(57)【要約】【課題】コスト及びサイズを増大させることなく、入力装置に関する位置情報を一層細密かつ精確に取得すること。【解決手段】光ビーム集束要素が、タッチスクリーンディスプレイの上面から１つ又は２つ以上のイメージ生成手段へ光を方向付けする。該１つ又は２つ以上のイメージ生成手段は、タッチスクリーンディスプレイの上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉する。処理装置は、該１つ又は２つ以上のイメージを分析して、タッチスクリーンディスプレイの上面又はその近傍における入力装置の位置を判定する。【選択図】図３
2007042093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチスクリーンディスプレイ(102)の上面から１つ又は２つ以上のイメージ生成手段へ光を方向付けするよう動作することが可能な光ビーム集束要素であって、該イメージ生成手段が、該方向付けされた光を使用してイメージを捕捉するよう動作することが可能なものである、光ビーム集束要素と、
１つ又は２つ以上の前記捕捉されたイメージを受信し、及び少なくとも１つの捕捉されたイメージを使用して前記タッチスクリーンディスプレイ(102)の上面又はその近傍における入力装置に関する位置情報を判定するよう動作することが可能な、処理装置(318)と
を含む、タッチスクリーンディスプレイシステムのためのシステム。
【請求項２】
前記タッチスクリーンディスプレイ(102)の上面に向かって光を発するよう動作することが可能な１つ又は２つ以上の光源を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段(314)及び第２のイメージ生成手段(316)を含み、前記光ビーム集束要素が、第１の光源(302)と前記第１のイメージ生成手段(316)との間の第１の光路内に配置された第１のコリメータレンズ(308)と、第２の光源(304)と前記第２のイメージ生成手段(314)との間の第２の光路内に配置された第２のコリメータレンズ(306)とを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記光ビーム集束要素が更に、前記第１のコリメータレンズ(308)と前記第１のイメージ生成手段(316)との間に配置された第１のストレートミラー(404)と、前記第２のコリメータレンズ(306)と前記第２のイメージ生成手段(314)との間に配置された第２のストレートミラー(402)とを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段(316)及び第２のイメージ生成手段(314)を含み、前記光ビーム集束要素が、第１の光源(302)と前記第１のイメージ生成手段(316)との間の第１の光路内に配置された第１のコリメータレンズ(708)と、第２の光源(304)と前記第２のイメージ生成手段(314)との間の第２の光路内に配置された第２のコリメータレンズ(706)とを含み、前記第１及び第２のイメージ生成手段（316,314）及び前記第１及び第２のコリメータレンズ（708,706）が、前記タッチスクリーンディスプレイ(102)の下方に構成され、前記光ビーム集束要素が更に、前記第１の光源(302)と前記第１のコリメータレンズ(708)との間に配置された第１のリフレクタアセンブリ(704)と、前記第２の光源(304)と前記第２のコリメータレンズ(706)との間に配置された第２のリフレクタアセンブリ(702)とを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記１つ又は２つ以上の光源が、第１の波長で光を伝搬させる第１の光源(802)と、第２の波長で光を伝搬させる第２の光源(804)とを含み、前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が第１のイメージ生成手段(808)を含み、前記光ビーム集束要素が、
第１の方向に配置された第１のリフレクタアセンブリ(702)及び第１のコリメータレンズ(706)であって、該第１のコリメータレンズ(706)が前記タッチスクリーンディスプレイ(102)の下方に構成され、該第１のリフレクタアセンブリ(702)が該第１のコリメータレンズ(706)へ光を方向付けするよう動作することが可能である、第１のリフレクタアセンブリ(702)及び第１のコリメータレンズ(706)と、
前記第１の方向に対して第２の方向に配置された第２のリフレクタアセンブリ(704)及び第２のコリメータレンズ(708)であって、該第２のコリメータレンズ(708)が前記タッチスクリーンディスプレイ(102)の下方に構成され、該第２のリフレクタアセンブリ(704)が該第２のコリメータレンズ(708)へ光を方向付けするよう動作することが可能である、第２のリフレクタアセンブリ(704)及び第２のコリメータレンズ(708)と
を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１及び第２のコリメータレンズ(706,708)から光を受光して該光を前記第１のイメージ生成手段(808)へ方向付けするよう動作することが可能なビーム結合器(806)を更に含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段(316)及び第２のイメージ生成手段(314)を含み、前記光ビーム集束要素が、前記第１の光源(302)と前記第１のイメージ生成手段(316)との間の第１の光路内に配置された第１の全内反射（ＴＩＲ）フレネルレンズ(604)と、前記第２の光源(304)と前記第２のイメージ生成手段(314)との間の第２の光路内に配置された第２のＴＩＲフレネルレンズ(602)とを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段(316)及び第２のイメージ生成手段(314)を含み、前記光ビーム集束要素が、前記第１の光源(302)と前記第１のイメージ生成手段(316)との間の第１の光路内に配置された第１のフレネルレンズ(504)と、前記第２の光源(304)と前記第２のイメージ生成手段(314)との間の第２の光路内に配置された第２のフレネルレンズ(502)とを含み、前記光ビーム集束要素が更に、前記第１のフレネルレンズ(504)と前記第１のイメージ生成手段(316)との間に配置された第１のカーブミラー(508)と、前記第２のフレネルレンズ(502)と前記第２のイメージ生成手段(314)との間に配置された第２のカーブミラー(506)とを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１０】
前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段(1006)及び第２のイメージ生成手段(1008)を含み、前記光ビーム集束要素が、前記第１の光源(302)から光を受光して該光を前記第１のイメージ生成手段(1006)へ方向付けするよう動作することが可能な第１のマイクロレンズアレイ(1002)及び第１の複数の案内手段(1010)と、前記第２の光源(304)から光を受光して該光を前記第２のイメージ生成手段(1008)へ方向付けするよう動作することが可能な第２のマイクロレンズアレイ(1004)及び第２の複数の案内手段(1012)とを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
タッチスクリーンディスプレイ(102)の上面又はその近傍における入力装置に関する位置情報を取得するための方法であって、
前記タッチスクリーンディスプレイ(102)の上面からの光を方向付けし、
該方向付けされた光を使用して前記タッチスクリーンディスプレイ(102)の上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉し、
該１つ又は２つ以上の捕捉されたイメージのうちの少なくとも１つを使用して前記入力装置に関する位置情報を判定する、
という各ステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチスクリーンディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンディスプレイは、案内所、トレードショーディスプレイ、及び顧客用セルフサービス端末を含む、様々な用途で使用されている。図１は、従来技術によるタッチスクリーンディスプレイシステムを図式的に表したものである。該システム100は、ディスプレイスクリーン102、エミッタアレイ106,108中のエミッタ104、及び検出器アレイ112,114中の検出器110を含む。エミッタアレイ106,108中の各エミッタ104は、ディスプレイスクリーン102の表面上に光を放出し、その反対側にある検出器アレイ112,114中の検出器110によって前記光が検出される。
【０００３】
指またはスタイラス等の入力装置（図２の符号200参照）が、ディスプレイスクリーン102上のサイト116にタッチすると、光ビーム118,120,122,124が遮られて、検出器アレイ112,114中のそれぞれの検出器110によって受光されなくなる。検出器アレイ112,114のうち、遮られた光ビーム118,120,122,124を受光しなくなった各検出器110の位置を使用して、ディスプレイスクリーン102上のサイト116の位置が判定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タッチスクリーンディスプレイシステム100の分解能は、エミッタアレイ106,108中のエミッタ104の数と検出器アレイ112,114中の検出器110の数とに比例する。高分解能のタッチスクリーンディスプレイシステムは、低分解能のシステムよりも多くのエミッタ及び検出器を使用する。エミッタ及び検出器を追加することにより、選択されたサイト（例えばサイト116）の位置を一層細密かつ精確に判定する高分解能システムを実現可能にする。しかし、タッチスクリーンディスプレイシステムにおけるエミッタ及び検出器の数が増大するにつれて、該システムのコスト及びサイズの両方が増大する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明により、タッチスクリーンディスプレイ上の選択を検出するための方法及びシステムが提供される。光ビーム集束要素は、タッチスクリーンディスプレイの上面から１つ又は２つ以上のイメージ生成手段へと光を方向付けする。該１つ又は２つ以上のイメージ生成手段は、タッチスクリーンディスプレイの上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉する。処理装置は、該１つ又は２つ以上のイメージを分析して、タッチスクリーンディスプレイの上面又はその近傍における入力装置の位置を判定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下の説明は、当業者が本発明の実施形態を作成し使用することを可能とするために提示されたものであり、また特許出願及びその要件に鑑みて提供されたものである。本開示の実施形態に対する様々な修正は、当業者にとって自明のものであり、本書における一般的な原理は、他の実施形態にも適当可能なものである。このため、本発明は、本書で示す実施形態に限定することを意図したものではなく、特許請求の範囲、及び本書で説明する原理及び特徴と合致する最も広範な範囲に従うべきものである。
【０００７】
図面全体にわたり、同様の符号は対応する構成要素を示している。図３は、本発明の一実施形態による第１のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。該システム300は、タッチディスプレイスクリーン102、光源302,304、光ビーム集束要素306,308,310,312、及びイメージ生成手段314,316を含む。タッチディスプレイスクリーン102は、正方形の表示画面として示されている。本発明による他の実施形態は、例えば、長方形又は楕円といった異なる形状で、タッチディスプレイスクリーン102を実施することが可能である。
【０００８】
本発明の一実施形態では、光ビーム集束要素306,308,310,312は、それぞれ１つ又は２つ以上のコリメータレンズとして実施することが可能であり、イメージ生成手段314,316は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージ生成手段等として実施することが可能である。本発明の他の実施形態では、光ビーム集束要素306,308,310,312及びイメージ生成手段314,316は、他のタイプの構成要素により実施することが可能である。例えば、イメージ生成手段314,316は、電荷結合素子（ＣＣＤ）により実施することが可能である。また、光ビーム集束要素310,312は、本発明の他の実施形態では省略することが可能である。
【０００９】
各光源302,304は、本発明の一実施形態では、連続的な帯状の発光材料として実施することが可能である。発光材料の例として、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、粉体ＥＬ、及び単一の発光ダイオード（ＬＥＤ）により出力が供給される拡散体（diffuser）が挙げられる（但しこれらには限定されない）。本発明の別の実施形態では、ディスプレイスクリーン102の上面のイメージを捕捉するために１つの光源のみが使用される。本発明の更に別の実施形態では、光源302,304が省略されて、周囲光、ディスプレイスクリーン102のからのバックライト、又はその両方が使用されて、タッチディスプレイスクリーン102の上面のイメージが捕捉される。
【００１０】
光ビーム集束要素306,308,310,312は、光源302,304から発せられた光317を受光し、該光をイメージ生成手段314,316へと方向付けする。この方向付けされた光を使用して、イメージ生成手段314,316は、ディスプレイスクリーン102の上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉する。イメージ生成手段314,316は、複数のイメージを同時に又は順次に捕捉することが可能であり、及び本発明の実施形態によっては複数のイメージを連続的に又は断続的に捕捉することが可能である。例えば、イメージ生成手段314,316は、入力装置（図示せず）がディスプレイスクリーン102の上面に圧力を加えた後にのみ、１つ又は２つ以上のイメージを捕捉することが可能である。該入力装置は、本発明の実施形態において、スタイラス、指、又はその他のポインティングデバイスとして実施することが可能である。
【００１１】
イメージは、ディスプレイスクリーン102の上面における入力装置の存在又は位置を検出するために使用される。処理装置318は、イメージを分析して、入力装置の位置情報を求める。処理装置318は、本発明の一実施形態では、１つ又は２つ以上のマイクロプロセッサとして実施される。
【００１２】
入力装置の存在又は位置を検出ための１つの技法として、捕捉されたイメージの画素値を分析することが挙げられる。入力装置は、それがタッチディスプレイスクリーン102の上面又はその近傍にある際に、イメージ生成手段314,316上に影を投じる。入力装置の位置に対応する画素は一般にイメージ内の他の画素よりも低い強度値を有することになる。補間を介して、処理装置318は、１つ又は２つ以上の捕捉されたイメージを分析して、最も低い強度値を有する１つ又は２つ以上の画素を判定することができる。最も低い強度値を有する画素は、入力装置の位置を示すものとなる。
【００１３】
図４ないし図７に示す実施形態の場合のように、イメージ生成手段314,316が反射光を使用してイメージを捕捉する場合には、入力装置の位置に対応する画素は一般にイメージ内の他の画素よりも高い強度値を有することになる。このため、処理装置318は、１つ又は２つ以上の捕捉されたイメージを分析して、最も高い強度値を有する１つ又は２つ以上の画素を判定する。最も高い強度値を有する画素は、入力装置の位置を示すものとなる。
【００１４】
図４は、本発明の一実施形態による第２のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。システム400は、タッチスクリーンディスプレイ102、光源302,304、レンズ306,308、イメージ生成手段314,316、及びストレートミラー402,404を含む。本発明の別の実施形態では、光源を１つのみ使用してディスプレイスクリーン102の上面のイメージを捕捉することが可能であり、又は光源302,304を省略し、周囲光、ディスプレイスクリーン102のバックライト、又はその両方を使用して、タッチディスプレイスクリーン102の上面のイメージを捕捉することが可能である。
【００１５】
ストレートミラー402,404とそれぞれ組み合わされたレンズ306,308は、光源302,304から発せられた光317を受光して、該光をイメージ生成手段314,316上へ送る、光ビーム集束要素である。この送られた光を使用して、イメージ生成手段314,316は、ディスプレイスクリーン102の上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉する。処理装置318は、該１つ又は２つ以上のイメージを分析して、ディスプレイスクリーン102の上面における入力装置（図示せず）の存在又は位置を検出する。
【００１６】
図５を参照すると、本発明の一実施形態による第３のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図が示されている。システム500は、タッチディスプレイスクリーン102、光源302,304、フレネルレンズ502,504、カーブミラー506,508、及びイメージ生成手段314,316を含む。本発明の別の実施形態では、光源を１つのみ使用してディスプレイスクリーン102の上面のイメージを捕捉することが可能であり、又は光源302,304を省略し、周囲光、ディスプレイスクリーン102のバックライト、又はその両方を使用して、タッチディスプレイスクリーン102の上面のイメージを捕捉することが可能である。
【００１７】
カーブミラー506,508とそれぞれ組み合わされたフレネルレンズ502,504は、光源302,304から発せられた光317を受光して、該光をイメージ生成手段314,316上へ方向付けする、光ビーム集束要素である。この方向付けされた光を使用して、イメージ生成手段314,316は、ディスプレイスクリーン102の上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉する。処理装置318は、該１つ又は２つ以上のイメージを分析して、ディスプレイスクリーン102の上面における入力装置（図示せず）の存在又は位置を検出する。
【００１８】
図６を参照すると、本発明の一実施形態による第４のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図が示されている。システム600は、タッチディスプレイスクリーン102、光源302,304、光ビーム集束要素602,604、及びイメージ生成手段314,316を含む。本発明の別の実施形態では、光源を１つのみ使用してディスプレイスクリーン102の上面のイメージを捕捉することが可能であり、又は光源302,304を省略し、周囲光、ディスプレイスクリーン102のバックライト、又はその両方を使用して、タッチディスプレイスクリーン102の上面のイメージを捕捉することが可能である。
【００１９】
光ビーム集束要素602,604は、本発明の一実施形態では、ＴＩＲ（全内反射）フレネルレンズとして実施される。ＴＩＲフレネルレンズ602,604は、光源302,304から発せられた光317を受光して、該光をイメージ生成手段314,316上へ方向付けする。この方向付けされた光を使用して、イメージ生成手段314,316は、ディスプレイスクリーン102の上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉する。処理装置318は、該１つ又は２つ以上のイメージを分析して、ディスプレイスクリーン102の上面における入力装置（図示せず）の存在又は位置を検出する。
【００２０】
図７Ａは、本発明の一実施形態による第５のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。システム700は、タッチディスプレイスクリーン102、光源302,304、リフレクタアセンブリ702,704、レンズ706,708、及びイメージ生成手段314,316を含む。レンズ706,708とそれぞれ組み合わされたリフレクタアセンブリ702,704は、光源302,304から発せられた光317を受光して、該光をイメージ生成手段314,316上へ方向付けする、光ビーム集束要素である。レンズ706,708及びイメージ生成手段314,316はタッチディスプレイスクリーン102の下方に構成され、リフレクタアセンブリ702,704は、タッチディスプレイスクリーン102の周囲に光路を重畳させる。
【００２１】
図７Ｂは、図７Ａのタッチスクリーンディスプレイシステムの第１の実施形態のA'-A'に沿った側面図である。リフレクタアセンブリ702,704は、本発明の一実施形態では二つ折りミラーとして実施される。二つ折りミラーアセンブリ702及びコリメータレンズ706は、光源304から発せられた光をイメージ生成手段314上へ方向付けする光ビーム集束要素である。二つ折りミラーアセンブリ704、コリメータレンズ708、及びイメージ生成手段316は、二つ折りミラー702、レンズ706、及びイメージ生成手段314に対して垂直に配置される。これにより、タッチスクリーンディスプレイシステム700が、ｘ方向及びｙ方向の両方向で、入力装置（図示せず）の位置情報を取得することが可能となる。
【００２２】
図７Ｃは、図７Ａのタッチスクリーンディスプレイシステムの第２の実施形態のA'-A'に沿った側面図である。リフレクタアセンブリ702,704は、本発明の一実施形態では、ＴＩＲベースの逆反射体（TIR-based retro-reflector）として実施される。ＴＩＲベースの逆反射体702及びコリメータレンズ706は、光源304から発せられた光をイメージ生成手段314上へ方向付けする光ビーム集束要素である。ＴＩＲベースの逆反射体704、コリメータレンズ708、及びイメージ生成手段316は、リフレクタ702、レンズ706、及びイメージ生成手段314に対して垂直に配置され、これによりｘ方向及びｙ方向の両方向で入力装置（図示せず）の位置情報を取得することが可能となる。
【００２３】
図８Ａを参照すると、本発明の一実施形態による第６のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図が示されている。システム800は、タッチディスプレイスクリーン102、光源802,804、及びリフレクタアセンブリ702,704を含む。リフレクタアセンブリ702,704は、タッチディスプレイスクリーン102の周囲に光路を重畳させる。
【００２４】
図８Ｂは、図８Ａに示した第６のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。レンズ706,708、ビーム結合器806、及びイメージ生成手段808は、タッチディスプレイスクリーン102の下方に構成される。本発明の一実施形態では、ビーム結合器806は、ダイクロイック・ビームスプリッタとして実施され、レンズ706,708は、コリメータレンズとして実施される。
【００２５】
光源802から発せられた光810は、特定の波長（λ1）で伝搬し、光源804から発せられた光812は、それとは異なる波長（λ2）で伝搬する。レンズ706,708とそれぞれ組み合わされたリフレクタアセンブリ702,704は、ディスプレイスクリーン102の上面からビーム結合器806に向かって光を方向付けする光ビーム集束要素である。ビーム結合器806は、２つの異なる波長で伝搬する光を結合させて、該光をイメージ生成手段808へ方向付けする。
【００２６】
イメージ生成手段808は、波長λ1で伝搬する光と波長λ2で伝搬する光とを判別する、パターン形成されたフィルタ層を含む。図９は、図８Ｂの実施形態において実施することが可能なイメージ生成手段の断面図を示している。同図には、イメージ生成手段808の一部のみを示す。イメージ生成手段808は、画素902,904,906,908からなるセンサ900、２つの交互のフィルタ領域912,914を含むパターン形成されたフィルタ層910、及びガラスのカバー916を含む。本発明の一実施形態では、センサ900は、ＣＭＯＳイメージ生成手段として構成され、パターン形成されたフィルタ層910は、顔料又は染料がドープされた２つのポリマー912,914として構成される。パターン形成されたフィルタ層910の各領域は、ＣＭＯＳイメージ生成手段900の各画素上に１つずつ重なるように位置する。
【００２７】
光は、ガラスカバー916を通過して、パターン形成されたフィルタ層910に入射する。ポリマー912は、波長λ1の光を透過させる一方、波長λ2及びλnの光を遮断する。その結果として、画素902,906は、波長λ1の光のみを受光し、これにより、一方向（例えばｘ方向）における位置情報を提供するイメージが生成される。
【００２８】
ポリマー914は、波長λ2の光を透過させる一方、波長λ1及びλnの光を遮断する。このため、画素904,908は、波長λ2の光のみを受光する。このようにして、他方向（例えばｙ方向）における位置情報を提供するイメージが生成される。１つ又は２つ以上の処理装置（例えば処理装置318）が、該捕捉されたイメージを分析することにより、入力装置（図示せず）の位置情報を取得する。
【００２９】
本発明の一実施形態では、図７におけるレンズ706,708及びイメージ生成手段314,316、及び図８におけるレンズ706,708、ビーム結合器806、及びイメージ生成手段808は、タッチディスプレイスクリーン102の境界を超えて延びることはない。これにより、タッチスクリーンディスプレイアセンブリのコンパクトさが維持される。結果的に、ディスプレイスクリーン102のサイズに対する焦点距離が制限される。例えば、タッチディスプレイスクリーンの形状が正方形である場合、レンズの焦点距離は、その半径に関係するものとなり、1/f＝(n-1)/Rとなる。ここで、fは焦点距離、nは屈折率、Rは正方形の内側に重ねた円の半径（該円は該正方形の一辺の長さに等しい直径を有するもの）である。成形されたプラスティック片で実施されたディスプレイスクリーンアセンブリの場合、該プラスティックの屈折率は典型的には1.5〜1.6である。この屈折率を上記の式に代入すると、焦点距離＝2Rとなる。他のタッチスクリーンディスプレイアセンブリの場合の焦点距離は、この例に限定されるものではない。本発明の他の実施形態における焦点距離は、ディスプレイスクリーンの形状及びサイズ及びそのアセンブリを取り囲む材料の屈折率に依存するものとなる。
【００３０】
図１０を参照すると、本発明の一実施形態による第７のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図が示されている。システム1000は、タッチディスプレイスクリーン102、光源302,304、マイクロレンズアレイ1002,1004、及びイメージ生成手段1006,1008を含む。マイクロレンズアレイ1002,1004及びガイド1010,1012は、光317をイメージ生成手段1006,1008へ方向付けする光ビーム集束要素である。本発明の一実施形態では、ガイド1010,1012は光ファイバ束として実施される。本発明の別の実施形態では、ガイド1010,1012は導波管アレイとして実施される。
【００３１】
イメージ生成手段1006,1008は、方向付けされた光を使用してディスプレイスクリーン102の上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉する。処理装置318は、該１つ又は２つ以上のイメージを分析して、ディスプレイスクリーン102の上面の上又はその上方に位置する入力装置（図示せず）に関する位置情報を取得する。
【００３２】
図１１は、本発明の一実施形態による第８のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。システム1100は、ディスプレイスクリーン102、光源302,304、及び複数のイメージモジュール1102,1104,1106,1108,1110,1112を含む。該イメージモジュール1102〜1112は、光ビーム集束要素を含むことが可能であり、必要であれば、図３ないし図１０に関して上述した実施形態におけるビーム結合器を含むことが可能である。光ビーム集束要素を例示するイメージモジュール1102〜1112は、単一のタッチディスプレイスクリーン102のイメージを形成するために使用される複数のグループという形で実施することが可能である。イメージモジュール1102〜1112は、例えば、１つのイメージ生成手段（例えばイメージ生成手段808）又は２つのイメージ生成手段（例えばイメージ生成手段314,316）を使用して１つのタッチディスプレイスクリーン102の形状又はサイズを適当にイメージ形成することができない場合に使用することが可能である。
【００３３】
図３ないし図１１に示す実施形態では、タッチディスプレイスクリーン102の上面のイメージを捕捉するために直線状のイメージ生成手段を使用することが可能である。直線状のイメージ生成手段は、単一行の画素を含み、例えば図３ないし図５に示すように画面の平面内に２つが互いに垂直に配置された際に、入力装置に関する２つの軸（例えばｘ,ｙ）についての位置情報が取得される。本発明の別の一実施形態では、直線状のイメージ生成手段が画面の平面の内側及び外側の両方に配置され、３つの軸について位置情報が取得される。更に、画面の平面の内側及び外側の両方に配置された複数のイメージ生成手段によって、クリック及びダブルクリックといったタッピング（tapping：軽く叩く）動作を検出することが可能である。
【００３４】
本発明の更に別の実施形態では、２行又は３行以上の画素行を有するイメージ生成手段が画面の表面内に配置され、３つの軸についての位置情報が取得される。更に、該イメージ生成手段を使用してタッピング動作を検出することが可能である。
【００３５】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施形態を示す。
１．タッチスクリーンディスプレイの上面から１つ又は２つ以上のイメージ生成手段へ光を方向付けするよう動作することが可能な光ビーム集束要素であって、該イメージ生成手段が、該方向付けされた光を使用してイメージを捕捉するよう動作することが可能なものである、光ビーム集束要素と、
１つ又は２つ以上の前記捕捉されたイメージを受信し、及び少なくとも１つの捕捉されたイメージを使用して前記タッチスクリーンディスプレイの上面又はその近傍における入力装置に関する位置情報を判定するよう動作することが可能な、処理装置と
を含む、タッチスクリーンディスプレイシステムのためのシステム。
２．前記タッチスクリーンディスプレイの上面に向かって光を発するよう動作することが可能な１つ又は２つ以上の光源を更に含む、前項１に記載のシステム。
３．前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段及び第２のイメージ生成手段を含み、前記光ビーム集束要素が、第１の光源と前記第１のイメージ生成手段との間の第１の光路内に配置された第１のコリメータレンズと、第２の光源と前記第２のイメージ生成手段との間の第２の光路内に配置された第２のコリメータレンズとを含む、前項２に記載のシステム。
４．前記光ビーム集束要素が更に、前記第１のコリメータレンズと前記第１のイメージ生成手段との間に配置された第１のストレートミラーと、前記第２のコリメータレンズと前記第２のイメージ生成手段との間に配置された第２のストレートミラーとを含む、前項３に記載のシステム。
５．前記第１及び第２のイメージ生成手段ならびに第１及び第２のコリメータレンズが、前記タッチスクリーンディスプレイの下方に構成され、前記光ビーム集束要素が更に、前記第１の光源と前記第１のコリメータレンズとの間に配置された第１のリフレクタアセンブリと、前記第２の光源と前記第２のコリメータレンズとの間に配置された第２のリフレクタアセンブリとを含む、前項３に記載のシステム。
６．前記１つ又は２つ以上の光源が、第１の波長で光を伝搬させる第１の光源と、第２の波長で光を伝搬させる第２の光源とを含む、前項２に記載のシステム。
７．前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段を含み、前記光ビーム集束要素が、
第１の方向に配置された第１のリフレクタアセンブリ及び第１のコリメータレンズであって、該第１のコリメータレンズが前記タッチスクリーンディスプレイの下方に構成され、該第１のリフレクタアセンブリが該第１のコリメータレンズへ光を方向付けするよう動作することが可能である、第１のリフレクタアセンブリ及び第１のコリメータレンズと、
前記第１の方向に対して第２の方向に配置された第２のリフレクタアセンブリ及び第２のコリメータレンズであって、該第２のコリメータレンズが前記タッチスクリーンディスプレイの下方に構成され、該第２のリフレクタアセンブリが該第２のコリメータレンズへ光を方向付けするよう動作することが可能である、第２のリフレクタアセンブリ及び第２のコリメータレンズと
を含む、前項６に記載のシステム。
８．前記第１及び第２のコリメータレンズから光を受光して該光を前記第１のイメージ生成手段へ方向付けするよう動作することが可能なビーム結合器を更に含む、前項７に記載のシステム。
９．前記第１のイメージ生成手段が、第１の波長で伝搬した光と第２の波長で伝搬した光とを判別するよう動作することが可能なパターン形成されたフィルタ層を含む、前項８に記載のシステム。
１０．前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段及び第２のイメージ生成手段を含み、前記光ビーム集束要素が、前記第１の光源と前記第１のイメージ生成手段との間の第１の光路内に配置された第１のフレネルレンズと、前記第２の光源と前記第２のイメージ生成手段との間の第２の光路内に配置された第２のフレネルレンズとを含む、前項２に記載のシステム。
１１．前記第１のフレネルレンズが第１のＴＩＲフレネルレンズを含み、前記第２のフレネルレンズが第２のＴＩＲフレネルレンズを含む、前項１０に記載のシステム。
１２．前記光ビーム集束要素が更に、前記第１のフレネルレンズと前記第１のイメージ生成手段との間に配置された第１のカーブミラーと、前記第２のフレネルレンズと前記第２のイメージ生成手段との間に配置された第２のカーブミラーとを含む、前項１０に記載のシステム。
１３．前記１つ又は２つ以上のイメージ生成手段が、第１のイメージ生成手段及び第２のイメージ生成手段を含み、前記光ビーム集束要素が、前記第１の光源から光を受光して該光を前記第１のイメージ生成手段へ方向付けするよう動作することが可能な第１のマイクロレンズアレイ及び第１の複数の案内手段と、前記第２の光源から光を受光して該光を前記第２のイメージ生成手段へ方向付けするよう動作することが可能な第２のマイクロレンズアレイ及び第２の複数の案内手段とを含む、前項２に記載のシステム。
１４．タッチスクリーンディスプレイの上面又はその近傍における入力装置に関する位置情報を取得するための方法であって、
前記タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を方向付けし、
該方向付けされた光を使用して前記タッチスクリーンディスプレイの上面の１つ又は２つ以上のイメージを捕捉し、
該１つ又は２つ以上の捕捉されたイメージのうちの少なくとも１つを使用して前記入力装置に関する位置情報を判定する、
という各ステップを含む方法。
１５．前記タッチスクリーンディスプレイの上面に向かって光を発するステップを更に含む、前項１４に記載の方法。
１６．前記タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を方向付けする前記ステップが、該タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を１つ又は２つ以上のイメージ生成手段に向かって集束させるステップを含む、前項１４に記載の方法。
１７．前記タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を方向付けする前記ステップが、該タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を１つ又は２つ以上のイメージ生成手段に向かって反射させるステップを含む、前項１４に記載の方法。
１８．前記光が２つの異なる波長で伝搬する、前項１５に記載の方法。
１９．前記タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を方向付けする前記ステップが、該タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を１つのビーム結合器に向かって集束させるステップを含む、前項１８に記載の方法。
２０．前記タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を方向付けする前記ステップが、該タッチスクリーンディスプレイの上面からの光を１つ又は２つ以上のイメージ生成手段に向かって案内するステップを含む、前項１４に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来技術によるタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図２】図１のタッチスクリーンディスプレイシステムの右側面図である。
【図３】本発明の一実施形態による第１のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による第２のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図５】本発明の一実施形態による第３のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による第４のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態による第５のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図７Ｂ】図７Ａのタッチスクリーンディスプレイシステムの第１の実施形態のA'-A'に沿った側面図である。
【図７Ｃ】図７Ａのタッチスクリーンディスプレイシステムの第２の実施形態のA'-A'に沿った側面図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態による第６のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示す第６のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図９】図８Ｂの実施形態で実施することが可能なイメージ生成手段の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による第７のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による第８のタッチスクリーンディスプレイシステムの平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
102      タッチスクリーンディスプレイ
300      タッチスクリーンディスプレイシステム
302,304  光源
306,308,310,312  光ビーム集束要素
314,316  イメージ生成手段
318      処理装置
【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７Ａ】
2007042093.tif 000009
【図７Ｂ】
2007042093.tif 000010
【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１１】
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