(57)【要約】  オブジェクト（３）とパネル（２）のタッチ面（４）との間の相互作用（Ａ１）を特定するための装置。タッチ面（４）と反対面（５）との間で内反射によって伝播させるために、および受取側光検知機構に向けて伝播させるために、照明機構（１２ｘ、１２ｙ）が光（Ｌ）をパネル（２）内に導入する。処理装置（２６）を、反復的にｉ）受け取った光（Ｌ）に基づいて、パネル（２）内の光の二次元分布を表す現在の光状態（Ｃｉ）を特定し、ｉｉ）汚れによってもたらされるパネル（２）内の光の二次元分布を表す、現在の光状態（Ｃｉ）および前に更新した背景状態（Ｂｋ−１）に応じてオブジェクト（３）との相互作用（Ａ１）を特定し、ｉｉｉ）相互作用（Ａ１）に応じて背景状態（Ｂｋ−１）を更新するように構成する。方法およびコンピュータ可読媒体についても記載する。【選択図】図２
2013508851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクト（３）とタッチ面（４）との間の相互作用（Ａ１）を特定するための装置であって、
前記タッチ面（４）および反対面（５）を画定する光透過性パネル（２）と、
前記タッチ面（４）と前記反対面（５）との間の内反射により伝播させるために前記パネル（２）内に光（Ｌ）を導入するように構成される照明機構（１２ｘ、１２ｙ）と、
前記パネル（２）内を伝播する前記光（Ｌ）を受け取るように構成される光検知機構（１４ｘ、１４ｙ）と、
処理装置（２６）であって、反復的に
前記受け取った光（Ｌ）に基づいて、前記パネル（２）内の現在の光の二次元分布を表す現在の光状態（Ｃｉ）を特定し、
前記オブジェクト（３）が前記タッチ面（４）に接触し、それにより前記パネル（２）内を伝播する前記光（Ｌ）を減衰させるとき、汚れによってもたらされる前記パネル（２）内の光の二次元分布を表す、前記現在の光状態（Ｃｉ）および前に更新した背景状態（Ｂｋ−１）に応じて前記相互作用（Ａ１）を特定し、
前記相互作用（Ａ１）に応じて前記背景状態（Ｂｋ−１）を更新するように構成される、処理装置（２６）と
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記処理装置（２６）は、前記タッチ面（４）上に前記オブジェクト（３）がある場合に前記背景状態（Ｂｋ−１）を更新するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記相互作用（Ａ１）に対応しない前記背景状態（Ｂｋ−１）の第２の区域とは異なる、前記相互作用（Ａ１）に対応する前記背景状態（Ｂｋ−１）の第１の区域を更新するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記相互作用（Ａ１）に対応しない前記背景状態（Ｂｋ−１）の第２の区域を更新しながら、前記相互作用（Ａ１）に対応する前記背景状態（Ｂｋ−１）の第１の区域を更新することを避けるように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記相互作用（Ａ１）に対応する前記背景状態（Ｂｋ−１）の第１の区域の値を前の背景状態の空間的に対応する区域の値に応じて設定することにより、前記第１の区域を更新するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）は、前記オブジェクト（３）と前記タッチ面（４）との間の前記相互作用がなくなるとき、前記相互作用（Ａ１）に対応する前記背景状態（Ｂｋ−１）の第１の区域を、前記相互作用（Ａ１）に対応しない前記背景状態（Ｂｋ−１）の第２の区域よりも早く更新するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記タッチ面との相互作用に応じて定められる所定の時間間隔で前記背景状態（Ｂｋ−１）を更新するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）は、前記光検知機構（１４ｘ、１４ｙ）が受け取る光に基づき、前記現在の光状態（Ｃｉ）および前記背景状態（Ｂｋ−１）を再構成するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）は、前記オブジェクト（３）が前記タッチ面（４）に接触し、それにより前記パネル（２）内を伝播する前記光（Ｌ）を減衰させるとき、前記光検知機構（１４ｘ、１４ｙ）が受け取る光の時間分布変動に依拠して前記相互作用（Ａ１）を特定するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）は、前記オブジェクト（３）が前記タッチ面（４）に接触し、それにより前記パネル（２）内を伝播する前記光（Ｌ）を減衰させるとき、前記相互作用（Ａ１）を特定してから経過した時間に依拠して前記相互作用（Ａ１）を特定するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記パネル（２）のタッチ状態（ＴＳｊ）を特定するように構成され、前記タッチ状態（ＴＳｊ）は、前記タッチ面（４）上に現在存在するいくつかのオブジェクトの空間分布を定めることを特徴とする、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記タッチ状態（ＴＳｊ）に応じて前記背景状態（Ｂｋ−１）を更新するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の装置において、前記タッチ状態（ＴＳｊ）がデータ要素を含み、各データ要素は、前記タッチ面（４）のそれぞれの画像画素（５３）に対応することを特徴とする、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、前記データ要素が、前記オブジェクト（３）と前記タッチ面（４）との間の前記相互作用（Ａ１）を示すように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記データ要素を形態学的にフィルタするように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記相互作用（Ａ１）を特定する際、前記背景状態（Ｂｋ−１）の値を前記現在の光状態（Ｃｉ）の値と比較するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記相互作用（Ａ１）を特定する際、前記現在の光状態（Ｃｉ）の値を前記背景状態（Ｂｋ−１）の値で除算するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項１８】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置において、前記処理装置（２６）が、前記相互作用（Ａ１）を特定する際、前記現在の光状態（Ｃｉ）の値の対数から前記背景状態（Ｂｋ−１）の値の対数を減算するように構成されることを特徴とする、装置。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置において、前記照明機構（１２ｘ、１２ｙ）が、前記光（Ｌ）を導入するための１組の発光体を含み、前記光検知機構（１４ｘ、１４ｙ）が、前記光（Ｌ）を受け取るための１組の光検知器を含み、前記現在の光状態（Ｃｉ）によって表される前記現在の光の二次元分布と、汚れによってもたらされ、前記更新済み背景状態（Ｂｋ−１）によって表される前記光の二次元分布（Ｂｋ−１）とは、それぞれ同じ発光体および光検知器の組によって導入され、受け取られることを特徴とする、装置。
【請求項２０】
オブジェクト（３）と、タッチ面（４）および反対面（５）を画定する光透過性パネル（２）の前記タッチ面（４）との間の相互作用（Ａ１）を特定するための方法であって、
前記タッチ面（４）と前記反対面（５）との間の内反射により伝播させるために前記パネル（２）内に光（Ｌ）を導入するステップ（Ｓ１）と、
前記パネル（２）内を伝播する前記光（Ｌ）を受け取るステップ（Ｓ２）と、
反復的に
前記受け取った光（Ｌ）に基づいて、前記パネル（２）内の現在の光の二次元分布を表す現在の光状態（Ｃｉ）を特定するステップ（Ｓ３）と、
前記オブジェクト（３）が前記タッチ面（４）に接触し、それにより前記パネル（２）内を伝播する前記光（Ｌ）を減衰させるとき、汚れによってもたらされる前記パネル（２）内の光の二次元分布を表す、前記現在の光状態（Ｃｉ）および前に更新した背景状態（Ｂｋ−１）に応じて相互作用（Ａ１）を特定するステップ（Ｓ４）と、
前記相互作用（Ａ１）に応じて前記背景状態（Ｂｋ−１）を更新するステップ（Ｓ５）と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
オブジェクト（３）と、タッチ面（４）および反対面（５）を画定する光透過性パネル（２）の前記タッチ面（４）との間の相互作用（Ａ１）を特定するための方法であって、
反復的に
前記タッチ面（４）と前記反対面（５）との間の内反射により前記光透過性パネル（２）内を伝播させた後に光検知機構（１４ｘ、１４ｙ）が受け取る光（Ｌ）に基づき、前記パネル（２）内の現在の光の二次元分布を表す現在の光状態（Ｃｉ）を特定するステップ（Ｓ３）と、
前記オブジェクト（３）が前記タッチ面（４）に接触し、それにより前記パネル（２）内を伝播する前記光（Ｌ）を減衰させるとき、汚れによってもたらされる前記パネル（２）内の光の二次元分布を表す、前記現在の光状態（Ｃｉ）および前に更新した背景状態（Ｂｋ−１）に応じて前記相互作用（Ａ１）を特定するステップ（Ｓ４）と、
前記相互作用（Ａ１）に応じて前記背景状態（Ｂｋ−１）を更新するステップ（Ｓ５）と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
プロセッサによって実行されるとき、請求項２０または２１に記載の方法を実行する処理命令を記憶することを特徴とする、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照によりその両方が本明細書に組み込まれる、２００９年１０月１９日に出願されたスウェーデン国特許出願第０９５０７６７−４号明細書、および２００９年１０月１９日に出願された米国仮出願第６１／２７２６６６号明細書の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、オブジェクトとタッチ面との間の相互作用を検知するための技法に関する。タッチ面は、タッチセンスパネルの一部とすることができる。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータ、携帯電話、電気計測器や電気検査器、ゲーム機等に入力データを提供するために、タッチセンスパネルが以前にも増して使用されている。パネルは、例えばポインタ、スタイラス、１本または複数の指を使用してユーザが対話を行うためのグラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）を備えることができる。このＧＵＩは、静止または動的とすることができる。静止ＧＵＩは、例えばパネル上に、パネルの下に、またはパネルの内部に配置される印刷物の形をとることができる。動的ＧＵＩは、パネルに統合されまたはパネルの下に配置される表示画面により、またはパネル上にプロジェクタによって投影される画像により提供することができる。
【０００４】
タッチ側オブジェクトとパネルとの間の相互作用を検知する目的で、例えばパネル上の１つまたは複数の接触点から散乱される光を捉えるためにカメラを使用することによる、または抵抗性ワイヤグリッド、容量センサ、歪みゲージ等をパネル内に組み込むことによる、タッチ感知機能をパネルに与えるための数多くの既知の技法がある。
【０００５】
米国特許第７４３２８９３号明細書は、内部全反射（ＦＴＩＲ）に基づく代替的技法を開示する。２つの離れた光源からの発散ビームがパネル内に結合されて、全内反射によりパネル内を伝播する。パネルの全体にわたり、各光源からの光が均等に分散される。光源からの光を検知するために、パネルの外周を囲むように光センサのアレイが配置される。パネルの表面にオブジェクトが接触すると、その接触点において光が局所的に減衰される。光センサのアレイにおける、各光源からの光の減衰に基づく三角測量により、オブジェクトとパネルとの間の相互作用が特定される。
【０００６】
米国特許第３６７３３２７号明細書は、同じくＦＴＩＲを使用する同様の技法を開示し、この技法では内反射によりパネルを通して伝播する交差光ビームのグリッドを設けるために、パネルの二端に沿って光ビーム発信機のアレイが配置される。対応するビーム検知器のアレイがパネルの反対側の端部に配置される。パネルの表面にオブジェクトが接触すると、その接触点において交差するビームが減衰される。検知器のアレイ上の減衰されたビームは、オブジェクトとパネルとの間の相互作用をじかに明らかにする。
【０００７】
米国特許出願公開第２００９／０１５３５１９号明細書は、同じくＦＴＩＲを使用する別の技法を開示し、この技法ではトモグラフが、タッチパネルの縁の周りの離散的位置に配置される信号フローポートを含む。それぞれの離散的パネル縁部位置から他のいくつかの離散的パネル縁部位置に通過するように、パネル内に信号が導入される。通過させる信号をトモグラフィにより処理して、信号に生じた任意の変化が、パネルに信号を通過させる間のパネル上の接触によって生じたかどうかを判定する。トモグラフィにより処理される信号から、変化が生じたパネル上の任意の局所的領域が特定される。その後トモグラフは、パネルへの接触および位置を示す信号を計算して出力する。
【０００８】
上記に記載したＦＴＩＲ法は、概して接触を特定することができるが、パネルに接触する関連オブジェクトを、パネル上にことによると存在する汚れと満足に区別できないことに見舞われる。タッチ面上に現れる可能性がある汚れの例は、例えば指紋、ほこり、液体、および擦り傷である。
【発明の概要】
【０００９】
上記に特定した従来技術の制限の１つまたは複数を少なくとも部分的に克服することが本発明の目的である。具体的には、ユーザによる相互作用として汚れを解釈することを相変わらず回避しながら、関連オブジェクトと装置のタッチ面との間の相互作用を特定するタッチセンス装置を提供することが１つの目的である。
【００１０】
したがって、オブジェクトとタッチ面との間の相互作用を特定するための装置を提供し、この装置は、タッチ面および反対面を画定する光透過性パネルと、タッチ面と反対面との間の内反射により伝播させるためにパネル内に光を導入するように構成される照明機構と、パネル内を伝播する光を受け取るように構成される光検知機構と、処理装置とを含む。この処理装置は、反復的にｉ）受け取った光に基づいて、パネル内の現在の光の二次元分布を表す現在の光状態を特定し、ｉｉ）オブジェクトがタッチ面に接触し、それによりパネル内を伝播する光を減衰させるとき、汚れによってもたらされるパネル内の光の二次元分布を表す、現在の光状態および前に更新した背景状態に応じて相互作用を特定し、ｉｉｉ）相互作用に応じて背景状態を更新するように構成される。
【００１１】
相互作用に応じて背景状態を更新することは、以下に説明するように様々な方法で行うことができ、背景状態を更新するときに相互作用を考慮に入れることを基本的に意味する。このことは、相互作用に関係なしに例えば所謂「背景レベル」を更新する従来技術との１つの主要な違いを表す。よって、本明細書に記載の装置が相互作用によって異なる背景状態を作り出すことができるのに対し、従来技術は様々な相互作用について同じ「背景レベル」を作り出す。したがって、この装置の処理装置は、相互作用によって背景状態が異なり得るように、確かに相互作用に応じて背景状態を更新するように構成することができる。例えば相互作用を特定するために使用する場合、従来の「背景レベル」に比べてこの背景状態は相互作用についてのより正確な判定をもたらす。
【００１２】
スタイラスや指などのオブジェクトとタッチ面との間の相互作用は、典型的にはオブジェクトがタッチ面に接触することによってもたらされる。相互作用は、タッチ面上のオブジェクトの位置、および／または相互作用においてオブジェクトと接触しているタッチ面の領域を定めることができる。相互作用は、相互作用の形状も定めることができ、タッチと呼んでもよい。
【００１３】
タッチ面と反対面との間の内反射による伝播は、典型的には全内反射の形態を有し、オブジェクトがタッチ面に接触する際の光の減衰は概してＦＴＩＲが伴う。
【００１４】
パネル内に光を導入するためのいくつかの適切な技法、ならびにその光を受け取るためのいくつかの適切な技法が存在することに留意すべきであり、そのような技法には、例えばパネルの縁にある、またはパネルの上面もしくは下面にあるいくつかの異なる光内部結合箇所および光外部結合箇所において光を導入し、受け取る可能性が含まれる。
【００１５】
広い意味で現在の光状態は、関連するユーザの相互作用および汚れの両方によってもたらされるパネル内の光の二次元分布、すなわちタッチ面と反対面との間の光の空間分布を表すとみなすことができる。例えば、現在の光状態は、パネル内の光の減衰、パネルを通過する光の全般的な伝導性、パネル内の光の強度、またはパネル内の光の分布に関連する他の任意のパラメータのうちのいずれか１つを示す１組のデータとすることができる。また、相互作用および汚れは、タッチ面においてまたはタッチ面の全域にわたり光の減衰を一般にもたらすので、現在の光状態は、タッチ面の全域にわたる光の二次元分布を表すと言える。
【００１６】
どんな場合でも現在の光状態は、パネル内を伝播する光が、タッチ面に接触するオブジェクトによる影響を受ける位置を示す。呼称「現在の」は、ここでは処理装置によって実行される現在の反復中の光状態を示すことを目的とするが、より概括的な側面として、オブジェクトとタッチ面との間の現在の１つまたは複数の相互作用を特定するために使用される光状態とみなすこともできる。現在の光状態は、光検知機構が得る未処理データに対して何らかの種類の再構成アルゴリズムを適用することによって生成することができる。当技術分野で知られているように、光の二次元分布を生成することは、それ自体が数多くの方法で行うことができ、よって任意の適切な技法を適用することができる。
【００１７】
汚れによってもたらされるパネル内の光の二次元分布を表す背景状態は、好ましくは現在の光状態と同じ種類のデータによって表され、現在の光状態を再構成するのと同じ技法を使用することにより再構成され得る。ただし背景状態は、パネル上の汚れもしくはパネル内の汚れによってもたらされ、またはそうした汚れに関連する非常に正確な光の二次元分布をいつも表してはならないが、その推定とすることができる。また、背景状態は、たとえ可能でも、処理装置によって実行される各反復中に更新してはならない。ここでは、ユーザによる相互作用を与えるためにタッチ面上に配置されるオブジェクトが「真」の相互作用をもたらすのに対し、汚れは典型的には「偽」の相互作用をもたらす。
【００１８】
背景状態を（断続的に）更新することにより、オブジェクトとタッチパネルとの間の相互作用を特定する際、汚れに由来する状態の特徴を自動的に抑制しまたはなくすことさえできる。この能力は、相互作用を特定する際、指やスタイラスなどの「真」のオブジェクトを使った相互作用だけを特定するように、タッチスクリーン上の汚れの影響を減らすことを果たす点で有利である。
【００１９】
さらに、相互作用を特定することが、光検知機構によって受け取られる光の減衰および潜在的に複雑な光の分布に基づく場合、この装置は特に適している。具体的には、パネル内の内反射が全内反射（ＴＩＲ）によってもたらされ、オブジェクトの接触がＦＴＩＲをもたらす場合、この装置は比較的単純かつ効率的なデータ処理を相変わらず使用しながら、相互作用を効率的に特定することについて大いに期待できることが分かっている。
【００２０】
処理装置は、タッチ面上にオブジェクトがある場合に背景状態を更新するように構成することができる。これは、更新がオブジェクトによってもたらされる相互作用によってトリガされることを、たとえそうである場合があるにせよ、必ずしも意味するものであってはならず、むしろ背景状態の更新はオブジェクトの存在にかかわらず実行される。このように背景を更新することは、例えば相互作用を特定する際に製造欠陥による汚れを考慮に入れようと試みる既知の技法とは際立って対照的である。また、既知の技法は、タッチセンスパネルの組み立てを仕上げる際に決定される静的基準「背景」をしばしば使用する。
【００２１】
処理装置は、相互作用に対応しない背景状態の第２の区域とは異なる、相互作用に対応する背景状態の第１の区域を更新するように構成することができる。
【００２２】
ここでは、相互作用に対応する背景状態の区域（すなわち一部）は、相互作用を「指示し」または「空間的に定義する」区域として解釈することもできる。背景状態の２つの区域を異なるように更新することは、例えば区域の１つを更新しながら残りの区域を更新しないこと、区域を異なる時間間隔で更新すること、それぞれの区域を更新するために異なる計算を使用すること等を含むことができる。
【００２３】
処理装置は、相互作用に対応しない背景状態の第２の区域を更新しながら、相互作用に対応する背景状態の第１の区域を更新することを避けるように構成することができる。概して、第２の区域は他のどんな相互作用にも対応しない。このことは、いくつかの同時のおよび／または後続の相互作用を特定する際に、指紋などの汚れをすぐに考慮に入れたいときに多くの場合有利であり、その理由は、例えば真のオブジェクトによってもたらされる減衰がさもなければ背景状態に含められる場合があり、そのことは後続の反復において相互作用を特定する際に問題を引き起こす可能性があるからである。
【００２４】
処理装置は、相互作用に対応する背景状態の第１の区域の値を前の背景状態の空間的に対応する区域の値に応じて設定することにより、その第１の区域を更新するように構成することができる。例えば、背景状態の一部を、空間的に対応する以前の背景状態の一部に設定することができる。
【００２５】
背景状態をどのように更新するのかにもよるが、例えば相互作用の開始後に光検知機構が受け取る光に基づいて相互作用に空間的に対応する背景状態の区域を更新する場合、この操作を使用することは、背景状態を正しく設定できる点で有利であり得る。このことは、相互作用する真のオブジェクトの影響を考慮に入れることなしに背景状態を更新することを可能にする。
【００２６】
処理装置は、オブジェクトとタッチ面との間の相互作用がなくなるとき、相互作用に対応する背景状態の第１の区域を、相互作用に対応しない背景状態の第２の区域よりも早く更新するように構成することができる。
【００２７】
より早く更新することは、より頻繁に更新すること、ならびに例えば古い背景状態よりも最近得た背景状態に対して相対的に高い重み因子を適用することを含み、それらの状態は、更新済み背景状態を求めるために組み合わせて使用する。これは、相互作用に以前空間的に対応した背景状態の区域を、同じ相互作用に以前対応していなかった背景信号の他の区域よりも早く更新できることを意味する。相互作用がなくなってから一定数の更新反復を行った後、第１の区域を背景状態の他の区域に対するものと同じ時間間隔でまたは同じ重み因子を適用することにより更新することができる。
【００２８】
このようにして更新することは、前の相互作用の位置上に残っている指紋によってもたらされる相互作用など、「偽」の相互作用または「偽」のタッチを比較的早く背景状態に含めることができる点で有利である。
【００２９】
処理装置は、タッチ面との相互作用に応じて定めることができる、所定の時間間隔で背景状態を更新するように構成することができる。同じ値または異なる値を有することができる予め定められた一定の時間間隔を使用することにより、例えばオブジェクトがタッチ面と相互作用するとき、背景状態を偶然に更新することができる。それらの時間間隔の時間間隔は、タッチ面上に比較的多数の相互作用が存在する場合に一時的に減らすなど、動的とすることができる。対応する方法で、比較的少数のオブジェクトがタッチ面と相互作用する場合、時間間隔を増やすことができる。時間間隔は、例えば４秒ごと、処理装置によって実行される各反復または１０回の反復ごととすることができ、相互作用指示区域と非相互作用指示区域とで異なってもよい。
【００３０】
処理装置は、光検知機構が受け取る光に基づき、現在の光状態および背景状態を再構成するように構成することができる。その再構成では、典型的には現在の光状態に関する光の二次元分布の表現を光検知機構の未処理信号に基づいて生成する。同様の方法で、この再構成は背景状態について、汚れによってもたらされる光の二次元分布の表現を生成することができる。表現に使用されるデータ形式にもよるが、これらの二次元分布は、概してそれぞれの三次元グラフ内にプロットすることができ、光／減衰等の強度／エネルギのレベルはタッチ面上の二次元の状態で与えられる。光の二次元分布を生成することは、三角測量に基づく技法、トモグラフィに基づく技法など、入力として光検知機構の未処理信号（またはそこから得られる信号）を使用する数多くの既知の技法を使用することによって達成することができる。
【００３１】
処理装置は、オブジェクトがタッチ面に接触し、それによりパネル内を伝播する光を減衰させるとき、光検知機構が受け取る光の時間分布（時間的）変動に依拠して相互作用を特定するように構成することができる。
【００３２】
この特定することは、光検知機構が受け取る光の時間分布変動に由来する任意の信号またはデータセットに依拠して相互作用を特定することを含む。概して光の変動は、相互作用が真のオブジェクトのタッチによってもたらされたかどうかを、例えば時間分布変動がその期間にわたって一定の傾斜を有する場合、または時間分布変動が一定のリップルを有する場合に示すことができ、これは真のオブジェクトが一般に比較的速く現れて消え、完全に静止して保たれることがめったにないという理解に基づく。この方法で相互作用を特定することは、真の相互作用を偽の相互作用とより一層効率的に区別できる点で有利であり得る。
【００３３】
処理装置は、オブジェクトがタッチ面に接触し、それによりパネル内を伝播する光を減衰させるとき、相互作用を特定してから経過した時間に依拠して相互作用を特定するように構成することができる。例えば、相互作用が３分以上などの長い時間にわたってタッチ面上に存在する場合、その相互作用が真のオブジェクトによってもたらされた可能性は低く、その相互作用を偽のオブジェクトによってもたらされた無効な相互作用であると判定することができる。この判定は、概して汚れが真のオブジェクトよりもはるかに長い時間にわたりタッチ面上に存在するという理解に基づくものであり、真の相互作用、真の相互作用がなくなること、偽の相互作用等に依拠して背景状態を更新することができるので有利である。
【００３４】
処理装置は、パネルのタッチ状態を特定するように構成することができ、タッチ状態は、タッチ面上に現在存在するいくつかのオブジェクトの空間分布を定める。したがってタッチ状態は、真の相互作用が示されるタッチ面上のマップとみなすことができる。
【００３５】
処理装置は、タッチ状態に応じて背景状態を更新するように構成することができ、そのように構成することは、背景状態を決定する際にすべての真の相互作用を効率的に考慮に入れるための便利な実装形態であることが証明されている。
【００３６】
タッチ状態はデータ要素を含むことができ、各データ要素はパネルのそれぞれの画像画素に対応し、その画像画素は、例えば真の相互作用を特定することに関連して実行する様々なデータ処理およびフィルタリング操作を助ける。
【００３７】
データ要素は、オブジェクトとタッチ面との間の相互作用を示すように構成することができ、処理装置は、そのデータ要素を空間的にフィルタするように構成することができる。より具体的には、処理装置は、データ要素を形態学的にフィルタするように構成することができ、それにより、例えば信号雑音を除去することができかつ／またはタッチ状態がより一層確実に真の相互作用を示すことを可能にする。
【００３８】
処理装置は、相互作用を特定する際、背景状態の値を現在の光状態の値と比較するように構成することができる。比較することは、例えば現在の光状態の値から背景状態の値を減算することを含むことができる。次いで、相互作用を特定するために減算の結果を調査することができる。比較することは、ことによると現在の光状態および背景状態のいずれかに適用される閾値を使用することと組み合わせて、現在の光状態が背景状態よりも大きいか小さいかを調査することも含むことができる。
【００３９】
この比較操作は、背景状態および現在の光状態が減衰の形で表されるとき、比較的少ない計算量が処理装置によって要求されるので特に適している。また、背景状態と比較される光状態は、真のオブジェクトによってもたらされる相互作用を示す関連プロファイルの変化を特定することを大いに促進することができる。
【００４０】
ただし、相互作用を特定する際、オプションのまたは追加の操作を使用することができる。例えば処理装置は、相互作用を特定する際、現在の光状態の値を背景状態の値で除算するように構成することができる。除算の結果は、補償された光状態とみなすことができ、この補償された光状態は、局所的な下落を伴う基本的に均一の信号レベルを有することができ、または表現にもよるが、相互作用の位置における補償された光状態内の上昇を有することができる。
【００４１】
また、相互作用を特定する際、処理装置は、現在の光状態の値の対数から背景状態の値の対数を減算するように構成することができる。この場合、上述の補償された光状態の対数を特定することができ、上記に記載した除算操作と同じ効果が実現されるが、減らされた計算コストで実現される。さらに、ある値の対数を特定することは、その値およびその値の対数をテーブル内で探索することに基づくことができ、こうすることで計算コストがさらに減らされる。
【００４２】
照明機構は光を導入するための１組の発光体を含むことができ、光検知機構は光を受け取るための１組の光検知器を含むことができ、現在の光状態によって表される現在の光の二次元分布と、汚れによってもたらされ、更新済み背景状態によって表される光の二次元分布とは、それぞれ同じ発光体および光検知器の組によって導入され、受け取られる。ここでは「１組の」検知器／発光体は、１つまたは複数の検知器／発光体の対を含むことができる。
【００４３】
本発明の別の態様によれば、オブジェクトと、タッチ面および反対面を画定する光透過性パネルのタッチ面との間の相互作用を特定するための装置内の方法が提供される。この方法は、タッチ面と反対面との間の内反射により伝播させるためにパネル内に光を導入するステップと、パネル内を伝播する光を受け取るステップと、反復的にｉ）受け取った光に基づいて、パネル内の現在の光の二次元分布を表す現在の光状態を特定するステップと、ｉｉ）オブジェクトがタッチ面に接触し、それによりパネル内を伝播する光を減衰させるとき、汚れによってもたらされるパネル内の光の二次元分布を表す、現在の光状態および前に更新した背景状態に応じて相互作用を特定するステップと、ｉｉｉ）相互作用に応じて背景状態を更新するステップとを含む。
【００４４】
別の態様によれば、光を導入し、受け取るステップが省略される違いを有する上述の方法が提供される。その場合、この方法は、例えばタッチ装置のメモリ内にダウンロードし得る命令を処理する形で実施することができ、そのタッチ装置は、相互作用に応じて背景状態を更新するためにその命令を使用することができる。
【００４５】
本発明の方法は、本発明の装置に関連して上記に記載した機構によって実施される機能のどれを含んでもよく、相応する利点を共有することができる。例えばこの方法のそれぞれは、上記に記載した処理装置の操作に対応するいくつかのステップを含むことができる。
【００４６】
さらに、本発明のさらなる態様によればコンピュータ可読媒体が提供され、そのコンピュータ可読媒体は、プロセッサによって実行されるとき上記に記載した方法を実行する処理命令を記憶する。
【００４７】
本発明のさらに他の目的、特徴、態様、および利点が以下の詳細な説明、特許請求の範囲ならびに図面から見えてくる。
【００４８】
次に本発明の諸実施形態を添付の概略図を参照して例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、タッチ面上の少なくとも１つのオブジェクトの位置を特定するためのタッチセンス装置の一実施形態の上面図である。
【図２】図２は、図１の装置の断面図である。
【図３】図３は、図１の装置によって実行される、タッチ面上の少なくとも１つのオブジェクトの位置を特定するための方法の一実施形態を示す流れ図である。
【図４ａ】図４ａは、汚れによってもたらされる、図１の装置内の光の二次元分布を表す背景状態を示す図である。
【図４ｂ】図４ｂは、オブジェクトとの相互作用中の、図１の装置内の光の二次元分布を表す現在の光状態を示す図である。
【図４ｃ】図４ｃは、図１の装置上の真の相互作用を示すための、補償された光状態を示す図である。
【図５ａ】図５ａは、図４ｃの補償された光状態に対応するタッチ状態を示す図である。
【図５ｂ】図５ｂは、空間的にフィルタした後の図５ａのタッチ状態を示す図である。
【図５ｃ】図５ｃは、図５ｂのタッチ状態の、拡大した部分ビューを示す図である。
【図６】図６は、オブジェクトとの相互作用を示す点における現在の光状態の時間分布、同じ点における時間分布背景状態、ならびに現在の光状態および背景状態の閾値レベルを示す図である。
【図７】図７は、図６の現在の光状態の時間分布の特定のパラメータを示す図である。
【図８ａ】図８ａは、図１の装置上にオブジェクトとの複数の相互作用が存在する場合に得られる背景状態を示す図である。
【図８ｂ】図８ｂは、図１の装置上にオブジェクトとの複数の相互作用が存在する場合に得られる現在の光状態を示す図である。
【図８ｃ】図８ｃは、図１の装置上にオブジェクトとの複数の相互作用が存在する場合に得られる補償された光状態を示す図である。
【図８ｄ】図８ｄは、図１の装置上にオブジェクトとの複数の相互作用が存在する場合に得られるタッチ状態を示す図である。
【図９ａ】図９ａは、本明細書に記載の一部の原理による現在の光状態および背景状態の時間分布を示す図である。
【図９ｂ】図９ｂは、本明細書に記載の一部の原理による現在の光状態および背景状態の時間分布を示す図である。
【図９ｃ】図９ｃは、本明細書に記載の一部の原理による補償された光状態の時間分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１および図２を参照して、タッチ面４にタッチするオブジェクト３との間の相互作用Ａ１を特定するためのタッチセンス装置１の一実施形態を示す。このタッチセンス装置１は、平面または曲線状とすることができる光透過性パネル２を含む。パネル２は、タッチ面４と、タッチ面４の反対側にあり、概してタッチ面４に平行な反対面５とを画定する。パネル２は、タッチ面４と反対面５との間の内反射により光Ｌがパネル２内を伝播できるように構成される。
【００５１】
図１ではデカルト座標系を使用しており、ｘ軸がパネル２の第１の側面２１および第２の側面２２に平行であるのに対し、ｙ軸はパネル２の第３の側面２３および第４の側面２４に平行である。例示したパネル２は長方形の形を有するが、例えば円形、楕円形、または三角形でもよく、パネル２内の相互作用Ａ１および様々な方向を表現するために極座標系、楕円座標系、放物線座標系などの別の座標系を使用することもできる。
【００５２】
概してパネル２は、伝えられるエネルギを分別よく測定できるようにするために、関連した波長範囲内で十分な量の光を透過する任意の材料から作ることができる。そのような材料にはガラスおよびポリカーボネートが含まれる。パネル２は、典型的には上面４および下面５と垂直であってもなくてもよい側面２１〜２４によってなど、周縁端部によって画定される。
【００５３】
光Ｌは、パネル２上の１つまたは複数の内部結合箇所を介してパネル２に結合され得る。例えば、および図１に示すように、光Ｌはパネル２の第３の側面２３にある第１の内部結合箇所８ｘを介して、およびパネル２の第１の側面２１にある第２の内部結合箇所８ｙを介してパネル２内に結合（導入）することができる。第１の照明機構１２ｘが第１の内部結合箇所８ｘに配置され、光がｘ方向に伝播するように光Ｌを導入する。第２の照明機構１２ｙが第２の内部結合箇所８ｙに配置され、光がｙ方向に伝播するように光を導入する。
【００５４】
ｘ方向に伝播する光Ｌは、パネル２の第４の側面２４にある第１の外部結合箇所１０ｘを介して外部結合される（受け取られる）のに対し、ｙ方向に伝播する光は、パネル２の第２の側面２２にある第２の外部結合箇所１０ｙを介して外部結合される。第１の光検知機構１４ｘが第１の外部結合箇所１０ｘに配置され、第２の光検知機構１４ｙが第２の外部結合箇所１０ｙに配置され、それぞれの外部結合箇所１０ｘ、１０ｙにおける光のエネルギをそれぞれ測定することができる。
【００５５】
照明機構１２ｘ、１２ｙのそれぞれは、１組のそれぞれの発光体を有するのに対し、光検知機構１４ｘ、１４ｙのそれぞれは、１組のそれぞれの光検知器を有する。発光体のそれぞれは、パネル２全体が照明されるように、反対側にある複数の検知器のうちの１つの検知器によって受け取られるビーム形式の光を発する。したがって、内部結合箇所８ｘ、８ｙにおいて導入される光が方向ｘおよびｙのそれぞれに一面の光を作り出す一方で、それぞれの外部結合箇所１０ｘ、１０ｙの長さに沿った様々な空間的位置にある外部結合箇所１０ｘ、１０ｙにおいて光は検知される。方向ｘおよびｙ以外の方向に沿ってさらなる一面の光を作り出し、使用することも可能である。
【００５６】
先に述べたように、光Ｌは、タッチ面４と反対面５との間の内反射によりパネル２内を伝播することができる。タッチセンスパネルの分野で知られているように、内反射は、典型的には光Ｌがパネルの法線に対して、パネルの光投入箇所における臨界角よりも大きい角度でパネル内に投入される限り維持される全内反射（ＴＩＲ）によってもたらされる。
【００５７】
伝播する光Ｌがタッチ面４上で衝突する場合、タッチ面４は光Ｌがタッチ側オブジェクト３と相互作用することを可能にし、相互作用Ａ１において、光Ｌの一部はオブジェクト３によって散乱される可能性があり、光Ｌの一部はオブジェクト３によって吸収される可能性があり、光Ｌの一部は影響を受けずに伝播し続ける可能性がある。光の散乱および吸収は、合わせて減衰と呼ばれる。タッチ側オブジェクト３とタッチ面４との間の相互作用Ａ１は、典型的にはオブジェクト３とタッチ面４との間の接触領域によって定められ、オブジェクト３と伝播する光Ｌとの間の言及した相互作用に帰着する。オブジェクト３と光Ｌとの間の相互作用は、概して所謂内部全反射（ＦＴＩＲ）を伴い、内部全反射では、オブジェクト３がタッチ面４を囲む材料よりも高い屈折率を有し、タッチ面４から数波長距離未満に置かれるという条件で、伝播する光Ｌによって形成されるエバネセント波から光Ｌのエネルギがオブジェクト３内に散逸する。
【００５８】
相互作用Ａ１は、オブジェクト３とタッチ面４との間の接触領域により、および／またはタッチ面４上のその位置により規定することができる。
【００５９】
それぞれの外部結合箇所１０ｘ、１０ｙの長さに沿った様々な空間的位置において光Ｌのエネルギを測定するために光検知機構１４ｘ、１４ｙを使用することにより、以下に詳しく説明するように位置Ａ１、すなわち「タッチ位置」を特定することができる。
【００６０】
より詳細には、図１では、オブジェクト３がパネル２上に置かれ、光検知機構１４ｙ、１４ｘにより測定信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙが生成されている。信号プロファイルＳｉ−ｘ、Ｓｉ−ｙは、パネル２の外部結合箇所１０ｙ、１０ｘにおいて検知インスタンス（ｓｅｎｓｉｎｇ  ｉｎｓｔａｎｃｅ）番号ｉ中に測定される光のエネルギを表す。信号プロファイルＳｉ−ｘ、Ｓｉ−ｙは、測定エネルギを時間の関数としておよび／または所与の座標系内のｘ−ｙ位置として示す。検知インスタンスは、例えば信号プロファイルＳｉ−ｘ、Ｓｉ−ｙを表すデータを取得可能な短い期間とすることができる。
【００６１】
図示のように、タッチ側オブジェクト３は、相互作用Ａ１のｘ座標ｘＡ１に対応するｘ軸に沿った位置において、信号プロファイルＳｉ−ｘ内の局所的な下落をもたらす。同じような方法で、オブジェクト３は、相互作用Ａ１のｙ座標ｙＡ１に対応するｙ軸に沿った位置において、Ｓｉ−ｙ内の局所的な下落をもたらす。それぞれの信号の下落の程度は、オブジェクト３とタッチ面４との間の相互作用の領域によって決まり、下落の振幅はオブジェクト３によってもたらされる減衰によって決まる。したがって、オブジェクト３の見た目の大きさに依拠する信号特徴はオブジェクト３をゆえんとし、信号特徴はオブジェクト３の吸収特性／拡散特性ならびにオブジェクトの大きさによって決まる。同じ特質は、タッチ面４上に存在する指紋、液体、ほこり、擦り傷などの任意の汚れにも当てはまる。
【００６２】
ｎ回の後続の検知インスタンス中に得られるＳｉ−ｘ、Ｓｉ−ｙのようないくつかの信号プロファイルであって、ｉ＝｛１，．．．，ｎ｝である、信号プロファイルを使用することにより、処理装置（ＣＰＵ）２６は、以下により詳しく説明するように、現在の光状態Ｃｉを継続的に特定し、タッチ（相互作用）状態ＴＳｊを特定し、背景状態Ｂｋを特定し、相互作用Ａ１を特定して出力するための方法を実行することができる。このために、メモリ装置２７、すなわちコンピュータ可読媒体が処理装置２６に接続され、処理装置２６によって実行されるときその方法を実行する処理命令を記憶するために使用される。
【００６３】
Ｓｉ−ｘ、Ｓｉ−ｙのような信号プロファイル、またはより具体的には信号プロファイルＳｉ−ｘ、Ｓｉ−ｙに対応するデータを受け取るために、処理装置２６は光検知機構１４ｘ、１４ｙに接続され、それにより、処理装置２６は信号プロファイルＳｉ−ｘ、Ｓｉ−ｙを取得することができる。また、パネル２内への光Ｌの導入を開始／制御するために、処理装置２６は照明機構１２ｘ、１２ｙに接続される。
【００６４】
装置１は、タッチ面４の少なくとも一部分内にグラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）を提供するためのインターフェイス装置６も含むことができる。インターフェイス装置６は、パネル２上に、パネル２の下に、またはパネル２内に配置される静止画像を有する基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）の形をとることができる。あるいはインターフェイス装置６は、装置１の下にもしくは装置１の内部に配置される画面、またはパネル２上に画像を投影するために装置１の下にもしくは装置１の上に配置されるプロジェクタとすることができる。そのようなインターフェイス装置６は、コンピュータ画面によって提供されるＧＵＩと同様の動的ＧＵＩを提供することができる。インターフェイス装置６は、ＧＵＩのグラフィカルオブジェクトをどこに配置すべきかを、例えば相互作用Ａ１を示すための座標に対応する座標を使用することにより、決定することができるＧＵＩコントローラ２８によって制御される。ＧＵＩコントローラ２８は、処理装置２６に接続しかつ／または処理装置２６内に実装することができる。
【００６５】
同程度に上手く使用することができる、パネル２内に光を結合し、パネル２外に光を結合するための他の多くの方法があることに留意すべきである。このことは、光を側面２１〜２４のいずれかを介して直接パネル２の内外に結合する可能性を含む。あるいは、パネル２の内外に光を導くために、側面２１〜２４に、タッチ面４に、またはパネル２の反対面５に別個の結合要素を取り付けることができる。そのような結合要素は、例えば楔の形を有することができる。また、内部結合箇所はパネル２の縁または角にあるごく小さな点とすることができ、使用される特定の内部／外部結合法にもよるが、光はほぼ直線のビームとして、発散／集束／平行ビームとして、多重化を使用する符号化ビーム等としてパネル２内に伝播させることができる。さらに、用いられる特定の内部／外部結合法にもよるが、内部結合箇所および外部結合箇所をパネル２の共通の側面上に配置することができる。
【００６６】
したがって、外部結合箇所において光の分布を示すデータを出力し、以下に記載する方法とともに使用することができるいくつかの代替的技法が存在する。そのような他の技法を例示するために、米国特許第４２５４３３３号明細書、米国特許第６９７２７５３号明細書、米国特許第７４３２８９３号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１１４２３７号明細書、米国特許出願公開第２００７／００７５６４８号明細書、国際公開第２００９／０４８３６５号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８２号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８３号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８４号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８５号パンフレット、国際公開第２０１０／００６８８６号パンフレット、および国際出願第ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０００１３５号明細書が参照により組み込まれ、これらの文書は、様々な種類の適切な光の内部結合および外部結合、ならびに光透過性パネル内の光の空間分布を示す１つまたは複数の信号、およびとりわけ１つまたは複数の外部結合箇所内の様々な空間的位置において受け取られる光を表す信号を得るための操作について記載する。
【００６７】
また、外部結合箇所および／または内部結合箇所の構造に関係ないばかりでなく、照明機構および光検知機構の厳密な構成に関係なく、照明機構はどんな適切な波長範囲内、例えば赤外波長域や可視波長域内でも動作することができる。光は同一の波長で生成することができるばかりでなく、発光体および検知器によって異なるように生成し、複数の発光体の間での差別化を可能にすることができる。さらに、照明機構は連続光またはパルス光を出力することができる。
【００６８】
光は、所望の波長範囲内で光を発することができる任意の種類の装置、例えばダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）、またあるいはＬＥＤ（発光ダイオード）、白熱灯、ハロゲンランプ等とすることができる、照明機構１２ｘ、１２ｙの１つまたは複数の光源によって生成することができる。
【００６９】
光は、光検知機構１４ｘ、１４ｙの１つまたは複数の受光器によって検知され、例えば光学検波器、光抵抗器、光電池、フォトダイオード、フォトダイオードとして機能する逆バイアスＬＥＤ、電荷結合素子（ＣＣＤ）等が含まれる、照明機構１２ｘ、１２ｙが発する光のエネルギを測定できる任意のセンサとすることができる。
【００７０】
図３を参照して、オブジェクト３とタッチ面４との間の相互作用Ａ１を特定するための方法の一実施形態の流れ図が示されており、以下の定義が使用される。
【００７１】
Ｓｉ−ｘおよびＳｉ−ｙ：検知インスタンス番号ｉ中の、外部結合箇所１０ｙ、１０ｘなどの１つまたは複数の外部結合箇所における光のエネルギに由来する信号プロファイル。
【００７２】
Ｃｉ：検知インスタンス番号ｉ中の、パネル２内の光の二次元分布を示す１組のデータである現在の光状態。
【００７３】
Ｂｋ：汚れによって、すなわち偽の相互作用によってもたらされるパネル２内の光の二次元分布を示す１組のデータである背景状態。添え字ｋは様々な瞬間において有効な背景状態を区別し、たとえ背景状態Ｂｋのより頻度の低い更新を行うことができても、しばしば背景状態Ｂｋは検知インスタンスごとに更新される。背景状態は、現在の光状態と同じ種類のデータによって示すことができる。
【００７４】
ＴＳｊ：タッチ面４上に現在存在するいくつかの真のオブジェクトの空間分布を示す１組のデータであるタッチ状態。「真のオブジェクト」は、ユーザによるパネル２との相互作用のために使用され、それにより「偽のタッチ」または「偽の相互作用」をもたらすタッチ面２上の汚れの形をとる「偽のオブジェクト」とは対照的に、Ａ１のような「真のタッチ」または「真の相互作用」をもたらすオブジェクトを意味する。添え字ｊは様々な瞬間において有効なタッチ状態を区別し、典型的にはｊ＝ｉである。タッチ状態は、相互作用状態または真の相互作用状態と呼ぶこともできる。
【００７５】
Ｃｉ’：Ａ１のような真の相互作用を特定するために汚れを考慮に入れる、Ｃｉ−Ｂｋ−１によって、またはその機能的等価物によって定められる補償された光状態。
【００７６】
処理装置２６は、パネル２内に（継続的にまたは断続的に）導入され、タッチ面４と反対面５との間の内反射によって伝播され、光検知機構１４ｘ、１４ｙによって受け取られる光を利用するいくつかのステップＳ１〜Ｓ５を繰り返し実行することにより、相互作用Ａ１を特定するように構成することができる。この方法は反復的であり、装置１が相互作用を特定するためのモードに設定される限りステップＳ１〜Ｓ５は実行され、典型的には検知インスタンス番号ｉはこの方法の反復番号ｉに対応する。
【００７７】
ステップＳ１で、上記に記載したようにパネル２内に光Ｌを導入する。
【００７８】
ステップＳ２で、上記に記載したようにその導入した光を受け取り、外部結合箇所１０ｘ、１０ｙにおける光のエネルギを表すデータを処理装置２６が得る。一例として、外部結合箇所１０ｘ、１０ｙにおける光のエネルギは信号プロファイルＳｉ−ｙおよびＳｉ−ｘのような信号プロファイルを有することができるが、光の内部結合および外部結合に使用される技術にもよるが、所与の瞬間の１つまたは複数の外部結合箇所における光のエネルギの空間分布を示すための、別の１つまたは複数の信号プロファイルもしくはデータ形式を有してもよい。
【００７９】
より具体的には、信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙは、基準信号を使って未処理信号を正規化することによって得ることができる。未処理信号は、ユーザによる装置１との相互作用中に、典型的には光検知機構１４ｙ、１４ｘによって得られ、処理装置２６において受け取られる処理されていない信号である。基準信号は、装置１の組み立てが仕上がるときやユーザが装置１のリセット操作を起こすときなど、タッチ面Ａ１上に真の相互作用が存在しない特定の瞬間において光検知機構１４ｙ、１４ｘが得る信号である。この基準信号は、例えばメモリ装置２７内に記憶することにより処理装置２６が利用できる。
【００８０】
信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙが、未処理信号割る基準信号に設定される場合、信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙは典型的にはパネルを横断する光の伝導性Ｔを表し、図１に示すような信号プロファイルを有する。その一方で、信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙが減衰を表すべきである場合、それらの信号プロファイルは１引く伝導性（１−Ｔ）として計算することができる。さらに、信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙは、正規化を一切使用することなしに未処理信号に設定してもよい。
【００８１】
信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙを特定するために、より高度な技法を使用することができ、それらの技法には基準信号を更新することが含まれ得る。そのような他の技法を例示するために、２０１０年９月１日に出願された国際特許出願第ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０５０９３２号明細書が参照により組み込まれ、この文書は「現在の信号プロファイル」、「背景信号プロファイル」、および「現在の補償された信号プロファイル」について記載する。本出願との関連で使用するとき、「現在の信号プロファイル」は上述の未処理信号として適用することができ、「背景信号プロファイル」は上述の基準信号として適用することができ、「現在の補償された信号プロファイル」は上述の信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙとして適用することができる。
【００８２】
ステップＳ３で、処理装置２６は現在の光状態Ｃｉを再構成する（すなわち特定する）ために、ステップＳ２で得た外部結合箇所１０ｘ、１０ｙにおける光のエネルギを表すデータを使用する。信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙのデータ形式に応じて、および／または使用する再構成方法に応じて、現在の光状態Ｃｉは、ｉ）減衰、ｉｉ）光の全般的な伝導性、ｉｉｉ）光の強度の二次元分布を示す、またはパネル２内の光の二次元分布に関係する他の任意のパラメータを示す１組のデータとすることができる。どんな場合でも、現在の光状態Ｃｉは、現在の反復／検知インスタンス中に目下測定される光によって得られるので、現在の光状態Ｃｉは汚れおよび真の相互作用の両方を含む（それ故に「現在の」と示す）。よって、現在の光状態Ｃｉは、真の相互作用および偽の相互作用の両方に関する情報を保持する。
【００８３】
現在の光状態Ｃｉを生成するために、ステップＳ２で得たデータを入力として使用する再構成アルゴリズムを概して使用する。当技術分野で知られているように、光の二次元分布を生成すること自体、すなわち現在の光状態Ｃｉのような光の二次元分布を再構成することは多数の方法で行うことができ、そのためどんな適切な技法を使用することもできる。しかし多くの場合、現在の光状態Ｃｉを再構成することは典型的には空間分布マップを生成することを伴い、この空間分布マップは、例えばタッチ面４の領域に対応するパネル２の解析領域内の、例えばエネルギ値／減衰値／全般的な伝導値の空間分布を示す。空間分布マップは、分布マップ内の一定の（概して最小の）情報項目とすることができるいくつかの画素（点または画像素子）を含むことができる。典型的には画素は２次元グリッド状に配置され、例えばドットや正方形として表すことができる。
【００８４】
例えば、１つまたは複数の解析領域内で再構成するために、フィルタ補正逆投影法などの標準的なトモグラフィ法を適合させることができる。トモグラフィによる再構成の理論は当技術分野でよく知られており、Ｆｒａｎｋ  ＮａｔｔｅｒｅｒおよびＦｒａｎｋ  Ｗｕｅｂｂｅｌｉｎｇによる「Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｉｍａｇｅ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」や、ＫａｋおよびＳｌａｎｅｙによる「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ」などの教本の中で徹底的に説明されている。
【００８５】
フィルタ補正逆投影アルゴリズム、ならびに様々な光内部結合／外部結合法を使用する構成間の実装形態の違いを完全に説明するために、上記に述べた教本を参照する。ここでは、再構成のために適合されるそのアルゴリズム内の主要なステップの概要だけを示す。
【００８６】
フィルタ補正逆投影アルゴリズムは、概して上述の信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙに対応し得る所謂投影に影響する。全タッチ面４を再構成するために適用されるとき、このアルゴリズムは投影ごとに以下のことを行うように機能する。
ａ）適切なフィルタを投影に適用する。適切なフィルタは文献内で見つかるが、例えばＲａｍ−ＬａｋやＳｈｅｐｐ−Ｌｏｇａｎとすることができる。このフィルタは、フーリエ面または空間領域内に適用することができる。
ｂ）空間分布マップ内のいくつかの画素のそれぞれについて、フィルタ処理したすべての投影との画素の相互作用の和として、再構成された信号値を計算する（逆投影処理）。
【００８７】
現在の光状態Ｃｉを再構成することは、フィルタ補正逆投影アルゴリズムを使用することに限定されないことを強調しておく。要するにこれだけに限定されないが、ＣＴ（コンピュータトモグラフィ）、ＡＲＴ（代数的再構成法）、ＳＩＲＴ（同時反復再構成法）、ＳＡＲＴ（代数的再構成法）、直接２Ｄ  ＦＦＴ（二次元高速フーリエ変換）再構成、またはベイズ反転などの統計的再構成法が含まれる、既存のどんな画像再構成法を使用してもよい。画像を再構成するための技法の諸実施形態が、参照により本明細書に組み込まれる出願者の、２００９年１０月１９日に出願された米国仮出願第６１／２７２６６７号明細書、および２０１０年５月３日に出願された米国仮出願第６１／２８２９７３号明細書の中でさらに開示されている。
【００８８】
再構成の一般的な利点は、タッチ面４上の真の相互作用と偽の相互作用とを確実に区別するために、再構成された二次元の光分布Ｃｉをその後のタッチ特定ステップＳ４内で使用する可能性にある。
【００８９】
空間分布マップを例示するために、背景状態Ｂｋ−１の減衰の二次元分布を示す図４ａを参照し、この図では減衰（Ａ）が、パネルの座標系のｘ軸およびｙ軸に沿った分布に応じてプロットされている。プロットされた背景状態Ｂｋ−１は、添え字ｋ−１が示すように、この方法の前の反復において以下に説明する方法で更新されている。
【００９０】
図４ａの背景状態Ｂｋ−１は減衰を示すので、たとえ図１では信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙを伝導プロファイルとして示していても、背景状態Ｂｋ−１を再構成するために使用する信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙは典型的にはパネル２内の減衰を表すことができる。また、信号プロファイルＳｉ−ｘおよびＳｉ−ｙの他の形態も、とりわけ正規化操作がステップＳ３内に含まれる場合に可能である。
【００９１】
さらに詳しくは、図４ａの空間分布マップは３Ｄグラフ形式でプロットされ、そのグラフは減衰を示すので、より高い（増加した）値は、パネル２内の光のより低い（低下した）強度を表す。したがって、信号プロファイルＳｉ−ｘおよび／またはＳｉ−ｙにおける低下によって与えられる低下した光の強度は、図４ａに例示する空間分布マップ内の上昇に対応する。
【００９２】
例示した分布マップは背景状態Ｂｋ−１を減衰の形で示すので、信号レベルのいかなる上昇もタッチ面４上の汚れに起因する。汚れの例には、第１の信号レベル上昇区域４５をもたらすタッチ面の角に集まったほこり、第２の信号レベル上昇区域４６をもたらす指紋、および第３の信号レベル上昇区域４７をもたらすこぼれた液体が含まれる。区域４５〜４７の外側にある背景状態Ｂｋ−１の他の区域は、典型的にはパネル内に均等に分布する不完全性および様々な信号雑音によってもたらされる基本的に均一の減衰レベルを有する。
【００９３】
空間分布マップの別の例を説明するために図４ｂを参照し、図４ｂは、図４ａに一致する方法でプロットした、現在の減衰（Ａ）の二次元分布形式で現在の光状態Ｃｉを示す。現在の光状態Ｃｉは、タッチ面４上に現在存在する任意の汚れおよび任意のタッチオブジェクトによってもたらされる減衰の二次元分布に基づいて求め、よって、図４ａの背景状態Ｂｋ−１と同じ信号レベル上昇区域４５〜４７を示す。しかし、現在の光状態Ｃｉは、タッチ面４と真のオブジェクト３との間の相互作用Ａ１によってもたらされる、減衰が鋭く増加した区域４１も示す。この区域４１は相互作用Ａ１によってもたらされるので、相互作用Ａ１は、区域４１の底面に位置するものと見ることができる。
【００９４】
次に図３に戻り、ステップＳ４で、現在の反復中に得た現在の光状態Ｃｉ、および前の反復中に得た背景状態Ｂｋ−１に基づき、相互作用Ａ１のような１つまたは複数の相互作用を特定することができる。典型的には背景状態Ｂｋ−１は、メモリ装置２７からなど、装置１の任意の適切なデータ記憶域から取得することができ、またはこの方法を実行するソフトウェアプログラム内で使用される変数として一時的に記憶することができる。当然ながら、現在の光状態Ｃｉおよびタッチ状態ＴＳｊも、実行されるソフトウェアプログラム内の一時変数として、または他の任意の適切な形式でメモリ装置２７内に記憶することができる。
【００９５】
補償された光状態Ｃｉ’を求めるために、現在の光状態Ｃｉおよび前の背景状態Ｂｋ−１をまず使用し、ただしＣｉ’＝Ｃｉ−Ｂｋ−１が成立する。したがって、補償された光状態Ｃｉ’を求める際に汚れが考慮に入れられ、パネルの座標系のｘ軸およびｙ軸に沿った分布に応じて補償された光状態Ｃｉ’をプロットすることができ、すなわち補償された光状態Ｃｉ’の二次元分布が与えられる。
【００９６】
図４ｃにより、その結果生じる補償された光状態Ｃｉ’およびその二次元分布を示す。見て分かるように、補償された光状態Ｃｉ’は、相互作用Ａ１を示し、現在の光状態Ｃｉの信号レベル上昇区域４１に空間的に対応する信号レベル上昇区域４１’を有する。補償された光状態Ｃｉ’は、現在の光状態Ｃｉと背景状態Ｂｋ−１との状態レベル（減衰）の違いを示す区域を除き、約ゼロに補償された光状態Ｃｉ’において基本的に均一の信号レベルを有する。このことは、真の相互作用を示す関連区域を特定することを大いに促進する。
【００９７】
あるいは、補償された光状態Ｃｉ’は、例えば関数Ｃｉ’＝Ｃｉ／Ｂｋ−１を使用することにより、または関数ｌｏｇ（Ｃｉ’）＝ｌｏｇ（Ｃｉ）−ｌｏｇ（Ｂｋ−１）を使用することにより、現在の光状態Ｃｉと前の背景状態Ｂｋ−１との間の相対的差異に基づいて計算することができる。この方法で補償された光状態Ｃｉ’を計算する場合、Ｂｋ−１の各画素は好ましくはゼロに近い値を決して得るべきではない。
【００９８】
さらに、タッチまたは汚れが減衰値の増加をもたらす減衰の形で現在の光状態Ｃｉおよび背景状態Ｂｋ−１を提示する代わりに、この提示は、タッチまたは汚れがエネルギ値の低下をもたらす光のエネルギレベルの形をとることができる。この場合、現在の光状態および背景状態が信号レベルの低下により真の相互作用および偽の相互作用を示すとき、例えば現在の光状態を背景状態で割ることに基づく補償された光状態が所謂伝導性を与え、この伝導性は任意の真の相互作用を（伝導）信号レベルの低下として示す。しかし、たとえ現在の光状態Ｃｉおよび前の背景状態Ｂｋ−１が減衰を表しても、伝導性、またはより具体的には伝導性の相対的変化Ｔｉは、例えば式Ｔｉ＝（１−Ｃｉ）／（１−Ｂｋ−１）を使用することによって求めることができる。
【００９９】
補償された光状態Ｃｉ’を求めると、Ａ１のような真の相互作用を、そこから得ることができ、オプションで前の反復中に計算した補償された光状態に基づいて得ることもできる。
【０１００】
このために、および図５ａをさらに参照して、真の相互作用を得るために所謂タッチ状態ＴＳｊを求める。この実施形態では、タッチ状態ＴＳｊは、図４ａ〜４ｃの分布マップの画像画素に空間的に対応する画像画素を含む空間分布マップである。
【０１０１】
タッチ状態ＴＳｊの各画素は、典型的には補償された光状態Ｃｉ’のうちの対応する画素における信号レベルに基づき、その画素が相互作用に含まれるかどうかを示すことができる。例えば、タッチ状態ＴＳｊの画素は、例えば対応する現在の光状態の画素の信号レベルの振幅（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）が一定レベルを上回る／下回るとき、相互作用（の一部）を示すことができる。相互作用を示すタッチ状態ＴＳｊの画素は、典型的には「相互作用状態」が設定されているのに対し、相互作用を一切示さない画素は「相互作用状態」が設定されていない。
【０１０２】
タッチ状態ＴＳｊを設定するための他の代替策を使用できることに留意すべきである。例えば、相互作用状態はすべての画素について設定することができ、ただしｉ）Ｃｉ＞Ｂｋ−１、ｉｉ）Ｃｉ−Ｂｋ−１＞０、ｉｉｉ）Ｃｉ＞Ｂｋ−１＋閾値、ｉｖ）Ｃｉ−Ｂｋ−１＞閾値等が成立する。例えばＣｉおよびＢｋ−１が現在の伝導性および背景伝導性を表す場合、ＣｉとＢｋ−１との間の比較関係を逆にすることもできる。
【０１０３】
補償された光状態Ｃｉ’の各画素を処理して、タッチ状態ＴＳｊのうちの対応する画素の相互作用状態を設定すべきかどうかを判定する。このプロセスの間、図５ａ内の画素５１および５２など、タッチ状態ＴＳｊの相互作用Ａ１に対応していない一部の画素が誤って相互作用状態に設定されることがあり、この誤りは、典型的には補償された光状態Ｃｉ’内の雑音が原因で起こる。そのような画素を訂正するために、タッチ状態ＴＳｊに対して空間フィルタを適用することができる。例えば、ある画素は、いくつかの隣接する画素も相互作用状態に設定されていない限り、または相互作用状態に設定されない限り、相互作用状態が設定されることを拒否され得る。
【０１０４】
フィルタリングに関し、相互作用に正しく対応しない任意の相互作用状態を除去するために、形態学的アルゴリズムを有利に使用することができる。これは、例えば侵食、拡張、オープンおよびクローズの既知の形態学的操作の組合せを伴うことができる。例示したタッチ状態ＴＳｊ上で使用する場合は２値形態素操作で通常は事足り、この２値形態素操作は、構造化要素の形をとる定義済み形状を使ってタッチ状態ＴＳｊを精査することに基づき、その構造化要素は、その形状がタッチ状態ＴＳｊ内の形状にどのように適合しまたは外れるのかを結論づける。
【０１０５】
図５ｂおよび図５ｃをさらに参照して、タッチ状態ＴＳｊをフィルタすると、フィルタ済みタッチ状態ＴＳｊ’が生成され、図を見ても分かるように誤って設定された画素が訂正される。このフィルタ済みタッチ状態ＴＳｊ’は、概してフィルタしていないタッチ状態ＴＳｊの画素に対応する画素を含む。さらに、相互作用Ａ１が典型的にはフィルタ済み相互作用Ａ１’に調節され、そのフィルタ済み相互作用Ａ１’は、フィルタ済みタッチ状態の個々の画素５３も見ることができる図５ｃ内により大きく詳細に示す。
【０１０６】
フィルタ済みタッチ状態ＴＳｊ’自体がそれぞれの真の相互作用を示すので、フィルタ済みタッチ状態ＴＳｊ’を求めると、それぞれの真の相互作用も求められる。例えば、相互作用の程度を求めようとする場合、相互作用Ａ１の境界画素のｘ座標ｘ１，ｘ２とともに対応するｙ座標ｙ１，ｙ２を出力することができる。相互作用の位置を求めようとする場合、相互作用Ａ１を示す各画素の平均ｘ座標に相当する中間ｘ座標ｘｍと、相互作用Ａ１を示す各画素の平均ｙ座標に相当する中間ｙ座標ｙｍとを出力することができる。
【０１０７】
タッチ状態ＴＳｊのフィルタリングに関する代替策または補足として、ブロブ検出やクラスタ化アルゴリズムなどのセグメンテーションアルゴリズムを使用することができる。画素のフィルタリングは、様々なバージョンの流域アルゴリズムまたはＫ平均アルゴリズムを使用することもできる。相互作用の位置（すなわち設定された相互作用状態を伴う画素群）を追跡し、その後の反復において相互作用の中心がどこに置かれるのかを予測することも可能である。この情報は、画素の相互作用状態の設定を安定させることもできる。例えば、移動する相互作用、すなわちタッチ面上のドラッグを検出する場合、そのドラッグの後に残留物が残ることが予期できる。すると、例えばそのドラッグが後にするすべての画素を非設定相互作用状態に設定することが可能である。
【０１０８】
相互作用Ａ１を特定し、相互作用Ａ１を示すパネルの様々な座標を出力するために、タッチ状態ＴＳｊを使用する必要はないことに留意すべきである。代わりに、または補足として、いくつかの検知インスタンスにわたる補償された光状態Ｃｉ’の変化に基づき、相互作用Ａ１を特定することができる。補償された光状態Ｃｉ’のうちの１つまたは複数の画素における信号レベルに基づいて相互作用を特定する（または相互作用状態を設定する）ことも可能であり、その場合、一定数の画素にわたる十分に大きい信号レベルが相互作用を示すことができる。例えば、補償された光状態Ｃｉ’の空間分布マップ内の相互作用指示画素の平均的位置に基づき、相互作用Ａ１の中央座標を求めることができ、その後、各画素の位置にその対応する減衰値によって重み付けすることができる。真の相互作用を示すために使用すべき、信号レベルの量および／または画素の正確な数を経験的に正確に決定することができる。
【０１０９】
また、図４ｃの区域４１’を示す相互作用のボリュームなど、上昇した信号レベルのボリュームの規模が相互作用Ａ１を示してもよい。さらに、相互作用を特定する精度および／または計算速度を向上させるために、例えば先行する検知インスタンス中に特定した相互作用の位置に関する情報を使用することによる、相互作用に関する演繹的知識を使用することができる。
【０１１０】
図３を参照して、ステップＳ５では、タッチ状態ＴＳｊが求められている場合、更新済み背景状態Ｂｋを生成するために背景状態Ｂｋ−１を更新し、この更新は、以下に記載するようにいくつかの操作を組合せでまたは単独で含むことができる。概して、背景状態Ｂｋ−１は、前の背景状態、現在の光状態、前の光状態、および／またはタッチ状態の空間的に対応する画素の値もしくは設定に基づいて、画素ごとに更新することができる。多くの場合、相互作用に対応するまたは対応した背景状態Ｂｋ−１の画素は、現在のどの相互作用にも対応しない画素とは異なるように更新される。背景状態は区域ごとに更新することもでき、各区域はいくつかの画素を含む。
【０１１１】
典型的には、背景状態Ｂｋ−１は、更新済み背景状態Ｂｋを、オブジェクトがタッチ面に接触しないとき、すなわち前の反復中に相互作用がなかったときの現在の光状態Ｃｉと等しく設定することによって更新される。また、ＢｋをＣｉと等しく設定することは、一番最初の背景状態を規定するための、タッチ装置の製造中の較正手順において行うことができる。真のオブジェクトがタッチ面と相互作用していないことをユーザが確認できる場合、ユーザによる初期化に応答して、例えばリセット操作の一部として背景状態Ｂｋを現在の光状態Ｃｉに設定することもできる。
【０１１２】
背景状態Ｂｋ−１を更新する別の方法は、背景状態の各画素を関連画素についてある期間にわたって測定した現在の光状態の平均として計算することを含む。この場合、現在の光状態を一定の時間間隔で測定し、パネルにより多くの汚れが付加されるにつれてしばしば経時変化する平均値を、測定した空間分布から計算する。
【０１１３】
また、更新済み背景状態Ｂｋの各画素を関連画素についての一定の時間間隔内の現在の光状態の平均として、例えば現時点から１０秒前までの間隔の範囲内で測定した現在の光状態の平均として計算する、所謂窓関数を使用することができる。
【０１１４】
追加の操作には、現在の光状態Ｃｉおよび前に更新した背景状態に応じて、例えば前に更新した背景状態よりも相対的に低く現在の光状態Ｃｉに重み付けすることにより背景状態を更新することが含まれる。その一例を以下の数式によって示す。
Ｂｋ＝（１−ε）・Ｂｋ−１＋ε・Ｃｉ  （１）
ただし、０＜＝ε＜１が成立する。より低いεの値を選択することにより、現在の光状態Ｃｉに相対的に低い重みが与えられ、その場合には更新済み背景状態のすべてが一番最後の１つまたは複数の測定信号に依拠するわけではないので、そのように重み付けすることは例えば瞬間的外乱の影響を減らすことができる。より高いεの値を選択することにより、背景プロファイルのより早い更新を実現することが可能であり、背景プロファイルをより早く更新することは、相互作用がなくなったことが検知されている場合にとりわけ適切であり得る。この背景は、ここでは画素ごとにまたは画素群について更新することができる。
【０１１５】
背景状態Ｂｋ−１に関するもう１つの更新操作には、相互作用Ａ１に空間的に対応する背景状態Ｂｋ−１の区域（画素群）を、相互作用を一切示さない背景状態Ｂｋ−１の区域（画素群）とは異なる方法で更新することが含まれ、この操作は相互作用Ａ１が存在する限り行うことができる。相互作用に対応しまたは対応しない背景状態のどの区域を判定することは、フィルタ済みタッチ状態ＴＳｊ’の相互作用指示画素を、背景状態の空間的に対応する画素と相関させることによって行うことができる。
【０１１６】
背景状態Ｂｋ−１を更新するための追加の操作には、タッチ面から相互作用が取り除かれるとき、その取り除かれた相互作用に空間的に対応する背景状態の区域を、背景状態の他の区域よりも早く更新することが含まれる。このより早く更新することは、相互作用が取り除かれてから一定の期間にわたって行い、すなわち真のタッチがパネルからなくなるとすぐに、その真のタッチに空間的に対応する背景状態の区域を、背景状態の他の区域よりも早いペースで更新する。例えば、相互作用が取り除かれるとき、背景状態の関連する区域を検知インスタンスごとに４０回の後続の検知インスタンスにわたって更新することができる一方、取り除かれた相互作用による影響を受けない背景状態の他の区域は５回の検知インスタンスごとに更新する。この操作を実行することにより、例えば前の相互作用の位置上に残っている指紋に由来するどんな汚れも比較的早く考慮に入れることができる。さらに、背景状態が反復ごとに更新される場合、更新手順の時間的挙動を変更することでより早い更新を実現することができ、これは例えば数式（１）のεの値を高めることによって実現することができる。
【０１１７】
背景状態のある区域が、例えばコンピュータアイコン形式のピクトグラムなど、ＧＵＩの特定のオブジェクトに空間的に対応する場合、その区域を異なるように更新することもできる。
【０１１８】
さらなる更新操作には、背景状態を時間の関数として更新することが含まれる。例えば、少なくとも４秒前に得た現在の光状態に背景状態を設定することができる。そのような操作は、数検知インスタンス後まで検出できない事象によって背景状態が歪められる場合に実用的である。
【０１１９】
背景状態の更新は、現在の光状態Ｃｉおよび前の背景状態を入力として使用する集中制御システムとして実装することもできる。そのような制御システムの一例を以下の数式により数学的に記述することができ、ただし、例えばｋ＝ｉであり、ａは典型的には０．００１から０．１の間の時間係数（ｔｉｍｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり、Ｂｘは、典型的には相互作用状態に入る前に１から５０の検知インスタンスの間の背景状態の値に設定される。
2013508851.tif 000003
【０１２０】
この更新は典型的には画素ごとに行われ、Ｂｘは相互作用状態に入った後は概して更新されないが、相互作用状態に入る前に背景がどのようなものであったのかについての測度である。
【０１２１】
ここでは、「相互作用状態」は、相互作用に空間的に対応する背景状態の区域を指す。また、タッチが発生しまたはなくなった直後に、前のＢｘ値または新たなＣｉ値を素早く適合させるために、典型的には０．０１から１．０の範囲内で係数ａを概してより高い値に設定する。
【０１２２】
背景状態Ｂｋをどのように更新できるのかを示すために図６を参照し、図６では第１の曲線６１が、特定の画素または画素集合における現在の光状態Ｃｉの時間分布減衰を示し、第２の曲線６３が、同じ１つまたは複数の画素における背景状態の時間分布減衰を示す。したがって、減衰Ａは、ここでは時間ｔの関数としてプロットされる。
【０１２３】
見て分かるように、現在の光状態６１および背景状態６３は、最初は概ね同じ減衰値を有する。この時点では、減衰値における任意の僅かな相違は、典型的には背景状態６３が低域フィルタにかけられる一方で、現在の光状態６１は低域フィルタにかけられないことによってもたらされる可能性がある。
【０１２４】
特定の時点ｔ１において現在の光状態が鋭く上昇し、この上昇は、典型的には特定の１つまたは複数の画素における真のオブジェクトとの相互作用に対応する。現在の光状態を使用する方法を使って背景状態が更新されるとすれば、背景状態も全く同じ時点ｔ１において上昇する。しかし、現在の光状態６１が、曲線６４によって示す一定レベルを上回って上昇しているので、真の相互作用が存在すると判定することができ、背景状態の上昇は、背景状態が時点ｔ１以前の時期に有していた値に背景状態を設定することによって矯正することができる。その後、相互作用がもはや存在しないときを特定するために、曲線６２によって示す閾値レベルを使用することができ、すなわち現在の光状態６１が時点ｔ２において閾値レベル６２を下回るとき、相互作用はもはや存在しないと判定することができる。閾値レベル６２は、以前の数回の反復でそれまでに測定した現在の光状態の最大値の例えば３０％に設定することができる。
【０１２５】
相互作用が存在する限り背景状態６３は更新されないが、時点ｔ２において相互作用がなくなるとすぐ、現在の光状態を考慮に入れることにより背景状態６３は更新され、それにより背景状態は現在の光状態と基本的に同じ信号レベルを有する。時点ｔ１以前の信号レベルに比べたときの時点ｔ２以降の上昇した信号レベル（減衰）は、典型的には前の真の相互作用の位置上に残っている指紋の形をとる偽の相互作用によってもたらされる。
【０１２６】
図６に示すように、発生する相互作用のための閾値を規定するための一定のレベル６４は、時点ｔ２の後、背景状態について求めたのと同じ上昇分だけ高められる。
【０１２７】
上記に述べたように、背景状態の更新は、真のオブジェクトによってもたらされる相互作用に依拠して行うことができる。そのようなオブジェクトがタッチ面上にあるかどうかを判定するための一部の代替策には、ｉ）前の反復中に相互作用を成功裏に特定すること、ｉｉ）現在の光状態Ｃｉの素早い経時変化を特定すること、およびｉｉｉ）現在の光状態Ｃｉの時間分布リップルを特定することが含まれる。
【０１２８】
後者の２つの代替策ｉｉ）およびｉｉｉ）を説明するために図７を参照し、図７は、特定の画素または画素集合における現在の光状態Ｃｉの時間分布減衰を示す。現在の光状態Ｃｉの素早い経時変化を特定することは、傾斜検出と呼ばれることもあり、時間分布減衰の一部分の変化を測定することを含む。変化が鋭く上昇する場合、その変化は相互作用を示すとみなされる。同様に、検知インスタンス間で減衰が鋭く下落する場合、相互作用がなくなったと判定することができる。
【０１２９】
図７に見られるように、短い期間内に線Ｌ１によって示す鋭い減衰の上昇、およびＬ２によって示す鋭い減衰の下落がある。減衰の上昇量／下落量は、概してタッチ側オブジェクトの減衰特性、オブジェクトがどれ位強くパネル上に押し付けられたのか、ならびに装置内で使用される特定のハードウェアコンポーネントおよび材料によって決まる。変化量は、あらゆる種類のタッチセンス装置について、例えば一般的に使用される様々な種類のオブジェクトを使ってタッチ面をタッチするとき／タッチしないときの振幅を測定することにより、経験的に決定することができる。
【０１３０】
信号プロファイルの時間分布リップルを特定することは、相互作用に起因する上昇した光の減衰を示す区域を調べることを含むことができる。調べる区域の振幅が検知インスタンスの間にある程度変化する場合、すなわちリップルがある場合、人が完全に静止することはめったにないという理解に基づき、そのリップルは人によって開始される相互作用を通常示す。正確にどの程度のリップルが相互作用を示すのかは、経験的に決定することができる。
【０１３１】
そのようなリップルの一例を図７によって示し、図７では、検知インスタンスΔＳ．ｉの間隔にわたる減衰の変動ΔＡを見ることができる。正確な減衰の変動ΔＡは経験的に決定することができるが、どんな場合でも、一般に装置内の信号雑音に由来する区域７１によって示すリップルなど、小さく一般的なリップルよりも大きい。
【０１３２】
後者の２つの代替策ｉｉ）およびｉｉｉ）は、本明細書に記載の装置および方法に限定されず、どちらの代替策も、相互作用の存在および／または位置を特定するためにタッチ面上の区域における光の時間分布に依拠するので、他のタッチセンス装置に関連して適用可能な概括的方法は、外部結合箇所において受け取る光の時間分布変動に応じて相互作用の存在および／または位置を特定することを含む。これらの代替策ｉｉ）およびｉｉｉ）は、概括的方法のより詳細な実施形態であり、組み合わせて使用することができる。
【０１３３】
したがって、代替策ｉｉ）およびｉｉｉ）による特定を行うために、現在の光状態を使用する代わりに、補償された光の分布、光検知器の未処理信号、そこから得られる任意の信号など、時間分布されたパネル内の光の分布を示す他の任意のデータを使用することができる。
【０１３４】
図８ａ〜図８ｄをさらに参照して、タッチ面４上に複数の（３つの）相互作用がある場合に得られる背景状態Ｂｋ−１、現在の光状態Ｃｉ、補償された光状態Ｃｉ’、およびタッチ状態ＴＳｊを示す。見て分かるように、より多くの相互作用があるのでこれらの様々な状態はより複雑である。しかし、本明細書に記載の様々な実施形態は、複数の真の相互作用を特定するために使用するとき、比較的少ない計算量を必要とする。
【０１３５】
図９ａ〜図９ｃを参照して、上記に記載した一部の計算の結果をさらに詳しく示す。これらの図面は、相互作用に応じて背景状態Ｂｋ−１を更新できる方法の２つの例を示す。
【０１３６】
図９ａは、画素集合のうちの特定の画素において１０００回の検知インスタンスにわたって求めた、現在の光状態Ｃｉの時間分布減衰値Ｖ−Ｃｉ、および背景状態Ｂｋ−１の時間分布減衰値Ｖ−Ｂｋ−１を示す。Ｖ−Ｃｉの時間分布値は、例えば区分Ｂ１の範囲に含まれる値の分散によって見ることができる多少の雑音を示す。区分Ａの範囲に含まれる値は指によるタッチを示し、区分Ｂ２の範囲に含まれる値は、区分Ｂ１の範囲に含まれる値に比べて上昇した減衰を有し、この上昇は指のタッチによってもたらされる指紋の典型的な影響である。背景状態Ｂｋ−１の時間分布値Ｖ−Ｂｋ−１は、タッチが発生した直後に実行される僅小なリセットを除き、区分Ａの範囲に含まれる検知インスタンス中の更新を避けることを含む、上記に記載したように更新される。
【０１３７】
図９ｂは、図９ａに対応するが、タッチがなくなった後に背景状態Ｂｋ−１をより早く更新する違いを有する。通常の更新が区分Ｂ２の範囲に含まれる検知インスタンスにおいて行われるのに対し、このより早い更新は、区分Ｂ２’の範囲に含まれる検知インスタンスにわたって行われる。見て分かるように、タッチがなくなった後、Ｖ−Ｂｋ−１の値がＶ−Ｃｉの値を図９ａにあるよりも早く反映しており、このことは、指紋の影響をより早い段階で考慮に入れることを可能にする。
【０１３８】
図９ｃは、補償された光状態Ｃｉ’の時間分布減衰値Ｖ−Ｃｉ’を例示する。この図では、Ｖ−Ｃｉ’＝Ｖ−Ｃｉ−Ｖ−Ｂｋ−１であり、Ｖ−ＣｉそれぞれＶ−Ｂｋ−１は図９ｂに示す値である。見て分かるように、区分Ｂ２およびＢ２’の範囲に含まれる時間分布値Ｖ−Ｃｉ’は、たとえ区分Ｂ２およびＢ２’の範囲に含まれる検知インスタンスにわたって指紋があっても、区分Ｂ１の範囲に含まれる値に基本的に一致する。しかし、記載したように背景状態を更新していなかった場合、区分Ｂ２およびＢ２’の範囲に含まれる値は著しく高くなっていたであろう。
【０１３９】
ソフトウェア命令、すなわち記載した方法の諸実施形態を実行するためのコンピュータプログラムコードは、開発の便宜上、Ｊａｖａ、Ｃ、および／またはＣ＋＋などの高水準プログラミング言語で書くことができるが、これだけに限定されないが、インタープリタ型言語などの他のプログラミング言語で書くこともできる。性能および／またはメモリ使用量を高めるために、ソフトウェア命令はアセンブリ言語で、またはマイクロコードでさえ書くこともできる。この装置が実行する機能ステップのいずれかまたはすべての機能は、個別ハードウェアコンポーネント、１つもしくは複数の特定用途向け集積回路、またはプログラムされたデジタル信号プロセッサもしくはマイクロコントローラを使用して実装してもよいことがさらに理解されよう。したがって、コンピュータ可読媒体２７は、処理装置２６によって実行されるとき装置１内で実施される方法を実行する処理（ソフトウェア）命令を記憶することができる。
【０１４０】
この装置は、タッチ面から汚れが除去される状況であって、典型的には除去した汚れの位置において減衰の低下がもたらされる、状況にも対処することができる。この場合、背景状態の更新は、タッチ面に汚れが付加される状況に比べて「反対的（ｎｅｇａｔｉｖｅ）」と見ることができる。
【０１４１】
上記に示したように、タッチ状態を使用することは省略してもよく、その結果、１つまたは複数の相互作用が補償された光状態から直接得られる。そのような改変形態は、汚れによる減衰が比較的小さいときはいつもとりわけ理にかなっている。例えば、空間分布マップの形状および／またはサイズを、相互作用もしくは汚れに対応する形状および／またはサイズの既知の値と比較することができるという条件で、空間分布マップの形状および／またはサイズに基づいて、補償された光状態のうちの相互作用から真の相互作用を区別することができる。
【０１４２】
示したように、処理装置は、タッチ面に接触するオブジェクトの相互作用を特定するための反復的（繰返し型）操作を実行する。さらに、その反復は、オブジェクトがタッチ面と相互作用するかどうかに関係なく継続的に実行することができる。また、処理装置の操作は記載した順序と異なる順序で実行してもよく、組み合わせることができ、副操作へと分割することもできる。さらに、処理装置は追加の操作を実行することができ、オブジェクトがタッチ面と相互作用していると処理装置が判定する場合にのみ特定の操作を実行することができる。また、当業者なら理解するように、この処理装置は、それぞれが記載した処理操作の１つまたは複数を実行する、１つまたは複数のデータ処理装置を含むことができる。
【図１】
2013508851.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
2013508851.tif 000016
【図８ｃ】
2013508851.tif 000017
【図８ｄ】
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【図９ａ】
2013508851.tif 000019
【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【国際調査報告】
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