JP5425368B2 - 不変特徴部を有する平面上で長寸の物体の先端の絶対位置を決定するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明のある側面は、不変特徴部を有する平面に接触する先端を有する長寸の物体の姿勢を決定する方法であって、a)プローブ放射線により前記平面及び前記平面上の少なくとも3点を特定するための1つ以上の前記不変特徴部をスキャンする過程と、b)前記長寸の物体の軸線に対して角度τで前記長寸の物体に戻る前記プローブ放射線の散乱部分を検出する過程と、c)前記不変特徴部に対する相対的な前記先端の位置を含む前記姿勢を前記散乱部分の前記平面及び前記不変特徴部に対する前記散乱部分における強度変化から導き出す過程と、d)前記姿勢と前記不変特徴部の絶対位置とから前記平面上の前記先端の絶対位置を求める過程と、を含むことを特徴とする。
。同様に、単位ベクトル
への方向余弦(図示せず)は、散乱部分40の反射方向を表す。
に対して角度δ’=(π/2)‐δで直接表される。他のオイラー角値ψでは、入射方向を十分に表すために方向余弦が用いられなければならない。
から測定されるθBに対応するとき、検出器262は、散乱部分274の強度の低下を検出することになる。設定角度σでは、傾斜角θの臨界値に対してこの状態が発生する。それゆえに、演算装置は、傾斜角θが臨界値に到達したことを示すものとして散乱部分274に対応する信号の低下を用いることができる。この臨界値を他の第3のオイラー角ψ値でマッピングするためにルックアップテーブルを作成することができる。従って、プローブ放射線268の偏光状態は、ブルースター角に近い表面254を照明するときに角度θ及びψの決定を助けることによって先端252の絶対位置を導き出すための放射線特性として用いられる。物体250の姿勢を決定する際には、他の方法及び/または傾斜計などの装置を用いることによってより広い範囲にわたり角度θ及びψを追加的に決定することができる。
Claims (49)
- 不変特徴部を有する平面に接触する先端を有する長寸の物体の姿勢を決定する方法であって、
a)プローブ放射線により前記平面及び前記平面上の少なくとも3点を特定するための1つ以上の前記不変特徴部をスキャンする過程と、
b)前記長寸の物体の軸線に対して角度τで前記長寸の物体に戻る前記プローブ放射線の散乱部分を検出する過程と、
c)前記不変特徴部に対する相対的な前記先端の位置を含む前記姿勢を前記散乱部分の前記平面及び前記不変特徴部に対する前記散乱部分における強度変化から導き出す過程と、
d)前記姿勢と前記不変特徴部の絶対位置とから前記平面上の前記先端の絶対位置を求める過程と、を含むことを特徴とする方法。 - 前記プローブ放射線が、前記長寸の物体から前記平面に前記軸線に対して角度σで向けられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記散乱部分が後方散乱部分であるように前記角度τが後方散乱角度に対応することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記散乱部分が検出される前記角度τを変える過程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記角度τが、スキャンパターンをなして変化させられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記プローブ放射線が、前記軸線に対して角度σをなすスキャンビームとして前記長寸の物体から前記平面に向けられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記スキャンビームが、複数のコンポーネントビームを含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記角度σが、前記スキャンビームがスキャンパターンをなすように変化させられることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記スキャンパターンが、一軸スキャンパターン及び二軸スキャンパターンからなる群から選択されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記二軸スキャンパターンが、ラスタパターン及びリサジュー図形からなる群から選択されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記導き出す過程が、前記散乱部分の時間的解析を含むことを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記時間的解析が、位相解析を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記不変特徴部が、前記平面のエッジを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記平面が、描画面を含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記描画面が、スクリーン、ディスプレイ、パッド、紙表面からなる群から選択されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記不変特徴部が、前記紙表面上のミクロ構造を含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 前記不変特徴部が、前記紙表面上のマクロ構造を含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 前記マクロ構造が、マークを含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記長寸の物体が、筆記具、ポインタ、ロボットアーム、及び棒からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記筆記具が、ペン、鉛筆、及びスタイラスからなる群から選択されることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記長寸の物体の少なくとも1つのオイラー角を導き出す過程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記平面上に一時的不変特徴部を作り出す過程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記一時的不変特徴部が、前記プローブ放射線によって前記平面上に作り出された投射された一時的特徴部であることを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記投射された一時的特徴部が、前記プローブ放射線をスキャンすることによって作り出されることを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 前記平面上にユーザ情報を含む特徴部を作り出す過程を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 不変特徴部を有する平面に接触する先端を有する長寸の物体の姿勢を決定する装置であって、
a)前記平面及び前記平面上の少なくとも3点を特定するための1つ以上の前記不変特徴部をプローブ放射線によりスキャンするための源と、
b)前記長寸の物体の軸線に対して角度τで前記長寸の物体に戻る前記プローブ放射線の散乱部分を検出するための前記長寸の物体上の検出器と、
c)前記平面と前記不変特徴部に対する前記散乱部分の前記散乱部分における強度変化から前記不変特徴部に対する相対的な前記先端の位置を含む前記姿勢を導き出すため及び前記姿勢と前記不変特徴部の絶対位置とから前記平面上の前記先端の絶対位置を求めるための演算装置と、を含むことを特徴とする装置。 - 前記源が、前記長寸の物体上にエミッタを含むことを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記エミッタが、前記平面及び前記不変特徴部をスキャンするための対応する数のコンポーネントビームを放射するための複数のコンポーネントエミッタを含むことを特徴とする請求項27に記載の装置。
- 前記プローブ放射線を前記軸線に対して角度σをなすスキャンビームとして前記エミッタから前記平面に向けるための走査装置を更に含むことを特徴とする請求項27に記載の装置。
- 前記走査装置が、x‐偏向角γxを導入することによって角度σを変化させるための一軸スキャナを更に含むことを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 前記一軸スキャナが、一軸スキャンミラーを有するスキャンアームと、前記x‐偏向角γxを制御するためのX‐ドライバと、を更に含むことを特徴とする請求項30に記載の装置。
- 前記走査装置が、x‐偏向角γx及びy‐偏向角γyを導入することによって角度σを変化させるための二軸スキャナを更に含むことを特徴とする請求項29に記載の装置。
- 前記二軸スキャナが、二軸スキャンミラーを有するスキャンアームと、前記x‐偏向角γxを制御するためのX‐ドライバと、前記y‐偏向角γyを制御するためのY‐ドライバと、を更に含むことを特徴とする請求項32に記載の装置。
- 前記エミッタ及び前記検出器が、ある角度をなしていることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記検出器が、前記散乱部分が後方散乱部分であるように後方散乱角度に対応する角度τで前記散乱部分を受け取るように配置されることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記角度τを変化させるための走査装置を更に含むことを特徴とする請求項35に記載の装置。
- 前記検出器が、前記後方散乱部分の一部を検出するための複数の コンポーネント検出器を含むことを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記プローブ放射線を形成するための光学部品を更に含むことを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記プローブ放射線を対応する数のスキャンビームに形成するための複数のスキャンアームを有する走査装置を更に含むことを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記長寸の物体が、筆記具、ポインタ、ロボットアーム、及び棒からなる群から選択されることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記筆記具が、ペン、鉛筆、及びスタイラスからなる群から選択されることを特徴とする請求項40に記載の装置。
- 前記演算装置が、前記長寸の物体上に配置されることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記源が、単一周波数エミッタであることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 前記単一周波数エミッタが、レーザダイオードであることを特徴とする請求項43に記載の装置。
- 前記源が大気放射線源であり、前記プローブ放射線が大気放射線であることを特徴とする請求項26に記載の装置。
- 不変特徴部を有する平面に接触する先端を有する長寸の物体であって、
a)前記長寸の物体の軸線に対して角度σで前記平面をプローブ放射線によりスキャンするための前記長寸の物体上のエミッタと、
b)前記軸線に対して角度τで前記平面から前記長寸の物体に戻る前記プローブ放射線の散乱部分を検出するための前記長寸の物体上の検出器と、
c)前記平面と前記平面上の少なくとも3点を特定するための1つ以上の前記不変特徴部とに対する前記散乱部分の前記散乱部分における強度変化から前記不変特徴部に対する相対的な前記先端の位置を含む前記長寸の物体の姿勢を導き出すため、及び前記姿勢及び前記不変特徴部の絶対位置から前記平面上の前記先端の位置を求めるための演算装置と、を含むことを特徴とする長寸の物体。 - 前記演算装置が、前記位置が絶対位置を示すように前記散乱部分における強度変化から前記位置のワールド座標を求めることを特徴とする請求項46に記載の長寸の物体。
- 不変特徴部を有する平面に接触する先端を有する長寸の物体の先端の位置を決定する方法であって、
a)前記平面及び前記平面上の少なくとも3点を特定するための1つ以上の前記不変特徴部をプローブ放射線により照明する過程と、
b)前記長寸の物体の軸線に対する角度τを選択する過程と、
c)前記長寸の物体に対して前記角度τで到達する前記プローブ放射線の散乱部分を検出する過程と、
d)前記平面と前記不変特徴部とに対する前記散乱部分における強度変化から前記不変特徴部に対する相対的な前記先端の位置を含む前記長寸の物体の姿勢を導き出す過程と、
e)前記姿勢及び前記不変特徴部の絶対位置から前記先端の位置を求める過程と、を含むことを特徴とする方法。 - 前記位置が絶対位置を示すように前記散乱部分における強度変化から前記位置のワールド座標を求める過程を更に含むことを特徴とする請求項48に記載の方法。
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