KR20120083915A - 터치면 상의 하나 이상의 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 방법 - Google Patents

Abstract

터치 감지 장치는, 인커플링 부위로부터 아웃커플링 부위로 터치면과 반대면 간의 내부 반사에 의해 광시트들이 진행되는 투광성 패널을 포함한다. 터치 감지 장치는 터치면을 터치하는 객체가 2개 이상의 광시트의 국부 감쇠를 야기하도록 구성된다. 광센서부가 전달되는 광에너지를 측정하기 위해 아웃커플링 부위와 광학적으로 연결된다. 데이터 처리기가 광센서부와 연결되며 터치 결정 과정을 수행하도록 구성된다. 상기 과정은 아웃커플링 부위 내의 광의 공간 분포를 나타내는 하나 이상의 투사 신호에 적용된다. 상기 과정에서는, 감쇠를 나타내는 신호 프로파일의 식별을 위해 투사 신호(들)을 처리한다(202 단계). 터치면 상의 하나 이상의 후보 터치 영역을 식별하기 위해 신호 프로파일을 사용한다(1206'단계). 이후, 하나 이상의 후보 터치 영역 내에서 2차원 분포된 신호값을 국부적으로 재구성하기 위해 투사 신호(들)을 처리하고(1207 단계), 후보 터치 영역 내에서 재구성된 신호값을 처리함으로써, 상기 또는 각각의 객체에 대한 터치 데이터를 결정한다(1208 단계).

Description

터치면 상의 하나 이상의 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 방법{DETERMINING TOUCH DATA FOR ONE OR MORE OBJECTS ON A TOUCH SURFACE}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2009년 10월 19일자로 출원된 스웨덴 특허출원번호 제0950768-2호 및 2009년 10월 19일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/272,665호의 이익을 주장하며, 양자의 개시내용이 본원에 참조로서 통합된다.

본 발명은 터치 감지 패널 및 상기 패널과 관련된 데이터 처리 기법에 관한 것이다.

터치 감지 패널은 컴퓨터, 전자 측정 및 검사 장비, 게임 장치 등에 입력 데이터를 제공하기 위해 사용이 증가하고 있다. 패널은 사용자가 예컨대 포인터, 스타일러스, 또는 하나 이상의 손가락을 이용하여 상호작용할 수 있도록 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 구비할 수 있다. GUI는 고정 인터페이스이거나 동적 인터페이스일 수 있다. 고정 GUI는 예컨대 패널의 위, 아래, 또는 내부에 배치되는 인쇄물의 형태일 수 있다. 동적 GUI는, 패널에 통합되거나 패널 아래에 배치되는 디스플레이 스크린에 의해 제공되거나, 또는 프로젝터에 의해 패널에 투사되는 영상에 의해 제공될 수 있다.

예컨대, 카메라를 이용하여 패널 상의 터치점(들)에서 산란된 광을 캡쳐하거나, 또는 패널에 저항성 와이어 그리드, 용량성 센서, 스트레인 게이지 등을 통합함으로써 패널에 터치 감도를 제공하는 다수의 기법이 주지되어 있다.

US2004/0252091호에는 전반사장애(Frustrated Total Internal Reflection, FTIR)를 기반으로 하는 대안적인 기법이 기재되어 있다. 광은 패널에 커플링되어, 내부 전반사에 의해 패널 내부에서 진행된다. 광센서 어레이가 패널의 주변부에 위치되어 광을 검출한다. 객체가 패널의 표면과 접촉하게 되는 경우, 광은 터치점에서 국부 감쇠될 것이다. 객체의 위치는 광센서 어레이에서 각 광원의 광의 감쇠를 기반으로 삼각측량법(triangulation)에 의해 결정된다.

US2009/0153519호에는 신호를 전달할 수 있는 패널이 기재되어 있다. 단층촬영 장치가 패널에 인접하게 위치되고, 신호 흐름 포트들이 이격된 위치에서 패널의 가장자리 주위에 배치된다. 신호 흐름 포트에서 측정된 신호는 패널 상에 전도성의 2차원 표현을 생성하도록 단층촬영 처리되고, 그에 따라 패널면을 터치하는 객체가 검출될 수 있다. 예컨대, 주지의 여과후 역투사(filtered backprojection) 알고리즘을 이용한 단층촬영 재구성은 처리집약적인 연산이다. 그러므로, 단층촬영 재구성은 특히 고해상도의 2차원 표현이 요구되는 경우 상당한 처리 시간을 필요로 할 수 있다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 하나 이상의 한계를 적어도 부분적으로 극복하는 데에 있다.

후술하는 설명에 의해 명백해질 수 있는 상기한 목적 및 다른 목적은 독립항에 따른 방법, 컴퓨터 프로그램 제품, 위치 결정 장치, 및 터치 감지 장치에 의해 적어도 부분적으로 달성되고, 실시형태들은 종속항에 의해 정의된다.

본 발명의 제1 양상은 터치 감지 장치의 방법이다. 상기 장치는, 터치면 및 반대면이 정의된 투광성 패널, 및 인커플링 부위로부터 아웃커플링 부위로 터치면과 반대면 간의 내부 반사에 의해 진행되는 광을 각각 포함하는 광시트들을 패널의 내부에 제공하는 광원부를 포함하고, 아웃커플링 부위에 도달하는 광을 검출하는 광센서부를 더 포함하며, 터치면을 터치하는 하나 이상의 객체가 2개 이상의 광시트의 국부 감쇠를 야기하도록 구성된다. 상기 방법은: 상기 아웃커플링 부위 내의 광의 공간 분포를 나타내는 하나 이상의 투사 신호를 획득하는 단계; 상기 감쇠를 나타내는 신호 프로파일의 식별을 위해 상기 하나 이상의 투사 신호를 처리하는 단계; 신호 프로파일에 기반하여 터치면 상의 하나 이상의 후보 터치 영역을 식별하는 단계; 상기 하나 이상의 후보 터치 영역 내에서 2차원 분포된 신호값을 재구성하기 위해 상기 하나 이상의 투사 신호를 처리하는 단계; 및 후보 터치 영역 내에서 재구성된 신호값을 처리함으로써 상기 또는 각각의 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 단계를 포함한다.

일 실시형태에서, 식별 단계는: 각각의 신호 프로파일에 대해, 터치면을 가로질러 신호 프로파일에 기반하여 결정된 폭을 가진 감쇠 경로를 결정하는 단계; 및 터치면 상의 상기 하나 이상의 후보 터치 영역을 결정된 감쇠 경로 세트의 함수로 식별하는 단계를 포함한다.

일 실시형태에서, 식별 단계는 감쇠 경로들을 교차시키는 단계를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 획득 단계는, 복수의 투사 신호를 획득하는 단계로, 각각의 투사 신호는 투사 신호가 터치면을 터치하는 객체에 반응하지 않는 터치면 상의 데드존 세트와 연관되는 단계를 포함할 수 있고, 식별 단계는 감쇠 경로를 데드존과 교차시키는 단계를 더 포함한다.

일 실시형태에서, 획득 단계는 복수의 투사 신호를 획득하는 단계를 포함하고, 식별 단계는: 각각의 투사 신호에 대해, 터치면 상의 관련 감쇠 경로의 위치를 나타내는 경로맵을 생성하는 단계; 및 생성된 경로맵들을 교차시키는 단계를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 각각의 경로맵은 상기 광시트들 중 하나와 연관될 수 있고, 식별 단계는: 연관된 시트 내의 광선 간의 각도를 최소화하기 위해 경로맵 쌍을 형성하는 단계; 및 상기 경로맵 쌍들을 교차시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시형태에서, 획득 단계는 복수의 투사 신호를 획득하는 단계를 포함하고, 식별 단계는: 투사 신호 쌍들에 대해, 투사 신호 쌍에 대해 결정된 감쇠 경로들의 교차점을 나타내는 경로맵을 생성하는 단계; 및 생성된 경로맵들을 교차시키는 단계를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 각각의 투사 신호는 상기 광시트들 중 하나와 연관될 수 있고, 식별 단계는 연관된 시트 내의 광선 간의 각도를 최대화하기 위해 상기 투사 신호 쌍을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에서, 교차 단계는 경로맵들을 기하학적으로 정렬하여 논리곱 연산(logical AND operation)을 수행하는 단계를 수반할 수 있다. 각각의 경로맵은 투사 신호가 터치면을 터치하는 객체에 반응하지 않는 터치면 상의 데드존의 위치를 더 나타낼 수 있다.

일 실시형태에서, 감쇠 경로를 결정하는 단계는: 신호 프로파일의 한계를 결정하는 단계; 터치면을 가로질러 신호 프로파일에 대응하는 광경로를 식별하는 단계; 및 식별된 광경로에 기반하여 터치면을 가로질러 한계를 재추적하는 단계를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 한계를 재추적하는 단계는, 광산란으로 인한 신호 프로파일 폭의 인커플링 부위까지의 거리에 대한 의존성을 나타내는 소정의 폭함수를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 광산란은 터치면과 반대면 중 적어도 하나에 의해 야기된다. 폭함수는 신호 프로파일의 폭이 주어진 객체의 실제 폭을 인커플링 부위까지의 거리의 함수로 나타낼 수 있다.

일 실시형태에서, 감쇠 경로를 결정하는 단계는 각각의 감쇠 경로를 다각형, 바람직하게는 볼록 다각형에 의해 나타내는 단계를 포함한다.

일 실시형태에서, 광시트들은, 제1 광빔 세트가 제1 주요 방향으로 터치면을 가로질러 스위핑되도록 제1 광빔 세트를 제1 인커플링 부위를 따라 스위핑하고, 제2 광빔 세트가 제2 주요 방향으로 터치면을 가로질러 스위핑되도록 제2 광빔 세트를 제2 인커플링 부위를 따라 스위핑함으로써 생성된다.

일 실시형태에서, 광시트들은 각각의 인커플링 부위로부터 멀어지는 방향으로 터치면의 평면에서 확장되는 빔의 형태로 생성된다.

일 실시형태에서, 각각의 투사 신호는 광시트들 중 하나와 연관된다.

일 실시형태에서, 투사 신호를 획득하는 단계는, 아웃커플링 부위 내의 광에너지의 공간 분포를 나타내는 에너지 신호를 획득하고, 객체가 터치면을 터치함 없이 아웃커플링 부위 내의 광에너지의 공간 분포를 나타내는 백그라운드 신호에 의해 상기 에너지 신호를 정규화하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제2 양상은 데이터 처리 시스템에서 실행되는 경우 제1 양상의 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이다.

본 발명의 제3 양상은 터치 감지 장치에 구비되는 터치면 상의 하나 이상의 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 장치이다. 상기 장치는, 아웃커플링 부위 내의 광의 공간 분포를 나타내는 하나 이상의 투사 신호를 획득하는 요소; 감쇠를 나타내는 신호 프로파일의 식별을 위해 상기 하나 이상의 투사 신호를 처리하는 요소; 신호 프로파일에 기반하여 터치면 상의 하나 이상의 후보 터치 영역을 식별하는 요소; 상기 하나 이상의 후보 터치 영역 내에서 2차원 분포된 신호값을 재구성하기 위해 상기 하나 이상의 투사 신호를 처리하는 요소; 및 후보 터치 영역 내에서 재구성된 신호값을 처리함으로써 상기 또는 각각의 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 요소를 포함한다.

본 발명의 제4 양상은 터치 감지 장치이다. 상기 장치는, 터치면 및 반대면이 정의된 투광성 패널; 인커플링 부위로부터 아웃커플링 부위로 터치면과 반대면 간의 내부 반사에 의해 진행되는 광을 각각 포함하는 광시트들을 패널의 내부에 제공하는 광원부; 아웃커플링 부위에 도달하는 광을 검출하는 광센서부; 및 제3 양상에 따른 터치 데이터를 결정하는 장치를 포함하며, 터치면을 터치하는 객체가 2개 이상의 광시트를 국부 감쇠시키도록 구성된다.

제1 양상의 실시형태들 중 임의의 하나가 제2 내지 제4 양상과 조합될 수 있다.

본 발명의 제5 양상은 터치 감지 장치의 방법이다. 상기 방법은: 아웃커플링 부위 내의 광의 공간 분포를 나타내는 하나 이상의 투사 신호를 획득하는 단계; 감쇠를 나타내는 신호 프로파일의 식별을 위해 상기 하나 이상의 투사 신호를 처리하는 단계; 각각의 신호 프로파일에 대해, 터치면을 가로질러 신호 프로파일에 기반하여 결정된 폭을 가진 감쇠 경로를 결정하는 단계; 터치면 상의 하나 이상의 후보 터치 영역을 결정된 감쇠 경로 세트의 함수로 식별하는 단계; 및 후보 터치 영역에 기반하여 하나 이상의 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 목적, 특징, 양상, 및 이점은, 도면, 후술하는 상세한 설명, 및 첨부된 청구범위에 의해 명백해질 것이다.

이하에서는, 본 발명의 실시형태들이 첨부된 개략도들을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1a는 터치 감지 장치의 측면도이고, 도 1b는 터치 감지 장치의 팬빔 실시형태의 상부 평면도이고, 도 1c는 터치 감지 장치의 스캔빔 실시형태의 상부 평면도이고, 도 1d는 스캔빔 실시형태의 투사 신호의 생성을 도시한다.
도 2는 일 실시형태에 따른 터치 결정 방법의 순서도이다.
도 3a 및 도 3b는 터치 시그너처를 가진 투사 신호의 도표이다.
도 4a는 광선 및 터치 객체 간의 상호작용을 포함하는 스캔빔 실시형태를 도시하고, 도 4b는 특정의 빔 스위핑에 대한 비조명 구역을 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 2개의 상이한 투사 신호에 대한 감쇠 경로 및 비조명 구역을 도시한다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4a의 스캔빔 실시형태에 대해 획득된 다각형 세트, 다각형 교차점, 분석 영역을 도시한다.
도 7은 도 6의 다각형 세트, 및 다각형 세트의 상이한 조합 순서에 의해 획득된 다각형 교차점 및 분석 영역을 도시한다.
도 8a는 광선 및 터치 객체 간의 상호작용을 포함하는 팬빔 실시형태를 도시하고, 도 8b는 대응하는 다각형 세트를 도시한다.
도 9는 도 8b의 다각형 세트를 조합함으로써 획득된 다각형 교차점 및 분석 영역을 도시한다.
도 10a 내지 도 10g는 분석 영역을 식별하는 중심선 기법을 도시한다.
도 11a는 전체 재구성에 의해 발생된 감쇠값의 도표를 도시하고, 도 11b는 다각형 교차점에 의해 식별된 분석 영역의 도표이고, 도 11c는 국부 재구성에 의해 발생된 감쇠값의 도표이다.
도 12a 및 도 12b는 터치 위치를 결정하는 예시적인 방법의 순서도이다.
도 13a 및 도 13b는 터치 위치를 결정하는 장치의 블록도이다.
도 14a 내지 도 14c는 하나의 터치 객체를 가진 상황에 대해, 투사 신호, 백그라운드 신호, 전송 신호를 아웃커플링 부위 내의 위치의 함수로 각각 도시하는 도표이다.
도 15a 및 도 15b는 터치 감지 장치 내의 산란에 의해 야기된 분산 함수의 그래프이다.
도 16a 내지 도 16d는 도 15a 및 도 15b의 분산 함수의 근원을 도시하기 위한 투광성 패널 내부에 진행되는 빔의 상부 평면도이다.
도 17a 및 도 17b는 감쇠 경로의 생성을 도시하기 위한 스캔빔 실시형태의 상부 평면도이다.
도 18a 및 도 18b는 감쇠 경로의 생성을 도시하기 위한 팬빔 실시형태의 상부 평면도이다.
도 19는 측정 데이터에 기반하는 분산 함수의 그래프이다.

본 발명은 터치 감지 장치의 터치면 상의 하나 이상의 객체, 통상 다수의 객체의 위치를 검출하는 기법에 관한 것이다. 투광성 패널의 내부를 조명하는 다수의 예시적인 광원부와 관련하여 터치 결정을 위한 전반사장애(FTIR)의 사용을 제시함으로써 설명을 시작한다. 이후, 터치 결정 방법을 설명하고, 상기 방법의 소정의 단계들을 보다 상세히 설명한다. 마지막으로, 투광성 패널 내의 산란에 의해 야기된 신호 분산의 영향을 설명하고, 신호 분산을 이용하여 터치 결정 방법을 개선하는 방법을 설명한다.

전체 설명에 걸쳐, 대응하는 구성요소를 식별하기 위해 동일한 참조번호가 사용된다.

소정의 신호, 신호 파라미터, 신호 표현을 식별하기 위해 하기 기호들이 사용된다.

S_i: 공간 전송 신호(i)

P_{i ,j}: 공간 전송 신호(i)의 피크(j)

b_{i ,j,l}: 공간 전송 신호(i)의 피크(j)의 좌측 한계

b_{i ,j,r}: 공간 전송 신호(i)의 피크(j)의 우측 한계

b_{i ,j,m}: 공간 전송 신호(i)의 피크(j)의 국부 최소값 위치

A_i: 공간 전송 신호(i)를 위한 다각형 세트

A_{i ,j}: 다각형 세트(i)의 감쇠 경로(j)

D_{i ,j}: 다각형 세트(i)의 데드존(j)

A_{i +k}: 다각형 세트들(A_i, A_k)의 교차점

조명 및 검출

도 1a는 터치 감지 장치의 예시적인 배치의 측면도이다. 상기 배치는, 투광성 패널(1), 하나 이상의 광이미터(2; 하나만 도시), 및 하나 이상의 광센서(3; 하나만 도시)를 포함한다. 패널에는 서로 대향하고 대략 평행한 2개의 면(4, 5)이 정의되고, 이러한 패널은 평면형이거나 만곡형일 수 있다. 복사 진행 채널이 패널의 두 경계면 사이에 제공되고, 경계면(4, 5) 중 적어도 하나는 진행되는 광이 터치 객체(6)와 상호작용할 수 있게 한다. 통상, 이미터(들)(2)의 광은 복사 진행 채널에서 전반사(TIR)에 의해 진행되고, 센서(3)들은 패널(1)의 주변부에 배치되어, 수신된 광의 에너지를 나타내는 각각의 출력 신호를 생성한다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 광은 패널(1)의 상하면(4, 5)을 연결하는 가장자리를 통해 패널(1)의 내외부로 직접 커플링될 수 있다. 대안으로, 패널(1)의 내부 및/또는 외부로 광을 커플링하기 위해, 별개의 커플링 요소(미도시; 예컨대, 웨지 형태)가 패널(1)의 상면(4)이나 하면(5) 또는 가장자리에 부착될 수 있다. 객체(6)가 상면(4)에 충분히 가까운 경우, 광의 일부는 객체(6)에 의해 산란될 수 있고, 다른 일부는 객체(6)에 의해 흡수될 수 있으며, 또 다른 일부는 영향 받지 않으며 계속 진행될 수 있다. 따라서, 객체(6)가 도 1a에서 패널의 상면(4)을 터치하는 경우, 전반사 장애가 있고, 전달되는 광의 에너지가 감소한다.

복수의 상이한 방향으로부터 패널(1)을 통해 전달되는 광의 에너지를 측정함으로써 터치 객체(6)의 위치를 결정하기도 한다. 이는 예컨대 다수의 이격된 이미터(2)들을 작동하여 패널(1) 내측에 대응하는 개수의 광시트를 형성하고 센서(3)들을 작동하여 각각의 광시트의 전달되는 에너지를 검출함으로써 이행될 수 있다. 터치 객체가 2개 이상의 광시트를 감쇠하는 한, 객체의 위치가 결정될 수 있다. 도 1a의 실시형태에서는, 터치 객체(6)의 위치를 결정하기 위해 센서(들)(3)의 출력 신호(들)을 처리하는 데이터 처리 장치(7)가 구성된다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 광은 터치 객체(6)에 의해 차단되지 않을 것이다. 그러므로, 두 객체가 이미터(2)와 센서(3) 간의 광경로를 따라 잇따라 배치되는 경우, 광의 일부는 두 객체와 상호작용할 것이다. 광에너지가 충분하다면, 나머지 광은 센서(3)에 도달하여, 두 번의 상호작용(터치점)이 식별될 수 있도록 출력 신호를 생성할 것이다. 일반적으로, 각각의 터치점은 0 내지 1 범위, 통상 0.7 내지 0.99 범위의 전달률(transmission)을 가진다. 광경로(i)를 따른 전체 전달률(t_i)은 광경로 상의 터치점들의 개별 전달률(t_n)들의 곱(

)이다. 따라서, 데이터 처리 장치(7)는 다수의 터치 객체의 위치가 광경로와 일직선으로 위치되는 경우에도 위치 결정이 가능할 수 있다.

도 1b 및 도 1c는 투광성 패널(1) 내측에 광시트를 생성하는 예시적인 광원부, 및 각각의 시트의 전달되는 에너지를 검출하는 광센서부를 도시한다.

도 1b의 실시형태에서, 2개의 이격된 이미터(2)의 광이 패널(1) 내부로 커플링되어 전반사에 의해 패널(1) 내부에서 진행된다. 각각의 이미터(2)는 광빔(B1, B2)을 생성하되, 이들은 패널(1)의 평면에서 확장되는 한편 이미터(2)로부터 멀리 진행된다. 이러한 빔은 팬빔으로 지칭되고, 이러한 유형의 실시형태는 후술하는 내용에서 일반적으로 "팬빔 실시형태"로 지칭된다. 각각의 팬빔(B1, B2)은 패널(1) 상의 인커플링 부위 내의 하나 이상의 진입점 또는 인커플링점으로부터 진행되어 광시트를 형성하고, 이 예에서 상기 광시트는 본질적으로 전체 패널(1)을 통해 분포된다. 광센서(3) 어레이가 패널(1)의 주변부 주위에 위치되어, 패널(1) 상의 아웃커플링 부위 내의 다수의 이격된 아웃커플링점에서 이미터(2)로부터 광을 수신한다. 객체의 위치는 광센서(3) 어레이에서 각각의 이미터(2)의 광의 감쇠에 기반하여 삼각측량법에 의해 결정될 수 있다. 이러한 유형의 터치 감지 장치는 예컨대 전술한 US2004/0252091호에 주지되어 있고, 이에 참조로서 통합된다.

도 1c의 실시형태에서, 두 빔(B1, B2)은 2개의 상이한 방향(R1, R2)으로 패널을 가로질러 스위핑되고, 각각의 전달되는 빔의 에너지가 스위핑 동안 측정된다. 통상적으로, 각각의 빔(B1, B2)은 패널(1)의 평면에서 시준된다(collimated). 이러한 유형의 실시형태는 후술하는 내용에서 일반적으로 "스캔빔 실시형태"로 지칭된다. 시준된 빔(B1, B2)의 스위핑에 의해 광시트가 형성된다. 구체적으로, 각각의 빔(B1, B2)은 생성된 후, 입력 스캐너부(8)에 의해 패널(1) 상의 인커플링 부위 내의 진입점 또는 인커플링점 세트를 따라 스위핑된다. 도시된 예에서, 진입점들은 패널(1)의 좌측 및 상부 가장자리에 위치한다. 패널(1) 상의 아웃커플링 부위 내의 다수의 아웃커플링점에서의 전달 에너지는, 빔(B1, B2)이 패널(1)을 가로질러 스위핑될 때 빔(B1, B2)을 수신하기 위해 입력 스캐너부(8)와 동기되는 출력 스캐너부(9)에 의해 측정된다. 도시된 예에서, 아웃커플링점들은 진입점들과 반대편에, 패널(1)의 우측 및 하부 가장자리에 위치한다.

각각의 출력 스캐너부(9)는 통상 빔 스캐너 및 하나의 광센서(미도시)를 포함한다. 마찬가지로, 각각의 입력 스캐너부(8)는 통상 이미터 및 빔 스캐너(미도시)를 포함한다. 그러나, 2개 이상의 입력 스캐너부가 하나의 동일한 광이미터를 공유하고/하거나, 2개 이상의 출력 스캐너부가 하나의 동일한 광센서를 공유하는 것도 고려할 수 있다. 또한, 3개 이상의 빔이 패널을 가로질러 스위핑될 수 있음은 물론이다. 통상적으로, 빔은 패널을 가로질러 병진운동한다. 다시 말하면, 빔은 패널의 평면에서 본질적으로 불변각(스캔각)을 가진다. 도 1c에 도시되지 않았지만, 입력 스캐너부(8)의 유입광을 원하는 방향("스캔각")으로 방향 전환하기 위해, 그리고 전달되는 광을 출력 스캐너부(9) 상의 공통 초점 영역/지점을 향해 방향 전환하기 위해, 특정의 광학 부품들이 각각 인커플링 부위 및 아웃커플링 부위와 연관된다. 도 1c의 예에서, 빔(B1, B2)은 본질적으로 패널(1)의 각각의 가장자리와 평행하다. 그러나, 빔(B1, B2)이 패널(1)을 가로질러 스위핑될 때 빔(B1, B2)의 스캔각이 변화되는 것도 고려할 수 있다. 도시된 실시형태 및 대안적인 구성이 본 출원인의 PCT 공개 WO2010/006882호 및 WO2010/006885호에 더 기재되어 있고, 이에 참조로서 통합된다.

도 1c의 실시형태의 대안(미도시)으로, 각각의 출력 스캐너부(9) 및 방향전환용 광학 부품은, 패널 가장자리를 따라 연장되며 패널에 광학적으로 연결되는 각각의 기다란 센서로 교체된다. 각각의 기다란 센서는 빔이 패널 상에서 인커플링 부위를 따라 스위핑되는 동안 수신되는 에너지를 시간의 함수로 측정하도록 제어된다. 그러므로, 도 1c의 실시형태와 마찬가지로, 전달되는 에너지가 패널 상의 아웃커플링 부위 내의 다수의 아웃커플링점에서 측정되고, 아웃커플링점들은 기다란 센서의 출력 신호의 상이한 시점들에 대응한다. 변형예에서, 방향전환용 광학 부품은 유지되지만, 각각의 출력 스캐너부(9)는 정적 복사 검출기로 대체되고, 이는 패널 가장자리로부터 이격되어 전술한 공통 초점 영역/지점에 마련된다. 이러한 변형예에서, 정적 복사 검출기는 빔이 패널 상에서 인커플링 부위를 따라 스위핑되는 동안 수신되는 에너지를 시간의 함수로 측정하도록 제어된다. 이러한 대안예와 변형예가 본 출원인의 PCT 공개 WO2010/006884호 및 WO2010/006886호에 더 기재되어 있고, 이에 참조로서 통합된다.

도 1c의 실시형태의 다른 대안(미도시)으로, 출력 스캐너부(9)는 생략되고 재귀반사체(retro-reflectors)로 교체되어, 빔(B, B2)이 각각의 입력 스캐너부(8)로 다시 반사된다. 그러므로, 입력 스캐너부(8)는 전달되는 에너지를 측정하기 위해 빔을 스위핑하고 수신하는 송수신기로 구성된다. 이러한 대안예는 본 출원인의 PCT 공개 WO2009/048365호에 더 기재되어 있고, 이에 참조로서 통합된다.

전술한 모든 실시형태에서, 센서(들)(3)의 출력 신호는 패널을 가로질러 연장되는 전체 검출선 세트 상의 측정 에너지를 나타내며, 각각의 검출선은 인커플링점과 아웃커플링점의 고유의 쌍 사이로 연장되고, 그에 따라 패널의 평면도에 도시된 바와 같이, 패널 상에서 고유의 방향 및 위치를 가진다. 터치 결정 처리를 거치기 전에, 출력 신호들은 각각의 광시트에 대한 하나의 공간 전송 신호로 모아질 수 있다. 따라서, 공간 전송 신호는 패널의 주변부 주위의 다양한 위치에서의 수신 에너지를 나타낸다. 공간 전송 신호는 다양한 위치에서의 진정한 광전달(또는 균등하게, 감쇠)을 나타내도록 백그라운드 신호에 의해 선택적으로 정규화되었을 수 있고, 이는 이하에 예시된 바와 같다. 후술하는 설명에서, 공간 전송 신호는 "투사(projection)" 또는 "투사 신호(projection signal)"로도 지칭된다.

본원에 기재된 바와 같이, 팬빔 실시형태에서는, 각각의 이미터에 대해 하나의 공간 전송 신호가 획득되고, 상기 공간 전송 신호는, 시스템의 모든 아웃커플링점에서 측정되며 특정의 이미터로부터 기인하는 에너지값의 집합(ensemble)에 기반한다. 본원에 기재된 바와 같이, 스캔빔 실시형태에서는, 각각의 빔 스위핑에 대해 하나의 공간 전송 신호가 획득되고, 상기 공간 전송 신호는, 특정의 빔이 시스템의 아웃커플링점들(통상 단일 아웃커플링 부위 내)을 따라 스위핑되는 동안 측정되는 에너지값의 집합에 기반한다.

이러한 양상을 더 예시하기 위해, 도 1d는 도 1c의 우측단 출력 스캐너부(9) 또는 전술한 대안들 중 어느 하나에서 획득된 공간 전송 신호(S₁)를 도시한다. 도 1d는 또한 광빔(B1)이 패널(1)을 가로질러 스위핑되는 동안 광빔(B1)에 대한 대응하는 검출선 세트(r_{1 ,1},...,r_{1 ,N})를 개략적으로 도시하되, 검출선들의 밀도는 임의적이며 부재 시에는 출력 스캐너부(9)의 샘플링 속도에 따라 좌우된다. 공간 전송 신호(S₁)는 예컨대 패널(1)의 우측단 가장자리를 따르는 위치에 상응하는 시간의 함수로 주어질 수 있다. 전송 신호(S₁)는 터치 객체(미도시)로부터 발생된 신호 프로파일(P_{1 ,1})을 포함하는 것으로 도시된다. 일반적으로, 이러한 신호 프로파일(P_{1 ,1})은 후술하는 내용에서 "터치 시그너처"로도 지칭된다.

터치 결정

도 2는 도 1과 관련하여 설명되고 논의된 바와 같은 터치 감지 장치에서 획득된 출력 신호에 기반하는 예시적인 터치 결정 방법의 흐름도이다. 방법의 개요를 제공하고 개별 단계 및/또는 그 조합의 소정의 이점을 제공하기 위해, 상기 방법의 단계들이 이하에 간략하게 설명될 것이다.

상기 방법은 반복적이며, 각각의 단계들(201~208)의 반복은 "감지 인스턴스(sensing instance)"로 지칭된다. 그러므로, 단계(201)에서, 감지 인스턴스는, 이미터가 활성화된 동안, 센서의 출력 신호, 통상 각각의 검출선에 대한 하나의 에너지값의 샘플링을 가능하게 함으로써 시작된다. 구현예에 따라, 이미터들은 (적어도 부분적으로) 동시에 또는 순차적으로 활성화될 수 있다.

이후, 단계(202)에서는, 전술한 바와 같이, 출력 신호에 기반하여 공간 전송 신호를 생성한다.

단계(203)에서, 피크, 즉 잠재적인 터치 시그너처의 식별을 위해 공간 전송 신호를 처리한다. 처리 결과는 각각의 피크에 대한 한계점 쌍이고, 상기 한계점들은 공간 전송 신호의 피크의 범위 및 위치를 나타낸다. 공간 전송 신호가 아웃커플링점과 상호 관련되므로, 한계점 쌍 역시 터치면의 주변부를 따라 아웃커플링점 쌍에 매핑된다.

단계(204)에서, 식별된 한계점에 기반하여 각각의 공간 전송 신호에 대해 다각형 세트를 생성한다. 공간 전송 신호의 식별된 피크로 판단할 때, 다각형 세트는 하나 이상의 터치 객체가 위치될 수 있는 터치면을 가로지른 경로를 나타낸다. 다각형 세트는 터치 패널을 가로지른 모든 검출선의 방향 및 패널의 기하학적 레이아웃과 같은 주지의 시스템 파라미터를 이용하여 생성된다. 기본적으로, 다각형 세트는 터치면을 가로질러 연관 검출선을 따라 아웃커플링점으로부터 각각의 한계점을 재추적함으로써 생성되어, 각각의 피크에 대한 감쇠 경로를 정의한다. 아울러, 하나 이상의 다각형이 각각의 공간 전송 신호의 "데드존(dead zone)", 즉 관련 아웃커플링 부위에 도달하는 광에 의해 조명되지 않는 터치면 상의 모든 구역을 차지하도록 감쇠 경로(들)에 추가될 수 있다. 따라서, 데드존의 터치 객체는 공간 전송 신호에서 터치 시그너처로 나타나지 않을 것이다.

다음으로, 단계(205)에서, 통상 논리곱 연산에 의해 다각형 세트를 조합함으로써 분석 영역을 식별한다. 그에 따라, 단계(202)에서 생성된 공간 전송 신호의 집합에 포함된 정보를 고려할 때, 분석 영역은 하나 이상의 터치 객체가 위치했을 수 있는 터치면 상의 영역이다.

단계(206)에서, 단지 분석 영역 내의 공간 전송 신호에만 기반하여 공간 분포도(spatial distribution map)를 재구성한다("국부 재구성"으로 지칭된다). 공간 분포도는 터치면을 가로지른 에너지관련 파라미터(예컨대, 에너지, 감쇠, 또는 전달)의 공간 분포를 나타낸다. 일반적으로 말해서, 공간 분포도의 재구성은 통상 역투사 알고리즘, 중복결정 수식 시스템, 또는 공간 전송 신호에 적용되는 통계적 모델, 또는 이들의 도함수 중 하나 이상을 수반하는 처리집약적 연산이다. 재구성을 분석 영역에만 제한함으로써, 재구성을 위한 계산 시간 및/또는 필요 처리 전력이 상당히 감소할 수 있다. 또한, 국부 재구성 과정은 전체 재구성보다 더 많이 중복결정될 수 있기 때문에, 재구성 과정의 계산 안정성을 증가시킬 수 있다.

단계(206)에 미치는 단계(205)의 영향을 더 설명하기 위해 와이드스크린(16:9) 포맷의 40인치 터치 패널을 고려한다. 이러한 터치 플레이트의 총면적은 약 4400㎠이다. 각각 1㎠의 면적을 가지는 10개의 객체가 패널을 터치한다고 가정한다. 도 1c의 배치에서, 두 빔이 패널을 가로질러 직교 스캔되는 경우, 분석 영역의 최대수는 100이고 총분석 면적의 최대값은 약 100㎠일 것이다. 그러므로, 재구성 과정에서 분석 영역만을 고려함으로써 재구성 면적이 44배 감소한다.

재구성 후, 단계(207)에서, 모든 진정한 터치점의 식별을 위해 공간 분포도를 분석한다. 다음으로, 단계(208)에서는 식별된 터치점에 대해 터치 데이터를 추출 및 출력하고, 상기 과정은 새로운 반복을 위해 단계(201)로 되돌아간다. 터치점의 XY 좌표, 면적, 형상, 및/또는 압력을 포함하지만 이에 제한되지 않는 모든 유효 터치 데이터가 추출될 수 있다.

이하에서는, 단계들(203~207)의 실시형태가 보다 상세히 설명될 것이다. 후술하는 설명에서, 공간 전송 신호는 0 내지 1의 범위에 속하도록 정규화된 전달 광의 감쇠를 나타내는 것으로 가정된다. 그러나, 전술한 에너지값 또는 정규화된 에너지값과 같은 공간 전송 신호의 다른 포맷에도 다양한 단계들을 적용할 수 있음은 물론이다.

피크 검출 및 분석(203 단계)

일 실시형태에서, 공간 전송 신호는 명시된 임계값 이상의 감쇠를 가진 모든 피크를 검출하기 위해 처리된다. 임계값은 임의의 적절한 값으로 고정 설정될 수 있지만, 일반적으로 0.25 미만이다. 이 예에서, 임계값은 최약 터치 시그너처를 검출할 수 있도록 약 0.01 내지 0.001의 매우 낮은 값으로 설정된다. 일반적으로, 임계값은 공간 전송 신호의 노이즈 레벨보다 높게 설정된다. 그에 따라, 피크 검출 단계의 감도를 개선하기 위해서는, 저역통과 필터, 미디언 필터, 푸리에 필터 등과 같은 임의의 표준 필터링 기법을 이용하여, 피크 검출 단계 전에 노이즈 감소를 위해 공간 전송 신호를 사전처리하는 것이 바람직할 수 있다.

도 3a에 나타낸 바와 같이, 피크 검출 단계는 임계값(q_t)보다 강력한 신호(S_i)의 감쇠 피크(p_{i ,j})의 한계점(b_{i ,j,l}, b_{i ,j,r})을 찾아낸다. 후속 재구성 및 식별 단계들(206~207)의 구현예에 따라, 피크 검출 단계는 또한 피크(p_{i ,j})의 중심점(c_{i ,j}), 폭(w_{i ,j}), 총(적분)감쇠(도 3a의 음영 영역)를 계산할 수 있다. 중심점(c_{i ,j})은 예컨대 피크의 최대값 또는 한계점(b_{i ,j,l}, b_{i ,j,r}) 간의 중간점으로 식별될 수 있다.

피크 검출 단계의 정확도를 개선하기 위해, 임의의 적절한 보간 알고리즘을 이용한 보간에 의해 공간 전송 신호의 신호값들의 밀도를 증가시킬 수 있다. 이는 공간 전송 신호와 연관된 검출선들 및 아웃커플링점들의 공간적 밀도의 증가에 상응한다.

피크 검출 단계의 정확도를 늘리는 다른 방법은, 각각의 피크에 기저 함수 또는 기저 함수 세트를 삽입하고, 삽입된 기저 함수(들) 상에서 한계점을 결정하는 것이다. 기저 함수(들)은 가우시안 벨(Gaussian bell), 코시-로렌츠 분포(Cauchy-Lorentz Distribution), 저역통과필터 톱햇 함수(top-hat function) 등과 같은 임의의 형상을 취할 수 있다.

피크 검출 단계는 또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 다양한 터치 객체로부터 발생된 중복 피크들(P_{i ,j,a}, P_{i ,j,b})에 의해 형성된 터치 시그너처(P_i,j)를 식별하고 중복 피크들(P_{i ,j,a}, P_{i ,j,b})을 분리하도록 적합화될 수 있다. 조합된 피크(P_{i ,j})에 기저 함수 세트(도 3b의 점선으로 나타냄)를 삽입하고, 삽입된 기저 함수에 기반하여 각각의 피크의 한계점을 결정함으로써, 이러한 분리를 달성할 수 있다.

예시적인 피크 검출 단계에서, 각각의 공간 전송 신호는 다음과 같이 처리된다:

1. 공간 전송 신호의 최좌측단에서 시작된다.

2. 좌측에서 우측으로 이동하며 공간 전송 신호(S_i)의 신호값에 대해 반복하고, 감쇠가 임계값(q_t)보다 커지는 위치 및 다시 임계값(q_t)보다 작아지는 위치를 찾아낸다. 이러한 위치를 피크(P_{i ,j})의 한계점(b_{i ,j,l}, b_{i ,j,r})으로 저장한다. 각각의 피크(P_i,j)에 대해, 피크가 경계형인지(bounded) 비경계형인지(unbounded), 즉 한계점 중 하나가 공간 전송 신호(S_i)의 활성 영역(이하 참조)의 단부와 일치하는지에 관한 정보를 저장한다.

3. 각각의 피크(P_{i ,j})에 대해, 잠재적으로 한계점(b_{i ,j,l}, b_{i ,j,r})이 피크(P_{i ,j})로부터 약간 멀리 이동되도록 한계점(b_{i ,j,l}, b_{i ,j,r})을 처리한다. 예컨대, 각각의 한계점은 신호값의 크기가 감소하는 한 피크로부터 멀리 이동될 수 있다. 이러한 단계는, 임계값(q_t)을 넘어서는 신호값을 가진 터치 시그너처의 슬림 영역만이 아니라, 약한 터치 시그너처의 전체가 포함되도록 보장할 수 있다. 다음으로, 결과적인 한계점은 후속 계산에서 한계점으로 사용된다.

4. 모든 피크(P_{i ,j})에 대해, 임의의 적절한 알고리즘을 이용하여 한계점들 간의 국부 최소값을 검색하되, 국부 최소값의 깊이가 기결정 또는 기설정된 노이즈 임계값을 초과해야 한다는 추가 제약이 존재할 수 있다. 각각의 피크에 대한 국부 최소값(b_i,j,m)에 관한 정보를 저장한다.

5. 하나 이상의 국부 최소값을 가진 모든 피크에 대해, 피크를 분할한다. 분할된 피크의 한계점은, 국부 최소값의 위치를 한계점으로 이용하거나 임의의 다른 적절한 기법에 의해 앞서 언급된 기저 함수를 이용하여 결정될 수 있다.

다각형 세트의 생성(204 단계)

다각형 세트를 생성하는 단계의 설명 및 예시를 위해 도 4a의 스캔빔 실시형태를 고려한다. 여기서, 6개의 빔(B1~B6)이 터치면을 가로질러 스위핑되는데, 제1 빔 세트(B1, B3, B4)는 제1 인커플링 부위(10)로부터 제1 아웃커플링 부위(11)로 진행되도록 주사되는 한편 제1 주요 방향(R1)으로 스위핑되고, 제2 빔 세트(B2, B5, B6)는 제2 인커플링 부위(10)로부터 제2 아웃커플링 부위(11)로 진행되도록 주사되는 한편 제2 주요 방향(R2)으로 스위핑된다. 제1 및 제2 주요 방향(R1, R2)은 서로 직교하며 패널의 가장자리와 평행하다. 제1 빔 세트는 제1 인커플링 부위(10)에 수직인 하나의 빔(B1), 및 2개의 비수직 비평행 빔(B3, B4)을 포함한다. 제2 빔 세트는 제2 인커플링 부위(10)에 수직인 하나의 빔(B2), 및 2개의 비수직 비평행 빔(B5, B6)을 포함한다.

도 4a는 각각의 빔의 중심 광선이 터치면 상의 4개의 터치 객체(6)의 외부 경계와 상호작용하는 방법을 도시한다.

도 4b는 빔(B5)에 대해 조명된 구역을 도시한다. 빔(B5)은 제1 인커플링 부위에 수직이 아니므로, 단지 터치 패널의 서브세트를 가로질러서만 스위핑될 것이고, 소정의 부분("데드 존")이 조명 없이 남겨진다(또는 본질적으로 조명이 없다). 화살표(IN5)는 빔(B5)에 의해 스위핑되는 제1 인커플링 부위의 범위를 도시하는 반면, 화살표(OUT5)는 빔(B5)에 의해 스위핑되는 제1 아웃커플링 부위의 범위를 도시한다. 화살표(OUT5)는 또한 빔(B5)이 제1 아웃커플링 부위에 매핑될 때 빔(B5)에 대한 공간 전송 신호의 활성 영역을 나타낸다.

도 5a는 터치 패널의 평면도, 및 빔(B5)에 대해 획득된 공간 전송 신호(S₅)의 예를 보여준다. 아울러, 신호(S₅)의 피크(P_{5 ,1}, P_{5 ,2})에 대응하는 감쇠 경로(A_5,1, A_5,2)가 음영 영역으로 표시된다. 마찬가지로, 신호(S₅)와 연관된 데드존(D_5,1, D_5,2)이 음영 영역으로 표시된다.

도 5b는 빔(B5)에 대해 획득된 피크(P_{5 ,1}, P_{5 ,2})를 가진 공간 전송 신호(S₅)의 다른 예, 및 대응하는 감쇠 경로(A_5,1, A_5,2)와 데드존(D_{5 ,1}, D_{5 ,2})을 보여준다. 피크(P_{5 ,1})는 비경계형이고, 감쇠 경로(A_5,1)는 적어도 부분적으로 데드존(D_5,1)과 중첩됨을 주목할 수 있다.

다각형 세트를 생성하는 단계는, 공간 전송 신호에 기반하여, 터치 객체가 위치했을 수 있는 터치 패널 상의 모든 영역을 나타내는 다각형을 생성하는 단계를 수반한다. 공간 전송 신호가 데드존에 관한 정보를 포함하지 않기 때문에, 데드존은 다각형 세트에 포함된다.

따라서, 도 5a 및 도 5b의 음영 영역(A_5,1, A_5,2, D_{5 ,1}, D_{5 ,2})은 또한 각각의 신호(S₅)에 대한 다각형 세트를 나타낸다. 도 5b의 비경계형 피크(P_{5 ,1})의 데드존(D_{5 ,1}) 및 감쇠 경로(A_5,1)가 별개의 다각형 또는 단일의 조합된 다각형에 의해 나타내질 수 있음을 주목할 수 있다.

도 4a의 터치 객체 세트 및 스캔빔 실시형태로 되돌아가면, 빔(B1~B6)에 대해 생성된 결과적인 다각형 세트(A₁~A₆)가 도 6a 내지 도 6c에 도시되어 있다. 도 6 및 후속 도면에서, 실선은 감쇠 경로의 경계를 나타내고, 파선은 데드존의 한계를 나타낸다.

그러므로, 단계(204)의 결과로, 각각의 공간 전송 신호에 대해 하나의 다각형 세트가 생성되고, 다각형 세트(A_i)는 공간 전송 신호(S_i)에 대해 생성된 모든 다각형(A_{i ,p})의 합집합(union)이다:

분석 영역의 결정(205 단계)

분석 영역을 결정하는 단계는, 다양한 공간 전송 신호(S_i)에 대해 생성된 다각형 세트(A_i)의 총교차점(A_total)을 추정 또는 계산하는 단계를 수반한다:

두 다각형 세트의 교차점은 터치 패널의 좌표 시스템 내의 두 다각형 세트의 다각형들의 쌍단위(pairwise) 매칭에 의해 계산될 수 있다. 당해 기술분야의 숙련자에게 주지된 바와 같이, 교차점의 계산은 논리곱 연산의 수행에 대응한다.

다각형들, 특히 볼록 다각형들의 교차점을 계산하기 위한 다수의 효율적인 알고리즘이 종래 기술에 존재한다. 일 예로, Joseph O'Rourke의 "Computational Geometry in C(2nd edition)"의 7.6 챕터에 제시된 선형 시간 알고리즘이 있다. 이 책에는 또한 다각형 교차점에 대한 다양한 검사 및 알고리즘이 기재되어 있다. 대안으로 또는 추가로, 교차점의 계산에는, 예컨대 Christer Ericson의 "Real Time Collision Detection"의 5 챕터(156~160 페이지)에 기재된 바와 같은 분리축 정리(Separating Axis Theorem, SAT)가 이용될 수 있다. 아울러, 예컨대 동일한 책의 6~9 챕터에 기재된 바와 같이, 모든 다각형 쌍을 검사할 필요를 방지하기 위해 기하학적 계층구조를 사용하는 것이 유리할 수 있다.

하나의 다각형이 다른 다각형 내에 완전히 위치되는 경우, 두 다각형의 교차점은 작은쪽 다각형과 동일하게 설정될 것임을 주목해야 한다.

도 6은 다각형 세트들을 교차시키는 과정을 더 도시한다. 전술한 바와 같이, A₁~A₆은 다양한 공간 전송 신호(S₁~S₆)에 대해 생성된 다각형 세트를 나타낸다. 도 6a의 예에서, 다각형 세트들(A₅, A₃)은 교차되어 다각형 교차점(A₃₊₅)을 생성한다. 도면에 걸쳐, 다각형 교차점에 포함된 다각형들은 짙은 부분으로 나타낸다. 도 6b의 예에서, 다각형 세트들(A₆, A₄)은 교차되어 다각형 교차점(A₄₊₆)을 생성한다. 도 6c의 예에서, 다각형 교차점(A₃₊₅)은 다각형 세트(A₂)와 교차되어 다각형 교차점(A₂₊₃₊₅)을 생성하고, 다각형 교차점(A₄₊₆)은 다각형 세트(A₁)와 교차되어 다각형 교차점(A₁₊₄₊₆)을 생성하고, 다각형 교차점들(A₂₊₃₊₅, A₁₊₄₊₆)이 교차되어 최종 교차점(A_total)을 생성한다. 최종 교차점(A_total)은 터치 객체가 위치했을 수 있는 분석 영역을 식별한다. 터치면의 총면적에 비해, 터치 객체를 포함했을 수 있는 총면적이 현저히 감소한 것이 분명하다.

이러한 특정의 예에서, 결과적인 분석 영역은 본질적으로 터치 객체와 일치한다는 것(도 4a 참조)을 주목할 수 있고, 그에 따라 재구성 단계(도 2의 206 단계)를 적용함 없이 최종 교차점(A_total)으로부터 터치점을 직접 식별하는 것이 가능할 수 있다. 그러므로, 특히 패널 내부에 생성된 광시트의 개수와 관련하여 식별될 터치점의 개수가 작을 때 재구성 단계의 생략이 가능할 수 있다.

다각형 세트들이 조합되는(교차되는) 순서가 최종 결과에 중요하진 않음을 알 수 있다. 다양한 다각형 세트로부터 다각형을 조합하는 모든 방법을 사용해도 좋다. 그러나, 각각의 다각형 세트에 대한 검출선들의 기울기에 관한 정보를 활용함으로써 교차 동작의 개수를 감소시킬 수 있다.

도 4a의 예로 돌아가면, 하나의 동일한 주요 방향(R1, R2)으로 빔 스위핑과 연관된 다각형 세트 그룹을 따로따로 교차시키는 것이 유리할 수 있다. 아울러, 이러한 그룹 내의 제1 교차점이 수직 빔(B1, B2)과 연관된 다각형 세트를 포함하는 것이 유리할 수 있는데, 이는 터치를 포함하지 않는 모든 데드존 다각형을 제거하기 쉽기 때문이다. 이러한 교차 과정의 실시형태가 도 7에 예시되어 있고, 여기서 다각형 세트들(A₂, A₅, A₆)(도 4a의 스위핑 방향(R2)에 대응함)은 제1 그룹에서 교차되고, 다각형 세트들(A₁, A₄, A₃)(도 4a의 스위핑 방향(R1)에 대응함)은 제2 그룹에서 교차된다. 제1 그룹에서는, 먼저 다각형 세트(A₂)(수직 빔(B2)에 의해 생성됨)가 다각형 세트(A₅)와 교차되어 다각형 교차점(A₂₊₅)을 생성하고, 이는 이후 다각형 세트(A₆)와 교차되어 다각형 교차점(A₂₊₅₊₆)을 생성한다. 제2 그룹에서는, 먼저 다각형 세트(A₁)(수직 빔(B1)에 의해 생성됨)가 다각형 세트(A₄)와 교차되어 다각형 교차점(A₁₊₄)을 생성하고, 이는 이후 다각형 세트(A₃)와 교차되어 다각형 교차점(A₁₊₄₊₃)을 생성한다. 다음으로, 다각형 교차점들(A₂₊₅₊₆, A₁₊₄₊₃)이 교차되어 최종 교차점(A_total)을 생성한다. 도 6을 도 7과 비교하면, 다각형 세트의 교차 순서를 최적화함으로써 다각형 교차점의 다각형 개수를 상당히 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.

다각형 세트의 생성 및 교차를 위한 전술한 과정은 팬빔 실시형태에서 역시 구현될 수 있음은 물론이다. 도 8a는 이러한 팬빔 실시형태의 예를 도시하되, 6개의 이미터(e1~e6)가 터치 패널의 주변부 주위에서 각각의 인커플링 부위에 위치하고, 각각의 이미터(e1~e6)의 전달 에너지는 터치 패널의 전체 주변부 주위로 연장된 아웃커플링 부위에 위치하는 센서들(미도시)에 의해 측정된다. 그러므로, 각각의 이미터(e1~e6)는 광빔을 생성하고, 상기 광빔은 패널로 주사되어, 이미터로부터 멀리 패널의 평면으로 확장되는 광시트를 각각 형성한다. 도 8a는 또한 터치면 상의 4개의 터치 객체(6)의 외부 경계와 상호작용하는 광선을 도시한다.

도 8b는 각각의 이미터(e1~e6)의 광시트에 대해 획득된 공간 전송 신호에 기반하여 생성된 다각형 세트(A₁~A₆)를 도시한다. 각각의 다각형 세트(A₁~A₆)는 대응하는 공간 전송 신호(미도시)의 피크에 대응하는 감쇠 경로, 및 공간 전송 신호와 연관된 데드존을 포함한다. 데드존은 본질적으로 각각의 이미터의 빔 각도에 의해 주어진다. 도 8b의 좌측 부분에서, 실선은 감쇠 경로의 경계를 나타내고, 파선은 데드존의 경계를 나타낸다. 도 8b의 우측 부분에서, 다각형 세트(A₁~A₆)의 다각형들은 짙은 부분으로 나타낸다.

도 9는 도 8b의 다각형 세트들(A₁~A₆)의 교차 결과를 도시한다. 따라서, 다각형 세트들(A₁, A₄)은 교차되어 다각형 교차점(A₁₊₄)을 생성하고, 다각형 세트들(A₃, A₆)은 교차되어 다각형 교차점(A₃₊₆)을 생성하고, 다각형 세트들(A₂, A₅)은 교차되어 다각형 교차점(A₂₊₅)을 생성한다. 다음으로, 다각형 교차점들(A₁₊₄, A₃₊₆)이 교차되어 다각형 교차점(A_1+4+3+6)을 생성하고, 이는 이후 다각형 교차점(A₂₊₅)과 교차되어 최종 교차점(A_total)을 생성한다.

최종 교차점(A_total)은 터치 객체를 포함했을 수 있는 총면적을 나타낸다. 도 9는 이러한 면적이 터치면의 작은 부분을 구성함을 보여준다. 도 9의 최종 교차점(A_total)을 도 8a와 비교하면, 이러한 특정의 예에서는, 교차 단계가 적절한 (진정한) 터치점에 대응하지 않는 소정의 분석 영역을 야기함을 알 수 있다. 이러한 분석 영역은 후속 재구성 및 터치 식별 단계(도 2의 206~207 단계)에서 제거될 수 있다. 패널을 조명하는 광시트의 개수를 증가시킴으로써, 소정 개수의 진정한 터치점에 대해 분석 영역의 개수를 감소시킬 수 있다.

다각형을 생성 및 교차시키는 단계에 대한 많은 대안이 존재함은 물론이다.

예컨대, 생성 및 교차 단계는 순차적인 순서로 수행되는 것이 아니라 뒤섞일 수 있다. "중심선 교차"로 지칭되는 이러한 일 실시형태에서, 공간 전송 신호는 쌍단위로 처리되고, 각 쌍의 피크 데이터가 조합되어 각각의 다각형 세트를 생성한다. 이러한 피크 데이터는 각각의 피크의 중심점(c_{i ,j}) 및 폭(w_{i ,j})일 수 있다(도 3a 참조). 이후, 전술한 바와 같이, 결과적인 다각형 세트들이 교차되어 최종 교차점을 생성한다. 중심선 교차 기법은 도 10에 더 예시된다. 도 10a에서, 패널의 하단에서 아웃커플링 부위로부터 연장된 검출선에 관한 지식 및 공간 전송 신호(S₅)에서 식별된 피크의 중심점에 기반하여, 3개의 중심선(실선)이 터치 패널을 가로질러 재추적된다. 아울러, 데드존이 도 10a의 중심선 표현에 포함된다. 도 10b에서, 공간 전송 신호(S₄)에서 식별된 피크의 중심점에 기반하여 3개의 중심선(실선)이 터치 패널을 가로질러 재추적된다. 2개의 객체가 본질적으로 검출선과 정렬되고, 피크 식별 단계에서 서로 분리되지 않음을 주목할 수 있다. 그러므로, 단일 중심선이 도 10b의 최상위 피크의 중심점으로부터 재추적된다. 도 10c는 도 10a 및 도 10b의 중심선 표현들의 교차 결과를 도시한다. 도 10d에서, 십자점(crossing point)에 대한 각각의 피크의 폭을 재추적함으로써, 중심선의 각각의 십자부 주위에 다각형이 생성되었다. 더욱이, 다각형은 데드존에서도 마찬가지로 생성된다. 따라서, 도 10d의 다각형 세트(A₄₊₅)는 본질적으로 도 6 내지 도 9와 관련하여 설명된 바와 같은 다각형 교차점에 대응한다. 도 10e 및 도 10f는 각각 공간 전송 신호(S₁, S₂; S₃, S₆)에 기반하여 생성된 다각형 세트(A₁₊₂; A₃₊₆)를 도시한다. 이후, 도 6 내지 도 9와 관련하여 설명된 바와 같이, 도 10d 내지 도 10f의 다각형 세트들(A₄₊₅, A₁₊₂, A₃₊₆)이 교차되어 도 10g에 도시된 최종 교차점(A_total)을 생성한다. 중심선 교차 기법은 초기 다각형 세트를 생성하기 위해 공간 전송 신호의 쌍을 이룰 때 검출선들 간의 직교의 최대화로부터 이점을 취할 수 있다(도 10d 내지 도 10f 참조). 이는 십자점의 위치가 공간 전송 신호의 노이즈에 덜 취약하게 만들 수 있다.

다른 변형예에서 다각형 생성 단계(204)는 생략된다. 대신, 단계(205)가 터치면의 맵/영상에 기반하여 분석 영역을 획득하도록 변경되고, 맵은 해상도 요소들 또는 픽셀들로 나뉘어진다. 맵 상의 모든 픽셀에 대해, 픽셀이 연관된 검출선을 따라 각각의 공간 전송 신호에 매칭될 때 픽셀이 피크에 속하는지 여부를 검사한다. 픽셀이 모든 검출선에 대해 피크에 속하는 경우, 픽셀은 분석 영역의 일부로 간주된다. 상기 알고리즘에서는 각각의 픽셀과 연관된 검출선의 개수를 계속 카운트할 필요가 있음을 알 수 있다(픽셀이 하나 이상의 데드존 내에 위치하면 개수가 감소한다).

또 다른 변형예는 앞서 언급된 다각형 세트(204 단계에서 생성됨)의 사용에 기반하고, 단계(205)는 논리곱 연산으로 모든 다각형 세트의 대응하는 픽셀들을 조합하도록 변경되고, 그에 따라 조합된 픽셀들은 모두 감쇠 경로 또는 데드존에 속하는 경우에만 분석 영역의 일부로 간주된다.

픽셀대픽셀 분석을 수반하는 후자의 기법은 소정의 공간 해상도를 달성하는 데에 다각형 교차 기법 및 중심선 교차 기법보다 더 많은 계산을 필요로 할 수 있다.

중심선 교차 및 픽셀대픽셀 분석 기법이 또한 팬빔 실시형태에서 획득된 공간 전송 신호의 처리를 위해 사용될 수 있음은 물론이다.

다각형 교차를 수반하는 모든 실시형태에서, 분석 영역의 부재 시에 조기 종료 메커니즘을 구현하는 것이 가능하다. 구체적으로, 다각형 교차점이 논리곱 연산에 의해 생성되므로, 임의의 다각형 교차점(A₃₊₅, A₄₊₆ 등)이 공집합(null set)인 것으로, 다시 말하면 다각형이 없는 것으로 밝혀진 경우, 최종 교차점(A_total) 역시 공집합일 것으로 결론 내릴 수 있다. 따라서, 다각형 교차점들 중 어느 하나가 공집합인 것으로 밝혀질 때마다, 상기 과정은 단계(208)로 바로 진행되어 좌표 공집합을 출력하고, 새로운 반복을 위해 준비될 수 있다(도 2 참조). 이러한 조기 종료 메커니즘은 또한 공집합에 대해 소정의 다각형 세트를 검사하여, 공집합을 찾아낸 경우 종료될 수 있다. 이는 도 6c의 다각형 세트(A₁, A₂)와 같이 데드존이 없는 모든 다각형 세트에 적용된다. 이들 다각형 세트 중 어느 하나가 공집합이라면, 최종 교차점(A_total) 역시 공집합일 것이다. 이는 피크 검출 단계(도 2의 203 단계)가 수직빔(B1, B2; 도 4a)에 대해 획득된 공간 전송 신호(S₁, S₂) 중 적어도 하나의 모든 피크를 식별하는 데에 실패할 때마다 종료되는 것에 상응한다. 일 실시형태에서, 단계(203)는 다른 공간 전송 신호에 앞서 이러한 공간 전송 신호(S₁, S₂)를 처리하고, 신호(S₁, S₂)의 피크를 찾아내는 데에 실패할 때마다 종료되도록 구성된다.

국부 재구성(206 단계)

재구성 단계에서 분석 영역은 터치점의 존재를 식별하기 위해 처리된다. 재구성 단계는 통상 분석 영역 내의 에너지값/감쇠값/전달값의 공간 분포를 나타내는 공간 분포도를 생성하는 단계를 수반한다. 이러한 공간 분포도는 전체 터치면을 가로질러 공간 분포도를 재구성하는 데에 사용될 수 있는 기존의 모든 영상 재구성 기법을 적합화하여 생성될 수 있고, 그로 인해 공간 분포도는 분석 영역에만 국부적으로 생성된다.

이 예에서, 여과후 역투사와 같은 표준 단층촬영 방식은 분석 영역 내의 국부 재구성을 위해 적합화될 수 있다. 단층촬영 재구성의 원리는 당해 기술분야에 주지되어 있다. 이는 Frank Natterer와 Frank Wubbeling의 "Mathematical Methods in Image Reconstruction" 및 Kak과 Slaney의 "Principles of Computerized Tomographic Imaging"과 같은 교재에 철저히 기재되어 있다.

평행 검출선(스캔빔 실시형태에서 획득됨)을 가진 설정 및 분기 검출선(팬빔 실시형태에서 획득됨)을 가진 설정 간의 구현상의 차이뿐만 아니라 여과후 역투사 알고리즘의 철저한 설명을 위해 앞서 제시된 교재들을 참조한다. 여기서, 국부 재구성을 위해 적합화된 알고리즘의 주요 단계의 대강의 개요를 제공하고, 분석 영역의 이용으로부터 이점을 취할 수 있는 방법을 보여줄 것이다.

일반적으로, 여과후 역투사 알고리즘은 소위 투사 신호에 적용되며, 이는 통상 (그러나 반드시는 아님) 전송 또는 대수 전송(logarithmic transmission)으로 변환되는 앞서 언급된 공간 전송 신호에 대응할 수 있다(이하를 참조한다). 알고리즘이 전체 터치면의 재구성을 위해 적용되는 경우, 각각의 투사 신호에 대해 다음과 같이 작용한다:

1. 투사 신호에 적절한 필터를 적용한다. 적절한 필터는 문헌 내에 발견되지만, 예컨대 람-락(Ram-Lak) 또는 쉐프-로간(Shepp-Logan)일 수 있다. 필터는 푸리에 평면 또는 공간 도메인에 적용될 수 있다.

2. 공간 분포도의 모든 지점/픽셀에 대해, 재구성된 신호값이 모든 여과된 투사 신호에 대한 픽셀의 상호작용의 합으로 계산된다. 이를 역투사 과정이라 한다.

공간 전송 신호 세트에 기반하는 이러한 전체 재구성에 의해 생성된 공간 분포도의 예가 도 11a의 3차원 도표에 제공되고, 이는 터치 패널의 XY 좌표 시스템의 재구성된 감쇠값을 보여준다.

국부 재구성을 위한 역투사 알고리즘을 적합화하기 위해, 두 번째 단계는 역투사 과정 동안 전체 터치 평면 내의 픽셀의 합을 계산하는 것이 아니라, 분석 영역 내의 픽셀의 합만을 계산하도록 변경될 수 있다. 도 11b는, 도 11a의 전체 재구성을 생성하기 위해 사용된 공간 전송 신호 세트에 기반하여 다각형 생성 및 교차 단계(204~205)에 의해 계산된 최종 교차점(A_total)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 최종 교차점은 5개의 분석 영역을 가져온다. 도 11c는 분석 영역 내의 국부 재구성의 결과를 도시한다. 도 11a를 도 11c와 비교하면, 국부 재구성은 터치 패널의 관련 부분 내에서 전체 재구성과 동일한 결과를 가져옴을 알 수 있다. 또한, 적절한 국부 재구성 알고리즘을 선택함으로써, 노이즈 레벨을 저감하는 것이 가능함을 알 수 있다. 여과후 역투사에서, 예컨대 투사 신호(즉, 공간 전송 신호)는 관련 피크의 외부에서 감쇠율을 0으로 설정함으로써(또는 전달률을 1로 설정함으로써), 분석 영역에 기반하여 재구성 전에 노이즈 감소를 위해 사전처리될 수 있다. 이러한 사전처리는 앞서 언급된 필터(예컨대, 람-락 또는 쉐프-로간)를 적용하기 전에 이행될 수 있다. 아울러, 국부 재구성 과정은 전체 재구성보다 더 많이 중복결정될 수 있는데, 이는 재구성이 분석 영역에 제한되는 경우 다수의 미지수가 제거될 수 있기 때문이다. 숙련자들은 증가된 정보를 이용하도록 재구성 과정을 적절하게 설계함으로써 추가 노이즈 감소가 가능함을 알 것이다.

터치 결정 과정 동안 처리의 필요성이 주로 두 번째 단계, 즉 실제 재구성에 의해 야기됨을 강조해야 한다. 대부분의 단층촬영 재구성 기법에 대해, 이러한 처리는 재구성된 영상(즉, 공간 분포도)의 지점(픽셀)의 개수 및 투사 신호의 개수와 비례한다. 이론적 근거는 전술한 알고리즘에서 찾아볼 수 있다. 공간 분포도의 모든 지점에 대해, 모든 투사 신호로부터의 역투사값을 추가해야 한다. 재구성이 분석 영역에만 제한되는 경우, 재구성된 공간 분포도의 지점의 개수가 감소한다. 도 2와 관련하여, 본 발명의 실시형태들은 40인치 터치 패널 상에서 10번의 터치에 대해 약 44배 감소된 재구성 처리를 가능하게 한다는 것이 설명되었다. 동일한 터치 패널 상에 4번의 터치가 있는 경우, 처리는 275배까지 감소할 수 있고, 패널 상에 단지 2번의 터치만 있다면, 처리는 적어도 1100배까지 감소한다.

국부 재구성이 여과후 역투사 알고리즘의 사용에 제한되지 않음을 강조해야 한다. 본질적으로, 컴퓨터 단층촬영(CT), 대수적 영상구성 기법(ART), 동시반복 영상구성 기법(SIRT), 동시대수적 영상구성 기법(SART), 직접 2D FFT 영상구성, 또는 예컨대 베이지안 역산에 기반하는 통계적 영상구성 기법을 포함하지만 이에 제한되지 않는 기존의 영상 재구성 기법을 사용할 수 있다. 영상 재구성 기법의 실시형태들은 본 출원인에 의해 2009년 10월 19일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/272,667호 및 2010년 5월 3일자로 출원된 미국 가출원번호 제61/282,973호에 더 기재되어 있으며, 양자의 개시내용이 이에 참조로서 통합된다.

국부 재구성의 일반적인 이점은, 후속 터치 식별 단계(207)에서 분석 영역들 중에서 진정한 터치점과 허위 터치점의 구별을 가능하게 한다는 것이다. 그러므로, 완전히 또는 부분적으로 중복된 피크들이 단계(203)에서 식별 및 분리되지 않는 경우, 이러한 피크들은 단계(205)에서 복수의 분석 영역을 가져올 것이고, 이들은 단계(206)의 재구성 이후 단계(207)에서 진정한 터치점의 식별을 위해 처리된다.

터치 식별 및 데이터 추출(207~208 단계)

국부 재구성 단계(206)의 완료 후, 공간 분포도 내의 진정한(실제) 터치점을 분리하기 위해 모든 주지의 기법을 사용할 수 있다. 예컨대, 실제 터치점을 찾아내기 위해 보통의 블롭 검출 및 추적 기법을 사용할 수 있다. 그러나, 선행하는 국부 재구성 단계가 터치점의 추출을 위해 필요한 처리를 감소시킴을 인식해야 한다.

일 실시형태에서는, 먼저 노이즈를 제거하기 위해 임계값이 공간 분포도에 적용된다. 임계값 위로 상승된 모든 영역은, 예컨대 2차원 가우시안 벨 형상을 영역 내의 신호값에 삽입하거나, 또는 영역 내의 신호값의 가중 관성 타원을 찾아냄으로써, 중심 및 형상을 찾아내도록 더 처리될 수 있다. 또한, 2차원 2차 다항식, K-평균 클러스터링, 가우시안-라플라시안(LoG), 및 워터쉐드 알고리즘의 삽입을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 기법이 당해 기술분야에 주지되어 있다.

공간 분포도는 임의의 유형의 터치 데이터를 추출하기 위해 처리될 수 있다. 이러한 터치 데이터는 터치면의 좌표 시스템 내의 각각의 터치 객체의 좌표를 포함할 수 있다. 다른 유형의 터치 데이터는 각각의 터치 객체의 면적 및/또는 형상을 포함한다. 면적은 인가된 압력의 함수이므로, 적어도 유연한 객체(예컨대, 손가락 끝)에 대해서는, 객체와 터치면 간의 접촉 압력이 각각의 터치 객체에 대해 추정될 수도 있다.

더욱이, 단계(208)는 예컨대 면적 및/또는 형상에 기반하는 소정의 객체에 대한 터치 데이터의 출력을 억제할 수 있다. 예컨대, 손바닥에 대한 터치 데이터는 출력되지 않는 것이 바람직하지만, 손가락 끝에 대한 터치 데이터는 출력되어야 한다.

또 다른 실시형태에서, 공간 분포도에서 검출되는 모든 터치점은 선행하는 반복(도 2의 반복 참조)에서 검출된 터치에 매칭된다. 많은 응용에서, 터치점이 시간 순서적인 터치점들의 일부인 것을 알면 유용할 수 있다. 이는 예컨대 터치면의 터치 제스처 등의 인식을 용이하게 할 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 국부 재구성 단계(206)는 생략될 수 있고, 터치 식별 단계(207)는 단계(205)에서 식별된 분석 영역에 직접 적용될 수 있다. 이러한 변형예는 특히 가능한 터치점의 수가 제한되고 패널의 광시트의 교차 수보다 적을 때에는 언제나 있음직하다. 예컨대, 터치 객체의 형상 및/또는 면적이 주지되어 있거나 예상 가능한 경우, 분석 영역의 형상 및/또는 크기에 기반하여 분석 영역들 중에서 진정한 터치점을 허위 터치점과 구별할 수 있다.

도 12a는 본원에 설명된 바와 같은 터치 감지 장치의 터치 결정 방법의 일 실시형태를 도시한다. 상기 방법은, 터치 감지 장치의 아웃커플링 부위 내의 광의 공간 분포를 각각 나타내는 하나 이상의 투사 신호를 획득하는 단계(1200), 및 하나 이상의 터치 객체에 의해 야기된 감쇠를 나타내는 모든 신호 프로파일의 식별을 위해 투사 신호(들)을 처리하는 단계(1202)를 포함한다. 상기 방법은, 각각의 신호 프로파일에 대해 터치면을 가로질러 감쇠 경로를 결정하는 단계(1204), 및 터치면 상의 하나 이상의 후보 터치 영역을 결정된 감쇠 경로 세트의 함수로 식별하는 단계로, 각각의 후보 터치 영역은 터치면의 부분집합인 단계(1206)를 더 포함한다. 상기 방법은 후보 터치 영역에 기반하여 각각의 터치 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 단계(1208)에 의해 완료된다.

도 12b는 본원에 설명된 바와 같은 터치 감지 장치의 터치 결정 방법의 다른 실시형태를 도시한다. 도 12b의 방법은, 하나 이상의 투사 신호를 획득하는 단계(1200), 및 하나 이상의 투사 신호(들)의 신호 프로파일을 식별하는 단계(1202)를 포함한다. 상기 방법은, 신호 프로파일에 기반하여 터치면 상의 하나 이상의 후보 터치 영역을 식별하는 단계(1206'), 및 후보 터치 영역(들) 내의 2차원 분포된 신호값을 재구성하기 위해 투사 신호(들)을 처리하는 단계(1207)를 더 포함한다. 상기 방법은 후보 터치 영역에 기반하여 각각의 터치 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 단계(1208)에 의해 완료된다.

터치 결정 단계는 일반적으로 터치 감지 장치에서 광센서(들)의 출력 신호(들)을 수신하도록 연결된 데이터 처리 장치(도 1a의 7 참조)에 의해 수행된다. 도 13a는 도 12b의 과정을 수행하는 데이터 처리 장치(7)의 예를 도시한다. 도시된 예에서, 상기 장치(7)는, 하나 이상의 투사 신호를 획득하는 요소(또는 수단)(1300), 및 하나 이상의 터치 객체에 의해 야기된 감쇠를 나타내는 모든 신호 프로파일의 식별을 위해 투사 신호(들)을 처리하는 요소(또는 수단)(1302)을 포함한다. 또한, 신호 프로파일에 기반하여 터치면 상의 하나 이상의 후보 터치 영역을 식별하는 요소(또는 수단)(1304), 및 후보 터치 영역(들) 내의 2차원 분포된 신호값을 재구성하기 위해 투사 신호(들)을 처리하는 요소(또는 수단)(1306)도 구비된다. 장치(7)는 후보 터치 영역에 기반하여 각각의 터치 객체에 대한 터치 데이터를 결정하는 요소(또는 수단)(1308)을 더 포함한다.

장치(7)는 하나 이상의 범용 또는 특수 컴퓨팅 장치에서 실행되는 특수 소프트웨어(또는 펌웨어)에 의해 구현될 수 있다. 이러한 맥락에서, 이러한 컴퓨팅 장치의 각각의 "요소" 또는 "수단"은 방법 단계의 개념적인 균등물을 가리킴을 이해해야 한다. 즉, 요소/수단과 하드웨어 또는 소프트웨어 루틴의 특정 부분 간에 항상 일대일 대응이 존재하지는 않는다. 하드웨어의 일 부분은 종종 다양한 수단/요소를 포함한다. 예를 들어, 처리부는 하나의 명령을 실행하는 경우 하나의 요소/수단의 역할을 하지만, 다른 명령을 실행하는 경우에는 다른 요소/수단의 역할을 한다. 또한, 하나의 요소/수단은 일부 경우에서는 하나의 명령에 의해 구현될 수 있지만, 다른 경우에서는 복수의 명령에 의해 구현될 수 있다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 이러한 소프트웨어로 제어되는 컴퓨팅 장치(7)는, 중앙처리부(CPU), 디지털 신호 처리기(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 이산 아날로그 및/또는 디지털 부품, 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)와 같은 일부 다른 프로그램 가능한 논리 장치 등과 같은 하나 이상의 처리부(1320)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(7)는 시스템 메모리(1322), 및 시스템 메모리(1322)를 포함하는 다양한 시스템 부품을 처리부(1320)에 결합시키는 시스템 버스(1324)를 더 포함할 수 있다. 시스템 버스(1324)는, 다양한 버스 아키텍처 중 어느 하나를 사용하는 메모리 버스 또는 메모리 제어기, 주변 버스, 및 로컬 버스를 포함하는 여러 유형의 버스 구조 중 하나 일 수 있다. 시스템 메모리(1322)는 읽기전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 플래시 메모리와 같은 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 형태의 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 특수 소프트웨어는, 자기매체, 광매체, 플래시 메모리 카드, 디지털 테이프, 솔리드 스테이트 RAM, 솔리드 스테이트 ROM 등과 같이 컴퓨팅 장치에 포함되거나 이에 액세스 가능한 시스템 메모리 또는 다른 탈착식/비탈착식 휘발성/비휘발성 컴퓨터 저장 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨팅 장치(7)는, 직렬 인터페이스, 병렬 인터페이스, USB 인터페이스, 무선 인터페이스, 네트워크 어댑터 등과 같은 하나 이상의 통신 인터페이스(1326), 및 A/D 컨버터와 같은 하나 이상의 데이터 획득 장치(1328)를 포함할 수 있다. 특수 소프트웨어는, 기록 매체, ROM, 또는 전기적 캐리어 신호를 포함하는 임의의 적절한 컴퓨터 판독 가능한 매체를 통해 컴퓨팅 장치에 제공될 수 있다.

전술한 모든 실시형태에서, 이미터는 임의의 적절한 파장 범위, 예컨대 적외선 또는 가시광선 파장 영역에서 작동될 수 있다. 모든 광시트는 동일한 파장으로 생성될 수 있다. 대안으로, 다양한 시트들이 다양한 파장 범위를 가진 광으로 생성될 수 있고, 그에 따라 시트들은 파장을 기반으로 구별될 수 있다. 아울러, 이미터는 연속적이거나 펄스화된 복사를 출력할 수 있다. 더욱이, 이미터는 동시에 또는 순차적으로 활성화될 수 있다. 다이오드 레이저, 수직공동 표면발광 레이저(VCSEL), 발광 다이오드(LED), 백열 램프, 할로겐 램프 등과 같이, 원하는 파장 범위에서 광을 방출할 수 있는 모든 유형의 이미터가 사용될 수 있다.

전달되는 에너지는 광을 전기 신호로 변환할 수 있는 모든 유형의 광센서에 의해 측정될 수 있다. 본 명세서의 맥락에서, "광센서"는 0차원의 광검출기를 의미함을 주목해야 한다. 따라서, 광센서(3; 도 1b)는 CCD 또는 CMOS 검출기 상의 픽셀 또는 광검출기와 같은 단일의 광감지 요소일 수 있다. 대안으로, 광센서(3)는, 하드웨어 또는 소프트웨어 내의 개별 요소들의 출력을 합산하거나 평균을 구함으로써, 0차원 광검출을 위해 조합되는 광감지 요소군에 의해 형성될 수 있다.

투광성 패널(1)은, 전달되는 에너지의 감지 측정을 허용하기에 충분하도록 관련 파장 범위의 광량을 전달하는 임의의 재료로 이루어질 수 있다. 이러한 재료는 유리, 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 및 폴리카보네이트(PC)를 포함한다. 패널(1)은 단일 재료로 이루어지거나 다양한 재료층들에 의해 형성될 수 있다. 터치면의 내부 반사는 패널 재료와 주변 매체, 통상 공기 간의 굴절률 차이로 인한 내부 전반사(TIR)에 의해 야기된다. 반대편 경계면의 반사는 TIR, 또는 반대편 경계면에 도포된 반사 코팅재에 의해 야기될 수 있다.

출력 신호의 정규화

전술한 바와 같이, 공간 전송 신호는 백그라운드 신호를 이용한 정규화를 통해 획득될 수 있다. 백그라운드 신호는 통상 객체가 패널을 터치하지 않는 경우의 전달 에너지를 나타내고, 그에 따라 각각의 아웃커플링 부위에서의 광의 공간 분포를 나타낸다. 백그라운드 신호는 각각의 검출기/아웃커플링 부위 또는 각각의 출력 신호에 대해 고유하거나 고유하지 않을 수 있다. 백그라운드 신호는 사전 설정되거나, 별개의 교정 단계 중에 유도되거나, 또는 하나 이상의 선행하는 반복 중에 획득된 출력 신호 세트(객체가 패널을 터치하지 않음)의 평균을 구함으로써 상기 출력 신호로부터 유도될 수 있다.

공간 전송 신호의 계산을 더 예시하기 위해, 도 14a는 패널을 터치하는 단일 객체에 의해 획득된 비정규화된 공간 전송 신호(S₁)를 보여주되, 이는 아웃커플링 부위 내의 위치의 함수로서 전달 에너지의 도표로 주어진다. 도 14b는 대응하는 백그라운드 신호(REF)를 보여주되, 이 또한 아웃커플링 부위 내의 위치의 함수로서 전달 에너지의 도표로 주어진다. 이 예에서, 아웃커플링 부위 내의 복사 분포는 상당히 비균일하다. 도 14c는 결과적인 정규화된 공간 전송 신호(T₁=S_i/REF)를 보여주고, 그에 따라 약 1의 (상대) 전달률에서 피크(P_{1 ,1})를 가진 본질적으로 균일한 신호 레벨이 터치 객체에 의해 야기된다. 정규화된 공간 전송 신호로의 변환이 관련 피크의 식별을 훨씬 용이하게 함은 물론이다. 이는 또한 상이한 아웃커플링 부위에서 및/또는 상이한 빔에 대해 획득된 신호들의 피크 비교를 가능하게 한다. 변형예에서는, 공간 전송 신호가 전달률 대신에 1-T₁로 주어진 감쇠율을 나타내도록 변환된다.

앞서 언급된 바와 같이, 동일한 검출선 상에 3개 이상의 터치점이 존재하는 경우, 총전송 신호는 터치점들의 개별 전달률들의 곱이다. 나머지 빔이 아웃커플링점(및 센서)에 도달하는 경우, 이는 임의의 검출선 상의 임의의 개수의 객체에 해당된다. 그러므로, 정규화된 공간 전송 신호에 적용됨으로써, 개별 터치 객체로부터 공간 전송 신호의 피크에 대한 기여도를 분리하는 것이 가능하다.

숙련자들은 검출선을 따른 총전달률의 대수가 검출선 상의 터치점들의 개별 전달률들의 대수의 합과 같기 때문에, 터치 결정이 대수(임의의 베이스)에 적용됨으로써 단순화됨을 알 것이다. 아울러, 대수에 적용됨에 따라, 정규화는 나눗셈 연산이 아닌 뺄셈 연산(log(T₁)=log(S₁)-log(REF))에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 대수를 사용할 필요는 없다.

분산의 사용

본 출원인은 광산란 효과를 고려하여 터치 결정 과정을 설계함으로써 터치 결정을 개선할 수 있음을 인식하였다.

광산란은 터치면(4) 상의 소위 방현성(Anti-Glare) 구조라 불리는 확산 표면 구조에 의해 야기될 수 있다. AG 구조는 터치면 상의 외부 조명의 눈부심을 저감하기 위해 사용될 수 있다. 더욱이, 터치 객체가 손가락인 경우, 손가락과 터치면 간의 접촉은 일반적으로 터치면 상에 지문을 남긴다. 완전히 평평한 표면에서 이러한 지문은 또렷하게 보이고 흔히 원치 않는 것이다. AG 구조를 터치면에 추가함으로써 지문의 가시성이 감소한다. 아울러, AG 구조가 사용되는 경우, 손가락과 터치면 간의 마찰이 감소하여 사용자의 경험이 개선될 수 있다. AG 구조는 광택부(Gloss Unit)로 명시되며, GU값의 감소는 눈부심의 감소로 이어진다.

경계면 중 하나 또는 양자에 AG 구조를 가진 투광성 패널에서 광빔이 내부 반사에 의해 진행되는 경우, 이러한 산란 경계면에 대한 각각의 내부 반사로 인해, 일부 광이 빔의 주요 방향으로부터 멀리 향하게 되고, 또한 복사가 경계면을 통해 빠져나갈 수 있다.

광산란은 예컨대 투광성 패널 상의 다른 유형의 코팅재, 층 또는 표면 구조, 패널 또는 연관된 광부품의 결함 또는 결점, 패널의 경계면 상의 오염(지문, 먼지 등), 터치 감지 장치 내의 회절 효과 등의 다른 원인에 의한 것일 수 있다.

근원과는 상관없이, 본 출원인이 알아낸 바에 따르면, 광산란은 일반적으로 빔이 패널 상의 진입점(들)로부터 진행될 때 패널의 평면에서 넓어지게 한다. 이러한 넓어짐으로 인해, 공간 전송 신호의 터치 시그너처의 형상은 패널 상의 터치 객체의 위치, 구체적으로 터치 객체와 관련 인커플링점/진입점 간의 거리에 따라 좌우된다. 도 15a는 터치 객체에 의해 야기된 터치 시그너처의 폭 및 터치 객체와 진입점 간의 거리 사이의 예시적인 의존성을 도시한다. 터치 객체의 실제 폭은 W_n이다. 터치 객체가 진입점에 가까이 위치할 때, 검출된 터치 시그너처는 뚜렷하고 실제 폭과 유사한 폭을 가질 것이다. 터치 객체가 진입점으로부터 멀리 이동함에 따라, 검출된 터치 시그너처는 점차 넓어질 것이다. 아웃커플링점에 가까워짐에 따라, 터치 시그너처의 폭은 다시 약간 작아질 수 있다. 폭과 터치 위치 간의 실제 함수 의존성은 터치 감지 장치의 실제 광학 설계에 따라 굉장히 좌우된다는 것과 도 15a는 단지 예로서 제공된 것임을 이해해야 한다.

도 15a에서, 진입점과 아웃커플링점 사이의 중간에 위치하는 작은 터치 객체는 진입점에 더 가까이 위치하는 더 큰 터치 객체와 동일한 터치 시그너처 폭을 산출함을 알 수 있다. 도 15a의 데이터에 기반하면, 소정의 터치 시그너처의 폭을 터치 객체와 진입점 간의 거리의 함수로 산출하는 터치 객체의 실제 폭을 결정하는 것이 가능하다. 이러한 유형의 함수 의존성은 후술하는 내용에서 분산 함수로 지칭된다. 도 15b는 도 15a의 데이터에 대해 결정된 분산 함수의 그래프이다. 따라서, 도 15b는 상이한 위치에서의 실제 객체 폭을 도시하되, 이는 공간 전송 신호에서 동일한 터치 시그너처 폭을 생성할 것이다. 이하에 더 설명되는 바와 같이, 이러한 분산 함수는 터치 결정 과정을 개선하도록 사용될 수 있다.

이하에서는, 분산 함수의 근원이 도 1c의 스캔빔 실시형태와 관련하여 더 설명될 것이다. 특정의 터치 감지 장치의 거동을 이해하기 위해 광학 설계를 분석할 필요가 있다. 진입점으로부터 분기되는 광선 세트의 형상은 패널의 두께, 경계면에 대한 내부 입사각, AG 구조 등과 같은 다양한 요인들에 따라 좌우된다. 결과적인 터치 시그너처는, 분기하는 광선 세트와는 별도로, 검출기 표면적, 검출기 개구수, 주사된 광의 횡단면 등과 같은 다른 많은 요인들에 따라 좌우된다. 빔이 패널의 가장자리에 평행하게 스위핑되는 경우, 일반적으로 검출기에 특정된 파라미터는 아웃커플링점에 가까운 터치 위치에 대한 터치 시그너처에 더 큰 영향을 미친다. 반대로, 이미터에 특정된 성질은 주로 진입점에 가까운 터치 위치에 대한 터치 시그너처에 영향을 미친다.

전술한 바와 같이, 패널을 통해 전달되는 광빔은 광산란 현상에 의해 넓어질 것이다. 도 16a는 빔(B1)이 진입측에서 주사되고 아웃커플링측으로 진행되는 패널(1)의 평면도이다. 아웃커플링측에서, 빔(B1)의 에너지는 구속 영역(이하에서는 3'으로 나타내고 "수신 영역"으로 지칭됨) 내에서 감지된다. 수신 영역(3'의 길이는 광센서부(예컨대, 도 1c의 출력 스캐너부(9))의 개구수, 즉 광센서부가 광을 받아들일 수 있는 각도 범위에 따라 좌우된다.

도 16a에 도시된 바와 같이, 빔(B1)은 패널을 통해 진행됨에 따라 분기된다. 수신 영역(3')은 제한된 길이를 가지므로, 아웃커플링측에 도달하는 분기된 빔(B1)의 중심 부분만을 수신할 것이다. 도 16b는 수신 영역(3')에 도달하는 외부 광선을 나타낸다.

도 16c는 객체(6)가 진입측, 여기서는 좌측에 가깝게 패널(1)을 터치하는 상황을 도시한다. 단순화를 위해, 빔(B1)에 대해 움직이는 터치 객체(6)를 고려하였지만, 정지한 터치 객체 및 움직이는 빔(스캔빔 실시형태)에 대해서도 동일한 결론이 적용 가능할 것이다. 터치 객체(6)의 상이한 네 위치가 도 16c의 좌측 부분에 도시된다. 터치 객체(6)는 단거리에 걸쳐 빔(B1)과 상호작용하는 것이 분명하다. 도 16c는 또한 터치 객체(6)가 빔(B1)의 상당부와 상호작용함을 나타낸다. 그러므로, 결과적인 터치 시그너처는 가늘고(폭이 작음) 강할(전달률이 낮음) 것이다.

도 16d는 객체(6)가 진입측으로부터 더 멀리 떨어져 패널(1)을 터치하는 상황을 도시한다. 터치 객체(6)는 장거리에 걸쳐 빔(B1)과 상호작용하는 것이 분명하다. 또한, 터치 객체(6)가 빔(B1)의 더 작은 부분과 상호작용함을 알 수 있다. 따라서, 결과적인 터치 시그너처는 더 넓고 더 약할 것이다.

도 16의 예에서, 터치 시그너처의 폭은 도 16d의 터치 객체(6)의 우측을 향한 위치에 대해 약간 감소될 것이다. 이러한 시그너처의 거동이 또한 도 15a의 그래프에 도시되어 있다. 이와 같은 시그너처의 폭 감소는 (예컨대, 도 16a에 도시된 바와 같이) 수신 영역(3')의 길이가 아웃커플링측에서의 분산된 빔의 폭보다 더 작은 경우에만 관찰됨을 주목해야 한다. 예컨대, 출력 스캐너부 대신에 단일의 기다란 센서가 아웃커플링측에 마련되는 전술한 변형예에서는 터치 시그너처의 폭 감소가 잘 관찰되지 않는다.

이상에서는, 광산란의 효과로 인해 터치 시그너처의 폭 및 높이가 터치 객체의 위치에 따라 변화되는 것을 보여주었다. 이하에서는, 결과적인 분산 함수를 이용하여 터치 결정을 개선하는 방법이 설명될 것이다. 설명을 위해, 후술하는 개시내용에 첨부된 도면에서는 분산 효과가 약간 과장되어 도시된다.

도 17a 및 도 17b는 3개의 시준된 비평행 빔이 패널을 가로질러 스위핑(병진운동)되어 3개의 공간 전송 신호를 생성하는 스캔빔 실시형태를 도시한다.

도 17a는 3개의 빔(B1~B3) 및 결과적인 공간 전송 신호(S₁~S₃)를 도시한다. 패널(1)의 상부 가장자리 및 하부 가장자리와 평행한 제1 빔(B1)은 패널(1)의 좌측에서 주사되고 우측에서 검출되는 한편 하부에서 상부로(또는 역으로) 스위핑된다. 결과적인 전송 신호(S₁)가 패널(1)의 우측에 도시된다. 패널(1)의 가장자리와 평행하지 않은 스캔각을 가진 제2 빔(B2)은 상부에서 주사되고 하부에서 검출되는 한편 좌측에서 우측으로(또는 역으로) 스위핑된다. 결과적인 공간 전송 신호(S₂)가 하부에 도시된다. 패널(1)의 좌측 및 우측 가장자리와 평행한 제3 빔(B3)은 하부에서 주사되고 상부에서 검출되는 한편 좌측에서 우측으로(또는 역으로) 스위핑된다. 이로 인한 공간 전송 신호(S₃)가 상부에 도시된다. 각각의 공간 전송 신호(S₁~S₃)는 터치 객체(6)로부터 발생된 각각의 터치 시그너처(P_1,1, P_2,1, P_3,1)를 포함한다.

도 17b는 빔(B1~B3)에 의해 생성된 공간 전송 신호(S₁~S₃)의 터치 시그너처(P_{1 ,1}, P_{2 ,1}, P_{3 ,1})에 대한 감쇠 경로를 도시하되, 이는 각각의 터치 시그너처(P_{1 ,1}, P_2,1, P_{3 ,1})의 폭에 분산 함수를 적용함으로써 획득된 것이다. 이러한 스캔빔 실시형태에 대해, 분산 함수는 이론적 계산 또는 측정에 의해 결정될 수 있다. 그러므로, 각각의 감쇠 경로는 두 개의 분산 라인에 의해 한정되고, 상기 분산 라인들은 검출된 터치 시그너처의 폭을 진입점으로부터의 거리의 함수로 산출하는 터치 객체(6)의 실제 폭을 나타낸다. 터치 객체(6)가 진입점에 가까이 위치하는 경우, 실제 폭은 본질적으로 터치 시그너처의 폭과 동일함을 알 수 있다. 터치 객체(6)가 진입점으로부터 멀리 떨어져 위치하는 경우, 실제 폭은 검출된 터치 시그너처(P_{1 ,1})를 생성하기 위해 더 작아져야 한다. 참고로, 도 17b는 연관된 검출선을 따라 터치 시그너처(P_{1 ,1}, P_{2 ,1}, P_{3 ,1})의 한계점을 추적함으로써 생성되는 비수정된 감쇠 경로(평행 직선)를 또한 도시한다.

다각형 세트의 수정된 감쇠 경로를 이용함으로써 도 5 내지 도 7 및 도 10과 관련하여 설명되고 예시된 다각형 세트의 정확도를 개선하기 위해 분산 함수가 적용될 수 있음은 물론이다. 마찬가지로, 중심선 교차(도 10)에서, 분산 함수는 십자점에서의 실제 폭을 결정하기 위해 적용될 수 있다. 아울러, 모든 실시형태에서, 분산 함수는 또한 데드존의 범위를 변경하기 위해 적용될 수 있다. 분산 터치면을 가진 스캔빔 실시형태에서의 분산 함수의 적용은 분석 영역의 크기 또는 개수의 감소로 이어질 수 있고, 그에 따라 필요한 처리가 줄어들고/줄어들거나 처리 속도가 개선될 뿐만 아니라 터치 결정의 정확도가 개선될 수 있다.

일반적으로, 분산 함수는 비선형 곡선에 의해 주어지므로, 수정된 감쇠 경로는 통상 다각형에 의해 정의되지 않는다. 따라서, 분산 함수를 적용하는 경우나 다른 경우에, 앞서 언급된 다각형 세트는 실제로 다각형 영역만이 아니라 임의의 수학적으로 정의된 영역의 형태를 포함할 수 있다. 그러므로, 일반적인 의미에서, 다각형 세트는 감쇠 경로 및 존재하는 경우 데드존을 나타내기 위해 생성되는 "경로맵"의 일 예로만 간주되어야 한다. 통상적으로, 감쇠 경로, 데드존, 교차점은 원형, 타원형, 스플라인 곡선의 조합 등과 같은 다각형이 아닌 기하학적 객체에 의해 나타내질 수 있다. 그러나, 교차 과정을 용이하게 하기 위해, 각각의 감쇠 경로 및 데드존을 다각형, 바람직하게는 볼록 다각형에 가깝게 하는 것이 유리할 수 있다. 예컨대, 수정된 감쇠 경로 및 데드존의 경계는 직선에 가까울 수 있다.

분산 함수는 팬빔 실시형태의 수정된 감쇠 경로를 생성하기 위해 마찬가지로 적용될 수 있다. 스캔빔 실시형태와 비교하여 한가지 차이점은, 광산란이 없는 경우에도 팬빔이 더 작은 인커플링 부위로부터 시작되어 패널의 평면에서 확장된다는 것이다. 따라서, 팬빔 실시형태에서는, 패널에 본질적으로 광산란이 없을지라도, 터치 시그너처는 진입점과 터치 객체 간의 거리에 관한 정보를 포함한다. 그러나, 광산란의 존재는 팬빔이 패널의 평면에서 넓어지게 하는 한편, 인커플링 부위로부터 아웃커플링 부위를 향해 진행되게 한다. 그러므로, 분산 함수는 특정의 팬빔 실시형태에 대해 측정되거나 계산될 수 있다. 분산 함수를 적용하는 기본 원리는 스캔빔 실시형태와 동일하다. 이는 도 18a 및 도 18b를 참조하여 더 설명될 것이다.

도 18a 및 도 18b의 예에서, 패널은 두 팬빔에 의해 내부 조명된다. 도면에 도시되진 않았지만, 수 개의 센서가 패널의 두 측면에 마련되어, 팬빔에 의해 형성된 광시트의 전달 에너지를 측정한다.

도 18a는 본질적으로 광산란 현상이 없는 터치 감지 장치를 도시한다. 가는 선들은 2개의 터치 객체(6)와 상호작용하는 2개의 상이한 이미터(미도시)의 광원뿔의 경계를 나타낸다. 광원뿔이 특이점(예컨대, 단일 인커플링점)에서 발생된 것으로 그려져 있지만, 실제로는 통상 디코딩 과정을 위해 2개 이상의 인커플링점을 포함할 수 있는 연장된 인커플링 부위로부터 발생됨을 주목해야 한다. 도 18a는 또한 전송 신호(S₁, S₂)의 결과적인 터치 시그너처(P_1,1, P_1,2, P_2,1, P_2,2)로부터 획득되는 감쇠 경로를 도시한다.

도 18b는 광산란 현상이 있는 경우, 예컨대 적어도 하나의 경계면이 AG 구조를 구비한 경우, 도 18a의 터치 감지 장치에서 획득되는 공간 전송 신호(S₁, S₂)를 도시한다. 도 18a와 비교하면, 도 18b는 광산란으로 인해 터치 시그너처(P_{1 ,1}, P_{1 ,2}, P_2,1, P_{2 ,2})가 더 넓어지고 약간 더 약해진 것을 보여준다. 도 18b는 객체(6)와 상호작용하는 광원뿔(가는 선), 및 전송 신호(S₁, S₂)의 터치 시그너처(P_{1 ,1}, P_{1 ,2}, P_{2 ,1}, P_2,2)에 적절한 분산 함수를 적용함으로써 획득되는 수정된 감쇠 경로(두꺼운 선)를 나타낸다.

따라서, 팬빔 실시형태에서 광산란의 부재 시에 스캔빔 실시형태와 동일한 방식으로 터치 결정 과정을 개선하도록 분산 함수가 적용될 수 있음은 물론이다.

분산 함수의 획득

앞서 언급된 바와 같이, 분산 함수는 특정의 터치 감지 장치에 대한 이론적 계산 또는 측정에 의해 획득될 수 있다. 도 19는 도 1c에 도시된 유형의 스캔빔 실시형태로부터 획득된 측정 데이터의 그래프로, 상기 측정 데이터는 37인치 직경의 장방형 투광성 패널에 대해 획득되었다. 상기 그래프는 터치 시그너처의 측정된 절반의 폭을 진입점(예컨대, 도 1c의 패널의 좌측에 위치함) 및 터치 객체 간의 거리의 함수로 보여준다. 그러므로, 이러한 그래프는 도 15a의 그래프에 대응한다. 터치 시그너처의 폭은 진입점으로부터의 거리(및 아웃커플링점까지의 거리)에 따라 좌우됨이 분명하다. 이러한 특정의 예에서, 터치 객체가 아웃커플링점에 가까이 위치하는 경우 터치 시그너처의 폭은 감소하지 않는다. 분산 함수는 도 15b에 도시된 바와 같이 실제 측정 데이터에 의해 함수로의 재계산 후 적당히 주어지거나, 또는 측정 데이터에 알맞은 적절한 함수에 기반하여 유도될 수 있다. 이러한 알맞은 함수는 선형, 다각형, 스플라인형 등일 수 있다.

또한, 팬빔 실시형태에서는 어려움 없이 대응하는 분산 함수를 측정할 수 있음을 주목해야 한다.

본 발명은 주로 여러 실시형태를 참조하여 설명되었다. 그러나, 당해 기술분야의 숙련자가 용이하게 이해하는 바와 같이, 기재된 실시형태들 외의 다른 실시형태들이 본 발명의 범위 및 정신 내에서 마찬가지로 가능하며, 본 발명은 오직 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정의되고 제한된다.

예컨대, 터치 감지 장치가 AG 구조와 같이 충분한 광산란 현상을 포함할지라도, 분석 영역의 결정(205 단계)에서 분산을 설명할 필요는 없다. 단계(205)에서 분산을 무시한 경우, 일반적으로 분석 영역의 크기가 증가하여, 국부 재구성 단계의 처리에 대한 필요성이 증가할 수 있다. 그러나, 분산을 무시해도, 전체 재구성에 비해서는 처리가 상당히 감소한다.

아울러, 본 발명은 본원에 개시된 팬빔 및 스캔빔 실시형태에 제한되지 않는다. 본 발명은 터치 데이터의 결정을 위해 처리되는 하나 이상의 투사 신호를 생성하는 모든 FTIR 기반의 터치 감지 장치에 적용 가능함을 인식해야 한다. 본 출원인에 의해 2010년 5월 14일자로 출원된 PCT 출원 PCT/SE2010/000135호에서 대안적인 터치 감지 장치의 예를 확인할 수 있다. 여기서, 광시트는 기다란 인커플링 부위에서 패널로 주사되고, 인커플링 부위 반대편의 기다란 아웃커플링 부위를 통해 수집되며, 각각의 광시트는 본질적으로 각각의 주요 방향을 따라 패널의 평면에서 시준된다.

Claims (22)

1. 터치면(4) 및 반대면(5)이 정의된 투광성 패널(1), 및 인커플링 부위(10)로부터 아웃커플링 부위(11)로 터치면(4)과 반대면(5) 간의 내부 반사에 의해 진행되는 광을 각각 포함하는 광시트들을 패널(1)의 내부에 제공하는 광원부(2; 8)를 포함하고, 아웃커플링 부위(11)에 도달하는 광을 검출하는 광센서부(3; 9)를 더 포함하며, 터치면(4)을 터치하는 하나 이상의 객체(6)가 2개 이상의 광시트의 국부 감쇠를 야기하도록 구성되는 터치 감지 장치의 방법에서,
   상기 아웃커플링 부위(11) 내의 광의 공간 분포를 나타내는 하나 이상의 투사 신호(S_i)를 획득하는 단계;
   상기 감쇠를 나타내는 신호 프로파일(P_{i ,j})의 식별을 위해 상기 하나 이상의 투사 신호(S_i)를 처리하는 단계;
   신호 프로파일(P_{i ,j})에 기반하여 터치면(4) 상에서 하나 이상의 후보 터치 영역을 식별하는 단계;
   상기 하나 이상의 후보 터치 영역 내에서 2차원 분포된 신호값을 재구성하기 위해 상기 하나 이상의 투사 신호(S_i)를 처리하는 단계; 및
   후보 터치 영역 내에서 재구성된 신호값을 처리함으로써 상기 또는 각각의 객체(6)에 대한 터치 데이터를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   식별 단계는:
   각각의 신호 프로파일(P_{i ,j})에 대해, 터치면(4)을 가로질러 신호 프로파일(P_{i ,j})에 기반하여 결정된 폭을 가진 감쇠 경로(A_{i ,j})를 결정하는 단계; 및
   터치면(4) 상의 상기 하나 이상의 후보 터치 영역을 결정된 감쇠 경로(A_{i ,j}) 세트의 함수로 식별하는 단계를 포함하는 것인 방법.
3. 제2항에 있어서,
   식별 단계는 감쇠 경로(A_{i ,j})들을 교차시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
4. 제3항에 있어서,
   획득 단계는, 복수의 투사 신호(S_i)를 획득하는 단계로, 각각의 투사 신호(S_i)는 투사 신호(S_i)가 터치면(4)을 터치하는 객체(6)에 반응하지 않는 터치면(4) 상의 데드존(D_{i ,j}) 세트와 연관되는 단계를 포함하고;
   식별 단계는 감쇠 경로(A_{i ,j})를 데드존(D_i,j)과 교차시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
5. 제2항에 있어서,
   획득 단계는 복수의 투사 신호(S_i)를 획득하는 단계를 포함하고;
   식별 단계는:
   각각의 투사 신호(S_i)에 대해, 터치면(4) 상의 관련 감쇠 경로(A_{i ,j})의 위치를 나타내는 경로맵(A_i)을 생성하는 단계; 및
   생성된 경로맵(A_i)들을 교차시키는 단계를 포함하는 것인 방법
6. 제5항에 있어서,
   각각의 경로맵(A_i)은 상기 광시트들 중 하나와 연관되고,
   식별 단계는:
   연관된 시트 내의 광선 간의 각도를 최소화하기 위해 경로맵(A_i) 쌍을 형성하는 단계; 및
   상기 경로맵(A_i) 쌍들을 교차시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
7. 제2항에 있어서,
   획득 단계는 복수의 투사 신호(S_i)를 획득하는 단계를 포함하고;
   식별 단계는:
   투사 신호(S_i) 쌍들에 대해, 투사 신호(S_i) 쌍에 대해 결정된 감쇠 경로(A_{i ,j})들의 교차점을 나타내는 경로맵(A_i)을 생성하는 단계; 및
   생성된 경로맵(A_i)들을 교차시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
8. 제7항에 있어서,
   각각의 투사 신호(S_i)는 상기 광시트들 중 하나와 연관되고,
   식별 단계는 연관된 시트 내의 광선 간의 각도를 최대화하기 위해 상기 투사 신호(S_i) 쌍들을 형성하는 단계를 포함하는 것인 방법.
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   교차 단계는 경로맵(A_i)들을 기하학적으로 정렬하여 논리곱 연산을 수행하는 단계를 수반하는 것인 방법.
10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 경로맵(A_i)은 투사 신호(S_i)가 터치면(4)을 터치하는 객체(6)에 반응하지 않는 터치면(4) 상의 데드존(D_{i ,j})의 위치를 더 나타내는 것인 방법.
11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    감쇠 경로를 결정하는 단계는:
    신호 프로파일(P_{i ,j})의 한계(b_{i ,j,l}, b_{i ,j,r})를 결정하는 단계;
    터치면(4)을 가로질러 신호 프로파일(P_{i ,j})에 대응하는 광경로를 식별하는 단계; 및
    식별된 광경로에 기반하여 터치면(4)을 가로질러 한계(b_{i ,j,l}, b_{i ,j,r})를 재추적하는 단계를 포함하는 것인 방법.
12. 제11항에 있어서,
    한계를 재추적하는 단계는, 광산란으로 인한 신호 프로파일 폭의 인커플링 부위(10)까지의 거리에 대한 의존성을 나타내는 소정의 폭함수를 적용하는 단계를 포함하는 것인 방법.
13. 제12항에 있어서,
    폭함수는 신호 프로파일의 폭이 주어진 객체(6)의 실제 폭을 인커플링 부위(10)까지의 거리의 함수로 나타내는 것인 방법.
14. 제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감쇠 경로를 결정하는 단계는 각각의 감쇠 경로(A_{i ,j})를 다각형, 바람직하게는 볼록 다각형에 의해 나타내는 단계를 포함하는 것인 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    광시트들은, 제1 광빔 세트(B1, B3, B4)가 제1 주요 방향(R1)으로 터치면(4)을 가로질러 스위핑되도록 제1 광빔 세트(B1, B3, B4)를 제1 인커플링 부위(10)를 따라 스위핑하고, 제2 광빔 세트(B2, B5, B6)가 제2 주요 방향(R2)으로 터치면(4)을 가로질러 스위핑되도록 제2 광빔 세트(B2, B5, B6)를 제2 인커플링 부위(10)를 따라 스위핑함으로써 생성되는 것인 방법.
16. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    광시트들은 각각의 인커플링 부위(10)로부터 멀어지는 방향으로 터치면(4)의 평면에서 확장되는 빔의 형태로 생성되는 것인 방법.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 투사 신호(S_i)는 상기 광시트들 중 하나와 연관되는 것인 방법.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    투사 신호(S_i)를 획득하는 단계는, 아웃커플링 부위(11) 내의 광에너지의 공간 분포를 나타내는 에너지 신호를 획득하고, 객체(6)가 터치면(4)을 터치함 없이 아웃커플링 부위(11) 내의 광에너지의 공간 분포를 나타내는 백그라운드 신호(REF)에 의해 상기 에너지 신호를 정규화하는 단계를 포함하는 것인 방법.
19. 데이터 처리 시스템에서 실행되는 경우, 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성된 컴퓨터 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
20. 터치면(4) 및 반대면(5)이 정의된 투광성 패널(1), 인커플링 부위(10)로부터 아웃커플링 부위(11)로 터치면(4)과 반대면(5) 간의 내부 반사에 의해 진행되는 광을 각각 포함하는 광시트들을 패널(1)의 내부에 제공하는 광원부(2; 8), 및 아웃커플링 부위(11)에 도달하는 광을 검출하는 광센서부(3; 9)를 포함하며, 터치면(4)을 터치하는 각각의 객체(6)가 2개 이상의 광시트를 국부 감쇠시키도록 구성되는 터치 감지 장치에 구비된 터치면(4) 상의 하나 이상의 객체(6)에 대한 터치 데이터를 결정하는 장치에서,
    상기 아웃커플링 부위(11) 내의 광의 공간 분포를 나타내는 하나 이상의 투사 신호(S_i)를 획득하는 요소(1300);
    상기 감쇠를 나타내는 신호 프로파일(P_{i ,j})의 식별을 위해 상기 하나 이상의 투사 신호(S_i)를 처리하는 요소(1302);
    신호 프로파일(P_{i ,j})에 기반하여 터치면(4) 상에서 하나 이상의 후보 터치 영역을 식별하는 요소(1304);
    상기 하나 이상의 후보 터치 영역 내에서 2차원 분포된 신호값을 재구성하기 위해 상기 하나 이상의 투사 신호(S_i)를 처리하는 요소(1306); 및
    후보 터치 영역 내에서 재구성된 신호값을 처리함으로써 상기 또는 각각의 객체(6)에 대한 터치 데이터를 결정하는 요소(1308)를 포함하는 장치.
21. 터치면(4) 및 반대면(5)이 정의된 투광성 패널(1);
    인커플링 부위(10)로부터 아웃커플링 부위(11)로 터치면(4)과 반대면(5) 간의 내부 반사에 의해 진행되는 광을 각각 포함하는 광시트들을 패널(1)의 내부에 제공하는 광원부(2; 8);
    아웃커플링 부위(11)에 도달하는 광을 검출하는 광센서부(3; 9); 및
    제20항에 따른 터치 데이터를 결정하는 장치(7)를 포함하며,
    터치면(4)을 터치하는 객체(6)가 2개 이상의 광시트를 국부 감쇠시키도록 구성되는 것인 터치 감지 장치.
22. 터치면(4) 및 반대면(5)이 정의된 투광성 패널(1), 및 인커플링 부위(10)로부터 아웃커플링 부위(11)로 터치면(4)과 반대면(5) 간의 내부 반사에 의해 진행되는 광을 각각 포함하는 광시트들을 패널(1)의 내부에 제공하는 광원부(2; 8)를 포함하고, 아웃커플링 부위(11)에 도달하는 광을 검출하는 광센서부(3; 9)를 더 포함하며, 터치면(4)을 터치하는 하나 이상의 객체(6)가 2개 이상의 광시트의 국부 감쇠를 야기하도록 구성되는 터치 감지 장치의 방법에서,
    상기 아웃커플링 부위(11) 내의 광의 공간 분포를 나타내는 하나 이상의 투사 신호(S_i)를 획득하는 단계;
    상기 감쇠를 나타내는 신호 프로파일(P_{i ,j})의 식별을 위해 상기 하나 이상의 투사 신호(S_i)를 처리하는 단계;
    각각의 신호 프로파일(P_{i ,j})에 대해, 터치면(4)을 가로질러 신호 프로파일(P_{i ,j})에 기반하여 결정된 폭을 가진 감쇠 경로(A_{i ,j})를 결정하는 단계; 및
    터치면(4) 상의 상기 하나 이상의 후보 터치 영역을 결정된 감쇠 경로(A_{i ,j}) 세트의 함수로 식별하는 단계; 및
    후보 터치 영역에 기반하여 상기 또는 각각의 객체(6)에 대한 터치 데이터를 결정하는 단계를 포함하는 방법.

Images