JP5942281B2 - マルチタッチスクリーン装置 - Google Patents

Description

Ｘ軸またはＹ軸のいずれか一方にのみ受発信素子を配置しても、タッチ領域のＸ，Ｙ直交座標を算出することができる赤外線を用いたマルチタッチスクリーン装置である。

ユーザの瞬間複合動作から正確にタッチ領域の変化を認識できるように、受信モジュール順次スキャンと発信モジュール順次スキャンを併行するか、または発信モジュールと受信モジュールをグループ化したマルチタッチスクリーン装置である。

多重タッチ物体間の相互干渉で虚像が生成されるが、これを容易に除去することができるマルチタッチスクリーン装置である。

従来の一般的な赤外線方式のマルチタッチスクリーン装置は、Ｘ，Ｙ軸に受発信素子を配置し、タッチ物体が赤外線発信信号を遮断するか否かに基づいて物体の直交座標を測定する。これは、Ｘ，Ｙ軸の両方に受発信素子を使用するため、その使用量を増加させる要因として作用する。

赤外線信号は、数十〜数百ＫＨｚの交流信号であって、放射した後、タッチによる紫外線遮断物体の存在有無によって収集された交流信号の平均を取って信号の大きさを測定する。このような従来の方式は、収集された交流信号の平均を取るための時間及び高周波信号による赤外線送受信素子の周波数反応の著しい低下のため、感度及び全体反応速度の制約をもたらす。

従来の方式は、発光部と受光部で作動する異なる光源によって互いに干渉が発生して、受信素子で正確な信号の受信を期待できず、そのため、正確な座標を算出できない。

従来は、大型赤外線タッチスクリーンは複数の人が多数の指で同時に速く複数の方向から多重タッチする瞬間的な複合動作において、精密にタッチ物体を感知し、虚像を除去するのに困難があった。

また、従来の方式は、Ｘ，Ｙ軸の発光部と受光部との間で赤外線信号が直交するように放射され、対角線方向にマルチタッチされる場合、互いに異なる複数のタッチ領域の相互作用で作られる虚像が生成されるという問題があった。

図２０は、特許文献１に開示された赤外線方式のタッチスクリーン装置である。

ところで、前記特許文献１は、虚像を除去するためには、第１スキャン制御モードを行った後、マルチタッチが感知される場合には、第２スキャン制御モードを別途に行わなければならないが、第１スキャン制御モードにおいて、実際のマルチタッチであるにもかかわらず、マルチタッチとして認識されない場合が発生して誤動作するだけでなく、第１スキャン制御モードの実行後、マルチタッチとして認識される場合には、別途の第２スキャン制御モードを駆動して、マルチタッチのうち虚像として判断される物体を除去するので、マルチタッチの移動が頻繁な場合、第２スキャン制御モードが行われる間に新しいマルチタッチが発生する場合には、新しいマルチタッチに対して第１スキャン制御モードを駆動しなければならないにもかかわらず、以前のマルチタッチに対する第２スキャン制御モードにあるので、新しいマルチタッチを正常に認識できないという問題がある。

また、特許文献１は、Ｘ，Ｙ軸の両方に受発信素子を配置しているため、相変らず多くの受発信素子を使用するという問題がある。

韓国登録特許第１０−１０１８３９７号

本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたもので、Ｘ軸またはＹ軸のいずれか一方の軸にのみ受発信素子を対応するように配列しても作動するマルチスクリーン装置を提供する。

そして、マルチタッチスクリーン装置において多重タッチが発生する場合にも、虚像が根本的に発生しないか、または発生してもこれを容易に除去することができるマルチタッチスクリーン装置を提供しようとする。

ユーザのタッチ位置が速く変化しても、これを正確に認識できるように、受信モジュール順次スキャンと発信モジュール順次スキャンを併行するか、または発信モジュールと受信モジュールをグループ化したマルチタッチスクリーン装置を提供する。

また、本発明は、様々なマルチタッチスクリーン装置の特性に応じて最適化されたタッチ位置を測定し、これを補正するマルチタッチスクリーン装置を提供しようとする。

また、本発明は、タッチ位置の測定のためのタッチ測定信号を発信及び受信する装置を最適に配置したマルチタッチスクリーン装置を提供しようとする。

上記のような課題を達成するための本発明に係るマルチタッチスクリーン装置は、タッチ測定信号を対向する受信素子に放射状に発信する発信素子を含むＸ軸発信モジュールと；前記発信モジュールから送出されたタッチ測定信号を直角及び斜角で受信する受信素子を含むＸ軸受信モジュールと；Ｙ軸発信モジュール及びＹ軸受信モジュールなしに、前記Ｘ軸受信モジュールで受信されたタッチ測定信号のみでタッチ領域のｘ，ｙ座標を演算する制御部と；ユーザからタッチ入力が入力されるタッチパネルと；を含むことを特徴とするマルチタッチスクリーン装置を提供する。

そして、制御部は、タッチ領域のｘ座標は、Ｘ軸発信モジュールから発信された直角タッチ測定信号の経路を妨げるタッチ領域に対応するＸ軸受信モジュールが受信する信号に基づいて演算し、タッチ領域のｙ座標は、Ｘ軸発信モジュールから発信された斜角タッチ測定信号の経路を妨げるタッチ領域に対応するＸ軸受信モジュールが受信する信号に基づいて演算する。

また、前記制御部は、直角及び斜角測定信号の経路を妨げるタッチ領域のｘ座標［ｘ０（ｎ），ｘｔ（ｎ）］を、受信されたタッチ信号の大きさを正規化したタッチ測定信号測定値に基づいて計算する。前記正規化されたタッチ信号測定値のうち第１基準値（Ｔｌｏｗｅｒ）よりも大きい値は、タッチ測定信号の経路妨害があるものと判断して、タッチ領域の座標［ｘ０（ｎ），ｘｔ（ｎ）］を決定する。そして、前記正規化されたタッチ測定信号の測定値のうち所定の第１基準値（Ｔｌｏｗｅｒ）よりも小さい場合に、後述するＷが０でなければ、タッチパネルの押圧が存在すると判断して、タッチ領域の座標［ｘ０（ｎ），ｘｔ（ｎ）］及び直径［ｄ（ｎ）］を計算して、条件に合う座標の有効性を確認することを特徴とするマルチタッチスクリーン装置を提供する。

さらに、ｋ番目の受信または発信素子に故障が発生した場合、ｋ番目のタッチ測定信号の測定値をｋ−１番目のタッチ測定信号の測定値で代替し、発信素子は、直角のタッチ測定信号と斜角のタッチ測定信号を共に連続的に発信する。そして、前記発信素子と前記受信素子は、同一軸上に交互にずれて配置されてスキャンされてもよい。前記発信素子は、所定の時間間隔を置いて、隣接する発信素子と交互にタッチ信号を発信することもできる。

上記の課題を達成するために、パルスを含むタッチ測定信号を発信する発信素子を含む発信モジュールと；前記発信モジュールから送出された前記タッチ測定信号を受信する受信素子を含む受信モジュールと；前記受信モジュールで受信されたタッチ測定信号からタッチ領域の座標を演算する制御部と；ユーザからタッチ入力が入力されるタッチパネルと；を含むマルチタッチスクリーン装置において、一つの発信素子に対して直角及び斜角で対向する複数の前記受信素子が、直角、鋭角、鈍角の順に、または直角、鈍角、鋭角の順に前記一つの発信素子に向かってタッチ物体を順次スキャンし、または／及び一つの受信素子に対して直角及び斜角で対向する複数の発信素子が、直角、鋭角、鈍角の順に、または直角、鈍角、鋭角の順に前記一つの受信素子に向かって順次スキャンすることを特徴とするマルチタッチスクリーン装置を提供する。

上記のような課題を達成するための本発明に係るマルチタッチスクリーン装置は、Ｘ軸受信モジュールグループ部に向かって放射状に連続したタッチ測定信号を発信するタッチ測定信号発信モジュールをグループ化したＸ軸発信モジュールグループ部と；前記Ｘ軸発信モジュールグループ部から発信される測定信号を直角、鋭角及び鈍角の位置でそれぞれＸ軸受信モジュール別に同時に受信するように、少なくとも３つ以上の多数の受信モジュールを備えたＸ軸受信モジュールグループ部と；前記Ｘ軸発信モジュールグループ部に含まれた同一のインデックスのＸ軸タッチ測定信号発信モジュールが同時に駆動されるように駆動クロックを提供するＸ軸発信部駆動クロック部と；Ｙ軸発信モジュールグループ部及びＹ軸受信モジュールグループ部なしに、前記Ｘ軸受信モジュールグループ部で受信されたタッチ測定信号のみでタッチ領域のｘ，ｙ座標を演算する制御部と；ユーザからタッチ入力が入力されるタッチパネルと；を含むことを特徴とするマルチタッチスクリーン装置を提供する。

また、タッチ領域のｘ座標は、Ｘ軸発信モジュールグループ部から発信された直角タッチ測定信号の経路を妨げるタッチ領域に対応するＸ軸受信モジュールグループ部の受信信号を測定することに基づいて演算し、タッチ領域のｙ座標は、Ｘ軸発信モジュールグループ部から発信された鋭角または鈍角タッチ測定信号の経路を妨げるタッチ領域に対応するＸ軸受信モジュールグループ部が受信する信号に基づいて計算する制御部であることを特徴とするマルチタッチスクリーン装置を提供する。

上記のような構成を有する本発明に係るマルチタッチスクリーン装置は、一方の軸にのみ受発信素子を配置し、他方の軸には受発信素子を配置しなくても、まるでマトリクス状に配置されたようにタッチ領域のＸ，Ｙ直交座標を測定できるので、受発信素子の使用を１／２に減少させることはもとより、製造工程、体積などを縮小することができるという利点がある。また、マルチタッチスクリーン装置において多重タッチ時に虚像が発生する問題を根本的に解決することができる。

受発信モジュールをグループ化してグループ単位で同時に受発信するので、ユーザのタッチ位置が速く変化しても、これを正確に認識することができる。

受信モジュールが直角、鋭角、鈍角で順次スキャンするか、または発信モジュールが直角、鈍角、鋭角に順次スキャンするか、または両者を併行して同時にスキャンすると、スキャン密度が高くなるので、複雑なタッチ物体の動作を迅速かつ正確に感知し、虚像をさらに除去することができる。

最適化されたタッチ位置を測定し、これを補正できることはもちろん、タッチ測定信号を発信及び受信する装置を最適に配置することで、信頼性及び品質の高いマルチタッチスクリーンを提供することができる。また、受発信対を一つの軸に交互に配置することは、赤外線放射角による隣接対の同時スキャン時に測定を撹乱する問題を解決することで、スキャン速度を増加させるという長所がある。

本発明の第１実施例によってＸ軸またはＹ軸のいずれか一方にのみ受発信素子を配置した場合にも、本発明のマルチタッチスクリーン装置が作動する原理を説明する図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置の概略的な構成図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置の動作を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係る受発信素子を一つの軸に交互に配置したマルチタッチスクリーン装置の動作を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置の動作過程を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置の動作過程を説明するための他の図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、タッチ地点を認識する原理を説明する図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、実際にタッチされる地点と虚像のタッチ地点とを区分する過程を示すフローチャートである。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、タッチ地点を認識する原理を説明するための他の図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、特定のタッチ受発信モジュールに故障が発生した場合にタッチ地点を認識する原理を説明するための他の図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、発信素子の発信角によって虚像を除去する原理を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、発信素子の発信角によって虚像を除去する過程を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、発信素子が直角に信号を発信する場合に虚像を除去する過程を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、発信素子が直角及び左側方向から所定の角度で信号を発信する場合に虚像を除去する過程を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、発信素子が直角及び右側方向から所定の角度で信号を発信する場合に虚像を除去する過程を説明するための図である。 本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、発信モジュールのスキャン原理を説明するための図である。 本発明の第３実施例に係るモジュール型タッチ測定信号受信部を構成したマルチタッチスクリーン装置の構成図である。 本発明の第３実施例に係るモジュール型タッチ測定信号受信部を構成したマルチタッチスクリーン装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３実施例に係る隣接する受信部モジュール群において受信部モジュールが互いに連動する原理を説明するマルチタッチスクリーン装置の図である。 従来技術に係る赤外線方式のタッチスクリーン装置を示す図である。

本発明は様々な形態で具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。そして、図面において、本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略し、明細書全体において同様の部分には同様の符号を付する。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。また、明細書に記載された「…グループ部」、「…モジュール」、「…素子」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現することができる。

本発明の第１実施例を説明する。

一般に、Ｘ軸とＹ軸に受発信素子を共に配列して、発信素子から受信素子に向かう赤外線信号をタッチ障害物が遮断する交差点の座標を読み込んでタッチ座標を認識することができた。しかし、本願発明の第１実施例は、Ｘ軸またはＹ軸のいずれか一方の軸にのみ受発信素子を配置して、Ｘ軸とＹ軸の両方の直交座標を計算することができるマルチタッチスクリーン装置を提供する。

一方の軸、すなわち、Ｘ軸の一側には発信素子を配置し、対向する他側には受信素子を配置した後、一つの発信素子が受信素子に向かって放射状に赤外線のタッチ測定信号を発信する。タッチパネル上のタッチ領域をなす物体はタッチ測定信号を遮断するようになり、このとき、直角に位置した受信素子に測定された値の存在有無によってタッチ領域のＸ直交座標であることを判断する。

上記ではタッチ測定信号として赤外線信号が例示されているが、ＲＦ信号及びＬＥＤ発光信号もまたタッチ測定信号として使用できることに留意すべきである。

ここで、第２実施例として、図２に示されたＸ軸受発信モジュール１１０，１２０、Ｘ軸受発信モジュールドライバ１１１，１２１、及び制御部１５０は、図１に示された第１実施例にもそのまま適用される。

図２に示すように、Ｘ軸受発信モジュール１１０，１２０は、一つの赤外線発生部及び一つの赤外線受信素子を一定数含んで構成されてもよい。Ｘ軸発信モジュールドライバ１２１は、Ｘ軸に配列された、図５又は図６で説明されるタッチ測定信号発生部を駆動してタッチ測定信号、例えば、赤外線信号をタッチパネルに放射し、Ｘ軸受信モジュールドライバ１１１は、Ｘ軸に配列されたＸ軸受信モジュール１１０を含み、具体的に、図５又は図６で説明されるタッチ測定信号受信素子を駆動して、Ｘ軸発信モジュール１２０から放射された赤外線信号などを受信する。

以下、本発明の第１実施例の核心であるタッチ領域のＹ直交座標を導出する方法を説明する。

図１は、Ｘ軸またはＹ軸のいずれか一方にのみ受発信素子を配置した場合にも本発明のマルチタッチスクリーン装置が作動する原理を説明する図である。

Ｘ軸にのみ受発信素子を配置し、Ｙ軸には受発信素子を配置しない。勿論、これと反対に、Ｙ軸にのみ受発信素子を配置し、Ｘ軸には受発信素子を配置しなくてもよい。これは説明の便宜のためであり、いずれか一方の軸にのみ受発信素子が配置されるという意味として使用される。どの配置を選択しても本発明の実施例に属する。

図１において、Ｘ軸の上部には発信素子ｋ、ｋ＋１、ｋ＋ｄ、ｋ＋２ｄの順に配置されている。また、対向するＸ軸の下部には受信素子がＸＴ（ｋ）、ＸＴ（ｋ＋ｄ）…ＸＴ（ｋ＋ｎ）の順に配置されている。ここで、ｄは、ｋ発信素子から発信された赤外線が最初に到達する斜角に位置した受信素子の対応位置に該当する発信素子の位置であって、発信される赤外線の傾きを示す斜角の大きさを決定する要素である。

図１に示したＡ，Ｂ，Ｃはタッチスクリーン上のタッチ領域であって、Ａ，Ｂ，Ｃのうち一つを選択してタッチしてもよく、同時にマルチタッチしてもよい。

次は、Ｘ軸にのみ配置された受発信素子のみで仮想のＹ軸直交座標［ｙ（ｎ）］を算出する過程を説明する。Ｘ軸に配置された特定の発信素子が赤外線タッチ信号を発信すると、特定の発信素子に対向してＸ軸の直角、鋭角、鈍角の位置に並んだ複数の受信素子は、タッチ物体によって遮断されたタッチ信号を順次スキャンする。勿論、直角測定信号によりＸ軸直交座標［ｘ（ｎ）］を測定できることは上述した通りである。ここで、斜角測定信号が発生させる斜角座標［ｘｔ（ｎ）］を測定し、これから仮想のＹ軸直交座標［ｙ（ｎ）］を制御部が計算するようになる。その過程を説明する。

ｋ発信素子の測定信号は、ｋ＋ｄ番目離れた受信素子に受信されて、その大きさが測定される。Ａ，Ｂ，Ｃタッチ領域が、同一のＸ軸上でＡ，Ｂ，Ｃの順に移動してタッチされるか、または同時にマルチタッチされたとき、ｋ＋ｄだけ斜角で離れた位置の受信素子が斜角測定信号を受信するようにする。斜角測定信号がＡ，Ｂ，Ｃによって遮断されて受信素子に受信されなかったとき、その測定位置は新しいＸ軸斜角座標［ｘｔ（ｎ）］となる。

図１に示すように、同じＸ軸座標に沿って上下に移動するＡ，Ｂ，Ｃが斜角測定信号によって生成するＸ軸斜角座標は、タッチ領域がＡであるときに最大であり、タッチ領域がＣであるときに最小であることがわかる。すなわち、タッチ領域の移動に応じて、Ｘ軸斜角座標は最大点と最小点との間の範囲となることを容易に理解することができる。

図１において、ｘｔ（ｎ）は、Ａ，Ｂ，Ｃタッチ領域の直交タッチ開始点［ｘ０（ｎ）またはｘＳ（ｎ）］に位置したｎ番目の物体に対して斜角赤外線測定信号でスキャンを行う時に赤外線の遮断によって、後述する数式（３）または（４）により座標を算出する。この斜角スキャンによって得られる斜角座標ｘｔ（ｎ）は、Ｙ軸直交座標［ｙ（ｎ）］と線形関係にある。これは、数式Ａで表すことができ、Ｙ軸直交座標［ｙ（ｎ）］を、測定なしに計算式によりＸ軸座標から換算することができる。

［数Ａ］

ここで、ｙ（ｎ）は、直角及び斜角測定信号から測定されたＸ軸座標から換算された仮想のＹ軸直交座標である。ｘ０（ｎ）は、直角測定信号で測定されたｎ番目に位置したタッチ物体のＸ軸直交座標である。ｘｔ（ｎ）は、斜角測定信号で測定されたｎ番目に位置したタッチ物体のＸ軸斜角座標である。ここで、斜角発射信号が鈍角スキャンである場合、ｘｔ≧ｘｏであり、鋭角スキャンである場合、ｘｏ≧ｘｔである。

Ｘ軸直交座標は直角発射信号によって測定され、Ｙ軸直交座標は、斜角発射信号によって測定されたＸ軸斜角座標から前記Ｘ軸直交座標を減算した残りの値を関数とした仮想のＹ直角座標で表すことができる。結局、ｎ番目のタッチ物体の直交座標は［ｘ（ｎ），ｙ（ｎ）］となる。

計算されたＹ座標は、下記の数式Ｂのように一般式で計算されてもよい。

［数Ｂ］

ここで、Ｇは、任意の定数（またはスケーリング定数）であって、

の関係で決定される。

ここで、Ｗは、Ｙ軸の論理的な解像度（斜角発射信号時に現れる最大座標であるＡタッチ領域によるタッチの終端点に該当するｘｅ（ｎ）座標の論理的な仮想の解像度値）である。すなわち、Ａ点において、任意のｎに該当する斜角信号タッチ点は最大座標Ｗとして決定される。反対に、Ｃ点では
として決定されるので、ｙ（ｎ）＝０で計算される。

したがって、他方の軸に発信モジュールを配置しなくても正常に作動するマルチタッチスクリーン装置を提供することができる。

前記計算や作動過程は、第２実施例または第３実施例に示されたものと特に反対されない限り、第２実施例または第３実施例のそれが適用される。

次は、マルチタッチ時に発生する虚像が発生しない理由を説明する。

マルチタッチスクリーンにおいて発生する虚像は、Ｘ軸とＹ軸に配置された受発信素子の赤外線がマトリクス状にスキャンする構造に起因して発生している。すなわち、マトリクス状に発信される赤外線スキャン信号において対角線方向に複数のタッチ領域をタッチする時、その複数のタッチ領域が赤外線を遮断する交差点は、実際のタッチ領域だけでなく他の位置にもその理論上作られる。これは、赤外線スキャン方式において受発信素子が発信する赤外線がマトリクス状に配列される構造によって発生し、本願発明の第１実施例は、受発信素子から発信される赤外線がタッチ物体を直交マトリクス状にスキャンしないので、根本的に虚像が発生しないという効果がある。したがって、本願発明は、虚像が発生しないことは勿論、受発信素子の使用量を著しく減少させ、製造工程も簡素化できるという利点がある。

そして、本発明の第１実施例は、直角のタッチ測定信号と斜角のタッチ測定信号を順次スキャンする。ｋ番目の受信または発信素子が故障の場合、ｋ番目のタッチ測定信号の測定値をｋ−１番目のタッチ測定信号の測定値で代替する。前記発信素子と前記受信素子は同一軸上に互いに交互に配置されてスキャンすることもできる。前記受信素子は、所定の時間間隔を置いて、隣接する受信素子と交互にタッチ信号を受信することもできる。発信素子や受信素子を複数個含む発信モジュールまたは受信モジュールと、複数の発信モジュールや複数の受信モジュールで構成された発信モジュールグループ部または受信モジュールグループ部を形成して配置することができる。モジュール単位またはグループ部単位に赤外線測定信号を授受することによって、ユーザの速いマルチタッチを正確且つ迅速に認識することができる。これについての具体的な内容は第２実施例、第３実施例を含む。

次は、第２実施例を説明する。

図２は、本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置の概略的な構成図である。

本発明の第２実施例に係る多重タッチ入力装置は、Ｘ軸受発信モジュール１１０，１２０、Ｘ軸受発信モジュールドライバ１１１，１２１、Ｙ軸受発信モジュール１３０，１４０、Ｙ軸受発信ドライバ１３１，１４１、及び制御部１５０を含む。

図２に示すように、Ｘ／Ｙ軸発信モジュールドライバ１２１，１４１は、Ｘ／Ｙ軸に配列された、図５又は図６で説明されるタッチ測定信号発生部を駆動してタッチ測定信号、一例として、赤外線信号をタッチパネルに放射し、Ｘ／Ｙ軸受信モジュールドライバ１１１，１３１は、Ｘ／Ｙ軸に配列されたＸ／Ｙ軸受信モジュール１１０，１３０を含み、具体的に、図５又は図６で説明されるタッチ測定信号受信素子を駆動して、Ｘ／Ｙ軸発信モジュール１２０，１４０から放射された赤外線信号と太陽光などの外部信号などを受信する。

図２では、発信モジュールと受信モジュールとが対向して配置される構造を例示しているが、必要によって、発信モジュールと受信モジュールを交互に両側に配列することも可能であることに留意すべきである。

制御部１５０は、Ｘ軸受信モジュール１１０及びＹ軸受信モジュール１３０から受信した赤外線信号を処理して、ユーザによってタッチパネル上のタッチされる地点の座標を計算する。上記でタッチされる地点のｘ軸とｙ軸の座標だけでなく、タッチされる地点の大きさ、一例として、直径も計算することができる。

図３は、本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置の動作を説明するための図である。

赤外線受発信モジュールは、横軸にＮ個の発信素子２３０と縦軸にＭ個の発信素子２２０を、そして、横軸にＮ個の受信素子２１０と縦軸にＭ個の受信素子２４０を含む。

具体的に、互いに対向する垂直軸（Ｘ軸）のＮ番目の受信モジュールの受信素子で受信された赤外線光の大きさをＸ（Ｎ）（２１６）で定義する。水平軸（Ｙ軸）のＭ番目の受信モジュールの受信素子で受信された赤外線光の大きさをＹ（Ｍ）（２２６）で定義する。

マルチタッチスクリーン装置において、タッチ入力を認識するために発信素子から発信されたタッチ測定信号が物体によって干渉されたか否かを確認するスキャンＸ（ｋ）を０からＮ番目の値まで、そして、Ｙ（ｋ）をＭ番目の値まで順次測定する。

これによって、一回のスキャンからＸ（ｋ）及びＹ（ｋ）を得、これを通じて、赤外線の経路を妨げる物体の多重座標及びこれら物体の直径を求めることができ、まず、数式１ないし２を用いて測定値を正規化する。

ここで、ｎは、１または２などの自然数であり、信号のノイズ成分の反応の程度を線形にするか、または非線形にするかを決定するもので、ｎ＝１である場合は、バックグラウンド（Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）ノイズ成分が少ない信号を計算するのに有利であり、ｎ＞１である場合は、バックグラウンドノイズ信号が多い場合に有利な測定方式である。

ここで、正規化とは、データを規格に合うように、非正規データを正規データに作ることである。

Ｇは、スケーリング値であって、一般的に１または１００に設定し、数式１から求められた測定値は、Ｘ軸に対する測定値の正規化値である。

Ｙ軸もまた、Ｘ軸と同様の方式で座標を求めることができる。

数式２から求められた測定値は、Ｙ軸に対する測定値の正規化値である。

上記において、ＸｍａｘとＹｍａｘは、それぞれＸ軸とＹ軸で測定されたタッチ信号のうち最も大きい値として定義する。

前記正規化された測定値を用いてタッチ領域の座標を求める公式は、下記の数式３及び４の通りである。

ｎ番目に該当するＸ座標は、下記の数式３によって求められ、Ｙ座標は、下記の数式４によって求められる。

上記において、ｉは０からＮまでの自然数で、ｊは０からＭまでの自然数であり、ｗはＸ軸タッチ領域受信素子の個数、ｈはＹ軸タッチ領域受信素子の個数である。上記の数式において、Ｗ＝Ｓ／Ｎで、Ｈ＝Ｓ／Ｍであり、Ｓ、Ｈは画面の最大解像度である。

すなわち、タッチ領域の座標［ｘ（ｎ），ｙ（ｎ）」は、受信されたタッチ信号の大きさ［Ｘ（ｋ），Ｙ（ｋ）］を正規化したタッチ信号測定値［ＮＸ（ｋ），ＮＹ（ｋ）］に基づいて計算するマルチタッチスクリーン装置であることがわかる。

一方、前記正規化された測定値を用いてタッチ領域の直径を求める公式は、下記の数式５及び６の通りである。

すなわち、ｎ番目に該当するＸ座標の直径は、下記の数式５によって求められ、Ｙ座標の直径は、下記の数式６によって求められる。

上記において、ｉは０からＮまでの自然数で、ｊは０からＭまでの自然数であり、ｗはＸ軸タッチ領域受信素子の個数、ｈはＹ軸タッチ領域受信素子の個数である。

一方、本発明のマルチタッチ入力位置認識装置では、タッチ領域を認識するためにタッチ測定信号受信素子で測定された測定値を正規化したＮｘ（ｋ）とＮｙ（ｋ）を計算して、この値が第１基準値Ｔｌｏｗｅｒよりも大きい場合を測定し、これらの値のうち少なくとも１つ以上の値が第２基準値Ｔｈｉｇｈｅｒ＞Ｎｘ（ｋ）、Ｎｙ（ｋ）の条件に合う連続的に得られた値から、前記数式３乃至６を用いて座標及び直径を求める。直径は、問題になったタッチ信号が条件に合う有効なデータであるか否かを確認するのに使用する。

他の実施例として、タッチされた領域での確率密度値を測定して、タッチ座標の有効性を決定することができる。

具体的に、タッチ領域の確率密度の測定値を数式７及び８のように定義する。

上記数式７及び８によって特定の確率密度関数によって決定される値を、数式３乃至６に用いられる第１基準値Ｔｌｏｗｅｒ及び第２基準値Ｔｈｉｇｈｅｒとして設定することができる。

図４は、本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置の動作を説明するための図である。

図４は、図３の実施例の変形例であって、互いに対向する受発信の対が互いに交互にずれる配置も可能であり、ここで、スキャニングは、互いに反対に配置された受発信対においてそれぞれ同時にスキャニングを実施することもできる。

このような配置は、赤外線の放射角による隣接対の同時スキャン時に測定を撹乱する問題を解決することで、既存のスキャン速度を約２倍増加させるという長所を有しており、また、日光などのように自然光による赤外線素子の測定範囲を超えても、すなわち、反対側のセンサ部が動作しなくても、他の反対側のセンサ部のみでも、タッチで動作が可能にする受発信配置方法である。

図５は、本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、受発信モジュールの動作を説明するための図である。

図６は、本発明の図５の変形された実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、受発信モジュールの動作を説明するための図である。

まず、参照符号４１０及び５１０は、タッチ測定信号を発信する発信素子４３０，５３０を駆動する発信素子ドライバであり、参照符号４２０及び５２０は、発信素子４３０，５３０をオン／オフして制御する発信駆動スイッチである。

図５では、発信素子から発信されるタッチ測定信号が矩形波状の信号４０１であることが特徴であり、図６では、発信素子から発信されるタッチ測定信号がパルス状の信号５０１であることが特徴である。

参照符号４４０及び５４０は、タッチ測定信号を受信する受信素子であり、参照符号４５０及び５５０は、受信素子をオン／オフする受信駆動スイッチであり、参照符号４６０及び５６０は、受信素子を介して受信された信号を増幅する受信増幅器である。受信増幅器４６０を通過した信号は雑音信号が含まれており、参照符号４０２は、矩形波状のタッチ測定信号に雑音信号が含まれたものであり、参照符号５０２は、パルス状のタッチ測定信号に雑音信号が含まれたものである。

図面４７０は、受信増幅器を介して受信された信号のうち、発信素子から発信された周波数帯域の信号のみを抽出し、外部の雑音信号をフィルタリングするための狭帯域フィルターである。

参照符号４８０は、狭帯域フィルター４７０を通過した高周波状の信号を直流成分の信号に変換する直流信号変換部であり、参照符号４９０及び５７０は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ変換器（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）である。

図７は、本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、タッチ地点を認識する原理を説明する図である。

図８は、本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、実際にタッチされる地点と虚像のタッチ地点とを区分する過程を示すフローチャートである。

以下では、図７及び図８を用いて、本発明に係るマルチタッチスクリーン装置において多重領域を認識する過程を説明する。

まず、図５及び図６の受信素子を用いて、発信素子から発信されたタッチ測定信号のうち最大値、すなわち、Ｘｍａｘ（ｋ）及びＹｍａｘ（ｋ）に該当する値を測定する（ステップＳ７０１）。

Ｘｍａｘ（ｋ）及びＹｍａｘ（ｋ）に対する測定が完了したか否かを判断し、完了した場合（ステップＳ７０２）、ステップＳ７０３に移動する。ステップＳ７０２において、測定値は、赤外線を妨げる物体がタッチ面に存在しないものと見なす。

ステップＳ７０３では、タッチ測定信号が受信素子で受信されるかを測定する。すなわち、各受信素子でＸ（ｋ）及びＹ（ｋ）を測定する。

ステップＳ７０４において、測定が完了したか否かを判断し、完了した場合、ステップＳ７０５に移動する。

ステップＳ７０５段階では、タッチ領域の値、すなわち、座標及び直径などを測定するために用いられる変数を初期化する。すなわち、各変数を、ｎ＝０、ｍ＝０、ｗ＝０、ｈ＝０、ｉ＝０、ｊ＝０に設定する。

上記において、ｎは、Ｘ軸から得られるタッチ点の座標及び直径の個数であり、ｍは、Ｙ軸から得られるタッチ点の座標及び直径の個数であり、ｉは、Ｘ軸のセンサ部値Ｘ（ｋ）のインデックスであって、０からＮまでであり、ｊは、Ｙ軸のセンサ部値Ｙ（ｋ）のインデックスであって、０からＭまでであり、Ｗ＝Ｓ／Ｎであり、Ｈ＝Ｓ／Ｍであり、このとき、Ｓは、画面の最大解像度である。

ステップＳ７０６では、上記数式1及び数式２を計算する。

ステップＳ７０７では、正規化したＮｘ（ｋ）及びＮｙ（ｋ）を計算して、この値が第１基準値Ｔｌｏｗｅｒより大きい場合を計算する符合する値に対してはステップＳ７１１に移動する。第１基準値Ｔｌｏｗｅｒより大きくない場合、ステップＳ７０８に移動する。

ステップＳ７０８では、Ｗ及びＨの値が０であるか否かを判断し、０でない場合は、タッチに押圧が存在したものと判断して、最終の座標の計算のためにステップＳ７０９に移動する。もし、０である場合、ステップＳ７１４に移動する。

ステップＳ７０９では、Ｗ及びＨを初期化し、上記の数式３及び数式４を用いてｘ（ｎ）及びｙ（ｎ）を計算する。

ステップＳ７１０では、Ｗ及びＨを初期化し、数式５及び数式６を用いてｄｘ（ｎ）及びｄｙ（ｎ）を計算する。

ステップＳ７１１では、ステップＳ７０７で測定されたＮｘ（ｋ）及びＮｙ（ｋ）の値のうち第１基準値Ｔｌｏｗｅｒよりも大きい場合、タッチ測定信号に対する妨害があると判断して、ｗ及びｈの値を一つずつ増加させる。これは、タッチ領域に対する座標［ｘ（ｎ），ｙ（ｎ）］の決定を継続して進行することを意味する。

ステップＳ７１２では、計算された座標及び直径が、制限的な条件、例えば、特定の直径が一つ以上の制限によってタッチとして認めない条件などを判断して、判断の結果、条件に合う場合、ステップＳ７１３に移動し、そうでない場合、座標情報を削除し、ステップＳ７１４に移動する。ここで、条件測定は、上記の数式７及び数式８のように判断条件であってもよい。

ステップＳ７１３では、ｎ及びｍのインデックス値を一つずつ増加させ、ステップＳ７１４では、ｉ及びｊのインデックス値を一つずつ増加させる。

ステップＳ７１５では、ｎ×ｍの座標においてタッチ測定信号に対する測定が完了し、この座標のうち物体の存在有無を測定できない虚像を除去して、実際のタッチ点の座標のみを区分する。

ステップＳ７１６において、ｎ＝０、ｍ＝０である場合、最小限１点のタッチもないタッチアップ状態であれば、ステップＳ７１７に移動し、ｎ＞０、ｍ＞０である場合、すなわち、タッチダウン状態であれば、ステップＳ７１８に移動する。

タッチダウン状態となると、座標を情報機器に伝送し、新しい座標を測定するためにステップＳ７０３に移動する（ステップＳ７１８）。

ステップＳ７２０では、ｉ＝（Ｎ−１）がｊ＝（Ｍ−１）の条件を満足するか否かを判断し、満足する場合は、全てのタッチ測定信号に対する測定値の計算が完了した場合であって、ステップＳ７１５に移動し、そうでない場合、ステップＳ７０６に移動して、次番目のＮｘ（ｋ）及びＮｙ（ｋ）を測定する。

タッチアップが一定時間続くと、ステップＳ７０１に移動して、Ｘｍａｘ（ｋ）及びＹｍａｘ（ｋ）を再測定し、そうでない場合、ステップＳ７０３に移動する。

図９は、本発明の第２実施例に係るマルチタッチスクリーン装置において、タッチ地点を認識する原理を説明するための他の図である。

図８のステップＳ７０７のＮＸ（ｋ）、ＮＹ（ｋ）は、図９でのように、下記の数式９及び１０の条件を満たすタッチ領域のみを対象とすることができる。

ここで、Ｓｘ（ｉ）とＳｙ（ｉ）は、予め定義されたマッチングタッチパターンのマッチングフィルターであり、Iは、マッチングフィルターのサンプリング数である。

上記のようにマッチングフィルターを適用する理由は、測定されたタッチ領域値のうち特定のタッチパターンのみをタッチとして認識するようにすることによって、タッチ領域の認識率に対する向上を期待できるようにする。

一方、上記では、受信素子または発信素子が連続的に配列されたマルチタッチスクリーン装置について説明したが、発信素子または受信素子を連続的に駆動する方式ではなく、連続配列された発信素子及び受信素子が、所定の時間間隔を置いて、隣接する発信素子及び受信素子と交互にタッチ測定信号を発信し、受信するようにする方法が可能である。

すなわち、任意の時間ｔでは、偶数番目
または奇数番目
の発信素子がタッチ測定信号を発信するようにし、所定の時間間隔後のｔ＋ｄの時間では、交互に奇数番目

または偶数番目
の発信素子がタッチ測定信号を発信するようにする。

受信素子もまた、上記のように、任意の時間ｔでは、偶数番目または奇数番目の受信素子が信号を受信するようにし、所定の時間間隔後のｔ＋ｄの時間では、交互に奇数番目または偶数番目の受信素子が信号を受信するようにする。

図１０は、本発明に係るマルチタッチスクリーン装置において、特定のタッチ受発信モジュールに故障が発生した場合にタッチ地点を認識する原理を説明するための他の図である。一般に、赤外線受発信素子に不良が発生すると、タッチの有無を判断できない。そのため、このような素子の故障によって信号を測定できないという問題を解決するために、図８のステップＳ７０６において、図１０でのように、ｋ番目の受発信素子に故障が発生した場合、すなわち、Ｘｍａｘ（ｋ）＝０及びＹｍａｘ（ｋ）＝０である場合、Ｎｘ（ｋ）＝Ｎｘ（ｋ−１）のように、Ｎｘ（ｋ）、Ｎｙ（ｋ）をそれぞれＮｘ（ｋ−１）、Ｎｙ（ｋ−１）値で代替して座標を計算することによって、故障によるタッチスクリーンの誤動作を防止することができる。

次は、マトリクス形式で配置されたタッチスクリーンからマルチ座標の虚像を除去するために、図１１のように、発信素子の発信角経路で物体の有無を判断し、第３の座標を測定して虚像を除去する方法を記述する。虚像除去方法は、図８のステップＳ７１５で処理する。

図１２において、ｋ＋ｄ番目の発信素子からタッチ測定信号が発信されると、発信されたタッチ測定信号を受信する受信素子はｋ番目となるように斜角でスキャンして、Ｘ（ｋ）を測定する。

同様に、ｋ番目の発信素子からタッチ測定信号が発信されると、この放射赤外線が測定する受信素子はｋ＋ｄ番目となるように斜角でスキャンして、Ｘ（ｋ＋ｄ）を測定する。

この場合、図１２において、Ｘ軸を基準として鈍角傾きスキャン時、例として、ｎ番目、ｎ＋１番目のタッチ物体の傾きスキャンによる座標の測定に基づいたＹ軸の物体の位置値をｙ（ｎ）、ｙ（ｎ）＋１（図１２にｙＴ（ｎ）、ｙＴ（ｎ＋１）と図示されている）とするとき、それぞれ下記の数式１１と１２によって求められる。

（ここで、ｋは、Ｘ軸のｎ番目の物体の位置によって赤外線経路が遮られる領域における中心センサのインデックスを意味する。）

（ここで、ｊは、Ｘ軸のｎ＋１番目の物体の位置によって赤外線経路が遮られる領域における中心センサのインデックスを意味し、ＷＴ＝Ｓ／ｄであり、ＳはＸ軸の解像度であり、ｄは、斜角でスキャンする時、斜角の角度を決定する距離を意味する。）

虚像（Ｇｈｏｓｔ Ｉｍａｇｅ）の除去は、次のような段階を経て実現される。

ここで、虚像が発生する原因は、複数であるタッチ物体の存在有無を直角スキャン方式で測定するからであり、反面、複数のタッチ物体が存在するとしても、斜角スキャンする場合には、理論上、虚像が発生せず、実体のタッチ物体のみ受信素子に測定される点に留意すべきである。

したがって、虚像を除去するために、１、受信素子は、発信素子から直角に多重タッチ物体をスキャンする。このとき、2、受信素子は、実際のタッチ物体はもとより、その虚像までも含めて直交座標として測定される。次に、受信素子は、発信素子から実際に発信された赤外線を斜角（鋭角または鈍角）でスキャンする。このとき、受信素子は、虚像の座標は測定されずに、実際のタッチ物体のみが座標として測定される。3、上記において、直角スキャンで測定された実物座標及び虚像座標を、斜角でスキャンしたものと仮定した仮想の斜角スキャン座標に換算する。これは、実際に斜角スキャンで測定された座標と同一のレベルで比較するための目的で換算したものである。4、したがって、前記仮想の斜角スキャン換算座標と前記実際に斜角スキャンで測定された座標とを比較して、そのうち一致しない座標を虚像として判断する。5、結局、虚像であると判断した座標は制御部で除去される。

図１２は、受信素子がタッチ物体を直角にスキャンした後、鋭角または鈍角の順に順次連続スキャンすることを示している。すなわち、直角、鋭角の順に繰り返してスキャンするか、または直角、鈍角の順に繰り返してスキャンする。

まず、図１３の上部図において、まず、受信素子は、発信素子から放射状に発信された赤外線信号を直角にスキャンし、多点タッチ領域のＸ，Ｙ座標を測定する。物体Ａ，Ｃ，Ｄがタッチ面に置かれていれば、虚像Ｂを区分できない状態でＡ，Ｂ，Ｃ及びＤの直交座標を測定するようになる。これは、Ｘ，Ｙ軸の発光部と受光部との間で赤外線信号が直交するように放射され、対角線方向にマルチタッチされる場合、互いに異なる複数のタッチ領域の相互作用で作られる虚像が生成される。すなわち、Ｘ軸に２個、Ｙ軸に２個を感知して、結局、虚像を含めて４個のタッチ信号を発生させる。

これは、受信素子が直角にスキャンした直交座標［ｘ０（ｎ），ｙ０（ｍ）］であって、これを、数式１３、１４を用いて仮想の斜角スキャン座標（ＸＴＣ，ＹＴＣ）に換算する。直角スキャン座標は虚像を含んでいるので、これから換算した仮想の斜角スキャン座標（ＸＴＣ，ＹＴＣ）もまた虚像を含んでいる座標である。図１３の下部図がこれを示している。

ここで、ＸＴＣ、ＹＴＣは、直角スキャンで測定される実像はもとより、虚像の直交座標を仮想の斜角スキャンに換算したものである。すなわち、実際に斜角スキャンした測定値ではなく、虚像を含んだ直角スキャン値を、虚像が測定されていない実際の斜角スキャン測定値と同一のレベルで比較するために、制御部が算術式で換算したタッチ物体が存在すると予想される仮想の座標値という点を明確に理解しなければならない。これは、直角スキャンによる直交座標［ｘ０（ｎ），ｙ０（ｍ）］から仮想の斜角スキャンの傾きに比例して離隔した位置の座標に換算される。すなわち、斜角スキャン時、ＸＴＣはｙ０（ｍ）と、ＹＴＣはｘ０（ｎ）と線形関係にあることを利用して換算する。

（ここで、ｘ０（ｎ）とｙ０（ｍ）は、虚像を含む、直角スキャン時に測定された直交座標である。ＸｃとＹｃは、使用されたタッチ測定信号受信素子の個数を意味し、ｄは、受信素子が斜角スキャン時に発信素子と結ばれる線が作る傾き因子であって、定数である。ｎは、Ｘ軸上のタッチ物体の数であり、ｍは、Ｙ軸上のタッチ物体の数である。）

次は、虚像を判断する方法を具体的に説明する。

タッチ物体を受信素子が直角に実際にスキャンした時に測定された座標領域［ｘ０（ｎ）とｙ０（ｍ）］を仮想に斜角スキャンした時にもタッチ物体が存在すると予想される領域である斜角換算座標（ＸＴＣ，ＹＴＣ）、すなわち、仮想の斜角換算座標（ＸＴＣ，ＹＴＣ）と、タッチ物体を実際に斜角に測定した座標（ＸＴ，ＹＴ）との距離の差があるか、または特定の臨界値以上である場合、直交座標上に虚像が存在すると判断する原理を用いて虚像を除去する。

上述したように、図１３において直角スキャンの場合、タッチ物体が３個（Ａ，Ｃ，Ｄ）のみ存在しても、タッチ物体として、虚像（Ｂ）を含めて４個の直交座標が測定され、これは、仮想の斜角スキャン換算座標（ＸＴＣ，ＹＴＣ）もまた、Ｘ，Ｙ軸上のタッチ物体の数として４個に換算する。しかし、斜角（鋭角）スキャン時には、実際のタッチ物体として３個（Ａ，Ｃ，Ｄ）のみ存在するものとＸＴ，ＹＴ座標を測定する。したがって、直角スキャン測定から換算された仮想の斜角換算座標（４個）から、鋭角スキャンして測定された実際の座標（３個）と比較して距離の差がある１個の虚像を選び出すことができる。虚像を導出する算術式は、数式１５及び１６により計算される。

（もし、Ｄｘｒ（ｎ）、Ｄｙｒ（ｎ）が特定の限界値よりも大きいと、座標は虚像に該当するものと判断する。上記において特定の限界値は、使用した赤外線受信素子センサの密度によって予め決定される。ｎは、鋭角スキャンによって測定された実体のタッチ物体の座標の個数であり、ｍは、直角スキャンにおいて数式１３、１４で換算された虚像を含んだ座標の個数である。）

一方、図１５に示すように、右側方向に斜角を有するように、すなわち、タッチ測定信号が受信素子の下部面に対して鈍角を有するようにスキャンしてタッチ領域の座標を測定することができる。ここで、直角スキャン座標を仮想の斜角スキャン（鈍角）換算座標（ＸＴＣ，ＹＴＣ）に数式１７及び１８を用いて変換し、これを、数式１９、２０を用いて虚像を判断する。これは、数式１３〜１６が鋭角スキャンの場合であるのに比べて、鈍角スキャンの場合である点に差があるだけで、その他の過程は同じである。

上記において、図１４及び図１５の斜角でスキャンする場合に、発信素子から放射状に送出されるタッチ測定信号を、受信素子が直角、斜角（鈍角または鋭角）の順に連続スキャンする点に注意しなければならない。このように、直角スキャンによって発生した虚像を、斜角スキャンを用いて除去することができる。

更に他の実施形態を説明する。

一般に、大型赤外線タッチスクリーンは、複数の人が多数の指で同時に速く複数の方向から多重タッチしているので、瞬間的かつ複合的な動作から精密にタッチ物体を感知し、虚像を除去するのに困難があった。

そこで、図１２に示したように、一つの発信モジュールから放射状に発信される測定信号を、受信モジュールが直角、鋭角、鈍角の順に継続して繰り返してスキャンする受信モジュール順次スキャン方法を提案する。逆に、直角、鈍角、鋭角の順に受信モジュールが測定信号をスキャンしても、複合的な動作形態の多重タッチに対応することができる。すなわち、一つの前記発信素子に対して直角及び斜角の位置に並んだ複数の前記受信素子が、直角、鋭角、鈍角の順に、または直角、鈍角、鋭角の順に前記発信素子に向かってタッチ物体を順次スキャンすることを特徴とするマルチタッチスクリーン装置である。

また、図１６に示すように、受信モジュールへ複数の発信モジュールが測定信号を順次発射する発信モジュール順次スキャン方法が使用されてもよい。これもまた、直角、鋭角、鈍角の順に、または直角、鈍角、鋭角の順に多数の発信モジュールが一つの受信モジュールに測定信号を発射することができる。すなわち、一つの前記受信素子に対して、直角及び斜角に位置した複数の前記発信素子が、直角、鋭角、鈍角の順に、または直角、鈍角、鋭角の順に前記受信素子に向かって順次スキャンすることを特徴とするマルチタッチスクリーン装置である。

ここで、直角、鋭角、鈍角で順次発射するとしたが、図１６に示すように、直角、そして、次第に受信素子の下部面に対して角度を減少させたり、増加させたりする順序で発信モジュールが測定信号を順次発射してもよい。

図１６は、まず、発信素子を備えた発信モジュールであるＡ，Ｂ，Ｃがタッチ測定信号を順次発射する。したがって、タッチ物体（ａ，ｂ，ｃ）がないとき、受信モジュール（Ｄ）は、発信モジュールＡ，Ｂ，Ｃの測定信号を全て受信する。タッチ物体（ｂ）のみ存在するとき、発信モジュールＡ，Ｂ，Ｃの測定信号のうちＢの測定信号のみ受信できない。タッチ物体（ａ）のみ存在するとき、発信モジュールＡ，Ｂ，Ｃの測定信号のうちＡの測定信号のみ受信できない。また、タッチ物体（ｃ）のみ存在するとき、発信モジュールＡ，Ｂ，Ｃの測定信号のうちＣの測定信号は受信できない。このように、受信モジュールでのみタッチ物体をスキャンするものではなく、発信モジュールにおいてもタッチ物体を様々な方向でスキャンするようにして、複数の方向から同時にマルチタッチする物体を容易に感知することができる。

上記において、一つの発信素子を含む発信モジュールから発せられる赤外線を様々な角度に位置した受信モジュールが順次スキャンしたり、一つの受信モジュールに対して様々な角度の発信モジュールが順次スキャンすることについて説明した。

上記において、多数の受信モジュールが順次スキャンする方法と多数の発信モジュールが順次スキャンする方法とを区分したが、発信モジュール順次スキャン方法及び受信モジュール順次スキャン方法を併行して構成してもよい。そのために、複数の受信モジュールが鋭角、鈍角などの斜角で一つの発信信号を順次スキャンするとき、ｋ発信モジュールのタッチ測定信号は、ｋ＋ｄ番目の受信モジュールに斜角でスキャンされ、逆に、発信モジュールが鈍角、鋭角で順次スキャンするとき、ｋ＋ｄ１番目の発信モジュールのタッチ測定信号がｋ受信モジュールに斜角で受信されるようにして、信号が互いに干渉しないようにする。ここで、ｄは、斜角でスキャンする時、スキャンする斜角の角度を決定する因子であって、スキャンする勾配を示し、結局、受信モジュール順次スキャン方法及び発信モジュールの順次スキャン方法を併行する場合には、互いに斜角の角度、すなわち、スキャン角度を異ならせることが必要である。

一つの前記発信素子に対して直角及び斜角に位置した複数の前記受信素子が、直角、鋭角、鈍角の順に、または直角、鈍角、鋭角の順に前記発信素子に向かってタッチ物体を順次スキャンし、及び、一つの前記受信素子に対して直角及び斜角に位置した複数の前記発信素子が、直角、鋭角、鈍角の順に、または直角、鈍角、鋭角の順に前記受信素子に向かって順次スキャンすることを特徴とするマルチタッチスクリーン装置を提供する。

このように、受信モジュールの順次スキャン及び発信モジュールの順次スキャン方法を併行する場合には、Ｘ，Ｙ軸の測定信号である赤外線が形成するマトリクス配列のスキャン密度がさらに高くなり、結局、スキャン速度を向上させて、複雑なタッチ物体の動作を迅速に感知することができる。また、様々な角度でスキャンするので、虚像の発生をさらに防止して、精密なタッチを行うことができる。

次は、第３実施例を説明する。

図１７に係るマルチタッチスクリーン装置において、タッチ測定信号発信部１１６０から送出されるタッチ測定信号は、タッチ測定信号発信部１１６０から所定の角度で放射状に送出され、予め定義された鋭角、直角、鈍角に位置した３つのタッチ測定信号受信部１１４０で前記タッチ測定信号を同時に測定するようにする。ここで、所定の個数単位でタッチ測定信号受信部１１４０をモジュール化した後、受信部モジュールＡ，Ｂ，Ｃを所定の個数単位でグループ化して、受信部モジュールグループ部１１１０となるようにする。

一方、タッチ測定信号発信部１１６０もまた、所定数のタッチ測定信号発信部１１６０をグループ化して発信部グループ部１１２０を構成する。

受信部モジュールＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、一つの受信部モジュール信号変換部１１３１，１１３２，１１３３によって、各受信部モジュールに含まれたタッチ測定信号受信部１１４０で受信されたタッチ測定信号を電圧信号に変換する。

前記受信部モジュールＡ，Ｂ，Ｃにはそれぞれ、アナログ信号である電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１１５０がそれぞれ接続されて、制御部にデジタル値に変換されたタッチ位置測定信号の受信値を出力する。

一方、図示していないが、発信駆動クロック部は、前記発信部グループ部１１２０に含まれた同一のインデックスのタッチ測定信号発信部１１６０が同時に駆動されるように、発信部駆動クロック１１８０を出力する。

前記発信駆動クロック部の駆動クロック１１８０は、発信部ドライバ１１７０に供給され、タッチ測定信号発信部１１６０を駆動して、タッチ測定信号が所定の角度で放射状に送出されるようにする。

上記のような構成を有する本発明の第３実施例に係るマルチタッチスクリーン装置の動作を、図１８を参照して説明する。

タッチ測定信号受信部全体を所定数でグループ化して受信部モジュールＡ，Ｂ，Ｃに分け、前記Ａ，Ｂ，Ｃでグループ化された受信部モジュールを再び一つの受信部モジュールグループ部Ｎ及びＮ＋１で構成し、タッチ測定信号発信部もまた所定数でグループ化して発信部グループ部ＲＮ及びＲＮ＋１で構成することは、上述した通りである。

発信駆動クロック部の駆動クロックＣＬＫが発信部ドライバに供給されると、発信部ドライバは、駆動クロックによって指定されたそれぞれの発信部グループ部ＲＮ及びＲＮ＋１の同一のインデックスの発信部、すなわち、ＲＮ（ｎ）とＲＮ＋１（ｎ）から、鋭角のタッチ測定信号Ｒ２、直角のタッチ測定信号Ｒ１及び鈍角のタッチ測定信号Ｒ３が含まれたタッチ測定信号が放射状に同時に送出される。

このとき、一つの発信部グループ部のタッチ測定信号発信部から放射状に送出されるタッチ測定信号は、前記受信部モジュールＡ，Ｂ，Ｃを構成するタッチ測定信号受信部で受信され、制御部は、一つの発信部から放射されるタッチ測定信号のうち、予め定められた所定の角度、すなわち、鈍角、直角、鋭角に位置する受信部で受信されるタッチ測定信号に基づいてタッチの座標または直径を演算する。

すなわち、発信部ＲＮ（ｎ）から送出されるタッチ測定信号のうち、前記発信部ＲＮ（ｎ）に対して鋭角の位置にあるＡモジュールのタッチ測定信号受信部で受信されるタッチ測定信号と、直角の位置にあるＢモジュールのタッチ測定信号受信部で受信されるタッチ測定信号と、鈍角の位置にあるＣモジュールのタッチ測定信号受信部で受信されるタッチ測定信号のみを持って、制御部は、タッチ測定信号を用いてタッチの座標または直径を演算する。

上記の方式で各受信部によって受信されたタッチ測定信号は、上記第１実施例及び第２実施例で説明したように、数式１〜数式２０、数式Ａ、Ｂによってタッチ位置を測定する。

上記のような方式によって、本発明の第３実施例は、発信部グループ部ＲＮ、ＲＮ＋１別に同一のインデックスを有するタッチ測定信号発信部からタッチ測定信号が同時に送出され、タッチ測定信号受信部もまた、受信部モジュールＡ，Ｂ，Ｃ別に少なくとも一つのタッチ測定信号が受信されるので、より迅速にタッチ位置を測定できるだけでなく、タッチ位置をより正確に測定できるようになることで、タッチ位置が速く変化しても、これを迅速且つ正確に測定できるようになる。

図１９は、本発明の隣接する受発信モジュールグループ部において受信部モジュールが互いに連動する原理を説明するための図である。

図１９からわかるように、本発明の隣接する発信部グループ部１３３０，１３４０のタッチ測定信号発信部から送出されるタッチ測定信号のうち鋭角のタッチ測定信号は、隣接する受信部モジュールグループ部１３１０，１３２０の受信部モジュール１３１１〜１３１３、１３２１〜１３２３内のタッチ測定信号受信部で受信できるので、どの発信部グループ部１３３０，１３４０のタッチ測定信号発信部からタッチ測定信号が送出されるかに関係なく、受信部モジュールグループ部１３１０，１３２０の一部の受信部モジュールは少なくともタッチ測定信号を受信できるように構成することができる。

上記の例において、受信部をグループ化した例をＡ，Ｂ，Ｃの３つの例について説明したが、受信部全体を所定数の単位でグループ化する場合、一つの受信部モジュールグループ部内にＮ個の受信部モジュールが含まれるようにすることができる。

また、上記の例において、受信部モジュールグループ部が２個である場合を例示したが、構成に応じて、２個以上の受信部モジュールグループ部で構成してもよい。

具体的に、受信部全体をＭ個の受信部モジュールグループ部に分割し、一つの受信部モジュールグループ部をＮ個の受信部モジュールに分割し、一つの受信部モジュールにはＣ個の受信部が含まれるようにすることができる。これによって、Ｘ軸の受信部全体の個数をＸとするとき、Ｘ＝Ｎ×Ｍ×Ｃが成立する。

本願発明は、携帯電話、モニタ、ＴＶ、ゲーム機などのディスプレイ関連分野において使用可能である。

１１０ Ｘ軸受信モジュール
１１１ Ｘ軸受信素子ドライバ
１２０ Ｘ軸発信モジュール
１２１ Ｘ軸発信素子ドライバ
１３０ Ｙ軸受信モジュール
１３１ Ｙ軸受信素子ドライバ
１４０ Ｙ軸発信モジュール
１４１ Ｙ軸発信素子ドライバ
１５０ 制御部
４１０、５１０ 発信素子ドライバ
４２０、５２０ 発信駆動スイッチ
４３０，５３０ 発信素子
４４０、５４０ 受信素子
４５０、５５０ 受信駆動スイッチ
４６０、５６０ 受信増幅器
４７０ 狭帯域フィルター
４８０ 直流信号変換部
４９０、５７０ ＡＤＣ変換器
１１１０ 受信部モジュールグループ部
１１２０ 発信部グループ部
１１３１、１１３２、１１３３ 受信部モジュール信号変換部
１１４０ タッチ測定信号受信部
１１５０ Ａ／Ｄ変換部
１１６０ タッチ測定信号発信部
１１７０ 発信部ドライバ部
１１８０ 発信部駆動クロック
１３１０、１３２０ 受信部モジュールグループ部
１３１１〜１３１３、１３２１〜１３２３ 受信部モジュール信号変換部
１３３１、１３３２ 発信部グループ部
１３４１、１３４２ 発信部ドライバ部
１３５０ 発信部駆動クロック

Claims (8)

1. タッチ測定信号を対向する受信素子に放射状に発信する発信素子を含むＸ軸発信モジュールと、
   前記発信モジュールから発信されたタッチ測定信号を直角、斜角の順に順次受信する受信素子を含むＸ軸受信モジュールと、
   Ｙ軸発信モジュール及びＹ軸受信モジュールなしに、前記Ｘ軸受信モジュールで受信されたタッチ測定信号のみでタッチ領域のｘ，ｙ座標を演算する制御部と、
   ユーザからタッチ入力が入力されるタッチパネルとを含み、
   前記タッチ領域のｙ座標は、数式
   または
   によって演算される制御部であることを特徴とするマルチタッチスクリーン装置。
   （ここで、ｙ（ｎ）は、直角及び斜角測定信号により測定されたｘ軸座標から換算されたｙ軸直交座標である。ｘ_０（ｎ）は、直角タッチ信号により測定されたｎ番目に位置した物体のｘ軸直交座標である。ｘ_ｔ（ｎ）は、斜角タッチ信号により測定されたｎ番目に位置した物体のｘ軸斜角座標である。ここで、斜角信号が鈍角スキャンである場合、ｘ_ｔ≧ｘ_０であり、鋭角スキャンである場合、ｘ_０≧ｘ_ｔである。）
   （ここで、Ｇは、任意の定数またはスケーリング定数であって、
   の関係で決定される。Ｗは、Ｙ軸の論理的な解像度、すなわち、斜角発射信号時に現れる最大座標点のタッチ領域によるタッチの終端点に該当するｘ_ｅ（ｎ）座標の論理的な仮想解像度値である。）
2. 前記タッチ領域のｘ座標は、Ｘ軸発信モジュールから発信された直角タッチ測定信号の経路を妨げるタッチ領域に対応するＸ軸受信モジュールが受信する信号に基づいて演算し、
   前記タッチ領域のｙ座標は、Ｘ軸発信モジュールから発信された斜角タッチ測定信号の経路を妨げるタッチ領域に対応するＸ軸受信モジュールが受信する信号に基づいて演算する制御部であることを特徴とする、請求項１に記載のマルチタッチスクリーン装置。
3. 前記制御部において、直角及び斜角測定信号の経路を妨げるタッチ領域のｘ座標［ｘ_０（ｎ），ｘ_ｔ（ｎ）］は、受信されたタッチ信号の大きさを正規化したタッチ測定信号測定値に基づいて計算されることを特徴とする、請求項２に記載のマルチタッチスクリーン装置。
4. 前記正規化されたタッチ信号測定値のうち第１基準値（Ｔ_{ｌｏｗｅｒ}）よりも大きい値は、タッチ測定信号の経路妨害があるものと判断して、タッチ領域の座標［ｘ_０（ｎ），ｘ_ｔ（ｎ）］を決定することを特徴とする、請求項３に記載のマルチタッチスクリーン装置。
5. 前記正規化されたタッチ測定信号の測定値のうち所定の第１基準値（Ｔ_{ｌｏｗｅｒ}）よりも小さい場合に、下記のＷが０でなければ、タッチパネルの押圧が存在すると判断して、タッチ領域の座標［ｘ_０（ｎ），ｘ_ｔ（ｎ）］及び直径［ｄｎ］を計算して、条件に合う座標の有効性を確認することを特徴とする、請求項４に記載のマルチタッチスクリーン装置。
   （ここで、Ｗ＝Ｓ（画面最大解像度）／ＮまたはＭ（水平または垂直軸に配列された発信素子の個数。）
6. ｋ番目の受信または発信素子に故障が発生した場合、
   ｋ番目のタッチ測定信号の測定値をｋ−１番目のタッチ測定信号の測定値で代替することを特徴とする、請求項１又は２に記載のマルチタッチスクリーン装置。
7. 前記発信素子と前記受信素子の対が、同一軸上に互いに交互にずれて配置されてスキャンすることを特徴とする、請求項１又は２に記載のマルチタッチスクリーン装置。
8. 前記発信素子及び受信素子は、所定の時間間隔を置いて、隣接する発信素子及び受信素子と交互にタッチ信号を発信することを特徴とする、請求項１又は２に記載のマルチタッチスクリーン装置。