(57)【要約】  本開示は、スタイラスの先端部の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面に近接している場合、ユーザ入力装置によって検出可能な規定の強度プロファイルを作成する受動光スタイラスを提供する。ある実施形態では、スタイラスは、周辺光を収集するように構成された入口開口部および収集された光を発するように構成された出口開口部を含むハウジングを含み、出口開口部は、スタイラスの先端部に近接している。スタイラスはまた、ハウジング内に配置される光導波路を含み、該光導波路は、光導波路が収集された光を入口開口部から出口開口部に向けるように、入口開口部および出口開口部と光学的に連絡している。
2007524935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザ入力装置と共に使用するためのスタイラスであって、
周辺光を収集するように構成された入口開口部および前記収集された光を発するように構成された出口開口部を備えるハウジングであって、前記出口開口部が前記スタイラスの先端部に近接しているハウジングと、
前記ハウジング内に配置された光導波路であって、前記光導波路が収集された光を前記入口開口部から前記出口開口部に向けるように、前記入口開口部および前記出口開口部と光学的に連絡している光導波路、とを備え、
前記スタイラスの前記先端部の少なくとも一部分が前記ユーザ入力装置の入力面に近接している場合、前記ユーザ入力装置によって検出可能な規定の強度プロファイルを生成するスタイラス。
【請求項２】
前記入口開口部は、前記先端部の反対側で、前記ハウジングの端部に近接している、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項３】
前記入口開口部は、前記先端部に近接している、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項４】
前記入口開口部は、前記ユーザ入力装置によって発せられた光を含む周辺光を収集するように構成された、請求項３に記載のスタイラス。
【請求項５】
前記入口開口部は、周辺光を収集する集光器を備える、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項６】
前記集光器は、レンズを備える、請求項５に記載のスタイラス。
【請求項７】
前記光導波路は、前記ハウジングの一体部分である、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項８】
前記光導波路は、前記ハウジングの反射性内面を備える、請求項７に記載のスタイラス。
【請求項９】
前記光導波路は、多層高分子光学フィルムを備える、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項１０】
前記多層高分子光学フィルムは、入射した光の少なくとも８０％を反射する、請求項９に記載のスタイラス。
【請求項１１】
前記多層高分子光学フィルムは、入射した光の少なくとも９５％を反射する、請求項１０に記載のスタイラス。
【請求項１２】
前記多層高分子光学フィルムは、入射した光の少なくとも９９％を反射する、請求項１１に記載のスタイラス。
【請求項１３】
前記スタイラスは、前記光導波路と光学的に連絡する光学素子を前記スタイラスの前記先端部に近接する位置に備え、前記光学素子は、前記発せられた光をある地点に集束させる、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項１４】
前記スタイラスの前記先端部は、前記ユーザ入力装置の前記入力面に接触するように構成されたコンフォーマブルな部材を備える、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項１５】
前記形状適合可能部材は、前記ハウジングの一体部分である、請求項１４に記載のスタイラス。
【請求項１６】
前記コンフォーマブルな部材の一部分は、前記ハウジング内に位置決めされ、かつ他の部分は、前記ハウジングを越えて延在していて、前記出口開口部を形成している、請求項１４に記載のスタイラス。
【請求項１７】
前記コンフォーマブルな部材は、前記先端部に近接する位置で前記ハウジングに嵌まり、かつ前記ハウジングを越えて延在して前記出口開口部を形成しているスリーブを備える、請求項１４に記載のスタイラス。
【請求項１８】
前記コンフォーマブルな部材は、高分子材料を含む、請求項１４に記載のスタイラス。
【請求項１９】
前記コンフォーマブルな部材は、ゴムを含む、請求項１４に記載のスタイラス。
【請求項２０】
前記スタイラスは、前記先端部に近接して前記ハウジング内に位置決めされたシリンダーに結合された弾性部材をさらに含み、前記シリンダーは、前記出口開口部を形成し、前記シリンダーは、前記先端部の少なくとも一部分が前記ユーザ入力装置の前記入力面と接触している場合、前記発せられた光の断面積を変化させるように、前記先端部に摺動可能に結合される、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項２１】
前記規定の強度プロファイルは、明領域を少なくとも部分的に囲む暗領域を含み、前記暗領域と前記明領域との間のコントラストは、前記ユーザ入力装置によって検出可能である、請求項１に記載のスタイラス。
【請求項２２】
ユーザ入力装置であって、
前記ユーザ入力装置の入力面を通して伝送された光を検出するように配置された複数の光センサと、
周辺光を収集しかつ前記収集された光をその先端部を通して発するように構成されたスタイラスであって、前記スタイラスの前記先端部の少なくとも一部分が前記ユーザ入力装置の前記入力面に近接している場合、前記ユーザ入力装置によって検出可能な規定の強度プロファイルを生成するスタイラスと、
前記複数の光センサに結合され、かつ前記スタイラスによって生成された前記規定の強度プロファイルの基準面での位置を決定するように構成された電子機器とを備えた、ユーザ入力装置。
【請求項２３】
前記スタイラスは、
周辺光を収集するように構成された入口開口部および前記収集された光を発するように構成された出口開口部を備えるハウジングであって、前記出口開口部が前記スタイラスの前記先端部に近接しているハウジングと、
前記ハウジング内に配置された光導波路であって、前記光導波路が前記収集された光を前記入口開口部から前記出口開口部に向けるように、前記入口開口部および前記出口開口部と光学的に連絡している光導波路とを備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記入力面は、電子ディスプレーの外面を成す、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記電子ディスプレーは、液晶ディスプレーを備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記電子ディスプレーは、有機エレクトロルミネッセントディスプレーを備える、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
前記複数の光センサが、前記電子ディスプレーの画素を制御するトランジスタアレイに一体化されている、請求項２４に記載の装置。
【請求項２８】
前記基準面は、前記入力面である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２９】
ユーザ入力装置を備えた電子表示システムであって、前記ユーザ入力装置は、
前記ユーザ入力装置の入力面を通して伝送された光を検出するように配置された複数の光センサと、
周辺光を収集しかつ前記収集された光をその先端部を通して発するように構成されたスタイラスであって、前記スタイラスの前記先端部の少なくとも一部分が前記ユーザ入力装置の前記入力面に近接している場合、前記ユーザ入力装置の前記複数の光センサによって検出可能な規定の強度プロファイルを生成するスタイラスと、
前記複数の光センサに結合され、かつ前記スタイラスによって生成された前記規定の強度プロファイルの基準面での位置を決定するように構成された電子機器と、
前記ユーザ入力装置の前記入力面を通して情報を表示するように配置された電子ディスプレーとを備える、電子表示システム。
【請求項３０】
前記電子ディスプレーは、液晶ディスプレーである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記複数の光センサは、前記液晶ディスプレーに組み込まれる、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記電子ディスプレーは、複数の有機エレクトロルミネッセント発光装置を備える、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３３】
前記複数の有機エレクトロルミネッセント発光装置の少なくとも一部分は、前記複数の光センサとして用いられる、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
入力装置を用いる方法であって、
周辺光を収集しかつ前記収集された光を先端部を通して発するように構成されたスタイラスを提供するステップであって、前記スタイラスが、規定の強度プロファイルを生成するステップと、
前記規定の強度プロファイルが前記入力装置の入力面を通して伝送される場合、前記スタイラスによって生成された前記規定の強度プロファイルを検出するように配置された複数の光センサを備える入力装置を提供するステップと、
前記入力装置の前記入力面に近接してスタイラスを位置決めするステップと、
前記スタイラスの前記先端部の少なくとも一部分は、前記入力装置の前記入力面に近接している場合のみ、前記規定の強度プロファイルを検出するステップと、
前記規定の強度プロファイルの基準面での位置を決定するステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、受動光スタイラス、およびユーザ入力装置における受動光スタイラスの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチセンサは、典型的には情報を見るためのディスプレーを含むものなど、ユーザが電子システムと直観的に相互作用するためにますます一般的な方法となってきた。多くの応用では、情報は、ユーザが表示された情報と直接相互作用するように思われるように、タッチセンシティブ領域を通して見られる。入力装置の技術によっては、ユーザは、スタイラスなどの指またはある他のタッチ手段を用いて、該装置と相互作用することがある。スタイラスが用いられる場合、該スタイラスは、受動対象物（例えば、パーソナルディジタルアシスタントまたは他のハンドヘルド装置において、抵抗性タッチスクリーンと共に用いられるものに典型的なもの）または能動対象物（署名捕捉装置と共に用いられるものに典型的なもの）でありうる。受動スタイラスは、タッチスクリーンに接触する簡単なペン状対象物を含むことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本開示は、ユーザ入力装置と共に使用するための受動光スタイラスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、本開示は、ユーザ入力装置と共に使用するためのスタイラスを提供し、該スタイラスは、周辺光を収集するように構成された入口開口部および収集された光を発するように構成された出口開口部を含むハウジングを含み、該出口開口部は、スタイラスの先端部に近接している。スタイラスは、ハウジング内に配置された光導波路をさらに含み、該光導波路は、光導波路が収集された光を入口開口部から出口開口部に向けるように、入口開口部および出口開口部と光学的に連絡している。スタイラスは、該スタイラスの先端部の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面に近接している場合、ユーザ入力装置によって検出可能な規定の強度プロファイルを生成する。
【０００５】
他の態様では、本開示は、ユーザ入力装置を提供し、該ユーザ入力装置は、該装置の入力面を通して伝送された光を検出するように配置された複数の光センサを含む。ユーザ入力装置はまた、周辺光を収集しかつ収集された光をその先端部を通して発するように構成されたスタイラスを含み、該スタイラスは、スタイラスの先端部の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面に近接している場合、ユーザ入力装置によって検出可能な規定の強度プロファイルを生成する。ユーザ入力装置は、複数の光センサに結合され、かつスタイラスによって生成された規定の強度プロファイルの基準面での位置を決定するように構成された電子機器をさらに含む。
【０００６】
他の態様では、本開示は、ユーザ入力装置を含む電子表示システムを提供する。ユーザ入力装置は、該ユーザ入力装置の入力面を通して伝送された光を検出するように配置された複数の光センサを含む。ユーザ入力装置はまた、周辺光を収集しかつ収集された光をその先端部を通して発するように構成されたスタイラスを含み、該スタイラスは、スタイラスの先端部の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面に近接している場合、ユーザ入力装置の複数の光センサによって検出可能な規定の強度プロファイルを生成する。ユーザ入力装置はまた、複数の光センサに結合され、かつスタイラスによって生成された規定の強度プロファイルの基準面での位置を決定するように構成された電子機器を含む。電子表示システムはまた、ユーザ入力装置の入力面を通して情報を表示するように配置された電子ディスプレーを含む。
【０００７】
他の態様では、本開示は、入力装置を用いる方法を提供し、該方法は、周辺光を収集しかつ収集された光を先端部を通して発するように構成されるスタイラスを提供するステップを含み、該スタイラスは、規定の強度プロファイルを生成する。該方法は、規定の強度プロファイルが入力装置の入力面を通して伝送された場合、スタイラスによって生成された規定の強度プロファイルを検出するように配置された複数の光センサを含む入力装置を提供するステップをさらに含む。該方法は、入力装置の入力面に近接してスタイラスを位置決めするステップと、スタイラスの先端部の少なくとも一部分が入力装置の入力面に近接している場合のみ、規定の強度プロファイルを検出するステップと、規定の強度プロファイルの基準面での位置を決定するステップとをさらに含む。
【０００８】
本開示の上記の発明の概要は、本開示の各開示された実施形態またはすべての実施を説明するよう意図されていない。図面および次に続く発明を実施するための最良の形態は、これらの実施形態をより詳細に例証する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本開示は、受動光スタイラス、および該スタイラスを光センシティブユーザ入力装置（以下「ユーザ入力装置」と呼ぶ）と共に使用することに関する。ある実施形態では、本開示は、周辺光を収集しかつ収集された光をユーザ入力装置の入力面の方へ向けるスタイラスを提供する。収集された光を用いて、スタイラスは、スタイラスの先端部の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面に近接している場合、ユーザ入力装置によって検出可能である規定の強度プロファイルを生成する。
【００１０】
本開示のスタイラスを、能動発光スタイラスが用いられるのとほぼ同じ方法で、用いることができかつ検出することができる。能動発光スタイラスと対照的に、受動スタイラスは、電源を必要としない。さらに、受動スタイラスには、該スタイラスの先端部がユーザ入力装置の入力面にあまり近くないあるいは該入力面と接触していない限り、検出可能ではないという利点があるだろう。能動スタイラスの中には、検出を制御するための切換機構を必要とするものもある。かかる機構は、使用によって時間の経過とともに故障することがある。他方、受動スタイラスは、かかる切換機構を必要としない。
【００１１】
図１は、スタイラス１０の実施形態の概略断面図である。スタイラス１０は、ハウジング１２、およびハウジング１２内に配置される光導波路２０を含む。ハウジング１２は、入口開口部１４およびスタイラス１０の先端部１８に近接している出口開口部１６を含む。図１に図示する実施形態では、入口開口部１４は、先端部１８の反対側のハウジング１２の端部に近接して位置決めされる。任意の好適な材料が、ハウジング１２を形成するために用いられてもよい。さらに、ハウジング１２は、任意の好適な形態をとりうる。ハウジング１２は、容易に保持されかつ人間の手で操作可能であるように構成されるのが好ましいことがある。
【００１２】
先端部１８の反対側のハウジング１２の端部に近接しているのは、入口開口部１４である。図１に示す実施形態では、入口開口部１４は、周辺光を収集するように構成される。本明細書で用いられる際に、用語「周辺光」は、ユーザ入力装置などの検出または読み取り装置の周りの環境に存在する光を指す。周辺光は、ユーザ入力装置によって発生される光を含むことができる。ある実施形態では、入口開口部１４は、本明細書でさらに説明するが、スタイラス１０の先端部１８に近接して位置決めされてもよく、あるいはハウジング１２に沿う任意の好適な位置に位置決めされてもよい。入口開口部１４は、例えば円形、長方形、多角形、円筒形の周辺光を収集するのに任意の好適な形状をとることができる。ある実施形態では、入口開口部１４は、任意の好適な形状、例えばフラスト円錐形状でハウジング内に引っ込む部分を含むことができる。入口開口部１４は、光を収集するように構成される一つ以上の開口部を含むことがある。さらに、入口開口部１４は、例えば、反射性の、吸収性の、テキスチャ加工された任意の好適な表面を含んでもよい。入口開口部１４の表面は、例えば「高効率光学装置（ＨＩＧＨ  ＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＤＥＶＩＣＥ）」という名称の、ウェーバー（Ｗｅｂｅｒ）らに付与された米国特許第６，０８０，４６７号明細書に記載されているものなどの、多層高分子光学フィルムを含むのが好ましいことがある。
【００１３】
光学集光器１５は、周辺光を収集するのに役立つように、入口開口部１４に近接して位置決めされてもよい。任意の好適な集光器１５、例えばレンズ、ドーム形レンズなどが用いられてもよい。
【００１４】
ハウジング１２の先端部１８に近接しているのは、出口開口部１６である。出口開口部１６は、入口開口部１４によって収集される光を発するように構成される。言い換えると、出口開口部１６は、スタイラス１０の先端部１８から離れた入口開口部１４によって収集される光を伝送または配向する。出口開口部１６は、例えば円形、長方形、多角形などの光を発するのに好適な任意の形状をとることができる。出口開口部１６は、光を発する助けとなる任意の好適な表面、例えば透明表面または反射表面を含むことができる。出口開口部１６の表面は、例えば米国特許第６，０８０，４６７号明細書に記載されるもののような多層高分子光学フィルムを含むのが好ましいことがある。
【００１５】
スタイラス１０のハウジング１２内に配置されるのは、光導波路２０である。図１に示すように、光導波路２０は、光導波路２０が収集された光を入口開口部１４から出口開口部１６に向けるように、入口開口部１４および出口開口部１６と光学的に連絡している。光導波路２０は、任意の好適な材料、例えば、ガラス材料、高分子材料を含むことができる。ある実施形態では、光導波路２０は、一つ以上の光ファイバー、例えば高分子被覆シリカファイバーを含むことがある。ある実施形態では、光導波路２０は、空気で充填される内部空間、または光を配向する他の手段を含むことができる。さらに、ある実施形態では、光導波路は、ハウジング１２の一体部分であることができる。言い換えると、ハウジング１２は、空気で充填される内部空間、または光を配向する他の手段を含むことができる。他の実施形態では、光導波路２０としては、ハウジング１２の反射内面でありうる。任意の好適な反射性内面、例えば金属面、高分子面、塗面などが含まれてもよい。ハウジングの反射性内面は、例えば米国特許第６，０８０，４６７号明細書に記載されたもののような多層高分子光学フィルムを含むのが好ましいことがある。反射性内面は、入射される光の少なくとも８０％を反射するのが好ましいことがある。反射性内面は、入射される光の少なくとも９５％を反射するのがより好ましいことがある。反射性内面は、入射される光の少なくとも９９％を反射するのがさらにより好ましいことがある。
【００１６】
動作において、スタイラス１０は、本明細書でさらに説明するが、スタイラス１０の先端部１８の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面に近接している場合、ユーザ入力装置によって検出可能な規定の強度プロファイルを生成する。スタイラス１０の先端部１８の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面に近接している場合、先端部１８は、検出可能強度プロファイルが少なくとも入力面のレベルで維持されるように十分小さい入力面と接触しているかあるいは該入力面から少なくともある距離内にあるかのいずれかでありうる。さらに、本明細書で用いられる際に、用語「規定の強度プロファイル」は、本開示のスタイラスによって生成される予測可能な光パターンを指し、該光パターンは、一つ以上の明領域を少なくとも部分的に囲む一つ以上の暗領域を有し、一つ以上の暗領域と一つ以上の明領域との間のコントラストは、ユーザ入力装置による検出にとって十分である。何が検出にとって十分であるかを、検出閾値を設定することによって調整することができるが、ただし閾値が低くなると、装置がより雑音の影響を受けやすくなることがある。
【００１７】
図２（ａ）〜図２（ｂ）は、本開示によるスタイラスのある非限定実施形態を概略的に図示する。図２（ａ）は、ハウジング１１２およびハウジング１１２内に配置される光導波路１２０を含むスタイラス１１０の一部分の一実施形態の概略断面図である。スタイラス１１０はまた、周辺光を収集する入口開口部（図示せず）、および光を発するスタイラス１１０の先端部１１８に近接している出口開口部１１６を含む。図１に図示する実施形態のハウジング１２、光導波路２０、入口開口部１４、および出口開口部１６に関して本明細書で説明する設計の考慮すべき問題および可能性の全ては、図２（ａ）〜図２（ｂ）に図示する実施形態のハウジング１１２、光導波路１２０、入口開口部（図示せず）、および出口開口部１１６に同じように当てはまる。
【００１８】
スタイラス１１０はまた、スタイラス１１０の先端部１１８に近接してコンフォーマブルな部材（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ  ｍｅｍｂｅｒ）１３０を含む。コンフォーマブルな部材１３０は、任意の好適な材料、例えば、高分子材料、ゴム、シリコーンで製造することができる。コンフォーマブルな部材１３０は、ユーザ入力装置の入力面と接触するように構成される。形状適合可能部材１３０により、スタイラス１１０は、規定の強度プロファイルがスタイラス１１０によって生成されるように、ユーザ入力装置の入力面と接触することができるようになる。さらに、コンフォーマブルな部材１３０により、ユーザは、入力面への損傷なく、入力面をスタイラス１１０とより容易に接触させることもできるようになる。さらに、コンフォーマブルな部材１３０により、ユーザは、メニューを通してスクロールしつつあるいはテキストを書きつつ、入力面全体にわたってスタイラスの先端部１１８をより容易に走らせることができるようになる。
【００１９】
ある実施形態では、コンフォーマブルな部材１３０は、スタイラス１１０のハウジング１１２と一体である。代替的に、ある実施形態では、コンフォーマブルな部材１３０は、任意の好適な態様で、スタイラス１１０の先端部１１８に接続される別個の部材であってもよい。例えば、図２（ａ）に図示するように、コンフォーマブルな部材１３０は、先端部１１８に近接してハウジング１１２上に嵌まり、かつハウジング１１２を越えて延在して、出口開口部１１６を形成するスリーブを含む。
【００２０】
図２（ｂ）は、スタイラス１１０のハウジング１１２内に位置決めされる部分、およびハウジング１１２を越えて延在して、出口開口部１１６を形成する他の部分を有するコンフォーマブルな部材１３０を含むスタイラス１１０の一部分の他の実施形態の概略断面図である。
【００２１】
本開示の受動光スタイラスはまた、規定の強度プロファイルを作成するように、光導波路と光学的に連絡している一つ以上の光学素子を含むことができる。例えば、図３は、ハウジング２１２およびハウジング２１２内に配置される光導波路２２０を含むスタイラス２１０の一部分の実施形態の概略断面図である。スタイラス２１０は、本明細書で説明する任意の好適なスタイラス、例えば図１のスタイラス１０を含むことができる。スタイラス２１０はまた、スタイラス２１０の先端部２１８に近接して光学素子２４０を含む。光学素子２４０としては、任意の好適な光学素子、例えば、レンズなどが挙げられる。光学素子２４０は、光導波路２２０と光学的に連絡するように、スタイラス２１０の先端部２１８に近接して位置決めされうる。図３に示すように、光学素子２４０は、支持体２４２を用いて、先端部２１８に近接して位置決めされる。光学素子２４０は、ハウジング２１２の外部に位置決めされているように示されるが、ある実施形態では、光学素子２４０は、ハウジング２１２内に位置決めされることもある。
【００２２】
一般に、光は、入口開口部（例えば、図１の入口開口部１４）によって収集され、かつ光学素子２４０を通して光導波路２２０によって配向される。光学素子２４０は、次に、発せられた光を、点Ｐに集束し、それによって、本明細書でさらに説明するように、ユーザ入力装置によって検出可能である規定の強度プロファイルを作成する。
【００２３】
本明細書でも説明するように、本開示の受動光スタイラスは、ユーザ入力装置によって検出可能である規定の強度プロファイルを作成する。ある実施形態では、本発明の譲受人に譲渡されかつ同時係属中の２００３年１１月２５日に出願された米国特許出願第１０／７２１，６０３号（代理人整理番号５９０８０ＵＳ００２）明細書にさらに記載されるように、スタイラスは、該スタイラスの先端部の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面と十分接触すると、該スタイラスによって発せられた光ビームが突然変化する特性を有するように構成されてもよい。
【００２４】
例えば、図４（ａ）〜図４（ｂ）は、本開示によるスタイラスによって発せられた光ビームの特性を突然変化させる機構のある非限定例を概略的に図示する。図４（ａ）〜図４（ｂ）は、ハウジング３１２およびハウジング３１２内に配置される光導波路３２０を含む受動光スタイラス３１０の一部分を図示する。図４（ａ）は、スタイラス３１０が、表面と接触しない場合の先端部位置を示し、かつ図４（ｂ）は、スタイラス３１０が、表面と接触している場合の先端部位置を示す。スタイラス３１０は、本明細書で説明する任意の好適なスタイラス、例えば図１のスタイラス１０を含んでもよい。
【００２５】
ハウジング３１２内に位置決めされるのはまた、シリンダー３５２に結合される弾性部材３５０である。シリンダー３５２は、出口開口部３１６を形成する。シリンダー３５２は、シリンダー３５２の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面と接触している場合、シリンダー３５２が、発せられた光ビームの断面積を変化させるように、ハウジング３１２の先端部３１８に摺動可能に結合される。図示するように、シリンダー３５２が表面と接触していない場合（図４（ａ））、出口開口部３１６は、光導波路３２０の端部からさらに遠く、その結果より狭いビームの広がりＢが生じる。先端部３１８が表面と接触している場合（図４（ｂ））、出口開口部３１６は、光導波路３２０の端部に近づき、その結果より広いビームの広がりＢ’が生じる。
【００２６】
本開示によるスタイラスのさまざまな他の実施形態は、入口開口部および出口開口部のいずれかあるいは両方の代替の位置決めを含んでもよい。例えば、図５は、ハウジング４１２およびハウジング４１２内に配置される光導波路４２０を含むスタイラス４１０の一部分の実施形態の概略断面図である。図１に図示する実施形態のハウジング１２および光導波路２０に関して本明細書で説明する設計の考慮すべき問題および可能性の全ては、図５に図示する実施形態のハウジング３１２および光導波路３２０に同じように当てはまる。図１のスタイラス１０と図５のスタイラス４１０との間の一つの差異は、スタイラス４１０が、スタイラス４１０の先端部４１８に近接して入口開口部４１４を含むということである。他の差異は、スタイラス４１０がまた、ハウジング４１２内に配置される反射器４６０を含むということである。任意の好適な反射器、例えば金属反射器、高分子反射器などが用いられてもよい。反射器４６０はまた、任意の好適な形状、例えば放物形、楕円形などであってもよい。
【００２７】
一般に、入口開口部４１４は、先端部４１６に近接して入力装置によって発せられることがある光を含む周辺光を収集する。収集された周辺光は、図５にビームＩとして表される。収集された光Ｉは、光導波路４２０によって、反射器４６０に向けられる。反射器４６０は、次に、光Ｒを、該光がスタイラス４１０の先端部４１８に近接して出口開口部４１６によって発せられる場合、光導波路４２０を通して戻す。スタイラス４１０は、スタイラス４１０の先端部４１８の少なくとも一部分が装置の入力面に近接している（すなわち、十分近いあるいは接触している）場合、ユーザ入力装置によって検出可能である規定の強度プロファイルを生成する。スタイラス４１０の先端部４１８が、入力面と接触していれば、入口開口部４１４によって収集される光の大部分は、ユーザ入力装置によって発せられる光となろう。
【００２８】
代替的に、本開示はまた、スタイラスを含み、該スタイラスは、その先端部に近接して光を収集しかつ発し、かつ発せられた光の特性を突然変化させるための機構も含む。例えば、図６は、その先端部５１８に近接して入口開口部５１４を含むスタイラス５１０の一部分の他の実施形態の概略断面図である。スタイラス５１０は、多くの点で、図５のスタイラス４１０に類似である。例えば、スタイラス５１０は、ハウジング５１２、および該ハウジング５１２内に配置される第１光導波路５２０を含む。スタイラス５１０はまた、入口開口部５１４によって収集された光を反射するためにハウジング５１２内に配置された反射器５６０を含む。図５のスタイラス４１０と図６のスタイラス５１０との間の一つの差異は、スタイラス５１０が、スタイラス５１０のハウジング５１２内に位置決めされたシリンダー５５２に結合された弾性部材５５０を、スタイラス５１０の先端部５１８に近接して含むということである。スタイラス５１０はまた、反射器５６０によって反射される光が第１光導波路５２０を通してかつ第２導波路５２２の中に向けられるように、第１光導波路５２０と光学的に連絡している第２光導波路５２２を含む。
【００２９】
シリンダー５５２は、スタイラス５１０の出口開口部５１６を形成する。シリンダー５５２は、該シリンダー５５２の少なくとも一部分がユーザ入力装置の入力面と接触している場合、シリンダー５５２が発せられた光の断面積を変化させるように、先端部５１８に摺動可能に結合される。図４（ａ）〜図４（ｂ）を参照して本明細書で説明するように、出口開口部５１６は、第２光導波路５２２の端部から発せられる光ビームの広がりを制御する。図６は、シリンダー５５２が表面と接触していない場合のスタイラス５１０を示す。したがって、出口開口部５１６は、第２光導波路５２２の端部からさらに遠い。シリンダー５５２が表面（図示せず）と接触している場合、出口開口部５１６は、第２光導波路５２２の端部に近づき、その結果より広いビームの広がりが生じる。
【００３０】
一般に、スタイラス５１０の先端部５１８に近接してユーザ入力装置によって発せられる光を含む周辺光は、入口開口部５１４によって収集される。入口開口部５１４と光学的に連絡している第１光導波路５２０は、光を反射器５６０に向け、該光は、第１光導波路５２０を通してかつ第２導波路５２２の中に戻される。第２光導波路５２２は、次に、出口開口部５１６を通して、反射した光を配向する。
【００３１】
本明細書で説明するように、本開示のスタイラスは、ユーザ入力装置によって検出可能な規定の強度プロファイルを生成する。検出に好適である任意の規定の強度プロファイルが生成されてもよい。例えば、図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本開示のスタイラスによって生成できる規定の強度プロファイルのさまざまな実施形態の概略図である。図７（ａ）では、規定の強度プロファイル６００（ａ）は、暗領域６１０（ａ）および明領域６１２（ａ）を含む。暗領域６１０（ａ）は、明領域６１２（ａ）を囲む。かかる強度プロファイル６００（ａ）は、ユーザ入力装置によって検出可能である、暗領域６１０（ａ）と明領域６１２（ａ）との間のコントラストを提供する。言い換えると、規定の強度プロファイル６００（ａ）を、他の背景雑音、例えば、ユーザの手によって生じる影、周辺光パターンなどにわたって、ユーザ入力装置によって識別することができる。
【００３２】
規定の強度プロファイル６００（ａ）は、ユーザ入力装置によって検出可能であるように、任意の好適な大きさおよび形状であってもよい。規定の強度プロファイル６００（ａ）は、スタイラスが入力面に近接している（すなわち、入力面に十分近いあるいは該入力面と接触している）場合、スタイラスによって生成できる。スタイラスの先端部が、入力面と接している場合、スタイラスは、強度プロファイル６００（ａ）を作成するように、入力面に対してほぼ垂直であってもよい。強度プロファイル６００（ａ）の大きさは、十分な数の光センサが、プロファイル６００（ａ）を検出することができるように露出されるほど十分大きいのが好ましいことがある。
【００３３】
図７（ｂ）は、明領域６１２（ｂ）を囲む暗領域６１０（ｂ）を含む他の規定の強度プロファイル６００（ｂ）を図示する。かかるプロファイルは、スタイラスの先端部（例えば、図１のスタイラス１０の先端部１８）が、入力面の法線ベクトルと直角でユーザ入力装置の入力面と接触している場合に生成できる。本明細書で説明するように、先端部は、入力面と部分的に形状適合されるコンフォーマブルな部材（例えば、図２（ａ）のスタイラス１１０のコンフォーマブルな部材１３０）を含んでもよい。かかるスタイラスの適合性質により、スタイラスは、他の背景プロファイルにわたって、ユーザ入力装置によって識別可能である強度プロファイルを発することができるようになる。
【００３４】
他の規定の強度プロファイル６００（ｃ）を、図７（ｃ）に図示する。規定の強度プロファイル６００（ｃ）は、ユーザ入力装置が他の背景プロファイルにわたって規定の強度プロファイル６００（ｃ）を識別するように、明領域６１２（ｃ）を部分的に囲む暗領域６１０（ｃ）を含む。規定の強度プロファイル６００（ｃ）は、本開示のスタイラスが、入力面と、該入力面との視射角で接触している場合、該スタイラスによって生成できる。かかる角度で、スタイラスの先端部の一部分のみが、入力面と接触してもよく、それによって暗領域６１０（ｃ）が生成される。
【００３５】
図８（ａ）〜図８（ｂ）は、ユーザ入力装置７１４において受動光スタイラス７１０を用いる一方法の実施形態の概略図である。電子表示システム７００は、スタイラス７１０およびユーザ入力装置７１４を含む。スタイラス７１０は、本明細書で説明する任意のスタイラスであってもよい。スタイラス７１０は、光を収集しかつ収集された光をスタイラス７１０の先端部７１２を通して発するように構成される。スタイラス７１０は、スタイラス７１０の先端部７１２の少なくとも一部分が表面に近接している（すなわち、例えば、該表面から閾値によって予め決定される距離の十分短い距離内である、あるいは該表面と接触している）場合、ユーザ入力装置７１４によって検出可能な規定の強度プロファイルを作成する。
【００３６】
システム７００はまた、層７２０および光センサ７３０を含むユーザ入力装置７１４を含む。層７２０は、入力面７２２を含む。光センサ７３０は、入力面７２２を通して伝送される光を検知するように構成される。入力面７２２が層７２０の表面であれば、光センサ７３０は、層７２０の対向面７２４上に配置されうる、あるいは光センサ７３０は、入力面７２２がスタイラス７１０と光センサ７３０との間に介在するような任意の他の態様で設けられうる。例えば、光センサ７３０を、電子ディスプレーの一部として形成することができ、かつ層７２０は、該ディスプレーの層、あるいは（ディスプレーと接触していようと離れていようと）該ディスプレーにわたって配置される層でありうる。
【００３７】
センサ７３０のうちのどれが、発せられた光を検知しているかを知ることによって、入力面での規定の強度プロファイルの位置あるいは他の基準面を決定できる。スタイラス７１０および光センサ７３０は、このように、位置情報を持つ電子システムまたはディスプレーのさまざまな機能を関連付けることによって、ユーザ入力装置として用いることができる。光センサの具体的なアレイは、次の刊行物：国際公開第０３／０７１３４５号パンフレット、米国特許第６，３３７，９１８号明細書、米国特許第５，８３８，３０８号明細書、特開平１０−１８７３４８号公報、特開平１０−２８３１１３号公報、特開昭５８−０８６６７４号公報、特開昭６０−１９８６３０号公報、特開昭６０−２００３８８号公報、特開昭６１−００６７２９号公報、特開昭６１−０７５４２３号公報、特開平１１−２８２６２８号公報、および特開２００３−６６４１７号公報に開示されるものなどの、光ダイオードのアレイである。光センサの他の好適なアレイには、国際公開第０３／０５８５８８号パンフレットに開示されるような有機エレクトロルミネッセントディスプレー（ＯＬＥＤ）の発光装置がある。光を発するのに加えて、ＯＬＥＤ装置はまた、光を検出することができる。国際公開第０３／０５８５８８号パンフレットに開示されるように、ＯＬＥＤ装置の発光および検出機能を適切に変調することによって、ディスプレー画素は、見かけ上同時に二重機能を行うことができる。したがって、新規電子機器を持つ既存のＯＬＥＤディスプレーを嵌めて、既存ディスプレーを、二重機能ディスプレーおよび入力装置に変換することが可能であるだろう。アクティブマトリックス液晶ディスプレー（ＡＭＬＣＤ）に既に設けられた画素トランジスタを、光を検出するためにも用いることができる。光センサアレイを、ユーザ入力システムに結合される別個の装置として、ユーザ入力システムにおける別個の層として、あるいは表示装置の一体部分として設けることができる。光センサ７３０が、ＬＣＤなどの表示装置に一体化される場合、かかるセンサ７３０を、例えばブラックマトリックスによって被覆される領域内に位置決めするのが望ましく、その結果画素領域が、ほとんどあるいは全く減少しないこともある。そのような場合、光センサ７３０と整列されるブラックマトリックスに開口部を形成して、光が光センサ７３０に達するようにするのが望ましいだろう。これは、ブラックマトリックスのパターニング中なされうる。
【００３８】
光センサ７３０は、層７２０を通して伝送される光を検知するように配置される。光センサ７３０は、中心間で距離Ｓだけ離れ、かつ距離Ｐだけ入力面７２２の下方に設定される。スタイラス７１０によって生成される規定の強度プロファイルは、センサ７３０の平面での直径を含む。規定の強度プロファイルが全ての位置で検出される可能性を増すために、規定の強度プロファイルの直径は、望ましくは、およそ検出器間隔Ｓである。この場合、プロファイル位置決定の位置決め分解能は、１／Ｓに等しい。
【００３９】
ユーザ入力装置７１４はまた、光センサ７３０に結合される電子機器７４０を含む。電子機器７４０は、任意の好適な電子機器、例えば、制御器、ソフトウエアなどを含むことができる。電子機器７４０は、スタイラス７１０によって生成される規定の強度プロファイルの位置を基準面で決定するように構成される。基準面は、任意の好適な位置に位置決めされうる。基準面は、層７２０の入力面７２２であるのが好ましいことがある。
【００４０】
ユーザ入力装置７１４はまた、光学電子ディスプレー７５０を含むことができる。該ディスプレー７５０が含まれる場合、入力面７２２は、電子ディスプレー７５０の外部面を含むことができる。任意の好適なディスプレー、例えば、液晶ディスプレー、有機エレクトロルミネッセントディスプレーが含まれてもよい。ディスプレー７５０が含まれる場合、例えば米国特許第６，０２８，５８１号明細書に記載されるように、光センサ７３０が、電子ディスプレー７５０の画素を制御するトランジスタアレイに一体化されるのが好ましいことがある。電子ディスプレー７５０は、ユーザ入力装置７１４の入力面７２２を通して情報を表示するように配置される。
【００４１】
図８（ａ）では、スタイラス７１０の先端部７１２は、入力面７２２からある距離Ｄである。光センサ７３０は、スタイラス７１０によって生成される規定の強度プロファイルが、スタイラスの先端部７１２の少なくとも一部分が入力装置７１４の入力面７２２に近接している場合のみ検出されるように制御されるのが好ましいことがある。図８（ａ）に示すように、スタイラス７１０の先端部７１２は、先端部７１２が入力面７２２に近接していないようにある距離Ｄである。したがって、ユーザ入力装置７１４は、スタイラス７１０によって生成される規定の強度プロファイルを検出しない。
【００４２】
図８（ｂ）では、スタイラス７１０の先端部７１２は、入力面７２２に近接している。ユーザ入力装置７１４は、次に、規定の強度プロファイルを検出する。電子機器７４０は、次に、スタイラス７１０によって生成される規定の強度プロファイルの位置を、基準面、例えば、入力面７２２で決定する。任意の好適な画像処理技術が、スタイラス７１０の位置を決定するために用いられてもよい（例えば、国際公開第０３／０７１，３４５号パンフレット）。
【００４３】
本開示の例証的な実施形態を説明し、かつ本開示の範囲内の可能な変形について言及してきた。開示におけるこれらのおよび他の変形および変更は、本開示の範囲から逸脱することなく当業者に明らかとなり、かつ本開示が、本明細書で述べた例証的な実施形態に限定されないことを理解されたい。よって、本発明は、冒頭に記載の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】スタイラスの実施形態の概略断面図である。
【図２（ａ）】スタイラスの先端部に近接してコンフォーマブルな部材を含む、スタイラスの一部分の実施形態の概略断面図である。
【図２（ｂ）】スタイラスの先端部に近接してコンフォーマブルな部材を含む、スタイラスの一部分の他の実施形態の概略断面図である。
【図３】スタイラスの先端部に近接して光学素子を含む、スタイラスの一部分の実施形態の概略断面図である。
【図４（ａ）】スタイラスの先端部に近接して、スタイラスのハウジング内に位置決めされたシリンダーに結合された弾性部材を含む、スタイラスの一部分の実施形態の概略断面図である。
【図４（ｂ）】スタイラスの先端部の少なくとも一部分は、ユーザ入力装置の入力面に接触している、図４（ａ）のスタイラスの該部分の概略断面図である。
【図５】スタイラスの先端部に近接して入口開口部を含む、スタイラスの一部分の実施形態の概略断面図である。
【図６】スタイラスの先端部に近接して入口開口部、およびスタイラスの該先端部に近接してスタイラスのハウジング内に位置決めされたシリンダーに結合された弾性部材を含む、スタイラスの一部分の他の実施形態の概略断面図である。
【図７（ａ）】本開示のスタイラスによって作成されてもよい規定の強度プロファイルのさまざまな実施形態の概略図である。
【図７（ｂ）】本開示のスタイラスによって作成されてもよい規定の強度プロファイルのさまざまな実施形態の概略図である。
【図７（ｃ）】本開示のスタイラスによって作成されてもよい規定の強度プロファイルのさまざまな実施形態の概略図である。
【図８（ａ）】ユーザ入力装置において受動光スタイラスを用いる一方法の実施形態の概略図である。
【図８（ｂ）】ユーザ入力装置において受動光スタイラスを用いる一方法の実施形態の概略図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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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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