(57)【要約】  タッチセンシティブ機器は、光透過パネル（１）、照明装置及び検出装置を含む。照明装置は、光がパネルの対向する上面及び底面（４、５）において全内部反射（ＴＩＲ）によって伝播するように、且つ上面又は底面（４、５）に接触する対象が伝播光の変化を引き起こすように、入力結合サイト（５Ｂ）を介してパネル（１）に光を結合するために構成される。検出装置は、伝播光の変化を検出するように配置された光検出器を含む。コンパクトで堅牢な入力結合サイト（５Ｂ）が、シート状微細構造表面部（２２）によって画定されるが、この微細構造表面部（２２）は、上面及び底面（４、５）の１つに固定して配置され、且つパネル（１）内でＴＩＲによる光伝播を可能にする入射角を有する光を透過するように構成される。表面部（２２）は、パネルに統合するか、又は微細構造表面部で形成され、且つ上面又は底面（４、５）に装着されるように適合される光透過プラスチック材料の薄い可撓性フィルム（２０）によって実現してもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な上面及び底面（４、５）を画定する光透過パネル（１）と、
光が、前記上面及び底面（４、５）の少なくとも１つにおいて全内部反射によって伝播するように、且つ前記上面又は底面（４、５）の前記少なくとも１つに接触する対象（Ｏ１）が、前記伝播光の変化を引き起こすように、入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）を介して前記パネル（１）に前記光を結合するように構成された照明装置と、
前記伝播光の前記変化を検出するように配置された光検出器（３Ａ、３Ｂ）を含む検出装置と、
を含むタッチセンシティブ機器において、
前記入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）が、前記上面および底面（４、５）の１つに固定して配置された、且つ前記パネル（１）内での全内部反射による光伝播を可能にする入射角を有する光を透過するように構成されたシート状微細構造表面部（２２）によって画定されることを特徴とするタッチセンシティブ機器。
【請求項２】
請求項１に記載の機器において、前記微細構造表面部（２２）が、前記パネル（１）に装着された薄いフィルム（２０）に含まれることを特徴とする機器。
【請求項３】
請求項２に記載の機器において、前記薄いフィルム（２０）が、プラスチック材料のシート基板（２５）、及び前記シート基板（２５）上に樹脂を構造化し硬化させることによって形成されるファセット（２３）を含むことを特徴とする機器。
【請求項４】
請求項３に記載の機器において、前記薄いフィルム（２０）が、前記ファセット（２３）に対向する側に粘着裏地（２１）を含むことを特徴とする機器。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか１項に記載の機器において、前記入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）が、細長く、且つ前記入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）の長手方向に並んで配置された別個の薄いフィルム（２０）のシーケンスによって画定されることを特徴とする機器。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか１項に記載の機器において、前記薄いフィルム（２０）が、前記入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）の横方向に延びる弱体（６０）の少なくとも１つの線を含むことを特徴とする機器。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載の機器において、前記微細構造表面部（２２）が、前記上面及び底面（４、５）の前記１つから１ｍｍ未満だけ突出するように構成されることを特徴とする機器。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の機器において、前記微細構造表面部（２２）が、前記パネル（１）に結合される光を受光するために、ほぼ連続的な入力面（３１）を集合的に模倣する複数の平行で細長いファセット（２３）を含むことを特徴とする機器。
【請求項９】
請求項８に記載の機器において、前記ファセット（２３）の全てが、前記上面及び底面（４、５）の法線（Ｎ）に対してほぼ同じ角度を有することを特徴とする機器。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の機器において、各ファセット（２３）が、細長い放出面（２４）によって境界を定められ、前記細長い放出面（２４）が、前記ファセット（２３）と平行に延び、且つ前記ファセット（２３）に対してほぼ垂直に傾斜されることを特徴とする機器。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れか１項に記載の機器において、前記細長い前記ファセット（２３）が、長手方向に延び、且つ前記微細構造表面部（２２）の横方向に分配され、前記照明装置が、少なくとも前記横方向において前記ファセット（２３）に対してほぼ垂直な主方向を備えた光を前記微細構造表面部（２２）が受光するように、前記微細構造表面部（２２）上に光を導くように構成されることを特徴とする機器。
【請求項１２】
請求項８乃至１１の何れか１項に記載の機器において、前記ファセット（２３）の少なくともサブセットが、前記透過光に影響する光パワーを前記微細構造表面部（２２）が有するように、個別の傾斜を有することを特徴とする機器。
【請求項１３】
請求項８乃至１２の何れか１項に記載の機器において、前記ファセット（２３）の少なくともサブセットが、拡散表面構造を設けられることを特徴とする機器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の機器において、前記拡散表面構造が、前記ファセット（２３）上にマイクロレンズ要素を含むことを特徴とする機器。
【請求項１５】
請求項８乃至１４の何れか１項に記載の機器において、前記ファセット（２３）の少なくともサブセットが、前記パネル（１）の平面において異なる主方向を備えた所与の数の別個のビームへと入射光を分離するように設計されることを特徴とする機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の機器において、前記ファセット（２３）が、前記入射光を前記所与の数の別個のビームに分離するための回折格子構造（９０）を設けられることを特徴とする機器。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか１項に記載の機器において、前記照明装置が、前記入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）の横方向においてコリメート光を前記微細構造表面部（２２）が受光するように、前記微細構造表面部（２２）上に光を導くように構成されることを特徴とする機器。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか１項に記載の機器において、前記照明装置が、前記入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）の横方向において拡散光を前記微細構造表面部（２２）が受光するように、前記微細構造表面部（２２）上に光を導くように構成されることを特徴とする機器。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか１項に記載の機器において、前記微細構造表面部（２２）が、前記パネル（１）に統合されることを特徴とする機器。
【請求項２０】
タッチセンシティブ機器における光透過パネル（１）に光を結合するための光結合要素において、前記光透過パネル（１）が、平行な上面及び底面（４、５）を含み、且つ入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）から出力結合サイト（６Ａ、６Ｂ）に全内部反射によって光を伝播するように配置され、前記光結合要素が、光透過プラスチック材料のフィルム（２０）として形成され、そのフィルム（２０）が、微細構造表面部（２２）、及び前記微細構造表面部（２２）の反対側に装着面（２１）を含み、前記フィルム（２０）が、前記パネル（１）内の全内部反射による光伝播を可能にする入射角を有する光を透過するように前記微細構造表面部（２２）が配置されることによって前記入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）の少なくとも一部を形成するために、前記上面及び底面（４、５）の１つに装着されるように適合されることを特徴とする光結合要素。
【請求項２１】
タッチセンシティブ機器用の光タッチパネルにおいて、前記光タッチパネルが、平行な上面及び底面（４、５）を含み、且つ入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）から出力結合サイト（６Ａ、６Ｂ）に全内部反射によって光を伝播するように配置され、前記光タッチパネルが、前記入力結合サイト（５Ａ、５Ｂ）を画定するために前記上面及び底面（４、５）の１つの上に形成された、且つ前記パネル（１）内の全内部反射による光伝播を可能にする入射角を有する光を透過するように構成された微細構造表面部（２２）を更に含むことを特徴とする光タッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年２月２日出願のスウェーデン特許出願第１１５００７１−７号明細書及び２０１１年２月２日出願の米国仮特許出願第６１／４３８６７５号明細書の利益を主張し、これらの出願の両方が、参照により本明細書に援用されている。
【０００２】
本発明は、光透過パネルを通した光透過によって動作するタッチセンシティブシステム、及び特にかかるパネルに光を結合するための光学ソリューションに関する。
【背景技術】
【０００３】
先行技術は、固体光透過パネル内で光を透過させることによって動作する異なるタイプのタッチセンシティブシステムを含み、この固体光透過パネルは、周辺エッジ面によって接続された２つの平行境界面によって画定される。特に、光は、境界面間の全内部反射（ＴＩＲ）によって伝播するようにパネルに注入される。境界面（「接触面」）の１つに接触する対象は、１つ又は複数の光センサーによって検出される伝播光における変化を引き起こす。例えば国際公開第２００８／０１７０７７号パンフレット、米国特許出願公開第２００９／２６７９１９号明細書及び国際公開第２０１０／０５６１７７号パンフレットに開示されているような一インプリメンテーションにおいて、光センサーは、接触対象から散乱し、且つ接触面の反対側の境界面を介してパネルから出る光を検出するために、パネルの背後に配置される。例えば米国特許第７４３５９４０号明細書に開示されているような別のインプリメンテーションにおいて、光センサーは、接触対象から散乱し、且つ全内部反射によってパネル内に閉じ込められる光を検出するために、パネルの周辺に配置される。例えば国際公開第２０１０／００６８８２号パンフレット及び国際公開第２０１０／１３４８６５号パンフレットに開示されているような更に別のインプリメンテーションにおいて、光センサーは、パネルを通って透過された光の減衰を検出するために、パネルの周辺に配置される。
【０００４】
パネル内から接触面の均一な照明を達成するために、入力結合サイトは、細長く、パネルのかなりの部分に沿って延びることが多い。殆どの先行技術文献は、どんな専用の結合要素もなしに、周辺エッジ面の細長い部分を通して光を注入することを提案する。かかるアプローチが可能であるのは、光が、エッジ面に比較的急角度で注入され、エッジ面での比較的小さな反射損失を結果としてもたらすことができるからである。また、かかる入力結合サイトは、タッチシステムの厚さをそれほど増加させない。しかしながら、エッジ面を介した入力結合は、エッジ面が、非常に平坦で、欠陥がないことを必要とする。これは、特にパネルが薄く且つ／又はガラスなどの比較的もろい材料で製造される場合に、達成が困難で、且つ／又は高くつく可能性がある。エッジ面を介した入力結合はまた、タッチシステムのフットプリントを増加させる可能性がある。更に、パネルが、フレーム又はブラケットなどの取り付け構造に装着される場合に、エッジ面に光学的にアクセスするのが困難になる可能性があり、取り付け構造が、エッジ面における歪みを引き起こすことがまたありそうに思われる。かかる歪みは、エッジ面の光学品質に影響し、入力結合性能の低下に帰着する可能性がある。
【０００５】
上記の国際公開第２０１０／００６８８２号パンフレット及び国際公開第２０１０／１３４８６５号パンフレットは、上面又は低面に装着されて光学的に結合される（接着される）細長いウェッジを介した光の入力結合を提案する。かかるアプローチは、エッジ面の表面特性に対するどんな厳密な要件も緩和し、且つ／又はパネルの取り付けを容易にし得る。しかしながら、パネルの深さ方向においてコリメートされた光を伝播させることによって接触面の均一照明を達成するために、入力結合サイトは、接触面上のビームのフットプリントが、接触面における連続反射間に実質的に一部重なるほどのパネルの深さ方向の程度で、光ビームを通す必要がある。これは、今度は、次のことを意味する。即ち、ウェッジは、上面又は底面から少なくとも１５〜２０ｍｍ突出する必要があり得るウェッジを結果としてもたらす対応する寸法の光受光面を有する必要があることを意味する。かかるウェッジは、システムの厚さ及び重量をかなり追加する可能性がある。重量及びコストを低減するために、ウェッジは、プラスチック材料で作製してもよい。他方で、パネルは、例えば上面及び底面の必要とされるバルク材料特性（例えば屈折率、透過性、均質性、等方性、耐久性、安定性等）及び表面均一性を達成するために、ガラスで作製されることが多い。本出願人は、プラスチック材料とガラスとの間の熱膨張の差によって、ウェッジが、タッチシステムの動作中における温度変動の結果としてパネルから緩む可能性があることが分かった。ウェッジの小さな又は局所的な脱離さえ、システムの性能における著しい低下を引き起こす可能性がある。
【０００６】
本出願人は、この問題を、細長い入力結合サイトを形成するためにいくつかのより短いウェッジを並んで装着することによって、克服しようとした。しかしながら、入力結合サイトを介して透過された光が、パネルの平面において（即ち、接触面の平面図で見られるように）２つ以上の主方向を有するように、タッチシステムが、入力結合サイトを介して２枚以上の光シートが注入されることを要求する場合に、ウェッジ間の接合部は、入射光に干渉し（例えば反射し）、システム性能の著しい低下を引き起こす。例えば、国際公開第２０１０／００６８８２号パンフレット及び国際公開第２０１０／１３４８６５号パンフレットは、異なる主方向を備えた複数のシートを入力結合サイトを介して注入することによって、マルチタッチの感度を可能にするための技術を開示する。
【０００７】
先行技術はまた、米国特許出願公開第２００４／０２５２０９１号明細書を含み、それは、パネルの上面又は底面上に配置される回転プリズム形の大きなウェッジを介した、ＴＩＲによる伝播用の光透過パネルに、拡散光ビームが結合される光タッチシステムを開示する。
【０００８】
タッチシステム用の光結合要素の領域外に、いわゆる輝度向上フィルム（ＢＥＦ）を備えた平坦なパネルディスプレイを設けることが周知であり、輝度向上フィルム（ＢＥＦ）は、光管理の改善を通して、ディスプレイ輝度を向上させるように設計された透明光学フィルムである（例えば、米国特許出願公開第２００５／２４８８４８号明細書及び米国特許出願公開第２０１０／２５９９３９号明細書を参照されたい）。具体的には、ＢＥＦは、複数のプリズム状及び／又はレンズ状要素を備えた微細構造シートであり、ディスプレイにおける光透過基板に接着してもよい。微細構造は、法線の（垂直な）視線方向のまわりのある角度範囲でディスプレイの空間的に平均輝度を向上させるように設計される。
【０００９】
米国特許第６９７２７５３号明細書は、導光板のエッジ面上に光が導かれる前に放射光の指向性を向上させるために、ＢＥＦタイプの要素（「プリズムレンズシート」）が、導光板の横に配置された光源に装着される光タッチパネルを開示する。プリズムレンズシートは、結合要素ではなく、より正確にはパネルの平面における単一の明確に定義された主方向に全ての光が注入されることを保証する上流コリメータである。
【００１０】
米国特許第６８０３９００号明細書は、ＬＣＤディスプレイ用の照明システムを開示する。照明システムは、光の優先的な出力結合を提供する光ガイドであって、その上面に微細光学構造を備えた、側面照明される平坦な光ガイドを含む。光パイプが、光ガイドの周辺エッジ面を通って光ガイドに光を結合するために、光ガイドと平行に配置される。光パイプは、光パイプ内で一端部からもう一方の端部に案内される光を、光ガイドの周辺エッジ面の方へ方向を変える微細光学面構造を設けられる。
【００１１】
国際公開第２００７／１１２７４２号パンフレットは、ビーム拡大器が、コリメート光のエミッターと光透過パネルのエッジ面との中間に配置された光タッチパッドを開示する。複数のプリズムの形をしたビームスプリッターが、拡大ビームを受光し、且つそれをパネル内の制御された入射角を備えた２つの拡大コリメートビームに分割するために、エッジ面上に形成される。ビームスプリッターは、エッジ面上においてのみ有用である。なぜなら、それが、パネルの深さ方向において異なる方向を備えた２つのビームを生成するように設計されるからである。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、先行技術の上記で確認した限界の１つ又は複数を少なくとも部分的に克服することである。従って、１つの目的は、光タッチシステムにおける光透過パネルへの、効率的で堅牢な光結合を提供することであり、それは、エッジ面の品質にそれほど依存せず、且つパネル内の全内部反射によって光が伝播できるようにする。
【００１３】
更に別の目的は、タッチシステムに重量及びサイズを殆ど加えない入力結合サイトを提供することである。
【００１４】
更なる目的は、入力結合サイトを介して透過された光が、パネルの平面において２つ以上の主方向を有することができるようにすることである。
【００１５】
これらや、以下の説明から見えてくるであろう他の目的は、独立請求項によるタッチセンシティブ機器、光結合要素及び光タッチパネルによって少なくとも部分的に達成され、その実施形態は、従属請求項によって定義される。
【００１６】
本発明の第１の態様は、上面及び底面を画定する光透過パネルと、上面及び底面の少なくとも１つにおける全内部反射によって光が伝播するように、且つ上面及び底面の前記少なくとも１つに接触する対象が、伝播光における変化を引き起こすように、入力結合サイトを介して光をパネルに結合するように構成された照明装置と、伝播光における前記変化を検出するように配置された光検出器を含む検出装置と、を含むタッチセンシティブ機器であって、入力結合サイトが、シート状微細構造表面部、即ち、上面及び底面の１つに固定して配置され、且つパネル内の全内部反射による光伝播を可能にする入射角を有する光を透過するように構成されたシート状微細構造表面部によって画定されるタッチセンシティブ機器である。
【００１７】
光透過パネルの上面又は底面に配置されるシート状微細構造表面部として入力結合サイトを実現することによって、光は、パネルのエッジ面の品質に関係なく、且つタッチセンシティブ機器にかなりの重量及び／又はサイズを追加する結合要素の必要なしに、パネルに結合され得る。本明細書で用いられるように、「微細構造表面」は、０．１〜１０００μｍの範囲における少なくとも１つの寸法を有する表面構造を含む。微細構造及び微細構造表面は、光技術の分野において本来周知である。一例において、微細構造表面部は、表面部によって透過されることになる（且つそれによってパネルに結合されることになる）光に対する適切な傾斜を備えた光受光面を集合的に画定する複数の微細複製されたプリズム要素を含む。具体的には、光は、上面及び底面の法線に対して与えられた、且つパネルにおける全反射用の臨界角を超える入射角で透過される。各プリズム要素は、パネルに結合されることになる光に対してコヒーレントな又は連続的な光受光面を表面部のファセットが集合的に画定するように設計される光受光ファセットを含んでもよい。当業者には周知なように、「ファセット」は、プリズム要素の連続的表面ユニットである。各ファセットは、微細構造表面部の長手方向に延びてもよく、ファセットは、微細構造表面部の横方向に並んで形成してもよい。それによって、微細構造表面部は、従来のウェッジの平坦な光受光面に類似した光受光前面を模倣するように、しかし微細構造表面部が上面又は底面からそれほど突出する必要なしに設計してもよい。実際に、微細構造表面部は、上面又は底面上でほぼ平坦な構成を有してもよく、且つ上面又は底面から１ｍｍ以下突出するように設計してもよい。
【００１８】
堅牢で耐久性のある入力結合サイトを画定するために、シート状表面部の使用は、微細構造が上面又は底面に直接形成されることにより、パネルの上面又は底面への表面部の単純な統合を可能にする。
【００１９】
コンパクトで堅牢な入力結合サイトを画定する別の単純な方法は、微細構造表面部を画定する専用のシート状入力結合要素を製造し、光透過パネルの上面又は底面に装着することである。かかるシート状入力結合要素は、それが、例えば熱膨張における上記の差によって引き起こされ、入力結合要素と光透過パネルとの間の界面で発生するどんな剪断力を吸収できるほど薄くて可撓性であってもよい。それによって、シート状入力結合要素は、しっかりと堅牢にパネルに装着される。
【００２０】
一実施形態において、シート状入力結合要素の厚さは、光透過パネルの厚さの約１／１０未満であり、より好ましくは光透過パネルの厚さの約１／２０、１／３０、１／４０又は１／５０未満である。しかしながら、当業者は、シート状入力結合要素の厚さが、シート状要素の材料及び構造、予想される剪断力量、入力結合サイトの必要な耐久性、製造可能性問題等を考慮して最適化され得ることが分かる。
【００２１】
従来のウェッジに勝る更なる利点として、本発明の結合要素のインプリメンテーションによって、追加の光学機能を、低コストで、且つ複雑さを殆ど追加せずに微細構造表面部に埋め込むことが可能になる。例えば、微細構造表面部は、例えば上記のファセットの適切な設計によって、屈折機能、回折機能、及び拡散機能の少なくとも１つを、その光受光面に埋め込んでもよく、光受光面の異なる部分におけるこの追加光学機能を調整することさえが可能であり得る。かかる追加光学機能の提供は、最小の構造的変化という代償でタッチセンシティブ機器の性能を改善し得る。
【００２２】
タッチセンシティブ機器が、接触対象用の接触データを決定するために、任意の検出戦略を使用し得ることを理解されたい。かかる検出戦略には、背景技術の部で説明されるように、接触対象によって散乱された光のエネルギー（もしくは同様の意味でパワー又は強度）を検出すること、又は接触対象の下流で伝播光の残りのエネルギー（もしくは同様の意味でパワーか又は強度）を検出することが含まれる。
【００２３】
本発明の第２の態様は、タッチセンシティブ機器における光透過パネルに光を結合するための光結合要素であって、光透過パネルが、上面及び底面を含み、且つ入力結合サイトから出力結合サイトへ全内部反射によって光を伝播するように配置され、光結合要素が、光透過プラスチック材料のフィルムとして形成され、そのフィルムが、微細構造表面部、及び微細構造表面の反対側の装着面を含み、そのフィルムが、パネル内の全内部反射による光伝播を可能にする入射角を有する光を透過するように微細構造表面部が配置されることによって入力結合サイトの少なくとも一部を形成するために、上面及び底面の１つに装着されるように適合される光結合要素である。かかる光結合要素は、ＴＩＲによる伝播用に光をパネルに効率的に結合できる空間効率のよい堅牢な入力結合サイトを画定するために、光透過パネルの上面及び／又は底面に好都合に装着可能な軽量コンポーネントである。
【００２４】
本発明の第３の態様は、タッチセンシティブ機器用の光タッチパネルであって、光タッチパネルが、上面及び底面を含み、且つ入力結合サイトから出力結合サイトへ全内部反射によって光を伝播するように配置され、光タッチパネルが、更に、入力結合サイトを画定するために上面及び底面の１つに形成され、且つパネル内で全内部反射による光伝播を可能にする入射角を有する光を透過するように構成された微細構造表面部を含む光タッチパネルである。かかる光タッチパネルは、タッチセンシティブ機器に設置するための単一のコンポーネントとして提供してもよい。入力結合サイトは、上面及び／又は底面上の空間効率のよい堅牢な機構として実現可能な微細構造表面部によって、ＴＩＲによる伝播用に光をパネルに効率的に結合するように画定可能である。
【００２５】
第２及び第３の態様は、第１の態様の利点及び技術的効果を共有する。上記で概説し、以下の詳細な説明で更に例示するように、従属請求項で定義され、且つ図面で示されるような第１の態様における実施形態のいずれも、第２及び第３の態様と組み合わせてもよい。
【００２６】
本発明の更に他の目的、特徴、態様及び利点は、図面と同様に、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲から見えてくるであろう。
【００２７】
ここで、添付の概略図に関連して、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるタッチセンシティブ機器の上面図である。
【図２】図２は、図１の機器の入力結合サイトにおける光路を示す拡大側面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態と従来の結合要素との間の比較を示す。
【図４】図４は、細長い入力結合サイト及び出力結合サイトを備えたタッチパネルの上面図である。
【図５】図５は、一実施形態による結合テープの上面図である。
【図６】図６は、別の実施形態による結合テープの上面図である。
【図７】図７は、図５及び６の結合テープを作製する際に使用される微細構造シートを製造するための製造工場の側面図である。
【図８】図８は、図７の工場において製造されるシートロールの上面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、一実施形態による結合要素の斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、タッチセンシティブ機器に設置されるような図９Ａにおける結合要素の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の原理を説明する唯一の目的として、以下の開示は、ビームが、光透過パネルに注入されて光透過パネルにわたって掃引され、且つ接触対象が、パネルの反対側端部で受光される光量に基づいて検出される特定のタイプのタッチセンシティブ機器又はタッチシステムに関して提供される。この種のタッチシステムはまた、本明細書において「走査ＦＴＩＲシステム」と表示される。
【００３０】
説明の全体を通して、同じ参照数字は、対応する要素を識別するために用いられる。
【００３１】
図１は、走査ＦＴＩＲシステムの上面図である。システムは、光透過パネル１、２つの発光入力スキャナー２Ａ、２Ｂ、及び２つの光センサー３Ａ、３Ｂを含む。パネルは、平面又は曲面であってもよく、２つの対向する略平行面４、５（図２を参照）を画定し、これらの略平行面４、５は、周辺エッジ面１’（図２）によって接続される。放射伝播チャネルが、パネル１の上面及び底面４、５間に設けられ、面４、５（「接触面」）の少なくとも１つによって、伝播光は、接触対象Ｏ１と相互作用することが可能になる。典型的には、入力スキャナー２Ａ、２Ｂからの光は、放射伝播チャネルにおける全内部反射（ＴＩＲ）によって伝播するように注入され、センサー３Ａ、３Ｂは、伝播方向の下流に配置されて、光を受光し、且つ受光した光のエネルギーを示すそれぞれの測定信号を生成する。ＴＩＲの現象は、当該技術分野において周知であり、これ以上は説明しない。
【００３２】
一般に、パネルは、透過エネルギーの知覚可能な測定を可能にするために、関連波長領域で十分な放射量を透過する任意の材料で作製してもよい。かかる材料は、ガラス、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）及びポリカーボネート（ＰＣ）を含む。
【００３３】
伝播光が、接触面におけるＴＩＲによって反射される必要があるだけであること、対向面が反射コーティングを設けられてもよいことに留意されたい。しかしながら、両面４、５が接触面として使用されることになる場合、又はタッチシステムが、面４、５を通して見るために透明である必要がある場合に、タッチシステムは、両面４、５におけるＴＩＲによって光を伝播するように設計してもよい。タッチシステムが、面４、５を通して見るために透明である必要がある場合に、底面５には、代わりに、直角で見るために透明であるが、しかしパネル内で伝播する光に対して反射性であるコーティングを設けてもよい。例えば、かかるコーティングは、少なくとも一連の入射角に対して、可視光を透過し、一方で赤外線を反射するように設計してもよい。
【００３４】
図１において、入力スキャナー２Ａ、２Ｂのそれぞれは、所望の方向を備えたビームを出力するように設計及び配置された細長くて固定された方向変更要素４Ａ、４Ｂに沿って、光ビームを生成し掃引するように配置される。方向変更要素４Ａ、４Ｂの下流で、ビームは、パネル１の底面５（図２）における細長い入力結合サイト５Ａ、５Ｂに沿って掃引される。入力スキャナー２Ａ、２Ｂ、方向変更要素４Ａ、４Ｂ、及び入力結合サイト５Ａ、５Ｂの組み合わせが、パネル内の２つのビームＢｌ、Ｂ２を２つの異なる方向Ｒ１、Ｒ２に掃引するように構成される照明配置を形成する。各ビームＢｌ、Ｂ２は、パネルの平面（ｘ、ｙ平面）において、少なくともその主方向に沿って適切にコリメートされ、且つまた深さ方向（即ち、パネルの平面を横切る）においてコリメートされてもされなくてもよい。各ビームＢ１、Ｂ２の掃引は、パネル内から接触面上にそれぞれの光カーテンを形成する役目をする。各かかる光カーテンは、接触面又はその一部を照明する。光は、所望の波長領域における光を放射できる任意のタイプの光源、例えばダイオードレーザー、ＶＣＳＥＬ（垂直キャビティ面発光レーザー）又はＬＥＤ（発光ダイオード）、白熱電球、ハロゲンランプ等によって発生してもよい。
【００３５】
パネル１の底面５上の細長い出力結合サイト６Ａ、６Ｂに沿った受信エネルギーは、ビームＢ１、Ｂ２がパネル１内で掃引されるときにビームＢ１、Ｂ２を受光するように配置されたセンサー３Ａ、３Ｂによって測定される。センサー３Ａ、３Ｂは、光を電気測定信号に変換できる任意のタイプの装置、例えば光検出器、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ検出器等を含むか、又はその一部であってもよい。
【００３６】
図１の特定の例において、固定された細長い方向変更装置７Ａ、７Ｂは、ビームＢ１、Ｂ２がパネル１にわたって掃引される間に、出力結合されたビームＢ１、Ｂ２を受光し、それらを共通の検出点Ｄ１、Ｄ２上へと方向を変えるために配置される。出力結合サイト６Ａ、６Ｂ、方向変更要素７Ａ、７Ｂ及びセンサー３Ａ、３Ｂの組み合わせが、検出装置を形成する。方向変更装置４Ａ、４Ｂ、７Ａ、７Ｂは、光の反射又は透過によって動作してもよく、回折光学素子（ＤＯＥ）、微細光学素子、ミラー、屈折レンズ、及びそれらの任意の組み合わせで構成してもよい。一実施形態において、方向変更装置４Ａ、４Ｂ、７Ａ、７Ｂは、フレネルシリンドリカルレンズとして構成される。
【００３７】
対象Ｏ１が、接触面（この例では上面４における）に十分に接近すると、全内部反射は減衰され、透過光のエネルギーは低減される（「減衰される」）。図１において、コントローラ８が、入力スキャナー２Ａ、２Ｂの動作を制御するために配置され、データプロセッサ９が、時間分解された測定信号をセンサー３Ａ、３Ｂから取得及び処理して、感知領域内の接触対象Ｏ１用の接触データを決定するように構成される。接触データは、例えば、対象Ｏ１の位置、形状及びサイズの１つ又は複数を表してもよい。接触データは、三角測量、又はＦＢＰ（フィルタ補正逆投影）、ＡＲＴ（代数的再構成法）、ＳＡＲＴ（同時代数的再構成法）などの断層撮影再構成法を含むより高度な処理技術によって決定してもよい。接触決定における使用のために設計された高度なデータ処理技術の更なる例が、国際公開第２０１０／００６８８３号パンフレット、国際公開第２００９／０７７９６２号パンフレット、国際公開第２０１１／０４９５１１号パンフレット及び国際公開第２０１１／１３９２１３号パンフレットに見い出され、これらの全てが、参照によって本明細書に援用されている。
【００３８】
図１の例において、それぞれのビームＢ１、Ｂ２は、掃引中に、パネルの平面におけるほぼ不変の主方向を有する。ビームの「主方向」は、接触面４に投射されるときのビームの伝播方向である。主方向はまた、本明細書において「走査角」と表示される。図示の例において、ビームＢ１、Ｂ２の主方向は、パネル１のそれぞれのエッジにほぼ平行である。しかしながら、国際公開第２０１０／００６８８２号パンフレットに説明されているように、ビームの数、それらの相互の角度、及びパネルのエッジに対するそれらの角度は、様々な技術的効果、例えばマルチタッチ機能を達成するために、違った風に構成してもよい。
【００３９】
図２は、入力結合サイト５Ｂが、入力結合サイト５Ｂの横方向にコリメートされた入射ビームを受光するときの、図１における入力結合サイト５Ｂの側面図である。入力結合サイト５Ｂは、入力スキャナー２Ｂ（図１）によって発生された光に対して透明な接着層２１によって底面５に装着されるほぼ平坦な結合要素２０によって画定される。結合要素２０は、光透過材料で形成された表面構造２２を含み、且つ結合要素２０の横方向において、光受光ファセット２３及び放出面２４（レリーフ面とも表示される）の交互シーケンスを含む。図２の例において、表面構造２２は、透明基板２５に接合される。
【００４０】
ファセット２３及び放出面２４が、図４の平面図における細線によって示されているように、結合要素２０の長手方向において互いに平行に延びることを理解されたい。図２の例において、入射光は、結合要素２０の横方向において、ファセット２３にほぼ垂直に向けられる。これは、透過光の方向に対する、ファセット２３の傾斜における許容誤差の影響を低減又は最小化する役目をし得る。更に、例えば入射光が偏光されていない場合に、ファセット２３における反射損失が最小化される。入射光が、ほぼ不変の走査角（図１を参照）で結合要素２０に沿って掃引される単一のコリメートビームである場合に、ビームは、結合要素２０の長手方向において同様にファセット２３に垂直に導かれるのが好ましい。異なる走査角を備えた複数のコリメートビームが、結合要素２０を介してパネル１に結合される場合に、ビームの１つだけが、長手方向においてファセット２３に垂直であってもよいのに対して、全てのビームは、横方向においてファセット２３に垂直であるのが好ましい。これは、ビームが、パネル内で同じバウンス角（以下を参照）を与えられることを保証し、且つ照明装置の単純化された構成を可能にし得る。同様に、入射光が、横方向においてコリメートされ、且つ長手方向において拡散する場合に、入射光は、横方向においてファセット２３に垂直に向けられるのが好ましい。
【００４１】
「ドラフトファセット」とも表示され得る放出面２４は、入射光によって照明されず、それによって結合要素の光学性能に影響しないように設計される。図示の例において、放出面２４は、ファセット２３にほぼ垂直であるが、他の放出面設計が考えられる。
【００４２】
図２に示されているように、結合要素２０は、それが、面４の垂線Ｎに対して入射角θで上面４に当たるように、入射光を透過する。入射角θはまた、本明細書において「バウンス角」とも表示される。光は、バウンス角θが、全内部反射を支える最小角度であるいわゆる臨界角θｃを超過するように、結合要素２０上に導かれる。パネル材料に対して１．５の屈折率を仮定すると、パネル材料と空気との間の境界に対して、臨界角θｃは約４２°である。バウンス角が約６０°を超過することが好ましくなり得る。なぜなら、本出願人名は、次のことを発見したからである。即ち、面４、５に何れかにおける水垢が、約６０°未満のバウンス角に対しては全内部反射の著しい減衰に帰着し得るのに対して、減衰は、より大きなバウンス角に対してはより小さくなり得ることを発見したからである。更に、パネル材料に接触している人間の指によって引き起こされる減衰が、７０°を超えるバウンス角に対しては減少し得ることが分かった。従って、おおよそ６０°〜７０°の範囲でバウンス角を生成するように照明装置を設計することによって、接触面における堆積物の望ましくない影響を最小化し、一方で接触対象の望ましい影響を最大化することが可能になる。現在、バウンス角の最も好ましい範囲は、６４°〜６８°の範囲である。
【００４３】
図２には示されていないが、透過光が、構造２２と基板２５との間、基板２５と接着層２１との間、及び接着層２１とパネル１との間における境界の何れか１つにおいて、これらの境界にわたる屈折率の差ゆえに、屈折する可能性があることを理解されたい。パネル１内の所望のバウンス角θを達成するために、ファセット２３の角度及び／又は入射光の傾斜が、かかる屈折を考慮して適合され得ることが、当業者には分かる。
【００４４】
照明装置は、パネル１内から接触面４を照明するように設計される。好ましくは、照明装置は、それが空間的に分離された領域において接触面４を照明するように、入射ビームが、パネル１内でバウンスするのを回避するように設計されるべきである。これは、接触面４の連続的反射においてビームＢ２のフットプリントＦ２間にギャップがないように、結合要素の横方向（図２のｘ方向）において少なくとも最小範囲を有するように入射ビームに要求することによって回避し得る。最小範囲は、バウンス角及びパネル１の厚さの関数である。接触面４の均一な照明を達成するために、照明装置は、深さ方向（即ち、図２のｘ、ｚ平面で見られるような）においてコリメートされる、且つＴＩＲによって伝播し接触面４に沿ってエッジからエッジへ配置されるフットプリントＦ２を生成する光ビームを発生するように設計してもよい。かかる例において、最小範囲は、Ｆ２＝２Ｄｔａｎθによって与えられ、この式でθはバウンス角であり、Ｄは、パネル１の厚さ（ｚ方向における）である。フットプリントＦ２が、エッジからエッジに配置される場合に、フットプリントＦ２のエネルギー分布（ｘ方向における）は、「トップハット」関数、即ち、急勾配によって境界を定められたほぼ均等なエネルギー分布であり得る。
【００４５】
照明装置及び／又はパネル１における許容誤差に対応するために、照明装置は、代わりに通常は、連続フットプリントＦ２間に部分的重なりを生成するように設計してもよい。かかる変更において、個別のフットプリントＦ２は、「滑らかな」エネルギー分布、即ち、一部重なるフットプリントＦ２の組み合わせが、接触面の比較的均一照明を生成するようなエネルギー分布を有してもよい。かかる滑らかなフットプリントＦ２は、徐々に減少するエネルギーを備えた端部を有し、且つ例えば、ガウス関数に似たエネルギー分布（ｘ方向における）を有してもよい。この目的のために、入射光は、光源によって、又は照明装置における専用の光学装置によって、望ましいビームプロファイルを与えられてもよく、且つ／又は入射光のエネルギー分布は、以下で更に説明するように、結合要素２０に埋め込まれた拡散構造によって修正されてもよい。
【００４６】
更に、入射光を結合要素２の中心に正確に合わせる必要性を低減するために、逆もまた同様に、照明装置は、横方向において結合要素２０よりも大きな範囲を有する入射光を生成するように設計してもよい。
【００４７】
例えば、入力スキャナー２Ａ、２Ｂから入力結合サイト５Ａ、５Ｂに光を導くために使用される光コンポーネント（ミラー、レンズ等）の必要なサイズを低減するために、拡散光を照明装置において、即ちパネル１の上流で用いることは望ましくなり得る。一実施形態において、結合要素２０は、拡散入射光が、パネル１へと透過された場合に深さ方向においてほぼコリメートされるような光パワーを備えて設計される。光パワーは、全てのファセット２３により結果として生じる光屈折が、入射拡散光を集合的にコリメートするように、専用の傾斜で各ファセット２３を設計することによって取得してもよい。代替実施形態において、入射拡散光は、それが全内部反射によって伝播するときに深さ方向において拡散するようにパネル１に結合される。かかる実施形態において、結合要素２０における反射損失及び／又は透過光の屈折を最小化するために、ファセット２３は、入射光とほぼ垂直になるように個別に角度をつけてもよい。
【００４８】
一般に、透過光が、（例えば、図１〜２のｘ、ｚ平面又はｙ平面における）１つ又は複数の方向において、ある拡散もしくは収束を有するか又はコリメートされるように、結合要素２０は、入射光のビーム特性における所望の変更を生成する光パワーを備えて設計してもよい。
【００４９】
結合要素２０及びその表面構造２２のサイズが、図２では誇張されていることを理解されたい。実際のインプリメンテーションにおいて、表面構造は、典型的にはパネル面５から１ｍｍ未満突出する微細構造である。例えば、基板は、約５０〜３００μｍの厚さを有してもよく、表面構造は、基板から約２０〜１００μｍ突出してもよい。また、横方向におけるファセット２３の数は、図２に示すより多くてもよい。ファセット２３の間隔は、ピッチとして提供してもよく、ピッチは、結合要素２０の横方向における１つのファセット２３及び１つの放出面２４の範囲である。ピッチは、構造２２の厚さ及びファセット２３の角度の関数である。典型的には、ピッチは、約５０〜５００μｍの範囲である。
【００５０】
図３は、図２の結合要素に類似した結合要素２０の側面図であり、且つ先行技術で用いられるように、結合要素２０が、固体透明材料のウェッジ３０に対応するように設計されることを示すように意図されている。かかるウェッジ３０は、図３において点線によって示されている。ファセット及び放出面の適切な配置によって、ファセットは、入射光用の入力面を集合的に画定し、この入力面は、ウェッジ３０の前部光受光面３１に機能的に対応する。従って、微細構造シート状結合要素２０は、従来のウェッジ３０に取って代わることができる。従って、結合要素２０の入力面は、ファセット２３から構成され、ファセット２３は、ファセット２３の照明される部分が、入射光用の適切な傾斜の連続的又はコヒーレント面として働くように設計される。図示の例は、直線で細長いファセット２３を備えた結合要素２０を表すが、ファセットが、例えば点状光源からパネルに光を結合するために曲面であってもよいことを理解されたい。例えば、かかる曲面ファセットは、米国特許出願公開第２００４／０２５２０９１号明細書に開示されているような入力結合ウェッジの曲面入力面を模倣するように設計してもよい。
【００５１】
図４は、図１におけるタッチシステム用の光パネルコンポーネントの上面図である。光パネルコンポーネントは、光透過パネル１と、入力結合サイト５Ａ、５Ｂを画定するために底面５に設けられる入力結合要素２０と、出力結合サイト６Ａ、６Ｂを画定するために底面５に設けられる出力結合要素４０と、によって形成される。入力結合要素及び／又は出力結合要素２０、４０が、代替又は追加として、上面４に設けられてもよいことを理解されたい。出力結合サイト６Ａ、６Ｂが、エッジ面（図２の１’を参照）上に形成されることがまた考えられる。上記のように、入力結合要素２０が、その範囲に沿って同じ光学特性を有するように、ファセット２３は、相互に平行であり、入力結合要素２０の長手方向に延びる。各入力結合要素２０は、パネル１の面に光学的に結合され、且つ固定して装着される別個のシート状コンポーネントとして形成してもよい。一実施形態において、入力結合要素２０は、粘着裏地を備えた微細構造テープ（「（結合テープ」）の形態をしている。代替として、入力結合要素２０は、パネル１の面に統合された構造として実現してもよい。図示のタッチシステム（図１）の特定の設計、即ち照明装置と検出装置との間の類似性によって、出力結合要素４０は、入力結合要素２０に類似するか又は同一であることが可能になる。図４はまた、タッチシステムの感知領域４５を示すが、この感知領域４５は、接触対象が検出され得る領域である。典型的には、感知領域４５は、異なる走査角を備えた少なくとも２つの一部重なる光シートによって照明される接触面の表面領域として定義される。
【００５２】
微細構造表面を備えた入力結合要素２０を設計することによって、入力結合要素２０の重量及びサイズは、最小限にすることが可能である。微細構造表面が、パネル１の上面又は底面４、５に統合された場合に、パネル１からの入力結合要素２０の剥離のリスクが排除される。微細構造表面が、パネル面に装着される薄いシート状コンポーネントとして実現された場合に、コンポーネントの厚さの低減によって、コンポーネントは変形し、それによって、例えば熱膨張の差ゆえにコンポーネントとパネル面との間の接合部に形成される剪断力を吸収することが可能になる。それによって、入力結合要素の局所的な剥離のリスクは、図３に示すような楔形の入力結合要素と比較して、著しく低減される。
【００５３】
剪断力を吸収する能力は、横方向に延びる力吸収部を入力結合サイト５Ａ、５Ｂに設けることによって、更に改善し得る。図５は、結合要素２０のシーケンスが、入力結合サイト５Ａに沿って次々に配置される実施形態を示す。剪断力が、入力結合サイト５Ａの長手方向において結合要素２０をわずかに離すように作用し、それにより接着層（図２の２１を参照）における剪断力を低減するように、横方向の端部は、隣接関係に配置され、要素２０間の境界５０を形成する。図６は、単一の結合要素２０が、剪断力を吸収する役目をする弱体６０、例えば削除部分又は薄部の横線を設けられる実施形態を示す。隣接端部（図５）及び弱体線６０（図６）が、入力結合サイト５Ａの長手方向に対して任意の角度で設計され得ることを理解されたい。本明細書で用いられるように、「弱体線」は、弱体化された材料の細長い部分を示し、その部分は、局所的に材料を薄くすることによってか、材料に切れ目、刻み目又は穿孔を設けることによってか、さもなければ局所的に強度を低下させるように材料を処理することによって作製してもよい。
【００５４】
上記のように、ビームは、任意の走査角で、例えば入力結合サイト５Ａ、５Ｂの範囲に非垂直な走査角で、パネル内で掃引してもよい。背景技術の部で記したように、かかる非垂直走査角は、入力結合サイト５Ａ、５Ｂの横方向に対してある角度で、光が入力結合サイト５Ａ、５Ｂを通ることを要求し、従って図５における境界５０及び図６における弱体線６０によってそれぞれ反射されるか、さもなければ乱される可能性がある。しかしながら、結合要素２０が、薄いシート状コンポーネントとして実現されるので、これらの境界５０及び弱体線６０は、僅かな表面積を有し、従って透過光に対する影響は最小である。
【００５５】
結合要素２０の表面構造２２は、圧縮成形、射出成形、熱エンボス加工及びウェハレベル光学を含む、微細構造を複製するための任意の周知技術を用いて製造し得る。かかるプロセスにおいて、その構造は、上記で示すようにパネル面又は別個のシート材料であってもよい基板上に複製される。
【００５６】
図７は、上記の結合テープの大量生産用の別の技術における概略図である。薄い可撓性シート材料のウェブ７０が、一連のステーション７１〜７６における処理のために、製造工場を通って連続的又は断続的に供給される。ステーション７１において、光硬化樹脂組成物が、ウェブ７０の表面に適用される。樹脂組成物は、結果としての表面構造の最終的厚さ（図２における構造２２の厚さを参照）に関して柔軟な状態に硬化されるように選択される。樹脂組成物の例には、限定するわけではないが、アクリル酸塩、エポキシ、及びウレタンベースの材料が含まれる。ステーション７２において、ウェブ７０は、樹脂で微細構造を複製する回転ローラ７７、７８のペアを通過する。ローラ７７は、その外面上にマスターネガティブ微細構造成形パターン７７’を有し、ローラ７８は、滑らかな周辺を有する。成形パターン７７’は、ファセット２３及び放出面２４（図２）のネガであり、且つローラ７７上の平行で離散的な周辺溝のアレイ、又はローラ７７の周辺を螺旋状にする単一の連続的な溝の何れかを、ダイヤモンド加工することによって生成してもよい。ステーション７３において、樹脂の複製微細構造は、樹脂を放射、例えば紫外線放射にさらすことによって硬化される。ステーション７４において、接着剤が、粘着裏地を形成するためにウェブ７０の下側に適用される。ステーション７５において、薄いプラスチック又は紙材料のウェブ７９が、ウェブ７０と接合されて、粘着裏地用の保護シートを形成する。ステーション７６において、微細構造シートは、ロール８０に巻かれる。
【００５７】
図８は、微細構造シートの表面構造２２を表示するために端部が広げられたロール８０の平面図であり、平行線は、（非常に誇張された間隔を備えた）ファセットと放出面との間の頂点を表す。破線８１は、微細構造シートから結合要素２０を取り出すための切れ目を示す。図７のステーション７６が、微細構造シートから結合要素を切り取るためのステーションによって取り替えられてもよいことを理解されたい。
【００５８】
図２に戻ると、入射光を個別に屈折させるようにファセットを設計することによって、ファセット２３が光パワーを提供されることは、既に言及した。代替又は追加として、ファセット２３には、他の機能構造を設けて（埋め込んで）もよい。一例において、ファセット２３（又はそのサブセット）は、光拡散構造（即ち、入射光を拡散する構造）を組み込む。光拡散の利用は、タッチシステムのある設計における許容誤差の影響を低減するのに有利になり得る。例えば、拡散構造は、上記のように、連続反射間の部分的重なりを可能にするために、入射光のエネルギー分布を修正するように、例えばフットプリント（図２のＦ２）の所望のエネルギー分布を生成するように設計してもよい。拡散構造を入力結合要素２０のファセット２３に組み込むことによって、拡散構造は、パネル１のすぐ近くに配置され、それによって、パネル１内の光のよく制御された拡散が可能になる。
【００５９】
拡散構造は、個別のファセット２３の個別の湾曲として実現してもよく、それによって湾曲は、ファセット２３上のマイクロレンズを画定する。湾曲は、例えばファセット面がシリンダの表面積の一部を形成するように、ファセット２３の横方向にあってもよい。かかる拡散構造は、フットプリントのエネルギー分布を修正するために使用し得る。湾曲が、ファセット２３の長手方向、又は球面を形成するために両方向にあることがまた考えられる。変形において、拡散構造は、入射光の回折によって光拡散（又はその一部）を生成するように設計してもよい。インプリメンテーションに関係なく、結合要素２０は、ほぼ数度の拡散量を生成するように設計してもよい。
【００６０】
別の例において、ファセット２３（又はそのサブセット）は、ビーム分離構造を組み込む。図９Ａは、かかる入力結合要素２０の斜視図であり、そこでは非透過性で、ほぼ同一の平行の細長い線９０のアレイが、ファセット２３の長手方向に設けられる。図示のように、線９０は、ファセット２３の横方向に実質的に延びる。線９０は、例えば、非透過性材料の堆積によって形成するか、又はファセット面における溝として形成してもよい。一実施形態において、線９０は、異なる且つ明確に定義された走査角を備えた多数のビームへと透過光を分離する透過格子を集合的に定義する。図９Ｂは、かかる回折入力結合要素２０の使用を示す平面図である。入射光ビームが、入力結合要素２０に沿った方向Ｒ２において掃引され、入力結合要素２０は、ＴＩＲによる伝播のために光をパネルに結合し、一方でゼロ次ビームＢ２と同様に、ゼロ次ビームの両側に一次ビームＢ１、Ｂ３を生成する。図面には示していないが、入力結合要素２０は、同様に、より高次のビームを生成するように設計してもよい。これが、明確に定義された走査角を備えた複数の光シートをパネルにおいて生成するコンパクトで堅牢であり、コスト効率の良い方法であることが分かる。変形（図示せず）において、ビーム分離構造は、ファセット２３の長手方向に配置される、異なる傾斜の平坦な「サブファセット」として実現される。各傾斜は、入射光の専用の屈折に帰着し、それによって、異なる方向の多数のビームを結果としてもたらす。図９Ａに戻ると、参照数字９０Ａ及び９０Ｃは、入射光に対して左及び右への小さな傾斜を備えたサブファセットを表してもよく、参照数字９０Ｂは、入射光に垂直なサブファセットを表してもよい。それによって、図９Ｂに関し、サブファセット９０Ａ、９０Ｂ及び９０Ｃは、ビームＢ３、Ｂ２及びＢ１をそれぞれ生成し得る。更に別の変形において、ビーム分離構造は、屈折及び回折構造の組み合わせによって実現される。
【００６１】
本発明は、主として少数の実施形態に関連して上記で説明された。しかしながら、当業者が容易に分かるように、上記で開示した実施形態以外の実施形態が、本発明の範囲及び趣旨内で等しく可能であり、本発明は、添付の特許請求項によってのみ定義され限定される。
【００６２】
前述において図示され説明されたタッチシステムは、単に例として提供される。本発明の入力結合構造は、光透過パネル内で光を透過させることによって動作する任意のタッチシステムにおいて有用である。背景技術の部で言及したように、かかるタッチシステムは、接触点で減衰され、次に散乱される光を検出するように、又は接触点における減衰及び散乱によって引き起こされる伝播光のエネルギー減少を検出するように構成してもよい。背景技術の部に挙げられた例に加えて、タッチシステムのいくつかの更なる例が、米国特許第７４３２８９３号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１１４２３７号明細書、米国特許出願公開第２００７／００７５６４８号明細書、国際公開第２００９／０４８３６５号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８３号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８４号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８５号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８６号パンフレット、国際公開第２０１０／０６４９８３号パンフレット及び国際公開第２００８／０３８０６６号パンフレットで見い出すことが可能であり、これらは、全て、この言及によって本明細書に援用される。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
2014509000.tif 000013
2014509000.tif 000014