(57)【要約】  本願の発明は、複数個のタッチ位置法を含むタッチ位置決定方法である。各タッチ位置法は、タッチセンサ装置のタッチ領域内でタッチの位置を単独で決定できる。少なくとも１つのタッチ位置法によって行われるタッチ位置決定は、１つ以上の他のタッチ位置法から取得されたタッチに付随するタッチ位置特定情報を用いて向上される。１つのタッチ位置法は、１以上の他のタッチ位置法とは異なる種類のセンサ、信号、及び／又はアルゴリズムを用いてよい。
2008544352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各タッチ位置特定技法がタッチセンサ装置のタッチ領域内でタッチの位置を個別に決定できる複数個のタッチ位置特定技法を提供することと、
前記複数個のタッチ位置特定技法のうち少なくとも１つのタッチ位置特定技法によって行われたタッチ位置決定を、他の前記複数個のタッチ位置特定技法から取得されたタッチに付随するタッチ位置特定情報を用いて、向上させることと、を含むタッチセンサ装置と共に用いる方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのタッチ位置特定技法が、第１の精度で前記タッチ位置を決定し、前記１以上の他のタッチ位置特定技法が、第２の精度で前記タッチ位置を決定する請求項１の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのタッチ位置特定技法が、第１の正確度で前記タッチ位置を決定し、前記１以上の他のタッチ位置特定技法が、第２の正確度で前記タッチ位置を決定する請求項１の方法。
【請求項４】
前記タッチ位置決定を向上させることは、前記少なくとも１つのタッチ位置特定技法によって取得されたデータを、前記１以上の他のタッチ位置特定技法によって取得された情報を用いて、調節することを含む請求項１の方法。
【請求項５】
前記タッチ位置特定情報が、タッチダウン前の前記タッチのプリタッチ位置を含む請求項１の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのタッチ位置特定技法が、前記１以上の他のタッチ位置特定技法とは異なる種類のセンサを用いる請求項１の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのタッチ位置特定技法が、前記１以上の他のタッチ位置特定技法とは異なる種類の信号を用いる請求項１の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのタッチ位置特定技法が、前記１以上の他のタッチ位置特定技法とは異なる種類のアルゴリズムを用いる請求項１の方法。
【請求項９】
前記タッチ位置決定を向上させることが、前記少なくとも１つのタッチ位置特定技法に伴う誤差を、前記１以上の他のタッチ位置特定技法から取得された前記タッチ位置特定情報を用いて、補正することを含む請求項１の方法。
【請求項１０】
タッチパネル上のタッチの位置を決定するように構成されている少なくとも１つのタッチ検出器と、
タッチ位置特定情報を取得するように構成されている１以上の他のタッチ検出器を含むタッチ検出器とから構成される複数個のタッチ検出器と、
前記複数個のタッチ位置検出器に結合されている処理回路と、を備えるタッチセンサ装置であって、前記処理回路が、前記少なくとも１つのタッチ検出器によって行われたタッチ位置決定を、前記１以上の他のタッチ検出器を用いて取得された前記タッチに付随する前記タッチ位置特定情報を用いて、向上させるように構成されるタッチセンサ装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのタッチ検出器が、第１の精度で前記タッチ位置を決定するように構成され、前記１以上の他のタッチ検出器が第２の精度で前記タッチ位置を決定するように構成される請求項１０の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのタッチ検出器が、第１の正確度で前記タッチ位置を決定するように構成され、前記１以上の他のタッチ検出器が第２の正確度で前記タッチ位置を決定するように構成される請求項１０の装置。
【請求項１３】
前記処理回路が、前記少なくとも１つのタッチ検出器によって取得されたデータを、前記１以上の他のタッチ検出器によって取得された前記タッチ位置特定情報を用いて、調節するように構成される請求項１０の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのタッチ検出器が、第１の種類のタッチセンサを備え、前記１以上の他のタッチ検出器が、１以上の他の種類のタッチセンサを含む請求項１０の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのタッチ検出器が、第１の種類のタッチ検出アルゴリズムを用い、前記１以上の他のタッチ検出器が、１以上の他の種類のタッチ検出アルゴリズムを用いる請求項１０の装置。
【請求項１６】
前記複数個のタッチ検出器が、それぞれ同じ種類のタッチセンサで構成されており、前記少なくとも１つのタッチ検出器が、第１の種類のタッチ検出アルゴリズムを用い、前記１以上の他のタッチ検出器が、１以上の他の種類のタッチ検出アルゴリズムを用いる請求項１０の装置。
【請求項１７】
前記処理回路が、前記１以上の他のタッチ検出器によって取得された前記タッチ位置特定情報を用い、前記少なくとも１つのタッチ検出器で行われたタッチ位置決定の誤差を補正する請求項１０の装置。
【請求項１８】
前記１以上の他のタッチ検出器によって取得された前記タッチ位置特定情報が、プリタッチ位置情報を含む請求項１０の装置。
【請求項１９】
各タッチ検出器がタッチパネル上のタッチ位置を個別に決定できる複数個のタッチ検出器と、
前記複数個のタッチ検出器のうち少なくとも１つのタッチ検出器によって行われた前記タッチ領域内でのタッチ位置決定を、前記複数個のタッチ検出器の中の１以上の他のタッチ検出器から取得された前記タッチに付随するタッチ位置特定情報を用いて向上させる手段と、を備えるタッチセンサシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのタッチ検出器によって取得された信号を、前記１以上の他のタッチ検出器から取得された前記タッチ位置特定情報を用いて調節する手段を更に備える請求項１９のシステム。
【請求項２１】
前記複数個のタッチ検出器が、それぞれ同じ種類のセンサを備える請求項１９のシステム。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのタッチ検出器が、前記１以上の他のタッチ検出器とは異なる種類のタッチ決定方法を用いる請求項１９のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチセンサ装置に関するものであり、より詳細には、多数のタッチ検出法を用いてタッチセンサパネル上のタッチの位置を決定する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチセンサパネル上のタッチ位置の決定には、これまで各種の方法が用いられてきた。タッチ位置は、例えば、タッチパネルに結合されている多数の力センサを用いて決定されてよい。力センサは、タッチに反応して変化する電気信号を生成する。力センサによって生成される信号の相対振幅は、タッチ位置の決定に用いられてよい。
【０００３】
容量タッチ位置法は、タッチパネル上のタッチによって作成される容量結合に起因する電流変化を感知することを含む。少量の電圧がタッチパネルの複数の位置、例えばタッチパネルの各角部に加えられる。タッチパネル上のタッチは、各角部から流れる電流を変化させる電気容量に結合する。容量タッチシステムは電流を測定し、その電流の相対振幅を基にしてタッチ位置を決定する。
【０００４】
抵抗タッチパネルは、典型的に、スペーサによって分離されている可撓性の最上層及び剛性の最下層を有する多層装置である。最上層及び最下層の反対面には、導電性材又は導電性アレイが配置されている。タッチによって最上層が屈曲し、対向する導電面の間に接触が生じる。システムは、接触によって発生したタッチパネルの電気抵抗の変化に基づいて、タッチ位置を決定する。
【０００５】
タッチ位置の決定は、光信号又は音響信号に依存してよい。タッチパネルで用いられる赤外線技術は、典型的に、水平軸及び垂直軸に沿って赤外光線を放つ、特殊なベーゼルを用いる。センサは、赤外線ビームを破断するタッチを検出する。
【０００６】
表面弾性波（ＳＡＷ）タッチ位置法は、ガラス画面の表面上の高周波伝播を用いる。指とガラス画面の表面との接触に起因する波の減衰が、タッチ位置の検出に用いられる。ＳＡＷは、典型的に「伝播時間」法を用いる。これは、外乱がピックアップセンサに到達するまでの時間を用いて、タッチ位置を検出する。このような方法は、波速が対象周波数範囲にわたって大幅に変化しないように、媒質が非分散的に作用する場合に可能である。
【０００７】
屈曲波タッチ法は、タッチによってタッチセンサ基材のバルク材料内で作成される振動を感知する。これらの振動は「屈曲波」と呼ばれ、典型的に機材の端部に配置されている曲げモードセンサを用いて検出される。センサによって生成された信号は、分析されてタッチ位置が決定される。一部の態様において、センサ信号は基板物質から生ずる周波数分散を捕まえるように処理されてもよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の技法のいずれについても、タッチ位置決定の正確性及び／又は速度の向上、並びに実施の処理及び／又は費用の低減が望ましい。本発明は、これら及び他のニーズを満たし、先行技術に勝る他の利点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、多数のタッチ検出法を用い、タッチセンサパネル上のタッチの位置を決定する方法及びシステムを目的とする。
【００１０】
本発明のある実施形態は、複数個のタッチ位置法を含むタッチ位置決定の方法を目的とする。各タッチ位置法は、タッチセンサ装置のタッチ領域内でタッチの位置を単独で決定できる。少なくとも１つのタッチ位置法によって行われたタッチ位置決定は、１以上の他のタッチ位置法から取得されたタッチに付随するタッチ位置特定情報を用いて向上される。
【００１１】
本発明のある態様によると、１つのタッチ位置法が第１の精度でタッチ位置を決定し、他の１つ又は複数のタッチ位置法が第２の精度でタッチ位置を決定する。別の態様では、１つのタッチ位置法が第１の正確度でタッチ位置を決定し、他の１つ又は複数のタッチ位置法が第２の精度でタッチ位置を決定する。タッチ位置決定の向上には、１つのタッチ位置法を用いて取得したデータを、他のタッチ位置法を用いて取得したタッチ情報を用いて調節することを含んでよい。
【００１２】
各種の態様によると、１つのタッチ位置法は、１以上の他のタッチ位置法とは異なる種類のセンサ、信号、及び／又はアルゴリズムを用いてよい。タッチ位置決定を向上させることは、１つのタッチ位置法に伴う誤差を、１以上の他のタッチ位置法から取得したタッチ位置特定情報を用いて補正することを含んでよい。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、タッチセンサ装置を含む。タッチセンサ装置は、タッチパネル上のタッチの位置を決定するように構成されている少なくとも１つのタッチ検出器、及びタッチ位置特定情報を取得するように構成されている１以上の他のタッチ検出器を備える。タッチセンサ装置は、複数個のタッチ検出器に結合されている処理回路も備える。処理回路は、少なくとも１つのタッチ検出器によって行われたタッチ位置決定を、１以上の他のタッチ検出器を用いて取得されたタッチに付随するタッチ位置特定情報を用いて向上させるように構成されている。
【００１４】
本発明の上の発明の開示は、本発明の各実施形態もあらゆる態様も記載しようと意図していない。本発明の利点及び効果、並びに本発明に対する一層の理解は、添付図面と共に下記の発明を実施するための形態及び請求項を参照することによって明らかになり、評価されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に示す実施形態の説明において、本明細書の一部をなすとともに、本発明を実施するための各種の実施形態を示す添付図面を参照する。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が利用されてもよく、そして構造的変更が行われてもよいことは理解されるだろう。
【００１６】
それぞれの種類のタッチ法又はタッチ位置法には、特定の強み及び弱みがある。２つ又はそれ以上のタッチ法またはタッチ位置法から得られるパラメーターを組み合わせて、１つの技法を用いて得られるタッチ位置決定を向上させる。本発明の実施形態は、複数個の異なるタッチ位置法を組み合わせてタッチパネル上のタッチ位置の決定を向上させることを目的とする。本明細書に記載の一部の実施形態は、異なる種類のタッチ位置法を用いる、２つ又はそれ以上のタッチ位置法の使用を含む。他の実施形態は、同一の種類のタッチ位置法を用いるが、タッチ位置の決定には別の方法を用いる２つ又はそれ以上のタッチ位置法を使用する。
【００１７】
タッチ位置法は、静的タッチ位置を決定すること、及び／又はドラッグ操作、描画操作、若しくは書き込み操作で用いられる動作など動的な移動タッチのパスを決定することを含んでよい。動的タッチの測定には、タッチダウンの前、間、及び／又は後にデータを流すことを含んでよい。タッチ情報は、平面上のタッチに付随する位置特定情報、例えば平面パネル上のタッチ位置のｘ座標及びｙ座標を含んでよい。更に、タッチ位置の決定には、ｚ軸情報を取得することを含んでよい。明確にするために、次の慣例を用いることができる。つまり、ｚ軸値がゼロ未満の場合は空中静止している状態を示し（負の数が大きい場合は、タッチ面からより大きく離れていることを示し）、ｚ軸値がゼロ以上の場合はタッチ面のタッチを示し、タッチ力の増加に伴いｚ値が増加する。ｚ軸のタッチ情報は、例えば、タッチダウン及び／若しくはリフトオフの検出、タッチダウン及び／若しくはリフトオフの速度、タッチパネル上の距離並びに／又はタッチパネル上のタッチ圧のレベルを含んでよい。
【００１８】
信号内のノイズは、不正確なタッチ位置決定の原因となる場合がある。例えば、ノイズは、静電放電、電磁妨害、振動、捻転、周辺光、ディスプレイ装置からのノイズ、音響ノイズ、表面の汚れ、及び／又は他のノイズ源によって発生する可能性がある。ノイズの除去は、タッチ位置法にとって重要な要因となり得る。一部のタッチ位置法では、特定の発生源からのノイズに対する感度が低減されている。一部の実施形態では、ノイズ除去性を強化するためにタッチ位置法が組み合わされている。
【００１９】
タッチ位置法は、タッチ位置測定の精度、測定の解像度、測定が取得され得る速度、並びにタッチ位置方法によって消費されるリソース、例えば消費された電力及び／又はプロセッサ時間など各種のプロセスパラメーターに関連付けられている。単一のタッチ位置法は、上記のタッチ位置パラメーターの１つに関して優れた性能を提供する場合がある。しかし、特定のタッチ位置法は、あらゆる条件下においてタッチパラメーターを測定するためには最適ではない場合がある。
【００２０】
本明細書に記載されている本発明の実施形態に示されているように、タッチ位置法の組み合わせを有利に使用して、複数個の上記のパラメータに関して優れた性能をもたらしてよい。例えば、２つ又はそれ以上のタッチ位置法から得られた情報を組み合わせて、１以上のこれらの又は他のプロセスパラメーターを向上させる。タッチ位置を決定するために多数の個別の方法の結果を組み合わせると、単一の方法を使用した場合を上回る多数の利点が提供される。例えば本明細書に記載のタッチ位置を決定するための混合アプローチは、タッチ位置精度の向上、タッチ位置計算の複雑度の低減、タッチ位置決定速度の向上、電力消費量の低減、タッチ位置感度の向上、ノイズに対する耐性の向上、及び／又はｚ軸情報の向上のうち、任意又は全ての利点を提供してよい。
【００２１】
図１Ａは、本発明の実施形態による、タッチ位置決定の方法を示す図である。タッチ位置に付随する情報は、複数個の独立した方法１５１、１５２、１５３から取得される。これらの独立した方法１５１、１５２、１５３は、例えば、複数個のモードで動作する同じ種類のセンサを使用することを含んでよい。或いは、独立した方法は、異なる種類のセンサを使用することを含んでよい。第１の方法を用いて取得されたタッチ位置に付随する情報は、第２の方法によって取得されたタッチ位置に付随する情報の向上に用いられる（１６０）。タッチ位置は、向上した情報を用いて決定される（１７０）。
【００２２】
図１Ｂ及び１Ｃには、本発明の実施形態によるタッチセンサ装置１００、１０１の汎用図が示されている。図１Ｂに示されている態様では、タッチ情報を取得するために、同じ種類のセンサ１２０が２つの独立した方法で用いられている。タッチセンサ面１１０の構成及びタッチセンサ面に関するセンサ１２０の配置は、センサテクノロジの種類に応じて異なってよい。例えば、一部の実施形態では、４つのセンサが方形のタッチセンサ面の各角部に配置されてよい。センサ１２０は、第１のモードで作動している場合は第１の種類の信号を、第２のモードで作動している時は第２の種類の信号を生成することができる。例えば、第１のモードで作動している場合、圧電センサは、タッチセンサ面上のタッチによって作成された屈曲波によって調節された信号を生成する。第２のモードで作動している場合、この圧電センサは、静的なプレート屈曲によって調節された信号を生成する。プレート屈曲信号は、屈曲波信号に基づいたタッチ位置決定を向上させるために用いられてよい。
【００２３】
図１Ｂに示されているタッチセンサ装置１００は、センサ信号を処理するためのプロセッサ１３０、１３２を備える。第１のプロセッサ１３０は、センサ１２０が第１のモードで動作する場合、第１の方法によってセンサ１２０で生成される信号を処理する。第２のプロセッサ１３２は、センサ１２０が第２のモードで動作する場合、第２の方法によってセンサ信号を処理する。タッチ位置検出器１４０は、センサが第２のモードで動作する場合に生成されるセンサ信号からの情報を用いて、センサが第１のモードで動作している場合に生成されるセンサ信号を用いるタッチ位置法を向上させる。
【００２４】
図１Ｃは、本発明の実施形態によるタッチセンサ装置１０１の別の態様を示している。このタッチセンサ装置１０１は、２種類のタッチセンサ１２２、１２４を用いる。例えば、第１の種類のタッチセンサは光学タッチセンサ、第２の種類のタッチセンサは力タッチセンサを備えてよい。２種類のタッチセンサ１２２、１２４によって生成されるタッチ信号は、個別のプロセッサ１３４、１３６によってそれぞれ処理される。タッチ位置検出器１４０は、第２の種類のセンサ１２４によって生成された信号からの情報を用いて、第１の種類のセンサ１２２を用いて取得された情報を用いて行うタッチ位置決定を向上させる。図１Ｂ及び１Ｃのプロセッサ１３０、１３２、１３４、１３６は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせで示されてよい機能ブロックである。
【００２５】
一部の実施形態では、第１の種類のタッチセンサを用いて、指又はタッチスタイラスがタッチセンサ面上で空中静止する（ｚ＜０）間にタッチの兆候（プリタッチ）を検出し、タッチの粗位置を測定してよい。第２の種類のセンサからの信号は、最終的なタッチ位置の決定に用いられてよい。これは、典型的にはｚ＞０の場合である。タッチ位置検出器は、プリタッチセンサ（第１の種類のセンサ）によって取得されたタッチの粗位置特定情報を用いて、タッチセンサ（第２の種類のセンサ）によって生成されたタッチ位置特定情報を向上させる。
【００２６】
図２Ａは、本発明の実施形態による、タッチの兆候の感知を用いてタッチ位置決定を向上させる方法を示すフローチャートである。１以上のプリタッチセンサが用いられ、タッチ器具でパネルをタッチする前にプリタッチ信号が生成される（２０１）。タッチ器具のタッチダウン後（ｚはゼロ以上）、１以上のタッチセンサがタッチパネル上のタッチに反応してタッチ信号を生成する（２０５）。タッチの位置は、タッチ信号及びプリタッチ信号の両方を用いて決定される（２０７）。
【００２７】
各種の実施形態において、タッチの兆候の感知は、タッチ感知センサ及び／若しくは方法と同じ種類又は異なる種類のセンサ及び／若しくは感知方法を含んでよい。この概念は、図２Ｂのフローチャートによって示されている。プリタッチ信号は、第１のセンサの種類及び／又は第１の方法を用いて生成される（２２０）。タッチ信号は、第２のセンサの種類及び／又は第２の方法を用いて生成される（２２２）。タッチの位置は、プリタッチ信号及びタッチ信号を用いて決定される（２２４）。
【００２８】
図３Ａは、本発明の実施形態による、タッチの兆候及びタッチの状況を感知し、プリタッチ情報及びタッチ情報を用いることができるタッチセンサシステムのブロック図を示している。この例では、タッチの兆候の感知は容量センサを用いて行われ、タッチ感知は力センサで行われる。図３Ａは、容量タッチパネル３７０を備え、方形のタッチパネル３７０の角部に配置される４つの力センサ３３２、３３４、３３６、３３８も組み込んだタッチセンサシステムを示している。容量タッチパネル３７０及び力センサ３３２、３３４、３３６、３３８は、コントローラ３５０に電気的に結合されている。容量タッチパネル３７０は、それぞれ導電性コーティングが施されている上面３７２及び裏面３７１を備える、ガラスなどの基材を含む。上面３７２は、タッチの兆候及びタッチの状況を感知するための第１の表面である。上面３７２は、公称では、約１Ｖ〜約５Ｖの範囲の交流電圧で駆動される。
【００２９】
容量タッチパネル３７０は、４つの角部端子３２２、３２４、３２６、３２８を備えるように示されている。これらの端子には、それぞれワイヤ３２２ａ、３２４ａ、３２６ａ、３２８ａが接続されている。各ワイヤ３２２ａ、３２４ａ、３２６ａ、３２８ａは、コントローラ３５０に結合されている。ワイヤ３２２ａ、３２４ａ、３２６ａ、３２８ａは、対応する角部端子３２２、３２４、３２６、３２８をコントローラ３５０内の容量センサの駆動／感知回路３２０の対応する駆動／感知回路に接続する。
【００３０】
コントローラ３５０は、容量センサの駆動／感知回路３２０を介して角部の各端子３２２、３２４、３２６、３２８の電圧を制御し、上面３７２に適した電圧を維持する。上面３７２上で指又は他のタッチ器具が空中静止すると、上面３７２に適用された有効な小型コンデンサとして検出される。空中静止するタッチ器具は、容量センサの駆動／感知回路３２０を介してコントローラ３５０によって行われた電流フロー測定に変化をもたらす。コントローラ３５０は、電気容量の変化を原因とする角部の各端子３２２、３２４、３２６、３２８での電流の変化を測定する。コントローラ３５０は、電気容量の変化を用いて空中静止を検出し、角部の電流の相対振幅に基づき、タッチ位置への接近の決定、及び／又は上面３７２から空中静止するタッチ器具の近接の測定を行ってよい。空中静止する器具のＺ軸の近接は、空中静止する器具が上面３７２に近づく際の電流の変化に応じて決定されてよい。空中静止の検出、つまり、器具が上面３７２上で空中静止していることの認識は、例えば電流の変化が所定の上限を超えた場合に行われてよい。タッチの兆候の空中静止位置のＸ位置、Ｙ位置は、下記の等式１及び２を用いて決定してよい。
【００３１】
ＸＨ＝（ＵＲ＋ＬＲ−ＵＬ−ＬＬ）／（ＵＲ＋ＬＲ＋ＵＬ＋ＬＬ）      等式１
ＹＨ＝（ＵＲ＋ＵＬ−ＬＲ−ＬＬ）／（ＵＲ＋ＬＲ＋ＵＬ＋ＬＬ）      等式２
ＵＬ、ＬＬ、ＬＲ、ＵＲは、それぞれ左上角部の端子３２２、右上角部の端子３２４、右下角部の端子３２６、左下角部の端子３２８で測定される信号電流である。
【００３２】
力センサ３３２、３３４、３３６、３３８は、タッチ器具がタッチ面と接触した後でタッチ位置を決定するために用いられる。ｚは、閾値（タッチダウンと呼ばれるイベント）よりも大きい。力センサ３３２、３３４、３３６、３３８は、タッチパネル３７０の裏面３７１に近接してタッチパネル３７０の対応する角部に配置される。スタイラス、指、又は他のタッチ器具がタッチ面３７２を押すと、タッチ力がタッチ面３７２に加えられる。タッチ力は、加力の位置に関連付けられる量で力センサ３３２、３３４、３３６、３３８に作用する。
【００３３】
力センサ３３２、３３４、３３６、３３８に加えられた力は、力センサ３３２、３３４、３３６、３３８によって生成される信号に変化をもたらす。力センサ３３２、３３４、３３６、３３８は、ワイヤ３３２ａ、３３４ａ、３３６ａ、３３８ａを介してコントローラ３５０内の力センサの駆動／感知回路３３０に結合される。コントローラ３５０は、タッチ力の変化を原因とする、各力センサ３３２、３３４、３３６、３３８によって生成される信号の変化を測定する。コントローラ３５０は、信号の変化を用いてタッチダウンの検出、タッチ位置の決定、及び／又は上面３７２上のタッチ器具のＺ軸力の測定を行ってよい。上面３７２上のタッチ器具のＺ軸力は、下記の等式３及び４によって示される力の合計に応じて決定されてよい。タッチダウンは、例えば力総計ＦＴｚが所定の上限を超えた場合に行われてよい。
【００３４】
タッチ位置の計算は、例えばタッチセンサ信号の組み合わせを用いて実行することができる。力センサ３３２、３３４、３３６、３３８で生成された信号を用いて、ｙ軸回りのモーメントＭｙ、ｘ軸回りのモーメントＭｘ、およびｚ軸の力総計ＦＴｚなど各種のタッチ関連信号を計算することができる。タッチ位置の座標は、等式３及び４に示されるように力センサ信号から決定されてよい。
【００３５】
ＸＴ＝（ＵＲＦ＋ＬＲＦ−ＵＬＦ−ＬＬＦ）／（ＵＲＦ＋ＬＲＦ＋ＵＬＦ＋ＬＬＦ）    等式３
ＹＴ＝（ＵＲＦ＋ＵＬＦ−ＬＲＦ−ＬＬＦ）／（ＵＲＦ＋ＬＲＦ＋ＵＬＦ＋ＬＬＦ）    等式４
ＸＴ及びＹＴは力に基づくタッチの座標であり、ＵＲＦ、ＬＲＦ、ＵＬＦ、ＬＬＦは、それぞれ右上のセンサ３３４、右下のセンサ３３６、左上のセンサ３３２、左下のセンサ３３８によって測定される力である。
【００３６】
ある実施形態では、容量センサを用いて決定されたタッチの兆候の位置は、最終的なタッチ位置法が行われる間、正確度の低いタッチの「粗」位置として用いられてよい。タッチの粗位置は、力センサを用いる正確の高いタッチの「精密」位置計算の簡略化及び／又は高速化を実現するために用いられてよい。
【００３７】
空中静止中の低正確度は、タッチ位置の低正確度よりも有害な結果はもたらさないことがある。より高い正確度を必要とする任意の操作をユーザーが実行しない場合もあるので、空中静止位置の低正確度は重要性が低いことがある。例えば、空中静止の位置に基づいてユーザーがカーソルまたは十字線を移動しているとする。このシナリオでは、空中静止中の低正確度はそれほど重要ではない。更に、表示されるカーソルは空中静止動作を追跡してよいので、ユーザーは、システムが決定した空中静止の位置を視覚的に確認し、その位置を調節できる。位置の正確度が低くても空中静止中の位置を取得することの利点は、空中静止の位置は、タッチが着地するであろう非常に大きいタッチ面上の比較的小さい領域を画定することである。
【００３８】
ｚ軸値（及びタッチダウン）の検出は、２つの独立したセンサ及び／又は方法の組み合わせによって検出した方が信頼性が高い場合がある。各方法には、他の方法を用いることによって緩和される誤差の原因が存在し得る。例えば、アナログ容量タッチシステムは、「手の影（hand shadow)」が顕著に存在すると、空中静止の位置の決定が困難になることがある。この場合、空中静止の位置は、近接する指からの電気容量の影響を受け（好ましい影響）、また、タッチ面に近接する手による影響も受ける（指の位置の測定に誤差をもたらすので好ましくない影響）。手の影がタッチ測定に含まれると、タッチ位置の容量測定に誤差をもたらすことがある。力システムは手の影に影響されないので、容量測定において手の影によって生じる誤差は、力測定によって補正できる。
【００３９】
コントローラは、プリタッチセンサ及び／又はタッチセンサによって生成される信号を用いて、タッチ位置決定に加えて各種のプロセスを実施してよい。例えば、コントローラ３５０は、プリタッチセンサ信号に基づいてタッチ位置回路を有効及び無効にしてよい。必要になるまでタッチ位置回路を無効にしておくと、装置の電力を節約できる。これは電池式の携帯用装置の場合に特に重要であろう。
【００４０】
プリタッチ情報を用いてタッチ位置決定を向上させる例は、図３Ｂに示されている。図３Ｂは、マトリックス容量タッチセンサの表面３８０の一部分を示している。マトリックス容量タッチセンサには、格子状の透明な導電体（インジウム酸化スズなど）、又は他の好適な導電体が含まれる。コントローラ（図示なし）は、各グリッド線３８１、３８２にアクセスし、電気容量に変化が発生したかどうかを決定する。容量変化は、タッチの兆候又は現在タッチが発生していることを示す。
【００４１】
本発明の実施形態によると、プリタッチ情報はタッチダウンより前に用いられ、タッチの発生が予想されるタッチパネル上の領域３８５を画定してよい。この実施形態では、空中静止の位置３８６が決定され、空中静止の位置３８６付近の領域３８５が計算される。次に、コントローラは領域３８５に関連するグリッド線３８１のみを検査する。残りのグリッド線３８２に関連する位置ではタッチが予想されていないので、これらのグリッド線３８２は検査されない。この例では、プリタッチの空中静止の位置を用いると、タッチ位置決定に必要な処理量を低減することによってタッチ位置決定が高速化される。
【００４２】
最初のタッチの粗位置を用いたタッチ位置決定の向上を説明する別の態様は、同一所有者の米国特許出願第ＵＳＳＮ  １１／０３２，５７２号に記載されている。参照したこの特許出願には、タッチ位置を抽出するための反復法が記載されている。参照した特許出願の概念は、本発明に適用されるように、例えば容量プリタッチセンサ又は他の種類のプリタッチセンサを用いて取得された最初の「粗」位置を用いることを含んでよい。連続的なタッチ位置の繰り返しは、プリタッチセンサ信号から取得される情報に基づいて実施されてよい。
【００４３】
図３Ａ及び３Ｂに示される例には、プリタッチ情報の取得に用いられる容量センサ、及びタッチ情報の取得に用いられる容量センサ又は力センサの例が示されている、プリタッチ情報及びタッチ情報の取得には各種のセンサが用いられてよい。タッチの兆候及び／又はタッチの状況の感知に用いられるセンサは、例えば各種の容量センサ、力センサ、表面弾性波（ＳＡＷ）センサ、曲げモードセンサ、赤外線センサ、光学ＬＣＤ、抵抗センサ、及び／又は他のタッチセンサの種類を含んでよい。
【００４４】
例えば、各種の実施形態において、容量センサは、力センサ、屈曲波音響センサ、赤外線（ＩＲ）センサ、抵抗センサ、又は力センサと組み合わせて、タッチの兆候及びタッチの状況を感知してよい。容量センサ又は光学センサを用いてプリタッチ位置の座標を提供し、力センサ、容量センサ、ＳＡＷセンサ、又はＩＲセンサを用いてタッチダウンを検出し、より正確なタッチ位置の座標を測定してもよい。マトリックス容量センサは、空中静止中に近接を検出し、粗位置を測定してよい。光学的に高感度なＬＣＤなどの光学法は、空中静止中に近接を検出し、粗位置を測定してよい。力センサ、抵抗センサ、ＳＡＷセンサ、屈曲波センサ、又は他の種類のタッチセンサシステムは、タッチパネルの所定範囲内で人の存在を検出する容量又は光学近接センサで補強してよい。人の存在によって、例えば視聴覚プログラムの表示又は他のプロセスが有効になってよい。
【００４５】
タッチの兆候及びタッチを感知できるタッチセンサシステムは、プリタッチ位置のＸ軸座標及びＹ軸座標、タッチ位置のＸ軸座標及びＹ軸座標、並びに／又は測定されたタッチパネル面からの近接からタッチパネル面上に加えられ測定されたタッチ力までの範囲のＺ軸情報の報告に用いてよい。図３Ｃは、本発明の実施形態によるタッチセンサシステムの動作を概念的に説明する状態図である。プリタッチの状況（タッチ面上で空中静止するタッチ器具）を検出するまでは、タッチセンサシステムは、タッチ状態に留まる（３６０）。プリタッチの状況を検出すると、システムは３６１から、プリタッチの近接を決定しプリタッチの位置も決定してよいモード（３６５）に移行する。システムは、プリタッチの近接及び／又はプリタッチの位置など現在のタッチ状態をホストコンピュータに定期的に更新（３６４）及び報告（３７５）してよい。
【００４６】
タッチダウン及びリフトオフの検出は、タッチの決定に用いられるセンサ及び／又は方法など各種の要素に依存してよい。タッチダウン／リフトオフの基準は、例えばタッチセンサの環境条件、用いるタッチ器具の種類、及び／又は他の要因などに基づいて異なり得る。各種の実施形態では、タッチダウン及び／又はリフトオフには、正味の信号振幅、変化率、又は他の信号特性を検出することを含んでよい。タッチダウンは、例えばタッチ器具がタッチ面の所定の距離内に接近した時、或いはタッチ面に所定の力量を加えた時、又はタッチ信号が所定のレベルを超えた時に検出されてよい。タッチのリフトオフは、例えばタッチ力が所定の値を下回った時、又はタッチ器具がタッチ面から所定の距離を超えて離れた時に検出されてよい。タッチダウン及びリフトオフの閾値は、事前に設定されてよく、ユーザーによって手動で又はシステムによって動的に変更されてよい。
【００４７】
タッチダウンが検出されると、システムは３６２からモード３７３に移行する。モード３７３では、システムがタッチ力及びタッチ位置を決定する。システムは、タッチ力及びタッチ位置など現在のタッチの状態を定期的に更新（３６６）及びホストコンピュータに報告（３７５）してよい。タッチのリフトオフ後には、システムは３６３から待機状態（３６０）に移行する。
【００４８】
一部のシナリオにおいて、タッチが存在しない場合でもタッチセンサ装置がタッチを誤って検出することもある。これは、例えばタッチパネル上で吹く風、取り扱いによるタッチパネルの屈曲若しくはねじれ、又は他の要因など各種の状況によって発生し得る。一部の実施形態によると、タッチセンサシステムは、プリタッチ情報を用いて、有効なタッチが発生したことを確認してよい。このような態様は、図４Ａのフローチャートに示されている。最初に、システムはタッチパネル上のタッチ器具の空中静止及びタッチパネル上のタッチを感知する（４１０）。タッチが検出された（４２０）場合、システムは空中静止した器具が以前に検出されていたかどうかを確認する（４３０）。空中静止する器具が以前に検出されていた（４３０）場合、システムはタッチが有効であると決定し（４５０）、プリタッチ情報及びタッチ情報に基づいてタッチ位置を計算する（４５５）。タッチ位置の計算は、プリタッチ位置情報を用いて、本明細書に記載されるように高速化、正確度の向上、及び／又は最終的なタッチ位置の計算の処理の複雑性の低減を行ってよい。空中静止する器具が以前に検出されていなかった（４３０）場合、タッチは誤タッチと決定され、タッチ位置は計算されない（４４０）、有効なタッチかどうかを確認するために追加測定が行われる、又は有効なタッチかどうかを確認するためにより高い閾値が要求されることがある。
【００４９】
一部の実施形態によると、タッチセンサシステムは、タッチ器具がタッチパネルに接触する前のタッチ面からのプリタッチ距離、及び接触後のタッチパネル上のタッチ力の両方を含むＺ軸情報を測定できる。これらの実施形態では、タッチダウン及び／又はリフトオフは、例えばＺ軸コンポーネントがＺ軸のタッチダウン及び／又はリフトオフの基準と一致している場合に検出され得る。図４Ｂは、この態様を示すフローチャートである。
【００５０】
タッチのＺ軸コンポーネントは、４６０で測定される。これには、タッチ面からのプリタッチ距離及びタッチ面上のタッチ力の両方が含まれる。ある態様では、プリタッチ距離はある種類のセンサを用いて測定され、タッチ力は第２の種類のセンサを用いて測定されてよい。Ｚ軸コンポーネントがタッチダウンの基準と一致している（４７０）場合、タッチが検出される（４８０）。タッチの基準は、タッチ面からの距離などの範囲からタッチ面に加えられる力の量までから選択されてよい。タッチダウンが検出されると（４８０）、Ｘ、Ｙのタッチ位置が決定される（４９０）。一部の態様では、Ｘ、Ｙのタッチ位置決定は、本明細書に記載されるように、プリタッチダウン情報、及びポストタッチダウン情報の両方を用いてよい。
【００５１】
更に、タッチダウンの基準として、又は他のタッチダウンの基準を変更するためにｚ軸コンポーネントの変化率を用いてよい。例えば、容量的に測定されたプリタッチの信号振幅が急増し、タッチ器具の接近を示すことがある。プリタッチｚの変化率（タッチ面上の距離）は、典型的に、タッチダウンの瞬間に大きく負の数値を示し、加力の変化率は、タッチダウンの同じ瞬間に急増する。この典型的なタッチ特性からの逸脱は、誤タッチ又は有効なタッチダウンを確認するための追加検査が必要であることを示すことがある。しかるべきプリタッチの信号振幅に先立って力の急激な変化が発生しない場合、（非タッチ）音波がタッチ画面に影響を与えたか、又はタッチパネルシステムがベゼルへの接触若しくはディスプレイシステムの振動など非タッチによる加速を受けたことを示すことがある。
【００５２】
図５Ａ〜５Ｃは、２つのタッチダウンイベントに付随する信号と時間との関係を表すグラフを示している。プリタッチ信号は、アナログ容量法で測定される。タッチダウンは、容量信号を用いて測定される。また、力ベースのタッチ法も用いられる。時間５０１は、タッチダウンの時間を示す。
【００５３】
図５Ａでは、グラフ５０５、５１０が２種類のプリタッチ状態を示している。信号５１０はタッチによって生成された容量信号の振幅を示す。信号５１０は遠い距離からタッチ面に急速に接近し、時間５０１でタッチ面に接触するまで一様に移動する。信号５１０はタッチダウン後に平坦化し、力信号５１９がタッチダウン時のゼロから増加し、Ｔ７でタッチ力閾値レベル５２１を超える。容量タッチは、基準レベル５１１とタッチ閾値５１２との振幅の差で表される、閾値を超える急速なレベル変化として検出されることが多い。信号５１０は、時間Ｔ１で閾値５１２を超える。
【００５４】
信号５０５は、異なるプリタッチ状況を示す。つまり、タッチ器具がタッチ面上で十分な時間空中静止するため、容量タッチ閾値の基準レベル５０６がレベル５０６に等しくなるように調節され、それに伴い閾値５０７も調節される。信号５０５は、それでも時間Ｔ２で閾値５０７を超える。長期間空中静止する一例としては、ゲーム機が挙げられる。ゲーム機では、ディスプレイに急に現れるアイコンにすぐにタッチできるように、プレーヤが体勢を整えて待機している。
【００５５】
図５Ｂの曲線５２０及び５２５は、それぞれが信号５１０及び５０５の１次導関数である。５２０及び５２５のピークレベルは、タッチダウンの検出に用いてよい。例えば、曲線５２０又は５２５が時間Ｔ３で閾値５２７を超えた場合、タッチダウンとして決定されてよい。グラフ５００に示されている基準レベルの調節法は、この１次導関数に適用されない場合がある。したがって、閾値は、上記の長期間の空中静止状況を相殺するために調節されず、曲線５２５に対応するタッチは、１次導関数法によって検出されないことがある。力信号５２９は、タッチダウン時にゼロから増加する。Ｔ８で力閾値５２１を超え、したがって力測定は、容量法では検出されないタッチを検出することがある。
【００５６】
図５Ｃの曲線５３５及び５３０は、それぞれが曲線５０５及び５１０の２次導関数である。１次導関数と同様に、基準５３６の調節は現実的ではないので、閾値５３７は固定されてよい。閾値５３７は負のレベルにあり、したがって容量信号５０５又は５１０の減速度を測定する。タッチは、Ｔ４、つまり２次導関数の曲線が負の方向に閾値５３７を超えた時に検出されてよい。タッチは閾値５３８を用いて検出されてもよく、又は有効なタッチダウンを決定するために閾値５３８及び５３７を超えることの組み合わせが求められてよい。更に、信号５０５が閾値５０７を超えること、及び／又は曲線５２５が閾値５２７を超えること、及び／又は力信号５３９が時間Ｔ９で閾値８２１を超えることが、有効なタッチダウンのために追加基準となってよい。
【００５７】
タッチ位置決定を向上させるためにプリタッチ及びタッチ位置法を組み合わせる各種の方法は、同一所有者の米国特許申請第ＵＳＳＮ  １１／１１６，５７６号に記載されている。
【００５８】
一部の実施形態では、タッチ位置決定を向上させるために相乗的に用いられた２つのタッチ位置法を実施するために、同じ種類のタッチセンサが用いられてよい。第１の方法から取得した情報、例えば、タッチの粗位置は、第２の方法によってタッチ位置決定を向上させるために用いられてよい。
【００５９】
一部の実施形態では、第１及び第２の方法に、タッチパネル内の屈曲波及び／又は振動波の受動測定の使用が含まれてよい。用語「屈曲波振動」は、例えば、接触による振動を指し、面変位からの一部が屈曲波振動に対応できる部材に伝達される。多くの材料は屈曲する。一部の材料は、完全平方根の分散関係を示す純曲げだが、一部は、純曲げと剪断曲げの混合である。分散関係は、波の面内速度の波周波数に対する依存度を示す。用語「屈曲」は、加重された場合、例えばタッチパネルの表面に加えられたタッチに応えてタッチパネルがたわんだ場合（例えば湾曲した場合）、面外変位又は部材のたわみにも当てはまる。この際、タッチパネルの一面は圧縮状態に置かれ、一方で反対面は、緊張状態に置かれる。これによって、タッチパネルの湾曲が生じる。このようなタッチパネルの湾曲は、本明細書に記載の種類の曲げモードセンサを用いて及び本明細書に記載の方法で検出されてよい。
【００６０】
圧電センサを備える振動検出タッチ入力装置では、例えば、タッチパネルプレートの平面に伝播する振動によって圧電センサに圧力が加わり、センサ全体で検出可能な電圧が発生する。受信された信号は、直接タッチ入力の衝撃、若しくは痕跡（摩擦）によるエネルギーの投入によって直接発生した振動、又は既存の振動に影響するタッチ入力、例えば振動の減衰によって生成され得る。受信された信号は、意図しない入力、例えばユーザーによるタッチ入力装置の取り扱い、若しくは取り扱いミス、又は外的であるが、タッチ入力装置によって感知される環境要因によって発生することもあり得る。
【００６１】
図６を参照すると、屈曲波振動の検出及び多数の異なるタッチ位置検出法を用いるタッチ位置の決定の特徴および機能を組み入れるタッチセンサ装置６００の１つの構成が示されている。この実施形態によると、タッチセンサ装置６００には、タッチ基材６２０及びタッチ基材６２０の上面に結合されている振動センサ６３０が備えられている。センサ６３０はタッチ基材６２０の上面に結合されて示されているが、センサ６３０は、或いはタッチ基材６２０の下面に結合され得る。別の実施形態では、１以上のセンサ６３０がタッチ基材６２０の上面に結合され、一方で、１以上の他のセンサ６３０がタッチ基材６２０の下面に結合されてよい。振動センサ６３０Ａ〜６３０Ｄは、タッチプレート内を伝播する振動が振動センサによって検出できるように十分に機械的に連結されている限り、任意の好適な手段、例えば接着剤、はんだ、又は他の好適な材料によってタッチプレート６２０に連結できる。代表的な振動センサ及び振動センサの配置は、同一出願人による米国特許出願第ＵＳＳＮ  １０／４４０，６５０号及び同ＵＳＳＮ  １０／７３９，４７１号に開示されている。
【００６２】
タッチ基材６２０は、屈曲波振動など対象の振動に対応する任意の基材でよい。代表的な基材６２０としては、アクリル樹脂若しくはポリカーボネートなどのプラスチック、ガラス、又は他の好適な材料が挙げられる。タッチ基材６２０は透明でも不透明でもよく、所望により他の層を備えたり、組み込んだり、他の機能に対応してもよい。例えば、タッチ基材６２０は、引っかき抵抗性、汚れ抵抗性、グレア低減、反射防止特性、方向指定又はプライバシーのための調光、フィルタリング、偏光、光学的補償、摩擦テクスチャリング、着色、グラフィックイメージなどを提供できる。
【００６３】
広くは、タッチセンサ装置６００は、タッチ入力の位置を２次元で決定するために少なくとも３つのセンサ６３０を備える。一部の実施形態では、４つのセンサ６３０（図６にセンサ６３０Ａ、６３０Ｂ、センサ６３０Ｃ、及び６３０Ｄとして示す）を備えることが望ましい。これらの例は、国際公開番号第ＷＯ  ２００３／００５２９２号及び同ＷＯ  ０１／４８６８４号、並びに同一出願人による米国特許出願第０９／７４６，４０５号に記載されている。
【００６４】
本発明において、センサ６３０は、好ましくはタッチ基材６２０に対するタッチ入力を示す振動を感知できる圧電センサである。有用な圧電センサは、ユニモルフ圧電センサ、バイモルフ圧電センサなどである。圧電センサは、例えば高感度、比較的低価格、十分な堅牢性、潜在的にスモールフォームファクター、十分な安定性、応答線形性など多数の有益な特徴を提供する。振動検出タッチセンサ装置６００に使用できる他のセンサは、特に電歪、磁歪、ピエゾ抵抗、音響、容量性、及び可動コイル変換器／装置である。
【００６５】
ある実施形態では、全てのセンサ６３０がタッチ基材６２０の振動を感知するように構成されている。センサ６３０は、技術的及び機能的に実質的に同一でよい。例えば、全てのセンサ６３０は、同一の部品番号又はＩＤで特定の製造業者によって製造される曲げモードセンサでよい。他の実施形態では、センサ６３０は技術的には実質的に同一であるが、機能的には異なってよい。例えば、全てのセンサ６３０は特定の製造業者によって製造された曲げモードセンサであるが、一部のセンサは屈曲波を検出するために実装されており、他のセンサはプレートのたわみを検出するために実装されてよい。一部の実施形態では、１以上のセンサ６３０は、曲げモードセンサ以外のセンサでもよい。
【００６６】
他の実施形態によると、１以上のセンサ６３０は、他のセンサ６３０によって感知されることができ、基準信号として用いられる信号を放出する、又は変更された振動がセンサ６３０によって感知され、タッチ位置を決定できるようにタッチ入力を受けて変更され得る振動を作成するエミッター装置として使用できる。動電型変換器は、好適なエミッター装置として使用されてよい。更に、１以上のセンサ６３０は、２つの目的を兼ねた検出及び励振変換器として構成されることができる。例えば、これまでに組み込まれた国際公開番号第ＷＯ  ２００３／００５２９２号及び同ＷＯ  ０１／４８６８４号、並びに同一出願による米国特許出願第１０／７５０，５０２号に公開されている。
【００６７】
タッチセンサ装置６００を用いる多くの用途では、タッチセンサ装置６００を経由してディスプレイ情報を表示するために電子ディスプレイも用いられる。ディスプレイは典型的に方形であるので、方形のタッチセンサ装置６００を用いることが典型的であり、便利である。したがって、センサ６３０が取り付けられるタッチ基材６２０の形は、典型的に方形であり、他の形状も望ましいことは理解されよう。
【００６８】
ある構成によると、センサ６３０Ａ、６３０Ｂ、６３０Ｃ、６３０Ｄは、好ましくはタッチ基材６２０の角部付近に配置される。多くの用途では、タッチセンサ装置６００を経由して表示されるディスプレイが必要とされるので、センサ６３０Ａ〜Ｄがディスプレイ可視領域を望ましくなく侵害しないように、これらのセンサをタッチ基材６２０の端部付近に配置することが望ましい。タッチ基材６２０の角部にセンサ６３０Ａ〜Ｄを配置することによって、パネルの端部からの音響反射の影響も低減できる。
【００６９】
タッチセンサ装置６００によって感知される接触は、スタイラスペン（手持ち式ペンの形式でよい）によるタッチの形式でよい。タッチ基材６２０上でのスタイラスペンの動作は、タッチ基材６２０上のスタイラスペンの位置、圧力、及び速度の影響を受ける、連続信号を生成してよい。このスタイラスペンは、例えばゴム製の可撓性の先端を備えてよく、この先端に可変力を加えることによってタッチ基材６２０に屈曲波が生成される。可変力は先端によって提供されてもよく、或いはタッチ基材６２０の表面に付着する又は表面全体を滑るように進む。或いは、接触は、タッチ基材６２０に屈曲波を生じさせ得る、指によるタッチの形式でもよい。これは、受動感知及び／又は能動感知によって検出されてよい。屈曲波は、超音波領域（＞２０ｋＨｚ）の周波数成分を含んでよい。
【００７０】
図６に示されているタッチセンサ装置６００は、コントローラ６５０に通信的に結合されている。センサ６３０Ａ〜Ｄは、ワイヤ又はタッチ基材６２０上に展開作成された印刷電極パターンを介してコントローラ６５０に電気的に結合されている。コントローラ６５０は、典型的に、センサ６３０に信号を適用し、信号又は信号の変化を測定するフロントエンドの電極を備える。他の構成では、コントローラ６５０は、フロントエンドの電極に加えてマイクロプロセッサを更に備えてよい。コントローラ６５０は、下記に詳述されるように、一連の異なるタッチ位置検出法から選択される１以上のタッチ位置検出法を実行できる。各種のタッチ位置検出法の選択は、上記の基準に基づいて行われてもよく、このような選択は、タッチ刺激の特性、動作環境、環境条件などの変化に応じて変更されてよい。
【００７１】
典型的な配置構成では、タッチセンサ装置６００は、ホストコンピュータシステムのディスプレイ（図示なし）と組み合わせて用いられ、ユーザーとホストコンピュータシステムとの間に視覚的及び触知的対話を提供する。ホストコンピュータシステムは、ネットワークインターフェースなど通信インターフェースを備え、タッチセンサ装置６００を組み入れるタッチパネルシステムとリモートシステムとの間の通信を円滑化してもよい。例えば各種タッチパネルシステムの診断、較正、及び保守業務は、タッチパネルシステムとリモートシステムとの間の協調的通信によって実行されてよい。
【００７２】
図７は、本発明の実施形態による、曲げモードセンサの信号及び異なるタッチ位置検出法を用いてタッチ位置特定情報を展開作成する方法を示すフローチャートである。図７に示されている方法は、タッチセンサ面に結合されている曲げモードセンサを提供すること（７０２）を含む。多数の異なるタッチ位置検出法が提供される（７０４）。タッチ位置特定情報は、異なるタッチ位置検出法を用いて展開作成される（７０６）。
【００７３】
タッチ位置特定情報を展開作成することは、タッチセンサ面上のタッチ位置を決定することを含んでもよい。少なくとも一部の異なるタッチ位置検出法は、単独でタッチ位置を検出できる。例えば、第１のタッチ位置検出法がタッチセンサ面に対してタッチ位置のｘ座標及びｙ座標を決定し、第２のタッチ位置検出法がタッチセンサ面に対してｚ座標を決定してよい。
【００７４】
タッチ位置特定情報には、タッチパネルシステムの較正を促進する、又はシステムの診断や保守を行う際に有用な情報を含んでよい。一部の実施形態では、曲げモードセンサによって生成される信号を用いる、少なくとも２つの異なるタッチ位置検出法が提供される。例えば、２つ又はそれ以上のタッチ位置検出法は、曲げモードセンサによって生成される信号を用いるが、周波数応答、又はタッチ位置測定の精度、測定の解像度、測定値を取得できる速度、タッチ位置法によって消費されるリソースなど他の特性に関して相互に異なってもよい。
【００７５】
更なる例として、２つ又はそれ以上のタッチ位置検出法は、曲げモードセンサ信号を処理してタッチ位置特定情報を生成する方法に関して相互に異なってもよい。ある実施形態では、特定のタッチ位置検出法は、２つ又はそれ以上の異なる方法で屈曲波信号に作用し、タッチ位置特定情報を生成してよい。別の実施形態では、２つ又はそれ以上の異なるタッチ位置検出法は、実質的に同一の方法で屈曲波信号に作用し、タッチ位置特定情報を生成してよい。
【００７６】
図８のフローチャートは、本発明の実施形態による、曲げモードセンサ信号及び異なるタッチ位置検出法の使用を含むタッチ位置特定情報を向上させる方法を示している。図８に示されている方法は、少なくとも１つが曲げモードセンサ信号を用いる、多数の異なるタッチ位置検出法を提供すること（８０２）を含む。第１の一連のタッチ位置特定情報は、第１のタッチ位置検出法を用いて展開作成される（８０４）。第１の一連のタッチ情報は、第２のタッチ位置検出法によって行われたタッチ位置決定を向上させるために用いられる（８０６）。
【００７７】
図９は、本発明の実施形態による、曲げモードセンサの信号及び異なるタッチ位置検出法を用いてタッチ位置特定情報を展開作成する別の方法を示すフローチャートである。図９に示されている方法は、少なくとも１つが曲げモードセンサ信号を用いる、多数の異なるタッチ位置検出法を提供すること（９０２）を含む。第１のタッチ位置検出法は、タッチ位置決定に関連する第１の精度を提供する（９０４）。第２のタッチ位置検出法は、タッチ位置決定に関連する第２の精度を提供してよい（９０６）。例えば、第１の検出法は、タッチ位置に関して粗精度を提供し、第２の検出法はタッチ位置に関して精密精度を提供してもよい。
【００７８】
第１の一連のタッチ位置特定情報は、第１のタッチ位置検出法を用いて展開作成される（９０８）。第２の一連のタッチ位置特定情報は、第２のタッチ位置検出法を用いて展開作成される（９１０）。例えば、第１の検出法はタッチが発生したタッチセンサ面の領域を予測するために用いられてよい。第２の検出法は、第１の検出法によって予測された領域内で、より正確なタッチ位置の予測を提供するために用いられてよい。
【００７９】
図１０は、本発明の実施形態による、異なるタッチ位置検出法を実行するためのシステム１０００のブロック図である。図１０に示されているように、システム１０００は、多数の曲げモードセンサ１００１を備えており、所望により他の種類のセンサ１００２（例えば、容量センサ、抵抗センサ、力センサ、表面弾性波センサ、又は光学センサ）を備えてよい。センサ１００１及び１００２は、タッチセンサ面（図示なし）及びコントローラ１００４に結合されている。コントローラ１００４は、多数の異なるタッチ位置検出法（ＴＬＤＴ）１０１０を実行するように構成されており、これらの検出法はコントローラ１００４に結合されているメモリに格納し、このメモリにアクセスされてよい。コントローラ１００４は、異なるタッチ位置検出法１０１０を用いて、タッチ位置などタッチ位置特定情報を生成する。
【００８０】
例えば、検出法ＴＬＤＴ−１は、機能性又は前述の観点についてＴＬＤＴ−２〜ＴＬＤＴ−Ｎの各検出法とは異なる。この点に関して、検出法ＴＬＤＴ−１は、検出法ＴＬＤＴ−２〜ＴＬＤＴ−Ｎとは異なるタッチ位置検出法と見なされる。更なる例として、検出法ＴＬＤＴ−１など所定の検出法は、各検出法が同様の方法で曲げモードセンサを処理するにもかかわらず、異なるタッチ位置特定情報を提供するように複数の方法で実行されてよい。例えば、ＴＬＤＴ−１は、一般的な言い方をすると、曲げモードセンサ信号の周波数分析を実行するタッチ位置検出法を表してよい。例えば検出法ＴＬＤＴ−１Ａは、検出法ＴＬＤＴ−１Ｎに関連する周波数とは異なる周波数を分析するために実行されてよい。これらの検出法のそれぞれが曲げモードセンサ信号の処理に関して一般的な方法を共有するにもかかわらず、これらの検出法は、このような信号の異なる特性を分析することによって共有するので、異なるタッチ位置検出情報を生成する。したがって、検出法ＴＬＤＴ−１は、検出法ＴＬＤＴ−１Ｎとは異なるタッチ位置検出法と見なされる。
【００８１】
図１１は、本発明の実施形態による、異なるタッチ位置検出法を実行するためのシステム１１００のブロック図である。システム１１００は曲げモードセンサ信号１１０２を受信し、所望により他の種類のタッチセンサ信号１１０３を受信してよい。コントローラ１１０４は、多数の異なるタッチ位置検出法１１１０〜１１１８を実行するように構成される。コントローラ１１０４は、異なるタッチ位置検出法１１１０〜１１１８を用いてタッチ位置特定情報を生成する。ある方法では、コントローラ１１０４が、異なるタッチ位置検出法１１１０〜１１１８のうち選択された一部を有効化及び無効化できる制御信号１１０５を生成する。図１１に示されているこの実施形態によると、異なるタッチ位置検出法には、差分速度タッチ位置法１１１０、差分到着時間タッチ位置法１１１２、曲げ比率タッチ位置法１１１４、分散補正タッチ位置法１１１６、及び反復タッチ位置法１１１８が含まれる。これらの各タッチ位置法１１１０〜１１１８は、下記に詳述される。
【００８２】
差分速度タッチ位置法１１００は、振動波のパケット分散現象を活用してタッチ基材へのタッチ位置を決定する検出法を指す。差分速度タッチ位置法１１１０では、振動波のパケット分散自体を用いて距離測定が行われ、その結果からタッチ位置が計算されてよい。ある差分速度タッチ位置法１１１０によると、タッチセンサ基材へのタッチを原因とする分散振動波パケットが、各曲げモードセンサで感知される。特定の１つ又は複数の周波数を含む波パケットコンテンツが、各センサで検出される。特定の１つ又は複数の周波に関連する波パケットコンテンツの到着の相対時間遅延が各センサで計算される。各センサとタッチ事象との距離は、相対時間遅延を用いて計算される。次にタッチ位置が、計算された距離を用いて決定されてよい。
【００８３】
この点において、差分速度タッチ位置法１１１０は、波分散の差異のみを用いてタッチ位置を測定して波の移動時間及び移動距離を算定するために実行されてよい。分散性媒質内の振動波パケットの異なる周波数又は周波数バンドは、デジタル又はアナログフィルタリングによって分離することができ、特定周波数又は周波数バンドの各々の到着時間は個別に決定できる。
【００８４】
別の方法によると、タッチ事象に起因し、感知された振動波パケットは、較正プロセス中に各種の既知の位置でのタッチによって生成された基準波形と相互に関連付けることができる。この相互関連付けプロセスによって、既知の位置から生じた特定の波形との最適な一致が判明する。較正波形の発生源は既知であるので、タッチ事象の距離は、含まれる各種の周波数でのエネルギーの分離時間の最適な一致に基づいて決定できる。本発明の方法及び装置に用いるのに適したこの差分速度タッチ位置法及び他の差分速度タッチ位置法の更なる詳細は、同一所有者の米国特許出願第ＵＳＳＮ  １１／０２５，３８９号、及び米国特許番号第５，６３５，６４３号に記載されている。
【００８５】
引き続き図１１を参照すると、差分到着時間タッチ位置法１１１２は、第１のエネルギーが各曲げモードセンサに到着する時間に基づいたタッチ位置の決定を含む。例えば、各センサへの到着時間は、各センサのエネルギーが事前に設定された閾値を超えた時に決定されてもよい。閾値を超えるエネルギーの到着時間の差分は、最初のタッチ、例えば接触の位置の計算に用いられてよい。この検出法１１１２は、移動する連続的なタッチ、例えばドラッグの位置測定には効果的ではない。しかし、差分到着時間法は遥かに単純であり、他のより堅牢な検出法よりもおそらく消費電力の少ない処理でタッチを測定できる。このような他の検出法は、より細かい（精度の高い）タッチ位置の計算、及び／又はドラッグ操作中の位置の計算に用いられる。有用な差分到着時間法は、更に米国特許番号第５，６９１，９５９号及び国際公開番号第ＷＯ  ０１／４８６８４号に記載されている。
【００８６】
図１１に示されている曲げ比率タッチ位置法１１１４は、プレートの湾曲と振幅の単比の測定及び計算とを組み合わせて用い、タッチ位置を測定する。図１２は、オーバーレイ１２４１及び両端のセンサ１２４２を備えるシステム１２４０を示す。このセンサは、オーバーレイ１２４１の長波長の屈曲を測定する。センサ１２４２は、両端の全長又は端長の一部に沿って伸びてよい。パネル１２４１は、パネル１２４１を垂直方向に制約する支持体１２４７及び１２４８によって角部で基盤１２４９に取り付けられている。オーバーレイ１２４１は、基盤１２４９に取り付けられている端部１２４４及び１２４５によって横方向（例えばオーバーレイ１２４１の平面内）に移動しないように制約されている。
【００８７】
（図１２に示される曲げモードの）典型的なガラスタッチセンサの振動の半波長の基本周波数は、ガラス厚、端長、及びサスペンション特性に応じて５０Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲である。指によるタッチの最大エネルギーは、周波数が５Ｈｚ〜１ＫＨｚなので、半波長の曲げモード周波数付近で測定してタッチを検出すると、信号レベルが良好になる。この周波数範囲で信号を測定すると、パネル１２４１を浮遊させるコンポーネント１２４４、１２４５、１２４７及び１２４８内でのヒステリシス効果及び非線形性が、静的に近い（０〜１０Ｈｚ）測定と比べて、低減される。
【００８８】
引き続き図１１を参照すると、分散補正タッチ位置法１１１６は、曲げモード信号を用いてタッチ位置特定情報を展開作成するために用いられてよい。伝搬媒質が分散性媒質の場合、多数の周波数で構成される振動波パケットは伝播するに従って散開して減衰し、信号の解読が困難になる。したがって、非分散性媒質に伝播したように解読できるように、受信信号の変換が提案されている。振動波パケットの分散に対応し、このような分散を補正した代表的信号を生成する代表的な検出法は、国際公開番号第ＷＯ  ２００３／００５２９２号及び同ＷＯ  ０１／４８６８４号、並びに米国特許番号第６，８７１，１４９号に公開されている。
【００８９】
振動波パケットの分散を補正する、ある方法によると、例えば、屈曲波に対応できる構造に実装されている第１の曲げモードセンサが最初に測定された屈曲波信号を測定する。第２の曲げモードセンサは、２番目に測定された屈曲波信号を決定するための構造に実装されている。２番目に測定された屈曲波信号は、最初に測定された屈曲波信号と同時に測定される。２つの測定された屈曲波信号の分散修正関数が計算される。これは、分散修正相関関数、分散修正畳み込み関数、分散修正コヒーレンス関数、又は他の位相等価関数であり得る。測定された屈曲波信号は処理されて、分散補正関数を適用することによって接触に付随する情報が計算される。この方法に関する詳細は、これまでに組み込まれた国際公開番号第ＷＯ  ２００３／００５２９２号及び同ＷＯ  ０１／４８６８４号、並びに米国特許番号第６，８７１，１４９号に公開されている。
【００９０】
例えば、図１３は、オーバーレイ１３２１の振動を典型的には音声周波数で測定する曲げモード圧電変換器センサ１３２２及び１３２３を備えるオーバーレイ１３２１を示している。タッチ位置は、周波数補正された音波の伝播時間から計算されてよい。対応サスペンション１３２４もガスケットとして機能し、オーバーレイ１３２１の端部で音響信号を減衰してよい。更なる例では、分散補正の実施の有無にかかわらず、時間領域法が用いられて最初の位置特定情報が作成され、位相差で機能する検出法が用いられて、時間領域法で作成された最初の位置特定情報が精緻化されてよい。
【００９１】
図１１にも示されるように、対話的なタッチ位置法１１１８は、多数の改良された機能をもたらす。例えば、単純な計算を用いて取得されたタッチの概算位置は、反復プロセスを介して更に精度の高いタッチ位置分析を通知するために用いることができる。概算的な又は中間的なタッチ位置は、単純な計算の精度を向上できるようにセンサ信号を反復的に調節するために用いることができる。
【００９２】
他のタッチ位置法は、用いられるタッチ位置法に固有の精度でタッチ位置を決定する。反復タッチ位置法１１１８は、源波形の正確な復元を目指して反復する機能を提供する。したがって、このような反復法を用いると、所望又は必要な精度のレベルでタッチ位置を決定することができる。
【００９３】
一例として、タッチ位置信号が、上述の方法などタッチプレート上のタッチによって作成された振動に反応して作成される。タッチの概算位置が決定される。タッチの概算位置は、適宜選択された位置でも、作成された信号に基づいても、又は他の検出法で概算されたものでもよい。あるシナリオでは、第１のタッチ位置法がタッチ位置を概算するために用いられ、第２のタッチ位置法は反復プロセスを介してタッチ位置をより正確に決定するために用いられてよい。
【００９４】
生成された信号は、タッチの概算位置に基づいて調節される。タッチ位置は、調節された信号に基づいて算定される。新たに決定された中間的なタッチ位置を用いて、反復プロセスを続行して再度信号を調節し、任意の回数の反復に対してタッチ位置を再計算してもよい。反復プロセスは、所望の、又は必要なタッチ位置の精度を達成するために、多周期繰り返してよい。必要回数の周期を完了したら、又は所望の精度を達成したら、タッチ位置アルゴリズムは終了し、反復プロセスによって決定された最終タッチ位置に戻る。反復タッチ位置法１１１８の例は、同一所有者の米国特許出願第ＵＳＳＮ  １１／０３２，５７２号に記載されている。
【００９５】
次の例では、本発明の実施形態による、多数の異なるタッチ位置法を用いてタッチ位置特定情報を生成する方法について説明する。ある方法によると、パネル湾曲の低周波測定及び湾曲比率分析（例えば湾曲比率タッチ位置法１１１４）では、音声周波数分散補正測定と周波数ドメイン解析（例えば、分散補正タッチ位置法１１１６）とを組み合わせて、タッチ位置の補完的な粗測定及び精密測定が行われる。
【００９６】
例えば図１４には、オーバーレイ１４６１並びに両端のセンサ１４６２及び１４６３を備えたシステム１４６０が示されている。センサ１４６２及び１４６３は、オーバーレイ１４６１の屈曲を測定する。センサ１４６２及び１４６３は、分散補正タッチ位置法１１１６を曲げ比タッチ位置法１１１４と組み合わせて用いた場合に音声周波振動を測定する同一のセンサであることが望ましい。対応サスペンション１４６４は、パネル１４６１の周囲を囲むストリップである。サスペンション１４４は、タッチシステムのガスケットとしても機能することが望ましく、その減衰特性は、特定の分散補正タッチ位置法１１１６の音声周波数要件及び特定の曲げ比タッチ位置法１１１４の低周波プレート湾曲要件に適合する必要がある。サスペンション１４６４は、パネル１４６１の上面、図に示されるように下面、又は両面に接触してもよい。
【００９７】
前述したように、典型的なガラスタッチセンサの振動の半波長曲げモードの基本周波数は、５０Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲であり、指によるタッチの最大エネルギーは、周波数が５Ｈｚ〜１ＫＨｚである。したがって、半波長曲げモードの周波数付近で測定してタッチを検出すると、信号レベルが良好になる。前述したように、この低周波の曲げモード範囲（５０Ｈｚ〜１ＫＨｚ）で信号を測定すると、サスペンション６４のバネ定数内でのヒステリシス効果及び非線形性が、静的に近い（０〜１０Ｈｚ）測定と比べて、低減される。図１４に示されている曲げシステムも、空中音波など大面積の「ノイズ」力には比較的影響されない。しかし、解像度及び正確度は、サスペンション１４６４を経由してパネル１４６１と基盤１４６９との間を移動する測定されない（誤差）力によって限定され得る。これらの力には、基盤のたわみ及びサスペンション１４６４の不均一性を原因とする屈曲力も含まれる。
【００９８】
一部のタッチ位置検出法は、タッチセンサ基材上のタッチの粗位置を決定するのに最適であり、他の検出法は、タッチセンサ基材上のタッチの精密位置を決定するのに最適である。以下の具体的な方法は、複数の検出法の１つを用いてタッチの粗位置を決定する工程を含み、更に複数の他の技法の１つを用いてタッチの精密位置を決定する工程を含む。
【００９９】
工程Ａ−複数の検出法の１つによってタッチの粗位置を検出する
１．時間ベースの波形の比較差分到着時間を測定する（例えば、測定法１１１２）。例えば、各センサでエネルギーが（初めて）閾値を超える時間を測定する。閾値を超えるエネルギーの到着時間の差分を用いて、粗位置を算定してよい。この大雑把な方法の計算は、例えば分散補正タッチ位置法１１１６よりも単純であり、少ない処理能力で、短時間で実行できる。
【０１００】
２．分散は時間に比例するので、受信波の分散量（例えば、３ＫＨｚのエネルギーを受信する時と１５ＫＨｚのエネルギーを受信する時とを比較した場合の遅延）を用いて、波の伝播時間を算定できる（例えば、差分速度タッチ位置法１１１０）。粗位置は、単純な測定及びこの分散差異の計算を用いて決定する。次に、下記の「精密位置」オプションに概説される方法によって精密位置を求める。
【０１０１】
３．静的／低周波プレート屈曲信号を用いて、曲げ比タッチ位置法１１１６に関するする上述の方法によってタッチの粗位置を生成してよい。ラム波音響信号の測定（例えば、分散補正タッチ位置法１１１６）に用いられるパネル、パネルサスペンション、及びセンサは、低周波プレート屈曲信号の測定に用いられてよい。これによって、１組のセンサで２種類の信号を測定できる（例えば、どちらも異なる周波数範囲及び距離測定基準で屈曲波を用いる、曲げ比及び分散補正）。異なる信号の種類（及び異なる計算法）を組み合わせると、いずれか１つの方法のみで得られるよりも良い結果を得られると考えられる。
【０１０２】
４．前述したように、反復タッチ位置法１１１８を用いて粗位置を生成してよい。この方法は、周波数領域で多数の比較的単純な計算を行う反復的な方法を用いて、分散補正タッチ位置法１１１６で用いられるような、パネル内の（受動的）音響データからタッチ位置を特定する。
【０１０３】
ａ．このアルゴリズムの多数のパスを用いて、タッチを特定するために必要な粗精度及び精密精度の両方を計算できる。又は
ｂ．このアルゴリズムの１つ（又は複数）のパスを用いて、音響データから粗位置を算定し、次に分散補正アルゴリズムを用いて、同一の音響データから精密（より精度の高い）位置を算定してよい。
【０１０４】
ｃ．測定した音響データに対して分散補正簡易アルゴリズム（低解像度の高速フーリエ変換（ＦＦＴ））を用いて粗位置を計算し、次にこの反復アルゴリズムの１つ（又は複数）のパスを用いて同一の音響データから精密位置を算定してよい。
【０１０５】
工程Ｂ−複数の検出法の１つによって精度の高い精密位置へと精緻化する
１．周波数領域ベースの反復タッチ位置法１１１８を用いて、上記１、２、若しくは３の時間領域法、又は上記の周波数領域ベース法４から得られた粗位置を精度の高い位置へと精緻化してよい。
【０１０６】
２．概算位置の単純な時間ベースの測定によるタッチ検出（上記のプロセス１、２、又は３）によって、精度の高い位置を計算する機知のＦＦＴアルゴリズム（例えば、反復又は分散補正）が開始されてよい。タッチ位置はドラッグ／書き込み操作中に移動するので、差分到着時間タッチ位置法１１１２及び差分速度タッチ位置法１１１０は、信号振幅の欠如、信号の変化の欠如、及び反響による干渉のために精度を欠くことがある。したがって、ドラッグ中の位置の探知には分散補正法１１１６又はおそらく反復法１１１８が用いられよう。
【０１０７】
３．時間ベースの相関−タッチの概算位置を前提とする。
【０１０８】
ａ．概算位置に基づいて、各センサの分散量（Ｄ）が算定される。
【０１０９】
ｂ．分散量に応じて、各センサのＴＤ（ｔ）テンプレートが生成されてよい。
【０１１０】
ｃ．次に、分散テンプレートＴＤ（ｔ）が受信した波に関連付けられてよい。
【０１１１】
ｄ．最大正相関によって、各端部のセンサの分散（したがって、タッチ位置までの距離）が正確であることが確認される。
【０１１２】
ｅ．最大相関よりも低い相関は、誤差補正が更に必要なことを示す。
【０１１３】
一部の場合において、粗位置は、５％〜２０％の精度のタッチ座標をもたらせば十分である。例えば、ディスプレイに４〜８個の間隔が広いボタンから成るメニューで開始されるアプリケーションの場合、タッチされたボタンを区別するには＋／−２０％の精度で十分であると考えられる。その後のタッチ操作ではより高い精度が必要な場合があるので、第２のタッチ位置法が用いられてよい。
【０１１４】
更なる例として、異なるタッチ位置検出法を用いて手操作拒否（例えば、誤タッチ）法を実行してもよい。説明に役立つある実例では、分散補正法１１１６（例えば、分散補正した音響測定）及び曲げ比法１１１４（例えば、静的／低周波プレート曲げ測定）を組み合わせて用いて、手操作拒否法を実行してもよい。
【０１１５】
手書き入力に用いられるタッチパネルは、パネル上に置かれた手及び書き込みに用いられるスタイラスペンの先という２つのタッチ位置が存在する。分散補正法でスタイラスペンの位置を測定する一方で、手の位置を把握することは有用である。手は、音響エネルギーを発生させる。また、書き込み中のスタイラスペンによって発生されたエネルギーの一部を吸収したり、反響したりする。これは、手の圧力が大きい場合に特に当てはまる。スタイラスペンの動作及び位置は、音響周波が高い場合に最も効率的に測定される。手の位置は、手が動かされた時の（一般に低周波）音響信号と手がタブレット面に置かれている時の超低周波曲げ比の測定との組み合わせとして、個別に測定されてもよい。
【０１１６】
手によって生成された信号及びスタイラスペンの信号における手の影響のための補正は、スタイラスペンの位置測定の精度を向上させることもある。
【０１１７】
１．スタイラスペンでの書き込み中、手による音響ノイズ及び反響は無視されるか、又は（一部の非常に複雑な）計算によって積極的に減じられてもよい。
【０１１８】
２．スタイラスペンと１つの角部との間で手が検出された場合、その角部で受信された、反復信号又は分散補正された信号は無視される（通常、位置計算に四角部の信号は不要）、又は補正される。
【０１１９】
タッチ起動法又はタッチ確認法は、曲げモードセンサ及び多数の異なるタッチ位置検出法を用いて実行してよい。例えば、タッチ起動法には、タッチ基材に付与された屈曲波の振動の感知及びこのような波振動がタッチ基材への意図したタッチによるものか又は意図しないタッチによるものかの決定が含まれる。特定の意図したタッチのみがタッチ起動信号として検出されるように、タッチ基材への一部のタッチは、異なるタッチ器具又は異なるタッチ力を用いて行われた他のタッチと区別することもできる。各種のタッチ起動法の詳細は、米国特許出願第１０／６８３，３４２号に開示されている。リフトオフ検出及び軽いタッチに対する感度の向上を目的とする各種の方法の詳細は、同一所有者の米国特許出願第ＵＳＳＮ  １０／７５０，２９１号に記載されている。
【０１２０】
更なる例として、ある低消費電力の方法を用いて、主要タッチ測定システムを起動（電源投入）し、別の（高消費電力の方法）を用いてタッチ位置を測定してよい。これらの異なる各検出法は、曲げモードセンサを用いることが好ましい。例えば差分到着時間法１１１２、差分速度法１１１０、曲げ比法１１１４など時間ベースの検出法は、分散補正法１１１６などＦＦＴベースの方法よりも所要処理能力が低いこともあるため、時間ベースの検出法がタッチ検出プロセスの起動に用いられてよい。
【０１２１】
屈曲波法を組み合わせて用いる方法を示す各種の方法及びシステムは、同一所有者の米国特許申請第ＵＳＳＮ  １１／１１６，４６３号に記載されている。
【０１２２】
一部の実施形態では、第１の一連のセンサ又は第１の方法を用いて、第２の一連のセンサ又は第２の方法から取得された情報に含まれる誤差を補正してよい。例えば、容量タッチパネル上のタッチの圧力によって、ディスプレイ及び／又はシャーシなど付近の導電性物体を含む容量センサの環境に対してセンサが動くことがある。タッチパネルの動きは容量性電流に変化をもたらすが、この変化は、測定された有効なタッチの位置の誤差の原因となり得る。この現象は、大型のタッチパネル、例えば約５０．８ｃｍ（２０インチ）四方を越えるタッチパネルで特に顕著である。これは、小型パネルよりも大型パネルの寄生容量及び屈曲が大きいからである。寄生容量を増加させ、かつ屈曲性を向上させると、大型タッチパネルでは、タッチ圧力による寄生容量の変化が大きくなる。接地シールド又はドリブンシールドは、タッチパネルの動作に関連する寄生容量及び容量変化の低減に役立つ。
【０１２３】
多くの容量タッチ画面では、多数の有益な効果をもたらす透明な裏面シールドが用いられる。接地裏面シールド又はドリブン裏面シールドは、タッチ画面がタッチ圧力を受けて動いた場合、付近のディプレイ又はシャーシに結合されている寄生容量の変化を遮断する。ドリブンシールドは、付近のディスプレイ又はシャーシに対するタッチ面の容量結合を最小化する。更に、裏面シールドは、ディスプレイ装置からの電磁妨害（ＥＭＩ）などタッチパネルの背面からのＥＭＩを遮断する。
【０１２４】
裏面シールドにはこのような効果があるが、シールド層を増やすとタッチパネルの原価が増加し、透明なタッチパネルを通る光の透過が低減する。本発明の実施形態には、裏面シールドを備えない容量タッチパネルが含まれる。本発明の容量タッチシステムは、関連する費用の増加及び光透過の損失を伴わずに、上記の裏面シールドの効果の一部をもたらす。
【０１２５】
本発明の実施形態は、裏面シールドを用いないタッチパネルシステムで誤差補正及びＥＭＩ遮断を行うための方法及びシステムを目的とする。タッチパネルの動きを原因とする寄生容量の変化によって発生するタッチ位置決定に含まれる誤差を補正するために、１つ又は複数のセンサが追加で用いられる。図１５Ａは、本発明の実施形態による、タッチ感知方法を示すフローチャートである。この方法によると、タッチパネル上での容量的に結合されたタッチを示すタッチ信号が生成される（１５０１）。タッチ信号に含まれる誤差に伴う誤差信号が生成される（１５０３）。誤差信号は、タッチ圧を原因とする容量タッチパネルの動きに関係する。タッチパネルの動きには、例えば、タッチパネルの変位、タッチパネルの屈曲及び／又はねじれ、並びに／又は１以上の付近の構築物に対するタッチパネルの物理的な向きでのその他の変化が含まれてよい。タッチ位置は、タッチ信号及び誤差信号に基づいて決定される（１５０５）。
【０１２６】
ある態様において、誤差信号は、タッチパネルの動きによって発生した容量変化を原因とする電流の変化に基づいて生成されてよい。本明細書に記載のとおり、このような誤差信号は、容量タッチパネルに配置されている裏面電極を用いて生成されることがある。他の構成では、誤差信号は、力センサ、加速度計、曲げモードセンサ、又はタッチパネルの動きを示すパラメーターを感知するように構成されている他の種類のセンサによって生成されることもある。一部の実施形態では、誤差信号を用いてタッチパネル面上のタッチ力を測定してよい。
【０１２７】
図１５Ｂは、本発明の実施形態による、タッチ位置決定を向上させる方法を示すフローチャートである。タッチ信号は、例えば方形のタッチパネルの各角部に配置されている電極など、タッチパネルの１以上の電極で測定される（１５１１）。タッチ圧を原因とするタッチパネルの動きは、タッチ信号測定に誤差をもたらすことがある。一部の態様では、タッチパネルの動きは、タッチ信号とは別に測定され（１５１２）、既知の動量を用いてタッチ信号測定の誤差を予測できる。次に予測された誤差を用いて、タッチ信号を補正して誤差を排除する（１５１５）、又はセンサの動きの誤差が大き過ぎる場合（１５１３）には測定を行わない（１５１４）ことができる。他の態様では、誤差センサによって生成された信号を用いて、動量を測定せずにタッチパネルの動きを原因とする誤差を補修してよい。所望により、誤差信号を用いて、タッチパネル上のＺ軸のタッチ力を決定してもよい（１５１９）。
【０１２８】
図１６には、本発明の実施形態による、コントローラ１６７５に電気的に結合されている容量タッチパネル１６７０を備えるタッチ画面システムが示されている。図１６に示されている容量タッチパネル１６７０は、本発明の実施形態による、誤差補正を行うタッチ位置検出に接続して用いてもよい。タッチパネル１６７０には、それぞれ導電性コーティングが施されている上面１６７２及び裏面１６７１を備えるガラスなどの基材が含まれる。上面１６７２は、タッチを感知するための第１の表面である。上面１６７２は、公称では、約１Ｖ〜約５Ｖの範囲の交流電圧で駆動する。
【０１２９】
タッチパネル１６７０は、４つの角部端子１６７４、１６７６、１６７８、１６８０を備えるように示されている。これらの端子には、それぞれワイヤ１６７４ａ、１６７６ａ、１６７８ａ、１６８０ａが接続されている。各ワイヤ１６７４ａ、１６７６ａ、１６７８ａ、１６８０ａは、コントローラ１６７５に結合されている。ワイヤ１６７４ａ、１６７６ａ、１６７８ａ、１６８０ａは、対応する角部端子１６７４、１６７６、１６７８、１６８０をコントローラ１６７５内の対応する駆動／感知回路１６７４ｂ、１６７６ｂ、１６７８ｂ、１６８０ｂに接続する。
【０１３０】
タッチ画面システムは、少なくとも１つの誤差センサ１６７３を結合する少なくとも１本のワイヤ１６７３ａを備える。ある実施形態では、誤差センサ１６７３は、タッチ圧を原因とするタッチ面の動きによって発生する容量変化に基づいて信号を生成する容量センサを備える。誤差センサ１６７３は、ワイヤ１６７３ａによってコントローラ１６７５内の誤差センサの駆動／感知回路１６７３ｂに結合される。
【０１３１】
コントローラ１６７５は、駆動／感知回路１６７４ｂ、１６７６ｂ、１６７８ｂ、１６８０ｂを介して角部の各端子１６７４、１６７６、１６７８、１６８０で電圧を制御し、上面１６７２上で望ましい電圧を維持する。上面１６７２に加えられる指又はスタイラスによるタッチ力は、上面１６７２に加えられる有効な小型コンデンサとして検出される。タッチによって、角部の駆動／感知回路１６７４ｂ、１６７６ｂ、１６７８ｂ、１６８０ｂを介してコントローラ１６７５によって行われる電流フロー測定に変化が起こる。コントローラ１６７５は、容量変化を原因とする各角部端子１６７４、１６７６、１６７８、１６８０での電流の変化を測定し、角部の電流の相対振幅に基づいてタッチ位置を決定する。典型的には、以下の等式５及び６が用いられる。
【０１３２】
ＸＴ＝（ＵＲ＋ＬＲ−ＵＬ−ＬＬ）／（ＵＲ＋ＬＲ＋ＵＬ＋ＬＬ）      等式５
ＹＴ＝（ＵＲ＋ＵＬ−ＬＲ−ＬＬ）／（ＵＲ＋ＬＲ＋ＵＬ＋ＬＬ）      等式６
ＵＬ、ＬＬ、ＬＲ、ＵＲは、それぞれ左上角部の端子１６７４、左下角部の端子１６７６、右下角部の端子１６７８、右上角部の端子１６８０で測定される電流である。
【０１３３】
誤差センサ１６７３は、タッチ圧を原因とする、周囲の導電性構造物に対するタッチセンサ１６７０の動きに基づいて誤差信号を生成する。コントローラ１６７５は、角部の駆動／感知回路１６７４ｂ、１６７６ｂ、１６７８ｂ、１６８０ｂを介してコントローラ１６７５によって行われる電流フロー測定の変化及び誤差センサの駆動／感知回路を介してコントローラによって行われる誤差信号測定の誤差の変化に基づいてタッチ位置を決定する。
【０１３４】
図１７及び１８は、本発明の実施形態による、誤差補正に用いられる裏面電極を備える容量タッチパネルを示す。図１７及び１８は、透明な裏面シールド層を備えない容量タッチパネル１７３０、１８５０の例である。これらのタッチパネルは、例えば図１７に示されるように単一の裏面電極１７４２、または図１８に示されるように多数の裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４を備えてよい。裏面電極１７４２、１８５１、１８５２、１８５３、１８５４は各種の目的に役立つ。例えば低インピーダンスに接続された場合、裏面電極１７４２、１８５１、１８５２、１８５３、１８５４は、電磁妨害（ＥＭＩ）からタッチパネル１７３０、１８５０の一部分を遮断する。
【０１３５】
タッチパネル１７３０、１８５０の上部抵抗層１７４４、１８４４と同じ交流信号で駆動される場合、裏面電極１７４２、１８５１、１８５２、１８５３、１８５４は、タッチパネル１７３０、１８５０の背面、典型的にはディスプレイ及び／又はシャーシなどの導電性要素に対する容量結合を低減する。裏面電極１７４２、１８５１、１８５２、１８５３、１８５４がタッチパネル１７３０、１８５０の上部抵抗層１７４４、１８４４以上の同相の交流信号で駆動される場合、タッチパネル１７３０、１８５０を流れる寄生容量の正味電流は、ゼロに近いレベルまで相殺できる。これは、測定感度を低減できる、及び／又はタッチパネル１７３０、１８５０の角部に取り付けられている増幅器の駆動容量を超過できる、寄生容量が高レベルな大型タッチパネルにとって最も有益である。交流信号で駆動される場合、タッチパネル１７３０、１８５０の裏面電極１７４２、１８５１、１８５２、１８５３、１８５４を往復する電流フローを用いて、タッチパネル１７３０、１８５０の裏面電極１７４２、１８５１、１８５２、１８５３、１８５４とタッチパネル１７３０、１８５０の背面にあるシャーシやディスプレイなどの導電性要素との間の動きを測定できる更に、裏面電極１７４２、１８５１、１８５２、１８５３、１８５４の動きを用いて、タッチパネル１７３０、１８５０への加力を測定してよい。
【０１３６】
図１７では、本発明の実施形態による容量タッチパネルが示されている。この構成によると、タッチパネル１７３０は、タッチパネル１７３０の上面１７４０上に配置される上部抵抗層１７４４に接続されている線形電極パターン１７３２を備える。線形電極パターン１７３２は、ワイヤ１７３４ａ、１７３５ａ、１７３６ａ、１７３７ａによってコントローラ（図示なし）にそれぞれ接続される４つの角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７を備え、一般に方形の形状になるように構成される。通常の動作では、コントローラ内の対応する駆動回路を介して角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７に駆動信号が供給される。コントローラが、コントローラ内の対応する感知回路を介して角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７を流れる電流を測定する。タッチパネル１７４４の表面がタッチされると、角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７を流れる電流が変化する。
【０１３７】
角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７は、典型的に交流電圧で駆動され、線形電極１７３２は、上部導電層１７４４に電圧を均一に分配する。タッチパネル１７３０は、単一の裏面電極１７４２を備える。この場合、裏面電極１７４２は、タッチパネル１７３０の裏面１７４１の末梢部分に配置される導電性材のバンドとして構成される。この構成では、裏面電極１７４２は、タッチ画面センサ１７３０の高感度領域である線形電極パターン１７３２の下で部分シールドとして用いることができる。裏面電極１７４２は、ワイヤ１７４８を介して駆動角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７と等しい同相の交流電圧で駆動されてよい。裏面電極１７４２自体はノイズを遮蔽し、更に寄生容量効果を最小化する。これは、ごく少量の容量性電流が上部抵抗層１７４４から裏面電極１７４２へ流れるからである。
【０１３８】
更に、裏面電極１７４２を用いて、付近の導電性構造体に対するタッチパネル１７３０の動きを測定してよい。タッチされた場合、タッチパネル１７３０は屈曲し、裏面電極１７４２とディスプレイ面、シャーシ、またはその他の支持構造との間の電気容量が変化する。裏面電極１７４２での信号の変化は、タッチ力を原因とするタッチパネルの動量に関係する。裏面電極１７４２での誤差信号は、角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７で生成されるタッチ信号に含まれる誤差の補正に用いてよい。裏面電極での信号変化は、タッチ力の測定に用いてよい。タッチ力の測定は、タッチパネル１７３０の寸法及びその実装法によって異なる。
【０１３９】
図１７に関して、電極１７４２における電流の変化は、電極１７４２とディスプレイ（図示なし）などタッチパネル１７３０の背面にある導電面との間の容量変化に比例する。容量変化は、ディスプレイに対するタッチパネル１７３０の相対運動に比例する。タッチパネル１７３０が導電面に近接して可動するように実装されている場合、タッチパネル１７３０の相対運動は、順にタッチパネル１７３０に加えられる力に比例する。
【０１４０】
測定されたタッチ位置の誤差は、角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７での測定値を裏面電極１７４２での信号を用いて補正することによって低減されてよい。例えば、ある態様において、裏面電極１７４２での変化は、角部端子１７３４、１７３５、１７３６、１７３７での信号から等しく減じられてよい。別の態様において、裏面電極１７４２の電流が顕著に変化している間はタッチ測定を中断し、強いタッチ圧を原因とする信号に含まれる誤差を回避してよい。
【０１４１】
図１８は、本発明のタッチ位置法を実行するのに非常に好適なタッチパネルの別の実施形態を示している。図１８は、裏面シールドを備えないよう容量タッチパネル１８５０を示している。この実施形態によると、タッチパネル１８５０は、タッチパネル１８５０の上面１８４０上に配置されている上部導電層１８４４に接続されている線形電極パターン１８３２を備える。線形電極１８３２は、ワイヤ１８３４ａ、１８３５ａ、１８３６ａ、１８３７ａによってコントローラ（図示なし）にそれぞれ接続される４つの角部端子１８３４、１８３５、１８３６、１８３７を備える。
【０１４２】
図１８の実施形態の裏面電極の配置は、タッチパネル１８５０の裏面１８４１に配置されている多数の別個の裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４を含む。図１８に示される特定の構成において、４個の裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４は裏面１８４１の外辺部１８４３付近に配置され、各裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４は、タッチパネル１８５０の裏面１８４１の端部領域の１つに沿って配置される。裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４の数及び位置は、特定の設計によって異なり得ることは理解されよう。
【０１４３】
図１８に示される実施形態のように多数の裏面電極が用いられる構成では、コントローラ（図示なし）は、角部端子１８３４、１８３５、１８３６、１８３７に加えられる交流電圧と等しい交流電圧で裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４を駆動してよい。このように制御される場合、多数の裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４は、図１７に示されている実施形態の単一の裏面電極１７４２と同様の機能を効率的に実行する。
【０１４４】
多数の裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４は、ワイヤ１８５１ａ、１８５２ａ、１８５３ａ、１８５４ａによってコントローラに結合されている。裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４は、タッチパネル１８５０用の遮蔽を提供するだけではなく、付近の導電性構造物に対するタッチパネル１８５０の動きを検出し測定するために用いられてよい。タッチされた場合、タッチパネル１８５０は屈曲する又は動き、裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４とディスプレイ面、シャーシ、またはその他の支持構造との間の電気容量が変化する。裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４での信号の変化は、タッチパネル１８５０の支持構造に対するこのタッチパネルの動量に関係する。裏面電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４での信号は、加力の位置を計算するのに用いられてよく、角部端子１８３４、１８３５、１８３６、１８３７で生成されるタッチ信号に含まれる誤差の補正に用いられてもよい。等式７及び８は、パネル１８５０の変位を生成する加力の位置ＸＤ、ＹＤの計算に用いられてよい。この場合、ΔＴ、ΔＢ、ΔＬ、及びΔＲは、それぞれタッチパネル１８５０の上端、下端、左端、右端の裏面電極での信号の変化である。等式９は、パネル１９５０に加えられる力総計の変化の計算に用いられてよい。
【０１４５】
ＸＤ＝（ΔＲ−ΔＬ）／（ΔＲ＋ΔＬ）      等式７
ＹＤ＝（ΔＴ−ΔＢ）／（ΔＴ＋ΔＢ）      等式８
Ｚ＝ΔＴ＋ΔＢ＋ΔＬ＋ΔＲ                等式９
ある実施形態では、変位Ｚが閾値未満でもタッチ位置は測定されてよいが、タッチ力Ｚが事前に設定された閾値を超える場合、引き続き測定されたタッチ位置の変化は無視されてよい。
【０１４６】
別の実施形態では、Ｚの比例的増加に伴うＸＴ、ＹＴの変化は、パネル１８５０の屈曲を原因とするＸＴ、ＹＴの誤差と解釈されてよい。それに応じて、ＸＴ、ＹＴの変化は報告されなくてよい、又はＺ、ＸＤ、ＹＤとＸＴ、ＹＴの変化との関係が事前に測定され記憶されていた場合、Ｚ、ＸＤ、ＹＤの変化は、誤差低減のために次にＸＴ、ＹＴの補正に用いられるＸＴ、ＹＴの誤差補正値に変換されてよい。或いは、Ｚ、ＸＤ、ＹＤとＸＴ、ＹＴの誤差との関係は、パネル１８５０のパラメーターに基づいて計算されてよい。パラメーターには、パネル１８５０の寸法及び剛性、電極１８５１、１８５２、１８５３、１８５４の幅、センサ１８５０と接地された支持部材との近接、パネル１８５０を支持部材に取り付けている実装システムの剛性が含まれる。
【０１４７】
別の実施形態では、（等式５及び６を用いて）角部１８３４、１８３５、１８３６、１８３７での測定から計算されたタッチ位置座標ＸＴ、ＹＴは、等式７及び８で計算された第２の組の変位ベースの座標ＸＤ、ＹＤによって補正されてよい。例えば、Ｚ＞閾値の場合、ＸＤとＹＤが等しく同時に変化したことも測定された場合のみ、ＸＴ及びＹＴの測定された変化が報告される。対応してＸＤ、ＹＤが変化しない場合、ＸＴ、ＹＴの変化は、パネル１８５０の屈曲を原因とする誤差を示す。
【０１４８】
一部の実施形態では、較正手順を動量と誤差の大きさとの関連付けに用いてよい。例えば、較正手順は、タッチパネルの屈曲および変位を変化させる種々の力量を用いて、１以上の較正点でタッチ位置を計算することを含んでよい。代表的な較正手順は、次のプロセスを含んでよい。
【０１４９】
１．パネルの既知の座標の点をＺ〜０で非常に軽くタッチする。
【０１５０】
２．角部の電流を測定し、タッチ位置ＸＴ、ＹＴ、並びにＸＤ、ＹＤ、及びＺも計算する。
【０１５１】
３．タッチ位置で徐々に力を増す。つまり、タッチパネルの変位及び屈曲を増加させ、試験用の点のＸＴ、ＹＴ対ＸＤ、ＹＤ、Ｚの傾向を決定する。
【０１５２】
４．誤差（ΔＸＴ及びΔＹＴ）対ＸＤ、ＹＤ、Ｚを保存する。
５．続いて、通常の動作中に、顕著なＸＤ、ＹＤ、Ｚの変化を原因とする既知の誤差（ΔＸＴ及びΔＹＴ）を減じる。
【０１５３】
較正手順は、タッチパネル上の任意の数の較正点で実行されてよい。通常の動作中、較正点間のタッチ位置誤差は補間されてよい。動量又はタッチパネルの屈曲は、タッチパネルの寸法及び材質に応じてよい。取り付けに先立ち、すべての同様のタッチパネルに対して一般的な較正プロセスが行われてよい。タッチパネルの取り付け後に追加の較正（又は最初の較正）を実行することが有益なこともある。取り付け後のタッチパネルの較正は、特定の構成、環境要因、タッチパネルの取り付けの統合プロセス、及び／又はタッチ位置の精度に影響し得る他の取り付けに付随する要因を明らかにすることがある。
【０１５４】
図１９Ａ及び１９Ｂは、本発明の実施形態による、容量タッチパネル１９５０、適合するフォームスペーサ１９７４、及びディスプレイ１９７２を用いるタッチシステム１９７０の横断面を示す図である。容量タッチパネル１９５０は、容量性基材１９６５及び導電層１９３２を備える。ディスプレイ１９７２の導電性上面１９７５は、低インピーダンスで地面に接続されている。電極１９５１、１９５３、及び１９５２は、ディスプレイ１９７２の上面１９７５から等距離にある。
【０１５５】
図１９Ｂは、適合するフォーム１９７４がタッチシステム１９７０の右側を圧縮させるのに十分なタッチ力１９６０が加えられた後の同一のシステム１９７０である。タッチの力及び得られたフォーム１９７４の圧縮によって、電極１９５１が電極１９５３よりも導電面１９７５の近くに移動する。電極１９５１及び１９５３に等しい交流信号が加えられた場合、図１９Ａにおいて電極１９５１及び１９５３に流れる電流は等しい。しかし、図１９Ｂのシステム１９７０では、電極１９５１の電流は、加力１９６０に起因する電極１９５１及び１９５３の相対変位に比例した量だけ電極１９５３の電流よりも大きい。力は、適合するフォーム１９７４の既知の変位／力特性及びパネル１９５０の屈曲特性を所与として、変位から計算してよい。したがって、タッチ力の量及び近似位置を測定してよい。
【０１５６】
タッチパネル１９５０とディスプレイ１９７２との間の電気容量は、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４で表される。コンデンサＣ１、Ｃ２、及びＣ３は、電極１９５１、１９５２、１９５３とディスプレイ面１９７５との間の電気容量を表す。電気容量Ｃ４は、ディスプレイ面１９７５と導電面１９４４及び導電層１９３２の組み合わせとの間の電気容量を表す。タッチ位置は、タッチパネル面１９４４とタッチする指（図示なし）との間の容量変化によって決定される。この容量変化は、角部電極での電流変化と同様に測定されてよい。しかし、電気容量Ｃ４の変化によってタッチパネル面１９４４の角部電極で測定される電気容量の変化も引き起こされるので、誤差が発生する。容量タッチ位置の誤差は、角部電極、電極１９５１〜１９５３によって測定される変位を使用した等式５及び６、並びに等式７及び８によって測定されるタッチ位置を補正することによって低減できる。例えば、誤差は、ＸＴ、ＹＴの座標をＸＤ、ＹＤの座標と比較することによって補正してよい。ＸＴ及びＹＴの変化が、事前に設定された限界内でＸＤ及びＹＤの変化と同じ場合、新しいＸＴ及びＹＴが計算され、ホストコンピュータに伝えられる。ＸＴ、ＹＴとＸＤ、ＹＤの座標が限界内で一致しない場合、新しいＸＴ及びＹＴの座標は計算されない。
【０１５７】
図１９Ｃ及び１９Ｄは、本発明の実施形態による別の構成を示している。図１９Ｃ及び１９Ｄでは、図１９Ａ及び１９Ｂの裏面電極１９５１、１９５２、１９５３の代わりに力／変位センサＦ１及びＦ２が用いられている。力／変位センサは、例えば圧電センサ、ひずみゲージセンサ、容量力センサ、または他の種類のセンサなど任意の種類の力／変位センサでよい。力／変位センサは、容量性基材１９６５の裏面と図１９Ｃ及び１９Ｄに示されているディスプレイ１９７２との間の力／変異を測定してよい。又は、パネル１９６５の前面と前面に実装されているベゼル（図示なし）との間の力／変位を測定してもよい。力／変位の測定は、前面に実装されているベゼル（図示なし）と同一所有者の米国特許第５，４５７，２８９号に記載の前面に実装されているシールドとの間で行われてもよい。図１９Ｃ及び１９Ｄは、それぞれタッチ１９６０が行われる前と後を示したものである。図１９Ｃでは、力センサＦ１及びＦ２に加えられる力は、ほぼ等しい。図１９Ｄでは、加えられたタッチ１９６０によってセンサＦ２での力がセンサＦ１での力よりも大きくなり、センサＦ１よりもセンサＦ２での力及び又は変位が大きくなる。この実施形態では、誤差は、タッチ信号の測定、力／変位センサを用いたパネルの変位又は力の測定、及びパネル１９５０の変位を原因とする容量変化を相殺するために行われるＸＴ、ＹＴのタッチ位置計算の調節によって補正される。
【０１５８】
他の実施形態では、タッチパネルは曲げモードのタッチセンサを組み入れてよい。曲げモードセンサは、パネル１９６５の裏面と図１９Ｃ及び１９Ｄに示されている基材１９７２との間の屈曲を測定してよい。又は、パネル１９６５の前面と前面に実装されているベゼル（図示なし）との間の屈曲を測定してもよい。曲げモードセンサによって生成される信号は、タッチ圧による寄生容量の変化を補正するのに用いられてよい。曲げモード及び／又は他の感知法は、所望によりＺ軸のタッチ力測定に用いられてもよい。
【０１５９】
図１９Ｅ及び１９Ｆは、本発明の実施形態による、容量タッチパネル１９５０及びディスプレイ１９７２を用い、１以上の曲げモードセンサ１９４２を備えるタッチシステム１９７１の横断面を示す。タッチパネル１９５０は、容量性基材１９６５及び導電層１９３２を備える。図示された態様では、曲げモードセンサ１９４２は、タッチパネル１９５０の各端部に配置されている。各種の構成では、センサ１９４２はタッチパネル１９５０の各端部の全長又は一部分に沿って伸びてよい。図１９Ｅ及び１９Ｆは、それぞれタッチ１９６０が加えられる前と後を図解したものである。図１９Ｅでは、タッチパネル１９５０は屈曲していない。図１９Ｆでは、タッチ１９６０がタッチパネル１９５０に加えられる。タッチ１９６０によってタッチパネル１９５０が屈曲し、タッチパネル１９５０の低周波振動を開始させてもよい。タッチパネルの屈曲及び／又はタッチパネルの低周波振動は、曲げモードセンサ１９４２によって検出され、タッチパネルの変位を原因とする誤差の補正に用いられてよい。タッチパネル１９５０の変位及び／又は低周波振動は、タッチパネル１９６０によってタッチパネル１９５０上に加えられるＺ軸の力の計算に追加として、又は代わりとして用いられてよい。
【０１６０】
ある態様では、曲げモードセンサ１９４２は、タッチ力１９６０を受けたことによる、未タッチの位置からのタッチパネル１９５０の変位の測定に用いられてよい。曲げモードセンサ１９４２によって測定される変位は、容量タッチ位置測定の誤差補正に用いられてよい。この態様では、誤差補正は、タッチ信号の測定、曲げモードセンサ１９４２を用いたパネルの動きの測定、及びパネル１９５０の変位を原因とする容量変化を相殺するために行なわれるＸＴ、ＹＴのタッチ位置計算の調節によって補正される。
【０１６１】
別の態様では、曲げモードセンサ１９４２は、タッチ１９６０を原因とする低周波振動の測定に用いられてよい。典型的なガラスタッチパネルの振動の半波長の基本周波数は約５０Ｈｚ〜約１０００Ｈｚの範囲であり、タッチパネルの厚さ、端長、及びサスペンション特性によって異なる。指によるタッチは、約５０Ｈｚ〜約１０００Ｈｚの範囲のエネルギーを生み出す。約５０Ｈｚ〜約１０００Ｈｚの周波数範囲での曲げモード信号の測定は、ほぼ静的な０〜１０Ｈｚの測定に対して、サスペンションのバネ定数のヒステリシス効果及び／又は非線形性を低減する。
【０１６２】
この実施形態では、誤差は、容量測定に基づくタッチ位置の測定、及び曲げモードセンサ１９４２によって検出されるパネルの低周波振動に基づくパネルの変位の決定によって補正される。ＸＴ、ＹＴのタッチ位置の計算は、パネル１９５０の変位を原因とする容量変化を相殺するために曲げモードセンサ１９４２で取得されるパネルの動きに付随する情報を用いて調節される。
【０１６３】
図１８及び１９Ａを参照すると、タッチ画面１８５０の前面を指で軽く触れ、地点１８６０で指を押し付け、１８５０の中心に向って動かすことによって、測定線１８６６が生成される。画面１８５０の地点１８６０でのタッチし、それと同時に強く押し付けると、地点１８６０で最初にタッチ位置が測定されることもある。続いて、タッチ圧の増加を受けて、タッチ画面１８５０は実装されているディスプレイに近づき、基材１９６５もその中心に向って内側に屈曲する。これによって電気容量Ｃ４及びＣ１が増加し、タッチ位置が同一の線１８６６に沿って誤って外見上移動することがある。したがって、移動するタッチ及び一箇所でのタッチが、共に１つの線として測定されることがある。加力によるこの誤差は、複数の方法の１つによって低減されてよい。第１に、最初のタッチ位置は顕著な力が加えるられる前に測定されてよく、タッチ力が事前に設定された閾値を超えた場合、その結果生じる測定されたタッチ位置の変化は無視される。第２に、（等式４及び６を用いて）角部１８３４、１８３５、１８３６、１８３７の測定値から計算されたタッチ位置の座標ＸＴ、ＹＴは、本明細書に記載の力の位置の変化から計算された第２の組の変位座標ＸＤ、ＹＤによって補正されてよい。
【０１６４】
タッチ位置決定の誤差補正に用いられる各種のシステム及び方法は、同一所有者の米国特許申請第ＵＳＳＮ  １１／０９３，８９５号に記載されている。
【０１６５】
図２０を参照すると、本発明の実施形態による、向上したタッチ位置決定を実行するのに好適なタッチ画面システムの実施形態が示されている。図２０に示されているタッチシステム２０２０は、タッチパネル２０２２を備える。このタッチパネルは、コントローラ２０２６に通信的に結合されている。コントローラ２０２６は、タッチパネル２０２２に信号を印加し、タッチ信号又はタッチ信号の変化及び誤差信号又は誤差信号の変化を測定する、電子回路２０２５（例えば、フロントエンドのエレクトロニクス）を少なくとも備える。より堅牢な構成では、コントローラ２０２６は、フロントエンドのエレクトロニクス２０２５に加えて、更にマイクロプロセッサ２０２７を備えることができる。典型的な配置構成では、タッチパネル２０２２がホストコンピュータシステム２０２８のディスプレイ２０２４と組み合わせて用いられ、ユーザーとホストコンピュータシステム２０２８との間に視覚的及び触覚的対話を提供する。
【０１６６】
タッチパネル２０２２は、ホストコンピュータシステム２０２８のディスプレイ２０２４から独立した装置として実行できるが、このディスプレイと共に作動できることは理解されよう。或いは、タッチパネル２０２２は、タッチパネル２０２２を取り込みやすい、プラズマ、ＬＣＤ、又はその他の種類のディスプレイテクノロジなどのディスプレイ装置を備える単一システムの一部として実装できる。更に、本発明のタッチ位置検出法を共に実行できるタッチパネル２０２２及びコントローラ２０２６のみを備えるように定義されたシステムに有用性が認められることも理解されよう。
【０１６７】
図２０に示されている説明に役立つ構成では、タッチパネル２０２２とホストコンピュータシステム２０２８との間の通信は、コントローラ２０２６を経由して成立する。１以上のコントローラ２０２６は、１以上のタッチパネル２０２２及びホストコンピュータシステム２０２８と通信的に結合できる。コントローラ２０２６は、典型的には、本発明の原則に基づいたタッチパネルの動きの誤差補正など、タッチパネル２０２２に加えられたタッチの検出を行うファームウェア／ソフトウェアを実行するように構成される。コントローラ２０２６によって実行される機能及び動作は、或いはホストコンピュータシステム２０２８のプロセッサ又はコントローラによって成立し得ることは理解されよう。
【０１６８】
本明細書に記載されている本発明の実施形態に示されているように、タッチ位置法の組み合わせを有利に使用して、１以上の上記のパラメーターに関して優れた性能をもたらしてよい。例えば、２つ又はそれ以上のタッチ位置法から得た情報を組み合わせて、１以上の上記のプロセスパラメーター又は他のプロセスパラメーターを向上させてよい。タッチ位置を決定するために多数の個別の方法の結果を組み合わせると、単一の方法を使用した場合を上回る多数の利点が提供される。本明細書に記載のタッチ位置を決定するための混合アプローチは、例えばタッチ位置精度の向上、タッチ位置計算の複雑度の低減、タッチ位置決定速度の向上、電力消費量の低減、タッチ位置感度の向上、ノイズに対する耐性の向上、及び／又はｚ軸情報の向上のうち、任意又は全ての利点を提供してもよい。
【０１６９】
本発明の多様な実施形態を例証と説明の目的で述べてきた。それは、包括的であることも、開示されたまさにその形態に本発明を限定することも意図していない。以上の教示を考慮すれば、多くの修正形態及び変形形態が可能である。本発明の範囲は、この詳細な説明によって制限されず、むしろ添付の特許請求の範囲によって制限されるものとする。
【０１７０】
本発明は様々な変更例および代替形状が可能であるが、その具体例を一例として図面に示すとともに詳細に説明する。しかし本発明を説明する特定の実施形態に限定しようとするものではないことは理解されよう。逆に、添付の請求の範囲に記載した発明の範囲を逸脱することなく、あらゆる変更、均等物、および代替物を包含することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【０１７１】
【図１Ａ】本発明の実施形態による、タッチ位置決定の方法を示す図。
【図１Ｂ】本発明の実施形態による、タッチセンサ装置の汎用図を示している。
【図１Ｃ】本発明の実施形態による、タッチセンサ装置の汎用図を示している。
【図２Ａ】本発明の実施形態による、タッチの兆候の感知を用いてタッチ位置決定を向上させる方法を示すフローチャート。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、タッチの兆候の感知を用いてタッチ位置決定を向上させる方法を示すフローチャート。
【図３Ａ】本発明の実施形態による、プリタッチ及びタッチを感知し、プリタッチ情報及びタッチ情報を用いることができるタッチセンサシステムのブロック図を示している。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による、タッチ位置決定を向上させるためにプリタッチ情報を用いる方法を示すフローチャート。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による、タッチセンサシステムの動作を概念的に示す状態図。
【図４Ａ】本発明の実施形態による、有効なタッチが行われたことを確認するためにプリタッチ情報を用いる方法を示すフローチャート。
【図４Ｂ】本発明の実施形態による、タッチダウン及び／又はリフトオフの検出方法を示すフローチャート。
【図５Ａ】２つのタッチダウン事象に付随する信号と時間との関係を表すグラフを示している。
【図５Ｂ】２つのタッチダウン事象に付随する信号と時間との関係を表すグラフを示している。
【図５Ｃ】２つのタッチダウン事象に付随する信号と時間との関係を表すグラフを示している。
【図６】本発明の実施形態による、屈曲波振動の検出及び多数の異なるタッチ位置検出法を用いるタッチ位置の決定の特徴および機能を組み入れるタッチセンサ装置を示す図。
【図７】本発明の実施形態による、曲げモードセンサの信号及び異なるタッチ位置検出法を用いてタッチ位置特定情報を展開作成する方法を示すフローチャート。
【図８】本発明の実施形態による、曲げモードセンサ信号及び異なるタッチ位置検出法の使用を含むタッチ位置特定情報を向上させる方法を示すフローチャート。
【図９】本発明の実施形態による、曲げモードセンサの信号及び異なるタッチ位置検出法を用いてタッチ位置特定情報を展開作成する別の方法を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の実施形態による、異なるタッチ位置検出法を実行するためのシステムのブロック図。
【図１１】本発明の実施形態による、異なるタッチ位置検出法を実行するためのシステムのブロック図。
【図１２】本発明の実施形態による、オーバーレイ及びオーバーレイの長波長の屈曲を測定する両端のセンサを備えるタッチシステムを示している。
【図１３】本発明の実施形態による、オーバーレイの振動を測定する曲げモード圧電変換器センサの付いたオーバーレイを備えるタッチシステムを示している。
【図１４】本発明の実施形態による、オーバーレイ及びタッチ位置の決定に用いられてよい両端のセンサを備えるタッチシステムを示している。
【図１５Ａ】本発明の実施形態による、誤差補正を含むタッチ感知法を説明するフローチャート。
【図１５Ｂ】本発明の実施形態による、誤差補正を含むタッチ感知法を説明するフローチャート。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態による、コントローラに電気的に結合されている容量タッチパネルを備えるタッチ画面システムを示している。
【図１７】本発明の実施形態による、誤差補正に用いられる裏面電極を備える容量タッチパネルを示している。
【図１８】本発明の実施形態による、誤差補正に用いられる裏面電極を備える容量タッチパネルを示している。
【図１９Ａ】本発明の実施形態による、誤差補正法を用いてよい、各種の容量タッチパネルを示している。
【図１９Ｂ】本発明の実施形態による、誤差補正法を用いてよい、各種の容量タッチパネルを示している。
【図１９Ｃ】本発明の実施形態による、誤差補正法を用いてよい、各種の容量タッチパネルを示している。
【図１９Ｄ】本発明の実施形態による、誤差補正法を用いてよい、各種の容量タッチパネルを示している。
【図１９Ｅ】本発明の実施形態による、誤差補正法を用いてよい、各種の容量タッチパネルを示している。
【図１９Ｆ】本発明の実施形態による、誤差補正法を用いてよい、各種の容量タッチパネルを示している。
【図２０】本発明の実施形態による、向上したタッチ位置の決定を実行するために好適なタッチ画面システムのブロック図。
【図１Ａ】
2008544352.tif 000003
【図１Ｂ】
2008544352.tif 000004
【図１Ｃ】
2008544352.tif 000005
【図２Ａ】
2008544352.tif 000006
【図２Ｂ】
2008544352.tif 000007
【図３Ａ】
2008544352.tif 000008
【図３Ｂ】
2008544352.tif 000009
【図３Ｃ】
2008544352.tif 000010
【図４Ａ】
2008544352.tif 000011
【図４Ｂ】
2008544352.tif 000012
【図５Ａ】
2008544352.tif 000013
【図５Ｂ】
2008544352.tif 000014
【図５Ｃ】
2008544352.tif 000015
【図６】
2008544352.tif 000016
【図７】
2008544352.tif 000017
【図８】
2008544352.tif 000018
【図９】
2008544352.tif 000019
【図１０】
2008544352.tif 000020
【図１１】
2008544352.tif 000021
【図１２】
2008544352.tif 000022
【図１３】
2008544352.tif 000023
【図１４】
2008544352.tif 000024
【図１５Ａ】
2008544352.tif 000025
【図１５Ｂ】
2008544352.tif 000026
【図１６】
2008544352.tif 000027
【図１７】
2008544352.tif 000028
【図１８】
2008544352.tif 000029
【図１９Ａ】
2008544352.tif 000030
【図１９Ｂ】
2008544352.tif 000031
【図１９Ｃ】
2008544352.tif 000032
【図１９Ｄ】
2008544352.tif 000033
【図１９Ｅ】
2008544352.tif 000034
【図１９Ｆ】
2008544352.tif 000035
【図２０】
2008544352.tif 000036
【国際調査報告】
2008544352.tif 000037
2008544352.tif 000038
2008544352.tif 000039