JP2010152924A - 機能選択キーを有する光ポインティングデバイス及び光トラッキング受信器並びにこれらを用いる装置 - Google Patents

機能選択キーを有する光ポインティングデバイス及び光トラッキング受信器並びにこれらを用いる装置 Download PDF

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Abstract

【課題】機能選択キーを有する光ポインティングデバイス及び光トラッキング受信器並びにこれらを用いる装置を提供する。
【解決手段】光ポインティングデバイスは光ビームを発生し、光ビームを機能選択キーにともなうフリッカーモードに変換する。機能選択キーが異なれば異なるフリッカー周波数が起発される。光ビームの断続点画像がトラッキング受信器で検出される複数のフレームに形成される。トラッキング受信器は連続する複数のフレームにおける断続点画像の発生周波数すなわち断続間隔モードにしたがって特定の機能の開始を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は機能選択キーを有する光ポインティング装置及び光トラッキング受信器並びにこれらを用いる装置に関し、さらに詳しくは、非接触光スポットで、カーソルの制御及び所望の機能の選択を行う装置に関する。
現在、ポンティングデバイス(例えば、ローラーボールマウス、光学マウス等)は、入力インターフェースと接触面の間の相対運動の検知に基づいてターゲット(またはカーソル)の位置をトラッキングする。通常のローラーボールマウスが面上を移動すると、マウス内部のローラーボールが回転して、一組の光エンコーダーを駆動することができる。これらの光エンコーダーがＸ方向及びＹ方向に沿う移動のステップ数を同時に計算する。ステップ数に関する情報にしたがって、コンピュータはそれぞれのフレーム期間中の前の位置の座標に対するカーソルの移動ベクトルを決定することができる。さらに、光学マウスは、画像センサを用いて連続的に変化する表面の画像を取り込み、画像を比較して前の位置に対する現在のカーソルの移動量を計算する。
さらに、ＴＶゲームを制御するためまたはＴＶスクリーン上に表示される電子ブックのページをめくるために、別の非接触型ポインティングデバイスが設計されている。そのようなポインティングデバイスはフレーム上のターゲットまたはカーソルの移動を制御するために赤外光ビームを放射する。実際には、フレームが表示されるスクリーンに隣接する場所に、モーショントラッキングセンサを有する光受信器が配置される。ユーザがポインティングデバイスを動かすと、複数のフレームの画像を毎秒取り込んでいるモーショントラッキングセンサが赤外光ビームの移動の連続する断続点パターンを受け取ることができる。したがって、光受信器はそれぞれのフレームにおいて生じる断続点パターンの様々な座標を比較することができ、直ちにスクリーン上のターゲットまたはカーソルの現在位置を修正する。
しかし、ポインティングデバイスはターゲットまたはカーソルの表示された位置しか制御できず、ＴＶゲームまたは電子ブックの機能選択のための要件(例えば、スクリーン上の機能アイコンまたはページめくりボタンのクリック)を満たすことはできない。したがって、現在のＴＶゲーム市場では、カーソルの位置の制御及び対話式機能選択の可能化のいずれも行うことができる光ポインティング／受信装置がＴＶゲーム機及び電子ブックのリアルタイムで対話式のエンタテイメント効果を向上させるために緊急に必要とされている。
本発明の課題は、機能選択キーを有する光ポインティングデバイス及び光トラッキング受信器並びにこれらを用いる装置を提供することである。光ポインティングデバイス上の様々な選択キーへの応答における実行は光ビームのフリッカー周波数によって識別され、光トラッキング受信器は受信される光スポットのフリッカー周波数にしたがって特定の機能の開始を決定する。
上記課題を達成するため、本発明は機能選択キーを有する光ポインティングデバイス及び光トラッキング受信器並びにこれらを用いる装置を開示する。光ポインティングデバイスは光ビームを発生し、機能選択キーによって光ビームを光フリッカーモードに切り換える。機能選択キーが異なれば起発される光ビームフリッカーの周波数も異なる。光ビームの断続点画像がトラッキング受信器によって検出される複数のフレームに形成される。トラッキング受信器はフリッカー周波数すなわち連続する複数のフレームにおける断続点画像の断続間隔モードにしたがって特定の機能の開始を決定する。
フレームはいくつかの領域を定め、それぞれの領域は様々な機能ブロックを示すために対応する座標で囲まれる。光ビームの断続点パターンが対応する座標で囲まれたある機能ブロックを表す領域に現れ、その機能ブロックに対応する機能選択キーが起動されると、その機能ブロックで定められる機能が開始される。
本発明にしたがう光ポインティング／受信装置の応用の略図である 本発明にしたがう光ポインティングデバイスの光発生回路の略図である 本発明にしたがうトラッキング受信器の光トラッキング受信回路の略図である 本発明のトラッキング受信器による連続フレームの取込みの第１の実施形態の略図である 本発明のトラッキング受信器による連続フレームの取込みの第２の実施形態の略図である 本発明のトラッキング受信器による連続フレームの取込みの第３の実施形態の略図である 本発明のトラッキング受信器による連続フレームの取込みの第４の実施形態の略図である
添付図面にしたがって本発明を説明する。
図１は本発明の光ポインティング／受信装置の応用の略図を示す。ユーザ８０は光ポインティングデバイス１３を動かしてＴＶ１１のスクリーン上に表示されるＴＶフレーム１１１にあるカーソル１１２またはターゲットの移動を制御することができる。光ポインティングデバイス１３の前面に発光部１３１が配されている。光ビームを発生することができる発光部１３１は通常、環境における可視光の干渉を防止するために赤外線を放射する。機能選択キー１３２が光ポインティングデバイス１３の手持ち部分１３３上に配されている。機能選択キー１３２が押し下げられると、発光部１３１から発生される光ビームは、光ビームが交互に明るくなり、暗くなる、光フリッカーモードに切り換えられる。異なる機能選択キー１３２には対応して異なるフリッカー周波数を割り当てても差し支えない。
発光部１３１から放射される赤外線はフィルタ１２１及び広角レンズ１２２を通過し、次いでトラッキング受信器１２内部の光電素子に入る。赤外線の断続点画像が、検出される様々なフレームに形成され、トラッキング受信器１２は、点々をつないで線にすることによって、検出された断続点画像を直ちにＴＶフレーム１１１のカーソル１１２に変換する。カーソル１１２がそれぞれの機能ブロック１１３に移動され、対応する機能選択キー１３２が押されると、それぞれの機能ブロック１１３によって定められる、次のページに進むかまたは前のページに戻るというような機能が開始され、実行される。さらに、広角レンズ１２２の前面にフレーム座標に対応する有効検出範囲及び有効検出領域１４が定められる。ユーザ８０が有効検出領域１４の外側に光ビームを動かすと、カーソル１１２の移動を制御することはできない。
図２は本発明の光ポインティングデバイス１３の光発生回路の略図である。光ポインティングデバイス１３の光発生回路２０は、電源ユニット２４，電源スイッチ２３，切換スイッチ２２，フリッカー周波数制御回路２５及び発光ダイオード(ＬＥＤ)２１を有する。電源スイッチ３２は電源ユニット２４を直接制御してＬＥＤ２１に電力を供給する。光ポインティングデバイス１３上の機能選択キー１３２の１つが押し下げられると、切換スイッチ２２がフリッカー周波数制御回路２５に切り換えられるであろう。したがって、ＬＥＤ２１はフリッカー周波数制御回路２５からのパルス電流出力を受け取り、周波数が一定のフリッカー光ビームを発生する。
図３は本発明のトラッキング受信器１２の光トラッキング／受信回路３０の略図である。光トラッキング／受信回路３０は、相補型金属―酸化物−半導体(ＣＭＯＳ)センサ３１，デジタル信号プロセッサ(ＤＳＰ)３２，ユニバーサル非同期型レシーバートランスミッター(ＵＡＲＴ)インターフェース３３及び中央処理ユニット(ＣＰＵ)３４を有する。ＣＭＯＳセンサ３１が複数のフレームの連続画像の光信号をデジタル信号に変換する。次いでＤＳＰ３２が、それぞれのフレームにおいて検出されたオブジェクトの品質、寸法、形状及び座標のパラメータのデジタル信号を得るために、デジタル信号にデータ圧縮及びデータフィルタリングをかける。次いでＵＡＲＴインターフェース３３が得られたデジタル信号を、ＣＰＵ３４が光スポットの位置及び移動ベクトルを決定できるように、シリアル信号に変換する。圧縮及びフィルタリングされた後はデータ量が小さくなるから、光トラッキング／受信回路３０は毎秒２００フレーム(２００ＦＰＳ)を取り込んで処理することができる。ＣＰＵ３４は次いで連続フレームにおける光スポットの位置及び周波数(すなわち断続間隔)にしたがってどの機能が開始されるべきであるかを決定する。
図４ａ〜４ｆは本発明のトラッキング受信器１２によって取り込まれる連続フレームの略図である。図２を再び参照すれば、光発生回路２０がフリッカー周波数制御回路２５に切り換えられていないときには、光スポットの断続点パターン４１１〜４１６がフレーム４１〜４６で検出される。しかし、光発生回路２０がフリッカー周波数制御回路２５に切り換えられると、ＬＥＤ２１は相異なる機能選択キー１３２によって要求される周波数にしたがうフリッカー光ビームを発生するであろう。例えば、上側の機能選択キー１３２が押されると、光は毎秒１００回のフリッカーを示すであろう。したがって、毎秒２００フレームを処理することができるトラッキング受信器１２は図５ａ〜５ｆに示されるように連続フレーム５１〜５６を受信する。フレーム５１〜５６は、それぞれ異なる座標範囲を占める、２つの機能ブロック５７及び５９を有する。光スポットの断続点パターン５１１〜５１３が機能ブロック５７に間欠的に現れ、機能ブロック５７に受け入れられる毎秒１００回のフリッカー周波数を有していると、機能ブロック５７によって定められる機能が開始される。図５ａ〜５ｆの断続点パターン５１１〜５１３は２フレーム毎に現れ、よってＣＰＵ３４はフリッカー周波数が毎秒１００回であると計算することができる。
同様に、図６ａ〜６ｆに示されるように、機能ブロック６９が毎秒７０回のフリッカーを示す光スポットを受け取らない限りその機能を開始できなければ、断続点パターン６１１〜６１２はフレーム６１〜６６の間で４フレーム毎に検出される。さらに、機能ブロック６７は毎秒１００回のフリッカーを示す光スポットでしか起動されない座標範囲を有するように構成される。すなわち、ＣＰＵ３４は４フレーム毎に断続点パターン６１２が現れなければ機能ブロック６９によって定められる機能を実施しないであろう。
上述した光フリッカーモードに加えて、図７ａ〜７ｆは本発明のトラッキング受信器１２で受け入れられる光スポットの別の断続間隔モードを示す。図７ａ〜７ｆにおいて、連続フレーム７１〜７６の断続点パターン７１１〜７１４は隣り合う２つのフレーム７１〜７２のそれぞれの機能ブロック７７に現れた後、次の２つのフレーム７３〜７４の機能ブロック７７から消え、上述したモードにしたがって出現及び消失を続けるであろう。本発明の光ポインティングデバイス１３の光フリッカーモードが実施形態に説明される断続間隔態様に限定されず、同様に、トラッキング受信器１２が定義に基づく様々なフリッカーモードの断続点パターンを受信できることは明らかである。
本発明の上述した形態は説明だけを目的にしている。添付される特許請求の範囲を逸脱することのない数多くの別の実施形態が当業者によって案出され得る。
１１ ＴＶ
１２ トラッキング受信器
１３ 光ポインティングデバイス
１４ 有効検出領域
２０ 光発生回路
２１ 発光ダイオード(ＬＥＤ)
２２ 切換スイッチ
２３ 電源スイッチ
２４ 電源ユニット
２５ フリッカー周波数制御回路
３０ 光トラッキング受信回路
３１ 相補型金属―酸化物−半導体(ＣＭＯＳ)センサ
３２ デジタル信号プロセッサ(ＤＳＰ)
３３ ユニバーサル非同期型レシーバートランスミッター(ＵＡＲＴ)インターフェース
３４ 中央処理ユニット(ＣＰＵ)
８０ ユーザ
１１１ ＴＶフレーム
１１２ カーソル
１１３ 機能ブロック
１２１ フィルタ
１２２ 広角レンズ
１３１ 発光部
１３２ 機能選択キー
１３３ 手持ち部分

Claims (9)

  1. 光ポインティングデバイスからの光ビームをトラッキング及び受信するための光トラッキング受信器において、
    複数のフレームからなる連続画像を取り込み、前記連続画像の少なくとも１つの光信号を少なくとも１つのデジタル信号に変換するための画像センサ、
    前記デジタル信号を処理し、少なくとも１つの出力信号を出力するためのデジタル信号プロセッサ(ＤＳＰ)、及び
    前記ＤＳＰからの前記出力信号に基づいて、前記複数のフレームにおける前記光ビームの特定のパターンの位置及び周波数が、所定の機能に対応するものであるかどうかを確認するための中央処理ユニット(ＣＰＵ)、
    を備えることを特徴とする光トラッキング受信器。
  2. 前記ＤＳＰと前記ＣＰＵの間に配されたユニバーサル非同期型レシーバートランスミッター(ＵＡＲＴ)インターフェースをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光トラッキング受信器。
  3. 前記特定のパターンが前記複数のフレームに連続して現れれば、前記ＣＰＵは前記特定のパターンに対応する前記光ビームが非フリッカーモードにあると決定することを特徴とする請求項１に記載の光トラッキング受信器。
  4. 前記特定のパターンが前記複数のフレームに間欠的に現れれば、前記ＣＰＵは前記特定のパターンに対応する前記光ビームがフリッカーモードにあると決定することを特徴とする請求項１に記載の光トラッキング受信器。
  5. 前記特定のパターンの前記周波数があらかじめ定められた機能に対応する周波数であれば、前記あらかじめ定められた機能が開始されることを特徴とする請求項４に記載の光トラッキング受信器。
  6. 前記複数のフレームにおいて前記特定のパターンの前記位置があらかじめ定められた座標範囲内にあれば、前記あらかじめ定められた機能が開始されることを特徴とする請求項５に記載の光トラッキング受信器。
  7. 前記特定のパターンが断続点パターンであることを特徴とする請求項１に記載の光トラッキング受信器。
  8. 前記画像センサが相補型金属−酸化物−半導体(ＣＭＯＳ)センサであることを特徴とする請求項１に記載の光トラッキング受信器。
  9. 前記ＤＳＰによって処理された前記デジタル信号が座標デジタル信号であることを特徴とする請求項１に記載の光トラッキング受信器。
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