(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触検知装置であって、
接触面（１）を規定する光透過性素子（８）と、
前記接触面（１）の外縁の周囲に配置されて、前記光透過性素子（８）内に光線を放射するエミッタのセットであって、前記光線が、前記接触面（１）に光を当てながら、前記光透過性素子（８）の内部を伝播し、その結果、前記接触面（１）に接触する物体（７）が伝播光の減衰を生じさせ、また、各光線が、前記光透過性素子（８）を通って伝播するときに、前記接触面（１）の平面内で発散するようになっているエミッタ（２）のセットと、
前記接触面（１）の外縁の周囲に配置されて、複数の光路上の前記エミッタ（２）のセットからの光を受信する光検出器のセットであって、各光検出器（４）が２以上のエミッタ（２）からの光を受信するように配列された光検出器（４）のセットと、
各光路について光エネルギー値を、前記光検出器（４）の出力信号に基づいて判定するとともに、前記光エネルギー値に基づいて各光路の透過値を生成し、かつ前記接触面（１）上の前記物体（７）の位置を判定すべく、生成した透過値の少なくとも一部について、画像再構成アルゴリズムを行うように構成された処理要素（５）とを備えることを特徴とする接触検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記画像再構成アルゴリズムが、扇形ビーム配列による透過断層撮影のためのアルゴリズムであ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、
前記処理要素（５）が、前記光エネルギー値をバックグラウンド値で除算することにより前記透過値を生成するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記バックグラウンド値が、前記接触面（１）に接触する物体（７）の無い光路についてのエネルギー値を表していることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記バックグラウンド値が、予め設定されるか、別個のキャリブレーションステップ中に導き出されるか、または１またはそれ以上の前の出力信号から導き出されることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れか一項に記載の装置において、
前記処理要素（５）が、前記光エネルギー値と前記バックグラウンド値との間の割合の対数（alogarithm of the quotient）として、前記透過値を生成するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の装置において、
前記処理要素（５）が、前記検出器（４）へのすべての入射光路が同じ相互角度を有するように、前記光エネルギー値または各検出器（４）への入射光路の前記透過値を補間するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置において、
各エミッタ（２）が、それぞれのエミッタ（２）を識別するコードを放射光により送信するように制御され、前記処理要素（５）が、送信されたコードに基づいて個々のエミッタ（２）から受信した光を、前記光検出器（４）の出力信号に基づいて、分離するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の装置において、
前記画像再構成アルゴリズムが、前記接触面（１）内の透過値または減衰値の二次元分布を生成することを特徴とする装置。
【請求項１０】
接触検知装置における方法であって、
前記接触検知装置が、接触面（１）を規定する光透過性素子（８）と、前記接触面（１）の外縁の周囲に配置されて、前記光透過性素子（８）内に光線を放射するエミッタ（２）のセットとを備え、前記光線が、前記接触面（１）に光を当てながら、前記光透過性素子（８）の内部を伝播し、その結果、前記接触面（１）に接触する物体（７）が伝播光の減衰を生じさせ、また、各光線が、前記光透過性素子（８）を通って伝播するときに、前記接触面（１）の平面内で発散するようになっており、
前記装置がさらに、前記接触面（１）の外縁の周囲に配置されて、複数の光路上のエミッタ（２）のセットからの光を受信するとともに、各検出器（４）により受信される光エネルギーを示す出力信号のセットを生成する光検出器（４）のセットを備え、各光検出器（４）が、２以上のエミッタ（２）から光を受信するように配列されており、前記方法が、
各光路についての光エネルギー値を、前記出力信号のセットに基づいて判定するステップと、
前記光エネルギー値に基づいて、各光路についての透過値を生成するステップと、
前記接触面（１）上の物体（７）の位置を判定すべく、生成した透過値の少なくとも一部について、画像再構成アルゴリズムを実行するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
前記画像再構成アルゴリズムが、扇形ビーム配列による透過断層撮影のためのアルゴリズムであることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の方法において、
前記透過値を生成するステップが、前記光エネルギー値をバックグラウンド値で除算するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
前記透過値を生成するステップが、前記光エネルギー値と前記バックグラウンド値との間の割合の対数として、前記透過値を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０乃至１３の何れか一項に記載の方法において、
前記画像再構成アルゴリズムが、前記接触面（１）内の透過値または減衰値の二次元分布を生成することを特徴とする方法。
【請求項１５】
コンピュータ可読媒体であって、
プロセッサにより実行されるときに請求項１０乃至１４の何れか一項に記載の方法を行う処理命令を格納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】
本発明は、接触面上の１またはそれ以上の物体の位置を判定するための技術に関するものである。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２００８年１２月５日出願のスウェーデン特許出願第０８０２５３１−４号、２００８年１２月５日出願の米国仮出願第６１／１９３，５２６号、２００９年１月９日出願の米国仮出願第６１／１９３，９２９号の利益を主張する。これら出願のすべては引用により本明細書に援用されるものである。
【背景技術】
【０００３】
コンピュータ、電子測定および検査装置、ゲーム機などに入力データを与えるために、益々広い範囲でタッチパネルが用いられている。
【０００４】
米国特許第３６７３３２７号で知られるタッチパネルの一つのカテゴリにおいては、複数の発光器および受光器が接触面の外縁の周囲に配置されて、接触面の上に交差光路のグリッドが形成される。各光路は、それぞれの発光器／受光器のペア間に延びる。接触面に接触する物体は、光路の何れかをブロックすることとなる。ブロックされた光路を検出する受光器の特定に基づいて、プロセッサは、ブロックされた光路間の遮断位置を判定することができる。この種のシステムは、単一の物体の位置を検出（一接触検出）することができるに過ぎない。また、発光器および受光器の必要な数量、すなわちコストおよび複雑さは、タッチパネルの表面積および／または空間分解能が増加するに連れて、急速に増加する。
【０００５】
例えば、国際公開ＷＯ２００６／０９５３２０に示される変形例においては、各発光器が、接触面に亘って発散する光線を発し、各光線が、接触面の外縁の周囲に位置する２以上の受光器により検出される。このため、各発光器は、接触面を横切る２以上の光路を形成する。接触面の外縁の周囲で異なる発光器を順次作動させて、複数の受光器で各発光器から受信される光を検出することにより、多数の光路が形成される。これにより、所与の表面積または空間分解能において発光器および受光器の数を減少させること、あるいは２以上の接触物体の同時位置検出（多接触検出）が可能になる。しかしながら、これは、発光器が順に作動されるため、時間分解能の低下を犠牲にして達成される。これは、発光器の数が多いときに特有の問題である。時間分解能を増加させるために、各発光器を、時間を短縮して作動させることが考えられる。しかしながら、これは、信号対雑音比（ＳＮＲ）の著しい低下をもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、先行技術の上記制約の１またはそれ以上を少なくとも部分的に解消することである。
【０００７】
この目的およびその他の目的は、以下の説明から明らかとなるが、独立請求項に係る接触検知装置、接触検知装置の操作方法およびコンピュータ可読媒体、従属請求項によって規定されているそれらの実施形態によって少なくとも部分的に達成されるものである。
【０００８】
第１の態様によれば、接触検知装置は、接触面と、光を放射して接触面の少なくとも一部に光を当てるように配列されたエミッタのグループと、エミッタのグループからの光を受信するように配列された光検出器と、光検出器からの出力信号を処理して、接触面と接触する１またはそれ以上の物体の位置を判定するように構成された処理要素とを備え、各エミッタが、放射する光によって、それぞれのエミッタを識別するコードを送信するように制御され、処理要素が、送信されたコードに基づいて、個々のエミッタから受信した光を分離するように構成されている。
【０００９】
第２の態様によれば、接触面と、光を放射して接触面の少なくとも一部に光を当てるように配列されたエミッタのグループと、エミッタのグループからの光を受信するように配列された光検出器とを備える接触検知装置の操作方法は、各エミッタを制御して、放射する光によって、それぞれのエミッタを識別するコードを送信させるステップと、光検出器からの出力信号を処理して、送信されたコードに基づいて、個々のエミッタから受信した光を分離するステップと、個々のエミッタから受信した光に基づいて、接触面と接触する１またはそれ以上の物体の位置を判定するステップとを備える。
【００１０】
第３の態様によれば、コンピュータ可読媒体は、プロセッサにより実行されるときに、第２の態様に係る方法を実行する処理命令を格納する。
【００１１】
更なる目的は、先行技術の接触検知技術の代替手段、特に、接触する物体の形状に関わりなく接触位置を正確に判定することができる接触検知技術を提供することである。この目的は、更なる発明概念によって少なくとも部分的に達成される。
【００１２】
更なる発明概念の第１の態様によれば、接触検知装置は、接触面を規定する光透過性素子と、接触面の外縁の周囲に配置されて、光透過性素子内に光線を発するエミッタのセットであって、光線が、接触面に接触する物体が伝播光の減衰を生じさせるように、接触面に光を当てながら、光透過性素子の内部を伝播し、各光線が、光透過性素子を介して伝播するときに、接触面の平面内で発散するようにするエミッタのセットと、接触面の外縁の周囲に配置されて、複数の光路上のエミッタのセットからの光を受信する光検出器のセットであって、各光検出器が２以上のエミッタからの光を受信するように配列された光検出器のセットと、各光路について光エネルギー値を、光検出器の出力信号に基づいて判定するとともに、光エネルギー値に基づいて各光路の透過値（transmission value）を生成し、かつ接触面上の物体の位置を判定すべく、生成した透過値の少なくとも一部について、画像再構成アルゴリズム（image reconstruction algorithm）を行うように構成された処理要素とを備える。
【００１３】
更なる発明概念の第２の態様によれば、接触検知装置における方法が提供される。この接触検知装置は、接触面を規定する光透過性素子と、接触面の外縁の周囲に配置されて、光透過性素子の内部に光線を発するエミッタのセットとを備え、光線が、接触面に接触する物体が伝播光の減衰を生じさせるように、接触面に光を当てながら、光透過性素子の内部を伝播し、各光線が、光透過性素子を介して伝播するときに、接触面の平面内で発散し、当該装置がさらに、接触面の外縁の周囲に配置されて、複数の光路上のエミッタのセットからの光を受信するとともに、各検出器により受信される光エネルギーを示す出力信号のセットを生成する光検出器のセットを備え、各光検出器が、２以上のエミッタから光を受信するように配列されている。上記方法は、各光路について光エネルギー値を、出力信号のセットに基づいて判定するステップと、光エネルギー値をバックグラウンド値で除算することにより、各光路の透過値を生成するステップと、接触面上の物体の位置を判定すべく、生成した透過値の少なくとも一部で、画像再構成アルゴリズムを実行するステップとを備える。
【００１４】
更なる発明概念の第３の態様によれば、コンピュータ可読媒体は、プロセッサにより実行されるときに、第２の態様に係る方法を実行する処理命令を格納する。
【００１５】
本発明のさらに他の目的、特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
ここで、添付の概略図を併用して本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【図１】図１は、接触面上の光線の検出機能を有する接触検知装置の平面図である。
【図２】図２は、図１の装置の側面図である。
【図３】図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）は、別の実施形態の平面図であり、図３（Ａ）は、単一のエミッタと複数の検出器との間の光路を示し、図３（Ｂ）は、すべての光路により形成される検出グリッドを示し、図３（Ｃ）は、接触物体によって影響を受ける光路を示している。
【図４】図４（Ａ）乃至図４（Ｅ）は、図１の装置の平面図であり、コード生成サイクル中の一連の時間間隔におけるエミッタの作動（活性化）を示している。
【図５】図５は、図４（Ａ）乃至図４（Ｅ）の個々のエミッタの作動のためのタイミング図である。
【図６】図６は、代替的な実施形態の平面図である。
【図７】図７は、光透過性パネル内を伝播する光線の検出機能を有する接触検知装置の平面図である。
【図８】図８は、図７の装置の側面図である。
【図９】図９は、光透過性パネル内を伝播する光線の検出機能を有する別の接触検知装置の側面図である。
【図１０】図１０は、図９の装置の平面図である。
【図１１】図１１は、接触物体から散乱する光の検出機能を有する別の接触検知装置の平面図である。
【図１２】図１２は、接触面の外縁の周囲のエミッタおよび検出器の例示的な配列を示す平面図である。
【図１３】図１３は、接触面の外縁の周囲のエミッタおよび検出器の例示的な配列を示す平面図である。
【図１４】図１４は、接触面の外縁の周囲のエミッタおよび検出器の例示的な配列を示す平面図である。
【図１５】図１５は、接触面の外縁の周囲のエミッタおよび検出器の例示的な配列を示す平面図である。
【図１６】図１６は、エミッタおよびパネルの例示的な配列の側面図である。
【図１７】図１７は、接触位置の例示的な判定方法のフローチャートである。
【図１８】図１８は、接触検知装置で得られる信号のグラフである。
【図１９】図１９は、接触検知装置で得られる信号のグラフである。
【図２０】図２０は、光の変調によりコードを埋め込む代替的な方法を示すタイミング図である。
【図２１】図２１は、光の変調によりコードを埋め込む代替的な方法を示すタイミング図である。
【図２２】図２２は、コード埋込みのために周波数変調を使用する異なる実施形態の平面図である。
【図２３】図２３は、コード埋込みのために周波数変調を使用する異なる実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
接触面上に光線のグリッドを形成する接触検知装置の実施形態を示すことから説明を始める。その後に、本発明の実施形態に係る接触検知装置のエミッタのグループにより送信されるコードの説明を、コードを選択および最適化する基準の例と、エミッタの異なるグループ間のコードを組み合わせるための基準の例の説明とともに行う。その後、代替的なタイプの接触検知装置の実施形態を、エミッタおよび検出器の配置の例示とともに説明する。そして、この説明は、データ処理例と、本発明の実施形態に係る接触検知装置の構成要素に関する一般的な検討とによって完結する。この説明の全体にわたり、対応する構成要素を特定するために、同一の符号を使用する。
【００１８】
図１は、複数のエミッタ２によって照射される接触面１の平面図である。エミッタ２は接触面１の外縁の周囲に配置されている。平面図に見られるように、各エミッタ２は、接触面１上で発散光線を生成するように制御ユニット３によって作動させることができる。図２の側面図に見られるように、光線は適切にコリメートされて、接触面１と平行に伝播する。複数の光検出器４は、外縁の周囲に配置されて、エミッタ２により放射された光を検出し、処理要素５は、検出器４に電気的に接続されて、各検出器４により受信される光エネルギーを示すそれぞれの出力または測定信号を受信する。
【００１９】
そのため、各エミッタ２と多くの検出器４との間に光路が形成される。破線によって示される光路は、検出グリッドを集合的に規定する。図１に示すように、各検出器４は、複数の光路に沿って、一群のエミッタ２から光を受信し、各光路は、検出器４への所与の入射角度を有する。
【００２０】
図２の側面図に示されるように、検出グリッド内の接触面１の近傍に持ち込まれる物体７は、少なくとも部分的に１またはそれ以上の光路をブロックすることができる。物体７が少なくとも部分的に２またはそれ以上の光路をブロックするときはいつでも、すなわち、物体７が図１の点線間の任意の交点の近傍に持ち込まれたときに、物体７の位置を判定することが可能である。処理要素５は、検出器４からの出力信号を処理して、ブロックされた光路を特定する。ブロックされた光路の各々は、特定の検出器４における入射角に対応し、よって処理要素５は、三角測量により物体７の位置を判定することができる。
【００２１】
物体７の位置は、いわゆる検知インスタンス（sensing instance）の間に判定され、図１の装置の時間分解能は、各検知インスタンスの持続時間により与えられる。検知インスタンスの持続時間は、完全な検出グリッドの生成に必要な時間、および／または許容信号対雑音比（ＳＮＲ）ですべての検出器４からの出力信号をサンプリングするのに必要な時間によってセットされる。
【００２２】
図１の接触検知装置の空間分解能は、検出グリッドの密度に依存する。例えば、光路の交点のできる限り均一で高い密度を実現するのが望ましい場合がある。これは、エミッタ２および検出器４の数量および位置の適切な選択と、エミッタ２のビーム角度と検出器４の視野（すなわち、検出器が入射光を受信できる角度の範囲）の適切な選択とによって、達成することができる。
【００２３】
上述したように、各検出器４は一群のエミッタ２からの光を受信する。このため、各検出器４からの出力信号は、数多くの光路から受信した光エネルギーを表わすこととなる。この装置は、特定の検出器４の出力信号への異なるエミッタ２の寄与を処理要素５が区別することを可能にするように設計されている。この目的のために、各エミッタ２は、放射する光を手段として、それぞれのエミッタ２を識別するコードを、検出器４に送信するように制御され、処理要素５は、送信されたコードに基づいて、個々のエミッタ２から検出器４により受信された光を分離するように構成されている。後述するように、これにより、それらビームが同一の検出器４で重なり合うとしても、２またはそれ以上のエミッタ２が同時にビームを生成することが可能になる。同様に、これにより、個々のエミッタ２が検知インスタンス中に交互に順番に作動される状況と比較して、時間分解能および／またはＳＮＲを改善することが可能になる。
【００２４】
本願のコンテキストでは、“コード（code）”は、送信される光に埋め込むことができる任意の時間変動関数を示している。例えば、コードは、一連の離散値、例えば、２進値とすることができる。代替的には、コードは、周期関数、例えば、余弦関数とすることができる。
【００２５】
各コードは、一般に、コード生成サイクル中に発せられる。異なるエミッタ２のコード生成サイクルは、時間的に同時であっても、そうでなくてもよい。当然のことながら、接触検知装置のすべてのエミッタ２が１回のコード生成サイクルを完了したときに、検知インスタンス用の検出グリッドがセットアップされる。
【００２６】
典型的には、コードは、変調によって放射光に埋め込まれる。このため、処理要素５は、単一の検出器４の時間分解された出力信号に基づいて、異なるエミッタ２からの変調光の同時送信を区別することができる。その結果、処理要素５は、出力信号においてエミッタ２の各々を識別して、出力信号において識別したエミッタ２からの変調光のエネルギーを測定することができる。
【００２７】
一実施形態では、各コードの自己相関値が、異なるエミッタ２の任意の２コード間の相互相関値よりもはるかに高くなるように、コードが選択されている。処理要素５は、有効なコードを示す既知の信号パターンのセットと出力信号を自己相関させることにより、個々のエミッタ２のエネルギーを、例えば、測定することができる。
【００２８】
コードが一連の離散値である場合、コード生成サイクルは、一連の時間間隔を含むことができ、各時間間隔がコードの１つの値を含む。
【００２９】
コードの選択をより詳細に説明する前に、広角ビームを使用することの幾つかの一般的な利点について簡単に述べる。図３は、接触面１の外縁の周囲に多数のエミッタ２および検出器４が交互に配列される実施形態を示している。図３（Ａ）は、エミッタの一つが光線を放射するときにそのエミッタ２と多数の検出器４との間に構成される光路を示している。図３（Ｂ）は、エミッタ２がすべて作動したときに検知インスタンス中に生成される完全な検出グリッドを示している。明らかに、高密度のグリッドが生成されており、それにより、高い空間分解能が可能になる。
【００３０】
図３（Ｃ）は、検知インスタンス中に接触面１に接近または接触する物体７により影響を受ける光路の例を示している。影響を受けた多数の光路は、接触位置の判定に冗長性を与える。この冗長性は、高精度の判定位置を可能にする。代替的または追加的には、それにより、処理要素５が物体７の寸法および／または形状を判定することが可能になる。また、この冗長性により、処理要素５は、１の検知インスタンス中に、２以上の接触する物体７の位置を測定することができる。接触面上の光路の垂直グリッドを使用する従来の接触検知は、通常は、単一の接触物体７の検出に限られている。それは、接触物体が接触面１の一部分を遮断してこの遮断した部分における別の接触物体の検出を妨げるからである。しかしながら、図３から明らかなように、高密度の非直交グリッドを形成することができ、その結果、単一の接触物体７が検出グリッド中の複数の光路をブロックしても、残りの（ブロックされていない）検出グリッドによって処理要素５が更なる接触物体の位置を判定することが可能になる。
【００３１】
［コード選択］
以下の説明では、接触検知装置のそれぞれのエミッタによって発せられるコードを選択するための様々な基準について検討する。以下の説明は、コードが少なくとも同時に送信される程度まで線形独立である実施形態と関連させて行う。なお、線形独立コードは、各コードの自己相関値が任意の２コード間の相互相関値よりもはるかに高い、という特性も持つことに留意されたい。
【００３２】
後述するように、一般に、線形独立コードの使用により、出力信号の効率的な処理が可能になり、それにより個々のエミッタから受信したエネルギーを測定できるようになる。線形独立コードは、多重行列（multiplexing matrix）を形成し、処理要素は、出力信号について多重行列の逆行列を操作することによって異なるエミッタからのエネルギーを分離することができる。
【００３３】
また、以下の説明では、各コードは、前述したコード生成サイクルの時間間隔でエミッタのオン／オフ変調により生成される一連の二進値からなる。
【００３４】
したがって、エミッタから放射される光量は、多重化方式における線形独立関数で変調される。一例において、異なるエミッタに対して５の光路を有する１つの検出器によって検知される光量は、η＝Ｍ・Ｅ、すなわち、以下のようになる。
【数１】
0005650126.tif 000002
ここで、ηｉは、コード生成サイクル中の所与の時間間隔で検出器で検出された光であり、Ｍは、多重行列であり、ｅｋは、エミッタｋから検出器に到達することができる光の量である。
【００３５】
この例では、エミッタ用のコードの各々は、５ビット列により与えられる。第１エミッタに関しては、ビット列が１０００１であり、それは、第１エミッタが、オン、オフ、オフ、オフ、オンに切り替えられることに対応する。
【００３６】
以下で詳述するように、各エミッタが各コード生成サイクルのより長い時間中、すなわち、複数の時間間隔中に、光を放射するように制御すると、ＳＮＲを改善することができる。上記の例では、２つのエミッタが各時間間隔中に光を放射する。そして、各エミッタは、コード生成サイクル中に２度光を放射することとなる。
【００３７】
検出した信号を各エミッタからの測定エネルギーに分離するためには、多重行列Ｍを逆行列に変換して、その逆行列Ｍ−１を、Ｅ＝Ｍ−１・ηに従って、検出器で検出された光について操作する。
【００３８】
この例では、逆行列化のプロセスが次のようになる。
【数２】
0005650126.tif 000003
【００３９】
このように、処理要素は、すべてのエミッタから検出器に到達する光量（エネルギー）を計算することができる。
【００４０】
別の例では、第１エミッタのコードが、１の光パルスのみを含むように修正される。
【数３】
0005650126.tif 000004
【００４１】
それにより、行列Ｍを逆行列に容易に変換できるようになる。この多重化方式においては、逆行列化のプロセスが次のようになる。
【数４】
0005650126.tif 000005
【００４２】
光を同時に放射するように多数のエミッタを制御するアイデアは、一度に３つのエミッタなどに拡張することができる。各時間間隔中に３つのエミッタが作動される多重化方式についての行列Ｍの例は、次の通りである。
【数５】
0005650126.tif 000006
【００４３】
図４（Ａ）乃至図４（Ｅ）は、上述した多重化方式に従うコード生成サイクル中の５の連続する時間ステップで図１の実施形態を示している（検出器は示されておらず、エミッタはｅ１−ｅ５で示され、作動中のエミッタは、発散ビームを発しているものとして示されている）。各時間ステップは、各エミッタのコード値を表わしている。図５は、各エミッタｅ１−ｅ５についてオン／オフ変調を使用するコード生成サイクル（ＣＧＣ）の時間ステップを示すタイミング図である。
【００４４】
図４および図５の例では、各エミッタｅ１−ｅ５は、隣接するエミッタの少なくとも１つと同時に光を放射するように制御されている。しかしながら、現在は、同時に作動されるエミッタが接触面の外縁に沿ってより広がるようにエミッタを制御することにより、良好なＳＮＲが達成できると考えられている。以下にさらに述べるように、そのような配置はより最適な特性の多重行列をもたらすことができる。
【００４５】
本質的には、多重化方式は、任意の可逆な多重行列に基づくものとすることができる。しかしながら、その基準が満たされるときに、ＳＮＲをさらに改善するように機能する多重行列を設計するために使用できる一定の基準が存在する。コード生成サイクルが、例えば、高い時間分解能を達成するために、時間の制限を受けるときは、そのような行列が有用である場合がある。異なるエミッタに対するＮの光路を有する検出器に関しては、これらの基準によって、検知インスタンスの所与の期間において（以下で“非多重化発光方式”として示される、エミッタの連続作動を伴う検知インスタンスと比較して）最大√Ｎ／２倍までＳＮＲを増加させること、あるいは同じＳＮＲを維持しながら検知インスタンスの期間を短縮することが可能になる。
【００４６】
以下に、それら基準を説明し、その動機付けを述べる。
【００４７】
しかしながら、それら基準は、特定の目的のために多重行列を改善または“最適化”する方法の単なる例に過ぎないことに留意されたい。この目的またはその他の目的のために、多重行列を改善するその他の方法も存在する可能性がある。また、線形独立列を有する多重行列の任意の選択であっても、非多重化発光方式と比較して、ＳＮＲを改善するように機能するであろう。
【００４８】
なお、以下の説明ではオン／オフ変調に言及する場合があるが、それはエミッタのその他のタイプの変調にも適用できることに留意されたい。
【００４９】
［最適化基準］
Ｎ個のエミッタと単一の検出器（ｄｋ）のシステムを考える。各エミッタは、調査される検出器に対して次のエネルギー：Ｅ＝（ｅ１，ｅ２，ｅ３，．．．，ｅＮ）Ｔだけ寄与する。我々は、ＳＮＲを最大化するサイズＮ×Ｎの多重行列Ｍを見付けることを望む。測定信号η（各時間間隔について検出器ｄｋで測定された１つの値）は、よってη＝Ｍ・Ｅ＋εとなる。εは測定値のノイズレベルである。多重行列Ｍ＝［ｍ１  ｍ２  ．．．ｍＮ］における各列は、単一のエミッタｅｋについての多重化基準となる。
【００５０】
各エミッタから受信したエネルギーを見付けるために、我々は、測定した信号を多重行列の逆行列で乗じる（Ｍ−１・η＝Ｅ＋Ｍ−１・ε）。
【００５１】
我々は、各エミッタからの測定したエネルギーを、
【数６】
0005650126.tif 000007
として計算することができる。その後、エミッタの測定されたエネルギーの結果として得られるノイズは、
【数７】
0005650126.tif 000008
により与えられる。このアルゴリズムは、多重行列の逆行列を使用するため、我々は、低条件数を有する多重行列を使用することを望むことが分かる。
【００５２】
行列の条件数は、
【数８】
0005650126.tif 000009
として計算することができる。
【００５３】
行列の条件数は、連立線形方程式に対する解の安定性／感度を評価する。我々のコンテキストでは、それが本質的に、逆行列化プロセスにおける誤差が信号の逆多重化の結果に如何に影響を与えるのかを意味している。多重行列を選ぶとき、その逆行列のノルムが小さいことが望ましい場合がある。ｌ２ノルムを使用すると、条件数は次のようになる。
【数９】
0005650126.tif 000010
ここで、σｍａｘおよびσｍｉｎは、行列の最大および最小特異値である。可能な限り低い条件数を有する多重行列を選択することは、逆行列化プロセス中のノイズレベルを増加させないようにする上で好ましい場合がある。Ｍを正規行列とした場合（ＭＴ・Ｍ＝Ｍ・ＭＴ）、条件数は次のように計算することができる。
【数１０】
0005650126.tif 000011
ここで、｜λ｜ｍａｘおよび｜λ｜ｍｉｎは、行列の固有値の大きさの最大値および最小値である。
【００５４】
ノイズが逆行列化プロセスでどのように増殖するかの推定値を得るために、我々は、次の不偏平均二乗誤差（ＭＳＥ）推定量を見ることができる。
【数１１】
0005650126.tif 000012
【００５５】
行列の分散は、共分散行列の対角線要素であり、それは次の式で与えられる。
【数１２】
0005650126.tif 000013
【００５６】
異なる測定値からの個々のノイズの寄与が無相関であることを示すことができる。その結果、我々は、共分散行列の非対角線要素を無視することができる。よって、二乗誤差（ＳＳＥ）の和は、共分散行列のすべての対角線要素の和、すなわち、推定パラメータの個々の分散となる。
【００５７】
一実施形態において、ＳＳＥパラメータは、多重行列の最適化パラメータ：ＳＳＥ＝σ２ｔｒａｃｅ（（ＭＴ・Ｍ）−１）として使用される。ここで、σ２は非多重化発光方式の誤差の分散である。結果として得られる単一の推定値における分散（誤差）：
【数１３】
0005650126.tif 000014
は、共分散行列の対応する対角線要素である。共分散行列の対角線要素は、システムにおけるノイズレベル（ノイズの分散）の減少をもたらす。
【００５８】
最適解を見付けるとき、我々は上記関数を最小化しようと試みる。ノイズが検出器に入射する光に従属しないシステムであって、かつエミッタの総数が固定されている場合には、我々はこの最小化問題を、
【数１４】
0005650126.tif 000015
というように単純化することができる。
【００５９】
同時に作動されるエミッタの最適数がＮ／２に近付くことを示すことができる。よって、この値は多重行列の最適な逆行列化特性（optimum inversion properties）に接近する可能性が高い。
【００６０】
また、アダマールとシルベスター行列が、前述したような多重行列の望ましい態様を満たすことが示される。アダマール／シルベスター多重行列を形成するコードの使用は、重要因子：（Ｎ＋１）／２√Ｎによって、ＳＮＲを改善することができる。これは、Ｎが大きくなると、√Ｎ／２となる。
【００６１】
概して言えば、その決定要因がゼロでない限り、すなわち、列が線形独立である限りは、多重行列は任意の値を含むことができる。
【００６２】
上述したアダマール行列は、１または−１の値のみを含み、その列が線形独立な行列である。アダマール行列は、例えば、次の再帰的定義によって構築することができる。
【数１５】
0005650126.tif 000016
【００６３】
アダマール行列は、Ｈ・ＨＴ＝ＨＴ・Ｈ＝Ｎ２・Ｉを満足する。ここで、Ｉは、恒等行列である。上記再帰的定義から、Ｎ＝２ｐの次数のアダマール行列が存在することが明らかである。ｐは非負数である。次数Ｎ＝１，２およびＮ＝４・ｐのアダマール行列が存在することが示される。
【００６４】
アダマール行列の絶対固有値（その置換行列と逆行列を含む）はすべて等しい。これは、多重逆行列の条件数が１であり、それが逆行列プロセスで与えるノイズが小さいことを意味している。
【００６５】
オン／オフ変調の例では、負信号を達成するのが難しい場合がある。一見したところ、そのような変調は、二進多重値、例えば、０（光無し）および１（全出力）に限定されるものとなる。しかしながら、ゼロ信号レベルを最大信号レベルの半分にセットすることができ、また−１を光無し、１を全出力とみなすことも可能である。
【００６６】
多重行列において０と１のみでアダマール行列と同じ多重特性を達成するために、アダマール行列の第１行および列を削除して（
【数１６】
0005650126.tif 000017
行列を生成して）、１（アダマール）を０（シルベスター）で、−１（アダマール）を１（シルベスター）で置換することにより、シルベスター行列：
【数１７】
0005650126.tif 000018
を構成することができる。次の行列は、シルベスター行列の一例である。
【数１８】
0005650126.tif 000019
【００６７】
多重行列のシルベスターバージョンは、正規行列、すなわち、ＳＴ・Ｓ＝Ｓ・ＳＴである。シルベスター行列（その置換行列を含む）の絶対固有値はすべて、より大きい単一の固有値を除いて等しい。最大の固有値はＣであり、これは、同時に点灯されるエミッタの数である。シルベスター行列の逆行列の固有値はすべて、より低い（１／Ｃ）単一の固有値を除いて等しい。よって、シルベスター行列は、良好な条件数を有し、多重逆行列化プロセスに有効である。
【００６８】
［その他の次数の多重化］
アダマール／シルベスターの多重化の使用は、アダマールについては、４の倍数の数のエミッタ、Ｎ＝４ｐ、シルベスターについては、Ｎ＝４ｐ−１を必要とする。長方形の多接触システムでは、各検出器が４の倍数のエミッタから光を受信するように、エミッタと検出器を配置する可能性は十分にある。しかしながら、任意数のエミッタで多重化を行うことができるのが望ましい場合もある。シルベスター行列は４ｐ−１を必要とするため、我々は、実際の数のエミッタにより実際に必要とされるよりも僅かに多いアダマール／シルベスター行列を使用しなければならない場合もある。すなわち、我々は、幾つかの仮想のエミッタを加えなければならない場合もある。
【００６９】
最適多重行列を構成する方法の一つは、例えば、“Ｓｔｒｏｎｇｌｙ  ｒｅｇｕｌａｒ  ｇｒａｐｈｓ，ｐａｒｔｉａｌ  ｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓ  ａｎｄ  ｐａｒｔｉａｌｌｙ  ｂａｌａｎｃｅｄ  ｄｅｓｉｇｎｓ”，Ｐａｃｉｆｉｃ  Ｊ．Ｍａｔｈ．，Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．２（１９６３），ｐｐ３８９−４１９．においてＲ．Ｃ．Ｂｏｓｅにより説明されるような、Ｓｔｒｏｎｇｌｙ  Ｒｅｇｕｌａｒ  Ｇｒａｐｈｓ，ｓｒｇに関するグラフ理論を使用することである。この種のグラフは次のように定義することができる。Ｇ＝（Ｖ、Ｅ）は、Ｖの頂点、Ｅのエッジおよびｋの度数（各頂点から外に出るエッジの数）を有する正則グラフである。隣接する２の頂点のすべてがλの共通の隣接頂点を有し、かつ隣接しない２の頂点のすべてがμの共通の隣接頂点を有するように２の整数λおよびμが存在する場合に、このグラフは、強正則であり、ｓｒｇ（ｖ、ｋ、λ、μ）と示される。ｓｒｇ（Ｎ、Ｃ、α、α）の隣接行列が最適多重行列を形成することが示される。Ｃは、同時に点灯されるエミッタの数であり、α＝Ｃ・（Ｃ−１）／（Ｎ−１）である。得られる多重行列の特性は、アダマール／シルベスター行列の特性と一致する。
【００７０】
アダマールまたはシルベスター行列においては、その他の最適または最適近傍の多重行列と同様に、エミッタの約半分が各時間間隔中に点灯される。検出器の飽和が問題であると予想される場合、同時作動されるエミッタの数を減らすことが望まれる場合がある。検出器によって検知されるエネルギーの低減は、グラフの隣接行列の計算に使用される式ｓｒｇ（Ｎ、Ｃ、α、α）の次数、Ｃを減少させることによって行うことができる。次数は、各頂点がその他の頂点との間で有するコネクションの数であり、それは、各時間間隔中に点灯されるエミッタの数と等しい。
【００７１】
［マルチプル検出器多重化］
システム内に幾つかの異なる検出器を有する場合、同一の多重行列の逆行列を使用して、すべての検出器の出力信号を逆多重化することができる。このため、多重行列は、システムのすべての検出器に関して、すべてのエミッタを担うように設計することができる。
【００７２】
しかしながら、各検出器がエミッタのサブセットから光を受信するに過ぎない場合、幾つかの多重行列、例えば、各検出器についての何れか１つの逆行列を使用することが有利である場合がある。
【００７３】
そのような実施形態を、図６を併用してさらに例示する。図６は、６つのエミッタ（ｅ１−ｅ６で示される）と６つの検出器（ｄ１−ｄ６で示される）を有する接触検知装置の平面図である。エミッタと検出器の間の光路は破線によって示されている。この例では、接触面１が円形であるが、例えば、長方形など、その他の形状も可能である。
【００７４】
検出器のあるサブセットにより検出され得る光をあるエミッタが放射し、検出器の別のサブセットにより検出され得る光を別のエミッタが放射するとき、多重行列を、順番が循環的な方向で変更される多重行列のセットに減少させることができる。図６から、エミッタｅ１は検出器ｄ３，ｄ４およびｄ５との間の光路のみ存在し、エミッタｅ２は検出器ｄ４，ｄ５およびｄ６との間の光路のみ存在し、それ以外も同様であることが明らかである。
【００７５】
６×６の多重行列を使用する代わりに、主行列Ｓに基づいた３×３の行列のセットを使用することが可能である。主行列は、例えば、独立線形コード：Ｓ１［１０１］Ｔ、Ｓ２［０１１］Ｔ、Ｓ３［１１０］Ｔに基づく次の行列とすることができる。
【数１９】
0005650126.tif 000020
このため、主行列は、３の個々のコードＳ＝［Ｓ１Ｓ２Ｓ３］：の組合せとして記載することができる。この例において、主行列はシルベスター行列である。アダマール／シルベスター行列では、列または行は、行列の特性を変えずに、次数（異なる行／列置換）を変えることができる。このため、エミッタには、コードＳ１−Ｓ３のそれぞれ一つを割り当てることができ、その結果、３×３の多重行列が各検出器について形成される。一例では、エミッタｅ１よびｅ４がＳ１で変調され、エミッタｅ２およびｅ５がＳ２で変調され、エミッタｅ３およびｅ６がＳ３で変調される。この例では、検出器ｄ１−ｄ６のそれぞれの出力信号が次のようになる。
【数２０】
0005650126.tif 000021
【００７６】
エミッタの総数と各検出器への光路の数との比が、２以上の整数であるときは、この種の単純な循環構成の多重行列が可能である。その比が、そのような整数ではない場合、その比が整数となるように、幾つかの仮想エミッタを加えることができる。また、エミッタの総数と（任意の仮想エミッタを含む）と主行列の大きさとの比が、２以上の整数であることが望ましく、このため、主行列のコードのビット数を増加させなければならないことがある。
【００７７】
上述したことは一例に過ぎず、異なる検出器について個別の多重行列の使用を可能にするその他の方法が存在することを理解されたい。
【００７８】
［代替的な接触検知技術の適用］
コードを放射して、そのコードに基づいて検出器により受信した光を分離する上記技術は、接触検出のその他の概念に同等に適用することができる。以下に、幾つかの様々な概念を説明する。各構成に関して明示的に示されていないが、当然のことながら、開示した構成のすべては、図１および図２の実施形態に関して上述したように動作する処理要素および制御ユニットを含むことができる。
【００７９】
１つの代替的な接触検知装置では、光透過性パネルの内部に光を伝播させることにより、検出グリッドおよび接触面１が光透過性パネルの境界面に形成されている。そのような実施形態は図７および図８に示されており、この実施形態では、数多くのエミッタ２が光透過性パネル８の外縁の周囲に配置されて、典型的にはパネル８の縁部を介して、あるいはパネル８の上面９または下面１０に配置された１またはそれ以上のウェッジ（図示省略）を介して、それぞれの光線をパネルに入射させる。各光線は、上面図に見られるように、接触面１の平面内で発散しており、側面図（図８参照）に見られるように、接触面１に垂直な平面内で発散しても、発散しなくともよい。受信光のエネルギーを測定するために、１またはそれ以上の検出器４がパネル８の外縁の周囲に配列されている。光は、例えば、パネル８の側端を介して、あるいはパネル８の上面または下面に配置された１またはそれ以上のウェッジ（図示省略）を介して、検出器４により受信される。このため、各検出器４は、光路のセットに沿って一群のエミッタ２から光を受信する。パネル８は、２つのほぼ平行な面９，１０を規定しており、平面的なものであっても、湾曲したものであってもよい。放射伝播チャネルは、パネル８の２つの境界面９，１０の間に設けられており、境界面の少なくとも一方によって、伝播光が接触物体７と相互に作用することが可能となっている。典型的には、光は、放射伝播チャネルにおいて内部全反射（ＴＩＲ）によって伝播する。この相互作用では、光の一部は物体７によって散乱し、光の一部は物体７に吸収され、光の一部は影響を受けずに伝播し続ける。したがって、図８の側面図に示すように、物体７がパネルの境界面（例えば、上面９）に接触するときは、内部全反射が妨げられ、透過光のエネルギーが減少する。接触物体７の位置は、複数の異なる方向からパネル８を介して伝播した光のエネルギーの測定によって検知することができる。
【００８０】
よって、当然のことながら、エミッタ２を制御してコードを送信する上記技術や、送信されたコードに基づいて個々のエミッタ２から受信した光を分離する上記技術は、接触物体７により影響を受ける各検出器４への任意の光路を特定するために使用することができる。
【００８１】
なお、図１および図２の実施形態とは異なり、光が接触物体７によってブロックされないことに留意されたい。このため、２つの物体が偶然に、エミッタ２から検出器４への光路に沿って互いに前後に配置された場合は、一部の光は両物体と相互に作用することとなる。もし光エネルギーが十分であるならば、残りの光は、検出器４に到達して、双方の相互作用を特定可能とする測定信号を生成することとなる。これは、パネル８の内部の検出グリッドの生成が、検知インスタンス中に多数の接触物体の位置を検知する装置の能力を改善できることを意味する。
【００８２】
通常は、各接触点ｐｎは、透過率ｔｎを有し、それは、０−１の範囲にあるが、通常は０．７−０．９９の範囲にある。光路Ｓｉｊに沿う総透過率Ｔｉｊは、その光路上の接触点ｐｎの個々の透過率ｔｎの積：
【数２１】
0005650126.tif 000022
となる。例えば、透過率０．９および０．８をそれぞれ有する２の接触点ｐ１およびｐ２は、それぞれ、光路Ｓｉｊ上で、総透過率Ｔｉｊ＝０．７２を与える。
【００８３】
図１のように、エミッタ２の各々は、光の発散ビームを放射することができ、１またはそれ以上の検出器４は、複数のエミッタから光を受け取ることができる。しかしながら、エミッタ２が発散ビームをパネル内に入射させることは、必ずしも必要ではない。十分な散乱がパネル内に存在する場合には、入射したビームが、入射部位からパネル８を介して伝播するに連れて、パネル８の平面内で本質的に広げられることとなる。各内部反射については、ある放射は、ビームの主方向からそらされて、ビームの中心が距離とともにエネルギーを失う。防幻（anti-glare）構造体／層が境界面９，１０の一方または両方に与えられる場合、散乱は特に顕著である。防幻構造体／層は、各内部反射についてビームの散乱を増進する拡散構造であって、各内部反射について面９，１０を介して放射を逃れさせることもできる拡散構造を与える。このため、一般に、防幻構造体／層の提供は、入射部位からの距離とともに、ビームの広がりを増加させる。
【００８４】
防幻構造体／層の使用は、パネル８の接触面１上の外部照明からのグレアを低減するのに有利な場合がある。また、接触物体７が剥き出しの指であるときは、指７とパネル８との間の接触により、通常は接触面１に指紋が残る。完全に平らな面においては、そのような指紋がはっきりと見え、通常は望ましくない。表面に防幻構造体／層を加えることによって、指紋の目に見える度合いが低減される。また、防幻が使用されるときに指とパネル間の摩擦が低減され、それによりユーザの体感を改善することができる。
【００８５】
図９は、代替的な構成の側面図であり、この構成でも、光が光透過性パネル８の内部を伝播する。ここで、エミッタ２は、パネル８の下方に配置されて、それぞれの光線を、下側の境界面１０を介してパネル８内に入射させる。入射した光線は、境界面９，１０間の内部全反射によって伝播し、その伝播光は、多数の検出器４によって傍受される。それら検出器４も、パネル８の下方に配置され、典型的には、エミッタ２間に間隔を置いて配置される。そのような点在するエミッタ２および検出器４の配置の一例が図１０の平面図に示されている。各エミッタ２と多数の隣接する検出器４との間には、多数の光路が設けられ、それにより、上側の境界面９に検出グリッドが形成されている。
【００８６】
図９は、２組の異なるエミッタ２と検出器４の間に設けられたそれぞれの光路を示している。物体７がパネル８の上面９に接触するときに、１またはそれ以上の伝播ビームが妨げられて、検出器４が、受信光の減少したエネルギーを測定することとなる。検出グリッドが知られていて、かつ各検出器４における測定エネルギーが異なる光路に分離できる場合には、光エネルギーの測定値が減少した光路に基づいて、接触物体７の位置を判定することが可能である。
【００８７】
よって当然のことながら、エミッタ２を制御してコードを送信する上記技術、および送信されたコードに基づいて個々のエミッタ２から受信した光を分離する上記技術は、接触物体７により影響を受けた各検出器４への任意の光路を特定するために使用することができる。
【００８８】
図９に見られるように、伝播光の一部は接触物体７によって散乱する。この散乱光も、１またはそれ以上の検出器４によって検出することができる。しかしながら、散乱光のエネルギーは、一般に、接触物体７との相互作用において減衰するエネルギーよりもはるかに小さい。よって、散乱光は、装置の検出器４によって測定されるエネルギーに大きく寄与することはないであろう。
【００８９】
典型的には、各エミッタ２は、ビームの少なくとも一部が臨界角より大きい上側の境界面９の法線に対する入射角を有するように、発散ビームを生成する。エミッタ２は、少なくとも９０°、望ましくは少なくとも１２０°のビーム角を有するビームを放射するように構成することができる。一実施形態では、ビーム角が、少なくとも１６０°など、１８０°に近い。ビームは上側の境界面９に垂直な主方向を有していても、あるいは有していなくともよい。発散ビームを使用するときに、発せられた放射のかなりの部分が、内部反射する代わりに、パネル８を通過することができる。この目的のために、各エミッタ２と下側境界面１０との間に、放射されたビームの一部をブロックする構成要素（図示せず）を設けて、内部全反射を保持する上側境界面９における入射角を有する光線のみを通過させるようにしてもよい。代替的には、ビームの一部における光線の向きを変えて、それら光線に、上側境界面９において少なくとも必要な入射角を持たせるように、その構成要素を構成することができる。
【００９０】
代替的には、各エミッタ２は、上側の境界面９の法線に対して適当な角度でコリメート光を放射することができる。
【００９１】
光が透過性パネル８の内部を伝播するときに、得られる検出器４における信号レベルは、接触面１上を光が伝播するときと比較して低くなり得る。したがって、上記最適化基準は、多重行列を最適化するときに、ショット雑音（光子ノイズ）を説明するために修正しなければならない場合もある。この場合、修正済のＳＳＥ関数を最小化することが望ましい。
【数２２】
0005650126.tif 000023
ここで、σ２は信号の独立ノイズの分散であり、σｓ２は信号の従属ノイズの分散であり、Ｃは同時に作動されるエミッタの数である。
【００９２】
ショット雑音が重要因子であるときに、ショット雑音を考慮することなく（飽和を考慮することができるが（上を参照））、最適またはほぼ最適な多重行列Ｍを見付けることから開始することができる。行列Ｍが見つかると、修正ＳＳＥ関数を使用して、ＳＮＲの改善を計算することができる。その後、Ｃの最適設定（飽和限界の下）を計算して、ショット雑音を考慮した最適またはほぼ最適な多重行列、すなわち最良のＳＮＲ改善を与える行列を得ることができる。
【００９３】
先に提示した代替的な検出概念は、１またはそれ以上の接触物体により引き起こされる伝播光の減衰の検出／測定に依存している。さらに別の代替的な検出概念によれば、接触位置が、接触物体により散乱される光に基づいて判定される。図１１は、上述したように光透過性パネル８の内部を伝播するように光が入射される例示的な実施形態を示している。図１１の例では、それぞれの光線（２本のビームだけが示されている）を放射するように、エミッタ２はパネル８の両側に沿って配置されている。各エミッタ２からの光線は、小さなビーム角を有することが望ましく、コリメートすることができる。よって、この例において、各エミッタ２は、パネル８を横切る光路を生成する。図示の例では、検出器４は、エミッタ２に対して垂直な、パネル８のその他の２側部に沿って配置されて、典型的には、パネル８の側端を介して、あるいはパネル８の上面または下面に配置された１またはそれ以上のウェッジ（図示省略）を介して、光を受信する。パネル８に接触する物体７は、パネル８内部ですべての方向に光を散乱させることとなる。多くの検出器４は散乱光を検知することとなるが、プレート内の大量の吸収、放射強度依存性、および可能性のある表面散乱により、接触物体７と同じＸ座標に配置される検出器４が、高強度の散乱光を検出することとなる。よって、接触物体７のＸ座標は、それぞれの検出器４によって測定された全エネルギーから判定することができる。精度を増加させるために、検出器４は、閉じ込められた視野で構成することができ、その結果、検出器のＸ座標またはその近傍で散乱された光のみを検出器によって検出することができる。これは、パネル８と検出器４との間の、レンズ、ピンホールなどの任意の組合せによって達成することができる。代替的または追加的には、パネル８と検出器４との間に空隙を設けるようにしてもよく、それにより、パネル側端における散乱光の全反射が検出器の視野を制限することとなる。
【００９４】
接触物体のＹ座標は、１またはそれ以上の検出器４によって測定された散乱光を生成したエミッタ２を判定することにより、決定される。よって当然のことながら、エミッタ２を制御してコードを送信する上記技術、および送信されたコードに基づいて個々のエミッタ２から受信した光を分離する上記技術は、接触物体７により影響を受けた任意の光路を特定するために使用することができる。図１１の例では、光路はＸ軸と平行であり、接触物体７のＹ座標は、特定された光路を生成するエミッタ２のＹ座標により与えられることとなる。代替的な構成では、光路はＸ軸に非平行とすることができる。光路の方向が既知であり、かつＸ座標が得られていならば、影響を受けた光路が特定されたときに、Ｙ座標を計算することができる。
【００９５】
上記の構成では、検出器により受信される光を分離することにより特定されるように、影響を受けた光路に基づいて一方の位置座標（Ｙ）を判定することができる。
【００９６】
代替例（図示省略）では、検出器により受信された光に基づいて光路を特定することによって、両方の位置座標（Ｘ、Ｙ）を判定することができる。そのような構成の一つにおいては、エミッタ２が、接触面１内で交差する光路を生成するように配置される。そのため、検出器により受信された光を分離し、分離された光において少なくとも１のエミッタからの光を特定し、特定したエミッタの光路の交点を再構成することによって、ＸとＹの両座標を判定することができる。
【００９７】
なお、光が接触面１上を伝播するように放射されるときは、図１１に関して上述した検出概念を同等に適用することが可能である。
【００９８】
また、この検出概念は、例示されるエミッタ２および検出器４の配置に限定されるものではない。例えば、接触面１の一側部のみに沿ってエミッタ２および／または検出器４を配置することができる。代替的には、接触面１の１またはそれ以上の側部において、エミッタ２および検出器４を交互に配置することもできる。実際のところ、散乱光の検出と減衰の検出を組み合わせることが望ましい場合もある。例えば、図７および図８の実施形態が図３（Ｂ）の検出グリッドで実施される場合には、エミッタ２から直接光を受信しない検出器４を、パネル８に接触する物体７により散乱される光を検出するために使用することができる。よって、特定の検出器が直接光を受信しないときはいつでも、それを散乱光の検出に使用することができる。散乱光は、接触物体７の測定位置の精度を改善するために使用することができる。
【００９９】
［測定器とエミッタの外縁配置］
以下に、図１、図２および図６乃至図８に示す実施形態のエミッタと検出器の様々な配置を使用することによる潜在的な利点、すなわち、エミッタ２と検出器４が接触面１の外縁の周囲に配置されて光路の検出グリッドを規定するときの潜在的な利点に関して述べる。
【０１００】
一変形例では、接触面１の外縁の周囲にエミッタ２と検出器４を交互に配置することができる（図３を参照）。これは、例えば、より均等な検出グリッドをもたらすことができる。
【０１０１】
この変形例およびその他の変形例では、エミッタ２の数を検出器４の数と等しくすることができる。
【０１０２】
代替的には、例えば、図１２に示すように、エミッタ２の数が検出器４の数を超えるようにすることができる。エミッタ２の数を増加させることは、検出器４の数を減少させて、コストを低減するために、利用することができる。空間分解能は、光路の数に主に依存するものであり、エミッタ２は、検出器４と、レンズ、Ａ／Ｄコンバータ、増幅回路またはフィルタのような可能性のある検出器の付加的機器よりも安価である場合がある。
【０１０３】
さらに別の代替的な構成では、検出器４の数がエミッタ２の数を超える。そのような構成例は、図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示されている。そのような構成の１つの利点は、多重行列のサイズを減らして、それにより、サンプリング周波数、すなわち検出器４の出力信号をサンプリングする周波数を下げることである。
【０１０４】
これら変形例およびその他の変形例では、例えば、図３、図１２および図１３に示すように、接触面１の外縁の周囲に等距離でエミッタ２と検出器４を配置することができる。代替的には、図１４に示すように、各エミッタ２および／または検出器４の間の距離をランダムにすることができる。例えば、エミッタ２間の距離をランダムにすることは、多くの光源が同じ波長の光をパネル内に入射させるときに現れる干渉現象を低減するために利用することができる。
【０１０５】
図１５はさらに別の実施形態を示しており、この実施形態では、接触面１のコーナまたはその近傍のエミッタ２が、接触面１の中心に向けて導かれる広い光線を有する光を放射して、放射された光が接触面１のできるだけ広い部分に亘って拡散するように、配置されている。コーナ近傍のエミッタ２が接触面１の外縁と垂直に中心が置かれた光を放射するように配置される場合、放射されたビームの大部分が、接触面１を横切る短い経路のみを伝播した後に、検出器４に到達することとなる。よって、コーナ近傍のエミッタ２と検出器４との間に生じる光路は、接触面１の小さい領域のみを占める。したがって、コーナのエミッタが存在する場合には、コーナのエミッタと同様に、接触面の中心を向けるように、コーナ近傍のエミッタを配置することが望ましい場合もある。この実施形態は、接触面が多角形の場合はいつでも一般に適用することが可能であり、少なくとも１のエミッタが接触面のコーナに配置される。一変形例では、すべてのエミッタが接触面の中心を向くように配置され、それにより、できるだけ多くの放射光が接触検出のために使用できるようになる。
【０１０６】
図１６は、ある実施形態の側面図であり、この実施形態では、エミッタ２（一つ図示）が外縁に配置されて、光透過性パネル８内にそれぞれの光線が入射されている。Ｖ字形の光偏向器１１が、各エミッタ２とパネル８との間に配置されている。光偏向器１１は、傾いた鏡面１２，１３によって、パネル８の両面９，１０に実質的に平行に放射される光線の向きを変えるように構成されている。具体的には、光線は、内部全反射により伝播するような角度で、境界面９，１０の何れかに向けて、向きが変えられる。別の実施形態（図示省略）では、偏向器１１が、接触面１内で少なくとも一度も反射することなく光線が検出器に到達するのを防止する構成要素によって置換または補完されている。接触面１に反射せずにパネル８を介して伝播する光の如何なる部分も、接触物体によって妨げられる可能性がないため、接触検出信号に寄与することはない。そのようなブロッキング素子は、吸収または反射素子／層とすることができ、それは、エミッタ２とパネル８の側端との間、および／またはパネル８の側端と検出器４との間に配置することができる。例えば、ブロッキング素子は、パネル８の側端に取り付けることができる。
【０１０７】
同様の偏向素子またはブロッキング素子は、図９および図１０に関して説明したように、エミッタ２がパネルの下方に配置されるときに、エミッタ２とパネル８の中間に配置するようにしてもよい。
【０１０８】
本明細書に開示の任意の実施形態においては、光の焦点を検出器表面に合わせるために、パネル８と検出器４との間にレンズ（図示省略）を挿入することができる。これはＳＮＲを増加させることができる。
【０１０９】
透過性パネル８の内部を光が伝播するときは常に、パネル８と検出器４との間に空隙を与えることが有利である可能性がある。空隙は、検出器４の視野の減少をもたらすこととなり、検出器が、検出におけるショット雑音を低減するように機能することができる。
【０１１０】
［データ処理］
上述した実施形態、構成、配置、代替および変形の全てにおいて、処理要素５（図１および図３を参照）は、検出器４から得られた出力信号または測定信号に基づいて接触位置を計算するよう構成することができる。当業者は、接触位置を判定するための方法が数多く存在することを容易に気付くであろう。図１７は、例示的な方法のフローチャートである。
【０１１１】
ステップ２０では、測定信号がシステムの検出器から取得される。各測定信号は、検知インスタンス中にｎ時間間隔でサンプリングされた、ｋの異なる角度（すなわち、ｋの異なるエミッタ）から受信した光の合計を表している。
【０１１２】
ステップ２１では、各測定信号が、多重逆行列化方式を使用して、エミッタ信号のセットに分離される。よって、各エミッタ信号は、関連する検出器への有効な光路の一つに沿う受信した光エネルギーを表している。測定／エミッタ信号は、予め処理することができる。例えば、測定／エミッタ信号は、ローパスフィルタ、メディアンフィルタ、フーリエ平面フィルタ等の標準フィルタ技術を用いてノイズ低減するよう処理することができる。また、放射されたビームのエネルギーがシステム内で測定される場合には、測定／エミッタ信号は、ビームエネルギーの時間的なエネルギー変動を補償することができる。また、接触面は、検出グリッドのサブ領域であってもよく、よって、あるエミッタ信号が、このサブ領域の外側の光路から発生するものであってもよい。このため、前処理は、更なる処理からそのようなエミッタ信号を取り除くことを含むことができる。また、エミッタ信号は補正することができ、それは、各検出器のエミッタ信号が、検出器へのすべての入射光路間で同じ相互の角度を達成するために、補間されることを本質的に意味する。このため、各検出器のエミッタ信号は、非線形角変数で補間され、それにより、パネルに亘って均等に分布したエミッタ信号の完全なセットをもたらすことができる。整流は任意であるが、続く接触位置の計算を単純化することができる。整流は、その代わりに、（以下の）送信信号に基づいて行うことができる。
【０１１３】
ステップ２２では、接触物体によって影響を受けるあらゆる光路を特定するために、エミッタ信号が処理される。
【０１１４】
光が接触面上を伝播する場合には、これらの光路は、接触物体によってブロックまたは閉鎖され、よって、対応するエミッタ信号が無いことによって特定される。
【０１１５】
光がパネルの内部を伝播する場合には、これらの光路はエミッタ信号の減衰に基づいて特定される。エミッタ信号をバックグラウンド信号で除算することにより、予め処理された各エミッタ信号について適切に透過信号が計算され、それは、接触面に接触する物体が無い場合のエミッタ信号のエネルギーを表している。バックグラウンド信号は、各検出器または各エミッタ信号に固有のものであっても、そうでなくともよい。バックグラウンド信号は、予め設定されるか、別個のキャリブレーションステップ中に得られるものか、あるいは、おそらくは得られるエミッタ信号のセットを平均することにより、１またはそれ以上の前の検知インスタンス中に得られる同じエミッタ信号から得られるものであってもよい。結果として得られる透過信号は、接触物体によって影響を受けるあらゆる光路を示すこととなる。
【０１１６】
さらに透過信号の計算を示すため、図１８Ａは、単一の物体がパネルに接触している１の検知インスタンス中に得られるエミッタ信号Ｅ１のサブセットを示している。具体的には、図１８Ａは、単一のエミッタと、例えば、図３（Ａ）に示すように、接触面の外縁に沿う検出器の順序集合との間に延在する光路上の受信光エネルギーのプロットである。図１８Ｂは、対応するバックグラウンド信号ＲＥＦを示しており、これは、光路の同じセットについての受信光エネルギーのプロットとしても与えられる。この例では、検出器を横断する放射の分布が非常に不均一である。図１８Ｃは、得られる透過信号Ｔ１＝Ｅ１／ＲＥＦを示しており、これは、約１の（相対的な）透過率で実質的に均一の信号レベルをもたらし、ピークＴ１１が接触物体によって引き起こされる。エミッタ信号の透過信号への変換が、関連するピーク、すなわち影響を受ける光路の特定を非常に容易にすることが分かる。また、それは、様々な光路で得られるエミッタ信号値を比較することを可能にする。
【０１１７】
上述したように、同じ光路に２以上の接触点が存在する場合、総透過信号は接触点の個々の透過率の積である。残りの光が検出器に到達する場合、これは任意の光路上の任意の数の物体に当てはまる。このように、エミッタ信号を透過信号に変換することによって、個々の接触物体からの透過信号値への寄与を分離することが可能である。図１９Ａは図１８Ａに対応するが、３つの接触物体で得られるエミッタ信号Ｅ１を示しており、ここで２つの接触物体は実質的に同じ光路と接触している。図１９Ｂは、得られる透過信号Ｔ１が２つのピークＴ１１とＴ１２で構成されることを示しており、ここではピークＴ１１内の各透過信号値の大きさが、それぞれの光路に沿う２つの接触物体の透過率の積を表している。
【０１１８】
当業者であれば、光路Ｓｉｊに沿う総透過信号Ｔｉｊの対数が光路上の接触点ｐｎの個々の透過信号ｔｎの対数の和と等しい（ｌｏｇＴｉｊ＝Σｌｏｇｔｎ）ので、対数で（任意の底で）操作することによって位置判定を単純化することができることに気付くであろう。また、総透過信号の対数は、エミッタ信号の対数から対数バックグラウンド値を差し引くことにより計算することができる（ｌｏｇＴｉｊ＝ｌｏｇ（Ｅ）−ｌｏｇ（ＲＥＦ））。本願のコンテキストでは、そのような減算は、除算操作と見なされる。しかしながら、接触位置の判定に対数を用いる必要はない。
【０１１９】
ステップ２３では、接触位置が、特定した光路に基づいて測定される。
【０１２０】
光が接触面の上方またはパネルの内部を伝播する場合、特定した光路間の交点を測定すること、すなわち三角測量により、接触位置を判定することができる。
【０１２１】
また、光がパネルの内部を伝播する場合には、特定された光路および対応する透過信号の集まりを利用して、接触位置を判定することもできる。例えば、接触検知システムは、扇形ビーム配列による透過断層撮影のために開発された既知のアルゴリズムを使用してモデル化することができる。このため、一群の光路についての透過信号に基づいて操作される利用可能な任意の画像再構成アルゴリズムを使用して、接触位置を再構成することができる。画像再構成アルゴリズムは、接触面内における二次元分布の透過値（あるいは同等に、減衰値）をもたらす。当業者であれば、三角測量と比較して、画像再構成アルゴリズムの使用が、接触物体の形状に関わりなく位置判定を可能にすることに気付くであろう。また、それは、多数の接触物体を区別する能力を高め、接触物体の形状および／またはサイズのようなその他の接触データの測定を容易にすることができる。
【０１２２】
断層撮影の再構成は、それ自体よく知られているが、ラドン変換と逆ラドン変換を記述する数学に基づくものである。断層撮影法の一般的な概念は、角度と位置の大量のセットについて造影剤（medium）を通る線積分を測定することにより、造影剤の画像化を行うことである。線積分は、像面を介して測定される。原像、すなわち原画像を見付けるために、多くのアルゴリズムが、いわゆる投影断層定理を使用する。この定理は、造影剤の二次元フーリエ変換の原点を通る一次元断層が、特定の角度についての投影された線積分の一次元フーリエ変換に数学的に等しいと、述べている。いくつかの効率的なアルゴリズム、例えば、フィルター逆投影、ＦＦＴに基づくアルゴリズム、ＡＲＴ（代数的再構成法）、ＳＡＲＴ（同時代数的再構成法）などが、断層撮影の再構成のために開発されている。アルゴリズムの特定の実行に関するより多くの情報は、文献、例えばＦｒａｎｋ  Ｎａｔｔｅｒｅｒによる書籍“Ｔｈｅ  Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ”において見付けることができる。
【０１２３】
ステップ２２は、すべての有効な透過信号について画像再構成アルゴリズムを操作することにより、ステップ２３に含ませることが可能であることを理解されたい。そのような実施形態では、接触物体により影響を受ける光路は、アルゴリズムが透過信号を処理するときに本質的に特定される。
【０１２４】
ステップ２３の精度および／または計算速度は、接触位置に関する演繹的知識を使用することにより、例えば、前の検知インスタンス中に特定された接触位置についての情報を使用することにより、高めることができる。
【０１２５】
ステップ２４では、判定された接触位置が出力される。その後、この方法は、次の検知インスタンスの処理のためにステップ２０に戻る。
【０１２６】
また、データ処理は、例えば、引用により本明細書中に援用される前述の国際公開ＷＯ２００６／０９５３２０に開示されるアルゴリズムを使用して、接触物体の形状および／またはサイズのようなその他の接触データを判定することを含む。
【０１２７】
［全般事項］
接触面１は、例えば、多角形、楕円形又は円形など、任意の形状を採ることができる。
エミッタ２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、白熱ランプ、ハロゲンランプ、ダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ（垂直キャビティ面発光レーザ）などのような任意の適当な光源とすることができる。すべてのビームは、同一波長で生成することができる。あるいは、一部またはすべてのビームを異なる波長範囲で生成して、波長に基づくビーム間の微分を可能にするようにしてもよい。エミッタ２は、発散またはコリメート・ビームを生成するものであってもよい。
【０１２８】
ビームのエネルギーは、放射を電気信号に変換することができる任意の種類の放射検出器４によって測定することができる。例えば、検出器４は、単純な０次元の検出器であってもよいが、代替的には、一次元または二次元検出器であってもよい。
【０１２９】
上記パネル８は、関連する波長範囲において十分な光量を伝えて透過エネルギーの抑制の利いた測定を可能にする任意の固体材料（または材料の組合せ）から構成することができる。そのような材料には、ガラス、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）およびポリカーボネート（ＰＣ）が含まれる。
【０１３０】
処理要素５および制御ユニット３は、プロセッサにより実行されるプログラム命令によって実行することができる。プロセッサは、ＣＰＵ（“中央処理装置”）、ＤＳＰ（“デジタルシグナルプロセッサ”）またはＦＰＧＡ（“フィールドプログラマブルゲートアレイ”）のような幾つかのその他のプログラマブル論理デバイスなどの市販のマイクロプロセッサとすることができる。あるいは、処理要素または制御ユニットは、ＡＳＩＣ（“特定用途向け集積回路”）、離散アナログ・デジタル素子またはそれらの幾つかの組合せのような専用回路によって実行されるものであってもよい。制御ユニット３および処理要素５が同一のデバイスのプロセスによって実行できることに留意されたい。
【０１３１】
本発明は、主に幾つかの実施形態を参照して説明してきた。しかしながら、当業者によって容易に認識されるように、上記で開示されたもの以外の実施形態も、本発明の範囲内で同様に可能である。本発明の様々な特徴は、記載した組合せ以外の組合せで、組合わせることが可能である。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって規定および限定される。
【０１３２】
例えば、前述の線形独立コードはどのような長さを有していてもよい。したがって、得られる多重行列は正方行列（すなわち、行と列の数が等しい行列）である必要はない。その代わりに、線形独立コードは、線形方程式の過剰決定体系を規定するものであってもよく、それは、多重行列が非正方行列であり、よって分析的に逆行列化することができないことを意味する。しかしながら、線形代数および数値法における当業者によく知られているように、例えば、対応する正規方程式を抽出して解くことにより、そのような過剰決定多重行列に対する近似逆行列を計算することが可能である。
【０１３３】
エミッタのコードは、任意の種類の振幅変調によって放射光に埋め込むことができるが、それはオン／オフ変調に限定されるものではない。例えば、任意の数の様々なコード値は、放射光の任意の異なるエネルギー値によってコード化することができる。
【０１３４】
図２０は、さらに別の変調方式を示しており、この方式では、エミッタの異なるパルス長が、関連するコードの異なるコード値を表すために使用されている。このため、エミッタの負荷サイクルは、コード生成サイクルの一定の時間間隔ΔＴに対する活性化間隔の持続時間を変えることにより変調される。図２０の例では、パルス幅ｔ１がコード値０を表わす一方、パルス幅ｔ２がコード値１を表わし、得られるコードが０１００となる。
【０１３５】
図２１は、さらに別の変調方式を示しており、この方式では、エミッタ作動のための遅延が、関連するコードの異なるコード値を表すために使用されている。このため、放射光は、コード生成サイクルの一定の時間間隔ΔＴ内のパルス遅延を変えることにより変調される。図２１の例では、パルス遅延Δｔ１がコード値０を表わす一方、パルス遅延Δｔ２がコード値１を表わし、得られるコードが０１００となる。
【０１３６】
また、放射光にコードを埋め込むために、上記変調の何れかを組合わせることも可能である。
【０１３７】
別の変形例では、異なる関数に従って放射光の振幅を変調することにより、放射光にコードが埋め込まれ、それら関数は、各関数の自己相関値が異なるエミッタの任意の２関数間の相互相関値よりも有意に高くなるように選択される。そのような一例では、基本周期関数（搬送波）の異なる変調周波数ωｋにより異なる関数が与えられる。好ましくは、基本関数は、その変調周波数の周りに明確に定義された周波数スペクトルを有する。基本関数は、例えば、次のような余弦または正弦関数であってもよい。
【数２３】
0005650126.tif 000024
【０１３８】
これは、以下により、異なるエミッタの関数（コード）が直交することを意味する。
【数２４】
0005650126.tif 000025
【０１３９】
前述した実施形態のように、各検出器が測定信号を生成し、その信号が、光路のセットに沿って、すなわち異なるエミッタから、受信される光を時間分解したものを表している。そのような測定信号をエミッタ信号のセットに分離する様々な手法が存在する。コード生成サイクルは、最も低い変調周波数の少なくとも１の期間を備えるように一般に選択される。
【０１４０】
ある手法では、異なるエミッタから受信された光エネルギーを特定するために、測定信号が周波数スペクトルアナライザによって処理される。そのような手法は、図２２にさらに例示されており、この図は、別個の周波数ω１−ω５で余弦関数によりすべて振幅変調された５つのエミッタ２を示している。検出器４はエミッタ２から光を受信する。検出器４は、最も高いコード化周波数の少なくとも２倍の周波数で、すなわちナイキストサンプリング定理に従って、サンプリングされて、測定信号を生成する。測定信号は、周波数スペクトルアナライザ１４によって処理されて、例えば、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アルゴリズムを使用して、例えば、測定信号のフーリエ変換を計算することにより、パワースペクトルが生成される。その後、各エミッタ２から受信した光エネルギーの値は、それぞれの周波数でパワースペクトルの強度により与えられる。この符号化方式において、周波数がωｋ＝２πｎ／Ｎ（ｎ＝［１，エミッタの総数］、Ｎはコード生成サイクル中のサンプリングポイントの総数である）で与えられるように、ＦＦＴが評価することとなる実際の周波数に対応する変調周波数ω１−ω５を選択することは有効となり得る。周波数スペクトルアナライザ１４は、処理要素５の一部として実行するものであっても、あるいは別個のユニットであってもよい。
【０１４１】
別の手法では、測定信号が帯域フィルタのセットを通過する。各フィルタは、それぞれのエミッタの周波数に適したものとなっている。そのような手法は、図２３にさらに例示されている。図２２の実施形態のように、検出器４は、５つのエミッタ２からの受信光を表わす測定信号を生成するためにサンプリングされる。帯域フィルタのセット１５は、測定信号に作用するように配置され、その結果、各帯域フィルタは、それぞれのエミッタ２の変調周波数ω１−ω５の周囲の通過帯域の外側の周波数を除去する。各帯域フィルタ１５の出力信号は、それぞれのエミッタ２から受信した光エネルギーを表わすこととなる。その後、出力信号は、振幅検出器または積分器１６に引き渡され、この積分器が、光エネルギーを示すエミッタ信号を与える。帯域フィルタ１５および振幅検出器／積分器１６は、処理要素５のディジタル信号処理により実行されるものであっても、あるいは、検出器からのアナログ測定信号を操作する専用電子回路により実行されるものであってもよい。アナログ信号の処理は、サンプリングの必要性を取り除き、よって、より高い変調周波数の使用を可能にする。より高い周波数を使用することにより、コード生成サイクルの短縮またはＳＮＲの増加が可能になる。
【０１４２】
周波数変調の使用は、変調周波数がノイズ源の周波数から良好に分離される場合に、周辺光またはその他のノイズ源からのあらゆる信号干渉を除去することができる、という追加的な利点をもたらす。
【０１４３】
さらに別の変形例では、位相変調によりコードが放射光に埋め込まれ、その結果、異なるコード値が、搬送波の異なる位相シフトによって表される。搬送波は、余弦／正弦、正方形、三角形、鋸歯状などを含む任意の適当な波形とすることができる。
【０１４４】
一実施形態では、すべてのエミッタが、共通の周波数ωで共通の搬送波により変調された光を放射し、エミッタのグループの位相が、多重化方式によって変調される。次の例では、多重化方式がコード値−１および１を使用し、−１が、搬送波の１８０°の位相シフトによって与えられる。よって、その位相変調は、いわゆるＢＰＳＫ（二相位相変調）である。コード生成サイクルの時間間隔ｉ中にエミッタｅｋから放射される光は、次の式で与えられる。
【数２５】
0005650126.tif 000026
ここで、ｍｋ，ｉは、時間間隔ｉにおけるエミッタｅｋのコード値である。したがって、各エミッタのコードは、コード値ｍｋ，ｉからなるベクトルｍｋにより与えられる。上述したように、多重行列Ｍは、Ｎエミッタについてのベクトルｍｋにより形成することができ（Ｍ＝［ｍ１  ｍ２  ．．．ｍＮ］）、異なるエミッタのコードは、線形独立とすることができ、さらに言えば直交とすることができる。この例では、上述したように、多重行列をアダマール行列とすることができる。
【０１４５】
時間間隔中の検出器における検出信号ηｉは、検出器に到達する光の和となる。光は、基準信号、典型的には元の搬送波による乗算で復調される。
【数２６】
0005650126.tif 000027
【０１４６】
搬送波周波数ωの偶数倍となる積分時間Ｔを選ぶことにより、ｃｏｓ（ω・ｔ）およびｃｏｓ（２ω・ｔ）を伴う期間はすべてゼロになる。また、積分時間は、コード生成サイクルの時間間隔と等しくなるように選ばれる。このため、復調は次のように生じる。
【数２７】
0005650126.tif 000028
【０１４７】
上記乗算および積分（復調）は、コード生成サイクルの各時間間隔中に実行され、それにより、測定信号ηがもたらされる。上述したように、測定信号は、多重逆行列化方式：
【数２８】
0005650126.tif 000029
を使用して、エミッタ信号のセットに分離することができる。コードが直交する場合、直交（正規直交）多重行列に関してはＭＴ＝Ｍ−１となるため、このオペレーションはさらに単純化することができる。
【０１４８】
復調は、処理要素中のディジタル信号処理によって、または検出器からのアナログ測定信号を操作する専用電子回路によって実行することができる。アナログ信号の処理は、サンプリングの必要性を取り除き、よって、より高い変調周波数の使用を可能にする。より高い周波数を使用することにより、コード生成サイクルの短縮またはＳＮＲの増加が可能になる。周波数変調の使用は、変調周波数がノイズ源の周波数から良好に分離される場合に、周辺光またはその他のノイズ源からのあらゆる信号干渉を除去することができる、という追加的な利点をもたらす。
【０１４９】
なお、コード値−１／１は一例として挙げたに過ぎず、また、位相変調を使用して任意の種類のコード値を放射光に埋め込むことができることに留意されたい。また、その他の種類の位相変調技術を使用することもでき、それには、ＭＳＫ（最小偏移変調）、四相位相変調（ＱＰＳＫ）および差動位相偏移変調（ＤＰＳＫ）が含まれるが、それらに限定されるものではない。
【０１５０】
当業者は、ある実施形態／特徴が任意のタイプのエミッタ活性化方式に適用できることに気付くであろう。その方式には、例えば、エミッタを順次作動させることにより、放射光のコード化を行うことなく、接触検知装置を操作することが含まれる。例えば、ステップ２２−２４の復号プロセス（図１７）は、エミッタ信号、すなわち、異なる光路上の受信光エネルギーを取得する方法に関係なく、使用することができる。同様に、“測定器とエミッタの外縁配置”のセクションで述べた実施形態は、すべてのタイプのエミッタ活性化方式に適用することができる。
【図１】
0005650126.tif 000030
【図２】
0005650126.tif 000031
【図３（Ａ）】
0005650126.tif 000032
【図３（Ｂ）】
0005650126.tif 000033
【図３（Ｃ）】
0005650126.tif 000034
【図４（Ａ）】
0005650126.tif 000035
【図４（Ｂ）】
0005650126.tif 000036
【図４（Ｃ）】
0005650126.tif 000037
【図４（Ｄ）】
0005650126.tif 000038
【図４（Ｅ）】
0005650126.tif 000039
【図５】
0005650126.tif 000040
【図６】
0005650126.tif 000041
【図７】
0005650126.tif 000042
【図８】
0005650126.tif 000043
【図９】
0005650126.tif 000044
【図１０】
0005650126.tif 000045
【図１１】
0005650126.tif 000046
【図１２】
0005650126.tif 000047
【図１３（Ａ）】
0005650126.tif 000048
【図１３（Ｂ）】
0005650126.tif 000049
【図１４】
0005650126.tif 000050
【図１５】
0005650126.tif 000051
【図１６】
0005650126.tif 000052
【図１７】
0005650126.tif 000053
【図１８】
0005650126.tif 000054
【図１９】
0005650126.tif 000055
【図２０】
0005650126.tif 000056
【図２１】
0005650126.tif 000057
【図２２】
0005650126.tif 000058
【図２３】
0005650126.tif 000059