JP2002501271A - 手操作入力を統合する方法および装置 - Google Patents
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- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
- H03K17/96—Touch switches
- H03K17/962—Capacitive touch switches
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- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04101—2.5D-digitiser, i.e. digitiser detecting the X/Y position of the input means, finger or stylus, also when it does not touch, but is proximate to the digitiser's interaction surface and also measures the distance of the input means within a short range in the Z direction, possibly with a separate measurement setup
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- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger
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- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
- G06F2203/04106—Multi-sensing digitiser, i.e. digitiser using at least two different sensing technologies simultaneously or alternatively, e.g. for detecting pen and finger, for saving power or for improving position detection
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- G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
- G06F2203/048—Indexing scheme relating to G06F3/048
- G06F2203/04808—Several contacts: gestures triggering a specific function, e.g. scrolling, zooming, right-click, when the user establishes several contacts with the surface simultaneously; e.g. using several fingers or a combination of fingers and pen
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Abstract
(57)【要約】
近接値を検出する、柔軟性のある、軟質のマルチタッチ表面（２）に手が接近し、タッチし、スライドしている時に複数の指（２０２−２０４）とてのひら（２０６，２０７）接触部を同時に追跡する装置および方法が開示されている。前記表面は、圧縮可能なクッション（３２）、誘電体電極（３３）、および回路層からなる。信号対雑音比を最大にしかつ配線の複雑さを低減するため各電極の下に単純な近接値変換回路が配置されている。電極アレイ上の走査と信号オフセット除去によって低雑音の近接値画像が作り出される。各画像の分割処理では、区別可能な各接触部に対応する電極のグループを作成し、各グループごとに形状、位置および表面近接値の特徴を抽出する。手の同じ接触部に対応する連続した画像のグループは、個々の接触部のタッチダウンとリフトオフをも検出する持続性経路追跡装置（２４５）によって結び付けられる。直感的な手のコンフィギュレーションと動きによって、タイピング、休止、ポインティング、スクロール、３Ｄ操作、および手書きを汎用性の高い人間工学的なコンピュータ入力装置に統合するという前例のないことが可能になる。
Description
【０００１】 発明の背景 本出願は、１９９８年１月２６日に出願された出願番号６０／０７２，５０９
の米国の仮特許出願、および１９９９年１月２５日に出願された出願番号０９２
３６５１３号の米国の通常特許出願に基づいている。
の米国の仮特許出願、および１９９９年１月２５日に出願された出願番号０９２
３６５１３号の米国の通常特許出願に基づいている。
【０００２】 Ａ．発明の技術分野 本発明は、一般には、データを入力するための方法および装置に関し、より詳
しくは、本発明は、手操作入力を統合する方法および装置に関する。
しくは、本発明は、手操作入力を統合する方法および装置に関する。
【０００３】 Ｂ．関連技術の説明 今日では、コンピュータに対してデータおよびコマンドを手操作入力するため
の多くの手段が使用されているが、各々は、データ入力の特定種類によっては、
かなり効率的で使いやすいものである。例えば、ペンまたはパック（ｐｕｃｋｓ
）を用いた描画タブレットは、描画、スケッチ、および迅速なコマンド表示行為
（ジェスチャ）を行う上で優れている。スタイラスを用いた手書きは、署名（シ
グニチャ）、特殊記号、または短いテキストを要求する形式に記入するのに便利
である。しかしながら、手書きは、タイプ入力や音声入力と比較して、長い文書
に対しては手間どる。マウス、指さし（フィンガースティック）、およびタッチ
パッドは、カーソルの位置指定およびドラッグ＆ドロップのようなグラフィック
オブジェクト操作をする上で優れている。ローラ、サムホイールおよびトラック
ボールは、パニングおよびスクロールを行う上で優れている。多くのコンピュー
タユーザが１日のうちで直面する複数の仕事の多様性は、これら複数の技術の全
てを必要としているが、ほとんどのユーザは、複数の入力装置に対して投資しな
いだろうし、別個独立した装置は、利便性および人間工学的な意味において、相
容れないことが多い。例えば、描画タブレットは、グラフィックの専門家にとっ
て必需品であるが、タイプ入力を行うときには、ペンを置くか、指と指との間に
不自由な姿勢で挟んで保持しなければならないために、描画とタイプ入力との間
の切り替えが不便である。したがって、安価であるうえ、通常の複数の手操作入
力技術について簡便な統合を提供する手操作入力装置の技術について長きにわた
る要望があった。
の多くの手段が使用されているが、各々は、データ入力の特定種類によっては、
かなり効率的で使いやすいものである。例えば、ペンまたはパック（ｐｕｃｋｓ
）を用いた描画タブレットは、描画、スケッチ、および迅速なコマンド表示行為
（ジェスチャ）を行う上で優れている。スタイラスを用いた手書きは、署名（シ
グニチャ）、特殊記号、または短いテキストを要求する形式に記入するのに便利
である。しかしながら、手書きは、タイプ入力や音声入力と比較して、長い文書
に対しては手間どる。マウス、指さし（フィンガースティック）、およびタッチ
パッドは、カーソルの位置指定およびドラッグ＆ドロップのようなグラフィック
オブジェクト操作をする上で優れている。ローラ、サムホイールおよびトラック
ボールは、パニングおよびスクロールを行う上で優れている。多くのコンピュー
タユーザが１日のうちで直面する複数の仕事の多様性は、これら複数の技術の全
てを必要としているが、ほとんどのユーザは、複数の入力装置に対して投資しな
いだろうし、別個独立した装置は、利便性および人間工学的な意味において、相
容れないことが多い。例えば、描画タブレットは、グラフィックの専門家にとっ
て必需品であるが、タイプ入力を行うときには、ペンを置くか、指と指との間に
不自由な姿勢で挟んで保持しなければならないために、描画とタイプ入力との間
の切り替えが不便である。したがって、安価であるうえ、通常の複数の手操作入
力技術について簡便な統合を提供する手操作入力装置の技術について長きにわた
る要望があった。
【０００４】 音声認識は、ユーザの両手の入力負担を幾分か軽減する見込みがある刺激的な
新技術である。しかしながら、音声も、全てのデータの種類についての入力に適
切であるとはいえない。一般に、音声入力は、長いテキスト文書の書き取り（ｄ
ｉｃｔａｔｉｏｎ）に対して最も適している。自然言語認識が十分に成熟し、非
常に高水準な音声コマンドがコンピュータによって理解できるようになるまでは
、音声は、コマンドやコントロールに対してキーボードのホットキーおよびマウ
スメニューを超える利点をほとんど有しない。さらに、音声がどんなに良く理解
されるようになったとしても、明確な位置指定、描画、およびグラフィックオブ
ジェクトの操作を音声コマンドによって行うことは困難である。したがって、音
声入力を補う多機能型の手操作入力装置のための技術における要望は常に存在す
るであろう。
新技術である。しかしながら、音声も、全てのデータの種類についての入力に適
切であるとはいえない。一般に、音声入力は、長いテキスト文書の書き取り（ｄ
ｉｃｔａｔｉｏｎ）に対して最も適している。自然言語認識が十分に成熟し、非
常に高水準な音声コマンドがコンピュータによって理解できるようになるまでは
、音声は、コマンドやコントロールに対してキーボードのホットキーおよびマウ
スメニューを超える利点をほとんど有しない。さらに、音声がどんなに良く理解
されるようになったとしても、明確な位置指定、描画、およびグラフィックオブ
ジェクトの操作を音声コマンドによって行うことは困難である。したがって、音
声入力を補う多機能型の手操作入力装置のための技術における要望は常に存在す
るであろう。
【０００５】 標準的な入力装置の集合のタイプ入力、ポインティング、スクロール、および
手書きといった能力を結びつける総括的な手操作入力装置は、装置の専門化を放
棄するといった不可避の犠牲よりも重要であることとして、人間工学的、経済的
、および生産性の観点からの利点を有していなければならない。総括的な手操作
入力装置は、しっかりと統合するものであって、さらに異なる入力の種類をはっ
きりと区別できなければならない。このため、ユーザは、一の入力の動作状態か
ら他の入力への切り替えの前に、ボタンの押圧、腕の移動、またはスタイラスの
持ち上げといった明示のモード切り替え信号を与える必要がないという意味にお
いて、ユーザにとってモードレスであることは明らかである。疫学的（Ｅｐｉｄ
ｅｍｉｏｌｏｇｉｃａｌ）な研究は、反復および加えられる力が、反復的な疲労
障害を引き起こすことを増加させることを示唆する。不自由な姿勢、装置を動作
させる力、無駄な動き、および繰り返し動作は、人間工学的な改善を図るために
最小限化すべきである。さらに、作業負荷は、反復的な疲労を避けるために、全
ての利用可能な筋肉の複数のグループに対して均一に分配されるべきである。
手書きといった能力を結びつける総括的な手操作入力装置は、装置の専門化を放
棄するといった不可避の犠牲よりも重要であることとして、人間工学的、経済的
、および生産性の観点からの利点を有していなければならない。総括的な手操作
入力装置は、しっかりと統合するものであって、さらに異なる入力の種類をはっ
きりと区別できなければならない。このため、ユーザは、一の入力の動作状態か
ら他の入力への切り替えの前に、ボタンの押圧、腕の移動、またはスタイラスの
持ち上げといった明示のモード切り替え信号を与える必要がないという意味にお
いて、ユーザにとってモードレスであることは明らかである。疫学的（Ｅｐｉｄ
ｅｍｉｏｌｏｇｉｃａｌ）な研究は、反復および加えられる力が、反復的な疲労
障害を引き起こすことを増加させることを示唆する。不自由な姿勢、装置を動作
させる力、無駄な動き、および繰り返し動作は、人間工学的な改善を図るために
最小限化すべきである。さらに、作業負荷は、反復的な疲労を避けるために、全
ての利用可能な筋肉の複数のグループに対して均一に分配されるべきである。
【０００６】 複雑なマウスの位置指示動作手順を要求する複数のタスクをいくつかのグラフ
ィック操作チャネルに割当てることによって、繰り返し動作を最小化することが
できる。スクロールバーやスライダーコントロールを認識し操作するというよう
な通常のグラフィカルユーザインタフェース操作は、スクリーンコントロール上
のカーソルを再配置するステップを行うことなく直接的にスクロールを行う特定
の指操作に比べて効率性が低い。好ましくは、複数のグラフィック操作チャネル
は、作業負荷を分配すべく、多くの複数の指および手の動作についての組合せに
振り分けられるべきである。エッジスクロールを有するサーク（Ｃｉｒｑｕｅ）
（登録商標）のスマートキャットタッチパット（Ｓｍａｒｔｃａｔ ｔｏｕｃｈ
ｐａｄ）、埋め込まれたポインティングスティックを有するＩＢＭ（登録商標）
のスクロールポイント（ＳｃｒｏｌｌＰｏｉｎｔ）（商標）マウス、およびギリ
ックらにより米国特許第５，５３０，４５５号に記載されるローラマウス（Ｒｏ
ｌｌｅｒ Ｍｏｕｓｅ）などの補助スクロール制御を有するタッチパッドおよび
マウスは、この分野において小さな改良を示しているが、数多く頻繁に使用され
たカーソル動作手順を省略するのに十分な直接的な操作チャネルは未だに得られ
ない。さらに、Ｓ．ザイらは、「ポインティングとスクロールのためのデュアル
ストリーム インプット」，ＣＨＩ議事録 ９７年予稿集（１９９７年）（“
Ｄｕａｌ Ｓｔｒｅａｍ Ｉｎｐｕｔ ｆｏｒ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ Ｓ
ｃｒｏｌｌｉｎｇ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＣＨＩ ’９７ Ｅｘ
ｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ （１９９７））において、同時パニング、
ズーム、回転を防ぐ上で、２以上の自由度を一度に操作することはこれらの装置
では非常にむずかしいことを見出した。
ィック操作チャネルに割当てることによって、繰り返し動作を最小化することが
できる。スクロールバーやスライダーコントロールを認識し操作するというよう
な通常のグラフィカルユーザインタフェース操作は、スクリーンコントロール上
のカーソルを再配置するステップを行うことなく直接的にスクロールを行う特定
の指操作に比べて効率性が低い。好ましくは、複数のグラフィック操作チャネル
は、作業負荷を分配すべく、多くの複数の指および手の動作についての組合せに
振り分けられるべきである。エッジスクロールを有するサーク（Ｃｉｒｑｕｅ）
（登録商標）のスマートキャットタッチパット（Ｓｍａｒｔｃａｔ ｔｏｕｃｈ
ｐａｄ）、埋め込まれたポインティングスティックを有するＩＢＭ（登録商標）
のスクロールポイント（ＳｃｒｏｌｌＰｏｉｎｔ）（商標）マウス、およびギリ
ックらにより米国特許第５，５３０，４５５号に記載されるローラマウス（Ｒｏ
ｌｌｅｒ Ｍｏｕｓｅ）などの補助スクロール制御を有するタッチパッドおよび
マウスは、この分野において小さな改良を示しているが、数多く頻繁に使用され
たカーソル動作手順を省略するのに十分な直接的な操作チャネルは未だに得られ
ない。さらに、Ｓ．ザイらは、「ポインティングとスクロールのためのデュアル
ストリーム インプット」，ＣＨＩ議事録 ９７年予稿集（１９９７年）（“
Ｄｕａｌ Ｓｔｒｅａｍ Ｉｎｐｕｔ ｆｏｒ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ Ｓ
ｃｒｏｌｌｉｎｇ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＣＨＩ ’９７ Ｅｘ
ｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ （１９９７））において、同時パニング、
ズーム、回転を防ぐ上で、２以上の自由度を一度に操作することはこれらの装置
では非常にむずかしいことを見出した。
【０００７】 過度の動作や繰り返しを減らすための他の一般的な方法は、ユーザが動作を止
めたり指を持ち上げたりしない限り、ポインティングまたはスクロールの動作信
号を自動的に継続することである。関連する技術手段は、このような動作の継続
がなされる条件に応じて分類することができる。米国特許第４，７３４，６８５
号において、ワタナベは、ポインティング装置の移動の距離および速さが閾値を
超える場合に画像パニングを継続するようにしている。自動的なパニングは、ポ
インティング装置を反対方向へ戻すことにより停止するので、停止には更なる正
確な移動を必要とする。ガレスピーらによる米国特許第５，５４３，５９１号に
おいては、指を小さいタッチパッドの周囲のエッジ境界領域に入れると、動作の
継続が生じる。継続する移動速度は一定であり、その方向はタッチパッドのセン
ターからエッジにある指へ向かう方向に一致する。継続モードは、指を境界領域
から離すか、パッドから持ち上げると終了する。好ましくないことに、ユーザは
、時々、カーソル動作の継続を意図しないにもかかわらず、パッドのエッジに指
をおくため、予想外な動作の継続に惑わされることになる。ロガンらによる米国
特許第５，３２７，１６１号は、同様に指が境界領域に入る際に、動作継続する
ことを記述しているが、別のトラックボールエミュレーションモードでは、動作
継続は、リフトオフする際の接線方向の指の速さおよび方向の関数とすることが
できる。動作の継続は、摩擦因子によって止まり、あるいは表面への次の接触部
によって停止できる。好ましくないことに、素早く、ディスプレイ上の大きなタ
ーゲットに近づく（アプローチする）場合、ユーザは指をリフトオフする前にポ
インタを完全には静止しないため、リフトオフする際のタッチ速度は、動作継続
についてのユーザの要望を正確に示さない。したがって、ユーザが本当にターゲ
ットでポインタ動作を停止するつもりである場合には不意にアクティブとならな
いが、境界にある時には生じ、または指をリフトオフする間に十分な速度で移動
している時には生じるといった動作継続方法を提供することは、当該分野におい
ては進歩である。
めたり指を持ち上げたりしない限り、ポインティングまたはスクロールの動作信
号を自動的に継続することである。関連する技術手段は、このような動作の継続
がなされる条件に応じて分類することができる。米国特許第４，７３４，６８５
号において、ワタナベは、ポインティング装置の移動の距離および速さが閾値を
超える場合に画像パニングを継続するようにしている。自動的なパニングは、ポ
インティング装置を反対方向へ戻すことにより停止するので、停止には更なる正
確な移動を必要とする。ガレスピーらによる米国特許第５，５４３，５９１号に
おいては、指を小さいタッチパッドの周囲のエッジ境界領域に入れると、動作の
継続が生じる。継続する移動速度は一定であり、その方向はタッチパッドのセン
ターからエッジにある指へ向かう方向に一致する。継続モードは、指を境界領域
から離すか、パッドから持ち上げると終了する。好ましくないことに、ユーザは
、時々、カーソル動作の継続を意図しないにもかかわらず、パッドのエッジに指
をおくため、予想外な動作の継続に惑わされることになる。ロガンらによる米国
特許第５，３２７，１６１号は、同様に指が境界領域に入る際に、動作継続する
ことを記述しているが、別のトラックボールエミュレーションモードでは、動作
継続は、リフトオフする際の接線方向の指の速さおよび方向の関数とすることが
できる。動作の継続は、摩擦因子によって止まり、あるいは表面への次の接触部
によって停止できる。好ましくないことに、素早く、ディスプレイ上の大きなタ
ーゲットに近づく（アプローチする）場合、ユーザは指をリフトオフする前にポ
インタを完全には静止しないため、リフトオフする際のタッチ速度は、動作継続
についてのユーザの要望を正確に示さない。したがって、ユーザが本当にターゲ
ットでポインタ動作を停止するつもりである場合には不意にアクティブとならな
いが、境界にある時には生じ、または指をリフトオフする間に十分な速度で移動
している時には生じるといった動作継続方法を提供することは、当該分野におい
ては進歩である。
【０００８】 ポインティング装置に利用（アクセス）するために、手をタイプ入力位置から
離す必要のないように、ポインティング装置をキーボードに埋め込む数多くの試
みがなされてきた。これらとしては、フランツらによる米国特許第５，１８９，
４０３号に記載される組み込み型のポインティングキー、「ポインティングのた
めのフォースツーモーション機能」，ヒューマン―コンピュータ インターラク
ション―インターラクト９０，７０１〜０６ページ（１９９０年）（”Ｆｏｒｃ
ｅ−ｔｏ−Ｍｏｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ”，
Ｈｕｍａｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ−ＩＮＴＥＲＡＣＴ
´９０， ｐｐ． ７０１−０６（１９９０））でＪ．ラトレッジおよびＴ．
セルカーによって開示される組み込み型のポインティングスティック、およびサ
ンティリによる米国特許第５，６７５，３６１号に記載される位置検出キーなど
が挙げられる。それにもかかわらず、これらの装置の限られた移動範囲および解
像度は、マウスより低いポインティング速度および精度しかない状態を導き、ま
た、これにより、キーボード構造に機械的な複雑さが付加される。したがって、
タイプ入力する手の位置から容易に利用可能であるより高い解像度、より広い移
動範囲およびより多くの自由度を有するポインティング方法に対する必要性が当
該分野にある。
離す必要のないように、ポインティング装置をキーボードに埋め込む数多くの試
みがなされてきた。これらとしては、フランツらによる米国特許第５，１８９，
４０３号に記載される組み込み型のポインティングキー、「ポインティングのた
めのフォースツーモーション機能」，ヒューマン―コンピュータ インターラク
ション―インターラクト９０，７０１〜０６ページ（１９９０年）（”Ｆｏｒｃ
ｅ−ｔｏ−Ｍｏｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ”，
Ｈｕｍａｎ−Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ−ＩＮＴＥＲＡＣＴ
´９０， ｐｐ． ７０１−０６（１９９０））でＪ．ラトレッジおよびＴ．
セルカーによって開示される組み込み型のポインティングスティック、およびサ
ンティリによる米国特許第５，６７５，３６１号に記載される位置検出キーなど
が挙げられる。それにもかかわらず、これらの装置の限られた移動範囲および解
像度は、マウスより低いポインティング速度および精度しかない状態を導き、ま
た、これにより、キーボード構造に機械的な複雑さが付加される。したがって、
タイプ入力する手の位置から容易に利用可能であるより高い解像度、より広い移
動範囲およびより多くの自由度を有するポインティング方法に対する必要性が当
該分野にある。
【０００９】 タッチスクリーンおよびタッチパッドは、クリックとして意図されるタッチ面
上でのタッピングの際には、指先の接線方向の動きが殆ど生じないことを仮定す
ることによって、ポインティング動作と、エミュレートされたボタンクリックす
なわちキー押圧とを区別する。タッピングは、一般的に、表面に対して接線方向
への指の動作要素を最小限化して、停止した指の位置から真直ぐ下へ降ろすとい
う仮定は、上記方法に固有のものである。これは、表面が個別の複数のキー領域
に分割されていない場合、または、ユーザがキーをたたく前に視覚による検索を
おこなって各キーをゆっくり「選択してたたく」場合には、有効な仮定である。
例えば、ガレスピーらによる米国特許第５，５４３，５９１号では、タッチパッ
ドは、接線方向の全ての動作をカーソル移動としてホストコンピュータに送信す
る。しかしながら、指が着面した後、１つのタップと見なされるのに十分な程度
に早期に離れる場合、および、累積された接線方向の動作が過剰でない場合には
、いかなる送信動作も取り消され、代わりにマウスボタンクリックが送信される
。この方法は、問題なく取り消されることができるポインティングなどのマウス
のコマンドに対してのみ働き、ドラッギングや他の操作に対しては働かない。ロ
ガンによる米国特許第５，６６６，１１３号では、約１／１６インチ未満の接線
方向移動を伴うタップは、小さなキーパッド上での複数のキーをアクティブにす
る一方、１／１６インチを超える接線方向移動はカーソル制御モードをアクティ
ブにする。双方の特許において、指を表面に長持間とどまらせると、カーソルモ
ードが、初期設定（デフォルト）によって呼び出される。
上でのタッピングの際には、指先の接線方向の動きが殆ど生じないことを仮定す
ることによって、ポインティング動作と、エミュレートされたボタンクリックす
なわちキー押圧とを区別する。タッピングは、一般的に、表面に対して接線方向
への指の動作要素を最小限化して、停止した指の位置から真直ぐ下へ降ろすとい
う仮定は、上記方法に固有のものである。これは、表面が個別の複数のキー領域
に分割されていない場合、または、ユーザがキーをたたく前に視覚による検索を
おこなって各キーをゆっくり「選択してたたく」場合には、有効な仮定である。
例えば、ガレスピーらによる米国特許第５，５４３，５９１号では、タッチパッ
ドは、接線方向の全ての動作をカーソル移動としてホストコンピュータに送信す
る。しかしながら、指が着面した後、１つのタップと見なされるのに十分な程度
に早期に離れる場合、および、累積された接線方向の動作が過剰でない場合には
、いかなる送信動作も取り消され、代わりにマウスボタンクリックが送信される
。この方法は、問題なく取り消されることができるポインティングなどのマウス
のコマンドに対してのみ働き、ドラッギングや他の操作に対しては働かない。ロ
ガンによる米国特許第５，６６６，１１３号では、約１／１６インチ未満の接線
方向移動を伴うタップは、小さなキーパッド上での複数のキーをアクティブにす
る一方、１／１６インチを超える接線方向移動はカーソル制御モードをアクティ
ブにする。双方の特許において、指を表面に長持間とどまらせると、カーソルモ
ードが、初期設定（デフォルト）によって呼び出される。
【００１０】 しかしながら、大きい複数のキー領域の配列に分割された表面での速いタッチ
タイプ入力は、関連分野の従来のフィルタリング技術が許容できる以上の接線方
向の移動を表面に沿って生じさせる傾向をもつ。配列は、指に直接支配されない
複数の行および列のキーを含んでいるので、ユーザは、キー領域の多くに触れる
ために、手を広げ、あるいは指を突き出さなければならない。指が宙にあるとき
の素早い伸張動作および突出動作が、表面に指が接触部する際にまだ残り、無視
できない接線方向の指の動きを伝えてしまう。表面で測定される接線方向の動き
が１／４インチとなるような斜め方向からのタップも容易に生じてしまう。この
大きすぎる動きをフィルタリングし、すなわち抑制しようとする試みは、カーソ
ルを鈍く、かつ感度が低いようにしてしまう。さらに、指が表面の一箇所に保持
される場合には、ポインティングモードの代わりに、タイプ入力動作、すなわち
自動的なキーの繰返しモードに入るようにすることが望ましい。伸張された指で
押圧する間、指先の接線方向の移動は、強力なフィルタリングのない場合にカー
ソルの震えとして受け取られる。したがって、一本の指の接線方向移動よりも確
固とした手のコンフィギュレーション（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）による合
図（キュー）によって、同じ表面上でのキーイングとポインティングとを区別す
る方法に対する必要性は当該分野において存在する。
タイプ入力は、関連分野の従来のフィルタリング技術が許容できる以上の接線方
向の移動を表面に沿って生じさせる傾向をもつ。配列は、指に直接支配されない
複数の行および列のキーを含んでいるので、ユーザは、キー領域の多くに触れる
ために、手を広げ、あるいは指を突き出さなければならない。指が宙にあるとき
の素早い伸張動作および突出動作が、表面に指が接触部する際にまだ残り、無視
できない接線方向の指の動きを伝えてしまう。表面で測定される接線方向の動き
が１／４インチとなるような斜め方向からのタップも容易に生じてしまう。この
大きすぎる動きをフィルタリングし、すなわち抑制しようとする試みは、カーソ
ルを鈍く、かつ感度が低いようにしてしまう。さらに、指が表面の一箇所に保持
される場合には、ポインティングモードの代わりに、タイプ入力動作、すなわち
自動的なキーの繰返しモードに入るようにすることが望ましい。伸張された指で
押圧する間、指先の接線方向の移動は、強力なフィルタリングのない場合にカー
ソルの震えとして受け取られる。したがって、一本の指の接線方向移動よりも確
固とした手のコンフィギュレーション（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）による合
図（キュー）によって、同じ表面上でのキーイングとポインティングとを区別す
る方法に対する必要性は当該分野において存在する。
【００１１】 人間工学的なタイプ入力システムは、キーをタップする力を最小限化し、指の
タップと休止している手を容易に区別し、指を表面からの衝撃力から保護するこ
とを要求するものでなければならない。機械的およびメンブランのキーボードは
、キースイッチのスプリング力に依存して、手をキー上で休ませているときの作
動を防いでいる。これは、キー動作の力による疲労を軽減したいという要望と、
休止中にキーへの手の全重量をかけてリラックスしたい人間工学的な要望との間
に、相容れないトレードオフを生じさせる。タッチ面での力の最小限化は、膜の
反発力または表面弾性波検出技術ではなく、指の圧力に依存しない、コンデンサ
式、またはアクティブ形オプティカル検出を用いれば可能である。下記で議論さ
れるこの関連する分野のタッチデバイスは、４本の指先、親指、および、おそら
く複数のてのひら後部を含む手全体を表面上で休める場合に、取り違えてしまう
だろう。したがって、休息している手や表面の緩衝に非厳密である無加力（ｚｅ
ｒｏ−ｆｏｒｃｅ）のコンデンサ検出に基づいたマルチタッチ表面タイプ入力シ
ステムに対する必要性が当該分野において長い間存在している。
タップと休止している手を容易に区別し、指を表面からの衝撃力から保護するこ
とを要求するものでなければならない。機械的およびメンブランのキーボードは
、キースイッチのスプリング力に依存して、手をキー上で休ませているときの作
動を防いでいる。これは、キー動作の力による疲労を軽減したいという要望と、
休止中にキーへの手の全重量をかけてリラックスしたい人間工学的な要望との間
に、相容れないトレードオフを生じさせる。タッチ面での力の最小限化は、膜の
反発力または表面弾性波検出技術ではなく、指の圧力に依存しない、コンデンサ
式、またはアクティブ形オプティカル検出を用いれば可能である。下記で議論さ
れるこの関連する分野のタッチデバイスは、４本の指先、親指、および、おそら
く複数のてのひら後部を含む手全体を表面上で休める場合に、取り違えてしまう
だろう。したがって、休息している手や表面の緩衝に非厳密である無加力（ｚｅ
ｒｏ−ｆｏｒｃｅ）のコンデンサ検出に基づいたマルチタッチ表面タイプ入力シ
ステムに対する必要性が当該分野において長い間存在している。
【００１２】 人間工学的なタイプ入力システムはまた、個々の手のサイズに適合し、タイプ
入力スタイルのバリエーションに寛大であり、さらに自然な手の姿勢の範囲を維
持することができねばならない。多くの人間工学的なキーボードが報告されてき
たものの、機械的なキースイッチが膨大なコストをかけて位置変更されるのみで
ある。例えば、米国特許第５，６８９，２５３号においてハーグリーブズらによ
って記載される凹形のキーウェルを有するキーボードは、ほとんどの手に良好に
フィットするが、ただ一つの位置に両腕を固定しがちとなる。タッチ表面のキー
レイアウトは、その変更によってユーザを混乱させない程度に、容易にモーフィ
ングされ、移動され、あるいは任意に再設定されうる。しかしながら、このタッ
チ表面は、機械的な複数のキースイッチのエッジほど多くの接面方向の触覚的フ
ィードバックを提供しないかもしれない。このように、個々の手の姿勢にフィッ
トするようにキーのレイアウトを改造することができ、かつ、特定された触覚的
フィードバックにより手が移動（ｄｒｉｆｔ）する場合にタイプ入力精度を維持
できる表面タイプ入力認識装置に対する必要性が当該分野に存在する。
入力スタイルのバリエーションに寛大であり、さらに自然な手の姿勢の範囲を維
持することができねばならない。多くの人間工学的なキーボードが報告されてき
たものの、機械的なキースイッチが膨大なコストをかけて位置変更されるのみで
ある。例えば、米国特許第５，６８９，２５３号においてハーグリーブズらによ
って記載される凹形のキーウェルを有するキーボードは、ほとんどの手に良好に
フィットするが、ただ一つの位置に両腕を固定しがちとなる。タッチ表面のキー
レイアウトは、その変更によってユーザを混乱させない程度に、容易にモーフィ
ングされ、移動され、あるいは任意に再設定されうる。しかしながら、このタッ
チ表面は、機械的な複数のキースイッチのエッジほど多くの接面方向の触覚的フ
ィードバックを提供しないかもしれない。このように、個々の手の姿勢にフィッ
トするようにキーのレイアウトを改造することができ、かつ、特定された触覚的
フィードバックにより手が移動（ｄｒｉｆｔ）する場合にタイプ入力精度を維持
できる表面タイプ入力認識装置に対する必要性が当該分野に存在する。
【００１３】 スタイラスを使用する滑らかなタッチ表面上の手書きは当該分野において公知
であるが、他の入力動作中には、スタイラスはどこかに置かれなければならない
か、不自由な状態で保持されなければならず、タイプ入力およびポインティング
とうまく統合しない。また、スタイラスの手書き動作を指先のポインティング動
作と区別することは困難であるかもしれない。したがって、スタイラスを必要と
せず、かつポインティング動作と間違われることのない、おおまかな手書き表示
行為を行う方法に対する必要が当該分野にはある。
であるが、他の入力動作中には、スタイラスはどこかに置かれなければならない
か、不自由な状態で保持されなければならず、タイプ入力およびポインティング
とうまく統合しない。また、スタイラスの手書き動作を指先のポインティング動
作と区別することは困難であるかもしれない。したがって、スタイラスを必要と
せず、かつポインティング動作と間違われることのない、おおまかな手書き表示
行為を行う方法に対する必要が当該分野にはある。
【００１４】 上記で引用される入力区別の必要性の多くは、スライドする指の和音的（コー
ド（ｃｈｏｒｄ）動作やグリップ等の様々な手のコンフィギュレーションや動作
を識別するタッチ検出技術と合致する。多くの機械的なコードキーボードは複数
の指からの同時の下方への動作を検出するように設計されてきたが、これらは広
い範囲にわたる接面方向の指の動作を検出しない。関連技術は、個々の指を追跡
するによってマウスまたはキーボードをエミュレートするコンデンサ型タッチパ
ッドのいくつかの実例を示す。これらは、具体的には、複数行および複数列に配
置される伸長された複数のワイヤ間のキャパシタンスを測定する。薄い誘電体が
複数行および複数列の層間に介在している。指の存在は、前記電極近くの自己ま
たは相互キャパシタンスに変動を起こす。これらの技術の多くは特定の行および
列におけるすべての対象物の近接値を一つの電極上で集約する射影式の（ｐｒｏ
ｊｅｃｔｉｖｅ）列および行センサを使用するものであるので、Ｓ．リー、「フ
ァースト マルティプル タッチ センシティブ 入力装置」、トロント大学
マスターシリーズ （１９８４年）（Ｓ． Ｌｅｅ， “Ａ Ｆａｓｔ Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅ−Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｉｎｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ”，
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｏｒｏｎｔｏ Ｍａｓｔｅｒｓ Ｔｈｅｓｉ
ｓ （１９８４））で論議されるように、２つ以上の対象物の位置を一義的に決
定することができない。１つの行に置かれた指先の数をカウントするのがせいぜ
いであり、親指やてのひらが指先と同じ列に配置されると失敗してしまう。
ド（ｃｈｏｒｄ）動作やグリップ等の様々な手のコンフィギュレーションや動作
を識別するタッチ検出技術と合致する。多くの機械的なコードキーボードは複数
の指からの同時の下方への動作を検出するように設計されてきたが、これらは広
い範囲にわたる接面方向の指の動作を検出しない。関連技術は、個々の指を追跡
するによってマウスまたはキーボードをエミュレートするコンデンサ型タッチパ
ッドのいくつかの実例を示す。これらは、具体的には、複数行および複数列に配
置される伸長された複数のワイヤ間のキャパシタンスを測定する。薄い誘電体が
複数行および複数列の層間に介在している。指の存在は、前記電極近くの自己ま
たは相互キャパシタンスに変動を起こす。これらの技術の多くは特定の行および
列におけるすべての対象物の近接値を一つの電極上で集約する射影式の（ｐｒｏ
ｊｅｃｔｉｖｅ）列および行センサを使用するものであるので、Ｓ．リー、「フ
ァースト マルティプル タッチ センシティブ 入力装置」、トロント大学
マスターシリーズ （１９８４年）（Ｓ． Ｌｅｅ， “Ａ Ｆａｓｔ Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅ−Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｉｎｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ”，
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｏｒｏｎｔｏ Ｍａｓｔｅｒｓ Ｔｈｅｓｉ
ｓ （１９８４））で論議されるように、２つ以上の対象物の位置を一義的に決
定することができない。１つの行に置かれた指先の数をカウントするのがせいぜ
いであり、親指やてのひらが指先と同じ列に配置されると失敗してしまう。
【００１５】 米国特許第５，５６５，６５８号および第５，３０５，０１７号では、ガーフ
ェイドらは、一セットの複数電極をあるクロック周波数で駆動し、どれくらい多
くの周波数が第二の電極セットにカップリングするかを検出することによって行
および列電極間の相互のキャパシタンスを測定する。このような同期測定は駆動
周波数でノイズを生じる傾向が非常にあるので、信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ−
ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を向上すべく、単一の行および列ではなく、複
数の行または複数の列から構成される仮想電極を形成し、様々な相互キャパシタ
ンスがゼロになるあるいは均衡がとれるまで電極の組合せを通してスキャンする
。カップリングされた信号は各仮想電極の複数行と複数列との積にしたがって増
加するが、ノイズはその加算値にしたがって増加するため、２より多い行および
２より多い列から構成される仮想電極に関して、信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ−
ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の正味は増加する。しかしながら、複数の対象
物を一義的に識別するためには、仮想電極のサイズを小さくしなければならない
ので、行および列の仮想電極の交差部分（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ）は指の先
端部、すなわち、約２行および２列以下である。また、信号対雑音比は、大きな
範囲をカバーするために行および列の長さが増加するに従って低下してしまう。
ェイドらは、一セットの複数電極をあるクロック周波数で駆動し、どれくらい多
くの周波数が第二の電極セットにカップリングするかを検出することによって行
および列電極間の相互のキャパシタンスを測定する。このような同期測定は駆動
周波数でノイズを生じる傾向が非常にあるので、信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ−
ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）を向上すべく、単一の行および列ではなく、複
数の行または複数の列から構成される仮想電極を形成し、様々な相互キャパシタ
ンスがゼロになるあるいは均衡がとれるまで電極の組合せを通してスキャンする
。カップリングされた信号は各仮想電極の複数行と複数列との積にしたがって増
加するが、ノイズはその加算値にしたがって増加するため、２より多い行および
２より多い列から構成される仮想電極に関して、信号対雑音比（ｓｉｇｎａｌ−
ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の正味は増加する。しかしながら、複数の対象
物を一義的に識別するためには、仮想電極のサイズを小さくしなければならない
ので、行および列の仮想電極の交差部分（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ）は指の先
端部、すなわち、約２行および２列以下である。また、信号対雑音比は、大きな
範囲をカバーするために行および列の長さが増加するに従って低下してしまう。
【００１６】 米国特許第５，５４３，５９１号、第５，５４３，５９０号および第５，４９
５，０７号において、ガレスピーらは、それぞれ、行および列の電極に関する電
極−指の自己キャパシタンスを測定する。全電極キャパシタンスは、既知の時間
内に既知の電荷量を注入または除去することによって生じる電極電圧の変化を測
定することにより評価される。各電極がそれ自身のドライブ／センス回路を有す
る場合には、すべての電極を同時に測定することができる。全ての行および列の
複数の電極信号から計算される重心は、単一の対象物に対して補間された垂直お
よび水平位置を確立する。この方法は、通常、同期方法より高い信号対雑音比を
有するが、信号対雑音比は行および列の長さが増大するにつれて、減少していく
。信号対雑音比は、パッドより上に数ミリメーター浮かせている対象物を正確に
位置付けるために特に重要である。この方法はこのような対象物を検出できるも
のの、その位置がパッドの中間付近であると報告する傾向があり、またはエッジ
付近に浮いている対象物を検出しない。
５，０７号において、ガレスピーらは、それぞれ、行および列の電極に関する電
極−指の自己キャパシタンスを測定する。全電極キャパシタンスは、既知の時間
内に既知の電荷量を注入または除去することによって生じる電極電圧の変化を測
定することにより評価される。各電極がそれ自身のドライブ／センス回路を有す
る場合には、すべての電極を同時に測定することができる。全ての行および列の
複数の電極信号から計算される重心は、単一の対象物に対して補間された垂直お
よび水平位置を確立する。この方法は、通常、同期方法より高い信号対雑音比を
有するが、信号対雑音比は行および列の長さが増大するにつれて、減少していく
。信号対雑音比は、パッドより上に数ミリメーター浮かせている対象物を正確に
位置付けるために特に重要である。この方法はこのような対象物を検出できるも
のの、その位置がパッドの中間付近であると報告する傾向があり、またはエッジ
付近に浮いている対象物を検出しない。
【００１７】 したがって、低い信号対雑音比、および、長い行および列の複数電極を有する
タッチパッドにおける複数指の識別が不可能といった問題を有さないキャパシタ
ンス検出装置に対する必要性が当該分野にはある。
タッチパッドにおける複数指の識別が不可能といった問題を有さないキャパシタ
ンス検出装置に対する必要性が当該分野にはある。
【００１８】 ボイエらによる米国特許第５，４６３，３８８号は、キーボードあるいはマウ
スの入力のいずれかに適用できるコンデンサ型検出システムを有するが、同時に
双方のタイプの入力を統合する問題を考慮していない。彼らは配列されたユニッ
トセルの複数電極を個別に検出できると言及するものの、そのキャパシタンス変
換回路は各電極で経済的に模造されるにはあまりにも複雑であると考えられる。
したがって、信号処理回路を遠隔制御するために複数電極に接続されている長い
リードワイヤは、ノイズを拾い、指−電極自己キャパシタンス（ｆｉｎｇｅｒ−
ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｅｌｆ−ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）と比較して大きなキ
ャパシタンスを有し、さらに、信号対雑音比を制限するであろう。また、彼らは
、複数の指を追跡（ｔｒａｃｋｉｎｇ）するための独立した複数電極の重要性を
認識していないか、すなわち、どのようにして、複数の指を独立した電極アレイ
上で追跡するかについて言及していない。
スの入力のいずれかに適用できるコンデンサ型検出システムを有するが、同時に
双方のタイプの入力を統合する問題を考慮していない。彼らは配列されたユニッ
トセルの複数電極を個別に検出できると言及するものの、そのキャパシタンス変
換回路は各電極で経済的に模造されるにはあまりにも複雑であると考えられる。
したがって、信号処理回路を遠隔制御するために複数電極に接続されている長い
リードワイヤは、ノイズを拾い、指−電極自己キャパシタンス（ｆｉｎｇｅｒ−
ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｓｅｌｆ−ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）と比較して大きなキ
ャパシタンスを有し、さらに、信号対雑音比を制限するであろう。また、彼らは
、複数の指を追跡（ｔｒａｃｋｉｎｇ）するための独立した複数電極の重要性を
認識していないか、すなわち、どのようにして、複数の指を独立した電極アレイ
上で追跡するかについて言及していない。
【００１９】 リーは、３２行および６４列で配列される７ｍｍ×４ｍｍの金属電極を備えた
初期のマルチタッチ電極アレイを作製した。「初期のマルチプル−タッチ−セン
シティブインプットデバイス（Ｆａｓｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅ
ｎｓｉｔｉｖｅ Ｉｎｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ ＦＭＴＳＩＤ）」の全作動面積は
１２インチ×１６インチであり、電極から指を絶縁するために０．０７５ｍｍマ
イラー誘電体を備える。各電極は、行を充電させるためのラインに接続される一
のダイオード、および列を放電させるためのラインに接続される第二のダイオー
ドを有していた。電極のキャパシタンス変化は、単独に測定されるか、あるいは
、矩形状の複数グループでは、１またはそれ以上の行ラインで電圧を上げて、こ
れらの複数行で複数電極を選択的に充電し、選択された列の放電抵抗を介してグ
ランドに放電するタイミングを計ることによって測定された。リーの設計は１電
極に対して２つのダイオードを必要とするのみであるが、列のダイオードの逆バ
イアスキャパシタンスが同じ列の複数電極間で干渉（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
）を起こすことがＬｅｅの設計の主な欠点である。
初期のマルチタッチ電極アレイを作製した。「初期のマルチプル−タッチ−セン
シティブインプットデバイス（Ｆａｓｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｔｏｕｃｈ−Ｓｅ
ｎｓｉｔｉｖｅ Ｉｎｐｕｔ Ｄｅｖｉｃｅ ＦＭＴＳＩＤ）」の全作動面積は
１２インチ×１６インチであり、電極から指を絶縁するために０．０７５ｍｍマ
イラー誘電体を備える。各電極は、行を充電させるためのラインに接続される一
のダイオード、および列を放電させるためのラインに接続される第二のダイオー
ドを有していた。電極のキャパシタンス変化は、単独に測定されるか、あるいは
、矩形状の複数グループでは、１またはそれ以上の行ラインで電圧を上げて、こ
れらの複数行で複数電極を選択的に充電し、選択された列の放電抵抗を介してグ
ランドに放電するタイミングを計ることによって測定された。リーの設計は１電
極に対して２つのダイオードを必要とするのみであるが、列のダイオードの逆バ
イアスキャパシタンスが同じ列の複数電極間で干渉（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ
）を起こすことがＬｅｅの設計の主な欠点である。
【００２０】 上記で列挙されたすべての関連するキャパシタンス検出技術は、経済的な電極
密度であって高ポインティング解像度を達成するために複数電極間で補間法を利
用するものである。ボイエらおよびガレスピーらは、すべての行および列の電極
の読みからの重心計算を論議している。しかしながら、複数指の検出のためには
、重心計算は、一度に一本の指だけを含むように極大付近に慎重に限定されなけ
ればならない。リーは、極大を見出すために二分的な（ｂｉｓｅｃｔｉｖｅ）検
索技術を利用し、さらに各極大電極の８つの最も近い近傍電極だけに補間する。
これは、小さな指先では良好に作動するが、親指やてのひらの接触部は９つを超
える電極をカバーしてしまうかもしれない。したがって、それぞれ区別可能な手
の接触部によってカバーされる複数電極を正確にグループ化するための改良され
た手段に対する必要性が当該分野において存在する。
密度であって高ポインティング解像度を達成するために複数電極間で補間法を利
用するものである。ボイエらおよびガレスピーらは、すべての行および列の電極
の読みからの重心計算を論議している。しかしながら、複数指の検出のためには
、重心計算は、一度に一本の指だけを含むように極大付近に慎重に限定されなけ
ればならない。リーは、極大を見出すために二分的な（ｂｉｓｅｃｔｉｖｅ）検
索技術を利用し、さらに各極大電極の８つの最も近い近傍電極だけに補間する。
これは、小さな指先では良好に作動するが、親指やてのひらの接触部は９つを超
える電極をカバーしてしまうかもしれない。したがって、それぞれ区別可能な手
の接触部によってカバーされる複数電極を正確にグループ化するための改良され
た手段に対する必要性が当該分野において存在する。
【００２１】 マルチ−タッチ表面検出の最大利点を享受するためには、ある一時期に表面と
接触部する手の複数の部分を追跡し、識別するために複雑な近接画像処理を行う
ことが必要である。明度の変化やバックグランドにおける付着した複数の対象物
によって整理され、近接画像は、パッシブ光学画像と比較して、肉体がどこで表
面に触れているかを明確に示す。このようなに、近接画像のフィルタリングおよ
び分割段階は、Ｓ．アーマダ，「使用可能なリアルタイム三次元手追跡」 第２
８回アシドマーコンフアレインス予稿集 信号，システム，およびコンピュータ
―Ｐａｒｔ２，ｖｏｌ．２，ＩＥＥＥ（１９９４年）（Ｓ． Ａｈｍａｄ， “
Ａ Ｕｓａｂｌｅ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ ３Ｄ Ｈａｎｄ Ｔｒａｃｋｅｒ”，
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２８ｔｈ Ａｓｉｌｏｍａｒ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌｓ， Ｓｙｓｔｅｍｓ， ａｎｄ Ｃｏ
ｍｐｕｔｅｒｓ − Ｐａｒｔ ２， Ｖｏｌ． ２， ＩＥＥＥ （１９９４
） ）、またはＹ．クイおよびＪ．ワン，「手のサイン認識のための予測および
照合に基づく学習を利用した手の分割」，１９９６年 ＩＥＥＥ コンピュータ
ビジョンおよびパターン認識についてのコンピュータ学会コンフィデンス、予稿
集第８８〜９３頁（１９９６年）（Ｙ． Ｃｕｉ ａｎｄ Ｊ． Ｗａｎｇ，
“Ｈａｎｄ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｌｅａｒｎｉｎｇ−Ｂａ
ｓｅｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ
Ｈａｎｄ Ｓｉｇｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ｔｈｅ １９９６ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔ
ｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ， ｐｐ．８８−９３ （１９９６） ）等の
自由空間の手追跡に関するコンピュータビジョン法に比べてより簡単でかつより
信頼性が高い。しかしながら、指関節間の中間部分やてのひら中央部などの手の
複数部分は、手が表面に対して平らになっていない場合には、コンデンサ型の近
接画像をまったく明示しない。指先とてのひらとの間のこれらの中間連結部分を
含まない、全体的な手の構造が推定できるだけであり、手の接触部の識別は非常
に困難である。このため、Ｆ．クエック「妨げのないゲスチュラルなインタラク
ション」 ＩＥＥＥ マルテ画像ア，ｖｏｌ．３，３３〜４７頁（１９９６年）
（Ｆ． Ｑｕｅｋ， “Ｕｎｅｎｃｕｍｂｅｒｅｄ Ｇｅｓｔｕｒａｌ Ｉｎｔ
ｅｒａｃｔｉｏｎ”， ＩＥＥＥ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ， ｖｏｌ．３， ｐ
ｐ．３６−４７ （１９９６））などによる自由空間の手によるサインランゲー
ジの認識に適用された光学フローおよび輪郭線追跡技術は、近接画像追跡の特別
な問題を扱わない。
接触部する手の複数の部分を追跡し、識別するために複雑な近接画像処理を行う
ことが必要である。明度の変化やバックグランドにおける付着した複数の対象物
によって整理され、近接画像は、パッシブ光学画像と比較して、肉体がどこで表
面に触れているかを明確に示す。このようなに、近接画像のフィルタリングおよ
び分割段階は、Ｓ．アーマダ，「使用可能なリアルタイム三次元手追跡」 第２
８回アシドマーコンフアレインス予稿集 信号，システム，およびコンピュータ
―Ｐａｒｔ２，ｖｏｌ．２，ＩＥＥＥ（１９９４年）（Ｓ． Ａｈｍａｄ， “
Ａ Ｕｓａｂｌｅ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ ３Ｄ Ｈａｎｄ Ｔｒａｃｋｅｒ”，
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２８ｔｈ Ａｓｉｌｏｍａｒ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌｓ， Ｓｙｓｔｅｍｓ， ａｎｄ Ｃｏ
ｍｐｕｔｅｒｓ − Ｐａｒｔ ２， Ｖｏｌ． ２， ＩＥＥＥ （１９９４
） ）、またはＹ．クイおよびＪ．ワン，「手のサイン認識のための予測および
照合に基づく学習を利用した手の分割」，１９９６年 ＩＥＥＥ コンピュータ
ビジョンおよびパターン認識についてのコンピュータ学会コンフィデンス、予稿
集第８８〜９３頁（１９９６年）（Ｙ． Ｃｕｉ ａｎｄ Ｊ． Ｗａｎｇ，
“Ｈａｎｄ Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｌｅａｒｎｉｎｇ−Ｂａ
ｓｅｄ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ
Ｈａｎｄ Ｓｉｇｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ”， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ
ｏｆ ｔｈｅ １９９６ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔ
ｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ， ｐｐ．８８−９３ （１９９６） ）等の
自由空間の手追跡に関するコンピュータビジョン法に比べてより簡単でかつより
信頼性が高い。しかしながら、指関節間の中間部分やてのひら中央部などの手の
複数部分は、手が表面に対して平らになっていない場合には、コンデンサ型の近
接画像をまったく明示しない。指先とてのひらとの間のこれらの中間連結部分を
含まない、全体的な手の構造が推定できるだけであり、手の接触部の識別は非常
に困難である。このため、Ｆ．クエック「妨げのないゲスチュラルなインタラク
ション」 ＩＥＥＥ マルテ画像ア，ｖｏｌ．３，３３〜４７頁（１９９６年）
（Ｆ． Ｑｕｅｋ， “Ｕｎｅｎｃｕｍｂｅｒｅｄ Ｇｅｓｔｕｒａｌ Ｉｎｔ
ｅｒａｃｔｉｏｎ”， ＩＥＥＥ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ， ｖｏｌ．３， ｐ
ｐ．３６−４７ （１９９６））などによる自由空間の手によるサインランゲー
ジの認識に適用された光学フローおよび輪郭線追跡技術は、近接画像追跡の特別
な問題を扱わない。
【００２２】 シナプティクス社（Ｓｙｎａｐｔｉｃｓ Ｃｏｒｐ．）は、硬質回路基板では
なく可撓性のあるマイラーフィルムで電極アレイを製作するのに成功した。これ
は、特別な製品の輪郭（ｃｏｎｔｏｕｒｓ）を一括成型（ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ
）するには適しているが、大きな表面のための十分な指の緩衝材を提供するもの
ではない。緩衝材がフィルムの下に配置された場合でさえ、フィルム、リード線
および電極の伸縮性の欠如が圧縮材料によって得られる応答性（コンプライアン
ス）を制限する。ボイエらは、電極アレイの上面に圧縮材料を載せることによっ
て指の衝撃を緩和することを示唆する。しかしながら、およそ１ｍｍ厚を超える
絶縁体は、測定される指−電極キャパシタンスをかなり減らす。したがって、任
意の厚さの緩衝材を通して指のキャパシタンスの影響を与えるための方法に対す
る必要性が当該分野において存在する。
なく可撓性のあるマイラーフィルムで電極アレイを製作するのに成功した。これ
は、特別な製品の輪郭（ｃｏｎｔｏｕｒｓ）を一括成型（ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ
）するには適しているが、大きな表面のための十分な指の緩衝材を提供するもの
ではない。緩衝材がフィルムの下に配置された場合でさえ、フィルム、リード線
および電極の伸縮性の欠如が圧縮材料によって得られる応答性（コンプライアン
ス）を制限する。ボイエらは、電極アレイの上面に圧縮材料を載せることによっ
て指の衝撃を緩和することを示唆する。しかしながら、およそ１ｍｍ厚を超える
絶縁体は、測定される指−電極キャパシタンスをかなり減らす。したがって、任
意の厚さの緩衝材を通して指のキャパシタンスの影響を与えるための方法に対す
る必要性が当該分野において存在する。
【００２３】 発明の要約 本発明の第一の目的は、タイプ入力、多自由度操作およびマルチ−タッチ表面
での手書きなどの様々な種類の手操作入力を統合するシステムおよび方法を提供
することである。
での手書きなどの様々な種類の手操作入力を統合するシステムおよび方法を提供
することである。
【００２４】 本発明の目的はまた、ユーザが学習しやすく、システムが認識しやすい、異な
る手のコンフィギュレーションを通じて、タイプ入力、多自由度操作およびマル
チ−タッチ表面での手書きなどの様々な手操作入力の種類を識別するシステムお
よび方法を提供することである。
る手のコンフィギュレーションを通じて、タイプ入力、多自由度操作およびマル
チ−タッチ表面での手書きなどの様々な手操作入力の種類を識別するシステムお
よび方法を提供することである。
【００２５】 本発明のさらなる目的は、任意の大きさおよび解像度を有する二次元のセンサ
アレイが信号雑音比を減少させることなく作製できるように各電極付近に安価に
備えられる改良されたキャパシタンス変換装置を提供することである。
アレイが信号雑音比を減少させることなく作製できるように各電極付近に安価に
備えられる改良されたキャパシタンス変換装置を提供することである。
【００２６】 本発明のさらなる目的は、様々な手のコンフィギュレーションを識別できるよ
うな解像度を有する近接画像を得るのに必要な検出電極の数を最小限にする電子
システムを提供することである。
うな解像度を有する近接画像を得るのに必要な検出電極の数を最小限にする電子
システムを提供することである。
【００２７】 本発明のさらなる別の目的は、適合しやすく、また拡張された用途で快適かつ
人間工学的であるように形状をつけられるマルチ−タッチ表面装置を提供するこ
とである。
人間工学的であるように形状をつけられるマルチ−タッチ表面装置を提供するこ
とである。
【００２８】 本発明のさらなる別の目的は、表面、すなわち平面上で手を休ませること、表
面を正確にスライドすることを妨げることがない触覚キーおよび手位置のフィー
ドバックを提供することである。
面を正確にスライドすることを妨げることがない触覚キーおよび手位置のフィー
ドバックを提供することである。
【００２９】 本発明のさらなる目的は、様々な手のコンフィギュレーションを識別できるよ
うな解像度で、センサアレイに近接する人体表面の画像を提供できる電子システ
ムを提供することである。
うな解像度で、センサアレイに近接する人体表面の画像を提供できる電子システ
ムを提供することである。
【００３０】 本発明の他の目的は、有意な減速が検出される時には起動しないことによって
ユーザが望む場合にのみカーソルの動作の継続を起動する改良された方法を提供
することである。
ユーザが望む場合にのみカーソルの動作の継続を起動する改良された方法を提供
することである。
【００３１】 本発明の他の目的は、様々な手のコンフィギュレーションを認識でき、様々な
種類の入力動作を識別するために使用できるように、表面と接触部する様々な手
の部分を識別することである。
種類の入力動作を識別するために使用できるように、表面と接触部する様々な手
の部分を識別することである。
【００３２】 本発明のさらなる他の目的は、二次元の電子文書のナビゲーションおよび操作
を補助するために２以上の手の接触部の動きから並進自由度のみならず、回転お
よび拡大縮小についても高い信頼性をもって抽出することである。
を補助するために２以上の手の接触部の動きから並進自由度のみならず、回転お
よび拡大縮小についても高い信頼性をもって抽出することである。
【００３３】 本発明のさらなる目的は、三次元の環境のナビゲーションおよび操作を補助す
るために手の圧力差から傾斜および回転自由度を高い信頼性をもって抽出するこ
とである。
るために手の圧力差から傾斜および回転自由度を高い信頼性をもって抽出するこ
とである。
【００３４】 本発明のさらなる目的および利点は、下記の説明中に記載されており、一部は
説明から自明であり、または本発明の実施によって習得される。本発明の目的お
よび利点は、特に添付の請求項で指摘される構成要素および組合せによって実現
され、達成される。
説明から自明であり、または本発明の実施によって習得される。本発明の目的お
よび利点は、特に添付の請求項で指摘される構成要素および組合せによって実現
され、達成される。
【００３５】 上記目的を達成するために、本発明の上記目的に従って、以下に具体的にかつ
概括的に記載されているように、本発明は、当該検出装置に対するタッチデバイ
スの近接値の変化によってもたらされる自己キャパシタンスの変化を感知可能な
検出装置からなり、当該検出装置は、互いに直列に接続され、共通ノード、入力
ノードおよび出力ノードを持つ２つの電気的スイッチング手段と、誘電体で被覆
され、前記２つのスイッチング手段の間の前記共通ノードに接続された検出電極
と、前記直列接続されたスイッチング手段の前記入力ノードに接続され、ほぼ一
定の電圧を提供する電源と、前記直列接続されたスイッチング手段の複数の連続
スイッチング時に移動する電荷を蓄積する積分コンデンサと、前記積分コンデン
サと並列に接続され、前記積分コンデンサの残留電荷を除去するための別のスイ
ッチング手段と、前記直列接続されたスイッチング手段の前記出力ノードに接続
され、当該検出装置に対する前記タッチデバイスの接近値を表す電圧を生成する
電圧―電圧変換装置とを有する。あるいは、当該検出装置は、互いに直列に接続
され、共通ノード、入力ノードおよび出力ノードを持つ２つの電気的スイッチン
グ手段と、誘電体で被覆され、前記２つのスイッチング手段の間の前記共通ノー
ドに接続された検出電極と、前記直列接続されたスイッチング手段の前記入力ノ
ードに接続され、ほぼ一定の電圧を提供する電源と、前記直列接続されたスイッ
チング手段の前記出力ノードに接続された積分電流―電圧変換装置と、当該電流
―電圧変換装置は、当該検出装置に対する前記タッチデバイスの接近値を表す電
圧を生成する、を有する。
概括的に記載されているように、本発明は、当該検出装置に対するタッチデバイ
スの近接値の変化によってもたらされる自己キャパシタンスの変化を感知可能な
検出装置からなり、当該検出装置は、互いに直列に接続され、共通ノード、入力
ノードおよび出力ノードを持つ２つの電気的スイッチング手段と、誘電体で被覆
され、前記２つのスイッチング手段の間の前記共通ノードに接続された検出電極
と、前記直列接続されたスイッチング手段の前記入力ノードに接続され、ほぼ一
定の電圧を提供する電源と、前記直列接続されたスイッチング手段の複数の連続
スイッチング時に移動する電荷を蓄積する積分コンデンサと、前記積分コンデン
サと並列に接続され、前記積分コンデンサの残留電荷を除去するための別のスイ
ッチング手段と、前記直列接続されたスイッチング手段の前記出力ノードに接続
され、当該検出装置に対する前記タッチデバイスの接近値を表す電圧を生成する
電圧―電圧変換装置とを有する。あるいは、当該検出装置は、互いに直列に接続
され、共通ノード、入力ノードおよび出力ノードを持つ２つの電気的スイッチン
グ手段と、誘電体で被覆され、前記２つのスイッチング手段の間の前記共通ノー
ドに接続された検出電極と、前記直列接続されたスイッチング手段の前記入力ノ
ードに接続され、ほぼ一定の電圧を提供する電源と、前記直列接続されたスイッ
チング手段の前記出力ノードに接続された積分電流―電圧変換装置と、当該電流
―電圧変換装置は、当該検出装置に対する前記タッチデバイスの接近値を表す電
圧を生成する、を有する。
【００３６】 上記目的をさらに達成するために、本発明は、当該マルチタッチ装置の表面上
または近くの複数のタッチデバイスの空間配列を検出するマルチタッチ表面装置
であって、１つの硬質または軟質な表面と、群をなして前記表面に配列された（
前の段落で記載された）検出装置の複数の二次元アレイと、１つのグループ内の
前記検出装置は、出力ノードが他のグループ内の対応する検出装置と接続され、
かつ、同一の積分コンデンサ、電荷除去スイッチおよび電圧―電圧変換回路を共
用している、各二次元アレイの単一のセンサデバイスを使用可能にする制御回路
と、各二次元アレイからのセンサ電圧データを選択する手段と、センサ電圧デー
タをデジタルコードに変換する電圧測定回路と、前記デジタルコードを別の電子
装置に伝達する回路とを有するマルチタッチ表面装置からなる。前記センサ電圧
データ選択手段は、１つの多重化回路と、複数の電圧測定回路とを有する。
または近くの複数のタッチデバイスの空間配列を検出するマルチタッチ表面装置
であって、１つの硬質または軟質な表面と、群をなして前記表面に配列された（
前の段落で記載された）検出装置の複数の二次元アレイと、１つのグループ内の
前記検出装置は、出力ノードが他のグループ内の対応する検出装置と接続され、
かつ、同一の積分コンデンサ、電荷除去スイッチおよび電圧―電圧変換回路を共
用している、各二次元アレイの単一のセンサデバイスを使用可能にする制御回路
と、各二次元アレイからのセンサ電圧データを選択する手段と、センサ電圧デー
タをデジタルコードに変換する電圧測定回路と、前記デジタルコードを別の電子
装置に伝達する回路とを有するマルチタッチ表面装置からなる。前記センサ電圧
データ選択手段は、１つの多重化回路と、複数の電圧測定回路とを有する。
【００３７】 上記目的をさらに達成するために、本発明は、タッチデバイスのさまざまなコ
ンフィギュレーションおよび行動を検出して１つの電子装置または電気機械装置
への統合手操作入力を生成するマルチタッチ表面装置からなり、当該装置は、前
述した近接値検出装置のうちの１つのアレイと、タッチデバイスが係合した時の
取るべき動作を表す記号がその上に印刷されている誘電体被覆と、前記検出装置
アレイからデジタル近接値画像を形成する走査手段と、前記近接値画像から背景
オフセットを除去する校正手段と、前記近接値画像を作り上げるタッチデバイス
のコンフィギュレーションおよび行動を解釈する認識手段と、個々のタッチデバ
イスのコンフィギュレーションおよび動きに応答して入力信号を生成する処理手
段と、前記入力信号を前記電子装置または電気機械装置に送信する通信手段とを
有する。
ンフィギュレーションおよび行動を検出して１つの電子装置または電気機械装置
への統合手操作入力を生成するマルチタッチ表面装置からなり、当該装置は、前
述した近接値検出装置のうちの１つのアレイと、タッチデバイスが係合した時の
取るべき動作を表す記号がその上に印刷されている誘電体被覆と、前記検出装置
アレイからデジタル近接値画像を形成する走査手段と、前記近接値画像から背景
オフセットを除去する校正手段と、前記近接値画像を作り上げるタッチデバイス
のコンフィギュレーションおよび行動を解釈する認識手段と、個々のタッチデバ
イスのコンフィギュレーションおよび動きに応答して入力信号を生成する処理手
段と、前記入力信号を前記電子装置または電気機械装置に送信する通信手段とを
有する。
【００３８】 上記目的をさらに達成するために、本発明は、表面付近の１つ以上の手の指お
よびてのひらのさまざまなコンフィギュレーションおよび行動を検出して１つの
電子装置または電気機械装置への統合手操作入力を生成するマルチタッチ表面装
置からなり、当該装置は、表面に埋め込まれた近接値検出手段のアレイと、前記
検出手段によって測定された近接値からデジタル近接値画像を形成する走査手段
と、手の同じ識別可能部分の接触によって強められた近接値画像画素をグループ
ごとに集める画像分割手段と、接触部が近接値画像を連続して横断する時に手の
接触部の特徴および軌跡をパラメータ化する接触部追跡手段と、各表面接触部が
どの手のどの部分に起因しているかを決定する接触部識別手段と、表面にほぼ同
時にタッチダウンしまたはリフトオフする識別された接触部の部分集合を識別し
、複数の指が表面を同時にタップすることに応答してコマンド信号を生成する同
時性検出手段と、非同時的な指タップから意図されたキー記号を生成するタイピ
ング認識手段と、複数の指の複数の自由度を二次元および三次元のグラフィック
処理に共通の自由度に圧縮する動き要素抽出手段と、指の選択された組合せによ
って抽出された１以上の自由度の動きに応答して１つのコマンドおよび複数のカ
ーソル操作信号を生成する和音的動き認識手段と、ペンを握っている時の手のコ
ンフィギュレーションに似ている接触部配列を認識し、内側の指の動きからイン
キング信号を生成し、内側の指が持ち上げられている間てのひらの動きからカー
ソル操作信号を生成するペン把持検出手段と、指およびてのひらの検出されたコ
ンフィギュレーションおよび行動を１つの前記電子装置または電気機械装置に送
信する通信手段とを有する。
よびてのひらのさまざまなコンフィギュレーションおよび行動を検出して１つの
電子装置または電気機械装置への統合手操作入力を生成するマルチタッチ表面装
置からなり、当該装置は、表面に埋め込まれた近接値検出手段のアレイと、前記
検出手段によって測定された近接値からデジタル近接値画像を形成する走査手段
と、手の同じ識別可能部分の接触によって強められた近接値画像画素をグループ
ごとに集める画像分割手段と、接触部が近接値画像を連続して横断する時に手の
接触部の特徴および軌跡をパラメータ化する接触部追跡手段と、各表面接触部が
どの手のどの部分に起因しているかを決定する接触部識別手段と、表面にほぼ同
時にタッチダウンしまたはリフトオフする識別された接触部の部分集合を識別し
、複数の指が表面を同時にタップすることに応答してコマンド信号を生成する同
時性検出手段と、非同時的な指タップから意図されたキー記号を生成するタイピ
ング認識手段と、複数の指の複数の自由度を二次元および三次元のグラフィック
処理に共通の自由度に圧縮する動き要素抽出手段と、指の選択された組合せによ
って抽出された１以上の自由度の動きに応答して１つのコマンドおよび複数のカ
ーソル操作信号を生成する和音的動き認識手段と、ペンを握っている時の手のコ
ンフィギュレーションに似ている接触部配列を認識し、内側の指の動きからイン
キング信号を生成し、内側の指が持ち上げられている間てのひらの動きからカー
ソル操作信号を生成するペン把持検出手段と、指およびてのひらの検出されたコ
ンフィギュレーションおよび行動を１つの前記電子装置または電気機械装置に送
信する通信手段とを有する。
【００３９】 上記目的をさらに達成するために、本発明は、タイピング、複数自由度の和音
的操作、および手書きに関する手のコンフィギュレーションおよび行動の解釈を
支援するために一連の近接値画像における手の接触部を追跡し識別する方法から
なり、当該方法は、各近接値画像を有意な近接値を示す電極のグループに分割す
るステップと、各グループは、手の識別可能な部分その他のタッチデバイスの近
接値を表している、各電極グループから合計近接値、位置、形状、大きさ、およ
び方向のパラメータを抽出するステップと、接触部がタッチダウンしリフトオフ
する経路終点の検出を含めて、連続する近接値画像を通るグループ経路を追跡す
るステップと、各経路に沿って速度ベクトルおよびフィルタ処理された位置ベク
トルを計算するステップと、相対的な経路位置と速度、個々の接触部の特徴、お
よび手と指位置の前の推定値を取り入れることによって、手と指アイデンティテ
ィを各接触部経路に割り当てるステップと、指に現在割り当てられている経路の
軌跡から手と指位置の推定値を保持するステップと、前記推定値は、将来の画像
における分割および識別をバイアスするために高レベルのフィードバックを提供
する、を有する。
的操作、および手書きに関する手のコンフィギュレーションおよび行動の解釈を
支援するために一連の近接値画像における手の接触部を追跡し識別する方法から
なり、当該方法は、各近接値画像を有意な近接値を示す電極のグループに分割す
るステップと、各グループは、手の識別可能な部分その他のタッチデバイスの近
接値を表している、各電極グループから合計近接値、位置、形状、大きさ、およ
び方向のパラメータを抽出するステップと、接触部がタッチダウンしリフトオフ
する経路終点の検出を含めて、連続する近接値画像を通るグループ経路を追跡す
るステップと、各経路に沿って速度ベクトルおよびフィルタ処理された位置ベク
トルを計算するステップと、相対的な経路位置と速度、個々の接触部の特徴、お
よび手と指位置の前の推定値を取り入れることによって、手と指アイデンティテ
ィを各接触部経路に割り当てるステップと、指に現在割り当てられている経路の
軌跡から手と指位置の推定値を保持するステップと、前記推定値は、将来の画像
における分割および識別をバイアスするために高レベルのフィードバックを提供
する、を有する。
【００４０】 上記目的をさらに達成するために、本発明は、マルチタッチ表面上における手
の２本以上の指のスライド動作から、複数自由度の手の動きを統合的に抽出する
方法からなり、前記指の１本は、好ましくは、向かい合わせにできる親指であり
、当該方法は、近接値センサアレイの逐次走査によって前記表面上の個々の手の
部分の軌跡を追跡するステップと、与えられた手の指であると識別された接触部
から一番内側と一番外側の指接触部を見つけ出すステップと、前記一番内側と一
番外側の指接触部間の距離の変化から、拡大縮小速度成分を計算するステップと
、前記一番内側と一番外側の指接触部間のベクトル角の変化から、回転速度成分
を計算するステップと、接触している各指に対して並進重みを計算するステップ
と、表面の接線方向の指速度の並進加重平均から、二次元の並進速度成分を計算
するステップと、一番速い成分よりも速度が常に遅い成分を抑制的にフィルタ処
理するステップと、フィルタ処理後の速度成分を制御信号として電子装置または
電気機械装置に送信するステップとを有する。
の２本以上の指のスライド動作から、複数自由度の手の動きを統合的に抽出する
方法からなり、前記指の１本は、好ましくは、向かい合わせにできる親指であり
、当該方法は、近接値センサアレイの逐次走査によって前記表面上の個々の手の
部分の軌跡を追跡するステップと、与えられた手の指であると識別された接触部
から一番内側と一番外側の指接触部を見つけ出すステップと、前記一番内側と一
番外側の指接触部間の距離の変化から、拡大縮小速度成分を計算するステップと
、前記一番内側と一番外側の指接触部間のベクトル角の変化から、回転速度成分
を計算するステップと、接触している各指に対して並進重みを計算するステップ
と、表面の接線方向の指速度の並進加重平均から、二次元の並進速度成分を計算
するステップと、一番速い成分よりも速度が常に遅い成分を抑制的にフィルタ処
理するステップと、フィルタ処理後の速度成分を制御信号として電子装置または
電気機械装置に送信するステップとを有する。
【００４１】 上記目的をさらに達成するために、本発明は、手の休止、タイピング、複数自
由度操作、コマンドジェスチャ表現、およびマルチタッチ表面上の手書きのよう
なさまざまな手入力行動を支援するための手操作入力統合方法からなり、当該方
法は、ユーザが、一連の表面近接値画像を横断する、相対的な手の接触点のタイ
ミング、近接値、形状、大きさ、位置、動き、および／またはアイデンティティ
の区別可能な組合せからなる種々のコンフィギュレーションに自分の手を置くこ
とによって、入力行動を即座に切り替えることを可能にする、当該方法は、連続
する近接値画像を横断して、タッチしている手の各部分を追跡するステップと、
手の各部分が前記表面にタッチダウンしリフトオフする時間を測定するステップ
と、手の複数部分がいつ同時にタッチダウンしまたはリフトオフするかを検出す
るステップと、ユーザが前記表面上に定められたキー領域上の指を非同時的にタ
ップし、保持し、またはスライドさせる時に離散的なキー記号を生成するステッ
プと、ユーザが前記表面上の同じ手から２本以上の指を同時にタップする時に、
離散的なマウスボタンクリックコマンドもしくはキーコマンドを生成し、または
信号を全く生成しないステップと、ユーザが前記表面を横断して２本以上の指を
スライドさせる時にジェスチャコマンドまたは複数自由度操作信号を生成するス
テップと、前記生成された記号、コマンド、および操作信号を入力として電子装
置または電気機械装置に送信するステップとを有する。
由度操作、コマンドジェスチャ表現、およびマルチタッチ表面上の手書きのよう
なさまざまな手入力行動を支援するための手操作入力統合方法からなり、当該方
法は、ユーザが、一連の表面近接値画像を横断する、相対的な手の接触点のタイ
ミング、近接値、形状、大きさ、位置、動き、および／またはアイデンティティ
の区別可能な組合せからなる種々のコンフィギュレーションに自分の手を置くこ
とによって、入力行動を即座に切り替えることを可能にする、当該方法は、連続
する近接値画像を横断して、タッチしている手の各部分を追跡するステップと、
手の各部分が前記表面にタッチダウンしリフトオフする時間を測定するステップ
と、手の複数部分がいつ同時にタッチダウンしまたはリフトオフするかを検出す
るステップと、ユーザが前記表面上に定められたキー領域上の指を非同時的にタ
ップし、保持し、またはスライドさせる時に離散的なキー記号を生成するステッ
プと、ユーザが前記表面上の同じ手から２本以上の指を同時にタップする時に、
離散的なマウスボタンクリックコマンドもしくはキーコマンドを生成し、または
信号を全く生成しないステップと、ユーザが前記表面を横断して２本以上の指を
スライドさせる時にジェスチャコマンドまたは複数自由度操作信号を生成するス
テップと、前記生成された記号、コマンド、および操作信号を入力として電子装
置または電気機械装置に送信するステップとを有する。
【００４２】 上記目的をさらに達成するために、本発明は、マルチタッチ表面上の指のタッ
プまたはスライドに応答してどんな種類の入力信号が生成され電子装置または電
気機械装置に送信されるかを選択する方法からなり、当該方法は、前記表面上の
各接触部が親指、指先、またはてのひらのいずれであるかを識別するステップと
、手の各部分が前記表面にタッチダウンしリフトオフする時間を測定するステッ
プと、任意の１本の指が前記表面をリフトオフしてもとに戻る前にすべての指の
浮動状態から、タッチダウンする指の集合を形成するステップと、前記集合内の
指アイデンティティの組合せから、指のさらなる弁別的動きによって生成される
入力信号の種類を選択するステップと、指のさらなる弁別的動きが生じる時に前
記種類の入力信号を生成するステップと、少なくとも１本の指が前記表面をリフ
トオフしてもとに戻った後に、同時にタッチダウンする任意の２本以上の指の部
分集合を形成するステップと、前記部分集合内の指アイデンティティの組合せか
ら、指のさらなる弁別的動きによって生成される入力信号の新しい種類を選択す
るステップと、指のさらなる弁別的動きが生じる時に前記新種類の入力信号を生
成するステップと、すべての指が前記表面をリフトオフするまで、リフトオフお
よび同時のタッチダウンに応答して新しい部分集合を形成し、新しい種類の入力
信号を選択し、生成し続けるステップとを有する。
プまたはスライドに応答してどんな種類の入力信号が生成され電子装置または電
気機械装置に送信されるかを選択する方法からなり、当該方法は、前記表面上の
各接触部が親指、指先、またはてのひらのいずれであるかを識別するステップと
、手の各部分が前記表面にタッチダウンしリフトオフする時間を測定するステッ
プと、任意の１本の指が前記表面をリフトオフしてもとに戻る前にすべての指の
浮動状態から、タッチダウンする指の集合を形成するステップと、前記集合内の
指アイデンティティの組合せから、指のさらなる弁別的動きによって生成される
入力信号の種類を選択するステップと、指のさらなる弁別的動きが生じる時に前
記種類の入力信号を生成するステップと、少なくとも１本の指が前記表面をリフ
トオフしてもとに戻った後に、同時にタッチダウンする任意の２本以上の指の部
分集合を形成するステップと、前記部分集合内の指アイデンティティの組合せか
ら、指のさらなる弁別的動きによって生成される入力信号の新しい種類を選択す
るステップと、指のさらなる弁別的動きが生じる時に前記新種類の入力信号を生
成するステップと、すべての指が前記表面をリフトオフするまで、リフトオフお
よび同時のタッチダウンに応答して新しい部分集合を形成し、新しい種類の入力
信号を選択し、生成し続けるステップとを有する。
【００４３】 上記目的をさらに達成するために、本発明は、タッチデバイスオペレータが、
タッチデバイスが持ち上げられる前にタッチデバイスの接線方向の動きを加速す
るまたは減速しないことによってカーソル移動の継続を希望することを示してい
る場合、タッチデバイスがタッチ検出可能入力装置表面からリフトオフした後に
前記表面上のタッチデバイスの接線方向の動きからカーソル移動またはスクロー
ル信号を連続的に生成する方法からなり、当該方法は、タッチデバイス操作中に
２つ以上の代表的な接線方向の速度を測定し、保存し、計算装置に送信するステ
ップと、タッチデバイスがリフトオフする直前のタッチデバイス位置から、リフ
トオフ速度を計算し、保存するステップと、前記リフトオフ速度を前記代表的接
線方向速度と比較して、接線方向のリフトオフ方向がおおよそ代表的な接線方向
と等しく、かつ、接線方向のリフトオフ速度があらかじめ決められた一部の複数
の代表的な接線方向速度よりも大きい場合に、カーソルを連続的に移動させるモ
ードを入力するステップと、カーソル移動速度が前記代表的接線方向速度の１つ
と一致するように、リフトオフ後のカーソル移動信号を絶え間なく計算装置に送
信するステップと、比較手段がリフトオフ前に相当な減速を検出した場合、また
は、前記計算装置が、カーソルがそれ以上移動できないまたはウインドウがそれ
以上スクロールできないと答えた場合、タッチデバイスが前記表面に再度係合す
る時にカーソル移動信号の送信を中止するステップとを有する。
タッチデバイスが持ち上げられる前にタッチデバイスの接線方向の動きを加速す
るまたは減速しないことによってカーソル移動の継続を希望することを示してい
る場合、タッチデバイスがタッチ検出可能入力装置表面からリフトオフした後に
前記表面上のタッチデバイスの接線方向の動きからカーソル移動またはスクロー
ル信号を連続的に生成する方法からなり、当該方法は、タッチデバイス操作中に
２つ以上の代表的な接線方向の速度を測定し、保存し、計算装置に送信するステ
ップと、タッチデバイスがリフトオフする直前のタッチデバイス位置から、リフ
トオフ速度を計算し、保存するステップと、前記リフトオフ速度を前記代表的接
線方向速度と比較して、接線方向のリフトオフ方向がおおよそ代表的な接線方向
と等しく、かつ、接線方向のリフトオフ速度があらかじめ決められた一部の複数
の代表的な接線方向速度よりも大きい場合に、カーソルを連続的に移動させるモ
ードを入力するステップと、カーソル移動速度が前記代表的接線方向速度の１つ
と一致するように、リフトオフ後のカーソル移動信号を絶え間なく計算装置に送
信するステップと、比較手段がリフトオフ前に相当な減速を検出した場合、また
は、前記計算装置が、カーソルがそれ以上移動できないまたはウインドウがそれ
以上スクロールできないと答えた場合、タッチデバイスが前記表面に再度係合す
る時にカーソル移動信号の送信を中止するステップとを有する。
【００４４】 上述した一般的な説明および後述する詳細な説明は、例示および説明に役立つ
ものであり、請求の範囲の発明を限定するものではないことは理解される。
ものであり、請求の範囲の発明を限定するものではないことは理解される。
【００４５】 図面の簡単な説明 本明細書中に導入され本明細書の一部を構成する、添付図面は、本発明の様々
な実施態様を説明を加えて詳細に説明するものであり、本発明の本質を説明する
ためのものである。図面は、下記のとおりである。
な実施態様を説明を加えて詳細に説明するものであり、本発明の本質を説明する
ためのものである。図面は、下記のとおりである。
【００４６】 ＦＩＧ．１は、統合された手操作入力装置のブロック図である。
【００４７】 ＦＩＧ．２は、電圧増幅器を有する近接センサの略図である。
【００４８】 ＦＩＧ．３は、集積化された電流増幅器を有する近接センサの略図である。
【００４９】 ＦＩＧ．４は、電界効果トランジスタを備えた近接センサの略図である。
【００５０】 ＦＩＧ．５は、近接センサの二次元アレイを与えるのに使用される際の近接セ
ンサの略図である。
ンサの略図である。
【００５１】 ＦＩＧ．６は、全ての複数のセンサが同じ増幅器を共有する際の近接センサの
二次元アレイに関する具体的なアーキテクチャを示すブロック図である。
二次元アレイに関する具体的なアーキテクチャを示すブロック図である。
【００５２】 ＦＩＧ．７は、近接センサの出力をデジタルコードに変換するために使用され
る回路のブロック図である。
る回路のブロック図である。
【００５３】 ＦＩＧ．８は、一行内の複数のセンサが同じ増幅器を共有する際の近接センサ
の二次元アレイに関する具体的なアーキテクチャを示すブロック図である。
の二次元アレイに関する具体的なアーキテクチャを示すブロック図である。
【００５４】 ＦＩＧ．９が、（複数列に配列される）一つのグループ内のすべての近接セン
サの出力ゲート制御を可能にするのに有用な回路の略図である。
サの出力ゲート制御を可能にするのに有用な回路の略図である。
【００５５】 ＦＩＧ．１０は、非導電性タッチ対象物により加えられる圧力に感受性のある
二次元近接センサアレイの側面図である。
二次元近接センサアレイの側面図である。
【００５６】 ＦＩＧ．１１は、空間的感度を失わずに可撓性のある表面を提供する二次元近
接センサアレイの側面図である。
接センサアレイの側面図である。
【００５７】 ＦＩＧ．１２は、導電性タッチ対象物の近接と非導電性タッチ対象物によって
加えられる圧力の双方に感受性のある二次元近接センサアレイの側面図である。
加えられる圧力の双方に感受性のある二次元近接センサアレイの側面図である。
【００５８】 ＦＩＧ．１３は、指を伸張して手を表面で平らにした近接画像例である。
【００５９】 ＦＩＧ．１４は、指先を表面で自然な状態にして手を部分的に閉じた近接画像
例である。
例である。
【００６０】 ＦＩＧ．１５は、親指と人さし指を締め付けたペングリップコンフィギュレー
ションの手の近接画像例である。
ションの手の近接画像例である。
【００６１】 ＦＩＧ．１６は、手の追跡および接触部識別システムのデータフロー図である
。
。
【００６２】 ＦＩＧ．１７は、手の位置推定のフローチャートである。
【００６３】 ＦＩＧ．１８は、近接画像の分割のデータフローダイアグラムである。
【００６４】 ＦＩＧ．１９は、電極グループ構成の際の境界検索パターンの図である。
【００６５】 ＦＩＧ．２０Ａは、両手を表面上のデフォルト位置にニュートラルに置いた場
合の分割厳密領域の図である。
合の分割厳密領域の図である。
【００６６】 ＦＩＧ．２０Ｂは、両手を非対称の位置に置いた場合の分割厳密領域の図であ
る。
る。
【００６７】 ＦＩＧ．２０Ｃは、右手を表面の左半分を交差させ、かつ左手は表面から離し
た場合の分割厳密領域の図である。
た場合の分割厳密領域の図である。
【００６８】 ＦＩＧ．２１は、分割エッジテストのフローチャートである。
【００６９】 ＦＩＧ．２２は、持続型経路追跡のフローチャートである。
【００７０】 ＦＩＧ．２３は、手部分識別アルゴリズムのフローチャートである。
【００７１】 ＦＩＧ．２４は、手部分のアトラクター点付近で描かれるボロノイセル図（Ｖ
ｏｒｏｎｏｉ ｃｅｌｌ ｄｉａｇｒａｍ）である。
ｏｒｏｎｏｉ ｃｅｌｌ ｄｉａｇｒａｍ）である。
【００７２】 ＦＩＧ．２５Ａは、接触部方向に対する右の親指、右の内側のてのひら、およ
び左の外側のてのひらに関する方向重み付けファクターのプロットである。
び左の外側のてのひらに関する方向重み付けファクターのプロットである。
【００７３】 ＦＩＧ．２５Ｂは、接触部サイズに対する親指のサイズファクターのプロット
である。
である。
【００７４】 ＦＩＧ．２５Ｃは、接触部の偏心に対する全接触部近接値の比に対するてのひ
らのサイズファクターのプロットである。
らのサイズファクターのプロットである。
【００７５】 ＦＩＧ．２５Ｄは、接触部位とそれに最も近い接触部位間の距離に対するての
ひらの分離ファクターのプロットである。
ひらの分離ファクターのプロットである。
【００７６】 ＦＩＧ．２６は、親指の存在を検証するアルゴリズムのフローチャートである
。
。
【００７７】 ＦＩＧ．２７は、別の手部分を識別するアルゴリズムのフローチャートである
。
。
【００７８】 ＦＩＧ．２８は、ペングリップを検出するプロセスのフローチャートである。
【００７９】 ＦＩＧ．２９は、手を識別するアルゴリズムのフローチャートである。
【００８０】 ＦＩＧ．３０Ａ〜Ｃは、表面接触部の固定された配列のための３種の異なる手
の分割の推測を示すものである。
の分割の推測を示すものである。
【００８１】 ＦＩＧ．３１Ａは、水平方向の手の速度に対する手の握る方向ファクターのプ
ロットである。
ロットである。
【００８２】 ＦＩＧ．３１Ｂは、最も外側の次の指に対する最も外側の指の垂直方向位置に
対する左右像ファクターのプロットである。
対する左右像ファクターのプロットである。
【００８３】 ＦＩＧ．３１Ｃは、手内のてのひら接触部間の最大水平方向距離に対するての
ひらの結合ファクターのプロットである。
ひらの結合ファクターのプロットである。
【００８４】 ＦＩＧ．３２は、最も内側の指と最も内側の次の指との接触部間の角度に対す
る内側の指の角度ファクターのプロットである。
る内側の指の角度ファクターのプロットである。
【００８５】 ＦＩＧ．３３は、右の親指と左の親指との間の推定距離に対する内側―手の分
離ファクターのプロットである。
離ファクターのプロットである。
【００８６】 ＦＩＧ．３４は、手の動作要素抽出のフローチャートである。
【００８７】 ＦＩＧ．３５は、手を縮めるときの具体的な指の軌跡の図である。
【００８８】 ＦＩＧ．３６は、半径方向および角度方向の手の速度抽出のフローチャートで
ある。
ある。
【００８９】 ＦＩＧ．３７は、並進方向の手の速度要素抽出を示すフローチャートである。
【００９０】 ＦＩＧ．３８は、差分をとった手の圧力抽出のフローチャートである。
【００９１】 ＦＩＧ．３９Ａは、指の同期検出ループのフローチャートである。
【００９２】 ＦＩＧ．３９Ｂは、コードタップ検出のフローチャートである。
【００９３】 ＦＩＧ．４０Ａは、コード動作認識ループのフローチャートである。
【００９４】 ＦＩＧ．４０Ｂは、コード動作イベント生成のフローチャートである。
【００９５】 ＦＩＧ．４１は、キーのレイアウトモーフィングのフローチャートである。
【００９６】 ＦＩＧ．４２は、キー押圧検出ループのフローチャートである。
【００９７】 ＦＩＧ．４３Ａは、キー押圧受容および伝送ループのフローチャートである。
【００９８】 および、ＦＩＧ．４３Ｂは、タイプ的なエミュレーションのフローチャートで
ある。
ある。
【００９９】 好ましい実施態様の説明 ここで、本発明の好ましい実施態様について詳細に言及するが、下記実施形態
は添付図面で詳細に説明される。可能な場合では、同じ参照番号は、同様のまた
は類似の部分を意味するものとして図面にわたって使用される。
は添付図面で詳細に説明される。可能な場合では、同じ参照番号は、同様のまた
は類似の部分を意味するものとして図面にわたって使用される。
【０１００】 ＦＩＧ．１は、統合された手操作入力装置の全体のシステムブロック図である
。マルチ−タッチ表面２に埋め込まれたセンサは、表面２への、平らにされた手
４の全体、指先、親指、てのひら、および他の導電性タッチデバイス（ｄｅｖｉ
ｃｅｓ）の近接を検出する。好ましい実施態様によると、表面は両手４を快適に
載せるのに十分大きく、前腕の回内運動を抑制するようにアーチ状になっている
。
。マルチ−タッチ表面２に埋め込まれたセンサは、表面２への、平らにされた手
４の全体、指先、親指、てのひら、および他の導電性タッチデバイス（ｄｅｖｉ
ｃｅｓ）の近接を検出する。好ましい実施態様によると、表面は両手４を快適に
載せるのに十分大きく、前腕の回内運動を抑制するようにアーチ状になっている
。
【０１０１】 別の実施態様によると、マルチ−タッチ表面２は、一方の手の動作に適応する
のに十分な大きさであるが、肘掛けまたは衣服にフィットすることができるよう
に可撓性を有していてもよい。
のに十分な大きさであるが、肘掛けまたは衣服にフィットすることができるよう
に可撓性を有していてもよい。
【０１０２】 電子スキャンハードウェア６は、制御およびセンサアレイの各近接センサから
の読み込みを行う。校正モジュール８は、センサアレイの全体の走査（スキャン
）によって未加工の近接画像を形成し、バックグランドのセンサオフセットを取
り除く。バックグランドのセンサオフセットは、単純には、表面に接触部するも
のがない場合に取得される近接画像とすることができる。
の読み込みを行う。校正モジュール８は、センサアレイの全体の走査（スキャン
）によって未加工の近接画像を形成し、バックグランドのセンサオフセットを取
り除く。バックグランドのセンサオフセットは、単純には、表面に接触部するも
のがない場合に取得される近接画像とすることができる。
【０１０３】 次に、オフセット修正された近接画像は、接触部追跡および識別モジュール１
０上に移される。そこでは、識別可能な手の複数の表面接触部に画像を分割し、
連続する画像を通じた接触部が移動するにつれて、その接触部を追跡し、識別す
る。
０上に移される。そこでは、識別可能な手の複数の表面接触部に画像を分割し、
連続する画像を通じた接触部が移動するにつれて、その接触部を追跡し、識別す
る。
【０１０４】 識別された接触部の経路は、手のコンフィギュレーションを識別し、検出され
た手の動作に応答するソフトウェアアルゴリズムを含んでいる、タイプ入力認識
モジュール１２と、指同期検出モジュール１４と、動作要素抽出モジュール１６
と、ペングリップ検出モジュール１７とに移される。
た手の動作に応答するソフトウェアアルゴリズムを含んでいる、タイプ入力認識
モジュール１２と、指同期検出モジュール１４と、動作要素抽出モジュール１６
と、ペングリップ検出モジュール１７とに移される。
【０１０５】 タイプ入力認識モジュール１２は、同じ手の他指の動作に多くは同期しない複
数の指の素早い押圧およびリフトオフに反応する。各指のタップ位置に最も近く
にあるキー領域を検出され、その最も近くにあるキー領域に関連キーシンボルま
たはコマンドが通信インタフェースモジュール２０へ転送される。
数の指の素早い押圧およびリフトオフに反応する。各指のタップ位置に最も近く
にあるキー領域を検出され、その最も近くにあるキー領域に関連キーシンボルま
たはコマンドが通信インタフェースモジュール２０へ転送される。
【０１０６】 指同期検出モジュール１４は、複数の指のサブセットの同時の押圧および離し
に対して一つの手の指動作をチェックする。このような同時の動作が検出される
と、同期するサブセットに含まれる指のキーストローク処理を無視、すなわち、
キャンセルするようにタイプ入力認識器に信号を送る。また、同期サブセットに
おける指識別の組合せでは、コード動作認識器１８に進む。
に対して一つの手の指動作をチェックする。このような同時の動作が検出される
と、同期するサブセットに含まれる指のキーストローク処理を無視、すなわち、
キャンセルするようにタイプ入力認識器に信号を送る。また、同期サブセットに
おける指識別の組合せでは、コード動作認識器１８に進む。
【０１０７】 動作要素抽出モジュール１６は、手の移動、手首を中心とした手の回転、手を
握り締めることによる手の大きさの変化、および手の傾きの違いなどといった、
表面２上での容易に実施可能な手操作中における個々の指の動作制御の多自由度
を計算する。
握り締めることによる手の大きさの変化、および手の傾きの違いなどといった、
表面２上での容易に実施可能な手操作中における個々の指の動作制御の多自由度
を計算する。
【０１０８】 コード動作認識器は、同期検出器１４により識別された同期して動く複数の指
のサブセットと、１６で抽出される動作の方向および速度の双方とに依存するコ
ードタップ（ｃｈｏｒｄ ｔａｐ）または動作イベントを生み出す。次に、これ
らのイベントは、ホストの通信インタフェース２０に送られる。
のサブセットと、１６で抽出される動作の方向および速度の双方とに依存するコ
ードタップ（ｃｈｏｒｄ ｔａｐ）または動作イベントを生み出す。次に、これ
らのイベントは、ホストの通信インタフェース２０に送られる。
【０１０９】 ペングリップ検出モジュール１７は、手がペンを握るようなコンフィギュレー
ションをとることを示す識別される手の接触部の特定配列をチェックする。この
ような配列を検出すると、ホストの通信インタフェース２０への署名イベント（
ｉｎｋｉｎｇ ｅｖｅｎｔｓ）として指の握りの動作を転送する。これらの署名
イベントは、描画若しくは署名を補うために、ホストコンピューターディスプレ
イにデジタル署名をおこない、さらに、当該分野において既知の手書き認識ソフ
トウェアによって判断を行うこともできる。各々の上記モジュールの詳細な段階
は以下にさらに記載する。
ションをとることを示す識別される手の接触部の特定配列をチェックする。この
ような配列を検出すると、ホストの通信インタフェース２０への署名イベント（
ｉｎｋｉｎｇ ｅｖｅｎｔｓ）として指の握りの動作を転送する。これらの署名
イベントは、描画若しくは署名を補うために、ホストコンピューターディスプレ
イにデジタル署名をおこない、さらに、当該分野において既知の手書き認識ソフ
トウェアによって判断を行うこともできる。各々の上記モジュールの詳細な段階
は以下にさらに記載する。
【０１１０】 ホスト通信インタフェースは、単一の時間列のタイプ入力認識器１２およびコ
ード動作認識器１８の双方からの複数のイベントを維持し、イベントをホストコ
ンピュータシステム２２に送信する。インタフェース２０およびホストコンピュ
ータシステム２２間の通信の方法は、ホストコンピュータの機能および処理力に
よって非常に広範に変化しうる。好ましい実施態様によると、通信は、アップル
デスクトップバス（Ａｐｐｌｅ Ｄｅｓｋｔｏｐ Ｂｕｓ）、ＰＳ／２キーボー
ド（ＰＳ／２ ｋｅｙｂｏａｒｄ）およびＰＣ用のマウスプロトコル、またはユ
ニヴァーサルシリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）（Ｕ
ＳＢ）などの工業上標準的なプロトコルを介したコンピュータケーブルで行うこ
とができる。別の実施態様によれば、モジュール１０〜１８のソフトウェア処理
をホストコンピュータ２２内で行ってもよい。マルチ−タッチ表面装置は、近接
センサアレイ６をスキャンし、近接画像８を形成し、さらにこれらを無線のネッ
トワークでホストコンピュータに圧縮、送信するのに十分なハードウェアを含む
だけでよい。さらに、ホスト通信インタフェース２０は、ホストコンピュータ上
でデバイスドライバの役割を果たし、ホストコンピュータシステム２２上に存す
る他のアプリケーションへの入力として、近接画像認識プロセスの結果を伝達す
る。
ード動作認識器１８の双方からの複数のイベントを維持し、イベントをホストコ
ンピュータシステム２２に送信する。インタフェース２０およびホストコンピュ
ータシステム２２間の通信の方法は、ホストコンピュータの機能および処理力に
よって非常に広範に変化しうる。好ましい実施態様によると、通信は、アップル
デスクトップバス（Ａｐｐｌｅ Ｄｅｓｋｔｏｐ Ｂｕｓ）、ＰＳ／２キーボー
ド（ＰＳ／２ ｋｅｙｂｏａｒｄ）およびＰＣ用のマウスプロトコル、またはユ
ニヴァーサルシリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）（Ｕ
ＳＢ）などの工業上標準的なプロトコルを介したコンピュータケーブルで行うこ
とができる。別の実施態様によれば、モジュール１０〜１８のソフトウェア処理
をホストコンピュータ２２内で行ってもよい。マルチ−タッチ表面装置は、近接
センサアレイ６をスキャンし、近接画像８を形成し、さらにこれらを無線のネッ
トワークでホストコンピュータに圧縮、送信するのに十分なハードウェアを含む
だけでよい。さらに、ホスト通信インタフェース２０は、ホストコンピュータ上
でデバイスドライバの役割を果たし、ホストコンピュータシステム２２上に存す
る他のアプリケーションへの入力として、近接画像認識プロセスの結果を伝達す
る。
【０１１１】 好ましい実施態様によると、ホストコンピュータシステムは、手および指４が
グラフィックオブジェクトをディスプレイスクリーン上で操作できるように、ビ
ジュアルディスプレイ装置２４に出力する。しかしながら、他の実施形態では、
ホストコンピュータは、オーディオディスプレイに出力し、あるいは、ロボット
のような機械を制御することができる。
グラフィックオブジェクトをディスプレイスクリーン上で操作できるように、ビ
ジュアルディスプレイ装置２４に出力する。しかしながら、他の実施形態では、
ホストコンピュータは、オーディオディスプレイに出力し、あるいは、ロボット
のような機械を制御することができる。
【０１１２】 「近接値」という用語は、指のようなタッチデバイスと表面２との間の距離ま
たは圧力に関してのみ使用することとし、隣接する指間の距離に関しては使用し
ないものとする。「水平」および「垂直」は、表面内のｘおよびｙ軸方向を指す
。また近接値測定は、前記表面に垂直なｚ軸方向への圧力として解釈される。「
内側」方向は、与えられた手の親指へ向かう方向を意味し、「外側」方向は、与
えられた手の小指に向かう方向を意味する。本説明のために、親指は、特記がな
ければ指とみなされるが、指先とはみなされない。「接触部」は、表面に触れ、
現在の近接画像に表れている際の手の部分に対して、および、それを表すグルー
プおよび経路データの構造に対して、一般的な用語として使用される。
たは圧力に関してのみ使用することとし、隣接する指間の距離に関しては使用し
ないものとする。「水平」および「垂直」は、表面内のｘおよびｙ軸方向を指す
。また近接値測定は、前記表面に垂直なｚ軸方向への圧力として解釈される。「
内側」方向は、与えられた手の親指へ向かう方向を意味し、「外側」方向は、与
えられた手の小指に向かう方向を意味する。本説明のために、親指は、特記がな
ければ指とみなされるが、指先とはみなされない。「接触部」は、表面に触れ、
現在の近接画像に表れている際の手の部分に対して、および、それを表すグルー
プおよび経路データの構造に対して、一般的な用語として使用される。
【０１１３】 ＦＩＧ．２は、導電性を持った電極３３にタッチデバイス３８が近接値に依存
した電圧５８を出力する装置の略図である。近接検出装置は、共通ノード４８を
持つように直接に相互接続された２つの電気的スイッチング手段３０と３１、入
力ノード４６、および出力ノード４５とを有する。薄い誘電体材料３２は、共通
ノード４８に電気的に接続された検出用の電極３３を覆っている。略一定の電圧
を供給する電源３４は、基準グランドと入力ノード４６との間に接続されている
。２つの電気スイッチ３０および３１は、電源３４から積分コンデンサ３７にい
たる電荷の流れをゲート制御する。積分コンデンサ３７の両端の電圧は、ハイイ
ンピーダンスの電圧増幅器３５により異なる電圧に変換される。積分コンデンサ
３７の電極は、電気スイッチ３６を閉じることによって、積分コンデンサの両端
の電圧がゼロになるまで、放電される。電気スイッチ３０および３１は、順番に
開閉されるが、ＦＩＧ．２に示されるように同時に開かれることはあるものの、
決して同時には閉じられることはない。電気スイッチ３０は、入力スイッチと称
し、電気スイッチ３１は、出力スイッチと称し、電気スイッチ３６は短絡スイッ
チと称する。
した電圧５８を出力する装置の略図である。近接検出装置は、共通ノード４８を
持つように直接に相互接続された２つの電気的スイッチング手段３０と３１、入
力ノード４６、および出力ノード４５とを有する。薄い誘電体材料３２は、共通
ノード４８に電気的に接続された検出用の電極３３を覆っている。略一定の電圧
を供給する電源３４は、基準グランドと入力ノード４６との間に接続されている
。２つの電気スイッチ３０および３１は、電源３４から積分コンデンサ３７にい
たる電荷の流れをゲート制御する。積分コンデンサ３７の両端の電圧は、ハイイ
ンピーダンスの電圧増幅器３５により異なる電圧に変換される。積分コンデンサ
３７の電極は、電気スイッチ３６を閉じることによって、積分コンデンサの両端
の電圧がゼロになるまで、放電される。電気スイッチ３０および３１は、順番に
開閉されるが、ＦＩＧ．２に示されるように同時に開かれることはあるものの、
決して同時には閉じられることはない。電気スイッチ３０は、入力スイッチと称
し、電気スイッチ３１は、出力スイッチと称し、電気スイッチ３６は短絡スイッ
チと称する。
【０１１４】 ＦＩＧ．２に示される接近検出装置は、特有のシーケンスで電気スイッチ３０
、３１および３６を開閉することによって動作し、その後で、タッチデバイス３
８の近接値に依存して増幅器５８から出力される電圧が記録される。センサの動
作は、ＦＩＧ．２に示されるように全てのスイッチが開いた状態で開始される。
そして、短絡スイッチ３６は、積分コンデンサ３７に残っている電荷を低レベル
に減らすために十分に長い間、閉じられる。そして、短絡スイッチ３７が開かれ
る。入力スイッチ３０は閉じられ、その結果、入力スイッチ３０の両端の電圧が
ゼロになるまで、電源と共通ノード４８の間に電荷が流される。電荷Ｑは、次式
にしたがって、検出電極３３上に蓄積することになる。
、３１および３６を開閉することによって動作し、その後で、タッチデバイス３
８の近接値に依存して増幅器５８から出力される電圧が記録される。センサの動
作は、ＦＩＧ．２に示されるように全てのスイッチが開いた状態で開始される。
そして、短絡スイッチ３６は、積分コンデンサ３７に残っている電荷を低レベル
に減らすために十分に長い間、閉じられる。そして、短絡スイッチ３７が開かれ
る。入力スイッチ３０は閉じられ、その結果、入力スイッチ３０の両端の電圧が
ゼロになるまで、電源と共通ノード４８の間に電荷が流される。電荷Ｑは、次式
にしたがって、検出電極３３上に蓄積することになる。
【０１１５】
【数１】
【０１１６】 ここで、Ｖは電源３４の電圧であり、ｅは、誘電体である検出電極の被覆３２
および当該被覆とタッチデバイス３８間の空隙の誘電率であり、Ｄは、この誘電
体領域の厚さであり、Ａは、タッチデバイス３８と検出電極３３とのオーバーラ
ップ領域の面積である。このように、検出電極３３に蓄積される電荷量は、とり
わけ、タッチデバイス３８と検出電極３３とのオーバーラップ領域の面積、およ
びタッチデバイスと検出電極３３との間の距離に依存する。入力スイッチ３０は
、その両端電圧がゼロになるか、ゼロに近くなった後に、開かれる。入力スイッ
チ３０が開かれた直後に、出力スイッチ３１は、その両端電圧がゼロに近くなる
まで閉じられる。出力スイッチ３１を閉じることによって、検出電極３３と積分
コンデンサ３７の間に電荷が流され、その結果、積分コンデンサ３７の両端電圧
の変化は、以下のようになる。
および当該被覆とタッチデバイス３８間の空隙の誘電率であり、Ｄは、この誘電
体領域の厚さであり、Ａは、タッチデバイス３８と検出電極３３とのオーバーラ
ップ領域の面積である。このように、検出電極３３に蓄積される電荷量は、とり
わけ、タッチデバイス３８と検出電極３３とのオーバーラップ領域の面積、およ
びタッチデバイスと検出電極３３との間の距離に依存する。入力スイッチ３０は
、その両端電圧がゼロになるか、ゼロに近くなった後に、開かれる。入力スイッ
チ３０が開かれた直後に、出力スイッチ３１は、その両端電圧がゼロに近くなる
まで閉じられる。出力スイッチ３１を閉じることによって、検出電極３３と積分
コンデンサ３７の間に電荷が流され、その結果、積分コンデンサ３７の両端電圧
の変化は、以下のようになる。
【０１１７】
【数２】
【０１１８】 ここで、ＶCは、出力スイッチ３１が閉じられる前の積分コンデンサ３７の両 端電圧であり、Ｃは積分コンデンサ３７のキャパシタンスであり、ＡとＤは、式
１で示したように、入力スイッチ３０が閉じられたときの値と同じである。上記
のように入力３０および出力３１という複数のスイッチを複合的に切り替えるこ
とは、タッチデバイス３８と検出電極３３との近接値を反映した積分コンデンサ
３７の電圧を発生させる。
１で示したように、入力スイッチ３０が閉じられたときの値と同じである。上記
のように入力３０および出力３１という複数のスイッチを複合的に切り替えるこ
とは、タッチデバイス３８と検出電極３３との近接値を反映した積分コンデンサ
３７の電圧を発生させる。
【０１１９】 ＦＩＧ．３Ａは、短絡トランジスタ３６および電圧―電圧変換装置３５が、そ
れぞれ抵抗４０および電流―電圧変換装置４１に置き換えられている近接センサ
の概略図である。ＦＩＧ．２に示されるコンデンサ３７の積分機能は、近接セン
サのこのバリエーションでは、ＦＩＧ．３Ａに示されるコンデンサ３９によって
実行される。近接センサのこのバリエーションが、抵抗４０の相対的な値に依存
して、複合型の入力および出力スイッチからの出力より線形性が高い出力５８を
導くことは、当業者に明らかである。二者択一的に、抵抗器４０は短絡スイッチ
６９（参照ＦＩＧ．３Ｂ）に置き換えられることによって、線形性が改善される
。ＦＩＧ．３に示された回路は、ＦＩＧ．２に示された回路よりも、線形な出力
を形成することができるが、ＦＩＧ．２の回路は一つの電源だけしか要求しない
のに対して、ＦＩＧ．３の回路は、一般的には、２つの電源を要求する。
れぞれ抵抗４０および電流―電圧変換装置４１に置き換えられている近接センサ
の概略図である。ＦＩＧ．２に示されるコンデンサ３７の積分機能は、近接セン
サのこのバリエーションでは、ＦＩＧ．３Ａに示されるコンデンサ３９によって
実行される。近接センサのこのバリエーションが、抵抗４０の相対的な値に依存
して、複合型の入力および出力スイッチからの出力より線形性が高い出力５８を
導くことは、当業者に明らかである。二者択一的に、抵抗器４０は短絡スイッチ
６９（参照ＦＩＧ．３Ｂ）に置き換えられることによって、線形性が改善される
。ＦＩＧ．３に示された回路は、ＦＩＧ．２に示された回路よりも、線形な出力
を形成することができるが、ＦＩＧ．２の回路は一つの電源だけしか要求しない
のに対して、ＦＩＧ．３の回路は、一般的には、２つの電源を要求する。
【０１２０】 ＦＩＧ．２に示される電気スイッチは、ディスクリート、集積型、薄膜型、厚
膜型、ポリマー型、オプティカル型などのさまざまなトランジスタ技術によって
実現できる。一つの装置がＦＩＧ．４に示されており、ここでは、電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）が入力３０、出力３１、および短絡スイッチ３６として使わ
れている。ＦＥＴは、ゲート端子（４３、４４および５５）に印加される電圧に
よって、オンおよびオフが切り替えられる。本説明においては、ゲート電圧が論
理１の場合には、ＦＥＴはオンに切り替えられ、そのゲート電圧が論理０の場合
には、オフに切り替えられるものとする。コントローラ４２は、ＦＩＧ．４Ｂに
示すように時間の関数に応じてゲート電圧を印加するために使用される。この例
では、３つのパルス対（４３および４４）のシーケンスが入力および出力トンジ
スタのゲートに印加される。パルス４３と４４との一対の各々は、式２に示され
た積分コンデンサ３７の両端の電圧変化を生じさせる。入力４３および出力４４
ゲートに印加されるパルス対の数は、所望する積分コンデンサ３７の両端の電圧
値に依存する。代表的な応用例では、その数は、１から数百の間パルス対である
。
膜型、ポリマー型、オプティカル型などのさまざまなトランジスタ技術によって
実現できる。一つの装置がＦＩＧ．４に示されており、ここでは、電界効果トラ
ンジスタ（ＦＥＴ）が入力３０、出力３１、および短絡スイッチ３６として使わ
れている。ＦＥＴは、ゲート端子（４３、４４および５５）に印加される電圧に
よって、オンおよびオフが切り替えられる。本説明においては、ゲート電圧が論
理１の場合には、ＦＥＴはオンに切り替えられ、そのゲート電圧が論理０の場合
には、オフに切り替えられるものとする。コントローラ４２は、ＦＩＧ．４Ｂに
示すように時間の関数に応じてゲート電圧を印加するために使用される。この例
では、３つのパルス対（４３および４４）のシーケンスが入力および出力トンジ
スタのゲートに印加される。パルス４３と４４との一対の各々は、式２に示され
た積分コンデンサ３７の両端の電圧変化を生じさせる。入力４３および出力４４
ゲートに印加されるパルス対の数は、所望する積分コンデンサ３７の両端の電圧
値に依存する。代表的な応用例では、その数は、１から数百の間パルス対である
。
【０１２１】 ＦＩＧ．５は、マルチタッチ表面システムにおける近接センサのアレイを有す
るシステムでの使用に適した近接センサ回路構成を示す。近接センサ４７は、入
力トランジスタ３０と、出力トランジスタ３１と、検出電極３３と、検出電極３
３用の誘電体被覆３２と、導電線４３、４４、４５および４６とから構成されて
いる。近接センサ４７が、密に詰め込まれるとともに同一の導電線を分け合うこ
とができる二次元（２Ｄ）アレイを有することが可能なように導電線が配置され
ており、その結果、システムにおいて必要な線の数を減らす。ＦＩＧ．６は、全
ての近接センサの入力ノード４６が相互に接続されるとともに電源３４に接続さ
れているシステムの例を示している。全ての近接センサの出力ノード４５は、互
いに接続されるとともに、１つの積分コンデンサ３７、１つの短絡トランジスタ
３６、および１つの電圧―電圧増幅器３５に接続されている。この装置において
、一つの近接センサ４７は、最初に入力ゲート４３に対し、それから出力ゲート
４４に対して、論理１を一度に加えることによって、使用可能（イネーブル）に
される。一つの近接センサ４７のゲート制御は、入力ゲートコントローラ５０お
よび出力ゲートコントローラ５１によって、一つずつ行うことができる。例えば
、右下の角部にある近接センサ４７を使用可能にするために、入力ゲートコント
ローラ５０は、導電線４３ａ上へ一つの論理パルスを出力する。これに次いで、
導電線４４ｈ上の一つの論理パルスが出力ゲートコントローラ５１によって生成
される。ＦＩＧ．４Ｂに示されるようなこのパルスの繰り返しは、電荷を積分コ
ンデンサ３７に蓄積させ、対応する電圧を増幅器５８の出力として発生させる。
近接センサ４７のアレイの全ては、このようにして一度に一つのセンサを使用可
能にすることによって走査される。
るシステムでの使用に適した近接センサ回路構成を示す。近接センサ４７は、入
力トランジスタ３０と、出力トランジスタ３１と、検出電極３３と、検出電極３
３用の誘電体被覆３２と、導電線４３、４４、４５および４６とから構成されて
いる。近接センサ４７が、密に詰め込まれるとともに同一の導電線を分け合うこ
とができる二次元（２Ｄ）アレイを有することが可能なように導電線が配置され
ており、その結果、システムにおいて必要な線の数を減らす。ＦＩＧ．６は、全
ての近接センサの入力ノード４６が相互に接続されるとともに電源３４に接続さ
れているシステムの例を示している。全ての近接センサの出力ノード４５は、互
いに接続されるとともに、１つの積分コンデンサ３７、１つの短絡トランジスタ
３６、および１つの電圧―電圧増幅器３５に接続されている。この装置において
、一つの近接センサ４７は、最初に入力ゲート４３に対し、それから出力ゲート
４４に対して、論理１を一度に加えることによって、使用可能（イネーブル）に
される。一つの近接センサ４７のゲート制御は、入力ゲートコントローラ５０お
よび出力ゲートコントローラ５１によって、一つずつ行うことができる。例えば
、右下の角部にある近接センサ４７を使用可能にするために、入力ゲートコント
ローラ５０は、導電線４３ａ上へ一つの論理パルスを出力する。これに次いで、
導電線４４ｈ上の一つの論理パルスが出力ゲートコントローラ５１によって生成
される。ＦＩＧ．４Ｂに示されるようなこのパルスの繰り返しは、電荷を積分コ
ンデンサ３７に蓄積させ、対応する電圧を増幅器５８の出力として発生させる。
近接センサ４７のアレイの全ては、このようにして一度に一つのセンサを使用可
能にすることによって走査される。
【０１２２】 ＦＩＧ．７Ａは、近接センサ出力５８を、コンピュータによって処理するのに
適当なデジタルコードに変換するのに役立つ典型的な回路の概略図である。近接
センサ出力５８は、タッチデバイス（例えば、ＦＩＧ．２の３８を参照）が近く
に存在しない場合であっても、典型的にはゼロにはならない。このゼロとならな
い信号は、近接センサの共通ノード４８に存在する寄生または浮遊容量によるも
のであり、相対的に一定値をとる。センサ出力５８をデジタルコードに変換する
前に、このゼロではないバックグランド信号を除去することは望ましい。これは
、格納されているバックグランド信号６８の記録値をセンサ出力５８から差し引
くための差動アンプ６４を用いることによってなされる。この結果の差分信号６
５は、Ｋ−ビットのコード６６を生成するＡＤＣ（アナログデジタル変換機）６
０によってデジタルコードに変換される。格納されているバックグランド信号は
、まず、タッチデバイスが近くにない状態で近接センサ４７（ＦＩＧ．６）のア
レイにおいてサンプリングすることで記録され、それぞれの近接センサ４７毎に
特定されたデジタルコードを格納している。各近接センサのバックグランド信号
に対応する特定のコードは、メモリ装置６３へのＭ−ビットのアドレス入力７０
によって選択され、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換機）６１に入力される。
適当なデジタルコードに変換するのに役立つ典型的な回路の概略図である。近接
センサ出力５８は、タッチデバイス（例えば、ＦＩＧ．２の３８を参照）が近く
に存在しない場合であっても、典型的にはゼロにはならない。このゼロとならな
い信号は、近接センサの共通ノード４８に存在する寄生または浮遊容量によるも
のであり、相対的に一定値をとる。センサ出力５８をデジタルコードに変換する
前に、このゼロではないバックグランド信号を除去することは望ましい。これは
、格納されているバックグランド信号６８の記録値をセンサ出力５８から差し引
くための差動アンプ６４を用いることによってなされる。この結果の差分信号６
５は、Ｋ−ビットのコード６６を生成するＡＤＣ（アナログデジタル変換機）６
０によってデジタルコードに変換される。格納されているバックグランド信号は
、まず、タッチデバイスが近くにない状態で近接センサ４７（ＦＩＧ．６）のア
レイにおいてサンプリングすることで記録され、それぞれの近接センサ４７毎に
特定されたデジタルコードを格納している。各近接センサのバックグランド信号
に対応する特定のコードは、メモリ装置６３へのＭ−ビットのアドレス入力７０
によって選択され、ＤＡＣ（デジタルアナログ変換機）６１に入力される。
【０１２３】 ＦＩＧ．６に示される近接センサ４７の二次元（２Ｄ）アレイは、アレイ全体
を走査する速度を改善するために、複数あるグループ毎に接続されることができ
る。これは、複数の近接センサの複数の列としてグループが割当てられているＦ
ＩＧ．８に図示されている。この処理において、ＦＩＧ．６のように、近接セン
サの入力ノードは、相互に接続されるとともに、電源３４に接続される。出力ゲ
ート４４もまた同様に接続されることができる。しかしながら、入力ゲート４３
は、この場合は、全てが互いに接続されており、出力ノード４５は、一つの行に
ある近接センサ４７でのみ接続されるとともに、振り分けられた電圧増幅器３５
に接続される。この接続方法によれば、１つの列に含まれる全ての近接センサは
、同時に使用可能となり、この結果、アレイを走査する時間をファクターＮだけ
軽減することができる、ここで、Ｎは、１つのグループあたりの近接センサの数
である。出力５８ａ〜ｈは、それぞれに振り分けられたＦＩＧ．７Ａに示される
ような変換回路に接続されるか、二者択一的に、各出力５８ａ〜ｈは、ＦＩＧ．
７Ｂに示される回路を用いて一度に変換される。本図において、各グループ５８
ａ〜ｈからの各出力信号は、一つずつマルチプレクサ６２により選択されて差動
アンプ６４の正入力側に加えられる。この後者の方法では、ＡＤＣ６０の変換時
間がセンサイネーブル時間よりも早いことが仮定されており、この結果、センサ
アレイの走査において十分なスピードアップが実現される。
を走査する速度を改善するために、複数あるグループ毎に接続されることができ
る。これは、複数の近接センサの複数の列としてグループが割当てられているＦ
ＩＧ．８に図示されている。この処理において、ＦＩＧ．６のように、近接セン
サの入力ノードは、相互に接続されるとともに、電源３４に接続される。出力ゲ
ート４４もまた同様に接続されることができる。しかしながら、入力ゲート４３
は、この場合は、全てが互いに接続されており、出力ノード４５は、一つの行に
ある近接センサ４７でのみ接続されるとともに、振り分けられた電圧増幅器３５
に接続される。この接続方法によれば、１つの列に含まれる全ての近接センサは
、同時に使用可能となり、この結果、アレイを走査する時間をファクターＮだけ
軽減することができる、ここで、Ｎは、１つのグループあたりの近接センサの数
である。出力５８ａ〜ｈは、それぞれに振り分けられたＦＩＧ．７Ａに示される
ような変換回路に接続されるか、二者択一的に、各出力５８ａ〜ｈは、ＦＩＧ．
７Ｂに示される回路を用いて一度に変換される。本図において、各グループ５８
ａ〜ｈからの各出力信号は、一つずつマルチプレクサ６２により選択されて差動
アンプ６４の正入力側に加えられる。この後者の方法では、ＡＤＣ６０の変換時
間がセンサイネーブル時間よりも早いことが仮定されており、この結果、センサ
アレイの走査において十分なスピードアップが実現される。
【０１２４】 ＦＩＧ．９は、近接センサの出力ゲート４４の制御に役立つ代表的な回路を示
している。この回路は、３つの入力信号信号７５，７６，７８、および２つの出
力信号４４，７７から構成されている。ＡＮＤゲート７９への入力の双方ともが
論理１である場合、出力ゲート信号４４は、論理１であり、そうでなければ、論
理０のままである。入力信号７６が論理１である場合に、入力信号７８が論理０
から論理１に変化するとき、ＡＮＤに入力される信号７７は論理１となり、そう
でなければ、論理０のままである。このような回路８１の線形アレイは、ＦＩＧ
．８に示されるように近接センサの一つのグループを一度に使用可能とするため
に、端部と端部とが接続しておくことができる。
している。この回路は、３つの入力信号信号７５，７６，７８、および２つの出
力信号４４，７７から構成されている。ＡＮＤゲート７９への入力の双方ともが
論理１である場合、出力ゲート信号４４は、論理１であり、そうでなければ、論
理０のままである。入力信号７６が論理１である場合に、入力信号７８が論理０
から論理１に変化するとき、ＡＮＤに入力される信号７７は論理１となり、そう
でなければ、論理０のままである。このような回路８１の線形アレイは、ＦＩＧ
．８に示されるように近接センサの一つのグループを一度に使用可能とするため
に、端部と端部とが接続しておくことができる。
【０１２５】 ＦＩＧ．１０は、マルチタッチ表面に接触部する非導電性の接触部対象物（例
えば、手袋をはめた指）によって与えられる圧力に対して感受性が高いシステム
とすることができるマルチタッチ表面８９用の被覆を示している。この被覆は、
変形可能な誘電体タッチ層８５、変形可能な電導層８６、および、応答性に富む
誘電体膜８７を有している。タッチ表面８５は、特定の応用に適するように、そ
の上に記号のセットが印刷されており、この表面は、剥がしたり、異なる記号の
セットを備えた他のものに置き換えたりすることができる。電導層８６は、近接
センサの電源３４の基準グランドに電気的に接続８８されている。タッチ対象物
が、上表面８５を押圧する場合には、タッチデバイスの下側にある電導面８６が
、近接センサの検出電極３３に近づくように移動する。これは、検出電極３３に
蓄積されている電荷量の変化をもたらし、この結果、タッチ対象物の存在を検出
することができる。蓄積されている電荷の量は、タッチ対象物によって加えられ
る圧力に依存する。より圧力が高くなると、式１に示されるようにより多くの電
荷が蓄積される。
えば、手袋をはめた指）によって与えられる圧力に対して感受性が高いシステム
とすることができるマルチタッチ表面８９用の被覆を示している。この被覆は、
変形可能な誘電体タッチ層８５、変形可能な電導層８６、および、応答性に富む
誘電体膜８７を有している。タッチ表面８５は、特定の応用に適するように、そ
の上に記号のセットが印刷されており、この表面は、剥がしたり、異なる記号の
セットを備えた他のものに置き換えたりすることができる。電導層８６は、近接
センサの電源３４の基準グランドに電気的に接続８８されている。タッチ対象物
が、上表面８５を押圧する場合には、タッチデバイスの下側にある電導面８６が
、近接センサの検出電極３３に近づくように移動する。これは、検出電極３３に
蓄積されている電荷量の変化をもたらし、この結果、タッチ対象物の存在を検出
することができる。蓄積されている電荷の量は、タッチ対象物によって加えられ
る圧力に依存する。より圧力が高くなると、式１に示されるようにより多くの電
荷が蓄積される。
【０１２６】 より柔らかいマルチタッチデバイスのタッチ面を得るためには、さらに厚く、
より応答性の高い誘電体被覆を使用することができる。しかしながら、誘電体の
厚さが、増加するのにしたがって、空間的な分解能が低下するといったマルチタ
ッチデバイスタッチ面の効果が助長される。応答性の高い異方性の導電性を備え
た材料は、柔らかいタッチ面を提供しつつ、この好ましくない効果を防止するた
めに使用することができる。ＦＩＧ．１１は、応答性の高い異方性電導材料９０
を薄い誘電体被覆８５と検出電極３３との間に配置した場合の被覆を示している
。応答性の高い材料９０の導電性方向が、主として垂直方向に向いている場合に
は、表面８５上のタッチデバイスによって形成される画像は、検出電極３３を大
きく広げることなく並進され、この結果、応答性の高いタッチ面を提供しつつ、
空間分解能を維持する。
より応答性の高い誘電体被覆を使用することができる。しかしながら、誘電体の
厚さが、増加するのにしたがって、空間的な分解能が低下するといったマルチタ
ッチデバイスタッチ面の効果が助長される。応答性の高い異方性の導電性を備え
た材料は、柔らかいタッチ面を提供しつつ、この好ましくない効果を防止するた
めに使用することができる。ＦＩＧ．１１は、応答性の高い異方性電導材料９０
を薄い誘電体被覆８５と検出電極３３との間に配置した場合の被覆を示している
。応答性の高い材料９０の導電性方向が、主として垂直方向に向いている場合に
は、表面８５上のタッチデバイスによって形成される画像は、検出電極３３を大
きく広げることなく並進され、この結果、応答性の高いタッチ面を提供しつつ、
空間分解能を維持する。
【０１２７】 ＦＩＧ．１２は、近接値およびタッチデバイスの圧力の双方を検出するマルチ
タッチ表面の断面を示している。タッチ層８５は、タッチデバイスを検出電極３
３から隔てる薄い誘電体である。近接値の検出は、この表面に対してなされる。
電極３３と、付加されるスイッチおよび導体とは、硬質の金属ベース９２に取り
付けられた応答性の高い材料８９の上に形成される。金属ベース９２は、近接セ
ンサの電源３４の基準グランドに電気的に接続８８されている。タッチデバイス
がタッチ表面８５を押圧する場合、検出電極３３は、下方へ動き、硬質の金属ベ
ース９２に近づく。移動する距離は、加えられる圧力に依存し、この結果、上述
したように、タッチデバイスによって加えられる圧力を検出することができる。
タッチ表面の断面を示している。タッチ層８５は、タッチデバイスを検出電極３
３から隔てる薄い誘電体である。近接値の検出は、この表面に対してなされる。
電極３３と、付加されるスイッチおよび導体とは、硬質の金属ベース９２に取り
付けられた応答性の高い材料８９の上に形成される。金属ベース９２は、近接セ
ンサの電源３４の基準グランドに電気的に接続８８されている。タッチデバイス
がタッチ表面８５を押圧する場合、検出電極３３は、下方へ動き、硬質の金属ベ
ース９２に近づく。移動する距離は、加えられる圧力に依存し、この結果、上述
したように、タッチデバイスによって加えられる圧力を検出することができる。
【０１２８】 近接画像が現れるような手の接触部の標準的な性質を説明するために、ＦＩＧ
．１３〜１５は、平行四辺形の電極のプロトタイプのアレイによって取得された
サンプル画像を含んでいる。各々の電極の陰影は、肉体が表面に近づいたり、手
の押圧によって表面に対する圧力が加わったり、および、平行四辺形に対して完
全に重なるのにしたがって、高くなる近接値の信号を示すように、濃淡づけをし
ている。手書きの認識のような一定の応用の場合には、これらのサンプル画像で
の電極サイズで示されるものよりも、さらに精密な電極アレイが明らかに要求さ
れることから、これらの画像の解像度は、本発明の範囲を限定するためのもので
はないことに留意する。以下の説明において、一定の走査サイクル時間の間に一
つの電極によって測定される近接値データは、その走査サイクルにおいて取得さ
れる近接画像の１つの「ピクセル」を構成する。
．１３〜１５は、平行四辺形の電極のプロトタイプのアレイによって取得された
サンプル画像を含んでいる。各々の電極の陰影は、肉体が表面に近づいたり、手
の押圧によって表面に対する圧力が加わったり、および、平行四辺形に対して完
全に重なるのにしたがって、高くなる近接値の信号を示すように、濃淡づけをし
ている。手書きの認識のような一定の応用の場合には、これらのサンプル画像で
の電極サイズで示されるものよりも、さらに精密な電極アレイが明らかに要求さ
れることから、これらの画像の解像度は、本発明の範囲を限定するためのもので
はないことに留意する。以下の説明において、一定の走査サイクル時間の間に一
つの電極によって測定される近接値データは、その走査サイクルにおいて取得さ
れる近接画像の１つの「ピクセル」を構成する。
【０１２９】 ＦＩＧ．１３は、指を広げて表面に対して平らにされた右手を示している。遠
く離れたところに、約１２０度位置がずれる傾向がある長円状の親指２０１があ
る。淵部の上方を横切ってアーチ状に配列された円柱状の複数のしみは、人さし
指２０２、中指２０３、薬指２０４および小指２０５である。隣接する指の関節
部分、すなわち基節骨２０９の肉体部は、指が完全に伸びきっている場合には、
各指先の下方に表れる。内側２０７および外側２０６のてのひら後部は、画像の
下方を横切っている非常に大きい接触部を生じさせる。てのひらがいっぱいに平
らにされる場合、前側の肉状体（ｃａｌｌｕｓｅｓ）２１３が手の中央部分に認
識できる。この画像は、全ての手の接触部分が、略卵型であるが、それらは圧力
、サイズ、方向、離心率、およびお互いの間隔において異なることを示している
。本画像は、一つの手の底部から表面に接触部可能な手の各部分の全てを含んで
いるが、多くの実例では、これら部分のうちの一部のみが表面に接触部している
こともあり、指が曲げ伸ばされることに応じて、指先部分は、てのひらに対して
広い範囲で相対的に移動するかもしれない。
く離れたところに、約１２０度位置がずれる傾向がある長円状の親指２０１があ
る。淵部の上方を横切ってアーチ状に配列された円柱状の複数のしみは、人さし
指２０２、中指２０３、薬指２０４および小指２０５である。隣接する指の関節
部分、すなわち基節骨２０９の肉体部は、指が完全に伸びきっている場合には、
各指先の下方に表れる。内側２０７および外側２０６のてのひら後部は、画像の
下方を横切っている非常に大きい接触部を生じさせる。てのひらがいっぱいに平
らにされる場合、前側の肉状体（ｃａｌｌｕｓｅｓ）２１３が手の中央部分に認
識できる。この画像は、全ての手の接触部分が、略卵型であるが、それらは圧力
、サイズ、方向、離心率、およびお互いの間隔において異なることを示している
。本画像は、一つの手の底部から表面に接触部可能な手の各部分の全てを含んで
いるが、多くの実例では、これら部分のうちの一部のみが表面に接触部している
こともあり、指が曲げ伸ばされることに応じて、指先部分は、てのひらに対して
広い範囲で相対的に移動するかもしれない。
【０１３０】 ＦＩＧ．１４は、手が部分的に閉じられている他の極端な例を示している。親
指２０１は、指先２０２〜２０８方向へ内転しており、指は曲げられているので
、指先は、表面の接線方向に置かれる代わりに、通常下方にくる。骨端部の方が
、肉付きのよい肉盛上り（ｐｕｌｐ ｐａｄ）よりも実際に表面に接触している
ので、指先の接触部の高度および強さは幾分少なくなる。隣接する指先２０２〜
２０５および親指２０１とは、互いに近接しているので、それらの間にわずかに
近接した谷間部分２０１によって区別されるようになる。隣接する基節骨である
指関節部分は、表面の上方の宙にういており、画像には表れず、てのひら前方の
肉状体部分も表れない。指が曲がっている際にはてのひらの付け根の部分のみが
表面にタッチできるため、てのひら後部２０６，２０７は、幾分短くなっている
が、その両者の離れている距離は、変化しない。近接画像は、背景にある物体に
よって混乱しないことに注意する。光学画像と異なり、表面から数ミリメータ以
内にある、導電性を持った対象物は全て示される。
指２０１は、指先２０２〜２０８方向へ内転しており、指は曲げられているので
、指先は、表面の接線方向に置かれる代わりに、通常下方にくる。骨端部の方が
、肉付きのよい肉盛上り（ｐｕｌｐ ｐａｄ）よりも実際に表面に接触している
ので、指先の接触部の高度および強さは幾分少なくなる。隣接する指先２０２〜
２０５および親指２０１とは、互いに近接しているので、それらの間にわずかに
近接した谷間部分２０１によって区別されるようになる。隣接する基節骨である
指関節部分は、表面の上方の宙にういており、画像には表れず、てのひら前方の
肉状体部分も表れない。指が曲がっている際にはてのひらの付け根の部分のみが
表面にタッチできるため、てのひら後部２０６，２０７は、幾分短くなっている
が、その両者の離れている距離は、変化しない。近接画像は、背景にある物体に
よって混乱しないことに注意する。光学画像と異なり、表面から数ミリメータ以
内にある、導電性を持った対象物は全て示される。
【０１３１】 ＦＩＧ．１５は、ペングリップコンフィギュレーションをした右手の接近画像
である。親指２０１および人差し指２０２は、あたかもペンを保持するように互
いに締め付けられているが、この場合は、その代わりに表面にタッチしている。
実際には、親指と人差し指は、ここでも、ＦＩＧ．１４に示される場合と同様に
表れる。しかしながら、中指２０３、薬指２０４、および小指２０５は、握り拳
を作るように丸くしており、その結果、指先に代わって、指の先端からの挙骨が
実際に表れる。挙骨のもとで丸くした部分は、実際には、締め付けている親指２
０１と人差し指２０２によりも下に配置され、てのひらの突起部２０６，２０７
に近接する。また、挙骨は、ＦＩＧ．１４の曲がった指先よりも長く、ＦＩＧ．
１３での平らにされた指先と同様のサイズで表れる。このようなサイズおよび配
置の違いは、ペングリップコンフィギュレーションを、閉じられまたは開いた手
のコンフィギュレーションから区別するためにペングリップ検出器１７によって
検出される。
である。親指２０１および人差し指２０２は、あたかもペンを保持するように互
いに締め付けられているが、この場合は、その代わりに表面にタッチしている。
実際には、親指と人差し指は、ここでも、ＦＩＧ．１４に示される場合と同様に
表れる。しかしながら、中指２０３、薬指２０４、および小指２０５は、握り拳
を作るように丸くしており、その結果、指先に代わって、指の先端からの挙骨が
実際に表れる。挙骨のもとで丸くした部分は、実際には、締め付けている親指２
０１と人差し指２０２によりも下に配置され、てのひらの突起部２０６，２０７
に近接する。また、挙骨は、ＦＩＧ．１４の曲がった指先よりも長く、ＦＩＧ．
１３での平らにされた指先と同様のサイズで表れる。このようなサイズおよび配
置の違いは、ペングリップコンフィギュレーションを、閉じられまたは開いた手
のコンフィギュレーションから区別するためにペングリップ検出器１７によって
検出される。
【０１３２】 ＦＩＧ．１６は、接触部追跡および識別モジュール内でのデータフローを表し
ている。画像分割プロセス２４１は、一番最近に走査された近接画像データ２４
０を取得し、その画像を、ＦＩＧ．１３の手における複数部分を区別できるよう
な対応する複数電極２４２のグループに分割する。推定されたハンドオフセット
データ２５２のフォードバックによって、部分的に決定された個々の画像領域に
適用されるフィルタおよび分割のルールを個別に決定する。画像分割プロセス２
４１は、各グループ内の複数電極の位置および近接値測定に対して１つの楕円形
状をフィッティングすることによってパラメータ化したグループデータ構造２４
２を出力する。
ている。画像分割プロセス２４１は、一番最近に走査された近接画像データ２４
０を取得し、その画像を、ＦＩＧ．１３の手における複数部分を区別できるよう
な対応する複数電極２４２のグループに分割する。推定されたハンドオフセット
データ２５２のフォードバックによって、部分的に決定された個々の画像領域に
適用されるフィルタおよび分割のルールを個別に決定する。画像分割プロセス２
４１は、各グループ内の複数電極の位置および近接値測定に対して１つの楕円形
状をフィッティングすることによってパラメータ化したグループデータ構造２４
２を出力する。
【０１３３】 経路追跡プロセス２４５は、パラメータ化された電極グループ２４２を先の画
像から抽出された接触部経路データ構造２４３によって予測される継続性に調和
させる。このような経路追跡が、先の画像からの接触部表現の連続性を確実にす
る。これは、個々の手の接触部の速度を測定したり、手の一部が表面から離れる
場合に将来の画像から消えることを決定したりすることを可能とする。経路追跡
プロセス２４５は、現在のグループ２４２から経路位置、速度、および接触部の
幾何学的状態を更新するとともに、それらを接触部識別処理２４７，２４８へ伝
える。上記目的のため、複数のグループおよび識別されていない経路は、それぞ
れＧｉおよびＰｉの形式のデータ構造名によって参照される、ここで、インデッ
クスｉは、ゼロのグループＧ０およびゼロの経路Ｐ０を除いて任意である。特別
のグループおよび経路パラメータは、これらの構造名に下つき文字で表記し、画
像走査サイクルは、括弧表示で表記する。そのため、例えばＰ２X〔ｎ〕は、現 在の近接画像における経路Ｐ２の水平方向の位置を表し、Ｐ２X〔ｎ−１〕は、 前回の近接画像における位置を表す。接触部識別システムは、手の識別プロセス
２４７と指およびてのひらの識別プロセス２４８とに階層的に分離している。各
接触部に対する識別、指およびてのひらの識別プロセス２４８は、各面の接触部
を生じる手の部分を識別するために、最適化およびファジーパターン認識技術を
結合して利用している。推定された手のオフセットのフィードバックは、手のコ
ンフィギュレーションが明らかでなく、ほんの少しの接触部のみ表れている場合
に、手の接触部を識別することに役立つ。
像から抽出された接触部経路データ構造２４３によって予測される継続性に調和
させる。このような経路追跡が、先の画像からの接触部表現の連続性を確実にす
る。これは、個々の手の接触部の速度を測定したり、手の一部が表面から離れる
場合に将来の画像から消えることを決定したりすることを可能とする。経路追跡
プロセス２４５は、現在のグループ２４２から経路位置、速度、および接触部の
幾何学的状態を更新するとともに、それらを接触部識別処理２４７，２４８へ伝
える。上記目的のため、複数のグループおよび識別されていない経路は、それぞ
れＧｉおよびＰｉの形式のデータ構造名によって参照される、ここで、インデッ
クスｉは、ゼロのグループＧ０およびゼロの経路Ｐ０を除いて任意である。特別
のグループおよび経路パラメータは、これらの構造名に下つき文字で表記し、画
像走査サイクルは、括弧表示で表記する。そのため、例えばＰ２X〔ｎ〕は、現 在の近接画像における経路Ｐ２の水平方向の位置を表し、Ｐ２X〔ｎ−１〕は、 前回の近接画像における位置を表す。接触部識別システムは、手の識別プロセス
２４７と指およびてのひらの識別プロセス２４８とに階層的に分離している。各
接触部に対する識別、指およびてのひらの識別プロセス２４８は、各面の接触部
を生じる手の部分を識別するために、最適化およびファジーパターン認識技術を
結合して利用している。推定された手のオフセットのフィードバックは、手のコ
ンフィギュレーションが明らかでなく、ほんの少しの接触部のみ表れている場合
に、手の接触部を識別することに役立つ。
【０１３４】 手の識別プロセス２４７は、手の識別の範囲内で、より生体力学的な要素を生
じさせる表面の接触部に対する、左手または右手の身元の割当てを見出すために
、分離結合型最適化アルゴリズムを利用する。それは、手の指が表面からリフト
オフされた後に最後に測定された手の位置を一時的に格納しておくことを第１の
目的として、推定された手および指のオフセット２５２のフィードバックを受信
する。そのとき、指が同じ領域にすぐに下ろし戻される場合には、前の手識別を
受信することが適当であろう。
じさせる表面の接触部に対する、左手または右手の身元の割当てを見出すために
、分離結合型最適化アルゴリズムを利用する。それは、手の指が表面からリフト
オフされた後に最後に測定された手の位置を一時的に格納しておくことを第１の
目的として、推定された手および指のオフセット２５２のフィードバックを受信
する。そのとき、指が同じ領域にすぐに下ろし戻される場合には、前の手識別を
受信することが適当であろう。
【０１３５】 識別プロセス２４７および２４８の出力は、手が存在する状態および指の指示
が付加された接触部経路のセットである。表記上の目的のため、識別された経路
は、識別不能あるいは指が存在しない場合用にＦ０、親指２０１用にＦ１、人差
し指２０２用にＦ２、中指２０３用にＦ３、薬指２０４用にＦ４、小指用にＦ５
、てのひら後部の外側部２０６用にＦ６、てのひら後部の内側部２０７用にＦ７
、およびてのひらの肉状体２０８用にＦ８が参照される。特定の手の識別を表記
するためには、この表記に対して左手ならＬ、右手ならＲといった接頭語をつけ
ることができ、例えば、ＲＦ２は、右手の人差し指の経路を表記している。特定
の手の全体を参照する場合には、ＬＨは左手を表し、ＲＨは右手を表す。実際の
アルゴリズム上は、左手の識別は、−１で表され、右手は＋１で表されるので、
垂直方向の軸に沿って対称に得られた測定値の左右像を入れ替えやすくなる。
が付加された接触部経路のセットである。表記上の目的のため、識別された経路
は、識別不能あるいは指が存在しない場合用にＦ０、親指２０１用にＦ１、人差
し指２０２用にＦ２、中指２０３用にＦ３、薬指２０４用にＦ４、小指用にＦ５
、てのひら後部の外側部２０６用にＦ６、てのひら後部の内側部２０７用にＦ７
、およびてのひらの肉状体２０８用にＦ８が参照される。特定の手の識別を表記
するためには、この表記に対して左手ならＬ、右手ならＲといった接頭語をつけ
ることができ、例えば、ＲＦ２は、右手の人差し指の経路を表記している。特定
の手の全体を参照する場合には、ＬＨは左手を表し、ＲＨは右手を表す。実際の
アルゴリズム上は、左手の識別は、−１で表され、右手は＋１で表されるので、
垂直方向の軸に沿って対称に得られた測定値の左右像を入れ替えやすくなる。
【０１３６】 各々の手に対して、各ビットが特定の指の接面、接触部の継続、またはリフト
オフを表したビットフィールドデータレジスタの一つのセットを保持することも
便利である。ビットフィールド内のビットの位置が上述した手の各部の指標に対
応する。かかるレジスタは、複数の指の中の特定のサブセットが接面されている
か否かを決定するために瞬時にビットマスクを用いてテストを行うことができる
。二者択一的に、それらは、特定の指のコード（複数の指の組合せ）に対応した
入力イベントを見いだすためのルックアップテーブルに与えられることが可能で
ある。このような指識別ビットフィールドは、主として同期検出器１３において
必要とされる。
オフを表したビットフィールドデータレジスタの一つのセットを保持することも
便利である。ビットフィールド内のビットの位置が上述した手の各部の指標に対
応する。かかるレジスタは、複数の指の中の特定のサブセットが接面されている
か否かを決定するために瞬時にビットマスクを用いてテストを行うことができる
。二者択一的に、それらは、特定の指のコード（複数の指の組合せ）に対応した
入力イベントを見いだすためのルックアップテーブルに与えられることが可能で
ある。このような指識別ビットフィールドは、主として同期検出器１３において
必要とされる。
【０１３７】 追跡および識別のサブシステム内での最後のプロセスは、識別と分割処理にバ
イアスを加えるフィードバックを提供するために上述された手位置推定装置２５
１である。手位置推定装置は、手がタッチすることなく表面の上に浮いている（
フローティング）場合にも、横方向の手位置について保存性のある推定２５２を
提供しようとする。この場合、推定は、手が再び接面する場所の最良の推定を意
味する。手の一部が表面にタッチするときに、推定は、現在、識別されている手
の部分についての現在の位置測定結果と、より確実な、またはより確実性の少な
い識別から既になされている推定とを結びつける。
イアスを加えるフィードバックを提供するために上述された手位置推定装置２５
１である。手位置推定装置は、手がタッチすることなく表面の上に浮いている（
フローティング）場合にも、横方向の手位置について保存性のある推定２５２を
提供しようとする。この場合、推定は、手が再び接面する場所の最良の推定を意
味する。手の一部が表面にタッチするときに、推定は、現在、識別されている手
の部分についての現在の位置測定結果と、より確実な、またはより確実性の少な
い識別から既になされている推定とを結びつける。
【０１３８】 最も簡単ではあるが、精度の低い手位置測定結果を得る方法は、識別には関係
なく、手が接触部している位置の全ての平均をとることである。仮に、手の複数
部分２０１〜２０７の全てがＦＩＧ．１３のように表面にタッチしているならば
、複数の指やてのひら後部は、てのひらの中心の周りにリング状に形成されてい
るため、結果として重心は、てのひらの中心が配置されている適切な推定値とな
るであろう。しかしながら、１つの手が接触部している場合にのみ、平均をとる
ことが利用できることを考慮すべきである。
なく、手が接触部している位置の全ての平均をとることである。仮に、手の複数
部分２０１〜２０７の全てがＦＩＧ．１３のように表面にタッチしているならば
、複数の指やてのひら後部は、てのひらの中心の周りにリング状に形成されてい
るため、結果として重心は、てのひらの中心が配置されている適切な推定値とな
るであろう。しかしながら、１つの手が接触部している場合にのみ、平均をとる
ことが利用できることを考慮すべきである。
【０１３９】 この推定は、手の中心が、単一の接触部位置であることと仮定しているが、こ
の接触部は右手親指から実際は４〜８ｃｍも離れていることもあり、この接触部
は、てのひら後部から実際は４〜６ｃｍも高い場合もあるし、この単一の接触部
位置は、中指から実際は４〜６ｃｍも低い場合もある。
の接触部は右手親指から実際は４〜８ｃｍも離れていることもあり、この接触部
は、てのひら後部から実際は４〜６ｃｍも高い場合もあるし、この単一の接触部
位置は、中指から実際は４〜６ｃｍも低い場合もある。
【０１４０】 ＦＩＧ．１７は、手位置推定器２５１内の詳細なステップを示している。これ
ら複数のステップは、各々の手について個別に繰り返されねばならない。好まし
い実施形態では、この処理は、手内の接触部識別（２５０）を利用して、それぞ
れの接触部毎に、手の部分の識別ｉに関して測定された接触部位置（ＦｉX〔ｎ 〕，ＦｉY〔ｎ〕）と特定の指またはてのひら後部のデフォルト位置（ＦｉdefX 〔ｎ〕，ＦｉdefY〔ｎ〕）との間のオフセットを計算する（２５４）。デフォル
ト位置は、好ましくは、手が、キーボードのホームキー列に載せてある場合のよ
うに、指が部分的に閉じられたニュートラルな姿勢にある場合の、指およびての
ひらの位置に対応している。ステップ２５５は、測定された手のオフセット（Ｈ moX 〔ｎ〕，ＨmoY〔ｎ〕）を得るために、個別の接触部フセットの平均値を求め
る。
ら複数のステップは、各々の手について個別に繰り返されねばならない。好まし
い実施形態では、この処理は、手内の接触部識別（２５０）を利用して、それぞ
れの接触部毎に、手の部分の識別ｉに関して測定された接触部位置（ＦｉX〔ｎ 〕，ＦｉY〔ｎ〕）と特定の指またはてのひら後部のデフォルト位置（ＦｉdefX 〔ｎ〕，ＦｉdefY〔ｎ〕）との間のオフセットを計算する（２５４）。デフォル
ト位置は、好ましくは、手が、キーボードのホームキー列に載せてある場合のよ
うに、指が部分的に閉じられたニュートラルな姿勢にある場合の、指およびての
ひらの位置に対応している。ステップ２５５は、測定された手のオフセット（Ｈ moX 〔ｎ〕，ＨmoY〔ｎ〕）を得るために、個別の接触部フセットの平均値を求め
る。
【０１４１】
【数３】
【０１４２】 好ましくは、各指およびてのひら後部の重み付けＦｉmow〔ｎ〕は、近似的に、 その測定されたトータルの近接値であり、すなわち、Ｆｉmow〔ｎ〕＝Ｆｉ〔ｎ 〕である。これは、近接値がゼロとなるような持ち上げられた指は、平均値に全
く影響を与えず、通常の近接値よりも値が低い接触部であって測定された位置や
識別の精度が低い場合は、影響を小さくすることを確実にする。さらに、てのひ
ら後部がタッチしている場合、これらの大きなトータルの近接値は、平均に対し
て支配的にはたらく。てのひら後部は、非常にフレキシブルな指部に比べて、手
の中心に対して相対的に移動せず、全体的な手の位置をさらに確実に指示するた
めに、この方法には利点がある。手が表面にタッチしていない場合、すなわち、
全ての近接値がゼロである場合、測定されたオフセットは、ゼロになるようにセ
ットされている。これによって、フィルタ処理された低い手位置推定値は、デフ
ォルトの手位置へと減衰する。
く影響を与えず、通常の近接値よりも値が低い接触部であって測定された位置や
識別の精度が低い場合は、影響を小さくすることを確実にする。さらに、てのひ
ら後部がタッチしている場合、これらの大きなトータルの近接値は、平均に対し
て支配的にはたらく。てのひら後部は、非常にフレキシブルな指部に比べて、手
の中心に対して相対的に移動せず、全体的な手の位置をさらに確実に指示するた
めに、この方法には利点がある。手が表面にタッチしていない場合、すなわち、
全ての近接値がゼロである場合、測定されたオフセットは、ゼロになるようにセ
ットされている。これによって、フィルタ処理された低い手位置推定値は、デフ
ォルトの手位置へと減衰する。
【０１４３】 接触部識別が正確である限り、この手位置測定方法は、手の中心から生じる単
一の接触部を仮定することによって生じる大きなエラーを除去する。デフォルト
位置から指を曲げることは、測定された重心を数センチメートルよりも大きく乱
さない。しかしながら、この方法は、接触部を誤って認識した場合について適用
可能であるものの、一つの手部分がタッチしている場合であれば、最高８ｃｍも
の重心測定誤差が生じてしまう。このように、現在の測定されたオフセットは、
直接的には使用されない。しかしながら、単純な一次回帰フィルタを使用し、現
在のオフセット推定（ＨeoX〔ｎ〕，ＨeoY〔ｎ〕）を形成して、先のオフセット
要素（ＨeoX〔ｎ−１〕，ＨeoY〔ｎ−１〕）によって平均が算出される。
一の接触部を仮定することによって生じる大きなエラーを除去する。デフォルト
位置から指を曲げることは、測定された重心を数センチメートルよりも大きく乱
さない。しかしながら、この方法は、接触部を誤って認識した場合について適用
可能であるものの、一つの手部分がタッチしている場合であれば、最高８ｃｍも
の重心測定誤差が生じてしまう。このように、現在の測定されたオフセットは、
直接的には使用されない。しかしながら、単純な一次回帰フィルタを使用し、現
在のオフセット推定（ＨeoX〔ｎ〕，ＨeoY〔ｎ〕）を形成して、先のオフセット
要素（ＨeoX〔ｎ−１〕，ＨeoY〔ｎ−１〕）によって平均が算出される。
【０１４４】 ステップ２５６は、現在の接触部識別の信頼性に応じてフィルタポールＨeoα
〔ｎ〕を調整する。指識別は、手の多くの部分が接触部するにしたがって、信頼
性を蓄積していくので、簡単な識別の信頼性の測定は、手が最後に表面から離れ
てから後に手の指が接面している指の数をみることである。大きなトータル近接
値を持つ接触部は、サイズおよび方向というような非常に明確な特徴を有するた
め、識別の信頼性を向上させる。このように、Ｈeoα〔ｎ〕は、概略的には、最
大の指の数に対して、手の接触部の近接値の合計を加えたものに比例するように
セットされる。Ｈoα〔ｎ〕は、もちろん、０と１との間を取るように正規化さ れていなければならず、さもなければ、フィルタは不安定になる。このように、
接触部識別における信頼性が高い場合、すなわち、手の多くの部分がしっかりと
表面にタッチしている場合、回帰フィルタは、現在のオフセット測定を助長する
。しかしながら、手が持ち上げられてから後、１または２の接触部しか現れない
場合には、このフィルタは、より信頼性のある識別に基づいていると考えられる
前回のオフセット推定を重視する。
〔ｎ〕を調整する。指識別は、手の多くの部分が接触部するにしたがって、信頼
性を蓄積していくので、簡単な識別の信頼性の測定は、手が最後に表面から離れ
てから後に手の指が接面している指の数をみることである。大きなトータル近接
値を持つ接触部は、サイズおよび方向というような非常に明確な特徴を有するた
め、識別の信頼性を向上させる。このように、Ｈeoα〔ｎ〕は、概略的には、最
大の指の数に対して、手の接触部の近接値の合計を加えたものに比例するように
セットされる。Ｈoα〔ｎ〕は、もちろん、０と１との間を取るように正規化さ れていなければならず、さもなければ、フィルタは不安定になる。このように、
接触部識別における信頼性が高い場合、すなわち、手の多くの部分がしっかりと
表面にタッチしている場合、回帰フィルタは、現在のオフセット測定を助長する
。しかしながら、手が持ち上げられてから後、１または２の接触部しか現れない
場合には、このフィルタは、より信頼性のある識別に基づいていると考えられる
前回のオフセット推定を重視する。
【０１４５】 フィルタリングされたオフセットは、最適な分割および手が再び接面するとい
った識別のために、手が表面の上に宙にある状態であっても、手の位置について
の保存性を持つ推定を保持する。
った識別のために、手が表面の上に宙にある状態であっても、手の位置について
の保存性を持つ推定を保持する。
【０１４６】 手が複数の処理の複合したシーケンスの途中でリフトオフされたが、瞬時に再
び面上に降ろされた場合であれば、大きな確率で、リフトオフされた場所の近く
に降ろされるであろう。しかしながら、動作シーケンスが終了した場合であれば
、手は休止するためにニュートラルな姿勢、すなわちデフォルト位置へ戻るであ
ろう。このため、ハンドが表面にタッチしていない間には、Ｈoα〔ｎ〕は、十 分に小さくなり、推定されるオフセットは、手がゆったりとデフォルト位置に戻
るのと略同様の速度で徐々にゼロに減衰する。
び面上に降ろされた場合であれば、大きな確率で、リフトオフされた場所の近く
に降ろされるであろう。しかしながら、動作シーケンスが終了した場合であれば
、手は休止するためにニュートラルな姿勢、すなわちデフォルト位置へ戻るであ
ろう。このため、ハンドが表面にタッチしていない間には、Ｈoα〔ｎ〕は、十 分に小さくなり、推定されるオフセットは、手がゆったりとデフォルト位置に戻
るのと略同様の速度で徐々にゼロに減衰する。
【０１４７】 低い識別の信頼性によってＨoα〔ｎ〕が小さくなるときは、フィルタ追跡の 遅延（ディレイ）は、一対の指が数センチメータまで素早く移動することに間に
あう程度に十分に大きくなる。フィルタの目的は、接触部識別において疑わしい
変化に対しては、ゆっくりと反応し、接触部の動きを追従させないことである。
このような動作追跡遅延は、古いオフセット推定に対して画像間で測定された接
触部動作を加えることによって問題なく除去することができる。ステップ２５７
は、現在の接触部速度の平均値（ＨmvX〔ｎ〕，ＨmvY〔ｎ〕）から動作を取得す
る。
あう程度に十分に大きくなる。フィルタの目的は、接触部識別において疑わしい
変化に対しては、ゆっくりと反応し、接触部の動きを追従させないことである。
このような動作追跡遅延は、古いオフセット推定に対して画像間で測定された接
触部動作を加えることによって問題なく除去することができる。ステップ２５７
は、現在の接触部速度の平均値（ＨmvX〔ｎ〕，ＨmvY〔ｎ〕）から動作を取得す
る。
【０１４８】
【数４】
【０１４９】 現在の接触部速度、（ＦｉvX〔ｎ〕，ＦｉvY〔ｎ〕）は、指の識別を独立して
検出している経路追跡プロセス２４５から検索される。ステップ２５８は、以下
のフィルタの式を計算することによって、推定された手のオフセット（ＨevX〔 ｎ〕，ＨevY〔ｎ〕）を更新する。
検出している経路追跡プロセス２４５から検索される。ステップ２５８は、以下
のフィルタの式を計算することによって、推定された手のオフセット（ＨevX〔 ｎ〕，ＨevY〔ｎ〕）を更新する。
【０１５０】
【数５】
【０１５１】 最終的に、特定の複数の指の位置について同じように保存性を有する推定を提
供するために、ステップ２５９では、個々の指のオフセット（ＦｉeoX〔ｎ〕， ＦｉeoY〔ｎ〕）が、識別された複数の接触部と、推定された手のオフセットよ りも少ないそれらに対応するデフォルトの指位置との間の距離から計算される。
各識別可能な接触部ｉに対して、オフセットは、以下のように計算される。
供するために、ステップ２５９では、個々の指のオフセット（ＦｉeoX〔ｎ〕， ＦｉeoY〔ｎ〕）が、識別された複数の接触部と、推定された手のオフセットよ りも少ないそれらに対応するデフォルトの指位置との間の距離から計算される。
各識別可能な接触部ｉに対して、オフセットは、以下のように計算される。
【０１５２】
【数６】
【０１５３】 これらの指のオフセットは、ニュートラルな姿勢から指を屈曲や伸張した場合
の偏差を反映する。ユーザが複数の指を、平らにされた手のコンフィギュレーシ
ョンのように極端な構成で置いた場合には、これら指のオフセットの総絶対値は
、平均的な成人と比較されるユーザの手のサイズおよび指の長さの指標として使
用することができる。
の偏差を反映する。ユーザが複数の指を、平らにされた手のコンフィギュレーシ
ョンのように極端な構成で置いた場合には、これら指のオフセットの総絶対値は
、平均的な成人と比較されるユーザの手のサイズおよび指の長さの指標として使
用することができる。
【０１５４】 各手および指に対するパラメータ（ＨeoX〔ｎ〕，ＨeoY〔ｎ〕）および（Ｆeo X 〔ｎ〕，ＦeoY〔ｎ〕）は、次の近接画像の解析の際の分割および識別処理へフ
ィードバックされる、推定された手および指のオフセットデータ２５２を構成す
る。他の処理が、絶対座標系での推定を必要とする場合には、それらは、単純に
、供給されたオフセットをデフォルトの指位置に対して加えることができるが、
多くの場合には、相対的なオフセット表現は、実際上、便利である。
ィードバックされる、推定された手および指のオフセットデータ２５２を構成す
る。他の処理が、絶対座標系での推定を必要とする場合には、それらは、単純に
、供給されたオフセットをデフォルトの指位置に対して加えることができるが、
多くの場合には、相対的なオフセット表現は、実際上、便利である。
【０１５５】 上記の手位置の推定手順は本発明の範囲内で、特に持ち上げられた位置の推定
方法に関して、多くの改良をおこなうことができることは、当業者にとって明ら
かである。一つの改良は、手が持ち上げられている場合には、指数関数的に減衰
させるのではなく、推定された手のオフセットを一定の速度で０に減衰していく
ことである。また、各手に対するオフセットの計算は、説明したように、それぞ
れ独立したものである。推定される左手の位置と推定される右手の位置との間に
最小の水平方向の分離距離を挿入することは、一方の手が持ち上げられている間
、右手が、ボードの反対側へスライドする際に、他の手の推定される位置が置き
換えられるといった場合に、有利である。この場合、リフトオフされた手の推定
位置は、全表面ではなく、表面の左側にあるデフォルトが強要される。右手がリ
フトオフされるとともに、左手がリフトオフされない場合であれば、以下のよう
な式が、離れた右手の位置の強制的な推定を行うために適用される。
方法に関して、多くの改良をおこなうことができることは、当業者にとって明ら
かである。一つの改良は、手が持ち上げられている場合には、指数関数的に減衰
させるのではなく、推定された手のオフセットを一定の速度で０に減衰していく
ことである。また、各手に対するオフセットの計算は、説明したように、それぞ
れ独立したものである。推定される左手の位置と推定される右手の位置との間に
最小の水平方向の分離距離を挿入することは、一方の手が持ち上げられている間
、右手が、ボードの反対側へスライドする際に、他の手の推定される位置が置き
換えられるといった場合に、有利である。この場合、リフトオフされた手の推定
位置は、全表面ではなく、表面の左側にあるデフォルトが強要される。右手がリ
フトオフされるとともに、左手がリフトオフされない場合であれば、以下のよう
な式が、離れた右手の位置の強制的な推定を行うために適用される。
【０１５６】
【数７】
【０１５７】 ここで、（ＬＦ１defX−ＲＦ１defX）は、左右の親指間のデフォルト距離であ
り、挿入される最小の水平方向分離距離であり、ＬＨevＸ〔ｎ〕は、現在の左手
の推定されたオフセットである。
り、挿入される最小の水平方向分離距離であり、ＬＨevＸ〔ｎ〕は、現在の左手
の推定されたオフセットである。
【０１５８】 ＦＩＧ．１８は、近接画像分割処理２４１内のデータフローを示している。ス
テップ２６２は、二次元ディフュージョンオペレータまたはガウシアンカーネル
を通過させることによって現在の近接画像２４０の空間的に平滑化されたコピー
２６３を形成する。ステップ２６４は、有効スレッショルドを上まわったフィル
タリングされた近接値、および最も近い近傍のピクセルのフィルタリングされた
近接値を持つ局所的に極大化したピクセル２６５に対して、平滑化された画像２
６３を求める。平滑化（スムージング）は、一つの電極上に孤立したノイズスパ
イクが、有効スレッショルドを超える極大を生じさせる可能性を軽減し、極大を
肉体部分として区別される接触部の周りに合併する。
テップ２６２は、二次元ディフュージョンオペレータまたはガウシアンカーネル
を通過させることによって現在の近接画像２４０の空間的に平滑化されたコピー
２６３を形成する。ステップ２６４は、有効スレッショルドを上まわったフィル
タリングされた近接値、および最も近い近傍のピクセルのフィルタリングされた
近接値を持つ局所的に極大化したピクセル２６５に対して、平滑化された画像２
６３を求める。平滑化（スムージング）は、一つの電極上に孤立したノイズスパ
イクが、有効スレッショルドを超える極大を生じさせる可能性を軽減し、極大を
肉体部分として区別される接触部の周りに合併する。
【０１５９】 プロセス２６８は、接触部エッジのための極大の部分から外側へ検索すること
によって、各極大ピクセルの周りにある十分な近接値を備える電極のグループま
たは複数のピクセルを構成する。ＦＩＧ．１９は、具体的な接触部の境界２７４
に対する基本的な境界電極検索パターンを示す。この図において、電極あるいは
画像ピクセルが、各々の矢印の先端に位置する。この検索は、極大ピクセル２７
６で開始され、境界２７４が検出されるまで、その左側にある複数のピクセル２
７７へ進む。境界にいたる直前のピクセル２７８は、エッジピクセルとしてマー
クされ、検索は、極大ピクセル２７６の右側にある２７９へと再開される。一旦
、極大の行の左または右のエッジが発見されると、検索は、その上および下の行
へ波及し、最も大きい近接値を備えた先の行のピクセルの列２８１において開始
される。本実施形態が説明するように、ピクセルまたは電極のセットは、数学的
な意味で接続されているが、矩形である必要はない。これは、隣接する接触部か
ら電極を外したり含めたりすることなく、肉体の接触部の楕円型にフィットさせ
るグループが許容される。
によって、各極大ピクセルの周りにある十分な近接値を備える電極のグループま
たは複数のピクセルを構成する。ＦＩＧ．１９は、具体的な接触部の境界２７４
に対する基本的な境界電極検索パターンを示す。この図において、電極あるいは
画像ピクセルが、各々の矢印の先端に位置する。この検索は、極大ピクセル２７
６で開始され、境界２７４が検出されるまで、その左側にある複数のピクセル２
７７へ進む。境界にいたる直前のピクセル２７８は、エッジピクセルとしてマー
クされ、検索は、極大ピクセル２７６の右側にある２７９へと再開される。一旦
、極大の行の左または右のエッジが発見されると、検索は、その上および下の行
へ波及し、最も大きい近接値を備えた先の行のピクセルの列２８１において開始
される。本実施形態が説明するように、ピクセルまたは電極のセットは、数学的
な意味で接続されているが、矩形である必要はない。これは、隣接する接触部か
ら電極を外したり含めたりすることなく、肉体の接触部の楕円型にフィットさせ
るグループが許容される。
【０１６０】 接触部が小さく、常に分離されている場合には、複数のエッジは、近接値の読
込値がバックグランドレベルに低下しているか否かによって定めることができる
。しかしながら、指先は、わずかな谷間部分、または浅い鞍点２１０によって分
離されているだけである。隣接する指先を分割するために、これらの谷間部分の
部分的な極小値を検出し、グループの境界として用いなければならない。一方、
てのひら後部の大きな接触部は、接触部中の肉体の近接において小さく一様性の
ないがために、部分的な極小値を示すかもしれない。
込値がバックグランドレベルに低下しているか否かによって定めることができる
。しかしながら、指先は、わずかな谷間部分、または浅い鞍点２１０によって分
離されているだけである。隣接する指先を分割するために、これらの谷間部分の
部分的な極小値を検出し、グループの境界として用いなければならない。一方、
てのひら後部の大きな接触部は、接触部中の肉体の近接において小さく一様性の
ないがために、部分的な極小値を示すかもしれない。
【０１６１】 接触部のもとでの全ての電極が、一つのグループに収集されるべき場合、この
ような部分的な極小は、無視されねばならない。所定の手位置推定分割システム
は、指先および親指が表れることが推定される画像の領域では厳密なエッジ検出
ルールを適用することができ、てのひらが現れることが推定される画像の領域で
は非厳密なエッジ検出ルールを適用することができる。これは、隣接する指先が
、単一のグループとして結合されてしまわず、各てのひら後部が、多数のグルー
プに分解されてしまわないことを確実にする。
ような部分的な極小は、無視されねばならない。所定の手位置推定分割システム
は、指先および親指が表れることが推定される画像の領域では厳密なエッジ検出
ルールを適用することができ、てのひらが現れることが推定される画像の領域で
は非厳密なエッジ検出ルールを適用することができる。これは、隣接する指先が
、単一のグループとして結合されてしまわず、各てのひら後部が、多数のグルー
プに分解されてしまわないことを確実にする。
【０１６２】 ＦＩＧ．１８のステップ２６６は、前回の画像の解析から得られる手位置の推
定を用いて、これらの分割領域の位置を規定する。ＦＩＧ．２０Ａは、手がデフ
ォルト位置にあって、両手に対する推定されたオフセットがゼロになる場合の厳
密および非厳密な分割領域の範囲を示す。本図における＋印２５２は、各々の手
の各指およびてのひら後部の推定された位置を示している。下側の両隅にある矩
形のアウトラインは、部分的な極小がほとんど無視される左２８４および右２８
６の非厳密な分割領域を表している。残ったＴ型部分は、近接値の鞍点が接触部
の境界として提供されなければならない厳密な分割領域２８２である。好ましい
実施形態によれば、非厳密な分割領域は、矩形形状をしており、その内側の複数
の境界部分２８５は、人差し指２０２が存在することが期待される列の僅かに内
側に配置されており、その上側の複数の境界部分２８７は、各々の親指の推定さ
れた垂直レベルに配置されている。非厳密な領域の外側および下側の境界は、表
面の外側の端部によって決定されている。手が表面から離れた後における推定さ
れた手のオフセットの減衰によって、非厳密が分割領域は、持ち上げられた手の
位置を無視して、手が数秒間にわたって留まっていた後に示された位置へと戻る
。ＦＩＧ．２０Ｂは、右手が左上方向に移動し、左手が左下方向に移動するにつ
れて、非厳密な領域が推定された手の位置２５２にどのように追従するかを示し
ている。これは、手の位置の推定が正しいかぎり、てのひら、いわばてのひらの
みが、非厳密な領域に入ることを確実にする。
定を用いて、これらの分割領域の位置を規定する。ＦＩＧ．２０Ａは、手がデフ
ォルト位置にあって、両手に対する推定されたオフセットがゼロになる場合の厳
密および非厳密な分割領域の範囲を示す。本図における＋印２５２は、各々の手
の各指およびてのひら後部の推定された位置を示している。下側の両隅にある矩
形のアウトラインは、部分的な極小がほとんど無視される左２８４および右２８
６の非厳密な分割領域を表している。残ったＴ型部分は、近接値の鞍点が接触部
の境界として提供されなければならない厳密な分割領域２８２である。好ましい
実施形態によれば、非厳密な分割領域は、矩形形状をしており、その内側の複数
の境界部分２８５は、人差し指２０２が存在することが期待される列の僅かに内
側に配置されており、その上側の複数の境界部分２８７は、各々の親指の推定さ
れた垂直レベルに配置されている。非厳密な領域の外側および下側の境界は、表
面の外側の端部によって決定されている。手が表面から離れた後における推定さ
れた手のオフセットの減衰によって、非厳密が分割領域は、持ち上げられた手の
位置を無視して、手が数秒間にわたって留まっていた後に示された位置へと戻る
。ＦＩＧ．２０Ｂは、右手が左上方向に移動し、左手が左下方向に移動するにつ
れて、非厳密な領域が推定された手の位置２５２にどのように追従するかを示し
ている。これは、手の位置の推定が正しいかぎり、てのひら、いわばてのひらの
みが、非厳密な領域に入ることを確実にする。
【０１６３】 ＦＩＧ．２０Ｃは、左手が表面から離れた場合に、左側の非厳密な領域２８４
は、表面全体から離れること、および右手が表面の左側へ移ったことを示してい
る。これは、一つの手の指が、反対側の手の非厳密な領域に入ることを防止する
。この効果は、複数の非厳密な領域間の最小水平方向隔離距離を挿入し、この複
数の領域が余りに互いに近づきすぎないようにし、最も多くの表面接触部を持っ
た手を、少ない接触部を持った手の推定された位置にまで広げることによって実
現される。ＦＩＧ．２１は、電極が厳密または非厳密な領域のどちらにあるかに
応じて検索された各電極におけるエッジテストの詳細なフローチャートである。
判断ステップ２９０は、スムージングされていない電極の近接値が、バックグラ
ンドの近接値レベルよりも大きいか否かを判断する。大きくない場合は、分割領
域または検索指示に関係なく、ステップ３０４でエッジ電極であると分類され、
ステップ３０５では、検索は、他の方向で処理を繰り返すために生の極大値へリ
ターンされる。スムージングされていない近接値が有意であれば、さらに、判断
ステップ２９２が検索する電極が非厳密または厳密な領域のどちらにあるかを判
断した結果に応じて隣接する電極のスムージングされた近接値についてテストを
適用する。
は、表面全体から離れること、および右手が表面の左側へ移ったことを示してい
る。これは、一つの手の指が、反対側の手の非厳密な領域に入ることを防止する
。この効果は、複数の非厳密な領域間の最小水平方向隔離距離を挿入し、この複
数の領域が余りに互いに近づきすぎないようにし、最も多くの表面接触部を持っ
た手を、少ない接触部を持った手の推定された位置にまで広げることによって実
現される。ＦＩＧ．２１は、電極が厳密または非厳密な領域のどちらにあるかに
応じて検索された各電極におけるエッジテストの詳細なフローチャートである。
判断ステップ２９０は、スムージングされていない電極の近接値が、バックグラ
ンドの近接値レベルよりも大きいか否かを判断する。大きくない場合は、分割領
域または検索指示に関係なく、ステップ３０４でエッジ電極であると分類され、
ステップ３０５では、検索は、他の方向で処理を繰り返すために生の極大値へリ
ターンされる。スムージングされていない近接値が有意であれば、さらに、判断
ステップ２９２が検索する電極が非厳密または厳密な領域のどちらにあるかを判
断した結果に応じて隣接する電極のスムージングされた近接値についてテストを
適用する。
【０１６４】 厳密な領域の検索が１つの行で水平方向に進行中であれば、判断ステップ３０
６は、この電極に最も近くに隣接する電極を考慮して、その電極が水平方向また
は斜め方向の部分的な極小部にあるかに否かを判断する判断ステップ３０８に移
行させる。隣接する指間の近接値の谷間部分が検出された場合には、電極は、エ
ッジ３１４として分類され、検索は、他の方向３０５に向かって再開される。も
し、そうでければ、検索は、その行にある隣の電極上で継続される３０２。もし
、厳密な領域の検索が隣接する行へ垂直方向に進行中であれば、判断ステップ３
０６は、この電極に最も近くに隣接する電極を考慮して、その電極が垂直方向の
部分的な極小部分にあるか否かを判断する判断ステップ３１０に移行させる。 指と親指との間の近接値の谷間部分が既に検出されていれば、その電極はエッジ
であると分類され３１２、異なる方向へ検索が再開される３０５。そうでなけれ
ば、検索は、隣の行で継続される３０２。もし、判断ステップ２９４が、非厳密
な領域の検索が一つの行で水平方向に進行中であると判断する場合には、しわ（
ｃｒｅａｓｅ）またはてのひらの内側の後部と外側の後部との間の谷間部分を確
認するために、厳密な水平方向の極小テストが行われる。通過するためには、判
断ステップ２９６で確認されるように、電極は、極大が生じている地点から水平
方向の距離が約２ｃｍよりも大きくなければならない。判断ステップ２９８で確
認されるように、電極は、長い谷部、すなわち、部分的に水平方向に極小な部分
でなければならず、上または下の行、および行内で隣の最も近い隣接部分へ広げ
られる。電極がエッジと分類されるならば３００、検索は他の方向へ再開される
３０５。非厳密な領域内の全ての他の部分的な極小は無視され、そのため、検索
はバックグランドレベルのエッジが電極まで到達するまで継続３０２される。
６は、この電極に最も近くに隣接する電極を考慮して、その電極が水平方向また
は斜め方向の部分的な極小部にあるかに否かを判断する判断ステップ３０８に移
行させる。隣接する指間の近接値の谷間部分が検出された場合には、電極は、エ
ッジ３１４として分類され、検索は、他の方向３０５に向かって再開される。も
し、そうでければ、検索は、その行にある隣の電極上で継続される３０２。もし
、厳密な領域の検索が隣接する行へ垂直方向に進行中であれば、判断ステップ３
０６は、この電極に最も近くに隣接する電極を考慮して、その電極が垂直方向の
部分的な極小部分にあるか否かを判断する判断ステップ３１０に移行させる。 指と親指との間の近接値の谷間部分が既に検出されていれば、その電極はエッジ
であると分類され３１２、異なる方向へ検索が再開される３０５。そうでなけれ
ば、検索は、隣の行で継続される３０２。もし、判断ステップ２９４が、非厳密
な領域の検索が一つの行で水平方向に進行中であると判断する場合には、しわ（
ｃｒｅａｓｅ）またはてのひらの内側の後部と外側の後部との間の谷間部分を確
認するために、厳密な水平方向の極小テストが行われる。通過するためには、判
断ステップ２９６で確認されるように、電極は、極大が生じている地点から水平
方向の距離が約２ｃｍよりも大きくなければならない。判断ステップ２９８で確
認されるように、電極は、長い谷部、すなわち、部分的に水平方向に極小な部分
でなければならず、上または下の行、および行内で隣の最も近い隣接部分へ広げ
られる。電極がエッジと分類されるならば３００、検索は他の方向へ再開される
３０５。非厳密な領域内の全ての他の部分的な極小は無視され、そのため、検索
はバックグランドレベルのエッジが電極まで到達するまで継続３０２される。
【０１６５】 極大間にある部分的な極小は境界として機能しないため、非厳密な分割領域で
は、グループは、十分にオーバーラップすることが可能である。端的には、オー
バーラッピングする複数のグループは、てのひらのような大きな人体の接触部の
部分であり、スムージングのされた後でさえも、複数の局在した極小を有してい
る。１つのグループの検索が開始された極小電極が、さらに他のグループの要素
である場合には、２つのグループは、オーバーラップすることは明らかである。
識別可能な肉部の接触部毎に一つのグループのみを残りのシステムに掲示するた
めに、ＦＩＧ．１８のステップ２７０は、パラメータ抽出の前に、オーバーラッ
プした複数のグループを一つのグループに結合する。当業者は、前回の画像の高
水準解析フィードバックは、分割プロセスを改良するためにさまざまな択一的な
方法において適用することが可能であり、いまだ本発明の範囲内にあることを理
解できる。例えば、非厳密な領域における付加的な画像スムージングは、各ての
ひらの後部の接触部を、厳密な分割領域であれば、境界テストで経路するであろ
う一つの局在した極小にまとめることができる。あまりに強いスムージングは、
指の複数ペアを。不意に、寛大なてのひらの領域に入れ、一つのグループに結合
してしまう。一度、指のペアが接合されてしまえば、指の識別プロセス２４８は
、指先が実際に一つのてのひら後部であるのかを区別する方法がなくなり、指識
別プロセスは、正しい手の位置推定あるいは将来の画像の分割目的のために寛大
な領域を調整することは不可能となる。
は、グループは、十分にオーバーラップすることが可能である。端的には、オー
バーラッピングする複数のグループは、てのひらのような大きな人体の接触部の
部分であり、スムージングのされた後でさえも、複数の局在した極小を有してい
る。１つのグループの検索が開始された極小電極が、さらに他のグループの要素
である場合には、２つのグループは、オーバーラップすることは明らかである。
識別可能な肉部の接触部毎に一つのグループのみを残りのシステムに掲示するた
めに、ＦＩＧ．１８のステップ２７０は、パラメータ抽出の前に、オーバーラッ
プした複数のグループを一つのグループに結合する。当業者は、前回の画像の高
水準解析フィードバックは、分割プロセスを改良するためにさまざまな択一的な
方法において適用することが可能であり、いまだ本発明の範囲内にあることを理
解できる。例えば、非厳密な領域における付加的な画像スムージングは、各ての
ひらの後部の接触部を、厳密な分割領域であれば、境界テストで経路するであろ
う一つの局在した極小にまとめることができる。あまりに強いスムージングは、
指の複数ペアを。不意に、寛大なてのひらの領域に入れ、一つのグループに結合
してしまう。一度、指のペアが接合されてしまえば、指の識別プロセス２４８は
、指先が実際に一つのてのひら後部であるのかを区別する方法がなくなり、指識
別プロセスは、正しい手の位置推定あるいは将来の画像の分割目的のために寛大
な領域を調整することは不可能となる。
【０１６６】 手の位置の推定よりも詳細なフィードバックのフォームが、同様に利用されう
る。例えば、基節骨（ＦＩＧ．１３の２０９）は、実際に指の部分であるが、垂
直最小値試験３１０による指先より、分離したグループに分割される傾向がある
。垂直の最小限の試験は、親指グループを、ＦＩＧ．１４の部分的に閉じた人差
し指の先グループおよびＦＩＧ．１５のペングリップの手のコンフィギュレーシ
ョンから切り離すのに必要である。しかしながら、平らにされた指の近い方の密
集部は、他の長い指を平らにすることなく、一つの長い指を平らにすることが非
常にむずかしいという事実によって、カールされた指先を親指後方から区別する
ことができる。この制約を利用して、平らにされた指フラグ２６７は、前の画像
の人差し指から小指として識別される接触部のうちの少なくとも２つが通常より
大きいときは、いつでもセットされて、指先が確かに平らになっていると示す。
その時、判断ステップ３１０は、現在画像の処理を通して、局部的な最小値２７
６の下の列の検索を通して直面される、最初の垂直の最小値を無視するために修
正する。これは、指先グループにおいて含まれる基節骨を許すが、指先グループ
が親指または前部のてのひらと結合するのを妨げる。分割プロセスの最後のステ
ップ２７２は、形状、サイズおよび位置パラメータを各々の電極グループから抽
出することになっている。グループ位置は、手の接触部位置を反映して、指速さ
を決定するのに必要である。全グループ近接値、偏心および方向は、より高水準
のモジュールによって、指、てのひら、および親指接触部を区別するのを助ける
ために使用される。
る。例えば、基節骨（ＦＩＧ．１３の２０９）は、実際に指の部分であるが、垂
直最小値試験３１０による指先より、分離したグループに分割される傾向がある
。垂直の最小限の試験は、親指グループを、ＦＩＧ．１４の部分的に閉じた人差
し指の先グループおよびＦＩＧ．１５のペングリップの手のコンフィギュレーシ
ョンから切り離すのに必要である。しかしながら、平らにされた指の近い方の密
集部は、他の長い指を平らにすることなく、一つの長い指を平らにすることが非
常にむずかしいという事実によって、カールされた指先を親指後方から区別する
ことができる。この制約を利用して、平らにされた指フラグ２６７は、前の画像
の人差し指から小指として識別される接触部のうちの少なくとも２つが通常より
大きいときは、いつでもセットされて、指先が確かに平らになっていると示す。
その時、判断ステップ３１０は、現在画像の処理を通して、局部的な最小値２７
６の下の列の検索を通して直面される、最初の垂直の最小値を無視するために修
正する。これは、指先グループにおいて含まれる基節骨を許すが、指先グループ
が親指または前部のてのひらと結合するのを妨げる。分割プロセスの最後のステ
ップ２７２は、形状、サイズおよび位置パラメータを各々の電極グループから抽
出することになっている。グループ位置は、手の接触部位置を反映して、指速さ
を決定するのに必要である。全グループ近接値、偏心および方向は、より高水準
のモジュールによって、指、てのひら、および親指接触部を区別するのを助ける
ために使用される。
【０１６７】 提供されたＧEは、グループＧ内の電極の一組であり、ｅzは、電極またはピク
セルｅの滑らかでない近接値であり、ｅx、およびｅyはセンチメートル単位示し た電極センターの表面の座標であり、グループ位置の基礎的なインジケータ、重
み付けされた近接値中心、または重心が与えられ、グループ電極の位置および近
接値から計算される。
セルｅの滑らかでない近接値であり、ｅx、およびｅyはセンチメートル単位示し た電極センターの表面の座標であり、グループ位置の基礎的なインジケータ、重
み付けされた近接値中心、または重心が与えられ、グループ電極の位置および近
接値から計算される。
【０１６８】
【数８】
【０１６９】 全グループから近接値ＧEがグループの各々のピクセルの上の近接値を統合す ることに留意する。それは手の部分のサイズの両方に左右される。その理由は、
大きい手の部分がより多くのピクセルを有するグループの原因となる傾向があり
、手の部分の表面上に近接しまたは圧力をかける。
大きい手の部分がより多くのピクセルを有するグループの原因となる傾向があり
、手の部分の表面上に近接しまたは圧力をかける。
【０１７０】 最も多くのグループが凸面であるという理由から、形状は楕円パラメータによ
って、うまく近似される。手順に適合している楕円は、二次モーメントＧxx、Ｇ xy 、Ｇyyの群共変性マトリックスＧcuvの単位の変換を必要とする。
って、うまく近似される。手順に適合している楕円は、二次モーメントＧxx、Ｇ xy 、Ｇyyの群共変性マトリックスＧcuvの単位の変換を必要とする。
【０１７１】
【数９】
【０１７２】 共分散マトリクスＧcuvの固有値λ0およびλ1は、楕円軸長さおよび方向Ｇθ を決定する。
【０１７３】
【数１０】
【０１７４】 ここで、Ｇθは範囲（０、１８０°）に、一義的に覆われている。
【０１７５】 便宜のために、より高いシステムレベルで指先とてのひらを区別し、長軸およ
び短軸長さが、比率を通して偏心率Ｇ∈に変わる
び短軸長さが、比率を通して偏心率Ｇ∈に変わる
【０１７６】
【数１１】
【０１７７】 長軸長さが常に短軸長さ以上であるので、偏心率が常に１以上であることに留
意する。最終的に、代表的なカールされた指先が全近接値約１を有するために、
全グループ近接値は経験的に再正規化される。
意する。最終的に、代表的なカールされた指先が全近接値約１を有するために、
全グループ近接値は経験的に再正規化される。
【０１７８】
【数１２】
【０１７９】 低解像度電極配列上の、全グループ近接値Ｇzは、フィットした楕円パラメー タより確実な指圧力と同様に接触部サイズのインジケータである。したがって、
近接画像が低解像度の場合、小さい接触部の方向および偏心率は測定された値よ
りむしろデフォルト値に設定され、全グループ近接値Ｇzは、接触部サイズの最 初の基準として、長軸および短軸長さの代わりに使用される。
近接画像が低解像度の場合、小さい接触部の方向および偏心率は測定された値よ
りむしろデフォルト値に設定され、全グループ近接値Ｇzは、接触部サイズの最 初の基準として、長軸および短軸長さの代わりに使用される。
【０１８０】 ＦＩＧ．２２は、経路追跡プロセスのステップを示す。それは、同じ物理的な
手の接触部に対応する連続した近接画像から、それらのグループを束縛する。各
々の手の部分が最後の近接画像から移動したところを決定する。追跡プロセスは
、現在グループが、既存の接触部経路とマッチングするか決めなければならない
。一般に、同じ接触部から起こっているグループおよび経路は、お互いに他のグ
ループおよび経路に近接している。また、横方向の指速さおよび加速度のバイオ
メカニカル制約が、指が画像間でどれくらい移動できるか限定する。したがって
、画像がお互いの追跡半径として知られている距離内である場合を除き、グルー
プおよび経路はマッチングしない。指間で代表的な横方向の分離が合理的画像走
査速度のための追跡半径より大きいという理由から、タッチダウンおよびリフト
オフは、タッチダウンが通常新しいグループに既存の経路の追跡半径の外側に現
れるという事実によって、および、リフトオフはその追跡半径内でのグループ内
で活動経路から離れることによって、簡単に検出される。高指速度での経路の不
適当な中断を防ぐために、各々の経路の追跡半径Ｐrirackは、その既存の速度お
よび近接値に従属させることが可能である。
手の接触部に対応する連続した近接画像から、それらのグループを束縛する。各
々の手の部分が最後の近接画像から移動したところを決定する。追跡プロセスは
、現在グループが、既存の接触部経路とマッチングするか決めなければならない
。一般に、同じ接触部から起こっているグループおよび経路は、お互いに他のグ
ループおよび経路に近接している。また、横方向の指速さおよび加速度のバイオ
メカニカル制約が、指が画像間でどれくらい移動できるか限定する。したがって
、画像がお互いの追跡半径として知られている距離内である場合を除き、グルー
プおよび経路はマッチングしない。指間で代表的な横方向の分離が合理的画像走
査速度のための追跡半径より大きいという理由から、タッチダウンおよびリフト
オフは、タッチダウンが通常新しいグループに既存の経路の追跡半径の外側に現
れるという事実によって、および、リフトオフはその追跡半径内でのグループ内
で活動経路から離れることによって、簡単に検出される。高指速度での経路の不
適当な中断を防ぐために、各々の経路の追跡半径Ｐrirackは、その既存の速度お
よび近接値に従属させることが可能である。
【０１８１】 第１ステップ３２０は、位置および速さが前の画像から測定した経路を使用し
ている既存の軌跡に沿って、表面接触部の現在位置を予測する。指が突然、指示
を開始または停止または変更するときを除いて、前の速さを位置予測に適用する
ことは予測を改善する。このような高い加速度イベントが０加速度イベントより
たびたび発生しないという理由から、基礎速さ予測の利益は指加速度を通じて場
合によっては不良予測より重要である。時間のステップｎ‐１と既知の速さＰvx 〔ｎ‐１〕，Ｐvy〔ｎ‐１〕から経路Ｐの位置をＰx〔ｎ‐１〕，Ｐy〔ｎ‐１〕
にし、経路継続する予測される速さは、下記式のときである。
ている既存の軌跡に沿って、表面接触部の現在位置を予測する。指が突然、指示
を開始または停止または変更するときを除いて、前の速さを位置予測に適用する
ことは予測を改善する。このような高い加速度イベントが０加速度イベントより
たびたび発生しないという理由から、基礎速さ予測の利益は指加速度を通じて場
合によっては不良予測より重要である。時間のステップｎ‐１と既知の速さＰvx 〔ｎ‐１〕，Ｐvy〔ｎ‐１〕から経路Ｐの位置をＰx〔ｎ‐１〕，Ｐy〔ｎ‐１〕
にし、経路継続する予測される速さは、下記式のときである。
【０１８２】
【数１３】
【０１８３】 前の画像において、活動経路の一組をＰＡとし、現在画像において作成される
セットされた電極グループをＧにする。ステップ３２２は、電極グループＧｋの
ために、最も近い活動経路と記録されたそれまでの距離を見いだす。
セットされた電極グループをＧにする。ステップ３２２は、電極グループＧｋの
ために、最も近い活動経路と記録されたそれまでの距離を見いだす。
【０１８４】
【数１４】
【０１８５】 正方形にされたユークリッドの距離が簡単に計算された距離測定基準であると
ころ、
ころ、
【０１８６】
【数１５】
【０１８７】 ステップ３２４は、その時各々の活動経路ＰＩのために、最も近い活動グルー
プと記録されたそれまでの距離を見いだす。
プと記録されたそれまでの距離を見いだす。
【０１８８】
【数１６】
【０１８９】 ステップ３２６において、それらがお互いに最も近い場合、活動グループＧｋ
および経路ＰＩは互いに対になれるだけである。すなわち、ＧkclosestPおよび ＰlclosestGはお互いを参照し、それらの間の距離は追跡半径未満である。以下 の状態の全ては、保持しなければならない。
および経路ＰＩは互いに対になれるだけである。すなわち、ＧkclosestPおよび ＰlclosestGはお互いを参照し、それらの間の距離は追跡半径未満である。以下 の状態の全ては、保持しなければならない。
【０１９０】
【数１７】
【０１９１】 同じ指の反復的なタップの検出の補助ため、同じ位置の上のタップの間で経路
割当ての継続を維持することは、役に立つ。これは、対になってないグループや
、指のリフトオフによって最後から２番目などにより停止された経路を用いて、
段階３２２‐３２６を繰り返すによってステップ３３４により達成される。
割当ての継続を維持することは、役に立つ。これは、対になってないグループや
、指のリフトオフによって最後から２番目などにより停止された経路を用いて、
段階３２２‐３２６を繰り返すによってステップ３３４により達成される。
【０１９２】 ステップ３３６において、いかなるグループでも、活動または最近活動でなく
なった経路を持っている対にされなかった経路は、新しい経路が割当てられ、表
面上への新しい指のタッチダウンをあらわす。ステップ３４４において、対にさ
れることができないいかなる活動経路でもグループとともに停止され、表面から
の手部分のリフトオフをあらわす。
なった経路を持っている対にされなかった経路は、新しい経路が割当てられ、表
面上への新しい指のタッチダウンをあらわす。ステップ３４４において、対にさ
れることができないいかなる活動経路でもグループとともに停止され、表面から
の手部分のリフトオフをあらわす。
【０１９３】 ステップ３４６は、その指定された経路に標準フィルタ技術を通して各々のグ
ループの抽出されたパラメータを反映する。下記に示される式は、経路位置、Ｐ
ｘ〔ｎ〕，Ｐｙ〔ｎ〕、Ｐｚ〔ｎ〕、速さ（Ｐｘ〔ｎ〕，Ｐｙ〔ｎ〕）、および
形状（Ｐθ〔ｎ〕、Ｐε〔ｎ〕）パラメータを対応するグループパラメータから
更新するために単純な自動後退するフィルタを適用する。しかし、カルマン（Ｋ
ａｌｍａｎ）または有限インパルス応答フィルタはまた適切である。
ループの抽出されたパラメータを反映する。下記に示される式は、経路位置、Ｐ
ｘ〔ｎ〕，Ｐｙ〔ｎ〕、Ｐｚ〔ｎ〕、速さ（Ｐｘ〔ｎ〕，Ｐｙ〔ｎ〕）、および
形状（Ｐθ〔ｎ〕、Ｐε〔ｎ〕）パラメータを対応するグループパラメータから
更新するために単純な自動後退するフィルタを適用する。しかし、カルマン（Ｋ
ａｌｍａｎ）または有限インパルス応答フィルタはまた適切である。
【０１９４】 経路ＰがグループＧによって、ちょうど今時間ステップｎで始められた場合、
すなわち、手部分がちょうどタッチダウンする場合、そのパラメータは、次のよ
うに初期化される。
すなわち、手部分がちょうどタッチダウンする場合、そのパラメータは、次のよ
うに初期化される。
【０１９５】
【数１８】
【０１９６】 他に、グループＧが、時間ステップｎに対する使用中の経路Ｐ〔ｎ‐１〕の継
続である場合、
続である場合、
【０１９７】
【数１９】
【０１９８】 大きさＰspeedおよび角度Ｐdirを速さベクトル（Ｐvx，Ｐvx）から計算するこ
とは、また、有効である。位置測定値の信頼性がかなり全近接値Ｐｚについては
増大するという理由から、低域フィルタ極Ｇαは規定未満の全近接値を有するグ
ループのために減少する。したがって、信号が弱いときに、システムは多量に前
に定められた経路速さに依存する。しかし、指がしっかりと強く表面に触れ、確
実な信号のとき、システムは、完全に現在のグループ重心測定値に依存する。
とは、また、有効である。位置測定値の信頼性がかなり全近接値Ｐｚについては
増大するという理由から、低域フィルタ極Ｇαは規定未満の全近接値を有するグ
ループのために減少する。したがって、信号が弱いときに、システムは多量に前
に定められた経路速さに依存する。しかし、指がしっかりと強く表面に触れ、確
実な信号のとき、システムは、完全に現在のグループ重心測定値に依存する。
【０１９９】 追跡モジュール内の次のプロセスは、接触部識別である。十分に複数の手のた
めに大きい表面上の、各々の手の接触部は、環状のクラスタを形成する傾向があ
り、ユーザが反対の手の指をもつれさせることを避けるようにするため、クラス
タが分離したままの傾向がある。その理由は、手クラスタ内の指の配置が、他の
手クラスタ内配置と位置から独立しているためであり、接触部識別システムが階
層的に分割されているからである。手識別プロセス２４７が、どのクラスタが各
々の接触部に属するかを最初に決める。その時、クラスタ内で識別プロセス２４
８は、各々の手ごとに、手クラスタ内の接触部の配置、他の手クラスタからの独
立を分析する。その理由は、クラスタ内または指識別が、各々の手ごとに、いく
つの手が表面上にフィットしているかにかかわらず作用するからであるので、ま
ず、最初に説明する。下記の説明は、右手内の識別である。鏡面対称は、左手接
触部を識別する前にいくらかのパラメータに適用されなければならない。
めに大きい表面上の、各々の手の接触部は、環状のクラスタを形成する傾向があ
り、ユーザが反対の手の指をもつれさせることを避けるようにするため、クラス
タが分離したままの傾向がある。その理由は、手クラスタ内の指の配置が、他の
手クラスタ内配置と位置から独立しているためであり、接触部識別システムが階
層的に分割されているからである。手識別プロセス２４７が、どのクラスタが各
々の接触部に属するかを最初に決める。その時、クラスタ内で識別プロセス２４
８は、各々の手ごとに、手クラスタ内の接触部の配置、他の手クラスタからの独
立を分析する。その理由は、クラスタ内または指識別が、各々の手ごとに、いく
つの手が表面上にフィットしているかにかかわらず作用するからであるので、ま
ず、最初に説明する。下記の説明は、右手内の識別である。鏡面対称は、左手接
触部を識別する前にいくらかのパラメータに適用されなければならない。
【０２００】 ＦＩＧ．２３は、指識別プロセス２４８の好適な実施形態を示す。接触部が各
々の手に特定されるために、この実施形態は、手部分アトラクタ点のテンプレー
トを接触部にマッチングさせようとする。各々のアトラクタ点は、個々の指また
はてのひら後部に対応する識別を有している。接触部経路およびアトラクタの間
をマッチングさせることは、基本的に１対１である。しかし、いくらかの手部分
が表面に触れていない場合には、いくらかのアトラクタは、満たされていないま
まにする。すなわち、無効な経路または偽の経路に指定される。
々の手に特定されるために、この実施形態は、手部分アトラクタ点のテンプレー
トを接触部にマッチングさせようとする。各々のアトラクタ点は、個々の指また
はてのひら後部に対応する識別を有している。接触部経路およびアトラクタの間
をマッチングさせることは、基本的に１対１である。しかし、いくらかの手部分
が表面に触れていない場合には、いくらかのアトラクタは、満たされていないま
まにする。すなわち、無効な経路または偽の経路に指定される。
【０２０１】 ステップ３５０は、指の姿勢が部分的にカールして、手が中間にあるとき、対
応する指およびてのひらの位置に近いものにアトラクタ点の位置を初期化する。
好ましくは、これらは、推定された手のオフセットにおいて用いられるのと同じ
デフォルト指位置（Ｆｉdefx，Ｆｉdefy）である。距離および角度をアトラクタ
点の間で半分‐閉じた手の姿勢からセットすることは、うまく多種多様な指屈曲
および延長部分のために実行するアルゴリズムにマッチングさせることを認める
。
応する指およびてのひらの位置に近いものにアトラクタ点の位置を初期化する。
好ましくは、これらは、推定された手のオフセットにおいて用いられるのと同じ
デフォルト指位置（Ｆｉdefx，Ｆｉdefy）である。距離および角度をアトラクタ
点の間で半分‐閉じた手の姿勢からセットすることは、うまく多種多様な指屈曲
および延長部分のために実行するアルゴリズムにマッチングさせることを認める
。
【０２０２】 ＦＩＧ．２４の×印によって表示されるように、結果として生じるアトラクタ
点は輪になって位置する傾向がある。アトラクタ点３７１‐３７７の識別は、手
部分２０１‐２０７の識別に対応する。所定の手が左手である場合、アトラクタ
リングは示されている垂直軸に対してミラーリングしなければならない。ＦＩＧ
．２４も、各々のアトラクタ点のまわりでヴォロノイセル（Ｖｏｒｏｎｏｉ ｃ
ｅｌｌ）を形成しているライン部分３８０を含む。アトラクタのヴォロノイセル
内のあらゆる点は、他のどのアトラクタよりもそのアトラクタに近接している。
点は輪になって位置する傾向がある。アトラクタ点３７１‐３７７の識別は、手
部分２０１‐２０７の識別に対応する。所定の手が左手である場合、アトラクタ
リングは示されている垂直軸に対してミラーリングしなければならない。ＦＩＧ
．２４も、各々のアトラクタ点のまわりでヴォロノイセル（Ｖｏｒｏｎｏｉ ｃ
ｅｌｌ）を形成しているライン部分３８０を含む。アトラクタのヴォロノイセル
内のあらゆる点は、他のどのアトラクタよりもそのアトラクタに近接している。
【０２０３】 クラスタ内に一つの接触部だけがあり、その特徴が際立っていないときに、割
当てアルゴリズムは、有効にその接触部を接触部が位置するヴォロノイセルのア
トラクタ点に特定する。手クラスタ内に複数の表面接触部があるとき、それらが
、同じヴォロノイセルにすべて位置でき、割当てアルゴリズムが全体の最適化を
、すべての接触部位置を同時に考慮して実行する。
当てアルゴリズムは、有効にその接触部を接触部が位置するヴォロノイセルのア
トラクタ点に特定する。手クラスタ内に複数の表面接触部があるとき、それらが
、同じヴォロノイセルにすべて位置でき、割当てアルゴリズムが全体の最適化を
、すべての接触部位置を同時に考慮して実行する。
【０２０４】 別の実施形態は、他の手部分のための更なるアトラクタまたは異常な手のコン
フィギュレーションのための選択肢アトラクタ配置を含むことができる。例えば
、前部てのひらの接触部のためのアトラクタは、リングの中央に配置されること
ができるが、前部てのひらは、一般的に、手の残りが表面上へ平らにされる場合
を除き、表面に触れない。前部てのひらのアトラクタは、通常のアトラクタが割
当てられない状態にないときにだけ、接触部がそれらに割当てられるように、重
み付けるべきである。
フィギュレーションのための選択肢アトラクタ配置を含むことができる。例えば
、前部てのひらの接触部のためのアトラクタは、リングの中央に配置されること
ができるが、前部てのひらは、一般的に、手の残りが表面上へ平らにされる場合
を除き、表面に触れない。前部てのひらのアトラクタは、通常のアトラクタが割
当てられない状態にないときにだけ、接触部がそれらに割当てられるように、重
み付けるべきである。
【０２０５】 最適なマッチング精度のために、リングは概略的に手クラスタに集中させてお
かれる。そこで、ステップ３５２が全てのアトラクタ点を、所定の手のために、
手の推定されたオフセット位置によって変換する。最終的なアトラクタ位置（Ａ
ｊx〔ｎ〕，Ａｊy〔ｎ〕）は、下記によって与えられる。
かれる。そこで、ステップ３５２が全てのアトラクタ点を、所定の手のために、
手の推定されたオフセット位置によって変換する。最終的なアトラクタ位置（Ａ
ｊx〔ｎ〕，Ａｊy〔ｎ〕）は、下記によって与えられる。
【０２０６】
【数２０】
【０２０７】 別の実施形態において、アトラクタリングがまた、手の回転およびサイズの推
定、例えば指オフセットの推定によって、回転または拡大縮小されうるが、アト
ラクタリングがひどくゆがめることによって、間違って推定された指オフセット
や識別エラーが、お互いに増強されないように注意しなければならない。
定、例えば指オフセットの推定によって、回転または拡大縮小されうるが、アト
ラクタリングがひどくゆがめることによって、間違って推定された指オフセット
や識別エラーが、お互いに増強されないように注意しなければならない。
【０２０８】 一旦アトラクタテンプレートが適当であると、ステップ３５４は、各々の使用
中の接触部経路Ｐｉから各々のアトラクタ点Ａｊまでの表面平面の距離から、正
方形のマトリックス〔ｄij〕を構築する。アトラクタより少しの表面接触部があ
る場合、無効な経路ＰＯは、各々のアトラクタまでの距離がゼロであり、接触部
がなくなることで起こる。いかなる距離測定基準も使用されることができるけれ
ども、ユークリッドの距離の二乗、
中の接触部経路Ｐｉから各々のアトラクタ点Ａｊまでの表面平面の距離から、正
方形のマトリックス〔ｄij〕を構築する。アトラクタより少しの表面接触部があ
る場合、無効な経路ＰＯは、各々のアトラクタまでの距離がゼロであり、接触部
がなくなることで起こる。いかなる距離測定基準も使用されることができるけれ
ども、ユークリッドの距離の二乗、
【０２０９】
【数２１】
【０２１０】 が好ましい。その理由は、特に、任意の一対の接触部の間の角度が、それらの
接触部に割当てられた一対のアトラクタの間の角度に近いように割当てられるか
らである。これは、指先がお互いに、特に表面に触れる間、交差を避けるバイオ
メカニカルな制約に対応する。
接触部に割当てられた一対のアトラクタの間の角度に近いように割当てられるか
らである。これは、指先がお互いに、特に表面に触れる間、交差を避けるバイオ
メカニカルな制約に対応する。
【０２１１】 ステップ３５６では、各々の接触部から選択されたアトラクタへの距離は、与
えられた接触部の幾何学的な特徴が手部分から予想されるそれらにマッチングさ
せるかどうかに従って重み付けされ、アトラクタが再表示される。親指、および
てのひら後部が非常に際立った幾何学的特徴を示すという理由から、重み関数は
親指、およびてのひら後部アトラクタのために計算されるとともに、指先アトラ
クタまでの距離は変化しない。好適な実施形態において、各々の重み関数は、お
よそＦＩＧ．２５において、プロットされるようないくつかのファクターに対す
る特徴の関係で構成される。各々のファクターは、その特徴測定値が際立った情
報を提供しないときに、１のデフォルト値をとるように設計されていて、測定さ
れた接触部特徴が所定の親指またはてのひら部分に、比類なく似ている場合、よ
り大きい値をとり、測定された特徴が所定のアトラクタの手部分と一致していな
い場合、より小さい値をとる。ファクター関係は、ルックアップテーブル、区分
的線形関数、多項式、三角関数、有理関数、またはこれらの任意の組合せとして
、算出されて蓄えることができる。接触部とアトラクタとの間の特徴が一致する
割当ては重み付けされた距離が小さいほど好ましいため、示されたファクター関
係の逆数で、実際に重み付けされる（増加させる）。
えられた接触部の幾何学的な特徴が手部分から予想されるそれらにマッチングさ
せるかどうかに従って重み付けされ、アトラクタが再表示される。親指、および
てのひら後部が非常に際立った幾何学的特徴を示すという理由から、重み関数は
親指、およびてのひら後部アトラクタのために計算されるとともに、指先アトラ
クタまでの距離は変化しない。好適な実施形態において、各々の重み関数は、お
よそＦＩＧ．２５において、プロットされるようないくつかのファクターに対す
る特徴の関係で構成される。各々のファクターは、その特徴測定値が際立った情
報を提供しないときに、１のデフォルト値をとるように設計されていて、測定さ
れた接触部特徴が所定の親指またはてのひら部分に、比類なく似ている場合、よ
り大きい値をとり、測定された特徴が所定のアトラクタの手部分と一致していな
い場合、より小さい値をとる。ファクター関係は、ルックアップテーブル、区分
的線形関数、多項式、三角関数、有理関数、またはこれらの任意の組合せとして
、算出されて蓄えることができる。接触部とアトラクタとの間の特徴が一致する
割当ては重み付けされた距離が小さいほど好ましいため、示されたファクター関
係の逆数で、実際に重み付けされる（増加させる）。
【０２１２】 ＦＩＧ．２５Ａは、右の親指、および、右の内側のてのひらの方向ファクター
対、接触部のフィットした楕円の方向を示す。これらの手部分の方向は、約１２
０°である傾向があり、一方、指先、および、外側のてのひら後部の接触部は通
常非常に近接しているため垂直であり、（９０°）、および、左の親指、および
左の内側のてのひら後部の方向は、６０°を平均とする。右の方向ファクターは
、したがって、１２０°で最大値に近づく。それは、方向が識別に決定的でない
０°９０°、および、１８０°で１のデフォルト値に近づき、および反対側の親
指またはてのひら後部の好ましい方向である６０°で最小値となる。左の親指、
および、内側のてのひら後部方向ファクターの対応する関係は、９０°ひっくり
返したものとなる。
対、接触部のフィットした楕円の方向を示す。これらの手部分の方向は、約１２
０°である傾向があり、一方、指先、および、外側のてのひら後部の接触部は通
常非常に近接しているため垂直であり、（９０°）、および、左の親指、および
左の内側のてのひら後部の方向は、６０°を平均とする。右の方向ファクターは
、したがって、１２０°で最大値に近づく。それは、方向が識別に決定的でない
０°９０°、および、１８０°で１のデフォルト値に近づき、および反対側の親
指またはてのひら後部の好ましい方向である６０°で最小値となる。左の親指、
および、内側のてのひら後部方向ファクターの対応する関係は、９０°ひっくり
返したものとなる。
【０２１３】 ＦＩＧ．２５Ｂは、およそ親指サイズファクターをプロットする。全近接値に
よって示されるように、親指サイズが２つのあるいは３つの時間に、代表的なカ
ールされた指先のサイズをピークにさせる傾向があるという理由から、これらの
サイズにおける親指サイズファクターはピークになる。てのひら後部と違って、
親指接触部は、２つのまたは３つの時間より大きくデフォルト指先サイズである
ことができない。そして、親指ファクターの低下は、より大きいサイズのために
取り消される。いかなる手部分でもそうすることができるという理由から、非常
に軽く表面に触れて、またはちょうどタッチダウンのため動き出すときに小さく
現れる。小さなサイズは際立たないので、サイズファクターは非常に小さい接触
部のため、１のデフォルトになる。
よって示されるように、親指サイズが２つのあるいは３つの時間に、代表的なカ
ールされた指先のサイズをピークにさせる傾向があるという理由から、これらの
サイズにおける親指サイズファクターはピークになる。てのひら後部と違って、
親指接触部は、２つのまたは３つの時間より大きくデフォルト指先サイズである
ことができない。そして、親指ファクターの低下は、より大きいサイズのために
取り消される。いかなる手部分でもそうすることができるという理由から、非常
に軽く表面に触れて、またはちょうどタッチダウンのため動き出すときに小さく
現れる。小さなサイズは際立たないので、サイズファクターは非常に小さい接触
部のため、１のデフォルトになる。
【０２１４】 ＦＩＧ．２５Ｃは、およそてのひら後部サイズファクターをプロットする。よ
り多くの圧力がてのひらに印加されるように、てのひら後部接触部は全く大きく
なることができる。そして、それらがそうするように、かなり円形のままである
。このように、てのひらファクターが際限なく増大できるのを除いて、てのひら
後部サイズファクターは親指サイズファクターに非常に似ている。しかしながら
、指先接触部は、指が平らにされるように、より高くなることによって、大きく
なることができる。しかし、指幅が一定であるので、大きくなっている指先接触
部ためフィットした楕円の偏心は高さに比例して増大する。大きいてのひらファ
クターを有することから平らにされた指を防ぐには、サイズ測定は、接触部偏心
に対する全接触部近接値の比率に限定される。これは、てのひらのための少しの
効果しか持たず、偏心が１の近くで残存する。しかし、平らにされた指先の高い
近接値を無効にする。直接、フィットした楕円幅を使用することは低解像度電極
配列のためにより正確でないけれども、上記の比率は、基本的に接触部幅を捕ら
える。
り多くの圧力がてのひらに印加されるように、てのひら後部接触部は全く大きく
なることができる。そして、それらがそうするように、かなり円形のままである
。このように、てのひらファクターが際限なく増大できるのを除いて、てのひら
後部サイズファクターは親指サイズファクターに非常に似ている。しかしながら
、指先接触部は、指が平らにされるように、より高くなることによって、大きく
なることができる。しかし、指幅が一定であるので、大きくなっている指先接触
部ためフィットした楕円の偏心は高さに比例して増大する。大きいてのひらファ
クターを有することから平らにされた指を防ぐには、サイズ測定は、接触部偏心
に対する全接触部近接値の比率に限定される。これは、てのひらのための少しの
効果しか持たず、偏心が１の近くで残存する。しかし、平らにされた指先の高い
近接値を無効にする。直接、フィットした楕円幅を使用することは低解像度電極
配列のためにより正確でないけれども、上記の比率は、基本的に接触部幅を捕ら
える。
【０２１５】 てのひら後部の他の重要な際立った特徴は、手首分析が接触部の重心を他の一
つから、および指から数センチメートル切り離しておくということである。 これは、親指、および指先にあてはまらない。そして、それは、フレキシブルな
接合部を通してお互いに１センチメートルいないで移動させることができる。相
互てのひら分離特徴は、所定の接触部の最も近い隣接する接触部を探索して、お
よび、隣りまでの距離を測定することにより測定される。およそＦＩＧ．２５Ｄ
においてプロットされるように、接触部とその最も近い隣りとの間で、分離が数
センチメートル未満に減少するように、てのひら分離ファクターは速く低下する
。所定の接触部（および、その最も近い隣り）はてのひら後部ではない。サイズ
および方向ファクターと異なり、それは、手の重さがフルにてのひらを圧縮する
のと同じように、確実になるのみであり、てのひら分離ファクターは、特にての
ひら後部と隣接した指先の一対を区別する際に役立つ。その理由は、それが平等
に、より軽く、小さい接触部に作用するためである。
つから、および指から数センチメートル切り離しておくということである。 これは、親指、および指先にあてはまらない。そして、それは、フレキシブルな
接合部を通してお互いに１センチメートルいないで移動させることができる。相
互てのひら分離特徴は、所定の接触部の最も近い隣接する接触部を探索して、お
よび、隣りまでの距離を測定することにより測定される。およそＦＩＧ．２５Ｄ
においてプロットされるように、接触部とその最も近い隣りとの間で、分離が数
センチメートル未満に減少するように、てのひら分離ファクターは速く低下する
。所定の接触部（および、その最も近い隣り）はてのひら後部ではない。サイズ
および方向ファクターと異なり、それは、手の重さがフルにてのひらを圧縮する
のと同じように、確実になるのみであり、てのひら分離ファクターは、特にての
ひら後部と隣接した指先の一対を区別する際に役立つ。その理由は、それが平等
に、より軽く、小さい接触部に作用するためである。
【０２１６】 一旦親指とてのひらの重み付けが距離マトリックスに作用すると、ステップ３
５８は、各々のアトラクタとその割当てられた接触部との間の加重された距離の
合計を最小にするアトラクタと接触部との間の１対１の割当てを検索する。表記
のために、新しいマトリックス〔Ｃij〕に加重された距離を保持させる。
５８は、各々のアトラクタとその割当てられた接触部との間の加重された距離の
合計を最小にするアトラクタと接触部との間の１対１の割当てを検索する。表記
のために、新しいマトリックス〔Ｃij〕に加重された距離を保持させる。
【０２１７】
【数２２】
【０２１８】 数学上、下記式を最小化する整数手部分識別｛１，．．．，７｝の順列｛π１
，．．．，π７｝を見いだすように、最適化は、その時述べることができる。
，．．．，π７｝を見いだすように、最適化は、その時述べることができる。
【０２１９】
【数２３】
【０２２０】 そこで、Ｃijが接触部ｉからアトラクタｊまでの重み付けされた距離であり、
接触部ｉとアトラクタｊは、πj≡７のときお互いに割当てを考慮される。この 組合せの最適化の問題、より詳しくは数学において、割当て問題として知られて
いて、様々な周知の数学的な技術によって、能率的に解くことができる。例えば
分岐限定法、局所化された組合せの探索、ハンガリー法、またはネットワークフ
ロー解法。当業者が容認する、この組合せの最適化問題のタイプは、最適化が二
重のパラメータの合計の最大化として再公式化される数学上等価な二重の表現を
有する。アトラクタ接触部距離最小化の二重のものとしての上記の手部分識別方
法の上記再公式化は、本発明の範囲内のままである。
接触部ｉとアトラクタｊは、πj≡７のときお互いに割当てを考慮される。この 組合せの最適化の問題、より詳しくは数学において、割当て問題として知られて
いて、様々な周知の数学的な技術によって、能率的に解くことができる。例えば
分岐限定法、局所化された組合せの探索、ハンガリー法、またはネットワークフ
ロー解法。当業者が容認する、この組合せの最適化問題のタイプは、最適化が二
重のパラメータの合計の最大化として再公式化される数学上等価な二重の表現を
有する。アトラクタ接触部距離最小化の二重のものとしての上記の手部分識別方
法の上記再公式化は、本発明の範囲内のままである。
【０２２１】 不必要な計算を避けるために、所定の接触部クラスタの手の割当てが手識別モ
ジュール２４７によって評価されている仮の仮説だけである場合、判断ステップ
３６０は現段階で指識別プロセスを終える。しかしながら、所定の手割当てが、
最終的に仮説を選択した場合、さらに、プロセスは指識別を検査し、指カウント
のような識別統計を編集する。
ジュール２４７によって評価されている仮の仮説だけである場合、判断ステップ
３６０は現段階で指識別プロセスを終える。しかしながら、所定の手割当てが、
最終的に仮説を選択した場合、さらに、プロセスは指識別を検査し、指カウント
のような識別統計を編集する。
【０２２２】 全ての５本の指が表面に触れるとき、または親指、およびてのひら特徴が明確
なときに、このアトラクタ割当て方法によって作り出される識別は非常に確実で
ある。指先の接触部の水平座標をチェックすることによって、指先自身が誤って
交換されないことを小さいものから順に簡単に検査される。しかしながら、２本
から４本の指だけがさわるとき、まだ指は親指サイズまたは方向特徴を強く示し
ていないため、最も内側の指接触部の割当てを、接触部が親指であるかどうか誤
って示す。この場合、判断ステップ３６２は、最も内側の指接触部と他の指の間
で更なる測定をとるために親指検証プロセス３６８を用いる。これらの更なる測
定値が、最も内側の指接触部識別が誤りであることを強く示唆する場合、親指検
証プロセスは、最も内側の指接触部の割当てを変更する。一旦指割当てが検証さ
れると、ステップ３６４は、各々の手のなかの割当てについての統計値、例えば
指先に触れる数、および指識別に触れるビットフィールドを編集する。これらの
統計値は、他のモジュールのために識別結果の便利な集計を提供する。
なときに、このアトラクタ割当て方法によって作り出される識別は非常に確実で
ある。指先の接触部の水平座標をチェックすることによって、指先自身が誤って
交換されないことを小さいものから順に簡単に検査される。しかしながら、２本
から４本の指だけがさわるとき、まだ指は親指サイズまたは方向特徴を強く示し
ていないため、最も内側の指接触部の割当てを、接触部が親指であるかどうか誤
って示す。この場合、判断ステップ３６２は、最も内側の指接触部と他の指の間
で更なる測定をとるために親指検証プロセス３６８を用いる。これらの更なる測
定値が、最も内側の指接触部識別が誤りであることを強く示唆する場合、親指検
証プロセスは、最も内側の指接触部の割当てを変更する。一旦指割当てが検証さ
れると、ステップ３６４は、各々の手のなかの割当てについての統計値、例えば
指先に触れる数、および指識別に触れるビットフィールドを編集する。これらの
統計値は、他のモジュールのために識別結果の便利な集計を提供する。
【０２２３】 ＦＩＧ．２６は、親指検証モジュール内のステップを示す。最初に４００は、
いくつかの速さ、分離、および、指として認識される他の接触部に対して適切な
指として識別される最も内側の接触部のための角度ファクターを計算する。これ
らの相互経路測定値が接触部識別順を前もって推定するという理由から、それら
が、アトラクタ距離重み付けとして簡単に含まれることができなかった。その理
由は、接触部の識別が、アトラクタ距離の最小化が完了するまでわからないから
である。ファクターの下記の説明のために、ＦＩを最も内側の指接触部とし、Ｆ
Ｎは、次の最も内側の指接触部とし、ＦＯは最も外側の指接触部とする。
いくつかの速さ、分離、および、指として認識される他の接触部に対して適切な
指として識別される最も内側の接触部のための角度ファクターを計算する。これ
らの相互経路測定値が接触部識別順を前もって推定するという理由から、それら
が、アトラクタ距離重み付けとして簡単に含まれることができなかった。その理
由は、接触部の識別が、アトラクタ距離の最小化が完了するまでわからないから
である。ファクターの下記の説明のために、ＦＩを最も内側の指接触部とし、Ｆ
Ｎは、次の最も内側の指接触部とし、ＦＯは最も外側の指接触部とする。
【０２２４】 親指と人さし指の間の分離は、指先間の分離よりしばしば大きい、しかし、指
がいっぱいに伸ばしているとき、全ての分離は大きくなる傾向がある。したがっ
て、内側の分離ファクター「ｉｎｎｅｒ＿ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ＿ｆａｃｔ」は
、他の隣接する指先接触部の間の距離の平均「ａｖｇ＿ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」
に対して、最も内側と次の最も内側の指接触部の間の距離の比率として規定され
る
がいっぱいに伸ばしているとき、全ての分離は大きくなる傾向がある。したがっ
て、内側の分離ファクター「ｉｎｎｅｒ＿ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ＿ｆａｃｔ」は
、他の隣接する指先接触部の間の距離の平均「ａｖｇ＿ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ」
に対して、最も内側と次の最も内側の指接触部の間の距離の比率として規定され
る
【０２２５】
【数２４】
【０２２６】 ファクターは、親指あるいは人さし指が最も内側に触れる指であることに関係
なく、平均未満の最も内側の分離が発生できるので、１より大きいために制限さ
れる。２つの指接触部だけがある場合に備えて、２‐３ｃｍのデフォルト平均分
離が使用される。ファクターは、最も内側の接触部が実際には親指である場合１
より大きくなる傾向があるが、最も内側の接触部が指先である場合、１近くのま
まである。
なく、平均未満の最も内側の分離が発生できるので、１より大きいために制限さ
れる。２つの指接触部だけがある場合に備えて、２‐３ｃｍのデフォルト平均分
離が使用される。ファクターは、最も内側の接触部が実際には親指である場合１
より大きくなる傾向があるが、最も内側の接触部が指先である場合、１近くのま
まである。
【０２２７】 親指は、指先が拳にカールするときを除いて、指先より前に、まれに移動し、
最も内側と次の最も内側の指接触部の間の角度は、最も内側の指接触部が親指で
あるかどうかについて示すのを助けることができる。右手ついていえば、親指か
ら人さし指へのベクトルの角度は、非常にしばしば６０°であるが、親指が前進
するとき０°になり、親指がてのひらに内転するとき１２０°になる。これは、
ＦＩＧ．３２において内側の角度ファクターのプロットに反映されていて、そし
て、それは、６０°でのピークになり、０°および１２０°の方で０に近づく。
最も内側の指接触部が実際に人差し指の先である場合、最も内側と次の最も内側
の接触部の間で測定された角度はおおよそ３０°とマイナス６０°の間であり、
非常に小さい角度ファクターを作り出す。
最も内側と次の最も内側の指接触部の間の角度は、最も内側の指接触部が親指で
あるかどうかについて示すのを助けることができる。右手ついていえば、親指か
ら人さし指へのベクトルの角度は、非常にしばしば６０°であるが、親指が前進
するとき０°になり、親指がてのひらに内転するとき１２０°になる。これは、
ＦＩＧ．３２において内側の角度ファクターのプロットに反映されていて、そし
て、それは、６０°でのピークになり、０°および１２０°の方で０に近づく。
最も内側の指接触部が実際に人差し指の先である場合、最も内側と次の最も内側
の接触部の間で測定された角度はおおよそ３０°とマイナス６０°の間であり、
非常に小さい角度ファクターを作り出す。
【０２２８】 内側の分離および角度ファクターは、中立の親指姿勢の中で非常に区別される
。しかし、ユーザが手の拡大縮小あるいは回転身ぶりを実行するとき、しばしば
上記の引用された分離および角度範囲を上回る。例えば、反つねり身ぶりでは、
親指は、人差し指の先または中指の先に対してはさんだところから動き出す、そ
の後親指と指先はお互いから離れてスライドする。この結果、内側の分離ファク
ターは身ぶりの開始時に比較的小さくなる。同様に、親指と人差し指の角度は、
また、まるでネジを回すように指が回転する手の回転身ぶりの最初のまたは最後
で、内側の角度ファクターによって予想される範囲を上回ることができる。
。しかし、ユーザが手の拡大縮小あるいは回転身ぶりを実行するとき、しばしば
上記の引用された分離および角度範囲を上回る。例えば、反つねり身ぶりでは、
親指は、人差し指の先または中指の先に対してはさんだところから動き出す、そ
の後親指と指先はお互いから離れてスライドする。この結果、内側の分離ファク
ターは身ぶりの開始時に比較的小さくなる。同様に、親指と人差し指の角度は、
また、まるでネジを回すように指が回転する手の回転身ぶりの最初のまたは最後
で、内側の角度ファクターによって予想される範囲を上回ることができる。
【０２２９】 内側の分離と角度ファクターは、拡大および回転ファクターを有するファジー
な論理和をとる。それは左右対称の指の拡大縮小または親指と指先の間の位置上
の回転中心のために選択的な円弧であることを補償する。
な論理和をとる。それは左右対称の指の拡大縮小または親指と指先の間の位置上
の回転中心のために選択的な円弧であることを補償する。
【０２３０】 以下の近似式によって規定されるときに、拡大ファクターは、最も内側と最も
外側の指接触部が、これらの２点間のベクトルに平行に、およそ同じ速度で、反
対方向にスライドするとき、ピークになる。
外側の指接触部が、これらの２点間のベクトルに平行に、およそ同じ速度で、反
対方向にスライドするとき、ピークになる。
【０２３１】
【数２５】
【０２３２】 ここで、∠（ＦＩ〔ｎ〕、ＦＯ〔ｎ〕）は指の間で角度である。
【０２３３】
【数２６】
【０２３４】 両方の指の並進動作は、同じ方向に、負ファクター値を作り出し、それは、０
ために最大の動作によって制限される。両方の接触部の速度が高い場合にだけ、
最も内側のおよび最も外側の速度の算術平均よりむしろ幾何学的なものを計算す
ることは大きい拡大ファクターを作り出すことによって選択性を促進する。
ために最大の動作によって制限される。両方の接触部の速度が高い場合にだけ、
最も内側のおよび最も外側の速度の算術平均よりむしろ幾何学的なものを計算す
ることは大きい拡大ファクターを作り出すことによって選択性を促進する。
【０２３５】 回転ファクターは、また、非常に選択的でなければならない。回転ファクター
が最も内側と最も外側の指の間の角度の変化と単に比例している場合、それは、
非対称な指動作、例えば最も外側の接触部が固定されている間に最も内側の指が
下方へ並進して動き出すとき、誤って大きくなる。より選択的であるために、回
転ファクターは、親指および指先との間の想像上の旋回軸について、回転対称を
支持しなければならない。近似の回転ファクターの下記の式は、最も内側と最も
外側の指が反対方向へ移動して、ピークになる。しかし、この場合、接触部は最
も内側のと最も外側の指の間のベクトルを垂直方向へ動かす。
が最も内側と最も外側の指の間の角度の変化と単に比例している場合、それは、
非対称な指動作、例えば最も外側の接触部が固定されている間に最も内側の指が
下方へ並進して動き出すとき、誤って大きくなる。より選択的であるために、回
転ファクターは、親指および指先との間の想像上の旋回軸について、回転対称を
支持しなければならない。近似の回転ファクターの下記の式は、最も内側と最も
外側の指が反対方向へ移動して、ピークになる。しかし、この場合、接触部は最
も内側のと最も外側の指の間のベクトルを垂直方向へ動かす。
【０２３６】
【数２７】
【０２３７】 この回転ファクターを最大にする動作は、対抗する親指と他の指の間で実行す
るのは簡単であるが、２本の指先の間で実行するのが難しく、回転ファクターは
親指の存在についての強い指標である。
るのは簡単であるが、２本の指先の間で実行するのが難しく、回転ファクターは
親指の存在についての強い指標である。
【０２３８】 最終的に、ファジー論理式（ステップ４０２）は、これらの相互接触部ファク
ターを最も内側と次の最も内側の指接触部のための親指特徴ファクターと組み合
わせる。好適な実施形態において、このファジー論理式は「ｃｏｍｂｉｎｅｄ＿
ｔｈｕｍｂ＿ｆａｃｔ」の式をとる。
ターを最も内側と次の最も内側の指接触部のための親指特徴ファクターと組み合
わせる。好適な実施形態において、このファジー論理式は「ｃｏｍｂｉｎｅｄ＿
ｔｈｕｍｂ＿ｆａｃｔ」の式をとる。
【０２３９】
【数２８】
【０２４０】 この式の特徴ファクター比率は、次に最も内側の接触部の現在の特徴に対して
最も内側の接触部の特徴を比較することを試みる。特徴はすでに指先であること
が知られている。最も内側の接触部がまた、指先である場合、その特徴は次に最
も内側のものと同様であり、比率を１の近くのままにさせる原因となる。しかし
ながら、最も内側の接触部上の親指似た特徴は、比率を大きくさせる。したがっ
て、結合した親指ファクターが高い閾値を上回る場合、判断ステップ４０４は、
最も内側の指接触部が明確に親指であると決める。判断ステップ４１２が接触部
がすでに親指アトラクタ４１２に割当てられないと決定する場合、ステップ４１
４は、アトラクタリング上内側への接触部割当てを親指アトラクタへシフトさせ
る。一方、判断ステップ４０６が結合された親指ファクターが低い閾値未満であ
ると決定する場合、最も内側の接触部は非常に明確に親指でない。したがって、
判断ステップ４０８が、親指アトラクタに割当てられた接触部を見いだした場合
、ステップ４１０は、最も内側の接触部割当てと、いかなる隣接の指接触部もア
トラクタリング上外側への親指アトラクタを満たさない方へシフトする。「ｃｏ
ｍｂｉｎｅｄ＿ｔｈｕｍｂ＿ｆａｃｔ」が、上下の閾値の間にある場合、または
、既存の割当てが閾値決定に一致する場合、ステップ４１３は、割当てを変更し
ない。
最も内側の接触部の特徴を比較することを試みる。特徴はすでに指先であること
が知られている。最も内側の接触部がまた、指先である場合、その特徴は次に最
も内側のものと同様であり、比率を１の近くのままにさせる原因となる。しかし
ながら、最も内側の接触部上の親指似た特徴は、比率を大きくさせる。したがっ
て、結合した親指ファクターが高い閾値を上回る場合、判断ステップ４０４は、
最も内側の指接触部が明確に親指であると決める。判断ステップ４１２が接触部
がすでに親指アトラクタ４１２に割当てられないと決定する場合、ステップ４１
４は、アトラクタリング上内側への接触部割当てを親指アトラクタへシフトさせ
る。一方、判断ステップ４０６が結合された親指ファクターが低い閾値未満であ
ると決定する場合、最も内側の接触部は非常に明確に親指でない。したがって、
判断ステップ４０８が、親指アトラクタに割当てられた接触部を見いだした場合
、ステップ４１０は、最も内側の接触部割当てと、いかなる隣接の指接触部もア
トラクタリング上外側への親指アトラクタを満たさない方へシフトする。「ｃｏ
ｍｂｉｎｅｄ＿ｔｈｕｍｂ＿ｆａｃｔ」が、上下の閾値の間にある場合、または
、既存の割当てが閾値決定に一致する場合、ステップ４１３は、割当てを変更し
ない。
【０２４１】 手の接触部の特徴および識別を促進するためにここで導かれる相互関係は、測
定されることができて、およびさまざまなとりうる方法で結合したが、発明の範
囲内のままである。持ち上げることで反応しないパームレストを含むマルチタッ
チ表面装置の別の実施形態では、てのひら識別およびその必要なアトラクタ、お
よびファクターは除去される。幾何学的なパラメータは、手が平らにされる間、
とられる個々のユーザの手のサイズの測定値ために、最適に適合することができ
る。しかしながら、基礎となるアトラクタ識別方法は、すでに指屈曲および延長
部分による単一の人の指位置のバリエーションを許容する。それは手のサイズが
大人の人の幅のバリエーションより大きくまたはより大きい。したがって、人の
平均的な指およびてのひら後部近接のための親指およびてのひらサイズファクタ
ーの適合は、個々の指長さのためのアトラクタ位置の適合より重要であり、そし
て、それは、周辺的なの性能改良を加える。
定されることができて、およびさまざまなとりうる方法で結合したが、発明の範
囲内のままである。持ち上げることで反応しないパームレストを含むマルチタッ
チ表面装置の別の実施形態では、てのひら識別およびその必要なアトラクタ、お
よびファクターは除去される。幾何学的なパラメータは、手が平らにされる間、
とられる個々のユーザの手のサイズの測定値ために、最適に適合することができ
る。しかしながら、基礎となるアトラクタ識別方法は、すでに指屈曲および延長
部分による単一の人の指位置のバリエーションを許容する。それは手のサイズが
大人の人の幅のバリエーションより大きくまたはより大きい。したがって、人の
平均的な指およびてのひら後部近接のための親指およびてのひらサイズファクタ
ーの適合は、個々の指長さのためのアトラクタ位置の適合より重要であり、そし
て、それは、周辺的なの性能改良を加える。
【０２４２】 これらの特徴と手の接触部識別子への関係を含むための代替方法の他の実例と
して、ＦＩＧ．２７は、アトラクタテンプレートを含まない代替指識別実施形態
を示す。指からの経路およびてのひら接触部を所定の手のなかで配列し４３０、
ステップ４３２は、各々の接触部から他の接触部への距離の二次元のマトリック
スを作成する。 ステップ４３４において、ネットワークフロー最適化の理論から周知の最短路ア
ルゴリズムが、その時全ての接触部経路を接続していて、各々一度通過している
最も短いグラフサイクル見いだす。手の接触部がリングになって位置する傾向が
あるという理由から、この最も短いグラフサイクルは隣接の接触部を接続する傾
向がある。そして、このように機能的な配列を定める。
して、ＦＩＧ．２７は、アトラクタテンプレートを含まない代替指識別実施形態
を示す。指からの経路およびてのひら接触部を所定の手のなかで配列し４３０、
ステップ４３２は、各々の接触部から他の接触部への距離の二次元のマトリック
スを作成する。 ステップ４３４において、ネットワークフロー最適化の理論から周知の最短路ア
ルゴリズムが、その時全ての接触部経路を接続していて、各々一度通過している
最も短いグラフサイクル見いだす。手の接触部がリングになって位置する傾向が
あるという理由から、この最も短いグラフサイクルは隣接の接触部を接続する傾
向がある。そして、このように機能的な配列を定める。
【０２４３】 次のステップ４３８は、最も内側または最も外側のようなリング上の極端な位
置で、接触部を選び、それが親指（判断ステップ４４０）か、てのひら（判断ス
テップ４４２）かを検査する。これは、親指検証プロセスおよびアトラクタ重み
付けにおいて利用されるそれらために、類似している接触部特徴およびファジー
論理式を使用して実行されることができる。最も内側の経路が親指である場合、
ステップ４４４は、上の接触部が最有望な指先であると結論し、親指の下のリン
グ内の接触部が、最有望なてのひらであると結論する。最も内側の経路がてのひ
ら後部である場合（４４２）、ステップ４４６は、同じ垂直のレベルでの経路が
てのひらである間、経路が最も内側のものよりかなり上にあれば指であるにちが
いないと結論する。親指およびてのひら検査は、リング上の隣接する接触部のた
めに、いずれかの親指またはてのひら接触部が見いだされるまで、最も内側のも
のへ繰り返される。一旦いかなる親指およびてのひら接触部でも識別されると、
ステップ４４８は、リングおよび比較的高い垂直位置のそれぞれの配列によって
、残っている指先接触部を識別する。
置で、接触部を選び、それが親指（判断ステップ４４０）か、てのひら（判断ス
テップ４４２）かを検査する。これは、親指検証プロセスおよびアトラクタ重み
付けにおいて利用されるそれらために、類似している接触部特徴およびファジー
論理式を使用して実行されることができる。最も内側の経路が親指である場合、
ステップ４４４は、上の接触部が最有望な指先であると結論し、親指の下のリン
グ内の接触部が、最有望なてのひらであると結論する。最も内側の経路がてのひ
ら後部である場合（４４２）、ステップ４４６は、同じ垂直のレベルでの経路が
てのひらである間、経路が最も内側のものよりかなり上にあれば指であるにちが
いないと結論する。親指およびてのひら検査は、リング上の隣接する接触部のた
めに、いずれかの親指またはてのひら接触部が見いだされるまで、最も内側のも
のへ繰り返される。一旦いかなる親指およびてのひら接触部でも識別されると、
ステップ４４８は、リングおよび比較的高い垂直位置のそれぞれの配列によって
、残っている指先接触部を識別する。
【０２４４】 この代替アルゴリズムが適切な位置への制約を押しつけるためにアトラクタテ
ンプレートを含まないので、リングの他の接触部と適切に推定された手のオフセ
ットのために、各々の接触部のためのファジーな検証関数は、適切な接触部の垂
直位置の測定値を含む必要がある。アトラクタテンプレート実施形態は、この別
の実施形態より好まれる。その理由は、アトラクタ実施形態が、指識別プロセス
の中に、より手際よく接触部と推定された手のオフセットとの間の期待される角
度を含むからである。
ンプレートを含まないので、リングの他の接触部と適切に推定された手のオフセ
ットのために、各々の接触部のためのファジーな検証関数は、適切な接触部の垂
直位置の測定値を含む必要がある。アトラクタテンプレート実施形態は、この別
の実施形態より好まれる。その理由は、アトラクタ実施形態が、指識別プロセス
の中に、より手際よく接触部と推定された手のオフセットとの間の期待される角
度を含むからである。
【０２４５】 手の識別は、マルチタッチ表面のために、同時に両手を適応させるのに十分大
きく、かつ、手が自由に交差して、表面の両方の半分に対して中央を歩き回るこ
とができるように、接合される表面の左右半分を有することを必要とする。手の
識別の最も単純な方法は、接触部が最初に表面の左または右の半分のいずれにタ
ッチダウンしたかどうかによって、各々の接触部へ手自身を割当てることになっ
ている。しかしながら、手が中央（左右の半分にまたがること）にタッチダウン
した場合、いくつかの手の接触部は、左手へ割当て、他を右手へ割当てて終了す
る。したがって、手の接触部の集まっている性質を考慮するより洗練された方法
は、全ての接触部が同じ手から同じ識別を得ることが確実に適用されなければな
らない。一旦全ての表面接触部が最初に識別されると、経路追跡モジュールは、
手のスライドとして表面の片側から他まで信頼できるように既存の識別を保持す
ることができる。
きく、かつ、手が自由に交差して、表面の両方の半分に対して中央を歩き回るこ
とができるように、接合される表面の左右半分を有することを必要とする。手の
識別の最も単純な方法は、接触部が最初に表面の左または右の半分のいずれにタ
ッチダウンしたかどうかによって、各々の接触部へ手自身を割当てることになっ
ている。しかしながら、手が中央（左右の半分にまたがること）にタッチダウン
した場合、いくつかの手の接触部は、左手へ割当て、他を右手へ割当てて終了す
る。したがって、手の接触部の集まっている性質を考慮するより洗練された方法
は、全ての接触部が同じ手から同じ識別を得ることが確実に適用されなければな
らない。一旦全ての表面接触部が最初に識別されると、経路追跡モジュールは、
手のスライドとして表面の片側から他まで信頼できるように既存の識別を保持す
ることができる。
【０２４６】 親指と内側のてのひら接触部方位、および適切な親指配置は、クラスタ位置か
ら独立している唯一の接触部特徴である。それは、孤立した右手接触部のクラス
タを左手接触部のクラスタから区別する。親指が表面を離れて持ち上げられる場
合、右手接触部クラスタはほとんど左手クラスタから見分けがつかなくなるよう
に見える。この場合、クラスタ識別は、クラスタがボードのどちら側から始まっ
ているかによって大きく依存しなければならないが、最近、近くでリフトオフさ
れた接触部のアイデンティティは、また有用であると判明する。例えば、右手が
、右側から表面の中央へ移動して、リフトオフする場合、次の接触部は、中央へ
移動している左手と右手の位置を変えることではなく、右手が再びタッチダウン
しているように現われることである。手が最も最近中央近くにあることに従って
、表面の左右半分の間の分割は右または左の方への移動する。したがってダイナ
ミックである。手のオフセットは、一時的に、リフトオフの後、最後に知られて
いる手の位置を保持すると推定することから、このようなダイナミックな分割は
、推定された手の位置のため左手および右手アトラクタテンプレートの位置を結
ぶことにより実現される。
ら独立している唯一の接触部特徴である。それは、孤立した右手接触部のクラス
タを左手接触部のクラスタから区別する。親指が表面を離れて持ち上げられる場
合、右手接触部クラスタはほとんど左手クラスタから見分けがつかなくなるよう
に見える。この場合、クラスタ識別は、クラスタがボードのどちら側から始まっ
ているかによって大きく依存しなければならないが、最近、近くでリフトオフさ
れた接触部のアイデンティティは、また有用であると判明する。例えば、右手が
、右側から表面の中央へ移動して、リフトオフする場合、次の接触部は、中央へ
移動している左手と右手の位置を変えることではなく、右手が再びタッチダウン
しているように現われることである。手が最も最近中央近くにあることに従って
、表面の左右半分の間の分割は右または左の方への移動する。したがってダイナ
ミックである。手のオフセットは、一時的に、リフトオフの後、最後に知られて
いる手の位置を保持すると推定することから、このようなダイナミックな分割は
、推定された手の位置のため左手および右手アトラクタテンプレートの位置を結
ぶことにより実現される。
【０２４７】 ユーザが、予期しない位置に手を突然置くことでによって、手識別システムを
だますことができる場合はあるけれども、ユーザは、これらの場合に、システム
を実際にだましたい場合もある。例えば、表面を使用することができる一つの手
だけを有するユーザは、遠く表面の反対側の半分の上へ、反対側の手のコード入
力する動作にアクセスするために故意に手を置く。したがって、手のクラスタが
うまく表面の反対側の半分に、突然、タッチダウンするときに、その本当の識別
に関係なく、それは問題なく反対側の半分の識別を与えられることができる。中
央を横切りアーチ形にされた表面は、また、ユーザが厄介な前腕回内運動によっ
て手を反対側へスライドさせるべき場合を妨げることができる。
だますことができる場合はあるけれども、ユーザは、これらの場合に、システム
を実際にだましたい場合もある。例えば、表面を使用することができる一つの手
だけを有するユーザは、遠く表面の反対側の半分の上へ、反対側の手のコード入
力する動作にアクセスするために故意に手を置く。したがって、手のクラスタが
うまく表面の反対側の半分に、突然、タッチダウンするときに、その本当の識別
に関係なく、それは問題なく反対側の半分の識別を与えられることができる。中
央を横切りアーチ形にされた表面は、また、ユーザが厄介な前腕回内運動によっ
て手を反対側へスライドさせるべき場合を妨げることができる。
【０２４８】 ＦＩＧ．２９は、手識別モジュール２４７内でのプロセスの詳細を示す。
【０２４９】 まず、判断ステップ４５０は、手認識アルゴリズムが、実際に、全ての経路近
接値が安定したかどうか調べることにより実行される必要があるか否かを決定す
る。識別の安定度を最大にするために、新しい手の部分がタッチダウンするか、
あるいは既存の接触部の曖昧さの特徴がより強くなるとき、手および指識別は、
再評価されることのみ必要とする。初めの表面接触部の後数十ミリ秒間、肉体が
表面に対して完全に押圧するまで、接触部サイズおよび方向の特徴は、信頼でき
ない。したがって、判断ステップ４５０は、新しい接触部が現れる各々の近接画
像に対し、および任意の新しい接触部のトータル近接値が増大し続ける次の近接
画像に対し、手識別アルゴリズムを実行する。既存の接触部の近接値が安定し、
新しい接触部が現われない画像に対して、経路追跡プロセス２４５により実行さ
れる経路継続は、以前の画像から計算される接触部識別を保持して延長する（ス
テップ４５２）のに十分である。
接値が安定したかどうか調べることにより実行される必要があるか否かを決定す
る。識別の安定度を最大にするために、新しい手の部分がタッチダウンするか、
あるいは既存の接触部の曖昧さの特徴がより強くなるとき、手および指識別は、
再評価されることのみ必要とする。初めの表面接触部の後数十ミリ秒間、肉体が
表面に対して完全に押圧するまで、接触部サイズおよび方向の特徴は、信頼でき
ない。したがって、判断ステップ４５０は、新しい接触部が現れる各々の近接画
像に対し、および任意の新しい接触部のトータル近接値が増大し続ける次の近接
画像に対し、手識別アルゴリズムを実行する。既存の接触部の近接値が安定し、
新しい接触部が現われない画像に対して、経路追跡プロセス２４５により実行さ
れる経路継続は、以前の画像から計算される接触部識別を保持して延長する（ス
テップ４５２）のに十分である。
【０２５０】 手識別アルゴリズムが、現在画像に対し起動される場合、まず、ステップ４５
３は、左右の手のアトラクタテンプレート（ａｔｔｒａｃｔｏｒ ｔｅｍｐｌａ
ｔｅ）を定義し、配置する。これらは、基本的に、両方の左右のリング（ｒｉｎ
ｇ）が現在すぐに利用されなければならない以外は、手内識別において使用され
るアトラクタテンプレート（ＦＩＧ．２４、ステップ３５２）と同じものでなけ
ればならない。お互いに対するリングのデフォルト配置は、ＦＩＧ．２０Ａに示
されるデフォルト左右手接触部位置に対応しなければならない。ＦＩＧ．２０Ｂ
において、いいかげんな分割領域がその手にしたがうように、各々のリングは、
その手の評価された位置にしたがうように移行する。個々のアトラクタポイント
は、対応する評価された指オフセットによって、問題なく移行されることができ
る。したがって、左手Ｌおよび右手Ｈアトラクタリングに対しての、最終的なア
トラクタ位置（Ａｊx〔ｎ〕，Ａｊy〔ｎ〕）は、以下のとおりである。
３は、左右の手のアトラクタテンプレート（ａｔｔｒａｃｔｏｒ ｔｅｍｐｌａ
ｔｅ）を定義し、配置する。これらは、基本的に、両方の左右のリング（ｒｉｎ
ｇ）が現在すぐに利用されなければならない以外は、手内識別において使用され
るアトラクタテンプレート（ＦＩＧ．２４、ステップ３５２）と同じものでなけ
ればならない。お互いに対するリングのデフォルト配置は、ＦＩＧ．２０Ａに示
されるデフォルト左右手接触部位置に対応しなければならない。ＦＩＧ．２０Ｂ
において、いいかげんな分割領域がその手にしたがうように、各々のリングは、
その手の評価された位置にしたがうように移行する。個々のアトラクタポイント
は、対応する評価された指オフセットによって、問題なく移行されることができ
る。したがって、左手Ｌおよび右手Ｈアトラクタリングに対しての、最終的なア
トラクタ位置（Ａｊx〔ｎ〕，Ａｊy〔ｎ〕）は、以下のとおりである。
【０２５１】
【数２９】
【０２５２】 基本的に、手識別アルゴリズムは、一のリング対他のリングにおいて、接触部
にアトラクタを割当てるコスト（ｃｏｓｔ）、各々の接触部およびその指定され
たアトラクタとの間の加重距離の合計に従うコストを比較する。評価された手お
よび指オフセットを有するアトラクタリングを調節することは、現在の手の割当
てに似ている割当て仮説のための相対コストを低下させ、手が一時的に持ち上が
るときでも、連続した近接画像にわたって識別を安定させるのに役立つ。
にアトラクタを割当てるコスト（ｃｏｓｔ）、各々の接触部およびその指定され
たアトラクタとの間の加重距離の合計に従うコストを比較する。評価された手お
よび指オフセットを有するアトラクタリングを調節することは、現在の手の割当
てに似ている割当て仮説のための相対コストを低下させ、手が一時的に持ち上が
るときでも、連続した近接画像にわたって識別を安定させるのに役立つ。
【０２５３】 次に、一セットの割当て仮説が、作り出され、比較されなければならない。賢
明な仮説を作り出す最も効率的な方法は、水平方向に隣接する接触部との間に一
つずつ、一セットの概略的に垂直方向の等高線（ｃｏｎｔｏｕｒ ｌｉｎｅ）を
定義することである。ステップ４５４は、これを、水平座標によって、全ての表
面接触部を整理し、各組の隣接する水平座標の間の中途で垂直方向の等高線を定
めることによって、行なう。ＦＩＧ．３０Ａ‐Ｃは、３つの異なった等高線４７
５、および固定セットの接触部に対する組み合わされた割当て仮説の例を示して
いる。各々の等高線は、パーティション（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ）としても知ら
れている分離した仮説に対応しており、ここで、等高線の左４７６に対する全て
の接触部は、左手からであり、等高線の右４７７に対する全ての接触部は、右手
からである。等高線はまた、表面上の全ての接触部は同じ手からであるという仮
説を取り扱うために、表面の左右の端部で必要である。一つの与えられた手上で
、片手によって引き起こされ得るよりも多くの接触部を仮定する等高線は、直ち
に除去される。
明な仮説を作り出す最も効率的な方法は、水平方向に隣接する接触部との間に一
つずつ、一セットの概略的に垂直方向の等高線（ｃｏｎｔｏｕｒ ｌｉｎｅ）を
定義することである。ステップ４５４は、これを、水平座標によって、全ての表
面接触部を整理し、各組の隣接する水平座標の間の中途で垂直方向の等高線を定
めることによって、行なう。ＦＩＧ．３０Ａ‐Ｃは、３つの異なった等高線４７
５、および固定セットの接触部に対する組み合わされた割当て仮説の例を示して
いる。各々の等高線は、パーティション（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ）としても知ら
れている分離した仮説に対応しており、ここで、等高線の左４７６に対する全て
の接触部は、左手からであり、等高線の右４７７に対する全ての接触部は、右手
からである。等高線はまた、表面上の全ての接触部は同じ手からであるという仮
説を取り扱うために、表面の左右の端部で必要である。一つの与えられた手上で
、片手によって引き起こされ得るよりも多くの接触部を仮定する等高線は、直ち
に除去される。
【０２５４】 垂直方向の等高線を介してパーティションを作り出すことは、一方の手の接触
部は、反対側の手の接触部と水平方向にオーバーラップあるいは交差するという
、全ての仮説を回避する。各々の手は、７つ以上の異なった接触部をもたらすこ
とができることを考えれば、これは、数千から多くとも数万まで吟味する手識別
交換の数を減らす。吟味するより少しの仮説を有することにより、各々のパーテ
ィションの評価はずっと洗練されることができ、そして必要ならば、計算機的に
高価となる。
部は、反対側の手の接触部と水平方向にオーバーラップあるいは交差するという
、全ての仮説を回避する。各々の手は、７つ以上の異なった接触部をもたらすこ
とができることを考えれば、これは、数千から多くとも数万まで吟味する手識別
交換の数を減らす。吟味するより少しの仮説を有することにより、各々のパーテ
ィションの評価はずっと洗練されることができ、そして必要ならば、計算機的に
高価となる。
【０２５５】 最適サーチループが次に続く。その目的は、当該クラスタ（ｃｌｕｓｔｅｒ）
位置および各クラスタ内の接触部の配置が公知の解剖学的のおよびバイオメカニ
カルな制約を最も満たすように、等高線のいずれが接触部を２つの接触部クラス
タのパーティションに分割するかを決定することである。最適化は、例えば最も
左などの第１等高線ディバイダを選択し（ステップ４５６）、および等高線の左
についての任意の接触部を左手に仮に割当て、残りを右手に割当てる（ステップ
４５８）ことから始める。ステップ４６０は、指およびてのひら識別を各手内の
接触部に割当てるように試みる、ＦＩＧ．２３の指識別アルゴリズムを起動する
。判断ステップ３６０は、親指検証３６８の計算機的出費、およびこの仮の割当
て仮説のための統計学的収集３６４を避ける。
位置および各クラスタ内の接触部の配置が公知の解剖学的のおよびバイオメカニ
カルな制約を最も満たすように、等高線のいずれが接触部を２つの接触部クラス
タのパーティションに分割するかを決定することである。最適化は、例えば最も
左などの第１等高線ディバイダを選択し（ステップ４５６）、および等高線の左
についての任意の接触部を左手に仮に割当て、残りを右手に割当てる（ステップ
４５８）ことから始める。ステップ４６０は、指およびてのひら識別を各手内の
接触部に割当てるように試みる、ＦＩＧ．２３の指識別アルゴリズムを起動する
。判断ステップ３６０は、親指検証３６８の計算機的出費、およびこの仮の割当
て仮説のための統計学的収集３６４を避ける。
【０２５６】 ＦＩＧ．２９に戻って、ステップ４６２は、パーティションのためのコストを
計算する。このコストは、仮に識別された接触部がどれくらいうまく割当てられ
たアトラクタリングに適合したか、およびパーティションがどれくらいうまく手
の間の分離制約を満足するかを評価することになっている。これは、親指および
てのひらアトラクタのための寸法および方向特徴を含む、指識別の式５４のよう
に、各手に対する、各々の仮に識別された接触部からその割当てられたアトラク
タポイントまでの加重距離の合計を計算することによってなされる。この合計は
、手のための基本的なテンプレートフィッティングコストを表示する。各々の手
のコストは、それから、そのクラッチング（ｃｌｕｔｃｈｉｎｇ）速度、利き手
（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）およびてのひらの結合（ｃｏｈｅｓｉｏｎ）ファクタ
ーの逆数で、全体として重み付けされる。これらのファクターは、後述するが、
加重アトラクタ距離によって下方強調される更なる制約を表示する。最終的に、
重み付けされる左右の手のコストは合計され、手の分離ファクターの逆数によっ
て調整され、パーティションのためのトータルコストを得る。
計算する。このコストは、仮に識別された接触部がどれくらいうまく割当てられ
たアトラクタリングに適合したか、およびパーティションがどれくらいうまく手
の間の分離制約を満足するかを評価することになっている。これは、親指および
てのひらアトラクタのための寸法および方向特徴を含む、指識別の式５４のよう
に、各手に対する、各々の仮に識別された接触部からその割当てられたアトラク
タポイントまでの加重距離の合計を計算することによってなされる。この合計は
、手のための基本的なテンプレートフィッティングコストを表示する。各々の手
のコストは、それから、そのクラッチング（ｃｌｕｔｃｈｉｎｇ）速度、利き手
（ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ）およびてのひらの結合（ｃｏｈｅｓｉｏｎ）ファクタ
ーの逆数で、全体として重み付けされる。これらのファクターは、後述するが、
加重アトラクタ距離によって下方強調される更なる制約を表示する。最終的に、
重み付けされる左右の手のコストは合計され、手の分離ファクターの逆数によっ
て調整され、パーティションのためのトータルコストを得る。
【０２５７】 判断ステップ４６４が、このトータルコストが今までのところ４６４で評価さ
れたパーティションのトータルコストより低いと判断した場合、ステップ４６６
は、最も低いものとしてのパーティションコストを記録し、分割している等高線
を記録する。判断ステップ４７２は、全部のパーティションのコストが評価され
るまで、各等高線４７０に対してこのプロセスを繰り返す。ステップ４７３は、
実際の手パーティショニング４７３として、全体的に最も低いコストを有するパ
ーティションを選び、全ての接触部経路の手識別は、それに応じて更新される。
そして、ステップ４７４は、親指検証および統計学的収集プロセスが実際の手割
当てを使用して実行されるように、手の中における指接触部識別プロセスを再び
行なう ユーザは、たびたび、例えば、右手が表面の右側でのスライドから離れて持ち
上げられ、表面の中央にタッチダウンし、右の方へのスライドを再開する、クラ
ッチング動作を実行する。したがって、手が表面の中央にタッチダウンし、一方
の側部へスライドすることが検知されるとき、それは、多分その側部から来たで
あろう。およそＦＩＧ．３１Ａにおいてプロットされる手の速度ファクターは、
手のクラスタの接触部が、ボードのクラスタの割当てられた側部の方へ移動して
いるとき、値がわずかに増大することによってこの現象を捕らえ、こうして手の
基本的なコストを減少させる。そのファクターは、水平方向の速度の平均、およ
び与えられたクラスタが割当てられる表面の当該側部の関数である。高速が必ず
しもユーザの意志のより強い指示を与えるというわけではないので、そのファク
ターは、中ぐらいの速度で飽和する。
れたパーティションのトータルコストより低いと判断した場合、ステップ４６６
は、最も低いものとしてのパーティションコストを記録し、分割している等高線
を記録する。判断ステップ４７２は、全部のパーティションのコストが評価され
るまで、各等高線４７０に対してこのプロセスを繰り返す。ステップ４７３は、
実際の手パーティショニング４７３として、全体的に最も低いコストを有するパ
ーティションを選び、全ての接触部経路の手識別は、それに応じて更新される。
そして、ステップ４７４は、親指検証および統計学的収集プロセスが実際の手割
当てを使用して実行されるように、手の中における指接触部識別プロセスを再び
行なう ユーザは、たびたび、例えば、右手が表面の右側でのスライドから離れて持ち
上げられ、表面の中央にタッチダウンし、右の方へのスライドを再開する、クラ
ッチング動作を実行する。したがって、手が表面の中央にタッチダウンし、一方
の側部へスライドすることが検知されるとき、それは、多分その側部から来たで
あろう。およそＦＩＧ．３１Ａにおいてプロットされる手の速度ファクターは、
手のクラスタの接触部が、ボードのクラスタの割当てられた側部の方へ移動して
いるとき、値がわずかに増大することによってこの現象を捕らえ、こうして手の
基本的なコストを減少させる。そのファクターは、水平方向の速度の平均、およ
び与えられたクラスタが割当てられる表面の当該側部の関数である。高速が必ず
しもユーザの意志のより強い指示を与えるというわけではないので、そのファク
ターは、中ぐらいの速度で飽和する。
【０２５８】 親指が表面のあいまいな中間領域に置かれるとき、親指の方向ファクターは、
親指がどちらの手からのものであるかを識別するのを助けるけれども、同じ手の
他の指に対する親指の垂直方向位置はまた、利き手の強い指示を与える。親指は
、指先より非常に低く位置されて置かれる傾向があるが、小指は、他の指先より
ほんのわずかに低いだけの傾向がある。最外部の指先として識別される接触部が
、次の最外部の指先接触部より数センチメートル以上低いとき、 ＦＩＧ．３１
Ｂにおいて概略プロットされた利き手ファクターは、手のコストを押し上げるこ
とによってこの制約を利用する。そのような場合、クラスタ内の全ての接触部に
対する仮の手割当ては、多分間違っているだろう。これは、手の中での識別アル
ゴリズムが、その接触部を間違ったアトラクタリングに適合させることになるの
で、おそらく低い小指は反対側の手の本当に低い親指であるように、指識別は逆
になる。あいにく、限定された信頼が利き手ファクターにおいて配置され得る。
小指は、親指ほど低く現われないけれども、外側のてのひら後部は可能であり、
一方の手の親指および指先が、反対の手の指先および外側のてのひら後部と同じ
接触部配置を有するという曖昧性を生み出す。この曖昧性は、利き手ファクター
が、正確に識別された手のクラスタに対して誤って低くなるようにするので、利
き手ファクターは、手の位置があいまいである表面の中央のクラスタに使用され
るだけである。
親指がどちらの手からのものであるかを識別するのを助けるけれども、同じ手の
他の指に対する親指の垂直方向位置はまた、利き手の強い指示を与える。親指は
、指先より非常に低く位置されて置かれる傾向があるが、小指は、他の指先より
ほんのわずかに低いだけの傾向がある。最外部の指先として識別される接触部が
、次の最外部の指先接触部より数センチメートル以上低いとき、 ＦＩＧ．３１
Ｂにおいて概略プロットされた利き手ファクターは、手のコストを押し上げるこ
とによってこの制約を利用する。そのような場合、クラスタ内の全ての接触部に
対する仮の手割当ては、多分間違っているだろう。これは、手の中での識別アル
ゴリズムが、その接触部を間違ったアトラクタリングに適合させることになるの
で、おそらく低い小指は反対側の手の本当に低い親指であるように、指識別は逆
になる。あいにく、限定された信頼が利き手ファクターにおいて配置され得る。
小指は、親指ほど低く現われないけれども、外側のてのひら後部は可能であり、
一方の手の親指および指先が、反対の手の指先および外側のてのひら後部と同じ
接触部配置を有するという曖昧性を生み出す。この曖昧性は、利き手ファクター
が、正確に識別された手のクラスタに対して誤って低くなるようにするので、利
き手ファクターは、手の位置があいまいである表面の中央のクラスタに使用され
るだけである。
【０２５９】 同じ手の小指と親指とが２０ｃｍにまで達するように指がいっぱいに伸ばされ
たとき、クラスタは全くまばらで大きくなるので、接触部クラスタを区別するこ
とは、挑戦することである。しかしながら、てのひらはほとんど割に伸びること
ができず、同じ手から、てのひらの後部と前部のてのひらがどのくらい離れるか
において、有用な制約を置く。いっぱいに伸ばした大人の手の全てのひら領域は
、約１０ｃｍ四方であるので、てのひら接触部重心は、約８ｃｍより大きい領域
にわたって散在されない。パーティションが、クラスタをなす反対側の手からの
指を誤まって含むとき、クラスタ内での識別アルゴリズムは、反対側の手からて
のひら後部およびてのひら前部アトラクタまで、余分な指を割当てる傾向がある
。これによって、通常、クラスタのてのひらアトラクタに割当てられる接触部は
、片手からの真のてのひら接触部のためのもっともらしいものより広く、表面を
横切って散在する。このようなパーティションを処罰するため、てのひら結合フ
ァクターは、急速に、仮定されたてのひら接触部が８ｃｍより大きい領域にわた
って散在する仮の手のクラスタに対して、下方に落ちる。したがって、その逆数
は、手の基本的なコストを大幅に増大するであろう。ＦＩＧ．３１Ｃは、てのひ
ら接触部間の水平方向距離に対するてのひら結合ファクターの値を示す。水平方
向の広がりは、てのひら後部あるいはてのひら前部として識別される全ての接触
部の最大および最小水平座標を見いだし、最大および最小間の差を取ることによ
って、能率的に測定されることができる。測定およびファクターの値のルックア
ップは、垂直方向距離のために繰り返され、水平および垂直方向のファクターは
、最終的なてのひら結合ファクターを得るために乗法的に結合される。
たとき、クラスタは全くまばらで大きくなるので、接触部クラスタを区別するこ
とは、挑戦することである。しかしながら、てのひらはほとんど割に伸びること
ができず、同じ手から、てのひらの後部と前部のてのひらがどのくらい離れるか
において、有用な制約を置く。いっぱいに伸ばした大人の手の全てのひら領域は
、約１０ｃｍ四方であるので、てのひら接触部重心は、約８ｃｍより大きい領域
にわたって散在されない。パーティションが、クラスタをなす反対側の手からの
指を誤まって含むとき、クラスタ内での識別アルゴリズムは、反対側の手からて
のひら後部およびてのひら前部アトラクタまで、余分な指を割当てる傾向がある
。これによって、通常、クラスタのてのひらアトラクタに割当てられる接触部は
、片手からの真のてのひら接触部のためのもっともらしいものより広く、表面を
横切って散在する。このようなパーティションを処罰するため、てのひら結合フ
ァクターは、急速に、仮定されたてのひら接触部が８ｃｍより大きい領域にわた
って散在する仮の手のクラスタに対して、下方に落ちる。したがって、その逆数
は、手の基本的なコストを大幅に増大するであろう。ＦＩＧ．３１Ｃは、てのひ
ら接触部間の水平方向距離に対するてのひら結合ファクターの値を示す。水平方
向の広がりは、てのひら後部あるいはてのひら前部として識別される全ての接触
部の最大および最小水平座標を見いだし、最大および最小間の差を取ることによ
って、能率的に測定されることができる。測定およびファクターの値のルックア
ップは、垂直方向距離のために繰り返され、水平および垂直方向のファクターは
、最終的なてのひら結合ファクターを得るために乗法的に結合される。
【０２６０】 ＦＩＧ．３３は、手の間の分離ファクターの概略のプロットである。このファ
クターは、各々の手からの親指の評価されたあるいは実際の水平方向位置が近接
またはオーバーラップする、パーティションのトータルコストを増大する。それ
は、対応するデフォルト指位置に関する、右手接触部の水平方向のオフセットの
最小値を見いだすことにより測定される。同様に、対応するデフォルト指位置に
関する、左手接触部の水平方向のオフセットの最大値が見いだされる。これらの
手のオフセット極値の間の差が、親指の表面に触れるかまたはその上に浮くかす
る間に親指がその表面の同じ円柱の領域を重ねていることを示唆するのに十分小
さい場合、分離ファクターは、非常に小さくなる。このようなオーバーラップは
、プロットの負の親指分離に対応する同じクラスタについて相互に数センチメー
トル以内にある接触部の割当てを促進するために、分離ファクターは、徐々に数
センチメートル以下の正の分離をもって開始しながら落とし始める。手の間の分
離ファクターは、全ての表面接触部が同じ手に割当てられるパーティションに適
用できず、この場合、そのデフォルト値を取る。 この手識別プロセスの別の実
施形態は、更なる制約ファクターを含むことができ、本発明の範囲内で適切に維
持する。例えば、速度一致（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）ファクターが、全体として各
クラスタが速度および方向の異なる平均値を有するけれども、クラスタ内の全て
の指がほぼ同じ速度および方向でスライドする、パーティションを与えるために
計算されることができる。
クターは、各々の手からの親指の評価されたあるいは実際の水平方向位置が近接
またはオーバーラップする、パーティションのトータルコストを増大する。それ
は、対応するデフォルト指位置に関する、右手接触部の水平方向のオフセットの
最小値を見いだすことにより測定される。同様に、対応するデフォルト指位置に
関する、左手接触部の水平方向のオフセットの最大値が見いだされる。これらの
手のオフセット極値の間の差が、親指の表面に触れるかまたはその上に浮くかす
る間に親指がその表面の同じ円柱の領域を重ねていることを示唆するのに十分小
さい場合、分離ファクターは、非常に小さくなる。このようなオーバーラップは
、プロットの負の親指分離に対応する同じクラスタについて相互に数センチメー
トル以内にある接触部の割当てを促進するために、分離ファクターは、徐々に数
センチメートル以下の正の分離をもって開始しながら落とし始める。手の間の分
離ファクターは、全ての表面接触部が同じ手に割当てられるパーティションに適
用できず、この場合、そのデフォルト値を取る。 この手識別プロセスの別の実
施形態は、更なる制約ファクターを含むことができ、本発明の範囲内で適切に維
持する。例えば、速度一致（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）ファクターが、全体として各
クラスタが速度および方向の異なる平均値を有するけれども、クラスタ内の全て
の指がほぼ同じ速度および方向でスライドする、パーティションを与えるために
計算されることができる。
【０２６１】 新しい近接画像情報が既存の識別が間違っていることを示唆するときでも、既
存の手識別を基礎として、コード動作認識装置あるいはタイピング認識装置によ
ってなされる不可逆な判断は、時には手接触部の識別における遅い変化を防止す
る。これは、コード内のいくつかの指が反対側の手に帰されたと示すスライドの
新しい画像情報にまだ適切に、元に戻せない入力事象を作り出すコードスライド
の場合であるかもしれない。この場合、ユーザは、スライドを停止し、可能性の
ある入力エラーについて調べるよう警告され得るが、一方では、たとえ間違って
いても、誤った入力事象に加えられるときに更なる予測できない効果を有する割
当ての修正に切り替えるよりはむしろ、既存の識別を維持することが最もよい。
したがって、コードスライドが一旦入力事象を作り出すと、既存の経路の識別は
ロックされるので、手識別アルゴリズムは次の新しい接触部の識別を交換するこ
とができるだけである。 この手識別プロセスは、異なった形状のマルチタッチ
表面に改変されることができ、本発明の範囲内に適切に留まる。表面が狭いため
に親指がお互いのスペースを侵略するか、または高いために一方の手が他方の上
に位置し得るので、等高線は、まっすぐな垂直方向の線である必要はない。更な
る等高線は、親指を重ねている候補のまわりに張ることができ、あるいは、それ
らは評価された手の位置間のベクトルに対する垂線であり得る。表面が複数のユ
ーザのために十分大きい場合、更なるアトラクタリングは、各々の更なる手のた
めに備えられなければならず、複数の分割等高線は、仮説ごとに表面を２つを超
える部分に仕切るために必要であろう。一方の手のみに対し十分大きい表面上で
、それは、どちらの手が表面に触れているかを決定するのにさらに必要であるか
もしれない。それから、異なった等高線を仮定する代わりに、手識別モジュール
は、左手アトラクタリングあるいは右手アトラクタリングが表面上で中央に置か
れる、という仮説を評価するであろう。全ての側からのアクセスを許すために表
面が柱脚に設けられる場合、手識別モジュールはまた、各々のアトラクタリング
の種々の回転を仮定するであろう。
存の手識別を基礎として、コード動作認識装置あるいはタイピング認識装置によ
ってなされる不可逆な判断は、時には手接触部の識別における遅い変化を防止す
る。これは、コード内のいくつかの指が反対側の手に帰されたと示すスライドの
新しい画像情報にまだ適切に、元に戻せない入力事象を作り出すコードスライド
の場合であるかもしれない。この場合、ユーザは、スライドを停止し、可能性の
ある入力エラーについて調べるよう警告され得るが、一方では、たとえ間違って
いても、誤った入力事象に加えられるときに更なる予測できない効果を有する割
当ての修正に切り替えるよりはむしろ、既存の識別を維持することが最もよい。
したがって、コードスライドが一旦入力事象を作り出すと、既存の経路の識別は
ロックされるので、手識別アルゴリズムは次の新しい接触部の識別を交換するこ
とができるだけである。 この手識別プロセスは、異なった形状のマルチタッチ
表面に改変されることができ、本発明の範囲内に適切に留まる。表面が狭いため
に親指がお互いのスペースを侵略するか、または高いために一方の手が他方の上
に位置し得るので、等高線は、まっすぐな垂直方向の線である必要はない。更な
る等高線は、親指を重ねている候補のまわりに張ることができ、あるいは、それ
らは評価された手の位置間のベクトルに対する垂線であり得る。表面が複数のユ
ーザのために十分大きい場合、更なるアトラクタリングは、各々の更なる手のた
めに備えられなければならず、複数の分割等高線は、仮説ごとに表面を２つを超
える部分に仕切るために必要であろう。一方の手のみに対し十分大きい表面上で
、それは、どちらの手が表面に触れているかを決定するのにさらに必要であるか
もしれない。それから、異なった等高線を仮定する代わりに、手識別モジュール
は、左手アトラクタリングあるいは右手アトラクタリングが表面上で中央に置か
れる、という仮説を評価するであろう。全ての側からのアクセスを許すために表
面が柱脚に設けられる場合、手識別モジュールはまた、各々のアトラクタリング
の種々の回転を仮定するであろう。
【０２６２】 アトラクタに基づく指識別システム２４８は、ペングリップの手のコンフィギ
ュレーションを備える個々の手接触部を首尾よく識別する（ＦＩＧ．１５）。し
かしながら、更なるステップが、ペングリップ内での固有の指配置と、閉じた手
のコンフィギュレーション内での通常の配置とを区別する必要がある（ＦＩＧ．
１４）。このペングリップ配置において、外側の指はてのひらの方へ下にカール
するので、指関節は表面に触れ、人さし指は前に突出する。ペングリップ検出モ
ジュール１７は、この固有の配置を検出するために親指検証プロセスと同様のフ
ァジーパターン認識プロセスを用いる。 ペングリップの手のコンフィギュレー
ションを介して手書き文字認識を備えた更なる問題は、内側のグリップしている
指および時には全部の手が、ストローク間で拾われ、区別している指配置を一時
的に消失させることである。したがって、ペングリップ認識プロセスは、グリッ
プしている指のリフトオフ間で、手書モードにとどまるためのヒステリシスを有
しなければならない。好適な実施形態においては、ヒステリシスは、実際の指が
表面からリフトオフする間、結合されたファジー決定ファクターの時間的なフィ
ルタリングによって、および指配置の測定において評価された指位置を使用する
ことによって、得られる。評価された指位置は、一時的に、リフトオフの数秒後
に、通常のアーチ型の指先位置の方へ戻って減衰する前に固有の突出している配
置を維持するので、有効ヒステリシスを提供する。 ＦＩＧ．２８は、ペングリ
ップ検出モジュール１７内でのステップを示す。判断ステップ４８５は、全ての
ペングリップの手の部分が表面に触れているかどうか決定する。そうでない場合
、判断ステップ４８６は、ペングリップあるいは手書のモードがすでに使用中で
ある場合だけ、ステップ４８７において評価された指およびてのひら位置が任意
のリフトオフ部分に対して引き出されるようにする。そうでない場合、十分な表
面接触部が無いためプロセスは外に出る。このように、評価された指位置は、手
書モードを始めるのに使用されることができないが、それらは継続することがで
きる。ステップ４８８は、表面に触れている指およびてのひら後部の測定された
位置および寸法を引き出す。
ュレーションを備える個々の手接触部を首尾よく識別する（ＦＩＧ．１５）。し
かしながら、更なるステップが、ペングリップ内での固有の指配置と、閉じた手
のコンフィギュレーション内での通常の配置とを区別する必要がある（ＦＩＧ．
１４）。このペングリップ配置において、外側の指はてのひらの方へ下にカール
するので、指関節は表面に触れ、人さし指は前に突出する。ペングリップ検出モ
ジュール１７は、この固有の配置を検出するために親指検証プロセスと同様のフ
ァジーパターン認識プロセスを用いる。 ペングリップの手のコンフィギュレー
ションを介して手書き文字認識を備えた更なる問題は、内側のグリップしている
指および時には全部の手が、ストローク間で拾われ、区別している指配置を一時
的に消失させることである。したがって、ペングリップ認識プロセスは、グリッ
プしている指のリフトオフ間で、手書モードにとどまるためのヒステリシスを有
しなければならない。好適な実施形態においては、ヒステリシスは、実際の指が
表面からリフトオフする間、結合されたファジー決定ファクターの時間的なフィ
ルタリングによって、および指配置の測定において評価された指位置を使用する
ことによって、得られる。評価された指位置は、一時的に、リフトオフの数秒後
に、通常のアーチ型の指先位置の方へ戻って減衰する前に固有の突出している配
置を維持するので、有効ヒステリシスを提供する。 ＦＩＧ．２８は、ペングリ
ップ検出モジュール１７内でのステップを示す。判断ステップ４８５は、全ての
ペングリップの手の部分が表面に触れているかどうか決定する。そうでない場合
、判断ステップ４８６は、ペングリップあるいは手書のモードがすでに使用中で
ある場合だけ、ステップ４８７において評価された指およびてのひら位置が任意
のリフトオフ部分に対して引き出されるようにする。そうでない場合、十分な表
面接触部が無いためプロセスは外に出る。このように、評価された指位置は、手
書モードを始めるのに使用されることができないが、それらは継続することがで
きる。ステップ４８８は、表面に触れている指およびてのひら後部の測定された
位置および寸法を引き出す。
【０２６３】 ステップ４８９は、外側の指の寸法、および外側の指接触部が通常の指先より
大きくなっててのひら後部に近づくときにピークに達する、てのひら後部からの
垂直方向の距離から、指関節ファクターを計算する。ステップ４９０は、人差し
指先が指関節の前に更に突出するときにピークに達する内と外との指の垂直方向
の座標間の差から、突出ファクターを計算する。ステップ４９１は、ファジー論
理式で指関節および突出ファクターを結合し、そして、自己回帰の（ａｕｔｏｒ
ｅｇｒｅｓｓｉｖｅ）あるいは移動している平均フィルタを通して、以前の結果
を備えた結果を平均する。判断ステップ４９２は、フィルタさせられた式の結果
が、更なるヒステリシスを提供するためにそれ自身可変的である閾値より上にあ
る場合、ペングリップモードを続け、あるいは開始する。ペングリップモードの
間、タイピング１２およびコード動作認識１８は、ペンをグリップしている手に
対して不可能である。 ペングリップモードにおいて、判断ステップ４９３は、
内側のグリップしている指が実際に表面に触れているかどうか決定する。もしそ
うならば、ステップ４９５は、内側の指の経路パラメータから、インキング事象
を作り出し、ホスト通信インタフェースの出力事象待行列に、追加する。インキ
ング事象は、描画あるいは署名を捕獲するために「デジタルインク」をディスプ
レイ２４に置くことができ、あるいは、手書き認識システムによって横取りされ
て意思表示あるいは言語記号として解読され得る。手書き認識システムは、公知
技術である。
大きくなっててのひら後部に近づくときにピークに達する、てのひら後部からの
垂直方向の距離から、指関節ファクターを計算する。ステップ４９０は、人差し
指先が指関節の前に更に突出するときにピークに達する内と外との指の垂直方向
の座標間の差から、突出ファクターを計算する。ステップ４９１は、ファジー論
理式で指関節および突出ファクターを結合し、そして、自己回帰の（ａｕｔｏｒ
ｅｇｒｅｓｓｉｖｅ）あるいは移動している平均フィルタを通して、以前の結果
を備えた結果を平均する。判断ステップ４９２は、フィルタさせられた式の結果
が、更なるヒステリシスを提供するためにそれ自身可変的である閾値より上にあ
る場合、ペングリップモードを続け、あるいは開始する。ペングリップモードの
間、タイピング１２およびコード動作認識１８は、ペンをグリップしている手に
対して不可能である。 ペングリップモードにおいて、判断ステップ４９３は、
内側のグリップしている指が実際に表面に触れているかどうか決定する。もしそ
うならば、ステップ４９５は、内側の指の経路パラメータから、インキング事象
を作り出し、ホスト通信インタフェースの出力事象待行列に、追加する。インキ
ング事象は、描画あるいは署名を捕獲するために「デジタルインク」をディスプ
レイ２４に置くことができ、あるいは、手書き認識システムによって横取りされ
て意思表示あるいは言語記号として解読され得る。手書き認識システムは、公知
技術である。
【０２６４】 内側の指が持ち上げられる場合、ステップ４９４は、スタイラス上昇事象をホ
スト通信インタフェースに送り、記号間のブレークの手書き認識システムに指示
する。あるアプリケーションにおいて、ユーザは、「デジタルインク」または解
読された記号がカーソルを配置することによりディスプレイに挿入されることに
なる位置を示す必要がある。マルチタッチ表面上で、ユーザは、ペングリップ構
成を離して指コードをスライドさせることによりカーソルを移動できるけれども
、ペングリップ構成から離れることなく、カーソルの配置を許すことが好ましい
。これは、てのひら後部および外側の指関節のスライドから、カーソル配置事象
を作り出すことによってサポートされ得る。通常のライティング動作がまた、て
のひら後部および外側の指関節のスライドを含むので、内側の指が数百ミリ秒持
ち上げられるまで、てのひら動作は無視されなければならない。
スト通信インタフェースに送り、記号間のブレークの手書き認識システムに指示
する。あるアプリケーションにおいて、ユーザは、「デジタルインク」または解
読された記号がカーソルを配置することによりディスプレイに挿入されることに
なる位置を示す必要がある。マルチタッチ表面上で、ユーザは、ペングリップ構
成を離して指コードをスライドさせることによりカーソルを移動できるけれども
、ペングリップ構成から離れることなく、カーソルの配置を許すことが好ましい
。これは、てのひら後部および外側の指関節のスライドから、カーソル配置事象
を作り出すことによってサポートされ得る。通常のライティング動作がまた、て
のひら後部および外側の指関節のスライドを含むので、内側の指が数百ミリ秒持
ち上げられるまで、てのひら動作は無視されなければならない。
【０２６５】 ユーザが実際に伝導性のスタイラスを取り上げ、それで書こうと試みる場合、
内側のグリップしている指は、ストロークの間表面に触れることよりむしろ、表
面の上方からスタイラスを導いているので、手のコンフィギュレーションはわず
かに変化する。前腕は、実際にスタイラスを保持するとき、よりあおむけになる
傾向があるので、手が小指、薬指および外側のてのひら後部の側部に載っている
間、内側のてのひら後部はまた、表面を離れたままである。外側のてのひら後部
が小指に関し通常よりはるかに外方に位置するけれども、小指および薬指は、大
きい指関節接触部が外側のてのひらの近くにカールされるように現れる。スタイ
ラスの先端は、本質的に、識別のための人差し指先に取って代わり、指関節の垂
直方向のレベルあるいはより上に残る。このように、ユーザがスタイラスで書く
ときに、ペングリップ検出器は、ホスト通信インタフェースに送信される人差し
指先経路が、実際にスタイラスによってなされることを除いて、本質的に同じ方
法で機能することができる。
内側のグリップしている指は、ストロークの間表面に触れることよりむしろ、表
面の上方からスタイラスを導いているので、手のコンフィギュレーションはわず
かに変化する。前腕は、実際にスタイラスを保持するとき、よりあおむけになる
傾向があるので、手が小指、薬指および外側のてのひら後部の側部に載っている
間、内側のてのひら後部はまた、表面を離れたままである。外側のてのひら後部
が小指に関し通常よりはるかに外方に位置するけれども、小指および薬指は、大
きい指関節接触部が外側のてのひらの近くにカールされるように現れる。スタイ
ラスの先端は、本質的に、識別のための人差し指先に取って代わり、指関節の垂
直方向のレベルあるいはより上に残る。このように、ユーザがスタイラスで書く
ときに、ペングリップ検出器は、ホスト通信インタフェースに送信される人差し
指先経路が、実際にスタイラスによってなされることを除いて、本質的に同じ方
法で機能することができる。
【０２６６】 技術的に、各々の手は、結合された全ての指接合部における移動の２４の自由
度を有しているが、実用的な問題として、コードリンク機構の限界は、全ての接
合部を独立して動かすことを困難にさせる。表面上の指接触部の測定は、表面に
対し横方向（ｌａｔｅｒａｌ）の動作において１０の自由度、表面に対し個々の
指先圧力あるいは近接値において５の自由度、および親指方向の１の自由度を与
える。しかしながら、これらの自由度の多くは、範囲を限定しており、独立にア
クセスするためには、一般ユーザから、不合理な捩れ（ｔｗｉｓｔｉｎｇ）およ
び器用さを必要とする。
度を有しているが、実用的な問題として、コードリンク機構の限界は、全ての接
合部を独立して動かすことを困難にさせる。表面上の指接触部の測定は、表面に
対し横方向（ｌａｔｅｒａｌ）の動作において１０の自由度、表面に対し個々の
指先圧力あるいは近接値において５の自由度、および親指方向の１の自由度を与
える。しかしながら、これらの自由度の多くは、範囲を限定しており、独立にア
クセスするためには、一般ユーザから、不合理な捩れ（ｔｗｉｓｔｉｎｇ）およ
び器用さを必要とする。
【０２６７】 動作成分抽出モジュール１６の目的は、２および３次元の普通のグラフィック
操作タスクのために十分な自由度の、１６の識別できる自由度から、抽出するこ
とである。２次元において、最も普通のタスクは、水平および垂直方向の動作、
回転、ズームおよびサイズ変化である。３次元において、２つの更なる回転の自
由度が、水平および垂直の軸のまわりで利用可能である。動作成分抽出器は、お
互いに妨げることなく簡単で同時に実行され得る基本的な手動作から、これらの
４‐６の自由度を抜き出すように試みる。
操作タスクのために十分な自由度の、１６の識別できる自由度から、抽出するこ
とである。２次元において、最も普通のタスクは、水平および垂直方向の動作、
回転、ズームおよびサイズ変化である。３次元において、２つの更なる回転の自
由度が、水平および垂直の軸のまわりで利用可能である。動作成分抽出器は、お
互いに妨げることなく簡単で同時に実行され得る基本的な手動作から、これらの
４‐６の自由度を抜き出すように試みる。
【０２６８】 複数の自由度が同時にアクセスされ得るとき、それらは分離できるというより
はむしろ一体であると言うことができ、そして、動作を一時に単一の軸あるいは
自由度に沿ってであるように制限するよりもむしろ、対角線動作を許容するので
、一体的な入力装置は通常速い。４つの自由度だけが必要であるとき、基本的な
動作は、全部の手の移行、指を一様に曲げあるいは伸ばすことによる手の拡大縮
小（ｓｃａｌｉｎｇ）、およびジャーのふたを緩めるときのような手首について
の、またはナットを緩めるときのような指間の、手の回転であり得る。これらの
手の動作は、直観的に対置できる親指を含む動作を利用するので、実行するのが
簡単なだけではなく、認知的に、対象回転およびサイズ設定のグラフィック操作
タスクに対応する。それらの唯一の欠点は、これらの手の回転および拡大縮小の
間の、全ての指の移行運動は、完全に取り消すというわけではなくて、所望の回
転あるいは拡大縮小に加えて、ある方向における正味（ｎｅｔ）移行に達するま
でその代わりに加えることができる、ということである。自由度が一体ではある
が、意図されていない移行が不完全に実行される拡大縮小および回転を防ぐよう
に、同時に実行される全ての動作を許容するために、動作抽出器は、移行がうま
く非線形にお互いに対する速度にしたがうスケール速度成分をキャンセルする指
を、優先して重み付けする。
はむしろ一体であると言うことができ、そして、動作を一時に単一の軸あるいは
自由度に沿ってであるように制限するよりもむしろ、対角線動作を許容するので
、一体的な入力装置は通常速い。４つの自由度だけが必要であるとき、基本的な
動作は、全部の手の移行、指を一様に曲げあるいは伸ばすことによる手の拡大縮
小（ｓｃａｌｉｎｇ）、およびジャーのふたを緩めるときのような手首について
の、またはナットを緩めるときのような指間の、手の回転であり得る。これらの
手の動作は、直観的に対置できる親指を含む動作を利用するので、実行するのが
簡単なだけではなく、認知的に、対象回転およびサイズ設定のグラフィック操作
タスクに対応する。それらの唯一の欠点は、これらの手の回転および拡大縮小の
間の、全ての指の移行運動は、完全に取り消すというわけではなくて、所望の回
転あるいは拡大縮小に加えて、ある方向における正味（ｎｅｔ）移行に達するま
でその代わりに加えることができる、ということである。自由度が一体ではある
が、意図されていない移行が不完全に実行される拡大縮小および回転を防ぐよう
に、同時に実行される全ての動作を許容するために、動作抽出器は、移行がうま
く非線形にお互いに対する速度にしたがうスケール速度成分をキャンセルする指
を、優先して重み付けする。
【０２６９】 動作成分抽出器１６内のプロセスは、ＦＩＧ．３４に示される。ステップ５０
０は、まず、与えられた手のための識別された接触部経路２５０を取り込む。こ
れらの経路は、横方向の速度および近接値を含み、動作計算において使用され、
個々の動作成分計算の等級を下げる所定の指あるいはてのひらの動作が重視され
ないように、識別が必要とされる。
０は、まず、与えられた手のための識別された接触部経路２５０を取り込む。こ
れらの経路は、横方向の速度および近接値を含み、動作計算において使用され、
個々の動作成分計算の等級を下げる所定の指あるいはてのひらの動作が重視され
ないように、識別が必要とされる。
【０２７０】 次のステップ５０２は、指近接値が急速に変化するとき、更なるフィルタリン
グを横方向の接触部速度に適用する。これは、表面上の指のリフトオフおよびタ
ッチダウンの間、たびたび指先の前面部分が、指先の背部の前にタッチダウンし
、指先の背部の後でリフトオフし、指重心における正味の下方あるいは上方への
側面方向の移行を起こすので、必要である。このような近接値に依存する移行は
、細かい位置決め制御のために指先をゆっくりと転がすとき、良好な使用に当て
られることが可能であるが、指リフトオフの間に、カーソルを選択された位置か
ら離れさせる場合、それらはまた、ユーザを悩まし得る。これは、指の近接値に
おける大きい変化に比例して、指の横方向の速度を一時的に小さくすることによ
って防止される。一つの指がリフトオフするときに手内の他の指が僅かに移動す
る傾向があるので、各々の指の速度の更なる縮小は、接触部している指の中での
近接値における最大変化率に応答してなされる。あるいは、より明確な抑止は、
指接触部高さの瞬間的な変化に比例した量を、横方向の指の速度から減ずること
によって、得ることが可能である。これは、最初にリフトオフあるいは最後にタ
ッチダウンする指先の背部のために、指のリフトオフによって起こされる横方向
の指の速度の摂動が、接触部高さの変化に比例していると推定される。
グを横方向の接触部速度に適用する。これは、表面上の指のリフトオフおよびタ
ッチダウンの間、たびたび指先の前面部分が、指先の背部の前にタッチダウンし
、指先の背部の後でリフトオフし、指重心における正味の下方あるいは上方への
側面方向の移行を起こすので、必要である。このような近接値に依存する移行は
、細かい位置決め制御のために指先をゆっくりと転がすとき、良好な使用に当て
られることが可能であるが、指リフトオフの間に、カーソルを選択された位置か
ら離れさせる場合、それらはまた、ユーザを悩まし得る。これは、指の近接値に
おける大きい変化に比例して、指の横方向の速度を一時的に小さくすることによ
って防止される。一つの指がリフトオフするときに手内の他の指が僅かに移動す
る傾向があるので、各々の指の速度の更なる縮小は、接触部している指の中での
近接値における最大変化率に応答してなされる。あるいは、より明確な抑止は、
指接触部高さの瞬間的な変化に比例した量を、横方向の指の速度から減ずること
によって、得ることが可能である。これは、最初にリフトオフあるいは最後にタ
ッチダウンする指先の背部のために、指のリフトオフによって起こされる横方向
の指の速度の摂動が、接触部高さの変化に比例していると推定される。
【０２７１】 詳細なステップがＦＩＧ．３６に示されるプロセス５０４は、半径方向（拡大
縮小）および回転方向の動作から、極の速度成分を測定する。回転が親指の方向
変化から抽出されない場合、少なくとも２本の接触部している指が、手の中での
半径方向あるいは角度方向の速度を計算するのに必要である。親指動作は、他の
指が相互に対するよりも、他の指と非常に独立しているので、これらの指のうち
の１本が対置できる親指である場合、拡大縮小および回転はユーザにとって実行
するのがより簡単であるが、測定方法は、親指なしで機能する。判断ステップ５
２２が、２つより少ない指が表面に触れていると決定した場合、ステップ５２４
は、手の半径方向および回転の速度をゼロに設定する。ＦＩＧ．３５は、収縮性
のある手の拡大縮小の間の、各々の指の軌道を示す。親指２０１および小指２０
５は、概略的に同じ速度で、大体反対方向に移動し、それで、動作の合計がゼロ
正味移行のために相殺するが、しかし、動作の差は、大きい正味の拡大縮小に対
して最大にされる。中央の指２０２‐２０４もまた、中心点の方に移動するが、
てのひら後部は静止したままであり、中央の指の曲げを補足しない。したがって
、中央の指および他の指の動作の間の差は、通常、小指および親指動作の間の差
より小さく、手の拡大縮小の間の中央の指の速度の合計は、正味垂直方向の移行
になるまで加えられる。類似した現象は、回転が、てのひら前部に中心付けられ
るよりはむしろ、固定された前腕を有する手首に中心付けられる場合を除いて、
手の回転の間に発生し、正味水平方向移行は、指のいかなる組合せからでも、動
作の合計に現れる。 指動作の差は、通常、親指および小指の間が最も大きいの
で、ステップ５２６は、手の拡大縮小および回転測定のために、最内および最外
の接触部している指の現在および以前の位置を引き出すのみである。
縮小）および回転方向の動作から、極の速度成分を測定する。回転が親指の方向
変化から抽出されない場合、少なくとも２本の接触部している指が、手の中での
半径方向あるいは角度方向の速度を計算するのに必要である。親指動作は、他の
指が相互に対するよりも、他の指と非常に独立しているので、これらの指のうち
の１本が対置できる親指である場合、拡大縮小および回転はユーザにとって実行
するのがより簡単であるが、測定方法は、親指なしで機能する。判断ステップ５
２２が、２つより少ない指が表面に触れていると決定した場合、ステップ５２４
は、手の半径方向および回転の速度をゼロに設定する。ＦＩＧ．３５は、収縮性
のある手の拡大縮小の間の、各々の指の軌道を示す。親指２０１および小指２０
５は、概略的に同じ速度で、大体反対方向に移動し、それで、動作の合計がゼロ
正味移行のために相殺するが、しかし、動作の差は、大きい正味の拡大縮小に対
して最大にされる。中央の指２０２‐２０４もまた、中心点の方に移動するが、
てのひら後部は静止したままであり、中央の指の曲げを補足しない。したがって
、中央の指および他の指の動作の間の差は、通常、小指および親指動作の間の差
より小さく、手の拡大縮小の間の中央の指の速度の合計は、正味垂直方向の移行
になるまで加えられる。類似した現象は、回転が、てのひら前部に中心付けられ
るよりはむしろ、固定された前腕を有する手首に中心付けられる場合を除いて、
手の回転の間に発生し、正味水平方向移行は、指のいかなる組合せからでも、動
作の合計に現れる。 指動作の差は、通常、親指および小指の間が最も大きいの
で、ステップ５２６は、手の拡大縮小および回転測定のために、最内および最外
の接触部している指の現在および以前の位置を引き出すのみである。
【０２７２】 ステップ５２８は、それから、近似的に以下の式で、最内の指ＦＩおよび最外
の指ＦＯ間の距離変化から、手の拡大縮小の速度Ｈvsを計算する。
の指ＦＯ間の距離変化から、手の拡大縮小の速度Ｈvsを計算する。
【０２７３】
【数３０】
【０２７４】 ここで、ｄ｛ＦＩ［ｎ］，ＦＯ［ｎ］｝は、指間の平方ユークリッド距離である
。
。
【０２７５】
【数３１】
【０２７６】 最内あるいは最外の指のうちの１本が、以前の近接画像の間、触れていない場
合、分離距離の変化は、ゼロであると推測される。同様に、ステップ５３０は、
近似的に以下の式で、最内および最外の指間の角度変化から、手の回転の速度Ｈ vr を計算する。
合、分離距離の変化は、ゼロであると推測される。同様に、ステップ５３０は、
近似的に以下の式で、最内および最外の指間の角度変化から、手の回転の速度Ｈ vr を計算する。
【０２７７】
【数３２】
【０２７８】 角度変化は、移行および拡大縮小成分と同じ単位に変換するために、現在の分離
距離により増加される。これらの式は、手がまた全体として移行している場合で
あっても、手の動作の任意の回転および拡大縮小成分を捕らえ、こうして、回転
および拡大縮小の自由度を移行に一体化させる。 上記計算が、小指および親指
、または最内および最外の指に制限されるという他の理由は、ユーザは、親指お
よび小指が静止状態にある間に、中央の指、すなわち人差し指、中指および薬指
での細かい移行操作をしたいかもしれないということである。中央の指および親
指の間の距離あるいは角度の変化が、式６６‐６８で平均化される場合、中央の
指の移行によって、静止された親指あるいは小指に関して回転あるいは拡大縮小
が発現するであろうから、このことはあり得ない。しかしながら、親指検証プロ
セスにおいて適用される式５６‐６０は、指間の固定点についての対称的な回転
および拡大縮小に敏感なだけである任意の著しい全体の手の移行が発生している
か、あるいは指動作が補足されていない場合、それらはゼロに近づく。ユーザが
、回転あるいは拡大縮小意思表示する間、適切に最外の指を動かさない場合、ス
テップ５３１は、式５６‐６０の形の近似式を使用して、親指と最外の指より他
の任意の接触部している指との間の回転および拡大縮小の速度を計算する。結果
として生じる速度は、移行動作が固定点を回転あるいは拡大縮小させてゼロとな
る平均よりもむしろ、最大操作に対する式６６‐６８の結果と好ましくは結合さ
れる。最終的に、判断ステップ５３２は、指リフトオフ前の動作の間、半径方向
あるいは回転方向の減速に対するチェック５３４を命じる。半径方向あるいは回
転方向の減速を検出する方法は、移行抽出の説明において詳述されるものと同じ
である。
距離により増加される。これらの式は、手がまた全体として移行している場合で
あっても、手の動作の任意の回転および拡大縮小成分を捕らえ、こうして、回転
および拡大縮小の自由度を移行に一体化させる。 上記計算が、小指および親指
、または最内および最外の指に制限されるという他の理由は、ユーザは、親指お
よび小指が静止状態にある間に、中央の指、すなわち人差し指、中指および薬指
での細かい移行操作をしたいかもしれないということである。中央の指および親
指の間の距離あるいは角度の変化が、式６６‐６８で平均化される場合、中央の
指の移行によって、静止された親指あるいは小指に関して回転あるいは拡大縮小
が発現するであろうから、このことはあり得ない。しかしながら、親指検証プロ
セスにおいて適用される式５６‐６０は、指間の固定点についての対称的な回転
および拡大縮小に敏感なだけである任意の著しい全体の手の移行が発生している
か、あるいは指動作が補足されていない場合、それらはゼロに近づく。ユーザが
、回転あるいは拡大縮小意思表示する間、適切に最外の指を動かさない場合、ス
テップ５３１は、式５６‐６０の形の近似式を使用して、親指と最外の指より他
の任意の接触部している指との間の回転および拡大縮小の速度を計算する。結果
として生じる速度は、移行動作が固定点を回転あるいは拡大縮小させてゼロとな
る平均よりもむしろ、最大操作に対する式６６‐６８の結果と好ましくは結合さ
れる。最終的に、判断ステップ５３２は、指リフトオフ前の動作の間、半径方向
あるいは回転方向の減速に対するチェック５３４を命じる。半径方向あるいは回
転方向の減速を検出する方法は、移行抽出の説明において詳述されるものと同じ
である。
【０２７９】 ＦＩＧ．３７は、ＦＩＧ．３４のプロセス５０６において参照される手の移行
速度の測定の詳細を示す。手の移行速度を計算する最も簡単な方法は、単に各々
の指の横方向の速度を平均することであろう。しかしながら、ユーザは、たとえ
いくつかが静止している場合でも、何本の指が動いているかにかかわらず常に、
再表示する動作あるいは制御を期待する。さらに、ユーザが同時に手を拡大縮小
あるいは回転させている場合、単純な平均は、キャンセルされない中央の指の動
作によって起こされる、偽の正味移行に敏感である。
速度の測定の詳細を示す。手の移行速度を計算する最も簡単な方法は、単に各々
の指の横方向の速度を平均することであろう。しかしながら、ユーザは、たとえ
いくつかが静止している場合でも、何本の指が動いているかにかかわらず常に、
再表示する動作あるいは制御を期待する。さらに、ユーザが同時に手を拡大縮小
あるいは回転させている場合、単純な平均は、キャンセルされない中央の指の動
作によって起こされる、偽の正味移行に敏感である。
【０２８０】 したがって、好適な実施形態において、移行成分抽出器は、平均移行を計算す
る前に慎重に重みを各々の指に割当てる。ステップ５４０は、各々の指の移行重
み付けＦｉvwを、そのトータル接触部近接値、すなわちＦｉvw〔ｎ〕≒Ｆｉｚ〔
ｎ〕に初期化する。これは、表面に触れていない指は平均をゼロ速度に薄めない
ことと、位置および速度測定がより確実でないかもしれないので軽く触れるだけ
の指はより少ない影響を有することと、を保証する。次のステップ５４４は、故
意に移動している指のゲインを表示する制御が薄められないように、比較的静止
している指の重み付けを減少させる。これは、最も急速に移動している指を見い
だすことによってなされることができ、最大指速度としてその速度を記録し、指
速度の最大速度によって割られたその速度に比例して、以下の式に近似的に示さ
れるように、各々の指の移行重み付けを拡大縮小する。
る前に慎重に重みを各々の指に割当てる。ステップ５４０は、各々の指の移行重
み付けＦｉvwを、そのトータル接触部近接値、すなわちＦｉvw〔ｎ〕≒Ｆｉｚ〔
ｎ〕に初期化する。これは、表面に触れていない指は平均をゼロ速度に薄めない
ことと、位置および速度測定がより確実でないかもしれないので軽く触れるだけ
の指はより少ない影響を有することと、を保証する。次のステップ５４４は、故
意に移動している指のゲインを表示する制御が薄められないように、比較的静止
している指の重み付けを減少させる。これは、最も急速に移動している指を見い
だすことによってなされることができ、最大指速度としてその速度を記録し、指
速度の最大速度によって割られたその速度に比例して、以下の式に近似的に示さ
れるように、各々の指の移行重み付けを拡大縮小する。
【０２８１】
【数３３】
【０２８２】 ここで、パワーｐｔｗは、速度依存強度を調節する。なお、ステップ５４４は、
例えばユーザが通常のカーソル動作ゲインモードと低ゲインモードとを求めるコ
ンピューター支援設計のような、アプリケーションのためにスキップされ得る。
より低いカーソル動作ゲインは、細かく、短い範囲の位置決めに役立ち、残りを
静止させておく間に１または２の指だけを動かすことによってアクセスされ得る
であろう。 ステップ５４６は、手の拡大縮小および回転の間、中央の指に対し
て移行重み付けを減少させる。もっとも、親指および小指が静止している間、そ
れは中央の指が移行操作を細かくすることを防止しない。下記の式は、回転が大
きいとき中心移行重み付けを減少し、Ｋpolarthreshと比較して大きくなった速 度を拡大縮小することによって、継ぎ目無く、これを達成する。
例えばユーザが通常のカーソル動作ゲインモードと低ゲインモードとを求めるコ
ンピューター支援設計のような、アプリケーションのためにスキップされ得る。
より低いカーソル動作ゲインは、細かく、短い範囲の位置決めに役立ち、残りを
静止させておく間に１または２の指だけを動かすことによってアクセスされ得る
であろう。 ステップ５４６は、手の拡大縮小および回転の間、中央の指に対し
て移行重み付けを減少させる。もっとも、親指および小指が静止している間、そ
れは中央の指が移行操作を細かくすることを防止しない。下記の式は、回転が大
きいとき中心移行重み付けを減少し、Ｋpolarthreshと比較して大きくなった速 度を拡大縮小することによって、継ぎ目無く、これを達成する。
【０２８３】
【数３４】
【０２８４】 ここで、これらの式は、識別ｉが最内および最外の間のものである中央の指だけ
に適用される。なお、手の拡大縮小はあまり水平方向の移行の偏りを起こさない
ので、水平方向の移行重み付けＦｉvwx〔ｎ〕は、式７０の手の拡大縮小の項目 の欠如により示されるように、手の拡大縮小速度Ｈvs〔ｎ〕によって影響される
必要はない。最内および最外の指の移行重み付けは、極成分速度、すなわちＦｉ vwx 〔ｎ〕≒Ｆｉvwx〔ｎ〕≒Ｆｉvw〔ｎ〕およびＦＯvwx〔ｎ〕≒ＦＯvwx〔ｎ〕
≒ＦＯvw〔ｎ〕、によって、変化されない。ステップ５４８は、最終的に、指速
度の加重平均から、手の移行速度ベクトル（Ｈvx〔ｎ〕，Ｈvy〔ｎ〕）を計算す
る。
に適用される。なお、手の拡大縮小はあまり水平方向の移行の偏りを起こさない
ので、水平方向の移行重み付けＦｉvwx〔ｎ〕は、式７０の手の拡大縮小の項目 の欠如により示されるように、手の拡大縮小速度Ｈvs〔ｎ〕によって影響される
必要はない。最内および最外の指の移行重み付けは、極成分速度、すなわちＦｉ vwx 〔ｎ〕≒Ｆｉvwx〔ｎ〕≒Ｆｉvw〔ｎ〕およびＦＯvwx〔ｎ〕≒ＦＯvwx〔ｎ〕
≒ＦＯvw〔ｎ〕、によって、変化されない。ステップ５４８は、最終的に、指速
度の加重平均から、手の移行速度ベクトル（Ｈvx〔ｎ〕，Ｈvy〔ｎ〕）を計算す
る。
【０２８５】
【数３５】
【０２８６】
【数３６】
【０２８７】 移行計算の最後の部分は、ユーザがリフトオフ時にカーソル動作が停止すること
を願うかどうかを信頼できるように示す、リフトオフ前の指の横方向の減速に対
してテストすることである。減速がリフトオフの前に検出されない場合、ユーザ
はカーソル動作をリフトオフの後で続けるつもりであるか、あるいは、ユーザは
特別な「ワンショット」コマンドを起動するつもりかもしれない。判断ステップ
５５０は、減速測定を妨げることからの指のリフトオフを伴うことができる、指
重心の摂動を防ぐほどには指の近接値が急速に落ちていない間に、減速テストを
起動する。ステップ５５１は、移動しているウィンドウ平均あるいは自己回帰の
フィルタにより計算される、過去の平均移行速度に対しての、加速度率（ｐｅｒ
ｃｅｎｔａｇｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）あるいは現在の移行速度｜（Ｈvx 〔ｎ〕，Ｈvy〔ｎ〕）｜の比率を計算する。判断ステップ５５２は、加速度率が
ある閾値より小さい場合、移行減速フラグをセット５５６する。この閾値が１よ
り大きく設定される場合、ユーザは、ちょうどカーソル動作を続けるためのリフ
トオフの前に、指を速めていなければならない。閾値がちょうど１の下で設定さ
れる場合、ユーザがリフトオフの前に一定の横方向の速度を維持する限り、カー
ソル動作は信頼できるように続けられるであろうが、しかし、ユーザがディスプ
レイのターゲット範囲に近づける際にカーソルを遅くし始める場合、減速フラグ
が設定されるであろう。判断ステップ５５４はまた、現在の移行方向が過去の方
向の平均と実質的に異なっている場合、減速フラグが設定されるようにすること
ができる。このような方向変化は、手動作軌道がカーブしていることを示してお
り、この場合、ユーザによって意図されたターゲットに方向を正確に決定するこ
とが非常に難しくなるので、カーソル動作はリフトオフの後に続けられない。減
速も曲線状の軌道も検出されない場合、ステップ５５８は、移行減速フラグをク
リアする。これにより、指が結果的にリフトオフし始める場合、カーソル動作の
継続が可能となるであろう。なお、判断ステップ５５０は、リフトオフの間、移
行減速フラグの状態が変化するのを防ぎ、それで、カーソル動作を続けるリフト
オフの後の決定が、リフトオフが始まる前の減速フラグの状態に依存する。最終
のステップ５６０は、自己回帰の、あるいは動いている手の移行速度ベクトルの
ウィンドウ平均を更新し、そして、それは、リフトオフの後の継続的なカーソル
動作の速度になり得る。ＦＩＧ．４０について説明されるように、継続したカー
ソル動作シグナルの実際の生成は、コード動作認識装置１８において生じる。
を願うかどうかを信頼できるように示す、リフトオフ前の指の横方向の減速に対
してテストすることである。減速がリフトオフの前に検出されない場合、ユーザ
はカーソル動作をリフトオフの後で続けるつもりであるか、あるいは、ユーザは
特別な「ワンショット」コマンドを起動するつもりかもしれない。判断ステップ
５５０は、減速測定を妨げることからの指のリフトオフを伴うことができる、指
重心の摂動を防ぐほどには指の近接値が急速に落ちていない間に、減速テストを
起動する。ステップ５５１は、移動しているウィンドウ平均あるいは自己回帰の
フィルタにより計算される、過去の平均移行速度に対しての、加速度率（ｐｅｒ
ｃｅｎｔａｇｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）あるいは現在の移行速度｜（Ｈvx 〔ｎ〕，Ｈvy〔ｎ〕）｜の比率を計算する。判断ステップ５５２は、加速度率が
ある閾値より小さい場合、移行減速フラグをセット５５６する。この閾値が１よ
り大きく設定される場合、ユーザは、ちょうどカーソル動作を続けるためのリフ
トオフの前に、指を速めていなければならない。閾値がちょうど１の下で設定さ
れる場合、ユーザがリフトオフの前に一定の横方向の速度を維持する限り、カー
ソル動作は信頼できるように続けられるであろうが、しかし、ユーザがディスプ
レイのターゲット範囲に近づける際にカーソルを遅くし始める場合、減速フラグ
が設定されるであろう。判断ステップ５５４はまた、現在の移行方向が過去の方
向の平均と実質的に異なっている場合、減速フラグが設定されるようにすること
ができる。このような方向変化は、手動作軌道がカーブしていることを示してお
り、この場合、ユーザによって意図されたターゲットに方向を正確に決定するこ
とが非常に難しくなるので、カーソル動作はリフトオフの後に続けられない。減
速も曲線状の軌道も検出されない場合、ステップ５５８は、移行減速フラグをク
リアする。これにより、指が結果的にリフトオフし始める場合、カーソル動作の
継続が可能となるであろう。なお、判断ステップ５５０は、リフトオフの間、移
行減速フラグの状態が変化するのを防ぎ、それで、カーソル動作を続けるリフト
オフの後の決定が、リフトオフが始まる前の減速フラグの状態に依存する。最終
のステップ５６０は、自己回帰の、あるいは動いている手の移行速度ベクトルの
ウィンドウ平均を更新し、そして、それは、リフトオフの後の継続的なカーソル
動作の速度になり得る。ＦＩＧ．４０について説明されるように、継続したカー
ソル動作シグナルの実際の生成は、コード動作認識装置１８において生じる。
【０２８８】 なお、このカーソル動作継続方法は、関連技術における動作継続方法にわたる
いくつかの利点を有している。動作を続けるという決定は、本来的に任意の速度
範囲に対して正規化する、加速度率に依存するので、ユーザは、非常に低い速度
を含む広範囲にわたる速度から、意図的に動作継続を起動できる。このように、
ユーザは、直接スローモーション継続を起動して、読むことができる速度で文書
をオートスクロールできる。これは、ユーザの動作が高い速度閾値を上回るとき
動作を続けるだけの、米国特許第４，７３４，６８５号におけるワタナベの方法
に当てはまらず、そして、ユーザが大きいターゲットに近づく際に減速するがリ
フトオフ前に完全に停止しないとき、低い指の速度が望ましくなく動作を続ける
場合の、米国特許第５，３２７，１６１号におけるローガンらの方法にも当ては
まらない。加速度率はまた、境界領域における指の位置よりも、明らかにユーザ
の意志を捕らえる。ギレスピーらの米国特許第５，５４３，５９１号で使用され
ているような境界領域における指の位置は、カーソルがちょうど指が境界に入る
ときにディスプレイ上の所望のターゲットに到達でき、さらに、指が動くための
スペースを使い果たすので、タッチパッド装置がターゲットを過ぎてカーソル動
作を続けることから、あいまいである。本発明において、他方では、物理的なバ
リアをヒットすることのないセンサアレイのエッジを指がスライドできる場合、
加速度率は１の近くで残留し、動作継続を分別よく起動する。しかし、指がセン
サアレイのエッジで交差あるいは停止する前に減速する場合、カーソルは、望ま
しくは停止する。
いくつかの利点を有している。動作を続けるという決定は、本来的に任意の速度
範囲に対して正規化する、加速度率に依存するので、ユーザは、非常に低い速度
を含む広範囲にわたる速度から、意図的に動作継続を起動できる。このように、
ユーザは、直接スローモーション継続を起動して、読むことができる速度で文書
をオートスクロールできる。これは、ユーザの動作が高い速度閾値を上回るとき
動作を続けるだけの、米国特許第４，７３４，６８５号におけるワタナベの方法
に当てはまらず、そして、ユーザが大きいターゲットに近づく際に減速するがリ
フトオフ前に完全に停止しないとき、低い指の速度が望ましくなく動作を続ける
場合の、米国特許第５，３２７，１６１号におけるローガンらの方法にも当ては
まらない。加速度率はまた、境界領域における指の位置よりも、明らかにユーザ
の意志を捕らえる。ギレスピーらの米国特許第５，５４３，５９１号で使用され
ているような境界領域における指の位置は、カーソルがちょうど指が境界に入る
ときにディスプレイ上の所望のターゲットに到達でき、さらに、指が動くための
スペースを使い果たすので、タッチパッド装置がターゲットを過ぎてカーソル動
作を続けることから、あいまいである。本発明において、他方では、物理的なバ
リアをヒットすることのないセンサアレイのエッジを指がスライドできる場合、
加速度率は１の近くで残留し、動作継続を分別よく起動する。しかし、指がセン
サアレイのエッジで交差あるいは停止する前に減速する場合、カーソルは、望ま
しくは停止する。
【０２８９】 差分手圧力抽出プロセス５０８の詳細は、ＦＩＧ．３８に示される。圧力が骨
の先端を通して硬い表面に垂直に印加されるとき、指先近接値は、急速に飽和す
る。表面自身があまり従順でない場合、指先圧力の最良のダイナミックレンジは
、いっぱいに伸ばした指およびほとんど平らにされた手で得られ、それで、指先
の下に圧縮可能な柔らかいパルプが表面に載せてある。判断ステップ５６２は、
したがって、ステップ５６４で、チルトおよびロール（ｔｉｌｔ ａｎｄ ｒｏ
ｌｌ）手圧力成分がゼロに設定させられるようにし、そして、手がほとんど平ら
にされない場合、圧力抽出を止める。技術的に三脚のように配列される３つの同
一直線上にない手接触部のみは、チルトおよびロール圧力を設定するのに必要で
あるけれども、手が平らであることのテスト５６２においては本来的に、手圧力
測定の精度を最大にするように、大部分の５本の指およびてのひら後部が表面に
接触部していることを確かめるための、指のカウントである。判断ステップ５６
２はまた、表面上に全ての５本の指を配置する、つまり、表面上にてのひら後部
を軽く触れ、最終的にてのひら後部を表面上に載せるような直観的な意思表示を
備えた三次元の操作を明示的に可能とすることを、ユーザに要求し得る。判断ス
テップ５６６は、この開始シーケンスの終わりで全ての接触部の近接値が安定す
るとき、ステップ５６８に、各々の接触部経路に対して参照近接値を捕らえ、保
存させるようにさせる。チルトおよびロール圧力成分は、このキャリブレーショ
ンが実行される間、センサアレイのスキャンサイクルに対して、再びゼロにセッ
ト５６４される。
の先端を通して硬い表面に垂直に印加されるとき、指先近接値は、急速に飽和す
る。表面自身があまり従順でない場合、指先圧力の最良のダイナミックレンジは
、いっぱいに伸ばした指およびほとんど平らにされた手で得られ、それで、指先
の下に圧縮可能な柔らかいパルプが表面に載せてある。判断ステップ５６２は、
したがって、ステップ５６４で、チルトおよびロール（ｔｉｌｔ ａｎｄ ｒｏ
ｌｌ）手圧力成分がゼロに設定させられるようにし、そして、手がほとんど平ら
にされない場合、圧力抽出を止める。技術的に三脚のように配列される３つの同
一直線上にない手接触部のみは、チルトおよびロール圧力を設定するのに必要で
あるけれども、手が平らであることのテスト５６２においては本来的に、手圧力
測定の精度を最大にするように、大部分の５本の指およびてのひら後部が表面に
接触部していることを確かめるための、指のカウントである。判断ステップ５６
２はまた、表面上に全ての５本の指を配置する、つまり、表面上にてのひら後部
を軽く触れ、最終的にてのひら後部を表面上に載せるような直観的な意思表示を
備えた三次元の操作を明示的に可能とすることを、ユーザに要求し得る。判断ス
テップ５６６は、この開始シーケンスの終わりで全ての接触部の近接値が安定す
るとき、ステップ５６８に、各々の接触部経路に対して参照近接値を捕らえ、保
存させるようにさせる。チルトおよびロール圧力成分は、このキャリブレーショ
ンが実行される間、センサアレイのスキャンサイクルに対して、再びゼロにセッ
ト５６４される。
【０２９０】 しかしながら、次のスキャンサイクルの間、ユーザは、前方により多くの圧力
を指先に印加、あるいは後方により多くの圧力をてのひら後部に印加しながら、
手を傾けることができ、あるいは、ユーザは小指および外側のてのひら後部の上
に手を外方へ転がすことができ、あるいは内方へより多くの圧力を親指、人差し
指および内側のてのひら後部に印することができる。ステップ５７０は、現在の
接触部位置の重み付けされていない平均を計算することを進める。ステップ５７
２は、表面にまだ触れている各々の手の部分に対して、以前に保存された参照近
接値に対する現在近接値の比率を計算する。これらの比率を手の部分の偶然の持
ち上げにより敏感にさせないようにするために、ステップ５７４は、１以上でそ
れらを切るので、近接値および圧力の増加のみがチルトおよびロール測定におい
て登録する。他の平均接触部経路位置は、ステップ５７６において計算されるが
、これは各々の経路に対する上記の計算された近接比率によって重み付けされる
。ステップ５７８において得られる、これらの重み付けされた、および重み付け
されていない接触部位置平均の間の差は、ベクトルを作り出し、その方向がロー
ルあるいはチルトの方向を示し、その大きさがｘおよびｙ軸についてのロールあ
るいはチルトの比率を制御し得る。 重み付けされた、および重み付けされてい
ない接触部位置平均は、現在接触部している指の位置、および接触部の圧力ある
いは近接値の増加によって影響されるだけであるので、その方法は、指リフトオ
フに反応しない。近接値の絶対的変化よりむしろ、ステップ５７２における参照
正規化された（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ−ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）近接比率の計算は
、大きいてのひら後部接触部が加重平均位置上の過度の影響を有することを防止
する。
を指先に印加、あるいは後方により多くの圧力をてのひら後部に印加しながら、
手を傾けることができ、あるいは、ユーザは小指および外側のてのひら後部の上
に手を外方へ転がすことができ、あるいは内方へより多くの圧力を親指、人差し
指および内側のてのひら後部に印することができる。ステップ５７０は、現在の
接触部位置の重み付けされていない平均を計算することを進める。ステップ５７
２は、表面にまだ触れている各々の手の部分に対して、以前に保存された参照近
接値に対する現在近接値の比率を計算する。これらの比率を手の部分の偶然の持
ち上げにより敏感にさせないようにするために、ステップ５７４は、１以上でそ
れらを切るので、近接値および圧力の増加のみがチルトおよびロール測定におい
て登録する。他の平均接触部経路位置は、ステップ５７６において計算されるが
、これは各々の経路に対する上記の計算された近接比率によって重み付けされる
。ステップ５７８において得られる、これらの重み付けされた、および重み付け
されていない接触部位置平均の間の差は、ベクトルを作り出し、その方向がロー
ルあるいはチルトの方向を示し、その大きさがｘおよびｙ軸についてのロールあ
るいはチルトの比率を制御し得る。 重み付けされた、および重み付けされてい
ない接触部位置平均は、現在接触部している指の位置、および接触部の圧力ある
いは近接値の増加によって影響されるだけであるので、その方法は、指リフトオ
フに反応しない。近接値の絶対的変化よりむしろ、ステップ５７２における参照
正規化された（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ−ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）近接比率の計算は
、大きいてのひら後部接触部が加重平均位置上の過度の影響を有することを防止
する。
【０２９１】 現在の接触部位置だけが平均位置計算に使用されるので、ロールおよびチルト
のベクトルは、横方向の運動が指圧力を乱さない限り、例えば手の移行あるいは
回転などの横方向の運動から独立しており、このようにして、さらに完全を達成
している。しかしながら、一般に指を曲げることは指先接触部範囲をかなり減少
させ、こうして、指先圧力変化の推定を妨げるので、手の拡大縮小および差分手
圧力は、同時に使用するのが難しい。これが重大な問題になるとき、トータルの
手の圧力成分は、手の拡大縮小成分の代わりに、第６の自由度として使用される
ことができる。このトータルの圧力成分は、接触部近接比率の平均の１からの偏
差に比例して、ｚ軸に沿ったカーソル速度を発生させる。別の実施形態は、例え
ば、参照近接を載せている手の圧力の変化を遅くするように適合させること、お
よび小さい値を有する圧力差ベクトルを無視するためのデッドゾーンフィルタ（
ｄｅａｄ ｚｏｎｅ ｆｉｌｔｅｒ）を適用することなどの、更なる増強を含む
。
のベクトルは、横方向の運動が指圧力を乱さない限り、例えば手の移行あるいは
回転などの横方向の運動から独立しており、このようにして、さらに完全を達成
している。しかしながら、一般に指を曲げることは指先接触部範囲をかなり減少
させ、こうして、指先圧力変化の推定を妨げるので、手の拡大縮小および差分手
圧力は、同時に使用するのが難しい。これが重大な問題になるとき、トータルの
手の圧力成分は、手の拡大縮小成分の代わりに、第６の自由度として使用される
ことができる。このトータルの圧力成分は、接触部近接比率の平均の１からの偏
差に比例して、ｚ軸に沿ったカーソル速度を発生させる。別の実施形態は、例え
ば、参照近接を載せている手の圧力の変化を遅くするように適合させること、お
よび小さい値を有する圧力差ベクトルを無視するためのデッドゾーンフィルタ（
ｄｅａｄ ｚｏｎｅ ｆｉｌｔｅｒ）を適用することなどの、更なる増強を含む
。
【０２９２】 結果ベクトルがお互いから独立しているように、極速度、移行速度、および手
の圧力成分を測定するために取られる注意にもかかわらず、手の拡大縮小、回転
あるいは移行の間の不均等な指動作が、主に他の中で動こうとする間に、一つの
自由度の測定における小さな摂動をさらに発生し得る。ＦＩＧ．３４のステップ
５１０および５１２において適用される非線形フィルタリングは、支配的な成分
とほとんど静止された成分との間に残っている動作漏れを除去する。ステップ５
１０において、各々の成分の速度は、その平均速度の、全成分の速度の最大値、
支配的な成分の速度に対する比率によって、縮小される。
の圧力成分を測定するために取られる注意にもかかわらず、手の拡大縮小、回転
あるいは移行の間の不均等な指動作が、主に他の中で動こうとする間に、一つの
自由度の測定における小さな摂動をさらに発生し得る。ＦＩＧ．３４のステップ
５１０および５１２において適用される非線形フィルタリングは、支配的な成分
とほとんど静止された成分との間に残っている動作漏れを除去する。ステップ５
１０において、各々の成分の速度は、その平均速度の、全成分の速度の最大値、
支配的な成分の速度に対する比率によって、縮小される。
【０２９３】
【数３７】
【０２９４】 ここで、Ｈxyspeed〔ｎ〕，Ｈsspeed〔ｎ〕，およびＨrspeed〔ｎ〕は、移行速 度、拡大縮小速度および回転速度の自己回帰平均であり、ここで、
【０２９５】
【数３８】
【０２９６】 であり、そして、ｐｄｓは、フィルタの強度を制御するものである。ｐｄｓが無
限大の方へ調節されるとき、支配的な成分が選び出されて、支配的なものよりも
小さい全ての成分はゼロの方へ向かい、作図アプリケーションにおいて周知の直
交カーソル効果を作り出す。ｐｄｓがゼロの方へ調節されるとき、フィルタは効
果を有しない。好ましくは、支配的なものよりかなり遅い成分が更に遅くされる
ように、ｐｄｓは中間に設定されるが、しかし、速度が支配的なものに近い成分
は、かろうじて影響を受け、すぐに複数の自由度の対角線動作の可能性を維持す
る。自己回帰平均算出は、支配的な成分が遅くなって停止する間でさえ、長期に
わたって支配的で他を抑制する、一つあるいは複数の成分を選び出すのに役立つ
。
限大の方へ調節されるとき、支配的な成分が選び出されて、支配的なものよりも
小さい全ての成分はゼロの方へ向かい、作図アプリケーションにおいて周知の直
交カーソル効果を作り出す。ｐｄｓがゼロの方へ調節されるとき、フィルタは効
果を有しない。好ましくは、支配的なものよりかなり遅い成分が更に遅くされる
ように、ｐｄｓは中間に設定されるが、しかし、速度が支配的なものに近い成分
は、かろうじて影響を受け、すぐに複数の自由度の対角線動作の可能性を維持す
る。自己回帰平均算出は、支配的な成分が遅くなって停止する間でさえ、長期に
わたって支配的で他を抑制する、一つあるいは複数の成分を選び出すのに役立つ
。
【０２９７】 ステップ５１２は、デッドゾーンフィルタとして知られる関連するフィルタ（
ｒｅｌａｔｅｄ ｆｉｌｔｅｒ）を有する第２経路を受け取る。デッドゾーンフ
ィルタは、速度閾値未満の入力速度のために“０”出力速度を作り出し、入力速
度と閾値を上回る入力速度のための閾値との差に比例して出力速度を作り出す。
好ましくは、速度閾値あるいはデッドゾーンの幅は、現在のコンポーネント速度
の最大値の何分の一かに設定される。全ての速度成分は、この同じデッドゾーン
の幅を利用してフィルタをかけられる。最終的な抽出されたコンポーネント速度
は、コード動作認識モジュール１８に転送される。コード動作認識モジュール１
８は、いかなる入力結果が動作から作り出されるべきかを決定する。
ｒｅｌａｔｅｄ ｆｉｌｔｅｒ）を有する第２経路を受け取る。デッドゾーンフ
ィルタは、速度閾値未満の入力速度のために“０”出力速度を作り出し、入力速
度と閾値を上回る入力速度のための閾値との差に比例して出力速度を作り出す。
好ましくは、速度閾値あるいはデッドゾーンの幅は、現在のコンポーネント速度
の最大値の何分の一かに設定される。全ての速度成分は、この同じデッドゾーン
の幅を利用してフィルタをかけられる。最終的な抽出されたコンポーネント速度
は、コード動作認識モジュール１８に転送される。コード動作認識モジュール１
８は、いかなる入力結果が動作から作り出されるべきかを決定する。
【０２９８】 ＦＩＧ．３９Ａは、指同期検出モジュール１４の細部を示す。後述する同期検
出プロセスは、各々の手のために独立して繰り返される。ステップ６００は、近
接値マーカーとＩＤを手の現在の軌道のために取り出す。ＩＤは、てのひらの軌
道を無視して、同期された指の組合せを識別する。一方、近接値マーカーは、各
々の接触部経路が押圧近接値閾値をはじめて上回る時間と、各接触部経路がトー
タルリフトオフの前にリリース近接値閾値をドロップする時間とを記録する。セ
グメンテーションサーチプロセス２６４によって本質的とみなされる最小近接値
よりいくぶん高い近接値閾値を設定することは、より明確な指の押し離し時間を
提供する。
出プロセスは、各々の手のために独立して繰り返される。ステップ６００は、近
接値マーカーとＩＤを手の現在の軌道のために取り出す。ＩＤは、てのひらの軌
道を無視して、同期された指の組合せを識別する。一方、近接値マーカーは、各
々の接触部経路が押圧近接値閾値をはじめて上回る時間と、各接触部経路がトー
タルリフトオフの前にリリース近接値閾値をドロップする時間とを記録する。セ
グメンテーションサーチプロセス２６４によって本質的とみなされる最小近接値
よりいくぶん高い近接値閾値を設定することは、より明確な指の押し離し時間を
提供する。
【０２９９】 ステップ６０３は、ほぼ同じ時間に接触部する指のサブセット、およびほぼ同
じ時間にリフトオフされた指のサブセットを探索する。これは、押圧近接値閾値
と交差するように時間的に指示されたリストにおいて、各指の軌道と共にそれが
押圧している時間を記録することによってされる。てのひらの一次機能が前腕を
サポートすることであるという理由から、他の手によって押圧される検出を除い
てタイプ入力認識装置１２およびコード動作認識装置１８によっててのひら動作
内容が無視される。そして、てのひら後部によって押すことは、このリストおよ
び他の同期テストから排除される。２つの最近の指の押圧間の同期のために、リ
スト内の２つの最近の入力が比較される。それらの押圧時間の差がテンポラル閾
値未満の場合、２つの指の押圧は、同期であるとみなされる。そうでない場合に
は、最近の指押圧は、非同期であるとみなされる。３本またはそれ以上で５本ま
での指の同期は、３本、４本あるいは５本の最近のリスト入力の押圧時間を比較
することによって見いだされる。最近の入力の押圧時間が第ｎ番目に最近の入力
のテンポラリ閾値以内である場合、最近の指の押圧は、ｎ番目に同期であること
を示す。手を横切って接触部する場合の不正確を適応させるために、テンポラル
閾値の絶対値は、同期を見つけるために検査された指の数に比例して僅かに増大
する。同期を見出された最近の指の最大のセットは、同期したサブセットとして
記録される。そして、このサブセットを含む指の識別のセットは、指識別ビット
フィールドとして便利に格納される。その理由は、指がまだ残っているのに他の
指が早く触れる場合、それらは同時に触れて、同期する押圧が、表面を現在触れ
ている指のすべてを含むわけではないので、タームサブセットが、使用される。
指離し時間の順序リストは、同じように別々に維持されて、探索される。同期さ
れた押圧サブセットにおいて包含されるまだ表面に触れている指を別の実施形態
は必要とする。
じ時間にリフトオフされた指のサブセットを探索する。これは、押圧近接値閾値
と交差するように時間的に指示されたリストにおいて、各指の軌道と共にそれが
押圧している時間を記録することによってされる。てのひらの一次機能が前腕を
サポートすることであるという理由から、他の手によって押圧される検出を除い
てタイプ入力認識装置１２およびコード動作認識装置１８によっててのひら動作
内容が無視される。そして、てのひら後部によって押すことは、このリストおよ
び他の同期テストから排除される。２つの最近の指の押圧間の同期のために、リ
スト内の２つの最近の入力が比較される。それらの押圧時間の差がテンポラル閾
値未満の場合、２つの指の押圧は、同期であるとみなされる。そうでない場合に
は、最近の指押圧は、非同期であるとみなされる。３本またはそれ以上で５本ま
での指の同期は、３本、４本あるいは５本の最近のリスト入力の押圧時間を比較
することによって見いだされる。最近の入力の押圧時間が第ｎ番目に最近の入力
のテンポラリ閾値以内である場合、最近の指の押圧は、ｎ番目に同期であること
を示す。手を横切って接触部する場合の不正確を適応させるために、テンポラル
閾値の絶対値は、同期を見つけるために検査された指の数に比例して僅かに増大
する。同期を見出された最近の指の最大のセットは、同期したサブセットとして
記録される。そして、このサブセットを含む指の識別のセットは、指識別ビット
フィールドとして便利に格納される。その理由は、指がまだ残っているのに他の
指が早く触れる場合、それらは同時に触れて、同期する押圧が、表面を現在触れ
ている指のすべてを含むわけではないので、タームサブセットが、使用される。
指離し時間の順序リストは、同じように別々に維持されて、探索される。同期さ
れた押圧サブセットにおいて包含されるまだ表面に触れている指を別の実施形態
は必要とする。
【０３００】 判断ステップ６０２は、同期化マーカーが前の画像スキャンサイクルからのペ
ンディングであるかどうか調べる。そうでない場合には、判断ステップ６０４は
、現在近接値画像においてサーチ６０３が新しく同期された押圧サブセットを見
いだしたかどうか調べる。もしそうならば、ステップ６０６はテンポラル同期マ
ーカーを新しい同期サブセット内で最も古い押圧に設定する。更なる指押圧は、
このテンポラル同期マーカーの値に影響を及ぼすことのない将来のスキャンサイ
クルの間、サブセットに加えられる。同期に押す指が現在しない場合、判断ステ
ップ６０５は、少なくとも３本の指がちょうど同時に離されたか否かを決定する
。指のセットでタイピングをする間、少なくとも３つの指の同時離しは発生しな
い。しかし、休むために表面を離れて指を持ち上げるときに発生する。したがっ
て、少なくとも３本の指を同時に離しが、離された指がキーを押圧するつもりで
なかったことを確かに示し、同期を取って触れられた同じ指に関係なく、キー押
圧キュー６０５から削除される。２本の指の離し同期化は、単独でタイプ入力の
意志の確実なインジケータでなく、キー押しキューに対する効果を有しない。キ
ー押しキューは、ＦＩＧ．４２〜４３Ｂと共に後述する。
ンディングであるかどうか調べる。そうでない場合には、判断ステップ６０４は
、現在近接値画像においてサーチ６０３が新しく同期された押圧サブセットを見
いだしたかどうか調べる。もしそうならば、ステップ６０６はテンポラル同期マ
ーカーを新しい同期サブセット内で最も古い押圧に設定する。更なる指押圧は、
このテンポラル同期マーカーの値に影響を及ぼすことのない将来のスキャンサイ
クルの間、サブセットに加えられる。同期に押す指が現在しない場合、判断ステ
ップ６０５は、少なくとも３本の指がちょうど同時に離されたか否かを決定する
。指のセットでタイピングをする間、少なくとも３つの指の同時離しは発生しな
い。しかし、休むために表面を離れて指を持ち上げるときに発生する。したがっ
て、少なくとも３本の指を同時に離しが、離された指がキーを押圧するつもりで
なかったことを確かに示し、同期を取って触れられた同じ指に関係なく、キー押
圧キュー６０５から削除される。２本の指の離し同期化は、単独でタイプ入力の
意志の確実なインジケータでなく、キー押しキューに対する効果を有しない。キ
ー押しキューは、ＦＩＧ．４２〜４３Ｂと共に後述する。
【０３０１】 一度、手のための押圧同期マーカーがペンディングされると、同期された指の
押圧の数を調べる処理をさらに行い、同期された指が離れるのを待つ。判断ステ
ップ６０８は、同期された押圧サブセットに少なくとも３本の指を見いだす場合
、ユーザはこれらの指を用いたタイプ入力ができない。したがって、ステップ６
１２は、直ちにキー押圧キューから少なくとも３つの同期押圧を削除する。この
ようにして、それらがホストに対するキーシンボル伝送を引き起こさない。そし
て、次の非同期押圧からのキーシンボルの伝送は、同期された指が離されるのを
待つことを抑止されない。
押圧の数を調べる処理をさらに行い、同期された指が離れるのを待つ。判断ステ
ップ６０８は、同期された押圧サブセットに少なくとも３本の指を見いだす場合
、ユーザはこれらの指を用いたタイプ入力ができない。したがって、ステップ６
１２は、直ちにキー押圧キューから少なくとも３つの同期押圧を削除する。この
ようにして、それらがホストに対するキーシンボル伝送を引き起こさない。そし
て、次の非同期押圧からのキーシンボルの伝送は、同期された指が離されるのを
待つことを抑止されない。
【０３０２】 しかしながら、ステップ６０８において同期が２本の指の押圧にのみ関係する
場合、ユーザが指の一対のコードをたたくつもりだったか、または、隣接する２
つのキーをタイプするつもりで偶然に同時にキーの押圧が起こったのかを知るこ
とは難しい。このような偶発的な同時押圧は、通常、２本の指の非同期な離しが
続くが、指の対コードは、通常同期を取って離される。押圧が非同期キータップ
であるか、またはコードタップであるかの決定は、同期を調べられる指が離され
るまで遅らせなければならない。一方、ステップ６１０は、可能な指コードまた
はいかなる次の指押圧からのキーシンボルの伝送を防ぐために、キー押圧キュー
上にホールドを配置する。キー伝送における長時間のバックアップを防ぐために
、判断ステップ６１４は、両方の指が長い間に触れて残留する場合、キー押圧キ
ューから同期する押圧を削除するステップ６１５を有することによって、最終的
に、キューホールドを開放する。これは、押圧がキーをたたくつもりだったとい
う憶測を中止するが、接触部の後すぐに指が持ち上げられなかった場合、その押
圧はまたキータップでありそうもない。
場合、ユーザが指の一対のコードをたたくつもりだったか、または、隣接する２
つのキーをタイプするつもりで偶然に同時にキーの押圧が起こったのかを知るこ
とは難しい。このような偶発的な同時押圧は、通常、２本の指の非同期な離しが
続くが、指の対コードは、通常同期を取って離される。押圧が非同期キータップ
であるか、またはコードタップであるかの決定は、同期を調べられる指が離され
るまで遅らせなければならない。一方、ステップ６１０は、可能な指コードまた
はいかなる次の指押圧からのキーシンボルの伝送を防ぐために、キー押圧キュー
上にホールドを配置する。キー伝送における長時間のバックアップを防ぐために
、判断ステップ６１４は、両方の指が長い間に触れて残留する場合、キー押圧キ
ューから同期する押圧を削除するステップ６１５を有することによって、最終的
に、キューホールドを開放する。これは、押圧がキーをたたくつもりだったとい
う憶測を中止するが、接触部の後すぐに指が持ち上げられなかった場合、その押
圧はまたキータップでありそうもない。
【０３０３】 同期された指が持ち上げられていない場合、判断ステップ６１６は、次のスキ
ャンサイクルの後、同期化マーカーのペンディングを残すので、更新された経路
パラメータ６００について同期の検査が続けられる。同期された指が持ち上げら
れている場合、判断ステップ６１８は、同期リリース検索６０３の助けを借りて
、それらが非同期なように６１８を実行していることを見出し、ステップ６２２
は、いかなる同期する指の対が２つのキーを押圧するつもりであったと仮定して
、キー押圧キュー上のいかなるホールドも開放する。同期された指の押圧は、こ
の点でキー押圧キューから削除されないけれども、押圧されたサブセットが２以
上含む場合、それらはステップ６１２においてすでに削除されている。また、ス
テップ６２４は、テンポラル同期マーカーを削除し、このサブセットのために同
期テストが実行されることをもはや必要としないことを示す。
ャンサイクルの後、同期化マーカーのペンディングを残すので、更新された経路
パラメータ６００について同期の検査が続けられる。同期された指が持ち上げら
れている場合、判断ステップ６１８は、同期リリース検索６０３の助けを借りて
、それらが非同期なように６１８を実行していることを見出し、ステップ６２２
は、いかなる同期する指の対が２つのキーを押圧するつもりであったと仮定して
、キー押圧キュー上のいかなるホールドも開放する。同期された指の押圧は、こ
の点でキー押圧キューから削除されないけれども、押圧されたサブセットが２以
上含む場合、それらはステップ６１２においてすでに削除されている。また、ス
テップ６２４は、テンポラル同期マーカーを削除し、このサブセットのために同
期テストが実行されることをもはや必要としないことを示す。
【０３０４】 ＦＩＧ．３９Ｂへ続き、接触部の間同期する指を同時に持ち上げる場合、ステ
ップ６１８は、それらがポジティブリリース同期検査に用意されているペアであ
る場合には、それら、およびいかなるホールドもキー押圧キューから取り除く。
さらに検査は、同期された指が更なるコードタップ状態を満たすかどうかを決定
する。単一の指でタップするのと同様に、同期された指がコードタップとして資
格を得た場合、それらがおよそ１秒の半分以上表面に保たれることはできない。
これを、判断ステップ６２６は、最後に残っている同期された指のリリースと、
テンポラル押圧同期マーカーとの間の時間を閾値で分けることによってテストす
る。判断ステップ６２８において、コードタップは、また、横方向の指動作の制
限量を示し、ピークの指の速度の平均あるいは接触部以来動いた距離の平均が測
定される。迅速なリリースと制限された横運動状態を満たさない場合、ステップ
６２４は、同期された指がただ載せてある指またはコードスライドの一部分のい
ずれかであったという結果と共に同期マーカーを消去する。
ップ６１８は、それらがポジティブリリース同期検査に用意されているペアであ
る場合には、それら、およびいかなるホールドもキー押圧キューから取り除く。
さらに検査は、同期された指が更なるコードタップ状態を満たすかどうかを決定
する。単一の指でタップするのと同様に、同期された指がコードタップとして資
格を得た場合、それらがおよそ１秒の半分以上表面に保たれることはできない。
これを、判断ステップ６２６は、最後に残っている同期された指のリリースと、
テンポラル押圧同期マーカーとの間の時間を閾値で分けることによってテストす
る。判断ステップ６２８において、コードタップは、また、横方向の指動作の制
限量を示し、ピークの指の速度の平均あるいは接触部以来動いた距離の平均が測
定される。迅速なリリースと制限された横運動状態を満たさない場合、ステップ
６２４は、同期された指がただ載せてある指またはコードスライドの一部分のい
ずれかであったという結果と共に同期マーカーを消去する。
【０３０５】 コードタップ状態が満たされる場合、ステップ６３０は、コードタップにおい
て指の組合せに割当てられるマウスクリックあるいはキーボードコマンドのよう
ないかなる入力事象も、同期されたサブセットビットフィールドを使用して調べ
る。全ての４本の指先を含むようなコードは、載せてあるコードとしてステップ
６３４において保存される。この場合、判断ステップ６３２は、コードが関連す
る入力事象を有しないことを見出す。コードがタップ入力事象を有する場合、ス
テップ６３６は、ホスト通信インタフェース２０の主な出力事象キューに、これ
らを追加する。最終的に、ステップ６２４は、与えられた手における今後の指同
期の準備として同期マーカーを消去する。
て指の組合せに割当てられるマウスクリックあるいはキーボードコマンドのよう
ないかなる入力事象も、同期されたサブセットビットフィールドを使用して調べ
る。全ての４本の指先を含むようなコードは、載せてあるコードとしてステップ
６３４において保存される。この場合、判断ステップ６３２は、コードが関連す
る入力事象を有しないことを見出す。コードがタップ入力事象を有する場合、ス
テップ６３６は、ホスト通信インタフェース２０の主な出力事象キューに、これ
らを追加する。最終的に、ステップ６２４は、与えられた手における今後の指同
期の準備として同期マーカーを消去する。
【０３０６】 タイプ入力の際に偶然発生するコードタップのさらなる予防策として、ステッ
プ６３４によって有効なキー押圧直後の最初のコードタップをコードスライドの
間を除いて無視することは、判断ステップ６３２に役立つ。通常、ユーザはタイ
プ入力後、クリックの前にマウスカーソルを別の場所に移す必要があり、コード
スライドの間に入ることを必要とする。タイプ入力の後、マウスカーソルが偶然
すでに適当な場所に置かれていた場合、ユーザは、送信されるクリックのために
２回指コードをタップしなくてはならない。しかし、これは、タイプ入力セッシ
ョンの途中における意図されていないマウスボタンクリックによる偶発的なコー
ドタップを引き起こすよりリスクが少ない。
プ６３４によって有効なキー押圧直後の最初のコードタップをコードスライドの
間を除いて無視することは、判断ステップ６３２に役立つ。通常、ユーザはタイ
プ入力後、クリックの前にマウスカーソルを別の場所に移す必要があり、コード
スライドの間に入ることを必要とする。タイプ入力の後、マウスカーソルが偶然
すでに適当な場所に置かれていた場合、ユーザは、送信されるクリックのために
２回指コードをタップしなくてはならない。しかし、これは、タイプ入力セッシ
ョンの途中における意図されていないマウスボタンクリックによる偶発的なコー
ドタップを引き起こすよりリスクが少ない。
【０３０７】 ＦＩＧ．４０Ａは、コード動作認識モジュール１８の詳細な処理手順を示す。
後述するコード動作認識プロセスは、各手のためにそれぞれに繰り返される。ス
テップ６５０は、手の識別された経路２５０のパラメータおよび、動作抽出モジ
ュール１６からの手の抽出された動作コンポーネントを検索する。指コードのス
ライドがすでに始められていない場合、判断ステップ６５２はスライド開始検査
６５４と６５６を命じる。タイプ入力の間、スライドとかすれる指タップを区別
するために、判断ステップ６５４は、スライドモードを始めるためには手の少な
くとも２つの指が表面に触れていることを必要とする。このルールには、直前の
スライドコードが表面から離れた後、１、２秒以内で直前のスライドを再び始め
ることを単一の指に許すことのような例外がある。
後述するコード動作認識プロセスは、各手のためにそれぞれに繰り返される。ス
テップ６５０は、手の識別された経路２５０のパラメータおよび、動作抽出モジ
ュール１６からの手の抽出された動作コンポーネントを検索する。指コードのス
ライドがすでに始められていない場合、判断ステップ６５２はスライド開始検査
６５４と６５６を命じる。タイプ入力の間、スライドとかすれる指タップを区別
するために、判断ステップ６５４は、スライドモードを始めるためには手の少な
くとも２つの指が表面に触れていることを必要とする。このルールには、直前の
スライドコードが表面から離れた後、１、２秒以内で直前のスライドを再び始め
ることを単一の指に許すことのような例外がある。
【０３０８】 好適な実施形態において、ユーザは、スライドおよびそのコードの特定の両方
を２つの方法で始めることができる。第１の方法では、ユーザは、まず表面より
上に手を浮かし、できる限り非同期で表面上に何本かの指を配置し、そして、横
にこれらの指のすべてを動かし始める。判断ステップ６５６は、すべての触れて
いる指において有意な動作が認められる場合にだけ、スライドモードを始める。
ステップ６５８は、有意な動作が認められる場合、接触部の同期に関係なく、指
の触れている組合せからコードを選択する。この場合、すべての触れている指に
おける動作のコヒーレント開始は、載せてある指をスライドと区別するのに十分
であり、だからタッチダウンの同期は必要でない。また、複数の指が必要である
のを忘れ、表面にただ一本の指を配置してスライドすることによって、初心者ユ
ーザは、誤ってスライドを始めようとする。非同期タッチダウンの許容差は、コ
ードのために要求された残りの指をその後配置してスライドさせることによって
、継目なくこれを修正することを許す。そのスライドコードは、ユーザにすべて
の指を持ち上げることを強制せず開始し、同期された指の接触部を用いてやり直
す。
を２つの方法で始めることができる。第１の方法では、ユーザは、まず表面より
上に手を浮かし、できる限り非同期で表面上に何本かの指を配置し、そして、横
にこれらの指のすべてを動かし始める。判断ステップ６５６は、すべての触れて
いる指において有意な動作が認められる場合にだけ、スライドモードを始める。
ステップ６５８は、有意な動作が認められる場合、接触部の同期に関係なく、指
の触れている組合せからコードを選択する。この場合、すべての触れている指に
おける動作のコヒーレント開始は、載せてある指をスライドと区別するのに十分
であり、だからタッチダウンの同期は必要でない。また、複数の指が必要である
のを忘れ、表面にただ一本の指を配置してスライドすることによって、初心者ユ
ーザは、誤ってスライドを始めようとする。非同期タッチダウンの許容差は、コ
ードのために要求された残りの指をその後配置してスライドさせることによって
、継目なくこれを修正することを許す。そのスライドコードは、ユーザにすべて
の指を持ち上げることを強制せず開始し、同期された指の接触部を用いてやり直
す。
【０３０９】 第２の方法では、表面上は載せてある複数の指を用い、これらの指のサブセッ
トを持ち上げて、コードを選ぶために同期をとって表面上でサブセットの後方に
下ろして触れ、スライドを始めるために横にサブセットを動かし始める。判断ス
テップ６５６は、同期されたサブセットの全ての指に、有意な動作を認めるとき
に、実際にスライドモードを始める。このシーケンスの間、表面上に残留して載
せてある指が、問題なく動き始めるかどうかに関係なく、この場合、選択された
コードは、すべての触れている指のセットからでなく、同期押圧サブセットにお
ける指の組合せによって、ステップ６５８で決定される。この第２方法は、スラ
イドを始める前にユーザが表面から手全体を持ち上げる必要がないことで優れて
いる。しかし、その代わりとして、載せる手の重さのほとんどを表面に残し、最
も普通の指コードを識別するのに必要な２本のあるいは３本の指を持ち上げ、押
圧する。
トを持ち上げて、コードを選ぶために同期をとって表面上でサブセットの後方に
下ろして触れ、スライドを始めるために横にサブセットを動かし始める。判断ス
テップ６５６は、同期されたサブセットの全ての指に、有意な動作を認めるとき
に、実際にスライドモードを始める。このシーケンスの間、表面上に残留して載
せてある指が、問題なく動き始めるかどうかに関係なく、この場合、選択された
コードは、すべての触れている指のセットからでなく、同期押圧サブセットにお
ける指の組合せによって、ステップ６５８で決定される。この第２方法は、スラ
イドを始める前にユーザが表面から手全体を持ち上げる必要がないことで優れて
いる。しかし、その代わりとして、載せる手の重さのほとんどを表面に残し、最
も普通の指コードを識別するのに必要な２本のあるいは３本の指を持ち上げ、押
圧する。
【０３１０】 載せてある指の位置における偶然のシフトのためのより大きい許容差を提供す
るために、判断ステップ６５６は、すべての関連した指が有意なスピードで動く
こと、および、それらがほぼ同じスピードで動くことの両方を要求する。これは
、指の速度の相乗平均を閾値で分けることによって、あるいは最も速い指の速度
を閾値で分けることによって検査され、最も遅い指の速さが最速の指の速度の少
なくとも最小限のフラクションであることを確かめる。一旦コードスライドが始
められると、ステップ６６０は、少なくとも触れている指および同期されたサブ
セットのどちらも離されるまで、手によるキーあるいはコードタップの認識を使
用禁止にする。
るために、判断ステップ６５６は、すべての関連した指が有意なスピードで動く
こと、および、それらがほぼ同じスピードで動くことの両方を要求する。これは
、指の速度の相乗平均を閾値で分けることによって、あるいは最も速い指の速度
を閾値で分けることによって検査され、最も遅い指の速さが最速の指の速度の少
なくとも最小限のフラクションであることを確かめる。一旦コードスライドが始
められると、ステップ６６０は、少なくとも触れている指および同期されたサブ
セットのどちらも離されるまで、手によるキーあるいはコードタップの認識を使
用禁止にする。
【０３１１】 一旦スライドが始まると、コード動作認識装置は、単に未加工のコンポーネン
ト速度を指の識別の組合せと組にし、ホストに送信することができる。しかしな
がら、通常の入力装置のマウスおよびキー事象形式との逆互換性のために、ＦＩ
Ｇ．４０Ｂにおける動作事象生成の手順は、抽出されたいかなる自由度における
動きを、選ばれたコードの識別による標準マウスおよびキーコマンド事象に変換
する。このような動作変換をサポートするために、ステップ６５８は、同期サブ
セットにおいて触れている指および触れていない指の両方の識別のビットフィー
ルドを利用して、ルックアップテーブルにおけるコードアクティビティ構成を見
出す。異なる指の識別の組合せは、同じコードアクティビティ構成を参照できる
。好適な実施形態において、すべての指は、同じコードアクティビティ構成を参
照されて、親指以外の指先の同じ番号のものと組み合わされ、そして、スライド
コードアクティビティは、親指が触れたか否かおよび親指以外の指が何本触れた
かによって区別される。
ト速度を指の識別の組合せと組にし、ホストに送信することができる。しかしな
がら、通常の入力装置のマウスおよびキー事象形式との逆互換性のために、ＦＩ
Ｇ．４０Ｂにおける動作事象生成の手順は、抽出されたいかなる自由度における
動きを、選ばれたコードの識別による標準マウスおよびキーコマンド事象に変換
する。このような動作変換をサポートするために、ステップ６５８は、同期サブ
セットにおいて触れている指および触れていない指の両方の識別のビットフィー
ルドを利用して、ルックアップテーブルにおけるコードアクティビティ構成を見
出す。異なる指の識別の組合せは、同じコードアクティビティ構成を参照できる
。好適な実施形態において、すべての指は、同じコードアクティビティ構成を参
照されて、親指以外の指先の同じ番号のものと組み合わされ、そして、スライド
コードアクティビティは、親指が触れたか否かおよび親指以外の指が何本触れた
かによって区別される。
【０３１２】 組合せよりむしろ指先の番号のコード動作に基づくことは、さらに、手ごとに
最高７つのコードを提供するが、ユーザが記憶して、実行するのがより簡単なコ
ードを作る。ユーザは、１本、２本あるいは３本の指先だけを必要としているコ
ードにおいて使用される指先は、選んで、変更する自由を有する。このように自
由を与えるので、ユーザは、当然薬指のような指が持ち上げられ中指と小指のよ
うな囲む指は触れさせなければならない組合せより、むしろ全ての触れる指先が
隣接する組合せを選択する傾向がある。一つのコードタイプ入力調査は、他のコ
ード２倍の速さで隣接されたすべての押圧された指先において、ユーザがこれら
の指のコードをタップできることを見出す。
最高７つのコードを提供するが、ユーザが記憶して、実行するのがより簡単なコ
ードを作る。ユーザは、１本、２本あるいは３本の指先だけを必要としているコ
ードにおいて使用される指先は、選んで、変更する自由を有する。このように自
由を与えるので、ユーザは、当然薬指のような指が持ち上げられ中指と小指のよ
うな囲む指は触れさせなければならない組合せより、むしろ全ての触れる指先が
隣接する組合せを選択する傾向がある。一つのコードタイプ入力調査は、他のコ
ード２倍の速さで隣接されたすべての押圧された指先において、ユーザがこれら
の指のコードをタップできることを見出す。
【０３１３】 各々のコードアクティビティ構成における事象は、スライス（ｓｌｉｃｅｓ）
に組織される。各スライスは、抽出された自由度内で、速度と方向の個々の範囲
で動作に応答して生成される事象を含む。例えば、マウスカーソルスライスは、
いかなる移動速度および方向も割当てられることができる。しかしながら、テキ
ストカーソル操作は４つのスライスを必要とし、各矢印キーのために１つ、そし
て、移動の狭い方向範囲において動作を集積化する。各スライスは、また、各自
由度のために、動作感度およびいわゆるカーソル加速係数を含む。これらは、既
存のホストコンピュータシステムによって期待された矢印キークリックまたはマ
ウスクリックのような装置に、動作をディスクレタイズ（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅ
）するために使用される。
に組織される。各スライスは、抽出された自由度内で、速度と方向の個々の範囲
で動作に応答して生成される事象を含む。例えば、マウスカーソルスライスは、
いかなる移動速度および方向も割当てられることができる。しかしながら、テキ
ストカーソル操作は４つのスライスを必要とし、各矢印キーのために１つ、そし
て、移動の狭い方向範囲において動作を集積化する。各スライスは、また、各自
由度のために、動作感度およびいわゆるカーソル加速係数を含む。これらは、既
存のホストコンピュータシステムによって期待された矢印キークリックまたはマ
ウスクリックのような装置に、動作をディスクレタイズ（ｄｉｓｃｒｅｔｉｚｅ
）するために使用される。
【０３１４】 コード動作変換のステップ６７５は、処理のための与えられたコードアクティ
ビティ構成の第１スライスを単に選択する。ステップ６７６は、スライスの動作
感度および加速係数によって、抽出された速度コンポーネントの現在の値を基準
化する。ステップ６７７は、基準化された速度コンポーネントを、スライスの定
義された速度と方向の値域に、幾何学的に投影または制限する。マウスカーソル
スライスの実例のために、これは、回転を止めること、および、ゼロに対してコ
ンポーネントを基準化することを必要とする。矢印キースライスがなければ、移
動速度ベクトルは、矢印と同じ方向に単位ベクトルポインティングの上へ投射さ
れる。ステップ６７８は、判断ステップ６８０が蓄積された動きの少なくとも１
単位を定義するまで、スライスのアキュムレータにおいて、時間を超えて、各々
の基準化されたおよび投射された分速度を集積化する。ステップ６８２は、スラ
イスの好適なマウス、キー、または、三次元の入力事象フォーマットを調べ、累
算された動作単位の数を事象に与える。そして、ステップ６８４は、ホスト通信
インタフェース２０の発信キューに、その事象を発送する。ステップ６８６は、
送信された動作事象をアキュムレータから減じ、ステップ６８８は、他のスライ
スのアキュムレータを選択的に取り除く。スライスが手動作ごとに単一のキーコ
マンドを作り出すことを目的とする場合、判断ステップ６８９は、それをワンシ
ョットスライスであると決定して、ステップ６９０は、異なる方向を持ったスラ
イスが介入するまで、スライスからの更なる事象生成を無効にする。与えられた
スライスが最後のスライスである場合、判断ステップ６９２は、センサアレイの
次のスキャンを待つためにステップ６５０に戻る。一方、ステップ６９４は、他
のスライスの現在動作を集積化して変換し続ける。
ビティ構成の第１スライスを単に選択する。ステップ６７６は、スライスの動作
感度および加速係数によって、抽出された速度コンポーネントの現在の値を基準
化する。ステップ６７７は、基準化された速度コンポーネントを、スライスの定
義された速度と方向の値域に、幾何学的に投影または制限する。マウスカーソル
スライスの実例のために、これは、回転を止めること、および、ゼロに対してコ
ンポーネントを基準化することを必要とする。矢印キースライスがなければ、移
動速度ベクトルは、矢印と同じ方向に単位ベクトルポインティングの上へ投射さ
れる。ステップ６７８は、判断ステップ６８０が蓄積された動きの少なくとも１
単位を定義するまで、スライスのアキュムレータにおいて、時間を超えて、各々
の基準化されたおよび投射された分速度を集積化する。ステップ６８２は、スラ
イスの好適なマウス、キー、または、三次元の入力事象フォーマットを調べ、累
算された動作単位の数を事象に与える。そして、ステップ６８４は、ホスト通信
インタフェース２０の発信キューに、その事象を発送する。ステップ６８６は、
送信された動作事象をアキュムレータから減じ、ステップ６８８は、他のスライ
スのアキュムレータを選択的に取り除く。スライスが手動作ごとに単一のキーコ
マンドを作り出すことを目的とする場合、判断ステップ６８９は、それをワンシ
ョットスライスであると決定して、ステップ６９０は、異なる方向を持ったスラ
イスが介入するまで、スライスからの更なる事象生成を無効にする。与えられた
スライスが最後のスライスである場合、判断ステップ６９２は、センサアレイの
次のスキャンを待つためにステップ６５０に戻る。一方、ステップ６９４は、他
のスライスの現在動作を集積化して変換し続ける。
【０３１５】 ＦＩＧ．４０Ａに戻って、いくらかのアプリケーションのために、更なる指が
触れるとき、あるいはコードにおける指の一つが持ち上がるときはいつでも、選
択されたコードを変更することが望ましい。しかしながら、好適な実施形態では
、選択されたコードは、非同期な指接触部アクティビティによって、スライド開
始後変更されることができない。これは、所望の自由度の最高の精度を得るのに
必要であるので、ユーザに更なる指を載せる自由あるいは持ち上げる自由を与え
る。例えば、指の対コードが親指を含まないとしても、ローテーションおよび基
準化の自由度の十分な動作範囲に入るために、親指はスライド開始後すぐ下ろさ
れる。実際、全ての持ち上げられたままの指は、いかなるコードの開始後でも、
全部の手によって、操作を許すために下ろされることができる。同様に、１本を
除く全ての指は持ち上げられるが、移動は続く。
触れるとき、あるいはコードにおける指の一つが持ち上がるときはいつでも、選
択されたコードを変更することが望ましい。しかしながら、好適な実施形態では
、選択されたコードは、非同期な指接触部アクティビティによって、スライド開
始後変更されることができない。これは、所望の自由度の最高の精度を得るのに
必要であるので、ユーザに更なる指を載せる自由あるいは持ち上げる自由を与え
る。例えば、指の対コードが親指を含まないとしても、ローテーションおよび基
準化の自由度の十分な動作範囲に入るために、親指はスライド開始後すぐ下ろさ
れる。実際、全ての持ち上げられたままの指は、いかなるコードの開始後でも、
全部の手によって、操作を許すために下ろされることができる。同様に、１本を
除く全ての指は持ち上げられるが、移動は続く。
【０３１６】 非同期な指接触部アクティビティが無視されるが、スライド開始以降、複数の
指の同期された持ち上げおよび押圧は、新しい同期されたサブセットを構築し、
選択されたコードを変更できる。好ましくは、これは、手が休止されるが指は表
面上にまだ載せてある間だけ許可される。判断ステップ６７０は、新しいサブセ
ットを検出して、判断ステップ６５６に類似している判断ステップ６７３におけ
る動作テストを始める。新しく同期されたサブセットの全ての指において、有意
な動作が見いだされる場合、ステップ６７４は、スライドコードとして新しいサ
ブセットを選択し、ステップ６５８とそっくりに新しいコードアクティビティ構
成を調べる。このように、指の再同期は、ユーザに表面から手全体を持ち上げさ
せることなく、異なるアクティビティへ切替えることを許可する。速度コンポー
ネントの集積は再開するが、新しいコードアクティビティ構成から作り出される
事象は多分異なる。
指の同期された持ち上げおよび押圧は、新しい同期されたサブセットを構築し、
選択されたコードを変更できる。好ましくは、これは、手が休止されるが指は表
面上にまだ載せてある間だけ許可される。判断ステップ６７０は、新しいサブセ
ットを検出して、判断ステップ６５６に類似している判断ステップ６７３におけ
る動作テストを始める。新しく同期されたサブセットの全ての指において、有意
な動作が見いだされる場合、ステップ６７４は、スライドコードとして新しいサ
ブセットを選択し、ステップ６５８とそっくりに新しいコードアクティビティ構
成を調べる。このように、指の再同期は、ユーザに表面から手全体を持ち上げさ
せることなく、異なるアクティビティへ切替えることを許可する。速度コンポー
ネントの集積は再開するが、新しいコードアクティビティ構成から作り出される
事象は多分異なる。
【０３１７】 コードアクティビティ構成が選択されたユーザに視覚あるいは聴覚のフィード
バックを提供することは、有益である。これは、マルチ−タッチ表面の最上部を
横切る列に５つの発光ダイオードを配置することによって、視覚的に達成するこ
とができる。なお、マルチ−タッチ表面は、当該表面上に使用される手ごとに一
行有する。スライドモードを入力するときに、ステップ６５８は、選択されたコ
ードの指の組合せに対応するこれらの光の組合せをＯＮにする。ステップ６７４
は、新しいコードアクティビティ構成に一致させるためにアクティブな光の組合
せを変更する。ユーザは、新しいコードを選ばなければならない。そして、ステ
ップ６６８はそれらをオフにする。類似した光は、ホストコンピュータディスプ
レイ２４上にエミュレートされることができる。光は、また、ステップ６３６に
おいてコードがタップされている間、検出した指の組合せを示すためにきらめく
ことができる。聴覚のフィードバックの実現は、光の組合せが、トーンあるいは
トーンバースト方式の組合せに置き換えられる点以外で、類似している。
バックを提供することは、有益である。これは、マルチ−タッチ表面の最上部を
横切る列に５つの発光ダイオードを配置することによって、視覚的に達成するこ
とができる。なお、マルチ−タッチ表面は、当該表面上に使用される手ごとに一
行有する。スライドモードを入力するときに、ステップ６５８は、選択されたコ
ードの指の組合せに対応するこれらの光の組合せをＯＮにする。ステップ６７４
は、新しいコードアクティビティ構成に一致させるためにアクティブな光の組合
せを変更する。ユーザは、新しいコードを選ばなければならない。そして、ステ
ップ６６８はそれらをオフにする。類似した光は、ホストコンピュータディスプ
レイ２４上にエミュレートされることができる。光は、また、ステップ６３６に
おいてコードがタップされている間、検出した指の組合せを示すためにきらめく
ことができる。聴覚のフィードバックの実現は、光の組合せが、トーンあるいは
トーンバースト方式の組合せに置き換えられる点以外で、類似している。
【０３１８】 判断ステップ６６４が開始の組合せから全ての指が離れたことを検出するまで
、累積および事象生成の処理は、全てのアレイスキャンサイクルのために繰返さ
れる。判断ステップ６６６は、それから、主要な動作コンポーネントのプレリフ
トオフ（ｐｒｅ−ｌｉｆｔｏｆｆ）減速フラグを検査する。このフラグの状態は
、移動が主要な場合、ＦＩＧ．３７に示す移動抽出のステップ５５６あるいはス
テップ５５８によって、または、極線抽出のステップ５３４で対応するフラグに
よって決定される。有意な減速があった場合、ステップ６６８は、単にコードス
ライドモードを出て、選択されたコードを空白に設定する。フラグがリフトオフ
の前に指の有意な減速を示さない場合、判断ステップ６６６は、選択されたコー
ドのための動作継続モードを可能にする。このモードの間、ステップ６６７は、
現在の速度の位置において、支配的なコンポーネントのプレリフトオフ加重平均
（５６０）を、動作アキュムレータ（６７８）に加える。現在の速度は、表面に
指が触れないので、多分０である。同期されたサブセットではない残留している
指が持ち上げられ、またはより多くの指が新たに触れるまで、動作継続モードは
停止しない。これは、判断ステップ６６４を誤りにするようにし、現在選択され
たコードを持つ通常のスライドアクティビティを再開するようにする。動作継続
モードの間、カーソルあるいはスクロールの速度が減衰しないが、ホストコンピ
ュータは、カーソルがスクリーンのエッジまたはドキュメントの端部に到達する
場合、動作継続モードがキャンセルされるように指示する信号を送信できる。同
様に、動作継続の間、指が表面上に残留する場合、それらの移動はカーソルある
いはスクロールの速さを調節できる。
、累積および事象生成の処理は、全てのアレイスキャンサイクルのために繰返さ
れる。判断ステップ６６６は、それから、主要な動作コンポーネントのプレリフ
トオフ（ｐｒｅ−ｌｉｆｔｏｆｆ）減速フラグを検査する。このフラグの状態は
、移動が主要な場合、ＦＩＧ．３７に示す移動抽出のステップ５５６あるいはス
テップ５５８によって、または、極線抽出のステップ５３４で対応するフラグに
よって決定される。有意な減速があった場合、ステップ６６８は、単にコードス
ライドモードを出て、選択されたコードを空白に設定する。フラグがリフトオフ
の前に指の有意な減速を示さない場合、判断ステップ６６６は、選択されたコー
ドのための動作継続モードを可能にする。このモードの間、ステップ６６７は、
現在の速度の位置において、支配的なコンポーネントのプレリフトオフ加重平均
（５６０）を、動作アキュムレータ（６７８）に加える。現在の速度は、表面に
指が触れないので、多分０である。同期されたサブセットではない残留している
指が持ち上げられ、またはより多くの指が新たに触れるまで、動作継続モードは
停止しない。これは、判断ステップ６６４を誤りにするようにし、現在選択され
たコードを持つ通常のスライドアクティビティを再開するようにする。動作継続
モードの間、カーソルあるいはスクロールの速度が減衰しないが、ホストコンピ
ュータは、カーソルがスクリーンのエッジまたはドキュメントの端部に到達する
場合、動作継続モードがキャンセルされるように指示する信号を送信できる。同
様に、動作継続の間、指が表面上に残留する場合、それらの移動はカーソルある
いはスクロールの速さを調節できる。
【０３１９】 好適な実施形態において、各手のためのコード動作認識装置は独立して機能し
、各コードのための入力事象は、独立して構成されることができる。これは、シ
ステムが多くの異なる方法で手との間のタスクを割当てること、および双手によ
る様々な操作をサポートすることを許す。例えば、マウスカーソル動作は両方の
手の指先対コードに割当てられ、マウスボタンドラッグは両方の手の３つの指先
コードに割当てられることが可能である。このようにして、表面の両半面上の各
手を用いて、マウスポインタは、移動およびドラッグされることができる。最初
のマウスクリックは、表面の両半面上において指先対のタップによって生成され
、ダブルクリックは、表面上において３本の指先の単一のタップによって生成さ
れる。ウィンドウスクロールは、各々の手上の４本の指のスライドに割当てられ
る。
、各コードのための入力事象は、独立して構成されることができる。これは、シ
ステムが多くの異なる方法で手との間のタスクを割当てること、および双手によ
る様々な操作をサポートすることを許す。例えば、マウスカーソル動作は両方の
手の指先対コードに割当てられ、マウスボタンドラッグは両方の手の３つの指先
コードに割当てられることが可能である。このようにして、表面の両半面上の各
手を用いて、マウスポインタは、移動およびドラッグされることができる。最初
のマウスクリックは、表面の両半面上において指先対のタップによって生成され
、ダブルクリックは、表面上において３本の指先の単一のタップによって生成さ
れる。ウィンドウスクロールは、各々の手上の４本の指のスライドに割当てられ
る。
【０３２０】 これに対して、マウスカーソル操作は、右手および表面の右半分に上述のよう
に割当てられ、対応するテキストカーソル操作が左手上のコードに割当てられる
。たとえば、左の指先対の移動は、動作の方向に対応する矢印キーコマンドを生
成し、３本の指先は、テキストの選択のためのシフト矢印の組合せを作り出す。
に割当てられ、対応するテキストカーソル操作が左手上のコードに割当てられる
。たとえば、左の指先対の移動は、動作の方向に対応する矢印キーコマンドを生
成し、３本の指先は、テキストの選択のためのシフト矢印の組合せを作り出す。
【０３２１】 自由度３以上の操作をサポートしているホストコンピュータシステムのために
、左手コードは、ディスプレイ背景を上下左右、ズーム、および回転することを
選択され、一方、右手の対応するコードは、前景オブジェクトを翻訳、リサイズ
および回転させることができる。選択されたコードを変更することなくコード動
作を開始した後、いつでも親指が触れることができるので、これらのコードは親
指を含む必要がない。それから、回転または拡大縮小を試みる場合、ユーザは、
表面に親指を付け加えることを必要とする。
、左手コードは、ディスプレイ背景を上下左右、ズーム、および回転することを
選択され、一方、右手の対応するコードは、前景オブジェクトを翻訳、リサイズ
および回転させることができる。選択されたコードを変更することなくコード動
作を開始した後、いつでも親指が触れることができるので、これらのコードは親
指を含む必要がない。それから、回転または拡大縮小を試みる場合、ユーザは、
表面に親指を付け加えることを必要とする。
【０３２２】 始めに親指を含む指コードは、単発のコマンドジェスチャのために取っておか
れる。単発のコマンドジェスチャは、動作の更なる単位が検出されるごとに伝送
を繰り返すよりむしろ、コードのスライドごとに一回入力事象を生成するだけで
ある。例えば、カット、コピーおよびペーストなどの普通の編集コマンドは、親
指および反対の指先のピンチ手の拡大縮小（ｐｉｎｃｈ ｈａｎｄ ｓｃａｌｉ
ｎｇ）、コードタップおよびアンチピンチ手の拡大縮小（ａｎｔｉ−ｐｉｎｃｈ
ｈａｎｄ ｓｃａｌｉｎｇ）に直観的に割当てられることが可能である。
れる。単発のコマンドジェスチャは、動作の更なる単位が検出されるごとに伝送
を繰り返すよりむしろ、コードのスライドごとに一回入力事象を生成するだけで
ある。例えば、カット、コピーおよびペーストなどの普通の編集コマンドは、親
指および反対の指先のピンチ手の拡大縮小（ｐｉｎｃｈ ｈａｎｄ ｓｃａｌｉ
ｎｇ）、コードタップおよびアンチピンチ手の拡大縮小（ａｎｔｉ−ｐｉｎｃｈ
ｈａｎｄ ｓｃａｌｉｎｇ）に直観的に割当てられることが可能である。
【０３２３】 ＦＩＧ．４１は、タイプ入力認識モジュール１２の一部である、キーレイアウ
トの定義およびモーフィングプロセス内での処理手順を示す。ステップ７００は
、システムスタートアップにおいて、ユーザあるいはメーカによって、事前に指
定されたキーレイアウトを検索する。キーレイアウトは、一組のキー領域データ
構造から構成されている。各領域は、領域が押圧された場合、ホストコンピュー
タに送信されるシンボルまたはコマンドと、表面上の領域の中心の位置を表す座
標とを関連付ける。好適な実施形態において、英数字および句読記号を概略的に
含むそれらのキー領域の配置は、普通の機械のキーボードであるクワーティ（Ｑ
ＷＥＲＴＹ）あるいはドボルザーク（Ｄｖｏｒａｋ）キーレイアウトに対応する
。
トの定義およびモーフィングプロセス内での処理手順を示す。ステップ７００は
、システムスタートアップにおいて、ユーザあるいはメーカによって、事前に指
定されたキーレイアウトを検索する。キーレイアウトは、一組のキー領域データ
構造から構成されている。各領域は、領域が押圧された場合、ホストコンピュー
タに送信されるシンボルまたはコマンドと、表面上の領域の中心の位置を表す座
標とを関連付ける。好適な実施形態において、英数字および句読記号を概略的に
含むそれらのキー領域の配置は、普通の機械のキーボードであるクワーティ（Ｑ
ＷＥＲＴＹ）あるいはドボルザーク（Ｄｖｏｒａｋ）キーレイアウトに対応する
。
【０３２４】 マルチ−タッチ表面装置のいくらかの実施形態において、手を載せる場所にキ
ーレイアウトをスナップまたはモーフィングできることは便利である。これは、
机全体を覆うような、標準キーボードまたはキーレイアウトより数倍大きいマル
チ−タッチ表面に特に便利である。このような表面において、ある小さい固定域
でキーレイアウトを取り付けることは、利用可能な表面領域全体の使用を抑制し
、不便である。キーレイアウトの位置の変更について、ユーザにフィードバック
を提供するために、マルチ−タッチ表面のこれらの実施形態におけるキーシンボ
ルの位置は、表面上に不変に印刷されない。その代わりとして、キーシンボルの
位置は、プログラムを作りなおして、近接値センサアレイと共にマルチ−タッチ
表面に埋め込まれた発光ポリマ、液晶、または他の動的視覚表示手段によって、
表面に表示される。
ーレイアウトをスナップまたはモーフィングできることは便利である。これは、
机全体を覆うような、標準キーボードまたはキーレイアウトより数倍大きいマル
チ−タッチ表面に特に便利である。このような表面において、ある小さい固定域
でキーレイアウトを取り付けることは、利用可能な表面領域全体の使用を抑制し
、不便である。キーレイアウトの位置の変更について、ユーザにフィードバック
を提供するために、マルチ−タッチ表面のこれらの実施形態におけるキーシンボ
ルの位置は、表面上に不変に印刷されない。その代わりとして、キーシンボルの
位置は、プログラムを作りなおして、近接値センサアレイと共にマルチ−タッチ
表面に埋め込まれた発光ポリマ、液晶、または他の動的視覚表示手段によって、
表面に表示される。
【０３２５】 このような装置を与えられて、ステップ７０２は、両方の手からの現在経路を
検索し、レイアウトホーミングジェスチャとして知られることを待つ。判断ステ
ップ７０４が、５本のすべての指が同期をとって表面にまさに置かれていること
を手同期検出器の助けを借りて決定する場合、ステップ７０６は、表面上のどこ
に手があろうとも、同期された指先の下に位置する手のホームキー列のような、
手に対するキーレイアウトをスナップすることを試みる。ステップ７０６は、手
位置推定値からの測定された手オフセットを検索して、与えられた手により普通
にタイプされたすべてのキー領域を、測定された手オフセットに比例して変換す
る。５本の指すべてが下ろされているとき、測定されたオフセットを間違わせる
指誤認の虞がないので、フィルタをかけられたオフセットの測定値よりむしろ現
在の測定値の表示が使用される。この手順は、ホームキー列の変換されていない
位置が手のためのデフォルト指位置と同じであると仮定する。
検索し、レイアウトホーミングジェスチャとして知られることを待つ。判断ステ
ップ７０４が、５本のすべての指が同期をとって表面にまさに置かれていること
を手同期検出器の助けを借りて決定する場合、ステップ７０６は、表面上のどこ
に手があろうとも、同期された指先の下に位置する手のホームキー列のような、
手に対するキーレイアウトをスナップすることを試みる。ステップ７０６は、手
位置推定値からの測定された手オフセットを検索して、与えられた手により普通
にタイプされたすべてのキー領域を、測定された手オフセットに比例して変換す
る。５本の指すべてが下ろされているとき、測定されたオフセットを間違わせる
指誤認の虞がないので、フィルタをかけられたオフセットの測定値よりむしろ現
在の測定値の表示が使用される。この手順は、ホームキー列の変換されていない
位置が手のためのデフォルト指位置と同じであると仮定する。
【０３２６】 判断ステップ７０８は、指が、ニュートラルの状態、部分的に閉じた状態、伸
ばしきったよりは閉じた状態、または、互いに締めつけた状態であるか否かを判
断する。状態がニュートラルに近い場合、ステップ７１０は、各指によって通常
タイプされるキーを更にオフセットする。そのキーは、ほとんどの部分において
、測定された指オフセットによる指と同じ行にあるキーである。いくつかのレイ
アウトホーミングジェスチャ上のこれらの指オフセットのテンポラルフィルタリ
ングは、ユーザの手の大きさに対するキーの行間の間隔を測定するのに役立つ。
段の間の間隔は、行間の測定に比例して縮小される。
ばしきったよりは閉じた状態、または、互いに締めつけた状態であるか否かを判
断する。状態がニュートラルに近い場合、ステップ７１０は、各指によって通常
タイプされるキーを更にオフセットする。そのキーは、ほとんどの部分において
、測定された指オフセットによる指と同じ行にあるキーである。いくつかのレイ
アウトホーミングジェスチャ上のこれらの指オフセットのテンポラルフィルタリ
ングは、ユーザの手の大きさに対するキーの行間の間隔を測定するのに役立つ。
段の間の間隔は、行間の測定に比例して縮小される。
【０３２７】 載せてある手の現在位置とサイズを合わせるためモーフィングされた手のキー
のためのキーレイアウトについて、ステップ７１２は、ユーザが彼の手の位置に
対してスナップされたキーレイアウトを見るために、表面に表示されるシンボル
の位置を更新する。この段階から、ユーザはタイプを開始でき、タイプ入力認識
装置７１８は、モーフィングされたキー領域位置を使用して、押圧されたキー領
域を決定する。ユーザが表面上のどこか他の場所でそれを動かすために他のホー
ミングジェスチャを実行するか、または、ユーザがしばらくの間両手を表面から
離すまで、レイアウトは、上記方法でモーフィングされて残る。判断ステップ７
１４は、最終的に、計測される時間を区切られるので、ステップ７１６は、他の
ユーザまたは使用セッションの準備のためにデフォルト位置にレイアウトをリセ
ットすることができる。
のためのキーレイアウトについて、ステップ７１２は、ユーザが彼の手の位置に
対してスナップされたキーレイアウトを見るために、表面に表示されるシンボル
の位置を更新する。この段階から、ユーザはタイプを開始でき、タイプ入力認識
装置７１８は、モーフィングされたキー領域位置を使用して、押圧されたキー領
域を決定する。ユーザが表面上のどこか他の場所でそれを動かすために他のホー
ミングジェスチャを実行するか、または、ユーザがしばらくの間両手を表面から
離すまで、レイアウトは、上記方法でモーフィングされて残る。判断ステップ７
１４は、最終的に、計測される時間を区切られるので、ステップ７１６は、他の
ユーザまたは使用セッションの準備のためにデフォルト位置にレイアウトをリセ
ットすることができる。
【０３２８】 キーレイアウトが表面上に不変に印刷される、より小さいマルチ−タッチ表面
にとって、キー領域の位置についてユーザ触覚フィードバックを与えることは、
便利である。しかしながら、表面上に配置されるいかなる触覚のインジケータも
、表面を滑らかにスライドすることを妨げないように慎重に設計されなければな
らない。例えば、普通の機械のキーボードキーキャップ上の浅いへこみを模倣す
る、各キーの中央付近に表面において作られた浅いへこみは、表面を横切る手の
スライドに、でこぼこして振動させる影響を与える。このようなでこぼこの影響
を最小限にするために、好適な実施形態において、マルチ−タッチ表面は、デフ
ォルトの人差し指の指先位置からデフォルトの小指の指先位置まで走る単一の連
続するへこみを、各々の手の指先のために備える。これは、ＱＷＥＲＴＹキーレ
イアウト上のホームキー列が右手のための「Ｊ」キーから「；」キー、および左
手のための「Ａ」キーから「Ｆ」キーに沿って、浅い、わずかにアーチ型の溝が
あることに対応する。同様に、親指はそれぞれ、デフォルト位置に単一の卵形の
凹みを提供され、デフォルト親指方向に適合させるために垂直線からわずかに傾
斜させられる。これらは、それぞれ、左右の親指のための「スペース」と「バッ
クスペース」キー領域に対応することが好ましい。このような最小の凹みが、ユ
ーザに表面を見下ろさせることなく、さらに、表面上の指コードスライドおよび
操作をひどく途切れさせず、触覚的にユーザの手がキーレイアウトのホームキー
列に戻るように導く。
にとって、キー領域の位置についてユーザ触覚フィードバックを与えることは、
便利である。しかしながら、表面上に配置されるいかなる触覚のインジケータも
、表面を滑らかにスライドすることを妨げないように慎重に設計されなければな
らない。例えば、普通の機械のキーボードキーキャップ上の浅いへこみを模倣す
る、各キーの中央付近に表面において作られた浅いへこみは、表面を横切る手の
スライドに、でこぼこして振動させる影響を与える。このようなでこぼこの影響
を最小限にするために、好適な実施形態において、マルチ−タッチ表面は、デフ
ォルトの人差し指の指先位置からデフォルトの小指の指先位置まで走る単一の連
続するへこみを、各々の手の指先のために備える。これは、ＱＷＥＲＴＹキーレ
イアウト上のホームキー列が右手のための「Ｊ」キーから「；」キー、および左
手のための「Ａ」キーから「Ｆ」キーに沿って、浅い、わずかにアーチ型の溝が
あることに対応する。同様に、親指はそれぞれ、デフォルト位置に単一の卵形の
凹みを提供され、デフォルト親指方向に適合させるために垂直線からわずかに傾
斜させられる。これらは、それぞれ、左右の親指のための「スペース」と「バッ
クスペース」キー領域に対応することが好ましい。このような最小の凹みが、ユ
ーザに表面を見下ろさせることなく、さらに、表面上の指コードスライドおよび
操作をひどく途切れさせず、触覚的にユーザの手がキーレイアウトのホームキー
列に戻るように導く。
【０３２９】 ホームキー列を離れたキー領域の位置は、他タイプの触覚インジケータによっ
て、印付けられることができる。単純にキー領域で表面を粗くするのではうまく
機能しない。指をすべらせるときに人間は簡単にテクスチャを識別するが、テク
スチャ領域上の速いタップ中には多くのテクスチャを気付くことができない。タ
イプ入力を行っている状況において、ユーザは、指先によって、比較的突然のエ
ッジだけあるいは突出だけを感じることができる。したがって、点字（Ｂｒａｉ
ｌｌｅ）のドットのような小さくふくらんだドットが、各キー領域の中央の表面
上に形成される。ユーザは、指先からドットを感じ、タイプ入力打鍵の正確さの
フィードバックを受信する。このフィードバックは、今後のキー押圧中に、指を
修正する目的に使用される。単一の指スライドは、コード動作認識装置によって
無視されるので、ユーザは、全く表面に注目することなく、個々のキー領域のド
ットの触覚による検索において、表面の周りで指をスライドすることもでき、そ
れからドットを見出したときキー領域をタップすることができる。各ドットは、
タッピング中感じるには十分大きいが、表面をコードが横切るのを妨げない大き
さである。ドットがスライドすることを妨げるのに十分大きくない場合であって
も、それらは、ドット付近の指先の肉を表面から上げることによって、近接値と
指先重心測定をコラプト（ｃｏｒｒｕｐｔ）することができ、このように、局所
的に下にある接近検出電極から肉を選別する。したがって、好適な実施形態にお
いて、表面誘電体より上の各ドットの部分は、伝導材質でできる。これは、上が
る指先の肉と下にある電極との間の静電結合を利用する。
て、印付けられることができる。単純にキー領域で表面を粗くするのではうまく
機能しない。指をすべらせるときに人間は簡単にテクスチャを識別するが、テク
スチャ領域上の速いタップ中には多くのテクスチャを気付くことができない。タ
イプ入力を行っている状況において、ユーザは、指先によって、比較的突然のエ
ッジだけあるいは突出だけを感じることができる。したがって、点字（Ｂｒａｉ
ｌｌｅ）のドットのような小さくふくらんだドットが、各キー領域の中央の表面
上に形成される。ユーザは、指先からドットを感じ、タイプ入力打鍵の正確さの
フィードバックを受信する。このフィードバックは、今後のキー押圧中に、指を
修正する目的に使用される。単一の指スライドは、コード動作認識装置によって
無視されるので、ユーザは、全く表面に注目することなく、個々のキー領域のド
ットの触覚による検索において、表面の周りで指をスライドすることもでき、そ
れからドットを見出したときキー領域をタップすることができる。各ドットは、
タッピング中感じるには十分大きいが、表面をコードが横切るのを妨げない大き
さである。ドットがスライドすることを妨げるのに十分大きくない場合であって
も、それらは、ドット付近の指先の肉を表面から上げることによって、近接値と
指先重心測定をコラプト（ｃｏｒｒｕｐｔ）することができ、このように、局所
的に下にある接近検出電極から肉を選別する。したがって、好適な実施形態にお
いて、表面誘電体より上の各ドットの部分は、伝導材質でできる。これは、上が
る指先の肉と下にある電極との間の静電結合を利用する。
【０３３０】 ＦＩＧ．４２は、キー押圧検出ループにおける処理手順を示す。ステップ７５
０は、現在の識別された経路データ２５０から、手の一部分の接触部または表面
に起因して最近生成されたいかなる経路も検索する。判断ステップ７５２は、電
流センサアレイスキャンの間、経路近接値が初めてキー押圧近接値閾値に到達し
たかどうか調べる。まだ近接値が閾値に到達していない場合、または、以前にそ
れをすでに上回った場合、次の最近の経路上のキー押圧検出を試すためにステッ
プ７５０に戻る。経路がちょうどキー押圧近接値閾値と交差する場合、判断ステ
ップ７５４は、接触部経路がてのひらよりむしろ指として識別されたかどうか調
べる。表面上のどこにでもてのひらが停止する自由をユーザに与えるために、て
のひらの押圧は、通常キー押圧を起こさず、したがって、無視されることになる
。経路が指であると仮定して、判断ステップ７５６は、現在、識別された指を有
する手がコードスライドジェスチャを実行するか、またはペングリップハンド構
成を介して書き込みを実行しているかどうか調べる。ＦＩＧ．４０Ａのステップ
６６０において示されるように、これらのアクティビティが始まると、非同期の
指の押圧は無視される。このような手アクティビティが進行中でないと仮定して
、判断ステップ７５７は、指が少なくとも２つのセンサーアレイスキャンサイク
ルの間、表面に触れたこと、および指が触れる前の数スキャンサイクルの間、表
面から離れたことを調べるデバウンステスト（ｄｅｂｏｕｎｃｅ）続行する。指
が持ち上がり、すばやく同じ点を越えて接触部された場合、経路追跡モジュール
（ＦＩＧ．２２）は、ステップ３３４において指の古い経路を復活させることに
よって、そのようなリフトオフデバウンシング（ｄｅｂｏｕｎｃｉｎｇ）を容易
にする。復活へ、古い経路による最後のリフトオフのタイムスタンプは、新たな
接触部のタイムスタンプと比較されるために保存されなくてはならない。
０は、現在の識別された経路データ２５０から、手の一部分の接触部または表面
に起因して最近生成されたいかなる経路も検索する。判断ステップ７５２は、電
流センサアレイスキャンの間、経路近接値が初めてキー押圧近接値閾値に到達し
たかどうか調べる。まだ近接値が閾値に到達していない場合、または、以前にそ
れをすでに上回った場合、次の最近の経路上のキー押圧検出を試すためにステッ
プ７５０に戻る。経路がちょうどキー押圧近接値閾値と交差する場合、判断ステ
ップ７５４は、接触部経路がてのひらよりむしろ指として識別されたかどうか調
べる。表面上のどこにでもてのひらが停止する自由をユーザに与えるために、て
のひらの押圧は、通常キー押圧を起こさず、したがって、無視されることになる
。経路が指であると仮定して、判断ステップ７５６は、現在、識別された指を有
する手がコードスライドジェスチャを実行するか、またはペングリップハンド構
成を介して書き込みを実行しているかどうか調べる。ＦＩＧ．４０Ａのステップ
６６０において示されるように、これらのアクティビティが始まると、非同期の
指の押圧は無視される。このような手アクティビティが進行中でないと仮定して
、判断ステップ７５７は、指が少なくとも２つのセンサーアレイスキャンサイク
ルの間、表面に触れたこと、および指が触れる前の数スキャンサイクルの間、表
面から離れたことを調べるデバウンステスト（ｄｅｂｏｕｎｃｅ）続行する。指
が持ち上がり、すばやく同じ点を越えて接触部された場合、経路追跡モジュール
（ＦＩＧ．２２）は、ステップ３３４において指の古い経路を復活させることに
よって、そのようなリフトオフデバウンシング（ｄｅｂｏｕｎｃｉｎｇ）を容易
にする。復活へ、古い経路による最後のリフトオフのタイムスタンプは、新たな
接触部のタイムスタンプと比較されるために保存されなくてはならない。
【０３３１】 これらの検査の全部が通過される場合、ステップ７５８は、現在の経路位置（
Ｐx〔ｎ〕、Ｐy〔ｎ〕）を調べ、ステップ７６０は、リフアレインス点が指先重
心に最も近いキー領域を見いだす。判断ステップ７６２は、最も近い領域が指の
合理的距離内であることを検査し、合理的距離内でない場合、指の押圧を無視さ
せる。キー領域が指に近いと仮定して、ステップ７６４は、経路インデックス識
別子および指識別と、最も近いキー領域と、指がキー押圧近接値閾値と交差する
ときに示すタイムスタンプとを含むキー押圧構成要素データ構造を生成する。ス
テップ７６６は、それからＦＩＦＯキー押圧キューの末尾に、このエレメントデ
ータ構造を追加する。これが達成されて、処理は、他の指による接触部の処理、
または待機のために、ステップ７５０に戻る。
Ｐx〔ｎ〕、Ｐy〔ｎ〕）を調べ、ステップ７６０は、リフアレインス点が指先重
心に最も近いキー領域を見いだす。判断ステップ７６２は、最も近い領域が指の
合理的距離内であることを検査し、合理的距離内でない場合、指の押圧を無視さ
せる。キー領域が指に近いと仮定して、ステップ７６４は、経路インデックス識
別子および指識別と、最も近いキー領域と、指がキー押圧近接値閾値と交差する
ときに示すタイムスタンプとを含むキー押圧構成要素データ構造を生成する。ス
テップ７６６は、それからＦＩＦＯキー押圧キューの末尾に、このエレメントデ
ータ構造を追加する。これが達成されて、処理は、他の指による接触部の処理、
または待機のために、ステップ７５０に戻る。
【０３３２】 キー押圧キューは、指の接触部がキー押圧近接値閾値を過ぎるときに、それら
を有効に順序づける。それは、このように各指のタップからのキーシンボルがホ
ストに送られる順序を固定する。しかしながら、キー押圧キューにおいて、エレ
メントのキーシンボルは、一回のホストの伝送を保証されない。押圧する指の同
期されたサブセットの一部分であるような多くの状態は、どれもホストに伝送さ
れる前に、キューから削除される。この意味において、キー押圧キューは、キー
押圧候補キューとみなされる。互いに異なる指接触部およびリフトオフの順序リ
ストは、同期検出器において各々の手のために別々に記憶され、キー押圧キュー
は、両手からの指接触部を含み、そして順序づける。
を有効に順序づける。それは、このように各指のタップからのキーシンボルがホ
ストに送られる順序を固定する。しかしながら、キー押圧キューにおいて、エレ
メントのキーシンボルは、一回のホストの伝送を保証されない。押圧する指の同
期されたサブセットの一部分であるような多くの状態は、どれもホストに伝送さ
れる前に、キューから削除される。この意味において、キー押圧キューは、キー
押圧候補キューとみなされる。互いに異なる指接触部およびリフトオフの順序リ
ストは、同期検出器において各々の手のために別々に記憶され、キー押圧キュー
は、両手からの指接触部を含み、そして順序づける。
【０３３３】 ＦＩＧ．４３Ａは、キー押圧受容および伝送のループにおける処理手順を示す
。ステップ７７０は、キー押圧キューにおいて、先頭のエレメントを選択する。
そのエレメントは、最も古い指接触部を表し、無効なキー押圧候補としてキュー
から削除されず、その関連するキーシンボルを伝送されもしなかったものである
。判断ステップ７７２は、経路が指としてさらに識別されるかどうか調べる。キ
ューにおいて待つ間、経路近接値はとても増大し得るので、識別システムは経路
が実際てのひらの後部からであると決定する。この場合、ステップ７７８は、ホ
ストに伝送することなくキー押圧エレメントを削除し、ステップ７７０は、次の
エレメントの処理を進める。押圧が同じ手の他の指と同期をとって起こる場合、
判断ステップ７７４も、エレメントを無効にする。このように、判断ステップ７
７４は、同期検出プロセス（ＦＩＧ．３９）の消去コマンドステップ６０１、６
１２、６１５、６２０を続行する。判断ステップ７７６は、横方向の指動作によ
ってコードスライドの開始がまだ起こっていない場合であっても、接触部以降あ
まりに多くの横方向の指動作が発生した場合、キー押圧を無効にする。ユーザは
、タイピングするのに表面に触れるので、数ミリメータの横方向の動作は、すば
やくキーに到達するときにたびたび起こる、指先動作のそれを適応することが許
されるからである。これは、マウスカーソル操作のための単一の指スライドとキ
ーあるいはマウスボタンクリックエミュレーションのための単一の指タップを用
いるタッチパッドにより許容されているよりもそれるタップ動作である。
。ステップ７７０は、キー押圧キューにおいて、先頭のエレメントを選択する。
そのエレメントは、最も古い指接触部を表し、無効なキー押圧候補としてキュー
から削除されず、その関連するキーシンボルを伝送されもしなかったものである
。判断ステップ７７２は、経路が指としてさらに識別されるかどうか調べる。キ
ューにおいて待つ間、経路近接値はとても増大し得るので、識別システムは経路
が実際てのひらの後部からであると決定する。この場合、ステップ７７８は、ホ
ストに伝送することなくキー押圧エレメントを削除し、ステップ７７０は、次の
エレメントの処理を進める。押圧が同じ手の他の指と同期をとって起こる場合、
判断ステップ７７４も、エレメントを無効にする。このように、判断ステップ７
７４は、同期検出プロセス（ＦＩＧ．３９）の消去コマンドステップ６０１、６
１２、６１５、６２０を続行する。判断ステップ７７６は、横方向の指動作によ
ってコードスライドの開始がまだ起こっていない場合であっても、接触部以降あ
まりに多くの横方向の指動作が発生した場合、キー押圧を無効にする。ユーザは
、タイピングするのに表面に触れるので、数ミリメータの横方向の動作は、すば
やくキーに到達するときにたびたび起こる、指先動作のそれを適応することが許
されるからである。これは、マウスカーソル操作のための単一の指スライドとキ
ーあるいはマウスボタンクリックエミュレーションのための単一の指タップを用
いるタッチパッドにより許容されているよりもそれるタップ動作である。
【０３３４】 判断ステップ７８０は、その接触部がキー押圧エレメントを生成する指が以降
表面から持ち上げられたかどうか調べる。もしそうならば、判断ステップ７８２
は、通常のキータップとして条件を満たすのに十分な早さで持ち上げられたかど
うか調べる。もしそうならば、ステップ７８４は関連するキーシンボルをホスト
に伝送し、ステップ７７８はキューの先頭からそれを削除する。キー押圧は、い
つもリフトオフするとすぐにキューから削除される。しかし、それは、タップタ
イムアウトを越える時間の間、表面上に留まりさえするけれども、後述する制御
キーとして、載せてある手の衝動的な押圧として、または、タイプマティック（
ｔｙｐｅｍａｔｉｃ）押圧として、伝送をさらに引き起こす。
表面から持ち上げられたかどうか調べる。もしそうならば、判断ステップ７８２
は、通常のキータップとして条件を満たすのに十分な早さで持ち上げられたかど
うか調べる。もしそうならば、ステップ７８４は関連するキーシンボルをホスト
に伝送し、ステップ７７８はキューの先頭からそれを削除する。キー押圧は、い
つもリフトオフするとすぐにキューから削除される。しかし、それは、タップタ
イムアウトを越える時間の間、表面上に留まりさえするけれども、後述する制御
キーとして、載せてある手の衝動的な押圧として、または、タイプマティック（
ｔｙｐｅｍａｔｉｃ）押圧として、伝送をさらに引き起こす。
【０３３５】 キー押圧がホストに伝送されるときに、マルチ−タッチ表面装置あるいはホス
トコンピュータ上の音生成装置が、聞き取れるクリックあるいはビープ音をフィ
ードバックとしてユーザに発することは便利である。キー押圧に応じての聞き取
れるクリックとビープ音のフィードバックを生成することは、キースイッチ動作
がほとんど無音であり、ユーザに対して力の閾値によって差異を感じさせない市
販のタッチスクリーン、公衆電話、電気機器のコントロールパネルおよび機械の
キーボードにおいて周知である。フィードバックは、マルチ‐タッチ表面装置上
において、キー押圧が送信されるたびに光として提供されてもよい。モディファ
イアキー押圧が付いてくるキー押圧は、より長いきらめきあるいは音を発生させ
、キーシンボルがモディファイアを包含することを知らせるようにする。
トコンピュータ上の音生成装置が、聞き取れるクリックあるいはビープ音をフィ
ードバックとしてユーザに発することは便利である。キー押圧に応じての聞き取
れるクリックとビープ音のフィードバックを生成することは、キースイッチ動作
がほとんど無音であり、ユーザに対して力の閾値によって差異を感じさせない市
販のタッチスクリーン、公衆電話、電気機器のコントロールパネルおよび機械の
キーボードにおいて周知である。フィードバックは、マルチ‐タッチ表面装置上
において、キー押圧が送信されるたびに光として提供されてもよい。モディファ
イアキー押圧が付いてくるキー押圧は、より長いきらめきあるいは音を発生させ
、キーシンボルがモディファイアを包含することを知らせるようにする。
【０３３６】 指がまだ持ち上げられていない場合、判断ステップ７８６は、その関連するキ
ー領域が、＜ｓｈｉｆｔ＞、＜ｃｔｒｌ＞あるいは＜ａｌｔ＞のようなモディフ
ァイア（ｍｏｄｉｆｉｅｒ）であるかどうか調べる。もしそうならば、ステップ
７８８は、先頭を削除することなく、キューの次のエレメントへ進む。処理は、
次のエレメントが有効なキータップである場合、調べるためのステップ７７２に
とどまる。次のエレメントがうまく伝送段階に到達する場合、ステップ７８４は
、さらに押圧されたモディファイア領域のためにキューの先頭の方へ、戻ってス
キャンする。それから、ステップ７８４は、以前のモディファイア領域の変更シ
ンボルと共に次のエレメントのキーシンボルを伝送する。
ー領域が、＜ｓｈｉｆｔ＞、＜ｃｔｒｌ＞あるいは＜ａｌｔ＞のようなモディフ
ァイア（ｍｏｄｉｆｉｅｒ）であるかどうか調べる。もしそうならば、ステップ
７８８は、先頭を削除することなく、キューの次のエレメントへ進む。処理は、
次のエレメントが有効なキータップである場合、調べるためのステップ７７２に
とどまる。次のエレメントがうまく伝送段階に到達する場合、ステップ７８４は
、さらに押圧されたモディファイア領域のためにキューの先頭の方へ、戻ってス
キャンする。それから、ステップ７８４は、以前のモディファイア領域の変更シ
ンボルと共に次のエレメントのキーシンボルを伝送する。
【０３３７】 判断ステップ７８２は、キーを送信するために、表面上を指で触れること、お
よび、数百ミリセカンド以内に指を持ち上げ離すことをユーザに要求する。この
リフトオフタイミング要求条件は、機械のキースイッチの力による活性化閾値の
代わりをする。一定の閾値以上の力を加えられて反応する機械のキースイッチの
ように、タイミング制約条件は、キー押圧を起動することなく、キー表面上に指
を載せておく方法をユーザに提供する。同期検出器１４は、キーシンボルを作り
出すことなく指を表面上に載せておく他の方法を提供する。それは、少なくとも
他の一本の指と同時に、指を接触部しなくてはならない方法である。しかしなが
ら、時々、ユーザは、表面上に、先に主要な指先を同時に置き、次に、非同期で
、少し後に小指を、そのさらに少し後に親指を追って置くことによって、手を載
せる。これらの後者の押圧は、本質的に非同期で、同期検出器によって無効にさ
れないが、二、三百ミリセカンド以内に持ち上げられない限り、判断ステップ７
８２は、伝送することなくそれらを削除する。しかし、判断ステップ７８２が載
せてある非同期の指の許容範囲を提供する間、指が速く離れること、すなわちク
リスピータップが要求条件であり、キー生成を起こすための表面は、シンボルの
長いシーケンスのタッピングの間、手を支えるためにほとんどの指を表面上に載
せ続けることを非常に難しくする。これは、速いタイプ入力シーケンスの間、ユ
ーザに彼らの手を上げて表面から離させ、表面より上にそれらを浮かさせる。ユ
ーザの腕が結局疲れることを除いては、ユーザがシーケンス間に表面上に手を載
せることを失敗する場合、これは許容範囲内であるタイプ入力姿勢である。
よび、数百ミリセカンド以内に指を持ち上げ離すことをユーザに要求する。この
リフトオフタイミング要求条件は、機械のキースイッチの力による活性化閾値の
代わりをする。一定の閾値以上の力を加えられて反応する機械のキースイッチの
ように、タイミング制約条件は、キー押圧を起動することなく、キー表面上に指
を載せておく方法をユーザに提供する。同期検出器１４は、キーシンボルを作り
出すことなく指を表面上に載せておく他の方法を提供する。それは、少なくとも
他の一本の指と同時に、指を接触部しなくてはならない方法である。しかしなが
ら、時々、ユーザは、表面上に、先に主要な指先を同時に置き、次に、非同期で
、少し後に小指を、そのさらに少し後に親指を追って置くことによって、手を載
せる。これらの後者の押圧は、本質的に非同期で、同期検出器によって無効にさ
れないが、二、三百ミリセカンド以内に持ち上げられない限り、判断ステップ７
８２は、伝送することなくそれらを削除する。しかし、判断ステップ７８２が載
せてある非同期の指の許容範囲を提供する間、指が速く離れること、すなわちク
リスピータップが要求条件であり、キー生成を起こすための表面は、シンボルの
長いシーケンスのタッピングの間、手を支えるためにほとんどの指を表面上に載
せ続けることを非常に難しくする。これは、速いタイプ入力シーケンスの間、ユ
ーザに彼らの手を上げて表面から離させ、表面より上にそれらを浮かさせる。ユ
ーザの腕が結局疲れることを除いては、ユーザがシーケンス間に表面上に手を載
せることを失敗する場合、これは許容範囲内であるタイプ入力姿勢である。
【０３３８】 表面より上に手の支持を助長しない代わりのタイプ入力姿勢を提供するために
、判断ステップ７９０は、各押圧の後にすばやい指のリフトオフを要求しない第
２のキー受容モードを可能にする。その代わりとして、ユーザは手の５本の全て
の指を表面に載せて始めなければならない。それから、指が非同期で表面をリフ
トオフしキー領域上で押圧されるごとに、そのキー領域は次のリフトオフタイミ
ングに関係なく伝送される。力が加えられるにつれて、指先の近接値をすぐに感
知するぐらい表面が硬い場合、判断ステップ７９２は、指の近接値がどれくらい
速くピークに達するか、近接値プロファイルの瞬間（ｉｍｐｕｌｓｉｖｉｔｙ）
を検査する。ある期間にわたって近接値プロファイルがそのピークへ非常にゆっ
くり増大する場合、キーは生成されない。ユーザがキーを作り出すつもりで、指
を持ち上げるが、気が変わったような場合、キーを生成することなく上げた指を
静かに下ろすことをユーザに許す。タッチ表面が圧縮できる場合、判断ステップ
７９２は、楕円軸長さに対する測定された指先の近接値の比率から指の力をより
直接的に推量できる。そして、穏やかな指押圧と故意の押圧とを区別するために
、推定された力を閾値として使用することができる。キーを作り出すつもりのと
き、ユーザは、通常古いキー領域でリフトオフした後すばやく新たなキー領域で
押し下げるので、その瞬間（ｉｍｐｕｌｓｉｖｉｔｙ）および力の閾値は、表面
から指がリフトオフしてから時間とともに増加する。
、判断ステップ７９０は、各押圧の後にすばやい指のリフトオフを要求しない第
２のキー受容モードを可能にする。その代わりとして、ユーザは手の５本の全て
の指を表面に載せて始めなければならない。それから、指が非同期で表面をリフ
トオフしキー領域上で押圧されるごとに、そのキー領域は次のリフトオフタイミ
ングに関係なく伝送される。力が加えられるにつれて、指先の近接値をすぐに感
知するぐらい表面が硬い場合、判断ステップ７９２は、指の近接値がどれくらい
速くピークに達するか、近接値プロファイルの瞬間（ｉｍｐｕｌｓｉｖｉｔｙ）
を検査する。ある期間にわたって近接値プロファイルがそのピークへ非常にゆっ
くり増大する場合、キーは生成されない。ユーザがキーを作り出すつもりで、指
を持ち上げるが、気が変わったような場合、キーを生成することなく上げた指を
静かに下ろすことをユーザに許す。タッチ表面が圧縮できる場合、判断ステップ
７９２は、楕円軸長さに対する測定された指先の近接値の比率から指の力をより
直接的に推量できる。そして、穏やかな指押圧と故意の押圧とを区別するために
、推定された力を閾値として使用することができる。キーを作り出すつもりのと
き、ユーザは、通常古いキー領域でリフトオフした後すばやく新たなキー領域で
押し下げるので、その瞬間（ｉｍｐｕｌｓｉｖｉｔｙ）および力の閾値は、表面
から指がリフトオフしてから時間とともに増加する。
【０３３９】 マルチ−タッチ表面上でタイプマティック（ｔｙｐｅｍａｔｉｃ）をエミュレ
ートすることは、指を載せている力がキー領域において支持され保持する力と確
かに区別されない場合、特別な問題を提示する。この場合、ＦＩＧ．４３Ｂのス
テップにより検出される特別な接触部タイミングシーケンスは、確実なタイプマ
ティック（ｔｙｐｅｍａｔｉｃ）エミュレーションをサポートする。判断ステッ
プ７９８がタイプマティック（ｔｙｐｅｍａｔｉｃ）がまだ始まっていないこと
を見いだすと仮定して、判断ステップ７９４は、処理されたキー押圧キューエレ
メントが表面上の最近の指接触部を表すかどうかを調べる。このエレメントによ
って表された接触部に続く指接触部がある場合、タイプマティック（ｔｙｐｅｍ
ａｔｉｃ）は、このキューエレメントから決して始めることができない。その代
わりとして、判断ステップ７９６は、エレメントの指が通常のタップタイムアウ
トより長くさわっていたかどうかを調べる。指が長い間接触部していた場合、ス
テップ７７８は、そのキー押圧エレメントを削除する。なぜなら、判断ステップ
７８６がそれはモディファイアではないと判定し、判断ステップ７９４がそれは
、決してタイプマティックを始めないと判定するからである。判断ステップ７９
４がキー押圧エレメントが最近の接触部を表さないと判定する場合、判断ステッ
プ７９６は、そのエレメントがタップタイムアウトを上回っていないことを示し
、リフトオフまたは今後のセンサアレイスキャンのタイムアウトを待つために、
処理がステップ７７０に戻される。これは、前のキー領域を指がリフトオフする
前に、他の指によって新たなキー領域が押圧される、認識における重なりを指タ
ップに許可する。しかしながら、このような一対の重なり合う指タップの押圧時
間または離し時間は、共にコードタップとみなされないように、非同期でなくて
はならない。
ートすることは、指を載せている力がキー領域において支持され保持する力と確
かに区別されない場合、特別な問題を提示する。この場合、ＦＩＧ．４３Ｂのス
テップにより検出される特別な接触部タイミングシーケンスは、確実なタイプマ
ティック（ｔｙｐｅｍａｔｉｃ）エミュレーションをサポートする。判断ステッ
プ７９８がタイプマティック（ｔｙｐｅｍａｔｉｃ）がまだ始まっていないこと
を見いだすと仮定して、判断ステップ７９４は、処理されたキー押圧キューエレ
メントが表面上の最近の指接触部を表すかどうかを調べる。このエレメントによ
って表された接触部に続く指接触部がある場合、タイプマティック（ｔｙｐｅｍ
ａｔｉｃ）は、このキューエレメントから決して始めることができない。その代
わりとして、判断ステップ７９６は、エレメントの指が通常のタップタイムアウ
トより長くさわっていたかどうかを調べる。指が長い間接触部していた場合、ス
テップ７７８は、そのキー押圧エレメントを削除する。なぜなら、判断ステップ
７８６がそれはモディファイアではないと判定し、判断ステップ７９４がそれは
、決してタイプマティックを始めないと判定するからである。判断ステップ７９
４がキー押圧エレメントが最近の接触部を表さないと判定する場合、判断ステッ
プ７９６は、そのエレメントがタップタイムアウトを上回っていないことを示し
、リフトオフまたは今後のセンサアレイスキャンのタイムアウトを待つために、
処理がステップ７７０に戻される。これは、前のキー領域を指がリフトオフする
前に、他の指によって新たなキー領域が押圧される、認識における重なりを指タ
ップに許可する。しかしながら、このような一対の重なり合う指タップの押圧時
間または離し時間は、共にコードタップとみなされないように、非同期でなくて
はならない。
【０３４０】 指接触部が最近のものであると仮定して、判断ステップ８００は、約１秒の半
分と１秒との間のタイプマティック保持設定期間（ｔｙｐｅｍａｔｉｃ ｈｏｌ
ｄ ｓｅｔｕｐ ｉｎｔｅｒｖａｌ）内に指が接触部していたかどうかを調べる
。そうでない場合には、指がリフトオフされ、または、センサアレイの将来のス
キャンの間保持準備状態が満たされることを待つために、ステップ７７０に戻る
。保持準備状態が満たされる（ｍｅｔ）ときに、判断ステップ８０２は、キーを
押圧する指を含む手のすべての他の指が０．５秒以上前から表面からリフトオフ
されたかどうかを調べる。それらがそうする場合、ステップ８０４は、与えられ
たキー押圧エレメントのためのタイプマティックを初期化する。判断ステップ８
００およびステップ８０２の組合せは、タイプマティックを目的として指が接触
部するときに、表面上に手の他の指を載せることをユーザに許す。しかし、所望
のタイプマティックの指の接触部の０．５秒以内に、他の指が表面からリフトオ
フしない限り、タイプマティックは、開始しない。そして、表面から他の指がリ
フトオフされた後少なくとも０．５秒の間、タイプマティックの指が表面に接触
部を続けている前にも、タイプマティックは、開始しない。これらの厳しい状態
が満たされる場合、キー押圧エレメントは、タイプマティックを開始せず、最終
的には、指がリフトオフするときのタップタイムアウト７８２、または、その後
の他の接触部があった場合のタップタイムアウト７９６によって削除される。
分と１秒との間のタイプマティック保持設定期間（ｔｙｐｅｍａｔｉｃ ｈｏｌ
ｄ ｓｅｔｕｐ ｉｎｔｅｒｖａｌ）内に指が接触部していたかどうかを調べる
。そうでない場合には、指がリフトオフされ、または、センサアレイの将来のス
キャンの間保持準備状態が満たされることを待つために、ステップ７７０に戻る
。保持準備状態が満たされる（ｍｅｔ）ときに、判断ステップ８０２は、キーを
押圧する指を含む手のすべての他の指が０．５秒以上前から表面からリフトオフ
されたかどうかを調べる。それらがそうする場合、ステップ８０４は、与えられ
たキー押圧エレメントのためのタイプマティックを初期化する。判断ステップ８
００およびステップ８０２の組合せは、タイプマティックを目的として指が接触
部するときに、表面上に手の他の指を載せることをユーザに許す。しかし、所望
のタイプマティックの指の接触部の０．５秒以内に、他の指が表面からリフトオ
フしない限り、タイプマティックは、開始しない。そして、表面から他の指がリ
フトオフされた後少なくとも０．５秒の間、タイプマティックの指が表面に接触
部を続けている前にも、タイプマティックは、開始しない。これらの厳しい状態
が満たされる場合、キー押圧エレメントは、タイプマティックを開始せず、最終
的には、指がリフトオフするときのタップタイムアウト７８２、または、その後
の他の接触部があった場合のタップタイムアウト７９６によって削除される。
【０３４１】 ステップ８０４は、今後のスキャンサイクルの間、エレメントのためにタイプ
マティックがすでに始まったことを判断ステップ７９８に示すフラグを単に設定
する。タイプマティックな初期化に、ステップ８１０は、初めてホストインター
フェース通信キューにキーシンボルを、反対側の手によって維持されたいかなる
モディファイアシンボルとともに送信する。ステップ８１２は、ステップ８０８
によって今後の参照のために、キーシンボルが送信される時間を記録する。それ
から、処理は、次の接近画像スキャンを待つためにステップ７７０に戻る。
マティックがすでに始まったことを判断ステップ７９８に示すフラグを単に設定
する。タイプマティックな初期化に、ステップ８１０は、初めてホストインター
フェース通信キューにキーシンボルを、反対側の手によって維持されたいかなる
モディファイアシンボルとともに送信する。ステップ８１２は、ステップ８０８
によって今後の参照のために、キーシンボルが送信される時間を記録する。それ
から、処理は、次の接近画像スキャンを待つためにステップ７７０に戻る。
【０３４２】 指がリフトオフされるまで、または、他の指が非同期でタップされるまで、処
理は、キーシンボルが再び送信されるかどうかを調べるために判断ステップ７９
８を通過する。ステップ８０６は、指の近接値に反比例するためにシンボルの繰
返し間隔を力学的に計算する。このように、キーは、指が表面上をよりしっかり
押圧するように、または、指先のより大きい部分が表面に触れるように、より速
く繰り返す。これは、リフトオフの間、指が離れるにつれて、繰り返し間隔がよ
り長くなるので、ユーザが意図するより多く繰り返しを起こす機会を減らす。判
断ステップ８０８は、最後のタイプマティックなシンボル送信時から動的な繰り
返し間隔が経過したかどうかを調べ、必要なら、ステップ８１０において再びシ
ンボルを送信し、ステップ８１２においてタイプマティックな送信タイムスタン
プを更新する。
理は、キーシンボルが再び送信されるかどうかを調べるために判断ステップ７９
８を通過する。ステップ８０６は、指の近接値に反比例するためにシンボルの繰
返し間隔を力学的に計算する。このように、キーは、指が表面上をよりしっかり
押圧するように、または、指先のより大きい部分が表面に触れるように、より速
く繰り返す。これは、リフトオフの間、指が離れるにつれて、繰り返し間隔がよ
り長くなるので、ユーザが意図するより多く繰り返しを起こす機会を減らす。判
断ステップ８０８は、最後のタイプマティックなシンボル送信時から動的な繰り
返し間隔が経過したかどうかを調べ、必要なら、ステップ８１０において再びシ
ンボルを送信し、ステップ８１２においてタイプマティックな送信タイムスタン
プを更新する。
【０３４３】 ステップ８０４においてタイプマティックが開始した後およびタイプマティッ
クが続く間、ユーザに表面上に他の指を載せなおさせることが望ましい。しかし
、ユーザは、タッピングなしでそのようにしなくてはならない。まるで他のキー
を打とうとするようにユーザが表面上を非同期で他の指をタップする場合、判断
ステップ８０５は、タイプマティックを中止させ、そしてタイプマティックエレ
メントをステップ７７８において削除した。これが起こらない場合、判断ステッ
プ７８２は、タイプマティックエレメントの指がリフトオフした時に、結局それ
の削除を引き起こす。
クが続く間、ユーザに表面上に他の指を載せなおさせることが望ましい。しかし
、ユーザは、タッピングなしでそのようにしなくてはならない。まるで他のキー
を打とうとするようにユーザが表面上を非同期で他の指をタップする場合、判断
ステップ８０５は、タイプマティックを中止させ、そしてタイプマティックエレ
メントをステップ７７８において削除した。これが起こらない場合、判断ステッ
プ７８２は、タイプマティックエレメントの指がリフトオフした時に、結局それ
の削除を引き起こす。
【０３４４】 上記したタイプ入力認識プロセスは、このように、マルチ−タッチ表面に、人
間工学的に機械の標準キーボードのタイプ入力および手を載せる機能をエミュレ
ートする。表面上のキレのよいタップまたは衝撃で瞬間的に作用する押圧は、指
が離れるか、判断ステップ７９２がインパルスがピークに達したことを確認する
とすぐにキーシンボルを生成し、ユーザに対するプロンプトフィードバックを確
実にしている。表面上に載せることを目的とする複数の指は、それらが同期され
た指押圧または離しサブセットの一部であるか、または、それらが表面にかるく
配置され１、２秒の間他の指とともにそこに留まる限り、キーを生成しない。一
旦載せると、指は、持ち上がりタップすることができ、または、他の載せてある
指を持ち上げる必要なくキーシンボルを生成するために表面上を衝撃で瞬間的に
作用するように押圧することができる。キーでの衝撃的な押圧および区別できる
力の維持すること、または、手の他の指が持ち上げられている間キー上で指を支
えること、のいずれか一方によって、タイプマティックは開始される。複数の単
一の指がキー領域をタップするようなそれらのかすめる動作は、多くのカーソル
動作が２本以上の指の同期されたスライドによって開始されなくてはならないの
で、簡単に容認される。
間工学的に機械の標準キーボードのタイプ入力および手を載せる機能をエミュレ
ートする。表面上のキレのよいタップまたは衝撃で瞬間的に作用する押圧は、指
が離れるか、判断ステップ７９２がインパルスがピークに達したことを確認する
とすぐにキーシンボルを生成し、ユーザに対するプロンプトフィードバックを確
実にしている。表面上に載せることを目的とする複数の指は、それらが同期され
た指押圧または離しサブセットの一部であるか、または、それらが表面にかるく
配置され１、２秒の間他の指とともにそこに留まる限り、キーを生成しない。一
旦載せると、指は、持ち上がりタップすることができ、または、他の載せてある
指を持ち上げる必要なくキーシンボルを生成するために表面上を衝撃で瞬間的に
作用するように押圧することができる。キーでの衝撃的な押圧および区別できる
力の維持すること、または、手の他の指が持ち上げられている間キー上で指を支
えること、のいずれか一方によって、タイプマティックは開始される。複数の単
一の指がキー領域をタップするようなそれらのかすめる動作は、多くのカーソル
動作が２本以上の指の同期されたスライドによって開始されなくてはならないの
で、簡単に容認される。
【０３４５】 発明の他の実施形態は、ここで開示される明細書の考慮および本発明の慣例か
ら当業者にとって明らかである。明細書および実施形態は単に典型例として考慮
されることを目的としている。本発明の真の技術的思想は、特許請求の範囲に示
される。
ら当業者にとって明らかである。明細書および実施形態は単に典型例として考慮
されることを目的としている。本発明の真の技術的思想は、特許請求の範囲に示
される。
【図１】 ＦＩＧ．１は、統合された手操作入力装置のブロック図である。
【図２】 ＦＩＧ．２は、電圧増幅器を有する近接センサの略図である。
【図３】 ＦＩＧ．３は、集積化された電流増幅器を有する近接センサの略
図である。
図である。
【図４】 ＦＩＧ．４は、電界効果トランジスタを備えた近接センサの略図
である。
である。
【図５】 ＦＩＧ．５は、近接センサの二次元アレイを与えるのに使用され
る際の近接センサの略図である。
る際の近接センサの略図である。
【図６】 ＦＩＧ．６は、全ての複数のセンサが同じ増幅器を共有する際の
近接センサの二次元アレイに関する具体的なアーキテクチャを示すブロック図で
ある。
近接センサの二次元アレイに関する具体的なアーキテクチャを示すブロック図で
ある。
【図７】 ＦＩＧ．７は、近接センサの出力をデジタルコードに変換するた
めに使用される回路のブロック図である。
めに使用される回路のブロック図である。
【図８】 ＦＩＧ．８は、一行内の複数のセンサが同じ増幅器を共有する際
の近接センサの二次元アレイに関する具体的なアーキテクチャを示すブロック図
である。
の近接センサの二次元アレイに関する具体的なアーキテクチャを示すブロック図
である。
【図９】 ＦＩＧ．９が、（複数列に配列される）一つのグループ内のすべ
ての近接センサの出力ゲート制御を可能にするのに有用な回路の略図である。
ての近接センサの出力ゲート制御を可能にするのに有用な回路の略図である。
【図１０】 ＦＩＧ．１０は、非導電性タッチ対象物により加えられる圧力
に感受性のある二次元近接センサアレイの側面図である。
に感受性のある二次元近接センサアレイの側面図である。
【図１１】 ＦＩＧ．１１は、空間的感度を失わずに可撓性のある表面を提
供する二次元近接センサアレイの側面図である。
供する二次元近接センサアレイの側面図である。
【図１２】 ＦＩＧ．１２は、導電性タッチ対象物の近接と非導電性タッチ
対象物によって加えられる圧力の双方に感受性のある二次元近接センサアレイの
側面図である。
対象物によって加えられる圧力の双方に感受性のある二次元近接センサアレイの
側面図である。
【図１３】 ＦＩＧ．１３は、指を伸張して手を表面で平らにした近接画像
例である。
例である。
【図１４】 ＦＩＧ．１４は、指先を表面で自然な状態にして手を部分的に
閉じた近接画像例である。
閉じた近接画像例である。
【図１５】 ＦＩＧ．１５は、親指と人さし指を締め付けたペングリップ形
態の手の近接画像例である。
態の手の近接画像例である。
【図１６】 ＦＩＧ．１６は、手の追跡および接触部識別システムのデータ
フロー図である。
フロー図である。
【図１７】 ＦＩＧ．１７は、手の位置推定のフローチャートである。
【図１８】 ＦＩＧ．１８は、近接画像の分割のデータフローダイアグラム
である。
である。
【図１９】 ＦＩＧ．１９は、電極グループ構成の際の境界検索パターンの
図である。
図である。
【図２０】 ＦＩＧ．２０Ａは、両手を表面上のデフォルト位置にニュート
ラルに置いた場合の分割厳密領域の図であり、ＦＩＧ．２０Ｂは、両手を非対称
の位置に置いた場合の分割厳密領域の図であり、ＦＩＧ．２０Ｃは、右手を表面
の左半分を交差させ、かつ左手は表面から離した場合の分割厳密領域の図である
。
ラルに置いた場合の分割厳密領域の図であり、ＦＩＧ．２０Ｂは、両手を非対称
の位置に置いた場合の分割厳密領域の図であり、ＦＩＧ．２０Ｃは、右手を表面
の左半分を交差させ、かつ左手は表面から離した場合の分割厳密領域の図である
。
【図２１】 ＦＩＧ．２１は、分割エッジテストのフローチャートである。
【図２２】 ＦＩＧ．２２は、持続型経路追跡のフローチャートである。
【図２３】 ＦＩＧ．２３は、手部分識別アルゴリズムのフローチャートで
ある。
ある。
【図２４】 ＦＩＧ．２４は、手部分のアトラクター点付近で描かれるボロ
ノイセル図（Ｖｏｒｏｎｏｉ ｃｅｌｌ ｄｉａｇｒａｍ）である。
ノイセル図（Ｖｏｒｏｎｏｉ ｃｅｌｌ ｄｉａｇｒａｍ）である。
【図２５】 ＦＩＧ．２５Ａは、接触部方向に対する右の親指、右の内側の
てのひら、および左の外側のてのひらに関する方向重み付けファクターのプロッ
トであり、ＦＩＧ．２５Ｂは、接触部サイズに対する親指のサイズファクターの
プロットであり、ＦＩＧ．２５Ｃは、接触部の偏心に対する全接触部近接値の比
に対するてのひらのサイズファクターのプロットであり、ＦＩＧ．２５Ｄは、接
触部位とそれに最も近い接触部位間の距離に対するてのひらの分離ファクターの
プロットである。
てのひら、および左の外側のてのひらに関する方向重み付けファクターのプロッ
トであり、ＦＩＧ．２５Ｂは、接触部サイズに対する親指のサイズファクターの
プロットであり、ＦＩＧ．２５Ｃは、接触部の偏心に対する全接触部近接値の比
に対するてのひらのサイズファクターのプロットであり、ＦＩＧ．２５Ｄは、接
触部位とそれに最も近い接触部位間の距離に対するてのひらの分離ファクターの
プロットである。
【図２６】 ＦＩＧ．２６は、親指の存在を検証するアルゴリズムのフロー
チャートである。
チャートである。
【図２７】 ＦＩＧ．２７は、別の手部分を識別するアルゴリズムのフロー
チャートである。
チャートである。
【図２８】 ＦＩＧ．２８は、ペングリップを検出するプロセスのフローチ
ャートである。
ャートである。
【図２９】 ＦＩＧ．２９は、手を識別するアルゴリズムのフローチャート
である。
である。
【図３０】 ＦＩＧ．３０Ａ〜Ｃは、表面接触部の固定された配列のための
３種の異なる手の分割の推測を示すものである。
３種の異なる手の分割の推測を示すものである。
【図３１】 、ＦＩＧ．３１Ａは、水平方向の手の速度に対する手の握る方
向ファクターのプロットであり、ＦＩＧ．３１Ｂは、最も外側の次の指に対する
最も外側の指の垂直方向位置に対する左右像ファクターのプロットであり、ＦＩ
Ｇ．３１Ｃは、手内のてのひら接触部間の最大水平方向距離に対するてのひらの
結合ファクターのプロットである。
向ファクターのプロットであり、ＦＩＧ．３１Ｂは、最も外側の次の指に対する
最も外側の指の垂直方向位置に対する左右像ファクターのプロットであり、ＦＩ
Ｇ．３１Ｃは、手内のてのひら接触部間の最大水平方向距離に対するてのひらの
結合ファクターのプロットである。
【図３２】 ＦＩＧ．３２は、最も内側の指と最も内側の次の指との接触部
間の角度に対する内側の指の角度ファクターのプロットであり、ＦＩＧ．３３は
、右の親指と左の親指との間の推定距離に対する内側―手の分離ファクターのプ
ロットである。
間の角度に対する内側の指の角度ファクターのプロットであり、ＦＩＧ．３３は
、右の親指と左の親指との間の推定距離に対する内側―手の分離ファクターのプ
ロットである。
【図３３】 ＦＩＧ．３４は、手の動作要素抽出のフローチャートである。
【図３４】 ＦＩＧ．３５は、手を縮めるときの具体的な指の軌跡の図であ
る。
る。
【図３５】 ＦＩＧ．３６は、半径方向および角度方向の手の速度抽出のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図３６】 ＦＩＧ．３７は、並進方向の手の速度要素抽出を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３７】 ＦＩＧ．３８は、差分をとった手の圧力抽出のフローチャート
である。
である。
【図３８】 ＦＩＧ．３９Ａは、指の同期検出ループのフローチャートであ
る。
る。
【図３９】 ＦＩＧ．３９Ｂは、コードタップ検出のフローチャートである
。
。
【図４０】 ＦＩＧ．４０Ａは、コード動作認識ループのフローチャートで
ある。
ある。
【図４１】 ＦＩＧ．４０Ｂは、コード動作イベント生成のフローチャート
である。
である。
【図４２】 ＦＩＧ．４１は、キーのレイアウトモーフィングのフローチャ
ートである。
ートである。
【図４３】 ＦＩＧ．４２は、キー押圧検出ループのフローチャートである
。
。
【図４４】 ＦＩＧ．４３Ａは、キー押圧受容および伝送ループのフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４５】 ＦＩＧ．４３Ｂは、タイプ的なエミュレーションのフローチャ
ートである。
ートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 エリアス，ジョン，ジー． アメリカ合衆国，デラウェア州 19734， タウンゼンド，テイラーズ ブリッジ ロ ード 798，ユグノー ファーム Ｆターム(参考） 5B068 AA05 AA22 AA32 BB08 BC07 BD17 BE08 CC06 CC17 CD02 CD04 CD05 CD06 5B087 AA09 AB02 BC06 BC12 BC13 BC26 BC34 DD02 DD03 DE06 5L096 AA09 CA18 CA21 FA66 FA67 FA69 GA55 HA04 【要約の続き】 前例のないことが可能になる。
Claims (121)
- 【請求項１】 当該検出装置に対するタッチデバイスの近接値の変化によっ
てもたらされる自己キャパシタンスの変化を感知可能な検出装置であって、当該
検出装置は、 互いに直列に接続され、共通ノード、入力ノードおよび出力ノードを持つ２つ
の電気的スイッチング手段と、 誘電体で被覆され、前記２つのスイッチング手段の間の前記共通ノードに接続
された検出電極と、 前記直列接続されたスイッチング手段の前記入力ノードに接続され、ほぼ一定
の電圧を提供する電源と、 前記直列接続されたスイッチング手段の複数の連続スイッチング時に移動する
電荷を蓄積する積分コンデンサと、 前記積分コンデンサと並列に接続され、前記積分コンデンサの残留電荷を除去
するための別のスイッチング手段と、 前記直列接続されたスイッチング手段の前記出力ノードに接続され、当該検出
装置に対する前記タッチデバイスの接近値を表す電圧を生成する電圧―電圧変換
装置と、 を有する。 - 【請求項２】 当該検出装置に対するタッチデバイスの近接値の変化によっ
てもたらされる自己キャパシタンスの変化を感知可能な検出装置であって、当該
検出装置は、 互いに直列に接続され、共通ノード、入力ノードおよび出力ノードを持つ２つ
の電気的スイッチング手段と、 誘電体で被覆され、前記２つのスイッチング手段の間の前記共通ノードに接続
された検出電極と、 前記直列接続されたスイッチング手段の前記入力ノードに接続され、ほぼ一定
の電圧を提供する電源と、 前記直列接続されたスイッチング手段の前記出力ノードに接続された積分電流
―電圧変換装置と、当該電流―電圧変換装置は、当該検出装置に対する前記タッ
チデバイスの接近値を表す電圧を生成する、 を有する。 - 【請求項３】 当該検出装置に対するタッチデバイスの近接値の変化によっ
てもたらされる自己キャパシタンスの変化を感知可能な検出装置であって、当該
検出装置は、 互いに直列に接続され、共通ノード、入力ノードおよび出力ノードを持つ２つ
の電気的スイッチング手段と、 誘電体で被覆され、前記２つのスイッチング手段の間の前記共通ノードに接続
された検出電極と、 前記直列接続されたスイッチング手段の前記入力ノードに接続され、ほぼ一定
の電圧を提供する電源と、 を有する。 - 【請求項４】 前記電気的スイッチング手段は、専用の制御回路によってオ
ンオフされる半導体トランジスタを有する、請求項1記載の検出装置。 - 【請求項５】 前記電気的スイッチング手段は、専用の制御回路によってオ
ンオフされるポリマートランジスタを有する、請求項1記載の検出装置。 - 【請求項６】 前記電気的スイッチング手段は、専用の制御回路によってオ
ンオフされる薄膜トランジスタを有する、請求項1記載の検出装置。 - 【請求項７】 当該マルチタッチ装置の表面上または近くの複数のタッチデ
バイスの空間配列を検出するマルチタッチ表面装置であって、 １つの硬質または軟質な表面と、 前記表面に配列された請求項１の検出装置の二次元アレイと、前記検出装置は
、出力ノードが互いに接続され、かつ、同一の積分コンデンサ、電荷除去スイッ
チおよび電圧―電圧変換装置を共用している、 前記センサデバイスのおのおのを順次に使用可能にする制御回路と、 センサデータをデジタルコードに変換する電圧測定回路と、 前記デジタルコードを別の電子装置に伝達する回路と、 を有するマルチタッチ表面装置。 - 【請求項８】 当該マルチタッチ装置の表面上または近くの複数のタッチデ
バイスの空間配列を検出するマルチタッチ表面装置であって、 １つの硬質または軟質な表面と、 前記表面に配列された請求項２の検出装置の二次元アレイと、前記検出装置は
、出力ノードが互いに接続され、かつ、同一の電流―電圧変換装置を共用してい
る、 前記センサデバイスのおのおのを順次に使用可能にする制御回路と、 センサデータをデジタルコードに変換する電圧測定回路と、 前記デジタルコードを別の電子装置に伝達する回路と、 を有するマルチタッチ表面装置。 - 【請求項９】 当該マルチタッチ装置の表面上または近くの複数のタッチデ
バイスの空間配列を検出するマルチタッチ表面装置であって、 １つの硬質または軟質な表面と、 群をなして前記表面に配列された請求項１の検出装置の複数の二次元アレイと
、１つのグループ内の前記検出装置は、出力ノードが他のグループ内の対応する
検出装置と接続され、かつ、同一の積分コンデンサ、電荷除去スイッチおよび電
圧―電圧変換回路を共用している、 各二次元アレイの単一のセンサデバイスを使用可能にする制御回路と、 各二次元アレイからのセンサ電圧データを選択する手段と、 センサ電圧データをデジタルコードに変換する電圧測定回路と、 前記デジタルコードを別の電子装置に伝達する回路と、 を有するマルチタッチ表面装置。 - 【請求項１０】 前記センサ電圧データ選択手段は、１つの多重化回路と、
複数の電圧測定回路とを有する、請求項９記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項１１】 当該マルチタッチ装置の表面上または近くの複数のタッチ
デバイスの空間配列を検出するマルチタッチ表面装置であって、 １つの硬質または軟質な表面と、 前記表面に配列された複数の請求項１の検出装置と、 前記センサデバイスのおのおのを順次に使用可能にする制御回路と、 センサデータをデジタルコードに変換する電圧測定回路と、 前記デジタルコードを別の電子装置に伝達する回路と、 を有するマルチタッチ表面装置。 - 【請求項１２】 立方体、球体その他任意の三次元形状のうちの１つの形状
で配列された複数の請求項７のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項１３】 前記表面は、非常に小さい寸法の表面を有する、請求項７
記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項１４】 表示装置の上に組み立てられまたは表示装置と統合された
マルチタッチ表面装置である請求項７記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項１５】 前記表示装置は、１つの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）また
は発光ポリマーダイオード（ＬＰＤ）を有する、請求項１４記載のマルチタッチ
表面装置。 - 【請求項１６】 請求項７のマルチタッチ表面装置用の多層被覆装置であっ
て、 柔軟性のある誘電体層と、 前記誘電体層の上に形成された変形可能な導電層と、当該導電層は、前記電圧
または電流測定装置に電気的に結合されている、 前記導電層の上に形成されたタッチ層と、 を有する多層被覆装置。 - 【請求項１７】 容量性センサアレイ用の被覆装置であって、 内部に導電性ファイバを持つ圧縮可能な誘電体層を有し、前記導電性ファイバ
は、タッチデバイスの静電容量効果を前記センサアレイにもたらすため、前記セ
ンサアレイに対して垂直に方向付けられている、被覆装置。 - 【請求項１８】 当該装置は、人間工学的にアーチ形に湾曲している、請求
項７記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項１９】 前記タッチ層は、この上に、取り外したり別の記号セット
と取り替えたりすることができる記号セットが印刷されている、請求項１６記載
の多層被覆装置。 - 【請求項２０】 当該装置は、手のコンフィギュレーションの視覚インディ
ケータを含む、請求項７記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項２１】 当該装置は、手のコンフィギュレーションの音声インディ
ケータを含む、請求項７記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項２２】 各手に対して、指先のホームポジションを触知できる表示
を提供するため、人差し指と小指のデフォルト指先位置の間に広がる浅い凹部を
持つ表面を有する、マルチタッチ表面装置。 - 【請求項２３】 前記表面は、各手に対して、親指のホームポジションを触
知できる表示を提供するため、デフォルト親指位置に斜めの卵形の形をした浅い
凹部を含む、請求項２２記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項２４】 選択された領域の中央付近の浮出しドットによって示され
るキー領域位置を有し、前記ドットの突起は、指が前記ドットによって押し上げ
られた時に指近接値信号を弱めないようにするため、導体から作られている、マ
ルチタッチ表面装置。 - 【請求項２５】 タッチデバイスのさまざまなコンフィギュレーションおよ
び行動を検出して１つの電子装置または電気機械装置への統合手操作入力を生成
するマルチタッチ表面装置であって、当該装置は、 請求項１の近接値検出装置のアレイと、 タッチデバイスが係合した時の取るべき動作を表す記号がその上に印刷されて
いる誘電体被覆と、 前記検出装置アレイからデジタル近接値画像を形成する走査手段と、 前記近接値画像から背景オフセットを除去する校正手段と、 前記近接値画像を作り上げるタッチデバイスのコンフィギュレーションおよび
行動を解釈する認識手段と、 個々のタッチデバイスのコンフィギュレーションおよび動きに応答して入力信
号を生成する処理手段と、 前記入力信号を前記電子装置または電気機械装置に送信する通信手段と、 を有する。 - 【請求項２６】 表面付近の１つ以上の手の指およびてのひらのさまざまな
コンフィギュレーションおよび行動を検出して１つの電子装置または電気機械装
置への統合手操作入力を生成するマルチタッチ表面装置であって、当該装置は、 表面に埋め込まれた近接値検出手段のアレイと、 前記検出手段によって測定された近接値からデジタル近接値画像を形成する走
査手段と、 手の同じ識別可能部分の接触によって強められた近接値画像画素をグループご
とに集める画像分割手段と、 接触部が近接値画像を連続して横断する時に手の接触部の特徴および軌跡をパ
ラメータ化する接触部追跡手段と、 各表面接触部がどの手のどの部分に起因しているかを決定する接触部識別手段
と、 表面にほぼ同時にタッチダウンしまたはリフトオフする識別された接触部の部
分集合を識別し、複数の指が表面を同時にタップすることに応答してコマンド信
号を生成する同時性検出手段と、 非同時的な指タップから意図されたキー記号を生成するタイピング認識手段と
、 複数の指の複数の自由度を二次元および三次元のグラフィック処理に共通の自
由度に圧縮する動き要素抽出手段と、 指の選択された組合せによって抽出された１以上の自由度の動きに応答して１
つのコマンドおよび複数のカーソル操作信号を生成する和音的動き認識手段と、 ペンを握っている時の手のコンフィギュレーションに似ている接触部配列を認
識し、内側の指の動きからインキング信号を生成し、内側の指が持ち上げられて
いる間てのひらの動きからカーソル操作信号を生成するペン把持検出手段と、 指およびてのひらの検出されたコンフィギュレーションおよび行動を１つの前
記電子装置または電気機械装置に送信する通信手段と、 を有する。 - 【請求項２７】 表面付近の１つ以上の手の指およびてのひらのさまざまな
コンフィギュレーションおよび行動を検出して１つの電子装置または電気機械装
置への統合手操作入力を生成するマルチタッチ表面装置であって、当該装置は、 表面に埋め込まれた近接値検出手段のアレイと、 前記検出手段によって測定された近接値からデジタル近接値画像を形成する走
査手段と、 手の同じ部分に起因する近接値画像画素をグループごとに集める接触部分割手
段と、 接触部が近接値画像を連続して横断する時に手の接触部の特徴および軌跡をパ
ラメータ化する接触部追跡手段と、 各表面接触部がどの手のどの部分に起因しているかを決定する接触部識別手段
と、 表面にほぼ同時にタッチダウンしまたはリフトオフする識別された接触部の部
分集合を識別する同時性検出手段と、 非同時的な指タップから意図されたキー記号を生成するタイピング認識手段と
、 複数の指の動きの数十の自由度を二次元および三次元のグラフィック処理に共
通の自由度に圧縮する動き要素抽出手段と、 指の選択された組合せによって抽出された１以上の自由度の動きに応答してコ
マンドまたはカーソル操作信号を生成する和音的動き認識手段と、 前記生成された入力信号を前記電子装置または電気機械装置に送信する通信手
段と、 を有する。 - 【請求項２８】 表面付近の１つ以上の手の指およびてのひらのさまざまな
コンフィギュレーションおよび行動を検出して１つの電子装置または電気機械装
置への統合手操作入力を生成するマルチタッチ表面装置であって、当該装置は、 表面に埋め込まれた近接値検出手段のアレイと、 前記検出手段によって測定された近接値からデジタル近接値画像を形成する走
査手段と、 手の同じ部分に起因する近接値画像画素をグループごとに集める接触部分割手
段と、 接触部が近接値画像を連続して横断する時に手の接触部の特徴および軌跡をパ
ラメータ化する接触追跡手段と、 各表面接触部がどの手のどの部分に起因しているかを決定する接触部識別手段
と、 ペンを握っている時の手のコンフィギュレーションに似ている接触部配列を認
識し、内側の指の動きからインキング信号を生成し、内側の指が持ち上げられて
いる間てのひらの動きからカーソル操作信号を生成するペン把持検出手段と、 前記生成された入力信号を前記電子装置または電気機械装置に送信する通信手
段と、 を有する。 - 【請求項２９】 前記誘電体被覆の上に印刷されている前記記号は、取り外
したり別の記号セットと取り替えたりすることができる、請求項２５記載のマル
チタッチ表面装置。 - 【請求項３０】 前記誘電体被覆は、内部に導電性ファイバを持ち、当該導
電性ファイバは、タッチデバイスの静電容量効果を前記検出装置アレイにもたら
すため、前記検出装置アレイに対して垂直に方向付けられている、請求項２５記
載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項３１】 請求項２５のマルチタッチ表面装置用の多層被覆装置であ
って、当該多層被覆装置は、 柔軟性のある誘電体層と、 前記誘電体層の上に形成された変形可能な導電層と、当該導電層は、前記電圧
または電流測定装置に電気的に結合されている、 前記導電層の上に形成されたタッチ層と、 を有する。 - 【請求項３２】 当該装置は、人間工学的にアーチ形に湾曲している、請求
項２５記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項３３】 当該装置は、手のコンフィギュレーションの視覚インディ
ケータを含む、請求項２５記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項３４】 当該装置は、手のコンフィギュレーションの音声インディ
ケータを含む、請求項２５記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項３５】 表示装置の上に組み立てられまたは表示装置と統合された
マルチタッチ表面装置である請求項２５記載のマルチタッチ表面装置。 - 【請求項３６】 前記表示装置は、１つの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）また
は発光ポリマーダイオード（ＬＰＤ）を有する、請求項３５記載のマルチタッチ
表面装置。 - 【請求項３７】 タイピング、複数自由度の和音的操作、および手書きに関
する手のコンフィギュレーションおよび行動の解釈を支援するために一連の近接
値画像における手の接触部を追跡し識別する方法であって、当該方法は、 各近接値画像を有意な近接値を示す電極のグループに分割するステップと、各
グループは、手の識別可能な部分その他のタッチデバイスの近接値を表している
、 各電極グループから合計近接値、位置、形状、大きさ、および方向のパラメー
タを抽出するステップと、 接触部がタッチダウンしリフトオフする経路終点の検出を含めて、連続する近
接値画像を通るグループ経路を追跡するステップと、 各経路に沿って速度ベクトルおよびフィルタ処理された位置ベクトルを計算す
るステップと、 相対的な経路位置と速度、個々の接触部の特徴、および手と指位置の前の推定
値を取り入れることによって、手と指アイデンティティを各接触部経路に割り当
てるステップと、 指に現在割り当てられている経路の軌跡から手と指位置の推定値を保持するス
テップと、前記推定値は、将来の画像における分割および識別をバイアスするた
めに高レベルのフィードバックを提供する、 を有する。 - 【請求項３８】 接触部のいろいろな大きさ、形状、方向、および間隔の解
釈を支援するために一連の近接値画像における手の接触部をフィルタ処理して分
割する方法であって、当該方法は、 最新の近接値画像の平滑化されたコピーを作成するステップと、 平滑化された近接値画像において局所的に最大の近接値を持つ画素を探索する
ステップと、 各局所最大値画素から外へ、画素の境界テストを用いて接触部境界画素を探索
し、画素の分割領域に来るものと予想される手の接触部の特性に依存する隣接画
素近接値を探索するステップと、 前記境界画素に至るまで各局所最大値画素を囲っている画素で前記境界画素を
含んでいるものからグループを形成するステップと、 部分的に重なっている画素のグループを結合するステップと、 各画素グループに楕円を合わせることによってグループの位置および特徴を抽
出するステップと、 各画素グループから抽出された位置および特徴のさらなる解析に応答して画素
の分割領域の位置を更新するステップと、 を有する。 - 【請求項３９】 画素の非厳密な分割領域は、単にてのひら後部または背景
信号レベルに近い画素の近接値の谷間のみが境界として機能する予想てのひら位
置の下の矩形領域を含んでおり、残りの画像部分は、与えられた局所最大値画素
から外へ向かう探索方向で出会う方向性近接最小値にてグループ境界を設定する
厳密な分割領域である、請求項３８記載の方法。 - 【請求項４０】 表面と接触している手の分割領域規則は、表面と接触して
いない手の分割領域規則に優先する、請求項３８記載の方法。 - 【請求項４１】 前の画像内の画素の各グループの確認された特性は、現在
画像に対する分割領域の位置合わせを調整するために、手の推定オフセットとし
てフィードバックされる、請求項３８記載の方法。 - 【請求項４２】 手の同じ部分に起因する連続した近接値画像からの表面接
触部を経路に対応付けし、手の各部分ごとに表面からのリフトオフと表面上への
タッチダウンを検出する方法であって、当該方法は、 存在する経路に沿う速度から手の部分の現在位置を予測するステップと、 現在近接値画像内の画素の各グループに対して、最も近い予測経路位置を持つ
存在経路を見つけ出すステップと、 各存在経路に対して、重心が予測経路位置に最も近くかつ重心が経路依存追跡
半径内にある画素グループを見つけ出すステップと、 その画素グループがその経路に最も近い画素グループでもある場合、各画素グ
ループをその最も近い経路と一対にするステップと、 対にされていない残存画素グループに対して新しい経路を開始させるステップ
と、 経路依存追跡半径内において対になり得る画素グループを持たない経路を非活
動化するステップと、 各経路と一対にされた画素グループの測定パラメータから経路パラメータを更
新するステップと、 を有する。 - 【請求項４３】 将来の手接触部識別をバイアスしたりまたは統合手操作入
力装置のキーレイアウトをモーフィングするためにマルチタッチ表面上の個々の
手接触部の測定位置から手と指位置のオフセットを計算する方法であって、当該
方法は、 各接触部に対して指先、親指、またはてのひらのアイデンティティを確認する
ステップと、 各接触部に対してオフセットの重み付けを設定するステップと、 手の位置のオフセットを計算するステップと、当該オフセットは、各接触部の
測定位置と、接触部の確認されたアイデンティティに対応する手の部分のあらか
じめ決められたデフォルト位置との差の加重平均である、 接触部の測定位置から接触部の手の関連部分のあらかじめ決められたデフォル
ト位置と前記手位置オフセットとを減算することによって指の位置のオフセット
を計算するステップと、 を有する。 - 【請求項４４】 手の接触部の識別が信頼できない場合でさえ一連の近接値
画像に対して手と指位置オフセットの内輪の推定値が維持される、請求項４３記
載の方法であって、当該方法は、 識別に利用可能な情報量から現在の接触部識別に対する信頼を計算するステッ
プと、 個々の手接触部速度の加重平均を計算するステップと、 前のオフセット推定値および前記加重平均速度から現在の手と指オフセットを
予測するステップと、 現在の接触部アイデンティティおよび測定された接触部位置から現在の手と指
オフセットを計算するステップと、 現在画像において手が接触していない場合、現在測定されている手と指オフセ
ットをゼロにセットするステップと、 前記手と指オフセット推定値を前記予測オフセットと現在測定オフセットの加
重平均に合わせて更新するステップと、前記測定オフセットに与えられる相対的
な重み付けは、現在の識別に対する信頼レベルに比例して増加する、 を有する。 - 【請求項４５】 表面の反対側にスライドする手は、手の推定位置の間に最
小限の分離を課し、そして識別に対して最も高い信頼を持つ手が他の手の推定位
置に優先するのを許可することによって、持ち上げられた手の推定位置を削除す
る、請求項４４記載の方法。 - 【請求項４６】 相対的な接触部位置および特徴を用いてマルチタッチ表面
上の手接触部のアイデンティティを確認する方法であって、当該方法は、 前記表面上の手の部分のアトラクタポイントのテンプレートを定義するステッ
プと、各手の前記アトラクタポイントは、おおよそリングを形成している、 各表面接触部から各アトラクタポイントまでの距離の行列を計算するステップ
と、 表面に対する近接値、形状、大きさ、離心率、方向、最も近い隣接接触部との
距離、および速度のような測定された接触部の特徴が、アトラクタポイントによ
って表現される手の部分を代表する特徴とどれくらい近く合っているかに応じて
、各表面接触部と各アトラクタポイントの距離を重み付けするステップと、 各表面接触部とこれに対応するアトラクタポイントの距離の合計を最小にする
、表面接触部のアトラクタポイントに対する１対1マッピングを見つけ出すステ ップと、 アトラクタポイントの特定の部分集合に割り当てられた表面接触部の数および
特性から特定の手のコンフィギュレーションを認識するステップと、 を有する。 - 【請求項４７】 アトラクタポイントよりも表面接触部が少ないために実際
の表面接触部に割り当てられていないアトラクタポイントは、前記距離の合計に
少しも寄与しない、請求項４６記載の方法。 - 【請求項４８】 表面接触部からアトラクタポイントまでの距離の計算に用
いられる距離メトリックは、ユークリッド距離の二乗である、請求項４６記載の
方法。 - 【請求項４９】 アトラクタポイントの位置は、各手が中立の姿勢にある時
に測定された手の部分の表面接触部の位置に対応している、請求項４６記載の方
法。 - 【請求項５０】 手のてのひら前部の接触部は、各手のアトラクタポイント
リングの中心の近くのアトラクタポイントを加算して、手がアトラクタリングを
ほとんどうずめるのに十分な接触部を作り出す場合にのみ接触部がてのひら前部
のアトラクタポイントに割り当てられるようにてのひら前部のアトラクタポイン
トまでの距離を重み付けすることによって認識される、請求項４６記載の方法。 - 【請求項５１】 特定の手の部分に対応するアトラクタテンプレートの部分
は、その手の最新の推定位置の中心に置かれたまま並進される、請求項４６記載
の方法。 - 【請求項５２】 特定の手の部分に対応するアトラクタポイントテンプレー
トの部分は、その特定の手の前の推定方向および大きさに合うように回転および
／または拡大縮小される、請求項４６記載の方法。 - 【請求項５３】 割り当てられる表面接触部はすべて同じ手から生じ、アト
ラクタポイントはすべて１つの手の部分を表現するものと仮定される、請求項４
６記載の方法。 - 【請求項５４】 追加の手識別手段は、前記手識別手段が特定の手に割り当
てたアトラクタポイントに対する表面接触部の割当てを制限する、請求項４６記
載の方法。 - 【請求項５５】 接触部から与えられた手の上の親指アトラクタポイントま
での測定距離は、合計接触部近接値が代表的指先のそれよりも大きくかつ代表的
てのひら後部のそれよりも小さい場合に親指アトラクタへの割当てを助長するよ
うに重み付けされる、請求項４６記載の方法。 - 【請求項５６】 接触部から与えられた手の上の親指または内側のてのひら
後部のアトラクタポイントまでの測定距離は、接触方向が前記与えられた手の親
指または内側てのひら後部の予想傾きに近い場合に親指または内側てのひら後部
のアトラクタへの割当てを助長するように重み付けされる、請求項４６記載の方
法。 - 【請求項５７】 接触部から与えられた手の上のてのひら後部アトラクタポ
イントまでの測定距離は、測定された接触部幅または合計近接値と離心率の比率
が代表的指のそれを超える場合にてのひら後部アトラクタへの割当てを助長する
ように重み付けされる、請求項４６記載の方法。 - 【請求項５８】 追加の接触点と相互接触点の特徴は、検査ステップの間取
り入れられ、当該検査ステップは、割当てと当該検査ステップで用いられる追加
特徴試験との一貫性を高めるために、アトラクタポイント最小化ステップにある
割当てをシフトさせることからなる、請求項４６記載の方法。 - 【請求項５９】 前記検査ステップは、指先に対応するアトラクタポイント
に割り当てられた接触部の水平位置座標をチェックして、当該水平位置座標が右
手の指先に対しては小さい順に左手の指先に対しては大きい順にあることを保証
する、請求項５８記載の方法。 - 【請求項６０】 前記検査ステップは、 一番内側の指に対応する充填アトラクタポイントに割り当てられた接触部を探
索することによって一番内側の指接触部を見つけ出すサブステップと、 前記一番内側の指接触部の他の指接触部に対する関数として親指ファクタを計
算するサブステップと、 前記一番内側の指接触部がすでに親指アトラクタポイントに割り当てられてお
らずかつ親指ファクタがあらかじめ決められた親指しきい値よりも大きい場合に
、前記一番内側の指接触部を前記親指アトラクタポイントにシフトさせるサブス
テップと、 前記一番内側の指接触部が現在前記親指アトラクタポイントに割り当てられて
おりかつ前記親指ファクタが前記あらかじめ決められた親指しきい値よりも小さ
い場合に、前記一番内側の指接触部を指先アトラクタポイントにシフトさせるサ
ブステップと、 を有する親指検査ステップを含む、請求項５８記載の方法。 - 【請求項６１】 前記一番内側の指接触部の方向および大きさが他の指接触
部のそれらよりも大きい場合、前記親指ファクタは高い、請求項６０記載の方法
。 - 【請求項６２】 前記一番内側の指接触部の他の指接触部に対する分離、角
度、および速度が、向かい合わせにすることができる親指の存在または動きに特
有の範囲内にある場合、前記親指ファクタは大きい、請求項６０記載の方法。 - 【請求項６３】 前記検査ステップは、１つの指先または親指アトラクタポ
イントが前記アトラクタポイント最小化ステップで未充填のままである場合に行
われる、請求項６０記載の方法。 - 【請求項６４】 表面接触部を注文し、指、親指、およびてのひらのアイデ
ンティティを確認する方法であって、当該方法は、 与えられた手からのものと仮定された接触部をすべてつなぐ最短経路を見つけ
出すステップと、 各接触部を一度だけ通過して順序付きループを形成するステップと、 前記順序付きループにおいて一番内側の接触部を見つけ出すステップと、 前記一番内側接触部の接触部と相互接触部特徴から、前記一番内側接触部が親
指か指先かまたはてのひらかを決定するステップと、 接触部の特徴、一番内側接触部の割当て、割り当てられた接触部に対する垂直
位置、およびループ順序付けに基づいて、親指、指先、またはてのひらアイデン
ティティを非一番内側接触部に割り当てるステップと、 を有する。 - 【請求項６５】 マルチタッチ表面上の手の行動を認識するシステムにおい
ててのひら後部の接触部と別タイプの手接触部とを区別して、当該装置から競合
装置への入力信号を生成する装置であって、当該装置は、 前記表面の平面内において与えられた接触部に一番近い隣接接触部を見つけ出
す手段と、 隣接接触部が存在し、てのひら後部の内側と外側の部分の間の解剖学的分離点
よりも前記与えられた接触部のほうに近い場合、前記与えられた接触部がてのひ
ら後部の接触部であると識別するのを抑制する手段と、 を有する。 - 【請求項６６】 前記見つけ出す手段は、てのひら前部の手接触部であると
識別された接触部を無視する、請求項６５記載の装置。 - 【請求項６７】 マルチタッチ表面上の手の行動を認識するシステムにおい
ててのひら後部の接触部と別タイプの手接触部とを区別して、当該装置から競合
装置への入力信号を生成する装置であって、当該装置は、 接触部全部の合計近接値、方向、および離心率を測定する手段と、 与えられた接触部に対する合計近接値と離心率との比率が代表的指先接触部に
対するそれよりも大きい場合、前記与えられた接触部がてのひら後部の接触部で
あると識別するのを助長する手段と、 与えられた接触部の方向がてのひら後部の予想傾きに近い場合、前記与えられ
た接触部がてのひら後部の接触部であると識別するのを助長する手段と、 を有する。 - 【請求項６８】 マルチタッチ表面上の手の行動を認識するシステムにおい
ててのひら後部の接触部と別タイプの手接触部とを区別して、当該装置から競合
装置への入力信号を生成する装置であって、当該装置は、 接触部全部の大きさおよび方法を測定する手段と、 与えられた接触部の大きさが代表的指先接触部よりも大きい場合、前記与えら
れた接触部が親指の接触部であると識別するのを助長する手段と、 与えられた接触部の大きさが代表的親指接触部よりも大きい場合、前記与えら
れた接触部が親指の接触部であると識別するのを抑制する手段と、 与えられた接触部の方向が親指の予想傾きに近い場合、前記与えられた接触部
が親指の接触部であると識別するのを助長する手段と、 を有する。 - 【請求項６９】 マルチタッチ表面上における手の行動によって生成される
入力信号がその行動を行う手のアイデンティティに依存可能となるように、また
、複数の手が独立した行動を前記表面上で同時に行うことができるように、前記
表面上で検出された各表面接触部がどの手に起因するかを決定する方法であって
、当該方法は、 前記表面上の手の部分のアトラクタポイントのテンプレートを定義するステッ
プと、各手の前記アトラクタポイントは、おおよそリングを形成している、 表面接触部全部の集合を左手クラスタと右手クラスタとに分割するパーティシ
ョンを生成するステップと、 指およびてのひらアイデンティティを各クラスタ内の接触部に割り当てるステ
ップと、 各パーティションに対して、接触部クラスタのその割り当てられたアトラクタ
リングに対する適合のバイオメカニクス的一貫性を表す割当て適合測度を計算す
るステップと、 真の接触部アイデンティティを包含するパーティションとして最良の割当て適
合測度を持つパーティションを選択するステップと、 最良パーティションの各アトラクタリング内で割り当てられた表面接触部の組
合せおよび特徴から、各手のコンフィギュレーションを認識するステップと、 を有する。 - 【請求項７０】 新しい手の接触部が安定している近接値画像に対してのみ
手の割当てを再計算する、請求項６９記載の方法。 - 【請求項７１】 一時的に除去された接触部に対する再活動経路は、それの
前のアイデンティティを回復する、請求項６９記載の方法。 - 【請求項７２】 各アトラクタポイントは、対応する手の部分の予想位置に
配置される、請求項６９記載の方法。 - 【請求項７３】 前記パーティション生成ステップは、 水平方向に隣接する各接触部の間におおよそ垂直の輪郭を描くサブステップと
、 輪郭の左側にある接触部は左手クラスタに輪郭の右手にある接触部は右手クラ
スタにそれぞれ仮に割り当てることによって各輪郭からパーティションを作るサ
ブステップと、 を有する、請求項６９記載の方法。 - 【請求項７４】 前に識別された接触部の手の割当ては、分割輪郭のどちら
の側に接触部があるかに左右されないようにロック可能であるが、接触部の割当
ては、それが輪郭のどちらの側にあるかにまだ左右される、請求項７３記載の方
法。 - 【請求項７５】 各アトラクタリングは、そのアトラクタリングに対応する
手に対する前の位置推定値と一致させるために並進、拡大縮小、および／または
回転される、請求項６９記載の方法。 - 【請求項７６】 各リング内のアトラクタポイントは、前の推定指オフセッ
トによって個々にオフセットされる、請求項６９記載の方法。 - 【請求項７７】 前記割当て適合測度は、各接触部からその接触部が割り当
てられた手クラスタのアトラクタリング内のその接触部が割り当てられたアトラ
クタポイントまでの距離の加重合計として計算されたトータルコストであり、前
記最良パーティションは、トータルコストが最低のパーティションである、請求
項６９記載の方法。 - 【請求項７８】 各表面接触部と各アトラクタポイントの距離は、表面との
近接値、形状、大きさ、離心率、方向、一番近い隣接接触部との距離、および速
度のような測定された接触部の特徴が、アトラクタポイントが表す手の部分を代
表する特徴とどれくらいぴったり合っているかに応じて重み付けされる、請求項
７７記載の方法。 - 【請求項７９】 一番内側の指とその次に最も内側の指の間の分離を、一番
外側の指とその次に最も外側の指の間の分離と比較して、一番外側の分離がバイ
オメカニクス的に一貫しているよりも大きくなるにつれて手のトータルコストを
増大させる利き手の重みを取得する、請求項７７記載の方法。 - 【請求項８０】 手の接触部クラスタの平均速度が、手が表面の対応付けら
れた側に戻っていることを示す場合、手の部分のトータルコストは、クラスタ速
度重み関数によって低減される、請求項７７記載の方法。 - 【請求項８１】 手のてのひらに割り当てられた接触部が、広げたてのひら
の解剖学的大きさよりも大きい領域を越えて分散されている場合、手の部分のト
ータルコストは、てのひら結合重み関数によって増大される、請求項７７記載の
方法。 - 【請求項８２】 反対側の手のクラスタに仮に割り当てられた接触部の間の
測定された分離が、手が重なり合っているかまたは接触しようとしていることを
示す場合、パーティションのトータルコストは、手相互間分離重みによって増大
される、請求項７７記載の方法。 - 【請求項８３】 マルチタッチ表面上における手の２本以上の指のスライド
動作から、複数自由度の手の動きを統合的に抽出する方法であって、前記指の１
本は、好ましくは、向かい合わせにできる親指であり、当該方法は、 近接値センサアレイの逐次走査によって前記表面上の個々の手の部分の軌跡を
追跡するステップと、 与えられた手の指であると識別された接触部から一番内側と一番外側の指接触
部を見つけ出すステップと、 前記一番内側と一番外側の指接触部間の距離の変化から、拡大縮小速度成分を
計算するステップと、 前記一番内側と一番外側の指接触部間のベクトル角の変化から、回転速度成分
を計算するステップと、 接触している各指に対して並進重みを計算するステップと、 表面の接線方向の指速度の並進加重平均から、二次元の並進速度成分を計算す
るステップと、 一番速い成分よりも速度が常に遅い成分を抑制的にフィルタ処理するステップ
と、 フィルタ処理後の速度成分を制御信号として電子装置または電気機械装置に送
信するステップと、 を有する。 - 【請求項８４】 前記一番内側と一番外側の指接触部間の距離の変化から計
算される拡大縮小速度は、親指と他の指の間の固定点についての対称拡大縮小の
ため選択された適当な拡大縮小速度で補われる、請求項８３記載の方法。 - 【請求項８５】 前記一番内側と一番外側の指接触部間のベクトル角の変化
から計算される回転速度は、親指と他の指の間の固定点についての対称回転のた
め選択された適当な回転速度で補われる、請求項８３記載の方法。 - 【請求項８６】 手の拡大縮小と回転を行っている最中に垂直並進バイアス
が起こらないようにし、そのほかは並進平均のすべての使用可能な指を含むよう
にするため、前記一番内側と一番外側の指の前記並進重みは、一定であるが、中
央の指の前記並進重みは、極成分速度に逆比例している、請求項８３記載の方法
。 - 【請求項８７】 前記並進重みは、ユーザが表面上にあるよりも少ない指を
動かそうとするときに個々の指の動きとカーソルの動きの間のゲインが減少しな
いように、各指の速度と一番速い指の速度の比率に関係している、請求項８３記
載の方法。 - 【請求項８８】 前記抑制的にフィルタ処理するステップは、 各速度成分をその平均速度の関数に比例して他の成分の平均速度と比べて縮小
するサブステップと、 縮小された各速度成分をデッドゾーンフィルタ処理するサブステップと、前記
デッドゾーンの幅は、現在の成分速度の分布に依存している、 を有する、請求項８３記載の方法。 - 【請求項８９】 連続する各センサアレイ走査後の親指接触部に適合する楕
円の方向は、追加自由度制御信号として送信される、請求項８３記載の方法。 - 【請求項９０】 任意の親指、指先、またはてのひらからなる３つ以上の同
一直線上にない手の接触部の圧力変化から、ロールとチルト自由度の手の動きを
統合的に抽出する方法であって、当該方法は、 連続する近接値画像を横断して表面上の個々の手の部分の軌跡を追跡するステ
ップと、 ひとたび入手可能な手の接触部がすべて安定化されると校正近接値画像内の各
手接触部から近接値を測定するステップと、 校正後の近接値画像から手接触部の平均位置を計算するステップと、ここでは
手接触部はすべて等しく重み付けされる、 校正後の近接値画像から手接触部の加重平均位置を計算するステップと、各手
接触部は、その現在近接値とその校正近接値の比率に応じて重み付けされる、 各校正後近接値画像に対して、加重平均手接触部位置と平均手接触部位置の間
の差分ベクトルを計算するステップと、 意図しない姿勢の変化による近接値の変動を除去するために差分ベクトルをデ
ッドゾーンフィルタ処理するステップと、 各校正後近接値画像からのフィルタ処理後の差分ベクトルをロールとチルト制
御信号として電子装置または電気機械装置に送信するステップと、 を有する。 - 【請求項９１】 基準近接値は、個々の接触部近接値の減少にゆっくり順応
する、請求項９０記載の方法。 - 【請求項９２】 現在手接触部近接値とその校正手接触部近接値の比率は、
１以上にクリップされる、請求項９０記載の方法。 - 【請求項９３】 追加の合計手近接値成分は、現在手接触部近接値全部の平
均と校正接触部近接値の比率から計算され、前記合計手近接値成分は、計算装置
に送信される、請求項９０記載の方法。 - 【請求項９４】 手ロールとチルト回転軸の計算および送信は、５本の指全
部を表面上に置き、てのひらで表面をタップし、それからてのひらを表面上に置
くことによって初期化される、請求項９０記載の方法。 - 【請求項９５】 手の休止、タイピング、複数自由度操作、コマンドジェス
チャ表現、およびマルチタッチ表面上の手書きのようなさまざまな手入力行動を
支援するための手操作入力統合方法であって、当該方法は、ユーザが、一連の表
面近接値画像を横断する、相対的な手の接触点のタイミング、近接値、形状、大
きさ、位置、動き、および／またはアイデンティティの区別可能な組合せからな
る種々のコンフィギュレーションに自分の手を置くことによって、入力行動を即
座に切り替えることを可能にする、当該方法は、 連続する近接値画像を横断して、タッチしている手の各部分を追跡するステッ
プと、 手の各部分が前記表面にタッチダウンしリフトオフする時間を測定するステッ
プと、 手の複数部分がいつ同時にタッチダウンしまたはリフトオフするかを検出する
ステップと、 ユーザが前記表面上に定められたキー領域上の指を非同時的にタップし、保持
し、またはスライドさせる時に離散的なキー記号を生成するステップと、 ユーザが前記表面上の同じ手から２本以上の指を同時にタップする時に、離散
的なマウスボタンクリックコマンドもしくはキーコマンドを生成し、または信号
を全く生成しないステップと、 ユーザが前記表面を横断して２本以上の指をスライドさせる時にジェスチャコ
マンドまたは複数自由度操作信号を生成するステップと、 前記生成された記号、コマンド、および操作信号を入力として電子装置または
電気機械装置に送信するステップと、 を有する。 - 【請求項９６】 単一指タップまたは指和音タップからの離散的なキー記号
またはマウスボタンクリックコマンドの生成は、起動信号の光または音フィード
バック発生装置への送信を同時に伴う、請求項９５記載の方法。 - 【請求項９７】 タイピング中に偶発的に同時に起こる複数の指タップは、
偶発的な和音タップが最後に非同時キータップを検出してから最初に検出された
和音タップであり、かつ、その和音タップが最後に非同時キータップを検出した
後のタイピング中断期間内に起こり、かつ、最後に検出された非同時キータップ
と前記偶発的和音タップの間に指のスライドが全く検出されていない場合に計算
装置への入力信号を生成しないことによって、タイピングセッションを中断しな
いように防止されている、請求項９５記載の方法。 - 【請求項９８】 手を休めることは、すべてまたはほとんどすべての指が同
時にマルチタッチ表面に係合しほぼ静止したままである場合に出力コマンドの生
成を抑制することによって許容される、請求項９５記載の方法。 - 【請求項９９】 ユーザの手書き行動は、次の追加ステップ、すなわち、 各表面接触部の指またはてのひらのアイデンティティを確認するステップと、 識別された接触部の相対的な位置および近接値を測定して、外側の指がてのひ
らの下で丸くなり表面上に置くためその指関節部を露出している間内側の指がつ
ままれているかどうかを決定するステップと、 上記特有の指配置が検出された場合、その手に対して手書きモードを入力する
ステップと、 手書きモードの最中における表面上の内側の指の動きから、インキング信号を
作り出すステップと、 手書きモードの最中に内側の指が表面をリフトオフするたびにスタイラスリフ
ト信号を作り出すステップと、 前記インキング信号を捕獲、表示、または認識のため電子装置に送信するステ
ップと、 手が持ち上がり相当な時間表面から離れていた後、または、つままれていない
指のコンフィギュレーションが測定された場合、手書きモードを中止するステッ
プと、 を用いて、その特有のペン把持手コンフィギュレーションによって、他の入力
行動と区別される、請求項９５記載の方法。 - 【請求項１００】 手書きモードの最中に内側の指が持ち上げられている間
、てのひら後部のスライドおよびタップ動作は、カーソル操作を生じさせ、また
、前記電子装置に送信されるクリック信号を作り出す、請求項９９記載の方法。 - 【請求項１０１】 つままれた指の間に保持されたスタイラスは、つまみコ
ンフィギュレーションを示すために、つままれた指自身の代わりに表面に接触し
、また、そのスタイラスの動きからインキング信号が測定される、請求項９９記
載の方法。 - 【請求項１０２】 表面上に定められたキー領域のレイアウトは、ユーザの
手の大きさおよび現在位置に合うようにモーフィングされる、請求項９５記載の
方法であって、当該方法は、 ホーム行キー領域がおおよそ指先のあらかじめ決められたデフォルト位置にあ
るデフォルトキーレイアウトを定義するステップと、 各表面接触部が手のどの部分に由来するかを識別するステップと、 手の５本の指全部が表面上に部分的に閉じた姿勢で置かれている時にレイアウ
トホーミングジェスチャを検出するステップと、 前記レイアウトホーミングジェスチャの間、前記あらかじめ決められたデフォ
ルト指位置に対するホーミング中の手と指の位置オフセットを測定するステップ
と、 各ホーム行キー領域がおおよそその対応する指の測定位置にあるように、測定
された手と指オフセットによって、手で通常タイプされるキー領域を並進させる
ステップと、 表面に埋め込まれた表示装置上のキー領域記号の表示位置を更新するステップ
と、 を有する。 - 【請求項１０３】 表面上に定められたキー領域のレイアウトは、ユーザの
手の大きさおよび現在位置に合うようにモーフィングされる、請求項９５記載の
方法であって、当該方法は、 各表面接触部が手のどの部分に由来するかを識別するステップと、 手の５本の指全部が表面上に部分的に閉じた姿勢で置かれている時にレイアウ
トホーミングジェスチャを検出するステップと、 前記レイアウトホーミングジェスチャの間、表面上の各指の位置を測定するス
テップと、 ホーム行キー領域の新しい位置がおおよそその対応する指の測定位置と同じに
なるように、各ホーム行キー領域およびその隣接キーを一定の量だけ並進させる
ステップと、 表面に埋め込まれた表示装置上のキー領域記号の表示位置を更新するステップ
と、 を有する。 - 【請求項１０４】 キー領域の各押しの後すばやく指をリフトオフする必要
がないことによって、指がほとんど表面上に載っている間のタイピングの容易化
が図られる、請求項９５記載の方法であって、当該方法は、 指のタッチダウンの相対的な瞬間力または強制力を測定するステップと、 同じ手の大部分の指が表面上に載っている間、たとえ指が表面からもとへすば
やくリフトオフせずに表面上に載り続けているとしても、指のリフトオフと瞬間
的または力強いタッチダウンから、キー記号を作り出すステップと、 指のタッチダウンが穏やかまたは他の指と同時である場合、キー記号を作り出
さないステップと、 を有する。 - 【請求項１０５】 指がキーの上に保持されている時のタイプマティックま
たは自動的なキー反復は、長期間にわたり表面上にとどまっている指は通常は手
を休めるのを支援するために無視されるという事実にもかかわらず、エミュート
される、請求項９５記載の方法であって、当該方法は、 保持指がタッチダウンして少なくともホールドセットアップ時間間隔の間所望
のキー領域上にとどまっていた後で、かつ、同じ手の他の指全部が保持指のタッ
チダウン後リリースセットアップ時間内に表面を離れた後に、第１のキー押し信
号を出力するステップと、 保持指が所望のキー領域にタッチし続ける限り、第２のキー押し信号に続いて
毎反復時間間隔ごとに追加のキー押し信号を周期的に出力するステップと、 保持指が表面をリフトオフするとき、追加のキー押し信号を反復的に出力する
のを中止するステップと、 を有する。 - 【請求項１０６】 どちらか一方の手のてのひらとして識別された手接触部
のタッチダウン、休止、またはリフトオフは、タイプマティック状態に影響を及
ぼさない、請求項１０５記載の方法。 - 【請求項１０７】 キー押し信号生成のサイクルは、前記第１キー押し信号
の出力に続いて他の指がタッチダウンして表面上に休止するかどうかにかかわら
ず続く、請求項１０５記載の方法。 - 【請求項１０８】 前記反復時間間隔は、保持指の近接値または圧力の現在
測定値に反比例するように絶え間なく調整される、請求項１０５記載の方法。 - 【請求項１０９】 マルチタッチ表面上の指のタップまたはスライドに応答
してどんな種類の入力信号が生成され電子装置または電気機械装置に送信される
かを選択する方法であって、当該方法は、 前記表面上の各接触部が親指、指先、またはてのひらのいずれであるかを識別
するステップと、 手の各部分が前記表面にタッチダウンしリフトオフする時間を測定するステッ
プと、 任意の１本の指が前記表面をリフトオフしてもとに戻る前にすべての指の浮動
状態から、タッチダウンする指の集合を形成するステップと、 前記集合内の指アイデンティティの組合せから、指のさらなる弁別的動きによ
って生成される入力信号の種類を選択するステップと、 指のさらなる弁別的動きが生じる時に前記種類の入力信号を生成するステップ
と、 少なくとも１本の指が前記表面をリフトオフしてもとに戻った後に、同時にタ
ッチダウンする任意の２本以上の指の部分集合を形成するステップと、 前記部分集合内の指アイデンティティの組合せから、指のさらなる弁別的動き
によって生成される入力信号の新しい種類を選択するステップと、 指のさらなる弁別的動きが生じる時に前記新種類の入力信号を生成するステッ
プと、 すべての指が前記表面をリフトオフするまで、リフトオフおよび同時のタッチ
ダウンに応答して新しい部分集合を形成し、新しい種類の入力信号を選択し、生
成し続けるステップと、 を有する。 - 【請求項１１０】 同数の指先を含んでいるすべての集合または部分集合は
、同じ種類の入力信号を選択するので、集合または部分集合は、含んでいる指先
の数および親指を含んでいるかどうかによって独自に区別される、請求項１０９
記載の方法。 - 【請求項１１１】 親指、人差し指、中指、薬指、および小指の同じ組合せ
を含んでいるすべての集合または部分集合は、同じ種類の入力信号を選択する、
請求項１０９記載の方法。 - 【請求項１１２】 当該方法は、右手の部分であると識別された接触部から
独立して左手の部分であると識別された接触部に適用される、請求項１０９記載
の方法。 - 【請求項１１３】 指が表面上で休止するのを支援するため、入力信号は、
指のさらなる弁別的動きなしに集合または部分集合が形成された後は全く生成さ
れない、請求項１０９記載の方法。 - 【請求項１１４】 指の弁別的動きの１つは、同時的タッチダウンのすぐ後
の指集合または部分集合の同時的リフトオフであり、そのような動きは、おのお
の、選択された種類のタップ信号を生成する、請求項１０９記載の方法。 - 【請求項１１５】 指の弁別的動きの１つは、前記表面を横切る指集合また
は部分集合のスライドであり、そのような動きは、スライド動作の測定値を含む
選択された種類のスライド信号を絶え間なく生成する、請求項１０９記載の方法
。 - 【請求項１１６】 指のリフトオフの直前の非同時的タッチダウンは、１本
の指の新しい部分集合を形成し、そのタッチダウンの表面上の位置に依存するタ
ップ事象を生成する、請求項１０９記載の方法。 - 【請求項１１７】 入力信号の生成は、光または音生成フィードバック装置
に対する起動信号の生成を伴い、当該起動信号は、現在選択されている入力信号
の種類に依存している、請求項１０９記載の方法。 - 【請求項１１８】 同時的な指リリース時に指全部の休止状態から指の新し
い部分集合を形成し、この新部分集合は、表面上に残っている指からなり、また
、この新部分集合は、指のさらなる弁別的動きに応答して生成可能な入力信号の
新しい種類を選択する、請求項１０９記載の方法。 - 【請求項１１９】 タッチデバイスオペレータが、タッチデバイスが持ち上
げられる前にタッチデバイスの接線方向の動きを加速するまたは減速しないこと
によってカーソル移動の継続を希望することを示している場合、タッチデバイス
がタッチ検出可能入力装置表面からリフトオフした後に前記表面上のタッチデバ
イスの接線方向の動きからカーソル移動またはスクロール信号を連続的に生成す
る方法であって、当該方法は、 タッチデバイス操作中に２つ以上の代表的な接線方向の速度を測定し、保存し
、計算装置に送信するステップと、 タッチデバイスがリフトオフする直前のタッチデバイス位置から、リフトオフ
速度を計算し、保存するステップと、 前記リフトオフ速度を前記代表的接線方向速度と比較して、接線方向のリフト
オフ方向がおおよそ代表的な接線方向と等しく、かつ、接線方向のリフトオフ速
度があらかじめ決められた一部の複数の代表的な接線方向速度よりも大きい場合
に、カーソルを連続的に移動させるモードを入力するステップと、 カーソル移動速度が前記代表的接線方向速度の１つと一致するように、リフト
オフ後のカーソル移動信号を絶え間なく計算装置に送信するステップと、 比較手段がリフトオフ前に相当な減速を検出した場合、または、前記計算装置
が、カーソルがそれ以上移動できないまたはウインドウがそれ以上スクロールで
きないと答えた場合、タッチデバイスが前記表面に再度係合する時にカーソル移
動信号の送信を中止するステップと、 を有する。 - 【請求項１２０】 前記代表的接線方向速度の１つは、いくつかの瞬間速度
の加重平均である、請求項１１９記載の方法。 - 【請求項１２１】 前記タッチ表面は、マルチタッチ表面であり、前記タッ
チデバイスは、指であり、前記カーソル移動速度は、タッチしている指から抽出
された手の並進、回転、またはスクロール速度であり、カーソルを連続的に移動
させるモードは、最後の指が持ち上げられている時に支配的な手の動き成分の速
度が減速試験にパスしたときに入力される、請求項１１９記載の方法。
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