(57)【要約】  手持型のポインティング装置が、そのポインティング装置の主軸に対して、方向特性を有する放射パターンを付与する。この放射は、異なる位置に配された少なくとも２つの検出器によって検出される。これにより、ディスプレイモニタの画面上においてレンダリングされているオブジェクトの三次元制御のため、主軸の配向と、主軸に沿ったポインティング装置の変位とを特定することが可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手持型のポインティング装置であって、当該ポインティング装置の主軸に対して、方向特性を有する放射パターンを付与するポインティング装置と、
前記放射を検出する検出手段と、
前記検出手段に接続された計算手段とを含み、
前記計算手段が、
前記ポインティング装置の主軸に沿った該ポインティング装置の変位を表す指標を、該ポインティング装置の可能性のある位置を示す第１のカーブと、該ポインティング装置の可能性のある他の位置を示す第２のカーブとに基づいて特定し、
前記指標を、データ処理のユーザーコントロールのための、ユーザー入力信号として使用するように動作することを特徴とするデータ処理システム。
【請求項２】
前記計算手段が、前記データ処理のさらなるユーザーコントロールのための、さらなるユーザー入力信号として、前記検出手段に対する前記主軸の配向を特定するように動作することを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記計算手段が、ディスプレイモニタに接続するための出力部を有し、
前記データ処理が、前記ディスプレイモニタの画面上においてレンダリングされているオブジェクトを、移動させる処理を含むことを特徴とする請求項１または２記載のシステム。
【請求項４】
当該ポインティング装置の主軸に対して方向特性を有する放射パターンを持つ、手持型のポインティング装置からの放射を、検出する検出手段と、
前記検出手段に接続された計算手段とを含み、
前記計算手段が、
前記ポインティング装置の主軸に沿った該ポインティング装置の変位を表す指標を、該ポインティング装置の可能性のある位置を示す第１のカーブと、該ポインティング装置の可能性のある他の位置を示す第２のカーブとに基づいて特定し、
前記指標を、データ処理のユーザーコントロールのための、ユーザー入力信号として使用するように動作することを特徴とする装置。
【請求項５】
前記計算手段が、前記データ処理のさらなるユーザーコントロールのための、さらなるユーザー入力信号として、前記検出手段に対する前記主軸の配向を特定するように動作することを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記計算手段が、ディスプレイモニタに接続するための出力部を有し、
前記データ処理が、前記ディスプレイモニタの画面上においてレンダリングされているオブジェクトを、移動させる処理を含むことを特徴とする請求項４または５記載の装置。
【請求項７】
手持型のポインティング装置からの放射であって、該ポインティング装置の主軸に対して、方向特性を持つ放射を表す情報を、受け取る入力部と、
出力部とを有する計算手段であって、
前記ポインティング装置の主軸に沿った該ポインティング装置の変位を表す指標を、該ポインティング装置の可能性のある位置を示す第１のカーブと、該ポインティング装置の可能性のある他の位置を示す第２のカーブとに基づいて特定し、
データ処理のユーザーコントロールのため、ユーザー入力信号を表す前記指標を、前記出力部において与えるように動作することを特徴とする計算手段。
【請求項８】
前記データ処理のさらなるユーザーコントロールのための、さらなるユーザー入力信号として、前記主軸の配向を特定するように動作することを特徴とする請求項７記載の計算手段。
【請求項９】
前記データ処理が、ディスプレイモニタの画面上においてレンダリングされているオブジェクトを、移動させる処理を含むことを特徴とする請求項７または８記載の計算手段。
【請求項１０】
手持型のポインティング装置からの放射であって、該ポインティング装置の主軸に対して、方向特性を持つ放射を表す情報を、受け取る入力部と、
出力部と
を有する計算手段を実装するための、コンピュータ読取可能な命令を含むソフトウェアであって、
前記計算手段が
前記ポインティング装置の主軸に沿った該ポインティング装置の変位を表す指標を、該ポインティング装置の可能性のある位置を示す第１のカーブと、該ポインティング装置の可能性のある他の位置を示す第２のカーブとに基づいて特定し、
データ処理のユーザーコントロールのため、ユーザー入力信号を表す前記指標を、前記出力部において与えるように動作するものであることを特徴とするソフトウェア。
【請求項１１】
前記計算手段が、前記データ処理のさらなるユーザーコントロールのための、さらなるユーザー入力信号として、前記主軸の配向を特定するように動作するものであることを特徴とする請求項１０記載のソフトウェア。
【請求項１２】
前記データ処理が、ディスプレイモニタの画面上においてレンダリングされているオブジェクトを、移動させる処理を含むことを特徴とする請求項１０または１１記載のソフトウェア。
【請求項１３】
手持型のポインティング装置であって、当該ポインティング装置の主軸に対して、方向特性を有する放射パターンを付与するポインティング装置の操作を介して、データ処理のユーザーコントロールを可能とする方法であって、
前記放射を検出する工程と、
前記ポインティング装置の主軸に沿った該ポインティング装置の変位を表す指標を、該ポインティング装置の可能性のある位置を示す第１のカーブと、該ポインティング装置の可能性のある他の位置を示す第２のカーブとに基づいて特定する工程と、
前記指標を、前記データ処理の前記ユーザーコントロールのための、ユーザー入力信号として使用する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記データ処理のさらなるユーザーコントロールのための、さらなるユーザー入力信号として、前記主軸の配向を特定する工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記データ処理が、ディスプレイモニタの画面上においてレンダリングされているオブジェクトを、移動させる処理を含むことを特徴とする請求項１３または１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方向特性を有する放射を付与し、システムに対し、その方向特性に応じた入力信号を生成する手持型ポインティング装置を含む、データ処理システムに関するものである。本発明はさらに、ポインティング装置を介したデータ処理のユーザーコントロール方法にも関するものである。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第５９４９４０２号は、ある特定の空間配置とされた４つのＬＥＤ（発光ダイオード）を伴う、ポインティング装置を開示している。ポインティング装置のレンズが、各特定のＬＥＤから発せられた光を特定の方向へ屈折させ、その各々の屈折方向は、他のＬＥＤの光の屈折方向とは異なる方向とされる。光検出器が、ポインティング装置から発せられた光ビームを受光する。装置のポインティング角度、すなわち受光器に対する装置の相対的配向は、ＬＥＤのパルス振幅の比をとることにより計算できる。そうすると、これらのポインティング角度は、ディスプレイ画面上のカーソルの配置に利用することができる。
【０００３】
米国特許第５０２３９４３号は、異なる放射パターンを有する３つのＬＥＤを伴う、ポインティング装置を開示している。中央に配置されたＬＥＤは、参照ＬＥＤである。この参照ＬＥＤはシールドされておらず、比較的平坦な光強度プロファイルを有する。残り２つのＬＥＤのうち第１のＬＥＤは、第１の方向において部分的にシールドされている。結果として、このＬＥＤは、この第１の方向において、参照ＬＥＤ、および残り２つのＬＥＤのうち第２のＬＥＤのパターンと、異なる放射パターンを有する。第２のＬＥＤは、上記の第１の方向に対して垂直な第２の方向において、部分的にシールドされている。結果として、このＬＥＤは、この第２の方向において、参照ＬＥＤおよび第１のＬＥＤのパターンと、異なる放射パターンを有する。ポインティング装置から光を受光した受光器は、参照ＬＥＤおよび第１のＬＥＤから受光した光の強度の違いと、参照ＬＥＤおよび第２のＬＥＤから受光した光の強度の違いとに基づいて、ポインティング装置の配向を特定する。
【０００４】
米国特許第５６２７５６５号は、光源から発せられた光を検出する検出部が設けられ、それにより発光部と検出部との間の相対角度の検出を可能とし、もって検出装置を入力装置に適用することを可能とした、空間座標検出装置を開示している。検出部には、四分割された光検知部を有する光検知素子が設けられている。発光部においては、２つの光源から、区別可能な光が発せられる。こうして発せられた２つの光は、開口を介して絞られ、別個の矩形の光スポットとして、光検知素子の光検知面に当てられる。四分割された光検知部間において検出された出力信号の差を計算することにより、矩形の光スポットの中心を特定することが可能である。Ｚ軸に対する発光部および検出部の相対的な回転角度は、両方の中心を接続する線の、Ｘ−Ｙ直交座標上における傾き角度を計算することにより、特定することができる。発光部および検出部は、それぞれ手持型の操作部材および定置型の装置に設けられていてもよいし、その逆であってもよい。Ｚ軸方向における発光部と検出部との間の距離Ｌを特定することも可能である。この情報は、操作部材が画面近くにある場合と、画面から遠くに配されている場合との間で、操作者が操作感のタッチの違いを感じることを防止するために利用される。すなわち、ｘ方向およびｙ方向における操作部材の傾き角度のみに基づいて、カーソルマークが画面上を移動させられるのであれば、操作部材が画面近くの位置においてｘ方向に傾けられている場合と、操作部材が画面から十分離間した位置においてｘ方向に同じ角度だけ傾けられている場合とでは、カーソルの変位に差異はない。したがって、操作部材が、画面から離れた位置において傾けられている場合には、カーソルマークがあまり画面上を動いていないような感覚が引き起こされる。この点に鑑み、計算された距離Ｌを考慮に入れて、発光部と検出部との間の距離Ｌが増すと、操作部材をｘまたはｙ方向に傾けたことに対する画面上におけるカーソルマークの移動距離が長くなるような補正を行うと、操作部材が画面近くにある場合と、操作部材が画面から離れている場合との間で、操作感のタッチの違いを補償することが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既知のシステムは、ディスプレイモニタの画面上のカーソル位置をコントロールするため、その画面に対するポインティング装置の配向に依存した、二次元のユーザー入力を可能としている。これらの既知のシステムは、ディスプレイモニタの画面平面内の自由度に追加して、画面上においてレンダリングされているオブジェクトの自由度を制御するために、ポインティング装置の主軸に沿っての変位、すなわち実質的に画面に向かう方向または画面から離れる方向のポインティング装置の変位の結果として、ユーザー入力を可能とするものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、手持型のポインティング装置であって、当該ポインティング装置の主軸に対して、方向特性を有する放射パターンを付与するポインティング装置と、かかる放射を検出する検出手段と、その検出手段に接続された計算手段とを含むデータ処理システムを提供する。計算手段は、上記のポインティング装置の主軸に沿ったそのポインティング装置の変位を表す指標を、そのポインティング装置の可能性のある位置を示す第１のカーブと、そのポインティング装置の可能性のある他の位置を示す第２のカーブとに基づいて特定し、その指標を、データ処理のユーザーコントロールのための、ユーザー入力信号として使用する。
【０００７】
検出された放射の方向特性に基づいて、ポインティング装置の配向を特定することができる。この配向に対応する可能性のある複数の位置が、１つのカーブ上に配された状態となるので、さらなる情報がなければ、ポインティング装置の位置を確実に特定することはできない。ポインティング装置の主軸に平行な方向にポインティング装置を動かすと、新たな位置の１つまたは複数の別のカーブが生成される。実際上は、ポインティング装置は、画面の平面により規定される半空間の、比較的小さなセクタ内に存在するであろう。この仮定を用いることにより、変位を計算し、この変位量をユーザー入力信号として利用することが可能となる。ここで、この原文（英文）でいう「カーブ（ｃｕｒｖｅ）」との用語は、滑らかかつ連続的な態様で直線状態から逸脱した線の概念と、滑らかかつ連続的な態様で平面状態から逸脱した面の概念との、両方をカバーする点に留意されたい。
【０００８】
本発明はさらに、当該ポインティング装置の主軸に対して方向特性を有する放射パターンを持つ、手持型のポインティング装置からの放射を、検出する検出手段と、その検出手段に接続された計算手段とを含む装置にも関するものである。計算手段は、上記のポインティング装置の主軸に沿ったそのポインティング装置の変位を表す指標を、そのポインティング装置の可能性のある位置を示す第１のカーブと、そのポインティング装置の可能性のある他の位置を示す第２のカーブとに基づいて特定し、その指標を、データ処理のユーザーコントロールのための、ユーザー入力信号として使用するように動作する。かかる装置は、方向特性を有する放射を付与するポインティング装置とは、別個に開発可能な商品である。
【０００９】
本発明はまた、手持型のポインティング装置からの放射であって、そのポインティング装置の主軸に対して、方向特性を有する放射パターンを持つ放射を表す情報を、受け取る入力部と、出力部とを有する計算手段にも関するものである。この計算手段は、上記のポインティング装置の主軸に沿ったそのポインティング装置の変位を表す指標を、そのポインティング装置の可能性のある位置を示す第１のカーブと、そのポインティング装置の可能性のある他の位置を示す第２のカーブとに基づいて特定し、データ処理のユーザーコントロールのため、ユーザー入力信号を表す上記の指標を、上記の出力部において与えるように動作する。この計算手段は、たとえば販売後の増設機器として、検出手段およびポインティング装置とは独立に、商品として開発し得る物である。この計算手段は、たとえばＰＣ、セットトップボックスまたはテレビセット内に、組み込まれる電子機器として実現されてもよいし、たとえばディスプレイモニタ上にレンダリングされているバーチャルオブジェクトとのユーザーインタラクションを容易にするため、業務用の情報処理システム内に、組み込まれる電子機器として実現されてもよい。また、この計算手段は、たとえばＰＣへのダウンロード用に、ソフトウェアとして実現することもできる。
【００１０】
さらなる特徴は、従属請求項において規定されている。
【００１１】
完全性のため、以下の刊行物に言及し、これらの文献の内容は、引用により本明細書に組み込まれているものとする。
【００１２】
米国特許第７１０２６１６号は、三次元空間内において入力装置を回転または並進移動させることにより、ディスプレイ画面上におけるカーソルの位置ならびに動き、または他の選択機能を、ユーザーが選択することを可能とした、手持型のリモートコントロール装置を開示している。第１の位置に配された定置ビーコンにより信号が発せられ、この信号が、第２の位置に配されたリモートコントロール装置により受信される。リモートコントロール装置は、平行でない２つの軸に関し、信号の入射方向と、リモートコントロール装置の選択された軸との間の角度変位の成分を検出する。この角度変位を測定するため、円柱レンズ等の光学的構造体を用いて、信号の各部分を検出器に投射してもよい。検出された角度変位に対応する情報は、コントロールボックスに送信され、このコントロールボックスは、送信された情報に応答して、ディスプレイ画面上におけるカーソルの位置および動きをコントロールする。ここで、リモートコントローラは検出器であり、ユーザー入力信号としてシステムの定置部分に送信されるデータを生成するため、データ処理機構が搭載されていなくてはならない。
【００１３】
米国特許第６７２４３６８号（フィリップス エレクトロニクス）は、モニタ画面上におけるカーソルの動きをコントロールする方法およびシステムを開示している。このシステムは、モニタ画面上におけるカーソルの移動方向をリモートコントロールするための、複数の押ボタンを持つ少なくとも１つのリモートコントロールユニットを有している。このシステムはまた、リモートコントロールユニットにより生成された信号を示す光を発する、少なくとも１つの発光要素と、リモートコントロールユニットから連続的に送信される光の動きを抽出するための光検出器と、リモートコントロールユニットからの光の抽出された動きに対応させて、モニタ画面上に、カーソルの移動位置を表示するコントロールユニットとを有している。このシステムは、リモートコントロールユニットの押ボタンが離されると、カーソル位置の移動を停止させるように構成されている。モニタ画面上におけるカーソルの移動はまた、リモートコントロールユニットから送信される光の移動が反対方向に変化した場合にも、停止され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る１つのデータ処理システムを示した図
【図２】本発明のシステム内における、ポインティング装置の配向の特定方法を図解した図
【図３】本発明のシステム内における、ポインティング装置の主軸に沿った同装置の変位の特定方法を図解した図
【図４】本発明のシステム内における、ポインティング装置の主軸に沿った同装置の変位の特定方法を図解した図
【図５】図３および図４の状況において使用される数式を示した表
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、例示として、添付の図面を参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。図面全体を通じて、類似または対応の特徴部分は、同一の参照番号により示してある。
【００１６】
図１は、本発明に係るシステム１００を示した図である。システム１００は、放射（たとえば可視光、赤外光、電波、音波）を付与するポインティング装置１０２を有している。この放射は、装置１０２に固定された座標系に対して、方向特性１０４を有する。すなわち、ある特定の位置において受信された放射は、その位置に対する装置１０２の配向（たとえば装置１０２の主軸の配向）を示す。
【００１７】
かかるポインティング装置の例は、たとえば米国特許第５９４９４０２号や、２００６年３月１５日に出願された未公開の欧州特許出願第６１１１２０５号（代理人整理番号ＰＨ００４９６８ＥＰ１）に記載されている。これら両文献の内容は、引用により、本明細書に組み込まれているものとする。欧州特許出願第６１１１２０５号のポインティング装置は、第１の軸に沿って配された２つの光源と、その第１の軸に垂直な第２の軸に沿って配された別の２つの光源とを含む。好ましくは、光源は、変調された信号を送信するものとされる。この変調信号の送信は、周波数多重化（たとえば各光源について異なる点滅周波数を用いる）、コード多重化（たとえば異なる直交コードを用いる）、波長多重化（たとえば異なる波長を用いる）、または時分割多重化技術（たとえば異なる点滅時間を用いる）を利用することにより実現できる。ポインティング装置は、画面近くに配された光検出器と共に用いられる。ユーザーが画面に対してどの方向にポインティング装置を向けているのかを特定するために、計算手段が設けられている。光源はすべて、第１および第２の軸に垂直な第３の軸に沿った、実質的に同じ方向を向いている。ポインティング装置は、光源により発せられる光を部分的にシールドするための、シールド手段を備えている。シールド作用は、ポインティング装置の主軸の方向が、そのポインティング装置と検出器との間の最短直線距離から逸脱すると、検出器が受光する光に違いが生じるように作用する。これらの違いは、この逸脱を示すので、ポインティング方向を特定することができる。すると、この方向および方向の変化を利用して、ディスプレイモニタの画面上におけるカーソルの動きをコントロールしたり、グラフィック状のユーザーインターフェースのメニューから選択を行ったりすることが可能となる。欧州特許出願第６１１１２０５号のシステムは、上記のようなポインティング装置と協働させられることにより、１つのみの検出器を用いてポインティング方向を特定することができる。
【００１８】
本発明のシステム１００は、放射を検出するよう動作可能な検出手段（この例では検出器１０６および１０８）を含んでいる。放射の方向特性１０４のため、検出器１０６は比較的単純なものでよく、システム１００は、欧州特許出願第６１１１２０５号に記載されているようにして、検出器１０６および１０８のいずれでも一方に対する、装置１０２の配向を特定することができる。検出器１０６は、その検出器１０６に対する装置１０２の配向によって決まる放射１０４を受け、検出器１０８は、その検出器１０８に対する装置１０２の配向によって決まる放射１０４を受ける。すると、この配向情報を用いて、操作に使用中の装置１０２が指し示している、ディスプレイモニタの画面１１０上の位置を特定することができる。さらに、配向の変化を用いて、オブジェクト（たとえばカーソル）を画面上に位置決めすることができる。システム１００はさらに、検出器１０６および１０８からの情報を処理し、ディスプレイモニタ１１０上にレンダリングされるオブジェクトをコントロールするための、計算手段１１１を含む。計算手段は、たとえば、ＰＣ、セットトップボックス、ディスプレイモニタ内において使用されるための専用電子回路等を含んでいてもよい。こうして、システム１００は、ユーザーによる操作中、装置１０２の配向に応じて、画面１１０の平面上における位置制御を可能とするように動作する。その際の配向および配向の変化は、データ入力信号としての役割を果たす。加えて本発明では、第２の検出器の存在のために、システム１００は、本発明の実動中において、以下に説明するようにして、装置１０２の主軸１１２に実質的に沿った方向への装置１０２の位置の変化、またはディスプレイモニタの画面１１０に対して実質的に垂直な方向への装置１０２の位置の変化に応じた、ユーザーのデータ入力をも可能とする。
【００１９】
図２は、システム１００の構成の幾何学的配置を図解した図である。検出器１０６は、装置１０２の主軸１１２に対して、βの角度でその装置１０２から発せられた放射を受ける。検出器１０８は、軸１１２に対してαの角度で装置１０２から発せられた放射を受ける。したがって、検出器１０６および１０８に対する、装置１０２の主軸１１２の配向を特定することができる。しかしながら、検出器１０６および１０８に対する、装置１０２の位置を特定することはできない。このことを理解するため、等角点の軌跡に関する定理（ユークリッド原論第３巻の命題２０の結論）を考える。この定理は、ある線分ＡＢが与えられた際、角度ＡＰＢが一定の値を有するような点Ｐの軌跡は、点ＡおよびＢを通過する円弧であるというものである。一般的に、ＡＢがある円の弦である場合には、点ＡおよびＢ自体を除く円上の任意の点Ｐに対し、角度ＡＰＢは一定である。ここで、この弦が円の直径でない場合には、この一定の角度は、弦の各側において異なる点に留意されたい。したがって、検出器１０６ならびに１０８および装置１０２の位置により規定されるカーブ１１４は、一定の角度αの値および一定の角度βの値を有する配向が想定できる、装置１０２の可能性のある位置を示す。ここで、カーブ１１４が、円弧として描かれている点に留意されたい。この円弧は、それら可能性のある位置のカーブ面（曲面）と、検出器１０６ならびに１０８および装置１０２の位置により規定される平面との、交線を表している。検出器１０６ならびに１０８および装置１０２の位置により規定される平面の外に配置された、第３の検出器（図示せず）を用いて、それぞれが異なる検出器対と対応付けられた、装置１０２の可能性のある位置を表す３つのカーブ面を構成することもできる。これらの３つのカーブ面の交点は、装置１０２の位置として、２つの位置を与える。視線の制限により、画面１１０の背後の位置は破棄することができる。以下の文中において、「カーブ」という用語と「円弧」という用語とは、互いに置換可能なものとして用いることとする。
【００２０】
画面１１０がディスプレイモニタであり、ディスプレイモニタ１１０上にレンダリングされているカーソルの位置決めのために装置１０２が使用されているような実用状況下では、ユーザーは、典型的にはモニタ１１０から遠く離れた位置におり（モニタ１１０の特徴的寸法の複数倍）、装置１０２の主軸１１２は、ほぼ、画面１１０の中心において直角に画面１１０と交差するといえる。したがって、操作中において、主軸１１２がシステム１００の光軸と一致するような位置に、装置１０２が保たれると仮定するのは妥当である。その結果、角度αとβとの間の差、およびかかる差の極性を用いて、装置１０２と画面１１０との間の距離の変化を特定することができる。このためには、少なくとも２つの検出器が必要である点に留意されたい。１つのみの検出器を用いたのでは、受光する光の変化は、システム１００によって、装置１０２の配向の変化であると解釈されるかもしれない。装置１０２を画面１１０に向けて押し出したこと、または装置１０２を画面１１０から離すように引っ込めたことの結果として生じる、装置１０２の配向を維持しながらのこの距離の変化は、図３を参照して説明するように、データ入力信号として利用される。したがって、画面１１０の平面内における一次元または二次元の位置制御に加えて、制御のさらなる自由度、たとえば画面１１０上でレンダリングされている複数の重複するウインドウのうちの、特定の１つを選択するための自由度が提供される。三次元制御を提供する入力装置の例については、たとえば、フィリップス エレクトロニクスによる米国特許第５７８４０５２号（引用により、同文献の内容は本明細書に組み込まれているものとする）を参照されたい。
【００２１】
図３は、角度αの一定値および角度βの一定値により規定される装置１０２のある配向を、検出器１０６および１０８が記録した場合における、装置１０２の可能性のある位置の円弧１１４を示した図である。ここで、装置が、装置１０２と画面１１０との間の距離と比べて比較的小さな距離に亘って、画面１１０に向かって、すなわち実質的に主軸１１２の方向に沿って変位させられると仮定する。すると、検出器１０６および１０８は、装置１０２の主軸１１２の配向に生じた、小さな変化を記録する。可能性のある新たな位置の組は、円弧１１６により示されており、この円弧１１６の半径および中心は、円弧１１４の半径および中心に対して変化している。円弧１１６を規定する円は、円の下側部分においては、円弧１１４を規定する円とより明確に区別するために、破線で示されている。ここで、線１１８および１２０で規定されるセクタ内にある可能性のある典型的な位置、すなわち、画面１１０までの距離と比べて、画面１１０の中心を通る当該画面１１０と垂直な軸に比較的近い位置を考える。このセクタ内では、一次近似において、円弧１１４と１１６との間の距離は一定である点に留意されたい。線１１８と１２０との間のセクタと類似の角度を規定するが、最初に述べたセクタとは重複しないような別のセクタ内では、円弧１１４と１１６との間の距離の変化は、より大幅に変化する。検出器１０６および１０８のいずれかに対する装置１０２の主軸の配向が与えられれば、システム１００は、円弧１１４の半径および中心を特定することができる。新たな位置でも、システム１００は、円弧１１６の半径および中心を特定することができる。これらの半径の差は、距離の変化を表し、したがって画面１１０に対する装置１０２の押出しまたは引込みにより生成される、システム１００への入力信号を表す。
【００２２】
図４および５は、本発明の１つの実施形態を図示している。図４は、検出器１０６ならびに１０８の位置、および記録された配向角度が与えられているものとして装置１０２の可能性のある位置により規定される、円弧１２２を示した図である。これらの位置および角度は、円弧１２２を完全に規定する。図には、以下の特徴が示されている。装置１０２と画面１１０との間の距離は、「ｄ」により示されている。上記で述べたような線１１８および１２０により規定されるセクタ内にあると考えられる位置に対しては、固定値の「ｄ」で十分精確であると想定される。円弧１２２の半径は、「Ｒ」により示されている。検出器１０６と１０８との間の固定距離は、「２ｓ」で示されている。円弧１２２の中心「Ｃ」と、画面１１０との間の距離は、「ｐ」により示されている。図５は、半径「Ｒ」の変化と距離「ｄ」の変化との関係を導出するための、数式を示している。式（１）は、「ｄ」が「Ｒ」と「ｐ」との和に等しいことを表している。式（２）は、ピタゴラスの定理による、「ｓ」、「Ｒ」および「ｐ」の関係を示している。式（１）と式（２）とを組み合わせることにより、「Ｒ」がどのように「ｓ」および「ｄ」に依存するかを表す、式（３）が導かれる。「ｄ」の値が「ｄ−ε」（「ε」は「ｄ」よりもずっと小さい）に変化させられたとして、これを式（３）に代入すると、半径の変化は、「ε」のオーダーの精度をもって、式（４）に従う。
【００２３】
１つの実例として、「ｓ」の値が０．３５ｍであり、「ｄ」の値が１．５ｍより大きい場合を考える。その場合、半径の変化「ΔＲ」（すなわち変位「ε」に際してシステム１００により特定される半径の差）と、変位「ε」との間の比例係数は、約０．５である。したがって、半径の変化を測定することは、装置１０２の変位の大きさの指標を与えることとなる。
【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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【国際調査報告】
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