KR101990805B1 - 표면 상의 방사 차단 물체들을 감지 및 추적하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

표면 상의 방사 차단 물체들을 감지 및 추적하기 위한 시스템들 및 방법들 Download PDF

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Abstract

표면 상의 하나 이상의 방사 차단 물체들을 추적하기 위한 몇몇 시스템이 개시된다. 적어도 3개의 방사 센서들이 표면 가까이에 제공되고, 복수의 방사 소스들이 표면 가까이에 제공된다. 방사 소스들 중 적어도 일부로부터의 방사는 방사 센서들 각각에 도달할 수 있다. 표면 상의 하나 이상의 방사 차단 물체들은 하나 이상의 방사 소스들로부터의 방사가 센서들 각각에 도달하는 것을 감쇠시킨다. 감쇠된 방사 소스들 및 센서들의 위치들에 기초하여 하나 이상의 다각형이 계산된다. 하나 이상의 방사 차단 물체들의 위치가 추정되고, 다각형들에 기초하여 추적될 수 있다.

Description

표면 상의 방사 차단 물체들을 감지 및 추적하기 위한 시스템들 및 방법들{SYSTEMS AND METHODS FOR SENSING AND TRACKING RADIATION BLOCKING OBJECTS ON A SURFACE}
설명된 실시예들은 표면 상의 하나 이상의 방사 차단 물체들의 위치를 감지 및 추적하기 위한 시스템들, 방법들 및 센서들에 관한 것이다.
다양한 컴퓨터 입력 및 다른 장치들은, 그것들이 표면 상에 위치하거나 표면에 걸쳐서 이동할 때 손가락들, 스타일러스들, 펜들 또는 다른 물체들과 같은 하나 이상의 물체들의 추적을 요구한다. 예를 들어, 컴퓨터 모니터들 및 다른 디스플레이 스크린들은, 그것들이 스크린의 디스플레이 표면에 걸쳐서 이동할 때, 사용자가 손가락 또는 스타일러스를 이용하여 컴퓨터에 대한 입력들을 제공할 수 있게 하는 터치스크린과 어울릴 수 있다. 유사하게, 화이트보드는 화이트보드의 기입 표면에 걸쳐서 그것들이 이동할 때 하나 이상의 펜들의 위치를 추적하는 펜 위치 감지 시스템과 어울릴 수 있다.
기존의 시스템들은 과도한 복잡성 및 비용, 정확성과 응답 시간에 둘다 영향을 주는 높은 계산 오버헤드, 및 다른 결점들을 포함하는 다양한 결점들을 갖는다.
본 발명은 방사 차단 물체들이 표면 상에 위치하거나 표면에 걸쳐서 이동할 때 하나 이상의 방사 차단 물체들의 존재 및 위치를 검출하기 위한 다양한 시스템들을 제공한다. 표면은 컴퓨터 모니터 또는 다른 디스플레이 장치의 디스플레이 표면, 화이트보드, 게시판, 종이 또는 벽과 같은 기입 표면, 또는 장난감 또는 게임의 일부와 같은 다른 표면 등의 임의의 타입의 표면일 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따른 다양한 실시예들은 복수의 방사 소스들 및 방사 센서들이 그 위에 실장된 프레임 또는 하우징을 포함한다. 프레임은 통상적으로, 화이트보드, 디스플레이 모니터, 게시판, 게임, 장난감 또는 다른 장치와 같은 기저 시스템의 하우징, 프레임 또는 지지대에 실장되거나 그와 결합될 것이지만, 반드시 그러한 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 프레임 또는 하우징은 터치스크린을 형성하기 위해 디스플레이 모니터와 결합될 수 있다. 컨트롤러는 방사 소스들의 일부 또는 전부를 순차적으로 활성화한다. 방사 소스들은 프레임의 한 측면으로부터 다른 측면으로 스위프 방식(sweep fashion)으로 활성화될 수 있거나, 그것들은 상이한 순서로 활성화될 수 있다. 각 방사 소스가 활성화되는 동안, 방사 센서들의 일부 또는 전부에 입사하는 방사가 측정된다.
프레임 내에 존재하는 방사 차단 물체는 통상적으로 방사 소스들 중 일부와 방사 센서들 중 일부 사이의 하나 이상의 경로를 차단 또는 감쇠시킬 것이다. 연속적으로 그러한 차단으로부터 방사의 감쇠를 측정함으로써, 방사 차단 물체의 위치가 추정된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 실시예들에서, 하나 이상의 확산기를 이용하여 방사 소스들에 의해 방출된 방사를 확산시킨다. 확산기들은, 특히 방사 차단 물체가 방사 소스들과 방사 센서 사이의 2개 이상의 경로를 차단할 때, 방사 차단 물체의 위치가 더욱 정확하게 추정될 수 있게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 방사 소스들에 의해 방출된 방사는 변조 주파수로 또는 변조 패턴으로 변조된다. 센서들은 변조 주파수로 또는 패턴에 감응하고, 주파수 또는 패턴에 따라 변조되지 않은 방사를 무시함으로써, 방사 차단 물체의 위치를 추정함에 있어서 주변의 및 다른 스퓨리어스(spurious) 방사의 영향을 줄인다.
일 양태에서, 표면 상의 하나 이상의 방사 차단 물체들의 위치를 감지하기 위한 시스템이 제공된다. 표면은 프레임에 또는 프레임 내에 실장되고, 일부 실시예들에서, 표면과 프레임은 일반적으로 직사각형이다. 방사 소스들은 프레임 상에 제공되어 표면에 걸쳐서 방사를 방출한다. 방사 센서들은 프레임 상에 2개 이상의 위치에 제공된다. 각 센서는 복수의 방사 소스들로부터의 방사가 각각의 센서에 입사할 수 있도록 배치된다. 각 센서는 그 위에 입사하는 방사의 세기에 대응하는 방사 세기 레벨을 컨트롤러에 제공한다. 컨트롤러는 방사 소스들에 결합되고 방사 소스들을 순차적으로 활성화한다. 각 방사 소스가 활성화될 때, 방사 소스로부터의 방사는 방사 센서들의 일부 또는 전부에 입사할 수 있다. 컨트롤러는 방사 센서들로부터 방사 세기 레벨을 샘플링한다. 방사 차단 물체가 표면 상에 존재할 때, 방사 차단 물체는 통상적으로 하나 이상의 방사 소스들로부터의 방사를 차단 또는 감쇠시킬 것이다. 컨트롤러는 기준선(baseline) 또는 임계 세기 레벨에 비해 방사 세기 신호가 감쇠된 방사 소스들을 식별한다.
컨트롤러는 각 방사 센서로부터 측정되는 바와 같이 감쇠된 방사 소스들(즉, 방사 차단 물체의 존재로 인해 방사 세기 레벨이 감쇠된 방사 소스들)의 위치에 기초하여 방사 차단 물체의 위치를 추정한다. 컨트롤러는 먼저 방사 센서들 중 적어도 2개에 대한 방사 차단 물체의 각도 방향(angular direction)을 추정한다. 각도 방향들은 기준 위치에 대한 표면 상의 방사 차단 물체의 위치를 추정하기 위해 결합된다.
일부 실시예들에서, 컨트롤러는 방사 소스로부터의 방사 세기 레벨 샘플들을 방사 세기 신호로 결합하고 감쇠된 방사 소스들의 범위들을 식별한다. 범위 내의 중심 방사 소스가 식별되고, 방사 센서들 중 적어도 하나에 대한 방사 차단 물체의 각도 위치가 각 방사 세기 신호 내의 중심 방사 소스에 기초하여 추정된다.
다른 실시예들에서, 방사 세기 신호들의 상대적 감쇠는 방사 차단 물체의 위치를 추정하기 위해 결합될 수 있다. 예를 들어, 방사 소스들의 범위에 대응하는 방사 세기 레벨들의 범위가 방사 차단 물체에 의해 감쇠되는 경우, 상대적 감쇠들 및 각 방사 소스의 위치들에 기초한 가중 평균을 이용하여 각 방사 센서에 대한 방사 차단 물체의 추정된 각도 위치를 개량한다. 개량된 추정 각도 위치들을 결합하여 기준 위치에 대한 방사 차단 물체의 추정 위치를 제공한다.
일부 실시예들에서, 표면 상의 복수의 방사 차단 물체들이 감지될 수 있다. 컨트롤러는 하나 이상의 방사 차단 물체의 존재에 대응하는 감쇠된 방사 세기 레벨들을 식별하기 위해 방사 센서들 각각으로부터의 방사 세기 신호들을 분석한다. 임의의 하나의 방사 세기 신호에 식별된 방사 차단 물체들의 최대 수는 표면 상에 존재하는 방사 차단 물체들의 최소 수인 것으로 가정된다. 컨트롤러는 센서들에 대한, 각 방사 센서로부터 명백하게 가시적인 각 방사 차단 물체의 각도 방향을 추정한다. 각도 위치들을 결합하여 각 방사 차단 물체의 위치를 추정한다. 방사 차단 물체들의 이전 위치들은, 그러한 이전 위치들이 알려져 있을 때, 각도 방향들이 상이한 추정들로 이어질 수 있을 때 방사 차단 물체들의 가능성 있는(likely) 현재 위치들을 선택하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 2개의 각도 방향들이 2개의 방사 센서 각각에 대해 식별된다. 각도 방향들은 센서들 각각으로부터 비롯되는 라인들로서 표현될 수 있다. 라인들은 2개의 방사 차단 물체들의 잠재적인 위치들인 것으로 쌍들로 고려될 수 있는, 4개의 포인트에서 교차한다. 하나 또는 둘 다의 방사 차단 물체들에 대한 앞서 알려진 위치들은 교차점들에 기초하여 방사 차단 물체들의 이전 위치들로부터 잠재적인 현재 위치들까지 요구되는 최단 이동을 계산함으로써 이용된다. 방사 차단 물체들은 최단 이동을 요구하는 잠재적인 위치에 배치된 것으로 생각된다. 다른 실시예들에서, 다른 기준을 이용하여 상이한 잠재적인 위치들 사이를 분해(resolve)할 수 있다. 예를 들어, 선행 기간에 대한 방사 차단 물체의 궤적(trajectory), 거리 또는 감지 프로세스의 반복들의 수를 이용하여 방사 차단 물체의 현재 위치를 추정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 3개 이상의 방사 센서들에 대한 하나 이상의 방사 차단 물체들의 각도 위치들이 결정되고, 각도 위치들이 결합되어 방사 차단 물체들의 위치들을 추정한다.
본 발명의 이들 및 다른 양태들은 본 발명의 일부 예시적인 실시예들의 설명에서 후술된다.
본 발명의 다양한 실시예들이 이제 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 시스템을 도시한다.
도 2a 및 2b는 도 1의 시스템에 따른 방사 세기 신호들을 도시한다.
도 3은 다른 실시예들에 따른 방사 세기 신호를 도시한다.
도 4는 또 다른 실시예들에 따른 방사 세기 신호를 도시한다.
도 5a 및 5b는 다른 실시예를 도시한다.
도 6은 다른 실시예를 도시한다.
도 7은 또 다른 실시예를 도시한다.
도 8은 도 7의 시스템을 이용하여 표면 상의 방사 차단 물체들의 위치들을 식별 또는 추정하는 방법을 도시한다.
도 9a 및 9b는 도 7의 방사 차단 물체들 중 하나에 대응하는 방사 세기 신호들을 도시한다.
도 10a 및 10b는 도 7의 방사 차단 물체들 둘다에 대응하는 방사 세기 신호들을 도시한다.
도 11은 상이한 위치에 방사 차단 물체들을 갖는 도 7의 시스템을 도시한다.
도 12a 및 12b는 도 11에 대응하는 방사 세기 신호들을 도시한다.
도 13은 상이한 위치에 방사 차단 물체들을 갖는 도 7의 시스템을 도시한다.
도 14a 및 14b는 도 13에 대응하는 방사 세기 신호들을 도시한다.
도 15a-15f는 다른 실시예를 도시한다.
도 16a-16c 및 17a-17c는 도 15a 및 15b의 실시예에서의 방사 세기 신호들을 도시한다.
도 18은 도 15a 및 15b의 실시예를 동작시키는 방법을 도시한다.
도 19는 상이한 구성으로 도 15a 및 15b의 실시예를 도시한다.
도 20a-20c는 도 19에 대응하는 방사 세기 신호들을 도시한다.
도 21은 다른 실시예를 도시한다.
도면들은 단지 예시이고 비례적으로 그려지지 않았다. 일부 실시예들의 다양한 요소들은 명확함을 위해 도시되지 않을 수 있다. 다양한 실시예들의 유사한 및 대응하는 요소들은 유사한 참조 번호들에 의해 식별된다.
본원에 설명된 예시적인 실시예들은 다양한 방사 소스들 및 방사 센서들과 관련하여 하나 이상의 방사 차단 물체들의 위치를 결정하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 상세들을 제공한다. 일부 실시예에서, 방사 소스들 및 센서들은 프레임에 실장될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템들은 화이트보드들, 디스플레이 모니터들 및 다른 장치들과 같은 다양한 기저 장치들을 포함하거나 그와 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템들은 화이트보드, 벽, 디스플레이 스크린의 표면 또는 임의의 다른 대체로 평면인 표면과 같은 기저 표면을 포함하거나 그와 이용될 수 있다. 방사 소스들은 가시광선 스펙트럼에서 또는 자외선 또는 적외선 스펙트럼들과 같은 다른 스펙트럼들에서 방사를 방출할 수 있다. 본원에 설명된 실시예들은 오직 예시이고 다른 구현들 및 구성들이 또한 가능하다.
먼저, 방사 차단 물체(124)의 위치를 감지 또는 추정하기 위한 시스템(100)을 도시하는, 도 1에 대한 참조가 이루어진다. 시스템(100)은 한 쌍의 방사 센서들(102a, 102b), 컨트롤러(104) 및 프레임 또는 하우징(108) 상에 실장된 복수의 방사 소스들(106)을 포함한다. 프레임(108)은 꼭대기 측면(110), 바닥부 측면(112), 왼쪽 측면(114) 및 오른쪽 측면(116)을 갖는다. 이 실시예에서, 방사 소스들(106)은 프레임(108)의 왼쪽, 바닥부 및 오른쪽 측면들 상에 실장된다. 방사 센서(102a)는 프레임(108)의 왼쪽 꼭대기 코너에 실장되고, 방사 센서(102b)는 프레임(108)의 오른쪽 꼭대기 코너에 실장된다.
프레임(108)은 표면(128)을 둘러싼다. 다양한 실시예에서, 표면(128)은 디스플레이 스크린의 표면, 기입 표면 또는 다른 표면일 수 있다. 이 실시예에서, 프레임(108)은 표면(128)의 에지들에 베젤(bezel)을 제공한다. 방사 소스들(106) 및 방사 센서들(102)은 베젤 내에 실장된다. 일부 실시예에서, 프레임은 표면을 부분적으로만 둘러싸거나 에워쌀 수 있는데, 예를 들어, 프레임은, 어떠한 방사 센서들 또는 소스들도 꼭대기 에지 가까이에 실장되지 않은 경우, 표면의 꼭대기 에지를 에워싸지 않을 수 있다. 다른 실시예들에서, 프레임은 표면을 지지하지만 에워싸지는 않을 수 있다. 예를 들어, 프레임은 표면, 방사 센서들 및 방사 소스들에 대한 지지대를 제공할 수 있지만, 표면을 둘러싸는 베젤 또는 다른 요소를 갖지 않을 수 있다. 다른 실시예들에서, 프레임은 그 자체로 표면의 일부 또는 전부를 제공할 수 있다. 예를 들어, 프레임은 그의 에지들 사이에 고체 표면을 가질 수 있고, 방사 차단 물체들은 시스템(100)이 사용중일 때 고체 표면 상에 배치될 수 있다. 통상적으로, 이 예들에서와 같이, 표면은 프레임에 실장될 것이다.
프레임(108)의 왼쪽 꼭대기 코너는 방사 센서(102a) 및 몇몇 방사 소스들(106)을 드러내기 위해 도 1에서 내부가 보이도록 하였다. 프레임(108)의 오른쪽 바닥부 코너는 또한 방사 소스들(106) 중 일부를 드러내기 위해 내부가 보이도록 하였다. 각 방사 소스(106)는, 이 실시예에서, 적외선 스펙트럼에서 방사를 방출하는 LED이다. 다른 실시예들에서, 방사 소스들은 가시광선 스펙트럼 및 UV 스펙트럼을 포함하는 다른 스펙트럼들에서 방사를 방출하는 다양한 타입들의 소스들일 수 있다. 방사 소스들(106)은 방사 소스들로부터의 방사가 방사 센서들(102) 중 하나 또는 둘다에 도달하도록 프레임(108) 상에 실장된다. 이 실시예에서, 방사 소스들은 프레임(108)의 왼쪽, 바닥부 및 오른쪽 측면들을 따라 동등하게 이격되어 있다. 이 실시예에서, 프레임(108)은 직각의 코너들을 갖는 직사각형이다. 프레임(108)의 측면들은 x-y 평면의 축들에 평행하다. 일부 실시예에서, 방사 소스들은 동등하게 이격되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임은 비-직사각형 모양을 가질 수 있다.
컨트롤러(104)는 하드웨어 컴포넌트, 소프트웨어 컴포넌트 또는 하드웨어와 소프트웨어 둘다 또는 펌웨어 또는 둘다를 포함하는 컴포넌트를 포함하는, 시스템(100)을 동작할 수 있는 임의의 타입의 장치 또는 컴포넌트일 수 있는, 프로세서(120)를 포함한다. 예를 들어, 프로세서(120)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 게이트 어레이 또는 임의의 타입의 데이터 프로세싱 또는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 프로세서는 시스템(100) 및 그의 컴포넌트들을 동작하고 외부 장치들과 통신하도록 프로그램 또는 구성될 수 있다. 컨트롤러(104)는 또한 프로세서(120)에 의해 액세스될 수 있는 메모리(121)를 포함할 수 있다. 프로세서(120)는 컨트롤러(104) 및 시스템(100)의 동작을 제어한다. 명령어들이 메모리(121)에 기록될 수 있고, 프로세서 내로 로드되어 아래 설명되는 바와 같이 컨트롤러(104) 및 시스템(100)의 동작을 제어하기 위한 제어, 데이터 프로세싱, 데이터 변환 및 통신 동작들을 수행하도록 프로세서를 구성할 수 있다. 컨트롤러(104)는 각 방사 소스(106)에 결합된다. 이들 접속들 중 일부만이 도 1에 예시된다. 컨트롤러(104)는 하나의 방사 소스가 활성화되거나 또는 온(on)될 때(즉, 방사를 방출할 때), 나머지 방사 소스들이 활성화되지 않거나 오프(off)되도록(즉, 방사를 방출하지 않도록) 각 방사 소스(106)를 독립적으로 활성화할 수 있다.
이 실시예에서, 각 방사 센서(102)는 프레임(108)의 2개의 반대 측면들 상의 방사 소스들(106)에 의해 방출된 방사를 감지할 수 있는 PIN 포토다이오드이다. 방사 센서(102a)는 프레임(108)의 바닥부 및 오른쪽 측면들 상의 방사 소스들(106)에 의해 방출된 방사를 감지한다. 방사 센서(102b)는 프레임(108)의 바닥부 및 왼쪽 측면들 상의 방사 소스들(106)에 의해 방출된 방사를 감지한다. 각 방사 센서(102)는 컨트롤러(104)에 결합되고 임의의 특정 시간에 방사 센서(102)에 들어오는 방사의 세기에 대응하는 방사 세기 레벨을 컨트롤러에 제공한다. 방사 세기 레벨은 대응하는 방사 센서(102)가 방사 소스(106)로부터 방사를 수신하고 있을 때 비교적 높은 값을 갖고, 대응하는 방사 센서(102)가 방사 소스(106)로부터 방사를 수신하고 있지 않을 때 비교적 낮은 값을 갖는다. 방사 소스들(106)에 대응하는 일련의 방사 세기 레벨들은 방사 차단 물체(124)의 위치를 추정하는 데 이용될 수 있는 방사 세기 신호로 결합될 수 있다. 이것은 아래에서 설명된다.
다른 실시예들에서, 각 방사 센서는 방사 소스들에 의해 방출된 방사에 응답하고 센서에 입사하는 방사에 대응하는 방사 세기 레벨을 제공할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 예를 들어, 포토센서, 포토다이오드, 광전지, 태양 전지 또는 광발전 전지(photovoltaic cell)와 같은 광 감지 요소를 이용하여 방사 세기 레벨들을 제공할 수 있다. 방사 센서는 디지털 또는 아날로그 포맷을 포함하는, 컨트롤러(104)와 호환이 되는 임의의 포맷으로 출력 방사 세기 레벨을 제공할 수 있다.
컨트롤러(104)는 프레임(108)의 치수들(dimensions), 각 방사 소스(106)의 위치 및 각 방사 센서(102)의 위치들로 프로그램된다. 이 예에서, 컨트롤러(104)는 다음의 정보로 프로그램된다:
- 센서들(102a 및 102b)은 거리 d만큼 분리된다. 방사 센서(102a)는 x-y 평면 상의 (0,0) 위치에 있고, 방사 센서(102b)는 x-평면 상의 (d,0) 위치에 있다.
- 프레임(108)의 바닥부 또는 오른쪽 측면 상의 각 방사 소스에 대해, 방사 센서(102a)와 방사 소스 사이의 경로와, 프레임의 왼쪽 측면(또는 방사 센서(102a)의 위치에 따라, 프레임의 왼쪽 측면에 평행한 라인) 사이의 각도, 또는 각도에 대응하는 값.
- 프레임(108)의 왼쪽 또는 바닥부 측면 상의 각 방사 소스에 대해, 방사 센서(102b)와 방사 소스 사이의 경로와, 프레임의 오른쪽 측면(또는 방사 센서(102b)의 위치에 따라, 프레임의 오른쪽 측면에 평행한 라인) 사이의 각도, 또는 각도에 대응하는 값.
컨트롤러(104)의 제어하에서, 시스템(100)은 방사 차단 물체(124)의 물리적 위치 P124a(x124a, y124a)를 추정하도록 동작가능하다. 도 1에서, 방사 차단 물체(124)는 스타일러스로서 예시된다. 스타일러스의 팁은 여기서 논의되는 물리적 위치 P124a 및 아래 논의되는 픽셀 위치 P124d에 대응하는 포인트 P124에서, 표면(128)과 접촉해 있다.
동작시, 컨트롤러(104)는 방사 소스들(106)을 순차적으로 활성화한다. 방사 소스(106)가 활성화되는 동안, 컨트롤러(104)는 각 방사 센서(102)에 입사하는 방사의 세기에 대응하는 방사 세기 레벨을 획득하기 위해 방사 센서들(102) 중 하나 또는 둘다로부터의 출력을 샘플링한다. 통상적으로, 방사 소스와 각 방사 센서 사이의 경로는 차단, 부분적으로 차단(즉, 부분적으로 감쇠) 또는 클리어(clear)될 것이다. 일부 실시예들에서, 방사 소스(106)가 활성화되는 동안, 컨트롤러는 오직 방사 소스(106)와 방사 센서(102) 사이에 직접 경로가 존재하는 경우 방사 센서(102)에 대한 방사 세기 레벨을 검사할 수 있다. 예를 들어, 프레임(108)의 바닥부 측면(112) 및 오른쪽 측면(116) 상의 방사 소스들(106)과 방사 센서(102a) 사이에 직접 경로가 존재한다. 유사하게, 프레임(108)의 왼쪽 측면(114) 및 바닥부 측면(112) 상의 방사 소스들(106)과 방사 센서(102b) 사이에 직접 경로가 존재한다. 다른 실시예들에서, 컨트롤러(104)는 활성화된 방사 소스(106)가 방사 센서에 대한 직접 경로를 갖지 않을 때에도 방사 센서(102)에서의 방사 세기 레벨을 검사할 수 있다.
이 프로세스를 수행하기 위한 명령어들이 메모리(121)에 기록된다. 프로세서(120)는 메모리(121) 내의 명령어들에 액세스하고, 명령어들을 실행하여, 위에 설명된 프로세스 및 아래 설명되는 프로세스를 수행한다. 프로세서(120)는 또한 이 프로세스의 수행 중에 메모리(121)에 데이터를 기록할 수 있다.
다른 실시예들에서, 방사 소스들 및 방사 센서들의 특정 배치와, 프레임의 모양(이것은 직사각형일 필요가 없고 다른 모양을 가질 수 있음)은 어느 방사 소스들이 어느 방사 센서들에 대해 직접 경로를 갖는지에 영향을 줄 것이다.
본 실시예로 돌아가면, 방사 소스(106a)가 활성화될 때, 컨트롤러(104)는 방사 세기 레벨을 획득하기 위해 방사 센서(102a)를 샘플링할 필요가 없는데, 그것은 다른 방사 소스들(106)에 의해 방해되지 않는 방사 센서(102a)와 방사 소스(106a) 사이의 직접 경로가 존재하지 않기 때문이다. 컨트롤러(104)는 방사 센서(102b)에 의해 제공되는 방사 세기 레벨을 샘플링하고, 이것은 방사 소스(106a)와 방사 센서(102b) 사이의 경로가 클리어되거나, 또는 차단되지 않음을 나타내는 비교적 높은 값을 가질 것이다.
방사 소스(106c)가 활성화될 때, 컨트롤러(104)는 두 방사 센서들(102a 및 102b)을 샘플링한다. 방사 센서(102a)로부터의 방사 세기 레벨은 비교적 높고, 이것은 방사 소스(106c)와 방사 센서(102a) 사이의 경로가 클리어됨을 나타낸다. 방사 센서(102b)로부터의 방사 세기 레벨은 비교적 낮고, 이것은 방사 소스(106c)와 방사 센서(102b) 사이의 경로가, 이 예에서는, 방사 차단 물체(124)에 의해 차단됨을 나타낸다.
방사 소스(106e)가 활성화될 때, 방사 센서들(102a 및 102b) 각각으로부터의 방사 세기 레벨들은 방사 소스(106e)와 방사 센서들(102a 및 102b) 사이의 경로들이 클리어됨을 나타낸다.
방사 소스(106f)가 활성화될 때, 컨트롤러(104)는 방사 소스(106f)와 방사 센서(102a) 사이의 경로가 방사 차단 물체(124)에 의해 차단됨을 나타내는 방사 소스(102a)로부터의 방사 세기 레벨을 샘플링한다. 컨트롤러(104)는 방사 소스(106f)와 방사 센서(102a) 사이의 경로가 클리어됨을 나타내는, 방사 센서(102b)로부터의 방사 세기 레벨을 샘플링한다.
컨트롤러(104)가 방사 소스들을 순차적으로 활성화하고 각 방사 소스(106)에 대응하는 방사 세기 레벨들을 샘플링할 때, 컨트롤러(104)는 다음과 같이 결과들을 기록한다.
Figure 112013028765916-pct00001
도 2a 및 2b에 대한 참조가 이루어진다. 도 2a는 방사 센서(102a)로부터 컨트롤러(104)에 의해 획득된 방사 세기 레벨들에 대응하는 방사 세기 신호(122a)를 예시한다. 도 2b는 방사 센서(102b)로부터 컨트롤러(104)에 의해 획득된 방사 세기 레벨들에 대응하는 방사 세기 신호(122b)를 예시한다. 각 방사 세기 신호는 방사 소스들(106a, 106b, 106c 및 106d)을 포함하는 방사 소스들이 순차적으로 활성화되고 나서 비활성화될 때 방사 센서(102b)의 출력을 포함한다. 임의의 하나의 방사 소스가 온 상태인 동안, 나머지 방사 소스들은 오프 상태이다.
방사 세기 신호들(122a 및 122b)을 이용하여, 컨트롤러(104)는 방사 차단 물체(124)의 물리적 위치를 추정할 수 있다. 컨트롤러(104)는 방사 차단 물체(124)가 각 방사 센서에 대해 차단된 경로에 배치되어 있다고 가정한다. 이 예에서, 방사 차단 물체(124)에 대한 위치 P124a(x124a, y124a)가 추정될 수 있다:
Figure 112013028765916-pct00002
Figure 112013028765916-pct00003
도 1의 실시예에서, 방사 차단 물체(124)의 위치가 추정될 수 있는 해상도(resolution)는 방사 소스들(106) 사이의 간격을 포함한 다수의 인자에 의존한다. 서로 가까이에 방사 소스들을 배치함으로써, 더 큰 해상도가 실현될 수 있다.
위의 수학식들 (1) 및 (2)에서, 각도들 θf 및
Figure 112013028765916-pct00004
의 탄젠트(tan)를 이용하여 포인트 P124의 위치를 계산한다. 시스템(100)에서, 방사 검출기(102a)에 가시적인 방사 소스들(106)에 대한 경로와 왼쪽 측면(114) 사이의 각도들 θ의 탄젠트, 및 방사 센서(102b)에 가시적인 방사 소스들(106)에 대한 경로와 오른쪽 측면(116) 사이의 각도들
Figure 112013028765916-pct00005
의 탄젠트가 컨트롤러(104)에 액세스 가능한 데이터 저장 장소에 기록된다. 이것은 수학식들 (1) 및 (2)이 각각의 각도 θf 및
Figure 112013028765916-pct00006
의 탄젠트가 계산되는 것을 요구하지 않고 계산될 수 있게 함으로써, P124의 위치가 더욱 신속하게 계산될 수 있게 한다. 다른 실시예들에서, 각도들 자체가 기록될 수 있거나 각도들에 대응하는 다른 값이 기록될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방사 소스들 각각, 방사 센서들 및 기준선들(예를 들어, 프레임의 오른쪽 및 왼쪽 에지들에 평행한 라인들) 사이의 각도 관계에 대응하는 복수의 값들이 기록될 수 있다.
시스템(100)은 컨트롤러(104)의 프로그래밍에 따라 상이한 방식으로 동작할 수 있다.
다른 실시예에서, 시스템(100)은 표면(128) 상의 방사 차단 물체의 추정된 위치들 P124a를 개량하도록 동작할 수 있다. 도 1 및 3에 대해 참조가 이루어진다. 방사 소스들 사이의 거리, 방사 차단 물체의 치수들 및 방사 차단 물체와 방사 센서 사이의 거리에 따라, 몇몇 방사 소스들과 방사 센서 사이의 경로는 방사 차단 물체에 의해 차단될 수 있다. 예를 들어, 방사 소스들(106b, 106c 및 106d)이 함께 충분히 가까이에 있다면, 방사 차단 물체(124)는 방사 소스들 중 2개 또는 모두 3개와 방사 센서(102b) 사이의 경로를 적어도 부분적으로 차단할 수 있어, 특히 방사 차단 물체가 방사 센서(102b)에 가까이 있는 경우, 모두 3개의 방사 소스들에 대한 방사 세기 레벨을 감쇠시킨다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(104)는 특정 방사 센서에 대한 경로가 차단되는 방사 소스들의 범위에서 중심 방사 소스를 결정한다. 옵션으로, 컨트롤러(104)는 그의 방사 세기 레벨이 어떤 임계 레벨 아래에 있는 경우에만 차단되는 것으로서 방사 소스를 취급할 수 있어, 감쇠된 방사 소스들의 범위의 에지들에서 약간 감쇠된 방사 소스들을 포함 또는 제외하기 위한 메커니즘을 제공한다. 이 예에서, 중심 방사 소스는 방사 소스(106c)일 수 있다. 그 다음에 컨트롤러는 중심 방사 소스와 프레임(108)의 관련 측면 사이의 각도 θ 또는
Figure 112013028765916-pct00007
(이 경우, 오른쪽 측면(116)에 대한 각도
Figure 112013028765916-pct00008
)에 기초하여 방사 차단 물체의 위치를 추정한다. 다른 실시예들에서, 컨트롤러는 차단되는 방사 소스들에 대한 각도들의 범위 중에서 (관련 방사 센서에 따라) 중간 각도 θ 또는
Figure 112013028765916-pct00009
를 이용할 수 있다. 각각의 각도의 탄젠트와 같은, 방사 소스들을 방사 센서들에 관련시키는 각각의 각도에 대응하는 상이한 값이 컨트롤러(104)에 기록되면, 기록된 값은 중심 방사 소스 또는 각도를 결정한 후에 이용될 수 있다.
추정된 위치 P124a(x124a, y124a)는, 방사 센서들(102a 및 102b)을 분리하는 치수 d와 동일한 단위로 측정되는, 물리적 위치이다.
컨트롤러(104)는 이 실시예에서 범용 직렬 버스(universal serial bus) 포트인 인터페이스(148)에 결합된다.
다른 실시예들에서, 인터페이스는 임의의 타입의 통신 인터페이스일 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(148)는 직렬 데이터 포트 또는 병렬 데이터 포트와 같은 디지털 데이터 인터페이스 또는 아날로그 인터페이스일 수 있다. 인터페이스가 아날로그 인터페이스인 실시예들에서, 컨트롤러는 x124a 및 y124a의 값에 대응하는 아날로그 신호들(예를 들어, 전류 신호 또는 전압 신호)을 제공할 수 있다. 인터페이스가 디지털 인터페이스인 실시예에서, 컨트롤러는 물리적 위치들 x124a 및 y124a을 센서들(102a 및 102b)에 대한 대응하는 디지털 위치들 x124d 및 y124d로 변환하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는 인터페이스에서 디지털 위치들 x124d 및 y124d을 제공하도록 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 표면(128)은 LCD 디스플레이 스크린의 표면이다. LCD 디스플레이 스크린은 X 수평 픽셀들×Y 수직 픽셀들의 해상도를 갖는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 스크린은 1280×1024 픽셀들 또는 1920×1080 픽셀들의 해상도를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 디스플레이 스크린은 임의의 다른 표준 또는 비-표준 픽셀 해상도를 가질 수 있다. 컨트롤러(104)는 물리적 위치를 대응하는 픽셀 위치 P124d(x124d, y124d)로 변환한다. 컨트롤러(104)는 수평 및 수직 물리적 위치들에 대응하는 수평 및 수직 픽셀 위치들을 제공하는 룩업 테이블들의 이용을 포함하는, 다양한 기법들을 이용하여, 물리적 및 픽셀 위치들 간을 변환하는 공식을 이용하여 또는 임의의 다른 방법을 이용하여, 그렇게 하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(104)는 인터페이스(148)에서 디지털 위치 P124d를 제공한다.
도 1 및 4에 대해 참조가 이루어진다. 다른 실시예에서, 컨트롤러(104)는 상이한 방식으로 방사 차단 물체(124)의 위치 P124a를 추정하도록 상이하게 구성 또는 프로그램된다. 이 실시예에서, 세기 신호들(122)을 이용하여 프레임(108)의 측면 및 각 방사 센서(102)에 대한 방사 차단 물체(124)의 각도 위치를 더욱 정확하게 추정한다.
도 4는 이 실시예에 따라 컨트롤러(104)가 구성될 때 방사 세기 신호(122b)의 일부를 예시한다. 이 실시예에서, 컨트롤러(104)는 각 방사 센서와 결합하여 각 방사 소스에 대한 기준선 세기 레벨을 구축한다. 각 방사 소스에 대해, 컨트롤러(104)는 기준선 세기 레벨(126)을 발생하기 위해 방사 소스가 온 상태인 동안 및 방사 차단 물체가 없을 때 방사 센서(102b)로부터의 방사 세기 레벨을 샘플링한다. 방사 소스(106a 및 106b-106d)에 대한 기준선 세기 레벨들이 도시된다.
이 실시예에서, 시스템의 스타트업(startup) 중에, 방사 소스가 가시적인 각 방사 센서에 대하여(즉, 방사 소스와 방사 센서 사이의 직접 경로가 존재하는 경우), 기준선 세기 레벨은 처음에 각 방사 소스에 대해 결정된다. 세기 신호의 샘플들의 초기 세트는 시스템이 스타트업하는 동안 폐기된다. 이 초기 스타트업 기간 다음의 선택된 기간 동안, 방사 세기 레벨은 방사 소스가 온 상태인 동안 샘플링된다. 방사 세기 레벨은 기록되고 평균 세기 레벨이 각 방사 센서에서 방사 소스에 대해 결정된다. 예를 들어, 각 방사 소스가 초당 50회 활성화되는 경우, 기준선 세기 레벨은 1초의 절반(half of a second)을 나타내는, 각 방사 센서에서, 각 방사 소스에 대해 처음 25 샘플들을 이용하여 계산될 수 있다. 다른 실시예들에서, 기준선 세기 레벨은 더 많거나 더 적은 샘플들에 대해, 또는 더 긴 주기 또는 더 짧은 주기에 대해 계산될 수 있다. 각 방사 센서에 대한 기준선 세기 레벨은 특정 방사 소스가 스위치 온(switch on)될 때 방사 센서에 도달하는 방사의 양에 영향을 미치는 주변의 및 다른 조건들을 본질적으로 고려한다. 그러한 다른 조건들은 각 방사 소스에 의해 방출된 방사의 양, 방사 소스와 방사 센서 사이의 물리적 거리를 포함하고, 또한 시스템(100)이 이용되는 방식을 포함할 수 있다.
각 방사 센서(102)에 대하여, 각 방사 소스(106)에 대해 계산된 기준선 세기 레벨은 시간이 흘러 갱신될 수 있다. 예를 들어, 최근의 기간에 대한 방사 세기 판독치들 중 일부의 이동 평균(moving average)을 계산하여 주변의 및 다른 조건들이 변화할 때 기준선 레벨을 개량할 수 있다. 일부 방사 세기 판독치들은 갱신된 기준선 세기 레벨을 계산하는 데 이용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 매 10번째 또는 20번째 방사 세기 판독치를 이용하여 각 기준선 세기 레벨에 대한 이동 평균을 계산할 수 있다. 이것은 더 긴 기간에 대응하는 기준선 세기 레벨을 계산하기 위해 저장되어야 하는 데이터의 양을 줄이고, 또한 이 태스크를 처리하기 위해 컨트롤러에서 요구되는 계산 시간을 줄인다. 통상적으로, 기준선 세기 레벨은 1초분의 1(a part of a second)에서 수초 또는 수십초까지 최근의 기간에 대해 계산될 것이다. 방사 소스(106)와 방사 센서(102) 사이의 경로가 차단될 때, 주변 방사 및 일부 방사가 여전히 방사 차단 물체 주위의 방사 센서에 도달할 수 있더라도, 그 센서에서의 그 소스에 대한 방사 세기 레벨은 상당히 감소할 것이다. 컨트롤러는 아래 더 논의되는 바와 같이 기준선 세기를 개량할 때 현재의 기준선 세기 레벨에 비해 특정 임계값 아래의 방사 세기 레벨들을 제외할 수 있다. 각 방사 센서에서의 각 방사 소스에 대한 기준선 세기 레벨이 또한 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 방사 센서들의 그룹 또는 전부에 대해 하나의 기준선 세기 레벨이 계산될 수 있다. 다른 실시예들에서, 미리 결정된 세기 레벨이 방사 소스들의 일부 또는 전부에 대한 기준선 세기 레벨로서 이용될 수 있다.
이 실시예에서, 방사 소스(106)가 활성화될 때마다, 방사 소스가 가시적인 각 방사 센서(102)로부터의 방사 세기 레벨은 샘플링되어 그 방사 센서에서의 그 방사 소스에 대한 기존의 기준선 세기 레벨과 비교된다. 현재의 세기 레벨이 기준선 세기 레벨 아래 어떤 임계값보다 더 클 때, 기준선 레벨로부터의 퍼센티지 차이(percentage difference)가 계산된다. 예를 들어, 임계값은 기준선 세기 레벨의 90%일 수 있다. 현재의 세기 레벨이 기준선 레벨의 90%보다 크면, 현재의 세기 레벨을 이용하여 기준선 레벨을 더 개량할 수 있거나, 그것은 폐기될 수 있다. 그것이 기준선 레벨의 90%보다 작으면, 프로세서는 방사 소스(106)와 방사 센서(102) 사이의 경로가 적어도 부분적으로 차단된다고 가정한다. 다른 실시예들에서, 다른 임계 레벨들이 이용될 수 있다.
컨트롤러는 순환 프로세스에서 방사 소스들을 연속적으로 활성화한다. 방사 소스들(106)을 스위치 온하고 방사 소스들에 대한 각 방사 센서로부터의 방사 세기 레벨을 측정하는 각각의 사이클 후에, 컨트롤러는 방사 차단 물체의 위치를 추정한다.
도 4는 각각의 기준선 레벨들(126)에 대한 몇몇 방사 소스들(106)의 감쇠를 도시한다. 방사 센서(102)에서 측정되는 바와 같은, 방사 소스(106a)에 대한 현재의 세기 레벨은 기준선 세기 레벨(126a)의 90%보다 커서, 그것은 방사 차단 물체(124)의 위치를 추정할 목적으로 무시되지만, 현재의 세기 레벨을 이용하여 방사 센서(102b)에서 측정되는 바와 같은 방사 소스(106a)에 대한 기준선 레벨을 개량할 수 있다. 유사하게, 방사 소스(106b)에 대한 현재의 세기 레벨은 기준선 세기 레벨(126b)의 90%보다 커서, 그것은 방사 차단 요소의 위치를 추정할 목적으로 무시되지만, 기준선 레벨을 개량하는 데 이용될 수 있고, 기준선 레벨은 그 다음에 약간 더 높을 수 있다.
방사 소스들(106c 및 106d)에 대한 현재의 세기 레벨은 각각의 기준선 세기 레벨들(126c 및 126d)의 90% 아래에 있다. 방사 소스(106c)에 대한 현재의 세기 레벨은 기준선 세기 레벨(126c)의 53%에 있다. 방사 소스(106d)에 대한 현재의 세기 레벨은 기준선 세기 레벨(126d)의 31%에 있다. 컨트롤러(104)는 이들 편차(deviation)를 총 100%로 정규화한다: 방사 소스(106c)로부터의 방사의 상대적 감쇠는 총 감쇠의 63%를 나타내고(31% / 84% = 63%), 방사 소스(106d)로부터의 방사의 상대적 감쇠는 총 감쇠의 37%를 나타낸다.
방사 소스(102b)와 방사 차단 물체(124) 사이의 라인(132)과 오른쪽 측면(116) 사이의 각도
Figure 112013028765916-pct00010
는 그 다음에 다음과 같이 추정된다. 방사 소스(106c)에 대한 각도
Figure 112013028765916-pct00011
는 44°이다. 방사 소스(106d)에 대응하는 각도
Figure 112013028765916-pct00012
(도시되지 않음)는 42°이다. 이 실시예에서, 각도들 자체를 기록하기보다는, 각각의 각도의 탄젠트가 기록된다. 방사 센서(102b)와 방사 차단 물체(124) 사이의 경로와 프레임(108)의 왼쪽 측면 사이의 각도
Figure 112013028765916-pct00013
의 탄젠트는 그 다음에 다음과 같이 추정될 수 있다.
Figure 112013028765916-pct00014
각도
Figure 112013028765916-pct00015
는 43.27°이다.
각도들 자체가 기록되는 실시예에서, 각도
Figure 112013028765916-pct00016
는 다음과 같이 추정될 수 있다.
Figure 112013028765916-pct00017
각도
Figure 112013028765916-pct00018
의 추정치들은 각도와 그의 탄젠트 사이의 비선형성으로 인해 상이하다.
방사 센서(102a)와 방사 차단 물체(124) 사이의 라인과 왼쪽 측면(114) 사이의 각도에 대해 각도 θ124가 계산된다. 2개의 계산된 각도들
Figure 112013028765916-pct00019
및 θ124를 이용하여 방사 차단 물체(124)의 위치 (xb, yb)를 추정한다.
이러한 식으로, 컨트롤러(104)는 상이한 방사 소스들의 상대적 감쇠들을 정규화하고 나서 방사 센서 및 프레임의 관련 측면으로부터의 소스들의 각도의 가중 평균을 계산함으로써 프레임(108)의 왼쪽 또는 오른쪽 측면 및 방사 센서들(102) 중 하나에 대한 방사 차단 물체의 각도 위치를 추정하기 위해 방사 센서들 중 하나에서 측정되는 바와 같은 2개 이상의 방사 소스의 감쇠를 이용할 수 있다.
이 실시예는 방사 소스들(106)이 배치되는 특정 각도들 사이에 각도들 θ 및
Figure 112013028765916-pct00020
가 추정될 수 있게 함으로써 방사 차단 물체(124)의 위치가 제1 실시예보다 더욱 정확하게 추정될 수 있게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 주변 방사를 고려하기 위해 각 방사 소스에 대한 세기의 기준선 범위를 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 주변 방사는 방사 센서에 의해 감지될 수 있고, 그 결과, 방사 센서에 의해 제공되는 방사 세기 레벨이 방사 소스로부터의 방사와 주변 방사 둘다를 측정할 수 있다. 방사 소스들(106) 전부가 스위치 오프(switch off)되는 동안 컨트롤러(104)는 각 방사 센서(102)에서 방사 세기 레벨을 결정하도록 구성될 수 있어, 각 방사 센서(102)에 대한 주변 방사 레벨을 구축한다. 각각의 주변 방사 레벨은 샘플들의 그룹의 평균일 수 있거나, 최근에 획득한 샘플들의 이동 평균일 수 있거나, 다른 방식으로 계산될 수 있다. 일부 경우에서, 방사 센서에 입사하는 주변 방사의 양은 시간이 흘러 달라질 수 있다. 주변 방사 레벨을 갱신하기 위해 각 방사 센서에서 주변 방사를 주기적으로 샘플링하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 턴 온된 방사 소스를 갖고 방사 세기 레벨을 획득하기 바로 전에(또는 후에) 방사 소스들 전부를 오프 상태로 하여 각 방사 센서에 대한 주변 방사 레벨을 획득하는 것이 바람직할 수 있다.
주변 방사 레벨을 이용하여 방사 세기 레벨을 스케일링(scale) 또는 달리 조절해서 방사 차단 물체의 추정된 위치들에 대한 주변 방사의 영향을 제거하거나 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 주변 방사 레벨(또는 주변 방사 레벨에 기초한 양)은 방사 세기 신호를 분석하고 방사 차단 물체의 위치를 추정하기 전에 각 방사 소스에 대한 측정된 방사 세기 레벨과 기준선 세기 레벨(126) 둘다로부터 차감(subtract)될 수 있다.
시스템(100)은 다양한 타입들의 방사 차단 물체(124)의 위치를 식별하기 위해 다양한 구성으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 화이트보드 또는 다른 디스플레이 표면과 이용될 수 있다. 프레임(108)은 화이트보드의 에지 또는 프레임에 부착될 수 있거나, 또는 화이트보드의 프레임일 수도 있다. 방사 차단 물체(124)는 화이트보드 상에 기입하는 데 이용되는 펜일 수 있고, 펜이 화이트보드의 표면에 대해 이동할 때, 그의 위치가 컨트롤러(104)에 의해 추정된다. 컨트롤러(104)는 펜의 위치의 추정치들을 기록하기 위한 화이트보드 시스템에 결합될 수 있다(또는 화이트보드 시스템의 일부일 수 있다). 펜의 위치의 연속적인 추정치들을 기록함으로써, 화이트보드에 대한 정보는 전자 형태로 재생성될 수 있고, 후속 사용을 위해 기록될 수 있고, 그것은 디스플레이 또는 프린트될 수 있다. 화이트보드 시스템은 추정된 위치들 사이의 펜의 이동 경로를 계산하고 계산된 경로를 평활화(smooth)하기 위해 소프트웨어를 포함할 수 있다.
펜이 화이트보드 상에 기입하는 데 이용될 때, 화이트보드 상의 잉크는 방사 센서(102)에 반사되는 주변 광의 양을 변화시킬 수 있고, 또한 방사 소스(106)로부터 방사 센서(102)로 전파되는 방사의 양을 변화시킬 수 있어, 방사 소스들(106)의 일부 또는 전부에 대해 측정된 방사 세기의 레벨에 영향을 준다. 그러한 실시예들에서, 방사 소스들의 일부 또는 전부에 대한 기준선 세기 레벨을 주기적으로 갱신하는 것은 방사 차단 물체의 위치의 추정치들의 정확성을 향상시킬 수 있다.
다른 실시예들에서, 시스템(100)은 터치스크린을 형성하기 위해 디스플레이 모니터 또는 스크린과 이용될 수 있다. 프레임(108)은 디스플레이 모니터에 실장될 수 있거나, 디스플레이 모니터의 하우징의 일부일 수 있다. 이 경우 방사 차단 물체(124)는 손가락일 수 있고, 사람이 디스플레이 모니터에서 손가락을 이동할 때, 손가락의 존재가 검출되고 디스플레이 스크린 상의 그것의 위치가 컨트롤러(104)에 의해 추정된다. 컨트롤러(104)는 (디스플레이 모니터를 포함할 수도 있는) 터치 스크린 시스템에 결합될 수 있고(또는 터치 스크린의 일부일 수 있고), 터치 스크린 시스템에 손가락의 위치의 추정치들을 제공할 수 있다. 손가락이 디스플레이 스크린에서 이동할 때, 손가락의 이동에 대한 전자 기록을 제공하기 위해 손가락의 위치의 연속적인 추정치들이 터치 스크린 시스템에 기록될 수 있고, 추정된 위치들이 디스플레이 모니터 상에 디스플레이될 수 있다. 터치 스크린 시스템은 그의 연속적인 추정된 위치들 사이의 손가락의 이동 경로를 계산하고 계산된 경로를 평활화하기 위해 소프트웨어 또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 그러한 터치 스크린 시스템은 시스템(100)과 결합하여, 사용자가 사람의 손가락을 이용하여 효과적으로 디스플레이 모니터 상에 쓰거나 그릴 수 있게 하거나, 디스플레이 모니터 상에 디스플레이된 객체들을 조작할 수 있게 할 것이다.
터치 스크린 시스템에서, 방사 소스들(106) 및 방사 센서들(102)은 디스플레이 스크린에 비교적 가까이에 배치될 수 있고, 방사 센서들에 입사하는 방사의 양은 디스플레이 스크린 상에 디스플레이된 정보가 변화함에 따라 달라질 수 있다. 그러한 실시예들에서, 방사 소스들의 일부 또는 전부에 대한 기준선 세기 레벨을 갱신하는 것이 또한 유익할 수 있다.
다음으로 도 5a 및 5b에 대해 참조가 이루어진다. 도 5a는 방사 차단 물체(524)의 위치를 추정하기 위한 다른 시스템(500)을 예시한다. 도 5b는 시스템(500)의 오른쪽 바닥부 코너를 더욱 상세하게 예시한다. 시스템(500)은 시스템(100)과 대체로 유사하고, 대응하는 요소들은 대응하는 참조 번호들로 식별된다. 시스템(500)은 방사 소스들(506)에 인접하여 실장된 확산기들(530)을 포함한다. 확산기들(530)은 방사 소스들에 의해 방출된 방사를 확산시켜, 방사 센서(502)로부터 보이는 바와 같이, 방사 소스들에 의해 프레임(508)의 왼쪽, 바닥부 및 오른쪽 측면들을 따라 분명하게 방출되는 방사의 양을 평활화한다. 이 실시예에서, 방사 센서들과 프레임의 왼쪽 및 오른쪽 측면들에 대한 방사 차단 물체(524)의 각도 위치가 시스템(100)과 관련하여 전술한 바와 같이 추정된다. 발명자들은 방사 소스들(506)에 의해 방출된 방사를 확산시키는 것은 특히 결합될 때 방사 차단 물체의 위치의 더욱 정확한 추정치를 제공할 수 있다는 것을 발견하였다.
약간 흐리거나 반투명의 플라스틱들, 반투명 시트 물질, 반투명 유리 또는 방사 센서들(102)에 의해 그것이 정확하게 측정될 수 없도록 방사 소스들로부터의 방사를 확산시키지만 과도하게 산란시키지 않는 다른 물질들을 포함하는 다양한 물질들이 확산기들(530)로서 이용을 위해 적절하다. 일부 실시예에서, 회절 격자들, 렌즈형 확산기들을 포함하는, 확산기를 통과하는 방사를 확산시키지만 실질적으로 차단하지 않는 광학 등급 확산기(optical grade diffuser)들이 효과적으로 이용될 수 있고, 렌즈형 회절 격자들(lenticular diffraction gratings)이 확산기들(530)을 위해 이용될 수 있다. 도 5b는 프레임(508)의 바닥부 측면(512)에 설치된 연속 렌즈형 확산기(530b) 및 프레임(508)의 오른쪽 측면(516)에 설치된 연속 렌즈형 확산기(530r)를 예시한다.
도 6은 도 5b에 예시된 시스템(500)의 부분에 대응하는 다른 실시예(600)의 일부분을 예시한다. 시스템(600)에서, 개별 확산기들(630)이 각 방사 소스(506)에 인접하게 설치된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 컨트롤러는 방사 소스들의 일부 또는 전부에 의해 방출된 방사의 세기를 다르게 할 수 있다. 이것은 방사 센서들에서 방사 소스에 대한 측정된 세기 레벨을 다르게 하기 위해, 주변 광의 영향을 극복하기 위해, 시스템에 의한 전력 소비를 줄이기 위해, 또는 다른 이유를 위해 행해질 수 있다.
전술한 실시예들에서, 프레임은 직사각형이고 방사 센서들은 프레임의 2개의 코너에 실장된다. 다른 실시예들에서, 프레임은 상이한 모양을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 게시판(bulletin board) 또는 임의의 규칙적 또는 불규칙적 모양을 갖는 다른 물체와 이용될 수 있고, 프레임은 기저 물체에 맞도록 모양 및 크기가 정해질 수 있다. 센서들은 프레임의 측면들(직선 또는 곡선일 수 있음)을 따르는 것을 포함하여, 프레임 상의 다양한 곳에 배치될 수 있다. 각각의 경우에, 각각의 센서 및 센서로부터 가시적인 방사 소스들의 위치는 방사 차단 물체의 존재 및 위치를 식별하기 위해 기하학적으로 이용된다.
직사각형 또는 다른 프레임 모양들을 갖는 일부 실시예에서, 부가적인 센서들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 부가적인 센서들은 시스템(100(도 1) 및 500)(도 5a))의 왼쪽 및 오른쪽 바닥부 코너들에 부가될 수 있다. 일부 실시예에서, 부가적인 방사 소스들은 프레임의 꼭대기 측면(110)을 따라 부가될 수 있다. 일부 실시예에서, 부가적인 센서들로부터의 방사 차단 물체(124 또는 524)의 위치에 관한 부가적인 정보가 방사 차단 물체의 위치의 더욱 정확한 추정치를 제공하기 위해 결합될 수 있다.
직사각형 또는 다른 프레임 모양들을 갖는 일부 실시예에서, 센서들은 프레임의 측면들을 따라 배치될 수 있다. 방사 센서 및 방사 소스들의 배치는 방사 차단 물체가 검출될 기저 시스템(예를 들어, 화이트보드, 디스플레이 모니터 또는 다른 시스템)의 부분에 의존할 수 있다.
다양한 실시예에서, 본 발명에 따른 시스템은 방사 소스들, 방사 센서들 및 확산기들을 포함하는 시스템의 컴포넌트들의 일부 또는 전부를 숨기는 베젤(프레임의 일부일 수 있음)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 베젤 또는 프레임 또는 둘다는 베젤 또는 프레임 또는 둘다로부터 방사 센서들을 향해 반사되는 방사의 양을 줄이도록 방사 흡수 페인트로 칠해지거나 달리 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 방사 센서들의 일부 또는 전부와 방사 소스들의 일부 또는 전부 사이에 광학 필터가 배치될 수 있다. 예를 들어, 광학 필터는 방사 센서들에 입사하는 주변 및 다른 바람직하지 않은 방사의 양을 줄이기 위해 방사 센서들 주위에 설치될 수 있다.
다음으로, 2개 이상의 방사 차단 물체의 위치를 동시에 추적하기 위한 시스템(700)을 예시하는 도 7에 대해 참조가 이루어진다. 시스템(700)은 접속된 컴퓨터 또는 다른 외부 시스템에 대한 출력 장치와 입력 장치 둘다로서 동작하는 터치스크린이다.
시스템(700)은 시스템들(100 및 500)에 대한 구성과 유사하고, 대응하는 컴포넌트들은 유사한 참조 번호들에 의해 식별된다. 시스템(700)은 전자 화이트보드 시스템 또는 LCD 터치 스크린으로서 이용될 수 있다.
시스템(700)은 한 쌍의 방사 센서들(702a, 702b), 컨트롤러(704), 프레임(708) 상에 실장된 복수의 방사 소스들(706), 및 LCD 디스플레이 스크린을 포함한다. 소스들(706)은 프레임(708)의 왼쪽 측면(714), 바닥부 측면(712) 및 오른쪽 측면(716) 상에 실장된다. 프레임(708)은 또한 꼭대기 측면(710)을 갖는다. 방사 센서(702a)는 프레임(708)의 왼쪽 꼭대기 코너에 실장되고, 방사 센서(702b)는 프레임(708)의 오른쪽 꼭대기 코너에 실장된다. 방사 센서들(702a, 702b)은 거리 d에 의해 분리된다. 컨트롤러(704)는 방사 센서들(702) 및 방사 소스들(706)에 결합된다. 컨트롤러(704)는 시스템(100)과 관련하여 전술한 바와 같이 방사 소스들을 제어하고 방사 센서들로부터의 방사 세기 레벨들을 수신한다.
프레임(708)의 측면들은 x-y 평면의 축들에 평행하다. 한 쌍의 방사 차단 물체들(724a 및 724b)은 방사 차단 물체들(724) 각각이 방사 소스들(706) 중 적어도 하나와 방사 센서들(702) 사이의 직선 경로를 방해하도록 배치된다.
LCD 디스플레이 스크린은 프레임(708) 내에 실장되고 디스플레이 표면(728)을 갖는다. 방사 소스들(706)로부터 방사 센서들(702)로의 방사가 디스플레이 표면 위를 지나가는 시야 경로들(the line of sight paths)은, 디스플레이 표면에 대체로 평행하다. LCD 디스플레이 스크린은 X 수평 픽셀들×Y 수직 픽셀들의 해상도를 갖는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, LCD 디스플레이 스크린은 1280×1024 픽셀들 또는 1920×1080 픽셀들의 해상도를 가질 수 있다. 많은 다른 픽셀 해상도가 다양한 디스플레이 패널을 위해 가능하다. 다양한 실시예에서, 임의의 타입의 디스플레이 패널이 LCD 패널 대신에 이용될 수 있다. 통상적으로, 프레임(708)은 디스플레이 패널에 실장될 것이거나, 또한 디스플레이 패널의 하우징의 일부를 형성할 것이다.
시스템(700)은 옵션으로 도 5 및 6에 예시된 확산기들(530 및 630)과 같은 확산기들을 포함할 수 있다.
시스템(700)은 통상적으로 몇몇 입출력 인터페이스들을 포함할 것이다. 본 실시예에서, 컨트롤러(704)는 인터페이스(748)를 통해 컴퓨팅 장치에 결합되어, 컴퓨팅 장치에 방사 차단 물체들의 위치를 전송한다. 예를 들어, 인터페이스(748)는 USB 인터페이스와 같은 직렬 인터페이스 또는 병렬 인터페이스일 수 있다. LCD 디스플레이는 비디오 신호 인터페이스(도시되지 않음)를 통해, 디스플레이(728) 상에 디스플레이되는, 비디오 신호를 수신하기 위해 컴퓨팅 장치에 결합된다.
다음으로, 방사 차단 물체들(724a 및 724b)의 위치들을 식별 또는 추정하기 위한 방법(800)을 예시하는 도 8에 대해 참조가 이루어진다. 이 실시예에서, 방법(800)은 컨트롤러(704)에 의해 수행된다. 방법(800)의 시작 전에, 어떠한 방사 차단 물체도 디스플레이 표면(728) 상에 배치되지 않는다.
방법(800)은 단계(802)에서 시작하고, 단계(802)에서 제1 방사 차단 물체(724a)가 처음에 디스플레이 표면(728) 상에 배치된다. 방법(800)을 수행하기 위한 명령어들이 메모리(721)에 기록된다. 컨트롤러(720)는 저장된 명령어들에 액세스하고 명령어들을 실행하여 방법을 수행한다.
방법(800)은 예시에 의해 설명될 것이다. 예시의 목적을 위해, 제1 방사 차단 물체는 처음에 도 7에 도시된 위치에서 디스플레이 표면 상에 배치된다. 이 단계에서, 방사 차단 물체(724b)는 디스플레이 표면(728) 상에 배치되지 않는다.
방사 차단 물체(724a)가 디스플레이 표면(728) 상에 배치된 후에 방사 세기 신호들(722a 및 722b)을 예시하는 도 9a 및 9b에 대해 참조가 이루어진다.
방사 세기 신호(722a)는 방사 소스들(706i-706k)로부터의 방사 세기 레벨들이 방사 센서(702a)에서 감쇠됨을 예시한다. 방사 세기 신호(722b)는 방사 소스들(706a-406c)로부터의 방사 세기 레벨들이 방사 센서(702b)에서 감쇠됨을 예시한다.
컨트롤러(704)는 방사 차단 물체(724a)의 물리적 위치 P724a(xaa, yaa)를 추정하기 위해 시스템(100)과 관련하여 전술한 바와 같이 방사 세기 신호(722a 및 722b)를 이용한다. 위치 P724a(xaa, yaa)는 센서들(702)의 위치들에 대해 계산된 물리적(또는 아날로그) 위치이고, 각도들 (θa,
Figure 112013028765916-pct00021
)에 기초한다.
컨트롤러(704)는 터치 테이블(touch table)을 유지하고, 여기에 표면(728) 상에 검출된 각 방사 차단 물체의 최종 알려진 위치가 기록된다. 통상적으로, 터치 테이블은 메모리(721)에 저장되는 데이터베이스의 일부 또는 변수들의 집합일 수 있다. 본 실시예에서, 터치 테이블은 2개의 방사 차단 물체들에 대한 최종 알려진 위치들을 기록하기 위한 2개의 슬롯, A 및 B를 포함한다. 다른 실시예들에서, 터치 테이블은 2개보다 많은 슬롯을 포함할 수 있거나, 가변 수의 슬롯들을 포함할 수 있다.
컨트롤러(704)는 터치 테이블의 슬롯 A에 제1 방사 차단 물체(724a)의 물리적 위치 P724a를 기록한다.
Figure 112013028765916-pct00022
물리적 위치 P724a(xaa, yaa)는 LCD 디스플레이(728) 상의 픽셀(또는 디지털) 위치 P724d(xad, yad)에 대응한다. 컨트롤러(704)는 물리적 위치 P724a를 대응하는 픽셀 위치 P724d로 변환하고, 인터페이스(748)에서 픽셀 위치 P724d를 제공한다.
그 다음에 방법(800)은 단계(804)로 진행한다. 단계(804)에서, 컨트롤러(704)는 각 방사 센서(702)로부터 방사 소스들(706)과 연관된 방사 세기 레벨들을 순차적으로 획득하도록 방사 소스들(706) 및 센서들(702)을 동작시킨다. 각 방사 센서로부터의 방사 세기 레벨들은 방사 세기 신호(722) 내로 결합된다. 컨트롤러(704)는 방사 세기 신호들 각각에 표현된 방사 차단 물체들의 수를 결정하기 위해 각 방사 세기 신호(722)를 분석한다.
이 실시예에서, 최대 2개의 방사 차단 물체가 표면(728) 상에 배치될 수 있다.
2개의 방사 차단 물체(724a 및 724b)가 표면(728) 상에 배치될 때 예시적인 방사 세기 신호들(722a 및 722b)을 예시하는 도 10a 및 10b에 대해 참조가 이루어진다. 방사 세기 신호들(722a 및 722b) 각각은 방사 센서들(702) 각각에서 감쇠되는 방사 세기 레벨들의 2개의 별개의 범위들을 갖는다. (방사 세기 레벨이 감쇠되는 방사 소스를 감쇠된 방사 소스라고 할 수 있다.) 감쇠된 방사 세기 레벨들의 각각의 범위는 별개의 방사 차단 물체(724)에 대응한다. 감쇠된 방사 세기 레벨들의 범위들은 감쇠되지 않은 적어도 하나의 방사 소스에 의해 분리된다. 예를 들어, 그리고 또한 도 7을 참조하여, 방사 세기 신호(722a)에서, 방사 소스들(706i-706k 및 706p-706r)에 대한 방사 세기 레벨들이 방사 센서(702a)에서 감쇠된다. 방사 소스들(706i-706k)의 감쇠는 방사 차단 물체(724a)에 대응한다. 방사 소스들(706p-706r)의 감쇠는 방사 차단 물체(724b)에 대응한다. 컨트롤러(704)는 감쇠되지 않은 범위들 사이의 적어도 하나의 방사 소스를 식별함으로써 감쇠된 방사 소스들의 2개의 별개의 범위들을 식별하도록 구성된다. 일부 상황들에서, 감쇠된 방사 소스들의 범위는 단일 감쇠된 방사 소스로 이루어질 수 있다.
2개의 방사 차단 물체가 표면(728) 상에 배치된 다른 상태를 예시하는, 도 11, 12a 및 12b에 대해 참조가 이루어진다. 도 11에서는, 방사 차단 물체들(724a 및 724b)이 각도들 θa 및 θb이 비교적 작은 각도로 분리되도록 배치되어 있다.
도 12a는 방사 차단 물체들(724a 및 724b)이 하나 이상의 방사 소스들로부터의 방사 세기 레벨들의 감쇠에 대해 중첩하는 영향(overlapping effect)을 가짐을 예시하는 방사 세기 신호(722a)이다. 방사 차단 물체(724a)는 방사 소스들(706i-706l)로부터의 방사를 감쇠하는 것으로 보인다. 방사 차단 물체(724b)는 방사 소스들(706l-706o)로부터의 방사를 감쇠하는 것으로 보인다. 컨트롤러(704)는 최소치 중 어느 하나보다 더 높은 적어도 하나의 방사 세기 값에 의해 분리된, 방사 세기 신호 내의 2개의 별개 최소치를 식별함으로써, 감쇠된 방사 신호들의 2개의 범위를 구별하도록 구성된다. 예를 들어, 도 12a에서, 방사 소스들(706j 및 706n)에 대한 방사 세기 레벨들은 국부 최소치(local minima)이다. 이들 국부 최소치는 어느 하나의 최소치보다 더 높은 몇몇 방사 세기 레벨들에 의해 분리된다. 다양한 실시예에서, 컨트롤러(704)는 다양한 방식으로 2개의 별개의 범위를 식별하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 감쇠 방사 세기 레벨들의 범위는 오직 단일 감쇠된 방사 소스를 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 컨트롤러(704)는 어떤 미리 결정된 대략의 비율로 최소치를 초과하는 국부 최소치 방사 세기 레벨들 사이에 적어도 하나의 방사 세기 레벨을 식별하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러는 국부 최소치 사이의 방사 세기 값들 중 적어도 2개(또는 높은 수)를 요구하도록 구성될 수 있다.
도 12b는 도 11에서 방사 차단 물체(724a 및 724b)의 위치들에 대응하는 방사 세기 신호(722b)를 예시한다. 방사 세기 신호(722b)는 방사 소스들(706a-706c 및 706g-706i)에서 감쇠된 방사 세기 레벨들의 2개의 별개의 영역을 포함한다. 2개의 범위는 감쇠되지 않은 하나 이상의 방사 세기 레벨들에 의해 분리된다. 컨트롤러(704)는 도 10a 및 10b와 관련하여 전술한 바와 같이 감쇠된 방사 세기 레벨들의 2개의 범위를 구별하도록 구성된다.
컨트롤러(704)는 따라서 도 10a, 10b, 12a 및 12b에 예시된 방사 세기 신호들 각각에서 감쇠된 방사 소스들의 범위들을 식별하도록 구성된다.
다음으로, 2개의 방사 차단 물체(724a 및 724b)가 표면(728) 상에 배치된 다른 상태를 예시하는, 도 13, 14a 및 14b에 대해 참조가 이루어진다.
도 13에서, 2개의 방사 차단 물체(724a 및 724b)는 방사 센서(702a)와 대체로 동일 선상이다. 방사 차단 물체들과도 대체로 동일 선상인 방사 소스(706j)에 의해 방출된 방사는 방사 센서(702a)에 도달하는 것이 방사 차단 물체(724b)에 의해 적어도 부분적으로 차단된다. 방사 차단 물체(724a)는 방사 소스(706j)로부터의 부가적인 방사가 방사 센서(702a)에 도달하는 것을 차단할 수 있지만, 방사 차단 물체(724a)는 방사 차단 물체(724b)의 그늘(shadow)에 적어도 부분적으로 가려 있다.
도 14a는 도 13에서의 방사 차단 물체(724a 및 724b)의 위치들에 대응하는 방사 세기 신호(722a)를 예시한다. 방사 소스들(706i-706k)에 대한 방사 세기 레벨들은 방사 차단 물체들(724a 및 724b)에 의해 감쇠된다. 방사 세기 신호(722a)는 표면(728) 상의 단일 방사 차단 물체로부터 생기는 방사 세기 신호와 유사하다. 컨트롤러(704)는 방사 세기 신호(722a)를 분석하고 오직 하나의 명백한 방사 차단 물체를 식별할 수 있다.
도 14b는 도 13에서의 방사 차단 물체(724a 및 724b)의 위치들에 대응하는 방사 세기 신호(722b)를 예시한다. 방사 세기 신호(722b)는 방사 소스들(706a-706c 및 706d-706f)에서 감쇠된 방사 세기 레벨들의 2개의 별개의 영역을 포함한다. 2개의 범위는 감쇠되지 않은 하나 이상의 방사 세기 레벨들에 의해 분리된다. 컨트롤러(704)는 전술한 바와 같이 감쇠된 방사 세기 레벨들의 2개의 범위를 구별하도록 구성된다.
따라서, 컨트롤러(704)는 이 단계(804)에서 획득한 방사 세기 신호들(722a 및 722b) 각각이 감쇠된 방사 소스들의 0, 1 또는 2개의 범위를 포함하는 것으로 보이는지를 결정한다.
방법(800)은 방사 세기 신호들에 식별된 방사 차단 물체들의 수에 따라 다음과 같이 단계(804)로부터 계속된다.
- (도 9a 및 9b에 예시된 바와 같이) 방사 세기 신호들(722) 각각이 감쇠된 방사 소스들의 1개의 범위를 포함한다면, 방법(800)은 단계(806)로 진행한다.
- (도 10a 및 10b와 도 12a 및 12b에 예시된 바와 같이) 방사 세기 신호들(722) 둘다가 감쇠된 방사 소스들의 2개의 범위를 포함한다면, 방법(800)은 단계(808)로 진행한다.
- (도 14a 및 14b에 예시된 바와 같이) 방사 세기 신호들(722) 중 어느 하나가 감쇠된 방사 소스들의 2개의 범위를 포함하고, 다른 방사 세기 신호가 감쇠된 방사 소스들의 1개의 범위를 포함한다면, 방법(800)은 단계(810)로 진행한다.
- 방사 세기 신호들(722) 둘다가 감쇠된 방사 소스들의 0개의 범위를 포함한다면, 방법(800)은 단계(820)로 진행한다.
- 그렇지 않으면, 방법(800)은 단계(804)로 돌아간다.
단계(806)에서, 컨트롤러(704)는 디스플레이 표면(728) 상의 방사 차단 물체(724)의 위치를 결정한다. 컨트롤러(704)는 방사 세기 신호들(722a 및 722b) 각각에서의 감쇠된 세기 레벨들의 각각의 범위들에서 가중 평균 감쇠에 대응하는 각도 θ 및 각도
Figure 112013028765916-pct00023
를 계산한다. 방사 차단 물체(724)는 전술한 바와 같이, 방사 센서들(702a 및 702b)의 위치들 및 각도들 θ 및
Figure 112013028765916-pct00024
에 대응하는 한 쌍의 라인들(746 및 732)의 교차점에 배치되는 것으로 생각된다.
하나의 방사 차단 물체에 대응하는 하나의 위치만이 터치 테이블에 기록되는 경우, 교차점은 방사 차단 물체의 새로운 물리적 위치인 것으로 생각된다. 새로운 위치는 앞서 기록된 위치 대신에 터치 테이블에 기록된다. 컨트롤러는 방사 차단 물체의 물리적 위치를 대응하는 픽셀 위치로 변환하고, 이것은 그 다음에 인터페이스(748)에 제공된다.
2개의 방사 차단 물체에 대응하는 2개의 위치가 터치 테이블에 기록되는 경우, 컨트롤러는 앞서 기록된 위치들 중 어느 것이 교차점에 가장 가까운지를 결정한다. 교차점은 가장 가까운 앞서 기록된 위치에 대응하는 방사 차단 물체의 새로운 위치인 것으로 생각되고, 이것은 터치 테이블에서 교차점의 위치로 대체된다. 컨트롤러는 방사 차단 물체의 물리적 위치를 대응하는 픽셀 위치로 변환하고, 이것은 그 다음에 인터페이스(748)에 제공된다.
추가의 앞서 기록된 위치가 터치 테이블로부터 삭제된다.
방법(800)은 그 다음에 단계(804)로 돌아간다.
도 7, 10a 및 10b에 대한 참조가 부가적으로 이루어진다.
단계(808)에서, 컨트롤러(704)는 단계(804)에서 방사 세기 신호들(722a 및 722b) 각각에 식별된 감쇠된 방사 소스들의 2개의 범위에 기초하여 방사 차단 물체들(724)이 배치될 수 있는 다양한 포인트를 결정한다.
예를 들어, 방사 세기 신호(722a)에서, 방사 소스들(706i-406k 및 706p-406r)은 방사 센서(702a)에서 감쇠된다. 감쇠된 방사 소스들의 2개의 범위가 감쇠되지 않은 적어도 하나의 방사 소스에 의해 분리된다.
컨트롤러(704)는 위에서 각도 θ124와 관련하여 설명한 바와 같이, 감쇠된 센서들의 각각의 그룹을 독립적으로 분석하고, 소스들(706i-706k)의 감쇠의 가중 평균에 기초하여 각도 θa를 계산한다. 각도 θa는 방사 센서(702a)의 위치를 통해 확장되는 라인(746a)을 정의한다.
컨트롤러(704)는 또한 소스들(706p-706r)의 감쇠에 기초하여 각도 θb를 계산한다. 각도 θb는 센서(702a)의 위치를 통해 확장되는 라인(746b)을 정의한다.
방사 세기 신호(722b)에서, 방사 소스들(706a-706c 및 706g-706i)은 방사 센서(702b)에서 감쇠된다. 컨트롤러(704)는 소스들(706a-706c)의 감쇠에 기초하여 각도
Figure 112013028765916-pct00025
및 소스들(706g-706i)의 감쇠에 기초하여 각도
Figure 112013028765916-pct00026
를 계산한다. 각도
Figure 112013028765916-pct00027
는 센서(702b)의 위치를 통해 확장되는 라인(732a)을 정의한다. 각도
Figure 112013028765916-pct00028
는 센서(702b)의 위치를 통해 확장되는 라인(732b)을 정의한다.
라인(746a)은 포인트들(734 및 736)에서 라인들(732a 및 732b)과 교차한다. 라인(746b)은 포인트들(738 및 740)에서 라인들(732a 및 732b)과 교차한다. 4개의 교차점은 다음의 표에 도시된다.
Figure 112013028765916-pct00029
4개의 포인트(734-740)는 2개의 쌍으로 고려될 수 있다. 방사 차단 물체들(724a 및 724b)은 포인트들(734 및 740)에 또는 포인트들(736 및 738)에 있을 수 있다.
방법(800)은 그 다음에 결정 단계(812)로 진행한다.
단계(810)에서, 컨트롤러(704)는 방사 세기 신호들(722) 중 하나에서의 감쇠된 방사 소스들의 2개의 범위 및 다른 방사 세기 신호에서의 감쇠된 방사 소스들의 단일 범위에 기초하여 방사 차단 물체들(724a 및 724b)이 배치될 수 있는 다양한 포인트를 식별한다.
도 13, 14a 및 14b에 대해 부가적으로 참조가 이루어진다.
방사 소스들의 2개의 감쇠된 범위를 갖는 방사 세기 신호(722)에 대해, 각각의 범위는 단계(808)와 관련하여 설명한 바와 같이, 2개의 각도들 θa 및 θb 또는
Figure 112013028765916-pct00030
및
Figure 112013028765916-pct00031
을 결정하기 위해 별개로 분석된다. 예를 들어, 도 14b의 방사 세기 신호(722b)는 감쇠된 방사 소스들의 2개의 별개의 범위를 갖고, 도 13에 예시된 2개의 각도들
Figure 112013028765916-pct00032
및
Figure 112013028765916-pct00033
은 전술한 바와 같이 계산된다. 대응하는 방사 센서(702)로부터 확장하는 2개의 대응하는 라인들이 또한 계산된다. 이 예에서, 라인들(732a 및 732b)이 계산된다.
감쇠된 방사 소스들(706)의 하나의 범위만을 갖는 방사 세기 신호에 대해, 오직 하나의 대응하는 각도 θ 또는
Figure 112013028765916-pct00034
가 계산될 수 있다. 이 예에서, 방사 세기 신호(722a)(도 14a)는 감쇠된 방사 소스들(706i-706k)의 하나의 범위만을 갖는다. 대응하는 각도 θa 및 라인(746a)이 계산된다.
각도 θa는 각도 θb로서 복제되고(duplicated), 라인(746a)은 라인(746b)으로서 복제된다.
그 다음에, 컨트롤러(704)는 단계(808)에서 설명한 바와 같이, 라인들(746a 및 746b)과 라인들(732a 및 732b)의 교차점들에 기초하여 포인트들(734-740)을 계산한다.
방법(800)은 그 다음에 단계(812)로 진행한다.
단계(812)에서, 컨트롤러(704)는 터치 테이블에 기록된 위치의 수를 결정한다. 하나의 위치만이 터치 테이블에 기록되어 있으면, 방법(800)은 단계(812)로 진행한다. 2개의 위치가 터치 테이블에 기록되어 있으면, 방법(800)은 단계(814)로 진행한다.
하나의 방사 차단 물체의 위치가 터치 테이블에 기록되어 있으면 단계(814)가 수행되고, 감쇠된 방사 소스들의 2개의 범위를 갖는 방사 세기 신호들(722a 또는 722b) 중 적어도 하나 또는 둘다에 기초하여, 하나의 부가적인 방사 차단 물체가 새로 식별된다.
컨트롤러(704)는 어느 포인트들(734 및 740 또는 736 및 738)이 2개의 방사 차단 물체(724a 및 724b)에 대응하는지를 결정한다.
컨트롤러(704)는 어느 포인트(734-440)가 터치 테이블에 기록된 위치에 가장 가까운지를 결정한다. 이 예에서, 방사 차단 물체(724a)의 물리적 위치 P1a는 단계(806)에서 터치 테이블의 슬롯 A에 기록되었다. 앞서 알려진 위치 P1a에 (포인트들(734-740) 중의) 가장 가까운 포인트는 제1 방사 차단 물체(724a)의 현재의 위치 P1a인 것으로 생각된다. 위치 P1a는 포인트들의 쌍들(734 및 740 또는 736 및 738) 중 하나에서의 하나의 포인트에 대응할 것이다. 동일한 쌍에서의 다른 포인트는 제2 방사 차단 물체(724b)의 위치 P2a(xba, yba)인 것으로 생각된다. 예를 들어, 도 7에 예시된 예에서, 방사 차단 물체(724a)에 대한 최종 알려진 위치 P1a는 위치(734)에 가장 가깝다. 방사 차단 물체(724a)는 포인트(734)에 배치되는 것으로 생각되고, 제2 방사 차단 물체(724b)의 위치 P2a는 포인트(740)인 것으로 생각된다.
컨트롤러(704)는 터치 테이블의 슬롯 A에서의 제1 방사 차단 물체(724a)의 위치 P1a로 터치 테이블을 갱신하고, 터치 테이블의 슬롯 B에 제2 방사 차단 물체(724b)의 위치 P2a를 기록한다.
Figure 112013028765916-pct00035
컨트롤러(704)는 방사 차단 물체들(724a 및 724b)의 물리적 위치들 P1a 및 P2a을 대응하는 픽셀 위치들 P1d 및 P2d로 변환하고, 그것들을 인터페이스(748)에서 결합된 컴퓨팅 장치로 제공한다.
그 다음에 방법(800)은 단계(804)로 돌아간다.
단계(816)에서, 제1 및 제2 방사 차단 물체(724)의 위치들이 디스플레이 표면(728) 상에서 이동될 때 그 위치들이 추적된다.
방법(800)은 (단계(814 또는 816)에서) 터치 테이블이 2개의 방사 차단 물체(724)의 위치들로 앞서 갱신되었을 때 단계(816)에 도달한다. 2개의 방사 차단 물체의 위치들은 터치 테이블에서 갱신되고, 그것들 각각의 위치들은 인터페이스(748)에서 보고된다.
컨트롤러(704)는 터치 테이블 내의 최종 기록된 위치들 P1a 및 P2a로부터의 이동들의 각각의 가능한 결합을 분석한다. 이 실시예에서, 4개의 가능한 결합은 다음과 같다.
결합 1: 방사 차단 물체(724a)가 위치(734)로 이동하였고, 방사 차단 물체(724b)가 위치(740)로 이동하였다.
결합 2: 방사 차단 물체(724a)가 위치(740)로 이동하였고, 방사 차단 물체(724b)가 위치(734)로 이동하였다.
결합 3: 방사 차단 물체(724a)가 위치(736)로 이동하였고, 방사 차단 물체(724b)가 위치(738)로 이동하였다.
결합 4: 방사 차단 물체(724a)가 위치(738)로 이동하였고, 방사 차단 물체(724b)가 위치(736)로 이동하였다.
각각의 결합에 대해, 컨트롤러(704)는 2개의 방사 차단 물체(724)가 이동한 총 거리를 계산하도록 구성된다. 예를 들어, 결합 3에 대해, 제1 방사 차단 물체(724a)는 위치 P1a로부터 위치(736)로 이동하였고, 제2 방사 차단 물체(724b)는 위치 P2a로부터 위치(738)로 이동하였다. 각각의 방사 차단 물체가 이동한 거리는 표준 기하학적 기법들을 이용하여 계산될 수 있다.
각각의 결합에 대해, 각각의 방사 차단 물체가 이동한 거리가 함께 더해진다. 이 예에서, 각각의 결합에 의해 다음의 총 거리가 생긴다.
결합 1: 0.2 mm
결합 2: 82.4 mm
결합 3: 46.5 mm
결합 4: 85.3 mm
컨트롤러(704)는 방사 차단 물체들이 2개의 방사 차단 물체의 최단 총 이동을 요구하는 결합에 따라 이동하였다고 생각하도록 구성된다. 본 예에서, 이것은 결합 1이다. 방사 차단 물체(724a)는 포인트(734)로 이동한 것으로 생각된다. 방사 차단 물체(724b)는 포인트(740)로 이동한 것으로 생각된다. 컨트롤러(704)는 각 방사 차단 물체의 새로운 위치로 터치 테이블을 갱신한다. 컨트롤러(704)는 방사 차단 물체들(724a 및 724b)의 새로운 물리적 위치들 P1a 및 P2a을 대응하는 픽셀 위치들 P1d 및 P2d로 변환하고, 그것들을 인터페이스(748)에서 결합된 컴퓨팅 장치로 제공한다.
그 다음에 방법(800)은 단계(804)로 돌아간다.
방법(800)은 두 방사 차단 물체가 디스플레이 표면(728)으로부터 제거된 경우 단계(820)에 도달한다. 컨트롤러는 터치 테이블 내의 모든 기록된 위치들을 삭제하고, 옵션으로 어떠한 방사 차단 물체도 디스플레이 표면(728) 상에서 검출되지 않았다는 표시를 인터페이스(748)에 제공할 수 있다.
방법(800)을 이용하여, 컨트롤러(704)는 그것들이 디스플레이 표면(728) 상에 배치되고 디스플레이 표면(728)에서 이동할 때 1개 또는 2개의 방사 차단 물체의 연속적인 위치들을 제공한다. 방법은 어떠한 방사 차단 물체도 디스플레이 표면 상에서 식별되지 않을 때 끝난다.
시스템(700) 및 방법(800)에서, 물리적 위치들 및 다양한 포인트 간의 거리가 물리적 치수들로 계산될 때 방사 차단 물체들의 위치들은 터치 테이블에 기록된다. 다른 실시예들에서, 위치들은 기록될 수 있고 거리들은 픽셀 치수들(pixel dimensions)로 계산될 수 있다.
다음으로, 복수의 방사 차단 물체의 위치를 동시에 추적하기 위한 다른 시스템(1500)을 예시하는, 도 15a 및 15b에 대해 참조가 이루어진다. 시스템(1500)은 시스템들(100, 500 및 700)과 구성이 유사하고, 대응하는 컴포넌트들은 유사한 참조 번호들에 의해 식별된다. 전술한 시스템들과 마찬가지로, 시스템(1500)은 전자 화이트보드 시스템 또는 터치스크린 시스템으로서 이용될 수 있다.
시스템(1500)은 3개의 방사 센서(1502a, 1502b 및 1502c), 컨트롤러(1504), 프레임(1508) 상에 실장된 복수의 방사 소스(1506) 및 LCD 디스플레이 스크린을 포함한다. 소스들(1506)은 프레임(1508)의 왼쪽 측면(1514), 바닥부 측면(1512) 및 오른쪽 측면(1516) 상에 실장된다. 프레임(1508)은 또한 꼭대기 측면(1510)을 갖는다. 방사 센서(1502a)는 프레임(1508)의 왼쪽 꼭대기 코너에 실장된다. 방사 센서(1502b)는 프레임(1508)의 오른쪽 꼭대기 코너에 실장된다. 방사 센서(1502c)는 프레임의 꼭대기 측면(1520) 상에서 방사 센서들(1502a 및 1502b) 사이에 실장된다. 방사 센서들(1502a 및 1502b)은 거리 d1에 의해 분리된다. 방사 센서들(1502a 및 1502c)은 거리 d2에 의해 분리된다. 컨트롤러(1504)는 방사 센서들(1502) 및 방사 소스들(1506)에 결합된다. 컨트롤러(1504)는 시스템(100)과 관련하여 전술한 바와 같이 방사 소스들을 제어하고 방사 센서들로부터의 방사 세기 레벨들을 수신한다.
프레임(1508)의 측면들은 x-y 평면의 축들에 평행하다. 도 15a에서, 방사 차단 물체(1524a)는 방사 차단 물체(1524)가 방사 소스들(1506) 중 적어도 하나와 방사 센서들(1502) 사이의 직선 경로를 방해하도록 배치된다. 도 15b는 방사 소스들(1506) 중 적어도 하나와 각각의 방사 센서(1502) 사이의 직선 경로를 방해하도록 또한 배치되는 섹션 방사 차단 물체(1524b)를 부가적으로 예시한다.
LCD 디스플레이 스크린은 프레임(1508) 내에 실장되고 디스플레이 표면(1528)을 갖는다. 방사 소스들(1506)로부터 방사 센서들(1502)로의 방사가 디스플레이 표면 위를 지나가는 시야 경로들은, 디스플레이 표면에 대체로 평행하다. 시스템(700)(도 7)의 LCD 디스플레이 스크린과 같이, 시스템(1500)의 LCD 디스플레이 스크린은 X 수평 픽셀들×Y 수직 픽셀들의 해상도를 갖는다. 통상적으로, 프레임(1508)은 디스플레이 스크린에 실장될 것이거나, 또한 디스플레이 스크린의 하우징의 일부를 형성할 것이다.
시스템(1500)은 옵션으로 도 5 및 6에 예시된 확산기들(530 및 630)과 같은 확산기들을 포함할 수 있다.
시스템(1500)은 통상적으로 시스템(700)(도 7)과 유사한 몇몇 입출력 인터페이스들을 포함할 것이다.
방사 차단 물체들(1524)이 표면(1528)에서 이동할 때, 방사 차단 물체들은 방사 소스들(1506) 중 하나 이상과 방사 센서들(1502) 각각 사이의 경로를 차단할 것이다.
또한 도 17a, 17b 및 17c를 참조하면, 방사 차단 물체들(1524a 및 1524b)이 도 15b에 예시된 위치들에 있을 때 각각의 방사 센서(1502a, 1502b 및 1502c)에 각각 대응하는 방사 세기 신호들(1522a, 1522b 및 1522c)이 예시된다.
방사 세기 신호(1522a)는 감쇠된 방사 세기 레벨들을 갖는 방사 소스들의 2개의 범위를 갖는다. 감쇠된 방사 소스들(1506j-1506l)은 방사 차단 물체(1524a)에 대응한다. 감쇠된 방사 소스들(1506q-1506s)은 방사 차단 물체(1524b)에 대응한다.
방사 세기 신호(1522b)는 또한 감쇠된 방사 세기 레벨들을 갖는 방사 소스들의 2개의 범위를 갖는다. 감쇠된 방사 소스들(1506a-1506c)은 방사 차단 물체(1524a)에 대응한다. 감쇠된 방사 소스들(1506h-1506j)은 방사 차단 물체(1524b)에 대응한다.
방사 세기 신호(1522c)는 또한 감쇠된 방사 세기 레벨들을 갖는 방사 소스들의 2개의 범위를 갖는다. 감쇠된 방사 소스들(1506a-1506c)은 방사 차단 물체(1524a)에 대응한다. 감쇠된 방사 소스들(1506h-1506j)은 방사 차단 물체(1524b)에 대응한다.
컨트롤러(1504)는 시스템(700)(도 7-14)과 관련하여 전술한 바와 같이 감쇠된 방사 소스들의 0, 1 또는 그 이상의 범위를 식별하기 위해 각각의 방사 센서에 대한 방사 세기 신호를 분석하도록 구성된다. 컨트롤러(1504)는 또한 방사 세기 신호(1522)에서의 감쇠된 방사 소스들의 각각의 범위에 대응하는 각도를 계산하도록 구성된다. 도 15b에 예시된 예에서, 컨트롤러(1504)는 방사 세기 신호들(1522a, 1522b 및 1522c) 각각에서의 각각의 범위들의 가중 평균 감쇠에 대응하는 각도들 θa, θb,
Figure 112013028765916-pct00036
,
Figure 112013028765916-pct00037
, αa 및 αb을 계산한다. 6개의 계산된 각도들은 라인들(1546a, 1546b, 1532a, 1532b, 1550a 및 1550b)에 대응한다.
다음으로, 방사 차단 물체들(1524a 및 1524b)의 위치들을 추정 또는 식별하기 위한 방법(1800)을 예시하는 도 18에 대해 참조가 이루어진다. 방법(1800)은 컨트롤러(1504)의 제어하에서 수행된다. 방법(1800)을 수행하기 위한 명령어들이 메모리(1521)에 기록된다. 프로세서(1520)는 메모리(1521)에 액세스하여 저장된 명령어들을 획득하고 명령어들을 실행하여 방법을 수행한다.
방법(1800)은 예시에 의해 설명될 것이다. 방법(1800)의 시작 전에, 어떠한 방사 차단 물체도 디스플레이 표면(1528) 상에 배치되지 않는다.
방법(1800)은 단계(1802)에서 시작하고, 단계(1802)에서 도 15a에 도시된 바와 같이, 제1 방사 차단 물체(1524a)가 디스플레이 표면(1528) 상에 배치된다. 도 16a, 16b 및 16c는 방사 차단 물체(1524a)가 도 15a에 예시된 위치에 있을 때 방사 센서들(1502a, 1502b 및 1502c) 각각에 각각 대응하는 방사 세기 신호들(1522a, 1522b 및 1522c)을 예시한다.
프로세서(1504)는 방사 세기 신호들(1522a, 1522b 및 1522c) 각각에서의 각각의 범위들에서 가중 평균 감쇠에 대응하는 각도들 θa,
Figure 112013028765916-pct00038
및 αa을 계산한다. 계산된 각도들은 라인들(1546a, 1532a, 1532b 및 1550a)에 대응한다. 통상적으로, 라인들(1546a, 1532a 및 1550a)은 교차하지 않을 것이다. 3개의 라인이 교차하는 이벤트에서, 센서들(1502)의 위치들 및 각도들(θa,
Figure 112013028765916-pct00039
, αa)에 기초하여 교차점이 계산되어 방사 차단 물체(1524a)의 물리적 위치 P1524aa(xaa, yaa)로서 취급된다.
방사 차단 물체(1524a) 근처의 라인들(1546a, 1532a 및 1550a)을 확대도로 예시하는 도 15c에 대해 참조가 이루어진다. 통상적으로, 라인들(1546a, 1532a 및 1550a)은 도시된 바와 같이 교차하지 않을 것이다. 본 실시예에서, 컨트롤러(1504)는 라인들(1546a, 1532a 및 1550a)에 의해 형성된 삼각형(1552)에 내접한 원(1554)을 계산하도록 구성된다. 이 원의 중심(1534)은 방사 차단 물체(1524a)의 물리적 위치 P1524aa로서 계산된다.
다양한 실시예에서, 방사 차단 물체(1524a)의 물리적 위치 P1524aa는 다양한 방식으로 추정될 수 있다. 방사 차단 물체(1524a)의 물리적 위치 P1524aa를 추정하는 대안적인 방법을 예시하는 도 15d에 대해 참조가 이루어진다. 이 방법에서, 포인트(1534)는 라인들(1532a, 1546a 및 1550a) 각각과 포인트 사이에 각각 연장되는 라인들(1554, 1556 및 1558)의 길이들의 합이 최소화되는 포인트로서 계산된다. 다른 실시예들에서, 물리적 위치 P1524aa는 라인들(1554, 1556 및 1558)의 각각의 길이들의 제곱의 합이 최소화되는 포인트로서 계산될 수 있다. 다른 실시예들에서, 물리적 위치 P1524aa는 삼각형(1552)에 외접한 원의 중심으로서 계산될 수 있다. 다양한 다른 기하학적 접근법들을 이용하여 방사 차단 물체(1524)의 물리적 위치 P1524aa를 결정할 수 있다.
단계(1802)를 완료하기 위해서, 컨트롤러(1504)는 메모리(1521)에 기록된 터치 테이블의 슬롯에 물리적 위치 P1524aa를 기록하고, 물리적 위치를 디지털 위치 P1524d로 변환하고, 인터페이스(1548)에 디지털 위치를 제공한다.
그 다음에, 방법(1800)은, 방법(800)(도 8)의 단계(804)와 어느 측면에서 유사한, 단계(1804)로 진행한다. 단계(1804)에서, 컨트롤러(1504)는 센서(1502a, 1502b 및 1502c) 각각으로부터 방사 세기 신호들(1522a, 1522b 및 1522c)을 순차적으로 획득하도록 시스템(1500)을 동작시킨다. 컨트롤러(1504)는 각각의 방사 세기 신호를 분석하여 각각의 방사 세기 신호(1522)에 표현된 방사 차단 물체의 수를 결정한다. 도 15a 및 도 16a-16c와 관련하여 전술한 바와 같이, 통상적으로 하나의 방사 차단 물체(1524a)가 스크린(1528) 상에 존재할 때, 각각의 방사 세기 신호(1522)는 감쇠된 방사 소스들의 1개의 범위를 가질 것이다. 도 15b 및 17a-17c에서, 2개의 방사 차단 물체(1524a, 1524b)가 스크린(1528) 상에 존재할 때, 방사 세기 신호들 각각은 감쇠된 방사 소스들의 2개의 범위를 가질 수 있다.
다음으로, 도 19 및 20a, 20b 및 20c에 대하여 참조가 이루어진다. 도 19는 2개의 방사 차단 물체(1524a, 1524b)가 방사 센서(1502b)와 동일 선상 또는 거의 동일 선상인 상태에서 시스템(1500)을 도시한다. 도 20a-20c는 대응하는 방사 세기 신호들(1522a-1522c)을 도시한다. 방사 세기 신호(1522a 및 1522c) 각각은 도 17a 및 17c와 유사하게, 감쇠된 방사 세기 레벨들의 2개의 범위를 갖는다. 그러나, 방사 세기 신호(1522b)는 오직 방사 소스들(1506a, 1506b 및 1506c)에 대응하는 감쇠된 방사 세기 레벨들의 1개의 범위만을 갖는다. 두 방사 차단 물체(1524a 및 1524b)는 이들 3개의 방사 소스들에 의해 방출된 방사가 방사 센서(1502b)에 도달하는 것을 차단하고 있다.
컨트롤러(1504)는, 방법(800)(도 8)의 단계(804)와 관련하여 설명한 바와 같이, 단계(1804)에서 획득한 방사 세기 신호들(1522) 각각이 감쇠된 방사 세기 신호들의 0, 1 또는 2개의 범위를 포함하는 것으로 보이는지를 결정하도록 구성된다.
일반적으로, 방사 차단 물체들의 수는 방사 세기 신호들(1522) 중 어느 하나에서 식별된 감쇠된 방사 소스들의 범위들의 가장 높은 수에 대응할 것이다.
방법(1800)은 방사 세기 신호들에서 식별된 방사 차단 물체들의 수에 따라 단계(1804)로부터 다음과 같이 계속된다.
Figure 112013028765916-pct00040
방법(1800)은 어떠한 방사 차단 물체도 스크린(1528) 상에 존재하지 않는 것으로 보이면 단계(1806)에 도달한다. 컨트롤러(1504)는 터치 테이블을 클리어하고 방법(1800)은 종료한다.
단계(1808)에서, 컨트롤러(1504)는 단계(1802)와 관련하여 전술한 방식으로 방사 차단 물체(1524)의 물리적 위치 P1a를 결정한다.
방법(1800)은 그 다음에 단계(1812)로 진행하고, 여기서 컨트롤러(1504)는 방법(800)(도 8)의 단계(806)와 관련하여 전술한 바와 같이 터치 테이블을 갱신한다. 하나의 방사 차단 물체에 대응하는 오직 하나의 물리적 위치가 터치 테이블에 기록되면, 새로 계산된 물리적 위치 P1a가 방사 차단 물체의 물리적 위치로서 기록된다.
2개의 방사 차단 물체에 대응하는 2개의 위치가 터치 테이블에 기록되면, 컨트롤러는 앞서 기록된 위치들 중 어느 것이 새로 계산된 물리적 위치 P1a에 가장 가까운지를 결정하고, 이것은 그 다음에 새로 계산된 물리적 위치로 대체된다. 다른 앞서 기록된 위치는 터치 테이블에서 삭제된다.
컨트롤러(1504)는 또한 새로 계산된 물리적 위치 P1a를 대응하는 디지털 또는 픽셀 위치 P1d로 변환하고, 이것은 그 다음에 인터페이스(1548)에 제공된다.
그 다음에 방법(1800)은 단계(1804)로 돌아간다.
단계(1810)에서, 3개의 방사 센서(1502) 중 2개만이 감쇠된 방사 세기 레벨들의 범위를 포함하는 방사 세기 신호들(1522)을 갖는다. 컨트롤러(1504)는 방법(800)(도 8)의 단계(806)와 관련하여 전술한 방식으로 방사 차단 물체의 물리적 위치를 추정한다. 컨트롤러(1504)는 감쇠된 방사 소스들을 갖는 2개의 방사 세기 신호에 대응하는 (도 15a에 예시된 3개의 각도 θa,
Figure 112013028765916-pct00041
및 αa 중의) 2개의 각도를 계산한다. 그 다음에 컨트롤러는 2개의 계산된 각도에 대응하는 (3개의 라인(1546a, 1532a 및 1550a) 중의) 2개의 라인의 교차점을 계산한다. 이 교차점은 방사 차단 물체의 물리적 위치 P1a이다.
다음으로 방법(1800)은 단계(1812)로 진행한다.
도 15b, 17a-17c 및 18에 대해 참조가 이루어진다. 단계(1814)에서, 3개의 방사 세기 신호(1522a, 1522b, 1522c) 각각은 감쇠된 방사 세기 레벨들의 2개의 범위를 포함한다. 전술한 바와 같이, 컨트롤러(1504)는 각도들(θa, θb,
Figure 112013028765916-pct00042
,
Figure 112013028765916-pct00043
, αa 및 αb) 및 대응하는 라인들(1546a, 1546b, 1532a, 1532b, 1550a 및 1550b)을 계산하도록 구성된다.
컨트롤러(1504)는 이들 6개의 라인을 이용하여 2개의 방사 차단 물체의 가능성 있는 위치들을 결정한다. 각 방사 센서(1502)에 대응하는 하나의 라인을 선택함으로써, 다음의 삼각형들이 정의될 수 있다:
A: 라인들 1546a , 1532a , 1550a;
B: 라인들 1546a , 1532a , 1550b;
C: 라인들 1546a, 1532b, 1550a;
D: 라인들 1546a , 1532b, 1550b;
E: 라인들 1546b, 1532a, 1550a;
F: 라인들 1546b, 1532a, 1550b;
G: 라인들 1546b, 1532b, 1550a; 및
H: 라인들 1546b, 1532b, 1550b.
통상적으로, 각 방사 차단 물체는 이들 삼각형 중 하나 내에 배치될 것이다. 컨트롤러(1504)는 삼각형들을 분석하여 어느 삼각형이 방사 차단 물체들을 포함할 가능성이 가장 큰지를 결정한다. 도 15e 및 15f를 참조하면, 삼각형들 A 및 E가 서로 상이한 비율로 예시된다. 삼각형 A는 도 15b에 비해 실질적으로 확대되어 도시된다.
본 실시예에서, 컨트롤러(1504)는 각 삼각형 A-H의 면적을 결정하도록 구성된다. 가장 작은 면적을 갖는 삼각형들은 방사 차단 물체들이 배치되는 삼각형들인 것으로 생각된다. 이 예에서, 삼각형 A 및 삼각형 H는 가장 작은 면적을 갖는다. 컨트롤러(1504)는 단계(1802)와 관련하여 전술한 방식으로 행해질 수 있는, 가장 작은 면적을 갖는 삼각형들 내의 포인트를 식별하도록 구성된다. 도 15b에서, 포인트(1534)는 삼각형 A에 내접한 원의 중심으로서 식별되고, 포인트(1540)는 삼각형 H(확대 형태로 도시되지 않음)에 내접한 원의 중심으로서 식별된다. 이들 포인트(1534 및 1540)는 방사 차단 물체들의 물리적 위치들 P1a 및 P2a의 추정치들이다.
삼각형들 A-H는 방사 차단 물체들의 물리적 위치들을 포함할 가능성이 가장 높은 삼각형들을 선택하기 위해 상이한 방식으로 비교될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 가장 작은 둘레를 갖는 삼각형들이 선택될 수 있다. 다른 실시예들에서, 다른 기하학적 기법들을 이용하여 방사 차단 물체들이 배치될 가능성이 있는 삼각형들을 선택할 수 있다. 예를 들어, 2개의 삼각형이 나머지 삼각형들보다 더 작은 것으로서 분명하게 구별될 수 없는 상황에서, 일부 삼각형들은 터치 테이블 내의 현재 기록된 위치들로부터 그것들의 거리(또는 삼각형 내의 선택된 포인트의 거리)에 기초하여 선택될 수 있다.
일부 실시예에서, 각 삼각형의 크기, 둘레 또는 일부 다른 특성이 삼각형들을 선택하기 위해 터치 테이블 내의 하나(또는 그 이상)의 현재 기록된 위치로부터의 삼각형의 위치와 결합될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 각 삼각형의 둘레는 터치 테이블 내의 가장 가까운 현재 기록된 위치로부터 삼각형(또는 삼각형 내의 선택된 포인트)의 거리와 합해질 수 있다. 가장 낮은 합을 갖는 삼각형들이 선택될 수 있다.
다른 실시예들에서, 각 삼각형의 면적은 터치 테이블 내의 가장 가까운 현재 기록된 위치에 대한 삼각형(또는 삼각형 내의 선택된 포인트) 간 거리의 제곱과 합해질 수 있다. 가장 낮은 합을 갖는 삼각형들이 선택될 수 있다.
라인들(1546a, 1546b, 1532a, 1532b, 1550a 및 1550b) 중 2개가 평행한 이벤트에서, 평행한 라인들을 포함하는 라인들의 임의의 결합은 삼각형을 형성하지 않을 것이고, 그 결합은 무시된다.
한 쌍의 삼각형이 선택되었을 때, 방법(1800)은 단계(1822)로 진행한다.
단계(1816)에서, 방사 세기 신호들(1522) 중 2개가 감쇠된 방사 세기 레벨들의 범위들의 쌍을 갖고, 세번째가 감쇠된 방사 세기 레벨들의 단일 범위를 갖는다. 오직 방사 세기 신호들로부터 식별될 수 있는 라인들의 결합들을 이용하여 삼각형들을 식별한다는 것을 제외하고, 단계(1816)는 단계(1814)와 유사하다. 예를 들어, 도 19에서, 오직 라인(1532a)이 방사 세기 신호(1522b)(도 20b)에 기초하여 식별될 수 있다. 결과로서, 단계(1814)에서 설명된 삼각형들 A, B, E 및 F만이 식별되고 분석될 수 있다.
컨트롤러(1504)는 식별가능한 삼각형들로부터 2개의 삼각형을 선택하고, 그 삼각형들 내의 물리적 위치들 P1a 및 P2a을 식별한다.
대안적으로, 감쇠된 방사 레벨들의 하나의 범위만을 갖는 방사 세기 신호에 대한 계산된 각도 및 라인(도 19에서
Figure 112013028765916-pct00044
및 1532a)이 (이 예에서
Figure 112013028765916-pct00045
및 1532b로서) 복제되고, 삼각형들이 단계(1814)에서와 같이 식별되고 분석된다.
그 다음에 방법(1800)은 단계(1822)로 진행한다.
단계(1818)에서, 방사 세기 신호들(1522) 중 2개가 감쇠된 방사 세기 레벨들의 범위들의 쌍을 갖고, 세번째가 감쇠된 방사 세기 레벨들의 임의의 범위를 갖지 않는다. 컨트롤러(1504)는 감쇠된 방사 소스들의 범위를 갖지 않는 방사 세기 신호를 무시하고, 방법(800)(도 8)의 단계(808)와 관련하여 전술한 방식으로 방사 차단 물체들의 물리적 위치들 P1a 및 P2a을 식별한다.
그 다음에 방법(1800)은 단계(1822)로 진행한다.
단계(1820)에서, 방사 세기 신호들(1522) 중 하나가 감쇠된 방사 세기 레벨들의 범위들의 쌍을 갖고, 다른 방사 세기 신호들 중 적어도 하나가 감쇠된 방사 세기 레벨들의 단일 범위를 갖는다.
다른 방사 세기 신호들 중 유일한 것이 감쇠된 방사 세기 레벨들의 범위를 포함한다면, 2개의 방사 세기 신호들은 감쇠된 방사 세기 레벨들의 1 및 2 범위들을 갖고, 방법(800)(도 8)의 단계(810)와 관련하여 전술한 바와 같이 위치들 P1a 및 P2a을 계산하는 데 이용된다.
다른 방사 세기 신호들 중 둘다가 감쇠된 방사 세기 레벨들의 범위를 포함한다면, 방사 세기 신호들 중 하나가 선택된다. 본 실시예에서, 방사 세기 신호는 방사 센서(1502a, 1502b 및 그 다음에 1502c)에 대응하는 방사 세기 신호를 선택하는 선호 순서(preference order)에 기초하여 선택된다. 이 순서는, 가능한 경우, 방사 센서들(1502a 및 1502b)에 대한 방사 세기 신호들이 이용되도록 보장하는 데 이용됨으로써, 방사 차단 물체들의 위치들을 추정하는 데 이용된 센서의 유리한 포인트 사이에 최대 분리를 제공한다. 감쇠된 방사 세기 레벨들의 2개의 범위를 갖는 방사 세기 신호 및 선택된 방사 세기 신호를 이용하여 방법(800)(도 8)의 단계(810)와 관련하여 전술한 방식으로 물리적 위치들 P1a 및 P2a을 계산한다.
다른 실시예들에서, 다른 기법들을 이용하여 감쇠된 방사 세기 레벨들의 단일 범위를 포함하는 방사 세기 신호들 사이를 선택할 수 있다. 예를 들어, 방사 세기 신호들 중 하나가 랜덤으로 또는 세미 랜덤으로(semirandomly) 선택될 수 있다. 방사 세기 신호들 중 하나는 그것이 위치들 P1a 또는 P2a의 이전 또는 최근 계산에 이용되었다면 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 방사 세기 신호는 터치 테이블 내의 1 또는 2개의 슬롯의 현재 기록된 위치에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 현재 기록된 위치가 꼭대기 에지(1510) 근처에 있고 방사 센서들(1502b 및 1502c) 사이에 있다면, 그 센서들에 대한 방사 세기 신호들을 이용하여 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 쌍의 방사 세기 신호들을 이용하여 위치들 P1a 및 P2a을 계산할 수 있다.
그 다음에 방법(1800)은 단계(1822)로 진행한다.
단계(1822)에서, 방법(1800)은, 2개의 위치가 터치 테이블에 현재 기록되어 있다면 단계(1824)로 진행하거나, 1개의 위치가 터치 테이블에 기록되어 있다면 단계(1826)로 진행한다.
단계(1824)에서, 컨트롤러(1504)는 방법(800)(도 8)의 단계(816)와 관련하여 전술한 방식으로 터치 테이블을 갱신하고, 물리적 위치들을 픽셀 위치들 P1d 및 P2d로 변환하고, 인터페이스(1548)에 픽셀 위치들을 보고한다.
단계(1826)에서, 컨트롤러(1504)는 방법(800)(도 8)의 단계(814)와 관련하여 전술한 방식으로 터치 테이블을 갱신하고, 물리적 위치들을 픽셀 위치들 P1d 및 P2d로 변환하고, 인터페이스(1548)에 픽셀 위치들을 보고한다.
방법(1800)을 이용하여, 시스템(1500)은 스크린(1528) 상의 1개 또는 2개의 방사 차단 물체의 위치를 연속적으로 추정할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템(2100)을 예시하는 도 21에 대한 참조가 이루어진다. 시스템(1500)은 시스템들(100, 500, 700 및 1500)과 구성이 유사하고, 대응하는 컴포넌트들은 유사한 참조 번호들에 의해 식별된다. 전술한 시스템들과 마찬가지로, 시스템(2100)은 전자 화이트보드 시스템 또는 터치스크린 시스템으로서 이용될 수 있다.
시스템(2100)에서, 4개의 방사 센서(2102a , 2102b, 2102c 및 2102d)가 프레임(2108)의 꼭대기 에지(2110)를 따라 제공된다. 각 방사 센서는 방사 세기 신호를 제공하기 위해 시스템(1500)과 관련하여 설명한 바와 같이 동작한다.
시스템(2100)은 스크린(2128) 상의 1개 또는 2개의 방사 차단 물체들의 위치들을 추정하기 위해 방법(1800)과 유사한 방법으로 이용된다.
스크린(2128) 상에 존재하는 방사 차단 물체들의 수는 방사 세기 신호들 중 어느 하나에서의 감쇠된 방사 레벨들의 범위들의 최대 수와 같은 것으로 가정된다.
오직 하나의 방사 차단 물체가 존재하는 것으로 가정하면, 감쇠된 방사 세기 레벨들의 1개의 범위를 갖는 2개 또는 3개의 방사 세기 신호들이 선택된다. 방사 세기 신호들은 방법(1800)(도 18)의 단계(1820)와 관련하여 전술한 바와 같이 선호 순서에 기초하여 또는 다른 기법들을 이용하여 선택될 수 있다. 이 실시예에서, 순서(2102a, 2102b, 2102c 및 그 다음에 2102d)의 방사 센서들의 선호 순서를 이용하여 2 또는 3개의 방사 세기 신호들을 선택한다. 2개의 신호가 선택되면, 그것들을 이용하여 방법(1800)의 단계(1810)에서 설명한 바와 같이 방사 차단 물체의 위치를 추정한다. 3개의 방사 세기 신호가 선택되면, 그것들을 이용하여 방법(1800)의 단계(1808)에서 설명한 바와 같이 방사 차단 물체의 위치를 추정한다.
2개의 방사 차단 물체가 존재하는 것으로 가정되면, 방사 세기 신호들 중 2개 또는 3개가 전술한 바와 같이 선택된다. 감쇠된 방사 세기 레벨들의 2개의 범위를 갖는 방사 세기 신호들이 1개 또는 0개의 감쇠된 방사 세기 레벨을 갖는 방사 세기 신호에 대해 우선적으로 선택된다. 2개 또는 3개의 방사 세기 신호들에서의 감쇠된 방사 세기 레벨들의 수에 따라, 선택된 방사 세기 신호들은 방사 차단 물체들의 위치들을 추정하기 위해 단계들(1814, 1816, 1818 또는 1820)에서 전술한 바와 같이 이용된다.
본 발명은 여기서 예시에 의해서만 설명되었다. 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 이들 예시적인 실시예들에 대해 다양한 수정 및 변형이 만들어질 수 있다.

Claims (57)

  1. 방사 차단 물체(radiation blocking object)의 위치를 감지하기 위한 시스템으로서,
    프레임;
    제1 방사 센서, 제2 방사 센서 및 제3 방사 센서를 포함하는, 상기 프레임에 실장된 적어도 3개의 방사 센서들 - 상기 제1 방사 센서, 상기 제2 방사 센서 및 상기 제3 방사 센서는 서로 이격되어 있음 - ;
    상기 프레임에 실장된 복수의 방사 소스들 - 상기 방사 소스들 중 적어도 일부는 상기 방사 센서들 각각에 가시적(visible)이고, 상기 방사 센서들 각각은 상기 방사 소스들에 의해 방출된 방사에 감응하고, 상기 센서들에 입사하는 방사의 세기에 대응하는 방사 세기 레벨을 컨트롤러에 제공함 - ; 및
    상기 방사 소스들 및 상기 방사 센서들에 결합된 상기 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    제1 기준선 레벨들의 제1 시리즈(first series of first baseline levels)를 구축하고 - 각각의 제1 기준선 레벨은, 방사 차단 물체가 없는 상태에서 상기 방사 소스들 중 대응하는 방사 소스가 활성화되는 경우 상기 제1 방사 센서에 입사하는 방사의 레벨에 대응함 - ,
    제2 기준선 레벨들의 제2 시리즈를 구축하고 - 각각의 제2 기준선 레벨은, 방사 차단 물체가 없는 상태에서 상기 방사 소스들 중 대응하는 방사 소스가 활성화되는 경우 상기 제2 방사 센서에 입사하는 방사의 레벨에 대응함 - ,
    제3 기준선 레벨들의 제3 시리즈를 구축하고 - 각각의 제3 기준선 레벨은, 방사 차단 물체가 없는 상태에서 상기 방사 소스들 중 대응하는 방사 소스가 활성화되는 경우 상기 제3 방사 센서에 입사하는 방사의 레벨에 대응함 - ,
    상기 제1 방사 센서에 대응하는 제1 방사 세기 신호를 어셈블링(assembling)하고 - 상기 제1 방사 세기 신호는 제1 방사 세기 레벨들의 시리즈에 대응하고, 상기 제1 방사 세기 레벨들의 각각은 방사 차단 물체가 있는 상태에서, 상기 제1 방사 센서에 입사되는 상기 방사 소스들 중 어느 하나에 의해 방출되는 방사의 세기에 대응함 - ,
    상기 제2 방사 센서에 대응하는 제2 방사 세기 신호를 어셈블링하고 - 상기 제2 방사 세기 신호는 제2 방사 세기 레벨들의 시리즈에 대응하고, 상기 제2 방사 세기 레벨들의 각각은 방사 차단 물체가 있는 상태에서, 상기 제2 방사 센서에 입사되는 상기 방사 소스들 중 어느 하나에 의해 방출되는 방사의 세기에 대응함 - ,
    상기 제3 방사 센서에 대응하는 제3 방사 세기 신호를 어셈블링하고 - 상기 제3 방사 세기 신호는 제3 방사 세기 레벨들의 시리즈에 대응하고, 상기 제3 방사 세기 레벨들의 각각은 방사 차단 물체가 있는 상태에서, 상기 제3 방사 센서에 입사되는 상기 방사 소스들 중 어느 하나에 의해 방출되는 방사의 세기에 대응함 - ,
    상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 대해, 제1 방사 세기 레벨을 대응하는 제1 기준선 레벨과 비교하는 것에 의해, 상기 제1 방사 세기 신호에서 하나 이상의 감쇠된 방사 소스들의 제1 그룹을 식별하고,
    상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 대해, 제2 방사 세기 레벨을 대응하는 제2 기준선 레벨과 비교하는 것에 의해, 상기 제2 방사 세기 신호에서 하나 이상의 감쇠된 방사 소스들의 제2 그룹을 식별하고,
    상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 대해, 제3 방사 세기 레벨을 대응하는 제3 기준선 레벨과 비교하는 것에 의해, 상기 제3 방사 세기 신호에서 하나 이상의 감쇠된 방사 소스들의 제3 그룹을 식별하고,
    상기 제1 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제1 그룹의 위치, 상기 제2 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제2 그룹의 위치, 상기 제3 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제3 그룹의 위치에 기초하여 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하도록
    구성된,
    위치 감지 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 방사 센서들 각각은,
    포토센서;
    포토다이오드;
    광전지;
    태양 전지; 및
    광발전 전지(photovoltaic cell)
    로 이루어지는 그룹에서 선택되는 위치 감지 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프레임은 표면을 적어도 부분적으로 둘러싸는 위치 감지 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 표면은 기입 표면(writing surface)인 위치 감지 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 표면은 디스플레이 스크린의 표면인 위치 감지 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 베젤(bezel)을 더 포함하고, 상기 방사 소스들은 상기 베젤 내에 실장되는 위치 감지 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방사 센서들은 상기 베젤 내에 실장되는 위치 감지 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 의해 방출되는 방사를 확산시키기 위한 하나 이상의 확산기들을 더 포함하는 위치 감지 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 확산기들은,
    반투명 시트 물질;
    반투명 플라스틱;
    반투명 유리;
    렌즈형 확산기들(lenticular diffusers);
    회절 격자들; 및
    렌즈형 회절 격자들
    로 이루어지는 그룹에서 선택되는 위치 감지 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 제1 측면, 제2 측면, 제3 측면 및 제4 측면을 갖고,
    상기 제1 방사 센서는 상기 제1 측면과 상기 제2 측면 사이에 실장되고,
    상기 제2 방사 센서는 상기 제1 측면과 상기 제4 측면 사이에 실장되고,
    방사 소스들은 상기 제2 측면, 상기 제3 측면 및 상기 제4 측면 상에 실장되는 위치 감지 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 방사 차단 물체의 위치를 외부 장치에 제공하기 위해 상기 컨트롤러에 결합된 인터페이스를 더 포함하는 위치 감지 시스템.
  13. 표면 상의 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 방법으로서,
    제1 방사 센서, 제2 방사 센서 및 제3 방사 센서를 포함하는 적어도 3개의 방사 센서들을 상기 표면의 하나 이상의 에지들(edges) 근처에 제공하는 단계;
    복수의 방사 소스들을 상기 표면의 에지들 근처에 제공하는 단계 - 상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 의해 방출되는 방사는 상기 표면에 걸쳐서 통과하여 상기 제1 방사 센서에 직접적으로 입사하고, 상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 의해 방출되는 방사는 상기 표면에 걸쳐서 통과하여 상기 제2 방사 센서에 직접적으로 입사하며, 상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 의해 방출되는 방사는 상기 표면에 걸쳐서 통과하여 상기 제3 방사 센서에 직접적으로 입사함 - ;
    제1 기준선 레벨들의 제1 시리즈를 구축하는 단계 - 각각의 제1 기준선 레벨은, 방사 차단 물체가 없는 상태에서 상기 방사 소스들 중 대응하는 방사 소스가 활성화되는 경우 상기 제1 방사 센서에 입사하는 방사의 레벨에 대응함 - ;
    제2 기준선 레벨들의 제2 시리즈를 구축하는 단계 - 각각의 제2 기준선 레벨은, 방사 차단 물체가 없는 상태에서 상기 방사 소스들 중 대응하는 방사 소스가 활성화되는 경우 상기 제2 방사 센서에 입사하는 방사의 레벨에 대응함 - ;
    제3 기준선 레벨들의 제3 시리즈를 구축하는 단계 - 각각의 제3 기준선 레벨은, 방사 차단 물체가 없는 상태에서 상기 방사 소스들 중 대응하는 방사 소스가 활성화되는 경우 상기 제3 방사 센서에 입사하는 방사의 레벨에 대응함 - ;
    상기 제1 방사 센서에 대응하는 제1 방사 세기 신호를 어셈블링하는 단계 - 상기 제1 방사 세기 신호는 제1 방사 세기 레벨들의 시리즈에 대응하고, 상기 제1 방사 세기 레벨들의 각각은 방사 차단 물체가 있는 상태에서, 상기 제1 방사 센서에 입사되는 상기 방사 소스들 중 어느 하나에 의해 방출되는 방사의 세기에 대응함 - ;
    상기 제2 방사 센서에 대응하는 제2 방사 세기 신호를 어셈블링하는 단계 - 상기 제2 방사 세기 신호는 제2 방사 세기 레벨들의 시리즈에 대응하고, 상기 제2 방사 세기 레벨들의 각각은 방사 차단 물체가 있는 상태에서, 상기 제2 방사 센서에 입사되는 상기 방사 소스들 중 어느 하나에 의해 방출되는 방사의 세기에 대응함 - ;
    상기 제3 방사 센서에 대응하는 제3 방사 세기 신호를 어셈블링하는 단계 - 상기 제3 방사 세기 신호는 제3 방사 세기 레벨들의 시리즈에 대응하고, 상기 제3 방사 세기 레벨들의 각각은 방사 차단 물체가 있는 상태에서, 상기 제3 방사 센서에 입사되는 상기 방사 소스들 중 어느 하나에 의해 방출되는 방사의 세기에 대응함 - ;
    상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 대해, 제1 방사 세기 레벨을 대응하는 제1 기준선 레벨과 비교하는 것에 의해, 상기 제1 방사 세기 신호에서 하나 이상의 감쇠된 방사 소스들의 제1 그룹을 식별하는 단계;
    상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 대해, 제2 방사 세기 레벨을 대응하는 제2 기준선 레벨과 비교하는 것에 의해, 상기 제2 방사 세기 신호에서 하나 이상의 감쇠된 방사 소스들의 제2 그룹을 식별하는 단계;
    상기 방사 소스들 중 적어도 일부에 대해, 제3 방사 세기 레벨을 대응하는 제3 기준선 레벨과 비교하는 것에 의해, 상기 제3 방사 세기 신호에서 하나 이상의 감쇠된 방사 소스들의 제3 그룹을 식별하는 단계; 및
    상기 제1 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제1 그룹의 위치, 상기 제2 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제2 그룹의 위치, 상기 제3 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제3 그룹의 위치에 기초하여 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서, 방사 센서에 대응하는 각각의 방사 세기 신호는 상기 방사 소스들 중 적어도 일부가 순차적으로 활성화되는 동안, 상기 방사 센서로부터의 방사 세기 레벨을 순차적으로 샘플링함으로써 어셈블링되는 위치 추정 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 방사 세기 신호들은 동시에 어셈블링되는 위치 추정 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 방사 소스들 중 적어도 하나는 상기 제1 방사 센서에 대응하는 상기 제1 방사 세기 신호 및 상기 제2 방사 센서에 대응하는 상기 제2 방사 세기 신호를 발생하기 위해 상이한 세기들에서 별개로 활성화되는 위치 추정 방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 방사 세기 신호들은 순차적으로 어셈블링되는 위치 추정 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 방사 센서에 대응하는 제1 방사 세기 신호가 어셈블링되고, 그 후, 상기 제2 방사 센서에 대응하는 제2 방사 세기 신호가 어셈블링되는 위치 추정 방법.
  21. 삭제
  22. 제13항에 있어서, 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계는,
    상기 제1 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제1 그룹의 위치, 상기 제2 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제2 그룹의 위치, 상기 제3 방사 센서에 대한 상기 감쇠된 방사 소스들의 제3 그룹의 위치에 대응하는 다각형(polygon)을 결정하는 단계; 및
    상기 다각형에 기초하여 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 다각형에 기초하여 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계는, 상기 다각형에 대한 포인트를 식별하는 단계를 포함하는 위치 추정 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 식별된 포인트는, 상기 다각형에 내접한(inscribed) 원의 중심에 있는 포인트, 상기 다각형에 외접한(circumscribe) 원의 중심에 있는 포인트 및 상기 다각형의 변들까지의 최단 거리의 합이 최소가 되는 포인트로 구성된 그룹으로부터 선택되는 위치 추정 방법.
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 제13항에 있어서,
    상기 제1 방사 세기 레벨이 상기 대응하는 제1 기준선 레벨보다 임계값만큼 아래에 있는 경우, 방사 소스가 오직 상기 제1 그룹에만 포함되고,
    상기 제2 방사 세기 레벨이 상기 대응하는 제2 기준선 레벨보다 임계값만큼 아래에 있는 경우, 방사 소스가 오직 상기 제2 그룹에만 포함되고,
    상기 제3 방사 세기 레벨이 상기 대응하는 제3 기준선 레벨보다 임계값만큼 아래에 있는 경우, 방사 소스가 오직 상기 제3 그룹에만 포함되는 위치 추정 방법.
  29. 제13항에 있어서, 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계는,
    상기 제1 그룹에 기초하여 제1 중심 방사 소스를 식별하는 단계;
    상기 제2 그룹에 기초하여 제2 중심 방사 소스를 식별하는 단계;
    상기 제3 그룹에 기초하여 제3 중심 방사 소스를 식별하는 단계; 및
    상기 제1 중심 방사 소스, 상기 제2 중심 방사 소스 및 상기 제3 중심 방사 소스에 기초하여 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  30. 제13항에 있어서, 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계는,
    상기 감쇠된 방사 소스들의 제1 그룹 및 상기 제1 방사 센서의 위치에 기초하여 제1 라인을 결정하는 단계;
    상기 감쇠된 방사 소스들의 제2 그룹 및 상기 제2 방사 센서의 위치에 기초하여 제2 라인을 결정하는 단계;
    상기 감쇠된 방사 소스들의 제3 그룹 및 상기 제3 방사 센서의 위치에 기초하여 제3 라인을 결정하는 단계; 및
    상기 제1 라인, 상기 제2 라인 및 상기 제3 라인에 기초하여 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계는,
    상기 제1 라인, 상기 제2 라인 및 상기 제3 라인에 대응하는 다각형을 결정하는 단계; 및
    상기 다각형에 기초하여 상기 방사 차단 물체의 위치를 추정하는 단계
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 제30항에 있어서, 상기 제1 라인을 결정하는 단계는 룩업 테이블(lookup table)에서 제1 각도를 검색하는 단계를 포함하고, 상기 제2 라인을 결정하는 단계는 룩업 테이블에서 제2 각도를 검색하는 단계를 포함하고, 상기 제3 라인을 결정하는 단계는 룩업 테이블에서 제3 각도를 검색하는 단계를 포함하는 위치 추정 방법.
  39. 제30항에 있어서, 상기 제1 라인을 결정하는 단계는 제1 각도를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 제2 라인을 결정하는 단계는 제2 각도를 계산하는 단계를 포함하고, 상기 제3 라인을 결정하는 단계는 제3 각도를 계산하는 단계를 포함하는 위치 추정 방법.
  40. 제30항에 있어서,
    상기 제1 라인을 결정하는 단계는, 상기 제1 그룹 내의 방사 소스들의 감쇠에 기초하여 가중 평균(weighted average)을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 라인을 결정하는 단계는, 상기 제2 그룹 내의 방사 소스들의 감쇠에 기초하여 가중 평균을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 제3 라인을 결정하는 단계는, 상기 제3 그룹 내의 방사 소스들의 감쇠에 기초하여 가중 평균을 계산하는 단계를 포함하는 위치 추정 방법.
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