透明構造上のナビゲーションに適合した持ち上がり検出
【課題】透明構造と不透明構造の両方の表面上において、ポインティングデバイスが持ち上げられたことを検出する。
【解決手段】光学マウスなどのポインティングデバイスは、該デバイスが透明な構造上に置かれていても不透明な構造上に置かれていても持ち上がりを検出することが可能な上面持ち上がり検出システムを備える。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明な表面と透明な表面のいずれに置かれている場合であっても、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の離脱検出を利用して持ち上がりを検出する。
【解決手段】光学マウスなどのポインティングデバイスは、該デバイスが透明な構造上に置かれていても不透明な構造上に置かれていても持ち上がりを検出することが可能な上面持ち上がり検出システムを備える。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明な表面と透明な表面のいずれに置かれている場合であっても、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の離脱検出を利用して持ち上がりを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ナビゲーション装置に関し、特に、該装置が操作表面から持ち上げられたことを検出するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学マウスなどの光学ナビゲーション装置は、一般に、該装置が置かれている表面の画像を連続的に収集し、かつ、記録された画像情報のフレームを連続的に比較することによって当該装置がその表面を横切って移動する速度及び方向を決定する小型のディジタルカメラとして機能する光学ナビゲーションセンサ集積回路（ＩＣ）を備える。画像フレームは、１５００画像フレーム／秒といった非常に高いレート（速度）で収集され、光学ナビゲーションセンサＩＣの解像度は、ナビゲーション表面に対する装置の極めて小さな動きを検出するのに十分高い。
【０００３】
光学マウスのような光学ナビゲーション装置の場合、装置がいつナビゲーション表面から持ち上げられたかを認識する必要がある。このことは重要である。なぜなら、装置をナビゲーション表面から持ち上げるという動作は、ユーザが、ナビゲーション追跡（たとえばコンピュータマウスの場合はマウスによるカーソル操作などに相当）を一時的に停止したいと考えていることを示しているからである。不透明な表面上をナビゲーションするときの持ち上がりの検出は、一般に、ナビゲーションセンサＩＣによって生成される画像情報を処理することによってなされる。
【特許文献１】米国特許第5,644,139号明細書
【特許文献２】米国特許第6,222,174号明細書
【特許文献３】米国特許出願第2004/0189593号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学ナビゲーション装置は、机上を覆っているガラス板のような透明な構造上で使用される場合もある。光学ナビゲーション装置が不透明な構造（以下、不透明構造という）上だけでなく透明な構造（以下、透明構造という）上もナビゲートできるようにするための１つの技術には、ナビゲーション装置の合焦光学系を削除することが含まれる。合焦光学系を用いずに透明構造と不透明構造の両方に対してナビゲーション追跡を行えるように光学ナビゲーション装置を構成することができるが、合焦光学系を除去すると、従来の持ち上がり検出技術は、たとえば、約１０ｍｍより小さな実際上の持ち上がり検出のために要求される距離に対して有効に動作しないものとなる。
【０００５】
したがって、ナビゲーション表面（机上などの操作面）が、ガラス板のような透明構造上にあっても、机上のような不透明構造上にあっても、ナビゲーション表面上で有効に動作する持ち上がり検出技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
光学マウスなどのポインティングデバイスは、ポインティングデバイスが透明構造上に置かれている場合でも、不透明構造上に置かれている場合でも、持ち上がり検出を行うことができる上面持ち上がり検出システムを備えている。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明構造上に置かれているか透明構造上に置かれているかに関係なく、持ち上がりを検出するために、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の離脱検出（または分離検出）を利用する。１実施形態では、上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用であって、ナビゲーション追跡に使用されるイメージセンサアレイとは別個の光検出器を備える。
【０００７】
１実施形態では、ポインティングデバイスは、上面持ち上がり検出システム及びナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムの両方を備える。ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムは、ナビゲーションセンサアレイからの画像情報に応答して持ち上がり状態信号を生成し、上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明構造上と透明構造上のいずれに置かれている場合でも、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の検出に応答して持ち上がり状態信号を生成する。１実施形態では、上面持ち上がり検出システムを用いてナビゲーションのために持ち上がり検出を制御し、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムを用いてナビゲーションシステムのいくつかのコンポーネントを制御する。たとえば、ポインティングデバイスが持ち上げられたことをナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムが示しているときに、光源のパワー（電力）を下げるかまたはオフにすることができる。
【０００８】
本発明の他の局面及び利点については、本発明の原理を例示した以下の詳細な説明及び添付の図面から明らかになろう。尚、図面全体を通じて、同じ参照番号は同じ要素を示すために使用されている。
【実施例】
【０００９】
光学マウスなどのポインティングデバイスは、ポインティングデバイスが透明構造上または不透明構造上のいずれに置かれていても持ち上がり検出を行うことが可能な上面持ち上がり検出システム（すなわち、上面からの持ち上がりを検出するシステム）を備える。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明構造または透明構造のいずれに置かれている場合であっても、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の離脱検出を利用して持ち上がりを検出する。
【００１０】
図１は、本明細書で全般的に「ポインティングデバイス」と呼ぶ、机上などの不透明構造１０３の表面１０２上に置かれた光学ナビゲーション装置１００の断面図であり、ポインティングデバイスは、表面１０２上を移動する。ここでは、ポインティングデバイスは、照明システム１０４とナビゲーションセンサシステム１０６の２つの主要なコンポーネントを有するものとして図示されている。照明システムは、一般的に、発光ダイオード（LED）などの光源１０８及び光学系（不図示）を有しており、これらは、協働して、浅い角度で不透明構造の表面に入射する平行化光１１０でその表面上のある場所を照明する。表面上の照らされた場所からの光は、ナビゲーションセンサシステムの光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４によって検出される。１実施形態では、光学ナビゲーションセンサＩＣは、表面上すなわち上面上の照らされた場所から反射した光を検出するように構成された不図示の個別の光検出器からなるアレイ（たとえば、個別の光検出器からなる１６×１６または３２×３２のアレイ）を備える。アレイ中の光検出器の各々は、ディジタル値（たとえば、８ビットのディジタル値）として出力される光強度情報を生成する。画像情報はフレームの形態で取得され、画像情報のフレームは、アレイ中の個別の光検出器の各々で同時に取得された１組の値を有する。イメージセンサで取得された画像フレームは、ナビゲーション表面上の特徴を表すデータを含んでいる。画像フレームを取得するレート（速度）は、たとえば、２３００フレーム／秒までにわたってプログラム可能である。１実施形態では、光検出器アレイは、８００文字／インチ（cpi）の解像度を有する。
【００１１】
光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４は、また、連続する画像フレームを比較してフレーム間の画像の特徴の動きを決定するナビゲーションエンジン（不図示）を備える。具体的には、ナビゲーションエンジンは、連続する画像フレームに存在する共通の特徴の相関をとることによって動きを決定する。画像フレーム間の動きは、動きベクトル、たとえば、Ｘ方向及びＹ方向の動きベクトル（たとえば、ΔＸ、ΔＹ）で表される。次に、この動きベクトルを用いて、ナビゲーション表面（たとえば、不透明構造１０３の上面１０２）に対する光学ナビゲーションセンサＩＣの動きを決定する。例示的なナビゲーションセンサ移動追跡技術については、「NAVIGATION TECHNIQUE FOR DETECTING MOVEMENT OF NAVIGATION SENSORS RELATIVE TO AN OBJECT」と題する米国特許第5,644,139号、及び、「METHOD OF CORRELATING IMMEDIATELY ACQUIRED AND PREVIOUSLY STORED FEATURE INFORMATION FOR MOTION SENSING」と題する米国特許第 6,222,174号により詳細に記載されており、これらのいずれも参照により本明細書に組み込むものとする。
【００１２】
従来の光学ポインティングデバイスでは、光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４によって収集される画像情報は持ち上がり検出にも使用される。収集した画像情報を使用して持ち上がりを検出する従来のナビゲーションセンサベースの持ち上がり検出技術は、表面特徴解析及びヒストグラム解析を含む。たとえば、表面特徴解析は、検出された表面特徴の数を表面閾値と比較すること、及び、検出された表面特徴の数が特徴閾値を下回るときに持ち上がりを検出することを含む。
【００１３】
ポインティングデバイスはまた、机上のような不透明構造の上に置かれたガラス板などの透明構造上でも用いることができる。図２は、図１と同様のポインティングデバイス１００の断面図であるが、今度は、ポインティングデバイスは、図１のように不透明構造１０３上に直接置かれているのではなく、ポインティングデバイスと不透明構造ｌ０３の間にある透明構造１２０の表面１２２上に置かれている。ガラス板などの透明構造は、机上の保護用カバーとして、あるいは、独立型のテーブルトップとしてしばしば使用される。ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているので、光源１０８からの光１１０のいくらかは屈折して透明構造中に入り、透明構造の下の不透明構造を照らす。この場合、透明構造内の光は、反射してポインティングデバイスに向かい、不透明構造上の照らされた場所（スポット）は、透明板がない場合（図１）に照らされた場所から横方向及び垂直方向に移動する。不透明構造から反射された光は、ナビゲーション追跡のためにナビゲーションセンサシステム１０６によって使用される。透明構造の反射特性に起因して、ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているときは、光学ナビゲーションセンサＩＣが、実際の持ち上がり検出のために必要な距離内（たとえば、ナビゲーション表面から約１０ｍｍ以内）で、持ち上がり検出に十分な画像情報を生成するのは困難である。
【００１４】
ポインティングデバイス１００と不透明構造の間にある透明構造１２０上にポインティングデバイス１００が置かれているときにナビゲーション追跡を可能にするために、種々の技術が開発されてきた。１つの典型的な技術が、「OPTICAL MOUSE ADAPTED FOR USE ON GLASS SURFACES」と題する米国特許出願（米国特許公報第2004/0189593 A1）に記載されている（参照により、この米国特許出願も本明細書に組み込むものとする）。これらの技術は、ポインティングデバイスが、ポインティングデバイスと不透明構造の間にある透明構造上に置かれているときに、ナビゲーション追跡をできるようにするために開発されたが、これらの技術は、持ち上がり検出の問題に対する解決策を提供するものではない。
【００１５】
本発明の１実施形態によれば、光学マウスなどのポインティングデバイスは、ポインティングデバイスが透明構造上または不透明構造上のいずれに置かれている場合であっても、持ち上がり検出を提供することが可能な上面持ち上がり検出システムを備える。上面持ち上がり検出システムは、持ち上がりを検出するために、ポインティングデバイスが置かれている表面（すなわち、「上」面）から反射する光線の離脱検出を利用する。図３は、ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているときに、実際の持ち上がり検出を実行するよう構成された光学ポインティングデバイスの１実施形態を示す。ポインティングデバイスは、照明システム１０４、ナビゲーションセンサシステム１０６、及び上面持ち上がり検出システム１４４を備える。照明システムは、レーザ光源やLEDなどの少なくとも１つの光源１４２を備えており、また、持ち上がり検出とナビゲーション追跡の両方のための複数光源を備えることができる。ナビゲーションセンサシステムは、上述のシステムに類似のものであり、上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用の持ち上がり検出器１４６と、レンズ１４８及び光ガイド１５０などの光学系とを備える。光源と上面持ち上がり検出システムは、互いに関連して構成及び位置決めされており、さらに、光源から放射されて上面から反射した光線が、上面持ち上がり検出システムに、より具体的には、ポインティングデバイスが上面に置かれているときにシステムの持ち上がり検出器に入射するように、ポインティングデバイスが置かれている透明構造に関連して構成及び位置決めされている。図３を参照すると、光線１５４は光源から放射され、光線１５６は、透明構造の上面から反射されて上面光検出システムに向かう。光源及び上面光検出システムは、また、透明構造を通過して不透明構造１０３で反射する主要な光線が、上面持ち上がり検出システムに入射しないように構成されている。図３を参照すると、透明構造を通過して不透明構造から反射する主要な光線１５８は、ポインティングデバイスが上面に置かれているときに、上面持ち上がり検出システムに入射しない。
【００１６】
上述したように、図３は、ポインティングデバイス１００が透明構造１２０上に置かれている場合を示している。すなわち、ポインティングデバイスが持ち上げられていない場合である。ポインティングデバイスが透明板上に置かれている場合には、上面持ち上がり検出システムと光源は、透明構造の上面１２２から反射した光が、上面持ち上がり検出システム１４４に入射して持ち上がり検出器１４６によって検出されるように構成される。検出された反射光は、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から持ち上げられていないことを示す信号に変換される。
【００１７】
図４は、図３のポインティングデバイス１００がナビゲーション表面に置かれていない場合、たとえば、ポインティングデバイスが、透明構造１２０からある持ち上がり距離（リフト距離）Ｌだけ「持ち上げられている」場合を示す図である。上面持ち上がり検出システム及び光源の構成のために、及び、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から持ち上げられているために、光路の範囲は、光線１５６がもはや上面持ち上がり検出システム１４４に入射しないほど十分に変化している。光線１５６はもはや上面持ち上がり検出システムには入射しないので、持ち上がり検出器１４６からの出力信号が変化して、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から持ち上げられたことを示す。光が持ち上がり検出センサシステムに入射しなくなる持ち上がり距離は変更可能である。持ち上がりが検出される距離を変更するために操作可能なパラメータには、上面持ち上がり検出システムと光源との相対的な位置、光学系の大きさ、入射光の角度などがある。
【００１８】
図３及び図４の実施形態では、上面持ち上がり検出システム１４４は、ポインティングデバイス１００の持ち上がり状態を示す信号を出力し、他の実施形態では、上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり状態を判定するために後で評価される光検出器出力信号（たとえば、電流や電圧など）を出力する。上面持ち上がり検出システムは、上面（すなわち、ポインティングデバイスが置かれている表面）が透明構造の表面でも不透明構造の表面でも同じように動作することに留意されたい。
【００１９】
１実施形態では、持ち上がり検出器１４６は単一の光検出器であり、他の実施形態では、持ち上がり検出器は、図１の光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４に含まれるセンサアレイなどのセンサアレイである。センサアレイが持ち上がり検出のために使用されるときは、センサアレイによって生成された画像情報が持ち上がりを検出するために使用される。さらに、画像情報の処理は、持ち上がり検出のためにのみ使用され、ナビゲーション追跡には使用されない。たとえば、光学ナビゲーションセンサＩＣは、持ち上がり検出専用であり、光学ナビゲーションセンサＩＣに関連するナビゲーション追跡機能はディスエーブル（無効）にされるか無視される。
【００２０】
従来の光学ナビゲーション装置は、しばしば、画像情報を生成するためのナビゲーションセンサアレイを有する光学ナビゲーションセンサＩＣと、画像情報からナビゲーション情報を生成するためのナビゲーションエンジンと、ナビゲーションセンサアレイからの画像情報を利用して持ち上がりを検出するナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムを備える。従来の光学ナビゲーションセンサＩＣは持ち上がりを検出することができるが、ポインティングデバイスは、ポインティングデバイスが不透明構造上でじかに接して使用されるときも、ガラス板などの透明構造上でじかに接して使用されるときも、持ち上がりを有効に検出できなければならない。
【００２１】
本発明の１実施形態によれば、ポインティングデバイスは、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム及び上面持ち上がり検出システムの両方で構成される。ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムは、ナビゲーションセンサアレイからの画像情報に応答して持ち上がり状態信号を生成し、上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の検出に応答して持ち上がり状態信号を生成する。ポインティングデバイスは、２つの持ち上がり状態信号に応答して、ナビゲーションシステムの動作を制御するためのロジック（論理回路）を備えることができる。
【００２２】
図５は、上面持ち上がり検出システムの一部が組み込まれた光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４の１実施形態を示す。光学ナビゲーションセンサＩＣは、ナビゲーションセンサアレイ１７０、ナビゲーションエンジン１７２、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム１７４、上面持ち上がり検出プロセッサ１７６、及び、ステータスロジック１７８を備える。ナビゲーションセンサアレイは、上述したように、ナビゲーション表面に関連する画像情報を生成する。典型的には画像フレームとして生成される画像情報は、上述したようにナビゲーションエンジンによって使用されて、たとえば、Ｘ方向及びＹ方向における変位といったナビゲーション情報を生成する。
【００２３】
ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム１７４は、ナビゲーションセンサアレイ１７０からの画像情報を受信し、これに応答して持ち上がり状態信号を生成する。不透明表面持ち上がり検出システム（すなわち、不透明な表面からの持ち上がりを検出するシステム）は、任意の従来のナビゲーションセンサ技術を使用して持ち上がり状態信号を生成する。いくつかの典型的なナビゲーショセンサ技術には、表面特徴解析及びヒストグラム解析がある（但し、これらには限定されない）。持ち上がりを判定するために使用される特定のナビゲーションセンサ技術は本発明にとって重要ではない。ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが透明構造上で使用されている場合でも、不透明構造上で使用されている場合でも、持ち上がりを判定することができる。ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが透明構造上で使用されているときに持ち上がりを検出することができるが、持ち上がりを検出可能な距離は、光学ナビゲーションに実用的な距離（これは、たとえば、約１０ｍｍより小さい）よりも大きい。すなわち、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から約１０ｍｍを超えて持ち上げられるまで、持ち上がりは実際には検出されない。図５の実施形態では、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムによって生成される持ち上がり状態信号は、持ち上げられている状態であるか、持ち上げられていない状態であるかを示す２値信号である。
【００２４】
上面持ち上がり検出プロセッサ１７６は、別個の基板１８２上に製作された外部（ここではチップ外）の持ち上がり検出器（オフチップ持ち上がり検出器）１８０からの出力信号を処理する。オフチップ持ち上がり検出器からの出力信号は、検出された光の強度（または輝度）の関数である。持ち上がり検出器からの出力信号は、透明プレート持ち上がり検出プロセッサ（すなわち、透明なプレート（または板）からの持ち上がりを検出するプロセッサ）１７６によって処理されて、持ち上がり状態信号が生成される。図５に示すように、持ち上がり検出器は、いくつかの条件設定（たとえば、増幅）が必要となる場合があり、したがって、信号コンディショナー１８４を、持ち上がり検出器と透明プレート持ち上がり検出プロセッサとの間に設けることができる。１実施形態では、持ち上がり検出閾値が（たとえば、電流または電圧として）設定され、持ち上がり検出器１８０の出力信号が持ち上がり検出閾値を下回ったときは、ポインティングデバイスが持ち上げられたと判定され、対応する持ち上がり状態信号が生成されて、ステータスロジックに供給される。図５の実施形態では、透明プレート持ち上がり検出プロセッサ１７６は、ディジタル持ち上がり状態信号を生成する。たとえば、その出力は、高（ハイ）または低（ロー）を示す２値信号であり、２値出力の一方が持ち上げられている状態を示し、２値出力の他方が持ち上げられていない状態を示す。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが透明構造と不透明構造のいずれの上に置かれている場合でも持ち上がりを検出することができる。
【００２５】
上面持ち上がり検出プロセッサ１７６とナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム１７４の両方からの持ち上がり状態信号は、ステータスロジック１７８に提供される。ステータスロジックは、受信した２つの信号に応答して、持ち上がり状態の指標（または、持ち上がり状態であることを示す信号）をナビゲーションエンジンに出力する。１実施形態では、ステータスロジックはＯＲロジックであり、この場合、出力された持ち上がり状態信号は、入力された２つの持ち上がり状態信号のいずれかが持ち上げられている状態を示すときに、持ち上げられている状態を示す。１実施形態では、上面持ち上がり検出システムを使用して、ナビゲーションのための持ち上がり検出を制御し（たとえば、持ち上げられている状態を反映するために、いつ、Ｘ及びＹ方向の移動をゼロとして識別すべきかを制御し）、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムを使用して、ナビゲーションシステムのいくつかのコンポーネントを制御するために持ち上がりを検出する。１実施形態では、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムを使用して、ユーザが、以後のナビゲートをやめようとして（たとえば、これ以上マウスの操作をしないことを意図して）、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から大きな距離持ち上げられたか否かを判定し、これによって、所定の安全動作及び／または節電動作を行うことが可能である。たとえば、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムが、ポインティングデバイスが持ち上げられたことを示すと、光源のパワーを下げるかまたはオフにすることができる。
【００２６】
図５の実施形態では、持ち上がり検出器１８０は、光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４の外部（たとえば、「オフチップ」すなわちチップ外）に配置されている。図６は、持ち上がり検出器１８０が組み込まれた光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４の１実施形態を示す。図６に示す光学ナビゲーションセンサＩＣは、持ち上がり検出器がナビゲーションセンサアレイ１７０及びナビゲーションエンジンと同じ基板上に製作される点を除いて、図５に示す光学ナビゲーションセンサＩＣに類似している。光学ナビゲーションセンサＩＣに持ち上がり検出器を含めることによって、ポインティングデバイスに組み込まれる個別のデバイスの数が少なくなる。さらに、持ち上がり検出器を光学ナビゲーションセンサＩＣに組み込むことによって、信号コンディショナーを不要とすることができる。
【００２７】
上面持ち上がり検出システム１４０を有するポインティングデバイス１００のいくつかの例示的な実施形態を図示し説明したが、他の実施形態も可能である。１実施形態では、光源１４２は、たとえば、図１及び図２を参照して説明したように、ナビゲーション追跡用のナビゲーション表面を照らすなどの他の機能を果たすことができる。
【００２８】
本発明の特定の実施形態について説明し図示したが、本発明は、本明細書及び図面において説明し図示した部分または部品の特定の構成や配列には限定されない。本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００２９】
以下に、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．ポインティングデバイスが置かれている表面を照明する光線を生成するための照明システムと、
ナビゲーション追跡に使用するための、照明されたナビゲーション表面に関連する画像情報を生成するように構成されたナビゲーションセンサアレイと、
前記ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の一部を検出し、この検出に応答して、持ち上がり状態信号を生成するように構成された上面持ち上がり検出システム
を備える、ポインティングデバイス。
２．前記上面持ち上がり検出システムは、前記ポインティングデバイスが前記表面から持ち上げられているときよりも、前記ポインティングデバイスが前記表面に置かれているときに、より多くの反射光線を検出するように構成され、かつ、位置決めされた光検出器を備える、上項１のポインティングデバイス。
３．前記上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用の光検出器を備える、上項１のポインティングデバイス。
４．前記画像情報に応答して持ち上がり状態信号を生成するように構成されたナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムをさらに備える、上項３のポインティングデバイス。
５．前記光検出器及び前記ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムが、同じ集積回路（ＩＣ）に製作される、上項４のポインティングデバイス。
６．前記上面持ち上がり検出システムと前記ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムからの持ち上がり状態信号を受信し、これら２つの持ち上がり状態信号に応答して、前記ポインティングデバイスの持ち上がり状態の指標を出力するように構成されたステータスロジックをさらに備える、上項４のポインティングデバイス。
７．前記ポインティングデバイスの持ち上がり状態の指標を受信し、かつ、前記画像情報及び前記持ち上がり状態の指標に応答して、ナビゲーション情報を出力するように構成されたナビゲーションエンジンをさらに備える、上項６のポインティングデバイス。
８．前記上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用のセンサアレイを備える、上項１のポインティングデバイス。
９．前記センサアレイは画像情報を生成するように構成され、前記センサアレイから生成された前記画像情報は持ち上がりを検出するために処理される、上項８のポインティングデバイス。
１０．前記ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているか、不透明構造上に置かれているかに関係なく、前記上面持ち上がり検出システムが、持ち上がり検出のために使用される、上項１のポインティングデバイス。
１１．ポインティングデバイスであって、
ポインティングデバイスが置かれている表面を照明する光ビームを生成するための照明システムと、
ナビゲーション追跡に使用するための、照明されたナビゲーション表面に関連する画像情報を生成するように構成されたナビゲーションセンサアレイと、
前記画像情報に応答して、第１の持ち上がり状態信号を生成するように構成されたナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムと、
前記ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の一部を検出し、この検出に応答して、第２の持ち上がり状態信号を生成するように構成された上面持ち上がり検出システム
を備える、ポインティングデバイス。
１２．前記上面持ち上がり検出システムは、前記ポインティングデバイスが前記表面から持ち上げられているときよりも、前記ポインティングデバイスが前記表面に置かれているときに、より多くの反射光線を検出するように構成され、かつ、位置決めされた光検出器を備える、上項１１のポインティングデバイス。
１３．前記上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用の光検出器を備える、上項１１のポインティングデバイス。
１４．前記上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用のセンサアレイを備える、上項１１のポインティングデバイス。
１５．前記センサアレイは画像情報を生成するように構成され、前記センサアレイから生成された前記画像情報は持ち上がりを検出するために処理される、上項１４のポインティングデバイス。
１６．前記第１の持ち上がり状態信号を使用して前記照明システムを制御する、上項１１のポインティングデバイス。
１７．前記ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているか、不透明構造上に置かれているかに関係なく、前記上面持ち上がり検出システムが、持ち上がり検出のために使用される、上項１１のポインティングデバイス。
１８．光学ナビゲーション用の集積回路（ＩＣ）であって、
ナビゲーション追跡に使用するための、照明されたナビゲーション表面に関連する画像情報を生成するように構成された、ポインティングデバイス内の光学ナビゲーションセンサアレイと、
前記画像情報に応答して、第１の持ち上がり状態信号を生成するように構成されたナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムと、
前記ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の一部の検出に応答して、第２の持ち上がり状態信号を生成するように構成された上面持ち上がり検出プロセッサと、
前記画像情報、及び、前記第１の持ち上がり状態信号と第２の持ち上がり状態信号との一方に応答して、ナビゲーション情報を出力するように構成されたナビゲーションエンジン
を備える、集積回路。
１９．前記ＩＣに配置されて、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光を検出するための持ち上がり検出器をさらに備える、上項１７の集積回路。
２０．前記持ち上がり検出器が持ち上がり検出専用である、上項１８の集積回路。
【００３０】
本発明による光学マウスなどのポインティングデバイスは、該デバイスが透明な構造上に置かれていても不透明な構造上に置かれていても持ち上がりを検出することが可能な上面持ち上がり検出システムを備える。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明な表面と透明な表面のいずれに置かれている場合であっても、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の離脱検出（または分離検出）を利用して持ち上がりを検出する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本明細書では一般的に「ポインティングデバイス」と呼ぶ、不透明な表面上に置かれた光学ナビゲーション装置の断面図であり、当該装置は、不透明な表面上を移動する。
【図２】図１のポインティングデバイスの断面図であるが、ポインティングデバイスは、不透明な表面上に直接置かれた図１の場合と異なり、ポインティングデバイスと不透明な表面との間にある透明構造上に置かれている。
【図３】上面持ち上がり検出システムを備え、ガラス板などの透明構造上に置かれたポインティングデバイスの１実施形態を示す。
【図４】図３のポインティングデバイスが透明構造から持ち上げられている場合を示す図である。
【図５】上面持ち上がり検出システムが組み込まれた光学ナビゲーションセンサＩＣの１実施形態を示す。
【図６】上面持ち上がり検出システムが組み込まれた光学ナビゲーションセンサＩＣの別の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１０４ 照明システム
１０６ ナビゲーションセンサシステム
１４２ 光源
１４４ 上面持ち上がり検出システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ナビゲーション装置に関し、特に、該装置が操作表面から持ち上げられたことを検出するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学マウスなどの光学ナビゲーション装置は、一般に、該装置が置かれている表面の画像を連続的に収集し、かつ、記録された画像情報のフレームを連続的に比較することによって当該装置がその表面を横切って移動する速度及び方向を決定する小型のディジタルカメラとして機能する光学ナビゲーションセンサ集積回路（ＩＣ）を備える。画像フレームは、１５００画像フレーム／秒といった非常に高いレート（速度）で収集され、光学ナビゲーションセンサＩＣの解像度は、ナビゲーション表面に対する装置の極めて小さな動きを検出するのに十分高い。
【０００３】
光学マウスのような光学ナビゲーション装置の場合、装置がいつナビゲーション表面から持ち上げられたかを認識する必要がある。このことは重要である。なぜなら、装置をナビゲーション表面から持ち上げるという動作は、ユーザが、ナビゲーション追跡（たとえばコンピュータマウスの場合はマウスによるカーソル操作などに相当）を一時的に停止したいと考えていることを示しているからである。不透明な表面上をナビゲーションするときの持ち上がりの検出は、一般に、ナビゲーションセンサＩＣによって生成される画像情報を処理することによってなされる。
【特許文献１】米国特許第5,644,139号明細書
【特許文献２】米国特許第6,222,174号明細書
【特許文献３】米国特許出願第2004/0189593号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学ナビゲーション装置は、机上を覆っているガラス板のような透明な構造上で使用される場合もある。光学ナビゲーション装置が不透明な構造（以下、不透明構造という）上だけでなく透明な構造（以下、透明構造という）上もナビゲートできるようにするための１つの技術には、ナビゲーション装置の合焦光学系を削除することが含まれる。合焦光学系を用いずに透明構造と不透明構造の両方に対してナビゲーション追跡を行えるように光学ナビゲーション装置を構成することができるが、合焦光学系を除去すると、従来の持ち上がり検出技術は、たとえば、約１０ｍｍより小さな実際上の持ち上がり検出のために要求される距離に対して有効に動作しないものとなる。
【０００５】
したがって、ナビゲーション表面（机上などの操作面）が、ガラス板のような透明構造上にあっても、机上のような不透明構造上にあっても、ナビゲーション表面上で有効に動作する持ち上がり検出技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
光学マウスなどのポインティングデバイスは、ポインティングデバイスが透明構造上に置かれている場合でも、不透明構造上に置かれている場合でも、持ち上がり検出を行うことができる上面持ち上がり検出システムを備えている。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明構造上に置かれているか透明構造上に置かれているかに関係なく、持ち上がりを検出するために、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の離脱検出（または分離検出）を利用する。１実施形態では、上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用であって、ナビゲーション追跡に使用されるイメージセンサアレイとは別個の光検出器を備える。
【０００７】
１実施形態では、ポインティングデバイスは、上面持ち上がり検出システム及びナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムの両方を備える。ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムは、ナビゲーションセンサアレイからの画像情報に応答して持ち上がり状態信号を生成し、上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明構造上と透明構造上のいずれに置かれている場合でも、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の検出に応答して持ち上がり状態信号を生成する。１実施形態では、上面持ち上がり検出システムを用いてナビゲーションのために持ち上がり検出を制御し、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムを用いてナビゲーションシステムのいくつかのコンポーネントを制御する。たとえば、ポインティングデバイスが持ち上げられたことをナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムが示しているときに、光源のパワー（電力）を下げるかまたはオフにすることができる。
【０００８】
本発明の他の局面及び利点については、本発明の原理を例示した以下の詳細な説明及び添付の図面から明らかになろう。尚、図面全体を通じて、同じ参照番号は同じ要素を示すために使用されている。
【実施例】
【０００９】
光学マウスなどのポインティングデバイスは、ポインティングデバイスが透明構造上または不透明構造上のいずれに置かれていても持ち上がり検出を行うことが可能な上面持ち上がり検出システム（すなわち、上面からの持ち上がりを検出するシステム）を備える。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明構造または透明構造のいずれに置かれている場合であっても、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の離脱検出を利用して持ち上がりを検出する。
【００１０】
図１は、本明細書で全般的に「ポインティングデバイス」と呼ぶ、机上などの不透明構造１０３の表面１０２上に置かれた光学ナビゲーション装置１００の断面図であり、ポインティングデバイスは、表面１０２上を移動する。ここでは、ポインティングデバイスは、照明システム１０４とナビゲーションセンサシステム１０６の２つの主要なコンポーネントを有するものとして図示されている。照明システムは、一般的に、発光ダイオード（LED）などの光源１０８及び光学系（不図示）を有しており、これらは、協働して、浅い角度で不透明構造の表面に入射する平行化光１１０でその表面上のある場所を照明する。表面上の照らされた場所からの光は、ナビゲーションセンサシステムの光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４によって検出される。１実施形態では、光学ナビゲーションセンサＩＣは、表面上すなわち上面上の照らされた場所から反射した光を検出するように構成された不図示の個別の光検出器からなるアレイ（たとえば、個別の光検出器からなる１６×１６または３２×３２のアレイ）を備える。アレイ中の光検出器の各々は、ディジタル値（たとえば、８ビットのディジタル値）として出力される光強度情報を生成する。画像情報はフレームの形態で取得され、画像情報のフレームは、アレイ中の個別の光検出器の各々で同時に取得された１組の値を有する。イメージセンサで取得された画像フレームは、ナビゲーション表面上の特徴を表すデータを含んでいる。画像フレームを取得するレート（速度）は、たとえば、２３００フレーム／秒までにわたってプログラム可能である。１実施形態では、光検出器アレイは、８００文字／インチ（cpi）の解像度を有する。
【００１１】
光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４は、また、連続する画像フレームを比較してフレーム間の画像の特徴の動きを決定するナビゲーションエンジン（不図示）を備える。具体的には、ナビゲーションエンジンは、連続する画像フレームに存在する共通の特徴の相関をとることによって動きを決定する。画像フレーム間の動きは、動きベクトル、たとえば、Ｘ方向及びＹ方向の動きベクトル（たとえば、ΔＸ、ΔＹ）で表される。次に、この動きベクトルを用いて、ナビゲーション表面（たとえば、不透明構造１０３の上面１０２）に対する光学ナビゲーションセンサＩＣの動きを決定する。例示的なナビゲーションセンサ移動追跡技術については、「NAVIGATION TECHNIQUE FOR DETECTING MOVEMENT OF NAVIGATION SENSORS RELATIVE TO AN OBJECT」と題する米国特許第5,644,139号、及び、「METHOD OF CORRELATING IMMEDIATELY ACQUIRED AND PREVIOUSLY STORED FEATURE INFORMATION FOR MOTION SENSING」と題する米国特許第 6,222,174号により詳細に記載されており、これらのいずれも参照により本明細書に組み込むものとする。
【００１２】
従来の光学ポインティングデバイスでは、光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４によって収集される画像情報は持ち上がり検出にも使用される。収集した画像情報を使用して持ち上がりを検出する従来のナビゲーションセンサベースの持ち上がり検出技術は、表面特徴解析及びヒストグラム解析を含む。たとえば、表面特徴解析は、検出された表面特徴の数を表面閾値と比較すること、及び、検出された表面特徴の数が特徴閾値を下回るときに持ち上がりを検出することを含む。
【００１３】
ポインティングデバイスはまた、机上のような不透明構造の上に置かれたガラス板などの透明構造上でも用いることができる。図２は、図１と同様のポインティングデバイス１００の断面図であるが、今度は、ポインティングデバイスは、図１のように不透明構造１０３上に直接置かれているのではなく、ポインティングデバイスと不透明構造ｌ０３の間にある透明構造１２０の表面１２２上に置かれている。ガラス板などの透明構造は、机上の保護用カバーとして、あるいは、独立型のテーブルトップとしてしばしば使用される。ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているので、光源１０８からの光１１０のいくらかは屈折して透明構造中に入り、透明構造の下の不透明構造を照らす。この場合、透明構造内の光は、反射してポインティングデバイスに向かい、不透明構造上の照らされた場所（スポット）は、透明板がない場合（図１）に照らされた場所から横方向及び垂直方向に移動する。不透明構造から反射された光は、ナビゲーション追跡のためにナビゲーションセンサシステム１０６によって使用される。透明構造の反射特性に起因して、ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているときは、光学ナビゲーションセンサＩＣが、実際の持ち上がり検出のために必要な距離内（たとえば、ナビゲーション表面から約１０ｍｍ以内）で、持ち上がり検出に十分な画像情報を生成するのは困難である。
【００１４】
ポインティングデバイス１００と不透明構造の間にある透明構造１２０上にポインティングデバイス１００が置かれているときにナビゲーション追跡を可能にするために、種々の技術が開発されてきた。１つの典型的な技術が、「OPTICAL MOUSE ADAPTED FOR USE ON GLASS SURFACES」と題する米国特許出願（米国特許公報第2004/0189593 A1）に記載されている（参照により、この米国特許出願も本明細書に組み込むものとする）。これらの技術は、ポインティングデバイスが、ポインティングデバイスと不透明構造の間にある透明構造上に置かれているときに、ナビゲーション追跡をできるようにするために開発されたが、これらの技術は、持ち上がり検出の問題に対する解決策を提供するものではない。
【００１５】
本発明の１実施形態によれば、光学マウスなどのポインティングデバイスは、ポインティングデバイスが透明構造上または不透明構造上のいずれに置かれている場合であっても、持ち上がり検出を提供することが可能な上面持ち上がり検出システムを備える。上面持ち上がり検出システムは、持ち上がりを検出するために、ポインティングデバイスが置かれている表面（すなわち、「上」面）から反射する光線の離脱検出を利用する。図３は、ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているときに、実際の持ち上がり検出を実行するよう構成された光学ポインティングデバイスの１実施形態を示す。ポインティングデバイスは、照明システム１０４、ナビゲーションセンサシステム１０６、及び上面持ち上がり検出システム１４４を備える。照明システムは、レーザ光源やLEDなどの少なくとも１つの光源１４２を備えており、また、持ち上がり検出とナビゲーション追跡の両方のための複数光源を備えることができる。ナビゲーションセンサシステムは、上述のシステムに類似のものであり、上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用の持ち上がり検出器１４６と、レンズ１４８及び光ガイド１５０などの光学系とを備える。光源と上面持ち上がり検出システムは、互いに関連して構成及び位置決めされており、さらに、光源から放射されて上面から反射した光線が、上面持ち上がり検出システムに、より具体的には、ポインティングデバイスが上面に置かれているときにシステムの持ち上がり検出器に入射するように、ポインティングデバイスが置かれている透明構造に関連して構成及び位置決めされている。図３を参照すると、光線１５４は光源から放射され、光線１５６は、透明構造の上面から反射されて上面光検出システムに向かう。光源及び上面光検出システムは、また、透明構造を通過して不透明構造１０３で反射する主要な光線が、上面持ち上がり検出システムに入射しないように構成されている。図３を参照すると、透明構造を通過して不透明構造から反射する主要な光線１５８は、ポインティングデバイスが上面に置かれているときに、上面持ち上がり検出システムに入射しない。
【００１６】
上述したように、図３は、ポインティングデバイス１００が透明構造１２０上に置かれている場合を示している。すなわち、ポインティングデバイスが持ち上げられていない場合である。ポインティングデバイスが透明板上に置かれている場合には、上面持ち上がり検出システムと光源は、透明構造の上面１２２から反射した光が、上面持ち上がり検出システム１４４に入射して持ち上がり検出器１４６によって検出されるように構成される。検出された反射光は、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から持ち上げられていないことを示す信号に変換される。
【００１７】
図４は、図３のポインティングデバイス１００がナビゲーション表面に置かれていない場合、たとえば、ポインティングデバイスが、透明構造１２０からある持ち上がり距離（リフト距離）Ｌだけ「持ち上げられている」場合を示す図である。上面持ち上がり検出システム及び光源の構成のために、及び、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から持ち上げられているために、光路の範囲は、光線１５６がもはや上面持ち上がり検出システム１４４に入射しないほど十分に変化している。光線１５６はもはや上面持ち上がり検出システムには入射しないので、持ち上がり検出器１４６からの出力信号が変化して、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から持ち上げられたことを示す。光が持ち上がり検出センサシステムに入射しなくなる持ち上がり距離は変更可能である。持ち上がりが検出される距離を変更するために操作可能なパラメータには、上面持ち上がり検出システムと光源との相対的な位置、光学系の大きさ、入射光の角度などがある。
【００１８】
図３及び図４の実施形態では、上面持ち上がり検出システム１４４は、ポインティングデバイス１００の持ち上がり状態を示す信号を出力し、他の実施形態では、上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり状態を判定するために後で評価される光検出器出力信号（たとえば、電流や電圧など）を出力する。上面持ち上がり検出システムは、上面（すなわち、ポインティングデバイスが置かれている表面）が透明構造の表面でも不透明構造の表面でも同じように動作することに留意されたい。
【００１９】
１実施形態では、持ち上がり検出器１４６は単一の光検出器であり、他の実施形態では、持ち上がり検出器は、図１の光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４に含まれるセンサアレイなどのセンサアレイである。センサアレイが持ち上がり検出のために使用されるときは、センサアレイによって生成された画像情報が持ち上がりを検出するために使用される。さらに、画像情報の処理は、持ち上がり検出のためにのみ使用され、ナビゲーション追跡には使用されない。たとえば、光学ナビゲーションセンサＩＣは、持ち上がり検出専用であり、光学ナビゲーションセンサＩＣに関連するナビゲーション追跡機能はディスエーブル（無効）にされるか無視される。
【００２０】
従来の光学ナビゲーション装置は、しばしば、画像情報を生成するためのナビゲーションセンサアレイを有する光学ナビゲーションセンサＩＣと、画像情報からナビゲーション情報を生成するためのナビゲーションエンジンと、ナビゲーションセンサアレイからの画像情報を利用して持ち上がりを検出するナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムを備える。従来の光学ナビゲーションセンサＩＣは持ち上がりを検出することができるが、ポインティングデバイスは、ポインティングデバイスが不透明構造上でじかに接して使用されるときも、ガラス板などの透明構造上でじかに接して使用されるときも、持ち上がりを有効に検出できなければならない。
【００２１】
本発明の１実施形態によれば、ポインティングデバイスは、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム及び上面持ち上がり検出システムの両方で構成される。ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムは、ナビゲーションセンサアレイからの画像情報に応答して持ち上がり状態信号を生成し、上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の検出に応答して持ち上がり状態信号を生成する。ポインティングデバイスは、２つの持ち上がり状態信号に応答して、ナビゲーションシステムの動作を制御するためのロジック（論理回路）を備えることができる。
【００２２】
図５は、上面持ち上がり検出システムの一部が組み込まれた光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４の１実施形態を示す。光学ナビゲーションセンサＩＣは、ナビゲーションセンサアレイ１７０、ナビゲーションエンジン１７２、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム１７４、上面持ち上がり検出プロセッサ１７６、及び、ステータスロジック１７８を備える。ナビゲーションセンサアレイは、上述したように、ナビゲーション表面に関連する画像情報を生成する。典型的には画像フレームとして生成される画像情報は、上述したようにナビゲーションエンジンによって使用されて、たとえば、Ｘ方向及びＹ方向における変位といったナビゲーション情報を生成する。
【００２３】
ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム１７４は、ナビゲーションセンサアレイ１７０からの画像情報を受信し、これに応答して持ち上がり状態信号を生成する。不透明表面持ち上がり検出システム（すなわち、不透明な表面からの持ち上がりを検出するシステム）は、任意の従来のナビゲーションセンサ技術を使用して持ち上がり状態信号を生成する。いくつかの典型的なナビゲーショセンサ技術には、表面特徴解析及びヒストグラム解析がある（但し、これらには限定されない）。持ち上がりを判定するために使用される特定のナビゲーションセンサ技術は本発明にとって重要ではない。ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが透明構造上で使用されている場合でも、不透明構造上で使用されている場合でも、持ち上がりを判定することができる。ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが透明構造上で使用されているときに持ち上がりを検出することができるが、持ち上がりを検出可能な距離は、光学ナビゲーションに実用的な距離（これは、たとえば、約１０ｍｍより小さい）よりも大きい。すなわち、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から約１０ｍｍを超えて持ち上げられるまで、持ち上がりは実際には検出されない。図５の実施形態では、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムによって生成される持ち上がり状態信号は、持ち上げられている状態であるか、持ち上げられていない状態であるかを示す２値信号である。
【００２４】
上面持ち上がり検出プロセッサ１７６は、別個の基板１８２上に製作された外部（ここではチップ外）の持ち上がり検出器（オフチップ持ち上がり検出器）１８０からの出力信号を処理する。オフチップ持ち上がり検出器からの出力信号は、検出された光の強度（または輝度）の関数である。持ち上がり検出器からの出力信号は、透明プレート持ち上がり検出プロセッサ（すなわち、透明なプレート（または板）からの持ち上がりを検出するプロセッサ）１７６によって処理されて、持ち上がり状態信号が生成される。図５に示すように、持ち上がり検出器は、いくつかの条件設定（たとえば、増幅）が必要となる場合があり、したがって、信号コンディショナー１８４を、持ち上がり検出器と透明プレート持ち上がり検出プロセッサとの間に設けることができる。１実施形態では、持ち上がり検出閾値が（たとえば、電流または電圧として）設定され、持ち上がり検出器１８０の出力信号が持ち上がり検出閾値を下回ったときは、ポインティングデバイスが持ち上げられたと判定され、対応する持ち上がり状態信号が生成されて、ステータスロジックに供給される。図５の実施形態では、透明プレート持ち上がり検出プロセッサ１７６は、ディジタル持ち上がり状態信号を生成する。たとえば、その出力は、高（ハイ）または低（ロー）を示す２値信号であり、２値出力の一方が持ち上げられている状態を示し、２値出力の他方が持ち上げられていない状態を示す。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが透明構造と不透明構造のいずれの上に置かれている場合でも持ち上がりを検出することができる。
【００２５】
上面持ち上がり検出プロセッサ１７６とナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム１７４の両方からの持ち上がり状態信号は、ステータスロジック１７８に提供される。ステータスロジックは、受信した２つの信号に応答して、持ち上がり状態の指標（または、持ち上がり状態であることを示す信号）をナビゲーションエンジンに出力する。１実施形態では、ステータスロジックはＯＲロジックであり、この場合、出力された持ち上がり状態信号は、入力された２つの持ち上がり状態信号のいずれかが持ち上げられている状態を示すときに、持ち上げられている状態を示す。１実施形態では、上面持ち上がり検出システムを使用して、ナビゲーションのための持ち上がり検出を制御し（たとえば、持ち上げられている状態を反映するために、いつ、Ｘ及びＹ方向の移動をゼロとして識別すべきかを制御し）、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムを使用して、ナビゲーションシステムのいくつかのコンポーネントを制御するために持ち上がりを検出する。１実施形態では、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムを使用して、ユーザが、以後のナビゲートをやめようとして（たとえば、これ以上マウスの操作をしないことを意図して）、ポインティングデバイスがナビゲーション表面から大きな距離持ち上げられたか否かを判定し、これによって、所定の安全動作及び／または節電動作を行うことが可能である。たとえば、ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムが、ポインティングデバイスが持ち上げられたことを示すと、光源のパワーを下げるかまたはオフにすることができる。
【００２６】
図５の実施形態では、持ち上がり検出器１８０は、光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４の外部（たとえば、「オフチップ」すなわちチップ外）に配置されている。図６は、持ち上がり検出器１８０が組み込まれた光学ナビゲーションセンサＩＣ １１４の１実施形態を示す。図６に示す光学ナビゲーションセンサＩＣは、持ち上がり検出器がナビゲーションセンサアレイ１７０及びナビゲーションエンジンと同じ基板上に製作される点を除いて、図５に示す光学ナビゲーションセンサＩＣに類似している。光学ナビゲーションセンサＩＣに持ち上がり検出器を含めることによって、ポインティングデバイスに組み込まれる個別のデバイスの数が少なくなる。さらに、持ち上がり検出器を光学ナビゲーションセンサＩＣに組み込むことによって、信号コンディショナーを不要とすることができる。
【００２７】
上面持ち上がり検出システム１４０を有するポインティングデバイス１００のいくつかの例示的な実施形態を図示し説明したが、他の実施形態も可能である。１実施形態では、光源１４２は、たとえば、図１及び図２を参照して説明したように、ナビゲーション追跡用のナビゲーション表面を照らすなどの他の機能を果たすことができる。
【００２８】
本発明の特定の実施形態について説明し図示したが、本発明は、本明細書及び図面において説明し図示した部分または部品の特定の構成や配列には限定されない。本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００２９】
以下に、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．ポインティングデバイスが置かれている表面を照明する光線を生成するための照明システムと、
ナビゲーション追跡に使用するための、照明されたナビゲーション表面に関連する画像情報を生成するように構成されたナビゲーションセンサアレイと、
前記ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の一部を検出し、この検出に応答して、持ち上がり状態信号を生成するように構成された上面持ち上がり検出システム
を備える、ポインティングデバイス。
２．前記上面持ち上がり検出システムは、前記ポインティングデバイスが前記表面から持ち上げられているときよりも、前記ポインティングデバイスが前記表面に置かれているときに、より多くの反射光線を検出するように構成され、かつ、位置決めされた光検出器を備える、上項１のポインティングデバイス。
３．前記上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用の光検出器を備える、上項１のポインティングデバイス。
４．前記画像情報に応答して持ち上がり状態信号を生成するように構成されたナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムをさらに備える、上項３のポインティングデバイス。
５．前記光検出器及び前記ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムが、同じ集積回路（ＩＣ）に製作される、上項４のポインティングデバイス。
６．前記上面持ち上がり検出システムと前記ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムからの持ち上がり状態信号を受信し、これら２つの持ち上がり状態信号に応答して、前記ポインティングデバイスの持ち上がり状態の指標を出力するように構成されたステータスロジックをさらに備える、上項４のポインティングデバイス。
７．前記ポインティングデバイスの持ち上がり状態の指標を受信し、かつ、前記画像情報及び前記持ち上がり状態の指標に応答して、ナビゲーション情報を出力するように構成されたナビゲーションエンジンをさらに備える、上項６のポインティングデバイス。
８．前記上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用のセンサアレイを備える、上項１のポインティングデバイス。
９．前記センサアレイは画像情報を生成するように構成され、前記センサアレイから生成された前記画像情報は持ち上がりを検出するために処理される、上項８のポインティングデバイス。
１０．前記ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているか、不透明構造上に置かれているかに関係なく、前記上面持ち上がり検出システムが、持ち上がり検出のために使用される、上項１のポインティングデバイス。
１１．ポインティングデバイスであって、
ポインティングデバイスが置かれている表面を照明する光ビームを生成するための照明システムと、
ナビゲーション追跡に使用するための、照明されたナビゲーション表面に関連する画像情報を生成するように構成されたナビゲーションセンサアレイと、
前記画像情報に応答して、第１の持ち上がり状態信号を生成するように構成されたナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムと、
前記ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の一部を検出し、この検出に応答して、第２の持ち上がり状態信号を生成するように構成された上面持ち上がり検出システム
を備える、ポインティングデバイス。
１２．前記上面持ち上がり検出システムは、前記ポインティングデバイスが前記表面から持ち上げられているときよりも、前記ポインティングデバイスが前記表面に置かれているときに、より多くの反射光線を検出するように構成され、かつ、位置決めされた光検出器を備える、上項１１のポインティングデバイス。
１３．前記上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用の光検出器を備える、上項１１のポインティングデバイス。
１４．前記上面持ち上がり検出システムは、持ち上がり検出専用のセンサアレイを備える、上項１１のポインティングデバイス。
１５．前記センサアレイは画像情報を生成するように構成され、前記センサアレイから生成された前記画像情報は持ち上がりを検出するために処理される、上項１４のポインティングデバイス。
１６．前記第１の持ち上がり状態信号を使用して前記照明システムを制御する、上項１１のポインティングデバイス。
１７．前記ポインティングデバイスが透明構造上に置かれているか、不透明構造上に置かれているかに関係なく、前記上面持ち上がり検出システムが、持ち上がり検出のために使用される、上項１１のポインティングデバイス。
１８．光学ナビゲーション用の集積回路（ＩＣ）であって、
ナビゲーション追跡に使用するための、照明されたナビゲーション表面に関連する画像情報を生成するように構成された、ポインティングデバイス内の光学ナビゲーションセンサアレイと、
前記画像情報に応答して、第１の持ち上がり状態信号を生成するように構成されたナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムと、
前記ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の一部の検出に応答して、第２の持ち上がり状態信号を生成するように構成された上面持ち上がり検出プロセッサと、
前記画像情報、及び、前記第１の持ち上がり状態信号と第２の持ち上がり状態信号との一方に応答して、ナビゲーション情報を出力するように構成されたナビゲーションエンジン
を備える、集積回路。
１９．前記ＩＣに配置されて、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光を検出するための持ち上がり検出器をさらに備える、上項１７の集積回路。
２０．前記持ち上がり検出器が持ち上がり検出専用である、上項１８の集積回路。
【００３０】
本発明による光学マウスなどのポインティングデバイスは、該デバイスが透明な構造上に置かれていても不透明な構造上に置かれていても持ち上がりを検出することが可能な上面持ち上がり検出システムを備える。上面持ち上がり検出システムは、ポインティングデバイスが不透明な表面と透明な表面のいずれに置かれている場合であっても、ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の離脱検出（または分離検出）を利用して持ち上がりを検出する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本明細書では一般的に「ポインティングデバイス」と呼ぶ、不透明な表面上に置かれた光学ナビゲーション装置の断面図であり、当該装置は、不透明な表面上を移動する。
【図２】図１のポインティングデバイスの断面図であるが、ポインティングデバイスは、不透明な表面上に直接置かれた図１の場合と異なり、ポインティングデバイスと不透明な表面との間にある透明構造上に置かれている。
【図３】上面持ち上がり検出システムを備え、ガラス板などの透明構造上に置かれたポインティングデバイスの１実施形態を示す。
【図４】図３のポインティングデバイスが透明構造から持ち上げられている場合を示す図である。
【図５】上面持ち上がり検出システムが組み込まれた光学ナビゲーションセンサＩＣの１実施形態を示す。
【図６】上面持ち上がり検出システムが組み込まれた光学ナビゲーションセンサＩＣの別の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１０４ 照明システム
１０６ ナビゲーションセンサシステム
１４２ 光源
１４４ 上面持ち上がり検出システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポインティングデバイスが置かれている表面を照明する光線を生成するための照明システム（１０４）と、
ナビゲーション追跡に使用するための、照明されたナビゲーション表面に関連する画像情報を生成するように構成されたナビゲーションセンサアレイ（１７０）と、
前記ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の一部を検出し、この検出に応答して、持ち上がり状態信号を生成するように構成された上面持ち上がり検出システム（１４４）
を備える、ポインティングデバイス。
【請求項２】
前記上面持ち上がり検出システムは、前記ポインティングデバイスが前記表面から持ち上げられているときよりも、前記ポインティングデバイスが前記表面に置かれているときに、より多くの反射光線を検出するように構成され、かつ、位置決めされた光検出器（１４６）を備える、請求項１のポインティングデバイス。
【請求項３】
前記上面持ち上がり検出システム（１４４）は、持ち上がり検出専用の光検出器（１４６）を備える、請求項１のポインティングデバイス。
【請求項４】
前記画像情報に応答して持ち上がり状態信号を生成するように構成されたナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム（１７４）をさらに備える、請求項３のポインティングデバイス。
【請求項５】
前記光検出器（１４６）及び前記ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム（１７４）が、同じ集積回路（１１４）に製作される、請求項４のポインティングデバイス。
【請求項６】
前記上面持ち上がり検出システムと前記ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムからの持ち上がり状態信号を受信し、これら２つの持ち上がり状態信号に応答して、前記ポインティングデバイスの持ち上がり状態の指標を出力するように構成されたステータスロジック（１７８）をさらに備える、請求項４のポインティングデバイス。
【請求項７】
前記ポインティングデバイスの持ち上がり状態の指標を受信し、かつ、前記画像情報及び前記持ち上がり状態の指標に応答して、ナビゲーション情報を出力するように構成されたナビゲーションエンジン（１７２）をさらに備える、請求項６のポインティングデバイス。
【請求項８】
前記上面持ち上がり検出システム（１４４）は、持ち上がり検出専用のセンサアレイ（１４６）を備える、請求項１のポインティングデバイス。
【請求項９】
前記センサアレイ（１４６）は画像情報を生成するように構成され、前記センサアレイから生成された前記画像情報は持ち上がりを検出するために処理される、請求項８のポインティングデバイス。
【請求項１０】
前記ポインティングデバイスが透明構造（１２０）上に置かれているか、不透明構造（１０３）上に置かれているかに関係なく、前記上面持ち上がり検出システム（１４４）が、持ち上がり検出のために使用される、請求項１のポインティングデバイス。
【請求項１】
ポインティングデバイスが置かれている表面を照明する光線を生成するための照明システム（１０４）と、
ナビゲーション追跡に使用するための、照明されたナビゲーション表面に関連する画像情報を生成するように構成されたナビゲーションセンサアレイ（１７０）と、
前記ポインティングデバイスが置かれている表面から反射する光線の一部を検出し、この検出に応答して、持ち上がり状態信号を生成するように構成された上面持ち上がり検出システム（１４４）
を備える、ポインティングデバイス。
【請求項２】
前記上面持ち上がり検出システムは、前記ポインティングデバイスが前記表面から持ち上げられているときよりも、前記ポインティングデバイスが前記表面に置かれているときに、より多くの反射光線を検出するように構成され、かつ、位置決めされた光検出器（１４６）を備える、請求項１のポインティングデバイス。
【請求項３】
前記上面持ち上がり検出システム（１４４）は、持ち上がり検出専用の光検出器（１４６）を備える、請求項１のポインティングデバイス。
【請求項４】
前記画像情報に応答して持ち上がり状態信号を生成するように構成されたナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム（１７４）をさらに備える、請求項３のポインティングデバイス。
【請求項５】
前記光検出器（１４６）及び前記ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システム（１７４）が、同じ集積回路（１１４）に製作される、請求項４のポインティングデバイス。
【請求項６】
前記上面持ち上がり検出システムと前記ナビゲーションセンサ持ち上がり検出システムからの持ち上がり状態信号を受信し、これら２つの持ち上がり状態信号に応答して、前記ポインティングデバイスの持ち上がり状態の指標を出力するように構成されたステータスロジック（１７８）をさらに備える、請求項４のポインティングデバイス。
【請求項７】
前記ポインティングデバイスの持ち上がり状態の指標を受信し、かつ、前記画像情報及び前記持ち上がり状態の指標に応答して、ナビゲーション情報を出力するように構成されたナビゲーションエンジン（１７２）をさらに備える、請求項６のポインティングデバイス。
【請求項８】
前記上面持ち上がり検出システム（１４４）は、持ち上がり検出専用のセンサアレイ（１４６）を備える、請求項１のポインティングデバイス。
【請求項９】
前記センサアレイ（１４６）は画像情報を生成するように構成され、前記センサアレイから生成された前記画像情報は持ち上がりを検出するために処理される、請求項８のポインティングデバイス。
【請求項１０】
前記ポインティングデバイスが透明構造（１２０）上に置かれているか、不透明構造（１０３）上に置かれているかに関係なく、前記上面持ち上がり検出システム（１４４）が、持ち上がり検出のために使用される、請求項１のポインティングデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−５２７３４（Ｐ２００８−５２７３４Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１４４７６（Ｐ２００７−２１４４７６）
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【Ｆターム（参考）】
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