(57)【要約】光キーボード（１４０）と動いている対象により制御される光入力装置（１８２、１８６）とを有する装置において、入力装置は、装置の窓に少なくとも１つの測定ビーム（１８４）を供給するため及びその窓に置かれた対象により反射される放射線を受けるために少なくとも１つのダイオードレーザおよびフォトダイオード（１８２）を有し、入力装置は、測定ビーム（１８４）が窓（１８６）にキー（１２５）の位置により案内されるようなキーボードに統合されている。このように、光キーボードは実質的に簡略化されており、入力装置の出力信号の信頼性は向上している。
2005537560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動いている対象により制御される光入力装置；
光キーボード；
を有する装置であって：
前記光入力装置は、測定ビームを供給するためのダイオードレーザと、電気信号に前記対象により反射された測定ビームの放射線を変換するための変換手段とを有し；
前記変換手段は、レーザキャビティと、該レーザキャビティの動作における変化を測定するための測定手段との組み合わせを有し；
前記レーザキャビティの動作における変化は、前記レーザキャビティに再入する反射された測定ビームの放射線とこのキャビティ内の光波との干渉により、その変化は前記対象の動きを表す；
装置であり、
前記ダイオードレーザから装置の窓までの前記測定ビームの経路は前記光キーボードのライトガイドを通って伸びている；
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記入力装置は２つのセンサユニットを有し、前記の２つのセンサユニットは、第１センサユニット及び第２センサユニットの測定ビームが、前記の装置の窓へ向かう途中で、第１のキーの集合及び第２のキーの集合それぞれの位置を通るように、前記光キーボードに対して配置され、前記第１のキーの集合及び第２のキーの集合は共に制御される全てのキーを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、前記入力装置は３つのセンサユニットを有し、前記の２つのセンサユニットは、第１センサユニット、第２センサユニット及び第３センサユニットの測定ビームが、前記の装置の窓へ向かう途中で、第１のキーの集合第２のキーの集合及び第３のキーの集合それぞれの位置を通るように、前記光キーボードに対して配置され、前記第１のキーの集合、第２のキーの集合及び第３のキーの集合は共に制御される全てのキーを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置であって、前記入力装置は、スクロール移動とクリック移動の両方を測定するために適合され、前記装置の前記窓の上に対象があることを明らかにすることが可能である付加手段を備えている、ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、前記付加手段は、変調された測定ビームの放射線がスクロール移動によりもたらされる変動の周波数より低い周波数の振幅振動を示すことを明らかにするための手段を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置であって、前記センサユニットは前記レーザキャビティにおける変動を測定するための第１放射線感応検出器を有し、前記付加手段は、前記レーザキャビティに入射しない測定ビームの放射線を受けるために備えられている第２放射線感応検出器を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項４に記載の装置であって、前記付加手段は、前記測定手段の出力信号における成分を検出するための電気手段を有する、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項４に記載の装置であって、前記センサユニットは活性化パルスにより活性化され、前記測定手段は前記活性化パルスにより決定される時間インタバルの間に測定を実行し、前記付加手段は、前記時間インタバルの第１の半分及び第２の半分の間に測定される出力信号におけるうねりの数が等しいことを明らかにするために、カウント手段と比較手段とを有する、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれ一項に記載の光入力装置であって、前記入力装置の前記測定手段は、前記レーザキャビティのインピーダンスの変動を測定するための手段である、ことを特徴とする光入力装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれ一項に記載の装置であって、前記測定手段は、前記レーザにより放出された放射線を測定するための放射線感応検出器である、ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項５に記載の装置であって、前記放射線感応検出器は前記レーザキャビティの後ろ側に備えられている、ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の装置であって、第２検出器は、前記測定ビームが放出される前記レーザキャビティの面に備えられている、ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれ一項に記載の装置と統合された光キーボードとを備えていることを特徴とする携帯電話器。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれ一項に記載の装置と統合された光キーボードとを備えていることを特徴とする無線電話器。
【請求項１５】
請求項１乃至１２のいずれ一項に記載の装置と統合された光キーボードとを備えていることを特徴とするラップトップコンピュータ。
【請求項１６】
請求項１乃至１２のいずれ一項に記載の装置と統合された光キーボードとを備えていることを特徴とする可搬型コンピュータ。
【請求項１７】
請求項１乃至１２のいずれ一項に記載の装置と統合された光キーボードとを備えていることを特徴とするデスクトップコンピュータのキーボード。
【請求項１８】
請求項１乃至１２のいずれ一項に記載の装置と統合された光キーボードとを備えていることを特徴とするテレビ受像機のリモート制御器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動いている対象により制御される光入力装置と光キーボードとを有する装置であって、その入力装置は、測定ビームを供給するためのダイオードレーザとを有する少なくとも１つの光センサユニットと、対象により反射された測定されるビーム放射を電気信号に変換するための変換手段とを有し、その変換手段は、レーザキャビティとレーザキャビティの動作中の変化を測定するための測定手段との組合せにより構成され、その変化はこのキャビティにおける光波とレーザキャビティに再入する反射された測定されるビーム放射の干渉による、装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光キーボードは、キーの位置に沿って、次いで、放射感応性検出器の方に放射を案内するための手段を提供し、キーボード表面の下方に配置された板状導光体と可動キーとを有するキーボードであると理解される。各々のキーは、キーを押さえるとき、ライトガイド内の放射経路の方に動き、この放射経路を介して検出器により検出される、受信される放射量の変化をもたらす部分を有する。
【０００３】
動いている対象は、例えば、人間の指であるが、入力装置の透明な窓の上方を動くために適切であるいずれの対象とすることが可能である。
【０００４】
本発明は、特に、例えば、携帯電話、無線電話、ハンドヘルド型コンピュータ、携帯情報端末、又はテレビ受像機のためのリモート制御等の小型ハンドヘルド型装置に用いることが意図されている。そのような装置は、外部ソースから受信されるか又はディジタルプロセッサ（内部マイクロコンピュータ）により生成される情報を表示するための平面型表示パネルを有する。そのような装置は、ダイヤル入力のためであって、即ち、電話番号、装置がアクセスする外部ソースから利用可能であるか又はディジタルプロセッサに格納されたソフトウェアプログラムをアクティブにするような他の機能を選択するためのキーボードを更に有する。ソフトウェアメニューをスクロールし、そのようなメニューの特別なメニューを選択するために、その装置は、ユーザの指により制御される入力装置を備えている。
【０００５】
国際公開第０２／０３７４１０号パンフレットにおいて、上記の種類の光学装置について開示している。この入力装置は、ドップラ効果と、所謂、ダイオードレーザにおける自己混合効果との組み合わせを用いる。後者の効果は、レーザダイオードにより放出されサーザキャビティに再入する放射線が、レーザの利得であって、それ故、レーザにより放出された放射線における変化を引き起こす。この装置において、窓はスキューレーザビームにより照射され、スキューレーザビームは指が動く方向における成分を有する。指が動く場合、指により散乱されるレーザ放射線は、ドップラ効果のために、窓と指とを照射する放射線の周波数とは異なる周波数を得る。散乱された放射線部分は、照射ビームを指にフォーカシングする同じレンズによりダイオードレーザにフォーカシングされる。その散乱放射線の一部はレーザミラーによりレーザキャビティに入るため、レーザキャビティにおいて、放射線の干渉が起こる。これは、レーザおよび放出された放射線の特性における根本的変化を引き起こす。自己混合効果により変化するパラメータは、パワー、周波数、並びにレーザ放射及びレーザ閾値利得の線幅である。レーザキャビティ内の干渉の結果、測定ビームの周波数と散乱放射線の周波数との間の差に等しい周波数を有するこれらのパラメータの値の変動がもたらされる。この差は、一般に、装置の窓に対して動く指又は対象の動く速度に等しい。それ故、時間に対して積分されることにより、対象の速度及び対象の変位を、前記パラメータの１つの値を測定することにより決定することができる。このような測定方法は、幾つかの簡単な成分のみにより実行され、これらの成分の正確な位置合わせを必要としない。
【０００６】
光キーボードは、１つ又はそれ以上のＬＥＤ（発光ダイオード）又は他の種類の放射線源及び対応する数の放射線感応検出器を必要とする。それら自身のハウジングとそれらのハウジングにより占められる空間とに適応される各々の放射線源は、特に、ハンドヘルド装置において問題であり得る。更に、放射線源は比較的高価な構成要素であり、多くの電気エネルギーを消費する。ハンドヘルド装置におけるように、エネルギーはバッテリに供給される。そのようなバッテリは、かなり頻繁に充電される必要があり、このことはユーザにとって厄介である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、構成要素の数を著しく削減し、入力装置の性能を改善することを可能にする、光キーボード及び光入力装置の統合の新しい概念を提供することである。本発明に従って、本発明の装置は、光キーボードのライトガイドによりダイオードレーザから窓への測定ビームの経路を広げることを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の装置は、光キーボードのキーが叩かれる状態であるかどうかを判定するために又、入力装置の測定ビームが用いられるという洞察と、入力装置の出力信号の信頼性を、ダイオードレーザと装置の窓との間の距離を増加させることにより、著しく増加させることができるという洞察とに基づいている。入力のダイオードレーザは、測定ビームが入力装置の窓に達する前に全てのキーの位置を通過するように備えられている。
【０００９】
入力装置がスクロール移動及びクリック移動のａ／ｏ測定を可能にする、本発明の実施形態は、第１センサユニット及び第２センサユニットの測定ビームが、前記の装置の窓へ向かう途中で、第１のキーの集合及び第２のキーの集合それぞれの位置を通り、第１の集合及び第２の集合は共に制御される全てのキーを有するように、光キーボードに関して備えられている２つのセンサユニットを入力装置が有することを特徴とする。
【００１０】
国際公開第０２／０３７４１０号パンフレットにおいて記載されているように、２つのセンサユニットを有する入力装置は、スクロール移動（上又は下スクロール）の移動と同様に、第２軸に沿ったスクロール移動の及び第１軸に沿ったクリック移動の測定を可能にする。第１及び第２センサユニットの測定ビームは、第１及び第２のキーの集合の状態それぞれを決定するために用いられ、それらの集合は等しい数のキーを有する。
【００１１】
２つの異なる方向におけるスクロール移動及びクリック移動のａ／ｏ測定を入力装置が可能にする装置の実施形態は、第１、第２及び第３センサユニットの測定ビームが第１、第２及び第３それぞれのキーの集合の位置を装置の窓への途中で通過するように、光キーボードに関して備えられている３つのセンサユニットを入力装置が有し、第１、第２及び第３の集合は制御される全てのキーを有する、ことを特徴とする。
【００１２】
又、異なるセンサユニットの好ましい実施形態は、センサユニットに関連する集合のキーの状態を決定するために用いられる。３つの軸に沿った測定を可能にする入力装置自体については、既に述べた、国際公開第０２／０３７４１０号パンフレットに記載されている。
【００１３】
装置の好ましい実施形態は、装置の窓において対象の存在を確立することが可能である付加手段を備え、クリック移動及びスクロール移動の両方を測定するように適応されたセンサユニットを入力装置が有することを特徴とする。
【００１４】
この入力装置は、スクロール移動を測定するために用いられる、センサユニットにある未使用の情報を、入力窓に指があることを判定するために用いることができる、最近得られた見識を用いる。そのように、指があることが確立される場合、窓に指が少し置かれることを含むクリック移動が起こったと結論付けることができる。スクロール移動及びクリック移動の両方を測定するために同じセンサユニットを用いることにより、センサユニットを節約することができ、そのことは、入力装置についての、それ故、装置全体についてのコスト及び空間の削減を意味する。
【００１５】
入力装置の窓に指又は他の対象があることは、センサの出力信号における低周波数成分の振幅変動、センサユニットのダイオードレーザに対する駆動電流の変動又は出力信号におけるうねりのパターンを測定することにより決定される。
【００１６】
好ましい実施形態が適応したセンサユニットのみを有するとき、測定ビームはキーボードのキーの全ての位置を通過する。しかし、その好ましい実施形態は、例えば、更に信頼性高いセンサ信号を得るために移動情報において冗長度を生成するため又は第２軸に沿ってスクロール移動を測定するために、第２センサユニットを、そして前記目的のために第３センサユニットをさえ有することが可能である。そのような場合、異なるセンサユニットの測定ビームは異なる集合のキーの状態を制御する。
【００１７】
異なる実施形態の装置をもたらすレーザキャビティの動作における変動を測定する幾つかの可能性が存在する。
【００１８】
第１実施形態は、測定手段がレーザキャビティのインピーダンスの変動を測定するための手段であることを特徴とする。
【００１９】
第２の主実施形態の好ましい実施形態は、測定手段がレーザにより放出された放射線を測定するための放射線検出器であることを特徴とする。
【００２０】
放射線検出器は、測定ビームの放射線の一部を受けるような方式で備えられることが可能である。
【００２１】
この入力装置の実施形態は、しかしながら、放射線検出器がレーザキャビティの後側に備えられていることを、好ましくは、特徴とする。
【００２２】
レーザキャビティの後ろ側は、測定ビームが放出される側（前側）と反対側の側を意味すると理解される。
【００２３】
低周波数を測定するための第２放射線感応検出器を有する装置は、測定ビームが放出されるレーザキャビティの側に第２検出器が備えられていることを更に特徴とする。
【００２４】
例えば、第２検出器は、入力装置の構成要素により反射される放射線を受ける位置又は測定ビームから分割された放射を受ける位置のどちらかに、入力装置のレンズ及びダイオードレーザとの間に備えられることが可能である。
【００２５】
光キーボード及び光入力装置の新しいアセンブリは、例えば、携帯電話、無線電話、ハンドヘルド型コンピュータ、携帯情報端末、デスクトップコンピュータのキーボード又はテレビ受像機のためのリモート制御等の種々の装置に用いることが可能である。
【００２６】
本発明の以上の及び他の特徴は、以下に説明する実施形態を参照する、非制限の例として理解され、それらから明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１ａは、既知の光入力装置の実施形態の断面図である。この装置は、その下側にダイオードレーザであって、この実施形態においては、ＶＣＳＥＬのタイプのレーザのためのキャリアである基板１と、検出器であって、例えば、フォトダイオードとを有する。図１ａにおいては、１つのダイオードレーザ３と関連するフォトダイオード４のみが示されているが、少なくとも第２ダイオードレーザ５と関連する検出器６とが、図１ｂの装置の平面図に示されているように、基板に備えられている。ダイオードレンズ３及び５はレーザを放出し、ビーム１３及び１７をそれぞれ測定する。上側において、その装置は、人間の手１５が動くようになっている透明な窓１２を備えている。レンズ１０であって、例えば、凸レンズがダイオードレーザと窓との間に設けられる。このレンズは、透明な窓の上側に又はその近傍にレーザビームをフォーカシングする。指１５のような対象がこの位置にある場合、その対象はビーム１３を散乱させる。ビーム１３の放射線の一部は照射ビーム１３の方向に散乱され、この一部は、ダイオードレーザ３の放出表面にレンズ１０により収束され、このレーザのキャビティに再入する。以下に説明するように、キャビティ内に戻る放射線は、特に、ダイオードレーザにより放出されたレーザ放射の強度の変化、をもたらす、このキャビティ内の変化をもたらす。これは自己混合効果と呼ばれる。放射線変動を電気信号に変換するフォトダイオード４により自己混合効果のための強度変化を検出することができる。この信号は、電気回路構成１８において処理される。フォトダイオード４及び６の信号に対して、図１ａ及び１ｂに示されている回路構成１８及び１９は、それぞれ、例示目的のみのためであり、多かれ少なかれ従来型のものである。図１ｂに示すように、回路構成を内部接続することが可能である。
【００２８】
図２は、レーザの後方ファセットに備えられたモニタ用フォトダイオードと水平方向に放出するダイオードレーザとが用いられるときの測定方法及び入力装置の原理を示している。この図においては、ダイオードレーザであって、例えば、ダイオードレーザ３は、キャビティ２０、前方及び後方ファセット又はレーザミラー２１及び２２それぞれにより模式的に表される。キャビティの長さはＬである。移動が測定されるようになっている指又は対象は、参照番号１５により表されている。この対象と前方ファセットとの間の空間は、長さがＬ０である外部キャビティを構成する。前方ファセット２１により放出されるレーザビーム、即ち、測定ビームは参照番号２５により表され、前方ファセットの方向に対象により反射される放射線は参照番号２６により表される。レーザキャビティにより生成された放射線の一部は後方ファセットを透過し、フォトダイオード４により捉えられる。
【００２９】
対照１５が測定ビーム２５の方向に動く場合、反射される放射線５６はドップラシフトを受ける。これは、この放射線の周波数が変化しているか又は周波数シフトが生じていることを意味する。この周波数シフトは、対象が動く及び数ｋＨｚ乃至ＭＨｚのオーダーである速度に依存する。レーザキャビティに再入する周波数シフト放射は、このキャビティにおいて生成された放射線又は光波と干渉する、即ち、自己混合効果がキャビティ内で起こる。光波とキャビティに再入した放射線との間の位相シフト量に依存して、この干渉は建設的又は負になる、即ち、レーザ放射の強度は周期的に増加又は減少する。このようにして生成されたレーザ放射変調の周波数は、キャビティにおける光波の周波数とキャビティに再入するドップラシフト放射の周波数との間の差に正確に等しい。この周波数差は、数ｋＨｚ乃至ＭＨｚのオーダーであり、それ故、検出することが容易である。自己混合効果及びドップラシフトの組み合わせは、レーザキャビティの挙動における変動をもたらし、特に、その利得又は光増幅が変化する。
【００３０】
これを図３に示す。この図において、曲線３１及び３２は、対象１５と前方ミラー２１との間の距離Ｌ０の関数として、ダイオードレーザの利得ｇの変化及び放出されたレーザ放射の周波数νの変化を、それぞれ表す。ν、ｇ及びＬ０の両方は任意単位で表されている。距離Ｌ０の変動は対象の移動の結果であるため、図３の横座標は時間軸において再び目盛付けされることができ、それ故、利得は時間の関数としてプロットされる。国際公開第０２／０３７４１０号パンフレットにおいて記載されているように、対象の速度ｖの関数としての利得変化Δｇは次式により与えられる。
Δｇ＝−（Ｋ／Ｌ）ｘｃｏｓ｛（４πνｖｔ／ｃ）ｘ（４πＬ０／λ）｝
この式において、それぞれの符号は次のような意味である。
−  Ｋは外部キャビティに対する結合係数である。それはレーザキャビティから結合された放射線の品質を表す。
−  νはレーザ放射の周波数である。
−  ｖは照射ビームの方向における対象の速度である。
−  ｔは時間の瞬間である。
−  ｃは光速である。
【００３１】
対象の表面１５は、図２における矢印１６により示されているように、それ自体の平面内を動く。ドップラシフトはビームの方向における対象の移動に対してのみ生じるため、この移動１６はこの方向における成分１６´を有するような移動である必要がある。これにより、ＸＺ平面、即ち、図２に示す平面における移動を測定することが可能となり、その移動をＸ移動と呼ぶことができる。図２は、対象の表面がシステムの他の部分に関するスキュー位置を有することを示している。実際には、通常、測定ビームはすキュービームであり、対象の表面の移動はＸＹ平面において起こる。Ｙ方向はず２に示す平面に対して垂直である。この方向における移動は、第２測定ビームにより測定され、第２ダイオードレーザにより放出され、第２ダイオードレーザに関連する第２フォトダイオードにより捉えられる光を散乱される。スキュー照射ビームは、図１ａに示すように、レンズ１０に関してダイオードレーザを偏心して配置させることにより得られる。
【００３２】
モニタダイオードにより後方レーザファセットにおいて放射線の強度を測定することにより対象の移動によりもたらされるレーザキャビティの利得の変化の決定は最も簡単なものとなり、それ故、最も魅力的な方法となる。従来、このダイオードはレーザ放射定数の強度を保つために用いられているが、ここでは又、対象の移動を測定するために用いられる。
【００３３】
利得変化であって、それ故、対象の移動を測定する他の方法は、レーザの接合の伝導帯
における電子数に比例することを利用する。この数は又、接合の抵抗に反比例する。この抵抗を測定することにより、対象の移動を決定することができる。この測定方法の実施形態について図４に示している。この図において、ダイオードレーザの活性層は参照番号３５で表され、この層に供給される電流ソースは参照番号３６で表されている。ダイオードレーザに印加される電圧は、コンデンサ３８により電子回路４０に供給される。レーザにより電流と共に正規化される、この電圧は、レーザキャビティの抵抗又はインピーダンスに比例する。ダイオードレーザに直列なインダクタンス３７は、ダイオードレーザの信号に対する高インピーダンスを構成する。
【００３４】
移動量、即ち、時間に関して測定速度を積分することにより測定することができ、又は対象又は指が移動される距離以外に又、移動方向を検出する必要がある。これは、対象が移動の軸に沿って前方又は後方のどちらに移動するかを決定する必要があることを意味している。移動の方向は、自己混合効果から得られる信号の形状を決定することにより検出されることができる。図３のグラフ３２に示すように、この信号は非対称的な信号である。グラフ３２は、対象１５がレーザの方に移動している状態を示している。立ち上がり勾配３２´は立ち下がり勾配３２″より急峻である。国際公開第０２／０３７４１０号パンフレットにおいて記載されているように、非対称性は、レーザから遠ざかる対象の移動に対して反転される、即ち、立ち下がり勾配は立ち上がり勾配より急峻である。自己混合信号の非対称性のタイプを決定することにより、対象の移動方向を確実にすることができる。特定の環境下で、例えば、対象とダイオードレーザとの間のより大きい距離又は対象のより小さい反射係数に対して、自己混合信号の非対称性又は形状を決定することは困難になり得る。
【００３５】
それ故、移動方向を決定する他の方法が望ましい。この方法は、レーザ放射の波長λがダイオードレーザの温度、それ故、ダイオードレーザを流れる電流に依存することを用いる。例えば、ダイオードレーザの温度が増加する場合、レーザキャビティの長さは増加し、増幅された放射線の波長は増加する。図６のグラフ４５は、放出された放射線の波長λの温度（Ｔｄ）依存性を示している。この図において、垂直軸Ｔｄ及び水平軸λの両方は任意単位で示されている。
【００３６】
図６に示すように、グラフ５０により示されている周期的な駆動電流Ｉｄがダイオードレーザに供給される場合、ダイオードレーザの温度Ｔｄは、グラフ５２に示すように、周期的に増減する。これは、周期的に変化する周波数であって、それ故、対象により反射される放射線に関して位相シフトを連続的に変化させ、特定の時間遅延を有するキャビティに再入する、レーザキャビティにおける光定在波を結果的に得る。駆動電流の全ての半周器において、ここでは、キャビティに再入する反射された放射線とキャビティにおける光波の位相関係に依存して、ダイオードレーザの利得が大きく及び小さくなる、連続的は時間セグメントが存在する。これは、図６のグラフ５４に示すように、放出された放射線の強度（Ｉ）変化の時間依存性をもたらす。このグラフは、定常状態の又は非移動の対象に対する状態を示している。第１の反周期（１／２）ｘｐ（ａ）におけるパルス数は、第２周期（１／２）ｘｐ（ｂ）におけるパルス数に等しい。
【００３７】
対象の移動はレーザキャビティに再入する放射線のドップラシフトをもたらし、即ち、この放射線の周波数は、移動方向に依存して増減する。一方向、即ち上方又は下方における対象の移動は、再入する放射線の波長の減少であって、反対方向、即ち、下方又は上方における移動はこの放射線の波長における増加をもたらす。ドップラシフトがレーザキャビティにおける周波数変調と同じ符号を有する場合に、レーザキャビティにおける光波の周期的周波数変調が有する効果は、前記周波数変調及びドップラシフトが反対の符号を有する場合の効果とは異なる。２つの周波数シフトが同じ符号を有する場合、光波と再入放射線との間の位相差は遅い速度で変化し、レーザ放射線のもたらされた変調の周波数は低くなる。２つの周波数シフトが反対の符号の場合、光波と放射線との間の位相差は速い速度で変化し、レーザ放射線のもたらされた変調の周波数は高くなる。駆動レーザ電流の最初の半周期（１／２）ｐ（ａ）の間に、生成されたレーザ放射の波長は増加する。後方に動く対象の場合、再入放射線の波長は又、増加し、それ故、キャビティにおける光波の周波数とこのキャビティに再入する放射線の波長との間の差は小さくなる。それ故、再入放射線の波長が生成された放射線の波長に適合される時間セグメントの数は、放出されたレーザ放射の電気的変調がない場合より少ない。これは、対象が後方に動く場合、最初の版周期におけるパルス数が、変調が適用されない場合に比べて少ないことを意味している。第２の半周期（１／２）ｐ（ｂ）においては、レーザ温度及び生成された放射線の波長は減少し、再入放射線の波長が生成された放射線の波長に適合される時間セグメントの数は増加する。それ故、前方に動く対象に対しては、第１の半周期における、即ち、ダイオードレーザのウォーミングアップの間のパルス数は、第２の半周期における、即ち、ダイオードレーザのクーリングの間のパルス数より少ない。
【００３８】
これについては、図７のグラフ５８に示しており、そのグラフは、対象が後方に動く場合に放出されるレーザ放射の強度Ｉｂを示している。このグラフと図６のグラフ５４との比較により、第１の半周期のパルス数は減少し、第２の半周期のパルス数は増加したことが分かる。対象が前方に動き、これにより、対象により散乱され、レーザキャビティに再入した放射線の波長がドップラ効果のために減少する場合、第１の半周期（１／２）ｐ（ａ）におけるパルス数は第２の半周期（１／２）ｐ（ｂ）におけるパルス数より多い。これについては、図７のグラフ５６を図６のグラフ５４による前方に動く対象の場合に放出される放射線の強度Ｉｆと比較することにより、確認することができる。
【００３９】
電気的処理回路においては、第２の半周期（１／２）ｐ（ｂ）の間にカウントされるフォトダイオードの信号パルス数は、第１の半周期（１／２）ｐ（ａ）の間にカウントされるパルス数から減算される。得られた結果が０である場合、対象は満足できるものである。得られた結果が正の場合、対象は前方に動き、この符号が負の場合、対象は後方に動く。結果として得られるパルス数は、前方及び後方への移動速度それぞれに比例する。
【００４０】
特定の環境下で、例えば、レーザと対象との間の光路長が比較的小さく、電気的変調の周波数及び心腹が比較的小さく、検出される移動が比較的速い場合、ドップラ効果により生成されるパルス数は電気的変調により生成されるパルス数より大きいことが生じ得る。そのような状態においては、移動の方向は又、第１の半周期の間のパルス数を第２の半周期の間のパルス数と比較することにより検出されることができる。しかしながら、このとき、速度はこれらの２つの数の差に比例しない。そのような状態における速度を決定するために、前記の２つの数は平均される必要があり、一定値がその結果から減算される必要がある。このようにして得られた数は、速度についての目安である。当業者は、この計算を実行するための電気回路を容易に設計することができる。
【００４１】
図６及び７を参照して説明した実施形態において用いた三角波駆動電流に代えて又、例えば、矩形状等の他の形状の駆動電流を用いることが可能である。
【００４２】
上記の対象の移動についての速度及び方向を測定する方法は又、利得変動がダイオードレーザキャビティの抵抗の変動を測定することにより決定される場合に用いられることができる。
【００４３】
その測定方法は、小さいドップラシフトであって、例えば、波長に関して、６８０ｎｍのレーザ波長に対して１００ｋＭｚのオーダーのドップラ周波数シフトに対応する、１．５ｘ１０−１６のオーダーのシフトを必要とする。
【００４４】
２つの垂直（Ｘ及びＹ）方向又は測定軸に沿った対象の移動については、２つのダイオードレーザと垂直方向における関連するフォトダイオードとを有する図１ａ及び１ｂの入力装置を用いて、一平面内で測定することができる。その装置に第３のダイオードレーザと関連するフォトダイオードとを付加することにより又、第３のＺ方向又は測定軸に沿った移動を測定することが可能である。第３のダイオードレーザは、第３の照射ビームが窓１２及び対象又は指１５に垂直に入射し、他の方向における成分を有しないように、レンズ１０の光軸において配置されることが可能である。Ｚ方向についての最適な測定信号を、それ故、得ることが可能である。Ｘ及びＹ測定信号の信頼性及び正確度を増加させるために、３つのダイオードレーザを、１つのサークルにおいて互いに１２０°の角度距離を置いて配列することが可能である。このような構成を図８に示し、ここで、第３ダイオードレーザ及び第３フォトダイオードは、参照番号７及び８でそれぞれ表されている。フォトダイオード４、６及び８の出力信号又は抵抗測定信号がＳ４、Ｓ６及びＳ８でそれぞれ表されるとき、Ｘ、Ｙ及びＺの測定軸に沿った対象の速度Ｖｘ、Ｖｙ及びＶｚそれぞれは、例えば、次の式により計算される。
【００４５】
Ｖｘ＝２Ｓ４−Ｓ６−Ｓ８
Ｖｙ＝√３（Ｓ８−Ｓ６）
Ｖｚ＝１／√２（Ｓ４＋Ｓ６＋Ｓ８）
この計算を実行するための電気回路は加算要素と減算要素とを有し、実行が比較的容易である。
【００４６】
速度の値と、時間、即ち移動の持続時間に関して積分することによる、この場合に得られるＸ及びＹ方向における移動の長さとは、更に信頼性高く、正確になる。それらは、少なくとも２つのフォトダイオードの出力信号を平均した結果である。移動誤差又は指を僅かに上げるような不所望の移動は、フォトダイオードの出力信号において同様の効果を有する。Ｘ及びＹ測定軸に沿った移動が互いから出力信号を減算することにより決定されるため、Ｘ及びＹ測定信号への不所望の移動の影響は削除される。３つのフォトダイオードの出力信号を加算することにより得られるＺ測定信号Ｖｚのみが、指又は他の対象の上／下移動を表すことができる。
【００４７】
互いに関するＺ方向における人間の指及び入力装置の移動がクリック機能を実行するために用いられるアプリケーションにおいては、そのような移動が起こることを検出することで十分である。対象の変位の正確な測定は、Ｚ測定がかなり粗い故に、必要ない。移動の方向さえ検出される必要はない。
【００４８】
指の反射係数又は構造に対していずれの要求をも設定する必要は殆どない。入力装置に対する一片のブランク又は黒色の紙の移動は又、装置への入力が、指ではなく他の対象により与えられることができるように、容易に測定されることができることを示した。
【００４９】
入力装置においては、図８に示すように、測定ビームは、好適には、窓の平面内にフォーカシングされない。これらのビームは基板レベルにおける異なる位置から発生するため、測定ビームは、活性平面であって、例えば、窓の平面におけることなる位置にスポットを形成する。測定ビーム及びそれらの散乱放射線は空間的に十分分離され、それ故、異なる測定軸間のクロストークは問題を引き起こさない。必要に応じて、残りのクロストークを、僅かに異なる波長を有するダイオードレーザを用いることにより減少させることができる。この目的のためには、数ｎｍの波長差で十分である。
【００５０】
クロストークを削減する他の可能性は、ダイオードレーザに対して制御駆動を用いることであり、その制御駆動は、いずれの瞬間に１つのレーザのみを活性化するようにする。多重か駆動回路であって、異なるダイオードレーザを交互に活性化する回路は、そのような制御駆動を構成することが可能である。そのような多重化回路は、１つの検出器又はフォトダイオードにより２つ又は３つのダイオードレーザをモニタすることが可能であり、その１つの検出器又はフォトダイオードは、ダイオードレーザの各々から放射線がと毒範囲内に備えられ、時分割方式により用いられる。そのような駆動回路を用いる実施形値あの付加的な有利点は、回路構成に必要な空間及び装置の電力消費を削減することができることである。
【００５１】
図９は、スクロール移動及びクリック移動を測定するために典型的に適切な、光入力装置の実施形態の原理を示している。そのような入力装置は、メニューチャートが表示においてカーソルによりスクロースされ、選択メニューがクリックによりアクティブにされる
装置で用いられることができる。
【００５２】
図９のスクロール及びクリック装置６０は、２つの光センサユニット６２及び６４を有する。各々のセンサは、ダイオードレーザとフォトダイオードアセンブリ６６、６８を有する。ダイオードレーザ６６、６８により放出される測定ビーム７４、７６の各々の経路において、レンズ７０、７２は、装置の窓の平面であることが可能である、作用平面７８に関連ビームをフォーカシングするように備えられる。窓８８は、装置が、例えば、図１０に示すような移動平面を組み込んだ装置のハウジング８２の一部を構成することが可能である。ダイオードレーザおよび関連レーザは、ビーム６２、６４の主光線が、窓８８に垂直な方向に関して反対の角度、例えば、＋４５°及びー４５°の角度それぞれであるように、配置される。
【００５３】
対象又は人間の指８０は、スクロール移動のために作用平面において移動し、クリック移動のためにこの平面に垂直に移動する。上記のように、両方の移動は、ダイオードレーザおよびフォトダイオードアセンブリ６６及び６８の方に指により反射された放射線におけるドップラシフトをもたらす。これらのダイオードレーザに関連する検出器の出力信号は、信号処理及びレーザ駆動電気回路構成８４に供給される。この回路構成は、例えば、制御する指８０の移動を評価し、出力８６において前記移動についての情報を提供する。
【００５４】
上記のように、レーザ／ダイオードユニットから遠ざかる方への指又は他の対象の移動は、レーザ電流を変調し、フォトダイオードにより受けられるパルスをカウントすることにより、検出されることが可能である。ビーム７４、７６それぞれからの主光線に沿った対象の速度を表す、これらのダイオードの出力信号Ｓｉｇｎ１及びＳｉｇｎ２から、窓に垂直な速度（Ｖｓｃｒｏｌｌ）と窓に垂直な速度（Ｖｃｌｉｃｋ）を次の式のように計算することができる。
【００５５】
Ｖｓｃｒｏｌｌ＝（１／２）√２（Ｓｉｇｎ１−Ｓｉｇｎ２）
Ｖｃｌｉｃｋ＝（１／２）√２（Ｓｉｇｎ１＋Ｓｉｇｎ２）
図１１は、移動可能平面において用いられるスクロール及びクリック装置９０の実施形態を示しており、その装置はただ１つの光センサユニットを有する。単一センサユニットは、入力装置の窓７８においてダイオードレーザからの測定ビームを収束するためにダイオードレーザ、フォトダイオード（モニタダイオード）アセンブリ９２及びレンズ９４を有する。モニタダイオードは、レーザ駆動電流を制御し、モニタ出力信号を処理する電気回路９８に接続されている。参照番号１００は、携帯電話のメニューのような入力装置の外部お装置の機能を制御するためのインタフェース又はこの回路の出力信号を示している。測定ビームの主光線が鋭角に窓に入射するとき、それは、スクロール方向Ｘ及びクリック方向Ｚの両方に成分を有する。スクロール移動及びクリック移動は両方共、レーザキャビティにおいて反射して戻る測定ビーム放射における変化をもたらす。そのような変化をもたらすのがスクロール移動であるか又はクリック移動であるかを決定するために、所定の時間の期間の間、指が置かれているか置かれていたかどうかが明らかにされる。これが肯定される場合、クリック移動が実行されたと結論付けられる。それ故、そのような移動は、窓の方に指のＺ方向への早く移動すること、指が窓に触れること及び窓から指を素早く離すことを有する。
【００５６】
上記のように、窓における指の動きによるレーザ放射変調の周波数は、環境に、例えば、数ｋＨｚ乃至１ＭＨｚのオーダーに依存する。指が窓に置かれている場合、レーザ放射は又、スクロール周波数より著しく低い周波数において変調される。このような低周波数変調は、図１０における参照番号１０２により表されている付加検出器（フォトダイオード）により検出されることができ、その付加検出器は、変調された放射線の一部を受けるように配置されている。フォトダイオード１０２に入射する放射線量は、測定ビームの経路において、ビームスプリッタ（図示せず）、例えば、部分反射ミラーを配置することにより設定されることが可能である。このようなビームスプリッタは、付加フォトダイオードの方に、測定ビーム放射の一定の一部を反射する。付加フォトダイオードは、レーザ駆動及び信号処理回路１００に結合されている。この回路は、それ故、クリック移動がなされたか又はそうでないかを、従って、測定される動きがクリック移動か又はスクロール移動かを明らかにする。
【００５７】
又、図１２に示すように、低周波数放射線変調の発生をモニタダイオードにより検出することができる。この図は、ダイオードレーザの背面側において放出されるレーザ放射９７を受けるためのモニタダイオード１０６及びダイオードレーザ１０４を有するアセンブリ９２を示している。モニタダイオード信号Ｓｄの一部は、信号処理回路１００に低周波数成分Ｓｌのみを通過させるローパスフィルタ１０８に供給される。信号Ｓｄの残りは、回路９８に信号Ｓｈとして直接供給される。
【００５８】
又、この回路において、クリック移動がなされたか否か、即ち、低周波数の振幅変動が生じたか否か、それ故、測定された移動即ちＳｈの情報がクリック移動であるか又はスクロース移動であるかが明らかにされる。又、全体的な信号Ｓｄを回路９８に供給することが可能であり、この回路は信号Ｓｄから低周波数成分を分離する。
【００５９】
指が窓に置かれている時間の間であって、光電気帰還ループが存在し、そのループはダイオードレーザ及び装置の窓を包含し、それらの要素間で測定ビーム放射は、モニタダイオード及びレーザ駆動回路を往復して進む。レーザキャビティにおける結合レーザ放射の効果は、より小さいレーザ駆動電気回路において、同じ放射線量が放出されることである。指が窓のところにあるとき、例えば、当業者に周知の同様な回路又は図４の回路において、この駆動回路を測定することにより、そのような指があることが明らかにできるように、駆動回路は低減される。そのような測定の結果は、モニタダイオードを用いて測定された移動がクリック移動であるか又はスクロール移動であるかを決定することを可能にする。
【００６０】
パルス化されたダイオードレーザが用いられる場合、装置の窓に指があることは又、レーザ駆動電流周期の第１の半分及び第２の半分において生じる検出器信号におけるうねりの数をカウントすることにより明らかになる。図６及び７において説明したように、第１の半周期におけるうねりの数は、指が窓にある場合、第２の半周期におけるうねりの数に等しい。
【００６１】
上記の入力窓に指があることを検出するための方法の実施形態の各々は、冗長度を得るため、それ故、測定の信頼度を向上させるために、１つ又はそれ以上の他の実施形態と結合されることが可能である。これらの実施形態の各々は又、自己混合効果及びドップラシフトのために、レーザキャビティにおける変動を測定する方法の１つを結合させて用いられることが可能である。
【００６２】
図１３は、表示パネル１１２、マイクロフォン１１４、装置の窓１１６により表される光入力装置及びナンバーパッド１１８を有する携帯電話器の実施形態の平面図である。ナンバーパッドは単純化されたタイプのキーボードであり、少数のキーであって、例えば、ダイヤルキー１２２及び少数の他のキー１２０を有する。キーの数は、図１３に示す数より多いことが可能である。ナンバーパッドに代えて、携帯電話器は又、更に高機能であるキーパッドを有することが可能である。
【００６３】
光入力装置は、例えば、ＷＡＰプロトコル又はＩモードのインターネットプロトコル等の標準的プロトコルの備えた携帯電話に統合されるとき、有利である。そのようなプロトコルにより、インターネットのような世界規模の通信ネットワークに対する端末として、携帯電話を用いることができる。図１３に示すように、携帯電話のケース１２４の片側の表面１２６に光入力装置の窓１１６を埋め込むことができる。ナンバーパッドが収容されているこのケースの表面にこの窓を備えることが又、可能である。この窓は、好適には、図１３に示すように、凸表面である。これは、窓が埃及び油をためることなく、人間の指により容易に検出することができる有利点を有する。ナンバーパッド又はキーパッド１１８は光キーパッドである。
【００６４】
上で説明した装置の種類に関して本発明の効果を示すために、先ず、係属中の出願番号がＰＣＴ／ＩＢ０２／０１８５９である国際公開第ＩＢ０２／０１８５９号パンフレットに記載されている光キーパッドについて、簡単に説明する。
【００６５】
図１４は、図１３のラインＩＩ−ＩＩ´も沿った断面図である。表示部１１２は、２つの基板１３０、１３２の間に備えられた液晶材料（図示せず）の層を有する液晶表示部であることが可能である。この実施形態において、表示部は、キーの位置において凹部１３６を有する、透明な支持部（基板）１３４に位置付けられている。基板１３４は、例えば、透明なプラスチックから成り、少なくとも１つの光源と検出器のための空間及びライトガイド部を有する。
【００６６】
図１５の平面図において、キーボードのライトガイド部１４０（以下、キーボードライトガイドという）は矩形ＡＢＣＤにおいて位置付けられている。キーボードライトガイドのＡＤ側において、更なるライトガイドが備えられている。このライトガイド（以下、ソースライトガイドという）は、例えば、基板の位置４２に配置されているＬＥＤ等の光源からの放射線を受ける。同様のソースライトガイド１４４´は、基板の位置４２´に配置されている第２光源からの放射線を受けるために、キーボードライトガイドのＡＢ側に配置されている。
【００６７】
キーボードライトガイド１４０が構築され、例えば、ソース光ガイドからの光が、Ｙ方向における光路５４及びＸ方向における光路１５２の位置のみにおいてキーボードに結合されるように、突き出ている要素を備えている。図１４に示しているように、光路１５２が光路１５４と交差する位置において、窪みがある。キーボードライトガイド１４０のＢＣ側に沿って、更なるライトガイド１４６が備えられている。このライトガイド（以下、検出器ライトガイドという）は、キーボードライトガイドから放射線を受け、光検出器であって、例えば、基板１３４の位置１４８に備えられたフォトダイオードにこの放射線をトランスポートする。同様の検出器ライトガイド１４６´を、後者のガイドから基板における位置１４８´に備えられている光検出器に放射線をトランスポートするために、キーボードライトガイド１４０のＣＤ側に備えることが可能である。検出器ライトガイドへのキーボードライトガイドからの放射線の結合を改善するために、後者は突き出ている要素を備えることが可能である。
【００６８】
キー１２２が押されるとき、キーはキーボードライトガイド及びキーの位置１３６において交差する光路の方に移動する。そのようなキーは、これらの光路に沿って進む光を、部分的に又は全体的に、反射する。その結果、位置１４８及び１４８´において光検出器のより受けられた放射線量は、これらの検出器の出力信号が変化するように、変化する。ソースライトガイドが関連する光源により一方側から照射されるとき、キーボードライトガイドに結合される放射線の強度は、光源の位置１４２及び１４２´からの光路１５２及び１５４の距離それぞれの増加と共に減少する。それ故、特定のキーを押すことにより生じる検出器出力信号の振幅における変化は、光源からこのキーまでの距離に依存する。
【００６９】
検出器又はフォトダイオードの出力信号、測定のために電気回路に供給され、必要に応じて、増幅の後、光路１５２及び光路１５４の両方に対するこれらの信号の変化は、それ故、ボードのどのキーが押されたかを判定することを可能にする。
【００７０】
キーボードライトガイドに押されたキーの位置は、放射線を反射するそれらの能力を改善するために反射材料を備えることが可能である。
【００７１】
光源（ＬＥＤ）はパルス化された光源であることが可能である。
【００７２】
位置１４８及び１４８´におけるフォトダイオードに代えて、測定される、キーボードライトガイドからの放射線は又、例えば、リフレクタ又は他の工学的構成要素により、他の位置に案内されることができる。例えば、表示部１１２が薄膜トランジスタのマトリクスにより制御される場合、このマトリクスは、キーボードからの放射線を測定するために付加トランジスタを用いて拡張されることが可能である。このオプションは、図１４における基板の代わりに、基板１３４を表示基板として用いるとき、魅力的である。必要の場合には、付加トランジスタの設計は、それらの特別な機能に対して最適化される。
【００７３】
光源からであって、異なるＹ光路１５４に異なる強度を有する放射線部分を結合するために、ソースライトガイド１４４は、図１６に示すように、厚みが減少することが可能である。光源（ＬＥＤ）１６０からのビームの一部１６５は、光路においてキーの方にソースライトガイド１４４の上側のスキューによりＹ光路１５４へのビームとして反射される。キーが下に押されるとき、その反射部分は、検出器ライトガイド１４６´の方へのビーム１６５ＩＩとして放射線を部分的に反射する。このライトガイドの左側のスキューは、検出器１６２の方へのビーム１６５ＩＩＩとして放射線を反射する。測定の信頼性を改善するために又、ビーム１６５ＩＶとして、反射部分をキーにより通過された放射線を測定することができる。このビームは、第２検出器１６２´の方に検出器ライトガイドのスキュー表面により反射される。同様に、キーを押し下げられる状態は、放射線源１６０´、ソースライトガイド１４４´、検出器ライトガイド１４６及び検出器１６２´によりＸ光路を介して検出されることができる。この種の検出に対しては、光源１６０及び１６０´においては、交互にオン及びオフを切り換える必要がある。
【００７４】
キーの位置を連続して検出する必要はなく、１秒間にある回数だけそのような検出を実行することで十分である。
【００７５】
異なるＸ光路１５２及びＹ光路１５４に沿って送られる放射線ビームは、異なる強度によってのみ区別されることができるが、異なる周波数によっても又、区別されることができる。これは、ソースライトガイド１４４、１４４´とキーボードライトガイド１４０との間にカラーフィルタ１７０を備えることにより実現される。このカラーフィルタは、その長さ方向に亘って、例えば、（赤外）赤から（紫外）紫まで色が変わるように示している。検出器ブランチにおいては又、色の識別がなされなければならない。特に、ソースライトガイドの反射表面に特定の構造及び／又は形状を与えることにより、異なるＸ光路及びＹ光路に入射する放射ビームの強度を設定するための幾つかの可能性がある。
【００７６】
本発明に従って、図１３乃至１６に示しているキーボード又は他のタイプのキーボード若しくは光ナンバーパッドの設計を、キーボード及び光入力装置を統合することにより著しく単純化することができる。キーの状態を決定するためのビームがダイオードレーザにより供給され、入力装置の検出器により測定されるとき、キーボード自体は、放射線源及び検出器を、もはや有する必要はない。押されたキーの位置が図１３乃至１６において説明された方法と異なる方法で測定されるため、特定の構成及び検出器ライトガイド１４６、１４６´を有するソースライトガイド１４４、１４４´は、もはや必要とされない。又、検出器１４８、１４８´の出力新のグを処理するための電気回路は、押されたキーの位置に関する情報が入力装置の出力信号からもたらされるために、もはや必要とされない。このように、光キーボードに対して著しく、空間及びコストが節約されることとなる。これは又、他のタイプの光キーボードに対しても有効である。更に、キーの位置に沿って測定ビームを案内することは、ダイオードレーザと測定される対象との間の距離が実質的に
増加し、その結果、入力装置の正確度及び信頼性が向上することを意味する。光キーボード及び光入力装置の統合は、それ故、キーボードに対してばかりでなく、入力装置に対しても有利点を提供する。
【００７７】
図１７は、入力装置が統合された光キーボードの第１実施形態を示している。光入力装置は、ダイオードレーザ、光ダイオードアセンブリ１８２及び装置の窓１８６を有する。アセンブリ１８２は、ダイオードレーザにより放出される測定ビーム１８４がライトガイド１４０を通って伝搬するように、キーボードライトガイド１４０において備えられている。アセンブリ１５２は又、測定ビームをコリメートするレンズ手段（図示せず）を有することが可能である。装置の窓１８６の前に、レンズ手段（図示せず）を、装置の窓に測定ビームを収束するために測定ビーム経路に備えることが可能である。測定ビームは、窓に到達する前に、ミラー１９０乃至１９５により、全てのキーの位置に沿って案内される。
【００７８】
窓１８６において指の対象のスクロール移動が、図１乃至８において説明した方法と同じ方法で測定される。図１７の実施形態において、単一のセンサユニットは又、クリック移動を測定する。上記のように、装置の窓に指が一次的に存在することを、それ故、クリック移動がなされたかどうかを検出するために、レーザ駆動電流における変化、検出器信号における低周波数変調の発生等のような付加情報が用いられる。キーが押されたかどうか又はどのキーが押されたかの判定は、図６に示すうねりについてなされ、そのうねりは、指の動きに関係しないレーザキャビティに戻る測定放射線の反射によりもたらされる。従来、０次のうねりと呼ばれることがある、これらのうねりは、前方スクロール移動及び後方スクロール移動を識別するために用いられてきた。そのために、０次のうねりは、動きの方向に依存して、スクロール移動によりもたらされるうねりから減算されるか又はそれに加算される。本発明に従って、検出器出力信号の０次のうねりの第２の使用をなすことができる。キーは、光散乱表面又は逆反射表面を備え、キーが押されたとき、キーボードの光の範囲は、レーザキャビティに測定放射線を、それぞれ、案内し、散乱し、反射する。０次のうねりの数はダイオードレーザと散乱が起こる位置との間の距離に依存するため、押されたキーの位置、それ故、このキーの数を、０次のうねりの数をカウントすることにより決定することができる。上記のように、入力装置において、前方の移動及び後方の移動を区別するためにうねりがカウントされ、どのキーが押されたかを判定するためには、付加手段は必要ない。検出器の信号のうねりを評価するソフトウェアのみが適合される必要があり、それは、当業者にとって簡単な作業である。
【００７９】
動きが測定されるべき対象又は指は、レーザキャビティから最も遠い散乱又は反射表面であり、ここでは、レーザキャビティからかなり大きくはなれた距離のところに置かれる。これは、指があることによりもたらされる０次のうねりの数が著しく増加するという非常な有利点を提供し、このことは、上方又は下方へのスクロール移動の認識を非常に容易にする。このように、統合された入力装置及び光キーボードのスクロール信号の品質及び信頼性は、入力装置自体のそれらに比べて、著しく向上する。
【００８０】
スクロール／クリック信号に関しては、０次のうねりの数はいずれの押されたキーによりもたらされるうねりの数より大きく、指の動きによりもたらされた信号は、押されたキーによりもたらされた信号とは容易に区別されることができる。
【００８１】
図１８は、統合された入力装置を備えた光きいーボードの実施形態２００を示しており、その光キーボードは、２つのダイオードレーザ２０２、２０４と関連するフォトダイオード（図示せず）とを有する。入力装置は、１つの軸又は２つの軸に沿ってクリック移動及びスクロール移動を測定するために用いられる。キー１２５は、ここでは、２つの群に分類される。第１群のキー、即ち、図１８の下方の群の状態は、ここでは、ダイオードレーザ２０２および関連する検出器により測定される。このダイオードレーザからの測定ビーム２０６は、ミラー２１０及び２１２により第１群のキーの位置に沿って案内され、次いで、ミラー２１４及び２１６により装置の窓１８６に導かれる。ダイオードレーザ２０４及び関連する検出器は、第２のキーの群、即ち、図１８における上方の群のキーの状態を測定するために用いられる。測定ビームは、ミラー２１８及び２２０によりこれらのキーの位置に沿って案内され、次いで、ミラー２２２及び２２４により装置の窓に導かれる。この実施形態においては、押されたキーの位置は、測定ビームのどの１つに対して、放射線経路が遮断されたかを判定し、この測定ビームに関連する検出器信号における０次のうねりの数を測定することにより、得られる。
【００８２】
図１９は、統合された光入力装置を備えた光キーボードの実施形態２３０を示しており、その光キーボードは、３つのダイオードレーザと関連する光検出器（図示せず）とを有する。キー１２５は、ここでは、３つの平行は群に分類されている。ダイオードレーザは、測定ビーム２３８、２３９及び２４０が第１（左側）群、第２（中央）群及び第３（右側）群それぞれのキーの位置を通るように、各々の群に関して配列されている。測定ビーム２３９は、装置の窓１８６に直接入射し、測定ビーム２３８及び測定ビーム２４０は、ミラー２４４及びミラー２４６それぞれによりこの窓に導かれる。図１８の実施形態におけるように、押されたキーの位置は、測定ビームのどの１つに対して、放射線経路が遮断されたかを判定し、この測定ビームに関連する検出器信号における０次のうねりの数を測定することにより、得られる。この測定ビーム２３８、２３９及び２４０を、Ｘ方向におけるスクロール移動、Ｙ方向におけるスクロール移動及びＺ方向におけるクリック移動それぞれを測定するために用いることができる。例えば、移動の１つが測定される信頼性を向上させるように、付加情報を得るための第３測定ビームを用い、スクロール移動及びクリック移動の両方を測定するために、１つ又は２つの測定ビームを用いることが又、可能である。
【００８３】
本発明は、携帯電話器について説明してきたが、本発明は幾つかの他の装置であって、特に、光入力装置および光キーボードを有する小さいバッテリにより電力供給される装置において使用されることができる。そのような装置の例としては、携帯電話器と同じ又はそれと類似する機能を有する無線電話器がある。無線電話器２５０について、図２０に示している。この装置は、ベースステーション２５２を有する。このベースステーションは、例えば、ベースステーションから１００ｍ以下の半径の領域内で用いることができるモバイル装置２５４及びケーブルネットワーク又は電話器に接続される。モバイル装置２５４は、光キーボード２５６と表示装置２５８とを有する。携帯電話器の場合のように、モバイル装置２５４は、インターネットへのアクセスのためにＩモードプロトコル又はＷＡＰプロトコルを備えることが可能であり、光入力装置２６０を備えることができる。窓のみが示されているこの入力装置は、上記のように、光キーボードを統合することができる。装置の窓は又、装置２５４の側面に備えられることが可能である。携帯電話器のように、モバイル装置２５４は、無線電話器における本発明の実施が携帯電話器と同じ有利点を提供するように、小さく、軽量である必要がある。
【００８４】
本発明は又、図２１に示す実施形態であって、ラップトップ型コンピュータ又はノート型コンピュータとして周知のポータブルコンピュータにおいて用いられることが可能である。ノート型コンピュータは、基本部分２７２とＬＣＤ表示装置２７６を備えたカバー部分２７４とを有する。基本部分は、種々のコンピュータモジュールと光キーボード２７８とを収容している。このキーボードにおいて、光入力装置２８０が備えられ、従来のマウスパッドで置き換えることが可能である。入力装置は、従来のマウスパッドの位置又は他の用意に利用可能な位置に備えられることが可能である。光キーボード及び光入力装置は、上記のように、携帯電話器のために統合される。
【００８５】
可搬型コンピュータ、例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）として周知のタイプは、ノート型コンピュータの更に小さいバージョンである。そのような可搬型コンピュータは又、ノート型コンピュータに関して上で述べたような、光入力装置および他の光装置を備えることが可能である。更に、可搬型コンピュータは、ノート型コンピュータより軽い重さであり、小さいサイズであり、消費エネルギーが少ない必要があるため、可搬型コンピュータにおいて本発明を使用することにより、更に有利点を提供されることができる。
【００８６】
本発明は又、小さいサイズのゲーム用コンピュータに用いられることが可能である。
【００８７】
図２２は、従来のトラックボールマウスの代わりに光入力装置が用いられているデスクトップ型コンピュータ２９０を示している。この構成は、キーボードケース２９２、コンピュータボックス２９４及びモニタ２９６を有する。モニタは、その図に示すような、支持部２９８に固定されたフラット型ＬＣＤモニタ、又はＣＲＴモニタであることが可能である。装置の窓のみが示されている光入力装置３０２は、キーボードケース２９２に備えられている。本発明に従って、キーボード３００は光キーボードであり、入力装置３０２は、上記のように、キーボードに統合されている。
【００８８】
本発明は又、従来のテレビ受像機の構成３１０において使用されるリモート制御ユニット３２０で用いられることができ、そのテレビ受像機は、受信器と、表示部３１４を備えた表示装置と、スピーカ３１６とを有する。その構成は、例えば、インターネット通信に対して適切な装置を構築するために、セットトップボックス３１８を備える。このセットトップボックスは、電話回線又はケーブルネットワークによりインターネットへのアクセスを提供し、インターネットの情報を表示するために、テレビ受像機により処理することができる信号にインターネットから受信した信号を変換する。インターネットテレビのユーザはインターネットの指令のための入力装置を手元に備える必要があるため、この入力装置３２４はリモート制御ユニット３２０に統合される必要がある。リモート制御のナンバーパッド又はキーボード３２２は光キーボードであり、本発明に従って、光入力装置は、上記の方法で、キーボードと統合されている。
【００８９】
一般に、本発明は、光入力装置と光キーボードとを備えているいずれの装置において用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１ａ】自己混合効果を用いる周知の光入力装置の実施形態であって、それにより本発明を実行することができる、実施形態の断面図である。
【図１ｂ】この装置の平面図である。
【図２】この入力装置の測定原理を示す図である。
【図３】装置と対象の動きそれぞれに対する関数として、光の周波数及びレーザキャビティの利得の変動を示す図である。
【図４】この変動を測定する方法を示す図である。
【図５】光帰還を伴うレーザの温度の関数としてレーザの波長の変動を示す図である。
【図６】レーザに対して周期的に変化する駆動電流を使用する効果を示す図である。
【図７】動きの方向をどのように検出するかを示す図である。
【図８】３つの測定軸を有する光入力装置を示す図である。
【図９】２つのセンサユニットを有するスクロール及びクリック入力装置の実施形態を示す図である。
【図１０】２つのセンサユニットを有するスクロール及びクリック入力装置の実施形態を示す図である。
【図１１】１つのセンサユニットを有するスクロール及びクリック入力装置の実施形態を示す図である。この入力装置の測定原理を示す図である。
【図１２】１つのセンサユニットを有するスクロール及びクリック入力装置の実施形態を示す図である。
【図１３】光キーボードを有する携帯電話器の平面図である。
【図１４】この携帯電話器の断面図である。
【図１５】この携帯電話器におけるライトガイドの実施形態の平面図である。
【図１６】これらのライトガイドの他の実施形態の平面図である。
【図１７】１つのセンサユニットを有する光入力装置と統合された光キーボードの実施形態を示す図である。
【図１８】２つのセンサユニットを有する光入力装置と統合された光キーボードの実施形態を示す図である。
【図１９】３つのセンサユニットを有する光入力装置と統合された光キーボードの実施形態を示す図である。
【図２０】光入力装置と統合された光キーボードを備えた無線電話器を示す図である。
【図２１】光入力装置と統合された光キーボードを備えたラップトップコンピュータを示す図である。
【図２２】光入力装置と統合された光キーボードを備えたデスクトップコンピュータを示す図である。
【図２１】光入力装置と統合された光キーボードを備えたリモート制御器を示す図である。
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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