JP5757004B2 - マルチタッチ認識装置 - Google Patents

Description

本発明は、タッチ測定信号、一例として、赤外線を介してタッチ面での赤外線の経路妨害の有無を判断して、複数の物体の位置を測定するタッチスクリーン装置において、実際にタッチされる位置である実像と、実際にタッチされなかった虚像とを区分できるだけでなく、タッチ測定演算の速度を改善して、ユーザによってタッチ位置が速く変化しても、これを正確に認識できるようにするマルチタッチ認識装置に関する。

赤外線タッチは、配列された赤外線タッチ測定信号受信部によって、物体によって赤外線が遮られることによって赤外線が受信されなかったかどうかによって物体の位置を測定する。

このような方式に使用される赤外線信号は、数十〜数百ＫＨｚの交流信号として放射した後、物体の有無によって収集された交流信号を平均して、信号の大きさを測定する。

このような方式は、収集された交流信号を平均するための時間、及び高周波信号による赤外線タッチ測定信号受信部の周波数反応の著しい低下のため、感度及び全体反応速度の制約をもたらし、発光部と受光部で作動する異なる光源によって互いに干渉が発生して、受信部で正確な信号の受信を期待できず、そのため、正確な座標を算出できないだけでなく、発光部と受光部との間で赤外線信号が放射される場合、遮られた座標において物体の有無を判断できない部分、すなわち、虚像座標が生成されるという問題点があった。

このような問題点を解決するために提案されたもので、特許文献１は、虚像を除去するための装置及び方法を提案している。これによれば、虚像の除去のためには、第１スキャン制御モードを行った後にマルチタッチが感知される場合には、第２スキャン制御モードを別途に行わなければならない。

図１４は、特許文献１に開示された虚像の除去が可能な赤外線タッチスクリーン装置の概略的な構成図が示されている。

しかし、前記特許文献１に開示された方式によれば、第１スキャン制御モードで実際にマルチタッチが発生したにも関わらず、これを正しく認識できない場合が発生するようになる。

具体的に、特許文献１に開示された方式によれば、新しいタッチが発生する場合、第１スキャン制御モードを行った後にマルチタッチとして認識される場合には、別途の第２スキャン制御モードを駆動して、マルチタッチのうち虚像として判断される物体を除去するが、もし、マルチタッチの移動が速いか、または頻繁に発生する場合、第２スキャン制御モードが行われる間に新しいマルチタッチが発生しても、第２スキャン制御モードが実行中であるから、第１スキャン制御モードへの切り替えを行うことができないため、新しいマルチタッチを測定できないという問題点がある。

韓国登録特許第１０−１０１８３９７号

本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたもので、タッチスクリーン装置で多重タッチが発生する場合に、実際にタッチされる位置と虚像の位置とを区別することができるマルチタッチ認識装置を提供しようとする。

また、本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたもので、傾斜角測定方式を用いて虚像を区別することができるマルチタッチ認識装置を提供しようとする。

また、本発明は、タッチ位置を測定するために必要とする時間を最小化することができるマルチタッチ認識装置を提供しようとする。

上記のような課題を達成するための本発明に係るマルチタッチ認識装置は、受信モジュールグループ部に向かって放射状に連続したタッチ測定信号を発信するタッチ測定信号発信部をグループ化した複数の発信部グループ部と；前記発信部グループ部から発信される測定信号を、直角、鋭角及び鈍角の位置でそれぞれ受信モジュール別に直角、鋭角及び鈍角に同時に受信するように、少なくとも３個以上の多数の受信モジュールを備えた複数の受信モジュールグループ部と；前記発信部グループ部のそれぞれに含まれた同一のインデックスのタッチ測定信号発信部が同時に駆動されるように駆動クロックを提供する発信部駆動クロック部と；前記複数の受信モジュールグループ部で受信されたタッチ測定信号に基づいてタッチ領域のｘ、ｙ座標または直径の大きさを演算する制御部と；ユーザからタッチ入力が入力されるタッチパネルと；を含むことを特徴とするマルチタッチ認識装置を特徴とする。

上記のような課題を達成するための本発明に係る更に他のマルチタッチ認識装置は、パルスを含むタッチ測定信号を放射状に発信する発信素子を一つ以上含む発信モジュールと；前記発信モジュールから発信された前記タッチ測定信号を受信する受信素子を一つ以上含む受信モジュールと；前記受信モジュールで受信されたタッチ測定信号からタッチ領域の座標または直径の大きさを演算する制御部と；ユーザからタッチ入力が入力されるタッチパネルと；を含み、発信素子から放射状に発信されたタッチ測定信号を、直角、鈍角及び鋭角に位置した受信素子が直角、鋭角または鈍角のタッチ信号を連続して受信することを特徴とするマルチタッチ認識装置を特徴とする。

上記のような構成を有する本発明に係るマルチタッチ認識装置は、マルチタッチスクリーン装置でマルチタッチが発生する場合に、実際にマルチタッチされる位置と虚像の位置とを効率よく区別することができ、傾斜角測定方式のマルチタッチ位置測定方法及び基準座標算出方法を用いて虚像を効率よく区別できるようになり、マルチタッチ位置を測定する時間を最小化して、マルチタッチが速く移動したり、または変化しても、これを効果的に測定できるようにする。

本発明の一実施例に係るマルチタッチ認識装置の概略的な構成図である。 本発明に係るマルチタッチ認識装置においてタッチ地点を認識する原理を説明する図である。 本発明に係るマルチタッチ認識装置においてタッチ地点を認識する原理を説明する図である。 本発明に係るマルチタッチ認識装置において、特定のタッチ受発信モジュールに故障が発生した場合にタッチ地点を認識する原理を説明するための他の図である。 本発明に係るマルチタッチ認識装置において、実際にタッチされる地点と虚像のタッチ地点とを区分する過程を示すフローチャートである。 本発明に係るマルチタッチ入力位置認識装置において、タッチ測定信号発信部の発信角によって虚像を除去する原理を説明するための図である。 本発明に係るマルチタッチ認識装置において、タッチ測定信号発信部の発信角によって虚像を除去する過程を説明するための図である。 本発明に係るマルチタッチ認識装置において、タッチ測定信号発信部の発信角によって虚像を除去する過程を説明するための図である。 本発明に係るマルチタッチ認識装置の他の実施例に係るモジュール型でタッチ測定信号受信部を構成した構成図である。 本発明のモジュール型でタッチ測定信号受信部を構成したマルチタッチ認識装置の動作を説明するための図である。 隣接する受発信モジュール群において受信部モジュールが互いに連動する原理を説明するための図である。 従来技術に係るマルチタッチスクリーン装置の概略的な構成図である。

以下では、添付の図面を参照して、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は様々な形態で具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。そして、図面において、本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略し、明細書全体において同様の部分には同様の符号を付する。

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

図１は、本発明に係るマルチタッチ認識装置の概略的な構成図である。

本発明の実施例に係るマルチタッチ認識装置は、Ｘ軸タッチ測定信号受信部１１０、Ｘ軸タッチ測定信号発信部１２０、Ｙ軸タッチ測定信号受信部１３０、Ｙ軸タッチ測定信号発信部１４０、Ｘ軸受信部ドライバ１１１、Ｘ軸発信部ドライバ１２１、Ｙ軸受信部ドライバ１３１、Ｙ軸発信部ドライバ１４１及び制御部２３０を含む。

Ｘ軸タッチ測定信号受信部１１０は、少なくとも二つ以上が連続して配列されて全体受信部を構成し、発信部から発信される赤外線を受信する。Ｘ軸タッチ測定信号発信部１２０は、少なくとも二つ以上が連続して配列されて、Ｘ軸タッチ測定信号受信部１１０側に、タッチ測定信号をタッチ平面に発信する。

Ｙ軸タッチ測定信号受信部１３０は、少なくとも二つ以上が連続して配列されて全体受信部を構成し、発信部から送出される赤外線を受信する。Ｙ軸タッチ測定信号発信部１４０は、少なくとも二つ以上が連続して配列されて、Ｙ軸タッチ測定信号受信部１３０側に、タッチ測定信号をタッチ平面に発信する。

Ｘ、Ｙ軸発信部ドライバ１２１，１４１は、Ｘ、Ｙ軸タッチ測定信号発信部１２０，１４０を一定の時間間隔で駆動して、タッチ測定信号、一例として、赤外線信号をマルチタッチスクリーンのタッチ平面に放射するようにし、Ｘ、Ｙ軸受信部ドライバ１２１，１４１は、Ｘ、Ｙ軸タッチ測定信号受信部１１０，１３０を一定の時間間隔で駆動して、タッチ測定信号、一例として、赤外線信号、及び外部雑音信号、一例として、太陽光、低周波雑音などを受信するようにする。

上記において、タッチ測定信号として赤外線信号が例示されているが、ＲＦ信号及びＬＥＤ発光信号もまたタッチ測定信号として適用可能であることに留意しなければならない。

図１では、発信部と受信部が対向して配置される構造、すなわち、一側には送出モジュールのみ配列し、他の一側には受信モジュールのみ配列する構造が例示されているが、必要に応じて、送出モジュールと受信モジュールを交互に両側に配列することも可能であることに留意しなければならない。

制御部１５０は、Ｘ軸タッチ測定信号受信部１１０及びＹ軸タッチ測定信号受信部１３０によって受信されたタッチ測定信号を処理して、ユーザによってタッチパネル上のタッチされる地点の特性を計算する。

該タッチされる地点に対する特性としては、Ｘ軸及びＹ軸の座標だけでなく、タッチされる地点の大きさ、一例として、直径が計算されてもよい。

本発明に係る全体Ｘ軸タッチ測定信号受信部１１０及びＸ軸タッチ測定信号発信部１３０は、横軸にＮ個の発信素子及び受信部が、そして、Ｙ軸タッチ測定信号受信部１２０及びＹ軸タッチ測定信号発信部１４０は、縦軸にＭ個の発信素子及び受信部が配列される。

他の例として、Ｘ軸タッチ測定信号受信部１１０とＸ軸タッチ測定信号発信部１３０が交互に配置される場合には、Ｘ軸タッチ測定信号受信部１１０とＸ軸タッチ測定信号発信部１３０の個数の合計は、総２Ｎ個であり、Ｎ個は横軸の一側に、他のＮ個は横軸の他側に配置され、Ｙ軸タッチ測定信号受信部１２０とＹ軸タッチ測定信号発信部１４０の個数の合計は、総２Ｍ個であり、Ｍ個は縦軸の一側に、他のＭ個は縦軸の他側に配置される。

上記のような構造を有する本発明に係るマルチタッチ認識装置において、タッチ地点の特性、すなわち、座標及びタッチ領域の大きさを計算する方法について説明する。

まず、互いに対向する水平軸（Ｘ軸）タッチ測定信号受信部で受信された赤外線光の大きさをＸ（０）と、２番目のタッチ測定信号受信部で受信された赤外線光の大きさをＸ（１）と、３番目のタッチ測定信号受信部で受信された赤外線光の大きさをＸ（２）と、ｋ番目の受信モジュールの受信部で受信された赤外線光の大きさをＸ（ｋ−１）と、Ｎ番目の受信モジュールの受信部で受信された赤外線光の大きさをＸ（Ｎ−１）と定義する。

垂直軸（Ｙ軸）受信モジュールの受信部で受信された赤外線光の大きさをＹ（０）と、２番目の受信モジュールの受信部で受信された赤外線光の大きさをＹ（１）と、３番目の受信モジュールの受信部で受信された赤外線光の大きさをＹ（２）と、ｋ番目の受信モジュールの受信部で受信された赤外線光の大きさをＹ（ｋ−１）と、Ｍ番目の受信モジュールの受信部で受信された赤外線光の大きさをＹ（Ｍ）と定義する。

タッチ入力を認識するために発信部から発信されたタッチ測定信号が物体によって干渉されたか否かを確認するために、各Ｘ軸タッチ測定信号受信部は、０からＮ−１番目の値まで、そして、Ｙ（ｋ）を０からＭ−１番目の値まで順次測定するスキャンを行う。

ｋ番目のスキャンを通じてタッチ測定信号受信部で受信されたタッチ測定信号の受信値を、Ｘ（ｋ−１）及びＹ（ｋ−１）とするとき、ｋを、Ｘ軸に対しては１からＮまで、Ｙ軸に対しては１からＭまで変化させながら、全体タッチ測定信号受信部で、各スキャンによるタッチ測定信号の受信値を得る。該値を用いて、タッチ測定信号発信部から発信されるタッチ測定信号の移動を妨害する物体の多重座標、及び該物体の直径を求めることができる。

まず、数式１及び２を通じて、タッチ測定信号の受信値を正規化する。

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

Ｇは、スケーリング値であり、一般的に１または１００に設定し、数式１から求められた測定値は、Ｘ軸に対する測定値の正規化された値である。Ｙ軸もまた、Ｘ軸と同様の方式で座標を求めることができる。

数式２から求められた測定値は、Ｙ軸に対する測定値の正規化された値である。

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

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

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

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

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

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

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

一方、本発明のマルチタッチ入力位置認識装置では、タッチ領域を認識するためにタッチ測定信号受信部で測定された測定値を正規化したＮ_ｘ（ｋ）とＮ_ｙ（ｋ）を計算し、この値が第１基準値Ｔ_{ｌｏｗｅｒ}よりも大きい場合を測定し、これらの値のうち少なくとも１個以上の値が第２基準値Ｔ_{ｈｉｇｈｅｒ}＞Ｎ_ｘ（ｋ）、Ｎ_ｙ（ｋ）の条件に合う連続的に得られた値から、前記数式３乃至６を通じて座標及び直径を求める。

上記の数式において、Ｗ＝Ｓ／Ｎであり、Ｈ＝Ｓ／Ｍであり、Ｓは画面の最大解像度、Ｎ及びＭは、それぞれＸ軸及びＹ軸のタッチ測定信号受発信部の個数である。

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

具体的に、タッチ領域の確率密度測定値を数式７及び８のように定義する。

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

図２及び図３は、本発明に係るマルチタッチ認識装置においてタッチ地点を認識する原理を説明するための図であり、図５は、本発明の第１実施例によって、実際にタッチされる地点と虚像のタッチ地点とを区分する過程を示すフローチャートである。

以下では、図２及び図３を参照して、本発明に係るマルチタッチ認識装置において実際にタッチされる地点と虚像のタッチ地点とを区分する過程について説明する。

まず、タッチ測定信号受信部は、タッチ測定信号発信部から発信されたタッチ測定信号のうち最大値、すなわち、Ｘ_ｍａｘ（ｋ）及びＹ_ｍａｘ（ｋ）に該当する値を測定する（ステップＳ５０１）。

Ｘ_ｍａｘ（ｋ）及びＹ_ｍａｘ（ｋ）に対する測定が完了したか否かを判断し、完了した場合（ステップＳ５０２）、ステップＳ５０３に移動する。ステップＳ５０２で、測定値は、赤外線を妨害する物体がタッチ面に存在しないものと見なす。

ステップＳ５０３では、タッチ測定信号がタッチ測定信号受信部で受信されるかを測定する。すなわち、各タッチ測定信号受信部でＸ（ｋ）及びＹ（ｋ）を測定する。

ステップＳ５０４で、測定が完了したか否かを判断し、完了した場合、ステップＳ５０５に移動する。

ステップＳ５０５では、タッチ領域の値、すなわち、座標及び直径などを測定するために用いられる変数を初期化する。すなわち、各変数を、ｎ＝０、ｍ＝０、ｗ＝０、ｈ＝０、ｉ＝０、ｊ＝０に設定する。

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

ステップＳ５０６では、前記数式1及び数式２を計算する。

ステップＳ５０７では、正規化したＮ_ｘ（ｋ）及びＮ_ｙ（ｋ）を計算して、この値が第１基準値Ｔ_{ｌｏｗｅｒ}より大きい場合を計算する符合する値に対してはステップＳ５１１に移動する。第１基準値Ｔ_{ｌｏｗｅｒ}より大きくない場合、Ｓ５０８段階に移動する。

ステップＳ５０８では、Ｗ及びＨの値が０であるか否かを判断し、０でない場合は、タッチに押圧が存在したものと判断して、最終の座標の計算のためにステップＳ５１４に移動する。もし、０である場合、ステップＳ５０９に移動する。

ステップＳ５０９では、Ｗ及びＨを初期化し、上記の数式３及び数式４を用いてｘ（ｎ）及びｙ（ｍ）を計算する。

ステップＳ５１０では、Ｗ及びＨを初期化し、数式５及び数式６を用いてｄｘ（ｎ）及びｄｙ（ｍ）を計算する。

ステップＳ５１１では、ステップＳ５０７で測定されたＮ_ｘ（ｋ）及びＮ_ｙ（ｋ）の値のうち第１基準値Ｔ_{ｌｏｗｅｒ}より大きい場合、タッチ測定信号に対する妨害があるものと判断して、ｗ及びｈの値を一つずつ増加させる。

ステップＳ５１２では、計算された座標及び直径が制限的な条件、例えば、特定の直径の一つ以上の制限によってタッチとして認めない条件などを判断して、判断の結果、条件に合う場合、ステップＳ５１３に移動し、そうでない場合、座標情報を削除し、ステップＳ５１４に移動する。ここで、条件測定は、上記の数式７及び数式８のように判断条件であってもよい。

ステップＳ５１３では、ｎ及びｍのインデックス値を一つずつ増加させ、ステップＳ５１４では、ｉ及びｊのインデックス値を一つずつ増加させる。

ステップＳ５１５では、ｎ×ｍの座標でタッチ測定信号に対する測定が完了し、この座標のうち物体の存在有無を測定できない虚像を除去して、実際のタッチ点の座標のみを区分する。

ステップＳ５０８段階では、Ｗ及びＨの値が０であるか否かを判断して、０でない場合は、タッチに押圧が存在したものと判断し、最終の座標の計算のためにステップＳ５１４に移動する。もし、０である場合、ステップＳ５０９に移動する。

タッチダウン状態となると、座標を情報機器に伝送し、新しい座標を測定するためにステップＳ５０３に移動する。

ステップＳ５２０段階では、ｉ＝（Ｎ−１）がｊ＝（Ｍ−１）の条件を満足するか否かを判断し、満足する場合は、全てのタッチ測定信号に対する測定値の計算が完了した場合であって、ステップＳ５１５に移動し、そうでない場合、ステップＳ５０６に移動して、次番目のＮ_ｘ（ｋ）及びＮ_ｙ（ｋ）を測定する。

タッチアップが一定時間の間続く場合、ステップＳ５０１に移動して、Ｘ_ｍａｘ（ｋ）及びＹ_ｍａｘ（ｋ）を再測定し、そうでない場合、ステップＳ５０３に移動する。

図５のステップＳ５０７は、下記の数式９及び１０を満足するタッチ領域のみを対象として実行することができる。

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

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

図４は、本発明に係るマルチタッチ入力位置認識装置において、特定のタッチ受発信モジュールに故障が発生した場合にタッチ地点を認識する原理を説明するための他の図である。

一般に、赤外線タッチ測定信号発信部に不良が発生すれば、タッチの有無を判断できない。そのため、このような素子の故障によって信号を測定できないという問題を解決するために、図５のステップＳ５０６で、図４でのように、ｋ番目のタッチ測定信号発信部に故障が発生した場合、すなわち、Ｘ_ｍａｘ（ｋ）＝０及びＹ_ｍａｘ（ｋ）＝０である場合、Ｎ_ｘ（ｋ）=Ｎ_ｘ（ｋ−１）のように、Ｎ_ｘ（ｋ）、Ｎ_ｙ（ｋ）をそれぞれＮ_ｘ（ｋ−１）、Ｎ_ｙ（ｋ−１）値に代替して座標を計算することによって、故障によるタッチスクリーンの誤動作を防止することができる。

図６は、本発明の第１実施例に係るマルチタッチ認識装置において、タッチ測定信号発信部の発信角によって虚像を除去する原理を説明するための図である。

図７乃至図１０は、本発明の第１実施例に係るマルチタッチ認識装置において、タッチ測定信号発信部の発信角によって虚像を除去する過程を説明するための図である。

マトリクス形式で配置されたタッチスクリーンでマルチ座標の虚像を除去するために、図６のように、タッチ測定信号発信部の発信角経路で物体の有無を判断し、第３の座標を測定して虚像を除去する方法を記述する。虚像除去方法は、図７のステップＳ５１５で処理する。

図７において、ｋ＋ｄ番目のタッチ測定信号発信部からタッチ測定信号が発信されると、発信されたタッチ測定信号を受信するタッチ測定信号受信部はｋ番目となるように、斜角にスキャンして、Ｘ（ｋ）を測定する。

同様に、ｋ番目のタッチ測定信号発信部からタッチ測定信号が発信されると、この放射赤外線が受信されるタッチ測定信号受信部はｋ＋ｄ番目となるように、斜角にスキャンして、Ｘ（ｋ＋ｄ）を測定する。

この場合、図７を参照して、実際にタッチされる領域のタッチ測定信号受信部からの距離をそれぞれマトリクス形式で配置されたタッチ面で虚像を除去するために、タッチ測定信号発信部から発信されたタッチ測定信号の移動経路で物体による妨害有無を判断し、下記で説明する第３の座標を測定して虚像を除去する方法を記述する。虚像除去方法は、図７のステップＳ７１５で処理する。

図９において、ｋ＋ｄ番目のタッチ測定信号発信部からタッチ測定信号が発信されると、発信されたタッチ測定信号を受信する受信部はｋ番目となるように、斜角にスキャンして、タッチ位置を測定する。

図８では、ｋ番目のタッチ測定信号発信部からタッチ測定信号が発信されると、受信部はｋ＋ｄ番目となるように、斜角にスキャンしてタッチ位置を測定する。

この場合、図７で、実際にタッチされる領域のタッチ測定信号受信部からの距離をそれぞれｙ（ｎ）、ｙ（ｎ＋１）［図７では、ｙ_Ｔ（ｎ）、ｙ_Ｔ＋１（ｎ）と図示されている］とするとき、それぞれ下記の数式１１及び数式１２によって求められる。

ここで、Ｗ_Ｔ＝Ｓ/ｄであり、ＳはＸ軸の解像度であり、ｄは、斜角にスキャンするときに、斜角の角度を決定する因子であって、斜角にスキャンする傾きの程度を決定する。

虚像（Ｇｈｏｓｔ Ｉｍａｇｅ）の除去は、次のような段階を通じて実現される。

まず、図８でのように、直角方向にタッチ測定信号を発信して、タッチ領域の座標を測定する。この場合、多点を形成する物体Ａ，Ｂ，Ｃがタッチ面に置かれていれば、虚像Ｂを区分できない状態でＡ，Ｂ，Ｃ及びＤの直交座標を測定するようになる。しかし、図９、１０は、実際に斜角信号で多点スキャンを行う場合、タッチ物体であるＡ、Ｃ、Ｄのみ測定され、虚像Ｂは測定されないことを示している。

次に、図９でのように、左側方向に斜角を有するように、すなわち、タッチ測定信号が受信部で下部面に対して鈍角を有するようにタッチ測定信号発信部から発信されるようにし、タッチ測定信号発信部から発信されたタッチ測定信号をスキャニングして、タッチ領域の座標を測定する。

直交座標を通じて測定された虚像を含む座標に対応する傾き座標は、下記の数式１３及び数式１４によって計算される。

前記直交座標は、図８のように、タッチ物体を受信素子が直角に実際にスキャンしたときに測定された直交座標［ｘ_０（ｎ）とｙ_０（ｍ）］である。前記虚像を含む座標に対応する傾き座標（Ｘ_ＴＣ，Ｙ_ＴＣ）とは、直交座標［ｘ_０（ｎ）とｙ_０（ｍ）］を、図９、図１０のように、傾きスキャンを仮想したときにタッチ物体が存在すると予想される傾き座標（Ｘ_ＴＣ，Ｙ_ＴＣ）に数式を通じて換算したものである。すなわち、下記の数式は、直交座標に含まれた虚像を含んで傾き座標に換算したものである。

上記の数式１３及び数式１４によって計算された換算された傾き座標値（Ｘ_ＴＣ，Ｙ_ＴＣ）と、図８のように、実際に斜角に発信されたタッチ測定信号によるスキャニングを通じて得られた座標（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ）との距離を、下記の数式１５及び数式１６によって測定する。

上記において、ｘ_ｏ（ｎ）、ｙ_ｏ（ｎ）は、直交スキャニングを通じて得られた虚像を含む座標であり、Ｘ_ｃ及びＹ_ｃは、使用されたタッチ測定信号受信部の個数を意味する。

もし、Ｄ_ｘｒ（ｎ）、Ｄ_ｙｒ（ｎ）が特定の限界値よりも大きい場合、座標は虚像に該当すると判断する。上記において、特定の限界値は、使用した赤外線受信部センサの密度によって予め決定される。

図１０でのように、左側方向に斜角を有するように、すなわち、タッチ測定信号が受信部で下部面に対して鋭角を有するようにタッチ測定信号発信部から発信されるようにし、タッチ測定信号受信部は、受信されたタッチ測定信号をスキャニングして、タッチ領域の座標を測定することができる。

ここで、直交座標［ｘ_ｏ（ｎ）、ｙ_ｏ（ｍ）］を通じて測定された虚像を含む座標に対応する傾き座標（Ｘ_ＴＣ，Ｙ_ＴＣ）は、下記の数式１７及び数式１８によって計算される。

計算された値（Ｘ_ＴＣ，Ｙ_ＴＣ）と、斜角に発信されたタッチ測定信号によるスキャニングを通じて得られた座標（Ｘ_Ｔ，Ｙ_Ｔ）との距離を、下記の数式１９及び数式２０によって測定する。

もし、Ｄ_ｘｌ（ｎ）、Ｄ_ｙｌ（ｎ）が特定の限界値よりも大きい場合、座標は虚像に該当するものと判断する。上記において、特定の限界値は、使用した赤外線受信部センサの密度に依存する。

上記において、ｘ_ｏ（ｎ）、ｙ_ｏ（ｍ）は、直交スキャニングを通じて得られた虚像を含む座標であり、Ｘ_ｃ及びＹ_ｃは、使用されたタッチ測定信号受信部の個数を意味する。

図９及び図１０のように斜角にスキャンする場合に、タッチ測定信号発信部から発信されるタッチ測定信号は、一つのタッチ測定信号発信部から、タッチ測定信号受信部及び受信部に連結されている面に対して、直角の発信信号及び斜角（鈍角または鋭角）のタッチ測定信号を連続して発信することに注意しなければならない。

すなわち、従来は、全てのタッチ測定信号発信部から直角のタッチ測定信号を連続して発信した後、斜角のタッチ測定信号を再び全てのタッチ測定信号発信部から連続して発信するようにしたが、本発明では、一つのタッチ測定信号発信部から、直角のタッチ測定信号及び斜角のタッチ測定信号を同時に放射状に発信し、該当の発信部に対して所定の角度、すなわち、鈍角、直角、鋭角に位置する受信部で受信されるタッチ測定信号を用いてタッチの座標または直径を演算するという点に差がある。

図１１は、本発明の第２実施例であるモジュール型でタッチ測定信号受信部を構成したマルチタッチ入力位置認識装置の構成図であり、図１２は、本発明の第２実施例であるモジュール型でタッチ測定信号受信部を構成したマルチタッチ入力位置認識装置の動作を説明するための図である。

本発明の第２実施例に係るマルチタッチ入力位置認識装置において、タッチ測定信号発信部１１６０から発信されるタッチ位置測定信号は、タッチ測定信号発信部１１６０から所定の角度で放射状に発信され、予め定義された鋭角、直角、鈍角に位置した３個のタッチ測定信号受信部１１４０で前記タッチ位置測定信号を同時に測定するようにし、所定の数でタッチ測定信号受信部１１４０をモジュール化した後、前記受信部モジュールＡ，Ｂ，Ｃを所定の数でグループ化して、受信部モジュールグループ部１１１０となるようにする。

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

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

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

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

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

上記のような構成を有する本発明の第２実施例に係るマルチタッチ認識装置の動作を、図１２を参照して説明する。

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

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

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

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

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

上記のような方式によって、本発明の第２実施例は、発信部グループ部Ｒ_Ｎ、Ｒ_Ｎ＋１別に同一のインデックスを有するタッチ測定信号発信部からタッチ測定信号が同時に発信され、タッチ測定信号受信部もまた、受信部モジュールＡ，Ｂ，Ｃ別に少なくとも一つのタッチ測定信号が受信されるので、第１実施例よりも迅速にタッチ位置を測定できるだけでなく、タッチ位置をより正確に測定できるようになることで、タッチ位置が速く変化しても、これを迅速且つ正確に測定できるようになる。

図１３は、本発明の第２実施例である隣接した受発信モジュール群において受信部モジュールが互いに連動する原理を説明するための図である。

図１３からわかるように、本発明の第２実施例において、隣接した発信部グループ部１３３０，１３４０のタッチ測定信号発信部から発信されるタッチ測定信号のうち鋭角のタッチ測定信号は、隣接した受信部モジュールグループ部１３１０，１３２０の受信部モジュール１３１１〜１３１３、１３２１〜１３２３内のタッチ測定信号受信部で受信できるので、どの発信部グループ部１３３０，１３４０のタッチ測定信号発信部からタッチ測定信号が発信されるかに関係なく、受信部モジュールグループ部１３１０，１３２０の一部の受信部モジュールは、少なくともタッチ測定信号を受信できるように構成することができる。

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

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

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

ディスプレイ産業分野に利用可能である。

Claims (12)

1. 受信モジュールグループ部に向かって放射状に連続したタッチ測定信号を発信するタッチ測定信号発信部をグループ化した複数の発信部グループ部と、
   前記発信部グループ部から発信される測定信号を、直角、鋭角及び鈍角の位置でそれぞれ受信モジュール別に直角、鋭角及び鈍角に同時に受信するように、少なくとも３個以上の多数の受信モジュールを備えた複数の受信モジュールグループ部と、
   前記発信部グループ部のそれぞれに含まれた同一のインデックスのタッチ測定信号発信部が同時に駆動されるように駆動クロックを提供する発信部駆動クロック部と、
   前記複数の受信モジュールグループ部で受信されたタッチ測定信号に基づいてタッチ領域のｘ、ｙ座標または直径の大きさを演算する制御部と、
   ユーザからタッチ入力が入力されるタッチパネルとを含み、
   前記制御部は、タッチ座標のうち直角に受信されたタッチ信号から得た直交座標を、下記の数式によって計算することを特徴とする、マルチタッチ認識装置。
   （式中、
   Ｎ _ｘ （ｋ）：Ｘ軸タッチ測定信号の測定値、Ｎ _ｙ （ｋ）：Ｙ軸タッチ測定信号の測定値、
   ｘ（ｎ）：Ｘ軸タッチ領域の座標、ｙ（ｎ）：Ｙ軸タッチ領域の座標、
   ｋ：受信素子インデックスであって、Ｘ軸は０〜Ｎ、Ｙ軸は０〜Ｍの自然数、
   ｉ：Ｘ軸タッチ測定信号受信部のインデックス、ｊ：Ｙ軸タッチ測定信号受信部のインデックス、
   ｗ：Ｘ軸タッチ領域の受信部の個数、ｈ：Ｙ軸タッチ領域の受信部の個数、
   Ｗ＝Ｓ/Ｎであり、Ｈ＝Ｓ/Ｍであり、このとき、Ｓは、画面の最大解像度を意味し、Ｎ及びＭは、それぞれＸ軸及びＹ軸のタッチ測定信号発信部の個数である。）
2. パルスを含むタッチ測定信号を放射状に発信する発信素子を一つ以上含む発信モジュールと、
   前記発信モジュールから発信された前記タッチ測定信号を受信する受信素子を一つ以上含む受信モジュールと、
   前記受信モジュールで受信されたタッチ測定信号からタッチ領域の座標または直径の大きさを演算する制御部と、
   ユーザからタッチ入力が入力されるタッチパネルとを含み、
   発信素子から放射状に発信されたタッチ測定信号を、直角、鈍角及び鋭角に位置した受信素子が直角、鋭角または鈍角のタッチ信号を連続して受信し、
   前記制御部は、タッチ座標のうち直角に受信されたタッチ信号から得た直交座標を、下記の数式によって計算することを特徴とする、マルチタッチ認識装置。
   （式中、
   Ｎ _ｘ （ｋ）：Ｘ軸タッチ測定信号の測定値、Ｎ _ｙ （ｋ）：Ｙ軸タッチ測定信号の測定値、
   ｘ（ｎ）：Ｘ軸タッチ領域の座標、ｙ（ｎ）：Ｙ軸タッチ領域の座標、
   ｋ：受信素子インデックスであって、Ｘ軸は０〜Ｎ、Ｙ軸は０〜Ｍの自然数、
   ｉ：Ｘ軸タッチ測定信号受信部のインデックス、ｊ：Ｙ軸タッチ測定信号受信部のインデックス、
   ｗ：Ｘ軸タッチ領域の受信部の個数、ｈ：Ｙ軸タッチ領域の受信部の個数、
   Ｗ＝Ｓ/Ｎであり、Ｈ＝Ｓ/Ｍであり、このとき、Ｓは、画面の最大解像度を意味し、Ｎ及びＭは、それぞれＸ軸及びＹ軸のタッチ測定信号発信部の個数である。）
3. 前記直交座標をそれに対応する鋭角または鈍角である傾き座標に換算したものに基づいて、虚像であるか否かを判断する、請求項１又は２に記載のマルチタッチ認識装置。
4. 前記直交座標を下記の数式１３及び数式１４によって換算して得られた鈍角傾き座標に基づいて、虚像であるか否かを判断することを特徴とする、請求項３に記載のマルチタッチ認識装置。
   （式中、Ｘ_ｏ（ｎ）、Ｙ_ｏ（ｎ）は、直交スキャニングを通じて得られた虚像を含む座標であり、Ｘ_Ｃ及びＹ_Ｃは、各センサ部に使用されたセンサの個数であり、ｄは、鋭角または鈍角にスキャンするときに、鋭角または鈍角の角度を決定する因子である。ｎは、Ｘ軸上のタッチ物体の数であり、ｍは、Ｙ軸上のタッチ物体の数である。）
5. 前記直交座標を下記の数式１７及び数式１８によって換算して得られた鋭角傾き座標に基づいて、虚像であるか否かを判断することを特徴とする、請求項３に記載のマルチタッチ認識装置。
   （式中、ｘ_ｏ（ｎ）、ｙ_ｏ（ｍ）は、直交スキャニングを通じて得られた虚像を含む座標であり、Ｘ_ｃ及びＹ_ｃは、使用されたタッチ測定信号受信素子の個数を意味する。ｄは、鋭角または鈍角にスキャンするときに、鋭角または鈍角の角度を決定する因子である。ｎは、Ｘ軸上のタッチ物体の数であり、ｍは、Ｙ軸上のタッチ物体の数である。）
6. 下記の数式１５及び数式１６によって決定されるＤ_ｘｒ（ｎ）、Ｄ_ｙｒ（ｎ）が所定の限界値以上であれば、虚像と判断することを特徴とする、請求項４又は５に記載のマルチタッチ認識装置。
   （式中、Ｘ_Ｔ、Ｙ_Ｔは、斜角（鋭角）スキャン時に実際のタッチ物体の測定座標であり、Ｘ_ＴＣ、Ｙ_ＴＣは、直交座標から換算された傾き座標である。）
7. タッチ領域から測定された座標値は、正規化されたタッチ測定値（Ｎ_ｘ（ｋ）、Ｎ_ｙ（ｋ））として計算して使用することを特徴とする、請求項１又は２に記載のマルチタッチ認識装置。
8. タッチ領域の測定された座標値は、下記の数式１及び数式２によって正規化され、
   タッチ領域の正規化された測定値（Ｎ_ｘ（ｋ）、Ｎ_ｙ（ｋ））は、下記の数式９及び数式１０によって補正されることを特徴とする、請求項７に記載のマルチタッチ認識装置。
   （式中、
   Ｎ_ｘ（ｋ）：Ｘ軸タッチ測定信号測定値の正規化値、
   Ｎ_ｙ（ｋ）：Ｙ軸タッチ測定信号測定値の正規化値、
   ｋ：受信素子インデックスであって、Ｘ軸は０〜Ｎ、Ｙ軸は０〜Ｍの自然数、
   Ｇ：スケーリング値、１〜１００の自然数、
   ｎ：１または２などの自然数で、信号のノイズ成分の反応の程度を線形にするか、または非線形にするかを決定するもの、
   Ｘ_ｍａｘ、Ｙ_ｍａｘ：それぞれＸ軸及びＹ軸で測定されたタッチ信号のうち最も大きい値）
   （式中、
   Ｐ_ｘ（ｋ）：Ｘ軸補正関数値、Ｐ_ｘ（ｋ）：Ｙ軸補正関数値、
   Ｓ_ｘ（ｉ）：Ｘ軸マッチングフィルター関数、Ｓ_ｙ（ｉ）：Ｙ軸マッチングフィルター関数、
   ｋ：受信素子インデックス、ｌ：マッチングフィルターのサンプリング数）
9. 前記測定されたタッチ信号の正規化された値（Ｎ_ｘ、Ｎ_ｙ）のうち、所定の第１基準値（Ｔ_{ｌｏｗｅｒ}）より大きく、所定の第２基準値（Ｔ_{ｈｉｇｈｅｒ}）より小さい値を使用して、タッチ領域の座標または直径の大きさを計算することを特徴とする、請求項８に記載のマルチタッチ認識装置。
10. 前記第１基準値（Ｔ_{ｌｏｗｅｒ}）及び第２基準値（Ｔ_{ｈｉｇｈｅｒ}）は、下記の数式７及び数式８によって計算される確率密度関数によって決定されることを特徴とする、請求項９に記載のマルチタッチ認識装置。
    （式中、
    Ｔ_ｘ（ｋ）：Ｘ軸確率密度関数値、Ｔ_ｙ（ｋ）：Ｙ軸確率密度関数値、
    ｉ：Ｘ軸受信素子インデックス、ｊ：Ｙ軸受信素子インデックス、
    ｗ：Ｘ軸タッチ領域の受信素子の個数、ｈ：Ｙ軸タッチ領域の受信素子の個数、
    Ｎ_ｘ（ｉ）：Ｘ軸タッチ測定信号の測定値、Ｎ_ｙ（ｊ）：Ｙ軸タッチ測定信号の測定値、
    ｉ：Ｘ軸タッチ測定信号受信部のインデックス、ｊ：Ｙ軸タッチ測定信号受信部のインデックス、
    ｗ：Ｘ軸タッチ領域受信部の個数、ｈ：Ｙ軸タッチ領域受信部の個数、
    Ｗ＝Ｓ/Ｎであり、Ｈ＝Ｓ/Ｍであり、このとき、Ｓは、画面の最大解像度を意味し、Ｎ及びＭは、それぞれＸ及びＹ軸のタッチ測定信号発信部の個数である。）
11. 前記制御部は、タッチ測定信号からタッチ領域の直径［ｄｘ（ｎ）、ｄｙ（ｎ）］を計算して、タッチとして認める条件を満足するか否かを判断することを特徴とする、請求項１又は２に記載のマルチタッチスクリーン装置。
12. 前記発信素子及び前記受信素子は、同一線上に互いに交互に配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のマルチタッチ認識装置。