JP3756019B2 - 偏光ユニット及びその製造方法並びに遠隔指示位置検出方法及び遠隔位置指示装置及び遠隔指示位置検出装置及びポインティング装置 - Google Patents
偏光ユニット及びその製造方法並びに遠隔指示位置検出方法及び遠隔位置指示装置及び遠隔指示位置検出装置及びポインティング装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数種の偏光子を組み合わせた偏光ユニット及びその製造方法、並びにこの偏光ユニットを用いたポインティング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータの普及に伴って、テレビ、オーディオ機器にＣＰＵを搭載し、メニュー画面を表示させて各種の設定を行えるようになってきた。また、これらのテレビ、オーディオ機器にはリモートコントロール装置が無くてはならないものになり、各種の設定を行う際にもリモートコントロール装置を用いて機器本体のディスプレイ画面に映し出されるメニュー画面上のカーソルを移動し、設定位置或いは設定変更位置を指示して必要事項の入力を行えるようになりつつある。
【０００３】
また、一般に普及しているリモートコントロール装置は、赤外線などの光を用いて機器本体に信号を伝達するものであり、機器本体との間に接続ケーブルが不要なので、とても便利に使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のリモートコントロール装置では、メニュー画面上のカーソルを移動する際には、手元にあるリモートコントロール装置のキーボード上のカーソル移動キーを操作して行わなければならない。このため、人間の感覚や動作に即してカーソルを移動することが極めて困難であった。
【０００５】
例えば、パーソナルコンピュータでゲームソフト等を行う際にはジョイスティックを用いて自由にカーソル移動を行うことができるが、上記のテレビ、オーディオ機器のリモートコントロール装置を用いた場合にはジョイスティックを用いたようなカーソル移動を行うことができない。
【０００６】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、人間の感覚や動作に即して自由にカーソルを移動することができる光を用いた偏光ユニット、並びに遠隔指示位置検出方法とポインティング装置及びこれを構成する遠隔位置指示装置、遠隔指示位置検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために請求項１では、同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が設けられ、これらの偏光子が一体化されてなる偏光ユニットであって、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域を有し、各偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている偏光ユニットを提案する。
【０００８】
該偏光ユニットを通過した光は、前記各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光として射出される。これにより、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、受光側において各偏光成分の受光量を検出することにより前記指示位置を容易に検出することができる。また、前記４つの領域の境界線の交点を指示位置とすることにより、受光側における指示位置の検出が容易になる。さらに、前記互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、受光側において同じ構成の偏光ユニットを用いることにより、入射光のズレの検出を容易に行うことができ、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を各偏光成分の受光量から容易に算出して検出することができる。
【０００９】
また、請求項２では、請求項１記載の偏光ユニットにおいて、板状又はフィルム状をなしている偏光ユニットを提案する。
【００１０】
該偏光ユニットによれば、板状又はフィルム状をなしているので、容易に加工できると共に小型化も容易に行える。
【００１１】
また、請求項３では、請求項１記載の偏光ユニットにおいて、１つの板又はフィルムからなる基板上に各偏光子が一体形成されている偏光ユニットを提案する。
【００１２】
該偏光ユニットによれば、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去できる。
【００１３】
また、請求項４では、請求項１記載の偏光ユニットにおいて、前記偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている偏光ユニットを提案する。
【００１４】
該偏光ユニットによれば、前記棒状偏光粒子の長軸方向が光の吸収軸を形成し、該長軸方向に直交する方向が光の透過軸となる。また、板状またはフィルム状の形状とすることができるので、比較的薄く形成することができる。
【００１５】
また、請求項５では、同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成されている偏光ユニットの製造方法であって、磁性体からなる棒状偏光粒子を分散させた透光性の液状媒体を基板面に塗布した後、該基板面を２つ以上の領域に分割し、各領域毎に互いに異なる方向に磁界を印加して前記棒状偏光粒子を前記基板面にほぼ平行な一定方向に配列させた後に前記媒体を硬化させて偏光層となす偏光ユニットの製造方法を提案する。
【００１６】
該偏光ユニットの製造方法によれば、基板面が２つ以上の領域に分割され、各領域毎に互いに異なる方向に磁界が印加されると、前記磁性体からなる棒状偏光粒子は透光性の液状媒体中でその長軸方向を変え、該長軸が基板面に平行で且つ磁界の方向に一致するように配列される。これにより、各領域には、透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成される。また、同一工程の磁界印加によって２以上の異なる偏光面の棒状偏光素子を配列させるので、比較的少ない工程で作成することができる。
【００１７】
また、請求項６では、同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成されている偏光ユニットの製造方法であって、棒状偏光粒子を分散させた透光性の液状媒体を基板面に塗布した後、該基板面を２つ以上の領域に分割し、各領域毎に互いに異なる方向に電界を印加して前記棒状偏光粒子を前記基板面にほぼ平行な一定方向に配列させた後に前記媒体を硬化させて偏光層となす偏光ユニットの製造方法を提案する。
【００１８】
該偏光ユニットの製造方法によれば、基板面が２つ以上の領域に分割され、各領域毎に互いに異なる方向に電界が印加されると、前記棒状偏光粒子は透光性の液状媒体中でその長軸方向を変え、該長軸が基板面に平行で且つ電界の方向に一致するように配列される。これにより、各領域には、透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成される。また、２つ以上の異なる偏光面の偏光素子が同じ工程の電界印加によって形成されるので、比較的少ない工程で作成することができる。
【００１９】
また、請求項７では、遠隔位置指示装置から光を射出し、該射出された光を遠隔指示位置検出装置により受光して前記遠隔位置指示装置の指示する位置を検出する遠隔指示位置検出方法であって、前記遠隔位置指示装置から、光射出方向にほぼ直交する面内の互いに独立した２つ以上の領域毎に偏光面が互いに異なるように偏光された光を射出し、前記遠隔指示位置検出装置では、前記領域毎に異なる偏光のそれぞれを透過する２つ以上の偏光子を前記領域に対応して備え、且つ前記遠隔位置指示装置から射出された光を前記偏光子に受けて、該偏光子の領域毎の透過光量に基づいて前記遠隔位置指示装置の指定する位置を検出する遠隔指示位置検出方法を提案する。
【００２０】
該遠隔指示位置検出方法によれば、前記遠隔位置指示装置から各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光が射出される。また、受光側の遠隔指示位置検出装置においては、前記遠隔位置指示装置から射出された前記領域毎に異なる偏光のそれぞれを透過する２つ以上の偏光子が前記領域に対応して設けられ、且つ前記遠隔位置指示装置から射出された光は前記偏光子を介して受光される。ここで、偏光子の偏光面とは異なる偏光面の偏光が該偏光子を通過するときは、これらの偏光面の角度の違いによって透過光量が異なるので、前記領域の境界線或いは境界線の交点等の位置を検出できる。これにより、前記遠隔指示位置検出装置は、前記偏光子の領域毎の透過光量に基づいて前記遠隔位置指示装置の指定する位置を検出することができる。
【００２１】
また、請求項８では、請求項７記載の遠隔指示位置検出方法において、前記遠隔位置指示装置波、各領域の偏光子から射出する各偏光を、少なくとの隣接領域方向に広がる所定の放射角度をもって射出する遠隔指示位置検出方法を提案する。
【００２２】
該遠隔指示位置検出方法によれば、各偏光が少なくとも隣接領域方向に広がる所定の放射角度をもって射出されるため、前記遠隔位置指示装置からの距離が増加するに伴って各偏光の境界付近においては各偏光成分が重なり合い且つ各偏光成分の光量は前記境界線に対して直行する方向に向けて関数的な変化を示す。これにより、前記境界付近において重なり合った各偏光成分の光量を検出することにより射出当初の境界線位置を検出することができる。さらに、隣り合う偏光成分が重なることにより、前記遠隔位置指示装置から射出される光を前記遠隔指示位置検出装置において受光するときの受光面積の縮小を図ることができる。即ち、前記境界付近において各偏光成分が重なり合わないときは、前記遠隔位置指示装置における光の射出方向の可変範囲を考慮して、受光側の遠隔指示位置検出装置においては前記可変範囲に相当する面積、即ち前記射出当初の境界線を受光できる面積を設けなければならない。しかし、前記隣り合う偏光成分が重なることにより、前記遠隔指示位置検出装置において前記射出当初の境界線位置を受光できなくても前記境界線付近において重なり合った各偏光成分の光量を検出することにより射出当初の境界線位置を検出することができる。これにより、前記遠隔位置指示装置から射出される光を前記遠隔指示位置検出装置において受光するときの受光面積の縮小を図ることができる。
【００２３】
また、請求項９では、請求項７又は８記載の遠隔指示位置検出方法において、前記遠隔位置指示装置から光射出方向にほぼ直交する面内の互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域毎に偏光面が互いに異なるように偏光された光を射出し、前記遠隔指示位置検出装置では、前記遠隔位置指示装置からの光入射方向にほぼ直交する面内の互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域内に、前記遠隔位置指示装置から射出される偏光のそれぞれを透過する４つの偏光子を前記４つの領域に対応して備え、且つ前記遠隔位置指示装置から射出された光を前記偏光子に受けて、該偏光子の領域毎の透過光量に基づいて前記遠隔位置指示装置の指定する位置を検出する遠隔指示位置検出方法を提案する。
【００２４】
該遠隔指示位置検出方法によれば、前記遠隔位置指示装置から射出される４つの偏光の偏光面は互いに異なり、受光側の遠隔指示位置検出装置において前記遠隔位置指示装置から射出された偏光を透過する４つの偏光子が用いられているので、各偏光子を透過する光量から、受光した偏光の境界線及び境界線の交点の位置を容易に算出して検出することができる。これにより、前記遠隔位置指示装置による指示位置を検出することができる。
【００２５】
また、請求項１０では、請求項９記載の遠隔指示位置検出方法において、前記遠隔位置指示装置からは、前記直交する２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域の光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域の光の偏光面の交叉角度が４５度をなすような４つの偏光を射出し、前記遠隔指示位置検出装置の各偏光子を透過可能な光の偏光面を、前記互いに対角に位置する２つの領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ前記隣接する２の領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定する遠隔指示位置検出方法を提案する。
【００２６】
該遠隔指示位置検出方法によれば、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域において、互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、受光側における入射光のズレによる偏光の透過割合の算出が容易であり、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を受光量から容易に算出して検出することができる。
【００２７】
また、請求項１１では、遠隔指示位置検出装置に対して光を射出し該光の射出方向を変化させて指示位置を変化させる遠隔位置指示装置であって、透過可能な光の偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光子と、該偏光子の光入射側に設けられ且つ各偏光子に光を入射する１つ以上の発光素子とを備えている遠隔位置指示装置を提案する。
【００２８】
該遠隔位置指示装置によれば、前記発光素子から射出された光は、偏光ユニットを通過して前記各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光として射出される。これにより、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、受光側において各偏光成分の光量を検出することにより前記指示位置を検出できるので、指示位置の伝達を行うことができる。
【００２９】
また、請求項１２では、請求項１１記載の遠隔位置指示装置において、４つの偏光子を備え、各偏光子は光射出方向にほぼ直交する平面内に存在し且つ互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域に配置されている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３０】
該遠隔位置指示装置によれば、前記４つの領域の境界線の交点等を指示位置とすることにより、各偏光成分の光量に基づく受光側における指示位置の算出処理が容易になる。
【００３１】
また、請求項１３では、請求項１２記載の遠隔位置指示装置において、前記偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３２】
該遠隔位置指示装置によれば、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域において、前記互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、受光側において送信側に対応した２つ以上の偏光子を同じ構成で用いることにより、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を受光量から容易に算出して検出することができる。
【００３３】
また、請求項１４では、請求項１１、１２又は１３記載の遠隔位置指示装置において、前記偏光子は板状又はフィルム状をなしている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３４】
該遠隔位置指示装置によれば、前記偏光子が板状又はフィルム状をなしているので、容易に加工できると共に小型化も容易に行える。
【００３５】
また、請求項１５では、請求項１１乃至１４の何れかに記載の遠隔位置指示装置において、前記２つ以上の偏光子は１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３６】
該遠隔位置指示装置によれば、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去できる。
【００３７】
また、請求項１６では、請求項１１乃至１５の何れかに記載の遠隔位置指示装置において、前記偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３８】
該遠隔位置指示装置によれば、前記棒状偏光粒子の長軸方向が光の吸収軸を形成し、該長軸方向に直交する方向が光の透過軸となる。また、板状またはフィルム状の形状となるので、比較的薄くすることができる。
【００３９】
また、請求項１７では、請求項１１記載の遠隔位置指示装置において、前記偏光ユニットの光射出面に対して直交し、且つ隣り合う前記領域の境界線上に配置された遮光板を設けた遠隔位置指示装置を提案する。
【００４０】
該遠隔位置指示装置によれば、前記偏光ユニットにおける各領域の光射出面から射出される光は、ほとんどの場合、ある程度の広がり角度をもって射出されるが、前記遮光板を設けることにより、この広がり角度をなくす或いは低減することができ、各偏光子から射出される偏光の重なり具合を調整することができる。
【００４１】
また、請求項１８では、請求項１１乃至１７の何れかに記載の遠隔位置指示装置において、所定の電気信号を発生する信号発生手段と、該電気信号に同期して前記発光素子の発光を強度変調する変調手段とを設けた遠隔位置指示装置を提案する。
【００４２】
該遠隔位置指示装置によれば、前記発光素子による発光は前記信号発生手段から発生された電気信号に基づいて前記変調手段によって強度変調される。これにより、前記信号発生手段から発生される電気信号を命令信号や伝達情報信号等にすれば、受光側では指示位置を検出することができると共に受光した光を復調することによりこれらの情報を再生することができる。
【００４３】
また、請求項１９では、遠隔位置指示装置から射出された偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光を受け該光の射出方向に基づいて指示位置を検出する遠隔指示位置検出装置であって、透過可能な光の偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光子と、各偏光子の光射出側に設けられ且つ偏光子を透過して入射する光量に対応してレベル変化する電気信号を出力する２つ以上の受光素子と、各受光素子から出力される電気信号に基づいて前記遠隔位置指示装置によって指示された位置を検出する指示位置検出手段とを備えている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００４４】
該遠隔指示位置検出装置によれば、例えば前記遠隔位置指示装置から射出された２つ以上の偏光の隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とすれば、受光側においてこの指示位置を検出することができる。即ち、受光側において前記遠隔位置指示装置から射出された２つ以上の偏光のそれぞれに対応した偏光子を備えることにより、これらの各偏光子に入射される偏光の偏光面が該偏光子の偏光面と一致すれば入射したすべての偏光が透過され、入射光の偏光面が偏光子の偏光面と異なるとこれらの偏光面の交叉角度に対応して透過光量が低下する。これにより、各偏光子の透過光を前記受光素子によって受光してその光量に対応した電気信号を得ることにより、前記位置検出手段によって前記２つ以上の偏光の隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等の指示位置を検出することができる。
【００４５】
また、請求項２０では、請求項１９記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光子は互いに所定の距離をあけて配置されている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００４６】
該遠隔指示位置検出装置によれば、各偏光子が互いに距離をあけて配置されているので、各偏光子の間に自由空間を形成でき、該自由空間に比較的広範囲の任意の装置、例えば表示装置等を配置可能となる。
【００４７】
また、請求項２１では、請求項１９記載の遠隔指示位置検出装置において、前記２つ以上の偏光子として、同一面内に２つ以上の領域を有し且つ各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が設けられている偏光ユニットを用いた遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００４８】
該遠隔指示位置検出装置によれば、各偏光子が同一面内に配置されたユニットに形成されているので、製造作業の簡略化を図ることができる。
【００４９】
また、請求項２２では、請求項２１記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットは互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域を有している遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５０】
該遠隔指示位置検出装置によれば、前記遠隔位置指示装置によって互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域毎に互いに異なる偏光面を有する偏光が射出されると、前記４つの領域の境界線の交点等を指示位置とすることができるので、前記指示位置の検出を容易に行うことができる。
【００５１】
また、請求項２３では、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットの各偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５２】
該遠隔指示位置検出装置によれば、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域において、互いに隣接しない２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を受光量から算出する際の演算処理を簡略化することができる。
【００５３】
また、請求項２４では、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットは板状又はフィルム状をなしている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５４】
該遠隔指示位置検出装置によれば、加工が容易であると共に装置の小型化も容易に行える。
【００５５】
また、請求項２５では、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットは１つの板又はフィルムからなる基板上に各偏光子が一体形成されてなる遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５６】
該遠隔指示位置検出装置によれば、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分が除去される。
【００５７】
また、請求項２６では、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットの各偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５８】
該遠隔指示位置検出装置によれば、前記棒状偏光粒子の長軸方向が光の吸収軸を形成し、該長軸方向に直交する方向が光の透過軸となる。また、板状またはフィルム状であるので、比較的薄くすることができる。
【００５９】
また、請求項２７では、請求項１９乃至２６の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置において、全ての受光素子から出力される電気信号に基づいて、前記全ての偏光子に入射される光量の和を求める全入射光量検出手段と、該全入射光量検出手段によって求められた光量値が常にほぼ一定レベルになるように前記各受光素子から出力される電気信号のレベルを互いに同期して制御するレベル制御手段とを設けた遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００６０】
該遠隔指示位置検出装置によれば、全ての受光素子から出力される電気信号に基づいて、前記全入射光量検出手段によって前記全ての偏光子に入射される光量の和が求められ、該全入射光量検出手段によって求められた光量が常にほぼ一定レベルになるように、レベル制御手段によって前記各受光素子から出力される電気信号のレベルが互いに同期して制御される。これにより、遠隔位置指示装置から射出された光量がガウス分布を示すような場合にも、前記偏光の境界位置の変化による受光量の変化を比較的正確に検出することができる。
【００６１】
また、請求項２８では、請求項１９乃至２７の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光子に入射される光が所定の通信信号に同期して強度変調されているときに、前記受光素子から出力される電気信号を復調して前記通信信号を再生する通信信号再生手段を設けた遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００６２】
該遠隔指示位置検出装置によれば、前記偏光子に入射される光が所定の通信信号に同期して強度変調されているときは、前記通信信号再生手段によって前記受光素子から出力される電気信号が復調されて前記通信信号が再生される。
【００６３】
また、請求項２９では、前記請求項１１乃至１８の何れかに記載の遠隔位置指示装置と、該遠隔位置指示装置に対応した前記請求項１９乃至２８の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置とからなるポインティング装置を提案する。
【００６４】
該ポインティング装置によれば、前記遠隔位置指示装置から前記各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光を射出し、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とすれば、前記遠隔指示位置検出装置において受光量を検出することにより前記指示位置を容易に検出することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００６６】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるポインティング装置を示す構成図である。図において、１Ａは遠隔位置指示装置（以下、位置指示装置と称する）、２Ａは遠隔指示位置検出装置（以下、位置検出装置と称する）であり、これらによってワイアレスで指示位置を伝達するポインティング装置が構成されている。
【００６７】
位置指示装置１Ａは、偏光ユニット１１、駆動回路１２、及び発光素子１３を備え、これらは図示せぬケース内に収納され片手で保持することができる。
【００６８】
偏光ユニット１１は、４つの偏光素子１１ａ〜１１ｄによって構成され、図２に示すように１辺が約２ｃｍの正方形の基板状に形成されている。各偏光子１１ａ〜１１ｄは１辺が約１ｃｍの正方形をなし、各偏光子１１ａ〜１１ｄの偏光面は、互いに対角に位置する２つの偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２の偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている。即ち、図２に向かって左上の偏光子１１ａの偏光面は垂直に設定され、右上の偏光子１１ｂの偏光面は左下がり４５度に、右下の偏光子１１ｃの偏光面は水平に、また左下の偏光子１１ｄの偏光面は右下がり４５度にそれぞれ設定されている。
【００６９】
尚、偏光ユニット１１は、個別に作製された偏光子１１ａ〜１１ｄを接着剤等を用いて接着して一体化しても良いし、後述する方法によって同一基板面に４種類の偏光子を形成したものであっても良い。
【００７０】
駆動回路１２は、ＬＥＤ等の発光素子１３に通電して、発光素子１３を発光させる。
【００７１】
また、偏光ユニット１１は発光素子１３の光射出側に設けられ、発光素子１３の光射出方向にほぼ直交するように且つ光射出方向の中心軸上に中心が位置するように配置されている。さらに、発光素子１３から射出された光は偏光ユニット１１を透過してのみ外部に射出されるように図示せぬ遮光部材が設けられている。
【００７２】
位置検出装置２Ａは、偏光ユニット２１、４つの受光素子２２ａ〜２２ｄ、演算回路２３を備えている。
【００７３】
偏光ユニット２１は、上記偏光ユニット１１と同一の構成である。即ち、偏光ユニット２１は、４つの偏光素子２１ａ〜２１ｄによって構成され、図２に示すように１辺が約２ｃｍの正方形の基板状に形成されている。各偏光子２１ａ〜２１ｄは１辺が約１ｃｍの正方形をなし、各偏光子２１ａ〜２１ｄの偏光面は、互いに対角に位置する２つの偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２の偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている。即ち、図２に向かって左上の偏光子２１ａの偏光面は垂直に設定され、右上の偏光子２１ｂの偏光面は左下がり４５度に、右下の偏光子２１ｃの偏光面は水平に、また左下の偏光子２１ｄの偏光面は右下がり４５度にそれぞれ設定されている。
【００７４】
受光素子２２ａ〜２２ｄは、例えばフォトダイオードからなり、入射光量に対応してレベルが変化する電流或いは電圧を出力するものであり、それぞれ各偏光子２１ａ〜２１ｄの光射出側に１対１に対応して配置されている。
【００７５】
また、各偏光子２１ａ〜２１ｄを透過した光のみが、これらに対応する受光素子２２ａ〜２２ｄのみに入射されるように、各受光素子２２ａ〜２２ｄの周囲には図示せぬ遮光部材が設けられている。即ち、位置指示装置１Ａから射出された光を偏光ユニット２１の光入射面に受けたときに、各受光素子２２ａ〜２２ｄは対応する偏光子２１ａ〜２１ｄを透過した光のみを受光できるようになっている。
【００７６】
ここで、図１に示すように、偏光ユニット２１は、位置指示装置１Ａの偏光ユニット１１に対して各偏光子２１ａ〜２１ｄが面対称な位置関係になるように配置されている。
【００７７】
演算回路２３は、各受光素子２２ａ〜２２ｄから出力される電流或いは電圧を入力して、これらの電流或いは電圧のレベルに基づいて、位置指示装置１Ａが指示する位置を検出して、偏光ユニット２１の面内の座標情報を表す２つの信号Ｓｘ，Ｓｙを出力端子２４ａ，２４ｂから出力する。
【００７８】
次に、前述の構成よりなる本実施形態の動作を説明する。
【００７９】
尚、本実施形態では、位置指示装置１Ａにおける発光素子１３の発光中心点と偏光ユニット１１における中心、即ち４つの偏光子１１ａ〜１１ｄの一角が交わる点とを結ぶ直線が、位置検出装置２Ａにおける偏光ユニット２１の光入射面を含む平面と交わる点を指示位置として検出している。
【００８０】
以下、詳細に説明する。
【００８１】
位置指示装置１Ａの発光素子１３から射出された光は偏光ユニット１１を透過してのみ位置検出装置２Ａに向けて射出される。これにより、位置検出装置２Ａの偏光ユニット２１の光入射面には、例えば図３に示すように位置指示装置１Ａからの射出光が入射される。このとき、位置指示装置１Ａからの光射出方向の変化に伴って前記指示位置Ａｐが変化する。また、指示位置Ａｐの変化に伴って、偏光ユニット２１の各偏光子２１ａ〜２１ｄに入射される偏光成分も変化する。
【００８２】
例えば図３に示すように、右上に位置する偏光子２１ｂ内に指示位置Ａｐが存在するときは、左下に位置する偏光子２１ｄを除いて他の３つの偏光子２１ａ〜２１ｃのそれぞれを透過する偏光の光量は入射する偏光の光量よりも低下する。
【００８３】
即ち、偏光子２１ｄには入射する偏光の全ての偏光面が透過可能な偏光面であるが、他の３つの偏光子２１ａ〜２１ｃに入射される偏光には偏光子２１ａ〜２１ｃの偏光面とは異なる偏光面を有する偏光成分が含まれている。これにより、各偏光子２１ａ〜２１ｄに入射される偏光成分の割合を算出することにより、指示位置Ａｐを例えばＸ−Ｙ座標を用いて特定することができる。例えば、偏光子２１ａ〜２１ｄが入射光の全てを透過するときの透過率を“２”とすると、図３及び図４に示すように境界線３１ａ，３１ｂの交点を指示位置Ａｐとするときは、図４に示すように、偏光子２１ａ〜２１ｄのもつ偏光面と入射光の偏光面が一致している領域３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａでは透過率が“２”、一致しないときは“１”又は“０”となる。偏光子２１ａ〜２１ｄの偏光面と入射光の偏光面の交叉角度が４５度になる領域３２ｂ，３３ｂ，３３ｃ，３４ｂでは透過率が“１”であり、交叉角度が９０度になる領域３３ｄでは透過率は“０”となる。
【００８４】
ここで、偏光ユニット２１の中心点、各偏光子２１ａ〜２１ｄの一角が交わる点をＸ−Ｙ座標の原点とし、さらに図５に示すように各偏光子２１ａ〜２１ｄを透過する光量、即ち各受光素子２２ａ〜２２ｄによって受光された光量をそれぞれ“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、“Ｄ”とすると、指示位置ＡｐのＸ−Ｙ座標（ｘ1，ｙ1）は、次の（１）式及び（２）式で表される。
ｘ1＝Ｂ＋Ｃ−Ａ−Ｄ …（１）
ｙ1＝Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ …（２）
また、偏光ユニット２１の各偏光子２１ａ〜２１ｄの１辺の長さをｄとすると、上記（１）式及び（２）式の右辺は、次の（３）式及び（４）式で表される。
Ｂ＋Ｃ−Ａ−Ｄ＝[(ｄ−ｙ1)＊ｘ1＋(ｄ−ｘ1)(ｄ−ｙ1)＋ｙ1＊(ｄ−ｘ1)]
＋[ｄ＊ｘ1＋２＊(ｄ−ｘ1)＊ｄ]
−[２＊ｄ＊(ｄ−ｙ1)−ｙ1＊ｄ]
−[２＊ｄ＊ｄ]
＝−２＊ｘ1＊ｄ …（３）
Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ＝[２＊ｄ＊(ｄ−ｙ1)−ｙ1＊ｄ]
＋[(ｄ−ｙ1)＊ｘ1＋(ｄ−ｘ1)(ｄ−ｙ1)＋ｙ1＊(ｄ−ｘ1)]
−[ｄ＊ｘ1＋２＊(ｄ−ｘ1)＊ｄ]
−[２＊ｄ＊ｄ]
＝−２＊ｙ1＊ｄ …（４）
ここで、＊は乗算を表す。
【００８５】
上記（３）式及び（４）式を、指示位置ＡｐのＸ−Ｙ座標（ｘ1，ｙ1）について解くと、次の（５）式及び（６）式が得られる。
ｘ1＝−（Ｂ＋Ｃ−Ａ−Ｄ）／２ｄ …（５）
ｙ1＝−（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／２ｄ …（６）
従って、演算回路２３において上記（５）式及び（６）式の計算を行うことにより位置指示装置１Ａによる指示位置Ａｐを位置検出装置２Ａにおいて検出することができる。
【００８６】
また、上記偏光ユニット１１，２１のように、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域において、互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成したので、受光側における入射光のズレによる偏光の透過割合の算出を非常に簡単に行うことができる。
【００８７】
尚、必要に応じて、発光素子１３と偏光ユニット１１との間にレンズを設けても良い。また、位置指示装置１Ａにおいて、各偏光子１１ａ〜１１ｄ毎に発光素子を備えても良い。さらにまた、偏光ユニット２１の各偏光子２１ａ〜２１ｄのそれぞれと受光素子２２ａ〜２２ｄとの間にレンズを設けて受光素子に集光するようにしても良い。
【００８８】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００８９】
図６は、第２の実施形態のポインティング装置を示す構成図である。図において、前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第１の実施形態と第２の実施形態との相違点は、第２の実施形態においては第１の実施形態の位置指示装置１Ａに遮光板１４を設けたことである。
【００９０】
即ち、位置指示装置１Ｂにおける偏光ユニット１１の光射出側には、偏光子１１ａ〜１１ｄの境界線上に光射出方向に突出した十字型の遮光板１４が設けられている。偏光ユニット１１における各領域の光射出面から射出される光は、ほとんどの場合、ある程度の広がり角度をもって射出されるが、このように遮光板１４を設けることにより、この広がり角度をなくす或いは低減することができ、各偏光子１１ａ〜１１ｄから射出される偏光の重なり具合を調整することができ、位置検出装置２Ａ側での検出精度の向上を図ることができる。
【００９１】
偏光板内の構造を工夫することにより、各偏光の射出の光分布を遮光することもできるし、偏光の方向を制御して、強度分布を作ることもできる。
【００９２】
例えば、遮光板の代わりに遮光部を偏光ユニットの表面または内部に形成しても良い。遮光部は、例えば棒状粒子を垂直配向して、十字型の窓にすることにより形成することができる。さらに、棒状粒子の垂直配向の状態を変えることによって、偏光の異なる入射光の強度分布が制御される。
【００９３】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００９４】
図７は第３の実施形態のポインティング装置における位置検出装置を示す構成図である。図において、前述した第２の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第２の実施形態と第３の実施形態との相違点は、第３の実施形態においては第２の実施形態の位置検出装置２Ｂに増幅回路２６、フィルタ回路２７、オートゲインコントロール回路（以下、ＡＧＣ回路と称する）２８を設けたこと、及び演算回路２３に代えて演算回路２３’を備えたことである。
【００９５】
即ち、位置検出装置２Ｃにおいて、各受光素子２２ａ〜２２ｄから出力される信号はそれぞれ増幅回路２６の増幅器２６ａ〜２６ｄによって増幅された後に演算回路２３’に入力される。これらの増幅器２６ａ〜２６ｄの増幅率はＡＧＣ回路２８の制御信号に基づいて互いに同期して制御される。即ち、ＡＧＣ回路２８は、信号Ｓｚのレベルが常に一定になるように各増幅器２６ａ〜２６ｄの増幅率を制御する。尚、ＡＧＣ回路２８の動作に関しては後述する。
【００９６】
演算回路２３’は、各増幅器２６ａ〜２６ｄから出力される電気信号を入力し、これらの信号に前述した（５）式及び（６）式の演算を施して指示位置ＡｐのＸ座標及びＹ座標を表す電気信号をフィルタ回路２７を介して信号Ｓｘ、Ｓｙとして出力すると共に、各増幅器２６ａ〜２６ｄから入力した電気信号のレベルを全て加算したレベルを有する信号をフィルタ回路２７を介して信号Ｓｚとして出力する。ここで、ＡＧＣ回路２８の非動作時には、信号Ｓｚのレベルは受光素子２２ａ〜２２ｄによって受光される全光量に対応してレベルが変化する。
【００９７】
フィルタ回路２７は、上記各信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚに対応して３つの帯域通過型フィルタ（以下、ＢＰＦと称する）２７ａ〜２７ｃを備えている。各ＢＰＦ２７ａ〜２７ｃは、偏光ユニット２１を透過して受光素子２２ａ〜２２ｄに入射した外乱光等のパルス成分を除去するためのものである。
【００９８】
前述の構成によれば、位置指示装置１Ｂと位置検出装置２Ｃとの間の距離が変化し、これに伴って位置検出装置２Ｃの各受光素子２２ａ〜２２ｄに入射される光量が変わっても指示位置Ａｐの検出を正確に行うことができる。
【００９９】
また、遠隔位置指示装置において発光素子１３の駆動電流或いは射出光に対して特定の信号に基づいて変調をかけることにより、信号Ｓｚ等を用いて前記信号を受信することができる。このように、指示位置検出と同時に信号の伝達も行うことができる。
【０１００】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
【０１０１】
第４の実施形態におけるポインティング装置の構成は前述した第３の実施形態とほぼ同様であり、異なる点は位置指示装置１Ｂから所定の放射角度をもたせて光を射出するようにしたこと、及び位置検出装置２Ｃの演算回路２３’における演算処理が異なる点である。
【０１０２】
即ち、前述した第１乃至第３の実施形態では、図８に示すように、位置指示装置１Ａ，１Ｂから偏光ユニット１１を介して射出された光が射出方向とほぼ平行に直進することを前提にしている。また、各偏光子１１ａ〜１１ｄを介して射出された偏光がある程度の放射角度をもっていても位置検出装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃの偏光ユニット２１に入射されたときに異なる偏光の重なり領域が少量であれば指示位置を検出可能である。
【０１０３】
しかし、位置指示装置１Ａ，１Ｂの偏光ユニット１１を介して射出された光が射出方向とほぼ平行に直進する場合、偏光ユニット１１の面積内で光が直進することになる。このため、位置指示装置１Ａ，１Ｂと位置検出装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの間の距離が長くなると、図９に示すように射出方向の角度を少し変えただけで、受光側の偏光ユニット２１の外側に指示位置Ａｐが外れてしまい、指示位置を検出することができなくなってしまう。これを回避するためには、図１０に示すように、受光側において広い面積の偏光ユニット２１Ａを用い、さらに各偏光子を透過した光を受光素子２２ａ〜２２ｄに集光する必要がある。しかし、このような構成では、位置検出装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃの形状が大型化してしまう。
【０１０４】
第４の実施形態は、位置指示装置１Ｂの光射出方向の角度をある程度変えても、前述のような位置検出装置２Ｃを大型化することなく、指示位置Ａｐを確実に検出できる工夫を施したものである。
【０１０５】
即ち、図１１に示すように、位置指示装置１Ｂの各偏光子１１ａ〜１１ｄを透過して射出される光に、放射角度（広がり角度）θをもたせる。即ち、発光を点光源にしないで、空間的な広がりを持たせることにより、偏光ユニットを通過する光に偏光の境界で放射角度の広がりを持たせることができる。このように射出光に放射角度をもたせることは、例えば点光源の後ろに反射鏡などを用いる、或いは反射鏡が内蔵されている発光素子を用いるなどすることにより容易に可能である。
【０１０６】
位置指示装置１Ｂの各偏光子１１ａ〜１１ｄを透過して射出される光に、放射角度θをもたせると、位置検出装置２Ｃの受光側偏光ユニット２１を含む平面では入射光がガウス分を示すと共に、隣り合う偏光の境界付近において隣あう偏光成分が重なる領域が発生する。さらに、隣の領域にはみ出した偏光成分の光量は、境界線からの距離が増加するにつれて関数的に減少する。図１１においては、隣の領域にはみ出した偏光成分の光量を１次関数で表している。
【０１０７】
従って、図１２に示すように、位置指示装置１Ｂの光射出方向の角度をある程度変えても、位置検出装置２Ｃの偏光ユニット２１には位置指示装置１Ｂから射出された４種類の偏光成分が照射されるので、各偏光子２１ａ〜２１ｄに入射される各偏光成分を考慮した演算を行い、各偏光成分の割合を算出することにより、指示位置Ａｐを検出することができる。
【０１０８】
これにより、位置検出装置２Ｃにおいて偏光ユニット２１の面積を広げることなく、指示位置Ａｐの検出を正確に行うことができる。尚、放射角度θの調整は、偏光ユニット１１と発光素子１３との間の距離を変えたり、反射鏡の曲率を変える、或いは前述した遮光板１４を用いてこの突出長さを変えても調節することができる。
【０１０９】
また、前述のように位置指示装置１Ｂからの射出光に放射角度θをもたせることにより、位置検出装置２Ｃにおける各偏光子２１ａ〜２１ｄを分離して配置することも可能になる。これについての具体例は後述することにする。
【０１１０】
尚、上記のように位置指示装置１Ｂからの射出光に放射角度（広がり角度）θをもたせた場合、位置指示装置１Ａ，１Ｂにおける偏光ユニット１１の各偏光子１１ａ〜１１ｄ間に間隔をあけても良い。
【０１１１】
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。
【０１１２】
図１３は第５の実施形態におけるポインティング装置の位置指示装置１Ｃを示す構成図、図１４は位置検出装置２Ｄを示す構成図である。図において、前述した第３及び第４の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第５の実施形態と第３及び第４の実施形態との相違点は、第５の実施形態では、位置指示装置１Ｃに信号発生回路１５と、信号ＤＳ１に同期して発光素子１３の射出光を強度変調する駆動回路１２Ａとを設けたこと、さらに、位置検出装置２Ｄに同期検波回路４１及び信号処理回路４２を設けたことである。
【０１１３】
このような構成とすることにより、位置指示装置１Ｃから位置検出装置２Ｄに対して、位置の指示に関係しない全く別の信号（信号発生回路１５から発生された信号ＤＳ１）を伝達できるようにした。
【０１１４】
即ち、信号発生回路１５は、所定の情報を表すディジタル信号ＤＳ１を駆動回路１２Ａに出力する。
【０１１５】
駆動回路１２Ａは、入力したディジタル信号ＤＳ１がハイレベルのときに発光素子１３を発光させる。
【０１１６】
また、同期検波回路４１は、図１５に示すように、サンプルホールド回路４１ａ，４１ｂ，４１ｃとコンパレータ４１ｄとから構成されている。
【０１１７】
第１のサンプルホールド回路４１ａは、第１のＢＰＦ２７ａから出力されるＸ座標に対応した信号を入力し、コンパレータ４１ｄから出力されるディジタル信号の立ち下がりエッジで、入力信号の電流レベル或いは電圧レベルをホールドして指示位置ＡｐのＸ座標を表す信号Ｓｘとして出力端子２９ａから出力する。
【０１１８】
第２のサンプルホールド回路４１ｂは、第２のＢＰＦ２７ｂから出力されるＹ座標に対応した信号を入力し、コンパレータ４１ｄから出力されるディジタル信号の立ち下がりエッジで、入力信号の電流レベル或いは電圧レベルをホールドして指示位置ＡｐのＹ座標を表す信号Ｓｙとして出力端子２９ｂから出力する。
【０１１９】
これにより、指示位置Ａｐと信号ＤＳ１の内容とを対応づけることも可能となる。例えば、信号ＤＳ１の内容が画像表示の制御命令である場合に、指示位置Ａｐに指示した画像を表示することも可能になる。
【０１２０】
第３のサンプルホールド回路４１ｃは、第３のＢＰＦ２７ｃから出力される信号のレベルをコンパレータ４１ｄの出力信号に基づいてサンプルホールドし、これをＡＧＣ回路２８に出力する。
【０１２１】
コンパレータ４１ｄは、第３のＢＰＦ２７ｃから出力される信号を入力し、所定のしきい値を基準として、入力信号レベルがしきい値以上のときにハイレベルの信号を出力し、入力信号レベルがしきい値よりも低いときにローレベルの信号を出力する。これにより、コンパレータ４１ｄの出力信号はディジタル信号となる。
【０１２２】
コンパレータ４１ｄの出力信号は信号処理回路４２に入力され、信号処理回路４２において所定のクロック信号に同期したディジタル信号ＤＳ２として出力端子２９ｃから出力される。
【０１２３】
またここでは、ＡＧＣ回路２８は、信号処理回路４２の出力信号ＤＳ２を入力してこの信号がハイレベルのときだけ動作し、サンプルホールド回路４１ｃの出力信号レベルが一定となるようにＡＧＣ制御を行う。
【０１２４】
次に、前述の構成よりなる本実施形態の動作を説明する。
【０１２５】
本実施形態における指示位置Ａｐの検出方法、検出動作は、前述した第４の実施形態と同様である。
【０１２６】
また、本実施形態では、位置指示装置１Ｃの信号発生回路１５として、一般にオーディオ機器等に用いられているリモートコントロール装置の信号発生回路を用いた。即ち、信号発生回路１５では、図１６に示すように、送信対象となるディジタル信号がハイレベルのときに４０ｋＨｚの周波数でレベル変化するサイン波信号を信号ＤＳ１として出力する。これにより、位置指示装置１Ｃの駆動回路１２Ａは、信号ＤＳ１としてサイン波信号を入力しているときに、このサイン波のレベルに対応した強度の光を発生する。
【０１２７】
位置検出装置２Ｄにおいては、第３のＢＰＦ２７ｃ及びコンパレータ４１ｄの出力信号として信号ＤＳ１が再生され、この信号は信号処理回路４２によって前記送信対象の信号と同じディジタル信号ＤＳ２が再生される。
【０１２８】
また、指示位置ＡｐのＸ座標を表す信号Ｓｘのレベルと、Ｙ座標を表す信号Ｓｙのレベルは、図１６に示すように、信号Ｓｘのレベルは信号ＤＳ１が信号ＤＳ２として再生されるたびに信号ＤＳ２の立ち下がりで更新され、信号ＳｙのレベルはＤＳ２の立ち上がりで更新されて、それぞれ出力される。
【０１２９】
一方、本実施形態では、位置指示装置１Ｃからは断続的な光が射出されるので、受光素子２２ａ〜２２ｄに位置指示装置１Ｃから射出された光入射しているときのみにＡＧＣ回路２８を動作させることにより、位置検出装置２Ｄの誤動作を防止している。
【０１３０】
即ち、ＢＰＦ２７ｃを通過した信号は、キャリア成分（例えば４０ｋＨｚ）を含んでおり、コンパレータ４１ｄを通った信号はＤＳ１の波形となる。この信号ＤＳ１によってＢＰＦ２７ｃの出力信号をサンプルホールドし、キャリアの振幅を検出する。このキャリア振幅の検出結果と信号ＤＳ２をＡＧＣ回路に入力し、信号ＤＳ１のパルスが再生されている間のみ、ＡＧＣ動作が行われる。
【０１３１】
また、図１７及び図１８に示すように、上記構成のポインティング装置を一般家庭に普及しているテレビジョン受像機に適用することも容易に可能である。図１７及び図１８に示す応用例では、位置検出装置２Ｄにおける偏光子２１ａ〜２１ｄを分離してテレビジョン受像機５０の正面四隅に配置してる。勿論、各受光素子２２ａ〜２２ｄも偏光子２１ａ〜２１ｄに対応した位置に配置されることは言うまでもない。また、位置指示装置１Ｃはリモコン装置５１に内蔵される。
【０１３２】
このようにテレビジョン受像機５０及びそのリモコン装置５１に内蔵することにより、テレビジョン受像機５０のディスプレイ画面に映し出されるメニュー画面上のカーソルをポインティング装置を用いて人間の感覚や動作に即して移動し、設定位置或いは設定変更位置を指示して必要事項の入力を行うことができる。
【０１３３】
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。
【０１３４】
第６の実施形態では、前述した偏光ユニット１１，２１の各偏光子１１ａ〜１１ｄ，２１ａ〜２１ｄを１枚の板又はフィルム上に一体形成する方法、及びその装置に関して説明する。
【０１３５】
図１９は互いに異なる偏光面を有する４つの偏光子を一体形成した偏光ユニット１１，２１の製造方法を説明する図、図２０は製造装置の主体となる配向ユニットの構成を説明する図である。
【０１３６】
まず、板又はフィルム状の透明基板６１を用意し（第１工程）、この透明基板６１上に塗布膜６２を形成する（第２工程）。
【０１３７】
ここで、透明基板６１は前述した偏光ユニット１１，２１に等しい大きさを有している。また、塗布膜６２は、紫外線硬化性或いは熱硬化性等の硬化性を有する液状の分散媒体中に、表面に導電性膜が形成された磁性体からなる棒状偏光粒子を多数分散させた液体からなる。この棒状偏光粒子の長軸の長さと短軸の長さの比（アスペクト比）は、上記位置指示装置と位置検出装置で使用される光の波長に応じて高い消光比が得られるように設定することが好ましい。
【０１３８】
本実施形態では、上記分散媒体としてポリビニルアルコールを用いた。また、棒状偏光粒子としては、酸化クロム、酸化鉄などを用いることができる。
【０１３９】
この後、上記塗布膜６２が形成された透明基板６１を配向ユニット６３の上に載置する（第３工程）。
【０１４０】
この配向ユニット６３は、図２０に示すように４つの配向器６３ａ〜６３ｄから構成されている。各配向器６３ａ〜６３ｄは、正方形を有する基板状の軟鉄心６４の周囲に絶縁被覆された導線６５が多数巻回されて構成されている。各配向器６３ａ〜６３ｄにおける導線６５の巻回軸の方向は、形成対象となる偏光子の偏光面に直交する方向に設定されている。これらの配向器６３ａ〜６３ｄが形成対象となる偏光子に対応して同一面上に互いに隣接するように配置されている。
【０１４１】
次に、塗布膜６２が形成された透明基板６１を載置した状態で、各配向器６３ａ〜６３ｄの導線に通電しながら塗布膜６２を硬化する（第４工程）。
【０１４２】
各配向器６３ａ〜６３ｄの導線に通電すると、図２１に示すように、各配向器６３ａ〜６３ｄに磁界が生じて分散媒体６２ａ中の棒状偏光粒子６２ｂが磁化され、棒状偏光粒子６２ｂはその長軸が磁束の方向に一致するように整列される。この状態で分散媒体６２ａを硬化すると、各配向器６３ａ〜６３ｄに対応した４つの領域毎にそれぞれ異なる方向に長軸方向が整列された状態で棒状偏光粒子６２ｂが固定される。これにより、偏光ユニット１１，２１が完成する。
【０１４３】
上記偏光ユニット１１，２１では、入射した光の成分で、棒状偏光粒子６２ｂの長軸と平行方向に振動する電界を有する光成分は電子の振動により棒状偏光粒子６２ｂに吸収される。また、棒状偏光粒子の長軸と垂直方向に振動する電界を有する光線分は電子の振動が生じ難いので吸収されない。これにより、棒状偏光粒子６２ｂの長軸に対して垂直方向に振動する電界を有する光成分のみが透過する。
【０１４４】
ここでは透明基板６１を偏光ユニット１１，２１の一部としたが、上記塗布膜６２を硬化したものを透明基板６１から分離して、硬化した塗布膜６２のみを偏光ユニット１１，２１としても良い。
【０１４５】
また、上記製造方法では磁場配向により棒状偏光粒子６２ｂを整列させたが、電場を用いて棒状偏光粒子６２ｂを帯電させることにより所定方向に整列させても良い。
【０１４６】
また、塗布膜６２の組成は上記組成に限定されることはなく、例えば塗布膜６２の分散媒体６２ａとしてゾル状のガラスマトリックスを含む塗布組成物を用い、塗布膜６２をゲル化させるゾルゲル法を用いて偏光子を形成しても良い。
【０１４７】
尚、上記第１乃至第５の実施形態では、直交する２つの直線によって分割される４つの領域に配置された４つの偏光素子１１ａ〜１１ｄ，２１ａ〜２１ｄからなる偏光ユニット１１，２１を用いて２次元の指示位置を検出するようにしたが、本発明がこれに限定されることはない。例えば、１次元座標を指示位置とするときは２つの偏光子を用いれば指示位置の検出は可能である。
【０１４８】
また、偏光ユニット１１，２１における分割領域の数が３つ或いは５つ以上であり、各領域に偏光子を形成し偏光子毎の透過光量を検出することによって上記と同様に指示位置を検出することができることはいうまでもない。
【０１４９】
さらに、本実施形態では偏光子を直交する２つの直線によって分割された４つの領域に設けたが、各領域の分け方はこれに限定されることはない。
【０１５０】
さらにまた、上記偏光ユニット１１，２１における各偏光子の偏光面の角度の組み合わせが上記実施形態に限定されることはない。
【０１５１】
但し、偏光子を設ける領域が３つ或いは５つ以上であるとき、また偏光子の配置がランダムに近い場合、及び各偏光子の偏光面の角度の組み合わせが上記実施形態の組み合わせ以外のときは、ポインティング装置における指示位置の検出処理が複雑になる。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１乃至４記載の偏光ユニットによれば、互いに異なる偏光面を有する２つ以上の偏光を簡単に射出することができる。また、これらの偏光を利用して、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、受光側において各偏光成分の受光量を検出することにより前記指示位置を容易に検出することができ、これにより指示位置の伝達を行うことができる。また、隣り合う領域の境界線の交点等を指示位置とすることができると共に、受光側においてこの指示位置を検出することにより指示位置の伝達を行うことができる。さらに、互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、受光側において同じ構成の偏光ユニットを用いることにより、入射光のズレの検出を容易に行うことができ、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を各偏光成分の受光量から容易に算出して検出することができる。
【０１５３】
また、請求項２記載の偏光ユニットによれば、上記の効果に加えて、板状又はフィルム状をなしているので、容易に加工できると共に小型化も容易に行うことができる。
【０１５４】
また、請求項３記載の偏光ユニットによれば、上記の効果に加えて、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去することができる。また、境界部分の状態、例えば境界部分の棒状偏光粒子の状態を制御することにより、偏光の重なりを制御することができる。
【０１５５】
また、請求項４記載の偏光ユニットによれば、上記の効果に加えて、棒状偏光粒子の長軸方向が光の吸収軸を形成し該長軸方向に直交する方向が光の透過軸となる。
【０１５６】
また、請求項５及び６記載の偏光ユニットの製造方法によれば、同一基板面に異なる偏光面を有する２つ以上の偏光子を一体に形成することができる。
【０１５７】
また、請求項７乃至１０に記載の遠隔指示位置検出方法によれば、互いに異なる偏光面を有する２つ以上の偏光を用いて、ワイヤレスで指示位置を伝達することができる。
【０１５８】
また、請求項８記載の遠隔指示位置検出方法によれば、上記の効果に加えて、遠隔指示位置検出装置において射出当初の境界線位置を受光できなくても該境界線付近において重なり合った各偏光成分の光量を検出することにより射出当初の境界線位置を検出することができるので、遠隔位置指示装置から射出される光を前記遠隔指示位置検出装置において受光するときの受光面積の縮小を図ることができると共に、各偏光を受光するための偏光子を隣接させる必要がなくなり、偏光子間の空間を任意に使用することができる。
【０１５９】
また、請求項９記載の遠隔指示位置検出方法によれば、上記の効果に加えて、前記遠隔指示位置検出装置において前記遠隔位置指示装置から射出された偏光を透過する４つの偏光子が用いられているので、各偏光子を透過する光量から、受光した偏光の境界線及び境界線の交点の位置を容易に算出して検出することができる。これにより、前記指示位置の算出処理を容易に行うことができる。
【０１６０】
また、請求項１０記載の遠隔指示位置検出方法によれば、上記の効果に加えて、互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすようにしたので、受光側における入射光のズレによる偏光の透過割合の算出が容易であり、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を受光量から容易に算出して検出することができる。
【０１６１】
また、請求項１１記載の遠隔位置指示装置によれば、発光素子から射出された光は、偏光ユニットを通過して前記各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光として射出されるため、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、受光側において各偏光成分の光量を検出することにより前記指示位置を検出できるので、指示位置の伝達を行うことができる。また、前記指示位置は光の射出方向の変化に伴って変わるので、周知のジョイスティックやマウスを扱う感覚で位置を指示することができる。
【０１６２】
また、請求項１２記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、４つの偏光子を備え、各偏光子は光射出方向にほぼ直交する平面内に存在し且つ互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域に配置されているため、各領域に対応して互いに異なる偏光面を有する４つの偏光が射出されるので、４つの領域の境界線の交点等を指示位置とすることにより、各偏光成分の光量に基づく受光側における指示位置の算出処理を容易に行うことができる。
【０１６３】
また、請求項１３記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、受光側において同じ構成の偏光をユニットを用いることにより、入射光のズレの検出を容易に行うことができ、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を各偏光成分の受光量から容易に算出して検出することができる。
【０１６４】
また、請求項１４記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、偏光子が板状又はフィルム状をなしているので、容易に加工できると共に装置の小型化も容易に行うことができる。
【０１６５】
また、請求項１５記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去することができる。
【０１６６】
また、請求項１７記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子の光射出面から射出される偏光は、ある程度の広がり角度をもって射出されるがことがほとんどであるが、遮光板を設けることにより、この広がり角度をなくす或いは低減することができ、各偏光子から射出される偏光の重なり具合を調整することができる。
【０１６７】
また、請求項１８記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、信号発生手段から発生される電気信号を命令信号や伝達情報信号等にすれば、受光側において受光した光を復調することにより前記信号発生手段から発生された情報を再生することができる。これにより、指示位置の伝達と情報の伝達をほぼ同時に行うことができる。
【０１６８】
また、請求項１９乃至２８に記載の遠隔指示位置検出装置によれば、各偏光子の透過光を受光素子によって受光してその光量に対応した電気信号を得ることにより、位置検出手段によって遠隔位置指示装置から射出された２つ以上の偏光の隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等の指示位置を検出することができる。
【０１６９】
また、請求項２０記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子が互いに距離をあけて配置されているので、各偏光子の間に自由空間を形成でき、該自由空間に任意の装置、例えば表示装置等を配置可能となる。
【０１７０】
また、請求項２１記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子が同一面内に配置されたユニットに形成されているので、製造作業の簡略化を図ることができる。
【０１７１】
また、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、前記遠隔位置指示装置によって互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域毎に互いに異なる偏光面を有する偏光が射出されると、前記４つの領域の境界線の交点等を指示位置とすることができるので、前記位置検出手段による指示位置の検出処理を容易に行うことができる。
【０１７２】
また、請求項２３記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、前記４つの領域において、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、前記位置検出手段によって受光量から偏光の境界線及び境界線の交点の位置を算出する際の演算処理を簡略化することができる。
【０１７３】
また、請求項２４記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、前記偏光ユニットは板状又はフィルム状をなしているので、加工が容易であると共に装置の小型化も容易に行うことができる。
【０１７４】
また、請求項２５記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去することができる。
【０１７５】
また、請求項２７記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、全入射光量検出手段によって求められた光量が常にほぼ一定レベルになるように、レベル制御手段によって各受光素子から出力される電気信号のレベルが互いに同期して制御されるので、前記遠隔位置指示装置から射出された光量がガウス分布を示すような場合にも、前記偏光の境界位置の変化による受光量の変化を正確に検出することができる。
【０１７６】
また、請求項２８記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、前記偏光子に入射される光が所定の通信信号に同期して強度変調されているときに、前記通信信号再生手段によって前記受光素子から出力される電気信号が復調されて前記通信信号が再生されるので、指示位置の検出と通信信号の再生を同時に行うことができる。
【０１７７】
また、請求項２９記載のポインティング装置によれば、遠隔位置指示装置から各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光が射出され、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、遠隔指示位置検出装置において受光量を検出することにより前記指示位置を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態におけるポインティング装置を示す構成図
【図２】 本発明の第１の実施形態における偏光ユニットを示す構成図
【図３】 本発明の第１の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図４】 本発明の第１の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図５】 本発明の第１の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図６】 本発明の第２の実施形態におけるポインティング装置を示す構成図
【図７】 本発明の第３の実施形態のポインティング装置における遠隔指示位置検出装置を示す構成図
【図８】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図９】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１０】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１１】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１２】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１３】 本発明の第５の実施形態のポインティング装置における遠隔位置指示装置を示す構成図
【図１４】 本発明の第５の実施形態のポインティング装置における遠隔指示位置検出装置を示す構成図
【図１５】 本発明の第５の実施形態における同期検波回路を示す構成図
【図１６】 本発明の第５の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１７】 本発明の第５の実施形態のポインティング装置の応用例を説明する図
【図１８】 本発明の第５の実施形態のポインティング装置の応用例を説明する図
【図１９】 本発明の第６の実施形態における互いに異なる偏光面を有する４つの偏光子を一体形成した偏光ユニットの製造方法を説明する図
【図２０】 本発明の第６の実施形態における製造装置の主体となる配向ユニットの構成を説明する図
【図２１】 本発明の第６の実施形態における偏光子の形成状態を説明する断面図
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…遠隔位置指示装置、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…遠隔指示位置検出装置、１１…偏光ユニット、１１ａ〜１１ｄ…偏光子、１２…駆動回路、１３…発光素子、１４…遮光板、１５…信号発生回路、２１…偏光ユニット、２１ａ〜２１ｄ…偏光子、２２ａ〜２２ｄ…受光素子、２３，２３’…演算回路、２４ａ，２４ｂ…出力端子、２６…増幅回路、２６ａ〜２６ｄ…増幅器、２７…フィルタ回路、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…ＢＰＦ、２８…ＡＧＣ回路、２９ａ〜２９ｃ…出力端子、３１ａ，３１ｂ…境界線、４１…同期検波回路、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…サンプルホールド回路、４１ｄ…コンパレータ、４２…信号処理回路、５０…テレビジョン受像機、５１…リモコン装置、６１…透明基板、６２…塗布膜、６２ａ…分散媒体、６２ｂ…棒状偏光粒子、６３…配向ユニット、６３ａ〜６３ｄ…配向器、６４…軟鉄心、６５…絶縁被覆導線。
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数種の偏光子を組み合わせた偏光ユニット及びその製造方法、並びにこの偏光ユニットを用いたポインティング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータの普及に伴って、テレビ、オーディオ機器にＣＰＵを搭載し、メニュー画面を表示させて各種の設定を行えるようになってきた。また、これらのテレビ、オーディオ機器にはリモートコントロール装置が無くてはならないものになり、各種の設定を行う際にもリモートコントロール装置を用いて機器本体のディスプレイ画面に映し出されるメニュー画面上のカーソルを移動し、設定位置或いは設定変更位置を指示して必要事項の入力を行えるようになりつつある。
【０００３】
また、一般に普及しているリモートコントロール装置は、赤外線などの光を用いて機器本体に信号を伝達するものであり、機器本体との間に接続ケーブルが不要なので、とても便利に使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のリモートコントロール装置では、メニュー画面上のカーソルを移動する際には、手元にあるリモートコントロール装置のキーボード上のカーソル移動キーを操作して行わなければならない。このため、人間の感覚や動作に即してカーソルを移動することが極めて困難であった。
【０００５】
例えば、パーソナルコンピュータでゲームソフト等を行う際にはジョイスティックを用いて自由にカーソル移動を行うことができるが、上記のテレビ、オーディオ機器のリモートコントロール装置を用いた場合にはジョイスティックを用いたようなカーソル移動を行うことができない。
【０００６】
本発明の目的は上記の問題点に鑑み、人間の感覚や動作に即して自由にカーソルを移動することができる光を用いた偏光ユニット、並びに遠隔指示位置検出方法とポインティング装置及びこれを構成する遠隔位置指示装置、遠隔指示位置検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために請求項１では、同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が設けられ、これらの偏光子が一体化されてなる偏光ユニットであって、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域を有し、各偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている偏光ユニットを提案する。
【０００８】
該偏光ユニットを通過した光は、前記各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光として射出される。これにより、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、受光側において各偏光成分の受光量を検出することにより前記指示位置を容易に検出することができる。また、前記４つの領域の境界線の交点を指示位置とすることにより、受光側における指示位置の検出が容易になる。さらに、前記互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、受光側において同じ構成の偏光ユニットを用いることにより、入射光のズレの検出を容易に行うことができ、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を各偏光成分の受光量から容易に算出して検出することができる。
【０００９】
また、請求項２では、請求項１記載の偏光ユニットにおいて、板状又はフィルム状をなしている偏光ユニットを提案する。
【００１０】
該偏光ユニットによれば、板状又はフィルム状をなしているので、容易に加工できると共に小型化も容易に行える。
【００１１】
また、請求項３では、請求項１記載の偏光ユニットにおいて、１つの板又はフィルムからなる基板上に各偏光子が一体形成されている偏光ユニットを提案する。
【００１２】
該偏光ユニットによれば、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去できる。
【００１３】
また、請求項４では、請求項１記載の偏光ユニットにおいて、前記偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている偏光ユニットを提案する。
【００１４】
該偏光ユニットによれば、前記棒状偏光粒子の長軸方向が光の吸収軸を形成し、該長軸方向に直交する方向が光の透過軸となる。また、板状またはフィルム状の形状とすることができるので、比較的薄く形成することができる。
【００１５】
また、請求項５では、同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成されている偏光ユニットの製造方法であって、磁性体からなる棒状偏光粒子を分散させた透光性の液状媒体を基板面に塗布した後、該基板面を２つ以上の領域に分割し、各領域毎に互いに異なる方向に磁界を印加して前記棒状偏光粒子を前記基板面にほぼ平行な一定方向に配列させた後に前記媒体を硬化させて偏光層となす偏光ユニットの製造方法を提案する。
【００１６】
該偏光ユニットの製造方法によれば、基板面が２つ以上の領域に分割され、各領域毎に互いに異なる方向に磁界が印加されると、前記磁性体からなる棒状偏光粒子は透光性の液状媒体中でその長軸方向を変え、該長軸が基板面に平行で且つ磁界の方向に一致するように配列される。これにより、各領域には、透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成される。また、同一工程の磁界印加によって２以上の異なる偏光面の棒状偏光素子を配列させるので、比較的少ない工程で作成することができる。
【００１７】
また、請求項６では、同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成されている偏光ユニットの製造方法であって、棒状偏光粒子を分散させた透光性の液状媒体を基板面に塗布した後、該基板面を２つ以上の領域に分割し、各領域毎に互いに異なる方向に電界を印加して前記棒状偏光粒子を前記基板面にほぼ平行な一定方向に配列させた後に前記媒体を硬化させて偏光層となす偏光ユニットの製造方法を提案する。
【００１８】
該偏光ユニットの製造方法によれば、基板面が２つ以上の領域に分割され、各領域毎に互いに異なる方向に電界が印加されると、前記棒状偏光粒子は透光性の液状媒体中でその長軸方向を変え、該長軸が基板面に平行で且つ電界の方向に一致するように配列される。これにより、各領域には、透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成される。また、２つ以上の異なる偏光面の偏光素子が同じ工程の電界印加によって形成されるので、比較的少ない工程で作成することができる。
【００１９】
また、請求項７では、遠隔位置指示装置から光を射出し、該射出された光を遠隔指示位置検出装置により受光して前記遠隔位置指示装置の指示する位置を検出する遠隔指示位置検出方法であって、前記遠隔位置指示装置から、光射出方向にほぼ直交する面内の互いに独立した２つ以上の領域毎に偏光面が互いに異なるように偏光された光を射出し、前記遠隔指示位置検出装置では、前記領域毎に異なる偏光のそれぞれを透過する２つ以上の偏光子を前記領域に対応して備え、且つ前記遠隔位置指示装置から射出された光を前記偏光子に受けて、該偏光子の領域毎の透過光量に基づいて前記遠隔位置指示装置の指定する位置を検出する遠隔指示位置検出方法を提案する。
【００２０】
該遠隔指示位置検出方法によれば、前記遠隔位置指示装置から各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光が射出される。また、受光側の遠隔指示位置検出装置においては、前記遠隔位置指示装置から射出された前記領域毎に異なる偏光のそれぞれを透過する２つ以上の偏光子が前記領域に対応して設けられ、且つ前記遠隔位置指示装置から射出された光は前記偏光子を介して受光される。ここで、偏光子の偏光面とは異なる偏光面の偏光が該偏光子を通過するときは、これらの偏光面の角度の違いによって透過光量が異なるので、前記領域の境界線或いは境界線の交点等の位置を検出できる。これにより、前記遠隔指示位置検出装置は、前記偏光子の領域毎の透過光量に基づいて前記遠隔位置指示装置の指定する位置を検出することができる。
【００２１】
また、請求項８では、請求項７記載の遠隔指示位置検出方法において、前記遠隔位置指示装置波、各領域の偏光子から射出する各偏光を、少なくとの隣接領域方向に広がる所定の放射角度をもって射出する遠隔指示位置検出方法を提案する。
【００２２】
該遠隔指示位置検出方法によれば、各偏光が少なくとも隣接領域方向に広がる所定の放射角度をもって射出されるため、前記遠隔位置指示装置からの距離が増加するに伴って各偏光の境界付近においては各偏光成分が重なり合い且つ各偏光成分の光量は前記境界線に対して直行する方向に向けて関数的な変化を示す。これにより、前記境界付近において重なり合った各偏光成分の光量を検出することにより射出当初の境界線位置を検出することができる。さらに、隣り合う偏光成分が重なることにより、前記遠隔位置指示装置から射出される光を前記遠隔指示位置検出装置において受光するときの受光面積の縮小を図ることができる。即ち、前記境界付近において各偏光成分が重なり合わないときは、前記遠隔位置指示装置における光の射出方向の可変範囲を考慮して、受光側の遠隔指示位置検出装置においては前記可変範囲に相当する面積、即ち前記射出当初の境界線を受光できる面積を設けなければならない。しかし、前記隣り合う偏光成分が重なることにより、前記遠隔指示位置検出装置において前記射出当初の境界線位置を受光できなくても前記境界線付近において重なり合った各偏光成分の光量を検出することにより射出当初の境界線位置を検出することができる。これにより、前記遠隔位置指示装置から射出される光を前記遠隔指示位置検出装置において受光するときの受光面積の縮小を図ることができる。
【００２３】
また、請求項９では、請求項７又は８記載の遠隔指示位置検出方法において、前記遠隔位置指示装置から光射出方向にほぼ直交する面内の互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域毎に偏光面が互いに異なるように偏光された光を射出し、前記遠隔指示位置検出装置では、前記遠隔位置指示装置からの光入射方向にほぼ直交する面内の互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域内に、前記遠隔位置指示装置から射出される偏光のそれぞれを透過する４つの偏光子を前記４つの領域に対応して備え、且つ前記遠隔位置指示装置から射出された光を前記偏光子に受けて、該偏光子の領域毎の透過光量に基づいて前記遠隔位置指示装置の指定する位置を検出する遠隔指示位置検出方法を提案する。
【００２４】
該遠隔指示位置検出方法によれば、前記遠隔位置指示装置から射出される４つの偏光の偏光面は互いに異なり、受光側の遠隔指示位置検出装置において前記遠隔位置指示装置から射出された偏光を透過する４つの偏光子が用いられているので、各偏光子を透過する光量から、受光した偏光の境界線及び境界線の交点の位置を容易に算出して検出することができる。これにより、前記遠隔位置指示装置による指示位置を検出することができる。
【００２５】
また、請求項１０では、請求項９記載の遠隔指示位置検出方法において、前記遠隔位置指示装置からは、前記直交する２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域の光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域の光の偏光面の交叉角度が４５度をなすような４つの偏光を射出し、前記遠隔指示位置検出装置の各偏光子を透過可能な光の偏光面を、前記互いに対角に位置する２つの領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ前記隣接する２の領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定する遠隔指示位置検出方法を提案する。
【００２６】
該遠隔指示位置検出方法によれば、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域において、互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、受光側における入射光のズレによる偏光の透過割合の算出が容易であり、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を受光量から容易に算出して検出することができる。
【００２７】
また、請求項１１では、遠隔指示位置検出装置に対して光を射出し該光の射出方向を変化させて指示位置を変化させる遠隔位置指示装置であって、透過可能な光の偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光子と、該偏光子の光入射側に設けられ且つ各偏光子に光を入射する１つ以上の発光素子とを備えている遠隔位置指示装置を提案する。
【００２８】
該遠隔位置指示装置によれば、前記発光素子から射出された光は、偏光ユニットを通過して前記各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光として射出される。これにより、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、受光側において各偏光成分の光量を検出することにより前記指示位置を検出できるので、指示位置の伝達を行うことができる。
【００２９】
また、請求項１２では、請求項１１記載の遠隔位置指示装置において、４つの偏光子を備え、各偏光子は光射出方向にほぼ直交する平面内に存在し且つ互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域に配置されている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３０】
該遠隔位置指示装置によれば、前記４つの領域の境界線の交点等を指示位置とすることにより、各偏光成分の光量に基づく受光側における指示位置の算出処理が容易になる。
【００３１】
また、請求項１３では、請求項１２記載の遠隔位置指示装置において、前記偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３２】
該遠隔位置指示装置によれば、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域において、前記互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、受光側において送信側に対応した２つ以上の偏光子を同じ構成で用いることにより、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を受光量から容易に算出して検出することができる。
【００３３】
また、請求項１４では、請求項１１、１２又は１３記載の遠隔位置指示装置において、前記偏光子は板状又はフィルム状をなしている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３４】
該遠隔位置指示装置によれば、前記偏光子が板状又はフィルム状をなしているので、容易に加工できると共に小型化も容易に行える。
【００３５】
また、請求項１５では、請求項１１乃至１４の何れかに記載の遠隔位置指示装置において、前記２つ以上の偏光子は１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３６】
該遠隔位置指示装置によれば、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去できる。
【００３７】
また、請求項１６では、請求項１１乃至１５の何れかに記載の遠隔位置指示装置において、前記偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている遠隔位置指示装置を提案する。
【００３８】
該遠隔位置指示装置によれば、前記棒状偏光粒子の長軸方向が光の吸収軸を形成し、該長軸方向に直交する方向が光の透過軸となる。また、板状またはフィルム状の形状となるので、比較的薄くすることができる。
【００３９】
また、請求項１７では、請求項１１記載の遠隔位置指示装置において、前記偏光ユニットの光射出面に対して直交し、且つ隣り合う前記領域の境界線上に配置された遮光板を設けた遠隔位置指示装置を提案する。
【００４０】
該遠隔位置指示装置によれば、前記偏光ユニットにおける各領域の光射出面から射出される光は、ほとんどの場合、ある程度の広がり角度をもって射出されるが、前記遮光板を設けることにより、この広がり角度をなくす或いは低減することができ、各偏光子から射出される偏光の重なり具合を調整することができる。
【００４１】
また、請求項１８では、請求項１１乃至１７の何れかに記載の遠隔位置指示装置において、所定の電気信号を発生する信号発生手段と、該電気信号に同期して前記発光素子の発光を強度変調する変調手段とを設けた遠隔位置指示装置を提案する。
【００４２】
該遠隔位置指示装置によれば、前記発光素子による発光は前記信号発生手段から発生された電気信号に基づいて前記変調手段によって強度変調される。これにより、前記信号発生手段から発生される電気信号を命令信号や伝達情報信号等にすれば、受光側では指示位置を検出することができると共に受光した光を復調することによりこれらの情報を再生することができる。
【００４３】
また、請求項１９では、遠隔位置指示装置から射出された偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光を受け該光の射出方向に基づいて指示位置を検出する遠隔指示位置検出装置であって、透過可能な光の偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光子と、各偏光子の光射出側に設けられ且つ偏光子を透過して入射する光量に対応してレベル変化する電気信号を出力する２つ以上の受光素子と、各受光素子から出力される電気信号に基づいて前記遠隔位置指示装置によって指示された位置を検出する指示位置検出手段とを備えている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００４４】
該遠隔指示位置検出装置によれば、例えば前記遠隔位置指示装置から射出された２つ以上の偏光の隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とすれば、受光側においてこの指示位置を検出することができる。即ち、受光側において前記遠隔位置指示装置から射出された２つ以上の偏光のそれぞれに対応した偏光子を備えることにより、これらの各偏光子に入射される偏光の偏光面が該偏光子の偏光面と一致すれば入射したすべての偏光が透過され、入射光の偏光面が偏光子の偏光面と異なるとこれらの偏光面の交叉角度に対応して透過光量が低下する。これにより、各偏光子の透過光を前記受光素子によって受光してその光量に対応した電気信号を得ることにより、前記位置検出手段によって前記２つ以上の偏光の隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等の指示位置を検出することができる。
【００４５】
また、請求項２０では、請求項１９記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光子は互いに所定の距離をあけて配置されている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００４６】
該遠隔指示位置検出装置によれば、各偏光子が互いに距離をあけて配置されているので、各偏光子の間に自由空間を形成でき、該自由空間に比較的広範囲の任意の装置、例えば表示装置等を配置可能となる。
【００４７】
また、請求項２１では、請求項１９記載の遠隔指示位置検出装置において、前記２つ以上の偏光子として、同一面内に２つ以上の領域を有し且つ各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が設けられている偏光ユニットを用いた遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００４８】
該遠隔指示位置検出装置によれば、各偏光子が同一面内に配置されたユニットに形成されているので、製造作業の簡略化を図ることができる。
【００４９】
また、請求項２２では、請求項２１記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットは互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域を有している遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５０】
該遠隔指示位置検出装置によれば、前記遠隔位置指示装置によって互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域毎に互いに異なる偏光面を有する偏光が射出されると、前記４つの領域の境界線の交点等を指示位置とすることができるので、前記指示位置の検出を容易に行うことができる。
【００５１】
また、請求項２３では、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットの各偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５２】
該遠隔指示位置検出装置によれば、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域において、互いに隣接しない２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を受光量から算出する際の演算処理を簡略化することができる。
【００５３】
また、請求項２４では、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットは板状又はフィルム状をなしている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５４】
該遠隔指示位置検出装置によれば、加工が容易であると共に装置の小型化も容易に行える。
【００５５】
また、請求項２５では、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットは１つの板又はフィルムからなる基板上に各偏光子が一体形成されてなる遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５６】
該遠隔指示位置検出装置によれば、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分が除去される。
【００５７】
また、請求項２６では、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光ユニットの各偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００５８】
該遠隔指示位置検出装置によれば、前記棒状偏光粒子の長軸方向が光の吸収軸を形成し、該長軸方向に直交する方向が光の透過軸となる。また、板状またはフィルム状であるので、比較的薄くすることができる。
【００５９】
また、請求項２７では、請求項１９乃至２６の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置において、全ての受光素子から出力される電気信号に基づいて、前記全ての偏光子に入射される光量の和を求める全入射光量検出手段と、該全入射光量検出手段によって求められた光量値が常にほぼ一定レベルになるように前記各受光素子から出力される電気信号のレベルを互いに同期して制御するレベル制御手段とを設けた遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００６０】
該遠隔指示位置検出装置によれば、全ての受光素子から出力される電気信号に基づいて、前記全入射光量検出手段によって前記全ての偏光子に入射される光量の和が求められ、該全入射光量検出手段によって求められた光量が常にほぼ一定レベルになるように、レベル制御手段によって前記各受光素子から出力される電気信号のレベルが互いに同期して制御される。これにより、遠隔位置指示装置から射出された光量がガウス分布を示すような場合にも、前記偏光の境界位置の変化による受光量の変化を比較的正確に検出することができる。
【００６１】
また、請求項２８では、請求項１９乃至２７の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置において、前記偏光子に入射される光が所定の通信信号に同期して強度変調されているときに、前記受光素子から出力される電気信号を復調して前記通信信号を再生する通信信号再生手段を設けた遠隔指示位置検出装置を提案する。
【００６２】
該遠隔指示位置検出装置によれば、前記偏光子に入射される光が所定の通信信号に同期して強度変調されているときは、前記通信信号再生手段によって前記受光素子から出力される電気信号が復調されて前記通信信号が再生される。
【００６３】
また、請求項２９では、前記請求項１１乃至１８の何れかに記載の遠隔位置指示装置と、該遠隔位置指示装置に対応した前記請求項１９乃至２８の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置とからなるポインティング装置を提案する。
【００６４】
該ポインティング装置によれば、前記遠隔位置指示装置から前記各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光を射出し、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とすれば、前記遠隔指示位置検出装置において受光量を検出することにより前記指示位置を容易に検出することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００６６】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるポインティング装置を示す構成図である。図において、１Ａは遠隔位置指示装置（以下、位置指示装置と称する）、２Ａは遠隔指示位置検出装置（以下、位置検出装置と称する）であり、これらによってワイアレスで指示位置を伝達するポインティング装置が構成されている。
【００６７】
位置指示装置１Ａは、偏光ユニット１１、駆動回路１２、及び発光素子１３を備え、これらは図示せぬケース内に収納され片手で保持することができる。
【００６８】
偏光ユニット１１は、４つの偏光素子１１ａ〜１１ｄによって構成され、図２に示すように１辺が約２ｃｍの正方形の基板状に形成されている。各偏光子１１ａ〜１１ｄは１辺が約１ｃｍの正方形をなし、各偏光子１１ａ〜１１ｄの偏光面は、互いに対角に位置する２つの偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２の偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている。即ち、図２に向かって左上の偏光子１１ａの偏光面は垂直に設定され、右上の偏光子１１ｂの偏光面は左下がり４５度に、右下の偏光子１１ｃの偏光面は水平に、また左下の偏光子１１ｄの偏光面は右下がり４５度にそれぞれ設定されている。
【００６９】
尚、偏光ユニット１１は、個別に作製された偏光子１１ａ〜１１ｄを接着剤等を用いて接着して一体化しても良いし、後述する方法によって同一基板面に４種類の偏光子を形成したものであっても良い。
【００７０】
駆動回路１２は、ＬＥＤ等の発光素子１３に通電して、発光素子１３を発光させる。
【００７１】
また、偏光ユニット１１は発光素子１３の光射出側に設けられ、発光素子１３の光射出方向にほぼ直交するように且つ光射出方向の中心軸上に中心が位置するように配置されている。さらに、発光素子１３から射出された光は偏光ユニット１１を透過してのみ外部に射出されるように図示せぬ遮光部材が設けられている。
【００７２】
位置検出装置２Ａは、偏光ユニット２１、４つの受光素子２２ａ〜２２ｄ、演算回路２３を備えている。
【００７３】
偏光ユニット２１は、上記偏光ユニット１１と同一の構成である。即ち、偏光ユニット２１は、４つの偏光素子２１ａ〜２１ｄによって構成され、図２に示すように１辺が約２ｃｍの正方形の基板状に形成されている。各偏光子２１ａ〜２１ｄは１辺が約１ｃｍの正方形をなし、各偏光子２１ａ〜２１ｄの偏光面は、互いに対角に位置する２つの偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２の偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている。即ち、図２に向かって左上の偏光子２１ａの偏光面は垂直に設定され、右上の偏光子２１ｂの偏光面は左下がり４５度に、右下の偏光子２１ｃの偏光面は水平に、また左下の偏光子２１ｄの偏光面は右下がり４５度にそれぞれ設定されている。
【００７４】
受光素子２２ａ〜２２ｄは、例えばフォトダイオードからなり、入射光量に対応してレベルが変化する電流或いは電圧を出力するものであり、それぞれ各偏光子２１ａ〜２１ｄの光射出側に１対１に対応して配置されている。
【００７５】
また、各偏光子２１ａ〜２１ｄを透過した光のみが、これらに対応する受光素子２２ａ〜２２ｄのみに入射されるように、各受光素子２２ａ〜２２ｄの周囲には図示せぬ遮光部材が設けられている。即ち、位置指示装置１Ａから射出された光を偏光ユニット２１の光入射面に受けたときに、各受光素子２２ａ〜２２ｄは対応する偏光子２１ａ〜２１ｄを透過した光のみを受光できるようになっている。
【００７６】
ここで、図１に示すように、偏光ユニット２１は、位置指示装置１Ａの偏光ユニット１１に対して各偏光子２１ａ〜２１ｄが面対称な位置関係になるように配置されている。
【００７７】
演算回路２３は、各受光素子２２ａ〜２２ｄから出力される電流或いは電圧を入力して、これらの電流或いは電圧のレベルに基づいて、位置指示装置１Ａが指示する位置を検出して、偏光ユニット２１の面内の座標情報を表す２つの信号Ｓｘ，Ｓｙを出力端子２４ａ，２４ｂから出力する。
【００７８】
次に、前述の構成よりなる本実施形態の動作を説明する。
【００７９】
尚、本実施形態では、位置指示装置１Ａにおける発光素子１３の発光中心点と偏光ユニット１１における中心、即ち４つの偏光子１１ａ〜１１ｄの一角が交わる点とを結ぶ直線が、位置検出装置２Ａにおける偏光ユニット２１の光入射面を含む平面と交わる点を指示位置として検出している。
【００８０】
以下、詳細に説明する。
【００８１】
位置指示装置１Ａの発光素子１３から射出された光は偏光ユニット１１を透過してのみ位置検出装置２Ａに向けて射出される。これにより、位置検出装置２Ａの偏光ユニット２１の光入射面には、例えば図３に示すように位置指示装置１Ａからの射出光が入射される。このとき、位置指示装置１Ａからの光射出方向の変化に伴って前記指示位置Ａｐが変化する。また、指示位置Ａｐの変化に伴って、偏光ユニット２１の各偏光子２１ａ〜２１ｄに入射される偏光成分も変化する。
【００８２】
例えば図３に示すように、右上に位置する偏光子２１ｂ内に指示位置Ａｐが存在するときは、左下に位置する偏光子２１ｄを除いて他の３つの偏光子２１ａ〜２１ｃのそれぞれを透過する偏光の光量は入射する偏光の光量よりも低下する。
【００８３】
即ち、偏光子２１ｄには入射する偏光の全ての偏光面が透過可能な偏光面であるが、他の３つの偏光子２１ａ〜２１ｃに入射される偏光には偏光子２１ａ〜２１ｃの偏光面とは異なる偏光面を有する偏光成分が含まれている。これにより、各偏光子２１ａ〜２１ｄに入射される偏光成分の割合を算出することにより、指示位置Ａｐを例えばＸ−Ｙ座標を用いて特定することができる。例えば、偏光子２１ａ〜２１ｄが入射光の全てを透過するときの透過率を“２”とすると、図３及び図４に示すように境界線３１ａ，３１ｂの交点を指示位置Ａｐとするときは、図４に示すように、偏光子２１ａ〜２１ｄのもつ偏光面と入射光の偏光面が一致している領域３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａでは透過率が“２”、一致しないときは“１”又は“０”となる。偏光子２１ａ〜２１ｄの偏光面と入射光の偏光面の交叉角度が４５度になる領域３２ｂ，３３ｂ，３３ｃ，３４ｂでは透過率が“１”であり、交叉角度が９０度になる領域３３ｄでは透過率は“０”となる。
【００８４】
ここで、偏光ユニット２１の中心点、各偏光子２１ａ〜２１ｄの一角が交わる点をＸ−Ｙ座標の原点とし、さらに図５に示すように各偏光子２１ａ〜２１ｄを透過する光量、即ち各受光素子２２ａ〜２２ｄによって受光された光量をそれぞれ“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”、“Ｄ”とすると、指示位置ＡｐのＸ−Ｙ座標（ｘ1，ｙ1）は、次の（１）式及び（２）式で表される。
ｘ1＝Ｂ＋Ｃ−Ａ−Ｄ …（１）
ｙ1＝Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ …（２）
また、偏光ユニット２１の各偏光子２１ａ〜２１ｄの１辺の長さをｄとすると、上記（１）式及び（２）式の右辺は、次の（３）式及び（４）式で表される。
Ｂ＋Ｃ−Ａ−Ｄ＝[(ｄ−ｙ1)＊ｘ1＋(ｄ−ｘ1)(ｄ−ｙ1)＋ｙ1＊(ｄ−ｘ1)]
＋[ｄ＊ｘ1＋２＊(ｄ−ｘ1)＊ｄ]
−[２＊ｄ＊(ｄ−ｙ1)−ｙ1＊ｄ]
−[２＊ｄ＊ｄ]
＝−２＊ｘ1＊ｄ …（３）
Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ＝[２＊ｄ＊(ｄ−ｙ1)−ｙ1＊ｄ]
＋[(ｄ−ｙ1)＊ｘ1＋(ｄ−ｘ1)(ｄ−ｙ1)＋ｙ1＊(ｄ−ｘ1)]
−[ｄ＊ｘ1＋２＊(ｄ−ｘ1)＊ｄ]
−[２＊ｄ＊ｄ]
＝−２＊ｙ1＊ｄ …（４）
ここで、＊は乗算を表す。
【００８５】
上記（３）式及び（４）式を、指示位置ＡｐのＸ−Ｙ座標（ｘ1，ｙ1）について解くと、次の（５）式及び（６）式が得られる。
ｘ1＝−（Ｂ＋Ｃ−Ａ−Ｄ）／２ｄ …（５）
ｙ1＝−（Ａ＋Ｂ−Ｃ−Ｄ）／２ｄ …（６）
従って、演算回路２３において上記（５）式及び（６）式の計算を行うことにより位置指示装置１Ａによる指示位置Ａｐを位置検出装置２Ａにおいて検出することができる。
【００８６】
また、上記偏光ユニット１１，２１のように、互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域において、互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成したので、受光側における入射光のズレによる偏光の透過割合の算出を非常に簡単に行うことができる。
【００８７】
尚、必要に応じて、発光素子１３と偏光ユニット１１との間にレンズを設けても良い。また、位置指示装置１Ａにおいて、各偏光子１１ａ〜１１ｄ毎に発光素子を備えても良い。さらにまた、偏光ユニット２１の各偏光子２１ａ〜２１ｄのそれぞれと受光素子２２ａ〜２２ｄとの間にレンズを設けて受光素子に集光するようにしても良い。
【００８８】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００８９】
図６は、第２の実施形態のポインティング装置を示す構成図である。図において、前述した第１の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第１の実施形態と第２の実施形態との相違点は、第２の実施形態においては第１の実施形態の位置指示装置１Ａに遮光板１４を設けたことである。
【００９０】
即ち、位置指示装置１Ｂにおける偏光ユニット１１の光射出側には、偏光子１１ａ〜１１ｄの境界線上に光射出方向に突出した十字型の遮光板１４が設けられている。偏光ユニット１１における各領域の光射出面から射出される光は、ほとんどの場合、ある程度の広がり角度をもって射出されるが、このように遮光板１４を設けることにより、この広がり角度をなくす或いは低減することができ、各偏光子１１ａ〜１１ｄから射出される偏光の重なり具合を調整することができ、位置検出装置２Ａ側での検出精度の向上を図ることができる。
【００９１】
偏光板内の構造を工夫することにより、各偏光の射出の光分布を遮光することもできるし、偏光の方向を制御して、強度分布を作ることもできる。
【００９２】
例えば、遮光板の代わりに遮光部を偏光ユニットの表面または内部に形成しても良い。遮光部は、例えば棒状粒子を垂直配向して、十字型の窓にすることにより形成することができる。さらに、棒状粒子の垂直配向の状態を変えることによって、偏光の異なる入射光の強度分布が制御される。
【００９３】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００９４】
図７は第３の実施形態のポインティング装置における位置検出装置を示す構成図である。図において、前述した第２の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第２の実施形態と第３の実施形態との相違点は、第３の実施形態においては第２の実施形態の位置検出装置２Ｂに増幅回路２６、フィルタ回路２７、オートゲインコントロール回路（以下、ＡＧＣ回路と称する）２８を設けたこと、及び演算回路２３に代えて演算回路２３’を備えたことである。
【００９５】
即ち、位置検出装置２Ｃにおいて、各受光素子２２ａ〜２２ｄから出力される信号はそれぞれ増幅回路２６の増幅器２６ａ〜２６ｄによって増幅された後に演算回路２３’に入力される。これらの増幅器２６ａ〜２６ｄの増幅率はＡＧＣ回路２８の制御信号に基づいて互いに同期して制御される。即ち、ＡＧＣ回路２８は、信号Ｓｚのレベルが常に一定になるように各増幅器２６ａ〜２６ｄの増幅率を制御する。尚、ＡＧＣ回路２８の動作に関しては後述する。
【００９６】
演算回路２３’は、各増幅器２６ａ〜２６ｄから出力される電気信号を入力し、これらの信号に前述した（５）式及び（６）式の演算を施して指示位置ＡｐのＸ座標及びＹ座標を表す電気信号をフィルタ回路２７を介して信号Ｓｘ、Ｓｙとして出力すると共に、各増幅器２６ａ〜２６ｄから入力した電気信号のレベルを全て加算したレベルを有する信号をフィルタ回路２７を介して信号Ｓｚとして出力する。ここで、ＡＧＣ回路２８の非動作時には、信号Ｓｚのレベルは受光素子２２ａ〜２２ｄによって受光される全光量に対応してレベルが変化する。
【００９７】
フィルタ回路２７は、上記各信号Ｓｘ，Ｓｙ，Ｓｚに対応して３つの帯域通過型フィルタ（以下、ＢＰＦと称する）２７ａ〜２７ｃを備えている。各ＢＰＦ２７ａ〜２７ｃは、偏光ユニット２１を透過して受光素子２２ａ〜２２ｄに入射した外乱光等のパルス成分を除去するためのものである。
【００９８】
前述の構成によれば、位置指示装置１Ｂと位置検出装置２Ｃとの間の距離が変化し、これに伴って位置検出装置２Ｃの各受光素子２２ａ〜２２ｄに入射される光量が変わっても指示位置Ａｐの検出を正確に行うことができる。
【００９９】
また、遠隔位置指示装置において発光素子１３の駆動電流或いは射出光に対して特定の信号に基づいて変調をかけることにより、信号Ｓｚ等を用いて前記信号を受信することができる。このように、指示位置検出と同時に信号の伝達も行うことができる。
【０１００】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。
【０１０１】
第４の実施形態におけるポインティング装置の構成は前述した第３の実施形態とほぼ同様であり、異なる点は位置指示装置１Ｂから所定の放射角度をもたせて光を射出するようにしたこと、及び位置検出装置２Ｃの演算回路２３’における演算処理が異なる点である。
【０１０２】
即ち、前述した第１乃至第３の実施形態では、図８に示すように、位置指示装置１Ａ，１Ｂから偏光ユニット１１を介して射出された光が射出方向とほぼ平行に直進することを前提にしている。また、各偏光子１１ａ〜１１ｄを介して射出された偏光がある程度の放射角度をもっていても位置検出装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃの偏光ユニット２１に入射されたときに異なる偏光の重なり領域が少量であれば指示位置を検出可能である。
【０１０３】
しかし、位置指示装置１Ａ，１Ｂの偏光ユニット１１を介して射出された光が射出方向とほぼ平行に直進する場合、偏光ユニット１１の面積内で光が直進することになる。このため、位置指示装置１Ａ，１Ｂと位置検出装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃとの間の距離が長くなると、図９に示すように射出方向の角度を少し変えただけで、受光側の偏光ユニット２１の外側に指示位置Ａｐが外れてしまい、指示位置を検出することができなくなってしまう。これを回避するためには、図１０に示すように、受光側において広い面積の偏光ユニット２１Ａを用い、さらに各偏光子を透過した光を受光素子２２ａ〜２２ｄに集光する必要がある。しかし、このような構成では、位置検出装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃの形状が大型化してしまう。
【０１０４】
第４の実施形態は、位置指示装置１Ｂの光射出方向の角度をある程度変えても、前述のような位置検出装置２Ｃを大型化することなく、指示位置Ａｐを確実に検出できる工夫を施したものである。
【０１０５】
即ち、図１１に示すように、位置指示装置１Ｂの各偏光子１１ａ〜１１ｄを透過して射出される光に、放射角度（広がり角度）θをもたせる。即ち、発光を点光源にしないで、空間的な広がりを持たせることにより、偏光ユニットを通過する光に偏光の境界で放射角度の広がりを持たせることができる。このように射出光に放射角度をもたせることは、例えば点光源の後ろに反射鏡などを用いる、或いは反射鏡が内蔵されている発光素子を用いるなどすることにより容易に可能である。
【０１０６】
位置指示装置１Ｂの各偏光子１１ａ〜１１ｄを透過して射出される光に、放射角度θをもたせると、位置検出装置２Ｃの受光側偏光ユニット２１を含む平面では入射光がガウス分を示すと共に、隣り合う偏光の境界付近において隣あう偏光成分が重なる領域が発生する。さらに、隣の領域にはみ出した偏光成分の光量は、境界線からの距離が増加するにつれて関数的に減少する。図１１においては、隣の領域にはみ出した偏光成分の光量を１次関数で表している。
【０１０７】
従って、図１２に示すように、位置指示装置１Ｂの光射出方向の角度をある程度変えても、位置検出装置２Ｃの偏光ユニット２１には位置指示装置１Ｂから射出された４種類の偏光成分が照射されるので、各偏光子２１ａ〜２１ｄに入射される各偏光成分を考慮した演算を行い、各偏光成分の割合を算出することにより、指示位置Ａｐを検出することができる。
【０１０８】
これにより、位置検出装置２Ｃにおいて偏光ユニット２１の面積を広げることなく、指示位置Ａｐの検出を正確に行うことができる。尚、放射角度θの調整は、偏光ユニット１１と発光素子１３との間の距離を変えたり、反射鏡の曲率を変える、或いは前述した遮光板１４を用いてこの突出長さを変えても調節することができる。
【０１０９】
また、前述のように位置指示装置１Ｂからの射出光に放射角度θをもたせることにより、位置検出装置２Ｃにおける各偏光子２１ａ〜２１ｄを分離して配置することも可能になる。これについての具体例は後述することにする。
【０１１０】
尚、上記のように位置指示装置１Ｂからの射出光に放射角度（広がり角度）θをもたせた場合、位置指示装置１Ａ，１Ｂにおける偏光ユニット１１の各偏光子１１ａ〜１１ｄ間に間隔をあけても良い。
【０１１１】
次に、本発明の第５の実施形態を説明する。
【０１１２】
図１３は第５の実施形態におけるポインティング装置の位置指示装置１Ｃを示す構成図、図１４は位置検出装置２Ｄを示す構成図である。図において、前述した第３及び第４の実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第５の実施形態と第３及び第４の実施形態との相違点は、第５の実施形態では、位置指示装置１Ｃに信号発生回路１５と、信号ＤＳ１に同期して発光素子１３の射出光を強度変調する駆動回路１２Ａとを設けたこと、さらに、位置検出装置２Ｄに同期検波回路４１及び信号処理回路４２を設けたことである。
【０１１３】
このような構成とすることにより、位置指示装置１Ｃから位置検出装置２Ｄに対して、位置の指示に関係しない全く別の信号（信号発生回路１５から発生された信号ＤＳ１）を伝達できるようにした。
【０１１４】
即ち、信号発生回路１５は、所定の情報を表すディジタル信号ＤＳ１を駆動回路１２Ａに出力する。
【０１１５】
駆動回路１２Ａは、入力したディジタル信号ＤＳ１がハイレベルのときに発光素子１３を発光させる。
【０１１６】
また、同期検波回路４１は、図１５に示すように、サンプルホールド回路４１ａ，４１ｂ，４１ｃとコンパレータ４１ｄとから構成されている。
【０１１７】
第１のサンプルホールド回路４１ａは、第１のＢＰＦ２７ａから出力されるＸ座標に対応した信号を入力し、コンパレータ４１ｄから出力されるディジタル信号の立ち下がりエッジで、入力信号の電流レベル或いは電圧レベルをホールドして指示位置ＡｐのＸ座標を表す信号Ｓｘとして出力端子２９ａから出力する。
【０１１８】
第２のサンプルホールド回路４１ｂは、第２のＢＰＦ２７ｂから出力されるＹ座標に対応した信号を入力し、コンパレータ４１ｄから出力されるディジタル信号の立ち下がりエッジで、入力信号の電流レベル或いは電圧レベルをホールドして指示位置ＡｐのＹ座標を表す信号Ｓｙとして出力端子２９ｂから出力する。
【０１１９】
これにより、指示位置Ａｐと信号ＤＳ１の内容とを対応づけることも可能となる。例えば、信号ＤＳ１の内容が画像表示の制御命令である場合に、指示位置Ａｐに指示した画像を表示することも可能になる。
【０１２０】
第３のサンプルホールド回路４１ｃは、第３のＢＰＦ２７ｃから出力される信号のレベルをコンパレータ４１ｄの出力信号に基づいてサンプルホールドし、これをＡＧＣ回路２８に出力する。
【０１２１】
コンパレータ４１ｄは、第３のＢＰＦ２７ｃから出力される信号を入力し、所定のしきい値を基準として、入力信号レベルがしきい値以上のときにハイレベルの信号を出力し、入力信号レベルがしきい値よりも低いときにローレベルの信号を出力する。これにより、コンパレータ４１ｄの出力信号はディジタル信号となる。
【０１２２】
コンパレータ４１ｄの出力信号は信号処理回路４２に入力され、信号処理回路４２において所定のクロック信号に同期したディジタル信号ＤＳ２として出力端子２９ｃから出力される。
【０１２３】
またここでは、ＡＧＣ回路２８は、信号処理回路４２の出力信号ＤＳ２を入力してこの信号がハイレベルのときだけ動作し、サンプルホールド回路４１ｃの出力信号レベルが一定となるようにＡＧＣ制御を行う。
【０１２４】
次に、前述の構成よりなる本実施形態の動作を説明する。
【０１２５】
本実施形態における指示位置Ａｐの検出方法、検出動作は、前述した第４の実施形態と同様である。
【０１２６】
また、本実施形態では、位置指示装置１Ｃの信号発生回路１５として、一般にオーディオ機器等に用いられているリモートコントロール装置の信号発生回路を用いた。即ち、信号発生回路１５では、図１６に示すように、送信対象となるディジタル信号がハイレベルのときに４０ｋＨｚの周波数でレベル変化するサイン波信号を信号ＤＳ１として出力する。これにより、位置指示装置１Ｃの駆動回路１２Ａは、信号ＤＳ１としてサイン波信号を入力しているときに、このサイン波のレベルに対応した強度の光を発生する。
【０１２７】
位置検出装置２Ｄにおいては、第３のＢＰＦ２７ｃ及びコンパレータ４１ｄの出力信号として信号ＤＳ１が再生され、この信号は信号処理回路４２によって前記送信対象の信号と同じディジタル信号ＤＳ２が再生される。
【０１２８】
また、指示位置ＡｐのＸ座標を表す信号Ｓｘのレベルと、Ｙ座標を表す信号Ｓｙのレベルは、図１６に示すように、信号Ｓｘのレベルは信号ＤＳ１が信号ＤＳ２として再生されるたびに信号ＤＳ２の立ち下がりで更新され、信号ＳｙのレベルはＤＳ２の立ち上がりで更新されて、それぞれ出力される。
【０１２９】
一方、本実施形態では、位置指示装置１Ｃからは断続的な光が射出されるので、受光素子２２ａ〜２２ｄに位置指示装置１Ｃから射出された光入射しているときのみにＡＧＣ回路２８を動作させることにより、位置検出装置２Ｄの誤動作を防止している。
【０１３０】
即ち、ＢＰＦ２７ｃを通過した信号は、キャリア成分（例えば４０ｋＨｚ）を含んでおり、コンパレータ４１ｄを通った信号はＤＳ１の波形となる。この信号ＤＳ１によってＢＰＦ２７ｃの出力信号をサンプルホールドし、キャリアの振幅を検出する。このキャリア振幅の検出結果と信号ＤＳ２をＡＧＣ回路に入力し、信号ＤＳ１のパルスが再生されている間のみ、ＡＧＣ動作が行われる。
【０１３１】
また、図１７及び図１８に示すように、上記構成のポインティング装置を一般家庭に普及しているテレビジョン受像機に適用することも容易に可能である。図１７及び図１８に示す応用例では、位置検出装置２Ｄにおける偏光子２１ａ〜２１ｄを分離してテレビジョン受像機５０の正面四隅に配置してる。勿論、各受光素子２２ａ〜２２ｄも偏光子２１ａ〜２１ｄに対応した位置に配置されることは言うまでもない。また、位置指示装置１Ｃはリモコン装置５１に内蔵される。
【０１３２】
このようにテレビジョン受像機５０及びそのリモコン装置５１に内蔵することにより、テレビジョン受像機５０のディスプレイ画面に映し出されるメニュー画面上のカーソルをポインティング装置を用いて人間の感覚や動作に即して移動し、設定位置或いは設定変更位置を指示して必要事項の入力を行うことができる。
【０１３３】
次に、本発明の第６の実施形態を説明する。
【０１３４】
第６の実施形態では、前述した偏光ユニット１１，２１の各偏光子１１ａ〜１１ｄ，２１ａ〜２１ｄを１枚の板又はフィルム上に一体形成する方法、及びその装置に関して説明する。
【０１３５】
図１９は互いに異なる偏光面を有する４つの偏光子を一体形成した偏光ユニット１１，２１の製造方法を説明する図、図２０は製造装置の主体となる配向ユニットの構成を説明する図である。
【０１３６】
まず、板又はフィルム状の透明基板６１を用意し（第１工程）、この透明基板６１上に塗布膜６２を形成する（第２工程）。
【０１３７】
ここで、透明基板６１は前述した偏光ユニット１１，２１に等しい大きさを有している。また、塗布膜６２は、紫外線硬化性或いは熱硬化性等の硬化性を有する液状の分散媒体中に、表面に導電性膜が形成された磁性体からなる棒状偏光粒子を多数分散させた液体からなる。この棒状偏光粒子の長軸の長さと短軸の長さの比（アスペクト比）は、上記位置指示装置と位置検出装置で使用される光の波長に応じて高い消光比が得られるように設定することが好ましい。
【０１３８】
本実施形態では、上記分散媒体としてポリビニルアルコールを用いた。また、棒状偏光粒子としては、酸化クロム、酸化鉄などを用いることができる。
【０１３９】
この後、上記塗布膜６２が形成された透明基板６１を配向ユニット６３の上に載置する（第３工程）。
【０１４０】
この配向ユニット６３は、図２０に示すように４つの配向器６３ａ〜６３ｄから構成されている。各配向器６３ａ〜６３ｄは、正方形を有する基板状の軟鉄心６４の周囲に絶縁被覆された導線６５が多数巻回されて構成されている。各配向器６３ａ〜６３ｄにおける導線６５の巻回軸の方向は、形成対象となる偏光子の偏光面に直交する方向に設定されている。これらの配向器６３ａ〜６３ｄが形成対象となる偏光子に対応して同一面上に互いに隣接するように配置されている。
【０１４１】
次に、塗布膜６２が形成された透明基板６１を載置した状態で、各配向器６３ａ〜６３ｄの導線に通電しながら塗布膜６２を硬化する（第４工程）。
【０１４２】
各配向器６３ａ〜６３ｄの導線に通電すると、図２１に示すように、各配向器６３ａ〜６３ｄに磁界が生じて分散媒体６２ａ中の棒状偏光粒子６２ｂが磁化され、棒状偏光粒子６２ｂはその長軸が磁束の方向に一致するように整列される。この状態で分散媒体６２ａを硬化すると、各配向器６３ａ〜６３ｄに対応した４つの領域毎にそれぞれ異なる方向に長軸方向が整列された状態で棒状偏光粒子６２ｂが固定される。これにより、偏光ユニット１１，２１が完成する。
【０１４３】
上記偏光ユニット１１，２１では、入射した光の成分で、棒状偏光粒子６２ｂの長軸と平行方向に振動する電界を有する光成分は電子の振動により棒状偏光粒子６２ｂに吸収される。また、棒状偏光粒子の長軸と垂直方向に振動する電界を有する光線分は電子の振動が生じ難いので吸収されない。これにより、棒状偏光粒子６２ｂの長軸に対して垂直方向に振動する電界を有する光成分のみが透過する。
【０１４４】
ここでは透明基板６１を偏光ユニット１１，２１の一部としたが、上記塗布膜６２を硬化したものを透明基板６１から分離して、硬化した塗布膜６２のみを偏光ユニット１１，２１としても良い。
【０１４５】
また、上記製造方法では磁場配向により棒状偏光粒子６２ｂを整列させたが、電場を用いて棒状偏光粒子６２ｂを帯電させることにより所定方向に整列させても良い。
【０１４６】
また、塗布膜６２の組成は上記組成に限定されることはなく、例えば塗布膜６２の分散媒体６２ａとしてゾル状のガラスマトリックスを含む塗布組成物を用い、塗布膜６２をゲル化させるゾルゲル法を用いて偏光子を形成しても良い。
【０１４７】
尚、上記第１乃至第５の実施形態では、直交する２つの直線によって分割される４つの領域に配置された４つの偏光素子１１ａ〜１１ｄ，２１ａ〜２１ｄからなる偏光ユニット１１，２１を用いて２次元の指示位置を検出するようにしたが、本発明がこれに限定されることはない。例えば、１次元座標を指示位置とするときは２つの偏光子を用いれば指示位置の検出は可能である。
【０１４８】
また、偏光ユニット１１，２１における分割領域の数が３つ或いは５つ以上であり、各領域に偏光子を形成し偏光子毎の透過光量を検出することによって上記と同様に指示位置を検出することができることはいうまでもない。
【０１４９】
さらに、本実施形態では偏光子を直交する２つの直線によって分割された４つの領域に設けたが、各領域の分け方はこれに限定されることはない。
【０１５０】
さらにまた、上記偏光ユニット１１，２１における各偏光子の偏光面の角度の組み合わせが上記実施形態に限定されることはない。
【０１５１】
但し、偏光子を設ける領域が３つ或いは５つ以上であるとき、また偏光子の配置がランダムに近い場合、及び各偏光子の偏光面の角度の組み合わせが上記実施形態の組み合わせ以外のときは、ポインティング装置における指示位置の検出処理が複雑になる。
【０１５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１乃至４記載の偏光ユニットによれば、互いに異なる偏光面を有する２つ以上の偏光を簡単に射出することができる。また、これらの偏光を利用して、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、受光側において各偏光成分の受光量を検出することにより前記指示位置を容易に検出することができ、これにより指示位置の伝達を行うことができる。また、隣り合う領域の境界線の交点等を指示位置とすることができると共に、受光側においてこの指示位置を検出することにより指示位置の伝達を行うことができる。さらに、互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、受光側において同じ構成の偏光ユニットを用いることにより、入射光のズレの検出を容易に行うことができ、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を各偏光成分の受光量から容易に算出して検出することができる。
【０１５３】
また、請求項２記載の偏光ユニットによれば、上記の効果に加えて、板状又はフィルム状をなしているので、容易に加工できると共に小型化も容易に行うことができる。
【０１５４】
また、請求項３記載の偏光ユニットによれば、上記の効果に加えて、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去することができる。また、境界部分の状態、例えば境界部分の棒状偏光粒子の状態を制御することにより、偏光の重なりを制御することができる。
【０１５５】
また、請求項４記載の偏光ユニットによれば、上記の効果に加えて、棒状偏光粒子の長軸方向が光の吸収軸を形成し該長軸方向に直交する方向が光の透過軸となる。
【０１５６】
また、請求項５及び６記載の偏光ユニットの製造方法によれば、同一基板面に異なる偏光面を有する２つ以上の偏光子を一体に形成することができる。
【０１５７】
また、請求項７乃至１０に記載の遠隔指示位置検出方法によれば、互いに異なる偏光面を有する２つ以上の偏光を用いて、ワイヤレスで指示位置を伝達することができる。
【０１５８】
また、請求項８記載の遠隔指示位置検出方法によれば、上記の効果に加えて、遠隔指示位置検出装置において射出当初の境界線位置を受光できなくても該境界線付近において重なり合った各偏光成分の光量を検出することにより射出当初の境界線位置を検出することができるので、遠隔位置指示装置から射出される光を前記遠隔指示位置検出装置において受光するときの受光面積の縮小を図ることができると共に、各偏光を受光するための偏光子を隣接させる必要がなくなり、偏光子間の空間を任意に使用することができる。
【０１５９】
また、請求項９記載の遠隔指示位置検出方法によれば、上記の効果に加えて、前記遠隔指示位置検出装置において前記遠隔位置指示装置から射出された偏光を透過する４つの偏光子が用いられているので、各偏光子を透過する光量から、受光した偏光の境界線及び境界線の交点の位置を容易に算出して検出することができる。これにより、前記指示位置の算出処理を容易に行うことができる。
【０１６０】
また、請求項１０記載の遠隔指示位置検出方法によれば、上記の効果に加えて、互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすようにしたので、受光側における入射光のズレによる偏光の透過割合の算出が容易であり、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を受光量から容易に算出して検出することができる。
【０１６１】
また、請求項１１記載の遠隔位置指示装置によれば、発光素子から射出された光は、偏光ユニットを通過して前記各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光として射出されるため、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、受光側において各偏光成分の光量を検出することにより前記指示位置を検出できるので、指示位置の伝達を行うことができる。また、前記指示位置は光の射出方向の変化に伴って変わるので、周知のジョイスティックやマウスを扱う感覚で位置を指示することができる。
【０１６２】
また、請求項１２記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、４つの偏光子を備え、各偏光子は光射出方向にほぼ直交する平面内に存在し且つ互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域に配置されているため、各領域に対応して互いに異なる偏光面を有する４つの偏光が射出されるので、４つの領域の境界線の交点等を指示位置とすることにより、各偏光成分の光量に基づく受光側における指示位置の算出処理を容易に行うことができる。
【０１６３】
また、請求項１３記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、受光側において同じ構成の偏光をユニットを用いることにより、入射光のズレの検出を容易に行うことができ、偏光の境界線及び境界線の交点の位置を各偏光成分の受光量から容易に算出して検出することができる。
【０１６４】
また、請求項１４記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、偏光子が板状又はフィルム状をなしているので、容易に加工できると共に装置の小型化も容易に行うことができる。
【０１６５】
また、請求項１５記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去することができる。
【０１６６】
また、請求項１７記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子の光射出面から射出される偏光は、ある程度の広がり角度をもって射出されるがことがほとんどであるが、遮光板を設けることにより、この広がり角度をなくす或いは低減することができ、各偏光子から射出される偏光の重なり具合を調整することができる。
【０１６７】
また、請求項１８記載の遠隔位置指示装置によれば、上記の効果に加えて、信号発生手段から発生される電気信号を命令信号や伝達情報信号等にすれば、受光側において受光した光を復調することにより前記信号発生手段から発生された情報を再生することができる。これにより、指示位置の伝達と情報の伝達をほぼ同時に行うことができる。
【０１６８】
また、請求項１９乃至２８に記載の遠隔指示位置検出装置によれば、各偏光子の透過光を受光素子によって受光してその光量に対応した電気信号を得ることにより、位置検出手段によって遠隔位置指示装置から射出された２つ以上の偏光の隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等の指示位置を検出することができる。
【０１６９】
また、請求項２０記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子が互いに距離をあけて配置されているので、各偏光子の間に自由空間を形成でき、該自由空間に任意の装置、例えば表示装置等を配置可能となる。
【０１７０】
また、請求項２１記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子が同一面内に配置されたユニットに形成されているので、製造作業の簡略化を図ることができる。
【０１７１】
また、請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、前記遠隔位置指示装置によって互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域毎に互いに異なる偏光面を有する偏光が射出されると、前記４つの領域の境界線の交点等を指示位置とすることができるので、前記位置検出手段による指示位置の検出処理を容易に行うことができる。
【０１７２】
また、請求項２３記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、前記４つの領域において、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように構成されているので、前記位置検出手段によって受光量から偏光の境界線及び境界線の交点の位置を算出する際の演算処理を簡略化することができる。
【０１７３】
また、請求項２４記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、前記偏光ユニットは板状又はフィルム状をなしているので、加工が容易であると共に装置の小型化も容易に行うことができる。
【０１７４】
また、請求項２５記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、各偏光子が１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されているので、複数の偏光子を接着剤等により接続したときに生じる領域の境界における遮光成分を除去することができる。
【０１７５】
また、請求項２７記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、全入射光量検出手段によって求められた光量が常にほぼ一定レベルになるように、レベル制御手段によって各受光素子から出力される電気信号のレベルが互いに同期して制御されるので、前記遠隔位置指示装置から射出された光量がガウス分布を示すような場合にも、前記偏光の境界位置の変化による受光量の変化を正確に検出することができる。
【０１７６】
また、請求項２８記載の遠隔指示位置検出装置によれば、上記の効果に加えて、前記偏光子に入射される光が所定の通信信号に同期して強度変調されているときに、前記通信信号再生手段によって前記受光素子から出力される電気信号が復調されて前記通信信号が再生されるので、指示位置の検出と通信信号の再生を同時に行うことができる。
【０１７７】
また、請求項２９記載のポインティング装置によれば、遠隔位置指示装置から各領域毎に偏光面が異なる２つ以上の偏光が射出され、隣り合う領域の境界線或いは該境界線の交点等を指示位置とし、遠隔指示位置検出装置において受光量を検出することにより前記指示位置を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態におけるポインティング装置を示す構成図
【図２】 本発明の第１の実施形態における偏光ユニットを示す構成図
【図３】 本発明の第１の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図４】 本発明の第１の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図５】 本発明の第１の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図６】 本発明の第２の実施形態におけるポインティング装置を示す構成図
【図７】 本発明の第３の実施形態のポインティング装置における遠隔指示位置検出装置を示す構成図
【図８】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図９】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１０】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１１】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１２】 本発明の第４の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１３】 本発明の第５の実施形態のポインティング装置における遠隔位置指示装置を示す構成図
【図１４】 本発明の第５の実施形態のポインティング装置における遠隔指示位置検出装置を示す構成図
【図１５】 本発明の第５の実施形態における同期検波回路を示す構成図
【図１６】 本発明の第５の実施形態における指示位置検出動作を説明する図
【図１７】 本発明の第５の実施形態のポインティング装置の応用例を説明する図
【図１８】 本発明の第５の実施形態のポインティング装置の応用例を説明する図
【図１９】 本発明の第６の実施形態における互いに異なる偏光面を有する４つの偏光子を一体形成した偏光ユニットの製造方法を説明する図
【図２０】 本発明の第６の実施形態における製造装置の主体となる配向ユニットの構成を説明する図
【図２１】 本発明の第６の実施形態における偏光子の形成状態を説明する断面図
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…遠隔位置指示装置、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…遠隔指示位置検出装置、１１…偏光ユニット、１１ａ〜１１ｄ…偏光子、１２…駆動回路、１３…発光素子、１４…遮光板、１５…信号発生回路、２１…偏光ユニット、２１ａ〜２１ｄ…偏光子、２２ａ〜２２ｄ…受光素子、２３，２３’…演算回路、２４ａ，２４ｂ…出力端子、２６…増幅回路、２６ａ〜２６ｄ…増幅器、２７…フィルタ回路、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…ＢＰＦ、２８…ＡＧＣ回路、２９ａ〜２９ｃ…出力端子、３１ａ，３１ｂ…境界線、４１…同期検波回路、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…サンプルホールド回路、４１ｄ…コンパレータ、４２…信号処理回路、５０…テレビジョン受像機、５１…リモコン装置、６１…透明基板、６２…塗布膜、６２ａ…分散媒体、６２ｂ…棒状偏光粒子、６３…配向ユニット、６３ａ〜６３ｄ…配向器、６４…軟鉄心、６５…絶縁被覆導線。
Claims (29)
- 同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が設けられ、これらの偏光子が一体化されてなる偏光ユニットであって、
互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域を有し、
各偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている
ことを特徴とする偏光ユニット。 - 板状又はフィルム状をなしていることを特徴とする請求項１記載の偏光ユニット。
- １つの板又はフィルムからなる基板上に各偏光子が一体形成されていることを特徴とする請求項１記載の偏光ユニット。
- 前記偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の偏光ユニット。 - 同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成されている偏光ユニットの製造方法であって、
磁性体からなる棒状偏光粒子を分散させた透光性の液状媒体を基板面に塗布した後、
該基板面を２つ以上の領域に分割し、
各領域毎に互いに異なる方向に磁界を印加して前記棒状偏光粒子を前記基板面にほぼ平行な一定方向に配列させた後に前記媒体を硬化させて偏光層となす
ことを特徴とする偏光ユニットの製造方法。 - 同一面内に２つ以上の領域を有し、各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が形成されている偏光ユニットの製造方法であって、
棒状偏光粒子を分散させた透光性の液状媒体を基板面に塗布した後、
該基板面を２つ以上の領域に分割し、
各領域毎に互いに異なる方向に電界を印加して前記棒状偏光粒子を前記基板面にほぼ平行な一定方向に配列させた後に前記媒体を硬化させて偏光層となす
ことを特徴とする偏光ユニットの製造方法。 - 遠隔位置指示装置から光を射出し、該射出された光を遠隔指示位置検出装置により受光して前記遠隔位置指示装置の指示する位置を検出する遠隔指示位置検出方法であって、
前記遠隔位置指示装置から、光射出方向にほぼ直交する面内の互いに独立した２つ以上の領域毎に偏光面が互いに異なるように偏光された光を射出し、
前記遠隔指示位置検出装置では、前記領域毎に異なる偏光のそれぞれを透過する２つ以上の偏光子を前記領域に対応して備え、且つ前記遠隔位置指示装置から射出された光を前記偏光子に受けて、該偏光子の領域毎の透過光量に基づいて前記遠隔位置指示装置の指定する位置を検出する
ことを特徴とする遠隔指示位置検出方法。 - 前記遠隔位置指示装置は、各領域の偏光子から射出する各偏光を、少なくとも隣接領域方向に広がる所定の放射角度をもって射出する
ことを特徴とする請求項７記載の遠隔指示位置検出方法。 - 前記遠隔位置指示装置から光射出方向にほぼ直交する面内の互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域毎に偏光面が互いに異なるように偏光された光を射出し、
前記遠隔指示位置検出装置では、前記遠隔位置指示装置からの光入射方向にほぼ直交する面内の互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域内に、前記遠隔位置指示装置から射出される偏光のそれぞれを透過する４つの偏光子を前記４つの領域に対応して備え、且つ前記遠隔位置指示装置から射出された光を前記偏光子に受けて、該偏光子の領域毎の透過光量に基づいて前記遠隔位置指示装置の指定する位置を検出する
ことを特徴とする請求項７又は８記載の遠隔指示位置検出方法。 - 前記遠隔位置指示装置からは、前記直交する２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域の光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域の光の偏光面の交叉角度が４５度をなすような４つの偏光を射出し、
前記遠隔指示位置検出装置の各偏光子を透過可能な光の偏光面を、前記互いに対角に位置する２つの領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし且つ前記隣接する２の領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定する
ことを特徴とする請求項９記載の遠隔指示位置検出方法。 - 遠隔指示位置検出装置に対して光を射出し該光の射出方向を変化させて指示位置を変化させる遠隔位置指示装置であって、
透過可能な光の偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光子と、
該偏光子の光入射側に設けられ且つ各偏光子に光を入射する１つ以上の発光素子とを備えている
ことを特徴とする遠隔位置指示装置。 - ４つの偏光子を備え、各偏光子は光射出方向にほぼ直交する平面内に存在し且つ互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域に配置されている
ことを特徴とする請求項１１記載の遠隔位置指示装置。 - 前記偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域内に配置された偏光子のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている
ことを特徴とする請求項１２記載の遠隔位置指示装置。 - 前記偏光子は板状又はフィルム状をなしている
ことを特徴とする請求項１１、１２又は１３記載の遠隔位置指示装置。 - 前記２つ以上の偏光子は１つの板又はフィルムからなる基板上に一体形成されている
ことを特徴とする請求項１１乃至１４の何れかに記載の遠隔位置指示装置。 - 前記偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている
ことを特徴とする請求項１１乃至１５の何れかに記載の遠隔位置指示装置。 - 前記偏光ユニットの光射出面に対して直交し、且つ隣り合う前記領域の境界線上に配置された遮光板を設けた
ことを特徴とする請求項１１記載の遠隔位置指示装置。 - 所定の電気信号を発生する信号発生手段と、該電気信号に同期して前記発光素子の発光を強度変調する変調手段とを設けた
ことを特徴とする請求項１１乃至１７の何れかに記載の遠隔位置指示装置。 - 遠隔位置指示装置から射出された偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光を受け該光の射出方向に基づいて指示位置を検出する遠隔指示位置検出装置であって、
透過可能な光の偏光面が互いに異なる２つ以上の偏光子と、
各偏光子の光射出側に設けられ且つ偏光子を透過して入射する光量に対応してレベル変化する電気信号を出力する２つ以上の受光素子と、
各受光素子から出力される電気信号に基づいて前記遠隔位置指示装置によって指示された位置を検出する指示位置検出手段とを備えている
ことを特徴とする遠隔指示位置検出装置。 - 前記偏光子は互いに所定の距離をあけて配置されている
ことを特徴とする請求項１９記載の遠隔指示位置検出装置。 - 前記２つ以上の偏光子として、同一面内に２つ以上の領域を有し且つ各領域には透過可能な光の偏光面が互いに異なる偏光子が設けられている偏光ユニットを用いた
ことを特徴とする請求項１９記載の遠隔指示位置検出装置。 - 前記偏光ユニットは互いに直交する２つの直線によって分割された４つの領域を有している
ことを特徴とする請求項２１記載の遠隔指示位置検出装置。 - 前記偏光ユニットの各偏光子を透過可能な光の偏光面が、前記２つの直線の交点を基準として互いに対角に位置する２つの領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が９０度をなし、且つ隣接する２の領域のそれぞれを透過可能な光の偏光面の交叉角度が４５度をなすように設定されている
ことを特徴とする請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置。 - 前記偏光ユニットは板状又はフィルム状をなしている
ことを特徴とする請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置。 - 前記偏光ユニットは１つの板又はフィルムからなる基板上に各偏光子が一体形成されてなる
ことを特徴とする請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置。 - 前記偏光ユニットの各偏光子は、板又はフィルムからなる基板と該基板上に形成された偏光層からなり、該偏光層は硬化した媒体と該媒体に分散され且つ一定方向に配列された棒状偏光粒子とから構成されている
ことを特徴とする請求項２２記載の遠隔指示位置検出装置。 - 全ての受光素子から出力される電気信号に基づいて、前記全ての偏光子に入射される光量の和を求める全入射光量検出手段と、
該全入射光量検出手段によって求められた光量値が常にほぼ一定レベルになるように前記各受光素子から出力される電気信号のレベルを互いに同期して制御するレベル制御手段とを設けた
ことを特徴とする請求項１９乃至２６の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置。 - 前記偏光子に入射される光が所定の通信信号に同期して強度変調されているときに、前記受光素子から出力される電気信号を復調して前記通信信号を再生する通信信号再生手段を設けた
ことを特徴とする請求項１９乃至２７の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置。 - 前記請求項１１乃至１８の何れかに記載の遠隔位置指示装置と、該遠隔位置指示装置に対応した前記請求項１９乃至２８の何れかに記載の遠隔指示位置検出装置とからなる
ことを特徴とするポインティング装置。
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