(57)【要約】  少なくとも１つの対象物に関する情報を決定するためのシステムであって、容量結合に感応するセンサと、少なくとも１つの信号がセンサに入力されたときに、センサとの容量結合を生じるように適応された少なくとも１つの対象物と、少なくとも１つの対象物に関連付けられた前記センサの少なくとも１つの出力信号を計測するように適応された検出器とを備え、少なくとも１つの対象物に関連付けられた出力信号が対象物情報コードである、システム。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの対象物に関する情報を決定するためのシステムであって、容量結合に感応するセンサと、少なくとも１つの信号がセンサに入力されたときに、センサとの容量結合を生じるように適応された少なくとも１つの対象物と、少なくとも１つの対象物に関連付けられた前記センサの少なくとも１つの出力信号を計測するように適応された検出器とを備え、少なくとも１つの対象物に関連付けられた出力信号が対象物情報コードである、システム。
【請求項２】
少なくとも１つの対象物が、対象物情報コードを含む導電性領域のパターンを与えられている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
導電性領域のパターンは導電性トークンから構成される請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
導電性領域のパターンは、バイナリ対象物識別コードを与える導電性および非導電性領域を含む請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
導電性領域のパターンは、一部の領域が他の領域とは異なる容量結合を生じるように、異なるサイズの導電性領域から構成される請求項２または３に記載のシステム。
【請求項６】
導電性領域のパターンは導電性領域から構成され、少なくとも１つの導電性領域は他の領域とは異なる容量結合を示すように適応される請求項２または３に記載のシステム。
【請求項７】
導電性領域のパターンは、一部の領域が他の領域とは異なる容量結合を生じるように、前記センサに対する距離が異なる導電性領域から構成される請求項２または３に記載のシステム。
【請求項８】
導電性領域のパターンは導電性領域から構成され、そのうちの少なくとも第１導電性領域は第２導電性領域から第１距離に位置し、第２導電性領域は少なくとも第３導電性領域から第２距離に位置する請求項２、３および５〜７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記第３導電性領域は前記第１導電性領域から第３距離に位置する請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記距離は１組の予め定められた様々な距離から選択される請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
導電性領域の少なくとも２つは選択的に相互に導電性接続する請求項２〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記導電性接続はスイッチによって達成される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記対象物はさらに、前記パターンにおける少なくとも１つの導電性領域の位置を変化させるスイッチを含む請求項２〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記位置の変化は前記センサと平行である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記位置の変化は前記センサに直交する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記スイッチの選択により、対象物の対象物情報コードが変化する請求項１２〜１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
導電性領域のパターンは複数の行、複数の列、または幾何形状の少なくとも１つを形成する請求項２〜１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
対象物情報コードは、センサ上の対象物の位置、アイデンティティ、または向きの少なくとも１つを示す請求項１〜１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの出力信号の計測値は、電圧、振幅、位相、周波数、または予め定められた信号との相関の少なくとも１つである請求項１〜１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
センサは２つの電極アレイから構成され、第１アレイは第１組の電極を含み、第２アレイは第２組の電極を含む請求項１〜１９のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
第１および第２アレイは直交する請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
システムはさらに、少なくとも１つの信号を第１組の電極に入力するように適応された入力信号の発生源を含み、入力信号は、第２組の電極の少なくとも１つに容量結合される少なくとも１つの対象物によって、第２組の電極に伝達される請求項２０または２１に記載のシステム。
【請求項２３】
少なくとも１つの対象物は、各々が異なる対象物情報コードを持つ複数の対象物の１つである請求項１〜２２のいずれかに記載のシステム。
【請求項２４】
少なくとも１つの対象物はゲーム用駒である請求項１〜２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
少なくとも１つの対象物はポインティング装置である請求項１〜２４のいずれかに記載のシステム。
【請求項２６】
ポインティング装置はスタイラスまたはマウスである請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記システムは、前記センサに接触するかまたはその上に置かれるユーザの身体部分を検出することができる請求項１〜２６のいずれかに記載のシステム。
【請求項２８】
少なくとも１つの対象物は幾つかの表面を含み、各表面がコード化情報を含む請求項１〜２７のいずれかに記載のシステム。
【請求項２９】
前記表面の少なくとも１つは異なる対象物情報コードを含む請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの対象物はゲーム用ダイスである請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
変化させることのできる画像を電子的に表示させるディスプレイをさらに含む請求項１〜３０のいずれかに記載のシステム。
【請求項３２】
ディスプレイはセンサの下にあり、センサは実質的に透明である請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
システムはパーソナルコンピュータである請求項３１または３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記システムは電磁対象物を検出することができる請求項１〜３３のいずれかに記載のシステム。
【請求項３５】
表面に接触している接地および非接地導電性対象物の存在に応答する信号を検出する位置センサを含む表面と、前記信号を受信して、前記信号の少なくとも１つの特性に接触応答する接地導電性対象物と非接地導電性対象物を区別する制御システムとを含む装置。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの特性は、前記信号の位相である請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記接地導電性対象物は身体部分である請求項３５または３６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２００５年８月１１日に出願した米国特許仮出願第６０／７０７３３９号の米国特許法１１９条（ｅ）項に基づく利益を主張し、その開示内容を参照によって本書に援用する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般的に対象物に関する情報の検出に関する。例えば、機能の１つとして装置上に位置する対象物に関する位置、正体（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、および／または向き情報を任意選択的に検出する装置を提供する。
【背景技術】
【０００３】
対象物、特に表面上に配置された小対象物についての情報を検出するために、多くの方法が使用されてきた。以下は決して当該分野の完全な精査ではなく、むしろ技術の現状を例証する多数の参考文献を記載するものである。
【０００４】
開示内容を参照によって本書に援用する米国特許第６６９０１５６号は、ゲーム盤上のゲーム用駒の位置を識別しかつ決定するためのシステムを記載している。記載された方法の１つは、センサを取り囲んでゲーム用駒内の回路構成をその共振周波数で励起させる励起コイルと、励起に応答してゲーム用駒によって生成される信号を取得する盤の上のセンサとを使用する。励起および応答に基づいて、ゲーム用駒の位置および正体が決定される。
【０００５】
開示内容を参照によって本書に援用する米国特許出願公開第２００４／００９５３３３号は、タブレット表面の真下に、しかしディスプレイスクリーンのすぐ近くに、直交導体の構造を持つタブレットを記載している。タブレットはまた、表面を取り囲むコイルをも含む。動作中に、スタイラスは周囲コイルによって励起される共振回路を含む。スタイラスによって応答して生成される信号は、導体によって捕捉されて検出される。導体の一部における信号の存在に基づいて、スタイラスの存在および位置が決定される。この参考文献は主としてスタイラスおよびタブレットを取り扱っているが、ゲーム用駒に関する情報を決定するためにこのシステムを使用すること（段落１１６）も示唆されていることが注目される。
【０００６】
開示内容を参照によって本書に援用する米国特許出願公開第２００４／０１５５８７１号は、前述の参考文献のシステムの改良型を記載している。一般的に、前参考文献と同じ一般的タブレット構造を利用する二重目的タブレットが記載されている。しかし、一連の実施形態で、該構造は、スタイラスの検出に使用されるのと同じセンサを使用して、表面上の指の存在をも決定するように変更することができる。これらの実施形態のうち第２の実施形態（段落１６３〜１７４ならびに図２および３に記載される）では、１方向にある導体に信号が供給される。指は直交導線間の容量結合を導くので、指に隣接するか指の下にある直交導線で信号が検出される。この検出信号は指の存在および位置を決定するために使用される。
【０００７】
これらの参考文献は各々、センサをＬＣＤスクリーンのようなイメージングスクリーンの上に載せることができるように、透明な導体を使用することを記載していることが注目される。
【０００８】
これらの参考文献は各々、背景技術の節に先行技術の広範な精査を含むが、それはここでは繰り返さない。しかしこの精査を、これらの文書の残部と共に、参照によって本書に援用する。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の一部の例示的実施形態の態様は、対象物の存在によって生じるかあるいは変化する装置の要素間の容量結合に基づいて、装置上に位置する対象物に関する情報にリンクする対象物情報コードを検出するための装置および／または方法を提供することに関する。本発明の実施形態では、対象物はパッシブ対象物である。本発明の一部の実施形態では、対象物情報コードは、装置に信号が入力されるときに、対象物との容量結合の結果として装置から出力される信号である。
【００１０】
本発明の一部の例示的実施形態では、装置は、対象物がその上に位置する平面盤またはタブレットを含む。
【００１１】
本発明の一部の例示的実施形態では、情報は対象物の位置を含む。
【００１２】
本発明の一部の例示的実施形態では、情報は対象物の正体を含む。任意選択的に、対象物情報コードは対象物上のトークンの幾何学的配置から検出される。任意選択的に、対象物情報コードは、少なくとも１つの導電性（またはより一般的に容量性）トークン（例えば対象物の検出表面に関連付けられる小領域の導電性材料）、または様々な導電率および／もしくは番号および／もしくは空間的配置および／もしくは様々な導電性シグネチャを有する対象物上に位置するトークンのパターンを使用して検出される。本発明の一部の例示的実施形態では、対象物情報コードは、様々な導電率を有する対象物上に位置する導電性材料のパターンから検出される。任意選択的に、対象物情報コードは、様々なサイズおよび／または番号および／または様々なトークン間距離を有する対象物上に位置するトークンのパターンを使用して検出される。本発明の一部の実施形態では、対象物に広範囲の識別可能性を提供するために、サイズおよび／または番号および／またはトークン間距離は全て対象物上で可変であるので、特定の対象物は特定のサイズおよび／または番号および／またはトークン間距離のトークンに限定されないことを理解されたい。本発明の一部の例示的実施形態では、対象物は透明であり、透明な導電性トークンを含む。
【００１３】
本発明の一部の例示的実施形態では、情報は対象物の位置を含む。この位置は任意選択的に、センサアレイ（下述する）の接合点によって検出される最も強い信号を識別し、次いでその接合点からの距離を概算することによって決定される。任意選択的に、対象物の少なくとも１つの隣接接合点における信号のパッシブ受信もまた、対象物の中心を決定するために使用される。任意選択的に、中心は信号検出の平均を加重することによって検出される。任意選択的に、センサアレイの複数の接合点における信号計測値を対象物中心の概略位置に相関させるために、ルックアップテーブルが使用される。任意選択的に、中心はこれらの方法を組み合わせることによって算出される。任意選択的に、中心は、記載した方法から得た結果を平均することによって算出される。
【００１４】
本発明の一部の例示的実施形態では、情報は対象物の向きを含む。対象物の向きおよび位置は任意選択的に、連続的に決定される。任意選択的に、向きは、対象物上のトークンのパターンの向きを検出することによって決定される。
【００１５】
本発明の一部の例示的実施形態では、対象物情報コードは、ソフトウェア製品の特定のコピーと共に使用される１組の対象物に関連付けることのできる「セキュリティ」コードである。例えば、ソフトウェア製品のコピー付きで販売される全ての対象物は、ソフトウェア製品のコピーに知られている特有のパターンを有しており、したがってソフトウェア製品をコピーし、それを他の対象物（例えばソフトウェアのその特定のコピーに関連付けられていない対象物）で使用しようとする試みは、成功しないであろう。
【００１６】
本発明の一部の例示的実施形態では、１つまたはそれ以上の対象物は、セキュア対象物情報コードをタブレットに送信する回路構成を含む。これは、例えば、対象物に関連付けられたソフトウェアがコード無しでは作動しない場合、追加レベルのセキュリティをもたらすことができる。任意選択的に、ＵＳＢセキュリティ装置を使用して、ソフトウェアを使用可能／使用不能にすることができる。
【００１７】
セキュリティは、対象物内または上に存在するＲＦＩＤタグによって提供することもできる。このタイプのセキュリティが提供される場合、システムはＲＦＩＤ読取器を必要とする。
【００１８】
本発明の一部の実施形態では、対象物はハンドヘルド式対象物である。他の実施形態では、対象物は表面上を自律的に移動し、有線または無線接続を介してコントローラによって制御することができる。例えば対象物は自動車の形を取るか、あるいは電動式とすることができる。
【００１９】
本発明の一部の実施形態では、対象物の移動は、ホストによってまたはインターネットを介して遠隔的に制御される、ロボット装置によって制御される。
【００２０】
本発明の一部の実施形態では、対象物は身体部分である。
【００２１】
本発明の一部の例示的実施形態では、装置は、指または手が実際には表面に接触していない場合でも、指または手の存在を認識することができる。これは、接触しない指でカーソルを移動させ、かつ任意選択的に、カーソルが所望の位置にあるときに、マウスクリックと同様に、表面との指の接触を識別させることを可能にする。任意選択的に、指のダブルタップまたは表面接触の時間延長は、マウスの右クリックとして識別される。延長タップを右クリックとして使用する場合には、ダブルタップはダブルクリックを表わすことができる。
【００２２】
本発明の一部の例示的実施形態では、情報検出のための装置は、表面にまたはその真下に位置するセンサモジュールと、コントローラ部および／またはホスト部とから構成される。任意選択的に、センサモジュールは、表面上に位置する少なくとも１つの対象物に関する情報を検出するように適応されかつ構成されたセンサアレイ、例えば細長い透明な電極の配列を含む。任意選択的に、コントローラ部は、センサ部とホスト部との間のインタフェースを提供する。任意選択的に、ホスト部はセンサモジュールによって収集された情報を処理し、処理された情報を出力する。
【００２３】
本発明の一部の例示的実施形態では、装置は画像を表示する。任意選択的に、画像は、対象物が配置される表面の下および対象物または指を検知するセンサの下に位置する、ディスプレイスクリーン上に表示される。
【００２４】
本発明の一部の例示的実施形態では、表面はゲーム盤として機能し、対象物はゲーム用の駒である。任意選択的に、対象物は、ゲームに参加するプレーヤまたは対象者である。
【００２５】
本発明の一部の例示的実施形態では、対象物はスタイラスである。他の実施形態では、対象物はゲーム用駒（チェスゲームのポーンのような）、ポインティング装置（マウスのような）、カード、透明なフレーム、またはセンサと相互作用する事実上あらゆる物理的要素とすることができる。
【００２６】
本発明の一部の実施形態の態様は、複数の機能を有する装置に関係する。任意選択的に、機能の１つは、上述の通り、表面上の対象物の位置ならびに任意選択的に向きおよび／またはアイデンティティ（ｉｄｅｎｔｉｔｙ）および／または形状もしくは輪郭を決定することである。対象物はゲーム用駒、スタイラス、またはその位置を決定しようとする他の対象物とすることができる。任意選択的に、機能の１つは表面上の１本もしくはそれ以上の指の位置、またはユーザの掌もしくは手もしくは他の身体部分の輪郭を決定することである。任意選択的に機能の１つは、表面のマルチタッチの検出を可能にすることである。任意選択的に、装置の機能の１つは、任意選択的に表面がコンピュータのディスプレイスクリーンとして動作することのできる、コンピュータとして動作することである。任意選択的に、ディスプレイはタブレットとして機能し、対象物はスタイラスまたは他の容量性対象物である。
【００２７】
本発明の一部の例示的実施形態の態様は、対象物の容量性部分（以下ではときどき「トークン」という）の存在を指と区別するための方法に関する。対象物または身体部分（例えば指）それぞれによる接触に対するセンサアレイの異なる電気的応答を使用することによって、これらの応答の解析は任意選択的に両方の識別をもたらすことができる。
【００２８】
したがって、本発明の例示的実施形態では、少なくとも１つの対象物に関する情報を決定するためのシステムであって、容量結合に感応するセンサと、少なくとも１つの信号がセンサに入力されたときに、センサとの容量結合を生じるように適応された少なくとも１つの対象物と、少なくとも１つの対象物に関連付けられた前記センサの少なくとも１つの出力信号を計測するように適応された検出器とを備え、少なくとも１つの対象物に関連付けられた出力信号が対象物情報コードである、システムを提供する。
【００２９】
本発明の実施形態では、少なくとも１つの対象物には、対象物情報コードを含む導電性領域のパターンが与えられている。任意選択的に、導電性領域のパターンは導電性トークンから構成される。任意選択的に、導電性領域のパターンは、バイナリ対象物識別コードを与える導電性および非導電性領域を含む。任意選択的に、導電性領域のパターンは、一部の領域が他の領域とは異なる容量結合を生じるように、異なるサイズの導電性領域から構成される。任意選択的に、導電性領域のパターンは導電性領域から構成され、少なくとも１つの導電性領域は他の領域とは異なる容量結合を示すように適応される。任意選択的に、導電性領域のパターンは、一部の領域が他の領域とは異なる容量結合を生じるように、前記センサに対する距離が異なる導電性領域から構成される。
【００３０】
本発明の一部の実施形態では、導電性領域のパターンは導電性領域から構成され、そのうちの少なくとも第１導電性領域は第２導電性領域から第１距離に位置し、第２導電性領域は少なくとも第３導電性領域から第２距離に位置する。任意選択的に、第３導電性領域は前記第１導電性領域から第３距離に位置する。任意選択的に、距離は１組の予め定められた様々な距離から選択される。
【００３１】
本発明の一部の実施形態では、導電性領域の少なくとも２つは選択的に相互に導電性接続する。任意選択的に、導電性接続はスイッチによって達成される。任意選択的に、対象物はさらに、前記パターンにおける少なくとも１つの導電性領域の位置を変化させるスイッチを含む。任意選択的に、位置の変化は前記センサと平行である。任意選択的に、位置の変化は前記センサに直交する。任意選択的に、スイッチの選択により、対象物の対象物情報コードが変化する。
【００３２】
本発明の一部の実施形態では、導電性領域のパターンは複数の行、複数の列、または幾何形状の少なくとも１つを形成する。
【００３３】
本発明の一部の実施形態では、対象物情報コードは、センサ上の対象物の位置、アイデンティティ、または向きの少なくとも１つを示す。
【００３４】
本発明の一部の実施形態では、前記少なくとも１つの出力信号の計測値は、電圧、振幅、位相、周波数、または予め定められた信号との相関の少なくとも１つである。
【００３５】
本発明の一部の実施形態では、センサは２つの電極アレイから構成され、第１アレイは第１組の電極を含み、第２アレイは第２組の電極を含む。任意選択的に、第１および第２アレイは直交する。
【００３６】
本発明の一部の実施形態では、システムはさらに、少なくとも１つの信号を第１組の電極に入力するように適応された入力信号の発生源を含み、ここで入力信号は、第２組の電極の少なくとも１つに容量結合される少なくとも１つの対象物によって、第２組の電極に伝達される。任意選択的に、少なくとも１つの対象物は、各々が異なる対象物情報コードを持つ複数の対象物の１つである。任意選択的に、少なくとも１つの対象物はゲーム用駒である。任意選択的に、少なくとも１つの対象物はポインティング装置である。任意選択的に、ポインティング装置はスタイラスまたはマウスである。
【００３７】
本発明の一部の実施形態では、システムは、前記センサに接触するかその上に置かれるユーザの身体部分を検出することができる。
【００３８】
本発明の一部の実施形態では、少なくとも１つの対象物は幾つかの表面を含み、各表面がコード化情報を含む。任意選択的に、前記表面の少なくとも１つは異なる対象物情報コードを含む。任意選択的に、少なくとも１つの対象物はゲーム用ダイスである。
【００３９】
本発明の実施形態では、システムはさらに、変化させることのできる画像を電子的に表示させるディスプレイを含む。任意選択的に、ディスプレイはセンサの下にあり、センサは実質的に透明である。任意選択的に、システムはパーソナルコンピュータである。任意選択的に、システムは電磁対象物を検出することができる。
【００４０】
したがって、本発明の例示的実施形態では、表面に接触している接地および非接地導電性対象物の存在に応答する信号を検出する位置センサを含む表面と、前記信号を受信して、前記信号の少なくとも１つの特性に接触応答する接地導電性対象物と非接地導電性対象物を区別する制御システムと、を含む装置を提供する。任意選択的に、少なくとも１つの特性は、前記信号の位相である。任意選択的に、接地導電性対象物は身体部分である。
【００４１】
図面の簡単な記述
本発明の例示的な非限定実施形態を以下で説明するので、添付の図を参照しながら読まれたい。図において、２つ以上の図に現われる同一または類似の構造、要素、またはそれらの部分は一般的に、それらが現われる図で同一または類似の参照符号が付けられている。図に示す構成部品および特徴の寸法は主として、提示し易くかつ分かり易いように選択されており、必ずしも縮尺通りではない。
図１Ａは、本発明の例示的実施形態に係るエアホッケーゲーム盤表面の斜視図である。
図１Ｂは、本発明の実施形態に従って、テニスゲームがユーザにどのように表示されるかを示す図である。
図１Ｃは、本発明の例示的実施形態に係るゲーム盤の外部斜視図である。
図２は、本発明の例示的実施形態に係る、情報を検出するための装置を示す略ブロック図である。
図３は、本発明の例示的実施形態に係るセンサおよびコントローラのデータの流れを示すブロック図である。
図４は、本発明の例示的実施形態に係る、任意選択的にＡＳＩＣとして実現されるセンサ電子部品の略図である。
図５は、本発明の例示的実施形態に係る、対象物上に位置するトークンの配置構成である。
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の例示的実施形態に従って対象物の導電性パターンを選択的に変化させるための少なくとも１つのスイッチが設けられた対象物を示す。
図６Ｄは、本発明の例示的実施形態に従って対象物の導電性パターンを変化させるための少なくとも１つのスイッチおよび少なくとも１つの拡大トークンが設けられた対象物を示す。
図６Ｅは、本発明の例示的実施形態に従って少なくとも１つのトークンを物理的に移動させることによって導電性パターンを変化させる対象物を示す。
図７Ａは、本発明の例示的実施形態に従って対象物および／または指の接触を決定するための例示的方法である。
図７Ｂは、本発明の例示的実施形態に従って対象物および指の接触を示す信号出力のグラフ表現である。
図８は、本発明の例示的実施形態に従ってトークンの中心を見つけるための例示的ルックアップテーブル方法である。
図９は、本発明の例示的実施形態に従って対象物の正体、向き、および／または位置を見つけるための例示的幾何学的方法である。
図１０および図１１は、本発明の実施形態で使用可能なトークンパターンの２つの異なる例示的幾何学的構成を示す。
図１２は、２つの対象物が非常に近接しているため、どの対象物が存在するかについて曖昧さが存在する場合の可能な構成配置を示す。
図１３は、本発明の例示的実施形態に従って、トークンの様々な導電率またはキャパシタンスを利用して、対象物の正体、向き、および／または位置を見つけるための方法のフローチャートである。
図１４は、本発明の例示的実施形態に係る、センサアレイのモード変化をもたらすためのシステムの略配置図を示す。
図１５は、本発明の例示的実施形態に係る順次作動センサアレイを示す。
図１６Ａ〜図１６Ｂは、本発明の例示的実施形態に係る対象物の距離感応識別パターンを示す。
図１６Ｃ〜図１６Ｄは、本発明の例示的実施形態に係る対象物のバイナリ感応識別パターンを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１Ａは、本発明の例示的実施形態に係る少なくとも１つの対象物、エアホッケーゲーム盤に関する情報を収集するための例示的装置１００の斜視図を示す。図示するゲーム盤は純粋に例証であって、その外部構造および特徴は、例えば図１Ｂおよび１Ｃに関連して示すように、図示する盤とは異なってもよい。従来のエアホッケー構成では、情報を収集するための装置１００には、ゲーム盤の両端に１つずつ、２つのゴール１０２、１０４を含む複数の対象物が設けられる。言うまでもなく、ゲームの目的は、別の対象物、パック１０６を、対戦者より多く自分のゴール１０２または１０４に入れることによって、何らかの予め定められたスコアまで得点することである。パック１０６は一般的に、プレーヤによって少なくとも片方の手に保持される他の対象物、パドル１０８、１１０を使用して打球される。
【００４３】
本発明の実施形態では、物理的ゲーム盤の表現が、任意選択的に装置１００によって収集され、パック１０６、パドル１０８、１１０、および任意選択的にゴール１０２、１０４（これはこのゲームでは実際には移動しない）に関連付けられる実時間情報と共に、ディスプレイ上に表示される。任意選択的に、ゲームで使用されるゲーム盤および／またはパック１０６のような対象物は、（下述するような）センサアレイの下に位置するディスプレイ上に投影される。これらの対象物に関連する実時間情報は、位置、速度、向き、アイデンティティ、および／または加速度の少なくとも１つを含む。本発明の実施形態では、装置１００は対象物に関連する少なくとも何らかの情報を連続的に検出する。本発明の一部の実施形態では、装置１００は、ゲーム盤の上または下にあるセンサアレイ（下述し、参照番号２０３を割り当てる）に印加される入力信号の結果生じる、対象物に関連する出力対象物情報コードを検出する。本発明の実施形態では、対象物情報コードは対象物に関連する情報、例えば位置、向き、および／またはアイデンティティに対応する。
【００４４】
図１Ｂは、本発明の実施形態に係るテニスゲームの表現１５０を示す。実世界の場合と同様に、ゲームは、ネット１５４、ボール１５６、ならびに２人のプレーヤ１５８および１６０が含まれる、テニスコート１５２を含む。開示する実施形態では、ゲームの構成要素は、２人のプレーヤ１５８および１６０を除き、全て画面上にある。以下でさらに詳述する通り、情報を収集するための装置１００は任意選択的に、ゲーム用駒を識別してそれらの位置を決定するだけでなく、駒の向きを決定することもできる。位置および向きを非常に短い時間内に（例えば１０００分の１ミリ秒以下で）決定することができるので、これはこれらのパラメータの実質的に連続的な決定を可能にする。本発明の実施形態では、装置１００は、対象物の少なくとも位置および向きの非常に高い分解能を達成し、したがって対象物の位置および／または向きの小さい変化、本発明の一部の実施形態ではわずか数ミリでさえ、センサアレイ２０３によって検出（検知）される。
【００４５】
動作中、図示したテニスゲームの対戦中に、各プレーヤは、ボールの位置にラケットを置き、かつボールがラケットによって「打たれる」ようにゲーム用駒を回転させるために、彼または彼女のゲーム用駒を動かしかつ回転させる。ボールは、ボールが打たれたこと、およびいつ、どのようにそれが打たれたかについてのコンピュータホストによる決定に応答して、スクリーン上を移動する。
【００４６】
この実施形態は、位置および向きの連続的決定をゲームでどのように使用することができるかを実証し、かつゲーム設計者に利用可能になる追加的次元を少なくとも部分的に解説するために、例証目的で提示するものである。
【００４７】
ゲームについて示したが、そのようなシステムの他の使用は、コマンドおよびコントロールシステム、教育、シミュレーション、ならびにトレーニングにおける使用など、容易に思いつくことに留意されたい。盤のサイズ、外部構造、応答時間、および分解能は、意図される用途によって変えることができる。
【００４８】
図１Ｃは、本発明の例示的実施形態に係るゲーム盤の形で図解する、情報を収集するための例示的装置１８０を示す。図示するゲーム盤は純粋に例証であって、その外部構造および特徴は、図示する盤とは異なってもよい。
【００４９】
図示するゲームは、複数のゲーム用駒１８２（時々、互換可能に「対象物」と呼ばれる）と、対象物１８２が配置されたゲーム実施面１８４とを持つチェスゲームである。本発明の実施形態では、ゲーム用駒は、表面１８４上または下に少なくとも部分的に配置された検知装置（図示しないが、下でセンサ部２０２に関連して説明する）によって、識別することができる。
【００５０】
本発明の一部の実施形態では、ゲーム盤配置をソフトウェアによって容易に変更することができるように、表面１８４はディスプレイスクリーンの表面であるか、その上に載置される。加えて、そのような可変ディスプレイスクリーンを設けることにより、１つまたはそれ以上のタイマ１８６の表示、および手番の人間の写真１８８または他の識別の表示さえ可能になる。盤はまた、例えば不正に移動した対象物１８２が位置するます目を点滅させることによって、不正な動きの指摘をも提供することができ、あるいは例えば始めと終わりのます目を点灯することによって、示唆された移動を示すことができる。また、盤がゲーム用駒を移動させる位置を示しながら、「機械」と対戦することも可能である。
【００５１】
任意選択的に、２つの別個のゲーム盤を接続することができる。本発明の実施形態では、コンピュータの一方がマスタとして働き、他方がスレーブとして働くか、あるいは両方とも共通ホストに接続されるが、これらは必須ではない。このタイプの接続は、例えば「海戦」の形のように、例えばプレーヤが相互に相手のゲーム盤を見ないでゲームをすることを可能にする。接続はＵＳＢもしくはＲＳ２３２接続または類似物を介して配線することができ、あるいは無線（例えばブルートゥースまたはＩＲ接続）またはインターネット経由とすることができる。
【００５２】
２つのタブレットを共通のホストにマスタ／スレーブ構成で接続するための方法は例えば、出願人Ｈａｉｍ  ＰｅｒｓｋｉおよびＯｒｉ  Ｒｉｍｏｎによって２００５年７月１４日に出願された、「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｆｏｒ  ａ  Ｄｕａｌ  Ｍｏｄｅ  Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ」と称する米国特許出願に示されており、その開示内容を参照によって本書に援用する。
【００５３】
さらに、ゲーム盤は矩形である必要は無いが、これはしばしば便利な形状である。任意選択的に、本発明の一部の実施形態では、ゲーム盤は湾曲することができる。任意選択的に、ゲームに（例えばレーシングゲームで）３次元的外観をもたらすことができるように、ゲーム表面は可撓性にすることができる。
【００５４】
図２は、本発明の例示的実施形態に従って、情報を検出するための装置１００を含むハードウェア部のブロック図２００を示す。本発明の一部の例示的実施形態に係る、情報を検出するための装置１００にセンサ部２０２が設けられ、それはセンサアレイ２０３（図３に示す）を含み、その上に位置する少なくとも１つの対象物１０２に関する情報を検出するように適用されかつ構成される。例示的センサ部２０２については、以下でさらに詳述する。
【００５５】
本発明の一部の実施形態では、情報を検出するための装置１００には、任意選択的なホスト部２０６も設けられる。ホスト部２０６は任意選択的に、センサ部によって収集された情報を処理し、処理された情報を例えば表面１０４ならびに／または図１Ａで参照番号１０６および１０８によって参照されるようなソフトウェア構成可能な要素に出力する。任意選択的に、ホスト部２０６は画像を、任意選択的に表面１０４に（一般的にその下に）表示する。
【００５６】
任意選択的に、ホスト部は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような別個のディスプレイを含む。任意選択的に、プレイに随伴する音声が提供される。
【００５７】
本発明の一部の例示的実施形態では、ホスト部２０６はＰＣとして機能する。任意選択的に、ホスト部２０６はタブレットＰＣとして機能する。
【００５８】
センサ部２０２および／またはホスト部２０６は任意選択的に、コントローラ部２０４と作動的に通信状態にあり、その例示的実施形態については以下でさらに詳述する。コントローラ部２０４は任意選択的に、センサ部２０２とホスト部２０６との間のインタフェースを提供する。
【００５９】
図３は、本発明の例示的実施形態に係るセンサ部２０２およびコントローラ部２０４の様々な要素間、ならびにホスト部２０６との間のデータの流れを示す略図３００を描いている。
【００６０】
略図３００の動作の概要として、対象物１０２のような対象物またはユーザの指もしくは手が、センサアレイ２０３上に配置される。図示する通り、センサ部２０３は、一連の作動電極３０２（第１電極アレイ）およびパッシブ電極３０４（第２電極アレイ）を含む。スイッチング装置３０６は、ＡＣ信号、任意選択的にパルスＡＣ信号を、作動電極３０２の少なくとも１つに印加する。１０〜数１０ｋＨｚの範囲の信号が本発明に適していると考えられるが、より高い周波数およびより低い周波数を使用してもよい。信号は容量結合によって、パッシブ電極３０４の各々に伝達される。本発明の一部の実施形態では、対象物がセンサ上に配置されない場合でも、接合点の寄生容量のため、信号はパッシブ電極に伝達されることを理解されたい―「定常状態ベクトル」。パッシブ電極３０４は各々、任意選択的に一連のセンサライン３１１を含む任意選択的にＡＳＩＣの形のセンサ電子部品３１０に接続される。各センサ（パイプライン）ライン３１１は任意選択的に、高入力インピーダンスの増幅器３１２と、ＡＣ信号の周波数付近以外の信号を除去するフィルタ３１４と、フィルタリングされた信号を周期的にサンプリングしてそれらをアナログデジタル変換器３１８に転送し、サンプリングされた電圧をデジタル形に変換するサンプルホールド回路３１６とを含む。したがって、センサライン３１１は、それが関連付けられているパッシブ電極に存在するＡＣ信号を、作動した特定の作動電極から前記パッシブ電極に結合される信号を表わすデジタル信号に変換する。下述の通り、これらの信号は後でコントローラによって解析され、コントローラはホストコンピューティング装置にさらなる情報（受信信号の大きさ、算出ＤＦＴ、位相等のような信号の特性）を送信し、ホストコンピューティング装置は位置／向き／正体等を決定する。
【００６１】
電子回路構成３２０は任意選択的にＡ／Ｄ３１８からデジタル値を受け取り、ＲＳ２３２、ＲＳ４２２、ＲＳ４２３、もしくはＵＳＢ接続のような接続バス、または当業界で公知のいずれかのデータ転送バスを介して、ホストに転送するために、それらを処理する。電子回路構成３２０はまた、接続３３０を介してホストからコマンドを受け取る。ＤＳＰ３２４によってデジタル化信号にデジタルフーリエ変換（ＤＦＴ）が任意選択的に実行され、特定の周波数、すなわち作動電極に入力された信号の周波数の結合信号の大きさおよび位相が算出される。
【００６２】
任意選択的に、ＤＳＰ３２４は経路選択コマンド（例えば、どの作動電極をいつ作動させるべきか）を受け取り、これらのコマンドに基づいてシリアル経路選択コマンドを生成し、ＡＣ電源（例えば、アナログ／デジタル変換器３２６を介する増幅器３２５の出力）を単数または複数の所望の作動電極に切り替える。ＣＰＬＤ３２２は任意選択的にサンプリングコマンドをユニット３１０に提供して、サンプルホールド回路およびＡ／Ｄを作動させる。
【００６３】
ＡＳＩＣまたは別個の構成部品の形をとることができ、あるいは単一ＡＳＩＣ内でセンサ電子部品３１０と組み合わせることができる電子回路構成は任意選択的に、電極３０４からの信号をシリアル表現からパラレル表現に変換する複合プログラマブル論理（ＣＰＬＤ）３２２を含み（要するに、ＣＰＬＤは「シリアルからパラレルへの」変換器である）、該パラレル表現は、装置１００の表面に置かれた対象物、例えばパドル１０８、１１０の位置および／または向き（またはいずれかの他の関連情報）を任意選択的に識別かつ／または決定する、ＴＭＳ３２０ＶＣ５４０２のようなデジタル信号プロセッサ３２４に渡される。これらのタスクに使用される方法論については本書に記載する。
【００６４】
本発明の例示的実施形態では、電極３０２および３０４は実質的に透明であるので、センサアレイ２０３は透明である。本発明の実施形態では、上に指摘した通り、センサアレイ２０３はＬＣＤディスプレイのようなディスプレイの上に載置される。このディスプレイは、ゲーム盤（または装置１００によって実行されるタスクに適した他のバックグラウンド）のみならず、対象物１０２の移動またはホスト（図示せず）からのコマンドに応答する様々な情報をも示すように構成することができる。
【００６５】
タブレットの構造（励起コイルが無いことを除く）は一般的に、開示内容を参照によって本書に援用する米国特許出願第２００４／００９５３３３号に記載されているものと同一にすることができること、およびこの参考文献に記載された電子部品は、本発明の例示的実施形態で利用されるものと同様とすることができることが注目される。本発明の実施形態では、励起コイルは、任意選択的に励起コイルによって励起される電磁対象物と共に、装置１００で使用される。しかし、米国特許出願第２００４／００９５３３３号に示された装置には入力の切替えは無く、したがってスイッチング装置３０６が存在しないことが注目される。加えて、米国特許出願第２００４／００９５３３３号では、差動増幅器は異なる電極からそれらの２つの入力部への入力を有するが、図３に示す装置では、差動増幅器の入力の一方しか使用されず、パッシブ電極３０４の１つに接続される。他方の入力は基準電圧に接続される。また、本発明の一部の実施形態では、ディスプレイ全体の大きさがタブレットのそれより大きいことも注目される。任意選択的に、複数のディスプレイが一緒にタイリングされる。
【００６６】
上記（および援用される参考文献）の電子部品、ならびに様々な回路構成間および回路構成とホストとの間のタスクの分割は単なる例示であって、限定の意図は無いことを理解されたい。当業者は、タスクを分割する他の方法および他の回路構成を思いつくであろう。したがって、ＤＳＰでより多くの計算を実行させて、コンピュータとホストとの間のデータの流れを低減することが、より有利であるかもしれない。また、ホストからコマンドを受け取るより、図３に示す電子部品によってスキャンニングを完全に制御する方が有用であるかもしれない。当業者は他の変更を思いつくであろう。
【００６７】
発明者らは、下述するような小さい導電性要素（トークン）が電極交差部（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ）に置かれたときに、明らかに作動電極とパッシブ電極との間の容量結合が増大することによって、結合される信号が約１０％増大することを発見した。他方、指の存在は、結合される信号を２０〜３０％低減させる。図７Ａおよび７Ｂに関連して以下でさらに詳述する通り、本発明の実施形態に従って、この相違を計測しかつ処理して、電極交差部におけるトークンまたは指の存在の標識を生成する。
【００６８】
本発明の一部の実施形態では、作動電極は例えば、上述の通り、装置３０６のスイッチを制御するシリアル経路選択コマンドに基づき、増幅器３２５から特定のラインに信号を切り替えることによって、順次作動する。
【００６９】
報告レートを高速化するために、図１５に示すように、アクティブ電極３０２は多数の群１５０２、１５０４、１５０６に分割され、各群のアクティブ電極（１５１０、１５１２のような）は順次作動するが、複数の群が同時に動作する。これは、電極３０２を作動させるために使用される一握りの相互非干渉（直交）周波数を使用することによってのみ、達成することができる。例えば２００ｋＨｚのサンプリングレートでは、２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、および４０ｋＨｚの例示的周波数が使用される。本発明の一部の実施形態では、この一握りの周波数は各群に１つずつ割り当てられる。しかし、これらの周波数はサンプリングレートに応じて変化すること、および２０ｋＨｚ、３０ｋＨｚ、および４０ｋＨｚは単なる例であるので、それらは３つの周波数に限定されないことを理解されたい。
【００７０】
代替的に、作動電極３０２の各々に信号源が接続され、各信号源は異なる電極に異なる周波数の信号を供給する。多少複雑なセンサ電子部品により、信号スキャンニング無しで、位置をずっと速く決定することが可能になる。さらに、ＤＳＰ３２４で実行されるソフトウェアアルゴリズムは、移動前および移動後の信号を比較することができるので、システムは対象物の移動に対する感度をずっと高くすることができる。図４を参照すると、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）４００の略図（一般的に図３のセンサ電子部品３１０に対応する）が示されている。基本的に、ＡＳＩＣは特定の用途のために設計されたマイクロチップである。各パッシブ電極３０４は任意選択的に、差動増幅器４０２の１つの入力に接続される。差動増幅器の他方の入力は任意選択的に、同一トークンまたは他のトークンによって発生する近隣または遠隔ラインの信号が相互に消去し合うのを回避するために、ＤＣ基準電圧に接続される。本発明の例示的実施形態では、差動センサ信号は増幅され、スイッチ４０４に送られる。任意選択的に、スイッチ４０４は、さらに処理すべき複数の入力の１つまたはそれ以上（サブセット）を選択する。
【００７１】
単一の要素だけ（ポインタのスタイラスのような）が使用される模範的実施例では、要素の以前の位置に近い入力に対応する入力だけがサンプリングされる。複数の対象物が使用される用途、および対象物が表面に置かれたりそこから取り除かれたりする用途では、表面全体がスキャンされる。
【００７２】
本発明の例示的実施形態では、選択された信号がフィルタおよび増幅器４０６によって増幅され、かつ／またはフィルタリングされる。結果的に得られた信号は次いで、本発明の例示的実施形態に従って、アナログデジタル変換器４０８によってサンプリングされる。次いで信号は、本発明の例示的実施形態では、任意選択的にシリアルバッファ４１０を介して、電子部品３２０（図３）に位置するＣＰＬＤ／ＤＳＰ３２２／３２４に送られる。
【００７３】
本発明の一部の例示的実施形態では、各ＡＳＩＣ３００は２つの同一チャネルを含む。任意選択的に、各ＡＳＩＣ３００のチャネルは、パッシブ電極に可能な限り近くのサンプリングが可能となるように、４つの差動入力から構成される。これらの電極は（作動電極と同様に）、実際の状況におけるノイズおよびピックアップを低減するために低インピーダンスを持つことが理想的であるが、電極は数十万オーム以上のような比較的高いインピーダンスを持ってもよいことに注目されたい。これは、アレイ２０３の透明性を高めるために望ましいかもしれない。しかし、より低いインピーダンスが可能な他の状況下では、全てのパッシブ電極を取り扱う単一のＡＳＩＣを使用することができる。代替的に、各ラインに対し別個の増幅器、フィルタ、およびＡ／Ｄを設けることができる。
【００７４】
本発明の一部の例示的実施形態では、ＡＳＩＣ３００は、ＡＳＩＣ３００のスイッチを切る遮断能力を具備する。任意選択的に、エネルギ消費を低減するために、ＣＰＬＤ／ＤＳＰ３２２／３２４がＡＳＩＣ３００を、いつでもそれが必要とされないときに遮断し、あるいは冬眠モードにする。本発明の一部の実施形態では、ＡＳＩＣ３００は定期的に、かつ／または一時的にＣＰＬＤ／ＤＳＰ３２２／３２４によって作動され、センサアレイ２０３の活動についてサンプリングする。
【００７５】
図５は、本発明の例示的実施形態に係る、対象物５００の底に位置するトークン５０２、５０４、５０８、および５１０の予め定められた配置構成を示す。これらならびに図６Ａ〜Ｆ、１０〜１２、および１６Ａ〜Ｄに示すようなパターンまたは配置構成は、対象物情報コードを識別し、かつ／またはトークンを含む対象物の向きを決定するために使用することができる。
【００７６】
図５に示す対象物では、トークンは必ずしも全ての実施形態で同じである必要はないことに注目されたい。例えば、少なくとも１つのトークン５０２は変化したキャパシタンス（下述する）のパターンを有する。一般的に、トークンの配置構成は対象物の検出表面に、または概してその下に配置される。本発明の例示的実施形態では、図５のトークン５０４、５０８、および５１０のような幾つかのトークンは、銅の様な導電性材料で１００％被覆される。
【００７７】
原則的に、より大きい面積が導電性材料によって被覆されたトークンは、対象物の検出表面が接触する接合部に生じるキャパシタンスが大きくなり、したがってその結合効果は導電率の低いトークンより大きくなると考えられる。しかし、本発明の他の例示的実施形態では、トークンは、それらの容量結合を変化させる導電性材料の被覆率がより小さい。トークンパターン自体は任意選択的に可変である。異なる導電性材料を使用することによって、異なるレベルの導電率（およびしたがって容量結合）を達成することができる。任意選択的に、様々なトークンに対して、導電性材料からセンサアレイ２０３までの距離は、導電性材料と対象物の外面との間に誘電層を配置することによって調整可能である。この変形の結果、様々な量の容量結合も得られる。本発明の一部の例示的実施形態では、トークンの直径は、連続した電極の２つの近接エッジ間の距離の２倍と電極の幅との和に等しい。任意選択的に直径は、用途のニーズに応じて上記より大きいか、あるいは小さい。少なくともこの大きさのトークンを使用することにより、トークンが複数の接合部をカバーすることが確実になり、トークンの中心の決定がより正確になる。
【００７８】
本発明の一部の実施形態では、対象物の導電性シグネチャは、例えばその対象物情報コード（アイデンティティ）を変更するために、選択的に変更可能である。図６Ａは、対象物６００の底にトークン６０２、６０４、６０６のパターンが設けられた物理的対象物６００を示す。この実施形態では、パターンが略三角形の「足跡」または形状を有すること、ならびにトークン６０４および６０６が各々接続スイッチによってトークン６０２に選択的に接続されることが分かる。本発明の実施形態では、接続スイッチの材料は導電性であるので、スイッチが閉じたときに、スイッチの両側のトークン間の接続が行なわれて、パターン構成が変化し、それは次にセンサアレイ２０３の検出可能なシグネチャを変化させる。本発明の実施形態では、各トークンの直径は、センサアレイ２０３上の２つの電極間の距離より小さい。図６Ａに示す配置は単なる実施例であって、要求される尺度または形状を表わすものではないことを理解されたい。さらに、図６Ａおよび６Ｄに示す実施形態では、対象物の導電性シグネチャはスイッチを切り替えることによって変化するが、対象物によっては寸法を物理的に変化させ、図６Ｅに示すように、少なくとも１つのトークン６５２をパターンの少なくとも１つの他のトークン６５４に対して物理的に移動させ６５６、その後に対象物６５０のアイデンティティを変化させる能力を備えることを理解されたい。
【００７９】
図６Ｂは、本発明の例示的実施形態に係る、スイッチが切られたセンサアレイ２０３上に配置された対象物６００のフットプリントを示す。本発明の実施形態では、電極６０８を作動させるために信号が印加される。電極６０８の２つの接合点におけるトークン６０２および６０４の存在のため、信号は容量結合によってパッシブ電極６１４および６１６に伝達される。同様の仕方で、電極６１０を作動させるために信号が印加されると、信号はパッシブ電極６１２で検出される。任意選択的に、電極６０８、６１０（または上述の通り、電極群）は順次作動される。
【００８０】
図６Ｃを参照すると、本発明の例示的実施形態に係る、スイッチが投入されたセンサアレイ２０３上に配置された対象物６００のフットプリントが図示されている。本発明の実施形態では、スイッチを投入すると、トークン６０２、６０４、および６０６の間に導電性接続が形成される。電極６０８を作動させるために信号が印加されると、接合部におけるトークン６０２および６０４の存在のため、信号は容量結合によってパッシブ電極６１４および６１６に伝達され、これらの電極で出力信号を検出することが可能になる。トークン６０２および６０６は導電性接続状態になるので、信号はトークン６０６にも伝達される。本発明の実施形態では、これにより信号をパッシブ電極６１２に渡すことが可能になり、それも検出される。それに対応して、電極６１０を作動させるために信号が印加されると、３つのトークンが全部導電性接続状態になるので、出力信号がパッシブ電極６１２、６１４、および６１６で検出される。したがってある意味で、センサアレイ２０３の入力に信号を印加すると、オン／オフ構成に基づいて２つの異なる出力が生じるので、スイッチをオフからオンに切り替えることによって、対象物６００の正体は変化する。本発明の一部の実施形態では、曖昧さを回避するために、１つではなく、２つのスイッチを対象物に使用する。曖昧さは、１つだけのスイッチを使用して、スイッチによって接続された２つのトークンが同じパッシブ電極に配置され、システムがオンおよびオフ構成を区別するのを妨げる状況で発生し得る。
【００８１】
本発明の例示的実施形態では、上述した曖昧さを解消するために、２つのスイッチの代わりに、異なるサイズのトークンを使用する。そのような実施形態を図６Ｄに示す。拡大トークン６３２が対象物６３０に提供される。センサアレイ２０３に対する対象物６３０の動作は、対象物６００に対して記載した動作と実質的に同様であるが、トークン６３２の拡大性は、トークン６０２または対象物６３０上の他の２つのトークン６３４、６３６とは異なる容量性シグネチャをセンサアレイ２０３上に示すことを理解されたい。例えば、本発明の実施形態では、拡大トークン６３２は、他のトークンより少なくとも１つ多くの電極に接触するサイズに作られる。
【００８２】
対象物の異なる導電性状態と呼ぶことのできる、スイッチの異なるオンおよびオフ構成は、図６Ｂ〜Ｃに示すように、パッシブ電極で検出される信号から推定することができる。本発明の実施形態では、対象物がゲーム用駒である場合、対象物の異なる導電性状態はゲーム用駒の異なる「モード」を示すことができる。例えば異なるプレーヤ（１つのモードはキングを表わし、他のモードはクイーンを表わすことができる）、異なる状態（「死んだ」または「生きている」プレーヤ）、プレーヤの異なる色などがある。任意選択的に、導電性状態の変化は、対象物が実行するアクション、例えば射撃、打撃等を呼び出すことができる。本発明の一部の実施形態では、トークンのサイズは、トークンの直径からトークンが少なくとも１つの接合点をカバーすることが確実になるように作られる。任意選択的に、各トークンは２つ以上の接合点をカバーする。トークンによって形成される形状、サイズ、導電性材料、および／または幾何学的パターンは、トークンが配置される対象物に様々なアイデンティティを示すように可変であることを理解されたい。
【００８３】
対象物の位置、およびある程度その正体は、１つのトークンをその上に配置することによって決定することができるが、図５に示した実施例で分かるように、例えば別個に識別可能な対象物の個数を増大するため、および／または対象物の向きの任意選択的決定を可能にするために、複数のトークンが任意選択的に使用されることに注目されたい。対象物は任意選択的に、トークンの一意の組合せおよび個数によって、かつ任意選択的に、１つまたはそれ以上のトークンの多様な導電率（またはそれらによって誘導される容量結合）によって表わされる（かつ識別される）。これは特定の対象物を見分けることを可能にし、かつ位置だけでなく、向きの決定をも可能にする。
【００８４】
例えば図５の対象物５００の位置は、対象物の隅に位置するトークンの中心間の対角線の間に引かれた接続線の交わりと定義することができる。その向きは任意選択的に、そこに位置するトークンの異なる容量結合に従って決定することができ、これは、対象物上に位置するトークンのデルタ値の解析を実行した上で決定することができる。トークンまたは指のデルタ値とは、トークンまたは指が存在する状態でそれぞれのパッシブラインで検出される信号と、トークンが存在しないときに存在する定常状態信号との間の差（振幅および位相）である。
【００８５】
上述した装置１００を使用するための多数の例示的方法を提示する。本発明の一部の例示的実施形態では、方法は指または対象物が装置１００上に位置しているかどうかを計算するために使用される。本発明の一部の例示的実施形態では、方法はトークンの中心を決定するために使用される。本発明の一部の例示的実施形態では、方法は、装置１００上に位置する対象物の位置、正体、および／または向きを識別するために使用される。容量結合の領域および大きさは、「スクロールアップ」、「スクロールダウン」、および／または「カーソル」等のような異なる機能を実行するために使用することもできる。図７Ａを参照すると、本発明の例示的実施形態に従って対象物および／または指の接触、および／または指のホバリングを区別するための方法が示されている。図３に関連して記載した通り、トークンのような導電性材料が、アクティブ電極（ｙ軸）とパッシブ電極（ｘ軸）との間の接合部にあるときには、パッシブ電極の電圧は、トークンが接合部に無いときの電圧より大きくなる。このより強い信号は、本発明の例示的実施形態に従って離散フーリエ変換（「ＤＦＴ」）、またはＦＦＴのような他の手段を使用して算出される、信号の大きさが大きくなることを意味する。ＤＦＴまたはＦＦＴは、信号の振幅および位相を提供するだけでなく、信号をノイズまたは他の周波数の信号と区別する役割も果たし、便利であることから使用される。作動電極が様々な周波数の信号によって作動される場合、ＦＦＴまたはＤＦＴは、サンプリングされるパッシブラインと交差するラインのデルタ値を全部決定する便利な方法である。
【００８６】
図７Ｂに示す通り、おそらく人間はセンサアレイに接触したときに接地追加キャパシタンスとしてモデル化することができるが、トークンは浮遊追加キャパシタンスとしてモデル化することができるため、人間の指７１０は導電性トークン７１２の逆の効果（すなわち信号の低下）を生じる。これは、本発明の実施形態で、システムがトークンと指とを容易に区別することを可能にする。加えて、接触およびホバリングは両方とも充分大きい信号を生じ、容易に検出されるので、指の信号の強度は、指が表面に接触した場合と表面の上をホバリングする場合との間の区別をも可能にする。
【００８７】
導電性対象物および／または指接触を見分けるための方法７００は、定常状態ベクトル、および任意選択的にセンサアレイ２０３の様々な入力および出力間の様々なデルタベクトルを学習すること（７０２）から開始される。一般的に、センサアレイ２０３上にトークンまたは他の要素が無い状態で、作動電極３０２は順次付勢され、特定の電極３０２の定常状態ベクトルが算出される。定常状態ベクトルはその要素として、作動電極３０２が付勢され、かつ対象物がセンサ上に配置されていないときに、パッシブ電極の各々に対して誘導される電圧の定常状態値（振幅および位相）を含む。任意選択的に、検出される信号の他の特性を使用して、定常状態値が算出される。このプロセスは一般的に工場で実施されるが、現場で定期的に実施することもできる。
【００８８】
任意選択的に、接合部の挙動が均質であるセンサアレイ２０３では、１つの接合部だけの定常状態ベクトルの学習が必要とされるかもしれない。しかし、本発明の一部の例示的実施形態では、増幅器の異なる利得、送信器および受信器間の異なるキャパシタンス、ならびに他の影響によって生じる接合部の不均質な挙動のため、各接合部が計測される。計測信号と比較するために、定常状態値を含むマトリックスは任意選択的に記憶される。
【００８９】
特性デルタ値は、異なる「強度」の様々なトークンに対して決定される。一般的に、作動電極に平行な導電線は接合点の列上に配置される。次いでパッシブ電極の出力は、その作動電極の定常状態ベクトルから減算され、その特定の導線の特性デルタベクトルが得られる。任意選択的に、この導電線は次いで次の作動電極に移動され、その特定の導線およびその特定の電極３０２の次のデルタベクトルが得られる。
【００９０】
様々な容量結合レベルに対してもデルタベクトルを決定し、それらの間の差を見分けるシステムの能力を改善することができる。異なる容量性トークンは異なる量の結合を生じるので、それらは、容量結合の識別が可能になるように、結合されるデルタ信号の複数の閾値を提供することによって区別することができる。指に対して異なる特性デルタ値のアレイを用意する必要があるとは思われない。単一の特性デルタ値で充分であると思われる。本発明の一部の実施形態では、センサアレイ２０３に実際には接触せず、その上でホバリングする身体部分を検出するために、第２閾値が確立される。
【００９１】
本発明の例示的実施形態で、装置１００が対象物情報を決定するために使用されている間、少なくとも１つの対象物および／または指がセンサアレイ２０３上に配置される。対象物および／または指の接触またはホバリングを見分けるために、各接合部に対しデルタ値が算出される（７０４）。本発明の例示的実施形態では、センサアレイ２０３上または付近に位置する（ホバリングする）対象物および／または指の有無を決定するためのスキャンニングが、学習中（７０２）に記載された同じ方法で実行される。本発明の例示的実施形態では、デルタ電流ＤＦＴ（ｄｅｌｔａ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  ＤＦＴ）の結果が各接合部からの計測信号に基づいてそれぞれ生成され、デルタベクトルは、定常状態ＤＦＴ結果を電流デルタＤＦＴ結果から減算することによって算出される。任意選択的に、デルタベクトルは記憶され、何が結合を引き起こしているかを識別するために学習段階で決定された特性デルタ値と比較される。
【００９２】
本発明の例示的実施形態では、上述の通り、実際の動作中に（７０８参照）、接合部のポーリング中に発生する信号のノイズ低減または除去が実行される（７０６）。任意選択的に、ノイズ低減または除去は学習中（７０２）にも実行される。任意選択的に、ノイズは（図３および４に示すフィルタに加えて）、予め定められた特定の周波数の信号を送信器に送り、サンプリングされた信号に対し前記特定の周波数でＤＦＴを実行し、それにより無関係の周波数のノイズ信号を除去することによって、低減される。任意選択的に、ノイズ低減は、ベクトルの位相を決定することによって実行される（７０６）。例えば、定常状態信号の大きさに対する大きい影響にもかかわらず、その位相に対する指および導電性材料の影響は両方とも小さい。したがって、導電性材料が接合部に接触した場合、デルタマトリックスにおけるその対応デルタベクトル位相は、定常状態ベクトル位相に近くなる。しかし、指が接合部に接触した場合、デルタマトリックスにおけるその対応デルタベクトル位相は、１８０度は信号の大きさの低下を表わすので、定常状態ベクトル位相から１８０度の位相に近くなる。ノイズ低減は任意選択的に、これら２つの大まかに知られている位相領域外の位相を持つ測定デルタ値、すなわち定常状態ベクトル位相から１８０度に近くない位相または定常状態ベクトル位相に近くない位相、例えば±１０度または±２０度の位相を持つデルタ値を除去することによって実行される。任意選択的に、ノイズ低減は、作動電極３０２が付勢される時間を増加することによって実行され（７０６）、それはＳＮＲ（信号対雑音比）を改善する。任意選択的に、パッシブ電極３０４は数回サンプリングされ、計測値の平均値が算出される。
【００９３】
システムの実際の動作中に、指および／またはトークンのような導電性対象物の認識（７０８）は、本発明の例示的実施形態に従って、デルタ値を解析することによって実行される。本発明の例示的実施形態では、対応するデルタ値（任意選択的にノイズ低減後）が特定の閾値を超える大きさを有し、かつその位相が予め計測された定常値から約１８０度である場合、接合部に指が接触したと決定することができる。その位相が約１８０度であり、かつその値がその閾値より低いが第２閾値より高い場合には、状況はホバリングと識別される。対照的に、デルタ値が定常状態のそれより充分高い大きさ、および定常状態位相と同様の位相を有する場合、導電性対象物（トークン）は異なる測定効果を示し、したがって接合部は導電性対象物が接触したと分類することができる。上述の通り、様々な「強度」に対して定義されたデルタマトリックスを利用することによって、様々なトークンを識別することができる。
【００９４】
本発明の例示的実施形態に係る、トークンの中心を見つけるための例示的近似方法について、今説明する。本発明の例示的実施形態では、トークンの中心が接合点に近ければ近いほど、接合部の計測デルタベクトルは大きくなる。この知識を使用することにより、様々な接合点のデルタベクトルの計測は、トークンの中心位置の近似を可能にする。
【００９５】
作動電極が実際に付勢され、デルタベクトルが本書に記載する方法に従って算出されるときに、計測が行なわれる。このデルタ値は、この付勢に対する全てのパッシブ電極の応答のデルタを含む。一般的に、デルタ値のマップ（各入力と各出力との間の結合を定義する値のマトリックス）が決定される。
【００９６】
どの接合点がトークンを含むかの決定が行なわれる。隣接接合点のデルタ値を比較して、計測されたどの接合点が高いデルタ値を有するかが決定される。この高い値は、トークンの中心を決定するために使用される。高いデルタベクトルを持つ接合点は、トークンの中心のｘおよびｙ座標を設定する。任意選択的に、トークンが接合点に直接置かれていないかもしれないという事実を補正するために、誤差補正が行なわれる。次に高いデルタ値との交差の方向に応じて、各軸でこれらの（ｘ，ｙ）座標からｄ／４を加算または減算することによって、最大可能な誤差が低減される。これは厳格な要件ではなく、「ｄ」は電極の中心間距離であり、それは特定の実施形態で要求される分解能に応じて変動することができる。例示的実施形態では、中心から中心までの間隔は４ｍｍである。例示的実施形態では、各電極の幅は１ｍｍである。
【００９７】
本発明の例示的実施形態では、各座標の計算の誤差はｄ／４に制約され、全計算誤差はｄ／√８に制約される。
【００９８】
本発明の例示的実施形態に係る、トークンの中心を見つけるための加重方法について、今説明する。トークンの中心に最も近い接合点を識別し、その接合点を中心として選択し、次いで誤差を少し補正する代わりに、この方法は、本発明の例示的実施形態では、トークンの中心を決定するために２つ以上の接合点の計測値を使用する。本発明の一部の例示的実施形態では、トークンの中心の位置を特定するための始点を決定するために、接合点でそれらのデルタ値が測定される（前述の方法と同様）。この結果、一般的に値のデルタマトリックスが得られる。周囲の接合点と比較して最も高いデルタ値を有するものと識別された接合点は、下の公式の基準位置（ｘ，ｙ）として選択される。各方向に少なくとも１つの隣接接合点、一般的に次に最も高いデルタ値を持つ接合点のデルタ値が、トークンの中心の座標を決定するために利用される。
【００９９】
一般的に、各軸で２つの最も高いデルタ値が使用され、中心は、高い方の値の接合点が次に高い値の接合点への移動によって補正されたものが、接合点間の距離にデルタ値間の比を乗算した値に等しいとして算出される。任意選択的に、比は接合点のデルタ値の関数である。任意選択的に、比は次に高い値のデルタ値をデルタ値の和によって割ることによって算出される。代替的に、より多くの隣接点および／または異なる方式を利用して、より複雑なスキームを使用することができる。
【０１００】
図８を参照すると、本発明の代替的な例示的実施形態に係る、トークンの中心を見つけるための模範的ルックアップテーブル法８００が示されている。本発明の一部の例示的実施形態では、トークンの中心は、トークンに近接した接合点のデルタ値を計測しかつ考慮すること（８０２）によって決定することができる。本発明の一部の例示的実施形態では、４つの接合点が計測される。任意選択的に、２つの接合点が計測される。任意選択的に、トークンの中心を見つけるための精度要件に応じて、より多数またはより少数の接合点が計測される。デルタベクトルの計測値を決定した後、予め決定されたデルタベクトル測定値を備えたルックアップテーブルを参照することにより（８０４）、トークンの中心の近似位置を得る。任意選択的に、ルックアップテーブルは実験的に導出された結果から構成される。任意選択的に、ルックアップテーブルは数学モデルによる結果から構成される。ルックアップテーブル内にある値が多ければ多いほど、トークンの中心の正確な位置の尤度が高くなることに注目されたい。ルックアップテーブルの値を計測デルタベクトルに相関させることができると（例えば平均２乗誤差法を使用して）、中心のｘおよびｙ座標が設定される（８０６）。
【０１０１】
本発明の一部の例示的実施形態では、トークンの中心は、記載した方法を組み合わせることによって決定することができる。任意選択的に、トークンの中心を算出するために、記載した異なる方法から得た幾つかの結果の平均が使用される。
【０１０２】
図９は、本発明の例示的実施形態に係る、対象物の正体、向きおよび／または位置を見つけるための模範的幾何学的方法９００を示す。対象物の上に位置するトークンの配列によって形成される幾何学的パターンを使用することにより、装置１００は任意選択的に、対象物の正体、向きおよび／または位置情報を決定する。トークンの予め定められた幾何学的パターンが存在するかどうか、かつ存在するならばどの幾何学的パターンであるかを決定するために、センサアレイ２０３の複数の接合点が測定される（９０２）。本書に記載するような装置および方法を使用して少なくとも１つのトークンがセンサアレイによって決定されると、トークンがその一部である対象物の正体および位置を算出するために、各トークンの中心が任意選択的に算出される（９０４）。複数のトークンの解析により、例えばトークンの中心を接続する単数または複数の線によって画定されるトークンのパターンのサイズおよび／もしくは形状、ならびに／またはトークンに関連付けられた対象物のいずれかの他の形状属性（周長／面積／輪郭線）を決定すること（９０６）が可能になる。決定されたサイズまたは他の属性を、サイズおよび他の識別関連付けから構成されるルックアップテーブルと比較すること（９０８）により、特定の対象物の識別が可能になる。
【０１０３】
次の行動（９１０）に進む前に、正体および向きの両方の決定を可能にする幾つかの模範的トークンパターンについて論じることは有用であろう。図１０および１１は、本発明の実施形態で使用可能なトークンパターンの２つの異なる模範的幾何学的構造を記載する。
【０１０４】
図１０は、対象物の底部のトークン１００２の三角形のパターン１０００を示す。この実施形態では、異なる対象物は、区別可能なトークン間の距離、すなわち距離の差より優れた測定精度を有する２つの異なる対象物で使用される距離によって区別される。サイズ誤認を回避するために、異なるパターンの中心間の許容される距離は、トークンの中心を見つけるために使用される方法の誤差の４倍より大きくなければならない。方向の決定が曖昧でないことを確実にするために、任意選択的に正三角形は使用しない。任意選択的に、二等辺三角形を使用する。任意選択的に、システムは幾つかの長さを区別することができ、異なる可能な組合せに従って、幾つかの二等辺三角形が使用される。例えば、３つの異なる長さを使用する場合、二等辺三角形には６つの異なる組合せがある。加えて、任意選択的に、または代替的に、トークンの異なる容量結合のパターンに基づいて、対象物情報コードを決定することができる。加えて異なるサイズのトークンを使用することができる。任意選択的に、各トークンに異なる導電率密度を使用することができる。
【０１０５】
図１１は、Ｖの形のトークン１００２のパターン１１００を示す。この実施形態では、識別可能な対象物の大半は、パターンで示される１つまたはそれ以上のトークンを持たない。本発明の実施形態では、トークン１００４が存在し、独特の結合値またはサイズを有する。本発明の一部の実施形態では、トークンの少なくとも１つが矢印の両側の各々に存在するはずであるので、方向を明確に決定することができる。存在するトークンの位置が決定されると、任意選択的にテンプレートマッチングアルゴリズムを使用して、対象物の対象物情報コードがどちらを識別しているか、かつその方向はどうであるかが決定される。７つのトークンを持つ対象物が示されているが、要求される識別子の個数に応じて、より多数またはより少数を使用することができる。おそらくパターンの１つまたはそれ以上のトークンが欠如することに加えて、トークンの幾つかは異なる容量結合値を持つかもしれない。任意選択的に、トークン１００２の一部は異なるサイズを持つかもしれない。任意選択的に、トークン１１０２の間の距離は異なる対象物間で変化する。
【０１０６】
本発明の実施形態では、対象物の対象物情報コードはトークン間の距離を認識することによって検出される。図１６Ａは、本発明の実施形態で、対象物がセンサアレイ２０３に置かれたときに、センサアレイ２０３に近接して配置されるトークン１６０２、１６０４、１６０６、および１６０８のパターン１６００を示す。本書に記載する検出方法を使用して、検出されたトークン間距離、例えばトークン１６０２とトークン１６０４との間のｄ１、トークン１６０４とトークン１６０６との間のｄ２、およびトークン１６０６とトークン１６０８との間のｄ３を計測することによって、対象物の対象物情報コードを決定することができる。トークンの中心からトークンの中心まで計測するｄ１、ｄ２、およびｄ３の計測値を結果的に生じる解析により、このｄ１、ｄ２、ｄ３の構成を持つことが分かっている対象物の識別が可能になる。可能なアイデンティティの個数を増やすために、例えばトークンの行数および／または列数を増加することができ、トークン自体を可変サイズとすることができ、トークンの導電率を変化させることができ、かつ／またはトークン間の距離を変化させることができる。図１６Ｂは、様々なトークンの間に最高７つ（行が首尾一貫して相互に平行でない場合は、それ以上）の距離が可能な２行および４列のトークンから成るパターン１６１０を示す。本発明の一部の実施形態では、予め定められた数の予め定められた距離が識別子に使用される。図１６Ａのパターン１６００を例に挙げると、４つのトークンおよび３つの距離（ｄ１、ｄ２、およびｄ３）がある。トークンの距離およびサイズに５つの選択肢がある場合、対象物に対して全部で５＾３の可能なアイデンティティがある。
【０１０７】
本発明の実施形態では、対象物を識別するためにバイナリパターンが使用される。バイナリパターンは、本発明の実施形態では、トークンスロット間の距離ｄを予め定義し、スロットにトークンを配置して「１」を示すか、あるいはスロットを空にしておき、「０」を示すことによって実現される。任意選択的に、異なるキャパシタンスおよび／またはトークンサイズを使用して、「１」または「０」を示すことができる。本発明の一部の実施形態では、ブラケットスロット１６５２を使用して、バイナリパターンの始めおよび終わりを合図する。図１６Ｃは、ブラケットスロット１６５０には充填されているが、他のスロットの各々にはトークンが位置せず、「０００」パターンを表わすバイナリパターン１６５０を示す。図１６Ｄは、それぞれアイデンティティ「００１」および「０１１」を表わす２つの他のアイデンティティパターン１６６０および１６７０を示す。本発明の一部の実施形態では、１行のスロット数は増加または減少する（すなわち列の数が増加する）。任意選択的に、行の数は増加する。本発明の一部の実施形態では、トークン間の距離ｄは、個々のスロットを検出することができるように充分大きいが、パターンをゲーム盤サイズの対象物に使用することが可能になるように充分小さい。
【０１０８】
生じるかもしれない１つの問題は、隣接する対象物のトークンが、それ自体対象物を表わし得る三角形または矢印を形成するような対象物の配置があり得るので、どのトークンがどの対象物に属しているかの決定である。
【０１０９】
図１２はそのような構成配置を示し、そこでは２つの対象物が充分に近接しているので、どの対象物が存在するか（すなわちどの対象物情報コードが検出されるか）について曖昧さがある。２つの対象物１２１０および１２２０には各々３つのトークンが存在する。対象物自体のトークンのパターンは異なるので、対象物に対するトークンの関連付けが行なわれると、対象物自体を識別することに問題は無くなることが注目される。
【０１１０】
対象物１２１０は３つのトークン１２１２、１２１４、および１２１６を有する一方、対象物１２２０は３つのトークン１２２２、１２２４、および１２２６を有することが注目される。しかしトークン１２１６、１２２４、および１２２６は、上述した要件を満たす三角形を形成する。
【０１１１】
この潜在的問題を解決するために、対象物の一部としてのトークンのグループ化は、以下の手順に従う。
（ａ）全てのトークンの中心を見つける。
（ｂ）トークンの１つを取り上げ、それが２つ以上の有効な三角形の一部になり得るかどうかを検査する（例えば二等辺三角形だけがサポートされる場合、二等辺三角形でない三角形は無効である。加えて、三角形の辺は、許容される長さの可能な組の１つに等しくなければならない）。
（ｃ）１つの有効な三角形の一部であるトークンを選択する。前記三角形に参加している全てのトークンに「使用済み」の印を付ける。
【０１１２】
任意選択的に、対象物のパターンは、そのようなトークンが存在するように決定される。任意選択的に、三角形のサイズは、そのようなトークンが存在することが確実になるように決定される。
【０１１３】
（ｄ）全ての「未使用」トークンに対して（ｂ）および（ｃ）を繰り返す。有効な三角形を全部確立する。各三角形は単一の対象物に対応する。
【０１１４】
２つのトークンが単一の接合点に影響を及ぼさないことを確実にするために、同一対象物または異なる対象物のどちらでも、全ての２つのトークン間の最小距離に充分な余裕を持たなければならない。
【０１１５】
図９に戻って、本発明の一部の例示的実施形態では、幾何学的方法を使用して向き情報が装置１００によって決定される。言うまでも無く、特定の形状は完全な等辺ではない。少なくとも１つの辺が他の辺と異なる形状を使用することにより、本発明の例示的実施形態では、向きを決定すること（９１０）が可能になる。例えば、三角形の１辺が同一大きさの他の２辺とは異なる三角形の対象物上に、３つのトークンを配置することができる。トークンの位置情報の解析により、二等辺三角形の対象物の底辺が明らかになる。向きは任意選択的に、何らかの簡便かつ／または有用な方法で、底辺に従ってインデクシングされる。任意選択的に、対象物の向きは三角形の底辺に直交する線に対応する。本発明の一部の実施形態では、対象物の幾何学的中心はセンサアレイ２０３上のその位置に対応する。
【０１１６】
図１１のパターンの場合、対象物の向きは、存在するトークン（および欠如しているもの）によって形成される矢印の方向から容易に決定される。この決定を行なうに当たり、矢印の尖端のトークンが区別可能な特性（結合値、サイズのような）を有するならば、有用である。
【０１１７】
図１３を参照すると、本発明の例示的実施形態に係る、対象物の正体、向きおよび／または位置を見つけるための模範的な変化された導電率および／またはサイズ方法１３００が示されている。複数のトークンに対し、デルタ値が計測される（１３０２）。計測値に基づいて、特定のトークンが任意選択的に計測されたデルタベクトル値によって識別される（１３０４）。こうして識別された複数のトークンの解析により、トークンの特定の構成配置に対するそれらの関連付け（１３０６）が可能になり、したがって特定の対象物をそのパターンと関連付けることができる（１３０８）。本発明の一部の例示的実施形態では、対象物上に位置する少なくとも１つのトークンは、変化された導電率および／またはサイズを有する。図５に関連して記載した通り、変化された導電率トークン５０２は任意選択的に、図５、６Ａ〜Ｆ、１０〜１２、および１６Ａ〜Ｄに示すような認識可能なマルチトークン構成配置に組み込まれる。本発明の一部の例示的実施形態では、認識される構成配置のトークンは、対象物上の既知の位置に配置される。任意選択的に、この方法を利用して識別される全ての対象物は同一形状およびサイズである。任意選択的に、わずか２つだけのトークンを使用して、対象物についての情報を提供する。任意選択的に、３つ以上のトークンを使用して、対象物についての情報を提供する。任意選択的に、２つ以上の変化された導電率トークンを使用する。任意選択的に、２つ以上のサイズ変化されたトークンを使用する。任意選択的に、各変化された導電率トークンは、他のトークンとは導電率が異なる。
【０１１８】
対象物の向き情報も任意選択的に、変化された導電率および／またはサイズ方法１３００を使用して決定される（１３１０）。例えば対象物の既知の向きは任意選択的に、導電率および／またはサイズが様々である少なくとも１つのトークンを組み込んだ、トークンの構成配置に関連付けられる。変化された導電率および／またはサイズトークンの識別を含むトークンの構成配置の解析により、対象物の向きを知ることができる。
【０１１９】
本発明の一部の例示的実施形態では、盤をＰＣのタブレットとして使用することもできる。
【０１２０】
本発明の１つの例示的実施形態では、タブレットは２つの構成配置を有する。これらの構成配置の１つでは、タブレットは上述した構成配置および動作を有し、ゲーム用駒および／または指のような対象物の位置、ならびに任意選択的にゲーム用駒の向きを見つけるために使用される。もう１つでは、それは米国特許出願第２００４／００９５３３３号に示された構成配置を持つように再構成され、容量結合ではなく、むしろ電磁スタイラス検出を使用する透明なスタイラス感知ディスプレイとして機能する。
【０１２１】
そのような切替えをもたらす例示的方法を図１４に示す。それは、センサアレイ１４００のレイアウトおよびサンプル電子部品を示す。この実施形態では、信号が１組の電極に挿入されて他の組で検出される上に開示した構成から、米国特許出願第２００４／００９５３３３号の場合と同様に信号が電磁波によって両組の電極で生成されるシステムへの切替えを行なわなければならない。次のシステムでは、（１つまたは別の電極、例えば図３の装置３０６を起動させるために必要なスイッチを除いて）スイッチは必要無い。スイッチを受け入れることができれば、増幅器の数を著しく低減することができる。
【０１２２】
開示された実施形態の特徴は、パッシブ電極の２端以上に増幅器があることである。最初に、作動電極３０４の２端について考慮する。１４０２として示される１端で、作動信号が付勢すべき作動電極に送られるように、各々の電極は装置３０６にも接続される。１４０４として示される他端で、差動増幅器は、米国特許出願第２００４／００９５３３３号の場合と同様に２つのラインに接続される。隣接電極の接続が示されているが、米国特許出願第２００４／００９５３３３号に示される変形も可能である。スイッチング装置３０６からの配線を端１４０２に接続する代わりに、それらを端１４０４に接続することができる。
【０１２３】
１４０６と指定されたパッシブ電極３０４の１端は、各電極に接続された差動増幅器の１つの入力を有する。非接続入力はバイアス電圧に接続される。この増幅器は、上述の通り、容量結合を決定するために使用される。
【０１２４】
１４０８と指定されたパッシブ電極３０４の他端は、作動電極の端１４０４のそれと同じ構成配置を有する。
【０１２５】
任意選択的に、ソフトウェア解決法によって、差動増幅器の出力と同様の１対の電極における検出信号を減算して差動信号を得ることにより、切替えを達成することができる。加えて、スタイラスは、必ずしも差動構成ではなく、シングルエンド構成で検出することができる。
【０１２６】
本発明の第２実施形態では、スタイラスには導電性先端が供給される。使用時に、装置をスタイラス感知タブレットとして動作させることを希望するときに、先端はトークンの場合と同様に信号の変化を引き起こすので、タブレットまたは電子部品を再構成する必要は無い。これは装置を大幅に簡素化する。加えて、第１タイプのスタイラスにポインティングまたは筆記用の比較的小さい導電性先端を設け、第２スタイラスに消去用の大きい先端を設けることが可能である。より大きい先端はより多数の接合点によって捕えられ、かつ結合が大きくなるので、どのスタイラスが使用されているかの識別を容易に決定することができる。代替的に、単一のスタイラスが、スタイラスの両端に１つずつ、２つの先端を持つことができる。１端は細い先端を有し、他端はより大きい先端を有する（消しゴム付きの鉛筆のように）。代替的に、または追加的に、常に先端にあるより小さい第１部分、および第１部分を包囲し、スタイラスのボタンをクリックしたときに先端まで下降する第２部分の２つの部分に、導電性先端を設けることができる。この変化は、スタイラスの「右クリック」を指示することもできる。
【０１２７】
本発明の別の実施形態では、対象物は、導電性パターンがその底面に配置されたマウスである。マウスはディスプレイスクリーンにかざして使用するためのものであり、カーソルとして使用することができる。加えて、「右クリック」ボタンおよび「左クリック」ボタンを提供することが可能であり、これらのボタンの各々を押したときに、導電性トークンがマウスの底面まで下降し、それをシステムによって検出することができ、それにしたがって「右クリック」または「左クリック」が指示される。
【０１２８】
本発明の一部の実施形態では、対象物はハンドヘルド式対象物である。他の実施形態では、対象物は表面上を自律的に移動し、有線または無線接続を介してコントローラによって制御することができる。例えば、対象物は自動車の形を取ったり、電動式とすることができる。
【０１２９】
本発明の一部の実施形態では、対象物の移動は、ホストによってまたはインターネットを介して遠隔的に制御される、ロボット装置によって制御される。
【０１３０】
本発明の一部の実施形態では、対象物は、例えば一般的に１〜６個のドットまたは数字１〜６のいずれかが印された６つの面を有するゲーム用ダイスのように、複数の検出面を持つことがある。本発明の実施形態では、複数の検出面、例えばドットの各々の材料は、導電性材料が識別トークンと同様に働くように、導電性である。これは、センサアレイに面するドットの数を「読み取る」ことによって、センサアレイがそれに対向する面のドットの数を決定することを可能にする。しかし、従来のゲーム用ダイスは単なる例であって、複数検出面の識別は、ゲーム用ダイスの面が従来どのように検出されるか（すなわち各面の１〜６つのドットが目で検出されること）に一致させる必要は無いことを理解されたい。任意選択的に、例えばドットの数に対応しかつセンサアレイによって検出可能である独特の導電性パターンが複数の検出面の少なくとも１つで使用される場合、トークンは各ドット毎に使用されない。
【０１３１】
別の実施形態では、対象物は、裏返すことができて、どの面が上を向いているかに応じて異なる意味を有する、ゲーム用駒である。例えば、１つの面はチェッカーのキングを表わすことができ、あるいはプレーヤを識別することができ、対象物が裏返されたときに、相手プレーヤがゲーム用駒で識別される。
【０１３２】
当業者は他の多辺形対象物およびそれらの使用を思いつくであろう。
【０１３３】
本発明の実施形態では、指および／または対象物の接触は、セキュリティ目的で人間を識別するために使用される。例えば個人に対し、少なくとも１つのトークンが位置する少なくとも１つの対象物から構成される「鍵」を発行することができる。本書に記載した方法および装置を使用して、鍵はセンサアレイ上に、おそらくアレイの予め定められた特定の位置に配置され、鍵および任意選択的にその位置についての情報、例えば鍵が有効であるかどうか、かつ／またはアレイ上の予め定められた有効な位置にあるかどうか、が決定される。任意選択的に、指またはより大きい身体部分についての情報を決定するために、指接触またはより大きい身体部分の輪郭でさえも決定される。上記の鍵の実施形態と同様に、この情報は、個人のセキュリティ通過の可否を決定するために使用される。本発明の一部の実施形態では、個人を認証するために、鍵および身体部分のような両方の対象物が組み合わせて使用される。本発明の一部の実施形態では、個人の身体部分によって行なわれる身振りが認証目的に検出され、識別される。
【０１３４】
本論述はハードウエアおよびハードウエアの操作方法を中心にしているが、本発明が、回路、ハードウエア、ソフトウエア、コンピュータ読み取り可能媒体、および／または本発明を実行するために構成および配置されるプログラミングされたコンピュータにおいて実施されることができることが理解されるべきである。
【０１３５】
本発明は、例示として提供されるその実施形態の限定されない詳細な説明を使用して説明されており、本発明の範囲を限定しようとするものではない。１つの実施形態に関して記載された特徴および／または工程は、他の実施形態で使用されることができること、および本発明の全ての実施形態が、特定の図面において示されたか、または実施形態のうちの１つに関して記載された特徴および／または工程の全てを有するわけではないことが理解されるべきである。記載された実施形態の変形は、当業者が思いつくであろう。さらに、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」およびそれらの活用形は、明細書および特許請求の範囲において使用されるとき、「含むが必ずしも限定されない」ということを意味するだろう。
【０１３６】
特許請求の範囲において、用語「制御システム」がセンサアレイの操作を制御するシステムを示すために使用され、かつホストコンピューターを含むことができることは注意されるべきである。
【０１３７】
記載された実施形態のうちいくつかは、発明者によって企図される最良の形態を記載し、それゆえ本発明に必須ではない、実施例として記載される構造、行為、または構造および行為の詳細を含むことができるということに注意されたい。本明細書中に記載される構造および行為は、構造または行為が異なっていても同じ機能を実行する、当該分野において公知の均等物によって置き換えられる。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲において使用される要素および限定によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１Ａ】本発明の例示的実施形態に係るエアホッケーゲーム盤表面の斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に従って、テニスゲームがユーザにどのように表示されるかを示す図である。
【図１Ｃ】本発明の例示的実施形態に係るゲーム盤の外部斜視図である。
【図２】本発明の例示的実施形態に係る、情報を検出するための装置を示す略ブロック図である。
【図３】本発明の例示的実施形態に係るセンサおよびコントローラのデータの流れを示すブロック図である。
【図４】本発明の例示的実施形態に係る、任意選択的にＡＳＩＣとして実現されるセンサ電子部品の略図である。
【図５】本発明の例示的実施形態に係る、対象物上に位置するトークンの配置構成である。
【図６Ａ】本発明の例示的実施形態に従って対象物の導電性パターンを選択的に変化させるための少なくとも１つのスイッチが設けられた対象物を示す。
【図６Ｂ−Ｃ】本発明の例示的実施形態に従って対象物の導電性パターンを選択的に変化させるための少なくとも１つのスイッチが設けられた対象物を示す。
【図６Ｄ】本発明の例示的実施形態に従って対象物の導電性パターンを変化させるための少なくとも１つのスイッチおよび少なくとも１つの拡大トークンが設けられた対象物を示す。
【図６Ｅ】本発明の例示的実施形態に従って少なくとも１つのトークンを物理的に移動させることによって導電性パターンを変化させる対象物を示す。
【図７Ａ】本発明の例示的実施形態に従って対象物および／または指の接触を決定するための例示的方法である。
【図７Ｂ】本発明の例示的実施形態に従って対象物および指の接触を示す信号出力のグラフ表現である。
【図８】本発明の例示的実施形態に従ってトークンの中心を見つけるための例示的ルックアップテーブル方法である。
【図９】本発明の例示的実施形態に従って対象物の正体、向き、および／または位置を見つけるための例示的幾何学的方法である。
【図１０】本発明の実施形態で使用可能なトークンパターンの例示的幾何学的構成を示す。
【図１１】本発明の実施形態で使用可能なトークンパターンの例示的幾何学的構成を示す。
【図１２】２つの対象物が非常に近接しているため、どの対象物が存在するかについて曖昧さが存在する場合の可能な構成配置を示す。
【図１３】本発明の例示的実施形態に従って、トークンの様々な導電率またはキャパシタンスを利用して、対象物の正体、向き、および／または位置を見つけるための方法のフローチャートである。
【図１４】本発明の例示的実施形態に係る、センサアレイのモード変化をもたらすためのシステムの略配置図を示す。
【図１５】本発明の例示的実施形態に係る順次作動センサアレイを示す。
【図１６Ａ−Ｂ】本発明の例示的実施形態に係る対象物の距離感応識別パターンを示す。
【図１６Ｃ−Ｄ】本発明の例示的実施形態に係る対象物のバイナリ感応識別パターンを示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2009505209.tif 000004
【図１Ｃ】
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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６Ａ】
2009505209.tif 000010
【図６Ｂ−Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ−Ｂ】
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【図１６Ｃ−Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年12月9日(2007.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの対象物に関する情報を決定するためのシステムであって、容量結合に感応するセンサと、少なくとも１つの信号がセンサに入力されたときに、センサとの容量結合を生じるように適応された少なくとも１つの対象物と、少なくとも１つの対象物に関連付けられた前記センサの少なくとも１つの出力信号を計測するように適応された検出器とを備え、少なくとも１つの対象物に関連付けられた出力信号が対象物情報コードであり、対象物情報コードが少なくとも１つの対象物の位置に関する情報および少なくとも１つの対象物の正体または向きに関する情報を含む、システム。
【請求項２】
少なくとも１つの対象物が、複数の導電性領域を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
複数の導電性領域は、少なくとも２つの離れて配置された導電性領域を含む請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
複数の導電性領域は、バイナリ対象物識別コードを与える導電性および非導電性領域を含む請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
複数の導電性領域は、一部の領域が他の領域とは異なる容量結合を生じるように、異なるサイズの導電性領域から構成される請求項２または４に記載のシステム。
【請求項６】
複数の導電性領域は導電性領域から構成され、少なくとも１つの導電性領域は他の領域とは異なる容量結合を示すように適応される請求項２または５に記載のシステム。
【請求項７】
複数の導電性領域は、一部の領域が他の領域とは異なる容量結合を生じるように、前記センサに対する距離が異なる導電性領域から構成される請求項２、５〜６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
複数の導電性領域は導電性領域から構成され、そのうちの少なくとも第１導電性領域は第２導電性領域から第１距離に位置し、第２導電性領域は少なくとも第３導電性領域から第２距離に位置する請求項２、５〜７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記第３導電性領域は前記第１導電性領域から第３距離に位置する請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記距離は１組の予め定められた距離から選択される請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
導電性領域の少なくとも２つは選択的に相互に導電性接続する請求項２〜１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記導電性接続はスイッチによって達成される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記対象物は、前記複数の導電性領域における少なくとも１つの導電性領域の位置を変化させるスイッチを含む請求項２〜１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記位置の変化は前記センサと平行である請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記位置の変化は前記センサに直交する請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記スイッチの選択により、対象物の対象物情報コードが変化する請求項１２〜１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
複数の導電性領域は複数の行、複数の列、または幾何形状の少なくとも１つを形成する請求項２〜１６のいずれかに記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの出力信号の計測値は、電圧、振幅、位相、周波数、または予め定められた信号との相関の少なくとも１つである請求項１〜１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
センサは２つの電極アレイから構成され、第１アレイは第１組の電極を含み、第２アレイは第２組の電極を含む請求項１〜１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
第１および第２アレイは直交する請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
システムはさらに、少なくとも１つの信号を第１組の電極に入力するように適応された入力信号の発生源を含み、入力信号は、第２組の電極の少なくとも１つに容量結合される少なくとも１つの対象物によって、第２組の電極に伝達される請求項１９または２０に記載のシステム。
【請求項２２】
少なくとも１つの対象物は、各々が異なる対象物情報コードを持つ複数の対象物の１つである請求項１〜２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
少なくとも１つの対象物はゲーム用駒である請求項１〜２２のいずれかに記載のシステム。
【請求項２４】
少なくとも１つの対象物はポインティング装置である請求項１〜２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
ポインティング装置はスタイラスまたはマウスである請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記システムは、前記センサに接触するかまたはその上に置かれるユーザの身体部分を検出することができる請求項１〜２５のいずれかに記載のシステム。
【請求項２７】
少なくとも１つの対象物は幾つかの表面を含み、各表面がコード化情報を含む請求項１〜２６のいずれかに記載のシステム。
【請求項２８】
前記表面の少なくとも１つは異なる対象物情報コードを含む請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの対象物はゲーム用ダイスである請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
変化させることのできる画像を電子的に表示させるディスプレイをさらに含む請求項１〜２９のいずれかに記載のシステム。
【請求項３１】
ディスプレイはセンサの下にあり、センサは実質的に透明である請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記システムは電磁対象物を検出することができる請求項１〜３１のいずれかに記載のシステム。
【請求項３３】
表面に接触している接地および非接地導電性対象物の存在に応答する信号を検出する位置センサを含む表面と、前記信号を受信して、前記信号の少なくとも１つの特性に接触応答する接地導電性対象物と非接地導電性対象物を区別する制御システムとを含む装置。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの特性は、前記信号の位相である請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記接地導電性対象物は身体部分である請求項３３または３４に記載の装置。
【請求項３６】
複数の導電性領域の各々の推定される位置に基づいて向きまたは正体を推定するように適応された回路を含む請求項２〜３２のいずれかに記載のシステム。
【請求項３７】
容量結合に感応するセンサと、少なくとも１つの信号がセンサに入力されたときに、センサとの容量結合を生じるように適応された少なくとも１つのゲーム用駒と、少なくとも１つの対象物に関連付けられた前記センサの少なくとも１つの出力信号を計測するように適応された検出器とを備え、少なくとも１つの対象物に関連付けられた出力信号が対象物情報コードである、ゲーム。
【請求項３８】
少なくとも１つのゲーム用駒は複数のゲーム用駒を含み、対象物情報コードは複数のゲーム用駒間を区別する情報を含む請求項３７に記載のゲーム。
【請求項３９】
対象物情報コードが少なくとも１つの対象物の位置に関する情報および少なくとも１つの対象物の正体に関する情報を含む請求項３７または３８に記載のゲーム。
【請求項４０】
対象物情報コードが少なくとも１つの対象物の位置に関する情報および少なくとも１つの対象物の向きに関する情報を含む請求項３７〜３９のいずれかに記載のゲーム。
【請求項４１】
少なくとも１つのゲーム用駒が、複数の離れて配置された導電性領域を含む請求項３７〜４０のいずれかに記載のゲーム。
【請求項４２】
少なくとも１つの対象物に関する情報を決定するためのシステムであって、容量結合に感応するセンサと、少なくとも１つの信号がセンサに入力されたときに、センサとの容量結合を生じるように適応された複数の離れて配置された導電性領域を含む少なくとも１つの対象物と、少なくとも１つの対象物に関連付けられた前記センサの少なくとも１つの出力信号を計測するように適応された検出器と、少なくとも１つの対象物の位置または向きの少なくとも１つを推定するように適応された回路とを備え、少なくとも１つの対象物に関連付けられた出力信号が対象物情報コードである、システム。
【請求項４３】
対象物情報コードが少なくとも１つの対象物の正体に関する情報を含む請求項４２に記載のシステム。
【国際調査報告】
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