(57)【要約】  一体型タッチセンシング表示は、タッチ面上の１つ以上の対象物の位置を検知するよう動作する。一体型タッチセンシング表示は表示領域を規定する。ライトガイド（１４）は、タッチ面（１６）を規定するために、表示領域上に設けられる。ライトガイド（１４）は、タッチ面（１６）に接触する対象物（２０）が照明光の一部が表示領域に向かって散乱させるように、内部的に照明される。光センサー（６）のアレイは、散乱した光を検知するために、表示領域内で一体化される。光センサー（６）からの出力信号に基づき、処理装置は、周辺光を除く表示領域に入射する光を表す画像データを取得し、タッチ面（１６）上の対象物（２０）の位置を決定する。周辺光は、各光センサー（６）の前の分光帯域フィルターにより、および／または、センサー（６）からの出力信号の電気的なフィルターにより、抑制される。ライトガイド（１４）は、目に見えない光によって照明され、ライトガイド（１４）の周辺のエッジ面で内部反射して照明用のビームを発生するよう設けられ、ライトガイド（１４）内部での照明用のビームの強度を増加させる。【選択図】図１Ｂ
2012508913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型タッチセンシングディスプレー装置であって：
表示領域（４）を規定する画素（２）のアレイと；
表示領域（４）内で一体化された光センシング素子（６）のアレイと；
タッチ面（１６）を規定するために、表示領域（４）の前に位置するライトガイド（１４）と；
タッチ面（１６）と接触する対象物（２０）が照明光を表示領域（４）に向かって散乱させるように、ライトガイド（１４）内で照明光を提供するための光源配列（２２）と；
光センシング素子（６）からの出力信号に基づき、周辺光を除き表示領域（４）上に入射する光を表す画像データを取得し、画像データに基づき、タッチ面（１６）上の対象物（２０）の位置を決定するように構成された処理装置（８）と；
を備えることを特徴とする、一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項２】
前記周辺光を抑制するためのフィルター手段（２６；２８）を備える、請求項１に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項３】
光源配列（２２）が所定の変調周波数で照明光を変調させるよう構成され、フィルター手段（２８）が変調周波数でロックイン検出するための回路（２８’）を備え、その回路が光センシング素子（６）からの出力信号により動作する、請求項２に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項４】
光源配列（２２）が所定の変調周波数で照明光を変調させるよう構成され、フィルター手段が、変調周波数の周辺の通過帯域外の周波数を除去するように、光センシング素子（６）からの出力信号を操作する少なくとも１つのバンドパスフィルター（２８’）を備える、請求項２に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項５】
少なくとも１つのバンドパスフィルター（２８’）がアナログフィルター回路を備える、請求項４に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項６】
光センシング素子（６）のアレイおよび少なくとも１つのバンドパスフィルター（２８’）が、共通の基板（２４）上で一体化されている、請求項４または５に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項７】
変調周波数が少なくとも約０．５ｋＨｚである、請求項３−６のいずれか１項に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項８】
光源配列（２２）が閉じ込められた波長域において照明光を提供するよう構成され、フィルター手段が、照明光に関連して周辺光を抑制するために光センシング素子（６）の前に設けられた少なくとも１つの分光帯域フィルター（２６）を備える、請求項２−７のいずれか１項に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項９】
照明光が人間の目に見えない、請求項１−８のいずれか１項に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１０】
照明光が７００ｎｍを超える波長域である、請求項９に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１１】
光センシング素子（６）の少なくともサブセットが、光センシング素子（６）の視野を規定する各レンズ装置（３１）とともに、設けられている、請求項１−１０のいずれか１項に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１２】
レンズ装置（３１）が、タッチ面（１６）の領域が光センシング素子（６）上に焦点が合うように設けられている、請求項１１に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１３】
ライトガイド（１４）が、タッチ面（１６）、平行な対向面（１８）、および、タッチ面（１６）に対して直交し、対向面（１８）に対しタッチ面（１６）を接続する周辺エッジ面（３２）を規定する、固形物からなり、光源配列（２２）およびライトガイド（１４）の組合せが、タッチ面（１６）および対向面（１８）との間の全反射によって照明光が伝播するように設けられ、伝播した光が周辺エッジ面（３２）に対し少なくとも１回内部反射する、請求項１−１２のいずれか１項に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１４】
光源配列（２２）が少なくとも１つの光のビームをライトガイド（１４）に注入するよう設けられ、タッチ面（１６）に平行な面において、ビームが周辺エッジ面の通常面に対し以下の角度αで周辺エッジ面（３２）に衝突する：
０＜α＜９０°
請求項１３に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１５】
角度が周辺エッジ面（３２）に対しビームの複数の反射が生じるように選択される、請求項１４に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１６】
周辺エッジ面（３２）が反射性材料（３８）で少なくとも一部が構成されている、請求項１３−１５のいずれか１項に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１７】
光源配列（２２）が、反射性材料（３８）中に開口部を有する注入ポート（４０）を介してビームを注入するよう構成されている、請求項１６に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１８】
前記開口部に設けられた光透過性の屈折率整合ウェッジ（４２）を備え、ウェッジ（４２）のビーム受け取り面（４４）がビームの主方向に対して直交している、請求項１７に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項１９】
各々が反射性材料（３８）中に開口部を備え、開口部の全表面積が周辺エッジ面（３２）の全表面積の１０％未満、好ましくは２％未満となる、注入ポート（４０）のセットを備える、請求項１７または１８に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項２０】
光源配列（２２）とライトガイド（１４）との中間に角度コントロール素子（３３）を備え、前記角度コントロール素子（３３）が、照明光がタッチ面（１６）で反射することなくライトガイド（１４）を介して伝播しないよう構成されている、請求項１−１９のいずれか１項に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項２１】
角度コントロール素子（３３）が、光源（２２）から出射した光の少なくとも一部を受光し、タッチ面（１６）での反射のために受光した光の方向を変えるよう構成されている、請求項２０に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項２２】
光センシング素子（６）のアレイが、タッチ面（１６）から見たとき、画素（２）のアレイの背後に位置する、請求項１−２１のいずれか１項に記載に一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項２３】
各光センシング素子（６）が、少なくとも部分的に各画素（２）をオーバーラップするよう設けられている、請求項２２に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項２４】
処理装置（８）が、画像データ中の高強度領域を特定することによって対象物（２０）の位置を決定するよう構成されている、請求項１−２３のいずれか１項に記載の一体型タッチセンシングディスプレー装置。
【請求項２５】
一体型タッチセンシングディスプレー装置を操作する方法であって、前記ディスプレー装置が、表示領域（４）を規定する画素（２）のアレイと；表示領域（４）内で光を検知するために一体化された光センシング素子（６）のアレイと；タッチ面（１６）を規定するために、表示領域（４）の前に位置するライトガイド（１４）と；光源配列（２２）とを備える方法において、前記方法が：
タッチ面（１６）と接触する対象物（２０）が照明光の一部を表示領域（４）に向かって散乱させるように、ライトガイド（１４）内で照明光を提供する、少なくとも１つの光源配列（２２）をコントロールし；
光センシング素子（６）からの出力信号に基づき、周辺光を除き表示領域（４）上に入射する光を表す画像データを取得し；
画像データに基づき、タッチ面（１６）上の対象物（２０）の位置を決定する；
ことを特徴とする方法。
【請求項２６】
さらに、光源配列（２２）を所定の変調周波数で照明光を変調させるようコントロールし、光センシング素子（６）からの出力信号により基づき、変調周波数でロックイン検出するための回路（２８’）を操作する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
さらに、光源配列（２２）を所定の変調周波数で照明光を変調させるようコントロールし、変調周波数の周辺の通過帯域外の周波数を除去するように、光センシング素子（６）からの出力信号に基づき操作する、少なくとも１つのバンドパスフィルター（２８’）からの画像データを取得する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、光源配列（２２）が閉じ込められた波長域において照明光を提供するよう操作し、少なくとも１つの分光帯域フィルター（２６）が、照明光に関連して周辺光を抑制するために光センシング素子（６）の前に設けられている、請求項２５−２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
照明光が７００ｎｍを超える波長域である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
ライトガイド（１４）が、タッチ面（１６）、平行な対向面（１８）、および、タッチ面（１６）に対して直交し、対向面（１８）に対しタッチ面（１６）を接続する周辺エッジ面（３２）を規定する、固形物からなり、前記方法が、さらに、タッチ面（１６）および対向面（１８）との間の全反射によって照明光が伝播するように、光源配列（２２）を操作し、伝播した光が周辺エッジ表面（３２）に対し少なくとも１回内部反射する、請求項２５−２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
光源配列（２２）が、周辺エッジ表面（３２）に対しビームの複数の反射が生じるように操作される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
位置を決定する工程が、画像データ中の高強度領域を特定することを備える、請求項２５−３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
プロセッサーにより実行されると、プロセッサーが請求項２５−３２のいずれか１項に記載の方法を実行する、プログラムインストラクションを備えることを特徴とする、コンピューターが読める媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願のリファレンス
本出願は、２００８年１１月１２日に出願されたスウェーデン特許出願Ｎｏ．０８０２３８３−０、および、２００８年１１月１２日に出願された米国仮出願Ｎｏ．６１／１９６，２７５の利益をクレームし、ここに参考のために記載する。
【０００２】
本発明は、ディスプレー装置のタッチ面上の１つ以上の対象物の位置を検知するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
タッチパネルが、ますます、コンピューター、電気測定機およびテスト装置、ゲーム装置などにデータを入力するために、使用されている。
【０００４】
以下で「一体型タッチセンシングディスプレー」として示される、タッチパネルの１つのカテゴリーにおいて、光検知素子のアレイはディスプレースクリーンまたはパネルにおいて一体化されており、それにより、ディスプレースクリーンにタッチする対象物の位置が、個々の光検知素子からの出力信号に基づき、検出される。一体型タッチセンシングディスプレーは、通常、通常のディスプレーと近似した形状を有するように設計されており、そのため、光検知素子のアレイは、ディスプレーの深さ方向（すなわち、ディスプレーの前面に垂直）において、画像形成用素子（また、「画素規定素子」または「画素素子」と以下記載する場合もある）のアレイの近傍に設けられている。通常、深さ方向における光検知素子のアレイと画素のアレイとの間の間隔は、約１５ｃｍ未満であり、しばしば、光検知素子および画素が、共通基板または少なくもディスプレー内の共通の幾何的な面においてインターリーブされている。
【０００５】
ＷＯ２００７／０５８９２４は、液晶材料が前方の電極層と後方の電極層との間に設けられた、そのような一体型タッチセンシングＬＣＤ（液晶ディスプレー）を開示している。後方の電極層上において画素で規定された薄膜レジスター（ＴＦＴ）に印加される電位を変更することによって、液晶材料は、後方の電極の背後のバックライトからの光がディスプレーの前方の表面に選択的に伝わる。後方の電極層は、また、ディスプレーの前方の表面に入射する周辺光を検知するよう設計されている、光検知ＴＦＴのアレイを含んでいる。プロセッサーは、周辺光の検知を抑制された光検知ＴＦＴを特定することによって、前方の表面にタッチしている対象物の位置を決定する。また、液晶材料の頂部に設けられたライトガイドから拡散される可視光の検知による、このシャドー検知の代わりの方法も示唆されている。光源は、全反射によってその中に伝播させるように、可視光をライトガイドに注入するようコントロールされている。対象物がライトガイドに接触すると、内部反射した光は光検知素子に向けて拡散する。対象物の位置は、透過した周辺光、導波路から拡散した光、および、バックライトから透過されて対象物で反射した光の組合せから決定される。
【０００６】
他の一体型タッチセンシングＬＣＤは、赤外光検知ＴＦＴが下側の基板上の画素規定ＴＦＴの中に含まれている、ＵＳ２００８／００７４４０１から知られている。バックライトは、可視光および赤外光を発生するために、下側の基板上の背後に設けられている。透明なウィンドーは各光検知ＴＦＴと整列されている。ディスプレーに接触する対象物は、光検知ＴＦＴ上の１つ以上のウィンドーを介してバックライトの後方からの赤外光を、局所的に反射する。接触した位置は光検知ＴＦＴの出力信号に基づいて決定される。
【０００７】
ＵＳ２００７／０２９６６８８において、フォトセンサーが液晶パネルに配置され、バックライトがパネルの後側に配置されている。パネルは、周辺光の量に基づく異なるモードで操作するようコントロールされている。周辺光の照明が多いとき、接触した対象物は、フォトセンサーに到達する周辺光においてシャドーとして特定される。周辺光の照明が少ないとき、バックライトは不可視光を出射するようコントロールされて、接触した対象物は、フォトセンサーに到達した反射光に基づいて特定される。
【０００８】
先行技術の一体化されたタッチセンシングディスプレーは、多くの異なる制限の少なくとも１つに悩まされる。そのような制限は、周辺光の変動に対する感受性、タッチしていない対象物とタッチしている対象物との間の区別の困難性、不充分な信号対ノイズレシオ（ＳＮＲ）、通常のディスプレー（すなわちタッチセンシティビティなし）と比べて減少した画像の質（例えば、コントラスト、輝度、空間解像度）、接触した対象物の位置決定の複雑さ、装置コントロールの複雑さ、および、使用制限に必要性、などを含む。
【０００９】
近似した制限が、プラズマディスプレーやＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレーのような、他のディスプレー技術に基づく一体型タッチセンシングディスプレーに関しても同様に存在する。
【００１０】
先行技術は、全反射する光を受光する導波路によって形成されたタッチ面を開示するＵＳ２００８／００２９６９１を含んでいる。別個のカメラが、導波路表面の画像をキャプチャーするために、導波路の背後に設けられている。導波路の前方の表面上のタッチが、全反射のフラストレーションのために導波路から抜け出た光を検知するカメラによって、検知される。このタッチセンシング装置は、カメラを、導波路表面の画像をキャプチャーするために導波路から十分な間隔をあけて配置する必要があるため、上述した一体型ディスプレーよりも非常に異なる形状を有している。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、先行技術の上述した１つ以上の制限を少なくとも部分的に解消することである。
【００１２】
以下の記載から明らかとなる、このおよび他の目的は、独立クレーム、従属クレームによって定義されるその実施例に従う、一体型タッチセンシングディスプレー装置、そのような装置を操作する方法、および、コンピューターが読める媒体により、少なくとも部分的に達成することができる。
【００１３】
さらに他の目的、特徴、発明の態様および本発明の効果は、図面から、添付したクレームから、以下の詳細な記載から、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の実施例が図面を参照してより詳細に記載される。
【図１Ａ】図１Ａは典型的な実施例のタッチセンシングディスプレー装置の上から見た平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂはタッチする対象物と結果として得られるセンサー信号パターンを示す、図１Ａに示すディスプレー装置の側面図である。
【図２】図２は昼光に対する波長の機能としての分光放射の一例を示している。
【図３】図３は周辺光の分光フィルタリングのための実施例の側面図である。
【図４】図４は周辺光の電気フィルタリングのための実施例の上から見た平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは画素アレイの背後に配置した光センサーのアレイを有する実施例の分解側面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂはディスプレーの後側に配置された光センサーのアレイを有する実施例の側面図である。
【図６】図６Ａ−Ｂはディスプレー装置における光センサーの前のレンズを有する実施例の側面図である。
【図７】図７はコーナーエミッターを有する実施例の上から見た平面図である。
【図８】図８はエミッターとパネルとの間の光検知機を有する実施例の側面図である。
【図９】図９は反射エッジ部を備えるパネルを有する実施例の側面図である。
【図１０】図１０は反射エッジおよび光注入ポートを備えるパネルを有する実施例の上から見た平面図である。
【図１１】図１１はタッチセンシングディスプレー装置におけるタッチ位置を決定するための典型的な方法のフローチャートである。
【図１２】図１２は図１Ａに示すディスプレーの光センサー上に重ね合わされた処理された画像データを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、一体型タッチセンシングディスプレー装置の表面上における１つ以上の大小物の位置を検知するための技術に関するものである。記載は、一体型タッチセンシングディスプレー装置の実施例に関し一般的な特徴を記載することによって始まる。次に、タッチセンシングディスプレー装置の異なる発明の態様、および、その実施例、が記載される。記載は、データ処理例によって終了する。記載を通じて、同じ参照符号が対応する構成要素を特定するために使用される。
【００１６】
図１Ａおよび１Ｂは、それぞれ、タッチセンシングディスプレー装置の実施例の平面図および側面図である。装置は、表示領域４内に画像を生成するようコントロール可能な画素要素または画素２（図１Ａのみに示す）のアレイを含む。白黒、階調またはカラー画像を生成するためのいかなる公知のディスプレー技術、例えば、ＬＣＤ技術、プラズマセル技術、または、ＯＬＥＤ技術なども、これらの画素を実装することができる。画素２は、表示領域４内における画像の発生をコントロールするコントローラ（図示せず）に、電気的に接続されている。
【００１７】
ディスプレー装置は、さらに、表示領域４内に設けられた（「一体型」）光センシング素子または光センサー６のアレイを含む。図１Ａの例において、各画素２はセンサー６と関連している。他の構成（図示せず）では、Ｎが選択された設計パラメータとしたとき、Ｎ個の画素の各々に対しただ１つのセンサーがある。画素２および／またはセンサー６の濃度は、表示領域を横切って異なっている。センサー６は、いかなる好適なフォトセンサー技術、例えば、電荷結合素子、ＣＭＯＳ素子、フォトダイオード、フォトレジスター、バイポーラーフォトトランジスター、および、薄膜トランジスターを含む感光性の電界効果トランジスターなどの技術によって、実装される。
【００１８】
処理装置８はセンサー６の出力信号を受け取るために接続されている。処理装置８は、いかなる好適な処理ハードウェア、場合によっては制御ソフトウェアとの組合せによって、実装することができる。例えば、図示したように、処理装置８は、中央演算処理装置１０およびメモリー１２、例えば、一般的なあるいは特別の目的を持ったコンピューターまたはマイクロプロセッサーなどを含むことができる。制御ソフトウェアは、処理装置によって実行されると、処理装置が、以下にさらに記載するように、特定の操作コントロール機能およびデータ処理機能を実行するようにする、プログラムインストラクションを備えるコンピューターで読むことができる媒体上の処理装置８に設けられている。
【００１９】
ディスプレー装置は、さらに、表示領域４の上に設けられた前面パネル１４を含む。平面あるいは曲面のいずれかの形状である前面パネル１４は、放射が全反射によりパネル内部を伝播することによって、内部的に照明される。この目的のために、放射伝播チャンネルがパネルの２つの境界面１６、１８の間に設けられ、外側の境界面（「タッチ面」）１６が、伝播する放射が、指、針、ポインターなどであるタッチする対象物２０との相互作用を行うことを可能とする。この相互作用において、放射の一部は対象物２０によって散乱され、放射の一部は対象物２０によって吸収され、放射の一部は影響を受けることなく伝播し続ける。散乱した放射は、図１Ｂにおけるディスプレー装置の下の信号パターンＳによって示されているように、センサー６のアレイ内の検知された放射の局所的な増加の結果となる。
【００２０】
通常、パネル１４は一層以上の固形物からなり、放射は全反射（ＴＩＲ）によってパネル内を伝播する。対象物２０がパネル面と取り巻く材料よりも高い屈折率を有し、表面１６から数波長未満の距離内に配置されているとすると、タッチする対象物２０と伝播する放射との間の相互作用の上述したプロセスは、エネルギーが伝播する放射によって形成されたエバネセント波から対象物２０内に消失する、いわゆるフラストレーティド全反射（ＦＴＩＲ）を含むこととなる。通常、パネル１４は、感知し得るエネルギーの透過を許す対応する波長レンジにおける十分な量の放射を伝える、いかなる材料からも作製できる。そのような材料は、ガラス、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）およびポリカーボネート（ＰＣ）を含む。
【００２１】
図１の例において、パネル１４内の照明用の放射（以下ＴＩＲ放射とも記す）は、パネル１４の周辺近傍に分散されている複数の光源またはエミッター２２により提供される。エミッター２２は、処理装置８（図示されているように）または操作のコントロールのための専用のコントローラーに接続されている。エミッター２２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーまたはランプ、あるいはそれらの組合せのような、好適な形態をとることができる。エミッター２２は、レンズ、絞り、フィルター、反射器などの光学的な構成部材によって補完される。
【００２２】
図１Ｂにおいてブロック矢印で示されているように、ディスプレー装置の前面１６は、周辺光すなわちディスプレー装置の周囲から出射される光を受光する。そのような周辺光は、昼光および／または人工的な光源からの光を含む。
【００２３】
そのため、本発明は、以下に異なる発明の態様として示すように、通常、一体型タッチセンシングディスプレー装置であって：表示領域４を規定する画素２のアレイと；表示領域４内で一体化された光センシング素子６のアレイと；タッチ面１６を規定するために、表示領域４の前に位置するライトガイド１４と；タッチ面１６と接触する対象物２０が照明光を表示領域４に向かって散乱させるように、ライトガイド１４内で照明光を提供するための光源配列２２と；光センシング素子６からの出力信号に基づき、周辺光を除き表示領域４上に入射する光を表す画像データを取得し、画像データに基づき、タッチ面１６上の対象物２０の位置を決定するように構成された処理装置８と；を備えることを特徴とする、一体型タッチセンシングディスプレー装置に関する。
【００２４】
本発明は、以下に異なる発明の態様として示すように、通常また、一体型タッチセンシングディスプレー装置を操作する方法であって、前記ディスプレー装置が、表示領域４を規定する画素２のアレイと；表示領域４内で光を検知するために一体化された光センシング素子６のアレイと；タッチ面１６を規定するために、表示領域４の前に位置するライトガイド１４と；光源配列２２とを備える方法において、前記方法が：タッチ面１６と接触する対象物２０が照明光の一部を表示領域４に向かって散乱させるように、ライトガイド１４内で照明光を提供する、少なくとも１つの光源配列２２をコントロールし；光センシング素子６からの出力信号に基づき、周辺光を除き表示領域４上に入射する光を表す画像データを取得し；画像データに基づき、タッチ面１６上の対象物２０の位置を決定する；ことを特徴とする方法に関する。
【００２５】
本発明の第１の態様
本発明の第１の態様では、ディスプレーの前面すなわちパネル１４の外側面１６と接触する対象物２０の位置は、周辺光を除外して表示領域４上に入射する光を表す画像データに基づき決定される。そのため、接触した対象物２０の特定は、周辺光によって引き起こされるセンサー６のアレイ上のいかなる信号パターンにも基づいておらず、タッチする対象物２０によって前面パネル１４から散乱したＴＩＲ放射によって発生した信号パターンにのみ基づいている。これは、周辺光がセンサーアレイの信号パターンを実際に発生する可能性を除外したわけではなく、そのような信号パターンがタッチする対象物の特定のために有益でないことを示しているだけである。そのため、画像データは、周辺光に由来する信号成分を含むが、これらの信号成分は、それらが装置のタッチ感知能力を減少させるため、望ましくない。そのため、ティスプレー装置は、画像データ中の周辺光を抑制するためのフィルター手段を備えることができる。好適には、画像データ中の周辺光に由来する信号レベルは、それによって、タッチする対象物からの散乱したＴＩＲ放射によって生じるいかなる局所的に最大の信号レベルの１０％未満まで、好ましくは５％未満まで、より好ましくは１％未満まで抑制される。
【００２６】
第１の態様の１つの有益性は、パネル１４の前面１６をタッチする対象物２０のみがＴＩＲ放射を引き起こし、そのため、画像データ中で局所的に最大を生成し、基本的に何のＴＩＲ放射も非タッチ対象物上で散乱しないため、タッチする対象物および非タッチの対象物との間を本質的に区別できる点である。
【００２７】
他の有益性は、特に周辺光の抑制と組み合わせた本発明の第１態様は、対象物２０によって生じるシャドーを考慮する必要がないため、画像データに基づくタッチする対象物２０の位置を特定するために簡単なアルゴリズムを使用できる点である。
【００２８】
画像データ中の周辺光の抑制は、表示領域４を空間的に横切る場合でも、一時的な場合でも、周辺光の変化に対し位置特定の改良されたロバスト性を得ることができる結果となる。
【００２９】
周辺光の抑制は、また、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を改良するためにも役に立つ。
【００３０】
一実施例において、画像データ中の周辺光を抑制するための手段は、センサーの前に位置する分光帯域フィルターを含む。分光フィルターは、ＴＩＲ放射の大部分を透過し、周辺光の大部分を遮断するために使用される。図２は、アウトドアーでの周辺光を表す太陽光の通常の地上スペクトラムを示すグラフである。フィルターの帯域Δλの位置および幅は、ＴＩＲ放射との関連で周辺光の適切な抑制を達成できるよう選択される。一実施例において、ＴＩＲ放射および帯域の両者は、約１０ｎｍ未満の狭い帯域Δλに制限されている。別の実施例において、帯域はより狭く、例えば、５ｎｍ、１ｎｍまたは０．１ｎｍでさえある。ＴＩＲ放射がレーザーによって発生される場合、フィルターの帯域は、しばしば０．０１ｎｍ以下の、レーザーのライン幅と同じ大きさとすることができる。
【００３１】
周辺光の大部分を遮断する分光フィルターの提供は、直射日光などの高い周辺光レベルでセンサーがサチュレートするリスクを減少するためにも役立つ。
【００３２】
図３は、交互の画素規定構造２（通常少なくとも電極）およびセンサー６を有し、覆っている分光フィルター２６とともに備えられた各センサー６を有する、基板２４の一部の側面図である。図示した実施例において、フィルター２６は、各センサー６の頂上面に適用される。あるいは（図示せず）、１つの大きなフィルターが、画素規定構造２と整列されるフィルター２６の開口部とともに、パネル１４と画素規定構造２との間に配置される。さらに他の分光フィルターの配置は以下に記載する。
【００３３】
他の実施例において、画像データ中の周辺光の存在は、センサー６からの出力信号の電気的なフィルター操作によって抑制される。電気的なフィルター操作による周辺光抑制の１つの有益性は、表示された画像の画像品質に悪影響を与えない点である。電気的なフィルター操作は、センサーのアレイ中のセンサー６の少なくとも一部による露光時間の間の光の時間分解検出に基づく。
【００３４】
ある実装において、電気的なフィルター操作はロックイン検出に基づく。ここで使用されているように、「ロックイン検出」は、信号の成分が周知の変調関数を有する測定信号の非線形の混合によって測定信号から抽出される、信号処理技術を意味する。
【００３５】
変調関数は、周知の変調周波数ωを有するＴＩＲ放射を変調するために使用される。この目的のために、エミッター２２は、選択された変調周波数ωによって変調されたＴＩＲ放射を発生するようコントロールされる。変調周波数は、好ましくは、露出時間が変調周波数の数周期（通常少なくとも１０）を含むように、選択される。ＴＩＲ放射の振幅が例えばＥ＝Ｅ０・ｃｏｓ（ω・ｔ）によって与えらると過程すると、エミッター２２は、ｃｏｓ（ω・ｔ）＝１のとき完全にＯＮ状態となり、ｃｏｓ（ω・ｔ）＝−１のときＯＦＦ状態となり、散乱したＴＩＲ放射の振幅は、同じ周波数で不安定となる。センサー６で測定した放射強度は、そのため、電気信号Ｉ＝Ｉ０・ｃｏｓ（ωｔ＋φ）に変換される（付加された相がφでＤＣオフセットを行う）。付加された相φは、検出電子機器においてあるいはエミッター機器のディレイとして発生する。他のソース例えばノイズからの光は、センサー６上で放射強度Ｉｎを引き起こす：
2012508913.tif 000003
ここで、合計はノイズ中の全ての周波数成分にわたって計算され、各周波数成分が放射強度Ｉｆ、周波数ωｆおよび相φｆによって与えられる。ここで、対応する情報すなわち散乱されたＴＩＲ放射の強度のみを抽出することを望む。これは、検知した放射強度とエミッター２２の変調関数を表す参照信号との非線形混合によって達成される。
【００３６】
非線形混合を使用するロックイン検出の第１例において、検知された放射強度および変調関数が掛け合わせ、散乱したＴＩＲ放射の強度が位相敏感検波を使用して結果として得られる積から決定される。
【００３７】
上述した混合は信号Ｄの結果となる：
2012508913.tif 000004
【００３８】
コサイン関数がもしそれらが異なる周波数を有していれば交差するとの有益性を考慮して、散乱したＴＩＲ放射の強度を読み出すことができる。直交性は以下のことを意味する：
2012508913.tif 000005
【００３９】
２つのコサイン関数の間に相の相違がある場合、合計は０と１／２との間である。延長周期よりも十分に長い時間にわたって信号Ｄを合計することによって、結果として得られる信号は積Ｅ０・Ｉ０に比例する。信号ＥおよびＩの相対位相を調節することによって、結果として得られる信号を最適化することができる。変調強度Ｅ０は知られているため、結果として得られる信号は散乱されたＴＩＲ放射の強度に変換される。また、信号Ｄにローパスフィルターを操作させて、ノイズ源の多くを除去することができる（それらは変調周波数よりも異なる周波数を有する）。同業者にとって、これは簡単に達成することができる。
【００４０】
非線形混合をしようするロックイン検出の第２例は、検知した放射および変調関数が付加され、結果として得られる合計が二乗される、ヘテロダイン検出に基づく。結果として得られる出力は、高い周波数、中間の周波数および一定の成分を含む。中間の周波数成分の強度は、散乱されたＴＩＲ放射の強度と比例し、適切なフィルター操作により分離される。
【００４１】
他の実装において、ＴＩＲ放射は、また、周知の変調周波数ωで変調され、電気的なフィルター操作は専用の帯域フィルターを通ってセンサー６からの出力信号を通過させる工程を含む。帯域フィルターのカットオフ周波数ωＬ、ωＨは、出力信号から変調周波数ωに近くない全ての周波数成分を除去するよう設定され、すなわち、帯域フィルターはωＬ＝ω−Δω／２およびωＨ＝ω＋Δω／２の間の周波数以外の全ての周波数を遮断する。帯域フィルターを通過する信号は散乱ＴＩＲ放射を表し、その強度は信号の強度によって与えられる。
【００４２】
上述した電気的なフィルター操作の他の実施例は、ソフトウェアおよび／またはハードウェア要素を使用して、処理装置８内のデジタル信号処理によって行われる。しかし、処理スピードの理由のため、電気的なフィルター操作をアナログ電気機器によって実行することが好ましい。
【００４３】
図４に示す１つの構成例において、専用のフィルタリングハードウェアブロック２８は、通常同じ基板またはセンサー６としてのチップ２４上において、個々のセンサー６の近傍に設けられる。好適には、ハードウェアブロック２８のアナログ出力信号が、場合によっては１つ以上の多重化ユニット２９を介して、アナログ信号を処理装置８（図１Ａ）内でのデジタル処理のために好適なデジタル信号に変換する１つ以上のＡ／Ｄ変換器３０に運ばれる。各デジタル信号値は、個々のセンサー６によって検知された散乱したＴＩＲ放射を表している。Ａ／Ｄ変換器３０は、基板２４上で一体化されるか一体化されていない。図４に示すように、フィルタリングハードウェアブロック２８は、専用のサブステップを実行するサブブロック（２８’、２８”の２つのサブブロック）を備えている。位相敏感検波の例において、フィルタリングハードウェアブロック２８は、非線形混合のための１つのサブブロック２８’と、混合した信号のローパスフィルター操作のための１つのサブブロック（図示せず）と、露出時間内においてフィルター操作を施した混合信号を一体化するためのサブブロック２８”とを含んでいる。ヘテロダイン検出の一例において、フィルタリングハードウェアブロックは、非線形混合のための１つのサブブロック２８’および振幅検出のための１つのサブブロック２８”を含んでいる。バンドパス検出の一例では、フィルタリングハードウェアブロックは、アナログバンドパスフィルター用の１つのサブブロック２８’と、振幅検出用の１つのサブブロック２８”を具えている。
【００４４】
図４の構成は、個々のセンサーからの時間分解された出力信号の局所的な効率的な予備処理を保証し、Ａ／Ｄ変換器３０および処理装置８の要望を低下するために役に立つ。
【００４５】
電気的なフィルター操作のさらに他の実装において、エミッター２２は変調され、オン状態とオフ状態との間でエミッター２２を切り換えることによって、パルス状の光を出射する。エミッター２２がオフ状態にあるときにセンサー６により検知された放射は、エミッターがオン状態にあるときに各別のセンサーによって検知された放射から引き算したバックグランド信号レベルとして使用される。この種の変調は、センサー６が位置決定周波数（「アップデート周波数」と呼ばれる、以下参照）の少なくとも２倍の周波数でサンプルされることを要求する。この電気的なフィルター操作は、処理装置８におけるデジタル信号処理によって、または、場合によってはセンサー６のアレイとして同じ基板／チップ２４上の、アナログ電気機器によって、実行される。
【００４６】
上述した実装例の全てにおいて、変調周波数は、例えば電球（一例として５０／１００Ｈｚ）や他の電気機器などの通常の光源で見られる振幅の変動のいかなる周波数よりも、好適にはより高く、十分に間隔を開けている。変調周波数は、例えば電車や車で移動するとき、対象物がファンの回転による風の中を移動するときなどに起きる、太陽光の周期的な遮断のようにな、日光の妨害に基づき発生する、振幅の変動のいかなる周波数からも間隔を開けていることが好ましい。現在のところ、好適な変調周波数は、少なくとも０．５ｋＨｚであり、好ましくは１ｋＨｚ−１ＧＨｚの周期から選択されるものと考えられている。
【００４７】
センサー６からの出力信号の電気的なフィルター操作のいかなる形式も、センサー６の前の分光フィルター２６の使用と組み合わすことができることを理解すべきである。そのような組合せは、周辺光の抑制を増加し、および／または、ある程度の抑制を達成する各別の抑制技術の必要とされるパーフォーマンスを減少させる。
【００４８】
また、分光フィルター操作と同様に電気的なフィルター操作は、対象物に接触することによって、あるいは、対象物に接触しないことによって、表示領域に向かって後方へ反射する表示された画像からのいかなる光をも抑制するために利用できることに注意すべきである。この後方反射光を抑制することは、間違ったタッチの検出、例えば、外側面１６上でホバーリングする対象物によって発生する間違った検出のリスクを減少できる。
【００４９】
本発明の第２の態様
本発明の第１の態様と組み合わせることはできるが組み合わせることが必要でない、本発明の第２の態様は、前面パネル１４を照明するＴＩＲ放射が人間の目に見えないこと、すなわち、ＴＩＲ放射が、紫外線放射（ＵＶ、約３００ｎｍ−４００ｎｍ）、近赤外線放射（ＮＩＲ、約７００ｎｍ−１４００ｎｍ）および赤外線放射（ＩＲ、約１４００ｎｍ−１ｍｍ）の内の少なくとも１つから作られている。ＮＩＲ／ＩＲ放射を使用することが、それがＵＶ放射に比べて人間の目に影響が少ないため、好ましい。
【００５０】
不可視領域の放射の使用は、表示領域４から離れる方向に、すなわち、人間のビューワーに向かう方向に、前面パネル１４からのＴＩＲ放射の潜在的な漏れによって発生する、表示された画像上へのいかなる悪影響をも減少させる。前面パネル１４が内部反射による照明用の放射を含むよう設計されていたとしても、パネル１４の外側面１６上の汚染物質（例えば、ダスト、粒子、指紋、液体など）またはキズの必然的な存在は、ＴＩＲ放射の漏れの原因となることを理解すべきである。ＴＩＲ放射が人間の目に見えなければ、表示された画像の人間の認識を損なわない。
【００５１】
さらにまた、パネル１４の外側面１６上における周辺光からのグレアを減少するために、アンチグレア構造／層（図示せず）を有する外側面１６を設けることが望ましい。そのようなグレアは、外部の観察者が表示領域４に生成された画像を見る能力を損なわない。さらに、タッチする対象物２０が指であるとき、指とパネル１４との間の接触は、通常、外側面１６上に指紋を残す。完全に平坦な表面上では、そのような指紋は明らかに目に見え、通常望ましくない。外側面１６にアンチグレア構造／層を付加することによって、指紋の見え方は減少する。さらに、アンチグレアが使用されると、指２０とパネル１４との間の摩擦も減少し、それにより、ユーザーの体感も向上する。アンチグレアは、光沢ユニット（ＧＵ）で実現され、低いＧＵ値はグレアを減少させる結果となる。通常、アンチグレア構造／層を設けることは、パネル１４から放射のかなりの漏れが生じる結果となる。そのため、ＴＩＲ放射が人間の目に見えないものであることが重要である。
【００５２】
さらに、不可視領域の放射の使用は、可視領域の放射と比べて不可視領域の放射を使用すると、パネル１４内部の照明用の放射の増加した強度を使用できるため、増加したＳＮＲとなる。増加した強度は漏れのリスクも増加するが、放射が不可視領域であれば、人間の目に認識されない。
【００５３】
さらにまた、蛍光ランプおよびＬＥＤランプなどの近代の人工照明は、通常、出射した光を可視スペクトラムに集中するよう設計されている。そのため、そのような周辺光からの影響が、ＮＩＲ／ＩＲ放射によってパネル１４を照射して、対応する分光帯域フィルター２６を介して散乱したＴＩＲ放射を検知することによって、かなり減少される。同様に、少なくともいくつかのディスプレー技術は、最初に、表示領域４からの可視光を放射する。そのため、ＮＩＲ／ＩＲで散乱したＴＩＲ放射を検知することは、外側面１６上をホバーリングする対象物によって後方に反射される、表示領域４からのいかなる光をも効率的に抑制するために役に立つ。
【００５４】
本発明の第３の態様
本発明の第１の態様および／または第２の態様と組み合わせることはできるが組み合わせることが必要でない、本発明の第３の態様は、多くのディスプレー技術の画素６がＴＩＲ放射に対し少なくとも部分的に透明な材料から製造されていることの認識に基づいている。本発明の第３の態様によれば、図５Ａに示すように、センサー６のアレイは、前面１６から見たとき、画素２のアレイの背後に設けられている。センサーが共通基板上の画素規定構造と一体化されている、従来のタッチセンシングディスプレーと比較して、画素２の濃度は、センサー６の設定が画素２の濃度に悪影響を与えないため、より高くなる。例えば、各センサー６が各別の画素２と少なくとも部分的にオーバーラップするよう設けられていれば、画素２のアレイのコンパクトな設計を得ることができる。
【００５５】
さらに、図５Ａに示すように、上述した分光フィルター２６は画素２のアレイとセンサー６のアレイとの間に組み込まれており、そのため、表示された画像の質の点でこのフィルター２６が有する潜在的な影響を除くことができる。さらにまた、専用の分光フィルターを有する各センサー６を設ける代わりに、１つの大きい分光フィルター２６を全てのセンサーカバーするために使用することができ、その場合は、分光フィルター２６とセンサー６との間の整列の必要性を減少させる。
【００５６】
ディスプレー装置がＴＩＲ放射に対し透明なバックライトを備えていれば、センサー６のアレイを、図５Ｂに示すように、バックライトの背後に配置することができる。
【００５７】
上述した本発明の全ての態様において、センサー６は広い角度での放射を検知し、そのため、タッチする対象物２０以外の他の構成からのノイズ放射を検知する。タッチする対象物２０による生じた散乱以外の外側面１６における散乱がある場合、ＴＩＲ放射は、それが検知されノイズ信号を形成するセンサー６に向かって、パネル１４から出て、表面１６近傍の対象物によって反射または散乱される。上述したように、外側面１６での散乱は、外側面１６上の汚染物質、キズまたはアンチグレア構造によって起こる。周辺光からのノイズと同様に、ＴＩＲ放射および外側面１６の上でホバーリングする対象物によって散乱したディスプレー光を減少するため、図６Ａ−６Ｂに示すように、レンズ３１を各センサー６の前に導入することができる。レンズ３１、例えば、マイクロレンズまたはＧＲＩＮ（傾斜屈折率）レンズが、センサー６の視野を減少させ（図６Ａの点線によって示されている）、および／または、センサー６が外側面１６上に結像するよう（図６Ｂ）、設けることができる。図６Ａに示すように視野を減少させることによって、よりシャープな信号パターンはセンサー６のアレイによって作製される。図６Ｂは合焦操作の効果を示しており、タッチする対象物２０（左）上で散乱した放射が、ホバーリングする対象物２０（右）上で散乱した放射と比べてより小さい領域に投射されている。そのため、スクリーン６をタッチ面１６上で結像させることによって、タッチ面１６にタッチする対象物によって散乱された放射は、他の放射と関係で強調される。
【００５８】
図１Ａの実施例に戻り、パネルはパネル１４のエッジ３２上または近傍に設けられたエミッター２２によって照明される。ある実施例において、エミッター２２は広い角度のビームとしてＴＩＲ放射を出射するよう構成されており、各エミッター２２はパネル１４の大部分を照明する。他の実施例において、エミッター２２は狭い角度のビームあるいは平行ビームとしてＴＩＲ放射を出射するよう構成されており、それにより、多くのエミッター２２がパネル１４をＴＩＲ放射で十分に満たすように要求される。
【００５９】
パネル１４においてＴＩＲ放射（「照明強度」）の望ましい強度の取得を要求されたエミッター２２の数は、各エミッター２２の放射強度、パネル１４のサイズと同様に各エミッター２２からのビームの幅によって決定される。
【００６０】
エミッター２２はパネル１４のエッジの周りに等間隔で配置され、あるいは、互いに隣接するエミッター２２の間の距離はランダムに決められる。ランダムに決められた距離は、多くの光源が同じ波長の放射をパネルに注入するときに現れる、干渉現象を減少するために使用される。
【００６１】
図７は、エミッター２２がパネル１４のコーナーまたはその近傍に設けられた、他のエミッター構成を示している。点線で示されているように、これらのコーナーエミッター２２は、広い角度のビームとして放射を出射するよう位置決めされており、ビームの主方向は、可能な限りパネル１４の大きな部分全体にＴＩＲ放射が広がるように、パネル１４のセンターに向かっている。コーナーエミッター２２は、パネルの側面のエッジに沿ったエミッターによって、補完されるか置き換えられ、そのようなエミッターはパネルのセンターに向かい、タッチ検出のために使用される出射した放射量を最大とする。
【００６２】
ある実施例において、出射したビームは、少なくとも外側面１６で反射しないでパネルの内部を伝播しない。外側面１６で反射しないでパネル１４を介して伝播するビームのいずれの部分も、この照射がタッチする対象物によって妨げられないため、タッチ検出信号に寄与しない。
【００６３】
図８は、Ｖ形状の光屈折器３３が、パネル１４の１つ以上の周辺エッジ３２に沿って延びるよう（左側のエッジのみ示す）、エミッター２２とパネル１４との間に配置される実施例の側面図である。光屈折器３３は、角度を有するミラー表面３４、３６によって、パネル１４の対向面１６、１８と基本的に平行に出射する光線の方向を変えるよう構成されている。具体的には、光線は、好適にはタッチ面１６における少なくとも１つの内部反射により全反射による伝播を保証する角度で、表面１６、１８のいずれかに向かって方向を変える。
【００６４】
本発明の第４の態様
本発明の第１の態様、第２の態様または第３の態様と組み合わせることはできるが組み合わせることが必要でない、本発明の第４の態様によれば、ディスプレー装置は、照明用の光が、伝播する放射が少なくとも１回周辺エッジ面３２に対し内部的に反射するように、パネル１４の外側面１６と対向面１８との間の全反射によって伝播するようよう構成されており、好適にはパネルの平行面１６、１８に対し交差している。通常、これは、外側面１６に平行な面において、ビームが、周辺エッジ面３２に対し非平行で非交差となる角度で、周辺エッジ面３２に衝突するように、少なくとも１つの光のビームをパネル１４内に注入することによって達成される。
【００６５】
第４の態様は、パネル１４において照明強度を増加するために役に立つ。増加した照明強度は、タッチ検出のロバスト性を改善する、増加したＳＮＲに変わる。あるいは、増加した照明強度は、出射した放射強度が減少することによって、ディスプレー装置の減少した電力消費に変わる。
【００６６】
ある実施例において、ビームと周辺エッジ面３２の標準との間の角度は、ビームが全反射となるように、臨界角よりも大きい。
【００６７】
他の実施例において、周辺エッジ面の少なくとも一部はミラーまたは反射材料で形成されている。ビームとエッジ面との間の利用可能な角度を増加する、そのような実施例は、放射の過度の漏れなしで分岐するビームの使用を可能とする。
【００６８】
図９は、一方のエッジにエミッター２２および光屈折器３３を設けるとともに、他方のエッジに反射材料３８を設けた、パネル１４の側面図である。さらに照明強度を増加するために、反射材料３８は光屈折器３３とエッジとの間の界面に設けられている。点線は、パネル１４内部における出射した放射の光線パスを示している。
【００６９】
図７の実施例は、同様に、例えばエミッター２２と関連しないエッジ部分に対しミラーまたは反射材料の積層体を装着することによって、パネルのエッジ３２に沿った反射面を設けている。
【００７０】
図１０は、パネル１４のエッジ３２が反射材料３８で設けられている、他の実施例の平面図である。エミッター（図示せず）からの放射のビームＢは、反射材料３８中の開口によって形成された注入ポート４０を介してパネル１４内に注入される。ビームＢはパネル１４のエッジ３２に対し角度を持って注入され、パネル１４のエッジ３２に対して注入したビームＢの複数の内部反射を起こす。複数の反射により、注入されたビームＢは、パネル１４を一度だけ通過する場合、前よりもパネル１４の大きな領域をカバーする。理想的には、各ビームＢは、１つ以上のタッチする対象物による散乱／減衰により、漏れにより、あるいは、バルク減衰により、完全に減少するまで、パネル１４の内部に留まっている。これは、エッジの周りのエミッターの数を減少するために使用され、あるいは、パネル内部の照明強度を増加させるために使用される。あるいは、エミッターの強度を減少するために使用される。パネル１４内部の照明強度を増加するために使用された場合、センサー６によって検知された信号の減少した電気的な増幅を許し、周辺光によってサチュレートするセンサー６のリスクを減少する。パネル１４のバルク吸収が最小限となり、ビームＢが長期間の間パネル１４の内部を伝播する。少なくともＮＩＲ／ＩＲに対し、これは、ＰＭＭＡが例えばガラスよりも波長量域における低い吸収を有しているため、ＰＭＭＡからなるパネルを使用することによって達成される。
【００７１】
図１０の実施例において、ウェッジ４２はパネル１４内にビームＢを繋ぐために注入ポート４０に装着されている。ウェッジ４２の反射率は、好適には、パネル１４の反射率と適合している。反射損失を最小限にするために、ウェッジ４２は、ビームＢの主方向と基本的に交差しているビーム受光面４４を有する。
【００７２】
図１０の実施例は、複数の注入ポート４０を設けている。各注入ポート４０の面積は、好ましくは、関連するエッジ３２の面積と比較して小さく（通常＜２０％、好ましくは＜１０％、＜５％または＜２％）、注入ポートの全面積は、好ましくは、パネル１４の全エッジ表面の面積と比較して小さく（通常＜２０％、好ましくは＜１０％、＜５％または＜２％）、注入されたビームＢは注入ポート４０を通ってパネル１４から出るよりもパネル１４のエッジ３２内で反射する。高い強度で狭いスペクトルバンド幅の平行放射を提供するために、エミッターとして１つ以上のレーザーまたはレーザーダイオードを使用することは有益である。
【００７３】
本発明の第４の態様の内部エッジ反射は、パネルに注入される放射がエミッターの振幅変調の時間よりも短い時間でパネルに吸収されるかあるいはパネルから漏れるため、本発明の第１の態様との関係で、上述した周波数変調に干渉しない。
【００７４】
データ処理
上述した本発明の態様、実施例、構成例、配置例、選択例、変形例の全てにおいて、処理装置８（図１Ａ）は、検知時間内においてセンサー６の出力信号に基づいて、パネル１４にタッチする対象物２０の位置を計算するよう構成されている。検知時間は、センサー６のアレイ内の全てのセンサーが読み込まれる時間として形成される。システムの時間分解能は、検知時間の周波数であるアップデート周波数によって決定される。例えば、手書きを記録するために設計されたシステムでは、少なくとも５０−７５Ｈｚのアップデート周波数が望ましく、他のアプリケーションではそれよりも低いあるいは高い時間分解能を要求する。
【００７５】
タッチセンシングディスプレー装置は、１つの対象物の位置だけでなく、検知時間内にパネルにタッチする複数の対象物の位置も決定するよう操作することができる。照明用の放射の一部のみがタッチする各対象物によって吸収／散乱され、残りの照明用の放射は内部反射によりパネル内部を伝播し続ける。そのため、２つのタッチする対象物がビームの主方向において偶然に互いに位置する場合、ビームの一部は両方の対象物と相互作用する。ビームエネルギーが十分であるとすると、両者の対象物からの散乱した放射はビームからの放射として検知される。複数のタッチする対象物の検知能力を増加するためには、外側面の各領域が少なくとも２つのビームで照明されるように、パネルを照明することが有益である。第１のビームが１つ以上のタッチする対象物によって非常に減衰した場合、第１のビームのパスにある他のタッチする対象物は、散乱した放射の十分な量を発生するために、放射の第２のビームと相互作用する。
【００７６】
当業者であれば、タッチ位置を決定するために数多くの方法があることを理解することができる。図１１は、処理装置で実行される１つのそのような典型的な方法のフローチャートである。
【００７７】
第１のステップ６０において、出力信号はディスプレー装置内においてセンサーから取得される。これらの出力信号は、検知時間内に表示領域によって取得された放射の分布を表す（場合によっては限定されたスペクトル帯域内における）。
【００７８】
次に、ステップ６２において、出力信号は予備処理される。例えば、出力信号は、一般的なフィルター処理技術、例えば、ローパスフィルター処理、メジアンフィルター処理、フーリエ面処理などの処理技術を使用して、ノイズ除去のために処理される。さらに、このステップは、上述した第１の態様で記載したように、各センサーと関連するハードウェアを処理することによってフィルター処理が実行されるまで、電気的なフィルター処理を仕様して周辺光の除去／抑制を行うことを含む。また、ステップ６２は、周辺光が分光フィルターによって除去／抑制されている場合、除くこともできることを理解すべきである。
【００７９】
ステップ６４において、バックグランドデータが予備処理された出力信号から減算される。バックグランドデータは、好ましくは２次元すなわち各センサーに固有のものであり、時間不変性例えば先に行われた校正フェーズでサンプルされている。あるいは、バックグランドデータは、タッチ面上の残っている指紋や他の汚染物の影響を減少するために、校正フェーズを間欠的に繰り返すことによって、連続的にアップデートされる。図１２は図１Ａのディスプレー装置上にオーバーレイした予備処理されてバックグランド補正を行った画像データを示し、２つのタッチする対象物が、センサー６の２つのコヒーレントグループ４６、４８内の信号によって表されている。
【００８０】
ステップ６６において、タッチ位置は、出力信号から取得された画像データに基づき決定される。第１のサブステップにおいて、クラスタリングアルゴリズム（ブロブ検出）が、同じタッチする対象物を検知するセンサーを結合するために、画像データに対し適用される。第１のサブステップは、微分表現に基づく差動法および画像データ中の極大に基づく方法などの、周知のブロブ検出アルゴリズムに基づいている。広く使用されているアルゴリズムは、ラプラス−ガウス法（ＬｏＧ）である。第１のサブステップは、タッチする池沼物により発生する潜在領域のセットの結果となる。第２のサブステップにおいて、タッチ位置は、検知した信号の強度を使用して各潜在領域におけるセンサーの「重心」として計算される：
2012508913.tif 000006
ここで、Ｉｂは所定のセンサーに対する散乱信号の強度であり、
2012508913.tif 000007
は所定のセンサーの位置である。合計は、特定の領域／ブロブに結合した全てのセンサーに対し評価される。結果として得られる
2012508913.tif 000008
はそのためタッチ位置となる。
【００８１】
変形例において、画像データは、各タッチする対象物の位置というよりも他のタッチデータの決定のために処理される。例えば、当業者にとって周知の方法が、その接触領域、形状、散乱した光強度などの各タッチする対象物に対する測定を行うために、ステップ６６において、画像データに適用される。
【００８２】
ステップ６８の後、測定されたタッチデータは出力され、次の検出時間の処理のためにステップ６０に戻る。
【００８３】
本発明は、いくつかの実施例を参考にして上述したように記載されている。しかし、当業者にとってすぐに理解されるように、上述した実施例の他の実施例も本発明の範囲内において同様に可能である。本発明の異なる特徴は、ここに記載された以外の組合せと組み合わせることができる。本発明の範囲は、添付の特許クレームによってのみ、定義され限定される。
【００８４】
例えば、センサーは、パネル内の照明用放射の波長に好適に対応する、特定の波長領域における光を検知するために最適化される。
【００８５】
さらに、タッチセンシングシステムの空間分解能は、センサーの密度、すなわち、表示領域中の単位あたりのセンサーの数によって制限される。そのため、十分な数のセンサーが使用され、十分な量の放射がパネルに導かれたとすると、いかなる分解能をも達成することができる。さらにまた、空間分解能は、いくつかのセンサーの活動を止めることによって、タッチセンシングディスプレー装置の操作中変更することができ、異なる空間分解能が表示領域の異なる部分で達成することができる。
【００８６】
前面パネル１４は、ＬＣＤ、プラズマディスプレーまたはＯＬＥＤディスプレーのようなディスプレー装置の前面に装着された個別の構成部材である必要はない。その代わりに、前面パネルは、そのようなディスプレー装置、例えば、基本的に照明用の放射を透過でき、照明用の放射を内部反射によって伝播させることができる、保護ガラス板または前面層の一体となった部分によって形成される。照明用の放射が全体のディスプレー装置を介して伝播することを許すことも考えられる。そのような実施例において、本発明の第３の態様に従って、センサーのアレイをディスプレー装置の背後に設けることが好ましい。タッチする対象物によって散乱されていないＴＩＲ放射の伝播を検知することを避けるために、センサーは、ディスプレー装置の背面にエアーギャップとともに設けることもできる。そのようなエアーギャプは、ディスプレー装置内を伝播する光がセンサーに到達することを防止するＴＩＲ面を形成し、タッチする対象物によって散乱された光のみがセンサーに到達するようにする。変形例において、そのようなＴＩＲ面は、センサーの前面の固体物／層の好適な組合せによって形成される。
【００８７】
上述した実施例および発明の態様の全てにおいて、光は、パネルエッジ３２を介して注入される代わりに（あるいは補完として）、タッチ面１６および／または対向面１８を介してパネルに注入される。例えば、ウェッジ（例えば図１０のウェッジ４２に似た）が、光のビームをパネル１４に結合させるために、面１６、１８と接触して設けられる。
【図１Ａ】
2012508913.tif 000009
【図１Ｂ】
2012508913.tif 000010
【図２】
2012508913.tif 000011
【図３】
2012508913.tif 000012
【図４】
2012508913.tif 000013
【図５Ａ】
2012508913.tif 000014
【図５Ｂ】
2012508913.tif 000015
【図６Ａ】
2012508913.tif 000016
【図６Ｂ】
2012508913.tif 000017
【図７】
2012508913.tif 000018
【図８】
2012508913.tif 000019
【図９】
2012508913.tif 000020
【図１０】
2012508913.tif 000021
【図１１】
2012508913.tif 000022
【図１２】
2012508913.tif 000023
【国際調査報告】
2012508913.tif 000024
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