(57)【要約】同時に動作するいくつかのスタイラスによって動作可能な、および／または大きい作業領域を作る複数のパネル、例えばフラットスクリーンディスプレイ装置又は投影ディスプレイ装置を用いて形成されるアノテーション捕捉及び記録システムで動作するストローク捕捉及び検索用の、方法、ソフトウェア製品、例えば１又はそれ以上の有形媒体に符号化されたロジック、及び装置である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって：
面と；
当該面に対して選択された位置の組にそれぞれ配置される１又はそれ以上のレシーバサブシステムとを具え、前記選択された位置が前記面の作業領域を規定し、各レシーバサブシステムが；
１又はそれ以上のスタイラスが前記作業領域で動作しているときに、前記１又はそれ以上のスタイラスから電磁信号を受信するように機能する電磁信号センサであって、各スタイラスが、スタイラスチップと、電源と、超音波エネルギのトランスミッタと、少なくとも１の電磁信号トランスミッタと、電磁信号レシーバとを具える電磁信号センサと、
１又はそれ以上のスタイラスが前記作業領域で動作しているときに、前記１又はそれ以上のスタイラスへ電磁信号を送信するように機能する電磁エネルギ信号トランスミッタと、
１又はそれ以上のスタイラスが前記作業領域で動作しているときに、前記１又はそれ以上のスタイラスから超音波信号を受信するように機能する少なくとも１の超音波信号センサとを具え、
前記レシーバサブシステムが少なくとも２つの超音波信号センサを具えるとともに、前記装置が１のレシーバサブシステムのみで動作する場合、前記レシーバサブシステムの２又はそれ以上の前記信号センサが、互いに既定の又は決定可能な空間関係を有し、
前記レシーバサブシステムが１の超音波信号センサのみを具える場合、前記装置は、それぞれの超音波信号センサが互いに既定の又は決定可能な空間関係を有する２又はそれ以上の前記レシーバサブシステムを具え；
前記１又はそれ以上のスタイラスが前記作業領域で動作しているときに、前記１又はそれ以上のレシーバサブシステムに接続され、前記１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働して前記スタイラスによる送信を調整し、前記１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働して前記作業領域内の前記１又はそれ以上のスタイラスの位置を判定する少なくとも１のコントローラを具え、
複数のスタイラスが前記作業領域内で同時に動作しうるようにすることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記調整は、前記作業領域にある各スタイラスからの情報を受信するステップと、赤外線及び超音波信号を送信するよう各スタイラスに指示するステップとを含み、これには少なくとも前記超音波信号をいつ送信すべきかが含まれ、複数のスタイラスが同時に動作しうることをことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、前記作業領域が、１のレシーバサブシステムの通信範囲によって制限される作業領域より大きくなりうるように、前記１又はそれ以上のレシーバサブシステムは複数のレシーバサブシステムを具えることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置において、前記コントローラが、各々が１又はそれ以上のレシーバサブシステムに接続される１又はそれ以上のモジュラコントローラサブシステムを具えることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置において、前記コントローラがさらに、前記１又はそれ以上のコントローラサブシステムに接続されたマスタコントローラを具えることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置において、前記コントローラが、前記作業領域で動作しているペンの数を判定するよう機能することを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置において、前記調整は、各レシーバサブシステムの電磁エネルギトランスミッタに、複数のスタイラスが同時に動作できるように、超音波の前記受信スタイラスによって前記送信の時間を調節すべく、任意の受信スタイラスによって使用可能なビーコン信号をブロードキャストさせることを含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の装置において、前記調整は、複数のスタイラスが同じ作業領域で動作できるようにするタイムドメイン多元接続（ＴＤＭＡ）信号方式を含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置において、前記調整は、各別個のスタイラスに特定のタイムスロットを割り当てるステップと、各動作スタイラスに、各々に割り当てられたタイムスロットでその超音波信号を送信するよう指示するステップとを具えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の装置において、前記調整は、前記超音波の干渉の可能性を減らすために、タイムスロットの開始からスタイラスが超音波を送信するまでの遅延が、いくつかの既知のタイムパターンに従ってその時々で変化するようにすることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の装置において、前記調整は、各々の連続するタイムスロットにおける各スタイラスが送信する間のタイミングは、フレームごとに変化するようにすることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の装置において、前記調整は、タイムスロットの長さが、前記作業領域で同時に動作するスタイラスの数に基づいて動的に配分されるようにすることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置において、各超音波センサが超音波トランスデューサを用いており、少なくともいくつかの前記レシーバサブシステムにおける少なくとも１の超音波センサが電子を送信するように接続され、キャリブレーションモードでは、前記コントローラと共働して、１又はそれ以上の他のレシーバサブシステムが、他の１又はそれ以上のレシーバサブシステムに対して送信している前記レシーバサブシステムの位置を判定できるように赤外線及び超音波を送信するように機能することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の装置において、前記コントローラが、特定のスタイラスと通信する前記１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共同して、前記特定のスタイラスの電力制御を行うように機能することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の装置において、前記コントローラが、前記１又はそれ以上のレシーバサブシステム及び複数のスタイラスと共働して、第１のスタイラスの電磁エネルギ信号トランスミッタと第２のスタイラスの電磁エネルギ信号レシーバとの間の電磁エネルギ信号接続を介するスタイラス間の通信機能を具えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、第１のスタイラスが、他のスタイラスが位置を判定するために超音波をいつ送信するべきかを含む、レシーバサブシステムから１又はそれ以上の他のスタイラスへの１又はそれ以上のメッセージを中継できることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の装置において、前記１又はそれ以上のレシーバサブシステムが光学センサを具えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、前記コントローラが、前記作業領域におけるスタイラスの数を判定するために、それぞれのレシーバサブシステムの１又はそれ以上のそれぞれの光学センサからの情報を用いるように動作可能であることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の装置において、前記位置判定が三次元位置判定を具えることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の装置において、前記コントローラが、前記１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働して、特定のスタイラスがホバリングモードであるか否かを判定するよう機能することを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、ホバリングモードのスタイラスの前記位置判定は、前記スタイラスが前記作業領域において動作しているときよりも精度が低いことを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の装置において、特定のスタイラスの前記位置判定が、前記スタイラスのための冗長セットの位置を生成するように、複数のレシーバサブシステムを用いて前記位置を判定するステップを具えることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の装置において、位置判定が、特定のスタイラスの直接到達の超音波信号を識別するステップと、前記直接到達の超音波信号を１又はそれ以上の他のスタイラスからの超音波信号と分離するステップとを具えることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の装置において、スタイラスがさらに、前記面への前記スタイラスチップの近接を検出するスタイラスセンサを具えることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の装置において、各レシーバサブシステムと前記スタイラスの間の通信用の前記電磁エネルギが赤外線エネルギの形態であることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の装置において、各レシーバサブシステムと前記スタイラスとの間の通信用の前記電磁エネルギが、無線周波数エネルギの形態であることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の装置において、前記面が実質的に平坦面であることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の装置において、前記面が非硬質面であることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項１乃至２８のいずれか１項に記載の装置において、前記面が、前記コントローラが接続されるホストコンピュータシステムに接続される複数のフラットスクリーンディスプレイで作られた実質的に平坦な面であることを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の装置において、前記作業領域が、既定の３次元の面に従うことを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の装置において、捕捉される大きさを最大に拡張するために、ポートの数がレシーバサブシステムの数より多くして、より多いレシーバサブシステムが前記コントローラに接続されることができるように、少なくとも１のコントローラがレシーバサブシステムが接続されうる複数のポートを具えることを特徴とする装置。
【請求項３２】
方法であって、
各スタイラスが、スタイラスチップと、電源と、超音波エネルギのトランスミッタと、少なくとも１の電磁信号トランスミッタと、少なくとも１の電磁信号のレシーバとを具え、作業領域にある各スタイラスが超音波を送信し電磁信号を用いて通信し、スタイラスが、面に規定される作業領域にあるときに１又はそれ以上のスタイラスから電磁信号を受信するステップと；
前記スタイラスが前記作業領域にあるときに、１又はそれ以上のスタイラスから送信される超音波信号を受信するステップであって、当該受信ステップは、少なくとも２又はそれ以上の超音波信号センサ内にあり、当該少なくとも２つの超音波信号センサは、互いに既定の又は決定可能な空間関係を有するステップと；
前記１又はそれ以上のスタイラスが前記作業領域において動作しているときに、前記作業領域の前記１又はそれ以上のスタイラスの位置を判定するステップとを具え、
前記１又はそれ以上のスタイラスによる超音波の送信が、複数のスタイラスが前記作業領域で同時に動作できるように調整されることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法において、前記調整は、電磁エネルギ信号を用いることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３２又は３３に記載の方法において、前記調整は、前記作業領域にある各スタイラスからの情報を受信するステップと、赤外線及び超音波信号を送信するよう各スタイラスに指示するステップとを含み、これには少なくとも前記超音波信号をいつ送信すべきかが含まれ、複数のスタイラスが同時に動作しうることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３２乃至３４のいずれか１項に記載の方法において、前記調整は、複数のスタイラスが同時に動作できるように、超音波の前記受信スタイラスによって前記送信の時間を調節すべく任意の受信スタイラスによって使用可能なビーコン信号をブロードキャストさせることを含むことを具えることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３２乃至３５のいずれか１項に記載の方法において、前記調整は、複数のスタイラスが同じ作業領域で動作できるようにするタイムドメイン多元接続（ＴＤＭＡ）信号方式を具えることを特徴とする方法。
【請求項３７】
１又はそれ以上の有形媒体に符号化されたロジックであって、当該ロジックが、１又はそれ以上のプロセッサによって実行されるときに、請求項３２乃至３６のいずれか１項に記載の方法を実行するように機能することを特徴とするロジック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願発明は、発明者Ｄｉｎｇらによって２００７年１２月３１日に出願された米国特許出願第１１／９６８，１２７号の利益を主張する。本願発明は、また、発明者Ｄｉｎｇらによって２００７年１月３日に出願された米国暫定特許出願第６０／８８３，２４８号の利益を主張する。これらの米国出願の内容は、参照によって本書に盛り込まれている。
【０００２】
本願発明は、インタラクティブホワイトボードとも称されるインタラクティブアノテーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
インタラクティブホワイトボードとも称されるディジタルのインタラクティブアノテーションシステムが学校や会社の会議室に普及しつつある。インタラクティブホワイトボードとは、ポインティングデバイス、すなわち電子スタイラスの位置を電子的に捕捉し、例えば授業などのグループプレゼンテーションで電子的に筆記を捕捉することが可能な電子的なホワイトボード筆記面、すなわちアノテーション捕捉・記録システムである。本書では、そのようなポインティングデバイスはスタイラスを意味するものとする。一般的に、インタラクティブホワイトボードは、必ずというわけではないが、コンピュータを具えるか、これに接続されている。このようなインタラクティブホワイトボードは、コンピュータディスプレイと相互作用可能であるように設計される。インタラクティブホワイトボードは、教室で使用されることが最も一般的であるが、例えば、オフィスや工場現場などの作業場においてもこれらの使用がますます見られるようになってきている。このようなインタラクティブホワイトボードは一般的に、３つの方法：１）ホワイトボード面に書かれたアノテーションを捕捉する；２）例えば、タッチ面に又はこの後に表示され、コンピュータで作成される画像を制御、例えばクリック及びドラッグ、および／またはマークアップ（「アノテーションをつける」）する；および／または３）ウェブブラウザを通じてインターネットへのアクセスを含み接続されたＰＣにロードされた任意のソフトウェアを動作させるうちの一つに使用される。
【０００４】
現在のインタラクティブホワイトボードは、一般的に、一度に１本のスタイラスしか動作させることができない。さらに、現代のインタラクティブホワイトボードの作業領域の大きさは、例えば、約２．５メートル×約１．５メートルに制限されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、今日のインタラクティブホワイトボードシステムの一実施例を示す。
【図２】図２は、インタラクティブホワイトボードシステムに使用するスタイラスの一実施例を示す。
【図３】図３は、連結され、本発明の一実施例に従って動作するレシーバサブシステム、スタイラス、及びコントローラの一の実施例である。
【図４】図４は、複数のスタイラスが同じ作業領域で同時に動作可能である本発明の一実施例のスクリーン装置を示す。
【図５】図５は、本発明の一実施例で動作するレシーバサブシステムの簡単なブロック図を示す。
【図６】図６は、ここでは基本時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）信号と称され、本発明の一実施例で使用される信号の一形態を示す。
【図７】図７は、ここではオフセットインターリーブＴＤＭＡ（ＯＩ−ＴＤＭＡ）信号と称され、本発明の一実施例で用いられる信号の一形態を示す。
【図８】図８は、ここではポーリングＴＤＭＡ（ＰＬ−ＴＤＭＡ）信号と称され、本発明の一実施例で使用される信号の一形態を示す。
【図９】図９は、本発明の方法の一実施例の簡略化したフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
概要
同時に動作するいくつかのスタイラスで動作可能な、および／または大きい作業領域を作る複数のパネル、例えばフラットスクリーンディスプレイ装置又は投影ディスプレイ装置を用いて形成されるアノテーション捕捉及び記録システム、本書ではいわゆるインタラクティブホワイトボードシステムで動作するストローク捕捉及び検索用の、方法、ソフトウェア製品、例えば１又はそれ以上の有形的表現媒体に符号化されたロジック、及び装置を本書で説明する。
【０００７】
一実施例は、面と、面に対して選択された位置の組にそれぞれが配置される１又はそれ以上のレシーバサブシステムとを具える。この選択された位置は面の作業領域を規定する。各レシーバサブシステムは、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域で動作しているときに、１又はそれ以上のスタイラスから電磁信号を受信するように機能する電磁信号センサを具える。各スタイラスは、電源と、超音波エネルギのトランスミッタと、少なくとも１の電磁信号トランスミッタと、電磁信号センサとを具える。各レシーバサブシステムは、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域で動作しているときに、１又はそれ以上のスタイラスへ電磁信号を送信するように機能する電磁エネルギ信号トランスミッタも具える。各レシーバサブシステムは、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域で動作しているときに、１又はそれ以上のスタイラスから超音波信号を受信するように機能する少なくとも１の超音波信号センサも具える。レシーバサブシステムは、少なくとも２つの超音波信号センサを具えるとともに、装置が１のレシーバサブシステムのみで動作する場合、レシーバサブシステムの２又はそれ以上の信号センサが、互いに既定の又は決定可能な空間関係を有する。レシーバサブシステムが１の超音波信号センサのみを具える場合、装置は、それぞれの超音波信号センサが互いに既定の又は決定可能な空間関係を有する２又はそれ以上のレシーバサブシステムを具える。装置はさらに、１又はそれ以上のレシーバサブシステムに接続され、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域で動作しているときに、１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働してスタイラスによる送信を調整し、１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働して作業領域内の１又はそれ以上のスタイラス位置を判定する少なくとも１のコントローラを具え、複数のスタイラスが作業領域内で同時に動作しうるようにする。
【０００８】
一実施例は、スタイラスが、面に規定される作業領域にあるときに１又はそれ以上のスタイラスから電磁信号を受信するステップを具える方法を具える。各スタイラスは、スタイラスチップと、電源と、超音波エネルギのトランスミッタと、少なくとも１の電磁信号トランスミッタと、少なくとも１の電磁信号のレシーバとを具える。作業領域にある各スタイラスが超音波を送信し電磁信号を用いて通信する。方法は、スタイラスが作業領域にあるときに、１又はそれ以上のスタイラスから送信される超音波信号を受信するステップであって、受信ステップは、少なくとも２又はそれ以上の超音波信号センサ内にあり、少なくとも２つの超音波信号センサは、互いに既定の又は決定可能な空間関係を有するステップも具える。方法は、さらに、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域において動作しているときに、作業領域の１又はそれ以上のスタイラスの位置を判定するステップを具える。１又はそれ以上のスタイラスによる超音波の送信は、複数のスタイラスが作業領域で同時に動作できるように調整される。
【０００９】
一実施例は、１又はそれ以上の有形媒体に符号化されたロジックであって、このロジックは、１又はそれ以上のプロセッサによって実行されるときに、スタイラスが、面に規定される作業領域にあるときに１又はそれ以上のスタイラスから電磁信号を受信するステップを具える方法を実行するように機能する。各スタイラスは、スタイラスチップと、電源と、超音波エネルギのトランスミッタと、少なくとも１の電磁信号トランスミッタと、電磁信号のレシーバとを具える。作業領域にある各スタイラスが超音波を送信し電磁信号を用いて通信する。方法は、スタイラスが作業領域にあるときに、１又はそれ以上のスタイラスから送信される超音波信号を受信するステップであって、受信ステップは、少なくとも２又はそれ以上の超音波信号センサ内にあり、少なくとも２つの超音波信号センサは、互いに既定の又は決定可能な空間関係を有するステップも具える。方法は、さらに、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域において動作しているときに、作業領域の１又はそれ以上のスタイラスの位置を判定するステップを具える。１又はそれ以上のスタイラスによる超音波の送信は、複数のスタイラスが作業領域で同時に動作できるように調整される。
【００１０】
特定の実施例は、これらの形態、特性、又は利点の全てを、もしくはいくつかを提供するか、又は一つも提供しないかもしれない。特定の実施例は、１又はそれ以上の他の形態、特性、又は利点を提供しても良く、当業者は、本書の図面、明細書及び特許請求の範囲からそれらの１又はそれ以上を容易に理解しうる。
【００１１】
インタラクティブホワイトボードの種類
一般的に、インタラクティブホワイトボードは、ＵＳＢ又はその他のシリアルポートケーブルなどの有線接続、あるいは例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの標準無線接続技術を用いる無線による、いくつか可能な機構のうちの一つを用いてコンピュータに接続される。通常、デバイスのドライバソフトウェア（「ホワイトボードドライバ」）が付属のコンピュータにロードされている。コンピュータをオンにすると、ホワイトボードドライバは自動的に起動し、ドライバが作動するとインタラクティブホワイトボードは動作状態となる。ドライバは、スタイラスを動かす結果としてインタラクティブホワイトボードとの接触をマウスのクリック又はいわゆる「デジタルインク」に変換し、アノテーションを表示する。
【００１２】
現在のインタラクティブホワイトボードシステムは、作業領域上のスタイラスの位置をトラッキングするために、異なる６つの技術：電磁（誘導性と称される）エネルギ、抵抗型情報位置判定、赤外線光学通信位置判定、レーザ式位置判定、超音波位置判定、及び光学カメラのうちの１又はそれ以上を用いる。
【００１３】
一般的な抵抗型システムでは、２つの電気伝導シートが小層のアセトンで隔離されている。スタイラスを作業領域に接触させるときに、伝導面が押されて表面が変形することによって、接点で接触して電気的な接点が作られる。シートの抵抗が変化することによって接触位置（Ｘ，Ｙ）が決定される。一般的な抵抗システムは柔軟な筆記面を具えており、これによって、指、乾式の消去マーカ、又は先の尖ったデバイスをホワイトボードに用いることができる。
【００１４】
一般的な誘導（電磁）システムはボードの後にワイヤ列を具えており、スタイラスチップの先端がコイルと相互作用することで、スタイラスの（Ｘ，Ｙ）座標を判定することができる。このようなシステムが動作しうるように動作するためのスタイラスは、バッテリ又はホワイトボードとの有線接続を必要としてもよい。受動的な誘導（電磁）システム用のスタイラスも知られており、これらは、ボードによって生成される信号を変化させるが、電源を具えない。一般的に、誘導（電磁）システムは可動部分を具えず、硬質の筆記面を具える。抵抗システムの電磁気の利点は、頑丈さを増して筆記するときに、手首又は手を自然にホワイトボードに載せて、かなり高いレベルまで正確性を高める。
【００１５】
一般的なレーザ式システムでは、赤外線レーザがホワイトボードの各々の上側角部に配置される。レーザ光線を、灯台が海に光線をさっと動かすようにホワイトボード面にわたって動かす。スタイラスの反射材がレーザ光線をソースに戻して（Ｘ，Ｙ）位置を三角法で測定することができる。一般的に、この技術は、耐用年数が最も長く、ほぼきれいに消える固く通常は鋼製面上のセラミックを具える。マーカ及びスタイラスは受動的であるが、動作するために反射テープを具えていなければならない。接触を用いることはできない。
【００１６】
光学及び赤外線の両方のシステムにおいて、スタイラスがホワイトボード面を押圧するときに、スタイラスは赤外線の光を検出する。次いで、ソフトウェアによって情報を処理し、マーカ又はスタイラスの位置を三角法で測定する。この技術は、ホワイトボードをどんな材料から作ることも可能にする。
【００１７】
本発明の実施例は、低周波、例えば赤外線と組み合わせた超音波を使用するシステムで動作する。
【００１８】
図１は、超音波及び赤外線を用いるインタラクティブホワイトボードシステムのブロック図を示す。この最初の図１のシステムの説明では、１本のスタイラスのみが一度に動作すると仮定する。ホワイトボードシステムは、複数のセンサを有しており、表面１２３の周辺に固定された既知の場所に位置するレシーバサブシステム１２１を具える。システムは、複数のセンサ１２１をコンピュータ１３１にインターフェースさせるためのインターフェース１４９、例えばＵＳＢインターフェースを具える。コンピュータ１３１は、メモリ１２９と、レシーバサブシステム１２１からの信号を受信するためのインターフェース、例えばＵＳＢインターフェース１２７と、ディスプレイ装置１３３とを具える。
【００１９】
一実施例では、レシーバサブシステム１２１は、これらの間の既知の空間関係の少なくとも２つの超音波センサを具える。図１は、センサ間の空間関係を確立する機械的部材１４７を有する、２つの超音波検出器１４１、１４３と、１つの赤外線センサ１４５とを有する複数のレシーバサブシステム１２１を示す。レシーバサブシステムは、表面、この実施例では表面１２３上に作業領域１５１を形成する。システムは、レシーバサブシステム１２１のセンサ１４１、１４３、１４５に接続したコントローラ１１１を具え、位置判定機能を有する。このコントローラ１１１は、センサと協動して、作業領域１５１内のスタイラス１１７、特にスタイラス１１７の先端１２５の位置を判定するための位置判定機能を提供する。
【００２０】
図２は、より詳細なスタイラス１１７の一実施例を示す。一実施例では、それはホワイトボードマーカの形態であり、先端はマーキングチップである。別の実施例では、ＬＣＤ又はプラズマディスプレイなどのフラットスクリーンディスプレイあるいは投影スクリーンの面１２３である場合に動作することを意味し、チップによってマークする必要が無く、ディスプレイ装置又はプロジェクタは、チップが動かされるときに、コントローラ１１１の位置判定機能がチップの位置を判定する結果としてチップによって作られるなんらかの「マーキング」を描くことができる。図２の実施例は、スタイラスが作業領域にあるときに、レシーバサブシステムによって検出可能なエネルギを伝送するトランスミッタ２０５を具えている。一態様では、トランスミッタ２０５は、例えば、スタイラスの本体部２０１に取り付けられるスイッチ２０３として示されているスイッチを使用し、チップ１２５が面１２３を押圧するときに、超音波検出器１４１、１４３によって検出可能な一連の超音波パルスを送信する。また、図２に示されているスタイラスの実施例１１７は、チップ１２５が面１２３を押圧するときに、レシーバサブシステム１２１の赤外線センサ１４５によって検出可能な赤外線パルスを送信するよう機能する赤外線トランスミッタ２０７を具える。赤外線パルスは超音波パルスと同期する。
【００２１】
マーキングの形態では、図２に示されるスタイラスなどのスタイラスは、ホワイトボードペンの形態、例えば、電子装置を具えるスリーブや、スリーブに一致する市販のホワイトボードペンなどである。別個のスリーブは、異なる色であり、それらは符号化されたデータを送信し、位置判定装置はスタイラスの色を判定できる。さらに、各スタイラスは、表面に圧力をかけることによって、スタイラスのオン又はオフを切り換えるスイッチを具える。我々は、これをスタイラスアップ及びスタイラスダウン事象と呼ぶ。また、マーキングの形態では、既定の大きさの消去装置（イレーザ）を使用して、位置判定装置は、予既定の大きさのイレーザの位置に従って、消去するものを認識することもできる。
【００２２】
スタイラスの一実施例は、さらに、それぞれがスイッチを有する１又はそれ以上のボタン２０９を具える。ボタンが押されて、スタイラスが作業領域にあるときに、トランスミッタ２０５は、ボタンが押されたことに関連する特定の形式のエネルギを伝送する。本発明の一態様は、ボタンの機能を例えばマウスデバイスの左又は右ボタンであるようにプログラム可能にしてもよい。このように、本発明の一態様は、例えば、コンピュータ用のマウス又は他のスタイラスの様々なボタンと同じ方法で、スタイラスのボタンによって様々な選択的な機能を提供できる。
【００２３】
スタイラス１１７のトランスミッタ２０５によって送信される信号は変調されるかデジタル的にコード化されて、例えば、スタイラスが１の色又は別の色のマーキングデバイスを意味するか、あるいはスタイラスがイレーザを意味する、あるいは、スタイラスが細い線か太い線のいずれかを描くマーキングデバイスを意味する、もしくは、スタイラスのボタン２０９がマウスの左又は右ボタンのいずれかと同じように機能するなど、特定のスタイラス機能を識別するようにしてもよい。
【００２４】
スタイラス１１７の一態様は、ほとんど電力を消費しない低電力状態を有する。任意のボタンを動作させることによって、その状態を動作状態にし、さらに、ボタンが起動したことを表示する。スタイラスがどのように動作し、構成されるかについての詳細に関しては、米国特許第７，２２１，３５５を参照。
【００２５】
再び、図１を参照すると、動作中、コントローラ１１１の位置判定機能は、作業領域におけるスタイラス１１７の位置を判定することができる。
【００２６】
スタイラス１１７の赤外線トランスミッタによって送信されるパルスは、超音波パルスよりも早く、例えば「瞬間的に」伝わると仮定する。赤外線レシーバ１４５によって受信される赤外線パルス及び超音波検出器１４１、１４３によって受信された超音波パルスは、コントローラ１１１の位置判定機能に記録される。一実施例では、コントローラ１１１の位置判定機能の動作は、信号をデジタル化して、パルス到着時間を判定することを含む。コントローラ１１１の位置判定機能は、２つの超音波検出器の位置での到着時間に基づいてスタイラスチップの位置を算定する。この時間基準は赤外線レシーバによって作られる。一実施例では、この算定は、受信パルスの波形の正確な記録による。
【００２７】
異なる実施例では、レシーバサブシステム／位置判定装置の送信インターフェース１４９、及びＰＣの整合受信インターフェース１２７は、異なる通信機構を用いる。一実施例では、ＰＣの受信インターフェースと、レシーバサブシステム／位置判定装置のマッチングトランスミッタ１４９は、それぞれ、これらの間を無線通信するために、無線レシーバと、無線トランスミッタとを具える。一の態様は、本書では「標準Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」とも呼ばれるＢｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術を用いる。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、１０メートル内のコンピュータと通信装置間のケーブルに置き換えて構成される。「ｗｗｗ＿ｄｏｔ＿ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ＿ｄｏｔ＿ｃｏｍ」及び「ｗｗｗ＿ｄｏｔ＿ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ＿ｄｏｔ＿ｏｒｇ」を参照。別の実施例は、有線技術を用いており、有線レシーバ及びレシーバサブシステムのマッチングトランスミッタ１４９それぞれが、有線レシーバと、有線トランスミッタとを具え、有線接続を用いてこれらの間で通信する。
【００２８】
次いで、超音波及び赤外線システムでは、マーカ又はスタイラスが、ホワイトボード面又は作動する他の手段を押圧するときに、超音波パルス式超音波信号及び赤外線パルス式赤外光を送信する。２つの超音波センサ、一般的には、トランスデューサが、音を受信して音の到達時間の差を測定し、一態様では、マーカ又はスタイラスの位置を三角法で測定する。
【００２９】
インタラクティブホワイトボードは、動作面を具えることもできる。アノテーションを捕捉するだけではなく、ＰＣのソフトウェアの動作を完全に模倣する、例えば、ポップアップ、ヒント、ハイパーリンク、及びマウスの位置を示し、これらがオン／オフの動作に限定されるというタッチ検知式抵抗ボードの制限を克服する。ホワイトボードペンが動作ボード面と連結されるとき、ディジタルコンテントやプログラムでしばしば用いられるマウスの右クリック機能を提供する。これは、それらがペンのように描いて、マウスのように制御できることを意味する。
【００３０】
インタラクティブホワイトボードは、コンピュータディスプレイに接続されるときに、正面投影及び背面投影システムとして動作できる。正面投影ホワイトボードは、ホワイトボードの正面にビデオプロジェクタを具える。主要な製造業者による短投射距離の投影システムにおける最近の方法では、陰影効果をかなり減らしている。いくつかの製造業者は、様々な高さのユーザに対応するためにディスプレイを上下させるオプションも提供している。いくつかの電磁式ボードの製造業者からアクティブワンドを入手して、アクティブワンドに接続されたポインティング・ライティングデバイスを提供することもできる。
【００３１】
背面投影ホワイトボードプロジェクタをホワイトボードの後に配置することで陰影が生じない。また、背面投影ホワイトボードは、演者が聴衆と話している間、プロジェクタの光を見る必要がないという利点を有する。
【００３２】
一態様は、本書に記載のようにＬＣＤディスプレイ装置を使用する。
【００３３】
複数のスタイラス
本発明の実施例は、タイムドメイン多元接続（ＴＤＭＡ）信号技術による拡大縮小可能なレシーバ配列によって、大きなサイズの面上で複数のスタイラスを同時に動作できるようにしている。異なる実施例では、異なるＴＤＭＡ技術を用いている。
【００３４】
単一のスタイラスシステムは、約２．５メートル×約１．５メートルにおよぶことができる。一形態は、２．５Ｎメートル×約１．５メートル、Ｎは整数（Ｎ＝１，２，３，・・・）を意味する領域を具え、実質的に平坦な面におよぶものであり、複数のスタイラスが表面上で同時に動作できる。
【００３５】
一般性を制限することなく、本書に記載の一の特定の実施例は、最大４つのスタイラスを約１４０インチの対角線を有する長方形のほぼ平坦な面上で、同時に動作させることができる。
【００３６】
一度に複数のスタイラスを動作させるために、ここに説明する本発明の実施例は、位置を判定するために超音波パルスを用いることを含む図１及び２に記載のシステムの特性を具える。各スタイラスから放出される超音波パルスは、一実施例では、共鳴周波数が４０ｋＨｚである。一実施例では、スタイラスによって、１秒あたり約７０回のパルスが送信される。これらの信号周波数は限定ではなく、代替的な実施例では、他の周波数や、他の繰り返し数の超音波を用いる。
【００３７】
本発明の一実施例は、表面と、各々がそれぞれ一連の表面の選択された位置に配置される１又はそれ以上のレシーバサブシステムとを具える装置の形態である。レシーバサブシステムの位置は、表面上で好適な作業領域を規定するよう選択される。
【００３８】
図３は、一実施例のレシーバサブシステム３００と、一実施例のコントローラ３６０と、一実施例のスタイラス３２０とを示す。このような各レシーバサブシステム３００は、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域で動作するときに、電磁信号、例えば赤外線信号を１又はそれ以上のスタイラスから受信するように動作する電磁信号センサ、例えば、電子機器に接続された赤外線レシーバ３１１と、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域で動作するときに、電磁信号、例えば赤外線信号を１又はそれ以上のスタイラスへ送信するように機能する電磁エネルギ信号トランスミッタ、例えば赤外線信号トランスミッタ３１３と、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域で動作するときに、１又はそれ以上のスタイラスから超音波信号を受信するように機能する少なくとも１の超音波信号センサとを具える。２つの超音波信号センサ３０３及び３０５が、図３に示すレシーバサブシステムに図示されている。
【００３９】
一実施例では、超音波信号センサ３０３又は３０５は、超音波信号を受信するように機能するだけではなく、超音波信号を送信する送信モードでも機能する超音波トランスデューサを具える。トランスデューサは、レシーバサブシステムがこれらの相対位置を相互に判定するキャリブレーションモード中に、そのような送信モードで動作する。
【００４０】
一実施例では、この装置は、単一のレシーバサブシステムのみで動作する。このような場合、レシーバサブシステムは、２つの超音波センサ３０３、３０５を具える。レシーバサブシステム３００の２つの超音波信号センサ３０３、３０５は、たとえば、図１に示したシステムのような機械的接続で連結されることによって、互いに既定の空間関係を有する。
【００４１】
一実施例では、各レシーバサブシステムは、単一の超音波センサのみを具え、２又はこのように複数のレシーバサブシステムが位置を判定するために必要とされる。２又はそれ以上のこのようなレシーバサブシステムのそれぞれの超音波レシーバは、例えば、キャリブレーションによって判定される、これらの間の判定可能な空間関係を具える。
【００４２】
このように、レシーバサブシステムが、少なくとも２つの超音波信号センサを具えて、装置が１つのレシーバサブシステムによってのみ動作する場合、レシーバサブシステムの２又はそれ以上の信号センサが、互いに既定の又は決定可能な空間関係を有する。各レシーバサブシステムが一つだけの超音波信号センサを具える場合、この装置は、それぞれの超音波信号センサが互いに既定の又は決定可能な空間関係を有する２又はそれ以上のレシーバサブシステムを具える。
【００４３】
図３では、ＩＲは赤外線を意味し、ＵＳは超音波を意味する。
【００４４】
各実施例のレシーバサブシステムは、レシーバサブシステムをコントローラ３６０に接続するために、少なくとも１のポートを具える。この実施例のレシーバサブシステム３００は、複数のコントローラが同じレシーバサブシステムで動作できるように、レシーバサブシステムを２つのコントローラと連結するための２つのポート３０７及び３０９を具える。この配分によって、電子装置を共用できる。
【００４５】
一実施例のコントローラ３６０を図３に示しており、例えば、ＤＳＰ装置などのプログラム可能なプロセッサ３６１と、メモリ３６３と、電力源３６５と、インターフェース３６７と、信号強度検出回路３６９を具える信号受信処理回路と、レシーバサブシステムの超音波及び電磁エネルギ信号トランスミッタのための駆動回路３７１とを具える。コントローラは、さらに、コントローラ３６０を少なくとも１のレシーバサブシステムに接続可能な少なくとも１のポートを具える。図示した一実施例では、コントローラ３６０は、２つのポート３７７及び３７９を具える。単一コントローラ３６０は、２つのレシーバサブシステム用の制御機能を提供できる。代替的な実施例では、レシーバサブシステムの各々だけが専用のコントローラを具える。さらに別の実施例では、単一のコントローラをすべてのレシーバサブシステム用に用いる。
【００４６】
また、図３は、一実施例のスタイラス３２０を示す。各スタイラス３２０は、チップ３２１と、少なくとも１のバッテリを具える電源３２３と、少なくとも１の超音波エネルギのトランスミッタ３２５と、少なくとも１の電磁信号のトランスミッタ、例えば赤外線信号トランスミッタ３２７と、電磁信号のレシーバ、例えば赤外線信号の場合に関連する電子機器を具える赤外線レシーバ３２９とを具える。各スタイラス３２０は、さらに、スタイラスチップ３２１が表面への近接を検出するように機能する関連回路を有する少なくとも１のスタイラスセンサ３３１を具える。硬質面で動作する一実施例では、スタイラスセンサ３３１は、スタイラスのチップ３２１に連結されたスイッチを具え、チップ３２１の面への押圧によって、検出信号を形成する。別の実施例では、スタイラスセンサ３３１は、近接検出器として動作し、互いに、赤外線信号を伝送し、チップが面に十分近いときに生成される検出信号のようなあらゆる反射信号のタイミングを検出するように機能する赤外トランスミッタとレシーバとを具える。各スタイラス３２０は、さらに、スタイラスの受信センサ調節回路を有するスタイラス制御回路３３３と、マイクロコントローラシステム３３５と、パワーマネジメント回路３３７と、超音波及び電磁エネルギ信号のトランスミッタ用駆動回路３３９とを具える。
【００４７】
一実施例では、スタイラス３２０は、図２のスタイラスのように１又はそれ以上のボタンを具える。
【００４８】
コントローラ３６０のメモリ３６３は、複数のスタイラスが作業領域内で同時に動作できるように、プロセッサ３６１によって実行されるときに制御機能を実行する命令３７３を有しており、コントローラが１のレシーバサブシステムに接続されているときを含む、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域内で動作するときに、１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働して、スタイラスによる送信を調整し、さらに、１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働して作業領域内の１又はそれ以上のスタイラスの位置を判定する。
【００４９】
位置判定は、スタイラスの座標算定を具える。このような位置判定は、他に知られている超音波及び赤外線ホワイトボードシステムで用いられる位置判定の方法と同様であり、当業者に知られており、座標をどのように判定するか詳細については本書では詳述しない。当業者は、そのような方法に精通している。これらの新しい技術として、例えば、共同所有に係るＷｏｏｄらによる米国特許第６，３３５，７２３号を参照し、一実施例において、座標をどのように算定しているかを本書に参照によって組み込んでいる。本発明のいくつかの実施例では、米国特許第６，３３５，７２３号に記載のスタイラスを改良しており、マーキングしないチップを具えるポインティングデバイス（スタイラス）である。
【００５０】
一実施例では、調整は、例えば、スタイラスセンサ／近接検出器を用いて作業領域内にある各スタイラスから情報を受信するステップと、赤外線及び超音波信号を送信するように各スタイラスに指示するステップとを具え、これには少なくとも超音波信号をいつ送信すべきかが含まれ、複数のスタイラスが同時に動作できるようにする。
【００５１】
一方、一実施例では、レシーバサブシステムとスタイラス間の通信用電磁エネルギは、赤外線エネルギの形態であり、各スタイラスは、１又はそれ以上のレシーバサブシステムから赤外線信号を受信するように機能する赤外線レシーバと、１又はそれ以上のレシーバサブシステムへ赤外線信号を送信するように機能する赤外線トランスミッタとを具え、代替的な実施例では、電磁エネルギの他の形態が代替的又は追加的に用いられる。一実施例は、無線周波数信号を用いる。さらに別の実施例では、単独で、又は別の形態の電磁エネルギ信号と組み合わせて可視波長範囲の光学エネルギを用いる。
【００５２】
一実施例では、表面は、複数の平坦なスクリーンディスプレイで作られる実質的に平坦な面である。そのような一実施例では、複数のレシーバサブシステムを用いて、１のレシーバサブシステムによる通信範囲によって制限されるよりも大きい作業領域にできる。図４は、本発明の一実施例を具える電子ホワイトボード配置を示し、この面は、比較的大きい画像を合わせて表示できる複数のＬＣＤパネルで作られている。本実施例では、スクリーン配置は、上側ＬＣＤパネル４０１乃至４０３及び下側ＬＣＤパネル４０４乃至４０６を具える５０インチの１６：９の対角線のＬＣＤパネル４０１乃至４０６から構成される３×２のＬＣＤパネル配列を具える。このような大きい面をカバーするために、一実施例は、各々が図３のレシーバサブシステム３００と同様に、６個の超音波／赤外線レシーバサブシステム４１１乃至４１６を具える。図４に示した実施例では、コントローラの機能性が、各々が実施例のコントローラ３６０と同様であるこの実施例のＤＳＰサブシステム４２１乃至４２４である４つのモジュラーサブコントローラの組合せと、全体的なシステムの動作を調整する１のマスターコントロール・インターフェースボード４０７（「１のマスターコントロール・インターフェース」）とによって提供される。
【００５３】
一実施例では、上部のＬＣＤパネル用の３つのレシーバサブシステム４１１乃至４１３は、上側ＬＣＤパネル４０１乃至４０３の上端に沿って均等に配置、配列され、下側ＬＣＤパネル用３つのレシーバサブシステム４１４乃至４１６は、下側ＬＣＤパネル４０４乃至４０６の下端に沿って均等に配列され、最大で約８フィート（約２．５ｍ）離れている。
【００５４】
一実施例では、各レシーバサブシステム４１１乃至４１６の超音波センサの少なくとも１つは、電子ホワイトボードとして正常に機能している間にはレシーバとして機能し、キャリブレーションモード中には超音波トランスミッタとしても機能する超音波トランスデューサを具える。また、各レシーバサブシステム４１１乃至４１６は、各スタイラスによって送信される赤外線パルスを含む赤外線信号を受信するように動作可能な赤外線レシーバを具える。
【００５５】
一実施例では、各レシーバサブシステム４１１乃至４１６は、ＤＳＰボード４２１乃至４２４の１又は２つに連結できる２つのポートを具える。各ＤＳＰボード４２１乃至４２４は、レシーバサブシステムのうちの一つが接続されているように、動作面の上又は下に配列される２つのそれぞれ隣接するレシーバポートを接続するように機能する。
【００５６】
各スタイラスは、図３のスタイラス３２０と同様であり、本書ではスタイラスＩＤと称される独特の識別子を割り当てられている。
【００５７】
動作
一実施例では、ホワイトボード配列の全体の調整は、マスターコントロール・インターフェースボード４０７によって管理される。各レシーバサブシステムが少なくとも１のＤＳＰボードに接続される場合、全てのＤＳＰボードはマスターコントロール・インターフェースボード４０７に接続される。別の実施例では、全てのレシーバサブシステム用に１のコントローラがあるだけであり、コントローラがマスターコントロール・インターフェースボード４０７の機能性を具える。
【００５８】
以下の説明では、コントローラ、とはマスターコントロール・インターフェースボード４０７と共に関連するＤＳＰボードを意味する。論理関数を実行してマスターコントロール・インターフェースボード４０７及びＤＳＰボードを動作させるように、どのようにプログラム可能な要素をプログラムするかを含んで論理回路をどのように設計するかは、本書に提供される機能上の記述から明らかであり、本書には、本発明の特性が分からなくなることを防ぐためにこのような機能上の記述のみを記載する。当業者が装置を設計し組立て本発明の方法を実行するのに十分に詳細な情報が提供されている。
【００５９】
マスター・インターフェースボード４０７は、一実施例では、動作している多数のペンを判定し、複数のスタイラスの動作を調整するように機能する。一実施例では、このような調整は、各レシーバサブシステムの赤外線トランスミッタが、任意の受信スタイラスによって複数のスタイラスが同時に動作できるように超音波及び赤外線の送信を調整すべく使用可能なビーコン信号をブロードキャストさせることを含む。一実施例では、このような調整は、複数のスタイラスが同じ作業領域で同時に動作できるように、スタイラスが送信するタイムスロットを割り当てることを含む。
【００６０】
電子スタイラス３２０のスタイラスセンサ／近接検出器３３１によって検出されるように、スタイラス３２０が、面に最初に接触する又は十分に近づくときに、スタイラスが赤外線パケットを送信し、１又はそれ以上のレシーバサブシステムのそれぞれの赤外線レシーバによって受信され、レシーバサブシステムとコントローラとの最初のネゴシエーションを開始し、レシーバサブシステムとコントローラは、位置判定を可能とする赤外線及び超音波パルスを送信するようスタイラスに指示を送ることができる。これらの指示は、赤外線及び超音波パルスを送信して複数のスタイラスが同時に作業領域で動作できるようにする情報を含む。
【００６１】
ペンが、硬質の、例えばマーキング面の場合の面と接触、又は面に近接した状態から動かされたときに、ペンを上げたという信号が赤外線トランスミッタ３２７によって送信され、多くのレシーバサブシステム４１１乃至４１６のうちの一のそれぞれの赤外線レシーバによって受信される。
【００６２】
一実施例では、マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、特定のスタイラスの位置に基づいて特定のスタイラスを担うレシーバサブシステム４１１乃至４１６のうちのレシーバサブシステムに特定のスタイラスを割り当てるよう機能する。
【００６３】
一実施例の特定のＤＳＰ４１１は、マスターコントロール・インターフェースボード４０７から同期信号を受信して、１又はそれ以上のスタイラスに同期信号を中継し、特定のスタイラスによる送信の結果として特定のレシーバサブシステムから受信される赤外線及び超音波信号を受容し、特定のスタイラスから受信する赤外線及び超音波信号に基づき、特定のスタイラスのスタイラス座標を生成するように機能する。
【００６４】
マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、別個のＤＳＰボード４２１乃至４２４から１又はそれ以上のスタイラスの座標を受信して、これらを処理し、コード化されたスタイラスの動作リストを形成するように機能する。われわれは、このような処理を「変換」と称し、これらは、ペンの上げ、ペンの下げなどを含む。マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、すべてのＤＳＰボード用の信号インターフェースとして機能する。
【００６５】
一実施例では、マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、マスターコントロール・インターフェースボード４０７をホストコンピュータシステム４０９に連結する少なくとも１のインターフェースを具える。一実施例では、マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、ＵＳＢインターフェースを具える。別の実施例では、マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを用いるワイヤレスインターフェースを具える。別の実施例では、マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔインターフェースなどのネットワークインターフェースを具える。マスターコントロール・インターフェースボードの一実施例は、３種類のインターフェースすべてを具える。マスターコントロール・インターフェースボードは、ホワイトボードシステムをホストコンピュータシステム４０９に連結するよう機能する。さらに別の実施例は、固有の規格外インターフェースを用いる。
【００６６】
ホストシステム４０９は、ラップトップ型又は他のコンピュータ、個人用デジタル補助装置、「スマート」フォン、スマート画像フレーム、ディジタルメディアプレーヤ、又はディスプレイと、プロセッサとを具える任意のシステムにすることができる。
【００６７】
一実施例では、ホストシステム４０９は、面を形成する複数の平坦なパネルディスプレイ４０１乃至４０６を駆動できるディスプレイインターフェースを具える。
【００６８】
図９は、本発明の方法の実施例８００の簡略化したフローチャートを示し、面に規定される作業領域内にスタイラスがあるときに、１又はそれ以上のスタイラスから電磁信号を受信するステップ９０３を具える。各スタイラスは上述されている。この方法は、スタイラスが作業領域内にあるときに、１又はそれ以上のスタイラスから送信される超音波信号を受信するステップ９０５をも具え、受信ステップは、２又はそれ以上の超音波信号センサ、例えば、少なくとも２のレシーバサブシステムの超音波信号センサなどにある。次いで、少なくとも２の超音波信号センサは、互いに既定の空間関係を有する。この方法は、さらに、１又はそれ以上のスタイラスが作業領域内で動作するときに、作業領域内の１又はそれ以上のスタイラスの位置を判定するステップ９０７を具える。この方法は、複数のスタイラスが作業領域内で同時に動作できるように、１又はそれ以上のスタイラスによる超音波の送信を調整するステップを具える。
【００６９】
方法の一態様は、図示したプロセッサによって実行されるときに、図３に図示した構成部材の有形媒体において符号化されたロジックによって実行される。
【００７０】
特定のスタイラス用の別個の情報信号の使用
特定のスタイラスを考える。特定のスタイラスを担うレシーバサブシステムは、特定のスタイラスとのネゴシエーションの後、レシーバサブシステムの赤外線トランスミッタと特定のスタイラスの赤外線レシーバ間の赤外線接続を介して特定のスタイラスへスタイラスの情報パケットを送信し、送信を開始するときに特定のスタイラスに指示するように機能する。
【００７１】
一実施例では、レシーバサブシステムから特定のスタイラスへの赤外線情報のパケットは、パケット情報を符号化するバイナリ変調赤外線パルスのシーケンスの形態である。
【００７２】
一実施例では、パケット情報は以下のものを具える：
【００７３】
・スタイラスのアドレスであり、スタイラスに割り当てるスタイラスＩＤ。
【００７４】
・スタイラスが位置判定するための超音波（及び赤外線パルス）の送信を開始するときに関するスタイラス用のタイミング情報。一実施例では、タイミング情報は、例えば、スタイラスに具えられたクロック用のクロックユニットなど、タイムユニットにおけるパケット開始からの遅延として提供される。
【００７５】
・パケット識別子。
【００７６】
・エラー検出用ＣＲＣ。
【００７７】
代替的な実施例は、より多い又は少ない情報項目を有するパケットを具える。
【００７８】
スタイラスにおいて、特定のスタイラスは、例えば、スタイラスの受信信号強度の立ち上がりとしてパケットの開始を検出するように機能する。特定のスタイラスは、さらに、情報パケットにおける情報の項目を判定し、ＣＲＣをチェックしてパケットが十分に受信されたかどうかを判定するように機能する。
【００７９】
パケットが十分に受信される場合、スタイラスは、受信の成功を承認するよう機能する。一実施例では、成功受信確認は、それぞれの赤外線及び超音波トランスミッタを用いて割り当てられた時間の特定のスタイラスの伝送赤外線及び超音波パルスによって意味される。赤外線パルスは、一実施例では、特定のスタイラスのスタイラス識別子を具え、パケット識別子は、受信されるレシーバサブシステム／コントローラの組合せがパケットを確認しているかどうかを判定できるようにする。
【００８０】
一実施例は、送信の中断、ＣＲＣエラー、及びその他などのため、情報パケットを正確に受信していない受信スタイラスによって、赤外線を用いて送信される明示的な受取否認メッセージ（ＮＡＫ）を具える。
【００８１】
１又はそれ以上のレシーバサブシステムでは、各スタイラス（特定のスタイラスを含む）から赤外線情報を受信するそれぞれの赤外線レシーバ及びそれぞれのＤＳＰボードが、レシーバサブシステムの赤外線レシーバで受信される各赤外線パケットのパケットの開始を判定し、次いで開始タイミング信号を生成するように機能する。各赤外線レシーバは、また、スタイラスＩＤ、１のスタイラス又は複数のスタイラスからのその他の情報を含む情報パケット信号を受信するように機能する。
【００８２】
ビーコン信号の使用
一実施例は、特定のスタイラス用の別個の情報信号を用いるが、この実施例では、レシーバサブシステム４１１乃至４１６のそれぞれ一つの赤外線トランスミッタが、同期信号をブロードキャストするために用いられるビーコン信号をブロードキャストするように機能する。各スタイラスは同期信号を受信し、作業領域内で動作するスタイラスはすべて同期する。マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、そのような同期信号を生成して、これらを、順にレシーバサブシステムに接続された１又はそれ以上の連結ＤＳＰサブシステムに提供するように機能する。
【００８３】
特定のＤＳＰボードは、同期信号をマスターコントロール・インターフェースボード４０７から受信し、赤外線ブロードキャスト信号を中継して、特定のスタイラスによる送信の結果として特定のレシーバサブシステムから受信される赤外線及び超音波信号を受容し、特定のスタイラスから受信する赤外線及び超音波信号に基づいて、特定のスタイラスのスタイラス座標を生成するように機能する。
【００８４】
マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、別個のＤＳＰボード４２１乃至４２４から１又はそれ以上のスタイラスの座標を受信して、これらを処理し、コード化されたスタイラスの動作リストを形成するように機能する。我々は、このような処理を「変換」と称し、これらは、ペンの上げ、ペンの下げなどを含む。マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、すべてのＤＳＰボード用信号インターフェースとして機能する。
【００８５】
図５は、レシーバサブシステム、例えば４１１の簡略化したブロック図を示しており、また、マスターコントロール・インターフェースボード４０７とＤＳＰボード４２１乃至４２４とレシーバサブシステム４１１乃至４１６間のＵＳＢ通信接続を具えるホストコンピュータ４０７を示す。本実施例では、図３に示されるように各レシーバサブシステムは、超音波信号を受信する関連の電子機器を有するトランスデューサと、赤外線信号を受信する関連の電子機器を有する赤外線レシーバ３１１と、赤外線信号を生成する関連の電子機器を有する赤外線トランスミッタ３１３とを具える単一の超音波センサを具える。レシーバサブシステムは、図３に示す構造を具えるＤＳＰボード４２１に接続され、一実施例ではＤＳＰデバイスであるプロセッサ３６１を具える。サブシステムの超音波センサは、信号調節器３６１、例えばフィルタと増幅器に連結される。信号調節器の出力は、アナログによってディジタル変換器にディジタル化されて、例えば、ＤＳＰデバイス（プロセッサ）３６１のシリアルポートなどのポートを介して入力される。ＤＳＰデバイス３６１は、例えばバスサブシステムを介してＤＳＰデバイス３６１の処理要素に接続されるＤＳＰメモリ３６３を具える。様々な処理要素、例えば複数の追加ユニット、一般的な目的のロジックユニットなどが、図５及び図３に単一プロセッサ３６１として示される一方、当業者は、ＤＳＰデバイス３６１における単一処理要素のみを示唆するものではないことを理解しうる。
【００８６】
本実施例では、各ＤＳＰボードが、２つのレシーバサブシステムに接続されており、これらのそれぞれの超音波センサは、既知又はキャリブレーションによって判定される相対的な位置にある。
【００８７】
さらに、本発明の実施例は、１又はそれ以上のＤＳＰデバイスを用いるが、当業者は、例えば１又はそれ以上のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラなど十分な処理能力を有する任意のプロセッサ又は複数のプロセッサをＤＳＰデバイスと置換えてもよく、又は代替的にプログラム可能であるかハードワイヤードロジックさえ用いることができることは明らかであろう。
【００８８】
一実施例では、レシーバサブシステムは、いくつかの電子機器を具える。一実施例では、サブシステムの赤外線センサは、信号調節器に接続されても良く、この出力はアナログディジタル変換器に接続され、これはさらに信号強度を検出するように機能する。二路スイッチは、初期に赤外線信号調節器の出力をアナログディジタル変換器に接続する。赤外線信号が検出されるときに、スイッチは、超音波信号が到達するまでに、ディジタル化され受信される超音波パルスがシリアルポートを介してＤＳＰボードへ入力されるように、超音波信号調節器の出力をそのアナログディジタル変換器に接続する。
【００８９】
レシーバサブシステムの一実施例は、さらなる処理を行うために、時間情報とスタイラスの任意のボタンの状態の情報とを合わせて、ディジタル化された受信超音波パルスをボード４２４などＤＳＰボードに送信する一方、図５に示した実施例は、赤外線信号の到達時間に対しパルスの到達時間を判定するために、時間情報を用いてディジタル化された受信超音波パルスのＤＳＰデバイス３６３で処理するステップを具える。さらなる処理を行うために、この情報はＤＳＰボード４２１へ送信されるスタイラス１１７の任意のボタンの状態情報を伴う。
【００９０】
内蔵型ＤＳＰメモリ、及びさらなるメモリ、例えば一実施例では追加のスタティックＲＡＭなどを具えても良いＤＳＰデバイス３６１に接続されるメモリ３６３は、ディジタル化された座標を受信、記憶、及び処理し、また、ホストコンピュータ４０９に処理結果を伝送するために、ＤＳＰ３６３における処理要素に処理を実行させるプログラムを記憶している。
【００９１】
マスターコントロール・インターフェースボード４０９は、ＵＳＢハブインターフェース５０９の形態で、１又はそれ以上のインターフェース及び単一のインターフェースを具えてここに示されている。マスターコントロール・インターフェースボード４０７は、１又は別に具えられたインターフェースを介してホスト４０９に接続されることができ、図５では有線接続を介してホストコンピュータ４０９に接続されて示されている。無線接続にすることもできる。マスターコントロール・インターフェースボード４０９は、プロセッサ５１１と、メモリ５１３とを具える。メモリは、プロセッサ５１１によって実行されるときにここに説明されるマスターコントロール・インターフェースボードの機能性を実行する指示５３３を具える。
【００９２】
ホストコンピュータ４０９の一実施例が図５に簡略化された形態で示されており、プロセッサ（ＣＰＵ）５３１、メモリ１２９、１又はそれ以上のハードディスク５３３の形態の記憶装置、ＣＤドライブおよび／またはＤＶＤドライブなど光学デバイス５３５、ＵＳＢインターフェース１２７、ディスプレイ１３３、ネットワークインターフェース５３７、及びその他など標準的な要素を具える。一実施例では、コンピュータ５４７は、ネットワーク５４５を介してサーバ５４１に接続されている。一形態は、例えば、サーバ５４１に接続しているワイヤレスローカルエリアネットワークに接続するために無線ネットワークインターフェース５３９を具える。コンピュータ４０９の部材は、簡単に、図５に簡単なバスとして示されているバスサブシステム５４３を介して接続されている。
【００９３】
一実施例では、コンピュータに伝送された情報は、Ａ、Ｂの非正規化座標と、スタイラスの種類、例えば色についての信号の形態である。キャリブレーションは、コンピュータで別個に実行され、非正規化座標Ａ、Ｂを作業領域のｘ、ｙ座標に変換する。さらに、スタイラスの上げ下げの信号などの事象が送信される。このような事象は、ペンアップ、タイムスタンプとして提供され、ここで、ペンアップは、スタイラスを上げる事象であり、タイムスタンプは、事象がおこった時間の指標である。Ａ、Ｂ座標は、（（Ａ，Ｂ）、ペンタイプ、任意のエラー）の形態で提供され、ここで、ペンタイプは、色又はスタイラスがイレーザであるかなどを示す。一実施例では、イレーザの場合、消去領域も送信されるように、イレーザは、その座標周囲の領域を消去するスタイラスの特別の形態であるとみなされることに留意すべきである。スタイラスの１又はそれ以上のボタンが押圧されるなどの事象もまた伝送される。したがって、キャリブレーション後、コンピュータは、スタイラスの下げ事象とスタイラスの上げ事象間で連続するラインを表す座標方向で受容する。
【００９４】
一対のレシーバ用の作業領域の最大の大きさが２．５ｍ×１．５ｍであるとすると、Ｔで表示される最悪条件の超音波飛行時間は：
【００９５】
Ｔ＝Ｄ／Ｖ＝［（１．５＾２＋２．５＾２）＾（１／２）］／３４４＝８．５ｍｓ
【００９６】
一実施例では、特定のスタイラス用の位置判定は、位置を冗長セットから判定することができるように、スタイラス用の冗長セットの位置を形成するために、複数のレシーバサブシステムを用いて位置を判定するステップを具える。これは、誤り訂正と故障許容を提供する。さらに、他の箇所で説明するように、これは２次元だけではなく３次元の位置判定も提供する。
【００９７】
一実施例では、位置判定は、特定のスタイラスの直に到達した超音波信号を同定するステップと、１又はそれ以上の他のスタイラスからの超音波信号からそのような信号を分離するステップとを具える。レシーバサブシステムの超音波センサを介してバッファで捕捉される超音波信号は、対象となる特定のスタイラスからの信号を含み、異なる到達タイミングの他の信号などの他の所望されないスタイラスからの１又はそれ以上の他の信号を含む可能性がある。位置判定方法は、対象の信号の位置を検出するステップと、所望されない信号を減算するステップとを具える。このような方法の実施例の一つは、前の捕捉から、所望の信号と所望されない信号の位置を判定するステップと、先に捕捉される軌跡点の判定される速度に基づいて、所望の信号と所望されない信号位置に予め選択された距離を適用するステップと、所望される信号と所望されな信号の最新の位置を判定するステップと、より明確な信号を生成するために、判定された所望されない信号位置に基づいて所望されない信号を減算するステップと、より明確な信号を用いて、ロングボールにおいて所望される信号位置を算定するステップとを具える。
【００９８】
基本ＴＤＭＡシステム
本発明の実施例は、複数のスタイラスを同じ作業領域内で動作可能にするタイムドメイン多元接続（ＴＤＭＡ）信号を具える。
【００９９】
一実施例では、各レシーバサブシステムが、時々、例えば、マスターコントロール・インターフェースボードの制御で定期的に、ビーコン信号をブロードキャストする。飛行時間算定に基づいて、最長の飛行時間は８．５ｍｓであり、本発明者らは、一実施例では、１０ｍｓ毎にブロードキャストすることを選択した。一実施例は、各別個のスタイラスに特定のタイムスロットを割り当てるステップを具え、そのブロードキャストは、それぞれ割り当てられたタイムスロットで超音波（一実施例では赤外線信号）を送信するそれぞれの各動作スタイラスへの指示を含む。そのような一実施例では、各ブロードキャストは、新たなタイムスロットの開始を意味し、このスタイラスが送信するための指示を含む。
【０１００】
図６は、ここでは「基本ＴＤＭＡシステム」と称されるそのような信号法のレシーバサブシステムで受信された信号の一形態を示す。図示した信号は、レシーバサブシステム４１１乃至４１６のうちの特定の一のものである。各スタイラスは、例えば、４つのスタイラスである場合、１、２、３、及び４などの独特のコード化されたスタイラス番号などスタイラスを示す独特のコードを有するか、割り当てられることを想起する。図６は、スタイラスが起動された後、例えば、作業領域内で動作面に対して押圧されるか、近接検出の場合に面の近くにあることが検出された後にレシーバサブシステムから送受信された信号を示しており、スタイラスは、任意の同期信号、例えばマスターコントロール・インターフェースボード４０７の調整において１又はそれ以上のレシーバサブシステムによって伝送されるビーコンを検知するように機能する。同期パケットは、説明を目的としてのみ、簡単な代表的手段の一組のパルスとして示されており、赤外線信号の正確な記述ではない。ＩＲは赤外線を意味し、ＵＳは超音波を意味する。
【０１０１】
本実施例を想定して、スタイラス１は、第１のタイムスロットを割り当てられ、スタイラス２は、第２のタイムスロットを割り当てられる。各スタイラスは、４０ｍｓの時間で定期的に送信し、これは、多くの動作スタイラスが、ブロードキャスト時間を倍にすることができる。
【０１０２】
フレームとは全タイムスロットの時間を意味し、この場合、４０ｍｓである。
【０１０３】
第１のスタイラスは、ブロードキャストビーコンを受信し、自身のための同期信号を識別し、レシーバサブシステムへ戻る赤外線パルスにを送信することによって受信通知を認識する。処理時間を許容する十分な、いくらかの遅延の後に、スタイラスは、位置判定のために、送信される赤外線パルスの受信確認と合わせて検出されるべき超音波パルスを送る。図６は、レシーバサブシステムの赤外線と、超音波のセンサのうちの一つの両方で受信される第１のスタイラスからの２つの送信を示す。
【０１０４】
ＤＳＰボードと共働してレシーバサブシステムは、スタイラスが、それ自体が送るスタイラスからの赤外線に続く同期パケットなどを照合する受信確認を受信することによって、及び別個のスタイラスの位置を算定するための後に到達する超音波信号に基づいて位置判定を実行することによって、動作中であることを確認するように機能する。
【０１０５】
オフセットインターリーブＴＤＭＡ（ＯＩ−ＴＤＭＡ）
代替的な実施例は、例えば、スタイラスを誘導するものによって送信される超音波信号が、例えば、壁などのいくつかの構造物に反射することによって到達するのに余分な飛行時間がかかり、別の、例えば次のタイムスロットなどを割り当てられている別の動作スタイラスからの超音波とほぼ同じ時間でセンサに同時に到達しうるという超音波干渉の可能性を減らす。代替的な実施例では、ビーコン同期の受信からスタイラスがその超音波を送信するまでの遅延が時間と共に変化し、あるスタイラスから次のスタイラスへのそのような遅延は、時々いくつか既知の時間パターンに従って変化する。
【０１０６】
すなわち、各スタイラスが送信する各連続的なタイムスロットにあるときの間のタイミングは、フレームごとに変化する。
【０１０７】
図７は、ここでは「オフセットインターリーブＴＤＭＡ（ＯＩ−ＴＤＭＡ）システム」と称される、ＴＤＭＡ配列における信号法を示す。一実施例では、２つの異なる種類のフレームが用いられ、偶数「ｅ」フレーム及び奇数「ｏ」フレームを意味する。レシーバサブシステムによって送信される同期赤外線パケットは、その超音波パルスを送る偶数又は奇数のいずれかを用いる遅延時間の識別子を受信スタイラスに提供する識別子を含む。奇数フレーム中の、奇数タイムスロット、従ってペン識別子は、偶数タイムスロット、従って偶数ペン識別子の他の同期の受信と異なる遅延を有する。受信される同期信号が、奇数フレーム時間又は偶数フレーム時間のいずれを示すかによって、動作スタイラスは、Ｔｘ奇数及びＴｘ偶数として示される、予め決定された異なる超音波タイミングのオフセットに応答する。
【０１０８】
インターリーブオフセットは、干渉するスタイラスからの超音波パルスのタイミングを有効に移して、衝突する機会を減らす。
【０１０９】
もちろん、異なる実施例は、多くの方法でこのような機構を実行する。一実施例では、マスタータイミング・インターフェースボードは、レシーバサブシステムに、異なるフレームで異なるスタイラスへ異なる遅延を送信させるよう機能し、続くフレームは異なるペンのための超音波送信の異なる時間を有し、干渉の可能性を減らす。
【０１１０】
このようなインターリーブオフセットは、２種類のフレームだけに限定されない。異なる実施例は、多くの異なるフレーム、又は例えばレシーバサブシステムがコントローラと共働して位置を判定できるように、いくつか既知のシーケンスに従って異なるタイミング差を有するフレームを用いる。
【０１１１】
このようなＯＩ−ＴＤＭＡ方法は、同期信号を検出する必要性があるだけではなく、フレーム番号とフレームに関連するタイミングを復号する必要があり、より複雑なスタイラスにおけるコストで、頑健性を増す。
【０１１２】
ポーリングＴＤＭＡ（ＰＬ−ＴＤＭＡ）
図８は、ここでは「ポーリングＴＤＭＡ」（ＰＬ−ＴＤＭＡ）と称される信号法の一形態を示す。ポーリングＴＤＭＡを用いる一実施例では、タイムスロットの長さは、作業領域で同時に動作するスタイラスの数に基づいて動的に配分される。
【０１１３】
１又はそれ以上のスタイラスのうちの１のスタイラスが動作している間のタイムスロットは、Ｔｓ（ｉ）、ｉ＝１，２，・・・によって示される。説明の目的で、スタイラス１が機能し、ｉで示される時間、従ってＴｓ（ｉ）で示されるタイムスロット中、動作すると仮定する。このタイムスロット中、例えば、動作されるそのスタイラスセンサによってスタイラス２が動作すると仮定すると、スタイラス２は、図８の「要求」で示されている、赤外線を介して動作パケットを１又はそれ以上のレシーバサブシステムによって受信されるレシーバサブシステムに送信する。レシーバサブシステムが要求を受信し、要求が正確に処理されると、スタイラス２は、スタイラスの動作リストに追加され、コントローラに認識される。１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働してコントローラは、スタイラス１だけでなく、両方のスタイラスに適応するように改良された新しいタイミング機構に基づいて、その時々で、スタイラス２もポーリングする。
【０１１４】
しばらくして、スタイラス２が作業領域を離れると仮定する。これもまた、図８に示されている。その結果、スタイラス２は、その赤外線トランスミッタ間に形成される赤外線接続を介して１又はそれ以上のレシーバサブシステムにおける赤外線レシーバにサインオフメッセージを送る。コントローラと共働してレシーバサブシステムは、動作スタイラスのリストからスタイラス２を除去するように機能する。その結果、そのタイミングが配列され、スタイラス２は、もはやポーリングされない。
【０１１５】
図８の実施例では、スタイラス１は、すべての時間、作業領域内で動作するが、スタイラス２は、一の超音波信号のみを送ることによって短時間リストに加わるだけである。
【０１１６】
ＰＬ−ＴＤＭＡは、使用時のペンの数に基づいてポーリングスケジュール及び、コントローラと共働してレシーバサブシステムの位置判定機能によって判定されるペンからレシーバサブシステムまでの距離を変えることによって、超音波信号の衝突を効果的に避けることができる。
【０１１７】
動作モード
一実施例では、電子ホワイトボード配置は複数モードを具える。位置モードでは、コントローラと共働してレシーバサブシステムは、同時に動作する複数のスタイラスのための上述の位置判定機能を提供する。
【０１１８】
一実施例では、少なくともいくつかのレシーバサブシステムの各々の超音波トランスデューサは、電子を送信するために接続され、コントローラと共働して、１又はそれ以上の他のレシーバサブシステムが、この他の１又はそれ以上のレシーバサブシステムに対して送信するレシーバサブシステムの位置を判定できるように、赤外線及び超音波を送信する、ここではいわゆるキャリブレーションモードで機能する。
【０１１９】
そのようなモードでは、レシーバサブシステムのうちの一つの位置は、例えば、表面の上部の左角など既定の位置にあるそのレシーバサブシステムによって識別される。他のレシーバサブシステムの位置は、次いで、キャリブレーションモード中に判定される。
【０１２０】
キャリブレーションモードの入力は、ＤＳＰボードをキャリブレーションモードにするように指示するマスターコントロール・インターフェースボード４０７によるマスターコントロール・インターフェースボード４０７の制御で行われる。
【０１２１】
さらに別の実施例は、ここでは、スタイラスが動作しないで、１又はそれ以上のレシーバサブシステムによって受信される赤外線及び超音波を送信するホバリングモードと呼ばれるものを具え、その位置をほぼ判定することができる。ホバリングモードでは、位置は、動作モードのときよりも精度が低く判定される。これは、例えば、ホストコンピュータ４０９における適用プログラムによって、カーソルをホバリングモードのスタイラスの概略的な位置に従うようにすることができる。
【０１２２】
一実施例では、各スタイラス３２０のスタイラスセンサ３３１は、スタイラスがホバリングモードになるときを示すように機能する。ホバリングモードのスタイラスは、その赤外線トランスミッタと１又はそれ以上のレシーバサブシステムにおける赤外線レシーバ間の赤外線接続を介して、そのようなモードの１又はそれ以上のレシーバサブシステムに知らせるように機能する。ホバリングモードにおける一実施例では、ホバリングモードの特定のスタイラスがどのような周波数で超音波信号のパルスを送信するかを調節することによって電力消費が減らされる。別の実施例では、ホバリングモードでは、送信出力も又は代替的に減少する。
【０１２３】
別の実施例では、３次元位置判定を用いて、スタイラスがスタイラスモードに入っていることを判定する。そのような実施例では、コントローラと共働して１又はそれ以上のレシーバサブシステムは、送信電力を調節すること、および／又はホバリングモードの特定のスタイラスが、超音波信号のパルスをどのような周波数で送信するかを調節することを含んでホバリングモードに入るようにスタイラスに指示する。
【０１２４】
電力制御
一実施例は、電力制御を具え、特定のスタイラスと通信する１又はそれ以上のレシーバサブシステムと共働して、コントローラは、特定のスタイラスからの赤外線および／または超音波送信のうちの１又は両方の信号強度を判定するステップと、電力を調節する、および／または電力消費を低減するために特定のスタイラスが超音波信号のパルスを送信するためにどの周波数にするかを調節すべく特定のスタイラスに制御指示を送信するステップとを具える電力制御を実行するように機能する。これによって、スタイラスは、位置判定のために必要な電力を動的に調節することができる。
【０１２５】
近距離で、低い超音波振幅および／または低い電力赤外線信号が、飽和によるシステムにおける非線形性の可能性をより少なくし、電力消費をより少なくし、従ってバッテリ寿命をより長くし、システムの動作に干渉しうる周囲からの反射信号をより少なくするため、電力制御が所望されている。
【０１２６】
一実施例では、信号強度の算定は、特定のスタイラスとレシーバサブシステム間の赤外線通信に適用される。一実施例では、信号強度の算定は、特定のスタイラスからレシーバサブシステムへの超音波に適用される。別の実施例では、信号強度の算定は、特定のスタイラスとレシーバサブシステム間の赤外線通信と、特定のスタイラスからレシーバサブシステムへの超音波との両方に適用される。
【０１２７】
電力制御は、レシーバサブシステムから特定のスタイラスへの赤外線接続を用いる。
【０１２８】
スタイラス間の通信
一実施例は、第１のスタイラスの赤外線トランスミッタと第２のスタイラスの赤外線レシーバ間の赤外線接続を介してスタイラス間の通信を具える。そのような一実施例では、送信するときの１又はそれ以上のスタイラスへのメッセージの唯一の調整器であるレシーバサブシステムではなく、第１のスタイラスが、他のスタイラスが例えばＴＤＭＡ機構に従っていつ送信すべきかを含むレシーバサブシステムから１又はそれ以上の他のスタイラスへ１又はそれ以上のメッセージを中継することができる。そのような１の実施例では、１又はそれ以上のスタイラスが、例えば、赤外線信号が正確に受信されていない位置から、又は信号が正確に認識されていない位置にわたる問題を有する位置にあることを判定するときに、別のスタイラスが、そうでなければスタイラスの到達が難しい場合に中継として用いられる。
【０１２９】
このような動作の一例を考える。各スタイラスの絶対位置が、システム、例えばマスターコントロール・インターフェースボード４０７に認識されることを想定する。特定のスタイラスへのレシーバの信号が正確に受信されない場合、マスターコントロール・インターフェース４０７は、特定のスタイラスに近い１又はそれ以上のスタイラスを判定し、同期信号を中継するための指示とともに特定のスタイラスに近いと判定された１又はそれ以上のそのようなスタイラスを介して特定のスタイラスに同期信号を送信するように機能する。
【０１３０】
光学検出器
再び図３を参照すると、レシーバサブシステム３００の一実施例は、カメラの形態の光学センサを具える。レシーバサブシステム３００は、カメラビューを得て、コントローラ、例えばマスターコントロール・インターフェース４０７と共働してＤＳＰボードに情報を送るように機能する。コントローラは、例えば画像処理を行うことによって、領域内のスタイラスの数を判定するように機能する。一実施例では、また、コントローラは、レシーバサブシステムにおける１又はそれ以上のカメラからの情報を用いるペンの概略位置を判定し、特定のレシーバサブシステムに対し特定のペンの位置判定を割り当てるように機能する。一実施例では、カメラからの情報を用いて判定されたペンの数は、本書の他の場所で説明したＴＤＭＡタイミングを判定するために用いられる。
【０１３１】
非平坦又は非硬質面
図は、実質的に平坦な動作面を示しているが、本発明はそのような作業領域に限定されないことに留意すべきである。例えば、作業領域は、画像が投影される投影スクリーンなどのように硬質ではない面で形成されても良い。このような実施例における動作のための１のスタイラスは、スタイラスが動作面に近接しているときを検出する近接センサ／近接検出器３３１を具える。代替的に、又は追加的に、スタイラスは、位置を判定すべきおよび／または実行されるべきいくつか他の機能が指示されるときにユーザによって起動することができる手動スイッチを具える。
【０１３２】
別の実施例として、作業領域は、非平坦にしうる自由空間において「仮想面」によって形成されても良い。そのような可能性のある非平坦な実施例では、動作用に、１のスタイラスは、位置を判定すべきときにユーザによって起動できる手動スイッチを具える。
【０１３３】
３次元検出
一実施例は３次元の位置判定を具える。このような一実施例は、３次元の面に使用することができる。３次元の位置判定は、３次元の位置が既に分かっている２より多い超音波センサの超音波センサを用いる送信地点の三角法を用いて、２次元位置の位置決めを拡張したものである。
【０１３４】
複数のレシーバサブシステムを具える一実施例では、図４に示される実施例は、各動作スタイラスが、少なくとも２つのレシーバサブシステムによってトラックされる。ＤＳＰボードと共働して各レシーバサブシステムは、円に沿って特定の送信しているスタイラスの可能性のある位置を報告するように機能する。これらのそれぞれのＤＳＰボードと共働して２つのレシーバサブシステムがスタイラスをトラックし、２つのそれぞれの円を報告すると仮定する。２つの円は、２地点で交差しており、これらのうちの一つは面の前にあり、他方は後にある。３次元の位置は面の前にある交差点として選択される。
【０１３５】
３次元の位置判定は、また、面に対するスタイラスチップの近接を判定する代替的な方法を提供する。したがって、例えば、一実施例では、動作モードになっているか否かを判定するステップは、３次元位置判定を使用する。ホバリングモードを具える一実施例では、特定のスタイラスがホバリングしているか否かを判定するステップは、３次元で特定のスタイラスの位置を判定するステップを具える。
【０１３６】
本書の記述を３次元の位置判定を具えるようにどのように拡張するかは、本書に提供した記述から当業者に自明であろう。
【０１３７】
もし特にそうではないことが述べられていなければ、以下の記述から明らかであるように、「処理する」、「コンピューティングする」、「計算する」、「判定する」、又はその他などの言葉を使用する明細書の記述を通じ、電子などの物理的な量で示されるデータを物理量として同様に示される他のデータへ操作するおよび／または変換するコンピュータ又はコンピューティングシステム、あるいは同様の電子コンピューティングデバイスの動作および／またはプロセスに言及していることは明らかである。
【０１３８】
同様の方法では、「プロセッサ」という用語は、例えば、電子データを例えばレジスタおよび／またはメモリ内に保存しうる他の電子データに変換すべくレジスタおよび／またはメモリからの電子データを処理する任意のデバイス又はデバイスの一部を言及しているとしてもよい。「コンピュータ」又は「コンピューティングマシン」あるいは「コンピューティングプラットフォーム」は、１又はそれ以上のプロセッサを具えても良い。
【０１３９】
本書に記載の方法は、一実施例では、１又はそれ以上のプロセッサによって実行されるときに、本書に記載の少なくとも１の方法を実行するコンピュータ読み取り可能な（機械読み取り可能とも称される）指示を受容する１又はそれ以上のプロセッサによって実行可能である。とるべき動作を指定する一組の指示（連続した又はその他）を実行することができる任意のプロセッサが具えられる。従って、一の実施例は、１又はそれ以上のプロセッサを具える一般的な処理システムである。各プロセッサは、１又はそれ以上のＣＰＵと、画像処理ユニットと、プログラム可能なＤＳＰユニットとを具える。処理システムは、さらに、メインＲＡＭおよび／またはスタティックＲＡＭ、および／またはＲＯＭを有するメモリサブシステムを具えても良い。バスサブシステムは、部材間の通信用に具えられても良い。処理ステムは、さらに、ネットワークによって接続されたプロセッサを備える分配処理システムにしてもよい。処理システムがディスプレイを必要とする場合、そのようなディスプレイ、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレを具えても良い。手動データ入力が必要とされる場合、処理システムは、さらに、キーボード、マウスなどのポインティング制御デバイスなどの１又はそれ以上の英数字入力ユニットなど入力デバイスを具える。本書で用いられるメモリユニットという用語は、文脈上明確であり、そうではないことが明確に述べられていない限り、ディスクドライブユニットなどの記憶システムをも含んでいる。いくつかの構成における処理システムは、音声出力デバイスと、ネットワークインターフェースデバイスとを具えても良い。次いで、メモリサブシステムは、コード化された指示、例えば１又はそれ以上のプロセッサによって実行されるときに、本書に記載の多くの方法のうちの一つを実行するソフトウェアであるコンピュータ読み取り可能媒体を具える。方法が、いくつかの要素、例えばいくつかのステップを具えるとき、そのような要素の順序は、特に述べられない限り、意図されていないことに留意する。指示は、コンピュータシステムによる実行中に、ハードディスク内にあるか、完全に又は少なくとも部分的にＲＡＭ内および／またはプロセッサ内にあってもよい。メモリ及びプロセッサは、指示にコード化されるコンピュータ読み取り可能な媒体を構成してもよい。したがって、一実施例は、１又はそれ以上のプロセッサによって実行されるときに、本書に記載の任意の方法を実行するように機能する１又はそれ以上の有形媒体にコード化されるロジックの形態である。
【０１４０】
さらに、コンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータプログラム製品に形成されるか、具えられてもよい。
【０１４１】
いくつかの図は、単一のプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能なコードを担持している単一のメモリのみを示しているが、当業者は、上述した構成部材の多くが具えられているが、本発明の形態を不明瞭にしないために明示又は明記されていないことを理解しうる。例えば、単一の機械のみが示されているが、「機械」という用語は、本書に記載の１又はそれ以上の方法を行うための一組（又は複数組）の指示を別個に又は共同して実行する機械の集合を具えることを意味するものとしても捉えられるべきである。
【０１４２】
次いで、本書に記載の各方法の一実施例は、１又はそれ以上のプロセッサ、例えばスタイラスのストローク捕捉システムが接続されているコンピュータの一部である１又はそれ以上のプロセッサで実行するための指示にコード化されたコンピュータ読み取り可能な形態である。当業者に理解されるように、本発明の実施例は、方法、特定の目的の装置などの装置、データ処理システムなどの装置、又は例えばコンピュータプログラム製品などのコンピュータ読み取り可能なキャリア媒体として実施されてもよい。したがって、本発明の形態は、方法の形態、完全なハードウェアの実施例、完全なソフトウェアの実施例、又はソフトウェアとハードウェアを組み合わせた実施例の形態をとるようにしてもよい。さらに、本発明は、例えば、処理システムのためにコード化された指示であるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体のコンピュータプログラム製品などの媒体の形態をとるようにしても良い。
【０１４３】
本明細書を通して「一実施例」又は「ある実施例」への言及は、実施例と関係して記載されている特定の特性、構造、又は特徴が本発明の少なくとも１の実施例に具えられていることを意味する。このように、本明細書中の様々な箇所における「一実施例」又は「ある実施例」という語句の記載は、同じ実施例に言及する必要はないが、そうしてもよい。さらに、１又はそれ以上の実施例で、当業者が、本開示から理解するように特定の特性、構造、又は特徴は、任意の好適の方法で組み合わされても良い。
【０１４４】
同様に、本発明の例示的な実施例の上記記載において、説明を簡単にし、様々な本発明の１又はそれ以上の形態の理解を助ける目的で、本発明の様々な特性は、単一の実施例、図、又はこれらの記述で、互いに時々、グループ化されることが理解されるべきである。しかしながら、記載のこの方法は、クレームされている本発明が各クレームに明示的に列挙されているより多くの特性を必要とするということを意図することをあらわすとして解釈されるべきではない。むしろ、以下のクレームが表しているように、本発明の形態は、前述した単一の実施例の全ての特性よりも少ない。したがって、詳細な説明に続くクレームは、結果的に詳細な説明に明確に組み込まれており、各クレームは、本発明の別個の実施例として独自に成り立つ。
【０１４５】
さらに、本書に記載のいくつかの実施例他の実施例で具える他の特性ではなく、いくつかの特性を具えるが、当業者に理解されるように、異なる実施例の特性の組合せは、本発明の範囲内であることを意味し、異なる実施例を形成する。例えば、以下のクレームでは、クレームされる実施例を任意の組み合わせで用いることができる。
【０１４６】
さらに、実施例のいくつかが、コンピュータシステムのプロセッサによって、又は機能を実行する他の手段によって実行できる方法又は方法の要素の組合せとして、本書に記載されている。したがって、そのような方法又は方法の要素を実行するための必要な指示を有するプロセッサは、方法又は方法の要素を実行するための手段を形成する。さらに、装置の実施例の本書に記載の要素は、本発明を実行する目的のための要素によって行われる機能を実行するための手段の一例である。
【０１４７】
本書に提供された記述では、多くの特定の詳細について述べている。しかしながら、本発明の実施例はこれらの特定の詳細なく実施されてもよいことが理解される。他の例では、周知の方法、構造、及び技術は、この記述を分かりにくくしないよう詳細を示していない。
【０１４８】
本書に用いるように、共通の対象を説明するために、「第１」、「第２」、「第３」などの順序の形容詞の使用を特にそうではないことを述べない限り、同様の対象に関する異なる実施例は、説明対象が、所定のシーケンスで、時間的、空間的な順位か他の方法のいずれかでなければならないことを述べたり、示唆していることを意図するものではない。
【０１４９】
本書に記載の全ての出版物、特許、及び特許出願は、参照によってここに取り入れられている。
【０１５０】
本明細書中の従来技術の記述は、このような従来技術が広く知られている、好適に知られている、この分野で一般的な知識を形成することを承認するものとして考慮されるべきではない。
【０１５１】
以下のクレームと本書の説明では、「具えている」、「から構成される」、又は「を具える」という用語は、続く要素／特性を少なくとも含み、他を除外しないことを意味するオープンタームである。したがって、具えているという用語をクレーム中に用いるとき、手段又は要素、あるいは後にリストされている要素に限定されると解釈されるべきではない。例えば、Ａと、Ｂとを具えるデバイス表現の範囲は、Ａ及びＢの要素のみから成り立つデバイスに限定されるべきではない。また、本書に使用される「含んでいる」、又は「含む」、あるいは、「含む」という用語はいずれも、用語に続く要素／特性を少なくとも含み、他を除外しないことを意味するオープンタームである。従って、含んでいるは、具えると同義であり、具えるを意味する。
【０１５２】
同様に、「連結される」という用語が、クレーム中に用いられるときに、直接の連結のみに限定されるとして解釈されるべきではないことに留意するべきである。これらの派生語とともに、「連結される」と「接続される」が用いられてもよい。これらの用語は互いに同義であるとして意図されないと理解されるべきである。したがって、デバイスＡがデバイスＢに連結されているという表現の範囲は、デバイスＡの出力がデバイスＢの入力に直に接続されているデバイス又はシステムに限定されない。他のデバイス又は手段を具える経路にしうるＡの出力とＢの入力の間の経路が存在することを意味する。「連結される」は、２又はそれ以上の要素が、直に物理的又は電子的接続のいずれか、あるいは２又はそれ以上の要素が、互いに共同で動作するか相互作用して、互いに直に接触していないことを意味しても良い。
【０１５３】
このように、本発明の好適な実施例であると思われるものを説明してきたが、当業者は、他の及びさらなる改良が、本発明の意図から外れることなくそれらに成されても良く、本発明の範囲内にあるすべてのこのような変更及び改良をクレームすることを意図することを理解しうる。例えば、上述の方式は、単に用いうる典型的な手順を表している。機能性は、ブロック図に追加又は削除されてもよく、動作は機能的なブロック間で交換されても良い。ステップが、本発明の範囲内に記載の方法に追加されるか、削除されても良い。
【図１】
2010515195.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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