対話型入力装置と、該装置のための照明組み立て品
各々が異なる出射角度を有しており、放射を対象領域内に向ける少なくとも２つの近接放射源（８２ａ、８２ｂ）を有する対話型入力装置（２０）用の照明組み立て品（８２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対話型入力装置と、該対話型入力装置のための照明組み立て品とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザが能動ポインタ（光、音、または他の信号を放射するポインタなど）、受動ポインタ（指、円筒、他の物体など）、またはたとえばマウスやトラックボールなどの他の適切な入力装置を使用してアプリケーションプログラムに入力できるようにする対話型入力装置が公知である。この対話型入力装置には、参照によってその内容が援用される本出願の譲受人であるカナダ、アルバータ州、カルガリーのＳＭＡＲＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＵＬＣに譲渡された特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、および特許文献８と特許文献９に開示されているようなポインタ入力を登録するためにアナログ抵抗技術またはマシン・ビジョン技術を採用しているタッチパネルを有するタッチ装置、ポインタ入力を登録するために電磁技術、容量技術、音声技術、または他の技術を採用しているタッチパネルを有しているタッチ装置、タブレットパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップＰＣ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、および他の同様の装置が含まれるがこれらには限定されない。
【０００３】
前述の援用されるＭｏｒｒｉｓｏｎ等の特許文献５は、コンピュータ生成画像が表示されているタッチ表面とのポインタの相互作用を検出するマシン・ビジョンを用いているタッチ装置を開示している。長方形のベゼルつまり枠がタッチ表面を囲み、デジタルカメラを枠の角の位置で支持する。これらのデジタルカメラは、概ねタッチ表面全体を含んでおり見渡している重なった複数の視野を有している。これらのデジタルカメラは、タッチ表面を見渡している画像を異なる位置から取得し、画像データを生成する。デジタルカメラによって取得された画像データは、取得された画像データ内にポインタが存在するかどうかを判断するためにオンボードデジタルシグナルプロセッサによって処理される。取り込まれた画像データ内にポインタが存在すると判断されると、デジタルシグナルプロセッサはポインタの特徴データをマスタコントローラに送り、それに対して、マスタコントローラは、ポインタの特徴データを処理し、三角測量を使用してタッチ表面に対する、（ｘ，ｙ）座標で表されているポインタの位置を求める。ポインタ座標データは、１つまたは２つ以上のアプリケーションプログラムを実行するコンピュータに送られる。コンピュータはポインタ座標データを使用して、タッチ表面上に表示されているコンピュータが生成した画像を更新する。そのため、タッチ表面上へのポインタの接触は、書き込みや描画として記録したり、コンピュータによって実行されるアプリケーションプログラムの実行を制御するのに使用したりすることができる。
【０００４】
Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等の特許文献９は、タッチ表面へのポインタ接触に応答して生成されたポインタ位置データがタッチ表面へ接触するのに使用されたポインタの種類に従って処理できるように、タッチ表面への接触に使用された受動ポインタを区別するタッチ装置と方法とを開示している。タッチ装置は、受動ポインタに接触させられるタッチ表面と、概ねタッチ表面に沿った視野を有している少なくとも１つの撮像装置を含んでいる。少なくとも１つのプロセッサが少なくとも１つの撮像装置と通信し、タッチ表面への接触に使用されたポインタの種類とポインタが接触したタッチ表面上の位置とを求めるために少なくとも１つの撮像装置によって取得された画像を分析する。求められたポインタの種類とポインタが接触したタッチ表面上の位置とが、コンピュータによって実行されるアプリケーションプログラムの実行を制御するためにコンピュータによって使用される。
【０００５】
タッチ表面への接触に使用されたポインタの種類を判定するために、一実施形態では、さまざまなポインタを区別するために成長曲線法が採用される。この方法では、取得された各画像内の画素の各行に沿った合計を計算し、それによって、取得された画像の行の次元に等しい数の点を有している１次元プロファイルを生成することによって水平強度プロファイル（ＨＩＰ）が構成される。次に、ＨＩＰから累積和を構成することによって、成長曲線がＨＩＰから生成される。
【０００６】
受動タッチ装置は、能動タッチ装置に対していくつかの利点があり、また非常に良好に動作するが、タッチ装置と共に能動ポインタと受動ポインタの両方を使用することによって、プロセッサ数とプロセッサ負荷の少なくとも一方が少ない、より直感的な入力様式が実現される。
【０００７】
複数の入力様式を有しているカメラベースのタッチ装置が検討されてきた。たとえば、Ｏｇａｗａの特許文献１０は、ポインタまたは指を使用した座標入力を可能にするカメラベースの座標入力装置を開示している。座標入力装置は、表示画面の左上と右上の角に位置している１対のカメラを有している。各カメラの視野は、対角線方向に対向している表示画面の角まで表示画面に平行に延びている。複数の赤外線発光ダイオードが、各カメラの撮像レンズの近くに配置され、表示画面の周囲の領域を照明する。外形枠が表示画面の３つの辺に設けられている。幅の狭い再帰反射テープが外形枠上の表示画面の近くに配置されている。黒い非反射反射テープが、再帰反射テープに沿って、そして再帰反射テープに接触して外形フレームに取り付けられている。再帰反射テープは赤外線発光ダイオードからの光を反射して、反射光を強い白色信号として検知できるようにする。ユーザの指が表示画面の近くに位置すると、指は再帰反射テープの画像上に陰として現れる。
【０００８】
２つのカメラからの複数の画像信号は制御回路に入力され、制御回路は再帰反射テープの白色の画像と外形枠との間の境界を検出する。境界に近い白色の画像の複数の画素の水平線が選択される。複数の画素からなる水平線は、ユーザの指が表示画面に接触している位置に関する情報を含んでいる。制御回路はタッチ位置の座標を求め、それから座標値はコンピュータに送信される。
【０００９】
再帰反射ペン先を有しているペンが表示画面に接触すると、それから反射された光は白色信号として登録するのに十分に強い。結果として得られた画像は、再帰反射テープの画像からは区別されない。しかし、結果として得られた画像は、黒いテープの画像からは容易に区別される。この場合は、外形枠の境界に近い黒い画像の複数の画素からなる線が選択される。複数の画素の線の信号はペンが表示画面に接触した位置に関する情報を含んでいる。制御回路は、ペンのタッチ位置の座標値を求め、座標値はコンピュータに送信される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許明細書第５，４４８，２６３号
【特許文献２】米国特許明細書第６，１４１，０００号
【特許文献３】米国特許明細書第６，３３７，６８１号
【特許文献４】米国特許明細書第６，７４７，６３６号
【特許文献５】米国特許明細書第６，８０３，９０６号
【特許文献６】米国特許明細書第７，２３２，９８６号
【特許文献７】米国特許明細書第７，２３６，１６２号
【特許文献８】米国特許明細書第７，２７４，３５６号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００４／０１７９００１号
【特許文献１０】米国特許明細書第７，２０２，８６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１０は２つの受動ポインタ間の差を求めることができるが、特許文献１０の装置には再帰反射テープによって反射された照明を隠す指を検出する場合に欠点がある。特許文献１０の装置の寸法形状では再帰反射テープが最適に動作することができず、その結果、再帰反射テープの白色画像は、その長さにわたって強度が変化することがある。複数の発光ダイオードを互いに分離して配置し、各発光ダイオードには外形枠の一部を照明する役割を持たせることが考えられた。この場合、さまざまな発光ダイオードの出力は、発光ダイオードが外形フレームの近くの部分を照明する役割があるのか、遠くの部分を照明する役割があるのかによって調整された。理解されるように、対話型入力装置用の改良された照明構成が必要である。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、新規の対話型入力装置と、その装置のための新規の照明組み立て品とを少なくとも提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、一態様において、各々が異なる出射角度を有し、放射を対象領域に向ける少なくとも２つの近接している放射源を有する照明組み立て品が提供される。
【００１４】
一実施態様において、少なくとも２つの放射源は、対象領域の画像を取り込む対話型入力装置の撮像組み立て品に隣接して配置されている。少なくとも２つの放射源の各々は、撮像組み立て品の中心線の近くに配置されている。少なくとも２つの放射源は、撮像組み立て品上に配置されているボード上に取り付けられている。ボードは撮像組み立て品が覗く開口を内部に有している。放射源は開口の反対の側でボードに取り付けられている。狭い出射角度を有している放射源は撮像組み立て品の視野内に配置されている。シールドが、狭い出射角度を有している放射源からの迷光が撮像組み立て品に当たるのを防いでいる。
【００１５】
他の実施態様において、レンズが複数の放射源の少なくとも１つに付属している。レンズは、照明が対象領域に入る前に、付属している放射源によって放射された照明の形を定める。レンズは、光軸から外れている複数の照明光線の方向を変更する反射構成要素と、光軸に近い複数の照明光線の方向を変更する屈折部品とを実現するように形作られている。
【００１６】
他の態様によれば、準ランベルト方向性パターン照明を放射する少なくとも１つの放射源と、選択された軸線に沿って発散する複数の照明光線を減少させるように放射源によって放射された照明の形を設定する、放射源に付属しているレンズとを有する照明組み立て品が提供される。
【００１７】
さらに他の態様によれば、反射ベゼルによって少なくとも部分的に囲まれている対象領域の画像を取り込む少なくとも１つの撮像装置と、各々が異なる出射角度を有しており、放射を対象領域に向ける少なくとも２つの放射源とを有する対話型入力装置が提供される。
【００１８】
以降では、添付の図面を参照して実施形態をより完全に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】対話型入力装置の斜視図である。
【図２】図１の対話型入力装置の模式的な前部立面図である。
【図３】図１の対話型入力装置の一部を構成している撮像組み立て品のブロック図である。
【図４】図３の撮像組み立て品の一部を構成している２つの発光ダイオードを有している電流制御部・ＩＲ光源のブロック図である。
【図５】ＩＲ光源の側部立面図である。
【図６】ＩＲ光源の透視図である。
【図７】ＩＲ光源によって放射された照明の出射角度を示す模式図である。
【図８】図１の対話型入力装置の一部を構成しているベゼル部分の一部の前部立面図である。
【図９】図１の対話型入力装置の一部を構成しているデジタルシグナルプロセッサのブロック図である。
【図１０ａ】図３の撮像組み立て品によって取り込まれた画像フレームの図である。
【図１０ｂ】図３の撮像組み立て品によって取り込まれた画像フレームの図である。
【図１０ｃ】図３の撮像組み立て品によって取り込まれた画像フレームの図である。
【図１１ａ】図１０ａの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark値、ＶＩＰretro値、およびＤ（ｘ）値のプロットである。
【図１１ｂ】図１０ｂの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark値、ＶＩＰretro値、およびＤ（ｘ）値のプロットである。
【図１１ｃ】図１０ｃの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark値、ＶＩＰretro値、およびＤ（ｘ）値のプロットである。
【図１２】図１の対話型入力装置と共に使用されるペンツールの側部立面図である。
【図１３】ＩＲ光源の発光ダイオードと共に使用されるレンズの側部立面図である。
【図１４】図１３のレンズの前部立面図である。
【図１５】図１３の線１５に沿った断面図である。
【図１６】図１３の線１６に沿った断面図である。
【図１７】図１３のレンズの等角図である。
【図１８】図１３のレンズが嵌められている発光ダイオードが放射した光の経路を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで図１と２を参照すると、ユーザが「インク」などの入力をアプリケーションプログラムに対して行うことができるようにする対話型入力装置が図示されており、全体が参照番号２０によって識別されている。本実施形態では、対話型入力装置２０は、たとえばプラズマテレビ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、フラットパネル表示装置、陰極線管などの表示ユニット（不図示）に接続され、表示ユニットの表示表面２４を囲んでいる組み立て品２２を有している。組み立て品２２は表示表面２４の近くの対象領域に移動させられたポインタを検出するためにマシン・ビジョンを使用し、少なくとも１つのデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ユニット２６と複数の通信線２８を通して通信する。通信線２８は、シリアルバス、パラレルバス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）接続、または他の適切な有線接続で実現することができる。一方、ＤＳＰユニット２６は、１つまたは２つ以上のアプリケーションプログラムを実行するコンピュータ３０とＵＳＢケーブル３２を通して通信する。あるいは、ＤＳＰユニット２６は、パラレルバス、ＲＳ−２３２接続、イーサネット（登録商標）接続などの他の有線接続を通してコンピュータ３０と通信したり、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、ＺｉｇＢｅｅ、ＡＮＴ、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｚ−Ｗａｖｅなどの適切な無線プロトコルを使用して無線接続を通してコンピュータ３０と通信したりしてもよい。コンピュータ３０はＤＳＰユニット２６を通して受信した組み立て品２２の出力を処理し、表示表面２４に表示された画像がポインタ動作を反映するように表示ユニットに出力される画像データを調整する。このようにして、組み立て品２２、ＤＳＰユニット２６、およびコンピュータ３０は、表示表面２４の近くのポインタ動作を書き込みや描画として記録したり、コンピュータ３０によって実行される１つまたは２つ以上のアプリケーションプログラムの実行を制御するのに使用したりできるようにする。
【００２１】
組み立て品２２は、表示ユニットに一体化されている、または取り付けられて、表示表面２４を囲むフレーム組み立て品を有している。フレーム組み立て品は、３つのベゼル部分４０〜４４、４つのコーナー部品４６、およびツールトレイ部分４８を有している。ベゼル部分４０、４２は表示表面２４の対向している側縁に沿って延びているのに対して、ベゼル部分４４は表示表面２４の上部縁に沿って延びている。ツールトレイ部分４８は、表示表面２４の下部縁に沿って延び、１つまたは２つ以上の作動しているペンツールＰを支持する。表示表面２４の左上の角と右上の角に隣接している２つのコーナー部品４６は、ベゼル部分４０と４２をベゼル部分４４に結合している。表示表面２４の左下の角と右下の角に隣接している２つのコーナー部品４６は、ベゼル部分４０と４２をツールトレイ部分４８に結合している。本実施形態では、表示表面２４の左下の角と右下の角に隣接している２つのコーナー部品４６は、異なる位置から概ね表示表面２４全体を見渡す２つの撮像組み立て品６０を収容している。ベゼル部分４０〜４４は、それらの内側を向いた表面が２つの撮像組み立て品６０から見えるように向きが設定されている。
【００２２】
ここで、図３を参照すると、２つの撮像組み立て品６０の一方がわかりやく示されている。図からわかるように、撮像組み立て品６０は、ＢｏｏｗｏｎによってＢＷ２５Ｂというモデル番号で製造されている種類の８８０ｎｍレンズが取り付けられているＭＴ９Ｖ０２２というモデル番号でＭｉｃｒｏｎによって製造されている画像センサ７０を有している。レンズはＩＲ通過/可視光遮断フィルタをその上に有しており（不図示）、画像センサ７０から表示表面２４全体が見えるように視野が９８度の画像センサ７０を実現している。画像センサ７０は、Ｉ2Ｃシリアルバスを通して複数の通信線２８の１つを受け入れているコネクタ７２に接続されている。画像センサ７０は、画像センサ校正パラメータを記憶している電気的に消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）７４だけではなく、クロック（ＣＬＫ）受信部７６、直列変換器７８、および電流制御モジュール８０にも接続されている。クロック受信部７６と直列変換器７８はコネクタ７２にも接続されている。電流制御モジュール８０は、対象領域を照明する複数のＩＲ発光ダイオード（ＬＥＤ）または他の適切な１つまたは２つ以上の放射源と、付属している複数のレンズ組み立て品とを有している赤外線（ＩＲ）光源８２だけではなく電源８４とコネクタ７２にも接続されている。
【００２３】
クロック受信部７６と直列変換器７８は、低価格のケーブルを通したＤＳＰユニット２６との高速通信を可能にする低電圧差動信号方式（ＬＤＶＳ）を採用している。クロック受信部７６は、タイミング情報をＤＳＰユニット２６から受信し、画像センサ７０が画像フレームを取り込んで出力する速度を定めている複数のクロック信号を画像センサ７０に送る。画像センサ７０によって出力された各画像フレームは直列変換器７８によってシリアル化されて、コネクタ７２と複数の通信線２８とを通してＤＳＰユニット２６に出力される。
【００２４】
ここで、図４〜６を参照すると、電流制御モジュール８０とＩＲ光源８２とがより分りやすく示されている。図からわかるように、電流制御モジュール８０は、電源８４とＩＲ光源８２とに接続されているリニア電源レギュレータ８０ａを有している。電源レギュレータ８０ａは、フィードバック電圧８０ｂを、ＩＲ光源８２に同じく接続されている電流制御部・オン／オフスイッチ８０ｃから受け取る。
【００２５】
本実施形態のＩＲ光源８２は１対の市販の赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）８２ａと８２ｂをそれぞれ有している。ＩＲ ＬＥＤ ８２ａと８２ｂは、画像センサ７０の上方に配置されている基板８２ｃに取り付けられている。基板８２ｃは、画像センサ７０を周辺光と外部光源からの光とから遮るのを助け、また、対象領域とベゼル部分４０〜４４を遮られることなく見ることができるように画像センサ７０が見通せる長方形の開口８２ｄを内部に有している。各ＩＲＬＥＤは、画像センサの中心線の近くの画像センサ７０の反対の側に配置されている。ＩＲ ＬＥＤ８２ａは広角ビームＬＥＤで、約１２０°に等しい出射角度を有している。ＩＲ ＬＥＤ ８２ｂは、狭角ビームＬＥＤで、約２６°に等しい出射角度を有している。狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂは、狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂを画像センサ７０の前部に配置しているシールド８２ｅに取り付けられている。シールド８２ｅは狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂからの迷光が画像センサ７０に直接当たるのを防いでいる。
【００２６】
広ビームＩＲ ＬＥＤ ８２は、ＩＲ照明を対象領域のほぼ全体に放射する。狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂは、図７に示されているように、狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂによって放射されたＩＲ照明が表示表面２４の対向している対角線方向の角の位置において接触している２つのベゼル部分の複数の部分を向くように、狙いが定められている。このように、複数のベゼル部分が実質的に均等に照明されるように、ＩＲ光源８２から最も遠いベゼル部分４０〜４４の部分が、追加の照明を受けている。
【００２７】
図８は、ベゼル部分４０〜４４の１つのベゼル部分の内向きの表面１００の一部を示している。図からわかるように、内向きの表面１００は、概ね水平方向の複数の帯つまりバンドに分割されており、それらの各バンドは異なる光学的性質を有している。本実施形態では、ベゼル部分の内向きの表面１００は２つバンド１０２と１０４とに分割されている。表示表面２４に最も近いバンド１０２は再帰反射材料で構成されており、表示表面２４から最も遠いバンド１０４は、赤外（ＩＲ）放射吸収材料で構成されている。再帰反射材料の性質を最大限に利用するために、ベゼル部分４０〜４４は、それらの内向きの表面が表示表面２４に概ね垂直方向の平面内を延びるように向きが設定されている。
【００２８】
ここで図９を参照すると、ＤＳＰユニット２６が分りやく示されている。図からわかるように、ＤＳＰユニット２６は、直並列変換器１２６を通してコネクタ１２２と１２４に接続されているビデオポートＶＰを有している、たとえばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰなどのコントローラ１２０を含んでいる。コントローラ１２０は、Ｉ2Ｃシリアルバススイッチ１２８を通して各コネクタ１２２、１２４にも接続されている。Ｉ2Ｃシリアルバススイッチ１２８はクロック１３０と１３２に接続されており、各々のクロックはコネクタ１２２、１２４のそれぞれ１つに接続されている。コントローラ１２０は、無線受信機１３８を介して外部アンテナ１３６と通信し、ＵＳＢケーブル３２を受け入れるＵＳＢコネクタ１４０と通信し、また揮発性および不揮発性のメモリを有しているメモリ１４２と通信する。クロック１３０と１３２と直並列変換器１２６も低電圧差動信号方式（ＬＤＶＳ）を同様に採用している。
【００２９】
対話型入力装置２０は、たとえばユーザの指、円柱、または他の適切な物体などの受動ポインタだけではなく表示表面２４の近くの２つの撮像組み立て品６０の視野内に移動させた能動ペンツールＰを検出することができる。説明を簡単にするために、受動ポインタを表示表面２４の近くに移動させたときの、対話型入力装置２０の動作を最初に説明する。
【００３０】
動作時に、コントローラ１２０はクロック１３０と１３２が複数の通信線２８を通して２つの撮像組み立て品６０に送信されるクロック信号を出力するように条件を設定する。各撮像組み立て品６０のクロック受信部７６は対応する画像センサ７０のフレームレートを設定するために複数のクロック信号を使用する。本実施形態では、コントローラ１２０は、各画像センサ７０のフレームレートが所望の画像フレーム出力速度の２倍になるようにクロック信号を生成する。コントローラ１２０は、Ｉ2Ｃシリアルバスを通して各撮像組み立て品６０の電流制御モジュール８０にも信号を供給する。それに応答して、各電流制御モジュール８０は、ＩＲ光源８２がオンしオフするように、ＩＲ光源８２を電源８４に接続し、それからＩＲ光源８２を電源８４から切断する。ＩＲ光源のオン／オフの切り換えのタイミングは、各画像センサ７０によって取り込まれた以降の画像フレームの各対について、ＩＲ光源８２がオンの時に１つの画像フレームが取り込まれ、ＩＲ光源８２がオフの時に１つの画像フレームが取り込まれるように制御される。
【００３１】
２つのＩＲ光源８２がオンの時には、２つのＩＲ光源の４つのＬＥＤは表示表面２４にわたる対象領域に赤外照明を放射する。ベゼル部分４０〜４４のＩＲ放射吸収バンド１０４に当たった赤外照明は、２つの撮像組み立て品６０には戻らない。ベゼル部分４０〜４４の再帰反射バンド１０２に当たった赤外照明は、２つの撮像組み立て品６０に戻る。前述のように、ＩＲ光源８２のＩＲ ＬＥＤの構成は、再帰反射バンド１０２がそれらの長さ全体にわたって概ね一様に照明されるように選択されている。その結果、ポインタが存在しない場合、各撮像組み立て品６０の画像センサ７０には、図１０ａに示されているように、ＩＲ放射吸収バンド１０４に該当している上側の暗い帯１６２と表示表面２４に該当している下側の暗い帯１６４との間に位置している長さ方向にわたって実質的に一様な強度を有している明るい帯１６０が見える。ポインタが表示表面２４の近くに移動し、２つのＩＲ光源８２から十分に離れていると、ポインタは再帰性反射バンド１０２から反射された赤外線照明を遮る。その結果、図１０ｂに示されているように、ポインタは、取り込まれた画像フレーム内の明るい帯１６０を遮断している暗い領域１６６として現れる。
【００３２】
前述したように、各撮像組み立て品６０の画像センサ７０によって出力される各画像フレームは、ＤＳＰユニット２６に送信される。ＤＳＰユニット２６が２つの撮像組み立て品６０から画像フレームを受信すると、コントローラ１２０は画像フレーム内のポインタの存在を検出するために画像フレームを処理し、ポインタが存在する場合には、三角測量を使用してポインタの、表示表面２４に対する位置を求める。ポインタの識別への不要な光の影響を低減するために、コントローラ１２０は、ポインタの存在を検出するために、画像フレーム内の光の強度ではなく画像フレーム内の光の不連続部分を計測する。一般に３つの不要な光、つまり、周辺光、表示ユニットからの光、および２つのＩＲ光源８２から放射され２つの撮像組み立て品６０の近くの物体によって散乱した赤外照明が存在する。理解されるように、ポインタが撮像組み立て品６０に近い場合、付属しているＩＲ光源８２によって放射された赤外線照明がポインタを直接照明し、その結果ポインタが画像フレーム内に取り込まれている再帰反射バンド１０２と同じほど、または再帰反射バンド１０２よりも明るくなることがある。その結果、ポインタは明るい帯１６０を中断している暗い領域として画像フレーム内に現れず、図１０ｃに示されているように、明るい帯１６０と上側と下側の暗い帯１６２と１６４とを横切って延びている明るい領域１６８として現れることになる。
【００３３】
コントローラ１２０は、対の撮像組み立て品６０の各々の画像センサ７０によって出力される連続している画像フレームを処理する。詳細には、１つの画像フレームが受信されると、コントローラ１２０は画像フレームをバッファに保存する。次の画像フレームが受信されると、コントローラ１２０は画像フレームをバッファに同様に保存する。利用可能な連続した画像フレームを使用して、コントローラ１２０は２つの画像フレームに減算処理を行い、差分画像フレームを構成する。２つの画像センサ７０のフレームレートが十分に高い場合、連続している画像フレームの周辺光のレベルは通常、顕著に変化することはなく、その結果、周辺光はかなり相殺され、差分画像フレーム内には現れない。
【００３４】
いったん差分画像フレームが生成されると、コントローラ１２０は差分画像フレームを処理し、ポインタが差分画像フレーム内に存在する確度を表わす複数の不連続性値を生成する。ポインタが表示表面２４の近くに存在しない場合、複数の不連続性値は高い。ポインタが表示表面２４の近くに存在している場合、複数の不連続性値のうちのいくつかが閾値未満になり、差分画像フレーム内のポインタの存在を容易に判断することができる。
【００３５】
各差分画像フレームに対して不連続性値を生成するために、コントローラ１２０は差分画像内の明るい帯１６０の上と下の縁を通常表わすベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）との間の差分画像フレームの各画素列に対して垂直強度プロファイル（ＶＩＰretro）を計算し、差分画像内の上側の暗いバンド１６２の上と下の縁を通常表わすベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）との間の差分画像フレームの各画素列に対してＶＩＰdarkを計算する。ベゼルの２つの線は以降で説明するように、対話型入力装置の起動時の校正中に実施されるベゼル探索手続きによって求められる。
【００３６】
各画素列に対するＶＩＰretroは、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）の間の画素列内のＮ個の画素の強度値Ｉを合計することによって計算される。Ｎの値は、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）との間の画素行の数として求められ、再帰反射バンド１０２の幅に等しい。ベゼルの線が差分画像フレームの画素を部分的に横切っている場合、その画素からの強度レベルの寄与はその画素がベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）の内部にどれだけ入っているかに比例して重み付けされる。各画素列のＶＩＰretroの計算時に、画素列内のベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）の位置は、以下のように表される整数成分Ｂi_retro_T（ｘ）、Ｂi_retro_B（ｘ）と端数成分Ｂf_retro_T（ｘ）、Ｂf_retro_B（ｘ）とに分解される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
それから、画素列についてのＶＩＰretroが、以下の式に従って、両縁の位置で適切な重み付けをして、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）との間で画素列に沿ったＮ個の画素の強度値Ｉを合計することによって計算される。
【００３９】
【数２】
【００４０】
ここで、Ｎ＝（Ｂi_retro_B（ｘ）−Ｂi_retro_T（ｘ））、ｊは０からＮの範囲にあり、Ｉは両ベゼルの線の間の位置ｘでの強度である。
【００４１】
各画素列に対するＶＩＰretroは、ベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）の間の画素列内のＫ個の画素の強度値Ｉを合計することによって計算される。Ｋの値は、ベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）との間の画素行の数として求められ、ＩＲ放射吸収バンド１０４の幅に等しい。ベゼルの線が差分画像フレームの画素を部分的に横切っている場合、その画素からの強度レベルへの寄与はその画素がベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）の内部にどれだけ入っているかに比例して重み付けされる。各画素列のＶＩＰdarkの計算時に、画素列内のベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）の位置は、以下のように表される整数成分Ｂi_dark_T（ｘ）、Ｂi_dark_B（ｘ）と端数成分Ｂf_dark_T（ｘ）、Ｂf_dark_B（ｘ）とに分解される。
【００４２】
【数３】
【００４３】
各画素列についてのＶＩＰdarkが、以下の式に従って、両縁の位置で適切な重み付けをしてベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）の間で画素列に沿ったＫ個の画素の強度値Ｉを合計することによって同様に計算される。
【００４４】
【数４】
【００４５】
ここで、Ｋ＝（Ｂi_dark_B（ｘ）−Ｂi_dark_T（ｘ））、ｊは０からＮの範囲にある。
【００４６】
２つのＶＩＰは、対応する画素行の数（再帰反射領域についてはＮ、暗い領域についてはＫ）で除算することで実質的に正規化される。それから、各画素列についての不連続性値Ｄ（ｘ）が、ＶＩＰretroとＶＩＰdarkとの差を以下の式によって求めることによって計算される。
【００４７】
【数５】
【００４８】
図１１ａは、図１０ａの画像フレームの画素列について計算された正規化されたＶＩＰdark、ＶＩＰretro、およびＤ（ｘ）の値を示している。図からわかるように、この画像フレームにはポインタが存在せず、したがって不連続性値Ｄ（ｘ）は、画像フレームの全ての画素列に対して高いままである。図１１ｂは、図１０ｂの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark、ＶＩＰretro、およびＤ（ｘ）の値を示している。図からわかるように、Ｄ（ｘ）曲線は画像フレーム内のポインタの位置に該当している領域で低い値に減少している。図１１ｃは、図１０ｃの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark、ＶＩＰretro、およびＤ（ｘ）の値を示している。図からわかるように、Ｄ（ｘ）曲線は同様に画像フレーム内のポインタの位置に該当している領域で低い値に減少している。
【００４９】
各差分画像フレームの複数の画素列の不連続性値Ｄ（ｘ）が一旦求められると、各画像フレームに対する結果のＤ（ｘ）曲線は、Ｄ（ｘ）曲線が、ポインタの存在を示す閾値未満に減少してかどうかが調べられ、減少している場合、ポインタの対向している側であるＤ（ｘ）曲線の左と右のエッジが検出される。特に、各差分画像フレーム内で左と右のエッジの位置を求めるために、Ｄ（ｘ）曲線の１次微分が勾配曲線∇Ｄ（ｘ）を構成するために計算される。Ｄ（ｘ）曲線がポインタの存在を示す閾値よりも減少している場合、結果の勾配曲線∇Ｄ（ｘ）はＤ（ｘ）曲線の傾斜によって構成されているエッジを表している負のピークと正のピークとが境界になっている領域を含むことになる。２つのピークとしたがって領域の２つの境界を検出するために、勾配曲線∇Ｄ（ｘ）はエッジ検出器の対象となる。
【００５０】
具体的には、閾値Ｔがまず勾配曲線∇Ｄ（ｘ）に適用され、各位置ｘについて勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の絶対値が閾値よりも小さい場合に、以下のように、勾配曲線∇Ｄ（ｘ）が零に設定される。
【００５１】
｜∇Ｄ（ｘ）｜＜Ｔの場合、∇Ｄ（ｘ）＝０
閾値を適用する手続き後、閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）はポインタの対向する側部を表わす負のスパイクと正のスパイクとを含んでおり、その他の部分は零である。それから、左と右のエッジは閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の２つの非零のスパイクからそれぞれ検出される。左のエッジを計算するために、重心距離ＣＤleftが、以下の式に従って、ピクセル列Ｘleftから開始して、閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左のスパイクから計算される。
【００５２】
【数６】
【００５３】
ここで、ｘiは勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左のスパイク内のｉ番目のピクセル列のピクセル列番号、ｉは１から閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左のスパイクの幅まで反復され、Ｘleftは、値が零（０）から系の雑音に基づいて経験的に定められた閾値だけ異なっている勾配曲線∇Ｄ（ｘ）上の値に対応している画素列である。つぎに、閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左のエッジがＸleft＋ＣＤleftと等しくなるように定められる。
【００５４】
右のエッジを計算するために、重心距離ＣＤrightが、以下の式に従って、ピクセル列Ｘrightから開始して、閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の右のスパイクから計算される。
【００５５】
【数７】
【００５６】
ここで、ｘjは勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の右のスパイク内のｊ番目のピクセル列のピクセル列番号、ｊは１から閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の右のスパイクの幅まで反復され、Ｘrightは、値が零（０）から系の雑音に基づいて経験的に定められた閾値だけ異なっている勾配曲線∇Ｄ（ｘ）上の値に対応している画素列である。次に、閾値が適用された勾配曲線の右のエッジがＸright＋ＣＤrightと等しくなるように定められる。
【００５７】
閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左と右のエッジがいったん計算されると、識別された左と右のエッジの中間点が計算され、それによって差分画像フレーム内のポインタの位置が求められる。
【００５８】
各差分画像フレーム内のポインタの位置が求められた後、コントローラ１２０は、Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等の米国特許明細書第６，８０３，９０６号に記載されているような公知の方法で三角測量を使用して表示表面２４に対する、（ｘ、ｙ）座標でのポインタの位置を計算するために２つの差分画像フレーム内のポインタの２つの位置を使用する。計算されたポインタ座標は次にコントローラ１２０によってＵＳＢケーブル３２を通してコンピュータ３０に送られる。コンピュータ３０は受信したポインタ座標を処理し、必要な場合は表示表面２４に表示されている画像がポインタの動作を反映するように、表示ユニットに出力される画像出力を更新する。このようにして、ポインタの表示表面２４との相互動作を書き込みまたは描画として記録したり、コンピュータ３０上で実行される１つまたは２つ以上のアプリケーションプログラムの実行の制御のために使用したりすることができる。
【００５９】
対話型入力装置の起動時に実行されるベゼルを探す手続き中に、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）、Ｂretro_B（ｘ）、Ｂdark_T（ｘ）、およびＢdark_B（ｘ）を求めるために、各画像センサに対して校正手続きが実行される。各校正手続き中に、校正画像の対が対応する画像センサ７０によって取り込まれる。対のうちの一方の校正画像は画像センサに付属しているＩＲ光源８２がオンの時に取り込まれ、対のうち他方の校正画像は画像センサに付属しているＩＲ光源８２がオフの時に取り込まれる。それから、２つの校正画像に対して校正差分画像を構成するように減算処理が行われ、周辺照明による偽像が取り除かれる。それから校正差分画像の対象の画素行（再帰反射バンド１０２を表わす明るい帯１６０を構成している画素行）が求められる。
【００６０】
この処理時に、校正差分画像の水平方向の強度プロファイルを生成するために、校正差分画像の各画素行の画素値の合計が計算される。それから、勾配フィルタが水平強度プロファイルに適用される。勾配フィルタは、水平強度プロファイルの２次微分の絶対値を入力とし、１６点ガウスフィルタを用いて結果を平滑化する。それから、最大面積を有している領域を検出するために、ピーク値の５０％よりも大きい値を有しているデータの各領域が調べられる。それから、領域の中間点が中心ピクセル行と指定される。水平強度プロファイルの最初と最後の８０個の画素行は、照明偽像と外部赤外光源の影響を減少させるために、この処理では使用されない。
【００６１】
それから校正差分画像の各画素列が明るい帯１６０に該当する内部の画素を求めるために処理される。最初に、２つの画像センサ７０の位置は未知であり、そのため任意の処理方向が選択される。本実施形態においては、校正差分画像の画素列が左から右へ処理される。各画素列の処理中に、画素列に対する画素データの小さいスライスが中心画素行の位置に基づいて取られる。本実施形態では、スライスは中心画素行を中心として１００個の画素行を有している。各画像スライスは、強度と幅において再帰反射バンド１０２を近似するために使用されるガウスモデルとの相互相関が求められる。相互相関の結果によって、ベゼルの再帰反射バンド１０２を表わす校正差分画像の明るい帯１６０が特定される。この相関は、明るい帯１６０をさらに明確にし、雑音を低減するために、ＩＲ光源８２がオンで取り込まれた校正画像と乗算される。
【００６２】
その後、各画素列について、ピーク探索アルゴリズムが複数のピークの位置を求めるために結果として得られた画素列データに適用される。ピークが１つ見つかると、ベゼルの再帰反射バンド１０２と表示表面２４内でのその反射との、画素列上での区別が不可能であるとみなされる。ピークが２つ見つかると、ベゼルの再帰反射バンド１０２と画素表面２４内でのその反射とを画素列内で見ることができ、区別できるとみなされる。ピークが２つ見つかった各画素列について、再帰反射バンドを表わす明るい帯１６０の幅と表示表面２４内の再帰反射バンド１０２の反射を表わす帯とが、検出された複数のピークを囲む立ち下がりと立ち上がりのエッジを見つけることによって求められる。画素列内の明るい帯１６０幅がわかると、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）、Ｂretro_B（ｘ）を推定することができる。明るい帯１６０の幅から、上側の暗い帯１６２が明るい帯１６０のすぐ上方で、明るい帯の幅と概ね等しい幅を有するものとして求められる。ベゼルの線Ｂdark_B（ｘ）はベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）と一致するので、ベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）も推定することができる。
【００６３】
次に、最初の１５０個と最後の１５０個の画素列について画素列データの強度を調べることによって、ベゼルの最初と最後の画素列が求められる。閾値よりも小さい値を有する最初の１５０個の画素列内の最も内側の画素列がベゼルの始点であると判断され、閾値よりも小さい値を有する最後の１５０個の画素列内の最も内側の画素列がベゼルの終点であると判断される。
【００６４】
ベゼルの始点と終点が見つかった後、明るい帯１６０の複数の画素が画素列ごとに互いに近接していることを確認する連続性チェックが実行される。このチェック時に、隣接している画素列内の明るい帯１６０の複数の画素が、画素間の距離がスパイクを示す閾値の距離を超えているかどうか判定するために比較される。検出された各スパイクについて、スパイク領域の対向している側の明るい帯１６０の複数の画素が補間され、補間された値がスパイクの複数の画素を置き換えるのに使用される。この処理は、画像センサの露出過多やベゼルの隠れが原因の、明るい帯１６０の中の隙間を埋めるだけではなく、誤って特定されたベゼルの点を平滑にする。
【００６５】
次に、結果として得られた画像の右側と左側の明るい帯１６０の幅が調べられる。明るい帯の幅が最も狭い、結果として得られた画像の側は、画像センサ７０から最も離れているベゼルの部分を表していると考えられる。次に、各画素列の中の明るい帯の複数の画素を求める手続きと前述の連続性チェックが再度実行される。この第２のパスでは、画像データが処理される方向は、画像センサ７０のベゼルに対する位置に基づいている。画像センサ７０に最も近いベゼルの一部を表している画像データが最初に処理される。その結果、第２のパスでは、前述のように、結果の画像の画素列は、表示表面２４の左下の角の位置の画像センサ７０については左から右へ、表示表面２４の右下の角の位置の画像センサ７０については右から左へと処理される。この第２のパスでは、ピーク検索アルゴリズムは、予測されたベゼル線Ｂretro_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）とに対応しているピクセル列データを中心に実行される。
【００６６】
ＩＲ ＬＥＤ ８２ａと８２ｂの前述の出射角度は例であって、当業者は出射角度を変更してもよいことを理解するであろう。さらに、１つまたは２つ以上のＩＲ光源８２が３つ以上のＩＲ ＬＥＤを備えてもよい。ＩＲ ＬＥＤの数と構成を、表示表面２４とそのためベゼルの大きさと寸法形状に応じて、特定の環境に合うように変えてもよい。
【００６７】
たとえば、望むならば、ＩＲ光源８２は、異なる出射角度のＩＲ ＬＥＤを有する代わりに、各々が同じ出射角度を有しておりベゼルの対応している部分を照明する働きをする一連の、離れて位置している複数の表面実装ＩＲ ＬＥＤを撮像組み立て品６０の近くに有していてもよい。これらのＬＥＤの出力を、ベゼルの遠くの部分に対応しているＩＲ ＬＥＤについては、ベゼルの近くの部分に対応しているＩＲ ＬＥＤの出力に比べて増大させて、ベゼルを概ね均等に照明することができる。公知のように、市販の表面実装ＩＲ ＬＥＤは、半球内の全ての方向に光を放射する準ランベルト方向性パターンを有している。その結果、そのようなＩＲ ＬＥＤによって放射される照明は、ベゼル全体を通過することになる。無駄な照明の量を減少させるために、表面実装ＩＲ ＬＥＤが用いられる場合、１つまたは２つ以上のＩＲ ＬＥＤに図１３から１８に示しているような調整されたレンズ３００を嵌めることができる。調整済みのレンズ３００は、照明のｚ成分が減少して、より多くの照明がベゼルに当たるようにＩＲ ＬＥＤの出力の形を定めるように構成されている（つまり扇状パターンの光放射）。これは、光軸に近い照明光線の屈折と光軸から外れている照明光線の全反射（ＴＩＲ）とを利用することによって実現される。
【００６８】
本実施形態の調整済みレンズ３００は、たとえばＰＣ、ＰＭＭＡ、Ｚｅｏｎｏｒなどの成形されている、光学的に実質的に透明なプラスチックで作られている。レンズ３００のボディ３０２は、ＩＲ ＬＥＤ３０６を受け入れる概ね半球形の凹部３０４を有している。ＩＲ ＬＥＤ３０６は、レンズ３００の光軸の線上に中心が一致するように配置されている。レンズボディ３０２は、ＴＩＲ構成部品と屈折構成部品とを実現するように構成されており、５つの光学的に能動的な表面を有している。レンズボディ３０２の屈折構成部品は同じ光軸を有している概ね放物線状の表面３１０と３１２とを有している。放物線状表面３１０は、凹部３０４を横断している。放物線状表面３１２は、レンズボディ３０２の遠方端部上に設けられている。ＩＲ ＬＥＤ３０６によって放射された光軸に近い照明光線は、レンズボディ３０２の放物線状表面３１０を通過し、レンズ３００から出射して光軸に近い照明光線が光軸ＯＡに概ね平行にz方向に進行するように放物線状表面３１２によって屈折させられる。
【００６９】
レンズボディ３０２のＴＩＲ構成部品は、３つの表面３２０、３２２、および３２４を有している。ＩＲ ＬＥＤ ３０６から放射された光軸から外れた照明光線は、レンズボディ３０２の表面３２０を通過し、照明光線がレンズ３００の遠方端部３２４から出射して、光軸ＯＡに概ね平行にｚ方向に進行するようにレンズボディの表面３２２による全反射によって方向が変更される。表面３２２は、概ね回転放物線状である。表面３２４ばかりでなく表面３１０と３１２も概ね回転対称ではなく、偶数の次数の２次元多項式によって構成が表されている。
【００７０】
図からわかるように、レンズ３００から出射した照明は、垂直のｚ方向に平行にされており、光軸ＯＡに沿って水平方向に発散している。レンズ構成は、所望のビーム形状となるように、両方の方向に、完全に平行にするか平行化の程度つまり発散の程度を制御するかを自由に設定することができる。その結果、レンズ３００はベゼルの上を通過して表示表面２４に向かう放射された照明の量を減少させて、ベゼルに照射される照明を増加させるように、照明を集中させる。
【００７１】
当業者は、レンズ３００の構成が、表示表面２４と、したがってベゼルの大きさに依存して変わることを理解するであろう。望むならば、ベゼルの上を通過したり表示表面２４に向けられたりしている複数のＩＲ ＬＥＤから出射された光の量を減少させるために、レンズ３００を、異なる出射角度を有する複数のＩＲ ＬＥＤと共に使用してもよい。赤外線照明源を説明したが、当業者は他の照明源を使用してもよいことを理解するであろう。たとえば、照明源は白熱電球または他の適切な光源であってもよい。使用される照明源とは関係なく、出射した照明は、鏡状の表面や集光装置を使用してレンズに間接的に向けられてもよい。
【００７２】
表示表面と相互作用するポインタを使用するのではなく、図１２に示されている、ボディ２００、ボディ２００の一方の端部にあるペン先組み立て品２０２、およびボディ２００の他方の端部にあるペン先組み立て品２０４を有するペンツールＰを対話型入力装置２０と共に使用することができる。ペンツールＰが表示表面２４の近く移動させられると、表示表面に対する、（ｘ、ｙ）座標でのその位置が受動ポインタを参照して前述したのと同じように計算される。しかし、ペンツールＰが表示表面２４に接触させられる方法に応じて、ペンツールＰは表示表面２４に対するペンツールの動作を解釈するために使用されるモード情報を出力してもよい。上記の種類の典型的なペンツールが、２００８年５月９日に出願され、アルバータ州カルガリーのＳＭＡＲＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＵＬＣに譲渡されており、内容が参照によって本明細書に援用される「対話型入力装置とそのためのベゼル(Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｂｅｚｅｌ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ)」という名称の、Ｈａｎｓｅｎ他の米国特許出願第１２／１１８，５４５号に記載されている。
【００７３】
前述の実施形態では、ＤＳＰユニット２６は、ペンツールＰが出力した変調された信号を受信するためにアンテナ１３６と無線受信機１３８とを有するものとして示されている。その代わりに、各撮像組み立て品６０はペンツールＰが出力する変調された信号を受信するためにアンテナと無線受信機を有していてもよい。この場合、２つの撮像組み立て品によって受信された変調された信号はＤＳＰユニット２６に画像フレームと共に送信される。ペンツールＰは、ペンツールＰによって出力された信号が有線接続を通して１つまたは２つ以上の撮像組み立て品６０、ＤＳＰユニット２６、または１つまたは２つ以上の撮像組み立て品に送信されるように、組み立て品２２またはＤＳＰユニット２６につながれていてもよい。
【００７４】
前述の実施形態においては、各ベゼル部分４０〜４４は、異なる反射特性、つまり再帰反射特性とＩＲ放射吸収特性とを有する一対のバンドを有するものとして示されている。当業者は、バンドの順番を逆にしてもよいことを理解するであろう。また、異なる反射特性を有しているバンドを採用してもよい。たとえば、再帰性反射バンドを使用するのではなく、高反射材料から構成されているバンドを使用してもよい。あるいは、異なるまたは交番している反射特性を有している３つ以上のバンドを有しているベゼル部分を使用してもよい。たとえば、各ベゼル部分は２つまたは３つ以上の再帰性反射バンドと２つまたは３つ以上の放射吸収バンドとを交互に配置して有していてもよい。その代わりに、１つまたは２つ以上の再帰性反射バンドを高反射性バンドに置き換えてもよい。
【００７５】
望むならば、表示表面自体によって反射され、それから２つの撮像組み立て品６０の２つの画像センサ７０に向けられる光の量を制御するために各ベゼル部分の傾きを調整することができる。
【００７６】
フレーム組み立て品は、表示ユニットに取り付けられていると説明したが、当業者はフレーム組み立て品は他の構成を取ってもよいことを理解するであろう。たとえば、フレーム組み立て品はベゼル３８と一体化されていてもよい。望むならば、組み立て品２２は表示表面２４を覆うそれ自体のパネルを有していてもよい。この場合、表示表面２４上に表示された画像がパネルを通してはっきりと見えるように、パネルがかなり透明な材料で構成されていることが好ましい。組み立て品は、もちろん前面または背面投影装置と共に使用し、コンピュータ生成画像が投影される基板を囲むことができる。
【００７７】
撮像組み立て品を表示表面の下部の角に隣接しているコーナー部品に収容されていると説明したが、当業者は撮像組み立て品が表示表面に対して異なる位置に配置されていてもよいことを理解するであろう。また、ツールトレイ部分は必要ではなく、ベゼル部分に置き換えてもよい。
【００７８】
対話型入力装置２０の動作を、表示表面２４の近くに配置された１つのポインタまたはペンツールＰを参照して説明したが、対話型入力装置２０は、タッチ表面の近くの複数のポインタ／ペンツールの存在を、各ポインタが複数の画像センサによって取り込まれた画像フレーム内に現れるときに検出できてもよいことを当業者は理解するであろう。
【００７９】
好適な実施形態を説明したが、添付の特許請求の範囲によって定まる本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、さまざまな変形や修正が可能なことを当業者は理解することであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対話型入力装置と、該対話型入力装置のための照明組み立て品とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザが能動ポインタ（光、音、または他の信号を放射するポインタなど）、受動ポインタ（指、円筒、他の物体など）、またはたとえばマウスやトラックボールなどの他の適切な入力装置を使用してアプリケーションプログラムに入力できるようにする対話型入力装置が公知である。この対話型入力装置には、参照によってその内容が援用される本出願の譲受人であるカナダ、アルバータ州、カルガリーのＳＭＡＲＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＵＬＣに譲渡された特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、および特許文献８と特許文献９に開示されているようなポインタ入力を登録するためにアナログ抵抗技術またはマシン・ビジョン技術を採用しているタッチパネルを有するタッチ装置、ポインタ入力を登録するために電磁技術、容量技術、音声技術、または他の技術を採用しているタッチパネルを有しているタッチ装置、タブレットパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップＰＣ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、および他の同様の装置が含まれるがこれらには限定されない。
【０００３】
前述の援用されるＭｏｒｒｉｓｏｎ等の特許文献５は、コンピュータ生成画像が表示されているタッチ表面とのポインタの相互作用を検出するマシン・ビジョンを用いているタッチ装置を開示している。長方形のベゼルつまり枠がタッチ表面を囲み、デジタルカメラを枠の角の位置で支持する。これらのデジタルカメラは、概ねタッチ表面全体を含んでおり見渡している重なった複数の視野を有している。これらのデジタルカメラは、タッチ表面を見渡している画像を異なる位置から取得し、画像データを生成する。デジタルカメラによって取得された画像データは、取得された画像データ内にポインタが存在するかどうかを判断するためにオンボードデジタルシグナルプロセッサによって処理される。取り込まれた画像データ内にポインタが存在すると判断されると、デジタルシグナルプロセッサはポインタの特徴データをマスタコントローラに送り、それに対して、マスタコントローラは、ポインタの特徴データを処理し、三角測量を使用してタッチ表面に対する、（ｘ，ｙ）座標で表されているポインタの位置を求める。ポインタ座標データは、１つまたは２つ以上のアプリケーションプログラムを実行するコンピュータに送られる。コンピュータはポインタ座標データを使用して、タッチ表面上に表示されているコンピュータが生成した画像を更新する。そのため、タッチ表面上へのポインタの接触は、書き込みや描画として記録したり、コンピュータによって実行されるアプリケーションプログラムの実行を制御するのに使用したりすることができる。
【０００４】
Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等の特許文献９は、タッチ表面へのポインタ接触に応答して生成されたポインタ位置データがタッチ表面へ接触するのに使用されたポインタの種類に従って処理できるように、タッチ表面への接触に使用された受動ポインタを区別するタッチ装置と方法とを開示している。タッチ装置は、受動ポインタに接触させられるタッチ表面と、概ねタッチ表面に沿った視野を有している少なくとも１つの撮像装置を含んでいる。少なくとも１つのプロセッサが少なくとも１つの撮像装置と通信し、タッチ表面への接触に使用されたポインタの種類とポインタが接触したタッチ表面上の位置とを求めるために少なくとも１つの撮像装置によって取得された画像を分析する。求められたポインタの種類とポインタが接触したタッチ表面上の位置とが、コンピュータによって実行されるアプリケーションプログラムの実行を制御するためにコンピュータによって使用される。
【０００５】
タッチ表面への接触に使用されたポインタの種類を判定するために、一実施形態では、さまざまなポインタを区別するために成長曲線法が採用される。この方法では、取得された各画像内の画素の各行に沿った合計を計算し、それによって、取得された画像の行の次元に等しい数の点を有している１次元プロファイルを生成することによって水平強度プロファイル（ＨＩＰ）が構成される。次に、ＨＩＰから累積和を構成することによって、成長曲線がＨＩＰから生成される。
【０００６】
受動タッチ装置は、能動タッチ装置に対していくつかの利点があり、また非常に良好に動作するが、タッチ装置と共に能動ポインタと受動ポインタの両方を使用することによって、プロセッサ数とプロセッサ負荷の少なくとも一方が少ない、より直感的な入力様式が実現される。
【０００７】
複数の入力様式を有しているカメラベースのタッチ装置が検討されてきた。たとえば、Ｏｇａｗａの特許文献１０は、ポインタまたは指を使用した座標入力を可能にするカメラベースの座標入力装置を開示している。座標入力装置は、表示画面の左上と右上の角に位置している１対のカメラを有している。各カメラの視野は、対角線方向に対向している表示画面の角まで表示画面に平行に延びている。複数の赤外線発光ダイオードが、各カメラの撮像レンズの近くに配置され、表示画面の周囲の領域を照明する。外形枠が表示画面の３つの辺に設けられている。幅の狭い再帰反射テープが外形枠上の表示画面の近くに配置されている。黒い非反射反射テープが、再帰反射テープに沿って、そして再帰反射テープに接触して外形フレームに取り付けられている。再帰反射テープは赤外線発光ダイオードからの光を反射して、反射光を強い白色信号として検知できるようにする。ユーザの指が表示画面の近くに位置すると、指は再帰反射テープの画像上に陰として現れる。
【０００８】
２つのカメラからの複数の画像信号は制御回路に入力され、制御回路は再帰反射テープの白色の画像と外形枠との間の境界を検出する。境界に近い白色の画像の複数の画素の水平線が選択される。複数の画素からなる水平線は、ユーザの指が表示画面に接触している位置に関する情報を含んでいる。制御回路はタッチ位置の座標を求め、それから座標値はコンピュータに送信される。
【０００９】
再帰反射ペン先を有しているペンが表示画面に接触すると、それから反射された光は白色信号として登録するのに十分に強い。結果として得られた画像は、再帰反射テープの画像からは区別されない。しかし、結果として得られた画像は、黒いテープの画像からは容易に区別される。この場合は、外形枠の境界に近い黒い画像の複数の画素からなる線が選択される。複数の画素の線の信号はペンが表示画面に接触した位置に関する情報を含んでいる。制御回路は、ペンのタッチ位置の座標値を求め、座標値はコンピュータに送信される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許明細書第５，４４８，２６３号
【特許文献２】米国特許明細書第６，１４１，０００号
【特許文献３】米国特許明細書第６，３３７，６８１号
【特許文献４】米国特許明細書第６，７４７，６３６号
【特許文献５】米国特許明細書第６，８０３，９０６号
【特許文献６】米国特許明細書第７，２３２，９８６号
【特許文献７】米国特許明細書第７，２３６，１６２号
【特許文献８】米国特許明細書第７，２７４，３５６号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００４／０１７９００１号
【特許文献１０】米国特許明細書第７，２０２，８６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１０は２つの受動ポインタ間の差を求めることができるが、特許文献１０の装置には再帰反射テープによって反射された照明を隠す指を検出する場合に欠点がある。特許文献１０の装置の寸法形状では再帰反射テープが最適に動作することができず、その結果、再帰反射テープの白色画像は、その長さにわたって強度が変化することがある。複数の発光ダイオードを互いに分離して配置し、各発光ダイオードには外形枠の一部を照明する役割を持たせることが考えられた。この場合、さまざまな発光ダイオードの出力は、発光ダイオードが外形フレームの近くの部分を照明する役割があるのか、遠くの部分を照明する役割があるのかによって調整された。理解されるように、対話型入力装置用の改良された照明構成が必要である。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、新規の対話型入力装置と、その装置のための新規の照明組み立て品とを少なくとも提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、一態様において、各々が異なる出射角度を有し、放射を対象領域に向ける少なくとも２つの近接している放射源を有する照明組み立て品が提供される。
【００１４】
一実施態様において、少なくとも２つの放射源は、対象領域の画像を取り込む対話型入力装置の撮像組み立て品に隣接して配置されている。少なくとも２つの放射源の各々は、撮像組み立て品の中心線の近くに配置されている。少なくとも２つの放射源は、撮像組み立て品上に配置されているボード上に取り付けられている。ボードは撮像組み立て品が覗く開口を内部に有している。放射源は開口の反対の側でボードに取り付けられている。狭い出射角度を有している放射源は撮像組み立て品の視野内に配置されている。シールドが、狭い出射角度を有している放射源からの迷光が撮像組み立て品に当たるのを防いでいる。
【００１５】
他の実施態様において、レンズが複数の放射源の少なくとも１つに付属している。レンズは、照明が対象領域に入る前に、付属している放射源によって放射された照明の形を定める。レンズは、光軸から外れている複数の照明光線の方向を変更する反射構成要素と、光軸に近い複数の照明光線の方向を変更する屈折部品とを実現するように形作られている。
【００１６】
他の態様によれば、準ランベルト方向性パターン照明を放射する少なくとも１つの放射源と、選択された軸線に沿って発散する複数の照明光線を減少させるように放射源によって放射された照明の形を設定する、放射源に付属しているレンズとを有する照明組み立て品が提供される。
【００１７】
さらに他の態様によれば、反射ベゼルによって少なくとも部分的に囲まれている対象領域の画像を取り込む少なくとも１つの撮像装置と、各々が異なる出射角度を有しており、放射を対象領域に向ける少なくとも２つの放射源とを有する対話型入力装置が提供される。
【００１８】
以降では、添付の図面を参照して実施形態をより完全に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】対話型入力装置の斜視図である。
【図２】図１の対話型入力装置の模式的な前部立面図である。
【図３】図１の対話型入力装置の一部を構成している撮像組み立て品のブロック図である。
【図４】図３の撮像組み立て品の一部を構成している２つの発光ダイオードを有している電流制御部・ＩＲ光源のブロック図である。
【図５】ＩＲ光源の側部立面図である。
【図６】ＩＲ光源の透視図である。
【図７】ＩＲ光源によって放射された照明の出射角度を示す模式図である。
【図８】図１の対話型入力装置の一部を構成しているベゼル部分の一部の前部立面図である。
【図９】図１の対話型入力装置の一部を構成しているデジタルシグナルプロセッサのブロック図である。
【図１０ａ】図３の撮像組み立て品によって取り込まれた画像フレームの図である。
【図１０ｂ】図３の撮像組み立て品によって取り込まれた画像フレームの図である。
【図１０ｃ】図３の撮像組み立て品によって取り込まれた画像フレームの図である。
【図１１ａ】図１０ａの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark値、ＶＩＰretro値、およびＤ（ｘ）値のプロットである。
【図１１ｂ】図１０ｂの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark値、ＶＩＰretro値、およびＤ（ｘ）値のプロットである。
【図１１ｃ】図１０ｃの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark値、ＶＩＰretro値、およびＤ（ｘ）値のプロットである。
【図１２】図１の対話型入力装置と共に使用されるペンツールの側部立面図である。
【図１３】ＩＲ光源の発光ダイオードと共に使用されるレンズの側部立面図である。
【図１４】図１３のレンズの前部立面図である。
【図１５】図１３の線１５に沿った断面図である。
【図１６】図１３の線１６に沿った断面図である。
【図１７】図１３のレンズの等角図である。
【図１８】図１３のレンズが嵌められている発光ダイオードが放射した光の経路を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ここで図１と２を参照すると、ユーザが「インク」などの入力をアプリケーションプログラムに対して行うことができるようにする対話型入力装置が図示されており、全体が参照番号２０によって識別されている。本実施形態では、対話型入力装置２０は、たとえばプラズマテレビ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、フラットパネル表示装置、陰極線管などの表示ユニット（不図示）に接続され、表示ユニットの表示表面２４を囲んでいる組み立て品２２を有している。組み立て品２２は表示表面２４の近くの対象領域に移動させられたポインタを検出するためにマシン・ビジョンを使用し、少なくとも１つのデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ユニット２６と複数の通信線２８を通して通信する。通信線２８は、シリアルバス、パラレルバス、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）接続、または他の適切な有線接続で実現することができる。一方、ＤＳＰユニット２６は、１つまたは２つ以上のアプリケーションプログラムを実行するコンピュータ３０とＵＳＢケーブル３２を通して通信する。あるいは、ＤＳＰユニット２６は、パラレルバス、ＲＳ−２３２接続、イーサネット（登録商標）接続などの他の有線接続を通してコンピュータ３０と通信したり、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ、ＺｉｇＢｅｅ、ＡＮＴ、ＩＥＥＥ８０２．１５．４、Ｚ−Ｗａｖｅなどの適切な無線プロトコルを使用して無線接続を通してコンピュータ３０と通信したりしてもよい。コンピュータ３０はＤＳＰユニット２６を通して受信した組み立て品２２の出力を処理し、表示表面２４に表示された画像がポインタ動作を反映するように表示ユニットに出力される画像データを調整する。このようにして、組み立て品２２、ＤＳＰユニット２６、およびコンピュータ３０は、表示表面２４の近くのポインタ動作を書き込みや描画として記録したり、コンピュータ３０によって実行される１つまたは２つ以上のアプリケーションプログラムの実行を制御するのに使用したりできるようにする。
【００２１】
組み立て品２２は、表示ユニットに一体化されている、または取り付けられて、表示表面２４を囲むフレーム組み立て品を有している。フレーム組み立て品は、３つのベゼル部分４０〜４４、４つのコーナー部品４６、およびツールトレイ部分４８を有している。ベゼル部分４０、４２は表示表面２４の対向している側縁に沿って延びているのに対して、ベゼル部分４４は表示表面２４の上部縁に沿って延びている。ツールトレイ部分４８は、表示表面２４の下部縁に沿って延び、１つまたは２つ以上の作動しているペンツールＰを支持する。表示表面２４の左上の角と右上の角に隣接している２つのコーナー部品４６は、ベゼル部分４０と４２をベゼル部分４４に結合している。表示表面２４の左下の角と右下の角に隣接している２つのコーナー部品４６は、ベゼル部分４０と４２をツールトレイ部分４８に結合している。本実施形態では、表示表面２４の左下の角と右下の角に隣接している２つのコーナー部品４６は、異なる位置から概ね表示表面２４全体を見渡す２つの撮像組み立て品６０を収容している。ベゼル部分４０〜４４は、それらの内側を向いた表面が２つの撮像組み立て品６０から見えるように向きが設定されている。
【００２２】
ここで、図３を参照すると、２つの撮像組み立て品６０の一方がわかりやく示されている。図からわかるように、撮像組み立て品６０は、ＢｏｏｗｏｎによってＢＷ２５Ｂというモデル番号で製造されている種類の８８０ｎｍレンズが取り付けられているＭＴ９Ｖ０２２というモデル番号でＭｉｃｒｏｎによって製造されている画像センサ７０を有している。レンズはＩＲ通過/可視光遮断フィルタをその上に有しており（不図示）、画像センサ７０から表示表面２４全体が見えるように視野が９８度の画像センサ７０を実現している。画像センサ７０は、Ｉ2Ｃシリアルバスを通して複数の通信線２８の１つを受け入れているコネクタ７２に接続されている。画像センサ７０は、画像センサ校正パラメータを記憶している電気的に消去可能なプログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）７４だけではなく、クロック（ＣＬＫ）受信部７６、直列変換器７８、および電流制御モジュール８０にも接続されている。クロック受信部７６と直列変換器７８はコネクタ７２にも接続されている。電流制御モジュール８０は、対象領域を照明する複数のＩＲ発光ダイオード（ＬＥＤ）または他の適切な１つまたは２つ以上の放射源と、付属している複数のレンズ組み立て品とを有している赤外線（ＩＲ）光源８２だけではなく電源８４とコネクタ７２にも接続されている。
【００２３】
クロック受信部７６と直列変換器７８は、低価格のケーブルを通したＤＳＰユニット２６との高速通信を可能にする低電圧差動信号方式（ＬＤＶＳ）を採用している。クロック受信部７６は、タイミング情報をＤＳＰユニット２６から受信し、画像センサ７０が画像フレームを取り込んで出力する速度を定めている複数のクロック信号を画像センサ７０に送る。画像センサ７０によって出力された各画像フレームは直列変換器７８によってシリアル化されて、コネクタ７２と複数の通信線２８とを通してＤＳＰユニット２６に出力される。
【００２４】
ここで、図４〜６を参照すると、電流制御モジュール８０とＩＲ光源８２とがより分りやすく示されている。図からわかるように、電流制御モジュール８０は、電源８４とＩＲ光源８２とに接続されているリニア電源レギュレータ８０ａを有している。電源レギュレータ８０ａは、フィードバック電圧８０ｂを、ＩＲ光源８２に同じく接続されている電流制御部・オン／オフスイッチ８０ｃから受け取る。
【００２５】
本実施形態のＩＲ光源８２は１対の市販の赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）８２ａと８２ｂをそれぞれ有している。ＩＲ ＬＥＤ ８２ａと８２ｂは、画像センサ７０の上方に配置されている基板８２ｃに取り付けられている。基板８２ｃは、画像センサ７０を周辺光と外部光源からの光とから遮るのを助け、また、対象領域とベゼル部分４０〜４４を遮られることなく見ることができるように画像センサ７０が見通せる長方形の開口８２ｄを内部に有している。各ＩＲＬＥＤは、画像センサの中心線の近くの画像センサ７０の反対の側に配置されている。ＩＲ ＬＥＤ８２ａは広角ビームＬＥＤで、約１２０°に等しい出射角度を有している。ＩＲ ＬＥＤ ８２ｂは、狭角ビームＬＥＤで、約２６°に等しい出射角度を有している。狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂは、狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂを画像センサ７０の前部に配置しているシールド８２ｅに取り付けられている。シールド８２ｅは狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂからの迷光が画像センサ７０に直接当たるのを防いでいる。
【００２６】
広ビームＩＲ ＬＥＤ ８２は、ＩＲ照明を対象領域のほぼ全体に放射する。狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂは、図７に示されているように、狭角ビームＩＲ ＬＥＤ ８２ｂによって放射されたＩＲ照明が表示表面２４の対向している対角線方向の角の位置において接触している２つのベゼル部分の複数の部分を向くように、狙いが定められている。このように、複数のベゼル部分が実質的に均等に照明されるように、ＩＲ光源８２から最も遠いベゼル部分４０〜４４の部分が、追加の照明を受けている。
【００２７】
図８は、ベゼル部分４０〜４４の１つのベゼル部分の内向きの表面１００の一部を示している。図からわかるように、内向きの表面１００は、概ね水平方向の複数の帯つまりバンドに分割されており、それらの各バンドは異なる光学的性質を有している。本実施形態では、ベゼル部分の内向きの表面１００は２つバンド１０２と１０４とに分割されている。表示表面２４に最も近いバンド１０２は再帰反射材料で構成されており、表示表面２４から最も遠いバンド１０４は、赤外（ＩＲ）放射吸収材料で構成されている。再帰反射材料の性質を最大限に利用するために、ベゼル部分４０〜４４は、それらの内向きの表面が表示表面２４に概ね垂直方向の平面内を延びるように向きが設定されている。
【００２８】
ここで図９を参照すると、ＤＳＰユニット２６が分りやく示されている。図からわかるように、ＤＳＰユニット２６は、直並列変換器１２６を通してコネクタ１２２と１２４に接続されているビデオポートＶＰを有している、たとえばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＤＳＰなどのコントローラ１２０を含んでいる。コントローラ１２０は、Ｉ2Ｃシリアルバススイッチ１２８を通して各コネクタ１２２、１２４にも接続されている。Ｉ2Ｃシリアルバススイッチ１２８はクロック１３０と１３２に接続されており、各々のクロックはコネクタ１２２、１２４のそれぞれ１つに接続されている。コントローラ１２０は、無線受信機１３８を介して外部アンテナ１３６と通信し、ＵＳＢケーブル３２を受け入れるＵＳＢコネクタ１４０と通信し、また揮発性および不揮発性のメモリを有しているメモリ１４２と通信する。クロック１３０と１３２と直並列変換器１２６も低電圧差動信号方式（ＬＤＶＳ）を同様に採用している。
【００２９】
対話型入力装置２０は、たとえばユーザの指、円柱、または他の適切な物体などの受動ポインタだけではなく表示表面２４の近くの２つの撮像組み立て品６０の視野内に移動させた能動ペンツールＰを検出することができる。説明を簡単にするために、受動ポインタを表示表面２４の近くに移動させたときの、対話型入力装置２０の動作を最初に説明する。
【００３０】
動作時に、コントローラ１２０はクロック１３０と１３２が複数の通信線２８を通して２つの撮像組み立て品６０に送信されるクロック信号を出力するように条件を設定する。各撮像組み立て品６０のクロック受信部７６は対応する画像センサ７０のフレームレートを設定するために複数のクロック信号を使用する。本実施形態では、コントローラ１２０は、各画像センサ７０のフレームレートが所望の画像フレーム出力速度の２倍になるようにクロック信号を生成する。コントローラ１２０は、Ｉ2Ｃシリアルバスを通して各撮像組み立て品６０の電流制御モジュール８０にも信号を供給する。それに応答して、各電流制御モジュール８０は、ＩＲ光源８２がオンしオフするように、ＩＲ光源８２を電源８４に接続し、それからＩＲ光源８２を電源８４から切断する。ＩＲ光源のオン／オフの切り換えのタイミングは、各画像センサ７０によって取り込まれた以降の画像フレームの各対について、ＩＲ光源８２がオンの時に１つの画像フレームが取り込まれ、ＩＲ光源８２がオフの時に１つの画像フレームが取り込まれるように制御される。
【００３１】
２つのＩＲ光源８２がオンの時には、２つのＩＲ光源の４つのＬＥＤは表示表面２４にわたる対象領域に赤外照明を放射する。ベゼル部分４０〜４４のＩＲ放射吸収バンド１０４に当たった赤外照明は、２つの撮像組み立て品６０には戻らない。ベゼル部分４０〜４４の再帰反射バンド１０２に当たった赤外照明は、２つの撮像組み立て品６０に戻る。前述のように、ＩＲ光源８２のＩＲ ＬＥＤの構成は、再帰反射バンド１０２がそれらの長さ全体にわたって概ね一様に照明されるように選択されている。その結果、ポインタが存在しない場合、各撮像組み立て品６０の画像センサ７０には、図１０ａに示されているように、ＩＲ放射吸収バンド１０４に該当している上側の暗い帯１６２と表示表面２４に該当している下側の暗い帯１６４との間に位置している長さ方向にわたって実質的に一様な強度を有している明るい帯１６０が見える。ポインタが表示表面２４の近くに移動し、２つのＩＲ光源８２から十分に離れていると、ポインタは再帰性反射バンド１０２から反射された赤外線照明を遮る。その結果、図１０ｂに示されているように、ポインタは、取り込まれた画像フレーム内の明るい帯１６０を遮断している暗い領域１６６として現れる。
【００３２】
前述したように、各撮像組み立て品６０の画像センサ７０によって出力される各画像フレームは、ＤＳＰユニット２６に送信される。ＤＳＰユニット２６が２つの撮像組み立て品６０から画像フレームを受信すると、コントローラ１２０は画像フレーム内のポインタの存在を検出するために画像フレームを処理し、ポインタが存在する場合には、三角測量を使用してポインタの、表示表面２４に対する位置を求める。ポインタの識別への不要な光の影響を低減するために、コントローラ１２０は、ポインタの存在を検出するために、画像フレーム内の光の強度ではなく画像フレーム内の光の不連続部分を計測する。一般に３つの不要な光、つまり、周辺光、表示ユニットからの光、および２つのＩＲ光源８２から放射され２つの撮像組み立て品６０の近くの物体によって散乱した赤外照明が存在する。理解されるように、ポインタが撮像組み立て品６０に近い場合、付属しているＩＲ光源８２によって放射された赤外線照明がポインタを直接照明し、その結果ポインタが画像フレーム内に取り込まれている再帰反射バンド１０２と同じほど、または再帰反射バンド１０２よりも明るくなることがある。その結果、ポインタは明るい帯１６０を中断している暗い領域として画像フレーム内に現れず、図１０ｃに示されているように、明るい帯１６０と上側と下側の暗い帯１６２と１６４とを横切って延びている明るい領域１６８として現れることになる。
【００３３】
コントローラ１２０は、対の撮像組み立て品６０の各々の画像センサ７０によって出力される連続している画像フレームを処理する。詳細には、１つの画像フレームが受信されると、コントローラ１２０は画像フレームをバッファに保存する。次の画像フレームが受信されると、コントローラ１２０は画像フレームをバッファに同様に保存する。利用可能な連続した画像フレームを使用して、コントローラ１２０は２つの画像フレームに減算処理を行い、差分画像フレームを構成する。２つの画像センサ７０のフレームレートが十分に高い場合、連続している画像フレームの周辺光のレベルは通常、顕著に変化することはなく、その結果、周辺光はかなり相殺され、差分画像フレーム内には現れない。
【００３４】
いったん差分画像フレームが生成されると、コントローラ１２０は差分画像フレームを処理し、ポインタが差分画像フレーム内に存在する確度を表わす複数の不連続性値を生成する。ポインタが表示表面２４の近くに存在しない場合、複数の不連続性値は高い。ポインタが表示表面２４の近くに存在している場合、複数の不連続性値のうちのいくつかが閾値未満になり、差分画像フレーム内のポインタの存在を容易に判断することができる。
【００３５】
各差分画像フレームに対して不連続性値を生成するために、コントローラ１２０は差分画像内の明るい帯１６０の上と下の縁を通常表わすベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）との間の差分画像フレームの各画素列に対して垂直強度プロファイル（ＶＩＰretro）を計算し、差分画像内の上側の暗いバンド１６２の上と下の縁を通常表わすベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）との間の差分画像フレームの各画素列に対してＶＩＰdarkを計算する。ベゼルの２つの線は以降で説明するように、対話型入力装置の起動時の校正中に実施されるベゼル探索手続きによって求められる。
【００３６】
各画素列に対するＶＩＰretroは、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）の間の画素列内のＮ個の画素の強度値Ｉを合計することによって計算される。Ｎの値は、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）との間の画素行の数として求められ、再帰反射バンド１０２の幅に等しい。ベゼルの線が差分画像フレームの画素を部分的に横切っている場合、その画素からの強度レベルの寄与はその画素がベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）の内部にどれだけ入っているかに比例して重み付けされる。各画素列のＶＩＰretroの計算時に、画素列内のベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）の位置は、以下のように表される整数成分Ｂi_retro_T（ｘ）、Ｂi_retro_B（ｘ）と端数成分Ｂf_retro_T（ｘ）、Ｂf_retro_B（ｘ）とに分解される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
それから、画素列についてのＶＩＰretroが、以下の式に従って、両縁の位置で適切な重み付けをして、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）とＢretro_B（ｘ）との間で画素列に沿ったＮ個の画素の強度値Ｉを合計することによって計算される。
【００３９】
【数２】
【００４０】
ここで、Ｎ＝（Ｂi_retro_B（ｘ）−Ｂi_retro_T（ｘ））、ｊは０からＮの範囲にあり、Ｉは両ベゼルの線の間の位置ｘでの強度である。
【００４１】
各画素列に対するＶＩＰretroは、ベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）の間の画素列内のＫ個の画素の強度値Ｉを合計することによって計算される。Ｋの値は、ベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）との間の画素行の数として求められ、ＩＲ放射吸収バンド１０４の幅に等しい。ベゼルの線が差分画像フレームの画素を部分的に横切っている場合、その画素からの強度レベルへの寄与はその画素がベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）の内部にどれだけ入っているかに比例して重み付けされる。各画素列のＶＩＰdarkの計算時に、画素列内のベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）の位置は、以下のように表される整数成分Ｂi_dark_T（ｘ）、Ｂi_dark_B（ｘ）と端数成分Ｂf_dark_T（ｘ）、Ｂf_dark_B（ｘ）とに分解される。
【００４２】
【数３】
【００４３】
各画素列についてのＶＩＰdarkが、以下の式に従って、両縁の位置で適切な重み付けをしてベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）の間で画素列に沿ったＫ個の画素の強度値Ｉを合計することによって同様に計算される。
【００４４】
【数４】
【００４５】
ここで、Ｋ＝（Ｂi_dark_B（ｘ）−Ｂi_dark_T（ｘ））、ｊは０からＮの範囲にある。
【００４６】
２つのＶＩＰは、対応する画素行の数（再帰反射領域についてはＮ、暗い領域についてはＫ）で除算することで実質的に正規化される。それから、各画素列についての不連続性値Ｄ（ｘ）が、ＶＩＰretroとＶＩＰdarkとの差を以下の式によって求めることによって計算される。
【００４７】
【数５】
【００４８】
図１１ａは、図１０ａの画像フレームの画素列について計算された正規化されたＶＩＰdark、ＶＩＰretro、およびＤ（ｘ）の値を示している。図からわかるように、この画像フレームにはポインタが存在せず、したがって不連続性値Ｄ（ｘ）は、画像フレームの全ての画素列に対して高いままである。図１１ｂは、図１０ｂの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark、ＶＩＰretro、およびＤ（ｘ）の値を示している。図からわかるように、Ｄ（ｘ）曲線は画像フレーム内のポインタの位置に該当している領域で低い値に減少している。図１１ｃは、図１０ｃの画像フレームの画素列について計算された、正規化されたＶＩＰdark、ＶＩＰretro、およびＤ（ｘ）の値を示している。図からわかるように、Ｄ（ｘ）曲線は同様に画像フレーム内のポインタの位置に該当している領域で低い値に減少している。
【００４９】
各差分画像フレームの複数の画素列の不連続性値Ｄ（ｘ）が一旦求められると、各画像フレームに対する結果のＤ（ｘ）曲線は、Ｄ（ｘ）曲線が、ポインタの存在を示す閾値未満に減少してかどうかが調べられ、減少している場合、ポインタの対向している側であるＤ（ｘ）曲線の左と右のエッジが検出される。特に、各差分画像フレーム内で左と右のエッジの位置を求めるために、Ｄ（ｘ）曲線の１次微分が勾配曲線∇Ｄ（ｘ）を構成するために計算される。Ｄ（ｘ）曲線がポインタの存在を示す閾値よりも減少している場合、結果の勾配曲線∇Ｄ（ｘ）はＤ（ｘ）曲線の傾斜によって構成されているエッジを表している負のピークと正のピークとが境界になっている領域を含むことになる。２つのピークとしたがって領域の２つの境界を検出するために、勾配曲線∇Ｄ（ｘ）はエッジ検出器の対象となる。
【００５０】
具体的には、閾値Ｔがまず勾配曲線∇Ｄ（ｘ）に適用され、各位置ｘについて勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の絶対値が閾値よりも小さい場合に、以下のように、勾配曲線∇Ｄ（ｘ）が零に設定される。
【００５１】
｜∇Ｄ（ｘ）｜＜Ｔの場合、∇Ｄ（ｘ）＝０
閾値を適用する手続き後、閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）はポインタの対向する側部を表わす負のスパイクと正のスパイクとを含んでおり、その他の部分は零である。それから、左と右のエッジは閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の２つの非零のスパイクからそれぞれ検出される。左のエッジを計算するために、重心距離ＣＤleftが、以下の式に従って、ピクセル列Ｘleftから開始して、閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左のスパイクから計算される。
【００５２】
【数６】
【００５３】
ここで、ｘiは勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左のスパイク内のｉ番目のピクセル列のピクセル列番号、ｉは１から閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左のスパイクの幅まで反復され、Ｘleftは、値が零（０）から系の雑音に基づいて経験的に定められた閾値だけ異なっている勾配曲線∇Ｄ（ｘ）上の値に対応している画素列である。つぎに、閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左のエッジがＸleft＋ＣＤleftと等しくなるように定められる。
【００５４】
右のエッジを計算するために、重心距離ＣＤrightが、以下の式に従って、ピクセル列Ｘrightから開始して、閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の右のスパイクから計算される。
【００５５】
【数７】
【００５６】
ここで、ｘjは勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の右のスパイク内のｊ番目のピクセル列のピクセル列番号、ｊは１から閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の右のスパイクの幅まで反復され、Ｘrightは、値が零（０）から系の雑音に基づいて経験的に定められた閾値だけ異なっている勾配曲線∇Ｄ（ｘ）上の値に対応している画素列である。次に、閾値が適用された勾配曲線の右のエッジがＸright＋ＣＤrightと等しくなるように定められる。
【００５７】
閾値が適用された勾配曲線∇Ｄ（ｘ）の左と右のエッジがいったん計算されると、識別された左と右のエッジの中間点が計算され、それによって差分画像フレーム内のポインタの位置が求められる。
【００５８】
各差分画像フレーム内のポインタの位置が求められた後、コントローラ１２０は、Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等の米国特許明細書第６，８０３，９０６号に記載されているような公知の方法で三角測量を使用して表示表面２４に対する、（ｘ、ｙ）座標でのポインタの位置を計算するために２つの差分画像フレーム内のポインタの２つの位置を使用する。計算されたポインタ座標は次にコントローラ１２０によってＵＳＢケーブル３２を通してコンピュータ３０に送られる。コンピュータ３０は受信したポインタ座標を処理し、必要な場合は表示表面２４に表示されている画像がポインタの動作を反映するように、表示ユニットに出力される画像出力を更新する。このようにして、ポインタの表示表面２４との相互動作を書き込みまたは描画として記録したり、コンピュータ３０上で実行される１つまたは２つ以上のアプリケーションプログラムの実行の制御のために使用したりすることができる。
【００５９】
対話型入力装置の起動時に実行されるベゼルを探す手続き中に、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）、Ｂretro_B（ｘ）、Ｂdark_T（ｘ）、およびＢdark_B（ｘ）を求めるために、各画像センサに対して校正手続きが実行される。各校正手続き中に、校正画像の対が対応する画像センサ７０によって取り込まれる。対のうちの一方の校正画像は画像センサに付属しているＩＲ光源８２がオンの時に取り込まれ、対のうち他方の校正画像は画像センサに付属しているＩＲ光源８２がオフの時に取り込まれる。それから、２つの校正画像に対して校正差分画像を構成するように減算処理が行われ、周辺照明による偽像が取り除かれる。それから校正差分画像の対象の画素行（再帰反射バンド１０２を表わす明るい帯１６０を構成している画素行）が求められる。
【００６０】
この処理時に、校正差分画像の水平方向の強度プロファイルを生成するために、校正差分画像の各画素行の画素値の合計が計算される。それから、勾配フィルタが水平強度プロファイルに適用される。勾配フィルタは、水平強度プロファイルの２次微分の絶対値を入力とし、１６点ガウスフィルタを用いて結果を平滑化する。それから、最大面積を有している領域を検出するために、ピーク値の５０％よりも大きい値を有しているデータの各領域が調べられる。それから、領域の中間点が中心ピクセル行と指定される。水平強度プロファイルの最初と最後の８０個の画素行は、照明偽像と外部赤外光源の影響を減少させるために、この処理では使用されない。
【００６１】
それから校正差分画像の各画素列が明るい帯１６０に該当する内部の画素を求めるために処理される。最初に、２つの画像センサ７０の位置は未知であり、そのため任意の処理方向が選択される。本実施形態においては、校正差分画像の画素列が左から右へ処理される。各画素列の処理中に、画素列に対する画素データの小さいスライスが中心画素行の位置に基づいて取られる。本実施形態では、スライスは中心画素行を中心として１００個の画素行を有している。各画像スライスは、強度と幅において再帰反射バンド１０２を近似するために使用されるガウスモデルとの相互相関が求められる。相互相関の結果によって、ベゼルの再帰反射バンド１０２を表わす校正差分画像の明るい帯１６０が特定される。この相関は、明るい帯１６０をさらに明確にし、雑音を低減するために、ＩＲ光源８２がオンで取り込まれた校正画像と乗算される。
【００６２】
その後、各画素列について、ピーク探索アルゴリズムが複数のピークの位置を求めるために結果として得られた画素列データに適用される。ピークが１つ見つかると、ベゼルの再帰反射バンド１０２と表示表面２４内でのその反射との、画素列上での区別が不可能であるとみなされる。ピークが２つ見つかると、ベゼルの再帰反射バンド１０２と画素表面２４内でのその反射とを画素列内で見ることができ、区別できるとみなされる。ピークが２つ見つかった各画素列について、再帰反射バンドを表わす明るい帯１６０の幅と表示表面２４内の再帰反射バンド１０２の反射を表わす帯とが、検出された複数のピークを囲む立ち下がりと立ち上がりのエッジを見つけることによって求められる。画素列内の明るい帯１６０幅がわかると、ベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）、Ｂretro_B（ｘ）を推定することができる。明るい帯１６０の幅から、上側の暗い帯１６２が明るい帯１６０のすぐ上方で、明るい帯の幅と概ね等しい幅を有するものとして求められる。ベゼルの線Ｂdark_B（ｘ）はベゼルの線Ｂretro_T（ｘ）と一致するので、ベゼルの線Ｂdark_T（ｘ）も推定することができる。
【００６３】
次に、最初の１５０個と最後の１５０個の画素列について画素列データの強度を調べることによって、ベゼルの最初と最後の画素列が求められる。閾値よりも小さい値を有する最初の１５０個の画素列内の最も内側の画素列がベゼルの始点であると判断され、閾値よりも小さい値を有する最後の１５０個の画素列内の最も内側の画素列がベゼルの終点であると判断される。
【００６４】
ベゼルの始点と終点が見つかった後、明るい帯１６０の複数の画素が画素列ごとに互いに近接していることを確認する連続性チェックが実行される。このチェック時に、隣接している画素列内の明るい帯１６０の複数の画素が、画素間の距離がスパイクを示す閾値の距離を超えているかどうか判定するために比較される。検出された各スパイクについて、スパイク領域の対向している側の明るい帯１６０の複数の画素が補間され、補間された値がスパイクの複数の画素を置き換えるのに使用される。この処理は、画像センサの露出過多やベゼルの隠れが原因の、明るい帯１６０の中の隙間を埋めるだけではなく、誤って特定されたベゼルの点を平滑にする。
【００６５】
次に、結果として得られた画像の右側と左側の明るい帯１６０の幅が調べられる。明るい帯の幅が最も狭い、結果として得られた画像の側は、画像センサ７０から最も離れているベゼルの部分を表していると考えられる。次に、各画素列の中の明るい帯の複数の画素を求める手続きと前述の連続性チェックが再度実行される。この第２のパスでは、画像データが処理される方向は、画像センサ７０のベゼルに対する位置に基づいている。画像センサ７０に最も近いベゼルの一部を表している画像データが最初に処理される。その結果、第２のパスでは、前述のように、結果の画像の画素列は、表示表面２４の左下の角の位置の画像センサ７０については左から右へ、表示表面２４の右下の角の位置の画像センサ７０については右から左へと処理される。この第２のパスでは、ピーク検索アルゴリズムは、予測されたベゼル線Ｂretro_T（ｘ）とＢdark_B（ｘ）とに対応しているピクセル列データを中心に実行される。
【００６６】
ＩＲ ＬＥＤ ８２ａと８２ｂの前述の出射角度は例であって、当業者は出射角度を変更してもよいことを理解するであろう。さらに、１つまたは２つ以上のＩＲ光源８２が３つ以上のＩＲ ＬＥＤを備えてもよい。ＩＲ ＬＥＤの数と構成を、表示表面２４とそのためベゼルの大きさと寸法形状に応じて、特定の環境に合うように変えてもよい。
【００６７】
たとえば、望むならば、ＩＲ光源８２は、異なる出射角度のＩＲ ＬＥＤを有する代わりに、各々が同じ出射角度を有しておりベゼルの対応している部分を照明する働きをする一連の、離れて位置している複数の表面実装ＩＲ ＬＥＤを撮像組み立て品６０の近くに有していてもよい。これらのＬＥＤの出力を、ベゼルの遠くの部分に対応しているＩＲ ＬＥＤについては、ベゼルの近くの部分に対応しているＩＲ ＬＥＤの出力に比べて増大させて、ベゼルを概ね均等に照明することができる。公知のように、市販の表面実装ＩＲ ＬＥＤは、半球内の全ての方向に光を放射する準ランベルト方向性パターンを有している。その結果、そのようなＩＲ ＬＥＤによって放射される照明は、ベゼル全体を通過することになる。無駄な照明の量を減少させるために、表面実装ＩＲ ＬＥＤが用いられる場合、１つまたは２つ以上のＩＲ ＬＥＤに図１３から１８に示しているような調整されたレンズ３００を嵌めることができる。調整済みのレンズ３００は、照明のｚ成分が減少して、より多くの照明がベゼルに当たるようにＩＲ ＬＥＤの出力の形を定めるように構成されている（つまり扇状パターンの光放射）。これは、光軸に近い照明光線の屈折と光軸から外れている照明光線の全反射（ＴＩＲ）とを利用することによって実現される。
【００６８】
本実施形態の調整済みレンズ３００は、たとえばＰＣ、ＰＭＭＡ、Ｚｅｏｎｏｒなどの成形されている、光学的に実質的に透明なプラスチックで作られている。レンズ３００のボディ３０２は、ＩＲ ＬＥＤ３０６を受け入れる概ね半球形の凹部３０４を有している。ＩＲ ＬＥＤ３０６は、レンズ３００の光軸の線上に中心が一致するように配置されている。レンズボディ３０２は、ＴＩＲ構成部品と屈折構成部品とを実現するように構成されており、５つの光学的に能動的な表面を有している。レンズボディ３０２の屈折構成部品は同じ光軸を有している概ね放物線状の表面３１０と３１２とを有している。放物線状表面３１０は、凹部３０４を横断している。放物線状表面３１２は、レンズボディ３０２の遠方端部上に設けられている。ＩＲ ＬＥＤ３０６によって放射された光軸に近い照明光線は、レンズボディ３０２の放物線状表面３１０を通過し、レンズ３００から出射して光軸に近い照明光線が光軸ＯＡに概ね平行にz方向に進行するように放物線状表面３１２によって屈折させられる。
【００６９】
レンズボディ３０２のＴＩＲ構成部品は、３つの表面３２０、３２２、および３２４を有している。ＩＲ ＬＥＤ ３０６から放射された光軸から外れた照明光線は、レンズボディ３０２の表面３２０を通過し、照明光線がレンズ３００の遠方端部３２４から出射して、光軸ＯＡに概ね平行にｚ方向に進行するようにレンズボディの表面３２２による全反射によって方向が変更される。表面３２２は、概ね回転放物線状である。表面３２４ばかりでなく表面３１０と３１２も概ね回転対称ではなく、偶数の次数の２次元多項式によって構成が表されている。
【００７０】
図からわかるように、レンズ３００から出射した照明は、垂直のｚ方向に平行にされており、光軸ＯＡに沿って水平方向に発散している。レンズ構成は、所望のビーム形状となるように、両方の方向に、完全に平行にするか平行化の程度つまり発散の程度を制御するかを自由に設定することができる。その結果、レンズ３００はベゼルの上を通過して表示表面２４に向かう放射された照明の量を減少させて、ベゼルに照射される照明を増加させるように、照明を集中させる。
【００７１】
当業者は、レンズ３００の構成が、表示表面２４と、したがってベゼルの大きさに依存して変わることを理解するであろう。望むならば、ベゼルの上を通過したり表示表面２４に向けられたりしている複数のＩＲ ＬＥＤから出射された光の量を減少させるために、レンズ３００を、異なる出射角度を有する複数のＩＲ ＬＥＤと共に使用してもよい。赤外線照明源を説明したが、当業者は他の照明源を使用してもよいことを理解するであろう。たとえば、照明源は白熱電球または他の適切な光源であってもよい。使用される照明源とは関係なく、出射した照明は、鏡状の表面や集光装置を使用してレンズに間接的に向けられてもよい。
【００７２】
表示表面と相互作用するポインタを使用するのではなく、図１２に示されている、ボディ２００、ボディ２００の一方の端部にあるペン先組み立て品２０２、およびボディ２００の他方の端部にあるペン先組み立て品２０４を有するペンツールＰを対話型入力装置２０と共に使用することができる。ペンツールＰが表示表面２４の近く移動させられると、表示表面に対する、（ｘ、ｙ）座標でのその位置が受動ポインタを参照して前述したのと同じように計算される。しかし、ペンツールＰが表示表面２４に接触させられる方法に応じて、ペンツールＰは表示表面２４に対するペンツールの動作を解釈するために使用されるモード情報を出力してもよい。上記の種類の典型的なペンツールが、２００８年５月９日に出願され、アルバータ州カルガリーのＳＭＡＲＴ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＵＬＣに譲渡されており、内容が参照によって本明細書に援用される「対話型入力装置とそのためのベゼル(Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｂｅｚｅｌ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ)」という名称の、Ｈａｎｓｅｎ他の米国特許出願第１２／１１８，５４５号に記載されている。
【００７３】
前述の実施形態では、ＤＳＰユニット２６は、ペンツールＰが出力した変調された信号を受信するためにアンテナ１３６と無線受信機１３８とを有するものとして示されている。その代わりに、各撮像組み立て品６０はペンツールＰが出力する変調された信号を受信するためにアンテナと無線受信機を有していてもよい。この場合、２つの撮像組み立て品によって受信された変調された信号はＤＳＰユニット２６に画像フレームと共に送信される。ペンツールＰは、ペンツールＰによって出力された信号が有線接続を通して１つまたは２つ以上の撮像組み立て品６０、ＤＳＰユニット２６、または１つまたは２つ以上の撮像組み立て品に送信されるように、組み立て品２２またはＤＳＰユニット２６につながれていてもよい。
【００７４】
前述の実施形態においては、各ベゼル部分４０〜４４は、異なる反射特性、つまり再帰反射特性とＩＲ放射吸収特性とを有する一対のバンドを有するものとして示されている。当業者は、バンドの順番を逆にしてもよいことを理解するであろう。また、異なる反射特性を有しているバンドを採用してもよい。たとえば、再帰性反射バンドを使用するのではなく、高反射材料から構成されているバンドを使用してもよい。あるいは、異なるまたは交番している反射特性を有している３つ以上のバンドを有しているベゼル部分を使用してもよい。たとえば、各ベゼル部分は２つまたは３つ以上の再帰性反射バンドと２つまたは３つ以上の放射吸収バンドとを交互に配置して有していてもよい。その代わりに、１つまたは２つ以上の再帰性反射バンドを高反射性バンドに置き換えてもよい。
【００７５】
望むならば、表示表面自体によって反射され、それから２つの撮像組み立て品６０の２つの画像センサ７０に向けられる光の量を制御するために各ベゼル部分の傾きを調整することができる。
【００７６】
フレーム組み立て品は、表示ユニットに取り付けられていると説明したが、当業者はフレーム組み立て品は他の構成を取ってもよいことを理解するであろう。たとえば、フレーム組み立て品はベゼル３８と一体化されていてもよい。望むならば、組み立て品２２は表示表面２４を覆うそれ自体のパネルを有していてもよい。この場合、表示表面２４上に表示された画像がパネルを通してはっきりと見えるように、パネルがかなり透明な材料で構成されていることが好ましい。組み立て品は、もちろん前面または背面投影装置と共に使用し、コンピュータ生成画像が投影される基板を囲むことができる。
【００７７】
撮像組み立て品を表示表面の下部の角に隣接しているコーナー部品に収容されていると説明したが、当業者は撮像組み立て品が表示表面に対して異なる位置に配置されていてもよいことを理解するであろう。また、ツールトレイ部分は必要ではなく、ベゼル部分に置き換えてもよい。
【００７８】
対話型入力装置２０の動作を、表示表面２４の近くに配置された１つのポインタまたはペンツールＰを参照して説明したが、対話型入力装置２０は、タッチ表面の近くの複数のポインタ／ペンツールの存在を、各ポインタが複数の画像センサによって取り込まれた画像フレーム内に現れるときに検出できてもよいことを当業者は理解するであろう。
【００７９】
好適な実施形態を説明したが、添付の特許請求の範囲によって定まる本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、さまざまな変形や修正が可能なことを当業者は理解することであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が異なる出射角度を有している、放射を対象領域内に向ける少なくとも２つの近接している放射源を有する、対話型入力装置用の照明組み立て品。
【請求項２】
前記の少なくとも２つの放射源は、前記対象領域の画像を取り込む前記対話型入力装置の撮像組み立て品に隣接して配置されている、請求項１に記載の照明組み立て品。
【請求項３】
前記の少なくとも２つの放射源の各々は、前記撮像組み立て品の中心線の近くに配置されている、請求項２に記載の照明組み立て品。
【請求項４】
前記の少なくとも２つの放射源は、前記撮像組み立て品上に配置されているボード上に取り付けられており、前記ボードは前記撮像組み立て品が見える開口を内部に有している、請求項３に記載の照明組み立て品。
【請求項５】
前記の少なくとも２つの放射源は前記開口の反対の側で前記ボードに取り付けられている、請求項４に記載の照明組み立て品。
【請求項６】
狭い出射角度を有している前記放射源は前記撮像組み立て品の視野内に配置されている、請求項５に記載の照明組み立て品。
【請求項７】
前記狭い出射角度を有している前記放射源からの迷光が前記撮像組み立て品に当たるのを防ぐシールドをさらに有する、請求項６に記載の照明組み立て品。
【請求項８】
前記対象領域はその複数の辺に沿って延びているベゼルを有しており、前記の少なくとも２つの放射源の出射角度は、前記ベゼルが、撮像された画像内で概ね均等に照明されるように見えるように選択される、請求項２から７のいずれか１項に記載の照明組み立て品。
【請求項９】
前記対象領域は概ね長方形であり、前記撮像組み立て品は、前記対象領域の角に隣接して配置されており、狭い出射角度を有している前記放射源は前記対象領域の概ね対角線方向の反対側の角に向いている、請求項８に記載の照明組み立て品。
【請求項１０】
前記の少なくとも２つの放射源の少なくとも１つに付属しているレンズをさらに有し、前記レンズは、前記照明が前記対象領域に入る前に、前記の付属している放射源によって放射された照明の形を定める、請求項１に記載の照明組み立て品。
【請求項１１】
前記レンズは、光軸から離れている複数の照明光線の方向を変更する反射構成部品と、光軸に近い複数の照明光線の方向を変更する屈折構成部品とを実現するように形作られている、請求項１０に記載の照明組み立て品。
【請求項１２】
前記反射構成部品は全反射構成部品である、請求項１１に記載の照明組み立て品。
【請求項１３】
前記レンズが各前記放射源に付属している、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の照明組み立て品。
【請求項１４】
前記屈折構成部品は前記レンズの前記光軸に沿って離れて位置する１対の概ね放物線状の表面を有している、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の照明組み立て品。
【請求項１５】
準ランベルト方向性パターン照明を放射する少なくとも１つの放射源と、
前記放射源に付属しており、選択された軸線に沿って発散する複数の照明光線を減少させるように前記放射源によって放射された前記照明の形を定めるレンズと、
を有する照明組み立て品。
【請求項１６】
前記レンズは、光軸から外れている複数の照明光線の方向を変更する反射構成部品と、光軸に近い複数の照明光線の方向を変更する屈折構成部品を実現するように形作られている、請求項１５に記載の照明組み立て品。
【請求項１７】
前記屈折構成部品は前記レンズの前記光軸に沿って離れて位置する１対の概ね放物線状の表面を有している、請求項１６に記載の照明組み立て品。
【請求項１８】
前記反射構成部品は全反射構成部品である、請求項１６または１７に記載の照明組み立て品。
【請求項１９】
複数の、離れて位置する放射源と、各前記放射源に付属しているレンズと、を有する、請求項１５から１８のいずれか１項に記載の照明組み立て品。
【請求項２０】
反射ベゼルによって少なくとも部分的に囲まれている対象領域の画像を取り込む少なくとも１つの撮像装置と、
各々が異なる出射角度を有している、放射を前記対象領域内に向ける少なくとも２つの放射源と、
を有する対話型入力装置。
【請求項１】
各々が異なる出射角度を有している、放射を対象領域内に向ける少なくとも２つの近接している放射源を有する、対話型入力装置用の照明組み立て品。
【請求項２】
前記の少なくとも２つの放射源は、前記対象領域の画像を取り込む前記対話型入力装置の撮像組み立て品に隣接して配置されている、請求項１に記載の照明組み立て品。
【請求項３】
前記の少なくとも２つの放射源の各々は、前記撮像組み立て品の中心線の近くに配置されている、請求項２に記載の照明組み立て品。
【請求項４】
前記の少なくとも２つの放射源は、前記撮像組み立て品上に配置されているボード上に取り付けられており、前記ボードは前記撮像組み立て品が見える開口を内部に有している、請求項３に記載の照明組み立て品。
【請求項５】
前記の少なくとも２つの放射源は前記開口の反対の側で前記ボードに取り付けられている、請求項４に記載の照明組み立て品。
【請求項６】
狭い出射角度を有している前記放射源は前記撮像組み立て品の視野内に配置されている、請求項５に記載の照明組み立て品。
【請求項７】
前記狭い出射角度を有している前記放射源からの迷光が前記撮像組み立て品に当たるのを防ぐシールドをさらに有する、請求項６に記載の照明組み立て品。
【請求項８】
前記対象領域はその複数の辺に沿って延びているベゼルを有しており、前記の少なくとも２つの放射源の出射角度は、前記ベゼルが、撮像された画像内で概ね均等に照明されるように見えるように選択される、請求項２から７のいずれか１項に記載の照明組み立て品。
【請求項９】
前記対象領域は概ね長方形であり、前記撮像組み立て品は、前記対象領域の角に隣接して配置されており、狭い出射角度を有している前記放射源は前記対象領域の概ね対角線方向の反対側の角に向いている、請求項８に記載の照明組み立て品。
【請求項１０】
前記の少なくとも２つの放射源の少なくとも１つに付属しているレンズをさらに有し、前記レンズは、前記照明が前記対象領域に入る前に、前記の付属している放射源によって放射された照明の形を定める、請求項１に記載の照明組み立て品。
【請求項１１】
前記レンズは、光軸から離れている複数の照明光線の方向を変更する反射構成部品と、光軸に近い複数の照明光線の方向を変更する屈折構成部品とを実現するように形作られている、請求項１０に記載の照明組み立て品。
【請求項１２】
前記反射構成部品は全反射構成部品である、請求項１１に記載の照明組み立て品。
【請求項１３】
前記レンズが各前記放射源に付属している、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の照明組み立て品。
【請求項１４】
前記屈折構成部品は前記レンズの前記光軸に沿って離れて位置する１対の概ね放物線状の表面を有している、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の照明組み立て品。
【請求項１５】
準ランベルト方向性パターン照明を放射する少なくとも１つの放射源と、
前記放射源に付属しており、選択された軸線に沿って発散する複数の照明光線を減少させるように前記放射源によって放射された前記照明の形を定めるレンズと、
を有する照明組み立て品。
【請求項１６】
前記レンズは、光軸から外れている複数の照明光線の方向を変更する反射構成部品と、光軸に近い複数の照明光線の方向を変更する屈折構成部品を実現するように形作られている、請求項１５に記載の照明組み立て品。
【請求項１７】
前記屈折構成部品は前記レンズの前記光軸に沿って離れて位置する１対の概ね放物線状の表面を有している、請求項１６に記載の照明組み立て品。
【請求項１８】
前記反射構成部品は全反射構成部品である、請求項１６または１７に記載の照明組み立て品。
【請求項１９】
複数の、離れて位置する放射源と、各前記放射源に付属しているレンズと、を有する、請求項１５から１８のいずれか１項に記載の照明組み立て品。
【請求項２０】
反射ベゼルによって少なくとも部分的に囲まれている対象領域の画像を取り込む少なくとも１つの撮像装置と、
各々が異なる出射角度を有している、放射を前記対象領域内に向ける少なくとも２つの放射源と、
を有する対話型入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１０ｃ】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０ａ】
【図１０ｂ】
【図１０ｃ】
【図１１ａ】
【図１１ｂ】
【図１１ｃ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２０１１−５２４０３４（Ｐ２０１１−５２４０３４Ａ）
【公表日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０７７６９（Ｐ２０１１−５０７７６９）
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００９／０００６４２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３５３２０
【国際公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（５９２２２１２６３）スマート テクノロジーズ ユーエルシー (15)
【氏名又は名称原語表記】ＳＭＡＲＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＵＬＣ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００９／０００６４２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１３５３２０
【国際公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＺＩＧＢＥＥ
【出願人】（５９２２２１２６３）スマート テクノロジーズ ユーエルシー (15)
【氏名又は名称原語表記】ＳＭＡＲＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＵＬＣ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]