(57)【要約】光タッチセンサー式装置が、複数の同時タッチイベントの位置を判断することが可能である。光タッチセンサー式装置は、複数のエミッタおよび検出器を含む。各エミッタは、検出器によって受信される光ビームを生成する。タッチイベントは、光ビームを妨害する。どの光ビームが妨害されているかに基づき、実際のタッチイベントを判断するために、タッチイベントテンプレートが使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上の同時タッチイベントを判断するための方法であって、前記表面が、その周囲のあちこちに配置されたエミッタおよび検出器を有し、前記エミッタが前記検出器によって受信される光ビームを生成し、前記タッチイベントが前記光ビームを妨害し、前記方法が、
予期されるタッチイベントのグループに対するタッチイベントテンプレートの組を、事前に判断することであって、予期されるタッチイベントに対する各タッチイベントテンプレートが前記予期されるタッチイベントによって妨害され得る少なくとも２つのビームによって定義される、タッチイベントテンプレートの組を事前に判断することと、
どのビームが実際のタッチイベントによって妨害されているかを示す情報を受信することと、
前記実際のタッチイベントを判断するために、前記受信した情報を前記タッチイベントテンプレートと比較することと
を含む、表面上の同時タッチイベントを判断するための方法。
【請求項２】
予期されるタッチイベントの前記グループが、パラメータ化できるタッチイベントのクラスを含み、かつ、タッチイベントテンプレートの前記組が、前記パラメータの関数としてタッチイベントの前記クラスに及ぶ、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
予期されるタッチイベントの前記グループが、楕円形タッチイベントのクラスを含み、タッチイベントテンプレートの前記組が、主軸の長さ、短軸の長さ、主軸の向き、前記アクティブエリア内のｘ位置および前記表面内のｙ位置のうちの少なくとも１つの関数として、楕円形タッチイベントの前記クラスに及ぶ、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
タッチイベントテンプレートの前記組が、主軸の長さに対して少なくとも５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にわたる楕円形タッチイベントの前記クラスに及ぶ、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
タッチイベントテンプレートの前記組が、円形タッチイベントのクラスを含み、タッチイベントテンプレートの前記組が、前記タッチイベントの直径の関数として、円形タッチイベントの前記クラスに及ぶ、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
タッチイベントテンプレートの前記組が、予期されるタッチイベントに対する一連のタッチイベントテンプレートを含み、前記連続内の前記タッチイベントテンプレートが、前記予期されるタッチイベントによって妨害され得る異なる数のビームを定義する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記一連のタッチイベントテンプレートが、Ｎ個のビームによって定義され、かつ、前記連続内のｎビームテンプレートが前記Ｎ個のビームのうちの最初のｎ個によって定義される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記一連のタッチイベントテンプレートが、Ｎ個のビームによって定義され、かつ、前記連続内のｎビームテンプレートが前記Ｎ個のビームのうちのｎ個のサブセットによって定義される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
タッチイベントテンプレートの前記組が、前記組内の複数のタッチイベントテンプレートを定義するテンプレートモデルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記テンプレートモデルが、変数の関数であり、かつ、前記受信した情報を前記タッチイベントテンプレートと比較する前記ステップが、前記受信した情報を前記テンプレートモデルと比較することを含み、かつ、一致する場合には、前記受信した情報に基づき前記変数に対する値を判断することも含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記タッチイベントテンプレートが、前記予期されるタッチイベントに起因して低下した透過率を有し得る少なくとも２つのビームによって定義される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つのタッチイベントテンプレートが、前記予期されるタッチイベントに起因して向上した透過率を有し得る少なくとも１つのビームによってさらに定義される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記受信した情報が、エミッタと検出器との間のビームの透過が妨害されていることを示す透過係数の組である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
タッチイベントテンプレート内の前記ビームが、全て均等には加重されていない、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
タッチイベントテンプレート内で、前記予期されるタッチイベントの中心により近いビームが、前記予期されるタッチイベントの前記中心からより離れているビームよりも重く加重される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
タッチイベントテンプレート内で、角度多様性ビームが、互いにもっと平行であるビームよりも重く加重される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
タッチイベントテンプレート内で、２つのビームが同一のエミッタからであるか、または同一の検出器に対するものである場合、前記２つのビームがあまり加重されない、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
タッチイベントテンプレート内で、どの２つのビームも平行でない、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
タッチイベントテンプレート内で、どの２つのビームも同一のエミッタからでないか、または同一の検出器に対するものでない、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記タッチイベントテンプレートのためのデータレコードが、前記予期されるタッチイベントによって妨害され得る前記ビーム以外の前記予期されるタッチイベントに関する情報を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
タッチイベントテンプレートの前記組内のタッチイベントテンプレートの数が対称性に起因して削減される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記受信した情報を前記タッチイベントテンプレートと比較する前記ステップが、前記比較の前記計算効率を高めるように順序付けされる、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記受信した情報が、前記ビームに対する前記妨害の数値尺度を含み、かつ、前記受信した情報を前記タッチイベントテンプレートと比較する前記ステップが、前記タッチイベントテンプレートを定義する前記ビームに対する前記数値尺度を組み合わせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記タッチイベントテンプレートを定義する前記ビームに対する前記数値尺度を組み合わせることが、前記数値尺度を平均化することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記タッチイベントテンプレートを定義する前記ビームに対する前記数値尺度を組み合わせることが、前記数値尺度の加重平均をとることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記タッチイベントテンプレートを定義する前記ビームに対する前記数値尺度を組み合わせることが、前記数値尺度の中央値をとることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記タッチイベントテンプレートを定義する前記ビームに対する前記数値尺度を組み合わせることが、前記数値尺度のある百分位数値をとることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記タッチイベントテンプレートを定義する前記ビームに対する前記数値尺度を組み合わせることが、前記組み合わされた数値尺度の信頼度を推定することを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
タッチイベントが検出される表面と、
前記表面の周囲のあちこちに配置されたエミッタおよび検出器であって、前記エミッタが前記検出器によって受信される光ビームを生成し、前記タッチイベントが前記光ビームを妨害する、エミッタおよび検出器と、
前記エミッタおよび検出器に、直接または間接に、結合されたタッチイベントプロセッサであって、前記タッチイベントプロセッサが、どのビームが実際のタッチイベントによって妨害されているかを示す情報を受信して、前記実際のタッチイベントを判断するために、前記受信した情報をタッチイベントテンプレートの組と比較し、予期されるタッチイベントのグループに対するタッチイベントテンプレートの前記組が事前に判断され、予期されるタッチイベントに対する各タッチイベントテンプレートが、前記予期されるタッチイベントによって妨害され得る少なくとも２つのビームによって定義される、タッチイベントプロセッサと
を備えた、光タッチセンサー式装置。
【請求項３０】
表面上の同時タッチイベントを判断するための方法であって、前記表面が、その周囲のあちこちに配置されたエミッタおよび検出器を有し、前記エミッタが前記検出器によって受信される光ビームを生成し、前記タッチイベントが前記光ビームを妨害し、前記方法が、
どのビームがタッチイベントによって妨害されているかを示す情報を受信することと、
前記受信した情報に基づき、前記タッチイベントの線画像を、前記エミッタおよび／または検出器の前記視点からの判断することと、
前記線画像に基づき、前記タッチイベントを判断することと
を含む、表面上の同時タッチイベントを判断するための方法。
【請求項３１】
前記タッチイベントの前記線画像が検出器のみの前記視点からである、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記タッチイベントの前記線画像がエミッタのみの前記視点からである、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
線画像が、２つ以上のエミッタおよび／または検出器からのビームパターンを組み合わせることによって作成される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記エミッタおよび検出器が前記表面の前記周囲のあちこちに交互に配置され、かつ、前記線画像が、エミッタおよび隣接した検出器からのビームパターンを組み合わせることによって作成される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記線画像がアナログ画像である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
エミッタから検出器へのビームが、タッチイベントによって部分的に妨害されるのに十分な幅であり、かつ、前記アナログ線画像がかかる部分的妨害に基づく、請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
各線画像が、少なくとも５度の視野にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３８】
各線画像が、少なくとも１０度の視野にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３９】
各線画像が、少なくとも２０度の視野にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも１つの線画像が、少なくとも４５度の視野にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４１】
少なくとも１つの線画像が、少なくとも６０度の視野にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４２】
少なくとも１つの線画像が、少なくとも９０度の視野にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４３】
少なくとも１つの線画像が、少なくとも１２０度の視野にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４４】
前記表面が矩形であり、かつ、各線画像が、前記矩形の少なくとも１辺の半分にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４５】
前記表面が矩形であり、かつ、各線画像が、前記矩形の少なくとも１辺にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４６】
前記表面が矩形であり、かつ、各線画像が、前記矩形の少なくとも外周の半分にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４７】
前記表面が矩形であり、かつ、少なくとも１つの線画像が、前記矩形の少なくとも１辺にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４８】
前記表面が矩形であり、かつ、少なくとも１つの線画像が、前記矩形の少なくとも外周の半分にわたる、請求項３０に記載の方法。
【請求項４９】
少なくとも４つの線画像が判断される、請求項３０に記載の方法。
【請求項５０】
少なくとも８つの線画像が判断される、請求項３０に記載の方法。
【請求項５１】
タッチイベント毎に少なくとも４つの線画像が判断される、請求項３０に記載の方法。
【請求項５２】
Ｎ個のエミッタおよび検出器が前記表面の前記周囲のあちこちに配置されて、少なくともＮ／２個の線画像が判断される、請求項３０に記載の方法。
【請求項５３】
前記表面が長さＬインチの周囲を有し、少なくとも２Ｌの線画像が判断される、請求項３０に記載の方法。
【請求項５４】
前記受信した情報が、エミッタと検出器との間のビームの透過が妨害されていることを示す透過係数の組であり、かつ、前記線画像が前記透過係数から判断される、請求項３０に記載の方法。
【請求項５５】
前記ビームが矩形ビームを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項５６】
前記ビームが扇形ビームを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項５７】
前記ビームが台形ビームを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項５８】
前記ビームがペンシルビームを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項５９】
前記線画像に基づき前記タッチイベントを判断する前記ステップが、
前記線画像に対して、
タッチイベントの画像を前記線画像内で見つけることと、
前記線画像に対する前記視点の位置および前記タッチイベントの前記画像の位置に基づき前記タッチイベントに対する候補線を判断することと、
前記候補線に基づき、前記タッチイベントを判断することと
を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項６０】
前記線画像がアナログ画像であり、かつ、線画像内で、タッチイベントの前記画像の前記位置が、前記タッチイベントの前記画像の前記アナログ値に基づき判断される、請求項３０に記載の方法。
【請求項６１】
タッチイベントが検出される表面と、
前記表面の周囲のあちこちに配置されたエミッタおよび検出器であって、前記エミッタが前記検出器によって受信される光ビームを生成し、前記タッチイベントが前記光ビームを妨害する、エミッタおよび検出器と、
前記エミッタおよび検出器に、直接または間接に、結合されたタッチイベントプロセッサであって、前記タッチイベントプロセッサが、どのビームがタッチイベントによって妨害されているかを示す情報を受信し；前記受信した情報に基づき、前記タッチイベントの線画像を前記エミッタおよび／または検出器の前記視点から判断し；かつ前記タッチイベントを前記線画像に基づき判断する、タッチイベントプロセッサと
を備えた、光タッチセンサー式装置。
【請求項６２】
表面上の同時タッチイベントを判断するための方法であって、前記表面が、その周囲のあちこちに配置されたエミッタおよび検出器を有し、前記エミッタが前記検出器によって受信される光ビームを生成し、前記タッチイベントが前記光ビームを妨害し、前記方法が、
どのビームがタッチイベントによって妨害されているかを示す数値測定基準を受信することと、
候補タッチポイントに対して、前記候補タッチポイントによって妨害され得る少なくとも２つのビームに対する前記数値測定基準を組み合わせることと、
前記組み合わされた測定基準に基づき、前記タッチイベントを判断することと
を含む、表面上の同時タッチイベントを判断するための方法。
【請求項６３】
前記数値測定基準を組み合わせることが、前記組み合わされていない数値測定基準に比べて、より高いＳＮＲという結果になる、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記数値測定基準を組み合わせることが、前記組み合わされていない数値測定基準に比べて、候補タッチポイントがタッチイベントの位置であるかどうかのより高い信頼判断という結果になる、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記数値測定基準を組み合わせることが、前記数値測定基準を合計することを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記数値測定基準を組み合わせることが、前記数値測定基準を平均化することを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
前記数値測定基準を組み合わせることが、前記数値測定基準の中央値を選択することを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
前記数値測定基準を組み合わせることが、前記数値測定基準のある百分位数値を選択することを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６９】
前記数値測定基準を組み合わせることが、前記数値測定基準の二乗平均平方根をとることを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７０】
前記数値測定基準を組み合わせる前記ステップが、
Ｋが２以上の整数である、Ｋ個のビームに対する組み合わされた測定基準を判断することと、
続いて、Ｋを上回るビームに対して組み合わされた測定基準を判断することと
を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７１】
候補タッチポイントに対する前記ビームが順序付けされ、Ｋ個のビームに対する前記組み合わされた測定基準が前記順序内の前記最初のＫ個のビームに基づき、かつ、Ｋを上回るビームに対する前記組み合わされた測定基準が前記順序内の前記最初の（Ｋを上回る）ビームに基づく、請求項６６に記載の方法。
【請求項７２】
続いてＫを上回るビームに対して組み合わされた測定基準を判断する前記ステップが、Ｋ個のビームに対する前記組み合わされた測定基準が低過ぎる信頼度を有する場合に生じる、請求項６６に記載の方法。
【請求項７３】
続いてＫを上回るビームに対して組み合わされた測定基準を判断する前記ステップが、Ｋ個のビームに対する前記組み合わされた測定基準が低過ぎるＳＮＲを有する場合に生じる、請求項６６に記載の方法。
【請求項７４】
続いてＫを上回るビームに対して組み合わされた測定基準を判断する前記ステップが、前記タッチイベントの判断における曖昧さに応答して生じる、請求項６６に記載の方法。
【請求項７５】
前記数値測定基準がアナログである、請求項６２に記載の方法。
【請求項７６】
エミッタから検出器へのビームが、タッチイベントによって部分的に妨害されるのに十分な幅であり、かつ、前記数値測定基準がかかる部分的妨害の関数である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７７】
前記数値測定基準がエミッタから検出器へのビームの透過を示し、かつ前記少なくとも２つのビームが、前記候補タッチポイントによって低下された透過を有し得る少なくとも２つのビームを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７８】
前記数値測定基準が、エミッタと検出器との間のビームに対する透過係数である、請求項６２に記載の方法。
【請求項７９】
前記数値測定基準が、エミッタと検出器との間のビームに対する偏光における変化を測定する、請求項６２に記載の方法。
【請求項８０】
前記数値測定基準が、エミッタと検出器との間のビームに対する伝搬角度における変化を測定する、請求項６２に記載の方法。
【請求項８１】
前記数値測定基準を組み合わせることが、前記数値測定基準の加重平均をとることを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項８２】
候補タッチポイントの中心により近いビームが、前記候補タッチポイントの前記中心からより離れているビームよりも重く加重される、請求項７５に記載の方法。
【請求項８３】
角度多様性ビームが、互いにもっと平行であるビームよりも重く加重される、請求項７５に記載の方法。
【請求項８４】
２つのビームが同一のエミッタからであるか、または同一の検出器に対するものである場合、前記２つのビームがあまり加重されない、請求項６２に記載の方法。
【請求項８５】
前記少なくとも２つのビームの全てが、前記候補タッチポイントの接触エリアに重なり合う、請求項６２に記載の方法。
【請求項８６】
前記少なくとも２つのビームの全てが、前記候補タッチポイントの接触エリアに少なくとも５０％重なり合う、請求項６２に記載の方法。
【請求項８７】
タッチイベントが検出される表面と、
前記表面の周囲のあちこちに配置されたエミッタおよび検出器であって、前記エミッタが前記検出器によって受信される光ビームを生成し、前記タッチイベントが前記光ビームを妨害する、エミッタおよび検出器と、
前記エミッタおよび検出器に、直接または間接に、結合されたタッチイベントプロセッサであって、前記タッチイベントプロセッサが、どのビームがタッチイベントによって妨害されているかを示す数値測定基準を受信し；候補タッチポイントに対して、前記候補タッチポイントによって妨害され得る少なくとも２つのビームに対する前記数値測定基準を組み合わせ；かつ前記タッチイベントを前記組み合わされた測定基準に基づき判断する、タッチイベントプロセッサと
を備えた、光タッチセンサー式装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２０１２年４月３０日に出願された米国特許出願第１３／４６０，７０３号「Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｔｏｕｃｈ  Ｅｖｅｎｔｓ  ｉｎ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｔｏｕｃｈ  Ｅｖｅｎｔ  Ｔｅｍｐｌｅｓ」に対する優先権を主張するＰＣＴ出願である。本ＰＣＴ出願は、２０１２年４月３０日に出願された米国特許出願第１３／４６０，７０４号「Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｔｏｕｃｈ  Ｅｖｅｎｔｓ  ｉｎ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌｉｎｅ  Ｉｍａｇｅｓ」に対する優先権も主張する。本ＰＣＴ出願は、２０１２年４月３０日に出願された米国特許出願第１３／４６０，７０９号「Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｔｏｕｃｈ  Ｅｖｅｎｔｓ  ｉｎ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｂｙ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  Ｂｅａｍ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」に対する優先権も主張する。
【０００２】
これらの出願、第１３／４６０，７０３号、第１３／４６０，７０４号、第１３／４６０，７０９号は各々それら自体、２０１１年２月１８日に出願された米国特許出願第１３／０５９，８１７号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａ  Ｍｕｌｔｉｔｏｕｃｈ  Ｅｖｅｎｔ  ｉｎ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｅｉｃ」の一部継続出願であり；それは、２００９年８月７日に出願された国際出願番号ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００５７３６「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａ  Ｍｕｌｔｉｔｏｕｃｈ  Ｅｖｅｎｔ  ｉｎ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ」の米国特許法３７１条に基づく米国国内段階出願であり；それは、２００８年８月７日に出願されたＩＥ出願Ｓ２００８／０６５２および２００８年１０月１０日に出願されたＩＥ出願Ｓ２００８／０８２７に対する優先権を主張する。
【０００３】
これらの出願、第１３／４６０，７０３号、第１３／４６０，７０４号、第１３／４６０，７０９号は各々それら自体、２０１１年２月１８日に出願された米国特許出願第１３／０５９，７７２号「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｗｉｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒｓ」の一部継続出願でもあり；それは、２００９年８月７日に出願された国際出願番号ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５７３９「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｗｉｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒｓ」の米国特許法３７１条に基づく米国国内段階出願であり；それは、２００８年８月７日に出願されたＩＥ出願Ｓ２００８／０６５１に対する優先権を主張する。
【０００４】
これらの出願の内容は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【０００５】
〔技術分野〕
本発明は、一般に、タッチセンサー式装置におけるタッチイベントの検出、特に、マルチタッチイベントの検出が可能な光アプローチに関する。
【背景技術】
【０００６】
〔関連技術の説明〕
コンピューティング装置とやりとりするためのタッチセンサー式ディスプレイがますます普及している。タッチセンサー式ディスプレイおよび他のタッチセンサー式装置を実装するためのいくつかの異なる技術が存在する。これらの技術の例は、例えば、抵抗膜方式タッチスクリーン、弾性表面波タッチスクリーン、容量性タッチスクリーンおよびあるタイプの光タッチスクリーンを含む。
【０００７】
しかし、これらのアプローチの多くは、現在のところ、欠点に悩まされている。例えば、いくつかの技術は、多くの最新の携帯電話で使用されるような、小さいサイズのディスプレイに対してうまく機能し得るが、ラップトップまたはデスクトップコンピュータでも使用されるディスプレイにおけるような、もっと大きなサイズの画面に対してはうまくスケーリングしない。特別に加工された表面または表面での特別な要素の使用を必要とする技術に対して、Ｎの線形要因による画面サイズの増大は、画面のＮ２大きなエリア画面を扱うために特殊加工がスケーリングされる必要があること、またはＮ２倍も多くの特別な要素が必要とされることを意味する。これは、容認し難いほどの低収率または非常に高い費用という結果になり得る。
【０００８】
いくつかの技術に対する別の欠点は、マルチタッチイベントの処理におけるそれらの不能性または困難さである。マルチタッチイベントは、複数のタッチイベントが同時に生じる場合に生じる。これは、生の検出された信号に曖昧さを取り込み得、それはその後解決される必要がある。重要なことには、曖昧さは、迅速かつ計算効率の良い方法で解決される必要がある。遅すぎる場合、技術は、システムによって要求されるタッチサンプリングレートを供給できないであろう。計算集約過ぎる場合、これは技術の費用および電力消費をつり上げるであろう。
【０００９】
別の欠点は、技術が、増大する解像度要求を満足できない可能性があることである。タッチセンサー表面は、長さおよび幅寸法がＬ×Ｗの矩形であると仮定する。用途は、タッチポイントがそれぞれ、δｌおよびδｗの精度で位置付けられることを必要とすると仮定する。その結果、必要な有効解像度は、Ｒ＝（Ｌ  Ｗ）／（δｌ  δｗ）である。ここで、Ｒは有効数のタッチポイントとして表現される。技術が進歩するにつれて、Ｒの分子は、一般に増え、分母は、ほとんどの場合減り、従って、必要とされるタッチ解像度Ｒに対して全体的に増える傾向となる。
【００１０】
従って、改善されたタッチセンサー式システムに対する必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
光タッチセンサー式装置は、複数の同時タッチイベントの位置を判断することが可能である。光タッチセンサー式装置は、複数のエミッタおよび検出器を含む。各エミッタは、検出器によって受信される光ビームを生成する。光ビームは、好ましくは、多数の光ビームが検出器によって同時に受信できるような方法で、多重化される。タッチイベントは、光ビームを妨害する。どの光ビームが妨害されているかに基づき、実際のタッチイベントを判断するために、タッチイベントテンプレートが使用される。
【００１２】
一態様では、予期されるタッチイベントのグループに対するタッチイベントテンプレートの組が、事前に判断される。予期されるタッチイベントに対する各タッチイベントテンプレートが、予期されるタッチイベントによって妨害され得る少なくとも２つのビームによって定義される。タッチイベントテンプレートは、どのビームが実際のタッチイベントによって妨害されているかを示す情報と比較される。このことから、実際のタッチイベントが判断される。１つのアプローチでは、受信された情報は、ビームに対する妨害の数値尺度であり、比較は、タッチイベントテンプレートを定義するビームに対する数値尺度の平均化に基づく（または、そうでなければ数学的に組み合わせる）。
【００１３】
一変形では、予期されるタッチイベントは、タッチイベントのクラス（複数可）、例えば、楕円形タッチイベントまたは円形タッチイベント、を含む。タッチイベントのクラスは、例えば、サイズ、方向または位置の関数として、パラメータ化できる。対応するタッチイベントテンプレートは、パラメータの関数としてタッチイベントのクラスに及ぶ。例えば、タッチイベントテンプレートの組は、変動する直径の円形接触エリア、または変動するサイズ、偏心度および位置の楕円形接触エリアに対して、構築され得る。
【００１４】
別の態様では、ビームの数および／または異なるビームの相対的重要性が変わり得る。例えば、タッチイベントテンプレートの組は、予期されるタッチイベントに対する一連のタッチイベントテンプレートを含み得る。その連続内の各テンプレートは、異なる数のビームによって定義される。従って、ある予期されるタッチイベントに対して２ビーム、４ビーム、６ビーム、などのテンプレートがあり得る。少ないビームは、通常、より迅速な結果をもたらし；多いビームは、通常、より信頼できる結果をもたらす。異なるビームは、例えば、タッチイベントの中心への近接度、角度多様性（ａｎｇｕｌａｒ  ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）および／またはエミッタ／検出器多様性を反映するために、相対的加重も与えられ得る。
【００１５】
別の態様では、テンプレートモデルが使用できる。テンプレートモデルは、いくつかの異なるタッチイベントテンプレートを生成するために使用できるモデルである。例えば、モデルは、変数の関数であり得、変数を異なる値に置換すると、異なるテンプレートを生成する。１つのアプローチでは、ビームの妨害に関する受信情報は、一般的テンプレートモデルに対して照合され、これは、テンプレートモデルを使用して個々のテンプレートの全てを生成し、次いで、個々のテンプレートの全てに対して照合するのではなく、変数の値を判断することを含む。
【００１６】
別の態様では、テンプレートの数を減らし、かつ／または処理を迅速化するために対称性が使用される。テンプレートは、処理も迅速化して、電力消費を削減し、かつ／または必要とされるメモリもしくはデータ記憶を削減する順序で、処理され得る。
【００１７】
他の態様は、前述に関連した装置、システムおよびソフトウェアを含む。
【００１８】
ここで、本発明の実施形態が、例として、添付の図を参照して、説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態に従った、光タッチセンサー式装置の図である。
【図２】一実施形態に従った、タッチイベントの位置を判断するための流れ図である。
【図３】図３Ａ〜図３Ｆは光ビームとのタッチインタラクションのための異なる機構を示す。
【図４】バイナリおよびアナログのタッチインタラクションのグラフである。
【図５】図５Ａ〜図５Ｃは異なった形状をしたビームフットプリントの上面図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂはそれぞれ、ナロービームおよびワイドビームを通過するタッチポイントを示す上面図である。
【図７】図６のナロービームおよびワイドビームに対するバイナリおよびアナログ応答のグラフである。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂはエミッタによるアクティブエリアの範囲を示す上面図である。図８Ｃ及び図８Ｄは検出器によるアクティブエリアの範囲を示す上面図である。図８Ｅは交互に配置されたエミッタおよび検出器を示す上面図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは異なるビーム端末の視点から、タッチポイントによって遮断されたビームパターンを示す上面図である。図９Ｄは図９Ａ〜図９Ｃの遮断されたビームおよび図１０Ａ〜図１０Ｃの線画像に基づく、タッチポイントの推定を示す上面図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｃは図９Ａ〜図９Ｃに示す事例に対応する線画像のグラフである。
【図１１】図１１Ａは２つの隣接したワイドビームを通過するタッチポイントを示す上面図である。図１１Ｂは図１１Ａの２つのワイドビームに対するアナログ応答のグラフである。図１１Ｃは多数の隣接したワイドビームを通過するタッチポイントを示す上面図である。
【図１２】図１２Ａ〜図１２Ｅはタッチイベントに対するテンプレートを示すビーム経路の上面図である。
【図１３】タッチ位置を判断するためのマルチパス方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
Ｉ．序論
Ａ．装置の概要
図１は、一実施形態に従った、光タッチセンサー式装置１００の図である。光タッチセンサー式装置１００は、コントローラ１１０、エミッタ／検出器駆動回路１２０、およびタッチセンサー表面組立体１３０を含む。表面組立体１３０は、タッチイベントがその上で検出される表面１３１を含む。便宜上、表面１３１によって画定されるエリアは、表面自体は完全に受動的構造であり得るが、時々、アクティブエリアまたはアクティブ表面と呼ばれ得る。組立体１３０は、アクティブ表面１３１の周囲に沿って配置されたエミッタおよび検出器も含む。この例では、Ｅａ〜ＥＪとラベル付けされたＪ個のエミッタおよびＤ１〜ＤＫとラベル付けされたＫ個の検出器がある。装置は、タッチイベントプロセッサ１４０も含み、それは、コントローラ１１０の一部として、または図１に示すように別々に実装され得る。標準化ＡＰＩが、例えば、タッチイベントプロセッサ１４０とコントローラ１１０との間で、またはタッチイベントプロセッサ１４０とタッチイベントプロセッサに接続された他の装置との間で、タッチイベントプロセッサ１４０と通信するために使用され得る。
【００２１】
エミッタ／検出器駆動回路１２０は、コントローラ１１０と、エミッタＥｊおよび検出器Ｄｋとの間のインタフェースとして機能する。エミッタは、検出器によって受信される光「ビーム」を生成する。好ましくは、１つのエミッタによって生成された光は、２つ以上の検出器によって受信され、各検出器は、２つ以上のエミッタからの光を受信する。便宜上、「ビーム」は、たとえそれが、別個のビームではなく、多数の検出器に向かう光の大きな扇の一部であり得る場合でも、１つのエミッタから１つの検出器への光を指す。エミッタＥｊから検出器Ｄｋへのビームは、ビームｊｋと呼ばれる。図１は、例として、明示的に、ビームａ１、ａ２、ａ３、ｅ１およびｅＫとラベル付けする。アクティブエリア１３１内でのタッチは、あるビームを妨害し、従って、検出器Ｄｋで受信されるものを変化させる。これらの変化に関するデータが、タッチイベントプロセッサ１４０に伝達され、それは、そのデータを分析して、表面１３１上のタッチイベントの位置（複数可）（および回数）を判断する。
【００２２】
図１に示すような光アプローチの１つの利点は、このアプローチは、さらに大きな画面サイズにうまくスケーリングすることである。エミッタおよび検出器は、周囲のあちこちに位置付けられているので、Ｎの線形要因による画面サイズの増大は、周囲も、Ｎ２ではなく、Ｎの要因によってスケーリングすることを意味する。
【００２３】
Ｂ．プロセッサの概要
図２は、一実施形態に従った、タッチイベントの位置を判断するための流れ図である。このプロセスは、図１の装置を使用して説明する。プロセス２００は、大まかに２つの段階に分割され、その２つの段階は、物理的段階２１０および処理段階２２０と呼ばれる。概念的に、２つの段階の間の境界線は、１組の透過係数Ｔｊｋである。
【００２４】
透過係数Ｔｊｋは、光ビームと接触するタッチイベントがない場合に透過され得るものと比べた、エミッタｊから検出器ｋへの光ビームの透過率である。以下の例では、０（完全にブロックされたビーム）〜１（完全に透過されたビーム）のスケールを使用する。従って、タッチイベントによって妨害されていないビームｊｋは、Ｔｊｋ＝１を有する。タッチイベントによって完全にブロックされているビームｊｋは、Ｔｊｋ＝０を有する。タッチイベントによって部分的にブロックされているか、または減衰されているビームｊｋは、０＜Ｔｊｋ＜１を有する。Ｔｊｋ＞１について、例えば、タッチインタラクションの本質に応じて、または、光が、通常は到達し得ない検出器ｋに、偏向されているか、または散乱している事例では、可能である。
【００２５】
この特定の尺度は、純粋に一例である。他の尺度が使用できる。特に、遮断されたビームに最も関心があるので、（１−Ｔｊｋ）などの逆の尺度が、それは通常０であるため、使用され得る。他の例は、吸収、減衰、反射または散乱の尺度を含む。加えて、図２は、物理的段階２１０と処理段階２２０との間の境界線としてＴｊｋを使用して説明されているが、Ｔｊｋは明示的に計算される必要はない。また、物理的段階２１０と処理段階２２０との間の明確な区分も必要とされない。
【００２６】
図２を再度参照すると、物理的段階２１０は、物理的設定からＴｊｋを判断するプロセスである。処理段階２２０は、Ｔｊｋからタッチイベントを判断する。図２に示すモデルは、物理的設定および基礎となる物理的機構を後続の処理からいくらか分離するので、概念的に有用である。
【００２７】
例えば、物理的段階２１０は、透過係数Ｔｊｋを生成する。タッチセンサー表面組立体１３０に対する多数の異なる物理的設計が可能であり、異なる設計のトレードオフが、最終用途に応じて考慮されるであろう。例えば、エミッタおよび検出器は、もっと狭いかまたはもっと広いか、もっと狭い角度またはもっと広い角度、様々な波長、様々な出力、コヒーレントか否か、などであり得る。別の例として、複数のエミッタからのビームが各検出器によって受信されるのを可能にするために、異なるタイプの多重化が使用され得る。これら物理的設定および操作方法のうちのいくつかが以下で、主としてセクションＩＩで、説明される。
【００２８】
ブロック２１０の内部は、プロセス２１０の１つの考えられる実施態様を示す。この例では、エミッタはビームを複数の検出器に伝送する（２１２）。タッチセンサー表面にわたって移動するビームのいくつかは、タッチイベントによって妨害される。検出器は、エミッタからのビームを多重化光形式で受信する（２１４）。受信されたビームは、個々のビームｊｋを互いに区別するために逆多重化される（２１６）。各個々のビームｊｋに対する透過係数Ｔｊｋが、次いで判断される（２１８）。
【００２９】
処理段階２２０も、多数の異なる方法で実装できる。候補タッチポイント、線画像処理（ｌｉｎｅ  ｉｍａｇｉｎｇ）、位置補間、タッチイベントテンプレートおよびマルチパスアプローチが全て、処理段階２２０の一部として使用され得る技術の例である。これらのいくつかが以下で、主としてセクションＩＩＩで、説明される。
【００３０】
ＩＩ．物理的設定
タッチセンサー式装置１００は、いくつかの異なる方法で実装され得る。以下は、設計バリエーションのいくつかの例である。
【００３１】
Ａ．電子機器
電子機器態様に関して、図１は、例示であり、本質的に機能することに留意されたい。図１の異なるボックスからの機能は、同じ構成要素内で一緒に実装できる。
【００３２】
例えば、コントローラ１１０およびタッチイベントプロセッサ１４０は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその２つの組合せとして実装され得る。それらはまた、一緒に（例えば、ＳｏＣにおけるプロセッサ上で実行するコードを有するＳｏＣとして）、または別々に（例えば、ＡＳＩＣの一部としてのコントローラ、およびＡＳＩＣと通信する別個のプロセッサチップ上で実行するソフトウェアとしてのタッチイベントプロセッサ）実装され得る。実施態様例は、専用ハードウェア（例えば、ＡＳＩＣまたはプログラム化されたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ））、およびソフトウェアコード（ファームウェアを含む）を実行するマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ（組込みまたはスタンドアロンのいずれか）を含む。ソフトウェア実施態様は、ソフトウェアの更新により、製造後に修正できる。
【００３３】
エミッタ／検出器駆動回１２０は、コントローラ１１０と、エミッタおよび検出器との間のインタフェースとして機能する。一実施態様では、コントローラ１１０に対するインタフェースは、少なくとも一部、本質的にデジタルである。エミッタに関して、コントローラ１１０は、エミッタの動作を制御するコマンドを送信し得る。これらのコマンドは、命令であり得、例えば、ある処置を取ること：ビームの伝送の開始／停止、ビームのあるパターンまたは連続への変更、出力の調整、回路の電源投入／切断、を意味する一連のビットである。それらは、もっと単純な信号、例えば、「ビームイネーブル信号」でもあり得、エミッタは、ビームイネーブル信号がハイである場合にビームを伝送し、ビームイネーブル信号がローである場合には伝送しない。
【００３４】
回路１２０は、受信した命令を、エミッタを駆動する物理的信号に変換する。例えば、回路１２０は、受信したデジタル命令をエミッタに対する駆動電流に変換するために、デジタル／アナログ変換器に結合された何らかのデジタル論理を含み得る。回路１２０は、エミッタを作動させるために使用される他の回路：例えば、電気的変調を光ビームに（またはエミッタを駆動する電気的信号に）加える変調器、制御ループおよびエミッタからのアナログフィードバックも含み得る。エミッタはまた、例えば、それらの現在の状態に関して報告する信号を提供する、情報を、コントローラに送信し得る。
【００３５】
検出器に関して、コントローラ１１０は、検出器の動作を制御するコマンドも送信し得、検出器は、信号をコントローラに返し得る。検出器は、検出器によって受信されたビームに関する情報も伝送する。例えば、回路１２０は、検出器から生（ｒａｗ）または増幅されたアナログ信号を受信し得る。回路は、次いで、これらの信号を調整（例えば、ノイズ抑圧）し、それらをアナログからデジタル形式に変換して、おそらくは何らかのデジタル処理（例えば、復調）も適用し得る。
【００３６】
Ｂ．タッチインタラクション
図３Ａ〜図３Ｆは、光ビームとのタッチインタラクションのための異なる機構を示す。図３Ａは、妨げられた全反射（ＴＩＲ）に基づく機構を示す。点線として示されている、光ビームは、エミッタＥから検出器Ｄまで、光学的に透明な平面導波路３０２を通って移動する。ビームは、全反射によって導波路３０２に限定される。導波路は、例えば、プラスチックまたはガラス製であり得る。透明な導波路３０２と接触している、指またはスタイラスなどの、物体３０４は、通常、導波路を囲んでいる空気よりも高い屈折率を有する。接触エリアにわたり、物体に起因した屈折率の高まりが、導波路内でのビームの全反射を妨害する。全反射の妨害は、導波路からの光漏れを増大させて、接触エリアを通過するいかなるビームも減衰させる。それに応じて、物体３０４を取り除くと、通過するビームの減衰が止まるであろう。タッチポイントを通過するビームの減衰は、検出器でのより少ない出力となり、そこから、低下された透過係数Ｔｊｋが計算できる。
【００３７】
図３Ｂは、ビーム妨害に基づく機構を示す。エミッタは、表面３０６にごく近接したビームを生成する。表面３０６に接触する物体３０４は、接触エリア内でビームを部分的に、または完全にブロックする。図３Ａおよび図３Ｂは、タッチインタラクションのためのいくつかの物理的機構を示すが、他の機構も使用できる。例えば、タッチインタラクションは、偏光における変化、散乱、または伝搬方向もしくは伝搬角度（垂直または水平のいずれか）における変化に基づき得る。
【００３８】
例えば、図３Ｃは、伝搬角度に基づく異なる機構を示す。この例では、光ビームは、ＴＩＲを介して導波路３０２内に導かれる。光ビームは、ある角度で導波路・空気接触面に衝突し、同じ角度で反射される。しかし、タッチ３０４が、光ビームが伝搬している角度を変化させる。図３Ｃでは、光ビームは、タッチ３０４の後、さらに急な角度の伝搬で移動する。検出器Ｄは、伝搬角度の関数として変動する反応を示す。検出器Ｄは、伝搬の元の角度で移動している光ビームにより敏感であり得るか、またはあまり敏感でない可能性がある。いずれにせよ、タッチ３０４によって妨害される光ビームは、検出器Ｄにおいて異なる反応を引き起こす。
【００３９】
図３Ａ〜図３Ｃでは、タッチしている物体は、ビームと接触した物体でもあった。これは、直接インタラクションと呼ばれる。間接インタラクションでは、タッチしている物体は、中間物体と接触し、中間物体が光ビームと接触する。図３Ｄは、中間ブロック構造物３０８を使用する例を示す。通常、これらの構造物３０８はビームをブロックしない。しかし、図３Ｄでは、物体３０４がブロック構造物３０８に接触し、それがブロック構造物３０８に光ビームを部分的に、または完全にブロックさせる。図３Ｄでは、構造物３０８は、個別の物体として示されているが、そうである必要はない。
【００４０】
図３Ｅでは、中間構造物３１０は、圧縮可能で、部分的に透過するシートである。タッチがない場合、シートはビームをある量だけ減衰させる。図３Ｅでは、タッチ３０４がシートを圧縮し、このようにして、ビームの減衰を変化させる。例えば、シートの上層部分は、下層部分よりも不透明であり得、そのため、圧縮が透過率を低下させる。あるいは、シートは、ある密度の散乱場所を有し得る。同じ数の散乱場所はより小さい容積を占めるので、圧縮は、接触エリアにおける密度を高め、従って、透過率を低下させる。類似した間接アプローチが、妨げられたＴＩＲに対しても使用できる。このアプローチは、圧縮の程度または比率に基づき、接触圧力またはタッチ速度を測定するために使用できることに留意されたい。
【００４１】
タッチ機構は、透過を低下させる代わりに、または透過の低下に加えて、透過を強化もし得る。例えば、図３Ｅにおけるタッチインタラクションは、透過を低下させる代わりに、それを高め得る。シートの上層部分は、下層部分よりも透明であり得、そのため、圧縮が透過率を高める。
【００４２】
図３Ｆは、エミッタと検出器との間の透過率がタッチインタラクションに起因して高まる別の例を示す。図３Ｆは、上面図である。エミッタＥａは、通常、検出器Ｄ１によって受信されるビームを生成する。タッチインタラクションがない場合、Ｔａ１＝１およびＴａ２＝０である。しかし、タッチインタラクション３０４が、ビームが検出器Ｄ１に到達するのを妨害し、ブロックされた光の一部が検出器Ｄ２まで散乱する。従って、検出器Ｄ２は、それが通常受信し得るよりも多くの光をエミッタＥａから受信する。その結果、タッチイベント３０４がある場合、Ｔａ１が減少して、Ｔａ２が増加する。
【００４３】
簡単にするために、本説明の後半では、タッチ機構は、主としてブロック特質と仮定され、エミッタから検出器へのビームは、介在するタッチイベントによって部分的に、または完全にフロックされることを意味する。これは、必須ではないが、様々な概念を例証するために便利である。
【００４４】
便宜上、タッチインタラクション機構は、時々、バイナリまたはアナログのいずれかとして分類され得る。バイナリインタラクションは、基本的に、タッチに応じて２つの考えられる応答を有するものである。例は、非ブロックおよび完全ブロック、または非ブロックおよび１０％＋減衰、または妨げられていないＴＩＲおよび妨げられたＴＩＲを含む。アナログインタラクションは、タッチに対して「グレースケール」応答：部分的ブロックからブロックまでの段階を通過する非ブロック、を有するものである。タッチインタラクション機構がバイナリであるかアナログであるかは、タッチとビームとの間のインタラクションの本質に一部依存する。それは、（以下で説明するように、バイナリまたはアナログ減衰を得るためにも操作され得る）ビームの横幅には依存しないが、ビームの垂直サイズに依存し得る。
【００４５】
図４は、バイナリタッチインタラクション機構を、アナログタッチインタラクション機構と比較して示すグラフである。図４は、透過率Ｔｊｋをタッチの深さｚの関数としてグラフで示す。寸法ｚは、アクティブ表面への出入りである。曲線４１０は、バイナリ応答である。低ｚにおいて（すなわち、タッチがまだビームを妨害していない時）、透過率Ｔｊｋはその最大値である。しかし、あるポイントｚ０において、タッチがビームを中断し、透過率Ｔｊｋはかなり突然にその最小値になる。曲線４２０は、最大値Ｔｊｋから最小値Ｔｊｋへの遷移がｚのより広範囲にわたって生じるアナログ応答を示す。曲線４２０が正常に反応する場合、Ｔｊｋの測定値からｚを推定することが可能である。
【００４６】
Ｃ．エミッタ、検出器、結合器
各エミッタは、いくつかの検出器に対して光を伝送する。通常、各エミッタは、２つ以上の検出器に対して同時に光を出力する。同様に、各検出器は、いくつかの異なるエミッタから光を受信する。光ビームは可視の、赤外線および／または紫外線光であり得る。用語「光（ｌｉｇｈｔ）」は、「光（ｏｐｔｉｃａｌ）」がそれに応じて解釈されるようなこれらの波長および用語の全てを含むことを意図する。
【００４７】
エミッタ用の光源の例は、発光ダイオード（ＬＥＤ）および半導体レーザーを含む。ＩＲ光源も使用できる。光ビームの変調は、光源を直接変調することにより、または外部変調器、例えば、液晶変調器もしくは偏向ミラー変調器（ｄｅｆｌｅｃｔｅｄ  ｍｉｒｒｏｒ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）、を使用することにより、達成できる。検出器用のセンサー要素の例は、電荷結合素子、フォトダイオード、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、および非線形全光検出器を含む。通常、検出器は、受信した光ビームの強度の関数である電気信号を出力する。
【００４８】
エミッタおよび検出器は、メイン光源およびセンサー要素に加えて、光学系および／または電子機器も含み得る。例えば、光学系は、エミッタ／検出器と所望のビーム経路との間を結合するために使用できる。光学系はまた、エミッタによって生成されたか、または検出器によって受信されたビームを再形成するか、そうでなければ調整できる。これらの光学系は、レンズ、フレネルレンズ、ミラー、フィルタ、非結像光学系および他の光学系構成要素を含み得る。
【００４９】
本開示では、光路は、明確にするために展開されて示される。従って、光源、光学系ビームおよびセンサーは、平面に置かれているとして示される。実際の実施態様では、光源およびセンサーは、通常、光ビームと同じ平面に置かれない。様々な結合アプローチが使用できる。実際のビーム経路への／実際のビーム経路からの光を結合するために、平面導波路または光ファイバーが使用され得る。自由空間結合（例えば、レンズおよびミラー）も使用され得る。例えば、１つの寸法に沿った導波路および他の寸法に沿った自由空間の組合せも使用され得る。様々な結合器設計が、２０１１年７月２２日に出願された米国特許出願第６１／５１０，９８９号「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｕｐｌｅｒ」に記述されており、それは、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【００５０】
Ｄ．光ビーム経路
タッチセンサー式システムの別の態様は、光ビームおよびビーム経路の形状および位置である。図１〜図２では、光ビームは線として示されている。これらの線は、ビームを代表するものとして解釈されるべきであるが、ビーム自体は必ずしもナローペンシルビームではない。図５Ａ〜図５Ｃは、異なるビーム形状を示す。
【００５１】
図５Ａは、ポイントエミッタＥ、ポイント検出器Ｄ、およびエミッタから検出器へのナロー「ペンシル」ビーム５１０を示す。図５Ｂでは、ポイントエミッタＥは、ワイド検出器Ｄによって受信される扇形ビーム５２０を生成する。図５Ｃでは、ワイドエミッタＥは、ワイド検出器Ｄによって受信される「矩形」ビーム５３０を生成する。これらは、ビームの上面図であり、示される形状はビーム経路のフットプリントである。従って、ビーム５１０は、線のようなフットプリントを有し、ビーム５２０は、エミッタのところで狭く、検出器のところで広い、三角形のフットプリントを有し、ビーム５３０は、ほとんど一定幅の矩形フットプリントを有する。図５では、検出器およびエミッタは、ビーム経路によって見られるように、それらの幅によって表される。実際の光源およびセンサーはそのように広くない可能性がある。むしろ、光学系（例えば、円柱レンズまたはミラー）が、実際の光源およびセンサーの横方向の範囲を効果的に拡大または縮小するために使用できる。
【００５２】
図６Ａ〜図６Ｂおよび図７は、フットプリントの幅が、透過係数Ｔｊｋがバイナリまたはアナログ量として振る舞うかどうかをどのように判断できるかを示す。これらの図では、タッチポイントは接触エリア６１０を有する。接触エリア６１０に衝突するいかなる光もブロックされるように、タッチが完全にブロックしていると仮定する。図６Ａは、タッチポイントが、左から右にナロービームを通過するときに、何が起こるかを示す。一番左の状況では、接触エリア６１０の右端がビームを遮断するまで、ビームは全くブロックされない（すなわち、最大Ｔｊｋ）。この時点で、中央のシナリオの場合と同様に、ビームは完全にブロックされている（すなわち、最小Ｔｊｋ）。それは、接触エリア全体がビームを通過するまで、完全にブロックされているとして継続する。次いで、ビームは再度、一番右のシナリオに示すように、全くブロックされていない。図７における曲線７１０は、透過率Ｔｊｋを接触エリア６１０の横方向位置ｘの関数として示す。最小と最大Ｔｊｋとの間の急な遷移は、この応答のバイナリ特質を示す。
【００５３】
図６Ｂは、タッチポイントが、左から右にワイドビームを通過するときに、何が起こるかを示す。一番左のシナリオでは、ビームがちょうどブロックされ始めている。透過率Ｔｊｋは、低下し始めるが、最小値と最大値との間のある値である。透過率Ｔｊｋは、ビームが完全にブロックされている中央の状況まで、タッチポイントがさらに多くのビームをブロックするにつれて低下し続ける。次いで、透過率Ｔｊｋは、、一番右の状況に示すように、接触エリアがビームを出ると、再度上昇し始める。図７における曲線７２０は、透過率Ｔｊｋを接触エリア６１０の横方向位置ｘの関数として示す。ｘの広範囲にわたる遷移は、この応答のアナログ特質を示す。
【００５４】
図５〜図７は、個々のビーム経路を考慮する。ほとんどの実施態様では、各エミッタおよび各検出器は、複数のビーム経路をサポートする。
【００５５】
図８Ａは、ポイントエミッタによって生成されたビームパターンを示す上面図である。エミッタＥｊは、ワイド検出器Ｄ１〜ＤＫにビームを伝送する。３つのビーム：ビームｊ１、ビームｊ（ｋ−１）および中間ビームが、明確にするために網掛けされている。各ビームは、扇形のフットプリントを有する。全てのフットプリントの集合がエミッタＥｊのカバーエリアである。すなわち、エミッタＥｊのカバーエリアに含まれる任意のタッチイベントが、エミッタＥｊからのビームの少なくとも１つを妨害する。図８Ｂは、エミッタＥｊがワイドエミッタであり、「矩形」フットプリント（実際のところ、台形であるが、それらを矩形と呼ぶ）を生成することを除いて、類似した図である。３つの網掛けされたビームは、図８Ａと同じ検出器に対するものである。
【００５６】
すべてのエミッタＥｊが、全てのＤｋに対してビームを生成するわけではないことに留意されたい。図１では、エミッタＥａから検出器ＤＫに向かうビーム経路ａＫを考える。第１に、エミッタＥａによって生成された光はこの方向に進まない可能性があり（すなわち、エミッタの放射角が十分に広くない可能性がある）そのため物理的なビームが全くない可能性があるか、または検出器の受光角が十分に広くなく、そのため検出器が入射光を検出しない可能性がある。第２に、たとえビームがあり、それが検出可能であっても、ビーム経路が有用な情報を生成する位置に配置されていないので、それは無視され得る。それ故、透過係数Ｔｊｋは、エミッタＥｊと検出器Ｄｋの全ての組合せに対しては値を有していない可能性がある。
【００５７】
エミッタからの個々のビームのフットプリントおよびエミッタからの全てのビームのカバーエリアが、異なる量を使用して記述できる。空間的範囲（すなわち、幅）、角度範囲（すなわち、エミッタに対する放射角、検出器に対する受光角）およびフットプリント形状は、個々のビーム経路ならびに個々のエミッタのカバーエリアを記述するために使用できる量である。
【００５８】
１つのエミッタＥｊから１つの検出器Ｄｋへの個々のビーム経路は、エミッタＥｊの幅、検出器Ｄｋの幅ならびに／またはその２つの間のビーム経路を画定する角度および形状によって記述できる。
【００５９】
これらの個々のビーム経路は、エミッタＥｊのカバーエリアを生成するために、１つのエミッタＥｊに対する全ての検出器について集約できる。エミッタＥｊのカバーエリアは、エミッタＥｊの幅、関連する検出器Ｄｋの集約幅ならびに／またはエミッタＥｊからのビーム経路の集約を画定する角度および形状によって記述できる。個々のフットプリントは重なり合い得る（図８Ｂのエミッタ近くを参照）ことに留意されたい。従って、エミッタのカバーエリアは、そのフットプリントの合計に等しくない可能性がある。（エミッタのフットプリントの合計）／（エミッタのカバーエリア）の比率は、重なり合う量の１つの尺度である。
【００６０】
個々のエミッタに対するカバーエリアは、システムに対するカバー全体を取得するために、全てのエミッタについて集約できる。この場合、カバーエリア全体の形状は、アクティブエリア１３１の全体をカバーすべきであるので、あまり興味深くない。しかし、アクティブエリア１３１内の全てのポイントが均等にカバーされるのではない。いくつかのポイントが多数のビーム経路によって横断され得るが、他のポイントははるかに少ないビーム経路によって横断され得る。アクティブエリア１３１にわたるビーム経路の分布は、いくつのビーム経路がアクティブエリア内の異なる（ｘ，ｙ）ポイントを横断するかを計算することにより特性化され得る。ビーム経路の方向は、分布の別の態様である。全て大まかに同じ方向に走っている３つのビーム経路から導出される（ｘ，ｙ）ポイントは、通常、全て互いに６０度の角度で走る３つのビーム経路によって横断されるポイントよりも弱い分布である。
【００６１】
エミッタに対する上の説明は、検出器にも当てはまる。図８Ａ〜図８Ｂでエミッタに対して構築された図は、検出器に対しても構築できる。例えば、図８Ｃは、図８Ｂの検出器Ｄ１に対する類似の図を示す。すなわち、図８Ｃは、検出器Ｄ１によって受信された全てのビーム経路を示す。この例では、検出器Ｄ１へのビーム経路は、アクティブエリアの底縁部に沿ったエミッタからのみであることに留意されたい。左端のエミッタは、Ｄ１への接続に値せず、右端にはエミッタがない（この設計例では）。図８Ｄは、検出器Ｄｋに対する図を示し、それは図８ＢにおけるエミッタＥｊに類似した位置である。
【００６２】
検出器Ｄｋのカバーエリアは、その結果、検出器Ｄｋによって受信されたビームに対する全てのフットプリントの集約である。全ての検出器のカバーエリアの集約が、システム全体の範囲を与える。
【００６３】
Ｅ．アクティブエリアの範囲
アクティブエリア１３１の範囲は、ビーム経路の形状に依存するが、エミッタおよび検出器の配置にも依存する。ほとんどの用途では、アクティブエリアは矩形形状であり、エミッタおよび検出器は、矩形の４辺に沿って配置される。
【００６４】
好ましいアプローチでは、ある辺に沿ってエミッタのみを、かつ、他の辺に沿って検出器のみを有するのではなく、エミッタおよび検出器が辺に沿って交互に配置される。図８Ｅは、エミッタおよび検出器が４つ全ての辺に沿って交互に配置されるこの例を示す。網掛けされたビームはエミッタＥｊに対するカバーエリアを示す。
【００６５】
Ｆ．多重化
複数のエミッタが複数の光ビームを複数の検出器に対して伝送するので、また、個々のビームの挙動が一般に望まれるので、多重化／逆多重化方式が使用される。例えば、各検出器は、通常、入射光の強度を示す単一の電気信号を、その光が１つのエミッタによって生成された１つの光ビームからであるか、または多数のエミッタによって生成された多数の光ビームからであるかに関わらず、出力する。しかし、透過率Ｔｊｋは、個々の光ビームｊｋの特性である。
【００６６】
異なるタイプの多重化が使用できる。使用される多重化方式に応じて、それらの内容およびそれらがいつ伝送されたかを含む、ビームの伝送特性が変わり得る。その結果として、多重化方式の選択は、光タッチセンサー式装置の物理的構造ならびにその動作の両方に影響を及ぼし得る。
【００６７】
１つのアプローチは、符号分割多重化に基づく。このアプローチでは、各エミッタによって生成された光ビームは、異なる符号を使用して符号化される。検出器は、異なるエミッタからの光ビームの組合せである光信号を受信するが、受信されたビームは、符号に基づきその成分に分割できる。これは、米国特許出願第１３／０５９，７７２号「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｗｉｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｅｍｉｔｔｅｒｓ」にさらに詳細に記述されており、それは参照により本明細書に組み込まれる。
【００６８】
別の類似したアプローチは、周波数分割多重化である。このアプローチでは、異なる符号で変調されるのではなく、異なるエミッタからの光ビームが異なる周波数で変調される。周波数は、検出された光ビーム内の異なる成分が、電子フィルタリングまたは他の電子的もしくはソフトウェア手段によって復元できるように十分低い。
【００６９】
時分割多重化も使用できる。このアプローチでは、異なるエミッタが異なる時にビームを伝送する。光ビームおよび透過係数Ｔｊｋが、タイミングに基づき識別される。時分割多重化だけが使用される場合、コントローラは、要求されるタッチサンプリングレートを満足するために十分迅速にエミッタを周期的に繰り返す必要がある。
【００７０】
光学システムで良く使用される他の多重化技術は、波長分割多重化、偏光多重化、空間多重化および角度多重化を含む。ＰＳＫ、ＱＡＭおよびＯＦＤＭなどの、電子変調方式も、異なるビームを区別するために場合により適用され得る。
【００７１】
いくつかの多重化技術が一緒に使用され得る。例えば、時分割多重化および符号分割多重化が組み合され得る。符号分割多重化の１２８個のエミッタまたは時分割多重化の１２８個のエミッタではなく、エミッタは１６個の８グループに分類され得る。８グループは、１６個のエミッタだけがどの時点においても動作しているように時分割多重化され、それら１６個のエミッタは符号分割多重化される。これは、例えば、装置の所要電力を削減するため、任意の時点でアクティブなエミッタの数を最小限にするために好都合であり得る。
【００７２】
ＩＩＩ．処理段階
図２の処理段階２２０では、タッチポイントの位置を判断するために透過係数Ｔｊｋが使用される。候補タッチポイント、線画像処理、位置補間、タッチイベントテンプレート、マルチパス処理およびビーム加重を含む、異なるアプローチおよび技術が使用できる。
【００７３】
Ａ．候補タッチポイント
タッチポイントの位置を判断するための１つのアプローチは、タッチイベントによって影響を受けているビームを（透過係数Ｔｊｋに基づき）識別し、次いで、これらの妨害されたビームの交点を候補タッチポイントとして識別することに基づく。候補タッチポイントのリストは、候補タッチポイントに近接している他のビームを考慮することによるか、または他の候補タッチポイントを考慮することにより、改善できる。このアプローチは、米国特許出願第１３／０５９，８１７号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａ  Ｍｕｌｔｉｔｏｕｃｈ  Ｅｖｅｎｔ  ｉｎ  ａｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ」にさらに詳細に記述されており、それは参照により本明細書に組み込まれる。
【００７４】
Ｂ．線画像処理
この技術は、検出器によって受信されたビームの組がタッチポイントの線画像を形成する概念に基づき、その視点は検出器の位置である。検出器は、エミッタの集合を見ている１次元カメラとして機能する。相互関係に起因して、同じことがエミッタにも当てはまる。エミッタによって伝送されたビームの組がタッチポイントの線画像を形成し、その視点はエミッタの位置である。
【００７５】
図９〜図１０は、図８Ｂ〜図８Ｄに示すエミッタ／検出器の配置を使用して、この概念を示す。便宜上、用語「ビーム端末」は、エミッタおよび検出器を指すために使用される。従って、（エミッタまたは検出器のいずれかであり得る）ビーム端末からのビームの組は、タッチポイントの線画像を形成し、その視点はビーム端末の位置である。
【００７６】
図９Ａ〜図９Ｃは、アクティブエリア、エミッタおよび検出器の物理的設定を示す。この例では、接触エリア９１０とのタッチポイントがある。図９Ａは、ビーム端末Ｄｋに対するビームパターンを示し、それらは、エミッタＥｊから検出器Ｄｋへの全てのビームである。網掛けされたエミッタは、ビームがタッチポイント９１０によって、少なくとも一部、遮断されていることを示す。図１０Ａは、ビーム端末Ｄｋによって「見られる」対応する線画像１０２１を示す。端末Ｅａ、Ｅｂ、．．．Ｅ（Ｊ−４）に対するビームは遮断されず、そのため透過係数は完全値である。タッチポイントは、ビーム端末Ｅ（Ｊ−３）、Ｅ（Ｊ−２）およびＥ（Ｊ−１）でのビームに対する遮断として出現し、主たるブロックは端末Ｅ（Ｊ−２）に対してである。すなわち、ビーム端末Ｅ（Ｊ−３）〜Ｅ（Ｊ−１）にわたる線画像の部分が、タッチイベントの１次元画像である。
【００７７】
図９Ｂは、ビーム端末Ｄ１に対するビームパターンを示し、図１０Ｂは、ビーム端末Ｄ１によって見られる対応する線画像１０２２を示す。アクティブエリアの左端上のエミッタは検出器Ｄ１とビーム経路を形成しないので、線画像は全てのエミッタには及ばないことに留意されたい。図９Ｃおよび図１０Ｃは、ビーム端末Ｅｊによって見られるビームパターンおよび対応する線画像１０２３を示す。
【００７８】
図９〜図１０での例は、ワイドビーム経路を使用する。しかし、線画像技術は、ナローまたは扇形ビーム経路と共にも使用され得る。
【００７９】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、タッチポイント９１０の異なる画像を示す。タッチイベントの位置は、線画像を処理することによって判断できる。例えば、相関アルゴリズムまたはコンピューター断層撮影アルゴリズムに基づくアプローチが、タッチイベント９１０の位置を判断するために使用できる。しかし、もっと単純なアプローチの方が、より少ない計算資源を必要とするので、好まれる。
【００８０】
タッチポイント９１０は、線画像１０２１〜１０２３の各々に「シャドウ（ｓｈａｄｏｗ）」を落とす。１つのアプローチは、線画像内のシャドウの縁部を見つけること、およびシャドウの中心を推定するためにシャドウ内の画素値を使用することに基づく。次いで、ビーム端末を表す位置からシャドウの中心まで線が引かれ得る。タッチポイントは、この線に沿ったどこかに存在すると考えられる。すなわち、その線は、タッチポイントの位置に対する候補線である。図９Ｄはこれを示す。図９Ｄでは、線９２０Ａは、図９Ａおよび図１０Ａに対応する候補線である。すなわち、それは、検出器Ｄｋの中心から線画像１０２１内のシャドウの中心までの線である。同様に、線９２０Ｂは、図９Ｂおよび図１０Ｂに対応する候補線であり、線９２０Ｃは、図９Ｃおよび図１０Ｃに対応する線である。結果として生じる候補線９２０Ａ〜９２０Ｃは、一方の端部をビーム端末の位置に固定し、候補線の角度が線画像内のシャドウから補間されている。タッチイベントの中心は、これらの候補線の交点を組み合わせることによって推定できる。
【００８１】
図１０に示す各線画像は、単一のビーム端末から対応する優遇（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）ビーム端末の全てへのビームパターン（すなわち、１つの検出器から全ての対応するエミッタへの、または１つのエミッタから全ての対応する検出器へのビームパターン）を使用して生成された。別の変形として、線画像は、２つ以上のビーム端末のビームパターンからの情報を組み合わせることによって生成され得る。図８Ｅは、エミッタＥｊに対するビームパターンを示す。しかし、対応する線画像は、対応する検出器が連続した範囲を提供しないので、間隙を有するであろう。それらは、エミッタと交互に配置される。しかし、隣接した検出器Ｄｊに対するビームパターンが、これらの間隙を大まかに埋める線画像を生成する。従って、エミッタＥｊおよび検出器Ｄｋからの２つの部分線画像が、完全な線画像を生成するために組み合され得る。
【００８２】
Ｃ．位置補間
用途は、通常、タッチポイントの位置決めにおいてあるレベルの精度を要求する。精度を向上させるための１つのアプローチは、タッチポイントの位置における小さな変化が異なるビームを遮断するように、エミッタ、検出器およびビーム経路の密度を高めることである。
【００８３】
別のアプローチは、ビーム間を補間することである。図１０Ａ〜図１０Ｃの線画像では、タッチポイントはいくつかのビームを遮断するが、遮断は、ビーム幅のためにアナログ応答を得る。従って、ビーム端末はΔの間隔を有し得るが、タッチポイントの位置はアナログ値に基づき補間することにより、より高い精度で判断できる。これは、図７の曲線７２０にも示される。測定されたＴｊｋが、ｘ位置を補間するために使用できる。
【００８４】
図１１Ａ〜図１１Ｂは、隣接したビーム経路間の補間に基づく１つのアプローチを示す。図１１Ａは、２つのビーム経路ａ２およびｂ１を示す。これらのビーム経路の両方はワイドであり、互いに隣接している。図１１Ａに示す３つの事例全てにおいて、タッチポイント１１１０は両方のビームを遮断する。しかし、一番左のシナリオでは、タッチポイントは、大部分はビームａ２を遮断している。中央の事例では、両方のビームが均等に遮断されている。一番右の事例では、タッチポイントは、大部分はビームｂ１を遮断している。
【００８５】
図１１Ｂは、これら２つの透過係数をｘの関数としてグラフで示す。曲線１１２１は、係数Ｔａ２に対するものであり、曲線１１２２は係数Ｔｂ１に対するものである。２つの透過係数Ｔａ２およびＴｂ１を考慮することにより、タッチポイントのｘ位置が補間できる。例えば、補間は、その２つの係数の差または比率に基づき得る。
【００８６】
補間精度は、ビームａ２およびｂ１にわたる光の一様でない分布を吸収することにより高められ得る。例えば、ビーム横断面がガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）である場合、これは、補間を行う場合に考慮に入れられ得る。別の変形では、ワイドエミッタおよび検出器がそれら自体、いくつかの放射ユニットまたは検出ユニットから成る場合、これらは、タッチ位置をもっと正確に判断するために、個々の要素に分解できる。これは、まず、第１パスで、所与の位置でタッチ行為があることを判断して、第２のパスとして行われ得る。ワイドエミッタは、いくつかの隣接したエミッタを同時に駆動することにより近づけられ得る。ワイド検出器は、単一の信号を形成するためにいくつかの検出器の出力を組み合わせることにより近づけられ得る。
【００８７】
図１１Ｃは、少数のワイドビームを補間するのではなく、多数のナロービームが使用される状況を示す。この例では、各ビームは、図１１Ｃにおいて線によって表されるペンシルビームである。それは、タッチポイント１１１０が左から右に移動するにつれて、異なるビームを遮断する。タッチポイント１１１０の位置の判断における解像度の多くは、ビーム端末の細かい間隔によって達成される。端ビームは、さらに細かい位置推定を提供するために補間され得る。
【００８８】
Ｄ．タッチイベントテンプレート
ビーム経路の位置および形状が知られている場合、それは、通常、固定のエミッタ、検出器および光学系を備えたシステムの場合であるが、前もって、所与のタッチイベントに対する透過係数を予測することが可能である。予期されるタッチイベントに対して、テンプレートが事前に生成できる。タッチイベントの判断が、次いで、テンプレート照合問題になる。
【００８９】
しらみつぶし（ｂｒｕｔｅ  ｆｏｒｃｅ）アプローチが使用される場合、各考えられるタッチイベントに対して１つのテンプレートが生成できる。しかし、これは、多数のテンプレートという結果に成り得る。例えば、１つのクラスのタッチイベントが楕円形接触エリアとしてモデル化されると仮定し、また、ビームが、完全にブロックされているか、または全くブロックされていないかのいずれかであるペンシルビームであると仮定する。このクラスのタッチイベントは、５つの寸法：主軸の長さ、短軸の長さ、主軸の向き、アクティブエリア内のｘ位置およびアクティブエリア内のｙ位置、の関数としてパラメータ化できる。このクラスのタッチイベントを包含するテンプレートのしらみつぶし包括セットは、これら５つの寸法に及ぶ必要がある。加えて、テンプレート自体が多数の要素を有し得る。従って、テンプレートの組を単純化することが望ましい。
【００９０】
図１２Ａは、３０のビーム端末のうちの任意の２つの間の考えられるペンシルビーム経路の全てを示す。この例では、ビーム端末は、エミッタまたは検出器としてラベル付けされていない。任意の考えられるビーム経路を実現するために十分なエミッタおよび検出器があると仮定する。接触エリア１２１０に対する１つの考えられるテンプレートは、タッチによって影響を受け得る全てのビーム経路の組である。しかし、これは、多数のビーム経路であり、そのため、テンプレート照合はさらに困難であろう。加えて、このテンプレートは、接触エリア１２１０に極めて固有である。接触エリアがサイズ、形状または位置においてわずかに変化すると、接触エリア１２１０に対するテンプレートはもはや正確に一致しない。また、追加のタッチがアクティブエリア内のどこかに存在する場合、テンプレートは検出されたデータとうまく一致しないであろう。従って、全ての考えられるビーム経路の使用は、かなり区別するテンプレートを生成できるが、それは、実装するには、計算集約的でもあり得る。
【００９１】
図１２Ｂは、接触エリア１２１０によって遮断され得る４つだけのビームに基づくより単純なテンプレートを示す。これは、わずかに異なる形状、サイズまたは位置の他の接触エリアがまだこのテンプレートに一致するので、あまり固有のテンプレートではない。これは、より少ないテンプレートが、考えられる接触エリアの空間をカバーするために必要とされるという意味において好ましい。このテンプレートは、全ての遮断されたビームに基づく完全なテンプレートよりも正確ではない。しかし、より小さいサイズのために、照合するのも迅速である。これらのタイプのテンプレートは、多くの場合、考えられる透過係数の完全な組に比べて疎らである。
【００９２】
２ビームテンプレート、４ビームテンプレートなどと、テンプレート内に含まれるビーム数が増える、一連のテンプレートが接触エリア１２１０に対して定義され得ることに留意されたい。一実施形態では、接触エリア１２１０によって遮断されるビームが、１からＮまで連続して順序付けされる。ｎビームテンプレートが、次いで、最初のｎ個のビームを順番に選択することにより、構築できる。一般的に言えば、空間的または角度的に多様なビームが、より良いテンプレートをもたらす傾向がある。すなわち、互いに６０度で走っていて、共通のポイントで交差していない、３つのビームをもつテンプレートは、互いにごく接近している３つの概ね平行なビームに基づくものよりも、さらに堅牢なテンプレートを生成する傾向がある。加えて、より多くのビームは、特に、ビームが異なるエミッタおよび検出器からの場合、テンプレート照合の効果的な信号対ノイズ比を向上させる傾向がある。
【００９３】
図１２Ｂのテンプレートは、類似したテンプレートのファミリを生成するためにも使用できる。図１２Ｃでは、接触エリア１２２０は図１２Ｂと同じであるが、右にシフトされている。対応する４ビームテンプレートが、図１２Ｂにおけるビーム（１，２１）（２，２３）および（３，２４）を、図１２Ｃに示すように、ビーム（４，１８）（５，２０）および（６，２１）まで右にシフトすることにより、生成できる。これらのタイプのテンプレートは抽象化できる。抽象化は、テンプレートモデルと呼ばれる。この特定のモデルは、ｉ＝１〜６に対して、ビーム（１２，２８）（ｉ，２２−ｉ）（ｉ＋１，２４−ｉ）（ｉ＋２，２５−ｉ）によって定義される。１つのアプローチでは、モデルは、個々のテンプレートを生成するために使用され、実際のデータが、個々のテンプレートの各々に対して照合される。別のアプローチでは、データがテンプレートモデルに対して照合される。照合プロセスは、その結果、テンプレートモデルに対する一致があるかどうかを判断し、そうである場合、ｉのどの値が一致を生じるかを判断することを含む。
【００９４】
図１２Ｄは、接触エリアの周囲に「タッチなし（ｔｏｕｃｈ−ｆｒｅｅ）」ゾーンを使用するテンプレートを示す。実際の接触エリアは１２３０である。しかし、接触が領域１２３０内で行われる場合、直接取り巻く網掛けエリアでは接触はないと仮定される。従って、テンプレートは、（ａ）遮断される接触エリア１２３０内のビーム、および（ｂ）遮断されない網掛けエリア内のビームの両方を含む。図１２Ｄでは、実線（２，２０）（５，２２）および（１１，２７）は、テンプレート内の遮断されたビームであり、点線（４，２３）および（１３，２９）は、テンプレート内の遮断されていないビームである。テンプレート内の遮断されていないビームは、他で別のタッチポイントによって遮断され得、そのためそれらの使用は、これを考慮に入れるべきであることに留意されたい。例えば、点線のビーム（１３，２９）はタッチポイント１２４０によって遮断され得る。
【００９５】
図１２Ｅは、低下された透過係数および高められた透過係数の両方に基づくテンプレート例を示す。実線（２，２０）（５，２２）および（１１，２７）は、テンプレート内の遮断されたビームであり、それらの透過係数が減少するはずであることを意味する。しかし、点線（１８，２４）は、透過係数が、タッチポイント１２５０からの反射または散乱に起因して増加するはずであるビームである。
【００９６】
他のテンプレートは明白であり、テンプレートはいくつかの方法で処理できる。正攻法のアプローチでは、テンプレート内のビームに対する妨害が、単純に合計または平均化される。これは、各ビームからのノイズはおそらくは独立しているが、各ビームが追加の信号を加算するので、かかる測定値に対するＳＮＲ全体を増加し得る。別のアプローチでは、合計または他の組合せは加重プロセスであり得、そこでは、テンプレート内の全てのビームが均等な加重を与えられるわけではない。例えば、モデル化されているタッチイベントの中心近くを通過するビームは、遠く離れているものよりも重く加重され得る。代わりに、テンプレート内のビームの角度多様性も、加重によって表現され得る。角度多様性ビームは、それほど多様でないビームよりも重く加重される。
【００９７】
一連のＮ個のビームがある事例では、分析は、相対的少数のビームで開始できる。さらなるビームが、必要に応じて、ある信頼度（またはＳＮＲ）に達するまで、処理に追加できる。どのビームが次に追加されるべきかの選択は、所定のスケジュールに従って処理され得る。代わりに、その時までの処理結果に応じて、継続し得る。例えば、ある向きのビームが低信頼結果を与えている場合、信頼全体を高めるために、その向きに沿ったより多くのビームが（他の向きに沿ったビームを犠牲にして）追加され得る。
【００９８】
テンプレートのためのデータレコードは、テンプレートに関する追加の詳細も含み得る。この情報は、例えば、接触エリアの位置、接触エリアのサイズおよび形状ならびにモデル化されているタッチイベントのタイプ（例えば、指、スタイラスなど）を含み得る。
【００９９】
テンプレートのインテリジェント設計および選択に加えて、テンプレートの数および／または計算負荷を削減するために、対称性も使用できる。多数の用途は、ｘおよびｙ軸に対して対称的に配置されたエミッタおよび検出器を備えた矩形アクティブエリアを使用する。その場合、４倍の削減を達成するために象限対称性（ｑｕａｄｒａｎｔ  ｓｙｍｍｅｔｒｙ）が使用できる。１象限に対して作成されたテンプレートが、対称性を活用することにより、他の３象限に拡張できる。代わりに、他の３象限内の考えられるタッチポイントのためのデータが変換され、次いで、単一象限からのテンプレートに対して照合され得る。アクティブエリアが正方形の場合、８重の対称性があり得る。
【０１００】
シフト不変性などの、他のタイプの冗長性も、テンプレートの数および／または計算負荷を削減できる。図１２Ｂ〜図１２Ｃのテンプレートモデルは一例である。
【０１０１】
加えて、処理テンプレートの順序も計算負荷を削減するために使用できる。近接しているタッチに対するテンプレート間に実質的な類似点があり得る。例えば、それらは、共通した多数のビームを有し得る。これは、以前のテンプレートの処理を利用することを可能にする順序で、テンプレートを進めることにより、活用できる。
【０１０２】
Ｅ．マルチパス処理
図２を参照すると、処理段階は、単一パスプロセスである必要はなく、また、単一の技術に制限されない。タッチイベントの位置を判断するために、複数処理技術が組み合わされ得るか、または別の方法で一緒に使用され得る。
【０１０３】
図１３は、いくつかのステージに基づくマルチパス処理段階の流れ図である。この例は、図９に示す物理的設定を使用し、図９では、エミッタから検出器にワイドビームが伝送される。透過係数Ｔｊｋは、０（完全にブロックされている）から１（全くブロックされていない）に及ぶ、アナログ値である。
【０１０４】
第１のステージ１３１０は、図１２Ｂ〜図１２Ｄに関して説明したように、高速バイナリテンプレート照合に依存する粗いパスである。このステージでは、テンプレートはバイナリであり、透過率Ｔ’ｊｋもバイナリであると考えられる。バイナリ透過率Ｔ’ｊｋは、アナログ値Ｔｊｋから、そのアナログ値を丸めるか、または閾値化する（１３１２）ことにより生成され得る。バイナリ値Ｔ’ｊｋは、候補タッチポイントの予備リストを生成するために、バイナリテンプレートと照合される（１３１４）。あるタイプのタッチが閾値を越えるビームを生成しない場合、透過率値の閾値化は問題があり得る。代替手段は、個々の透過率値の組合せを（例えば、合計により）閾値化することである。
【０１０５】
このリストを改善するために、ある単純なクリーンアップ（１３１６）が実行される。例えば、重複する候補タッチポイントを除外するか、または互いに近接しているか、もしくは類似している候補タッチポイントを組み合わせることは、簡単である。例えば、バイナリ透過率Ｔ’ｊｋは、位置（ｘ，ｙ）での５ｍｍ直径のタッチ、（ｘ，ｙ）での７ｍｍ直径のタッチおよび（ｘ，ｙ）での９ｍｍ直径のタッチに対するテンプレートと一致し得る。これらは、位置（ｘ，ｙ）での単一の候補タッチポイントに統合され得る。
【０１０６】
ステージ１３２０は、より精密なアプローチを使用して、誤検出を除外するために使用される。各候補タッチポイントに対して、隣接したビームが、その候補を実際のタッチポイントとして認証するか、または除外するために使用され得る。米国特許出願第１３／０５９，８１７号に記載された技術がこの目的のために使用され得る。このステージは、光ビームの実際の幅の吸収に加えて、アナログ値Ｔｊｋも使用し得る。ステージ１３２０の出力が確認されたタッチポイントのリストである。
【０１０７】
最終ステージ１３３０は、各タッチポイントの位置を改善する。例えば、前述した補間技術が、位置をより正確に判断するために使用できる。おおよその位置は既に知られているので、ステージ１３３０ははるかに少ない数のビーム（すなわち、局所周辺にあるもの）で作業し得るが、そのデータに対してさらに集約的な計算を適用し得る。最終結果は、タッチ位置の決定である。
【０１０８】
他の技術もマルチパス処理に対して使用され得る。例えば、線画像またはタッチイベントモデルも使用され得る。あるいは、同じ技術が複数回、または繰り返す方法で使用され得る。例えば、候補タッチ位置の組を判断するために、低解像度テンプレートがまず使用され得、次いで、さらに高い解像度のテンプレートまたはタッチイベントモデルが正確な位置およびタッチの形状をより正確に判断するために使用され得る。
【０１０９】
Ｆ．ビーム加重
透過係数の処理では、透過係数に加重するか、または優先順位を付けることは一般的である。効果的に加重することは、あるビームは他よりも重要であることを意味する。加重は、必要に応じて処理中に判断され得るか、またはそれらは予め定めれており、ルックアップテーブルもしくはリストから取得され得る。
【０１１０】
ビームに加重するための１つの要因は、角度多様性である。通常、角度多様性ビームは、比較的低角度多様性のビームよりも高い加重を与えられる。１つのビームを所与として、少ない角度多様性を有する（すなわち、第１のビームとほぼ平行な）第２のビームは、第１のビームが提供するもの以外に、タッチイベントの位置に関して比較的わずかな追加情報しか提供しないので、低く加重され得る。逆に、第１のビームと比較して高い角度多様性を有する第２のビームは、第１のビームに沿ってどこでタッチポイントが生じるかを判断する際により高い加重を与えられ得る。
【０１１１】
ビームに加重するための別の要因は、ビームのエミッタおよび／または検出器の間の位置の相違（すなわち、空間的多様性）である。通常、より大きい空間的多様性は、既に利用可能なものに比べて「より多くの」情報を表すので、より高い加重が与えられる。
【０１１２】
ビームに加重するための別の考えられる要因は、ビームの密度である。アクティブエリアの領域を横断する多数のビームがある場合、各ビームは、多数のうちの１つに過ぎず、任意の個々のビームはあまり重要ではなく、少なく加重され得る。逆に、アクティブエリアの領域を横断するわずかなビームしかない場合、それらのビームの各々は、それが保持する情報においてより重要であり、より加重され得る。
【０１１３】
別の態様では、公称ビーム透過率（すなわち、タッチイベントがない場合の透過率）が、ビームに加重するために使用され得る。より高い公称透過率を有するビームは、より低い公称透過率を有するものよりも、それらはノイズに対してもっと弱いので、より「信頼できる」と見なされ得る。信号対ノイズ比は、利用可能な場合、ビームに加重するのと同様の方法で使用できる。より高い信号対ノイズ比を有するビームは、より「信頼できる」と見なされて、より高い加重を与えられ得る。
【０１１４】
加重は、どんなふうにでも判断されても、考えられるタッチ位置に関連付けられた所与のテンプレートの利点（信頼度）の数量の計算において使用できる。ビーム透過率／信号対ノイズは、補間プロセスでも使用でき、線画像内の所与のタッチシャドウから導出される補間された線と関連付けられた信頼度の単一の測定値に集められる。「信頼できる」ビームから成るシャドウから導出されるそれらの補間された線は、疑わしいビームデータから導出されるものよりは、最終タッチポイント位置の判断において、より大きな加重が与えられ得る。
【０１１５】
これらの加重は、いくつかの異なる方法で使用できる。１つのアプローチでは、候補タッチポイントが実際のタッチイベントであるかどうかが、候補タッチポイントによって妨害され得るビーム（またはビームのサブセット）に対する透過係数の組合せに基づき判断される。透過係数は、異なる方法：例えば、合計すること、平均化、中央値／百分位数値を取ること、または二乗平均平方根をとることなど、で組み合され得る。加重は、このプロセスの一部として含まれ得：例えば、加重なし平均ではなく、加重平均をとる。共通の接触エリアと重なり合う複数のビームを組み合わせることは、より高い信号対ノイズ比および／またはより大きな信頼判断という結果となり得る。組合せは、増加的または反復しても実行でき、タッチイベントの判断において、より高いＳＮＲ、より高い信頼判断を達成するため、および／またはそうでなければ曖昧さを低減するために、必要に応じて組み合わされるビームの数を増やす。
【０１１６】
ＩＶ．用途
前述したタッチセンサー式装置は、様々な用途で使用できる。タッチセンサー式ディスプレイは、用途の１クラスである。これは、タブレット、ラップトップ、デスクトップ、ゲーム機、スマートフォンおよび他のタイプの計算装置用のディスプレイを含む。それはまた、ＴＶ、電子看板、広報、ホワイトボード、電子書籍リーダー用のディスプレイおよび他のタイプの良解像度のディスプレイも含む。しかし、それらは、もっと小さいか、またはもっと低解像度のディスプレイ上でも使用できる：もっと単純な携帯電話、ユーザーコントロール（コピー機のコントロール、プリンタのコントロール、機器のコントロールなど）。これらのタッチセンサー式装置は、ディスプレイ以外の用途でも使用できる。タッチがその上で検出される「表面」は、印刷画像または簡単な何らかの硬表面などの、パッシブな要素であり得る。この用途は、トラックボールまたはマウスと同様に、ユーザーインタフェースとして使用され得る。
【０１１７】
Ｖ．追加の考慮事項
図は、本発明の実施形態を説明だけのために示す。当業者は、以下の説明から、本明細書に示す構造および方法の代替実施形態が、本明細書に記載する本発明の原理から逸脱することなく採用され得ることを容易に理解するであろう。
【０１１８】
本開示を読むと、当業者は、本明細書で開示する原理を通して、さらに追加の代替構造および機能設計を理解するであろう。従って、特定の実施形態および用途を示して説明しているが、開示した実施形態は、本明細書で開示した正確な構造および構成要素に限定されないことが理解される。当業者には明らかであろう、様々な修正、変更および変形が、添付の請求項で定義された精神および範囲から逸脱することなく、本明細書で開示する方法および機器の配置、動作および詳細において行われ得る。
【図１】
2015519649.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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