(57)【要約】【課題】オペレータが、物理的なキーボードに手を触れることなく、電子装置を制御できるようにする。【解決手段】オペレータが、物理的制御パネルに応答する電子装置を制御するのを許容する制御装置であって、  上記電子装置の物理的制御パネルのホログラフィック画像を発生するホログラムを有する画像発生器、このホログラフィック画像は、ホログラムから見てオペレータと同じ側に現れるものであり；  前記オペレータにより選ばれる上記ホログラフィック画像の部分の選択を決定する動作検出器、この動作検出器は画像発生器と物理的に一体化されており、そして動作検出器の検出ビームはホログラフィク画像に垂直であり；及び  上記動作検出器の決定を受容し、そして該決定の結果として前記物理的制御パネルからの入力信号に対応する入力信号を前記電子装置に提供する信号発生器から制御装置を構成する。【選択図】図２
2006331386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オペレータが、物理的制御パネルに応答する電子装置を制御するのを許容する制御装置であって、
上記電子装置の物理的制御パネルのホログラフィック画像を発生するホログラムを有する画像発生器、このホログラフィック画像は、ホログラムから見てオペレータと同じ側に現れるものであり；
前記オペレータにより選ばれる上記ホログラフィック画像の部分の選択を決定する動作検出器、この動作検出器は画像発生器と物理的に一体化されており、そして動作検出器の検出ビームはホログラフィク画像に垂直であり；及び
上記動作検出器の決定を受容し、そして該決定の結果として前記物理的制御パネルからの入力信号に対応する入力信号を前記電子装置に提要する信号発生器からなる制御装置。
【請求項２】
前記画像発生手段が
取付体；
該取付体に接続された前記物理的制御パネルのホログラム；及び
該ホログラムを照射して、上記取付体から離間された所定位置に上記制御パネルのホログラフィック画像を生成する手段から成る請求項１に記載する制御装置。
【請求項３】
更に、
前記取付体に設けられ且つ前記ホログラフィック画像を囲繞する画像フレームを含む請求項２に記載する制御装置。
【請求項４】
前記画像フレームが
前記制御パネルの前記ホログラフィック画像と略同一面の矩形から成る請求項３に記載する制御装置。
【請求項５】
前記動作検出器が
前記画像フレーム内に組み込まれた検出マトリックスから成る請求項４に記載する制御装置。
【請求項６】
前記動作検出器が
三次元活性ビジョンセンサから成る請求項３に記載する制御装置。
【請求項７】
更に、
ビデオ・ディスプレイ装置を含む出力インタフェースを含む請求項２に記載する制御装置。
【請求項８】
前記画像発生器が
異なる電子装置の他の物理的制御パネルのホログラフィック画像を発生できる請求項２に記載する制御装置。
【請求項９】
前記動作検出器が
音響波と電磁波から成る群から選ばれた波源から成る請求項１に記載する制御装置。
【請求項１０】
前記波源が
レーザーであり且つ更に放出波を前記ホログラフィック画像の面に跨ってラスターパターン状に走査する手段を含む請求項９に記載する制御装置。
【請求項１１】
オペレータが、物理的制御パネルに応答する電子装置を制御するのを許容する制御装置であって、
上記電子装置に対して入力を提供するように通常動作される電気機械的キーボードのホログラフィック画像を発生するホログラムを有する画像発生器、このホログラフィック画像は、ホログラムから見てオペレータと同じ側に現れるものであり；
前記オペレータにより選ばれるホログラフィック画像の部分を決定する動作検出器、この動作検出器は画像発生器と物理的に一体化されており、そして動作検出器の検出ビームはホログラフィク画像に垂直であり；及び
上記動作検出器の決定を受容し、そして前記キーボードからの入力信号に対応する入力信号を前記電子装置に提供する信号発生器から成る制御装置。
【請求項１２】
前記画像発生器が
取付体；
該取付体に接続された前記電気機械的キーボードのホログラム；及び
該ホログラムを照射して、上記取付体から離間された所定位置に上記電気機械的キーボードのホログラフィック画像を生成する手段から成る請求項１１に記載する制御装置。
【請求項１３】
更に、
前記取付体に設けられ且つ前記ホログラフィック画像を囲繞する画像フレームを含む請求項１２に記載する制御装置。
【請求項１４】
前記画像フレームが
前記電気機械的キーボードの前記ホログラフィック画像と略同一面の矩形から成る請求項１３に記載する制御装置。
【請求項１５】
前記動作検出器が
前記画像フレーム内に組み込まれた検出マトリックスから成る請求項１４に記載する制御装置。
【請求項１６】
前記動作検出器が
三次元活性ビジョンセンサから成る請求項１３に記載する制御装置。
【請求項１７】
更に、
ビデオ・ディスプレイ装置を含む出力インターフェースを含む請求項１２に記載する制御装置。
【請求項１８】
前記画像発生器が
異なる電子装置の他の電気機械的キーボードのホログラフィック画像を発生できる請求項１２に記載する制御装置。
【請求項１９】
前記動作検出器が
音響波と電磁波から成る群から選ばれた波源から成る請求項１１に記載する制御装置。
【請求項２０】
前記波源が
レーザーであり且つ更に放出波を前記ホログラフィック画像に跨ってラスターパターン状に走査する手段を含む請求項１９に記載する制御装置。
【請求項２１】
オペレータが物理的制御パネルに触れることなく、物理的制御パネルに応答する電子装置に複数の機能を実行するように指令を入力するのを可能にする電子装置用制御装置であって、
電子装置；及び
該電子装置に種々の指令やデータを入力するために通常動作される物理的制御パネルの自由浮遊ホログラフィック画像を発生するホログラムを有する入力装置であって、このホログラフィック画像は、ホログラムから見てオペレータと同じ側に現れる入力装置。
【請求項２２】
オペレータにより制御されるべき、物理的制御パネルに応答する電子装置にデータを入力する方法であって、
該電子装置に入力を提供するために通常動作される物理的入力装置のホログラムによるホログラフィック画像を生成し、このホログラフィック画像はホログラムから見てオペレータと同じ側に現れるものであり；
前記オペレータにより論理的順序で選ばれる上記ホログラフィック画像の一連の部分を決定し、この決定はホログラフィック画像に垂直な検出ビームによるものであり；そして
該決定の結果として前記物理的入力装置からの入力信号に対応する入力信号を前記電子装置に提供し、かくして前記オペレータが慣れた物理的入力装置制御方法を用いながら、上記物理的入力装置との物理的接触を避けることを許容する工程から成る方法。
【請求項２３】
ホログラフィック画像を生成する前記工程が
透過ホログラムから投影を発生することから成る請求項２２に記載する方法。
【請求項２４】
ホログラフィック画像を生成する前記工程が
反射ホログラムから投影を発生することから成る請求項２２に記載する方法。
【請求項２５】
前記決定工程が
前記ホログラフィック画像を三次元活性ビジョンセンサで走査することから成る請求項２２に記載する方法。
【請求項２６】
更に、
前記ホログラフィック画像を略同一面の多角形画像フレームで囲繞する工程を含む請求項２２に記載する方法。
【請求項２７】
前記決定工程が
前記ホログラフィック画像を三次元ビジョンセンサで走査することから成る請求項２６に記載する方法。
【請求項２８】
前記決定工程が
交差する光検出ビームのマトリックスへの物理的侵入を検出することから成る請求項２６に記載する方法。
【請求項２９】
更に、
前記ホログラフィック画像の一連の部分の前記決定に応答して、前記オペレータに視覚的フィードバックを提供する工程を含む請求項２２に記載する方法。
【請求項３０】
オペレータにより制御されるべき、物理的制御パネルに応答する電子装置にデータを入力する方法であって、
該電子装置に通常入力を提供する同電子装置の物理的制御パネルのホログラムによるホログラフィック画像を生成し、このホログラフィック画像はホログラムから見てオペレータと同じ側に現れるものであり；
前記オペレータにより選ばれる上記ホログラフィック画像の一連の部分を決定し、この決定はホログラフィック画像に垂直な検出ビームによるものであり；そして
該決定の結果として前記物理的ハードウェア成分からの入力信号に対応する入力信号を前記電子装置に供給する工程から成る方法。
【請求項３１】
ホログラフィック画像を生成する前記工程が
透過ホログラムから投影を発生することから成る請求項３０に記載する方法。
【請求項３２】
ホログラフィック画像を生成する前記工程が
反射ホログラムから投影を発生することから成る請求項３０に記載する方法。
【請求項３３】
前記決定工程が
前記ホログラフィック画像を三次元活性ビジョンセンサで走査することから成る請求項３０に記載する方法。
【請求項３４】
更に、
前記ホログラフィック画像を略同一面の多角形画像フレームで囲繞する工程を含む請求項３０に記載する方法。
【請求項３５】
前記決定工程が
前記ホログラフィック画像を三次元ビジョンセンサで走査することから成る請求項３４に記載する方法。
【請求項３６】
前記決定工程が
交差する光検出ビームのマトリックスへの物理的侵入を検出することから成る請求項３４に記載する方法。
【請求項３７】
更に、
前記ホログラフィック画像の一連の部分の前記決定に応答して、前記オペレータに視覚的フィードバックを提供する工程を含む請求項３０に記載する方法。
【請求項３８】
物理的制御パネルに応答する電子装置をオペレータにより制御する方法であって、
上記電子装置に通常入力を提供する該電子装置の物理的制御パネルのホログラムによるホログラフィック画像を生成し、このホログラフィック画像はホログラムから見てオペレータと同じ側に現れるものであり；
前記オペレータが上記ホログラフィック画像の一連の部分を選ぶことにより指令順序を提供し、この指令順序はホログラフィック画像に垂直な検出ビームによるものであり；そして
上記指令順序を前記電子装置に入力し、該装置をして特定の機能を実行せしめる工程から成る方法。
【請求項３９】
前記ホログラフィック画像が自由浮遊である請求項２に記載する制御装置。
【請求項４０】
前記ホログラフィック画像が自由浮遊である請求項１２に記載する制御装置。
【請求項４１】
前記電子装置が
ＡＴＭ端末機、電子キャッシュ・レジスタ、パーソナル・コンピュータ、計算器、データ入力キーパッド、システム制御装置、兵器装置、楽器、電子試験装置、ビデオ・レコーダ、テレビ、電話又はスイッチ・ボードである請求項１に記載する制御装置。
【請求項４２】
前記電子装置が
ＡＴＭ端末機、電子キャッシュ・レジスタ、パーソナル・コンピュータ、計算器、データ入力キーパッド、システム制御装置、兵器装置、楽器、電子試験装置、ビデオ・レコーダ、テレビ、電話又はスイッチ・ボードである請求項２１に記載する制御装置。
【請求項４３】
前記電子装置が
ＡＴＭ端末機、電子キャッシュ・レジスタ、パーソナル・コンピュータ、計算器、データ入力キーパッド、システム制御装置、兵器装置、楽器、電子試験装置、ビデオ・レコーダ、テレビ、電話又はスイッチ・ボードである請求項２２に記載する入力方法。
【請求項４４】
前記電子装置が
ＡＴＭ端末機、電子キャッシュ・レジスタ、パーソナル・コンピュータ、計算器、データ入力キーパッド、システム制御装置、兵器装置、楽器、電子試験装置、ビデオ・レコーダ、テレビ、電話又はスイッチ・ボードである請求項３０に記載する入力方法。
【請求項４５】
前記電子装置が
ＡＴＭ端末機、電子キャッシュ・レジスタ、パーソナル・コンピュータ、計算器、データ入力キーパッド、システム制御装置、兵器装置、楽器、電子試験装置、ビデオ・レコーダ、テレビ、電話又はスイッチ・ボードである請求項３８に記載する電子装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、概略データ処理器やコンピュータ等の電子的又は電気機械的装置に対するホログラフィックなオペレータ・インタフェース、更に詳しくは、オペレータとオペレータ・インタフェースの制御素子の間に有形の肉体的接触が無く、入力装置がキー又は他の通常、接触で動作される有形の入力装置のホログラフィー画像であるホログラフィックなオペレータ・インタフェースに関する。オペレータの相互作用は電磁的又は他の手段により検出され、それによって固体入力物体又は面との直接肉体的接触を不要にする。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータにデータや指令を入力するために利用できる方法や装置には、押しボタン、キーボード、トラックボール、マウス、光ペン等多数のものがある。これ等全ての入力装置には、コンピュータや電子装置のユーザーによる有形の肉体的接触を要するという共通した不利益がある。固体キーボードを操作するのに繰り返し要求される肉体的努力は、手根管症候群を含む肉体的疾病を生じ或いは促進することが示されている。只一人の人間が入力装置を使用する場合にも、これ等の入力装置の機械的観点の故に、疲労や障害を伴い易いのは避けられない。一日を通して、多数の人間が一つの入力装置（例えば、銀行用端末装置）を使う場合には、通常の疲労や消耗の問題は絶え間ない使用、潜在的な冷遇の環境と衛生上の問題によって悪化される。これ等の衛生上の問題は、無菌状態を危険にさらす肉体的接触なしに電子機器を制御することが望ましい病院の手術室等の無菌環境において、特に関係する。これ等の標準的入力装置には、一入力装置は、これ等の入力装置を切り離した後、再接続しなければ数個の電子装置を制御することには使えず、従って一個の遠隔接続入力装置でなく、数個の類似の入力装置を必要とするという更なる共通した不利益がある。更には、複数の入力装置の表記や配置を変えることは、キーキャップを交換することやキーボード装置を交換するという固有の問題の故に、通常実行できない。
【０００３】
電気機械的キーボードやキーパッドは、コンピュータ等の電子装置にデータや指令を入力する最も普通なオペレータのインタフェースである。しかしながら、これ等の装置は或種の環境に対しては不適切であり、これ等固有の問題故に、電気機械的リレーの使用を減少することが望ましいと考えられている。更に、肉体的圧力の繰り返し印可を必要とするため、上記のような肉体的疾患を生じ又は促進することが示されている。電気機械的装置を用いずにオペレータ入力を提供する従来の試みは、１９８６年３月１２日付けでH.Thiele et al．に付与された米国特許第３，３７２，７８９号「不動タッチスイッチを備えたキーボード」；及び１９６７年９月５日付けでJ.E.Youngに付与された米国特許第３，３４０，４０１号「不動データ入力キー」を含んでいる。これ等の特許に開示された装置は、電気機械的リレーを要しない一方、ユーザーが入力装置に肉体的に触れ、それを動作することを依然要求している。
ホログラフィー画像は他のオペレータ・インタフェースに用いられているが、入力装置としてよりは寧ろ視覚的出力装置（表示器）として用いられている。飛行機に用いられるようなヘッドアップ・ディスプレイ又は１９８９年４月４日付けでG.Mossに付与された米国特許第４，８１８，０４８号「ホログラフィックヘッドアップ制御パネル」は、出力装置におけるホログラムのかかる使用を例示している。オペレータ・インタフェースのこれ等の具現化においては、ホログラフィー画像は、ホログラフィー画像から離れた別個な固体制御器のオペレータによる動作に応答する情報とフィードバックを備えている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、オペレータがそれにより、固体制御物体又は面に触れることなく、一つ以上の装置を制御し得るが、依然キーボード等の視覚的に感知される（慣れた）制御器と相互作用できる手段を提供することに向けられている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、オペレータと制御されるべき装置の間のインタフェースを提供する。オペレータのインタフェースは、オペレータが、肉体的接触を要せず、コンピュータ等の装置にデータや指令を許容する入力インタフェースを含む。入力インタフェースは肉体的入力装置のホログラフィー画像を含む；オペレータは、固体制御面に肉体的に触ることなく、入力インタフェースを動作する。入力インタフェースは、ユーザーがキー又は他の入力装置のホログラフィックな画像を通して指又はポインター（指令の棒）を通過する時に動作する。オペレータの動作は電磁的放射又は他のエネルギーを通して検出され、オペレータは一方では肉体的接触を避けながら視認できる慣れたキー制御器を用いることができる。
入力インタフェースは、キーボードや他の入力装置のホログラムから投射される入力装置の三次元ホログラフィー画像を組み入れている。ホログラムは反射ホログラム又は透過ホログラムの何れでも良く、用いられるホログラムの形式は三次元ホログラフィー画像を投影するのに用いられる光の相対的位置を規定する。
オペレータ・インタフェースは、任意には、パーソナルコンピュータで用いられる従来のビデオ・ディスプレイ等の出力インタフェースを含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、オペレータ１とオペレータ１により制御されるべき装置３の間のホログラフィックなオペレータ・インタフェース２を概略的に例示している。装置３はコンピュータ又は他の装置等の電子的装置で良く、それにキーボード、キーパッド又は他の入力装置を通してユーザー入力を供給することが望まれ且つオペレータに対して視覚的又は他の出力を提供することができるものである。かかる装置は、ＡＴＭ端末機、電子キャッシュ・レジュスタ、パーソナル・コンピュータ、計算器、データ入力キーパッド、システム制御器、兵器装置、楽器、電子試験装置、ビデオ・レコーダ、テレビ、電話、スイッチ・ボード等を含むことができる。
オペレータ・インタフェース２は、ホログラフィー画像発生器２００、動作検出器３００と信号発生器４００を含む入力インタフェース２０を備えている。オペレータ・インタフェース２は、ディスプレイ５００を含むことができる出力インタフェース２５を任意に備えることができる。
ホログラフィー画像発生器２００は、キーボードとしての入力装置のホログラフィックな画像を発生する。オペレータは入力装置の画像を見ることができ、そして画像を指又は他のポインターで通過することによって入力インタフェース２０を動作することができる。動作検出器３００はオペレータの物理的指示を感知し、入力装置画像のどの部分をオペレータが動作したかを決定し、そしてその情報を信号発生器４００に伝達する。信号発生器４００は、動作検出器３００と装置３の間の通信に必要な手段を組み込んでいる。信号発生器４００は入力信号を装置３に提供し、後者は、例えば、電気機械的キーボード又はキーパッド入力装置からの標準的入力信号に対応することができる。かくして、画像発生器２００により発生された画像のオペレータによる操作は、最終的には、信号発生器４００によってオペレータが制御したい装置３に伝達される。
【０００７】
オペレータ・インタフェース２の機能的要素の各々は、互いに且つ装置３から物理的に分離している；画像発生器２００はオペレータ１にアクセスできる画像のみ発生すれば良く、そしてディスプレイ５００はオペレータが見えさえすれば良い。即ち、画像のオペレータによる操作の感知が遠隔的になされ得るように、画像発生器は動作検出器３００から物理的に分離することができる。動作検出器は信号発生器４と組み合わすことも切り離すこともでき、信号発生器４は装置３と組み合わすことも切り離すこともできる。ディスプレイ５００は他の何れの要素と組み合わせることも分離することもできる。動作検出器３００、信号発生器４００と装置３間で及び装置３とディスプレイ５００間で通信されるべき情報は、何れかの適切なデータリンク（図１中、リンク３０５、４０５及び５０５で指示された）を介して通信することができる。かかるデータリンクの各々は、マイクロコンピュータ・キーボードや娯楽装置遠隔制御器用に通常用いられる種類の多重導電体ワイヤ又は赤外線又は無線周波数リンク等の何れかの適切なデータ通信手段を含むことができる。
【０００８】
図２に例示されているように、画像発生器２００は、ホログラム２０６中に記録された入力装置の投影ホログラフィック画像２０７内に実体のない入力装置を用意する。この画像は個別キー２７２ａ、２７２ｂ及び２７２ｃの画像を含むことができる。ホログラム２０６は物体２０９上に配置される（透過ホログラムが用いられる場合には、透明な支持体２１２上に戴置されるようにして）。ホログラフィックな画像２０７は、それが適切な支持体２１０により取付体２０９上に支持される画像フレームと略同一面に在るように、ホログラム２０６及び物体２０９の上方に投影される。画像フレーム２０８はオペレータに手首を載せる台を提供することができ、又、上部照射源２１６を支持することができる。別案として、下部照射源２１６’が以下に記載されるように用いることができる。取付体２０９はまた、動作検出器３００及び／又は信号発生器とそれ等に関連する電子機器、電源及び他の何れかの関連する装置を収容することもできる。
【０００９】
従来、良く知られているように、ホログラムは、二つのビーム、即ち写真フィルムに向けられる基準ビームとホログラムに示されるべき物体から反射される物体ビーム、により形成される干渉パターンの写真記録である。ホログラムが再生ビームにより照射されるとき、実像（ホログラムの面と視者の間に有るように見える）と虚像（ホログラム面の後方に有るように見える）が生成される。図５に例示されているように、再生ビーム２６６によりホログラム２０６から生成されたホログラフィック画像２０７はオペレータにとって（オペレータの眼は概略的に図５中、１０で表されている）オペレータとホログラム２０６の間に位置するよう見えことが好ましく、それによってオペレータはホログラム２０６に出合わずにホログラフィック画像２０７に「触れる」ことができるようになる。即ち、ホログラフィック画像２０７は実像であることが好ましい。
しかしながら、従来開発されたホログラムでは、実像は反転されて（即ち、鏡像で）見え、これは偽立体鏡的である。このことは、キーボード等のオペレータ・インタフェースの画像に対しては好ましくないかも知れない。しかしながら、第二のホログラムが実際の物体のホログラムの偽立体鏡的実像から成るようにする二重反転方式により、真の即ち正視の実像を生成することができる。第一のホログラムからの偽立体鏡的画像の偽立体的鏡像である、第二のホログラムから生じる実像は、従って、正視のものである。ホログラム２０６は好ましくは、入力装置の正視画像を作るようにこの手順に従って、形成される。かかるホログラムを形成する諸手順は、New York、Academic Press、Collier et alによる"Optical Holography"（1971）；New York、Academic Press、Okosiによる"Thee-Dimensional Imaging Techniques"（1976）；及びCambridge、Cambridge University、Hariharanによる"Optical Holograohy；"Principles，Techniques and Applications"（1984）等の周知文献に見い出すことができる。
【００１０】
ホログラム２０６から投影されるホログラフィック画像２０７は入力装置の正視実像であり、画像フレーム２０８と略一同平面となるように配置される。当業者により認められるように、ホログラム２０６が透過ホログラムであれば、ホログラフィック画像２０７に再生ビーム２６６を提供する照射源２１６’はオペレータに対してホログラム２０６の後方に位置付けられ、一方ホログラム２０６が反射ホログラムであれば、照射源２１６はオペレータと同じホログラム側に位置付けられる。当該技術分野で良く知られているように、従来のホログラムはコヒーレント再生ビームを必要とする一方、他の形式のホログラムはインコヒーレントな白色光として見える。即ち、ホログラム２０６が白色光ホログラムであれば、照射源２１６はハロゲンランプ等のインコヒーレントな光源で良く、一方ホログラム２０６が従来のホログラムであれば、照射源２１６はレーザー等のコヒーレントな光源でなければならない。
照射源２１６の配置はまた、入力インタフェース２０の物理的形状とそれが操作される環境と共に変化できる。例えば、画像発生器２００が静止しているものとすれば（例えば、それが銀行用自動端末機と共に用いられるものであれば）、照射源は本体２０９上に設けられても、装置３上等の本体から離れて設けられても、或いは近隣の別個の構造上に設けられても良い。画像発生器が可動であれば、照射源２１６は、再生ビームのホログラム上の入射角が一定であるように、画像発生器と固定関係で設けられるべきである。
【００１１】
透過又は反射ホログラムの何れかからホログラフィック画像を発生する技術は当該技術分野で周知であり、例えば、前記文献等に見いだされる。レインボーホログラムを創生し且つ視る技術は、Oxford、Pergamon Press、Benton，ed.Marom et al．による"Applications of Holography & Optical Deta Processing"（1977）中"White Light Transmission/Reflection Hologram Imaging"に記載されている。
オペレータはかくして、入力装置のホログラフィックな画像２０７が呈示される。オペレータは、指又はポインターを画像２０７の見かけ面を通過させることによって、画像と相互作用（対話）する。オペレータのホログラフィックな画像２０７との相互作用の検出と解釈は、動作検出器３００によって実行される。上述のように、動作検出器は、画像発生器２００と接続されていても良く、或いはそれから物理的に分離されていても良い。好ましい実施例では、画像発生器２００と駆動検出器３００は一体化されている。
【００１２】
図３に例示されているように、動作検出器３００は画像フレーム２０８で一体化された光学的検出マトリックス３１１から構成することができる。画像フレーム２０８は、縁がホログラフィックな画像２０７を囲繞し且つそれと略同一平面の矩形的多角形として形成される。光学的検出マトリックス３１１は、オペレータがホログラフィック画像２０７の対応する部分に「触れる」ことによって入力装置の一つの独自素子（個々のキー２７２ａ、２７２ｂ又は２７２ｃ）を動作する時、二つ以上の相互に垂直な検出ビーム３１４及び３１５が遮断されるように配列された光エミッタ３１２と対応する光レセプタ３１３から成る。交差する検出ビームの独自性は、照合表を参照するような、何れかの適切な技術により動作されるキーと相関されることができる。かかる光学的検出マトリックス（だが物理的キーボードを用いる）は、１９８９年１１月２８日付けでA.Souloumiacに付与された米国特許第４，８８４，０７３号に記載されている。
代替的実施例においては、動作検出器３００は、１９８６年６月１０日付けでP.Haugenに付与された米国特許第４，５９３，９６７号「３−Ｄ活性ビジョンセンサ」（その開示事項は引用によって本明細書中に挿入される）に記載されたリアルタイム三次元光学的走査装置等の測定技術を利用するレーザー測定装置を取り入れることができる。この技術は、物体（又は物体上の一連の点）への距離を測定するのに、物体からのレーザービームの反射を用いる。図４に例示されているように、かかるレーザー走査装置３５０は、ホログラフィックな画像２０７に境界する領域（例えば、画像フレーム２０８により定められる）をラスターパターン状に走査レーザービーム３６０で走査することによって、走査者の相互作用を検出する。走査ビーム３６０はその経路内の何れかの物理的対象によって反射され、反射ビーム３７０はレーザー走査器３５０に戻る。Haugenにより述べられているように、反射物体の位置はこれらのビーム間の相対的角度によって決定することができる。
【００１３】
このレーザー走査器３５０は、画像２０７の面からオペレータにより近い物体からの何れの反射ビームをも無視するように構成できる。しかしながら、画像の面から走査器により近い、レーザー走査器３５０により感知された物理的対象物（図４中、１１で指示されたオペレータの指等の）の存在は、オペレータのホログラフィック画像との相互作用として解釈される。この対象物の位置はその時、光学的検出マトリックス３１１として上述のような何れかの適切な技術によって動作されているキー（２７２ａ等）と相関されることになる。
当業者により認められるように、レーザー走査器３５０がホログラフィック画像２０７を走査する速度は充分高くあるべきで、何れかの仮想キーを通るポインター又はオペレータの指の瞬間的な侵入の検出が確保されねばならない。同様に、レーザー走査器とホログラフィック画像２０７との相対的向きは重要である。ホログラフィック画像２０７の面が動作検出器３００からの走査ビーム３６０に極めて垂直に近いなら、レーザー走査器は物理的対象の侵入の位置を極めて容易に決定できるだろう。画像の面が走査ビームに平行なら、画像面内の物体の位置は容易には決定できない。
レーザー走査器３５０は、画像発生器に近接して（本体２０９上のように）配置されても、或いは画像発生器から隔離されて（装置３上のように）配置されても良い。後者の場合、画像発生器２００の位置がレーザー走査器３５０に対して一定でないようなら、いつ物体は画像面を貫通したか、更に画像のどの部分が貫通されたかをレーザー走査器が決定できるようにホログラフィック画像２０７とレーザー走査器の相対的位置と向きを定める何等かの手段が設けられるべきである。
【００１４】
一つの適切な技術は、基準フレームとして画像フレーム２０８を用いることである。此処でも再び、画像フレーム２０８は、縁がホログラフィック画像２０７を囲繞し且つそれと略同一平面の矩形的多角形として形成される。フレームが検出器により走査されるべき範囲内にあれば、レーザー走査器によりフレームは容易に検出できる。フレームの寸法は既知であるので、検出器のビームに対するフレームの向きは決定できる。画像面へのどんな物理的侵入物の位置も決定でき、そしてオペレータにより動作されるキーと相関できる。検出器の走査速度とそれが走査すべき領域は、画像フレーム２０８が予期される移動速度に対して走査間に走査領域外へ移動しないように選ばれるべきである。
画像２０７によるオペレータ動作を検出する他の適切な技術は、超音波又は赤外線技術（自動焦点カメラに用いられているような）、或いはSPIE、Bellingham、Proceeding of the SPIE（vol．816，pp.2-18）P．Hariharanによる"Interfero-metric Metrology：Current Trends and Future Prospects"（1987）に記載されているもののような他のレーザーレンジング技術を含む。
オペレータ・インタフェース２は、多数の装置に対する入力を提供するのに用いることができる。ホログラム２０６は、制御されるべき特定装置に特に対応するホログラフィック画像２０７を発生するように、画像発生器上で交換することができる。動作検出器３００及び信号発生器４００は、各装置に一体化できるし、或いは複数の入力装置を正確に解釈するようにも設計できる。当業者により認められるように、単一のオペレータ・インタフェース２から多数の装置３に対する多数の入力を提供するため複数の代替的置換が利用できる。
オペレータ・インタフェース２は、任意には、上述のようにディスプレイ５００を含むことができる出力インタフェースを備えることができる。ディスプレイ５００は、通常パーソナル・コンピュータや携帯用ビデオ・ゲームに見い出される形式の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の従来のビデオ・ディスプレイ装置とすることができる。ビデオ・ディスプレイは装置３に取り付けるか、それから物理的に分離することができる。例えば、オペレータ入力装置と従来の関係にある近接オペレータ・フィードバックが望ましい場合、ディスプレイは画像２００の本体２０９上に設けることができ、後者は装置３から物理的に分離するか、それに対して相対移動できるようにすることができる。何れの配置にせよ、ディスプレイ５００に対するビデオ信号は装置３からデータリンク５０５を介して送信される。
【００１５】
本願発明によれば、オペレータは電子制御装置を制御するにあたって、慣れ親しんだ形態の物理的制御パネル、即ち、キーボード等のホログラフィック画像を介して、電子制御装置を制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明によるホログラフィックなオペレータ・インタフェースの概略機能的表示である。
【図２】図１のオペレータ・インタフェースに用いられる画像発生器の概略的表示である。
【図３】図２の画像発生器に関連して用いられる入力動作検出器の第一の実施例の概略的表示である。
【図４】入力動作検出器の第二の実施例の概略的表示である。
【図５】図２の画像発生器に用いられるホログラム、ホログラフィックな画像及び照射源の相対的位置の概略的表示である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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