まえがき
マルチタッチテクノロジーに関する小さな記事は、2008年10月にHabrで既に公開されています。 2011年4月、DMikhail habrayuserは、インタラクティブなテーブルを作成した経験を説明しました 。 2012年10月であり、マルチタッチの世界からの次のニュースを伝えます。
はじめに
最初のマルチタッチディスプレイが誕生してから35年が経ち、その間、1回から無限のタッチをサポートするさまざまな技術が数多く登場しました。 この記事では、従来の表示ツールをインタラクティブなデバイスに変換するためのいくつかの一般的な方法について説明します。
投影型静電容量テクノロジー（投影型静電容量式タッチ）
この技術の動作原理は、meako habrayuzerによる上記の記事とWikipediaで説明されています。
執筆時点では、対角線上に最大100インチのフィルムがあり（4：3および16：9形式の場合）、最大12の独立したタッチをサポートしています。 また、同社のPerceptive Pixel（ 最近マイクロソフト社が購入しました ）は、無制限のタッチ数をサポートする 82インチのマルチタッチLCDディスプレイを発表しました 。
この技術の利点は、センサーフィルムが保護ガラスの裏側に接着されていることです。 ディスプレイデバイス（LCDパネル、投影スクリーンなど）とガラスの間にあり、気象条件や機械的損傷から保護されています。 一部のメーカーは、ガラスの厚さが最大20mmに達する可能性があると述べています。 ビジネスセンター、空港、駅、地下鉄、その他の公共の場所に設置されているタッチディスプレイ/端末/キオスクのほとんどがこの技術に基づいています。
この技術の欠点には、タグ認識の欠如（基準マーカー、以下を参照）とセンサーフィルムの限られた領域のみが含まれます。 後者の欠点は、スプライストゥフィルムステッカーの可能性によって部分的に相殺できます。
光技術
これらのテクノロジーは、2007年5月にMicrosoft Surface 1.0がリリースされた後、DIYの愛好家によって広く使用されており、実質的に変更なく今日まで生き残っています。
さまざまな光学的方法のうち、次の方法が最も広く使用されています。
- 後方拡散照明（DI）;
- フラストレート全反射（FTIR）;
- 拡散表面照明（DSI）。
各テクノロジーの詳細な説明に進む前に、これらの方法に固有の一般的な利点と欠点について説明します。
利点：
- ほぼ無制限の数の独立した同時タッチのサポート（実際、その数はカメラの解像度とコンピューターのパワーによって制限されます）。
- スクリーンを円形、三角形、六角形などにする機能 フォーム。
短所：
- この技術は特定の波長の赤外線に基づいているため（以下を参照）、設置場所に直射日光が存在することは受け入れられません。
- プロジェクターとカメラの設置には、スクリーンの後ろにかなりのスペースが必要ですが、これは常に許容できるものではありません。
- このシステムを機能させる特別なソフトウェアを開発する必要があります。 実際にドライバーを作成します。
DIテクノロジー
最も一般的な方法（光学式から）、そのシンプルさと明快さにより、商業施設で広く使用されています。
ディフューザー-プロジェクターの流れを分散させる材料、すなわち 背面投影スクリーン。
基板は、スクリーンに強度を与える光学的に透明な材料です。
プロジェクター-プロジェクター。
IRイルミネータは、人間の目には見えない赤外線範囲のモノクロエミッタです。
IRカメラ-赤外線フィルターの波長に対応する波長のみを通過させる狭帯域フィルターが取り付けられたカメラ。
動作原理は次のとおりです。
- IRイルミネータは、基板とディフューザを通過する均一なIRバックグラウンドを作成し、放射のごく一部のみが反射して戻ります。
- 赤外線を反射するオブジェクト（手、スタイラス、マグカップなど）でディフューザーに触れると、この場所でカメラは灰色の背景にかなり明るいスポットを捉えます。
- カメラからの信号は特別なソフトウェアによって処理され、出力では画面の事前定義された領域に存在する明るいスポットの座標（および場合によっては形状/サイズ/パターン）が出力されます。
技術の利点：
- タグを認識する機能（以下を参照）。
- 実装が非常に簡単です。
- 非常に複雑な形状の画面を作成する機能。 平らでない;
- 任意のサイズの画面を作成する機能。
技術の欠点：
- カメラからの画像の最低コントラスト（これら3つの技術の中で）;
- 誤検知の可能性（指を画面に持ってきたが、触れずに、実装が不十分で調整されたソフトウェアがこれをフルタッチとして認識できる場合）。
FTIRテクノロジー
かなり一般的な方法ですが、市販の製品では非常にまれです。
ディフューザー-プロジェクターの流れを分散させる材料、すなわち 背面投影スクリーン。
基板は光学的に透明な材料であり、赤外線の伝播のための媒体です。
プロジェクター-プロジェクター。
IR LED-赤外線範囲にある波長のLED。
IRカメラ-狭帯域フィルターが取り付けられ、IR LEDの波長に対応する波長のみを通過させるカメラ。
基板の周囲に沿ってIR LEDのラインが設置され、その放射は基板に浸透し、光ファイバ内の波のようにそこで伝播します（全反射と呼ばれる現象）。 指が画面に触れると、屈折率の変化により、波は基板の境界を越えて通過し、指で反射（散乱）し、この散乱放射線はカメラによって検出されます。 カメラ画像のコントラストを高めるために、拡散板と基材の間に、ほとんどの場合シリコン製のいわゆる「コンプライアント層」の層が適用されます。
散乱した赤外線はカメラで検出され、特別なソフトウェアで処理されます。
技術の利点：
- カメラ画像の最高コントラスト（示された技術の中で）;
技術の欠点：
- 終了IR照明を設置する必要性。
- タグを認識しません（以下を参照）。
DSIテクノロジー
この技術は、基板が特殊なプレキシガラスで作られていることを除いて、FTIRと同じです。
ディフューザー-プロジェクターの流れを分散させる材料、すなわち 背面投影スクリーン。
基板は、特別なプレキシガラスEndlightenで、赤外線の伝播媒体です。
プロジェクター-プロジェクター。
IR LED-赤外線範囲にある波長のLED。
IRカメラ-狭帯域フィルターが取り付けられ、IR LEDの波長に対応する波長のみを通過させるカメラ。
Endlighten機能は次のとおりです。金属「ダスト」は、プレキシガラスが端から照らされると、放射が「ダスト」粒子に散乱し、基材の自己発光の効果が現れるように材料に配置されます。
したがって、クリックの認識に加えて、この技術はマークの認識を可能にします。
技術の利点：
- タグを認識する機能（以下を参照）。
技術の欠点：
- 終了IR照明を設置する必要性。
- この技術は、特定のプレキシガラス製造業者に結び付けられています。
タグ（基準）
マークは、赤外線範囲で対照的なパターンが適用された平らな図です。 ほとんどの場合、これは実際のオブジェクトに黒と白のパターンが適用されたステッカーです。
ラベルの例。
白い領域からの赤外線は反射され、黒い領域は吸収されます。 したがって、DIおよびDSIテクノロジーでは、IRカメラがソフトウェアによって簡単に認識されるパターンをキャプチャします。 FTIRテクノロジーでは、このような焦点は成功しません。カメラはマークの輪郭のみを表示し、その内容は表示しません。
ラベルの使用の顕著な例は、Reactableです。
技術的な詳細
ディフューザー
光学式マルチタッチ技術の存在の間に、多数のさまざまなフィルムやプラスチックが試されてきました。 ただし、 エボニック7D006は、理由がない限り最高の素材とはいえません。 Microsoft Surface 1.0で正確にそのような素材が使用されていたため、これは不合理ではありません。
IRスポットライト
セキュリティシステムの機器の範囲から選択されます。 850 nmと940 nmの2つの波長のスポットライトが市場で入手できます。
IRカメラ
私の知る限り、CCDは近赤外線に敏感なので、どのカメラでも使用できます。主なことは、レンズには赤外線を遮断するフィルターがないことです。 DIYの愛好家は、これらの目的のために通常のウェブカメラを使用しますが、IRフィルターは独立して削除されます。 PlayStation 3 Eye（このジャンルのクラシック）、Microsoft LifeCam Cinema、Logitech C910の3台のカメラを使用してみました。 何よりも、最大のCCDセンサーと簡単に取り外し可能なフィルターを備えたLogitechカメラが好きでした。
カメラが「必要な」放射のみを見るには、レンズに狭帯域IRフィルターを適用し、IRプロジェクターの波長に対応する波長のみを通過させる必要があります。 aliexpress.comなどでIRフィルターを購入できます 。
プロ用カメラのうち、 ポイントグレイカメラが最も一般的に使用されています。
プロジェクター
プロジェクターに制限はありません。主なことは、適切な解像度、ストリーム、レンズを選択することです。 かなり多くの設置で、スクリーンに非常に近い場所に配置された超短焦点プロジェクターがスペースを節約しています。 また、現在人気を博し始めているレーザーLEDプロジェクターを無視しないでください。その主な利点は、光源の寿命が長いことです（ランププロジェクターの場合は3〜4千時間に対して2万時間以上）。
市販品の例
Mediascreen MonkeyBook（DIテクノロジー上）：
Microsoft Surface 1.0（DSIテクノロジー上）：
UPD。 MS PixelSenceテクノロジー
2011年1月、MicrosoftとSamsungは新しいMicrosoft Surface 2.0を発表しました。
2012年、MS Surfaceタブレットのリリースにより、Surface 2.0テーブルの名前はSUR40に変更されました。
SUR40テーブルは、独自のMS PixelSenceテクノロジーを使用しています。
この技術はDI技術に似ていますが、IRカメラの代わりに、LCDマトリックスの各ピクセルに「組み込まれている」IRセンサーが使用されます。 したがって、PixelSenceを使用すると、構造の厚さを最小限に抑えながら、指だけでなくマークも認識できます。