JP5782446B2 - 接触面上における１つまたは複数の対象用の接触データの決定 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００９年１０月１９日出願のスウェーデン特許出願第０９５０７６８−２号および２００９年１０月１９日出願の米国仮出願第６１／２７２，６６５号の利益を主張し、これら両方の出願が、参照により本明細書に援用されている。

本発明は、タッチセンシティブパネルおよびかかるパネルに関連するデータ処理技術に関する。

コンピュータ、電子測定およびテスト機器、ゲームデバイス等へ入力データを供給するために、タッチセンシティブパネルが、ますます用いられている。パネルには、ユーザが、例えばポインタ、スタイラス、または１つもしくは複数の指を用いて対話するグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を設けてもよい。ＧＵＩは、固定的または動的であってもよい。固定的なＧＵＩは、例えば、パネルの上、下、または内部に配置された印刷物の形態であってもよい。動的ＧＵＩは、パネルと一体化されるかもしくはパネルの下に配置された表示スクリーンによって、またはプロジェクタによってパネル上に投影される画像によって提供することができる。

例えば、パネル上の接触点から散乱された光を捕捉するためにカメラを用いることによって、または抵抗性ワイヤグリッド、容量性センサ、歪みゲージ等をパネルに組み込むことによって、タッチセンシティビティをパネルに提供するための多数の周知の技術が存在する。

米国特許出願公開第２００４／０２５２０９１号明細書は、減衰全内部反射（ＦＴＩＲ）に基づく代替技術を開示する。光は、パネルに結合され、全内部反射によってパネル内を伝播する。光センサアレイが、パネルの周囲回りに配置されて光を検出する。対象がパネル表面と接触すると、光は、接触点において局所的に減衰される。対象の位置は、光センサアレイにおいて、各光源からの光の減衰に基づいて三角測量によって決定される。

米国特許出願公開第２００９／０１５３５１９号明細書は、信号を伝導できるパネルを開示する。トモグラフが、パネルに隣接して配置され、信号フローポートが、別々の位置でパネルの境界回りに配列される。信号フローポートにおいて測定された信号は、トモグラフィー的に処理されて、パネルにおける伝導率の二次元表現を生成し、それによってパネル表面上の接触対象を検出することができる。例えば、周知のフィルタ補正逆投影アルゴリズムを用いたトモグラフィー再構成は、処理集約的な作業である。したがって、トモグラフィー再構成は、特に二次元的表現の高解像度が必要な場合に、著しい処理時間を必要とする可能性がある。

本発明の目的は、先行技術の１つまたは複数の極限を少なくとも部分的に克服することである。

これや他の目的は、以下の説明に現れる場合もあるが、独立クレームによる方法、コンピュータプログラムプロダクト、位置を決定するための装置、および接触検出機器によって少なくとも部分的に達成され、それらの実施形態は、従属クレームによって定義される。

本発明の第１の態様は、接触検出機器における方法である。この機器には、接触面および対向面を画定する光透過パネルと、パネル内で光シートを供給するための光源機構であって、各シートが、接触面と対向面との間の内部反射によって、入力結合部位から出力結合部位へ伝播する光を含む光源機構と、が含まれ、前記機器には、さらに、出力結合部位に達する光を検出するための光センサ機構であって、接触面に接触する１つまたは複数の対象が少なくとも２つの光シートの局所的減衰を引き起こすように、接触検出機器が構成された光センサ機構が含まれる。方法には、光の空間分布を示す少なくとも１つの投影信号を前記出力結合部位内で取得するステップと、前記減衰を表す信号プロファイルの識別のために前記少なくとも１つの投影信号を処理するステップと、信号プロファイルに基づいて、接触面上の１つまたは複数の候補接触領域を識別するステップと、前記少なくとも１つの投影信号を処理して、前記１つまたは複数の候補接触領域内における信号値の二次元分布を再構成するステップと、候補接触域内における再構成された信号値を処理することによって、前記または各対象用の接触データを決定するステップと、が含まれる。

一実施形態において、識別ステップには、各信号プロファイル用に、接触面にわたる減衰経路を決定するステップであって、減衰経路が、信号プロファイルに基づいて決定される幅を有するステップと、このように決定された減衰経路のセットの関数として、接触面上の前記１つまたは複数の候補接触領域を識別するステップと、が含まれる。

一実施形態において、識別ステップには、減衰経路を交差させるステップが含まれる。かかる実施形態において、取得ステップには、複数の投影信号を取得するステップであって、各投影信号が、接触面上の不感帯セットに関連付けられ、投影信号が、接触面に接触する対象に無感応であるステップを含んでもよく、かつ識別ステップには、さらに、減衰経路を不感帯と交差させるステップが含まれる。

一実施形態において、取得ステップには、複数の投影信号を取得するステップが含まれ、識別ステップには、各投影信号用に、接触面上の関連減衰経路の位置を表す経路図を生成するステップと、生成された経路図を交差させるステップと、が含まれる。かかる実施形態において、各経路図は、前記光シートの１つに関連付けてもよく、かつ識別ステップには、関連するシートにおける光線間の角度を最小化するように経路図ペアを形成するステップと、前記経路図ペアを交差させるステップと、を含んでもよい。

一実施形態において、取得ステップには、複数の投影信号を取得するステップが含まれ、識別ステップには、投影信号ペア用に、投影信号ペア用に決定された減衰経路の交差を表す経路図を生成するステップと、生成された経路図を交差させるステップと、が含まれる。かかる実施形態において、各投影信号は、前記光シートの１つに関連付けてもよく、かつ識別ステップには、関連するシートにおける光線間の角度を最小化するように前記投影信号ペアを形成するステップを含んでもよい。かかる実施形態において、交差ステップには、経路図を幾何学的に整列させるステップと、経路図に対して論理積演算を実行するステップと、を含んでもよい。各経路図は、さらに、接触面上の不感帯の位置を表してもよく、この場合に投影信号は、接触面に接触する対象に無感応である。

一実施形態において、減衰経路を決定するステップには、信号プロファイルの境界を決定するステップと、信号プロファイルに対応して接触面にわたる光路を識別するステップと、識別された光路に基づいて接触面にわたる境界を再びたどるステップと、が含まれる。かかる実施形態において、境界を再びたどるステップには、光散乱による、入力結合部位までの距離に対する信号プロファイル幅の依存を表す所定の幅関数を適用するステップを含んでもよい。一実施形態において、光散乱は、接触面および対向面の少なくとも１つによって引き起こされる。幅関数は、入力結合部位までの距離の関数として、信号プロファイルの幅を与えられた対象の実際の幅を表し得る。

一実施形態において、減衰経路を決定するステップには、多角形、好ましくは凸多角形によって各減衰経路を表すステップが含まれる。

一実施形態において、光シートは、第１の入力結合部位に沿って第１の光ビームセットを掃引し、それによって、第１のビームセットが、第１の主方向において接触面にわたって掃引されるようにすること、および第２の入力結合部位に沿って第２の光ビームセットを掃引し、それによって、第２のビームセットが、第２の主方向において接触面にわたって掃引されるようにすることによって生成される。

一実施形態において、光シートは、それぞれの入力結合部位から離れる方向で、接触面の平面において拡散するビームの形態で生成される。

一実施形態において、各投影信号は、光シートの１つに関連付けられる。

一実施形態において、投影信号を取得するステップには、出力結合部位内において、光エネルギの空間分布を表すエネルギ信号を取得するステップと、背景信号によってエネルギ信号を正規化するステップであって、背景信号が、接触面に接触する対象なしに出力結合部位内の光エネルギの空間分布を表すステップと、が含まれる。

本発明の第２の態様は、データ処理システム上で実行される場合に、第１の態様の方法を実行するように適合されたコンピュータコードを含むコンピュータプログラムプロダクトである。

本発明の第３の態様は、接触検出機器に含まれる、接触面上の１つまたは複数の対象用の接触データを決定するための装置である。この装置には、出力結合部位内で、光の空間分布を示す少なくとも１つの投影信号を取得するための要素と、減衰を表す信号プロファイルの識別のために前記少なくとも１つの投影信号を処理するための要素と、信号プロファイルに基づいて、接触面上の１つまたは複数の候補接触領域を識別するための要素と、前記１つまたは複数の候補接触領域内で信号値の二次元分布を再構成するために、前記少なくとも１つの投影信号を処理するための要素と、候補接触域内で、再構成された信号値を処理することによって、前記または各対象用の接触データを決定するための要素と、が含まれる。

本発明の第４の態様は、接触検出機器であって、接触面および対向面を画定する光透過パネルと、パネル内で光シートを供給するための光源機構であって、各シートが、接触面と対向面との間の内部反射によって、入力結合部位から出力結合部位へ伝播する光を含む光源機構と、出力結合部位に達する光を検出するための光センサ機構であって、接触面に接触する対象が少なくとも２つの光シートを局所的に減衰させるように接触検出機器が構成される光センサ機構と、第３の態様に従って、接触データを決定するための装置と、を含む接触検出機器である。

第１の態様の実施形態の任意の１つを、第２〜第４の態様と組み合わせることができる。

本発明の第５の態様は、接触検出機器における方法である。この方法には、出力結合部位内で、光の空間分布を示す少なくとも１つの投影信号を取得するステップと、減衰を表す信号プロファイルの識別のために前記少なくとも１つの投影信号を処理するステップと、各信号プロファイル用に、接触面にわたる減衰経路を決定するステップであって、減衰経路が、信号プロファイルに基づいて決定される幅を有するステップと、このように決定された減衰経路セットの関数として、接触面上の１つまたは複数の候補接触領域を識別するステップと、候補接触領域に基づいて１つまたは複数の対象用の接触データを決定するステップと、が含まれる。

本発明のさらに他の目的、特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲と同様に図面から明らかになろう。

ここで、本発明の実施形態を、添付の概略図に関連して、より詳細に説明する。

図１Ａは、接触検出機器の側面図である。図１Ｂは、かかる接触検出機器のファンビーム実施形態の上面図である。図１Ｃは、かかる接触検出機器の走査ビーム実施形態の上面図である。図１Ｄは、走査ビーム実施形態における投影信号の生成を示す。 図２は、実施形態による接触決定用の方法の流れ図である。 図３Ａは、接触シグネチャを備えた投影信号のプロットである。図３Ｂは、接触シグネチャを備えた投影信号のプロットである。 図４Ａは、光線と接触対象との間の相互作用を備えた走査ビーム実施形態を示す。図４Ｂは、特定のビーム掃引用の照明されていないゾーンを示す。 図５Ａは、２つの異なる投影信号用の減衰経路および照明されていないゾーンを示す。図５Ｂは、２つの異なる投影信号用の減衰経路および照明されていないゾーンを示す。 図６Ａは、図４Ａにおける走査ビーム実施形態用に得られた多角形セット、多角形交差および解析領域を示す。図６Ｂは、図４Ａにおける走査ビーム実施形態用に得られた多角形セット、多角形交差および解析領域を示す。図６Ｃは、図４Ａにおける走査ビーム実施形態用に得られた多角形セット、多角形交差および解析領域を示す。 図７は、図６の多角形セット、ならびに多角形セットの異なる組み合わせ順序で得られる多角形交差および解析領域を示す。 図８Ａは、光線と接触対象との間の相互作用を備えたファンビーム実施形態を示す。図８Ｂは、対応する多角形セットを示す。 図９は、図８Ｂにおける多角形セットを組み合わせることによって得られる多角形交差および解析領域を示す。 図１０Ａは、解析領域を識別するための中心線技術を示す。図１０Ｂは、解析領域を識別するための中心線技術を示す。図１０Ｃは、解析領域を識別するための中心線技術を示す。図１０Ｄは、解析領域を識別するための中心線技術を示す。図１０Ｅは、解析領域を識別するための中心線技術を示す。図１０Ｆは、解析領域を識別するための中心線技術を示す。図１０Ｇは、解析領域を識別するための中心線技術を示す。 図１１Ａは、完全な再構成にからもたらされる減衰値のプロットを示す。図１１Ｂは、多角形交差によって識別される解析領域のプロットである。図１１Ｂは、局所的な再構成からもたらされる減衰値のプロットである。 図１２Ａは、接触位置を決定するための例示的な方法の流れ図である。図１２Ｂは、接触位置を決定するための例示的な方法の流れ図である。 図１３Ａは、接触位置を決定するための装置のブロック図である。図１３Ｂは、接触位置を決定するための装置のブロック図である。 図１４Ａは、１つの接触対象を備えた状況に対する、出力結合部位内の位置の関数としての投影信号、背景信号および伝播信号のそれぞれのプロットである。図１４Ｂは、１つの接触対象を備えた状況に対する、出力結合部位内の位置の関数としての投影信号、背景信号および伝播信号のそれぞれのプロットである。図１４Ｃは、１つの接触対象を備えた状況に対する、出力結合部位内の位置の関数としての投影信号、背景信号および伝播信号のそれぞれのプロットである。 図１５Ａは、接触検出機器における散乱によって引き起こされる分散関数のグラフである。図１５Ｂは、接触検出機器における散乱によって引き起こされる分散関数のグラフである。 図１６Ａは、図１５Ａ−１５Ｂにおける分散関数の元（ｏｒｉｇｉｎ）を示す働きをする、光透過パネル内で伝播するビームの上面図である。図１６Ｂは、図１５Ａ−１５Ｂにおける分散関数の元を示す働きをする、光透過パネル内で伝播するビームの上面図である。図１６Ｃは、図１５Ａ−１５Ｂにおける分散関数の元を示す働きをする、光透過パネル内で伝播するビームの上面図である。図１６Ｄは、図１５Ａ−１５Ｂにおける分散関数の元を示す働きをする、光透過パネル内で伝播するビームの上面図である。 図１７Ａは、減衰経路の生成を示す走査ビーム実施形態の上面図でる。図１７Ｂは、減衰経路の生成を示す走査ビーム実施形態の上面図である。 図１８Ａは、減衰経路の生成を示すファンビーム実施形態の上面図である。図１８Ｂは、減衰経路の生成を示すファンビーム実施形態の上面図である。 図１９は、測定データに基づいた分散関数のグラフである。

本発明は、接触検出機器の接触面における少なくとも１つの対象および典型的には多数の対象の位置を検出するための技術に関する。説明は、光透過パネルの内部を照明するための多数の例示的な機構に関連して、接触決定のための減衰全内部反射（ＦＴＩＲ）の使用を提示することによって開始する。次に、接触決定のための方法が説明され、方法のいくつかのステップが、より詳細に説明される。最後に、光透過パネルにおける散乱によって引き起こされる信号分散の影響と同様に、接触決定方法の改善のために信号分散をどのように使用し得るかが説明される。

説明の全体を通して、同じ参照数字は、対応する要素を識別するために用いられる。

次の表記は、いくつかの信号、信号パラメータ、および信号表現を識別するために用いられる。
Ｓ_ｉ：空間伝播信号ｉ
Ｐ_ｉ、ｊ：空間伝播信号ｉにおけるピークｊ
ｂ_{ｉ、ｊ、ｌ}：空間伝播信号ｉにおけるピークｊの左極限
ｂ_{ｉ、ｊ、ｒ}：空間伝播信号ｉにおけるピークｊの右極限
ｂ_{ｉ、ｊ、ｍ}：空間伝播信号ｉのピークｊにおける極小の位置
Ａ_ｉ：空間伝播信号ｉ用の多角形セット
Ａ_ｉ、ｊ：多角形セットｉにおける減衰経路ｊ
Ｄ_ｉ、ｊ：多角形セットｉにおける不感帯ｊ
Ａ_ｉ＋ｋ：多角形セットＡ_ｉおよびＡ_ｋの交点

照明および検出
図１Ａは、接触検出機器における例示的な機構の側面図である。この機構には、光透過パネル１、１つまたは複数の光エミッタ２（１つが示されている）、および１つまたは複数の光センサ３（１つが示されている）が含まれる。パネルは、２つの対向する略平行な面４、５を規定し、かつ平面または曲面であってもよい。放射伝播チャネルが、パネルの２つの境界面間に設けられ、境界面４、５の少なくとも１つによって、伝播光は、接触対象６と相互作用することが可能になる。典型的には、エミッタ２からの光は、放射伝播チャネルにおける全内部反射（ＴＩＲ）によって伝播し、センサ３は、パネル１の周囲に配置されて、受信光のエネルギを示すそれぞれの出力信号を生成する。

図１Ａに示すように、光は、パネル１の上面および底面４、５を接続するエッジ部を介してパネル１の中へ、およびそこから外へ直接結合してもよい。代替として、別個の結合要素（例えばウェッジの形態をした（図示せず））を、エッジ部、またはパネル１の上面もしくは底面４、５に装着して、光をパネル１の中へ、および／またはそこから外へ結合してもよい。対象６が、上面４に十分に接近すると、光の一部は、対象６によって散乱される可能性があり、光の一部は、対象６に吸収される可能性があり、かつ光の一部は、影響されずに伝播し続ける可能性がある。したがって、対象６が、図１Ａにおけるパネルの上面４に接触すると、全内部反射は妨げられ、透過光のエネルギは減少する。

接触対象６の位置は、複数の異なる方向からパネル１を通して透過される光のエネルギを測定することによって決定してもよい。これは、例えば、多数の離間されたエミッタ２を動作させて、パネル１内で対応する数の光シートを生成することによって、およびセンサ３を動作させて、各光シートの透過エネルギのエネルギを検出することによって、行ってもよい。接触対象が、少なくとも２つの光シートを減衰させる限り、対象の位置は、決定することができる。図１Ａの実施形態において、データ処理装置７は、センサ３からの出力信号を処理して、接触対象６の位置を決定するように構成される。

図１Ａに示すように、光は、接触対象６によって遮断されない。したがって、２つの対象が、エミッタ２からセンサ３への光路に沿って前後に配置されることが起きた場合に、光の一部は、両方の対象と相互作用する。光エネルギが十分であれば、光の残りが、センサ３に達し、かつ両方の相互作用（接触点）を識別できるようにする出力信号を生成する。通常、各かかる接触点は、範囲０〜１の、しかし普通は範囲０．７〜０．９９の透過率を有する。光路ｉに沿った総透過率ｔ_ｉは、その光路における接触点の個別透過率ｔ_ｎの積ｔ_ｉ＝Πｔ_ｎである。したがって、たとえ多数の接触対象が光路に一直線に位置していても、データ処理装置７が、それらの位置を決定することが可能になり得る。

図１Ｂおよび１Ｃは、光透過パネル１内で光シートを生成するための例示的な光源機構、および各シートの透過エネルギを検出するための光センサ機構を示す。

図１Ｂの実施形態において、２つの離間されたエミッタ２からの光は、パネル１に結合され、全内部反射によってパネル１内を伝播する。各エミッタ２は、エミッタ２から離れるように伝播しながらパネル１の平面において拡散する光のビームＢ１、Ｂ２を生成する。かかるビームは、ファンビームと呼ばれ、この種の実施形態は、以下において一般に「ファンビーム実施形態」と呼ばれる。各ファンビームＢ１、Ｂ２は、パネル１上の入力結合部位内の１つもしくは複数のエントリ点または入力結合点から伝播して光シートを形成し、この光シートは、この例において、ほぼパネル１全体を通して分散される。光センサアレイ３は、パネル１の周囲回りに配置され、パネル１上の出力結合部位内における多数の離間された出力結合点においてエミッタ２からの光を受信する。対象の位置は、光センサアレイ３において各エミッタ２からの光の減衰に基づいて三角測量によって決定してもよい。このタイプの接触検出機器は、例えば、参照により本明細書に援用した前述の米国特許出願公開第２００４／０２５２０９１号明細書から周知である。

図１Ｃの実施形態において、２つのビームＢ１、Ｂ２は、２つの異なる方向Ｒ１、Ｒ２でパネルにわたって掃引され、各透過ビームのエネルギが、走行中に測定される。典型的には、各ビームＢ１、Ｂ２は、パネル１の平面において視準される。このタイプの実施形態は、以下において一般に「走査ビーム実施形態」と呼ばれる。視準されたビームＢ１、Ｂ２の掃引によって、光シートが形成される。具体的には、各ビームＢ１、Ｂ２は、入力スキャナ機構８によって生成され、パネル１における入力結合部位内のエントリ点または入力結合点セットに沿って掃引される。図示の例において、エントリ点は、パネル１の左エッジおよび上端エッジに位置する。パネル１上の出力結合部位内の多数の出力結合点における透過エネルギは、出力スキャナ機構９によって測定されるが、この出力スキャナ機構９は、ビームＢ１、Ｂ２がパネル１にわたって掃引されるときに、入力スキャナ機構８と同期されてビームＢ１、Ｂ２を受信する。図示の例において、出力結合点は、エントリ点と反対の、パネル１の右エッジおよび底部エッジに位置する。

各出力スキャナ機構９には、典型的にはビームスキャナおよび１つの光センサ（図示せず）が含まれる。同様に、各入力スキャナ機構８には、典型的には光エミッタおよびビームスキャナ（図示せず）が含まれる。しかしながら、２以上の入力スキャナ機構が、同一の光エミッタを共有すること、および２以上の出力スキャナ機構が、同一の光センサを共有することが考えられる。また、２を超えるビームをパネルにわたって掃引できることを理解されたい。典型的には、ビームは、パネルにわたって平行移動される。すなわち、それらは、パネルの平面においてほぼ不変の角度（走査角）を有する。図１Ｃには示さなかったが、専用の光学コンポーネントが、入力結合部位および出力結合部位に関連付けられて、それぞれ、入力スキャナ機構８からの入力光を所望の方向（「走査角」）にリダイレクトし、透過光を、出力スキャナ機構９における共通の焦点領域／ポイントの方へリダイレクトする。図１Ｃの例において、ビームＢ１、Ｂ２は、パネル１のそれぞれのエッジとほぼ平行である。しかしながら、ビームＢ１、Ｂ２の走査角が、パネル１にわたって掃引されるときに変化することが考えられる。図示の実施形態および代替構成が、本出願人の国際公開第２０１０／００６８８２号および同２０１０／００６８８５号にさらに開示され、これらの出願は、参照によって本明細書に援用されている。

図１Ｃにおける実施形態の代替（図示せず）において、各出力スキャナ機構９およびリダイレクト光学コンポーネントは、それぞれの細長いセンサと取り替えられるが、この細長いセンサは、パネルエッジに沿って延び、パネルに光学的に接続される。各かかる細長いセンサは、時間の関数として受信エネルギを測定するように制御され、一方でビームは、パネル上の入力結合部位に沿って掃引される。したがって、図１Ｃにおける実施形態と同様に、透過エネルギは、パネル上の出力結合部位に関係する多数の出力結合点で測定され、出力結合点は、細長いセンサの出力信号における様々な時点に対応する。変形において、リダイレクト光学コンポーネントは保持されるが、しかし各出力スキャナ機構９は、静止放射線検出器と取り替えられ、この静止放射線検出器は、パネルエッジから離間された前述の共通焦点領域／ポイントに配置される。この変形において、静止放射線検出器は、時間の関数として受信エネルギを測定するように制御され、一方でビームは、パネル上の入力結合部位に沿って掃引される。かかる代替および変形は、本出願人の国際公開第２０１０／００６８８４号および同２０１０／００６８８６号にさらに開示され、これらの出願は、参照によって本明細書に援用されている。

図１Ｃにおける実施形態のさらなる代替（図示せず）において、ビームＢ１、Ｂ２が、それぞれの入力スキャナ機構８へ反射されるように、出力スキャナ機構９は、省略されて再帰反射器と取り替えられる。したがって、入力スキャナ機構８は、透過エネルギを測定するために、ビームを掃引しかつ受信するトランシーバとして構成される。かかる代替は、本出願人の国際公開第２００９／０４８３６５号にさらに開示され、その出願は、参照によって本明細書に援用されている。

上記の実施形態の全てにおいて、センサ３の出力信号は、パネルにわたって延びる総検出線セットにおける測定されたエネルギを表すが、各検出線は、パネルの平面図で見られるように、入力結合点および出力結合点の一意のペア間に延び、したがって、パネル上の一意の方向および位置を有する。接触決定のための処理を受ける前に、出力信号は、各光シート用の１つの空間伝播信号に集約してもよい。したがって、空間伝播信号は、パネルの周囲回りの異なる位置における受信エネルギを表す。以下でさらに例示するように、空間伝播信号は、任意選択で背景信号によって正規化し、異なる位置における光の真の透過（または同様な意味で減衰）を表すことが可能である。以下の説明において、空間伝播信号はまた、「投影」または「投影信号」と呼ばれる。

本明細書で開示するようなファンビーム実施形態において、各エミッタに対して１つの空間伝播信号が取得され、この場合に空間伝播信号は、システムにおける全ての出力結合点で測定される、かつ特定のエミッタに帰されるエネルギ値の全体に基づいている。本明細書で開示すような走査ビーム実施形態において、各ビーム掃引に対して１つの空間伝播信号が取得され、この場合に空間伝播信号は、特定のビームが、システムにおける（典型的には単一の出力結合部位内における）出力結合点に沿って掃引されている間に測定されるエネルギ値の全体に基づいている。

この態様をさらに例示するために、図１Ｄは、図１Ｃにおける右端の出力スキャナ機構９、またはその上記のような代替のいずれかから得られる空間伝播信号Ｓ_１を示す。図１Ｄはまた、光ビームＢ１がパネル１にわたって掃引されている間のビームＢ１用の対応する検出線セットｒ_１、１、．．．、ｒ_１、Ｎを概略的に示すが、検出線の密度は、任意であり、とりわけ出力スキャナ機構９のサンプリングレートに依存する。空間伝播信号Ｓ_１は、例えば、時間の関数として提供することが可能であり、時間は、パネル１の右端エッジに沿った位置と等価である。伝播信号Ｓ_１は、接触対象（図示せず）から生じる信号プロファイルＰ_１、１を含むように示される。一般に、かかる信号プロファイルＰ_１、１はまた、以下において「接触シグネチャ」と呼ばれる。

接触決定
図２は、図１に関連して上で記載し説明したような接触検出機器において得られる出力信号に基づいた、接触決定のための例示的な方法の流れ図である。以下で方法ステップを簡潔に説明して、方法の概要、ならびに個別ステップおよび／またはステップの組み合わせのいくつかの利点を提示する。

方法は反復的であり、ステップ２０１−２０８の各繰り返しは、「検出インスタンス」と呼ばれる。したがって、検出インスタンスは、エミッタが活性化されている間に、センサからの出力信号、典型的には各検出線用の１つのエネルギ値のサンプリングをイネーブルにすることによって、ステップ２０１で開始される。インプリメンテーションに依存して、エミッタは、同時に（少なくとも部分的に）または順々に活性化してもよい。

次に、ステップ２０２において、上記のように、空間伝播信号が、出力信号に基づいて生成される。

続いて、ステップ２０３において、空間伝播信号は、ピーク、すなわち潜在的な接触シグネチャの識別のために処理される。処理の結果は、各ピーク用の極限点ペアであり、極限点は、空間伝播信号におけるピークの範囲および位置を示す。空間伝播信号が、出力結合点に相関されるので、極限点ペアもまた、接触面の周囲に沿った出力結合点ペアにマッピングされる。

ステップ２０４において、多角形セットが、識別された極限点に基づいて各空間伝播信号用に生成される。多角形セットは、空間伝播信号における識別されたピークから判断して、１つまたは複数の接触対象が位置する可能性がある接触面にわたる経路を表す。多角形セットの生成は、タッチパネルにわたる全ての検出線の方向およびパネルの幾何学的レイアウトなどの周知のシステムパラメータを利用する。基本的に、多角形セットは、各ピークの減衰経路を画定するために、接触面にわたり極限点の関連検出線に沿って、出力結合点から各極限点を再びたどることによって生成される。さらに、各空間伝播信号の「不感帯」、すなわち関連する出力結合部位に達する光によって照明されない接触面上のいずれかのゾーンを説明するために、１つまたは複数の多角形を、減衰経路に追加してもよい。したがって、不感帯における接触対象は、空間伝播信号における接触シグネチャとして現れない。

次に、ステップ２０５において、解析領域が、典型的には論理積演算において多角形セットを組み合わせることによって識別される。したがって、解析領域は、ステップ２０２で生成された空間伝播信号の全体に含まれる情報を考慮し、１つまたは複数の接触対象が位置する可能性がある接触面上の領域である。

ステップ２０６において、空間分布図が、空間伝播信号に基づき、しかし解析領域内でのみ再構成される（「局所的再構成」と呼ばれる）。空間分布図は、接触面にわたるエネルギ関連パラメータ（例えば、エネルギ、減衰または透過）の空間分布を表してもよい。概して言えば、空間分布図の再構成は、逆投影アルゴリズムと、空間伝播信号に基づいて動作する優決定方程式系もしくは統計モデルと、またはそれらの派生物と、の１つまたは複数を典型的に含む処理集約的な動作である。再構成を解析領域のみに制限することによって、再構成用の計算時間および／または必要な処理能力の著しい低減を達成することが可能になる。それはまた、再構成プロセスの計算安定性を向上させるために働き得る。なぜなら、局所的再構成プロセスが、完全な再構成よりも優決定になり得るからである。

ステップ２０６に対するステップ２０５の影響をさらに示すために、ワイドスクリーン（１６：９）型の４０インチタッチパネルを検討する。かかる接触平面の合計領域は、約４４００ｃｍ^２である。１０の対象がパネルに接触し、各対象が１ｃｍ^２の面積を有すると仮定する。２つのビームが、パネルにわたって直交して走査されている図１Ｃの構成において、解析領域の最大数は１００であり、最大合計解析領域は、約１００ｃｍ^２である。したがって、再構成プロセスにおいて解析領域だけを考慮することによって、再構成される面積は、４４分の１に低減される。

再構成後に、空間分布図は、全ての真の接触点の識別のためにステップ２０７において解析される。次に、ステップ２０８において、接触データが、識別された接触点用に抽出されて出力され、プロセスは、新しい繰り返しのためにステップ２０１に戻る。限定するわけではないが、接触点のｘ、ｙ座標、面積、形状および／または圧力を含む任意の利用可能な接触データを抽出してもよい。

以下において、ステップ２０３−２０７の実施形態を、より詳細に説明する。以下の説明において、空間伝播信号が、範囲０〜１に入るように正規化された透過光の減衰を表すと仮定される。しかしながら、異なるステップがまた、空間伝播信号の他のフォーマット、例えば上記のエネルギ値または正規化されたエネルギ値に適用可能であることに留意されたい。

ピーク検出および解析（ステップ２０３）
一実施形態において、空間伝播信号は、特定の閾値を超える減衰を備えたどんなピークも検出するように処理される。閾値は、任意の適切な値に固定し設定してもよいが、一般に０．２５未満である。一例において、閾値は、最も弱い接触シグネチャを検出できるように、約０．０１〜０．００１などの非常に低い値に設定される。一般に、閾値は、空間伝播信号のノイズレベルの上に設定される。したがって、ピーク検出ステップの感度を改善するために、任意の標準フィルタ技術、例えば低域通過フィルタ、メジアンフィルタ、フーリエフィルタ等を用いて、ピーク検出ステップの前に、ノイズ低減用に空間伝播信号を前処理するのが望ましくなり得る。

図３Ａに示すように、ピーク検出ステップは、閾値ｑ_ｔより強い、信号Ｓ_ｉにおける減衰ピークＰ_ｉ、ｊの極限点ｂ_{ｉ、ｊ、ｌ}、ｂ_{ｉ、ｊ、ｒ}を見つける。後続の再構成および識別ステップ２０６−２０７のインプリメンテーションに依存して、ピーク検出ステップはまた、ピークＰ_ｉ、ｊの中心点ｃ_ｉ、ｊ、幅ｗ_ｉ、ｊおよび合計（統合された）減衰（図３Ａにおけるハッチング領域）を計算してもよい。中心点ｃ_ｉ、ｊは、例えば、ピークの最大値として、または極限点ｂ_{ｉ、ｊ、ｌ}、ｂ_{ｉ、ｊ、ｒ}間の中間点として識別してもよい。

ピーク検出ステップの精度を改善するために、任意の適切な補間アルゴリズムを用い、補間によって空間伝播信号における信号値の密度を増加させることが可能である。これは、空間伝播信号に関連する出力結合点および検出線の空間密度を増加させることと等価である。

ピーク検出ステップの精度を向上させる別の方法は、基底関数または基底関数セットを各ピークに適合させること、および適合された基底関数に基づいて極限点を決定することである。基底関数は、任意の形状、例えばガウスベル、コーシー−ローレンツ分布、低域通過フィルタリングされたトップハット関数等を有してもよい。

ピーク検出ステップはまた、図３Ｂに示すように、異なる接触対象から生じる重複ピークＰ_{ｉ、ｊ、ａ}、Ｐ_{ｉ、ｊ、ｂ}によって形成された接触シグネチャＰ_ｉ、ｊを識別するように、かつ重複ピークＰ_{ｉ、ｊ、ａ}、Ｐ_{ｉ、ｊ、ｂ}を分離するように適合してもよい。かかる分離は、（図３Ｂにおいて点線によって示される）基底関数セットを組み合わされたピークＰ_ｉ、ｊに適合させることによって、および適合された基底関数に基づいてそれぞれのピークの極限点を決定することによって達成してもよい。

例示的なピーク検出ステップにおいて、各空間伝播信号は、下記によって処理される。
１．空間伝播信号の左端からスタートする。
２．左から右へ行きながら空間伝播信号Ｓ_ｉにおける信号値を繰り返し処理し、減衰が閾値ｑ_ｔより大きくなる位置、および減衰が再び閾値ｑ_ｔより小さくなる位置を見つける。これらの位置をピークＰ_ｉ、ｊの極限点ｂ_{ｉ、ｊ、ｌ}、ｂ_{ｉ、ｊ、ｒ}として記憶する。また、各ピークＰ_ｉ、ｊに対して、ピークに境界があるかないか、すなわち極限点の１つが空間伝播信号Ｓ_ｉにおける活性領域（以下を参照）の端部と一致するかどうかの情報を記憶する。
３．各ピークＰ_ｉ、ｊに対して、極限点ｂ_{ｉ、ｊ、ｌ}、ｂ_{ｉ、ｊ、ｒ}を処理して、それらをピークＰ_ｉ、ｊからわずかに潜在的に移動させる。例えば、各極限点は、信号値が大きさにおいて減少している限り、ピークから離れるように移動してもよい。このステップは、閾値ｑ_ｔを超える信号値を有する接触シグネチャの狭い領域だけでなく、弱い接触シグネチャが全体として含まれることを保証するように働き得る。次に、結果としての極限点は、後続の計算において極限点として用いられる。
４．全てのピークＰ_ｉ、ｊに対して、恐らく、極小値の深さが、所定のまたは予め設定されたノイズ閾値を超えなければならないという追加制約と共に任意の適切なアルゴリズムを用いて、極限点間の極小値を探索する。各ピーク用の極小値ｂ_{ｉ、ｊ、ｍ}に関する情報を記憶する。
５．１つまたは複数の極小値を有する全てのピークに対して、ピークを分割する。分割されたピーク用の極限点は、極小値の位置を極限点として用いることによって、または任意の他の適切な技術によって、上記の基底関数を用いて決定してもよい。

多角形セットの生成（ステップ２０４）
多角形セットを生成するステップを説明し例示する目的で、図４Ａにおける走査ビーム実施形態を検討する。ここで、６つのビームＢ１−Ｂ６が、接触面にわたって掃引され、この場合に第１のビームセットＢ１、Ｂ３、Ｂ４が、第１の入力結合部位１０から第１の出力結合部位１１への伝播のために導入され、同時に第１の主方向Ｒ１において掃引され、第２のビームセットＢ２、Ｂ５、Ｂ６が、第２の入力結合部位１０から第２の出力結合部位１１への伝播のために導入され、同時に第２の主方向Ｒ２において掃引される。第１および第２の主方向Ｒ１、Ｒ２は、相互に直交し、パネルのエッジに平行である。第１のビームセットには、第１の入力結合部位１０に垂直な１つのビームＢ１と、２つの非垂直で非平行なビームＢ３、Ｂ４と、が含まれる。第２のビームセットには、第２の入力結合部位１０に垂直な１つのビームＢ２と、２つの非垂直で非平行なビームＢ５、Ｂ６と、が含まれる。

図４Ａは、各ビームの中心光線が、接触面上の４つの接触対象６の外側境界とどのように相互作用するかを示す。

図４Ｂは、ビームＢ５用の照明されたゾーンを示す。ビームＢ５が、第１の入力結合部位に非垂直であるので、ビームＢ５は、ある部分（「不感帯」）を照明なしに（またはほぼなしに）して、タッチパネルのサブセットにわたって掃引されるだけである。矢印ＩＮ５が、ビームＢ５によって掃引される第１の入力結合部位の範囲を示すのに対して、矢印ＯＵＴ５は、ビームＢ５によって掃引される第１の出力結合部位の範囲を示す。矢印ＯＵＴ５はまた、第１の出力結合部位に対してマッピングされているようにビームＢ５用の空間伝播信号の活性領域を示す。

図５Ａは、ビームＢ５用に得られた空間伝播信号Ｓ_５の例と同様に、タッチパネルの平面図を示す。さらに、信号Ｓ_５におけるピークＰ_５、１、Ｐ_５、２に対応する減衰経路Ａ_５、１、Ａ_５、２が、ハッチング領域として示されている。同様に、信号Ｓ_５に関連する不感帯Ｄ_５、１、Ｄ_５、２が、ハッチング領域として示される。

図５Ｂは、ビームＢ５用に得られたピークＰ_５、１、Ｐ_５、２を備えた空間伝播信号Ｓ_５、ならびに対応する減衰経路Ａ_５、１、Ａ_５、２および不感帯Ｄ_５、１、Ｄ_５、２の例を示す。ピークＰ_５、１に境界がなく、その減衰経路Ａ_５、１が、不感帯Ｄ_５、１と少なくとも部分的に重複していることに留意されたい。

多角形セットを生成するステップは、空間伝播信号に基づいて、接触対象が位置する可能性がある、タッチパネル上の全ての領域を表す多角形を生成することを含む。不感帯は、空間伝播信号が、これらの不感帯に関する情報を含まないので、多角形セットに含まれる。

したがって、図５Ａおよび５Ｂにおけるハッチング領域Ａ_５、１、Ａ_５、２、Ｄ_５、１、Ｄ_５、２はまた、それぞれの信号Ｓ_５用の多角形セットを表す。図５Ｂにおける境界のないピークＰ_５、１の不感帯Ｄ_５、１および減衰経路Ａ_５、１は、別個の多角形によってか、または単一の組み合わされた多角形によって表してもよいことに留意されたい。

図４Ａにおける走査ビーム実施形態および接触対象セットに戻ると、ビームＢ１−Ｂ６用に生成された、結果としての多角形セットＡ_１−Ａ_６が、図６Ａ−６Ｃに示されている。図６と同様に後続の図において、実線は、減衰経路の境界を示し、破線は、不感帯の境界を示す。

したがって、ステップ２０４は、各空間伝播信号用に生成された１つの多角形セットに帰着し、多角形セットＡ_ｉは、空間伝播信号Ｓ_ｉ用に生成された全ての多角形Ａ_ｉ、ｐの和集合である。

解析領域の決定（ステップ２０５）
解析領域を決定するステップには、様々な信号伝播信号Ｓ_ｉ用に生成された多角形セットＡ_ｉの全交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}を推定または計算することが含まれる。

２つの多角形セットの交点は、タッチパネルの座標系内で、２つの多角形セットにおける多角形のペアワイズ一致によって計算してもよい。当業者には周知のように、交点の計算は、論理積演算の実行に対応する。

多角形および特に凸多角形の交点を計算するための多数の効率的なアルゴリズムが、先行技術に存在する。一例が、Ｃｈａｐｔｅｒ ７．６ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｏｋ“Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｉｎ Ｃ”，２^ｎｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，ｂｙ Ｊｏｓｅｐｈ Ｏ’Ｒｏｕｒｋｅに示された線形時間アルゴリズムである。この本はまた、多角形交差用の様々な他のテストおよびアルゴリズムを説明している。代替または追加として、交点の計算は、例えば、Ｃｈａｐｔｅｒ ５（ｐｐ１５６−１６０）ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｏｋ“Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ”ｂｙ Ｃｈｒｉｓｔｅｒ Ｅｒｉｃｓｏｎに説明されているような分離軸定理（ＳＡＴ）を用いてもよい。さらに、同じ本の６〜９章に説明されているように、全ての多角形ペアをテストする必要性を回避するために、階層的幾何構造を用いることが有利になり得る。

１つの多角形が、別の多角形内に完全に位置する場合に、これらの２つの多角形の交点が、より小さな多角形に等しいと規定されることに留意されたい。

図６は、多角形セットを交差させるプロセスをさらに示す。上記のように、Ａ_１−Ａ_６は、異なる空間伝播信号Ｓ_１−Ｓ_６用に生成された多角形セットを示す。図６Ａの例において、多角形セットＡ_５およびＡ_３は、交差されて多角形交差Ａ_３＋５を生成する。図面の全体を通して、多角形交点に含まれる多角形は、暗い領域によって表される。図６Ｂの例において、多角形セットＡ_６およびＡ_４は、交差されて多角形交差Ａ_４＋６を生成する。図６Ｃの例において、多角形交差Ａ_３＋５は、多角形セットＡ_２と交差されて多角形交差Ａ_{２＋３＋５}を生成し、多角形交差Ａ_４＋６は、多角形セットＡ_１と交差されて多角形交差Ａ_{１＋４＋６}を生成し、それから多角形交差Ａ_{２＋３＋５}およびＡ_{１＋４＋６}は、交差されと最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}を生成する。最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}は、接触対象が位置する可能性がある解析領域を識別する。明らかに、接触対象を含む可能性がある合計領域は、接触面の合計領域と比較して、著しく低減された。

この特定の例において、結果としての解析領域が、接触対象（図４Ａを参照）とほぼ一致することに注目することができ、したがって、最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}から接触点を直接、すなわち再構成ステップ（図２の２０６）を適用することなしに、識別することが可能になり得る。したがって、特に、識別されることになるあり得る接触点の数が、パネル内で生成される光シートの数に対して少ない場合に、再構成ステップを省略することが可能になり得る。

多角形セットが組み合わされる（交差される）シーケンスが最終結果にとって重要ではないことを示すことができる。異なる多角形セットから多角形を組み合わせる任意の方法を用いてもよい。しかしながら、交差演算の数は、各多角形セット用の検出線の勾配に関する情報を利用することによって低減することが可能である。

図４Ａの例に戻ると、同一の主方向Ｒ１、Ｒ２におけるビーム掃引と関連する多角形セットグループと別々に交差することが有利になり得る。さらに、かかるグループ内の第１の交差が、垂直ビームＢ１、Ｂ２に関連する多角形セットを含むことが有利になり得る。なぜなら、これは、自身に接触を有しない全ての不感帯多角形を除去する傾向があるからである。交差プロセスのかかる実施形態が、図７に例示されており、そこでは、多角形セットＡ_２、Ａ_５およびＡ_６（図４Ａにおける掃引方向Ｒ２に対応する）は、第１のグループにおいて交差され、多角形セットＡ_１、Ａ_４およびＡ_３（図４Ａにおける掃引方向Ｒ１に対応する）は、第２のグループにおいて交差される。第１のグループにおいて、多角形セットＡ_２（垂直ビームＢ２によって生成される）は、最初に多角形セットＡ_５と交差されて多角形交差Ａ_２＋５を生成し、次に、多角形交差Ａ_２＋５は、多角形セットＡ_６と交差されて多角形交差Ａ_{２＋５＋６}を生成する。第２のグループにおいて、多角形セットＡ_１（垂直ビームＢ１によって生成される）は、最初に多角形セットＡ_４と交差されて多角形交差Ａ_１＋４を生成し、次に、多角形交差Ａ_１＋４は、多角形セットＡ_３と交差されて多角形交差Ａ_{１＋４＋３}を生成する。次に、多角形交差Ａ_{２＋５＋６}およびＡ_{１＋４＋３}は、交差されて最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}を生成する。図６を図７と比較することによって、多角形交差における多角形の数が、多角形セットを交差させる順序を最適化することによって著しく低減可能であることが分かる。

多角形セットの生成および交差の上記プロセスがまた、ファンビーム実施形態において実行可能であることを理解されたい。図８Ａは、かかるファンビーム実施形態の例を示すが、そこでは、６つのエミッタｅ１−ｅ６が、タッチパネルの周囲回りにおけるそれぞれの入力結合部位に位置し、各エミッタｅ１−ｅ６からの透過エネルギが、タッチパネルの全周囲回りに延びる出力結合部位に位置するセンサ（図示せず）によって測定される。したがって、各エミッタｅ１−ｅ６は、パネルに導入される光ビームを生成して、エミッタから離れてパネルの平面において拡散するそれぞれの光シートを形成する。図８Ａはまた、接触面上の４つの接触対象６の外側境界と相互作用するビーム光線を示す。

図８Ｂは、それぞれのエミッタｅ１−ｅ６の光シート用に得られた空間伝播信号に基づいて生成された多角形セットＡ_１−Ａ_６を示す。各多角形セットＡ_１−Ａ_６には、対応する空間伝播信号（図示せず）におけるピークに対応する減衰経路と同様に空間伝播信号に関連する不感帯が含まれる。不感帯は、それぞれのエミッタのビーム角から実質的に与えられる。図８Ｂの左部分において、実線は、減衰経路の境界を示し、破線は、不感帯の境界を示す。図８Ｂの右部分において、多角形セットＡ_１−Ａ_６における多角形は、暗い領域によって表される。

図９は、図８Ｂにおける多角形セットＡ_１−Ａ_６を交差させた結果を示す。したがって、多角形セットＡ_１およびＡ_４は、交差されて多角形交差Ａ_１＋４を生成し、多角形セットＡ_３およびＡ_６は、交差されて多角形交差Ａ_３＋６を生成し、多角形セットＡ_２およびＡ_５は、交差されて多角形交差Ａ_２＋５を生成する。次に、多角形交差Ａ_１＋４およびＡ_３＋６は、交差されて多角形交差Ａ_{１＋４＋３＋６}を生成し、次に、多角形交差Ａ_{１＋４＋３＋６}は、多角形交差Ａ_２＋５と交差されて最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}を生成する。

最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}は、接触対象を含む可能性がある合計領域を表す。図９は、この領域が、接触面の小さな部分を構成することを示す。図９におけるＡ_{ｔｏｔａｌ}を図８Ａと比較することにより、この特定の例において、交差ステップが、適切な（真の）接触点に対応しない、いくつかの解析領域を結果としてもたらすことが分かる。これらの解析領域は、後続の再構成および接触識別ステップ（図２のステップ２０６−２０７）において除去してもよい。解析領域の数は、パネルを照明する光シートの数を増加させることによって、真の接触点の所与の数に対して低減することが可能である。

多角形を生成し交差させるステップに対して多数の代替が存在することを理解されたい。

例えば、生成および交差ステップは、順番に実行する代わりに、混ぜ合わせてもよい。「中心線交差」と呼ばれるかかる一実施形態において、空間伝播信号はペアで処理され、各ペアからのピークデータは、それぞれの多角形セットを生成するように組み合わされる。かかるピークデータは、各ピークの中心点ｃ_ｉ、ｊおよび幅ｗ_ｉ、ｊであってもよい（図３Ａを参照）。次に、結果としての多角形セットは、上記のように交差されて最終交差を生成する。中心線交差技術は、図１０においてさらに例示する。図１０Ａにおいて、３つの中心線（実線）が、空間伝播信号Ｓ_５において識別されたピークの中心点に基づいて、およびパネルの底部端における出力結合部位から延びる検出線に関する知識を用いて、タッチパネルにわたって再びたどられる。さらに、不感帯が、図１０Ａの中心線表現に含まれる。図１０Ｂにおいて、３つの中心線（実線）が、空間伝播信号Ｓ_４において識別されたピークの中心点に基づいて、タッチパネルにわたって再びたどられる。対象の２つが、検出線とほぼ整列され、ピーク識別ステップにおいて互いから分離されないことに注目してもよい。したがって、単一の中心線が、図１０Ｂにおける最も上のピークの中心点から再びたどられる。図１０Ｃは、図１０Ａおよび１０Ｂにおける中心線表現を交差させた結果を示す。図１０Ｄにおいて、それぞれのピークの幅を横断点へ再びたどることによって、多角形が、中心線の各交点の回りに生成された。さらに、多角形が、同様に不感帯に生成される。したがって、図１０Ｄにおける多角形セットＡ_４＋５は、図６−９に関連して上記したような多角形交差にほぼ対応する。図１０Ｅおよび１０Ｆは、多角形セットＡ_１＋２およびＡ_３＋６を示すが、これらの多角形セットは、空間伝播信号Ｓ_１、Ｓ_２およびＳ_３、Ｓ_６にそれぞれ基づいて生成される。次に、図１０Ｄ−１０Ｆにおける多角形セットＡ_４＋５、Ａ_１＋２およびＡ_３＋６は、図６−９に関連して説明するように交差されて、図１０Ｇに示す最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}を生成する。中心線交差技術は、空間伝播信号をペアリングして初期多角形セットを生成する場合に、検出線間の直交性を最大限にすることから利益を得られる（図１０Ｄ−１０Ｆ参照）。これによって、横断点の位置は、空間伝播信号におけるノイズにそれほど影響されなくされ得る。

別の変形において、多角形生成ステップ（ステップ２０４）は、省略される。代わりに、ステップ２０５が、接触面のマップ／画像に基づいて解析領域を得るように修正されるが、マップは、解像要素または画素に分割される。マップ上の全ての画素に関して、画素が、関連する検出線に沿ったそれぞれの空間伝播信号にマッチングされた場合に、画素が、ピーク内に入るか否かがチェックされる。画素は、それが全ての検出線に対してピーク内に入る場合に、解析領域の一部と見なされる。アルゴリズムが、各画素に関連する検出線の数のカウントを維持する必要があることが分かる（この数は、画素が１つまたは複数の不感帯内に位置する場合には、より小さい）。

さらに別の変形は、（ステップ２０４で生成される）上記の多角形セットの使用に基づいており、この場合にステップ２０５は、論理積演算において全ての多角形セットにおける対応する画素を組み合わせるように修正され、それによって、組み合わされた画素は、組み合わされた画素の全てが減衰経路または不感帯に属する場合にのみ、解析領域の一部であると見なされる。

画素ごとの解析を含む後者の技術は、所与の空間解像度を達成するために、多角形交差技術および中心線交差技術より多くの計算を必要とする可能性がある。

中心線交差技術および画素ごとの解析技術はまた、ファンビーム実施形態において得られた空間伝播信号の処理のために用いてもよいことを理解されたい。

多角形交差を含む全ての実施形態において、解析領域がない場合には早期終了用の機構を実行することが可能である。特に、多角形交差が論理積演算によって生成されるので、いずれの多角形交差（Ａ_３＋５、Ａ_４＋６等）も、空集合であると、すなわち多角形がないと分かった場合に、最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}もまた空集合になると結論付けることができる。したがって、多角形交差のいずれかが空集合であると分かった場合には常に、プロセスは、ステップ２０８に直接ジャンプして、座標の空集合を出力し、次に、新しい繰り返しの準備をしてもよい（図２を参照）。かかる早期終了機構はまた、空集合に対していくつかの多角形セットをチェックし、空集合が見つかった場合には終了してもよい。これは、図６Ｃにおける多角形セットＡ_１およびＡ_２など、不感帯を有しないあらゆる多角形セットに当てはまる。これらの多角形セットのいずれかが空集合である場合に、最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}もまた、空集合になる。これは、ピーク検出ステップ（図２のステップ２０３）が、垂直ビームＢ１、Ｂ２（図４Ａ）用に得られた空間伝播信号Ｓ_１、Ｓ_２の少なくとも１つにおいていずれのピークも識別できない場合には常に終了することに等しい。一実施形態において、ステップ２０３は、これらの空間伝播信号Ｓ_１、Ｓ_２を、他の空間伝播信号の前に処理するように、およびそれがＳ_１またはＳ_２にピークを見つけられない場合には常に終了するように構成される。

局所的な再構成（ステップ２０６）
再構成ステップにおいて、解析領域は、接触点の存在を識別するように処理される。再構成ステップには、典型的には空間分布図を生成することが含まれるが、この空間分布図は、解析領域内におけるエネルギ／減衰／透過率の値の空間分布を示す。かかる空間分布図は、接触面全体にわたる空間分布図を再構成して、局所的に解析領域内だけの空間分布図を生成するために使用できる任意の既存の画像再構成技術を適合させて生成することができる。

一例において、フィルタ補正逆投影法などの標準トモグラフィー法は、解析領域内の局所的な再構成用に適合させてもよい。トモグラフィー再構成の理論は、当該技術分野において周知である。それは、“Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ”ｂｙ Ｆｒａｎｋ Ｎａｔｔｅｒｅｒ ａｎｄ Ｆｒａｎｋ Ｗｕｂｂｅｌｉｎｇ，および“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ”ｂｙ Ｋａｋ ａｎｄ Ｓｌａｎｅｙなどの教科書で徹底的に説明されている。

フィルタ補正逆投影アルゴリズムと同様に、（走査ビーム実施形態において得られるような）平行検出線を用いたセットアップと、（ファンビーム実施形態において得られるような）分散検出線を用いたセットアップとの間のインプリメンテーションにおける差の完全な説明のために、上で示した教科書を参照する。ここで、局所的な再構成に適合されるようなアルゴリズにおける主なステップの大ざっぱな概要を提供し、かつ解析領域を用いることからどのように利益を得ることができるかを示す。

フィルタ補正逆投影アルゴリズムは、一般に、いわゆる投影に基づいて動作するが、投影は、典型的には（しかし必ずではない）透過または対数透過（以下を参照）に変換された上記の空間伝播信号に対応してもよい。完全な接触面の再構成用に適用されるときに、アルゴリズムは、各投影用に、以下のように動作することになろう。
１．適切なフィルタを投影に適用する。適切なフィルタは、文献で見つけられるが、しかし例えば、Ｒａｍ−ＬａｋまたはＳｈｅｐｐ−Ｌｏｇａｎ（シェフ−ローガン）とすることができる。フィルタは、フーリエ平面または空間領域において利用することができる。
２．空間分布図における全ての点／画素に対して、再構成された信号値が、全てのフィルタ補正投影との画素の相互作用の和として計算される。これは、逆投影プロセスである。

空間伝播信号セットに基づいたかかる完全な再構成によって生成された空間分布図の例が、図１１Ａの三次元プロットにおいて提供されており、それは、タッチパネルのＸＹ座標系における再構成された減衰値を示す。

局所的な再構成用に逆投影アルゴリズムを適合させるために、上記のステップ２は、逆投影プロセス中に接触面全体の平面内における画素のためではなく、解析領域内の画素のためだけに和を計算するように修正してもよい。図１１Ｂは、図１１Ａにおける完全な再構成を生成するために用いられる空間伝播信号のセットに基づいて、多角形生成および交差（ステップ２０４−２０５）によって計算された最終交差Ａ_{ｔｏｔａｌ}を示す。図示のように、最終交差は、５つの解析領域に帰着する。図１１Ｃは、解析領域内の局所的な再構成の結果を示す。図１１Ａおよび図１１Ｃを比較することによって、局所的な再構成が、タッチパネルの関連部分内で完全な再構成と同じ結果につながることが分かる。また、適切な局所的再構成アルゴリズムを選択することによって、ノイズレベルを低減することが可能であると分かる。フィルタ補正逆投影法において、例えば、投影信号（すなわち空間伝播信号）は、関連ピーク外で減衰を０に（または同様な意味で透過を１に）設定することにより、解析領域に基づいて、再構成の前にノイズ低減用に前処理してもよい。この前処理は、上記のフィルタ（例えば、Ｒａｍ−ＬａｋまたはＳｈｅｐｐ−Ｌｏｇａｎ（シェフ−ローガン））を適用する前に行ってもよい。さらに、局所的な再構成プロセスは、完全な再構成より優決定である。なぜなら、再構成が解析領域に制限された場合に、多数の未知のものを除去できるからである。当業者は、情報の増加を利用するように再構成プロセスを適切に設計することによって、さらなるノイズ低減が可能であることを理解されよう。

接触決定プロセス中の処理の必要性が、ステップ２、すなわち実際の再構成によって主として引き起こされることを強調すべきである。ほとんどのトモグラフィー再構成技術に関して、処理は、投影数と同様に再構成された画像（すなわち空間分布図）における点（画素）の数に比例する。これの原理は、上で概説したアルゴリズムにおいて見い出すことができる。空間分布図における全ての点（ポイント）用に、全ての投影からの逆投影値を加えることになる。再構成を解析領域に制限する場合には、再構成される空間分布図における点の数が低減される。図２に関連し、本発明の実施形態によって、４０インチタッチパネル上の１０の接触に対して約４４分の１に低減された再構成処理が可能になることが説明された。同じタッチパネル上に４つの接触が存在する場合に、処理は、約２７５分の１にまで低減でき、パネル上にただ２つだけの接触がある場合に、処理は、少なくとも約１１００分の１にまで低減される。

局所的な再構成が、フィルタ補正逆投影アルゴリズムの使用に限定されないことを強調すべきである。限定するわけではないが、ＣＴ（コンピュータトモグラフィー）、ＡＲＴ（代数的再構成法）、ＳＩＲＴ（同時逐次再構成法）、ＳＡＲＴ（代数的再構成法）、直接２Ｄ ＦＦＴ再構成、または例えばベイズ反転に基づいた統計的再構成法を含む任意の既存の画像再構成技術を実質的に用いてもよい。画像再構成用技術の実施形態が、２００９年１０月１９日出願の本出願人による米国仮出願第６１／２７２，６６７号明細書、および２０１０年５月３日出願の同第６１／２８２，９７３号明細書にさらに開示され、これらの出願は、両方とも参照によって本明細書に援用されている。

局所的な再構成の一般的な利点は、それによって、後続の接触識別ステップ２０７において、解析領域の間で真および偽の接触点を識別することが可能になるということである。したがって、ステップ２０３において、何かの完全または部分的に重複するピークが識別されず分離されない場合に、かかるピークは、ステップ２０５において複数の解析領域に帰着し、これらの解析領域は、ステップ２０６における再構成の後で、真の接触点の識別のためにステップ２０７において処理される。

接触識別およびデータ抽出（ステップ２０７−２０８）
局所的な再構成ステップ２０６の完了後に、空間分布図内の真の（実際の）接触点を分離するために任意の周知技術を用いてもよい。例えば、通常の塊検出および追跡技術を、実際の接触点を見つけるために用いてもよい。しかしながら、先の局所的な再構成ステップが、接触点を抽出するために必要とされる処理を低減することを理解されたい。

一実施形態において、閾値が、ノイズを除去するために空間分布図に最初に適用される。閾値を超えるどんな領域も、例えば二次元ガウスベル形状を領域内の信号値に適合させることによってか、または領域内の信号値の加重慣性楕円を見つけることによって、中心および形状を見つけるためにさらに処理してもよい。限定するわけではないが、二次元二次多項式、Ｋ平均クラスタリング、ラプラシアン・ガウシアン（ＬｏＧ）および分水嶺アルゴリズムを適合させることを含む、当該技術分野において周知の多数の他の技術がまた存在する。

空間分布図を処理して、任意のタイプの接触データを抽出してもよい。かかる接触データには、接触面の座標系内における各接触対象の座標を含んでもよい。他のタイプの接触データには、各接触対象の領域および／または形状が含まれる。領域が、印加圧力の関数であるので、少なくとも可撓性対象（例えば指先）に関して、対象と接触面との間の接触圧力がまた、各接触対象用に推定可能である。

さらに、ステップ２０８は、ある対象用の接触データの出力を、例えばそれらの領域および／または形態に基づいて、差し控えてもよい。例えば、手のひら用の接触データは出力しないことが望ましくなり得るのに対して、指先用の接触データは、出力すべきである。

さらなる実施形態において、空間分布図において検出されるどんな接触点も、前の繰り返し（図２における繰り返しを参照）において検出された接触とマッチングされる。多くの用途にとって、接触点が、接触点の時間系列の一部であることを知ることは有用になり得る。これによって、例えば、接触面上の接触ジェスチャの認識等が容易になる可能性がある。

上記のように、局所的な再構成ステップ２０６は、省略してもよく、接触識別ステップ２０７は、ステップ２０５において識別された解析領域に対して直接動作してもよい。かかる変形は、可能な接触点の数が制限され、パネルにおける交差光シートの数より少ない場合には常に、特に適している。例えば、真の接触点は、接触対象の形状および／または領域が、周知であるかまたは予測可能ならば、解析領域の形状および／またはサイズに基づいて、解析領域の間の誤った接触点から区別し得る。

図１２Ａは、本明細書で説明するような接触検出機器における接触決定用のかかる方法の一実施形態を示す。方法には、１つまたは複数の投影信号を取得することであって、各信号が、接触検出機器の出力結合部位内における光の空間分布を示すこと（ステップ１２００）と、１つまたは複数の接触対象によって引き起こされた減衰を表す全ての信号プロファイルの識別のために投影信号を処理すること（ステップ１２０２）と、が含まれる。方法には、さらに、各信号プロファイルに対して、接触面にわたる減衰経路を決定すること（ステップ１２０４）と、このように決定された減衰経路セットの関数として、接触面上の１つまたは複数の候補接触領域を識別することであって、各候補接触領域が、接触面のサブセットであること（ステップ１２０６）と、が含まれる。方法は、候補接触領域に基づいて、各接触対象用の接触データを決定することによって終了される（ステップ１２０８）。

図１２Ｂは、本明細書で説明するような接触検出機器における接触決定用の方法の別の実施形態を示す。図１２Ｂにおける方法には、１つまたは複数の投影信号を取得すること（ステップ１２００）と、投影信号における信号プロファイルを識別すること（ステップ１２０２）と、が含まれる。方法には、さらに、信号プロファイルに基づいて、接触面上の１つまたは複数の候補接触領域を識別すること（ステップ１２０６’）と、投影信号を処理して、候補接触領域内における信号値の二次元分布を再構成すること（ステップ１２０７）と、が含まれる。方法は、候補接触領域に基づいて、各接触対象用の接触データを決定することによって終了される（ステップ１２０８）。

接触決定プロセスは、接触検出機器における光センサの出力信号を受信するように接続されたデータ処理装置（図１Ａの７参照）によって典型的には実行される。図１３Ａは、図１２Ｂにおけるプロセスを実行するためのかかるデータ処理装置７の例を示す。図示の例において、装置７には、１つまたは複数の投影信号を取得するための要素（または手段）１３００と、１つまたは複数の接触対象によって引き起こされた減衰を表す全ての信号プロファイルの識別のために投影信号を処理するための要素（または手段）１３０２と、が含まれる。また、信号プロファイルに基づいて、接触面上の１つまたは複数の候補接触領域を識別するための要素（または手段）１３０４と、候補接触領域内における信号値の二次元分布を再構成するために投影信号を処理するための要素（または手段）１３０６と、が設けられる。装置７には、さらに、候補接触領域に基づいて、各接触対象用の接触データを決定するための要素（または手段）１３０８が含まれる。

装置７は、１つまたは複数の汎用もしくは特殊用途コンピューティング装置上を走行する特殊用途ソフトウェア（またはファームウェア）によって実現してもよい。この文脈において、かかるコンピューティング装置の各「要素」または「手段」が、方法ステップの概念的な対応物を指すことを理解されたい。要素／手段と、ハードウェアまたはソフトウェアルーチンの特定の断片との間に一対一の対応が必ずしも存在するとは限らない。ハードウェアの一片には、時には異なる手段／要素が含まれる。処理ユニットは、１つの命令を実行する場合に、１つの要素／手段として働くが、しかし別の命令を実行する場合に、別の要素／手段として働く。さらに、１つの要素／手段は、場合によっては１つの命令によって、しかし他の場合によっては複数の命令によって実現してもよい。図１３Ｂに示すように、かかるソフトウェア制御コンピューティング装置７には、１つまたは複数の処理ユニット１３２０、例えばＣＰＵ（「中央処理装置」）、ＤＳＰ（「デジタル信号プロセッサ」）、ＡＳＩＣ（「特定用途向け集積回路」）、別個のアナログおよび／もしくはデジタルコンポーネント、またはＦＰＧＡ（「フィールドプログラマブルゲートアレイ）などのある他のプログラム可能論理装置を含んでもよい。コンピューティング装置７には、さらに、システムメモリ１３２２と、システムメモリ１３２２を含む様々なシステムコンポーネントを処理ユニット１３２０に結合するシステムバス１３２４と、を含んでもよい。システムバス１３２４は、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、および様々なバスアーキテクチャのいずれかを用いるローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造のいずれかであってもよい。システムメモリ１３２２は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）およびフラッシュメモリなどの揮発性および／または不揮発性メモリの形態をしたコンピュータ記憶媒体を含んでもよい。特殊用途ソフトウェアは、システムメモリにか、または磁気媒体、光学媒体、フラッシュメモリカード、デジタルテープ、ソリッドステートＲＡＭ、ソリッドステートＲＯＭなど、コンピューティング装置に含まれるか、コンピューティング装置がアクセス可能である他の取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体上に記憶してもよい。コンピューティング装置７には、シリアルインターフェイス、パラレルインターフェイス、ＵＳＢインターフェース、無線インターフェース、ネットワークアダプタなどの１つまたは複数の通信インターフェース１３２６と同様に、Ａ／Ｄコンバータなどの１つまたは複数のデータ取得装置１３２８を含んでもよい。特殊用途ソフトウェアは、記録媒体、読み取り専用メモリまたは電気搬送波信号を含む任意の適切なコンピュータ可読媒体で、コンピューティング装置に提供してもよい。

上記の実施形態の全てにおいて、エミッタは、任意の適切な波長領域、例えば赤外線または可視波長領域において動作することができる。全ての光シートは、同一波長で生成することが可能である。代替として、異なる波長領域の光で異なるシートを生成して、波長に基づいたシート間の区別をできるようにすることが可能である。さらに、エミッタは、連続またはパルス放射線を出力することができる。さらに、エミッタは、同時にまたは順次的に活性化してもよい。所望の波長領域における光を放射できる任意のタイプのエミッタ、例えば、ダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ（垂直共振器型面発光レーザ）、またはＬＥＤ（発光ダイオード）、白熱電球、ハロゲンランプ等を用いることが可能である。

透過エネルギは、光を電気信号に変換できる任意のタイプの光センサによって測定してもよい。本明細書の文脈において、「光センサ」が、０次元光検出器を意味することに留意されたい。したがって、光センサ３（図１Ｂ）は、光検出器、またはＣＣＤもしくはＣＭＯＳ検出器上の画素などの単一光検出要素であってもよい。代替として、光センサ３は、ハードウェアまたはソフトウェアにおける個別要素の出力を合計／平均することよって、０次元光検出用に組み合わされた光検出要素のグループによって形成してもよい。

光透過パネル１は、適切な波長領域における十分な光量を透過させて、透過エネルギの実際的な測定を可能にする任意の材料材料で作製してもよい。かかる材料には、ガラス、ポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）およびポリカーボネート（ＰＣ）が含まれる。パネル１は、単一材料から作製してもよく、または異なる材料の層によって形成してもよい。接触面における内部反射は、パネル材料と、周囲媒体、典型的には空気との間の屈折率の差に起因する全内部反射（ＴＩＲ）によって引き起こされる。反対側の境界面における反射は、ＴＩＲによってか、または反対側の境界面に施された反射コーティングによって引き起こされる可能性がある。

出力信号の正規化
上記のように、空間伝播信号は、背景信号を用いた正規化を通じて取得してもよい。背景信号は、典型的には、対象がパネルに接触していない状態での透過エネルギを表し、したがってそれぞれの出力結合部位における光の空間分布を示す。背景信号は、各検出器／出力結合部位または各出力信号に対して一意であってもなくてもよい。背景信号は、予め設定しても、別個の較正ステップ中に導き出しても、または恐らくかかる出力信号のセットを平均することによって１つまたは複数の前の繰り返し中に取得された出力信号（どんな対象もパネルに接触していない）から導き出してもよい。

空間伝播信号のかかる計算をさらに例示するために、図１４Ａは、単一の対象がパネルに接触している状態で得られる非正規化空間伝播信号Ｓ_１であって、出力結合部位内における位置の関数としての透過エネルギのプロットとして与えられる非正規化空間伝播信号Ｓ_１を示す。図１４Ｂは、同様に出力結合部位内における位置の関数としての透過エネルギのプロットとして与えられる、対応する背景信号ＲＥＦを示す。この例において、放射線の分布は、出力結合部位内で非常に不均一である。図１４Ｃは、結果としての正規化空間伝播信号Ｔ_１＝Ｓ_１／ＲＥＦを示すが、この信号は、接触対象によってもたらされたピークＰ_１、１を備えた、約１の（相対的）透過のほぼ均一な信号レベルに帰着する。正規化空間伝播信号への変換によって、関連ピークの識別を非常に容易になることを理解されたい。それによってまた、異なる出力結合部位において、および／または異なるビーム用に得られた信号におけるピークを比較することが可能になる。変形において、空間伝播信号は、透過の代わりに、１−Ｔ_１によって与えられる減衰を表すように変換される。

上記のように、同じ検出線上に３つ以上の触点が存在する場合に、合計伝播信号は、接触点の個別透過率の積である。これは、ビームの残りが出力結合点（およびセンサ）に達するならば、任意の検出線上の任意の数の対象に対して真である。したがって、正規化空間伝播信号に対する操作によって、空間伝播信号におけるピークへの寄与を個別接触対象から分離することが可能である。

次に検出線に沿った合計透過の対数が、その検出線上の接触点の個別透過の対数の和と等しいので、接触決定は、（任意の底の）対数を実行することによって単純化し得ることが当業者は理解されよう。さらに、対数を実行することにより、正規化は、除算演算ではなく減算演算ｌｏｇ（Ｔ_１）＝ｌｏｇ（Ｓ_１）−ｌｏｇ（ＲＥＦ）によって行ってもよい。しかしながら、対数を用いる必要はない。

分散の利用
本出願人は、光散乱効果を考慮するように接触決定プロセスを設計することによって、接触決定を改善し得ることを理解した。

光散乱は、接触面４における、アンチグレア（ＡＧ）構造とも呼ばれる拡散面構造によって引き起こし得る。ＡＧ構造を用い、接触面において外部照明からのグレアを低減してもよい。さらに、接触対象が、むき出しの指である場合に、指と接触面との間の接触は、通常、接触面上に指紋を残す。完全に平坦な表面において、かかる指紋は、はっきりと見えて、通常望ましくない。ＡＧ構造を接触面に加えることによって、指紋の可視性は低減される。さらに指と接触面との間の摩擦は、ＡＧ構造が用いられる場合には低減され、したがって、これは、ユーザ経験を改善し得る。ＡＧ構造は、光沢度（ＧＵ）で規定され、より低いＧＵ値は、より少ないグレアに帰着する。

光ビームが、パネル境界面の１つまたは両方にＡＧ構造を有する光透過パネルにおいて内部反射によって伝播する場合に、かかる散乱境界面に当たる各内部反射は、いくらかの光を、ビームの主方向から離れるようにそらし、かつまた、境界面を通し放射線を漏らす可能性がある。

光散乱は、他の原因、例えば、光透過パネル上の他のタイプのコーティング、層または表面構造、パネルまたは関連する光学コンポーネントにおける欠陥または不完全性、パネルの境界面における汚れ（指紋、ダスト等）、接触検出機器内の回折効果等を有し得る。

出所に関係なく、ビームがパネル上でそのエントリ点から伝播するときに、光散乱が、一般に、パネルの平面でビームを広げることを本出願人は見つけた。この広がりは、空間伝播信号における接触シグネチャの形状を、パネルにおける接触対象の位置、特に接触対象と関連入力結合／エントリ点との間の距離に依存させる。図１５Ａは、接触対象によって引き起こされた接触シグネチャの幅と、接触対象およびエントリ点間の距離との間の例示的な依存関係を示す。接触対象の実際の幅はＷ_ｎである。接触対象が、エントリ点に接近して位置する場合に、検出される接触シグネチャは、明確であり、実際の幅に似た幅を有する。接触対象がエントリ点から離れるように移動するとともに、検出される接触シグネチャは、徐々に広がる。出力結合点の近くで、接触シグネチャの幅は、再びわずかに小さくなる可能性がある。幅と接触位置との間の実際の関数依存性が、接触検出機器の実際の光学設計に大きく依存すること、および図１５Ａが、単に例として提供されることを理解されたい。

図１５Ａにおいて、エントリ点と出力結合点との間で中央に位置する小さな接触対象が、エントリ点により近く位置するより大きな接触対象と同じ接触シグネチャ幅を生じることが分かる。図１５Ａにおけるデータに基づき、接触対象とエントリ点との間の距離の関数として、ある接触シグネチャ幅を生じる接触対象の実際の幅を決定することが可能である。このタイプの関数依存性は、以下において分散関数と呼ばれる。図１５Ｂは、図１５Ａにおけるデータ用に決定された分散関数のグラフである。したがって、図１５Ｂは、空間伝播信号において同じ接触シグネチャ幅を生成する異なる位置における実際の対象幅を示す。以下でさらに説明するように、かかる分散関数を用いて、接触決定プロセスを改善することができる。

ここで、分散関数の元を、図１Ｃの走査ビーム実施形態に関連してさらに説明する。特定の接触検出機器の動作を理解するために、その光学設計を解析することが必要である。エントリ点からの分散光線セットの形状は、多くの異なる要因、例えばパネル厚さ、境界面上への内部入射角、ＡＧ構造等に依存する。結果としての接触シグネチャは、分散光線セットとは別に、多くの他の要因、例えば検出器表面積、検出器開口数、導入された光の断面等に依存する。ビームがパネルのエッジと平行に掃引される場合に、検出器特有パラメータは、典型的には、出力結合点に近い接触位置用の接触シグネチャにより多くの影響を及ぼす。反対に、エミッタに特有の特性は、エントリ点に近い接触位置用の接触シグネチャに主として影響する。

上記のように、パネルを通して透過される光ビームは、光散乱現象によって広げられる。図１６Ａは、ビームＢ１が、エントリ側で導入され、出力結合側へ伝播するパネル１の平面図である。出力結合側において、ビームＢ１のエネルギは、制限された領域（３’によって示され、以下において「受信領域」と呼ばれる）内で検出される。受信領域３’の長さは、光センサ機構（例えば、図１Ｃにおける出力スキャナ機構９）の開口数、すなわち光センサ機構が光を受信できる角度の範囲に依存する。

図１６Ａに示すように、ビームＢ１は、それがパネルを通して伝播するときに拡散する。受信領域３’が制限された長さを有するので、それは、出力結合側に達する拡散ビームＢ１の中央部分を受信するだけである。図１６Ｂは、受信領域３’に達する外側光線を示す。

図１６Ｃは、対象６が、エントリ側、この例では左側の近くでパネル１に接触する場合の状況を示す。簡単にするために、ビームＢ１に対して移動する接触対象６を検討するが、しかし結論は、静止接触対象および移動ビーム（走査ビーム実施形態におけるような）に等しく適用可能である。接触対象６の４つの異なる位置が、図１６Ｃの左部分に示されている。明らかに、接触対象６は、短い距離でビームＢ１と相互作用する。図１６Ｃはまた、接触対象６が、ビームＢ１の大部分と相互作用することを示す。したがって、結果としての接触シグネチャは、狭くて（小さな幅）強い（低透過）。

図１６Ｄは、対象６が、エントリ側からさらに離れてパネル１に接触する状況を示す。明らかに、接触対象６は、より長い距離でビームＢ１と相互作用する。接触対象６が、ビームＢ１のより小さな部分と相互作用することがまた分かる。したがって、結果としての接触シグネチャは、より広く、より弱い。

図１６の例において、接触シグネチャの幅は、図１６Ｄにおいて接触対象６の右の位置に対しては、わずかに減少する。かかるシグネチャ動作はまた、図１５Ａのグラフに示されている。受信領域３’の長さが、（例えば図１６Ａに示すように）出力結合側における拡散ビームの幅より小さい場合に、シグネチャ幅のかかる減少が観察されることに留意されたい。例えば、単一の細長いセンサが、出力スキャナ機構の代わりに出力結合側に配置される上記の変形において、接触シグネチャ幅の減少は、観察されそうもない。

上記で、接触シグネチャの幅および高さが、光散乱の影響ゆえに接触対象の位置と共に変化することが示された。ここで、以下において、結果としての分散関数をどのように用いて、接触決定を改善できるかを説明する。説明のために、分散効果は、以下の開示に伴う図においてわずかに誇張されている。

図１７Ａ−１７Ｂは、走査ビーム実施形態を示すが、そこでは、３つの視準された非平行ビームが、パネルにわたって掃引され（平行移動され）、３つの空間伝播信号に帰着する。

図１７Ａは、３つのビームＢ１−Ｂ３、および結果としての空間伝播信号Ｓ_１−Ｓ_３を示す。第１のビームＢ１は、パネル１の上端エッジおよび底部エッジと平行であり、左側で導入され、底部から上端（逆も同様である）に掃引されながらパネル１の右側で検出される。結果としての空間伝播信号Ｓ_１は、パネル１の右側に示されている。第２のビームＢ２は、パネル１のエッジに非平行な走査角を備えており、上端で導入され、左から右（逆も同様である）に掃引されながら底部で検出される。結果としての空間伝播信号Ｓ_２は、底部に示されている。第３のビームＢ３は、パネル１の左および右エッジと平行であり、底部で導入され、左から右（逆も同様である）に掃引されながら上端で検出される。結果としての空間伝播信号Ｓ_３は、上端に示されている。各空間伝播信号Ｓ_１−Ｓ_３には、接触対象６に起因するそれぞれの接触シグネチャＰ_１、１、Ｐ_２、１、Ｐ_３、１が含まれる。

図１７Ｂは、各接触シグネチャＰ_１、１、Ｐ_２、１、Ｐ_３、１の幅に分散関数を適用することによって得られるような、ビームＢ１−Ｂ３によって生成された空間伝播信号Ｓ_１−Ｓ_３における各接触シグネチャＰ_１、１、Ｐ_２、１、Ｐ_３、１の減衰経路を示す。分散関数は、理論計算または測定によって、この走査ビーム実施形態用に決定してもよい。したがって、各減衰経路は、エントリ点からの距離の関数として、検出された接触シグネチャ幅を生じる接触対象６の実際の幅を表す２つの分散線によって境界を定められる。接触対象６が、エントリ点の近くに位置する場合に、実際の幅が、接触シグネチャの幅とほぼ等しいことが分かる。接触対象６が、エントリ点から遠く離れて位置する場合に、その実際の幅は、検出される接触シグネチャＰ_１、１を生成するために、より小さくする必要がある。参考目的で、図１７Ｂはまた、関連する検出線に沿った極限点接触シグネチャＰ_１、１、Ｐ_２、１、Ｐ_３、１をたどることによって生成された未訂正の減衰経路（直線の平行線）を示す。

分散関数が、多角形セットにおける訂正された減衰経路を用いることによって、図５−７および１０に関連して例示した上記の多角形セットの精度を向上させるために適用可能であること分かる。同様に、中心線交差（図１０）において、分散関数は、横断点における実際の幅を決定するために適用してもよい。さらに、全ての実施形態において、分散関数はまた、不感帯の範囲を修正するために適用してもよい。分散接触面を備えた走査ビーム実施形態における分散関数の適用は、より小さな／より少数の解析領域に帰着する可能性があり、したがって接触決定の精度を改善するのと同様に、必要な処理を低減し、かつ／または処理速度を改善することが可能である。

一般に、分散関数は、非線形曲線によって与えられ、したがって、訂正された減衰経路は、一般に多角形によって画定されない。したがって、分散関数を適用する場合およびその他において、上記の多角形セットには、多角形領域だけではなく、任意の形態の数学的に画定された領域を実際に含んでもよい。したがって、一般的な意味で、多角形セットは、「経路図」の単なる一例と見なされることになるが、この経路図は、減衰経路および存在する場合には不感帯を表すために生成される。一般に、減衰経路、不感帯および交点は、円、楕円、スプライン曲線の組み合わせなどの非多角形の幾何学的対象によって表すことが可能である。しかしながら、交差プロセスを容易にするために、多角形、好ましくは凸多角形によって、各減衰経路および不感帯を近似することが有利になり得る。例えば、訂正された減衰経路および不感帯の境界は、直線によって近似してもよい。

分散関数は、ファンビーム実施形態において、訂正された減衰経路を生成するために同様に適用することができる。走査ビーム実施形態と比較した１つの差は、ファンビームが、一般に、より小さな入力結合部位から始まり、かつ光散乱がない状態であってもパネルの平面において拡散するということである。したがって、ファンビーム実施形態において、パネルに光散乱がほぼない場合であっても、接触シグネチャには、エントリ点と接触対象との間の距離に関する情報が含まれる。しかしながら、光散乱の存在によって、ファンビームは、入力結合部位から出力結合部位へ伝播しながら、パネルの平面において広げられる。したがって、分散関数は、特定のファンビーム実施形態用に測定または計算することができる。分散関数を適用するための基本原理は、走査ビーム実施形態におけるのと同じである。これは、図１８Ａ−１８Ｂに関連してさらに説明する。

図１８Ａ−１８Ｂの例において、パネルは、２つのファンビームによって内部で照明される。図面には示さなかったが、いくつかのセンサが、パネルの２つの側部に配置されて、ファンビームによって形成された光シートの透過エネルギを測定する。

図１８Ａは、光散乱現象がほぼない接触検出機器を示す。細線は、２つの接触対象６と相互作用する２つの異なるエミッタ（図示せず）からの光円錐の境界を示す。光円錐は、それらが、あたかも特異点（すなわち単一の入力結合点）から生じるかのように描かれているが、実際には、それらは、一般に、解読プロセス用の１を超える入力結合点を含み得る拡張入力結合部位から生じることに留意されたい。図１８Ａはまた、伝播信号Ｓ_１、Ｓ_２における結果としての接触シグネチャＰ_１、１、Ｐ_１、２、Ｐ_２、１、Ｐ_２、２から得られる減衰経路を示す。

図１８Ｂは、光散乱現象が存在する場合に、例えば境界面の少なくとも１つがＡＧ構造を設けられた場合に、図１８Ａの接触検出機器において得られる空間伝播信号Ｓ_１、Ｓ_２を示す。図１８Ａと比較して、図１８Ｂは、接触シグネチャＰ_１、１、Ｐ_１、２、Ｐ_２、１、Ｐ_２、２が、光散乱の結果として、より広く、かつわずかに弱くなったことを示す。図１８Ｂは、対象６と相互作用する（細線の）光円錐と同様に、（より太い線の）訂正された減衰経路を示すが、それらは、伝播信号Ｓ_１、Ｓ_２における接触シグネチャＰ_１、１、Ｐ_１、２、Ｐ_２、１、Ｐ_２、２に、適切な分散関数を適用することによって得られる。

したがって、ファンビーム実施形態において光散乱が存在する状態で、分散関数が、走査ビーム実施形態におけるのと同じ方法で、接触決定プロセスを改善するために適用可能であることが分かる。

分散関数の取得
上記のように、分散関数は、特定の接触検出機器用の理論計算によってか、または測定によって得ることができる。図１９は、図１Ｃに示すタイプの走査ビーム実施形態から得られた測定データのグラフであるが、この場合に測定データは、直径が３７インチの矩形光透過パネル用に得られた。グラフは、エントリ点（例えば、図１Ｃにおけるパネルの左側に位置する）と接触対象との間の距離の関数として、接触シグネチャの測定された半値幅を示す。したがって、このグラフは、図１５Ａにおけるグラフに対応する。接触シグネチャ幅は、エントリ点からの距離（およびまた出力結合点までの距離）に明白に依存する。この特定の例において、接触対象が、出力結合点に接近して位置する場合に、接触シグネチャ幅における減少はない。分散関数は、図１５Ｂに示すように関数への再計算後に、実際の測定データによって適切に提供してもよく、または分散関数は、測定データに適合された適切な関数に基づいて導き出してもよい。かかる適合された関数は、線形、多角形、スプライン等であってもよい。

対応する分散関数を、ファンビーム実施形態においてどんな困難もなく測定できることにもまた留意されたい。

主として少数の実施形態に関連して本発明を上記で説明した。しかしながら、当業者によって容易に理解されるように、上記で開示したもの以外の実施形態が、本発明の範囲および趣旨内で等しく可能であり、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ定義され限定される。

例えば、たとえ接触検出機器が、ＡＧ構造などの著しい光散乱現象を含む場合であっても、解析領域の決定において分散を説明する必要はない（ステップ２０５）。ステップ２０５において分散を無視することは、一般に、より大きな解析領域に帰着し、したがって局所的な再構成ステップにおける処理の必要性の増加につながる可能性がある。しかしながら、たとえ分散が無視された場合であっても、完全な再構成と比較して、処理における著しい低減が得られる。

さらに、本発明は、本明細書で開示するファンビームおよび走査ビーム実施形態に制限されない。本発明が、接触データの決定のために処理される少なくとも１つの投影信号を生成するあらゆるＦＴＩＲベースの接触検出機器に適用可能であることを理解されたい。代替接触検出機器の例が、２０１０年５月１４日出願の本出願人による国際公開第２０１０／０００１３５号パンフレットで見つかる。ここで、光シートは、細長い入力結合部位においてパネルに導入され、入力結合部位と反対側の細長い出力結合部位を介して集光され、この場合に各光シートは、それぞれの主方向に沿ってパネルの平面においてほぼ視準される。

Claims (14)

1. 接触検出機器における方法において、前記機器が、接触面（４）および対向面（５）を画定する光透過パネル（１）と、前記パネル（１）内で光シートを供給するための光源機構（２；８）であって、各シートが、前記接触面（４）と前記対向面（５）との間の内部反射によって、入力結合部位（１０）から出力結合部位（１１）へ伝播する光を含む光源機構（２；８）と、を含み、前記機器が、前記出力結合部位（１１）に達する光を検出するための光センサ機構（３；９）であって、前記接触面（４）に接触する１つまたは複数の対象（６）が少なくとも２つの光シートの局所的減衰を引き起こすように前記接触検出機器が構成された光センサ機構（３；９）をさらに含み、前記方法が、
   前記出力結合部位（１１）内で、光の空間分布を示す少なくとも１つの投影信号（Ｓ_ｉ）を取得するステップと、
   前記減衰を表す信号プロファイル（Ｐ_ｉ、ｊ）の識別のために前記少なくとも１つの投影信号（Ｓ_ｉ）を処理するステップと、
   前記信号プロファイル（Ｐ_ｉ、ｊ）に基づいて、前記接触面（４）上の１つまたは複数の候補接触領域を識別するステップと、
   前記１つまたは複数の候補接触領域内で、信号値の二次元分布を再構成するために前記少なくとも１つの投影信号（Ｓ_ｉ）を処理するステップと、
   前記候補接触領域内で、前記再構成された信号値を処理することによって、前記または各対象（６）用の接触データを決定するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記識別ステップが、各信号プロファイル（Ｐ_ｉ、ｊ）用に、前記接触面（４）にわたる減衰経路（Ａ_ｉ、ｊ）を決定するステップであって、前記減衰経路が、前記信号プロファイル（Ｐ_ｉ、ｊ）に基づいて決定される幅を有するステップと、このように決定された減衰経路（Ａ_ｉ、ｊ）のセットの関数として、前記接触面（４）上の前記１つまたは複数の候補接触領域を識別するステップと、を含むことを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記識別ステップが、前記減衰経路（Ａ_ｉ、ｊ）を交差させるステップを含むことを特徴とする方法。
4. 請求項３に記載の方法において、前記取得ステップが、複数の投影信号（Ｓ_ｉ）を取得するステップであって、各投影信号（Ｓ_ｉ）が、前記接触面（４）の不感帯（Ｄ_ｉ、ｊ）のセットに関連付けられ、前記投影信号（Ｓ_ｉ）が、前記接触面（４）に接触する対象（６）に無感応であるステップを含み、かつ前記識別ステップが、前記減衰経路（Ａ_ｉ、ｊ）を前記不感帯（Ｄ_ｉ、ｊ）と交差させるステップをさらに含むことを特徴とする方法。
5. 請求項２に記載の方法において、前記取得ステップが、複数の投影信号（Ｓ_ｉ）を取得するステップを含み、前記識別ステップが、各投影信号（Ｓ_ｉ）用に、前記接触面（４）上の関連する減衰経路（Ａ_ｉ、ｊ）の位置を表す経路図（Ａ_ｉ）を生成するステップと、前記生成された経路図（Ａ_ｉ）を交差させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、各経路図（Ａ_ｉ）が、前記光シートの１つに関連付けられ、かつ前記識別ステップが、前記関連するシートにおける光線間の角度を最小化するように経路図（Ａ_ｉ）ペアを形成するステップと、前記経路図（Ａ_ｉ）ペアを交差させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
7. 請求項２に記載の方法において、前記取得ステップが、複数の投影信号（Ｓ_ｉ）を取得するステップを含み、かつ前記識別ステップが、各投影信号（Ｓ_ｉ）ペア用に、前記投影信号（Ｓ_ｉ）ペア用に決定された前記減衰経路（Ａ_ｉ、ｊ）の交差を表す経路図（Ａ_ｉ）を生成するステップと、前記生成された経路図（Ａ_ｉ）を交差させるステップと、を含むことを特徴とする方法。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法において、前記交差させるステップが、前記経路図（Ａ_ｉ）を幾何学的に整列させるステップと、前記経路図（Ａ_ｉ）に対して論理積演算を実行するステップと、を含むことを特徴とする方法。
9. 請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法において、各経路図（Ａ_ｉ）が、前記接触面（４）上の不感帯（Ｄ_ｉ、ｊ）の位置をさらに表してもよく、前記投影信号（Ｓ_ｉ）が、前記接触面（４）に接触する対象（６）に無感応であることを特徴とする方法。
10. 請求項２〜９のいずれか一項に記載の方法において、前記減衰経路を決定する前記ステップが、多角形、好ましくは凸多角形によって各減衰経路（Ａ_ｉ、ｊ）を表すステップを含むことを特徴とする方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法において、各投影信号（Ｓ_ｉ）が、前記光シートの１つに関連付けられることを特徴とする方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法において、前記投影信号（Ｓ_ｉ）を取得する前記ステップが、前記出力結合部位内（１１）で、光エネルギの空間分布を表すエネルギ信号を取得するステップと、背景信号（ＲＥＦ）によって前記エネルギ信号を正規化するステップであって、前記背景信号（ＲＥＦ）が、前記接触面（４）に対象（６）が接触していない状態で前記出力結合部位（１１）内で前記光エネルギ空間分布を表すステップと、を含むことを特徴とする方法。
13. データ処理システム上で実行される場合に、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法を実行するように適合されたコンピュータコードを含むコンピュータプログラムプロダクト。
14. 接触検出機器に含まれる、接触面（４）における１つまたは複数の対象（６）用の接触データを決定するための装置において、前記接触検出機器が、前記接触面（４）および対向面（５）を画定する光透過パネル（１）と、前記パネル（１）内で光シートを供給するための光源機構（２；８）であって、各シートが、前記接触面（４）と前記対向面（５）との間の内部反射によって、入力結合部位（１０）から出力結合部位（１１）へ伝播する光を含む光源機構（２；８）と、前記出力結合部位（１１）に達する光を検出するための光センサ機構（３；９）であって、前記接触面（４）に接触する各対象（６）が少なくとも２つの光シートを局所的に減衰させるように、前記接触検出機器が構成される光センサ機構（３；９）と、を含み、前記装置が、
    前記出力結合部位（１１）内で光の空間分布を示す少なくとも１つの投影信号（Ｓ_ｉ）を取得するための要素（１３００）と、
    前記減衰を表す信号プロファイル（Ｐ_ｉ、ｊ）の識別のために前記少なくとも１つの投影信号（Ｓ_ｉ）を処理するための要素（１３０２）と、
    前記信号プロファイル（Ｐ_ｉ、ｊ）に基づいて、前記接触面（４）上の１つまたは複数の候補接触領域を識別するための要素（１３０４）と、
    前記１つまたは複数の候補接触領域内で信号値の二次元分布を再構成するために、前記少なくとも１つの投影信号（Ｓ_ｉ）を処理するための要素（１３０６）と、
    前記候補接触域内で、前記再構成された信号値を処理することによって、前記または各対象（６）用の接触データを決定するための要素（１３０８）と、を含むことを特徴とする装置。

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