JPH0630045B2

JPH0630045B2 - 光学的ポインティング装置

Info

Publication number: JPH0630045B2
Application number: JP30341689A
Authority: JP
Inventors: クロウハンセンパー
Original assignee: SEREKUTETSUKU Ltd
Current assignee: SEREKUTETSUKU Ltd
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1994-04-20
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: JPH03176718A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、改良された光学的ポインティング装置に関す
る。

（従来の記述及び本発明が解決課題）米国特許第4,576,481号は、少なくとも一つのレトロ反
射器及び少なくとも２つの位置検出用検出器を使用する
ことにより、Ｘ，Ｙ及びＺの三次元内でのレトロ反射器
の位置を測定するようになっているシステムを開示して
いる。本発明は多くの理由によりこの特徴の内容とは異
なっている。本発明は、一つのカメラしか使用しないの
に対し、この特許は少なくとも２つの位置検出用検出器
を使用しなければならない。更に本発明は、ディスプレ
イクリーン上のカーソルの点にポインティングを向ける
だけで、ユーザがカーソルをどこに移動したいかを示す
カーソル制御装置を開示しているが、この特許にはかか
るカーソル制御装置は教示されていない。更に本発明
は、上記特許のどこにも教示または示唆されていない２
方向通信を教示するものである。

更に、本発明は移動物体に取付けられたカメラを使用
し、レトロ反射器を使用しないが、上記特許は移動物体
にレトロ反射器を取付けている。最後に、本発明は上記
特許のどこにも教示されていない、能動的ダイナミック
利得制御及び調節可能な回転角という特徴を含む。

米国特許出願第06/704,526号は可動物体に合焦用レトロ
反射器が取付けられたスクリーン上のカーソルを移動す
るために使用される合焦用レトロ反射器を使用するシス
テムが開示されている。本発明はいくつかの点でこの特
許に開示された教示内容と異なる。本発明は、合焦用レ
トロ反射器は使用せず、大作業領域を使用でき、二方向
通信の概念を含み、可動物体に取付けられたカメラを利
用し、稼動中は直接伝達された光信号を利用している。
これらの特徴とは異なり、継続中の特許出願は、限られ
た作業領域で合焦用レトロ反射器を使用し、二方向通信
の概念を教示または示唆せず、可動物体に合焦用レトロ
反射器を取付けることを教示せず、合焦用レトロ反射器
から送信器に近い受信機に光ビームを反射することを教
示している。更に、本発明は調節可能な回転角及び能動
的ダイナミック利得制御を教示しているが、これら特徴
は継続中の特許出願には教示も示唆もされていない。

本発明は出願人自身の先の特許及び継続中の特許出願の
教示内容よりも改善するものである。出願人は次の従来
技術を知っている。

キング等の米国特許第4,565,999号はカーソル制御シス
テムを開示しており、このカーソル制御システムは光源
及び関連する光センサを含み、光源またはセンサの一方
はディスプレイに対し固定され、他方は移動自在でユー
ザの頭部に固定できる。光源は各々が９０度野角度をカ
バーする４つのＬＥＤを含むものとして開示される。本
発明はいくつかの点で上記米国特許第4,565,999号の内
容と異なる。本発明は一つの光源だけを使用している
が、この米国特許の装置は次々に列記される複数の光源
を利用している。上記米国特許の光源は一部がオーバラ
ップする角度セグメントをカバーしている。更に、本発
明は一つの光源しか必要としないので、一部がオーバー
ラップした角度セグメントは不要である。更に上記米国
特許は振幅の検出が必要であることを開示しているが、
本発明はポインティングラインを決定するために受信光
の振幅を測定することは必要でない。更に上記米国特許
は位置検出用検出器を使用しないが、本発明はかかる装
置を使用している。更に本発明は二方向通信、調節自在
な回転角及び能動的ダイナミック利得制御の概念を教示
しているが、上記米国特許はこのいずれも教示していな
い。更に、上記米国特許は２つの概念すなわち、一方は
ほとんどの回転運動を測定すること、及び他方は並進運
動のほとんどを測定することを利用することを教示して
いる。これら２つのシステムは回転運動を検出しうる１
つのシステムを形成するよう組合されているが、本発明
は回転運動または並進運動のいずれかを検出しうる１つ
の概念しか教示してない。最後に本発明はオペレータの
頭部の所定運動は必要としないが、上記米国特許はオペ
レータの頭部の特定運動を抑制しなければならないと述
べている。これら理由から、本発明は上記米国特許の内
容と特許的に区別されることは明白である。

レッドマンの米国特許第3,706,493号は連続または非連
続の放射ビームを発する光源の位置を決定するためのレ
ンジング及びエイミングシステムの概念を開示してい
る。このシステムは軸が既知の距離だけ離間している少
なくとも２つの光学系を必要とする。これは１つのセン
サしか必要としない本発明の内容と異なる。レッドマン
特許は、本発明では用いていない三角法に依存してい
る。最後にレッドマン特許は本発明では不要なりん光像
指向管を使用することを教示している。レッドマン特許
はカーソル制御を教示しているが、これは本発明に必須
のものである。

コールマンの米国特許第3,907,434号は、聴取者に対す
る可視物体の位置を表示する双聴音を発生するよう設計
された双聴音視覚システムを開示している。この装置
は、可聴周波数で第１及び第２の時間関係信号を発生す
る手段と、この信号発生手段に接続された２つの別々に
作動し得るイヤーフォンを含むヘッドセットを含む。本
発明は、一つのセンサしか必要としなく、他方コールマ
ン特許では、２つのセンサを必要とし、本発明が必要と
しない三角法を利用するので、この発明は本発明と異な
る。更に、コールマン特許は、可聴信号の出力だけでな
く、走査回路を使用すること、本発明で使用しない概念
を教示している。コールマン特許は、本発明で行ってい
るディスプレイ上でのカーソルの制御を教示していない
し、示唆もしていない。

ブラウンの米国特許第4,123,165号は、コーナーキュ
ーブのレトロ反射器の２つのセパレートアレイを利用し
た、車両の姿勢をリモート測定するための装置を開示し
ている。上記のように本発明はレトロ反射器を使用せず
に視界検出の直接ラインを利用している。更にブラウン
特許は、２つの検出器を使用しなければならないのに対
し、本発明は一つの位置検出用検出器しか必要でない。
ブラウン特許は、本発明の教示内容に含まれるようなデ
ィスプレイ上でカーソルを制御することは教示していな
い。

ヘイノーの米国特許第4,209,255号は、ディスプレイに
触れることなくコックピットのディスプレイ上の点を表
示するのに使用できる。航空機内のパイロットのヘルメ
ットに取付けられた一つのＬＥＤを有する目標点位置決
めシステムを開示している。このヘイソー特許の装置
は、位置検出を容易とするようディスプレイのまわりに
設置された４つのセパレートの位置検出アレイを使用し
ている。これは、一つの光源と一つの位置検出用検出器
しか必要としない本発明の教示内容と異なる。

ランド等の米国特許第4,320,462号は、検出器のアレイ
で指示され、レーザービームの相対位置と発散を検出す
るよう設計されたレーザーの使用を含む高速レーザパル
スアナライザを開示している。これは、可動カメラと固
定された光源との間の角度の関係を設計するようになっ
ているシステム内で赤外光を使用する本発明の教示内容
と異なる。

ディマッテオ等の米国特許第4,396,945号は、三角法を
使用し、２つのカメラ、サーボを使用することを含む空
間内の素子の位置及び配列を検出する方法を開示してい
る。本発明は、一つの位置検出用検出器しか使用せず、
よって三角法を使用しない点でこの特許の教示内容と異
なる。更に本発明は、一つの光源しか必要としない。最
後に本発明はデマッテオ等の特許が教示も示唆もしてい
ないカーソル位置を制御することを開示している。

ノートラップ等の米国特許第4,626,892号は、テレビの
スクリーン上にメニューを表示し、リモコンで異なるボ
タンを押すと、メニューがサイクル作動し、テレビの制
御が容易となるメニュー式のファンクション制御選択を
備えたテレビシステムを開始している。このノートラッ
プ特許では、リモコンは、信号を受信すべきテレビの上
の同一位置を常に狙っている。これは、ユーザーの着用
するカメラと一つの固定光源との間の角度関係をディス
プレイスクリーン上のカーソル移動時に使用する本発明
の教示内容と異なる。

ストライドバーグの米国特許第4,660,981号は、位置決
めシステムを較正するための装置及び方法を開示してお
り、このシステムは作業状態中に作業領域に対する物体
を位置決めする位置決め装置に指令信号を送るための制
御手段を含む。ストライドバーグ特許は、モータ及び回
転ミラーだけでなく、孔の下に多数の検出器が設置され
た検出プレート内に設けられた孔を使用する。更にスト
ライドバーグ特許は、既知の角度を使用しなければなら
なく、カーソルの位置を制御するための構造は教示して
いない。これと対照的に、本発明は、(1)モータ及び回
転ミラーまたは(2)孔とこれに関連した複数の検出器を
備えた検出プレートを使用することなく、一つの光源及
び一つの検出器しか必要としない。

ベイヤーの米国特許第4,641,205号は、オンスクリーン
プログラミング法と組み合わせて使用されるテレビまた
はＶＣＲ内に収容されるシステムについて述べている。
このベイヤーのシステムは、ポインティング装置を使用
するものでなく、むしろ標準的な赤外線式リモコン装置
でファンクションボタンを使用するものである。本発明
はオンスクリーンプログラミングの概念を含むことがで
きるが、センサはユーザの位置に設けられることになる
が、ベイヤーの装置ではこれと逆になる。

エリスの米国特許第4,684,249号は、航空機に固定され
た３つの離間したリニア光検出器アレイとユーザのヘル
メトに取りつけられた一つの光源を含む角度位置検出装
置の概念を開示しているが、これはユーザの頭部に一つ
の検出器を取り付け、一つの光源を例えばディスプレイ
スクリーンに隣接して取り付ける本発明の教示内容と異
なる。更にエリス特許は、モータ及び回転ミラーを使用
することを含む、周期的走査動作をする一つの光源だけ
でなく、ユーザの身体に設定した時間基準センサが必要
であることを教示している。当然ながら、本発明は時間
基準センサは不要であるし、可動部品をも含まない。

エイバート等の米国特許第4,701,047号は、システムが
ラインごとに物体を走査して、その後三角法に基づきレ
ンジ像を計算するレンジ像作成用のライン選択法を開示
している。エイバート特許も、反射を測定し、受信機部
分でデコードをしなければならない。本発明は、三角法
を必要とせず、反射を測定せず、走査技術を使用せず、
デコーダも使用しない点で、エイバート特許の内容と異
なる。更に本発明は、ディスプレイ上のカーソルの位置
を制御することを教示するが、このことはエイバート特
許には教示も示唆もされていない。

アウアーバックの米国特許第4,745,402号は、リモート
ユニットを移動することによりスクリーン上のカーソル
をユーザが移動できるようにするシステムを開示し、こ
こではシステムは送信された位相コード化された信号の
受信位相を測定する。アウアーバック特許は、複雑な位
相検出法だけでなく、特別な角度及び物理装置内で複数
の光源を使用している。本発明は、一つの光源しか使用
しない点、位相コード化信号を使用しないで、一つの光
源をパルス化するだけでよい点、位相検出を必要としな
い点、一つの位相検出用検出器を使用する点でアウアー
バックの特許の内容と異なる。更に本発明は２方向通
信、調節可能な回転角及び能動的ダイナミック利得制御
を教示しているが、これらはアウアーバックによっては
教示も、示唆もされていない。

更にアウアーバックは、本発明の教示内容と、キング特
許すなわち米国特許第4,565,999号との差異について述
べている。コラム１、第５１行からコラム２第７行でキ
ングのシステムについて述べている。この説明では、次
のように述べられている。

「従って、振幅変調信号を使用するシステムには、検
波、プリアンプ、サンプリング及びホールディング時に
サンプルの振幅比例度を保つことが困難である。システ
ムは上記距離で作動させなければならないので、受信機
の回路の直線性及び安定性の制約は厳しくなっている。
信号振幅がより高いときの非線形性（短距離）または信
号振幅が低いときの不安定さは、ユーザの「ポインティ
ング」情報を目的地に性格に運ぶシステムの能力を悪く
する。」この記載は、これまで詳細に述べたことから理
解されるように本発明とキング等の特許とを区別するも
のである。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、スクリーン上のカーソルを容易に制御できる
システムを開発したいという最近のニーズを満たすもの
である。かかるシステムには、テレビ上のプログラムメ
ニューを制御するという重要でかつ有利な用途がある。
テレビのスクリーン上のメニューをディスプレイできる
回路を含み、ＶＴＲまたはテレビのプログラム予約がで
きるように赤外線リモコン装置を使用してメニューを操
作できるテレビ及びＶＴＲが現在製造されている。

かかるシステムは現在公知であるが、ユーザはリモコン
装置を操作してプログラムよりメニューを次々にシーケ
ンス制御し、プログラム予約機能を容易にしなければな
らない。よってユーザがプログラムシーケンスを操作す
ることなく、プログラム予約中に操作を希望しない機能
をユーザがスキップできるテレビまたはＶＴＲと組み合
わせて使用できるプログラム予約装置に対するニーズが
生じている。本発明は、ディスプレイの異なる領域に複
数のメニュー機能をディスプレイするようディスプレイ
をプログラムできるので、本発明はかかるプログラム予
約装置を可能にする。本発明の教示内容によれば、カー
ソルはプログラム予約できるよう所望の順序で領域から
領域へと移動できる。

本発明は、次のような相互に関連した次の特徴を含む。

ａ）本発明の第１の特徴によれば、本発明の装置は、レ
ンズを含みカメラと、ユーザの頭部に取り付けられ、コ
ード接続体を介してマイクロコンピュータに結合された
検出器とから構成できる。このマイクロコンピュータ
は、ＬＥＤの駆動を制御するようになっているドライバ
ーに接続され、マイクロコンピュータも、ディスプレイ
装置のカーソル制御回路に接続され、固定されたＬＥＤ
に対してカメラが移動する結果、ユーザがディスプレイ
に向いている方向に関連した電気信号が発生し、よって
ディスプレイのカーソルが対応する位置まで移動され
る。

ｂ）別の特徴として、ａ）章に述べた実施態様はカメラ
とコンピュータとの間をコードレスにすることにより改
良できる。これは、第１ＬＥＤの送信用周波数と異なる
周波数で送信をする第２ＬＥＤをカメラに隣接して設け
ることにより達成され、ここではデータリンクをするよ
うマイクロコンピュータに光検出器が隣接して設けら
れ、固定ＬＥＤに対するカメラの位置に関連する信号を
送受信し、上記のようなカーソルの移動を可能にしてい
る。

ｃ）本発明の更に別の特徴によれば、本発明のシステム
は純粋な回転運動の測定にも使用できる。更に説明する
と、カメラをディスプレイスクリーンの中心に一致さ
せ、ユーザの頭部をスクリーン中心に向う直線に垂直な
軸の回りに回転すると、かかる回転の結果、カメラはデ
ィスプレイスクリーンの異なる領域を向くことになる。
かかる回転は、本発明により容易に測定でき、その結
果、カメラが向いているディスプレイスクリーン上の適
当な位置にカーソルを移動できる。

ｄ）別の特徴によれば、本発明は、例えば、ユーザの頭
部に取り付けられたカメラの直線並進運動を純粋に測定
するのに使用できる。この点に関し、カメラをディスプ
レイスクリーンの中心に向け、カメラからディスプレイ
スクリーンの中心まで直接延長する仮想線と整合させ、
その後カメラを上下またはいずれかの側方または任意の
方向に直線状に移動すると、かかる直線上の並進運動
は、カメラの位置検出用検出器上のＬＥＤビームの位置
の移動を通して容易に測定できる。この結果かかる並進
運動は、ディスプレイスクリーン上のカーソルの移動と
なる。

ｅ）一つの位置検出用検出器及び一つの光源しか必要と
しない本発明の構成により、極めて広い作業面積が可能
となっている。光学的な通信システムに基づく一般的な
従来の技術は、２〜３平方メートルの狭い作業面積を必
要としていたが、本発明は１０メートルの距離までの作
業面積で１８０°の回転角内で使用できる。更にカーソ
ル移動に必要なカメラの回転度は、レンズと検出器の間
の焦点距離を調節するだけで調節できる。焦点距離が長
くなればなるほど、カーソルを移動させるのに必要な回
転度は小さくなる。

ｆ）既に述べたように、本発明の一つの用途は、ユーザ
に取り付けられたカメラを移動することによりカーソル
を向けることができる異なる領域を有するメニューをテ
レビのディスプレイに設けることである。同じような用
途として、ユーザの頭部に取り付けられたカメラを移動
することによりカーソルを向けることができる異なる領
域を有するメニューディスプレイをコンピュータに設け
ることが挙げられる。

ｇ）更に別の特徴として、本発明装置は能動的ダイナミ
ック利得制御が可能である。この点で関し、カメラとマ
イクロコンピュータをワイヤレス接続する場合、光検出
器で受信されたデータ伝送用ＬＥＤからの光の強度を測
定するための手段を含むことができる。受信される光の
強度は、リモートユニットと固定ユニットとの間の距離
に比例し、この比例度は、位置ＬＥＤと、カメラと、位
置検出器との間の正確な通信を保証するように位置検出
ＬＥＤから送信される光の強度を制御するのに使用でき
る。

ｈ）別の特徴として無線通信リンクを利用する実施態様
では、位置ＬＥＤを使用して装置のカメラ部分へのデー
タを伝送するのに使用できる。この点に関し、マイクロ
コンピュータのソフトウエアを操作するだけでデータ伝
送パルスを送ることができる。このパルスは、カメラ部
分内の位置検出用検出器上でパルスとして受信できる。
二方向通信リンクすれば、本発明のシステムの精度は高
められる。

ｉ）所望の場合には、本発明のカメラ部分の前に光学的
フィルタを設けて好ましくない光を除去できる。更に所
定期間中スクリーン上の特定位置にカーソルを位置決め
できるカーソル制御ドライバーソフトウエアを設ける
と、カーソルが所望位置にあるときボタンを押すことな
くディスプレイ装置のある面を操作できる。

このように本発明の第１の目的は改良された光学的ポイ
ンティング装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、検出器とコンピュータとの間をコ
ード接続するか、またはコードレス接続するかのいずれ
かにより、かかる光学的ポインティング装置を提供する
ことにある。

本発明の更に別の目的は、一つの光源と一つの検出器し
か必要でない改良された光学的ポインティング装置を提
供することにある。

本発明の更に別の目的は、カメラの回転だけでなく、カ
メラの並進運動も検出できるかかる装置を提供すること
にある。

本発明の更に別の目的は、従来の装置で装置であったよ
りも広い空間で使用できるかかる装置を提供することに
ある。

本発明の更に別の目的は、カーソル制御ドライバソフト
ウエアだけでなく、能動的利得制御、二方向通信リンク
をも有するかかる装置を提供することにある。

本発明の上記及びそれ以外の目的及び特徴は、添付した
図面を参照しながら、次の好ましい実施態様の説明を読
めばより理解されよう。

（好ましい実施態様の説明）第１図を参照すると、改良された光学的ポインティング
装置の第一実施例は、全体が参照番号１で表示され、発
光ダイオード９を発光するドライバ７を制御するマイク
ロコンピュータ５を有する固定ユニット３を含むよう示
されている。電源１１は、マイクロコンピュータに電源
を供給し、マイクロコンピュータは、関連するディスプ
レイ装置、例えばテレビまたはコンピュータのブラウン
管（全体を参照番号１５で表示する）のカーソル制御回
路１３にも相互接続されている。

装置１は、更に可動ユニット（全体を参照番号１７で表
示）を含み、この可動ユニット１７は、レンズ２１と、
細長いチューブ２３と、レンズ２１が取付けられた端部
と逆にあるチューブ端に設けられた検出器２５とを有す
るカメラ１９を含む。以下より詳細に記載するように、
所望の場合、検出器２５は、米国特許第4,576,481号の
第４，５，６図に図示されているタイプのものにでき
る。この検出器２５は、検出器２５をオペアンプ２９に
接続する出力端（全体を参照番号２７で示す）を有し、
オペアンプ２９は信号を増幅して、信号を比例電圧に変
換し、コード３１及びアナログ−デジタルコンバータ１
９を介して固定ユニット３内のマイクロコンピュータ５
に送る。可動ユニット１７には、附勢と除勢を制御する
ための選択ボタン３３を設けることができる。

第１５図は、第１図の実施態様を適用した例を示す。留
意すべきは、ディスプレイ装置１５の頂部に置かれた一
つのハウジング８内にＬＥＤ９及びドライバ７が設けら
れていることである。可動ユニット１７は、移動可能な
物体、例えばカメラ１９のレンズ２１が、ＬＥＤ９の一
般的方向を向くようにユーザの手に装着できる。

装置が附勢された状態になっていると、マイクロコンピ
ュータ５は、ドライバ７を制御してＬＥＤ９を所定パタ
ーンにパルス作動させる。光ビームは、可動ユニット１
７の発光ダイオード９に対する特定配列に応じて、レン
ズ２１により位置検出用検出器２５の特定位置に合焦さ
れ、この特定位置の検出用検出器２５に電流を発生し、
電流は比例した電圧に変換され、オペアンプ２９、コー
ド３１及びアナログ−デジタルコンバータ１６を介して
マイクロコンピュータ５に伝えられる。これらの検出さ
れた変換信号に基づき、マイクロコンピュータ５は、装
置１５のカーソル制御回路１３を附勢し、チューブ２３
の配列する方向と整合する位置までカーソル１４を移動
させる。

位置検出用検出器２５及び本特許出願に開示されたその
他すべての位置検出用検出器の作動を良好に理解するた
め、米国特許第4,576,481号の第４，５及び６図に対応
する第１９，２０及び２１図を参照する。本書に開示す
る位置検出用検出器（ＰＳＤ）２０の作動を次のように
説明する。

ＰＳＤは頂部と底部に均一な層が形成された高感度のプ
レーナタイプのＰＩＮシリコンフォトダイオードを使用
している。このＰＳＤの活性領域に光スポットが合焦さ
れるとＰＳＤの空乏層における合焦のスポットに電子−
正孔対が発生する。このため４つの電極すなわちＸ軸電
極２０１，２０２及びＹ軸電極２１１，２１２の各々に
おける抵抗層１９０，１９２の双方に出力電流が生じ
る。電極２０１，２０２への電流は頂部抵抗層１９０を
介して集められる一方、電流２１１，２１２への電流は
抵抗層１９２を通して集められる。これら電流は合焦ス
ポットと特定の電極との間の抵抗値に比例して分割され
る。かかる抵抗値は電極からスポットまでの距離に比例
する。Ｘ軸電極２０１，２０２からの電流の合計はＹ軸
電極２１１，２１２からの電流の合計である光スポット
強度に比例する。

２つのＸ軸電極からの電流Ｉ２０２とＩ２０１のさはＸ
軸電流２０１と２０２との間の中間にあるゼロライン２
２１（第２０図）までの光スポットの長さだけでなく、
光スポット強度に比例する。光スポットが直接ライン２
２１の中間にある場合、２つの電流Ｉ２０２とＩ２０１
は等しくなる。光スポットが電極２０２のほうに近けれ
ば、Ｉ２０２はＩ２０２＞Ｉ２０１であり、光スポット
が電極２０１のほうに近ければ、Ｉ２０１＞Ｉ２０２で
ある。同様に２つのＹ電極２１１，２１２からの電流の
差は、光スポットの強度及びゼロライン２２２（第２１
図）までの光スポットの距離に比例する。

電極の各々からの出力電流はそれぞれのインピーダンス
変換用プリアンプ２０１′，２０２′，２１１′，２２
２′へ送られ、これらプリアンプは電流を増幅し、次の
ような比例電圧に変換する。

Ｘ電極２０１に対応するＶ２０１′ Ｘ電極２０２に対応するＶ２０２′ Ｙ電極２１１に対応するＶ２１１′ Ｙ電極２１２に対応するＶ２１２′ ＸＹ電極に対する電圧間の差を電圧の合計で割ると、そ
れぞれのゼロライン２２１または２２２からの光スポッ
トの距離のみに比例する値となる。

は〜ΔＸに比例するは〜ΔＹに比例する各方程式では結果は光スポットが位置するゼロライン２
２１，２２２の側に応じて正または負となる。好ましい
実施態様ではこのゼロラインの位置は電子的に調節でき
るが、かかる調節は行わない。プリアンプ２０１′，２
０２′，２１１′，２１２′ではバイアス電圧が用いら
れているが、これはゼロポイント２２２をフォトダイオ
ードの中央に正確に置くように調整するためだけのもの
である。

光スポットはそれぞれのＰＳＤとそれぞれのレトロ反射
器との間の距離に比例するが、プリアンプの電圧を加算
することによりかかる強度を測定する場合、不可避的に
不正確さが生じる。かかる理由から好ましい実施態様で
はこの加算法は使用されていない。

第１図及び第１５図に示した位置検出用検出器２５のみ
ならず、本特許出願に開示のその他のすべての位置検出
用検出器の作動を理解しなければならない。

次に光ポインティング装置の別の実施態様を示す第２図
を参照する。第２図は、第１図の実施態様と共通ないく
つかの特徴を含むので、同一部品には「′」をつけた参
照番号をつけてある。

第２図に示した装置４０は固定ユニット４１と可動ユニ
ット４７とを含む。この固定ユニット４１はディスプレ
イ装置１５′、例えばテレビまたはコンピュータのブラ
ウン管装置に取り付けるようになっている。

固定ユニット４１はドライバ７′で第１ＬＥＤ９′が含
まれるハウジング４７を含む。マイクロコンピュータ
５′はドライバ７′の作動だけでなく、ディスプレイ装
置１５′のカーソル制御回路１３′の作動も制御する。
電源１１′はマイクロコンピュータ５′に電力を供給す
る。固定ユニット４１はアナログ−デジタルコンバータ
１６′及びバファ４５を介してマイクロコンピュータ
５′に接続される光検出器４３とを更に含む。

更に第２図を参照する。この図から可動ユニット４８は
カメラ１９′を含み、このカメラ１９′はレンズ２１′
と細長いチューブ２３′と位置検出用検出器２５′を有
し、検出器２５′はコードコネクタ２７′を介してオペ
アンプ２９′に接続されていることがわかる。オペアン
プ２９′はコードコネクタ２７′を介して受信された電
流を増幅し、これら電流を比例電圧に変換し（これにつ
いては第１９，２０，２１図の上記説明から理解されよ
う）、オペアンプをこれら増幅された信号をアナログ−
デジタルコンバータ４９を介してマイクロコンピュータ
５１に送る。マイクロコンピュータは電池５３により給
電され、ユニット４８を持ち運びできるようにしてい
る。マイクロコンピュータ５１はドライバ５５の作動を
制御し、第２発光ダイオード５７を制御しながら駆動す
る。

第１６図には第２図の実施態様の適用例を示す。ここで
はディスプレイ装置１５′の頂部にＬＥＤ９′及びドラ
イバ７′を含むハウジング４７が取り付けられており、
光検出器４３がハウジングより離間して取り付けられて
いる。この装置４０の作動中、マイクロコンピュータ
５′はドライバ７′を制御し、第１ＬＥＤ９′を所定の
態様で発光させる。可動ユニット４８が移動すると第１
ＬＥＤ９′からの光ビームはチューブ２３′の配列と第
１ＬＥＤ９′の固定位置との関係に関連した態様で位置
検出用検出器２５′の表面に合焦される。

位置検出用検出器２５′からの信号は、コネクタ２
７′、オペアンプ２９′、アナログ−デジタルコンバー
タ４９を通ってマイクロコンピュータ５１へ送られ、こ
のマイクロコンピュータ５１はドライバ５５を制御し、
位置検出用検出器２５′により出力される比例電圧を表
示する信号を固定ユニット４１内の光検出器４３へ送る
よう所定の態様で第２ＬＥＤ５７をパルス作動させる。
かかる信号はバファ４５及びアナログ−デジタルコンバ
ータ１６′を介してマイクロコンピュータ５′へ送ら
れ、マイクロコンピュータ５′はかかる信号を受け、こ
れに応答してカーソル制御開路１３′がカーソル１４′
をチユーブ２３′の位置に一致する位置まで作動させる
よう回路１３′を適当に作動させる。

第２図及び１６図に示した実施態様を更に説明する場
合、固定ユニット４１と可動ユニット４８との間には二
方向通信が行われることを理解しなければならない。特
に可動ユニット４８内のマイクロコンピュータ５１は第
１通信リンクすなわち可動ユニットから固定ユニット４
１までのリンクを制御する。このマイクロコンピュータ
５１内のソフトウェアプログラムは第２ＬＥＤ５７から
のパルス化された赤外線の発信を制御する。これらの赤
外線パルスは固定ユニット内の光検出器４３で受信さ
れ、電気パルスに変換され、次いで電気パルスはバッフ
ァ４５を介してマイクロコンピュータ５′内のデジタル
入力ポートに送られる。

マイクロコンピュータ５′のコンピュータプログラムは
デジタル化された受信パルスを読み出し、ドライバ７′
の操作及びカーソル制御回路１３′への信号の送信に関
して、読み出しパルスに応答して適当な措置をとる。マ
イクロコンピュータ５′は固定ユニット４１から可動ユ
ニット４８までの第２通信リンクと称されているものを
制御する。マイクロコンピュータ５′のソフトプログラ
ムは第１ＬＥＤ９′から発信されるパルス化された赤外
線から成る情報の送信を制御する。これら赤外線パルス
は可動ユニット４８内の位置検出用検出器２５′で受信
され、この結果生じる位置検出用検出器２５′内の４つ
のコネクタからの（第１９図、第２０図及び第２１図に
関連して説明したような）電流がオペアンプ２９′内で
電圧に変換される。これら電圧の１つはマイクロコンピ
ュータ５１の内のデジタル入力ポートへ送られ、マイク
ロコンピュータ５１のプログラムは入力データを処理
し、情報を発生させ適当な処置をとる。

第２図及び第１６図に示した実施態様は更に説明するた
めにシステム４０のプログラミング法について説明す
る。特に選択ボタン３３′が押されていると可動ユニッ
ト４８内のソフトウェアは周辺の光により位置検出用検
出器２５′から受信されていた電流をオペアンプ２９′
で電圧に変換し、その後アナログ−デジタルコンバータ
４９を介してデジタル数としてマイクロコンピュータに
入力する。次にこれら数は、第２ＬＥＤ５７から赤外線
パルスとして送られ、光検出器４３に受信され、その後
電気信号に変換され、デジタル入力ポートを通してマイ
クロコンピュータ５′へ入力される。

これら信号は、その後の計算で周辺光を補正するのに使
用できるようマイクロコンピュータ５′に記憶される。

その後、マイクロコンピュータ５′内のソフトウェアプ
ログラムは、第１ＬＥＤ９′が位置検出用検出器２５′
で受信される赤外線の短パルスを送信するようにドライ
バ７′を駆動する。次に位置検出用検出器２５′（第１
９図〜第２１図）上の４つの電気コネクタからの４つの
合成電流は電圧に変換され、アナログ−デジタルコンバ
ータ４９を介してデジタル数としてマイクロコンピュー
タ５′に入力される。次に可動ユニット４８内のソフト
ウェアプログラムは第２ＬＥＤ５７から光検出器４３へ
赤外線パルス状のデジタル数を送信し、これらはマイク
ロコンピュータ５′へ入力される。マイクロコンピュー
タ５′は、先に行った周辺光の測定値に基づいた周辺光
の補償値に対応する数を各デジタル数から減算する。

その後、レンズ２１′を通して位置検出用検出器２５′
の活性表面に合焦された光の位置に基づき、視野決定ラ
インを定め、マイクロコンピュータ５′を附勢し、カー
ソル制御回路１３′を制御し、細長いチューブ２３′の
整合方向に一致する位置までカーソル１４′を移動させ
る。

選択ボタン３３′を解放すると、システムは作動を停止
する。更にソフトウェアプログラムはインタープリット
駆動され、理解されるようにシステムはマスタとして作
動するマイクロコンピュータ５′及びスレーブとして作
動する可動ユニット４８内のマイクロコンピュータと共
に作動する。

再度第１図及び第１５図を参照すると、これら図を参照
して説明したシステム１は第２図及び第１６図に示した
システム４０のプログラムと同じようにプログラムされ
ている。この点に関し、選択ボタン３３を押すと、マイ
クロコンピュータ５内のソフトウェアプログラムは、シ
ステム４０の場合と同じように周辺光を補償し、周辺光
の強度に関連する位置検出用検出器２５からの４つの受
信電流を測定し、これら信号をデジタル信号に変換し、
これらをマイクロコンピュータ５のメモリへ入力し、後
にＬＥＤ９作動時に受信される測定値から減算するのに
使用する。装置４０に関連して説明したと同じように視
野決定ラインを定める。

装置１及び４０の各々では、固定ユニットのマイクロコ
ンピュータ５及び５′は、カーソル制御回路１３，１
３′の作動をそれぞれ制御するソフトウェアプログラム
を有する。このソフトウェアプログラムは、装置１５，
１５′のディスプレイ上のカーソル１４，１４′の位置
のトラッキングを常時維持し、位置検出用検出器２５，
２５′の活性領域上の入進光ドットの位置を比較し、こ
れらのそれぞれの条件間の差に応答してカーソル１４，
１４′をモニタ上の同じ位置に移動する。

位置検出用検出器２５，２５′の活性領域上の光ドット
がその中心に位置している場合、カーソルはディスプレ
イスクリーンの中央に位置される。従って、位置検出用
検出器２５，２５′の活性領域上の光ドットはその左側
に位置している場合、ソフトウェアはカーソル制御装置
１３，１３′を制御し、カーソル１４，１４′をモニタ
スクリーンの左側に移動させる。従って、位置検出用検
出器２５，２５′の活性領域上の入射光ドットの位置と
ディスプレイスクリーン上のカーソル１４，１４′の位
置との間では１対１の関係が維持されることになる。位
置検出用検出器２５，２５′の活性領域の形状がディス
プレイスクリーンの特定の形状と若干異なっていても、
比例性が維持されるようにこれらの差をソフトウェアに
プログラムすることができる。ソフトウェアプログラム
はスクリーン上のカーソルの現在の位置を知っており、
ディスプレイスクリーン上のカーソルの新しい位置を計
算し、カーソル制御スクリーンに適当な信号を送り、位
置検出用検出器２５，２５′の活性領域上の光の位置に
対応する新しい位置へのカーソル１４，１４′の移動を
容易にすることができる。

第１図及び第２図での実施態様では、位置検出用検出器
の活性領域上の光ドットの強度は第１９図〜第２１図を
参照して上記で説明したように測定できる。入射光ドッ
トの強度が所定レベルより低い場合、この強度測定値を
使用してディスプレイスクリーンの特定の位置、例えば
スクリーンの上方左側コーナにカーソル１４，１４′を
位置させることができる。このようなことは可動ユニッ
ト１７，４８がそれぞれの固定ユニット３，４１よりも
遠すぎて、それぞれの装置を有効に作動できないときこ
のシステムのユーザにフィードバックしてユーザに知ら
させるよう装置に組み入れることができる。強度測定値
が所定レベルよりも高い読み取り値になった場合、正常
な位置測定を行い、選択ボタン３３，３３′のオフポジ
ションへの移動または可動ユニット１７または４８のそ
れぞれの固定ユニット３，４１からの過度の遠隔位置へ
の移動によって中断し、正確な測定が可能になってい
る。

次に第３，４及び５図を参照して、本装置が純粋な回転
運動を測定するときの作動態様について説明する。

図の各々は細長いチューブ２３を有するカメラ１９を示
し、チューブ２３は一端にレンズ２１を備え、他端に位
置検出用検出器２５を備えている。当然ながらカメラ１
９′はカメラ１９と構造が同じであるので、第３，４及
び５図の解析のみならず、第６図〜第１４図の解析はい
ずれのカメラに対しても同じである。

第３図は、ディスプレイスクリーンに垂直な線に対しゼ
ロに等しい角度θでディスプレイスクリーン（図示せ
ず）の中心に一致したカメラ１９を示す。ＬＥＤが図示
するようなかかる位置にある場合、カーソル１４はスク
リーンの中心に位置する。

第４図は、上記軸に対し、−θ₁の角度に第３図の位置
から回転されたカメラ１９を示す。カメラ１９がこのよ
うに配列されているときは、カーソルはディスプレイス
クリーンの底部に位置する。

第５図は、上記軸に対し＋θ₁の角度に逆方向に回転さ
れたカメラ１９を示す。かかる位置にあるとき、カーソ
ルはディスプレイスクリーンの頂部に位置する。同じよ
うに、図面の内外へと左側及び右側へ回転すると、これ
に対応して同じようにディスプレイスクリーン上のカー
ソルが並進する。従って、本発明によれば、ユーザはデ
ィスプレイスクリーン上でカーソルを並進させることな
くヘッドを回転運動することができる。

第６，７図及び第８図は、本発明の装置が回転運動でな
く、純粋な並進運動を測定できる方法を示す。従って、
第６図は、ディスプレイスクリーンの表面から垂直に延
びる軸にカメラが整合している点で第３図に対応してい
る。かかる位置では、カーソルはスクリーンの中心に位
置する。

第７図は、カメラが上記軸に平行な状態で上記軸に対し
−Ｘの位置へ並進したカメラを示す。図に示すようにか
かる位置にあるとき、ＬＥＤからレンズ２１により合焦
される位置検出用検出器までの直接のラインにより、ビ
ームは位置検出用検出器２５の下方部の活性領域に合焦
されるので、カーソルはディスプレイスクリーンの下方
位置まで移動する。

第８図は、カメラの長手方向軸が上記軸に平行な状態で
上記軸から＋Ｘの距離だけ上方に並進したカメラを示
す。かかる位置では、第８図中の参照文字ｂの表示する
ＬＥＤからのビームはレンズ２１により位置検出用検出
器２５の活性領域の上方部分に合焦されるので、カーソ
ルはディスプレイスクリーンの上部に移動する。当然な
がら、カメラを回転することなく、第６図〜第８図の紙
面の内外へのＹ方向にカメラを並進しても同一の結果と
なる。かかる運動は、ディスプレイスクリーン上のカー
ソルを左右に移動する。

第３図〜第８図の説明から、回転運動と並進運動を組み
合わせると、それに対応してディスプレイスクリーン上
のカーソルが予想したように移動する。その結果、カー
ソルは、並進運動または回転運動またはその双方のいず
れが生じてもカメラが向いた位置まで移動する。

システムの並進運動、回転運動及びその組合わせの運動
を測定する能力のため、極めて広い作業領域を利用でき
ることが実験でわかった。第９図は、ディスプレイの表
面に垂直な上記軸の両側の回りで５０度の角度で、１０
メートルの径を有する作業領域を示す。従って、第９図
に示す作業領域は、多少円錐形で、第９図中で参照文字
Ｃにより表示される部分球状ベースを備えている。

第９図を参照すると、図示した各カメラの近くに±５°
の表示があるが、これは５°より大きいカメラの回転運
動または並進運動が、カールを第９図に示すカメラの焦
点距離に基づいて移動させることを意味するものであ
る。

更に、第１０図、第１１図及び第１２図を参照すると、
カメラのチューブ長さを変えて、カメラの焦点距離を変
えることによりカーソル移動に必要なカメラの角移動量
を変えることができることがわかる。従って、第１１，
１２，及び１３図を比較すると、焦点距離を長くすれば
するほど、カーソルの移動に必要な角度は小さくなるこ
とがわかる。第１０図に示すように焦点距離が長くなる
と、カーソル移動に必要な角移動量が５°よりも大きく
なる。第１１図に示すようにチューブ２３の焦点距離が
短く（これは中焦点と称する）なると、カーソル移動に
必要な角移動量は±１５°となる。最後に第１２図に示
すチューブ２３の最短焦点距離となると、カーソル移動
に必要なカメラの角度移動量は、±３０°と最大にな
る。従って、カメラ１９のチューブ２３の焦点距離を調
節すると、カーソル移動のため回転または並進させなけ
ればならないカメラの角度は、使用される空間の大きさ
に応じて装置を最適化するように調節できる。

第３図〜第８図を参照して上記したように、本発明は、
カメラの回転運動及び並進運動の双方及びその組合わせ
を検出できる。これについては、第１３図及び第１４図
を参照して強調することにする。第１３図に示すよう
に、各システムは可動ユニットと固定ユニットがより分
離されているときよりも接近しているときのほうが並進
運動に対する感度が高い。第１０，１１及び１２図に関
連して上述したように、焦点距離が短くなればなるほど
（回転角及び／または並進距離が大きくなればなるほ
ど）、並進運動の影響は小さくなり、システムの回転運
動に対する感度は高くなる。これについても第１４図に
示す。

第１８図を参照すると、種々の作動オプションを選択で
きるようにスクリーン６０上にはキーボードメニューを
設けることができ、これらのオプションは予めプログラ
ムするソフトウェアを調節することにより引き受けでき
る。従って、かかるキーボードを使用し、左右方向のみ
ならず、上下方向またはこれらを組合わせた方向への必
要な回転角及び／または並進距離を調節できる。またキ
ーボードメニュー６０のような装置を使って、コンピュ
ータのファンクション、例えばディスプレイのモード変
更領域でのカーソルの維持に基づくモードの切換えをす
るのにカーソルを所定位置に所定時間だけ維持するのに
必要な時間を調節できる。

かかる特徴のため、カーソルが所望位置にあるとき実際
にボタンを押すかわりに選択したアイテムの時間／位置
スイッチングを使用できる。かかる場合、ユーザは、ボ
タンクリックがソフトウェア内でシュミレートされるよ
うディスプレイスクリーン上の選択したブロックまたは
領域を所定時間だけ指すだけでよい。当然ながら判断ボ
タンを設けることもできる。

上記に簡単に述べたように、本発明には、係属中の米国
特許第06/784,526号（１９８６年２月２２日出願）に開
示のものと同じダイナミック利得制御装置を設けること
ができる。この点に関し、第２２図及び第２３図は、上
記係属中米国出願中の第１７図及び第１８図にそれぞれ
対応する。上記係属中の米国出願の作動の説明を下記の
ように再度引用するが、図中の番号は、下記のように置
き換えてある。

第２２図に示すフローチャートは、スクリーンのエッジ
におけるカーソル位置の検出に応答して、本発明の利得
を増減する態様を示す。例えば、Ｘ_SがＸ_MAXより大きい
場合、利得がＧ_MINIMUMに達し、利得を減少すると、受
信光が過度に多くなる。このことは、システムには悪い
ことを意味するものである。おそらく、誰かがレンズを
操作して何かをレンズに近付け過ぎるか、または直接レ
ンズに極端な日光または人工光が入射する場合、エラー
フラッグが立てられ、カーソルは問題が改良されるま
で、スクリーンの中心で円形状に移動するようにできて
いる。Ｙ_SがＹ_MAXよりも大きくなったときも、同様な結
果が得られる。またＹ_MINがＹ_Oよりも小さくなりかつＸ
_MINがＸ_Oよりも小さくなったときも同じ結果が得られ
る。

第２３図に利得フィードバック法で利用される特定の回
路を示す。回路の全体は、参照番号１１０で示されてい
る。本明細書の内部配線と同じように回路１１０をマイ
クロプロセッサに接続する態様を示す上記係属中の米国
出願の第２図を参照する。この係属中の出願の第２図と
第２３図とを比較すると、係属中の米国出願のマイクロ
プロセッサへの回路１１０の接続は、マイクロプロセッ
サ５２のポートＰＣ０，ＰＣ１及びＰＣ２及びそれぞれ
の電線５２，５３及び５３を介してなされていることが
明らかとなる。第２３図に示すような利得フィードバッ
ク回路１１０は、発光ダイオードとして第２３図に示す
光源の光出力を制御するようになっている。かかる制御
は、光源１５を通して、流れる電流を制御することによ
り行われる。

回路１１０は、第２３図に示すように、３つのサブ回路
を含み、これらサブ回路は互いに並列に接続され、第２
３図では、それぞれ番号Ａ、Ｂ及びＣが付けられてい
る。これらサブ回路の各々はそれぞれの抵抗器１１３，
１１５，１１７，１１９及び１２１を含む。更にこれら
サブ回路の各々はトランジスタ１２３及び１２５を含
む。本発明により製作できる回路の一例では抵抗器１１
３の各々は4.7キロオームの値を有することができ、抵
抗器１１５の各々は１０キロオームの抵抗値を有するこ
とができ、抵抗器１１７の各々は４７０オームの抵抗を
有することができ、抵抗１１９の各々は１００オームの
抵抗値を有することができる。同じ例ではサブ回路Ａの
抵抗器１２１は１０オームの抵抗値を有することがで
き、サブ回路Ｂの抵抗器は５オームの抵抗値を有するこ
とができ、サブ回路Ｃの抵抗器１２１は１オームの抵抗
値を有することができる。当業者に明らかなように、サ
ブ回路Ａ，ＢまたはＣの少なくとも１つが、それぞれの
制御ポートＰＣ０，ＰＣ１またはＰＣ２により附勢され
た状態では回路１１０を流れる電流レベルの可能な組合
わせは７つあるので、光源１５の可能なレベルは７つと
なる。表１はポートＰＣ０，ＰＣ１及びＰＣ２の種々の
組合わせの附勢に対する回路電流に反比例する回路抵抗
値を示し、０はポートのオフ状態を示す１はオン状態を
示す。

第２３図に示す利得フィードバック回路の作動中、マイ
クロプロセッサ５３は光が出力されて位置検出用検出器
１３の水平及び垂直面に入射するよう回路１１０及び１
１１を附勢する。マイクロプロセッサはアナログ−デジ
タルコンバータ４９からの適当な信号を受ける。このマ
イクロプロセッサの検出する事象の一つとして位置検出
用検出器１３の層２７及び２９に入射する光の強度があ
る。第２２図に示すフローチャートで説明するように、
第２３図に示す回路はユーザの視線がディスプレイスク
リーンから外れているかどうか、またはシステム内に誤
動作があるかどうかを判別することはできない。

能動式ダイナミック利得制御法を更に明らかにすると、
システムは固定ユニットの光検出器が受信する可動ユニ
ットのデータ送信用ＬＥＤからの光の強度を測定する。
かかる光の強度は、固定ユニットと可動ユニットとの間
の距離に比例し、この結果使用される未加工のレンジ測
定値は、固定ユニット内に位置する第１ＬＥＤから送信
される光の強度を制御するのに使用できる。能動ダイナ
ミック利得制御法は、第２図及び第１６図に示したシス
テムに固有な二方向通信という利点を有する。事実、第
２図及び第１６図のシステムでは本明細書に開示した二
方向通信に鑑みれば、上記米国特許出願で使用されてい
るものよりも能動ダイナミック利得制御がより有効とな
っている。当業者であれば、ダイナミック利得制御法は
信号対ノイズ比を良好にするので、改造度及び精度が良
好となることが理解されよう。ダイナミック利得制御法
の使用により受信された光ドットの強度は実際に常時一
定に維持できる。

上記の係属中の米国特許出願から抜枠した上記のパラグ
ラフから本発明はレトロ反射器が使用していないという
事実にもかかわらず、本発明ではダイナミック利得制御
装置を利用できることが理解されよう。このダイナミッ
ク利得制御を本発明の原理に、例えば第１図の実施態様
に適用すると、ドライバ７により上記表に記載した７つ
のレベルの一つでＬＥＤ９を発光できるようダイナミッ
ク利得制御法をマイクロロコンピュータ５にプログラム
できる。このようにＬＥＤ９を附勢すると、レンズ２１
及び細長いチューブ２３を介して検出器２５の活性領域
に光ビームが合焦される。次にマイクロコンピュータ５
は、コネクタ２７、オペアンプ２９、コネクタ３１及び
アナログ−デジタルコンバータ１６を通して信号を受信
するが、この信号は位置検出用検出器２５の活性領域上
の光ビームの位置を表示するだけでなく、位置検出用検
出器２５の活性領域に入射する光の強度をも表示する。
このように、第２３図に示す回路の使用により、ＰＳ０
上の光の強度をほぼ一定に維持し、信号対ノイズ比を改
善できる。ユーザは、ユーザの視線がディスプレイのス
クリーン１５から外れているかどうかまたはシステム内
に誤動作があるかどうかを判断できる。

本発明は、広範な技術分野に適用できる。例えば、本発
明は、パイロットの見ている方向を使用してシュミレー
ションシーン、アラームステータスまたは他の点で種々
の変更を行うことができるフライトシュミレータで使用
できる。更に、特に第２図および第１６図に示されてい
る実施態様では、充電式またはソーラーパネルを含むよ
うなバッテリーを可動ユニットに設けることができる。

本発明の実施態様を使用することが予定される重要な環
境としては、テレビまたはビデオレコーダを使用する環
境がある。

この点に関連して、かかる装置の内でテレビのディスプ
レイスクリーン上にメニューモードが、表示されるもの
が公知であり、かかるメニューモードは、赤外線リモコ
ン装置により操作してビデオレコーダのプロギラム予
約、プログラム視聴等を行うことができる。カメラユニ
ットを固定したユーザの頭または他の身体部分を移動す
ることによりディスプレイスクリーン上のカーソルを所
望領域または所望位置に移動した後に、所定時間スイッ
チングするかプッシュボタンを使用することにより異な
るモードにアクセスできるので、本発明はかかる使用環
境に理想的である。

更にこの点に関し、第２図及び第１６図に示した本発明
の実施態様は、標準の赤外線コントロールシステムに組
み込むことができる。これによりある部品を共有できる
ので、コスト削減となる。

第２図及び第１６図の発明のリモートユニットでは、標
準式赤外線コントローラ内に次のものが存在している。

すなわち、マイクロプロセッサ、ドライバ、第２ＬＥＤ
及びバッテリーである、スイッチング機構により、本発
明の特徴を附勢するのに使用できる標準式赤外線リモコ
ンでは多くのボタンがある。

更に、赤外線リモコンを利用する現在のテレビでは、テ
レビのハウジング内に次のものが存在している。

すなわち、光検出器、バッファ、マイクロコンピュー
タ、電源及びカーソル制御回路である。これより本発明
の内容に従って若干の改良をすれば本発明は現在のテレ
ビに容易に適用できることが理解されよう。

上記のような発明の目的の各々を達成する好ましい実施
態様に本発明を開示したが、本発明は有用性の高い新規
でかつ改良された光学式ポインティング装置を提供する
ものである。

当然ながら、当業者であれば本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく本発明の内容を種々に変更、改善でき
る。従って、本発明は特許請求の範囲のみにより限定さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施態様の略図、第２図は、本発明の第２実施態様の略図、第３，４及び５図は、カメラの回転運動を検出できる本
発明の能力を示す略図、第６，７及び８図は、カメラの並進運動を検出できる本
発明の能力を示す略図、第９図は、大きな空間内で作動できる本発明の能力を示
し、第１０，１１及び１２図は、検出器の焦点距離の調節が
システムによる検出に必要な検出器の回転量に与える影
響を示す略図、第１３及び１４図は、検出器の回転運動及び並進運動の
双方を測定できるシステムの能力を示す略図、第１５図は、第１図の略図に対応する本発明の応用例の
略図、第１６図は、第２図の略図に対応する本発明の応用例の
略図、第１７図は、能力ダイナミック利得制御の原理を含む、
第２図及び第１６図に示した発明の略図、第１８図は、本発明の種々の実施態様でカーソルを制御
するのに使用できるソフトウェアメニューの略図、第１９，２０及び２１図は、米国特許第4,576,481号の
第４，５及び６図にそれぞれ対応する図、第２２及び２３図は、１９８６年２月２２日に出願され
た係属中の米国特許出願第06/704,526号の第１７及び１
８図にそれぞれ対応する図である。５…マイクロコンピュータ、７…ドライバ、９…光源、
１３…カーソル制御回路、１５…ディスプレイ、２５…
位置検出器、２９…オペアンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスプレイと、このディスプレイ上に移
動自在に表示されるカーソルと、前記ディスプレイの前
記カーソルの位置を制御するカーソル制御回路とを有す
るディスプレイ装置に相互接続されるようになってお
り、所定空間内で使用するための光学的ポインティング
装置において、ａ）第１の光源と、前記光源の作動を制御するための第
１のコンピュータ手段とを含み、前記コンピュータ手段
は前記カーソル制御回路に接続された状態で前記ディス
プレイ装置に隣接する位置に配置された第１ユニット
と、ｂ）前記光源から放出される光を検出し、この光に応答
して前記光源との間の角度に関連した電流を発生するた
めの第１の光検出手段を含み、前記空間内で移動自在な
第２ユニットと、ｃ）前記電流に関連した信号を前記コンピュータ手段に
送信する送信手段と、を備え、前記光検出手段は感光面と、この感光面にほぼ
垂直な整合軸とを有し、前記コンピュータ手段は前記送
信手段からの信号に応答して前記カーソル制御回路を附
勢し、前記整合軸に実質的に整合するよう前記カーソル
を移動させることを特徴とする光学的ポインティング装
置。
【請求項２】前記光検出手段と前記コンピュータ手段と
の間に介在され、前記電流を増幅し、これら電流に比例
した電圧に変換するためのオペアンプを更に含む請求項
１記載の光ポインティング装置。
【請求項３】前記光源は前記ディスプレイよりも上方に
取付けられ、前記コンピュータ手段は、前記ディスプレ
イ装置に隣接する別の位置に配置されている請求項１記
載の光学的ポインティング装置。
【請求項４】光学的ポインティング装置を附勢し、かつ
除勢するための附勢ボタンを含む請求項１記載の光学的
ポインティング装置。
【請求項５】前記附勢ボタンは前記第２ユニットに取付
けられている請求項４記載の光学的ポインティング装
置。
【請求項６】前記光源は、発光ダイオードと、この発光
ダイオードに接続され、前記コンピュータ手段に制御さ
れるドライバとを備えている請求項１記載の光学的ポイ
ンティング装置。
【請求項７】前記電流に関連したデジタル信号を前記コ
ンピュータ手段に与えるよう前記光検出手段と前記コン
ピュータ手段との間に介在されたアナログ−デジタルコ
ンバータを更に含む請求項１記載の光学的ポインティン
グ装置。
【請求項８】光検出手段は、前記整合軸を囲む細長いチ
ューブと、前記チューブの前方端に設けられたレンズ
と、前記チューブの後方端に設けられた前記感光面とを
備えている請求項１記載の光学的ポインティング装置。
【請求項９】前記第２ユニットは使用者の手に取付けら
れている請求項１記載の光学的ポインティング装置。
【請求項１０】前記送信手段は、前記光検出手段と前記
コンピュータ手段との間に接続された電気導線を含む請
求項１記載の光学的ポインティング装置。
【請求項１１】前記送信手段は、ａ）前記電流を受けるために前記第２ユニット内に設け
られた第２のコンピュータ手段と、ｂ）前記第２のコンピュータ手段により駆動される第２
の光源と、ｃ）前記第１のコンピュータ手段に接続されてこの第１
のコンピュタ手段からの光信号を受けるための第２の光
検出手段とを有している請求項１記載の光学的ポインティング装
置。
【請求項１２】前記送信手段は、前記第２の光検出手段
と前記第１のコンピュータ手段との間に介在されたバッ
ファ及びアナログデジタルコンバータを更に含む請求項
１１記載の光学的ポインティング装置。
【請求項１３】前記第２ユニットは、前記ディスプレイ
装置のリモコンユニットに組み込まれ、前記第２の光源
及び前記第２光検出手段の組み合わされて赤外線データ
リンクを形成する請求項１１に記載の光学的ポインティ
ング装置。
【請求項１４】前記ディスプレイ装置は、テレビを備え
ている請求項１３に記載の光学的ポインティング装置。
【請求項１５】前記第２の光検出手段により受信される
光の強度を検出し、これに応答して前記第１の光源によ
り放出される光の強度を調節する能動的ダイナミック利
得制御手段が設けられている請求項１１記載の光学的ボ
インティング装置。
【請求項１６】前記第１のコンピュータ手段及び第２の
コンピュータ手段は、前記第１の光源と第１の光検出手
段と介して互いに通信するとともに前記第２の光源と第
２の光検出手段とを介して互いに通信する請求項１１に
記載の光学的ポインティング装置。
【請求項１７】前記テレビにはビデオカメラレコーダが
連動している請求項１４に記載の光学的ポインティング
装置。
【請求項１８】前記空間は、１０ｍの距離にわたって、
少なくとも１８０℃の発散角で円錐形に前記光源から外
方に延びている請求項１に記載の光学的ポインティング
装置。