JP2012530308A - ２つ以上のトランスデューサを備えた物体の表面における、１つ以上の衝撃または接触の位置を決定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、２つまたはより多くのトランスデューサを備えた物体の表面における１つまたはより多くのインパクトもしくはタッチの位置を決定する方法に関する。本発明は、信号対雑音比が低い場合においてさえ位置の特定の精度を向上させ、さらには、マルチタッチやマルチインパクトといった状況をも特定できる。当該目的を達成するため、本方法は、ａ）表面上の少なくとも１つの位置における少なくとも１つのインパクトに対応する信号、特に、音響信号、を、各トランスデューサから受けるステップと、ｂ）ステップａ）において受けた信号および物体の表面の所与の位置における物体の所定の特性、特に、音響特性、に基づいて、代表値を決定するステップと、ｃ）少なくとも２つの信号に対応する値と代表値との比較に基づいて、ステップａ）の表面の少なくとも１つの位置における少なくとも１つのインパクトが、表面の所与の位置と対応しているかを判断するステップと、を有する。

Description

本発明は、２つまたはより多くのトランスデューサ（transducer）を備えた物体（オブジェクト）の表面における、１つまたはより多くの衝撃（インパクト、impacts）もしくは接触（タッチ、touches）の位置（ロケーション、locations）を決定する方法に関する。

接触感知装置（タッチセンサデバイス、touch sensitive devices）は、さらに広く知られるようになり、数多くの用途が存在する。例えば、コンピュータは、タッチスクリーンを介してコントロール可能であり、また、携帯電話には、数字キーボードはもはや存在せず、さらには、現代的な自動販売キオスク（vending kiosks）のインタフェースにもこの技術が採用されている。

容量方式または誘導方式（capacitive or inductive methods）とは別に、物体またはインタフェース領域を伝播する音響波の解析に基づいた新しい技術が、魅力的な技術的解決策を提供する。この手法は、特許文献１（EP 1 512 116）に示されている。当該手法においては、例えばタッチスクリーンやその他の入力デバイスのような物体の表面におけるインパクト（衝撃）の位置が、圧電センサ（piezoelectric sensors）のような音響トランスデューサ（acoustic transducer）によって捕捉された（キャプチャされた、captured）音響（による）信号（acoustic signals）を解析することにより、求められる。インパクトの結果として計測される信号は、所定の信号群のセットと比較される。ここでの所定の信号群は、音響（的）インタフェース（acoustic interface）を形成する物体の表面の少なくとも１つのアクティブ域（アクティブゾーン、active zone）内の複数の位置においてインパクトが生じた場合に感知される（センスされる、sensed）信号群に相当し、当該物体に対する較正（キャリブレーション、calibration）の際に定められたものである。計測された信号と所定の信号群の１つとが十分に類似する場合に、キャリブレーションの際に当該所定の信号の１つを得た場所が、衝撃の１つと対応すると判断される。所望の情報を抽出するため、特許文献１（EP 1 512 116）の方法では、感知した信号を規格化（正規化、normalizes）し、同信号の位相に関する情報を用いてインパクトの位置を求めている。

欧州特許出願公開第１５１２１１６号明細書

上述の方法は多くの利用目的においてよく機能するが、信号対雑音比（信号対ノイズ比、signal to noise ratio）が低い場合や、２以上のインパクトが同時的に生じた場合において、ある種の限界が存在する。

この点を鑑み、本発明は、公知の方法をさらに改良し、とりわけ信号対雑音比がかなり低い場合にも良好な結果をもたらす、方法およびタッチセンサ装置（touch sensitive device）を提供することを目的とする。

本目的は、請求項１にかかる方法により達成される。この、２つ以上の（two or more）トランスデューサを備えた物体の表面における１つ以上の（one or more）インパクト（衝撃）またはタッチ（接触）の位置を決定する方法は、ａ）表面上の少なくとも１つの位置における少なくとも１つのインパクトに対応する信号、特に、音響信号（acoustic signal）、を各トランスデューサから受けるステップと、ｂ）ステップａ）において受けた信号、および、物体の表面の所与の位置での当該物体の所定の特性（プロパティ、property）、特に、音響特性、に基づいて、代表値を決定するステップと、ｃ）少なくとも２つの信号に関する対応値（corresponding value）と代表値との比較に基づいて、ステップａ）の表面の少なくとも１つの位置における少なくとも１つのインパクトが、表面の所与の位置と対応しているかを判断するステップと、を有する。

２つの信号を比較する代わりに、本発明による方法は、所定の音響特性のみならず、実際のインパクトの特性が反映された（account for）代表値を計算する（compute）ことを提案する。そうすることにより、例えば、低信号対雑音といった、あまり好ましいとは言えないような状況下や、２以上の（more than one）インパクトが同時的に生じたような場合においてさえ、相互作用面（interaction surface）におけるインパクトの位置の特定が可能になる。

この文脈においては、用語「インパクト（衝撃）」は、あらゆる種類の、指、スタイラス（stylus）によるタップのような接触事象（タッチイベント、touch event）、ドラッグ（dragging）のような連続的相互作用（continuous interaction）を指す。また、２以上の（more than one）インパクトが存在するような場合、これらは、特に同時的インパクト（simultaneous impacts）、複数ドラッグ動作（マルチドラッグアクティビティ、multi drag activities）を指す。さらに、信号および物体の所定の特性は、音響域（acoustic range）に含まれることが好ましく、特に、可聴域（audible range）に含まれることが好ましい。しかしながら、本発明によれば、獲得される信号および特性の周波数の範囲は、拡張可能であり、具体的には、およそ１００ｋＨｚあたりまで拡張可能である。用語「特性（プロパティ）」または「音響特性（アコースティックプロパティ）」は、物体を特徴付ける値を指し、例えば、所与の位置でのトランスデューサを説明（relate）する音響応答（アコースティックレスポンス、acoustic responses）である。一般的には、システムの較正（キャリブレーション）の後で、これらの値を求められる。

有利なことには、ステップｂ）は、ｂ１）物体の所与の位置における特性、および、ステップａ）で受けた少なくとも２つの信号に基づいて、当該所与の位置に関する再構築ソース信号（reconstructed source signal for the given location）を決定するステップ、を含む。

この文脈においては、再構築ソース信号は、少なくとも２つのトランスデューサの音響応答Ｈ１、Ｈ２が予め求められ知られた、相互作用面上の各位置のためのソースの推定（estimation）、特に、可能な限りの最良の推定、に相当する。当該推定より、トランスデューサが受信した信号、または、少なくともそれに類似した信号が導かれる。よって、推定されたソースは、これらの位置におけるある種の仮想インパクト（virtual impact）に相当する。概して、ステップｂ１）は、例えば、計測された信号に対するフーリエ変換の後で、周波数領域において実行される。

好ましくは、ステップｂ）は、さらに、ｂ２）再構築ソース信号、および、所与の位置における物体の表面の特性に基づいて、当該所与の位置に関する少なくとも２つの再構築信号（reconstructed signals）、特に、音響信号、を決定するステップ、を含む。よって、再構築ソース信号は、所与の位置において仮想インパクトが生じた場合に予想されるトランスデューサにおける信号の計算の基礎として用いられる。再構築信号と計測された信号との類似性から、所与の位置において実際にインパクトが生じたか否かを判断できる。

有利なことには、ステップｃ）における比較は、数値的に、

と表現可能な誤差エネルギ（エラーエネルギ、error energy）を定めるステップを含む。ここで、ｅ_１（ｆ_ｋ）およびｅ_２（ｆ_ｋ）は、周波数領域に変換されたステップａ）で受けた信号を示し、ｅ_１'（ｆ_ｋ，ｉ）およびｅ_２'（ｆ_ｋ，ｉ）は、物体の表面上の所与の位置ｉにおける再構築ソースに基づく少なくとも２つの再構築信号を示し、関心のある周波数ｋ（frequencies k of interest）、特に、物体の所定の特性が存在する周波数（frequencies）、にわたり、総和（sum）をとる。実際のインパクトに最も近い位置ｉにおいて、この値は最小（minimum）になる。これらの項の２次オーダや４次といった高次オーダの値の代わりに、判断を行うステップｃ）において｜ｅ_１，２（ｆ_ｋ）−ｅ_１，２'（ｆ_ｋ）｜を用いて、インパクトが生じた位置とそれ以外の位置とのさらによりよい判別が可能である。

好適な実施形態によれば、次式、

を用いて誤差エネルギを直接的に決定することで、ステップｂ）およびｃ）を一体化することも可能である。ここで、ｅ_１（ｆ_ｋ）およびｅ_２（ｆ_ｋ）は、周波数領域に変換されたステップａ）で受けた少なくとも２つの音響信号を示し、λ_{２，ｋ，ｉ}およびλ_{３，ｋ，ｉ}は、物体の表面上の所与の位置ｉに関する音響特性に比例し、特に、λ_{２，ｋ，ｉ}＝Ｈ_１ ^＊（ｆ_ｋ，ｉ）Ｈ_１（ｆ_ｋ，ｉ）であり、λ_{３，ｋ，ｉ}＝−２・Ｈ_２ ^＊（ｆ_ｋ，ｉ）Ｈ_１（ｆ_ｋ，ｉ）である。Ｈ_１（ｆ_ｋ，ｉ）、および、Ｈ_２（ｆ_ｋ，ｉ）は、位置ｉとトランスデューサの位置との間での音響応答を示す。上述の実施形態どうしを比較すればわかるが、誤差エネルギを直接的に導くことで、インパクトの位置を決定するために要する計算パワー（computational power）が低減される。よって、処理はより高速化される。

好ましくは、ステップｂ）は、ｂ３）再構築ソース信号の、特に、時間領域における、最大のまわりにおける背景雑音（バックグラウンドノイズ）を、除去するフィルタリングステップ、を含む。フィルタを適用することにより、再構築ソース信号の信号対雑音比をさらに向上させることができる。さらに、フィルタの適用によって離れたソース（distant sources）からの偽りの寄与（spurious contributions）が少なくとも部分的に除去されるので、複数の同時的インパクトを個別的に特定することができる。

また、好適なステップｂ３）は、ステップｂ１）の再構築入力ソース信号を時間領域に変換するステップと、その後で、再構築入力信号が最大振幅となる時間（ｔ_ｍａｘ）を決定するステップと、その後で、ｔ_ｍａｘまわりの時間ウィンドウ（time window）を取り出す（filtering out）ことで物体の表面上の所与の位置における所与のインパクトに対応する、修正再構築ソース信号（modified reconstructed source signal）を得るステップと、修正再構築ソース信号を周波数領域へ再変換するステップと、周波数領域での修正再構築ソース信号を、ステップｂ２）における再構築ソース信号として使用するステップと、を含む。これらの処理ステップで信号をフィルタリングすることで、結果がさらに改善される。

有利なことには、物体の表面上の複数の位置について、ステップａ）からステップｃ）までを繰り返すことできる。よって、物体の表面全体を解析して実際にインパクトが発生した位置を発見することができる。また、この創意に溢れた方法により、所定の特性が予め定まっている物体表面上の複数位置（locations）にわたる１回の解析において、単一のインパクトのみならず、２以上の（more than one）インパクトの位置を特定できる。

有利なことには、ステップｂ）は、実際のインパクトの位置に近い位置についてのみ、ステップｂ３）を実行させるためのトリガリングステップを含むことができる。例えば、再構築ソース信号の位相特性の分析に基づいて、トリガリングすることができる。トリガリングステップにより、実際のインパクトの位置あるいは複数の位置を特定するために要する時間をさらに削減できる。

好適な実施形態によれば、ステップｃ）は、ステップａ）で受けた信号の信号エネルギを、特に、値、

を決定することにより、決定するステップを含むことができる。ここで、ｋは、周波数領域ｆにおける値の数を示し、ｅ_１（ｆ_ｋ）およびｅ_２（ｆ_ｋ）は、周波数領域に変換されたステップａ）で受けた少なくとも２つの信号を示す。そして、信号エネルギと誤差エネルギとの間の比に基づいて、ステップｃ）の判断を行う。この場合、実際のインパクトの位置に最も近くなる所与の位置は、最大、特に、絶対的なまたは相対的な最大（absolute or relative maximum）、として特定可能である。

好ましくは、ステップｃ）は、誤差エネルギが、近傍の位置（neighbouring locations）の誤差エネルギとの比較において、絶対的なまたは相対的な最小値（absolute or relative minimum value）を示している場合に、所与の位置がインパクトの位置の１つに相当すると判断することができる。この代替例においては、実際のインパクトの位置／複数の位置と対応した所与の位置／所与の複数の位置は、最小として特定可能である。

本発明によれば、誤差エネルギの最小、または、上述の比の最大は、所定の特性が定まっている、物体の表面上の位置ｉすべてについて解析した後で、決定可能である。あるいは、誤差エネルギの最小、または、上述の比の最大は、所与の位置についての値を、既に解析した位置についての値と比較し、誤差エネルギの場合にはより小さな値を、もしくは、比の場合にはより大きな値を保持するのみで、決定可能である。したがって、第１の変形例では、１つよりも多くの極値（more than one extreme）を抽出可能なマップが供される。したがって、複数インパクト（マルチインパクト、multi-impact）、複数タッチ（マルチタッチ、multi-touch）の用途に好適である。第２の変形例は、非常に簡素に実行できるので、主としてスピードが求められる場合に興味深い。

受けた信号の振幅と位相の情報の両方をステップｂ）で使用することが好ましい。位相に関する情報のみならず振幅に関する情報をも考慮して代表値を決定することで、あらゆる種類の雑音（ノイズ）に対する本方法の耐性（抵抗力、resistance）のみならず、よりよい精度でインパクトの位置を決定することが可能になる。

また、本発明は、上述の方法を実行するための、コンピュータが実行可能な命令群を含んだコンピュータ・プログラム製品に関する。このコンピュータ・プログラム製品によれば、本方法と同等の効果が得られる。

最後に、本方法は、請求項１５にかかる接触感知装置（タッチセンサ装置、touch sensitive device）に関する。当該装置は、相互作用面（interaction surface）と、少なくとも２つのトランスデューサ（transducers）と、上述の方法にもとづく方法を実行するように構成された制御部（コントロールユニット、control unit）と、を有する。このタッチセンサ装置によれば、本方法と同等の効果が得られる。

以下では、添付の図面と関連させながら本発明をさらに詳しく説明する。

本発明による方法を実行するように構成された、相互作用面を備えたタッチセンサ装置の図 本発明による、インパクトの位置を決定する方法の第１実施形態の図 第１実施形態による解析の結果を示す図 第１実施形態よりも高速に動作可能な、本発明による、インパクトの位置を決定する方法の第２実施形態の図 本発明による、２以上（more than one）のインパクトの位置を特定するように構成された、インパクトの位置を決定する方法の第３実施形態の図 第３実施形態による解析の結果を示す図 第３実施形態による解析の結果を示す図

図１は、本発明による、表面上のインパクトの位置を決定する方法を用いるタッチセンサ装置１の３次元的な概略図である。

タッチセンサ装置１は、ユーザがタッチイベントで装置に対し入力を行うことができる、相互作用面３と、例えば、圧電トランスデューサ（piezoelectric transducers）、容量型圧電トランスデューサ（capacitive piezoelectric transducers）、磁歪型圧電トランスデューサ（magnetostrictive piezoelectric transducers）、電磁型圧電トランスデューサ（electromagnetic piezoelectric transducers）、音響信号を電気信号に変換可能なその他のデバイス、といった、少なくとも２つのトランスデューサ５および７と、を有する。しかしながら、本発明は、３以上の（more than two）トランスデューサを用いて実施することも可能である。

以下では、可聴域の音響信号で本発明を説明する。しかしながら、１００ｋＨｚまで（up to 100 kHz）の周波数範囲に含まれる信号で本発明から逸脱することなく本発明による解析をすることができる。

タッチセンサ装置１の制御系（コントロールシステム、control system）９は、タッチイベント、すなわち、指やスタイラスによる衝撃（インパクト）、表面に沿ったドラッグ、のみならずマルチタッチもしくはマルチドラッグ動作、の位置を特定するように構成される。タッチイベントの間、すなわち、指やスタイラスによるインパクト、表面に沿ったドラッグ、マルチタッチもしくはマルチドラッグ動作の間、１よりも多くの（more than one）入力がユーザによって相互作用面上に生じる。制御系９は、位置を特定し、その情報を、出力インタフェース１１を介して、ハンドヘルド電子デバイス、コンピュータ、タッチセンサ式インタフェースを備えるその他の機械といった、電子デバイス（不図示）の制御入力（control inputs）へ提供する。

制御系９は、例えば、可聴周波数（audible frequencies）といった関心のある周波数範囲における特性を特徴付けるデータを保有するデータベースを備える。好ましくは相互作用面３全体にわたり、または、相互作用面の関心のある領域にわたり、均等に散在（spread out evenly）する特定数の位置ｉに関して、データベースは、トランスデューサ５および７が受ける信号Ｓと位置ｉにおける励起（excitation）ＥとをＳ＝Ｈ×Ｅにより結び付ける、音響応答Ｈ_１およびＨ_２に比例する値を保有する。

ユーザがもたらすインパクトの位置ｓを特定するため、制御系は、以下に示す方法の１つを使用する。

図２は、本発明の第１実施形態による方法のブロック図である。請求項１のステップａ）のように、トランスデューサ５および７は、ステップＳ１およびステップＳ２において、第１および第２信号ｅ_１（ｔ）およびｅ_２（ｔ）を受ける。フーリエ変換（ステップＳ３およびステップＳ４）により、特に、高速フーリエ変換（FFT type Fourier transform）により、信号は、例えば、５１２の値に量子化され、周波数空間のｅ_１（ｆ）およびｅ_２（ｆ）へ変換される。ここでは、概して可聴周波数範囲で行われるが、当該範囲を例えば１００ｋＨｚまで拡張することも可能である。

次に、ステップＳ５で、信号エネルギ、

を決定する。ここでは、全周波数にわたり、または、該周波数の部分範囲（sub range）にわたり、総和がとられる。

ステップＳ６においても、信号ｅ_１（ｔ）およびｅ_２（ｔ）を用い、所与の位置ｉ（図１参照）における入力ソースの推定、つまり、仮想的ソースの推定を行う。このとき、データベースに蓄積された物体の特性Ｈ_１およびＨ_２を使用する。Ｈ_１およびＨ_２は、実在の周波数ｆおよび位置ｉの関数、つまり、Ｈ_１＝Ｈ_１（ｆ，ｉ）およびＨ_２＝Ｈ_２（ｆ，ｉ）である。再構築ソース信号を次式に従って求める。

次に、再構築ソース信号、

を用いて、再構築信号を次式、

に基づいて、求める（Ｓ７）。

この再構築信号は、

に相当するインパクトが生じた場合にトランスデューサ５および７において観測される信号に相当し、請求項１のステップｂ）での代表値を成す。

次に、ステップＳ８において、再構築信号の誤差エネルギを、次式、

に基づいて決定する。

ステップＳ６からＳ８までを、データベースが所定の特性を保有する全ての位置ｉ＝１からＮについて、繰り返す（Ｓ９）。これらの項の２次オーダや４次といった高次オーダの値の代わりに、判断を行うステップｃ）において｜ｅ_１，２（ｆ_ｋ）−ｅ_１，２'（ｆ_ｋ）｜を用いて、インパクトが生じた位置とそれ以外の位置とのさらによりよい判別が可能である。

次に、ステップＳ１０において、ステップＳ５の信号エネルギの誤差エネルギＳ９に対する比の最大値（maximum value）を決定する。ここで、最大値の位置ｉ_ｍａｘは、現実にインパクトが生じた位置に対応する。これを図２ｂに示す。この図は、図１の装置を想起させるが、本図においては、比、信号エネルギ／誤差エネルギ、の結果が示される。

ステップＳ１０において比の最大をさがす代わりに、ステップＳ５を実行せずにステップＳ８の誤差エネルギ値の最小誤差エネルギ値を探すことでも、本発明を実施することができる。更に別の変形例によれば、インパクトの位置、ｉ_ｍａｘ、は、各イタレーションにおいて、現在解析中の位置の誤差エネルギとそれ以前において最小の誤差エネルギとの間の最小値（minimum value）を記憶することで、見つけ出すこともできる。そうすれば、各イタレーションにおいてただ１つの計算ステップを追加することで実現可能であるため、データ解析の量をさらに低減可能である。

図３は、本発明の方法の第２実施形態の図である。本実施形態は、第１実施形態をさらに簡素化するものである。具体的には、ステップＳ６からステップＳ８までの工程が、計測された信号と再構築された信号との間の誤差エネルギを直接的に計算することにより、単一の処理ステップにまとめられる。ステップＳ６からステップＳ８は、次式、

で表されるステップＳ２０に置き換えられる。上式においては、λ_{２，ｋ，ｉ}＝Ｈ_１ ^＊（ｆ_ｋ，ｉ）Ｈ_１（ｆ_ｋ，ｉ）、λ_{３，ｋ，ｉ}＝Ｈ_２ ^＊（ｆ_ｋ，ｉ）Ｈ_１（ｆ_ｋ，ｉ）、が、装置１の参照表（lookup table）から用いられる（Ｓ２１）。第１実施形態と比較すれば、参照表の要素は、応答Ｈ_１およびＨ_２を組み合わせることで、適応される。この修正により、単一の工程で誤差エネルギを得ることが可能となり、したがって、計算は簡素化され、処理の実行を高速化できる。本例においては、参照表より応答Ｈ１およびＨ２が得られる周波数群を示す値、２３３、まで、総和（sum）をとっている。

第１実施形態のステップと対応する他のステップについては、ここで繰り返して説明しないが、参照によりここに組み込まれる。第２実施形態による方法は、第１実施形態における変形例と同等の変形を行う調整が可能である。

図４ａは、本発明の第３実施形態による方法のブロック図である。本形態は、相互作用面における１よりも多くの（more than one）同時的インパクトを求めることができる。ここでの、１よりも多くの同時的インパクトとは、複数指による複数タップ（taps by fingers）のみならず、例えば２指により行われる、インタフェース３に沿った複数のドラッグ動作（dragging actions）のような、複数のタッチイベント（touch events）を指す。

第１実施形態と比較すれば、第３実施形態は、第１実施形態のステップＳ６からステップＳ８までに換えて、ステップＳ３０からステップＳ３５までを有する。残りのステップは、同じであるため、それらに関する説明を参照することでここに組み入れる。

第３実施形態の方法は、ステップＳ６の再構築ソース信号に対してフィルタリングステップを実行し、背景雑音（バックグラウンドノイズ、background noise）のみならず、より離れた励振ソース（excitation sources）からの偽りの（スプリアスの、spurious）寄与を除去する。そのため、最初に（Ｓ３０）、再構築ソース、

を時間領域、

へ変換し直す。図４ｂに、相当する信号４０を例示する。次のステップＳ３１においては、信号４０が最大となる時刻ｔ_Ｍａｘを決定する。次に、ステップＳ３２においては、ｔ_Ｍａｘまわりに位置するｔ_０およびｔ_１間のウィンドウ４１に含まれる信号のみを保持して、残りの信号を除去する。ステップＳ３３においては、修正ソース信号を、再度、周波数領域

に変換し直し、この修正再構築ソース信号に基づいて、ステップＳ３４において、次式、

を用い、修正再構築信号を決定する。

修正再構築信号にもとづき、再度、所与の位置ｉにおける誤差エネルギを、次式、

を用いて決定する。

第１および第２の実施形態と同様、この処理を、相互作用面の位置ｉの全てについて実行する。そして、最大比に関する基準（maximum ratio criterion）に基づき、最大の比（ratios）を有する位置（locations）を探すことで、複数のインパクト（impacts）にかかる複数の位置（locations）を決定する。これを図４ｃに例示する。本図は、２つの接触（ダブルタッチ、double touch）に関するステップＳ１０の結果を示す図である。第３実施形態による方法を用いて、位置ＡおよびＢに関し、複数の最大比（maximum rations）が特定される。

第３実施形態による方法は、２またはそれよりも多くの位置を、全ての位置ｉをカバーする１回の解析で、得ることができる点で有利である。後続のフレームに関し、同様の処理ステップを実行可能であり、それにより、リアルタイムの、面に沿ったドラッグ動作および面３に沿った複数ドラッグ動作（マルチドラッグアクション、multi dragging actions）が可能となっている。

解析時間をより高速化するために、トリガリングステップを見越した変形例がある。それによって、インパクトが生じたかも知れない可能性のある位置を特定し、ステップＳ３０からステップＳ３５までを、そのような位置についてのみ実行する。その他の点については、第１または第２実施形態による方法を利用することができる。

最大比に関する基準の代わりに、第１および第２の実施形態で説明した、インパクトの位置を特定するための変数を使用することも可能である。

第１乃至第３の実施形態による方法は、コンピュータ・プログラム製品として実施可能である。また、これらは、受けた信号の情報を全て使用するので、つまり、振幅および位相の情報を使用するので、信号対雑音比が低い場合においてさえ、安定した結果を出すことできる。

１ ・・・ タッチセンサ装置
３ ・・・ 相互作用面
５ ・・・ トランスデューサ
９ ・・・ コントロールシステム
１１ ・・・ 出力インタフェース
Ｓ ・・・ 受信される信号
ｉ ・・・ 位置

Claims (15)

1. ２つ以上のトランスデューサを備えた物体の表面における１つ以上の衝撃または接触の位置を決定する方法であって、
   ａ）前記表面上の少なくとも１つの位置における少なくとも１つの衝撃に対応する信号、特に、音響信号、を、各トランスデューサから受けるステップと、
   ｂ）ステップａ）において受けた前記信号、および、前記物体の前記表面の所与の位置における当該物体の所定の特性、特に、音響特性、に基づいて、代表値を決定するステップと、
   ｃ）少なくとも２つの前記信号に対応する値と前記代表値との比較に基づいて、ステップａ）の前記表面の前記少なくとも１つの位置における前記少なくとも１つの衝撃が、前記表面の前記所与の位置と対応しているかを判断するステップと、
   を有する方法。
2. ステップｂ）は、
   ｂ１）前記物体の前記所与の位置における前記特性、および、ステップａ）で受けた少なくとも２つの前記信号に基づいて、当該所与の位置に関する再構築ソース信号を決定するステップ、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. ステップｂ）は、さらに、
   ｂ２）前記再構築ソース信号、および、前記所与の位置における前記物体の前記表面の前記特性に基づいて、当該所与の位置に関する少なくとも２つの再構築信号を決定するステップ、
   を含む、請求項２に記載の方法。
4. ステップｃ）において、前記比較は、誤差エネルギ、特に、数値的に、
   

   

   で表される誤差エネルギ、を決定するステップを含み、
   ｅ_１（ｆ_ｋ）およびｅ_２（ｆ_ｋ）は、周波数領域における、ステップａ）で受けた少なくとも２つの前記音響信号であり、
   ｅ_１'（ｆ_ｋ，ｉ）およびｅ_２'（ｆ_ｋ，ｉ）は、前記物体の前記表面上の所与の位置ｉにおける前記再構築ソースに基づく少なくとも２つの前記再構築音響信号であり、
   上記総和は、関心のある周波数、特に、前記物体に関する所定の特性が存在する周波数、にわたる総和である、
   請求項３に記載の方法。
5. 次式、
   

   

   を用いて前記誤差エネルギを決定することで、ステップｂ）およびステップｃ）を一体的に行い、
   ｅ_１（ｆ_ｋ）およびｅ_２（ｆ_ｋ）は、周波数領域に変換された、ステップａ）で受けた少なくとも２つの前記音響信号であり、
   λ_{２，ｋ，ｉ}およびλ_{３，ｋ，ｉ}は、前記物体の前記表面上の所与の位置ｉに関する前記音響特性に比例し、特に、λ_{２，ｋ，ｉ}＝Ｈ_１ ^＊（ｆ_ｋ，ｉ）Ｈ_１（ｆ_ｋ，ｉ）、λ_{３，ｋ，ｉ}＝Ｈ_２ ^＊（ｆ_ｋ，ｉ）Ｈ_１（ｆ_ｋ，ｉ）であり、
   Ｈ_１（ｆ_ｋ，ｉ）、および、Ｈ_２（ｆ_ｋ，ｉ）は、前記位置ｉと前記トランスデューサの位置との間での音響応答である、
   請求項１に記載の方法。
6. ステップｂ）は、
   ｂ３）再構築ソース信号の、特に、時間領域における、最大のまわりにおける背景雑音を除去するフィルタリングステップ、
   を含む、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の方法。
7. ステップｂ３）は、
   ステップｂ１）の前記再構築入力ソース信号を時間領域に変換するステップと、
   その後で、前記再構築入力信号が最大振幅となる時間（ｔ_ｍａｘ）を決定するステップと、
   その後で、ｔ_ｍａｘまわりの時間ウィンドウ（time window）を取り出して、前記物体の前記表面上の前記所与の位置における所与の衝撃に対応する、修正再構築ソース信号を得るステップと、
   前記修正再構築ソース信号を周波数領域へ再変換するステップと、
   前記周波数領域での前記修正再構築ソース信号を、ステップｂ２）において前記再構築ソース信号として使用するステップと、
   を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記物体の前記表面上の複数の位置について、ステップａ）からステップｃ）までを繰り返す、
   請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
9. ステップｂ）は、実際の衝撃の位置に近い位置についてのみ、ステップｂ３）を実行させるトリガリングステップを含む、
   請求項１ないし８のいずれか１つに記載の方法。
10. ステップｃ）は、
    ステップａ）で受けた前記信号の信号エネルギを、特に、値、
    

    

    を決定することにより、決定するステップを含み、
    ｋは、前記周波数領域に含まれる値の数であり、
    ｅ_１（ｆ_ｋ）およびｅ_２（ｆ_ｋ）は、前記周波数領域に変換された、ステップａ）で受けた少なくとも２つの前記信号であり、
    ステップｃ）の判断は、前記信号エネルギと前記誤差エネルギとの間の比に基づいて、判断を行う、
    請求項４ないし９のいずれか１つに記載の方法。
11. ステップｃ）は、前記誤差エネルギが、近傍の位置の前記誤差エネルギとの比較において、絶対的な最小値、または、相対的な最小値をとる場合に、前記所与の位置が衝撃の位置の１つに相当すると判断する、
    請求項４ないし１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 前記誤差エネルギの最小、または、前記比の最大を、所定の特性が定まっている、前記物体の前記表面上の位置ｉすべてについて解析した後で、決定する、または、
    前記誤差エネルギの最小、または、前記比の最大を、所与の位置についての前記値を、既に解析した位置についての値と比較し、誤差エネルギの場合にはより小さな値を、もしくは、比の場合にはより大きな値を保持するのみで、決定する、
    請求項１０または１１に記載の方法。
13. ステップａ）において受けた前記信号の振幅の情報と位相の情報の両方を、ステップｂ）で使用する、
    請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の方法。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の方法を実行するための、コンピュータが実行可能な命令群を含んだコンピュータ・プログラム製品。
15. 相互作用面と、
    少なくとも２つのトランスデューサと、
    請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の方法を実行する制御部と、
    を有する、タッチセンサ装置。

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