JP2004523031A - データ入力装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの係合面に沿って光を配向することにより少なくとも１つの係合面を照明するように動作する照明装置と、データ・エントリ・オブジェクトと少なくとも１つの係合面との係合によって散乱した照明装置からの光を感知するために、少なくとも１つの係合面の外側の位置から少なくとも１つの係合面を見る２次元画像センサと、２次元画像センサから出力を受信し、データ・エントリ入力を利用回路に提供するデータ・エントリ・プロセッサとを含むデータ入力装置および方法。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、データ入力方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の特許および公報は、当技術分野の現在の状況を表すと信ずる。
国際ＰＣＴ特許出願第０１／５９９７５Ａ２号公報、米国特許第６，２６６，０４８号、欧州特許出願第０ ９８２ ６７６ Ａ１号公報、欧州特許出願第１ ０３９ ３６５Ａｗ号公報、米国特許第４，４６８，６９４号、米国特許第５，９６９，６９８号、日本特許出願第２００００２９６０５号公報、国際ＰＣＴ特許出願第００／３９６６３号公報、国際ＰＣＴ特許出願第０１／５４１１０ Ａ１号公報、米国特許第６，１７５，６７９号、国際ＰＣＴ特許出願第９９／１３３９５ Ａ１号公報、米国特許第５，７６７，８４２号、米国特許第６，０４３，８０５号、米国特許第５，９０９，２１０号、米国特許第５，７８６，８１０号、米国特許第５，８２１，９２２号、米国特許第５，８６４，３３４号、国際ＰＣＴ特許出願第００／２１０２４号公報、米国特許第６，０３７，８８２号、米国特許第６，１２１，９６０号、米国特許第５，７８９，７３９号、米国特許第６，０３１，５１９号、米国特許第５，７３６，９７６号。
【０００３】
（同時係属出願への参照）
本出願は、以下の同時係属米国特許出願に対する優先権を主張する。
【０００４】
２００１年１月８日出願の「Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｖｉｒｔｕａｌ ｋｅｙｂｏａｒｄ」という名称の米国仮特許出願第６０／２６０，４３６号、２００１年１月１９日出願の「Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＣＭＯＳ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ｖｉｒｔｕａｌ ｋｅｙｂｏａｒｄ」という名称の米国仮特許出願第６０／２６３，１１５号、２００１年７月６日出願の「Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ ｖｉｒｔｕａｌ ｋｅｙｂｏａｒｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」という名称の米国仮特許出願第６０／３０３，９２２号、および２００１年１１月２日出願の「Ｌａｒｇｅ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ， ｎａｒｒｏｗ ｂａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｌｔｅｒ」という名称の米国仮特許出願。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、係合面に沿って光を配向することにより少なくとも１つの係合面を照明するように動作する照明装置、データ・エントリ・オブジェクトと係合面との係合によって散乱した照明装置からの光を感知するために、係合面の外側の位置から係合面を見る２次元画像センサ、および２次元画像センサから出力を受信し、データ・エントリ入力を利用回路に提供するデータ・エントリ・プロセッサを含むデータ入力装置の開発が待望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好ましい実施形態によれば、係合面に沿って光を配向することにより少なくとも１つの係合面を照明するように動作する照明装置、データ・エントリ・オブジェクトと係合面との係合によって散乱した照明装置からの光を感知するために、係合面の外側の位置から係合面を見る２次元画像センサ、および２次元画像センサから出力を受信し、データ・エントリ入力を利用回路に提供するデータ・エントリ・プロセッサを含むデータ入力装置が提供される。
【０００７】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ入力方法が提供される。該方法は、係合面に沿って光を配向することにより、少なくとも１つの係合面を照明することと、データ・エントリ・オブジェクトと係合面との係合によって散乱した照明からの光を感知するために、係合面の外側の位置から係合面を見るための２次元画像センサを使用することと、２次元画像センサからの出力を受信して処理し、データ・エントリ入力を利用回路に提供することとを含む。
【０００８】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ入力装置は、また、少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスを係合面の下にある投影面上に投影するように動作するデータ・エントリ・マトリックス投影装置を含む。
【０００９】
視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスはキーボードを画定することが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、照明装置は、照明装置の光源と、照明装置の光源から光を受け、係合面に沿って光を配向するように動作する空間光変調素子とを含む。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、投影装置は、投影装置の光源と、照明装置の光源から光を受け、少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスを、係合面の下にある面に投影するように動作する空間光変調素子を含む。
【００１２】
空間光変調素子は回折光学素子を含むことが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、空間光変調素子は、非球面光学素子を含む。さらに、または別の方法としては、空間光変調素子は、両側部を切り取って結合したロッド・レンズ光学素子を含む。
【００１４】
通常、空間光変調素子は透過性を備える。
【００１５】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元画像センサは固体画像センサを含む。
【００１６】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・プロセッサは、２次元画像センサからの出力を視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスと相関させる。
【００１７】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置は、コリメータ・レンズを介してダイオード・レーザから光を受ける回折光学素子を含む。
【００１８】
通常、回折光学素子を通過する光は、レンズを介して光出力を有する湾曲ミラーによって投影面上に反射する。
【００１９】
回折光学素子、ミラーおよびレンズは全て、プリズム内に一体形成することが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置は、一体形成したビーム・スプリッタおよび回折光学素子を含む。
【００２１】
データ・エントリ・マトリックス投影装置において、ダイオード・レーザからの光線は、コリメータ・レンズを通過してビーム・スプリッタの相互に傾斜している２つの面に衝突し、これが光線を２本のビームに分割して、それぞれが別個の回折光学素子を通過し、投影面に衝突することが好ましい。
【００２２】
通常、回折光学素子は、プリズム内でビーム・スプリッタと一体形成される。
【００２３】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置は複数の異なる回折光学素子を含み、それぞれは通常、投影光路に沿って選択的に配置可能な異なるマトリックス構成に対応する。
【００２４】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置は、比較的小さい最大回折角度を有するマトリックス構成を提供するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を含む。
【００２５】
さらに、または別の方法としては、データ・エントリ・マトリックス投影装置は、ほぼ台形の構成を有するキーボード構成を提供するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を含む。
【００２６】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置は、特に大きい回折角度で回折光学素子の動作に固有の幾何学的歪みを補正するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を含む。
【００２７】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置は、非常に傾斜した投影角度によって生じる幾何学的歪みを補正するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を含む。
【００２８】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置において、１対の点光源からの光は、ビーム・コンバイナによって結合され、したがって２本の光線がビーム・コンバイナから出て、ビーム・コンバイナの背後に位置する１つの仮想光源から発するように見える。
【００２９】
光線は、シャドー・マスクを通過して投影面に至ることが好ましい。
【００３０】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置は、発光素子およびマイクロレンズのアレイを含む。
【００３１】
通常、発光素子は個々に制御可能である。
【００３２】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・マトリックス投影装置は単一基板上に形成されたＬＥＤのモノリシック・パターンを含む。
【００３３】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元画像センサは透明な係合面の係合面とは反対側に配置され、それにより係合面にデータ・エントリ・オブジェクトが存在すると、照明装置からの光が散乱し、２次元画像センサが検出するように、透明な係合面を通過する。
【００３４】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ入力装置は、係合面と同一面にある透明な係合面を含み、それによりデータ・エントリ・オブジェクトが透明な係合面と接触係合すると、照明装置からの光が散乱し、２次元画像センサが検出するように、透明な係合面を通過する。
【００３５】
透明な係合面は、照明装置から発して透明な係合面の縁部に結合した平面の光線を全反射し、それにより、データ・エントリ・オブジェクトが透明な係合面に接触係合すると、照明装置からの光が、漏れ全反射のために散乱することが好ましい。
【００３６】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、照明装置は、ほぼ３６０°にわたって照明を提供し、２次元画像センサは、ほぼ３６０°にわたって見る。
【００３７】
照明装置は均一でない強さ分布を提供することが好ましい。
【００３８】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、均一でない強さ分布の少なくとも一部は、照明角度が大きい方が強さが大きい。
【００３９】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ入力装置は、また、データ・エントリ・オブジェクトが係合面に接近する速度を感知するように動作するデータ・エントリ・オブジェクト速度センサを含む。
【００４０】
照明装置は、少なくとも第１および第２の異なる波長で動作し、重なって相互に隔置された少なくとも第１および第２の係合面に沿って光を配向する少なくとも第１および第２の特定波長用照明装置を含み、２次元画像センサは、第１および第２の異なる波長で光を感知し、それを差別化して、データ・エントリ・オブジェクト速度センサに出力を提供することが好ましい。
【００４１】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、照明装置は、同じ波長で動作し、重なって相互に隔置された少なくとも第１および第２の係合面に沿って光を配向する少なくとも第１および第２の照明装置を含み、データ・エントリ・オブジェクト速度センサは、速度の出力表示を提供するために、２次元画像センサが感知した光の強さの変化に応答する。
【００４２】
照明装置は、点光源から発した光を、大きい立体角を通して配向し、係合面に沿って延在し半径方向に配向された平坦なビームにして、ビームは係合面に対して直角の方向に比較的狭い広がりを有することが好ましい。
【００４３】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、照明装置は、伝搬軸を中心としたほぼ半球形のボリュームを通して光を発する点光源と、点光源から発した光を、係合面にある線に沿って反射し、伝搬軸に対して直角に延在する非球面反射器とを含み、非球面反射器は、異なる高さからの光を反射し、したがって反射光は線に沿って異なる位置でその線を通過し、さらに、線に沿って配置され、種々の仰角で線を通過する光を、面上にある平面の平坦ビームとして反射する捻れた細長いミラーを含み、この面は線を通って延在し、非球面反射器のスリットを横断する。
【００４４】
非球面反射器は、係合面にある軸に沿って相互から中心がずれ、伝搬軸に対して直角に延在する球面ミラーのストリップを含むことが好ましい。
【００４５】
２次元画像センサは、角度補正済み干渉フィルタを含むことが好ましい。
【００４６】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、角度補正済み干渉フィルタは複数の薄膜を含み、これはそれぞれ厚さが均一でなく、対称軸を有するドーム形の透明な基板上に形成される。
【００４７】
複数の薄膜は、対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが、光線と対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択した厚さを有することが好ましい。
【００４８】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、データ入力装置は、所与の点に配置されたイメージング・レンズを含み、これは光を２次元画像センサに配向する。
【００４９】
通常、ドーム形の透明な基板は、隔置された位置から均一に蒸着した膜材料が、それぞれ均一でない厚さを有する複数の薄膜を生成するように形成され、厚さは、対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが光線と対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択される。
【００５０】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・プロセッサは、２次元画像センサ上の位置をデータ・エントリ機能にマッピングするように動作する。
【００５１】
データ・エントリ・プロセッサは、２次元画像センサ上の位置で受信した光の強さをデータ・エントリ機能にマッピングするように動作することが好ましい。
【００５２】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・プロセッサは以下の機能を備える。すなわち、各ピクセル値が取得されると、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうかを決定し、種々のピクセル座標のピクセル値を取得し、各ピクセル値を、各ピクセルのピクセル関数の決定に基づいて各キーストローク領域について保持されているピクセル合計に加算するか、ピクセル合計から減算し、キーストローク領域ごとにピクセル合計を現在のキー作動しきい値と比較する。ピクセル合計が、所与のフレームにおいて所与のキーストローク領域のキー作動しきい値を超え、前のフレームでは、ピクセル合計が、そのキーストローク領域のキー作動しきい値を超えなかった場合、キー作動出力を提供する。さらに、または別の方法としては、ピクセル合計が、所与のフレームにある所与のキーストローク領域について、キー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、ピクセル合計がそのキーストローク領域についてキー作動しきい値を超えていた場合、キー停止出力が提供される。
【００５３】
データ入力装置は、ピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうかを決定し、この決定は、ピクセルごとにそのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、ある場合は、どのキーストローク領域内にあるのかを示すピクセル索引テーブルを使用することによって実行される。
【００５４】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、決定ステップは両方ともピクセル索引テーブルを使用する。
【００５５】
ピクセル合計は、キーストローク領域累計テーブルのキーストローク領域ごとに保持することが好ましい。
【００５６】
比較ステップは、キーストローク領域しきい値テーブルを使用することが好ましい。
【００５７】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ入力装置は以下の機能を備える。すなわち、フレーム内の全ピクセルが処理されると、フレームの更新済み背景レベルを決定し、各キーストローク領域ごとに確立されている所定のしきい値レベルから更新済み背景レベルを引いて、キーストローク領域しきい値テーブルのキー作動しきい値を決定する。
【００５８】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、ピクセル機能は、キーストローク領域にある複数のピクセルのピクセル値を追加することを含む。
【００５９】
さらに、または別の方法としては、ピクセル機能は、キーストローク領域にある複数のピクセルのピクセル値を追加し、それからキーストローク領域の外側のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を引くことを含む。
【００６０】
さらに、または別の方法としては、ピクセル機能は、キーストローク領域にある複数のピクセルのピクセル値を追加し、キーストローク領域の外側で第１のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を無視して、第１のキーストローク領域境界の外側で第２のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を引くことを含む。
【００６１】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・プロセッサは、２次元画像センサにあるピクセルのピクセル値の「重心」を決定するように動作する。
【００６２】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ・エントリ・プロセッサは以下の機能を備える。すなわち、各ピクセル値が取得されると、ピクセル座標を使用して、ピクセルが所定の活性領域内にあるかどうかを決定し、種々のピクセル座標のピクセル値を取得して、ピクセル値の「重心」を決定する。
【００６３】
「重心」を決定するステップは、ピクセル値に、各ピクセルの地理的位置を表すＸおよびＹ値を乗算し、相互に直角のＸ軸およびＹ軸に沿って結果を合計して、活性領域の該当する全てのピクセルについてピクセル値を合計し、合計した結果をピクセル値の合計で分割して、「重心」のＸおよびＹ座標を決定すると、これは望ましい係合位置を表す。
【００６４】
通常、ピクセル値は、合計する前にしきい値である。
【００６５】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、均一でない強さ分布は経時変化する。
【００６６】
２次元センサは、異なる時間において異なる画像フィールドを見るように動作し、照明装置の動作が２次元画像センサの動作と相関され、それにより照明装置が生成する光の強さが、２次元画像センサの画像フィールド位置と同期して変化することが好ましい。
【００６７】
２次元センサとその画像フィールド位置との間の距離が増加すると、照明装置によって提供される光の強さが上がることが好ましい。
【００６８】
通常、データ入力装置は、また、照明装置および２次元検出器に結合し、照明装置が生成した光の強さを、２次元検出器の画像フィールド位置と同期して変化させる可変強さ駆動電子回路を含む。
【００６９】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、データ入力装置は、また、強さ、位置およびタイミング出力を含むデータ・エントリ・プロセッサからの入力を受信し、出力を使用してディジタル署名を提供するディジタル署名生成器を含む。
【００７０】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの係合面を照明するように動作する照明装置、データ・エントリ・オブジェクトと係合面との係合を感知するために、係合面の外側の位置から係合面を見る２次元画像センサ、および２次元画像センサから出力を受信し、データ・エントリ入力を利用回路に提供するデータ・エントリ・プロセッサを含むデータ入力装置が提供され、データ・エントリ・プロセッサはシャドー分析を使用する。
【００７１】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つの係合面を照明することと、データ・エントリ・オブジェクトと係合面との係合を感知するために、係合面の外側にある位置から２次元画像センサで係合面を見ることと、２次元画像センサからの出力を処理することと、データ・エントリ入力を利用回路に提供することとを含むデータ入力方法が提供され、データ・エントリ・プロセッサはシャドー分析を使用する。
【００７２】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、照明装置は非点光源を含み、データ・エントリ・プロセッサは、シャドー密度分析器を使用して、非点光源および係合面上のデータ・エントリ・オブジェクトによって画定されたシャドーの縁部の鮮明さを決定し、これは投影面に対するデータ・エントリ・オブジェクトの近さを示す。
【００７３】
さらに、または別の方法としては、照明装置は複数の光源を含み、データ・エントリ・プロセッサはシャドー合体分析器を使用して、複数の光源および係合面上のデータ・エントリ・オブジェクトによって画定されたシャドーの合体範囲を決定し、これは投影面に対するデータ・エントリ・オブジェクトの近さを示す。
【００７４】
データ・エントリ・プロセッサは、以下の機能を備えることが好ましい。すなわち、各ピクセル値が取得されると、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、および所定の左右キーストローク下位領域内にあるかどうかを決定し、種々のピクセル座標のピクセル値を取得して、Ｘ軸に沿った各ピクセル値の導関数を獲得し、下位領域ごとに導関数を合計し、各キーストローク領域の２つの下位領域について、一方の導関数合計を他方から引いて差を出し、差を現在のキー作動しきい値と比較する。差が所与のフレームにおいて所与のキーストローク領域のキー作動しきい値を超え、前のフレームでは、ピクセル合計がそのキーストローク領域のキー作動しきい値を超えなかった場合、キー作動出力が提供される。さらに、または別の方法としては、差が所与のフレームにおいて所与のキーストローク領域のキー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、ピクセル合計がそのキーストローク領域のキー作動しきい値を超えていた場合、キー停止出力が提供される。
【００７５】
決定するステップはピクセル索引テーブルを使用することが好ましく、これはピクセルごとに、ピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、ある場合は、どのキーストローク領域内にあるのか、さらにどのキーストローク下位領域内にあるのかを示す。
【００７６】
通常、ピクセル合計は、キーストローク下位領域累計テーブルのキーストローク下位領域ごとに保持される。
【００７７】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、比較するステップはキーストローク領域しきい値テーブルを使用する。
【００７８】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、係合面は車両内の折畳み式トレイを伴い、折畳み式トレイは投影によって構成される係合面を画定する。
【００７９】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元検出器および照明装置はカメラに関連する。
【００８０】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元検出器および照明装置は、家庭用娯楽システムに関連する。
【００８１】
また、本発明の好ましい実施形態によれば、係合面は、テレビ画面に重なり、家庭用娯楽システムの一部を形成する。
【００８２】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、係合面はテーブルに関連する。
【００８３】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、係合面は遠隔制御装置に関連する。
【００８４】
また本発明の好ましい実施形態によれば、係合面は制限された粒子状物体環境内に位置する。
【００８５】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、係合面は、従来のキーボードには適さない作業環境内に位置する。
【００８６】
２次元検出器および照明装置はビデオ投影装置に関連することが好ましい。
【００８７】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元検出器および照明装置は、レストラン接客インターフェース・システムに関連する。
【００８８】
また本発明の好ましい実施形態によれば、２次元検出器および照明装置はモバイル・オーディオ・プレーヤに関連する。
【００８９】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元検出器および照明装置はタッチ・スクリーン機能を提供する。
【００９０】
タッチ・スクリーン機能はビデオ表示画面を使用することが好ましい。
【００９１】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元検出器および照明装置はアクセス制御機能を提供する。
【００９２】
係合面はゲーム・ボードを伴い、ゲーム・ボードは投影によって構成された係合面を画定することが好ましい。
【００９３】
また本発明の好ましい実施形態によれば、係合面は楽器を伴い、楽器は投影によって構成された係合面を画定する。
【００９４】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元検出器および照明装置は車両テレマティックス機能を提供する。車両は、投影によって構成された係合面を画定することが好ましい。
【００９５】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、２次元検出器および照明装置は自動販売機ユーザ・インタフェース機能を提供する。
【００９６】
さらに、本発明の別の好ましい実施形態によれば、対称軸を有するドーム形の透明な基板上に形成された複数の薄膜を含み、各薄膜が不均一な厚さである角度補正済み干渉フィルタが提供される。複数の薄膜は、対称軸に沿って位置する所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが、光線と対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択された厚さを有する。
【００９７】
また、本発明の更なる好ましい実施形態によれば、角度補正済み干渉フィルタを使用して光を濾波する方法が提供される。該方法は、それぞれが不均一の厚さで、対称軸を有するドーム形の透明な基板上に形成された複数の薄膜を含む。複数の薄膜は、対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光が横切る複数の薄膜の厚さが、光線と対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一になるように変化するように選択された厚さを有する。
【００９８】
さらに、本発明の好ましい実施形態によれば、ドーム形の透明な基板は、隔置された位置から蒸着した膜材料が、それぞれ厚さが不均一な複数の薄膜を生成するように構成される。不均一な厚さは、対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが光線と対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一になるように変化するように選択される。
【００９９】
蒸着のステップは一様な方法で実行することが好ましい。
【０１００】
本発明は、以下の詳細な説明を図面と組み合わせて考察することにより、もっとよく理解することができるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０１】
図１を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する投影キーボード・システムおよび方法の概略一般図である。投影サブシステム１００は、空間光変調素子（図示せず）を照明する固体光源（図示せず）を含むことが好ましく、投影面１０４、好ましくはデスクトップなどの不活性表面上でキーボードの画像１０２を画定する。
【０１０２】
照明サブシステム１０６は、固体光源（図示せず）を含むことが好ましく、光を半径方向の照明パターン１０８で配向し、これは投影面１０４にほぼ平行な面に延在することが好ましい。半径方向の照明パターン１０８は、投影面１０４に対してほぼ直角の方向に非常に狭い広がりを有することが理解される。さらに、半径方向の照明パターン１０８は、投影面１０４に非常に近く位置することが好ましいことが理解される。
【０１０３】
半径方向の照明パターン１０８の光が、使用者の指、スタイラス（stylus）または他の使用手段などのデータ・エントリ・オブジェクト１１０に衝突すると、光がそこから散乱または反射する。データ・エントリ・オブジェクト１１０が、投影面１０４上に画定されたキーボード１０２に近接接触した場合にのみ、光が散乱または反射することが理解される。
【０１０４】
検出サブシステム１１２は、固体画像センサ（図示せず）を使用することが好ましく、データ・エントリ・オブジェクト１１０から反射または散乱した光を受ける。受けた光は、検出サブシステム１１２が感知したデータ・エントリ・オブジェクト１１０の位置を、キーボード１０２のキー位置１１３と関連付けるため、キーボードの表示に対して画像センサ上にマッピングする。したがって、データ・エントリ・オブジェクト１１０の感知された位置は、キーボード１０２のどのキーに係合しているかを示す。
【０１０５】
次に図２を参照すると、これはコリメータ・レンズ１２４を介してダイオード・レーザなどの光源１２２から光を受ける回折光学素子１２０を使用するキーボード投影サブシステム１００（図１）の好ましい実施形態の概略図である。回折光学素子１２０を通過する光は、光出力を有する湾曲ミラー１２６によって反射し、任意選択でレンズ１２８を介して、好ましくはキーボード１０２（図１）を画定する投影面１０４（図１）に至ることが好ましい。
【０１０６】
本発明の好ましい実施形態によれば、回折光学素子１２０、ミラー１２６および任意選択でレンズ１２８は、全て、型押しなどによって適切に構成されたプリズム１３０に一体形成される。
【０１０７】
図２の構成が好ましいのは、比較的小さい最大回折角度を有する回折光学素子を使用できるようにするためである。光出力を有するミラー１２６は、回折光学素子１２０を通過する光を、投影面１０４が回折光学素子１２０に比較的近くても、実物大のキーボード１０２を投影面１０４に投影できるのに十分な程度まで広げる。あるいは、プリズム１０３およびミラー１２６は、１つまたは複数のレンズで置換してもよい。
【０１０８】
次に図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、これはそれぞれ、本発明の好ましい実施形態により構築され動作する、一体形成ビーム・スプリッタおよび回折光学素子を使用するキーボード投影サブシステム１００（図１）の概略絵画図および上面図である。この実施形態は、好ましくは複数の回折光学素子１４２と一体形成されたビーム・スプリッタ１４０を使用する。ダイオード・レーザなどの光源１４４からの光線は、コリメータ・レンズ１４６を通過し、ビーム・スプリッタ１４０の相互に傾斜した２つの面１４８に衝突することが好ましい。ビーム・スプリッタ１４０は光線を２本のビームに分割し、これはそれぞれ別個の回折光学素子１４２を通過する。両方の回折光学素子１４２を通過する光は、投影面１０４（図１）に衝突し、これはキーボード１０２（図１）を画定することが好ましい。
【０１０９】
本発明の好ましい実施形態によれば、回折光学素子１４２は、型押しなどによって適切に構成したプリズム内でビーム・スプリッタ１４０と一体形成される。
【０１１０】
図３Ａおよび図３Ｂの構成が好ましいのは、それぞれが比較的小さい最大回折角度を有する１対の回折光学素子を相互に組み合わせて使用し、投影面１０４が回折光学素子１２０に比較的近くても、投影面１０４上に実物大のキーボード１０２を画定できるようにするためである。複数の回折光学素子を使用することの追加的利点は、各回折光学素子が投影面１０４に投影された画像の一部しか画定しない程度に、解像度が上がることである。ビーム・スプリッタ１４０は、２本のビームがそれぞれ、対応する回折光学素子１４２に直角に衝突するように構成することが好ましい。
【０１１１】
次に図４を参照すると、これはキーボード投影サブシステム１００（図１）の好ましい多フォーマット実施形態の概略図である。この実施形態は複数の異なる回折光学素子１６０を使用し、これはそれぞれ、通常は異なるキーボード構成に対応する。光学素子１６０は、ダイオード・レーザなどの光源１６６から延在し、好ましくはコリメータ・レンズ１６８を通過してミラー１７０に衝突することが好ましく、キーボード投影光路１６４に沿って選択的に配置可能であるため、回転式支持体１６２に装着することが好ましく、ミラー１７０は、通過する光を投影面１０４（図１）に配向し、好ましくはキーボード１０２（図１）を画定する。
【０１１２】
次に図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、これは比較的小さい最大回折角度１８４を有するキーボード構成を提供するように選択された複数の回折次数１８２を有する回折光学素子１８０を有するキーボード投影サブシステムの概略図である。角度１８４は、９０°を超えることが好ましく、通常は６０°と１２０°の間である。
【０１１３】
図５Ａを見れば分かるように、光源１８６から出てコリメータ・レンズ１８８を通過し、そこから回折光学素子１８０を通過する光は、好ましくは投影面１０４（図１）に届き、ほぼ台形のキーボード１９０を画定することが好ましく、これは本発明の好ましい実施形態により構成される。
【０１１４】
回折光学素子１８０の回折次数１８２は、特に角度１８４などの高い回折角度にて、素子１８０などの回折光学素子の動作に固有の幾何学的歪みを補正するように計算され、選択される。このため、個々の回折次数１８２は、それにより画定された線１９６に対して斜めに延在する行１９４に配置することが好ましい。
【０１１５】
また、回折次数１８２は、図５Ｂに示す角度１９２のように非常に傾斜した投影角度によって生じる幾何学的歪みを補正するように計算され、選択される。このため、回折次数は、バレル状歪みを有し、キーボード１９０上で平行に見えるように要求される線間に外側に増加する不均一な間隔を有するように、図５Ａに示すように配置される。角度１９２は、３０°より小さいことが好ましく、通常は２０°と９０°の間である。
【０１１６】
次に図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、これはビーム・コンバイナ２００を使用するキーボード投影サブシステムの概略図である。図６Ａおよび図６Ｂを見れば分かるように、１対の点光源２０２および２０４からの光はビーム・コンバイナ２００によって結合され、したがって２本の光線２０６および２０８はビーム・コンバイナ２００から出て、ビーム・コンバイナ２００の背後に位置する１つの仮想光源２１０から発するように見える。実際には、２本の光線２０６および２０８はほぼ重なるが、その間に非光線領域２１２を画定することができる。
【０１１７】
光線２０６および２０８は、シャドー・マスク２１４を通過して投影面１０４（図１）に至り、好ましくはキーボード１０２（図１）を画定する。
【０１１８】
図６Ａおよび図６Ｂの実施形態は、これよりはるかに高価な１つのレーザ・ダイオードで提供されるのと同じ出力を提供するために、比較的低出力で低コストの複数のレーザ・ダイオードを使用できるという利点を有する。
【０１１９】
次に図７を参照すると、これは発光素子２３２およびマイクロレンズ２３４のアレイ２３０を使用するキーボード投影サブシステムの概略図である。図７を見れば分かるように、ＬＥＤなどの多点発光素子２３２からの光が対応する複数のマイクロレンズ２３４によって投影面１０４（図１）に結像され、好ましくは文字「Ｅ」など、キーボード１０２（図１）の一部を画定する。発光素子２３２はそれぞれ、投影面１０４に対応する個々の光点２３６を提供するために、個別に制御可能であることを理解されたい。光点２３６の集まりがキーボード１０２（図１）を構成する。図７の実施形態は、選択および変更可能なキーボードを提供する。
【０１２０】
次に図８を参照すると、これは特別に構成された発光素子、好ましくは一体基板２５２上に形成されたＬＥＤのモノリシック・パターン２５０を使用するキーボード投影サブシステムの概略図である。
【０１２１】
図８を見れば分かるように、パターン２５０からの光は、レンズ２５４によって投影面１０４（図１）に結像され、好ましくはキーボード１０２（図１）を画定する。この構成は、電気効率および低い単価という利点を有するが、可変キーボード構成は提供しない。
【０１２２】
次に図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、これはそれぞれ、透明なデータ・エントリ・オブジェクト係合面２７２のデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知照明装置２７４とは反対側に配置されたカメラ２７０を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの絵画図および側面図である。参照番号２７６で指示されたほぼ平坦な平面光線は、データ・エントリ・オブジェクト係合面２７２にほぼ平行で、そこから隔置された照明装置２７４から発する。特に図９Ｂを見れば分かるように、ビーム２７６中にデータ・エントリ・オブジェクト２７８などのオブジェクトが存在すると、ビーム２７６からの光が散乱して散乱ビーム２８０になり、好ましくは検出サブシステム１１２（図１）の一部を形成するカメラ２７０によって検出されるように、特に透明なデータ・エントリ・オブジェクト係合面２７２を通過する。
【０１２３】
次に図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すると、これはそれぞれ、全反射を呈する透明なデータ・エントリ・オブジェクト係合面２９０を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および側面図である。参照番号２９２で指示された平面光線が照明装置２９４から発し、表面２９０の縁部２９５に結合して、ビーム２９２は全反射によってこれを通過する。特に図１０Ｂを見れば分かるように、表面２９０に接触してデータ・エントリ・オブジェクト２９６のようなオブジェクトが存在すると、ビーム２９２からの光が、漏れ全反射のために散乱して散乱ビーム２９７になり、好ましくは検出サブシステム１１２（図１）の一部を形成するカメラ２９８によって検出されるように、特に透明なデータ・エントリ・オブジェクト係合面２９０を通過する。
【０１２４】
次に図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、検出サブシステム１１２（図１）の一部を形成し、シャドー鮮明度分析を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略図である。データ・エントリ・オブジェクト３００などのオブジェクトは、光源３０４によって照明されると、投影面１０４（図１）に影３０２を落とす。カメラ３０６が影を感知して、影密度分析器３０８が影の光学密度を決定し、これは投影面１０４へのデータ・エントリ・オブジェクト３００の近接性を示す。
【０１２５】
次に図１２Ａおよび図１２Ｂを参照すると、これは検出サブシステム１１２（図１）の一部を形成し、影合体感知を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略図である。データ・エントリ・オブジェクト３２０などのオブジェクトは、ＬＥＤなどのペアの赤外線点光源３２６および３２８によって照明されると、投影面１０４（図１）に影３２２および３２４を落とす。カメラ３３０が影３２２および３２４を感知して、影合体センサ３３２が影３２２および３２４の重なりまたは分離の程度を決定し、これは投影面１０４へのデータ・エントリ・オブジェクト３２０の近接性を示す。
【０１２６】
次に図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すると、これは３６０°の環状検出範囲３４２を有するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステム３４０の概略図である。図１３のデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステム３４０は、ダイオード・レーザなどの照明装置３４４を含み、ほぼ円錐形のミラー３４８に衝突するほぼ円錐形の出力ビーム３４６を提供し、ミラーが環状窓３５０を介して、テーブル・トップ３５２などの投影面１０４（図１）にほぼ平行でほぼ平面の半径方向照明ビーム３５１を提供することが好ましい。カメラ３５４が、テーブル・トップ３５２上の仮想円３５６と３５８間に画定されたほぼ環状の範囲３４２を見て、データ・エントリ・オブジェクト・チップ３６０などのオブジェクトによる散乱光を感知する。散乱光は、円錐形のミラー３６２および環状窓３６４を介してカメラ３５４が受けることが好ましい。
【０１２７】
次に図１４Ａを参照すると、これは好ましくはダイオード・レーザ光源３７２、コリメータ・レンズ３７４、およびコリメータ・レンズ３７４を介して光源３７２から光を受ける非球面円柱レンズなどの非球面要素３７６を含む照明装置３７０を含む照明サブシステム１０６（図１）の概略図である。非球面要素３７６は、光を半径方向の照明パターン３７８で配向することが好ましく、これは投影面１０４（図１）にほぼ平行な面に延在することが好ましい。半径方向の照明パターン３７８は、投影面１０４に対してほぼ直角の方向に非常に狭い広がりを有することが理解される。さらに、半径方向の照明パターン３７８は、投影面１０４に非常に近く配置することが好ましいことが理解される。
【０１２８】
図１４Ａの照明サブシステムは、空間的に不均一な望ましい照度パターン３７８を提供し、強さは、例えば、グラフ３８０を見れば分かるように、照明角度３７９の関数として変化する。見る角度が大きい場合に不均一な検出効果を補正するために、大きい照明角度の方が高い照度を提供することが分かる。この不均一な検出効果には、データ・エントリ・オブジェクト１１０（図１）の有効角度断面の減少、および検出サブシステム１１２（図１）にあるカメラのレンズの集光効率の低下がある。
【０１２９】
次に図１４Ｂを参照すると、これは好ましくはダイオード・レーザ光源３９２、コリメータ・レンズ３９４、およびコリメータ・レンズ３９４を介して光源３９２から光を受ける回折光学素子３９６を含む照明装置３９０を含む照明サブシステム１０６（図１）の概略図である。回折光学素子３９６は、光を半径方向の照明パターン３９８で配向することが好ましく、これは投影面１０４（図１）にほぼ平行な面に延在することが好ましい。半径方向の照明パターン３９８は、投影面１０４に対してほぼ直角の方向に非常に狭い広がりを有することを理解されたい。さらに、半径方向の照明パターン３９８は、投影面１０４の非常に近くに配置することが好ましいことを理解されたい。
【０１３０】
図１４Ｂの照明サブシステムは、空間的に不均一な望ましい照度パターン３９８を提供し、強さは、例えば、グラフ４００を見れば分かるように、照明角度３９９の関数として変化する。見る角度が大きい場合に不均一な検出効果を補正するために、大きい照明角度の方が高い照度を提供することが分かる。この不均一な検出効果には、データ・エントリ・オブジェクト１１０（図１）の有効角度断面の減少、および検出サブシステム１１２（図１）にあるカメラのレンズの集光効率の低下がある。
【０１３１】
次に図１４Ｃを参照すると、これは好ましくはダイオード・レーザ光源４１２、コリメータ・レンズ４１４、およびコリメータ・レンズ４１４を介して光源４１２から光を受ける両側部を切り取って結合したロッド・レンズ光学素子４１６を含む照明装置４１０を含む照明サブシステム１０６（図１）の概略図である。光学素子４１６は、光を半径方向の照明パターン４１８で配向することが好ましく、これは投影面１０４（図１）にほぼ平行な面に延在することが好ましい。半径方向の照明パターン４１８は、投影面１０４に対してほぼ直角の方向に非常に狭い広がりを有することを理解されたい。さらに、半径方向の照明パターン４１８は、投影面１０４の非常に近くに配置することが好ましいことを理解されたい。
【０１３２】
図１４Ｃの照明サブシステムは、空間的に不均一な望ましい照度パターン４１８を提供し、強さは、例えば、グラフ４２０を見れば分かるように、照明角度４１９の関数として変化する。見る角度が大きい場合に不均一な検出効果を補正するために、大きい照明角度の方が高い照度を提供することが分かる。この不均一な検出効果には、データ・エントリ・オブジェクト１１０（図１）の有効角度断面の減少、および検出サブシステム１１２（図１）にあるカメラのレンズの集光効率の低下がある。
【０１３３】
正確な照明分布は、側部を切り取ったロッド・レンズ４２２および４２４の半径Ｒ、および相互の側部の切り取り程度Ｘを適切に変化させることによって選択することができる。
【０１３４】
次に図１５Ａおよび図１５Ｂを参照すると、これはそれぞれ、本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、複数の照明および検出面を有して、複数の照明装置およびセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および断面図である。
【０１３５】
図１５Ａおよび図１５Ｂを見れば分かるように、ほぼ平坦で相互に隔置され、重なり、波長が異なる第１および第２の平面光線は、参照番号４３０および４３２でそれぞれ指示され、データ・エントリ・オブジェクト係合面４３８とほぼ平行で、そこから隔置された個々の照明装置４３４および４３６から発することが好ましい。特に図１５Ｂを見れば分かるように、ビーム４３０および４３２中にデータ・エントリ・オブジェクト４４０などのオブジェクトが存在すると、個々のビームからの光が散乱して散乱ビーム４３９および４４１になり、ビーム４３０および４３２それぞれに対応する検出波長を有する個々のカメラ４４２および４４４によって検出される。カメラには、そのために適切なフィルタ４４６および４４８を装備することができる。照明装置４３４および４３６は照明サブシステム１０６（図１）の一部を形成し、カメラ４４２および４４４は検出サブシステム１１２（図１）の一部を形成する。
【０１３６】
図１５Ａおよび図１５Ｂのデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムは、また、タイミング分析器４５０を含み、これはカメラ４４２および４４４からの出力を受信し、そのタイミングから、データ・エントリ・オブジェクトとデータ・エントリ・オブジェクト係合面４３８との係合速度を決定する。データ・エントリ・オブジェクトとデータ・エントリ・オブジェクト係合面４３８との係合速度は、楽器やゲームなど、様々な用途に使用することができる。
【０１３７】
次に図１６Ａおよび図１６Ｂを参照すると、これはそれぞれ、本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する複数の照明および検出面を有して、複数の照明装置および１つのセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および断面図である。
【０１３８】
図１６Ａおよび図１６Ｂを見れば分かるように、ほぼ平坦で相互に隔置され、重なり、波長が異なる第１および第２の平面光線は、参照番号４６０および４６２でそれぞれ指示され、データ・エントリ・オブジェクト係合面４６８とほぼ平行で、そこから隔置された個々の照明装置４６４および４６６から発することが好ましい。特に図１６Ｂを見れば分かるように、ビーム４６０および４６２中にデータ・エントリ・オブジェクト４７０などのオブジェクトが存在すると、個々のビームからの光が散乱して、第１および第２の検出領域４７４および４７６を有するカメラ４７２によって検出され、これはそれぞれビーム４６０および４６２のそれに対応する検出波長を有する。カメラ４７２の検出領域は適切なフィルタによって画定され、望ましい波長差を提供することが好ましい。照明装置４６４および４６６は照明サブシステム１０６（図１）の一部を形成し、カメラ４７２は検出サブシステム１１２（図１）の一部を形成する。
【０１３９】
データ・エントリ・オブジェクト４７０によって散乱するビーム４６０および４６２からの光は、プリズム４７８によって回折して、２本のビーム４８０および４８２に分割され、これはレンズ４８４によって２つの検出領域４７４および４７６上に画像化されることが好ましい。
【０１４０】
図１６Ａおよび図１６Ｂのデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムは、また、タイミング分析器４８６を含み、これはカメラ４７２からの出力を受信し、そのタイミングからデータ・エントリ・オブジェクト４７０とデータ・エントリ・オブジェクト係合面４６８との係合速度を決定する。データ・エントリ・オブジェクトとデータ・エントリ・オブジェクト係合面４６８との係合速度は、楽器やゲームなど、様々な用途に使用することができる。
【０１４１】
次に図１７Ａおよび図１７Ｂを参照すると、これはそれぞれ、本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、複数の照明および検出面を有して、１つの照明装置および１つのセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および断面図である。
【０１４２】
図１７Ａおよび図１７Ｂを見れば分かるように、ほぼ平坦で相互に隔置され、重なる第１および第２の平面光線は、参照番号５００および５０２でそれぞれ指示され、ビーム・スプリッタ５０６およびミラー５０８を介して出力する照明装置５０４から発することが好ましい。ビーム５００および５０２は、データ・エントリ・オブジェクト係合面５１０とほぼ平行で、そこから隔置される。特に図１７Ｂを見れば分かるように、ビーム５００および５０２中にデータ・エントリ・オブジェクト５１２などのオブジェクトが存在すると、個々のビームからの光が散乱して、レンズ５１４によってカメラ５１６へと結像される。照明装置５０４は照明サブシステム１０６（図１）の一部を形成し、カメラ５１６は検出サブシステム１１２（図１）の一部を形成する。
【０１４３】
図１７Ａおよび図１７Ｂのデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムは、また、強さタイミング分析器５１８を含み、これはカメラ５１６からの出力を受信し、検出した光の強さの段階的増加のタイミングから、データ・エントリ・オブジェクトとデータ・エントリ・オブジェクト係合面５１０との係合速度を決定する。データ・エントリ・オブジェクトとデータ・エントリ・オブジェクト係合面５１０との係合速度は、楽器やゲームなど、様々な用途に使用することができる。
【０１４４】
次に図１８を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、データ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムに有用で、非球面反射器を使用する照明装置の概略図である。本発明の図１８の照明装置は、大きい立体角を通して点光源から発した光を、係合面に沿って延在する平坦な半径方向のビームへと配向することを理解されたい。ビームは、投影面１０４（図１）に対して直角の方向に非常に狭い広がりを有する。
【０１４５】
図１８を見れば分かるように、ＬＥＤなどの点光源５５０は、参照番号５５２で指示したほぼ半球形のボリュームを通して発光する。非球面反射器は、そのストリップが参照番号５５４、５５６および５５８で指示され、点光源５５０が発光した光を、通常は光源５５０を通る線５６０に沿って反射する。本発明の好ましい実施形態では、非球面反射器は、線５６０に沿って相互からずれた中心を有する球面ミラーのストリップによって構築することができる。非球面反射器は、このように異なる高さからの光を反射し、したがって反射した光は異なる位置で線５６０を通過する。
【０１４６】
捻れた細長いミラー５６２は、線５６０に沿って配置することが好ましく、線５６０を通る光を様々な仰角にて、参照番号５６４で指示した平坦な平面ビームとして反射する。ビーム５６４は、通常は、線５６０を通って延在する面にあり、非球面反射器内に適切に配置されたスリット（図示せず）を横切る。
【０１４７】
次に図１９を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、データ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムで使用する角度補正済み干渉フィルタの概略図である。図１９のフィルタは、例えば、図１５Ａおよび図１５Ｂのフィルタ４４６および４４８、および図１６Ａおよび図１６Ｂのフィルタ４７４および４７６として、本発明に有用である。
【０１４８】
明快さを期して同じ縮尺では描かれていない誇張した形態である図１９を見れば分かるように、まとめて参照番号５８０で指示された複数の薄膜は、それぞれが不均一な厚さであり、ドーム形の透明な湾曲基板５８２上に形成され、これは球面である必要はなく、干渉フィルタを画定する。薄膜５８０の厚さは、基板５８２の対称軸５８６に沿って配置された所与の点５８４に衝突する各光線が横切る薄膜５８０の厚さが光線と対称軸５８６（図１９のＯＡ）にかかわらず等しくなるように、基板５８２全体で変化するように選択される。カメラ５１６（図１７Ａ）などのカメラのイメージング・レンズは、点５８４に配置される。したがって、カメラ５１６に到達する光線の強さは、データ・エントリ・オブジェクト５１２と係合するキーストロークの位置に依存しない。
【０１４９】
薄膜蒸着などの方法を使用して、図１９の干渉フィルタを構築するための好ましい技術を、図１９に関して以下で説明する。
【０１５０】
スネルの法則によると、下式の通りになる。
【０１５１】
【数１】

【０１５２】
ここで、αは、最終的に点Ｏに到達する光線のフィルタ表面における局所入射角度であり、α'はフィルタ表面における局所有効屈折角、ｎはフィルタ・コーティングの有効屈折率である。
【０１５３】
通常、第１の近似では、ドーム形基板５８２の光軸は、干渉フィルタの製造に使用することが好ましい蒸着材料の方向である。また、第１の近似では、ドーム上に蒸着した材料の流れは、材料が塗布されたドームの小さい領域に対して通常は直角である方向である。
【０１５４】
したがって、コーティング・プロセスの質量保存から、方向θにおけるフィルタ材料の厚さは、下式によって与えられる。
【０１５５】
【数２】

【０１５６】
したがって、フィルタ５８２を通って屈折した光線の長さが、下式によって与えられる。
【０１５７】
【数３】

【０１５８】
ここで、θは、入射点におけるフィルタへの法線と対称軸５８６との間の偏角であり、ｔ（θ）はフィルタの局所厚さである。
【０１５９】
フィルタの厚さが全方向で等しい（エピフィルタリング）場合は、下式のようになる。
【０１６０】
【数４】

【０１６１】
および
【０１６２】
【数５】

【０１６３】
ここで、ｄ（θ）は、屈折した光線に沿ったフィルタの局所路距離である。
【０１６４】
したがって、式（１）は下式のようになる。
【０１６５】
【数６】

【０１６６】
既知の三角関数関係を使用して、式（１）を下式のように書くことができる。
【０１６７】
【数７】

【０１６８】
当技術分野で知られているように、ドーム５８２の幾何学的形状では、式（５）には通常、無数の解がある。好ましくは、１つの解が、角度αでドームに当たる典型的な光線のケースにあたり、特定の点Ｐを画定することができる。光軸に沿って点Ｐからドームまでの距離は、Ｒ（θ）で与えられる。
【０１６９】
正弦の法則によると、下式となる。
【０１７０】
【数８】

【０１７１】
および
【０１７２】
【数９】

【０１７３】
ここで、Ｒ（θ）は、フィルタに対する局所的法線に沿ってフィルタと点Ｐとの間の距離であり、ψ（θ）は、ψ＝α＋θとなるような局所偏角であり、Ｘは、ＯＡの方向における点５８４とフィルタ５８２間の距離であり、ｒ（θ）は、点５８４とフィルタ５８２上の局所入射点間の距離である。式（４）および（５）を式（６）および（７）に代入すると、以下の関係式が得られる。
【０１７４】
【数１０】

【０１７５】
および
【０１７６】
【数１１】

【０１７７】
θの値が小さい場合はｆ（θ）＝ｎ／（ｎ＋１）となる。
【０１７８】
したがって、長さＸは下式になるように選択することができる。
【０１７９】
【数１２】

【０１８０】
ここで、Ｒｅｑは、ドームの半径とほぼ等しい相当半径である。
【０１８１】
特定の偏角ψでは、下式を解くことができる。
【０１８２】
【数１３】

【０１８３】
およびθ＝θ［ψ］を決定することができる。
【０１８４】
したがって、非球面ドームは下式によって記述することができる。
【０１８５】
【数１４】

【０１８６】
および
【０１８７】
【数１５】

【０１８８】
ここで、ρ（ψ）は、（図１９で示すように）光軸ＯＡからドーム５８２上の点までの距離であり、Ｙ（ψ）は図１９で示すように、光軸ＯＡの縦座標に沿ってドームの頂点からドーム５８２上の点までの距離である。
【０１８９】
したがって、ドーム５８２は、ドーム５８２の表面の各点上で得られる理想的構造にほぼ対応する１つの半径の球面で構築してもよい。この場合、光線の入射角は、干渉フィルタの中心波長からわずかにずれるが、従来の干渉フィルタによる変動より、はるかに小さいことが理解される。ドームの光出力が小さい場合は、光学フィルタを備えるコーティングを通過する光の光路を大きく変更することなく、ドームの各側にコーティングを配置できることが理解される。
【０１９０】
次に図２０を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により、図１の投影キーボード・システムおよび方法に使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの操作を示す概略フローチャートであり、図２１を参照すると、これは図２０に示したデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの操作に使用する好ましいデータ構造の概略図である。
【０１９１】
図２０は、図２１に関して以下で説明するデータ・エントリ・オブジェクトの係合位置感知方法の操作に使用する好ましいデータ構造の概略図である。カメラ５１６（図１７Ａ）などのカメラの画像センサは、通常、Ｍ×Ｎ個のピクセルのセットで構成され、特定のピクセル・グループが、好ましくは投影面１０４（図１）上にある係合面の画定された領域を見ることが理解される。したがって、カメラ５１６の画像面に位置する特定のピクセル・グループが、キー位置１１３と係合するデータ・エントリ・オブジェクト５１２からの散乱した光を受けることが可能である。
【０１９２】
したがって、カメラ５１６が投影面１０４を見ると、カメラ５１６の画像面にあるＭ×Ｎ個のピクセルがそれぞれ、それとデータ・エントリ・オブジェクトの係合に関して、係合面の対応する領域からの光を受けることができる。
【０１９３】
したがって、各ピクセル値を取得したら、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが図２２に示すキーストローク領域６００などの所定のキーストローク領域内にあるかどうかを決定し、この決定は、ピクセルごとにピクセルがキーストローク領域６２５、６２６、６２７および６２８（図２２）などの所定のキーストローク領域内に存在するかどうかを決定する。 ある場合は、どのキーストローク領域にあるのかを示すピクセル索引テーブル６０１を使用することによって実行することが好ましい。
【０１９４】
図２０および図２１を見れば分かるように、種々のピクセル座標で、グレイ・レベル値などのピクセル値を取得する。各ピクセル値を取得したら、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定のキーストローク領域（図２２）内にあるかどうかを決定する。この決定は、ピクセルごとにそのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、ある場合は、どのキーストローク領域にあるのかを示すピクセル索引テーブル６０１を使用することによって実行することが好ましい。
【０１９５】
次に、ピクセルがあるキーストローク領域内のピクセルの関数を、テーブル６０１を使用して決定する。この関数は通常は加法関数または減法関数であるが、代替的に別の関数を有してもよい。通常、関数に応じて、キーストローク領域の累積テーブル６０２でキーストローク領域ごとに保持されたピクセル合計に、ピクセル値を加算するか、ピクセル合計から減算する。
【０１９６】
フレームの全ピクセルを前述したように処理したら、フレームについて更新した背景レベルを決定し、キー作動しきい値は、通常、キーストローク領域ごとに確立されている所定のしきい値レベルから更新した背景レベルを減算することにより決定される。これは、キーストローク領域しきい値テーブル６０４を使用して実行することが好ましい。
【０１９７】
次に、キーストローク領域ごとにキーストローク領域累積テーブル６０２の内容を、現在のキー作動しきい値と比較する。累積テーブル６０２の内容が、所与のフレームにある所与のキー作動領域のキー作動しきい値を超え、前のフレームでは、累積テーブル６０２の内容がキー作動しきい値を超えなかった場合、キー作動出力が提供される。
【０１９８】
同様に、累積テーブル６０２の内容が、所与のフレームにある所与のキーストローク作動領域のキー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、累積テーブル６０２の内容がキー作動しきい値を超えていた場合、キー停止出力が提供される。他のケースではいずれも、出力を生成する必要がない。
【０１９９】
次に図２２を参照すると、これは図５Ａに示すキーボード１９０のようなキーボードを見る２次元画像センサ（図１）によって感知するような典型的なキーストローク領域６２５、６２６、６２７および６２８の輪郭の概略絵画図である。
【０２００】
次に図２３を参照すると、これはキーストローク領域６２５、６２６、６２７および６２８（図２２）に対応するデータ・エントリ・オブジェクトの係合によって生じる典型的な光パターンの典型的なフットプリント６２９、６３０、６３１および６３２の輪郭を示す概略絵画図である。
【０２０１】
次に図２４Ａ、図２４Ｂおよび図２４Ｃを参照すると、これは図２１に示すように、自身が存在するキーストローク領域内でのピクセルの関数を決定する３つの別の方法の概略図であり、図２３Ａ、図２３Ｂおよび図２３Ｃを参照すると、これは図２２Ａ、図２２Ｂおよび図２２Ｃを理解する上で有用なトレースの概略図である。
【０２０２】
次に図２４Ａを参照すると、任意の共通軸６１０に沿って、所与のキーに対応し、複数のピクセル６２２を含む単純化したキーストローク領域６２０が配置されているのが図示されている。データ・エントリ・オブジェクトと所与のキーとの係合によって生成された典型的な光パターンの単純化した典型的なフットプリントを、参照番号６２４で示す。図２３は、図２２の６２９、６３０、６３１および６３２で指定されたキーストローク領域に対応する典型的なフットプリント６２５、６２６、６２７および６２８の輪郭を示す。
【０２０３】
典型的な背景信号パターンを、参照番号６３４で示す。背景信号パターン６２６へのフットプリント６２４の重ね合わせを、参照番号６３５で示す。キーストローク領域６２０上のフットプリント６２４の１次元で選択可能な重なりを、参照番号６３６で示す。キーストローク領域６２０上の背景信号パターン６３４の１次元で選択可能な重なりを、参照番号６３７で示す。キーストローク領域６２０上の重ね合わせ６３８の１次元で選択可能な重なりを、参照番号６３８で示す。
【０２０４】
図２５Ａは、軸６１０に沿って切り取ったキーストローク領域６２０の断面に対応するバイアス関数６４０を示し、バイアス関数は、軸６１０に沿ってキーストローク領域６２０を画定する。また、軸６１０に沿ったフットプリント６２４の断面に対応する信号関数６４４、更に軸６１０に沿った背景信号パターン６３４の断面に対応する背景信号関数６４６、及び重ね合わせ６３５の断面に対応する組合せ信号６４８も示す。
【０２０５】
図２５Ａでは、更に１次元で選択可能な重なり６３６に対応する１次元コンボルーション６５０、１次元で選択可能な重なり６３７に対応する１次元コンボルーション６５２、及び１次元で選択可能な重なり６３８に対応する１次元コンボルーション６５４も示す。コンボルーション６５０をしきい値６６０と共にに示し、コンボルーション６５２を閾値６６２と共に示し、コンボルーション６５４をしきい値６６４と共に示す。
【０２０６】
次に図２４Ｂを参照すると、任意の共通軸６７０に沿って、所与のキーに対応し、複数のピクセル６８２を含む単純化したキーストローク領域６８０が配置されているのが図示されている。ここでは、単純化されたキーストローク領域６８０は、単純化したキーストローク領域の境界６８３に囲まれた状態で図示されている。データ・エントリ・オブジェクトと所与のキーとの係合によって生成された典型的な光パターンの単純化した典型的なフットプリントを、参照番号６８４で示す。典型的な背景信号パターンを参照番号６８６で示す。背景信号パターン６８６へのフットプリント６８４の重ね合わせを、参照番号６８８で示す。キーストローク領域６８０および境界６８３上のフットプリント６８４の１次元で選択可能な重なりを、参照番号６９０で示す。キーストローク領域６８０および境界６８３上の背景信号パターン６８６の１次元で選択可能な重なりを、参照番号６９２で示す。キーストローク領域６８０および境界６８３上の重ね合わせ６８８の１次元で選択可能な重なりを、参照番号６９４で示す。
【０２０７】
図２５Ｂは、軸６７０に沿って切り取ったキーストローク領域６８０および境界６８３の断面に対応するバイアス関数７００を示し、バイアス関数は、軸６７０に沿ってキーストローク領域６８０を画定する。境界６８３は、キーストローク領域６８０の値に対してマイナスの値が割り当てられることが分かる。この値の割り当ては、データ・エントリ・オブジェクト係合の値を、それがキーストローク領域６８０内になる範囲まで強化し、このようなデータ・エントリ・オブジェクト係合の値が、これが境界６８３を超えて延在する程度まで減少させることが理解される。また、軸６７０に沿ったフットプリント６８４の断面に対応する信号関数７０４、軸６７０に沿った背景信号パターン６８６の断面に対応する背景信号関数７０６、および重ね合わせ６８８の断面に対応する組合せ信号７０８も示す。
【０２０８】
図２５Ｂでは、１次元で選択可能な重なり６９０に対応する１次元コンボルーション７２０、１次元で選択可能な重なり６９２に対応する１次元コンボルーション７２２、および１次元で選択可能な重なり６９４に対応する１次元コンボルーション７２４も示す。コンボルーション７２０をしきい値７２６とともに示し、コンボルーション７２２をしきい値７２７とともに示し、コンボルーション７２４をしきい値７２８とともに示す。
【０２０９】
次に図２４Ｃを参照すると、任意の共通軸７３０に沿って、所与のキーに対応し、複数のピクセル７４１を含む単純化したキーストローク領域７４０が配置されているのが図示されている。ここでは、単純化されたキーストローク領域７４０は、単純化したキーストローク領域の内部境界７４２および単純化したキーストローク領域の外部境界７４３に囲まれた状態で図示されている。データ・エントリ・オブジェクトと所与のキーとの係合によって生成された典型的な光パターンの単純化した典型的なフットプリントを、参照番号７４４で示す。典型的な背景信号パターンを参照番号７４６で示す。背景信号パターン７４６へのフットプリント７４４の重ね合わせを、参照番号７４８で示す。キーストローク領域７４０および境界７４２および７４３上のフットプリント７４４の１次元で選択可能な重なりを、参照番号７５０で示す。キーストローク領域７４０および境界７４２および７４３上の背景信号パターン７４６の１次元で選択可能な重なりを、参照番号７５２で示す。キーストローク領域７４０および境界７４２および７４３上の重ね合わせ７４８の１次元で選択可能な重なりを、参照番号７５４で示す。
【０２１０】
図２５Ｃは、軸７３０に沿って切り取ったキーストローク領域７４０および境界７４２および７４３の断面に対応するバイアス関数７６０を示し、バイアス関数は、軸７３０に沿ってキーストローク領域７４０を画定する。境界７４２は、ゼロ値が割り当てられ、境界７４３は、キーストローク領域７４０の値に対してマイナスの値が割り当てられることが分かる。この値の割り当ては、データ・エントリ・オブジェクト係合の値を、それがキーストローク領域７４０内になる範囲まで強化し、このようなデータ・エントリ・オブジェクト係合の値が、これが境界７４２を超えて少なくとも境界７４３内へと延在する程度まで減少させることが理解される。また、軸７３０に沿ったフットプリント７４４の断面に対応する信号関数７６４、軸７３０に沿った背景信号パターン７４６の断面に対応する背景信号関数７６６、および重ね合わせ７４８の断面に対応する組合せ信号７６８も示す。
【０２１１】
図２５Ｃでは、１次元で選択可能な重なり７５０に対応する１次元コンボルーション７８０、１次元で選択可能な重なり７５２に対応する１次元コンボルーション７８２、および１次元で選択可能な重なり７５４に対応する１次元コンボルーション７８４も示す。コンボルーション７８０をしきい値７８６と共に示し、コンボルーション７８２を閾値７８７と共に示し、コンボルーション７８４をしきい値７８８と共に示す。
【０２１２】
コンボルーション６３８、６９４および７５４の考察から、図２４Ｃおよび図２５Ｃの二重境界構成は、背景の効果を最小に抑えながら、データ・エントリ・オブジェクト・キーストローク係合を最もよく検出することが理解される。
【０２１３】
次に図２６を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、追跡システムで使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの操作および方法を示す概略フローチャートである。
【０２１４】
図２６を見れば分かるように、種々のピクセル座標で、グレイ・レベル値などのピクセル値を取得する。各ピクセル値を取得したら、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定の活性領域内にあるかどうかを決定する。通常、ピクセルが所定の活性領域内にない場合、その値は無視される。
【０２１５】
各ピクセルのピクセル値はしきい値であることが好ましく、通常は所与のしきい値の下にある全てのピクセル値が無視される。残りのピクセル値は、選択された重み付けパラメータで重み付けしてよい。しきい値および重み付けしたピクセル値の「重心」を決定するために、しきい値および重み付けしたピクセル値に、それぞれ各ピクセルの座標位置を表すＸおよびＹ値を乗算し、結果を、相互に直角な軸ＸおよびＹに沿って合計して、ＸおよびＹアキュムレータに記憶する。しきい値および重み付けしたピクセル値の合計は、全ての該当するピクセルについても合計し、活性領域全体についてデータ・アキュムレータに記憶する。
【０２１６】
フレーム内の全ピクセルを前述したように処理したら、ＸおよびＹ軸に沿って合計したしきい値および重み付けしたピクセル値を、それぞれ活性領域全体のしきい値および重み付けしたピクセル値の合計で割り、「重心」のＸおよびＹ座標を決定すると、これは望ましい係合位置を表す。
【０２１７】
次に図２７を参照すると、これは、本発明の好ましい実施形態によりシャドー鮮明度分析を提供する機能の操作を示す概略フローチャートであり、図２８を参照すると、これは、図２７に示したデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの操作に使用する好ましいデータ構造の概略図であり、図２９を参照すると、これは図２７のフローチャートを理解する上で有用な図である。
【０２１８】
図２７から図２９を見れば分かるように、種々のピクセル座標で、グレイ・レベル値などのピクセル値を取得する。各ピクセル値を取得したら、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定のキーストローク領域８００（図２９）内にあるかどうか、またそれがそれぞれ左または右の下位領域８０２および８０４内にあるかどうかを決定する。この決定は、ピクセルごとにそのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、ある場合は、どのキーストローク領域内に、さらにはどのキーストローク下位領域内にあるのかを示すピクセル索引テーブル８０６を使用することによって実行することが好ましい。
【０２１９】
Ｘ軸８０８（図２９）に沿ってピクセル値の導関数を計算し、しきい値を求める。Ｘ軸導関数値は、その絶対値が所定のしきい値を超えるが、これを各キーストローク領域の下位領域ごとに合計し、キーストローク領域積算テーブル８１０に記憶する。図１１Ａに示すような状況でのＸ軸８０８に沿ったピクセル値の変動を、参照番号８１２で示す。そのＸ軸導関数を参照番号８１４で示す。図１１Ｂに示すような状況でのＸ軸８０８に沿ったピクセル値の変動を、参照番号８１６で示す。そのＸ軸導関数を参照番号８１８で示す。導関数８１４および８１８に適用されるしきい値を参照番号８２０で示す。
【０２２０】
データ・エントリ・オブジェクトが係合面１０４（図１１Ａおよび図１１Ｂ）に接近するほど、検出される縁部が鮮明になり、導関数が大きくなることが、明白である。
【０２２１】
フレーム内の全ピクセルを上述したように処理したら、キー作動しきい値を、通常は各キーストローク領域ごとに確立されている所定のしきい値レベルから決定する。これは、キーストローク領域しきい値テーブル８２２を使用して実行することが好ましい。
【０２２２】
次に、各キーストローク領域の２つの下位領域について、キーストローク領域積算テーブル８１０の内容を、相互から減算することが好ましい。その差を現在のキー作動しきい値と比較する。差が、所与のフレームにおける所与のキー作動領域のキー作動しきい値を超え、前のフレームでは、差がキー作動しきい値を超えなかった場合、キー作動出力が提供される。
【０２２３】
同様に、差が、所与のフレームにおける所与のキー作動領域のキー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、差がキー作動しきい値を超えていた場合、キー停止出力が提供される。他のケースではいずれも、出力を生成する必要はない。
【０２２４】
次に図３０を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により有用な同期照明出力変動機能を示す概略図である。図３０に示す機能は、データ・エントリ・オブジェクト係合の検出のために与えられる照明の量を変調することを意図する。この変調が望ましいのは、データ・エントリ・オブジェクトに衝突し、それにより散乱する光の強さが、照明装置８３０とデータ・エントリ・オブジェクトとの間の距離とともに低下するからである。したがって、データ・エントリ・オブジェクト８３２に衝突する光の量は、データ・エントリ・オブジェクト８３４に衝突する光の量より非常に多いことが理解される。さらに、検出器８３６に衝突する散乱光の量は、データ・エントリ・オブジェクトと検出器の間の距離とともに減少する。この２つの距離依存性により、データ・エントリ・オブジェクトの係合の検出が困難になる。
【０２２５】
この困難を克服するために、本発明の好ましい実施形態により、照明装置８３０と検出器８３６との両方に結合し、照明装置８３０が生成する光の強さを、検出器８３６の画像フィールド位置と同期した状態にて、通常は傾斜状態で変動させる可変強度駆動電子回路８４０が提供される。
【０２２６】
したがって、係合面１０４（図１）の近距離部分（Ａ）を、通常は検出器８３６の上部分Ａに結像する場合、強度が最低になることが分かる。係合面１０４の中間部分（Ｂ）を、通常は検出器８３６の中央に結像する場合は、強さが中間レベルになり、係合面１０４の遠距離部分（Ｃ）を、通常は検出器８３６の底部分（Ｃ）に結像する場合、強さは最高になる。
【０２２７】
可変強度駆動電子回路８４０は、同期出力８４２を検出器８３６に、対応する同期出力８４４を照明装置８３０に提供し、検出器８３６の走査される画像領域の位置と同期した状態で強さレベルを上昇させることによって動作することが好ましい。
【０２２８】
次に図３１を参照すると、これは、本発明の好ましい実施形態によりディジタル署名を提供するシステムおよび機能の概略図である。図２９を見れば分かるように、検出器サブシステム１１２（図１）のようなデータ・エントリ・オブジェクト係合検出サブシステム８５０からの出力は、強度、位置およびタイミングの出力を提供し、これはディジタル署名生成器８５２で組み合わされる。ディジタル署名生成器８５２は、これらの出力に基づいてユニークなディジタル署名を提供することが好ましい。強さおよびタイミング出力は、図２０および図２１に関して上述した機能によって生成することができる。位置出力は、図２６に関して上述した機能によって生成することができる。
【０２２９】
次に図３２を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、データ・エントリ・オブジェクトと、折畳み式トレイ９００のような表面上に画定された不活性キーボードとの相互作用の感知を使用するキーボード・システムおよび方法の概略図である。このような折畳み式トレイは、航空機などの車両に配置され、食事用トレイのように複数の使用法を有することができる。キーボードは、トレイまたはトレイに載せるシートに印刷するか、別の方法としては、その適切な照明によって画定することができる。データ・エントリ・オブジェクトの係合の検出は、車両に組み込んだ装置９０２によって、または別の方法としては、乗客が携帯しているような携帯機器で行うことができる。車両に組み込んだ装置によって、または別の方法としては、乗客が携帯している携帯機器によって、コンピュータ機能を提供することができる。メモリ要素９０４などのコンピュータ・メモリを乗客が携帯し、車両の適切なソケット９０６に挿入することができる。
【０２３０】
次に図３３を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、ビデオ・カメラ９１０などの適切に装備したカメラを使用して写真の英数字注釈を提供する、キーボード・システムおよび方法の概略図である。キーボード９１２は、カメラ９１０と一体形成されるか、他の方法でそれに関連付けられる投影サブシステム９１４によって投影することができ、データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は、これもカメラ９１０と一体形成されるか、他の方法でそれに関連付けられる検出装置９１６によって提供することができる。キーボードは、カメラで撮影した写真に注釈をつけるために使用できるので有利である。
【０２３１】
次に図３４Ａ、図３４Ｂ、図３４Ｃおよび図３４Ｄを参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、データ・エントリ・オブジェクトの相互作用により家庭用娯楽システムの制御を提供するキーボード・システムおよび方法の４つの別の実施形態の概略図である。図３４Ａは、通常はテレビの操作または画面への投影によってテレビ画面上に画定されたキーボード９２０を示す。データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は装置９２２によって提供され、これは携帯型か、テレビに固定することができる。
【０２３２】
図３４Ｂは、家庭用娯楽システムの側に画定されたキーボード９３０を示す。キーボード９３０は、投影によって提供するか、任意の適切な表面に印刷することができる。データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は装置９３２によって提供され、これは携帯型か、家庭用娯楽システムに固定することができる。
【０２３３】
図３４Ｃは、ホーム・エンタテインメント・システムの側のテーブル上に画定されたユーザ・インタフェース・ボード９３４を示す。ユーザ・インタフェース・ボード９３４は、投影によって提供するか、任意の適切な表面に印刷することができる。データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は装置９３６によって提供され、これは携帯型か、家庭用娯楽システムに固定することができる。
【０２３４】
図３４Ｄは、ホーム・エンタテインメント・システムの側の遠隔制御ユニット上に画定されたユーザ・インタフェース・ボード９３８を示す。ユーザ・インタフェース・ボード９３８は、投影によって提供するか、任意の適切な表面に印刷することができる。データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は装置９３９によって提供され、これは遠隔制御ユニットと一体形成するか、それに固定することができる。
【０２３５】
上述の実施形態の全てで、対話型エンタテインメントおよび娯楽報道番組など、任意の適切な機能のためにキーボードを使用することができる。
【０２３６】
次に図３５を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、制限された粒子状物質環境キーボード・システムおよび方法の概略図である。キーボード９４０は、投影によって提供するか、任意の適切な表面に印刷することができる。データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は装置９４２によって提供され、これは携帯型か、機器に固定することができる。キーボード９４０を、機器の制御に使用することができる。
【０２３７】
次に図３６を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、産業環境キーボード・システムおよび方法の概略図である。キーボード９５０は、投影によって提供するか、任意の適切な表面に印刷することができる。データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は装置９５２によって提供され、これは携帯型か、産業機器に固定することができる。キーボード９５０を、産業機器の制御に使用することができる。
【０２３８】
次に図３７を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、キーボード・システムが一体形成されるか、これに関連付けられるビデオ投影装置９６０および方法の概略図である。キーボード９６２は投影によって提供することが好ましく、あるいは任意の適切な表面に印刷してもよい。データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は、装置９６４によって提供され、これは携帯型か、投影装置９６０に固定することができる。
【０２３９】
次に図３８を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するレストラン接客インターフェース・システムおよび方法の概略図である。図３８を見れば分かるように、メニュー選択ボード９７０は、投影によって提供するか、任意の適切な表面に印刷することができる。データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は装置９７２によって提供され、これは携帯型か、テーブルに固定することができる。仮想クレジット・カード署名パッド９７４も投影またはその他の方法で提供することができる。署名の検出も、係合検出装置９７２で提供することができる。
【０２４０】
次に図３９を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、適切に装備したオーディオ・プレーヤ９８０を使用して写真の英数字注釈を提供するキーボード・システムおよび方法の概略図である。キーボード９８２は、プレーヤ９８０と一体形成されるか、その他の方法でそれに関連付けられる投影サブシステム９８４によって投影することができ、データ・エントリ・オブジェクト係合の検出は、これもプレーヤ９８０と一体形成されるか、他の方法でそれに付随する検出装置９８６によって提供することができる。キーボード９８２は、プレーヤが演奏する音楽に注釈をつけるか、それを選択するために使用できるので有利である。
【０２４１】
次に図４０Ａおよび図４０Ｂを参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、上述したタイプのデータ・エントリ・オブジェクト係合検出機能を使用して「タッチ・スクリーン」機能を提供するデータ・エントリ・オブジェクト係合感知画面システムおよび方法の概略図である。データ・エントリ・オブジェクトと、画面１０００、従来のＣＲＴ画面、平坦なパネル画面、または上述した種々のキーボードと同様の方法で投影される画面との係合は、画面１０００と一体形成されるか、他の方法でそれに付随する検出装置１００２によって検出することができる。画面１０００は、対話型情報キオスクなどの任意の適切な用途に使用することができ、その一例は現金自動預入支払機である。
【０２４２】
次に図４１を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、データ・エントリ・オブジェクト係合感知方法を使用するセキュリティおよびアクセス制御システムを概略図である。データ・エントリ・オブジェクトと、従来のＣＲＴ画面、平坦なパネル画面、または上述した種々のキーボードと同様の方法で投影した画面などの画面１０１０との係合は、画面１０１０と一体形成されるか、他の方法でそれに付随する検出装置１０１２によって検出することができる。画面１０１０は、適切な位置に配置し、ユーザがアクセス情報を入力するために使用することができる。
【０２４３】
次に図４２を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、上述したタイプのデータ・エントリ・オブジェクト係合検出機能を使用するオブジェクト係合感知ゲーム・システムおよび方法の概略図である。オブジェクトと、例えば、従来のＣＲＴ画面、平坦なパネル画面、または上述した種々のキーボードと同様の方法で投影した画面などによって画定できるゲーム・ボード１０２０との係合は、ゲーム・ボード１０２０と一体形成されるか、他の方法でそれに付随する検出装置１０２２によって検出することができる。ゲーム・ボード１０２０および関連機能を、チェスまたはチェッカーなどの任意の適切なゲーム用途に使用することができる。
【０２４４】
次に図４３Ａ、図４３Ｂおよび図４３Ｃを参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、上述したタイプのデータ・エントリ・オブジェクト係合検出機能を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合感知楽器および方法の概略図である。データ・エントリ・オブジェクトと、上述するか、図などによって他の方法で画定した種々のキーボードと同様の方法で投影できるピアノ・キー１０３０、ドラム表面１０３２およびギター・フレット１０３４との係合は、検出装置１０３６で検出することができる。本発明のこの実施形態は、手で操作する任意の適切な楽器に使用することができる。
【０２４５】
次に図４４を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する車両搭載ユーザ・インタフェース・システムおよび方法の概略図である。図４４のシステムは、キーボード１０４０を車両の表面、好ましくは車両のフロントガラスに投影することが好ましい。このキーボードは、目的に応じて情報を入力するために、好適には、所望の目的地をナビゲーション・システムに入力するために使用することができる。データ・エントリ・オブジェクトと、従来のＣＲＴ画面、平坦なパネル画面、または上述した種々のキーボードと同様の方法で投影した画面などのキーボード１０４０との係合は、車両に一体形成するか、他の方法でそれに付随する検出装置１０４２で検出することができる。キーボード１０４０は、任意の適切な位置に配置することができる。
【０２４６】
次に図４５を参照すると、これは本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するデータ・エントリ・オブジェクト係合検出システムおよび方法を組み込んだ自動販売機の概略図である。データ・エントリ・オブジェクトと、従来のＣＲＴ画面、平坦なパネル画面、または上述した種々のキーボードと同様の方法で投影した画面などの選択ボード１０５０との係合は、自動販売機に一体形成するか、他の方法でそれに付随する検出装置１０５２で検出することができる。選択ボード１０５０は、製品の選択ばかりでなく、支払い情報の入力など、自動販売機との適切なユーザ対話に使用することができる。
【０２４７】
本発明は、本明細書で特に図示し、説明したものに制限されないことが、当業者には明白である。むしろ、本発明の範囲は、上述した種々の特徴の組み合わせおよびそれと類似したもの、さらに従来技術の一部を形成しないその変形および改造を含む。
【図面の簡単な説明】
【０２４８】
【図１】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する投影キーボード・システムおよび方法の概略一般図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する回折光学素子を使用して光出力を有するキーボード投影サブシステムの概略図である。
【図３Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する一体形成ビーム・スプリッタおよび回折光学素子を使用するキーボード投影サブシステムの概略絵画図および上面図である。
【図３Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する一体形成ビーム・スプリッタおよび回折光学素子を使用するキーボード投影サブシステムの概略絵画図および上面図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、キーボード投影光路に沿って選択的に配置可能な複数の異なる回折光学素子を使用する多フォーマット・キーボード投影サブシステムの概略図である。
【図５Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する比較的小さい最大回折角度を有するキーボード構成を提供するように選択された回折次数を有する回折光学素子を使用するキーボード投影サブシステムの概略絵画図および側面図である。
【図５Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する比較的小さい最大回折角度を有するキーボード構成を提供するように選択された回折次数を有する回折光学素子を使用するキーボード投影サブシステムの概略絵画図および側面図である。
【図６Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、ビーム・コンバイナを使用するキーボード投影サブシステムの概略絵画図および上面図である。
【図６Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、ビーム・コンバイナを使用するキーボード投影サブシステムの概略絵画図および上面図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、発光素子およびマイクロレンズのアレイを使用するキーボード投影サブシステムの概略図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、特別構成の発光素子を使用するキーボード投影サブシステムの概略図である。
【図９Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、透明なデータ・エントリ・オブジェクト係合面のデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知照明装置とは反対側に配置されたカメラを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの絵画図および側面図である。
【図９Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、透明なデータ・エントリ・オブジェクト係合面のデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知照明装置とは反対側に配置されたカメラを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの絵画図および側面図である。
【図１０Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、全反射を呈する透明なデータ・エントリ・オブジェクト係合面を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および側面図である。
【図１０Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、全反射を呈する透明なデータ・エントリ・オブジェクト係合面を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および側面図である。
【図１１Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、シャドー鮮明度分析を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略図である。
【図１１Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、シャドー鮮明度分析を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略図である。
【図１２Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、シャドー合体感知を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略図である。
【図１２Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、シャドー合体感知を使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略図である。
【図１３Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、３６０°の検出範囲を有するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略図である。
【図１３Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、３６０°の検出範囲を有するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略図である。
【図１４Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、望ましい不均一照度を提供して、非球面素子を使用する照明装置を含む照明サブシステムの概略図である。
【図１４Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、望ましい不均一照度を提供して、回折素子を使用する照明装置を含む照明サブシステムの概略図である。
【図１４Ｃ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、望ましい不均一照度を提供して、円柱レンズの組み合わせを使用する照明装置を含む照明サブシステムの概略図である。
【図１５Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、複数の照明および検出面を有して、複数の照明装置およびセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および側面図である。
【図１５Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、複数の照明および検出面を有して、複数の照明装置およびセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および側面図である。
【図１６Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、複数の照明および検出面を有して、複数の照明装置および１つのセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および断面図である。
【図１６Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、複数の照明および検出面を有して、複数の照明装置および１つのセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および断面図である。
【図１７Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、複数の照明および検出面を有して、１つの照明装置および１つのセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および断面図である。
【図１７Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、複数の照明および検出面を有して、１つの照明装置および１つのセンサを使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合速度センサを含むデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの概略絵画図および断面図である。
【図１８】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、データ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムに有用で、非球面反射器を使用する照明装置の概略図である。
【図１９】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、データ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムで使用する角度補正済み干渉フィルタの概略図である。
【図２０】本発明の好ましい実施形態により、図１の投影キーボード・システムおよび方法に使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの操作を示す概略フローチャートである。
【図２１】図２０に示したデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの操作に使用する好ましいデータ構造の概略図である。
【図２２】図５Ａに示すキーボードのようなキーボードを見る２次元画像センサによって感知する典型的なキーストローク領域の輪郭の概略絵画図である。
【図２３】図２２に示すような幾つかのキーストローク領域とのデータ・エントリ・オブジェクトの係合によって生じる典型的な光パターンの典型的なフットプリントの輪郭を示す概略絵画図である。
【図２４Ａ】図２１に示すように、自身が存在するキーストローク領域内でのピクセルの関数を決定する３つの別の方法の概略図である。
【図２４Ｂ】図２１に示すように、自身が存在するキーストローク領域内でのピクセルの関数を決定する３つの別の方法の概略図である。
【図２４Ｃ】図２１に示すように、自身が存在するキーストローク領域内でのピクセルの関数を決定する３つの別の方法の概略図である。
【図２５Ａ】図２４Ａ、図２４Ｂおよび図２４Ｃを理解する上で有用なトレースの概略図である。
【図２５Ｂ】図２４Ａ、図２４Ｂおよび図２４Ｃを理解する上で有用なトレースの概略図である。
【図２５Ｃ】図２４Ａ、図２４Ｂおよび図２４Ｃを理解する上で有用なトレースの概略図である。
【図２６】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、追跡システムで使用するデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの操作および方法を示す概略フローチャートである。
【図２７】本発明の好ましい実施形態によりシャドー鮮明度分析を提供する機能の操作を示す概略フローチャートである。
【図２８】図２７に示したデータ・エントリ・オブジェクト係合位置感知サブシステムの操作に使用する好ましいデータ構造の概略図である。
【図２９】図２７のフローチャートを理解する上で有用な図である。
【図３０】本発明の好ましい実施形態により有用な同期照明出力変動機能を示す概略図である。
【図３１】本発明の好ましい実施形態によりディジタル署名を提供するシステムおよび機能の概略図である。
【図３２】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、データ・エントリ・オブジェクトと折畳み式トレイ上に画定された不活性キーボードとの相互作用の感知を使用するキーボード・システムおよび方法の概略図である。
【図３３】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、適切に装備したカメラを使用して写真の英数字注釈を提供する、キーボード・システムおよび方法の概略図である。
【図３４Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、データ・エントリ・オブジェクトの相互作用により家庭用娯楽システムの制御を提供するキーボード・システムおよび方法の４つの別の実施形態の概略図である。
【図３４Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、データ・エントリ・オブジェクトの相互作用により家庭用娯楽システムの制御を提供するキーボード・システムおよび方法の４つの別の実施形態の概略図である。
【図３４Ｃ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、データ・エントリ・オブジェクトの相互作用により家庭用娯楽システムの制御を提供するキーボード・システムおよび方法の４つの別の実施形態の概略図である。
【図３４Ｄ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作し、データ・エントリ・オブジェクトの相互作用により家庭用娯楽システムの制御を提供するキーボード・システムおよび方法の４つの別の実施形態の概略図である。
【図３５】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する制限された粒子状物質環境キーボード・システムおよび方法の概略図である。
【図３６】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する産業環境キーボード・システムおよび方法の概略図である。
【図３７】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、キーボード・システムが一体形成されるか、これに関連付けられているビデオ投影装置および方法の概略図である。
【図３８】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するレストラン接客インターフェース・システムおよび方法の概略図である。
【図３９】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するキーボード・システムおよび方法の概略図である。
【図４０Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するデータ・エントリ・オブジェクト係合感知画面システムおよび方法の概略図である。
【図４０Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するデータ・エントリ・オブジェクト係合感知画面システムおよび方法の概略図である。
【図４１】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する、データ・エントリ・オブジェクト係合感知方法を使用するセキュリティおよびアクセス制御システムを概略図である。
【図４２】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するオブジェクト係合感知ゲーム・システムおよび方法の概略図である。
【図４３Ａ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するデータ・エントリ・オブジェクト係合感知楽器および方法の概略図である。
【図４３Ｂ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するデータ・エントリ・オブジェクト係合感知楽器および方法の概略図である。
【図４３Ｃ】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するデータ・エントリ・オブジェクト係合感知楽器および方法の概略図である。
【図４４】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作する車両搭載ユーザ・インタフェース・システムおよび方法の概略図である。
【図４５】本発明の好ましい実施形態により構築され、動作するデータ・エントリ・オブジェクト係合検出システムおよび方法を組み込んだ自動販売機の概略図である。

Claims (192)

1. データ入力装置であって、
   少なくとも１つの係合面に沿って光を配向することにより前記少なくとも１つの係合面を照明するように動作する照明装置と、
   データ・エントリ・オブジェクトと前記少なくとも１つの係合面との係合によって散乱した前記照明装置からの光を感知するために、前記少なくとも１つの係合面の外側の位置から前記少なくとも１つの係合面を見る２次元画像センサと、
   前記２次元画像センサからの出力を受信し、データ・エントリ入力を利用回路に供給するデータ・エントリ・プロセッサとを備えるデータ入力装置。
2. 少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスを前記少なくとも１つの係合面の下にある投影面上に投影するように動作するデータ・エントリ・マトリックス投影装置を備える請求項１記載のデータ入力装置。
3. 前記少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスがキーボードを成す請求項２記載のデータ入力装置。
4. 前記照明装置が、
   照明装置の光源と、
   前記照明装置の光源から光を受け、前記少なくとも１つの係合面に沿って光を配向するように動作する空間光変調素子とを備える前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
5. 前記投影装置が、
   投影装置の光源と、
   前記投影装置の光源から光を受け、少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスを前記少なくとも１つの係合面の下にある面上に投影するように動作する空間光変調素子とを備える請求項２〜４の何れか記載のデータ入力装置。
6. 前記空間光変調素子が回折光学素子を備える請求項４および５の何れか記載のデータ入力装置。
7. 前記空間光変調素子が非球面光学素子を備える請求項４に記載のデータ入力装置。
8. 前記空間光変調素子が、両側部を切り取って結合したロッド・レンズ光学素子を備える請求項４記載のデータ入力装置。
9. 前記空間光変調素子が透過性を備える、請求項５に記載のデータ入力装置。
10. 前記２次元画像センサが固体画像センサを備える前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
11. 前記データ・エントリ・プロセッサが、前記２次元画像センサからの前記出力を前記少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスと相関させる請求項２〜１０の何れか記載のデータ入力装置。
12. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、コリメータ・レンズを介してダイオード・レーザから光を受ける回折光学素子を備える請求項２〜１０の何れか記載のデータ入力装置。
13. 前記回折光学素子を通過する光が、レンズを介して光出力を有する湾曲ミラーによって投影面上に反射する請求項１２記載のデータ入力装置。
14. 前記回折光学素子、前記ミラーおよび前記レンズが全てプリズム内に一体形成される請求項１３記載のデータ入力装置。
15. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、一体形成したビーム・スプリッタおよび回折光学素子を備える請求項２〜１３の何れか記載のデータ入力装置。
16. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置において、ダイオード・レーザからの光線が、コリメータ・レンズを通過して前記ビーム・スプリッタの相互に傾斜している２つの面に衝突し、これが光線を２本のビームに分割して、それぞれが別個の回折光学素子を通過し、前記投影面に衝突する、請求項１５に記載のデータ入力装置。
17. 前記回折光学素子が、プリズム内で前記ビーム・スプリッタと一体形成される請求項１５または１６記載のデータ入力装置。
18. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、複数の異なる回折光学素子を備え、該折光学素子のそれぞれが、投影光路に沿って選択的に配置可能な異なるマトリックス構成に対応する、請求項２〜１７の何れか記載のデータ入力装置。
19. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、比較的小さい最大回折角度を有するマトリックス構成を提供するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を備える請求項２〜１８の何れか記載のデータ入力装置。
20. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、ほぼ台形の構成を有するキーボード構成を提供するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を備える請求項２〜１８の何れか１項に記載のデータ入力装置。
21. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、特に大きい回折角度で前記回折光学素子の動作に固有の幾何学的歪みを補正するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を備える請求項２〜２０の何れか記載のデータ入力装置。
22. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、非常に傾斜した投影角度によって生じる幾何学的歪みを補正するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を備える請求項２〜２１の何れか記載のデータ入力装置。
23. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置において、２本の光線が前記ビーム・コンバイナから出て、前記ビーム・コンバイナの背後に位置する１つの仮想光源から発するように見えるように、ペアの点光源からの光が、ビーム・コンバイナによって結合される請求項２〜２２の何れか記載のデータ入力装置。
24. 前記光線が、シャドー・マスクを通過して投影面に至る請求項２３記載のデータ入力装置。
25. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、発光素子およびマイクロレンズのアレイを備える請求項２記載のデータ入力装置。
26. 前記発光素子が個々に制御可能である請求項２５記載のデータ入力装置。
27. 前記データ・エントリ・マトリックス投影装置が、単一基板上に形成されたＬＥＤのモノリシック・パターンを備える請求項２記載のデータ入力装置。
28. 前記２次元画像センサが透明な係合面の前記少なくとも１つの係合面とは反対側に配置され、それにより前記少なくとも１つの係合面に前記データ・エントリ・オブジェクトが存在すると、前記照明装置からの光が散乱し、前記２次元画像センサが検出するように前記透明な係合面を通過する前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
29. 透明な係合面が前記少なくとも１つの係合面と同一面にあり、それにより前記データ・エントリ・オブジェクトが前記透明な係合面と接触係合すると、前記照明装置からの光が散乱し、前記２次元画像センサが検出するように前記透明な係合面を通過する前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
30. 前記透明な係合面が、照明装置から発して前記透明な係合面の縁部に結合した平面の光線を全反射し、それにより前記データ・エントリ・オブジェクトが前記透明な係合面に接触係合すると、前記照明装置からの光が、減衰全反射のために散乱する請求項２９記載のデータ入力装置。
31. 前記照明装置が、ほぼ３６０°にわたって照明を提供し、
    前記２次元画像センサが、ほぼ３６０°にわたって見る前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
32. 前記照明装置が均一でない強さ分布を提供する前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
33. 前記均一でない強さ分布の少なくとも一部は、照明角度が大きい方が強さが大きい請求項３２記載のデータ入力装置。
34. 前記データ・エントリ・オブジェクトが前記係合面に接近する速度を感知するように動作するデータ・エントリ・オブジェクト速度センサを備える前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
35. 前記照明装置が、少なくとも第１および第２の異なる波長で動作し、重なって相互に隔置された少なくとも第１および第２の係合面に沿って光を配向する少なくとも第１および第２の特定波長用照明装置を備え、
    前記２次元画像センサが、前記少なくとも第１および第２の異なる波長で光を感知し、それを差別化して、前記データ・エントリ・オブジェクト速度センサに出力を提供する請求項３４記載のデータ入力装置。
36. 前記照明装置が、同じ波長で動作し、重なって相互に隔置された少なくとも第１および第２の係合面に沿って光を配向する少なくとも第１および第２の照明装置を備え、
    前記データ・エントリ・オブジェクト速度センサが、前記速度の出力表示を提供するために、前記２次元画像センサが感知した光の強さの変化に応答する請求項３４記載のデータ入力装置。
37. 前記照明装置が、点光源から発した光を、大きい立体角を通して配向し、前記係合面に沿って延在する半径方向に配向された平坦なビームにして、前記ビームが前記係合面に対して直角の方向に比較的狭い広がりを有する前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
38. 前記照明装置が、
    伝搬軸を中心としたほぼ半球形のボリュームを通して光を発する点光源と、
    前記点光源から発した前記光を前記係合面にある線に沿って反射し、前記伝搬軸に対して直角に延在する非球面反射器とを備え、該非球面反射器が、異なる高さからの光を反射し、その結果、反射光が前記線に沿って異なる位置でその線を通過し、さらに、
    前記線に沿って配置され、種々の仰角で前記線を通過する前記光を、面上にある平面の平坦ビームとして反射する捻れた細長いミラーを備え、前記面が前記線を通って延在し、非球面反射器のスリットを横断する請求項３７記載のデータ入力装置。
39. 前記非球面反射器が、前記係合面にある軸に沿って相互から中心がずれ、前記伝搬軸に対して直角に延在する球面ミラーのストリップを備える請求項３８記載のデータ入力装置。
40. 前記２次元画像センサが、角度補正済み干渉フィルタを備える前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
41. 前記角度補正済み干渉フィルタが複数の薄膜を含み、該薄膜がそれぞれ厚さが均一でなく、対称軸を有するドーム形の透明な基板上に形成される請求項４０記載のデータ入力装置。
42. 前記複数の薄膜が、前記対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが、前記光線と前記対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択した厚さを有する請求項４１記載のデータ入力装置。
43. 前記所与の点に配置されたイメージング・レンズを備え、該イメージング・レンズが前記光を前記２次元画像センサに配向する、請求項４２に記載のデータ入力装置。
44. 前記ドーム形の透明な基板は、隔置された位置から均一に蒸着した膜材料が、それぞれ均一でない厚さを有する前記複数の薄膜を生成するように形成され、厚さは、前記対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが前記光線と前記対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択される請求項４２〜４３の何れか記載のデータ入力装置。
45. 前記データ・エントリ・プロセッサが、前記２次元画像センサ上の位置をデータ・エントリ機能にマッピングするように動作する前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
46. 前記データ・エントリ・プロセッサが、前記２次元画像センサ上の前記位置で受信した光の強さを前記データ・エントリ機能にマッピングするように動作する請求項４５に記載のデータ入力装置。
47. 前記データ・エントリ・プロセッサが以下の機能、すなわち、
    各ピクセル値が取得されると、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうかを決定する機能と、
    種々のピクセル座標のピクセル値を取得する機能と、
    各ピクセル値を、各ピクセルのピクセル関数の決定に基づいて前記各キーストローク領域について保持されているピクセル合計に加算するか、ピクセル合計から減算する機能と、
    前記キーストローク領域ごとに前記ピクセル合計を現在のキー作動しきい値と比較する機能と、
    前記ピクセル合計が、所与のフレームにある所与のキーストローク領域について、キー作動しきい値を超え、前のフレームでは、前記ピクセル合計が、そのキーストローク領域のキーの作動しきい値を超えなかった場合は、キー作動出力を提供する機能と、
    前記ピクセル合計が、所与のフレームにある所与のキーストローク領域について、キー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、前記ピクセル合計が、そのキーストローク領域についてキー作動しきい値を超えていた場合、キー停止出力を提供する機能とを備える前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
48. ピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうかの前記決定が、ピクセルごとにそのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、ある場合は、どのキーストローク領域内にあるのかを示すピクセル索引テーブルを使用することによって実行される請求項４７記載のデータ入力装置。
49. 前記決定ステップが両方とも前記ピクセル索引テーブルを使用する請求項４７および４８の何れか記載のデータ入力装置。
50. 前記ピクセル合計が、キーストローク領域累計テーブルのキーストローク領域ごとに保持される請求項４７〜４９の何れか記載のデータ入力装置。
51. 前記比較が、キーストローク領域しきい値テーブルを使用する請求項４７〜５０の何れか記載のデータ入力装置。
52. 以下の機能、すなわち、
    フレーム内の全ピクセルが処理されると、フレームの更新済み背景レベルを決定する機能と、
    キーストローク領域ごとに確立されている所定のしきい値レベルから更新済み背景レベルを引いて、前記キーストローク領域しきい値テーブルのキー作動しきい値を決定する機能とを備える請求項５１記載のデータ入力装置。
53. 前記ピクセル機能が、前記キーストローク領域にある複数のピクセルのピクセル値を追加することを含む請求項４７〜５２の何れか記載のデータ入力装置。
54. 前記ピクセル機能が、前記キーストローク領域にある前記複数のピクセルのピクセル値を追加し、それから前記キーストローク領域の外側のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を引くことを含む請求項４７〜５２の何れか記載のデータ入力装置。
55. 前記ピクセル機能が、前記キーストローク領域にある前記複数のピクセルのピクセル値を追加し、前記キーストローク領域の外側で第１のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を無視して、前記第１のキーストローク領域境界の外側で第２のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を引くことを含む請求項４７〜５２の何れか１項に記載のデータ入力装置。
56. 前記データ・エントリ・プロセッサが、前記２次元画像センサにあるピクセルのピクセル値の「重心」を決定するように動作する前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
57. 前記データ・エントリ・プロセッサが、
    各ピクセル値が取得されると、ピクセル座標を使用して、ピクセルが所定の活性領域内にあるかどうかを決定する機能と、
    種々のピクセル座標のピクセル値を取得する機能と、
    ピクセル値の「重心」を決定する機能とを備える前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
58. 前記「重心」を決定することが、
    前記ピクセル値に各ピクセルの地理的位置を表すＸおよびＹ値を掛けることと、
    相互に直角のＸ軸およびＹ軸に沿って結果を合計することと、
    前記活性領域の該当する全てのピクセルについてピクセル値を合計することと、
    前記合計した結果を前記ピクセル値の前記合計で分割して望ましい係合位置を表す「重心」のＸおよびＹ座標を決定することとによって達成される請求項５７記載のデータ入力装置。
59. 前記ピクセル値が、合計する前にしきい値を求められる請求項５７および５８の何れか記載のデータ入力装置。
60. 前記均一でない強さ分布が経時変化する請求項３２に記載のデータ入力装置。
61. 前記２次元センサが、異なる時間において異なる画像フィールドを見るように動作し、前記照明装置の動作が前記２次元画像センサの動作と相関され、それにより照明装置が生成する光の強さが、前記２次元画像センサの画像フィールド位置と同期して変化する請求項６０に記載のデータ入力装置。
62. ２次元センサとその画像フィールド位置との間の距離が増加すると、前記照明装置によって提供される光の強さが上がる請求項６１に記載のデータ入力装置。
63. 前記照明装置および前記２次元検出器に結合し、照明装置が生成した光の強さを前記２次元検出器の画像フィールド位置と同期して変化させる可変強さ駆動電子回路を備える請求項６１および６２の何れか記載のデータ入力装置。
64. 強さ、位置およびタイミング出力を含む前記データ・エントリ・プロセッサからの入力を受信し、前記出力を使用してディジタル署名を提供するディジタル署名生成器を備える前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
65. データ入力装置であって、
    少なくとも１つの係合面を照明するように動作する照明装置と、
    データ・エントリ・オブジェクトと前記少なくとも１つの係合面との係合を感知するために、前記少なくとも１つの係合面の外側の位置から前記少なくとも１つの係合面を見る２次元画像センサと、
    前記２次元画像センサから出力を受信し、データ・エントリ入力を利用回路に提供するデータ・エントリ・プロセッサとを備え、前記データ・エントリ・プロセッサがシャドー分析を使用するデータ入力装置。
66. 前記照明装置が非点光源を備え、
    前記データ・エントリ・プロセッサが、シャドー密度分析器を使用して前記非点光源および前記少なくとも１つの係合面上の前記データ・エントリ・オブジェクトによって画定されたシャドーの縁部の鮮明さを決定し、これが前記投影面に対するデータ・エントリ・オブジェクトの近さを示す請求項６５記載のデータ入力装置。
67. 前記照明装置が複数の光源を備え、
    前記データ・エントリ・プロセッサがシャドー合体分析器を使用して前記複数の光源および前記少なくとも１つの係合面上のデータ・エントリ・オブジェクトによって画定されたシャドーの合体範囲を決定し、これが前記投影面に対するデータ・エントリ・オブジェクトの近さを示す、請求項６５記載のデータ入力装置。
68. 前記データ・エントリ・プロセッサが、
    各ピクセル値が取得されると、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、および所定の左右キーストローク下位領域内にあるかどうかを決定する機能と、
    種々のピクセル座標のピクセル値を取得する機能と、
    Ｘ軸に沿った各ピクセル値の導関数を得る機能と、
    前記下位領域ごとに前記導関数を合計する機能と、
    各キーストローク領域の２つの下位領域について、一方の導関数合計を他方から引いて差を出す機能と、
    前記差を現在のキー作動しきい値と比較する機能と、
    前記差が所与のフレームにおいて所与のキーストローク領域のキー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、前記ピクセル合計がそのキーストローク領域のキー作動しきい値を超えなかった場合、キー作動出力を提供する機能と、
    前記差が所与のフレームにおいて所与のキーストローク領域のキー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、前記ピクセル合計がそのキーストローク領域のキー作動しきい値を超えていた場合、キー停止出力を提供する機能とを備える、請求項６５〜６７の何れか１項に記載のデータ入力装置。
69. 前記決定が、ピクセルごとに、そのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、ある場合は、どのキーストローク領域内にあるのか、さらにどのキーストローク下位領域内にあるのかを示すピクセル索引テーブルを使用する、請求項６８に記載のデータ入力装置。
70. 前記ピクセル合計が、キーストローク下位領域累計テーブルのキーストローク下位領域ごとに保持される、請求項６８および６９の何れか１項に記載のデータ入力装置。
71. 前記比較がキーストローク領域しきい値テーブルを使用する請求項６８〜７０の何れか記載のデータ入力装置。
72. 少なくとも前記係合面が乗り物内の折り畳式・トレイに関連する前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
73. 前記折り畳式・トレイが投影によって構成される係合面を画定する、請求項７２に記載のデータ入力装置。
74. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置がカメラに関連する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
75. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置が、家庭用娯楽システムに関連する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
76. 前記係合面が、テレビ画面に重なり、前記家庭用娯楽システムの一部を形成する、請求項７５に記載のデータ入力装置。
77. 少なくとも前記係合面がテーブルに関連する、請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
78. 少なくとも前記係合面が遠隔制御装置に関連する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
79. 少なくとも前記係合面が、特定の粒状物環境内に位置する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
80. 少なくとも前記係合面が、従来のキーボードには適さない作業環境内に位置する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
81. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置がビデオ投影装置に関連する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
82. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置が、レストラン接客・システムに関連する、請求項１〜７１の何れか１項に記載のデータ入力装置。
83. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置がモバイル・オーディオ・プレーヤに関連する、請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
84. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置がタッチ・スクリーン機能を提供する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
85. 前記タッチ・スクリーン機能がビデオ表示画面を使用する請求項８４に記載のデータ入力装置。
86. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置がアクセス制御機能を提供する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
87. 少なくとも前記係合面がゲーム・ボードに関連する請求項１〜８６の何れか記載のデータ入力装置。
88. 前記ゲーム・ボードが投影によって構成された係合面を画定する請求項８７に記載のデータ入力装置。
89. 少なくとも前記係合面が楽器に関連する、前記請求項の何れか記載のデータ入力装置。
90. 前記楽器が投影によって構成された係合面を画定する、請求項８９に記載のデータ入力装置。
91. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置が車両テレマティックス機能を提供する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
92. 前記車両が投影によって構成された係合面を画定する請求項９１に記載のデータ入力装置。
93. 少なくとも前記２次元検出器および照明装置が自動販売機ユーザ・インタフェース機能を提供する請求項１〜７１の何れか記載のデータ入力装置。
94. 角度補正済み干渉フィルタであって、対称軸を有するドーム形の透明な基板上に形成されて、それぞれが不均一な厚さである複数の薄膜を備え、該複数の薄膜が、前記対称軸に沿って位置する所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが、前記光線と前記対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択された厚さを有する角度補正済み干渉フィルタ。
95. 前記ドーム形の透明な基板は、自身から隔置された位置からの膜材料の蒸着が、前記複数の薄膜を生成するように構成され、前記薄膜が、それぞれが不均一の厚さで、前記対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光線が横切る前記複数の薄膜の厚さが、前記光線と前記対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一になるように変化するように選択される請求項９４記載の角度補正済み干渉フィルタ。
96. 前記蒸着が均一の方法で実行される請求項９５記載の角度補正済み干渉フィルタ。
97. データ入力方法であって、
    少なくとも１つの係合面に沿って光を配向することにより前記少なくとも１つの係合面を照明するステップと、
    データ・エントリ・オブジェクトと前記少なくとも１つの係合面との係合によって散乱した前記照明からの光を感知するために、前記少なくとも１つの係合面の外側にある位置から前記少なくとも１つの係合面を見る２次元画像センサを使用するステップと、
    前記２次元画像センサからの出力を受信して処理し、データ・エントリ入力を利用回路に提供するステップとを含むデータ入力方法。
98. 少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスを前記少なくとも１つの係合面の下にある投影面上に投影するステップをさらに含む請求項９７記載のデータ入力方法。
99. 前記少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスがキーボードを画定する請求項９８記載のデータ入力方法。
100. 前記照明ステップが、照明装置の光源と、前記照明装置の光源から光を受け、前記少なくとも１つの係合面に沿って光を配向するように動作する空間光変調素子とを使用する請求項９７〜１０３の何れか１項記載のデータ入力方法。
101. 前記投影ステップが、投影装置の光源と、前記照明装置の光源から光を受け、少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスを前記少なくとも１つの係合面の下にある面に投影するように動作する空間光変調素子とを使用する、請求項９８〜１００の何れか記載のデータ入力方法。
102. 前記空間光変調素子が回折光学素子を備える、請求項１００及び１０１の何れか記載のデータ入力方法。
103. 前記空間光変調素子が非球面光学素子を備える、請求項１００及び１０１の何れか１項に記載のデータ入力方法。
104. 前記空間光変調素子が、両側部を切り取って結合したロッド・レンズ光学素子を備える、請求項１００及び１０１の何れか１項に記載のデータ入力方法。
105. 前記空間光変調素子が透過性を備える請求項１０１に記載のデータ入力方法。
106. 前記２次元画像センサが固体画像センサを備える請求項９７〜１０５の何れか記載のデータ入力方法。
107. 前記処理ステップが、前記２次元画像センサからの前記出力を前記少なくとも１つの視覚的に感知可能なデータ・エントリ・マトリックスと相関させる請求項９８〜１１０の何れか記載のデータ入力方法。
108. 前記投影ステップが、コリメータ・レンズを介してダイオード・レーザから光を受ける回折光学素子を使用する請求項９８〜１１０の何れか記載のデータ入力方法。
109. 前記回折光学素子を通過する光が、レンズを介して光出力を有する湾曲ミラーによって前記投影面上に反射する請求項１０８に記載のデータ入力方法。
110. 前記回折光学素子、前記ミラーおよび前記レンズが全てプリズム内に一体形成される請求項１０９記載のデータ入力方法。
111. 前記投影ステップが、一体形成したビーム・スプリッタおよび回折光学素子を使用する請求項９８〜１１３の何れか記載のデータ入力方法。
112. 前記投影ステップにおいて、ダイオード・レーザからの光線が、コリメータ・レンズを通過して、前記ビーム・スプリッタの相互に傾斜している２つの面に衝突し、これが前記光線を２本のビームに分割して、それぞれが別個の回折光学素子を通過し、前記投影面に衝突する請求項１１１記載のデータ入力方法。
113. 前記回折光学素子が、プリズム内で前記ビーム・スプリッタと一体形成される請求項１１１または１１２記載のデータ入力方法。
114. 前記投影ステップが、複数の異なる回折光学素子を使用し、それぞれが通常、投影光路に沿って選択的に配置可能な異なるマトリックス構成に対応する請求項９８〜１１７の何れか記載のデータ入力方法。
115. 前記投影ステップが、比較的小さい最大回折角度を有するマトリックス構成を提供するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を使用する請求項９８〜１１８の何れか記載のデータ入力方法。
116. 前記投影ステップが、ほぼ台形の構成を有するキーボード構成を提供するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を使用する、請求項９８〜１１８の何れか記載のデータ入力方法。
117. 前記投影ステップが、特に大きい回折角度で前記回折光学素子の動作に固有の幾何学的歪みを補正するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を使用する請求項９８〜１２０の何れか記載のデータ入力方法。
118. 前記投影ステップが、非常に傾斜した投影角度によって生じる幾何学的歪みを補正するように選択された複数の回折次数を有する回折光学素子を使用する請求項９８〜１２１の何れか記載のデータ入力方法。
119. 前記投影ステップにおいて、２本の光線が前記ビーム・コンバイナから出て、前記ビーム・コンバイナの背後に位置する１つの仮想光源から発するように見えることによって、ペアの点光源からの光が、ビーム・コンバイナによって結合される。請求項９８〜１２２の何れか記載のデータ入力方法。
120. 前記光線がシャドー・マスクを通過して前記投影面に至る請求項１１９記載のデータ入力方法。
121. 前記投影ステップが、発光素子およびマイクロレンズのアレイを使用する請求項９８記載のデータ入力方法。
122. 前記発光素子が個々に制御可能である請求項１２１に記載のデータ入力方法。
123. 前記投影ステップが単一基板上に形成されたＬＥＤのモノリシック・パターンを使用する請求項９８記載のデータ入力方法。
124. 前記２次元画像センサが透明な係合面の前記少なくとも１つの係合面とは反対側に配置され、それにより、前記少なくとも１つの係合面に前記データ・エントリ・オブジェクトが存在すると、前記照明装置からの光が散乱し、前記２次元画像センサが検出するように、前記透明な係合面を通過する請求項９７〜１２７の何れか記載のデータ入力方法。
125. 透明な係合面が前記少なくとも１つの係合面と同一面にあり、それにより前記データ・エントリ・オブジェクトが前記透明な係合面と接触係合すると、前記照明装置からの光が散乱し、前記２次元画像センサが検出するように、前記透明な係合面を通過する請求項９７〜１２８の何れか記載のデータ入力方法。
126. 前記透明な係合面が、照明装置から発して前記透明な係合面の縁部に結合した平面の光線を全反射し、それにより、前記データ・エントリ・オブジェクトが前記透明な係合面に接触係合すると、前記照明装置からの光が、減衰全反射のために散乱する請求項１２５に記載のデータ入力方法。
127. 前記照明ステップが、ほぼ３６０°にわたって照明を提供し、
     前記２次元画像センサが、ほぼ３６０°にわたって見る、請求項９７〜１３０の何れか記載のデータ入力方法。
128. 前記照明ステップが均一でない強さ分布を提供する請求項９７〜１３１の何れか記載のデータ入力方法。
129. 前記均一でない強さ分布の少なくとも一部は、照明角度が大きい方が強さが大きい請求項１２８に記載のデータ入力方法。
130. 前記データ・エントリ・オブジェクトが前記係合面に接近する速度を感知するステップをさらに含む、請求項９７〜１３３の何れか１項に記載のデータ入力方法。
131. 前記照明ステップが、少なくとも第１および第２の異なる波長で動作し、重なって相互に隔置された少なくとも第１および第２の係合面に沿って光を配向する少なくとも第１および第２の特定波長用照明装置を使用し、
     前記２次元画像センサが、前記少なくとも第１および第２の異なる波長で光を感知し、それを差別化して、前記データ・エントリ・オブジェクト速度センサに出力を提供する請求項１３０記載のデータ入力方法。
132. 前記照明ステップが、同じ波長で動作し、重なって相互に隔置された少なくとも第１および第２の係合面に沿って光を配向する少なくとも第１および第２の照明装置を使用することを含み、
     前記データ・エントリ・オブジェクト速度センサが、前記速度の出力表示を提供するために、前記２次元画像センサが感知した光の強さの変化に応答する請求項１３０記載のデータ入力方法。
133. 前記照明ステップが、点光源から発した光を、大きい立体角を通して配向し、前記係合面に沿って延在し半径方向に配向された平坦なビームにして、前記ビームが前記係合面に対して直角の方向に比較的狭い広がりを有する請求項９７〜１３６の何れか記載のデータ入力方法。
134. 前記照明ステップが、
     点光源から、伝搬軸を中心としたほぼ半球形のボリュームを通して光を発することと、
     前記点光源から発した前記光を、前記係合面にあって前記伝搬軸に対して直角に延在する線に沿って非球面反射器で反射することとを含み、前記非球面反射器が、異なる高さからの光を反射し、したがって前記異なる高さからの反射光が前記線に沿って異なる位置で前記線を通過し、さらに、
     種々の仰角で前記線を通過する前記光を、前記線に沿って配置された捻れた細長いミラーで、面上にある平面の平坦ビームとして反射することを含み、この面が前記線を通って延在し、非球面反射器のスリットを横断する請求項１３３に記載のデータ入力方法。
135. 前記非球面反射器が、前記係合面にある軸に沿って相互から中心がずれ、前記伝搬軸に対して直角に延在する球面ミラーのストリップを備える請求項１３４に記載のデータ入力方法。
136. 前記２次元画像センサが、角度補正済み干渉フィルタを備える請求項９７〜１３９の何れか記載のデータ入力方法。
137. 前記角度補正済み干渉フィルタが複数の薄膜を備え、該薄膜がそれぞれ厚さが均一でなく、対称軸を有するドーム形の透明な基板上に形成される請求項１３６に記載のデータ入力方法。
138. 前記複数の薄膜が、前記対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが、光線と対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択した厚さを有する請求項１３７記載のデータ入力方法。
139. さらに、前記所与の点に配置されたイメージング・レンズを使用することを含み、該イメージング・レンズが前記光を前記２次元画像センサに配向する請求項１３８記載のデータ入力方法。
140. 前記ドーム形の透明な基板が、隔置された位置から均一に蒸着した膜材料が、それぞれ均一でない厚さを有する前記複数の薄膜を生成するように形成され、厚さが、前記対称軸に沿って配置された前記点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが、光線と対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択される請求項１３８〜１４３の何れか記載のデータ入力方法。
141. 前記処理ステップが、前記２次元画像センサ上の位置をデータ・エントリ機能にマッピングするように動作する請求項９７〜１４４の何れか記載のデータ入力方法。
142. 前記処理ステップが、前記２次元画像センサ上の前記位置で受信した光の強さを前記データ・エントリ機能にマッピングするように動作する請求項１４１記載のデータ入力方法。
143. 前記処理ステップが、
     各ピクセル値が取得されると、ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうかを決定することと、
     種々のピクセル座標のピクセル値を取得することと、
     各ピクセル値を、各ピクセルのピクセル関数の決定に基づいて前記各キーストローク領域について保持されているピクセル合計に加算するか、ピクセル合計から減算することと、
     前記キーストローク領域ごとに前記ピクセル合計を現在のキー作動しきい値と比較することと、
     前記ピクセル合計が、所与のフレームにある所与のキーストローク領域について、キー作動しきい値を超え、前のフレームでは、前記ピクセル合計が、そのキーストローク領域のキーの作動しきい値を超えなかった場合、キー作動出力を提供することと、
     前記ピクセル合計が、所与のフレームにある所与のキーストローク領域について、キー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、前記ピクセル合計が、そのキーストローク領域についてキー作動しきい値を超えていた場合、キー停止出力を提供することとを含む請求項９７〜１４６の何れか記載のデータ入力方法。
144. ピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうかの前記決定ステップが、ピクセルごとにそのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、ある場合は、どのキーストローク領域内にあるのかを示すピクセル索引テーブルを使用することによって実行される請求項１４３に記載のデータ入力方法。
145. 前記決定ステップが両方とも前記ピクセル索引テーブルを使用する請求項１４３及び１４４の何れか記載のデータ入力方法。
146. 前記ピクセル合計が、キーストローク領域累計テーブルのキーストローク領域ごとに保持される請求項１４３〜１４９の何れか記載のデータ入力方法。
147. 前記比較ステップが、キーストローク領域しきい値テーブルを使用する請求項１４３〜１５０の何れか記載のデータ入力方法。
148. フレーム内の全ピクセルが処理されると、フレームの更新済み背景レベルを決定することと、
     キーストローク領域ごとに確立されている所定のしきい値レベルから更新済み背景レベルを引いて、前記キーストローク領域しきい値テーブルのキー作動しきい値を決定することとをさらに含む請求項１４７記載のデータ入力方法。
149. 前記ピクセル機能が、前記キーストローク領域にある複数のピクセルのピクセル値を追加することを含む請求項１４３〜１５２の何れか記載のデータ入力方法。
150. 前記ピクセル機能が、前記キーストローク領域にある前記複数のピクセルのピクセル値を追加し、それから前記キーストローク領域の外側のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を引くことを含む請求項１４３〜１５２の何れか記載のデータ入力方法。
151. 前記ピクセル機能が、前記キーストローク領域にある前記複数のピクセルのピクセル値を追加し、前記キーストローク領域の外側で第１のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を無視して、前記第１のキーストローク領域境界の外側で第２のキーストローク領域境界にある複数のピクセルのピクセル値を引くことを含む請求項１４３〜１５２の何れか記載のデータ入力方法。
152. 前記処理ステップが、前記２次元画像センサにあるピクセルのピクセル値の「重心」を決定するように動作する請求項９７〜１５５の何れか記載のデータ入力方法。
153. 前記処理ステップが、
     各ピクセル値が取得されると、前記ピクセル座標を使用して、ピクセルが所定の活性領域内にあるかどうかを決定することと、
     種々のピクセル座標のピクセル値を取得することと、
     前記ピクセル値の「重心」を決定することとを含む請求項９７〜１５６の何れか記載のデータ入力方法。
154. 前記「重心」を決定することが、
     前記ピクセル値に各ピクセルの地理的位置を表すＸおよびＹ値を掛けることと、
     相互に直角のＸ軸およびＹ軸に沿って結果を合計することと、
     前記活性領域の該当する全てのピクセルについてピクセル値を合計することと、
     前記合計した結果を前記ピクセル値の前記合計で分割して望ましい係合位置を表す「重心」のＸおよびＹ座標を決定することとによって達成される請求項１５３記載のデータ入力方法。
155. 前記ピクセル値が、合計する前にしきい値を求められる請求項１５３及び１５４の何れか記載のデータ入力方法。
156. 前記均一でない強さ分布が経時変化する請求項１２８記載のデータ入力方法。
157. 前記２次元センサが、異なる時間において異なる画像フィールドを見るように動作し、前記照明装置の動作が前記２次元画像センサの動作と相関され、それにより照明装置が生成する光の強さが、前記２次元画像センサの画像フィールド位置と同期して変化する請求項１５６記載のデータ入力方法。
158. ステップ２次元センサとその画像フィールド位置との間の距離が増加すると、前記照明装置によって提供される光の強さが上がる請求項１５７に記載のデータ入力方法。
159. さらに、前記照明装置および前記２次元検出器に結合し、照明装置が生成した光の強さを、前記２次元検出器の画像フィールド位置と同期して変化させる可変強さ駆動電子回路を備える請求項１５７及び１５８の何れか１項に記載のデータ入力方法。
160. さらに、強さ、位置およびタイミング出力を含む前記データ・エントリ・プロセッサからの入力を受信し、前記出力を使用してディジタル署名を提供するディジタル署名生成器を備える、請求項９７〜１６３の何れか記載のデータ入力方法。
161. データ入力方法であって、
     少なくとも１つの係合面を照明するステップと、
     データ・エントリ・オブジェクトと前記少なくとも１つの係合面との係合を感知するために、前記少なくとも１つの係合面の外側の位置から２次元画像センサで前記少なくとも１つの係合面を見るステップと、
     前記２次元画像センサからの出力を処理して、データ・エントリ入力を利用回路に提供するステップとを含み、前記データ・エントリ・プロセッサがシャドー分析を使用するデータ入力方法。
162. 前記照明ステップが非点光源を備え、
     前記処理ステップが、シャドー密度分析器を使用して、前記非点光源および前記少なくとも１つの係合面上の前記データ・エントリ・オブジェクトによって画定されたシャドーの縁部の鮮明さを決定し、これが前記投影面に対するデータ・エントリ・オブジェクトの近さを示す請求項１６１記載のデータ入力方法。
163. 前記照明ステップが複数の光源を備え、
     前記処理ステップが、シャドー合体分析器を使用して、前記複数の光源および前記少なくとも１つの係合面上のデータ・エントリ・オブジェクトによって画定されたシャドーの合体範囲を決定し、これが前記投影面に対するデータ・エントリ・オブジェクトの近さを示す請求項１６１に記載のデータ入力方法。
164. 前記データ・エントリ・プロセッサが、
     各ピクセル値が取得されると、前記ピクセル座標を使用して、そのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、および所定の左右キーストローク下位領域内にあるかどうかを決定するステップと、
     種々のピクセル座標のピクセル値を取得するステップと、
     Ｘ軸に沿った各ピクセル値の導関数を得るステップと、
     前記下位領域ごとに前記導関数を合計するステップと、
     各キーストローク領域の２つの下位領域について、一方の導関数合計を他方から引いて差を出すステップと、
     前記差を現在のキー作動しきい値と比較するステップと、
     前記差が所与のフレームにおいて所与のキーストローク領域のキー作動しきい値を超え、前のフレームでは、前記ピクセル合計がそのキーストローク領域のキー作動しきい値を超えなかった場合、キー作動出力を提供するステップと、
     前記差が所与のフレームにおいて所与のキーストローク領域のキー作動しきい値を超えず、前のフレームでは、前記ピクセル合計がそのキーストローク領域のキー作動しきい値を超えていた場合、キー停止出力を提供するステップとを含む、請求項１６１〜１６７の何れか記載のデータ入力方法。
165. 前記決定ステップが、ピクセルごとに、そのピクセルが所定のキーストローク領域内にあるかどうか、ある場合は、どのキーストローク領域内にあるのか、さらにどのキーストローク下位領域内にあるのかを示すピクセル索引テーブルを使用する請求項１６４記載のデータ入力方法。
166. 前記ピクセル合計が、キーストローク下位領域累計テーブルのキーストローク下位領域ごとに保持される請求項１６４及び１６５の何れか記載のデータ入力方法。
167. 前記比較ステップが、キーストローク領域しきい値テーブルを使用する請求項１６４〜１７０の何れか記載のデータ入力方法。
168. 少なくとも前記係合面が車両内の折畳み式・トレイに関連する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
169. 前記折畳み式・トレイが投影によって構成される係合面を画定する請求項１６８に記載のデータ入力方法。
170. 前記受信および処理ステップがカメラに関連する、請求項９７〜１７１の何れか１項に記載のデータ入力方法。
171. 前記受信および処理ステップが、家庭用娯楽システムに関連する請求項９７〜１７１の何れか１項に記載のデータ入力方法。
172. 前記係合面が、テレビ画面に重なり、前記家庭用娯楽システムの一部を形成する請求項１７１記載のデータ入力方法。
173. 少なくとも前記係合面がテーブルに関連する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
174. 少なくとも前記係合面が遠隔制御方法に関連する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
175. 少なくとも前記係合面が、制限された粒子状物体環境内に位置する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
176. 少なくとも前記係合面が、従来のキーボードには適さない作業環境内に位置する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
177. 前記受信および処理ステップがビデオ投影装置に関連する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
178. 前記受信および処理ステップが、レストラン接客・システムに関連する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
179. 前記受信および処理ステップがモバイル・オーディオ・プレーヤに関連する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
180. 前記受信および処理ステップがタッチ・スクリーン機能を提供する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
181. 前記タッチ・スクリーン機能がビデオ表示画面を使用する請求項１８０記載のデータ入力方法。
182. 前記受信および処理ステップがアクセス制御機能を提供する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
183. 少なくとも前記係合面がゲーム・ボードに関連する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
184. 前記ゲーム・ボードが投影によって構成された係合面を画定する請求項１８３記載のデータ入力方法。
185. 少なくとも前記係合面が楽器に関連する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
186. 前記楽器が投影によって構成された係合面を画定する請求項１８５に記載のデータ入力方法。
187. 前記受信および処理ステップが車両テレマティックス機能を提供する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
188. 前記車両が投影によって構成された係合面を画定する、請求項１８７記載のデータ入力方法。
189. 前記受信および処理ステップが自動販売機ユーザ・インタフェース機能を提供する請求項９７〜１７１の何れか記載のデータ入力方法。
190. 角度補正済み干渉フィルタを使用する濾光方法であって、対称軸を有するドーム形の透明な基板上に形成されて、それぞれが不均一な厚さである複数の薄膜を使用し、該複数の薄膜が、前記対称軸に沿って位置する所与の点に衝突する光線が横切る複数の薄膜の厚さが前記光線と前記対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一であるように変化するように選択された厚さを有する方法。
191. 前記ドーム形の透明な基板が、自身から隔置された位置からの膜材料の蒸着が前記複数の薄膜を生成するように構成され、前記薄膜が、それぞれが不均一の厚さで、前記対称軸に沿って配置された所与の点に衝突する光線が横切る前記複数の薄膜の厚さが前記光線と前記対称軸との角度関係にかかわらずほぼ同一になるように変化するように選択される、請求項１９０に記載の濾光方法。
192. 前記蒸着が均一の方法で実行される、請求項１９１に記載の濾光方法。

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