(57)【要約】  装置は、パネル（１）の接触面に複数の物体の位置を検出するよう制御される。入力スキャナ機構は、内部反射による伝播のためパネル（１）内へ少なくとも３つのビーム（Ｂ１−Ｂ６）の放射線を取り込み、好ましくは少なくとも２つの異なる主方向（Ｒ１、Ｒ２）に、感知領域にわたってパネルの内部でビーム（Ｂ１−Ｂ６）を掃引する。少なくとも１つの放射線検出部は、ビームが感知領域にわたって掃引される間に入力スキャナ機構からビーム（Ｂ１−Ｂ６）を受け取るよう配置される。データ処理部は、放射線検出部に接続され、感知領域内の接触面に接触する物体によって引き起こされたビーム（Ｂ１−Ｂ６）の減衰に基づいて位置を特定するよう動作され、減衰は放射線検出部の出力信号から特定可能である。各出力信号はさらに、接触面上に全く物体のない出力信号を表すバックグラウンド信号によって出力信号を分離することによって、透過信号を生成するよう処理することができる。【選択図】図７
2011525651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触面上の複数の物体の位置を検出するための装置であって、当該装置が、
前記接触面（２）と対向面（３）を規定するパネル（１）と、
各ビームが各主方向へ前記接触面（２）と前記対向面（３）との間の内部反射によって伝播するように、前記パネル（１）内へ少なくとも３つのビーム（Ｂ１−Ｂ６）の放射線を取り込み、前記パネル（１）の感知領域にわたり前記面に沿って各ビームを掃引するよう適合された入力スキャナ機構（ＢＳ１−ＢＳ２、１２Ａ−１２Ｂ）と、
前記ビームが前記感知領域にわたって掃引される間に前記入力スキャナ機構（ＢＳ１−ＢＳ２、１２Ａ−１２Ｂ）からビーム（Ｂ１−Ｂ６）を受け取るよう構成された少なくとも１つの放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）と、
前記少なくとも１つの放射線検出部に接続されるデータ処理部（８）において、前記放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）の出力信号から特定可能である減衰であって、前記感知領域内で前記接触面（２）に接触する前記物体によって引き起こされる前記ビームの減衰に基づいて前記位置を特定するよう構成されたデータ処理部（８）とを具える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、前記感知領域の少なくとも一部が相互に鋭角の第１ビームの第１セットによって掃引され、前記第１ビームが３０°以下、好ましくは２０°以下の最大鋭角を有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、前記第１ビームが前記パネル（１）にわたって第１主方向に掃引され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、少なくとも１つの第２ビームが前記パネル（１）にわたって第２主方向に掃引され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、前記第２主方向が前記第１主方向と直交することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の装置において、前記パネル（１）が矩形であり、前記第１主方向と前記第２主方向が前記パネル（１）の各辺に平行であ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１項に記載の装置において、前記少なくとも１つの第２ビームが相互に鋭角の第２ビームの第２セットに含まれ、前記第２ビームが第２主方向へ掃引され、３０°以下、好ましくは２０°以下の最大鋭角を有することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記第１セットが３つの第１ビームを含み、および／または前記第２セットが３つの第２ビームを含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の装置において、前記第１セットの第１ビームの１つの主方向が前記第１主方向と直交し、および／または前記第２セットの第２ビームの１つが前記第２主方向と直交することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９の何れか１項に記載の装置において、前記第２ビームの各ペアが前記第２セット内で一意の鋭角を有することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項７乃至１０の何れか１項に記載の装置において、前記第２ビームの１つの主方向が前記第２主方向と直交することを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項２乃至１１の何れか１項に記載の装置において、前記第１ビームの各ペアが前記第１セット内で一意の鋭角を有することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項２乃至１２の何れか１項に記載の装置において、前記第１ビームの１つの主方向が前記第１主方向と直交することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも３つのビーム（Ｂ１−Ｂ６）の主方向が前記感知領域の少なくとも一部で相互に鋭角であり、前記ビームの各ペアが一意の鋭角を規定することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも３つのビーム（Ｂ１−Ｂ６）の主方向が前記感知領域の少なくとも一部で等角であることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の装置において、前記入力スキャナ機構（ＢＳ１−ＢＳ２、１２Ａ−１２Ｂ）が前記感知領域にわたって各ビームを平行移動することによってビームを掃引するよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れか１項に記載の装置において、前記入力スキャナ機構（ＢＳ１−ＢＳ２、１２Ａ−１２Ｂ）が前記ビームの主方向間で実質的に一定の相互角により前記感知領域にわたって前記ビーム（Ｂ１−Ｂ６）を掃引するよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、各ビームは、前記感知領域にわたって掃引される間に実質的に不変の主方向を有することを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか１項に記載の装置において、前記パネル（１）が直線の外周部によって規定され、各ビームが前記直線の外周部の１つに実質的に平行な各主方向へ平行移動されることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１９の何れか１項に記載の装置はさらに、前記ビームが前記感知領域にわたって掃引される間に前記入力スキャナ機構（ＢＳ１−ＢＳ２、１２Ａ−１２Ｂ）から前記ビームを受け取り、前記少なくとも１つの放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）へ前記ビームを向けるように前記入力スキャナ機構（ＢＳ１−ＢＳ２、１２Ａ−１２Ｂ）と同期する出力スキャナ機構（１０Ａ−１０Ｂ、ＳＤ１−ＳＤ２）を具えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、前記入力および出力スキャナ機構が前記感知領域の両側で各ビームを取り込んで受け取るよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の装置がさらに、前記パネル（１）の外周部の少なくとも一部に沿って配置された反射体（１４）を具え、前記反射体（１４）が前記パネル（１）から前記ビームを受け取り、前記パネル（１）内に前記ビームを反射して戻すよう構成されており、前記入力および出力スキャナ機構が前記感知領域の同じ側から各ビームを取り込んで受け取るよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、前記反射体（１４）が再帰反射デバイスであることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項１乃至１９の何れか１項に記載の装置において、前記少なくとも１つの放射線検出部が前記パネルの外周部の少なくとも一部に沿って配置される複数の放射線検出素子（１６）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２４の何れか１項に記載の装置において、前記データ処理部（８）がさらに、前記少なくとも１つの放射線検出部から少なくとも２つの出力信号（Ｓ１、Ｓ２）を取得し、バックグラウンド信号（ＲＥＦ）によって前記少なくとも２つの出力信号（Ｓ１、Ｓ２）に分離することによって少なくとも２つの透過信号（Ｔ１）を生成し、前記少なくとも２つの透過信号（Ｔ１）のピークとして前記減衰を特定するよう構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２６】
接触面（２）と対向面（３）を規定するパネル（１）の一部である接触面（２）において、当該接触面（２）上の複数の物体の位置を検出するための装置であって、当該装置が、
前記接触面（２）と前記対向面（３）との間の内部反射によって伝播するビームであって、前記パネル（１）内へ少なくとも３つのビーム（Ｂ１−Ｂ６）の放射線を取り込むための手段（２８）と、
前記パネル（１）の感知領域にわたり前記接触面に沿って前記ビームを掃引するための手段（ＢＳ１、ＢＳ２；２３Ａ−２３Ｄ、５０Ａ−５０Ｄ）と、
前記ビームが前記感知領域にわたって掃引される間に少なくとも１つの放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）で前記ビームを受け取るための手段（ＳＤ１、ＳＤ２；２３Ｅ−２３Ｈ、５０Ａ−５０Ｄ）と、
前記放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）の出力信号から特定可能である減衰であって、前記感知領域内で前記接触面（２）に接触する物体によって引き起こされた前記ビーム（Ｂ１−Ｂ６）の減衰に基づいて前記位置を特定するための手段（８）とを具えることを特徴とする装置。
【請求項２７】
接触面（２）上の複数の物体の位置を検出する方法において、当該方法が、
前記接触面（２）と対向面（３）との間の内部反射によって伝播するビームであって、前記接触面（２）と前記対向面（３）を規定するパネル（１）内へ少なくとも３つのビーム（Ｂ１−Ｂ６）の放射線を取り込むステップと、
前記パネル（１）の感知領域にわたり前記接触面（２）に沿って前記ビーム（Ｂ１−Ｂ６）を掃引するステップと、
前記ビームが前記感知領域にわたって掃引される間に少なくとも１つの放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）で前記ビーム（Ｂ１−Ｂ６）を受け取るステップと、
前記放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）の出力信号から特定可能である減衰であって、前記感知領域内で前記接触面（２）に接触する物体によって引き起こされる前記ビームの減衰に基づいて前記位置を特定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
接触面（２）と対向面（３）を規定するパネル（１）の一部である接触面（２）において、当該接触面（２）上の複数の物体の位置を検出するための装置を動作させる方法であって、当該方法が、
各ビームが各主方向へ前記接触面（２）と前記対向面（３）との間の内部反射によって伝播するよう前記パネル（１）内へ少なくとも３つのビーム（Ｂ１−Ｂ６）の放射線を取り込み、前記パネル（１）の感知領域にわたり前記面に沿って各ビームを掃引するよう入力スキャナ機構（ＢＳ１−ＢＳ２、１２Ａ−１２Ｂ）を動作させるステップと、
前記感知領域にわたって掃引される間に、前記入力スキャナ機構（ＢＳ１−ＢＳ２、１２Ａ−１２Ｂ）から前記ビームを受け取るよう少なくとも１つの放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）を動作させるステップと、
前記放射線検出部（３１、３１’、３２、３２’；１６）の出力信号から特定可能である減衰であって、前記感知領域内で前記接触面（２）に接触する物体によって引き起こされる前記ビームの減衰に基づいて前記位置を特定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
データ処理システム（８）で実行される場合に、請求項２８に記載の方法を実行するよう適合された計算機コードを含むコンピュータプログラム製品。
【請求項３０】
放射線透過パネル（１）の接触面（２）上の少なくとも１つの物体の位置を検出するための方法において、当該方法が、
前記１以上の出射部位に沿った放射線の各空間的分布を表す少なくとも２つの出力信号（Ｓ１、Ｓ２）であって、前記パネル（１）の１以上の細長い出射部位に光学的に結合される検出部から少なくとも２つの出力信号（Ｓ１、Ｓ２）を取得するステップと、
少なくとも２つの透過信号（Ｔ１）を生成するステップであって、当該生成するステップがバックグラウンド信号（ＲＥＦ）によって前記少なくとも２つの出力信号（Ｓ１、Ｓ２）の分離を含むステップと、
前記少なくとも２つの透過信号（Ｔ１）のピークに基づいて前記位置を特定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、前記特定するステップが前記少なくとも２つの透過信号のピーク毎に放射線経路を特定するステップと、
このように特定された放射線経路の交点を特定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法において、前記特定するステップがさらに、前記少なくとも２つの透過信号の各ピークにおける結合された面積を計算するステップと、
各結合された面積を前記交点の少なくとも１つと関連づける方程式系を解くステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３０乃至３２の何れか１項に記載の方法において、前記生成するステップがさらに、前記分離結果の対数関数を操作するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３０乃至３３の何れか１項に記載の方法において、前記バックグラウンド信号（ＲＥＦ）が、前記接触面（２）上に少なくとも１つも物体のない状態で、前記１以上の出射部位に沿う放射線の空間的分布を表すことを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３０乃至３４の何れか１項に記載の方法において、前記バックグラウンド信号（ＲＥＦ）が、別途の較正ステップ中に導き出されるか、または１以上の前記出力信号から導き出されて予め設定されることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３０乃至３５の何れか１項に記載の方法において、各ビームが前記１以上の出射部位で受け取られるように、パネル内へ取り込まれて各主方向に前記パネル（１）の前記接触面（２）と対向面（３）との間の内部反射によって伝播する、放射線の各ビームに各空間的分布が由来することを特徴とする方法。
【請求項３７】
データ処理システム（８）で実行される場合に、請求項３０乃至３６の何れか１項に記載の方法を実行するよう適合された計算機コードを含むコンピュータプログラム製品。
【請求項３８】
放射線透過パネル（１）の接触面（２）上の少なくとも１つの物体の位置を検出するためのデバイスであって、当該デバイスが、
１以上の出射部位に沿った放射線の各空間的分布を表す少なくとも２つの出力信号（Ｓ１、Ｓ２）であって、前記パネル（１）の１以上の細長い出射部位に光学的に結合される検出部から少なくとも２つの出力信号（Ｓ１、Ｓ２）を取得するための手段と、
少なくとも２つの透過信号（Ｔ１）を生成するための手段であって、当該生成がバックグラウンド信号（ＲＥＦ）によって前記少なくとも２つの出力信号（Ｓ１、Ｓ２）の分離を含む手段と、
前記少なくとも２つの透過信号（Ｔ１）のピークに基づいて前記位置を特定する手段とを具えることを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する特許出願の相互参照
本出願は、２００８年６月２３日提出のスウェーデン特許出願第０８０１４６６−４号、および２００８年６月２３日提出の米国仮出願第６１／１２９，３７３号の利益を主張し、この双方が参照によって本書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、接触面上の複数の物体の位置を検出するための技術に関する。接触面はタッチパネルの一部とすることができる。
【背景技術】
【０００３】
以前にも増して、コンピュータ、電子測定および検査装置、ゲームデバイス等に入力データを提供するためにタッチパネルが用いられている。パネルは、ユーザが例えばポインタ、スタイラス、または１本またはそれ以上の指を使ってやり取りするためのグラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）で提供することができる。ＧＵＩは、静的または動的としてもよい。静的なＧＵＩは、例えばパネルより上、パネルより下、またはパネルの内部に設けられた印刷物の形態とすることができる。動的なＧＵＩは、パネルと一体型の表示画面、もしくはパネルの下に設けられた表示画面によって、またはプロジェクタによってパネル上に投影されている画像によって提供することができる。
【０００４】
パネルに接触感知機能を提供するための技術が多数知られており、例えばパネル上の接触点から散乱された光を捕らえるカメラを用いることによって、またはパネル内に抵抗性ワイヤグリッド、容量センサ、歪みゲージ等を組み込むことによってパネルに接触感知機能を提供する。
【０００５】
米国特許出願公開第２００４／０２５２０９１号は、漏れ全内部反射（ＦＴＩＲ）に基づく他の技術を開示している。間隔を置いた２つの発光源からの光がパネル内へ結合され、全内部反射によってパネルの内部を伝播する。各光源からの光は、パネル全体にわたって均一に分散される。光検出器のアレイが、パネルの境界の周りに配置されて光源からの光を検出する。物体がパネルの表面に接触した場合、光が接触点で局所的に減衰される。物体の位置は、光検出器のアレイで各光源からの光の減衰に基づいて三角測量によって測定される。
【０００６】
米国特許第３，６７３，３２７号は類似の技術を開示しており、この技術では光線送信機のアレイがパネルの２つの端部に沿って設けられ、内部反射によってパネルを通って伝播する交差光線のグリッドを設定する。光線検出器の対応するアレイは、パネルの両端部に設けられる。物体がパネルの表面に接触する場合、接触点で交差する光線が減衰される。検出器のアレイで減衰された光線は、物体の位置を直接特定する。
【０００７】
これら既知のＦＴＩＲ技術は、これらが多数の検出器と、できる限り多くの光源との使用を必要とするので、高価であるという弱点がある。さらに、必要な数の検出器／光源はパネルの表面積と共に顕著に増加するので、これらは容易に拡大縮小することはできない。また、パネルの空間分解能は検出器／光源の数に依存する。またさらに、パネルを照明するためのエネルギ消費量がかなりのものであり、パネルの表面積の増加と共に顕著に増加する。
【０００８】
複数の接触物体の位置を検出するための改善された技術に対するニーズもある。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、先行技術の上記で特定された制限の１以上を少なくとも部分的に克服することを目的とする。
【００１０】
この目的および他の目的は、以下の説明から明らかであり、独立クレームに係る装置、方法およびコンピュータプログラム製品、従属クレームによって規定されているこ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。
【００１１】
本発明の第１態様は、接触面上の複数の物体の位置を検出するための装置であって、当該装置が、接触面と対向面を規定するパネルと、各ビームが各主方向へ前記接触面と前記対向面との間の内部反射によって伝播するように、パネル内へ少なくとも３つのビームの放射線を取り込み、前記パネルの感知領域にわたり前記面に沿って各ビームを掃引するよう適合された入力スキャナ機構と、前記ビームが前記感知領域にわたって掃引される間に前記入力スキャナ機構からの前記ビームを受け取るよう構成された少なくとも１つの放射線検出部と、前記少なくとも１つの放射線検出部に接続されるデータ処理部において、前記放射線検出部の出力信号から特定可能である減衰であって、前記感知領域内で前記接触面に接触する前記物体によって引き起こされる前記ビームの減衰に基づいて前記位置を特定するよう構成されたデータ処理部とを具えることを特徴とする。
【００１２】
一実施形態では、前記感知領域の少なくとも一部が相互に鋭角の第１ビームの第１セットによって掃引され、前記第１ビームが３０°以下、好ましくは２０°以下の最大鋭角を有することを特徴とする。
【００１３】
前記第１ビームが前記パネルにわたって第１主方向に掃引され、少なくとも１つの第２ビームが前記パネルにわたって第２主方向に掃引されてもよい。前記第２主方向は前記第１主方向と平行ではなく、好ましくは前記第１主方向と直交することを特徴とする。
【００１４】
一実施形態では、前記パネルが矩形であり、前記第１主方向と第２主方向が前記パネルの各辺に平行であることを特徴とする。
【００１５】
一実施形態では、前記少なくとも１つの第２ビームが相互に鋭角の第２ビームの第２セットに含まれ、前記第２ビームが前期第２主方向へ掃引され、３０°以下、好ましくは２０°以下の最大鋭角を有することを特徴とする。
【００１６】
一実施形態では、前記第１セットが２つの第１ビームを含み、および／または前記第２セットが２つの第２ビームを含むことを特徴とする。別の実施形態では、前記第１セットが３つの第１ビームを含み、および／または前記第２セットが３つの第２ビームを含むことを特徴とする。
【００１７】
一実施形態では、前記第１セットの第１ビームの１つの主方向が前記第１主方向と直交し、および／または前記第２セットの第２ビームの１つの主方向が前記第２主方向と直交することを特徴とする。
【００１８】
一実施形態では、前記第２ビームの各ペアが前記第２セット内で一意の鋭角を有し、および／または第１ビームの各ペアが前記第１セット内で一意の鋭角を有することを特徴とする。
【００１９】
一実施形態では、前記少なくとも３つのビームの主方向が前記感知領域の少なくとも一部で相互に鋭角であり、前記ビームの各ペアが一意の鋭角を規定することを特徴とする。
【００２０】
一実施形態では、前記少なくとも３つのビームの主方向が前記感知領域の少なくとも一部で等角であることを特徴とする。
【００２１】
一実施形態では、前記入力スキャナ機構が前記感知領域にわたって各ビームを平行移動することによってビームを掃引するよう構成されていることを特徴とする。
【００２２】
一実施形態では、前記入力スキャナ機構が前記ビームの主方向間の実質的に一定の相互角により前記感知領域にわたって前記ビームを掃引するよう構成されていることを特徴とする。例えば、各ビームは、前記感知領域にわたって掃引される間に実質的に不変の主方向を有することを特徴とする。
【００２３】
一実施形態では、前記パネルが直線の外周部によって規定され、各ビームが前記直線の外周部の１つに実質的に平行な各主方向へ平行移動されることを特徴とする。
【００２４】
一実施形態では、前記装置はさらに、前記ビームが前記感知領域にわたって掃引される間に前記入力スキャナ機構からの前記ビームを受け取り、前記少なくとも１つの放射線検出部へ前記ビームを向けるように前記入力スキャナ機構と同期する出力スキャナ機構を具えることを特徴とする。例えば、前記入力および出力スキャナ機構が前記感知領域の両側で各ビームを取り込んで受け取るよう構成されている。あるいは、前記装置は、前記パネルの外周部の少なくとも一部に沿って配置された反射体を具え、前記反射体が前記パネルから前記ビームを受け取り、前記パネル内に前記ビームを反射して戻すよう構成されており、前記入力および出力スキャナ機構が前記感知領域の同じ側から各ビームを取り込んで受け取るよう構成されてもよい。前記反射体は再帰反射デバイスとすることができる。
【００２５】
他の実施形態では、前記少なくとも１つの放射線検出部が前記パネルの外周部の少なくとも一部に沿って配置される複数の放射線検出素子を含むことを特徴とする。
【００２６】
一実施形態では、前記データ処理部がさらに、前記少なくとも１つの放射線検出部から少なくとも２つの出力信号を取得し、バックグラウンド信号によって前記少なくとも２つの出力信号を分離することによって少なくとも２つの透過信号を生成し、前記少なくとも２つの透過信号（Ｔ１）のピークとして前記減衰を特定するよう構成されていることを特徴とする。
【００２７】
本発明の第２態様は、接触面と対向面を規定するパネルの一部である接触面において、当該接触面上の複数の物体の位置を検出するための装置であって、当該装置が、前記接触面と前記対向面との間の内部反射によって伝播するビームであって、前記パネル内へ少なくとも３つのビームの放射線を取り込むための手段と、前記パネルの感知領域にわたり前記接触面に沿って前記ビームを掃引するための手段と、前記ビームが前記感知領域にわたって掃引される間に少なくとも１つの放射線検出部で前記ビームを受け取るための手段と、前記放射線検出部の出力信号から特定可能である減衰であって、前記感知領域内で前記接触面に接触する物体によって引き起こされた前記ビームの減衰に基づいて前記位置を特定するための手段とを具えることを特徴とする。
【００２８】
本発明の第３態様は、接触面上の複数の物体の位置を検出する方法において、当該方法が、前記接触面と対向面との間の内部反射によって伝播するビームであって、前記接触面と前記対向面を規定するパネル内へ少なくとも３つのビームの放射線を取り込むステッと、前記パネルの感知領域にわたり前記接触面に沿って前記ビームを掃引するステップと、前記ビームが前記感知領域にわたって掃引される間に少なくとも１つの放射線検出部で前記ビームを受け取るステップと、前記放射線検出部の出力信号から特定可能である減衰であって、前記感知領域内で前記接触面に接触する物体によって引き起こされる前記ビームの減衰に基づいて前記位置を特定するステップとを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明の第４態様は、接触面と対向面とを規定するパネルの一部である接触面において、当該接触面上の複数の物体の位置を検出するための装置を動作させる方法であって、当該方法が、各ビームが各主方向へ前記接触面と前記対向面との間の内部反射によって伝播するよう前記パネル内へ放射線の少なくとも３つのビームを取り込み、前記パネルの感知領域にわたり前記接触面に沿って各ビームを掃引するよう入力スキャナ機構を動作させるステップと、前記感知領域にわたって掃引される間に、前記入力スキャナ機構から前記ビームを受け取るよう少なくとも１つの放射線検出部を動作させるステップと、前記放射線検出部の出力信号から特定可能である減衰であって、前記感知領域内で前記接触面に接触する物体によって引き起こされる前記ビームの減衰に基づいて前記位置を特定するステップとを含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明の第５態様は、データ処理システムで実行される場合に、第４態様に記載の方法を実行するよう適合された計算機コードを含むコンピュータプログラム製品である。
【００３１】
第１態様の任意の一実施形態は、第２乃至第５態様と組み合わせることができる。
【００３２】
本発明の第６態様は、放射線透過パネルの接触面上の少なくとも１つの物体の位置を検出するための方法において、当該方法が、前記１以上の出射部位に沿った放射線の各空間的分布を表す少なくとも２つの出力信号であって、前記パネルの１以上の細長い出射部位に光学的に結合される検出部から少なくとも２つの出力信号を取得するステップと、少なくとも２つの透過信号を生成するステップであって、当該生成するステップがバックグラウンド信号によって前記少なくとも２つの出力信号の分離を含むステップと、前記少なくとも２つの透過信号のピークに基づいて前記位置を特定するステップとを含むことを特徴とする。
【００３３】
一実施形態では、前記特定するステップが前記少なくとも２つの透過信号のピーク毎に放射線経路を特定するステップと、前記特定するステップがさらに、前記少なくとも２つの透過信号の各ピークにおける結合された面積を計算するステップと、各結合された面積を前記交点の少なくとも１つと関連づける方程式系を解くステップとを含むことを特徴とする。
【００３４】
一実施形態では、前記生成するステップがさらに、前記分離結果の対数関数を操作するステップを含むことを特徴とする方法。
【００３５】
一実施形態では、前記バックグラウンド信号が、前記接触面上に少なくとも１つも物体のない状態で、前記１以上の出射部位に沿う放射線の空間的分布を表すことを特徴とする。
【００３６】
一実施形態では、前記バックグラウンド信号が、別途の較正ステップ中に導き出されるか、または１以上の前記出力信号から導き出されて予め設定されることを特徴とする。
【００３７】
一実施形態では、各空間的分布が放射線の各ビームから始まり、当該ビームがパネル内へ取り込まれて各主方向で前記パネルの前記接触面と対向面との間の内部反射によって伝播し、各ビームが前記１以上の出射部位で受け取られることを特徴とする。
【００３８】
本発明の第７態様は、データ処理システムで実行される場合に、第６態様に記載の方法を実行するよう適合された計算機コードを含むコンピュータプログラム製品である。
【００３９】
本発明の第８態様は、放射線透過パネルの接触面上の少なくとも１つの物体の位置を検出するためのデバイスであって、当該デバイスが、前記１以上の出射部位に沿った放射線の各空間的分布を表す少なくとも２つの出力信号であって、前記パネルの１以上の細長い出射部位に光学的に結合される検出部から少なくとも２つの出力信号を取得するための手段と、少なくとも２つの透過信号を生成するための手段であって、当該生成がバックグラウンド信号によって前記少なくとも２つの出力信号の分離を含む手段と、前記少なくとも２つの透過信号のピークに基づいて前記位置を特定するための手段とを含むことを特徴とする。
【００４０】
第６態様の実施形態の何れか１つは、第７および第８態様と組み合わせることができる。
【００４１】
本発明の更なる他の目的、特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明と、添付の特許請求の範囲と、図面とから示される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
ここで本発明の実施形態が添付する概略図を参照してより詳細に説明される。
【図１】図１Ａは接触感知システムの簡略化された実施形態の平面図であり、このシステムで生成された測定信号のグラフを含む図であり、図１Ｂは図１Ａのシステムの断面図である。
【図２】図２Ａはビーム掃引を示すさらに別の実施形態の平面図であり、図２Ｂは異なる検出部分の位置を示すさらに別の実施形態の平面図であり、図２Ｃは相互ビーム角の定義を示すさらに別の実施形態の平面図であり、図２Ｄは等角ビーム配置を示すさらに別の実施形態の平面図である。
【図３】図３Ａはビーム掃引を示すさらに別の実施形態の平面図であり、図３Ｂは異なる検出部分の位置を示すさらに別の実施形態の平面図である。
【図４】図４Ａは図２の実施形態の変形例の図であり、図４Ｂは図３の実施形態の変形例の図である。
【図５】図５は、相互のビーム角６°、１２°、２０°および４０°の２重ｖ走査ビーム配置を有する実施形態の異なる検出部分の位置を示す図である。
【図６】図６は、相互のビーム角６°、１２°、２０°および４０°の２重Ψ走査ビーム配置を有する実施形態の異なる検出部分の位置を示す図である。
【図７】図７は、２重Ψ走査ビーム配置を有する単一経路システムの平面図である。
【図８】図８は、例示的な２ビーム配置における接触点と得られる架空点のセットを示す図である。
【図９】図９は、例示的な３ビーム配置における接触点と得られる架空点のセットを示す図である。
【図１０】図１０は、等角の３ビーム配置の劣化をもたらす接触点の組み合わせを示す図である。
【図１１】図１１は、劣化を除去する図１０の接触点の修正を示す図である。
【図１２】図１２Ａは、ｖ走査３ビーム配置の劣化をもたらす接触点の組み合わせを示す図であり、図１２Ｂは、劣化を除去する図１２Ａの接触点の修正を示す図である。
【図１３】図１３Ａは非対称の３ビーム配置の劣化をもたらす接触点の組み合わせを示す図であり、図１３Ｂは劣化を除去する図１３Ａの接触点の修正を示す図である。
【図１４】図１４は、非対称の３ビーム配置における劣化への接触点の除去の影響を示す図である。
【図１５】図１５は、２重ｖ走査ビーム配置の劣化をもたらす接触点の組み合わせを示す図である。
【図１６】図１６は、２重ｖ走査ビーム配置の劣化への接触点の除去の影響を示す図である。
【図１７】図１７は、４つの接触点に関して対称および非対称のΨ走査のビーム配置間の違いを示す。
【図１８】図１８Ａは本発明の実施形態を実施することが可能な単一経路システムの平面図であり、図１８Ｂは図１８Ａのシステムに含むことができる放射線検出部の平面図である。
【図１９】図１９は、２重Ψ走査ビーム配置を有する再帰性反射システムの平面図である。
【図２０】図２０は、２重Ψ走査ビーム配置を有する複数センサシステムの平面図である。
【図２１】図２１は、単一経路システムの実施形態の平面図である。
【図２２】図２２Ａは折り畳まれたビーム経路を有する実施形態のそれぞれ立側面図と平面図であり、図２２Ｂは折り畳まれたビーム経路を有する実施形態のそれぞれ立側面図と平面図である。
【図２３】図２３は、折り畳まれたビーム経路を有する別の実施形態の平面図である。
【図２４】図２４Ａは折り畳まれたビーム経路を有するさらに別の実施形態のそれぞれ立側面図と平面図であり、図２４Ｂは折り畳まれたビーム経路を有するさらに別の実施形態のそれぞれ立側面図と平面図である。
【図２５】図２５は、折り畳まれたビーム経路を有するさらに別の実施形態の平面図である。
【図２６】図２６Ａはコーナーに設けられたビームスキャナと走査検出器を有する実施形態の平面図であり、図２６Ｂは図２６Ａの実施形態の詳細を示す図であり、図２６Ｃは他の実施形態の詳細を示す図である。
【図２７】図２７は、接触感知システムの接触位置を測定するための例示的な方法のフローチャートである。
【図２８】図２８Ａは１つの接触物体の状態について出射部位内の位置に応じた各測定信号、バックグラウンド信号および透過信号のプロットを示す図であり、図２８Ｂは１つの接触物体の状態について出射部位内の位置に応じた各測定信号、バックグラウンド信号および透過信号のプロットを示す図であり、図２８Ｃは１つの接触物体の状態について出射部位内の位置に応じた各測定信号、バックグラウンド信号および透過信号のプロットを示す図である。
【図２９】図２９Ａは３つの接触物体の状態について出射部位内の位置に応じた各測定信号、バックグラウンド信号および透過信号のプロットを示す図であり、図２９Ｂは３つの接触物体の状態について出射部位内の位置に応じた各測定信号、バックグラウンド信号および透過信号のプロットを示す図である。
【図３０】図３０は、散乱面を有するパネル内のビームに沿った接触位置に応じた信号幅のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明は、放射線透過パネルの表面の複数の接触点の位置を検出するための技術に関する。理解を容易にするために、マルチタッチ検出の例示的なビーム配置を説明する前に、簡略化された実施例に関して幾つかの根本原理を論じる。次いで、システム構成の実施例が提供され、このシステム構成の１つに関して多くの詳細な実装例が続く。この説明は、データ処理例によって結論づけられる。この説明の全体にわたり、同一の参照符号は、対応する素子を特定するのに用いられる。
【００４４】
概要
放射線透過パネル１を含む接触感知システムの一例は、図１Ａの平面図と、図１Ｂの断面図（図１Ａの線１Ｂ−１Ｂに沿って切り取られる）で示される。パネル１は、２つの対向する略平行な面２、３を規定し、平面または曲面とすることができる。パネル１は、放射線が内部反射によってパネル内部で伝播できるよう構成されている。この目的を達成するため、放射線伝播チャネルはパネルの２つの境界面間に提供され、境界面の少なくとも１つは、伝播する放射線に１以上の接触物体（図示された２つの物体Ｏ１、Ｏ２）と相互作用させる。各物体との相互作用では、放射線の一部が物体によって散乱され、放射線の一部は物体によって吸収され、放射線の一部は影響せずに伝播し続けるであろう。したがって、物体Ｏ１とＯ２がパネル１の接触面（例えば頂面２）に接触する場合、透過した放射線のエネルギは低下する。複数の異方向からパネル１を通って透過した放射線のエネルギを測定することによって、例えば三角測量によって接触物体の位置（「接触位置」）を検出することができる。
【００４５】
図１の実施例では、システムがさらに、パネル面の少なくとも一部にグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を提供するインタフェース装置６を含む。インターフェイス装置６は、パネル１の上、パネル１の下、またはパネル１内部に配置される固定画像を有する基板の形態とすることができる。あるいは、インターフェイス装置６は、システムの下もしくはシステムの内部に配置される画面でもよいし、またはシステムの下もしくはシステムの上に配置され、パネル１に画像を投影する投影機でもよい。この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と類似の動的なＧＵＩを提供してもよい。
【００４６】
一般に、パネル１は１以上の層で、固体材料で作られる。接触面２の内部反射は全反射（ＴＩＲ）によって引き起こされ、パネルの材料と、周囲媒質、一般に空気との間の屈折率の違いから得られる。対向する境界面３での反射は、ＴＩＲ、または対向する境界面に塗布される反射コーティングによって引き起こすことができる。放射線がパネルの入射部位で臨界角より大きいパネルの垂直線に対する角度でパネル１内に入射される限り、全反射が維持される。当業者に周知のように、臨界角は入射部位で放射線を受け取る材料と周囲の材料との屈折率によって決定される。接触物体と伝播する放射線との間の相互作用の上述した処理は、いわゆる漏れ全内部反射（ＦＴＩＲ）に関係してもよく、物体がパネル面の材料を取り囲む材料より高屈折率を有し、表面２から数波長の距離以下に置かれるという条件で、伝播する放射線によって形成されたエバネセント波からエネルギが物体内へ放散される。一般に、パネルは関連する波長領域の十分な放射線量を透過し、透過したエネルギの堅実な測定を可能にする任意の材料で作成することができる。この材料は、ガラス、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）とポリカーボネート（ＰＣ）を含む。パネルは、周囲のエッジ部分によって規定され、これは頂面２と底面３に垂直でもよいし、垂直でなくてもよい。放射線は、エッジ部分を通って直接パネル内およびパネル外に結合することができる。あるいは、別個の細長い結合素子がエッジ部分または頂面２もしくは底面３に取り付けられてもよく、パネル内またはパネル外に放射線を導く。この結合素子は、楔の形状を有してもよい（例えば図２２Ａで示されるように）。
【００４７】
図１Ａで示されるように、放射線は、幾つかの平行でないビームＢ１、Ｂ２の形態でパネル１内へ取り込まれる。各ビームＢ１、Ｂ２は、入力スキャナ機構（図示せず）によってパネル１の入射部位に沿っておよびパネル１にわたって掃引されるか、または走査される。図示する実施例では、細長い入射部位がパネル１の左端と頂端に配置される。パネルの出射部位で透過したエネルギは、検出機構（図示せず）によって測定され、検出機構は各ビームＢ１、Ｂ２がパネル１にわたって掃引されるときにこれを受け取るよう構成される。図示する実施例では、細長い出射部位がパネル１の右端と底端に配置される。
【００４８】
本出願に関して、「検出インスタンス（sensing instance）」は全ビームがパネルにわたって一度掃引されたときに形成される。ビームは、検出インスタンス内でパネルにわたって連続的に掃引することができる。あるいは、２以上のビームが検出インスタンス中にパネルにわたって完全または部分的に同時に掃引されてもよい。好ましくは、各ビームがパネルにわたって連続移動で掃引される。システムの時間分解能は、検出インスタンスの周波数である更新周波数によって決定される。例えば、手書きの記録用に設計されたシステムについては、少なくとも７５Ｈｚの更新周波数を有することが望ましいが、他のアプリケーションはより低いか、より高い時間分離能を必要とするであろう。
【００４９】
一般に、入力スキャナ機構は任意の適切な波長領域、例えば赤外波長領域または可視波長領域で動作することができる。全てのビームは、同一波長で生成することができるであろう。あるいは、異なる波長領域の放射線で異なるビームを生成することができ、波長に基づいてビーム間の識別を可能にする。さらに、入力スキャナ機構は連続放射線またはパルス放射線の何れかを出力することができる。
【００５０】
ビームは１以上の放射源によって生成することができ、放射源は、所望の波長領域、例えばダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ（垂直空洞面放出レーザ）、またはＬＥＤ（発光ダイオード）、白熱電球、ハロゲンランプ等の放射線を放射可能な任意の種類のデバイスとすることができる。
【００５１】
上述したように、接触物体の位置Ｏ１、Ｏ２は、ビームＢ１、Ｂ２がパネルにわたって掃引される間に物体Ｏ１、Ｏ２が少なくとも２つの平行でないビームＢ１、Ｂ２に影響する場合に測定することができる。各ビームＢ１、Ｂ２は、好ましくはその掃引方向Ｒ１、Ｒ２で細く、それに垂直方向、すなわちパネルの厚さ方向で広い。少なくとも一度パネルを通過した後、各ビームＢ１、Ｂ２のエネルギは、パネル１の出射部位に光学的に結合される少なくとも１つの放射線検出部（図示せず）によって測定される。
【００５２】
ビームのエネルギは、放射線を電気信号に変換可能な任意の種類の放射線検出部によって測定することができる。この放射線検出部は、任意の数の放射線感受性素子を有することができ、このため０次元、１次元（１Ｄ）、２次元（２Ｄ）の検出部でもよい。１つの検出部を用いて単一ビームのエネルギまたは複数ビームの個々のエネルギを測定してもよい。ある実施形態では、検出部はたった１つの放射線感受性素子を有する光検出部とすることができ、これは大きな検出面を有し、低い検出ノイズをもたらす。さらに、光検出部は現在、他の検出部と比べて安い。別の変形例では、０次元または１次元の検出部は、ＣＭＯＳセンサなどの２次元の検出部の放射線感受性素子（ピクセル）の適切なビニングによって形成される。
【００５３】
一般に、パネルにわたってビームを掃引するための入力スキャナ機構を用いることによって、パネルの表面の物体の位置を検出するのに若干の放射源のみが必要とされる。さらに、放射源の数はパネルの表面面積に依存しないため、接触感知システムは容易に拡張可能である。
【００５４】
パネル全体の連続照明の先行技術と比べて、パネルの小部分のみが一回で照明されるので、入力スキャナ機構の使用は、所定のＳ／Ｎ比について低い電力消費を可能にする。
【００５５】
さらに、接触感知システムの空間分解能は、サンプリングレート、すなわち測定データが各放射線検出部からサンプリングされる速度によって提供される。これは、もし十分な放射線量がパネル内に取り込まれる場合、任意の所望の解像度を達成することができることを意味する。さらに、空間分解能は接触感知システムの動作中に変更することができ、パネルの異なる部分で異なる空間分解能を達成することができる。
【００５６】
図１の接触感知システムは、検出インスタンス（「マルチタッチ」）中に表面に接触する複数の物体の位置を測定するよう動作することができる。上述したように、放射線の一部だけが物体によって吸収／分散されるが、残りの放射線はビームの主方向に沿って伝播し続ける。したがって、２つの物体がビームの主方向で互いの後ろにたまたま置かれる場合、ビームの一部は両物体と相互作用する。ビームエネルギが十分である場合、残りのビームが放射線検出部に到達し、両相互作用を特定させ測定信号を生成する。図１Ａでは、２つの物体Ｏ１、Ｏ２がパネル１上に同時に（すなわち全く同じ検出インスタンス中に）置かれ、測定信号Ｓ１、Ｓ２が放射線検出部によって生成される。信号Ｓ１、Ｓ２は、掃引中のビームＢ１、Ｂ２の測定されたエネルギを表す。信号は、時間に応じて測定されたエネルギ、掃引角度またはパネル１に関する所定の座標系の位置Ｘ／Ｙを示してもよい。図示されるように、各接触物体Ｏ１は、掃引毎に測定されたビームエネルギの局所的な減少をもたらす。具体的には、物体Ｏ１が信号Ｓ１の信号特性ｗ１およびｈ１と、信号Ｓ２の信号特性ｗ２およびｈ２とに起因する一方、物体Ｏ２が信号Ｓ１の信号特性のＷ１およびＨ１と、信号Ｓ２のＷ２およびＨ２とに起因する。信号特性ｗ１、ｗ２、Ｗ１、Ｗ２（幅特性）は、物体Ｏ１、Ｏ２の外見上のサイズに依存する。信号特性ｈ１、ｈ２、Ｈ１、Ｈ２（エネルギ特性）は、物体Ｏ１、Ｏ２吸収／散乱特性と同様に物体のサイズにも依存する。信号Ｓ１、Ｓ２は、データ処理部（図示せず）に物体間を識別させ、パネル上の位置を測定することができる。
【００５７】
図１のシステムで複数の接触位置を測定することが可能であるが、測定信号の重複する信号パターンを分離する性能により頼らない改良技術へのニーズがある。
【００５８】
この改良技術は、パネルの表面領域の少なくとも一部で同時に発生しないように、パネルにわたって少なくとも３つのビームを掃引することによって達成されることが分かった。表面領域のこの部分は、少なくとも３つの同時に発生しないビームによって掃引され、マルチタッチ感知領域を形成する（以下で「感知領域」とも表す）。
【００５９】
以下でさらに記載されるように、システムは、例えば接触位置を検出する精度、検出インスタンス内で検出することができる接触位置の数、システムの技術的な複雑さ、システムの実装面積、パネルの全表面領域に対するマルチタッチ感知領域の相対的なサイズ等に関して、システムの所望の特徴に依存してパネル内の様々なビーム配置により構成することができる。
【００６０】
以下で開示されるビーム配置に関しては、ビームがパネル全体で物理的に交差しないということを理解されたい。代わりに、ビームのそれぞれがパネルにわたって掃引されるときにビーム間の交点を再構築することができる。
【００６１】
さらに、ビーム方向についての以下の説明は各ビームの主方向のことをいい、これは、パネルの平面図で分かるように、ビーム入射部位からパネル内に延在する直線の対称線であることを理解されたい。
【００６２】
なおさらに、本出願に関して「掃引方向」とは、特定方向（Ｒ）とその逆方向（−Ｒ）を含む主方向のことをいう。
【００６３】
図１−図５では、長方形パネルの辺に平行な座標軸Ｘ、Ｙを有するデカルト座標系が導入されている。これは説明の目的のために過ぎず、接触位置を任意の種類の座標系、例えば極、楕円、放物線等の座標系で表すことができる。
【００６４】
例示的なビーム配置図２Ａ−図２Ｄは、３つのビームＢ１−Ｂ３がパネルにわたって掃引される実施形態を示す。図２Ａは、２つのビームＢ１、Ｂ２が第１掃引方向Ｒ１で平行移動され、第３ビームＢ３が第１掃引方向に垂直な第２掃引方向Ｒ２に平行移動されることを示す。ビームＢ１、Ｂ２の主方向は、第１掃引方向Ｒ１（図２Ｃ）の垂直線Ｎに対するそれぞれの角度α１、α２を規定し、ビームＢ３の主方向は、第２掃引方向Ｒ２に垂直である。パネルにわたって１つの掃引方向Ｒ１に平行移動される２つの平行でないビームＢ１、Ｂ２を有するこの種類のビーム配置は、以下で「ｖ走査」と表される。図示する実施形態も、任意の他の実施形態も、ビームＢ１、Ｂ２はパネルの両側から取り込まれてもよいし、または同じ側で取り込まれてもよい。
【００６５】
図示する実施例では、第１と第２掃引方向Ｒ１、Ｒ２がパネルの辺に平行である。これは、システムの設計を容易にすることが分かった。例えば、以下で詳細に説明されるように、細長いビーム配向素子は、システムの側面に沿って配置することができ、ビームがビーム配向素子に沿って掃引されるときのパネル内の主なビーム方向を規定する。このように、直線の外周部分（辺）によって規定されるパネルについては、各掃引方向がそれぞれの外周部分に実質的に平行であることが一般に望ましいであろう。
【００６６】
図２Ａでは、ビームＢ１−Ｂ３がＸ方向でｖ走査を形成し、Ｙ方向で単一走査を形成する。このビーム配置では、図２Ｂで示されるように、異なる数のビームによって掃引される副部分Ｐ１、Ｐ２に分けられる。このように、パネル１は、各交点が２つのビームによって形成される幾つかの第１副部分Ｐ１と、各交点が３つのビームによって形成される中央の第２副部分Ｐ２とを含む。したがって、第２副部分Ｐ２はシステムのマルチタッチ感知領域を規定する。
【００６７】
図２Ｂでは、ビームＢ１−Ｂ３が第２副部分Ｐ２内で実質的に等角である。このビーム配置は、ビーム間の相互角を最大化する。大きな相互角は、少なくとも幾つかの実装で、検出された接触位置の精度を改善することができる。「等角ビーム」によってとは、各交点で、ビームの主方向が３６０°にわたって一様に分配されることを意味する。この実施例では、図２Ｄに示されるように、ビームが６０°（α１＝α２＝３０°）の相互角で交差する。
【００６８】
ビームは感知領域内で等角であることが望ましいかもしれないが、このビーム配置はパネルの中心部（副部分Ｐ２参照）に感知領域を制限する一方で、残りの全パネル表面が無駄になる。したがって、接触感知システムの実装面積は感知領域のサイズに関して過大となるであろう。
【００６９】
図３Ａは図２Ａの実施形態の変形例を示しており、ここでは１つの更なるビームＢ４がＸ方向にさらに掃引される。図示する実施例では、このビームがその掃引方向Ｒ１に直交しており、このためパネルの１組の両辺に平行である。図３Ｂで示されるように、パネルは、各交点が２つのビームによって形成される２つの第１副部分Ｐ１と、各交点が３つのビームによって形成される４つの第２副部分Ｐ２と、各交点が４つのビームによって形成される中央の第３副部分Ｐ３とに分けられる。この実施形態では、マルチタッチ感知領域の範囲を拡張するために更なるビームＢ４によって等角ビームＢ１−Ｂ３が補われており、マルチタッチ感知領域の範囲は副部分Ｐ２とＰ３を含む。この拡張は、ｖ走査（Ｂ１とＢ２）と、パネルにわたる一方向Ｒ１に直交するビーム（Ｂ４）との組み合わせを掃引することによって達成される。ビームのこの組み合わせは、以下で「Ψ走査」と表される。
【００７０】
マルチタッチ感知領域は拡張されたが、この感知領域は現在異なる副部分Ｐ２、Ｐ３を含む。潜在的に、例えば接触位置の測定で得ることができる精度や、同様に識別可能な同時接触の数に関して、この性能はこれらの副部分Ｐ２、Ｐ３間で異なる。システムの全体的な性能は、パネルにわたって掃引されるビームの数を増加することによってさらに改善することができるが、ビームの数の増加はさらに、感知領域内で異なる副部分の数を増加する。したがって、性能の違いがパネルにわたって広がるであろう。さらに、パネルにわたって約６−１０以上のビームを掃引しないようにすることが望ましいであろう。ビームの数が増加するにつれ、コスト、技術的な複雑さ、および恐らくシステムの実装面積も増加する。さらに、処理システムのサンプリング速度は特定の価格で通常一定であるので、ビームの数の増加がビーム掃引当たりのサンプル数を低下させる。さらに、サンプル毎の測定信号のレベルはビームの数の増加と共に減少するという可能性がある。
【００７１】
図４Ａは、Ｘ方向とＹ方向の各々が２つの互いに平行でないビーム、すなわちｖ走査によって掃引される図２の変形例を示しており、図４Ｂは、Ｘ方向とＹ方向の各々が２つの互いに平行ではないビームと直交するビーム、すなわちΨ走査によって掃引される図３の実施形態の変形例を示している。
【００７２】
図５は、図４Ａで示される２重ｖ走査配置の４つのビームによって掃引された矩形パネルの異なる副部分の位置を示す。具体的には、異なる相互角が各ｖ走査のビーム間で設定されるとき（すなわち、図４Ａでそれぞれ、ビームＢ１とＢ２間の鋭角、およびビームＢ３とＢ４間の鋭角）、図５はこれらの副部分の範囲と位置がどのように変化するかを示す。約２０°（図５（ａ））の相互に鋭角のビーム角では、４つのビームによってパネルの大部分が掃引される。したがって、システムの性能はパネルの大部分で同じである。相互のビーム角をさらに小さくすることにより、中央の副部分の範囲を増加させ、他の副部分のサイズを減少させる。約１２°−１５°（図５（ｄ）参照）の角度では、２以下のビームによって掃引される副部分は実質的にないため、パネル全体が接触感知可能である。約２°−８°（図５（ｂ）参照）の角度では、パネル全体が実質的に均一性能を示すと考慮することができる。鋭角が小さくなるにつれてシステムの性能が低下させられるが、約２°から最大約３０°までの鋭角では適切な性能を達成することができることが分かった。
【００７３】
図６は、図４Ｂで示される２重Ψ走査配置の６つのビームによって掃引された矩形パネルの異なる副部分の位置を示す。図６は、各Ψ走査のビーム間の最大相互角（すなわち、図４Ｂでそれぞれ、ビームＢ１とＢ２間の鋭角、およびビームＢ５とＢ６間の鋭角）の影響を示す。副部分の分布とサイズは、図６と図５で異ならない。しかしながら、２重Ψ走査により、各副部分は２つ以上のビームによって掃引され、これはシステムの性能を増加する役目を果たす。例えば、複数の接触を検出するシステムの性能が強化され、約１２°−１５°（図６（ｄ）参照）の最大相互角で既に、４つ以下のビームによって掃引される副部分は実質的にない。
【００７４】
一般に、ｖ／Ψ走査はパネルにわたって所定の掃引方向に相互に鋭角のビームの少なくとも１セットを掃引することに関係しており、セット内に含まれるビームは、３０°以下、好ましくは２０°以下の最大鋭角を有する。ｖ走査では、各セットに２つのビームがあり、Ψ走査では各セットに３つのビームがある。Ψ走査では、これらのビームの１つの主方向が好ましくは掃引方向に直交する。
【００７５】
掃引方向に直交するΨ走査の中央ビームを有する１つの利点は、少なくともパネルが矩形の場合に、中央ビームがパネル全体で掃引されるということである。２重ｖ走査と比べて、２重Ψ走査の２つの中央ビームがパネル全体にわたって掃引され、これはパネルの周辺部で性能に顕著な改善をもたらすであろう。
【００７６】
ｖ走査およびΨ走査を用いる一般的な利点は、パネルにわたってほんの幾つかのビームを掃引することによって、接触感知システムの適切な性能を得ることができるということである。さらに、ｖ走査およびΨ走査の双方は、空間が効率的で、簡単で堅牢な部材の組み合わせによって実現することができる。この実現の詳細な実施例は、図２１−図２６を参照して以下で詳細に説明される。
【００７７】
意外にも、非対称のビーム配置が所定数のビームについて多くの接触位置の測定を可能にし、および／または接触位置を測定する際に堅牢性を改善することが分かった。この非対称のビーム配置は少なくとも３つのビームを配置することによって得ることができ、ビームの各ペアが一意の鋭角を規定する。例えば、Ψ走査を形成する１セットのビームの各ペアのビームは、一意の鋭角を有することができる。別の変形例では、非対称のビーム配置は、少なくとも２つのビームが共通の掃引方向で異なる角度を有するようにこれらを配置することによって得られる（例えば図２Ｃでα１≠α２）。
【００７８】
図７は、２重Ψ走査配置を示しており、これはビームＢ１−Ｂ６間の鋭角の適切な選択によって非対称とすることができる。図７の用語では、相互の鋭角は、一方のセットのビーム（Ｂ１、Ｂ２およびＢ４）ではα、βおよび（α＋β）によって与えられ、他方のセットのビーム（Ｂ３、Ｂ５およびＢ６）ではγ、δおよび（γ＋δ）によって与えられる。したがって、α≠βおよび／またはγ≠δのときに適切な非対称のビーム配置が得られる。非対称の特性は、α≠β≠γ≠δを選択することによって、さらにα≠β≠γ≠δ≠（α＋β）≠（γ＋δ）を選択することによってさらに改善することができる。ビームＢ１−Ｂ６間で規定される全ての鋭角が一意となるようにα、β、γおよびδが選択される場合、さらにより非対称のビーム配置が得られる。この非限定的な一実施例では、α＝６°、β＝８°、γ＝７°およびδ＝５°である。パネルが矩形であり、相互に対向する長辺と短辺を有する場合、パネルの長辺に垂直（すなわちＲ２方向）に掃引される一方のセットのビーム（Ｂ３、Ｂ５およびＢ６）が、他方のセットのビーム（Ｂ１、Ｂ２およびＢ４）より小さな最大鋭角を有するように、すなわち（γ＋δ）＜（α＋β）となるように、非対称の特性を選択することができる。このビーム配置は、他の非対称の２重Ψ走査配置と比べてパネルの感知領域を増加することができる。
【００７９】
ビーム配置の劣化以下では、幾つかの実施例を参照して異なるビーム配置の特徴をさらに説明する。これらの実施例は、以下の定義を利用する。
Ｓｉ：ビームｉの測定信号。
Ｓｉｊ：ビームｉの走査線、ここでｊは走査線に沿った１以上の接触点に由来する測定信号のピークの添え字である。各走査線は全透過率Ｔｉｊを有する。
ｐｎ：接触点、ｎは接触点の添え字である。接触点はパネルに接触する物体によって生成される。
ｇｍ：架空点、ｍは架空点の添え字である。架空点は存在しない接触点として定義され、これはすぐに測定信号に基づいて存在しないものとして捨てることができない。
【００８０】
ＦＴＩＲシステムでは、各接触点ｐｎが透過率ｔｎを有しており、これは０−１の範囲であるが、通常は０．７−０．９９の範囲である。走査線Ｓｉｊに沿った全透過率Ｔｉｊは、その走査線の接触点ｐｎの個々の透過率ｔｎの結果：Ｔｉｊ＝Πｔｎによって与えることができる。例えば、走査線Ｓｉｊ上の、それぞれ、透過率０．９および０．８を有する２つの接触点ｐ１とｐ２は、全透過率Ｔｉｊ＝０．７２をもたらすであろう。
【００８１】
これはさらに図８Ａに示され、これは２つのビーム掃引から得られる走査線と測定信号を示す。測定信号の処理は、測定信号によって与えられた１セットの候補接触点の中で接触点を特定するのを目的とすることを理解されたい。この実施例では、候補得点が３つの接触点ｐ１−ｐ３と、３つの架空点ｇ１−ｇ３で構成される。候補接触点は全ての利用可能な走査線がぶつかる位置として規定され、すなわち各ビームから１つの走査線が１つの位置で交差する。接触点が拡大領域を有する場合、走査線は幅を増加し、候補接触点は各ビームから交差する走査線の和集合になる。これは図８Ｂに示されており、ここでは接触点と架空点を取り囲むグレーエリアが交差する走査線の和集合を示す。
【００８２】
図８では、合計５つの走査線Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３が測定信号Ｓ１、Ｓ２から特定することができる。走査線は以下の透過率をもたらす：
Ｔ１１＝ｔ１、Ｔ１２＝ｔ２・ｔ３、Ｔ２１＝ｔ１、Ｔ２２＝ｔ２、およびＴ２３＝ｔ３
【００８３】
図９は、図２と同じビーム配置で３つのビーム掃引から得られる走査線と測定信号を示す。図９Ａは３つの接触点ｐ１−ｐ３を有する場合を示し、図９Ｂは４つの接触点ｐ１−ｐ４を有する場合を示す。ｐ４からの透過率は、規定通りに、走査線に沿って他の点からの透過率で乗算されるので、測定信号Ｓ１−Ｓ３はこれらの場合で異なる。これはさらに、一旦１つの接触点ｐｎの透過率ｔｎが測定されれば、この接触点ｐｎと交差する他の走査線の全透過率からこの透過率ｔｎを除去することができることを意味する。図９Ｂの実施例では、走査線Ｓ２１のみが接触点ｐ１と当たり、走査線Ｓ２３のみが接触点ｐ３と当たるので、接触点ｐ１とｐ３の透過率を測定することができる。Ｔ２１とＴ２３を測定することによって、ｔ１とｔ３の値が分かる：ｔ１＝Ｔ２１とｔ３＝Ｔ２３。次いで、他の接触点ｐ２とｐ４の透過率ｔ２とｔ４を測定することができる：
2011525651.tif 000003
【００８４】
全透過率ｔ１−ｔ４が測定されたので、接触点ｐ４が存在しても存在しなくても推定することができる。
【００８５】
上記で示されるように、解くことができない接触点の組み合わせ、いわゆる劣化ケース（degenerated cases）がある。したがって、劣化ケースでは、パネルの接触点の２以上のセット間で測定信号に基づいて識別することはできない。これらの劣化ケースの幾何学的配置は、用いられるビームの数と、ビームの主方向間の鋭角とに依存する。劣化ケースの発生は、５つの異なるビーム配置：３つの等角ビーム（図１０−図１１）、単一ビームと２０°ｖ走査の組み合わせ（図１２）、非対称ビーム配置（図１３−図１４）、２重非対称ｖ走査（図１５−図１６）、２重非対称Ψ走査（図１７）について以下で検討される。
【００８６】
図では、ｄが接触点の径を表し、Ｌが１つのビームの走査線に沿った接触点と架空点との間の距離を表し、ｌが別のビームの走査線に沿った接触点と架空点との間の距離を表す。
【００８７】
図１０Ａ−図１０Ｂは、３つの等角ビームを用いるときの劣化ケースを示す。このように、図１０Ａの接触点ｐ１−ｐ３のセットは図１０Ｂの接触点ｐ１−ｐ３のセットと同じ測定信号をもたらす。これはさらに、図１０の任意の７つの候補位置に配置された２つの接触点を識別することが常に可能であることを意味する。
【００８８】
図１１Ａで示されるように、図１０の劣化ケースを解くことができる。接触点ｐ１−ｐ３の１つは、走査線の１つに直交する方向か、または図１１Ｂで示される方向に距離１．５ｄだけ移動され、接触点ｐ１−ｐ３の１つは、任意の方向に距離√３ｄだけ移動される。さらに、２つの平行な走査線間の距離は少なくとも２．５ｄである必要がある。接触点のこの移動が行われるとき、たった１つの接触点を通過する少なくとも１つの走査線が存在する。これによって、その接触点の透過率を測定することが可能であり、これによって他の接触位置は、この測定された透過率を除去することによって測定することができる。
【００８９】
図１２Ａは、２つのビーム（それぞれ走査線Ｓ２ｊとＳ３ｊによって表される）が２０°の鋭角でｖ走査を規定する場合の劣化ケースを示しており、第３ビームの主方向（走査線Ｓ１ｊによって表される）は、ｖ走査ビームの垂直線に垂直である。図１０と比べて、距離ｌとＬは異なる。Ｓ２ｊとＳ３ｊ間の鋭角が小さくなるにつれて、ｌとＬの差が増加する。距離ｌとＬが異なる場合、図１２Ｂに示されるように、ａｒｃｓｉｎ（ｄ／Ｌ）の角度によって接触点のセットを回転することによって劣化ケースを解くことが可能であり、ここでｄが点の径であり、Ｌは点の１つと走査線に沿ったその最も遠い隣点との間の距離である。
【００９０】
図１３Ａ−図１３Ｂは３つのビームの非対称の配置を示しており、ここでビーム間の鋭角は４５°（Ｓ１ｊとＳ２ｊの間）、７５°（Ｓ１ｊとＳ２ｊの間）および６０°（Ｓ２ｊとＳ３ｊの間）である。まず、非対称のビーム配置は３つの接触点の任意のセットについて劣化ケースをもたらさないことに注意されたい。例えば図１３Ａに示される接触点ｐ１−ｐ４のセットを形成するよう、第４の接触点が導入されるときに劣化ケースが発生する。接触点ｐ１−ｐ４の１つが十分に長い距離を移動する場合、図１３Ｂに例示されるように、劣化ケースが解消する。これはさらに、図１３Ａの点の任意の１つが完全に除去される場合、このケースが解消することを意味する。
【００９１】
図１４Ｂ−図１４Ｄはさらに、図１４Ａの接触点の組み合わせから、それぞれｐ１、ｐ２およびｐ３を除去した結果を示す。具体的には、図１４Ａは図１３の非対称のビーム配置の劣化ケースを示す。上述されるように、接触点ｐｎと架空点ｇｍは１セットの候補接触点を形成するが、測定信号から接触点ｐｎを特定することはできない。しかしながら、１つの接触点が候補接触点のセットから取り除かれる場合、接触点の残りは明確に測定することができる。
【００９２】
接触点ｐ１が取り除かれる場合（図１４Ｂ）、走査線Ｓ１１とＳ２１は１に等しい透過率を有し（すなわち、これらの走査線に沿って接触点がない）、このため架空点ｇ１とｇ２が存在しない。次いで、接触点ｐ２とｐ４は各走査線Ｓ３１とＳ３４に沿った唯一の接触点であるので、その対応する透過率ｔ２とｔ４を測定することができる。これにより、ｇ４とｐ３の透過率は上記アルゴリズムに応じて計算することができる。
【００９３】
接触点ｐ２が取り除かれる場合（図１４Ｃ）、走査線Ｓ１４とＳ３１は１に等しい透過率を有し、このため架空点ｇ２とｇ４が存在しない。走査線Ｓ２２は走査線Ｓ２３に部分的に一致するので、走査線Ｓ２２が１に等しい透過率を持たないことに注意されたい。次いで、接触点ｐ１とｐ４は各走査線Ｓ２１とＳ２４に沿った唯一の接触点であるので、その対応する透過率ｔ１とｔ４を測定することができる。これにより、ｇ１、ｇ３およびｐ３の透過率は上記アルゴリズムに応じて計算することができる。
【００９４】
接触点ｐ３が取り除かれる場合（図１４Ｄ）、走査線Ｓ１２とＳ３３は１に等しい透過率を有し、このため架空点ｇ２とｇ４が存在しない。走査線Ｓ２３は走査線Ｓ２２に接近しており、その透過率が１に等しい。しかしながら、接触点ｐ１、ｐ２およびｐ４はそれぞれ走査線Ｓ２１、Ｓ１４およびＳ２４に沿った唯一の接触点であるので、その対応する透過率ｔ１、ｔ２およびｔ４を測定することができる。これにより、ｇ１とｇ３の透過率は上記アルゴリズムに応じて計算することができる。
【００９５】
図１５は、図４Ａのものと類似の非対称２重ｖ走査配置で動作する接触システムにおいて８つの接触点のセットから得られる走査線を示す。接触点は黒色点でマークされ、架空点は中白点でマークされている。各走査線上に少なくとも１つの接触点と、１つの架空点とがあり、従って接触点のセットは劣化ケースを表すことが分かる。図１６Ａ−図１６Ｄを参照して説明されるように、８つ未満の接触点の任意の組み合わせは常に解消することができる。
【００９６】
図１６Ａは、図１５と同じ接触システムの８つの接触点の別の組み合わせから得られる走査線を示す。左上の接触点が取り除かれれば、３つの走査線（図１６Ａの極太線）が１に等しい透過率を有する。その結果として、これらの走査線上の３つの架空点は架空点として特定することができ、これらの接触点はそれぞれの走査線（図１６Ｂの極太線）に沿った唯一の接触点であるので、５つの接触点（図１６Ｂの白点）の透過率を測定するのを可能にする。上記アルゴリズムを用いて、これらの接触点の透過率を測定および除去した後に、さらに５つの走査線（図１６Ｃの極太線）が全透過率１を有し、残りの５つの架空点を架空点として特定させる。図１６Ｄは最終ステップを示し、ここでは最後の２つの接触点の透過率が２つの他の走査線（極太線）を用いて測定される。上記方法は、図１６Ａの接触点のセットから任意の接触点の除去に有効である。
【００９７】
パネルにわたって多くのビームを掃引することによって、多数の接触位置を明確に特定することが可能である。例えば、２重Ψ走査は３２個の接触点の特定の組み合わせで劣化するに過ぎない。したがって、理論上、３１個の接触点の個々の透過率を測定することが常に可能である。
【００９８】
非対称２重Ψ走査配置の供給は、図７で示されるように、さらに堅牢なアルゴリズムステップを提供することができる。図１７Ａ−図１７Ｂは、それぞれ対称配置および非対称配置における４つの接触点と、Ψ走査ビームの単一セットで得られる走査線とを示す。図１７Ａの対称なビーム配置では、直交する走査ビーム（実線）が２つの接触点と当たる走査線をもたらす。図１７Ｂの非対称なビーム配置では、対応する走査線（実線）がそれぞれ一つの接触点と当たる。例えば上記アルゴリズムを用いて、接触点の個々の透過率を測定する場合、走査線の測定された透過率における任意の誤り／ノイズがアルゴリズムの後続ステップに伝播する。１つの接触点とのみ当たる走査線の数を増加することによって、この誤り／ノイズを低減することができることを認識されたい。このように、非対称のビーム配置はさらに堅牢で精密な接触位置の測定をもたらすことができる。
【００９９】
劣化ケースは最悪のシナリオであり、これは接触位置の特定の組み合わせについてのみ発生することを理解されたい。このように、接触感知システムは、この劣化ケースによって示されたものより多くの同時接触位置を測定するよう十分に動作可能である。しかしながら、この劣化ケースは特定の接触感知システムについて平均的な成功率を示すであろう。
【０１００】
前述の実施例は測定信号、すなわち検出部によって生成された信号の使用について言及しているが、接触物体の位置を測定するための実際の復号処理は、その代りに、透過信号について動作してもよく、これはバックグラウンド信号で測定信号を分離することによって取り出される（以下参照）ことを理解されたい。
【０１０１】
例示的なシステム構成上記原理とマルチタッチ検出の例示的なビーム配置は、多種類のシステムで実装することができる。単なる説明の目的で、３つの異なる種類のシステムを後述する。
【０１０２】
単一経路システム図１８Ａは「単一経路」システムを示しており、ここではビームがパネルの一方の側から入射され、パネルの対向する側で受け取られる。一般的なレベルで、システムは、パネル内へビームを取り込み、パネルにわたってビームを掃引するための入力スキャナ機構と、ビームがパネルにわたって掃引される間に入力スキャナ機構からのビームを受け取り、少なくとも１つの放射線検出部へビームを向けるように入力スキャナ機構と同期される出力スキャナ機構とを含む。この単一経路システムはさらに２００８年６月２３日提出の米国仮出願第６１／１２９，３７２号に記載されており、これはこの参照によって本書に組み込まれる。
【０１０３】
以下において、２つのビームＢ１、Ｂ２の簡略化されたビーム配置に関してこの単一経路システムの動作原理が簡潔に説明される。図１８Ａのシステムは、任意の適切な機構で任意の数のビームに拡張することができることを理解されたい。
【０１０４】
図１８Ａの実施例では、各ビームＢ１、Ｂ２はビームスキャナＢＳ１、ＢＳ２によってパネルにわたって掃引または走査される。パネルを通過した後、各ビームＢ１、Ｂ２はパネル１から外部連結され、走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２によって受け取られ、これはビームエネルギを測定するための放射線検出部を含む。制御装置４は、相互同期でビームスキャナＢＳ１、ＢＳ２と走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２の各ペアを動作するよう接続することができる。あるいは、システムはビームスキャナと走査検出部を同期するための機械的な配置を含む。
【０１０５】
走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２は、データ処理部８、例えばコンピュータに接続され、これは、検出インスタンス毎に走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２の出力信号に基づいて接触位置を測定するよう構成される。出力信号は、検出インスタンス中に走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２によって測定される各ビームのエネルギを表す（図１Ａの信号Ｓ１、Ｓ２を参照）。
【０１０６】
図１８Ａの実施例では、走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２は、感知領域にわたるビームＢ１、Ｂ２の移動に同期した移動でパネル１の周辺部に沿って動くよう制御される。しかしながら、システムの複雑性、サイズおよび精度の理由で、検出部が平行移動されるのは好ましくない。その代りに、図１８Ａに示されるように、固定された再配向素子１０Ａ、１０Ｂが配置され、ビームＢ１、Ｂ２が感知領域にわたって掃引される間に透過ビームＢ１、Ｂ２を受け取り、共通の検出点Ｄ１、Ｄ２へ向け直す。接触感知システムのサイズを小さくするため、再配向素子１０Ａ、１０Ｂはパネル１の外周部分近傍に設けることができる。堅牢性と取付精度の理由により、再配向素子１０Ａ、１０Ｂはこの外周部分と接触して取り付けられてもよい。適切な再配向素子の非限定的な実施例は、これらの回折性光学素子（ＤＯＥ）、マイクロ光学素子、ミラー、屈折レンズおよびその任意の組み合わせを含む。
【０１０７】
接触位置を測定する際に適切な精度を得るために、検出部が小さな視野角を有することが望ましいであろう。これは、ビームがパネルを通って伝播する間にパネルの不規則性がビームを分散させ、入射部位からの距離に応じてパネルの面内でビームを広げさせるという事実のためである。検出部の小さな視野角は、その検出をビームＢ１、Ｂ２の主方向周りの制限された領域に限定し、これによって接触物体によって引き起こされたエネルギの減少を検出する際の精度を向上する。例えば、制限された領域は、タッチパネルの出射部位で（例えばパネルの端部で）、約１０ｍｍ、かつ一般的に１−５０ｍｍの近似範囲であることが望ましい。掃引中に透過ビームの変動方向に適合するために、走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２は、ビーム掃引と同期してその視界を走査するよう構成することができる。これは、検出部を小さな視野角で構成させる。
【０１０８】
図１８Ｂは、放射線検出部の例示的な構成を示しており、これは本書で説明された任意の実施形態に係る走査検出部に含まれてもよい。検出部は、適切な視野角γを提供するよう予め構成されてもよいし、または制御可能とされてもよい。検出部は、開口絞り１１Ａおよび放射線検出素子１１Ｂを含む。開口絞り１１Ａは、視野角γを規定するように放射線検出素子１１Ｂから間隔を置かれている。検出部は、開口絞り１１Ａと放射線検出素子１１Ｂとの間の距離を変化させることによって、および／または開口絞り１１Ａの開口部のサイズもしくは放射線検出素子１１Ｂの範囲、または双方を変化させることによって視野角γを変化するよう調整可能／制御可能とすることができる。さらに開口絞り１１Ａの何れかの側に光学素子を配置して検出部の性能を改善してもよい。
【０１０９】
視界は、共通の検出地点Ｄ１、Ｄ２周りに図１８Ｂの放射線検出部を回転することによって機械的に走査することができる。また、複雑さ、サイズおよび精度の理由で、検出部全体を回転させることが望ましい。代わりに、可動偏向素子を共通の検出地点Ｄ１、Ｄ２に配置して、以下でさらに例示されるように、固定放射線検出部へ透過ビームＢ１、Ｂ２を屈折させてもよい。
【０１１０】
この可動偏向素子は、放射線のビームを特定の数度屈折させることが可能な任意の種類の素子または素子の組み合わせとすることができる。この数度はシステムの幾何学的配置に依存するが、一般に１°乃至９０°の範囲である。この偏向素子の非限定的な実施例は、回転鏡、共振ミラー、ガルバノミラー、調整可能な光源と組み合わせた分散プリズム、ＭＥＭＳ（微小電子機械システム）、ＭＯＥＭＳ（マイクロ光電気機械システム）等を含む。
【０１１１】
さらに別の選択肢によれば、走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２はその視界を電子的に走査するよう構成することができる。例えば、放射線感受性素子（ピクセル）のアレイ、例えば１Ｄ検出部の形態で、ビームによって掃引されるパネル端部または辺（例えば図１８Ａの右側に対する垂直端部）に平行に配置することができる。マイクロレンズとピンホールのアレイを検出部の前に配置してもよく、その結果、検出部の規定された部分（例えば１以上のピクセル）がパネル端部の小部分のみを覆う制限された視界を有する。マイクロレンズ、ピンホール、または等価な素子のアレイは、上述した再配向素子（例えば図１８Ａの１０Ｂ）を置換または補うことができる。検出部はビームスキャナと同期されており、パネル端部にわたるビーム掃引と連携してピクセルを連続的に読み出すことによって、ビームによって照射された瞬間の領域を観察する検出部のみがそのビーム位置の信号値を提供する。このように、ピクセルは最後のピクセルを読み出してビーム掃引が完了するまで一つずつ読み出されるとすぐ、検出部の第１ピクセルで走査が再開する。
【０１１２】
図１８Ａのシステムでは、各ビームＢ１、Ｂ２がパネルにわたって各掃引方向Ｒ１、Ｒ２に沿って平行移動される。この配置では、同じサンプリング速度が全掃引中に用いられる場合、空間分解能はパネル全体にわたって同じである。図１８Ａでは、固定されたビーム配向素子１２Ａ、１２ＢがビームスキャナＢＳ１、ＢＳ２からビームＢ１、Ｂ２を受け取り、ビームがパネルにわたって掃引される間に実質的に不変の主方向にビームＢ１、Ｂ２を平行移動させるよう構成される。適切なビーム配向素子の非限定的な実施例は、これらの回折性光学素子（ＤＯＥ）、マイクロ光学素子、ミラー、屈折レンズおよびその任意の組み合わせを含む。
【０１１３】
ビームスキャナＢＳ１、ＢＳ２と走査検出部ＳＤ１、ＳＤ２の様々な組み合わせを用いて、パネルにわたってビームＢ１、Ｂ２を掃引してもよいことを理解されたい。例えば、システムは１つのビームスキャナを用いて１以上のビームを掃引し、および／または１つの走査検出部を用いて掃引されたビームの１以上を受け取るよう構成されてもよい。
【０１１４】
単一経路システムの別の実施形態では、各検出地点Ｄ１、Ｄ２に配置される固定された放射線検出部によって透過ビームのエネルギが測定される。この種類の単一経路システムはさらに２００９年４月１５日提出の米国仮出願第６１／２０２，８７４号、および２００９年４月１５日提出の米国仮出願第６１／２０２，８７５号に記載され、これはこの参照により本書に組み込まれる。
【０１１５】
反射体システム図１９は、本出願人によって開発され、国際公開第２００９／０４８３６５号を提案した他のシステムを示しており、これは参照によって本書に組み込まれる。
【０１１６】
図１９のシステムは、パネルの２つの平行でない辺に沿って配置される再帰反射体１４を含む。再帰反射体１４は透過した放射線をその放射源に戻すよう向け直す部材である。再帰反射体は、例えば、コーナーキューブ反射体またはその放射源に全て垂直な区間を有する分割鏡のセットとして実装される。
【０１１７】
図１９のシステムでは、各ビームＢ１−Ｂ６が、光学送受信部（図示せず）によって、パネルの同じ側で取り込まれ、受け取られる。光学送受信部は、したがってビームスキャナと走査検出部の双方の機能を実装する。この光学送受信部は、単一経路システムの走査検出部に含まれるものと類似の放射線源、放射線検出部、ビームスプリッタおよび可動偏向素子を含むことができる。放射線のビーム（好ましくはコリメートされる）は、ビームスプリッタへ放射線源から放射され、ビームスプリッタは偏向素子へ入射ビームの一部を透過し、偏向素子はパネル１の端部で固定されたビーム配向素子１２Ａ、１２Ｂへビームを反射する。偏向素子が移動され、一般的に回転されるつれて、単一経路システムのように、パネルにわたってビームが平行移動される。ビームが再帰反射体１４に当たるとき、ビームはビーム配向素子１２Ａ、１２Ｂへ逆反射され、偏向素子へビームを向けて戻す。偏向素子は、ビームスプリッタへビームを反射し、これは固定された放射線検出部へビームの一部を反射する。このように、ビームがパネルにわたって掃引される際に、光学送受信部は掃引中に再帰反射されたビームのエネルギを表す測定信号を生成する。
【０１１８】
各光学送受信部は、パネルにわたって１以上のビームを掃引するよう構成されてもよいことを理解されたい。
【０１１９】
図１９の変形例では、再帰反射体１４は各ビームを再帰反射しないが、別個の走査検出部へビームを反射する反射体部材によって置換される。したがって、各ビームが走査検出部に到達する前に少なくとも２度パネルを横切るにも拘わらず、この変形例はビームスキャナと、単一経路システムと類似の走査検出部との組み合わせを含むことができる。
【０１２０】
何れかの実装では、システムが制御部（図１８Ａの４参照）を含むことができ、光学送受信部またはビームスキャナと走査検出部のペアを同期させる。さらに、システムが適切にデータ処理部（図１８Ａの８参照）を含み、放射線検出部によって生成された測定信号に基づいて接触位置を測定する。
【０１２１】
他の単一経路システム図２０は、さらに別の代替の単一経路システムを示しており、ここでは複数の放射線感受性素子１６がパネルの２つの平行でない辺に配置され、各ビームＢ１−Ｂ６がパネル１にわたって掃引される際にこのエネルギを測定する。放射線感受性素子１６は、２つの１次元放射線検出部によって、および／または２列の個別の０次元放射線検出部によって実装することができる。
【０１２２】
ビームＢ１−Ｂ６は、任意の適切な入力スキャナ機構、例えばビームスキャナおよびビーム配向素子１２Ａ、１２Ｂを用いてパネル１にわたって掃引することができる。図示されてないが、システムはさらに、ビームスキャナと放射線検出部を同期するための制御部（図１８Ａの４参照）と、複数の放射線感受性素子１６によって生成された測定信号に基づいて接触位置を測定するためのデータ処理部（図１８Ａの８参照）とを含んでもよい。
【０１２３】
図２０の図示しない変形例では、素子１６が、パネルの各辺に配置されて放射線を受け取る２つの細長い０次元検出部によって置換される。各０次元検出部は、各ビームがパネルにわたって掃引される間に、時間に応じて全受信エネルギを測定する。
【０１２４】
実装詳細以下では、ｖ走査ビーム配置を用いる単一経路システムの特定の実装の例示的な説明が続く。しかしながら、類似の実装を用いて上述したΨ走査などの他のビーム配置を提供することができることを理解されたい。
【０１２５】
図２１は、接触感知システムを示しており、ここではビームＢ１、Ｂ２が固定放射源２１、２２によって放射され、これは要求される波長帯の放射線を放射することが可能な半導体レーザ、ＶＣＳＥＬ（垂直共振型面発光半導体レーザ）、ＬＥＤ（発光ダイオード）もしくは任意の他の放射線源、または放射線源と波長フィルタの組み合わせとすることができる。放射された後、ビームＢ１、Ｂ２が反射鏡２３に当たり、２つの仮想線源２４、２５を生成する。反射鏡２３がその回転軸周りの矢印の方向に回転する場合、２つの走査が掃引方向Ｒ１へ生成される。ビームＢ１、Ｂ２は、再配向レンズ素子２６を通って仮想線源２４、２５から移動する。レンズ素子２６は仮想線源２４、２５の間にその焦点を有するため、仮想線源２４、２５の置換がビームＢ１、Ｂ２の間の角度を生成する。ビームＢ１、Ｂ２間の角度は、仮想線源２４、２５の間の距離に依存する。一実施例では、レンズ素子２６が１以上のフレネルレンズの形態で実装される。フレネルレンズの使用は、システムの実装面積を小さくするのに有利であろう。レンズ素子２６は、ビームが掃引方向Ｒ１にレンズ素子２６に沿って掃引される間にレンズ素子２６を出るビームＢ１、Ｂ２の主方向が変化しないように構成される。ビームＢ１、Ｂ２がレンズ素子２６を通過した後、それらはパネル１内にビームＢ１、Ｂ２を導く結合素子２７に入り、ここではそれらが結合素子２８とビーム配向レンズ素子２９を通ってパネル１を出るまで、全反射（ＴＩＲ）によって伝播する。一般に、この掃引はレンズ素子２６の上端部で開始し、レンズ素子２９の下端部で停止する。レンズ素子２９はレンズ素子２６に類似してもよく、ビームＢ１、Ｂ２を反射鏡３０の各仮想検出点Ｄ１、Ｄ２へ向けるよう構成される。反射鏡３０は、反射鏡２３と同期して矢印の方向にその回転軸周りに回転され、仮想検出点Ｄ１、Ｄ２が空間で固定される。ビームＢ１、Ｂ２は仮想検出点Ｄ１、Ｄ２で反射され、各固定検出部３１、３２によって検出される。したがって、検出部３１、３２も放射源２１、２２も空間で固定される一方、ビームＢ１、Ｂ２は掃引方向Ｒ１へパネル１にわたって掃引される。これは回転鏡２３、３０を互いに同期することによって達成される。
【０１２６】
図２１の実施形態では、反射鏡２３、３０がパネル１の境界の外部に配置される。これは、例えば接触感知システムがＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）ディスプレイ、または類似物などの表示部と結合される場合に望ましくないかもしれない。接触感知システムの部材がディスプレイの境界から遠くに配置される場合、完成したシステムの表面積が大きくなるので望ましくない。
【０１２７】
図２２Ａは、ビーム経路が折り畳まれる他の実施形態の正面図であり、反射鏡２３、３０をパネル１と表示部６の下に設けるのを可能にする。システムは、パネル１の両側に配置される２つの折り畳みシステム３５、３６を含む。パネル１は、表示部６の上部に配置され、結合素子２７、２８は例えば光学上透明な糊または任意の他の種類の適切な接着剤でパネル１に取り付けられる。図２２Ａのシステムでは、ビームＢ１が放射源２１から放射されて回転鏡２３に当たり、これが折り畳みシステム３５の方へビームＢ１を反射する。折り畳みシステム３５に入った後に、ビームＢ１が最初に固定反射鏡３７で反射され、その後固定反射鏡３８で反射され、これによってビームＢ１がパネル１の平面内で折り畳まれる。次いで、折り畳まれたビームＢ１はレンズ素子２６を通過し、結合素子２７を通ってパネル１に入る。ビームＢ１はＴＩＲによってパネル１を伝播し、結合素子２８を通ってパネル１を出る。その後、ビームＢ１が折り畳みシステム３６に入り、ここではそれがレンズ素子２９を通過し、固定反射鏡３９、４０で反射され、これによってビームＢ１が再びパネル１の下に折り畳まれる。ビームＢ１はその後折り畳みシステム３６を出て、回転鏡２３と同期する回転鏡３０で反射されるとすぐ、ビームＢ１は検出部３１によって検出される。
【０１２８】
図２２Ｂは、図２２Ａのシステムの平面図である。説明を簡単にするため、放射源２１、２２および検出部３１、３２が図面から省略されている。図２２Ｂは、ビームＢ１、Ｂ２が掃引方向Ｒ１にパネル１にわたって掃引されるときのビームＢ１、Ｂ２の３つのスナップ写真を含む。
【０１２９】
必要に応じて、図２２のシステムは、２つの仮想線源２４、２５の間に第３の仮想線源を加えることによってΨ走査システムに拡張することができる。
【０１３０】
図２３は、同期したスキャナと折り畳まれたビームを有するｖ走査構成の別の実施形態の平面図である。図２２Ｂと同様に、説明を明確にするために、放射源２１、２２と検出部３１、３２が省略されている。この実施形態は、図２２の実施形態と同様に、掃引方向Ｒ１にビームＢ１を導いて掃引するための部材の配置を利用するため、この説明は繰り返さない。図２３のシステムはさらに、掃引方向Ｒ２にビームＢ２を掃引するための部材の配置を含む。反射鏡２３の仮想線源２５では、ビームＢ２が折り畳みシステム３５と同じ構成を有する折り畳みシステム３５’の方へ反射され、これはパネル１の平面内にビームＢ２を折り畳み、レンズ素子２６に対応する再配向レンズ素子（図示せず）へビームを向ける。ビームＢ２は結合素子２７’を通ってパネル１に入り、ＴＩＲによってパネル１を通って伝播し、結合素子２８’を通ってパネル１を出る。その後、ビームＢ２は折り畳みシステム３６と同じ構成を有する折り畳みシステム３６’に入り、これはレンズ素子２９に対応するビーム配向レンズ素子（図示せず）を介してビームＢ２を導き、パネル１の下にビームＢ２を折り畳む。ビームＢ２はその後折り畳みシステム３６’を出て、反射鏡３０で仮想検出点Ｄ２に当たる。反射鏡３０の回転が反射鏡２３の回転に同期するので、ビームＢ２は固定検出部（図２１の検出部３２参照）へ反射鏡３０から反射することができる。
【０１３１】
掃引方向Ｒ１、Ｒ２の各々にｖ走査構成を生成するよう図２３のシステムを拡張して、図４Ａで開示された種類のビーム配置を得ることができることは、当業者に明らかであろう。この拡張は、図２２Ｂと同じ方法で仮想線源２４の隣りに仮想線源を加えること、および対応する方法で仮想線源２５の隣りに仮想線源を加えることに関係する。変形例では、当業者によって容易に実現されるように、ペアで同期される４つの回転鏡を用いることによってこのシステムが生成される。
【０１３２】
接触感知システムのコストを最適化するために、システム内の部材の数を減らすことが望ましいであろう。図２４Ａ−図２４Ｂは、放射源、検出部および回転鏡の数が５０％低減された実施形態を示す。以下でさらに記載されるように、この低減は、４つの更なる固定反射鏡と、ｖ走査毎に１つの更なるレンズ素子とを費やして達成された。しかしながら、追加された部材はより安く、放射源、検出部および回転鏡より誤差の傾向が少ないであろう。具体的に言うと、システムで最も脆弱な部材は回転鏡であり、任意の数の回転鏡を除去することにより、システム故障のリスクを大幅に低減する。さらに、図２１−図２３に開示されたシステムでは、回転鏡２３、３０が同期システムと同期する必要がある。図２４Ａ−図２４Ｂのシステムでは、ビームの掃引と、検出部へのビームの収集との双方に全く同じ回転鏡が用いられる。
【０１３３】
図２４Ａの正面図と図２４Ｂの平面図で実線によって示されるビーム経路を見ると、ビームは放射源２１から放射され、その後回転鏡２３で反射され、２つの仮想線源、ルーフトップミラー４２の部分毎に１つを生成する第１ルーフトップミラー４２上でビームを掃引させる。明瞭さの理由で、１つの仮想線源４３のみが示されている。これらの仮想線源は、それら双方がたった１つの放射源２１とルーフトップミラー４２を用いて生成されることを除き、図２２Ｂの仮想線源２４および２５と同じ方法で動作する。ビームは折り畳みシステム３５の方およびその中へ進み続け、固定反射鏡３７、３８で反射され、結合素子２７を通ってパネル１に入る前にレンズ素子２６を通過する。ビームはＴＩＲによってパネル１を通って伝播し、結合素子２８を通ってパネル１を出る。次いで、ビームは折り畳みシステム３６に入り、ここでビームが反射鏡３９、４０で反射される前にレンズ素子２９を通過する。その後、ビームは、折り畳みシステム２９の一部として配置するか、または配置されないレンズ素子４５と反射鏡４６の方へ反転ミラー４４で反射される。ビームはレンズ素子４５を通過し、反射鏡４６で反射され、もう一度レンズ素子４５を通過する。ビームは、次いで第２ルーフトップミラー４７で反射される。ビームがルーフトップミラー４７上で掃引されるとき、２つの仮想検出点が生成される。また、明瞭さを保つために、１つの仮想検出点４８のみが示されている。これらの仮想検出点は、図２２Ｂの仮想検出点Ｄ１、Ｄ２と同じ方法で動作する。ビームは、次いで回転鏡２３の方へ進み続け、回転鏡２３で反射され、逆反射鏡４４、レンズ素子４５および反射鏡４６の効果により、その掃引がここで反転され、回転鏡２３は自身に自動同期し、これによってビームが空間に固定される検出部３１に常に当たる。別のビーム経路は、図２４Ｂで破線によって示されており、ビームがルーフトップミラー４２の一部にわたって掃引されるとき、不変の主方向でパネル１を横切ってビームが平行移動させられることを図示している。当業者は、ルーフトップミラー４２にわたる全掃引が方向Ｒ１にパネル１にわたって２度掃引され、ｖ走査構成を形成する１つのビームをもたらすことを認識する。
【０１３４】
必要に応じて、図２４のシステムは、第３の仮想線源を加えることによってΨ走査システムに拡張することができる。例えば、Ψ走査はルーフトップミラー４２に別の面を加えることによって生成することができる。したがって、このΨ走査システムは３面のあるミラー４２を有するであろう。
【０１３５】
図２５は、図２４の様々なシステムの平面図である。ここで、システムは２つの掃引方向Ｒ１、Ｒ２にｖ走査を生成するよう構成される。仮想線源（明瞭さのため図示されない）は、掃引方向Ｒ１のルーフトップミラー４２によって、および掃引方向Ｒ２のルーフトップミラー４２’によって生成される。同様に仮想検出点（明瞭さのため図示されない）が、掃引方向Ｒ１のルーフトップミラー４７によって、および掃引方向Ｒ２のルーフトップミラー４７’によって生成される。図２５は、ビーム経路のスナップ写真を示すに過ぎないことに注意されたい。放射源２１、２２からビームがルーフトップミラー４２、４２’の全体に掃引される際に、両方向Ｒ１、Ｒ２にプレート１０の内部で完全なｖ走査が行われる。折り畳みシステム３５、３５’はこれらの長さを除いて同じでもよく、同様に、折り畳みシステム３６、３６’はこれらの長さを除いて同じでもよい。
【０１３６】
特定のアプリケーションでは、接触感知システムの厚さを薄くすることが望ましいであろう。これは、例えば、接触感知システムがラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯端末、ＰＤＡおよび類似品に組み込まれる場合である。図２６は、厚さを薄くすることができるよう構成された実施形態を示す。具体的には、この実施形態のシステムの厚さは、その最も厚い素子によって決定され、すなわち素子を互いに積み重ねる必要はない。部材の選択に依存して、システムの厚さは、数１０ミリメートルから最大数センチメートルの範囲とすることができる。
【０１３７】
図２６のシステムは、パネル１にわたって２つの直交方向Ｒ１、Ｒ２にｖ走査を達成するよう設計されている。図２６Ａの平面図で示されるように、システムは、このため放射線の各ビームを放射するよう配置された４つの放射源２１、２１’、２２、２２’と、各ビームのエネルギを測定するよう配置された４つの検出部３１、３１’、３２、３２’と、システムのビームスキャナと走査検出部の同期されたペアを形成するよう制御可能な８つの可動偏向素子２３Ａ−２３Ｈとを具える。さらに、４つの光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄが、パネル１の各外周部分に沿って延在するよう固定して配置される。光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄは一連の素子を含んでもよく、ここでは各素子が所定方向から所定の外向き方向に入射ビームを向け直すよう設計される。図示する実施例では、各光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄが全く同じ方向にそれぞれのビームＢ１−Ｂ４を向け直すよう構成されており、これによって不変の主方向でパネル１にわたって各ビームＢ１−Ｂ４を掃引させる。光学再配向素子の非限定的な実施例は、回折性光学素子（ＤＯＥ）、マイクロ光学素子、ミラー、屈折レンズおよびその任意の組み合わせを含む。再配向素子５０Ａ−５０Ｄは、図２６Ｂ−図２６Ｃを参照してより詳細に説明される。
【０１３８】
図２６Ａの接触感知システムは、放射源２１から偏向素子２３ＡにビームＢ１を放射することによって動作し、偏向素子２３Ａは、光学再配向素子５０Ｃの頂部から底部へビームＢ１を掃引するよう動作される。光学再配向素子５０ＣはビームＢ１を向け直すよう構成されており、その結果ビームＢ１は、ビームＢ１が当たる光学再配向素子５０Ｃの場所とは無関係に同じ向きを常に有する。ビームＢ１はパネル１に入り、ＴＩＲによりパネル１を通って伝播する。ビームＢ１はパネル１を出て、光学再配向素子５０Ｄに入り、これはビームＢ１が当たる光学再配向素子５０Ｄの場所に関係なく、常にビームＢ１を偏向素子２３Ｅの方へ向け直すよう構成される。偏向素子２３Ｅの動作は偏向素子２３Ａに（機械的または電気的に）同期しており、全ビーム掃引中に放射線検出部３１の方へビームＢ１を屈折させる。
【０１３９】
同様に、ビームＢ２は放射源２２によって生成され、偏向素子２３Ｂ、光学再配向素子５０Ｄ、光学再配向素子５０Ｃ、偏向素子２３Ｆによって放射線検出部３２へ導かれる。
【０１４０】
同様に、ビームＢ３は放射源２１’によって生成され、偏向素子２３Ｃ、光学再配向素子５０Ａ、光学再配向素子５０Ｂ、偏向素子２３Ｇによって放射線検出部３１’へ導かれる。
【０１４１】
同様に、ビームＢ４は放射源２２’によって生成され、偏向素子２３Ｄ、光学再配向素子５０Ｂ、光学再配向素子５０Ａ、偏向素子２３Ｈによって放射線検出部３２’へ導かれる。
【０１４２】
これによって、２つのｖ走査がパネルの掃引方向Ｒ１、Ｒ２に沿って生成される。
【０１４３】
光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄがさらに図２６Ｂに示されており、放射源２２によって放射される際に、偏向素子２３Ｂによって光学再配向素子５０Ｄにわたって掃引されている間の、ビームＢ２の３つのスナップ写真／実施例を示す。光学再配向素子５０Ｄの仕事は、偏向素子２３Ｂから始まるビームＢ２のインスタンスを全て受け取り、それらを向け直して、その結果図２６Ｂで示されるように、それらが互いに平行になるようにすることである。光線経路は常に逆にできるので、図示するビーム経路が逆にされる場合、それらが全て偏向素子２３Ｂの方へ集中することは明らかである。パネル１を横切った後に、ビームＢ２の互いに平行なインスタンスが光学再配向素子５０Ｃ（図２６Ａ）に当たり、これはビームＢ２のインスタンスを全て偏向素子２３Ｆへ集中させるように、光学再配向素子５０Ｄと同様に設計することができる。インスタンスが当たる光学再配向素子５０Ｃの場所の知見に基づいて、検出部３２へビームＢ２のインスタンスを全て屈折するよう偏向素子２３Ｆを制御することができる。例えば、偏向素子２３Ｆは、光学再配向素子５０Ｄに沿ってビームＢ２を掃引する偏向素子２３Ｂと同期することができ、これによってプレート１を通過した後に光学再配向素子５０Ｃに沿ってビームＢ２をさらに掃引する。光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄは、例えば回折性光学素子（ＤＯＥ）とすることができる。
【０１４４】
図２６Ａの実施形態の他の構成では、光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄの２つは、光学再配向素子の両端部の偏向素子から受け取ったビームを動作するよう配置され、構成されてもよく、光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄの２つは、光学再配向素子の両端部の偏向素子へ受け取った透過ビームを向けるよう配置され、構成されてもよい。この構成の一部は図２６Ｃに示されており、ここではビームＢ１の経路が互いに平行であり、ビームＢ２の経路が互いに平行であり、ビームＢ１、Ｂ２の双方が光学再配向素子５０Ｄによって向け直される。図２６Ｃでは、ビームＢ１、Ｂ２が放射源２２、２３から始まるが、それぞれ、光線経路の上述した可逆性のため、放射源２２、２３の何れかは検出部によって置換することができる。したがって、この設計原理は、光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄの所望の再配向機能をもたらす。
【０１４５】
何れかの構成では、光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄが接着剤でパネル１の端部に取り付けることができ、接着剤は光学的に透明であり（用いられる波長領域で）、パネル１と光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄとの間の界面のあらゆる放射損失を最小化する。あるいは、他の機械的解決法が当業者に容易に利用可能であり、パネル１に光学再配向素子５０Ａ−５０Ｄを取り付ける。
【０１４６】
図２１−図２６に開示され、上記で論じられたシステムの特徴はさらに、検出点の固定検出部、同様に反射体システム（例えば図１９で示されたもの）、および他の単一経路システム（例えば図２０で示されたもの）を有するシステムに適用可能であり、特に特徴は例えばビームの生成、入射および掃引等を含む入力スキャナ機構に関することを理解されたい。
【０１４７】
接触位置の測定上記実施形態、構成、配置、代替および変形の全てにおいて、データ処理部（図１８Ａの８参照）は１以上の放射線検出部から取り出された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、接触位置を測定するための方法が沢山あることを容易に理解する。図２７は、１つのこの例示的な方法のフローチャートである。
【０１４８】
ステップ６０では、測定信号はシステムの放射線検出部から取得される。各測定信号は、単一ビームの透過エネルギを表し、検出インスタンス中にＮ時間間隔でサンプリングされたデータ値を含む。これらの時間間隔は、パネルの出射部位の様々な空間位置に対応する。このように、ステップ６０は空間位置に測定信号をマッピングすることに関係しており、時間依存の測定信号をパネル座標系に変換し、これによってＮデータ値のそれぞれが感知領域にわたって走査線（放射経路）に関連づけられる。このマッピングの様々な実施形態は、前述の米国仮出願第６１／２０２，８７４号に記載されており、これは参照により本書に組み込まれる。
【０１４９】
ステップ６２では、測定信号が予め処理される。例えば、測定信号は、例えばローパスフィルタ、メディアンフィルタ、フーリエ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。さらに、放射されたビームのエネルギがシステムで測定される場合、測定信号は入力スキャナ機構の一時的なエネルギ変動に対して補正されてもよい。さらに、測定信号は、関心領域外、例えばパネルの感知領域外からのセンサ測定値を含むことができる。したがって、測定信号は、これらの関連部分を抽出することによって予め処理することができる。測定信号の１以上のトリガーポイントを加えて、関連データの抽出を改善／容易にすることが望ましいであろう。このトリガーポイントは、ビーム掃引の開始または停止を示す。さらに、測定信号が修正されてもよく、すなわちパネル座標系で等距離のサンプリング距離を有するよう変換されてもよい。この修正は、各測定信号に非線形の角変数を挿入するステップを含んでもよく、パネル上に均一に分配されるサンプルを有するデータセットをもたらす。修正は任意であるが、接触位置の後の計算を簡単にするであろう。
【０１５０】
ステップ６４では、透過信号は、バックグラウンド信号で測定信号を分離することによって、予め処理された測定信号毎に計算される。バックグラウンド信号は、パネルに接触する物体がない状態の透過エネルギを表し、これにより出射部位内の放射線の空間的分布を示す。バックグラウンド信号は、各検出部／出射部位または各測定信号に一意でもよいし、または一意でなくてもよい。バックグラウンド信号は、別個の較正ステップ中に導き出されるか、または１以上前の繰り返し中に取得した測定信号（パネルに接触する物体が全くない状態）から、できる限りこの測定信号のセットを平均することによって導き出されて予め設定することができる。
【０１５１】
さらに透過信号の計算を示すため、図２８Ａは、パネルに接触する単一物体により得られた測定信号Ｓ１を示しており、出射部位の位置に応じたエネルギのプロットとして提供される。図２８Ｂは、対応するバックグラウンド信号ＲＥＦを示しており、さらに出射部位の位置に応じた透過エネルギのプロットとして提供される。この実施例では、放射線の分布が出射部位で非常に不均一である。図２８Ｃは、得られる透過信号Ｔ１＝Ｓ１／ＲＥＦを示しており、これは、接触物体によって引き起こされたピークＴ１１で約１の（関連する）透過率で実質的に均一の信号レベルをもたらす。測定信号の透過信号への変換が関連するピークの特定を非常に容易にすることが理解される。さらに、異なる出射部位および／または異なるビームについて得られる測定信号のピークを比較することが可能である。
【０１５２】
上述したように、同じ走査線に２以上の接触点がある場合、全透過信号は接触点の個々の透過率の結果である。残りのビームが検出部に到達する場合、これは任意の走査線上の任意の数の物体に当てはまる。このように、測定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透過信号のピークへその寄与を分離することが可能である。図２９Ａは図２８Ａに対応するが、３つの接触物体により得られる測定信号Ｓ１を示しており、ここで２つの接触物体は同じ走査線上に配置される。図２９Ｂ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の大きさが、２つの接触物体の透過率の結果を表す。
【０１５３】
当業者は、全透過信号の対数が個々の透過信号の対数の和に等しいので：ｌｏｇＴｉｊ＝Σｌｏｇｔｎ、対数で（任意の底で）操作することによって位置測定を簡単にすることができることを認識する。しかしながら、対数を用いる必要はない。
【０１５４】
ステップ６６では、接触位置が透過信号に基づいて測定される。本書で記載される接触感知システムは、並列走査幾何学により透過断層撮影について開発された既知のアルゴリズムを用いてモデル化することができる。したがって、接触位置は任意の利用可能な画像再構成アルゴリズム、特に例えば断層撮影の分野で用いられる幾つかのビューアルゴリズムを用いて再構築することができる。この再構築はさらに、システムで分散することによって引き起こされる（以下を参照）、パネルに沿った信号幅と位置の間の所定の関数依存性を考慮することもできる。
【０１５５】
ステップ６６の接触位置の測定は、したがって透過信号のピークを特定する一方で、できる限りさらに隣接／重複するピークを分離するステップと（図１Ａ参照）、前記特定されたピークに対応するビームを再構築し、感知領域の再構築されたビーム間の候補交点を特定するステップと、透過信号の特定された各ピーク下の（対数の）結合された面積を表す面積値を計算し、面積値に候補交点を関連づける方程式系を設定するステップと、次いで例えば線形計画法を用いて候補セットから最も見込みのある接触のセットを特定するステップとを含む。ステップ６６の精度および／または計算速度は、接触位置に関する先験的な知識、例えば先行する検出インスタンス中に特定された接触位置に関する情報を用いることによって向上することができる。
【０１５６】
図１Ａの測定信号／透過信号に基づいて、簡単な実施例を提供するために、信号Ｓ１のピークが対数面積ａ１、ａ２をもたらし、Ｓ２のピークが対数面積ａ３をもたらすものとする。ビームの再構築は、２つの交点ｐ１、ｐ２をもたらし、方程式系を提供する。
2011525651.tif 000004
この特別の実施例では、この解決法は重要ではないが、複数接触と比較的少数のビーム掃引の提供が方程式系をもたらすことができ、これは多くの可能な解決法を有するか、または解決法を有さず、最も適切なセットの接触を導き出す最適化方法論の使用を必要とする。
【０１５７】
ステップ６６の後、測定された接触位置が出力され、この方法は次回の検出インスタンスの処理のためステップ６０に戻る。
【０１５８】
上述したデータ処理部は、一般に１セットの素子または上記復号処理の様々な処理ステップを実行するための手段を含む。データ処理部は、１以上の汎用または専用のコンピュータデバイス上で専用のソフトウェア（またはファームウェア）を実行することによって実装することができる。こういった意味合いで、このコンピュータデバイスの各「素子」または「手段」が方法ステップの概念的な均等物を指すことを理解されたく、素子／手段と、特定部分のハードウェアまたはソフトウェアルーチンとの間に一対一の対応関係が必ずしもあるとは限らない。ハードウェアの１つの部分は、時に様々な手段／素子を含む。例えば、１つの命令を実行する場合、処理装置は１つの素子／手段として働くが、別の命令を実行する場合に別の素子／手段として働く。さらに、１つの素子／手段は、幾つかの場合には１つの命令によって実装されてもよいが、幾つかの他の場合には複数の命令によって実装されてもよい。このソフトウェア制御のコンピュータデバイスは、１以上の処理装置、例えばＣＰＵ（「中央演算処理装置」）、ＤＳＰ（「デジタル信号プロセッサ」）、ＡＳＩＣ（「特定用途向け集積回路」）、別途の類似物および／もしくはディジタル素子、またはＦＰＧＡ（「フィールドプログラマブルゲートアレイ」）などの幾つかの他のプログラム可能論理装置を含む。コンピュータデバイスはさらに、システムメモリと、システムメモリを含む様々なシステム構成要素を処理ユニットに連結するシステムバスとを含む。システムバスは、任意の幾つかの種類のバス構造とすることができ、メモリバスもしくはメモリコントローラ、周辺バス、および任意の様々なバス構成を用いるローカルバスを含む。システムメモリは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）およびフラッシュメモリなどの揮発性および／または不揮発性メモリの形態でコンピュータ記憶媒体を含むことができる。専用ソフトウェアは、システムメモリ、または他の脱着可能／脱着不可能な揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体に保存することができ、これは磁気媒体、光学媒体、フラッシュメモリカード、デジタルテープ、半導体ＲＡＭ、半導体ＲＯＭ等のコンピュータデバイスに含まれるか、またはこれらにアクセス可能である。コンピュータデバイスは、シリアルインターフェース、パラレルインターフェース、ＵＳＢインターフェース、無線インタフェース、ネットワークアダプタなどの１以上の通信インタフェースと、Ａ／Ｄ変換器などの１以上のデータ取得装置とを含むことができる。専用ソフトウェアは、記録媒体、読み取り専用メモリ、または電気的な搬送波信号を含む任意の適切なコンピュータ可読媒体でコンピュータデバイスに提供することができる。
【０１５９】
散乱の影響ごく僅かな散乱を有するシステムでは、物体との相互作用で失われるエネルギの割合は検出部までの物体の距離に依存しない。これは、検出部で検出された透過信号がビームの主方向に沿った物体の位置に依存しないことを意味する。
【０１６０】
システムに散乱が存在する場合、物体の透過信号はビームの主方向に沿った物体の位置に依存する。散乱は、ビームがパネルの表面で内部に反射される度に散乱されることによって最初に引き起こされる。これは、ビームがパネルを通って入射部位から移動するときにパネルの平面内でビームが広げられる原因となる。したがって、内部反射毎に、幾らかの放射線がビームの主方向からそらされ、ビームの中心は距離によりエネルギを緩める。別の効果は、広げられたビームによる散乱放射線が接触物体の背後にビームを再入するということである。この効果は、物体と検出部との間の距離に依存する。拡大と再入の複合効果は、測定信号の信号幅（図１Ａのｗ１とＷ１参照）と、検出部と接触物体との距離との間に関数従属性を生成する。図３０は、この関数依存性の実施例、すなわち所定のサイズ（幅）を有する物体についてビームに沿った位置に応じた測定信号幅を示す。明らかに、測定信号（例えばＳ１、Ｓ２）は、関数依存性により、付加的な距離情報を含む。関数従属性が既知であるか、または近似され、付加的な距離情報がある場合、測定信号を利用して位置測定を容易にし、および／または改善することができる。この関数従属性の使用はさらに、２００９年２月５日提出の米国仮出願第６１／２０２，２０８号明細書に記載されており、これは参照により本書に組み込まれる。
【０１６１】
反射防止面／層がパネル面の一つまたは双方に提供される場合、散乱は特に顕著である。反射防止面／層は、内部反射毎にビームの散乱を強める拡散構造を提供し、これはさらに、内部反射毎にその表面を通って放射線を漏れさせる。したがって、反射防止面／層の供給は、一般に入射部位からの距離と共にビームの広がりを拡大する。これは、図３０で議論され、図示されたように放射源と物体との間の距離に上述した透過信号を依存させる。
【０１６２】
反射防止面／層の使用は、パネル表面の外部照明によるグレアを低減するのに有利であろう。このグレアは、他の場合に外部観察者がインタフェース装置（図１Ａの６）によってパネルに提供される任意の情報を観察する能力を低下させるかもしれない。さらに、接触物体がむき出しの指であるとき、指とパネルとの間の接触は通常表面の上に指紋を残す。完全な平面においては、この指紋がはっきり目に見え、大抵望まれるものではない。表面に反射防止面／層を加えることによって、指紋の視認性が低減される。さらに、反射防止が用いられる場合、指とパネルとの間の摩擦が低減し、これによってユーザ体感を改善する。反射防止は光沢度（ＧＵ）で特定され、ここでより低いＧＵ値がより弱いグレアをもたらす。一実施形態では、パネルの接触面が１０−２００、好ましくは１００−１２０のＧＵ値を有する。
【０１６３】
本発明は、主に幾つかの実施形態を参照して上述されている。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は、本発明の範囲と趣旨内で一様に可能であり、これは添付の特許請求の範囲によってのみ規定され、限定される。
【０１６４】
例えば、パネルにわたって純粋な平行移動動作でビームを掃引する必要はない。例えば、その掃引方向の垂直線に対する各ビームの角度は、掃引中に変化してもよい。この変化は意図的でもよいし、または意図的でなくてもよい。意図的でない変化は、入力スキャナ機構、例えばビームスキャナまたはビーム配向素子（図１８Ａの１２Ａ、１２Ｂ）の不正確性によって引き起こされるかもしれない。一般に、意図的でない角度変化は±２°を超えない。意図的な変化が含まれてもよく、パネルの特定の部分に特定の特性を提供する。適切に、その変化が制御されて感知領域の少なくとも一部で所定の設計限界内にビーム角を維持する。意図的な変化の特定のケースでは、これらの変化が制御されて実質的に一定の相互角が感知領域の少なくとも一部内に維持される。一般に、この変化が既知である限り、例えば較正手順により、データ処理部によって実行されるビームの再構築でそれらを説明することができる。
【０１６５】
先行して記載されたビーム配置の何れか１つは、上記設計原理の何れにも従わない更なるビームと結合することができることに注意されたい。例えば、１セットの等角ビームは、このセットの等角ビームと共に非等角の１以上の更なるビームと組み合わせることができる。さらに、上記で記載されたビーム配置、例えばｖ走査とΨ走査、等角ビームと１以上のｖ走査またはΨ走査等、何れか１つを組み合わせることも可能である。
【０１６６】
この説明は、マルチタッチ検出用のパネル内部で掃引されたビームの使用に焦点を当てられているが、「変化のない」シートの光、すなわち全光線が同時に放射されるシートによってパネルが内部に照射されるとき、透過信号の演算と使用を含む上記復号処理が一様に適用可能であり、ここでは各シートが測定信号をもたらすことを理解されたい。さらに、この復号処理を用いて、例えば図１に示される単一ｖ走査またはビーム配置から得られる２以上の測定信号に基づいて単一の接触物体の位置を測定することができる。
【図１】
2011525651.tif 000005
【図２Ａ】
2011525651.tif 000006
【図２Ｂ】
2011525651.tif 000007
【図２Ｃ】
2011525651.tif 000008
【図２Ｄ】
2011525651.tif 000009
【図３Ａ】
2011525651.tif 000010
【図３Ｂ】
2011525651.tif 000011
【図４Ａ】
2011525651.tif 000012
【図４Ｂ】
2011525651.tif 000013
【図５】
2011525651.tif 000014
【図６】
2011525651.tif 000015
【図７】
2011525651.tif 000016
【図８Ａ】
2011525651.tif 000017
【図８Ｂ】
2011525651.tif 000018
【図９Ａ】
2011525651.tif 000019
【図９Ｂ】
2011525651.tif 000020
【図１０Ａ】
2011525651.tif 000021
【図１０Ｂ】
2011525651.tif 000022
【図１１Ａ】
2011525651.tif 000023
【図１１Ｂ】
2011525651.tif 000024
【図１２Ａ】
2011525651.tif 000025
【図１２Ｂ】
2011525651.tif 000026
【図１３Ａ】
2011525651.tif 000027
【図１３Ｂ】
2011525651.tif 000028
【図１４Ａ】
2011525651.tif 000029
【図１４Ｂ】
2011525651.tif 000030
【図１４Ｃ】
2011525651.tif 000031
【図１４Ｄ】
2011525651.tif 000032
【図１５】
2011525651.tif 000033
【図１６Ａ】
2011525651.tif 000034
【図１６Ｂ】
2011525651.tif 000035
【図１６Ｃ】
2011525651.tif 000036
【図１６Ｄ】
2011525651.tif 000037
【図１７Ａ】
2011525651.tif 000038
【図１７Ｂ】
2011525651.tif 000039
【図１８Ａ】
2011525651.tif 000040
【図１８Ｂ】
2011525651.tif 000041
【図１９】
2011525651.tif 000042
【図２０】
2011525651.tif 000043
【図２１】
2011525651.tif 000044
【図２２Ａ】
2011525651.tif 000045
【図２２Ｂ】
2011525651.tif 000046
【図２３】
2011525651.tif 000047
【図２４Ａ】
2011525651.tif 000048
【図２４Ｂ】
2011525651.tif 000049
【図２５】
2011525651.tif 000050
【図２６Ａ】
2011525651.tif 000051
【図２６Ｂ】
2011525651.tif 000052
【図２６Ｃ】
2011525651.tif 000053
【図２７】
2011525651.tif 000054
【図２８】
2011525651.tif 000055
【図２９】
2011525651.tif 000056
【図３０】
2011525651.tif 000057
【国際調査報告】
2011525651.tif 000058
2011525651.tif 000059
2011525651.tif 000060
2011525651.tif 000061
2011525651.tif 000062