においてのみ送信を行うことになり、それゆえ、ＩＲ／ＮＩ
Ｒリモートコントローラの使用は影響を受けないことになる。バーストベースのＲＦ送信
器および受信器が利用されることもでき、通常、時間の１／８＊６０μｓ／３７５００μ
ｓ≒０．０２％送信を行うだけでよいことになる。これは、ＲＦベースのリモートコント
ローラもこの同期によって影響を受けることはないことを意味する。
【００８９】
好ましい実施形態における同期は、少なくとも３０ｍｓ離間し、４Ｈｚの平均バースト
周波数を有する低頻度の短いバーストを利用してもよく、ＮＩＲ／ＩＲバースト長は５０
０μｓという短さになり得る。
【００９０】
本発明は、利用可能な低コストのマイクロコントローラおよびプログラム可能デバイス
を用いた高品質で精密な露出制御のために、低コストのインタラクションデバイスに非常
に適している。本発明は、プログラム可能な低コストのＣＭＯＳ画像センサを利用するこ
とにも非常に適している。細かい同期のために、ＸＶＣＯによって制御される水晶ベース
のクロックシンセサイザと組み合わせ、垂直帰線消去期間を一時的に変化させることによ
って信号の位相を迅速に調整するためにＣＭＯＳ画像センサにおけるプログラム可能な機
能を用いる本発明の方式は、非常に高速で、信頼性が高く、低コストの同期をもたらす。
【００９１】
様々な実施形態、態様、および組み合わせは単なる好ましいものであり、任意選択的な
ものであることが意図されているため、以上において説明された本発明の実施形態および
諸態様に対する変更およびそれらの種々の組み合わせが、添付の請求項によって定義され
ている通りの本発明の範囲から偏移することなく、可能である。本発明を説明し、主張す
るために用いられている「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎ
ｇ）」、「組み込む（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ）」、「〜からなる（ｃｏｎｓｉｓｔ
ｉｎｇ  ｏｆ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、および「〜である（ｉｓ）」等の表現は、
非限定的に解釈されることが意図されている。すなわち、明示的に説明されていない項目
、構成要素または要素も存在することを許すことが意図されている。単数への言及は、複
数にも関すると解釈されるべきである。添付の請求項における括弧内に含まれている数は
、請求項の理解を補助することが意図されており、けっして、これらの請求項によってク
レームされている主題を限定するものと解釈してはならない。
【図１】
0006304842.tif 000002
【図２−１】
0006304842.tif 000003
【図２−２】
0006304842.tif 000004
【図３】
0006304842.tif 000005
【図４】
0006304842.tif 000006
【図５Ａ】
0006304842.tif 000007
【図５Ｂ】
0006304842.tif 000008
【図６】
0006304842.tif 000009
【図７】
0006304842.tif 000010
【図８】
0006304842.tif 000011
【図９】
0006304842.tif 000012
【図１０】
0006304842.tif 000013
【図１１】
0006304842.tif 000014
【図１２】
0006304842.tif 000015
【図１３】
0006304842.tif 000016
【図１４】
0006304842.tif 000017
【図１５】
0006304842.tif 000018
【図１６】
0006304842.tif 000019
【図１７】
0006304842.tif 000020
【図１８】
0006304842.tif 000021
【図１９】
0006304842.tif 000022
【図２０】
0006304842.tif 000023
【図２１】
0006304842.tif 000024
【図２２】
0006304842.tif 000025
【図２３】
0006304842.tif 000026
【図２４】
0006304842.tif 000027