(57)【要約】  例えば画像キャプチャ装置又はコンピュータ装置の可変機能を手動で選択的に制御及び／又はアクチュエートするための光学入力及び／又は制御装置であって、ダイオードレーザ（３）からの放射が収束される透明な窓（１２）を有する光学入力及び／又は制御装置である。物体、例えばユーザの指（１５）が窓（１２）を横切って移動するとき、指（１５）の移動により周波数がドップラーシフトされる散乱された放射の部分が、レーザキャビティに再入射する。レーザダイオード（３）の自己混合効果を用いて相対運動が測定される。この効果は、レーザ（３）により放出されてレーザキャビティに再入射する放射が、レーザのゲインの変化を誘起し、したがってレーザ（３）により放出された放射の変化を誘起する、という現象である。この変化は、放射の変化を電気信号に変換するフォトダイオード（４）によって検出することができ、この信号を処理する電気回路が提供される。
2007537510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の可変光学機能を有する画像キャプチャ装置であって、前記可変光学機能は、少なくとも１つの測定軸に沿った物体及び相対運動センサの相対的な運動を測定する該相対運動センサの形態の光学入力及び／又は制御装置によって選択的にアクチュエート及び／又は制御され、前記センサは、測定ビームを発生させると共に、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、前記装置は、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及び前記レーザキャビティ内の光波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測定手段と、前記変化を表す電気信号を供給する手段とを有し、前記可変光学機能が、前記物体及び前記センサの相対的な運動によって、選択的にアクチュエート及び／又は制御される、画像キャプチャ装置。
【請求項２】
前記光学入力及び／又は制御装置が可変焦点レンズの選択的な手動制御を可能にするように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記光学入力及び／又は制御装置が可変ズームレンズの選択的な手動制御を可能にするように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光学入力及び／又は制御装置がフィルタの選択的なスイッチングオン及びオフを可能にするように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１乃至３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記フィルタが赤外線フィルタを有する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの測定軸に沿う運動の方向が、前記レーザキャビティの動作の変化を表す信号の形状を決定することによって検出される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの測定軸に沿う運動の方向が、前記レーザキャビティに周期的に変化する電流を供給し、第１及び第２の測定信号を互いに比較することによって決定され、該第１及び第２の測定信号がそれぞれ交互の第１半周期及び第２半周期の間に発生される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記第１及び第２測定信号が互いに減算され得る、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記相対運動センサが、前記物体の表面に実質的に垂直な軸に沿う前記物体と前記センサとの単一の相対的な運動によってクリックアクションを決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１乃至８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記相対運動センサが、前記物体に平行な方向の、前記物体及び前記センサの相対的なスクロールアクションを決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１乃至８の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
１以上の相対運動センサが、前記物体表面に対して実質的に平行な第１の方向及び前記物体表面に対して実質的に垂直な第２の方向の前記物体及び前記センサの相対的な運動によってクリックアクションとスクロールアクションとの両方を決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記相対運動が、前記レーザキャビティのインピーダンスを測定することによって測定される、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記相対運動が、前記レーザ放射の強度を測定することによって測定される、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の画像キャプチャ装置を組み込む、携帯用遠隔通信装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の画像キャプチャ装置の１以上の光学的な機能を選択的にアクチュエート及び／又は制御する方法において、該方法は、少なくとも１つの測定軸に沿う、物体及び相対運動センサの相対的な運動を測定するステップであって、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、前記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が、前記レーザキャビティに再入射するようなステップを有し、該方法は、更に、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生じる前記レーザキャビティの動作の変化を測定するステップと、前記変化を表す電気信号を供給するステップと、前記物体と前記センサとの相対的な運動をもたらすことによって前記可変光学機能を選択的にアクチュエート及び／又は制御するステップとを有する方法。
【請求項１６】
光学入力装置を用いて１以上の機能を選択するための１以上の光学的なアクチュエーション手段を有する光学入力及び／又は制御装置であって、各アクチュエーション手段は、少なくとも１つの測定軸に沿う、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相対運動センサを有し、前記センサは、測定ビームを発生させると共に、該測定ビームにより前記ユーザの指を照明するための、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、前記物体によって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し、前記装置は、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と、前記変化を表す電気信号を供給するための手段とを有し、アクチュエーション可能な前記又は各光学的なアクチュエーション手段が、前記相対運動センサに対する前記ユーザの指の運動によって、類似の機械的なアクチュエーション手段のアクチュエーションをシミュレートする態様で、動作可能である光学入力及び／又は制御装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの測定軸に沿う前記運動の方向が、前記レーザキャビティの動作の変化を表す信号の形状を決定することによって検出され得る、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの測定軸に沿う前記運動の向きが、前記レーザキャビティに周期的に変化する電流を供給し、第１及び第２測定信号を互いに比較する（ただし第１及び第２測定信号は、それぞれ交互の第１半周期及び第２半周期の間に発生される）ことによって、決定されうる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２測定信号が互いに減算されうる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記相対運動センサが、物体表面に対して実質的に垂直な軸に沿う、前記ユーザの指と前記センサとの単一の相対的な運動によって、クリックアクションを決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１６乃至１９の何れか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記相対運動センサが、物体表面に対して平行な向きの、前記ユーザの指と前記センサとの相対的なスクロールアクションを決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１６乃至１９の何れか一項に記載の装置。
【請求項２２】
１以上の相対運動センサが、前記物体表面に実質的に平行な第１の向き及び前記物体表面に実質的に垂直な第２の向きの、前記ユーザの指と前記センサとの相対的な運動によって、クリックアクションとスクロールアクションとの両方を決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされる、請求項１６乃至２１の何れか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記相対運動が前記レーザキャビティのインピーダンスを測定することによって測定される、請求項１６乃至２２の何れか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記相対運動が前記レーザ放射の強度を測定することによって測定される、請求項１６乃至２２の何れか一項に記載の装置。
【請求項２５】
請求項１６乃至２４の何れか一項に記載の光学入力装置を用いて、１以上の機能を選択する方法であって、類似の機械的なアクチュエーション手段のアクチュエーションをシミュレートする態様で、相対運動センサに対してユーザの指を移動するステップを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な機能を選択的にアクチュエート及び／又は制御するための光学入力及び／又は制御装置に関し、該装置は、センサと物体との相対的な運動を測定する相対運動センサを含むタイプであり、該センサは、測定ビームを発生させ、これによって物体を照明するためのレーザキャビティをもつ少なくとも１つのレーザを有し、前記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、前記レーザキャビティに再入射し、該装置は、さらに、前記キャビティに再入射する反射された測定ビームの放射及び前記レーザキャビティにおける光波の干渉によって起きる前記レーザキャビティの動作の変化を測定する測定手段と、前記変化を示す電気信号を提供する手段とを有する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの相対運動センサは、例えば国際特許出願ＷＯ０２／３７４１０において開示され、ここではダイオードレーザからの放射が収束される透明な窓を有する光学入力装置が記載されている。物体、例えばユーザの指が窓を横切って移動すると、物体により散乱された放射の部分が（この放射の周波数は、物体の移動のため、ドップラーシフトされる）レーザキャビティに再入射する。入力装置及び物体の相対運動は、ダイオードレーザにおけるいわゆる自己混合効果を用いて測定される。これは、ダイオードレーザにより放出されて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を誘起し、したがってレーザにより放出される放射の変化を誘起するという現象である。この変化は、放射の変化を電気信号に変換するフォトダイオードにより検出することができ、この信号を処理する電気回路が設けられる。
【０００３】
上記の文書に記載された構成の特定の例となる実施例では、相対運動センサは、コンピュータのマウス又は従来の入力装置の機械的なトラックボール機能に対する、光学的な置き換えを提供するために使用され得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、選択的にアクチュエート及び制御可能な様々な機能のための、機械的な同等品よりもより信頼でき強固（ロバスト）である、光学入力及び／又は制御手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、１以上の可変光学機能を有する画像キャプチャ装置が設けられ、該可変光学機能は、少なくとも１つの測定軸に沿ってセンサ及び物体の相対的な運動を測定する相対運動センサの形態の光学入力及び／又は制御装置により、選択的にアクチュエート及び／又は制御され、該センサは、測定ビームを発生させて物体を照明するレーザキャビティを持つ少なくとも１つのレーザを有し、前記物体により反射された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、該装置はさらに、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起きる前記レーザキャビティの動作の変化を測定する測定手段と、前記変化を示す電気信号を提供する手段とを有し、前記可変光学機能は、前記センサ及び前記物体の相対的な運動により選択的にアクチュエートされ及び／又は制御される。
【０００６】
本発明の第１の態様は、上記で規定されたような画像キャプチャ装置の１以上の光学的な機能を選択的にアクチュエート及び／又は制御する手段にも拡張する。本発明の第１の態様はさらに、上記で規定された画像キャプチャ装置を組み込む携帯用遠隔通信装置にも拡張する。
【０００７】
好ましい実施例では、光学入力及び／又は制御装置は、可変焦点レンズの選択的な手動制御及び／又は赤外線フィルタなどのようなフィルタの選択的なスイッチオン及びオフを可能にするように構成及びコンフィギュレーションされる。
【０００８】
本発明の第２の態様によると、前記光学入力を用いて１以上の機能を選択する１以上の光学アクチュエーション手段を有する光学入力及び／又は制御装置が提供され、前記又は各アクチュエーション手段は、少なくとも１つの測定方向に沿ってセンサ及びユーザの指の相対的な運動を測定する相対運動センサを有し、センサは、測定ビームを発生させて前記ユーザの指を照明する（レーザキャビティをもつ）少なく１つのレーザを有し、前記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、前記レーザキャビティに再入射し、該装置は更に、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及び前記レーザキャビティ内の光波の干渉により起きる、前記レーザキャビティの動作の変化を測定する測定手段と、前記変化を示す電気信号を提供する手段とを有し、アクチュエーション可能な前記及び各光学アクチュエーション手段は、類似の機械アクチュエーション手段のアクチュエーションをシミュレートするような態様で、前記相対運動センサに対する前記ユーザの指の運動により動作可能である。
【０００９】
本発明の第２の態様は、上記で規定された光学入力装置を用いて、１以上の機能を選択する方法に拡張し、該方法は、類似した機械的アクチュエーション手段のアクチュエーションをシミュレートする態様で、相対運動センサに対するユーザの指を運動させるステップを有する。
【００１０】
一実施例では、装置は、好ましくは第１及び第２光学アクチュエーション手段を有し、該第１及び第２光学アクチュエーション手段は、機械的なクリックボタンと実質的に類似の態様で、指の表面に対して実質的に垂直な軸に沿ってセンサ及び指の単一の相対的な動きによるクリックアクションを決定し、これに応答するように個々に構成及びコンフィギュレーションされる。これら光学アクチュエーション手段は、機械的なスクロールホイールと実質的に類似の態様で、指の表面に実質的に平行な方向のセンサ及び指の動きによるスクロールアクションを決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされる。
【００１１】
第１及び第２の両方の態様では、少なくとも１つの測定軸に沿う運動の方向は、レーザキャビティの動作の変化を示す信号の形状を決定することによって検出され得る。代わりに、少なくとも１つの測定軸に沿う運動の方向は、レーザキャビティに周期的に変化する電流を供給し、第１及び第２の測定信号を互いに比較することによって、決定され得、この第１及び第２測定信号は、それぞれ交互の第１の半周期及び第２の半周期の間に発生される。好ましい実施例では、これらの第１及び第２測定信号は、お互いから減算され得る。
【００１２】
例となる一実施例では、相対運動センサは、物体の表面に対して実質的に垂直な軸に沿うセンサ及び物体の単一の相対的な動作によるクリックアクションを決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされ得る。別の実施例では、相対運動センサは、物体の表面に平行な方向に対するセンサ及び物体の相対的なスクロールアクションを決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされ得る。応用例により必要とされる場合、１以上の相対運動センサは、物体の表面に実質的に平行な第１の方向及び物体の表面に実質的に垂直な第２の方向に、物体及びセンサの相対的な運動によって、クリックアクションとスクロールアクションとの両方を決定し、これに応答するように構成及びコンフィギュレーションされ得る。
【００１３】
相対運動は、レーザキャビティのインピーダンス及び／又はレーザ放射の強度を測定することにより測定され得る。
【００１４】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載の実施例から明らかになり、実施例を参照することによって明らかにされるだろう。
【００１５】
本発明の実施例は、例にすぎないが、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】
【００１６】
画像キャプチャ装置を小型化し、携帯電話などのような様々な携帯用装置に組み込むことは、増加している。現在、比較的低い解像度（すなわちピクセル密度が例えば６４０×４８０ピクセル程度）を有する画像キャプチャ装置が使用されるので、その結果、フォーカス機能を設けることが実際には必要とされず、使用されるレンズが固定フォーカスレンズになる傾向にある。
【００１７】
しかしながら、ピクセル密度がメガピクセルの密度に増加すると、このような高いピクセル密度の十分な能力を利用するために何らかの形態のフォーカス機能を設けることが強く望まれるようになってきている。オートフォーカス機能が画像キャプチャ装置の分野でよく知られており、たいていの場合、この機能は、システムを自動的に再焦点合わせをするのに十分であり、通常手動で調整する必要はない。しかしながら、周囲の光の強度が弱い、コントラストが低い、又は逆光のもとである場合には、このタイプのオートフォーカス機能は、適切に作動せず、手動フォーカス機能を設ける必要がある。更に、もしズームレンズが提供されるならば、ズーム係数の手動調整が設けられる必要がある。
【００１８】
これらの問題に取り組むために、国際特許出願ＷＯ０３／０６９３８０に開示されたもののような、携帯用画像キャプチャアプリケーション用のフォーカス及び／又はズームレンズを設けるために使用することに特に適した可変フォーカスレンズを設けることが可能である。図面の図１を参照して、この図は、メニスカスに渡って接触する第１流体Ａ及び第２非混和性流体Ｂを有する可変フォーカスレンズを図示する。流体接触層２１０によって流体本体から隔てられた第１電極２０２と、第１流体と接触する第２電極２１２とが、エレクトロウェッティング（electrowetting）効果を起こし、これによってメニスカス２１４の形状は変えられる。
【００１９】
さらに、画像キャプチャ装置の場合、ヒトの目は赤外光の画像への影響を自動的に補正することができるが、従来の画像キャプチャ装置にはできない、ということがよく知られている。したがって、このような光をフィルタリング除去することによって、赤外光の画像への影響を補正する赤外フィルタをこの装置の中に設けることが提案されている。しかしながら、こうすることは、実際にカメラに到達する光の量を減少させるので、その結果、周囲の光の強度が弱い（例えば夕方に）赤外フィルタをオフにすることが非常に望ましい。
【００２０】
これらの場合全てにおいて、特に空間の消費が重大な問題である携帯用遠距離通信装置に組み込まれる小型化された画像キャプチャ装置等の場合、このような選択的な機能がどのようにアクチュエートされ及び／又は制御されるべきなのかについての問題が生じる。（スクロール及びクリックのための）機械的な制御システムが存在するが、これらは、非常に大きな空間を消費する傾向にあるので上述したもののような適切な応用になることはできない。さらに、このような装置は、汚れに対して過敏になりがちであり、しばしば魅力のないものに見える及び／又は感じる。
【００２１】
それゆえ、本発明の第１の態様の目的は、特に携帯用遠距離通信装置等に組み込むことに適した画像キャプチャ装置における様々な機能の選択的な手動アクチュエーション及び／又は制御のための、コンパクトな手動制御装置を提供することであり、例となる実施例では、本発明は、上記エレクトロウェッティングレンズのようなフォーカス及び／又はズームレンズの手動制御のような応用、又は赤外線フィルタの選択的なオン及びオフのスイッチングに使用する、コンパクトな手動制御装置を提供することに特に関係し、例えばこれによって上記制御装置は、コンパクトになると共に、汚れに対して実質的に不感的になる。
【００２２】
この目的を達成するために、ダイオードレーザからの放射が収束される透明な窓を有する制御装置を提供することが提案される。物体、例えばユーザの指が前記窓を横切って動く際、物体によって散乱された放射の一部は、自身の周波数が物体の移動のためにドップラーシフトされ、レーザキャビティに再入射する。入力装置及び物体の相対運動は、ダイオードレーザにおけるいわゆる自己混合効果を用いて測定される。これは、ダイオードレーザにより放出され、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現象である。この変化は、放射の変化を電気信号に変換するフォトダイオードにより検出することができ、この信号を処理する電気回路が設けられる。
【００２３】
本発明の例となる実施例に使用するこのような制御装置の動作原理及び一般的な構造は、図面の図２から図６を参照して説明されるだろう。
【００２４】
図２は、入力又は制御装置の図式的な断面図である。この装置は、下側にダイオードレーザ（この実施例ではＶＣＳＥＬタイプのレーザ）及び検出器（例えばフォトダイオード）の担体であるベースプレート１を有する。図２では、ダイオードレーザ３及び関連付けられたフォトダイオード４のみが見られるが、装置の上面図の図３で示されるように、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、ベースプレート上に設けられる。ダイオードレーザ３及び５は、それぞれレーザ又は測定ビーム１３及び１７を放出する。装置の上側には、物体１５、例えばヒトの指が横切って移動される透明な窓１２が、設けられる。レンズ１０、例えば平凸レンズが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及び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を散乱する。ビーム１３の放射の一部は、照明ビーム１３の方向に散乱され、この一部はレンズ１０によりダイオードレーザ３の放出表面に収束され、このレーザのキャビティに再入射する。以下において説明されるように、キャビティに戻る放射は、このキャビティの変化を誘起し、とりわけ、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という結果になる。この変化は、放射の変化を電気信号に変換するフォトダイオード４及びこの信号を処理する電気回路１８により検出することができる。照明ビーム１７もまた、物体にフォーカスされ、これにより散乱され、散乱された放射の一部は、ダイオードレーザ５のキャビティに再入射する。図２及び図３に示されたフォトダイオード６の信号のための回路１８及び１９は、説明的な目的のみを有し、おおよそ従来のものになり得る。図３に示されるように、この回路は、相互接続される。
【００２５】
図４は、水平放出ダイオードレーザと、該レーザのリアファセットに配置されたモニタフォトダイオードとが使用されるときの、本発明による測定の方法及び入力装置の原理を描写する。この図では、ダイオードレーザ、例えばダイオードレーザ３は、自身のキャビティ２０と、このレーザのフロント及びリアファセット又はレーザミラー２１及び２２とによって、それぞれを図式的に表される。前記キャビティは、Ｌの長さをもつ。移動が測定されるべき物体は、参照符号１５によって示される。この物体とフロントファセット２１との間の空間は、外部のキャビティを形成し、Ｌ０の長さを有する。フロントファセットを通じて放出されたレーザビームは、参照符号２５によって示され、物体によりフロントファセットの方向に反射された放射は、参照符号２６によって示される。レーザキャビティで発生された放射の一部は、リアファセットを通過し、フォトダイオード４によって捕捉される。
【００２６】
もし、物体１５が照明ビーム１３の方向に移動するならば、反射された放射２６は、ドップラーシフトを受ける。これは、この放射の周波数が変化する、又は周波数シフトが起こることを意味する。この周波数シフトは、物体が移動する速度に依存し、数ｋＨｚからＭＨｚのオーダーである。周波数シフトされ、レーザキャビティに再入射する放射は、光波又はこのキャビティで発生された放射と干渉する。すなわち自己混合効果がキャビティ内で起きる。光波とキャビティに再入射する放射との間の位相シフトの量に依存して、この干渉は、増幅する又は打ち消しあうだろう。すなわちレーザ放射の強度は、周期的に増加される又は減少される。このようにして発生されたレーザ放射変調の周波数は、キャビティ内の光波の周波数と、キャビティに再入射するドップラーシフトされた放射の周波数との間の差分とまったく同じである。この周波数の差は数ｋＨｚからＭＨｚのオーダーであり、したがって検出することが容易である。自己混合効果とドップラーシフトとの組み合わせが、レーザキャビティの振る舞いの変化を起こし、特にこのゲイン又は光増幅が変化する。
【００２７】
これは、図５に示されている。この図では、カーブ３１及び３２が、放出されたレーザ放射の周波数νの変化と、ダイオードレーザのゲインｇの変化とをそれぞれ、物体１５及びフロントミラー２１の間の距離Ｌ０の関数として示している。ν、ｇ及びＬ０は、任意の単位である。距離Ｌ０の変化は、物体の移動の結果であるので、図５の横軸は、時間軸で再度スケールすることができ、その結果ゲインは、時間の関数としてプロットされるだろう。物体の速度ｖの関数としてのゲインの変化Δｇは、次の等式により与えられる。
2007537510.tif 000003
【００２８】
この等式では、
‐Ｋは、外部キャビティの結合係数であり、レーザキャビティの外に結合された放射の量を示し、
‐νは、レーザ放射の周波数であり、
‐ｖは、照明ビームの方向における物体の速度であり、
‐ｔは、時間のモーメントであり、
‐ｃは、光の速度である。
【００２９】
この等式は、上記の２つの文献で開示された自己混合効果の理論から導出することができる。物体表面は、図４における矢印１６によって示されるように、自身の面内を移動される。ドップラーシフトは、物体のビーム方向への運動のみに対して起こるので、この運動１６は、このビームの方向の要素１６'を有するようになるべきである。これによってＸＺ面（すなわち、移動をＸ移動と呼ぶことができる、図４の図面の平面）内での運動を測定することが可能になる。図４は、物体表面が残りのシステムに対して傾いた位置にあることを示す。実際に通常測定ビームは、傾いたビームであり、物体表面の運動は、ＸＹ平面内で起こるだろう。Ｙ方向は、図４の図面の平面に対して垂直である。この方向の運動は、第２ダイオードレーザによって放出された第２測定ビームと、第２ダイオードレーザに関連付けられた第２フォトダイオードによって捕捉される散乱された光とによって測定することができる。傾いた照明ビームは、図２で示されるようにレンズ１０に対して偏心的にダイオードレーザを配置することによって得られる。
【００３０】
モニタダイオードによってリアレーザファセットでの放射の強度を測定することにより、物体の運動によって生じるレーザキャビティのゲインの変化を測定することは、最も単純であり、最も魅力的な態様である。従来このダイオードは、レーザ放射の強度を一定に維持するために使用されるが、物体の運動を測定するためにも使用される。
【００３１】
ゲインの変化、及びしたがって、物体の運動を測定する他の方法は、レーザ放射の強度がレーザの接合の導電帯における電子の数に比例する、という事実を利用する。この数は、今度は接合の抵抗に反比例する。この抵抗を測定することによって、物体の運動を決定することができる。この測定方法の一実施例は、図６に描写されている。この図では、ダイオードレーザの活性層が参照符号３５によって示され、このレーザに供給する電流源が参照符号３６によって示される。ダイオードレーザにわたる電圧は、コンデンサ３８を介して電気回路４０に供給される。レーザを通る電流で規格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であるインダクタンス３７は、レーザにわたる信号に対して高いインピーダンスを形成する。
【００３２】
運動の量、すなわち物体が移動される距離であって、測定された速度を時間に対して積分することによって測定することができる距離に加えて、運動の方向もまた検出されなければならない。これは、物体が運動の軸に沿って前方に動くのか、又は後方に動くのかを決定されなければならない、ということを意味する。運動の方向は、自己混合効果に起因する信号の形状を決定することによって検出することができる。図５のグラフ３２によって示されるように、この信号は非対称の信号である。グラフ３２は、物体１５がレーザに向かって動く状況を表している。上りの傾斜３２'は、下りの傾斜３２"よりも急である。Applied  Optics,  Vol.  31,  No.8,  20  June  1992,  pages  3401-3408の上記の文献に記載されたように、非対称性は、レーザから遠ざかる物体の運動に対して逆になる（すなわち、下りの傾斜が上りの傾斜よりも急になる）。自己混合信号の非対称のタイプを決定することによって、物体の運動の向きを確認することができる。ある環境の下では、例えば物体の反射係数がより小さい又は物体とダイオードレーザとの距離がより大きい場合に、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。
【００３３】
最も単純な形態における上記の制御装置は、コンパクト（直径３〜５ｍｍ）、強固であり自ら位置合わせが可能なレーザベースのスクロール装置を有し得る。この単純な形態では、このスクロール装置は、該装置に沿って動く指の上／下運動を検出することができる。結果となる信号は、例えば上記のようなエレクトロウェッティングレンズを近く又は遠くに位置された物体又は被写体に手動で直接フォーカスするために使用することができる。同様に、結果の信号は、ズームレンズを用いて被写体に対して直接ズームイン又はズームアウトするために使用することができ、上記のエレクトロウェッティング原理を使用しても動作し得る。
【００３４】
コンピュータの入力装置として使用するための従来のマウスは、通常、（表面を横切るマウスの運動にしたがってコンピュータスクリーン上でカーソルを移動するための）トラックボールセンサと、機械的な「クリック」ボタンと、ナビゲーションを制御するスクロールホイールとの組み合わせを有する。国際特許出願ＷＯ０２／３７４１０に関する上記の光学入力装置は、図７に示されたように従来のトラックボールセンサの位置に非常に小さな光学的相対運動センサ１００を採用している。この光学センサは、個々のマウスの機能の正確性及び装置全体の信頼性を改善する効果を持つ。
【００３５】
本発明の第２の態様の例となる実施例によると、このような光学的な相対運動センサは、従来のコンピュータマウスのスクロールホイール機能及び／又は従来の「クリック」ボタンを置き換え、完全に光学的で非機械的な装置をつくるために、使用され得る。図面の図８を参照すると、２つの光学的な相対運動センサ１０４，１０６は、２つの従来の「クリック」ボタン機能を置き換えるために、コンピュータマウス１０２に組み込まれ得、この装置における＋ｚから−ｚへのユーザの指の動きは、機能をアクチュエートする「クリック」に類似している。類似のコンフィギュレーションは、従来のスクロールホイール機能を置き換えるために使用され得る。
【００３６】
図８のセンサ１０４及び１０６により提供される「クリック」ボタン機能は、次のように動作する。もしユーザが指を１から２へ（センサ１０６からセンサ１０４へ）移動させるならば、結果は、単一の「スクロール」移動（−ｙ）である。一方、２から１への移動は、相当する（＋ｙ）移動という結果となる。位置１は、第１の従来の「クリック」ボタンを置き換え、＋ｚ−ｚ移動又は「クリック」は、ボタン機能を起動させるだろう。同様に、位置２は第２の従来の「クリック」ボタンを置き換え、＋ｚ−ｚ移動又は「クリック」は、ボタン機能を起動させるだろう。
【００３７】
人間工学的な理由で位置１及び２は、中心軸１０８に対して０ではない角度で位置することができる。
【００３８】
少なくとも２つのレーザを有するこのような進歩した光学入力装置があれば、上記の画像キャプチャ機能の制御のための上／下及びクリック機能が、利用可能になる。これは、例えばエレクトロウェッティングベースの（ズーム）オートフォーカスレンズ間のユーザインタフェイスを考慮している。このように、センサの解像度を変化させること、上記の赤外線フィルタのオン／オフを切り替えること、オートフォーカスと手動フォーカスとを切り替えること、画像センサの読み出し設定を変更することなどのような、全ての種類の設定をアドレス指定することができる。
【００３９】
上記の実施例は、本発明を制限するものではなく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本発明の範囲から逸脱することなく、多くの代替となる実施例を考案できるだろう、ということに留意されるべきである。本請求項では、括弧書きで引用符号を含めることは、請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。「有する」、「有している」などの表記は、全体として請求項又は明細書に列挙した以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素に対して単数の表記は、この要素が複数存在することを排除するわけではなく、逆の場合も同じである。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り実施され得る。ある測定が相互に異なる従属請求項で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】
【００４０】
【図１】図１は、可変フォーカスレンズの概略図である。
【図２】図２は、本発明の例となる実施例による画像キャプチャ装置に使用する制御装置の概略的な断面図である。
【図３】図３は、図２の装置の平面図である。
【図４】図４は、図２及び図３の制御装置の測定方法の原理を概略的に示す。
【図５】図５は、装置及び物体の相対的な運動の関数として、光学的な周波数の変化と、レーザキャビティのゲインの変化とを示す。
【図６】図６は、この変化を測定する方法を示す。
【図７】図７は、従来のトラックボールセンサの位置に単一の光学的相対運動センサを含むコンピュータマウスの概略的な底面図である。
【図８】図８は、従来の「クリック」ボタンの位置で動作する２つの光学的相対運動センサを含むコンピュータマウスの概略的な平面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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