(57)【要約】【課題】平面光ガイドなどの平面放射線ガイドを用いて表示および/または撮像を行う対話型ディスプレイを提供すること。【解決手段】平面放射線ガイドは、放射線伝播部分と放射線インタフェース部分とを有する。放射線伝播部分は放射線を、（恐らくは少量の漏れを含む）全内部反射の原理によって伝播する。平面放射線ガイドは放射線インタフェース部分も有するが、放射線はこの部分において平面放射線ガイドから出射またはその中へ入射しがちである。本対話型ディスプレイは表示と撮像の両方を行うが、平面放射線ガイドが表示および撮像動作の少なくとも一方を（しかし、恐らくは両方を）を行うために使用される。【選択図】図３
2011022588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示機能と撮像機能の両方を備えた対話型ディスプレイ装置を使用する方法であって、前記ディスプレイ装置は、放射線伝播部分および厚さが不均一な放射線インタフェース部分を有する第１の平面放射線ガイドと、前記第１の平面放射線ガイドとは別個の第２の平面放射線ガイドであって、バックライトを備える第２の平面放射線ガイドと、前記放射線インタフェース部分の領域から画像を表示するように構成された表示機構と、前記放射線インタフェース部分の領域で、前記バックライトおよびカメラを使用して画像を撮像するように構成された撮像機構とを含み、該方法は、
物体を前記第１の平面放射線ガイドの前記放射線インタフェース部分と接触するように、またはその正面に置く動作と、
前記撮像機構が、前記バックライトを使用して前記第２の平面放射線ガイドに光を透過させ、該透過された光を前記第２の平面放射線ガイドの上面から放出して前記第１の平面放射線ガイドの前記放射線インタフェース部分に透過させ、該透過された光を前記放射線インタフェース部分の上面から放出することにより、前記物体を照明する動作と、
前記撮像機構が、前記物体により反射された光を前記放射線インタフェース部分で受信し、該受信した光の少なくとも一部を前記放射線伝搬部分内へと伝搬して、該伝搬された光を前記カメラにより受信し、該受信した光により前記物体の画像を撮像して前記物体の位置を推定する動作と、
前記表示機構が、前記第１の平面放射線ガイドの前記放射線伝搬部分に配置されたプロジェクタにより、入力された画像を前記放射線伝播部分を使用して伝播し、該伝播された画像の少なくとも一部を前記放射線インタフェース部分から放出することによって、前記第１の平面放射線ガイドの前記放射線インタフェース部分から前記画像を出力する動作と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
放射線伝播部分、および厚さが不均一である放射線インタフェース部分を有する第１の平面放射線ガイドと、
前記第１の平面放射線ガイドとは別個の第２の平面放射線ガイドであって、バックライトを備える第２の平面放射線ガイドと、
前記放射線インタフェース部分の領域から光を出力する表示機構と、
前記放射線インタフェース部分の領域で受信される光を捕捉する撮像機構と
を備えた、表示機能と撮像機能の両方を有する対話型ディスプレイであって、
前記対話型ディスプレイは、前記表示機構および前記撮像機構の両方が前記第１の平面放射線ガイドを使用して、それぞれ該対話型ディスプレイの表示機能および撮像機能を実施するように構成され、
前記表示機構は、表示されるべき光を、前記第１の平面放射線ガイドの前記放射線伝搬部分に配置されたプロジェクタにより、前記放射線伝播部分を使用して伝播し、該伝播された光の少なくとも一部を前記放射線インタフェース部分から放出することによって画像を出力し、および
前記撮像機構は、前記バックライトを使用して、前記第２の平面放射線ガイドに光を透過させ、該透過された光を前記第２の平面放射線ガイドの上面から放出して前記第１の平面放射線ガイドの前記放射線インタフェース部分に透過させ、該透過された光を前記放射線インタフェース部分の上面から放出することにより、前記放射線インタフェース部分と接触するように、またはその正面に置かれた物体を照明し、該物体により反射される光を、前記放射線インタフェース部分を介して受信し、該受信された光の少なくとも一部を前記放射線伝播部分内へと伝播し、該伝搬された光をカメラにより受信し、該受信した光に基づいて前記物体の画像を撮像して前記物体の位置を推定するように構成されることを特徴とする対話型ディスプレイ。
【請求項３】
前記第１の平面放射線ガイドは、
前記放射線伝播部分のエッジに位置決めされたプロジェクタと、
前記放射線伝播部分のエッジに位置決めされた前記カメラと
をさらに備え、
前記対話型ディスプレイは、前記表示機構が、前記第１の平面放射線ガイドの前記プロジェクタを使用して前記放射線を受信することにより、該対話型ディスプレイの表示機能を実施するように構成され、前記撮像機構が、前記第１の平面放射線ガイドの前記カメラを使用して前記放射線を受信することにより、該対話型ディスプレイの撮像機能を実施するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の対話型ディスプレイ。
【請求項４】
前記放射線伝播部分は、少なくとも可視光を伝播するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の対話型ディスプレイ。
【請求項５】
前記放射線伝播部分は、少なくとも赤外光を伝播するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の対話型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面放射線ガイドを用いる対話型ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのコンピューティングシステムの機能は、ディスプレイを使用しての情報の効果的な表示に依存する。つい最近では、ディスプレイは、直接入力装置としても使用されるようになっている。例えば、ディスプレイには、ディスプレイの接触している部分を検出するためのタッチセンス抵抗性および／または容量アレイが備えられることがある。
【０００３】
ディスプレイにはカメラシステムが備えられることもあり、これはディスプレイの後方にある程度の距離をおいて配置される。カメラは、コンピュータがディスプレイと相互作用している物体を視覚的に検出できるようにすることで、コンピューティングシステムへの視覚的入力が可能になるように、ディスプレイに近接する物体に焦点を合わせる。このような「ビジョン捕捉（ｖｉｓｉｏｎ  ｃａｐｔｕｒｅ）」技術は、ディスプレイパネルとディスプレイの後方に置かれたカメラシステムとの間にある程度の距離が存在することに依存する。これらビジョン捕捉システムは、したがってかなり大きなものとなるが、このことは、ディスプレイの厚さが重要ではない投影システムなどの多くの用途にとっては全く問題とならない
【０００４】
近年、高品質のディスプレイをかなり薄くできる技術が利用可能になってきている。例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）ディスプレイが現在広く使用されている。それにもかかわらず、多様な他の薄型スクリーン技術も開発されてきている。より最近のアプローチの１つに、平面光ガイドをディスプレイとして使用するものがある。
【０００５】
平面光ガイドは、例えば、ガラス板またはアクリルなどの他の半透明の材料である。この平面光ガイドの一端にプロジェクタが配置され、画像がこの板の一端に投影される。この板は、画像が伝播し、拡張することを可能にする厚さを持つ領域を有する。この厚さは、画像が伝播可能である限りは、均一であっても、線形的に変化しても、または非線形的に変化してもよい。画像は、反射の角度が光ガイドの材料の屈折率および周囲を取り巻く材料の屈折率により定義される臨界角度を下回る限り、全内部反射によって伝播される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
拡張された画像は、次に、ウエッジ形状と同程度の厚さが不均一な領域内へと受信されるが、ここでは材料の厚さは徐々に減っていく。画像がこのウエッジ内を進行していくにつれて、反射の角度は次第に鋭くなり、臨界角度へと近づいていき、最初に反射の角度が臨界角度を超えたところで、もはや全内部反射が維持できなくなる。この段階において、光はこの材料から出射する。光がディスプレイから出射する位置は、光が平面光ガイド内に投影されたときの角度に依存する。
【０００７】
この平面光ガイドが表示装置として使用される。１つのケースにおいては、平面光ガイドは、Ｘ線撮像を行うための構造として備えられる。物体を通過するＸ線が、平面光ガイドの厚さが不均一な部分で受信される。フィルムが、ウエッジ上のＸ線光に曝される部分に設けられる。他方、可視光は、全内部反射の原理に従って、平面光ガイドの内側に沿って、比較的厚さが均一な部分に向けられる。この可視光は、次に、平面光ガイドのエッジに配置されたカメラで捕捉される。しかしながら、平面光ガイドは、表示機能と撮像機能の両方を一体化する対話型ディスプレイではまだ使用されてない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
必須ではないが、本発明の実施形態は、平面放射線ガイド（例えば、平面光ガイド）を使用して、表示および/または撮像を行う対話型ディスプレイに関する。放射線の例としては、赤外、可視、および紫外光が挙げられるが、本発明の原理は、電磁放射線の任意の周波数範囲内の放射線と共に動作できるくらい広いものである。平面放射線ガイドは、放射線伝播部分と放射線インタフェース部分とを有する。放射線伝播部分は放射線を全内部反射の原理で伝播する。この平面放射線ガイドは放射線インタフェース部分も有するが、放射線は、この部分から、平面放射線ガイドを出射するか、またはガイド内に入射する傾向がより強い。
【０００９】
対話型ディスプレイは、放射線インタフェース部分の領域から放射線を出力させる表示機構を含む。しかしながら、このことは、この表示機構が平面放射線ガイドを表示のために使用しなければならないことを意味するものではない。それにもかかわらず、表示機構が平面放射線ガイドを表示のために使用する場合は、表示機構は、平面放射線ガイドの放射線伝播部分を使用して表示されるべき放射線を伝播し、放射線ガイドの放射線インタフェース部分を使用してこれら放射線を放射線インタフェース部分の制御された領域から放出する。放射線が可視光である場合は、例えば、この放射線インタフェース部分は、したがってユーザディスプレイとして使用することもできる。
【００１０】
この対話型ディスプレイは、放射線インタフェース部分の領域で放射線を受信するカメラ機構を含む。このことは、このカメラ機構が平面放射線ガイドを撮像のために使用しなければならないことを意味するものではない。それにもかかわらず、カメラ機構が平面光ガイドを撮像のために使用する場合は、カメラ機構は、平面放射線ガイドの放射線インタフェース機構を使用して放射線を受信し、放射線伝播部分を使用してこれら受信した放射線の少なくとも一部をカメラに伝播する。
【００１１】
本要約は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明する、概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供している。本要約は、請求の範囲に記載されている主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、あるいは請求の範囲に記載されている主題の範囲を決定するための助けとして使用されることを意図するものでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付の図面は、本発明の実施形態をより具体的に説明するために用いる。これら図面は、単に本発明の典型的な実施形態を示すものであり、したがって本発明の範囲を限定するものと考慮されるべきではないとの理解の下で、以下では、添付の図面を使用しながら本発明の実施形態をより具体的かつ詳細に説明する。
【００１３】
【図１】本発明の原理による対話型ディスプレイおよび処理システムを含むシステムを示す図である。
【図２Ａ】従来技術による従来の平面放射線ガイドの側面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの平面放射線ガイドの上面図である。
【図２Ｃ】従来技術による折り畳まれた平面放射線ガイドの側面図である。
【図３】平面放射線ガイドは表示と撮像の両方に使用するが、バックライトは平面放射線ガイドとは独立して備えられている、平面放射線ガイドの側面図である。
【図４】表示には平面放射線ガイドを使用するが、撮像にはカメラ層を使用する、平面放射線ガイドの側面図である。
【図５】上側平面放射線ガイドは表示と撮像の両方に使用され、下側平面放射線ガイドはバックライトとして使用される、一対の平面放射線ガイドの側面図である。
【図６】表示、撮像、およびバックライトの機能は全て平面放射線ガイドを使用して達成される、平面放射線ガイドの側面図である。
【図７】表示のために放射線インタフェース部分上側にＬＣＤ層が配置されるが、平面放射線ガイドは撮像のために使用される、平面放射線ガイドの側面図である。
【図８】表示のために放射線インタフェース部分上側にＬＣＤ層が配置されるが、平面放射線ガイドは、放射線インタフェース部分下側に配置されたバックライトと平面放射線ガイドのエッジに配置されたカメラを使用して撮像のために用いられる、平面放射線ガイドの側面図である。
【図９】表示のために放射線インタフェース部分下側にＬＣＤ層が配置されるが、平面放射線ガイドは撮像のために使用される、平面放射線ガイドの側面図である。
【図１０】放射線インタフェース部分上側に拡散フィルムを使用し、表示のために放射線インタフェース部分上側にＬＣＤ層が配置されるが、平面放射線ガイドは撮像のために使用される、平面放射線ガイドの側面図である。
【図１１】一体化された画像表示と捕捉走査を使用する平面放射線ガイドの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態は表示動作と撮像動作の両方を行う対話型ディスプレイにまで及ぶ。この表示動作および撮像動作の少なくとも１つは、平面放射線ガイド（すなわち、その放射線が光である場合は「平面光ガイド」）を使用する。この平面放射線ガイドは、かなり薄くてもよく、この平面放射線ガイドにより、放射線がどこで放出されるか（および/または、撮像するために用いられる場合はどこで検出されるか）を制御するために用いることができる。したがって、ディスプレイと接触する（またはその正面に置かれた）物体が撮像されてシステムに入力を提供できる薄型の対話型ディスプレイが実現可能となる。したがって、表示インタフェースおよび撮像インタフェースを同位置に配置することが可能となる。
【００１５】
図１は汎用システム１００を概略的に示すが、これは、接続１２０によって表されるように相互接続されるディスプレイ１０１と処理コンポーネント１０２とを含む。処理コンポーネント１０２は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを用いて情報を処理することができる。
【００１６】
情報をディスプレイ１０１上に画像の形態で表示したいときは、処理コンポーネント１０２は情報を（出力の矢印１２１にて表されるように）ディスプレイ１０１へと出力する。ディスプレイ１０１はその情報を、（矢印１１１で表されるように）例えば、光のような放出された電磁放射線の形で適切に描画する。こうして表示された画像は、所与の時点において表示領域全体にわたって放出される様々な放射線の空間依存する強度および周波数により定義される。当然のことながら、この画像は時間と共に変化してもよい。
【００１７】
典型的には、ディスプレイはこのような放射線を、特に、人がそのディスプレイを直接観察しようとする場合には、可視光の形で出力する。しかしながら、本発明の原理は可視光を出力するディスプレイに限定されるものではない。したがって、可視光を表示することの代替として、またはこれに加えて、ディスプレイ１０１は電磁放射線の他の周波数の画像を放出することもできる。ここでの説明および特許請求の範囲においては、「ディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）」という用語は、それら放射線が可視スペクトル内にあるか否かに関係なく、任意の電磁放射線の放出として定義される。
【００１８】
ここでの説明および特許請求の範囲においては、「放射線（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）」について言及するが、これは本書では任意の周波数の任意の電磁放射線を含むものとして定義される。「光（ｌｉｇｈｔ）」という用語は、本書では「放射線」という用語と互換的に使用され、これは、その周波数スペクトルの記述子によって修正されない限り、それら放射線が人にとって可視であるか否かに関係なく、あらゆるタイプの放射線を意味する。こうして、「光（ｌｉｇｈｔ）」は任意の電磁放射線を意味し、「赤外光（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ）」は赤外スペクトル内の任意の電磁放射線を意味し、「可視光（ｖｉｓｉｂｌｅ  ｌｉｇｈｔ）」は可視スペクトル内の任意の電磁放射光を意味し、「紫外光（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｌｉｇｈｔ）」は紫外スペクトル内の任意の電磁放射線を意味し、「Ｘ線光（Ｘ−ｒａｙ  ｌｉｇｈｔ）」はＸ線スペクトル内の任意の電磁放射線を意味し、そして、これは他の全ての周波数分類に対しても同様に適用する。「可視または近可視光（ｖｉｓｉｂｌｅ  ｏｒ  ｎｅａｒ  ｖｉｓｉｂｌｅ  ｌｉｇｈｔ）」は赤外光、可視光、または紫外光として定義される。
【００１９】
ディスプレイ１０１は対話型であり、したがってユーザインタフェース１１０を含むが、これは表示される画像を出力する能力１１１を有するのみでなく、ディスプレイ１０１を介して入力を受信する能力１１２も有する。例えば、物体がディスプレイ１０１と接触するかまたはその正面に配置されて、ディスプレイがこの物体の画像情報を受信することができるようにすることができる。この画像情報は次に、入力１２２として処理コンポーネント１０２に提供される。処理コンポーネント１０２は次に、その情報を用いてさらなる機能を行うか、または恐らくは、後に表示される物にまで影響を及ぼす。こうして、対話経験を、表示インタフェースと撮像インタフェースが同一位置に配置されるディスプレイ１０１を出力および入力デバイスとして用いることにより、達成することができる。
【００２０】
対話型ディスプレイは、そのシステムの形成因子に関係なく、およびこの形成因子が現在存在するかまたは将来において考案されることが期待されるかに関係なく、それに対して有益であると思われる任意のシステムで使用することができる。本発明の原理は任意の特定の形成因子に限定されることは全くない。したがって、図１は、単にディスプレイシステムのコンポーネントおよび様々な情報の流れを象徴的に表現するものであり、特に任意の物理的システムの寸法を示すものではない。
【００２１】
本発明の原理を説明すると、対話型ディスプレイは、標準のデスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯デバイス、音楽プレイヤ、バーコードスキャナ、ホームセキュリティシステム、ファーストフードレストランの料理注文システム、腕時計、その他の様々な物に組み込むことができる。ディスプレイはかなり小さくすることができるが、しかしながら、ディスプレイがかなり大きい方が有用である用途が多い。
【００２２】
例えば、ディスプレイが各々複数フィートの長さと幅を有するプレイの全領域を表す、仮想エアーホッケーテーブルを作成することができる。表示される画像は、２つのゴールと、様々なフィールドマーカと、ホッケーパックとを含んでもよい。ユーザは、物理的パドル（または単に手）を用いてディスプレイと接触し、その仮想パドルがどこに存在するかに関する情報を提供することができる。基本的な処理は、仮想パドルの動きとプレイの前の運動を仮定して、パックの適切な運動をシミュレートしてもよい。この仮想ホッケーテーブルは適切なユーザ入力によって、アーキテクトおよびランドスケープレイアウトへと変換することができるが、これによりユーザは、大きなディスプレイを使用して仮想の建物およびランドスケープを構築することができる。
【００２３】
いずれにしても、システムおよびディスプレイの形態は、本発明のより広範な原理にとっては重要ではない。このことは、本発明の原理によって、必要とされているわけではないがディスプレイをかなり薄くすることができるので、特に言えることである。こうして、非常に小型のおよび/または薄型のシステムでも本発明の原理を組み込むことができる。この概念はこのように非常に用途が広く、システム全体の形成因子および/もしくはディスプレイの表示される寸法または形状に左右されることはない。
【００２４】
前述のように、ディスプレイ１０１は、表示機構と、ディスプレイ１０１と接触するか、またはその正面に置かれた物体の画像を捕捉する画像捕捉機構の両方を含むという点で対話型である。しかしながら、図１のディスプレイ１０１は、図１からは明らかではないが、平面放射線ガイドを含む。以下で詳細に説明する例示的実施形態から明らかになるように、表示機構および撮像機構の少なくとも一方（および、場合によってはこれらの両方）は、この平面放射線ガイドを使用する。
【００２５】
最初に、図２Ａおよび２Ｂに関して、この平面放射線ガイドの表示機構としての動作の原理について説明する。図２Ａは平面放射線ガイド２００の側面図を示し、ここには基準のデカルト座標系２０１が示されているが、ここで、ｘ軸は右方向へと延び、ｙ軸はページの平面からこれに対して直角に下方へと延び、ｚ軸は上方へと延びている。図２Ｂは、同一の座標系２０１を用いて平面放射線ガイド２００の上面図を示す。しかしながら、図２Ｂの場合には、ｘ軸は右方向に延びるが、図２Ｂの上面図においては、ｙ軸は上方へと延び、ｚ軸はページの平面からこれに対して垂直に上方へと延びている。平面光ガイドの図２Ａおよび２Ｂに示す画像を表示するための使用は、従来技術において公知である。それでもなお、このようなディスプレイの物理的原理の説明は、図３から１０までに関して説明される本発明の実施形態を理解するために有益である。
【００２６】
ここでの説明および特許請求の範囲においては、平面放射線ガイドに言及するとき、「上方（ｕｐｗａｒｄ）」、「上側（ａｂｏｖｅ）」、または「の上部（ｏｎ  ｔｏｐ  ｏｆ）」という用語は、座標系２０１（図２Ａおよび２Ｂ参照）および３０２（図３〜１０参照）に関して正のｚ方向を指す。換言すれば、第１の物体は、第１の物体の方が表示された画像のビューアにより接近している場合には、第２の物体の「上側（ａｂｏｖｅ）」に存在する。対照的に、平面放射線ガイドに言及するとき、「下方（ｄｏｗｎｗａｒｄ）」、「下側(ｂｅｌｏｗ)」、「下（ｕｎｄｅｒｎｅａｔｈ）」という用語は、座標系２０１および３０２に関して負のｚ方向を指す。
【００２７】
図２Ａおよび２Ｂを参照して、平面放射線ガイド２００は、放射線伝播部分２１１および放射線インタフェース部分２１２を含む。プロジェクタ２３０が放射線伝播部分２１１の左端部にあり、画像を平面放射線ガイド２００の放射線伝播部分２１１の左エッジへと放出する。全画像が平面放射線ガイド内へと投影されるが、平面放射線ガイドを使用するディスプレイの一般原理の説明を明確にするために、放射線２３１と２３２の２つの光線のみを示している。例えば、図２Ｂを参照して、画像はプロジェクタ２３０によって、径方向角度２４１と２４２との間のどこかに放出される。したがって、平面放射線ガイド２００の径方向角度２４１と２４２より広い角度のところにある（平行線模様で示した）材料は、放射線を伝播するために使用されなくてもよい。
【００２８】
放射線伝播部分２１１は、画像が、放射線伝播部分２１１の全長を通して内部反射の原理で伝播するような寸法にされる。従来、放射線伝播部分２１１は均一な厚さとされる。こうして、放射線の特定の光線に対する反射の角度が臨界角度と同じくらいの大きさである限り、その光線は、単に放射線伝播部分２１１内へと反射して戻る。本書で用いられる伝播する光線の「反射角（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ａｎｇｌｅ）」または「反射の角度（ａｎｇｌｅ  ｏｆ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）」という用語は、放射線の移動の方向と放射線が次に遭遇する平面放射線ガイドの表面との間の角度である。臨界角度は平面放射線ガイド２１１の材料の屈折率の関数および周囲を取り巻く材料の屈折率の関数である。したがって、図２Ａに見られるように、光線２３１と２３２は異なる反射角を有するけれども、その反射角は両方とも最初は臨界角度より小さく、このため、光線２３１および２３２は放射線伝播部分２１１内を、内部反射を通して伝播する。実際に、表示されるべき全画像は放射線伝播部分２１１全体を通して臨界角度より低く保たれ、こうして画像情報が放射線インタフェース部分２１２へと送られる。
【００２９】
放射線インタフェース部分２１２は厚さが不均一である。従来は、この厚さが不均一な領域は、図２Ａおよび２Ｂのケースにおいて示しており、図２Ａにおいて最も良くわかるように、完全なまたは部分的なウエッジの形を取る。示しているケースにおいては、厚さは直線的に変化するが、厚さの変化は階段状の線形であっても、もしくは非線形であってもよい。ウエッジ形状の放射線インタフェース部分内への光線の各内部反射の度に、反射角が少しずつ広がって行き、最終的には、この角度が臨界角度より大きくなる。いったんこの状態に達すると、内部反射が維持できなくなり、光線は平面放射線ガイドから出射する。この光線は、ちょうどｚ軸方向に出射するように示しているが、従来の平面放射線ガイドでは、適切な表示が確保されるように、転向フィルムおよび拡散フィルムが用いられる。下に説明する本発明の実施例は、図３から１０に関して説明する例示的実施形態から明白となるように、このような転向フィルムおよび拡散フィルムも使用する。
【００３０】
再び図２Ａを参照して、プロジェクタ２３０から光線が出射する所までの距離は、その光線に対する初期反射角に依存する。例えば、光線２３１は、光線２３１はプロジェクタ２３０から放出されるときにより広い反射角を有するために、光線２３２よりもプロジェクタ２３０にはるかに近い所で出射する。図２Ｂから明らかのように、プロジェクタ２３０は、径方向の角度（つまり、ｘ−ｚ平面に対する角度）も制御する。したがって、画像を表す全ての放射線の反射角および径方向の角度を注意深く制御することで、平面放射線ガイド２００の放射線インタフェース部分２１２から鮮明な画像を表示することが可能になる。
【００３１】
図２Ｃは、この平面放射線ガイドは、光学的に平面放射線ガイド２００’の形に折り畳むことができることを示す。この平面放射線ガイドは、結合されたプリズム２４０を用いて、放射線の流れの方向を、放射線伝播部分２１１’から放射線インタフェース部分２１２’への放射線の遷移として逆にする。これにより、ディスプレイの他のコンポーネントは隠れていても、このディスプレイのユーザインタフェース部分はアクセス可能にすることができ、システム空間を効率的に用いることが可能になる。代替または追加として、従来の方法では、しばしば「タイリング（ｔｉｌｉｎｇ）」が許されるが、この場合には、複数のプロジェクタが使用され、各々が画像をディスプレイの異なる部分へと拡大する役割を果たす。これにより、放射線伝播部分をより短くすることが可能になる。
【００３２】
図２Ａおよび２Ｂとは対照的に、本発明の原理による対話型ディスプレイは平面放射線ガイドを用いるが、この対話型ディスプレイは表示機構と撮像機構の両方を含む。表示機構は平面放射線ガイドの放射線インタフェース部分の領域から放射線を出力するが、表示のために必ずしも平面放射線ガイドを用いる必要はない。
【００３３】
本明細書および特許請求の範囲においては、放射線インタフェース部分の「領域から（ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ａｒｅａ）」放出もしくは出力される放射線は、放射線が、１）この放射線インタフェース部分から直接放出されるか、または、２）この放射線インタフェース部分の上の領域から放出されることを意味する。こうして、この定義によると、画像は、放射線インタフェース部分の下から出てくるか、または放射線インタフェース部分の上から出てくるか、あるいは平面放射線ガイドの放射線伝播部分を通って伝播して出てくるかである。
【００３４】
表示機構が表示のために平面放射線ガイドを用いる場合は、表示機構は、放射線伝播部分を表示されるべき放射線を伝播するために使用し、こうして伝播された放射線の少なくとも一部を、平面放射線ガイドの放射線インタフェース部分から放出する。
【００３５】
他方において、撮像機構は、平面放射線ガイドの放射線インタフェース部分の領域で受信される放射線を捕捉する。本明細書および特許請求の範囲においては、放射線インタフェース部分の「領域で（ａｔ  ｔｈｅ  ａｒｅａ）」放射線が受信されるとは、放射線が放射線インタフェース部分で受信されること、または放射線インタフェース部分の正面にある撮像コンポーネントで受信されることを意味する。こうして、この定義によると、画像は、放射線インタフェース部分の上でも下でも受信することができ、さらには放射線インタフェース部分で受信し、平面放射線ガイドの放射線伝播部分へと伝播することもできる。
【００３６】
撮像機構が平面放射線ガイドを撮像のために使用する場合は、撮像機構は、放射線インタフェース部分を用いて放射線を受信し、こうして受信された放射線の少なくとも一部を平面放射線ガイドの放射線伝播部分へと伝播する。
【００３７】
ここで、図３から１０に関して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。これら実施形態のおのおのにおいて、明確にするために、平面放射線ガイドは折り畳まれていない形で示している。しかしながら、これら実施形態の任意の１つ、または全ては（例えば、図２Ｃに関して説明したような）１つの光学的折り畳み、あるいは恐らくは、複数の光学的折り畳みを含む。また、図３から１１の各々に関する方向についての言及は、基準デカルト座標系３０２に対してのものであり、これは、一貫性を持たせるために図２Ａおよび２Ｂの座標系２１０と同一のものになっている。
【００３８】
図３は、対話型ディスプレイ３００を示し、これは放射線伝播部分３１１と放射線インタフェース部分３１２とを含む平面放射線ガイド３０１を含む。放射線伝播部分３１１は、ほぼ均一な厚さを有するものとして示している。図４から１１においては、放射線伝播部分は、図面を簡略化し、冗長さを回避するために参照符号は具体的に示していないが、図４から１１に示す他の放射線伝播部分も図３のそれと同一である。しかしながら、放射線伝播部分は、平面放射線ガイドが表示のために用いられる場合は、少なくともプロジェクタによって投影される画像の表現の少なくとも一部が放射線インタフェース部分で受信される限りは均一な厚さを有する必要はない。さらに、平面放射線ガイドが撮像のために用いられる場合は、放射線伝播部分は、放射線伝播部分の一方の端部で受信される画像の表現の少なくとも一部が放射線伝播部分の他方の端部で受信される限りは均一な厚さを有する必要はない。放射線伝播部分の厚さの均一性とは関係なく、平面放射線ガイドを用いて画像を投影することがあれば、または平面放射線ガイドを用いて画像を捕捉することがあれば、厚さのプロファイルが考慮される。
【００３９】
放射線インタフェース部分３１２は先端が切り取られたウエッジ形状を有するように示している。図４から１１に示している他の放射線伝播部分についても、これら後半の図面においては放射線伝播部分には具体的に参照符号は付けていないが、同一である。しかしながら、放射線インタフェース部分は、プロジェクタが画像を伝送することがあれば、その形状を考慮する限りにおいて、およびカメラが画像を捕捉することがあれば、その形状を考慮する限りにおいては、このウエッジ形状を有する必要はない。いずれにしても、放射線インタフェース部分は、平面光ガイドが使用されるか否かに関係なく、そこに画像が表示され、そこで画像が捕捉される部分である。
【００４０】
他のスペクトルではなく、ある１つの周波数スペクトル上で動作する（すなわち、表示または撮像をする）ためには、平面放射線ガイドの寸法を、所望の放射線の適切な内部反射、放出、および捕捉を確保するように調節することが有用である。これについては、光学分野の当業者であれば、本明細書を読むことで明白となるであろう。したがって、平面放射線ガイドの特定の寸法については本書では説明していない。本質的に、本発明の原理を適用することを期待できる様々な用途および周波数スペクトルがあるため、特に好ましいと思われる寸法は考えられない。このため、図３から１１は、実寸で描かれていると考えるべきではなく、本発明のより広範な原理を理解する際の概念的な目的のためにのみ使用されるべきである。
【００４１】
図３の特定の対話型ディスプレイ３００を参照して、ディスプレイ３００は平面放射線ガイド３０１を表示機構と撮像機構の両方として使用する。プロジェクタ３３１は画像を平面放射線ガイド３０１内へと伝送し、ここで画像は放射線伝搬部分３１１内を伝播し、放射線インターフェイス部分３１２の上側面を通って放出される。画像は転向フィルム３２１を使用して上方へ向けられ、その後、拡散フィルム３２２で、画像をディスプレイの真正面になくても鮮明に見ることができるように、この画像が拡散される。こうして表示される画像は、可視光であっても、赤外光であっても、紫外光であっても、または他の任意の光であってもよい。
【００４２】
撮像するためには、バックライト３２３を用いて、ディスプレイ３００と接触するか、またはこれと近接する物体を照射する。図３から１１の例においては、バックライトは赤外バックライトであるが、他のタイプのバックライトを、赤外バックライトの代替または追加として他の周波数スペクトルに対して用いることもできる。赤外バックライト３２３は、一連の赤外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）、エッジ放出赤外ＬＥＤ、または赤外光を生成する任意の他の機構から、それらが公知であるか、または将来において開発されるものであるかに関係なく、構成することができる。示していないが、赤外バックライト３２３は、その下側に反射コーティングを有し、これによってバックライト３２３の効率が改善される。
【００４３】
赤外バックライトからの赤外光は、広い角度を有する拡散光であってもよい。したがって、プライバシーフィルム３２４を用いて、放射線インタフェース部分の下側面に対して垂直に近い光のみが除去される。プライバシーフィルム３２４がないと、幾らかの赤外線が放射線伝播部分を下方に伝播してカメラ３３２に入ることが可能となり、これにより撮像処理に雑音が導入される。図４から１１に関して説明および図示するプライバシーフィルム３２４および他のプライバシーフィルムは、それらの下側面にＢＥＦ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ：輝度改善フィルム）のフィルムを有していてもよい。ＢＥＦフィルタは拡散光のほとんどを運び、これらの光を上方へ向ける。
【００４４】
ＩＲ光はプライバシーフィルム３２４によってよりコリメートされているため、赤外光は、内部反射に打ち勝つために必要とされる臨界角度よりも十分に大きな角度を有する放射線インタフェース部分の上側面を通過する。赤外光は転向フィルム３２１を通過し、さらに、拡散フィルム３２２を通過する。転向フィルム３２１は、転向フィルム３２１内に、平面放射線ガイド３０１の放射線インタフェース部分の上側面に対して平行に近い角度で入射する任意の光を、上方へ向けることに留意されたい。ＩＲバックライト３２３の場合は、しかしながら、赤外光が放射線インタフェース部分から放射線インタフェース部分の上側面に対して平行に近くない角度で出射するため、転向フィルム３２１はそれほど重要ではない。
【００４５】
拡散フィルム３２２に接触している物体に対しては、赤外光の幾らかは下方に拡散フィルム３２２内に戻るように反射される。拡散フィルム３２２と接触している物体に対しては、拡散フィルム３２２は、光がこの中に拡散するまでの距離はほとんどなく、ほとんど効果を有さない。しかしながら、この物体が拡散フィルム３２２から僅かしか離れていないときでも、やはりその光の幾らかは物体から拡散フィルム３２２内に戻り反射する。それにもかかわらず、拡散フィルム３２２は近接フィルタとして働く傾向を有し、ディスプレイと接触するか、またはこの近傍の物体に対しては、より鋭く、かつより明るい画像を反射する傾向がある。
【００４６】
いずれにしても、反射された赤外光の幾らかは、転向フィルム３２１を、内部反射に打ち勝つために必要とされる臨界角度より小さな角度で通過する。この赤外光は、平面光ガイド３０１の放射線インタフェース部分および放射線伝播部分の残りの所を通って左方向へと伝播し、赤外カメラ３３２内へと入る。次に、ディスプレイに関連する処理システムで、光が放射線インタフェース部分のどの部分で受信されたかを、赤外光がカメラ３３２で受信されたときの反射角および径方向の角度に基づいて推定することができる。
【００４７】
図４は、もう１つの特定の対話型ディスプレイ４００を示すが、これは、平面放射線ガイド４０１を用いて表示するが、平面放射線ガイド４０１を用いて撮像はしない。プロジェクタ４３１は、画像を平面放射線ガイド４０１内へと送るが、画像はここから上方へ転向フィルム４２１および拡散フィルム４２２を通過する。この表示機構については、このように図３に関して説明したものと類似していてもよい。
【００４８】
しかしながら、撮像機構は幾分異なる。１つの差異は、放射線インタフェース部分の下側面にプライバシーフィルムが存在しないことである。平面放射線ガイド４０１の左エッジの所にカメラが存在しないため、万一、赤外バックライトの幾らかが平面放射線ガイドを通って左方向に伝播するようなことがあっても、カメラがノイズで溢れる恐れはない。このため、プライバシーフィルムによる予防措置はそれほど重要ではない。いずれの場合も、しかしながら、画像化されている物体から反射される幾らかの赤外光は、拡散フィルム４２２および転向フィルム４２１を通って平面放射線ガイド４０１の放射線インタフェース部分内へと戻り反射する。
【００４９】
こうして反射された赤外光の幾らかは平面放射線ガイド４０１を通って逆戻りに左方向へと伝播するが、幾らかは下方を通過して赤外バックライトフィルム４２３へと戻る。一連の赤外カメラ４３２が、こうして反射された光を（双方向矢印４４１で表されるように）受信するために、赤外バックライト４２４の上側または下側に配置される。実際には、赤外カメラ４３２と平面放射線ガイド４０１との間の距離はかなり小さくてもよい。
【００５０】
図５はディスプレイ５００のもう１つの例５００を示すが、これは、プロジェクタ５３１が平面放射線ガイド５０１を用いて、転向フィルム５２１および拡散フィルム５２２を通して画像を表示するという点において図４のディスプレイ４００と類似する。しかしながら、このケースにおいては、赤外バックライトは別個の平面放射線ガイド５４１内へのプロジェクタとして働く赤外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）５３３によって提供される。平面放射線ガイド５４１から放出される光は、転向フィルム５４２を用いて上方へ送られる。ここから、この赤外光は平面放射線ガイド５０１、転向フィルム５２１、および拡散フィルム５２２を通過する。この赤外光は次に、ディスプレイと接触するか、またはその正面にある物体から戻り反射され、その後、こうして反射された光の幾らかは、逆方向に下方に、フィルム５２２および５２１を通って平面放射線ガイド５０１内へと入る。反射された光の幾らかは、逆戻りに赤外線カメラ５３２内へと伝播する。他の反射された光は、平面放射線ガイド５０１から下方へと送られる。したがって、ＩＲカメラ５３２はこの反射された画像を受信する。赤外カメラ５３２の代わりに、またはこれに加えて、一連のカメラを、図４に関して示したのと同様のやり方で平面放射線ガイド５０１の下側に備えることもできる。
【００５１】
図６はディスプレイ６００のもう１つの例６００を示す。ここでも、ディスプレイは、プロジェクタ６３１が画像を平面放射線ガイド６０１の左エッジ内へと送ることで達成される。こうして投影された画像は、上方へ転向フィルム６２１および拡散フィルム６２２へと通され、それにより画像が表示される。
【００５２】
平面光ガイド６０１も赤外バックライトを提供する働きと、ディスプレイ６００と接触するか、またはその正面にある物体によって反射される赤外画像を受信する働きとを有する。（ＬＥＤなどの）赤外光源６３３は、赤外光を平面放射線ガイド６０１内へと投影する。この赤外バックライトも、転向フィルム６２１および拡散フィルム６２２を通るように上方へ向けられる。反射された赤外光は逆戻りして平面放射線ガイド内へと受信され、ここでこの光の幾らかが赤外カメラ６３２によって捕捉され、それにより赤外画像が形成される。
【００５３】
図６の技術および構造によると、赤外画像内に、画像が赤外ＬＥＤの位置に起因する反射が溢れる幾つかのホットスポットが形成される。しかしながら、これは交替的に投影する２つの赤外ＬＥＤを有することにより補償することができる。こうして、赤外ＬＥＤの１つのホットスポットに対する画像情報は、そのＬＥＤをオフにして、他方のＬＥＤをバックライトの光源として使用することで取得することができる。
【００５４】
図６の１つの修正においては、ＩＲ  ＬＥＤ６３３とＩＲカメラ６３２はプロジェクタ６３１内に一体化される。「走査ビームレーザ投影（ｓｃａｎｎｅｄ  ｂｅａｍ  ｌａｓｅｒ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）」と呼ばれる技術を使用することで、（ＩＲカメラ６３２として機能する）ＩＲ光センサと（「ＬＥＤ」という用語を広い意味で用いたときＩＲ  ＬＥＤ６３３として機能する）ＩＲレーザとが、プロジェクタと一体化される。次に、ＩＲ画像が、ディスプレイの可視部分が走査されているのと同時に捕捉される。これにより、設計におけるコンポーネントの数を削減することが可能となる。また、単一のフォトダイオードおよび点光源が用いられるため、装置を（例えば、周囲の太陽光などの）周囲光雑音を低減するために変調することが可能となる。ミラーでディスプレイ全体を走査して、走査された表示画像を明確に表す際に、このミラーはＩＲ画像の照射およびＩＲ画像の捕捉もする。この場合には、ＩＲ光センサはＩＲレーザ波長のみを感知するようにされる。ＩＲレーザが変調された搬送波を有する場合は、ＩＲ光センサは電子フィルタを用いて、ＩＲ光をその搬送波周波数でのみ受け入れることができる。このようなレーザ走査カメラを、図７から１０の実施形態の各々に対して、ＩＲカメラとして用いることもできる。この場合には、図７から１０において別個のＩＲ照射バックライトは不要となるだろう。
【００５５】
図１１は、平面放射線ガイド１１０１を用いて表示と撮像の両方を行うディスプレイ１１００の側面図を示す。走査ミラー１１０２はコリメートされた放射線１１０３を受信するが、これには画像表示放射線コンポーネントと画像捕捉放射線コンポーネントとが結合された物が含まれる。例えば、このコリメートされた放射線１１０３は、（放射線ガイド１１０１を通って右方向に伝播されたとき）画像を表示させることになる任意の放射線を表す画像表示放射線を含む。例えば、この画像表示放射線は、例えば、赤と、緑と、青との結合されたビームなどの可視光であってもよい。この場合には、これら赤、緑、および青のコンポーネントは、赤、緑、および青のレーザによって生成され（ビーム源１１０５を参照）、ビームコンバイナ１１０４を用いて単一のビームに結合される。あるいは、この画像表示放射線は、走査ミラー１１０２の下流にある他のコンポーネントと光学的に作用し、ディスプレイのための好適な周波数領域の光（例えば、可視光）を生成する非可視の放射線であってもよい。
【００５６】
コリメートされた放射線１１０３は、画像捕捉放射線も含む。この画像捕捉放射線は、画像を捕捉するのに好適な任意の周波数スペクトルのビームであってもよい。例えば、ビーム源１１０５の１つはＩＲビーム源であってもよい。このＩＲビームは、コリメートされたビーム１１０３内に、これもビームコンバイナ１１０４を用いて結合されてもよい。ビームコンバイナ１１０４は完全に単一のコンポーネントとして表されている。ビームコンバイナ１１０２は、しかしながら、複数のビームコンバイナを含み、必要に応じて、画像表示ビームと画像捕捉ビームとを単一のコリメートされたビーム１１０３へと結合することができる。
【００５７】
走査ミラー１１０２は、コリメートされた放射線１１０３を受信し、この放射線を、コリメートされた放射線１１０３がディスプレイの領域上で好適なパターンで走査されるような好適な角度で走査する。走査ミラー１１０２は、こうして走査タイプのプロジェクタとして機能する。走査ミラー１１０２から投影された画像表示放射線は、平面放射線ガイド１１０１内に入射し、その結果として、画像が、例えば、転向フィルム１１２１および拡散フィルム１１２１を介して表示される。
【００５８】
コリメートされた放射線１１０３は、画像捕捉放射線も含むため、この画像捕捉放射線もディスプレイ上で同時に走査される。こうして、放射線がディスプレイ上のあるポイントから表示されるとき、画像捕捉放射線がディスプレイ上のそれと全く同一のポイントから全く同一の時間に放出される。ディスプレイと接触するか、またはその正面に物体が存在するときは、この画像捕捉放射線が、最初に走査ミラー１１０２から来たのと同一の経路に沿って逆戻り方向に反射されてもよい。走査ミラー１１０２は、画像捕捉放射線１１０６を画像捕捉レンズ（１つまたは複数）１１０７内へと戻り反射させる。この画像捕捉レンズ（１つまたは複数）１１０７は、出てきたコリメートされたビーム１１０３と非常に接近して配置され、ディスプレイに対して垂直方向から反射された画像捕捉放射線を強化する働きをする。こうして、光センサ１１０８はディスプレイに接触するか、またはその真正面にある物体の画像を検出する。光センサ１１０８は、ビームコンバイナ１１０４から離れているように示しているが、光センサ１１０８は、ビームコンバイナ１１０４に近接して配置することもできる。
【００５９】
図３から６に関して示し説明したディスプレイは全て、平面放射線ガイドを用いて画像を表示する表示機構を有する。しかしながら、本発明の原理は、平面放射線ガイドを撮像機構として使用するが、平面放射線ガイドを表示機構としては使用しないディスプレイに対しても適用する。図７から１０がこのケースであり、ここではこれらについてさらに詳細に説明する。図７から１０の各々において、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）層を、表示される画像を提供するものとして示している。しかしながら、本発明の原理はこれに限定されるものではない。画像を表示するために使用できる（それが現在開発済みであるか、将来において開発されるかに関係なく）他の表示層があってもよい。
【００６０】
図７は、平面放射線ガイド７０１を、ディスプレイに接触するか、またはその正面にある物体を撮像するために使用するが、平面放射線ガイドを実際に表示するためには使用しない、ディスプレイ７００を示す。ＬＣＤ層７３１には、ＬＣＤ層７３１の下側に配置された赤外および可視のバックライト７２３が備えられている。従来から公知であるように、ＬＣＤ層を使用する画像の表示は、バックライトの可視部分を、開口の空間アレイに対応する適切なカラーフィルタリングを用いてＬＣＤ層内に選択的に通過させることで行われる。図７に関して、バックライト７２３の可視部分およびＬＣＤ層７３１は画像を生成する働きをし、これがＬＣＤ７３１から上方へ投影される。ＬＣＤ層７３１からの表示される画像は、上方へ向かって拡散フィルム７２２内を通過し、ユーザに表示される。
【００６１】
この撮像機構は、バックライト７２３の赤外部分（または少なくとも表示のために用いられたのとは異なる周波数スペクトルの光）を用いる。この赤外光は上方へとＬＣＤ層７３１に送られるが、このＬＣＤ層は、赤外光に対しては幾分半透明であり、このために、この赤外光の幾らかは、このＬＣＤ層７３１内の幾らかの不透明な部分に起因して、下向きに散乱される。ＬＣＤ層７３１を通過した赤外光は、さらに拡散フィルム７２２を通過し、物体から反射される。この反射された光は、今度は、下方へと拡散フィルム７２２を通過し、ＬＣＤ層７３１を通過し、そしてバックライト層７２３を通過する。プライバシーフィルム７２４により、ほぼ下向きの光のみが通過することができる。プライバシーフィルム７２４は、こうして、ＬＣＤ層７３１および拡散フィルム７２２によって散乱された光のほとんどをフィルタリングする働きをする。転向フィルム７２１は、この反射された赤外光の向きを、その光が平面放射線ガイド７０１を通って赤外カメラ７３２へと伝播するように転向する。
【００６２】
図８は、平面放射線ガイド８０１を、ディスプレイと接触するか、またはその正面にある物体を撮像するために用いるが、平面放射線ガイド８０１を実際に表示するためには用いない、もう一つのディスプレイ８００を示す。ＬＣＤ層８３１には、その下側に配置された可視バックライト８２５が備えられている。画像の表示は、バックライト８２５からの可視光を、適切なカラーフィルタリングを用いてＬＣＤ層８３１内を選択的に通過させることで得られる。ＬＣＤ層８３１からの表示される画像は、上方へと散フィルム８２２を通過し、ユーザに表示される。
【００６３】
この撮像機構は、赤外バックライト８２３を用いて、赤外光（または少なくとも表示のために使用されるそれとは異なる周波数スペクトルの光）を、プライバシーフィルム８２４内へ放出する。プライバシーフィルム８２４は、この赤外光を、この光が逆方向に平面放射線ガイド８０１を通って赤外カメラ８３２に向かって反射しないように向ける。この赤外光は、代わりに、転向フィルム８２１を通過し、可視バックライト８２５を通過し、ＬＣＤ層８３１を通過し、そして拡散フィルム８２２を通過する。物体から反射された赤外光は、逆方向に、下方へと拡散フィルム８２２を通過し、ＬＣＤ層８３１を通過し、そして可視バックライト層８２５を通過する。この赤外光の幾らかは、下方へと転向フィルム８２１を通過し、こうしてこの赤外光は、平面放射線ガイド８０１を通って赤外カメラ８３２へと伝播される。
【００６４】
１つの実施例においては、図８には具体的には示していないが、第２の平面放射線ガイドを、上で図５に関して説明したのとほぼ同様のやり方で、赤外バックライトとして用いることもできる。この場合には、赤外ＬＥＤ５３３、平面放射線ガイド５４１、および転向フィルム５４２の組み合わせが、赤外バックライト層８２３およびプライバシーフィルム８２４の代わりに用いられることとなる。
【００６５】
図９は、撮像機構は、平面放射線ガイド９０１を通して機能するが、平面放射線ガイド９０１は表示のためには使用されない、平面光ガイド９００を示す。（可視バックライト９２５から発せられる）ＬＣＤ層９３１からの光は、単純に上方へと平面光ガイドを通過し、その結果として、画像が平面放射線ガイド９０１から上方へ放出される。
【００６６】
この撮像機構は、赤外バックライト９２３を用いて、赤外光（または少なくとも表示のために用いられるそれとは異なる周波数スペクトルの光）を、プライバシーフィルム９２４を通し、可視バックライト９２５を通し、ＬＣＤ層９３１を通し、  平面放射線ガイド９０１を通して放出し、この光をディスプレイ９００と接触するか、またはその正面にある物体から反射させる。こうして反射された光の幾らかは、平面放射線ガイド９０１内を通って赤外カメラ９３２へと伝播される。
【００６７】
図１０は平面放射線ガイド１００１を含むディスプレイ１０００を示す。表示はバックライト１０２３の可視部分を用いて行われるが、この可視部分がプライバシーフィルム１０２４を用いてコリメートされ、次にＬＣＤ層１０３１を選択的に通過させて、コリメートされた表示画像が形成される。この画像は、平面放射線ガイド１００１を通過し、そして、拡散フィルム１０２２を通過する。反射を最小限に抑えるために、黒い拡散フィルム１０２２が使用される。
【００６８】
撮像はバックライト１０２３の赤外部分を用いて行われるが、この赤外部分がプライバシーフィルム１０２４によってコリメートされる。この赤外光の多くは、まだほぼコリメートされた形でＬＣＤ層１０３１を通過する。このコリメートされた赤外光は、平面放射線ガイド１００１および拡散フィルム１０２２を通過し、その後、物体から反射される。こうして反射された赤外光の幾らかは、平面放射線ガイド１００１を介して赤外カメラ１０３２内へと進む。図１０の１つの変形においては、ＬＣＤ層１０３１は、平面放射線ガイド１００１の真下に配置されるのでなく、拡散フィルム１０２２と平面放射線ガイド１００１との間に配置される。
【００６９】
このように、対話型撮像ディスプレイが、平面放射線ガイドを用いて、表示動作と撮像動作の少なくとも一方（潜在的には両方）を行う実施形態を説明した。本発明は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化することもできる。説明した実施形態は、あらゆる点において単なる例示であり、限定するものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、したがって、前述の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示されている。特許請求の範囲の同等物の意味および範囲内に入る全ての変更も、この特許請求の範囲内に包含されるものである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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