(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
力感知装置であって、
感知領域内の複数のセンサ電極と、
処理システムであり、
前記複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得し、
前記センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成し、
前記第１のヒストグラムの前記複数のビンの少なくともサブセットに関連付けられた前記値に基づいて、第１の入力物体に対する力情報を決定する、
ように構成された処理システムと、
を備え、
前記複数のビンは、前記第１の入力物体によって印加された力に影響される前記感知領域の位置に関連付けられた第１ビン群と、前記第１の入力物体による容量結合に影響される前記感知領域の位置に関連付けられた第２ビン群とを含む、
力感知装置。
【請求項２】
前記処理システムが、
前記センサデータに基づいて、第２の入力物体に対応する第２のヒストグラムを生成する、
ようにさらに構成されている、請求項１に記載の力感知装置。
【請求項３】
力感知装置であって、
感知領域内の複数のセンサ電極と、
処理システムと
を備え、
前記処理システムは、
前記複数のセンサ電極を駆動して、第１の入力物体に関連付けられ且つ第１のセンサ電極位置の第１のセンサ電極によって得られた第１の値、及び第２の入力物体に関連付けられ且つ前記第１のセンサ電極位置の前記第１のセンサ電極によって得られた第２の値を含むセンサデータを取得し、
前記第１の入力物体の第１の位置、及び前記第２の入力物体の第２の位置を決定し、
前記第１の位置から前記第１のセンサ電極位置までの第１の距離と前記第１のセンサ電極位置から前記第２の位置までの第２の距離との比較に基づいて重み付けされた前記第１の値を備える重み付けされた第１の値に基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成し、
前記第１の距離と前記第２の距離との比較に基づいて重み付けされた前記第２の値を備える重み付けされた第２の値に基づいて、第２のヒストグラムを生成し、
前記第１のヒストグラムの前記複数のビンの少なくともサブセットに関連付けられた前記値に基づいて、前記第１の入力物体に対する力情報を決定する、
ように構成されている、
力感知装置。
【請求項４】
力感知装置であって、
感知領域内の複数のセンサ電極と、
処理システムであり、
前記複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得し、
前記センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成し、
前記第１のヒストグラムの前記複数のビンの少なくともサブセットに関連付けられた前記値に基づいて、第１の入力物体に対する力情報を決定する、
ように構成された処理システムと、
を備え、
前記センサデータが、前記第１の入力物体に関連付けられ且つ第１のセンサ電極位置の第１のセンサ電極によって得られた第１の値を含み、
前記処理システムが、
前記第１の入力物体の第１の位置を決定し、
前記第１の位置から前記第１のセンサ電極位置までの第１の距離に基づいて重み付けされた前記第１の値を備える重み付けされた第１の値に基づいて、前記第１のヒストグラ
ムを生成する、
ようにさらに構成されている、
力感知装置。
【請求項５】
前記複数のセンサ電極の少なくとも１つが前記第１の入力物体によって印加される力に基づいて撓むように構成されている、
請求項１に記載の力感知装置。
【請求項６】
前記力情報の前記決定のために使用される前記第１のヒストグラムの前記複数のビンのパラメータがチューニングプロセス中に決定される、
請求項１に記載の力感知装置。
【請求項７】
前記処理システムが、
前記センサデータのサブセットを得るために前記第１の入力物体の位置に位置合わせされた幾何学的なマスクを特定すること、
によって前記第１のヒストグラムを生成するように構成され、
前記第１のヒストグラムが基づく前記センサデータが前記センサデータの前記サブセットを備える、
請求項１に記載の力感知装置。
【請求項８】
前記処理システムが、
前記第１のヒストグラムを生成する前に前記取得したセンサデータをフィルタする、
ようにさらに構成されている、請求項１に記載の力感知装置。
【請求項９】
前記処理システムが、
前記複数のビンの前記サブセットの前記値を合計すること、又は
前記複数のビンの前記サブセットの前記値のＮ番目のモーメントを決定すること、
のうちの１つを行うことによって前記力情報を決定するようにさらに構成されている、請求項１に記載の力感知装置。
【請求項１０】
処理システムであって、
感知領域内の複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得するように構成されたセンサ回路と、
判定プロセッサであり、
前記センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成し、
前記第１のヒストグラムの前記複数のビンの少なくともサブセットに関連付けられた前記値に基づいて、第１の入力物体に対する力情報を決定する、
ように構成された、判定プロセッサと、
を備え、
前記複数のビンは、前記第１の入力物体によって印加された力に影響される前記感知領域の位置に関連付けられた第１ビン群と、前記第１の入力物体による容量結合に影響される前記感知領域の位置に関連付けられた第２ビン群とを含む、
処理システム。
【請求項１１】
前記判定プロセッサが、
前記センサデータに基づいて、第２の入力物体に対応する第２のヒストグラムを生成するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の処理システム。
【請求項１２】
処理システムであって、
センサ回路と、
判定プロセッサと、
を備え、
前記センサ回路は、
感知領域内の複数のセンサ電極を駆動して、第１の入力物体に関連付けられ且つ第１のセンサ電極位置の第１のセンサ電極によって得られた第１の値、及び第２の入力物体に関連付けられ且つ前記第１のセンサ電極位置の前記第１のセンサ電極によって得られた第２の値を含むセンサデータを取得する、
ように構成されており、
前記判定プロセッサが、
前記第１の入力物体の第１の位置、及び前記第２の入力物体の第２の位置を決定し、
前記第１の位置から前記第１のセンサ電極位置までの第１の距離と前記第１のセンサ電極位置から前記第２の位置までの第２の距離との比較に基づいて重み付けされた前記第１の値を備える重み付けされた第１の値に基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成し、
前記第１の距離と前記第２の距離との比較に基づいて重み付けされた前記第２の値を備える重み付けされた第２の値に基づいて、前記第２の入力物体に対応する第２のヒストグラムを生成し、
前記第１のヒストグラムの前記複数のビンの少なくともサブセットに関連付けられた前記値に基づいて、前記第１の入力物体に対する力情報を決定する、
ように構成されている、
処理システム。
【請求項１３】
処理システムであって、
感知領域内の複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得するように構成されたセンサ回路と、
判定プロセッサであり、
前記センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成し、
前記第１のヒストグラムの前記複数のビンの少なくともサブセットに関連付けられた前記値に基づいて、第１の入力物体に対する力情報を決定する、
ように構成された、判定プロセッサと、
を備え、
前記センサデータが、前記第１の入力物体に関連付けられ且つ第１のセンサ電極位置の第１のセンサ電極によって得られた第１の値を含み、
前記判定プロセッサが、
前記第１の入力物体の第１の位置を決定し、
前記第１の位置から前記第１のセンサ電極位置までの第１の距離に基づいて重み付けされた前記第１の値を備える重み付けされた第１の値に基づいて、前記第１のヒストグラムを生成する、
ようにさらに構成されている、
処理システム。
【請求項１４】
前記複数のセンサ電極の少なくとも１つが、前記第１の入力物体によって印加される力に基づいて撓むように構成されている、
請求項１０に記載の処理システム。
【請求項１５】
前記力情報の前記決定のために使用される前記第１のヒストグラムの前記複数のビンのパラメータがチューニングプロセス中に決定される、
請求項１０に記載の処理システム。
【請求項１６】
前記判定プロセッサが、
前記センサデータのサブセットを得るために前記第１の入力物体の位置に位置合わせされた幾何学的なマスクを特定すること、
によって前記第１のヒストグラムを生成するように構成され、
前記第１のヒストグラムが基づく前記センサデータが前記センサデータの前記サブセットを備える、
請求項１０に記載の処理システム。
【請求項１７】
前記判定プロセッサが、
前記第１のヒストグラムを生成する前に前記取得したセンサデータをフィルタする、
ようにさらに構成されている、請求項１０に記載の処理システム。
【請求項１８】
前記判定プロセッサが、
前記複数のビンの前記サブセットの前記値を合計すること、又は
前記複数のビンの前記サブセットの前記値のＮ番目のモーメントを決定すること、
のうちの１つを行うことによって前記力情報を決定するようにさらに構成されている、請求項１０に記載の処理システム。
【請求項１９】
感知領域内の複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得するステップと、
上方しきい値及び下方しきい値を有する第１の範囲の値に対応する前記センサデータのサブセットを決定するステップと、
前記センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成するステップであって、前記センサデータの前記サブセットが前記複数のビンのうちの１つに対応する、ステップと、
前記センサデータの前記サブセットに基づいて、第１の入力物体に対する力情報を決定するステップと、
を含み、
前記複数のビンは、前記第１の入力物体によって印加された力に影響される前記感知領域の位置に関連付けられた第１ビン群と、前記第１の入力物体による容量結合に影響される前記感知領域の位置に関連付けられた第２ビン群とを含む、
方法。
【請求項２０】
前記力情報を決定するステップが、
前記センサデータの前記サブセットの値を合計するステップ、又は
前記センサデータの前記サブセットの値のＮ番目のモーメントを決定するステップ、
のうちの１つを含む、
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【開示の分野】
【０００１】
[0001]実施形態は、概略的に入力感知、詳細には入力物体によってタッチセンサに印加される力の推定に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
[0002]近接センサ装置（一般にタッチパッド又はタッチセンサ装置とも呼ばれる）を含む入力装置は、様々な電子システムで広く使用されている。近接センサ装置は、典型的には、しばしば表面によって境界が定められる感知領域を含み、この感知領域において近接センサ装置が１つ又は複数の入力物体の存在、位置、及び／又は動きを決定する。電子システムにインタフェースを提供するために近接センサ装置が使用されることがある。例えば、近接センサ装置は、より大きな計算機システムに対する入力装置としてしばしば使用される（ノート型コンピュータ若しくはデスクトップコンピュータと一体化された、又はノート型コンピュータ若しくはデスクトップコンピュータの周辺の不透明なタッチパッドなど）。近接センサ装置は、より小さな計算機システムでもしばしば使用される（携帯電話に一体化されたタッチスクリーンなど）。多くの近接センサは、感知領域内の入力物体によって印加される力を正確に測定することができない。
【概要】
【０００３】
[0003]一実施形態において、力感知装置が提供される。力感知装置は、感知領域内に複数のセンサ電極を含む。また、力感知装置は、処理システムを含む。処理システムは、複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得するように構成されている。処理システムは、センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成するようにさらに構成されている。また、処理システムは、少なくとも第１のヒストグラムの複数のビンのサブセットに関連付けられた値に基づいて、入力物体に対する力情報を決定するように構成されている。
【０００４】
[0004]別の実施形態では、処理システムが提供される。処理システムは、感知領域内の複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得するように構成されたセンサ回路を含む。また、処理システムは、センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成するように、及び少なくとも第１のヒストグラムの複数のビンのサブセットに関連付けられた値に基づいて、入力物体に対する力情報を決定するように構成された判定プロセッサを含む。
【０００５】
[0005]さらなる実施形態では、方法が提供される。本方法は、感知領域内の複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得するステップを含む。また、本方法は、センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成するステップを含む。本方法は、少なくとも第１のヒストグラムの複数のビンのサブセットに関連付けられた値に基づいて、入力物体に対する力情報を決定するステップをさらに含む。
【０００６】
[0006]実施形態の上記の特徴を詳細に理解することができるように、一部が添付図面に示される実施形態を参照することによって上で要約された実施形態のより具体的な説明を行うことができる。しかしながら、添付図面は、典型的な実施形態のみを示し、したがって、範囲を限定していると考えられるべきではなく、その理由は他の効果的な実施形態を受け入れることができるためである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0007]図１は、一例による入力装置を含むシステムのブロック図である。
【０００８】
【図２Ａ】[0008]図２Ａは、一例による容量センサ装置を表すブロック図である。
【０００９】
【図２Ｂ】[0009]図２Ｂは、一例による別の容量センサ装置を表すブロック図である。
【００１０】
【図３】[0010]図３は、一例による、センサ電極によって受け取られた信号に関連付けられた値のヒストグラムである。
【００１１】
【図４】[0011]図４は、一例による、単一の入力物体の存在に基づいてタッチ事象の力を推定するための方法である。
【００１２】
【図５】[0012]図５は、一例による、複数の入力物体の存在に基づいて複数のタッチ事象の力を推定する方法である。
【００１３】
【図６】[0013]図６は、一例による、信号対雑音比に対する測定値の幾何学依存重みづけを示すグラフである。
【詳細な説明】
【００１４】
[0014]理解を容易にするために、各図に共通の同一の要素を指定するために、可能な場合は、同一の参照数字が使用された。一実施形態の要素は、他の実施形態に有益に組み込まれてもよいと考えられている。
【００１５】
[0015]以下の詳細な説明は、本質的に例示に過ぎず、実施形態又はそのような実施形態の用途及び使用法を限定することは意図されていない。さらに、前述の技術分野、背景、概要又は以下の詳細な説明で提示された、いかなる明示された又は暗示された理論によっても拘束される意図はない。
【００１６】
[0016]様々な実施形態は、入力物体によって印加される力を推定するための技法を提供する。本技法は、概略的に、感知領域内の複数のセンサ電極を駆動してセンサデータを取得するステップと、センサデータに基づいて、それぞれが関連付けられた値を有する複数のビンを含む第１のヒストグラムを生成するステップと、少なくとも第１のヒストグラムの複数のビンのサブセットに関連付けられた値に基づいて、入力物体に対する力情報を決定するステップと、を含む。
【００１７】
[0017]ここで、各図に目を向けると、図１は、本発明の実施形態による、例示的な入力装置１００のブロック図である。入力装置１００は、電子システム（図示せず）に入力を提供するように構成されてもよい。本文書で使用されるように、用語「電子システム」（又は「電子装置」）は、電子的に情報を処理することができる任意のシステムを広く指す。電子システムの一部の非限定的な例には、すべてのサイズ及び形状のパーソナルコンピュータ、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ｅブックリーダー、及び携帯情報端末（ＰＤＡ）が含まれる。さらなる例示的な電子システムには、入力装置１００、別個のジョイスティック又はキースイッチを含む物理的なキーボードなどの複合入力装置が含まれる。さらに、例示的な電子システムには、（遠隔制御装置及びマウスを含む）データ入力装置並びに（表示画面及びプリンターを含む）データ出力装置などの周辺装置が含まれる。他の例には、遠隔端末、キオスク、及びビデオゲーム機（例えば、ビデオゲームコンソール、携帯ゲーム機など）が含まれる。他の例には、（スマートフォンなどの携帯電話を含む）通信装置、及び（記録装置、編集機、並びにテレビ、セットトップボックス、音楽再生装置、デジタル写真フレーム、及びデジタルカメラなどの再生装置を含む）メディア装置が含まれる。さらに、電子システムは、入力装置に対するホスト又はスレーブであってもよい。
【００１８】
[0018]入力装置１００は、電子システムの物理的な一部として実装されてもよく、又は電子システムと物理的に離れていてもよい。必要に応じて、入力装置１００は、下記の、すなわちバス、ネットワーク、及び他の有線相互接続又は無線相互接続のうちのいずれか１つ又は複数を使用して電子システムの一部と通信することができる。例としては、Ｉ２Ｃ、ＳＰＩ、ＰＳ／２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＲＦ、及びＩＲＤＡが含まれる。
【００１９】
[0019]図１では、入力装置１００は、感知領域１２０の１つ又は複数の入力物体１４０によって提供される入力を感知するように構成された（しばしば「タッチパッド」又は「タッチセンサ装置」とも呼ばれる）近接センサ装置として示されている。図１に示すように、例示的な入力物体には、指及びスタイラスが含まれる。
【００２０】
[0020]感知領域１２０は、入力装置１００がユーザ入力（例えば、１つ又は複数の入力物体１４０によって提供されるユーザ入力）を検出することができる入力装置１００の上の、周囲の、中の、及び／又は近くのいかなる空間も包含する。特定の感知領域のサイズ、形状、及び位置は、実施形態間で大きく変わってもよい。一部の実施形態では、信号対雑音比が十分に正確な物体検出の妨げとなるまで、感知領域１２０は、入力装置１００の表面から１つ又は複数の方向に空間内へと延在する。この感知領域１２０が特定方向に延在する距離は、様々な実施形態において、１ミリメートル未満、ミリメートル、センチメートル、又はそれ以上のオーダであってもよく、使用される感知技術のタイプ及び所望の精度に応じて著しく変わってもよい。したがって、一部の実施形態は、入力装置１００のすべての表面との接触を含まない、入力装置１００の入力表面（例えば、タッチ表面）との接触を含む、ある量の印加される力又は圧力と結合する入力装置１００の入力表面との接触を含む、及び／又はそれらの組合せを含む入力を感知する。様々な実施形態において、入力表面は、センサ電極が存在するケーシングの表面によって、センサ電極又は任意のケーシング上に施されるフェースシートなどによって提供されてもよい。一部の実施形態では、感知領域１２０は、入力装置１００の入力表面に投影されたときに矩形形状を有する。
【００２１】
[0021]入力装置１００は、感知領域１２０のユーザ入力を検出するためにセンサ構成部品及び感知技術の任意の組合せを利用してもよい。入力装置１００は、ユーザ入力の検出のための１つ又は複数の感知素子を備える。いくつかの非限定的な例として、入力装置１００は、容量性、弾性、抵抗性、誘導性、磁気、音響、超音波、及び／又は光学技法を使用することができる。一部の実施態様は、１次元、２次元、３次元、又はそれ以上の空間に広がる画像を提供するように構成されている。一部の実施態様は、特定の軸又は面に沿って入力の投影を行うように構成されている。入力装置１００の一部の抵抗性の実施態様では、可撓性及び伝導性の第１の層が１つ又は複数のスペーサ素子によって伝導性の第２の層から分離されている。動作中に、１つ又は複数の電圧勾配が層の両端間に生成される。可撓性の第１の層を押すことによって、この層を層間の電気的接触を生成するのに十分なほど反らすことができ、結果として層間の接触点（複数可）を反映する電圧出力が得られる。これらの電圧出力を使用して位置情報を決定してもよい。
【００２２】
[0022]入力装置１００の一部の誘導性の実施態様では、１つ又は複数の感知素子は、共振コイル又はコイル対によって誘起されるループ電流を捕らえる。次いで、電流の大きさ、位相、及び周波数のある組合せを使用して位置情報を決定してもよい。
【００２３】
[0023]入力装置１００の一部の容量性の実施態様では、電圧又は電流を印加して電界を生成する。近くの入力物体によって電界の変化を引き起し、電圧、電流などの変化として検出することができる容量結合における検出可能な変化を生成する。
【００２４】
[0024]一部の容量性の実施態様は、電界を生成するために容量性感知素子のアレイ又は他の規則的若しくは不規則なパターンを利用する。一部の容量性の実施態様では、別々の感知素子をオーミックに短絡してより大きなセンサ電極を形成してもよい。一部の容量性の実施態様は、一様に抵抗性であってもよい抵抗性のシートを利用する。
【００２５】
[0025]一部の容量性の実施態様は、センサ電極と入力物体との間の容量結合の変化に基づいた「自己容量」（又は「絶対容量」）感知方法を利用する。様々な実施形態において、センサ電極の近くの入力物体は、センサ電極の近くの電界を変え、測定される容量結合を変化させる。一実施態様では、絶対容量感知方法は、基準電圧（例えば、システムグランド）に対してセンサ電極を変調することによって、及びセンサ電極と入力物体との間の容量結合を検出することによって動作する。
【００２６】
[0026]一部の容量性の実施態様は、センサ電極間の容量結合の変化に基づいた「相互容量」（又は「トランス容量」）感知方法を利用する。様々な実施形態において、センサ電極の近くの入力物体は、センサ電極間の電界を変え、測定される容量結合を変化させる。一実施態様では、トランス容量感知方法は、１つ又は複数の送信器センサ電極（「送信器電極」又は「送信器」でもある）と１つ又は複数の受信器センサ電極（「受信器電極」又は「受信器」でもある）との間の容量結合を検出することによって動作する。送信器センサ電極を基準電圧（例えば、システムグランド）に対して変調し送信器信号を送信することができる。受信器センサ電極を基準電圧に対して実質的に一定に保持し結果として生じる信号の受信を容易に行うことができる。結果として生じる信号は、１つ若しくは複数の送信器信号及び／又は１つ若しくは複数の周囲の干渉源（例えば、他の電磁気信号）に対応する影響（複数可）を含んでもよい。センサ電極は専用の送信器又は受信器であってもよく、或はセンサ電極は、送信及び受信の両方を行うよう構成されてもよい。或は、受信器電極は、グラウンドに対して変調されてもよい。
【００２７】
[0027]図１では、処理システム１１０は、入力装置１００の一部として示されている。処理システム１１０は、感知領域１２０の入力を検出するために入力装置１００のハードウェアを動作させるように構成されている。処理システム１１０は、１つ又は複数の集積回路（ＩＣ）及び／又は他の回路構成部品の一部或はすべてを備える。例えば、相互容量センサ装置のための処理システムは、送信器センサ電極によって信号を送信するように構成された送信器回路、及び／又は受信器センサ電極によって信号を受信するように構成された受信器回路を備えてもよい。一部の実施形態では、処理システム１１０は、ファームウェアコード、ソフトウェアコードなどの電子的可読命令も備える。一部の実施形態では、処理システム１１０を構成する構成部品は、入力装置１００の感知素子（複数可）の近くなどに一緒に置かれる。他の実施形態では、処理システム１１０の構成部品は、入力装置１００の感知素子（複数可）に近接する１つ又は複数の構成部品及び他のどこかの１つ又は複数の構成部品と物理的に離れている。例えば、入力装置１００は、デスクトップコンピュータに結合された周辺装置であってもよく、処理システム１１０は、デスクトップコンピュータの中央処理装置上で動くように構成されたソフトウェア、及び中央処理装置とは別個の（恐らくは関連付けられたファームウェアを備えた）１つ又は複数のＩＣを備えてもよい。別の例として、入力装置１００は、電話機に物理的に組み込まれてもよく、処理システム１１０は、電話機のメインプロセッサの一部である回路及びファームウェアを備えてもよい。一部の実施形態では、処理システム１１０は、入力装置１００を実施するのに専用である。他の実施形態では、処理システム１１０は、表示画面を動作させる、触覚型のアクチュエータを駆動するなどの他の機能も行う。
【００２８】
[0028]処理システム１１０は、処理システム１１０の異なる機能を扱う１組のモジュールとして実装されてもよい。各モジュールは、処理システム１１０の一部である回路、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せを備えてもよい。様々な実施形態において、モジュールの異なる組合せが使用されてもよい。例示的なモジュールには、センサ電極及び表示画面などのハードウェアを動作させるためのハードウェア動作モジュール、センサ信号及び位置情報などのデータを処理するためのデータ処理モジュール、並びに情報を報告するための報告モジュールが含まれる。さらなる例示的なモジュールには、感知素子（複数可）を動作させて入力を検出するように構成されたセンサ操作モジュール、モード変更ジェスチャーなどのジェスチャーを識別するように構成された識別モジュール、及び動作モードを変更するためのモード変更モジュールが含まれる。
【００２９】
[0029]一部の実施形態では、処理システム１１０は、１つ又は複数の動作を引き起こすことによって感知領域１２０におけるユーザ入力（又はユーザ入力の欠如）に直ちに応答する。例示的な動作には、操作モードの変更、並びにＧＵＩ動作、例えば、カーソル移動、選択、メニューナビゲーション、及び他の機能などが含まれる。一部の実施形態では、処理システム１１０は、電子システムの一部に（例えば、別個の中央処理システムが存在する場合は、処理システム１１０とは別個の電子システムの中央処理システムに）入力（又は入力の欠如）に関する情報を提供する。一部の実施形態では、電子システムのある部分は、処理システム１１０から受け取った情報を処理してユーザ入力に作用し、例えば、モード変更動作及びＧＵＩ動作を含む、あらゆる動作を容易に行えるようにする。
【００３０】
[0030]例えば、一部の実施形態では、処理システム１１０は、入力装置１００の感知素子（複数可）を動作させて感知領域１２０における入力（又は入力の欠如）を示す電気信号を生成する。処理システム１１０は、電子システムに提供される情報を生成する際に電気信号に対して任意の適切な量の処理を行ってもよい。例えば、処理システム１１０は、センサ電極から得られたアナログ電気信号をデジタル化してもよい。別の例として、処理システム１１０は、フィルタリング又は他の信号調節を行ってもよい。さらに別の例として、処理システム１１０は、情報が電気信号とベースラインとの差を反映するように、ベースラインを減じる、さもなければ説明することができる。さらなる例として、処理システム１１０は、位置情報を決定する、入力を命令として認識する、筆跡を認識することなどができる。
【００３１】
[0031]本明細書で広く使用されているような「位置情報」は、絶対位置、相対位置、速度、加速度、及び他のタイプの空間的情報を包含する。例示的な「ゼロ次元の」位置情報には、近くの／遠くの、又は接触した／非接触の情報が含まれる。例示的な「一次元の」位置情報には、軸に沿った位置が含まれる。例示的な「二次元の」位置情報には、面内の動きが含まれる。例示的な「三次元の」位置情報には、空間における瞬間の又は平均の速度が含まれる。さらなる例には、空間情報の他の表現が含まれる。また、例えば、ある時間にわたって位置、動き、又は瞬間の速度を追跡する履歴データを含む、１つ又は複数のタイプの位置情報に関する履歴データを決定する及び／又は保存してもよい。
【００３２】
[0032]一部の実施形態では、入力装置１００は、処理システム１１０によって、又は他のなんらかの処理システムによって動作する追加の入力構成部品が実装されている。これらの追加の入力構成部品は、感知領域１２０の入力に対する冗長な機能性又は他のなんらかの機能性を提供してもよい。図１は、入力装置１００を使用して、項目の選択を容易にするために使用することができる感知領域１２０の近くのボタン１３０を示す。他のタイプの追加の入力構成部品には、スライダ、ボール（ｂａｌｌ）、ホイール、スイッチなどが含まれる。反対に、一部の実施形態では、入力装置１００は、他の入力構成部品が全く実装されていなくてもよい。
【００３３】
[0033]一部の実施形態では、入力装置１００は、タッチ画面インタフェースを備え、感知領域１２０は、表示画面の活性領域の少なくとも一部をオーバーラップする。例えば、入力装置１００は、表示画面を覆う実質的に透明なセンサ電極を備え、関連付けられた電子システムのためのタッチ画面インタフェースを提供してもよい。表示画面は、ユーザへのビジュアルインターフェイスを表示することができる任意のタイプのダイナミックディスプレイであってもよく、任意のタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、又は他のディスプレイ技術を含んでもよい。入力装置１００及び表示画面は、物理的要素を共有することができる。例えば、一部の実施形態は、表示及び検知のために同一の電気部品のいくつかを利用することができる。別の例として、表示画面は、処理システム１１０によって一部が又は全体が動作してもよい。
【００３４】
[0034]本発明の多くの実施形態が完全に機能する装置の文脈において記載されているが、本発明のメカニズムは、様々な形態でプログラム製品（例えば、ソフトウェア）として配布することができることを理解されたい。例えば、本発明のメカニズムは、電子プロセッサよって読取り可能な情報担持媒体（例えば、処理システム１１０によって読取り可能な非一時的なコンピュータ可読、及び／又は記録可能／書き込み可能情報担持媒体）上のソフトウェアプログラムとして実装され配布されてもよい。さらに、本発明の実施形態は、配布を実行するために使用される特定のタイプ媒体にかかわらず等しく適用される。非一時的で、電子的に読取り可能な媒体の例には、様々なディスク、メモリースティック、メモリーカード、メモリモジュールなどが含まれる。電子的に読取り可能な媒体は、フラッシュ、光学、磁気、ホログラフィー、又はその他の記憶技術に基づいてもよい。
【００３５】
[0035]図２Ａは、一例による容量センサ装置２００Ａを表すブロック図である。容量センサ装置２００Ａは、図１に示す入力装置１００の例示的な実施態様を備える。容量センサ装置２００Ａは、処理システム１１０の例示的な実施態様（「処理システム１１０Ａ」と呼ばれる）に結合されたセンサ電極集合体２０８を含む。本明細書で使用されるように、処理システム１１０に対する全般的な言及は、図１に記載された処理システム又は本明細書に記載された処理システムのその他の実施形態（例えば、処理システム１１０Ａ、１１０Ｂなど）への言及である。一部の実施形態では、別段の記載がない限り、処理システム１１０Ｂは、処理システム１１０Ａと同一の機能を行うことに留意されたい。
【００３６】
[0036]センサ電極集合体２０８は、感知領域１２０を提供するために基板２０２に配置される。センサ電極集合体２０８は、基板２０２に配置されたセンサ電極を含む。本例では、センサ電極集合体２０８は、２つの複数のセンサ電極、２２０−１〜２２０−Ｎ（総称して「センサ電極２２０」）及び２３０−１〜２３０−Ｍ（総称して「センサ電極２３０」）を含み、ここでＭ及びＮは、１以上の整数である。センサ電極２２０及び２３０は、誘電体（図示せず）によって分離されている。センサ電極２２０及びセンサ電極２３０は、平行でなくてもよい。一例において、センサ電極２２０は、センサ電極２３０と垂直に配置される。
【００３７】
[0037]一部の例において、センサ電極２２０及びセンサ電極２３０は、基板２０２の別々の層に配置されてもよい。他の例において、センサ電極２２０及びセンサ電極２３０は、基板２０２の単一の層に配置されてもよい。センサ電極が単一の基板２０２に配置されて、示されているが、一部の実施形態では、センサ電極は、２つ以上の基板に配置されてもよい。例えば、一部のセンサ電極は、第１の基板に配置されてもよく、他のセンサ電極は、第１の基板に付着させた第２の基板に配置されてもよい。
【００３８】
[0038]本例において、センサ電極集合体２０８は、直交するセンサ電極が交差する矩形のグリッド状に概略的に配置されたセンサ電極２２０及び２３０によって示されている。センサ電極集合体２０８は、そのような配置に限定されず、代わりに、数多くのセンサパターンを含むことができることを理解されたい。センサ電極集合体２０８は、矩形として表されているが、センサ電極集合体２０８は、円弧形状などの他の形状を有することができる。
【００３９】
[0039]下で論じるように、処理システム１１０Ａは、相互容量感知（「トランス容量感知」）及び／又は自己容量感知（「絶対容量感知」）に対する励起スキーム（複数可）を含む、複数の励起スキームに従ってセンサ電極２２０及び２３０を動作させることができる。トランス容量励起スキームでは、処理システム１１０Ａは、送信器信号（センサ電極２３０は「送信器電極」である）によってセンサ電極２３０を駆動し、センサ電極２２０から結果として生じる信号を受け取る（センサ電極２２０は、「受信器電極」である）。一部の実施形態では、センサ電極２２０は、送信器電極として駆動されてもよく、センサ電極２３０は、受信器電極として動作してもよい。センサ電極２３０は、センサ電極２２０と同一の又は異なる幾何学形状を有することができる。一例において、センサ電極２３０は、センサ電極２２０よりも広く、より密に分布し、センサ電極２２０は、より細く、よりまばらに分布する。同様に、一実施形態では、センサ電極２２０は、より広く及び／又はよりまばらに分布してもよい。或は、センサ電極２２０及び２３０は、同一の幅及び／又は同一の分布を有することができる。
【００４０】
[0040]センサ電極２２０及びセンサ電極２３０は、それぞれ導電性の配線トレース２０４及び導電性の配線トレース２０６によって処理システム１１０Ａに結合されている。処理システム１１０Ａは、入力を感知するための感知領域１２０を実装するために、導電性の配線トレース２０４及び２０６によってセンサ電極２２０及び２３０に結合されている。センサ電極２２０のそれぞれは、配線トレース２０６の少なくとも１つの配線トレースに結合され得る。同様に、センサ電極２３０のそれぞれは、配線トレース２０４の少なくとも１つの配線トレースに結合され得る。
【００４１】
[0041]図２Ｂは、一例による容量センサ装置２００Ｂを表すブロック図である。容量センサ装置２００Ｂは、図１に示す入力装置１００の別の例示的な実施態様を構成する。本例において、センサ電極集合体２０８は、複数のセンサ電極２１０１，１〜２１０Ｊ，Ｋを含み、ここでＪ及びＫは、整数である（総称して「センサ電極２１０」）。本例において、センサ電極２１０は、矩形のマトリックスパターンで配置され、ここでＪ又はＫの少なくとも１つは、２以上である。センサ電極２１０は、他のパターン、例えば、極性アレイ、繰返しパターン、繰り返さないパターン、又は同様のタイプの構成で配置されてもよい。様々な実施形態において、グリッド電極（複数可）は、任意選択的であり、含まれていなくてもよい。容量センサ装置２００Ａと同様に、処理システム１１０Ｂは、トランス容量感知及び／又は絶対容量感知に対する励起スキーム（複数可）を含む、複数の励起スキームに従ってセンサ電極２１０を動作させることができる。
【００４２】
[0042]一部の例において、センサ電極２１０は、基板２０２の別々の層に配置されてもよい。他の例において、センサ電極２１０は、基板２０２の単一の層に配置されてもよい。センサ電極２１０は、センサ電極２２０及びセンサ電極２３０と同一の及び／又は異なる層にあってもよい。センサ電極が単一の基板２０２に配置されて、示されているが、一部の実施形態では、センサ電極は、２つ以上の基板に配置されてもよい。例えば、一部のセンサ電極は、第１の基板に配置されてもよく、他のセンサ電極は、第１の基板に付着させた第２の基板に配置されてもよい。処理システム１１０Ｂは、入力を感知するための感知領域１２０を実装するために、導電性の配線トレース２１２によってセンサ電極２１０に結合されている。
【００４３】
[0043]１つ又は複数の実施形態において、センサ電極集合体２０８は、センサ電極２１０間に配置された１つ又は複数のグリッド電極をさらに備えてもよい。グリッド電極（複数可）は、少なくとも部分的にセンサ電極２１０の１つ又は複数を取り囲んでもよい。
【００４４】
[0044]図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、容量センサ装置２００Ａ又は２００Ｂを利用して、ユーザ入力（例えば、ユーザの指、スタイラスなどのプローブ、及び／又はその他の外部入力物体）を電子システム（例えば、計算装置又は他の電子装置）に伝えることができる。例えば、容量センサ装置２００Ａ又は２００Ｂは、下にある画像又は情報ディスプレイ装置（図示せず）上に配置することができる容量性のタッチスクリーン装置として実施されてもよい。このように、ユーザは、センサ電極集合体２０８の実質的に透明な素子を通して見ることによって、下にある画像又は情報の表示を見る。タッチスクリーンに実装される場合、基板２０２は、少なくとも１つの実質的に透明な層（図示せず）を含むことができる。センサ電極及び導電性の配線トレースは、実質的に透明な導電性材料から形成され得る。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）及び／又は薄い、かろうじて目に見えるワイヤは、センサ電極及び／又は導電性の配線トレースを形成するために使用することができる実質的に透明な材料の多くの可能性のある例のうちの２つに過ぎない。他の例において、導電性の配線トレースは、不透明な材料から形成され、次いで、センサ電極集合体２０８の境界領域（図示せず）に隠されてもよい。
【００４５】
[0045]別の例において、容量センサ装置２００Ａ又は２００Ｂは、容量性のタッチパッド、スライダ、ボタン、又は他の容量センサとして実施されてもよい。例えば、基板２０２は、限定されないが、１つ又は複数の透明な又は不透明の材料によって実施されてもよい。同様に、透明な又は不透明な導電性材料を利用して、センサ電極及び／又はセンサ電極集合体２０８に対する導電性の配線トレースを形成することができる。
【００４６】
[0046]一般に、処理システム１１０（例えば、処理システム１１０Ａ又は処理システム１１０Ｂ）は、感知信号によってセンサ電極集合体２０８の感知素子を励起し又は駆動し、感知領域１２０における感知信号、入力物体、及び干渉の少なくとも１つに対応する影響を含む、誘起される又は結果として生じる信号を測定する。本明細書で使用されるような、用語「励起する」、「駆動する」は、駆動される素子のある電気的な態様を制御することを包含する。例えば、ワイヤを流れる電流を駆動する、電荷を導体内へと駆動する、実質的に一定の又は変化する電圧波形を電極上に駆動することなどが可能である。感知信号は、ある時間にわたって一定であっても、実質的に一定であっても、又は変化してもよく、概略的に、形状、周波数、大きさ、及び位相を含む。感知信号は、グランド信号又は他の基準信号などの「受動信号」とは対照的に「能動信号」と呼ばれることがある。また、感知信号は、トランス容量感知で使用される場合は「送信器信号」、又は絶対感知で使用される場合は「絶対感知信号」若しくは「変調信号」と呼ばれることがある。
【００４７】
[0047]一例において、処理システム１１０は、電圧によってセンサ電極集合体２０８の１つ又は複数のセンサ電極を駆動し、センサ電極（複数可）上の結果として生じるそれぞれの電荷を感知する。すなわち、感知信号は、電圧信号であり、結果として生じる信号は、電荷信号（例えば、積分された電流信号などの蓄積された電荷を示す信号）である。容量は、印加される電圧に比例し、蓄積される電荷に反比例する。処理システム１１０は、感知された電荷から容量の測定値（複数可）を決定することができる。別の例において、処理システム１１０は、電荷によってセンサ電極集合体２０８の１つ又は複数のセンサ電極を駆動し、センサ電極（複数可）上の結果として生じるそれぞれの電圧を感知する。すなわち、感知信号は、電荷の蓄積を引き起こす信号（例えば、電流信号）であり、結果として生じる信号は、電圧信号である。処理システム１１０は、感知された電圧から容量の測定値（複数可）を決定することができる。一般に、用語「感知信号」は、電荷を感知するための駆動電圧及び電圧を感知するための駆動電荷の両方、並びに容量の指標を得るために使用することができるその他のタイプの信号を包含することが意図されている。「容量の指標」は、容量を導出することができる電荷、電流、電圧などの測定値を含む。
【００４８】
[0048]処理システム１１０は、センサ回路２４０を含むことができる。センサ回路２４０は、処理システム１１０の感知関連の機能、例えば、感知するために信号によるセンサ電極の駆動、処理するためにセンサ電極からの信号の受信、及び他の機能を行う。センサ回路２４０は、回路と共同して動作するファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せを含むセンサモジュールの一部であってもよい。
【００４９】
[0049]一部の実施形態では、処理システム１１０は、判定モジュール２６０を含む。判定モジュール２６０は、入力物体の存在を判定するためにセンサ回路２４０を介して受け取った信号を分析するなどの、本明細書において、判定モジュール２６０によって行われるとして記載される動作の一部又はすべてを行うように構成された判定プロセッサとして具現化されてもよく、或はその判定プロセッサを含んでもよい。一部の実施形態では、判定プロセッサは、そのような動作を行うためにソフトウェア若しくはファームウェアの形態で命令を実行するマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又は他の命令処理電子素子である。他の実施形態では、判定プロセッサは、記載された動作を行うように選択され、構成された回路素子を有する特定用途向け集積回路である。様々な実施形態において、判定プロセッサは、処理システム１１０の他の部分の一部又はすべてとして同一の集積回路内に含まれることに留意されたい。
【００５０】
[0050]センサ回路２４０及び判定モジュール２６０によって行われる機能は、処理システム１１０によって行われると考えられてもよいことに留意されたい。また、センサ回路２４０及び判定モジュール２６０の両方が記載され、その特定の機能がこれらの要素によるものとされているが、様々な実施形態において、機能は、異なる方法で、センサ回路２４０と判定モジュール２６０との間で分割されてもよいことに留意されたい。
【００５１】
[0051]センサ回路２４０は、１つ又は複数のスキーム（「励起スキーム」）に従って１つ又は複数のサイクル（「励起サイクル」）にわたってセンサ電極集合体２０８の１つ又は複数の感知素子の感知信号（複数可）を選択的に駆動する。各励起サイクル中に、センサ回路２４０は、センサ電極集合体２０８の１つ又は複数の感知素子から結果として生じる信号（複数可）を選択的に感知することができる。各励起サイクルは、関連付けられた時間間隔を有し、その時間間隔中に感知信号が駆動され、結果として生じる信号が測定される。
【００５２】
[0052]１つのタイプの励起スキームでは、センサ回路２４０は、絶対容量感知のためにセンサ電極集合体２０８の感知素子を選択的に駆動することができる。絶対容量感知では、センサ回路２４０は、絶対感知信号によって選択されたセンサ電極（複数可）を駆動し、選択されたセンサ電極から結果として生じる信号（複数可）を感知する。そのような励起スキームでは、選択された感知素子（複数可）と入力物体（複数可）との間の絶対容量の測定値は、結果として生じる信号（複数可）から決定される。一例において、センサ回路２４０は、絶対感知信号によって、選択されたセンサ電極２２０及び／又は選択されたセンサ電極２３０を駆動することができる。別の例において、センサ回路２４０は、絶対感知信号によって、選択されたセンサ電極２１０を駆動することができる。
【００５３】
[0053]もう１つのタイプの励起スキームでは、センサ回路２４０は、トランス容量感知のためにセンサ電極集合体２０８の感知素子を選択的に駆動することができる。トランス容量感知では、センサ回路２４０は、送信器信号（複数可）によって、選択された送信器センサ電極を駆動し、選択された受信器センサ電極から結果として生じる信号を感知する。そのような励起スキームでは、送信器電極と受信器電極との間のトランス容量の測定値は、結果として生じる信号から決定される。一例において、センサ回路２４０は、送信器信号（複数可）によってセンサ電極２３０を駆動し、センサ電極２２０上の結果として生じる信号を受け取ることができる。別の例において、センサ回路２４０は、送信器信号（複数可）によって、選択されたセンサ電極２１０を駆動し、センサ電極２１０のその他から結果として生じる信号を受け取ることができる。
【００５４】
[0054]いかなる励起サイクルにおいても、センサ回路２４０は、シールディング又はシールド信号などの他の信号によってセンサ電極集合体２０８の感知素子を駆動することができる。シールド信号は、任意の実質的に一定の電圧信号又は変化する電圧信号であってもよい。感知信号によって駆動されない、又は結果として生じる信号を受け取るために感知されないセンサ電極集合体２０８のセンサ電極は、シールド信号によって駆動されても、又は浮遊状態にされてもよい（すなわち、いかなる信号によっても駆動されない）。シールド信号は、入力装置のグランド信号（例えば、システムグランド）であってもよい。また、変化する電圧信号を備えるシールド信号は、保護信号と呼ばれことがある。そのような信号は、送信器信号又は絶対容量感知信号の形状、大きさ、周波数又は位相の少なくとも１つが同様の又は同一の信号であってもよい。
【００５５】
[0055]「システムグランド」は、入力装置１００のいかなる基準電圧を指してもよい。例えば、携帯機器の容量感知システムは、時として電話機の電源（例えば、充電器又はバッテリー）によって提供されるシステムグランドを基準とすることがある。システムグランドは、アース又はその他の基準に対して固定されていなくてもよい。例えば、テーブル上の携帯機器は、通常、浮いたシステムグランドを有する。自由空間を介してアースグランドに強く結合された人物によって保持される携帯機器は、その人物に対して接地されていることがあるが、人物グランドは、アースグランドに対して変化することがある。多くのシステムでは、システムグランドは、システムの最大領域の電極に接続されるか、又はその電極によって提供される。容量センサ装置２００Ａ又は２００Ｂは、そのようなシステムグランド電極に近接して位置する（例えば、グランド面又はバックプレーン上に位置する）ことができる。
【００５６】
[0056]判定モジュール２６０は、センサ回路２４０によって得られた、結果として生じる信号に基づいて容量測定を行う。容量測定は、素子間の容量結合の変化（「容量の変化」とも呼ばれる）を含むことができる。例えば、判定モジュール２６０は、入力物体（複数可）が存在しない状態の素子間の容量結合のベースライン測定値を決定することができる。次いで、判定モジュール２６０は、容量結合のベースライン測定値を入力物体（複数可）が存在する状態の容量結合の測定値と組み合わせて、容量結合の変化を決定することができる。
【００５７】
[0057]一例において、判定モジュール２６０は、「容量ピクセル」として感知領域１２０の特定の部分に関連付けられた複数の容量測定を行い、「容量画像」又は「容量フレーム」を生成することができる。容量画像の容量ピクセルは、容量結合をセンサ電極集合体２０８の感知素子を使用して測定することができる感知領域１２０内の位置を表わす。例えば、容量ピクセルは、入力物体（複数可）によって影響を受けるセンサ電極２２０とセンサ電極２３０との間のトランス容量結合に対応することができる。別の例において、容量ピクセルは、センサ電極２１０の絶対容量に対応することができる。判定モジュール２６０は、センサ回路２４０によって得られた、結果として生じる信号を使用して、容量結合の変化のアレイを決定し、容量画像を形成する容量ピクセルのｘｙアレイを生成することができる。容量画像は、トランス容量感知（例えば、トランス容量画像）を使用して得られても、又は絶対容量感知（例えば、絶対容量画像）を使用して得られてもよい。このように、処理システム１１０は、感知領域１２０の入力物体（複数可）に関連して測定された応答のスナップショットである容量画像を捕らえることができる。所与の容量画像は、感知領域の容量ピクセルのすべて、又は容量ピクセルのサブセットのみを含んでもよい。
【００５８】
[0058]別の例において、判定モジュール２６０は、感知領域１２０の特定の軸に関連付けられた複数の容量測定を行い、その軸に沿って「容量プロファイル」を生成することができる。例えば、判定モジュール２６０は、センサ電極２２０及び／又はセンサ電極２３０によって規定された軸に沿って絶対容量結合の変化のアレイを決定し、容量プロファイル（複数可）を生成することができる。容量結合の変化のアレイは、所与の軸に沿ってセンサ電極の数以下のいくつかの点を含むことができる。
【００５９】
[0059]容量画像（複数可）又は容量プロファイル（複数可）などの、処理システム１１０による容量の測定値（複数可）によって、センサ電極集合体２０８による、形成された感知領域に対する接触、ホバリング、他のユーザ入力の感知が可能となる。判定モジュール２６０は、容量の測定値を利用して、センサ電極集合体２０８によって形成された感知領域に対するユーザ入力に関する位置情報を決定することができる。判定モジュール２６０は、そのような測定値（複数可）を追加的に又は代替として使用して、入力物体のサイズ及び／又は入力物体のタイプを決定することができる。
【００６０】
[0060]入力物体１４０の位置の決定に加えて、処理システム１１０は、入力物体１４０によって入力装置１００に印加される力を決定することもできる。より詳細には、一部の実施形態では、入力装置１００は、カバー要素、例えば、センサ電極集合体２０８上に置かれたガラス又はプラスチックのカバー要素を含む。入力物体１４０が入力装置１００に接触すると、センサ電極２０８の１つ又は複数が１つ又は複数の導電性電極の方に反ることができ、或はより近く移動することができ、処理システム１１０は、１つ又は複数のセンサ電極と１つ又は複数の導電性電極との間の距離の変化を測定するように構成されている。１つ又は複数の実施形態において、１つ又は複数のセンサ電極が１つ又は複数の導電性電極の方に反るにつれ、１つ又は複数のセンサ電極と１つ又は複数の導電性電極との間の容量が変化し、処理システム１１０によって測定され得る。そのような実施形態では、１つ又は複数のセンサ電極が、絶対容量感知のために駆動されている間に、１つ又は複数の導電性電極は、実質的に一定の電圧に保持されてもよい。さらに、別の実施形態では、１つ又は複数のセンサ電極が受信器電極として動作することができる間に、１つ又は複数の導電性電極は、送信器信号によって駆動されてもよい。さらに別の実施形態では、１つ又は複数のセンサ電極が送信器信号又は絶対容量性信号のいずれかとして駆動されている間に、１つ又は複数の導電性電極は、受信器電極として動作してもよい。様々な実施形態において、導電性電極は、シールド電極などの入力装置の１つ又は複数の電極、或はディスプレイ装置の１つ又は複数の電極であってもよい。さらに、他の実施形態では、１つ又は複数の導電性電極は、入力装置１００内のどこに配置されてもよい。
【００６１】
[0061]反りによって引き起こされる容量変化に加えて、処理システム１１０は、入力物体１４０の存在によって引き起こされる容量の変化も検出することに留意されたい。したがって、処理システム１１０がセンサ電極から受け取る信号には、感知領域における力に関連したセンサ電極の反り及び入力物体１４０の存在の両方からの寄与が含まれる。入力物体１４０の存在に関連した信号成分を力入力に関連した信号成分と区別することは、些細なことではない。
【００６２】
[0062]したがって、センサ電極から受け取った信号に基づいて入力された力を決定するための技法が本明細書で提供される。これらの技法は、ヒストグラムに基づいた技法であり、本技法によって、受け取った信号に関連付けられたヒストグラムが１つ又は複数の入力物体の入力された力を決定するために生成され、分析される。ヒストグラムに基づいた技法は、様々な容量感知技法、例えば、図１及び図２Ａ〜図２Ｂに関して上記された絶対容量感知技法又はトランス容量感知技法と共に使用されてもよいことに留意されたい。さらに、ヒストグラムに基づいた技法は、（センサ電極が少なくともディスプレイ素子の一部を備える）セル内センサ、（センサ電極がディスプレイ素子上に置かれた）セル上センサ、又は（センサ組立体がディスプレイ組立体のディスクリート部品である）ディスクリートセンサに対して使用されてもよいことに留意されたい。
【００６３】
[0063]上で論じたセンサ電極構成のいずれにおいても、センサ電極２０８は、ディスプレイ装置の外部又は内部の基板に形成されてもよい。例えば、センサ電極２０８は、入力装置１００のレンズの外側表面に配置されてもよい。他の実施形態では、センサ電極２０８は、ディスプレイ装置のカラーフィルタガラスと入力装置のレンズとの間に配置される。他の実施形態では、少なくともセンサ電極の一部は、ディスプレイ装置の薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）とカラーフィルタガラスとの間に存在するように配置されてもよい。一実施形態において、第１の複数のセンサ電極は、ディスプレイ装置のＴＦＴ基板とカラーフィルタガラスとの間に配置され、第２の複数のセンサ電極は、カラーフィルタガラスと入力装置１００のレンズとの間に配置される。さらに別の実施形態では、センサ電極２０８はすべて、ディスプレイ装置のＴＦＴ基板とカラーフィルタガラスとの間に配置され、センサ電極が、上記のように同一の基板に、又は異なる基板に配置されてもよい。
【００６４】
[0064]図３は、一例によるセンサ電極によって受信された信号に関連付けられた値のヒストグラム３００である（このセンサ電極は、例えば、絶対容量モードで、或はトランス容量モードにおける送信器又は受信器電極として動作する、センサ電極２１０、センサ電極２２０、若しくはセンサ電極２３０のいずれであってもよい）。ヒストグラム３００は、測定値に対するそれぞれのそのような測定値の計測数をプロットし、各測定値は、入力物体に対する容量結合、及び１つ又は複数の導電性電極に対するセンサ電極の変位の両方による寄与を含むことができる。図示される黒い縦線はそれぞれ、センサ電極によって受信された信号に対する特定の範囲の測定値の計測数を表わす。各縦線の範囲は、「ビン」と呼ばれ、この「ビン」は、計数が行われる測定値の範囲を指すヒストグラム用語である。例えば、１つのビンは、（説明の目的ために使用される任意単位で）値が２０．５〜２１．８であってもよい。特定の容量画像の３つの受信信号がこの範囲内に入る場合、ヒストグラムの対応する縦線に対する計測数は、３である。
【００６５】
[0065]図３では３つの異なるビン群３０２が示されている。これらの異なるビン群３０２は、質的に異なる入力現象に関連付けられたビン群を表わす。より詳細には、第１のビン群３０２−１は、入力物体１４０がなく、印加される力がほとんど、又は全くないことに関連付けられたビンを表わす。第２のビン群３０２−２は、印加される力に関連付けられているが、入力物体１４０からの実際の容量性信号には関連付けられていないビンを表わす。最後に、第３のビン群３０２−２は、入力物体１４０の容量性感知に関連付けられたビンを表わす。図３では３つのビン群３０２が示されているが、本明細書に開示された実施形態は、異なる数のビン群３０２によって機能してもよいことに留意されたい。
【００６６】
[0066]第１のビン群３０２−１は、低い測定値を有するビンを含む。これらのビンは、ベースライン測定値と比較して容量の変化がほとんど、又は全く観測されない感知領域の位置に関連付けられている。これらのビンの測定値は、ノイズによって支配されると考えられてもよい。概念的に、これらのビンは、入力物体１４０の力によって、又は入力物体１４０に対する容量結合によって影響されていないと考えられてもよい。
【００６７】
[0067]第２のビン群３０２−２は、中間レベルの測定値を有するビンを含む。これらのビンは、入力物体１４０によって印加される力に関連付けられているが、入力物体１４０によって実質的に容量的に影響されていない感知領域の位置に関連付けられている。
【００６８】
[0068]第３のビン群３０３−３は、高レベルの測定値を有するビンを含む。これらのビンは、入力物体１４０による容量結合によって実質的に影響を受けている位置を表わす。これらの領域は、入力物体１４０によって印加される力（存在する場合は）によっても影響を受けていることに留意されたい。しかしながら、容量結合が入力物体の力よりも大きな信号振幅を生成するため、高レベルの測定値を有するビンは、容量結合が起きている位置を示す。
【００６９】
[0069]用語「低い測定値」、「中間レベルの測定値」、及び「高レベルの測定値」は、チューニングされたビンのグループ、すなわち、第１のビン群３０２−１、第２のビン群３０２−２、及び第３のビン群３０２−３をそれぞれ指すことに留意されたい。また、図３では異なるビン群３０２は、測定値が連続したビンで構成されているとして示されているが、ビン群３０２は、代わりに、「分割され」、不連続であってもよいことに留意されたい。例えば、第２のビン群３０２−２は、５〜６（任意単位）の測定値から構成されるビン、及び７〜８（任意単位）の測定値から構成されるビンを含んでもよいが、６〜７任意単位の測定値から構成されるビンを含まなくてもよい。
【００７０】
[0070]第２のビン群３０２−２は、入力物体１４０によって印加される力に関連付けられていると考えられる。処理システム１１０は、したがって第２のビン群３０２−２のデータを分析し入力物体１４０の力の推定値を決定する。より詳細には、処理システム１１０は、チューニング手順に基づいて、及び入力物体１４０の決定された位置に任意選択的に基づいて、第２のビン群３０２−２にどのビンを含めるかを決定する。続いて、処理システム１１０は、含めたビンに基づいてヒストグラムを生成し、ヒストグラムを処理して入力物体によって印加される力の推定値を得る。
【００７１】
[0071]図４及び図５は、より詳細に、ヒストグラムデータに基づいて入力物体の力を推定するための技法を示す。図４は、１つの入力物体が存在する場合の力を推定するための技法を示し、図５は、複数の入力物体が存在する場合の力を推定するための技法を示す。本明細書で提供される記載において、入力物体によって印加される力を決定することに関連する動作は、上で論じた判定モジュール２６０によって行われてもよく、センサ電極によって信号を感知する又は受信するための、センサ電極を駆動することに関連する動作は、センサモジュール２４０によって行われてもよいことに留意されたい。
【００７２】
[0072]図４は、一例による、単一の入力物体１４０の存在に基づいてタッチ事象の力を推定するための方法４００を示す。図１及び図２Ａ〜２Ｂのシステムに関して記載されているが、当業者は、方法４００を行うことができる任意のシステムの文脈で、及び様々な技術的に実現可能な代替の順番で行われる方法４００は、本開示の範囲内に入ることを認識されるであろう。
【００７３】
[0073]図示するように、方法４００は、ステップ４０２で始まり、入力装置１００は、容量画像を得る。容量画像は、感知領域の複数の位置に対する感知値を含む。処理システム１１０は、図１及び図２Ａ〜２Ｂに関して上でさらに詳細に記載されたように、トランス容量感知モード又は絶対容量感知モードのうちの少なくとも１つのモードでセンサ電極を動作させることによって感知値を得ることができる。処理システム１１０は、センサ電極から受け取った結果として生じる信号を、例えば、信号を復調し、信号を（例えば、低域フィルタによって）フィルタし、信号をデジタル値に変換することによって処理することができる。この処理の結果が、感知領域の様々な位置で受け取った信号を表わすデジタル値を含む容量画像である。
【００７４】
[0074]ステップ４０４では、処理システム１１０は、任意選択的に容量画像に第１のフィルタを適用する。第１のフィルタは、任意選択的であり、空間フィルタ及び時間フィルタのいずれか又は両方を備えることができる。フィルタを使用して、空間的又は時間的なアーチファクトを除去することができる。様々な実施形態において、空間フィルタは、１つ又は複数の導電性電極の形状及び／又はフィーチャに一致してもよい。１つ又は複数の導電性電極は、任意の数の孔、くぼみ、及び他の変形を有してもよい。孔、くぼみ、又は他の変形を少なくとも部分的にオーバーラップするセンサ電極は、孔、くぼみ、又は他の変形をオーバーラップしないセンサ電極と比較して、力が印加されたときに異なった影響を受けることがある。空間フィルタは、ヒストグラムの値がオーバーラップの量に基づいて正規化され得るように、１つ又は複数の導電性電極のフィーチャに基づいて造られてもよい。一実施形態において、マトリックスを構築することができ、その場合マトリックスの各要素が、センサ電極と１つ又は複数の導電性電極の孔、くぼみ又は他の変形との間のオーバーラップ量に対応し、このマトリックスがヒストグラムを造る際にタッチ位置と組み合わされてもよい。値ゼロは、センサ電極が１つ又は複数の導電性電極の孔、くぼみ、又は他の変形をオーバーラップしない領域に対応することができ、値１は、完全なオーバーラップに適用されてもよい。ゼロと１との間の値は、存在する部分的なオーバーラップの量に基づいて適用されてもよい。時間フィルタは、入力物体が入力装置の感知領域内に存在する時間量に基づいて適用されてもよい。入力物体がしきい値の時間量存在しない場合は、対応する値は、入力物体がしきい値よりも大きな時間量存在する場合とは異なる重み付けがなされてもよい。例えば、しきい値の時間量存在しないタッチに対応する力の値は報告されなくてもよい。さらに、長時間押し下げられたタッチに対応する力の値は、報告が途絶えてもよい。適用することができる他のフィルタには、ジッタフィルタ及びノイズフィルタが含まれる。
【００７５】
[0075]ステップ４０６では、処理システム１１０は、容量画像に基づいて、感知領域の入力物体１４０の位置を決定する。一部の実施形態では、処理システム１１０は、容量画像内の最も高い値（複数可）に対応するように、入力物体１４０の位置を決定する。言いかえれば、最も高い値が見出される位置が入力物体１４０の位置であると考えられてもよい。他の実施形態では、最良適合技法が利用され、得られた感知データからシグネチャを構築し、モデルに適合させてシグネチャがモデルに一致する程度を求める。これらの例は、限定しているととらえられるべきではなく、処理システム１１０は、他の技法を使用して入力物体１４０の位置を決定することができる。
【００７６】
[0076]ステップ４０８では、処理システム１１０は、チューニングされたマップにおいて、入力物体１４０の決定された位置に対応する１組のヒストグラムビンを見出す。この組のヒストグラムビンは、上記の第２のビン群３０２−２に相当する。チューニングされたマップは、異なる入力物体の位置に対して、第２のビン群３０２−２に属するビンを規定する事前チューニングされたデータを含む。一実施形態において、異なるビンは、特定の入力物体の位置に対して第２のビン群３０２−２に属する各ビンに属する測定値の範囲を特定することによって、異なる入力物体の位置に対して「規定される」。入力物体が感知領域の中心にあると決定された場合の第２のビン群３０２−２に含まれるビンは、入力物体が感知領域のコーナーにあると決定された場合の第２のビン群３０２−２に含まれるビンと異なってもよい。
【００７７】
[0077]ステップ４１０では、処理システム１１０は、ステップ４０２で得られた容量画像に第２の任意選択的なフィルタを適用する。第２のフィルタは、第１のフィルタに関して上記されたように構築されてもよく、したがって上記のような空間及び／又は時間フィルタであってもよい。第２のフィルタは、第１のフィルタと同一であっても、又は異なっていてもよい。例えば、第１のフィルタは、時間フィルタであってもよく、第２のフィルタは、空間フィルタであってもよい。別の例において、第１のフィルタ及び第２のフィルタは両方とも、空間フィルタ及び時間フィルタの両方を含む。一部の実施形態では、第１のフィルタのみが適用されるが、他の実施形態では、第２のフィルタのみが適用される。さらなる実施形態では、第１のフィルタ及び第２のフィルタの両方が適用され、さらに他の実施形態では、いかなるフィルタも適用されない。
【００７８】
[0078]ステップ４１２では、処理システム１１０は、容量画像に対するヒストグラムを生成する。これを行うために、入力物体１４０の位置に対して規定されたビンの各ビンについて、処理システム１１０は、その特定のビン内に入る各測定値を計数する。ヒストグラムは、この計数手順に基づいて構築される。一部の実施形態では、ヒストグラムを構築した後、処理システム１１０は、ヒストグラムを正規化してもよいことに留意されたい。
【００７９】
[0079]ステップ４１４では、処理システム１１０は、ヒストグラムビンにおける値の関数として力メトリック値を計算する。力メトリックを計算するための技法は、以下でより詳細に記載される。ステップ４１６では、処理システム１１０は、局所補正を使用して、力メトリックを線形化する。線形化によって、実際の力の異なる値すべてに対して、力メトリックとして得られた推定値が実際の力値の線形関数となるメトリックが得られる。
【００８０】
[0080]図５は、一例による、複数の入力物体１４０の存在に基づいて複数のタッチ事象の力を推定するための方法５００を示す。図１及び図２Ａ〜２Ｂのシステムに関して記載されているが、当業者は、方法５００を行うことができる任意のシステムの文脈で、及び様々な技術的に実現可能な代替の順番で行われる方法５００は、本開示の範囲内に入ることを認識されるであろう。
【００８１】
[0081]図示するように、方法５００は、ステップ５０２で始まり、入力装置１００は、容量画像を得る。容量画像は、感知領域の複数の位置に対する感知値を含む。処理システム１１０は、感知信号によってセンサ電極を駆動し、トランス容量感知モード又は絶対容量感知モードにおいて結果として生じる信号を受け取ることによって、感知値を得ることができる。処理システム１１０は、センサ電極から受け取った結果として生じる信号を、例えば、信号を復調し、信号を（例えば、低域フィルタによって）フィルタし、信号をデジタル値に変換することによって、処理することができる。この処理の結果が上記の容量画像である。
【００８２】
[0082]ステップ５０４では、処理システム１１０は、任意選択的に容量画像に第１のフィルタを適用する。第１のフィルタは、任意選択的であり、空間フィルタリング及び時間フィルタリングのいずれか又は両方を備えてもよい。フィルタ技法を使用して、空間的な又は時間的なアーチファクトを除去することができる。これらのフィルタ技法は、図４の第１の（及び第２の）フィルタ技法に関して記載された通りであってもよい。
【００８３】
[0083]ステップ５０６では、処理システム１１０は、感知領域の２つ以上の入力物体１４０の数及び位置を決定する。一部の実施形態では、処理システム１１０は、容量画像における極大値に対応するように、入力物体１４０の位置を決定する。言いかえれば、最も高い値が見出される位置が入力物体１４０の位置であると考えられてもよい。入力物体の位置を決定するための他の技法は、図４のステップ４０６に関して上記されている。
【００８４】
[0084]ステップ５０８では、各入力物体に対して、処理システム１１０は、チューニングされたマップにおいて、入力物体の決定された位置に対応する１組のヒストグラムビンを見出す。これらの組のヒストグラムビン（各入力物体に対して１組）は、上記の第２のビン群３０２−２に相当する。上記のように、チューニングされたマップは、異なる入力物体の位置に対して、第２のビン群３０２−２に属するビンを規定する事前チューニングされたデータを含む。図５では２つ以上の入力物体の位置があるため、処理システム１１０は、異なる入力物体の位置に対して異なる２組以上のビン規定を得ることができる。一部の実施形態では、ビン規定は、入力物体の位置によって違いがなく、その場合は、同一組のビン規定が異なる入力物体の位置に対して使用される。
【００８５】
[0085]ステップ５１０では、処理システムは、ステップ４０２で得られた容量画像に第２の任意選択的なフィルタを適用する。第２のフィルタは、図４に関して記載されたように、第１のフィルタと同様であっても、又は異なってもよい。さらに、様々な実施形態において、第１もしく第２のフィルタのいずれか、又は両方が適用されても、或はまったく適用されなくてもよい。
【００８６】
[0086]ステップ５１１では、処理システム５１１は、入力物体の数及び位置に基づいて容量画像をセグメント化する。一部の実施形態では、容量画像のセグメント化は、各入力物体に対して、その入力物体によって印加される力を決定するために使用される、容量画像における測定値のサブセットを割り当てることを含む。そのような測定値のサブセットは、容量画像全体のサブセットを幾何学的に選択するために使用される、事前に規定された「テンプレート」に基づいて決定されてもよい。テンプレートは、入力物体の位置に応じて形状が異なってもよい。テンプレートは、印加される力に起因する信号がノイズに対して区別可能となる入力装置１００の領域をカバーすることができるほど十分に大きいことが好ましい。テンプレートは、タッチによりセトリング下にあるセンサのアーチファクトを補償することができ、このアーチファクトは、通常「シャドー」と呼ばれ、図２Ｂに示す構成のようなマトリックスセンサ構成において一般的なタッチセンサ配線に幾何学的に一致することがある。センサ配線のすぐ上にあるセンサ電極からの測定値を除外することによって、これらのシャドーに対応することができる（一方、テンプレートによって規定されるような他の測定値は含む）。一部の実施形態では、テンプレートは、ほぼ円形であってもよく、ほぼ３．５ｃｍに等しい半径を有することができる。一旦テンプレートに基づいて、特定の測定値が選択されると、それらの測定値がヒストグラムの生成に使用されるが、含まれない測定値は、ヒストグラムの生成に使用されない。
【００８７】
[0087]一部の実施形態では、処理システム１１０は、「テンプレート」を使用することと比較して、又はヒストグラムにおける容量画像の測定値すべてを単純に含めることと比較して、ヒストグラムに含めるための容量画像の測定値を選択する代替の方法を使用する。この代替の方法によると、各測定値に対して、処理システム１１０は、測定値の位置がタッチ位置（すなわち、入力物体の決定された位置）からしきい値距離よりも大きく離れているかどうかを判定する。測定値の位置がタッチ位置からしきい値距離よりも大きく離れている場合、その測定値は、ヒストグラムに含められず、測定値がしきい値距離未満の場合は、その測定値は、ヒストグラムに含められる。タッチ位置からの測定値の距離に依存する重み付け係数によって測定値が重み付けされてもよいことに留意されたい。
【００８８】
[0088]測定値が、２つ以上の異なる入力物体の２つ以上の異なるタッチ位置間で「共有される」位置にある場合、その測定値は、２つの異なる入力物体に対して生成されたヒストグラム間で分割される。測定値が２つ以上の異なる入力物体のそれぞれからしきい値距離未満離れている場合は、その測定値は、２つ以上の異なる入力物体間で共有される位置にある。この状況においては、処理システム１１０は、各入力物体に対して、入力物体から測定値までの距離を各入力物体の測定値までの距離の和で割ったものに等しい重みを測定値に掛けることによって、２つ以上の異なる入力物体間で測定値を「分割する」。重みは、異なる検出された入力物体に対応するタッチ位置の中心までの距離の比較、タッチ位置に対する最大の感知された値間の比較、又は特定の測定値の位置と異なるタッチ位置に対応する境界との間の比較に基づいてもよい。したがって、一部の実施形態では、任意の特定の入力物体ＩＮに対して、処理システムは、その入力物体に対する測定値ＭＮを、次式をその測定値に掛けることによって重み付けする。
【数１】
0006710122.tif 000002
ここでＤＸは、入力物体ＩＸから測定値までの距離である。次いで、重み付けされた測定値は、ステップ５１２でヒストグラムを生成するために測定値の１つとして使用される。２つの異なるタッチ位置に対する異なる重み付けされた測定値は、各タッチ位置に対するヒストグラムに含められる。他の実施形態において、重み付けのための異なる技法が使用されてもよい。
【００８９】
[0089]測定値を重み付けするためのプロセスは、以下のようにｐ次数によって測定値を重み付けするために一般化することができる。すなわち、
（α・ｘｐ＋β・ｙｐ）１／ｐ
ここでα及びβは、それぞれ水平及び垂直の測定値に関連付けられた重みであり、ｘ及びｙは、感知領域における水平及び垂直の位置を表わし、ｐは、入力装置１００の物理的性質を反映するように所望により変えることができる重み付けされる測定値の次数を表す。α及びβは、経験的に決定されてもよい。
【００９０】
[0090]ステップ５１２では、処理システム５１２は、各入力物体に対するヒストグラムを生成する。入力物体１４０に対して規定されたビンの各ビンに対して、ヒストグラムを生成するために、処理システム１１０は、その特定のビン内に入る各測定値を計数する。測定値が除外される場合、それらの測定値は、ヒストグラムに含められず、測定値が重み付けされる場合、そのような重み付けされた測定値は、重み付けされていない測定値の代わりにヒストグラムに含められることに留意されたい。一部の実施形態では、ヒストグラムを構築した後、処理システム１１０は、ヒストグラムを正規化してもよいことに留意されたい。
【００９１】
[0091]ステップ５１４では、各入力物体に対して、処理システム１１０は、ヒストグラムビンの値に応じて力メトリック値を計算する。力メトリックを計算するための技法について、以下でより詳細に論じる。ステップ５１６では、処理システム１１０は、局所補正を使用して、力メトリックを線形化する。線形化によって、実際の力の異なる値すべてに対して、力メトリックとして得られた推定値が実際の力値の線形関数となるメトリックが得られる。
【００９２】
[0092]図４のステップ４０８及び図５のステップ５０８のヒストグラムビンを規定するために使用される、チューニングされたマップを生成するための技法について次に記載する。一技法によると、容量画像におけるすべての測定値に対して、１組のビンが見出され、それらのビンのそれぞれに対して、印加される力に対して、ビンにおける計測数の単調な依存性が存在する。この技法は、事前生産テスト及び開発において入力装置１００のテストバージョンで行われてもよい。さらに、この技法は、感知領域の各位置に対して、ビンの範囲を変えることによって、並びに力と計測数との間の単調な依存関係がそのビンに対して観察されるまで、その位置での入力物体の力を変えることによって、経験的に遂行されてもよい。この技法の結果が、それぞれの潜在的な入力物体の位置に対して、その位置に対して使用するための１組のビンを特定するマップとなる。ビンのチューニングについて、次により詳細に記載する。
【００９３】
[0093]ビンをチューニングするために、チューナーは、異なる入力された力に対して様々な力メトリックの最小の偏差を最大化する最適化技法を利用する。最初に、
【数２】
0006710122.tif 000003
（以下、Ｆ〜と記載）は、印加されている力の推定値を指すことに留意されたい。この推定値は、力メトリック計算の出力である。
【００９４】
[0094]力メトリック推定値Ｆ〜は、以下のように規定される。すなわち、Ｆ〜＝ＦｏｒｃｅＭｅｔｒｉｃ（ｘ，ｙ，Ｂ（ｘ，ｙ））、ここでＢ（ｘ、ｙ）は、（ｘ、ｙ）の入力物体の位置に対して規定されたビンにおける１組の計数値である。チューニングで使用される、較正された力値は以下の通りである。すなわち、Ｆｉｃａｌ∈ＴｕｎｉｎｇＦｏｒｃｅＶｅｃｔｏｒ＝（Ｆｉｃａｌ，ｉ＝１．．Ｃ），∀ｉ，ｊ，ｉ＞ｊ：Ｆｉｃａｌ＞Ｆｊｃａｌである。言いかえれば、（１からＣに）存在する較正された力値の組における較正されたそれぞれの力値は、単調に増加している。この値は、印加された実際の力を表わすが、処理システム１１０によって決定される値は、以下のように力の推定値であることに留意されたい。すなわち、Ｆ〜ｉｃａｌ（ｘ，ｙ，Ｂ（ｘ，ｙ））は、Ｂ（ｘ，ｙ）を使用して推定された、（ｘ，ｙ）で印加される力Ｆｉｃａｌの推定値である。
【００９５】
[0095]チューニングは、２つの連続する力の推定値の差を表わすΔｉ関数を考慮することを含んでいることに留意されたい。すなわち、Δｉ（ｘ，ｙ，Ｂ（ｘ，ｙ））＝Ｆ〜ｉｃａｌ（ｘ，ｙ，Ｂ（ｘ，ｙ））−Ｆ〜ｉ＋１ｃａｌ（ｘ，ｙ，Ｂ（ｘ，ｙ）），ｉ＝１．．Ｃ−１
【００９６】
[0096]ビンのチューニングは、Ｂｔｕｎｅｄ（ｘ，ｙ）を生成するためにビン規定を最適化することによって行われ、このＢｔｕｎｅｄ（ｘ，ｙ）は、Ｂｔｕｎｅｄ（ｘ，ｙ）＝ａｒｇｍａｘＢ（ｍｉｎｉ＝１．．Ｃ−１Δｉ（ｘ，ｙ，Ｂ（ｘ，ｙ）））、及び∀ｉ，ｊ＝１．．Ｃ−１，ｓｉｇｎ（Δｉ（ｘ，ｙ，Ｂ（ｘ，ｙ）））＝ｓｉｇｎ（Δｊ（ｘ，ｙ，Ｂ（ｘ，ｙ）））≠０と規定される。言いかえれば、チューニング手順は、連続する力推定値間の最小の差異が最大化されるヒストグラムビンの範囲の値を決定する。また、このチューニング手順によって、結果としてチューニングされたメトリックの厳密な単調性が得られる。応答の降順の単調性を事後修正することができることに留意されたい。物理的に、負の傾き（降順の単調性）は、完全に押え付けられたディスプレイの下の空隙によって引き起こされることがあり、又は湾曲したディスプレイモジュールがそのモジュールの下の支持体にタッチする（したがって、モジュールはそのエッジでのみ支持されているわけではない）ことによって引き起こされることがある。
【００９７】
[0097]一部の入力装置のアーキテクチャ、例えば、一部のアクティブマトリクス感知構成（すなわち、図２Ｂに示すような電極のマトリックスを含む感知構成）では、ビン規定は、異なる入力物体の位置に対して変わらないことに留意されたい。したがって、一部の実施形態では、マップは、１組のビン規定のみを特定してもよい。そのようなマップを生成するための他の技法を、代替として又は追加的に利用してもよい。
【００９８】
[0098]図４のステップ４１４、及び図５のステップ５１４を行うための、すなわち、生成されたヒストグラムに基づいて力メトリックを計算するための例示的な技法について次に記載する。一部の実施形態では、力を表す値は、図４のステップ４０８及び図４のステップ５０８で規定された（チューニングされたマップに基づく）ビンにおけるエントリーの平均の計測数として計算される。一部の実施形態では、力推定値は、ビンにおける計測数の第１のモーメントとして得られる。一例において、第１のモーメントは、以下のように計算される。すなわち、
【数３】
0006710122.tif 000004
ここでＢ（ｉ）は、組Ｂに属するヒストグラムにおけるユニティビン（すなわち、ステップ１のビン、例えば、値が０〜１及び１〜２など）であり、Ｈ（ｉ）は、ビンＢ（ｉ）における計測数である。他の実施形態において、力メトリックは、事前チューニングされた１組の基準測定値と、ヒストグラムのチューニングされたビンにおける測定値との間の相関係数に基づいて計算されてもよい。一部の実施形態では、第１のモーメントを使用する代わりに、「Ｎ番目の」モーメントを代わりに使用して、力メトリックを決定してもよく、ここで「Ｎ」は、任意の正の整数である。
【００９９】
[0099]等化によって、力の推定値が異なる入力物体の位置すべてに対して同一であることが保証される。処理システム１１０は、上記の技法によって力メトリックを等化することができる。感知領域の中心の方を向いた中心を有し、感知領域の中心の力の推定値を中心の外側の力の推定値よりも大幅に減衰させるボウル（ｂｏｗｌ）状の関数によって、等化を行ってもよい。ボウル関数は、異なる位置で様々な力を印加することによって、及び印加された実際の力と推定された力との差異を記録することによって、制御された状態の下で経験的に得ることができる。
【０１００】
[00100]ヒストグラムに含まれる測定値には、重みが適用されてもよいことに留意されたい。より詳細には、いかなる特定の測定値もどのビンに属するかを決定する前に、測定値は、特定の係数によって重み付けされるか、又は特定の変換を使用して変換されてもよい。次いで、処理システム１１０は、処理されていない値の代わりに、測定値の重み付けされた（又は、変換された）値を使用して、ビンに重み付けされた（又は、変換された）測定値を配置する。例えば、特定のビンが１〜２（任意単位）の測定値を含み、重み付けされていない測定値が１．５で、重み付けされた測定値が２．５である場合、処理システム１１０は、上記のビンに測定値を配置しない。測定値を重み付けする又は変換するためのいくつかの技法について次に記載する。
[0100]一部の実施形態では、処理システム１１０は、信号対雑音比に基づいて測定値を重み付けし、重み付けされていない測定値ではなく、これらの重み付けされた測定値を使用して、ヒストグラムを構築する。この比における「信号」は、印加される力によって引き起こされる測定値への寄与であり、この比における「ノイズ」は、回路ノイズからの測定値の寄与に、入力物体からの測定値への寄与が加えられた総和である。
【０１０１】
[0101]一部の実施形態では、この重みづけプロセスは、信号対雑音比の特定の幾何分布を仮定している。図６は、一例による、信号対雑音比に対して測定値の幾何学的依存性のある重みづけを示すグラフ６００を例示する。グラフ６００のＸ軸は、感知領域のｘ方向の様々な位置を表わし、グラフのＹ軸は、感知領域のｙ方向の様々な位置を表わす。破線は、処理システム１１０が、タッチ事象が生じると考える位置で交差する。外側限界６０４及び（任意選択的な）内側限界６０６は、それらの外側には測定値が含まれていない（例えば、値ゼロによって重み付けされた）幾何学的な境界である。最大の重みは最大値マーカ６０２に位置する測定値に適用され、このマーカ６０２は、最も高い「信号対雑音」の位置、又は力の印加による信号への寄与が回路ノイズ及び指からの信号と比較して最も大きいと考えられる位置を表す。勾配インジケータ６０８は、重みが減少する方向を表わし、外側限界６０４及び内側限界６０６で終端する。特定の信号に適用される重みは、勾配インジケータの矢印の方向に減少し、最大値マーカ６０２で最大となる。内側限界６０６は、物体位置での重みがゼロでない可能性があるため、任意選択的であることに留意されたい。内側限界６０６、外側限界６０４及び最大値マーカ６０２の位置及び形状、並びに重みが勾配インジケータ６０８によって減衰する程度は、経験的方法によって決定されてもよい。
【０１０２】
[0102]別の技法では、図６に関して示され、記載された勾配を使用する代わりに、感知領域における異なる領域が事前に規定されてもよく、各領域が、異なる領域にわたって同一であっても又は異なってもよい重み付け係数を有する。いかなる特定の領域に入る測定値も、その領域に割り当てられた重み付け係数によって重み付けされる。
【０１０３】
[0103]別の技法によると、測定値を重み付けする代わりに、測定値は、容量から力への変換によって変換されてもよい（未変換の値ではなく、これらの変換された値を使用してヒストグラムを生成する）。容量から力への変換は、容量測定値の代わりに、センサ電極から受け取った測定値を力関連の値に変換する。また、容量から力への変換は、幾何学形状によるばらつきを補償し、結果として生じる力関連の値は幾何学形状に依存しない。
【０１０４】
[0104]変換は、容量測定値と、印加される力と、入力装置１００の様々な物理的態様との間の以下の関係に基づく。すなわち、
【数４】
0006710122.tif 000005
ここで、ε０は、真空の誘電率定数であり、Ａは、測定値が得られる電極の面積であり、εｄｉｓｐｌａｙ、εｃｏｍｐｒｅｓｓは、それぞれセンサの下のディスプレイの複合層、及び次層の導体と上方のディスプレイとの間の圧縮可能層の誘電率であり（柔らかく弾性のある材料に対しては、εｃｏｍｐｒｅｓｓはｄ２の関数であることに留意）、ｄ１（ｘ、ｙ）は、センサ電極の位置の下のディスプレイの厚さであり、ｄ２（ｘ、ｙ）は、センサ電極の位置での、入力装置１００のディスプレイ素子と導電層との間の圧縮可能な層の厚さであり、Ｆは、電極に印加される力であり（この力は、Ｆが評価されている位置とは異なる位置で印加されてもよい）、ここでＦは、上記のように推定されている力ではなく、むしろ、異なる位置（例えば、タッチ位置）で印加されている実際の力から生じる、特定の位置（ｘ、ｙ）での「分力」であることに留意されたい。また、ｋ（ｘ、ｙ）は、位置（ｘ、ｙ）での仮想的なばね係数である。ｋ（ｘ、ｙ）は、入力物体によって印加される実際の力に対して位置（ｘ、ｙ）での電極の変位に抗するばねによって入力装置１００の局所的な湾曲を近似する。
【０１０５】
[0105]上記のＣの値は、絶対測定値を表わすことに留意されたい。ベースライン測定値に対する補正を表わす測定値は、以下の通りである。すなわち、
【数５】
0006710122.tif 000006
したがって、
【数６】
0006710122.tif 000007
【０１０６】
[0106]これは、値ΔＣ（ｘ、ｙ、Ｆ）に適用されることになる変換である。処理システム１１０は、容量測定値ではなく、変換値を使用して、上で言及したヒストグラムを生成する。
【０１０７】
[0107]データを重み付けする別の方法は、ヒストグラムを生成する前に測定値を重み付けする又は変換する代わりに、最初にヒストグラムを生成し、次いで、各ビンの計測数に重み付けすることである。より詳細には、上記のように、重み付けされていない測定値に基づいてヒストグラムを生成した後、各ビンに対する計測数は、ユニティビンに比例した値によってその計測数を割ることよって修正され、修正された計測数を使用して、上記のような力の推定値を生成する。
【０１０８】
[0108]力メトリックを計算する際に利用されるヒストグラムは、１つ又は複数の容量フレームのデータに由来してもよいことに留意されたい。複数フレームのデータからヒストグラムを生成するために、たった１つのフレームからビンに入れる測定値の数を計数する代わりに、処理システム１１０は、複数フレームからビンに入れる測定値の数を計数する。一例において、単一のフレームのみを利用する場合、処理システム１１０は、単一のフレームに対して特定のビン内に入る単一の測定値のみを見出し、そのビンにその１つの測定値を入れる。別の例において、複数フレームを利用する場合、処理システム１１０は、第１のフレームから特定のビン内に入る１つの測定値、第２のフレームからそのビン内に入る別の測定値、及び第３のフレームからそのビン内に入る別の測定値を見出し、そのビンにそのような測定値すべてを配置する。一部の実施形態では、処理システム１１０は、ヒストグラムを生成するために３０〜５０の連続したフレームを使用する。
【０１０９】
[0109]このように、本明細書に述べられた実施形態及び例は、本発明及びその特定の用途について最良の説明を行い、以て、当業者が本発明を行ない使用することが可能となるように提示された。しかしながら、当業者は、前述の記載が例示及び例のみのために提示されたことを認識されるであろう。述べられたような記載は、網羅的であること、又は本発明を開示された厳密な形態に限定することは意図されていない。
【符号の説明】
【０１１０】
１００  入力装置
１１０  処理システム
１１０Ａ  処理システム
１１０Ｂ  処理システム
１２０  感知領域
１３０  ボタン
１４０  入力物体
２００Ａ  容量センサ装置
２００Ｂ  容量センサ装置
２０２  基板
２０４  配線トレース
２０６  配線トレース
２０８  センサ電極集合体
２１０１，１〜２１０ｊ，ｋ  センサ電極
２１２  配線トレース
２２０−１〜２２０−ｎ  センサ電極
２３０−１〜２３０−ｍ  センサ電極
２４０  センサ回路
２６０  判定モジュール
３０２−１〜３０２−３  ビン群
４００  方法
５００  方法
６００  グラフ
６０２  マーカ
６０４  外側限界
６０６  内側限界
６０８  勾配インジケータ
【図１】
0006710122.tif 000008
【図２Ａ】
0006710122.tif 000009
【図２Ｂ】
0006710122.tif 000010
【図３】
0006710122.tif 000011
【図４】
0006710122.tif 000012
【図５】
0006710122.tif 000013
【図６】
0006710122.tif 000014