JP4793786B2 - ポインティングデバイス - Google Patents
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- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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Description
IR=R・IIN ・・・ (数1)
と表わされる。
一般に、表面から発せられるスペックル光の平均強度Idは、
Id≒(4πσ/λ)2・IR ・・・ (数2)
と表される。
具体的には、表面および裏面を備えた基板の該表面を所定の入射角度で照射する入射光を提供する光源と、ここで、該基板は前記入射光の波長に対して透明であり、
前記入射光により生じる前記表面および前記裏面のスペックル光の強度を検出する検出器と、
前記スペックル光が通過するための開口部を備え、前記表面のスペックル光と前記裏面からのスペックル光とが前記検出器上で重なり合うように、前記入射角度をつけた方向に該開口部の長手方向を有しているアパーチャと
を含んでなるポインティングデバイスを提供する。このように、スペックル光を用いたナビゲーション・システムでは、反射光を用いた方式と比較すると、その信号レベルは小さいものの、わずかな表面粗さでも検出が可能になるという利点がある。
また、上記のポインティングデバイスは、前記アパーチャと前記基板との間に、光学フィルタまたはレンズをさらに備えている態様であることが好ましい。この光学フィルタにより外乱光を遮ることができ、レンズにより基板からのスペックル光をさらに得ることができるので、S/N比が向上して検出精度が向上するからである。
また、本発明のポインティングデバイスは、透明基板のみならず白板などの通常の光学式マウスで動作可能の基板上でも使用することができる。この場合、検出されるスペックル光は、主として白板の上部表面からのスペックル光によるものとなる。
したがって、実際には、平行光ではなく、ある程度平行からずらした光を用いる方が、(ポインティングデバイスなどの)システム全体の機能の向上が期待できる。ここで、平行光からずらした光を用いた場合には、操作面でのスポットサイズが大きくなり、スペックルサイズが小さくなる。このスペックルサイズが小さくなることによる影響を軽減するために、アパーチャサイズ b を最適化することが好ましい。
なお、このアパーチャと光学フィルタと共用することにより、ガラス面下部から入射してくる(室内光などの)外部からの光による影響を排除または低減することができる。
X軸に長手方向を有するストライプ状のセンサとY軸に長手方向を有するストライプ状のセンサとであってもよい。
図2Aまたは図2Bのアパーチャ5を使用することにより、基板6の表面および裏面からのスペックル光を、光検出器4の受光素子(画素)上で互いに重ね合わせることができるので、より高い強度のスペックル光を得ることができる。
例えば、図3では、距離L1を3mm〜20mmの範囲とし、距離L2を2mm〜10mmの範囲とし、入射角度αを30°〜70°の範囲とし、アパーチャの寸法を幅1mmとし長手方向を2mm〜4mmの範囲とすることが好ましい。
そして、「基準フレーム」を交換するかを判断し、必要に応じて新たな基準フレームが得られる。そして、再び「サンプルフレームを得る」ステップへと戻り、以降同様の計測や測定が繰り返される。
また、基板6の表面からアパーチャ5までの距離L1は8mmであり、アパーチャ5から光検出器4の受光面までの距離L2は4mmであった。なお、これらの距離は、限定的なものではなく別の数値を選択することもできる。
ここで、図4Aは、基板6の表面からのスペックル光を光検出器4により検出したときの画像(4a)であり、表面からのスペックル光が実線で囲まれた領域(40a)に対応する。図4Bは、基板6の裏面からのスペックル光を光検出器4により検出したときの画像(4b)であり、裏面からのスペックル光が破線で囲まれた領域(40b)に対応する。図4Cは、基板6の表面および裏面からのスペックル光同士を重ね合わせた画像であり、表面および裏面からのスペックル光の重なり合った部分が実線および破線で囲まれた領域(40c)に対応する。図4Cに示すように、アパーチャ5によって、基板6の表面および裏面からのスペックル光同士が光検出器4において重ね合わされ、表面からのスペックル光のみを検出する場合と比較して、光検出器4での検出感度(S/N比)が向上した。その結果、ガラス材料などの平滑な透明基板上においても、基板6からのスペックル光に基づいて、ポインティングデバイス1の動きを正確に検出することができた。
これに対して、従来のアパーチャに相当する正方形のアパーチャ(1mm角)を介して同じ基板6の同じ表面部分を測定した結果を、図5A〜図5Cに示す。ここで、図5Aは、基板6の表面からのスペックル光を光検出器4により検出したときの画像(5a)であり、表面からのスペックル光が実線で囲まれた領域(50a)に対応する。図5Bは、基板6の裏面からのスペックル光を光検出器4により検出したときの画像(5b)であり、裏面からのスペックル光が破線で囲まれた領域(50b)に対応する。図5Cは、基板6の表面および裏面からの両方のスペックル光による画像に対応する。図5Cに示すように、従来のアパーチャに相当するものでは、基板6の表面からのスペックル光(50a)と裏面からのスペックル光(50b)とが重なり合わないことがわかった。
なお、この表面および裏面のスペックル光が重なり合うか否かは基板6の厚さに依存する。しかしながら、テーブル等に使用されているガラス基板の厚さが一般に10mm〜15mm程度であることを考慮すると、(従来のアパーチャに相当する)上記の正方形のアパーチャでは表面および裏面のスペックル光が重なり合うことはなく、本願に係るアパーチャは非常に有利な効果を奏するものであることがわかった。
2 光源(VCSEL)
3 レンズ
4 センサ(検出器)
5 アパーチャ
6 基板
Claims (6)
- 表面および裏面を備えた基板の該表面を所定の入射角度で照射する入射光を提供する光源と、ここで、該基板は前記入射光の波長に対して透明であり、
前記入射光により生じる前記表面および前記裏面のスペックル光の強度を検出する検出器と、
前記スペックル光が通過するための開口部を備え、前記表面のスペックル光と前記裏面からのスペックル光とが前記検出器上で重なり合うように、前記入射角度をつけた方向に該開口部の長手方向を有しているアパーチャと
を含んでなるポインティングデバイス。 - 前記開口部は、前記長手方向に延びる矩形状の開口部であるか、または前記長手方向に開口部をもつスリットである請求項1に記載のポインティングデバイス。
- 前記光源からの入射光を集束または拡散するためのレンズをさらに含む請求項1または2に記載のポインティングデバイス。
- 前記光源がレーザ光源である請求項1から3のいずれかに記載のポインティングデバイス。
- 前記レーザ光源は垂直面発光レーザである請求項4に記載のポインティングデバイス。
- 前記アパーチャと前記基板との間に、光学フィルタまたはレンズをさらに備えている請求項1から5のいずれかに記載のポインティングデバイス。
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