光タッチスクリーン

著者らは特許

G06F3/042 - 光電子手段によるもの

の所有者の特許 JP2016528584:

ネオノード インコーポレイテッド

 

光タッチセンサにおけるダイオードに対向する配置のためのレンズを提供し、レンズは、ダイオードにより近く位置する上側屈折面とダイオードからより遠くに位置する上側反射体とを含む上側部分であって、上側反射体が、2次元方向に湾曲し、かつレンズの上部水平面によって水平に切断される上記上側部分と、ダイオードにより近く位置する下側屈折面とダイオードからより遠くに位置する下側反射体とを含むダイオードと同一平面上にある下側部分であって、下側反射体が、2次元方向に湾曲し、かつレンズの底部水平面によって水平に切断される上記下側部分とを含み、上側及び下側反射体は、対称であり、かつ垂直方向に整列し、下側反射体によって上側反射体上に反射される非平行化光は、下側反射体によって2次元で部分的に平行化され、かつ上側反射体によって2次元で更に平行化される。
【選択図】 図6

 

 

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、以下のものからの優先権利益を主張するものである。
・「ゴーストポイントのないマルチタッチ光タッチスクリーン(MULTI−TOUCH OPTICAL TOUCH SCREENS WITHOUT GHOST POINTS)」という名称の2013年6月4日出願の発明者Erik Rosengren、Robert Rettersson,Lars Sparf、及びThomas Erikssonによる米国特許仮出願第61/830671号、
・「円形マルチタッチ光タッチスクリーン(CIRCULAR MULTI−TOUCH OPTICAL TOUCH SCREENS)」という名称の2013年6月10日出願の発明者Richrad Berglind、Erik Rosengren、Robert Rettersson,Lars Sparf、Thomas Eriksson、Gunnar Martin Frojdh、及びXiatao Wangによる米国特許仮出願第61/833161号、
・「タッチ感応フレームを備える光タッチスクリーン(OPTICAL TOUCH SCREENS WITH TOUCH−SENSITIVE BORDERS)」という名称の2013年12月22日出願の発明者Rem Behdasht、Eric Rosengren、Robert Rettersson,Lars Sparf、及びThomas Erikssonによる米国特許仮出願第61/919759号、
・「円形マルチタッチ光タッチスクリーン(CIRCULAR MULTI−TOUCH OPTICAL TOUCH SCREENS)」という名称の2013年12月4日出願の発明者Richrad Berglind、Erik Rosengren、Robert Rettersson,Lars Sparf、Thomas Eriksson、Gunnar Martin Frojdh、及びXiatao Wangによる米国特許仮出願第61/911915号、
・「ゴーストポイントのないマルチタッチ光タッチスクリーン(MULTI−TOUCH OPTICAL TOUCH SCREENS WITHOUT GHOST)」という名称の2014年1月6日出願の発明者Per Rosengren、Stefan Holmgren,Eric Rosengren、Robert Pettersson、Lars Sparf、及びThomas Erikssonによる米国特許仮出願第61/923775号、及び
・「光タッチスクリーン(OPTICAL TOUCH SCREENS)」という名称の2014年3月11日出願の発明者Karl Eric Patric Nordstrom、Per Rosengren、Stefan Holmgren,Eric Rosengren、Robert Pettersson、Lars Sparf、及びThomas Erikssonによる米国特許仮出願第61/950868号。
これらの出願の内容は、これにより参照によってそれらの全体が組み込まれる。
本発明の分野は、光ベースのタッチスクリーンである。
指又はスタイラスタッチユーザ入力の用途に対して現在多くの消費者電子デバイスがタッチ感応表面を備えて作られている。これらのデバイスは、携帯電話及び自動車娯楽システムのような小さいスクリーンデバイスからノート型コンピュータのような中型スクリーンデバイス、更に空港のチェックインステーションのような大型スクリーンデバイスまでの範囲に及んでいる。
コンピュータ処理では、マルチタッチとは、表面と接触する2つ又はそれよりも多くの点の存在を認識するタッチ感応表面の機能を指す。この複数点認識は、ピンチツーズーム又は予め定義されたプログラム(ウィキペディア、「マルチ−タッチ」)の起動のような高度な機能を実施するために多くの場合に利用される。マイクロソフト・コーポレーションからのWindows8オペレーティングシステムは、最低5点のデジタイザをサポートするタッチスクリーンを必要とする。WINDOWS(登録商標)は、マイクロソフト・コーポレーションの登録商標である。
本発明は、光ベースのタッチ感応表面に関する。光ベースのタッチ感応表面は、発光素子及び光検出素子を備える表面フレームを取り囲み、その表面の上に光ビームの格子を作り出す。表面をタッチする物体は、ビームの対応する部分を遮る。
図1を参照すると、これは従来技術の図解であり、光ベースのタッチスクリーンは16個のLEDと16個のPDとを備えている。図1のスクリーン801は、2つの縁に沿って発光素子101により、そして残る2つの縁に沿ってフォトダイオード(PD)受光素子によって囲まれており、これらは共にスクリーンを覆う光ビームの格子300を使用可能にする。
光ベースのタッチ検出システムは、表面に接触する2つ又はそれよりも多くの点に関する多くのインスタンスを正確に認識することはできない。図2及び3を参照すると、これらは従来技術のタッチスクリーンでの曖昧なマルチタッチ検出のインスタンスを説明する図である。図2及び3は、図1の光の格子に対して曖昧である2つの斜めに対向したタッチ901及び902の異なるインスタンスを示している。図2及び3に示すように、両方のインスタンスで同じ光ビームが遮られている。
3つ以上の物体が同時にスクリーンにタッチする場合に、それ以上の曖昧さが存在する。図4及び5を参照すると、これらは従来技術のタッチスクリーンでのゴーストタッチのインスタンスを説明する図である。図2及び3に示す2つのタッチの場合も、図4に示す3つのタッチの場合901−903と比較して、かつ図5に示す4つのタッチの場合901−904と比較して曖昧である。図2−5に説明する各場合に、行及び列のPDa−hは、同じ位置での光の不在を示している。図4及び5に説明する曖昧さは「ゴースト」によって引き起こされており、「ゴースト」とは第1物体の影が第2物体を覆い隠して第2物体が検出されないようにする効果を指す。
光ベースのタッチスクリーンは、容量方式及び抵抗方式のような他のタッチセンサ技術に優る多くの利点を有する。特に、光ベースのタッチスクリーンは、取りわけ大型スクリーンの場合に容量方式よりも低い部品コストを可能にする。光ベースのタッチスクリーンはまた、スクリーン画像を阻害するスクリーンの上の追加の物理層を必要としないという点で容量方式及び抵抗方式よりも優れている。これは、スクリーン画像の明るさがバックライトよりもむしろ反射光に依存する反射型スクリーンを用いるデバイスに対して重要な利点である。光ベースのタッチスクリーンに対する走査速度が従来技術の容量方式スクリーンを用いて得られるものよりも速いということを教示する本明細書に参照によりその全体を組み込む「光ベースのタッチスクリーンのためのASICコントローラ(ASIC CONTROLLER FOR A LIGHT−BASED TOUCH SCREEN)」に関する米国特許第8,674,966号明細書を参照されたい。マルチタッチ動作を検出するように作動し、かつWindows8オペレーティングシステムの要件に準拠する光ベースのタッチスクリーンを提供することは有利であると考えられる。
米国特許第8,674,966号明細書 米国特許出願公開2011/0163998 A1号明細書 米国特許第8,553,014号明細書 米国特許出願番号第14/016,076号明細書
従来技術の光ベースのタッチスクリーンの1つの欠点は、スクリーンの全4つの縁に沿って多数の発光素子と光検出素子を収容する必要があるということである。この要件は、デバイスの内部構成要素のレイアウトを有意に変えることなく既存の電子デバイスに光ベースのタッチ検出を導入することを困難にしている。必要とされる構成要素の数を低減し、かつそれらをスクリーン全体を取り囲むのではなく限定された区域に配置することを可能にすることは有利であると考えられる。必要とされる発光素子及び光検出素子の総数を低減することは、部品コスト(BOM)を低減するという追加の利益を有する。
本発明の実施形態は、遮られた光ビームに基づく曖昧ではないマルチタッチ検出を提供する。本発明の他の実施形態は、スクリーンのただ1つの縁に沿った発光素子の1次元アレイとスクリーンの反対側の縁に沿った光検出素子の反対側のアレイとを用いた2Dタッチ検出を提供する。
すなわち、本発明の実施形態に従って発光素子と光検出素子の矩形配置を提供し、そこでは、発光素子は、矩形配置の2つの隣接する縁に沿って配置され、光検出素子は、残る2つの縁に沿って配置される。各発光素子からの光は、複数の光検出素子によって検出される。発光素子から光検出素子への各ビームは、複数のスクリーンピクセルを横切る。コンピュータメモリに格納された表は、各ビームに対して、ビーム経路にある全ピクセルを列挙している。各遮られたビームに対して、ビーム経路内の全ピクセルは遮断としてマーク付けされ、遮られていない各ビームに対しては、ビーム経路内の全ピクセルは非遮断としてマーク付けされる。こうして3つのタイプのピクセル、すなわち、完全に遮断、完全に非遮断、及び部分的に遮断を備えたマップが生成される。部分的に遮断されたピクセルをいくつかのビームが横切り、そのうちの一部のみが遮断される。完全に遮断されたピクセルをいくつかのビームが横切り、その全てが遮断される。完全に遮断されたピクセルはタッチ位置に対応する。その後に、システムは隣接する遮断されたピクセルを連結して、隣接する遮断されたピクセルのブロブを生成する。各ブロブ又は隣接する遮断されたピクセルの組は、単一タッチ位置として取り扱われる。
本発明の実施形態によれば、スクリーンの底縁に沿う発光素子の行とスクリーンの上縁に沿う光検出素子の行とを特徴とするタッチスクリーンがこれに加えて提供される。各発光素子は、全ての光検出素子により検出される非常に幅広いビームを投射する。スクリーンにタッチする物体のx座標は、スクリーンの側縁に平行に延びる遮断されたビームに対応する。そのy座標は、斜め方向の遮断されたビーム間の交点を識別することにより決定される。
更に、本発明の実施形態によれば、光タッチセンサ内でダイオードに対向して配置するためのレンズが提供され、レンズは、ダイオードにより近く位置する上側屈折面と、ダイオードからより遠くに位置し、2次元方向に湾曲してレンズの上部水平面により水平に切断されている上側反射体とを含む上側部分と、ダイオードにより近く位置する下側屈折面と、ダイオードからより遠くに位置し、2次元方向に湾曲してレンズの底部水平面により水平に切断されている下側反射体とを含み、ダイオードと同一平面上にある下側部分とを含み、上側反射体と下側反射体は、対称で垂直方向に整列しており、下側反射体から上側反射体上へ反射される非平行化光は、下側反射体により2次元方向に部分的に平行化され、かつ上側反射体により2次元方向に更に平行化される。
ダイオードのレンズ視野角が大きい場合に、上部及び底部水平面間のレンズ高さは、レンズの後方垂直背面により垂直に切断された湾曲した反射体が非平行化光を部分的に平行化して更に平行化するのに必要とされる高さよりも小さい。
更に、本発明の実施形態によれば、スクリーン上の複数のタッチ位置を計算する方法が提供され、本方法は、スクリーンの周囲にある複数の発光素子及び光検出素子を始動する段階であって、各発光素子−検出素子対が、複数の光ビームの中からのスクリーンを横切る光ビームに対応しており、光ビームの一部が、スクリーンにタッチする1つ又はそれよりも多くの物体によって遮断される上記始動する段階と、複数の光ビームからの各光ビームに対して、複数の光ビームからのその光ビームと交差する他の光ビームとそれらのそれぞれの交点とを列挙するルックアップテーブルを与える段階と、(a)第1の遮断光ビームを識別する段階と、(b)ルックアップテーブルにアクセスして第1の遮断ビームと交差する第2の遮断光ビームを識別する段階と、(c)ルックアップテーブルにアクセスしてこのようにして識別された第1及び第2の遮断ビームの交点に隣接する他の遮断光ビームの交点を識別する段階と、(d)遮断ビームの全ての隣接する交点が識別されるまで(b)及び(c)の作動を繰り返し、このように識別された隣接交点を単一タッチ点としてグループ分けする段階と、(e)作動(d)でまだグループ分けされていない残りの遮断光ビームに対して作動(a)−(d)を繰り返す段階とを含む。
更に、本発明の実施形態によれば、スクリーン上の複数のタッチ位置を計算する方法が提供され、本方法は、スクリーンの周囲にある複数の発光素子及び光検出素子を始動する段階であって、各発光素子−検出素子対が、複数の光ビームの中からのスクリーンを横切る光ビームに対応しており、光ビームの一部が、スクリーンにタッチする1つ又はそれよりも多くの物体によって遮断される上記始動する段階と、そのスクリーンを初期タッチ候補領域として識別する段階と、各候補領域に対して、(a)その候補領域を横切る非遮断光ビームを識別する段階、(b)その候補領域をこのようにして識別された非遮断光ビームにより分離される複数の候補領域に分割する段階、及び(c)全ての非遮断ビームに対して作動(a)及び(b)を繰り返す段階と、最小サイズよりも大きい候補領域を固有のタッチ位置であるとして指定する段階とを含む。
更に、本発明の実施形態によれば、スクリーン上のタッチ位置を計算する方法が提供され、本方法は、スクリーンの周囲に複数の発光素子及び光検出素子を設ける段階であって、各発光素子−検出素子対が、複数の幅広光ビームの中からのスクリーンを横切る幅広光ビームに対応している上記設ける段階と、各発光素子を対向する光検出素子と対にするスクリーン走査を始動する段階と、(a)複数の幅広光ビームの中からスクリーンにタッチする物体によって遮断されている幅広光ビームを識別する段階と、(b)作動(a)で識別された遮断幅広ビームのうちの実質的に垂直方向に向けられたビーム間の交差する区域を識別する段階と、(c)作動(b)で識別された交差区域を横切る追加の遮断幅広ビームを識別する段階と、(d)作動(c)で識別された各追加の遮断幅広ビームに対して遮断の程度を決定する段階と、(e)作動(c)で識別された各追加の遮断幅広ビームの作動(a)で識別された遮断幅広光ビームとの交差によって形成される2次元形状を識別する段階と、(f)このようにして識別された2次元形状の重心の加重平均を計算する段階であって、加重和における各重心の重みが、作動(c)で決定されたそのそれぞれの遮断度に対応している上記計算する段階とを含む。
更に、本発明の実施形態によれば、円形タッチセンサが提供され、タッチセンサは、ハウジングと、タッチ入力を受け入れるために露出された円形部分を含んでハウジングに装着された表面と、円形部分の半分に対応する半円形輪郭に沿ってハウジングに装着された複数の光検出素子であって、隣接する光検出素子間の角度ピッチが一定である上記複数の光検出素子と、円形部分の反対部分に対応する反対半円形輪郭に沿ってハウジングに装着され、各群内の隣接する発光素子間の角度ピッチがθであるように、かつ異なる群内の最近接の発光素子間の角度ピッチがαを正としてθ+αであるように群で配置された複数の発光素子と、発光素子−検出素子対を同期して同時に始動するために発光素子にかつ検出素子に接続され、かつ検出素子の出力に基づいて円形部分にタッチする物体の2次元位置を計算するように構成されたプロセッサとを含む。
更に、本発明の実施形態によれば、円形タッチセンサが提供され、タッチセンサは、ハウジングと、タッチ入力を受け入れるために露出された円形部分を含んでハウジングに装着された表面と、円形部分の半分に対応する半円形輪郭に沿ってハウジングに装着された複数の発光素子であって、隣接する発光素子間の角度ピッチが一定である上記複数の発光素子と、円形部分の反対側半分に対応する反対半円形輪郭に沿ってハウジングに装着され、各群内の隣接する光検出素子間の角度ピッチがθであるように、かつ異なる群内の最近接の検出素子間の角度ピッチがαを正としてθ+αであるように群で配置された複数の光検出素子と、発光素子−検出素子対を同期して同時に始動するために発光素子にかつ検出素子に接続され、かつ検出素子の出力に基づいて円形部分にタッチする物体の2次元位置を計算するように構成されたプロセッサとを含む。
本発明は、以下の図と合わせて以下の詳細説明からより十分に理解され真価を認められるであろう。
16個のLEDと16個のPDを備えた従来技術の光ベースのタッチスクリーンの図である。 従来技術のタッチスクリーンでの曖昧なマルチタッチ検出のインスタンスの説明図である。 従来技術のタッチスクリーンでの曖昧なマルチタッチ検出のインスタンスの説明図である。 従来技術のタッチスクリーンでのゴーストタッチのインスタンスの説明図である。 従来技術のタッチスクリーンでのゴーストタッチのインスタンスの説明図である。 本発明の実施形態によるタッチスクリーンシステムでの交差する光ビームのネットワークの説明図である。 本発明の実施形態によるタッチスクリーンシステムにおいて5個のタッチ点を検出する交差する光ビームのネットワークの説明図である。 本発明の実施形態によるタッチ位置を識別する第1の方法を説明する流れ図である。 本発明の実施形態によるタッチ位置を識別する第2の方法を説明する流れ図である。 本発明の実施形態による図9の方法に使用される隣接する交点の説明図である。 本発明の実施形態によるタッチ物体を位置付けるために使用される連結された遮断ビームのネットワークの説明図である。 本発明の実施形態によるタッチスクリーンにより識別された5個の識別されたタッチ物体の説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない細い光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置を決定する代替方法の説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない細い光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置を決定する代替方法の説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない細い光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置を決定する代替方法の説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない細い光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置を決定する代替方法の説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない細い光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置を決定する代替方法の説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない細い光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置を決定する代替方法の説明図である。 本発明の実施形態によるタッチ物体のためにビームが通過しない区域を示す5個の円の説明図である。 本発明の実施形態による分離したタッチ候補領域の数を遮断されたビーム数の関数として示したグラフである。 本発明の実施形態による遮断物体位置の影響を例示する部分的に遮断された幅広ビームの簡略図である。 本発明の実施形態による遮断物体位置の影響を例示する部分的に遮断された幅広ビームの簡略説明図である。 本発明の実施形態による幅広光ビームの幅にわたる等照度曲線の簡略例示図である。 本発明の実施形態による遮断されない及び部分的に遮断される幅広光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置の決定方法の簡略説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない及び部分的に遮断される幅広光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置の決定方法の簡略説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない及び部分的に遮断される幅広光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置の決定方法の簡略説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない及び部分的に遮断される幅広光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置の決定方法の簡略説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない及び部分的に遮断される幅広光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置の決定方法の簡略説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない及び部分的に遮断される幅広光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置の決定方法の簡略説明図である。 本発明の実施形態による遮断されない及び部分的に遮断される幅広光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の各部分を除外するタッチ位置の決定方法の簡略説明図である。 本発明の実施形態による2つの隣接するスクリーン縁間に延びる部分的に遮断された幅広ビームの簡略説明図である。 幅広光ビームを利用した本発明の別の方法による検出されている物体の簡略図である。 幅広光ビームを利用した本発明の別の方法による検出されている物体の簡略図である。 幅広光ビームを利用した本発明の別の方法による検出されている物体の簡略図である。 本発明の実施形態によるゴーストタッチを取り除く方法に関する流れ図である。 本発明の実施形態による多くの角度にわたってビームを分配するレンズの簡略図である。 本発明の実施形態による全てを単一ダイオードにフォーカスさせた4個の異なる視野の簡略図である。 本発明の実施形態による上方から見た時の図37の4個の視野の簡略説明図である。 本発明の実施形態による1つの発光素子から2つの各PDへの2つのビームの簡略説明図である。 本発明の実施形態による1つの発光素子から2つの各PDへの2つのビームの簡略説明図である。 本発明の実施形態によるデバイス内の構成要素、導光体、PCB、及びスクリーンの配置の簡略説明図である。 本発明の実施形態によるデバイス内の構成要素、導光体、PCB、及びスクリーンの配置の簡略説明図である。 本発明の実施形態によるデバイス内の構成要素、導光体、PCB、及びスクリーンの配置の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による図44及び45の光照射野における間隙の問題を微細構造が補正する方法の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による幅広光ビームの幅方向の光強度分布の簡略説明図である。 本発明の実施形態による反射されない幅広光ビームの幅方向光強度分布を図44及び45の導光体を通過した幅広光ビームの幅方向光強度分布と比較する簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 導光体の従来技術の説明図である。 本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体上で実行されるタッチ及びスイープ動作を検出するための導光体配置の簡略説明図である。 本発明の実施形態による導光体上で実行されるタッチ及びスイープ動作を検出するための導光体配置の簡略説明図である。 本発明の実施形態によるスクリーンの底縁に沿う発光素子のアレイとスクリーンの上縁に沿う受光素子のアレイとを備えるタッチスクリーンの簡略説明図である。 本発明の実施形態による図59のタッチスクリーンの簡略説明図である。 本発明の実施形態による図59及び60のタッチスクリーンの分解組立図である。 本発明の実施形態による第1の薄型ストリップPCB上に装着されたスクリーン底縁に沿う発光素子の行と第2の薄型ストリップPCB上に装着されたスクリーン上縁に沿う受光素子の行とを備えるタッチスクリーンの簡略説明図である。 本発明の実施形態による図62のタッチスクリーンの分解組立図である。 本発明の実施形態による折り畳み可能なタッチスクリーンの簡略説明図である。 本発明の実施形態による第2の折り畳み可能なタッチスクリーンの簡略説明図である。 本発明の実施形態による1つの発光素子から全光検出素子へ到達する光ビームの簡略説明図である。 本発明の実施形態によるスクリーン中央にタッチする物体により図66のどのビームが遮断されるのかを示す簡略説明図である。 本発明の実施形態による図67の物体によって遮断されない他の発光素子からの追加のビームを示す簡略説明図である。 本発明の実施形態による図67の物体によって遮断されるビームの全てを示す簡略説明図である。 本発明の代替実施形態による円形タッチ表面のためのLED及びPDの代替レイアウトの説明図である。 本発明の代替実施形態による円形タッチ表面のためのLED及びPDの代替レイアウトの説明図である。 本発明の代替実施形態による円形タッチ表面のためのLED及びPDの代替レイアウトの説明図である。 本発明の代替実施形態による円形タッチ表面のためのLED及びPDの代替レイアウトの例示図である。 本発明の実施形態による円形タッチ表面のための導光体の説明図である。 本発明の実施形態による円形タッチ表面のためのPCBのレイアウトの説明図である。 本発明の実施形態による1つのLEDにより放射されて円形タッチ表面を取り囲む複数のPDにより検出される光ビームの説明図である。 本発明の実施形態による円形タッチ表面に使用される交差する光ビームのネットワークの説明図である。 本発明の実施形態による円形タッチ表面センサの簡略説明図である。 本発明の実施形態による円形タッチ表面を組み立てるために使用される構成要素の説明図である。 本発明の実施形態による図78の円形タッチ表面の分解組立図である。 本発明の実施形態による図78の円形タッチ表面の断面図である。 本発明の実施形態による図78の円形タッチ表面のための導光体の簡略説明図である。 本発明の実施形態による円形タッチ表面に使用される光ビームの経路の説明図である。 本発明の実施形態による円形タッチ表面に使用される光ビームの経路の説明図である。
以下の表には、付番された要素を分類し、各付番された要素が現れる図を載せる。同様に付番された要素は同じタイプの要素を表すが、それらは必ずしも同一の要素ではない。
(表)


(表)


(表)

本発明の態様は、光ベースのタッチスクリーン及び光ベースのタッチ表面に関する。本明細書の全体を通して用語「タッチスクリーン」及び「タッチ感応表面」は、タッチ感応電子ディスプレイと、電子ディスプレイを含まないタッチ表面、特に多くのラップトップのコンピュータ及び手持ち式デバイスの背面カバーに含まれるようなマウスタッチパッドとを含む。それらはまた、本発明によって提供される矩形の発光素子−検出素子センサフレームによって囲まれた空間を含む。
本発明の実施形態によれば、光ベースのタッチセンサは、上述のように定義された矩形のタッチ感応表面の2つの隣接する縁に沿って配置された複数の赤外線又は近赤外線の発光ダイオード(LED)と、残る2つの隣接する縁に沿って配置された複数のフォトダイオード(PD)とを含む。LEDは、光をスクリーン面に平行に保つために高さ方向に平行化された光を投射するが、その光は幅広の扇状に広げられて多くの光検出素子に到達する。この光が、指又はスタイラスのような挿入された物体によって遮断される時に、予期される光の欠如がPDにより検出される。LED及びPDは、コントローラにより選択的な始動及び停止のために制御される。一般的に、各LED及びPDはI/Oコネクタを備えており、どのLEDとどのPDが始動されるかを指定するために信号が送られる。一部の実施形態において、各LED−PD対が別々に始動される。他の実施形態において、1つのLEDが始動されている間にいくつかのPDが同時に始動される。
図6を参照すると、これは本発明の実施形態によるタッチスクリーンシステムでの交差する光ビームのネットワークの説明図である。図6は、第1の複数LED102、つまりタッチスクリーンの上縁の沿うLED0−LED15と、第2の複数LED103、つまりタッチスクリーンの左縁の沿うLED16−LED24と、第1の複数PD202、つまりタッチスクリーンの底縁の沿うPD0−PD15と、第2の複数PD203、つまりタッチスクリーンの右縁の沿うPD16−PD24とを示している。図6はまた、可能な発光素子−検出素子ビームの全てを示している。
図7を参照すると、これは本発明の実施形態によるタッチスクリーンシステムで5個のタッチ点を検出する交差する光ビームのネットワークの説明図である。図7は、本発明の実施形態に従って5個のタッチを検出する図6のタッチスクリーンシステムを示している。タッチは黒一色の円として示されている。図7でスクリーンを横切る線は、遮断されない発光素子−検出素子ビームを示している。コントローラ710は、発光素子及び光検出素子の始動を制御するように示されている。
一部の実施形態において、各発光素子はそれぞれの平行化レンズを発光素子とは別に含み、各光検出素子はそれぞれの平行化レンズを光検出素子とは別に備えている。一部の実施形態において、これらの平行化レンズは、矩形のタッチスクリーンの境界に沿う中実プラスチックフレームを形成する。他の実施形態において、各発光素子からの光ビームの幅広い180度の広がり角を可能にするために、これらの平行化レンズは存在しない。
異なる発光素子−検出素子ビームは、それぞれの光検出素子で異なるレベルの検出強度を有する。例示的実施形態において、16個のダイオードがスクリーン長さに沿って配置され、9個のダイオードがスクリーン幅に沿って配置される。以下の表I及びIIには、各発光素子からの非遮断ビームのスクリーン長さ(表I)に沿う各光検出素子PD0−PD15で、及びスクリーン幅(表II)に沿う各光検出素子PD16−PD24で検出される強度を載せる。空のセルは、対応する発光素子−検出素子ビームに対して、何の信号も検出されないことを示している。
(表I)

表I:各発光素子からの非遮断ビームがスクリーン長さに沿う15個の光検出素子の各々で検出される強度 (表II)

表II:各発光素子からの非遮断ビームがスクリーン幅に沿う9個の光検出素子の各々で検出される強度 表I及びIIでの最大検出強度は236である。実験により、少なくとも10の検出強度は、ノイズ信号より十分に大きく、従ってタッチ検出の用途に役立つということが判明した。一部の実施形態において、予期される強度の1/2の閾値がビームが遮断されたか否かを決定するのに使用される。従って、予期される強度が236の場合に、118未満の検出信号はビームを遮断されたものと表示するが、予期される強度が49の場合に、25未満の検出信号が、ビームを遮断されたものと表示する。
これに加えて、ある一定のビームは、スクリーン全体が遮断されてさえも検出され続けることが判明した。これらのビームはタッチスクリーンのコーナに位置し、それぞれの光検出素子に到達するためにスクリーンを横切る必要がない。表IIIには、矩形タッチスクリーン区域全体が中実不透明物体により覆われている場合に記録される検出値を載せる。
(表III)

表III:遮断ビームの検出強度 表IVには、少なくとも10という遮断されない検出値を有する表IとIIからのビームを含め、かつ表IIIで検出されるビームを除外することにより、この例示的実施形態で役に立つビームを「x」で列挙している。
(表IV)

表IV:使用可能な検出ビーム タッチ座標方法
本節では、追跡物体の位置を決定する作動を詳細に説明する。図8を参照すると、これは本発明の実施形態によるタッチ位置を識別する第1の方法を説明する流れ図である。図8は、タッチ位置を計算するための第1の方法を示している。段階601で、タッチ感応区域を2次元(2D)のピクセル又はセル格子に分解する。更に、表IVに印を付けた各有効な検出ビームが通過するピクセル又はセルのリストを格納する表が生成される。一部の実施形態において、その表はピクセルエントリのリストとして格納され、各ピクセルエントリはピクセルを通過するビームのリストを格納している。他の実施形態において、その表は光ビームエントリのリストとして格納され、各光ビームエントリはそのビーム経路に沿うピクセルのリストを格納している。段階601はオフラインで実行される。一部の実施形態において、セルは位置によって異なるサイズである。例えば、スクリーン中央では、ビーム密度の低いスクリーン端部付近のセルと比較して、ビームの高密度に対応してセルは小さい。一部の実施形態において、セルは2次元格子に沿って整列していない。むしろ、各セルは、2つのビーム間の交点を囲んでいる。
段階602では、表IVに説明された全使用可能なビームに対して走査を実行する。各ビームは、上述のように検出閾値に応じて遮断か又は非遮断として記録する。スクリーンショット612は、5個の同時タッチの場合における非遮断ビームを示している。
段階603では、段階601から得られる2Dセル格子の各ピクセルは、2進値(遮断=1/非遮断=0)を受け入れる。この2進値は、段階601で格納されたリストに従ってセルを通過するLEDからPDの光ビームの段階602から得られる全2進値間の論理積である。従って、本方法では非遮断ビームは、セルを非タッチとして記録するのに使用される。格子セルを通過する単一非遮断ビームは、そのセルを非タッチとして記録するのに十分である。以下に説明する代替方法によれば、遮断ビームの交差は段階601から得られる格子を塗り潰すために使用される。スクリーンショット613は、非タッチ(白)及びタッチ(黒)としてマーク付けされたセルを示している。
段階604では、隣接する遮断格子セルを連結することにより、タッチ区域が形成され、値1(遮断)を有する段階603の各ピクセルに対して、4つのすぐ隣、すなわち、上下左右の隣が検査される。値1を有するいずれの近隣ピクセルも連結される。スクリーンショット614は、連結された近隣ピクセルを接合することによって識別された5個のタッチ位置701−705を示している。
段階605では、タッチ座標及び各タッチ位置の面積が計算される。一部の実施形態において、タッチ位置の面積はそのピクセルの合計であり、タッチ位置はその区域の重心である。一部の実施形態において、有効なタッチ位置は、例えば、指の予期されるサイズに基づいて、最小限の面積を有していなければならない。更に、一部の実施形態において、タッチ物体に対する最大のサイズも提供される。タッチ区域が最大サイズを超える場合に、それは無視され、又はスクリーン上に共に置かれた複数の物体を含むと見なされる。従って、タッチセンサは、動作を行う単一指と同じ動作を行う複数の指とを識別するように作動可能である。同様に、システムが複数のタッチ物体を追跡する場合に、タッチ物体の大きいサイズに基づいて、それらが例えばピンチ動作で集められた後にでさえ、それらを複数の物体として追跡し続けるように作動可能である。
図9を参照すると、これは本発明の実施形態によるタッチ位置を識別する第2の方法を説明する流れ図である。段階620では、光ビーム間の交点のルックアップテーブルが生成される。この表では、どのエントリも表IVに説明される使用可能な光ビームの各光ビームに関し、そのビームと交差する他ビームとそれぞれの交点とを含み、各交点に関し、ルックアップテーブルは4つの隣接する交点、つまり2つの交差するビームの各々に沿う2つのすぐ隣の交点に対するポインタを含む。これらの隣接する交点を図10に示している。
図10を参照すると、これは本発明の実施形態による図9の方法に使用される隣接する交点の説明図である。図10には、点310で交差する2つの主要な交差するビーム301、302を示している。2つの追加のビーム303、304も、ビーム301、302と点311−314で交差する。交点310に関するルックアップテーブルには、点310の座標と隣接する交点311−314に対するポインタとが含まれる。
図9に戻り、段階621では、表IVに説明される全使用可能なビームを走査して、ビームの検出値を閾値と比較することにより遮断/非遮断の2進値を割り当てる。一部の実施形態において、2進値の代わりに正規化された検出値を使用し、その後に、タッチ位置の計算を精緻化するために隣接するビームから得られる正規化値を内挿する。
段階622で、遮断ビームは次のように分析される。第1の遮断ビームが識別されると、本方法ではその遮断ビームに沿う全ての交点を検査して、その点が2つの遮断ビームの交点であるか否かを調べる。そのような交点が確認されると、本方法では、2つの遮断ビームの交点がそれ以上見つからなくなるまで、2つの遮断ビームの追加の交点に関して全てのすぐ隣の交点を繰り返し検査する。2つの遮断ビームにより更に形成される全ての隣接する交点は、同じタッチ物体に属すると見なされ、従って、同じ群に分類される。この反復法は、単一タッチ物体に属する連結された交点の全てを見つけ出す。本方法は、その後、前の段階でまだ使用されていない遮断ビームを元にして繰り返される。遮断されたビーム対が交差する交点を連結することで結果として生じるネットワークは、図11の円651の内側に示されている。
図11を参照すると、これは本発明の実施形態によるタッチ物体を位置付けるために使用される連結された遮断ビームのネットワークの説明図である。図11は、1つのタッチの場合における遮断及び非遮断のビームを示している。図11はカラーの図である。緑色の線は非遮断のビームを表し、赤色の線は遮断ビームを表している。従って、有意な交点は2つの赤色の線が交差する点である。第1のそのような赤色の交点から、本方法は反復的に連結された赤色の交点のネットワークを構築する。この区域は、図11に黄色の円651でマーク付けされた赤色の区域である。
段階622は、図9のフレーム640により示している。フレーム640は第1の遮断ビーム633を含む。ビーム633に沿う3つの交点637−639が示されている。点637及び638は、ビーム633が2つの非遮断ビーム634及び635とそれぞれに交差する場所である。点639は、ビーム633と第2の遮断ビーム636の交点である。交差するビーム636は、本方法によって識別された第2の遮断ビームである。
段階623で、本方法は点639に隣接する交点を反復的に検査して、同じタッチ物体に属する隣接する交点のネットワーク又はウェブを作り出す。これは図9でフレーム650により示されており、第1の交点639と隣接する交点645−647とを示している。点647はビーム633に沿う次の交点であり、点645及び646は第2の遮断ビーム636に沿う隣接する交点である。点645はビーム636がビーム643と出会う場所であり、点646はビーム636がビーム641と出会う場所である。この段階の反復的な性質は、これらの点645−647も2つの遮断ビームによって形成されているならば、この探索はそれらの近くに延びるということを意味する。隣接する交点のリストはオフラインで生成されてメモリに格納される。本方法は、ビームを順番に検査することにより始まる。第1の遮断ビームは、その近傍を検査するために探索を広げる。検査されたビームのリストは、本方法が第1の遮断ビームに対して順次的な検査を再開する場合に、近くのビームの再検査を回避するのに使用される。
段階624で、本方法は、各ビーム上の最初及び最後の遮断交点を抽出するために、連結された交点の分析に取り掛かる。それによってタッチ区域の輪郭を提供する。その結果、図11では、これらの最も外側の点は、赤色の線のネットワーク又はウェブを取り囲む黄色の円651を成す。図11の縮小版は図9のフレーム660に示されており、黄色の円651が赤色のビームのウェブを取り囲んでいる。タッチ位置は、全ビームに関するこれら2つの端点の平均として計算される。タッチ区域の幅と高さは、区域の上下左右の座標を決定することにより計算される。これらは、各方向の交点の最大及び最小の座標により、又は代わりに各方向の2つ又は3つの最大及び最小の交点座標を平均することによって決定される。
候補タッチ位置が少なくとも1つの固有な遮断ビームを含むのであれば、すなわち、遮断ビームが他のいずれの候補タッチ位置を通過しないのであれば、実際のタッチ位置であることが確証される。固有な遮断ビームが1つも候補タッチ位置に対応しないのであれば、すなわち、その候補位置を通過する全ての遮断ビームが少なくとも1つの別の確証されたタッチ位置を通過するのであれば、その候補タッチ位置は捨てられる。このようにして、幻のタッチ、すなわち、交点にある物体によっては生成されず、むしろその位置の上に光ビームの影を落とす2つの物体によって生成される遮断ビームの交点に対応する位置は捨てられる。
図12を参照すると、これは検出ビームが交差する位置のマップである。上述のように、どの交差するビームも遮断される交点は、遮断交点としてマーク付けされる。遮断交点は、図12で黒く陰を付けられている。図12は、上述のシステム及び方法により識別された5個のタッチ物体に対応する遮断交点の5個のクラスター701−705を示している。追加の遮断交点が示されているが、それらはタッチ物体として認定するには小さすぎるクラスターに属している。
図13−18を参照すると、これらは本発明の実施形態によるタッチ位置を決定する代替方法の説明図であり、本方法では、遮断されない細い光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の一部分が除外される。本方法では非常に細いビームを使用し、スクリーンにタッチするどの物体も少なくともdの半径を有すると仮定する。本方法は、半径dのタッチ物体が存在することができる潜在的タッチ区域Qとして、スクリーン全体を規定することで始まる。図13は、斜線部653で示される区域Qを備えるスクリーン802を示している。遮断されない細いビームは、半径dを有するいずれの物体もビームから距離d以内に位置していないことを示している。この状況は、遮断されない細いビーム305がスクリーン802を横切っているところを示す図14に示されている。いずれのタッチ物体も半径dを有するという仮定に基づくと、そのようなタッチ物体はビーム305から距離d以内に1つも位置していないということは明らかである。従って、ビーム305に沿う幅2dを有する通路はQから取り除かれるか又は除外され、Qを2つの多角形653及び654に分割する。より多くの遮断されないビームが追加される時に、より多くの区域がQから取り除かれる。従って、図15には2つの遮断されないビーム305及び306が示されており、それらのビームによってQは4つの多角形653−656に分割されている。最後に、Qは、図16に示すように、辺の数を増加させながら益々多数の分離した凸多角形になり、ここではQが3つの凸多角形653−655に縮小している。本方法を実行する際に、遠く離れたビームではなく、むしろ近隣のビームによって進めることが時には有利である。例えば、図15へ戻って参照すると、ビーム305と並んだ第2の遮断されないビームは、少しも追加の多角形を増すことなくQのサイズを縮小することになると理解することができるのに対して、図15では遮断されないビーム306は2つの新しい多角形655及び656を増加させている。Qにおける追加の多角形は特に、追加の多角形データを格納するためにより多くのメモリを必要とする。
一部の実施形態において、本方法は、遮断されない細いビームに基づくQの分割を超えて進行しない。本方法は、全ての遮断されるビームが分析された時に終了する。Qに残る各多角形はタッチ物体を含むと見なされるが、その多角形内の物体の位置は不明である。従って、3つの多角形653−655がQに残っているところを示す図16を参照すると、3つの物体がそれぞれにこれら3つの位置でスクリーン802にタッチしていると見なされる。一部の実施形態において、各多角形の重心はそれぞれのタッチ物体の中心であると見なされる。
ある一定のタッチパターンは、タッチ点よりも多くの分離した多角形をQに生成することになる。これらの余分の多角形はゴーストポイントとして公知である。ゴーストポイントを明白にするか又は除去する1つの方法は、図17及び18を参照して説明するように、遮断されたビームの分析の第2段階を用いて本方法を続けることである。各遮断されたビームiは、半径dを有する少なくとも1つのタッチ物体を含むビームに沿う区域Oiを暗に示している。タッチ物体はQにのみ存在することができるので、OiがQと交わる、つまり、Oi∩Q≠φであるところに少なくとも1つの物体が存在する。図17は遮断されたビーム307を示している。Q上の2つの多角形、つまり多角形654及び655が、このビームの経路から距離d以内にあり、両多角形とも等しく遮断物体を含む場合がある。この曖昧さを解消するために、固有の遮断ビーム、すなわち、その遮断ビームはQ上のただ1つの多角形だけを通過するものを有するQ上の多角形のみがタッチ物体を含むと見なされる。図18は、第2の遮断ビーム308を示している。Q上のただ1つの多角形だけがこのビーム経路から距離d以内にあり、つまり多角形655である。従って、多角形655は確実に1つのタッチ物体を含む。多角形654は追加のタッチ物体を含む場合があるか、又はゴーストポイントである場合がある。複数の物体が追跡されている場合に、追跡される物体に対応するように見える非固有の遮断ビームにより横切られるQ上の多角形は、追跡される物体を含むと仮定される。従って、654の位置が以前に追跡されたタッチ物体に対応しているのであれば、多角形654はタッチ物体に割り当てられるが、そうでなければ、ゴーストポイントとして無視される。
仮定されるタッチ物体の中心は、その多角形qの重心である。これに代えて、仮定されるタッチ物体の中心をOi∩qにより定義される多角形の重心とし、その多角形は多角形654よりも小さい場合がある。固有の遮断ビームにより横切られるQ上の多角形はタッチ物体を確実に含むのに対して、固有の遮断ビームにより横切られないがQ上の複数の多角形を横切る遮断ビームだけにより横切られるQ上の多角形は、タッチ物体を含む可能性がある。一部の実施形態において、これらの可能なタッチ候補は、可能性はあるが確実ではないタッチ位置として報告される。
図19を参照すると、これは本発明の実施形態によるタッチ物体のためにビームが通過しない区域を示す5個の円615−619の説明図である。図13−18に示されている方法を用いると、各円内の区域qが結果として生じるタッチ候補領域である。従って、5個のタッチ物体が図19に示されている非遮断ビームのみを用いて識別される。
図20を参照すると、これは本発明の実施形態による分離したタッチ候補領域の数を非遮断ビーム数の関数として示したグラフである。x軸はタッチシステムで分析されたビームの数を表し、y軸はQ上で識別された個別の多角形の数を表している。150個のビームを分析した後には、6個の分離した多角形がQ上に識別されている。しかし、250個のビームが分析されると、非遮断ビーム150−250のうちの一部が6番目の多角形から距離d以内を通過して、それをQから取り除いたために、多角形のうちの1つが除去されている。
仮定した最小半径dを有するタッチ物体をスクリーン上のいずれかの場所で検出するために、スクリーン上の各位置は少なくとも1つのビームから距離d以内になければならない。従って、少なくとも1つのビームから距離d以内にないいずれの区域も識別されてQから取り除かれる。言い換えれば、全てのビームから距離d以上離れたいずれの区域も、検出不可能な区域Rである。QとRに共通なあらゆる区域、すなわち、R∩Qは、死角区域である。このような区域はビーム配置により及びdのサイズにより規定され、そこに存在することになるか否かを決定することができないので、Qからマスクしなければならない。
非遮断ビームに基づいて区域Qの一部分を除外する本方法の変形をこれから説明する。上述の方法では細いビームを使用し、結果としてビームは遮断か非遮断のいずれかであり、すなわち、各ビームは2進値状態を有する。この変形では、部分的に遮断されうる幅広のビームを使用する。幅広ビームの場合に、遮断物体がビーム内のどこに位置するかを決定するために遮断量が使用され、Qからビームの残りの部分を除外する。
図21及び22を参照すると、これらは本発明の実施形態による遮断物体位置の影響を示す部分的に遮断された幅広ビームの簡略説明図である。図21は、光ビーム323及び324が拡張された発光素子レンズ404から出て、拡張された受光素子レンズ403に到達するところを示している。レンズ404を通りレンズ403を通して受光素子206へ進む発光素子106からの幅広ビームは、レンズ404に沿って源を発する一続きの点光源ビームとして模擬することができ、各点光源ビームは延びて受光素子レンズ403の上にいる。2つのこのようなビームが図21に示されており、つまり323及び324である。図21では、タッチ物体905は、これらのビームが受光素子レンズ403の左端部に到達するのを妨げる。本方法では、いずれかの遮断物体、例えば、ポインタ905は少なくともdの半径を有すること、及びその遮断物体はビーム端の一方から内側へ向けてビームを遮断することを仮定する。従って、受光素子206で欠けていると予期される光の量は、半径dのタッチ物体がこのビームに入り込んだ程度を示している。図21は物体905がレンズ404と403間の中程に挿入された場合のビーム遮断を示している。物体905がレンズ404かレンズ403のより近くに挿入され、物体905がビーム経路の中間より手前に挿入された場合に、より多量の光が遮断される。
図22は、発光素子レンズ404の近くに挿入された物体905と、疑似点光源ビーム323及び324へのその影響とを示している。この場合に、物体905は幅広ビーム(レンズ404からレンズ403まで)を貫通して同程度に挿入されているにもかかわらず、受光素子206で検出される光の総量は図21の場合に検出される量より少ない。物体905がレンズ403の近くに挿入される場合にも、同様な量の光が検出される。
すなわち、半径dを有する物体が幅広ビームの一部分、すなわち、ビームの端から内側へ延びる部分を遮断する時には、物体の外縁はビーム内のある曲線に沿うどこかになければならない。半径dを有する物体の全ての可能なタッチ点に関するビームの光強度は、図21及び22に示されているモデルを用いて数値的に計算される。
図23を参照すると、これは本発明の実施形態による幅広光ビームの幅を横切る等照度曲線の簡略例示図である。図23は、1組の実線の曲線として表示された上述の計算の結果を示している。破線の曲線は、最小二乗近似多項式を用いた近似である。実線と破線の曲線は、「等照度曲線」(isoは等しいを意味する)として参照される。従って、タッチ物体の外縁が等照度曲線に沿ういずれかの位置にある場合に、検出される光の量は同じである。
本発明の一部の実施形態において、等照度曲線はデバイス上で測定される。図51に関して以下で説明するように、図44に示されている導光体のような幅広ビームの幅方向の光強度分布が単純な曲線ではない複雑な導光体を用いるシステムに対して、これは特に適している。本発明の他の実施形態において、等照度曲線は以下のように計算される。ビームがその左から少し端部(x,y)まで遮断される場合に、光源上の位置αから放出される光は、その端部の投影部β0からセンサの右端までセンサを照らすことになる。全発光位置にわたってセンサを照らす比率を積分することで、センサから検出される光強度の総計が与えられる。x,α及びβ0に対して左から右は、0から1までの範囲にわたって、yは光源からセンサまでビームに沿った座標であるが、これも0から1までの範囲にわたる。強度比Iの計算式は、数式(1)及び(2)によって与えられる。




本発明の一部の実施形態において、等照度曲線はデバイス上で測定され、α及びβ0と共に乗数として追加される。 図23は、幅広ビーム325での複数の等照度曲線を示し、遮断されない光の強度を5%間隔で表している。従って、左端の曲線は、ビーム325の強度の5%が遮断された場合に物体外縁の可能な位置を表し、左から第2の曲線は強度の10%遮断の場合を表す等々である。可能な物体外縁をビーム325の右半分に示す等照度曲線は、ビーム325の左半分の等照度曲線のミラー反転である。図23は特定の等照度曲線を示すが、数式(1)及び(2)により示すように、それらは量子的なステップではない。むしろ、等照度曲線はビーム325の幅全体を通して線形的に進行しており、図23に示す曲線は単なる例に過ぎない。
概念的には、各等照度曲線は上述の方法での細いビームと同等である。すなわち、上述の方法では、遮断されない細いビームは半径dの物体がビーム経路から少なくとも距離dだけ離れていたことを意味する。同様に、例えば、幅広ビーム325の20%が遮断される場合に、それは、図23の等照度曲線に関し、物体の外縁が左から4番目の等照度曲線又は右から4番目の等照度曲線に沿うどこかにあるということを意味する。物体は、左から4番目の等照度曲線の右、又は右から4番目の等照度曲線の左には存在するはずはなく、従って、これらの区域はQから取り除かれる。その上、本方法はタッチ物体の中心座標を探索しているので、これらの等照度曲線に沿う幅dの余裕を更にQから取り除くことができる。この処理は、図24−30に関連して説明する。
図24−30を参照すると、これらは本発明の実施形態によるタッチ位置の決定方法の簡略説明図であり、そこでは遮断されない及び部分的に遮断される幅広光ビームに基づいて大きい候補タッチ区域の一部分が除外される。図24は、スクリーンを横切る部分的に遮断された幅広ビームの中心326を示している。この幅広ビームから失われる光の予想量は50%未満であり、つまりビーム光の50%を超える量が検出されている。対応する等照度曲線327が中心326の左に示されており、このビームを遮断する物体が位置することができる境界線を示している。物体は等照度曲線327の右側のどこかに位置する可能性があるが、この等照度曲線を超えて左側に延びることはできない。従って、物体がビームの右端からビームへ進入したと仮定すると、この幅広ビームと等照度曲線327の左側とで覆われる区域をQから取り除くことができる。更に、本方法では物体の中心座標を探し求めるので、等照度曲線327の右側の幅dの余裕を更にQから取り除くことができる。Q上に残る区域は、区域328である。
図25は図24と同じビームの中心326を示すが、物体がこの幅広ビームに左から挿入された場合にQがどの程度縮小されるかを示している。対応する等照度曲線330が示されており、その右側には物体は位置することができない。そして、幅dを有する追加の余裕が等照度曲線330に沿って示されており、その内側に物体の中心は位置することができない。Q上にこうして残る区域は、斜線部331である。
図26は、この部分的に検出される幅広ビームに基づいて、Q上に(スクリーン802上に)残る区域328及び331を示している。従って、幅広ビームの50%を超える量が検出された、言い換えれば、ビームの50%未満が遮断されたという事実の結果として、区域331及び328は凸面である。幅広ビームの50%未満が検出される場合に、Q上に結果として生じる区域は以下に説明するように凹面である。
図27は、部分的に遮断された幅広の水平ビームの中心335を示している。この場合に、ビームの50%を超える量が遮断され、すなわち、このビームに対して予期される光の50%未満が検出されている。上述のように、ビームのいずれの側から物体がビームへ進入してきたのかは未知である。図27は、物体が下方からビームへ挿入された場合にQ上に残る区域として斜線部337を示している。この場合に、等照度曲線336が、物体の外縁が位置する可能な曲線である。物体はビームの底から挿入されて幅広ビーム光の50%を超える量を遮断すると仮定されるので、物体はこのビームの中心335を覆うと仮定され、等照度曲線336は、従って、中心335よりも上にあるということに注意しなければならない。物体は等照度曲線336の上に延びるはずはなく、従って幅広ビーム内のこの区域はQから取り除かれる。更に、本方法は物体の中心を検索するので、等照度曲線336よりも下方の物体の仮定された半径dの幅の余裕もQから取り除くことができる。従って、Q上に残る区域は斜線部337である。
図28は、物体が上方からビームに進入すると仮定される場合に、Q上にどのくらいの区域が残るのかを示している。図28は、ビーム中心335、中心335の下方にある等照度曲線338、及びQ上に残る斜線部339を示している。区域339の境界は、等照度曲線338から余裕dだけずらしてある。
図29は、大部分が遮断されているこの水平ビームを分析した後に、図27及び28の結果を接合することによってQ上に残る区域を示している。Q上に残る区域337及び339は凹面である。
図30は、図26及び29にあるビームの分析を足し合わせた後にQ上に残る区域のマップを示している。Qは今や4つの分離した区域316−319から構成されている。
図示の幅広ビームはスクリーン802の反対側の縁間の区域に延びているが、本方法はまた、隣接するスクリーン縁間の区域に延びるビームに対しても適用される。図31を参照すると、これは本発明の実施形態による2つの隣接するスクリーン縁間に延びる部分的に遮断された幅広ビームの簡略説明図である。図31は、スクリーンの底縁から右縁へ延びる斜め方向ビームを示している。LED106と発光素子レンズ404によって生成された幅広ビームは、ビームを受光素子206に向ける受光素子レンズで終わる。物体905は、ビームの一部分を遮断している。2つの疑似点光源ビーム323及び324が示されており、図21及び22の疑似点光源ビームと類似している。上述の計算に基づいて、このビームに対して、物体の可能な縁を遮断されるビームの量に応じて位置付けるために等照度曲線が計算される。
図32−34を参照すると、これらは、幅広光ビームを利用した本発明の別の方法による検出されている物体の簡略図である。本発明の一部の実施形態において、発光素子と受光素子の対抗する行が使用されて、各発光素子はそれぞれの受光素子に対向しているが、本発明の他の実施形態において、発光素子は受光素子とずらして整列している。例えば、各発光素子は2つの対向する受光素子間の中間点の向かい側に位置決めされる場合があり、又は各発光素子は対向する受光素子と中心線をずらして整列するが、2つの受光素子間の中間点の向かい側ではない場合がある。これに加えて、ある一定の実施形態において、光を屈折させて複数の幅広く発散するビームを形成するマイクロレンズの表面と連結された平行化レンズを用いる。これらの様々な実施形態に関する説明は、「光ベースのタッチスクリーンのためのASICコントローラ(ASIC CONTROLLER FOR LIGHT−BASED TOUCH SCREEN)」という名称の現在特許出願中の米国特許第8,674,966号明細書に含まれており、上記に引用によって組み込まれている。米国特許第8,674,966号明細書に説明されるシステム及び方法のいずれかを用いてタッチ位置が決定された状態で、本出願は、可能なゴーストタッチを解決する方法を教示する。
図32はタッチ位置616を示し、スクリーン802の水平軸上のその初期位置は、2つの検出信号の加重和に基づいて決定され、それは発光素子101から受光素子201への及び発光素子101から受光素子202への部分的に遮断されたビームである。発光素子101から受光素子201への及び発光素子101から受光素子202への部分的に遮断されたビーム。すなわち、発光素子101から受光素子201への及び発光素子101から受光素子202へのビームは幅広ビームであり、各ビームはスクリーン802の水平軸に沿うそれぞれの座標値Xa及びXbを有する。各ビームと関連する座標値には、位置616にある物体によってそのビームから遮断される光の量に対応する重みWが割り当てられる。その位置は、従って、以下のように加重平均を用いて決定される。



ここで、重みWa及びWbは2つのビームに対する正規化された信号差である。 ポインタが3つ以上の発光素子−受光素子対により検出される場合に、上述の加重平均は以下のように一般化される。



ここで、Wnは正規化された信号差であり、Xnは加重位置である。これらの計算は、初期に仮定されるタッチのY軸座標に基づいて米国特許第8,674,966号明細書の図137及び143−150に関連して説明されている。従って、X座標及びY座標は初期に決定される。解説のために、垂直方向にスクリーン802を横切るビーム、例えば、ビーム101−201及びビーム101−202は、垂直幅広ビームとして参照され、水平方向にスクリーン802を横切るビーム、例えば、スクリーン802の左縁及び右縁に沿う発光素子と受光素子間のビームは、水平幅広ビームとして参照される。 タッチ座標を更に精緻化して、こうして決定された位置が実際はゴーストポイントであるという何らかの可能性を解消するために、第2の組の計算が実行される。この第2処理の第1段階は、X座標の計算に寄与した垂直幅広ビーム、例えば、図32の例ではビーム101−201及び101−202の全リストを集めることである。このリストにある各垂直幅広ビームに対して、決定された位置を横切るスクリーンの右側にあるいずれかの発光素子からスクリーンの左側にあるいずれかの受光素子への全ての幅広ビームから2次的なリストがまとめられる。図33は、垂直幅広ビーム101−201と水平幅広ビーム102−203である2つの交差する幅広ビームを示している。ビーム101−201を横切り、更に座標616を覆う幅広ビームの2次的なリストは、図34に示されている。ビーム101−202を横切り、更に座標616を覆う幅広ビームに対して、同様な2次リストがまとめられる。
従って、交差するビームの多数の対は、その交点が決定された位置を覆うということで識別される。2つの幅広ビーム間のそのような各交点は、図33の菱形906のような2次元形状を形成する。各菱形の重心は、タッチ位置を精緻化するために加重和を計算する際に座標として使用される。しかし、2次リストにある交差ビームのいずれかが完全に遮断されるのであれば、現在のタッチ位置はゴーストポイントであって、現実のタッチではないことが明らかである。
2次リストにある交差ビームの全てが少なくとも部分的に遮断される場合に、そのタッチ位置は、各菱形の交差する水平ビームが遮断される程度に対応する重みを掛けた各菱形交差区域の重心を用いて、加重和を計算することによって精緻化される。一部の実施形態において、その重みは、その菱形の交差するビームの両方、すなわち、垂直方向ビームと水平ビームの両方が遮断される程度に対応する。
この処理は、初期のY座標計算に寄与する水平ビームを用いて、Y座標計算に対しても繰り返される。この場合に、各水平幅広ビームに関する2次リストには、初期タッチ位置を覆うスクリーンの上縁に沿ういずれかの発光素子からスクリーンの底縁に沿ういずれかの受光素子への幅広ビームが含まれる。
図35を参照すると、これは本発明の実施形態によるゴーストタッチを取り除く方法に関する流れ図である。段階664で、可能なタッチ座標の初期セットが、垂直方向及び水平方向の光ビームのみを使用し、斜め方向ビームは使用しないで計算される。発光素子が受光素子とずらして整列するシステムでは、ずらして整列した発光素子−受光素子対のみが使用される。これには、1つの発光素子から2つの受光素子へのビームの分岐対が含まれる。
段階665は、段階664で計算される各タッチ候補全てにわたって繰り返されるループである。段階666は、各タッチ候補のx及びy座標に関するループである。この内部ループの主要部は段階667−671である。
段階665は、段階664で計算される各タッチ候補全てにわたって繰り返されるループである。段階666は、各タッチ候補のx及びy座標に関するループである。この内部ループの主要部は段階667−671である。
段階667で、システムは、段階664に使用されたビームのうちの1つと交差し、更に段階664で計算された座標を横切る全ビームのリストを作る。一部の実施形態において、これはルックアップテーブルを調べることによって行われる。他の実施形態において、このリストを作るために計算を用いる。
段階668で、システムは、これらの入射ビームのいずれかが完全に遮断されるか否かを検査する。これらの入射ビームのいずれかが完全に遮断される場合に、候補タッチ位置はゴーストポイントであると決定され(段階669)、システムは次のタッチ候補へ進む。
段階668でビームの全てが部分的に遮断される場合に、システムは、このタッチ位置を横切る全入射ビームの加重和を計算することにより、タッチ座標を精緻化する。段階664に使用された幅広ビームの各々と段階667で識別された幅広ビームの各々の間の重なりである菱形区域が、段階670で計算される。その後に、この区域の重心が計算され、望ましい軸に沿う重心座標が加重和に使用される。入射ビームの遮断される程度に応じて、それぞれの重みが各重心に対して割り当てられる。精緻化されたタッチ座標は、段階670で計算される、望ましい軸に沿った全重心座標の加重和である。この加重和は段階671で計算される。
レンズ
本発明の一部の実施形態において、各LED及び各PDは、レンズに結合される。本節では、タッチ検出のために利用される光量を最大にするいくつかのレンズ構造代替物を説明する。
全角度について関係するLED又はPDチップへの良好なフォーカスを保つために、第1のレンズは漸進的な焦点距離を備えて非円筒形である。図36を参照すると、これは本発明の実施形態による多くの角度にわたってビームを分配するレンズの簡略図である。図36は上方から見た図であり、LEDチップ104が光ビームをそのプラスチックシェルを通して本発明のレンズ400の中へ放出しているところを示している。レンズ400は、湾曲した入射面401と平坦な射出面402とを有する。4つのビームが0°−60°の角度で出て行くところを示している。しかし、連続して並ぶビームがレンズの射出面402に沿って出てきて、それらの角度は射出面402に沿って次第に増加している。入射面401の曲率は、射出角のこの漸進に関して最適化される。入射面401はスクリーンに垂直な平面で湾曲しているだけであり、従って、スクリーンの平面には光強度が全くない。
図37を参照すると、これは本発明の実施形態による全て単一ダイオードにフォーカスさせた4つの異なる視野の簡略図である。図37は、平行化されたビーム視野の4つの側面図から構成されており、各々は異なる角度、つまり上方から見た図36に示されているのと同じ角度で導光体に入ってきている。これらの異なる角度にもかかわらず、図37は、大きく変化する有効焦点距離の中で全4視野をダイオードチップにフォーカスさせる方法を示している。
図38を参照すると、これは本発明の実施形態による上方から見た時の図37の4個の視野の説明図である。図38は、0°に対する短い焦点距離f0と60°に対する長い焦点距離f60とを示している。図36と38で同じ番号を付けられた要素は、同じ物体を表している。レンズ400はLED104に関連して説明されているが、同一のレンズがPDに対しても使用される。
図39及び40を参照すると、これらは本発明の実施形態による1つの発光素子から2つの各PDへの2つのビームの説明図である。図39は、1つのLED106からのビームがレンズ405−407により、どのようにして2つのPD205及び206に到達するのかを示している。図39には、LED106からPD205へのビーム320と、LED106からPD206へのビーム321とが示されている。図40は、複数のLED102−103及び複数のPD202−203によって囲まれた導光体フレーム410の内側にビーム320及び321を示している。
図41−43を参照すると、これらは本発明の実施形態によるデバイス上の構成要素、導光体、PCB、及びスクリーンの配置の説明図である。図41は、本発明によるタッチスクリーンアセンブリの一部分を示している。2つの導光体411及び412は、スクリーン802の2つの直交する縁に沿って配置されている。LED103のアレイは、導光体411の裏側のPCB652上に配置されている。
図42は、図41に示されている配置の一部分の上から見た図を示している。図42は、導光体411に面する1つのLED103、PCB652、及びスクリーン802を示している。湾曲した内部レンズ表面401はLED103に面する。
図43は、LED103がPDシェル211に入ったPD210に置換されていることを除けば、図41に示されている配置の一部分の略断面図を示している。図43はまた、内面401、PCB652、及びスクリーン802を備える導光体411を示している。図43に示されている断面図では、内面401は、レンズ411の高さに沿って、つまりスクリーンに垂直な方向に沿って光を平行化するためにその高さに沿って湾曲している。この断面図は光軸を通っているが、光軸はPD201の中心であり、見られる湾曲は図36−38に示されている前方の0°視野に対するものである。断面が別の平面で行われる場合に、その曲率は対応する視野角に適するように異なることになる。
第2の選択肢は、屈折要素と反射要素の両方を特徴とする導光体である。この導光体は、屈折のみを利用するレンズよりもより極端な角度でLEDから放出される光の利用を可能にし、それによって放出されるLED光をより多く集めることができる。この導光体は、光の方向での限られた空間内により幅広いピッチ、つまりピッチとチップから導光体の端までの深さ/長さとのより極端な比率を可能にする。
図44及び45を参照すると、これらは本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。図44は、導光体416、3つの発光素子107−109、及び上述の「ピッチ」と「深さ」を示している。図45は、導光体416と3つのLED107−109とを含む複合レンズの実施形態を示している。導光体416は、各LEDに対向して1つずつの3つの同一部分を備えている。同様の複合レンズはPDに対しても使用される。導光体416は、屈折面420及び反射面421により、並外れた広視野角419を有する。発光素子から前方に向けられた光は反射されず、平行化のための光学面422によって平行化される。
従って、出力光照射野343の3つの部分は、中央の平行化部分344、左側及び右側の平行化部分345及び341である。出力光照射野343にある2つの間隙342が示されている。これらは、屈折面420をそれぞれ屈折面422及び反射面421に繋ぐ2つの半径417によって引き起こされている。間隙342を覆うために、微細構造、導光体中の空隙、又はその組合せを利用したいくつかの方法が提供されている。空隙方式では間隙342を閉じるのに対して、微細構造構成は間隙342の重症度を低減するが、間隙を完全には取り除かない。
図46を参照すると、これは本発明の実施形態による図44及び45の導光体での光照射野の間隙問題を微細構造がどのように低減するかを示す簡略説明図である。図46は、外部レンズ表面423に適用される光散乱微細構造の効果を示している。図45に示されている光照射野341の間隙342は、今や散乱ビーム346によって覆われている。
間隙342を覆う代替方法では、導光体中の空隙を利用する。2つの変形が提供される。図47−49を参照すると、これらは本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。図47は、空隙432によってレンズ433から分離された導光体429を示している。レンズ433は、タッチ区域に直線的な境界を提供するのに使用される平坦な透明シートである場合がある。導光体429は、主としてその中央の平行化部分で導光体416と異なる。導光体416では、前方に向けられた光は入射面422で1回の屈折により平行化されるのに対して、導光体429では、この光は2回の屈折、すなわち、入射面430及び射出面431での屈折により、平行化される。入射面430での屈折は、光照射野347に示すように、光が表面431を出て行く時に光が光照射野中の間隙を覆うように、光を向ける。
図48は、導光体の中央部分にではなく、導光体440の左側及び右側の部分に光を向けることによって間隙432を覆う別の導光体440を示している。導光体440は、空隙443によってレンズ444から分離されている。レンズ444は、図47のレンズ433のように、タッチ区域に直線的な境界を提供するのに使用される平坦な透明シートである場合がある。導光体440は、主としてその左側及び右側の反射及び屈折する部分で導光体416と異なる。導光体416では、広角光は表面421での反射を伴った入射面420での屈折により平行化されるが、導光体440では、射出面442で更にもう1回の屈折が要求される。表面441での反射は、光照射野348に示すように、光が表面432を出て行く時に光が光照射野中の間隙を覆うように光を向ける。
導光体416、429、及び440は全て、スクリーン面に平行な第1の次元方向へ光を平行化する。曲面ミラーは、光ビームをスクリーン面に垂直な次元に平行化するのに使用される。図49は、LED107−109、これらのLEDからの光を第1の方向へ平行化するための導光体416、及びこれらの光ビームを第2の方向へ平行化するための曲面ミラーを示している。第2の導光体452は、これらのビームをスクリーンの至る所に向ける。
方法によっては、ビーム強度が光照射野343に沿って線形的に変化することが役立つ。図50を参照すると、これは本発明の実施形態による幅広光ビームの幅方向の光強度分布を説明する簡略図である。図50は、幅広ビーム354の幅方向にわたる線形的な光強度分布355を示している。図50の他の要素は、スクリーン802、LED106及びその関連レンズ407、PD205及び206、及びそれらの関連レンズ405及び406である。「反射光を用いた光学タッチスクリーンシステム(OPTICAL TOUCH SCREEN SYSTEMS USING REFLECTED LIGHT)」という名称の米国特許出願公開2011/0163998 A1号明細書を参照すると、その内容は参照によりその全体を本明細書に組み込まれているが、幅広ビーム内のタッチ位置を決定するために線形的な光強度分布がどのように利用されるのかを説明している。しかし、図51に関連して説明するように、導光体416、429及び440の外縁での反射により、光照射野343の外側部分は反転される。
図51を参照すると、これは本発明の実施形態による反射されない幅広光ビームの幅方向光強度分布を図44及び45の導光体を通過した幅広光ビームの幅方向光強度分布と比較する簡略説明図である。図51は、第1の発光素子106からの光強度分布を導光体416を通過した第2の発光素子108からの光強度分布と比較している。発光素子106からの線形的な分布356は、導光体416によって3つの分布357−359へ再編成されている。分布358及び359は、隣接する分布部分357とは方向的に異なっている。図46に関連して説明した微細構造は、この問題を改善する。しかし、別の導光体は、今まで通り広視野角を取り込みながらもこの問題を完全に回避する。
図52及び54を参照すると、これらは本発明の実施形態による導光体の簡略説明図である。図52は、広視野角をも取り込み、光照射野に間隙がないという追加の利点を備える導光体の3つのレンズ460を示しており、光照射野を容易に形づくることができ、例えば、図50及び51に関連して上記で説明したような線形的な光強度分布を与える。レンズ460は、広視野角にわたる光を取り込んで平行化するために、屈折と反射を用いる。図52の各レンズは、それぞれのダイオード107−109に対向している。このレンズは、上側部分466と下側部分467を特徴とする。下側部分467は、レンズのそれぞれのダイオードに面する屈折面463と、底部水平面484により水平に切断された湾曲した内部反射面461とを特徴とする。上側部分466は、レンズのそれぞれのダイオード上方の屈折面464と、上部水平面483により水平に切断された湾曲した内部反射面462とを特徴とする。
一部の実施形態において、屈折面463は単一曲面(x次元)である。他の実施形態において、ダイオードに面する表面は直線的である。内部反射面461及び462は、更に、x方向とy方向の双方向に光を平行化する。ダイオード107−109が発光素子の場合に、平行化された光は平坦な射出面464を通ってレンズ460から出て行く。ダイオード107−109が受光素子の場合に、平行化された光は平坦な射出面464を通ってレンズ460に入ってくる。水平面483及び484で反射面461及び462は、垂直ではなく水平に切断することにより、レンズは上述のようにより低い高さを有する。
図53は、レンズ460の上面図を示している。ダイオード108は、LED又はPDである。図53は、レンズの湾曲した入射面463と平坦な射出面464とを示している。光ビーム465は入射面463で屈折する。
図54は、導光体460の側面から見た断面図である。図54は、反射面461及び462が光ビーム465をy方向及びx方向にどのようにして平行化するのかを示している。表面461及び462は、x方向とy方向の双方向に湾曲してこれら双方向に光を平行化し、それぞれの水平面484及び483によって水平に切断されている。表面461と462は、垂直方向に整列した互いの鏡像である。それによってこれらの表面のうちの一方で反射されたいずれかの光が、他方の表面でも反射されることが保証される。レンズ460の入射面463及び射出面464も示されている。
レンズ460は、多くの光を必要とする用途に適する極めて高感度のレンズであるにもかかわらず、極めて小型である。例えば、ダイオードがスクリーンの下に配置される従来技術のシステムでは、x方向、つまりスクリーン面に平行な方向に光を平行化するための導光体では、x方向に垂直な下方へ伝わる光を受け入れる湾曲した反射面が使用される。従来技術のレンズでは、二重に湾曲した反射体が、導光体後部の垂直面によって垂直に切断されている。レンズ460の利点は、図55に示されている従来技術の導光体と比較すると明らかである。
図55を参照すると、これは導光体の従来技術の説明図である。図55は、LED108からの光を平行化するために2次元に湾曲した単一反射体を備えた従来技術の平行化のための導光体に対向するダイオード108を示している。反射体は、以下の2つの高さの和から構成される高さ478を有する。すなわち、(a)射出面474の高さによって決定される高さ476。これは、導光体470を通って光が進む際に維持しなければならない入射光路の高さである。(b)二重に湾曲した反射体が背面481と交わるという事実から生じる放物線の高さ472。高さ472の大きさは、隣接するLED間のピッチ幅と導光体470に対するLED108の近接度とに依存する。すなわち、視野角が広いほど、より大きい放物線の高さを必要とする。
対照的に、図52,53,54、及び56のレンズ460の最小高さは、入射光路の高さの2倍に、つまり表面463及び464の高さの和に制限されるだけである。図55の放物線は、レンズ460では垂直面から水平面へ配置転換される。従って、導光体470での高さ472は、図52に示すようにレンズ460の水平面上の深さ482に置換される。
更に、レンズ460は2つの二重に湾曲する反射体を備えるので、より強力であり、導光体470の2倍近く強力である。従って、広視野角に関し、レンズ460で必要とされる放物線の深さは、導光体470で必要とされる放物線の高さよりも実質的に小さい。
図56を参照すると、これは本発明の実施形態による図52、53、54のレンズ460の例示的寸法を示す簡略説明図である。平坦な入射面と長い焦点距離とに関し、レンズ460の極端さを弱めることができる。隣接するレンズ間の距離も、必要であれば増すことができる。レンズ460に使用される普通ではない湾曲は、極端な口径食をもたらす場合があるが、射出面464の微細構造で補うことができる。
エッジスイープ検出
図57及び58を参照すると、これらは本発明の実施形態による導光体上で実行されるタッチ及びスイープ動作を検出するための導光体配置の簡略説明図である。図57は、本発明の実施形態による導光体フレームの左縁にタッチする物体を検出するためのLED−PD対を備えた光タッチスクリーンを示している。図57は、図40の光タッチスクリーンを示すが、スクリーン上のタッチ位置検出のためのLED及びPDに加えて、追加のLED−PD対の106−206が導光体フレーム410の左縁にタッチする物体を検出するために加えられている。LED106は、光ビーム322を導光体フレーム410の左側境界に投射するが、そこでは光ビーム322は、それが伝わる際に内部全反射によりフレーム410のスラブ部分の内側に取り込まれる。この境界の反対端で、光ビーム322は検出素子206によって検出される。このスラブの上面は、外側からの物体によるタッチに露出される。このようなタッチは、光ビーム322が検出素子206に到達する前にその一部を吸収し、検出素子206での減少した検出をもたらす。検出素子206に連結された計算ユニット711は、この減少した光検出に基づいて、ビーム322が通過するスラブ部分の上面に物体がタッチしていると決定する。
ある一定の実施形態において、上面を横切ってビーム322に垂直な方向への動きを検出するために1つよりも多いLED−PD対が提供される。それによってコンピュータは、Windows8でチャームバーを開く又は異なる実行中のアプリケーション間をトグルで切り換えるために用いられるスイープ動作に対応して、境界を横切るスイープ動作が実行されていると決定することができる。図58は、本発明の実施形態による導光体411を通してそれぞれビーム322、323を放出する2つ発光素子106、107を示しており、各ビームは対応する検出素子(図示せず)により各ビームの反対端で検出されている。図58は、導光体411を通してそれぞれビーム322及び323を放出する発光素子106及び107を示している。これらのビームは、内部全反射により導光体411の内側に閉じ込められる。各ビームは対応する検出素子(図示せず)により各ビームの反対端で検出される。導光体411を横切って矢印900により示されるスイープ動作は、指が各ビームとタッチする時に、動作を実行している指により吸収されている内部反射ビーム322及び323の一部の結果として検出される。更に、ある一定の実施形態において、フレーム410(図57)の各境界は、スクリーンの各縁に沿うこれらのWindows8のエッジ関連スイープ動作を検出するために複数のLED−PD対を備えている。
共に本明細書に引用により全体を組み込む「内部全反射を用いた光タッチスクリーン(OPTICAL TOUCH SCREEN USING TOTAL INTERNAL REFLECTION」という名称の本出願人の米国特許第8,553,014号明細書及び現在特許出願中の米国特許出願番号第14/016,076号明細書を参照すると、光ビーム322を発光素子106から導光体スラブ中へ投射して、反対側の検出素子206の出力に基づいてスラブ上面にタッチする物体の位置を決定する方法を説明している。
構成要素を低減した可撓性タッチスクリーン
ここで、タッチスクリーンがスクリーンの2つの縁のみに沿った導光体を備えた本発明の実施形態に説明を向ける。図59を参照すると、これは本発明の実施形態によるスクリーンの底縁に沿う発光素子の行とスクリーンの上縁に沿う受光素子の行とを備えるタッチスクリーンの簡略説明図である。図59は、スクリーン803、発光素子導光体479、光検出素子導光体480、及び光ビーム360を示している。
図60を参照すると、これは本発明の実施形態による図59のタッチスクリーンの簡略説明図である。図60は、スクリーン803、発光素子導光体479、光検出素子導光体480、及びPCB657を示している。
図61を参照すると、これは本発明の実施形態による図59のタッチスクリーンの分解組立図である。この図では、それぞれの導光体下のPCB657上に装着されたLED110及びPD207を露出している。
本発明の別の実施形態において、PCB657は2つのPCBストリップで置換される。この点について図62を参照すると、これは本発明の実施形態による第1の薄型ストリップPCB上に装着されたスクリーン底縁に沿う発光素子の行と、第2の薄型ストリップPCB上に装着されたスクリーン上縁に沿う受光素子の行とを備えるタッチスクリーンの簡略説明図である。図62は、スクリーン803、発光素子導光体479、及び検出素子導光体480を備えたタッチスクリーンの実施形態を示している。
図63を参照すると、これは本発明の実施形態による図62のタッチスクリーンの分解組立図である。このように図63は、LED110及びPD207がそれぞれ装着される2つのPCBストリップ658及び659を示している。図63に示すように、導光体479及び480はそれぞれ2つの部品から形成されており、一方はスクリーン803の上方、他方はスクリーン803の下方にある。
スクリーンの2つの縁のみに沿った導光体を備えるタッチスクリーンのこれらの実施形態は、可撓性スクリーン上に光タッチ機能を与えることを可能にする。この点について図64を参照すると、これは本発明の実施形態による折り畳み可能なタッチスクリーンの簡略説明図である。図64は、スクリーンの右縁に沿う発光素子導光体479と左縁に沿う光検出素子導光体480とを備えた折り畳み可能なスクリーン803を示している。スクリーン803の中央に沿う折り目804は、コンパクトな収納のためにスクリーンを半分に折り畳める位置を示している。折り畳んでいないスクリーンは、発光素子導光体479から投射されたビームが光検出素子導光体480に到達する限りはタッチ感応性である。図65を参照すると、スクリーンの左側半分と右側半分の両方とも、発光素子導光体及び光検出素子導光体の479及び480のそれぞれの対を備える実施形態を示している。この場合に、スクリーンが折り目804に沿って折り畳まれている時でさえも、スクリーンの各半分はタッチ感応性である。例えば、図65のスクリーンが約90°に折り畳まれて、スクリーンの半分はテーブル上に平らに横たわり、他方の半分はユーザに向いて直立している場合に、開いたラップトップのように、両半分はタッチ感応性のままである。
これらの実施形態でのタッチ位置の決定は、図66−69を参照して説明される。図66を参照すると、これは本発明の実施形態による1つの発光素子から全検出素子へ到達する光ビームの簡略説明図である。図66は、スクリーンの底縁に沿うLEDのアレイ110と上縁に沿うPDのアレイ207とを備えるスクリーン803を示している。LEDのうちの1つからの光ビーム360は、全PDに到達する。
図67を参照すると、これは本発明の実施形態によるスクリーン中央にタッチする物体により図66のどのビームが遮断されるかを示す簡略説明図である。図67は、物体910がスクリーン上に置かれた時にビーム360に何が起こるのかを示している。従って、図67と66を比較すると、ビーム360の一部が物体910により遮断されて、それらの欠如はPD207のそれぞれのPDで検出される。
図68を参照すると、これは本発明の実施形態による図67の物体によって遮断されない他の発光素子からの追加のビームを示す簡略説明図である。図68は、いくつかのLEDからの遮断されないビーム360を示している。
図69を参照すると、これは本発明の実施形態による図67の物体910により遮断されるビームの全てを示す簡略説明図である。これらの遮断されたビームの交点が集中する場所の周辺区域は、スクリーン上の物体910に対応する。物体の2次元位置はこのようにして決定される。従って、タッチ物体の位置の2D座標は、遮断されたビームの交点に対応する。多くの交差するビームの構成に基づいてタッチ座標を決定するためのいくつかの方法は、ゴーストの回避に関して上述している。遮断ビームを処理する方法もあるが、非遮断ビームを処理する方法もある。これらの方法の全てはまた、本発明の構成要素を低減した実施形態にも適用可能である。
これらの実施形態において、x座標、つまり導光体479及び480の長さに沿う座標の分解能は、y座標の分解能よりも高い。従って、本発明の一部の実施形態において、タッチスクリーンドライバソフトウエアは、シングルタッチ及びデュアルタッチ、又はマルチタッチの状況を識別する。特に、一部の実施形態において、ピンチ及びスプレッド動作のようなマルチタッチ動作は、タッチのx座標にのみ基づいて決定される。一方、ただ1つの物体がスクリーンにタッチしている場合に、システムはタッチ物体のx座標とy座標の両方を決定する。
更に、x座標の検出はスクリーンの幅全体、すなわち、導光体479及び480の縁まで延びるのに対して、y座標の検出は、y座標を決定するのに必要とされる複数の斜め方向に交差するビームを与えるためにスクリーン内の内接矩形に限定される。
円形タッチパネル
本発明の実施形態は、円形タッチパネルに関する。ある一定の円形タッチパネルの実施形態は、小さいタッチパッド及び腕時計を目標に形成され、約直径40mmである。これらの実施形態は、マルチタッチをサポートする。ある一定の光タッチスクリーン実施では、LEDとPD間の経路は、光の幅広ビームから構成されるが、丸いタッチ面に対しては、LEDからPDへの細い光線様のビームが使用される。従って、これらの実施形態は、比較的小さく、かつ緊密に配置された構成要素を使用する。個々の光照射野は狭いにもかかわらず、それによって良好な光カバレージが可能になる。
構成要素の配置
図70−73を参照すると、これらは本発明の代替実施形態による円形タッチ面のためのLED及びPDの代替配置の図である。LED及びPDは、タッチ区域の光カバレージが最大化されるように、すなわち、タッチ区域を覆う光線格子中の穴が可能な限り小さくなるように配置される。
2つの異なる設定の幾何学的配置が使用される。すなわち、以下の2つである。
(i)交替するLED/PD。それによってどのLEDも2つのPD間に位置決めされ、逆も同様。
(ii)LED及びPDは、別々の半円上に位置決めされる。
(i)交替するLED/PD
図70は、奇数個のLEDを備えた交替するLED及びPDの配置を示している。この場合に、各LEDは1つのPDによって正反対方向へ鏡映される。この種の放射相称は、タッチ区域の中央にスポーク車輪に似た大きい円を生成する。
この円内には、位置精度の欠如が存在する。中央の片側で1つ又はそれよりも多くの光線を遮断する場合に、同じ光線が遮断されうる正反対の別の位置がいつでも存在し、従って、同じ信号を生成する。従って、この円内では、中央のいずれの側にタッチが位置するのかを決定することができない。
図71は、偶数個のLEDを備えた交替するLED及びPDの配置を示している。この場合に、各LEDは別のLEDによって正反対方向へ鏡映される。この種の放射相称は、タッチ区域の中央に光線パターン内の円形の穴を生成する。この円内では、いずれのタッチ情報も生成することはできない。しかし、この場合は問題になる円がよりも小さいということに注意しなければならない。
(ii)別々の半円上に位置決めされたLED及びPD
本発明の実施形態において、交替する構成要素に関連付けられた放射相称性を破ることが、円を半分に分割して片側にLEDの全て、他方の側にPDを配置することによって達成されており、ここでLED及びPDは均等に分配されている。図72はこの構成を示している。PDは底部半円に沿って配置され、LEDは上側半円に沿って配置されている。同数のLED及びPDを備えることで、前2つのレイアウトの組合せが与えられる。それでも尚、位置精度の乏しい中央区域が存在する。各LEDは今やいつでも1つのPDにより鏡映されるので、この結果は、奇数個のLED及びPDに対しても同様である。この設定は、それに関連付けられた左右対称性を依然として有する。光線パターンは、この対称性を取り除くことによって改善される。これは特に、僅かにLEDのピッチを変え、3個のLED毎に半ピッチの余分な間隔を導入することにより達成される。これはまた、LEDの数を低減する。このLED及びPDの配置は、図75及び76に示されている。結果として生じる検出ビームのパターンは、図73及び77に示されている。
導光体設計
図74を参照すると、これは本発明の実施形態による円形タッチ表面のための導光体の説明図である。図74の左側の一区画は、導光体の断面図である。LEDからPDへの多対多の対応付けには大広角の光を必要とするが、それはLED及びPDによって提供される。図74の左区画に示されている断面図の右下コーナに沿う弧により示すように、高さ方向の小さいフォーカス効果が、構成要素に最近接の折り返しミラーに導入される。それ以外に、プラスチック導光体は、内部全反射を用いた鏡面の配置によりタッチ区域を横切る光を入手するための方向変換部品としての役を果たす。湾曲したミラーは僅かにデフォーカスされており、その対応するダイオードをほぼ満たしている。平削りされた導光体を用いた実施形態には、抜き勾配は存在しない。その直線的な斜面の結果、ユニットは、それが水中に完全に沈められた場合にも、防水である限り機能することになる。図74の左区画に示されている断面図は、360°回転されて円形対称の導光体を作り出す。斜面の高さは1mmで、タッチ区域の直径は40mmである。
図75を参照すると、これは本発明の実施形態による円形タッチ表面のためのPCB配置図である。図75は、異なる数のLED及びPD、すなわち、PCB661の上側半分の沿う11個のLEDのIR1−IR11とPCB661の下側半分の沿う12個のPDのPD1−PD12とを示している。PDは各光検出素子とその隣との間の変位角15°で均等に配置されているのに対して、LEDは、各群内の変位角14°、群間の変位角21°(1.5*14°)で4つの群に分割されている。
PCB661の内部には、タッチ感応表面の適切な機能のための複数の電子構成要素が備えられており、特にコントローラ715は、LED及びPDを選択的に始動かつ停止する。
図76を参照すると、これは本発明の実施形態による1つのLEDにより放射されて円形タッチ表面を取り囲む複数のPDにより検出される光ビームの説明図である。図76は、LEDのIR1により放出されたビーム332の検出される範囲を示している。上述のように、利用可能なビームに対して、どのビームが十分には検出可能でないのかを検査するために、及び閾値、例えば、非遮断ビームの予期される強度の半分を決定するために、非遮断ビームの検出強度を評価する表が提供される。従って、実際にはビーム332の全てが、システムによってタッチを検出するために利用されるとは限らない。例えば、IR1−PD12ビームは、円形の入力表面全体が不透明な物体で覆われている場合でさえ検出されるので利用されない。
図77を参照すると、これは本発明の実施形態による円形タッチ表面に使用される交差する光ビームのネットワークの説明図である。図77は、本発明による円形タッチシステムで導光体424によって囲まれた利用されるビームの全てを示している。
図78を参照すると、これは本発明の実施形態による円形タッチ表面センサの簡略説明図である。図78は、本発明による円形タッチパネルの3Dモデルである。タッチプレート810は、導光体424によって囲まれている。図76及び77に示されている光ビーム332は、導光体424を通して投射される。また図78には、上部及び底部カバー811及び812、及び以下に説明する触覚振動子のための接続ワイヤ912が示されている。
図79を参照すると、これは本発明の実施形態による円形タッチ表面を組み立てるために使用される構成要素の説明図である。図79は、本発明による例示的な円形タッチセンサの主要構成要素、すなわち、前面カバー811、裏面カバー812、タッチプレート810、導光体424、PCB661、ネジ911、触覚振動子913、及びそのケーブル912を示している。
図80を参照すると、これは本発明の実施形態による図78の円形タッチ表面の分解組立図である。前面及び裏面カバー811、812は、タッチプレート810、導光体424、及びPCB661を包み込む。また、ネジ911、触覚振動子913、及びデバイスをホストシステムに接続する付属ケーブルが示されている。触覚振動子913は、タッチプレート810上で検知されたタッチ入力に応じて、タッチプレート810を通した触覚フィードバックを与える。
図81を参照すると、これは本発明の実施形態による図78の円形タッチ表面の断面図である。図80及び81の同様な参照番号は同じ要素を示している。導光体424の上縁は、斜面を形成しながらタッチプレート810の上方へ延びている。
図81を参照すると、これは本発明の実施形態による図78の円形タッチ表面の断面図である。図80及び81の同様な参照番号は同じ要素を示している。導光体424の上縁は、斜面を形成しながらタッチプレート810の上方へ延びている。
図82を参照すると、これは本発明の実施形態による図78の円形タッチ表面のための導光体の簡略説明図である。図82は、光ビームを方向変換するための2つの反射面を備えた導光体424を示している。円形導光体424の内周に沿う遮光体421は、上方からの迷光が光検出素子に当たらないようにする。
図83及び84を参照すると、これらは本発明の実施形態による円形タッチ面に使用される光ビームの経路の説明図である。図83は、導光体424の反射特性を示している。LED110及びPD220は、円形導光体424の外側に向いて示されている。LED110からの光ビーム333は、外方向に投射されて導光体424の中へ進む。2つの反射ファセットが、ビーム333をタッチプレート810の上方を横切る方向に向け直す。プレート810の反対側縁にある同様な反射ファセットは、ビーム333をPD220上に向け直す。導光体424は、各LEDが検出可能なビームをPDの全てに又は少なくとも多数に到達させるように光を広げるために最適化される。
図84は、発光素子の円弧の中央にあるLED111からPDの全てに投射されるビーム332を示している。図84では、円形タッチ区域の上側半分に沿って12個のPDが一線に置かれ、円形タッチ区域の下側半分に沿って11個のPDが一線に置かれている。LEDの複層的な配置は、それによってLEDの群が群内の隣接LEDとは異なる変位角を有することになり、これは、上述して図75及び76に図示している。
上述の本明細書では、本発明をその特定の例示的実施形態に関して説明した。しかし、本発明のより広範な精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変形を特定の例示的実施形態に行うことができることは明らかであろう。従って、本明細書及び図面は、限定的ではなく例示的な意味であると考えるものとする。
102 第1の複数のLED
103 第2の複数のLED
202 第1の複数のPD
203 第2の複数のPD



  1. 光タッチセンサにおけるダイオードに対向する配置のためのレンズであって、
    前記ダイオードにより近く位置する上側屈折面、及び
    前記ダイオードからより遠くに位置する上側反射体であって、2次元で湾曲し、かつレンズの上部水平面によって水平に切断された前記上側反射体、
    を含む上側部分と、
    前記ダイオードにより近く位置する下側屈折面、及び
    前記ダイオードからより遠くに位置する下側反射体であって、2次元で湾曲し、かつレンズの底部水平面によって水平に切断された前記下側反射体、
    を含み、前記ダイオードと同一平面上にある下側部分と、
    を含み、
    前記上側及び前記下側反射体は、対称であり、かつ垂直方向に整列し、
    前記下側反射体によって前記上側反射体上に反射される非平行化光が、該下側反射体によって2次元で部分的に平行化され、かつ該上側反射体によって2次元で更に平行化される、
    ことを特徴とするレンズ。

  2. 前記上部及び底部水平面間のレンズの高さが、レンズの後方垂直背面によって交差された湾曲反射体が前記非平行化光を部分的に平行化し、かつ更に平行化するのに必要とされる高さよりも低いことを特徴とする請求項1に記載のレンズ。

  3. 前記上側及び下側屈折面は、湾曲していないことを特徴とする請求項1に記載のレンズ。

  4. 前記下側屈折面は、単一湾曲面であり、前記上側屈折面は、湾曲していないことを特徴とする請求項1に記載のレンズ。

  5. スクリーン上の複数のタッチ位置を計算する方法であって、
    スクリーンの周囲の周りの複数の発光素子及び検出素子を始動する段階であって、各発光素子−検出素子対が、複数の関連の光ビームの中から該スクリーンを横切る光ビームに対応し、該光ビームの一部が、該スクリーンにタッチする1つ又はそれよりも多くの物体によって遮断される前記始動する段階と、
    前記複数の光ビームからの各光ビームに対して、該光ビームと交差する該複数の光ビームからの他の光ビームとそれらのそれぞれの交点とを列挙するルックアップテーブルを与える段階と、
    (a)第1の遮断光ビームを識別する段階と、
    (b)前記ルックアップテーブルにアクセスして前記第1の遮断ビームと交差する第2の遮断光ビームを識別する段階と、
    (c)前記ルックアップテーブルにアクセスして前記そのように識別された第1及び第2の遮断ビームの前記交点に隣接する他の遮断光ビームの交点を識別する段階と、
    (d)遮断ビームの全ての隣接する交点が識別されるまで作動(b)及び(c)を繰り返し、該そのように識別された隣接交点を単一タッチ点としてグループ分けする段階と、
    (e)作動(d)でまだグループ分けされなかった残りの遮断光ビームに対して作動(a)−(d)を繰り返す段階と、
    を含むことを特徴とする方法。

  6. スクリーン上の複数のタッチ位置を計算する方法であって、
    スクリーンの周囲の周りの複数の発光素子及び検出素子を始動する段階であって、各発光素子−検出素子対が、複数の関連の光ビームの中から該スクリーンを横切る光ビームに対応し、該光ビームの一部が、該スクリーンにタッチする1つ又はそれよりも多くの物体によって遮断される前記始動する段階と、
    前記スクリーンを初期タッチ候補領域として識別する段階と、
    各候補領域に対して、
    (a)その候補領域を横切る非遮断光ビームを識別する段階、
    (b)その候補領域を前記そのように識別された非遮断光ビームによって分離された複数の候補領域に分割する段階、及び
    (c)全ての非遮断ビームに対して作動(a)及び(b)を繰り返す段階と、
    最小サイズよりも大きいサイズを有する前記候補領域を固有タッチ位置であるとして指定する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。

  7. タッチ物体が、最小幅dを有すると仮定され、
    各非遮断ビームの経路に沿う幅dのストリップが、作動(b)で前記タッチ候補区域から取り除かれる、
    ことを特徴とする請求項6に記載の方法。

  8. スクリーン上のタッチ位置を計算する方法であって、
    スクリーンの周囲の周りに複数の発光素子及び検出素子を設ける段階であって、各発光素子−検出素子対が、複数の幅広光ビームの中から該スクリーンを横切る幅広光ビームに対応する前記設ける段階と、
    各発光素子を対向する光検出素子と対にするスクリーン走査を始動する段階と、
    (a)前記スクリーンにタッチする物体によって遮断されている前記複数の幅広光ビームからの幅広光ビームを識別する段階と、
    (b)作動(a)で識別された前記遮断幅広ビームのうちの実質的に垂直に向けられたビーム間の交差の区域を識別する段階と、
    (c)作動(b)で識別された前記交差の区域を横切る追加の遮断幅広ビームを識別する段階と、
    (d)作動(c)で識別された各追加遮断幅広光ビームに対して遮断の程度を決定する段階と、
    (e)作動(c)で識別された各追加遮断幅広光ビームの作動(a)で識別された前記遮断幅広光ビームとの交差によって形成された2次元形状を識別する段階と、
    (f)前記そのように識別された2次元形状の重心の加重平均を計算する段階であって、該加重和における各重心の重みが、作動(c)で決定されたそのそれぞれの遮断の程度に対応する前記計算する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。

  9. 作動(a)で識別された各遮断幅広光ビームに対して遮断の程度を更に決定する段階を更に含み、
    前記加重和における各重心の重みが、そのそれぞれの更に決定された遮断の程度にも対応する、
    ことを特徴とする請求項8に記載の方法。

  10. ハウジングと、
    タッチ入力を受け入れるために露出された円形部分を含んで前記ハウジングに装着された表面と、
    前記円形部分の半分に対応する半円形輪郭に沿って前記ハウジングに装着された複数の光検出素子であって、隣接する検出素子間の角度ピッチが一定である前記複数の光検出素子と、
    前記円形部分の反対部分に対応する反対側の半円形輪郭に沿って前記ハウジングに装着され、各群内の隣接する発光素子間の角度ピッチがθであるように、かつ異なる群内の最近接の発光素子間の角度ピッチがαを正としてθ+αであるように群で配置された複数の発光素子と、
    発光素子−検出素子対を同期して同時に始動するために前記発光素子にかつ前記検出素子に接続され、かつ該検出素子の出力に基づいて前記円形部分にタッチする物体の2次元位置を計算するように構成されたプロセッサと、
    を含むことを特徴とする円形タッチセンサ。

  11. α=θ/2であることを特徴とする請求項10に記載の円形タッチセンサ。

  12. 前記円形部分を横切って前記発光素子から前記検出素子に光を向けるための該円形部分を取り囲むレンズを更に含むことを特徴とする請求項10に記載の円形タッチセンサ。

  13. ハウジングと、
    タッチ入力を受け入れるために露出された円形部分を含んで前記ハウジングに装着された表面と、
    前記円形部分の半分に対応する半円形輪郭に沿って前記ハウジングに装着された複数の発光素子であって、隣接する発光素子間の角度ピッチが一定である前記複数の発光素子と、
    前記円形部分の反対側の半分に対応する反対側の半円形輪郭に沿って前記ハウジングに装着され、各群内の隣接する検出素子間の角度ピッチがθであるように、かつ異なる群における最近接の検出素子間の角度ピッチがαを正としてθ+αであるように群で配置された複数の光検出素子と、
    発光素子−検出素子対を同期して同時に始動するために前記発光素子にかつ前記検出素子に接続され、かつ該検出素子の出力に基づいて前記円形部分にタッチする物体の2次元位置を計算するように構成されたプロセッサと、
    を含むことを特徴とする円形タッチセンサ。

  14. α=θ/2であることを特徴とする請求項13に記載の円形タッチセンサ。

  15. 前記円形部分を横切って前記発光素子から前記検出素子に光を向けるための該円形部分を取り囲むレンズを更に含むことを特徴とする請求項13に記載の円形タッチセンサ。

 

 

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類似の特許
本発明は、高IR透過を有するガラスシートに関する。より正確には、本発明は、ガラスの全重量のパーセントで表される含有量で、
55≦SiO≦85%
0≦Al≦30%
0≦B≦20%
0≦NaO≦25%
0≦CaO≦20%
0≦MgO≦15%
0≦KO≦20%
5<BaO≦20%
0.002≦全鉄(Feの形態で表される)≦0.06%
を含んでなる組成物を有するガラスシートであって、上記組成物が、ガラスの全重量のパーセントで表される0.0001%≦Cr≦0.06%などのクロム含有量を含んでなるガラスシートに関する。その高IR透過のため、本発明によるガラスシートは、例えば、ガラスシートがタッチ感応性表面を画定するスクリーンまたはパネルまたはパッドにおいて有利に使用することができる。また本発明は、本質的に上記シート内部を伝播する赤外線を使用するデバイスにおける、そのようなガラスシートの使用に関する。
【選択図】なし
背面投影システム(100)は、背面ピコ・プロジェクタ(131)によって照射される背面投影画像を表示するように選択的に広げられる拡大可能な面を備えたスクリーン(103)を有する。スクリーンは、可搬性を高めるように選択的に縮められる。背面投影システムは、スクリーン(103)を支持するように選択的に展開され且つ可搬性を高めるように選択的に折り畳まれる折り畳み式のフレーム(104)を有する。センサ(110;133)は、スクリーンが広げられる場合に、スクリーンをタッチスクリーンに変えるために使用される。
ディスプレイアレイが、開示される。多機能ピクセルは、複数の多機能ピクセルを含み得る。それぞれの多機能ピクセルは、赤ディスプレイ領域、緑ディスプレイ領域、および青ディスプレイ領域と、以下のセンサーの種類、すなわち、超音波センサー、赤外線センサー、光電センサー、および静電容量センサーから選択された少なくとも1つのセンサーとを含み得る。複数の多機能ピクセルの各々において、青ディスプレイ領域は、赤ディスプレイ領域よりも小さいかまたは緑ディスプレイ領域よりも小さい可能性がある。
光学的接近センサ // JP2016521874
ハウジングと、検出平面に沿ってハウジングから光を投射するための複数の光パルス放射器と、放射器により投射された光の、検出平面内の反射物体による反射を検出するための複数の一次光検出器と、放射器及び一次検出器に対して配向される複数の一次レンズであって、放射器・検出器の各対に対して、検出平面内の位置の一次セットの中から、その放射器・検出器対に関連した位置に物体が位置されたときに、その対の放射器により放射された光が一次レンズの1つを通過しそして物体により一次レンズの1つを通してその対の検出器へ反射されるようにする複数の一次レンズと、放射器・検出器対を共アクチベートし、そして検出平面における物体の二次元位置を計算するように構成されたプロセッサと、を備えた接近センサ。
【選択図】 図2
圧電デバイスによって物体を表す信号を検出するステップを含む方法が、開示される。検出された信号に基づいて、ディスプレイがスリープモードから覚まされる。ディスプレイは、信号の閾値との比較に基づいて覚まされる可能性がある。閾値は、あらかじめ決められた値であるか、または圧電デバイスによって検出された前の信号に基づく可能性がある。
本発明は赤外線タッチモジュール、赤外線式タッチパネル及び表示装置を提供する。回路基板フレームの隣接する両側壁に赤外線発光ユニットを設け、他の両側壁に赤外線受光ユニットを設け、赤外線発光ユニットは、同一の水平面上にある複数の赤外線発光器を備え、赤外線受光ユニットは、対応する赤外線発光器が射出する水平方向の赤外光を受光する第1の赤外線受光器を備え、赤外線発光ユニットは、各赤外線発光器の上方及び/又は下方にあるリフレクタをさらに備え、リフレクタは、各赤外線発光器が当該リフレクタに射出する赤外光を水平方向に反射し、赤外線受光ユニットは、リフレクタが反射する水平方向の赤外光を受光する第2の赤外線受光器をさらに備える。
本発明は、特にタッチタブレット、パネル、またはスクリーンにおける使用が意図された、高い赤外放射線透過率を有するガラス板に関する。特に、本発明は、ガラスの全重量のパーセント値として表される濃度が:55〜78%のSiO;0〜18%のAl;0〜18%のB;5〜20%のNaO;0〜15%のCaO;0〜10%のMgO;0〜10%のKO;0〜5%のBaO;0.002〜0.06%の全鉄(Feとして表される)、および0.001〜1%の間で変動するセレン(Seとして表される)である組成を有するガラス板に関する。
【選択図】なし
モバイルデバイスの外部の対象物の動作に関連付けられた感覚情報を管理するように構成される外部モバイルデバイスセンサが、提供され得る。いくつかの実施例において、対象物の動作は、デバイスとの接触から独立して検出され得る。いくつかの実施例において、デバイスは、第1のセンサ(例えば、タッチセンサ)を備えた画面を含んでもよい。デバイスはまた、画面の外部に少なくとも1つの第2のセンサも含んでよい。対象物がいつ画面の第1のグラフィカルユーザインターフェース(GUI)要素の上をホバーしているかを少なくとも決定する命令が、デバイスのプロセッサによって実行されてもよい。さらに、いくつかの場合において、第2のGUI要素が画面上に設けられて、この第2のGUI要素がホバーしているオブジェクトの下の位置に隣接する画面上にレンダリングされるようにしてもよい。
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