JPH0731573B2 - 光タッチ・パネル装置の表面領域における光学的欠陥の補償方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、光タッチ・パネル表面上にある屑や擦り傷等
の光学的欠陥による影響を排除するようにした、光タッ
チ・パネル装置に関する。

B.従来技術 データ処理システムのI/O端末として使用可能な光タッ
チ・パネル装置は、当該技術分野では周知である。典型
的な光タッチ・パネル装置は、スクリーン全体が透明又
は半透明な層で覆われたCRTを含む。この層に対し、光
源、光検出器、反射器等を含む光アセンブリが適切に配
置される。この光アセンブリは、かかる透明又は半透明
層の表面を交差する複数の光ビームを発生する。もし、
これらの光線を遮断する障害物（ポインタや後述する光
学的欠陥を含む物体の総称）がなければ、光は遮断され
ずに光源から光検出器に到達し、この光検出器から連続
的な電流を生ぜしめる。一方、障害物がこれらの光線に
よって形成された走査平面（光面）内に置かれているな
ら、この障害物は光ビームが光検出器に到達するのを妨
げる。この結果、光検出器から不連続的な電流が生ぜら
れる。このような光検出器の電流における不連続性は、
「光ドロップアウト」と呼ばれ、走査平面内における障
害物の存在を表す。

三角測量アルゴリズム又はこれと類似の手法は、かかる
光ドロップアウト現象を用いて障害物の正確な位置を計
算する。CTRスクリーン上の或る位置をポインタでタッ
チする場合には、三角測量手法を利用して、かかるタッ
チの正確な位置を識別することができる。従来技術のこ
の種の装置の詳細は、米国特許3553680号、同第3613066
号、同第3898445号、同第4294543号、同第4420261号、
同第4558313号、同第4710759号及び同第4710758号に記
述されている。

C.発明が解決しようとする問題点 前述の光タッチ・パネル装置に共通している問題は、光
学的欠陥によって惹起されるようなシステム性能の低下
である。光学的欠陥には、例えばタッチ・パネル表面上
の屑、擦り傷、その他の異物等が含まれる。ポインタに
よるCRTスクリーンへの有効なタッチと同様に、前述の
如き光学的欠陥も、光ビームが光検出器に到達するのを
妨げる。この好ましくない妨害は、光検出器の電流に
「欠陥ドロップアウト」と呼ばれる光ドロップアウトを
生ぜしめる。これらの欠陥ドロップアウトは、システム
にとってはポインタによる有効なタッチのように見え
る。更に、大抵のシステムは１回に１つのタッチしか検
出することができない、ということもある。即ち、「欠
陥ドロップアウト」が有効なタッチとして処理されて、
実際に有効なタッチが検出されない場合には、破局的な
システム障害を生ずることがある。

前記問題の直截的な解決方法はタッチ・パネル表面に、
光学的欠陥が全くないようにすることである。これを達
成するには、製造及び保守プロセスを厳格に管理すれば
よいが、このようにすると、システムの価格が著しく増
大するため、かかる解決方法は実際的ではない。また、
光タッチ・パネル装置は、（公衆が容易にアクセスでき
るような）管理の行き届かない環境で使用されることが
多いから、タッチ・パネル表面の損傷又は劣化を防止で
きない、という不都合もある。

本発明の目的は、タッチ・パネル表面上の光学的欠陥に
よって生ぜられる光ドロップアウトを補償するようにし
た、光タッチ・パネル装置を提供することである。

D.問題点を解決するための手段 本発明の前記目的及び他の目的を達成するため、光タッ
チ・パネル装置を、まず学習モードで動作させることに
より、タッチ・パネル表面上にある光学的欠陥の位置を
表す電子イメージを発生させる。次の通常の動作モード
では、ポインタによる有効なタッチと光学的欠陥の電子
イメージを発生させる。次いで、通常の動作モード中に
発生された電子イメージと学習モードの間に光学的欠陥
について発生された電子イメージとの相対的な位置が比
較される。もし、これらの電子イメージ間の変位が所定
の範囲内にあるなら、ポインタの有効なタッチによって
生ぜられた電子イメージと光学的欠陥によって生ぜられ
た電子イメージとを区別するための、追加のプロセス・
ステップが取られる。一方、かかる変位が所定の範囲内
になければ、ポインタの有効なタッチによって生ぜられ
た電子イメージを使用して当該タッチの正確な位置を計
算する。もし、両イメージ間の変位が存在せず、従って
これらのイメージが互いに一致するなら、これらの電子
イメージは光学的欠陥を表すものとして特徴づけられ
る。

本発明の１つの実施例では、通常の動作モード中に発生
されたパルスのエッジ間の変位（パルス幅）を基準値と
比較する。もし、このパルス幅が基準値よりも狭けれ
ば、当該パルスは光学的欠陥を表すものとして捨てられ
る。

特に、本システムの要点は、光学的欠陥の位置を学習す
ることにある。この学習は、走査平面にポインタが存在
しない初期設定段階の間に行うことが望ましい。こうす
ることにより、この段階の間に考慮すべき障害物を、屑
や擦り傷等の光学的欠陥に実質的に制限することができ
るからである。光学的欠陥の各々は、電子イメージ中に
一のパルスを生ぜしめる。各パルスの（先頭及び末尾
の）２つのエッジが測定され、それらの位置が「既知の
屑」と呼ばれるテーブルに記憶される。この測定が数回
反復された後、起こりうるノイズ又はジッタの影響を除
去するため、かかる反復測定の結果が平均化される。

光学的欠陥の場合と同じように、針（スタイラス）や指
といった、ポインタによる有効なタッチも、電子イメー
ジ中にパルスを生ぜしめる。従って、通常の動作中は、
光学的欠陥によってパルス（屑パルス）が生ぜられるば
かりか、ポインタの有効なタッチによってもパルス（針
パルス）が生ぜられるのである。全てのパルスの先頭
（リーディング）及び末尾（トレーリング）エッジが測
定された後、各エッジは「既知の屑」テーブルに記憶さ
れている対応するエッジと比較される。もし、測定され
た−の先頭エッジと前記テーブル中の−の先頭エッジと
が＋又は−の小さなマージンで一致すると認められるな
ら、このエッジは屑（光学的欠陥の総称）により生ぜら
れたものと想定される。同様に、測定された−の末尾エ
ッジが前記テーブル中の−の末尾エッジと一致すると認
められるなら、当該エッジも屑により生ぜられたものと
想定される。

もし、前述のように測定された両エッジが「既知の屑」
テーブル中にある１対のエッジとそれぞれ一致するな
ら、これらのエッジを生ぜしめた障害物は屑又は擦り傷
であるものと想定される。この場合、測定された両エッ
ジは捨てられ、以後の処理には使用されない。

もし、測定された−の先頭エッジが「既知の屑」テーブ
ル中のどの先頭エッジとも一致せず、しかも測定された
その末尾エッジがこのテーブル中のどの末尾エッジとも
一致しないなら、当該パルスはポインタの有効なタッチ
により生ぜられたものと想定される。この場合、ポイン
タの有効なタッチにより生ぜられたパルス（針パルス）
は屑により生ぜられたパルス（屑パルス）と完全にオー
バラップする可能性があるが、これは結果的な精度には
影響しない。前述のようにして生ぜられた全ての有効な
パルス（針パルス）のエッジに関する位置情報は、ポイ
ンタの位置を計算するプロセスに渡される。ポインタと
しては、指や針又これと同様の指示手段を利用すること
ができる。説明を簡単にするため、以下では「針」とい
う用語を使ってポインタを表すものとする。また、光学
的欠陥には、タッチ・パネル表面上の屑や擦り傷又はこ
れと類似の異物が含まれることは前述のとおりである
が、説明の便宜上、以下では「屑」という用語でかかる
光学的欠陥を表すものとする。

一方、もし測定されたパルスの１つのエッジが「既知の
屑」テーブル中の−のエッジと一致し、同じパルスの他
のエッジがこのテーブル中のどのエッジとも一致しない
なら、当該測定済みのパルスと既知の屑により生ぜられ
たパルスとは互いに部分的にオーバラップし且つ一致す
るエッジは屑に起因するものと想定される。この部分的
なオーバラップは、閉塞（occlusion）と呼ばれる。こ
の一致エッジの位置は、真の針パルスのエッジ（針エッ
ジ）とは異なることが多いので、その正しい位置が推定
される。針エッジと屑エッジの間の実際の関係は未知
で、しかもランダムであるから、正しい針エッジは前記
一致エッジを生ぜしめた既知の屑パルスの中心であると
推定される。このようにして補正されたエッジ及び他の
不一致エッジに関する位置情報は、正確なタッチ位置を
計算するプロセスに渡される。

本発明の１つの実施例によれば、「既知の屑」テーブル
を更新することが可能になる。このテーブルは項目を付
加又は削除することにより更新される。「既知の屑」テ
ーブルの更新は、走査平面（光面）に屑が付加されたか
又は走査平面から屑が除去されたことが決定される時点
に行われる。当業者には明らかなように、このテーブル
の更新時点を決定する方法には多種類のものがあり、ま
たこの更新を実行する方法にも種々のものがある。この
ような更新を行うことにより、付加された新しい屑、又
は除去された古い屑を補償することができる。

「既知の屑」テーブルからの項目の除去： このテーブルから項目を除去する良好な方法の１つを下
記に示す。

測定されたエッジを検査し、それらを既知の屑エッジと
比較する各パスにおいて、もし−の屑パルスを表すエッ
ジ対が見つからず、且つ針パルスともオーバラップして
いないなら、関連する屑は走査平面から除去されたもの
と想定される。この場合、当該する項目が「既知の屑」
テーブルから除去される。

「既知の屑」テーブルへの項目の付加： 本発明によりタッチ・パネル上のタッチ位置を計算する
プロセスに渡される各エッジ対は、針の有効なタッチに
関連するものと想定されるが、実際には新しい屑に関連
することもある。測定されたエッジを検査する各パスに
おいて、このようなエッジ対の位置情報は、「屑候補」
と呼ばれる一時テーブルに記入される。このテーブルに
は、当該エッジ対の最初の記入時点を示す項目も記入さ
れる。もし、−のエッジ対が（真の針タッチについて妥
当なパスよりも長い）多数の連続するパスにわたって、
走査平面内の同じ位置に静的に留まっていると認められ
るなら、このエッジ対は新しい屑に関連するものと判定
される。次いで、このエッジ対は「既知の屑」テーブル
に記入され、「屑候補」テーブルから除去される。即
ち、「屑候補」テーブル中のエッジ対のうち、次のパス
で反復されないようなエッジ対は、このテーブルから除
去されるのである。

走査平面内の１つの位置から屑が除去され、新しい屑が
別の位置に付加されると、これは屑の移動とみなされ
る。屑がその最初の位置で観測されないとき、この屑に
関する項目が「既知の屑」テーブルから除去され、新し
い位置で静止していると観測されるとき、この屑に関す
る項目が「既知の屑」テーブルに付加される。ここで注
意すべきは、初期設定段階で誤って走査平面内に存在し
ていた針によって生ぜられたパルスは、針が走査平面か
ら引っ込められると直ぐに除去される、ということであ
る。

本発明のもう１つの実施例では、有効な針タッチを表す
パルス幅の値のプログラム可能な範囲がセットされる。
その結果、この値の範囲外にあるすべてのエッジ対は、
屑に起因するものであると想定されて、捨てられてしま
う。特に、セットされた１対の値よりも狭いパルス幅を
持つすべてのエッジ対は、屑として特徴づけられる。こ
れらのエッジ対又はパルスは、それ以後はどんな処理も
受けないで捨てられてしまう。この手順により、屑に起
因する電子パルスを有効に除去することができる。

E.実施例 本発明は種々の型の光タッチ・パネル装置で用いること
ができるが、特に走査型の光タッチ・パネル装置につい
て良好に動作する。従って、以下ではこの環境に即し
て、本発明の実施例を説明する。

第２図は、走査型の光タッチ・パネル装置の概要機構図
を示す。この装置は、CRTのスクリーン表面（図示せ
ず）から高々10cm程度離して取付けられたフレーム10を
含む。フレーム10は−の平面を形成し、その内部ではレ
ーザ・ビーム（後述）が−の走査平面（光面）を形成す
るように反射される。このため、フレーム10の１つの側
面に鏡状部材12が塗布され、隣接する２つの側面には逆
反射性のテーブルが貼られる。走査器モジュール16が、
フレーム10に対し適切な位置に置かれる。走査器モジュ
ール16には、同期モードで作動するステッパー電動機
（図示せず）及びこのステッパー電動機の軸に取付けら
れた片面式の鏡18が含まれる。赤外線ダイオード・レー
ザ、ビーム分割器及び光検出器を含む光学アセンブリ
が、フレーム10に対し適切な位置に取付けられる。

赤外線ダイオード・レーザは単色性の光ビームを発生
し、走査器16はこのビームでフレーム10の表面を走査す
る。ビーム分割器は、走査器16からのビームを回転中の
鏡18に入射させるとともに、反射されたレーザ光を光検
出器に導く。光検出器の前に置かれたレンズ（図示せ
ず）は、反射されたレーザ光を光検出器に合焦させる。

もし、第２図の走査平面22に針20が存在しないなら、ビ
ームは、（レーザ、光検出器、ビーム分割器、レンズ等
を収納する）光学アセンブリに戻ることができる。しか
しながら、もし針20が走査平面22を横切るなら、各走査
中、ビームは遮断されることになる。即ち、ビームが最
初に遮断されるのは、走査用の鏡18が第１の方位（θ
ｖ）を指向していて、ビームが鏡状部材12及び針20にぶ
つかるときであり、ビームが再び遮断されるのは、走査
用の鏡18が第２の方位（θｒ）を指向していて、ビーム
が針20に直接的にぶつかるときである。このようにして
レーザ・ビームが遮断されると、ビームは光検出器に到
達することを妨げられ、かくてこれに応答するシステム
内の検出回路によりこのような遮断を表すパルスが精製
される。この遮断パルスの各々と走査開始時点との間の
時間差が計算され、これにより走査の開始時点を基準と
する走査用鏡18の方位角の測定値を表す。針20の位置は
三角測量手法により計算される。この手法の詳細は、米
国特許第4558313号及び同第4762990号に示されている。

第3A図及び第3B図は、光タッチ・パネル装置の機能ブロ
ック図を示す。この装置に含まれる制御装置24は、複数
のインタフェースを介して、ホスト・システム・光検出
器及び走査用の鏡18（第２図）を駆動する電動機へ接続
される。本発明の良好な実施例では、制御装置24は、イ
ンテル製8096型マイクロ制御装置を含む。このマイクロ
制御装置の詳細は、容易に入手可能な操作マニュアルに
示されている。従って、以下では本発明を理解するため
に必要なマイクロ制御装置の機能だけを説明する。制御
装置24、即ちマイクロ制御装置は、内部バス構造によ
り、SRAM、EPROM及び記憶制御装置に接続される。記憶
制御装置は、SRAMを活動化するためのRAMCS信号およびE
PROMを活動化するためのROMCS信号を出力する。前述の
ものとは異なる異なるバス構造が、マイクロ制御装置と
NVRAM（不揮発性RAM）を相互接続する。マイクロ制御装
置の命令セットは公知であり、熟練したプログラマは、
この命令セットを使用して種々の機能（パルスの検出、
XY位置の計算、軸変換の校正、レーサの遮断、モータの
始動、監視、診断、およびNVRAMの読取／書込動作）を
実行することができる。8096型マイクロ制御装置は、16
ビットの演算プロセッサ及び高速（HS）入力フロント・
エンドを有する。高速入力フロント・エンドは、「開
始」と表記した線を介してディジタイザに接続され、こ
のディジタイザに対し、光検出器からアナログ信号を受
取り、それらをディジタル信号に変換してマイクロ制御
装置に送るように通知する。タッチ位置情報を含むパル
スは、演算プロセッサと同時に走行する高速入力フロン
ト・エンドで捕捉される。後に演算プロセッサによって
使用するため、パルス・エッジの生起時間が２μｓの分
解能で記録され、８段のFIFOバッファ（図示せず）に入
れられる。

8096型マイクロ制御装置は、「EXTINT」と表記した二重
バッファ付きの直列通信ポートを有し、ホスト・インタ
フェースを介してホスト・システムに接続される。シス
テム・ソフトウェアは、パララックス誤差（視差）を補
正する校正ルーチンを含む。このルーチンが生成する校
正定数は、EPROMに記憶され、システムが初期設定され
るときに再び呼び出される。8096型マイクロ制御装置に
備えられているパルス幅変調器（PWM）は、モータ・ド
ライブを制御する信号を生成し、それを線26に出力す
る。同様に、8096型マイクロ制御装置は、レーザを制御
する制御信号も生成する。

前述の機能に加えて、8096型マイクロ制御装置は、屑及
び擦り傷フィルタ・エリミネータとして機能するように
プログラムされる。屑及び擦り傷フィルタ・エリミネー
タは、タッチ・パネルの走査平面内にある屑によって生
ぜられたパルスを除去又はキャンセルする。その結果、
システムは、走査平面内の屑によって生ぜられたパルス
（屑パルス）の影響を排除することができる。

第４図は、本発明を実施する簡略化されたデータ・フロ
ーを示す図である。このデータ・フローに含まれる物理
システム28は、走査用レーザ・ビームによって規定され
る−の走査平面（光面）22を与える。このレーザ・ビー
ムは、針及び屑を含む障害物によって遮断される。走査
平面22（第２図）が物理システム28により走査される
と、電子センサ30は、走査平面22にある障害物によって
生ぜられたパルスの先頭及び末尾エッジの位置を表す値
を発生する。「生のエッジ」と呼ばれるこれらの値は、
屑及び擦り傷フィルタ32に供給される。このフィルタ32
については後で説明するが、ここではフィルタ32は、タ
ッチ・パネルの走査平面22にある屑により生ぜられたパ
ルスを除去するためのものであることを指摘しておけば
十分であろう。「処理されたエッジ」と呼ばれる残りの
パルスの値が位置計算システム34に供給されると、この
位置計算システムは、タッチ・パネル上の針タッチの正
確な位置を表すXY座標を出力する。これらの位置情報
は、以後の処理のため、8096型マイクロ制御装置又は他
のコンピュータにあるアプリケーション・プログラムに
与えることができる。

屑及び擦り傷フィルタ32は、8096型マイクロ制御装置及
び新規なコンピュータ・プログラムの組み合わせから成
る。このプログラムについては、後で説明する。

第１図は、屑及び際り傷フィルタ32（第４図）の詳細な
データ・フローを示す。本発明の良好な実施例では、屑
及び擦り傷フィルタ32は、8096型マイクロ制御装置及び
適切なソフトウェア・プログラムにより想定される。屑
及び擦り傷フィルタ32のデータ・フローを説明する前
に、このフィルタに与えられるパルスを説明しておく。
位置計算システム34（第４図）に供給されるこれらのパ
ルス及び信号は、第５図に示されている。

第５図のグラフＡは、タッチ・パネルの走査平面22内に
ある、屑によって生ぜられるパルスの電子イメージを示
す。後述するように、これらのパルスは、タッチ・パネ
ルの走査平面22内に針20（図２）が存在すべきでないよ
うな、初期設定段階の間に発生される。第５図のグラフ
Ａ〜Ｆに示した信号は、それぞれ２つのレベルを有す
る。第１のレベルは、走査平面（光面）22における暗い
障害物により生ぜられるような、暗いレベルである。第
２のレベルは、光が反射表面から反射され且つ走査平面
22に障害物が存在しないときに生ぜられる。グラフＡの
パルスは、走査平面22における屑の結果である。

グラフＢは、走査平面22内の屑及び針20（図２）によっ
て生ぜられるパルスの電子イメージを表す。これらのパ
ルスを左から右に見ると、各パルスは−の先頭エッジと
−の末尾エッジとを有する。説明の便宜上、エッジ間の
間隔を変位（Ｄ）と呼ぶ。各走査中、基準時点（走査の
開始又は終了時点）から各エッジの検出までの経過時間
が捕捉されてメモリに記憶され、屑により生ぜられたパ
ルスを除去するために後で使用される。

グラフＢに示すパルスを左から右の方向に見ると、最初
のパルスは、走査平面22内の屑を表すことが判る。
「針」と表記した二番目のパルスは、タッチ・パネルへ
の針20の有効なタッチを表し、最後のパルスは、屑とオ
ーバラップする針20の有効なタッチを表す。屑を表すパ
ルスは、破線で示されている。本発明は、屑に起因する
最初のパルスを除去して、グラフＣに示すようなパルス
を出力する。これらのパルスは、位置計算システム34
（第４図）に供給され、そこで計算されたXY位置が、マ
イクロ制御装置内のアプリケーション・プログラムに与
えられる。

「針による生の入力」と表記した第５図のグラフＤは、
屑とタッチ・パネルへの針20の有効なタッチとにより生
ぜられたパルスの電子イメージを示す。前述のように、
本発明の意図する処は、屑により生ぜられたパルスの影
響を排除し、タッチ・パネルへの針20の有効なタッチを
表すパルスだけを供給することである。グラフＤに示す
パルスでは、３番目のパルスに注目されたい。というの
は、このパルスの先頭エッジと屑パルスの先頭エッジ
が、互いに一致しているからである。この測定されたパ
ルス（針パルス）の末尾エッジは、屑パルスの末尾エッ
ジと一致しないが、この針パルスと屑パルスとは、互い
にオーバラップする。これは閉塞と呼ばれる。この針パ
ルスの真の先頭エッジは、実際には屑パルスによって覆
われているので、不明である。従って、本発明は、推定
手法を用いてこの針パルスの真のエッジを決定する。こ
の問題を解決するため、本発明のアルゴリズムは、この
針パルスの先頭エッジ11を屑パルスの中心線に置くとと
もに、この屑パルスの末尾エッジを針パルスの末尾エッ
ジ13に一致させる。

グラフＥは、グラフＤのパルスが電子センサ30（第４
図）から発生されるとき、本発明により出力される２つ
のパルスを示す。

最後に、グラフＦは、−の走査中に発生されるパルスの
電子イメージを示す。これらのパルスの先頭及び末尾エ
ッジについて計算された（基準時点からの）経過時間値
は、図４の「既知の屑」テーブル46（後出）を更新する
ために使用される。グラフＦの最初のパルスは、走査平
面22に加えられる新しい屑を表す。後述するように、こ
の屑が走査平面22内の同じ位置に所定の時間静止してい
ることが観察された後、この新しい屑を表すパルスの値
により「既知の屑」テーブル46が更新される。破線で示
す二番目のパルスは、グラフＡで存在していた屑が、も
はや走査平面22内には存在しなくなったという状況を表
す。このような状況では、このパルスの値は、「既知の
屑」テーブル46から削除されるであろう。三番目のパル
スは、針パルスである。最後の四番目のパルスは、グラ
フＡの屑パルスと一致する。従って、このパルスについ
ては、「既知の屑」テーブル46の更新は行われない。

ここで、屑及び擦り傷フィルタ32（第４図）のデータ・
フローを示す第１図を再び参照する。前述のように、電
子センサ30（第４図）から出力されるパルスの先頭及び
末尾エッジ（生のエッジ）の値が屑及び擦り傷フィルタ
32に供給されると、このフィルタは、屑によって生ぜら
れるパルスを排除する。タッチ・パネルへの針20の有効
なタッチにより生ぜられる残りのパルスは、有効なタッ
チの正確なXY位置を識別するために、システム内の他の
機能手段に供給される。第１図の機能ブロック40は、屑
及び擦り傷フィルタ32の最初のブロックであり、所定値
よりも狭いパルス幅を持つパルスを除去する。有効なタ
ッチにより生ぜられるパルスは、所定の値よりも広いパ
ルス幅を有する。この所定値よりも狭いパルス幅を持つ
すべてのパルスは、どれも屑に起因するものであると想
定されて排除される。この排除の対象にならずに残され
たパルスは、それぞれ機能ブロック42及び44に供給され
る。

初期設定段階の間、機能ブロック42は、前述の如き残り
のパルスのエッジ値を「既知の屑」テーブル46に記録す
る。機能ブロック44は、機能ブロック40から前記残りの
パルスを受取り、それらをテーブル46から取出されたパ
ルスの値と比較する。これらのパルスのエッジは標識
（ラベル）をつけて機能ブロック45に供給され、そこで
既知の屑パルスのエッジ対と一致するパルスのエッジ対
がシステムから排除される。もし、針パルス及び屑パル
スの閉塞があるなら、機能ブロック48は、当該針パルス
のエッジ位置を推定し、残りのエッジ対（処理されたエ
ッジ対）を位置計算システム34に転送する。位置計算シ
ステム34は、これらのパルスを用いて、タッチ・パネル
上の特定のタッチ位置を識別する。

第１図の機能ブロック50は、観測されないすべての屑に
関連するパルスのエッジ値を「既知の屑」テーブル46か
ら除去する。走査平面22から屑が除去されてしまった場
合には、これを観測できないことがある。例えば、クリ
ーニングが行われる場合には、初期設定段階の走査が行
われたときに走査平面22に存在していた屑が除去されて
しまうことがある。このような屑は、次の走査ではパル
スを生ぜしめないであろう。従って、かかる屑に関連す
るパルスのエッジ値は、「既知の屑」テーブル46から消
去される。機能ブロック52は、機能ブロック48から出力
されたエッジ対の検査を実行して、静止しているエッジ
対を識別する。かかる静止エッジ対は、屑として特徴づ
けられ、機能ブロック54により「既知の屑」テーブル46
に加えられる。機能ブロック52は、静止エッジ対の値を
「屑候補」テーブル56に記録する。「屑候補」テーブル
56内にある値が所定の期間存在しているときは、障害物
は屑として特徴づけられ、そのエッジ値が新しい屑エッ
ジ値として「既知の屑」テーブル46に加えられる。ここ
で注意すべきは、屑エッジが時間値に関係づけられ、そ
してこれらの時間値がパルスの先頭及び末尾エッジを吸
収するために記録される、ということである。第6A図〜
第6D図は、屑パルスをフィルタするようにマイクロ制御
装置を制御するプログラムの流れ図を示す。このプログ
ラムには、61〜116の参照番号がつけられている。

第6A図の機能ブロック62は、入力される生のエッジ・デ
ータを与える。このデータは、走査平面22（第２図）内
にある障害物により生ぜられるパルスを表す。ブロック
64において、プログラムは、このようなパルスのパルス
幅が最小値よりも大きいか又はそれに等しいかどうかを
検査する。もし、パルス幅が最小値よりも小さいなら、
そのパルスは、ブロック61で捨てられる。プログラム
は、パルスを表す番号を監視していることに注意された
い。一組の番号はパルスの先頭エッジを表し、他の一組
の番号はパルスの末尾エッジを表す（夫々のパルスの表
示は第５図を参照されたい）。プログラムは、ブロック
61からブロック64に戻り、そこで再び最小パルス幅の検
査が行われる。もし、パルス幅が最小値よりも大きいな
ら、プログラムは、判定ブロック68に進み、そこで初期
設定段階であるかどうかを検査する。初期設定段階で
は、走査平面22にある障害物により生ぜられるパルス
は、どれも屑に起因するものと想定される。もし、ブロ
ック68の結果がイエスなら、プログラムは、ブロック70
に入り、そこで当該エッジ対の値を「既知の屑」テーブ
ル46に加える。次に、プログラムは、ループに入って、
ブロック64に戻る。一方、ブロック68の結果がノーな
ら、プログラムは、判定ブロック72に進み、そこで当該
パルスのエッジが「既知の屑」テーブル46に置かれたエ
ッジと一致するかどうかを検査する。もし、判定結果が
イエスなら、プログラムは、ブロック74に入り、そこで
これらのエッジに標識「一致」をつけた後、ブロック78
（第6C図）に進む。ブロック78において、プログラム
は、「既知の屑」テーブル46に置かれたエッジに標識
「観測された」をつけた後、ブロック82に進む。一方、
ブロック72（第6A図）の判定結果がノーであったなら、
プログラムは、ブロック76に入り、そこで当該エッジに
標識「不一致」をつけた後、ブロック82（第6C図）に進
む。

第6C図のブロック82において、プログラムは、当該パル
スの両エッジが−の屑パルスの既知のエッジと一致する
かどうかを検査する。もし、両者が一致するなら、プロ
グラムは、ブロック80に入り、そこで当該パルスを屑と
して捨てた後、ブロック64（第6A図）に戻る。

もし、ブロック82の判定結果がノーなら、プログラム
は、ブロック84に入り、そこで通常のランで得られたパ
ルスの１つのエッジと屑を表すパルスの１つのエッジが
一致するかどうかを検査する。もし、１つのエッジが一
致するなら、プログラムは、ブロック86に入り、そこで
一致するエッジを有する屑パルスの中心を見つけた後、
ブロック88に進む。機能ブロック88において、プログラ
ムは、一致する生のエッジを屑パルスの中心位置で置き
換えた後、ブロック90（第6B図）に進む。一方、ブロッ
ク84の判定結果がノーなら、プログラムは、ブロック90
（第6B図）に進む。

第6B図のブロック90において、プログラムは、結果的に
生ずるエッジ対が既知の屑のエッジ対を覆うかどうかを
検査する。もし覆うなら、プログラムは、ブロック92に
入り、そこで当該既知の屑のエッジ対に標識「観測され
た」をつけた後、ブロック94に進む。一方、ブロック90
の判定結果がノーなら、プログラムは、ブロック94に進
む。ブロック94において、プログラムは、既知の屑のエ
ッジ対が「観測されない」かどうかを検査する。もし、
結果がイエスなら、プログラムは、ブロック96に入り、
そこで当該既知の屑のエッジ対を「既知の屑」テーブル
46から除去した後、ブロック98に進む。一方、ブロック
94の判定結果がノーなら、プログラムは、ブロック98に
進み、そこで現在のエッジ対が一時的な「屑候補」テー
ブル56内にあるかどうかを検査する。もし、判定結果が
ノーなら、プログラムは、ブロック100に入り、そこで
当該エッジ対をタイムスタンプ（基準時点からの経過時
間値）と共に「屑候補」テーブル56に加えた後、ブロッ
ク110（第6D図）に進む。一方、ブロック98（第6B図）
の判定結果がイエスなら、プログラムは、ブロック102
に入り、そこで当該エッジ対がプログラムによってセッ
トされた時間のあいだ「屑候補」テーブル56に存在して
いたかどかを検査する。もし、ブロック102の判定結果
がノーなら、プログラムは、ブロック110（第6D図）に
進む。さもなければ、プログラムは、ブロック104（第6
D図）に進む。

第6D図のブロック104において、プログラムは、当該エ
ッジ対の値を「既知の屑」テーブル46に加えた後、ブロ
ック106に進む。ブロック106において、プログラムは、
「屑候補」テーブル56から当該エッジ対の値を除去した
後、ブロック108に進む。ブロック108において、プログ
ラムは、当該エッジ対の値を捨てた後、ブロック110に
進む。ブロック110において、プログラムは、現在のエ
ッジ対と異なる項目が「屑候補」テーブル56にあるかど
うかを検査する。もしあれば、プログラムは、ブロック
112に進み、そこで当該項目を「屑候補」テーブル56か
ら除去した後、ブロック116に進む。ブロック116におい
て、プログラムは、残りのエッジ対の値を第４図の位置
計算システム34に出力する。かくて、このシステム34
は、タッチ・パネルへの針20のタッチの正確なXY位置を
決定する。

動作 動作中、走査平面22（第２図）にある物体は光を遮断す
るので、障害物と呼ばれる。これらの障害物は、走査平
面22にある有効な針タッチであることもあるし、屑であ
ることもある。反射光が遮断される場合、これらの障害
物は、パルスを生ぜしめる。これらのパルスは、それら
の先頭及び末尾エッジにより識別される。本発明は、走
査平面22にある屑の影響を、下記のプロセスにより排除
する。

ステップA:狭いパルスの排除 有効な針タッチには最小の幅があって、これはプログラ
ムによりシステムへセットされる。従って、狭いパルス
を表すすべてのエッジ対は、屑に関連するものであると
想定される。これらのエッジ対、即ちパルスは後の処理
が行われる前に捨てられる。この段階で、小さな屑の殆
どの影響が排除される。

ステップB:屑の位置の学習 このステップが実行されるのは、システムが初期設定さ
れるとき、即ち走査平面22に針が存在しないと想定され
るときである。従って、測定された障害物の全ては、屑
に相当することになる。各障害物によって生ぜられるパ
ルスの２つのエッジ（先頭及び末尾エッジ）が測定さ
れ、それらの位置は「既知の屑」と呼ばれるテーブルに
記録される。これらの測定は数回反復され、そしてその
結果は起こりうるノイズ又はシッタの影響を除去するに
要する期間にわたり平均化される。初期設定時に誤って
走査平面22内に存在していた針によって生ぜられるエッ
ジは、針が走査平面22から引っ込められるとき、前述の
ようにして除去される。

ステップC:通常の動作中の屑の排除 全ての障害物によって生ぜられるパルスのエッジが測定
される。一般に、障害物には、針及び屑が含まれる。各
エッジは、「既知の屑」テーブル46に記憶されたエッジ
と比較される。もし、測定されたエッジがこのテーブル
内の先頭エッジ項目に（＋又は−の小さいマージンで）
一致すると認められれば、このエッジは、屑により生ぜ
られたものと想定される。同様に、もし測定された末尾
エッジがこのテーブル内の末尾エッジ項目と一致すると
認められるなら、そのエッジも、屑により生ぜられたも
のと想定される。

もし、障害物によって生ぜられたパルスの両エッジが
「既知の屑」のエッジと一致すれば、当該障害物は、全
体として屑に相当するものと想定される。この場合、両
エッジは捨てられ、その後の処理は行われない。

もし、測定された先頭エッジが既知の先頭エッジと一致
せず、しかも測定された末尾エッジが既知の末尾エッジ
と一致しないなら、当該障害物は、有効な針タッチに相
当するものと想定される。この場合、有効な針タッチに
より生ぜられたパルスと屑により生ぜられたパルスの完
全なオーバラップが起こりうるが、これは結果的な精度
には影響しない。有効なパルスのすべてのエッジは、針
20（第２図）の位置を計算するために位置計算システム
34（第４図）に渡される。

もし、障害物によって生ぜられたパルスの１つのエッジ
が「既知の屑」の１つのエッジと一致し、且つ他のエッ
ジが「既知の屑」の他のエッジと一致しないなら、有効
な針により生ぜられたパルスと「既知の屑」によって生
ぜられたパルスとが部分的にオーバラップし、そしてそ
のうちの一致するエッジが屑の影響によるものであると
想定される。この部分的オーバラップは、閉塞と呼ばれ
る。従って、この一致エッジの位置は、真の針エッジと
は異なることが多いので、その正しい位置が推定され
る。針エッジと屑エッジとの間の実際の関係は不明であ
り、ランダムであるから、正しいエッジは、前記一致エ
ッジを生ぜしめた「既知の屑」パルスの中心であると推
定される。このようにして補正されたエッジ及び他の既
知の一致エッジの値は、当該タッチのXY座標の位置を決
定するプロセスに渡される。

ステップD:「既知の屑」テーブルの更新 「既知の屑」テーブル46の更新は、屑が走査平面22に付
加されたか又は走査平面22から除去されたと判定される
ときに行われる。このテーブルの更新時期を決定した
り、この更新を実行する方法には、種々のものがある。
１つの良好な方法は、以下のプロセスを用いてこのテー
ブルから項目を除去する。即ち、測定されたエッジを検
査し且つそれらを「既知の屑」エッジと比較する各パス
において、もし屑を表す−のエッジ対が見つからず且つ
この屑が有効な針タッチとオーバラップしていなけれ
ば、この屑は、走査平面22から除去されたものと想定さ
れる。この場合、−の屑の項目は、「既知の屑」テーブ
ル46から除去される。

テーブル46に項目を付加するには、以下のプロセスを用
いる。即ち、屑及び擦り傷フィルタ32（第４図）から位
置計算システム34（第４図）に渡された各エッジ対は、
有効な針タッチに関連するものと想定されるが、実際に
はかかるエッジ対が屑に起因することがある。測定され
たエッジを検査するための各パスにおいて、このような
エッジ対は、このエッジ対が最初に「屑候補」テーブル
56に記入された時点を示す項目と一緒に、当該テーブル
に記入される。もし−のエッジ対が（真の針タッチにつ
いて妥当なパスよりも長い）多数の連続パスの間同じ位
置にあると認められるなら、このエッジ対は、新しい屑
に起因するものと想定される。次いで、このエッジ対
は、「既知の屑」テーブル46に記入されるとともに、
「屑候補」テーブル56から除去される。「屑候補」テー
ブル56内にあるエッジ対のうち、次のパスで反復されな
いようなエッジ対は、「屑候補」テーブル56から除去さ
れる。

またこのプロセスは、走査平面22の１つの位置から他の
位置に移動した屑も補償する。これは次のように行われ
る。即ち、このように移動する屑は、１つの位置では屑
の除去とみなされ、他の位置では新しい屑とみなされ
る。この屑が最初の位置で観測されないときは、その項
目が「既知の屑」テーブル46から除去され、この屑が新
しい位置で静止していると観測されるときは、その項目
が「既知の屑」テーブル46に付加される。

F.発明の効果 本発明の利点を要約すれば、次のとおりである。第１
に、ユーザがタッチ・パネルを使用しているときに、そ
の走査平面に屑が生じたとしても、このタッチ・パネル
は機能し続ける。第２にタッチ・パネル材料の不完全性
及びフレームの機械的変形による故障発生度が減少する
ため、タッチ・パネル製品の歩どまりが高くなる。第３
にマイクロ制御装置を基礎とする本発明の設計では十分
なプログラム用記憶装置があるから、本発明を実現する
手段は本システムに対する追加費用を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による擦り傷及び屑フィルタのデータ・
フローを示す図である。 第２図は本発明を実施する光タッチ・パネル装置の概要
機構図である。 第３図は第3A図と第3B図の結合関係を示す図である。 第3A図及び第3B図は本発明を実施する光タッチ・パネル
装置のデータ・フローを示す図である。 第４図は光タッチ・パネル装置の機能ブロック図であ
る。 第５図は光タッチ・パネル装置の走査平面で（屑、擦り
傷、針等の）障害物により生ぜられる電子パネルを示す
図である。 第６図は第6A図〜第6D図の結合関係を示す図である。 第6A図〜第6D図は本発明によるフィルタ機能を実行する
ためにマイクロコンピュータで使用されるフィルタリン
グ・プログラムの流れ図である。 10……フレーム 12……鏡状部材 16……走査器モジュール 18……鏡 20……針 22……走査平面 24……制御装置 28……物理システム 30……電子センサ 32……屑及び擦り傷フィルタ 34……位置計算システム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホセ・フランシスコ・ゴンザレス‐ヘーレ ス アメリカ合衆国フロリダ州マイアミ・ビー チ、209コリンズ・アヴエニユー3611番地 (72)発明者 アレキサンダー・ガーランド・マクイニス アメリカ合衆国ノース・カロライナ州チヤ ペル・ヒル、オータムン・レーン106番地 (56)参考文献 特開 昭62−127929（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、前記光源からの光ビームによって
   タッチ・パネルの表面領域を走査させる手段と、前記光
   ビームが前記表面領域に接触するポインタによって遮断
   されたか否かを検知する手段と、前記検知手段に応答し
   て前記表面領域上の、前記ポインタの接触位置を決定す
   る手段とを具備する光タッチ・パネル装置において、 （ａ）前記光ビームによって前記表面領域を走査させる
   段階と、 （ｂ）前記ポインタを使用していない学習モードの間に
   前記光ビームが遮断された場合は、この遮断が前記表面
   領域上の光学的欠陥によるものと認定して当該遮断が生
   じた前記光ビームの各遮断位置を決定し且つ当該決定さ
   れた各遮断位置を記録する段階と、 （ｃ）前記ポインタを使用している通常モードの間に前
   記光ビームが遮断された場合は、この遮断が生じた前記
   光ビームの各遮断位置を決定する段階と、 （ｄ）前記段階（ｂ）で決定及び記録された前記光ビー
   ムの各遮断位置と前記段階（ｃ）で決定された前記光ビ
   ームの遮断位置とを比較し、両者の遮断位置間のそれぞ
   れのずれが所定の範囲内にあれば、前記段階（ｃ）で決
   定された前記光ビームの遮断位置を無視し、さもなけれ
   ば他のテストを行うことにより、前記表面領域上の光学
   的欠陥によって生ぜられた前記光ビームの遮断を前記表
   面領域上の前記ポインタの接触によって生ぜられた前記
   光ビームの遮断から区別する段階とを含む、 光タッチ・パネル装置の表面領域における光学的欠陥の
   補償方法。
2. 【請求項２】前記段階（ｂ）で決定及び記録された前記
   光ビームの各遮断位置と前記段階（ｃ）で決定された前
   記光ビームの遮断位置とが互いに一致しなければ、前記
   段階（ｃ）で決定された前記光ビームの遮断位置を前記
   表面領域上の前記ポインタの接触位置として決定する段
   階を含む、 請求項１に記載の光学的欠陥の補償方法。