(57)【要約】  本発明は、タッチ検出表面を有する電子デバイスに関し、音響信号を捕捉するためのセンシング手段と、上記音響信号に基づいてタッチ検出表面上にタッチイベントのロケーションを決定するように構成されたタッチロケーション決定ユニットとを備える。タッチ局在化処理の信頼性を改善するために、上記デバイスはさらに、上記電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスによって提供された１つもしくはそれ以上の信号に基づいて、及び／または上記電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上のパラメータに基づいて、音響信号の信号対ノイズ比を改善するように構成されたフィルタリングユニットを備える。本発明はまた、対応する方法に関する。本発明はさらに、ユーザ入力の機密性を改善するための方法に関する。
2013517548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ検出表面を有する電子デバイスであって、当該電子デバイスは、
音響信号を捕捉するためのセンシング手段と、
上記音響信号に基づき、上記タッチ検出表面上にタッチイベントのロケーションを決定するように構成されたタッチロケーション決定ユニットとを備え、
当該電子デバイスは、
上記電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスによって提供された１つもしくはそれ以上の参照信号に基づいて、及び／または上記デバイスの上記１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上のパラメータに基づいて、上記音響信号の信号対ノイズ比を改善するように構成されたフィルタリングユニットを備えたことを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
上記スプリアス音響信号発生デバイスもしくは上記複数のスプリアス音響信号発生デバイスの１つは、上記センスされた音響信号が上記タッチイベント及びスプリアス音響信号を原因とする寄与を構成するように、上記スプリアス音響信号が提供されるように構成され、
上記タッチイベントを原因とする上記スプリアス音響信号に対する寄与率は１より小さいか、もしくは１に等しいことを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
上記スプリアス音響信号発生デバイスは、上記参照信号を暗号化するための信号暗号化手段を備え、
上記フィルタリングユニットは、上記参照信号を復号化するための復号化手段を備えることを特徴とする請求項２記載の電子デバイス。
【請求項４】
上記センシング手段は、上記センスされた信号を暗号化するための、センスされた信号暗号化手段を備え、
上記フィルタリングユニットは、上記参照信号を復号化するための復号化手段を備えたことを特徴とする請求項２または３記載の電子デバイス。
【請求項５】
上記スプリアス音響信号は、特に白色ノイズのノイズ信号であることを特徴とする請求項２から４のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項６】
上記スプリアス音響信号は、聞き取れないことを特徴とする請求項２から５のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項７】
上記フィルタリングユニットは、適合フィルタリングユニットを備えたことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項８】
上記複数のスプリアス音響信号発生デバイスによって提供された、上記複数の参照信号及び／もしくは上記複数のパラメータ間をスイッチングして１つの信号を上記フィルタリングユニットに対して提供するように構成されたスイッチング手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項９】
少なくとも２つの上記複数のスプリアス音響信号発生デバイスの上記参照信号、及び／もしくは上記パラメータを加算するように構成された加算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項１０】
上記１つもしくはそれ以上のパラメータは、少なくとも１つの周波数範囲及び関連する振幅であることを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項１１】
上記１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスは、少なくとも１つのラウドスピーカ、マイクロフォン、振動デバイス、加速度計、ハードディスクドライブ、ベンチレータ、電源、及び電子構成要素であることを特徴とする請求項１から１０のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項１２】
上記電子デバイスは、少なくとも１つの携帯電話、コンピュータ、ゲームコンソール、電子ブックリーダ、ＭＰ３プレイヤ、ビデオプレイヤ、ＨｉＦｉプレイヤ、自動テラーマシン、アクセス制御システム、自動販売機、及びナビゲーションデバイスであること特徴とする請求項１から１１のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項１３】
上記電子デバイスは、ハンドヘルドデバイスであることを特徴とする請求項１から１２のうちのいずれか１つに記載の電子デバイス。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のうちのいずれか１つに係る電子デバイスにおける使用のために、フィルタリングユニット及びタッチ局在化ユニットを備えたことを特徴とする集積チップセット。
【請求項１５】
タッチ検出表面上にタッチイベントの局在化を決定するために、電子デバイスにおいて使用される音響信号の信号対ノイズ比を改善するための方法であって、当該方法は、
ａ．音響信号を捕捉するステップと、
ｂ．上記捕捉された音響信号に基づき、上記タッチ検出表面上に、特にタップもしくはスライディング動作の上記タッチイベントのロケーションを決定するステップとを含み、
当該方法は、
ｃ．ステップｂの前に、上記電子デバイスの複数のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上の参照信号、及び／または上記電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上のパラメータを提供して上記音響信号の信号対ノイズ比を改善するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
ステップｃは、
上記電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上の信号を用いて、及び／または上記電子デバイスの上記１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの上記１つもしくはそれ以上のパラメータの１つもしくはそれ以上を用いて、ノイズ参照信号を提供するステップと、
上記ノイズ参照信号を適合フィルタリングユニットの参照入力に入力して上記捕捉された音響信号に対するノイズ寄与を減少させるステップとを含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
ステップｃはさらに、
スイッチング手段を用いて、１つの信号もしくはパラメータだけを用いるステップを含むことを特徴とする請求項１５または１６記載の方法。
【請求項１８】
ステップｃはさらに、
少なくとも２つの信号及び／もしくはパラメータを加算して上記参照信号を形成することを特徴とする請求項１５から１７のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
タッチ検出表面を備えた電子デバイスに対するユーザのタッチをベースとした入力の機密性を改善するための方法であって、当該方法は、
ａ．上記タッチ検出表面に及び／もしくはその周囲にスプリアス音響信号を提供するステップと、
ｂ．センシング手段を用いて音響信号をセンスするステップとを含み、
上記センスされた音響信号は、上記タッチ検出表面上に上記ユーザによって提供されたタッチイベントを原因とする寄与と、上記スプリアス音響信号を原因とする寄与とを備え、
上記タッチイベントを原因とする上記スプリアス音響信号に対する寄与率は１よりも小さいか、もしくは１に等しく、
当該方法は、
ｃ．上記スプリアス音響信号を表す参照信号に基づき、上記センスされた音響信号をフィルタリングし、それによって上記スプリアス音響信号の寄与を減少させるステップと、
ｄ．上記フィルタリングされたセンスされた音響信号に基づき、上記タッチイベントのロケーションを決定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
上記参照信号は、上記スプリアス音響信号提供手段によって上記フィルタリングユニットに対して提供されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
上記参照信号は、上記スプリアス音響信号を形成するために使用された制御信号に一致することを特徴とする請求項１９または２０記載の方法。
【請求項２２】
上記参照信号は、上記スプリアス音響信号提供手段によって暗号化され、並びに／または、
上記センスされた音響信号は、上記センシング手段によって暗号化され、
上記参照信号及び／もしくは上記センスされた音響信号は、上記フィルタリングユニットによって復号化されることを特徴とする請求項１９から２１のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
上記スプリアス音響信号は、白色ノイズであることを特徴とする請求項１９から２２のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２４】
上記スプリアス音響信号は、聞き取れないことを特徴とする請求項１９から２３のうちのいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
上記方法はさらに、
ｅ）ステップｃ）の前後に、上記電子デバイスの少なくとも１つの第２のスプリアス音響信号発生デバイスの少なくとも１つの第２の参照信号、及び／もしくは少なくとも１つの第２のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上のパラメータを提供して上記センスされた音響信号もしくは上記フィルタリングされたセンスされた信号の信号対ノイズ比を改善するステップを含むことを特徴とする請求項１９から２４のうちのいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号を捕捉するセンシング手段と、音響信号に基づきタッチ検出表面上のタッチイベントのロケーションを決定するように構成されたタッチロケーション決定ユニットとを備えた、タッチ検出表面を有する電子デバイスに関する。本発明はまた、信号対ノイズ比を改善するための対応する方法に関し、電子デバイスに対するユーザのタッチをベースとした入力の機密性を改善するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチ検出インターフェースを有する電子デバイスがますますポピュラーになってきている。電子デバイスに対する複数の入力を提供するために、ユーザは、例えばタップもしくはスライディング動作などにより複数の表面をタッチし、その入力のロケーションに基づき、電子デバイスは特定の複数の機能を実行する。既存の複数の技術の１つは、タッチイベントが表面上に現れた後に観察されてタッチイベントのロケーションが決定される複数の音響信号を分析する。この技術は、実際には複数の音波を伝送することができる任意の材料をインターフェースとして使用することができるという利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１３２，０１６号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００６／１０８，４４３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、触覚インターフェースがノイズ（雑音）環境に浸されると、タッチイベントの複数の音響信号を捕捉するために使用される複数のセンサはまた、タッチイベントにおける複数の性能及びタッチイベントの局在化（ローカライゼーション）を減少させる可能性があるノイズ汚染に感染する。
【０００５】
さらに、複数の音響システムでは、タッチのロケーションは、センスされた信号と、複数のデータベース内に格納された予め決定された複数の音響署名とを比較することによって決定される。その予め決定された複数の音響署名は、経験的な校正セットアップを用いて確立されるか、もしくは材料の複数の特性、デバイスの設計、及び複数のセンサの位置を用いて計算される。あるモデルに基づき、複数の音響署名を確立する可能性のために、複数のタッチインタラクションが、一連のタップもしくはタッチイベントと関連する複数のロケーションを識別するために、追加的な無権限のセンサをタッチ検出インターフェースに秘密に取り付けることによって複数の音響信号をセンシングする複数の無権限者によって分析される。それを実行すれば、ＡＴＭもしくは自動販売機において使用されるピンコードのような機密情報が、潜在的に、複数の無権限者によって識別される。
【０００６】
上述説明されたノイズ汚染に関し、特許文献１には、測定された信号の周波数スペクトルを分析することによって、複数のタッチイベントを、複数の外部ノイズ汚染で特に周囲の環境から到来する音響ノイズもしくはそれと接触している複数の機械的な部分を通して触角インターフェースに伝送される複数の振動から区別するシステムが説明されている。複数の特定周波数特性を示さない複数の信号は、意味のない局在化を決定する前に拒絶されるであろう。ノイズ汚染が処理される必要がある複数のタッチイベントと比較してあまり高くない場合に、この方法がうまくいく傾向がある。信号対ノイズ比が低すぎる場合、すなわちノイズ汚染の大きさが複数のタッチイベントと同じオーダの大きさもしくはさらに大きい場合に、複数のタッチイベントが雑音を完全に内部で消滅させることが出来、もはや検出されないであろうので、この方法はほとんど効果的でない傾向がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、音響信号の信号品質を改善することができるタッチ検出表面を電子デバイスに提供することであって、当該音響信号に基づきタッチイベントの局在化が決定され、及び／もしくは電子デバイスとの複数のユーザインタラクションの機密性を改善することができる。
【０００８】
この目的は、ここで説明された電子デバイス及び方法を用いて達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本発明は、タッチ検出表面を有する電子デバイスに関し、当該電子デバイスは、
音響信号を捕捉するセンシング手段と、
音響信号に基づき、タッチ検出表面上にタッチイベントのロケーションを決定するように構成されたタッチロケーション決定ユニットとを備え、
電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスによって提供された１つもしくはそれ以上の参照信号に基づき、及び／または電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上のパラメータに基づき、音響信号の信号対ノイズ比を改善するように構成されたフィルタリングユニットをさらに備えたことを特徴とする。そのような電子デバイスにおいて、デバイスに対する内部ノイズもしくは外部ノイズの複数の特性に関する情報がすでに利用可能であって、ノイズに対して相互に強く関連付けられた、複数の信号もしくは複数のパラメータが、複数の高機能ノイズ検出デバイスが提供される必要なしに複数の構成要素によって提供されるという事実を本発明は利用する。従来技術とは対照的に、複数の実際のタッチイベントと複数のスプリアスタッチイベントとの間の区別はされないが、信号品質が、少なくとも部分的に複数のスプリアスノイズの寄与を除去することによって改善される。
【００１０】
ここで、用語「タッチイベント」は、１つのタップもしくは複数のタップのような任意の種類の、タッチ検出表面との接触（コンタクト）に関し、それは単一のタッチイベントもしくは複数のタッチイベント、及び／またはスライディング動作及び／またはホールディング動作とすることができる。
【００１１】
有利に、スプリアス音響信号発生デバイスもしくは複数のスプリアス音響信号発生デバイスの１つが、スプリアス音響信号を提供するように構成され、その結果、センスされた音響信号は、タッチイベント及びスプリアス音響信号を原因とする寄与を構成し、ここで、タッチイベントを原因とするスプリアス音響信号に対する寄与率は１より少ないか、もしくは１に等しい。スプリアス信号を用いてユーザによって提供されたタッチイベントを原因として生じる寄与をマスキングする（隠す）ことによって、電子デバイスのタッチ検出表面の実モデルの複数の特性に基づき、タッチイベントのタッチロケーションに関する情報が確立される信号をセンスするための位置にもはや無権限者は存在しないであろう。従って、タッチ検出表面を介してユーザによって入力されるタッチ検出インターフェース上のピンコードは、所望されない開示に対して保護される。フィルタリングユニットにおいて、既知のスプリアス音響信号は次にフィルタリングされ、残余の有用な信号はタッチイベントのロケーションを決定するために使用される。
【００１２】
好ましくは、スプリアス音響信号発生デバイスは、参照信号を暗号化するための信号暗号化手段を備え、フィルタリングユニットは、参照信号を復号化するための復号化手段を備える。従って、たとえ無権限者がその参照信号を傍受することができたとしても、それが不当に利用されてユーザインタラクションを原因とする信号における寄与に対してアクセスされないように、参照信号のフィルタリングユニットの方向への転送もまた保護される。
【００１３】
有利に、センシング手段は、センスされた信号を暗号化するための、センスされた信号暗号化手段を備え、フィルタリングユニットは、参照信号を復号化するための復号化手段を備える。このことが、有用な信号に対するアクセスを得ようとする複数の無権限者に対する保護をさらに改善するであろう。
【００１４】
好ましくは、スプリアス音響信号はノイズ信号であって、特に白色ノイズである。ノイズ信号において特定のパタンが存在しないので、無権限者は、スプリアス音響信号の複数の特性を識別することができないであろうし、それ故にスプリアス音響信号それ自身を知ることなしに機能フィルタリングユニットの創作（クリエーション）は不可能となる。
【００１５】
有利に、スプリアス音響信号は、聞き取ることができない。このケースでは、複数のユーザはスプリアス信号によって妨害される。
【００１６】
好ましくは、フィルタリングユニットは適合フィルタリングユニットを備えることができる。適合フィルタリングユニットを使用することによって、ノイズ減少はノイズの複数の特性が変化する複数の状態の変化に自動的に適合化する。
【００１７】
有利な実施形態によれば、電子デバイスはさらに、複数のスプリアス音響信号発生デバイスによって提供された、複数の参照信号間もしくは複数のパラメータ間をスイッチングして１つの信号をフィルタリングユニットに提供するように構成されたスイッチング手段を備える。そのようなスイッチング手段を使用すれば、フィルタリングを変更することが可能となって、その結果、どんなふうにでもフィルタリングユニットに対する複数のノイズコントリビュータ入力を提供する必要なしに、信号対ノイズ比を改善するために支配的なノイズコントリビュータが考慮される。従って、フィルタリングユニットの設計は、シンプルな状態をキープすることが可能となる。
【００１８】
好ましくは、電子デバイスはさらに、複数のスプリアス音響信号発生デバイスの少なくとも２つの参照信号及び／もしくはパラメータを加算するように構成された加算手段が備えられる。簡単に加算手段を追加することによって、簡単にそれらの寄与を加算してさらにノイズ減少を改善することによって、複数のノイズコントリビュータが考慮される。
【００１９】
有利に、１つもしくはそれ以上のパラメータは、少なくとも１つの周波数範囲及び関連する振幅である。これらの特性に基づき、適切なフィルタリング手段がタッチイベントのロケーションを決定するために使用される音響信号に対するノイズ寄与を減少するように選択される。
【００２０】
好ましい実施形態によれば、１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスは、少なくとも１つのラウドスピーカ、マイクロフォン、振動デバイス、加速度計、ハードディスクドライブ、ベンチレータ、電源、及び電子構成要素とすることができる。従って、これらのデバイスは、インパクトの局在化を決定するために使用された音響信号に対するノイズを発生し、それ故にそれらの１つもしくは複数の寄与が減少させる必要があるか、もしくは環境ノイズ（マイクロフォン）を捕捉し、それ故に電子デバイスの局所（ローカル）環境における音響ノイズを表す信号を提供することができるかのいずれかである。
【００２１】
有利に、電子デバイスは、少なくとも１つの携帯電話、コンピュータ、ゲームコンソール（ゲーム制御装置）、電子ブックリーダ、ＭＰ３プレイヤ、ビデオプレイヤ、ＨｉＦｉプレイヤ、及び／もしくはナビゲーションシステムとすることができる。これらのデバイスのすべては、少なくとも１つのスプリアス音響信号発生デバイスを有し、その信号もしくはパラメータが信号対ノイズ比を改善するために使用される。
【００２２】
好ましくは、電子デバイスはハンドヘルドデバイスとすることができる。ノイズレベルを変更することにより複数の環境を変更するときでさえ、それは複数のハンドヘルドデバイスに対する共通の状態であって、本発明に係る電子デバイスは、内蔵の他の複数のデバイスの複数の信号もしくは複数のパラメータに基づき、ノイズ寄与を減少させることができるであろう。
【００２３】
本発明はさらに、上述説明した電子デバイスにおける使用のために、フィルタリングユニット及びタッチ局在化ユニットを備える集積チップセットに関する。従って、信号を改善するためのタッチ局在化及びフィルタリングユニットの機能が電子デバイスの集積化を容易とするためにチップセットの中に組み込まれる。
【００２４】
本発明の目的がまた、タッチ検出表面上にタッチイベントのロケーションを決定するために、電子デバイスにおいて使用された音響信号の信号対ノイズ比を改善するための方法を用いて達成され、当該方法は、
ａ）音響信号を捕捉するステップと、
ｂ）捕捉された音響信号に基づき、タッチ検出表面上に、特にタップもしくはスライディング動作のロケーションであるタッチイベントのロケーションを決定するステップとを含み、
当該方法はさらに、
ｃ）ステップｂ）の前に、電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上のパラメータに基づいて、または、当該パラメータに基づかないで、電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスを提供して音響信号の信号対ノイズ比を改善するステップを含むことを特徴とする。この方法を用いれば、本発明の電子デバイスに関して上述説明された複数の利点と同一の利点が達成される。
【００２５】
好ましい実現化によれば、ステップｃ）は、電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上の信号を用いて、及び／または電子デバイスの１つもしくはそれ以上のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上のパラメータのうちの１つもしくはそれ以上を用いて、ノイズ参照信号を提供するステップと、ノイズ参照信号を適合フィルタリングユニットの参照入力に入力して捕捉された音響信号に対する寄与を減少させるステップとを含む。複数のノイズコントリビュータの複数の寄与を考慮する参照信号を用いて、そしてタッチ局在化に対して使用される音響信号に対するフィルタリング動作（アクション）の複数の特性を変更させることができる適合フィルタリングユニットを用いて、周波数及び振幅に関する複数のノイズ特性を変更させることが容易に考慮される。
【００２６】
有利に、ステップｃ）はさらに、スイッチング手段を使用して１つの信号もしくはパラメータだけを使用するステップを含む。スイッチング手段を使用することは、フィルタリングを最も重要なノイズコントリビュータに対して適合化するための簡単な方法である。
【００２７】
好ましくは、ステップｃ）はさらに、少なくとも２つの信号及び／もしくはパラメータを加算して参照信号を形成するステップを含む。従って、加算手段をフィルタリングユニットに簡単に提供することによって、複数のデバイスの複数のノイズ寄与が考慮される。
【００２８】
タッチ検出表面を有する電子デバイスに対するユーザのタッチをベースとした入力の機密性を改善するという本発明の目的が請求項１９に係る方法を用いて達成され、当該方法は、
ａ）タッチ検出表面に及び／もしくはその周囲にスプリアス音響信号を提供するステップと、
ｂ）センシング手段を用いて音響信号をセンスするステップとを含み、
センスされた音響信号は、タッチ検出表面上にユーザによって提供されたタッチイベントを原因とする寄与と、スプリアス音響信号を原因とする寄与とを備え、
タッチイベントを原因とするスプリアス音響信号に対する寄与率は１よりも小さいか、もしくは１に等しく、
当該方法は、
ｃ）スプリアス音響信号を表す参照信号に基づき、センスされた音響信号をフィルタリングし、それによってスプリアス音響信号の寄与を減少させるステップと、
ｄ）フィルタリングされたセンスされた音響信号に基づき、タッチイベントのロケーションを決定するステップとを含む。
【００２９】
スプリアス音響信号を用いてユーザのタッチイベントを原因とする信号をマスキングすることによって、たとえ音響信号を測定することがタッチ検出表面にもしくはその周囲に提示されたとしても、無権限者はタッチイベントを原因とする信号をアクセスすることができないであろう。それとは対照的に、参照信号を用いることによって、センスされた信号からタッチロケーションを決定することがいまだに可能であろう。
【００３０】
好ましくは、スプリアス音響信号提供手段によって、参照信号がフィルタリングユニットに対して提供される。特に、参照信号は、スプリアス音響信号を形成するために使用された制御信号に一致する。従って、フィルタリングユニットは、スプリアス音響信号の複数の特性を知って、マスキングする信号から、センスされた信号を効果的に消去（クリア）してタッチロケーション決定処理を改善することができる。
【００３１】
有利な実施形態によれば、参照信号はスプリアス音響信号提供手段によって暗号化され、並びに／またはセンスされた音響信号はセンシング手段によって暗号化され、参照信号及び／もしくはセンスされた音響信号はフィルタリングユニットによって復号化される。従って、たとえセンシング手段及び／もしくはスプリアス音響信号がフィルタリングユニットから間隔が離れていたとしても、複数の信号は複数の無権限者による詐欺的な使用に対して保護される。
【００３２】
有利に、スプリアス音響信号はノイズとすることができ、特に白色ノイズとすることができる。ノイズ信号において特定のパタンが存在しないので、無権限者はスプリアス音響信号の複数の特性を識別することができないであろうし、それ故にスプリアス音響信号それ自身を知ることなしに機能フィルタリングユニットの創作が不可能となる。
【００３３】
有利に、スプリアス音響信号は聞き取ることができない。このケースでは、複数のユーザはスプリアス信号によって妨害されない。
【００３４】
好ましい実施形態によれば、ユーザ入力の機密性を改善する方法はさらに、
ｅ）ステップｃ）の前後に、電子デバイスの少なくとも１つの第２のスプリアス音響信号発生デバイスの少なくとも１つの第２の参照信号、並びに／または少なくとも１つの第２のスプリアス音響信号発生デバイスの１つもしくはそれ以上のパラメータを提供してセンスされた音響信号もしくはフィルタリングされたセンスされた信号の信号対ノイズ比を改善するステップを含む。従って、タッチロケーション決定処理の信頼性を改善するために、信号対ノイズ比を改善するための複数のノイズ源がさらに考慮される。
【００３５】
その複数の特徴及び複数の利点を有する本発明が、添付された複数の図面において例示された複数の実施形態を用いて以下において詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１ａ】電子デバイスを例示する。
【図１ｂ】電子デバイスの種々の構成要素を概略的に例示する。
【図２】本発明に係る電子デバイスの第１の実施形態を概略的に例示する。
【図３】本発明に係る電子デバイスの第２の実施形態を概略的に例示する。
【図４】本発明に係る電子デバイスの第３の実施形態を概略的に例示する。
【図５】第１から第３の実施形態のうちのいずれか１つにおいて使用されるフィルタリングユニットを例示する。
【図６】ユーザ入力の機密性を改善するための、本発明に係る電子デバイスの第４の実施形態を概略的に例示する。
【図７】ユーザ入力の機密性を改善するための、本発明に係る電子デバイスの第５の実施形態を概略的に例示する。
【図８】本発明の第６の実施形態に係るユーザ入力の機密性を改善するための方法のブロック図を概略的に例示する。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１ａは、電子デバイス１を例示し、ここで、携帯電話は、タッチ検出表面３とラウドスピーカ５とマイクロフォン７とを備えたハウジング（筺体）９を有する。ハウジング９の内部には、電子デバイス１はさらに、図１ｂに例示されたように複数の構成要素を備える。タッチ検出表面３の下面には、電子デバイス１は、第１及び第２のセンシング手段１５及び１７が下部もしくは内部に取り付けられている領域１３を有するディスプレイ１１を備える。例えば複数のピエゾ電気トランデューサ、複数の加速度計、複数のマイクロフォンなどのこれらのセンシング手段１５及び１７は、インタラクション表面の表面を通って移動する複数の屈曲波の形成を導くタッチ検出表面３上にタッチイベントの結果として発生された複数の音響信号を捕捉する。捕捉された複数の信号に基づき、タッチイベントのロケーションは、例えば特許文献２で説明された方法を用いて決定される。タッチイベントは典型的に、表面上の単一のタッチもしくは複数のタッチのような１つのタップもしくは複数のタップ、及び／または表面にわたるスライディング動作、及び／またはホールド動作のような任意の種類の接触（コンタクト）に関する。ここで、２つのセンシング手段１５及び１７が例示されるが、本発明の範囲を離れることなしに、期待される精度次第であるが多かれ少なかれセンシング手段が提供される。
【００３８】
ハウジング９の内部に、電子デバイスはさらに、ラウドスピーカ５及びマイクロフォン７だけでなく、到来するコールのユーザを警告するための着信音に加えて振動信号を提供するために使用される振動デバイス１９もまた備える。複数の素子は、種々の信号を取り扱うための複数の電子構成要素を備えた集積回路（ＩＣ）ボード２１に接続される。図１ｂはさらに、電源２３の存在を概略的に例示する。例えばハードディスクドライブ、加速度計、ベンチレータなどの追加的な複数の構成要素がまた、電子デバイスに提供されるが、図１ｂには例示されない。
【００３９】
携帯電話は、本発明が適用される電子デバイスの１つの例だけを示す。その電子デバイスはまた、コンピュータ、ゲームコンソール、電子ブックリーダ、ＭＰ３プレイヤ、ビデオプレイヤ、ＨｉＦｉプレイヤ、もしくはナビゲーションデバイスとすることができる。電子デバイスは、ハンドヘルドデバイスもしくはデスクトップデバイスとすることができる。
【００４０】
上述したように、電子デバイスは、音響技術を用いてタッチ検出機能を保証する。しかしながら、タッチイベントのロケーションがそれに基づいて決定される、タッチ検出手段１５及び１７によって捕捉された複数の信号は、タッチイベントの情報を送信するだけでなく、局在化のために使用される周波数範囲における複数のスプリアス寄与もまた送信し、その周波数範囲は典型的には、０ｋＨｚから２０ｋＨｚまでの範囲（オーディオ範囲）であるが、１００ｋＨｚまでは拡張されない。これらの複数のスプリアス寄与は信号の品質を減少させ、タッチイベントの正確な局在化がより困難となるか、もしくはさらに不可能となる。
【００４１】
従って、本発明は、センシング手段１５及び１７によって捕捉された複数の音響信号の信号対ノイズ比を改善することによってこの状態を改善することを目的とする。それを実行するために、図１ａに例示された電子デバイス１それ自身はすでに、センシング手段１５及び１７によって感染されたノイズ汚染と相互に関連付けられる情報を提供することができる、多数の構成要素を備えるという事実を本発明は利用する。従って、上述説明されたタイプの任意の電子デバイスにおいてすでに提示されたこの情報は、センシング手段１５及び１７によって捕捉されたフィルタリングされた複数の信号に対して使用されるノイズ参照を提供するために使用される。
【００４２】
詳細には、図１ａ及び図１ｂに例示された電子デバイス１において、ラウドスピーカ５を駆動させる信号は、そのラウドスピーカの出力を原因とするノイズを除去するために使用される１つの情報源である。
【００４３】
しかしまた、電源２３もしくはＩＣボード２１の複数の電子構成要素によって発生された電磁ノイズ及び電子ノイズは、前もって分析され、センシング手段１５及び１７によって捕捉された複数の信号に対して、これらの複数の構成要素によるノイズ寄与と強く関連付けられた、例えば複数の周波数範囲及び対応する複数の振幅などの複数のパラメータが決定される。
【００４４】
そのデバイスの振動周波数は典型的には既知であるので、振動デバイス１９から到来するノイズがまた、フィルタリングされる。そのフィルタリング手段は、この周波数に対してチューンされて振動デバイス１９のノイズ寄与を減少させることができる。他の複数の種類の振動が、例えばスピニングハードディスクもしくは複数の加速度計によって、そのような構成要素が電子デバイス内に存在している場合に発生される。
【００４５】
さらに、電子デバイス１のユーザによって提供される任意の複数の発声を含む、電子デバイスを取り囲む音響ノイズが、マイクロフォン７によって捕捉され、それ故に当該マイクロフォンはセンシング手段１５及び１７によって捕捉された複数の信号に対するそのノイズの寄与を減少させるために使用される信号を提供することができる。
【００４６】
従って、本発明は、電子デバイス１においてすでに存在している複数の構成要素によって提供された複数の信号もしくは複数の既知のパラメータを用いて、センシング手段１５及び１７によって捕捉された音響信号の信号対ノイズ比を改善するように構成された特別のフィルタリングユニット２５を提供する。ここで、ラウドスピーカ５、マイクロフォン７、振動デバイス１９、ＩＣボード２１の複数の電子構成要素、及び電源２３はまた、複数のスプリアス音響信号発生デバイスと呼ばれ、その用語は特許請求の範囲で使用される。
【００４７】
図２は、そのようなフィルタリングユニット２５の第１の実施形態を例示する。センシング手段１５及び１７によって捕捉された複数の信号のみならず、スプリアス音響信号発生デバイス５、７、１９、２１及び２３の複数の信号もしくは複数のパラメータ値は、とりわけ、複数のアナログ入力信号を複数のデジタル信号に変換するように構成された捕捉デバイス３１に入力される。
【００４８】
次に、複数のスプリアス音響信号発生デバイスによって提供された複数の信号もしくは複数のパラメータは、フィルタリングユニット２５のフィルタリングデバイス３３に入力される複数の参照信号としての役目を果たす。それらは、少なくとも部分的に、センシング手段１５及び１７によって捕捉された複数の音響信号に対する複数のスプリアス寄与をフィルタリング（除去）するために使用され、それらはまたフィルタリングデバイス３３に入力される。
【００４９】
次に、フィルタリングデバイス３３は、その出力において、複数のノイズ寄与が少なくとも部分的に除去された複数の音響信号を提供するように構成される。次に、改善された信号対ノイズ比を有するこれらの音響信号は、改善された複数の音響信号に基づき、タッチ検出表面３上にタッチイベント及びそのロケーションを識別するように構成されたタッチロケーション決定ユニット３５に入力される。
【００５０】
本発明の変形例によれば、フィルタリングデバイス３３及びタッチロケーション決定ユニット３５が、ＩＣボード２１の１つのＩＣチップに組み込まれる。
【００５１】
図３は、本発明の第２の実施形態を例示する。第１の実施形態との唯一の差は、捕捉デバイス３１は、一度にスプリアス音響信号発生デバイス５、７、１９、２１、２３から１つの信号もしくはパラメータだけを受信する、ということである。この設計は、捕捉デバイス３１を簡単化する。
【００５２】
フィルタリング手段ユニット３３におけるセンシング手段１５及び１７によって提供される複数の音響信号をフィルタリングするために使用される参照信号源の変更を可能とするスイッチング手段３７が提供され、その結果、例えば、複数のスプリアス音響信号発生デバイスの最も重要なノイズコントリビュータは、その信号をフィルタリングユニット３３に入力することができる。スイッチング手段３７は、自動スイッチもしくは、ユーザによって使用される手動スイッチのいずれかとすることができる。
【００５３】
図４は、第３の実施形態を例示し、ここで、第１の実施形態と比較すると、再び１つの参照信号だけがフィルタリングユニット３３に対して提供される。しかしながら、第２の実施形態とは対照的に、複数の捕捉ライン及び複数の参照信号を第１の実施形態と比較するとより全体の設計をよりシンプルに保持するフィルタリングユニットに提供する必要がいかになくても、実際にはすべてのノイズ寄与が考慮されるように、スプリアス音響信号発生デバイス５、７、１９、２１、２３及び捕捉デバイス３１間に加算手段３９が備えられる。
【００５４】
図５は、第１から第３の実施形態のうちのいずれか１つにおいてフィルタリング手段３３として使用される適合フィルタリングユニット４１の例を例示する。
【００５５】
図５は、複数のフィルタリングパラメータもしくは複数の係数を、リアルタイムで複数の音響信号及び複数の参照信号の特性の変化に適合化する適合フィルタリングユニット４１を例示する。適合フィルタリングデバイス４１は、第１の音響信号入力４３及びノイズ参照入力４５を有する。もちろん、センシング手段１５及び１７の量、及びノイズ減少のために使用される参照信号の量によって、入力の量はそれに応じて適合化される。
【００５６】
第１の入力４３は、ノイズ寄与によって汚染された、処理対象の信号を受信する。
【００５７】
参照信号は、順番に、参照入力４５を介して適合フィルタ４７に入力される。第１の入力４３での音響信号入力に対して、フィルタ出力４９において提供されたフィルタリングされた参照信号を減算することによって、加算器５１で得られた誤差信号５４の値を最小化するために、その適合フィルタ４７はその複数の係数を調整する。参照信号が音響信号入力において存在しているノイズ寄与に相互に関連付けされた状態のままである限り、誤差信号５４は所望の音響信号入力に対して一点に集められる。
【００５８】
実際は、複数のノイズキャンセリングアプリケーションで使用された任意の複数のアルゴリズムが実行されるので、図５は、適切なフィルタユニット３３の１つの可能性だけを例示する。例えば、妨害信号の性質が振動デバイス１９の既知の振動周波数の場合のように実際に予め知られている場合には、そのようなものとして参照信号を必要としない適合フィルタが提供される。強い周期的なノイズ（振動デバイス）のケースでは、自動的なノッチフィルタが音響信号からスプリアス寄与を減少させるために使用される。この特定のケースでは、参照信号は、簡単に、遅延されたバージョンの音響信号とすることができる。この遅延を妨害ノイズの既知の期間に対して調整することによって、この「仮想」参照信号は音響信号において存在している周期的なノイズと相互に関連付けだけされる。これが、適合フィルタによって、所望の音響信号から周期的な妨害の除去を保証する。
【００５９】
図６は、電子デバイスのタッチ検出表面上に提供されたユーザ入力の機密性を改善するように構成された、本発明に係る電子デバイスの第４の実施形態を概略的に例示する。
【００６０】
自動テラーマシン（語り手機械）、自動販売機、もしくは一般的にタッチをベースとした入力を可能とする任意の他のタイプの電子デバイスとすることができる電子デバイス７１は、タッチ検出表面７３及びセンシング手段７５を備え、当該センシング手段７５は、図１ａに例示された実施形態において例示されたセンシング手段１５もしくは１７に相当し、それ故にピエゾ電子トランデューサ、加速度計、マイクロフォンなどとすることができる。図６は、１つのセンシング手段７５だけを例示し、しかしながら、電子デバイス７３は、まさに１つのセンシング手段以外を備えてもよい。捕捉された信号に基づき、タッチイベントのロケーションは、図１ａに例示された実施形態に対して決定される。
【００６１】
さらに、電子デバイス７１は、既知の複数の振動をタッチ検出表面７３に注入するように構成されたスプリアス音響信号発生デバイス７６を備える。そのスプリアス音響信号発生デバイス７６は、例えば好ましくは聞き取れない白色ノイズなどのマスキング信号がタッチ検出表面７３に注入されるように、放射器７７を制御する制御ユニット７８を有する。従って、複数のスプリアス音響信号発生デバイス７６はマスキング信号源としての役目を果たす。
【００６２】
本発明によれば、制御ユニット７８によって放射器７７に提供される制御信号はまた、フィルタリングユニット７９に対して参照信号として送信される。そのフィルタリングユニット７９は、センシング手段７５によってセンスされた音響信号の信号対ノイズ比を改善してスプリアス音響信号発生デバイス７６を原因とするセンスされた信号に対する寄与を減少させもしくは除去するように構成される。フィルタリングされた信号はいま本質的に、表面７３上にユーザの手８３によって提供された位置Ａでのタッチイベントを原因とする信号寄与を構成する。次に、フィルタリングされた信号は、タッチロケーションＡが決定されるタッチロケーション決定ユニット８１に送信される。
【００６３】
スプリアス音響信号発生手段７６によって入力された信号は、スプリアス音響発生手段７６を原因とする信号寄与に対する、位置Ａでのユーザインタラクションを原因とするセンスされた信号に対する寄与の比率が１よりも小さいように選択される。結果として、例えばユーザインタラクション表面７３上にセンシング手段を置くことによって、ユーザインタラクション表面７３にもしくは周囲に存在している音響信号を捕捉することができる無権限者は、彼が入力されたスプリアス音響信号の複数の特性を知らないので、ユーザインタラクションを原因とする信号寄与の複数の特性を識別することができないであろう。従って、ユーザ入力の機密性が、追加的なスプリアス信号を使用することによって改善される。もし電子デバイス７１が自動テラーマシンもしくは自動販売機でユーザインターフェースとして使用されるならば、ＰＩＮコードもしくはもう１つの機密的な入力（名前及び住所）が無権限者によって識別されない。入力されたスプリアス音響信号に対する複数の信号特性は自由に選択されるので、各個々のデバイスは、無権限の複数の攻撃に対してその個々の保護を持つことができ、それが詐欺に対するデバイスの安全性をさらに改善させるであろう。
【００６４】
複数のキーパッドに基づいた従来のユーザインタラクション手段と比較すると、その音響技術はさらに、タッチ検出表面７３に接続された任意の追加的な無権限の複数の素子が、その表面に取り付けられた追加的なセンシング素子が例えば再校正実行中に識別されるように、音響署名の複数の特性を変更させるであろう、という利点を有する。
【００６５】
図７は、本発明に係る電子デバイスの第５の実施形態を概略的に例示する。図６におけるのと同じ参照数字を有する複数の素子が再び詳細には説明しないが、第４の実施形態を参照しその説明がここで組み込まれる。第５の実施形態に係る電子デバイス９１は、本質的には、第４の実施形態の電子デバイス７１と同じ複数の素子を備え、すなわち、ユーザインタラクションインターフェースは、制御ユニット７８及び放射器７７を有するスプリアス音響信号発生手段７６のみならず、タッチ検出表面７３、センシング手段７５、フィルタリングユニット７９、タッチロケーション決定ユニット８１である。
【００６６】
第４の実施形態の電子デバイス７１とは対照的に、フィルタリングユニット７９及び第５の実施形態のタッチロケーション決定ユニット８１は、センシング手段７５及び音響発生手段７６から間隔が離れており、その結果、センシング手段７５によってセンスされた信号及びスプリアス音響発生手段７６によって入力されたスプリアス音響信号を傍受する無権限者のリスクの可能性が存在し、その場合は、無権限者は、彼の手８３を用いて位置Ａでタッチ検出表面７３をタッチするユーザから生じたセンスされた信号に対する寄与をマスキングするために使用されるマスキング信号の複数の特性に対するアクセスを得ることができる。このリスクを減少させるために、第５の実施形態が、暗号化ユニット９５においてセンスされた信号を暗号化するためのみならず、暗号化ユニット９３において制御ユニット７８によって提供された参照信号を暗号化するために構成される。複数の信号をフィルタリングする前に、復号化ユニット９７が使用される。ある変形例によれば、スプリアス音響発生手段７６とフィルタリングユニット９７との間の参照信号転送だけが暗号化される。
【００６７】
ユーザ入力の機密性を改善する電子デバイスを扱う、第４及び第５の実施形態は、上述説明された第１から第３の実施形態の任意の１つと組み合わせることができ、その結果、センスされた信号の信号対ノイズ比は、例えばラウドスピーカ５、マイクロフォン７、振動デバイス１９、ＩＣボード２１の複数の電子構成要素、及び上述説明されて信号品質を減少させる電源２３などの、他のスプリアス音響信号発生手段を原因とする環境ノイズを考慮することによってなおさら改善される。従って、ユーザ入力の改善された機密性レベルに加え、複数の実施形態の組み合わせが、実にノイズ環境における、タッチロケーション検出に対する改善された信頼性を提供する。
【００６８】
第４及び第５の実施形態において提案された複数の解決手法は、複数のマスキング信号が各デバイスに対して個々に適合化され、追加的な無権限のセンシング手段の存在を原因とする複数の音響特性の変化が（実に自動的に）検出され、その結果、自動販売機もしくは自動テラーマシンは複数の入力の受信することを停止することができる。操作の検出と同時にマシンに対するアクセスをブロックするための、追加的な複数の安全性特徴を必要とする機械的な複数のボタンに基づき、複数の機密入力を可能とするそのような複数のマシンに対する入力手段と比較すると、複数の音響信号に基づく解決手法は経済的な方法で実現することができる。
【００６９】
図８は、第４及び第５の実施形態に関する本発明の方法を例示するブロック図に関する本発明に係る第６の実施形態を例示する。
【００７０】
ステップＳ１０１は、センシング手段７５を用いて信号をセンスし、次にその信号をフィルタリングユニット７９に送信されることを含む。ステップＳ１０３によれば、同時に、スプリアス音響信号発生手段７６は、参照信号をフィルタリングユニット７９に提供する。
【００７１】
放射器７７を介してスプリアス信号発生手段７６によってインタラクション表面７３に入力されたマスキング信号を表す参照信号を考慮すると、その場合フィルタリングユニット７９は、ステップＳ１０５においてセンスされた信号をフィルタリングして、センシング手段７５によってセンスされた信号から、入力されたマスキング信号を原因とする寄与を減少させるかもしくは除去し、その結果、本質的に、インタラクション表面７３のロケーションＡにおいて、ユーザによって提供されたタッチイベントを原因とする寄与がフィルタリングされた信号においてそのまま残る。
【００７２】
次に、フィルタリングされた信号は、ステップＳ１０７において、技術において既知の処理に従って、センスされた信号の複数の特性に基づき、ユーザによって提供されたタッチインタラクションもしくはジェスチャのロケーションを決定することができる、タッチロケーション決定ユニット８１に転送される。
【００７３】
別の変形例によれば、追加的な暗号化ステップが、フィルタリングユニットに転送される前のセンスされた信号に対してと、ユーザ入力の機密性をさらに改善するためのフィルタリングユニットに送信される前の、スプリアス音響信号発生手段７６によって提供されたスプリアス音響信号との両方に導入される。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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