(57)【要約】【課題】表面上の１つまたは複数の放射を遮る物体を追跡するためのいくつかのシステムが開示される。【解決手段】１対の放射センサが表面に隣接して提供され、複数の放射源が表面に隣接して提供される。放射源の少なくとも一部からの放射が表面全体を移動して、放射センサのそれぞれに到達する。表面上の１つまたは複数の放射を遮る物体が、センサのそれぞれに到達する中から１つまたは複数の放射源からの放射を減衰させる。１つまたは複数の放射を遮る物体の位置が推定され、各放射センサに対する１つまたは複数の減衰させられた放射源の位置に基づき追跡されることができる。【選択図】図１
2015195058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射を遮る物体の位置を検出するシステムであって、
フレームと、
前記フレームに搭載される第１の放射センサと、
前記フレームに搭載される第２の放射センサであって、前記第１および第２の放射センサはある距離だけ分離される第２の放射センサと、
前記フレームに搭載される複数の放射源であって、前記放射源の少なくとも一部が前記放射センサのそれぞれに見える複数の放射源と、
放射源および前記放射センサに結合されるコントローラと
を含むシステム。
【請求項２】
前記放射センサのそれぞれが前記放射源により放出される放射を感知し、放射強度レベルを前記センサに入射する放射の前記強度に対応して前記コントローラに提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記放射センサのそれぞれが、
光センサ、
フォトダイオード、
光電セル、
太陽電池、および
光電池からなるグループから選択される、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記フレームが１つの表面を少なくとも部分的に囲む、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項５】
前記表面が書込面である、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記表面が表示スクリーンの表面である、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
ベゼルをさらに含み、前記放射源が前記ベゼル内部に搭載される、請求項１から６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記放射センサが前記ベゼル内部に搭載される、請求項１から７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記放射源の少なくとも一部により放出される放射を拡散させるための１つまたは複数のディフューザをさらに含む、請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ディフューザが、
半透明なシート材料、
半透明なプラスチック、
半透明なガラス、
レンズ状のディフューザ、
回折格子、および
レンズ状の回折格子からなるグループから選択される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記フレームが第１、第２、第３、および第４の側面を有し、
前記第１の放射センサが前記第１の側面と前記第２の側面の間に搭載され、
前記第２の放射センサが前記第１の側面と前記第４の側面の間に搭載され、
放射源が第２、第３、および第４の側面に搭載される、請求項１から１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記放射を遮る物体の位置を外部機器に提供するための、前記コントローラに結合されるインタフェースをさらに含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
表面上の放射を遮る物体の位置を推定する方法であって、
第１のセンサおよび第２のセンサを提供するステップと、
複数の放射源を提供するステップであって、
前記放射源の少なくとも一部により放出される放射が前記表面全体を通り、前記第１のセンサに入射し、
前記放射源の少なくとも一部により放出される放射が前記表面全体を通り、前記第２のセンサに入射する、前記複数の放射源を提供するステップと、
前記第１の放射センサに対応する第１の放射強度信号を集めるステップと、
前記第２の放射センサに対応する第２の放射強度信号を集めるステップと、及び、
前記放射強度信号に基づき前記放射を遮る物体の前記位置を推定するステップと、を含む方法。
【請求項１４】
放射センサに対応する各放射強度信号が、前記放射源の少なくとも一部が順次活動化される間に、前記放射センサからの放射強度レベルを順次サンプリングすることにより集められる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記放射強度信号が同時に集められる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１の放射センサに対応する放射強度信号、および前記第２の放射センサに対応する放射強度信号を生み出すために、前記放射源の少なくとも１つが異なる強度で別個に活動化される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記放射強度信号が順次集められる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の放射センサに対応する第１の放射強度信号が集められ、次に、前記第２の放射センサに対応する第２の放射強度信号が集められる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記放射を遮る物体の前記位置を推定するステップが、
前記第１の放射強度信号中の第１のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
前記第２の放射強度信号中の第２のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
第１の放射センサに対する前記第１のグループの減衰させられた放射源の前記位置、および前記第２の放射センサに対する前記第２のグループの減衰させられた放射源の前記位置に基づき、前記放射を遮る物体の前記位置を推定するステップとを含む、請求項１３から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップが、前記放射源の少なくとも一部に対して、前記放射強度信号中の放射強度レベルを、前記第１の放射センサでの前記放射源に対するベースラインレベルと比較するステップを含み、
前記第２のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップが、前記放射源の少なくとも一部に対して、前記放射強度信号中の放射強度レベルを、前記第２の放射センサでの前記放射源に対するベースラインレベルと比較するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
放射源が、前記放射源に対する前記放射強度レベルが前記第１の放射センサでの前記放射源に対する前記ベースラインレベルよりしきい値だけ低い場合だけ、前記第１のグループに含まれ、
放射源が、前記放射源に対する前記放射強度レベルが前記第２の放射センサでの前記放射源に対する前記ベースラインレベルよりしきい値だけ低い場合だけ、前記第２のグループに含まれる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記放射を遮る物体の前記位置を推定する前記ステップが、
前記第１のグループに基づき第１の中央の放射源を識別するステップと、
前記第２のグループに基づき第２の中央の放射源を識別するステップと、
前記第１の中央の放射源、前記第２の中央の放射源に基づき前記放射を遮る物体の前記位置を推定するステップとを含む、請求項１９から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記放射を遮る物体の前記位置を推定するステップが、
前記第１の放射強度信号中の第１のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
前記第２の放射強度信号中の第２のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
前記第１のグループの減衰させられた放射源に基づき第１の角度を決定するステップと、
前記第２のグループの減衰させられた放射源に基づき第２の角度を決定するステップと、
前記第１および第２の角度、ならびに前記第１および第２の放射センサの前記位置に基づき、前記放射を遮る物体の前記位置の前記位置を推定するステップとを含む、請求項１３から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップが、前記放射源の少なくとも一部に対して、前記放射強度信号中の放射強度レベルを、前記第１の放射センサでの前記放射源に対するベースラインレベルと比較するステップを含み、
前記第２のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップが、前記放射源の少なくとも一部に対して、前記放射強度信号中の放射強度レベルを、前記第２の放射センサでの前記放射源に対するベースラインレベルと比較するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
放射源が、前記放射源に対する前記放射強度レベルが前記第１の放射センサでの前記放射源に対する前記ベースラインレベルよりしきい値だけ低い場合だけ、前記第１のグループに含まれ、
放射源が、前記放射源に対する前記放射強度レベルが前記第２の放射センサでの前記放射源に対する前記ベースラインレベルよりしきい値だけ低い場合だけ、前記第２のグループに含まれる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の角度を決定するステップが、前記第１の角度をルックアップテーブルで調べるステップを含み、前記第２の角度を決定するステップが、前記第２の角度をルックアップテーブルで調べるステップを含む、請求項２３から２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の角度を決定するステップが前記第１の角度を計算するステップを含み、前記第２の角度を決定するステップが前記第２の角度を計算するステップを含む、請求項２３から２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の角度を決定するステップが、前記第１のグループ中の放射源の前記減衰に基づき加重平均を計算するステップを含み、
前記第２の角度を決定するステップが、前記第２のグループ中の放射源の前記減衰に基づき加重平均を計算するステップを含む、請求項２３から２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記放射を遮る物体の前記位置を推定するステップが、
前記第１の放射強度信号中に第１のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
前記第２の放射強度信号中に第２のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
前記第１のグループの減衰させられた放射源に基づき第１の角度に対応する第１の値を決定するステップと、
前記第２のグループの減衰させられた放射源に基づき第２の角度に対応する第２の値を決定するステップと、
前記第１および第２の角度、ならびに前記第１および第２の放射センサの前記位置に基づき、前記放射を遮る物体の前記位置の前記位置を推定するステップとを含む、請求項１３から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップが、前記放射源の少なくとも一部に対して、前記放射強度信号中の放射強度レベルを、前記第１の放射センサでの前記放射源に対するベースラインレベルと比較するステップを含み、
前記第２のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップが、前記放射源の少なくとも一部に対して、前記放射強度信号中の放射強度レベルを、前記第２の放射センサでの前記放射源に対するベースラインレベルと比較するステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
放射源が、前記放射源に対する前記放射強度レベルが前記第１の放射センサでの前記放射源に対する前記ベースラインレベルよりしきい値だけ低い場合だけ、前記第１のグループに含まれ、
放射源が、前記放射源に対する前記放射強度レベルが前記第２の放射センサでの前記放射源に対するベースラインレベルよりしきい値だけ低い場合だけ、前記第２のグループに含まれる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の値が前記第１の角度の正接であり、前記第２の値が前記第２の値の正接である、請求項２９から３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
表面上の２つ以上の放射を遮る物体の位置を推定する方法であって、
第１のセンサおよび第２のセンサを提供するステップと、
複数の放射源を提供するステップであって、
前記放射源の少なくとも一部により放出される放射が前記表面全体を通り、前記第１のセンサに入射し、
前記放射源の少なくとも一部により放出される放射が前記表面全体を通り、前記第２のセンサに入射する、前記複数の放射源を提供するステップと、
前記第１の放射センサに対応する第１の放射強度信号を集めるステップと、
前記第２の放射センサに対応する第２の放射強度信号を集めるステップと、及び、
前記放射強度信号に基づき前記第１および第２の放射を遮る物体の前記位置を推定するステップと、を含む方法。
【請求項３４】
前記放射を遮る物体の前記位置を推定するステップが、
前記第１の放射強度信号中の１つまたは複数の第１のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
前記第２の放射強度信号中の１つまたは複数の第２のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
第１の放射センサに対する前記１つまたは複数の第１のグループの減衰させられた放射源の前記位置、および前記第２の放射センサに対する前記１つまたは複数の第２のグループの減衰させられた放射源の前記位置に基づき、前記第１の放射を遮る物体の前記位置を推定するステップと、
第１の放射センサに対する前記１つまたは複数の第１のグループの減衰させられた放射源の前記位置、および前記第２の放射センサに対する前記１つまたは複数の第２のグループの減衰させられた放射源の前記位置に基づき、前記第２の放射を遮る物体の前記位置を推定するステップとを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記放射を遮る物体の前記位置を推定するステップが、
前記第１の放射強度信号中の第１のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
前記第２の放射強度信号中の第２のグループの１つまたは複数の減衰させられた放射源を識別するステップと、
前記第１のグループの減衰させられた放射源に基づき１つまたは複数の第１の角度を計算するステップと、
前記第２のグループの減衰させられた放射源に基づき１つまたは複数の第２の角度を計算するステップと、
前記１つまたは複数の第１の角度、前記１つまたは複数の第２の角度、ならびに前記第１および第２の放射センサの前記位置に基づき、前記第１の放射を遮る物体の前記位置の前記位置を推定するステップと、
前記１つまたは複数の第１の角度、前記１つまたは複数の第２の角度、ならびに前記第１および第２の放射センサの前記位置に基づき、前記第２の放射を遮る物体の前記位置の前記位置を推定するステップとを含む、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
説明される実施形態は、表面上の１つまたは複数の放射を遮る物体の位置を検出し追跡するためのシステム、方法、およびセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまなコンピュータ入力、および他の機器は、１つまたは複数の物体、たとえば指、スタイラス、ペン、または別の物体が表面上に置かれ、または表面全体を動かされるとき、その物体の追跡を必要とする。たとえば、コンピュータモニタおよび他の表示スクリーンが、指またはスタイラスがスクリーンの表示面全体を動かされるとき、ユーザが指またはスタイラスを使用してコンピュータに入力を提供することができるようにするタッチスクリーンを備えつけられることができる。同様に、ホワイトボードが、１つまたは複数のペンがホワイトボードの書込面全体に動かされたとき、１つまたは複数のペンの位置を追跡するペン位置決め検出システムを備えつけられることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既存のシステムは、過大な複雑さおよび費用、既存のシステムの精度と応答時間の両方に影響を及ぼす高い計算のオーバヘッド、ならびに別の欠陥を含むさまざまな欠陥を欠点として持つ。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、放射を遮る物体が表面上に置かれ、または表面全体を動かされるときに、１つまたは複数の放射を遮る物体の存在および位置を検出するためのさまざまなシステムを提供する。この表面は、任意のタイプの表面たとえばコンピュータモニタまたは別の表示装置の表示面、書込面たとえばホワイトボード、掲示板、１枚の紙、または壁、あるいは他の表面たとえば玩具またはゲームの道具の一部であってもよい。
【０００５】
本発明の第１の態様によるさまざまな実施形態は、複数の放射源を備えるフレームまたはハウジング、およびフレームまたはハウジングに搭載される放射センサを含む。フレームは典型的には、基になるシステムたとえばホワイトボード、表示モニタ、掲示板、ゲームの道具、玩具、または別の機器のハウジング、フレーム、または支持物に搭載され、またはそれと合体させられるが、必ずしもそうではない。一部の実施形態では、フレームまたはハウジングは、タッチスクリーンを形成するために表示モニタと合体させられてもよい。コントローラが放射源の一部またはすべてを順次活動化する。放射源はフレームの一方の側から他方の側にスイープするやり方で活動化されてもよいし、または異なる順序で活動化されてもよい。各放射源が活動化される間、放射センサの一部またはすべてに入射する放射が測定される。
【０００６】
フレーム内部に存在する放射を遮る物体は、典型的には、放射源の一部と放射センサの一部の間の経路の１つまたは複数を遮るかまたは減衰させる。そのような遮断による放射の減衰を連続的に測定することにより、放射を遮る物体の位置が推定される。
【０００７】
本発明の別の態様による実施形態では、１つまたは複数のディフューザ（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）が、放射源により放出される放射を拡散させるために使用される。ディフューザは、特に、放射を遮る物体が放射源と放射センサの間の経路の２つ以上を遮るときに、放射を遮る物体の位置がより正確に推定されることができるようにすることができる。
【０００８】
一部の実施形態では、放射源により放出される放射が、変調周波数で、または変調パターンを使って変調される。センサは変調周波数または変調パターンを感知し、周波数またはパターンに従って変調されていない放射を無視し、放射を遮る物体の位置を推定する際に周囲の放射および別の不要な放射の影響を低減する。
【０００９】
一態様では、表面上の１つまたは複数の放射を遮る物体の位置を検出するシステムが提供される。表面はフレームに搭載されるか、またはフレーム内部に搭載され、一部の実施形態では、表面およびフレームは一般に長方形である。放射源がフレーム上に提供され、表面全体に放射を放出する。放射センサがフレーム上の２つ以上の位置に提供される。各センサは、複数の放射源からの放射が各センサに入射するように置かれる。各センサは、各センサに入射する放射の強度に対応する放射強度レベルをコントローラに提供する。コントローラは放射源に結合され、放射源を順次活動化する。各放射源が活動化されたとき、放射源からの放射が放射センサの一部またはすべてに入射し得る。コントローラは放射センサからの放射強度レベルをサンプリングする。放射を遮る物体が表面上に存在するとき、放射を遮る物体は、典型的には放射源の１つまたは複数からの放射を遮るかまたは減衰させる。コントローラは、放射強度信号がベースラインまたはしきい強度レベルと比較して減衰させられた放射源を識別する。
【００１０】
コントローラは、各放射センサから測定される減衰させられた放射源（すなわち放射強度レベルが、放射を遮る物体の存在により減衰させられる放射源）の位置に基づき放射を遮る物体の位置を推定する。コントローラはまず放射センサの少なくとも２つに対する放射を遮る物体の角度方向を推定する。角度方向は、基準位置に対する表面上の放射を遮る物体の位置を推定するために組み合わせられる。
【００１１】
一部の実施形態では、コントローラは放射源からの放射強度レベルサンプルを放射強度信号の中に組み合わせて、減衰させられた放射源の範囲を識別する。範囲内の中央の放射源が識別され、放射センサの少なくとも１つに対する放射を遮る物体の角度位置（ａｎｇｕｌａｒ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）が、各放射強度信号中の中央の放射源に基づき推定される。
【００１２】
別の実施形態では、放射強度信号の相対的減衰が、放射を遮る物体の位置を推定するために組み合わせられることができる。たとえば、ある範囲の放射源に対応するある範囲の放射強度レベルが、放射を遮る物体により減衰させられた場合、各放射源の相対的減衰および位置に基づく加重平均が、各放射センサに対する放射を遮る物体の推定される角度位置をさらに正確にするために使用される。さらに正確にされた推定角度位置は、基準位置に対する放射を遮る物体の推定される位置を提供するために組み合わせられる。
【００１３】
一部の実施形態では、表面上の複数の放射を遮る物体が検出されることができる。コントローラは、放射センサのそれぞれからの放射強度信号を分析して、１つまたは複数の放射を遮る物体の存在に対応する減衰させられた放射強度レベルを識別する。任意の１つの放射強度信号中に識別される放射を遮る物体の最大数は、表面上に存在する放射を遮る物体の最小数であると仮定される。コントローラは、各放射センサから明らかに見える（ｖｉｓｉｂｌｅ）それぞれの放射を遮る物体についてセンサに対する角度方向を推定する。角度位置は、それぞれの放射を遮る物体の位置を推定するために組み合わせられる。放射を遮る物体の前の位置が、そのような前の位置が既知であるとき、角度方向が異なる推定値につながり得るとき、放射を遮る物体の確実らしい現在位置を選択するために使用され得る。たとえば、一部の実施形態では、２つの放射センサのそれぞれに対して２つの角度方向が識別される。角度方向はセンサのそれぞれから発する線として表されることができる。線は４つの点で交差し、４つの点は対で、２つの放射を遮る物体の潜在的な位置（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ）であると考えられることができる。１つまたは両方の放射を遮る物体に対する前に既知の位置が、交点に基づき、放射を遮る物体の前の位置から潜在的な現在位置までの必要とされる最短の動きを計算することにより使用される。放射を遮る物体は、最短の動きだけを必要とする潜在的な位置に置かれていると考えられる。別の実施形態では、別の基準が、異なる潜在的な位置の間を弁別するために使用されることができる。たとえば、前の期間にわたる放射を遮る物体の軌跡、距離、または検出手順の反復の回数が、放射を遮る物体の現在位置を推定するために使用されることができる。
【００１４】
本発明のこれらおよび別の態様が、本発明の一部の例示的実施形態の説明の形で、以下で説明される。
【００１５】
ここで、本発明のさまざまな実施形態が図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による第１のシステムを図示する。
【図２ａ】図１のシステムによる放射強度信号を図示する。
【図２ｂ】図１のシステムによる放射強度信号を図示する。
【図３】別の実施形態による放射強度信号を図示する。
【図４】さらに別の実施形態による放射強度信号を図示する。
【図５ａ】別の実施形態を図示する。
【図５ｂ】別の実施形態を図示する。
【図６】別の実施形態を図示する。
【図７】いくつかの放射を遮る実施形態が所定の位置にあるさらに別の実施形態を図示する。
【図８】図７のシステムを使用して表面上の放射を遮る物体の位置を識別または推定する方法を図示する。
【図９ａ】図７の放射を遮る物体の一方に対応する放射強度信号を図示する。
【図９ｂ】図７の放射を遮る物体の一方に対応する放射強度信号を図示する。
【図１０ａ】図７の放射を遮る物体の両方に対応する放射強度信号を図示する。
【図１０ｂ】図７の放射を遮る物体の両方に対応する放射強度信号を図示する。
【図１１】放射を遮る物体が異なる位置にある、図７のシステムを図示する。
【図１２ａ】図１１に対応する放射強度信号を図示する。
【図１２ｂ】図１１に対応する放射強度信号を図示する。
【図１３】放射を遮る物体が異なる位置にある、図７のシステムを図示する。
【図１４ａ】図１３に対応する放射強度信号を図示する。
【図１４ｂ】図１３に対応する放射強度信号を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面は例示的でしかなく、スケール適合するように描かれていない。一部の実施形態のさまざまな要素が明確さを求めて示されていないことがある。さまざまな実施形態の類似する要素および対応する要素が同様の参照符号により識別される。
【００１８】
本明細書で説明される例示的実施形態が、さまざまな放射源および放射センサに関連して１つまたは複数の放射を遮る物体の位置を決定するためのシステムおよび方法に関連する詳細を提供する。一部の実施形態では、放射源および放射センサはフレーム内に搭載されてもよい。一部の実施形態では、システムは、さまざまな基になる機器たとえばホワイトボード、表示モニタ、および別の機器を含むまたはそれと共に使用されてもよい。一部の実施形態では、システムは基になる表面たとえばホワイトボード、壁、表示スクリーンの表面、または任意の別の一般に平面の表面を含む、またはそれと共に使用されてもよい。放射源は、可視光スペクトルで、または別のスペクトル、たとえば紫外スペクトルまたは赤外スペクトルで放射を放出してもよい。本明細書で説明される実施形態は例示的でしかなく、別の実装形態および構成もあり得る。
【００１９】
まず、放射を遮る物体１２４の位置を検出または推定するシステム１００を図示する図１が参照される。システム１００は、１対の放射センサ１０２ａ、１０２ｂ、コントローラ１０４、およびフレームまたはハウジング１０８に搭載される複数の放射源１０６を含む。フレーム１０８は上側１１０、下側１１２、左側１１４、および右側１１６を有する。この実施形態では、放射源１０６はフレーム１０８の左側、下側、および右側に搭載される。放射センサ１０２ａはフレーム１０８の左上角に搭載され、放射センサ１０２ｂはフレーム１０８の右上角に搭載される。
【００２０】
フレーム１０８は表面１２８を囲む。さまざまな実施形態では、表面１２８は表示スクリーンの表面、書込面、または別の表面であってもよい。この実施形態では、フレーム１０８は表面１２８の端にベゼル（ｂｅｚｅｌ）を提供する。放射源１０６および放射センサ１０２はベゼル内部に搭載される。一部の実施形態では、フレームは表面を部分的にしか囲まないか、または密閉しなくてもよい。たとえば、フレームは、放射センサまたは放射源が最上部の端に隣接して搭載されない場合、表面の最上部の端を密閉しなくてもよい。別の実施形態では、フレームは表面を支えるが密閉しなくてもよい。たとえば、フレームは表面、放射センサ、および放射源のための支持物を提供してもよいが、表面を囲むベゼルまたは別の要素を有しなくてもよい。別の実施形態では、フレーム自体が表面の一部またはすべてを提供してもよい。たとえば、フレームは、フレームの端の間に堅固な表面を有してもよく、放射を遮る物体が、システム１００が使用中のときに堅固な表面上に置かれてもよい。典型的には、これらの例のように表面はフレームに搭載される。
【００２１】
放射センサ１０２ａおよびいくつかの放射源１０６を見せるために、図１ではフレーム１０８の左上角が切り取られている。フレーム１０８の右下角も、放射源１０６の一部を見せるために切り取られている。この実施形態では、各放射源１０６は赤外スペクトルで放射を放出するＬＥＤである。別の実施形態では、放射源は、可視光スペクトルおよび紫外スペクトルを含む別のスペクトルで放射を放出するさまざまなタイプの発生源であってもよい。放射源１０６は、放射源からの放射が放射センサ１０２の一方または両方に到達するように、フレーム１０８に搭載される。この実施形態では、放射源はフレーム１０８の左側、下側、および右側に沿って等間隔に配置される。この実施形態では、フレーム１０８は直角の角を有する長方形である。フレーム１０８の側面はｘ−ｙ平面の軸に平行である。一部の実施形態では、放射源は等間隔に配置されなくてもよい。一部の実施形態では、フレームは長方形でない形状を有してもよい。
【００２２】
コントローラ１０４はプロセッサ１２０を含み、プロセッサ１２０は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、あるいはハードウェアと、ソフトウェアもしくはファームウェアもしくはその両方、の双方を含む構成要素を含み、システム１００を動作させることができる任意のタイプの機器または構成要素であってもよい。たとえば、プロセッサ１２０は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ゲートアレイ、あるいは任意のタイプのデータ処理機器または計算機器であってもよい。プロセッサは、システム１００およびシステム１００の構成要素を動作させるように、および外部機器と通信するようにプログラムされまたは構成されることができる。コントローラ１０４はまた、プロセッサ１２０によりアクセスされることができるメモリ１２１を含んでもよい。プロセッサ１２０はコントローラ１０４およびシステム１００の動作を制御する。命令がメモリ１２１内に記録されることができ、以下に説明されるように、コントローラ１０４およびシステム１００の動作を制御するための制御、データ処理、データ伝送、および通信の動作を行うようにプロセッサを構成するためにプロセッサの中にロードされることができる。コントローラ１０４は各放射源１０６に結合される。これらの接続の一部だけが図１に図示されている。コントローラ１０４は、１つの放射源が活動化されるかまたはオンである（すなわち放射を放出している）ときに残りの放射源が活動化されないかまたはオフである（すなわち放射を放出しない）ように、各放射源１０６を独立して活動化することができる。
【００２３】
この実施形態では、各放射センサ１０２は、放射源１０６によりフレーム１０８の２つの対向する側面上に放出される放射を検出することができるＰＩＮフォトダイオードである。放射センサ１０２ａは、フレーム１０８の下側および右側にある放射源１０６により放出される放射を検出する。放射センサ１０２ｂは、フレーム１０８の下側および左側にある放射源１０６により放出される放射を検出する。各放射センサ１０２はコントローラ１０４に結合され、任意の特定の時間に放射センサ１０２上に向けられる放射の強度に対応する放射強度レベルをコントローラに提供する。放射強度レベルは、対応する放射センサ１０２が放射源１０６からの放射を受け取っているときの比較的高い値、および対応する放射センサ１０２が放射源１０６からの放射を受け取っていないときの比較的低い値を有する。放射源１０６に対応する一連の放射強度レベルが、放射を遮る物体１２４の位置を推定するために使用されることができる放射強度信号に組み合わせられ、または集められてもよい。このことは以下で説明される。
【００２４】
別の実施形態では、各放射センサは、放射源により放出される放射に応答し、かつセンサに入射する放射に対応する放射強度レベルを提供することができる任意の機器であってもよい。たとえば、感光性素子たとえば光センサ、フォトダイオード、光電セル、太陽電池、または光電池が、放射強度レベルを提供するために使用されてもよい。放射センサは、デジタル形式またはアナログ形式を含む、コントローラ１０４に適合する任意の形式で出力放射強度レベルを提供してもよい。
【００２５】
コントローラ１０４は、フレーム１０８の寸法、各放射源１０６の位置、および各放射センサ１０２の位置を使ってプログラムされる。この例では、コントローラ１０４は以下の情報を使ってプログラムされる。
センサ１０２ａおよび１０２ｂが距離ｄだけ分離される。放射センサ１０２ａはｘ−ｙ平面上の（０，０）の位置にあり、放射センサ１０２ｂはｘ平面上の（ｄ，０）の位置にある。
フレーム１０８の下側および右側の各放射源に対する、フレームの左側（または放射センサ１０２ａの位置に応じてフレームの左側に平行な線）と、放射センサ１０２ａと放射源の間の経路との間の角度、または角度に対応する値。
フレーム１０８の左側または下側の各放射源に対する、フレームの右側（または放射センサ１０２ｂの位置に応じてフレームの右側に平行な線）と、放射センサ１０２ｂと放射源の間の経路との間の角度、または角度に対応する値。
【００２６】
コントローラ１０４の制御下で、システム１００は、放射を遮る物体１２４の物理的位置Ｐ１２４ａ（ｘ１２４ａ，ｙ１２４ａ）を推定するように動作できる。図１では、放射を遮る物体１２４がスタイラスとして図示されている。スタイラスの先端が、ここで議論される物理的位置Ｐ１２４ａおよび以下で議論される画素位置Ｐ１２４ｄに対応する点Ｐ１２４で表面１２８と接触する。
【００２７】
動作では、コントローラ１０４が放射源１０６を順次活動化する。放射源１０６が活動化される間、コントローラ１０４は放射センサ１０２の一方または両方からの出力をサンプリングして、各放射センサ１０２に入射する放射の強度に対応する放射強度レベルを得る。典型的には、放射源と各放射センサの間の経路が遮られる、部分的に遮られ（すなわち部分的に減衰させられ）、または障害物がない。一部の実施形態では、放射源１０６が活動化される間、コントローラは、放射源１０６と放射センサ１０２の間に直接の経路がある場合だけ、放射センサ１０２に対する放射強度レベルをチェックすることができる。たとえば、放射センサ１０２ａと、フレーム１０８の下側１１２および右側１１６にある放射源１０６との間に直接の経路がある。同様に、フレーム１０８の左側１１４および下側１１２にある放射源１０６と放射源１０２ｂの間に直接の経路がある。別の実施形態では、コントローラ１０４は、活動化された放射源１０６が放射センサへの直接の経路を有しない時でさえ、放射センサ１０２での放射強度レベルをチェックすることができる。
【００２８】
この手順を実行するための命令がメモリ１２１内に記録される。プロセッサ１２０は、メモリ１２１内の命令にアクセスし、上記で説明される手順および以下で説明される手順を実行するために命令を実行する。プロセッサ１２０はまた、この手順を実行している間にメモリ１２１内にデータを記録することができる。
【００２９】
別の実施形態では、放射源および放射センサの特定の配置、ならびにフレームの形状（長方形である必要がなく、別の形状を有してもよい）が、どの放射源がどの放射センサへの直接の経路を有するかに影響を及ぼす。
【００３０】
この実施形態に戻ると、放射源１０６ａが活動化されたとき、放射源１０６ａと、別の放射源１０６により妨害されない放射センサ１０２ａとの間に直接の経路がないので、コントローラ１０４は放射センサ１０２ａをサンプリングして放射強度レベルを得る必要がない。コントローラ１０４は放射センサ１０２ｂにより提供される放射強度レベルを実際にサンプリングし、放射センサ１０２ｂは、放射源１０６ａと放射センサ１０２ｂの間の経路に障害物がないか、または遮られないことを示す比較的高い値を有する。
【００３１】
放射源１０６ｃが活動化されたとき、コントローラ１０４は放射センサ１０２ａと１０２ｂの両方をサンプリングする。放射センサ１０２ａからの放射強度レベルは比較的高く、放射源１０６ｃと放射センサ１０２ａの間の経路に障害物がないことを示す。放射センサ１０２ｂからの放射強度レベルは比較的低く、放射源１０６ｃと放射センサ１０２ｂの間の経路が、この例では、放射を遮る物体１２４により遮られていることを示す。
【００３２】
放射源１０６ｅが活動化されたとき、放射センサ１０２ａおよび１０２ｂからの放射強度レベルはそれぞれ、放射源１０６ｅと放射センサ１０２ａおよび１０２ｂとの間の経路に障害物がないことを示す。
【００３３】
放射源１０６ｆが活動化されたとき、コントローラ１０４は、放射源１０６ｆと放射センサ１０２ａの間の経路が放射を遮る物体１２４により遮られていることを示す、放射源１０２ａからの放射強度レベルをサンプリングする。コントローラ１０４は、放射源１０６ｆと放射センサ１０２ａの間の経路に障害物がないことを示す、放射センサ１０２ｂからの放射強度レベルをサンプリングする。
【００３４】
コントローラ１０４が放射源を順次活動化し、各放射源１０６に対する放射強度レベルをサンプリングするとき、コントローラ１０４は結果を以下のように記録する。
【表１】
2015195058.tif 000003
【００３５】
図２ａおよび図２ｂを参照する。図２ａはコントローラ１０４により得られた、放射センサ１０２ａからの放射強度レベルに対応する放射強度信号１２２ａを図示する。図２ｂはコントローラ１０４により得られた、放射センサ１０２ｂからの放射強度レベルに対応する放射強度信号１２２ｂを図示する。各放射強度信号は、放射源１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、および１０６ｄを含む放射源が順次活動化され、その後、非活動化されたときの放射センサ１０２ｂの出力を含む。任意の１つの放射源がオンの間、残りの放射源はオフである。
【００３６】
放射強度信号１２２ａおよび１２２ｂを使用して、コントローラ１０４は放射を遮る物体１２４の物理的位置を推定することができる。コントローラ１０４は、放射遮断物体１２４が各放射センサに対して遮られる経路に置かれていると仮定する。この例では、放射を遮る物体１２４の位置Ｐ１２４ａ（ｘ１２４ａ，ｙ１２４ａ）は以下のように推定されることができる。
【数１】
2015195058.tif 000004
【００３７】
図１の実施形態では、放射を遮る物体１２４の位置が推定されることができる解像度は、放射源１０６の間の間隔を含むいくつかの因子に依存する。放射源を互いに近接して置くことにより、より高い解像度が達成されることができる。
【００３８】
上記の式（１）および（２）では、点Ｐ１２４の位置を計算するために角度θｆおよびφｃの正接が使用される。システム１００では、左側１１４と放射検出器１０２ａに見える放射源１０６への経路との間の角度θの正接、および右側１１６と放射センサ１０２ｂに見える放射源１０６への経路との間の角度φの正接が、コントローラ１０４にアクセスできるデータ記憶位置に記録される。このことは、式（１）および（２）が、各角度θｆおよびφｃの正接を計算されることを要求することなく計算されることができるようにし、それにより、Ｐ１２４の位置がより迅速に計算されることができるようにする。別の実施形態では、角度自体が記録されてもよく、または角度に対応する別の値が記録されてもよい。一部の実施形態では、放射源、放射センサ、および基準線（フレームの右および左の端に平行な線など）のそれぞれの間の角度の関係に対応する複数の値が記録されてもよい。
【００３９】
システム１００は、コントローラ１０４のプログラミングに応じて、異なるやり方で動作させられてもよい。
【００４０】
別の実施形態では、システム１００は、表面１２８上の放射を遮る物体の推定される位置Ｐ１２４ａをさらに正確にするように動作させられることができる。図１および図３が参照される。放射源の間の距離、放射を遮る物体の寸法、および放射を遮る物体と放射センサの間の距離に応じて、いくつかの放射源と放射センサの間の経路が放射を遮る物体により遮られることができる。たとえば、放射源１０６ｂ、１０６ｃ、および１０６ｄが互いに十分近接している場合、放射を遮る物体１２４は、放射源のうちの２つまたは３つすべてと放射センサ１０２ｂの間の経路を、少なくとも部分的に遮ることができ、それにより、特に放射を遮る物体が放射センサ１０２ｂに近接する場合、３つの放射源すべてに対する放射強度レベルを減衰させる。一部の実施形態では、コントローラ１０４は、特定の放射センサへの経路が遮られるある範囲の放射源の中央の放射源を決定する。任意選択で、コントローラ１０４は、放射源の放射強度レベルが何らかのしきいレベル以下である場合だけ、放射源が遮られたとして扱うことができ、ある範囲の減衰させられた放射源の端にある少し減衰させられた放射源を含むまたは除外するための仕組みを提供する。この例では、中央の放射源は放射源１０６ｃである。次に、コントローラは、中央の放射源と、フレーム１０８の適切な側面の間の角度θまたはφ（この場合、右側１１６に対する角度φ）に基づき、放射を遮る物体の位置を推定する。別の実施形態では、コントローラは、遮られる放射源に対する角度の範囲の中の中央の角度θまたはφ（適切な放射センサに依存する）を使用することができる。放射源を放射センサに関係付ける各角度に対応する異なる値、たとえば各角度の正接がコントローラ１０４内に記録される場合、記録された値は、中央の放射源または角度を決定した後に使用されることができる。
【００４１】
推定された位置Ｐ１２４ａ（ｘ１２４ａ，ｙ１２４ａ）は、放射センサ１０２ａおよび１０２ｂを分離する寸法ｄと同じ単位で測定された物理的位置である。
【００４２】
一部の実施形態では、コントローラは、上記で説明されたように同時にではなく、放射センサ１０２のそれぞれに対する放射強度信号１２２を順次集めてもよい。たとえば、放射センサ１０２ａに見える放射源が順次活動化されることができ、放射強度信号１２２ａが集められることができる。次に、センサ１０２ｂに見える放射源が順次活動化されることができ、放射強度信号１２２ａが集められることができる。放射強度信号１２２を同時にではなく順次集めるこの手順は、放射源１０６の一部またはすべての強度が、異なる放射センサ１０２に対して変えられることができるようにする。図１を参照すると、放射センサ１０６ｅは、放射センサ１０２ａよりも放射センサ１０２ｂに近接する。放射センサ１０２ｂに対する放射強度信号を集めるときより放射センサ１０２ａに対する放射強度信号を集めるときに、放射源１０６ｅをより高い強度で活動化することが望ましいことがあり得る。
【００４３】
別の実施形態では、放射強度信号は同時に集められてもよいが、放射源の少なくとも一部が、異なる放射センサでサンプリングするために異なる強度で活動化されてもよい。たとえば、一部の放射源が２回以上活動化されることができ、異なる放射センサがそれぞれの活動化中にサンプリングされることができる。さまざまな別の組合せが可能である。たとえば、左側１０８の放射源が順次活動化されることができ、各放射源が活動化中の間に、放射センサ１０２ｂがサンプリングされることができる。次に、下側１１２の放射源がそれぞれ２回活動化されることができ、放射センサ１０２ａ、１０２ｂのそれぞれが活動化の一方の間にサンプリングされることができる。次に、右側１１６の放射源が活動化されることができ、放射センサ１０２ａがサンプリングされることができる。各放射源からサンプリングされる放射強度レベルが、その放射センサに対する放射強度信号の中に集められることができる。別の実施形態では、放射センサの両方に見える一部の放射センサが、放射センサのそれぞれからほぼ等距離とすることができ、放射センサはそのような放射源の同じ活動化中にサンプリングされることができる。たとえば、放射源１０６ｂおよび一部の近傍の放射源が、放射センサ１０２ａ、１０２ｂからほぼ等距離にあるので、両方の放射センサは各放射源の単一の活動化中にサンプリングされることができる。
【００４４】
本実施形態に戻ると、コントローラ１０４は、この実施形態ではユニバーサル・シリアル・バス・ポートであるインタフェース１４８に結合される。
【００４５】
別の実施形態では、インタフェースは任意のタイプの通信インタフェースであってもよい。たとえば、インタフェース１４８はアナログインタフェースまたはデジタルデータインタフェースたとえばシリアル・データ・ポートまたはパラレル・データ・ポートであってもよい。インタフェースがアナログインタフェースである実施形態では、コントローラはｘ１２４ａおよびｙ１２４ａの値に対応するアナログ信号（たとえば電流信号または電圧信号）を提供することができる。インタフェースがデジタルインタフェースである一実施形態では、コントローラは物理的位置ｘ１２４ａおよびｙ１２４ａをセンサ１０２ａおよび１０２ｂに対する対応するデジタルの位置ｘ１２４ｄおよびｙ１２４ｄに変換するように構成されることができる。コントローラはインタフェースでデジタルの位置ｘ１２４ｄおよびｙ１２４ｄを提供するように構成されることができる。
【００４６】
本実施形態では、表面１２８はＬＣＤ表示スクリーンの表面である。ＬＣＤ表示スクリーンはＸの水平画素×Ｙの垂直画素の解像度を有する。たとえば、一部の実施形態では、スクリーンは１２８０×１０２４画素、または１９２０×１０８０画素の解像度を有してもよい。別の実施形態では、表示スクリーンが任意の別の標準または非標準の画素解像度を有してもよい。コントローラ１０４は物理的位置を、対応する画素位置Ｐ１２４ｄ（ｘ１２４ｄ，ｙ１２４ｄ）に変換する。コントローラ１０４は、物理的位置と画素位置の間を変換する公式を使用して、または任意の別の方法を使用して、水平および垂直の物理的位置に対応する水平および垂直の画素位置を提供するルックアップテーブルの使用を含むさまざまな技法を使用して、上記のように構成されることができる。コントローラ１０４はインタフェース１４８でデジタルの位置Ｐ１２４ｄを提供する。
【００４７】
図１および図４を参照する。別の実施形態では、コントローラ１０４は放射を遮る物体１２４の位置Ｐ１２４ａを異なるやり方で推定するように異なって構成され、またはプログラムされる。この実施形態では、強度信号１２２は、各放射センサ１０２、およびフレーム１０８の側面に対する放射を遮る物体１２４の角度位置をより正確に推定するために使用される。
【００４８】
図４は、コントローラ１０４がこの実施形態に従って構成されたときの放射強度信号１２２ｂの一部を図示する。この実施形態では、コントローラ１０４は、各放射センサと組み合わせて各放射源に対するベースライン強度レベルを確立する。各放射源に対して、コントローラ１０４は、ベースライン強度レベル１２６を発生するために、放射源がオンで、かつ放射を遮る物体がない間に、放射センサ１０２ｂからの放射強度レベルをサンプリングする。放射源１０６ａ、および１０６ｂ〜１０６ｄに対するベースライン強度レベルが示されている。
【００４９】
この実施形態では、システムの始動中、放射源が見える（すなわち、放射源と放射センサの間に直接の経路がある場合）各放射センサに関して、ベースライン強度レベルが各放射源に対して最初に決定される。システムが始動している間、強度信号の最初の１組のサンプルが破棄される。この最初の始動期間に続く選択された期間に、放射強度レベルが、放射源がオンの間にサンプリングされる。放射強度レベルは記録され、平均強度レベルが各放射センサで放射源に対して決定される。たとえば、各放射源が毎秒５０回活動化される場合、ベースライン強度レベルは各放射センサで各放射源に対して１秒の半分を表す最初の２５のサンプルを使用して計算されてもよい。別の実施形態では、ベースライン強度レベルが、より多くのまたはより少ないサンプルにわたり、あるいはより長い期間またはより短い期間、計算されてもよい。各放射センサに対するベースライン強度レベルは、特定の放射源のスイッチが入れられたときに、放射センサに到達する放射の量に影響を及ぼす周囲条件または別の条件を本来的に考慮する。そのような別の条件は、各放射源により放出される放射の量、放射源と放射センサの間の物理的距離を含み、システム１００が使用されるやり方をも含んでよい。
【００５０】
各放射センサ１０２について、各放射源１０６に対して計算されたベースライン強度レベルは時間の経過と共に更新されることができる。たとえば、周囲条件および別の条件が変化したとき、現在の期間にわたる放射強度読取り値の一部の移動平均がベースラインレベルをさらに正確にするために計算されてもよい。一部の放射強度読取り値は、更新されるベースライン強度レベルを計算するために使用されなくてもよい。たとえば、１０番目または２０番目ごとの放射強度読取り値が、各ベースライン強度レベルに対する移動平均を計算するために使用されてもよい。このことは、より長い期間に対応するベースライン強度レベルを計算するために記憶されなければならないデータの量を低減し、このタスクに対処するためにコントローラで必要とされる計算時間も低減する。典型的には、ベースライン強度レベルは、１秒の一部から数秒または何１０秒までもの現在の期間に対して計算される。放射源１０６と放射センサ１０２の間の経路が遮られたとき、そのセンサでのその発生源に対する放射強度レベルは大きく低減されるが、周囲の放射および一部の放射が、放射を遮る物体を迂回して放射センサに依然として到達し得る。コントローラは、以下でさらに説明されるように、ベースライン強度をさらに正確にするとき、現在のベースライン強度レベルと比較して一定のしきい値未満の放射強度レベルを除外してもよい。各放射センサでの各放射源に対するベースライン強度レベルを計算するためのさまざまな別の方法も使用されることができる。一部の実施形態では、１つのベースライン強度レベルが放射センサのグループまたはすべてに対して計算されてもよい。別の実施形態では、所定の強度レベルが放射源の一部またはすべてに対するベースライン強度レベルとして使用されてもよい。
【００５１】
この実施形態では、放射源１０６が活動化されるたびに、放射源が見える各放射センサ１０２からの放射強度レベルがサンプリングされ、その放射センサでのその放射源に対する既存のベースライン強度レベルと比較される。現在の強度レベルがベースライン強度レベル未満の何らかのしきい値より大きい場合、ベースラインレベルとのパーセンテージ差分が計算される。たとえば、しきい値はベースライン強度レベルの９０％であり得る。現在の強度レベルがベースラインレベルの９０％より大きい場合、現在の強度レベルがベースラインレベルをさらに正確にするために使用されてもよく、または破棄されてもよい。現在の強度レベルがベースラインレベルの９０％より小さい場合、プロセッサは、放射源１０６と放射センサ１０２の間の経路が少なくとも部分的に遮られていると仮定する。別の実施形態では、別のしきいレベルが使用されてもよい。
【００５２】
コントローラは周期的手順で放射源を連続して活動化する。放射源１０６のスイッチを入れて放射源に対する各放射センサからの放射強度レベルを測定する各サイクル後に、コントローラは放射を遮る物体の位置を推定する。上記で指摘されたように、図４は、いくつかの放射源１０６のそのベースラインレベル１２６に対する減衰を図示する。放射センサ１０２で測定される放射源１０６ａに対する現在の強度レベルはベースライン強度レベル１２６ａの９０％より大きいので、放射を遮る物体１２４の位置を推定する目的では無視されるが、現在の強度レベルは、放射センサ１０２ｂで測定される放射源１０６ａに対するベースラインレベルをさらに正確にするために使用されることができる。同様に、放射源１０６ｂに対する現在の強度レベルはベースライン強度レベル１２６ｂの９０％より大きいので、放射を遮る物体の位置を推定する目的では無視されるが、このとき、少しさらに高いベースラインレベルをさらに正確にするために使用されることができる。
【００５３】
放射源１０６ｃおよび１６０ｄに対する現在の強度レベルは、それらのそれぞれのベースラインレベル１２６ｃおよび１２６ｄの９０％未満である。放射源１０６ｃに対する現在の強度レベルはベースライン強度レベル１２６ｃの５３％である。放射源１０６ｄに対する現在の強度レベルはベースライン強度レベル１２６ｄの３１％である。コントローラ１０４はこれらの偏差を総計１００％に正規化する。すなわち、放射源１０６ｃからの放射の相対的減衰は総減衰の６３％を表し（３１％／８４％＝６３％）、放射源１０６ｄからの放射の相対的減衰は総減衰の３７％を表す。
【００５４】
このとき、右側１１６と、放射源１０２ｂと放射を遮る物体１２４の間の線１３２との間の角度φが以下のように推定される。放射源１０６ｃに対する角度φｃは４４°である。放射源１０６ｄに対する角度φｄ（図示されていない）は４２°である。この実施形態では、角度自体を記録するのではなく、各角度の正接が記録される。このとき、フレーム１０８の左側と、放射センサ１０２ｂと放射を遮る物体１２４の間の経路との間の角度φ１２４の正接が以下のように推定されることができる。
Ｔａｎ（φ１２４）＝０．６３×ｔａｎ（４４°）＋０．３７×ｔａｎ（４２°）
＝０．９４１５。
角度φ１２４は４３．２７°である。
【００５５】
角度自体が記録される一実施形態では、角度φ１２４は以下のように推定されることができる。
φ１２４＝０．６３×４４°＋０．３７×４２°
＝４３．２６°。
【００５６】
角度φ１２４の推定値は、角度と角度の正接の間の非線形性により異なる。
【００５７】
角度θ１２４は、左側１１４と、放射センサ１０２ａと放射を遮る物体１２４の間の線との間の角度に対して計算される。２つの計算された角度φ１２４およびθ１２４は、放射を遮る物体１２４の位置（ｘｂ、ｙｂ）を推定するために使用される。
【００５８】
このやり方では、コントローラ１０４は、放射センサの一方で測定される２つ以上の放射源の減衰を使用して、異なる放射源の相対的減衰を正規化し、次にフレームの適切な側面および放射センサからのこれらの発生源の角度の加重平均を計算することにより、フレーム１０８の左側または右側、および放射センサ１０２の一方に対する放射を遮る物体の角度位置を推定することができる。
【００５９】
この実施形態は、放射源１０６が置かれる特定の角度の間で角度θおよびφが推定されることができるようにすることにより、第１の実施形態よりも、放射を遮る物体１２４の位置がより正確に推定されることができるようにすることができる。
【００６０】
システム１００は、さまざまなタイプの放射を遮る物体１２４の位置を識別するためにさまざまな構成で使用されることができる。たとえば、システム１００はホワイトボードまたは別の表示装置表面と共に使用されてもよい。フレーム１０８はホワイトボードの端またはフレームに取り付けられてもよい、あるいはさらにホワイトボードのフレームであってもよい。放射を遮る物体１２４はホワイトボード上に書くために使用されるペンでもよく、ペンがホワイトボードの表面をあちこち動かされるとき、ペンの位置がコントローラ１０４により推定される。コントローラ１０４は、ペンの位置の推定値を記録するためにホワイトボードシステムに結合されてもよい（またはその一部であってもよい）。ペンの位置の推定値を連続して記録することにより、ホワイトボード上の情報が電子的形式で再現されることができ、その後の使用のために記録されることができ、表示または印刷されることができる。ホワイトボードシステムは推定される位置の間のペンの動きの経路を計算するため、および計算された経路を平滑化するためのソフトウェアを含んでもよい。
【００６１】
ホワイトボード上に書くためにペンが使用されるとき、ホワイトボード上のインクが、放射センサ１０２上に反射される周囲の光の量を変化させ得る、さらに、放射源１０６から放射センサ１０２に伝播する放射の量を変化させ得る、それにより、放射源１０６の一部またはすべてに対して測定される放射強度のレベルに影響を及ぼす。そのような実施形態では、放射源の一部またはすべてに対するベースライン強度レベルを周期的に更新することにより、放射を遮る物体の位置の推定値の精度を改善させることができる。
【００６２】
別の実施形態では、システム１００は、タッチスクリーンを形成するために表示モニタまたは表示スクリーンと共に使用されることができる。フレーム１０８は表示モニタに搭載されてもよい、または表示モニタのハウジングの一部であってもよい。放射を遮る物体１２４はこの場合、指であってもよく、人が自分の指を表示モニタの上へ、または表示モニタから離して動かすとき、指の存在が検出され、表示スクリーン上の指の位置がコントローラ１０４により推定される。コントローラ１０４はタッチ・スクリーン・システム（表示モニタも含む）に結合されてもよく（またはその一部であってもよく）、タッチ・スクリーン・システムに対する指の位置の推定値を提供することができる。指が表示スクリーン上をあちこち動かされたとき、指の位置の連続推定値が、指の動きの電子的記録を提供するためにタッチ・スクリーン・システム内に記録されることができ、推定された位置が表示モニタ上に表示されることができる。タッチ・スクリーン・システムは、指の連続して推定される位置の間の指の動きの経路を計算するため、および計算された経路を平滑化するためのソフトウェアまたは別の構成要素を含んでもよい。そのようなタッチ・スクリーン・システムは、システム１００と組み合わせて、ユーザが、ユーザの指を使用して、表示モニタ上に書くまたは描く、あるいは表示モニタ上に表示される物体を操作することが効果的にできるようにする。
【００６３】
タッチ・スクリーン・システムでは、放射源１０６および放射センサ１０２が表示スクリーンに比較的近接して置かれることができ、放射センサに入射する放射の量が、表示スクリーン上に表示される情報が変化するにつれて変わり得る。そのような実施形態では、放射源の一部またはすべてに対するベースライン強度レベルを更新することも有益であり得る。
【００６４】
次に、図５ａおよび図５ｂが参照される。図５ａは放射を遮る物体５２４の位置を推定するための別のシステム５００を図示する。図５ｂはシステム５００の右下角をさらに詳細に図示する。システム５００は、大部分はシステム１００に類似し、対応する要素が対応する参照符号で識別される。システム５００は放射源５０６に隣接して搭載されるディフューザ５３０を含む。ディフューザ５３０は、放射源により放出される放射を拡散させ、それにより、放射センサ５０２から見られたときに、放射源により見かけ上はフレーム５０８の左側、下側、および右側に沿って送出される放射の量を平滑化する。この実施形態では、フレームの左側および右側、ならびに放射センサに対する放射を遮る物体５２４の角度位置が、システム１００に関連して上記で説明されたように推定される。本発明者らは、放射源５０６により放出される放射を拡散させることが、放射を遮る物体の位置のより正確な推定値を提供することができることを発見した。
【００６５】
少し曇らされたまたは半透明のプラスチック、あるいは放射源からの放射を拡散させるが放射センサ１０２により正確に測定することができないほどに過度には散乱させない別の材料を含むさまざまな材料が、ディフューザ５３０として使用するのに適している。一部の実施形態では、ディフューザを通過する放射を拡散させるが、実質的に遮らない光学グレードのディフューザが、回折格子を含み効果的に使用されることができ、レンズ状のディフューザおよびレンズ状の回折格子がディフューザ５３０として使用されてもよい。図５ｂは、フレーム５０８の下側５１２に取り付けられた連続したレンズ状のディフューザ５３０ｂ、およびフレーム５０８の右側５１６に取り付けられた連続したレンズ状のディフューザ５３０ｒを図示する。
【００６６】
図６は、図５ｂで図示されるシステム５００の一部に対応する別の実施形態６００の一部を図示する。システム６００では、個々のディフューザ６３０が各放射源５０６に近接して取り付けられる。
【００６７】
本発明の一部の実施形態では、コントローラは放射源の一部またはすべてにより放出される放射の強度を変えることができる。これは、周囲の光の影響を克服するため、システムによる電力消費を低減するため、または別の理由のために、放射センサでの放射源に対する測定される強度レベルを変えるために行われることができる。
【００６８】
上記で説明される実施形態では、フレームは長方形であり、放射センサはフレームの２つの角に搭載される。別の実施形態では、フレームは異なる形状を有してもよい。たとえば、本発明は掲示板、または任意の規則的または不規則な形状を有する別の物体と共に使用されてもよく、フレームは基になる物体の上にまたはそれを覆って合うように形作られ、または合うような大きさに作られてもよい。センサは、フレームの側面（直線でも曲線であってもよい）に沿うことを含み、フレーム上のさまざまな場所に置かれてもよい。いずれの場合も、各センサの位置、およびセンサから見える放射源の位置は、放射を遮る物体の存在および位置を幾何学的に識別するために使用される。
【００６９】
長方形または別のフレーム形状を有する一部の実施形態では、追加のセンサが使用されることができる。たとえば、追加のセンサは、システム１００（図１）およびシステム５００（図５ａ）の左下および右下の角に追加されることができる。一部の実施形態では、追加の放射源が、フレームの上側１１０に沿って追加されることができる。一部の実施形態では、追加のセンサからの放射を遮る物体１２４または５２４の位置に関する追加の情報が、放射を遮る物体の位置のより正確な推定値を提供するために組み合わせられることができる。
【００７０】
長方形または別のフレーム形状を有する一部の実施形態では、センサはフレームの側面に沿って置かれてもよい。放射センサおよび放射源の位置決めは、放射を遮る物体が検出されるべき基になるシステム（たとえばホワイトボード、表示モニタ、または別のシステム）の部分に依存し得る。
【００７１】
さまざまな実施形態では、本発明によるシステムが、放射源、放射センサ、およびディフューザを含むシステムの構成要素の一部またはすべてを隠すベゼル（フレームの一部であってもよい）を含むことができる。一部の実施形態では、ベゼルまたはフレームまたは両方は、放射を吸収する塗料で塗られるか、または別の方法で、ベゼルまたはフレームまたは両方から放射センサに向けて反射される放射の量を低減するように適合されることができる。
【００７２】
一部の実施形態では、放射センサの一部またはすべてと、放射源の一部またはすべてとの間に光学フィルタが置かれることができる。たとえば、光学フィルタが、周囲放射の量、および放射センサに入射する別の望ましくない放射の量を低減するために、放射センサの周りに取り付けられることができる。
【００７３】
次に、２つ以上の放射を遮る物体の位置を同時に追跡するためのシステム７００を図示する図７が参照される。システム７００は、接続されるコンピュータまたは別の外部システムに対して入力機器としても出力機器としても動作するタッチスクリーンである。
【００７４】
システム７００は構造がシステム１００およびシステム５００に類似し、対応する構成要素が類似する参照符号により識別される。システム７００は電子ホワイトボードシステムまたはＬＣＤタッチスクリーンとして使用されることができる。
【００７５】
システム７００は、１対の放射センサ７０２ａ、７０２ｂ、コントローラ７０４、フレーム７０８に搭載される複数の放射源７０６、およびＬＣＤ表示スクリーンを含む。放射源７０６はフレーム７０８の左側７１４、下側７１２、および右側７１６に搭載される。フレーム７０８はまた、上側７１０を有する。放射センサ７０２ａはフレーム７０８の左上角に搭載され、放射センサ７０２ｂはフレーム７０８の右上角に搭載される。放射センサ７０２ａおよび７０２ｂは距離ｄだけ分離される。コントローラ７０４は放射センサ７０２および放射源７０６に結合される。コントローラ７０４は放射源を制御し、システム１００に関連して上記で説明されたように、放射センサから放射強度レベルを受け取る。
【００７６】
フレーム７０８の側面はｘ−ｙ平面の軸に平行である。１対の放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂが、放射を遮る物体７２４のそれぞれが放射源７０６の少なくとも１つと放射センサ７０２の間の直線経路を妨害するように置かれる。
【００７７】
ＬＣＤ表示スクリーンはフレーム７０８内部に搭載され、表示面７２８を有する。見通し経路の線に沿って、放射源７０６から放射センサ７０２への放射が表示面の上方を通過し、これは一般に表示面に平行である。ＬＣＤ表示スクリーンはＸの水平画素×Ｙの垂直画素の解像度を有する。たとえば、一部の実施形態では、ＬＣＤ表示スクリーンは１２８０×１０２４画素、または１９２０×１０８０画素の解像度を有してもよい。多くの別の画素解像度がさまざまな表示パネルに対して可能である。さまざまな実施形態では、任意のタイプの表示パネルがＬＣＤパネルの代わりに使用されてもよい。典型的には、フレーム７０８は表示パネルに搭載され、またはさらに表示パネルのハウジングの一部を形成する。
【００７８】
システム７００はディフューザを、たとえば図５および図６に図示されるディフューザ５３０および６３０を任意選択で含むことができる。
【００７９】
システム７００は典型的にはいくつかの入力／出力インタフェースを含む。本実施形態では、コントローラ７０４は、放射を遮る物体の位置をコンピューティング機器に送るためのインタフェース７４８を介してコンピューティング機器に結合される。たとえば、インタフェース７４８はシリアルインタフェースたとえばＵＳＢインタフェース、または並列インタフェースであってもよい。ＬＣＤ表示装置はビデオ信号を受け取るためにコンピューティング機器に結合され、ビデオ信号はビデオ信号インタフェース（図示されていない）を通して表示装置７２８上に表示される。
【００８０】
次に、放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂの位置を識別または推定する方法８００を図示する図８が参照される。この実施形態では、方法８００はコントローラ７０４により実行される。方法８００の開始以前には、放射を遮る物体は表示面７２８上に置かれていない。
【００８１】
方法８００はステップ８０２で始まり、ステップ８０２では、最初に、第１の放射を遮る物体７２４ａが表示面７２８上に置かれる。方法８００を実行するための命令がメモリ７２１内に記録される。コントローラ７２０は記憶された命令にアクセスし、方法を実行するために命令を実行する。
【００８２】
方法８００は例によって説明され、例示の目的のために、最初に第１の放射を遮る物体が図７に示される位置で表示面上に置かれる。このステップでは、放射を遮る物体７２４ｂは表示面７２８上に置かれない。
【００８３】
放射を遮る物体７２４ａが表示面７２８上に置かれた後の放射強度信号７２２ａおよび７２２ｂを図示する図９ａおよび図９ｂが参照される。
【００８４】
放射強度信号７２２ａは、放射源７０６ｉ〜７０６ｋからの放射強度レベルが放射センサ７０２ａで減衰させられることを示す。放射強度信号７２２ｂは、放射源７０６ａ〜４０６ｃからの放射強度レベルが放射センサ７０２ｂで減衰させられることを示す。
【００８５】
コントローラ７０４は、システム１００に関連して上記で説明されたように、放射強度信号７２２ａおよび７２２ｂを使用して、放射を遮る物体７２４ａの物理的位置Ｐ７２４ａ（ｘａａ，ｙａａ）を推定する。位置Ｐ７２４ａ（ｘａａ，ｙａａ）は、センサ７０２の位置に対して角度（θａ，φａ）に基づき計算された物理的（またはアナログの）位置である。
【００８６】
コントローラ７０４は、表面７２８上で検出されたそれぞれの放射を遮る物体の最後の既知の位置が記録されるタッチテーブル（ｔｏｕｃｈ  ｔａｂｌｅ）を維持する。典型的には、タッチテーブルはメモリ７２１内に記憶される１組の変数またはデータベースの一部でもよい。本実施形態では、タッチテーブルは、２つまでの放射を遮る物体の最後の既知の位置を記録するための２つのスロットＡおよびＢを含む。別の実施形態では、タッチテーブルは３つ以上のスロットを含むことができ、または可変の数のスロットを含むことができる。
【００８７】
コントローラ７０４はタッチテーブル内のスロットＡ内に第１の放射を遮る物体７２４ａの物理的位置Ｐ７２４ａを記録する。
【表２】
2015195058.tif 000005
【００８８】
物理的位置Ｐ７２４ａ（ｘａａ，ｙａａ）はＬＣＤ表示装置７２８上の画素（またはデジタルの）位置Ｐ７２４ｄ（ｘａｄ，ｙａｄ）に対応する。コントローラ７０４は物理的位置Ｐ７２４ａを対応する画素位置Ｐ７２４ｄに変換し、インタフェース７４８で画素位置Ｐ７２４ｄを提供する。
【００８９】
次に、方法８００はステップ８０４に進む。ステップ８０４では、コントローラ７０４は放射源７０６および放射センサ７０２を動作させて、各放射センサ７０２からの、放射源７０６に関連する放射強度レベルを順次得る。各放射センサからの放射強度レベルは放射強度信号７２２の中に組み合わせられる。コントローラ７０４は各放射強度信号７２２を分析して、放射強度信号のそれぞれの中に表される放射を遮る物体の数を決定する。
【００９０】
この実施形態では、２つまでの放射を遮る物体が表面７２８上に置かれることができる。
【００９１】
２つの放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂが表面７２８上に置かれたときの例示的放射強度信号７２２ａおよび７２２ｂを図示する図１０ａおよび図１０ｂが参照される。放射強度信号７２２ａおよび７２２ｂのそれぞれが、放射源７０２のそれぞれで減衰させられた放射強度レベルの２つの別個の範囲を有する。（放射強度レベルが減衰させられた放射源が、減衰させられた放射源として参照されてもよい）。各範囲の減衰させられた放射強度レベルが、別個の放射を遮る物体７２４に対応する。減衰させられた放射強度レベルの範囲は、減衰させられていない少なくとも１つの放射源により分離される。たとえば、さらに図７を参照すると、放射強度信号７２２ａでは、放射源７０６ｉ〜７０６ｋおよび７０６ｐ〜７０６ｒに対する放射強度レベルが放射センサ７０２ａで減衰させられる。放射源７０６ｉ〜７０６ｋの減衰は放射を遮る物体７２４ａに対応する。放射源７０６ｐ〜７０６ｒの減衰は、放射を遮る物体７２４ｂに対応する。コントローラ７０４は、減衰させられない範囲の間の少なくとも１つの放射源を識別することにより、２つの別個の範囲の減衰させられた放射源を識別するように構成される。一部の状況では、ある範囲の減衰させられた放射源が、単一の減衰させられた放射源からなることがあり得る。
【００９２】
２つの放射遮断物が表面７２８上に置かれた別の状況を図示する図１１、図１２ａ、および図１２ｂが参照される。図１１では、放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂが、角度θａおよびθｂが比較的小さな角度だけ分離されるように置かれる。
【００９３】
図１２ａは、放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂが１つまたは複数の放射源からの放射強度レベルの減衰に重なる影響を及ぼすことを示す放射強度信号７２２ａである。放射を遮る物体７２４ａは放射源７０６ｉ〜７０６ｌからの放射を減衰させるように見える。放射を遮る物体７２４ｂは放射源７０６ｌ〜７０６ｏからの放射を減衰させるように見える。コントローラ７０４は、最低値のいずれよりも高い少なくとも１つの放射強度値により分離される、放射強度信号中の２つの別個の最低値を識別することにより、２つの範囲の減衰させられた放射信号を区別するように構成される。たとえば、図１２ａでは、放射源７０６ｊおよび７０６ｎに対する放射強度レベルが局所的最低値である。これらの局所的最低値はいずれの最低値よりも高いいくつかの放射強度レベルにより分離される。さまざまな実施形態では、コントローラ７０４はさまざまな方法で２つの別個の範囲を識別するように構成されることができる。場合によっては、ある範囲の減衰放射強度レベルが単一の減衰させられた放射源だけを有することがあり得る。たとえば、一部の実施形態では、コントローラ１０４は、最低値を何らかの所定の量または比だけ超える、局所的最低値放射強度レベルの間の少なくとも１つの放射強度レベルを識別するように構成されることができる。一部の実施形態では、コントローラは局所的最低値の間の放射強度値の少なくとも２つ（またはそれより大きい数）を必要とするように構成されることができる。
【００９４】
図１２ｂは、図１１の放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂの位置に対応する放射強度信号７２２ｂを図示する。放射強度信号７２２ｂは、放射源７０６ａ〜７０６ｃおよび７０６ｇ〜７０６ｉに２つの別個の範囲の減衰させられた放射強度レベルを含む。この２つの範囲は、減衰させられない１つまたは複数の放射強度レベルにより分離される。コントローラ７０４は、図１０ａおよび図１０ｂに関連して上記で説明されたように、２つの範囲の減衰させられた放射強度レベルを区別するように構成される。
【００９５】
したがって、コントローラ７０４は、図１０ａ、図１０ｂ、図１２ａ、および図１２ｂに図示される放射強度信号のそれぞれで減衰させられた放射源の範囲を識別するように構成される。
【００９６】
次に、２つの放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂが表面７２８上に置かれた別の状況を図示する図１３、図１４ａ、および図１４ｂが参照される。
【００９７】
図１３では、２つの放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂが、一般に放射センサ７０２ａと同一直線上にある。一般に放射を遮る物体とさらに同一直線上にある放射源７０６ｊにより放出される放射が、放射を遮る物体７２４ｂにより放射センサ７０２ａに到達するのを少なくとも部分的に遮られる。放射を遮る物体７２４ａは、放射源７０６ｊからの追加の放射が放射源７０２ａに到達するのを遮ることができるが、放射を遮る物体７２４ａは、放射を遮る物体７２４ｂの少なくとも部分的に影の中にある。
【００９８】
図１４ａは、図１３の放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂの位置に対応する放射強度信号７２２ａを図示する。放射源７０６ｉ〜７０６ｋに対する放射強度レベルは、放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂにより減衰させられる。放射強度信号７２２ａは、表面７２８上の単一の放射を遮る物体に起因する放射強度信号に類似する。コントローラ７０４は放射強度信号７２２ａを分析し、１つの明らかな放射を遮る物体だけを識別することができる。
【００９９】
図１４ｂは、図１３の放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂの位置に対応する放射強度信号７２２ｂを図示する。放射強度信号７２２ｂは、放射源７０６ａ〜７０６ｃおよび７０６ｄ〜７０６ｆに２つの別個の範囲の減衰させられた放射強度レベルを含む。この２つの範囲は、減衰させられない１つまたは複数の放射強度レベルにより分離される。コントローラ７０４は、上記で説明されたように、２つの範囲の減衰させられた放射強度レベルを区別するように構成される。
【０１００】
したがって、コントローラ７０４は、このステップ８０４で得られた放射強度信号７２２ａおよび７２２ｂのそれぞれが、ゼロ、１つ、または２つの範囲の減衰させられた放射源を含むように見えるかどうかを決定する。
【０１０１】
方法８００は、放射強度信号で識別された放射を遮る物体の数に応じてステップ８０４から以下のように続く。
放射強度信号７２２のそれぞれが（図９ａおよび図９ｂに図示されるように）１つの範囲の減衰させられた放射源を含む場合、方法８００はステップ８０６に進む。
放射強度信号７２２の両方が（図１０ａおよび図１０ｂ、ならびに図１２ａおよび図１２ｂに図示されるように）２つの範囲の減衰させられた放射源を含む場合、方法８００はステップ８０８に進む。
（図１４ａおよび図１４ｂに図示されるように）放射強度信号７２２のどちらか一方が２つの範囲の減衰させられた放射源を含み、かつ他方の放射強度信号が１つの範囲の減衰させられた放射源を含む場合、方法８００はステップ８１０に進む。
放射強度信号７２２の両方がゼロの範囲の減衰させられた放射源を含む場合、方法８００はステップ８２０に進む。
そうでない場合、方法８００はステップ８０４に戻る。
【０１０２】
ステップ８０６では、コントローラ７０４は、表示面７２８上の放射を遮る物体７２４の位置を決定する。コントローラ７０４は、放射強度信号７２２ａおよび７２２ｂのそれぞれで、それぞれの範囲の減衰させられた強度レベルでの加重平均減衰に対応する角度θおよび角度φを計算する。放射を遮る物体７２４が、上記で説明されたように、角度θおよびφ、ならびに放射センサ７０２ａおよび７０２ｂの位置に対応する１対の線７４６および７３２の交点に置かれていると考えられる。
【０１０３】
１つの放射を遮る物体に対応する１つの位置だけがタッチテーブル内に記録される場合、交点は放射を遮る物体の新しい物理的位置であると考えられる。新しい位置は、前に記録された位置の代わりにタッチテーブルに記録される。コントローラは放射を遮る物体の物理的位置を対応する画素位置に変換し、次に、画素位置がインタフェース７４８で提供される。
【０１０４】
２つの放射を遮る物体に対応する２つの位置がタッチテーブル内に記録される場合、コントローラは、前に記録された位置のどちらが交点に最も近いかを決定する。交点は、最も近い前に記録された位置に対応する放射を遮る物体の新しい位置であると考えられ、最も近い前に記録された位置はタッチテーブルで交点の位置と置換される。コントローラは放射を遮る物体の物理的位置を対応する画素位置に変換し、次に、画素位置はインタフェース７４８で提供される。
【０１０５】
さらに前に記録された位置がタッチテーブルから削除される。
【０１０６】
次に、方法８００はステップ８０４に戻る。
【０１０７】
図７、図１０ａ、および図１０ｂがさらに参照される。
【０１０８】
ステップ８０８で、コントローラ７０４は、ステップ８０４で放射強度信号７２２ａおよび７２２ｂのそれぞれで識別された２つの範囲の減衰させられた放射源に基づき、放射を遮る物体７２４が置かれ得るさまざまな点を決定する。
【０１０９】
たとえば、放射強度信号７２２ａでは、放射源７０６ｉ〜４０６ｋおよび７０６ｐ〜４０６ｒが放射センサ７０２ａで減衰させられる。この２つの範囲の減衰させられた放射源が、減衰させられない少なくとも１つの放射源により分離される。
【０１１０】
コントローラ７０４は、各グループの減衰させられたセンサを独立に分析し、上記で角度θ１２４に関連して説明されたように、発生源７０６ｉ〜７０６ｋの減衰の加重平均に基づき角度θａを計算する。角度θａは放射センサ７０２ａの位置を通って延在する線７４６ａを画定する。
【０１１１】
コントローラ７０４はまた、発生源７０６ｐ〜７０６ｒの減衰に基づき角度θｂを計算する。角度θｂは、センサ７０２ａの位置を通って延在する線７４６ｂを画定する。
【０１１２】
放射強度信号７２２ｂでは、放射源７０６ａ〜７０６ｃおよび７０６ｇ〜７０６ｉが放射センサ７０２ｂで減衰させられる。コントローラ７０４は、発生源７０６ａ〜７０６ｃの減衰に基づき角度φａを、および発生源７０６ｇ〜７０６ｉの減衰に基づき角度φｂを計算する。角度φａは、センサ７０２ｂの位置を通過する線７３２ａを画定する。角度φｂは、センサ７０２ｂの位置を通過する線７３２ｂを画定する。
【０１１３】
線７４６ａは点７３４および７３６で線７３２ａおよび７３２ｂと交差する。線７４６ｂは、線７３２ａおよび７３２ｂ、ならびに点７３８および７４０と交差する。４つの交点が以下のテーブルに示されている。
【表３】
2015195058.tif 000006
４つの点７３４〜７４０は２対で考えられてもよい。放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂは点７３４および７４０にあるか、または点７３６および７３８にあり得る。
【０１１４】
次に、方法８００は判断ステップ８１２に進む。
【０１１５】
ステップ８１０では、コントローラ７０４は、放射強度信号７２２の一方の中の２つの範囲の減衰させられた放射源、および他方の放射強度信号中の単一の範囲の減衰させられた放射源に基づき、放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂが置かれ得るさまざまな点を識別する。
【０１１６】
さらに図１３、図１４ａ、および図１４ｂが参照されるべきである。
【０１１７】
２つの減衰させられた範囲の放射源を有する放射強度信号７２２に対して、ステップ８０８に関連して説明されるように、各範囲が、２つの角度θａおよびθｂ、またはφａおよびφｂを決定するために別個に分析される。たとえば、図１４ｂの放射強度信号７２２ｂは２つの別個の範囲の減衰させられた放射源を有し、図１３に図示される２つの角度φａおよびφｂが、上記で説明されたように計算される。対応する放射センサ７０２から延在する２つの対応する線も計算される。この例では、線７３２ａおよび７３２ｂが計算される。
【０１１８】
１つだけの範囲の減衰させられた放射源７０６を有する放射強度信号に対して、１つだけの対応する角度θまたはφが計算されることができる。この例では、放射強度信号７２２ａ（図１４ａ）が１つだけの範囲の減衰させられた放射源７０６ｉ〜７０６ｋを有する。対応する角度θａおよび線７４６ａが計算される。
【０１１９】
角度θａは角度θｂとして複製され、線７４６ａは線７４６ｂとして複製される。
【０１２０】
次に、コントローラ７０４は、ステップ８０８で説明されるように、線７４６ａおよび７４６ｂと線７３２ａおよび７３２ｂの交点に基づき点７３４〜７４０を計算する。
【０１２１】
次に、方法８００はステップ８１２に進む。
【０１２２】
ステップ８１２では、コントローラ７０４はタッチテーブル内に記録された位置の数を決定する。１つだけの位置がタッチテーブル内に記録される場合、方法８００はステップ８１２に進む。２つの位置がタッチテーブル内に記録される場合、方法８００はステップ８１４に進む。
【０１２３】
ステップ８１４は、１つの放射遮断の位置がタッチテーブルに記録される場合に実行され、１つの追加の放射を遮る物体が、放射強度信号７２２ａまたは７２２ｂの少なくとも一方、あるいは２つの範囲の減衰させられた放射源を有する両方に基づき新たに識別される。
【０１２４】
コントローラ７０４は、点７３４および７４０、または７３６および７３８のどちらが２つの放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂに対応するかを決定する。
【０１２５】
コントローラ７０４は、７３４〜４４０のどの点がタッチテーブル内に記録された位置に最も近いかを決定する。この例では、ステップ８０６で、放射を遮る物体７２４ａの物理的位置Ｐ１ａがステップ８０６でタッチテーブルのスロットＡに記録された。前に知られた位置Ｐ１ａに最も近い点（点７３４〜７４０の中から）が、第１の放射を遮る物体７２４ａの現在位置Ｐ１ａであると考えられる。位置Ｐ１ａは点の対（７３４および７４０、または７３６および７３８）の一方のうちの一方の点に対応する。同じ対のもう一方の点は第２の放射を遮る物体７２４ｂの位置Ｐ２ａ（ｘｂａ、ｙｂａ）であると考えられる。たとえば、図７に図示される例では、放射を遮る物体７２４ａの最後の既知の位置Ｐ１ａは位置７３４に最も近い。放射を遮る物体７２４ａは点７３４に置かれると考えられ、第２の放射を遮る物体７２４ｂの位置Ｐ２ａは点７４０にあると考えられる。
【０１２６】
コントローラ７０４は、タッチテーブルのスロットＡ内の第１の放射を遮る物体７２４ａの位置Ｐ１ａを使ってタッチテーブルを更新し、タッチテーブルのスロットＢ内の第２の放射を遮る物体７２４ｂの位置Ｐ２ａを記録する。
【表４】
2015195058.tif 000007
【０１２７】
コントローラ７０４は、放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂの物理的位置Ｐ１ａおよびＰ１ａを対応する画素位置Ｐ１ｄおよびＰ２ｄに変換し、画素位置Ｐ１ｄおよびＰ２ｄを、結合されるコンピューティング機器へのインタフェース７４８で提供する。
【０１２８】
次に、方法８００はステップ８０４に戻る。
【０１２９】
ステップ８１６では、第１および第２の放射を遮る物体７２４の位置が、表示面７２８上を動かされるときに追跡される。
【０１３０】
タッチテーブルが２つの放射を遮る物体７２４の位置を使って以前に更新されたとき（ステップ８１４またはステップ８１６）、方法８００はステップ８１６に到達する。２つの放射を遮る物体の位置はタッチテーブルで更新され、２つの放射を遮る物体のそれぞれの位置はインタフェース７４８で報告される。
【０１３１】
コントローラ７０４は、タッチテーブルで最後に記録された位置Ｐ１ａおよびＰ２ａからの動きの可能な組合せをそれぞれ分析する。この実施形態では、４つの可能な組合せが以下の通りである。
組合せ１：放射を遮る物体７２４ａが位置７３４に動き、放射を遮る物体７２４ｂが位置７４０に動いた。
組合せ２：放射を遮る物体７２４ａが位置７４０に動き、放射を遮る物体７２４ｂが位置７３４に動いた。
組合せ３：放射を遮る物体７２４ａが位置７３６に動き、放射を遮る物体７２４ｂが位置７３８に動いた。
組合せ４：放射を遮る物体７２４ａが位置７３８に動き、放射を遮る物体７２４ｂが位置７３６に動いた。
各組合せに対して、コントローラ７０４は、２つの放射を遮る物体７２４が動く総距離を計算するように構成される。たとえば、組合せ３では、第１の放射を遮る物体７２４ａが位置Ｐ１ａから位置７３６まで動き、第２の放射を遮る物体７２４ｂが位置Ｐ２ａから位置７３８まで動く。それぞれの放射を遮る物体が動く距離が標準的な幾何学的手法を使用して計算されることができる。
【０１３２】
各組合せに対して、それぞれの放射を遮る物体が動く距離が一緒に合計される。この例では、各組合せが以下の総距離をもたらす。
組合せ１：  ０．２ｍｍ
組合せ２：  ８２．４ｍｍ
組合せ３：  ４６．５ｍｍ
組合せ４：  ８５．３ｍｍ
【０１３３】
コントローラ７０４は、放射を遮る物体が、２つの放射を遮る物体の最短の総計の動きを必要とする組合せに従って動いたと考えるように構成される。本例では、これは組合せ１である。放射を遮る物体７２４ａは点７３４に動いたと考えられる。放射を遮る物体７２４ｂは点７４０に動いたと考えられる。コントローラ７０４は、それぞれの放射を遮る物体の新しい位置を使ってタッチテーブルを更新する。コントローラ７０４は、放射を遮る物体７２４ａおよび７２４ｂの新しい物理的位置Ｐ１ａおよびＰ２ａを対応する画素位置Ｐ１ｄおよびＰ２ｄに変換し、画素位置Ｐ１ｄおよびＰ２ｄを、結合されるコンピューティング機器へのインタフェース７４８で提供する。
【０１３４】
次に、方法８００はステップ８０４に戻る。
【０１３５】
方法８００は、両方の放射を遮る物体が表示面７２８から取り除かれた場合、ステップ８２０に到達する。コントローラは、タッチテーブル内のすべての記録された位置を削除し、放射を遮る物体が表示面７２８上に検出されなかったという指示をインタフェース７４８で提供することができる。
【０１３６】
方法８００を使用して、コントローラ７０４は、１つまたは２つの放射を遮る物体が表示面７２８上に置かれ、表示面７２８をあちこち動かされたときに、１つまたは２つの放射を遮る物体の連続する位置を提供する。方法は、表示面上に放射を遮る物体が何も識別されないときを決定する。
【０１３７】
システム７００および方法８００では、物理的位置、およびさまざまな点の間の距離が物理的寸法で計算されるとき、放射を遮る物体の位置がタッチテーブル内に記録される。別の実施形態では、位置が記録されてもよく、距離が画素の寸法で計算されてもよい。
【０１３８】
本発明が例だけによって説明された。本発明の精神および範囲を逸脱することなくさまざまな修正および変形がこれらの例示的実施形態に行われることができる。
【図１】
2015195058.tif 000008
【図２ａ】
2015195058.tif 000009
【図２ｂ】
2015195058.tif 000010
【図３】
2015195058.tif 000011
【図４】
2015195058.tif 000012
【図５ａ−５ｂ】
2015195058.tif 000013
【図６】
2015195058.tif 000014
【図７】
2015195058.tif 000015
【図８】
2015195058.tif 000016
【図９ａ】
2015195058.tif 000017
【図９ｂ】
2015195058.tif 000018
【図１０ａ】
2015195058.tif 000019
【図１０ｂ】
2015195058.tif 000020
【図１１】
2015195058.tif 000021
【図１２ａ】
2015195058.tif 000022
【図１２ｂ】
2015195058.tif 000023
【図１３】
2015195058.tif 000024
【図１４ａ】
2015195058.tif 000025
【図１４ｂ】
2015195058.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月3日(2015.8.3)
【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】
フレームによって少なくとも部分的に囲まれた領域内で放射を遮る複数の物体の位置を追跡するシステムであって、
前記領域内に設けられた表面と、
前記フレームに搭載される第１の放射センサと、
前記フレームに搭載される第２の放射センサであって、前記第１および第２の放射センサはある距離だけ分離される第２の放射センサと、
前記フレームに搭載される複数の放射源であって、前記放射源の少なくとも一部が前記放射センサのそれぞれに見える複数の放射源と、
前記放射源および前記第１の放射センサ及び第２の放射センサに結合されるコントローラと、
を含み、
前記第１の放射センサ及び第２の放射センサのそれぞれが、前記放射源により放出される放射を感知し、感知されたそれぞれの放射強度レベルに対応する第１の放射強度信号及び第２の放射信号を前記コントローラに提供し、
前記コントローラは、
前記複数の物体の最後に検出された位置を記録し、
前記第１の放射強度信号中の１つまたは複数の減衰させられた信号強度に対応する、１つまたは複数の第１の放射源と、前記第２の放射強度信号中の１つまたは複数の減衰させられた信号強度に対応する、１つまたは複数の第２の放射源とを識別し、
前記第１の放射源の位置と前記第１の放射センサの位置とを結ぶ１つまたは複数の第１の直線と、前記第２の放射源の位置と前記第２の放射センサの位置とを結ぶ１つまたは複数の第２の直線とを計算し、
前記第１の直線と前記第２の直線の成す交点を計算し、
前記交点から、記録された前記最後に検出された位置に基づいて、前記複数の物体の現在の位置を推定する、
システム。
【請求項２】
前記第１の放射センサ及び前記第２の放射センサのそれぞれが、
光センサ、
フォトダイオード、
光電セル、
太陽電池、および
光電池からなるグループから選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記表面が書込面である、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記表面が表示スクリーンの表面である、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
ベゼルをさらに含み、前記放射源が前記ベゼル内部に搭載される、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の放射センサ及び前記第２の放射センサが前記ベゼル内部に搭載される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記放射源の少なくとも一部により放出される放射を拡散させるための１つまたは複数のディフューザをさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記ディフューザが、
半透明なシート材料、
半透明なプラスチック、
半透明なガラス、
レンズ状のディフューザ、
回折格子、および
レンズ状の回折格子からなるグループから選択される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記フレームが第１、第２、第３、および第４の側面を有し、
前記第１の放射センサが前記第１の側面と前記第２の側面の間に搭載され、
前記第２の放射センサが前記第１の側面と前記第４の側面の間に搭載され、
放射源が第２、第３、および第４の側面に搭載される、請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の物体の位置を外部機器に提供するための、前記コントローラに結合されるインタフェースをさらに含む、請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記放射源の少なくとも一部を順次かつ個々に活動化させる、請求項１から１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記交点のうち、記録された前記最後に検出された位置から最も近い点を、前記複数の物体の現在の位置と推定する、請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記交点のうち、記録された前記最後に検出された位置からの距離の合計が最短となる組み合わせを、前記複数の物体の現在の位置と推定する、請求項１から１１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
フレーム上に設けられた第１のセンサ、第２のセンサ、及び複数の放射源を備え、
前記フレームによって少なくとも部分的に囲まれた領域内には表面が設けられており、
前記放射源の少なくとも一部により放出される放射が前記領域を通って前記第１のセンサに入射して第１の放射強度信号を構成し、前記放射源の少なくとも一部により放出される放射が前記領域を通って前記第２のセンサに入射して第２の放射強度信号を構成するように構成されたシステムを用いて、
前記領域内の放射を遮る複数の物体の位置を追跡する方法であって、
前記複数の物体について、最後に検出された位置を記録するステップと、
前記第１の放射強度信号中の１つまたは複数の減衰させられた信号強度に対応する、１つまたは複数の第１の放射源を識別するステップと、
前記第２の放射強度信号中の１つまたは複数の減衰させられた信号強度に対応する、１つまたは複数の第２の放射源を識別するステップと、
前記第１の放射源の位置と前記第１のセンサの位置とを結ぶ、１つまたは複数の第１の直線を計算するステップと、
前記第２の放射源の位置と前記第２のセンサの位置とを結ぶ、１つまたは複数の第２の直線を計算するステップと、
前記第１の直線と前記第２の直線の成す交点を計算するステップと、
前記交点から、記録された前記最後に検出された位置に基づいて、前記複数の物体の現在の位置を推定するステップと、
を含む方法。
【請求項１５】
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサのそれぞれが、
光センサ、
フォトダイオード、
光電セル、
太陽電池、および
光電池からなるグループから選択される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記表面が書込面である、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記表面が表示スクリーンの表面である、請求項１４から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記システムがベゼルをさらに含み、前記放射源が前記ベゼル内部に搭載される、請求項１４から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが前記ベゼル内部に搭載される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記システムが、前記放射源の少なくとも一部により放出される放射を拡散させるための１つまたは複数のディフューザをさらに含む、請求項１４から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ディフューザが、
半透明なシート材料、
半透明なプラスチック、
半透明なガラス、
レンズ状のディフューザ、
回折格子、および
レンズ状の回折格子からなるグループから選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記フレームが第１、第２、第３、および第４の側面を有し、
前記第１のセンサが前記第１の側面と前記第２の側面の間に搭載され、
前記第２のセンサが前記第１の側面と前記第４の側面の間に搭載され、
放射源が第２、第３、および第４の側面に搭載される、請求項１４から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記システムが、前記複数の物体の位置を外部機器に提供するためのインタフェースをさらに含む、請求項１４から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記放射源の少なくとも一部が順次かつ個々に活動化される、請求項１４から２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記交点のうち、記録された前記最後に検出された位置から最も近い点を、前記複数の物体の現在の位置と推定する、請求項１４から２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記交点のうち、記録された前記最後に検出された位置からの距離の合計が最短となる組み合わせを、前記複数の物体の現在の位置と推定する、請求項１４から２４のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月18日(2015.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】本発明による第１のシステムを図示する。
【図２ａ】図１のシステムによる放射強度信号を図示する。
【図２ｂ】図１のシステムによる放射強度信号を図示する。
【図３】別の実施形態による放射強度信号を図示する。
【図４】さらに別の実施形態による放射強度信号を図示する。
【図５】別の実施形態を図示する。
【図６】別の実施形態を図示する。
【図７】いくつかの放射を遮る実施形態が所定の位置にあるさらに別の実施形態を図示する。
【図８】図７のシステムを使用して表面上の放射を遮る物体の位置を識別または推定する方法を図示する。
【図９ａ】図７の放射を遮る物体の一方に対応する放射強度信号を図示する。
【図９ｂ】図７の放射を遮る物体の一方に対応する放射強度信号を図示する。
【図１０ａ】図７の放射を遮る物体の両方に対応する放射強度信号を図示する。
【図１０ｂ】図７の放射を遮る物体の両方に対応する放射強度信号を図示する。
【図１１】放射を遮る物体が異なる位置にある、図７のシステムを図示する。
【図１２ａ】図１１に対応する放射強度信号を図示する。
【図１２ｂ】図１１に対応する放射強度信号を図示する。
【図１３】放射を遮る物体が異なる位置にある、図７のシステムを図示する。
【図１４ａ】図１３に対応する放射強度信号を図示する。
【図１４ｂ】図１３に対応する放射強度信号を図示する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
次に、図５（Ａ）および図５（Ｂ）が参照される。図５（Ａ）は放射を遮る物体５２４の位置を推定するための別のシステム５００を図示する。図５（Ｂ）はシステム５００の右下角をさらに詳細に図示する。システム５００は、大部分はシステム１００に類似し、対応する要素が対応する参照符号で識別される。システム５００は放射源５０６に隣接して搭載されるディフューザ５３０を含む。ディフューザ５３０は、放射源により放出される放射を拡散させ、それにより、放射センサ５０２から見られたときに、放射源により見かけ上はフレーム５０８の左側、下側、および右側に沿って送出される放射の量を平滑化する。この実施形態では、フレームの左側および右側、ならびに放射センサに対する放射を遮る物体５２４の角度位置が、システム１００に関連して上記で説明されたように推定される。本発明者らは、放射源５０６により放出される放射を拡散させることが、放射を遮る物体の位置のより正確な推定値を提供することができることを発見した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
少し曇らされたまたは半透明のプラスチック、あるいは放射源からの放射を拡散させるが放射センサ１０２により正確に測定することができないほどに過度には散乱させない別の材料を含むさまざまな材料が、ディフューザ５３０として使用するのに適している。一部の実施形態では、ディフューザを通過する放射を拡散させるが、実質的に遮らない光学グレードのディフューザが、回折格子を含み効果的に使用されることができ、レンズ状のディフューザおよびレンズ状の回折格子がディフューザ５３０として使用されてもよい。図５（Ｂ）は、フレーム５０８の下側５１２に取り付けられた連続したレンズ状のディフューザ５３０ｂ、およびフレーム５０８の右側５１６に取り付けられた連続したレンズ状のディフューザ５３０ｒを図示する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
図６は、図５（Ｂ）で図示されるシステム５００の一部に対応する別の実施形態６００の一部を図示する。システム６００では、個々のディフューザ６３０が各放射源５０６に近接して取り付けられる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
長方形または別のフレーム形状を有する一部の実施形態では、追加のセンサが使用されることができる。たとえば、追加のセンサは、システム１００（図１）およびシステム５００（図５（Ａ））の左下および右下の角に追加されることができる。一部の実施形態では、追加の放射源が、フレームの上側１１０に沿って追加されることができる。一部の実施形態では、追加のセンサからの放射を遮る物体１２４または５２４の位置に関する追加の情報が、放射を遮る物体の位置のより正確な推定値を提供するために組み合わせられることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015195058.tif 000027
【図２ａ】
2015195058.tif 000028
【図２ｂ】
2015195058.tif 000029
【図３】
2015195058.tif 000030
【図４】
2015195058.tif 000031
【図５】
2015195058.tif 000032
【図６】
2015195058.tif 000033
【図７】
2015195058.tif 000034
【図８】
2015195058.tif 000035
【図９ａ】
2015195058.tif 000036
【図９ｂ】
2015195058.tif 000037
【図１０ａ】
2015195058.tif 000038
【図１０ｂ】
2015195058.tif 000039
【図１１】
2015195058.tif 000040
【図１２ａ】
2015195058.tif 000041
【図１２ｂ】
2015195058.tif 000042
【図１３】
2015195058.tif 000043
【図１４ａ】
2015195058.tif 000044
【図１４ｂ】
2015195058.tif 000045