(57)【要約】  物体（１５）、例えば指の運動を測定するための光学入力装置は、測定ビーム（１３）をダイオードレーザ（３）から物体（１５）へ、及び物体（１５）により反射された放射を検出器へ透過させるための透明な窓（１２）が設けられた外被に収容され、レーザダイオードの自己混合効果により起こされるレーザキャビティの動作の変化は、物体の運動の程度及び方向を示す。入射角（α）及び透明な窓（１２）の屈折率ｎｌｅｎｓは、物体（１５）がこの窓に接触しない場合、少なくともかなりの割合の測定ビーム（１３）が透明な窓（１２）により実質的に全内反射されるように選択される。レーザポインティング機能を提供するため、又はメッセージ若しくは画像の投影を可能にするために、少なくとも一部の測定ビームが直接第２の透明な窓（３６）に指向される装置もまた記載される。
2007535065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体及びセンサの相対的な運動を測定するための相対運動センサであって、該センサは、透明な窓と、物体が該透明な窓の表面に接触している場合に、測定ビームを発生してこの測定ビームによって該透明な窓を通じて前記物体を照明するための、レーザキャビティを有する少なくとも１つのレーザとを有し、前記物体により反射された前記測定ビームの放射の少なくともいくらかは、前記レーザキャビティに再入射し、さらに、装置は、前記レーザキャビティに再入射する反射された測定ビーム放射と、前記レーザキャビティ内の光波との干渉によって生じる前記レーザキャビティの動作の変化を測定するための測定手段を有し、前記測定ビームの前記透明な窓への入射角及び／又は前記透明な窓の屈折率は、該窓に接触する物体がない場合に、前記透明な窓に入射する前記測定ビーム放射の少なくともかなりの割合が該窓によって実質的に全内反射される、ようになっている、相対運動センサ。
【請求項２】
前記透明な窓に入射する前記測定ビームの少なくとも５０％が、該窓に接触する物体がない場合に、該窓によって実質的に全体的に内部に反射される、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記透明な窓に入射する前記測定ビーム放射の少なくとも９０％が、該窓に接触する物体がない場合に、該窓によって実質的に内部に反射される、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記透明な窓への前記測定ビームの前記入射角（α）が、ｓｉｎ（α）＞１／ｎｌｅｎｓ（ただし、ｎｌｅｎｓは透明な窓の屈折率）であるようになっている、請求項１乃至３の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項５】
前記透明な窓への前記測定ビームの前記入射角が、前記透明な窓に対する前記レーザの位置によって少なくとも部分的に設定される、請求項１乃至４の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項６】
前記透明な窓への前記測定ビームの前記入射角が、前記測定ビームの放射の経路に位置された１以上の反射要素によって少なくとも部分的に制御される、請求項１乃至５の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項７】
前記１以上の反射要素が少なくとも１つの鏡を有する、請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
前記透明な窓への前記測定ビームの前記入射角が、前記測定ビームの放射経路に位置された１以上の屈折要素によって少なくとも部分的に制御される、請求項１乃至７の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項９】
前記透明な窓への前記測定ビームの前記入射角が、前記測定ビームの放射経路に位置された１以上の回折要素によって少なくとも部分的に制御される、請求項１乃至８の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記１以上の回折要素が少なくとも１つの回折格子を有する、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記透明な窓への前記測定ビームの前記入射角が、前記測定ビームの放射経路に位置された１以上の導波要素によって少なくとも部分的に制御される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記１以上の導波要素が、少なくとも１つのフォーカス回折格子カップラを有する、請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
さらに、アクション面において前記測定ビームを集束するための光学手段であって、前記透明な窓の上部表面が、前記透明な窓の上面におけるアクション面において、２つの相互に垂直な向きの少なくとも１つに凸である光学手段を有する、請求項１乃至１２の何れか一項に記載のセンサ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載のセンサを含む光学入力装置。
【請求項１５】
物体及びセンサの相対的な運動を測定する方法であり、該センサが、透明な窓と、前記物体が前記透明な窓の表面に接触する場合に、測定ビームを発生させ、前記透明な窓を通じて該ビームで物体を照明するための、レーザキャビティを有する少なくとも１つのレーザとを有し、前記物体に反射された測定ビーム放射の少なくともいくらかは、前記レーザキャビティに再入射する方法であって、前記レーザキャビティに再入射する反射された測定ビーム放射と、前記キャビティ内の光波との干渉によって起こされる前記レーザキャビティの動作の変化を測定するための手段を有し、前記透明な窓における前記測定ビームの前記入射角及び／又は前記透明な窓の屈折率は、少なくともかなりの割合の前記透明な窓に入射する前記測定ビーム放射が、該窓に接触する物体がない場合に、該窓により実質的に全内反射されるようになっている方法。
【請求項１６】
物体が前記透明な窓の上部表面に接触する場合、前記透明な窓を通じて物体を照明するための測定ビームを発生させるように、レーザキャビティを有するレーザを透明な窓の内部表面に対して配設するステップを有し、前記物体により反射された前記測定ビーム放射の少なくともいくらかが、前記レーザキャビティに再入射する方法であって、さらに、前記レーザキャビティに再入射する反射された測定ビーム放射と、前記レーザキャビティ内の光波との干渉によって起こされる前記レーザキャビティの動作の変化を測定するための測定手段を提供するステップと、前記透明な窓の前記内部表面に入射する前記測定ビーム放射の少なくともかなりの割合が、該窓に接触する物体がない場合に、該窓により実質的に全内反射されるように、前記透明な窓における前記測定ビームの入射角及び／又は前記透明な窓の屈折率を選択するステップとを有する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載のセンサを製造する方法。
【請求項１７】
物体とセンサとの相対的な運動を測定するための相対運動センサであって、該センサが第１の透明な窓と、測定ビームを発生させ、前記第１の透明な窓を通じて該ビームにより物体を照明するための、レーザキャビティを有する少なくとも１つのレーザとを有し、前記物体に反射された前記測定ビーム放射の少なくともいくらかは、前記レーザキャビティに再入射し、さらに、前記レーザキャビティに再入射する反射された測定ビーム放射と、前記レーザキャビティにおける光波との干渉によって生じる前記レーザキャビティの動作の変化を測定するための測定手段を有するセンサを有する携帯用光学装置であって、さらに、第２の透明な窓と、前記測定ビームの少なくとも一部が、前記第２の透明な窓を通じて前記装置から出力されるための手段を有する携帯用光学装置。
【請求項１８】
さらに、前記測定ビームのいくらかを前記第１の透明な窓に指向し、前記測定ビームのいくらかを前記第２の透明な窓に指向するためのビーム分割手段を有する、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の透明な窓から反射された前記レーザから放出された放射の少なくとも一部が、前記第２の透明な窓を通じて出力するために該窓に指向される、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の透明な窓への前記測定ビームの入射角及び／又は前記第１の透明な窓の前記屈折率が、該窓に接触する物体がない場合に、該第１の透明な窓に入射する前記測定ビーム放射が該窓によって実質的に全内反射され、該全内反射に引き続き、前記測定ビームが前記第２の透明な窓に指向されるようになっている、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記測定ビームの前記少なくとも一部が、コリメータ手段を介して前記第２の透明な窓に指向され、前記第１の透明な窓による該ビームの反射が起きる、請求項１９又は請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１の透明な窓への前記測定ビームの前記入射角（α）が、ｓｉｎ（α）＞１／ｎｌｅｎｓ（ただし、ｎｌｅｎｓは前記第１の透明な窓の屈折率）であるようになっている、請求項１９乃至２１の何れか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記測定ビームが、赤外、青又は緑のレーザ光を有する、請求項１乃至２２の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体（例えばユーザの指）とセンサとの相対的な運動を測定するための、例えば光学入力装置に使用する相対運動センサに関する。該センサは、測定ビームを発生させ、これにより物体を照明するための、レーザキャビティを有する少なくとも１つのレーザを有し、物体により反射された測定ビーム放射の少なくともいくらかは、レーザキャビティに再入射し、レーザキャビティに再入射する反射された測定ビーム放射と、このキャビティ内の光波との干渉によって生じるレーザキャビティの動作の変化を測定するための測定手段が提供される。
【０００２】
本発明は、このようなセンサを製造する方法、このようなセンサを含む光学入力装置、及び物体とこのようなセンサとの相対的な運動を測定する方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
規定されたような相対運動センサを含む光学入力は、国際特許出願ＷＯ０２／３７４１０から知られており、ここでは、入力装置と物体（例えばヒトの指又は他の物体）との相対的な運動を測定するための方法を説明しており、この方法は、ダイオードレーザにおけるいわゆる自己混合効果を使用している。これは、ダイオードレーザによって放出され、該ダイオードレーザのキャビティに再入射する放射が、レーザのゲインの変化、したがってレーザから放出された放射の変化を誘起するという現象である。ダイオードレーザにより放出された放射は、例えば外部の物体（例えば指先）の上のプラスチックレンズを通じてフォーカスされる。光は散乱し、小さな部分がレーザのキャビティに再入射する。ここで、散乱される光は、キャビティ内の光とコヒーレントに混合し、レーザのゲイン及び周波数を変化させる。この自己混合は、指先のような物体の運動の方向及び速度を表すために、検出すると共に、変換することができる。
【０００４】
国際特許出願ＷＯ０２／３７４１０の光学入力装置は透明な窓を有し、この窓を通じて物体（例えばヒトの指）が照明される。ある状況下では、透明な窓とユーザの視線との間に物体がない場合、レーザ光の少なくともいくらかは、透明な窓を通じてユーザに対して可視であり、レーザ光は、ユーザの目に対して有害になり得ることが知られている、ということが理解されるだろう。それゆえ、透明な窓を通じてレーザ光が可視であることがユーザの目に有害になり得ることについてのユーザによる認知は、少なくともあり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記の問題を克服すると共に、ユーザを傷つける又はここで使用されるレーザ光がユーザに有害であるという認知をもたせる可能性が低い、相対運動センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によると、物体とセンサとの相対的な運動を測定するための相対運動センサが設けられ、該センサは、透明な窓と、測定ビームを発生させ、物体が透明な窓の表面に接触している場合には、透明な窓を通じて該ビームにより物体を照明するための、レーザキャビティを有する少なくとも１つのレーザとを有し、物体により反射された測定ビーム放射の少なくともいくらかは、レーザキャビティに再入射し、装置は、さらに、レーザキャビティに再入射する反射された測定ビーム放射と、レーザキャビティ内の光波との干渉によって生じるレーザキャビティの動作の変化を測定するための測定手段を有し、透明な窓における測定ビームの入射角及び／又は透明な窓の屈折率は、透明な窓に入射するかなりの割合の測定ビーム放射が、ここに接触する物体がなければ、ここで実質的に全体的に内部に反射されるようになっている。
【０００７】
本発明の第１の態様は、このようなセンサを含む光学的な入力装置、物体及びこのようなセンサの相対的な運動を測定する方法、透明な窓の内部表面に入射する測定ビーム放射のかなりの割合が、該窓に接触する物体がない場合、該窓によって実質的に全体的に内部に反射されるように、透明な窓における測定ビームの入射角及び／又は透明な窓の屈折率を選択するステップを含む、このようなセンサを製造する方法にも拡張する。
【０００８】
フォーカスされたビームが測定ビームとして使用される場合、この測定ビームは、フォーカスアクションのため、（有限の）範囲の角度で窓の表面に入射する、ということが理解されるだろう。したがって、この場合、測定ビームは、１より多くの光線により構成されるだろう。
【０００９】
有益なことに、測定ビーム、又はこのようなビームを構成する光線の少なくともかなりの割合の入射角及び／又は透明な窓の屈折率は、透明な窓に入射する放射の少なくとも５０％、より好ましくは９０％が該窓から反射されるように選択される。好ましい例となる実施例では、透明な窓に入射する測定ビームは、該窓に接触する物体がなければ、該窓によって実質的に全体的に内部に反射される。例えばもし透明な窓における測定ビームの入射角及び／又は透明な窓の屈折率が、例えば透明な窓に入射する放射の９０％以上が該窓で反射されて入射した放射の１０％未満だけが実際に通過することが可能であるように選択されるならば、実質的に同じ利得を達成することができるということが当業者により理解されるだろう。測定ビームがある範囲内の角の放射のたくさんの光線により構成されるこの場合には、（例えば）これらの角の１つ又は２つ以外全てが、透明な窓による個々の光線の実質的に全体的に内部の反射をもたらし、上記１つ又は２つの光線の既定のパーセンテージのみが透明な窓を通過することができ、この残りの部分もまた反射されるようになり得る。透明な窓の屈折率及び／又は入射角が、所望の結果を達成するように選択することができる態様は、当業者には明らかだろう。
【００１０】
好ましい実施例では、測定ビーム（α）の透明な窓の入射角は、ｓｉｎ（α）＞１／ｎｌｅｎｓであるようになっている。ただし、ｎｌｅｎｓは透明な窓の屈折率である。
【００１１】
透明な窓における測定ビーム（又は測定ビームを構成するかなりの割合の光線）の入射角は、透明な窓に対するレーザの位置及び／又はレーザ光が放出されるレーザの領域によって、少なくとも部分的に設定され得る。透明な窓における測定ビームの入射角は、測定ビームの放射経路に位置された鏡のような１以上の反射要素、測定ビームの放射経路に位置された１以上の屈折要素、測定ビームの放射経路に位置された１以上の回折格子のような回折要素、及び／又は、測定ビームの放射経路に位置された、フォーカス回折格子カップラ（focusing  grating  coupler）のような、１以上の導波要素によって、少なくとも部分的に制御され得る。
【００１２】
センサは、更に、測定ビーム（又は、該ビームを構成するかなりの割合の光線）をアクション面に収束するための光学手段を有し得、透明な窓の上部表面は、透明な窓の上部のアクション面において相互に垂直な２つの方向の少なくとも１つの方向に凸である。この特徴の利点は、もし窓が少なくとも１つの方向に凸の表面形状を有するならば、特に測定ビームが通過する中央部分において、清潔さを維持することができる。さらに、窓は、暗い中でもユーザによってより容易に見つけられるように、触れることができる。
【００１３】
本発明の他の目的は、特に携帯性を促進するために全体のユニットのサイズを小型化することが決定的な携帯用光学装置の場合に、他の目的のための相対運動センサに採用されたレーザ光を利用することである。
【００１４】
したがって、本発明の第２の態様によると、物体とセンサとの相対的な運動を測定するための相対運動センサであって、該センサが、第１の透明な窓と、測定ビームを発生させ、これにより透明な窓を通じて物体を照明するための、レーザキャビティを有する少なくとも１つのレーザとを有し、物体により反射された測定ビーム放射の少なくともいくらかは、レーザキャビティに再入射し、さらにレーザキャビティに再入射する測定されたビーム放射の干渉によって生じるレーザキャビティの動作の変化を測定するための測定手段を有する相対運動センサ、を有する携帯用光学装置であって、更に、第２の透明な窓と、測定ビームの少なくとも一部が、第２の透明な窓を通じて装置から出力される手段とを有する携帯用光学装置が設けられる。
【００１５】
第２の透明な窓を通じて出力される光は、例えば、レーザポインティング機能を提供し、又はビームの回折パターンを用いて前記装置からメッセージ若しくは画像の投影を可能にし得る。
【００１６】
該装置は、測定ビームのいくらかを第１の透明な窓に指向し、測定ビームのいくらかを第２の透明な窓に指向するためのビーム分割手段を有し得る。
【００１７】
代替として、第１の透明な窓に反射された測定ビームの少なくとも一部は、第２の透明な窓を通じて出力するために該第２の透明な窓に指向され得る。第１の透明な窓における測定ビームの入射角、及び／又は前記第１の透明な窓の屈折率は、第１の透明な窓に入射する測定ビーム放射が、ここで接触する物体がなければ、該窓により実質的に全体的に内部で反射されるようになり得、全内反射の後、測定ビームは、第２の透明な窓に指向される。測定ビームの少なくとも一部は、第１の透明な窓による該ビームの反射の後、コリメータ手段を介して第２の透明な窓に指向され得る。一実施例では、測定ビームの第１の透明な窓における入射角αが、上記の第１の透明な窓による測定ビームの実質的な全内反射をもたらすように、有益にはｓｉｎ（α）＞１／ｎｌｅｎｓであるようになっている。ただし、ｎｌｅｎｓは第１の透明な窓の屈折率である。
【００１８】
測定ビームは、赤外レーザ光を有し得、若しくはレーザポインティング機能の視覚的な効果を高めるために例えば、青又は緑のレーザ光を有し得る。
【００１９】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明された実施例から明らかであり、該実施例を参照することで明らかにされるだろう。
【００２０】
本発明の実施例は、例のみによって、添付の図を参照して説明されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）タイプのレーザであり得るダイオードレーザ及び検出器、例えばフォトダイオードのための担体であるベースプレート１を下側に有する、光学入力装置の図式的な断面である。図１ａでは、１つのダイオードレーザ３及びこれに関連付けられたフォトダイオードのみが可視であるが、通常少なくとも第２ダイオードレーザ５及び関連付けられた検出器６が、図面の図１ｂに示されるようにベースプレート１上に設けられる。ダイオードレーザ３，５は、レーザ又は測定ビーム１３及び１７をそれぞれ放出する。上側には、外部の物体１５、例えばヒトの指先が横切って移動される、透明な窓（例えばプラスチックレンズ）１２が、装置に設けられる。レンズ１０、例えば平凸レンズは、ダイオードレーザと窓との間に配設される。このレンズは、レーザビーム１３，１７を透明な窓の上面又は上面付近にフォーカスする。もし、物体１５がこの位置にあれば、この物体は、ビーム１３，１７を散乱する。ビーム１３，１７の放射の一部は、照明ビーム１３，１７の方向に散乱され、この部分は、レンズ１０によりダイオードレーザ３，５の放出面に集束され、このレーザのキャビティに再入射する。キャビティに再入射する放射は、レーザのゲインの変化を誘起し、したがって、レーザにより放出された放射の変化を誘起する。また、この現象は、ダイオードレーザにおけるいわゆる自己混合効果として、以下に示されるだろう。
【００２２】
指及び入力装置は、運動の方向がレーザビームの方向の成分をもつように相対的に移動される。指及び入力装置の運動中に、物体により散乱された放射は、ドップラー効果のため、物体を照明する放射の周波数とは異なる周波数を得る。散乱された光の部分は、照明ビームを指にフォーカスするものと同じレンズによって、ダイオードレーザにフォーカスされる。散乱された放射のいくらかがレーザミラーを通じてレーザキャビティに入射するので、光の干渉がレーザ内で起こる。これは、レーザ及び放出された放射の特性の根本的な変化を生じさせる。自己カップリング効果により変化するパラメータは、レーザ放射の出力、周波数、ライン幅、及びレーザ閾値ゲインである。レーザキャビティにおける干渉の結果は、２つの放射周波数の差分に等しい周波数をもつ、これらのパラメータのジッタである。この差分は、指先の速度に比例する。したがって、指先の速度、及びこれを時間で積分することにより指先の変位を、上記のパラメータの１つの値を測定することにより決定することができる。
【００２３】
指先と入力装置との間の相対運動の結果としての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は、フォトダイオード４，６により検出することができ、該フォトダイオードは放射の変化を電気信号に変換し、この電気信号を処理するために電気回路１８，１９が設けられる。
【００２４】
本発明において採用される相対運動センサの原理及び相対運動を測定する方法は、国際特許出願ＷＯ０２／３７４１０においてより詳細に説明されており、以下ではさらに詳細な説明はなされない。
【００２５】
国際特許出願ＷＯ０２／３７４１０において説明された光学入力装置は、例えばコンパクトなレーザベースのスクロール装置又は内蔵の光学的なマイクロマウスとして、機械的に移動する部分なしで、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）などに採用され得る。しかしながら、現行の設計では、フォーカスされたコヒーレントなレーザビーム放射が、（透明な窓を通じて）装置の外被の外へ放射し得、（既知の装置に関しては典型的に１ｍＷ程度である）レーザ出力に依存するが、この放射は、ヒトの目に対する実際の潜在的な危険、又は非現実的な（ユーザ及び／又は関連する権威によって）「推定された」目に対する危険をつくりだす。
【００２６】
上で示されたように、本発明の第１の態様は、相対運動センサに関し、透明な窓における測定ビームの入射角及び／又は透明な窓の屈折率は、透明な窓に入射する測定ビームが、この窓に接触する物体がない場合この窓によって実質的に全体的に内部に反射されるようになっている。
【００２７】
これは、本発明のこの例となる実施例によって、図面の図２に概略的に示されたように、光が透明な窓にフォーカスされる角度を臨界角αより大きい値まで増加させることにより達成され得る。このような大きい入射角では、実質的な全内反射が（例えばプラスチックの）透明な窓１２の間のインターフェイスで起こり、窓１２が指先１５又は他の物体に接触していなければ、光が外被の外側に伝播することを防ぐだろう。指先１５又は他の物体が窓１２に触れた場合、皮膚組織の屈折率が窓の屈折率（ｎ〜1.4）に比較的近いため、この全内反射は、しなくなるだろう。言い換えると、透明な窓に接触する指先又は他の物体を導入することは、（窓／空気インターフェイスの屈折率と比較して）窓／指先インターフェイスの屈折率の変化により生じる、いわゆる漏れ全反射をつくり、その結果、指先が窓に接触すると光が依然として散乱し、検出可能な信号が依然として発生され、レーザ光が装置の外被から放出される潜在的な危険なしで、動作原理は変化しないままである。
【００２８】
装置からレーザ光が逃れるのを防ぐことに加えて、測定ビームの入射角を増大させることは、この設計を非常にコンパクトにすることを可能にするという更なる利点を有する。好ましい実施例では、透明な窓１２にあたる測定ビームの入射角αは、ｓｉｎ（α）＞１／ｎｌｅｎｓになるように設定される。ただし、ｎｌｅｎｓは第１の透明な窓の屈折率である。図面の図２に示された本発明の例となる実施例では、これは、測定ビーム１３の放射経路において、鏡２０及び屈折レンズ２２を設けることにより達成される。しかしながら、所望の効果を達成するための多くの異なる設計、例えば、ＺＥＭＡＸ（ＲＴＭ）などのような光学装置のメリット関数を最適化するための既知のソフトウェアを用いることで得られうる設計が可能であるということは、当業者には明らかだろう。
【００２９】
例えば、図面の図３に概略的に示された例となる装置では、鏡２０及び屈折レンズ２２の代わりに、レンズ表面２４ａ及び２４ｂを有する屈折レンズ２４のみが、ｓｉｎ（α）＞１／ｎｌｅｎｓにとなるような透明な窓１２における入射角αを有する測定ビーム１３をつくるために必要とされる。
【００３０】
図面の図４において概略的に示された本発明の例となる実施例では、回折格子又はフレネル構造は、所望の入射角を達成するために適切に位置され、図面の図５において概略的に示された本発明の例となる実施例では、フォーカス回折格子カップラ２８ａ，２８ｂをもつ平面導波路の形態の適切に位置された導波／回折要素は、所望の入射角を達成するために使用される。フォーカスカップラ２８ａ，２８ｂをもつ導波路の動作は、図面の図５ａで提供された詳細な図においてより明確に見ることができる。
【００３１】
上記の全ての場合では、使用されるレーザダイオードは、エッジ放出ダイオードであり、このことは、コンパクトな設計の供給にかなりつながっている。しかしながら、エッジ放出ダイオードの使用は、本発明に必須ではなく、測定ビームの所望の入射角を提供するために使用される光学手段が、採用された放射源のタイプにしたがって調整され得る。
【００３２】
全ての場合において、透明な窓１２の上部表面にとって、２つの相互に垂直な向きの少なくとも１つにおいて凹であることが、有益である。透明な窓が例えば平らであるという事象では、埃及び汚れの粒子が、窓の特に測定ビームが通過するべき中央部分に集まり得る。この埃及び汚れは、測定ビームに影響を与え、したがって測定結果に影響を与えることがあり得、このことは、明らかに望ましくない。さらに、少量の埃、汚れ又はグリースは、測定ビームの散乱を起こし、これにより全内反射を未決定にし、少量の光が窓を通過することを可能にし得る。国際特許出願ＷＯ０２／３７４１１においてより詳細に説明されるように、もし窓が少なくとも１つの方向に対して凸の表面形状を有するならば、特に測定ビームが通過するその中央部分において清潔さを維持することができる。
【００３３】
上記のように、本発明の第２の態様は、上記のタイプの相対運動センサを含む携帯用光学装置に関し、該装置は、さらに、第２の透明な窓と、レーザポインティング機能を提供するように、測定ビームの少なくとも一部が第２の透明な窓を通じて装置から出力されるための手段とを有する。
【００３４】
国際特許出願ＷＯ０２／３７４１０において記載された光学入力装置は、携帯電話、ＰＤＡなどにおいて、例えば機械的に動く部品なしのコンパクトなレーザベースのスクロール装置又は内蔵光学マイクロマウスとして採用され得る。本発明の第２の態様は、入力装置のための光源としてだけではなく、該光源から放出されたレーザ光の少なくとも一部が、（ほとんど）追加の製造コストなく、装置内にレーザポインティング機能を提供するために使用することができるような、光学入力装置のレーザダイオードの使用を提案する。
【００３５】
これは、光学入力装置レンズの側に組み込まれた、例えばプラスチックのカーブした光学表面で非散乱光（の部分）を軸に平行にすることにより、達成され得る。平行にされたレーザビームは、レーザポインティング機能として使用される、又はビームの回折パターンを用いてメッセージ又は画像を投影するために、例えば携帯電話などにおける別体の窓から放出され得る。
【００３６】
図面の図６を参照して、本発明の第２の態様の第１の例となる実施例では、レーザダイオード３から直接来る光が、ビーム分割手段３０により、光学入力装置のための測定ビーム１３と、（３４で）平行にされ、第２の透明な窓３６を通じて出力される他のビーム３２との２つのビームに分割され得る。
【００３７】
図面の図７を参照して、本発明の第２の態様の代替の例となる実施例において、測定ビームの入射角は、上で詳細に説明された本発明の第１の態様の場合と同様に、第１の透明な窓に接触する物体がなければ、測定ビームが第１の透明な窓により実質的に全内反射されるようになり得る。図２，３，４又は５を参照して、説明される設計の何れか１つ又は、当業者には明らかであろう他の代替の設計は、この効果を達成するために使用され得る。反射された測定ビームは、（例えば反射要素３８によって）第２の透明な窓３６に、この窓を通じて出力するために指向することができる。
【００３８】
一実施例では、赤外レーザが使用され得る。しかしながら、代替として所望であれば、赤、緑、青又は他の色のレーザダイオードが、視覚的効果を強めるために使用され得る。
【００３９】
好ましくは、所望するように、第２の透明な窓を通じた放射の出力を選択的に防ぐための手段（示されていない）が提供される。この最も簡素な形態では、このような手段は、第２の透明な窓からの放射経路を阻止するための、シャッター又は類似の機械的な手段を有し得る。他の実施例では、可変フォーカスレンズ又は（国際特許出願２００３／０６９３８０において記載されたような）「エレクトロウェッティング」レンズが採用され得、これによってレンズは、選択的に、光学入力装置機能をもたらすためにレーザをフォーカスするか、また例えばレーザポインティング機能を提供する又はビームにおける回折パターンを使用してメッセージ若しくは画像が投影されることを可能にするように、第２の透明な窓を通じて出力するための例えばコリメータレンズに前記レーザをフォーカスする。
【００４０】
上記の実施例は、本発明を制限するよりも説明するものであり、当業者は修正された請求項により規定されたような本発明の範囲から逸脱することなく、多くの代替の実施例を設計することが可能だろう、ということに留意されるべきである。請求項において括弧書きされた参照符号は、本請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。「有している」及び「有する」などの表記は、請求項又は明細書全体において列挙される以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素の単数の参照は、このような要素の複数の参照を排除せず、この逆もまた同様である。本発明は、いくつかの別個の要素を有するハードウェア及び適切にプログラムされたコンピュータによって実施され得る。いくつかの手段を列挙する装置の請求項では、これらの手段のいくつかは、ハードウェアの同一の部品によって実施され得る。ある測定が相互に異なる従属請求項において繰り返されるという単なる事実は、これらの測定の組み合わせを有利に使用することができないということを示すわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１ａ】図１ａは、本発明の例となる実施例による光学入力装置の動作原理を説明するための、国際特許出願ＷＯ０２／３７４１０で説明されたタイプの光学入力装置の概略的な断面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａの装置の平面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の例となる実施例による相対運動センサの概略的な断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の例となる実施例による相対運動センサの概略的な断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の例となる実施例による相対運動センサの概略的な断面図である。
【図５】図５は、本発明の第４の例となる実施例による相対運動センサの概略的な断面図である。
【図５ａ】図５ａは、図面の図５で説明された実施例に使用される平面の導波集束回折格子カップラの動作原理の概略的な透視図である。
【図６】図６は、本発明の第２の態様の第１の例となる実施例による、携帯用光学装置の概略的な断面図である。
【図７】図７は、本発明の第２の態様の第２の例となる実施例による、携帯用光学装置の概略的な断面図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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５ａ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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