(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学感知システムであって、
第１の表面、第２の表面、および１つまたは複数のエッジを有する導光層と、
前記導光層の前記第１の表面に重なるエリア中に光を向けるように構成された赤外（ＩＲ）光源と、
前記導光層中に前記導光層の前記第１の表面を通過する光を向け直すように構成された複数の光転向構造と、
前記導光層の少なくとも１つのエッジに隣接する複数のＩＲセンサと、
前記導光層と前記複数のＩＲセンサとの間に配置された複数のマスキング構造と、
を備え、
前記導光層の前記少なくとも１つのエッジに隣接するＩＲセンサの数が、前記導光層と前記導光層の前記少なくとも１つのエッジに隣接する前記ＩＲセンサとの間に配置されたマスキング構造の数よりも大きい、
光学感知システム。
【請求項２】
前記複数のＩＲセンサと電気通信しているプロセッサをさらに含み、ここにおいて前記プロセッサは、前記導光層の前記第１の表面に重なる前記エリア内のオブジェクトの位置を識別するために、前記複数のＩＲセンサによって測定された信号を分析するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＩＲ光源は、前記導光層の前記第１の表面に重なる前記エリアに向けられた光を変調するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＩＲ光源は、前記導光層の、前記第２の表面と同じサイドに配置され、前記導光層を通るように光を向けるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＩＲ光源は、前記導光層である第１の導光層と実質的に平行に伸びる第２の導光層と光伝達しており、前記第２の導光層は、前記第２の導光層中に前記ＩＲ光源によって放出された光を、前記第１の導光層の前記第１の表面に重なる前記エリア中に向け直すように構成された複数の光転向構造を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数のＩＲセンサは、前記導光層の各エッジに隣接して伸びるＩＲフォトダイオードの線形アレイを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の光転向構造は、前記導光層の前記第２の表面を通って、または前記第２の表面に隣接して伸びる反射型ファセットを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数のマスキング構造は、前記導光層の各エッジに隣接して伸びるマスキング構造の周期性アレイを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記導光層の、前記第２の表面と同じサイドに位置するディスプレイをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ディスプレイの、前記導光層と逆サイドに配置されたバックライトをさらに含み、ここにおいて前記バックライトは前記ＩＲ光源を含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ディスプレイは液晶ディスプレイを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ディスプレイは透過型ディスプレイを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ディスプレイは半透過型ディスプレイを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ディスプレイは反射型ディスプレイを含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ディスプレイを照明するように構成されたフロントライトシステムをさらに含み、ここにおいて前記フロントライトシステムは前記ＩＲ光源を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ディスプレイは干渉変調器のアレイを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ディスプレイと通信するように構成されているプロセッサと、ここにおいて前記プロセッサは、画像データを処理するように構成されている、
前記プロセッサと通信するように構成されているメモリデバイスと、
をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部を送るように構成されたコントローラと、
をさらに備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに含み、前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを備える、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを通信するように構成された入力デバイスをさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
光学感知システムであって、
第１の表面、第２の表面、および１つまたは複数のエッジを有する導光層と、
赤外（ＩＲ）光で、前記導光層の前記第１の表面に重なるエリアを照明するための手段と、
前記導光層中に前記導光層の前記第１の表面を通過する光を向け直すように構成された複数の光転向構造と、
前記導光層の少なくとも１つのエッジに隣接する複数のＩＲセンサと、
前記導光層と前記複数のＩＲセンサとの間に配置された複数のマスキング構造と、
を備え、
前記導光層の前記少なくとも１つのエッジに隣接するＩＲセンサの数が、前記導光層と前記導光層の前記少なくとも１つのエッジに隣接する前記ＩＲセンサとの間に配置されたマスキング構造の数よりも大きい、
光学感知システム。
【請求項２２】
前記複数のＩＲセンサと電気通信しているプロセッサをさらに含み、ここにおいて前記プロセッサは、前記導光層の前記第１の表面に重なる前記エリア内のオブジェクトの位置を識別するために、前記複数のＩＲセンサによって測定された信号を分析するように構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記照明するための手段は変調されたＩＲ光源を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記照明手段は、前記導光層の、前記第２の表面と同じサイドに配置されたＩＲ光源を含み、前記導光層を通るように光を向けるように構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記照明手段は、
前記導光層である第１の導光層と実質的に平行に伸びる第２の導光層と、
前記第２の導光層と光通信している少なくとも１つのＩＲ光源と、前記第２の導光層は、前記少なくとも１つのＩＲ源によって放出された光を、前記第１の導光層の前記第１の表面に重なる前記エリアに向け直すように構成された複数の光転向構造を含む、
を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
導光層に重なる１つまたは複数のオブジェクトを感知する方法であって、前記方法は、
赤外（ＩＲ）光で、前記導光層の第１の表面に重なるエリアを照明することと、
前記１つまたは複数の重なるオブジェクトによって反射されたＩＲ光を前記導光層中に、および複数のＩＲ光センサに向かって向け直すことと、ここにおいてマスキング構造は、前記導光層と前記複数のＩＲ光センサとの間に配置され、前記マスキング構造は複数の開口を含み、開口の数はＩＲ光センサの数よりも少ない、
前記ＩＲ光センサに入射する前記ＩＲ光を示す１つまたは複数の信号を測定することと、
前記１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために、前記測定された１つまたは複数の信号を分析することと、
を備える、方法。
【請求項２７】
前記マスキング構造は、間隙によって分離されたマスキング構造の周期性アレイを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために前記測定された信号を分析することは、
前記測定された１つまたは複数の信号における極大の位置を識別することと、
前記極大の位置および前記間隙のうちの１つの中央を通って伸びる投影に基づいて、前記１つまたは複数の重なるオブジェクトのうちの１つの位置を推定することと、
を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために、前記測定された信号を分析することは、１つまたは複数の重なるオブジェクトの前記位置の確率マップを生成することを含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記導光層の第１の表面に重なる前記エリアを照明することは、変調されたＩＲ光で前記エリアを照明することを含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本開示は光学センサに関し、特に、単独で、または電気機械システムおよびデバイスと連携して使用されうる光学タッチおよびジェスチャ感知デバイスに関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]  電気機械システム（ＥＭＳ）は、電気および機械要素、アクチュエータ、トランスデューサ、センサ、ミラーおよび光膜のような光コンポーネント、および電子機器を有するデバイスを含む。ＥＭＳデバイスまたは要素は、マイクロスケールおよびナノスケールに限定はされないがこれらを含む、様々なスケールで製造されうる。例えば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ：microelectromechanical systems）デバイスは、約１ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ：nanoelectromechanical systems）デバイスは、例えば数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、１ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気機械要素は、堆積、エッチング、リソグラフィ、ならびに／あるいは、基板および／または堆積された材料層の一部をエッチング除去する、もしくは電気および電気機械デバイスを形成するために層を追加する他の微細加工プロセスを使用して作り出されうる。
【０００３】
[0003]  ＥＭＳデバイスの１つのタイプは、干渉変調器（ＩＭＯＤ：interferometric modulator）と呼ばれる。ＩＭＯＤまたは干渉計測（interferometic）光変調器という用語は、光干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および／または反射するデバイスを指す。いくつかの実装では、ＩＭＯＤディスプレイ要素は、一対の導電性プレートを含むことができ、一対の導電性プレートの一方または双方が、全体的または部分的に、透明および／または反射的であることができ、ならびに適切な電気信号の印加時の相対運動（relative motion）が可能でありうる。例えば、１つのプレートは、基板を覆って堆積された、基板上に堆積された、または基板によって支持された静止層を含むことができ、もう一方のプレートは、空隙によって静止層から離隔された反射膜を含むことができる。別のプレートに対する１つのプレートのポジションは、ＩＭＯＤディスプレイ要素に入射する光の光干渉を変化させることができる。ＩＭＯＤベースのディスプレイデバイスは、幅広い範囲の適用を有し、特にディスプレイ能力を有するものに関して、既存の製品を改良し、新たな製品を作り出す際に使用されることが予期されている。
【０００４】
[0004]  タッチスクリーンおよびジェスチャ感知システムは、下にある（underlying）ディスプレイデバイスに、または任意の他のデバイスに入力を提供するために使用されうる。いくつかのタッチスクリーンは、投影型容量技術（ＰＣＴ）に依存しており、それは、表面との直接対話を要求し、ならびにＰＣＴタッチスクリーンと対話するために、肌対表面の接触または他の特定のマテリアルを要求しうる。同様に、いくつかのジェスチャ認識システムは、可視光を感知するカメラの使用に依存し、そのようなシステムの有効性は、カメラの能力によって制限されうる。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]  本開示のシステム、方法、デバイスは各々、いくつかの革新的な態様を有し、それらのいずれも、単独で本明細書で開示されている所望の属性に対して責任を担っているものではない。
【０００６】
[0006]  本開示で説明されている主題の１つの革新的な態様は、光学感知システムにおいて実装されることができ、第１の表面、第２の表面、および１つまたは複数のエッジを有する導光層と、導光層の第１の表面に重なるエリア中に光を向けるように構成された赤外（ＩＲ）光源と、導光層の第１の表面を通過する光を導光層に向け直す（redirect）ように構成された複数の光転向構造（light-turning structures）と、導光層の少なくとも１つのエッジに隣接する複数のＩＲセンサと、導光層と複数のＩＲセンサとの間に配置された複数のマスキング構造と、を備える。
【０００７】
[0007]  いくつかの実装では、システムは、複数のＩＲセンサと電気通信しているプロセッサを含むことができ、ここにおいてプロセッサは、導光層の第１の表面に重なるエリア内のオブジェクトの位置を識別するために、複数のＩＲセンサによって測定された信号を分析するように構成される。いくつかの実装では、ＩＲ光源は、導光層の第１の表面に重なるエリア中に向けられた光を変調するように構成されうる。いくつかの実装では、ＩＲ光源は、導光層の、第２の表面と同じサイドに配置され得、導光層を通り抜けるように光を向けるように構成されうる。
【０００８】
[0008]  いくつかの実装では、ＩＲ光源は、第１の導光層と実質的に平行に伸びる第２の導光層と光通信しており、第２の導光層は、第２の導光層中にＩＲ光源によって放出された光を、第１の導光層の第１の表面に重なるエリア中に向け直すように構成された複数の光転向構造を含むことができる。いくつかの実装では、複数のＩＲセンサは、導光層の各エッジに隣接して伸びるＩＲフォトダイオードの線形アレイを含むことができる。いくつかの実装では、複数の光転向構造は、導光層の第２の表面を通って、または第２の表面に隣接して伸びる反射型ファセットを含むことができる。いくつかの実装では、複数のマスキング構造は、導光層の各エッジに隣接して伸びるマスキング構造の周期性アレイを含むことができる。
【０００９】
[0009]  いくつかの実装では、システムは加えて、導光層の、第２の表面と同じサイドに位置するディスプレイを含むことができる。少なくとも第１のさらなる実装では、システムは加えて、ディスプレイの、導光層とは逆サイドに配置されたバックライトを含むことができ、ここにおいてバックライトはＩＲ光源を含む。いくつかのまたさらなる実装では、ディスプレイは、液晶ディスプレイを含むことができる。少なくとも第２のさらなる実装では、ディスプレイは透過型ディスプレイを含むことができる。少なくとも第３のさらなる実装では、ディスプレイは半透過型ディスプレイを含むことができる。少なくとも第４のさらなる実装では、ディスプレイは反射型ディスプレイを含むことができる。いくつかのまたさらなる実装では、システムは加えて、ディスプレイを照明するように構成されたフロントライトシステムを含むことができ、ここにおいてフロントライトシステムはＩＲ光源を含む。他のまたさらなる実装では、ディスプレイは、干渉変調器のアレイを含むことができる。少なくとも第５のさらなる実装では、システムは、ディスプレイと通信するように構成されているプロセッサと、ここにおいてプロセッサは画像データを処理するように構成される、プロセッサと通信するように構成されているメモリデバイスと、を含むことができる。少なくとも第１のまたさらなる実装では、システムは加えて、ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、ドライバ回路に画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラと、を含むことができる。少なくとも第２のまたさらなる実装では、システムは加えて、プロセッサに画像データを送るように構成された画像ソースモジュールを含むことができ、画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを備える。少なくとも第３のまたさらなる実装では、システムは加えて、入力データを受信し、プロセッサに入力データを通信するように構成された入力デバイスを含むことができる。
【００１０】
[0010]  本開示で説明されている主題の別の革新的な態様は、光学感知システムにおいて実装されることができ、第１の表面、第２の表面、および１つまたは複数のエッジを有する導光層と、赤外（ＩＲ）光で導光層の第１の表面に重なるエリアを照明するための手段と、導光層の第１の表面を通過する光を導光層中に向け直すように構成された複数の光転向構造と、導光層の少なくとも１つのエッジに隣接する複数のＩＲセンサと、導光層と複数のＩＲセンサとの間に配置された複数のマスキング構造と、を備える。
【００１１】
[0011]  いくつかの実装では、システムは加えて、複数のＩＲセンサと電気通信しているプロセッサを含むことができ、ここにおいてプロセッサは、導光層の第１の表面に重なるエリア内のオブジェクトの位置を識別するために、複数のＩＲセンサによって測定された信号を分析するように構成される。いくつかの実装では、照明手段は、変調されたＩＲ光源を含むことができる。いくつかの実装では、照明手段は、導光層の、第２の表面と同じサイドに配置されたＩＲ光源を含むことができ、ＩＲ光源は、導光層を通り抜けるように光を向けるように構成される。いくつかの実装では、照明手段は、第１の導光層と実質的に平行に伸びる第２の導光層と、第２の導光層と光通信している少なくとも１つのＩＲ光源と、を含むことができ、ここにおいて第２の導光層は、少なくとも１つのＩＲ源によって放出された光を、第１の導光層の第１の表面に重なるエリア中に向け直すように構成された複数の光転向構造を含む。
【００１２】
[0012]  本開示で説明されている主題の別の革新的な態様は、導光層に重なる１つまたは複数のオブジェクトを感知する方法において実装されることができ、その方法は、赤外（ＩＲ）光で、導光層の第１の表面に重なるエリアを照明することと、１つまたは複数の重なるオブジェクトによって反射されたＩＲ光を導光層中に、および複数のＩＲ光センサに向かって向け直すことと、ここにおいてマスキング構造は、導光層と複数のＩＲ光センサとの間に配置される、ＩＲ光センサ上に入射するＩＲ光を示す１つまたは複数の信号を測定することと、１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために、測定された１つまたは複数の信号を分析することと、を備える。
【００１３】
[0013]  いくつかの実装では、マスキング構造は、間隙によって離隔されたマスキング構造の周期性アレイを含むことができる。少なくとも第１のさらなる実装では、１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために、測定された信号を分析することは、測定された１つまたは複数の信号において極大（local maximum）の位置を識別することと、極大の位置および間隙のうちの１つの中心を通って伸びる投影に基づいて、１つまたは複数の重なるオブジェクトのうちの１つの位置を推定することと、を含むことができる。少なくとも第２のさらなる実装では、１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために、測定された信号を分析することは、１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置の確率マップを生成することを含むことができる。いくつかの実装では、導光層の第１の表面に重なるエリアを照明することは、変調されたＩＲ光でエリアを照明することを含むことができる。
【００１４】
[0014]  本開示で説明されている主題の１つまたは複数の実装の詳細は、付随の図面および以下の説明において述べられている。本開示で提供されている例は、ＥＭＳおよびＭＥＭＳベースのディスプレイの観点から主に説明されているけれども、本明細書で提供されている概念は、液晶ディスプレイ、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）ディスプレイ、および電界放出ディスプレイのような他のタイプのディスプレイに適用されることができる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および請求項から明らかになる。以下の図の相対的な寸法は原寸通りに描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスのディスプレイ要素のアレイまたは一連のディスプレイ要素における、２つの隣接するＩＭＯＤディスプレイ要素を描いている等角図法の例示である。
【図２】ＩＭＯＤディスプレイ要素の３つの要素アレイによって、３つの要素を含むＩＭＯＤベースのディスプレイを組み込む電子デバイスを例示しているシステムブロック図である。
【図３】ディスプレイに補助照明を提供するためのフロントライトシステムを含むディスプレイデバイスの例の断面図の側断面を図示している。
【図４】１つまたは複数の重なるオブジェクトを検出するために使用されうる光学センサシステムの例を図示している。
【図５】光学センサシステムの別の実装の上面図を図示している。
【図６Ａ】図５の光学センサシステムのセクション６の詳細な断面図である。
【図６Ｂ】入射光の極大量の測定値に基づいて、重なるオブジェクトの位置を推定する１つの方法を図式的に例示している。
【図７Ａ】光学センサシステムの近接場エリア内の２つの重なるオブジェクトを表す、シュミレーションされた信号の例を図示している。
【図７Ｂ】図７Ａのシュミレーションされた信号に応答した、導光層中に転向されるある特定の光線の例を例示している。
【図７Ｃ】図７Ａのシュミレーションされた信号に応答した、センサシステムの１つのサイドに沿った光明度を示すプロットの例を図示している。
【図８Ａ】スワイプジェスチャを感知する実装を図示している。
【図８Ｂ】スワイプジェスチャを感知する実装を図示している。
【図９】フロントが照らされたデバイスと連携して使用される光学感知システムの例を図示している。
【図１０】近接場光学感知システムを使用する感知方法を例示しているフロー図の例を図示している。
【図１１Ａ】複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを例示しているシステムブロック図である。
【図１１Ｂ】複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイスを例示しているシステムブロック図である。
【詳細な説明】
【００１６】
[0029]  様々な図面における同様の参照番号および呼称は、同様の要素を示す。
【００１７】
[0030]  以下の説明は、本発明の革新的な態様を説明する目的のためにある特定の実装を対象としている。しかしながら、当業者は、本明細書における教示が数多くの異なる方法で適用されうることを容易に認識するだろう。説明されている実装は、動いていようと（例えば、ビデオ）、静止していようと（例えば、静止画像）、ならびにテキスト、グラフィック、または絵であろうと、画像を表示するように構成されうるあらゆるデバイス、装置、またはシステムにおいて実装されることができる。より具体的には、説明されている実装は、限定はされないが、モバイル電話、マルチメディアインターネット対応セルラ電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイス、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、全世界測位システム（ＧＰＳ）受信機／ナビゲータ、カメラ、デジタルメディアプレイヤ（例えば、ＭＰ３プレイヤ）、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス（例えば、電子書籍リーダ）、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ（オドメータおよびスピードメータディスプレイ等を含む）、コックピットコントロールおよび／またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ（例えば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ）、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダまたはプレイヤ、ＤＶＤプレイヤ、ＣＤプレイヤ、ＶＣＲ、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機／乾燥機、パーキングメータ、パッケージング（例えば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）アプリケーションを含む電気機械システム（ＥＭＳ）アプリケーション、および非ＥＭＳアプリケーションにおける）、審美構造（例えば、一点の宝飾品または服飾品に関する画像のディスプレイ）、ならびに様々なＥＭＳデバイス、等の様々な電子デバイスに関連付けられうる、あるいはそれらに含まれうる。本明細書における教示はまた、限定はされないが、電子切り替えデバイス、無線周波数フィルタ、センサ、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマエレクトロニクスのための慣性コンポーネント、コンシューマエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動デバイス、駆動スキーム、製造プロセスおよび電子テスト機器、等の非ディスプレイアプリケーションにおいて使用されうる。したがって、その教示は、図に単独で描かれている実装に限定されるように意図されていないけれども、その代わりに当業者に容易に明らかになるような幅広い適用性を有する。
【００１８】
[0031]  光学感知システムに重なる「近接場」エリアが、例えば赤外（ＩＲ）光で、照明されるとき、近接場エリア内のいずれのオブジェクトからも反射されるＩＲ光は、システムの周辺の光センサに向かって転向されうる。光センサから測定された信号はその後、タッチおよび／またはジェスチャ感知システムとしての役目をする、近接場エリア内の重なるオブジェクトの位置を識別するために分析されうる。向け直された光が、光センサに到達する前に既知の形を有する周期性マスキング構造を通過するとき、光センサに入射する光は、重なるオブジェクトを識別するための測定された光の分析を容易にする方法で変更されるだろう。いくつかの実装では、重なるオブジェクトの位置を推定するために、測定された光における極大とマスキング構造における間隙との間でバックトラッキング分析が実行されうる一方で、他の実装では、重なるオブジェクトの位置を推定するために確率マップが生成されうる。
【００１９】
[0032]  本開示で説明されている主題の特定の実装は、以下の潜在的な利点のうちの１つまたは複数を実現するように実装されうる。肌接触または類似のマテリアルを要求しうる容量型タッチシステムとは違い、本明細書で説明されている光学感知システムは、特定のマテリアル、または表面との接触さえ要求しない。ＩＲ光が使用されるとき、システムは、デバイスの実見を妨げることなく、またはデバイスの外観を変更することなく実見されることになるディスプレイデバイスまたは他のオブジェクトと連携して使用されうる。システムは、同じシステムおよび分析を使用して、手のスワイプのような広いジェスチャと同様に、精密なタッチ入力も検出することができる。複数の個別の重なるオブジェクトが感知されうるので、システムは、例えば１つよりも多い指またはスタイラスの、ロバストマルチタッチジェスチャ感知を許容する。
【００２０】
[0033]  本明細書で説明されている光学感知システムの実装がディスプレイで使用される必要はないけれども、説明されている実装が適用されうる適したＥＭＳまたはＭＥＭＳデバイスまたは装置の１つの特定の例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光干渉の原理を使用して、そこに入射する光を選択的に吸収および／または反射するように実装されうる干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイ要素を組み込むことができる。ＩＭＯＤディスプレイ要素は、部分的光吸収体（absorber）、吸収体を基準として（with respect to）可動である反射体、および吸収体と反射体との間に定められた光共振キャビティを含むことができる。いくつかの実装では、反射体は、２以上の異なるポジションに移動されることができ、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それによりＩＭＯＤの反射率に影響を及ぼしうる。ＩＭＯＤディスプレイ要素の反射スペクトルは、異なる色を生成するために可視波長全域でシフトされうる極めて広いスペクトル帯域を作成することができる。スペクトル帯域のポジションは、光共振キャビティの厚さを変化させることによって調整されうる。光共振キャビティを変化させる１つの方法は、吸収体を基準とした反射体のポジションを変化させることによるものである。
【００２１】
[0034]  図１は、干渉変調器（ＩＭＯＤ）ディスプレイデバイスのディスプレイ要素のアレイまたは一連のディスプレイ要素における、２つの隣接するＩＭＯＤディスプレイ要素を描いている等角図法の例示である。ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、１つまたは複数の干渉計測ＥＭＳ、例えばＭＥＭＳ、ディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、干渉計測ＭＥＭＳディスプレイ要素は、明状態または暗状態のどちらかにあるように構成されうる。明（「緩和」、「開」または「オン」等）状態では、ディスプレイ要素は、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗（「作動」、「閉」または「オフ」等）状態では、ディスプレイ要素はほとんど入射可視光を反射しない。ＭＥＭＳディスプレイ要素は、黒および白に加えてカラーディスプレイを許容する光の特定の波長で主に反射するように構成されうる。いくつかの実装では、複数のディスプレイ要素を使用することによって、異なる原色の明度およびグレーの色調が達成されうる。
【００２２】
[0035]  ＩＭＯＤディスプレイデバイスは、ローおよびカラムで配列されうるＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイを含むことができる。アレイにおける各ディスプレイ要素は、間隙（光間隙（optical gap）、キャビティ、または光共振キャビティとも称される）を形成するために互いから可変で、かつ制御可能な距離に位置付けられた、可動反射層（すなわち機械層とも称される、可動層）および固定部分反射層（すなわち静止層）のような、少なくとも一対の反射層と半反射層を含むことができる。可動反射層は、少なくとも２つのポジションの間を移動されうる。例えば、第１のポジション、すなわち緩和ポジションでは、可動反射層は、固定部分反射層からある距離に位置付けられうる。第２のポジション、すなわち作動ポジションでは、可動反射層は、部分反射層に対してより近く位置付けられうる。２つの層から反射する入射光は、可動反射層のポジションおよび入射光の（１つまたは複数の）波長に依存して、強め合うようにおよび／または弱め合うように（constructively and/or destructively）干渉し、各ディスプレイ要素に対して全反射状態または無反射（non-reflective）状態のどちらかを作り出しうる。いくつかの実装では、ディスプレイ要素は、作動されていないときに反射状態にあることができ、可視スペクトル内の光を反射し、ならびに作動されているときに暗状態にあることができ、可視範囲内の光を吸収および／または弱めるように干渉しうる。しかしながらいくつかの他の実装では、ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動されていないときに暗状態にあることができ、作動されているときに反射状態にあることができる。いくつかの実装では、印加された電圧の導入は、状態を変化させるためにディスプレイ要素を駆動させることができる。いくつかの他の実装では、印加された電荷は、状態を変化させるためにディスプレイ要素を駆動させることができる。
【００２３】
[0036]  図１におけるアレイの描かれている部分は、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２の形態で２つの隣接する干渉計測ＭＥＭＳディスプレイ要素を含む。（例示されているような）右側のディスプレイ要素１２では、可動反射層１４は、光スタック１６の近くの、隣接する、または接触している作動ポジションで例示されている。右側のディスプレイ要素１２の両端に印加される電圧Ｖｂｉａｓは、可動反射層１４を移動させ、また可動反射層１４を作動ポジションに維持するためには十分である。（例示されているような）左側のディスプレイ要素１２では、可動反射層１４は、部分反射層を含む、光スタック１６からのある距離（設計パラメータに基づいて予め決定されうる）にある緩和ポジションに例示されている。左側のディスプレイ要素１２の両端に印加される電圧Ｖ０は、右側のディスプレイ要素１２のもののような、作動ポジションへの可動反射層１４の作動を引き起こすには十分でない。
【００２４】
[0037]  図１では、ＩＭＯＤディスプレイ要素Ｂの反射特性は概して、ＩＭＯＤディスプレイ要素１２に入射する光１３、および左側のディスプレイ要素１２から反射する光１５を示す矢印で例示されている。ディスプレイ要素１２に入射する光１３のほとんどは、光スタック１６に向けて、透過基板２０を通り抜けて透過されうる。その光スタック１６に入射する光の一部は、光スタック１６の部分反射層を通り抜けて透過されることになり、一部は透明基盤２０を通って逆行して反射されることになる（reflect back）。光スタック１６を通って透過される光１３の一部は、透明基盤２０に向かって（および通り抜けて）逆行して可動反射層１４から反射されうる。光スタック１６の部分反射層から反射される光と可動反射層１４から反射される光との間の（強め合うおよび／または弱め合う）干渉は、デバイスの実見サイドまたは基板サイド上でディスプレイ要素１２から反射される光１５の（１つまたは複数の）波長の明度を部分的に決定することになる。いくつかの実装では、透過基板２０は、ガラス基板（時折、ガラスプレートまたはパネルと称される）でありうる。ガラス基板は、例えば、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石炭ガラス、クオーツ、Ｐｙｒｅｘ（登録商標）、または他の適したガラスマテリアルであることができるか、これらを含むことができる。いくつかの実装では、ガラス基板は、０．３、０．５、または０．７ミリメータの厚さを有することができるけれども、いくつかの実装ではガラス基板は、より厚い（例えば数十ミリメータ）か、より薄い（例えば０．３ミリメータより小さい）ことがありうる。いくつかの実装では、非ガラス基板、例えばポリカーボネート、アクリル、テレフタル酸ポリエチレン（ＰＥＴ）、またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）基板、が使用されうる。そのような実装では、非ガラス基板は、０．７ミリメートルより小さい厚さを有する可能性が高くなるけれども、基板は設計の検討事項に依存してより厚くなりうる。いくつかの実装では、非透過基板、例えば金属箔、またはステンレス網ベースの基板、が使用されうる。例えば、部分透過的であり、および部分反射的である可動層および固定反射層を含む、逆ＩＭＯＤベースのディスプレイは、基板の、図１のディスプレイ要素１２の逆サイドから実見されるように構成され、非透明基盤によって支持されうる。
【００２５】
[0038]  光スタック１６は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。（１つまたは複数の）層は、電極層、部分反射および部分透過層、ならびに透明な誘電体層のうちの１つまたは複数を含むことができる。いくつかの実装では、光スタック１６は、電気的に導電性であり、部分的に透明であり、および部分的に反射的であり、例えば、透明基盤２０上に上記の層のうちの１つまたは複数を堆積することによって作製（fabricate）されることができる。電極層は、様々な金属、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、のような様々なマテリアルから形成されうる。部分反射層は、様々な金属（例えばクロムおよび／またはモリブデン）、半導体、および誘電体のような部分的に反射的である様々なマテリアルから形成されうる。部分反射層は、マテリアルの１つまたは複数の層から形成され、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組み合わせから形成されうる。いくつかの実装では、光スタック１６のある特定の部分は、部分光吸収体と電気導体の両方としての役割をする、金属または半導体の単一の半透明の膜（thickness）を含むことができる一方で、（例えば、光スタック１６の、またはディスプレイ要素の他の構造の）異なる、電気的により導電性の高い層または部分が、ＩＭＯＤディスプレイ要素間で信号をバスで運ぶ（bus）役割をすることができる。光スタック１６はまた、１つまたは複数の導電性層または電気的導電性／部分的吸収層をカバーする、１つまたは複数の絶縁または誘電体層を含むこともできる。
【００２６】
[0039]  いくつかの実装では、光スタック１６の（１つまたは複数の）層の少なくともいくつかは、平行ストリップにパターン化され、以下でさらに説明されるようにディスプレイデバイスにおいてロー電極を形成することができる。当業者によって理解されることになるように、「パターン化される」という用語は、エッチングプロセスと同様にマスキングを指すように本明細書では使用される。いくつかの実装では、アルミニウム（Ａｌ）のような高導電性および反射性マテリアルは、可動反射層１４のために使用されることができ、これらのストリップは、ディスプレイデバイスにおいてカラム電極を形成することができる。可動反射層１４は、例示されているポスト１８およびポスト１８の間に位置する介在する犠牲マテリアルのような、支柱（support）の上部に堆積されているカラムを形成するために、（光スタック１６のロー電極に直交する）（１つまたは複数の）堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されうる。犠牲マテリアルがエッチング除去されるとき、定められた間隙１９、すなわち光キャビティが可動反射層１４と光スタック１６との間に形成されうる。いくつかの実装では、ポスト１８の間のスペースはおおよそ１‐１０００ｕｍであり、一方で間隙１９はおおよそ１０，０００オングストローム（Å）未満でありうる。
【００２７】
[0040]  いくつかの実装では、各ＩＭＯＤディスプレイ要素は、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、固定された、および移動する反射層によって形成されるキャパシタと見なされうる。電圧が一切印加されないとき、可動反射層１４は、図１における左側のディスプレイ要素１２によって例示されるように、可動反射層１４と光スタック１６との間に間隙１９を伴う、機械的に緩和した状態に留まる。しかしながら、電位差、すなわち電圧が、選択されたローおよびカラムのうちの少なくとも１つに印加されたとき、対応するディスプレイ要素におけるローとカラムの電極の交差部（intersection）で形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層１４は、光スタック１６を変形し、光スタック１６の近くにまたは光スタック１６に逆らって移動することができる。光スタック１６内の誘電体層（図示せず）は、図１における右側の作動されたディスプレイ要素１２によって例示されているように、短絡を防ぎ、層１４と１６との間の離隔距離を制御することができる。その挙動は、印加された電位差の極性にかかわらず同じでありうる。アレイにおける一連のディスプレイ要素がいくつかの事例では「ロー」または「カラム」と称されうるけれども、ある方向を「ロー」と称し、別の方向を「カラム」と称することは恣意的であることを、当業者は容易に理解するだろう。言い換えれば、いくつかの配向では、ローはカラムと見なされ、カラムはローであると見なされうる。いくつかの実装では、ローは「コモン」線と称され、カラムは「セグメント」線と称されることができ、その逆も同様である。さらに、ディスプレイ要素は、直交するローおよびカラムに一様に配置されうるか（「アレイ」）、または、例えば、互いに対してある特定のポジションオフセットを有する、非線形構成で配置されるか（「モザイク」）でありうる。「アレイ」および「モザイク」という用語は、どちらも配置を指しうる。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして称されるけれども、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配置される必要がないけれども、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含むことができる。
【００２８】
[0041]  図２は、ＩＭＯＤディスプレイ要素の３つの要素アレイによって、３つの要素を含むＩＭＯＤベースのディスプレイを組み込む電子デバイスを例示しているシステムブロック図である。電子デバイスは、１つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成されうるプロセッサ２１を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えてプロセッサ２１は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、またはあらゆる他のソフトウェアアプリケーションを含む、１つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成されうる。
【００２９】
[0042]  プロセッサ２１は、アレイドライバ２２と通信するように構成されうる。アレイドライバ２２は、例えばディスプレイアレイまたはパネル３０に信号を供給する、ロードライバ回路２４およびカラムドライバ回路２６を含むことができる。図１で例示されているＩＭＯＤディスプレイデバイスの横断面は、図２の線１−１によって図示されている。明確性のために、図２がＩＭＯＤディスプレイ要素の３×３アレイを例示しているけれども、ディスプレイアレイ３０は、非常に多数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むことができ、カラムとは異なる数のＩＭＯＤディスプレイ要素をローにおいて有することができ、その逆も同様である。
【００３０】
[0043]  ある特定の実装では、干渉変調器のような電気機械システム（ＥＭＳ）デバイスは、ディスプレイデバイス、あるいはディスプレイデバイスを照明するか、またはディスプレイデバイスの照明を補助するための補助照明システムを含む他のデバイスに組み込まれうる。干渉変調器ベースのディスプレイのような反射型ディスプレイが、いくつかの実装では、周辺光において可視でありうる一方で、反射型ディスプレイのいくつかの特定の実装は、フロントライトシステムの形態で補助灯を含むことができる。
【００３１】
[0044]  いくつかの実装では、フロントライトシステムは、光が伝搬しうる１つまたは複数の導光膜または層、および導光膜から光を向けるための１つまたは複数の光転向機構を含むことがでる。光は、導光層中に投入されることができ、光転向機構は、導光層内の光を反射型ディスプレイに向かって反射し、逆行して導光層を通って実見側に向かわせるように使用されうる。光が光転向機構に到達するまで、投入された光が、周囲の層のものよりも大きい屈折率を有する導光層のためのマテリアルの選択に起因した全内部反射によって、導光層内で伝搬しうる。したがって、そのようなフロントライト膜により、照明光源は、フロントライト膜のエッジのうちの１つにおいて等の、ディスプレイ自体からオフセットされた位置に位置付けられることが可能になる。
【００３２】
[0045]  図３は、ディスプレイに補助照明を提供するためのフロントライトシステムを含むディスプレイデバイスの例の断面図の側断面を図示している。ディスプレイデバイス１００は、基板１０２によって支持される反射型ディスプレイ１０４、および反射型ディスプレイ１０４に重なるフロントライトシステム１０６を含む。カバー層１０８は、例示されている実装ではフロントライトシステム１０６に重なっているけれども、特に図３では例示されていない追加の構造および接着剤層もまた、他の実装では含まれうる。
【００３３】
[0046]  フロントライトシステム１０６は、上記で論じられたように、取り囲んでいる層のものよりも大きい屈折率を有しうる導光層１１０を含む。導光層１１０はまた、導光層１１０の上側表面１１２および下側表面１１４に対してある角度をなして方向付けられた反射表面１２２を含む、導光層１１０の上側表面１１２に沿って配置された複数の光転向機構１２０を含むこともできる。フロントシステム１０６はまた、導光膜１１０のエッジ１１６に隣接して配置された、ＬＥＤ１３０のような１つまたは複数の光源も含む。
【００３４】
[0047]  ＬＥＤ１３０は、導光膜１１０中に光１３２を投入し、光１３２は、それが光転向機構１２０に衝突するまで、図示されているように全内部反射によって伝搬する。光転向機構から反射された光１３４が、反射型ディスプレイ１０４に向かって下向に転向される。光１３４が導光層１１０の下側表面１１４の定位に十分近い角度で反射されるとき、光１３４は、逆行して導光層１１０中に反射されることなく導光層１１０の下側表面１１４を通過する。光１３４は、反射型ディスプレイ１０４に向かって下に移動し、反射型ディスプレイから反射された光１３６は、基板１０２、フロントライト１０６、およびカバー層１０８を上方に通過し、実見側（図示せず）の方へ進む。
【００３５】
[0048]  したがってフロントライトシステム１０６は、導光層内で伝搬する光を反射型ディスプレイ１０４の方へと向ける。他の実施形態では、同様の構造が、センサシステムの一部として、ディスプレイデバイスまたは他の層に入射する光を収集して、同じものを光センサに向けるために使用されうる。
【００３６】
[0049]  図４は、１つまたは複数の重なるオブジェクトを検出するために使用されうる光学センサシステムの例を図示している。センサシステム２００は、光収集システム２０６の下にある光源２３０を含む。いくつかの実装では、光源２３０は、光源２３０からの光の放出がセンサシステム２００の外観に干渉しないように、赤外（ＩＲ）光源を含むことができる。いくつかの実装では、光源２３０は、光がシステム２００全域で均一に放出されるように、平面の光源であるか、または違う方法で拡散することができる一方で、他の実装では、図示されていないが、光源２３０は、ＩＲ発光ダイオード（ＬＥＤ）のような１つまたは複数の個別の光源を含むことができる。システム２００に重なる近接場領域は、それにより、ＩＲ光のような光で照明される。本明細書では代わりとして近接場エリアと称されているけれども、近接場領域は同様に垂直成分を有し、システム２００に重なるスペースの体積を含む。
【００３７】
[0050]  光収集システム２０６は、光転向構造２２０の方向付けがフロントシステム１０６の光転向構造１２０のものの反対であることを除いて、図３のフロントシステム１０６に類似する。特に、光転向構造２２０は、上側表面２１２上よりもむしろ、導光層２１０の下側表面２１４に配置される。光転向構造２２０は、導光層２１０のエッジ２１６に位置付けられた１つまたは複数の光センサ２４０に向かって入射光を転向するように構成される。いくつかの実装では、光センサ２４０の線形アレイは、導光層２１０の各エッジ２１６に沿って配置される。
【００３８】
[0051]  光源２３０から放出される光２３２は、光収集システム２０６を上方に通過し、ここにおいてそれは、例えばスタイラス、または指先のようなユーザの手の一部でありうる、重なるオブジェクト２９０に衝突する。重なるオブジェクト２９０から反射された光２３４はその後、下向に反射され、逆行して光収集システム２０６に向かい、導光層２１０の上面表面２１２を通過し、ここにおいて光２３４の一部は、光転向構造２２０に衝突する。導光膜２１０の上側および下側表面２１２および２１４に対する十分に狭い角度で光転向構造２２０から反射された光２３６は、それが、導光膜２１０のエッジ２１６に沿って配置された光センサ２４０に到達するまで、導光層２１０内で伝搬することになる。
【００３９】
[0052]  別個に可視である光転向構造２２０を有するように図式的に例示されているけれども、光収集システム２０６は、ずっと大きな数の極めて小さな光転向構造２２０を含むことができ、それらの光転向構造は十分に小さくありうるため、それらが個々に実見側によって区別可能でない。これらの光転向構造２２０の数、サイズ、および密度は、以下でより詳細に論じられるように、特定のアプリケーションに依存して変動しうる。加えて、図４、および図面全体を通した各場所に、概して円錐台形状であるように例示されているけれども、円錐形状、四角錐状、または他のピラミッド形状に限定されないがこれらを含む、光転向構造２２０の他の形状もまた使用されうる。
【００４０】
[0053]  図５は、光学センサシステムの別の実装の上面図を図示している。図４の光学センサシステム２００のように、光学センサシステム３００は、導光膜３１０に隣接するか、または導光膜３１０中に伸びる複数の光転向構造３２０を有する導光膜３１０、および、導光膜３１０の各エッジ３１６に近接して位置する複数のセンサアレイ３４２、を含む。また、図５において個別に可視の構造として図式的に例示されているけれども、多くの実装が、図５の図式的説明よりもずっと小さくありうるずっと多くの光転向構造３２０を含むことになる。平面のＩＲ光源のような光源（図示せず）もまた、光学センサシステム３００に重なるエリアを照明するために含まれることができる。
【００４１】
[0054]  例示されている実装では、センサアレイ３４２は、光センサ３４０の線形アレイを含む。特定の実装では、これらの光センサ３４０は、ＩＲセンサでありうるけれども、他の実装では、光センサ３４０は、可視光または他の非ＩＲ放射に対しても同様に、少なくとも部分的に反応しうる。
【００４２】
[0055]  光学センサシステム３００はまた、導光層３１０とセンサアレイ３４２との間にマスク３５０を含む。例示されている実装では、マスク３５０は、互いに一定の間隔でスペースが置かれた個々のマスキング構造３５２の線形アレイから形成されている。以下でより詳細に論じられているように、マスク３５０を含むことは、導光層３１０中に逆行して光を反射する重なるオブジェクトの（１つまたは複数の）位置の識別を容易にする。
【００４３】
[0056]  領域３９０に重なるオブジェクトは、領域３９０に最も近い光転向機構３２０のアレイのエリアが最も反射された光を受け取る状態で、光転向機構３２０のアレイに向かって逆行して光を反射する。光転向機構３２０はその後、導光層３１０中にその反射された光の一部分を転向することになり、光のその一部分は、それが導光層３１０のエッジ３１６に到達するまで全内部反射を介して伝搬することになる。領域３９０内の、または領域３９０に隣接した光転向構造３２０は、重なるオブジェクトからより高い明度の反射された光を受け取るだけでなく、その反射された光はまた、光転向層３１０の上側および下側表面３１２および３１４の定位により近い角度で光転向構造３２０に入射することにもなる。定位により近い角度で入射する光は、転向された光が全内部反射を介して伝搬し続けることになる角度で転向される可能性がより高くなる。この転向された光が様々な光転向機構３２０からのすべての方向に伝搬することになる一方で、これらの効果の組み合わせは、この転向された光のより多くが、領域３９０から離れて位置する光転向機構３２０からよりも、重なるオブジェクトの真下の領域３９０内の、または領域３９０に隣接した光転向機構３２０から生じるように見えさせることになる。
【００４４】
[0057]  マスキング構造３５２によってブロックされない導光層３１０内で伝搬する光は、光センサアレイ３４２に到達し、アレイ３４２における各光センサ３４０によって受信された光の明度を示す信号を生成することになる。いくつかの実装では、これらの信号は、アレイ３４２の長さに沿ったポジションの関数として、受信された光の明度を示すコンポジット信号またはプロットに組み合わせられうる。
【００４５】
[0058]  光センサアレイ３４２に入射する光が周辺の状況の関数でもあることになるので、いくつかの実装では、光源は、周辺の放射の効果を補償するように、または補正するように変調されうる。例えば、ＩＲ光源は、ＩＲ光で近接場領域を一定に照明するよりもむしろ、ＩＲ光源を周期的にストローブする（strobe）ことによって変調されうる。電力消費を低減することに加えて、ＩＲ光源をストローブすることは、測定の正確性を向上させ、周辺のＩＲ光の効果を補償するために使用されうる。１つの実装では、光センサアレイ３４２からの測定は、ＩＲ光源がアクティブであり、近接場エリアを照明しているとき、およびＩＲ光源がオフであり、近接場エリアを照明していないとき、の両方で行われうる。これらの測定は交互に入れ替わる方法で行われる場合、アクティブなＩＲ照明なしの測定は、周辺のＩＲ放射の指示を提供するために使用され、ＩＲ照明がアクティブであるときに行われた測定を補正するように使用されうる。そうする際に、ＩＲ照明がアクティブであるときに行われた、補正された測定は、アクティブＩＲ照明への応答をより反映しており、あらゆる重なるオブジェクトの位置をのより良好な推定を提供することができる。他の実装では、ＩＲ光源は、電力を低減するためにのみストローブされることができ、光センサアレイ３４２からの測定が、ＩＲ照明がアクティブであるときにのみ行われうる。
【００４６】
[0059]  図６Ａは、図５の光学センサシステムのセクション６の詳細な断面図である。明確性のために、個々の光転向構造３２０（図５を参照）は、図６Ａで図示されていない。上記で論じられているように、光転向層３１０内で伝搬する転向された光は、重なる反射オブジェクトの下の領域３９０から主に生じるようであるだろう。センサアレイ３４２に到達する光は、領域３９０から伸びる光アーク３４６として図式的に例示されている。周辺の入射放射の効果と同様に領域３９０の外に位置する光転向機構よって転向された光に起因して、マスキング構造３５２によって領域３９０の視界から遮断されたセンサ３４０によって受信された光の量がゼロにならない一方で、それは、視界から遮断されていないセンサ３４０によって受信されたものより小さくなる。
【００４７】
[0060]  ある特定の３４０ａでは、受信された光は、極大であることになり、ここにおいていずれかのサイド上の隣接するセンサによって受信された光は、極大センサ３４０ａによって受信された光よりも小さくなる。単一の重なるオブジェクトは、光転向構造のアレイに向かって光を反射しているとき、極大の数は、端に近い間隙３５４によって引き起こされたいくつかの極大がセンサアレイ３４２の外に収まるので、マスキング構造３５４間の間隙３５４の数以下になりうる。
【００４８】
[0061]  図６Ｂは、入射光の極大量の測定値に基づいて、重なるオブジェクトの位置を推定する１つの方法を図式的に例示している。例示されている実装では、重なるオブジェクトのポジションの指示は、極大が測定される光センサ３４０ａ、およびマスキング構造３５２間の隣接する間隙３５４の中央３５６を通って伸びる線３４４に沿っていると推定されうる。他の極大センサ３４０ａから得られた推定値と組み合されるとき、重なるオブジェクトの位置の指示は、これらの線３４４の集束によって提供されうる。
【００４９】
[0062]  この推定の正確性は、極大の位置をより正確に識別するために、アレイ３４２内のセンサ３４０の数を増加させることによって増加されうる。加えて、マスク３５０における間隙３５４の数を増加させることは、集束線の数を増加させることができ、これは、いくつかの実装において推定の正確性を増加させることができる。加えて、マスク３５０とセンサアレイ３４２との間のオフセットを増加させることは、いくつかの実装において、推定の正確性を増加させることができる。
【００５０】
[0063]  マスク３５０とセンサアレイ３４２との間のオフセットに依存して、極大センサ３４０ａは、間隙３５４以上の長さ分、それらの関連付けられた間隙３５４からオフセットされうる。このオフセットを把握する１つの方法は、全最大値（overall maximum）が重なるオブジェクトに対してセンサアレイ３４２上の最も近い部分に対応するので、各センサアレイ３４２に沿った全最大値を識別し、隣接する間隙３５４とそのセンサを関連付けることである。隣接する極大はその後、次の隣接する間隙３５４に関連付けられ、極大センサ３４０ａのすべてが、順番にそれぞれの間隙３５４に関連付けられるまで進む。
【００５１】
[0064]  簡潔さのために、上記のプロシージャが、光転向構造３２０のアレイに向かって光を反射する単一の重なるオブジェクトが存在する実装に関して説明されている。複数の重なるオブジェクトが光転向構造のアレイに向かって下方に光を反射するとき、重なるオブジェクトの数が乗算された間隙の数と同じ数の極大が存在しうるけれども、２つの異なる重なるオブジェクトからもたらされる極大のいくつかは、重複するか、またはそれらが個々に区別されることができない程に十分近くありうる。極大の数、およびその間のスペースの分析は、特定の重なるオブジェクトに帰属する極大間のスペースが、一定にスペースを置かれたマスク３５０が使用されるときにオブジェクトからの距離の増加（increased distance）につれて増加することになるので、重なるオブジェクトの数および位置を識別するために使用されうる。この分析は、隣接する極大をより良好に区別し、増加した精密さでそれらの極大の位置を識別するための、センサアレイ３４２の分解能の向上（increased resolution）によって容易にされうる。
【００５２】
[0065]  図７Ａは、光学センサシステムの近接場エリア内の２つの重なるオブジェクトを表す、シュミレーションされた信号の例を図示している。図６Ａおよび６Ｂの単一の重なるオブジェクト３９０とは反対に、図７Ａのシュミレーションされた信号は、２つの重なるオブジェクト３９０ａおよび３９０ｂを含む。いくつかの実装では、重なるオブジェクト３９０ａおよび３９０ｂは、ユーザの指先に対応しうるけれども、光学センサシステムに重なる近接場領域を照明している光、例えばＩＲ光、を反射する能力を有するあらゆる他のオブジェクトを含むことができる。
【００５３】
[0066]  図７Ｂは、図７Ａのシュミレーションされた信号に応答した、導光層に転向されるある特定の光線の例を例示している。光線の一部のみが明確性のために図７Ｂにおいて図示されているけれども、重なるオブジェクト３９０ａおよび３９０ｂ（図７Ａを参照）によって反射され、かつ光転向機構の使用を通じて導光層中に転向された光は、それらの位置３９４ａおよび３９４ｂからすべての方向に光を拡散しながら、導光層内の位置３９４ａおよび３９４ｂ（図７Ａの下にあるオブジェクト３９０ａおよび３９０ｂ、それぞれ）において光源に類似して機能することが見られることができる。しかしながら、他の実装では、光が導光層中に転向される方向を制限しうるよりより指向性の高い（more directional）光転向機構が用いられうる。重なるオブジェクトと導光層との間のスペースが増加すると、位置３９４ａおよび３９４ｂにおける効果のある光源のサイズは増加し、それらの相対的な明度は減少する。
【００５４】
[0067]  図７Ｃは、図７Ａのシュミレーションされた信号に応答した、センサシステムの１つのサイドに沿った光明度を示すプロットの例を図示している。特に、図７Ｃのプロットは、図７Ａのシュミレーションされた信号によって照明された光学感知システムのサイドに沿った位置の関数として光明度（または光明度を示す信号の大きさ）を例示している。図７Ｃのプロットでは、図７Ａ上で図示されている軸に見られることができるように、位置０は、光学感知システムの左下角に対応し、位置１２００は、光学感知システムの左上角に対応する。図７Ｃのプロットは、図６Ｂに関して上記で説明されたように、重なるオブジェクト３９０ａおよび３９０ｂの各々からもたらされる極大に対応する、２つのわずかにオフセットされた一連の明度ピークを含む。第１の一連のピークは、３４８ｂにおける全最大値を有しており、重なるオブジェクト３９０ｂが、極大を測定する第１の一連のピークにおける他のセンサのうちのいずれのものよりも、全最大値３４８ｂを測定するセンサに近いことを示す。同様に第２の一連のピークは、３４８ａにおける全最大値を有しており、重なるオブジェクト３９０ａが、極大を測定する第１の一連のピークにおける他のセンサのうちのいずれのものよりも、全最大値３４８ａを測定するセンサに近いことを示す。
【００５５】
[0068]  図７Ｃにおいて見られることができるように、光学センサの左サイドに沿ったセンサアレイにおけるセンサの数は、それぞれ重なるオブジェクトの各々から反射された光に対応するピークの２つのセットを区別するために十分な分解能を提供する。いくつかのピークの重複が存在する場合でさえ、光学センサシステムの各サイドに沿って測定が行われることができ、システムの逆サイド、このケースでは右サイド、に沿って測定された信号は、システムの左サイドに沿って行われた測定からは直ちに利用可能ではない追加の情報を提供することができる。光学センサシステムの上部および下部に沿って行われた測定は、システムの上部および下部に平行な軸に沿った重なるオブジェクト３９０ａおよび３９０ｂの位置の指示を提供するために同様に分析されうる。
【００５６】
[0069]  一連の極大内の全最大値に加えて、他の分析が測定された信号に対して実行されうる。例えば、全最大値３４８ａが全最大値３４８ｂより大きく、それは、オブジェクト３９０ａがオブジェクト３９０ｂよりも光学センサシステムの左サイドに近いか、または反射光の強度の増加（incresed intensity）をもたらす光学センサシステムの表面により近いか、であることを示しうることが見られうる。システムのもう一方のサイドに沿った相対的な明度が比較されるとき、ディスプレイの上部または下部に平行な軸に沿ったそれらの推定された位置と共に、相対的な明度は、どちらのオブジェクト３９０ａまたは３９０ｂが光学センサシステムの表面により近いかという指示を提供するために比較されうる。
【００５７】
[0070]  加えて、測定されたピーク間のスペースは、センサアレイに入射する光のソースの指示を提供するために、およびいつ異なる光源からの複数のピークが互いに近すぎるために個々に分解されることができないかを識別するために、マスキング要素間の既知のスペースと比較されうる。例えば、ピーク間のスペースがマスキング要素間のスペースとおおよそ同じであるとき、光源はセンサアレイのその部分とおおよそ平行であり、スペースは、センサアレイに沿った、かつ光源から離れた距離の増加（increased distance）につれて増加するだろう。
【００５８】
[0071]  他の実装では、再構築アルゴリズムが、センサアレイから受信された信号を分析し、転向された光の見掛けのソースを再構築するために使用されうる。特定の実装では、確率マップは、適切な希薄さおよび非負制限を使用して生成され、その後重なるオブジェクトの数および位置を決定するために分析されうる。
【００５９】
[0072]  １つまたは複数の重なるオブジェクトの１つまたは複数のポジションの推定値を提供することに加えて、光センサからの信号の全強度が、重なるオブジェクトと導光層との間の距離の指示を提供するために使用されうる。いくつかの実装では、全最大明度のみでは、導光層３１０からより遠い距離にある大きなオブジェクトと、導光層３１０により近いより小さなオブジェクトを区別するのには十分ではないことがあり、したがって全明度が、明度ピークの幅のような、明度分布の他の特徴と連携して分析されうる。例えば、導光層により近いより小さなオブジェクトは、全明度が同じでありうるけれども、アレイからのより遠い距離に位置するより大きなオブジェクトよりもより限られた明度ピークを有しうる。特定の実装では、明度分布の形は、重なるオブジェクトのサイズの指示を提供するために分析され得、全明度は、重なるオブジェクトと導光層３１０との間の距離の指示を提供するために分析されうる。
【００６０】
[0073]  さらなる実装では、他のタイプのジェスチャが感知されうる。開かれた掌のひらのような非常に大きなオブジェクトが導光アレイの近くに置かれるとき、アレイをわたった明度分布に対するマスクの影響は、反射された光の拡散性質に起因して最小化されうる。アレイの各サイド上のアレイセンサ３４２の相対的な明度分布は、ディスプレイを横断する開かれた掌、および他の大きなオブジェクトのスワイプのような広いジェスチャを検出するために分析されうる。
【００６１】
[0074]  図８Ａおよび８Ｂは、スワイプジェスチャを感知する実装を図示している。図８Ａでは、導光層３１０およびマスキング構造３５２のスケールに対して大きいオブジェクト３９２は、導光層の左上サイドを覆って位置付けられる。オブジェクト３９２によって反射され、導光層３１０中に転向される光の拡散性質のために、光センサアレイの複数の部分３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃ、および３４２ｄ全域の極大と極小との間のマスキング構造３５２の存在に起因した光明度の相対的な変動は、オブジェクトが指先またはステイラスのようなより小さなオブジェクトであるときの極大と極小の間の変動よりも小さい。
【００６２】
[0075]  例示された実装では、マスキング構造３５４と光センサアレイ３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃ、および３４２ｄとの間のスペースに依存していくつかの山と谷（peaks and valleys）が依然として存在しうるけれども、（光センサアレイ３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃ、および３４２ｄ内のセンサ３４０の色調の相対的な暗さによって図式的に例示されているような）光明度が光学感知システム３００の上部および左部分におけるものより大きく、概して、光センサアレイ全域でより均等である。光明度は、オブジェクト３９２の下にあるか、または直接隣接する上部の光センサアレイ３４２ｃおよび左の光センサアレイ３４２ａの部分において最も大きく、オブジェクト３９２からの距離の増加につれて低下する。
【００６３】
[0076]  図８Ｂでは、オブジェクト３９２は、光学感知システム３００の左サイドに移動しており、光明度は今度は、オブジェクト３９２の下にあるか、または直接隣接する上部の光センサアレイ３４２ｃおよび左の光センサアレイ３４２ｂの部分において最も大きく、オブジェクト３９２からの距離の増加につれて低下する。したがって、大きなオブジェクト３９２の存在は、光センサアレイ３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃ、および３４２ｄの全域の光明度のより均等な分布に基づいて検出されうる。大きなオブジェクト３９２の大まかなポジションおよびスワイピングのような広いジェスチャが導光層３１０のエッジに沿った相対的な明度の変化に基づいて検出されうる。同様に、一度大きなオブジェクト３９２が検出されてしまうと、様々な光センサアレイ３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃ、および３４２ｄの全域の明度の相対的な分布の実質的な変化なしの全明度の変化は、導光層３１０に向かった、または導光層３１０から離れた大きなオブジェクト３９２の移動を示すことができる。
【００６４】
[0077]  上記で説明された実装のいくつかがバックライトで照らされた（backliｔ）光学感知システムに関して説明されているけれども、他の実装では、光学感知システムに重なる領域は、フロントから、またはサイドから照明されうる。デバイスが統合されたフロントライトまたは他の照明システムを含む特定の実装では、照明システムは、光学感知システムのために、近接場エリアの照明を提供するように使用されうる。
【００６５】
[0078]  図９は、フロントが照らされたデバイスと連携して使用される光学感知システムの例を図示している。デバイス４００は、図３のフロントシステムのようなフロントシステム１０６の下にある反射型ディスプレイ４０４のような反射型コンポーネントを含む。フロントライトシステムは、光源１３０から放出された光１３２を下向に、および導光層１１０から転向するように構成された光転向機構１２０を含む第１の導光層１１０を含む。
【００６６】
[0079]  第２の導光層３１０、および１つまたは複数の重なるオブジェクト４９０から導光層３１０中に反射された光３３２を転向する、ここにおいてそれは、それが光センサ３４０に到達するまで全内部反射を介して伝搬する、ように構成された光転向構造３２０のアレイを含む光学感知システム３００は、フロントライトシステム１０６の逆サイドに配置される。望まれない光が第１および第２の導光層１１０と３１０との間でブリードする（bleed）のを防ぐために、導光層１１０および３１０よりも低い屈折率を有する少なくとも１つの介在層４６０は、導光層１１０と３１０との間に配置されうる。光源１３０と光センサ３４０との間のデバイス４００の周辺に不透明、または反射層を含むような、追加の遮断（図示せず）が提供されうる。
【００６７】
[0080]  いくつかの実装では、デバイス４００は、反射型ディスプレイを組み込むディスプレイデバイスであり得、光感知システムは、近接場タッチおよび／またはジェスチャ感知システムを提供することができる。フロントライトシステムは、ディスプレイの外観への干渉なく、近接場照明のための統合されたＩＲ光源の他に、ディスプレイの照明のための可視光源を含むことができる。
【００６８】
[0081]  他の実装では、デバイス４００は、タッチまたはジェスチャ感知が望まれうるあらゆる適したデバイスまたはオブジェクトでありうる。例えば、光学感知システム３００、または本明細書で説明されている他の実装のような、光学感知システムは、タッチおよび／またはジェスチャを認識するために、減光スイッチのような制御パネルまたはスイッチに統合されうる。そのようなデバイスは、後ろから照明されるか、図９のフロントライトシステム１０６のようなフロントライトシステムを介して照明されるか、またはデバイス上、デバイスの近く、または他の方法でデバイスの周りに配置され、デバイスに重なる近接場領域を照明するように構成されたＩＲ  ＬＥＤのような他の手段を通じて照明されるか、のいずれかが行われうる。例えば、デバイスは、バックライトで照らされたＬＥＤまたは類似のディスプレイデバイスであることができ、バックライトに投入されたＩＲ光は、実質的な追加のコンポーネントを求める必要なく近接場領域のＩＲ照明も許容しながら、液晶要素の状態によって実質的に作用されることなく、液晶要素を通過することができる。他の実装では、デバイスは、透過型であろうと、反射型であろうと、または半透明型ディスプレイであろうと、他のタイプのディスプレイを含むことができ、光源は、適した照明システムに統合されることができるか、または、例えば、可視光でディスプレイを照明するように構成された照明システムとは別個のＩＲ照明システムであることができる。そのような光学感知システムに関する他の潜在的な使用は、製図タブレット、タッチパッド、またはタッチ機能を有する遠隔コントローラのような、下にあるディスプレイを含む必要がないタッチまたはジェスチャ入力デバイスを含む。
【００６９】
[0082]  本明細書で説明されている光学感知システムの実装は、より精密なタッチ入力と同様に広いジェスチャを感知することができるので、そのようなシステムは、ユーザ入力の精密さが多大に変動しうる実装において使用されうる。例えば、車載のシステムは、車両が操作されており、運転者の注意がシステムに集中されていないときの広いジェスチャを介して、および車両が停止しているときの乗客からのより精密なタッチ入力を介して、の両方で制御されうる。入力の両方のタイプは、光学感知システム３００のような単一の光学感知システムによって提供されうる。
【００７０】
[0083]  加えて、複数のタッチおよび／またはジェスチャ入力が本明細書で説明されている光学感知システムの実装によって感知されうるので、そのようなシステムは、複数のユーザからの同時入力の他に、複雑なマルチタッチ入力および／またはジェスチャの両方を許容する。本明細書で説明されている光学感知システムがキャパシタンス、またはオブジェクトの物理的特性によって作用される他の感知方法に依存しないので、それらは、ユーザが手袋、または他の保護用の衣類を着用することによって稼働され、寒い天気、または肌の露出が望ましくない危険な環境で使用されうる。加えて、そのような光学感知システムは、複数の重なる指のような、複数のタッチしていない入力の感知を、それらの指、または他のオブジェクトがデバイスの表面または感知システム自体に接触する必要なく、許容する。
【００７１】
[0084]  本明細書で説明されている光学感知システムの実装は、あらゆる適したサイズに拡大縮小可能（scalable）であり、時計のディスプレイと同じ位小さいか、または時計のディスプレイより小さい、あるいはテレビと同じ位大きいか、またはテレビより大きい、デバイスで使用されうる。ＩＲ光を放出するように構成された下の（underling）ＩＲ光源またはフロントシステムのような、近接場エリアが平面の光源を介して光学感知システム全体で近接場エリアが照明される特定の実装では、システムは、全近接場領域をわたって実質的に一定の照明が提供されうるので、あらゆる適したサイズに容易にスケーリングされうる。他の照明方法もまた、大きな感知領域を提供するためにスケーリングされうる。
【００７２】
[0085]  図１０は、近接場光学感知システムを使用する感知方法を例示しているフロー図の例を図示している。方法５００は、光学センサシステムに重なる近接場エリアがＩＲ光で照明されているブロック５０５で始まる。上記で説明されたように、このエリアは、ＩＲバックライトを使用して、ＩＲを放出するように構成されたフロントライトを使用して、あるいは、光学センサシステム上、または光学センサシステムの周りに配置されたＩＲ光源を介して照明されうる。他の実装では、可視光または他の放射がＩＲの代わりに使用されうる。この照明は、一定でありうるか、光学感知システムの電力吸引およびＩＲ出力を最小化するために、および／または周辺のＩＲ放射を補償するために周期的にパルスにされる、または周期的にストローブされる、が行われうる。
【００７３】
[0086]  方法５００はその後、１つまたは複数の重なるオブジェクトによって反射された光が、光学センサシステムの周りに配置された光センサによって感知されるブロック５１０に移動する。反射された光は、光学感知システムにおける導光層内、または導光層に隣接する光転向構造のアレイによって光センサに向かって転向される。いくつかの実装では、光センサによって感知された光は、光センサによって感知される前に、一連の一定の間隔でスペースを置かれたマスキング要素のような、マスキング構造を通過する。いくつかの実装では、光センサは光センサの線形アレイであるけれども、他の適した構成も使用されうる。
【００７４】
[0087]  最後に、方法５００は、光センサからの測定された信号が１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を識別するために分析されるブロック５１５に移動する。いくつかの実装では、この分析は、重なるオブジェクトの位置を推定するために極大からの逆投影を含むことができる。他の実装では、測定された信号は、重なるオブジェクトの位置を識別する確率マップを生成するために分析されうる。他の実装では、この分析は、光学感知システムを横切る掌のスワイピングのようなジェスチャを識別するために、大まかな位置、または重なる要素の位置のシフトを検出することができる。他の実装では、感知方法は、特に図１０で例示も、または上記で説明も行われていない追加のステップを含むことができる、あるいはより少ないステップを含むか、または単一のステップに複数のステップを組み合わせるか、を行うことができる。
【００７５】
[0088]  図１１Ａおよび１１Ｂは、複数のＩＭＯＤディスプレイ要素を含むディスプレイデバイス４０を例示しているシステムブロック図である。ディスプレイデバイス４０は、例えば、スマートフォン、セルラまたはモバイル電話でありうる。しかしながら、ディスプレイデバイス４０の同じコンポーネント、またはその僅かなばらつきのあるもの（slight variation）もまた、テレビ、コンピュータ、タブレット、電子書籍リーダ、ハンドヘルドデバイス、およびポータブルメディアデバイスのような様々なタイプのディスプレイデバイスを例示している。
【００７６】
[0089]  ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１、ディスプレイ３０、アンテナ４３、スピーカ４５、入力デバイス４８、およびマイクロフォン４６を含む。ハウジング４１は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちの任意のものから形成されうる。加えてハウジング４１は、限定はされないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組み合わせを含む、様々なマテリアルの任意のものから作られうる。ハウジング４１は、異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、または、異なる色の、他の取外し可能な部分と交換されうる、取外し可能な部分（図示せず）を含むことができる。
【００７７】
[0090]  ディスプレイ３０は、本明細書で説明されているように、双安定、またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれでもありうる。ディスプレイ３０はまた、プラズマ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＳＴＮ  ＬＣＤ、またはＴＦＴ  ＬＣＤ等のフラットパネルディスプレイ、あるいはＣＲＴまたは他の管デバイス等の非フラットパネルディスプレイを含むようにも構成されうる。加えてディスプレイ３０は、本明細書で説明されているような、ＩＭＯＤベースのディスプレイを含むことができる。
【００７８】
[0091]  ディスプレイデバイス４０のコンポーネントは、図１０Ａで図式的に例示されている。ディスプレイデバイス４０は、ハウジング４１を含み、その中に少なくとも部分的に囲まれた追加のコンポーネントを含むことができる。例えば、ディスプレイデバイス４０は、トランシーバ４７に結合されうるアンテナ４３を含む、ネットワークインターフェース２７を含む。ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０上で表示されうる画像データのためのソースでありうる。したがって、ネットワークインターフェース２７は、画像ソースモジュールの１つの例であるけれども、プロセッサ２１および入力デバイス４８もまた、画像ソースモジュールとしての役割をしうる。トランシーバ４７は、調整ハードウェア５２に接続される、プロセッサ２１に接続される。調整ハードウェア５２は、信号を調整（例えば信号をフィルタまたは別の方法で操作）するように構成されうる。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５およびマイクロフォン４６に接続されうる。プロセッサ２１はまた、入力デバイス４８およびドライバコントローラ２９に接続されうる。ドライバコントローラ２９は、フレームバッファ２８およびアレイドライバ２２に結合され、アレイドライバ２２は同様にディスプレイアレイ３０に結合されうる。図１１Ａに特に描かれていない要素を含む、ディスプレイデバイス４０における１つまたは複数の要素は、メモリデバイスとして機能するように構成され、プロセッサ２１と通信するように構成されうる。いくつかの実装では電源５０は、特定のディスプレイデバイス４０の設計における実質的にすべてのコンポーネントに電力を供給することができる。
【００７９】
[0092]  ネットワークインターフェース２７は、ディスプレイデバイス４０がネットワークをわたって１つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ４３およびトランシーバ４７を含む。ネットワークインターフェース２７はまた、例えばプロセッサ２１のデータ処理要件を軽減するいくつかの処理能力を有することができる。アンテナ４３は、信号を送信および受信することができる。いくつかの実装では、アンテナ４３は、ＩＥＥＥ１６．１１（ａ）、（ｂ）、または（ｇ）を含むＩＥＥＥ１６．１１規格、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、およびそれらのさらなる実装を含むＩＥＥＥ８０２．１１規格にしたがって、ＲＦ信号を送信および受信する。いくつかの他の実装では、アンテナ４３は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格にしたがってＲＦ信号を送信および受信する。セルラ電話のケースでは、アンテナ４３は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ（登録商標））、ＧＳＭ／ジェネラルパケットラジオサービス（ＧＰＲＳ：General Packet Radio Service)、エンハンスドデータＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ：Enhanced Data GSM（登録商標） Environment）、地上基盤無線（ＴＥＴＲＡ：Terrestrial Trunked Radio）、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ‐ＣＤＭＡ）、エボリューションデータオプティマイズド（ＥＶ‐ＤＯ：Evolution Data Optimized）、１ｘＥＶ‐ＤＯ、ＥＶ‐ＤＯ  Ｒｅｖ  Ａ、ＥＶ‐ＤＯ  Ｒｅｖ  Ｂ、高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ）、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）、発展型高速パケットアクセス（ＨＳＰＡ＋）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、ＡＭＰＳ、あるいは３Ｇ、４Ｇ、または５Ｇの技術を利用するシステムのようなワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される他の既知信号を受信するように設計されうる。トランシーバ４７は、アンテナ４３から受信される信号を、それらがプロセッサ２１によって受信され、さらにプロセッサ２１によって操作されうるように予め処理することができる。トランシーバ４７はまた
、プロセッサ２１から受信される信号を、それらがアンテナ４３を介してディスプレイデバイス４０から送信されうるように処理することもできる。
【００８０】
[0093]  いくつかの実装では、トランシーバ４７は受信機によって置き換えられうる。加えていくつかの実装では、ネットワークインターフェース２７は画像ソースによって置き換えられ、それは、プロセッサ２１に送られるべき画像データを記憶、または生成ことができる。プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の全体の動作を制御することができる。プロセッサ２１は、ネットワークインターフェース２７または画像ソースから、圧縮された画像データのようなデータを受信し、生画像データに、または生画像データに容易に処理されうるフォーマットに、データを処理する。プロセッサ２１は、記憶のためにフレームバッファ２８に、またはドライバコントローラ２９に、処理されたデータを送ることができる。生データは通常、画像内の各位置における画像特性を識別する情報を指す。例えば、そのような画像特性は、色、彩度、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【００８１】
[0094]  プロセッサ２１は、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア５２は、スピーカ４５に信号を送信するための、およびマイクロフォン４６から信号を受信するための増幅器およびフィルタを含むことができる。調整ハードウェア５２は、ディスプレイデバイス４０内の個別のコンポーネントであることができる、またはプロセッサ２１または他のコンポーネント内に組み込まれうる。
【００８２】
[0095]  ドライバコントローラ２９は、直接プロセッサ２１から、またはフレームバッファ２８から、のどちらかからプロセッサ２１によって生成された生画像データを取ることができ、アレイドライバ２２への高速送信のために適切に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実装では、ドライバコントローラ２９は、生画像データを、それがディスプレイアレイ３０にわたって走査するのに適した時間順序を有するような、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができる。その後、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２にフォーマットされた情報を送る。ＬＣＤコントローラのようなドライバコントローラ２９はしばしば、スタンドアロン集積回路（ＩＣ）としてシステムプロセッサ２１に関連付けられるけれども、そのようなコントローラは多くの方法で実装されうる。例えば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ２１に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ２２と完全に一体化されるか、でありうる。
【００８３】
[0096]  アレイドライバ２２は、ドライバコントローラ２９からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを、ディスプレイ要素のディスプレイのｘ‐ｙマトリクスから来る、数百の、および時には数千の（またはそれより多くの）リード線に毎秒何回も適用される波形の並列セットに再フォーマットすることができる。
【００８４】
[0097]  いくつかの実装では、ドライバコントローラ２９、アレイドライバ２２、およびディスプレイアレイ３０は、本明細書で説明されているディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。例えば、ドライバコントローラ２９は、従来のディスプレイコントローラ、または双安定ディスプレイコントローラ（ＩＭＯＤディスプレイ要素コントローラ等）でありうる。加えてアレイドライバ２２は、従来のドライバ、または双安定ディスプレイドライバ（ＩＭＯＤディスプレイ要素ドライバ等）でありうる。さらに、ディスプレイアレイ３０は、従来のディスプレイアレイ、または双安定ディスプレイアレイ（ＩＭＯＤディスプレイ要素のアレイを含むディスプレイ等）でありうる。いくつかの実装では、ドライバコントローラ２９は、アレイドライバ２２と一体化されうる。そのような実装は、高集積システム、例えば、モバイル電話、ポータブル電子デバイス、ウォッチまたは小面積ディスプレイ、において有用でありうる。
【００８５】
[0098]  いくつかの実装では、入力デバイス４８は、例えば、ユーザがディスプレイデバイス４０の動作を制御することを可能にするように構成されうる。入力デバイス４８は、ＱＷＥＲＴＹキーボードもしくは電話キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカ（rocker）、接触感知スクリーン（touch-sensitive screen）、ディスプレイアレイ３０と一体化された接触感知スクリーン、または圧力もしくは熱感知膜を含むことができる。マイクロフォン４６は、ディスプレイデバイス４０のための入力デバイスとして構成されうる。いくつかの実装では、マイクロフォン４６を通じたボイスコマンドは、ディスプレイデバイス４０の動作を制御するために使用されうる。
【００８６】
[0099]  電源５０は、様々なエネルギー貯蔵デバイスを含むことができる。例えば、電源５０は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーのような再充電式バッテリでありうる。再充電式バッテリを使用する実装では、再充電式バッテリは、例えば、壁面ソケットまたは光起電デバイスもしくはアレイから来る電力を使用して、充電可能でありうる。代わりとして、再充電式バッテリは、ワイヤレスに充電可能でありうる。電源５０はまた、再生可能エネルギーソース、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池でありうる。電源５０はまた、壁面コンセントから電力を受け取るようにも構成されうる。
【００８７】
[0100]  いくつかの実装では、制御プログラマビリティは、電子ディスプレイシステムにおけるいくつかの場所に位置しうるドライバコントローラ２９に存在する。いくつかの他の実装では、制御プログラマビリティは、アレイドライバ２２に存在する。上記で説明された最適化は、任意の数のハードウェアおよび／またはソフトウェアコンポーネントで、および様々な構成で実行されうる。
【００８８】
[0101]  本明細書で使用される場合、項目のリスト「のうちの少なくとも１つ」を指す語句は、単一のメンバを含む、それらの項目の任意の組み合わせを指す。例として、「ａ、ｂ、またはｃのうちの少なくとも１つ」は、ａ、ｂ、ｃ、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｃ、およびａ−ｂ−ｃをカバーするように意図されている。
【００８９】
[0102]  本明細書で開示されている実装に関連して説明される様々な例示的なロジック、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組み合わせとして実装されうる。ハードウェアおよびソフトウェアの互換性は、概して機能の点から説明され、上記で説明された様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップで例示されてきた。このような機能が、ハードウェアで実装されるか、ソフトウェアで実装されるかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課せられる設計制約に依存する。
【００９０】
[0103]  本明細書で開示されている態様に関連して説明されている様々な例示的なロジック、論理ブロック、モジュール、および回路を実装するために使用されるハードウェアならびにデータ処理装置は、汎用単一チップのプロセッサまたは汎用マルチチップのプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、または本明細書で説明されている機能を実行するために設計された、それらの任意の組み合わせで実装または実行されうる。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、または、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくはステートマシン（state machine）でありうる。プロセッサはまた、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいはあらゆる他のこのような構成等の、コンピューティングデバイスの組み合わせとして実装されうる。いくつかの実装では、特定のステップおよび方法は、所与の機能に特有である回路によって実行されうる。
【００９１】
[0104]  １つまたは複数の様態では、説明されている機能は、本明細書で開示されている構造、およびこれらの構造的均等物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェアまたはこれらのあらゆる組み合わせで実装されうる。本明細書で説明されている主題の実装はまた、データ処理装置による実行のための、またはデータ処理装置の動作を制御するためのコンピュータ記憶媒体上で符号化される、１つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわちコンピュータプログラム命令の１つまたは複数のモジュール、として実装されることができる。
【００９２】
[0105]  ソフトウェアで実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体において、１つまたは複数の命令またはコードとして、記憶または送信されることができる。本明細書で開示されている方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読媒体上に存在しうるプロセッサ実行可能なソフトウェアモジュールで実行されうる。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別の場所へコンピュータプログラムを転送することを可能にされうる任意の媒体を含む通信媒体およびコンピュータ記憶媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされうるあらゆる利用可能な媒体であることができる。限定ではなく例として、このようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは、命令またはデータ構造の形態で望ましいプログラムコードを記憶するために使用され、かつ、コンピュータによってアクセスされうるあらゆる他の媒体を含むことができる。また、任意の接続手段が、コンピュータ可読媒体と適切に名づけられることができる。ディスク（disk）およびディスク（disc）は、本明細書で使用される場合、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（disc）、光学ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）、およびブルーレイディスク（disc）を含み、ディスク（disk）は通常、磁気的にデータを再生する一方で、ディスク（disc）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせはまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれうる。加えて方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれうる、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上で、１つの、または任意の組み合わせもしくはセットのコードおよび命令として存在しうる。
【００９３】
[0106]  本開示で説明されている実装への様々な変更は、当業者にとって容易に明らかであり、および、本明細書で定められる一般的な原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実装に適用されうる。したがって、本願の請求項は、本明細書で図示された実装に限定されることを意図されないけれども、本明細書で開示されている開示、原理、および新規な特徴と合致する最も広い範囲が与えられるものである。加えて、「上側」および「下側」という用語が図を説明しやすくするために時折使用されており、適切に方向付けされたページ上の図の方向付けに対応する相対的なポジションを示し、例えば実装されているようなＩＭＯＤディスプレイ要素の適切な方向付けを反映していないことがあることを当業者は容易に認識するだろう。
【００９４】
[0107]  別個の実装のコンテクストで本明細書において説明されているある特定の特徴もまた、単一の実装で組み合わせて実装されることができる。逆に、単一の実装のコンテクストで説明されている様々な特徴もまた、複数の実装で別個に、または任意の適したサブコンビネーションで実装されうる。さらに、特徴はある特定の組み合わせで動作するように上記で説明され、最初のうちからでさえそのように請求されうるけれども、請求される組み合わせからの１つまたは複数の特徴は、いくつかのケースでは、その組み合わせから削除されることができ、請求される組み合わせは、サブコンビネーション、またはサブコンビネーションのバリエーションを対象にしうる。
【００９５】
[0108]同様に、動作は、特定の順序で図面において描かれているけれども、所望の結果を得るために、そのような動作が図示された特定の順序で、またはシーケンシャルな順序で実行される必要がなく、または、すべての例示された動作が実行される必要がないことを当業者は容易に認識さするだろう。さらに、図面はフロー図の形式で１つ多い実例となるプロセスを概略的に描きうる。しかしながら、描かれていない他の動作が、概略的に例示されている実例となるプロセスに組み込まれうる。例えば、１つまたは複数の追加の動作が、例示されている動作のいずれの前でも、後でも、同時でも、またはいずれの間でも実行されうる。ある特定の環境では、マルチタスクおよび平行処理は利点がありうる。さらに、上記で説明された実装における様々なシステムコンポーネントの分離が、すべての実装においてそのような分離を要求するように理解されるべきではなく、説明されているプログラムコンポーネントおよびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品に共に一体化される、または複数のソフトウェア製品にパッケージされることができると理解されるべきである。加えて他の実装は、以下の請求項の範囲内にある。いくつかのケースでは、請求項に記載されるアクションは、異なる順序で実行されることができ、それでもなお所望の結果を得ることができる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
光学感知システムであって、
第１の表面、第２の表面、および１つまたは複数のエッジを有する導光層と、
前記導光層の前記第１の表面に重なるエリア中に光を向けるように構成された赤外（ＩＲ）光源と、
前記導光層中に前記導光層の前記第１の表面を通過する光を向け直すように構成された複数の光転向構造と、
前記導光層の少なくとも１つのエッジに隣接する複数のＩＲセンサと、
前記導光層と前記複数のＩＲセンサとの間に配置された複数のマスキング構造と、
を備える、光学感知システム。
［Ｃ２］
前記複数のＩＲセンサと電気通信しているプロセッサをさらに含み、ここにおいて前記プロセッサは、前記導光層の前記第１の表面に重なる前記エリア内のオブジェクトの位置を識別するために、前記複数のＩＲセンサによって測定された信号を分析するように構成される、Ｃ１に記載のシステム。
［Ｃ３］
前記ＩＲ光源は、前記導光層の前記第１の表面に重なる前記エリアに向けられた光を変調するように構成される、Ｃ１または２に記載のシステム。
［Ｃ４］
前記ＩＲ光源は、前記導光層の、前記第２の表面と同じサイドに配置され、前記導光層を通るように光を向けるように構成される、Ｃ１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ５］
前記ＩＲ光源は、前記第１の導光層と実質的に平行に伸びる第２の導光層と光通信しており、前記第２の導光層は、前記第２の導光層中に前記ＩＲ光源によって放出された光を、前記第１の導光層の前記第１の表面に重なる前記エリア中に向け直すように構成された複数の光転向構造を含む、Ｃ１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ６］
前記複数のＩＲセンサは、前記導光層の各エッジに隣接して伸びるＩＲフォトダイオードの線形アレイを含む、Ｃ１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ７］
前記複数の光転向構造は、前記導光層の前記第２の表面を通って、または前記第２の表面に隣接して伸びる反射型ファセットを含む、Ｃ１乃至６のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ８］
前記複数のマスキング構造は、前記導光層の各エッジに隣接して伸びるマスキング構造の周期性アレイを含む、Ｃ１乃至７のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ９］
前記導光層の、前記第２の表面と同じサイドに位置するディスプレイをさらに含む、Ｃ１乃至８のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ１０］
前記ディスプレイの、前記導光層と逆サイドに配置されたバックライトをさらに含み、ここにおいて前記バックライトは前記ＩＲ光源を含む、Ｃ９に記載のシステム。
［Ｃ１１］
前記ディスプレイは液晶ディスプレイを含む、Ｃ１０に記載のシステム。
［Ｃ１２］
前記ディスプレイは透過型ディスプレイを含む、Ｃ９に記載のシステム。
［Ｃ１３］
前記ディスプレイは半透過型ディスプレイを含む、Ｃ９に記載のシステム。
［Ｃ１４］
前記ディスプレイは反射型ディスプレイを含む、Ｃ９に記載のシステム。
［Ｃ１５］
前記ディスプレイを照明するように構成されたフロントライトシステムをさらに含み、ここにおいて前記フロントライトシステムは前記ＩＲ光源を含む、Ｃ１４に記載のシステム。
［Ｃ１６］
前記ディスプレイは干渉変調器のアレイを含む、Ｃ１４または１５に記載のシステム。
［Ｃ１７］
前記ディスプレイと通信するように構成されているプロセッサと、ここにおいて前記プロセッサは、画像データを処理するように構成されている、
前記プロセッサと通信するように構成されているメモリデバイスと、
をさらに含む、Ｃ９乃至１６のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ１８］
前記ディスプレイに少なくとも１つの信号を送るように構成されたドライバ回路と、
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部を送るように構成されたコントローラと、
をさらに備える、Ｃ１７に記載のシステム。
［Ｃ１９］
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに含み、前記画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも１つを備える、Ｃ１７または１８に記載のシステム。
［Ｃ２０］
入力データを受信し、前記プロセッサに前記入力データを通信するように構成された入力デバイスをさらに含む、Ｃ１７乃至１９のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ２１］
光学感知システムであって、
第１の表面、第２の表面、および１つまたは複数のエッジを有する導光層と、
赤外（ＩＲ）光で、前記導光層の前記第１の表面に重なるエリアを照明するための手段と、
前記導光層中に前記導光層の前記第１の表面を通過する光を向け直すように構成された複数の光転向構造と、
前記導光層の少なくとも１つのエッジに隣接する複数のＩＲセンサと、
前記導光層と前記複数のＩＲセンサとの間に配置された複数のマスキング構造と、
を備える、光学感知システム。
［Ｃ２２］
前記複数のＩＲセンサと電気通信しているプロセッサをさらに含み、ここにおいて前記プロセッサは、前記導光層の前記第１の表面に重なる前記エリア内のオブジェクトの位置を識別するために、前記複数のＩＲセンサによって測定された信号を分析するように構成される、Ｃ２１に記載のシステム。
［Ｃ２３］
前記照明手段は変調されたＩＲ光源を含む、Ｃ２１または２２に記載のシステム。
［Ｃ２４］
前記照明手段は、前記導光層の、前記第２の表面と同じサイドに配置されたＩＲ光源を含み、前記導光層を通るように光を向けるように構成される、Ｃ２１乃至２３のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ２５］
前記照明手段は、
前記第１の導光層と実質的に平行に伸びる第２の導光層と、
前記第２の導光層と光通信している少なくとも１つのＩＲ光源と、前記第２の導光層は、前記少なくとも１つのＩＲ源によって放出された光を、前記第１の導光層の前記第１の表面に重なる前記エリアに向け直すように構成された複数の光転向構造を含む、
を含む、Ｃ２１乃至２３のいずれか一項に記載のシステム。
［Ｃ２６］
導光層に重なる１つまたは複数のオブジェクトを感知する方法であって、前記方法は、
赤外（ＩＲ）光で、前記導光層の第１の表面に重なるエリアを照明することと、
前記１つまたは複数の重なるオブジェクトによって反射されたＩＲ光を前記導光層中に、および複数のＩＲ光センサに向かって向け直すことと、ここにおいてマスキング構造は、前記導光層と前記複数のＩＲ光センサとの間に配置される、
前記ＩＲ光センサへの前記ＩＲ光の入射を示す１つまたは複数の信号を測定することと、
前記１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために、前記測定された１つまたは複数の信号を分析することと、
を備える、方法。
［Ｃ２７］
前記マスキング構造は、間隙によって分離されたマスキング構造の周期性アレイを含む、Ｃ２６に記載の方法。
［Ｃ２８］
前記１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために前記測定された信号を分析することは、
前記測定された１つまたは複数の信号における極大の位置を識別することと、
前記極大の位置および前記間隙のうちの１つの中央を通って伸びる投影に基づいて、前記１つまたは複数の重なるオブジェクトのうちの１つの位置を推定することと、
を含む、Ｃ２７に記載の方法。
［Ｃ２９］
前記１つまたは複数の重なるオブジェクトの位置を推定するために、前記測定された信号を分析することは、１つまたは複数の重なるオブジェクトの前記位置の確率マップを生成することを含む、Ｃ２７に記載の方法。
［Ｃ３０］
前記導光層の第１の表面に重なる前記エリアを照明することは、変調されたＩＲ光で前記エリアを照明することを含む、Ｃ２６乃至２９のいずれか一項に記載の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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