(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチスクリーンを有する赤外線タッチシステムであって、
第１および第２の方向に沿って配置された、赤外線光を制御可能に放射する複数の第１および第２の赤外線トランスミッタと、
タッチスクリーンを介して、複数の第１および第２の赤外線トランスミッタのそれぞれに対向するように配置された複数の第１および第２の赤外線レシーバと、
第１および第２の赤外線トランスミッタのそれぞれを点灯させ、これらから放射される赤外線光を第１および第２の赤外線レシーバのそれぞれにより受光するように制御するシステムプロセッサとを備え、
第１の赤外線レシーバのそれぞれが、対向する第１の赤外線トランスミッタ、および少なくとも２つの対向しない第１の赤外線トランスミッタから放射される赤外線光を受光し、
第２の赤外線レシーバのそれぞれが、対向する第２の赤外線トランスミッタ、および少なくとも２つの対向しない第２の赤外線トランスミッタから放射される赤外線光を受光し、
システムプロセッサは、
ａ）第１の赤外線トランスミッタのそれぞれを順次点灯させ、その赤外線光をこれに対向する第１の赤外線レシーバに順次受光させ、かつ第２の赤外線トランスミッタのそれぞれを順次点灯させ、その赤外線光をこれに対向する第２の赤外線レシーバに順次受光させるように制御して、赤外線光を受光しなかった第１および第２の赤外線レシーバに基づいて、タッチスクリーン上の第１および第２の方向におけるタッチ位置を大まかに特定し、
ｂ）大まかに特定されたタッチ位置を含むタッチ領域を特定し、
ｃ）第１の赤外線トランスミッタから第１の赤外線レシーバに至る赤外線光の光路がタッチ領域を横断する第１の赤外線トランスミッタおよび第１の赤外線レシーバの対を選択し、かつ第２の赤外線トランスミッタから第２の赤外線レシーバに至る赤外線光の光路がタッチ領域を横断する第２の赤外線トランスミッタおよび第２の赤外線レシーバの対を選択し、
ｄ）選択された対の第１の赤外線トランスミッタおよび第１の赤外線レシーバ、および選択された対の第２の赤外線トランスミッタおよび第２の赤外線レシーバについてのみ、第１および第２の赤外線トランスミッタのそれぞれを順次点灯させ、その赤外線光を第１および第２の赤外線レシーバに順次受光させるように制御して、タッチスクリーン上の第１および第２の方向におけるタッチ位置を精密に特定することを特徴とする赤外線タッチシステム。
【請求項２】
システムプロセッサは、赤外線光を受光しなかった第１および第２の赤外線レシーバに基づいて、タッチスクリーン上の第１および第２の方向におけるタッチ位置を精密に特定することを特徴とする請求項１に記載の赤外線タッチシステム。
【請求項３】
システムプロセッサは、概算された軸ラインにおいて、赤外線光を受光する複数の第１の赤外線レシーバのうちの最後のものの第１の平均値に基づいて、タッチスクリーン上の第１および第２の方向におけるタッチ位置を精密に特定することを特徴とする請求項１に記載の赤外線タッチシステム。
【請求項４】
システムプロセッサは、概算された軸ラインにおいて、赤外線光を受光しなかった複数の第１の赤外線レシーバのうちの最後のものの第２の平均値に基づいて、タッチスクリーン上の第１および第２の方向におけるタッチ位置を精密に特定することを特徴とする請求項１に記載の赤外線タッチシステム。
【請求項５】
システムプロセッサは、概算された軸ラインにおいて、赤外線光を受光する複数の第１の赤外線レシーバのうちの最後のものの第１の平均値と、赤外線光を受光しなかった複数の第１の赤外線レシーバのうちの最後のものの第２の平均値との平均値に基づいて、タッチスクリーン上の第１および第２の方向におけるタッチ位置を精密に特定することを特徴とする請求項１に記載の赤外線タッチシステム。
【請求項６】
システムプロセッサは、第１の赤外線トランスミッタから第１の赤外線レシーバに至る赤外線光の光路がタッチ領域を横断する第１の赤外線トランスミッタおよび第１の赤外線レシーバの対、および第２の赤外線トランスミッタから第２の赤外線レシーバに至る赤外線光の光路がタッチ領域を横断する第２の赤外線トランスミッタおよび第２の赤外線レシーバの対を、タッチ領域に対応して予め記憶させたメモリを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の赤外線タッチシステム。
【請求項７】
システムプロセッサは、第１および第２のプロセッサからなり、第１のプロセッサが上記ａ）のステップを行い、第２のプロセッサが上記ｂ）のステップを行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の赤外線タッチシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、全体として、赤外線（ＩＲ）利用可能なタッチシステム又はタッチスクリーンに関する。より詳しくは、本発明は、ＩＲタッチシステムの分解能を高めるための創意に富んだシステム及び方法に関する。システム及び方法は、同軸上の及び同軸上にないＩＲトランスミッタ−レシーバの検出を用いて、スクリーン上のタッチ位置を決定するための、より高い分解能を提供する。本発明の方法の１つの実施の形態では、タッチ位置が、まず、大まかなタッチ位置を識別し、続いて、大まかな位置領域内でより厳密なタッチ位置を決めることにより決定される。タッチ位置の分解能の向上は、ＩＲトランスミッタ−レシーバの密集度を上げる必要なく、あるいは、処理速度を上げる必要なく、本発明のシステムを用いて実現可能である。
【０００２】
背景技術
タッチシステムは、日常において広く用いられるようになってきた。マネー・アクセス・センター（money access center），ロビー・ディレクトリ（lobby directory），ミュージアム及びエンターテインメント・キオスク及び自動車の位置決めシステムのディスプレイに用いられるタッチシステムに加えて、小型化されたタッチシステムがポケット型ダイアリや形成体における選択用の技術媒体となりつつある。赤外線タッチシステムがこれらの実用例に用いられ得る一方で、これらの又他の新たな市場にて利用されるように、ＩＲタッチシステムを含むタッチシステムでのタッチ位置の決定は、迅速に，明確にまた精密に行なわれる必要がある。これは、特に、所望の動作又はシステムの選択を認識するためのユーザの手段として、比較的小さなポイント針又はポインタが利用され得る、ポケット型ダイアリについてのケースである。
【０００３】
一般的に、タッチの位置は、典型的には発光ダイオード（“ＬＥＤ”）であるＩＲトランスミッタと、典型的にはフォトトランジスタ（“ｐｈｏｔｏ”）であるＩＲレシーバとを使用して認識される。先行技術のタッチスクリーンの例が、図１に示される。例えばＬＥＤからなる、ｎ個のＩＲトランスミッタ２０（１）〜２０（ｎ）の組及び他のｍ個のＩＲトランスミッタ４０（１）〜４０（ｍ）の組が、タッチスクリーン１１の２つの隣接した縁部に沿って位置決めされている。ｎ個のＩＲレシーバ３０（１）〜３０（ｎ）の組及び他のｍ個のＩＲレシーバ５０（１）〜５０（ｍ）の組が、各レシーバ３０（ｉ）及び５０（ｉ）が、それぞれ２０（ｉ）及び４０（ｉ）の対向するレシーバと同軸上に位置合わせされるように、タッチスクリーン１１の反対側にある縁部に沿って位置決めされている。規定されるように、トランスミッタ２０（ｉ）及び４０（ｉ），レシーバ３０（ｉ）及び５０（ｉ）とは、ｎ個のトランスミッタおよび各レシーバについて、ｉ＝１，２，３，ｉ，ｉ＋１，．．．，ｎ−１，ｎであり、また、ｍ個のトランスミッタおよび各レシーバについて、ｉ＝１，２，３，ｉ，ｉ＋１，．．．，ｍ−１，ｍである場合に、各一連のトランスミッタ及びレシーバを意味している。
【０００４】
従来のタッチシステムでは、トランスミッタがそれぞれ同軸上にレシーバと位置合わせされるので、スクリーンの外周部に沿って用いられるトランスミッタの数が、対向するスクリーンの縁部に沿って位置決めされるレシーバの数に等しい。図１に示されるように、典型的なタッチスクリーン１１は、例えばｘ座標対２０（１）及び３０（１）であるｘ座標トランスミッタ−レシーバ対と、例えばｙ座標対４０（３）及び５０（３）であるｙ座標トランスミッタ−レシーバ対とのデカルト座標格子を作成する。したがって、検出パターンは、ｘ及びｙ座標の直交格子である。
【０００５】
タッチの位置は、ｘ座標対及びｙ座標対を走査し、いずれのトランスミッタ−レシーバ対がＩＲ光の妨害を示すかを識別する。走査プロセスは、各レシーバ３０（ｉ）及び５０（ｉ）の作動，各々に対向するトランスミッタ２０（ｉ）及び４０（ｉ）の作動すなわち発光，トランスミッタ２０（ｉ）及び４０（ｉ）のＩＲ信号が同軸上の各レシーバ３０（ｉ）又は５０（ｉ）により受信されているかどうかの検出、および、各レシーバ３０（ｉ）及び５０（ｉ）の動作停止を伴う。このレシーバの作動，同軸上のトランスミッタの発光，レシーバの動作停止のプロセスは、全てのトランスミッタ−レシーバ対が走査されるまで、同軸上の各トランスミッタ‐レシーバ対について繰り返される。
【０００６】
従来のタッチシステムについてのタッチ位置の正確さ及び精度は、スクリーン１１の外周部に沿って位置決めされたトランスミッタおよびレシーバの密集度つまり数に依存するものである。図１に示されるような直交検出パターンに伴う問題は、タッチの直径９５が、隣接したトランスミッタおよび隣接したレシーバの間隔よりも小さい場合に、ビームがクロスしていない領域にあるように、タッチが検出されない惧れがあることである。
【０００７】
更に、タッチ位置の決定を行なうのに必要な時間は、トランスミッタおよびレシーバを作動させたり発光させたりするために、また、放たれたＩＲ信号がレシーバによって受信されたかどうかを検出するために用いられるプロセッサの速度に依存するものである。明らかに、システムの処理能力が向上しなければ、タッチシステムに含まれるトランスミッタ−レシーバ対が多くなるにつれ、タッチ位置を識別するための時間が、トランスミッタ−レシーバ対の全ての組を走査するための時間とともに長くなる。
【０００８】
ＩＲトランスミッタおよびレシーバあるいはシステムの光電子部品が、ＩＲタッチシステムの全コストの相当部分を占めているため、光電子デバイスの数の増加は、システムの全コストにおける著しい増大をもたらすことになる。同様に、プロセッサの電子部品が、ＩＲタッチシステムのコストのまた別の相当部分を占めているため、タッチの認識に関した最大時間を確保するための処理速度の増大は、システムのコストにおける実質的な増大を引き起こすことになる。
【０００９】
よく知られた従来の同軸上式のタッチシステムに加えて、アルパイン株式会社に所有される光学的な位置検出デバイスに関した、日本特許出願特開平１１−２３２０２４号公報にて開示される１つのデバイスは、対向する発光ダイオードから放たれた光の範囲内での、２つ又はそれ以上の隣接したフォトトランジスタの検出に備えている。アルパインシステムの目的は、位置検出精度の可能な向上を見込めるＬＥＤ及びフォトトランジスタの数，位置及び配置に関して、従来の制限をなくすることである。同軸上にないフォトトランジスタの使用を通じたＬＥＤ出力の検出を明確に記載する一方で、アルパインシステムは、ＬＥＤ−フォトトランジスタ対を効率的に走査するためのいかなる方法をも記載しないつまり開示しないものとみえる。確かに、デバイス動作の記載は、全てのＬＥＤを連続的にサイクルさせ、作動させられたＬＥＤの各々について複数のフォトトランジスタを検出することを要するようにみえる。かかるデバイスは、ＬＥＤ毎の複数のフォトトランジスタを検出し、タッチスクリーンの外周部に沿って各ＬＥＤをサイクルさせることからもたらされる増加した情報を扱うために、著しく向上したコンピュータの処理能力を必要とすることになる。
【００１０】
したがって、タッチの位置を明確に及び精密に識別すべく高められた分解能の能力を有し、相当数のＩＲトランスミッタ及びレシーバを必要とせず、また、トランスミッタおよびレシーバを制御し、走査動作に起因するデータを処理するために、著しく改良されたコンピュータ処理の要件を必要としない、ＩＲタッチシステムが要される。かかるシステム及び方法は、現在では存在しないが、ＩＲタッチスクリーンシステムの有用性及び能力を極めて大きくするものであろう。
【００１１】
発明の概要
従来技術の欠点に鑑みて、本発明の目的は、タッチスクリーンのＩＲトランスミッタ又はＩＲレシーバの数を増やすことなく、明確で精密なタッチ位置の決定を行なう、高められた分解能の赤外線タッチシステム及び方法を提供することである。また、本発明の更なる目的は、高められたタッチ位置の分解能が、システムの分解能及び動作の速度を維持するために、大きな要求すなわちより速い速度の処理の要件を要しないことである。
【００１２】
これらの又他の目的を実現するために、また、その趣旨を考慮して、本発明は、タッチスクリーンにおけるタッチの位置を決定するための、高められた分解能を有する赤外線タッチシステムを提供するもので、該赤外線タッチシステムは、タッチスクリーンの第１の縁部に沿って位置決めされる複数の第１の赤外線トランスミッタであり、各々が円錐形の赤外線光を制御可能に放射する第１の赤外線トランスミッタと、上記複数の第１のトランスミッタには正反対のタッチスクリーンの第２の縁部に沿って位置決めされる複数の第１の赤外線レシーバであり、各々が上記複数の第１の赤外線トランスミッタのうちの１つのトランスミッタと同軸上に位置合わせされ、他の複数の第１のトランスミッタの各々に対して同軸上にない複数の第１の赤外線レシーバと、タッチスクリーンの第１及び第２の縁部に垂直な第３の縁部に沿って位置決めされる複数の第２の赤外線トランスミッタであり、各々が円錐形の赤外線を制御可能に放射する第２の赤外線トランスミッタと、上記複数の第２のトランスミッタとは反対のタッチスクリーンの第４の縁部に沿って位置決めされる複数の第２の赤外線レシーバであり、各々が上記複数の第２のトランスミッタのうちの１つのトランスミッタと同軸上に位置合わせされ、他の複数の第２のトランスミッタの各々に対して同軸上にない複数の第２の赤外線レシーバと、複数の第１及び第２の赤外線トランスミッタの動作を制御し、複数の第１及び第２の赤外線レシーバの動作を制御し、赤外線トランスミッタおよびレシーバの同軸上のまた同軸上でない作動を用いて、タッチスクリーン上のタッチ位置を算出するためのプロセッサとを有している。
【００１３】
本発明の更なる目的は、タッチスクリーンを有する赤外線タッチシステムを提供することであり、該赤外線タッチシステムは、タッチスクリーンの第１の縁部に沿って位置決めされる複数の第１の赤外線トランスミッタであり、各々が円錐形の赤外線光を制御可能に放射する第１の赤外線トランスミッタと、上記複数の第１のトランスミッタとは反対のタッチスクリーンの第２の縁部に沿って位置決めされる複数の第１の赤外線レシーバであり、各々が上記複数の第１の赤外線トランスミッタのうちの１つのトランスミッタと同軸上に位置合わせされ、他の複数の第１のトランスミッタの各々に対して同軸上になく、また、更に、上記複数の第１のトランスミッタの各々から放射された光による赤外線ビームが、少なくとも２つの第１のレシーバにより受信可能である複数の第１の赤外線レシーバと、タッチスクリーンの第３の縁部に沿って位置決めされた複数の第２の赤外線トランスミッタであり、各々が赤外線を制御可能に放射する第２の赤外線トランスミッタと、上記複数の第２のトランスミッタとは反対のタッチスクリーンの第４の縁部に沿って位置決めされる複数の第２の赤外線レシーバであり、各々が上記複数の第２のトランスミッタのうちの１つのトランスミッタと同軸上に位置合わせされ、他の複数の第２のトランスミッタの各々に対して同軸上になく、また、更に、第２のトランスミッタの各々から放射された光による赤外線ビームが、少なくとも２つの第２のレシーバにより受信可能である複数の第２の赤外線レシーバと、上記複数の第１及び第２の赤外線トランスミッタの各々及びそれに対向する上記複数の第１及び第２の赤外線レシーバを順次作動させるための第１のプロセッサと、タッチスクリーン上のタッチ位置を算出するための第２のプロセッサとを有しており、ここでは、上記第２のプロセッサが、作動させられたトランスミッタとレシーバとの間で妨害された赤外線ビームの識別に基づき、大まかなｘ座標のタッチ領域を識別し、作動させられたトランスミッタとレシーバとの間で妨害された赤外線ビームの識別に基づき、大まかなｙ座標のタッチ領域を識別し、識別された大まかなｘ座標及びｙ座標のタッチ領域から大まかなｘ座標及びｙ座標のタッチ領域を算出し、算出された大まかなタッチ領域を横切る赤外線ビームを有する同軸上にないトランスミッタ及びレシーバの対の規則正しい作動に基づき、ｘ座標及びｙ座標のタッチ位置を精密に求める。
【００１４】
本発明の更なる目的は、各トランスミッタが１つのレシーバに対して同軸上に位置合わせされるように、隣接した第１及び第２の縁部に沿って、複数の赤外線トランスミッタを有し、また、複数のトランスミッタに対向する隣接した第３及び第４の縁部に沿って、複数の赤外線レシーバを有するタッチシステムスクリーン上のタッチ位置を決定する方法を提供することであり、該方法は、各赤外線トランスミッタ及びそれに対向するレシーバの規則正しい同軸上の作動に基づき、大まかなタッチ位置を概算し、また、選択されたトランスミッタ及びレシーバの規則正しい同軸上でない作動に基づき、タッチ位置を精密に求めるステップを有している。
【００１５】
本発明の更なる目的は、各トランスミッタが１つのレシーバに対して同軸上に位置合わせされるように、隣接した第１及び第２の縁部に沿って、複数の赤外線トランスミッタを有し、また、複数のトランスミッタに対向する隣接した第３及び第４の縁部に沿って、複数の赤外線レシーバを有するタッチシステムスクリーン上のタッチ位置を決定する方法を提供することであり、該方法は、各赤外線トランスミッタ及びそれに対向するレシーバの規則正しい同軸上の作動に基づき、大まかなタッチ位置を概算し、また、大まかなタッチ位置の概算値に基づき、同軸上にないトランスミッタおよびレシーバの対を選択し、更に、選択された同軸上にないトランスミッタ及びレシーバの対の規則正しい作動に基づき、タッチ位置を精密に求めるステップを有している。
【００１６】
本発明の一層更なる目的は、各トランスミッタが１つのレシーバに対して同軸上に位置合わせされるように、ｘ座標の縁部に沿ってｘ座標の複数の第１の赤外線トランスミッタを有するとともに、ｙ座標の縁部に沿ってｙ座標の複数の第２の赤外線トランスミッタを有し、また、２つの縁部に沿って複数のトランスミッタに対向する複数の赤外線レシーバを有するタッチシステムスクリーン上のタッチ位置を決定する方法を提供することであり、該方法は、各赤外線トランスミッタ及びそれに対向するレシーバの規則正しい同軸上の作動に基づき、タッチスクリーン上での大まかなｘ座標及びｙ座標のタッチ位置を概算し、大まかなｙ座標のタッチ位置の概算値に基づき、同軸上にないトランスミッタおよびレシーバのｘ座標の対を選択し、選択された同軸上にないトランスミッタ及びレシーバのｘ座標の対の規則正しい作動に基づき、ｘ座標のタッチ位置を精密に求め、大まかなｘ座標のタッチ位置の概算値に基づき、同軸上にないトランスミッタおよびレシーバのｙ座標の対を選択し、選択された同軸上にないトランスミッタ及びレシーバのｙ座標の対の規則正しい作動に基づき、ｙ座標のタッチ位置を精密に求めるステップを有している。
【００１７】
本発明のこれらの又他の様相は、図面および好ましい実施の形態の詳細な説明により後述される。前述した概説及び以下の詳細な説明の両方は例示的なもので、本発明の限定を意図するものでなく、また、そう認識されるべきでない。
【００１８】
好ましい実施の形態の詳細な説明
本発明は、同軸上のまた同軸上でない検出の両方を利用して、タッチシステムスクリーン上のタッチの位置を決定するための分解能の向上をもたらす赤外線（“ＩＲ”）タッチシステムに関する。本発明は、また、ＩＲトランスミッタ−レシーバ対の複数ステップの大まかな走査および選択されたトランスミッタ−レシーバ対の精密な操作とともに、同軸上のまた同軸上でない検出を利用して、タッチシステムスクリーン上のタッチの位置を決定するための方法に関する。本発明の方法は、また、任意のｘ又はｙのタッチ位置に関して、タッチ位置を精密に求めるための代わりの軸のトランスミッタ−レシーバ対の選択が、そのタッチ位置に依存するという事実を利用するものである。換言すれば、ｘ位置を精密に求めるためのｙ座標のトランスミッタ−レシーバ対の選択は、ｘの大まかな位置から決定可能であり、また、ｘ座標のトランスミッタ−レシーバ対はｙの大まかな位置から決定可能である。
【００１９】
前述したように、従来のタッチシステムは、図１に示されるように、タッチスクリーン又はパネル１１と、タッチスクリーン１１の第１の縁部に沿って位置決めされる、典型的にはＬＥＤであるｎ個のＩＲトランスミッタ２０（１）〜２０（ｎ）の第１の組と、タッチスクリーン１１の第２の縁部に沿って位置決めされる、典型的にはフォトトランジスタであるｎ個のＩＲレシーバ３０（１）〜３０（ｎ）の第１の組と、タッチスクリーン１１の第３の縁部に沿って位置決めされるｍ個のＩＲトランスミッタ４０（１）〜４０（ｍ）の第２の組と、タッチスクリーン１１の第４の縁部に沿って位置決めされるｍ個のＩＲレシーバ５０（１）〜５０（ｍ）の第２の組とを有している。図１に示されるように、タッチスクリーン１１上のタッチについての走査は、ｘ方向における例えばレシーバ３０（４）の作動を用い、同軸上で対向するトランスミッタ２０（４）を発光させ、その後、トランスミッタ３０（４）を動作停止すなわち消光させるステップを伴うものである。この順序は、ｘ方向に沿ったトランスミッタ−レシーバ対２０（ｉ）−３０（ｉ）、および、ｙ方向に沿ったトランスミッタ−レシーバ対４０（ｉ）−５０（ｉ）の各々について繰り返される。もし、タッチが、発光させられたｘ方向のトランスミッタ２０（４）とそれに対向するレシーバ３０（４０）との間に存在すれば、トランスミッタ２０（４）の光又はビームは妨害され、対向するレシーバ３０（４）によって受信されず、その結果、そのｘ位置におけるタッチが指示される。同様に、もし、タッチが、発光させられたｙ方向のトランスミッタ４０（ｍ−１）とそれに対向するレシーバ５０（ｍ−１）との間に存在すれば、トランスミッタ４０（ｍ−１）の光又はビームは妨害され、そのｙ位置におけるタッチが指示される。
【００２０】
タッチの座標は、妨害された第１及び最後のビームのｘ及びｙ座標の平均として、この同軸上での検出を用いて算出される。数式においては、ｘ及びｙのタッチ位置が次のように概算される。
ｘｔｏｕｃｈ＝（ｘｉ＋ｘｉ＋１）／２
及び
ｙｔｏｕｃｈ＝（ｙｉ＋ｙｉ＋１）／２
【００２１】
従って、概算され得るタッチのｘ座標は、ｘ１，ｘ１＋Δｘ／２，ｘ２，ｘ２＋Δｘ／２，ｘ３，．．．ｘｉ−Δｘ／２，ｘｉ，ｘｉ＋Δｘ／２，ｘｎである。ここで、ｎは、タッチスクリーン１１の対向する縁部の一対に沿ったトランスミッタ−レシーバ対の数である。概算され得るｙ座標は、ｙ座標の位置を用いることを除き、上記の場合と同様である。したがって、可能な座標のこのシーケンスから、タッチ位置を決定する分解能は、Δｘ／２，Δｙ／２である。
【００２２】
トランスミッタ２０（ｉ），４０（ｉ）から放射されたＩＲ光は円錐形をなすもので、単光束ビームではない。つまり、図２に示されるように、トランスミッタ２０（３）から放射されたＩＲ光は、隣接したレシーバ３０（１），３０（２），３０（３），３０（４）及び３０（５）のグループにより受信され得る。図２の実施の形態は、トランスミッタ２０（３）からのＩＲ伝送を検出し得る５つの隣接したレシーバのグループを示しているが、ＩＲ光の円錐内にあるレシーバの数は、タッチスクリーンシステム１０の特性により決まる。したがって、他の好ましい実施の形態では、ＩＲトランスミッタ２０（ｉ）からのＩＲ光を検出し得るレシーバ３０（ｉ）の数は、２つ，３つ，４つ若しくは５つ以上の隣接したユニットであってもよい。更に、レシーバ３０（ｉ）はトランスミッタ２０（ｉ）により放射されるＩＲ光の円錐内にあるものであるが、円錐の縁部では、容易な検出を行なうのに、つまり、レシーバ３０（ｉ）が検出可能であるために十分なＩＲ光が得られないかもしれない。
【００２３】
したがって、異なるＩＲトランスミッタは、特定のトランスミッタの仕様に基づき、より広い若しくは狭い円錐のＩＲ光を有してもよい。トランスミッタ及びレシーバのかかる特性の１つは、光電子ユニットの絞り感度である。更に、十分なパワーがＩＲトランスミッタにより生成され、また、ＩＲレシーバが十分な感度を有する限り、トランスミッタとそれに対向するレシーバとの間隔は大きくなり、円錐の幅が広がるので、トランスミッタからのＩＲ光を受信し得るレシーバの数は増え、対向する縁部はトランスミッタから遠くなる。
【００２４】
図２に示される好ましい実施の形態について、レシーバ３０（３）は、トランスミッタ２０（３）と同軸上にあり、また、４つのトランスミッタ３０（１），３０（２），３０（４），３０（５）とは同軸上にない。図３に示されるような、作動させられたレシーバ３０（４）の様子からすると、同軸上にないトランスミッタ２０（３）からのＩＲビームはレシーバ３０（４）によって検出可能である一方、同じレシーバ３０（４）は、また、同軸上のトランスミッタ２０（４）及び他の同軸上にないトランスミッタ２０（２），２０（５）及び２０（６）を含む他のトランスミッタからのＩＲ伝送を検出することも可能である。
【００２５】
図４は、本発明の好ましい実施の形態に係る、より高い分解能の、可能な検出パターンを示す。図４に示されるように、各ｘ及びｙのトランスミッタ２０（ｉ），４０（ｉ）が作動させられた状態で、例えば、トランスミッタ２０（３）を用いると、ＩＲ光の円錐が、同軸上の受信器３０（３）により、また、それに加えて、その同軸上の受信器３０（３）に隣接した同軸上にない２つのレシーバ３０（２）及び３０（４）により検出されるようになる。また、ＩＲ光の円錐は、同様に、同軸上にない次の２つのレシーバ３０（１）及び３０（５）によっても検出される。図４に示すこの好ましい実施の形態では、タッチ検出に用いられる同軸上にないトランスミッタ−レシーバ対が、
ｉ＝ｉ±２
である。ここで、ｉは、同軸上のトランスミッタ及びレシーバの位置をあらわす。図４に示されるように、可能な検出座標つまりタッチスクリーン１１上の検出パターンの数は、図１に示す従来システムのような同軸上の検出のみを用いた可能な検出座標の数よりも実質的に大きい。
【００２６】
本発明に関した検出パターンは、従来の同軸上の検出よりも一層高い分解能を有するものの、両システムにおいて用いられる光電子デバイスの数は、同じ若しくは実質的に同じである。異なる視点から、本発明の別の好ましい実施の形態においては、タッチシステムに必要な光電子デバイスの数が、従来の同軸上の検出システムを用いて得られる分解能を上回るタッチ位置の分解能を犠牲にすることなく削減され得る。
【００２７】
図４は、また、本発明が、隣接した光電子デバイス間の隔たりよりも小さい直径を有するタッチを感知することが可能であることを示している。このことは、前述したように、例えば細い針又はポインタなどのタッチの直径９５が、隣接したトランスミッタ及び隣接したレシーバ間の隔たりよりも小さい場合に、タッチが検出されない可能性がある図１に示す従来の直交検出格子と比較されてもよい。
【００２８】
図４に示す検出パターンは、本発明の実施の形態に係る、全ての可能な検出座標を示している。しかしながら、それは、全トランスミッタ及びレシーバを走査し、所望のシステムの応答時間を確保するには、タッチシステムプロセッサにとって効率的でないすなわち適していない可能性がある。本発明は、タッチの位置を突きとめる速度及び効率性が著しく向上させられるように、同軸上のまた同軸上でない走査の両方を用いて、光電子デバイスを走査する方法を提供する。
【００２９】
本発明の方法の好ましい実施の形態では、タッチスクリーン１１上のタッチの位置を迅速に識別し、精密に求めるべく、２ステップの走査動作が用いられる。第１のタッチスクリーン１１の“大まかな”走査は、同軸上のトランスミッタ−レシーバ対のみ作動させ、検出することにより実行される。続いて、大まかな走査により識別された領域のみについての第２の“精密な”走査が、同軸上のまた同軸上にないトランスミッタ−レシーバ対の両方を用いて完了され得る。
【００３０】
例として、図５には、この好ましい実施の形態の方法の第１の大まかな走査が示される。大まかな走査は、タッチスクリーン１１の両縁部に沿って、レシーバ２０（１）〜２０（８）及び４０（１）〜４０（７）の各々を順次に作動させること、及び、それぞれ対応する同軸上のトランスミッタ３０（１）〜３０（８）及び５０（１）〜５０（７）の各々を発光させることを含んでいる。図５の好ましい実施の形態が、８つのｘ軸トランスミッタ−レシーバ対及び７つのｙ軸トランスミッタ−レシーバ対を用いて示されるが、他の好ましい実施の形態においては、それ以上の若しくはそれ未満のトランスミッタ−レシーバ対が、ｘ又はｙ軸に沿って用いられてもよい。
【００３１】
図５に示される本発明の方法のステップは、図１に示される従来のタッチシステム検出と同様である。図５に示されるタッチ１００については、トランスミッタ２０（５）及び４０（４）からのＩＲビームが妨害され、そのため、対向する各レシーバ３０（５）及び５０（４）は、同軸上のＩＲビームを検出しなくなる。このように、トランスミッタ−レシーバ対２０（４）−３０（４）及び２０（６）−３０（６），４０（３）−５０（３）及び４０（５）−５０（５）により最終的に検出された同軸上のビームが、検出されたタッチを含む大まかな領域９９を規定する。
【００３２】
図５の実施の形態が、同軸上の検出格子のみを示している一方で、例えばより光速なプロセッサ及び電子部品を用いた他の好ましい実施の形態では、幾つかの同軸上にないトランスミッタ−レシーバ対が、タッチシステム検出の全体の速度及び効率性が劣化させられない限りは、大まかな走査を精練すべく利用され得ることに注目することが重要である。
【００３３】
大まかな走査の完了及び大まかなタッチ領域９９の識別後、大まかなタッチ領域９９の第２の精密な走査が、同軸上の及び同軸上にないトランスミッタ−レシーバ対の両方を用いて実行され得る。精密な走査のために作動させられる同軸上にないトランスミッタ−レシーバ対は、１つの好ましい実施の形態では、そのＩＲビームが大まかなタッチ領域９９を横切る対である。図６は、本発明のタッチシステム検出方法の好ましい実施の形態に関し、精密な走査に際して生成される検出パターンを示している。図６に示される検出パターンは、図４に示す実施の形態と同様に、トランスミッタ２０（５）と同軸上にあるレシーバ３０（５）を、また、同軸上のレシーバ３０（５）の隣の２つのレシーバ３０（４）及び３０（６）を、更に、レシーバ３０（４）及び３０（６）にそれぞれ隣接した２つのレシーバ３０（３）及び３０（７）を作動させることにより生成される。他の好ましい実施の形態では、同軸上のレシーバの再作動が、プロセッサの検出要件を削減するために除去され得る。
【００３４】
図６に示されるように、同軸上でない検出方法から取得される実質的に高められた分解能を強調すると、大まかな走査は２本の妨害されたビームをもたらし、他方、精密な走査は１４本の妨害されたビームの検出をもたらした。この付加的なＩＲビームの妨害情報が、大まかなタッチ領域９９内におけるより精密で明確なタッチ位置を提供すべく処理され得る。
【００３５】
大まかなタッチ領域９９を横切るＩＲビームを有するトランスミッタ−レシーバ対の選択は、トランスミッタ及びレシーバの絞り感度及びトランスミッタによりもたらされるＩＲ円錐を含む光電子デバイスの特性に依存する。例えば、１つの実施の形態では、トランスミッタのＩＲ円錐が、３つのレシーバにより検出可能であり、異なるトランスミッタ又はレシーバの隔たりを用いる別の好ましい実施の形態では、トランスミッタのＩＲ円錐が、５つ又はそれ以上のレシーバによって検出可能である。特定のタッチシステム１０及びタッチスクリーン１１についての規模が与えられると、ＩＲ円錐を容易に検出し得るトランスミッタのＩＲ円錐の特性およびＩＲレシーバの数が認識され、規定される。このように、精密な走査に用いられる検出可能なＩＲビームは、例えば図４及び図８における実施の形態において示されるように、特定のタッチシステム１０に関して前以て決定されてもよい。１つの好ましい実施の形態では、可能なＩＲの同軸上でないビームの前決定が、大まかな同軸上の格子の位置選定の機能として表形式にされてもよい。表形式にされたデータは、プロセッサ読出し専用メモリ（“ＲＯＭ”）１７に保持され、大まかな同軸上のタッチ位置を識別する機能及びその後の機能としてシステムプロセッサ１５によりアクセスされる。他の好ましい実施の形態では、システム処理が、テーブルルックアップやタッチ位置の計算と同じく、トランスミッタ及びレシーバの作動を制御する別々の作業に関して、図８にも示されるような複数のプロセッサ１５及び１６に分けられてもよい。
【００３６】
本発明の方法は、各トランスミッタについての全てのレシーバを走査する必要なく、同軸上のまた同軸上でない検出を利用して、タッチ位置の高められた分解能を提供する。つまり、本発明の方法は、同軸上のトランスミッタ及びレシーバの対の第１の迅速な走査を提供し、それに引き続き、選択されたトランスミッタ−レシーバ対（そのＩＲビームが識別された大まかなタッチ領域を横切る）を作動させ走査する。図６の図示及び説明された好ましい実施の形態において、選択された対は、次のとおりである。トランスミッタ２０（５）について、レシーバ３０（３），３０（４），３０（５），３０（６）及び３０（７）が作動させられ検出される。また、トランスミッタ２０（３）及び２０（７）について、レシーバ３０（５）が作動させられる。更に、トランスミッタ２０（４）について、レシーバ３０（４），３０（５）及び３０（６）が作動させられる。また、更に、トランスミッタ２０（６）について、レシーバ３０（４），３０（５）及び３０（６）が作動させられる。これらのトランスミッタ−レシーバ対は、大まかなタッチ領域９９を横切るＩＲビームを有する。残りのトランスミッタ−レシーバ対は、作動させられず、検出されない。従って、第２の精密な走査に関して処理の要件が削減され、また、明確に且つより高い分解能で、タッチの位置１００を決定するための時間が短縮される。図５の好ましい実施の形態に関して作動させられるｙ軸のトランスミッタ−レシーバ対は、前述した対と同様であり、ビームが大まかなタッチ領域９９を横切る特定の対が選択される。
【００３７】
ＩＲタッチシステムにおけるタッチの存在及び位置を決定する本発明の方法についての別の好ましい実施の形態は、タッチのｘ又はｙ座標とタッチ位置を精密に求めるのに利用され得る代わりの軸のビームとの間における相互依存性を用いる。図７に示されるように、タッチ１００は、（検出される最後の２本の同軸上のビームである）ｘ軸のトランスミッタ２０（１）と２０（４）と間におけるｘ軸の大まかな位置と、Ａ−Ａ線に示されるようなタッチ１００のｙ軸における概算された中心とを有する。これら概算されたタッチ位置の両方は、トランスミッタ及び対向するレシーバの第１の大まかな同軸上の走査から決定された。ｙ軸のＡ−Ａ線の算出結果は、前述したように、検出される最後の同軸上のＩＲビームの平均値である。図７に例示したタッチ１００に関し、ｙ軸のトランスミッタ−レシーバ対４０（２）−５０（２）及び４０（５）−５０（５）は、トランスミッタ−レシーバ対４０（３）−５０（３）と４０（４）−５０（４）との間における妨害されるビームの前の、検出される最後のビームである。
【００３８】
図７に示されるように、タッチ１００に関して精密なｘ座標の決定は、タッチ１００の領域における検出される最後の２本の同軸上のビーム（図７の例に示されるようなｘ軸のトランスミッタ２０（１）及び２０（４））間を横切る、より詳細には、大まかなｙ軸のＡ−Ａ線を横切る特定のｘ軸のトランスミッタ−レシーバ対を作動させることにより実現される。作動させられ得るｘ軸のトランスミッタ−レシーバ対は、ｙ軸の大まかなタッチの位置選定の機能として決定されてもよい。つまり、大まかなｙのタッチ位置は、作動させる代わりの軸（ｘ軸）の対を選択するのに用いられてもよく、また、同様に、大まかなｘのタッチ位置は、作動させる代わりの軸（ｙ軸）の対を選択するのに用いられてもよい。ＩＲビームが単に線状であることから、この相互依存性が生じる。更に詳しくは、ビームのあらゆる部分のｘ座標が、ビームの勾配（角度）及びレシーバにおけるＩＲビームのｘの切片（x-intercept）からあらゆるｙ座標において簡単に算出され得る。数式では、
ｘｉ＝ｘ０＋ｍ＊ｙｉ
である。ここで、ｘｉは、ｙｉでのビームのｘ座標である。ｍは、ＩＲビームの勾配又は角度である。また、ｘ０は、ＩＲレシーバでのｘ座標である。あらゆるトランスミッタ−レシーバ対間におけるＩＲビームの勾配ｍ又は角度は、タッチスクリーン１１の縁部における各トランスミッタ−レシーバ対の位置が、付与されたタッチシステム１０について知られ、また、前述したように、ビームが単にトランスミッタと各レシーバを接続する線状であることから、容易に算出され若しくは決定され得る。
【００３９】
ｘ軸と同様に、ビームのあらゆる部分のｙ座標は、ビームの勾配（角度）及びレシーバにおけるＩＲビームのｙの切片から、あらゆるｘ座標にて容易に算出され得る。すなわち、数式では、
ｙｉ＝ｙ０＋ｍ＊ｘｉ
である。ここで、ｙｉは、ｘｉでのビームのｙ座標である。また、ｍは、ＩＲビームの勾配又は角度である。更に、ｙ０は、ＩＲレシーバにおけるｙ座標である。
【００４０】
この相互依存性を考慮して、また、図７に図示されるように、ｙ軸の大まかなタッチ位置が付与されると、好ましい実施の形態では、タッチ１００のｘ座標を精密に求めるのに作動させられ検出され得る代わりの軸（ｘ軸）のトランスミッタ−レシーバ対、及び、精密なｘ座標の算出結果が、Ａ−Ａ線のｙ座標の機能として決定され得る。例えば図７に示す例では、タッチのｘ座標の精密な算出結果が、概算されたｙ軸のＡ−Ａ線におけるトランスミッタ−レシーバ対２０（３）−３０（１）及び２０（８）−３０（４）についての最後の妨害されないビームの平均値を用いることができる。Ａ−Ａ線でのビーム２０（３）−３０（１）及び２０（８）−３０（４）のｘ座標は、上記のｘ軸の式から算出されてもよい。同様に、精密なｘ軸の算出結果は、Ａ−Ａ線でのＩＲ光電子対２０（２）−３０（２）及び２０（４）−３０（３）に関した、最後の妨害されたＩＲビームの平均値を用いることができる。他の好ましい実施の形態においては、精密なｘ座標が、前述した“最後の、妨害されない”平均値と“最後の、妨害される”平均値の平均値として算出されてもよい。
【００４１】
別の好ましい実施の形態では、既知のトランスミッタ−レシーバビームのｘ座標が、より多くの複雑なプロセッサ１５を必要とすることになる浮動小数点計算を用いる代わりに、選択された大まかなｙ軸位置すなわち座標の機能として前以て決定され、大まかなｙ軸座標の機能として、データテーブルとして格納されてもよい。図８の概略図に示されるように、表形式にされたデータは、プロセッサＲＯＭ１７に確保され、大まかなｘ軸及びｙ軸のタッチ位置を識別した後に、タッチシステムプロセッサ１５によりアクセスされてもよい。
【００４２】
図７に示されるような代わりの軸の間にある前述した相互依存性が、ｘ座標の算出に焦点を絞る一方、ｙ軸は、同様に、ｙ軸のトランスミッタ−レシーバ対及びタッチスクリーン１１を横切るように生成されるＩＲビームを用いて、精密に求められ得る。
【００４３】
本発明は例示した実施の形態に関連して説明されてきたが、これに限定されることはない。例えば、前述したように、代わりの軸のトランスミッタ−レシーバ対の算出および決定は、任意のトランスミッタビームの特性についての三角測量（triangulation）の式の計算により、若しくは、数式の前計算から展開れたテーブルルックアップによって実現されてもよい。従って、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のタッチスクリーンシステムを示す平面図である。
【図２】  複数のＩＲレシーバへ伝送される例えばＩＲトランスミッタの円錐光をあらわす本発明のタッチシステムを示す平面図である。
【図３】  複数のＩＲトランスミッタからの光を受信する単一のＩＲレシーバの一例をあらわす本発明のタッチシステムを示す平面図である。
【図４】  同軸上の及び同軸上でない検出を用いることでタッチ位置を検出するのに有用な複数の三角測量の点の一例をあらわす本発明のタッチシステムを示す平面図である。
【図５】  第１の大まかな同軸上の走査の一例をあらわす、タッチ位置の更なる分解能に関した、本発明のタッチシステム方法における１ステップを示す平面図である。
【図６】  第２の良好な同軸上のまた同軸上でない走査の一例をあらわす、タッチ位置の更なる分解能に関した、本発明のタッチシステム方法における１ステップを示す平面図である。
【図７】  ｙ座標のタッチ位置を精密に求めるべく作動させられるための、大まかなｙ座標のタッチ位置と同軸上でないトランスミッタ−レシーバの対のｘ座標との間の相互依存性の一例をあらわす、タッチ位置の更なる分解能に関した、本発明のタッチシステム方法を示す平面図である。
【図８】  タッチスクリーン及び予めプログラムされた読出し専用メモリと連絡する少なくとも１つのプロセッサをあらわす本発明のタッチシステムの一実施の形態を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１０…タッチスクリーンシステム
１１…タッチスクリーン
１５，１６…プロセッサ
１７…読出し専用メモリ
１００…タッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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