(57)【要約】  周辺に配置された複数の発光体（Ｌ０―Ｌ15）及び光検出器（Ｓ０―Ｓ11）を含んだタッチスクリーンディスプレー（１０）は開示される。対象（１６）の位置、形及び大きさは、１つ１つ発光体のスイッチを入れ、対象により引き起こされた影（１８）を検出する事により決定可能である。対象は少なくとも１つの、第１のタイプの光学的特性を持つ第１部分と第２の異なるタイプの光学的特性を持つ第２部分とを含む。第２部分により引き起こされた光学的現象を決定することにより、対象の方向は決定可能で、及び／又は対象を認識又は同一確認できる。
2010503910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の周囲に配置された複数の発光体と光検出器及び前記表面に置かれるべき少なくとも１つの対象とを含んだシステムであって、前記対象は少なくとも１つの、第１のタイプの光学的特性を持つ第１部分と前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的特性を持つ第２部分とを含み、前記対象の前記第２部分により引き起こされ検出された光現象を用いることにより前記対象の方向を決定し及び／又は前記対象を認識及び／又は同一確認するように装備されたシステム。
【請求項２】
前記対象の前記第２部分は反射型で、前記対象の前記第２部分により引き起こされた検出された光反射を用いることにより前記対象の方向を決定するように装備された請求項１によるシステム。
【請求項３】
前記対象が前記表面に置かれた時、前記第２部分が前記対象の側面に少なくとも１つの反射マークを含む請求項２によるシステム。
【請求項４】
前記第２部分が、前記対象の同一確認を可能にする複数の反射マークを含む請求項３によるシステム。
【請求項５】
前記対象の前記第１部分が不透明で、前記対象の前記第２部分が透明で、前記対象の前記第２部分を通る検出された光を用いることにより、前記対象の方向を決定するように装備された請求項１によるシステム。
【請求項６】
前記対象の前記第２部分が、ある方向にのみ光を通す通路又は孔であり、且つ前記第１部分により引き起こされた影の中の前記通路又は孔を通る検出された光を用いることにより、前記対象の前記方向を決定するように装備された請求項５によるシステム。
【請求項７】
前記対象の前記第１部分は外側に有り且つ透明で、前記第２部分は内側に有り且つ不透明で、且つ前記第２部分の形状を検出する事により前記対象を認識及び／又は同一確認するように装備された請求項１によるシステム。
【請求項８】
前記対象の前記第１部分は、前記システムの前記発光体により使用された光に対し透明であるが、可視光に対しては不透明である請求項７によるシステム。
【請求項９】
前記対象の前記第２部分はレンズ又はプリズムで、且つ前記レンズ又はプリズムにより引き起こされた光学現象を検出する事により前記対象を認識及び／又は同一確認するように装備された請求項１によるシステム。
【請求項１０】
ボードゲームを競技するための先行する請求項の何れかによるシステム。
【請求項１１】
表面の周囲に配置された複数の発光体と光検出器とを含み、少なくとも１つの、第１のタイプの光学的特性を持つ第１部分と前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的特性を持つ第２部分とを含む前記表面に対象を置くことができる装置であって、前記対象の前記第２部分により引き起こされた検出された光現象を用いることにより前記表面に置かれるべき前記対象の方向を決定し及び／又は前記対象を認識及び／又は同一確認するように装備された装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの第１のタイプの光学的特性を持つ第１部分と前記システムの前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的特性を持つ第２部分とを含み、対象が前記表面に置かれた時、前記第２部分が対象の側面に少なくとも１つの反射マークを含む、請求項１−１０の何れかによるシステム中の使用のための対象。
【請求項１３】
少なくとも１つの第１のタイプの光学的特性を持つ第１部分と前記システムの前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的特性を持つ第２部分とを含み、対象の前記第１部分が不透明で、前記対象の前記第２部分が透明である、請求項１−１０の何れかによるシステム中の使用のための対象。
【請求項１４】
前記第２部分が通路又は孔である請求項１３による対象。
【請求項１５】
少なくとも１つの第１のタイプの光学的特性を持つ第１部分と前記システムの前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的特性を持つ第２部分とを含み、対象の前記第１部分が外側に有り且つ透明で、前記第２部分が内側に有り且つ不透明である、請求項１−１０の何れかによるシステム中の使用のための対象。
【請求項１６】
少なくとも１つの第１のタイプの光学的特性を持つ第１部分と前記システムの前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的特性を持つ第２部分とを含み、対象の前記第２部分がレンズ又はプリズムである、請求項１−１０の何れかによるシステム中の使用のための対象。
【請求項１７】
前記表面に置かれた時前記表面に接触するセクションは、前記第１及び前記第２部分を含み、前記表面に接触する前記セクションの一番上に置かれた残りのセクションを含む、先行する請求項１２−１６の何れかによる対象。
【請求項１８】
先行する請求項１２−１７の何れかによるポーンである対象。
【請求項１９】
表面の周囲に配置された複数の発光体と光検出器及び前記表面に置かれるべき少なくとも１つの対象とを含み、前記対象は少なくとも１つの第１のタイプの光学的特性を持つ第１部分と前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的特性を持つ第２部分とを含んだシステム中の使用のための方法であって：
少なくとも１の発光体により光を発するステップ；
前記対象の第２部分により引き起こされた光現象を検出するステップ；及び
検出された光現象を用い、前記対象の前記方向を決定し及び／又は前記対象を認識及び／又は同一確認するステップ
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は,表面に置かれた対象の特性を決定するために光を用いる、タッチスクリーンシステムのようなシステムに関する。
【０００２】
本発明は又、そのようなシステム内で使用するための装置、対象及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現行の赤外線タッチスクリーンでもっては、一回に複数の位置を検出する事は可能ではない。というのは、それらのタッチスクリーンは、ＬＥＤ及び光センサーにより構築された格子を走査する方法を用いるからである。１つの位置は、水平及び垂直方向に光束を
中断する事により格子内で選択される。
【０００４】
多数の点の検出は、全ての位置につき可能ではない。というのは、１つの点の選択は、他の点の正しい検出を妨げる事ができるからである。故に、この技術は、多点検出には、あまり有用ではない。更に、形は、現行技術では、検出できない；「境界」ボックス(bounding  box)のある形式のみ、ＬＥＤ及びセンサーの格子内で原則検出可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０３３０３６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの問題を克服するために、共に係属する仮出願U.S.  serial  No.  60/660,366  (attorney  docket  US  050077)  filed  on  10  March  2005  for  Sander  B.F.  van  de  Wijdeven  and  Tatiana  A  Lashina  for  SYSTEM  AND  METHOD  FOR  DETECTING  THE  LOCATION,  SIZE  AND  SHAPE  OF  MULTIPLE  OBJECTS  THAT  INTERACT  WITH  A  TOUCH  SCREEN  DISPLAYは、これは、本出願の出願時に発行されていなかったが、スクリーンの境界上に複数の発光体（例えば赤外線ＬＥＤ）及び複数の光センサーを持ったシステムを提案する。スクリーンの照明は、最初はオフされその後、照明は１つずつ点灯する。照明（ランプ又はＬＥＤ）は、光束を輝かせ、それは、スクリーン反対側のセンサーにより検出される。その光とスクリーン反対側との間の対象が有る時に、この対象は、影を落とす。この影は、光の欠如によりセンサーにより検出される。何の光がオンで、何のセンサーが光（較正状態に比較して）を検出するかしないかに関する知識の組み合わせは、対象が有るに違いない領域の計算を可能にする。全ての発光体がオンである状態でもし完全なサイクルが実行されると、対象の位置、形及び大きさを決定できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
独立項１によるシステムである本発明に従って、独立項１１による装置、独立項１２，１３，１５及び１６による対象、並びに独立項１９による方法が提供される。好ましい実施例は、従属項２−１０，１４，１７及び１８により定義される。
【０００８】
本発明の１面に従い、表面の周囲に配置された複数の発光体及び光検出器を含むシステムが、提供される。そのシステムは、前記表面に置かれるべき少なくとも１つの対象を含む。その対象は、第１のタイプの光学的特性を持った少なくとも１つの第１部分と発光体により使用される照明用の第１のタイプとは異なる第２のタイプの光学的特性を持った第２部分とを含む。そのシステムは、その対象の第２部分に起因する検出された光現象を用いることにより、その対象の方向性を決定及び／又はその対象を認識及び／又は同一確認するために装備される。
【０００９】
そのシステムは、特にボードゲーム(board  game)用のディスプレー付き又は無しのタッチスクリーンであっても良いが、図形入力板又は表面に置かれた対象の特性を検出するのに有用な他の如何なるシステムで有っても良い。
【００１０】
本発明によるシステムは、円、楕円、三角形、正方形及び長方形のような（点）対称である形を有する対象の方向性を決定するために特に有用である。これらは、タッチスクリーンとの対話に用いられる最も頻繁に見られる対象である。対象方向性検出の可能性を形状検出に加えることは、システムへの入力を更に豊富にするので、ユーザーからのより複雑な行動が検出可能／解釈可能となる。ストラテゴ(Stratego)のようなある種のボードゲームにおいて、対象の方向性は、重要である。唯一人の競技者のみが、その方向性を検出することによりポーン(pawn)の一方の側のみにある像を見ることを許され、そのポーンの方向性は他の競技者が又その像を見ることができるようなものである時に、警告信号を与えることができる。対象の方向性の正確な知識は又、兵士又はタンクが他の位置に射撃する戦略ゲームのような他の特定の応用にとって重要な物であり得る。もう１つの例は、タイマーを示す活動的に動くポーンである。
【００１１】
本発明によるシステムは又、非対称対象に用いられ得る。そのような対象の形は、勿論その方向性を含んで検出されるが、この方向性はやや荒く、ある種の応用にとってはより正確な方向性検出が必要である。
【００１２】
本発明によるシステムは更に、その見かけを変えること無しに対象の認識又は同一確認ができる。これは認識用の異なる形をした対象が使用されなければならない事を避ける。そのような異なる形は一般に好まれない。というのは、対象を創造する設計者は、美的理由又は生産費用から均一な形をした対象を持ちたいからである。複数の異なる形を差別化するために又、機械的に不安定で容易に倒れるようなある形を選ぶことが必要であろう。
【００１３】
本発明の更なる面に従い、装置、対象及び方法が提供される。
【００１４】
ＷＯ２００６／０３３０３６は、ボード面付きのゲームボードを開示する。それはボード面の下に、格子状に配置された光変調セル及び光センサーを含む。ゲームボード中に使用するポーンは、そのボードとの接触表面、即ち底にコード(code)を含む。ポーンは同一確認され且つその方向性は、そのポーンコードからの反射光を検出することにより決定可能である。そこで、本書面に開示されたシステムは、その表面の周囲に置かれた発光体及び検出器を含まず、表面の対象の形を決定しない。
【００１５】
本発明の好ましい実施例に従い、その対象の第２部分は、反射性を持つ。そのシステムは、その対象の第２部分による検出反射光を用いることによりその対象の方向性を決定するよう装備されている。
【００１６】
好ましくは、第２部分は、その対象が表面に置かれた時にその対象の側面に少なくとも１つの反射マークを含む。このように、大いなる順応が対象に対し必要とされないが、同時に信頼できる方向決定が可能である。
【００１７】
第２部分が方向検出以外の複数の反射マークを含む場合、その対象の同一確認は又、可能になる。対象上のより多くの反射マークの使用は又、その方向性を示すために「バーコード」に似た効果を作り出す事ができ、反射マークにより作り出されたユニークなパターンを正確な同一確認に使うことができる。
【００１８】
更なる実施例に従い、その対象の第１部分は不透明で、その対象の第２部分は透明であって、そのシステムは、その対象の第２部分を通って通過する検出された光を用いることにより、その対象の方向性を決定するように装備される。
【００１９】
好ましくは、その対象の第２部分が、ある方向にのみ光を通す通路又は孔(hole)で、そのシステムが、第１部分による影の中の通路又は孔を通って通過する検出された光を用いることにより、その対象の方向性を決定するように装備される。通路又は孔は、ある方向にのみ光を通し且つ故にこの実施例は、非常に正確な方向検出を可能にし、それは特別な技術を要するゲームのような特別な応用にとって有用である。
【００２０】
代替的実施例に従い、対象の第１部分は外側にあり透明で、第２部分は内側にあり不透明である。そのシステムは、第２部分の形を検出する事によりその対象を認識及び／又は同一確認するように装備される。その対象の透明な外側部は、システムにより発せられた光を変えない。このように、内側は、異なる対象と交差してその対象の認識及び／又は同一確認を可能にするように変化しうる一方、そのシステムで使われた対象の外形は同一であり得る。
【００２１】
好ましくは、その対象の第１部分が、そのシステムの発光体により用いられた光に対し透明であるが、可視光に対し不透明である。システムにより使われた光のタイプは、通常は、不可視の赤外線である。故に周囲を取り巻く物質は、システムにとっては透明である一方、人間にとっては、不透明であり得る。このように、対象の内部は、ユーザーにとって不可視にされ、対象の外観は、同一で有る事が可能である。これが「秘密の鍵」を対象に埋め込むことを可能にする。秘密の鍵の使用は、システムにとって人の同一確認に使用可能で、人はシステムを使う前にテーブルの上に彼又は彼女の鍵を置くことを要求される。これはゲーム中の（戻ってくる）競技者の同一確認に使用でき、又はコンピュータに対する他のタイプのアクセスを可能にする。
【００２２】
このタイプの同一確認は又、異なる対象がシステムに対しそれらを同一確認する異なる鍵を有するゲームで使用できる。ゲーム中で各対象のタイプは、異なる能力又は選択肢、例えばWar  Hammer  40k等を有する。もしユーザーが競技するための異なる選択肢／能力を持ちたいなら、彼は競技したい新しいゲーム対象を買うことができる。これらの新しい対象は、システムにより同一確認され、ユーザーは新しい選択肢で競技できる。これらの対象は、システムにより自動的に検出され、ユーザーによるコピーは難しい。というのは、内部光学技術がコピーを困難にするからである。
【００２３】
更なる実施例において、対象の第２部分はレンズ又はプリズムで、反射及び屈折のような事象に起因する光学現象は、対象の認識及び／又は同一確認のために使用される。これは対象の認識又は同一確認を可能にする代替的方法を与える。
【００２４】
更なる実施例によれば、表面に接触するセクション(section)は、対象が表面に置かれたときに、対象の方向検出及び／又は同一確認のために使用される第１及び第２部分を含む。その対象は、表面に接触するセクションの一番上に置かれた残りのセクションを含む。このようにして、対象の外観を設計するためのより大きい自由がある。
【００２５】
本発明のこれらの及び他の面は、以下に記述される実施例を参照して明白になるであろう。
【００２６】
付随する明細書と共に以下の図面を参照する事により本発明は、より良く理解され、その多くの対象及び利点は、当業者にとってより明らかになるであろう：
本発明は、全図面を通して、類似の参照符号は、類似のパーツを示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】較正モード中第１光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図２】動作モード中第１光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図３】第１光源に関する較正及び非較正データを用い如何に最大領域推定が為されるかを示す。
【図４】較正モード中第２光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図５】動作モード中第２光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図６】第２光源に関する較正及び非較正データを用い如何に最大領域推定が為されるかを示す。
【図７】対象の全境界領域を決定するために如何に最大領域推定が組み合わせられるかを示す。
【図８】２つの円形対象が存在する場合、第１光源のオン時間の間動作モードでのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図９】タッチスクリーンディスプレーに使用されるポーンを示す。
【図１０】２つの位置における本発明の第１実施例に従う形及び方向決定に使用される対象を示す。
【図１１】第１実施例による対象が第１の方向に方向付けられた状態で、動作モード中第１光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図１２】第１実施例による対象が第２の方向に方向付けられた状態で、動作モード中第１光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図１３】本発明の第２実施例による対象が第１の方向に方向付けられた状態で、動作モード中第１光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図１４】第２実施例による対象が第２の方向に方向付けられた状態で、動作モード中第１光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図１５】本発明の第３実施例による対象を示す、動作モード中第１光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。
【図１６】本発明の第４実施例に従う形の決定及び同一確認に使用される対象を示す。
【図１７】本発明の第５実施例に従う形の決定及び同一確認に使用される対象を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下の詳細な記述は、図示のための多くの特殊な物を含んでいるが、以下の記述に対する変形は、本発明の範囲内である事は当業者にとって明らかである。
【００２９】
従って、本発明の以下の好ましい実施例は、一般性を失うこと無しに、及び請求発明に制限を加えることなく、定められる。
【００３０】
本発明は、タッチスクリーン（即ち、接触検知技術が埋め込まれたディスプレー）とともにここに記述され図示されるが、本発明は、表示画面の使用を要さない。更に、本発明は又、テーブル又は壁のような表面に置いた対象の位置、場所及び特性を検出するのに有用である図形入力板又は如何なる他のシステムでも使用可能である。
【００３１】
本発明は、赤外線光伝達器のみの使用に限られない事は又推定されるべきである。如何なる種類の可視又は不可視の光源を、適切な検出器と組合わせて使用できる。
【００３２】
図１は、赤外線光学タッチスクリーンディスプレー１０を示す。タッチスクリーンディスプレー１０は、対象を位置づける表面１２と、その周囲にＬＥＤ等のランプで実施できる、Ｎ＝１６でＬ０―Ｌ15、のＮ個の光伝達器、及びＭ＝１２でＳ０―Ｓ11のＭ個のセンサー（即ち光検出器）を含む。光伝達器及びセンサーは、交代パターン（例えば、Ｌ０，Ｓ０，Ｌ1，Ｓ1，……Ｌ15，Ｓ11）で配置される。光伝達器及びセンサーの数及び構成は変化しうる事は評価されるべきである。
【００３３】
例により、対象の位置、形及び大きさの検出の方法は、図１に示される赤外線光学タッチスクリーンディスプレー装置に従い、記述される。
【００３４】
記述されるべき方法は一般に、２段階、較正段階及び動作段階が含まれる。
【００３５】
較正は、較正データを収集するために実施される。較正データは、各光伝達器のオン時間の間タッチスクリーンディスプレー１０の周囲に位置する各光伝達器から伝達される光束を検出するセンサーに対応するセンサー同一確認情報を含む。オン時間はここに、スイッチがオンされた状態において光が各光伝達器から射出する間の時間として定義される。意味ある較正データを得るために、較正モードで各オン時間の間、何の対象（例えば、指、タッチペン等）も光束の伝達と対話する事が要されない事は評価されるべきである。
【００３６】
較正段階の間、各光伝達器は、各オン時間の間にスイッチがオンされるので、投げかけられた光束は、タッチスクリーンディスプレー１０の周囲に位置するセンサーＳ０―Ｓ11により検出可能で、幾つかの他のセンサーでは、検出できない。各光伝達器Ｌ０―Ｌ15のために、各光伝達器の光束を検出するセンサーＳ０―Ｓ11の同一確認は、較正データとして記録される。そこへタッチスクリーンディスプレー１０が、メモリー（図中に示されず）を提供される。図１は、較正モードの間に第１光源Ｌ０がスイッチオンされることを示す。第１光源は、タッチスクリーンの平面内に照明領域を定める２次元空間分布を有する光束１４を射出する。光束１４は、センサーＳ5，Ｓ6，….Ｓ10，Ｓ11により検出される。この情報は、較正データとして記録される。
【００３７】
光源Ｌ０の較正データを記録した後、それはオン時間の最後にスイッチオフされ、続いて次の光源Ｌ1が、各オン時間にスイッチオンされる。
【００３８】
図４は、較正の間続いて次の光源Ｌ1がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレー１０のスナップショットを示す。図４に示すように、光源Ｌ1が、タッチスクリーンディスプレー１０の周囲におけるその位置に基づく興味有る平面内に独特な範囲パターンを有する独特な光束２２を輝かせる。光束２２は、センサーＳ4，Ｓ5，….Ｓ10，Ｓ11により検出される。この情報は、較正データとして記録される。
【００３９】
上記の方法で光伝達器Ｌ０及びＬ1からのセンサー情報を記録した後、較正プロセスは、タッチスクリーンの周囲に置かれた各残りの光伝達器、即ち、光伝達器Ｌ2―Ｌ15のために類似の方法で続く。
【００４０】
較正が完成した後、タッチスクリーンディスプレー１０は、タッチスクリーンディスプレー１０と会話する１以上の対象の位置、形及び大きさを検出するための使用準備ができる。
【００４１】
較正のための上記事項に類似して、動作段階の動作の単一サイクルは、光源Ｌ０が所定の点灯時間の間点灯される事で始まる。Ｌ０がオフされた後、光源Ｌ1は所定のオン時間の間オンされる。このプロセスは、各光伝達器について類似の方法で続き、一連の最後の光伝達器、光伝達器Ｌ15で終わる。点火ＬＥＤの他の一連も又、可能である。
【００４２】
図２は、円形対象１６の存在の下動作モード中に第１光源Ｌ０がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。第１光源の光束１４は、対象１６により中断され、対象１６は、影１８を引き起こす事は推定されても良い。この影は、光の不在によりセンサーＳ6及びＳ7により検出される。
【００４３】
図３は、第１光源に関する較正及び非較正データを用い如何に最大領域推定が為されるかを示す。最大領域推定を計算するために直前に収集された較正及び非較正データが計算の助けに使われる。
【００４４】
光伝達器Ｌ０の較正データが、照明センサー（Ｓ5−Ｓ11）の領域に有ることが解ったことを思い出して欲しい。このセンサー領域は、較正中の光伝達器Ｌ０からの光の存在を検出する事ができるセンサーから構成される。
【００４５】
円形対象１６の存在の下光伝達器Ｌ０の非較正データが、光の不在を検出しセンサー領域（Ｓ6−Ｓ7）の領域に有ることが解ったことを思い出して欲しい。
【００４６】
次に較正及び非較正データの比較が行われる。特に、センサーＳ6及びＳ7が、非較正モード中に光の不在を検出すること及びセンサーＳ5−Ｓ11が較正中照明されることを知ることで、対象１６により投げかけられる影領域を決定する事ができる。これは、図３に示されている。
【００４７】
図３は、円形対象１６が、光源Ｌ０とセンサーＳ6の間の光路を妨げ、又、光伝達器Ｌ０とセンサーＳ7の間の光路を妨げていることを示す。図３は更に、対象１６が、光伝達器Ｌ０及びセンサーＳ5とセンサーＳ8の間の光路を妨げていないことを示す。較正及び非較正データに由来するこの情報は、対象１６の最小及び最大領域推定を決定するために使われる。
【００４８】
光伝達器Ｌ０のために「２０」のラベルの貼られた対象１６の最大領域推定は、点Ｌ０、Ｓ5及びＳ8並びに右下隅の間の領域として定義される。この領域は、センサーＳ6及びＳ7で検出された影領域に隣接するセンサーＳ5及びＳ8を含むことにより引き出される。
【００４９】
この情報に基づき、最小領域推定（図３には示されず）も又、以下のように決定可能である。円形対象１６は、光源Ｌ０並びにセンサーＳ6及びＳ7の間の光路を妨げる。それ故、光源Ｌ０のオン時間の間対象１６の最小領域推定は、点Ｌ０、Ｓ7及びＳ6により定められる三角形により定義される。
【００５０】
図５は、円形対象１６の存在の下動作モード中に第２光源Ｌ1がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。第１光源の光束２２が、対象１６により中断され、その対象が影２４を引き起こす事は推定できる。この影は、光の不在によりセンサーＳ10により検出される。
【００５１】
図６は、光伝達器Ｌ1のために計算された対象１６の最大領域推定２６を示す。この計算は、図３の光源Ｌ０に示されたのと同じように為される。対象１６の最大領域推定は、点Ｌ1、Ｓ9及びＳ11並びに右下隅の間の領域として定義される。この領域は、センサーＳ10で検出された影領域に隣接するセンサーＳ9及びＳ11を含むことにより引き出される。
【００５２】
図７は、光伝達器Ｌ０及びＬ1の２つの最大領域推定２０，２６の交差部２８を示す。これらの２つの推定を組み合わせる事により対象１６の位置の推定は、より特定される。より多くの最大領域推定及び最小領域推定を加えることにより、対象の推定された位置は、更により正確となる事は容易に推定可能である。
【００５３】
最小及び最大領域推定は、いったん決定されると、各光伝達器に保存される。最小及び最大領域のプロセスは、各残りの光伝達器Ｌ2−Ｌ15について類似の方法で継続する。
完全な１動作サイクルの後、保存された最小及び最大領域推定は、データ貯蔵から取り出され、対象１６の位置、外形、及び大きさを決定するために組み合わされる。
【００５４】
上に記述されたプロセス及び計算は、タッチスクリーンディスプレー１０（図示せず）の適切なプロセス手段により実行される。
【００５５】
使用中の有限数のセンサーとその中に存在する固定空間により、対象の位置、形、及び大きさの決定精度は、不確実になる。その不確実性は部分的に、タッチスクリーンディスプレー１０で使用されるセンサーの数を増やすことにより最小化される。センサーの数（密度）を増やすことによりセンサー間の相対的空間は、減少し、それは対象の位置、形、及び大きさのより正確な計算へと導く。
【００５６】
代替的に又は付加的に、伝達器の数を増加しても良く、それは又、対象の位置、形、及び大きさのより正確な計算へと導く。伝達器の数の増加することは、追加の角度から対象を目立たせ、より正確な結果に導く追加情報を提供する事は注意される。
【００５７】
全体的測定精度は又、検出が他の領域より低いと証明されるスクリーンのある領域の伝達器及び／又は受信器の密度を増加する事により増加可能である。この均一でない伝達器及び／又は受信器の構成は、より低い精度の検出を補償できる。
【００５８】
図８に示すとおり、もし対象が接触しなければ、１以上の対象の検出も又、可能である。機構は、上述と同様であるが、１周りのスナップショットが為されるとき、より多くの領域が検出される。図８は、光源Ｌ０にスイッチが入るときに付加的対象３０の存在が付加的影領域３２を作る結果となる事を示す。図１―８は、対象の表面に到達する光の１００％は、その対象により吸収される場合を示す。勿論他の状況も可能である。例えば、光を部分的に吸収及び反射するある物質から作られる対象を用いる場合又は光を部分的に吸収及び透過（即ち通過）するある物質から作られる対象を用いる場合が有る。
【００５９】
図１―８に記述された位置、形、及び大きさの推定方法は、先の米国仮出願として参照される共同係属出願
U.S.  serial  No.  60/660,366  (attorney  docket  US050077)  filed  on  10  March  2005  for  Sander  B.F.  van  de  Wijdeven  and  Tatiana  A.  Lashina  for  SYSTEM  AND  METHOD  FOR  DETECTING  THE  LOCATION,  SIZE  AND  SHAPE  OF  MULTIPLE  OBJECTS  THAT  INTERACT  WITH  A  TOUCH  SCREEN  DISPLAY,
の主題であり、先の米国仮出願は、本出願時には公開されなかった。
【００６０】
図９は、タッチスクリーンディスプレー１０に使用されるポーン４０を示す。本発明は、ボードゲームのようなポーンが使われるシステムに大変有効であるが、勿論、如何なる他の対象にも使用可能である。方向指示用の反射片を指に適用する事により指も又、対象として見ることができる。ポーンは、形状検出に使用され表面に接する第１セクション１６と、表面に接する第１セクション１６の一番上に置かれた第２セクション５０を含む。この記述の残りの部分において、表面に接する対象４０の第１セクション１６は、長い術語を避けて、「対象」として言及される。
【００６１】
図１０に示される、本発明の第１の実施例に従い、対象は、第１不透明部と対象１６の側面に加えられる第２反射部４２を含む。矢印４１は、第２反射部４２の方向を指し示す。図１０は、反対方向を指し示す矢印４１により示された２つの対向する位置の対象１６を示す。
【００６２】
対称対象の方向マークとして機能する第２反射部４２の結果、その方向は、図１１に示されるように検出可能である。図１１に示されるように第１光源Ｌ０にスイッチが入る時、対象１６は、図２に示されるのと同様に影１８を引き起こす。しかし、それは、光束４０の部分６０の反射７０も引き起こす。このように、検出結果は、対象の方向の指示を含む。ここに対象の回転が反射光の角度を決定する。この方向のセンサーは、光の強さの増加を検出できる。反射光７０は、対象１６が図１１に示される位置にあるとき、センサーＳ1により検出され、対象１６が図１２に示される位置にあるとき、センサーＳ11により検出される。回転は、精度を増すために、Ｌ０からＬ15までの全てのスナップショットから決定可能である。
【００６３】
対象の方向の正確な知識は、他の場所を砲撃する兵士やタンクのような特定の応用にとって非常に重要であり得る。他の例は、タイマーを示す活動的に動くポーンである。
【００６４】
対象上の反射部は又、対象を同一確認するのに使用可能である。対象上のより反射的なマークの使用は、又、方向を示すために「バーコード」のような効果を生むことができ、反射マークにより作られたユニークなパターンは、正確な同一確認に使用可能である。
【００６５】
既に述べられた射撃ポーン又は、自己方向付けタイマー、又は特別の技術（例えば、ゴルフスイングの力の設定）を要する如何なるゲームについても非常に正確に対象の方向を知ることは、ある応用にとって、利点がある。この目的のために、専用非対称対象を設計可能である。
【００６６】
勿論非対称対象は、その方向を含んで検出されるが、この方向は、やや荒い。本発明の第２の実施例に従い、対象１６は、図１３及び１４に示されたような、ある１方向にのみ光を通す孔又は通路８０のような第１不透明部と第２透明部を与えられる。この通路の方向の正確な検出は、可能である。
【００６７】
図１３は、本発明の第２実施例による対象が第１の方向に方向付けられた状態で、動作モード中第１光源がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。図２に示されるのと同様に、この方向において、光束１４の光は、通路８０を通らず、影１８が検出される。図１４において対象１６は、第２の方向に方向付けられる。この方向は、センサーＳ7により検出される影１８の真ん中に検出信号を生じる。各方向にとって唯単一の光源は、その影の真ん中に信号を生じる事は評価される。分解能を上げるために複数の通路及び／又は鏡のような反射部を加えても良い。システムがこの特性と相性が良いときに、更に正確に角度を決定するためにマッチしたフィルター（相互相関）を使用可能である。
【００６８】
図１５は、本発明の第３実施例による対象を示す、動作モード中第１光源Ｌ０がオンされた時点でのタッチスクリーンディスプレーのスナップショットを示す。通路８０以外に対象１６は、鏡９０を含む。鏡９０は、センサーＳ1により検出されたように、第１方向に光束１４の第１狭部９２の反射９６を引き起こす。それは、センサーＳ11により検出されたように、第２方向に光束１４の第２狭部９４の反射９６を引き起こす。
【００６９】
方向検出のために複数の選択肢を加えることにより、そのシステムにより多くの方向情報を収集することができ、より多くの場合において、例えばスクリーン上の他の対象が、方向検出選択肢の１つを阻止する時、例えば対象内に孔がある時、検出又は方向の検出の精度を増すことができる。
【００７０】
図１６及び１７に示すように本発明の第４及び第５の実施例に従い、均一形状で、区別又は同一確認できる対象が、与えられる。第４の実施例において、対象は２つの異なる材質を用いて構成される：対象の外側に用いられる透明材料１００からなる第１部分と内側に用いられる不透明材料１１０からなる第２部分は、図１６に示される。このように内側は、異なる対象で変化し得るが、外側は、同一であり得る。図１６は、第４の実施例に従う対象の（不透明）内側の形状の６つの例を示すが、勿論他の如何なる形も使用可能である。透明部分１００を含む対象は、表面上に置かれた時、不透明形状１１０のみ含む対象より安定的である事は図１６の底の行から明らかである。
【００７１】
システムにより使われる照明は、透明な外側により邪魔されないので、透明部の形状は、図１−８に記述されたように検出される。
【００７２】
対象の内部と外部を分離することは又、内部対象をより容易に変えることを可能にするので、例えばチェッカーゲームの競技者は、内部対象の形状を変えることにより「王（キング）」を示すことができるので、そのシステムは、その駒を通常のチェッカー駒から区別できる。
【００７３】
透明材料は、ガラス又はプラスチックであり得るが、可視光に対し透明である必要はない。好ましくは、システムで使用される光のタイプは、（不可視）赤外線である。故に、囲む材料は、システムにとって透明であるが人間にとって不透明であり得る。これが、対象に埋め込まれた「秘密キー」を可能にする。このキーは、図１６を参照して上述された対象検出機構に基づくことができる。
【００７４】
図１７に示された代替第５実施例においてこのキーは、鏡１２０、レンズ１３０又はプリズム１４０のような内部部品で作られる。この実施例に従い、形状検出のみが、認識され又は同一確認される事を許す対象により検出された光のユニークなパターンを作るために使われるのではなく、反射、屈折及び他の光学現象がこの目的のために使われる。図１７は、第５実施例に従う対象の４例を示すが、多くの他の可能性がある事は当業者にとって明白である。
【００７５】
システムを使う前に、彼又は彼女のキーをテーブルの上に置くことを要求されるシステムに対し人の同一確認のために「秘密」キーを用いることができる。これを、ゲームにおける（戻る）競技者を同一確認することに用いることができ、又、コンピュータに対する他のタイプのアクセスを可能にする。
【００７６】
このタイプの同一確認を又、異なる対象（ポーン）が異なるキーを持ち、システムに対し彼らを同一確認するゲームにおいて使用できる。ゲームにおいて各対象のタイプは、異なる能力又は選択肢（例えばWar  Hammer  40k等に類似する）を有する。もしユーザーが異なる選択肢／能力を競技をするために持ちたいなら、彼／彼女は、競技する新しいゲーム対象（ポーン）を買うことができる。これらの新しい対象は、システムによって同一確認され、新しい選択肢はユーザーが競技する事を可能にする。
【００７７】
対象は、システムによって自動的に検出され、ユーザーによりコピーすることは難しい。というのは、内部光学は、コピーすることが難しいからである。これは、競技者が新しい対象を買わなければならない事を確実にし、War  Hammer  40kと似たようなビジネスを可能にする。
【００７８】
図１０−１７に開示された実施例は、光を１００％吸収する不透明材料について記述された。しかし、本発明の光における透明は又、光を部分的に吸収部分的に反射する材料又は光を部分的に吸収部分的に透過（即ち、通過）する材料を含む。
【００７９】
本発明は、特定の実施例を参照して記述されてきたが、多くの変形例が添付の請求項に規定された本発明の範囲から逸脱すること無しに、頼られる事は評価されるであろう。
【００８０】
明細書及び図面は従って、例証的方法と見なされ、添付の特許請求の範囲を制限すると意図されない。
【００８１】
添付の特許請求の範囲を解釈するにあたり、以下のことは、理解されるべきである：
a)  「含む」の語は、与えられた特許請求の範囲他の要素又はステップの存在を除外しない。
b)  「１つの」の語は、複数を除外しない。
c)  特許請求の範囲内の如何なる参照符号も、本発明の範囲を制限しない。
d)数個の手段は同じ事項又はハードウエア又はソフトウエアが実施された構造又は機能により代表可能である。
e)  如何なる開示された要素もハードウエア部分（例えば、別個の及び一体の電子回路を含む）、ソフトウエア部分（例えばコンピュータプログラミング）及びそれらの組み合わせから構成可能である。
f)  ハードウエア部分はアナログ及びデジタル部分の１つ又は両方から構成可能である。
g)  特に他の記載がなければ如何なる開示された装置又は部分も、更なる部分と組み合わせ可能で、又は切り離し可能である。
h)  特に記載がなければ作用の特定の続きは、必要とは意図されない。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月16日(2009.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の周囲に配置された複数の発光体と光検出器及び前記表面に置かれるべき対象とを含んだシステムであって、前記対象は少なくとも１つの、第１のタイプの光学的性質を持つ第１部分と前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的性質を持つ第２部分とを含み、前記対象の第１又は第２部分により引き起こされた検出された光現象を用いることにより前記対象の方向を決定し及び／又は前記対象を認識及び／又は同一確認するように装備され、前記対象の前記第１部分が不透明で、前記対象の前記第２部分が透明であるシステム。
【請求項２】
前記対象の前記第２部分を通る検出された光を用いることにより、前記対象の前記方向を決定するように装備された請求項１によるシステム。
【請求項３】
前記対象の前記第２部分が、ある方向にのみ光を通す通路又は孔であり、且つ前記第１部分により引き起こされた影の中の前記通路又は孔を通る検出された光を用いることにより、前記対象の方向を決定するように装備された請求項２によるシステム。
【請求項４】
前記対象の前記第１部分は内側に有り、前記第２部分は外側に有り、且つ前記第１部分の形状を検出する事により前記対象を認識及び／又は同一確認するように装備された請求項１によるシステム。
【請求項５】
前記対象の前記第２部分は、前記システムの前記発光体により使用された光に対し透明であるが、可視光に対しては不透明である請求項４によるシステム。
【請求項６】
前記対象はレンズ又はプリズムを更に含み、且つ前記レンズ又はプリズムにより引き起こされた光学現象を検出する事により前記対象を認識及び／又は同一確認するように装備された請求項１によるシステム。
【請求項７】
ボードゲームを競技するための先行する請求項の何れかによるシステム。
【請求項８】
少なくとも１つの第１のタイプの光学的性質を持つ第１部分と前記システムの前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的性質を持つ第２部分とを含み、対象の前記第１部分が不透明で、対象の前記第２部分が透明で、前記第２部分が通路又は孔である、請求項１−７の何れかによるシステム中の使用のための対象。
【請求項９】
少なくとも１つの第１のタイプの光学的性質を持つ第１部分と前記システムの前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的性質を持つ第２部分とを含み、対象の前記第１部分は内側に有り且つ不透明で、前記第２部分は外側に有り且つ透明で、前記第２部分が前記システムの前記発光体により使用された光に対し透明であるが、可視光に対しては不透明である、請求項１−７の何れかによるシステム中の使用のための対象。
【請求項１０】
少なくとも１つの、第１のタイプの光学的性質を持つ第１部分と前記システムの前記発光体により使用される光用の第１のタイプから異なる第２のタイプの光学的性質を持つ第２部分とを含み、対象の前記第１部分が不透明で、前記第２部分が透明であり、対象は更にレンズ又はプリズムを含む請求項１−７の何れかによるシステム中の使用のための対象。
【請求項１１】
前記表面に置かれた時前記表面に接触するセクションは、前記第１及び前記第２部分を含み、前記表面に接触する前記セクションの一番上に置かれた残りのセクションを含む、先行する請求項８−１０の何れかによる対象。
【請求項１２】
先行する請求項８−１１の何れかによるポーンである対象。
【国際調査報告】
2010503910.tif 000020
2010503910.tif 000021