JP2009508205A - ディスプレイ及び情報入力装置 - Google Patents

Abstract

視覚的に感知可能な出力を提供するように作用する第1画素アレイと、少なくとも第1画素アレイに対する物体の位置を感知するように作用する第2画素アレイと、第2画素アレイからの出力を受信し、かつ非像様入力を利用回路に提供する回路と、を含む統合型ディスプレイ・入力装置。
【選択図】図２

Description

・関連出願への参照
本出願は、2005年9月8日付けで出願された「OPTICAL SENSOR FOR MEASUREMENT OF LIGHT SCATTERING(光散乱の測定のための光センサー)」と題された米国特許仮出願第60/715,546号明細書、及び、2005年11月3日付けで出願された「CONTROL APPARATUS(制御装置)」と題された米国特許仮出願第60/734,027号明細書に関連し、これらの開示内容を参考のため本明細書中に援用し、37 CFR 1.78(a)及び(5)(i)に従ってこれらの優先権を主張する。

本発明はまた、米国特許仮出願第60/789,188号明細書、同第60/682,604号明細書、米国特許出願公開第2005/0156914号明細書、及び国際公開第2005/094176号パンフレットに関連する。これらの開示内容を参考のため本明細書中に援用する。

・発明の分野
本発明はディスプレイ及び情報入力装置に関する。

下記の発行済み特許文献(これらの開示内容を参考のため本明細書中に援用する)は、現在の技術状況を示すと考えられる。
英国特許番号：GB2299856及びGB2289756、
欧州特許番号：EP0572182、
国際公開番号：WO 02/043045及びWO 95/02801、及び
米国特許番号：6,094,188; 6,081,255; 5,296,168; 5,892,501; 5,448,261; 5,227,985; 5,949,402; 5,959,617; 5,122,656; 5,506,605及び4,320,292。

本発明は統合型ディスプレイ・入力装置を提供しようとするものである。

従って、本発明の好ましい実施態様によれば、統合型ディスプレイ・入力装置であって、視覚的に感知可能な出力を提供するように作用する第1画素アレイと、少なくとも第1画素アレイに対する物体の位置を感知するように作用する第2画素アレイと、第2画素アレイからの出力を受信し、そして非像様入力を利用回路に提供する回路とを含む、統合型ディスプレイ・入力装置が提供される。

本発明の好ましい実施態様によれば、統合型ディスプレイ・入力装置は、ポータブル通信器機能性、双方向テレビジョン機能性、及びポータブル・コンピュータ機能性のうちの1つ又は2つ以上を提供する利用回路を含む。好ましくは、第2画素アレイは、観察平面に対して平行な平面内に配列された複数の検出子素子（detector element）を含む。これに加えて又はこの代わりに、第2画素アレイは、第1画素アレイと同一平面内にある。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、第1及び第2の画素アレイは、観察平面に対して平行な平行平面内に配列された複数の素子を含む。好ましくは、第2画素アレイは、観察平面画定プレートの少なくとも1つのエッジに配列された検出子集成体を含む。加えて、検出子集成体は、観察平面画定プレートの少なくとも1つのエッジの周りに配列されている。或いは、検出子集成体は、観察平面画定プレートの少なくとも1つのエッジに沿って配列されている。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、検出子集成体は、支持基板と、検出子素子配列とを含む。好ましくは、検出子集成体はまた、カバー層を含む。これに加えて又はこの代わりに、支持基板は、統合型ディスプレイ・入力装置のハウジングと統合されている。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、検出子素子配列は、複数の不連続単一検出子素子を含む。或いは、検出子素子配列は、一体的に形成された多素子検出子アレイを含む。更なる別の実施態様としては、検出子素子配列は、複数の不連続多素子検出子を含む。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、カバー層は、光透過性材料から形成されている。或いは、カバー層は、アパーチャが画定されたマスクを含む。別の実施態様としては、カバー層は、コリメート光用トンネル画定アパーチャを有する視野画定マスクを含む。さらに別の実施態様としては、カバー層はレンズを含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、少なくとも1つのエッジは、アパーチャが画定されたマスクを含む。或いは、少なくとも1つのエッジは、コリメート光用トンネル画定アパーチャを有する視野画定マスクを含む。更なる別の実施態様としては、少なくとも1つのエッジはレンズを含む。好ましくは、第2画素アレイは、ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された概ね前向きの複数の検出子（detector）を含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、配列内の少なくとも1つの検出子は、ベースライン・レベルの電磁線を検出し、そして、第1素子アレイに対する物体の位置を感知し、そして回路は、検出された輻射線量及び検出された輻射線量の変化のうちの少なくとも一方が第1の所定の閾値を超えた、配列内の少なくとも1つの検出子の場所に応じた非像様入力を提供する。

本発明の更なる好ましい実施態様によれば、検出された輻射線量の前記変化は、配列内の少なくとも1つの検出子が、ベースライン・レベルの電磁線を検出するのに加えて物体からの反射光を検出することから生じる。好ましくは、反射光は、観察平面画定プレート内部を伝搬し、配列内の少なくとも1つの検出子に達する。或いは、反射光が、観察平面画定プレートの上方を伝搬し、配列内の少なくとも1つの検出子に達する。更なる別の実施態様としては、反射光は、観察平面画定プレートを介して透過し、配列内の少なくとも1つの検出子に直接的に達する。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、配列内の少なくとも1つの検出子は、ベースライン・レベルの電磁線を検出し、第1素子アレイに対する物体の位置を感知し、そして回路が、検出された輻射線量が第2の所定の閾値を下回る、配列内の少なくとも1つの検出子の場所に応じた非像様入力を提供する。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、統合型ディスプレイ・入力装置は、配列内の個々の検出子の検出子出力を受信し、そして、個々の検出子によって検出された輻射線量が第1の所定の閾値を超えるかどうか、個々の検出子によって検出された輻射線量の変化が第1の所定の閾値を超えるかどうか、そして個々の検出子によって検出された輻射線量が第2の所定の閾値を下回るかどうか、のうちの少なくとも1つを見極め、そして、個々の検出子のための検出子分析出力を提供するように作用する検出子分析処理回路と、配列内の個々の検出子の検出子分析出力を受信し、そしてこれからアレイ検出出力を発生させるように作用するアレイ処理回路と、配列のアレイ検出出力を受信し、そしてこれから物体の位置を見極めるように作用する位置決定回路とを含む処理サブ集成体を含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、アレイ検出出力は、観察平面画定プレート上の物体の衝突点の場所に相当する情報を含む。これに加えて又はこの代わりに、アレイ検出出力は、観察平面画定プレートに対する物体の場所に相当する情報を含む。

本発明の更なる好ましい実施態様によれば、ベースライン・レベルの輻射線は、前記統合型ディスプレイ・入力装置の外部の少なくとも1つの照明源によって提供される。好ましくは、少なくとも1つの照明源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明のうちの少なくとも1つを含む。加えて、統合型ディスプレイ・入力装置は、ベースライン・レベルの輻射線を増大させるための照明を提供するように作用する、照明サブ集成体を含む。或いは、統合型ディスプレイ・入力装置はまた、ベースライン・レベルの輻射線を提供するように作用する、照明サブ集成体を含む。

本発明の更なる好ましい実施態様によれば、照明サブ集成体は、少なくとも1つの電磁線発光源を含む。好ましくは、少なくとも1つの電磁線発光源が、少なくとも1つのIR発光LED及び少なくとも1つの可視光発光LEDのうちの少なくとも1つを含む。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、少なくとも1つの電磁線発光源は、観察平面画定プレートの互いに垂直な2つのエッジの交差部に配置されている。或いは、少なくとも1つの電磁線発光源は、観察平面画定プレートの下側にあるディスプレイ・バックライト線状配列の一部を形成する。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、照明サブ集成体は、観察平面画定プレートの少なくとも1つのエッジに対して平行に配列された複数の電磁線発光源の少なくとも1つの概ね線状の配列を含む。或いは、少なくとも1つの概ね線状の配列のうちの少なくとも1つは、第2画素アレイの背後に配列されている。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、検出子集成体であって、1平面内に互いに間隔を置いた関係を成して配列された不連続光ダイオード検出子のアレイと、不連続光ダイオード検出子アレイと関連する視野制限機能性とを含む、検出子集成体も提供される。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、位置感知集成体であって、1平面内に互いに間隔を置いた関係を成して配列された不連続光ダイオード検出子のアレイと、不連続光ダイオード検出子アレイと関連する視野制限機能性と、不連続光ダイオード検出子アレイからの出力を受信し、そして、不連続光ダイオード検出子アレイによって当該位置から光が受信された、物体の位置の出力指示を提供するように作用する位置感知サブ集成体とを含む検出子サブ集成体を含む、位置感知集成体も提供される。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、不連続光ダイオード検出子アレイは、1次元線状アレイを含む。これに加えて又はこの代わりに、視野制限機能性は、不連続光ダイオード検出子のうちの少なくとも1つの検出子の視野を、15度以下の立体角に制限する。好ましくは、視野制限機能性は、不連続光ダイオード検出子のうちの少なくとも1つの検出子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、厚さ約200ミクロン未満のアパーチャ付きマスクを含む。或いは、視野制限機能性は、厚さ約500ミクロン未満のアパーチャ付きマスクを含む。更なる実施態様として、視野制限機能性は、不連続光ダイオード検出子アレイと整列させられたマイクロレンズ・アレイを含む。

本発明の更なる好ましい実施態様によれば、位置感知集成体であって、表面を画定するプレートと、ベースライン・レベルの電磁線を検出する複数の検出子素子を含む少なくとも1つの画素アレイとを含み、少なくとも1つの画素アレイが、検出された輻射線量及び検出された輻射線量の変化のうちの少なくとも一方が所定の閾値を超えた、複数の検出子素子のうちのいずれかの素子の場所に従って、表面に対する前記物体の位置を感知するように作用する、位置感知集成体が提供される。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出された輻射線量の変化は、複数の検出子素子のうちのいずれかが、ベースライン・レベルの電磁線を検出するのに加えて物体からの反射光を検出することから生じる。好ましくは、反射光は、プレート内部を伝搬し、複数の検出子素子のうちのいずれかに達する。或いは、反射光は、表面の上方を伝搬し、複数の検出子素子のうちのいずれかに達する。更なる別の実施態様としては、反射光は、プレートを介して透過し、複数の検出子素子のうちの少なくとも1つに直接的に達する。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、位置感知集成体は、複数の検出子素子のうちの個々の素子の検出子出力を受信し、そして、複数の検出子素子のうちの個々の素子によって検出された輻射線量及び輻射線量の変化、のうちの少なくとも一方が所定の閾値を超えるかどうかを見極め、そして、複数の検出子素子のうちの個々の素子のための検出子分析出力を提供するように作用する検出子分析処理回路と、少なくとも1つの画素アレイのうちの単独の1つの画素アレイの複数の検出子素子の検出子分析出力を受信し、そしてこれからアレイ検出出力を発生させるように作用するアレイ処理回路と、少なくとも1つの画素アレイのアレイ検出出力を受信し、そしてこれから物体の位置を見極めるように作用する位置決定回路とを含む処理サブ集成体を含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、アレイ検出出力は、表面上の物体の衝突点の場所に相当する情報を含む。好ましくは、アレイ検出出力は、表面に対する物体の場所に相当する情報を含む。これに加えて又はこの代わりに、物体の位置は、物体の2次元位置、物体の3次元位置、及び物体の角度方向、の少なくとも1つを含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、ベースライン・レベルの輻射線は、位置感知集成体の外部の少なくとも1つの照明源によって提供される。好ましくは、少なくとも1つの照明源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明のうちの少なくとも1つを含む。加えて、位置感知集成体は、ベースライン・レベルの輻射線を増大させるための照明を提供するように作用する、照明サブ集成体を含む。或いは、位置感知集成体は、ベースライン・レベルの輻射線を、複数の検出子素子に提供するように作用する、照明サブ集成体を含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、照明サブ集成体は、少なくとも1つの電磁線発光源を含む。好ましくは、少なくとも1つの電磁線発光源が、少なくとも1つのIR発光LED及び少なくとも1つの可視光発光LEDのうちの少なくとも1つを含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、少なくとも1つの画素アレイは、プレートの互いに垂直なエッジに配列された少なくとも2つの画素アレイを含む。好ましくは、照明サブ集成体は、少なくとも2つの画素アレイのうちの2つのアレイの交差部に配置された電磁線発光源を含む。或いは、照明サブ集成体は、プレートの互いに垂直な2つのエッジの交差部に、そして少なくとも2つの画素アレイのうちの2つのアレイの交差点の向かい側に配置された電磁線発光源を含む。更なる別の実施態様としては、照明サブ集成体は、プレートの下側にあるディスプレイ・バックライト線状配列の一部を形成する、好ましくはIR発光LEDである少なくとも1つの電磁線発光源を含む。更なる別の実施態様としては、照明サブ集成体は、プレートの少なくとも1つのエッジに対して平行に配列された、好ましくは、少なくとも1つの概ね線状の配列のうちの少なくとも1つが、少なくとも2つの画素アレイのうちの少なくとも1つのアレイの背後に配列されるように配列された、複数の電磁線発光源の少なくとも1つの概ね線状の配列を含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、少なくとも1つの画素アレイは、表面に対して平行な平面内に配列されている。好ましくは、照明サブ集成体は、プレートの少なくとも1つのエッジに対して平行に配列された複数の電磁線発光源の少なくとも1つの概ね線状の配列を含む。或いは、照明サブ集成体は、プレートの互いに垂直な2つのエッジの交差部に配置された電磁線発光源を含む。

本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、少なくとも1つの画素アレイが、プレートのエッジに沿って配列された単一の画素アレイを含む。好ましくは、照明サブ集成体は、プレートのエッジの交差部に配置された電磁線発光源を含む。或いは、照明サブ集成体は、少なくとも1つの電磁線発光源がIR発光LEDを含むように配列された、プレートの下側にあるディスプレイ・バックライト線状配列の一部を形成する少なくとも1つの電磁線発光源を含む。更なる別の実施態様としては、照明サブ集成体は、少なくとも1つの概ね線状の配列のうちの少なくとも1つが単一画素アレイの背後に配列されるように配列された、プレートの少なくとも1つのエッジに対して平行に配列された、複数の電磁線発光源の少なくとも1つの概ね線状の配列を含む。

「エッジに」という語句は、図10A-10D、11A-11D、15A-15D、及び16A-16Dに示された実施態様におけるようなエッジの背後に位置する構造、図9A-9D及び14A-14Dに示された実施態様におけるようなエッジの周りに位置する構造、及び図4-7、8A-8D、12A-12D及び13A-13Dに示された実施態様におけるようなエッジに沿って位置する構造を含むものとして広く解釈されるべきであることは明らかである。

図面と相俟って記載された下記詳細な説明から、本発明はより十分に理解され、評価されることになる。

本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の4つのタイプを単純化して示す図である図1A、1B、1C、及び1Dをここで参照する。

図1Aは、本発明の好ましい実施態様に基づく光反射を採用する接触応答式入力機能性を有する携帯電話機100を示す。図1Aから判るように、光検出子素子104のアレイ102が、キーボード・テンプレート・ディスプレイ110に被さる観察平面画定プレート108の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ表面106に沿って配列されている。好適な検出子素子は、例えば米国カリフォルニア州Camarillo在のAdvanced Photonix Incorporatedからカタログ記号PDB-C601-1で商業的に入手可能な、はんだ付け可能なシリコン・フォト・ダイオードである。アレイ102は、エッジ表面106の全て又はほとんどに沿って設けられていてよい。或いは、プレート108の1つのエッジ表面106だけに沿って、単一アレイ102が設けられていてもよい。観察平面画定プレート108は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。

プレート108に接触するか又はプレート108に近接して置かれたユーザーの指、スタイラス(図示せず)、又は任意の他の好適な反射物体から、好ましくはIR帯域内の光を含む光が反射させられる。光はプレート108内部を伝搬し、そして検出子素子104によって検出される。反射光源は好ましくは、例えば図19に示すように、携帯電話機100の外部にある。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 114として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体112を含んでよい。照明サブ集成体112は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体112の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 114によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図1Bは、本発明の好ましい実施態様に従って作用する光ビーム応答式入力機能性を有するテレビジョン・ディスプレイのような大型スクリーン・ディスプレイ120を示している。図1Bから判るように、ほぼ前向きの光検出子素子124のアレイ122が、概ねディスプレイ120の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ126に沿って配列されている。アレイ122は、エッジ126の全て又はほとんどに沿って設けられていてよい。或いは、ディスプレイ120の1つのエッジ126だけに沿って、単一アレイ122が設けられていてもよい。光ビーム・エミッタ128によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、検出子素子124のうちの1つ又は2つ以上によって直接に検出される。

図1Cは、本発明の好ましい実施態様に従って作用する光ビーム応答入力式機能性を有するタブレット型コンピュータ130を示している。図1Cから判るように、複数の光検出子素子134が、1平面138内に配列された光エミッタ136の間に散在している。このような構造の例は、米国特許第7,034,866号明細書、並びに、米国特許出願公開第2006/0132463号明細書、同第2006/0007222号明細書、及び同第2004/00012565号明細書に記載されている。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。光ビーム・エミッタ140によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、少なくとも1つのカバー層142を通って伝搬し、そして、検出子素子134のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。

図1Dは、本発明の好ましい実施態様に基づく光反射を採用する接触応答式入力機能性を有するデジタルカメラ152のディスプレイ150を示している。図1Dから判るように、観察平面画定プレート160の下側のIR透過型ディスプレイ・パネル158、例えばLCD又はOLEDの背後に、光検出子素子156のアレイ154が配列されている。観察平面画定プレート160は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。光検出子素子156のアレイ154は、基板上に載置された複数の不連続検出子アレイから形成されてよく、或いは基板と一体的に形成されてよい。或いは、アレイ154は、1つ又は2つ以上のCCD又はCMOSから形成されてもよく、又はフォトリソグラフィによって形成することもできる。

プレート160に接触するか又はプレート160に近接して置かれたスタイラス162、ユーザーの指(図示せず)、又は任意の他の好適な反射物体から、好ましくはIR帯域内の光を含む光が反射させられる。光はプレート160及びパネル158を通って伝搬し、そして検出子素子156によって検出される。

反射光源は好ましくは、例えば図19に示すように、デジタルカメラ152の外部にある。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 163として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体を含んでよい。照明サブ集成体は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 163によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の2つのタイプの一部を単純化して示す図である図2A、及び2Bをここで参照する。図2Aは、アプリケーションの選択及び操作、例えばE-メール通信及びインターネット・サーフィンにとって有用な、接触応答式入力機能性を有する統合型ディスプレイ・入力装置を示す。入力機能性は、譲受人の米国特許仮出願第60/715,546号；第60/734,027号；第60/789,188号；及び第60/682,604の各明細書、米国特許出願公開第2005/0156914号明細書、及び国際公開第2005/094176号パンフレットのうちのいずれか1つ又は2つ以上の特徴を組み入れることができる。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。

図2Aは、図1Cを参照しながら上述したタイプの物体検出機能性を採用することにより、携帯電話機164上におけるE-メール・アプリケーションのようなアプリケーションを開始することを示す図である。図示のように、本発明の好ましい実施態様に従って作用する接触応答式入力機能性によって、ユーザーの指の位置が検出される。

図2Aに示すように、複数の光検出子素子165が、1平面168内に配列された光エミッタ166の間に散在している。このような構造の例は、米国特許第7,034,866号明細書、並びに、米国特許出願公開第2006/0132463号明細書、同第2006/0007222号明細書、及び同第2004/00012565号明細書に記載されている。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。ユーザーの指によって反射させられた、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、少なくとも1つのカバー層172を通って伝搬し、そして、検出子素子165のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子素子165の出力は、ユーザーの指のX、Y、又はZ位置のうちの1つ又は2つ以上、及び/又は角度方向を示すように処理される。検出されたこの位置は、とりわけ前記米国特許仮出願第60/789,188号明細書において教示されているように、アプリケーションを開始するか、又は米国特許仮出願第60/789,188号明細書に記載された他の機能性のうちのいずれかを制御するために利用される。

反射光源は好ましくは、例えば図19に示すように、携帯電話機164の外部にある。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 176として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体174を含んでよい。照明サブ集成体174は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体174の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 176によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図2Bは、アプリケーションの選択及び操作、例えばE-メール通信及びインターネット・サーフィンにとって有用な、光ビーム衝突応答式入力機能性を有する統合型ディスプレイ・入力装置を示す。入力機能性は、譲受人の米国特許仮出願第60/715,546号；第60/734,027号；第60/789,188号；及び第60/682,604号の各明細書、米国特許出願公開第2005/0156914号明細書、及び国際公開第2005/094176号パンフレットのうちのいずれか1つ又は2つ以上の特徴を組み入れることができる。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。

図2Bは、図1Cを参照しながら上述したタイプの物体検出機能性を採用することにより、携帯電話機182上におけるE-メール・アプリケーションのようなアプリケーションを開始することを示す図である。図示のように、本発明の好ましい実施態様に従って作用する光ビーム応答式入力機能性によって、スタイラス183の位置が検出される。図2Bに示すように、複数の光検出子素子184が、1平面188内に配列された光エミッタ186の間に散在している。このような構造の例は、米国特許第7,034,866号明細書、並びに、米国特許出願公開第2006/0132463号明細書、同第2006/0007222号明細書、及び同第2004/00012565号明細書に記載されている。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。スタイラス183によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、少なくとも1つのカバー層190を通って伝搬し、そして、検出子素子184のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子素子184の出力は、スタイラス183のX、Y、又はZ位置のうちの1つ又は2つ以上、及び/又は角度方向を示すように処理される。検出されたこの位置は、とりわけ前記米国特許仮出願第60/789,188号明細書において教示されているように、アプリケーションを開始するか、又は米国特許仮出願第60/789,188号明細書に記載された他の機能性のうちのいずれかを制御するために利用される。

観察平面に対して平行な平行平面内に配列された素子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の2つのタイプの一部を単純化して示す図である図3A、及び3Bをここで参照する。

図3Aは、アプリケーションの選択及び操作、例えばE-メール通信及びインターネット・サーフィンにとって有用な、接触応答式入力機能性を有する統合型ディスプレイ・入力装置を示す。入力機能性は、譲受人の米国特許仮出願第60/715,546号；第60/734,027号；第60/789,188号；及び第60/682,604号の各明細書、米国特許出願公開第2005/0156914号明細書、及び国際公開第2005/094176号パンフレットのうちのいずれか1つ又は2つ以上の特徴を組み入れることができる。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。

接触応答式入力機能性は好ましくは、観察平面204に対して平行な平面内に配列された検出子素子202のアレイ200を含む統合型ディスプレイ・入力システムを採用する。本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、アレイ200は、一体的に形成された平面上に配置された複数の不連続検出子素子202から形成されている。或いはアレイ154は、1つ又は2つ以上のCCD又はCMOSから形成されてもよく、又はフォトリソグラフィによって形成することもできる。

図3Aから判るように、観察平面画定プレート208の下側のIR透過型ディスプレイ・パネル206、例えばLCD又はOLED素子を含むパネルの背後に、アレイ200が配列されている。観察平面画定プレート208は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。LCDを採用する統合型ディスプレイ・入力システムの一例の場合、リフレクタ212に被さる1つ又は2つ以上の光拡散層210が設けられている。1つ又は2つ以上のコリメート層214が典型的には、リフレクタ212とIR透過型ディスプレイ・パネル206との間に挿入されている。

図3Aは、図1Dを参照しながら上述したタイプの物体検出機能性を採用することにより、携帯電話機216上におけるE-メール・アプリケーションのようなアプリケーションを開始することを示す図である。図示のように、本発明の好ましい実施態様に従って作用する接触応答式入力機能性によって、ユーザーの指の位置が検出される。ユーザーの指によって反射させられた、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、プレート208及びパネル206を通って伝搬し、そして、検出子素子202によって検出される。検出子素子202の出力は、ユーザーの指のX、Y、又はZ位置のうちの1つ又は2つ以上、及び/又は角度方向を示すように処理される。検出されたこの位置は、とりわけ前記米国特許仮出願第60/789,188号明細書において教示されているように、アプリケーションを開始するか、又は米国特許仮出願第60/789,188号明細書に記載された他の機能性のうちのいずれかを制御するために利用される。

反射光源は好ましくは、例えば図19に示すように、携帯電話機216の外部にある。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 224として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体222を含んでよい。照明サブ集成体222は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体222の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 224によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図3Bは、アプリケーションの選択及び操作、例えばE-メール通信及びインターネット・サーフィンにとって有用な、光ビーム衝突応答式入力機能性を有する統合型ディスプレイ・入力装置を示す。入力機能性は、譲受人の米国特許仮出願第60/715,546号；同第60/734,027号；同第60/789,188号；及び同第60/682,604号の各明細書、米国特許出願公開第2005/0156914号明細書、及び国際公開第2005/094176号パンフレットのうちのいずれか1つ又は2つ以上の特徴を組み入れることができる。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。

光ビーム衝突応答式入力機能性は好ましくは、観察平面254に対して平行な平面内に配列された検出子素子252のアレイ250を含む統合型ディスプレイ・入力システムを採用する。本発明のさらに別の好ましい実施態様によれば、アレイ250は、一体的に形成された平面上に配置された複数の不連続検出子素子202から形成されている。或いはアレイ250は、1つ又は2つ以上のCCD又はCMOSから形成されてもよく、又はフォトリソグラフィによって形成することもできる。

図3Bから判るように、観察平面画定プレート258の下側のIR透過型ディスプレイ・パネル256、例えばLCD又はOLED素子を含むパネルの背後に、アレイ250が配列されている。観察平面画定プレート258は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。アレイ250とIR透過型ディスプレイ・パネル256との間に挿入されるLCDを採用する統合型ディスプレイ・入力装置の別の例の場合、IR透過型リフレクタ262に被さる1つ又は2つ以上の光拡散層260が設けられている。1つ又は2つ以上のコリメート層264が典型的には、IR透過型リフレクタ262とIR透過型ディスプレイ・パネル256との間に挿入されている。

図3Bは、図1Dを参照しながら上述したタイプの物体検出機能性を採用することにより、携帯電話機266上におけるE-メール・アプリケーションのようなアプリケーションを開始することを示す図である。本発明の好ましい実施態様に従って作用する光ビーム応答式入力機能性によって、スタイラス268の位置が検出される。スタイラス268によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、プレート258、パネル256、層264及び層260のうちの1つ又は2つ以上を通って、そしてIR透過型リフレクタ262を通って伝搬し、そして、検出子素子252のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子素子252の出力は、スタイラス268のX、Y、又はZ位置のうちの1つ又は2つ以上、及び/又は角度方向を示すように処理される。検出されたこの位置は、とりわけ前記米国特許仮出願第60/789,188号明細書において教示されているように、アプリケーションを開始するか、又は米国特許仮出願第60/789,188号明細書に記載された他の機能性のうちのいずれかを制御するために利用される。

ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部を単純化して示す図である図4をここで参照する。図4の構造において、少なくとも1つの検出子集成体300が、プレート304上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ302に達する光を感知するために、観察平面画定プレート304の少なくとも1つのエッジ302に沿って配列されている。好ましくは、検出子集成体300は、図示のように、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ302に沿って設けられているが、エッジ302のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体300が設けられてもよい。或いは、プレート304の1つのエッジ302だけに沿って、単一の検出子集成体300が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子素子300は、検出子素子310の線状配列308が載置された支持基板306を含む。線状配列308とエッジ302との間には、カバー層312が挿入されている。カバー層312は、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を有してよく、そして光パワーを有してよい。カバー層312は、ガラス、又は任意のその他の好適な光透明材料から、又は好適なアパーチャを有する不透明材料、例えば金属から形成されていてよい。

支持基板306は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板306は或いは、プレート304のエッジ302上に載置することもできる。支持基板306は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板は検出子素子310のための土台及び検出子素子310との電気的接続部を提供してもよい。支持基板306上には、検出子素子310の出力を処理するためのプロセッサ314が載置されていてもよい。

検出子集成体300が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、支持基板306は好ましくは50-200ミクロン厚であり、検出子素子310の線状配列308は好ましくは100-400ミクロン厚であり、そしてカバー層312は好ましくは100-500ミクロン厚である。

図4に示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 318として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体316を含んでよい。照明サブ集成体316は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体316の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 318によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部を単純化して示す図である図5をここで参照する。図5の構造において、少なくとも1つの検出子集成体320が、プレート324上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ322に達する光を感知するために、観察平面画定プレート324の少なくとも1つのエッジ322に沿って配列されている。観察平面画定プレート324は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくは、検出子集成体320は、図示のように、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ322に沿って設けられているが、エッジ322のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体320が設けられてもよい。或いは、プレート324の1つのエッジ322だけに沿って、単一の検出子集成体320が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子集成体320は、検出子素子330の線状配列328が載置された支持基板326を含む。線状配列328とエッジ322との間には、カバー層332が挿入されている。図示の実施態様では、カバー層332は、種々の対応する検出子素子330のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成すアパーチャ333が形成された視野画定マスクである。層332の厚さに応じて、各検出子素子330には、単一のアパーチャ333、又はここでは符号334で示す複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。アパーチャのサイズ及び分布の選択は1つには、層332の機械強度によって決められる。層332は、物理的保護、視野制限、及び光強度制限を含む複数の機能を有してよく、そして光パワーを有してよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子330の視野間のオーバラップを制限することによって位置弁別を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ333のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子330に対するアパーチャの場所、及び検出子素子330からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子330のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子330のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

支持基板326は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板326は或いは、プレート324のエッジ322上に載置することもできる。支持基板326は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板は検出子素子330のための土台及び検出子素子330との電気的接続部を提供してもよい。支持基板326上には、検出子素子330の出力を処理するためのプロセッサ335が載置されていてもよい。

図5に示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 338として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体336を含んでよい。照明サブ集成体336は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体336の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 338によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子素子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部を単純化して示す図である図6をここで参照する。図6の構造において、少なくとも1つの検出子集成体340が、プレート344上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ342に達する光を感知するために、観察平面画定プレート344の少なくとも1つのエッジ342に沿って配列されている。観察平面画定プレート344は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくは、検出子集成体340は、図示のように、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ342に沿って設けられているが、エッジ342のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体340が設けられてもよい。或いは、プレート344の1つのエッジ342だけに沿って、単一の検出子集成体340が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子集成体340は、検出子素子350の線状配列348が載置された支持基板346を含む。線状配列348とエッジ342との間には、カバー層352が挿入されている。

図6の実施態様は、カバー層352がカバー層332よりも著しく厚く、そして好ましくは少なくとも200ミクロン厚である点で、図5の実施態様とは異なる。層352にはアパーチャ353が形成されており、これらのアパーチャは、コリメート光用トンネルを画定する。アパーチャ353は、種々の対応する検出子素子350のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成して、層352内に形成されている。層352の厚さに応じて、各検出子素子350には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ353、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。アパーチャのサイズ及び分布の選択は1つには、層352の機械強度によって決められる。層352は、物理的保護、視野制限、及び光強度制限を含む複数の機能を有してよく、そして光パワーを有してよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子350の視野間のオーバラップを制限することによって位置弁別を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ353のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子350に対するアパーチャの場所、及び検出子素子350からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子350のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子350のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

支持基板346は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板346は或いは、プレート344のエッジ342上に載置することもできる。支持基板346は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板346は検出子素子350のための土台及び検出子素子350との電気的接続部を提供してもよい。支持基板346上には、検出子素子350の出力を処理するためのプロセッサ354が載置されていてもよい。

図6に示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 358として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体356を含んでよい。照明サブ集成体356は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体356の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 358によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子素子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部を単純化して示す図である図7をここで参照する。図7の構造において、少なくとも1つの検出子集成体360が、プレート364上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ362に達する光を感知するために、観察平面画定プレート364の少なくとも1つのエッジ362に沿って配列されている。観察平面画定プレート364は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくは、検出子集成体360は、図示のように、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ362に沿って設けられているが、エッジ362のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体360が設けられてもよい。或いは、プレート364の1つのエッジ362だけに沿って、単一の検出子集成体360が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子集成体360は、検出子素子370の線状配列368が載置された支持基板366を含む。線状配列368とエッジ362との間には、カバー層372が挿入されている。

図7の実施態様は、図5及び6におけるカバー層内のアパーチャの代わりに、カバー層372内に形成されたレンズ373が設けられている点で、図5及び6の実施態様とは異なる。レンズ373は、層372と一体的に形成されてよく、或いは、不透明基板内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ373は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子370のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

層372は、物理的保護、視野制限、及び光強度制限を含む複数の機能を有してよく、そして光パワーを有してよい。これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子370の視野間のオーバラップを制限することによって位置弁別を向上させるからである。

支持基板366は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板366は或いは、プレート364のエッジ362上に載置することもできる。支持基板366は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板は検出子素子370のための土台及び検出子素子370との電気的接続部を提供してもよい。支持基板366上には、検出子素子370の出力を処理するためのプロセッサ374が載置されていてもよい。

図7に示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 378として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体376を含んでよい。照明サブ集成体376は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体376の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 378によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子素子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図8A-8Dをここで参照する。

図8A-8Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体400が、プレート404上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ402に達する光を感知するために、観察平面画定プレート404の少なくとも1つのエッジ402に沿って配列されている。観察平面画定プレート404は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくは、検出子集成体400は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ402に沿って設けられているが、エッジ402のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体400が設けられてもよい。或いは、プレート404の1つのエッジ402だけに沿って、単一の検出子集成体400が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子集成体400は、検出子素子410の線状配列408が載置された支持基板406を含む。図4-7の実施態様とは異なり、図8A-8Dの実施態様の場合、カバー層は取り除かれており、その機能性は、観察平面画定プレート404のエッジ402に好適な条件付けを施すことにより提供される。この機能性は、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供してよく、そして光パワーを有してよい。

支持基板406は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板406は或いは、プレート404のエッジ402上に載置することもできる。支持基板406は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板は検出子素子410のための土台及び検出子素子410との電気的接続部を提供してもよい。支持基板406上には、検出子素子410の出力を処理するためのプロセッサ414が載置されていてもよい。

検出子集成体400が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、支持基板406は好ましくは50-200ミクロン厚であり、検出子素子410の線状配列408は好ましくは100-400ミクロン厚である。

図8A-8Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 418として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体416を含んでよい。照明サブ集成体416は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体416の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 418によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図8Aの実施態様の場合、検出子素子410の線状配列408への妨害のない光透過のために、エッジ402が均一に研磨されている。

図8Bをここで参照すると、この図からは、種々の対応する検出子素子410のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ433が形成された視野画定マスク420を画定するように、エッジ402が条件付けされていることが判る。各検出子素子410には、図示の単一のアパーチャ433、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子410の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ433のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子410に対するアパーチャの場所、及び検出子素子410からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子410のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子410のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図8Cを参照すると、この図は、マスク420内のアパーチャ433の代わりに、マスク442内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ440が設けられている点で、図8Bとは異なる。

各検出子素子410には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ440、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子410の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ440のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子410に対するアパーチャの場所、及び検出子素子410からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子410のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子410のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図8Dを参照すると、この図は、図8B及び8Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ453が設けられている点で、図8B及び8Cとは異なる。レンズ453は、エッジ402に一体的に形成されてよく、或いは、プレート404内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ453は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子410のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子410の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ453のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子410に対するレンズの場所、検出子素子410からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子410のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子410のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図9A、9B、9C、及び9Dをここで参照する。

図9A-9Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体500が、検出子集成体500上に直接的に衝突する光を感知するために、観察平面画定プレート504の少なくとも1つのエッジ502の周りに配列されている。観察平面画定プレート504は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくはIR帯域内の光を含む光が、光ビーム・エミッタ、例えば図1Bの実施態様における光ビーム・エミッタ128、又は図1Aの実施態様におけるような光反射物体によって放射される。好ましくは、検出子集成体500は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ502に沿って設けられているが、エッジ502のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体500が設けられてもよい。或いは、プレート504の1つのエッジ502だけに沿って、単一の検出子集成体500が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子集成体500は、検出子素子510の線状配列508が載置された支持基板506を含む。図8A-8Dの実施態様とは異なり、カバー層512が設けられており、また図4-7の実施態様とは異なり、検出子集成体500及び検出子素子510は、概ね図1Bに示し、これに関して上述した意味で、ほぼ前方を向いている。カバー層512は、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供してよく、そして光パワーを有してよい。

支持基板506は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板506は或いは、プレート504のエッジ502上に載置することもできる。支持基板506は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板は検出子素子510のための土台及び検出子素子510との電気的接続部を提供してもよい。支持基板506上には、検出子素子510の出力を処理するためのプロセッサ514が載置されていてもよい。

検出子集成体500が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、支持基板506は好ましくは50-200ミクロン厚であり、検出子素子510の線状配列508は好ましくは100-400ミクロン厚であり、そしてカバー層512は好ましくは100-500ミクロン厚である。

図9A-9Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 518として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体516を含んでよい。照明サブ集成体516は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体516の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 518によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図9Aの実施態様の場合、カバー層512は、ガラス、又は任意のその他の好適な光透明材料から形成される。

図9Bをここで参照すると、この図からは、カバー層512が、種々の対応する検出子素子510のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ533が形成された視野画定マスク520を含むことが判る。各検出子素子510には、図示の単一のアパーチャ533、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子510の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ533のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子510に対するアパーチャの場所、及び検出子素子510からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子510のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子510のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図9Cを参照すると、この図は、マスク520内のアパーチャ533の代わりに、マスク542内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ540が設けられている点で、図9Bとは異なる。

各検出子素子410には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ540、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子510の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ540のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子510に対するアパーチャの場所、及び検出子素子510からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子510のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子510のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図9Dを参照すると、この図は、図9B及び9Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ553が設けられている点で、図9B及び9Cとは異なる。レンズ553は、カバー層512と一体的に形成されてよく、或いは、カバー層512内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ553は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子510のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子510の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ553のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子510に対するレンズの場所、検出子素子510からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子510のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子510のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図10A、10B、10C、及び10Dをここで参照する。

図10A-10Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体600が、プレート604を通って伝搬した後で検出子集成体600上に衝突する光を感知するために、観察平面画定プレート604の少なくとも1つのエッジ602の背後に配列されている。観察平面画定プレート604は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくはIR帯域内の光を含む光が、光ビーム・エミッタ、例えば図1Bの実施態様における光ビーム・エミッタ128、又は図1Aの実施態様におけるような光反射物体によって放射される。好ましくは、検出子集成体600は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ602の背後に設けられているが、エッジ602のうちの全て又はほとんどの背後に検出子集成体600が設けられてもよい。或いは、1つのエッジ602の背後だけに、単一の検出子集成体600が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子集成体600は、検出子素子610の線状配列608が載置された支持基板606を含む。図9A-9Dの実施態様と同様に、カバー層612が設けられており、また図4-7の実施態様とは異なり、検出子集成体600及び検出子素子610は、概ね図1Bに示し、これに関して上述した意味で、ほぼ前方を向いている。カバー層612は、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供してよく、そして光パワーを有してよい。

支持基板606は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板606は或いは、線状配列608の正面に位置するエッジ602において、プレート604の後ろ向きの表面613上に載置することもできる。支持基板606は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板は検出子素子610のための土台及び検出子素子610との電気的接続部を提供してもよい。支持基板606上には、検出子素子610の出力を処理するためのプロセッサ614が載置されていてもよい。

検出子集成体600が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、支持基板606は好ましくは50-200ミクロン厚であり、検出子素子610の線状配列608は好ましくは100-400ミクロン厚であり、そしてカバー層612は好ましくは100-500ミクロン厚である。

図10A-10Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 618として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体616を含んでよい。照明サブ集成体616は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体616の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 618によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図10Aの実施態様の場合、カバー層612は、ガラス、又は任意のその他の好適な光透明材料から形成される。

図10Bをここで参照すると、この図からは、カバー層612が、種々の対応する検出子素子610のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ633が形成された視野画定マスク620を含むことが判る。各検出子素子610には、図示の単一のアパーチャ633、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子610の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ633のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子610に対するアパーチャの場所、及び検出子素子610からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子610のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子610のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図10Cを参照すると、この図は、マスク620内のアパーチャ633の代わりに、マスク642内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ640が設けられている点で、図10Bとは異なる。

各検出子素子610には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ640、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子610の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ640のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子610に対するアパーチャの場所、及び検出子素子610からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子610のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子610のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図10Dを参照すると、この図は、図10B及び10Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ653が設けられている点で、図10B及び10Cとは異なる。レンズ653は、カバー層612と一体的に形成されてよく、或いは、カバー層612内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ653は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子610のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子610の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ653のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子610に対するレンズの場所、検出子素子610からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子610のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子610のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子素子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図11A、11B、11C、及び11Dをここで参照する。

図11A-11Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体700が、プレート704上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ702に達する光を感知するために、観察平面画定プレート704の少なくとも1つのエッジ702の背後に配列されている。観察平面画定プレート704は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくは、検出子集成体700は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ702の背後に設けられているが、エッジ702のうちの全て又はほとんどの背後に検出子集成体700が設けられてもよい。或いは、プレート704の背後で1つのエッジ602だけに、単一の検出子集成体700が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子集成体700は、検出子素子710の線状配列708が載置された支持基板706を含む。図4-7の実施態様と同様に、図11A-11Bの実施態様の場合、検出子集成体700及び検出子素子710は、概ね図1Bに示し、これに関して上述した意味で、ほぼ前方を向いている。図10A-10Dの実施態様とは異なり、カバー層は取り除かれており、その機能性は、線状配列708の正面に位置するエッジ702においてプレート704の後ろ向きの表面711に好適な条件付けを施すことにより提供される。この機能性は、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供してよく、そして光パワーを有してよい。

支持基板706は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板706は或いは、エッジ702においてプレート704の後ろ向きの表面711上に載置することもできる。支持基板706は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板は検出子素子710のための土台及び検出子素子710との電気的接続部を提供してもよい。支持基板706上には、検出子素子710の出力を処理するためのプロセッサ714が載置されていてもよい。

検出子集成体700が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、支持基板706は好ましくは50-200ミクロン厚であり、検出子素子710の線状配列708は好ましくは100-400ミクロン厚である。

図11A-11Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 718として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体716を含んでよい。照明サブ集成体716は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体716の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 718によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図11Aの実施態様の場合、線状配列708の正面に位置するエッジ702におけるプレート704の後ろ向きの表面711は、検出子素子710の線状配列708への妨害のない光透過のために、均一に研磨されている。

図11Bをここで参照すると、この図からは、線状配列708の正面に位置するエッジ702におけるプレート704の後ろ向きの表面711が、種々の対応する検出子素子710のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ733が形成された視野画定マスク720を画定するように、条件付けされていることが判る。各検出子素子710には、図示の単一のアパーチャ733、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子710の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ733のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子710に対するアパーチャの場所、及び検出子素子710からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子710のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子710のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図11Cを参照すると、この図は、マスク720内のアパーチャ733の代わりに、マスク742内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ740が設けられている点で、図10Bとは異なる。

各検出子素子710には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ740、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子710の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ740のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子710に対するアパーチャの場所、及び検出子素子710からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子710のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子710のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図11Dを参照すると、この図は、図11B及び11Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ753が設けられている点で、図11B及び11Cとは異なる。レンズ753は、エッジ702に一体的に形成されてよく、或いは、プレート704内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ753は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子710のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子710の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ753のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子710に対するレンズの場所、検出子素子710からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子710のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子710のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子素子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図12A、12B、12C、及び12Dをここで参照する。

図12A-12Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体800が、プレート804上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ802に達する光を感知するために、観察平面画定プレート804の少なくとも1つのエッジ802に沿って配列されている。観察平面画定プレート804は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくは、検出子集成体800は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ802に沿って設けられているが、エッジ802のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体800が設けられてもよい。或いは、プレート804の1つのエッジ802だけに沿って、単一の検出子集成体800が設けられていてもよい。

検出子集成体800は、検出子素子810の線状配列808を含む。図8A-8Dの実施態様とは異なり、検出子集成体800は、検出子素子の線状配列が載置された支持基板を含まない。図12A-12Dの実施態様の場合、図8A-8Dの支持基板の代わりに、周辺ハウジング812の一部が設けられている。図4-7の実施態様と同様に、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供し、そして光パワーを有してよいカバー層814が設けられている。

周辺ハウジング812は、例えばセラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属を含む任意の好適な材料から形成されてよい。周辺ハウジング812は検出子素子810のための土台及び検出子素子810との電気的接続部を提供してもよい。周辺ハウジング812上には、検出子素子810の出力を処理するためのプロセッサ816が載置されていてもよい。

検出子集成体800が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、検出子素子810の線状配列808は、好ましくは100-400ミクロン厚である。

図12A-12Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 818として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体817を含んでよい。照明サブ集成体817は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体817の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 818によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図12Aの実施態様の場合、カバー層814は、検出子素子810の線状配列808へのほとんど妨害のない光透過を可能にする。

図12Bをここで参照すると、この図からは、カバー層814が、種々の対応する検出子素子810のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ833が形成された視野画定マスク820を画定していることが判る。各検出子素子810には、図示の単一のアパーチャ833、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子810の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ833のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子810に対するアパーチャの場所、及び検出子素子810からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子810のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子810のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図12Cを参照すると、この図は、マスク820内のアパーチャ833の代わりに、マスク842内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ840が設けられている点で、図12Bとは異なる。

各検出子素子810には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ840、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子810の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ840のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子810に対するアパーチャの場所、及び検出子素子810からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子810のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子810のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図12Dを参照すると、この図は、図12B及び12Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ853が設けられている点で、図12B及び12Cとは異なる。レンズ853は、エッジ802に一体的に形成されてよく、或いは、プレート804内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ853は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子810のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子810の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ853のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子810に対するレンズの場所、検出子素子810からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子810のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子810のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子素子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図13A、13B、13C、及び13Dをここで参照する。

図13A-13Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体860が、プレート864上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ862に達する光を感知するために、観察平面画定プレート864の少なくとも1つのエッジ862に沿って配列されている。観察平面画定プレート864は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくは、検出子集成体860は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ862に沿って設けられているが、エッジ862のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体860が設けられてもよい。或いは、プレート864の1つのエッジ862だけに沿って、単一の検出子集成体860が設けられていてもよい。

検出子集成体860は、検出子素子870の線状配列868を含む。図12A-12Dの実施態様とは異なり、図13A-13Dの場合、カバー層は取り除かれ、そしてその機能性は、観察平面画定プレート864のエッジ862に好適な条件付けを施すことにより提供される。この機能性は、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供してよく、そして光パワーを有してよい。

図13A-13Dの実施態様におけるように、検出子集成体860は、検出子素子の線状配列が載置された支持基板を含まない。図13A-13Dの実施態様の場合、図8A-8Dの支持基板の代わりに、周辺ハウジング872の一部が設けられている。

周辺ハウジング872は、例えばセラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属を含む任意の好適な材料から形成されてよい。周辺ハウジング872は検出子素子870のための土台及び検出子素子870との電気的接続部を提供してもよい。周辺ハウジング872上には、検出子素子870の出力を処理するためのプロセッサ876が載置されていてもよい。

検出子集成体860が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、検出子素子870の線状配列868は、好ましくは100-400ミクロン厚である。

図13A-13Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 878として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体877を含んでよい。照明サブ集成体877は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体877の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 878によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図13Aの実施態様の場合、エッジ862は、検出子素子870の線状配列868への妨害のない光透過のために、均一に研磨されている。

図13Bをここで参照すると、この図からは、種々の対応する検出子素子870のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ883が形成された視野画定マスク880を画定するように、エッジ862が条件付けされていることが判る。各検出子素子870には、図示の単一のアパーチャ883、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子870の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ883のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子870に対するアパーチャの場所、及び検出子素子870からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子870のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子870のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図13Cを参照すると、この図は、マスク880内のアパーチャ883の代わりに、マスク892内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ890が設けられている点で、図13Bとは異なる。

各検出子素子870には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ890、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子870の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ890のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子870に対するアパーチャの場所、及び検出子素子870からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子870のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子870のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図13Dを参照すると、この図は、図13B及び13Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ893が設けられている点で、図13B及び13Cとは異なる。レンズ893は、エッジ862に一体的に形成されてよく、或いは、プレート864内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ893は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子870のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子870の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ893のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子870に対するレンズの場所、検出子素子870からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子870のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子870のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子素子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図14A、14B、14C、及び14Dをここで参照する。

図14A-14Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体900が、検出子集成体900上に直接的に衝突する光を感知するために、観察平面画定プレート904の少なくとも1つのエッジ902の周りに配列されている。観察平面画定プレート904は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくはIR帯域内の光を含む光が、光ビーム・エミッタ、例えば図1Bの実施態様における光ビーム・エミッタ128、又は図1Aの実施態様におけるような光反射物体によって放射される。好ましくは、検出子集成体900は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ902に沿って設けられているが、エッジ902のうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体900が設けられてもよい。或いは、プレート904の1つのエッジ902だけに沿って、単一の検出子集成体900が設けられていてもよい。

検出子集成体900は、検出子素子910の線状配列908を含む。図9A-9Dの実施態様とは異なり、検出子集成体900は、検出子素子の線状配列が載置された支持基板を含まない。図14A-14Dの実施態様の場合、図9A-9Dの支持基板の代わりに、周辺ハウジング912の一部が設けられている。図9A-9Dの実施態様と同様に、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供し、そして光パワーを有してよいカバー層914が設けられている。

周辺ハウジング912は、例えばセラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属を含む任意の好適な材料から形成されてよい。周辺ハウジング912は検出子素子910のための土台及び検出子素子910との電気的接続部を提供してもよい。周辺ハウジング912上には、検出子素子910の出力を処理するためのプロセッサ916が載置されていてもよい。

検出子集成体900が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、検出子素子910の線状配列908は、好ましくは100-400ミクロン厚であり、そしてカバー層914は好ましくは100-500ミクロン厚である。

図14A-14Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 918として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体917を含んでよい。照明サブ集成体917は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体917の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 918によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図14Aの実施態様の場合、カバー層914は、ガラス、又は任意のその他の好適な光透明材料から形成される。

図14Bをここで参照すると、この図からは、カバー層914が、種々の対応する検出子素子910のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ933が形成された視野画定マスク920を含むことが判る。各検出子素子910には、図示の単一のアパーチャ933、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子910の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ933のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子910に対するアパーチャの場所、及び検出子素子910からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子910のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子910のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図14Cを参照すると、この図は、マスク920内のアパーチャ933の代わりに、マスク942内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ940が設けられている点で、図14Bとは異なる。

各検出子素子910には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ940、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子910の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ940のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子910に対するアパーチャの場所、及び検出子素子910からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子910のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子910のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図14Dを参照すると、この図は、図14B及び14Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ953が設けられている点で、図14B及び14Cとは異なる。レンズ953は、カバー層914と一体的に形成されてよく、或いは、カバー層914内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ953は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子910のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子910の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ953のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子910に対するレンズの場所、検出子素子910からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子910のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子910のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子素子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図15A、15B、15C、及び15Dをここで参照する。

図15A-15Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体960が、プレート964を通って伝搬した後で検出子集成体960上に衝突する光を感知するために、観察平面画定プレート964の少なくとも1つのエッジ962の背後に配列されている。観察平面画定プレート964は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくはIR帯域内の光を含む光が、光ビーム・エミッタ、例えば図1Bの実施態様における光ビーム・エミッタ128、又は図1Aの実施態様におけるような光反射物体によって放射される。好ましくは、検出子集成体960は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ962の背後に設けられているが、エッジ962のうちの全て又はほとんどの背後に検出子集成体960が設けられてもよい。或いは、エッジ962のうちの1つの背後だけに、単一の検出子集成体960が設けられていてもよい。

検出子集成体960は、検出子素子970の線状配列968を含む。図10A-10Dの実施態様とは異なり、検出子集成体960は、検出子素子の線状配列が載置された支持基板を含まない。図15A-15Dの実施態様の場合、図10A-10Dの支持基板の代わりに、周辺ハウジング972の一部が設けられている。図10A-10Dの実施態様と同様に、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供し、そして光パワーを有してよいカバー層974が設けられている。

周辺ハウジング972は、例えばセラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属を含む任意の好適な材料から形成されてよい。周辺ハウジング972は検出子素子970のための土台及び検出子素子970との電気的接続部を提供してもよい。周辺ハウジング972上には、検出子素子970の出力を処理するためのプロセッサ976が載置されていてもよい。

検出子集成体960が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、検出子素子970の線状配列968は、好ましくは100-400ミクロン厚であり、カバー層974は、好ましくは100-500ミクロン厚である。

図15A-15Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 978として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体977を含んでよい。照明サブ集成体977は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体977の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 978によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図15Aの実施態様の場合、カバー層974は、ガラス、又は任意のその他の好適な光透明材料から形成される。

図15Bをここで参照すると、この図からは、カバー層974が、種々の対応する検出子素子970のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ983が形成された視野画定マスク980を含むことが判る。各検出子素子970には、図示の単一のアパーチャ983、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子970の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ983のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子970に対するアパーチャの場所、及び検出子素子970からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子970のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子970のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図15Cを参照すると、この図は、マスク980内のアパーチャ983の代わりに、マスク992内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ990が設けられている点で、図15Bとは異なる。

各検出子素子970には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ990、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子970の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ990のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子970に対するアパーチャの場所、及び検出子素子970からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子970のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子970のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図15Dを参照すると、この図は、図15B及び15Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ933が設けられている点で、図15B及び15Cとは異なる。レンズ993は、カバー層974と一体的に形成されてよく、或いは、カバー層974内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ993は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子970のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子970の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ993のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子970に対するレンズの場所、検出子素子970からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子970のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子970のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子素子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図16A、16B、16C、及び16Dをここで参照する。

図16A-16Dの構造において、少なくとも1つの検出子集成体1000が、プレート1004上に衝突し、そしてプレート内部を伝搬してそのエッジ1002に達する光を感知するために、観察平面画定プレート1004の少なくとも1つのエッジ1002の背後に配列されている。観察平面画定プレート1004は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。好ましくは、検出子集成体1000は、互いに垂直な少なくとも2つのエッジ1002の背後に設けられているが、エッジ1002のうちの全て又はほとんどの背後に検出子集成体1000が設けられてもよい。或いは、プレート1004の背後で1つのエッジだけに、単一の検出子集成体1000が設けられていてもよい。

検出子集成体1000は、検出子素子1010の線状配列1008を含む。図15A-15Dの実施態様とは異なり、図16A-16Dの場合、カバー層は取り除かれ、そしてその機能性は、観察平面画定プレート1004のエッジ1002に好適な条件付けを施すことにより提供される。この機能性は、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供してよく、そして光パワーを有してよい。

図15A-15Dの実施態様におけるように、検出子集成体1000は、検出子素子の線状配列が載置された支持基板を含まない。図16A-16Dの実施態様の場合、図11A-11Dの支持基板の代わりに、周辺ハウジング1012の一部が設けられている。

周辺ハウジング1012は、例えばセラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属を含む任意の好適な材料から形成されてよい。周辺ハウジング1012は検出子素子1010のための土台及び検出子素子1010との電気的接続部を提供してもよい。周辺ハウジング1012上には、検出子素子1010の出力を処理するためのプロセッサ1016が載置されていてもよい。

検出子集成体1000が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、検出子素子1010の線状配列1008は、好ましくは100-400ミクロン厚である。

図16A-16Dに示す入力装置は、好ましくは例えば図19に示すように入力装置の外部にある光源を含んでもよい。好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光源は、典型的には、ここでは単一のIR発光LED 1019として示された1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体を含んでよい。照明サブ集成体は好ましくは、統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する。照明サブ集成体の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて下で説明する。任意には、LED 1019によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

図16Aの実施態様の場合、線状配列1008の正面に位置するエッジ1002におけるプレート1004の後ろ向きの表面1008は、検出子素子1010の線状配列1008への妨害のない光透過のために、均一に研磨されている。

図16Bをここで参照すると、この図からは、線状配列1008の正面に位置するエッジ1002におけるプレート1004の後ろ向きの表面1018が、種々の対応する検出子素子1010のための所望の視野を提供するサイズ及び配列を成してアパーチャ1033が形成された視野画定マスク1020を画定するように、条件付けされていることが判る。各検出子素子1010には、図示の単一のアパーチャ1033、又は複数のより小さなアパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子1010の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ1033のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子1010に対するアパーチャの場所、及び検出子素子1010からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子1010のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子1010のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図16Cを参照すると、この図は、マスク1020内のアパーチャ1033の代わりに、マスク1042内のコリメート光用トンネル画定アパーチャ1040が設けられている点で、図16Bとは異なる。

各検出子素子1010には、図示の単一のトンネル画定アパーチャ1040、又は複数のより小さなトンネル画定アパーチャが組み合わされていてよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子1010の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、アパーチャ1040のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子1010に対するアパーチャの場所、及び検出子素子1010からアパーチャまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子1010のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子1010のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

ここで図16Dを参照すると、この図は、図16B及び16Cにおけるアパーチャの代わりに、レンズ1053が設けられている点で、図16B及び16Cとは異なる。レンズ1053は、エッジ1002に一体的に形成されてよく、或いは、プレート1004内の好適にサイズ設定され位置決めされたアパーチャ内部に嵌め込まれた不連続素子であってもよい。レンズ1053は、トンネル画定アパーチャと組み合わせることができ、或いは、検出子素子1010のうちの1つ又は2つ以上の素子と整列させられたマイクロレンズ・アレイを含んでもよい。

これに関連して、視野制限機能性が望ましい場合がある。なぜならば視野制限機能性は隣接する検出子素子1010の視野間のオーバラップを制限することによって解像度を向上させるからである。視野制限の程度は、レンズ1053のサイズ、ピッチ、及び配列、並びに検出子素子1010に対するレンズの場所、検出子素子1010からレンズまでの距離によって制御することができる。好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子1010のうちの少なくとも1つの素子の視野を、15度以下の立体角に制限する。別の好ましい実施態様によれば、視野制限機能性は、検出子素子1010のうちの少なくとも1つの素子の視野を、7度以下の立体角に制限する。

本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する検出子集成体の3つの別の実施態様を単純化して示す図である図17A、17B、及び17Cをここで参照する。

図17A-17Cの構造において、少なくとも1つの検出子集成体が、観察平面画定プレート(図示せず)の少なくとも1つのエッジ(図示せず)の周りに配列されている。図17A-17Cの検出子集成体は、上で説明し図1A-16Dに示した本発明の実施態様のうちのいずれかにおいて採用することができる。好ましくは、検出子集成体は、プレートの互いに垂直な少なくとも2つのエッジに沿って設けられているが、エッジのうちの全て又はほとんどに沿って検出子集成体が設けられてもよい。或いは、プレートの1つのエッジだけに沿って、単一の検出子集成体が設けられていてもよい。

本発明の好ましい実施態様によれば、検出子集成体は、検出子素子の線状配列が載置された支持基板を含む。好ましくは、検出子素子の配列上には、カバー層が設けられており、カバー層は、物理的保護、光強度制限、及び視野制限を含む複数の機能を提供してよく、そして光パワーを有してよい。

支持基板は、ディスプレイ・ハウジング(図示せず)上に載置されてよく、又はディスプレイ・ハウジングと一体的に形成されてもよい。支持基板は或いは、プレートのエッジ上に載置することもできる。支持基板は、セラミック材料、プリント基板のために一般に使用されるFR-4のような材料、ガラス、プラスチック、又はアルミニウムのような金属から形成されてよい。支持基板は検出子素子のための土台及び検出子素子との電気的接続部を提供してもよい。支持基板上には、検出子素子の出力を処理するためのプロセッサが載置されていてもよい。

検出子集成体が極めて薄く、好ましくは全体で1 mm未満であることが、本発明のこの実施態様の具体的な構成要件である。従って、支持基板は好ましくは50-200ミクロン厚であり、検出子素子の線状配列は好ましくは100-400ミクロン厚であり、カバー層は好ましくは100-500ミクロン厚である。

図17Aの実施態様の場合、ここでは符号1100によって示される検出子集成体は、一体的に形成された多素子検出子アレイ1102を含む。検出子アレイ1102は好ましくは、支持基板1104上に載置され、そしてカバー層1106で覆われている。

図17Bの実施態様の場合、ここでは符号1110によって示される検出子集成体は、複数の不連続単一素子検出子素子1112、例えば米国カリフォルニア州Camarillo在のAdvanced Photonix Incorporatedから、カタログ記号PDB-C601-1で商業的に入手可能な、はんだ付け可能なシリコン・フォト・ダイオードを含む。不連続検出子素子1112は好ましくは、支持基板1114上に載置され、そしてカバー層1116で覆われている。

図17Cの実施態様の場合、ここでは符号1120によって示される検出子集成体は、複数の不連続多素子検出子素子1122を含む。不連続多素子検出子素子1122は、全てが同じサイズであることを必要とはせず、そして好ましくは全て支持基板1124上に載置され、そしてカバー層1126で覆われている。

本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する照明サブ集成体の4つの別の実施態様を単純化して示す図である図18A、18B、18C、18D、18E、及び18Fをここで参照する。この代わりに又はこれに加えて、スタイラス(図示せず)又は任意のその他の好適な反射物体の位置を検出するために、接触応答式入力機能性が好ましく作用してもよい。

図18A-18Fは、アプリケーションの選択及び操作、例えばE-メール通信及びインターネット・サーフィンにとって有用な、接触応答式入力機能性を有する統合型ディスプレイ・入力装置を示す。入力機能性は、譲受人の米国特許仮出願第60/715,546号；第60/734,027号；第60/789,188号；及び第60/682,604の各明細書、米国特許出願公開第2005/0156914号明細書、及び国際公開第2005/094176号パンフレットのうちのいずれか1つ又は2つ以上の特徴を組み入れることができる。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。

図18A-18Fは、図1A-1Dを参照しながら上述したタイプの物体検出機能性を示す。図示のように、本発明の好ましい実施態様に従って作用する接触応答式入力機能性によって、ユーザーの指の位置が検出される。

具体的に図18Aを見ると、光検出子素子1204のアレイ1202が、観察平面画定プレート1208の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ表面1206に配列されていることが判る。或いは、エッジ1206のうちの全て又はほとんどに沿って検出子アレイ1202が設けられてもよい。更なる別の実施態様として、プレート1208の1つのエッジ1206だけに沿って、単一の検出子アレイ1202が設けられていてもよい。観察平面画定プレート1208は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。

「エッジに」という語句は、図10A-10D、11A-11D、15A-15D、及び16A-16Dに示された実施態様におけるようなエッジの背後に位置する構造、図9A-9D及び14A-14Dに示された実施態様におけるようなエッジの周りに位置する構造、及び図4-7、8A-8D、12A-12D及び13A-13Dに示された実施態様におけるようなエッジに沿って位置する構造を含むものとして広く解釈されるべきであることは明らかである。

好適な検出子素子は、例えば米国カリフォルニア州Camarillo在のAdvanced Photonix Incorporatedから、カタログ記号PDB-C601-1で商業的に入手可能な、はんだ付け可能なシリコン・フォト・ダイオードを含む。

図18Aに示された統合型ディスプレイ・入力装置は好ましくは、典型的には1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体1212を含む。照明サブ集成体1212は好ましくは、典型的には検出子素子1204によって検出されるベースライン照明レベルを提供する。

図18Aに示された本発明の好ましい実施態様によれば、検出子素子1214が配列された互いに垂直なエッジ1206の交差部に、又は交差部にほぼ隣接して、単一IR発光LED 1216が設けられている。LED 1216は、これから放射された光が、プレート1208の表面をほぼ横切って投影されるように配列されている。好適なIR発光LEDは、例えば独国Berlin在、OSA Opto Light GmbHからカタログ記号OIS-210-X-Tで商業的に入手可能なIR発光SMD-LEDである。LED 1216の特定の形状及びサイズの選択が、検出子アレイ1202に対するLED 1216の特定の配置、及びLED 1216から放射された光ビームと、プレート1208、検出子素子1204、及び統合型ディスプレイ・入力装置のその他の層を含む統合型ディスプレイ・入力装置の種々の構成部分との間の相互作用によって影響され得ることは明らかである。任意には、LED 1216によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

プレート1208に接触するか又はプレート1208に近接して置かれたユーザーの指、スタイラス(図示せず)、又は任意の他の好適な反射物体から、照明サブ集成体1212によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が反射させられる。反射光はプレート1208内部を伝搬し、そして検出子素子1204のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。この代わりに又はこれに加えて、反射光は、プレート1208の表面の上方を伝搬し、そして、エッジ表面1206の僅かに上方に延びることができる検出子素子1204のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。さらに、この代わりに又はこれに加えて、反射光はプレート1208を通って伝搬又は透過して、検出子素子1204のうちの1つ又は2つ以上に直接的に達し、そしてこれにより検出されてもよい。

ユーザーの指がプレート1208に接触するか又はプレート1208に近接して置かれると、指から反射させられた光は、検出子素子1204によって検出される光のベースライン・レベルに加えて、上述のように検出子素子1204のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子分析処理回路(図示せず)が好ましくは、検出子アレイ1202上の検出子素子1204の出力を受信し、これらの出力をデジタル処理し、そして、検出子素子1204のそれぞれによって検出された光の絶対量、又は検出子素子1204のそれぞれによって検出された光の量の変化が、所定の閾値を超えるかどうかを見極める。

検出子分析処理回路によって測定される、所与の検出子アレイ1202上の個々の検出子素子1204によって検出された光の量は、アレイ検出出力を提供するためにさらに処理される。アレイ検出出力は、所与の検出子アレイ1202に対するユーザーの指の衝突点の場所に相当する情報を含む。典型的には、測定された光の量、又は測定された光の量の変化が所定の閾値を超える、少なくとも1つの検出子素子1204の場所は、所与の検出子アレイ1202に対して平行な軸に沿ったユーザーの指の場所に相当する。

図18Aに示された形態の場合、2次元位置決定回路(図示せず)が好ましくは、典型的にはプレート1208の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ1206に沿って配列された、少なくとも2つの検出子アレイのアレイ検出出力を組み合わせることによって、プレート1208の上又は上方のユーザーの指の衝突点の2次元位置を計算する。

観察平面画定プレート1228の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ表面1226に配列された検出子素子1224のアレイ1222を示す図18Bをここで参照する。或いは、エッジ1226のうちの全て又はほとんどに沿って検出子アレイ1222が設けられてもよい。更なる別の実施態様として、プレート1228の1つのエッジ1226だけに沿って、単一の検出子アレイ1222が設けられていてもよい。観察平面画定プレート1228は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。

「エッジに」という語句は、図10A-10D、11A-11D、15A-15D、及び16A-16Dに示された実施態様におけるようなエッジの背後に位置する構造、図9A-9D及び14A-14Dに示された実施態様におけるようなエッジの周りに位置する構造、及び図4-7、8A-8D、12A-12D及び13A-13Dに示された実施態様におけるようなエッジに沿って位置する構造を含むものとして広く解釈されるべきであることは明らかである。

好適な検出子素子は、例えば米国カリフォルニア州Camarillo在のAdvanced Photonix Incorporatedから、カタログ記号PDB-C601-1で商業的に入手可能な、はんだ付け可能なシリコン・フォト・ダイオードを含む。

図18Bに示された統合型ディスプレイ・入力装置は好ましくは、典型的には1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体1232を含む。照明サブ集成体1232は好ましくは、典型的には検出子素子1224によって検出されるベースライン照明レベルを提供する。

図18Bに示された本発明の好ましい実施態様によれば、検出子素子1224が配列されていない互いに垂直なエッジ1226の交差部に、又は交差部にほぼ隣接して、単一IR発光LED 1236が設けられている。LED 1236は、これから放射された光が、プレート1228の表面をほぼ横切って投影されるように配列されている。好適なIR発光LEDは、例えば独国Berlin在、OSA Opto Light GmbHからカタログ記号OIS-210-X-Tで商業的に入手可能なIR発光SMD-LEDである。LED 1236の特定の形状及びサイズの選択が、検出子アレイ1222に対するLED 1236の特定の配置、及びLED 1236から放射された光ビームと、プレート1228、検出子素子1224、及び統合型ディスプレイ・入力装置のその他の層を含む統合型ディスプレイ・入力装置の種々の構成部分との間の相互作用によって影響され得ることは明らかである。任意には、LED 1236によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

照明サブ集成体1232によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、プレート1228の表面をほぼ横切って伝搬され、そして検出子素子1224のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。この代わりに又はこれに加えて、光は、プレート1228の表面の上方を伝搬し、そして、任意にはエッジ表面1226の僅かに上方に延びることができる検出子素子1224のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。さらに、この代わりに又はこれに加えて、光はプレート1228を通って伝搬又は透過して、検出子素子1224のうちの1つ又は2つ以上に直接的に達し、そしてこれにより検出されてもよい。

光は、プレート1228に接触するか又はプレート1228に近接して置かれたユーザーの指、スタイラス(図示せず)、又は任意の他の好適な物体によって偏向される。ユーザーの指がプレート1228に接触するか又はプレート1228に近接して置かれると、検出子素子1224のうちの1つ又は2つ以上によって検出された光の量は、典型的には検出子素子1224によって検出された光のベースライン・レベルに対して低減される。検出子分析処理回路(図示せず)が好ましくは、検出子アレイ1222上の検出子素子1224の出力を受信し、これらの出力をデジタル処理し、そして、検出子素子1224のそれぞれによって検出された光の絶対量が、所定の閾値を下回るか、又は、検出子素子1224のそれぞれによって検出された光の量の変化が、所定の閾値を超えるかどうかを見極める。

検出子分析処理回路によって測定される、所与の検出子アレイ1222上の個々の検出子素子1224によって検出された光の量は、アレイ検出出力を提供するためにさらに処理される。アレイ検出出力は、所与の検出子アレイ1222に対するユーザーの指の衝突点の場所に相当する情報を含む。典型的には、測定された光の量が所定の閾値を下回るか、又は測定された光の量の変化が所定の閾値を超える、少なくとも1つの検出子素子1224の場所は、所与の検出子アレイ1222に対して平行な軸に沿ったユーザーの指の場所に相当する。

図18Bに示された形態の場合、2次元位置決定回路(図示せず)が好ましくは、典型的にはプレート1228の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ1226に沿って配列された、少なくとも2つの検出子アレイのアレイ検出出力を組み合わせることによって、プレート1228の上又は上方のユーザーの指の衝突点の2次元位置を計算する。

観察平面1246に対して平行な平面内に配列された検出子素子1244のアレイ1242を示す図18Cをここで参照する。図18Cから判るように、ディスプレイ・入力装置構造の一例において、観察平面画定プレート1250の下側のIR透過型ディスプレイ・パネル1248、例えばLCD又はOLED素子を含むパネルの背後に、検出子アレイ1242が配列されている。本発明の好ましい実施態様によれば、アレイ1242は、一体的に形成された平面上に配置された複数の不連続検出子素子1244から形成されている。或いは、アレイ1242は、1つ又は2つ以上のCCD又はCMOSアレイから形成されてもよく、又はフォトリソグラフィによって形成されてもよい。

観察平面画定プレート1250は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。LCDを採用する統合型ディスプレイ・入力システムの一例において、リフレクタ1254に被さる1つ又は2つ以上の光拡散層1252が設けられている。1つ又は2つ以上のコリメート層1256が典型的には、リフレクタ1254とIR透過型ディスプレイ・パネル1248との間に挿入されている。

図18Cに示された統合型ディスプレイ・入力装置は好ましくは、典型的には1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体1262を含む。照明サブ集成体1262は好ましくは、典型的には検出子素子1244によって検出されるベースライン照明レベルを提供する。

図18Cに示された本発明の好ましい実施態様によれば、統合型ディスプレイ・入力装置のエッジ1268のうちの1つ又は2つ以上と平行に、複数のIR発光LEDの概ね線状の配列が設けられている。LED 1266は、これから放射された光が、プレート1208の表面をほぼ横切って投影されるように配列されている。好適なIR発光LEDは、例えば独国Berlin在、OSA Opto Light GmbHからカタログ記号OIS-210-X-Tで商業的に入手可能なIR発光SMD-LEDである。LED 1266の特定の形状及びサイズの選択が、検出子アレイ1242に対するLED 1266の特定の配置、及びLED 1266から放射された光ビームと、プレート1250、検出子素子1244、拡散層1252、コリメート層1256、反射層1254、及び統合型ディスプレイ・入力装置のその他の層を含む統合型ディスプレイ・入力装置の種々の構成部分との間の相互作用によって影響され得ることは明らかである。任意には、LED 1266によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

プレート1250に接触するか又はプレート1250に近接して置かれたユーザーの指、スタイラス(図示せず)、又は任意の他の好適な反射物体から、照明サブ集成体1262によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が反射させられる。反射光はプレート1250内部を通って伝搬し、そして検出子素子1244のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。

ユーザーの指がプレート1250に接触するか又はプレート1250に近接して置かれると、指から反射させられた光は、検出子素子1244によって検出される光のベースライン・レベルに加えて、上述のように検出子素子1244のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子分析処理回路(図示せず)が好ましくは、検出子アレイ1242上の検出子素子1244の出力を受信し、これらの出力をデジタル処理し、そして、検出子素子1244のそれぞれによって検出された光の絶対量、又は検出子素子1244のそれぞれによって検出された光の量の変化が、所定の閾値を超えるかどうかを見極める。

検出子分析処理回路によって測定される、個々の検出子素子1244によって検出された光の量は、アレイ検出出力を提供するためにさらに処理される。アレイ検出出力は、アレイ1242に対するユーザーの指の衝突点の場所に相当する情報を含む。典型的には、測定された光の量、又は測定された光の量の変化が所定の閾値を超える、少なくとも1つの検出子素子1244の場所は、アレイ1242に対して平行な平面内のユーザーの指の2次元位置に相当する。

図18Cに示された形態の場合、譲受人の米国特許仮出願第60/715,546号；同第60/734,027号；同第60/789,188号；及び同第60/682,604号の各明細書、米国特許出願公開第2005/0156914号明細書、及び国際公開第2005/094176号パンフレット(これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する)に記載されているように、衝突領域の形状及びサイズを定義するために、少なくとも2つの検出子素子の検出子素子出力を処理することによって、プレート1250の上又は上方のユーザーの指の衝突点の3次元的(X、Y、Z、及び/又は角度方向)位置を計算するように、任意の3次元位置決定回路(図示せず)を設けることができる。

観察平面画定プレート1278の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ表面1276に配列された検出子素子1274のアレイ1272を示す図18Dをここで参照する。或いは、エッジ1276のうちの全て又はほとんどに沿って検出子アレイ1272が設けられてもよい。更なる別の実施態様として、プレート1278の1つのエッジ1276だけに沿って、単一の検出子アレイ1272が設けられていてもよい。観察平面画定プレート1278は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。任意には、検出子アレイ1272のうちの1つ又は2つ以上は、その検出子素子1274が、観察平面画定プレート1278の表面の僅かに上方に延びるように配列されてよい。

「エッジに」という語句は、図10A-10D、11A-11D、15A-15D、及び16A-16Dに示された実施態様におけるようなエッジの背後に位置する構造、図9A-9D及び14A-14Dに示された実施態様におけるようなエッジの周りに位置する構造、及び図4-7、8A-8D、12A-12D及び13A-13Dに示された実施態様におけるようなエッジに沿って位置する構造を含むものとして広く解釈されるべきであることは明らかである。

好適な検出子素子は、例えば米国カリフォルニア州Camarillo在のAdvanced Photonix Incorporatedから、カタログ記号PDB-C601-1で商業的に入手可能な、はんだ付け可能なシリコン・フォト・ダイオードを含む。

図18Dに示された統合型ディスプレイ・入力装置は好ましくは、典型的には1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体1282を含む。照明サブ集成体1282は好ましくは、典型的には検出子素子1274によって検出されるベースライン照明レベルを提供する。

図18Dに示された本発明の好ましい実施態様によれば、1つ又は2つ以上のIR発光LED 1286が、典型的には、IR透過型ディスプレイ・パネル1288、例えばLCD又はOLEDの平面のエッジの下側に設けられてこのエッジと整列させられたディスプレイ・バックライトLEDの線状配列(図示せず)に設けられるか、又は線状配列にほぼ隣接するように、又は線状配列間に散在するように設けられている。IR透過型ディスプレイ・パネル1288は、観察平面画定プレート1278の下側に設けられてこのプレートに対してほぼ平行である。

好適なIR発光LEDは、例えば、米国カリフォルニア州Santa Clara在、Marubeni America Corporationからカタログ記号SMC940で商業的に入手可能なSMDタイプIR GaAs LEDである。LED 1286の特定の形状及びサイズの選択が、検出子アレイ1272に対するLED 1286の特定の配置、及びLED 1286から放射された光ビームと、バックライトLED、プレート1278、検出子素子1274、及び統合型ディスプレイ・入力装置のその他の層を含む統合型ディスプレイ・入力装置の種々の構成部分との間の相互作用によって影響され得ることは明らかである。任意には、LED 1286によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

本発明の1つの好ましい実施態様の場合、検出子素子1274は、可視光放射バックライトLEDから放射された光の可視波長を検出するために作用する。本発明の別の好ましい実施態様の場合、IR及び可視光双方の波長放射を可能にするように、バックライトLEDが選択される。

IR発光LED 1286は、これから放射された光が、典型的にはIR透過型ディスプレイ・パネル1288の下側に位置する1つ又は2つ以上の拡散及び/又はコリメート層1290を概ね通って投影されるように配列される。IR発光LED 1286はこれに加えて又はこの代わりに、これから放射された光が、IR透過型ディスプレイ・パネル1288の平面の下側に位置してこの平面に対してほぼ平行な1つ又は2つ以上の反射層1292によって反射させられるように配列されてもよい。典型的には、バックライト及びIR線が透過型ディスプレイ・パネル1288を通って伝搬するのを助けるために、拡散層1290及び反射層1292の両方が設けられている。

照明サブ集成体1282によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、プレート1278に接触するか又はプレート1278に近接して置かれたユーザーの指、スタイラス(図示せず)、又は任意の他の好適な反射物体から反射させられる。反射光は、プレート1278内部を伝搬され、そして検出子素子1274のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。この代わりに又はこれに加えて、反射光は、プレート1278の表面の上方を伝搬され、そしてエッジ表面1276の僅かに上方に延びることができる検出子素子1274のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。さらに、この代わりに又はこれに加えて、反射光はプレート1278を通って伝搬又は透過して、検出子素子1274のうちの1つ又は2つ以上に直接的に達し、そしてこれにより検出されてもよい。

ユーザーの指がプレート1278に接触するか又はプレート1278に近接して置かれると、指から反射させられた光は、検出子素子1274によって検出される光のベースライン・レベルに加えて、上述のように検出子素子1274のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子分析処理回路(図示せず)が好ましくは、検出子アレイ1272上の検出子素子1274の出力を受信し、これらの出力をデジタル処理し、そして、検出子素子1274のそれぞれによって検出された光の絶対量、又は検出子素子1274のそれぞれによって検出された光の量の変化が、所定の閾値を超えるかどうかを見極める。

検出子分析処理回路によって測定される、所与の検出子アレイ1272上の個々の検出子素子1274によって検出された光の量は、アレイ検出出力を提供するためにさらに処理される。アレイ検出出力は、所与の検出子アレイ1272に対するユーザーの指の衝突点の場所に相当する情報を含む。典型的には、測定された光の量、又は測定された光の量の変化が所定の閾値を超える、少なくとも1つの検出子素子1274の場所は、検出子アレイ1272に対して平行な軸に沿ったユーザーの指の場所に相当する。

図18Dに示された形態の場合、2次元位置決定回路(図示せず)が好ましくは、典型的にはプレート1278の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ1276に沿って配列された、少なくとも2つのアレイのアレイ検出出力を組み合わせることによって、プレート1278の上又は上方のユーザーの指の衝突点の2次元位置を計算する。

観察平面画定プレート1308のエッジ表面1306に配列された光検出子素子1304の単一アレイ1302を示す図18Eをここで参照する。観察平面画定プレート1308は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。

「エッジに」という語句は、図10A-10D、11A-11D、15A-15D、及び16A-16Dに示された実施態様におけるようなエッジの背後に位置する構造、図9A-9D及び14A-14Dに示された実施態様におけるようなエッジの周りに位置する構造、及び図4-7、8A-8D、12A-12D及び13A-13Dに示された実施態様におけるようなエッジに沿って位置する構造を含むものとして広く解釈されるべきであることは明らかである。

好適な検出子素子は、例えば米国カリフォルニア州Camarillo在、Advanced Photonix Incorporatedから、カタログ記号PDB-C601-1で商業的に入手可能な、はんだ付け可能なシリコン・フォト・ダイオードを含む。

図18Eに示された統合型ディスプレイ・入力装置は好ましくは、典型的には1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体1312を含む。照明サブ集成体1312は好ましくは、典型的には検出子素子1304によって検出されるベースライン照明レベルを提供する。

図18Eに示された本発明の好ましい実施態様によれば、複数のIR発光LED 1316の概ね線状の配列が、エッジ1306のうちの1つ又は2つ以上と平行に設けられている。LED 1316は、これから放射された光が、プレート1308の表面をほぼ横切って投影されるように配列されている。照明サブ集成体1312は、検出子アレイ1302に対して垂直なエッジに、検出子アレイ1302に対して平行に配列されてよく、又は、検出子アレイ1302に対して対向するエッジ、さもなければ隣接しないエッジ、又は垂直なエッジに配列されてもよい。

好適なIR発光LEDは、例えば独国Berlin在、OSA Opto Light GmbHからカタログ記号OIS-210-X-Tで商業的に入手可能なIR発光SMD-LEDである。LED 1316の特定の形状及びサイズの選択が、検出子アレイ1302に対する照明サブ集成体1312の特定の配置、及びLED 1316から放射された光ビームと、プレート1308、検出子素子1304、及び統合型ディスプレイ・入力装置のその他の層を含む統合型ディスプレイ・入力装置の種々の構成部分との間の相互作用によって影響され得ることは明らかである。任意には、LED 1316によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

照明サブ集成体1312によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が、プレート1308に接触するか又はプレート1308に近接して置かれたユーザーの指、スタイラス(図示せず)、又は任意の他の好適な反射物体から反射させられる。反射光は、プレート1308内部を伝搬され、そして検出子素子1304のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。この代わりに又はこれに加えて、反射光は、プレート1308の表面の上方を伝搬され、そしてエッジ表面1306の僅かに上方に延びることができる検出子素子1304のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。さらに、この代わりに又はこれに加えて、反射光はプレート1308を通って伝搬又は透過して、検出子素子1304のうちの1つ又は2つ以上に直接的に達し、そしてこれにより検出されてもよい。

ユーザーの指がプレート1308に接触するか又はプレート1308に近接して置かれると、指から反射させられた光は、検出子素子1304によって検出される光のベースライン・レベルに加えて、上述のように検出子素子1304のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子分析処理回路(図示せず)が好ましくは、検出子アレイ1302上の検出子素子1304の出力を受信し、これらの出力をデジタル処理し、そして、検出子素子1304のそれぞれによって検出された光の絶対量、又は検出子素子1304のそれぞれによって検出された光の量の変化が、所定の閾値を超えるかどうかを見極める。

検出子分析処理回路によって測定される、アレイ1302上の個々の検出子素子1304によって検出された光の量は、アレイ検出出力を提供するためにさらに処理される。アレイ検出出力は、検出子アレイ1302に対するユーザーの指の衝突点の場所に相当する情報を含む。典型的には、測定された光の量、又は測定された光の量の変化が所定の閾値を超える、少なくとも1つの検出子素子1304の場所は、アレイ1302に対して平行な軸に沿ったユーザーの指の場所に相当する。

図18Eに示された形態の場合、2次元位置決定回路(図示せず)が好ましくは、下記のようにアレイ検出出力と、これに含まれるアレイに対するユーザーの指の衝突点の場所に相当する情報とをさらに利用することによって、プレート1308の上又は上方のユーザーの指の衝突点の2次元位置を計算する。

測定された光の量、又は測定された光の量の変化が所定の閾値を超える、アレイ1302上の少なくとも1つの検出子素子1304の場所が、アレイ1302に対して平行な軸に沿ったユーザーの指の場所に相当するのに対して、その検出子素子1304の信号出力の強度は、アレイ1302の軸に対してほぼ垂直の軸に沿った、ユーザーの指の衝突点とアレイ1302との間隔が増大するほど減少する。逆に、検出子素子1304の信号出力の強度は、アレイ1302の軸に対してほぼ垂直の軸に沿った、ユーザーの指の衝突点とアレイ1302との間隔が減少するほど増大する。統合型ディスプレイ・入力装置の種々の構成部分のこれらの特徴は、プレート1308の上又は上方におけるユーザーの指の衝突点の2次元位置を計算するために、2次元位置決定回路によって採用される。

接触応答式入力機能性を有する統合型ディスプレイ・入力装置を示す図18Fをここで参照する。図18Fから判るように、複数の光検出子素子1322が、観察平面画定プレート1328の下側のプレート1326内に配置された光エミッタ1324間に散在している。このような構造の例は、米国特許第7,034,866号明細書、並びに、米国特許出願公開第2006/0132463号明細書、同第2006/0007222号明細書、及び同第2004/00012565号明細書に記載されている。これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する。

観察平面画定プレート1328は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。光放射素子間に散在する光検出子素子を採用する統合型ディスプレイ・入力システムの一例において、リフレクタ1332に被さる1つ又は2つ以上の光拡散層1330が設けられている。1つ又は2つ以上のコリメート層1334が、リフレクタ1332と、光検出子及び光放射素子を含む平面1326との間に挿入されている。

図18Fに示された統合型ディスプレイ・入力装置は好ましくは、典型的には1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体1342を含む。照明サブ集成体1342は好ましくは、典型的には検出子素子1322によって検出されるベースライン照明レベルを提供する。

図18Fに示された本発明の好ましい実施態様によれば、プレート1328のエッジ1348のうちの1つ又は2つ以上と概ね平行に、複数のIR発光LED 1346の概ね線状の配列が設けられている。LED 1346は、これから放射された光が、プレート1328の表面をほぼ横切って投影されるように配列されている。好適なIR発光LEDは、例えば独国Berlin在、OSA Opto Light GmbHからカタログ記号OIS-210-X-Tで商業的に入手可能なIR発光SMD-LEDである。LED 1346の特定の形状及びサイズの選択が、プレート1328に対するLED 1346の特定の配置、及びLED 1346から放射された1つ又は2つ以上の光ビームと、プレート1328、検出子素子1322、拡散層1330、コリメート層1334、反射層1332、及び統合型ディスプレイ・入力装置のその他の層を含む統合型ディスプレイ・入力装置の種々の構成部分との間の相互作用によって影響され得ることは明らかである。任意には、LED 1346によって放射される光は、変調回路(図示せず)によって変調することができる。

プレート1328に接触するか又はプレート1328に近接して置かれたユーザーの指、スタイラス(図示せず)、又は任意の他の好適な反射物体から、照明サブ集成体1342によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が反射させられる。反射光はプレート1328を通って伝搬し、そして検出子素子1322のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。

ユーザーの指がプレート1328に接触するか又はプレート1328に近接して置かれると、指から反射させられた光は、検出子素子1322によって検出される光のベースライン・レベルに加えて、検出子素子1322のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子分析処理回路が好ましくは、検出子素子1322の出力を受信し、これらの出力をデジタル処理し、そして、検出子素子1322のそれぞれによって検出された光の絶対量、又は検出子素子1322のそれぞれによって検出された光の量の変化が、所定の閾値を超えるかどうかを見極める。

検出子分析処理回路によって測定される、個々の検出子素子1322によって検出された光の量は、アレイ検出出力を提供するためにさらに処理される。アレイ検出出力は、ユーザーの指の衝突点の場所に相当する情報を含む。典型的には、測定された光の量、又は測定された光の量の変化が所定の閾値を超える、少なくとも1つの検出子素子1322の場所は、プレート1328の上又は上方における、平面1326に対して平行なユーザーの指の2次元位置に相当する。

図18Fに示された形態の場合、譲受人の米国特許仮出願第60/715,546号；同第60/734,027号；同第60/789,188号；及び同第60/682,604号の各明細書、米国特許出願公開第2005/0156914号明細書、及び国際公開第2005/094176号パンフレット(これらの開示内容を参考のため本明細書中に引用する)に記載されているように、衝突領域の形状及びサイズを定義するために、少なくとも2つの検出子素子の検出子素子出力を処理することによって、プレート1328の上又は上方のユーザーの指の衝突点の3次元的(X、Y、Z、及び/又は角度方向)位置を計算するように、任意の3次元位置決定回路(図示せず)を設けることができる。

図18A-18Fの実施態様に示された照明サブ集成体の形態のうちのいずれかを、図1-18Fに示された検出子アレイ形態のうちのいずれかと組み合わせ得ることは明らかである。

統合型ディスプレイ・入力装置の外部の源からの電磁線を利用する、本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置を単純化して示す図である図19を参照する。

図19から判るように、光検出子素子1404のアレイ1402が、観察平面画定プレート1408の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ表面1406に配列されている。或いは、エッジ1406のうちの全て又はほとんどに沿って検出子アレイ1402が設けられてもよい。更なる別の実施態様として、プレート1408の1つのエッジ1406だけに沿って、単一の検出子アレイ1402が設けられていてもよい。観察平面画定プレート1408は、単層又は多層プレートであってよく、そしてこのプレートと組み合わされた1つ又は2つ以上の塗膜層を有していてよい。

「エッジに」という語句は、図10A-10D、11A-11D、15A-15D、及び16A-16Dに示された実施態様におけるようなエッジの背後に位置する構造、図9A-9D及び14A-14Dに示された実施態様におけるようなエッジの周りに位置する構造、及び図4-7、8A-8D、12A-12D及び13A-13Dに示された実施態様におけるようなエッジに沿って位置する構造を含むものとして広く解釈されるべきであることは明らかである。

好適な検出子素子は、例えば米国カリフォルニア州Camarillo在のAdvanced Photonix Incorporatedから、カタログ記号PDB-C601-1で商業的に入手可能な、はんだ付け可能なシリコン・フォト・ダイオードを含む。

統合型ディスプレイ・入力装置の外部の1つ又は2つ以上の照明源によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む、観察プレート1408上に入射した光は、プレート1408内部を伝搬し、そして検出子素子1404のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。この代わりに又はこれに加えて、入射光は、プレート1408の表面の上方を伝搬し、そして、エッジ表面1406の僅かに上方に延びることができる検出子素子1404のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。さらに、この代わりに又はこれに加えて、入射光はプレート1408を通って伝搬又は透過して、検出子素子1404のうちの1つ又は2つ以上に直接的に達し、そしてこれにより検出されてもよい。検出子素子1404による入射光の検出は、ベースライン照明レベルを定義する。

プレート1408に接触するか又はプレート1408に近接して置かれたユーザーの指、スタイラス(図示せず)、又は任意の他の好適な反射物体から、統合型ディスプレイ・入力装置の外部の1つ又は2つ以上の照明源によって放射された、好ましくはIR帯域内の光を含む光が反射させられる。反射光はプレート1408内部を伝搬し、そして検出子素子1404のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。この代わりに又はこれに加えて、反射光は、プレート1408の表面の上方を伝搬し、そして、エッジ表面1406の僅かに上方に延びることができる検出子素子1404のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。さらに、この代わりに又はこれに加えて、反射光はプレート1408を通って伝搬又は透過して、検出子素子1404のうちの1つ又は2つ以上に直接的に達し、そしてこれにより検出されてもよい。

好適な外部光源は、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明、又はその他の熱源を含む。別の好ましい実施態様の場合、反射光の量又は強度は、典型的には1つ又は2つ以上の電磁線発光源を含む照明サブ集成体1412を加えることにより増大させることができる。照明サブ集成体1412の種々の好適な形態の例は、図18A-18Fにおいて上述している。

ユーザーの指がプレート1408に接触するか又はプレート1408に近接して置かれると、指から反射させられた光は、検出子素子1404によって検出される光のベースライン・レベルに加えて、上述のように検出子素子1404のうちの1つ又は2つ以上によって検出される。検出子分析処理回路(図示せず)が好ましくは、アレイ1402上の検出子素子1404の出力を受信し、これらの出力をデジタル処理し、そして、検出子素子1404のそれぞれによって検出された光の絶対量、又は検出子素子1404のそれぞれによって検出された光の量の変化が、所定の閾値を超えるかどうかを見極める。

検出子分析処理回路によって測定される、所与の検出子アレイ1402上の個々の検出子素子1404によって検出された光の量は、アレイ検出出力を提供するためにさらに処理される。アレイ検出出力は、所与の検出子アレイ1402に対するユーザーの指の衝突点の場所に相当する情報を含む。典型的には、測定された光の量、又は測定された光の量の変化が所定の閾値を超える、少なくとも1つの検出子素子1404の場所は、アレイ1402に対して平行な軸に沿ったユーザーの指の場所に相当する。

図19に示された形態の場合、2次元位置決定回路(図示せず)が好ましくは、典型的にはプレート1408の互いに垂直な少なくとも2つのエッジ1406に沿って配列された、少なくとも2つのアレイのアレイ検出出力を組み合わせることによって、プレート1408の上又は上方のユーザーの指の衝突点の2次元位置を計算する。

当業者には明らかなように、本発明が、具体的に示して上述したものによって限定されることはない。むしろ本発明の範囲は、上述の特徴の組み合わせ及び下位組み合わせの両方、並びに、上記のものを読めば当業者ならば想到するであろう、従来技術にはないこれらの特徴の変更形及び改変形を含む。

本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の4つのタイプの１つを単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の4つのタイプの１つを単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の4つのタイプの１つを単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の4つのタイプの１つを単純化して示す図である。 観察平面に対して平行な平面内に配列された検出子を含む、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の２タイプの内、１タイプの一部を単純化して示す図である。 観察平面に対して平行な平面内に配列された検出子を含む、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の２タイプの内、１タイプの一部を単純化して示す図である。 観察平面に対して平行な平行平面内に配列された素子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の２タイプの内、１タイプの一部を単純化して示す図である。 観察平面に対して平行な平行平面内に配列された素子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の２タイプの内、１タイプの一部を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジに沿って配列された検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された前向きの検出子を採用する、本発明の更なる好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明の別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 ディスプレイ素子のエッジの背後に配列された前向きの検出子を採用する、本発明のさらに別の好ましい実施態様に従って構成され作用する入力装置の一部の４つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する検出子集成体の３つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する検出子集成体の３つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する検出子集成体の３つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する照明サブ集成体の６つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する照明サブ集成体の６つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する照明サブ集成体の６つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する照明サブ集成体の６つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する照明サブ集成体の６つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置の一部を形成する照明サブ集成体の６つの別の実施態様の内、１態様を単純化して示す図である。 統合型ディスプレイ・入力装置の外部の源からの電磁線を利用する、本発明の好ましい実施態様に従って構成され作用する統合型ディスプレイ・入力装置を単純化して示す図である。

Claims (88)

1. 統合型ディスプレイ・入力装置であって、
   視覚的に感知可能な出力を提供するように作用する第1画素アレイと、
   少なくとも前記第1画素アレイに対する物体の位置を感知するように作用する第2画素アレイと、
   前記第2画素アレイからの出力を受信し、そして非像様入力を利用回路に提供する回路と、を含む統合型ディスプレイ・入力装置。
2. また、ポータブル通信器機能性を提供する利用回路を含む、請求項1に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
3. また、双方向テレビジョン機能性を提供する利用回路を含む、請求項1に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
4. また、ポータブル・コンピュータ機能性を提供する利用回路を含む、請求項1に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
5. 前記第2画素アレイが、観察平面に対して平行な平面内に配列された複数の検出子素子を含む、請求項1から4までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
6. 前記第2画素アレイが、前記第1画素アレイと同一平面内にある、請求項1から5までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
7. 前記第1及び第2の画素アレイが、観察平面に対して平行な平行平面内に配列された複数の素子を含む、請求項1から5までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
8. 前記第2画素アレイが、観察平面画定プレートの少なくとも1つのエッジに配列された検出子集成体を含む、請求項1から7までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
9. 前記検出子集成体が、前記観察平面画定プレートの前記少なくとも1つのエッジの周りに配列されている、請求項8に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
10. 前記検出子集成体が、前記観察平面画定プレートの前記少なくとも1つのエッジに沿って配列されている、請求項8に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
11. 前記検出子集成体が、支持基板と、検出子素子配列と、を含む請求項8から10までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
12. 前記検出子集成体はまた、カバー層を含む、請求項11に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
13. 前記支持基板が、前記統合型ディスプレイ・入力装置のハウジングと統合されている、請求項11又は12に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
14. 前記検出子素子配列が、複数の不連続単一検出子素子を含む、請求項11から13までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
15. 前記検出子素子配列が、一体的に形成された多素子検出子アレイを含む、請求項11から13までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
16. 前記検出子素子配列が、複数の不連続多素子検出子を含む、請求項11から13までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
17. 前記カバー層が、光透過性材料から形成されている、請求項12から16までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
18. 前記カバー層が、アパーチャが画定されたマスクを含む、請求項12から16までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
19. 前記カバー層が、コリメート光用トンネル画定アパーチャを有する視野画定マスクを含む、請求項12から16までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
20. 前記カバー層がレンズを含む、請求項12から16までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
21. 前記少なくとも1つのエッジが、アパーチャが画定されたマスクを含む、請求項8から11までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
22. 前記少なくとも1つのエッジが、コリメート光用トンネル画定アパーチャを有する視野画定マスクを含む、請求項8から11までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
23. 前記少なくとも1つのエッジがレンズを含む、請求項8から11までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
24. 前記第2画素アレイが、ディスプレイ素子のエッジの周りに配列された概ね前向きの複数の検出子を含む、請求項8から20までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
25. 前記配列内の少なくとも1つの検出子は、ベースライン・レベルの電磁線を検出し、そして、前記第1素子アレイに対する前記物体の位置を感知し、そして前記回路は、検出された輻射線量及び検出された輻射線量の変化のうちの少なくとも一方が第1の所定の閾値を超えた、前記配列内の少なくとも1つの検出子の場所に応じた前記非像様入力を提供する、請求項11から24までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
26. 検出された輻射線量の前記変化は、前記配列内の少なくとも1つの検出子が、前記ベースライン・レベルで前記電磁線を検出するのに加えて前記物体からの反射光を検出することから生じる、請求項25に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
27. 前記反射光が、前記観察平面画定プレート内部を伝搬し、前記配列内の少なくとも1つの検出子に達する、請求項26に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
28. 前記反射光が、前記観察平面画定プレート上方を伝搬し、前記配列内の少なくとも1つの検出子に達する、請求項26に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
29. 前記反射光が、前記観察平面画定プレートを介して透過し、前記配列内の少なくとも1つの検出子に直接的に達する、請求項26に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
30. 前記配列内の前記少なくとも1つの検出子は、前記ベースライン・レベルの電磁線を検出し、前記第1素子アレイに対する前記物体の位置を感知し、そして前記回路は、検出された輻射線量が第2の所定の閾値を下回る、前記配列内の少なくとも1つの検出子の場所に応じた前記非像様入力を提供する、請求項25から29までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
31. 前記配列内の個々の検出子の検出子出力を受信し、前記個々の検出子によって検出された輻射線量が前記第1の所定の閾値を超えるかどうか、前記個々の検出子によって検出された輻射線量の変化が前記第1の所定の閾値を超えるかどうか、そして前記個々の検出子によって検出された輻射線量が前記第2の所定の閾値を下回るかどうか、のうちの少なくとも1つを見極め、そして、前記個々の検出子のための検出子分析出力を提供するように作用する検出子分析処理回路と、
    前記配列内の個々の検出子の前記検出子分析出力を受信し、そしてこれからアレイ検出出力を発生させるように作用するアレイ処理回路と、
    前記配列の前記アレイ検出出力を受信し、そしてこれから前記物体の位置を見極めるように作用する位置決定回路と、を含む処理サブ集成体を、さらに含む請求項30に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
32. 前記アレイ検出出力が、前記観察平面画定プレート上の前記物体の衝突点の場所に相当する情報を含む、請求項31に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
33. 前記アレイ検出出力が、前記観察平面画定プレートに対する前記物体の場所に相当する情報を含む、請求項31に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
34. 前記ベースライン・レベルの前記輻射線が、前記統合型ディスプレイ・入力装置の外部の少なくとも1つの照明源によって提供される、請求項25から33までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
35. 前記少なくとも1つの照明源が、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明のうちの少なくとも1つを含む、請求項34に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
36. また、前記ベースライン・レベルの前記輻射線を増大させるための照明を提供するように作用する、照明サブ集成体を含む、請求項34又は35に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
37. また、前記ベースライン・レベルの前記輻射線を提供するように作用する、照明サブ集成体を含む、請求項25から33までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
38. 前記照明サブ集成体が、少なくとも1つの電磁線発光源を含む、請求項36又は37に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
39. 前記少なくとも1つの電磁線発光源が、少なくとも1つのIR発光LED及び少なくとも1つの可視光発光LEDのうちの少なくとも1つを含む、請求項38に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
40. 前記少なくとも1つの電磁線発光源が、前記観察平面画定プレートの互いに垂直な2つのエッジの交差部に配置されている、請求項39に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
41. 前記少なくとも1つの電磁線発光源が、前記観察平面画定プレートの下側にあるディスプレイ・バックライト線状配列の一部を形成する、請求項39に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
42. 前記照明サブ集成体が、前記観察平面画定プレートの少なくとも1つのエッジに対して平行に配列された複数の電磁線発光源の少なくとも1つの概ね線状の配列を含む、請求項37から39までのいずれか1項に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
43. 前記少なくとも1つの概ね線状の配列のうちの少なくとも1つが、前記第2画素アレイの背後に配列されている、請求項42に記載の統合型ディスプレイ・入力装置。
44. 1平面内に互いに間隔を置いた関係を成して配列された不連続光ダイオード検出子のアレイと、
    前記不連続光ダイオード検出子アレイと関連する視野制限機能性と、を含む検出子集成体。
45. 前記不連続光ダイオード検出子アレイが、1次元線状アレイを含む、請求項44に記載の検出子集成体。
46. 前記視野制限機能性が、前記不連続光ダイオード検出子のうちの少なくとも1つの検出子の視野を、15度以下の立体角に制限する、請求項44又は45に記載の検出子集成体。
47. 前記視野制限機能性が、前記不連続光ダイオード検出子のうちの少なくとも1つの検出子の視野を、7度以下の立体角に制限する、請求項44から46までのいずれか1項に記載の検出子集成体。
48. 前記視野制限機能性が、厚さ約200ミクロン未満のアパーチャ付きマスクを含む、請求項44から47までのいずれか1項に記載の検出子集成体。
49. 前記視野制限機能性が、厚さ約500ミクロン未満のアパーチャ付きマスクを含む、請求項44から47までのいずれか1項に記載の検出子集成体。
50. 前記視野制限機能性が、前記不連続光ダイオード検出子アレイと共に整列しているマイクロレンズ・アレイを含む、請求項44から47までのいずれか1項に記載の検出子集成体。
51. 1平面内に互いに間隔を置いた関係を成して配列された不連続光ダイオード検出子のアレイ、および前記不連続光ダイオード検出子アレイと関連する視野制限機能性を含む検出子サブ集成体と、
    前記不連続光ダイオード検出子アレイからの出力を受信し、そして、前記不連続光ダイオード検出子アレイによって光が受信された位置から、物体の位置の出力指示を提供するように作用する位置感知サブ集成体と、を備える位置感知集成体。
52. 前記不連続光ダイオード検出子アレイが、1次元線状アレイを含む、請求項51に記載の位置感知集成体。
53. 前記視野制限機能性が、前記不連続光ダイオード検出子のうちの少なくとも1つの検出子の視野を、15度以下の立体角に制限する、請求項51又は52に記載の位置感知集成体。
54. 前記視野制限機能性が、前記不連続光ダイオード検出子のうちの少なくとも1つの検出子の視野を、7度以下の立体角に制限する、請求項51から53までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
55. 前記視野制限機能性が、厚さ約200ミクロン未満のアパーチャ付きマスクを含む、請求項51から54までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
56. 前記視野制限機能性が、厚さ約500ミクロン未満のアパーチャ付きマスクを含む、請求項51から54までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
57. 前記視野制限機能性が、前記不連続光ダイオード検出子アレイと共に整列しているマイクロレンズ・アレイを含む、請求項51から54までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
58. 表面を画定するプレートと、
    ベースライン・レベルの電磁線を検出する複数の検出子素子を含む少なくとも1つの画素アレイと、を含み、
    前記少なくとも1つの画素アレイが、検出された輻射線量及び検出された輻射線量の変化のうちの少なくとも一方が所定の閾値を超えた、前記複数の検出子素子のうちのいずれかの素子の場所に従って、前記表面に対する物体の位置を感知するように作用する、位置感知集成体。
59. 検出された輻射線量の前記変化は、前記複数の検出子素子のうちのいずれかが、前記ベースライン・レベルの前記電磁線を検出するのに加えて前記物体からの反射光を検出することから生じる、請求項58に記載の位置感知集成体。
60. 前記反射光が、前記プレート内部を伝搬し、前記複数の検出子素子のうちのいずれかに達する、請求項59に記載の位置感知集成体。
61. 前記反射光が、前記表面の上方を伝搬し、前記複数の検出子素子のうちのいずれかに達する、請求項59に記載の位置感知集成体。
62. 前記反射光が、前記プレートを介して透過し、前記複数の検出子素子のうちの少なくとも1つに直接的に達する、請求項59に記載の位置感知集成体。
63. 前記複数の検出子素子のうちの個々の素子の検出子出力を受信し、前記複数の検出子素子のうちの前記個々の素子によって検出された、輻射線量及び輻射線量の変化のうちの少なくとも１方が前記所定の閾値を超えるかどうかを見極め、そして、前記複数の検出子素子のうちの個々の素子のための検出子分析出力を提供するように作用する検出子分析処理回路と、
    前記少なくとも1つの画素アレイのうちの単独の1つの画素アレイの前記複数の検出子素子の前記検出子分析出力を受信し、そしてこれからアレイ検出出力を発生させるように作用するアレイ処理回路と、
    前記少なくとも1つの画素アレイの前記アレイ検出出力を受信し、そしてこれから前記物体の位置を見極めるように作用する位置決定回路と、を含む処理サブ集成体を、さらに備える請求項58から62までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
64. 前記アレイ検出出力が、前記表面上の前記物体の衝突点の場所に相当する情報を含む、請求項63に記載の位置感知集成体。
65. 前記アレイ検出出力が、前記表面に対する前記物体の場所に相当する情報を含む、請求項63に記載の位置感知集成体。
66. 前記物体の位置は、前記物体の2次元位置、前記物体の3次元位置、及び前記物体の角度方向、の少なくとも1つを含む、請求項58から65までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
67. 前記ベースライン・レベルの前記輻射線が、前記位置感知集成体の外部の少なくとも1つの照明源によって提供される、請求項58から65までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
68. 前記少なくとも1つの照明源が、日光、人工室内照明、及び人体から放射されたIR照明のうちの少なくとも1つを含む、請求項67に記載の位置感知集成体。
69. また、前記ベースライン・レベルの前記輻射線を増大させるための照明を提供するように作用する、照明サブ集成体を含む、請求項67又は68に記載の位置感知集成体。
70. 前記ベースライン・レベルの前記輻射線を、前記複数の検出子素子に提供するように作用する、照明サブ集成体を含む、請求項58から66までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
71. 前記照明サブ集成体が、少なくとも1つの電磁線発光源を含む、請求項69又は70に記載の位置感知集成体。
72. 前記少なくとも1つの電磁線発光源が、少なくとも1つのIR発光LED及び少なくとも1つの可視光発光LEDのうちの少なくとも1つを含む、請求項71に記載の位置感知集成体。
73. 前記少なくとも1つの画素アレイが、前記プレートの互いに垂直なエッジに配列された少なくとも2つの画素アレイを含む、請求項69から72までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
74. 前記照明サブ集成体が、前記少なくとも2つの画素アレイのうちの2つのアレイの交差部に配置された電磁線発光源を含む、請求項73に記載の位置感知集成体。
75. 前記照明サブ集成体が、前記プレートの互いに垂直な2つのエッジの交差部に、そして前記少なくとも2つの画素アレイのうちの前記2つのアレイの交差点の向かい側に配置された電磁線発光源を含む、請求項73に記載の位置感知集成体。
76. 前記照明サブ集成体が、前記プレートの下側にあるディスプレイ・バックライト線状配列の一部を形成する少なくとも1つの電磁線発光源を含む、請求項73に記載の位置感知集成体。
77. 前記少なくとも1つの電磁線発光源が、IR発光LEDを含む、請求項76に記載の位置感知集成体。
78. 前記照明サブ集成体が、前記プレートの少なくとも1つのエッジに対して平行に配列された複数の電磁線発光源の少なくとも1つの概ね線状の配列を含む、請求項73に記載の位置感知集成体。
79. 前記少なくとも1つの概ね線状の配列のうちの少なくとも1つが、前記少なくとも2つの画素アレイのうちの少なくとも1つのアレイの背後に配列されている、請求項78に記載の位置感知集成体。
80. 前記少なくとも1つの画素アレイが、前記表面に対して平行な平面内に配列されている、請求項69から71までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
81. 前記照明サブ集成体が、前記プレートの少なくとも1つのエッジに対して平行に配列された複数の電磁線発光源の少なくとも1つの概ね線状の配列を含む、請求項80に記載の位置感知集成体。
82. 前記照明サブ集成体が、前記プレートの互いに垂直な2つのエッジの交差部に配置された電磁線発光源を含む、請求項80に記載の位置感知集成体。
83. 前記少なくとも1つの画素アレイが、前記プレートのエッジに沿って配列された単一の画素アレイを含む、請求項69から71までのいずれか1項に記載の位置感知集成体。
84. 前記照明サブ集成体が、前記プレートのエッジの交差部に配置された電磁線発光源を含む、請求項83に記載の位置感知集成体。
85. 前記照明サブ集成体が、前記プレートの下側にあるディスプレイ・バックライト線状配列の一部を形成する少なくとも1つの電磁線発光源を含む、請求項83に記載の位置感知集成体。
86. 前記少なくとも1つの電磁線発光源が、IR発光LEDを含む、請求項85に記載の位置感知集成体。
87. 前記照明サブ集成体が、前記プレートの少なくとも1つのエッジに対して平行に配列された複数の電磁線発光源の少なくとも1つの概ね線状の配列を含む、請求項83に記載の位置感知集成体。
88. 前記少なくとも1つの概ね線状の配列のうちの少なくとも1つが、前記単一の画素アレイの背後に配列されている、請求項87に記載の位置感知集成体。

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