KR20120112466A

KR20120112466A - 터치 입력 수신을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20120112466A
Application number: KR1020127015813A
Authority: KR
Inventors: 닥스 쿠쿨제이
Original assignee: 알피오 피티와이 리미티드
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-10-11
Also published as: JP2013511100A; US9280237B2; WO2011060487A1; US20120223916A1; CN102934058A

Abstract

적외선 스타일 터치 스크린은 그럼에도 두 개의 차원에서 터치 객체를 검출 및 위치할 수 있는, 터치 입력 영역의 두 개의 반대 측에 따라 광 방출 수단 및 광 검출 수단을 갖는 것으로 설명된다. 특정 실시예들은 제2 좌표를 결정하기 위해 엣지-흔들림 알고리즘(edge-blurring algorithm)을 사용하며, 반면 다른 실시예들은 삼각측량에 의해 두 좌표를 결정하기 위해 스테레오스코픽 버전(stereoscopic vision)의 형태를 사용한다. 이러한 터치 스크린은 터치 입력 영역의 두 개의 반대 측에 따른 최소 베젤 폭을 갖고, 부품 및 제품 조립 및 제조와 관련된 코스트 감소를 제공한다.

Description

터치 입력 수신을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR RECEIVING A TOUCH INPUT}

본 별명은 터치 스크린에 관한 것으로 특히 비교적 적은 부품을 갖고 베젤 크기를 줄인 낮은 가격의 적외선 형태 터치 스크린에 관한 것이다. 그러나 본 발명은 사용 분야에 특별한 제한이 없는 것에 높이 평가된다.

본 출원은 호주 가특허출원 제2009905626호 및 제2010902780 그리고 미국 가특허출원 제61/347330호를 우선권 주장하고, 여기에 참조로 포함된다.

선행 기술의 다음과 같은 논의는 적절한 기술적 맥락에서 발명을 배치하고 그것의 장점을 더 완전히 이해가 될 수 있도록 제공된다. 그것은 높이 평가되어야 한다. 하지만. 설명을 통틀어 선행 기술의 어떠한 논의도 다음과 같이 선행 기술이 넓게 알려지거나 보통 분야에서 일반적 지식의 부분을 구성한다는 인정을 나타내거나 혹은 암시함으로 고려되어서는 안 된다.

터치 센싱 (여기에 터치 스크린으로써 입력 영역이 디스플레이 화면과 일치하는지 여부와 관계없이 언급된)을 기본으로 하는 입력 장치는 컴퓨터와 같은 전기 장치, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대용 게임과 판매 키오스크의 포인트로써 오래 사용되어 왔었고, 휴대 전화와 같은 다른 휴대용 가전기기에 지금과 같이 나타나고 있다.

일반적으로 터치 가능한 장치는 아이콘 혹은 디스플레이에 표시된 가상 키보드의 핵심과 같은 하나 혹은 그 이상의 그래픽의 요소를 터칭하거나 혹은 디스플레이 또는 패드에 씀으로써(writing) 사용자가 장치와 소통하게 허락한다. 레지스티브(resistive), 표면 캐패시티(surface capacitive), 프로젝티드 캐퍼시티(projected capacitive), 표면 어커스틱 웨이브(surface acoustic wave), 광학과 적외선(optical and infrared)을 포함하는 몇몇의 터치 센싱 기술은 가격, 신뢰성, 밝은 광 속에서 보기 쉬움, 터치 객체의 다른 타입(이를 테면, 손가락, 장갑 낀 손가락, 첨필)을 느낄 수 있는 능력, 그리고 단일 또는 멀티 터치 기능의 장점과 단점을 가진 것으로 알려졌다.

가장 일반적인 접근 방식은 비록 오버레이가 쉽게 손상되어 휘광 문제(glare problems)를 일으킬 수 있어도, 저항 유연 오버레이를 사용하고, 희미한 것을 보상하기 위해 과도한 전력 사용량을 요구하기 위해 언더링(underlying) 스크린을 희미하게 하는 경향이 있고, 그러한 희미한 기본 화면을 보정하기 위해 과도한 전력 사용을 필요로 한다.

저항 장치는 습도에 민감할 수 있고, 저항 오버레이의 비용은 2차로 크기가 조정된다.(Resistive devices can also be sensitive to humidity, and the cost of the resistive 오버레이 scales quadratically with perimeter.) 또 다른 접근법은 오버레이를 필요로 하는 용량성(capacitive) 터치 스크린이다. 이 경우 오버레이는 일반적으로 더 내구성이 있다. 그러나 글래어(glare)와 다이밍(dimming) 문제는 존재한다.

일반적으로 '적외선(infrared)' 터치로 알려진 또 다른 일반적인 접근 방식에서 광의 광선의 행렬(보통이지만 반드시 적외선은 하나 또는 그 이상의 광선의 방해에 의해 디스플레이 앞에 설정된다.

도 1에서 보인 것처럼, 미국 특허 제3,478,220호 및 미국 특허 제3,673,327에서 묘사된, 적외선 형태의 터치 스크린(2)은 입력 영역의 다른 두 개의 측면을 따라 평행한 빔의 두 개의 셋이 포토-검출(10)의 반대 어레이를 향하여 발광하는 사각형의 입력 영역(6)의 두 개의 인접한 측을 따라 이산 광학 소스(4)(이를 테면, LEDs)의 어레이를 초기 형태 포함한다.

만약 입력 영역에서 터치 객체12가 두 축 각각에서 적어도 하나의 광선의 상당한 부분을 차단하는 경우, 그것의 위치는 쉽게 확인할 수 있다.

도 2에서 보여주고 미국 특허 번호 5914709에서 기술하는 광전자(optoelectronic) 부품 카운트(그리고 여기에 부품 비용) 그리고 적외선 형태 터치 스크린(14)의 변형에 있어서 광원의 어레이는 광의 빔8의 격자를 생성하기 위해 단일 광학 소스(4)으로부터 1xN 스플린터20을 통해 광을 분배하는 L모양의 기판(18)에 통합된 '전송(transmit)' 광학 웨이브가이드(16) 어레이에 의해 대체되고, 포토 검출기의 어레이는 광의 빔을 모으고 검출기 어레이(26)(이를 테면, 라인 카메라 또는 디지털 카메라 칩)으로 안내하는 다른 L모양의 기판(24)에 통합된 '수신(receive)' 광학 웨이브가이드(22) 어레이에 의해 대체된다.

입력 영역(6)의 면에서 신호 광을 콜리메이트 하거나 모으기 위해 각 전송 광학 웨이브가이드는 인-플랜 렌즈(28)을 포함하고 마찬가지로 각 수신 광학 웨이브가이드는 인-플랜 렌즈(29)를 포함하고, 터치 스크린 역시 아웃-오브-플레인 다이렉션(out-of-plane direction)에서 신호 광을 콜리메이트하기 위해 원통형으로 구부러진 콜리메이팅 렌즈(VCLs)(30)을 포함할 수 있다.

도 1의 터치 스크린(2)로써 터치 객체는 각 축에 차단하는 광선에 위치하고 있다. 단순화 하기 위해, 도면(2)는 오직 입력 영역(6) 측 당 4개의 웨이브가이드를 보여준다. 실제로 터치 스크린에서 인-플랜 렌즈는 터치 오브젝트와 같이 가장 작은 것이 각 축에 적어도 하나의 빔의 상당한 부분을 차지하는 것과 같이 충분히 밀접하게 위치한다.

도 3에서 보여지고 '투과성 몸체'라는 제목의 미국 특허 2008/0278640 A1에 공개되고 참조로 여기에 포함된 변형된 적외선 형태의 터치 스크린(31)과 '전송' 웨이브가이드(16) 그리고 도 2의 인-플랜 렌즈28와 연관된 터치 스크린들은 광 가이드 플레이트34와 포물선 반사경(38)을 포함하는 2개의 콜리미네이션/리다이렉션(collimation/redirection) 요소들(36)을 포함하는 투과성 몸체(32)에 의해 대체된다.

광학 소스(4)(이를 테면,LEDs) 한 쌍으로부터 적외선 광(40)은 광 가이드 플레이트로 시작되고, 그때 콜리메이트되고 수신 광 가이드 플레이트 앞쪽에서 웨이브가이드(22)를 향해 전파하는 광(42)의 두 시트를 생산하기 위한 콜리메이션/리다이렉션(collimation/redirection) 요소들에 의해 리-다이렉트(re-directed)된다. 터치 이벤트는 터치 객체에 의해 차단된 광의 시트의 해당 부분으로부터 검출되고, 그 위치와 크기가 결정된다. 분명히 광 가이드 플레이트(34)는 광학 소스(4)에 의해 발광된 적외선 광(40)으로 투명화할 필요가 있고 그것은 또한 언더링(underlying) 디스플레이(표시 되지 않음)가 있다면, 가시 광선으로 투명화할 필요가 있다. 또는 디스플레이는 가시 광선에 투명화지 않아도 되는 경우에, 광 가이드 플레이트와 광 시트 사이에 위치할 수 있다.

도 2 및 도 3에서 보여지는 터치스크린의 수신 측면에서 웨이브가이드의 사용은 또한 도 1에 표시된 '이산 컴포넌트' 터치 스크린에 비해 향상된 공간 해상도를 제공한다. 설명하면, 오직 각도의 좁은 범위 내에서의 전파하는 광의 광선은 거절된 다른 광의 광선과 관련된 웨이브가이드로 각각의 인-플랜 렌즈(29)에 의해 집중된다.

도 1, 도 2, 도 3에 표시된 적외선 스타일의 터치 스크린의 일반적인 양상은 일반적으로 디스플레이와 일치하는 입력 영역(6)의 모든 4개의 면 주위의 구성 요소의 존재다. 이러한 구성 요소가 광학 소스4의 어레이 그리고 도면1 장치에 포토 검출기(10)이 될지 또는 도 2장치에 웨이브가이드 기판(18), (24) 또는 웨이브가이드 기판(24) 그리고 도 3 장치에 포문선 반사경(38)이 될지 그 존재는 베젤이 이루어 질 수 있는 방법을 좁게 제한한다.

네 가지 측면에 연관된 '베젤 폭'은 휴대 전화와 같이 작은 장치에 상당한 제한이 있을 수 있는 가전 장치에서 사용 가능한 디스플레이크기를 제한하는 것은 높게 평가된다. 과도한 베젤 폭은 또한 기존의 장치 설계 내에서 적외선 터치의 추가적 기능을 통합하는 문제가 될 수 있다. 게다가 디스플레이의 모든 측면에서 구성 요소를 가지고 있는 것과 연관된 구성 요소 비용뿐만 아니라 여분의 조립과 제조 비용이 있다는 것이 높이 평가된다.

본 발명의 목적은 적어도 하나의 선행 기술의 단점을 극복하거나 개량하는데 유용한 대안을 제공함에 있다. 본 발명의 목적은 입력 영역의 적어도 양쪽에서 베젤 폭의 감소된 적외선 형태의 터치 스크린을 제공하기 위한 선호 형태의 발명이다. 본 발명의 또 다른 목적은 적은 구성 요소, 재료 및 제품 조립과 제조의 비용 모두를 줄이기 위해 적외선 형태의 터치 스크린을 제공하기 위한 선호 형태의 발명이다.

첫 번째 측에 따르면, 본 발명은 입력 장치를 제공한다. 상기 입력 장치는

상기 입력 장치로 터치 입력을 수신하는 입력 영역; 상기 입력 영역의 제1 측에서 복수의 에너지 빔을 방출하는 방출 시스템; 상기 입력 영역의 제2 측을 따라 배치되고 상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 검출 시스템 - 상기 제2 측의 반대 측인 제1 측(said second side opposing said first side)-; 및 상기 검출 시스템과 연결되어 동작하고, 상기 제1 및 제2 측 사이의 좌표축에 따라 상기 강도 분포를 분석하고, 상기 객체의 위치를 결정하는 분석기(analyser)를 포함한다.

바람직하게, 복수의 에너지 빔은 실질적으로 평면 형태의 실질적으로(substantially) 콜리메이트된 신호(collimated signal)이다. 바람직하게 에너지 빔은 적외선(infrared) 또는 가시 광선(visible light)을 포함한다. 바람직하게, 분석기는 상기 강도 분포를 분석하여 상기 제1 및 제2 측 사이의 상기 좌표축에 직각인(right angles) 제2 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 더 결정한다.

바람직하게 상기 제1 측(또는 제2 측)과 인법한 입력 영역의 사이드들은 방출 시스템 또는 검출 시스템에서 자유롭다. 이러한 실시예에서, 입력 장치는 제1 및 제2 측 및 남아있는 측(제3 및 제4 측)에서(on the first and second sides and the remaining sides) 상호 반대 방출(mutually opposed emitting) 및 검출 시스템(detector systems)이 모든 방출/검출(emission/detection) 시스템에서 기본적으로 자유이며(essentially free), 따라서, 제3 및 제4 측의 베젤 폭을 최소화하도록(to minimise) 구성되어, 또는 본질적으로 구성되어 있다(consists of, or consists essentially of). 제3 및 제4측이 모든 전송 또는 수신 어레이에서 자유로운 것으로 인식된다.

두 번째 측에 따른 본 발명은 입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 입력 영역의 제1 측에서 상기 입력 영역의 제2 반대 측으로(to a second opposed side of said input area) 복수의 에너지 빔을 방출하는 단계; 상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 측 사이의 좌표축을 따라 상기 객체의 위치를 결정하기 위한 상기 강도 분포를 분석하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 입력 장치는 제1 및 제2 측 및 남아있는 측(제3 및 제4 측)에서 상호 반대 방출(mutually opposed emitting) 및 검출 시스템이 모든 방출/검출 시스템에서 기본적으로 자유이며(essentially free), 따라서, 제3 및 제4 측의 베젤 폭을 최소화하도록(to minimise) 본질적으로 구성되어 있다(consists essentially of).

세 번째 측에 따라서 본 발명은 입력 장치를 제공한다. 상기 입력 장치는 상기 입력 장치로 터치 입력을 수신하는 입력 영역; 상기 입력 영역의 제1 측에서 복수의 에너지 빔을 방출하는 방출 시스템(emitting system); 상기 입력 영역의 제2 측을 따라 배치되며, 상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 검출 시스템 - 상기 제1 측의 반대인 상기 제2 측(said second side opposing said first side) -; 및 상기 검출 시스템과 연결되어 동작하고, 상기 강도 분포를 분석하고, 상기 입력 영역 내에서 객체의 존재는 상기 강도 분포에서 변화를 생성하며, 상기 변화를 분석함으로써 제1 및 제2 측 사이의 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 결정하는 분석기를 포함한다.

바람직하게, 상기 변화는 상기 강도 분포에서 강도가 감소된 영역을 포함한다. 분석기는 바람직하게, 상기 상기 강도가 감소된 범위 내에서 하나 또는 그 이상의 위치에서 경사도(gradient)를 결정하고, 따라서, 객체 및 상기 입력 영역의 제2 측 사이의 거리를 결정한다. 원하는 형태의 경사도의 크기는 객체 및 입력 영역의 제2 측 사이의 거리가 증가하면(with increasing distance) 감소한다(decreases).

일실시예에 따르면, 방출 시스템은 광원; 평면 형태의 광학 신호를 수신, 한정 및 전송하는 투과성 요소(transmissive element); 광학 신호를 실질적으로 콜리메이트하도록 하는 콜리메이션 요소(collimation element); 및 광학 신호를 방향 변경하도록(to redirect) 하는 리디렉션 요소(redirection element)를 포함한다.

상기 투과성 요소, 상기 콜리메이션 요소 및 상기 리디렉션 요소는 상기 광원으로부터 광학 신호를 수신하고, 상기 광학 신호를 콜리메이트하고 리디렉션 하여 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 신호를 생성하도록 정렬된다.

또 다른 실시예에서, 상기 방출 시스템은 광원; 및 상기 입력 영역의 상기 제1 측을 따라 배치되고, 상기 복수의 에너지 빔의 생성을 위해, 상기 광원에서 상기 제1 측으로 광을 가이드하도록(to guide) 하는 광학 전송 웨이브가이드(transmit optical waveguides)의 어레이를 포함한다.

바람직하게, 검출 시스템은 상기 제2 측을 따라 배치된 광학 웨이브가이드의 어레이를 포함하고, 상기 복수의 에너지 빔의 일부(portions)를 수신하고, 상기 일부를 검출 어레이로 전달한다(conduct).

선호하는(preferred) 실시예들에서, 분석기는 상기 제1 및 제2 측 사이의 상기 좌표축에 직각인(which is at right angles) 제2 좌표축을 따라 상기 객체의 위치를 결정하기 위해 강도 분포를 더 분석한다.

바람직하게, 입력 장치는 제1 및 제2 측 및 남아있는 측(제3 및 제4 측)에서 상호 반대 방출 및 검출 시스템이 모든 방출/검출 시스템에서 본질적으로 자유이고, 따라서, 제3 및 제4 측에서 베젤 폭을 최소화하도록(to minimise) 본질적으로 구성되어 있다(consists essentially of).

네 번째 측에 따라서 본 발명은 입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 상기 입력 영역의 제1 측에서 상기 입력 영역의 반대 측인 제2 측으로 복수의 에너지 빔을 프로젝트하는(projecting) 단계; 상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 단계; 상기 입력 영역에서 객체의 존재를 나타내는 상기 강도 분포의 변화를 결정하도록 상기 강도 분포를 분석하는 단계; 상기 강도 분포에서 상기 변화의 파라미터를 계산하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 측 사이의 좌표축을 따라 상기 객체의 위치를 결정하도록 상기 파라미터를 활용하는(utilising) 단계를 포함한다.

적외선 터치를 위하여 상기 강도 분포에서 변화는 강도가 감소된 영역을 (a region of decreased intensity) 포함하는 것으로 인식된다. 바람직하게, 파라미터는 강도가 감소된 영역 내에서 하나 또는 그 이상의 위치에서 측정된 경사도(gradient)를 포함한다. 선호하는 형태에서(In preferred forms) 경사의 크기(magnitude of the gradient)는 객체 및 입력 영역의 제2 측 사이의 증가하는 거리(increasing distance)에 따라 감소된다.

바람직하게 복수의 에너지 빔은 실질적으로 평면 형태의(in a substantially planar form) 실질적으로 콜리메이트된 신호(substantially collimated signal)이다.

추가 일실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 및 제2 측 사이의 상기 좌표축에 직각인 제2 좌표축을 따라 상기 객체의 위치를 결정하기 위해 상기 강도 분포를 분석하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 입력 장치는 제1 및 제2 측 및 남아있는 측(제3 및 제4측)에서 상호 반대 방출 및 검출 시스템은 모든 방출/검출 시스템에서 본질적으로 자유이고, 따라서, 제3 및 제4 측에서 베젤 폭(bezel widths)을 최소화하도록 본직절으로 구성되어 있다.

다섯 번째 측에 따른 본 발명은 입력 장치를 제공한다. 상기 입력 장치는 상기 입력 장치로 터치 입력을 수신하는 입력 영역; 상기 입력 영역을 가로질러(across) 제1 및 제2 복수의 에너지 빔이 방출되는 방출 시스템 - 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔은 상기 입력 영역의 제1 및 제1 측 사이의 제1 및 제2 방향으로 전파하고(propagating), 상기 제1 및 제2 방향은 서로 상대적으로 직각임(being angled relative to each other) -; 상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 검출 시스템; 및 상기 검출 시스템과 연결되어 동작하고, 상기 강도 분포를 분석하고, 상기 입력 영역 내에서 객체의 존재는 상기 입력 강도의 변화로 생성되고, 상기 변화를 분석함으로써 상기 제1 및 제2 측 사이의 좌표축을 따라 상기 객체의 위치를 결정하는 분석기를 포함한다.

바람직하게, 방출 시스템은 상기 입력 영역의 상기 제1 측에서 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔을 방출하고, 상기 검출 시스템은 상기 입력 영역의 상기 제2 측을 따라 배치된다.

바람직하게, 검출 시스템은 상기 제2 측을 따라 배치되고, 상기 제1 복수의 에너지 빔의 일부를 수신하고, 상기 일부를 검출 어레이로 전달하는(conduct) 광학 웨이브가이드의 제1 어레이; 및 상기 제2 측을 따라 배치되고, 상기 제2 복수의 에너지 빔의 일부를 수신하고, 상기 일부를 검출 어레이로 전달하는 광학 웨이브가이드 제2 어레이를 포함한다. 바람직하게, 각각의 광학 웨이브가이드는 각각의 복수의 에너지 빔의 일부가 상기 웨이브가이드(waveguide)으로 초점이 맞춰지는 인-평면 랜즈(in-plane lens)에서 종료된다(terminates).

또 다른 일실시예에서, 검출 시스템은 광학 웨이브가이드의 어레이(array of optical waveguides) 및 상기 제2 측을 따라 배치된 관련된 광학 요소(associated optical elements)를 포함하며, 각각의 광학 요소는 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔의 일부를 콜리메이트하도록(to collect) 하고, 상기 일부를 검출 어레이에 대한 유도를 위해(for guidance to a detector array) 관련된 광학 웨이브가이드로(into its associated optical waveguide) 초점을 맞춘다(focus).

하나의 예제에서, 각각의 광학 요소는 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔의 각각의 일부(respective portions)를 콜리메이트하도록 하고, 관련 광학 웨이브가이드로 상기 일부의 초점을 맞추는(focus said portions into the associated optical waveguide) 제1 및 제2 초점 요소를 포함한다.

또 다른 예제에서, 각각의 광 요소는 초점 요소 및 굴절 요소(deflection element)를 포함한다. 상기 초점 요소 및 상기 굴절 요소의 조합(wherein said focusing element and said deflection element in combination)은 상기 제1 복수의 에너지 빔의 일부를 수집하고, 일부를(that portion) 상기 관련된 광학 웨이브가이드로 초점 맞춘다(focus).

바람직하게, 방출 시스템은 제1 및 제2 광원 및 투과성 바디(transmissive body)를 포함한다. 상기 투과성 바디는 평면 형태의 광학 신호를 수신, 한정 및 전송하는 투과성 요소(transmissive element); 광학 신호를 실질적으로 콜리메이트하도록 하는 콜리메이션 요소(collimation element); 및 광학 신호를 방향 변경하도록(to redirect) 하는 리디렉션 요소(redirection element)를 포함한다. 상기 투과성 요소, 상기 콜리메이션 요소 및 상기 리디렉션 요소는 상기 광원으로부터 광학 신호를 수신하고, 상기 광학 신호를 콜리메이트하고 리디렉션 하여 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 신호를 생성하도록 정렬되고, 상기 광원으로부터의 광학 신호가 상기 투과성 바디에 의해 투과되고, 콜리메이트되고, 리디렉션되어, 상기 제1 방향으로 전파하는 상기 제1 복수의 에너지 빔을 생성하도록 하도록, 상기 제1 및 제2 광원이 위치되며, 상기 제2 광원의 광학 신호가 상기 투과성 바디에 의해 투과되고, 콜리메이트되고, 리디렉션되어, 상기 제2 방향으로 전파하는 상기 제2 복수의 에너지 빔을 생성하도록 한다.

또 다른 선호되는 일실시예에서, 방출 시스템은 광원, 광학 분할 요소(optical splitting element) 및 투과성 바디(transmissive body)를 포함하며, 상기 투과성 바디는 평면 형태의 광학 신호를 수신, 한정 및 전송하는 투과성 요소(transmissive element); 광학 신호를 실질적으로 콜리메이트하도록 하는 콜리메이션 요소(collimation element); 및 광학 신호를 방향 변경 하도록(to redirect) 하는 리디렉션 요소(redirection element)를 포함한다. 상기 투과성 요소, 상기 콜리메이션 요소 및 상기 리디렉션 요소는 상기 광원으로부터 광학 신호를 수신하고, 상기 광학 신호를 콜리메이트하고 리디렉션 하여 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 신호를 생성하도록 정렬되고, 상기 광원으로부터의 광학 신호가 상기 투과성 바디에 의해 투과되고, 콜리메이트되고, 리디렉션되어, 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 신호를 생성하도록 하도록, 상기 광원이 위치되며, 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 상기 신호를, 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔으로 분할하도록, 상기 광학 분할 요소가 위치된다.

광학 분할 요소는 바람직하게 프리즘 필름(prism film) 또는 위상 마스크(phase mask)를 포함한다.

또 다른 선호되는 일실시예에서, 방출 시스템은 광원, 상기 입력 영역의 상기 제1 측을 따라 배치되는 및 전송 광학 웨이브가이드(transmit optical waveguides)의 제1 및 제2 어레이를 포함한다. 광학 전송 웨이브가이드의 상기 제1 및 제2 어레이는 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔을 생성하기 위해, 상기 광원의 광을 상기 제1 측으로 전달한다.

여전히 다른 선호되는 일실시예에서, 방출 시스템은 제1 및 제2 광원, 및 상기 입력 영역의 상기 제1 측을 따라 배치되는 광학 전송 웨이브가이드의 제1 및 제2 어레이를 포함한다. 광학 전송 웨이브가이드의 상기 제1 어레이는 상기 제1 복수의 에너지 빔을 생성하기 위해, 상기 제1 측으로 상기 제1 광원의 광을 전달하고; 및 광학 전송 웨이브가이드의 상기 제2 어레이는 상기 제2 복수의 에너지 빔을 생성하기 위해 상기 제1 측으로 상기 제2 광원의 광을 전달한다.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 방향 사이의 각도는 5°내지 30°의 범위이고, 더 바람직하게는 각도가 대략 10°이다.

바람직하게 변화(variations)는 삼각측량(triangulation)에 의해 상기 객체의 위치를 결정하도록 분석된다. 선호되는 실시예들에서, 분석기는 상기 제1 및 제2 측 사이의 상기 좌표축에 직각인 제2 좌표축을 따라 상기 객체의 위치를 결정하도록 강도 분포를 더 분석한다.

바람직하게, 입력 장치는 제1 및 제2 측 및 남아있는 측(제3 및 제4 측)에서 상호 반대 방출(mutually opposed emitting) 및 검출 시스템이 모든 방출/검출 시스템에서 기본적으로 자유이며(essentially free), 따라서, 제3 및 제4 측의 베젤 폭(bezel widths)을 최소화하도록(to minimise) 본질적으로 구성되어 있다(consists essentially of).

여섯 번째 측에 따라서 본 발명은 입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하기 위한 방법을 제공한다. 상기 방법은 제1 및 제2 방향에서 입력 영역을 가로질러(across) 제1 및 제2 복수의 에너지 빔을 상기 입력 영역의 반대 측인 제2 측으로(to a second, opposing side of said input area) 프로젝트하는(projecting) 단계 -상기 제1 및 제2 방향은 서로 상대적인 직각임(said first and second directions being angled relative to each other) -; 상기 입력 영역에서 객체의 존재를 나타내는 상기 강도 분포에서 변화를 결정하도록(to determine), 상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 측 사이의 좌표축을 따라 상기 객체의 위치를 결정하도록(to determine) 상기 변화를 분석하는 단계를 포함한다.

일곱 번째 측에 따라서, 본 발명은 두 번째, 네번째 또는 여섯 번째 측 중 어느 하나에 따르는(according to any one of the second, fourth or sixth aspects) 방법을 실행하도록 구성된 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 사용 가능한 매체를 포함하는 제조의 아티클(article of manufacture)을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면에 따른 참조를 예에 의한 방법으로 설명함:
도 1은 여러 쌍의 광학 소스와 검출기에 대한 '이산 컴포넌트' 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 2는 웨이브가이드-기반 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 3은 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 4는 휴대 전화 전체 너비에 맞게 충분한 크기의 터치 스크린을 사용하는 휴대 전화를 나타내는 평면도;
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예에 따른 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 6은 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린이 어떻게 터치 객체를 검출하는지를 도표로 보여주는 평면도;
도 7a및 7b는 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린에 대해 터치 객체에 의한 그림자 캐스트의 선명도에 있어 수신 웨이브가이드로부터 거리의 효과를 보여주는 평면도;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 웨이브가이드기반의 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 스크린의 개별 구성 요소를 나타내는 평면도;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 적외선 스크린의 개별 구성 요소를 나타내는 평면도;
도 11은 웨이브가이드기반 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 12a, 12b 및 12c는 통합된 광학의 웨이브가이드의 어레이를 쌓기 위한 세가지 방식을 나타내는 측면도;
도 13a 및 13b는 본 발명의 실시예에 따른 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린을 나타내는 측면도;
도 15a는 포물선 반사경의 초점 축으로부터 떨어진 광학 소스의 배치의 효과를 나타내는 평면도;
도 15b는 본 발명의 실시예에 따른 두 개의 오프-축(off-axis) 광학 소스의 발광 시스템을 나타내는 평면도;
도 15c는 본 발명의 실시예에 따른 하나의 온-축(on-axis) 발광 소스와 하나의 오프-축(off-axis) 발광 소스의 발광 시스템을 나타내는 평면도;
도 16a는 도 15b의 발광 시스템을 통합하는 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 16b는 도 15c의 발광 시스템을 통합하는 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 17은 오프-축(off-axis) 광선을 받는데 적합한 인-플랜 렌즈를 위한 설계를 나타내는 평면도;
도 18은 일반적인 웨이브가이드로 공급되는 인-플랜 렌즈들의 인접한 쌍의 수신 웨이브가이드 구성을 나타내는 평면도;
도 19a 및 19b는 두 개의 다른 방향에서 하나의 웨이브가이드로 광의 광선을 집중 시킬 수 있는 광학 요소를 나타내는 평면도;
도 20a는 본 발명의 실시예에 따른 광학 분할 요소의 발광 시스템을 나타내는 평면도;
도 20b는 본 발명의 실시예에 따른 광학 분할 요소의 발광 시스템을 나타내는 평면도;
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 하나의 온-축(on-axis) 광학 소스와 두 개의 오프-축(off-axis) 광학 소스의 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린을 나타내는 평면도;
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 웨이브가이드기반의 적외선 광학 터치 스크린을 나타내는 평면도; 및
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 웨이브가이드기반의 적외선 광학 터치 스크린을 나타내는 평면도;

도 4는 터치스크린(46), 온/오프 스위치(48) 및 스피커(50)을 구비한 모바일폰(44)의 회로도를 평면도로 나타낸다. 여기서 나타나는 터치 스크린의 특징은 두 양면 (52,52')에 최소 베젤 너비를 가지는 바, 터치 스크린이 기본적으로 모바일폰의 전체 너비를 차지하게 하여, 사용 가능한 스크린 영역을 증가시키고 그 결과 가능한 한 심미적으로 더 보기 좋은 모양이 된다. 다른 두 측면에 대한 베젤 너비가 작을 필요성은 분명히 더 적다.

이 부분에서는 '별개의 구성요소', '웨이브가이드에 기반(waveguide-based)' 및 '광 가이드 플레이트(light guide plate)' 형식의 적외선 터치 스크린(각각 도 1, 도 2 및 도 3에 도시)의 변화들이 두 양면에 바람직한 최소 베젤 너비를 가지도록 설명된다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린(54)의 평면도 및 측면도를 나타내는 바, 본 발명은 광 가이드 플레이트(34) 및 포물면 반사기(38)을 가지는 하나의 콜리메이션/리디렉션 구성(36), 및 포물면 반사기의 초점에 LED (4)를 포함하는 '단일 축' 투과성 바디(56) 형태의 방출 시스템, '수신' 광학 전송 웨이브가이드(22) 어레이 및 라인 카메라(26) 형태의 검출 시스템(58), 및 상기 LED와 상기 라인 카메라와 연결된 컨트롤러(60)을 포함한다.

간단하기 위해 컨트롤러는 일반적으로 하기 실시예들에 나타내진 않으나 언제나 존재한다. 투과성 바디의 광 가이드 플레이트는 평면 형태로 LED로부터의 광학 신호를 (40)수신, 제한 및 송신하도록 조정되고, 콜리메이션/리디렉션 요소(36)는 실질적으로 광학 신호를 콜리메이트(collimate)하도록 조정되고 출구 면(62)로부터 방출된 실질적으로 콜리메이트된 라이트 시트(sheet of light) (42)의 형태로 복수의 에너지 빔을 생산하여 변경하도록 조정된다. 라이트 시트(light sheet)는 광 가이드 플레이트 앞에서 전파하고, 광 가이드 플레이트의 앞 표면에 또는 가까이에 있는 객체(12)에서 부분적으로 차단될 수 있다.

전파방향은 라이트 시트가 인-평면 렌즈(29)의 어레이 및 수신 웨이브가이드로 집중되는 부분에 영향을 주기 위해서 광 가이드 플레이트의 측면(52,52')에 평행하도록 설계된 포물면 반사기의 초점 축(63)과 평행하다.

도 5a 및 도 5b에서 투과성 바디(56)은 하나의 구성으로 도시되는 바, 예를 들어 사출 성형에 의해 생산될 수 있다. 그러나 상술한 미국 특허 제2008/0278460호 Al에서 설명한 바와 같이, 이는 필수적이지 않고, 특정 환경에서는 두 개(예를 들어, 광 가이드 플레이트와 별개의 콜리메이션/리디렉션 요소) 또는 심지어 세 개인 투과성 바디를 제공하여, 조립 동안 결합하는 것이 선호될 수 있다. 이는 또한 이 명세서에서 설명되는 다른 모든 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린에 적용할 수 있다.

또한, 광 가이드 플레이트는 화면의 전면(만약 있다면) 또는 화면의 후면에 위치될 수 있거나, 화면 유리 자체가 광 가이드 플레이트의 기능을 수행하는데 사용될 수 있다.

터치 스크린(54)의 컨트롤러(60)은 수신된 입력 영역에 객체의 존재를 나타낼 수 있는 변화에 대한 강도 프로필을 분석하고, 도 3의 장치와 같은 방식으로 터치 객체(12)의 X축 좌표가 차단된 라이트 시트의 일부로부터 즉시 결정될 수 있다는 게 명백할 수 있다. 모든 기대에도 불구하고, Y축 좌표에 대해 결정되는 것도 가능하다. 이것이 달성되는 방법을 설명하기 전에, 컨트롤러가 X축 좌표를 결정하는 방법을 보다 상세히 설명한다.

도 6은 라인 카메라를 가로지르는 화소 위치에 대한 수신 강도의 도면을 나타낸다. 여기서 화소 위치는 수신 웨이브가이드의 레이아웃에 따른 입력 영역의 X축을 가로지르는 위치와 관련된다. 강도가 감소된 영역(64)이 '감지 한계점'(66)이하로 떨어지면, 터치 이벤트로 해석된다. 이 때, 원인이 되는 터치 객체의 경계(68)는 감지 경계값과 동일하거나 동일하지 않을 수 있는 '위치 경계값('70)에 관해 결정되고, 경계 간의 거리(72)는 X축에 있는 터치 객체의 너비, 크기 또는 공간의 측정을 제공한다.

또 다른 중요한 파라미터는 강도가 감소된 영역64에서 강도 변화의 기울기이다. 기울기 파라미터를 정의하는 방법은 다양하고, 일실시예의 방법에 따라 '반값' 레벨(74) 주변의 강도 곡선의 경사도(오직 크기)의 평균으로 정의한다. 다른 일실시예로서, 강도 분포 프로필의 1차 및/또는 2차 도함수에서 반환점 또는 변곡점을 계산하는 것은 통상의 기술자에게 자명할 수 있다. 다른 일실시예에 있어서 기울기 파라미터는 다르게 정의될 수 있고, 예를 들어 강도가 감소된 영역에서 특정 지점들에서의 경사도의 평균을 포함할 수 있다.

'광 가이드 플레이트' 터치 스크린은 경계 위치와 경사도의 정확한 결정을 가능하게 하는 완만하게 변하는 강도 곡선을 제공하여 경계 검출 알고리즘에 적합하다.

Y축 좌표를 결정하기 위해 터치 이벤트의 경계의 선명도가 터치 객체와 수신 웨이브가이드의 거리에 달려있는 경계 회절 효과가 사용된다. 특히, 도 3에서 나타난 '광 가이드 플레이트' 적외선 터치 스크린에서 터치 이벤트의 경계는 수신 웨이브가이드로부터 터치 객체가 멀 수록 더 흐릿해진다. 도 7a는 라인 카메라에 의해 감지된 두 터치 객체 A와 B에 의해 드리워진 그림자를 개략적으로 나타내고, 도 7b는 대응하는 수신 강도의 도표를 나타낸다.

객체B가 수신 웨이브가이드로부터 멀어질 수록 경계 회절 효과 때문에 더 흐릿한 그림자를 드리우는 데 비해, 객체A는 수신 웨이브가이드에 가까워질 수록 더 선명한 그림자를 드리운다. 수학적으로 그림자의 선명도는 상술한 도 6을 참조하여 기울기 파라미터의 형태로 표현될 수 있다. 그러므로 기울기 파라미터 또는 그림자 선명도의 다른 정량화는 수신 웨이브가이드로부터 터치 객체까지의 거리의 측정, 즉 Y축 좌표를 나타낸다.

그리고 컨트롤러는, 생산에서 장치 시험 중 구축될 수 있는 룩업 테이블, 또는 스위치-온이나 사용자에 의해 요구되어 발생하는 보정 루틴과 같은 알려진 보정에 대해 기울기 파라미터를 비교함으로써 실제 Y축 좌표를 결정한다. 다른 일실시예에서 룩업 테이블은 터치 스크린 구성으로부터 알 수 있고, 단순하게 하드웨어 또는 펌웨어로서의 컨트롤러, 컨트롤러에서 동작하는 소프트웨어, 또는 모바일폰 또는 컴퓨터와 같은 호스트 장치에 포함시킬 수 있다.

반면에 다른 일실시예에서 기울기 파라미터와 터치 객체 경계(예를 들어, 터치 객체의 X축 공간) 사이의 거리(72)는 Y축 좌표를 결정하기 위해 하나 또는 그 이상의 룩업 테이블과 비교될 수 있다.

이론에 의해 한정되길 바랄 필요 없이, 경계 회절 효과는 평면의 수신 웨이브가이드 렌즈 및/또는 포물면 반사기의 불완전한 콜리메이션에 기인하고 LED는 이상적인 점 광원이 아니란 사실과 연관될 수 있다고 믿어진다. 더욱이 상술한 효과는 광 시스템이 특정 정도의 불완전한 콜리메이션을 가지도록 디자인함으로써 향상될 수 있다.

상술한 효과를 해석하는 또 다른 방법은 객체가 초점에 있는 것처럼 시스템에 의해 측정되는 정도이다. 도 7a에서 터치 객체b가 상대적으로 초점에서 벗어나는데 반해 터치 객체A는 상대적으로 초점에 위치하고, 이와 같은 알고리즘은 초점의 정도와 상대적 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 수 많은 초점 알고리즘이 사용될 수 있고 통상적으로 디지털 스틸 카메라와 비디오 카메라에서 사용된다는 것은 통상의 기술자에 의해 인정될 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에서, 경계 회절 효과는 다른 타입의 적외선 터치 스크린에서 Y축 좌표의 측정을 얻는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 8은 '단일 축' 웨이브가이드-기반 터치 스크린(76)의 평면도를 나타내고, 여기서 에너지 빔8은 도 2의 장치에서처럼 송신 웨이브가이드(16)의 어레이로부터 생성되며, 도 9는 LED (4) 어레이와 한 쌍의 양면을 따라 사진-검출기(10)을 가지는 '개별 구성요소' 적외선 터치 스크린(78)를 나타낸다. 각각의 경우에서 화면 측면 (52, 52')를 따라 상당한 베젤 폭 감소가 있을 수 있다.

경계 회절 효과에 대해 도 7a와 도 7b에서 나타난 형태를 가지는 취할 필요는 없는 바, 예를 들어, 여기서 터치 객체에 의해 드리워진 그림자는 터치 객체가 수신 웨이브가이드에 가까워질 수록 선명해진다. 이는 수신부에서 콜리메이션/초점과 같은 요소에 따를 수 있는 것으로서, 다른 터치 스크린 구성과 기술에 대해 경계 흐려짐 차이는 더 선명한 경계를 나타내는 수신부/검출기로부터 객체가 멀어지는 것과 같이 바뀔 수 있다. 그럼에도 불구하고 Y축 좌표의 측정을 얻는 주요 고려사항인 경계 선명도에서의 차이에 동일한 원리를 적용할 수 있다.

반면에 본 발명의 다른 일실시예에서, '단일 축' 적외선 터치 스크린은 터치 객체가 두 카운터-프로파게이팅 라이트 필드(Counter-propagating light fields)에 의해 감지될 수 있도록 두 방출 시스템과 검출기 시스템을 양측 모두에 가질 수 있다. 이 같은 어레이의 이점은 Y축 좌표를 결정하는데 사용된 경계-흐려짐 알고리즘이 정확도 향상을 위해 두 번 수행될 수 있다는 것이다.

바람직한 상황에서 Y축 좌표를 결정하기 위한 컨트롤러가 룩업 테이블을 참조할 필요가 없을 수 있다. 예를 들어 경계 흐려짐 정도(예를 들어 기울기 파라미터에 의해 측정된 것)은 각 두 시각에서 동일하고, 컨트롤러는 터치 객체가 Y방향에서 화면의 중앙점에 위치한다고 판단할 수 있다.

카운터-프로파게이팅 라이트 필드는 도 10에 나타난 LED(4)와 사진-탐지기(10)에 인터리브(interleaving)하여 개별 구성요소 적외선 터치 스크린에서 간단한 방법으로 생성될 수 있다. 도 11은 인터리브된 송신 및 수신 인-평면 렌즈(28,29)와 각 두 양면을 따라 단일 기판80에 웨이브가이드(16, 22)를 가지는 적합한 웨이브가이드-기반 구성을 나타낸다. 일반적으로 웨이브가이드 교차(82)는 웨이브가이드 제조 또는 광학 누화에서 제공되는 교차 각도가 충분히 큰(예를 들어 10도 이상) 경우에도 중요한 문제가 되지 않으며 적절한 웨이브가이드 레이아웃에 의해 보장된다.

그러나 어떠한 이유로 '송신' 인-평면 렌즈(28)과 '수신' 인-평면 렌즈(29)가 클루즈-팩(close packed) 대신에 인터리브되면 공간 해상도가 감소될 수 있다. 바람직하게는, 송수신 웨이브가이드가 각각 도 12a, 도 12b 및 도 12c의 측면도에 나타난 대로 웨이브가이드-기판, 기판-웨이브가이드 또는 기판-기판으로 포개어(stacked)질 수 있는 별개의 기판에 제조될 수 있다.

통합 광학 전송 웨이브가이드에 대해 통상적으로, 하단 피복 레이어(84)와 상단 피복 레이어(86)은 코어 레이어 (16)과 (22)에 대해 광학적 격리를 제공한다. 선택적으로 도 11에서 두 개의 LED (4, 4') 장치는 다른 방출 파장과 카운터-프로파게이팅 라이트 필드 사이의 광학 누화를 방지하기 위해 수신 웨이브가이드(22)와 라인 카메라 (26, 26') 사이에 제공되는 적합한 밴드패스 또는 놋치 필터(88, 88')을 가진다.

도 13a와 도 13b는 카운터-프로파게이팅 라이트 필드를 가지는 '광 가이드 플레이트' 터치 스크린의 일실시예에 있어서 평면 및 측면도를 나타낸다. 여기서, 콜리메이션/리디렉션 요소(36)은 입력 영역(6)으로부터 수신 웨이브가이드(22)의 어레이에 대한 공간을 만들기 위해 다소 지연된다. 특히 도 13a은 비례하지 않을 수 있는 것이 명시되어야 한다.

실제로 터치 스크린에서 인-평면 렌즈 길이를 포함하는 수신 웨이브가이드 어레이의 폭은 전형적으로 대개 7mm이며 예를 들어 전형적인 모바일폰 터치 스크린의 공강보다 훨씬 작을 수 있다. 이 구성은 양 끝에 콜리메이션/리디렉션 요소36을 가지는 단일 광 가이드 플레이트(23)을 포함하고, LED(4, 4')는 콜리메이션/리디렉션 요소를 통해 광 가이드 플레이트로 광(40)을 발사한다. 그렇지 않으면 도 5a 및 도 5b에 나타난 형태의 두 개의 단일 축 광 가이드 플레이트가 포개어질 수 있다.

도 14는 또 다른 일실시예의 구성의 측면도를 나타낸다. 여기서 수신 웨이브가이드 어레이(22)는 콜리메이션/리디렉션 요소를 입력 영역 근처에 위치시켜 베젤 너비를 감소시키고 높이를 증가시키기 위해 콜리메이션/리디렉션 요소(36) 위에 고정된다. 도 11의 장치와 유사하게, 바람직하게는 도 13a, 도 13b 및 도 14에 나타난 다양한 구성이 적합한 밴드패스 또는 놋치필터에 따르는 다른 방출 파장을 가지는 LED (4, 4')를 포함할 수 있다. 이 필터들은 수신 웨이브가이드(22)와 라인 카메라 (26, 26') 또는 인-평면 렌즈 (29)와 입력 영역 (6) 사이에 위치될 수 있다.

이제 양면을 따라 광학에서 적외선 터치 스크린 구성의 그럼에도 불구하고 입체 시야 형태를 사용하여2차원에서 터치 위치를 결정할 수 있는 또 다른 분류를 설명한다. 도 5a를 참조하면 단일 축 투과성 바디(56)은 발산하는 광(40)을 LED(4)로부터 포물면 반사기의 초점 축63에 평행하고 광 가이드 플레이트(34)의 측면(52, 52')에 평행하게 전파하는 실질적으로 콜리메이트된 라이트 시트 (42)로 변환하고, 제공되는 LED는 포물면 반사기(38)의 초점에 위치한다. 그러나 LED(4)가 의도적으로 도 15a에 나타난 바와 같이 축으로부터 멀리 위치한다면, 투과성 바디(54)는 실질적으로 콜리메이트된 초점 축(63)으로부터 비스듬히 전파하는 '스큐(skew)' 라이트 시트 (90)를 생성한다.

두 LED (4, 4')가 도 15b에 나타난 바와 같이 각각 초점 축 (63)의 측면에 위치하면, 투과성 바디 (56)은 두 개의 실질적으로 콜리메이트된 각각 초점 축과 측면(52, 52')에 대해 비스듬하게 전파하는 스큐 라이트 시트 90, 90'을 생성할 수 있다. 그렇지 않고 하나의 LED (4)는 초점 축 (63)에 위치하고 두 번째 LED (4')는 도 15c에 나타난 바와 같이 초점 축의 다른 쪽에 위치한다면, 투과성 바디 (56)은 하나의 실질적으로 콜리메이트된 초점 축과 하나의 콜리메이트된 스큐 라이트 시트 (90)에 평행하게 전파하는 라이트 시트 (42)를 생성할 수 있다.

도 16a에 도시된 바와 같이, 여기서 스큐 라이트 시트는 개별적인 에너지 빔 경로 (92, 92')으로 나타나는데, 기판(80)에 제조되고 각 라이트 시트의 일부를 수신하도록 조정되며, 두 라인 카메라(26, 26')(또는 하나의 라인 카메라의 두 부분)으로 유도하는 인-평면 렌즈 (29, 29'), 및 LED와 라인 카메라에 연결되는 컨트롤러 60을 가지는 수신 웨이브가이드 (22, 22')검출기 시스템(58)의 추가는 터치 객체의 X와 Y좌표가 결정될 수 있는 터치 스크린을 산출한다.

도 15c의 방출 시스템에 대한 유사한 배치는 도 16b에 도시된다. 터치 좌표는 예를 들면 삼각 측량과 같은, 통상의 기술자에게 잘 알려진 알고리즘의 범위를 사용하여 확인될 수 있다. 수신 웨이브가이드는 도 12a, 12b 또는 12c에 도시된 바와 같이 하나의 기판에 인터리브 방식 또는 포개어진 두 기판으로 제공될 수 있다.

두 광원을 가지는 이전 일실시예와 마찬가지로, 두 개의 LED가 (4, 4')는 선택적으로 두 스큐 라이트 필드 사이에 광학 누화를 방지하기 위해, 서로 다른 방출 파장과 수신 웨이브가이드 및 라인 카메라 사이에 제공되는 적합한 밴드 패스 또는 노치 필터를 가질 수 있다. 그러나 인-평면 렌즈 (29, 29')이 제공하는 우수한 공간적 필터링은 대부분의 경우에 이 누화를 방지하기에 충분할 수 있다.

예를 들어, 도 16a와 16b에 도시된 기판(80)에 수신 웨이브가이드 (22, 22')의 레이아웃이 모범이며, 예를 들어 LED(4, 4')으로부터 새어나간 광이 문제라면 바람직하게는 라인 카메라 (26, 26')를 재배치하도록 조정될 수 있다.

특정 일실시예에서는 수신 웨이브가이드를 도16a 및 도 16b에 나타난 것처럼 적절하게 대칭 인-평면 렌즈를 각을 조절함으로써 특정 방향으로 전파하는 에너지 빔을 받을 수 있도록 조정한다. 도 17에 나타난 다른 일실시예에서는 수신 웨이브가이드가 특정 방향으로 전파하는 에너지 빔 (92, 92')를 캡처하도록 설계된 굴절 표면(100)을 가지는 인-평면 렌즈 (29, 29')을 가진다. 인-평면 렌즈의 측벽 (102)는 평행하게 만들어질 수 있으므로, 다른 일실시예는 클루즈-팩된 웨이브가이드 레이아웃에 대해 유리한 수 있다.

도 16a 및 16b에 나타난 바와 같이 검출기 시스템의 웨이브가이드 부분이 하나의 기판으로 조립되는 경우, 도 18에 나타낸 바와 같이 일련의 Y정션(junction) (103)에서 단일 수신 웨이브가이드(22)로 넣어진 한 쌍의 인-평면 렌즈 (29, 29')를 가짐으로써 필요한 기판 너비를 감소시켜 라인 카메라로 이어지는 페어웨이(fairway)의 웨이브가이드의 수가 절반이 될 수 있다.

이 구성에서는 LED (4, 4')가 빔 경로 (92, 92')의 두 묶음 간의 차별을 제공하는 시분할 멀티플렉싱 방법에서 순차적으로 펄스(pulse)된다. 그러나 광집적 회로 분야의 통상의 기술자가 잘 아는 결과로서, 이 구성은 인-평면 렌즈에 의해 수집된 광의 50 %가 방사선 모드로 손실되어 모든 Y 정션에서 3dB 가 손실되는 단점이 있다.

3dB 손실은 서로 다른 방향으로 전파하는 많이 콜리메이트된 광선 두 묶음을 수집하고 단일 웨이브가이드로 광선들을 초점을 맞출 수 있는 광학 요소로 인-평면 렌즈의 쌍을 결합하여 회피할 수 있다. 특정 일실시예에서는 이 광학 요소는 많이 콜리메이트된 광선의 각 집합에 대한 별도의 초점 요소를 포함한다. 예를 들어, 도 19a와 같이 광학 요소는 단일 웨이브가이드 (22)로 광의 경로(92, 92')를 집중할 수 있도록 설계된 두 굽은(curved) 굴절 표면 (110, 110')의 형태로 제1 및 제2 초점 요소를 가지는 슬래브(slab) 웨이브가이드(108)을 포함한다.

다른 일실시예에서는 이 광학 요소는 초점 요소와 편향 요소를 포함한다. 예를 들어, 도 19b와 같이 광학 요소는 슬래브 웨이브가이드 (108)의 앞쪽 곡면(curved front surface) (110)의 형태인 초점 요소의 앞에 위치하는 프리즘 (112)의 형태인 편향 요소를 포함할 수 있다. 광의 경로(92)의 다른 세트는 곡면(curved surface)이 광의 경로를 웨이브가이드로 초점을 맞출 수 있도록 프리즘에 의해 편향되는 반면에, 광의 경로 (92)의 한 세트는 웨이브가이드 (22)로 곡면에 의해 초점을 맞추고 있다. 여러 실시예들이 가능하다.

예를 들어 편향 요소는 슬래브 웨이브가이드 내부의 공기 프리즘을 형성하여 초점 요소 다음에 위치할 수 있다.

도 20a와 도 20b에 나타난 다른 일실시예에서, 방출 시스템은 광원 (4), 투과성 바디 (56), 광학 분할 요소 (104)를 포함하고, 여기서 투과성 바디에 의해 방출되는 라이트 시트(42)가 광학 분할 요소에 의해 두 가지 다른 방향으로 전파하는 광의 경로를 생성하기 위해 분할된다.

예를 들어, 두 개의 스큐 광선 경로 (92, 92')는 도 20a와 같이, 또는 스큐 빔 경로 (92)와 복수의 직선 광선 경로(92 ")는 도 20b와 같을 수 있다. PCT출원번호PCT/AU2010/001232의 '터치 입력 장치에 대한 프로젝션 시스템'라는 제목의 인용문헌에 포함된 내용에 상세히 설명된 바와 같이, 광학 분할 요소는 예를 들어 프리즘 필름이나 위상 마스크에 대한 것일 수 있다. 단 하나의 광원을 가지는 일실시예에서, 검출기 시스템은 두 묶음의 광선 경로를 별도로 관리할 필요가 있는 바, 예를 들어 별도의 라인 카메라 또는 하나의 라인 카메라의 별개 부분에 연결된 두 묶음의 수신 웨이브가이드에 의해 제공될 수 있다.

도 16a로부터 불완전하거나 광선 커버리지(coverage)가 아닌 측면(52, 52')에 근접한 영역(94)이 보일 수 있다. 여기서 객체는 정확히(단일 축 광선 커버리지만 위치할 수 없거나 전혀 감지될 수 없다(광선 커버리지가 아닌 경우). 또한 도 16b에 표시된 구성에서 불완전한 광선 커버리지가 있는 지역이 있는 것으로 인식될 수 있다. 이 문제는 스큐 라이트 광선을 Y 축으로 만들거나 하나 또는 양 LED를 초점 축 가까이로 이동시켜 동일시된 두 묶음의 광선의 전파 방향 사이의 각도를 동등하게 감소시켜 감소될 수 있다.

그러나 이것은 또한 Y 축 좌표가 결정될 수 있는 정확도를 감소시키므로 화면의 범위와 정확도 사이의 트레이드 오프가 있을 수 있다. 가급적 교차 각도, 즉 두 전파 방향 사이의 각도를 5 °에서 30 ° 범위에, 더 바람직하게는 약 10 °로 할 수 있다.

일실시예의 방법에 의해, 4:3 비율 (71.1 mm X 53.3 ㎜)의 3.5 "입력 영역의 구체적인 경우에 대해, 긴 측면 (Y 축)에 대해 ± 5°에서 비롯되는 한 쌍의 스큐 라이트 시트, 즉 10 °의 교차 각도는 손가락 터치에 적합한 양쪽으로 최대 6mm의 데드 존(dead zone)을 가지면서 X축에서 100dpi의 해상도 및 Y축에서 10dpi의 해상도를 제공할 수 있다. 또는 터치 입력 영역은 전체 표시 영역은 광선이 전체 표시 영역에 적용되도록 상대적으로 표시 영역을 초과할 수 있다.

도 21에 나타나는 또 다른 구성에 있어, 도 16a의 음영 처리된 영역(94)은 추가적인 빔(92)의 셋 그리고 추가적인 수신 웨이브가이드(22)의 셋을 발생시키기 위해 포물선의 초점에서 추가로 LED(4)를 제공함으로써 덮여질 수 있다.

이러한 추가적인 빔들은 또한 포물선 반사장치의 불완전한 콜리메이션(collimation)을 통하거나 또는 이상적인 지점 소스(idealised point source) 보다 상당히 넓은 발광 영역의 LEDs(4) 그리고 LEDs(4') 을 사용하여 생성될 수 있다.

도 16a 또는 도 16b에서와 같이 두 개 각각의 LEDs (4, 4') 또는 도 21에서와 같이 세 개 각각의 LEDs (4, 4' , 4") 대신에, 광의 발광의 분배된 형식은 사용될 수 있다. 이것은 어떠한 명백한 콜리메이션(collimation)없이 여러 각도에서 광의 경로의 전체 범위를 제공하지만, 인-플랜 렌즈(29)는 검출 그리드를 형성하기 위해 여전히 충분한 공간 필터링을 제공하고, 터치 코-올디네이트(co-ordinates)의 결정을 허용한다.

유사한 원리에 따라 모든 웨이브가이드 적외선 터치 스크린 작동은 도 22의 평면도에 나타난다. 이 장치는 도면과 같이 두 개의 광학 소스 (4, 4')(다른 발광 웨이브길이의 선택적인) 또는 도면과 같이 단일 광학 소스 그리고 수신 웨이브가이드(22, 22')의 두 개의 셋으로 구성된 탐지 시스템 그리고 두 개의 라인 카메라(26, 26') 또는 도 16a 및 도 19a와 같이 위에서 설명한 것과 같은 웨이브가이드, 렌즈, 그리고 라인 카메라의 다른 적절한 조합을 가질 수 있다.

전송 웨이브가이드(16, 16')은 보여진 단일 기판에서 혹은 두 개의 다른 스택 기반에서 제공될 수 있고 마찬가지로 전송 웨이브가이드(22, 22')에서 제공될 수 있다. 도 16a 및 도 16b에서 보여진 장치로서, 인-플랜 렌즈(29)에 의해 제공된 탁월한 공간적 필터링은 두 개의 평행한 광 빔 (8, 8')의 셋 사이에서 크로스-토크(cross-talk)를 막기가 유용하다.

만약 각각의 포토-검출기가 제대로 각도를 가진 경우 및/또는 근본적으로 한 방향에서의 광을 수신하기 위한 충분한 공간적 필터링을 가진 경우, '이산 컴포넌트' 버전도 가능하다는 것은 높이 평가된다. 그렇지 않으면, 광학 소스 및/또는 포토 검출기들은 크로스-토크(cross-talk)를 피하기 위해 순차적으로 활성화될 수 있다.

비록 입력 영역의 반대 측면으로 발광 시스템 및 검출 시스템을 제공하기 위한 몇 가지 이유가 편리에 있지만,(이를 테면,왜냐하면 장치 조립 및 도 19a 및 도 19b에서 나타내는 결합된 초점 요소들 및/또는 도 20a 및 도 20b에서 나타내는 광학 분할 의 사용을 단순화 하기 때문이다.) 이것은 필수적이지 않다.

그것은 제 1측(first 측)으로부터 제 2측(second 측)으로 광 빔 전파의 첫 번째 셋 및 제 2측(second) 측으로부터 제 1측(first 측)으로 광 빔 전파의 두 번째 셋과 같은 입력 영역의 반대 측(opposite 측)에서의 발광 및 감시 시스템의 일부 제공함이 가능하다.

예를 들어 도 23은 LED (4/4')로 구성된 두 개의 발광 서브-시스템(sub-system), 1xN 분할 (20/20') 그리고 입력 영역(6)의 반대 측(opposing 측)위의 인-플랜 렌즈(28/28')과 그리고 카메라(26/26')과 웨이브가이드(22/22')으로 구성된 두 개의 감시 서브-시스템(sub-system)과 연관된 인-플랜 렌즈(29/29')를 나타낸다. 광의 빔(8, 8')의 두 개의 셋은 '입체 영상' 특징들에 대해 요구함으로써 각각의 앵글(angle)에 전파한다.

'광 가이드 플레이트' 구성에 해당하는 것은 앵글(angle)에서 전파되는 두 개의 광 시트와 다르게 도 13a에 나타내는 것과 유사하게 만들어질 수 있다고 높이 평가된다. 요구대로 요소들을 모으거나 검출하는 인-플랜 렌즈의 전송 또는 수신 웨이브가이드를 포함한 위에서 설명한 모든 웨이브가이드 레이아웃은 포터큐어러블 (photocurable) 고분자 재료로부터 미국 특허 제7218812호 '같은 생산을 위한 패턴된 클래딩 평면의 웨이브가이드 및 방법'에 기술된 'photo-patterning/wet' 개발 기술을 사용함으로써 가공될 수 있다.

그것은 높이 위에서 언급한 구성 중 하나라도 자신의 성능을 확장하거나 개선하기 위해 조합하여 사용할 수 있다고 평가된다. 예를 들어 스테레오 비전 구성도 전체 터치 영역 또는 단일 빔 적용범위 영역에 걸쳐 향상된 해상도를 제공하기 위해 에지-블러링(the edge-blurring) 효과를 포함할 수 있다.

그것은 앞서 말한 구성에 있어 사용된 포물선 반사경에 의해 제공된 콜리메이팅(collimating) 기능은 크기를 최소화하기 위해 간단한 렌즈 또는 세그먼트(segmented) 또는 프레즈널(Fresnel)반사 렌즈 요소로써 구성되는 반사 렌즈 요소에 의해 얻을 수 있다고 지적한다. 마찬가지로 단순한 포물선 반사경은 세그먼트(segmented) 반사경으로 대체 될 수 있다.

본 발명이 특정 예제에 대한 참조로 설명되었지만, 이러한 기술에 의해 발명이 여러 다른 형태로 구현될 수 있다고 인지된다.

Claims

입력 장치에 있어서,
상기 입력 장치로의 터치 입력을 수신하는 입력 영역;
상기 입력 영역의 제1 측에서 복수의 에너지 빔을 방출하는 방출 시스템;
상기 입력 영역의 제2 측을 따라 배치되고(disposed), 상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 복수의 에너지 빔의 강도 분포(intensity distribution)를 측정하는 검출 시스템 - 상기 제2 측은 상기 제1 측의 반대 측임(said second side opposing said first side) -; 및
상기 검출 시스템과 연결되어 동작하고(operatively connected), 상기 강도 분포를 분석하여 상기 제1 측 및 상기 제2 측 사이의 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 결정되는 분석기
를 포함하는 입력 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 에너지 빔은 실질적으로 평면 형태에서(in a substantially planar form) 실질적으로 콜리메이트된(collimated) 신호인, 입력 장치.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에너지 빔은 적외선 또는 가시 광선을 포함하는, 입력 장치.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분석기는 상기 공도 분포를 분석하여 상기 제1 측 및 제2 측 사이의 상기 좌표축에 직각(right angles)인 제2 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 더 결정하는, 입력 장치.
상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 측에 인접한 상기 입력 영역의 상기 사이드들(sides)는 방출 시스템 또는 검출 시스템으로부터 자유로운(free from an emitting system or a detector system), 입력 장치.
입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하는 방법에 있어서,
상기 입력 영역의 제1 측에서 상기 입력 영역에서 상기 제1 측의 반대 측인 제2 측으로 복수의 에너지 빔을 방출하는 단계;
상기 복수의 에너지 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 단계; 및
상기 제1 측 및 제2 측 사이의 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 결정하도록 상기 강도 분포를 분석하는 단계
를 포함하는 입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하기 위한 방법.
제6항에 있어서,
상기 제1 측과 인접한 상기 입력 영역의 사이드들은 방출 시스템 또는 검출 시스템으로부터 자유로운 방법.
입력 장치에 있어서,
상기 입력 장치로 터치 입력을 수신하는 입력 영역;
상기 입력 영역의 제1 측에서 복수의 에너지 빔을 방출하는 방출 시스템;
상기 입력 영역의 제2 측을 따라 배치되고, 상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 검출 시스템 - 상기 제2 측은 상기 제1 측의 반대 측임 -; 및
상기 검출 시스템과 연결되어 동작하고, 상기 강도 분포를 분석하고, - 상기 입력 영역 내의 객체의 존재가 상기 입력 강도 분포의 변화(variation)를 생성하는 경우 - 상기 변화를 분석함으로써 상기 제1 측 및 제2 측 사이의 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 결정하는 분석기
를 포함하는 입력 장치.
제8항에 있어서,
상기 변화는 상기 강도 분포에서 강도가 감소된 영역을 포함하는 입력 장치.
제9항에 있어서,
상기 분석기는 상기 강도가 감소된 영역 내의 하나 또는 그 이상의 위치(locations)에서 경사도(gradient)를 결정하고, 상기 객체와 상기 입력 장치의 상기 제2 측 사이의 거리를 결정하는 입력 장치.
제10항에 있어서,
상기 객체와 상기 입력 영역의 상기 제2 측 사이의 거리 증가에 따라 상기 경사도의 상기 크기가 감소하는 입력 장치.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에너지 빔은 적외선 또는 가시 광선을 포함하는 입력 장치.
제12항에 있어서,
상기 방출 시스템은,
광원;
광학 신호를 수신하고, 평면 형태로 한정하여 전송하는 투과성 요소(transmissive element);
광학 신호를 실실적으로 콜리메이트하는 콜리메이션 요소; 및
광학 신호가 방향을 변경하도록(to redirect) 하는 리디렉션 요소 (redirection element)
를 포함하고, 상기 투과성 요소, 상기 콜리메이션 요소 및 상기 리디렉션 요소는 상기 광원으로부터 광학 신호를 수신하고, 상기 광학 신호를 콜리메이트하고 리디렉션 하여 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 신호인 상기 복수의 에너지 빔을 생성하도록 정렬되는, 입력 장치.
제12항에 있어서,
상기 방출 시스템은,
광원; 및
상기 입력 영역의 상기 제1 측을 따라 배치되어 상기 광원으로부터의 광을 가이드하여 상기 복수의 에너지 빔을 생성하는 광학 전송 웨이브가이드 어레이(array of transmit optical waveguides)
를 포함하는 입력 장치.
제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 시스템은 상기 제2 측을 따라 배치되고 상기 복수의 에너지 빔의 일부를 수신하여 상기 일부를 검출기 어레이로 전달(conduct)하는 광학 전송 웨이브가이드 어레이를 포함하는 입력 장치.
제8항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분석기는 상기 강도 분포를 분석하여, 상기 제1 및 제2 측 사이의 상기 좌표축과 직각(right angles)인 제2 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 더 결정하는 입력 장치.
제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 측과 인접한 상기 입력 영역의 사이드들(sides)은 방출 시스템 또는 검출 시스템 으로부터 자유로운 입력 장치.
입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하는 방법에 있어서,
상기 입력 영역의 제1 측으로부터, 상기 입력 영역에서 상기 제1 측과 반대 측인 제2 측으로 복수의 에너지 빔을 프로젝트하는(projecting) 단계;
상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 단계;
상기 강도 분포를 분석하여, 상기 입력 영역에서 객체의 존재를 나타내는 상기 강도 분포의 변화를 결정하는 단계;
상기 강도 분포에서 상기 변화의 파라미터를 계산하는 단계; 및
상기 파라미터를 이용하여, 상기 제1 및 제2 측 사이의 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 결정하도록 활용하는(utilising) 단계
를 포함하는 입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하기 위한 방법.
제18항에 있어서,
상기 변화는 상기 강도 분포에서 강도가 감소된 영역을 포함하는 방법.
제19항에 있어서,
상기 파라미터는 상기 강도가 감소된 영역 내의 하나 또는 그 이상의 위치에서 측정된 경사도를 포함하는 방법.
제20항에 있어서,
상기 객체와 상기 입력 영역의 상기 제2 측 사이의 거리 증가에 따라 상기 경사도의 크기가 감소하는 방법.
제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 에너지 빔은 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트되는 방법.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강도 분포를 분석하여, 상기 제1 및 제2 측 사이의 상기 좌표축에 직각인 제2 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 결정하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 측과 인접한 상기 입력 영역의 사이드들(sides)은 방출 시스템 또는 검출 시스템으로부터 자유로운 방법.
입력 장치에 있어서,
상기 입력 장치로의 터치 입력을 수신하는 입력 영역;
상기 입력 영역을 가로질러(across) 제1 및 제2 복수의 에너지 빔을 방출하는 방출 시스템 - 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔은 제1 및 제2 측 사이의 제1 및 제2 방향으로 전파하고, 상기 제1 및 제2 방향은 서로 상대적으로 직각임 - ;
상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 검출 시스템; 및
상기 검출 시스템과 연결되어 동작하고, 상기 강도 분포를 분석하며 - 상기 입력 영역 내의 객체의 존재는 상기 강도 분포에서 변화를 생성함 -, 상기 변화를 분석함으로써 상기 제1 및 제2 측 사이의 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 결정하는 분석기
를 포함하는 입력 장치.
제25항에 있어서,
상기 에너지 빔은 적외선 또는 가시 광선을 포함하는 입력 장치.
제25항 또는 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방출 시스템은 상기 입력 영역의 상기 제1 측에서 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔을 방출하며, 상기 검출 시스템은 상기 입력 영역의 상기 제2 측에 따라 배치되는 입력 장치.
제27항에 있어서,
상기 검출 시스템은,
상기 제2 측에 따라 배치되고, 상기 제1 복수의 에너지 빔의 일부(portions)를 수신하며, 상기 일부를 검출 어레이로 전달하는(conduct) 광학 웨이브가이드(optical waveguides)의 제1 어레이; 및
상기 제2광 측을 따라 배치되고, 상기 제2 복수의 에너지 빔의 일부를 수신하며, 상기 일부를 검출 어레이로 전달하는 광학 웨이브가이드의 제2 어레이
를 포함하는 입력 장치.
제28항에 있어서,
각각의 광학 웨이브가이드는 각각의 복수의 에너지 빔의 일부가 상기 웨이브가이드로 초점을 맞추는(to focus) 인-평면 렌즈(in-plane lens)에서 종료되는(terminates) 입력 장치.
제28항에 있어서,
상기 검출 시스템은,
광학 웨이브가이드 어레이 및 제2 측을 따라 배치된 관련된 광학 요소
를 포함하고,
각각의 광학 요소는 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔의 일부를 수집하고, 상기 일부를 상기 각각의 광학 요소 각자에 연관된 광학 웨이브가이드에 초점을 맞추어(focus said portions into its associated optical waveguide) 검출기 어레이로 가이드하는, 입력 장치.
제30항에 있어서,
각각의 광학 요소는 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔의 각각의 일부를 수집하며, 상기 일부를 상기 관련된 광학 웨이브가이드로 초점을 맞추는 제1 및 제2 초점 요소를 포함하는 장치.
제30항에 있어서,
각각의 광학 요소는 초점 요소(focusing element) 및 굴절 요소(deflection element)를 포함하는 - 조합의 상기 초점 요소 및 상기 굴절 요소는 상기 제1 복수의 에너지 빔의 일부를 수집하며, 일부를 상기 관련된 광학 웨이브가이드로 초점을 맞추고, 상기 초점 요소는 상기 제2 복수의 에너지 빔의 일부를 수집하며, 일부를 상기 관련된 광학 웨이브가이드로 초점을 맞춤 - 를 포함하는 입력 장치.
27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방출 시스템은 제1 광원, 제2 광원, 및 투과성 바디(transmissive body)를 포함하고,
상기 투과성 바디는,
광학 신호를 수신하고, 평면 형태로 한정하여 전송하는 투과성 요소;
광학 신호를 실질적으로 콜리메이트하는 콜리메이션 요소; 및
광학 신호의 방향을 변경하도록 하는 리디렉션 요소
를 포함하고,
상기 투과성 요소, 상기 콜리메이션 요소 및 상기 리디렉션 요소는 상기 광원으로부터 광학 신호를 수신하고, 상기 광학 신호를 콜리메이트하고 리디렉션 하여 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 신호를 생성하도록 정렬되고,
상기 제1 광원으로부터의 광학 신호가 상기 투과성 바디에 의해 투과되고, 콜리메이트되고, 리디렉션되어, 상기 제1 방향으로 전파하는 상기 제1 복수의 에너지 빔을 생성하도록 하도록, 상기 제1 광원 및 제2 광원이 위치되고,
상기 제2 광원의 광학 신호가 상기 투과성 바디에 의해 투과되고, 콜리메이트되고, 리디렉션되어, 상기 제2 방향으로 전파하는 상기 제2 복수의 에너지 빔을 생성하도록 하는
입력 장치.
제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방출 시스템은, 광원, 광학 분할 요소, 및 투과성 바디를 포함하고,
상기 투과성 바디는,
평면 형태의 광학 신호를 수신, 한정 및 전송하는 투과성 요소;
광학 신호를 실질적으로 콜리메이트하는 콜리메이션 요소; 및
광학 신호가 방향을 변경하는 리디렉션 요소
를 포함하고,
상기 투과성 요소, 상기 콜리메이션 요소 및 상기 리디렉션 요소는 상기 광원으로부터 광학 신호를 수신하고, 상기 광학 신호를 콜리메이트하고 리디렉션 하여 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 신호를 생성하도록 정렬되고,
상기 광원으로부터의 광학 신호가 상기 투과성 바디에 의해 투과되고, 콜리메이트되고, 리디렉션되어, 실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 신호를 생성하도록 하도록, 상기 광원이 위치되고,
실질적으로 평면 형태로 실질적으로 콜리메이트된 상기 신호를, 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔으로 분할하도록, 상기 광학 분할 요소가 위치되는,
입력 장치.
제34항에 있어서,
상기 광학 분할 요소는 프리즘 필름(prism film) 또는 위상 마스크(phase mask)를 포함하는 입력 장치.
제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방출 시스템에 있어서,
광원, 및 상기 입력 영역의 상기 제1 측을 따라 배치된 광학 전송 웨이브가이드 제1 어레이 및 제2 어레이 - 광학 전송 웨이브가이드 상기 제1 어레이 및 제2 어레이는 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔을 생성하기 위해 상기 광원의 광을 상기 제1 측으로 전달함 - 를 포함하는 장치.
제27항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방출 시스템은,
제1 광원 및 제2 광원, 및 상기 입력 영역의 상기 제1 측을 따라 배치된 광학 전송 웨이브가이드의 제1 어레이 및 제2 어레이
를 포함하고,
광학 전송 웨이브가이드의 상기 제1 어레이는 상기 제1 광원의 광을 상기 제1 측으로 전달하여, 상기 제1 복수의 에너지 빔을 생성하고, 및
광학 전송 웨이브가이드의 상기 제2 어레이는 상기 제2 광원의 광을 상기 제1 측으로 전달하°여, 상기 제2 복수의 에너지 빔을 생성하는,
입력 장치.
제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 방향의 각도가 5° 내지 30°의 범위인 입력 장치.
제38항에 있어서,
상기 각도는 대략 10°인 입력 장치.
제25항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변화는 삼각측량(triangulation)에 의해 상기 객체의 위치를 결정하도록 분석되는 입력 장치.
제25항 내지 제40항에 있어서,
상기 분석기는 상기 공도 분포를 분석하여 상기 제1 측 및 제2 측 사이의 상기 좌표축에 직각(right angles)인 제2 좌표축에 따른 상기 객체의 위치를 더 결정하는, 입력 장치.
제25항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 측과 인접한 상기 입력 영역의 사이드들은 방출 시스템 또는 검출 시스템으로부터 자유로운 입력 장치.
입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하는 방법에 있어서,
제1 및 제2 방향에서 상기 입력 영역의 반대 측인 제2 측으로(to a second, opposing side of said input area,) 입력 영역을 가로질러(across) 제1 및 제2 복수의 에너지 빔을 프로젝트하는(projecting) 단계 - 상기 제1 및 제2 방향은 서로 상대적으로 직각임 - ;
상기 빔이 상기 입력 영역을 통과한 후에, 상기 입력 영역의 객체의 존재를 나타내는 상기 강도 분포 강도에서 변화를 결정하기 위해 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 빔의 강도 분포를 측정하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 측 사이의 좌표축을 따라 상기 객체의 위치를 결정하도록 상기 변화를 분석하는 단계
를 포함하는 입력 영역 내에서 객체의 위치를 결정하는 방법.
제43항에 있어서,
상기 제1 측에 인접한 상기 입력 영역의 사이드들은 방출 시스템 또는 검출 시스템으로부터 자유로운 방법.
제6항, 제8항 내지 24항 또는 제43항 내지 제44항에 있어서,
상기 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터가 사용이 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 코드를 갖는 매체로 구성되는 제조의 아티클.