JP2980286B2 - ホログラフを用いる光ビーム検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はホログラフを用いる光ビーム検出装置に関
し、より詳細には、ホログラフィック反射面による光の
反射とともにある領域をカバーするためにレンズを取付
けられたコヒーレントな光源と、その領域内に挿入され
た針の存在を検出し、かつ、ある実施例では、その針の
座標を定めるために構成された検出器手段とを提供する
概念、装置および方法に関するものである。本発明は、
一実施例において、単一の光源からある領域へ平行な光
を投写するようにされた反射ホログラムを利用し、別の
実施例においては、適切な回路に組合わされた１つの点
状検出器へ、ホログラムにより反射されてその領域上を
通る平行ビームを照射するために多数の光源を用いる。
本発明の技術的思想は安全，危険防止およびタッチ入力
のために用いられる。

（従来の技術） 与えられた領域を効果的にカバーするためにＸアレイ
とＹアレイに配置された、送光器と呼ばれる光源列と、
受光器と呼ばれる光検出器列とを利用するオプトマトリ
ックスフレームが開発されている。その領域内を伝えら
れる光ビームは、指のような棒状または針状物体の挿入
により、選択的に遮断され、そのために受光器が電気信
号を発生することがある。その信号は光が無いこと、実
際には適切な受光器により検出される棒状物体により生
じた影である。それらのフレームはコンピュータ等の情
報表示器の上に取付けられている。タッチ入力装置また
はタッチスクリーン入力装置において広く用いられてい
る。米国特許第4,267,443号はオプトフレームの使用に
関するものである。

プレス機械の型が閉じる場合にそのプレスの操作員ま
たは、たとえばその操作員の手が危険区域に入ることを
阻止するため、一般的にいえば機械の作動中に警報を発
したり、機械の動きを停止させたりして安定を確保する
ために大型の光フレームも提案されている。

一般に、光フレームの価格と複雑さは送光器および受
光器の数に比例していた。その数は、カバーすべき領域
の広さ、または採用している棒状物体の寸法の分解能と
に比例する。一般に、光学素子すなわち送光器と受光器
が物理的に接近するにつれて、光ビームアレイ内に入る
指すなわち棒状物体の座標位置の分解能すなわち座標位
置を識別する能力が高くなる。また、一般に、光フレー
ムのコストの最大部分は受光器と送光器およびそれらに
関連する回路で占められる。

（発明が解決しようとする課題） したがって、本発明の目的は、光素子および関連する
駆動回路の数を従来のものより減少することにより、光
フレームのコストを低減することである。本発明の別の
目的は、いくつかの送光器の代りに反射手段を用い、あ
るいは検出器の代りに反射手段を用いることにより、検
出および座標位置決定のために、オプトフレームその他
の領域走行光学装置の構成を簡単にし、価格を低減する
ことがである。

本発明の別の目的は、オプトフレームで用いられる光
素子の数を減少するために、１つの光源から受けた光を
広い領域へ向けることができ、または、多数の光源から
の光を１つの受光器場所へ反射できる反射面を生じさせ
るためにホログラフ技術を用いることである。本発明の
更に別の目的は、各種の有用な目的のために新規な光反
射技術を得ることである。

（課題を解決するための手段） 本発明によるホログラフを用いる光ビーム検出装置
は、所定領域の少なくとも一部にわたって光を放射する
単一の光源手段と、前記光源手段に隣接する前記領域の
少なくとも一面に沿って配置された少なくとも１列の光
検出器と、前記光源手段の反対側に沿って配置された薄
膜反射ホログラムを有し、前記光源手段からの前記光を
反射するホログラフィック反射手段であって、複数の向
きの前記光が互いに平行な光ビームになるよう反射する
ホログラフィック反射手段とを具備し、前記光検出器が
前記ホログラフィック反射手段からの前記光ビームを順
次走査することにより、前記領域内での光ビーム遮蔽物
体の有無及び位置を検出することを特徴とするものであ
る。

また、本発明のホログラフを用いる光ビーム検出装置
は、所定領域の少なくとも一面に沿って配置され、互い
に平行な光を放射する少なくとも１列の光源手段と、前
記光源手段に隣接して配置された単一の光検出器と、前
記光源手段の反対側に配置された薄膜反射ホログラムを
有し、前記光源手段からの前記光を反射するホログラフ
ィック反射手段であって、互いに平行な前記光が収束し
た光ビームになるよう反射するホログラフィック反射手
段とを具備し、前記光源手段が前記光を順次走査するこ
とにより、前記領域内での光ビーム遮蔽物体の有無及び
位置を検出することを特徴とするものである。

本発明は、一実施例において、拡散光の放物線状反射
を模し、別の実施例においては、与えられた領域をカバ
ーする板状の光を実際に供給するために、レンズにより
適当に集束される、レーザのようなコヒーレントな光源
を利用する。受光器のアレイにより検出すべきそのよう
な領域を横切る平行線に沿って光ビームを反射する模さ
れた放物面鏡の焦点に光源が配置されるのが普通であ
る。現像した時に希望の反射パターンを形成する写真乳
剤に投写されるしまパターンを形成するために、通常の
参照ビームと被写体ビームによりホログラムを発生する
ホログラフ技術により、反射面のホログラフシミュレー
ションが行われる。この実施例においては、このホログ
ラフ技術によって、従来技術における多数の光素子を用
いることとは異って、オプトフレームの各Ｘ部分と各Ｙ
部分に対して１つの光源を使用できる。

別の実施例においては、多数の光源をオプトフレーム
に沿って配列し、一連の光源に結合されているフレーム
の各Ｘ側と各Ｙ側に１つの受光器を用いて、時間的に分
離されたパルスを得る。それらのパルスの存在と非存在
の少くとも１つが生ずることにより、オプトフレームの
領域内に挿入された棒状物体の座標場所を定める。

本発明の更に別の実施例においては、１つの場合に
は、１つのコヒーレントな光源からの、および別の場合
にはオプトフレームの側に沿って配列されている多数の
光源からのホログラムから反射された光の存在または非
存在を検出するために電荷結合素子が利用される。

（発明の効果） 本発明のホログラフを用いる光ビーム検出装置は、ホ
ログラフィック反射手段と、単一の光源手段及び少なく
とも一列の光検出器、若しくは少なくとも１列の光源手
段及び単一の光検出器との組み合わせにより、所定領域
を走査するので、従来と比較して光素子及び関連する駆
動回路の数を大幅に減少でき、光ビーム遮蔽物体の有無
及び位置を正確に検出するコンパクトな光ビーム検出装
置を簡単な構成で得られるという効果を奏する。

（実 施 例） まず第１図を参照して、要素10はコンピュータまたは
データ入力装置の典型的な表示端末装置を表す。この端
末装置10は表示スクリーン12を含む。この表示スクリー
ンはCRT、または、エレクトロルミネッセント型，プラ
ズマ型,LED型あるいは現在広く用いられているその他の
平面型表示装置で構成できる。第１図において、14と16
のような映像がスクリーン上に示されている。従来の装
置は発光送光器列を用い、受光器を表示装置の側面に沿
って従来のやり方で配置できる。映像14の近くに挿入さ
れたオペレータの指等のスタイラス20が、光スクリーン
の上部から出た１本または複数の光ビームを遮断する。
その光を遮断した物体は受光器により検出され、スクリ
ーン上の座標に対するその物体のＸ位置が決定される。
光源からＸ軸に沿って出て、スタイラス20とは反対側の
受光器により検出される光ビームを遮断することによ
り、物体のＹ座標がほぼ同時に定められる。タッチ入力
の能力は、スクリーン上の座標の識別を利用することか
ら生ずるものであって、たとえば、スクリーン12上の表
示により情報のメニュー選択を行うある種のスイッチ機
能を行う。スクリーン上の映像14は、スクリーン12をカ
バーしている光ビーム内へのスタイラス20の挿入により
検出された座標で識別される。第１図に示されている映
像14,16と、それらの映像の上に出現するようにできる
その他の映像は、Ｘ座標とＹ座標、映像14,16ではＸ座
標は異なる、を用いることによりスクリーン上の位置が
異ならされる。

タッチ入力に使用することに加えて、安全目的と危険
防止目的の少くとも１つの目的を達成するためにオプト
フレームを利用することも開発されている。そのような
用途においては、入口の周囲または危険な機械の前に置
かれたオプトフレームは、望ましくない進入または危害
を阻止するために警報を発し、または機械の動きを不能
にするために機能できる。従来の「電気的な眼」より本
発明が優れている点は、単なる線または複数の線ではな
くて、面をカバーできることである。

13型または14型のような小型表示スクリーンに対して
第１図に示されているオプトフレームに関する別の点と
して、オプトフレームの一方の側に設けられる送光器の
数は典型的には32個または16個であり、他方の側には同
数の受光器が設けられる。オプトフレームによりカバー
される領域内に挿入された物体の与えられた座標位置の
識別に高い分解能が望ましいような用途においては、送
光器と受光器の数を２倍にして、分解能を２倍にするこ
とができる。航空管制用のようなより大型のスクリーン
の場合には、使用する受光器と送光器の数を数百個にも
できる。使用する装置の数に関しては、装置を指定の走
査順序でオンおよびオフに切換え、その切換えにより得
た情報を適切な論理的手法で処理してスイッチ機能を行
わせるための回路については付随的な要求がある。

第２図には、オプトフレームのＸ側の一方に沿って延
長するパラボラ反射器30が示されている。オプトフレー
ムの反対側32は、パラボラ反射器30の焦点距離Ｆの近く
に位置させられる。同様なパラボラ反射器34がオプトフ
レームのＹ部の一方に沿って示され、そのパラボラ反射
器34の反対側に別のオプトフレーム側36が示されてい
る。そのオプトフレーム側36もパラボラ反射器34の焦点
距離の所に設けられる。第２図にＡとして示されている
カバーすべき領域が図示のような長方形であると、パラ
ボラ反射器30と34の形は互いに異なり、かつ焦点距離も
異る。その領域が正方形であればＸ反射器30とＹ反射器
34は焦点距離が本質的に等しいパラボラ反射鏡である。
前記同時出願された特許出願に詳記されている発明に従
って、第２図にはオプトフレームの各Ｘ側32と各Ｙ側36
に１つの光源が設けられる。それらの光源から発生され
た光をオプトフレームの反対側のパラボラ反射器の表面
に拡散させるために、それらの光源には適当なレンズが
組合わされる。それが第２図においてＸ側とＹ側につい
て概略的に示されている。光源としては適切な赤外波長
の光源が好ましい。880ナノメートル附近で動作するそ
のような赤外線源の一例がジーメンス社（Siemens Comp
any）からガリウム・アルミニウム・ひ素装置SFH409と
して供給されている。Ｘ光源側の零点における位置F.O.
X.に示されているような光源がパルス状に附勢される
と、光ビームがパラボラ反射器30の反射面に同時に放射
される。それらの光ビームはオプトフレームの側32にお
ける種々の場所へ反射される。10Lと30Lで示されている
それらの場所は、オプトフレームの焦点から左側に沿っ
て測って10番目と30番目の位置を表す。他のビームは、
オプトフレームの中心の零点に対してオプトフレームの
右側において20Rおよび25Rとして示されている位置に反
射される。10L,30L,20R,25Rのような各点および希望に
より１〜30またはそれ以上の他の全ての点に、パラボラ
反射器30の反射面から反射された光を受けるために適切
な受光器が設けられる。個々の受光器は、オプトフレー
ムの零点に最も近いものから始まる順序で回路および駆
動器（図示せず）により附勢されるように接続される。
第２図に示す実施例においては、同時に行われる光の放
射と同時に行われる光の反射が位置F,O,Xから左右へ順
次走査されるように、場所10Lにおける受光器は、次の
場所の受光器より先に、かつ場所30Lに設けられている
受光器よりは十分先に附勢パルスを受ける。

オプトフレームのＹ側36とパラボラ反射器34に関して
も同じ技術が利用され、F.O.Y.からの放射された光は、
オプトフレームに沿ってF.O.Y.左右に設けられている場
所１〜30にアレイ状に配置されている受光器により順次
受けられる。場所Y20RとY20Lに１つの受光器が設けられ
る。

受光器の順次走査は次のようにして行われる。棒状ま
たは針状の物体Ｓが挿入されると、位置30Lの受光器よ
り位置10Lの受光器の方が先に附勢されたことは、投射
ビームを遮蔽する物体Ｓの影の検出により位置10Lにお
いて反射ビームが検出されることを意味する。遮断が検
出された時に受光器のそれ以後の順次動作を不能にする
ために、当業者に周知の回路が用いられる。このこと
は、場所10Lにおいて物体の影が検出されると、それ以
後の受光器は軸の左側に沿って走査させられないことを
意味する。したがって、位置30Lにおいて検出される、
物体Ｓによるビームの遮蔽は避けられ、したがって、い
わゆる誤遮蔽は避けられる。

オプトフレームの右側の場所20Rと25Rについてもこれ
と同じ動作が起る。反射器34と側36を含むオプトフレー
ムのＹ側は同様に動作し、F.O.Y.における光源が、位置
Y20Rにおける受光器のような受光器により左右へ順次走
査される。

要約すれば、Ｘ光源とＹ光源はパルス状に附勢され、
その光は、光源を有する側とは反対側のパラボラ反射器
から反射された光を受けて検出するために、オプトフレ
ームのＸ側とＹ側に沿って配列された受光器により光源
から順次外側に向けて受光される。従来の装置と同様
に、その光を通過する領域に挿入された物体（指示器）
のＸ座標とＹ座標が検出される。

ここで、カスパー（Kasper）およびフェラー（Felle
r）著「ザ・コンプリート・ブック・オブ・ホログラム
ス・ハウ・ゼイ・ワーク・アンド・ハウ・ツー・メイク
・ゼム（The Complete Book of Holograms,How They Wo
rk and to Make Them）」ジェー・ワイリー・マンド・
サンズ・インコ（J.Wiley and Sons Inc.（1987）を参
照して、ホログラフ技術の使用の背景について説明す
る。ここで第3A図と第3B図を参照して、板40を、ホログ
ラフィーにおいて用いられる種類のガラス板を構成する
ものとしばらく仮定する。このガラス板は光の透過率が
非常に高く、厚さが約3.2mm（1/8インチ）のオーダーで
あって、一方の表面に写真乳剤Ｅが塗布されている。こ
の場合には、写真乳剤Ｅは赤外線に感ずる。標準的なホ
ログラフ技術に従って、参照ビームRBがカラス板40に照
射され、それと同時に、ここでは画像ビームPBと呼ぶ物
体ビームが、参照ビームRBの光軸に対してある角度を成
して、ガラス板40に照射される。参照ビームRBの光軸は
ガラス板40の写真乳剤Ｅ塗布面に対して垂直である。そ
の結果として生じた光の縞が写真乳剤に化学変化を生じ
させ、その後で写真乳剤を「固定」または現像するとあ
る反射面が残る。その反射面は、その後でガラス板40に
照射された元のビームRBの形で照射された光が、元の画
像ビームPBの光軸に沿って正確にガラス板を透過するよ
うに配置され、向けられる。ホログラフ技術に従って、
第3B図に示すように、ホログラフ板すなちガラス板40の
背後すなわち図では右側の空間に映像が投写される。

次に、写真乳剤Ｅが塗布されているホログラフ板42に
関して、ホログラフモードのホログラフ記録が示されて
いる第4A図と第4B図を参照する。ホログラフ板42の図で
左側から照射された参照（または基準）ビームRBと、こ
のビームRBの反対側から照射され、ホログラフ板42を透
過した画像ビームPBとの組合わされたエネルギーにより
写真乳剤Ｅは化学的に活性化される。２つのビームの組
合わされたエネルギーは写真乳剤Ｅ中で化学反応をひき
起す。そうすると、この写真乳剤は現像によりホログラ
ムになる。その後で、第4B図に示すように参照ビームPB
をホログラフ板42の表面に照射すると、参照ビームRBを
照射した側と同じ側で、前記画像ビームPBの光軸に沿っ
て映像が生ずる。

次に第５図を参照する。この図には、反射モードでパ
ラボラ状のホログラフ映像を生ずるように、適切な写真
乳剤Ｅが塗布されているホログラフ板44が示されてい
る。参照ビームRBを照射するための光源46が設けられ
る。写真乳剤Ｅが塗布されているホログラフ板44の側に
沿う領域にわたって参照ビームRBが拡散するように、光
源46には適当なレンズ（図示せず）が組合わされる。画
像ビームPBを照射するための第２の光源48も示されてい
る。この光源48の前方にはパラボラレンズ50が設けら
れ、光源48から出てパラボラレンズ50を透過した光は互
いに平行で、参照ビームRBに対してはある角度を成す画
像ビームとなってホログラフ板44に入射する。したがっ
て、写真乳剤は前記したように光の縞のパターンで感光
させられる。写真乳剤中の化学反応は光の局部的な強さ
に依存するから、現像および定着されると、パラボラ反
射鏡を模した反射ホログラムパターンが得られる。

第６図は、オプトフレーム32のＸ側に対して用いられ
るホログラフ反射器44を示す。レンズ50（第５図）の焦
点F.O.X.にコヒーレントな光源LSが設けられる。ホログ
ラフ反射器44の表面に入射した光ビームが、反対側の表
面に沿って受光器に入射する平行な光ビームLBになって
反射されるように、光源LSには適切なレンズが組合わさ
れる。第６図において、例として位置が左側にX25L,X30
Lとして、および右側にX25R,X30Rとして示されている。
本発明に従って、位置X1L（図示せず）から始って、受
光器はF.O.X.から外側へ向って順次附勢される。したが
って、位置X30Lにある受光器が附勢される前に、位置X2
5Lにある受光器は附勢されて光を検出し、または検出し
ない。これは全て、前記のように、誤って光入射を避け
るために本発明に従って行われるものである。それと同
時に、位置X1R〜X25RとX30Rにおける受光器が走査され
たオプトフレームのための走査サイクルを行う、第６図
において、スタイラスＳが存在すると、その物体にビー
ムが当ったことを示す影を生ずるから、それ以後の走査
は制御回路（図示せず）により停止される。

ホログラフィック反射器（ホログラフ手段）、第２光
源LS2および受光器アレイＺ′を用いて、Ｙ走査を行い
且つＸ−Ｙオプトフレームを形成する。

第６図からわかるように、Ｘに対する１つのフレーム
構造と、関連する光源および受光器アレイは、領域Ａに
物体が入ったことを検出するために有用である。その理
由は、その領域の中に入るどのような棒状物体も信号を
生ずるからである。したがって、第６図に示されている
構造は、領域内に物体が入ったことと、１つの位置、す
なわちＸ位置とが指示するだけで、安全と危険防止目的
のために利用できる。

第７図と第８図は１本の軸に沿って走査する別の実施
例を示す、もちろん、それらの実施例でもＸとＹの反射
器および光ビームを用いることができる。第７図にはオ
プトフレーム側50が示されている。これは一連の受光器
LRを含む。それらの受光器は各位置X1L〜X30Lに１つず
つ設けられ、それらの位置の横の位置F.O.X.に光源LSが
設けられる。ホログラフ反射器52の内面をカバーする光
ビームを発生するために、光源LSには適当なレンズが組
合わされる。光ビームLBがホログラフ反射面に入射し、
その反射面により反射されて平行なビームとなって、オ
プトフレーム側50に設けられている受光器へ向かう。そ
れらの受光器もF.O.X.における光源に最も近い位置X1L
の受光器から最終位置X30Lの発光器へ向かって順次走査
されて、誤って遮断することを避ける。第７図に示す応
用においては、ホログラフ反射器は、参照ビームRBがホ
ログラフ反射器の一方の側に位置させられることと、画
像ビームが平行にホログラフ反射器へ入射させられるこ
とを除き、前記したのと同様にして製作させる。本発明
の特定の用途の都合に合わせて光源の位置を種々定める
ことができることをここで述べておく。したがって、位
置F.O.X.における光源は、第６図に示すように中央に、
または第７図に示すように一方の側に、設けることがで
きる。また、左あるいは右の別の位置、またはオプトフ
レームの側方にさえ光源を設けることができる。

第８図に示す別の実施例では、第７図を参照して説明
したこととはやり方が逆であって、複数の送光器と、１
つの受光器を用いる。第８図には、多数の光源と、各位
置X1L〜X30Lにそれぞれ１つずつ設けられた一連の送光
器LSとを含むオプトフレーム側60が示されている。送光
器は、この場合には位置F.O.X.に設けられる１つの受光
器から外側へ向かって、順次パルス状に附勢される。位
置X1L〜X30Lに設けられる送光器は、ホログラフ反射器6
2へ向って平行な光を照射する簡単な送光器である。光
ビームは与えられた向きを有するある拡がり、ローブ、
を有するのが普通であるが、面積と強さは駆動電流に対
する送光器の諸特性に依存することを理解すべきであ
る。前記諸例とは対照的に、ホログラフ反射器62は、オ
プトフレーム側から出た比較的平行なビームを位置F.O.
X.に収束させる。その位置においてビームは受けられ、
検出される。したがって、位置X1L〜X30Lにおける送波
器のパルス率に関連する流れでパルスが発生される。第
８図に示す実施例は、位置F.O.X.における受光器から発
生されたパルス流を受ける適切な回路を用い、パルスの
最初の喪失、すなわち、オプトフレームにより定められ
た領域内に挿入された棒状物体により生じさせられた影
の存在を組合わせる。その物体のＸ方向の位置によりそ
れは示される。前記したように、光ビームが遮断された
後は以後の走査を不能にする回路を設ける必要がある。
その時間関連パルスは与えられた位置X1L〜X30Lを示
す、従来の回路と同様に、与えられた位置を確かめるた
めに異なるいくつかの走査サイクルを採用できる。前記
実施例のように、第８図に示す実施例は同等のＹオプト
フレームを用い、Ｘオプトフレームに組合わせてXY座標
を求めることができる。

次に、更に別の実施例が示されている第９図を参照す
る。この実施例は、１つの光源すなわち送光器を有する
オプトフレームを含む。その光源はオプトフレームの一
方の側の位置F.O.X.に設けられ、ホログラム反射器72の
内面へ光ビームを送るように向けられ、かつレンズが組
合わされる。その光ビームLBはホログラム反射器72から
反射され、オプトフレームの領域を横切って延長する平
行なビームとなって別のホログラフ反射器74に入射し、
その反射器74により反射されて、反射器72と多少平行に
なって電荷結合素子（CCD）76に入射する。電荷結合素
子76は、前記位置X1L〜X30Lに設けられた受光器に匹敵
する一連の受光素子を含む。TC103のような典型的なCCD
は2048個所の位置をアレイ状に有する。そのアレイは20
48×１である。ホログラムから反射されCCDの個々の受
光器に入射した光は検出されて、与えられた位置に関連
するパルス出力を生ずる。CCD76の下端部位置X1Lにある
受光器が最初に附勢され、それから位置X2L〜X30Lにあ
る受光器が附勢されるようにCCD76は順次附勢される。
この順次部位により、この実施例でも、位置F.O.X.から
出る光を遮断する影による誤検出が阻止される。

前の実施例と同様に、光源とCCDを含むＹオプトフレ
ームを用いる。ＸとＹの反射を取扱うためにCCDを用い
ることができる。したがって、本発明は、CCDの視野内
のホログラフ反射器72の面に対して、CCDを斜めに設け
ることも行う。

第10図は、オプトフレームのＸ部分の実施例を示す。
この実施例においては、CCD80は、オプトフレームのサ
イド84の位置X1L〜X30Lに設けられている多数の光源か
らの光ビームを反射するようにされているホログラフ反
射器82に対して斜めに向けられている。それらの光源
は、前記目的のために、第10図において右から左へ、前
記のようにして順次附勢される。

第11図は、光を照射される領域を横切って光を照射
し、かつ照射される領域の外側で、その光を受光器の方
へ向けるようにした別の実施例を示す。この実施例は１
つの光源100と、CCDで構成された２つの受光器102,104
とを用いる。光源100はレーザで構成できる。破線でほ
ぼ表されている照明される領域はそれら３つの装置でカ
バーできる。照明される領域の４つの辺にホログラフ反
射面106,108,110,112が１つずつ設けられる。光コリメ
ートレンズ114は光源100から発する光を平行ビームにし
て光スプリッタ116に入射させる。次に単一の光源100か
らのコリメートされた光は、夫々入射光のビームに対し
て微小角α_１、α_２に方向付けされた反射ホログラム10
6、112に投射される。ここで、ホログラム106、112はパ
ラボラ状反射面をシュミレーションしていないことに注
目されたい。ホログラム106、112は単なる反射面であ
り、光を直交アレイの平行ビームで、破線内の照明（又
は照射）領域を横切って投射する。次に、ホログラフ面
108、110はホログラムを反射面106、112から夫々に微小
角のα_１、α_２でCCD102、104に向けて反射する。CCD10
2,104に入射したホログラムの態様の光が、照明される
領域内のＸ座標とＹ座標を表す、CCD内の独特の空間場
所において検出される。したがって、照明される領域内
に入った不透明な物体Ｓが検出され、その物体の座標が
CCD102,104内の入射光の遮断が起きた独特の点により決
定される。この種の他の入力装置と同様に、光の遮断は
光検出器からの信号がなくなることに対応する。

本発明は、タッチ入力，安全，危険防止のために、あ
る領域内のＸ座標とＹ座標またはその領域内への進入を
検出するように、種々のやり方で物理的に配置される光
源および光検出器とともに、透過モードまたは反射モー
ドのホログラムを使用するものである。カバーすること
を希望する領域に対する適切な形状と、多数の送光器と
１つのCCD型受光器または適切なレンズを組合わせた１
つの送光器と多数の受光器の適切な選択と、適当なホロ
グラフ反射面を用いる構造は考えつくことができ、かつ
実現できる。制約は、ホログラムを形成する技術に固有
のものと、レンズ，光源，受光器，送光器等の物理的な
限界により課される。

【図面の簡単な説明】

第１図はオプトフレームを有するCRTのタッチ入力スク
リーンの斜視図、第２図はパラボラ反射面を用いるオプ
トフレームの略図、第3A図，第3B図は透過モードにおけ
るホログラフ記録を示す略図、第4A図，第4B図は反射モ
ードにおけるホログラフ記録を示す略図、第５図はパラ
ボラ反射効果を模すホログラフ記録技術を示す略図、第
６図はオプトフレームの横軸とフレームに対して用いら
れたホログラフ反射器の略図、第７図は半パラボラ反射
面を模すホログラフ反射器を利用する別の実施例の略
図、第８図は多数の光源と、１つの受光器と、反射ビー
ムを中心点に集束させるホログラフ反射器とを用いる別
の実施例を示す略図、第９図は１つの光源と、ビームの
空間位置を決定することができる電荷結合素子に反射ビ
ームを送るために隔てられた２つのホログラフ反射面と
を用いる別の実施例の略図、第10図は電荷結合素子によ
り検出する１つの領域へ反射される多数の光源を示す略
図、第11図は１つの光源と、光を横方向と縦方向の電荷
結合素子へ送るために、照明すべき領域の４つの辺に配
置されるホログラムとを用いる別の実施例の略図であ
る。 30,34……反射器、46,48,LS……光源、44,52,62,72,82,
106,108,110,112……ホログラフ反射器、76,80,102,104
……受光器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−178586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105405（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−175882（ＪＰ，Ｕ) Ｂｕｈｌｅｒ ｅｔ ａｌ．，“Ｌａ ｓｅｒ Ｔｏｕｃｈ Ｅｎｔｒｙ Ｄｅ ｖｉｃｅ”，ＩＥＥＥ Ｎｅｒｅｍ Ｒ ｅｃｏｒｄ， Ｂｏｓｔｏｎ， Ｎｏ ｖ．６−８，1973，Ｖｏｌ．15，ｐｐ. 148−155 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01V 8/10 G06F 3/03 330 G02B 5/32 G01B 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定領域の少なくとも一部にわたって光を
   放射する単一の光源手段と、 前記光源手段に隣接する前記領域の少なくとも一面に沿
   って配置された少なくとも１列の光検出器と、 前記光源手段の反対側に沿って配置された薄膜反射ホロ
   グラムを有し、前記光源手段からの前記光を反射するホ
   ログラフィック反射手段であって、複数の向きの前記光
   が互いに平行な光ビームになるよう反射するホログラフ
   ィック反射手段とを具備し、 前記光検出器が前記ホログラフィック反射手段からの前
   記光ビームを順次走査することにより、前記領域内での
   光ビーム遮蔽物体の有無及び位置を検出することを特徴
   とするホログラフを用いる光ビーム検出装置。
2. 【請求項２】所定領域の少なくとも一面に沿って配置さ
   れ、互いに平行な光を放射する少なくとも１列の光源手
   段と、 前記光源手段に隣接して配置された単一の光検出器と、 前記光源手段の反対側に配置された薄膜反射ホログラム
   を有し、前記光源手段からの前記光を反射するホログラ
   フィック反射手段であって、互いに平行な前記光が収束
   した光ビームになるよう反射するホログラフィック反射
   手段とを具備し、 前記光源手段が前記光を順次走査することにより、前記
   領域内での光ビーム遮蔽物体の有無及び位置を検出する
   ことを特徴とするホログラフを用いる光ビーム検出装
   置。