JP5866122B2 - 接触感応装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学式接触感応装置（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）ならびに光学式接触感応装置に接触する対象物の位置および位置変化を測定する方法に関する。特に、本発明は、光学式タッチパッドならびに光学式タッチパッドに接触する対象物の位置および位置変化を測定する方法に関する。

ＤＥ２０２００５０１０５７０−Ｕ１は、導波路内で起こる全反射の条件を乱して接触を測定する方法を開示している。
米国特許第９，９７２，７５３号（木村他）は、光源から検出器へ光を導くように構成された導波路を有する接触装置を開示している。
その発明の解決すべき１つの問題点は、さらに融通性があり、精度が高く、そして／又は堅牢な装置をいかにして作るかということである。
木村他は、この特殊な問題を解決するには複数の光源が必要であることを示している。

本発明の目的の一つは、低コストで製造することができる光学式接触感応装置を提供することである。

本発明の第１の観点によると、光を発する光源と、前記光源からその接触感応面の方へ光を導いて、対象物が前記接触感応面に接触する接触点において導かれた光の少なくとも一部を対象物が乱すように構成された接触感応導波路と、前記対象物と接触感応面間の接触点の位置をコード化するために、光源から接触感応導波路を介して伝搬してきた光の強度分布を検出するように構成された検出器アレイと、光源から伝搬してきた光を、接触感応導波路を介して前記検出器アレイに向けて方向転換するように構成された第１の光方向転換部材とを備え、対象物が対応する特定の接触点で接触感応面に接触している場合に、検出器アレイの特定の点に向かって伝搬する光の少なくとも一部が、前記検出器アレイの特定の点に入射することを防止される接触感応装置が提供される。光の方向転換は、接触感応面に平行な平面における（特に、投影された際に見られるように）伝播方向を変更することを伴うのが好ましい。

本発明の別の観点によると、接触感応面に接触する対象物の位置をコード化する方法であって、光源から光を発することと、接触感応導波路を用いて、接触感応導波路の接触感応面の方へ光源から光を導き、対象物が接触感応面に接触する接触点において導かれた光の少なくとも一部を対象物が乱すことができるようにすることと、対象物と接触感応面間の接触点の位置をコード化するために、光源から接触感応導波路を介して伝播してきた光の強度分布を、検出器アレイを用いて検出することと、第１の光方向転換部材を用いて、光源から第１の光方向転換部材に伝播してきた光を、接触感応導波路を介して前記検出器アレイに向けて方向転換することとを含み、対象物が対応する特定の接触点で接触感応面に接触している場合に、検出器アレイの特定の位置に向かって伝播する光の少なくとも一部が、前記検出器アレイの特定の点に投影されるのを妨げられる方法が提供される。光の方向転換は、接触感応面に平行な平面における伝播方向を変更することを伴うのが好ましい。

本発明の特徴および効果は、添付図面を参照してなされる以下の例示的実施形態の詳細な説明から当業者に容易に明白になるであろう。
本発明による装置の好ましい実施形態を概略的に示す平面図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す図である。 図１の実施形態の平面図である。 図１の実施形態の平面図である。 図１の実施形態の平面図である。 図１の実施形態の平面図である。 本発明による装置の好ましい実施形態を概略的に示す平面図である。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示す図である。 図７の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面を示す図である。 図７の線Ｘ−Ｘに沿った断面を示す図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す断面図である。 本発明による装置の好ましい実施形態を概略的に示す平面図である。 図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面を示す図である。 図１２の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った断面を示す図である。 光方向転換部材の断面を示す図である。 光方向転換部材の断面を示す図である。 本発明による装置の好ましい実施形態を概略的に示す平面図である。 図１７に示す実施形態の部分分解図である。 図１７に示す実施形態の部分分解図である。 図１７に示す実施形態の部分分解図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す断面図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す断面図である。 ディスプレイを備えた本発明による装置の実施形態を概略的に示す断面図である。 シグナルプロセッサを備える本発明による装置の実施形態を概略的に示す図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 図３０の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿った断面を示す図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 図３２の線ＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩに沿った断面を示す図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。 検出器アレイで測定した座標の関数として検出器アレイの測定信号の例を概略的に示す図である。 ２つの異なる時間について検出器アレイで測定した座標の関数として検出器アレイの測定信号の例を概略的に示す図である。 時間の関数として検出器アレイの４つの特定の座標の測定信号の例を概略的に示す図である。

これらの図は、明瞭にするために概略的かつ簡略化されているものであり、単に本発明を理解するのに不可欠な細部を示すものであって、その他の細部については省略されているものもある。全体を通して、同一または対応する要素については同じ符号を使用している。

本発明は、添付の図面に示す本発明の例示的実施形態の他に、異なる形式で実施することができ、ここに記載する実施形態に限定されるものと解すべきではないことに留意されたい。むしろ、これらの実施形態は、開示内容を完璧にし、かつ当業者に本発明の概念を
完全に伝えるべく提供するものである。

図１は、本発明による装置２の好ましい実施形態を概略的に示す平面図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す。

図示の接触感応装置（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）２は、平面かつ実質的に四角形の接触感応導波路（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ
ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）８を備え、この接触感応導波路８は、接触感応導波路８の内部を伝播する光を導くことができる材料から成る。導光は、光ファイバーおよび導波路の技術においてよく知られるとおり、全反射に基づいて行われる。光は、装置２の一角に配置される光源４から接触感応導波路８内に発される。光源４は、装置２の内部容積の実質的に全体を照明する。
端部に沿って、光を偏向させて接触感応導波路８の隅々に伝播させ、最終的に装置２の光源４に対向する一角に配置される検出器アレイ２０に到達させる光方向転換部材１２、１４、２２および２４が配置される。したがって、光６の方向転換は、接触感応導波路８に平行な平面において伝播の方向を変更することを伴うのが好ましい。接触感応導波路８の接触感応面（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）３０に接触する指のなどの対象物（図示せず）が、その接触点（図示せず）において屈折率を変えることによって、接触感応導波路８内を伝播する光の一部が全反射しなくなり、接触感応導波路８から結合出力する。この接触感応導波路８内を伝搬する光の変化が検出器アレイ２０によって検出され、検出器アレイ２０によって検出される強度分布変化に基づいて接触点（図示せず）の位置が求められる。

一実施形態においては、接触感応導波路８から結合出力する以外の方法、たとえば、吸収、散乱など、検出器アレイ２０によって検出される光の強度分布に影響を与える他の外乱方法によって、対象物（図示せず）が接触感応装置２内を伝搬する光を外乱してもよい。

対象物（図示せず）は、接触点において接触感応面３０と物理的に接触する必要はなく、検出器アレイ２０で検出可能な光の強度分布変化を生み出すのに必要な程度に対象物（図示せず）が接触点のエバネッセント場を外乱する（乱す）ことで十分である。したがって、接触点（図示せず）とは、エバネッセント場が対象物（図示せず）によって乱される位置である。

光源４は、平面接触感応導波路（ｐｌａｎａｒ ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）８に光線６を発する。接触感応導波路８は、第２の光方向転換部材１２の光反射部１０の方へ光線６を導く。本発明による装置の光方向転換部材の光反射部を、代替的または追加的にセグメントと称することがある。後に説明するとおり、光線６は全反射によって接触感応導波路８に導かれる。第２の光方向転換部材１２は、接触感応導波路に隣接する複数の光反射部１０を備える。第２の光方向転換部材１２の各光反射部１０は、Ｙ軸に平行な方向に開き、光源４の位置と実質的に一致する焦点を有する略放物線形状を有する。したがって、第２の光方向転換部材１２は、Ｙ軸と実質的に平行な方向で、第１の光方向転換部材１４の光反射部１６に向けて光線６を反射する。光線６は、接触感応導波路８によって第１の方向転換部材１４の方へ導かれる。第１の光方向転換部材１４は複数の光反射部１６を有し、第２の光方向転換部材１２と実質的に同一である。第１の光方向転換部材１４の光反射部１６の焦点は、第１の光方向転換部材１４から見て検出器アレイ２０の第１の要素１８のやや後方に一致する。
したがって、第１の光方向転換部材１４は、検出器アレイ２０の第１の要素１８に向けて光線６を反射する。このように、光方向転換部材１４による光６の方向転換は、接触感応導波路８に平行な、たとえば接触感応面３０に平行な平面における伝播方向を変更する
ことを伴う。光線６は、接触感応導波路８によって検出器アレイ２０の方へ導かれる。検出器アレイ２０は、検出器アレイ２０に入射した光線６の入射点を検出し、好ましくは強度も検出する。

光源４がＸＹ平面の別の方向に発した光は、別の入射点で第２の光方向転換部材１２上に入射し、したがって別の入射点で第１の光方向転換部材１４上に入射し、最終的に別の入射点で検出器アレイ２０の第１の要素上に入射することがわかる。

このように、上記光線６とは伝播の方向が異なる光線（図示せず）が、第２の光方向転換部材１２上に異なる入射点を有するように光源４から接触感応導波路８内に発され、ＸＹ平面に投影されると、この光線（図示せず）は第１の光方向転換部材１４上および検出器アレイ２０の第１の要素１８上にも異なる入射点を有することになる。したがって、光源４がＸＹ平面の特定の方向に発した光線は、１対１の関係で検出器アレイ上の対応する位置に入射する。

図示の接触感応装置２は、第２の光方向転換部材１２の鏡像と実質的に同一である第４の光方向転換部材２２と、第１の光方向転換部材１４の鏡像と実質的に同一である第３の光方向転換部材２４とをさらに含む。したがって、光源４から接触感応導波路８へ発され、第４の光方向転換部材２２に向かう光線（図示せず）は、上記と同様に検出器アレイ２０の方へ導かれて反射する。ただし、この光線（図示せず）は、検出器アレイ２０の第２の要素２６に入射することになる。

一実施形態（図示せず）においては、第１の光方向転換部材によって方向転換された光および第３の光方向転換部材によって方向転換された光が、検出器アレイ上に共通の入射領域を有することがある。そのような場合、これら２つの異なる光方向転換部材によって方向転換された光は、たとえば、ＸＹ平面に投影される際の検出器アレイにおける異なる入射角によって、または異なる波長で第２の光方向転換部材および第４の光方向転換部材のそれぞれまたはこの組合せに向けて発光することによって区別することができる。

図３〜図５は、接触感応導波路８を介して検出器アレイ２０に向けた、さまざまな光線６のさまざまな部分の導光を示す、装置２の平面図である。

図３は、光源４が発した光線６が接触感応導波路８によって第２の光方向転換部材１２の方へ導かれ、第２の光方向転換部材１２のすべての光反射部１０の方向転換面の実質的に全体を照明することを示す。さらに、光線６は第４の光方向転換部材２２の方へ導かれ、第４の光方向転換部材２２のすべての光反射部２８の方向転換面の実質的に全体を照明する。図示の実施形態については、光が光源４から検出器アレイ２０の方へ直接導かれることを防止している。一実施形態においては、光源４から検出器アレイ２０への直接的な経路を遮る部材（図示せず）、すなわち、これがなければ光方向転換部材１２、１４、２２、２４のいずれかによって方向転換されることなく検出器アレイに入射することになる光を遮るための部材を光源４の前の位置に設けることによって、上記の防止がなされる。光源４が第２の光方向転換部材１２に向けて発する光線６は発散している。また、光源４が第４の光方向転換部材２２に向けて発する光線６も発散している。

図４は、第２の光方向転換部材１２に入射した光線６が（図３に示す）、第２の光方向転換部材１２によって第１の光方向転換部材１４の方へ方向転換されることによって、Ｙ軸に実質的に平行な方向に接触感応導波路８によって導かれることを示す。さらに、第４の光方向転換部材２２に入射した光線６は、第４の光方向転換部材２２によって第３の光方向転換部材２４の方へ方向転換され、接触感応導波路８によってＸ軸に実質的に平行な方向に導かれる。

図５は、第１の光方向転換部材１４に入射した光線６が（図４に示す）、検出器アレイ２０の第１の要素１８の方へ方向転換されることを示す。また、第１の光方向転換部材１４によって方向転換された光線６は、検出器アレイ２０の方へ収束している。さらに、第３の光方向転換部材２４に入射した光線６は、検出器アレイ２０の第２の要素２６の方へ方向転換される。さらに、第３の光方向転換部材２４によって方向転換された光線６は、検出器アレイ２０の方へ収束している。

図５は、XY平面上へ投影された伝播経路によって画定される光線６のそれぞれが検出器アレイ２０上に固有の入射点を有することを示す。図示の実施形態においては、検出器アレイ２０は位置をコード化（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）するために一次元である。接触感応導波路８の内部を個々の伝播経路に沿って伝搬する光線６の強度を変化させることによって、検出器アレイ２０上の対応する入射点において強度変化が起こる。

検出器アレイ２０の特定の位置に入射したある光線６の強度は、対象物（図示せず）が接触感応面３０に接触する際、少なくともこの光線６の一部が検出器アレイ２０の特定の位置に入射するのを妨げられるように対象物（図示せず）が接触点（図示せず）において光線６を外乱することによって低下させてもよい。上述のとおり、対象物（図示せず）が接触感応面に接触しているということは、対象物（図示せず）が接触感応導波路８によって導かれた当該光のエバネッセント場内にあることを意味する。上述のとおり、対象物（図示せず）は、接触感応導波路８内を伝搬する光線６を、たとえば光線６の少なくとも一部を結合出力することによって外乱してもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、対象物（図示せず）は、接触感応導波路８内を伝搬する光線６を、光線６の少なくとも一部を吸収することによって外乱してもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、対象物（図示せず）は、接触感応導波路８内を伝搬する光線６を、光線６の少なくとも一部を散乱させることによって外乱してもよい。

図４に示すように、X軸およびY軸それぞれに実質的に平行な光線６が接触感応導波路８内を交差して伝搬するため、これらの方向のそれぞれに伝搬する光を接触感応面３０に接触する対象物（図示せず）によって実質的に単一の接触点（図示せず）において外乱することができる。しかし、光源４が第２の光方向転換部材１２または第４の光方向転換部材２２に向けて発した光（図３参照）も、対象物（図示せず）によって外乱される可能性がある。また、第１の光方向転換部材１４または第３の光方向転換部材２４のいずれかによって検出器アレイ２０の方へ方向転換された光（図５参照）も、対象物（図示せず）によって外乱される可能性がある。しかし、検出器アレイ２０の異なる個々の位置に到達する光の対応する強度変化を比較することによって、単一の接触点の位置を推測することができる。

このことは、対象物（図示せず）が接触感応面３０に接触点３２において接触している図６に例示した状態が説明している。XY平面上に投影され、接触感応導波路８によって導かれた４本の光線６が、接触点３２で交差している。これらの４本の光線６のそれぞれの光の少なくとも一部が、対象物（図示せず）によって接触点３２で外乱される。したがって、入射光の強度は、検出器アレイ２０の４つの位置で減少することになる。検出器アレイ上の４つの入射点に対応する４本の光線６が、正確に１つの共通する交差点、すなわち接触点３２を有するため、検出器アレイ２０で検出される光の強度分布から接触点３２の位置を推測することができる。

このように、単一の光源４と単一の検出器アレイ２０とを備える図１〜図６に示す本発明による装置２の実施形態を、対象物（図示せず）と接触感応面３０間の接触点３２の位置を算定するために使用することができる。一実施形態においては、図２に示すように接
触感応面３０の反対側にある第２の面３４も接触感応（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）である。

図１〜図６に示す実施形態については、接触感応面３０における全反射および第２の面３４における反射によって光が導かれる。全反射は、内部から接触感応面３０に入射する光の入射角が臨界角より大きい場合に起こる。光線の入射角は、光線と入射面の垂線がなす角度として画定される。同様に、臨界角は入射面の垂線に対して画定される。臨界角は、接触感応導波路８の屈折率と接触感応面３０の外側の媒質の屈折率の関係に従属する。臨界角θ_c,aは、以下の式によって定義される：
θ_c,a = arcsin(n_a / n_w)
式中、ｎ_aは周囲媒質（通常空気）の屈折率であり、ｎ_wは接触感応導波路８の屈折率である。空気の屈折率は、標準状態において約１である。

ある接触点において周囲媒質が屈折率ｎ₀の対象物に置き換わると、その位置の臨界角
が次式にしたがって変化する。
θ_c,o = arcsin(n₀ / n_w)

θ_c,oはθ_c,aより大きいことが好ましい。これは、n₀がn_aより大きい場合に起こる。対象物が指である場合、n₀は約１．４７である。すべての光線の入射角を、上記２つの臨界角θ_c,aとθ_c,oの間になるように調節するのが好ましい。この場合、全反射は、光の少なくとも一部が導波路から結合出力されるような接触点においてのみ阻害される。その結果、検出器アレイ２０が検出するこの光線の強度が減少することになる。

別の位置で周囲媒質が屈折率n_waterの水1滴に置き換わると、その位置の臨界角が次式
に従って変化する。
θ_C,water = arcsin(n_water / n_w)

水の屈折率は約１．３３である。すべての光線の入射角を、全反射が水滴によって阻害されないように上記２つの臨界角θ_c,waterとθ_c,oの間になるように調節するのが好ましい。このような実施形態においては、接触感応面上の水が導波路内を伝搬する光に影響を及ぼすことはない。本願の開示内容の全体を通して、上述の３つの臨界角は主に周囲媒質の臨界角θ_c,a、対象物の臨界角θ_c,o、および水の臨界角θ_c,waterを意味する。

接触感応導波路は、アクリルガラスなどの複数の異なる材料で構成してもよい。光線が可視域内にあり、かつ接触感応導波路が約１．４９の屈折率を有するアクリルガラスで構成されている場合、臨界角はおよそ次の通りである。すなわち、空気の臨界角θ_c,aは４
２°、水の臨界角θ_c,waterは６３．２°、対象物（指）の臨界角θ_c,oは８０．６°である。

図７は、本発明による装置１０２の好ましい実施形態を概略的に示す平面図である。装置１０２は、図１〜図６に示す装置２と類似している。図７に示す装置１０２の接触感応導波路（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）１０８内を伝搬する光の伝播経路のXY平面上への投影は、図３〜図５と共に説明した装置２の接触感応導波路８内を伝搬する光の伝播経路のXY平面上への投影と実質的に同一である。

図７は、第２の光方向転換部材１１２の光反射部１１０に向けて光線１０６を発する光源１０４を示す。第２の光方向転換部材１１２は、第１の光方向転換部材１１４の光反射部１１６の方へ光線１０６を方向転換し、第１の光方向転換部材１１４は、検出器アレイ１２０の方へ光線１０６を方向転換する。光線１０６は、３本の光線１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃを含む。伝播の方向を示す矢印付き破線で示す１本の光線１０６ａは、導波路１０８によって光源１０４から第２の光方向転換部材１１２へ導かれる。伝播の方向を示す矢印付き実線で示す１本の光線１０６ｂは、導波路１０８によって第２の光方向転換部材１１２から第１の光方向転換部材１１４の方へ導かれる。最後に、伝播の方向を示す矢印付き破線で示す１本の光線１０６ｃは、導波路１０８によって第１の光方向転換部材１１２から検出器アレイ１２０へ導かれる。

図示の実施形態において、また以下にさらに説明するとおり、光線１０６ａは接触感応面（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）１３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱することができない。光線１０６ｂは、接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱することができる。最後に、光線１０６ｃは、接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱することができない。

同様に、光源１０４に発され、第４の光方向転換部材１２２、次いで第３の光方向転換部材１２４による方向転換を介して検出器アレイ１２０に向かう光線（図示せず）は、第４の光方向転換部材１２２から第３の光方向転換部材１２４へ伝播する間は、接触感応面１３０に接触した対象物（図示せず）によってのみ外乱することができる。

光線１０６ａが接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱し得ないということは、光源１０４が発した発散する光１０６ａの比較的大部分を外乱することなく光源１０４のすぐ前の位置で接触感応面１３０に対象物（図示せず）を置くことができるという利点につながる。したがって、位置のコード化を簡潔化できる可能性がある。その代わりとして、またはそれに加えて、位置のコード化をより精密にすることができる可能性がある。さらに、第２の光方向転換部材１１２または第４の光方向転換部材１２２の近くで接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）の位置のコード化がより精密になる可能性がある。

光線１０６ｃが接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱し得ないということは、検出器アレイ１２０の方へ伝搬する収束光１０６ｃの比較的大部分を外乱することなく、検出器アレイ１２０のすぐ前の位置で接触感応導波路１０８に対象物（図示せず）を置くことができるという利点につながる。したがって、位置のコード化を簡潔化できる可能性がある。その代わりとして、またはそれに加えて、位置のコード化をより精密にすることができる可能性がある。さらに、第１の光方向転換部材１１４または第３の光方向転換部材１２４の近くで接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）の位置のコード化がより精密になる可能性がある。

図示の実施形態のさらなる利点は、接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）が検出器アレイ１２０によって検出される光の強度分布を変化させる際、この変化は接触感応面１３０における接触点（図示せず）の位置に左右されるが、検出器アレイ１２０によって検出される全体的な光強度の変化は、接触点（図示せず）の位置の特異性に実質的に影響を受けないということである。したがって、接触点（図示せず）の検出は、接触感応面１３０上のどこでも、たとえば光源１０４および検出器アレイ１２０からの距離がどれだけであっても、実質的に等しく適切に機能する。

光源１０４が発した光（図示せず）は、第２の光方向転換部材１１２の光反射部１１０を実質的に照明する。同様に、光源１０４が発した光（図示せず）は、第４の光方向転換部材１２２の光反射部１２８を実質的に照明する。

装置１０２はさらに、接触感応面１３０の第１の光方向転換部材１１４の前に位置する被覆帯１３１を備える。被覆帯１３１の機能は、図１０と共に後述する。装置１０２はさらに、接触感応面１３０の第３の光方向転換部材１２４の前に被覆帯（図示せず）を備え
る。装置１０２と同様の一実施形態においては、被覆帯は存在しない。

図７に示す装置１０２の上記の要素を、図７に示す装置１０２の別の部分の異なる断面を示す図８〜図１０と共にさらに説明する。

図８は、図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った断面を示し、特に光源１０４、接触感応導波路１０８の一部、および接触感応面１３０に対して対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより大きい入射角で、図示の光が対象物（図示せず）によって影響されないように光線１０６ａ１と光線１０６ａ２間の方向に発される光線１０６ａ３、１０６ａ４を示す。なお、図示の光線は、光源１０４から第２の光方向転換部材１１２の方へ伝播する間、接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）に無感応である。

光源１０４は、接触感応面１３０に対して光線１０６ａ１、１０６ａ２より小さい入射角を有する光を発しないのが好ましい。たとえば、光源１０４に対して開口を有する部材（図示せず）を配置して、その開口（図示せず）が接触感応面１３０に対して入射角が小さい光を妨害するようにしてもよい。

さらに、すでに図７と共に説明したとおり、光源１０４が発した光は、第２の光方向転換部材１１２の光反射部１１０を実質的にすべて照明する。

光（図示せず）は、光源１０４から第４の光方向転換部材１２２の方へも同様に発される。

図８は、接触感応導波路１０８へ結合入力され、接触感応導波路１０８によって第２の光方向転換部材１１２の方へ導かれる４本の光線１０６ａ１、１０６ａ２、１０６ａ３、１０６ａ４を示す。矢印の向きは、これらの光線の伝播の方向を示す。これらの光線は、接触感応導波路１０８への進入点が同一であることが示されている。ただし、別の光線には、接触感応導波路１０８への新入点が異なるものもある。光源１０４は、２本の光線１０６ａ１と１０６ａ２の間に入る角度の光で、接触感応導波路１０８を実質的に照明する。すなわち、この断面の平面上へ投影されると、上記２本の光線１０６ａ１および１０６ａ２が光源１０４から発散する光錐の断面を画定する。

同様に、光源１０４が発した光（図示せず）は、図７に示す第４の光方向転換部材１２２の方へ導かれる。

図示の実施形態においては、光線１０６ａ１および１０６ａ２のそれぞれが、接触感応面１３０と約５°の角度を形成する。別の角度を接触感応面１３０と形成する光線（図示せず）が接触感応導波路１０８に発されてもよい。また、発光は連続的、パルス状、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。

図９は、図７の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面を示し、特に、第２の光方向転換部材１１２および接触感応導波路１０８の一部を示す。第２の光方向転換部材１１２には、少なくとも２つの機能がある。第１に、図７と共に示すように、第２の光方向転換部材１１２は、光源から始発する光の少なくとも一部を第１の光方向転換部材１１４の方へ方向転換して、この光をY軸に平行な経路に沿って実質的に伝搬させる。第２に、第２の光方向転換部材１１２は、光の少なくとも一部を第１の光方向転換部材１１４の方へ方向転換して、この光が接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱され得るようにする。

図９は、第２の光方向転換部材１１２によって方向転換されて、それぞれ方向転換光線
１０６ｂ１および１０６ｂ２になる２本の光線１０６ａ１および１０６ａ２を示す。矢印の向きは、光線１０６の伝播の方向を示す。便宜上、入射光線１０６ａ１および１０６ａ２ならびに反射光線１０６ｂ１および１０６ｂ２のいずれも、図７の断面ＩＸ−ＩＸの平面上に投影されるものとする。図９に示す２本の入射光線１０６ａ１および１０６ａ２は、図８に示す２本の光線１０６ａ１および１０６ａ２に対応する。便宜上、図９に示す２本の光線１０６ａ１および１０６ａ２は、第２の光方向転換部材１１２上に共通する入射点を有するものとする。

光源１０４が、図８に示す２本の光線１０６ａ１および１０６ａ２の間を伝搬する光で導波路を照明するため、図９に示す光反射部１１０は、図示の２本の入射光線１０６ａ１と１０６ａ２の間に入射角を有する光線（図示せず）で照明されることになる。

光反射部１１０は、接触感応面１３０の垂線に対して傾きを有し、接触感応面と約８１°の角度αを形成する。角度αは、６０°〜８９°の範囲内、７０°〜８６°の範囲内、または１８０°から前述の角度または角度範囲のいずれかをひいた値などの別の値であってもよい。

また、光方向転換部１１０は、接触感応面１３０と別の角度を形成する別の部分（図示せず）を備えていてもよい。

接触感応面１３０に対する光反射部１１０の傾きが、接触感応面１３０に対する反射光線１０６ｂ１および１０６ｂ２の入射角と入射光線１０６ａ１と１０６ａ２の入射角とを異ならせている。反射光線１０６ｂ１および１０６ｂ２のそれぞれと、接触感応面１３０の垂線は、対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより小さく周囲媒質の臨界角θ_c,aより大きい角度を形成する。したがって、反射光線１０６ｂ１および１０６ｂ２は、接触感応面１３０に接触する対象物がない場合に、接触感応面１３０における全反射によって、第２の光方向転換部材１１２から第１の光方向転換部材１１４の方へ接触感応導波路１０８によって導かれる。しかし、対象物（図示せず）が接触感応面１３０に接触している場合は、光線１０６ｂ１および１０６ｂ２が外乱され得る。

同様に、第４の光方向転換部材１２２を照明する光（図示せず）は、第３の光方向転換部材１２４の方へ方向転換され、同時に、光線（図示せず）が接触感応面１３０と形成する角度が変わることによって、その光線（図示せず）が接触感応導波路１０８によって第４の光方向転換部材１２２から第３の方向転換部材１２４の方へ導かれる際に、その光線（図示せず）を接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱することができるようになる。

図１０は、図７の線Ｘ−Ｘに沿った断面を示し、特に第１の光方向転換部材１１４および接触感応導波路１０８の一部を示す。第１の光方向転換部材１１４は、少なくとも２つの機能を提供する。第１に、図７と共に示すように、第１の光方向転換部材１１４は、第２の光方向転換部材１１２から到達する光の少なくとも一部を検出器アレイ１２０の方へ方向転換させる。第２に、第１の光方向転換部材１１４は、光が導波路１０８によって導かれる間は、第１の光方向転換部材１１４によって検出器アレイ１２０の方へ方向転換される光の少なくとも一部を接触感応面１３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱できないようにする。

図１０は、第１の光方向転換部材１１４に入射して方向転換される４本の光線１０６ｂ１ａ、１０６ｂ２ａ、１０６ｂ１ｂ、１０６ｂ２ｂを示す。矢印の向きは、光線１０６の伝播の方向を示す。便宜上、４本の光線１０６ｂ１ａ、１０６ｂ２ａ、１０６ｂ１ｂ、１０６ｂ２ｂのすべてが、第１の光方向転換部材１１４上に同一の入射点を有するものとして示す。

図１０に示すこれらの４本の入射光線１０６ｂ１ａ、１０６ｂ２ａ、１０６ｂ１ｂおよび１０６ｂ２ｂは、図９に示すように第２の光方向転換部材１１２から反射した２本の光線１０６ｂ１および１０６ｂ２から生じ得る第１の光方向転換部材１１４上の入射角を示す。

第１の光方向転換部材１１４に入射する１０６ｂ１ａ、１０６ｂ２ａ、１０６ｂ１ｂまたは１０６ｂ２ｂのような光線は、実線１０６ｂ１ａおよび１０６ｂ２ａで示すとおり、上から、または、破線１０６ｂ１ｂおよび１０６ｂ２ｂで示すとおり、下から入射することになる。１０６ｂ１ａ、１０６ｂ２ａ、１０６ｂ１ｂまたは１０６ｂ２ｂのような光線が上下のいずれから入射するかは、第２の光方向転換部材１１２上の入射点と第１の光方向転換部材１１４上の入射点間の距離、接触感応面１３０と第２の面１３４間の距離、当該光線が接触感応面１３０と形成する角度、などのさまざまな要因によって決まる。

図１０に示す第１の光方向転換部材１１４の光反射部１１６は、接触感応面１３０に対して傾きを有し、図９に示す第２の光方向転換部材１１２の光反射部１１０が接触感応面１３０と形成する角度αと実質的に同じ角度βを形成する。したがって、実線で示す上から入射する入射光線１０６ｂ１ａおよび１０６ｂ２ａは、同様に実線で示す対応する反射光線１０６ｃ１ａおよび１０６ｃ２ａが、図８に示す接触感応導波路１０８へ結合入力される光線１０６ａ１および１０６ａ２と実質的に同じ角度を接触感応面１３０と形成するように反射されることになる。しかし、破線で示す下から入射する光線１０６ｂ１ｂおよび１０６ｂ２ｂは、同様に破線で示す対応する反射光線１０６ｃ１ｂおよび１０６ｃ２ｂが、入射光１０６ｂ１ｂおよび１０６ｂ２ｂよりも小さい角度を接触感応面１３０の垂線と形成するように反射されることになる。

第１の光方向転換部材１１４を照明する光の約半分が、上から入射して入射の実線で示す２本の入射光線１０６ｂ１ａと１０６ｂ２ａ間の入射角を形成し、同様に、第１の光方向転換部材１１４を照明する光のほぼ残り半分が、下から入射して入射の破線で示す２本の入射光線１０６ｂ１ｂと１０６ｂ２ｂ間の入射角を形成する。

実線で示す反射光線１０６ｃ１ａおよび１０６ｃ２ａが、図８に示す光線１０６ａ１および１０６ａ２と実質的に同じ範囲内で接触感応面１３０と角度を形成するため、光線１０６ｃ１ａおよび１０６ｃ２ａが、接触感応導波路１０８によって検出器アレイ１２０の方へ導かれることになる。１０６ｃ１ａと１０６ｃ２ａ間の角度範囲内にある光線（図示せず）は、これら光線が接触感応面１３０と形成する入射角が対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより大きいため、接触感応面に接触する対象物（図示せず）によって外乱することができない。

破線で示す反射光線１０６ｃ１ｂおよび１０６ｃ２ｂは、接触感応面１３０上の入射角が大きいため、接触感応面１３０上の入射による全反射をしないことがある。装置１０２は、光線１０６ｃ１ｂおよび１０６ｃ２ｂの少なくとも一部を外乱する被覆帯（または被覆部）１３１を備える。外乱としては、結合出力、散乱、吸収、またはこれらの任意の組合せが挙げられる。被覆帯は、たとえば水の屈折率とほぼ同じかそれを越えるような、対象物よりも低い屈折率を有する材料を含んでいてもよい。ある実施形態においては、被覆部１３１は導波路１０８に埋め込まれる。ある実施形態においては、被覆帯１３１は存在しない。

ある実施形態においては、光線１０６ｃ１ｂおよび１０６ｃ２ｂのような光線が検出器アレイ１２０のような検出器アレイに確実に到達しないようにするために、被覆部１３１
に代わるものとして、または、被覆部１３１に加えて別の要素を利用してもよい。第１の光方向転換部材１１４から検出器アレイ１２０の方への伝播中は、光線１０６ｃ１ｂおよび１０６ｃ２ｂが外乱され得るため、光線１０６ｃ１ｂおよび１０６ｃ２ｂは検出器アレイ１２０に到達しないようにするのが望ましいと考えられる。光線１０６ｃ１ｂおよび１０６ｃ２ｂは、たとえば、導波路１０８から検出器アレイ１２０に結合出力しないようにしてもよい。これは、検出器アレイ１２０と導波路１０８の間に空間フィルタリングを設けることによって実現することができる。空間フィルタリングは、たとえば、導波路１０８と検出器アレイ１２０の間に空隙を持たせることによって設けてもよい。空隙などの空間フィルタリングは、光線１０６ｃ１ａおよび１０６ｃ２ａのような、導波路の接触感応面に実質的に平行な平面において伝搬する光を実質的に限定的に関連する検出器アレイに到達させるようにするのが好ましい。空隙などの空間フィルタリングは、光線１０６ｃ１ｂおよび１０６ｃ２ｂのような、導波路の接触感応面に実質的に平行な平面において伝搬しない光を関連する検出器アレイに到達させないようにするのが好ましい。通常接触感応面に接触する対象物によって外乱することができない光は、導波路の接触感応面に実質的に平行な平面において伝搬する光である。

要約すると、対象物（図示せず）と接触感応面１３０間の接触点（図示せず）を、その接触点（図示せず）における光線の乱れによって位置をコード化する装置１０２が提供される。接触点の対象物は、光源１０４から装置１０２中を前後左右に通常３回走行して最終的に検出器アレイ１２０に到達する光線１０６を外乱する。装置１０２において、光は当初、接触点で対象物に外乱されないような角度を接触感応面１３０と形成して装置１０２中を伝搬する。光方向転換部材１１２、１１４、１２２および１２４は、光反射部１１０、１２８による反射の際に、光がその少なくとも一部を接触点で対象物に外乱されるような角度を接触感応面１３０と形成して装置１０２中を伝搬するような角度を接触感応面１３０と形成する。その後の光反射部１１６、１２５による反射の際は、光は接触点で対象物に外乱されないような角度を接触感応面１３０と形成して装置中を再び伝搬する。

当然、上述の装置１０２の変形例がいくつか予想される。たとえば、装置１０２と同様の装置（図示せず）の一実施形態については、光源が発した光が図８と共に述べた範囲外の角度を接触感応面とさらに形成してもよい。そうすることによって、通常この装置は、接触点の測定がより複雑化され、正確性に劣ることになるものの、装置１０２について説明したのと同様に機能することは可能である。

図１１は、角度γで示すある閾値未満の入射角で入射する光４０６を外乱する層または被覆部４３３を有する本発明による装置４０２の導波路４０８の一部を概略的に示す。外乱としては、結合出力、散乱、吸収、またはこれらの任意の組合せが挙げられる。上記層または被覆部４３３は、たとえば水の屈折率とほぼ同じかそれを越えるような、対象物よりも低い屈折率を有する材料を含んでいてもよい。これによって、たとえば水または対象物による外乱を可能にする角度を接触感応面と形成して第１または第３の方向転換部材から検出器アレイの方へ伝搬する光の一部が事前に装置から結合出力して、この光の検出器アレイにおける強度分布に対する寄与を最小限に抑える。

図１２は、本発明による装置２０２の平面図を概略的に示す。装置２０２は、接触感応面（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）２３０を有する平面接触感応導波路（ｐｌａｎａｒ ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）２０８および平面の第１の送信機導波路（ｆｉｒｓｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）２３６を備える。これら２つの導波路２０８および２３６は積層されている。装置２０２の異なる部分の断面を示す図１３または図１４を参照されたい。

検出器アレイ２２０に向かって伝播する間、光源２０４が発した光は、一部が第１の送
信機導波路２３６によって導かれ、一部が接触感応導波路２０８によって導かれる。光源２０４から検出器アレイ２２０への伝播の間、光方向転換部材２１２、２１４、２２２および２２４がこれらの導波路間で光を方向転換する。図１２は、光線２０６ａ、２０６ｂおよび２０６ｃを含む光線２０６の一例を示す。矢印付き破線で示す光線２０６ａおよび２０６ｃは、第１の送信機導波路２３６によって導かれ、矢印付き実線で示す光線２０６ｂは、接触感応導波路２０８によって導かれる。なお、ＸＹ平面に投影されたところを上から見ると、光線２０６のような装置２０２内を伝播する光の伝播経路は、装置２や装置１０２内を伝搬する光の伝播経路と同様である。

光源２０４は、第１の送信機導波路２３６内に光線２０６ａなどの光を発して、第２の光方向転換部材２１２の光反射部２１０のすべてを実質的に照明する。同様に、光源２０４は、第１の送信機導波路２３６内に光（図示せず）を発して、第４の光方向転換部材２２２の光反射部２２８のすべてを実質的に照明する。

光反射部２１０のすべてを実質的に照明する光は、第２の光方向転換部材２１２によって接触感応導波路２０８内および第１の光方向転換部材２１４の方へ方向転換される。同様に、光反射部２２８のすべてを実質的に照明する光（図示せず）は、第４の光方向転換部材２２２によって接触感応導波路２０８内および第３の光方向転換部材２２４の方へ方向転換される。

光線２０６ｂなどの第１の光方向転換部材２１４上に入射する光は、第１の光方向転換部材２１４によって第１の送信機導波路２３６内および検出器アレイ２２０の方へ方向転換される。同様に、第３の光方向転換部材２２４上に入射する光（図示せず）は、第３の光方向転換部材２２４によって第１の送信機導波路２３６内および検出器アレイ２２０の方へ方向転換される。

第２の光方向転換部材２１２から第１の光方向転換部材２１４の方へ伝搬する光線２０６ｂのような光および第４の光方向転換部材２２２から第３の光方向転換部材２２４の方へ伝搬する光のみが、接触感応面２３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱され得るのが望ましい。

したがって、上述のように第１の送信機導波路２３６と共に接触感応導波路２０８を利用する利点は、接触感応面２３０に接触する対象物（図示せず）によって外乱されるのが好ましい光と接触感応面２３０に接触する対象物（図示せず）に外乱されないのが好ましい光とを明確に分離することが可能であるということである。

接触感応導波路２０８によって第２の光方向転換部材２１２から第１の光方向転換部材２１４の方へ導かれる光は、接触感応面２３０に対して対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより小さく周囲媒質の臨界角θ_c,aより大きい入射角を形成する。同様に、接触感応導波路２０８によって第４の光方向転換部材２２２から第３の光方向転換部材２２４の方へ導かれる光（図示せず）は、接触感応面２３０に対して対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより小さく周囲媒質の臨界角θ_c,aより大きい入射角を形成する。したがって、たとえば接触感応面上のある接触点で接触感応面２３０に接触し、同時に光線２０６ｂを反射するする対象物（図示せず）は、たとえば光線２０６ｂを接触感応導波路２０８から結合出力ことによって、光線２０６ｂを外乱する。したがって、装置１０２に関して述べた利点は、装置２０２にも当てはまる。

一実施形態（図示せず）においては、第１の送信機導波路は接触感応面を備える。

図１３は、図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿った断面を示し、特に第２の光方向転換
部材２１２を示す。図１３中の矢印付き線は、図１２に示すとおり光源２０４が発し、第２の光方向転換部材２１２の光反射部２１０に入射する光線２０６を解説する例である。第１の送信機導波路２３６内を伝搬する光線２０６は、接触感応導波路２０８内および第１の光方向転換部材２１４の方へ反射される。

第２の光方向転換部材２１２の光反射部２１０は、互いに対して実質的に直角に配置される第１の光反射部２４０および第２の光反射部２４２を備える。第２の光反射部２４２の表面は、第１の光反射部２４０の垂線に対して交互に約＋９°および−９°の角度をそれぞれ形成する傾斜平面を有する連続領域を備える。これらの傾きは、光源２０４が発する光の角度範囲に合わせて調整される。したがって、一実施形態（図示せず）においては、傾斜平面がたとえば±１°〜±２０°の範囲内の別の角度を形成してもよい。

光は、装置１０２について光源１０４が接触感応導波路１０８内に発するのと同様に光源２０４から第１の送信機導波路２３６内に発される。したがって、図１３に示す第１の光反射部２４０は、第１の光反射部２４０に入射する２本の光線２０６の間に入射角を有する光で実質的に照明される。

第２の光反射部２４２は、そこから第１の光方向転換部材２１４に向けて反射された光線２０６が、第１の光方向転換部材２１４の方へ伝播する間に接触感応面２３０に接触する対象物（図示せず）が光線２０６を外乱することができるような角度を接触感応面と形成するように構成される。

第４の光方向転換部材２２２も同様に動作する。

第１の送信機導波路２３６と接触感応導波路２０８の間には、絶縁層２４４が設けられ、一方の導波路が導いた光が絶縁層２２４を越えて他方の導波路に結合入力しないように両導波路を分離している。

図１４は、図１２の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った断面を示し、特に第１の光方向転換部材２１４を示す。第１の光方向転換部材２１４は、第２の光方向転換部材２１２と実質的に同一である。図１４は、第１の光方向転換部材２１４の光反射部２１６によって方向転換される８本の光線２０６を解説する例を含む。接触感応導波路２０８内を伝搬する光線２０６は、光反射部２１６の第１の光反射部２４６に入射し、次いで光線２０６の一部が光反射部２１６の第２の光反射部２４８によって反射されて第１の送信機導波路２３６によって検出器アレイ２２０の方へ導かれる。

第１の光反射部２４６および第２の光反射部２４８は、互いに対して実質的に直角に配置される。ただし、第１の光反射部２４６の表面は、第２の光反射部２４８の垂線に対して交互に約−９°および＋９°の角度をそれぞれ形成する傾斜平面を有する連続領域を備える。

第１の光反射部２４６に入射する８本の光線２０６のうち４本は実線で示し、これら８本の光線２０６のうち残りの４本は破線で示す。破線で示す４本の光線２０６のそれぞれは、実線で示す４本の光線２０６のそれぞれに平行である。破線で示す４本の光線２０６および実線で示す４本の光線２０６は、第１の光反射部２４６の隣接する２つの非平行平面に入射する。

光反射部２１６または第１の送信機導波路２３６の表面を通って外へ続く線は、対応する光線が検出器アレイ２２０の方へ伝搬しないことを示す。この対応する光線には、結合出力、吸収、問題にならない方向に方向転換するなどの散乱、またはこれらの任意の組合
せがなされたと考えられる。

装置２０２と同様の一実施形態（図示せず）においては、接触感応面に対して対象物の臨界角θ_c,oより小さい角度をなす光線が第１の送信機導波路に結合入力される。

第３の光方向転換部材２２４も同様に動作する。

一実施形態（図示せず）においては、第２の光方向転換部材から第１の光方向転換部材上に入射した光は、接触感応導波路を介して検出器アレイの方へ方向転換される。同様に、第４の光方向転換部材から第３の光方向転換部材上に入射した光は、接触感応導波路を介して検出器アレイの方へ方向転換される。

一実施形態（図示せず）においては、光源が発した光は、その光を第２の光方向転換部材の方へ導く接触感応導波路に結合入力する。同様に、光源が発した光は、その光を第４の光方向転換部材の方へ導く接触感応導波路に結合入力する。

図１５は、第２の光方向転換部材１０１２の光反射部１０１０の断面図を示して本発明による装置１００２の一部を図説する。装置１００２は、装置２０２と類似している。光反射部１０１０は、第１の光反射部１０４０および第２の光反射部１０４２を備える。第２の光反射部１０４２は、第１の光反射部１０４０の垂線に対して交互に約＋９°および−９°の角度をそれぞれ形成する傾斜平面を有する３つの連続領域を備える。第２の光反射部１０４２の上記領域で、第１の光反射部１０４０に最も近い領域は、第１の送信機導波路（ｆｉｒｓｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）１０３６から接触感応導波路（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）１００８への光結合が最適になるように第１の光反射部１０４０と鈍角を形成する。光反射部１０１０によって第１の送信機導波路１０３６から接触感応導波路１００８内に方向転換される光線１００６を解説する例を矢印付き線で示す。

図１６は、第２の光方向転換部材１１１２の光反射部１１１０の断面図を示して、本発明による装置１１０２の実施形態の一部を図説する。接触感応導波路（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）１１０８は、第１の送信機導波路１１３６より厚い。さらに、第２の光反射部１１４２は、第１の光反射部１１４０より大きい。

図１７は、本発明による装置３０２の好ましい実施形態の平面図を概略的に示す。装置３０２は、装置２０２と同様に機能する。ただし、装置３０２は、装置３０２の部分分解図を示す図１８〜図２０に図説する３つの平面導波路を備える。装置３０２は、平面の第１の送信機導波路（ｆｉｒｓｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）３３６（図２０参照）、平面の第２の送信機導波路（ｓｅｃｏｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）３３８（図１８参照）および平面の接触感応導波路（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）３０８（図１９参照）を備える。これら３つの平面導波路は積層されている。すなわち、対象物（図示せず）が接触感応導波路３０８の接触感応面（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）３３０に接触可能なように、第１の送信機導波路３３６および第２の送信機導波路３３８が接触感応導波路３０８の下に積層されている。

接触感応導波路３０８によって第２の光方向転換部材３１２から第１の光方向転換部材３１４の方へ導かれた光は、対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより小さく周囲媒質の臨
界角θ_c,aより大きい角度を接触感応面３３０の垂線と形成する。接触感応導波路３０８
によって第４の光方向転換部材３２２から第３の光方向転換部材３２４の方へ導かれる光についても同様である。したがって、第２の光方向転換部材３１２によって第１の光方向
転換部材３１４の方へ方向転換される、または第４の光方向転換部材３２２によって第３の光方向転換部材３２４の方への方向転換される光を接触感応面３３０に接触する対象物（図示せず）が外乱することができる。したがって、装置１０２および２０２に関して述べた利点は、装置３０２についても当てはまる。

図１７は、光源３０４から第２の送信機導波路３３８（図１８参照）内に発され、第２の光方向転換部材３１２の方へ導かれる光線３０６の例を示す。第２の光方向転換部材３１２は、第１の光方向転換部材３１４（図１９参照）の方へ導かれるように光線３０６を接触感応導波路３０８内に方向転換する。第１の光方向転換部材３１４は、検出器アレイ３２０（図２０参照）の方へ導かれるように光線３０６を第１の送信機導波路３３６内に方向転換する。光線３０６が第２の送信機導波路３３８によって導かれる場合を破線、接触感応導波路３０８によって導かれる場合を実線、第１の送信機導波路３３６によって導かれる場合を一点鎖線によって示す。図１７では、検出器アレイ３２０を一点鎖線で示しているが、第２の送信機導波路３３８および接触感応導波路３０８によって導かれる光が検出器アレイ３２０に通じないことがわかる。

図１８は、光源３０４が発した光が第２の光方向転換部材３１２の光反射部３１０のすべてを実質的に照明することを示す。さらに、図１８は、光源３０４が発した光が第４の光方向転換部材３２２の光反射部３２８のすべてを実質的に照明することを示す。

図１９に示すとおり、装置３０２には、接触感応導波路３０８の表面のほぼ全体の下で第２の光方向転換部材３１２および第４の光方向転換部材３２２の両方から光線が伝搬するという利点がある。したがって、接触感応面はＸＹ平面における接触感応導波路３０８の大きさに対して実質的に広くすることができる。

さらに、装置３０２には、光源３０４から検出器アレイ３２０に直接発光されるのを防止するために、光源３０４の前に何らかの部材（図示せず）を設けるなどの特別な労作をなす必要がないという利点がある。

したがって、装置３０２を用いて対象物（図示せず）と接触感応導波路３０８の接触感応面３３０間の接触を検出することが可能である。

図２１は、本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）５０２を概略的に示す平面図である。装置５０２は、接触感応面（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）５３０を有する平面接触感応導波路（ｐｌａｎａｒ ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）５０８と、第１の光源アレイ５５０と、第２の光源アレイ５５２と、光反射部５１６を有する第１の光方向転換部材５１４と、第３の光方向転換部材５２４と、検出器アレイ５２０とを備える。装置５０２と対象物（図示せず）は、装置１０２と対象物（図示せず）が相互に作用するのと同様に相互に作用してもよい。すなわち、接触感応面５３０に接触する対象物（図示せず）は、第１の光方向転換部材５１４の方へ伝搬する光を外乱することはできるが、第１の光方向転換部材５１４によって検出器アレイ５２０の方へ方向転換された光を外乱することはできないのが好ましい。第３の光方向転換部材５２４についても同様である。

実施形態５０２には、検出器アレイ５２０の方へ伝搬する光線が光方向転換部材５１４、５２４によって一度しか方向転換されないという利点がある。

図２１は、光線５０６を矢印付き実線で示す。この光線５０６は、第１の光源アレイ５５０から第１の光方向転換部材５１４の方へ、次いで検出器アレイ５２０の方へ導かれる。光線５０６は、２本の光線５０６ｂおよび５０６ｃを含む。光線５０６ｂは、対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより小さく周囲媒質の臨界角θ_c,aより大きい角度を接触感応面５３０の垂線と形成する。したがって、第１の光方向転換部材５１４の方へ伝播する間、接触感応面５３０に接触する対象物（図示せず）が光線５０６ｂを外乱することができる。

第１の光方向転換部材５１４は、光線５０６ｃが検出器アレイ５２０の方へ伝搬するように、かつ伝播中の光線５０６ｃが対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより大きい角度を
接触感応面５３０の垂線と形成するように光線５０６を方向転換する。したがって、対象物（図示せず）は、検出器アレイ５２０の方へ伝播する間は光線５０６ｃを外乱することができない。

第１の光源アレイ５５０は、第１の光方向転換部材５１４の光反射部５１６を実質的に照明する。

また、第２の光源アレイ５５２から第３の光方向転換部材５２４方へ、したがって、検出器アレイ５２０の方へ発された光線（図示せず）は、上記の第１の光源アレイ５５０から発された光と同様に動作し、同様の特徴を備える。

図２２は、本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）６０２の実施形態を概略的に示す平面図である。装置６０２は、接触感応面（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）６３０を有する平面接触感応導波路（ｐｌａｎａｒ ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）６０８と、光源６０４と、光反射部６１０を有する第２の光方向転換部材６１２と、第４の光方向転換部材６２２と、第１の検出器アレイ６５４と、第２の検出器アレイ６５６とを備える。装置６０２と対象物（図示せず）は、装置１０２と対象物（図示せず）が相互に作用するのと同様に相互に作用してもよい。すなわち、接触感応面６３０に接触する対象物（図示せず）は、第２の光方向転換部材６１２によって方向転換された光を外乱することはできるが、光源６０４が第２の光方向転換部材６１２に向けて発した光を外乱することはできないのが好ましい。第４の光方向転換部材６２２も同様に動作する。

実施形態６０２には、光源６０４が発する光線が、検出器アレイ６５４、６５６上に入射する前に、光方向転換部材５１４、５２４によって一度しか方向転換されないという利点がある。

図２２は、矢印付き実線で光線６０６を示す。この光線６０６は、光源６０４から第２の光方向転換部材６１２の方へ導かれ、第２の光方向転換部材６１２は、光線６０６を第１の検出器アレイ６５４の方へ方向転換する。

光線６０６は、光線６０６ａおよび６０６ｂを含む。光線６０６ａは、対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより大きい角度を接触感応面６３０の垂線と形成する。したがって、
対象物（図示せず）は光線６０６ａを外乱することができない。

第２の光方向転換部材６１２は、光線６０６ｂが第１の検出器アレイ６５４の方へ伝搬するように、かつ光線６０６ｂが対象物（図示せず）の臨界角θ_c,oより小さく周囲媒質
の臨界角θ_c,aより大きい角度を接触感応面６３０の垂線と形成するように、光線６０６
を方向転換する。したがって、接触感応面６３０に接触する対象物（図示せず）は、第２の光方向転換部材６１２から第１の検出器アレイ６５４の方へ伝播する間、光線６０６ｂを外乱することができる。

光源６０４は、第２の光方向転換部材６１２の光反射部６１０を実質的に照明する。

第２の光源６０４によって第４の光方向転換部材６２２に向けて、したがって、第２の検出器アレイ６５６に向けて発された光線（図示せず）は、上記のとおり光源６０４によって光方向転換部材６２２に向けて発された光と同様に動作し、同様の特徴を備える。

図２３〜図２５は、検出器アレイの配列方が異なる、本発明による種々の実施形態を示す。図２３〜図２５に示す実施形態のいずれも、本発明による装置２、１０２、２０２、３０２、４０２、５０２などのいずれかと組み合わることができる。

図２３は、本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）７０２の実施形態を概略的に示す平面図である。検出器アレイ７２０は、図示する４本の実質的に極限の光線７０６の焦点７５８の後ろに位置する。光線７０６の焦点７５８の後ろに検出器アレイ７２０を配置することによって、第２の光方向転換部材７１２および第４の光方向転換部材７２２を実質的に隣り合わせて配置することができ、接触感応面（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）７３０の実質的により広い部分を使用可能にしている。焦点７５８の付近または焦点７５８には、ノイズ、すなわち望ましくない方向からの光などが検出器アレイ７２０に到達するのを防ぐために、フィルターを配置してもよい。図２４および図２５に示す実施形態は、それぞれの焦点の付近またはそれぞれの焦点に同様のフィルターを備えていてもよい。フィルターを備えた実施形態を図３４に示す。

図２４は、本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）８０２の実施形態を概略的に示す平面図である。装置８０２の大部分は装置７０２と同様であるため、装置８０２は装置７０２と実質的に同様に機能する。また、装置８０２は実質的に同様の利点を備える。装置８０２は、検出器アレイ８２０の前に光学素子８６０を備える。光学素子８６０は、画像形成素子であってもよい。光学素子８６０は、光が検出器アレイ８２０に入射する前にその発散光をさらに拡散し、光学素子８６０がない場合よりも焦点８５８に近い位置で比較的幅の広い検出器アレイ８２０を十分に使用可能にする。

図２５は、本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）９０２を概略的に示す平面図である。装置９０２は、装置７０２および装置８０２に類似する。接触感応導波路（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）９０８中を伝搬してきた光線９０６は、検出器アレイ９２０に入射する前に、光投影部材９６２によって下方向へ投影される。これには、この実施形態の範囲がＸＹ平面において減少するという利点がある。一実施形態（図示せず）においては、検出器アレイが接触感応導波路に全面的に覆われ、それによってその実施形態のＸＹ平面における範囲が装置９０２と比較してさらに減少する。

図２３〜図２５と共に説明した実施形態にはさらに、実質的にＹＺ平面において各第１の光方向転換部材の方へ、または、実質的にＸＺ平面において各第２の光方向転換部材の方へ伝搬する光だけが検出器アレイに入射できるという利点がある。たとえばこれは、第１の光源アレイ５５０のうち少なくとも１つの光源がＹＺ平面外の方向に光を発する場合、または、第２の光源アレイ５５２のうち少なくとも１つの光源がＸＺ平面外の方向に光を発する場合に、装置５０２と組み合わせると特に有利である。

図２６は、本発明による装置１２０２の実施形態の断面を概略的に示す。図解をわかりやすくするため、この概略図においては光方向転換部材を省略している。
装置１２０２によると、光線１２０６の１回の反射および接触感応面（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ）１２３０における対応する入射点が、二次元検出器ア
レイ１２２０上の入射点に明確に対応し、その逆も同様であることがわかる。これは、二次元検出器アレイと、第１の光方向転換部材と、第２の光方向転換部材とを備えるが、二次元における接触感応面と対象物の接触の位置のコード化に第３の光方向転換部材および第４の光方向転換部材を要しない本発明による実施形態（図示せず）に活用することができる。図２６に示すとおり、接触感応面のＸ座標は二次元検出器アレイのＸ座標に対応し、接触感応面のＹ座標は二次元検出器アレイのＺ座標に対応する。

図２７は、本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）１３０２の実施形態を概略的に示す断面図である。複数の微細構造物１３６４が、装置２、１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２、９０２、１００２、１１０２、１２０２のような接触感応装置下の導波路１３６６に埋め込まれている。微細構造物１３６４によって方向転換された光１３６８は、接触感応装置の接触感応面を伝搬し、目１３７０で概略的に示す使用者１３７０に対して情報を表示する。わかりやすくするために、光１３６８の屈折などは図示していない。

図２８は、本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）１４０２の実施形態を概略的に示す断面図である。装置２、１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２、９０２、１００２、１１０２、１２０２、１３０２のような接触感応装置の下に、ディスプレイ１４７２が配置され、目１４７０で概略的に示す使用者１４７０に対して情報を提供する。ディスプレイ１４７２を本発明による接触感応装置と組み合わせることによって、タッチスクリーンが提供される。

図２９は、シグナルプロセッサ１５７４備える本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）１５０２の実施形態を概略的に示す。シグナルプロセッサ１５７４は、対象物と接触感応装置１５０２の接触感応導波路（図示せず）間の接触点の位置をコード化するように構成されている。一実施形態においては、対象物と接触感応導波路間の接触域、対象物と接触感応導波路間の速度、対象物と接触感応導波路間の加速度、またはこれらの任意の組み合わせを算出するようにシグナルプロセッサ１５７４が構成されている。

図３０は、複数の実質的に一次元のコア１６７６を含み、この一次元コア１６７６のそれぞれの長手方向に沿って光を導く、本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）１６０２の実施形態を概略的に示す平面図である。図示の複数の一次元コア１６７６は、第１の送信機導波路に埋め込まれている。したがって、接触感応面に接触する対象物（図示せず）が一次元コア１６７６によって導かれた光を外乱することはできない。図示の一次元コア１６７６は、光源１６０４から第２の光方向転換部材１６１２に光を導くように構成されている。図示の一次元コア１６７７は、光源１６０４から第４の光方向転換部材１６２２に光を導くように構成されている。複数の一次元コア（図示せず）を設けて、第１の光方向転換部材１６１４から検出器アレイ１６２０に光を導くようにしてもよい。複数の一次元コア（図示せず）を設けて、第３の光方向転換部材１６２４から検出器アレイ１６２０に光を導くようにしてもよい。

図３１は、図３０の線ＸＸＸＩ−ＸＸＸＩに沿った断面を示す。

図３２は、導光用の埋め込み溝または流路１７７８を有する実質的な平面形状の本発明による接触感応装置（ｔｏｕｃｈ‐ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）１７０２の実施形態を概略的に示す平面図である。これらの導光用埋め込み溝または流路１７７８の少なくとも一部は交差している。交差する導光用溝または流路１７７８は、実質的に直角をなす。図示の溝または流路の一部は、第２の光方向転換部材１７１２から第１の光方向転換部材１７１４の方へ光を導くように構成されている。図示の溝または流路の一部は、第４
の光方向転換部材１７２２から第３の光方向転換部材１７２４の方へ光を導くように構成されている。

図３３は、図３２の線ＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩに沿った断面を示す。

図３４は、本発明による装置の実施形態１８０２を概略的に示す平面図である。実施形態１８０２は、ノイズ、すなわち望ましくない方向からの光などが検出器アレイ１８２０に到達するのを防ぐために、焦点１８５８にフィルターを備える。フィルターは、プレート１８８０中に小穴の形で概略的に示す。解説用にプレート１８８０は拡張して示している。

図３５は、本発明による装置の実施形態を概略的に示す平面図である。この実施形態は、たとえば一層、二層、三層の単層および／または積層導波路であってもよい。光源１９０４の遠位の角には鏡状素子１９８２がある。鏡状素子１９８２は、ＸＹ平面において湾曲している。光源１９０４が発した光１９０７は、方向転換されることによって、方向転換された光１９０６が第２の光方向転換部材１９１２および第４の光方向転換部材１９２２の方へそれぞれ方向転換されるようになる。方向転換された光１９０６を破線で示す。方向転換は反射であることが好ましい。鏡状素子１９８２は鏡であることが好ましい。方向転換された光１９０６は、第２の光方向転換部材１９１２および第４の光方向転換部材１９２２がそれぞれ実質的に照明されるように、実質的に均一に拡散するのが好ましい。光源１９０４が検出器アレイ（図３５には図示せず）のすぐ近くにあるということは、たとえば導波路周辺に要するスペースが少なくて済むため、有利であると考えられる。

上述のとおり、検出器アレイによって検出された強度分布変化（信号）に基づいて、接触点の位置を求めることができる。この位置は、検出器アレイで検出した強度分布変化によって求められるＸ座標およびＹ座標などの２つの座標に基づいて求めるのが好ましい。所定の時間に接触が一度しかない場合、検出したＸ座標およびＹ座標はその接触に関するものである。

たとえば異なる接触点で同時に接触感応面に接触する１つまたは複数の対象物によって生じるような、２つ以上の接触点が一定期間内に存在する場合、それに合った数の接触座標を検出器アレイによって求めることができる。しかし、求めた接触座標のどの組み合わせが実際の接触点を表すかを決定するのは容易ではないこともある。また、２つ以上の接触点が少なくとも１つの座標を実質的に共有することもある。したがって、求めた接触座標の数が、同時発生した異なる接触点の数と合わないこともある。

本発明による装置は、たとえば指などの装置に同時に接触する１つまたは複数の対象物によって同時発生する２つ以上の接触点を作り出すことによって、使用者が入力を発生することができるように構成されるのが好ましい。少なくとも１つの共通する時間に存在する複数の接触を、同時発生したものと称する。

図３６〜図３８は、検出した座標間の関係を求めるための典型例となる方法で用いられる、したがって、接触点を求める際に用いられる測定値を示す。これら図３６〜図３９に示した典型例となる測定値は、たとえば本発明による装置の接触感応面に接触する２本の指によって発生するような２組の座標が、どのように相互に関連し得るかを示す。ただし、上述のとおり、この方法は２つを超える同時発生した接触に用いてもよい。

図３６は、検出器アレイにおける座標の関数として検出器アレイにおける測定信号の例を概略的に示す。上述のとおり、検出器アレイは二次元であってもよい。しかし、先に説明したとおり、接触のＸ座標およびＹ座標のいずれも一次元の分解能を有する検出器アレ
イから推測されるため、一次元の分解能のみが重要であると考えられる。図２６と共に述べたとおり、二次元検出器アレイのもう一方の次元が座標に関する情報を提供する実施形態もある。しかし、図３６〜図３８に関しては、このことについてこれ以上扱わない。

図３６は、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂の４つの座標の検出を示す。Ｘ₁およびＹ₁の信号プロファイルが相似し、Ｘ₂およびＹ₂の信号プロファイルが相似していることがわかる。したがって、Ｘ₁およびＹ₁が第１の接触に対応する２つの座標であり、Ｘ₂およびＹ₂が第２の接触に対応する２つの座標であろうと結論することができる。所定の時間内の信号プロファイルは、当該技術分野に含まれる方法を用いて分析することができ、たとえば、谷部（接触座標）の幅および／または深さを比較してもよい。

図３７は、２つの異なる時間に関する検出器アレイの座標の関数として検出器アレイの測定信号の例を概略的に示す。破線は、２つの対象物が接触感応面に接触した少し後の測定信号を示す。実線は、破線の測定時間の少し後、すなわち、対象物が指である場合、少し強めに押すなどして接触する面積をわずかに大きくすることなどによって、対象物が接触域を変更したときなどの測定信号を示す。実線しか用いなければ、どの接触座標が同じ接触によって発生したものかを決定するのが困難になるであろうことがわかる。しかし、破線で示す測定値から得られるデータを用いることによって、より信頼性が高い結果を得ることができる。

検出した座標間の関連を推測するために、上記の実線および破線によって示したデータのような、異なる時間の座標の関数としての強度の測定を含む複数の測定データを評価する。

図３８は、時間の関数として検出器アレイの４つの特定の座標（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の測定信号の例を概略的に示す。解説用に、これらの４本の曲線は信号軸に沿って変位させている。これらの４つの座標それぞれが接触座標に対応する。時間の関数としての測定信号は、検出した座標間の関係、すなわち、どのＸ座標がどのＹ座標に対応するかなどの評価に利用する。当該技術で知られるとおり、任意の曲線相関分析を行うことによって、どの接触座標が同一の接触によって発生したものかを求めることができる。図示の例では、ＡとＣが関連し、ＢとＤが関連する。

本発明が上記の実施形態に限定されないことは明らかである。また、上記の特徴のいずれも組み合わせることができる。

対象物は本発明による接触感応装置に接触するために用いることができるスタイラス、指、または他のいかなる物体であってもよい。角質層（指先の死んだ皮膚の最外層）の屈折率を測定すると、約１．４７の非常に安定な値である。対象物は、本発明による接触感応装置に可動に接続していてもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、対象物は手持ち式であってもよい。

対象物は、接触感応導波路内で導かれる光を複数の方法で外乱することができる。たとえば、対象物は接触感応導波路から光を結合出力する、光を吸収する、光を散乱する、またはこれらの任意の組み合わせを行うことによって、光の伝播方向を変更することができる。その代わりとして、またはそれに加えて、接触感応導波路から光を結合出力する、光を吸収する、光を散乱する、またはこれらの任意の組み合わせを行うことによって、検出器アレイに入射する光の強度または強度分布を変更して、接触感応導波路内で導かれる光を外乱することができる。

対象物が接触感応面に接触するということは、対象物が接触感応導波路によって導かれ
る光のエバネッセント場に影響を及ぼすということを意味する。

対象物と本発明による接触感応装置における接触感応面間の接触点の位置のコード化は、対象物と接触感応面間の接触点もしくは接触域の位置、接触点もしくは接触域の位置変化、または接触点もしくは接触域の位置および位置変化の組み合わせを測定することを含む。

対象物と接触感応導波路間の接触点は、接触域の一部であっても、接触域の幾何学的中心のような接触域に由来するものであってもよい。たとえば、対象物は環状の面積を有していてもよいが、この環状の面積の幾何学的中心として接触点を求めることが望ましい。

対象物は、実際の接触点とは異なる仮想接触点で接触感応面と交差する接触感応面の方へ向かう方向でポイントしてもよい。求めた接触点は、実際の接触点に由来する仮想接触点に等しい。通常、対象物、接触感応面および使用者は、実際の接触点とは異なる仮想接触点の測定が要求されるように協動してもよい。

たとえば、図７に示す実施形態においては、光源によって発され、検出器アレイの方へ伝搬する光線を、それぞれ第２の光方向転換部材から第１の光方向転換部材へ伝播する間、または第４の光方向転換部材から第３の光方向転換部材へ伝播する間のみ対象物によって外乱することができるが、このように接触感応装置に接触する対象物の接触点を簡単な幾何学的計算によって求めることができる実施形態もある。これは、先に図１を参照して説明したとおり、第２の光方向転換部材から第１の光方向転換部材へ伝搬してきた光線の検出器アレイ上の入射点が特定のＸ座標に対応し、第４の光方向転換部材から第３の光方向転換部材へ伝搬してきた光線の検出器アレイ上の入射点が特定のＹ座標に対応するためである。

通常、検出器アレイ上の特定の入射点は、１対１の関係で光源によって検出器アレイに向けて発される光線の特定の伝播経路に対応する。したがって、検出器アレイ上の特定の位置で検出した光の強度が減少した場合、対象物が対応する光伝播経路沿いのどこかの接触点において光を外乱したことを示唆する。そこで、接触点は光が対象物によって外乱された光伝播経路間の交差点として求めることができる。

したがって、接触感応装置に接触する対象物の接触点は、検出器アレイ上に入射する光の強度分布または出器アレイ上に入射する光の強度分布変化に対応する、光源が検出器アレイに向けて発した光線の複数の伝播経路の交差点を算定することによって求めることができる。

本発明による接触感応装置は、１つ以上の特定の対象物、または適切な部分の屈折率が、たとえば空気の屈折率超える、好ましくは水の屈折率を超えるなど、特定の値を超える１つ以上の対象物を対象に設計してもよい。本発明による接触感応装置は、屈折率がたとえば約２％、５％、７％、１０％、１５％または２０％対象物より低い別の部材または媒質が接触感応面に接触しても、導波路の導光特性を阻害しないように対象物に対して設計してもよい。また、本発明による接触感応装置は、適切な部分がさらにある値未満の屈折率を有する１つ以上の対象物を対象として、接触感応面に対する入射角が大きい光が接触感応面に接触する対象物によって外乱されることがなく、接触感応面に対する入射角が小さい光が接触感応面に接触する対象物によって外乱されるように設計してもよい。この場合、対象物の適切な部分の屈折率は、特定の範囲内にあるものとする。

光は、可視スペクトル、紫外スペクトルおよび赤外スペクトル内の波長を含む波長域内の電磁放射線とする。

本発明による導波路は、内部を伝搬する光を閉じ込め、導くことができる、すなわち、光が伝搬可能な空間領域を制限することができる部材とする。

本発明による導波路は、光源から検出器アレイの方へ光の一部、大部分または全部を全反射よって導いてもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、導波路は、たとえば１つ以上の金属面からの反射によって光を導いてもよい。

本発明による導波路は、光源からの光が伝搬する導波路の容積をなすコアを備える。

本発明による導波路は、コアの少なくとも一部を覆うクラッドまたは被覆部を備えていてもよい。たとえば、接触感応装置の接触感応面の反対側の表面をクラッドで覆い、光がその反対側の表面において装置から結合出力するのを防止してもよい。

なお、導波路の導光特性は、たとえば、導波路のコアと任意のクラッドまたは被覆部間、場合によってはコアを包囲する媒質と任意のクラッドまたは被覆部間の相互作用のような、導波路のコアとコアを包囲する媒質間の相互作用に左右される。

本発明による導波路は、光ファイバーで知られる実質的に一次元のコアを備えていてもよい。一次元の導波路構造は、コアの長手方向に沿って伸びる一方向だけに実質的に伝播可能なように、導かれた光の伝播を制限することができる。

本発明による導波路は、実質的に二次元のコアを備えていてもよい。このような導波路は平面導波路として知られ、実質的に平面形状を有する導波路である。平面導波路は、二次元の平面においてのみ実質的に伝播可能なように、導かれた光の伝播を制限することができる。

その代わりとして、またはそれに加えて、本発明による導波路は、複数の実質的に一次元のコアを備え、これら一次元コアのそれぞれの長手方向に沿って光を導いてもよい。本発明による導波路は、導光用の溝または流路が埋め込まれた実質的な平面形状を有していてもよい。本発明による導波路の好ましい実施形態は、交差する導光用溝または流路を備える。これらの交差する溝は、実質的に直角をなしているのが好ましい。

その代わりとして、またはそれに加えて、本発明による導波路は、複数の実質的に二次元のコアを備えていてもよい。

本発明による導波路のコアは、導波路を包囲する目的の媒質よりも屈折率が大きい容積を備えていてもよい。この導波路を包囲する目的の媒質としては、空気、水、その他の気体もしくは液体、金属などの固体材料、またはこれら媒質のいずれかの混合物が挙げられる。その代わりとして、またはそれに加えて、この導波路を包囲する目的の媒質として、真空が挙げられる。コアの屈折率は、実質的に均一であるのが好ましい。導波路を包囲する媒質は、異なる屈折率を有する異なる媒質を含んでいてもよい。

屈折率が導波路を包囲する媒質より高いコアを有する導波路は、全反射によって光を導くことができる。全反射の発生は、当該表面に対する入射角およびコアの屈折率とコアを包囲する媒質間の関係に依存する。コアと周囲との境界で全反射を可能にするためには、コアを包囲する媒質の屈折率がコアより低い必要がある。

接触感応導波路は、導波路を包囲する媒質の屈折率の変化を検出することによって感知する目的に活用してもよい。接触感応導波路の感知の基本原理は、好ましくは接触感応面
と導波路を包囲する媒質間の界面における臨界角の変化に起因する導波路を包囲する媒質の屈折率の変化を測定するというものである。所定の可能な全反射に関するエバネッセント場内で起こる導波路を包囲する媒質の変化のみが臨界角に影響を及ぼすことができる。エバネッセント場は、その場との相互作用を検出することができなくなる界面から所定の浸透深さに制限される。

本発明による装置は、検出器アレイが受信する光の特性変化を検出するように構成してもよい。したがって、動きのない被覆部については、被覆部がたとえば製造中に塗布されるなどの意図的なものであっても、汚れまたはその他の付着物のような非意図的なものであっても、無視してよい。

本発明による対象物の接触の位置をコード化する方法は、対応する時間を記録する方法と組み合わせてもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、対象物の他のパラメータ、たとえば、速度、加速度、回転など、またはこれらの任意の組み合わせを測定してもよい。

光方向転換部材は、全反射によって光の一部、大部分、または全部を方向転換することができる。その代わりとして、またはそれに加えて、光方向転換部材はたとえば１つ以上の金属界面を用いた反射によって光を方向転換してもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、光方向転換部材はたとえば１つ以上の湾曲形または別の形状の屈折面を用いた屈折によって光を方向転換してもよい。光方向転換部材による光の方向転換は、たとえば接触感応面などの接触感応導波路に平行な平面における伝播方向の変更を伴うのが好ましい。

図５、図２０、図２３〜図２５および図３４に示すとおり、第１／第３の光方向転換部材から検出器アレイに向かって伝搬するとき、光は検出器アレイに向かって収束するのが好ましい。したがって、検出器アレイの寸法は第１／第３の光方向転換部材の寸法よりもかなり小さくすることができる。すなわち、検出器アレイの寸法は接触感応面の長さ／幅よりもかなり小さくすることができる。

本発明による装置は、較正などの設定変更を行うことができると考えられる。この較正または設定変更は、異なる誘電率によって対象物に対する接触感応導波路の感度を変更するものであってもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、この較正または設定変更は、装置が無感応となる屈折率を変更するものであってもよい。これは、たとえば接触感応装置内を伝搬する光の接触感応面のような表面に対する入射角または入射角幅を変更することによっておこなってもよい。

光方向転換部材は、方向転換された光が、角度を変えられることによって、接触する対象物に対する感度を変えるように構成された表面を備えていてもよい。

本発明による導波路は、誘電体を備えているのが好ましい。発明による導波路は、ガラス、プラスチック、フォトニック結晶、半導体または同様の光学特性を１つ以上有するその他の材料などのコアを有していてもよい。または、導波路が上述の材料の任意の組み合わせを含んでいてもよい。ガラスは、ＢＫ７などのクラウンガラスであってもよい。プラスチックとしては、アクリルガラス（ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート））、ポリスチレン、ポリカーボネートなどが挙げられる。使用できるクラッドまたは被覆部が同様の材料から作られていてもよい。

本発明による装置は、ある対象物は装置内の光を外乱することができ、ある対象物はそれができないように、特定のスタイラスなどの特定の対象物を対象として設計した導波路
を備えるのが有利である。

導波路は、実質的に平坦であるのが好ましい。しかし、導波路は湾曲していてもよい。導波路の１つ以上の表面が、実質的に平面であるのが好ましい。その代わりとして、またはそれに加えて、導波路の１つ以上の界面が、実質的に平面であるのが好ましい。

本発明による導波路は、１枚以上の透明なガラス板を備えていてもよい。

導波路は、金属を含む被覆部またはクラッドを有していてもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、導波路は、テフロン（登録商標）などのフッ素樹脂のような屈折率の低い誘電体を含む被覆部またはクラッドを有していてもよい。任意の被覆部またはクラッドは、導波路の少なくとも一部を覆っても導波路の実質的な主要部分を覆ってもよい。任意の被覆部またはクラッドは、当該導波路のコアの屈折率よりも低い屈折率を有するのが好ましい。任意の被覆部は、さらに２つ以上の導波路間を分離する層として機能してもよい。この任意の分離層は、光絶縁層であってもよい。

本発明による接触感応導波路の接触感応面は、実質的に平面であってもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、本発明によるいずれの導波路の他のいずれの表面が実質的に平面であってもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、本発明による導波路の表面は、湾曲しているか、一部が湾曲していてもよい。接触感応面は、複数の個々の要素から成る表面を備えていてもよい。接触感応面または接触感応面の一部は、反射防止膜などの光学被覆部を有していてもよい。この任意の光学被覆部は、対象物の屈折率を接触感応導波路の屈折率に整合させる、すなわち対象物を導波路のコアまたは導波路の被覆物に整合させるインピーダンスに設定されていてもよい。

接触感応面は、実質的な四角形、実質的な円形、または他のいかなる形状であってもよい。

導波路の厚さは、０．０１ｍｍ〜１０ｍｍ、たとえば０．２ｍｍ〜１ｍｍにすることができる。導波路の長さは、１ｃｍ〜２００ｃｍ、たとえば１ｃｍ〜５０ｃｍや２ｃｍ〜１０ｃｍにすることができる。導波路の幅は、１ｃｍ〜２００ｃｍ、たとえば１ｃｍ〜５０ｃｍや２ｃｍ〜１０ｃｍにすることができる。

光方向転換部材は、偏向、反射、屈折、回折、合焦、離焦、平行化、収束、発散用の１つ以上のセグメント、またはこれらのセグメントの任意の組み合わせなどを備えていてもよい。このようなセグメントは、１つ以上の回折格子、反射鏡、レンズ、プリズム、回折素子、またはこれらの素子の任意の組み合わせを備えていてもよい。これらのすべてまたは一部が、斜端形、ファセット形、凹形、凸形などであってもよい。光方向転換部材は、屈折率が異なる材料を含んでいてもよい。

光方向転換部材またはその表面は、１つ以上のセグメントを備えていてもよく、その場合、各セグメントの断面が導波路の一平面または別の平面に投影される放物線の一部を実質的に形成する。１つの光方向転換部材中の放物線セグメントはそれぞれ、実質的に光源もしくは検出器アレイの位置、または実質的に光源、検出器アレイもしくは光源および検出器アレイの両方の当該導波路の上記一平面もしくは別の平面上の投影位置に焦点を有していてもよい。したがって、光方向転換部材またはその表面を、たとえば円形のフレネルレンズの半径に沿った断面のように、フレネルレンズの表面の断面の少なくとも一部と同様の形状にしてもよい。

光方向転換部材は、一次元の放物面反射鏡、すなわち一次元の放物線状弯曲を有する三
次元構造を備えていてもよい。

光方向転換部材は、少なくとも一部分が被覆されていてもよい。任意の被覆部は、金属を含んでいてもよい。光方向転換部材は、少なくとも１箇所の金属被覆部を有していてもよい。

光源は、少なくとも１つのＬＥＤ（発光ダイオード）、レーザー、レーザーダイオード、ＶＣＳＥＬ（垂直キャビティ面発光レーザー）、またはこれらの任意の組み合わせを備えていてもよい。また、光源は、少なくとも１つのＳＭＤ（表面実装型デバイス）を備えていてもよい。光源は、単一光源であっても、複数の光源を含んでいてもよい。光源は、実質的に点光源と考えてよく、小穴、その他の小開口、レンズ、またはこれらの任意の組み合わせを通過する光によって提供してもよい。光源からの光は、使用の間、連続的に発されてもよい。光源からの光は、パルス状に発されるのが好ましい。

光源からの光は、本発明による接触感応装置に含めてもよい光学系を利用して、当該導波路の表面に対して明確に定められた入射角または明確に定められた入射角の範囲内で導波路に発射されるか結合入力されてもよい。光は、導波路の端面で、好ましくはある入射角の範囲または複数の入射角の範囲にわたって導波路に結合入力してもよい。この光は、導波路の端面で、導波路から結合出力してもよい。光源からの光は、実質的に接触感応面に平行して伝搬するように導波路に結合入力する。

光源からの光は、ファイバーなどの手段を用いて導波路に結合入力してもよい。したがって、光源は、光源からの光が導波路に結合入力する領域から一定の距離をおいて配置してもよい。

光源は導波路のすぐ前に配置してもよいし、導波路の一体部分であってもよい。光源からの光は、別の導波路から接触感応導波路に好ましくは光方向転換部材を介して結合入力してもよい。また、光は接触感応導波路の一端から接触感応導波路の他端に結合入力してもよい。接触感応面に対して異なる角度または１つ以上の角度幅を有する光が導波路に結合入力してもよい。複数の光源が１つの導波路に光を結合入力してもよい。

検出器アレイは、少なくとも１つの光検出器、イメージセンサ、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサ、半導体検出器、アクティブピクセルセンサ、電荷結合素子、電荷注入素子、または上記の検出器およびセンサなどの任意の組み合わせを備えていてもよい。検出器アレイは、少なくとも一次元、たとえば二次元であってもよい。検出器アレイは、検出器アレイの前にレンズ、開口、画像形成素子などを備えていてもよい。

図１、図３〜図７、図１２、図１７、図２０、図２１、図２３〜図２５、図３０、図３２および図３４に示すとおり、検出器アレイの寸法は、接触感応面の寸法より相当に小さいのが好ましい。また、１つ以上の対象物によって発生した１つ以上の接触の位置をコード化するために、この１つ以上の接触の検出に要する検出器アレイが一式だけでよいということが、本発明の重要な利点である。

検出器アレイは、導波路の一端のすぐ前に配置してもよいし、導波路の一体部分であってもよい。光源からの光は、別の導波路を介して、好ましくは光方向転換部材を介して検出器アレイに到達してもよい。また、光は接触感応導波路の他端を介して検出器に到達してもよい。接触感応面に対して異なる角度または１つ以上の角度幅を有する光が検出器に到達してもよい。検出器は、入射角を問わず、入射光を検出してもよい。または、検出器は、１つ以上の特定の入射角範囲内の入射光のみを検出してもよい。

好ましい実施形態においては、全反射を利用して導波路内の導光を行う。接触感応面の少なくとも一部に対象物との接触がある場合、対象物はその接触点において反射を外乱することができる。外乱は、対象物が十分に高い屈折率を有し、接触点において光を導波路から結合出力させることによるものであってもよい。外乱は、対象物が接触点においてエバネッセント場から光を吸収することによるものであってもよい。外乱は、対象物が接触点においてエバネッセント場から光を散乱することによるものであってもよい。さらに、外乱は前述の外乱の組み合わせによるものであってもよい。外乱は、接触点から反射した光の強度を低下させるものであってもよい。この強度の低下は、接触点を通る光路に対応する検出器アレイ上のある位置で検出することができる。好ましい実施形態においては、少なくとも２本の光路が所定の接触点を通り、検出器アレイにおいて少なくとも２つの強度低下につながる。

好ましい実施形態においては、光源からの光は、その光の少なくとも一部がその部分を接触感応面に接触する対象物に対して無感応にさせる角度を接触感応面と形成するように、接触感応導波路に結合入力する。光源からの光は、接触感応導波路に結合入力した後、外乱されずに接触感応導波路全体を渡って第２の光方向転換部材の方へ導かれる。第２の光方向転換部材は、光の一部を接触感応導波路を介して第１の光方向転換部材の方へ方向転換する。また、第２の光方向転換部材は、第１の光方向転換部材の方への方向転換の際に、光線が接触感応面と形成する角度を変更して、指などの対象物が光の少なくとも一部を外乱することができるようにしてもよい。第１の光方向転換部材は入射光を方向転換する。また、光の一部を接触感応面に接触する対象物に対して無感応にするように、光線が接触感応面と形成する角度を変更してもよい。水は、接触感応面に接触しても、接触感応導波路によって導かれる光を外乱することができないのが好ましい。

本発明による装置に２つ以上の導波路がある場合、これらは実質的に同じ形状であってもよいし、実質的に同じ形状の１つ以上の要素を有していてもよい。これら２つ以上の導波路の形状は、本発明による装置内で実質的に互いの鏡像であってもよいし、少なくとも一部が他方の導波路の少なくとも一部の鏡像となっていてもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、本発明による装置内の２つ以上の導波路は、形状が異なるなどして同一でなくてもよい。

本発明による装置内の２つ以上の導波路は、少なくとも１つの同種の材料を含んでいてもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、本発明による装置内の２つ以上の導波路は、異なる材料を含んでいてもよい。

２つ以上の導波路は、結合するか別の方法で連結して、複数のコア、流路、溝、またはこれらの任意の組み合わせを備える単一のプレートを構成するようにしてもよい。２つ以上の導波路は、１枚にしてもよい。

本発明による接触感応装置は、コントローラを備えて検出器アレイからの入力に従って所定の動作をするようにしてもよい。この任意のコントローラには、第１の状態から第２の状態へ切り替える選択肢があってもよい。

本発明によるシグナルプロセッサは、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、ＣＰＵ（中央処理装置）、または対象物と本発明による装置における接触感応面間の接触点の位置のコード化用に構成したその他の装置であってもよい。シグナルプロセッサは、即時演算用に構成されていてもよい。

本発明による接触感応装置は、情報を使用者に表示するために１つ以上の微細構造物を備えていてもよい。これら１つ以上の微細構造物は、その上に照射された光を方向転換す
ることによって使用者に情報を表示してもよい。このような１つ以上の微細構造物は、任意の数または組み合わせの回折素子、ホログラフィック素子、またはこれらの任意の組み合わせを備えていてもよい。１つ以上の微細構造物は、導波路と一体化、結合、相互接続してもよく、またはその表面に配置するなどの別の方法で組み合わせてもよい。微細構造物は、光源が発する光によって照明されてもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、微細構造物は１つまたは複数の別の光源によって照明されてもよい。１つ以上の光源が複数の微細構造物を照明してもよい。

微細構造物は、ボタン、または接触感応面と対象物を接触させることによって仮想ボタンと仮想的に相互作用する同様の手段を可視化する働きをしてもよい。

任意の導波路を１つまたは複数の別の導波路と一体化、結合、積層、相互接続、またはこれらの任意の組み合わせによって接続してもよい。

任意の光方向転換部材を１つまたは複数の別の光方向転換部材と一体化、結合、相互接続、またはこれらの任意の組み合わせによって接続してもよい。

任意の光方向転換部材を１つまたは複数の任意の導波路と一体化、結合、相互接続、またはこれらの任意の組み合わせによって接続してもよい。

光源は、１つまたは複数の任意の導波路と一体化、結合、積層、相互接続、またはこれらの任意の組み合わせによって接続してもよい。

光源は、１つまたは複数の任意の光方向転換部材と一体化、結合、相互接続、またはこれらの任意の組み合わせによって接続してもよい。

検出器アレイは、１つまたは複数の任意の導波路と一体化、結合、積層、相互接続、またはこれらの任意の組み合わせによって接続してもよい。

検出器アレイは、１つまたは複数の任意の光方向転換部材と一体化、結合、相互接続、またはこれらの任意の組み合わせによって接続してもよい。

本発明による接触感応装置は、複数の用途に用いることができる。たとえば、タッチパッド、タッチスクリーン、コンピュータ、携帯電話、携帯音楽プレーヤー、リモートコントロール、キーボード、これらの任意の組み合わせ、またはその他の携帯装置もしくは非携帯装置が挙げられる。発明による接触感応装置は、ディスプレイの前に配置してもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、接触感応装置は、ディスプレイの一体化された一部であってもよい。その代わりとして、またはそれに加えて、本発明による接触感応装置がディスプレイを形成してもよい。

本発明による接触感応装置は、１つ以上の物理的ボタンと共に用いてもよく、この場合、少なくとも１つのボタンの一部を本発明による接触感応面に対して押圧可能としてもよい。この相互作用は、たとえばコンピュータ、携帯電話、携帯音楽プレーヤー、リモートコントロール、キーボード、少なくとも１つのボタンを備えるその他の装置、またはこれらの任意の組み合わせに利用することができる。

好ましい実施形態においては、接触感応面に接触する対象物の位置のコード化は、接触点から反射された光の消失または減少に基づく。

一実施形態においては、本発明による接触感応装置は、目的とする周囲媒質より低い屈
折率の対象物用に設計される。一実施形態において、本発明による接触感応装置は、鏡の様な特性を持つ対象物用に設計される。

第１の光方向転換部材から収束する光は、たとえばその焦点の後に検出器アレイが配置されることによって、検出器アレイに入射する前に発散を開始してもよい。

項目（ITEMS）
１． 光（６）を発する光源（４）と、
前記光源（４）からその接触感応面（３０）の方へ光（６）を導いて、対象物が前記接触感応面（３０）に接触する接触点（３２）において導かれた光（６）の少なくとも一部を対象物が乱すように構成された接触感応導波路（８）と、
前記対象物と接触感応面（３０）間の接触点（３２）の位置をコード化（ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）するために、光源（４）から接触感応導波路（８）を介して伝搬してきた光（６）の強度分布を検出するように構成された検出器アレイ（２０）と、
光源（４）から伝搬してきた光（６）を、接触感応導波路（８）を介して前記検出器アレイ（２０）に向けて方向転換するように構成された第１の光方向転換部材（１４）とを備え、
対象物が対応する特定の接触点（３２）で接触感応面（３０）に接触している場合に、検出器アレイ（２０）の特定の点に向かって伝搬する光（６）の少なくとも一部が、前記検出器アレイ（２０）の特定の点に入射することを防止される接触感応装置（２）。

２． 前記接触感応導波路（８）が平面導波路である項目１に記載の接触感応装置（２）。

３． 前記接触感応導波路（８）が、第１の光方向転換部材（１４）によって検出器アレイ（２０）の方へ方向転換され、かつ収束した光（６）を検出器アレイ（２０）の方へ導くようにさらに構成された項目１または２に記載の接触感応装置（２）。

４． 第１の光方向転換部材（２１４）によって検出器アレイ（２２０）の方へ方向転換され、かつ収束した光（２０６）を検出器アレイ（２２０）の方へ導くように構成された第１の送信機導波路（２３６）備える項目１または２に記載の接触感応装置（２０２）。

５． 前記第１の送信機導波路（２３６）が平面導波路である項目４に記載の接触感応装置（２０２）。

６． 前記接触感応導波路（２０８）および前記第１の送信機導波路（２３６）が積層された項目４または５に記載の接触感応装置。

７． 光源（１０４）から接触感応導波路（１０８）を介して入射する光（１０６ａ）を方向転換するように構成された第２の光方向転換部材（１１２）を備え、接触感応導波路（１０８）が方向転換された光（１０６ｂ）の少なくとも一部を第１の光方向転換部材（１１４）の方へ導くように構成され、第１の光方向転換部材（１１４）が入射光（１０６ｂ）の少なくとも一部を検出器アレイ（１２０）の方へ方向転換し、かつ収束させるように構成された前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（１０２）。

８． 前記接触感応導波路（１０８）が光源（１０４）から第２の光方向転換部材（１１２）の方へ光（１０６ａ）を導くようにさらに構成され、第２の光方向転換部材（１１２）が入射光（１０６ａ）の少なくとも一部を方向転換して接触感応導波路（１０８）に戻すように構成され、接触感応導波路（１０８）が方向転換された光（１０６ｂ）の少なくとも一部を第１の光方向転換部材（１１４）の方へ導くように構成され、第１の光方向転換部材（１１４）が入射光（１０６ｂ）の少なくとも一部を検出器アレイ（１２０）の方へ方向転換し、かつ収束させるように構成された項目７に記載の接触感応装置（１０２）。

９． 前記第１の送信機導波路（２３６）が光源（２０４）から第２の光方向転換部材（２１２）の方へ光（２０６ａ）を導くようにさらに構成され、第２の光方向転換部材（２１２）が接触感応導波路（２０８）を介して入射する光（２０６ａ）の少なくとも一部を方向転換するように構成され、接触感応導波路（２０８）が方向転換された光（２０６ｂ）の少なくとも一部を第１の光方向転換部材（２１４）の方へ導くように構成され、第１の光方向転換部材（２１４）が入射光（２０６ｂ）の少なくとも一部を検出器アレイ（２２０）の方へ方向転換し、かつ収束させるように構成された項目４〜６のいずれかに従属する項目７に記載の接触感応装置（２０２）。

１０． 光源（３０４）から第２の光方向転換部材（３１２）の方へ光（３０６）を導くように構成された第２の送信機導波路（３３８）を備え、第２の光方向転換部材（３１２）が接触感応導波路（３０８）を介して入射する光（３０６）の少なくとも一部を方向転換するように構成され、接触感応導波路（３０８）が方向転換された光（３０６）の少なくとも一部を第１の光方向転換部材（３１４）の方へ導くように構成され、第１の光方向転換部材（３１４）が入射光（３０６）の少なくとも一部を検出器アレイ（３２０）の方へ方向転換し、かつ収束させるように構成された項目７に記載の接触感応装置（３０２）。

１１． 第２の送信機導波路（３３８）が平面導波路である項目１０に記載の接触感応装置（３０２）。

１２． 前記接触感応導波路（３０８）および前記第２の送信機導波路（３３８）が積層された項目１０または１１に記載の接触感応装置（３０２）。

１３． 光源（４）が発した光（６）が変調される前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２）。

１４． 対象物と接触感応導波路（８）間の接触点（３２）の位置をコード化するように構成されたシグナルプロセッサ（１５７４）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２、１５０２）。

１５． 前記シグナルプロセッサ（１５７４）が対象物と接触感応導波路（８）間の接触域を算出するようにさらに構成された項目１４に記載の接触感応装置（２、１５０２）。

１６． 前記シグナルプロセッサ（１５７４）が対象物と接触感応導波路（８）間の速度を算出するようにさらに構成された項目１４または１５に記載の接触感応装置（２、１５０２）。

１７． 前記シグナルプロセッサ（１５７４）が対象物と接触感応導波路（８）間の加速度を算出するようにさらに構成された項目１４〜１６のいずれかに記載の接触感応装置（２、１５０２）。

１８． 接触感応面（１３０）の少なくとも一部が光学被覆部（１３１）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（１０２）。

１９． 前記光学被覆部（１３１）が反射防止膜である項目１８に記載の接触感応装置（
１０２）。

２０． 光源（４）から接触感応導波路（８）によって導かれる光（６）が、水が接触感応面（３０）に接触しても光（６）が外乱されないような入射角を接触感応面（３０）に対して有する前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２）。

２１． 光源（４）から接触感応導波路（８）によって導かれる光（６）が、屈折率が対象物より低い（たとえば、約５％低い）物質が接触感応面（３０）に接触しても光（６）が外乱されないような入射角を接触感応面（３０）に対して有する前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２）。

２２． 前記第１の光方向転換部材（１４）が少なくとも１つの反射部（１６）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２）。

２３． 前記第１の光方向転換部材（１４）が少なくとも１つのファセット形素子（１４）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２）。

２４． 前記第１の光方向転換部材（１４）が少なくとも１つの凹形素子（１６）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２）。

２５． 前記第１の光方向転換部材（１１４）が少なくとも１つの斜端形素子（１１６）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（１０２）。

２６． 前記少なくとも１つの素子が反射鏡である項目２３〜２５のいずれかに記載の接触感応装置（２）。

２７． 前記第１の光方向転換部材（１４）が少なくとも１つの回折格子を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２）。

２８． 導波路（２０８）が導波路（２０８）のコアよりも低い屈折率を有する層（２４４）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（２０２）。

２９． 前記層（２４４）がフッ素樹脂を含む項目２８に記載の接触感応装置（２０２）。

３０． 使用者（１３７０）に情報を表示するために、接触感応面（３０）を介して光を方向転換するように構成された少なくとも１つの微細構造物（１３６４）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（１３０２）。

３１． 前記少なくとも１つの微細構造物（１３６４）が接触感応導波路（８）の後に位置する導波路（１３６６）に埋め込まれ、前記少なくとも１つの微細構造物によって方向転換された光が接触感応導波路および接触感応面を伝搬して使用者（１３７０）に情報を表示する項目３０に記載の接触感応装置（１３０２）。

３２． 前記第１の光方向転換部材（１１４）が、８１°辺りの７０°〜８６°のような６０°〜８９°の角度を接触感応面（１３０）に対して有する反射面（１１６）を備える前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（１０２）。

３３． 前記第１の送信機導波路が、それぞれの長手方向に沿って光を導く複数の実質的に一次元のコア（１６７６）を備える項目４〜３２のいずれかに記載の接触感応装置（１
６０２）。

３４． 前記接触感応導波路が導光用の溝または流路（１７７８）が埋め込まれた実質的な平面形状を有する前記項目のいずれかに記載の接触感応装置（１７０２）。

３５． 前記導光用の埋め込み溝または流路（１７７８）の少なくとも一部が交差している前項目に記載の接触感応装置（１７０２）。

３６． 前記導光用の交差している溝または流路（１７７８）が実質的に直角をなしている前項目に記載の接触感応装置（１７０２）。

３７． 接触感応面（３０）に接触する対象物の位置をコード化する方法であって、
光源（４）から光（６）を発することと、
接触感応導波路（８）を用いて、接触感応導波路（８）の接触感応面（３０）の方へ光源（４）から光（６）を導き、対象物が接触感応面（３０）に接触する接触点（３２）において導かれた光（６）の少なくとも一部を対象物が外すことと、
対象物と接触感応面（３０）間の接触点（３２）の位置をコード化するために、光源（４）から接触感応導波路（８）を介して伝播してきた光（６）の強度分布を、検出器アレイ（２０）を用いて検出することと、
第１の光方向転換部材（１４）を用いて、光源（４）から接触感応導波路（８）を介して第１の光方向転換部材（１４）に伝播してきた光（６）を前記検出器アレイ（２０）に向けて方向転換することとを含み、
対象物が対応する特定の接触点（３２）で接触感応面（３０）と接触している場合に、検出器アレイ（２０）の特定の点に向かって伝播する光（６）の少なくとも一部が、前記検出器アレイ（２０）の特定の点に入射するのを防止される方法。

Claims (37)

1. 接触感応導波路内に光を発する光源と、
   複数の側面部と、前記接触感応導波路の前記複数の側面部の間に延びる接触感応面とを含む前記接触感応導波路であって、前記接触感応導波路は、前記光源から前記接触感応導波路の前記接触感応面の方へ光を導くように構成されており、対象物が前記接触感応面に接触する接触点において、導かれた光の少なくとも一部が前記対象物によって乱されることが可能である、前記接触感応導波路と、
   前記対象物と前記接触感応面との間の接触点の位置をコード化するために、前記光源から前記接触感応導波路を介して伝搬してきた光の強度分布を検出するように構成された検出器アレイと、
   前記接触感応導波路の前記複数の側面部のうちの少なくとも１つに含まれる第１の光方向転換部材であって、前記第１の光方向転換部材は、前記光源から前記接触感応導波路を介して前記第１の光方向転換部材に伝搬してきた光を前記検出器アレイに向けて方向転換するように構成されており、光を方向転換することは、前記接触感応導波路の内側かつ前記接触感応面に平行な平面で伝播方向を変更することと、前記対象物が対応する特定の接触点で前記接触感応面に接触するときに、導かれた光の少なくとも一部を、乱される状態と乱されることが防止される状態との間で変化させることとを含み、前記検出器アレイの特定の点に向かって伝搬する光の少なくとも一部が、前記検出器アレイの前記特定の点に入射することが防止される、第１の光方向転換部材と
   を備える、接触感応装置。
2. 前記接触感応導波路は、平面導波路である、請求項１に記載の接触感応装置。
3. 前記接触感応導波路は、前記第１の光方向転換部材によって前記検出器アレイの方へ方向転換され、かつ、収束された光を前記検出器アレイの方へ導くようにさらに構成されている、請求項１または請求項２に記載の接触感応装置。
4. 前記第１の光方向転換部材によって前記検出器アレイの方へ方向転換され、かつ、収束された光を前記検出器アレイの方へ導くように構成された第１の送信機導波路を備える、請求項１または請求項２に記載の接触感応装置。
5. 前記第１の送信機導波路は、平面導波路である、請求項４に記載の接触感応装置。
6. 前記接触感応導波路および前記第１の送信機導波路は、積層されている、請求項４または請求項５に記載の接触感応装置。
7. 前記光源から前記接触感応導波路を介して入射光を方向転換するように構成された第２の光方向転換部材を備え、前記接触感応導波路は、方向転換された光の少なくとも一部を前記第１の光方向転換部材の方へ導くように構成されており、前記第１の光方向転換部材は、前記入射光の少なくとも一部を前記検出器アレイの方へ方向転換し、かつ、収束するように構成されている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の接触感応装置。
8. 前記接触感応導波路は、前記光源から前記第２の光方向転換部材の方へ光を導くようにさらに構成されており、前記第２の光方向転換部材は、前記入射光の少なくとも一部を方向転換して前記接触感応導波路を介して戻すように構成されており、前記接触感応導波路は、方向転換された光の少なくとも一部を前記第１の光方向転換部材の方へ導くように構成されており、前記第１の光方向転換部材は、前記入射光の少なくとも一部を前記検出器アレイの方へ方向転換し、かつ、収束するように構成されている、請求項７に記載の接触感応装置。
9. 前記光源から前記接触感応導波路を介して入射光を方向転換するように構成された第２の光方向転換部材を備え、前記接触感応導波路は、方向転換された光の少なくとも一部を前記第１の光方向転換部材の方へ導くように構成されており、前記第１の光方向転換部材は、前記入射光の少なくとも一部を前記検出器アレイの方へ方向転換し、かつ、収束するように構成されており、
   前記第１の送信機導波路は、前記光源から前記第２の光方向転換部材の方へ光を導くようにさらに構成されており、前記第２の光方向転換部材は、前記接触感応導波路を介して前記入射光の少なくとも一部を方向転換するように構成されており、前記接触感応導波路は、方向転換された光の少なくとも一部を前記第１の光方向転換部材の方へ導くように構成されており、前記第１の光方向転換部材は、前記入射光の少なくとも一部を前記検出器アレイの方へ方向転換し、かつ、収束するように構成されている、請求項４に記載の接触感応装置。
10. 前記光源から前記第２の光方向転換部材の方へ光を導くように構成された第２の送信機導波路を備え、前記第２の光方向転換部材は、前記接触感応導波路を介して前記入射光の少なくとも一部を方向転換するように構成されており、前記接触感応導波路は、方向転換された光の少なくとも一部を前記第１の光方向転換部材の方へ導くように構成されており、前記第１の光方向転換部材は、前記入射光の少なくとも一部を前記検出器アレイの方へ方向転換し、かつ、収束するように構成されている、請求項７に記載の接触感応装置。
11. 前記第２の送信機導波路は、平面導波路である、請求項１０に記載の接触感応装置。
12. 前記接触感応導波路および前記第２の送信機導波路は、積層されている、請求項１０または請求項１１に記載の接触感応装置。
13. 前記光源によって発せられた光は、変調されている、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の接触感応装置。
14. 前記対象物と前記接触感応導波路との間の接触点の位置をコード化するように構成されたシグナルプロセッサを備える、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の接触感応装置。
15. 前記シグナルプロセッサは、前記対象物と前記接触感応導波路との間の接触域を算出するようにさらに構成されている、請求項１４に記載の接触感応装置。
16. 前記シグナルプロセッサは、前記対象物と前記接触感応導波路との間の速度を算出するようにさらに構成されている、請求項１４または請求項１５に記載の接触感応装置。
17. 前記シグナルプロセッサは、前記対象物と前記接触感応導波路との間の加速度を算出するようにさらに構成されている、請求項１４〜１６のいずれか１つに記載の接触感応装置。
18. 前記接触感応面の少なくとも一部は、光学被覆部を備える、請求項１〜１７のいずれか１つに記載の接触感応装置。
19. 前記光学被覆部は、反射防止膜である、請求項１８に記載の接触感応装置。
20. 前記光源から前記接触感応導波路によって導かれる光は、前記接触感応面に接触する水によって光が乱されないような入射角を前記接触感応面に対して有する、請求項１〜１９のいずれか１つに記載の接触感応装置。
21. 前記光源から前記接触感応導波路によって導かれる光は、前記接触感応面に接触する物質によって光が乱されないような入射角を前記接触感応面に対して有し、前記物質は、前記対象物より低い（例えば、約５％低い）屈折率を有する、請求項１〜２０のいずれか１つに記載の接触感応装置。
22. 前記第１の光方向転換部材は、少なくとも１つの反射部を備える、請求項１〜２１のいずれか１つに記載の接触感応装置。
23. 前記第１の光方向転換部材は、少なくとも１つのファセット形素子を備える、請求項１〜２２のいずれか１つに記載の接触感応装置。
24. 前記第１の光方向転換部材は、少なくとも１つの凹形素子を備える、請求項１〜２３のいずれか１つに記載の接触感応装置。
25. 前記第１の光方向転換部材は、少なくとも１つの斜端形素子を備える、請求項１〜２４のいずれか１つに記載の接触感応装置。
26. 前記少なくとも１つの素子は、反射鏡である、請求項２３〜２５のいずれか１つに記載の接触感応装置。
27. 前記第１の光方向転換部材は、少なくとも１つの回折格子を備える、請求項１〜２６のいずれか１つに記載の接触感応装置。
28. 導波路は、前記導波路のコアよりも低い屈折率を有する層を備える、請求項１〜２７のいずれか１つに記載の接触感応装置。
29. 前記層は、フッ素樹脂を含む、請求項２８に記載の接触感応装置。
30. 使用者に情報を表示するために、前記接触感応面を介して光を方向転換するように構成された少なくとも１つの微細構造物を備える、請求項１〜２９のいずれか１つに記載の接触感応装置。
31. 前記少なくとも１つの微細構造物は、前記接触感応導波路の後に位置する導波路に埋め込まれ、
    前記少なくとも１つの微細構造物によって方向転換された光は、使用者に情報を表示するために、前記接触感応導波路および前記接触感応面を伝搬する、請求項３０に記載の接触感応装置。
32. 前記第１の光方向転換部材は、前記接触感応面に対して６０°〜８９°の角度（例えば７０°〜８６°（例えば、約８１°））の角度を有する反射面を備える、請求項１〜３１のいずれか１つに記載の接触感応装置。
33. 前記第１の送信機導波路は、複数の実質的に一次元のコアを備え、前記第１の送信機導波路は、前記複数の一次元のコアのそれぞれの長手方向に沿って光を導く、請求項４に記載の接触感応装置。
34. 前記接触感応導波路は、光を導くための溝または流路が埋め込まれた実質的に平面形状を有する、請求項１〜３３のいずれか１つに記載の接触感応装置。
35. 光を導くための前記埋め込まれた溝または流路の少なくともいくつかは、交差している請求項３４に記載の接触感応装置。
36. 光を導くための前記交差している溝または流路は、実質的に直角をなしている、請求項３５に記載の接触感応装置。
37. 接触感応面に接触する対象物の位置をコード化する方法であって、前記方法は、
    光源から接触感応導波路内に光を発することであって、前記接触感応導波路は、複数の側面部と、前記接触感応導波路の前記複数の側面部の間に延びる前記接触感応面とを含む、ことと、
    前記接触感応導波路を用いて、前記接触感応導波路の前記接触感応面の方へ光源から光を導くことであって、前記対象物が前記接触感応面に接触する接触点において、導かれた光の少なくとも一部が前記対象物によって乱されることが可能である、ことと、
    前記対象物と前記接触感応面との間の接触点の位置をコード化するために、検出器アレイを用いて、前記光源から前記接触感応導波路を介して伝播してきた光の強度分布を検出することと、
    前記光源から接触感応導波路を介して前記接触感応導波路の前記複数の側面部のうちの少なくとも１つに含まれる第１の光方向転換部材に伝播してきた光を前記第１の光方向転換部材を用いて前記検出器アレイに向けて方向転換することであって、方向転換された光は、前記接触感応面に平行な平面において伝播方向を変更する、ことと
    を含み、
    前記対象物が対応する特定の接触点で前記接触感応面に接触するときに、前記検出器アレイの特定の点に向かって伝播する光の少なくとも一部が、前記検出器アレイの特定の点に入射することが防止され、方向転換部材は、導かれた光の少なくとも一部が前記方向転換部材によって方向転換された後に、接触点において前記対象物によって乱される状態と乱されることが防止される状態との間で変化するように構成されている、方法。