(57)【要約】タッチ・スクリーン上のタッチ箇所を正確に決定するためのアプローチが提供されている。１つの態様によれば、タッチ信号形状を、タッチ信号内に存在するタッチに誘発されたタッチ信号エラーのレベルと相関させても良い。タッチ信号形状を、タッチ箇所を決定するためのタッチ信号情報を得るための好ましい時間と関連付ける。タッチ信号箇所情報を、タッチ信号内のタッチ信号形状の検出に応答して取得する。タッチの箇所を、取得されたタッチ信号情報から決定する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得するステップと、
固定された閾値を用いて、前記タッチ信号が正当なタッチ入力を表わしていることを決定するステップと、
前記タッチ信号における所定の形状の最初の出現を検出するステップと、
前記タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定するステップと、
を含むタッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定するためのタッチ箇所決定方法。
【請求項２】
前記タッチ信号を取得するステップがさらに、タッチ力を示す信号を取得するステップを含む請求項１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３】
前記所定の形状の最初の出現を検出するステップが、タッチ箇所を決定するためのタッチ信号情報を得るための好ましい時間を検出するステップを含む請求項１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４】
前記好ましい時間を検出するステップが、前記タッチ信号内のタッチ信号エラーが最小になる時間を検出するステップを含む請求項３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項５】
前記好ましい時間を検出するステップが、前記タッチ信号内のダンピング効果エラーが最小になる時間を検出するステップを含む請求項３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項６】
前記好ましい時間を検出するステップが、前記タッチ信号内の慣性効果エラーが最小になる時間を検出するステップを含む請求項３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項７】
前記所定の形状の最初の出現を検出するステップがさらに、前記タッチ信号の所定の勾配を検出するステップを含む請求項１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項８】
前記所定の形状の最初の出現を検出するステップがさらに、前記タッチ信号の所定の相対的な勾配を検出するステップを含む請求項１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項９】
前記所定の相対的な勾配を検出するステップが、特定の時間におけるタッチ信号の勾配を、その特定の時間におけるタッチ信号の大きさで割るステップを含む請求項８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１０】
前記所定の形状の最初の出現を検出するステップが、所定の値を下回る前記相対的な勾配の最初の出現を検出するステップを含む請求項８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１１】
前記所定の形状の最初の出現を検出するステップが、前記相対的な勾配が符号を変える最初の出現を検出するステップを含む請求項８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１２】
前記所定の形状の最初の出現を検出するステップが、前記相対的な勾配が所定の値を下回る間のタッチ信号の区間の中間でタッチ信号点の最初の出現を検出するステップを含む請求項８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１３】
前記所定の形状の最初の出現を検出するステップが、前記相対的な勾配が所定の値を下回った後の所定の遅延間隔の後のタッチ信号点の最初の出現を検出するステップを含む請求項８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１４】
前記固定された閾値を用いて、タッチ信号が正当なタッチ入力を表わしていることを決定するステップがさらに、タッチ信号における所定の形状の最初の出現を検出する前に、前記タッチ信号が所定の大きさを超えることを決定するステップを含む請求項１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１５】
前記固定された閾値を用いて、タッチ信号が正当なタッチ入力を表わしていることを決定するステップがさらに、前記タッチ信号における所定の形状の最初の出現を検出した後に、前記タッチ信号を調べて前記タッチ信号が所定の大きさを超えて増大することを検出するステップを含む請求項１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１６】
所定の区間の後に前記好ましい時間が検出されない場合、および前記タッチが故意に遅い場合に、タッチ箇所情報を得るステップをさらに含む請求項３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１７】
所定の区間の後に前記好ましい時間が検出されない場合、および前記タッチが故意に遅い場合に、現在のタッチ状態が取り除かれるまでタッチ信号出力をマスクするステップをさらに含む請求項３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１８】
前記タッチ信号の大きさが所定の大きさを下回るときに、現在のタッチ状態が取り除かれる請求項１７に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項１９】
前記タッチが連続的なタッチである場合に、好ましい時間が検出された後に一連のタッチ箇所を決定するステップをさらに含む請求項３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２０】
前記タッチが連続的なタッチである場合に、好ましい時間が検出された後に一連のタッチ箇所を決定するさらなるステップが、相対的な勾配がゼロ付近の所定の範囲を下回るときにタッチ箇所出力をマスクするステップを含む請求項１９に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２１】
所定の時間間隔が経過するまで、一連のタッチ箇所における最初のタッチ箇所を、タッチ箇所出力として通知するステップをさらに含む請求項１９に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２２】
タッチ箇所が最初のタッチ箇所から所定の距離にあると計算されるまで、一連のタッチ箇所における最初のタッチ箇所を、タッチ箇所出力として通知するステップをさらに含む請求項１９に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２３】
タッチ信号形状をタッチ信号エラーのレベルと関連付けるステップと、
タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得するステップと、
前記タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出するステップと、
前記タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定するステップと、
を含むタッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定するためのタッチ箇所決定方法。
【請求項２４】
前記タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得するステップがさらに、タッチ力を示す信号を取得するステップを含む請求項２３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２５】
前記タッチ信号形状の最初の出現を検出するステップがさらに、タッチ信号の所定の勾配を検出するステップを含む請求項２３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２６】
前記タッチ信号形状の最初の出現を検出するステップが、タッチ信号の所定の相対的な勾配を検出するステップを含む請求項２３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２７】
前記タッチ信号形状をタッチ信号エラーのレベルと関連付けるステップが、タッチ信号形状を、最大のタッチ信号エラーと比べて低減されたレベルのタッチ信号エラーと関連付けるステップを含む請求項２３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２８】
前記タッチ信号形状をタッチ信号エラーのレベルと関連付けるステップが、前記タッチ信号内のダンピング効果エラーが最小になる時間を検出するステップを含む請求項２３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項２９】
前記タッチ信号形状をタッチ信号エラーのレベルと関連付けるステップが、前記タッチ信号内の慣性効果エラーが最小になる時間を検出するステップを含む請求項２３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３０】
前記タッチ信号形状の最初の出現を検出するステップが、タッチ箇所を決定するためのタッチ信号情報を得るための好ましい時間を検出するステップを含む請求項２２に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３１】
タッチ信号形状をタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けるステップと、
タッチから生じるタッチ信号を取得するステップと、
前記タッチ信号形状が前記タッチ信号内に存在する特定の時間を決定するステップと、
前記特定の時間に得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定するステップと、
を含むタッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定するためのタッチ箇所決定方法。
【請求項３２】
前記タッチから生じるタッチ信号を取得するステップが、タッチ力を示す信号を取得するステップを含む請求項３１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３３】
前記タッチ信号形状がタッチ信号内に存在する特定の時間を決定するステップが、タッチ箇所を決定するためのタッチ信号情報を得るための好ましい時間を検出するステップを含む請求項３１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３４】
前記タッチ信号形状をタッチ信号内に存在するタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けるステップが、前記タッチ信号形状をダンピング効果エラーが最小になるタッチ信号中の時間と関連付けるステップを含む請求項３１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３５】
前記タッチ信号形状をタッチ信号内に存在するタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けるステップが、前記タッチ信号形状を慣性効果エラーが最小になるタッチ信号中の時間と関連付けるステップを含む請求項３１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３６】
前記タッチ信号形状をタッチ信号内に存在するタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けるステップがさらに、前記タッチ信号の所定の勾配を前記タッチ信号内に存在するタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けるステップを含む請求項３１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３７】
前記タッチ信号形状をタッチ信号内に存在するタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けるステップがさらに、前記タッチ信号の所定の相対的な勾配を前記タッチ信号内に存在するタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けるステップを含む請求項３１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項３８】
タッチ・スクリーン上のタッチ力から生じるタッチ信号を取得するステップと、
最大のタッチ力に関連する前記タッチ信号の区間内のタッチ信号形状を検出するステップと、
前記タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定するステップと、
を含むタッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定するためのタッチ箇所決定方法。
【請求項３９】
前記最大のタッチ力に関連するタッチ信号の区間内のタッチ信号形状を検出するステップが、タッチの印加とともに始まり前記タッチ信号の勾配が所定の値を下回るときに終わる区間内の前記タッチ信号形状を検出するステップを含む請求項３８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４０】
前記最大のタッチ力に関連するタッチ信号の区間内のタッチ信号形状を検出するステップが、タッチの印加とともに始まりタッチ信号の大きさが所定の値を下回るときに終わる区間内のタッチ信号形状を検出するステップを含む請求項３８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４１】
前記最大のタッチ力に関連するタッチ信号の区間内のタッチ信号形状を検出するステップが、タッチ箇所を決定するためのタッチ信号情報を得るための好ましい時間を検出するステップを含む請求項３８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４２】
前記好ましい時間を検出するステップが、前記タッチ信号内のタッチ信号エラーが最小になる時間を検出するステップを含む請求項４１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４３】
前記好ましい時間を検出するステップが、前記タッチ信号内のダンピング効果エラーが最小になる時間を検出するステップを含む請求項４１に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４４】
前記好ましい時間を検出するステップが、前記タッチ信号内の慣性効果エラーが最小になる時間を検出するステップを含む請求項３７に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４５】
前記最大のタッチ力に関連するタッチ信号の区間内のタッチ信号形状を検出するステップがさらに、前記タッチ信号の所定の勾配を検出するステップを含む請求項３８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４６】
前記最大のタッチ力に関連するタッチ信号の区間内のタッチ信号形状を検出するステップが、前記タッチ信号の所定の相対的な勾配を検出するステップを含む請求項３８に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項４７】
タッチ・スクリーン上のタッチを示すタッチ信号を取得するステップであって、前記タッチ信号は、該タッチ信号の変化率に関係するエラーを有するステップと、
前記タッチ信号の変化率に基づいてタッチ箇所を決定するためのタッチ信号情報を得るための特定の時間を検出するステップと、
前記特定の時間に得られるタッチ信号情報を用いて前記タッチ箇所を決定するステップと、
を含むタッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定するためのタッチ箇所決定方法。
【請求項４８】
タッチ表面と、
複数のタッチ・センサであって、それぞれのタッチ・センサは、前記タッチ表面に物理的に結合され、前記タッチ表面に印加されるタッチに応答してセンサ信号を生成する、複数のタッチ・センサと、
前記タッチ・センサに結合されて前記センサ信号を受け取る制御システムであって、タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得し、該タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出し、該タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する制御システムと、
を含むタッチ・スクリーン・システム。
【請求項４９】
前記タッチ・センサが、力センサを含む請求項４８に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５０】
前記タッチ・センサが、容量性の力センサを含む請求項４８に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５１】
前記タッチ表面が実質的に矩形であり、前記複数のタッチ・センサのうちの１つが前記タッチ・スクリーンのそれぞれのコーナに位置する請求項４８に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５２】
それぞれのタッチ・センサが、該タッチ・センサの箇所で検知されるタッチの力を示すセンサ信号を生成する請求項５１に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５３】
制御システムが、１つまたは複数のタッチ信号を、１つまたは複数のセンサ信号を組み合わせることによって得る請求項４８に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５４】
前記制御システムが、前記タッチ・センサによって生成される前記タッチ信号をフィルタリングするためのフィルタを含む請求項４８に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５５】
前記フィルタがデジタルフィルタを含む請求項５４に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５６】
前記デジタルフィルタが、有限のインパルス応答フィルタまたは無限のインパルス・フィルタを含む請求項５５に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５７】
前記タッチ箇所を決定するために用いられる前記タッチ信号形状が、プロセッサによって計算される前記タッチ信号の勾配を含む請求項４８に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５８】
前記プロセッサが、前記タッチ信号の相対的な勾配を、特定の時間におけるタッチ信号の勾配を、その特定の時間における前記タッチ信号の大きさで割ったものとして計算する請求項４８に記載のタッチ・スクリーン・システム。
【請求項５９】
タッチ・スクリーン・システムと、
前記タッチ・スクリーン・システムを通して情報を表示するためのディスプレイと、を含み、
前記タッチ・スクリーン・システムは、
タッチ表面と、
複数のタッチ・センサであって、それぞれのタッチ・センサは、前記タッチ表面に物理的に結合され、前記タッチ表面に印加されるタッチに応答してセンサ信号を生成する、複数のタッチ・センサと、
前記タッチ・センサに結合されてセンサ信号を受け取る制御システムであって、前記タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得し、該タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出し、該タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する制御システムと、
を含むタッチ・スクリーン・ディスプレイ・システム。
【請求項６０】
前記ディスプレイが、液晶ディスプレイ、発光ダイオード・ディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス・ディスプレイ、または陰極線管ディスプレイである請求項５９に記載のタッチ・スクリーン・ディスプレイ・システム。
【請求項６１】
前記タッチ・センサが、力センサを含む請求項５９に記載のタッチ・スクリーン・ディスプレイ・システム。
【請求項６２】
それぞれのタッチ・センサが、該タッチ・センサの箇所で検知されるタッチの力を示すセンサ信号を生成する請求項５９に記載のタッチ・スクリーン・ディスプレイ・システム。
【請求項６３】
前記制御システムが、１つまたは複数のタッチ信号を、１つまたは複数のセンサ信号を組み合わせることによって得る請求項５９に記載のタッチ・スクリーン・ディスプレイ・システム。
【請求項６４】
タッチ・スクリーン・システムと、
情報を表示するためのディスプレイと、
前記ディスプレイおよび前記タッチ・スクリーン・システムに結合され、前記ディスプレイ上に表示すべきデータおよび前記タッチ・スクリーン・システムから受け取る情報を処理するためのプロセッサと、を含み、
前記タッチ・スクリーン・システムは、
タッチ表面と、
複数のタッチ・センサであって、それぞれのタッチ・センサは、前記タッチ表面に物理的に結合され、前記タッチ表面に印加されるタッチに応答してセンサ信号を生成する、複数のタッチ・センサと、
前記タッチ・センサに結合されて前記センサ信号を受け取る制御システムであって、前記タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得し、該タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出し、該タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する制御システムと、
を含むディスプレイ・システム。
【請求項６５】
前記ディスプレイが、タッチ・スクリーンを通して情報を表示する請求項６４に記載のディスプレイ・システム。
【請求項６６】
前記ディスプレイが、液晶ディスプレイ、発光ダイオード・ディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス・ディスプレイ、または陰極線管ディスプレイである請求項６４に記載のディスプレイ・システム。
【請求項６７】
前記プロセッサが、ディスプレイ上に表示される情報に対してタッチ・スクリーン上に加えられるタッチに関する情報を受け取る請求項６４に記載のディスプレイ・システム。
【請求項６８】
前記タッチ・センサが、力センサを含む請求項６４に記載のディスプレイ・システム。
【請求項６９】
それぞれのタッチ・センサが、該タッチ・センサの箇所で検知されるタッチの力を示すセンサ信号を生成する請求項６４に記載のディスプレイ・システム。
【請求項７０】
前記制御システムが、１つまたは複数のタッチ信号を、１つまたは複数のセンサ信号を組み合わせることによって得る請求項６４に記載のディスプレイ・システム。
【請求項７１】
前記プロセッサに結合された、データを記憶するための１つまたは複数のデータ記憶デバイスと、
情報を前記プロセッサへ伝達するための１つまたは複数の入力デバイスと、
情報を前記プロセッサから伝達するための１つまたは複数の出力デバイスと、をさらに含む請求項６４に記載のディスプレイ・システム。
【請求項７２】
前記システムを１つまたは複数のネットワークに結合するための１つまたは複数のインターフェースをさらに含む請求項６４に記載のディスプレイ・システム。
【請求項７３】
タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得する手段と、
前記タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出する手段と、
前記タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する手段と、
を含むタッチ・スクリーン上のタッチの箇所を決定するためのタッチ箇所決定システム。
【請求項７４】
前記タッチ信号を取得する手段がさらに、タッチ力を示す信号を取得する手段を含む請求項７３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項７５】
前記タッチ信号形状の最初の出現を検出する手段が、タッチ箇所を決定するためのタッチ信号情報を得るための好ましい時間を検出する手段を含む請求項７３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項７６】
前記好ましい時間を検出する手段が、前記タッチ信号内のタッチ信号のエラーが最小になる時間を検出する手段を含む請求項７５に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項７７】
前記タッチ信号形状の最初の出現を検出する手段がさらに、前記タッチ信号の勾配を検出する手段を含む請求項７３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項７８】
前記タッチ信号形状の最初の出現を検出する手段が、前記タッチ信号の所定の相対的な勾配を検出する手段を含む請求項７３に記載のタッチ箇所決定方法。
【請求項７９】
タッチ信号形状をタッチ信号エラーのレベルと関連付ける手段と、
タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得する手段と、
前記タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出する手段と、
前記タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する手段と、
を含むタッチ・スクリーン上のタッチの箇所を決定するためのタッチ箇所決定システム。
【請求項８０】
タッチ・スクリーン上のタッチ力から生じるタッチ信号を取得する手段と、
最大のタッチ力に関連するタッチ信号の間隔内のタッチ信号形状を検出する手段と、
前記タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する手段と、
を含むタッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定するためのタッチ箇所決定システム。
【請求項８１】
タッチ・スクリーン上のタッチの箇所を決定する方法を１つまたは複数のコンピュータに行なわせる実行可能な命令によって構成されるコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、
前記タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得するステップと、
前記タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出するステップと、
前記タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定するステップと、を含むコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、タッチ・センサに関し、より詳細には、タッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチ・スクリーンは、コンピュータまたは他のデータ処理デバイスに対する簡単で感覚的に使えるインターフェースである。キーボードを用いてデータをタイプ入力するのではなく、ユーザは情報を、タッチ・スクリーンを通してアイコンにタッチすることによってまたは書くことによってまたは図面をスクリーン上に描くことによって、送信することができる。タッチ・スクリーンは、種々の情報処理の応用例で用いられている。透明なタッチ・スクリーンは特に、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、およびハンドヘルドまたはラップトップ・コンピュータなどの応用例に対して有用である。
【０００３】
タッチ箇所を決定するために、様々な方法が用いられている。たとえば容量性、抵抗性、音響性、および赤外線の技術などである。タッチ箇所を、タッチ表面に結合された力センサを通してタッチ力を検知することによって決定することもできる。タッチ力を検知することによって動作するタッチ・スクリーンは、前述した他の技術に比べて複数の利点がある。第１に、力センサの場合には、抵抗性のタッチ・センサの場合のように、タッチ表面を通る光の透過を抑制できる特別な材料でタッチ表面を構成する必要がない。さらに力センサは、容量性のタッチ・スクリーンの場合に必要となるような、接地に対する損失の多い電気接続には依拠しない。また力センサは、指タッチ、手袋をはめた手、指の爪、または他の非伝導性タッチ機器によって、動作することができる。表面弾性波技術とは異なり、力センサは、タッチ表面上に蓄積したゴミ、ほこり、または液体の影響を比較的受けない。最後に、力センサは、タッチ表面との近接的な遭遇を、実際のタッチであると検出する可能性が少ない。このことは、赤外線のタッチ・スクリーンの場合には頻繁に起こる問題である。
【０００４】
力ベースのタッチ・スクリーンは潜在的に、多くの発生源から、通知されるタッチ箇所におけるエラーが起こりやすい。タッチ・スクリーン力センサによって生成される力応答性のタッチ信号は、タッチ力以外の種々の静的および動的な要因の影響を受ける場合がある。これらの要因は、タッチ信号に対する重大なノイズ発生源であると考えられる場合がある。ノイズは、タッチ・スクリーン・エレクトロニクスを通して導入されることもあるし、機械的な性質の場合もある。電気的なノイズの導入は、たとえばタッチ検知、増幅、データ変換、または信号処理段階で起こることがある。機械的なノイズが生じるのは、タッチ・スクリーンのねじれ、タッチ・スクリーン・デバイスの移動、タッチ・スクリーンの振動、および他の一時的な要因からである。タッチ・スクリーン力センサは、タッチ表面の重量、および製造中に力センサに加えられるプレローディング力の影響を受ける場合がある。加えてノイズは、タッチそれ自体によって導入される場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タッチ力は典型的に、タッチが持続する時間の間中急速に変化する。単一箇所でのタッチによって、タッチが加えられると大きさが増加し、タッチが取り除かれると大きさが減少するタッチ力信号が生成される。またタッチは、タッチ・スクリーンの表面に渡って移動する場合もあるため、それぞれの力センサで生じる信号は変化する。タッチ箇所を正確に決定するためには、タッチ力によって生じるタッチ力信号を分析することに加えて、タッチ・スクリーンに影響を及ぼす静的および動的なノイズ信号を除去することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般論として、本発明は、タッチ・センサ上のタッチの箇所を検出する方法およびシステムに関する。本発明の特徴は特に、透明なタッチ・スクリーンによって機能が拡張されたディスプレイ・デバイスを操作するマイクロプロセッサ・ベースのシステムと組み合わせたときに有用である。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、タッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定する方法には、タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得するステップ、タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出するステップ、およびタッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定するステップが、含まれる。
【０００８】
本発明の他の実施形態には、タッチ信号形状をタッチ信号エラーのレベルと関連付けるステップが含まれる。タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得する。タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出する。タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いて、タッチ箇所を決定する。
【０００９】
本発明のさらなる実施形態には、タッチ信号形状を、タッチ信号内に存在するタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けるステップが含まれる。タッチ信号が取得されて、タッチ信号形状がタッチ信号内に存在する特定の時間が決定される。タッチ箇所が、その特定の時間に得られるタッチ信号情報を用いて決定される。
【００１０】
本発明の他の実施形態によれば、タッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定する方法には、タッチ・スクリーン上のタッチ力から生じるタッチ信号を取得するステップと、最大のタッチ力に関連するタッチ信号の区間内のタッチ信号形状を検出するステップと、が含まれる。タッチ箇所は、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いて決定される。本発明の他のアプローチには、タッチ・スクリーン上のタッチを示すタッチ信号を取得するステップであって、タッチ信号は、タッチ信号の変化率に関係するエラーを有するステップが含まれる。タッチ信号の変化率に基づいてタッチ箇所を決定するためのタッチ信号情報を得るための特定の時間を検出する。特定の時間に得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する。
【００１１】
本発明の他の実施形態では、タッチ・スクリーン・システムは、タッチ表面と、タッチ表面に物理的に結合される複数のタッチ・センサとを含む。それぞれのタッチ・センサは、タッチ表面に印加されるタッチに応答してセンサ信号を生成する。タッチ・センサに結合されてセンサ信号を受け取る制御システムが、タッチ・スクリーン上のタッチに対応するセンサ信号からタッチ信号を取得し、タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出し、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、タッチ・スクリーン・ディスプレイ・システムに関する。この実施形態においては、タッチ・スクリーン・ディスプレイ・システムは、タッチ表面と、タッチ表面に物理的に結合される複数のタッチ・センサとを含む。それぞれのタッチ・センサは、タッチ表面に印加されるタッチに応答してセンサ信号を生成する。タッチ・センサに結合されてセンサ信号を受け取る制御システムが、タッチ・スクリーン上のタッチに対応するセンサ信号からタッチ信号を取得し、タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出し、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する。タッチ・スクリーン・ディスプレイ・システムはさらに、タッチ・スクリーンを通して情報を表示するためのディスプレイを含む。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、タッチ・スクリーン・システムと、情報を表示するためのディスプレイと、タッチ・スクリーンおよびディスプレイに結合され、ディスプレイ上に表示されるデータおよびタッチ・スクリーン制御システムから受け取る情報を処理するためのプロセッサとを含むディスプレイ・システムに関する。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態によれば、システムは、タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得する手段と、タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出する手段と、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する手段と、を含む。
【００１５】
本発明のさらなるアプローチは、タッチ信号形状をタッチ信号エラーのレベルと関連付ける手段と、タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得する手段と、タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出する手段と、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する手段と、を含むシステムに関する。
【００１６】
本発明のさらに他の実施形態では、タッチ・スクリーン上のタッチ力から生じるタッチ信号を取得する手段と、最大のタッチ力に関連するタッチ信号の間隔内のタッチ信号形状を検出する手段と、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定する手段と、を与えるシステムが含まれる。
【００１７】
本発明の他の実施形態によれば、タッチ・スクリーン上のタッチ箇所を決定する方法を１つまたは複数のコンピュータに行なわせる実行可能な命令によって構成されるコンピュータ可読媒体であって、前記方法は、タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得するステップと、タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出するステップと、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いてタッチ箇所を決定するステップと、を含むコンピュータ可読媒体である。
【００１８】
本発明の前述の概要は、本発明のそれぞれの例示された実施形態またはすべての実施を説明するように意図されてはいない。これらの実施形態は、以下の図および詳細な説明によって、より詳細に例証される。
【００１９】
本発明は、本発明の種々の実施形態の以下の詳細な説明を、添付の図面とともに考慮することで、より完全に理解することができる。
【００２０】
本発明は、種々の変更および代替的な形態に従う。本発明の特定的な実施形態を、例として図面で示して、より詳細に説明する。しかし、本発明を特定の実施形態に限定することは意図されていないことを理解されたい。逆に、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲に入るすべての変更、均等物、および代替物を網羅することが意図されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
例示される実施形態の以下の説明では、本発明の一部を構成する添付の図面を参照し、本発明を実施することができる種々の実施形態を例として示す。他の実施形態を用いても良く、本発明の範囲から逸脱することなく構造的および機能的な変化を加えても良いことを理解されたい。
【００２２】
前述したように、および本明細書を読めば明らかになる後述の他の理由により、タッチ表面上の指タッチまたは機器タッチの箇所を正確に決定する方法およびシステムが求められている。さらに、タッチ箇所を計算する際にタッチ信号の信号対雑音比が改善され、およびタッチ箇所を決定する精度が向上される方法およびシステムが求められている。
【００２３】
本発明は、タッチ検知技術に適用することができる。また本発明の特徴を、透明なタッチ・スクリーンによって機能が拡張されたディスプレイ・デバイスを操作するデータ処理システムと組み合わせたときに、本発明は特に有用であると考えられる。たとえば本発明のタッチ・スクリーンは、デスクトップ、ハンドヘルドもしくはラップトップ・コンピュータ・システム、販売時点情報管理端末、携帯情報端末（ＰＤＡ）、または携帯電話で用いても良い。説明を、マイクロプロセッサ・ベースのシステムと組み合わせて行なうが、本発明のタッチ・スクリーン・デバイスは、必要に応じて、どんなロジック・ベースのシステムと組み合わせても良い。
【００２４】
本発明によって、タッチ・スクリーン上のタッチ箇所の正確に決定することが提供される。タッチは、多くのタッチ・センサによって検知しても良く、および１つまたは複数のタッチ信号によって表わしても良い。正確なタッチ箇所の決定には、１つまたは複数のタッチ信号の大きさを、タッチ・スクリーン上にタッチする間の好ましい時間において測定することが含まれる。タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間は、タッチ信号形状の特徴を検出することによって確認しても良い。タッチ箇所の測定は、タッチ信号形状の特徴の検出に応答して、好ましい時間において行なっても良い。
【００２５】
従来の方法では、大きさベースの技術を用いて、タッチ信号が固定の閾値の大きさを超えた時点で、タッチ信号を測定する。従来の方法で用いられる閾値の大きさは、許容し得る信号対雑音比が得られるように選択されており、選択された特定の閾値を信号が横切る際に信号内に存在するタッチに誘発されたエラーのレベルは考慮されていない。対照的に、本発明のシステムおよび方法では、タッチ箇所の測定を、より低いタッチ信号エラーに関連するタッチ信号プロファイル内の特定の時間に行なう。特定の時間にタッチ信号を測定することにより、タッチ信号エラーが減少することに大きく起因して、信号対ノイズ比が高くなる。本システムでは、タッチ信号エラーが小さくなる点を、タッチ信号形状の特徴と相関させる。すなわち本システムでは、形状ベースのアプローチを用いて、タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間を検出する。タッチ信号形状は、タッチ信号のわずか２点、またはタッチ信号を表わす点の集合の全体によって特徴付けることができる。一例では、タッチ信号の勾配が、タッチ信号の２つの点によって特徴付けることができるタッチ信号形状である。
【００２６】
タッチ・スクリーン上に作用するタッチ力を表わすタッチ信号が、タッチ・スクリーンのタッチ表面に結合される１つまたは複数のタッチ・センサによって生成される。タッチ信号は、単一のセンサから得ても良いし、２つ以上のタッチ・センサからのセンサ信号を組み合わせることによって得ても良い。タッチ箇所を決定することには、タッチ・センサによって生成されるセンサ信号を分析することが含まれる。単一の箇所でのタップ・タッチは、タッチが加えられると大きさが増加しタッチが取り除かれると大きさが減少するタッチ信号を生成するという特徴がある。タッチは、連続するタッチであっても良く、すなわち、タッチがタッチ表面上に、ある時間の間隔の間残っていても良い。たとえばタッチは、単一の箇所に、ある時間の間隔の間、存在していても良い。さらにタッチは、“ストリーミング・タッチ”であっても良く、すなわちタッチは、ある箇所に加えられ、タッチ・スクリーンの表面に渡って移動し、そして他の箇所で取り除かれて、連続的に変化する信号がそれぞれのセンサにおいて生成される。
【００２７】
タッチ・スクリーンの一般化されたダイアグラムを、図１に例示する。タッチ表面１００が、１つまたは複数のタッチ・センサ１１０、１２０、１３０、１４０に結合されている。図示した実施形態においては、タッチ・センサ１１０、１２０、１３０、１４０は、矩形のタッチ表面の４つのコーナに配置されている。図１に例示したタッチ・スクリーンは矩形であってセンサがコーナに位置しているが、３つ以上のタッチ・センサを使用して異なるタッチ表面形状の種々の構成を用いても良い。
【００２８】
センサ１１０、１２０、１３０、１４０は、たとえば、ギャップによって分離された２つのキャパシタ・プレートから構成される小さい容量性の力センサであっても良い。十分な大きさおよび方向のタッチ力がタッチ表面に加えられたときに１つのキャパシタ・プレートが第２のプレートの方へ偏向するように、容量性の力センサを配置しても良い。偏向によって、キャパシタ・プレート間の距離が変化し、センサのキャパシタンスが変わる。タッチ力は、制御システム回路によって、タッチ・センサに加えられる交流の電気信号の変化として測定しても良い。タッチ・スクリーンの応用例で使用することに適した容量性の力センサの一実施形態は、米国特許出願第０９／８３５，０４０号明細書（２００１年４月１３日に出願）、発明の名称「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｃｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｔｏｕｃｈ  Ｉｎｐｕｔ」に記載されている。力センサは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、または他の透明なディスプレイとともに使用することに適しており、図２に概略的に例示する。この特定の実施形態においては、センサは、加えられた力の測定を、容量性の要素のキャパシタンスの変化に基づいて行なう。
【００２９】
タッチ表面２１０、またはオーバーレイは、構造またはハウジング２１５内に位置している。タッチ表面２１０は典型的には透明であり、ディスプレイまたは他の物体をタッチ表面を通して見られるようになっている。他の応用例では、タッチ表面２１０を不透明とすることもできる。
【００３０】
構造またはハウジング２１５に、大きな中央アパーチャを設けて、これを通してディスプレイが見られるようにしても良い。必要に応じて、ハウジング２１５の底面をこのようなディスプレイの表面に対して、その活性領域を囲む縁の上方にくるように、直接配置しても良い。他の実施形態においては、前述したように、オーバーレイの代わりに、ディスプレイ・ユニットたとえばＬＣＤを含む構造を用いても良い。
【００３１】
容量性のセンサ２２０を、タッチ表面２１０とハウジング２１５との間に配置しても良い。相互接続２２５を、アタッチメント・ランド２３３とともに、ハウジング２１５に、ハンダ、セメンティングによってまたは他の方法によって結合しても良い。伝導性領域によって、第１の伝導性要素２３４が相互接続２２５上に形成される。中央の突起物２４０、たとえば窪み、を伴う第２の伝導性要素２３５を、相互接続２２５のランド２３３に、たとえばハンダによって取り付けても良い。小さいギャップ２８０が、第１の伝導性要素２３４と第２の伝導性要素２３５との間に、第２の伝導性要素２３５の形状によって、または第２の伝導性要素２３５を相互接続２２５に取り付けるプロセスによって、形成される。ギャップ２８０の幅は、たとえば、およそ１ミルであっても良い。ギャップ２８０によって分離される伝導性要素２３４、２３５によって、キャパシタが形成される。
【００３２】
任意に、座面２７０を、タッチ表面２１０と第２の伝導性要素２３５との間に挿入しても良い。こうすることによって、タッチ表面２１０を、突起物２４０によるへこみからまたはダメージから、特にオーバーレイが柔らかい材料から形成されている場合に、保護することができる。また座面２７０をタッチ表面２１０に、エラストマーまたは非常に柔軟な粘着剤の薄い層（図示せず）を通してマウントすることで、横方向に柔らかくする働きを設けても良い。通常の動作においては、タッチ表面２１０または座面２７０が突起物２４０と接触していることが分かる。これらの要素を分離して図示しているのは、単に説明を明瞭にするためである。
【００３３】
第２の伝導性要素２３５は、バネおよびキャパシタ・プレートの働きを兼ね備えている。垂直方向の力がタッチ表面２１０に加わると、第２の伝導性要素２３５が曲がって、ギャップ２８０の幅が小さくなり、センサ２２０のキャパシタンスが大きくなる。キャパシタンスのこの変化を測定して、タッチ表面２１０に加えられた力と関連付けることができる。容量性の力センサを用いるタッチ・スクリーンを説明しているが、他の形式の力センサを同様の方法で用いても良い。たとえば、圧電性のセンサおよび歪みゲージ・センサである。
【００３４】
力ベースのタッチ・スクリーンの利点の１つは、ディスプレイ・ユニットとユーザとの間に位置する光学的に別個な層の数が少ないことである。典型的には、ディスプレイ・ユニット上に位置するオーバーレイは、ガラスまたは比較的硬いポリマー、たとえばポリカーボネートなどの単一の層であり、好適な光学的品質となるように選択しても良い。このことは、他の形式のタッチ・スクリーン、たとえば抵抗性または容量性のタッチ・スクリーンとは対照的であり、後者は、光学的な損失が多くなり得る複数の層を、ディスプレイ・ユニット上に設ける必要がある。抵抗性または容量性のタッチ・スクリーン内に必要となる電気伝導性の薄い膜は、通常は屈折率が高いため、インターフェースにおける反射損失が大きくなる。これは、さらなる固体／空気インターフェースが存在し反射防止コーティングが有効ではない抵抗性のスクリーンに特有の問題である。と言うのは、伝導層は物理的接触を形成可能でなければならないからである。しかし、力ベースのタッチ・スクリーン用のスクリーン・オーバーレイには上面および下面しかないため、これらを処理して、反射損失を小さくするようにおよびグレアを小さくするようにすることができる。たとえばオーバーレイに、艶消し表面を設けて鏡面反射を小さくしても良いし、および／または反射防止コーティングを設けて反射損失を小さくしても良い。
【００３５】
タッチ・スクリーンの斜視図を、図３に概略的に例示する。タッチ表面３００が力センサ３１０、３２０、３３０、３４０に近接して配置され、これらのセンサはタッチ表面３００の個々のコーナに位置するように、示されている。スタイラスとして、指または他のタッチング・デバイス３５２がタッチ表面３００を押圧して、タッチ力３５５がタッチ表面３００上のタッチ箇所３５０に加えられる。タッチ力３５５によって、力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が、タッチ表面３００に垂直な力センサ３１０、３２０、３３０、３４０上に形成される。力センサ３１０、３２０、３３０、３４０は、交流の電気信号によって駆動しても良い。垂直の力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４によって、力センサ３１０、３２０、３３０、３４０のキャパシタンスに変化が生じる結果、力センサ３１０、３２０、３３０、３４０を通して結合される信号が変化する。力センサ３１０、３２０、３３０、３４０から得られる力応答性の信号を用いて、タッチ箇所を計算することができる。
【００３６】
タッチ箇所の計算は、たとえば力応答性のタッチ・センサ信号の組み合わせを用いて、行なっても良い。タッチ・センサによって発生した力応答性の信号を用いて、種々のタッチ信号を計算しても良い。たとえば、ｙ軸の周りのモーメントＭy、ｘ軸の周りのモーメントＭx、およびｚ方向の全体の力ＦTzなどである。タッチ箇所の座標を、式１に与えるように、タッチ・センサ信号から決定しても良い。式１では、タッチ・スクリーンの中央における基準点、理想的な条件、すなわちエラーが存在せず、タッチ力以外のバックグラウンド変動または擾乱が存在しない条件を仮定している。
Ｘ＝Ｍy／ＦTz                                                  〔１〕
Ｙ＝Ｍx／ＦTz
ここで、Ｍx＝（Ｆ１＋Ｆ２）−（Ｆ３＋Ｆ４）；
Ｍy＝（Ｆ２＋Ｆ４）−（Ｆ１＋Ｆ３）；および
ＦTz＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３＋Ｆ４である。
【００３７】
図４に、ｚ−方向の全体の力ＦTzなどのタッチ信号の種々のプロファイルを表わす典型的な波形を、種々のタッチ様式に対して例示する。全体の力ＦTzのタッチ信号プロファイルを例示しているが、センサ信号の他の組み合わせによって同様のプロファイルが生成される。
【００３８】
種々のタッチ様式に対するタッチ信号プロファイルの形状は、タッチの様式に応じて著しく変化する場合がある。タップ・タッチ４１０のプロファイルは、立ち上がりおよび立下り時間が比較的短く、必要となる時間間隔は比較的短い、たとえばおよそ１５ｍｓｅｃであると考えられる。ソフト・タッチ４２０のプロファイルの示す立ち上がり時間はより短く、持続時間はより長い。しかし、タッチ信号の相対的な大きさは予測不可能であると考えられる。連続的なタッチ信号が、タッチ・スクリーン上の１つの箇所に残存するタッチを表わす場合もあるし、タッチ・スクリーンに渡って移動するタッチを表わす場合もある。移動するタッチを用いて、たとえば、図面描きまたはドラッグ・アンド・ドロップ作用を行なっても良い。タッチに対するプロファイルは、比較的長い時間、たとえば２秒以上、続く場合もある。
【００３９】
センサ信号は、力応答性のセンサ信号から、タッチ箇所を決定する制御システムに送られる。図５に、本発明の原理による、機能的なブロック内に配置されたタッチ・スクリーン５００およびタッチ・スクリーン制御システム５５０のブロック・ダイアグラムを概略的に例示する。これらの機能的なブロックを配置しても良い可能な構成が数多く存在することが分かる。図５に示した例は、可能な機能的配置の１つである。
【００４０】
図５に例示した典型的な実施形態では、タッチ表面５０５が、４つの力センサ５０１、５０２、５０３、５０４に近接して構成され、これらのセンサは、タッチ表面５０５の個々のコーナに配置されている。センサ５０１、５０２、５０３、５０４は、種々の検知技術から選択しても良く、たとえば、容量性、圧電性、および歪みゲージ・センサなどである。センサ５０１、５０２、５０３、および５０４は、センサ箇所で検出されるタッチの力を測定し、また制御システム５５０内に位置する駆動／検知回路５１０、５２０、５３０、５４０に結合されている。あるいは、駆動／検知回路のコンポーネントの一部を、対応するセンサの近くに配置しても良い。それぞれのセンサに対して駆動回路５１２、５２２、５３２、５４２内で生成される作動信号を用いて、センサ５０１、５０２、５０３、５０４を作動させる。それぞれのセンサ５０１、５０２、５０３、５０４は、タッチ表面５０５を通してセンサに加えられるタッチ力に対応するタッチ力信号を生成する。それぞれのセンサ５０１、５０２、５０３、５０４によって生成されるタッチ力信号は、制御システム５５０内に配置される検知回路５１１、５２１、５３１、５４１によって、検出される。
【００４１】
それぞれのセンサ箇所におけるタッチ力を表わすアナログ電圧が、検知回路５１１、５２１、５３１、５４１によって生成される。アナログ電圧は、サンプリング回路５６０によって、タッチの存在および箇所を決定するための力応答性のセンサ信号の適切な表示を取得するのに十分な速度で、サンプリングおよび多重化される。サンプリングされた信号は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ５７０によってデジタル化される。デジタル化されたセンサ信号は、プロセッサ回路５８０に送られる。プロセッサ回路５８０は、タッチ箇所を決定するための計算を行なう。またプロセッサ回路５８０には、信号を調整するためのフィルタリング回路５８２、およびタッチ信号値を記憶するためのメモリ回路５８６が含まれていても良い。またプロセッサ回路５８０には、１つまたは複数のタイマ５８４が、タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間を決定することに関連するタッチ信号の種々の間隔および遅延タイミングを決定するために、含まれていても良い。プロセッサ回路５８０は、多くのさらなる制御システム機能を行なっても良く、たとえばタッチ信号サンプリング回路５６０、マルチプレクサ回路５６０、およびＡ／Ｄコンバータ５７０の制御などである。
【００４２】
タッチ・スクリーン制御システム５５０またはその等価物を、単一の混合モードの集積回路チップ上で実施することが有利であると考えられる場合がある。このような実施においては、サンプリング回路５６０およびＡ／Ｄコンバータ５７０の代わりに、並列に動作する１組のデルタ・シグマ・コンバータ（それぞれの信号チャネルに対して１つ）を用いることが有利であると考えられる。
【００４３】
力ベースのタッチ・スクリーンは潜在的に、多くの発生源から生じる通知されたタッチ箇所でのエラーの影響を受ける。これらのエラーは、３つのグループにカテゴリー分けしても良い。第１に、タッチ箇所のエラーが、タッチとは無関係のノイズから生じる場合がある。タッチとは無関係のエラーは、タッチそれ自体とは相関しないノイズ発生源または擾乱から生じ、連続するモーメントまたは連続するタッチの場合には予測不可能である。第２に、静的なタッチ箇所エラーが、通知されるタッチ箇所内に存在する場合がある。静的なタッチ箇所エラーは、タッチ箇所の、同様に定常状態の力の、再現可能な関数である。最後に、動的なタッチ箇所エラーが、タッチそれ自体によって導入される場合がある。動的なタッチ箇所エラーは、タッチ力の急速な変化の間またはその直後に、生じる場合がある。
【００４４】
タッチ位置の計算は、タッチ信号を生成する物理プロセスに関するある仮定に適合することができる。したがって、式１から計算されるタッチ箇所は、動作の物理的な仮定（静的な限界と呼んでも良い）に適合することができる。すなわち式１は、ある点での安定なタッチまたはそれほど急速には進まないタッチの力およびモーメントに対しては正確であり得る。しかしタッチ力の変化が十分に速い場合には、センサにおける力がタッチ点における力と連続的に静的な平衡状態にあるか、またはそこからわずかに外れているだけであるということは、もはや当てはまらないと考えられる。この結果、特定のタッチ信号形状に対して、タッチ信号値が、連続的に静的な平衡の場合に予想されるものから再現可能に著しくずれることが考えられる。この結果、同様に、計算されたタッチ箇所と実際の箇所との間に再現可能なずれが起こることが考えられる。本明細書では、箇所エラーに対するこのような寄与を、動的なタッチ箇所エラー、すなわちタッチに誘発された箇所のエラーという。対応する信号のずれを、動的な信号エラー、すなわちタッチに誘発された信号エラーと呼ぶことができる。しかし、このような再現可能な信号エラーは、タッチ箇所計算の特定の形態、たとえば式１のそれに関して、規定されることに注意されたい。同じ信号内で明らかであるエラーは、他の形態のタッチ箇所計算（最近の信号履歴に対する適切な感度を含むことによって、原理的に、動的な効果を補うことができる形態）に対しては異なって見える。その代わりに、およびもっと単純に、本発明の方法では、式１を、エラーが小さくなる特定的な時間において用いることを教示している。この時間は、タッチ信号形状において明白に示されるように、最近の信号履歴に対する適切な感度によって選択される。動的なタッチ箇所エラーは、たとえばタッチ表面で捕捉される空気のニューマチック効果から生じるダンピングエラーによって、起こる場合がある。ダンピングエラーは、相対的な勾配が大きい点において大きくなる。力オーバーレイの後ろからのエアフローが制限されると、構造のダンピング効果によって、著しいエラーがタッチ信号に生じる。ダンピングエラーは、ポーティングを増加させること、および／またはより硬いオーバーレイを用いることによって、小さくすることができる。しかしタッチ信号は、タッチ力が急速に増大しているときには、エラーを示し続けることが考えられる。
【００４５】
ダンピングエラーは、空気がタッチ表面構造の後ろに捕捉されるときにニューマチック・ダッシュポット効果として現れる。タッチ表面の後ろのキャビティは、全体の容積によって特徴づけられる。タッチ表面が弾性的にたわむため、特定の箇所におけるタッチは、タッチ表面の後ろのキャビティの容積の変化によって、特徴づけられる。容積が変化すると、タッチ表面構造に渡る圧力が一時的に異なるものになって、力センサに加えられる力が変化し、動的なエラーが導入されることがある。典型的なデザインでは、力センサから遠いタッチによって生じるタッチ表面内のたわみほど大きく、相応して容積変化も大きい。対照的に、タッチが、力センサがもたらす硬い支持に近い場合には、たわみは非常に小さい。
【００４６】
ある一般的な場合では、エアフロー抵抗は主に、タッチ表面のエッジで生じる。この状況が現れるのは、下方の空気が、フレームまたはシール内の、タッチ表面の後ろのキャビティよりも小さい限定部分を通って、たとえばフレームまたはシール内の、オーバーレイとディスプレイとの間のスペースよりも小さい限定部分を通って、逃げなければならない場合である。その結果、誤った力が、均一に分布した圧力によって生じ、この誤った力は、タッチ表面の中央に加えられる単一の見せかけの誤った力と同等である。他の例では、タッチ表面は、ディスプレイの近くに位置するが、そのエッジにおいて十分に開口している。この状況では、見せかけの誤った力は、スクリーンの中央とたわみが最大の点との間のどこかで起こる。
【００４７】
前述したダンピング効果によって、全体の力の測定の立ち上がりおよび立ち下がりは遅れるが、ＸおよびＹ軸の周りの２つのモーメント測定値に対する影響はほとんどない。したがってタッチ信号プロファイルの立ち上がり部分の間にデータから計算される箇所は、真の箇所から径方向の外側へずれる。そして、計算された箇所は、プロファイルの立下り部分の間に、真の箇所を通って内側へ進み、中央に向かって大きく移動する。タッチが、指で軽くたたくことから始まるストリーミング・タッチの場合には、計算される箇所は外側から始まって、真の箇所を通って内側へ移動し、そして真の箇所に向かって戻る。
【００４８】
図１７に、径方向の位置エラーで起こり得るダンピング効果からのＦTzのエラーの一例を、例示する。図１７では、タッチ力、検知された力、およびエラー信号を、時間に関して比較している。実線の曲線１７１０は、フィルタリングの後に現れる、力センサを通過するタッチ表面に垂直な全体の力を表わす。この例ではガウス曲線を用いている。と言うのは、ガウス曲線は一般的に、フィルタリングされたタップ・タッチ信号を表わすからである。長い破線の曲線１７２０は、タッチ表面を曲げる動きに抵抗し得るダンピング力を現わす。これは実質的に、センサ力曲線の１次の時間微分に比例する。センサ力は、センサへ力を伝えるタッチ表面の梁の曲げである場合には、タッチ表面の屈曲性に正比例する。図１７では、ダンピング力のピーク値は、最大のタッチ力の約４％であると示されているが、ピーク値は、タッチ表面構造の構成に応じて変化し得る。短い破線のグラフ１７３０は、フィルタリングの後に現れるであろう、ユーザが接触する点に加えられる実際の全体の力を表わし、これを直接表わす信号として利用できるものである。グラフ１７３０は、センサ力およびダンピング力の合計を表わし、これらは全体で、加えられる全体のタッチ力とバランスする。
【００４９】
一点鎖線の曲線１７４０は、それぞれの時間点において、全体のセンサ力１７１０をその時間での真のタッチ力とみなすことから生じるであろう端数エラーを示す。グラフ１７４０は、モーメント測定値に対するダンピング効果がまったくないときの、計算されたタッチ信号における径方向位置の端数エラーを示す。したがって、この例では、パルス立ち上がりの２５％で測定される値は、真の箇所から約１０％だけ径方向の外側にずれた箇所で起こると計算される。パルス立ち上がりの７５％で測定される値は、径方向のエラーが約５％である。ピークで測定される値にはエラーがない。
【００５０】
動的なタッチ信号エラーの他の可能な発生源は、たわみの間に慣性力を生成し得るタッチ表面構造の全体の中に存在する。ダンピング効果と同様に、これらは、最大のたわみを生成する力に対して最大である。タッチ信号プロファイルおよびタッチ信号を処理するために用いるフィルタのインパルス応答に依存して、慣性のエラーの最低点は、ダンピング効果エラーの最低点と一致する場合もあるし一致しない場合もある。２つのエラーは、時間プロファイルのある位置において、互いに打ち消しあう傾向があると考えられる。
【００５１】
タッチ表面構造の全体から生じる慣性のエラーは、モーメント測定値よりも全体の力の測定値に対して作用する。センサにおける全体の力の発生は、最初は遅れ、それから大きすぎる値がタッチ信号のピーク付近で測定され、そして小さすぎる値が、跳ね返ったタッチ表面が止まるようになるときに再び測定される。典型的なフィルタおよび典型的なタップ・タッチを用いて計算されるタッチ箇所は、真の箇所の点を通って内側へ移動してタッチ表面の中央に向かった後、力がピークになったときに、真の箇所の点に向かって再び移動する傾向がある。このようなシステムにおいては、ダンピングおよび慣性のエラーが両方ともかなり大きい場合には、最小のエラーは、タッチ箇所の測定に対する時間を、力のピークの少し前に選ぶことから生じるものと考えられる。
【００５２】
正確なタッチ箇所決定には、タッチ箇所を決定するためのタッチ信号を測定するためにタッチ信号プロファイル内で好ましい時間を選択することが含まれる。タッチ箇所を測定するための好ましい時間は、測定すべきタッチ信号の大きさが、タッチ・スクリーンに作用する種々のエラーに関連するノイズの大きさと比較して高いときに出現する。タッチ箇所の測定の時間を決める従来の方法では、許容し得る信号対雑音比をタッチ信号プロファイル内でできるだけ早く有する箇所測定点を選ぶ試みを示している。タッチ箇所の測定の時間を決めるこれらの従来の方法が最も良く適応するのは、タッチとは無関係のノイズが支配的な状況の場合である。タッチとは無関係のノイズは、その最大の予想値に対する限界が固定されているとみなすことができる。従来の方法が意図する状況では、タッチ箇所の測定点を、最大の予想ノイズ値において許容し得る信号対雑音比が得られるタッチ信号の振幅に対応するように選ぶことができる。タッチ箇所の測定が、所定の閾値の値を超える最初のタッチ信号データに対して行なわれる場合には、そのタッチ信号データに対する信号対雑音比は、閾値の値と最大の起こり得るノイズ値との比に等しいかまたはこれを超えなければならない。したがって閾値の点を十分に高くすることを、計算されるタッチ箇所においてあるレベルの精度を保証することと関連付けることができる。
【００５３】
特定の閾値の点を超える最初のタッチ・データを用いてタッチ箇所を計算する従来の方法は、タッチに誘発されるノイズが存在する場合には、効果的ではないと考えられる。タッチに誘発されるノイズが存在するときには、起こり得る最大の信号対雑音比は、タッチ信号振幅単独の関数ではないことがある。と言うのは、タッチ力が増加したときに、動的なタッチに誘発されるノイズが、タッチ信号とともに増加することがあるからである。したがって、タッチ信号の特定の振幅を表わす閾値の点を、特定の信号対雑音比と関連付けられないことがある。
【００５４】
さらに、タッチに誘発されるノイズが存在するときには、信号対雑音比は、タッチ信号プロファイルに応じて体系的に変化することがあり、また最大の値を、プロファイル内の特定の時間に常に取ることがある。信号対雑音比の最大値の時間および大きさの両方とも、タッチ信号プロファイルから予測可能で有用であることがある。
【００５５】
したがって、タッチに誘発されるノイズが存在する場合には、タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間は、従来の方法の場合と同様に、タッチ信号が特定の振幅を超えて増大する最早の点で箇所測定を行なうことに完全に依存するわけではない。タッチに誘発されるノイズは、信号レベルがタッチ信号プロファイルのある最初の部分を通って増加するときに、減少することがある。したがってタッチ箇所の測定を行なう好ましい時間は、ノイズ振幅が減少したことおよびタッチ信号振幅が増加したことにより向上する信号対雑音比を認識することに依存することがある。タッチ箇所の測定を行なう好ましい時間は、信号があるレベルを超えて増大する最早の時間で箇所測定値を取得する従来の方法と比べていくらか遅れることがある。しかし多くの応用例において、タッチ箇所情報を取得する際のわずかな遅れは、ユーザには検出できない。さらに、ノイズが最も小さい好ましい時間でタッチ箇所の測定を行なうことによって実現される精度の向上は、ノイズ箇所測定値を取得する際の遅れがどの程度であっても、そのような遅れよりも重要である。本発明によって、タッチに誘発されるエラーおよび他のエラー発生源が存在する場合に、タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間を決定して有利である方法およびシステムが提供される。
【００５６】
２つのタッチ信号は、強度が異なっていても、持続時間が同じであるならば、および各時点において一方の振幅が他方の振幅に一定のスカラを乗じたものに等しい場合には、プロファイルが同じであるとみなしても良い。本発明の方法によれば、タッチ箇所を測定するための好ましい時間によって、比較的小さい動的なタッチで誘発されるエラーの点が表わされる。さらに、タッチ箇所を測定するための好ましい時間は、所定のタッチ信号プロファイル内の特定の時間に関連するタッチ信号形状によって特徴づけられ、タッチ信号強度には関係しない傾向がある。本発明の方法を、固定の振幅閾値を用いる従来技術の方法と対比させても良い。このような従来の方法では、タッチ箇所を、所定のタッチ信号プロファイル内の可変の時間で取られるデータから計算する。従来の方法によって、同じタッチ信号プロファイルを有する徐々に大きくなるタッチのタッチ箇所は、徐々に早くなる点で取られるデータから計算される。
【００５７】
本発明によれば、タッチ箇所は、タッチ信号プロファイル内の好ましい時間に集められたデータから計算しても良い。タッチ箇所を測定するための好ましい時間をこの方法によって正確に決定するためには、２つの判定が必要となることがある。（１）タッチ・イベントが始まったという判定、および（２）タッチ箇所を測定するための好ましい時間が出現したという判定である。これらの判定は、順番に行なっても良いし、一緒に行なっても良い。しかし両方の判定とも、タッチ信号の最近の履歴のある範囲に、同様に、タッチ箇所の測定時における信号値に、応答するものであっても良い。したがって、タッチ信号が所定の閾値を超えたときに、タッチ状態を最初に決定しても良い。従来の方法とは対照的に、タッチ信号が所定の閾値を超えたときにタッチ状態を検出するが、タッチ箇所の測定は行なわない。タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間の状態が満足されたときに、箇所の点を確立しても良い。あるいは、箇所の測定のための好ましい時間の状態が存在することを最初に確立して、その後に、力履歴を調べても良い。力履歴が、静止したレベルから十分な大きさが滑らかに増大することを示す場合には、タッチ状態が存在していると考えても良く、箇所を測定するための好ましい時間を、好ましい時間の状態が出現する時点において選ぶ。
【００５８】
タッチ箇所を測定するための好ましい時間を、すべてのセンサ信号の出力を合計することによって取得されるタッチ信号から決定しても良い。しかし応用例によっては、１つのセンサ信号からまたはセンサ信号の様々な組み合わせから、好ましい時間を決定することが有利な場合がある。加えて、タッチ箇所を測定するための異なる好ましい時間を、それぞれのセンサ信号に対して決定しても良い。またタッチ信号またはセンサ信号を補間して、箇所を測定するための信号値をタッチ信号サンプル値の間で見つけることによって、タッチ箇所精度を向上させても良い。
【００５９】
タッチ入力を示すために用いられる閾値の値または力信号履歴は、タッチ箇所を決定するために従来の方法で用いられる閾値とはまったく関係しないことを理解されたい。したがって本発明を用いれば、所定の値に達しないために従来の方法を用いては記録されなかったであろう比較的小さい大きさのタッチ入力の箇所を、決定することができる。
【００６０】
本発明によれば、タッチ箇所を決定するための方法には、比較的小さいタッチ信号ノイズの時間と相関するタッチ信号形状の特徴を識別することが含まれる。タッチ信号プロファイルでの特徴を検出することは、タッチ箇所を決定するためにタッチ信号測定を行なうための好ましい時間に対応する。一例では、タッチ箇所の測定を始めるために用いるタッチ信号形状の特徴は、タッチ信号の勾配である。タッチ信号の勾配が所定の値に等しいときに、タッチ箇所の測定を行なっても良い。他の例では、相対的な勾配を、タッチ箇所の測定をトリガするために用いるタッチ信号形状として用いても良い。相対的な勾配は、特定の時間におけるタッチ信号勾配を、その特定の時間におけるタッチ信号の大きさで割ったものとして計算しても良い
【００６１】
図６Ａ〜６Ｅのフローチャートに、本発明の種々の方法を大まかにかつ一般論として例示する。図６Ａのフローチャートで概念的に例示される本発明の方法には、タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得することが含まれる（６０５）。タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出する（６１０）。タッチ箇所を、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いて決定する（６１５）。
【００６２】
図６Ｂに例示される本発明の他の方法によれば、タッチ信号形状をタッチ信号エラーのレベルに関連付ける（６２０）。タッチ信号エラーのレベルは、最大のタッチ信号エラーと比べて比較的低いレベルエラーを表わしても良い。タッチ信号エラーのレベルと関連付けられるタッチ信号形状の識別を、タッチ・スクリーン・デザインの既知の特性から計算しても良いし、他の手段によって決定しても良い。タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得し（６２５）、タッチ信号におけるタッチ信号形状の最初の出現を検出する（６３０）。タッチ箇所を、タッチ信号形状の検出に応答して得られるタッチ信号情報を用いて決定する（６３５）。
【００６３】
図６Ｃのフローチャートに概念的に例示される本発明の他の方法には、タッチ信号形状を、タッチ信号内に存在するタッチに誘発されたエラーの極小値と関連付けることが含まれる（６４０）。タッチに誘発されたエラーには、たとえば、ダンピング効果エラーおよび／または慣性の効果エラーが含まれる。タッチ・スクリーン上のタッチに対応するタッチ信号を取得し（６４５）、タッチ信号形状がタッチ信号内に存在する特定の時間を決定する（６５０）。タッチ箇所を、特定の時間に得られるタッチ信号情報を用いて決定する（６５５）。
【００６４】
図６Ｄのフローチャートに、本発明のさらなる方法を概念的に例示する。この方法によれば、タッチ・スクリーン上のタッチ力から生じるタッチ信号を取得する（６６０）。最大の力に関連するタッチ信号の区間内のタッチ信号形状を検出する（６６５）。最大のタッチ力に関連する区間は、タッチの最初の印加から始まって、タッチ信号ピークを過ぎる時間で終了しても良い。一例では、区間が終了するのは、タッチ信号勾配が所定の値に対応するときである。他の例では、区間が終了するのは、タッチ信号が所定の大きさを下回るときである。タッチ箇所を、タッチ信号形状の検出に応答して測定されるタッチ信号情報を用いて決定する（６７０）。
【００６５】
本発明のさらに他のアプローチでは、タッチ信号の変化率に関係するエラーを有するタッチ信号を取得する（６７５）。タッチ信号情報を得るための特定の時間を、タッチ信号の変化率に基づいて検出する（６８０）。タッチ箇所を、特定の時間に得られるタッチ信号情報を用いて決定する（６８５）。
【００６６】
図６Ａ〜６Ｅのフローチャートに例示された方法を、図７のグラフによってさらに例示する。図７に、典型的なプロファイルおよび持続時間を有するタッチ力を現わすタッチ信号７００の典型的なグラフを例示する。１つまたは複数の力センサからの信号を、種々のフィルタリングおよび／または処理技術を用いて処理し、結合してタッチ信号７００を形成しても良い。タッチ・イベントが始まったという判定は、たとえば、タッチ存在閾値の点７０５の検出に対応しても良い。最大のタッチ力７４０の間隔に含まれるタッチ信号形状７２０によって、タッチ箇所情報ｔLを得るための好ましい時間に対応する箇所の点７１０が与えられる。タッチ箇所情報を得るための好ましい時間に対応するタッチ信号形状は、たとえば、タッチ信号の所定の勾配であっても良い。タッチ信号の最大値に関連する区間は、タッチが加えられる時間ｔINT1に始まっても良く、またタッチ力ピークの後の時間ｔINT2においてタッチ信号勾配が所定の値７３０に対応するときに終了しても良い。あるいは、区間が終了するのは、タッチ信号が所定の大きさを下回るときであっても良い。区間を終了させる所定の大きさを、たとえば、タッチ・スクリーンからタッチが取り除かれる時間と相関するように選択しても良い。
【００６７】
タッチ箇所の測定を、タッチ信号を処理するためのローパスＬＴＩフィルタ、たとえばＦＩＲまたはＩＩＲフィルタを用いて改善しても良い。フィルタリングを、センサ信号に、またはセンサ信号の１次結合、たとえば全体のタッチ力を表わすセンサ信号の合計に、適用しても良い。高周波数の機械的な共鳴を抑える必要があるため、選択したＬＴＩフィルタが、典型的なタップ・タッチの持続時間よりも広いインパルス応答を示しても良い。これが意味するところは、タッチが急速で、タッチに誘発されるノイズの影響を小さくすることが最も重要である場合には、フィルタリングされたタッチ信号プロファイルの形状は、フィルタ・インパルス応答に厳密に応答する、ということであり得る。タッチ信号をこのようにフィルタリングすることによって、ある程度の整合性および予測可能性が、タッチに誘発されるエラーの最も高い成分を有する急速なタッチ信号に対して得られても良い。さらに、急速なタッチ信号の形状が、特定のフィルタ・インパルス応答を選択することによって、ある程度まで制御可能であっても良い。急速に変化するタッチ信号の形状を制御および予測できることによって、タッチ箇所を測定するための好ましい時間をより簡単かつ効果的に決定することができても良い。たとえば、タッチに誘発されるノイズのすべての形態を考慮したときに、信号対ノイズ比が最も高い点が、ピークからわずかに移動した点で生じても良い。タップ・タッチが生成するフィルタリングされたタッチ信号プロファイルが安定している場合、好ましい時間が、ピークから指定した時間だけずれたところでまたは相対的な勾配の特定的なノン・ゼロ値において、得られても良い。
【００６８】
本発明の種々の実施形態によれば、タッチ箇所を測定するための好ましい時間を、図８〜１１に例示される複数の方法によって決定しても良い。図８のフローチャートに例示される一実施形態においては、好ましい時間を、相対的な勾配が所定の値を下回る最初の時間であると考えても良い。図８に例示するように、タッチ信号をサンプリングして（８１０）、前述した方法によって相対的な勾配を計算する（８２０）。相対的な勾配が所定の値を下回ったときに８３０、タッチ箇所の測定を行なう（８４０）。
【００６９】
図９に例示される他の実施形態においては、タッチ箇所を測定するための好ましい時間が、タッチ信号のピーク値であっても良い。ピークの検出に基づいてタッチ箇所を測定するための好ましい時間を決定することを、複数の方法で具体化しても良い。時間ｔ1で測定される全体の力を、わずかに後の時間ｔ2で測定される全体の力から引くことによって、時間プロファイルの１次微分を近似しても良い。そして相対的な勾配を、この差異と時間ｔ2での全体の力との比と考えても良い。
【００７０】
一実施形態においては、タッチ箇所を測定するための好ましい時間は、相対的な勾配、またはこの場合には同等に、絶対的な勾配が、符号を正から負へ変えてタッチ信号ピークを示す点である。タッチ信号をサンプリングして（９１０）、相対的な勾配を計算する（９２０）。最初は、タッチ信号が増大し、相対的な勾配は正である。相対的な勾配が負になったときに（９３０）、ピークを検出して、タッチ箇所の測定を行なう（９４０）。
【００７１】
図１０のフローチャートに他の実施形態を例示する。ここでは、好ましい時間が、相対的な勾配の絶対的な値がある所定の値を下回っている最大の間隔を、半分まで下がるものと考えることができる。タッチ信号をサンプリングして（１０１０）、相対的な勾配を計算する（１０２０）。タッチ信号の相対的な勾配が所定の値を下回ることに応答して（１０２５）、タッチ信号値を記憶する（１０３０）。タッチ信号をサンプリングして（１０３５）、ステップ（１０４５）で計算される相対的な勾配が所定の値を下回る限り（１０５０）ステップ１０３０〜１０５０によって規定されるループに従って、タッチ信号値を記憶する（１０３０）。相対的な勾配が所定の値よりも大きいか等しいときに（１０５０）、タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間を、記憶されたタッチ信号値のストリームを半分だけ進んだ点であるとして決定する（１０５５）。このアプローチでは、ブロードなピークの中央を、最初にそのエッジを見つけることによって位置決めする。またこのアプローチは、上端が比較的ブロードで平坦なフィルタ・インパルス応答に対して、より適していると考えられる。このアプローチでは、データをメモリ内に保持する時間が、ブロードなピークの両方のエッジが決定されたときにピーク中央値を取り出せるほどに十分に長い必要がある。
【００７２】
図１１のフローチャートに他の実施形態を例示する。ここでは、タッチ箇所を測定するための好ましい時間が、相対的な勾配が所定の値を下回った後の固定された遅延間隔で起こる。遅延間隔を、フィルタによって与えられたブロードかつ平坦な上端部を有するインパルス応答のピーク幅の半分にマッチするように選択しても良い。タッチ信号をサンプリングして（１１１０）、相対的な勾配を計算する（１１３０）。相対的な勾配が所定の値を下回ることに応答して（１１４０）、遅延を、所定の間隔の間、始める（１１５０）。遅延間隔に続いて、タッチ箇所の測定を行なう（１１６０）。タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間を決定する他の方法および変形が、当業者には明らかである。
【００７３】
２つの付加的な懸念が、ソフト・タッチまたはストリーミング・タッチの場合に生じることが考えられる。ソフト・タッチの場合、タッチが十分に遅いと、タッチ箇所を測定するための好ましい時間をトリガするのに、過剰に時間がかかる可能性がある。遅延は、ユーザにとって顕著である場合には、およびより早い応答を十分な精度で与えることができたであろう場合には、過剰であるとみなすことができる。他の懸念は、作図またはドラッグ・アンド・ドロップ機能を行なうために用いるタッチを移動させるための、箇所座標の連続的またはストリーミングな流れを与えることであると考えられる。
【００７４】
図１２のフローチャートに例示される本発明の一実施形態では、タッチが遅い場合に、タッチ箇所の測定を行なうための好ましい時間を決定する際の過剰な遅れの影響を減らしている。過剰な遅れの影響を緩和するために、現在のタッチ状態が最初に検出されてから経過する時間をモニタしても良く、またタッチ箇所を測定するための好ましい時間が決定される前に遅れが所定の値を超えた場合に、タイム・アウトをアサートしても良い。図１２に例示されるように、タッチ信号のサンプリングを（１２０５）、タッチ状態が検出されるまで（１２１０）行なう。タッチ状態の検出に応答して（１２１０）、タッチ信号を続けてサンプリングする一方で、タイマをインクリメントする（１２１５、１２２０）。タッチ箇所の測定の好ましい時間を検出することが（１２３０）、タイム・アウトの前に行なわれた場合には（１２４０）、タッチ箇所の測定を行なう（１２７０）。タッチ箇所の測定の好ましい時間を検出することが、タイム・アウトの前に行なわれない場合には（１２４０）、取られる行為は応用例に依存しても良い。このような遅いタッチが故意であるとみなされる場合には（１２４５）、箇所測定点をタイム・アウト時に確立しても良い（１２５０）。一例では、タッチ・システムをユーザが、遅いタッチは故意であると仮定するようにセット・アップしても良い。他の例では、コントローラを、遅いタッチを故意であるといつみなしても良いかを決定するように構成しても良い。タッチの遅い性質によってタッチ依存性のエラーが生じることはほとんどないため、十分な精度を得るためにタッチ箇所の測定を好ましい時間で行なう必要はない。応用例の性質によって、このような遅いタッチが故意ではなく（１２４５）、偶発的な接触に由来するものであると示唆される場合には（１２６０）、タッチ信号をマスクすることを（１２６５）、現在のタッチ状態が取り除かれて（タッチ信号の大きさが閾値を下回ることによって示される）、新しいタッチ状態が確立されるまで（タッチ信号大きさが閾値を超えて上昇することによって示される）、行なっても良い。
【００７５】
ストリーミング・タッチ信号は、タッチ・スクリーンの表面に渡るタッチの移動を示す。この様式のタッチによって、最初のタッチ・ダウン座標に続いて通知されてタッチ状態が終了するまで続くことがあるタッチ座標位置の流れが生じる。タッチ状態の終了は、タッチ信号が所定の固定された閾値を下回ることによってなされる。タッチ・ダウンにおける最初の座標を、前述した方法の何れかによって確立される箇所測定点に基づいて、計算しても良い。一般的に、ストリーミング座標値は、処理されてフィルタリングされた力センサ・データの現在のストリームから、任意に、座標ストリームによって記述される経路を滑らかにする付加的なフィルタリングを用いて、連続して計算する。しかし力が急速に変化するときには、タッチ依存性の動的なノイズからエラーが生じる可能性があると考えられる。こうしたときには、座標出力を省略すること、または正確な値の最後の組を繰り返すことを、力に再びこのような急速な変化がなくなるまで行なうことが、有利であると考えられる。このような変化は、力の急速な降下として、タッチ・ダウンの直後に、および指を突然上げたときにタッチの終わりに再び、起こることが多い。
【００７６】
一実施形態においては、相対的な勾配がゼロ付近の所定の範囲の外になったときにはいつでも、座標の更新を禁じることによって、ストリーミング性能の改善を実現する。図１３のフローチャートに、この実施形態を例示する。タッチ信号のサンプリングを（１３０５）、タッチ箇所を測定するための好ましい時間が検出されるまで行なう（１３１０）。箇所測定のための好ましい時間の検出に応答して（１３１０）、タッチ・ダウン箇所を計算して（１３１５）、出力する。ストリーミング・タッチの場合には、タッチ・スクリーンの表面に渡ってタッチを動かして、連続的なタッチ状態を形成する。タッチ信号を続けてサンプリングして（１３２０）、全体のタッチ力を所定のタッチ・オフ閾値と比較する（１３２２）。力がストリーミング閾値を下回る場合には、ストリーミング・タッチ出力を中止する。そして計算状態を、たとえば、次のタッチを待つために戻しても良い（１３０５）。全体の力がタッチ・オフ閾値を超え続ける間、信号の相対的な勾配を計算する（１３２５）。相対的な勾配が所定の範囲の外に、たとえばゼロ付近の範囲の外になった場合には（１３３０）、これは、タッチ依存性の動的なエラーが原因で誤っていると考えられる急速に変化する信号を示す。この場合、タッチ箇所座標の更新を禁じて、最も最近に計算された箇所値が出力される（１３３５）。相対的な勾配が所定の範囲内に（１３３０）、たとえばゼロ付近の範囲内に留まる場合には（１３３０）、さらにタッチ箇所の測定を行なって、ストリーミング・タッチ箇所として出力する（１３４０）。
【００７７】
他の実施形態においては、タッチ・ダウンの後に得られる最初のストリーミング座標が、タッチ・ダウン値を、所定の最小限の時間の間、またはストリーミング箇所が少なくとも最小限の所定の距離だけ動くまで、繰り返す。図１４のフローチャートによって、この実施形態を例示する。タッチ信号のサンプリングを（１４０５）、タッチ箇所を測定するための好ましい時間が検出されるまで行なう（１４１０）。タッチ箇所を測定するための好ましい時間が検出されたら（１４１０）、タッチ・ダウン箇所を計算して出力する（１４１５）。ストリーミング・タッチの場合には、タッチ・スクリーンの表面に渡ってタッチを動かして、連続的なタッチ状態を形成する。タッチ信号を続けてサンプリングして（１４２０）、全体のタッチ力を所定のタッチ・オフ閾値と比較する（１４２２）。力がタッチ・オフ閾値を下回る場合には、ストリーミング・タッチ出力を中止する。そして計算状態を、たとえば、タッチ信号を処理するために戻して（１４０５）、次のタッチ信号を待っても良い。全体の力がタッチ・オフ閾値を超え続ける間、タッチ箇所座標を計算する（１４２５）。タッチ・ダウンから所定の最小限の時間が経過したら（１４３０）、新しく計算したタッチ箇所座標を出力する（１４３５）。同様に、タッチ・ダウン箇所と現在のタッチ箇所との間の距離が、所定の最小限の距離を超えた場合（１４４０）、新しく計算されたタッチ箇所座標を出力する（１４３５）。所定の最小限の時間が経過していない場合（１４３０）、およびタッチ箇所が所定の最小限の距離だけタッチ・ダウン箇所から移動していない場合には（１４４０）、タッチ・ダウン座標が繰り返される（１４４５）。さらなるフィルタリングを、座標箇所に対して、最終的な出力の直前に加える場合には、フィルタ出力ではなくフィルタ入力を止めることが有利であると考えられる。
【００７８】
本発明のタッチ・スクリーン・システムは、種々のデータ処理システムに組み込むことができて有利である。次に図１５に移って、本発明の一実施形態による一体型のタッチ・スクリーンおよびディスプレイを用いるデータ処理システム１５００のブロック・ダイアグラムを示す。システム１５００は、透明なタッチ・スクリーン１５０６を、データ処理応用例に適したディスプレイ１５０８、たとえばＬＣＤディスプレイ、の上方に配置したものを用いている。他のディスプレイを用いても良い。たとえばＣＲＴディスプレイ、プラズマ・ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス・ディスプレイなどである。ディスプレイ１５０８は、ディスプレイ制御システム回路１５０９を、ディスプレイをデータ・プロセッサ・コンピュータ１５１０と連係させるために必要としても良い。タッチ・スクリーン制御システム１５０７には、本発明の実施形態によるタッチ・スクリーン制御システム・プロセッサに加えて、前述した駆動／検知回路が含まれている。タッチ・スクリーン制御システム１５０７は、データ・プロセッサ・コンピュータ１５１０に結合されて、本発明の方法によって得られるタッチ情報を与えるようになっている。
【００７９】
データ・プロセッサ１５１０には、コンピュータ・システム応用例に応じて、種々のコンポーネントが含まれていても良い。たとえば、データ・プロセッサには、マイクロプロセッサ１５１２、種々の形式のメモリ回路１５１４、電源１５１８、および１つまたは複数の入力／出力インターフェース１５１６が含まれていても良い。入力／出力インターフェース１５１６によって、データ処理システムは、任意の数の周辺Ｉ／Ｏデバイス１５２０、たとえばキーボード１５２１、ポインティング・デバイス１５２２、および音声デバイス１５２３（マイクロフォンおよびスピーカなど）と、接続することができる。データ処理システムはさらに、大量データ記憶デバイス１５３０、たとえば、ハード・ディスク・ドライブまたはＣＤＲＯＭドライブを含んでいても良く、また他のデータ処理システムに、物理的またはワイヤレス・ネットワーク接続１５４０を通して、ネットワーク接続されていても良い。
【００８０】
図１６に、本発明によるタッチ・スクリーン・システム１６００を例示する。ここでは、図１〜１５を参照して例示したプロセスを、コンピュータ可読媒体またはキャリア、たとえば図１６に例示した１つまたは複数の固定および／またはリムーバブルのデータ記憶デバイス１６１０、または他のデータ記憶またはデータ通信デバイス内で、明白に具体化しても良い。１つまたは複数のコンピュータ・プログラム１６２０は、リムーバブルのデータ記憶デバイス１６１０内で具体化されるプロセスを表わしており、タッチ・スクリーン制御システム１６４０内に配置される種々のメモリ要素１６３０内にロードすることで、タッチ・スクリーン・システム１６００を本発明による動作用に構成しても良い。コンピュータ・プログラム１６２０に含まれる命令は、図１６のタッチ・スクリーン・システム・プロセッサ１６５０によって読み込まれて実行されたときに、タッチ・スクリーン・システム１６００に、本発明の原理によりタッチ・スクリーン上のタッチの箇所を検出するためのステップまたは要素を実行するのに必要なステップを実行させる。
【００８１】
本発明の原理によるタッチ検知方法およびシステムによって、複数の利点が得られる。たとえばタッチ箇所の測定を、タッチ信号の信号対雑音比が高い時間に行なうことができる。本明細書で説明したタッチ検知アプローチは、種々のデータ処理システム、たとえば携帯情報端末（ＰＤＡ）、電子機器、携帯電話、およびコンピュータ（ハンドヘルド、ラップトップおよびデスクトップ・コンピュータなど）とともに使用することに、非常に適している。
【００８２】
本発明は、前述した特定の例に限定されると解釈すべきではなく、むしろ、添付の特許請求の範囲に明確に記載されるような本発明のすべての態様を網羅するものと理解すべきである。種々の変更、等価なプロセス、および本発明が適用可能である多くの構造が、本明細書を検討したときに本発明が向けられる当業者に対して容易に明らかとなる。特許請求の範囲は、このような変更およびプロセスを網羅するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施形態によるタッチ・スクリーンのコーナに位置する力センサを有するタッチ・スクリーンを示す概略的な平面図である。
【図２】本発明の一実施形態による容量性の力センサを示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるタッチ・スクリーンのコーナに位置する力センサを有するタッチ・スクリーンを示す概略的な斜視図である。
【図４】種々のタッチ様式の時間に関する力の大きさを例示する図である。
【図５】本発明の一実施形態によるタッチ・スクリーンおよびタッチ・スクリーン制御システムを示すブロック・ダイアグラムである。
【図６Ａ】本発明の実施形態によるタッチ箇所を決定する方法を示す概念上のフローチャートである。
【図６Ｂ】本発明の実施形態によるタッチ箇所を決定する方法を示す概念上のフローチャートである。
【図６Ｃ】本発明の実施形態によるタッチ箇所を決定する方法を示す概念上のフローチャートである。
【図６Ｄ】本発明の実施形態によるタッチ箇所を決定する方法を示す概念上のフローチャートである。
【図６Ｅ】本発明の実施形態によるタッチ箇所を決定する方法を示す概念上のフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態によるタッチ箇所情報を得るためのタッチ信号閾値の点およびタッチ信号箇所の点を例示する図である。
【図８】本発明の一実施形態による相対的な勾配の所定の値に基づいてタッチ箇所に対する好ましい時間を決定するための方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態による相対的な勾配の符号の変化に基づいてタッチ箇所に対する好ましい時間を決定するための方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態による相対的な勾配の所定の値に対応するタッチ信号の範囲の中央点に基づいてタッチ箇所に対する好ましい時間を決定するための方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態による相対的な勾配の所定の値に対応するタッチ信号値に続く所定の遅延に続く時間として選択される好ましい時間を決定するための方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態による遅いタッチに対するタッチ箇所測定に対する好ましい時間を決定するための方法を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態により、相対的な勾配が所定の範囲の外側にあるときにストリーミング・タッチに対するタッチ箇所を抑制する方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の一実施形態によりストリーミング・タッチに対するタッチ箇所を決定するための方法を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施形態によるタッチ検知インターフェースを用いるデータ処理システムを示すブロック・ダイアグラムである。
【図１６】本発明の一実施形態によるタッチ・スクリーン・コントローラを例示する図である。
【図１７】タッチ表面の動きのダンピングから生じる信号変化を例示する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
2006512626.tif 000023
2006512626.tif 000024