(57)【要約】  鏡面反射を低減または消去するために、交互に照明器を用いる対話型ディスプレイ。対話型ディスプレイは、多数の照明器と少なくとも１つのカメラとを含み、これらは１又は２以上の表示層の背後に置かれている。対話型ディスプレイは、当該対話型ディスプレイのフェーズの交代を制御するフェーズ制御メカニズムを用いる。第１フェーズの間、第１照明器が第２照明器よりも優勢になるように制御する。第２フェーズの間、第２照明器が第１照明器よりも優勢になるように制御する。次いで、第１および第２画像の組み合わせを用いて、合併画像を明確に表現する。合併画像は、第１および第２画像単体と比較すると、鏡面反射が低減または消滅している。【選択図】図１
2010517425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対話型ディスプレイ（１００）であって、
１又は２以上の表示層（１１０）と、
前記１又は２以上の表示層の背後における第１の場所に位置付けられた第１照明器（１０２）と、
前記１又は２以上の表示層の背後における第２の場所に位置付けられた第２照明器（１０３）と、
前記１又は２以上の表示層の背後に位置付けられたカメラ（１０１）と、
フェーズ管理メカニズム（１３０）であって、
前記対話型ディスプレイのフェーズ（２２１〜２２４）の交代を制御し、前記対話型ディスプレイは、少なくとも第１フェーズ（２２１）と第２フェーズ（２２２）とを含む複数のフェーズを有し、
前記第１フェーズにあるとき、前記第１照明器が前記第２照明器よりも優勢となるように制御し、その状態において、前記カメラに第１画像（２３１）を撮影させ、
前記第２フェーズにあるとき、前記第２照明器が前記第１照明器よりも優勢となるように制御し、その状態において、前記カメラに第２画像（２３２）を撮影させるように構成されている、フェーズ管理メカニズム（１３０）と、
前記第１画像の少なくとも一部と前記第２画像の少なくとも一部とを少なくとも用いて、入力画像を構築するように構成されている画像構築メカニズム（１４０）と、
を備えている、対話型ディスプレイ。
【請求項２】
請求項１記載の対話型ディスプレイにおいて、当該対話型ディスプレイは、前記第１フェーズ、前記第２フェーズ、および第３フェーズを少なくとも含む、少なくとも３つのフェーズを含み、
前記フェーズ管理メカニズムは、更に、前記第３フェーズにあるときに、前記第１および第２照明器双方をオフにし、その状態において前記カメラに第３画像を撮影させ、
前記画像構築メカニズムは、更に、前記第３画像も用いて前記入力画像を構築するように構成されている、対話型ディスプレイ。
【請求項３】
請求項２記載の対話型ディスプレイにおいて、前記画像構築メカニズムは、前記第１および第２画像の合併ならびに前記第３画像の少なくとも一部の減算を用いて、前記入力画像を構築するように構成されている、対話型ディスプレイ。
【請求項４】
請求項２記載の対話型ディスプレイにおいて、当該対話型ディスプレイは、前記第１フェーズ、前記第２フェーズ、前記第３フェーズ、および第４フェーズを含む、少なくとも４つのフェーズを含み、
前記フェーズ管理メカニズムは、更に、前記第４フェーズにあるときに、前記第１および第２照明器双方をオフにし、その状態において、前記カメラに第４画像を撮影させ、
前記画像構築メカニズムは、前記第４画像の少なくとも一部を用いて、前記入力画像を構築するように構成されている、対話型ディスプレイ。
【請求項５】
請求項４記載の対話型ディスプレイにおいて、前記画像構築メカニズムは、前記第１および第２画像の合併、ならびに前記第３画像の少なくとも一部の減算、ならびに前記第４画像の少なくとも一部の減算を用いて、前記入力画像を構築するように構成されている、対話型ディスプレイ。
【請求項６】
請求項４記載の対話型ディスプレイにおいて、前記第１および第２フェーズは時間的に隣接する、対話型ディスプレイ。
【請求項７】
請求項６記載の対話型ディスプレイにおいて、前記第３および第４フェーズは時間的に隣接する、対話型ディスプレイ。
【請求項８】
請求項４記載の対話型ディスプレイにおいて、前記第１および第２フェーズは、前記第３および第４フェーズと交互に位置付けられている、対話型ディスプレイ。
【請求項９】
請求項１記載の対話型ディスプレイにおいて、前記カメラは第１カメラであり、前記対話型ディスプレイは、更に、
１又は２以上の表示層と、
前記１又は２以上の表示層の背後における第３の場所に位置付けられた第３照明器と、
前記１又は２以上の表示層の背後における第４の場所に位置付けられた第４照明器と、
前記１又は２以上の表示層の背後に位置付けられた第２カメラと、
を備えており、
前記フェーズ管理機構は、更に、
前記第１フェーズにおいて、前記第３照明器が前記第４照明器よりも優勢となるように制御し、その状態において、前記第２カメラに第３画像を撮影させ、
前記第２フェーズにおいて、前記第４照明器が前記第３照明器よりも優勢となるように制御し、その状態において、前記第２カメラに第４画像を撮影させるように構成されており、
前記画像構築メカニズムは、前記第３画像の少なくとも一部および前記第４画像の少なくとも一部を少なくとも用いて、第２入力画像を構築するように構成されている、対話型ディスプレイ。
【請求項１０】
請求項１記載の対話型ディスプレイにおいて、前記フェーズ管理メカニズムは、前記第１照明器をオンにし、前記第１照明器をオフにすることにより、前記第１照明器が前記第２照明器よりも優勢となるように制御するように構成されている、対話型ディスプレイ。
【請求項１１】
請求項１０記載の対話型ディスプレイにおいて、前記フェーズ管理メカニズムは、前記第２照明器をオンにし、前記第１照明器をオフにすることにより、前記第２照明器が前記第１照明器よりも優勢となるように制御するように構成されている、対話型ディスプレイ。
【請求項１２】
請求項１記載の対話型ディスプレイにおいて、前記第１および第２照明器は赤外線照明器であり、前記カメラは赤外線カメラである、対話型ディスプレイ。
【請求項１３】
請求項１記載の対話型ディスプレイにおいて、
前記第１照明器は、第１複数の照明器のアレイを構成し、前記第１照明器をオンにすると、前記第１複数の照明器の各々がオンになり、
前記第２照明器は、第２複数の照明器のアレイを構成し、前記第２照明器をオンにすると、前記第２複数の照明器の各々がオンになり、
前記カメラは、複数のカメラのアレイを構成し、前記カメラが画像を撮影するとき、前記複数のカメラの各々が前記画像の一部を撮影する、対話型ディスプレイ。
【請求項１４】
請求項１３記載の対話型ディスプレイにおいて、前記複数のカメラの各々は、前記第１複数の照明器の１つおよび前記第２複数の照明器の１つに対応し、前記対応するカメラによって受光される照明光の大部分が、前記第１複数のカメラの対応する１つまたは前記第２複数のカメラの対応する１つのいずれかから発するようにした、対話型ディスプレイ。
【請求項１５】
複数の交互フェーズ（２２１〜２２４）と、１又は２以上の表示層（１１０）と、前記１又は２以上の表示層の背後における異なる場所に位置付けられた第１および第２照明器ならびにカメラとを含む対話型ディスプレイにおいて用いるためのフェーズ管理メカニズム（１３０、６００）であって、
前記対話型ディスプレイの現在のフェーズを検出するように構成されているフェーズ検出メカニズム（６０１）と、
前記フェーズ検出メカニズムが、現在のフェーズが第１フェーズ（２２１）であることを検出したときに、前記第１照明器（１０２）をオンにし、前記第２照明器（１０３）をオフにするように構成されており、更に、前記フェーズ検出メカニズムが、現在のフェーズが第２フェーズ（２２２）であることを検出したときに、前記第１照明器をオフにし、前記第２照明器をオンにするように構成されている照明制御メカニズム（６０２）と、
前記フェーズ検出メカニズムが、現在のフェーズが前記第１フェーズ（２２１）であることを検出したとき、第１の写真（３００Ａ）を撮影するように構成されており、更に、前記フェーズ検出メカニズムが、現在のフェーズが前記第２フェーズ（２２２）であることを検出したとき、第２の写真（３００Ｂ）を撮影するように構成されている、カメラ制御メカニズム（６０３）と、
を備えている、フェーズ管理メカニズム。
【請求項１６】
請求項１５記載のフェーズ管理メカニズムにおいて、前記第１照明器がオンのときよりも程度は少ないが、オフのときも前記第１照明器はなおも多少の光を放出する、フェーズ管理メカニズム。
【請求項１７】
請求項１５記載のフェーズ管理メカニズムにおいて、前記２照明器がオンのときよりも程度は少ないが、オフのときも前記第２照明器はなおも多少の光を放出する、フェーズ管理メカニズム。
【請求項１８】
複数の交互フェーズ（２２１〜２２４）と、１又は２以上の表示層（１１０）と、前記１又は２以上の表示層の背後における異なる場所に位置付けられた第１および第２照明器（１０２、１０３）ならびにカメラ（１０１）とを含む対話型ディスプレイにおいて用いるための画像構築メカニズム（１４０）において、画像を構築するための方法（７００）であって、
前記対話型ディスプレイが、前記第１照明がオンであり前記第２照明がオフである状態にあるときに、前記カメラが撮影した第１画像（３００Ａ）にアクセスする行為（７０１）と、
前記対話型ディスプレイが、前記第２照明がオンであり前記第１照明がオフである状態にあるときに、前記カメラが撮影した第２画像（３００Ｂ）にアクセスする行為（７０２）と、
前記第１画像の一部と前記第２画像の一部とを用いて入力画像を構築する行為（７１１）と、
を備えている、方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記構築した入力画像において用いられない前記第１画像の部分は、前記第１画像の鏡面反射を含む、方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記構築した入力画像において用いられない前記第２画像の部分は、前記第２画像の鏡面反射を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
多くの計算システムおよびその他のデバイスの機能性は、ディスプレイを用いた、情報の有効な表示を拠り所としている。最近になって、ディスプレイは直接入力デバイスとして対話的に用いられるようにもなっている。例えば、ディスプレイに接触検知抵抗性および／または容量性アレイを装備すると、接触されているディスプレイの部分を検出することができる。
【０００２】
従来の対話型ディスプレイには、「ビジョン・キャプチャー」技術を用いるものがあり、カメラをディスプレイの背後に配置し、ディスプレイは透過性材料または半透過性材料の１又は２以上の層で構成されている。赤外線照明器もディスプレイの背後に配置されており、ディスプレイの手前にある物体またはディスプレイと接触する物体を照明する。照明光（即ち、照明器から発する光）は、物体から反射されて、カメラ内で受光され、反射光の写真を撮影する。この写真はシステムへの電子入力として取り込まれる。ディスプレイの手前に物体が置かれると、カメラが撮影するその画像に影響を及ぼすので、物体は情報をシステムに入力するために用いることができる。
【０００３】
照明光の一部は、物体から反射するのではなく、ディスプレイを形成する透過性層または半透過性層の比較的平坦な表面から反射する。その結果、カメラは比較的強い強度の鏡面反射を、ディスプレイの特定区域において受光することになる。鏡面反射が非常に強いと、鏡面反射の区域内では入力物体から実際に反射するいずれの画像も区別するのが困難になる場合もあり得る。鏡面反射は、その特定の区域においてカメラを飽和させることもあり得る。その効果は、よく晴れた日に人が浅い池を見おろす状況に、いくらか類似する。人は、太陽のまばゆい反射またはその近くの区域を除いて、池の底を見ることができるであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、鏡面反射は、対話型ディスプレイを入力として用いることができる条件(ability)に悪影響を及ぼす可能性がある。特に、カメラが鏡面反射を受ける区域に入力物体が位置付けられる場合にあてはまる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
必須ではないが、本発明の実施形態は、鏡面反射を低減または消去するために、交互に照明器を用いる対話型ディスプレイに関する。対話型ディスプレイは、多数の照明器と少なくとも１つのカメラとを含み、これらは１又は２以上の表示層の背後に置かれている。対話型ディスプレイは、当該対話型ディスプレイの照明フェーズを制御するフェーズ制御メカニズムを用いる。第１フェーズの間、第１照明器が第２照明器よりも優勢になるように制御する。例えば、第１照明器をオンにして、第２照明器をオフにすればよい。その状態において、カメラに画像を撮影させる。第２フェーズの間、第２照明器が第１照明器よりも優勢になるように制御する。
【０００６】
次いで、第１および第２画像の組み合わせを用いて、合併画像を明確に表現する。合併画像は、第２画像の一部を用いて、第１画像からの鏡面反射が目立たなくなるまたは消去さえするように、またはその逆に、形成することができる。鏡面反射が重なり合わないように光源を位置付けると、鏡面反射の影響を緩和することまたは排除することもできる。
【０００７】
この摘要は、詳細な説明において以下で更に説明する概念から選択したものを、簡略化した形態で導入するために設けられている。この摘要は、特許請求する主題の鍵となる特徴や必須の特徴を特定することを意図するのではなく、特許請求する主題の範囲を限定する際に補助として用いられることを意図するのでもない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付図面は、本発明の実施形態を更に特定的に説明するために用いられる。これらの図面は、本発明の典型的な実施形態のみを描画し、したがってその範囲を限定すると見なしてはならないことを理解の上で、添付図面を使用して、実施形態について一層具体的かつ詳細に記載し説明する。
【図１】図１は、本発明の原理による対話型ディスプレイの側面図を示し、対話型ディスプレイの構成要素は必ずしも同じ縮小率で描かれている訳ではない。
【図２】図２は、少なくとも２つ、潜在的にはそれ以上の照明フェーズを含む対話型ディスプレイにおいて照明フェーズを制御するフェーズ管理メカニズムについての状態遷移図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、第１照明フェーズの間にカメラによって取り込まれる可能性がある鏡面反射の画像を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第２照明フェーズの間にカメラによって取り込まれる可能性がある鏡面反射の画像を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、２フェーズ照明シーケンスの時系列の一例を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、３フェーズ照明シーケンスの時系列の一例を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは、４フェーズ照明シーケンスの時系列の一例を示す。
【図４Ｄ】図４Ｄは、別の４フェーズ照明シーケンスの時系列の一例を示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の具体的な実施形態例にしたがって交互に配置した照明器およびカメラのアレイの上面図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの交互配置照明器およびカメラと共に用いるための４フェーズ照明シーケンスの一例を示す。
【図６】図６は、本発明の原理によるフェーズ管理メカニズムの実施形態を模式的に示す。
【図７】図７は、本発明の原理にしたがって画像を構築する方法のフローチャートを示す。
【図８】図８は、表示層の背後に１つの照明器および１つのカメラのみを含む対話型ディスプレイを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、照明フェーズを交代することによって鏡面反射を低減する対話型ディスプレイに及ぶ。図８は、１又は２以上の表示層８１０の背後に１つの照明器８０２のみを有する対話型ディスプレイ８００を用いる場合の問題点をいくつか示す。対話型ディスプレイ８００は、１又は２以上の透過性または半透過性層８１０上に物体を配置し、これらの層８１０から表示光を放出することによって入力を受けるように構成されている。表示メカニズムは、図８には余り詳しく示されていないが、これとは別個に、対話型ディスプレイ８００は撮像メカニズムを含む。具体的には、照明器８０２が光を放出する。この光は、表示動作を妨害しないように、表示される光と同じスペクトルではないのが通例である。
【００１０】
照明器８０２は、多くの方向に光を放出する。光の一部はディスプレイから放出されるが、表示動作を妨害しない。何故なら、これは表示される画像とは周波数スペクトルが異なるからである。他の光は、表示層８１０の前面（即ち、図８における上面上または上面の上方）に置かれている物体から反射する。つまり、反射光はディスプレイの手前にある物体に関する情報を表す。他の光は、表示層１８０の平坦面から反射し、つまりディスプレイの手前にある物体に関する情報を表すのではなく、単なる鏡面反射である。
【００１１】
例えば、鏡面反射の妨害を例示するために、３本の光線８２１、８２２、および８２３を、照明器８０２から放出されたものとして示す。光線８２１および８２２は、ディスプレイ８１０の手前にある物体から反射し、したがって有効な入力情報を表す。一方、光線８２３は表示層８１０の平坦面から反射し、したがって鏡面反射を表す。このため、鏡面反射は、ほぼ物体Ａの領域においてカメラ８０１によって観察することができる。したがって、物体Ａはカメラ８０１による観察が不可能となる、または観察が困難となる場合があり得る。一方、物体Ｂは鏡面反射の区域に近接しておらず、したがって鏡面反射に対する心配なく観察することができる。このように、対話型ディスプレイ８００は、鏡面反射に対応するディスプレイのある領域に入力物体が置かれた場合、適正に動作しない可能性がある。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による対話型ディスプレイ１００を示す。図示するよりも多くの照明器およびカメラがあってもよいが、対話型ディスプレイ１００は、２つの照明器１０２および１０３ならびに１つのカメラ１０１を含むように示されており、これらは各々透過性または半透過性表示層１１０（以後、簡単に「表示層１１０」と呼ぶ）の背後に配置されている。カメラ１０１および照明器１０２の表示層１１０に対する位置付けは、カメラ８０１および照明器８０２の表示層８１０に対する位置付けと同様である（図１および図８を比較されたい）。したがって、図１には示されていないが、対話型ディスプレイには、照明器１０２がオンのとき、カメラ１０１の物体Ａの検出を妨害する鏡面反射がある。
【００１３】
同様に、第２照明器１０３がオンであり第１照明器１０２がオフである場合も、鏡面反射が生ずるが、画像の異なる領域においてカメラ１０１によって感知される。要するに、照明器１０２および１０３は、表示層１１０背後の異なる位置に配置されている。照明器１０３は多くの光線を放出しているが、３本の光線１２１、１２２、および１２３のみが示されている。光線１２１は、物体Ａから反射して、カメラ１０１に受光される。光線１２２は、物体Ｂから反射して、カメラ１０１に受光される。光線１２３は表示層１１０から反射することによって、鏡面反射を表し、カメラ１０１に受光される。照明器１０３がオン、照明器１０２がオフになると、物体ＡおよびＢは双方ともカメラ１０１によって感知することができる。何故なら、これらは双方共、照明器１０３によって生ずる鏡面反射の区域から遠ざかるからである。しかしながら、鏡面反射の区域に近接する物体があると、その物体は、照明器１０３がオンである間は、カメラ１０１が感知するのは一層遥かに困難となる可能性がある。
【００１４】
図３Ａは、第１照明器１０２がオンであり、第２照明器１０３がオフであるときに、カメラ１０１によって取り込むことができる画像３００Ａの表現を示す。既に論じたように、画像３００Ａは、鏡面反射３２１の区域を有し、例えば、物体Ａのように、鏡面反射３２１の区域がある物体を知覚する能力が損なわれる。一方、物体Ｂのように、鏡面反射３２１の区域の外側にある物体は、画像３００Ａ内部において一層容易に観察することができる。図３Ｂは、第１照明器１０２がオフであり、第２照明器１０３がオンであるときに、カメラ１０１によって取り込むことができる画像３００Ｂを示す。画像３００Ｂも鏡面反射３２２の区域を有し、鏡面反射３２２内部の物体を感知する能力が損なわれる。一方、物体ＡおよびＢのように、鏡面反射３２２の区域の外側にある物体は、一層容易に観察することができる。
【００１５】
図１を参照すると、対話型ディスプレイ１００は、フェーズ管理メカニズム１３０も含む。フェーズ管理メカニズム１３０は、対話型ディスプレイ１００の照明フェーズを管理する。図２は、フェーズ管理メカニズム１３０の動作例を示す状態図２００を例示する。状態２０１において、メカニズム１３０は対話型ディスプレイの次のフェーズ変化を待つ（状態２０１）。実際には、タイミングがしかるべきときに、次のフェーズ変化を制御する。第１フェーズ（状態遷移矢印２１１）に遷移すると、第１照明器１０２が第２照明器１０３よりも優勢になるように制御される（状態２２１）。
【００１６】
ここで、以下の説明においていくつかの定義を明記し、その後に図２の状態図２００の主要な説明に戻ることにする。この説明および特許請求の範囲では、一つの照明器が別の照明器よりも「優勢になる」なるように制御すると言う場合、優勢な照明器に劣性な照明器よりも多くの光を放出させることができるということである。この挙動の一例では、優勢な照明器を単に「オン」にして、劣性な照明器を「オフ」にすればよい。
【００１７】
この説明および特許請求の範囲では、照明器を「オフ」にするという場合、オフにした照明器から光が放出していないことや、オフにした照明器に電力を供給していないことを必ずしも意味する訳ではない。照明デバイスによっては、「オフ」状態に保持されている場合に照明器に多少の電力が供給されていると、ターン・オン時間が遥かに速くなることもある。したがって、高速サンプリング対話型ディスプレイでは、照明器は、なおも光を放出している場合または給電されている場合も、オフになっていると見なすことができる。もっとも、その程度は、「オン」状態にあるときよりは、恐らくは遥かに少ない。即ち、照明器が現時点では電力遮断されていても、非常に素早く電力投入を行うことができる。したがって、非常に実現可能性が高い実施形態では、優勢な照明器をオンにし、劣性な照明器は、全く給電せずに、オフにすることもできる。
【００１８】
ここで図２の状態遷移図２００に戻り、第１照明器が第２照明器に対して優勢になるように制御するときに（状態２２１）、カメラに第１画像を撮影させる（状態２２１における行為２３１）。例えば、図３Ａの画像３００Ａを撮影することができる。フェーズ管理メカニズム１３０の指令の下で、状態遷移図は次に、次のフェーズ変化を待つ状態（２０１）に遷移する（状態遷移矢印２４１）。
【００１９】
しかるべき時点において、フェーズ管理メカニズム１３０は第２フェーズに遷移する（状態遷移矢印２１２）。この状態では、第２照明器が第１照明器に対して優勢となるように制御する（状態２２２）。次いで、カメラに第２画像を撮影させる（状態２２２における行為２３２）。例えば、図３Ｂの画像３００Ｂを撮影することができる。フェーズ管理メカニズム１３０の指令の下で、状態遷移図は次に、次のフェーズ変化を待つ状態（２０１）に遷移する（状態遷移矢印２４２）。
【００２０】
状態遷移図２００は第３状態および第４状態も示すが、対話型ディスプレイ１００は２つのフェーズ、即ち、第１フェーズおよび第２フェーズに限定し、これらを繰り返してもよい。図４Ａは、タイミング・シーケンス図４００Ａを示すが、ここでは、第１フェーズ４０１および第２フェーズを繰り返すことができる。
【００２１】
図１に戻って、対話型ディスプレイ１００は、画像構築メカニズム１４０も含む。画像構築メカニズム１４０は、第１画像の少なくとも一部および第２画像の少なくとも一部を用いて入力画像を構築するように構成されている。図１において、画像構築メカニズム１４０は、カメラ１０１にアクセスすることができ、これによって画像にアクセスするように示されている。画像構築メカニズム１４０は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその組み合わせでもよく、全体的または部分的にカメラ１０１の中に組み込むこともでき、あるいは完全にカメラ１０１の外部とすることもできる。
【００２２】
画像構築メカニズム１４０は、種々の可能な方法で画像を構築することができる。一例では、画像構築メカニズム１４０は、鏡面反射がない画像３００Ａの右半分を用いて、画像の右半分を明確に表現する。この例では、画像の左半分は、鏡面反射がない画像３００Ｂの左半分を用いて明確に表現する。したがって、２フェーズ毎に１回、鏡面反射のない画像全体を、明確に表現することができる。最終画像の左半分および右半分は多少異なる時点における画像を表す場合もあるが、カメラのサンプリング・レートを高め、照明器の遷移速度も高めて用いて、サンプリング・レートを高めることによって、この時間を最小限に抑えることができる。あるいは、画面の手前における運動をより遅く抑えて、最終画像における中央の境界が不連続になり過ぎるのを防止することもできる。別の代替案として、画像の左半分および右半分が接続する中央境界から入力を遠ざけるように、ユーザ・インターフェースを設計してもよい。
【００２３】
別の実施形態では、種々の画像３００Ａおよび３００Ｂの左半分および右半分を用いる代わりに、鏡面反射の区域を除いて１つの画像を全て用いることもできる。例えば、画像３００Ａでは、鏡面反射３２１の区域を除いて、その全体を用いることができる。次いで、画像３００Ｂの対応する区域を用いて、鏡面反射の区域にはめ込めばよい。尚、画像３００Ａの鏡面反射３２１に対応する画像３００Ｂ内の区域には鏡面反射がなく、完全に画像３００Ｂの鏡面反射３２２の外側にあることは、注記するに値する。したがって、最終画像には鏡面反射が全くない。
【００２４】
各画像の一部を用いる限り、最終画像内に含まれるものの境界は様々に選択することができる。最終画像のいずれの所与の位置の中に含まれる区域であっても、その位置において鏡面反射がない対応する画像から選択する場合、本発明の原理を用いると格別の便益を得ることができる。しかしながら、この説明を読んだ後では、鏡面反射を消滅させるのではなく、低減させるために、本発明の原理を用いようとする者も現れると考えれる。
【００２５】
このような動機は、例えば、画像の一方からの鏡面反射が他方の画像の鏡面反射にある程度重複するというような、技術的限界による場合もある。つまり、追加の照明フェーズおよび照明器がないと、鏡面反射の重複区域では鏡面反射画像の消滅は実現可能にはならない。
【００２６】
また、本発明の原理は、最終画像において鏡面反射を完全に消滅させる場合にのみ適用されるという誤った思い込みで、本発明の原理を中心とした設計を行おうとするというような、独断的な理由が動機となる場合もある。この説明を読んだ後には、鏡面反射の区域の一部が最終画像に入るように選択されても、入力画像の少なくとも１つと比較して、最終画像において鏡面反射が低減されている限り、本発明の原理を用いると、格別な便益が得られることを当業者には認識されよう。
【００２７】
照明フェーズは、２つよりも多くてもよい。例えば、最初の２つの照明器からの鏡面反射がいくらか重複している場合、第３照明器をオンにする一方第１および第２照明器をオフにする第３フェーズを有すると有効となることもある。第１および／または第２フェーズでは、この第３照明器をオフにすればよい。したがって、鏡面反射を大幅に低減させた、または消滅させた画像を作成するように、３つの画像全てからの部分を選択できる可能性が一層高くなる。これらの同じ原理を用いて、第４またはそれ以上の照明フェーズがあれば、本発明の原理を考えれば、鏡面反射を低減するのに役立つことを立証することができる。
【００２８】
照明フェーズは、単に鏡面反射を消去するのに役立つだけでなく、本発明の原理を用いて周辺光も消去するのにも役立つ。例えば、赤外線光を用いて、照明器が動作していると仮定する。多くの環境において、相当な量の周辺赤外線光があると考えられる。例えば、太陽は相当な量の赤外線光を放出する。このような周辺光も、カメラが入力物体を、周辺光から区別して検出する能力に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００２９】
図２の状態図２００を参照すると、最初の２つのフェーズを用いて鏡面反射を低減または消去し、一方第３および第４フェーズを用いて周辺光を低減または消去する。フェーズ管理メカニズム１３０の制御の下で第３フェーズに入ると（状態遷移矢印２１３によって表す）、双方の照明器がオフになる（状態２２３）。次いで、カメラが第３画像を撮影し（状態２２３における行為２３３）、その後、遷移矢印２４３によって表すように、次のフェーズ変化を再度待つ。この第３状態においては、内部で発生してカメラが受光する照明は全くまたは殆どない。代わりに、外部で発生した周辺光の割合が遥かに多い。この第３画像を第１および第２画像の組み合わせから減算すると、鏡面反射および周辺光が低減または消滅した最終画像を構築することができる。これによって、ディスプレイ上またはその手前に置かれた入力物体に対する対話型ディスプレイの感度を高めることもできる。
【００３０】
３つのフェーズを用いる場合、画像構築メカニズムは以下の式（１）を用いて画像を計算することができる。
最終画像＝（フェーズ＃１右半分画像＋フェーズ＃２左半分画像）−フェーズ＃３画像    （１）
【００３１】
図２の状態図２には４つのフェーズが示されているが、ここでも再度、鏡面反射を低減または消去するために最初の２つのフェーズがあり、周辺光を消去するためには１つの第３フェーズだけを用いてもよい。図４Ｂのタイミング・シーケンス図は、フェーズ・シーケンス図を示し、ここでは、最初の２つのフェーズ４０１および４０２を用いて鏡面反射を低減または消滅させ、第３フェーズ４０３を用いて周辺光を低減または消滅させる。この場合も、このフェーズ・シーケンスは、図４Ｂに示すように、繰り返すこともできる。
【００３２】
周辺光を低減または消去する動作を簡略化するために、第４フェーズを用いることもできる。図２に戻って状態図２００を参照すると、フェーズ管理メカニズム１４０の制御の下で第４フェーズに入ると（状態遷移矢印２１４）、双方の照明器がオフになる（またはオフを維持する）（状態２２４）。この状態において、カメラによって別の画像を撮影する（状態２２４における行為２３４）。次いで、次のフェーズを待つ（状態２０１に戻る遷移矢印２４４によって表されている）。
【００３３】
図４Ｃのタイミング図４００Ｃで表すように、２つの鏡面反射低減照明フェーズ４０１および４０２は時間的に隣接していてもよく、一方周辺光低減照明フェーズ４０３および４０４も時間的に隣接していてもよい。しかしながら、図４Ｄのタイミング図４００Ｄで表すように、鏡面反射低減照明フェーズ４０１および４０２を、周辺光低減照明フェーズ４０３および４０４と交互に位置付けてもよい。この図４Ｄの後者のフェーズ・シーケンスの方が図４Ｃのフェーズ・シーケンスよりも好ましい場合がある。何故なら、鏡面反射低減照明フェーズおよび周辺光低減フェーズの結果、画像のサンプリングを一層スムーズに行えるようになるからである。
【００３４】
以上とは関係なく、４つのフェーズを用いる場合、画像構築メカニズム１４０は最終画像において４つの画像全てを用いることができる。例えば、第１画像（例えば、図３Ａの画像３００Ａ）の右半分を、第２画像（例えば、図３Ｂの画像３００Ｂ）の左半分と組み合わせることができる。次いで、この組み合わせの前または後に、第３フェーズの間に取り込んだ画像の左半分または右半分の一方を、前述の画像の対応する半分から減算することができる。次いで、第４フェーズの間に取り込んだ画像の左または右半分の他方を、前述の画像の別の対応する半分から減算することができる。例えば、最終画像の右半分は、以下の式（２）を用いて計算することができる。
最終画像右半分＝（フェーズ＃１右半分）−（フェーズ＃３右半分）    （２）
一方、最終画像の左半分は、以下の式（３）を用いて計算することができる。
最終画像左半分＝（フェーズ＃２左半分）−（フェーズ＃４左半分）    （３）
【００３５】
図５Ａは、本発明の原理の特定的な一例にしたがって用いることができる照明器およびカメラのアレイ５００を示す。この実施形態では、図１のカメラ１０１をカメラ・アレイ５０１と考えることができ、図１の第１照明器１０２を第１照明器アレイ５０２と考えることができ、図１の第２照明器１０３を第２照明器アレイ５０３と考えることができる。
【００３６】
第１フェーズの間、対応する第１照明器アレイ５０２の全て（相互接続照明器５０２Ａから５０２Ｏまでを含む）が照明し、一方対応する第２照明器アレイ５０３の全て（相互接続照明器５０３Ａから５０３Ｊまでを含む）がオフになる。第２フェーズの間、対応する第２照明器アレイ５０３の全てがオンになり、一方対応する第１照明器アレイ５０２の全てがオフになる。カメラ・アレイ５０１（カメラ５０１Ａから５０１Ｐまでを含む）は相互接続されているので、これらは全て、ほぼ同時に画像を撮影する。各カメラは、ディスプレイの対応する格子部分を撮像する役割を果たす。
【００３７】
図５Ａの構造５００は、前述の２照明フェーズまたは３照明フェーズの実施形態において用いることができる。一方、図５Ｂのチャートは、図５Ａの構造が４フェーズ実施形態の例においてどのように動作することができるかを示す。
【００３８】
第１フェーズにおいて、照明器５０２はオンになり、照明器５０３はオフになり、偶数番のカメラ５０１Ｉから５０１Ｐの全ての各画像から右半分を読み取り、一方奇数番のカメラ５０１Ａから５０１Ｈの全ての各画像から左半分を読み取る。
【００３９】
図５Ｂにおいて「フェーズ＃３」と呼ぶ次のフェーズでは、照明器５０２および５０３はオフになり、偶数番のカメラ５０１Ｉから５０１Ｐの全ての各画像から左半分を読み取り、一方奇数番５０１Ａから５０１Ｈの全ての各画像から右半分を読み取る。
【００４０】
図５Ｂにおいて「フェーズ＃２」と呼ぶ次のフェーズでは、照明器５０３がオンになり、照明器５０２はオフになり、偶数番のカメラ５０１Ｉから５０１Ｐの全ての各画像から左半分を読み取り、一方奇数番のカメラ５０１Ａから５０１Ｈの全ての各画像から右半分を読み取る。
【００４１】
次のフェーズ（「フェーズ＃４」と呼ぶ）では、全ての照明器がオフになり、偶数番のカメラ５０１Ｉから５０１Ｐの全ての各画像から右半分を読み取り、一方奇数番のカメラ５０１Ａから５０１Ｈの全ての各画像から左半分を読み取る。
【００４２】
カメラ・アレイにおける１つのカメラに対応する格子区域毎に、先に提案した式（２）および（３）を用いて、格子画像を得ることができる。次いで、格子画像を組み合わせて全体の画像を形成することができる。
【００４３】
完璧を期すために、図６は、図１のフェーズ管理メカニズム１３０の構造６００の一例を模式的に示す。フェーズ管理メカニズム１３０の一例は、フェーズ検出メカニズム６０１を含む。フェーズ検出メカニズム６０１は、対話型ディスプレイの適正な現行フェーズ（即ち、現行のフェーズに現在のタイミングを与えるべきもの）を検出するように構成されている。図２を参照すると、このような検出により、矢印２１１から２１４によって表される状態遷移を生じさせることができる。
【００４４】
また、フェーズ管理メカニズム６００は照明管理メカニズム６０２も含む。照明管理メカニズム６０２は、フェーズを仮定して、照明器がしかるべき状態になるように制御することができる。例えば、照明制御メカニズム６０２は、第１フェーズにおいては第１照明器をオンにし第２照明器をオフにする（図２の状態２２１）ことができ、第２フェーズにおいては第２照明器をオンにし第１照明器をオフにする（図２の状態２２２）ことができ、周辺光低減フェーズにあるときは照明器をオフにする（図２の状態２２３および２２４）ことができる。
【００４５】
また、フェーズ管理メカニズム６００は、カメラ制御メカニズム６０３も含む。カメラ制御メカニズム６０３は、しかるべき照明フェーズの間にカメラにしかるべき画像を撮影させるように構成されている（図２の行為２３１から２３４に対応する）。
【００４６】
フェーズ管理メカニズム６００は、カメラおよび照明器の外部にあってもよく、あるいはカメラおよび／または照明器の１又は２以上の内部に部分的にまたは完全に含まれてもよい。フェーズ管理メカニズム６００は、集中制御モジュールであってもよく、あるいは多数のモジュールに跨って分散してもよい。
【００４７】
図７は、図１の画像構築メカニズム１４０の動作方法７００のフローチャートを示す。画像構築メカニズムは、第１照明器がオンであり第２照明器がオフである状態に対話型ディスプレイがあるときに、カメラが撮影した第１画像にアクセスする（行為７０１）。また、画像構築メカニズムは、第２照明器がオンであり第１照明器がオフである状態に対話型ディスプレイがあるときに、カメラが撮影した第２画像にアクセスする（行為７０２）。横長の楕円７０３で表すように、別の鏡面反射低減照明フェーズまたはいずれかの周辺光低減照明フェーズがある場合、更に別の画像にアクセスすればよい。次いで、画像構築メカニズムは、第１画像の一部および第２画像の一部を用いて入力画像を構築する（行為７１１）。横長の楕円７０３で表すように更に別の画像が撮影されている場合、これらの追加画像も用いて、横長の楕円７０２で表す画像を構築することができる。
【００４８】
以上のように、対話型ディスプレイが照明器を交代させて鏡面反射を低減または消去する実施形態について説明した。本発明は、その主旨や本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定形態でも具体化することもできる。記載した実施形態は、あらゆる観点においても、限定的ではなく例示的に見なすのみとする。したがって、本発明の範囲は、以上の説明ではなく、添付した特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の均等の意味および範囲に該当する全ての変更は、その範囲内に包含されるものとする。
【図１】
2010517425.tif 000003
【図２】
2010517425.tif 000004
【図３Ａ】
2010517425.tif 000005
【図３Ｂ】
2010517425.tif 000006
【図４Ａ】
2010517425.tif 000007
【図４Ｂ】
2010517425.tif 000008
【図４Ｃ】
2010517425.tif 000009
【図４Ｄ】
2010517425.tif 000010
【図５Ａ】
2010517425.tif 000011
【図５Ｂ】
2010517425.tif 000012
【図６】
2010517425.tif 000013
【図７】
2010517425.tif 000014
【図８】
2010517425.tif 000015
【国際調査報告】
2010517425.tif 000016
2010517425.tif 000017