(57)【要約】  タッチセンスデバイスをキャリブレーションする方法であって、前記タッチセンスデバイスは、タッチセンススクリーンと、前記スクリーンに設置された複数のトランスデューサと、プロセッサとを有し、当該方法は、スクリーン上のテストポジションにおいて前記スクリーンに信号を入力するステップであって、これにより前記スクリーンは、振動するよう付勢される、ステップと；前記複数のトランスデューサを用いることによって、前記スクリーンの振動を検出するステップと；前記タッチセンスデバイスのプロセッサにおいて、前記複数のトランスデューサの各々に対して出力信号を生成する前記検出された振動を処理するステップであって、これにより、前記出力信号によって前記トランスデューサがドライブされている場合、前記スクリーンは前記テストポジションにおいて、所望の感覚応答を生成するよう付勢される、ステップと；を有する方法。
2012523603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンスデバイスをキャリブレーションする方法であって、前記タッチセンスデバイスは、タッチセンススクリーンと、前記スクリーンに設置された複数のトランスデューサと、プロセッサとを有し、
当該方法は、
スクリーン上のテストポジションにおいて前記スクリーンに信号を入力するステップであって、これにより前記スクリーンは、振動するよう付勢される、ステップと；
前記複数のトランスデューサを用いることによって、前記スクリーンの振動を検出するステップと；
前記タッチセンスデバイスのプロセッサにおいて、前記複数のトランスデューサの各々に対して出力信号を生成する前記検出された振動を処理するステップであって、これにより、前記出力信号によって前記トランスデューサがドライブされている場合、前記スクリーンは前記テストポジションにおいて、所望の感覚応答を生成するよう付勢される、ステップと；
を有する方法。
【請求項２】
処理するステップは、前記複数のトランスデューサの各々に対する入力信号の伝達関数を測定するために、検出された振動を処理するステップを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記処理するステップは、計測された伝達関数から、前記複数のトランスデューサの各々の逆伝達関数を推論するステップと、関連する逆伝達関数から前記複数のトランスデューサの各々の前記出力信号を生成するステップとを含む、
請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記推論するステップは、入力信号の伝達関数を逆転させることによって、各々の逆伝達関数を直接計算するステップを含む、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記推論するステップは、前記入力信号の伝達関数を暗黙的に逆転させるために、フィードバック適応フィルタ技術を用いるステップを含む、
請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記推論するステップは、ヒューリスティック方法を用いるステップを含む、
請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記推論された逆伝達関数を格納するステップ、を有する請求項３ないし６のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記処理するステップは、時間逆転応答を用いて、前記検出された信号をフィルタリングするステップによって、前記出力信号を生成するステップ、を含む
請求項１又は２記載の方法。
【請求項９】
前記フィルタリングするステップは、少なくとも前記検出された信号の期間の長さの固定された遅延を加えることによって、前記時間逆転応答を近似するステップを含む、
請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記固定された遅延は、少なくとも５ｍｓである、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記固定された遅延は、少なくとも１０ｍｓである、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
フィルタリングの前に、前記検出された信号を正規化するステップを有する、
請求項８又は９記載の方法。
【請求項１３】
テストポジションを選択するステップを有し、
前記処理するステップは、前記選択されたテストポジションにおいて、最大の触感覚が提供されるよう、前記複数のトランスデューサの各々に対する出力信号を決定するステップを含む、
請求項１ないし１２のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
テストポジションを選択するステップを有し、
前記処理するステップは、前記選択されたテストポジションにおいて、最小の触感覚が提供されるよう、前記複数のトランスデューサの各々に対する出力信号を決定するステップを含む、
請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
使用モード又はキャリブレーションモードにおいて動作するよう構成されたタッチセンスデバイスであって、当該デバイスは、
タッチセンススクリーンと、
前記スクリーンに設置された複数のトランスデューサであって、前記複数のトランスデューサは、当該デバイスが使用モードで動作している時には、スクリーンを付勢する出力信号を生成するよう構成され、かつ、前記複数のトランスデューサは、キャリブレーションモードの場合には、テスト位置に接触している振動ジェネレータからの入力信号によって生成されたスクリーンにおける振動を検出するよう構成されている、複数のトランスデューサと、
前記複数のトランスデューサに接続されているプロセッサであって、これによって、前記プロセッサは、前記複数のトランスデューサの各々のための出力信号を生成するために、前記検出された振動を処理し、これによって、使用モードの場合には、前記スクリーンの前記テストポジションに接触しているユーザに所望の感覚応答を与えるために、前記複数のトランスデューサは、スクリーンを付勢する、プロセッサと、
を有する、タッチセンスデバイス。
【請求項１６】
前記複数のトランスデューサは、相反性トランスデューサである、請求項１５記載のタッチセンスデバイス。
【請求項１７】
前記プロセッサは、前記複数のトランスデューサの各々における前記入力信号の伝達関数を測定し、測定された伝達関数の各々から逆伝達関数を推論し、かつ、適切な逆伝達関数を用いて、出力信号の各々を生成するために、前記検出された振動を処理するよう構成されている、請求項１６記載のタッチセンスデバイス。
【請求項１８】
タッチセンスデバイスをキャリブレーションする方法であって、前記タッチセンスデバイスは、タッチセンススクリーンと；前記スクリーンに接続された複数の振動トランスデューサと；信号プロセッサとを有し、タッチに応答して、少なくとも前記複数のトランスデューサの幾つかは、触覚フィードバックを前記スクリーンに提供するよう構成され、当該方法は、
振動信号を前記スクリーンのテストポジションに入力するステップであって、これにより前記スクリーンが振動で付勢される、ステップと；
前記振動信号に応答して、前記複数のトランスデューサからの信号を用いて、前記スクリーンにおける振動を検出するステップと；
信号プロセッサにおいて、前記複数のトランスデューサの各々の出力信号を生成するために、前記検出された信号を測定するステップであって、これによって、前記トランスデューサは、前記出力信号によってドライブされ、前記スクリーンを付勢し、所望の触感覚を前記テストポジションにおいて生成する、ステップと；
を有し、
前記出力信号は、前記検出された信号の時間逆転されたコピーを用いて、前記検出された信号をフィルタリングすることによって生成される、
方法。
【請求項１９】
前記時間逆転されたコピーは、少なくとも前記検出された信号の期間の長さの固定された遅延の追加を含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記固定された遅延は、少なくとも５ｍｓである、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記固定された遅延は、少なくとも１０ｍｓである、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
フィルタリングの前に前記検出された信号を正規化するステップを有する、請求項１８又は１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチセンススクリーン又はパネルを含むタッチセンスデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１ないし４には、タッチした場合に、ユーザに対する感覚フィードバックを与えるタッチ操作の装置を開示している。特許文献１は、感覚フィードバックを提供するためにアクチュエータが付勢されるとＣＲＴに動きを伝える。特許文献２においては、圧電素子に電圧が加えられ、ユーザの指に反作用の力を与える。特許文献３には、指又はポインタによってスクリーンをタッチすると、感覚フィードバックユニットが機械的な振動を生成し、ユーザによって感知される。機械的な振動の振幅、振動周波数、及びパルス長が制御され、パルス幅は、知覚され得るよう十分に長く、しかしながら、次のキータッチの前に終わるよう十分に短い。特許文献４には、ボタンクリックをシミュレートするために、過渡的スパイク（transient  spike）の形式のパルスを提供する第２の変換器を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許４，８８５，５６５号明細書
【特許文献２】米国特許５，６３８，０６０号明細書
【特許文献３】米国特許５，９７７，８６７号明細書
【特許文献４】米国特許公開公報２００２／００７５１３５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来技術の各々においては、感覚フィードバックは、ユーザの指又はポインタのタッチに応答して提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の側面によれば、使用モード又はキャリブレーションモードにおいて動作するよう構成されたタッチセンスデバイスであって、当該デバイスは、タッチセンススクリーンと、前記スクリーンに設置された複数のトランスデューサであって、前記複数のトランスデューサは、当該デバイスが使用モードで動作している時には、スクリーンを付勢する出力信号を生成するよう構成され、かつ、前記複数のトランスデューサは、キャリブレーションモードの場合には、テスト位置に接触している振動ジェネレータからの入力信号によって生成されたスクリーンにおける振動を検出するよう構成されている、トランスデューサと、前記複数のトランスデューサに接続されているプロセッサであって、これによって、前記プロセッサは、前記複数のトランスデューサの各々のための出力信号を生成するために、前記検出された振動を処理し、これによって、使用モードの場合には、スクリーンのテストポジションに接触しているユーザに所望の感覚応答を与えるために、前記複数のトランスデューサは、スクリーンを付勢する、プロセッサと、を有する、タッチセンスデバイスが提供される。
【０００６】
前記振動ジェネレータは、振動ペン（vibration  stylus）であってもよい。
【０００７】
本発明の他の側面によれば、タッチセンスデバイスをキャリブレーションする方法であって、前記タッチセンスデバイスは、タッチセンススクリーンと、前記スクリーンに設置された複数のトランスデューサと、プロセッサとを有し、当該方法は、スクリーン上のテストポジションにおいて前記スクリーンに信号を入力するステップであって、これにより前記スクリーンは、振動するよう付勢される、ステップと；前記複数のトランスデューサを用いることによって、前記スクリーンの振動を検出するステップと；前記タッチセンスデバイスのプロセッサにおいて、前記複数のトランスデューサの各々に対して出力信号を生成する前記検出された振動を処理するステップであって、これにより、前記出力信号によって前記トランスデューサがドライブされている場合、前記スクリーンは前記テストポジションにおいて、所望の感覚応答を生成するよう付勢される、ステップと；を有する方法が提供される。
【０００８】
本発明は、明細書及び添付の図面を参照しながら例示として記載されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】タッチセンスデバイスを示す図である。
【図２ａ】センサのテストポイントとは異なるポジションから伝搬した応答に対する時間逆転フィルタを通したインパルス応答（time  reversal  filtered  impulse  responses）を時間的にとらえたグラフである。
【図２ｂ】整合逆転入力レスポンス（matched  inversed  input  response）によりフィルタリングされた後の図２ａの入力インパルス応答の時間的変化を示すグラフである。
【図２ｃ】図２ｂの出力の正規化された出力の加算と差のコンビネーションを示すブラフである。
【図３ａ】センサのテストポイントから伝搬した同様のポジションからの応答に対して取得された、時間逆転フィルタリングされた２つの入力のインパルス応答の時間的変化を示すグラフである。
【図３ｂ】整合逆転入力レスポンス（matched  inversed  input  response）によりフィルタリングされた後の図３ａの入力インパルス応答の時間的変化を示すグラフである。
【図３ｃ】図３ｂの出力の正規化された出力の加算と差のコンビネーションを示すブラフである。
【図４ａ】｜力｜と各チャネルＦ及び算術加算ＦＡとの関係をｌｏｇ対ｌｏｇでプロットしたグラフである。
【図４ｂ】図４ａの各チャネルをＦＡで除算（すなわち正規化）し、ｌｏｇ対ｌｉｎ（リニア）でプロットしたグラフである。
【図５ａ】図４ａの各信号の時間的インパルス応答を示すグラフである。
【図５ｂ】図４ａの各信号の時間的インパルス応答を示すグラフである。
【図５ｃ】図４ａの各信号の時間的インパルス応答を示すグラフである。
【図５ｄ】図４ａの各信号の時間的インパルス応答を示すグラフである。
【図６ａ】図５ａないし図５ｄの各々の時間逆転フィルタを示すグラフである。
【図６ｂ】図５ａないし図５ｄの応答信号の各々で畳み込みを行った図６ａの時間逆転フィルタを示すグラフである。
【図７ａ】時間逆転フィルタを作るための異なるスナップショット長（５ｍｓ）を用いて得られた、タッチポイントにおける出力信号を示す図である。
【図７ｂ】時間逆転フィルタを作るための異なるスナップショット長（７．５ｍｓ）を用いて得られた、タッチポイントにおける出力信号を示す図である。
【図７ｃ】時間逆転フィルタを作るための異なるスナップショット長（１０ｍｓ）を用いて得られた、タッチポイントにおける出力信号を示す図である。
【図８ａ】図７ａの出力信号の変化を示すグラフである。
【図８ｂ】図７ｂの出力信号の変化を示すグラフである。
【図８ｃ】図７ｃの出力信号の変化を示すグラフである。
【図９】図４ａないし図８ｃの方法のステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の説明
スクリーンにおける振動は、振動ペンによって生成されてもよい。
【００１１】
このようにして、このタッチセンスデバイスは、自己校正（self-calibrating）することができ、すなわち、自己に教育することができる。これは、所望の触感覚（haptic  sensation）を生成するための各トランスデューサに与えられる信号（特に伝達関数）を計算する必要性を軽減させる。伝達関数を計算することはシステマティックであり、数学的に正確である。しかしながら、特に、複数の位置において触感覚（すなわち、複数領域の感覚）を提供するような複雑なシステムに対しては、計算処理は、手間のかかるものである。複数のトランスデューサは、相反変換器（reciprocal  transducer）であってもよい。このようにして、装置は、相反性（reciprocity）の利点を有する。相反性の一般的な原理は、以下のように表現できる。すなわち「観測点（observation  point）における流れ（flow）の応答が、ソース点（source  point）における電位の作用によって生じた場合、流れと電位との間の関係は、二つの点の役割が入れ替わった場合においても、不変である」と表現できる。この原理は、電磁気学（ローレンツの相反定理：Lorentz  reciprocity）、静電気学（グリーンの相反定理：Green’s  reciprocity）、アンテナデザイン及び音響学（Rayleigh-Carsonの相反定理）に対して適用される。本明細書において、相反性とは、トランスデューサにおける電圧から、テストポイントにおける速度への伝達関数は、テストポイントにおける力から、トランスデューサにおける電流への伝達関数に等しいことを意味する。テストポイントにおける速度の測定は難しい。しかしながら、トランスデューサからの電流を測定することは、確実に行える。
【００１２】
あるトランスデューサは、相反性がなく、あるいは部分的、又は完全に相反性があることもある。複数のトランスデューサが、完全に相反性がない場合であっても、前方と逆方向の伝達関数との間には、既知の関係が依然として存在する。したがって、依然として、検出された振動は、出力信号を決定するために用いられてもよい。しかしながら、この処理は、確実性が劣ることとなる。
【００１３】
検出された振動は、入力信号の伝達関数を（すなわち、測定によって）決定するために処理される。この処理は、更に、この伝達関数の逆を推論するステップを更に有する。すなわち、これは、各々のトランスデューサから、テストポジションにおける純粋なインパルス（pure  impulse）を発生するために必要な伝達関数である。
【００１４】
前記推論するステップは、直接的な計算によるため、伝達関数Ｈ（ｆ）の測定の後、逆変換によってＨ−１（ｆ）を得てもよい。あるいは、前記推論するステップは、間接的な計算であってもよい。たとえば、フィードバック適応フィルタ技術を用いて暗黙的（implicitly）にＨ（ｆ）を逆転させてもよい。あるいは、前記推論するステップは、ヒューリスティックであってもよい。たとえば、パラメトリックイコライゼーション処理を用いて、逆伝達関数を推定するために、パラメータを調整してもよい。
【００１５】
あるいは、前記推論するステップは、測定された時間応答を反転させ（reversing）てもよい。これは、周波数領域において、複素共役と同等である。したがって、適合フィルタ（matched  filter）応答、すなわち、
【００１６】
【数１】
2012523603.tif 000003
が生成される。この場合、フィルタを適用した結果は、純粋なインパルスではなく、自己相関関数（autocorrelation  function）である。
【００１７】
得られた逆伝達関数は、デバイスによる後の利用のために記憶されてもよい。例えば、伝達関数マトリクスにおいて、マトリクスの関連する位置に格納された複数のトランスデューサの各々に対する逆伝達関数と共に格納する。伝達関数マトリクスの空間的解像度（spatial  resolution）は、キャリブレーションテストポイントの間を補間することによって、増加させてもよい。
【００１８】
逆時間応答（time-reversed  responses）は、少なくとも検出された信号の期間の長さの固定された遅延を付加することにより生成され得る。この固定された遅延は、少なくとも５ｍｓ、少なくとも７．５ｍｓ、又は少なくとも１０ｍｓであってもよい。測定された時間応答は、周波数領域において、検出されたすべての応答の合計によって除算することにより、正規化された後フィルタリングされる。そして、スペクトル的に、応答がより白色になるように、時間領域に変換される。
【００１９】
したがって、本発明の他の側面によれば、タッチセンスデバイスをキャリブレーションする方法であって、前記タッチセンスデバイスは、タッチセンススクリーンと；前記スクリーンに接続された複数の振動トランスデューサと；信号プロセッサとを有し、タッチに応答して、少なくとも前記複数のトランスデューサの幾つかは、触覚フィードバックを前記スクリーンに提供するよう構成され、当該方法は、振動信号を前記スクリーンのテストポジションに入力するステップであって、これにより前記スクリーンが振動で付勢される、ステップと；振動信号に応答して、前記複数のトランスデューサからの信号を用いて、スクリーンにおける振動を検出するステップと；信号プロセッサにおいて、前記複数のトランスデューサの各々の出力信号を生成するために、検出された信号を測定するステップであって、これによって、前記トランスデューサは、前記出力信号によってドライブされ、前記スクリーンを付勢し、所望の触感覚を前記テストポジションにおいて生成する、ステップと；を有し、前記出力信号は、前記検出された信号の時間的に逆転されたコピーを用いて、前記検出された信号をフィルタリングすることによって生成される、方法が提供される。
【００２０】
この時間的に逆転されたコピーは、少なくとも検出された信号の期間の長さの固定された遅延を含んでもよい。この固定された遅延は、少なくとも５ｍｓ、少なくとも７．５ｍｓ、又は少なくとも１０ｍｓであってもよい。各々のトランスデューサにおいて検出された振動は、正規化され、その後フィルタリングされる。例えば、周波数領域において、すべての計測された応答の合計により除算することにより、そして、時間領域に変換し、応答をスペクトル的により白色にすることにより行われる。
【００２１】
所望の触感覚は、所定のテストポイントにおける最大の応答であってもよい。したがって、トランスデューサの各々の出力信号は、相互に位相が合っている（in-phase）おり、これによって、トランスデューサによって生成される変位（displacement）の合計が、所定のテストポイントの最大変位に加えられる。他のテストポイントにおいては、位相キャンセレーションが生じることに留意すべきである。
【００２２】
あるいは、所望の触感覚は、所定のテストポイントにおける最小の応答であってもよい。したがって、テストポジションにおいて与えられる変位は、合計が０となるよう、トランスデューサの各々の出力（すなわち、適切な伝達関数）が選択される。これは、２つのトランスデューサによって、一方の出力を他方の出力と相対的に反転させることにより達成される。
【００２３】
所望の触感覚は、第１のテストポイントで最大で、かつ、第２のテストポイントで最小であってもよい。あるいは、所望の触感覚は、所定のテストポイントで、最大と最小の間の応答であってもよい。例えば、これは、複数のテストポイントにおける応答が考慮される場合である。
【００２４】
この所望の触感覚は、ユーザに対してボタンクリックの感覚を与えてもよい。あるいは、（生成された変位及び／又は加速度に関する）複合的な感覚信号が、追加的な情報をユーザに与えるために生成されてもよい。感覚的フィードバック信号は、ユーザのアクションやジェスチャ等に関連してもよい。あるいは、又は、追加的に、この感覚的信号は、ディスプレイのアクションやリアクションの観点で、タッチセンス表面の応答に関連してもよい。
【００２５】
この出力（すなわち、搬送波）信号は、一周波数のサイン波であってもよい。あるいは、この搬送波は、周波数範囲をカバーする複数のサイン波を有してもよい。あるいは、スイープ（チャープ：chirp）してもよく、又は、ＦＭ変調のサイン波、又は、バンドが制限されているノイズ信号、又は、バンドが制限されているノイズでキャリヤが変調されていてもよい。
【００２６】
タッチセンススクリーンは、複数のパルス又はパルスのストリームを有する信号を適用することにより振動する。
【００２７】
振動は、いかなるタイプの振動を含んでもよい。例えば、屈曲波（bending  wave）振動、より詳細には、共振屈曲波（resonate  bending  wave）振動を含んでもよい。
【００２８】
振動励振器（vibration  exciter）は、スクリーンの表面に屈曲波振動を適用するための手段を含み得る。この振動励振器は、電気機械的であってもよい。
【００２９】
励振器は、電磁気的励振器であってもよい。このような励振器は、当該技術分野において知られている。例えば、本出願人に帰属する国際公開９７／０９８５９号，国際公開９８／３４３２０号及び国際公開９９／１３６８４号は、これを開示しており、ここで引用することによって、本出願に組み込まれる。あるいは、励振器は、圧電トランスデューサ、磁わい（magneto-strictive）励振器、ベンダ（bender）又はねじれ（torsional）トランスデューサ（国際公開００／１３４６４号に開示されているタイプ）であってもよい。励振器は、国際公開０１／５４４５０号に記載されているような、分散モードのアクチュエータ（distributed  mode  actuator）であってもよく、この引用によって、本明細書に組み込まれる。（異なるタイプと予想される）複数の励振器は、協調した形式で動作するよう選択されてもよい。前記又は各々の励振器は、内蔵されてもよい。
【００３０】
タッチ表面は、パネル状の屈曲波デバイスの部材であってもよい。例えば、共振屈曲波デバイス（resonant  bending  wave  device）であってもよい。タッチスクリーンは、ラウドスピーカであってもよく、第２の振動励振器が、振動を付勢し、音響的出力を発生させる。あるいは、触感覚のフィードバックを提供するために用いられる１つの励振器が、音響信号を提供し、ラウドスピーカとしてタッチスクリーンをドライブするために用いられてもよい。例えば、タッチスクリーンは、国際公開９７／０９８４２号に記載されているような共振屈曲波モードラウドスピーカであってもよい。この出願は、引用により、本明細書に組み込まれる。
【００３１】
表面への接触は、本出願人に帰属する国際公開０１／４８６８４号、国際公開０３／００５２９２号、国際公開０４／０５３７８１号に記載されているように、検出され及び／又はトラッキングされる。これらの国際特許出願は、引用により本明細書に組み込まれる。あるいは、他の、既知の方法が、このような接触を受け取り、かつ記録し又は検出するために用いられてもよい。
【００３２】
本発明は、プロセッサ制御コードを提供し、上述の方法をインプリメントする。例えば、ディスク、ＣＤ、又はＤＶＤ-ＲＯＭ、プログラムされたメモリ、例えば、読み出し専用メモリ（ファームウエア）、又は光又は電気的信号キャリヤなどのデータキャリヤ上にインプリメントする。本発明の実施例をインプリメントするコード（及び／又はデータ）は、（インタープリタで解釈された、又はコンパイルされた）従来のプログラム言語（例えばＣ、又はアセンブラコード、ＡＳＩＣをセットアップするコード、又は、ＦＰＧＡ、又は、Ｖｅｒｉｌｏｇ（登録商標）又はＶＨＤＬ（Very  High  speed  integrated  circuit  Hardware  Description  Language）などのハードウエア記述言語）による、ソース、オブジェクト、又は実行可能なコードを含む。相互に通信し合う複数のコンポーネント間で、これらのコード及び／又はデータが分散され得ることは、当業者であれば理解できるであろう。
【実施例】
【００３３】
［詳細な説明］
図１は、タッチセンススクリーン１４にマウントされた４つの感覚入力振動トランスデューサ１２（スクリーン上でのトランスデューサの数はいくつであってもよい）を含むタッチセンス感覚デバイス（touch-sensitive  haptics  device）１０を示している。トランスデューサ１２は、双方向アンプ２２を介してシステムプロセッサ２０に接続されている。スタイラス（ペン）１６は、双方向アンプ２４を介して同様にシステムプロセッサに接続されている。
【００３４】
タッチセンスデバイスは、ノーマルユースと、トレーニングモードの２つのオペレーションモードを有している。ノーマルユースにおいては、すなわち、ユーザは、タッチセンスデバイス１０のスクリーン１４を用いて、トランスデューサ１２は、表面へのタッチの検出に応答して、必要とされるローカライズされた感覚の力のフィードバック（haptic  force  feedback）を生じさせる。感覚フィードバックを生じさせる本方法は、デバイスのオペレーションに関して限定的ではなく、ここに記載されているようにいかなる既知の技術を利用してもよい。この触感覚（haptic  sensation）は、ボタンを押す感覚をシミュレートするクリック、あるいは、より複雑な他の感覚をシミュレートしてもよい。すなわち、スライドする動き、増加／減少する感覚などに関連してもよい。更に複雑な感覚としては、スクリーンにおける、指の、スライド、ピッチング、又は回転のジェスチャに関連してもよい。トレーニングモードにおいては、スタイラス１６は、指定されたテストポイントにおいて振動信号を送る（inject）ために用いられる。従って、スタイラス１６は、「力のペン」であるということができる。トランスデューサ１２は、この入力信号を検出するセンサとして用いられる。トランスデューサは、したがって、相反性トランスデューサであり、スクリーンにおいて振動を作り出す付勢信号を生成する出力デバイスとして、及び、スクリーンにおいて振動を検出し、振動を、分析に用いる信号に変換する入力デバイスとして機能する。すべてのトランスデューサが相反性デバイスであることが望ましい。なお、全てのトランスデューサが相反性でなくてもよい。相反性デバイスは、より複雑である。
【００３５】
システムプロセッサ２０は、信号を生成する。この信号は、スタイラス１６に、双方向アンプ２４を介して送られる。そして、信号はトランスデューサ１２によって受信される。双方向アンプ２２は、システムプロセッサ２０と各トランスデューサに接続されており、各チャネルに１つのアンプ（すなわち各トランスデューサに１つのアンプ）が接続されている。スタイラス１６は、トランスデューサ１２から生成される、スクリーンの感覚フィードバックを検出するよう構成されており、検出された信号をプロセッサ２０に、双方向アンプ２４を介して送信する。
【００３６】
図２ａは、逆時間フィルタリングされたインパルス応答の時間的な振動を示している。これは、タッチセンススクリーン上のテストポイントにおけるスタイラス１６によるシステムへの入力であり、このテストポイントから異なる間隔に位置する２つのトランスデューサで計測されたものである。２つの信号は、振幅の増加に関して、シヌソイド（sinusodial）の性質を有し、時間が経過すると減少する。第１の信号ｈ１ｉは、第１のトランスデューサによって受信された信号を示している。第１の信号は、負のピークが、０．００１８ｓ近辺で発生しており、そして、正のピークが０．００２ｓ近辺で発生している。第２の信号ｈ２ｉは（第２のトランスデューサで受信され）、負及び正の振幅のピークが、第１の信号の約０．０００５ｓ後に発生している。この信号は、複数のトランスデューサの位置に０．００３ｓ後に到達している。
【００３７】
図２ｂは、各トランスデューサの出力信号をプロットしたものであり、これは、図２ｂの入力レスポンスのフィルタリングの結果である。この入力レスポンスは、整合フィルタ（matched  filter）によりフィルタリングされたものであり、このフィルタは、システムプロセッサ２０がインパルス応答を逆転（invert）することによって作り出される。すなわち、第１の信号ｔｔ１ｉは、逆転した入力信号ｈ１ｉを用いて、第１の入力信号ｈ１ｉをフィルタリングすることによって作り出される。同様に、第２のフィルタリングされた信号ｔｔ２ｉは、逆転した入力信号ｈ２ｉを用いて、第２の入力信号ｈ２ｉをフィルタリングすることによって作り出される。図２ｂに示されるように、出力信号は、大部分が整合している（generally  consistent）。すなわち、位相において同様な振幅を有している。両信号は、（正の）最大振幅が０．００３ｓ近辺で発生している。したがって、スクリーンを付勢するための適切な出力信号が各トランスデューサに対して適用された場合には、テストポイントにおいてこれらの出力信号は、両者とも、最大出力を呈することになる。
【００３８】
図２ｃは、整合フィルタの出力の同相の部分（in-phase）を結合した結果と、位相のはずれたもの（out-of-phase）を結合した結果である。正規化された整合フィルタの応答の総和（すなわち、位相の合ったものの統合）は、テストポイントにおける信号を増加させ、そして、正規化された整合フィルタの応答の差（すなわち、位相の外れたものの統合）は、０．００３ｓにおいて（すなわち、テストポイントにおいて）キャンセレーションとして働く。
【００３９】
図３ａないし図３ｃは、入力信号を測定するトランスデューサがテストポイントから等距離にあること以外は、図２のものと略同様である。第１のトランスデューサによって測定された第１の入力信号ｈ１ｉは、負のピークの振幅が、０．００２ｓ近辺で発生している。そして、第２のトランスデューサによって測定された第２の信号ｈ２ｉは、正のピークの振幅が、同様の時刻で発生していることが分かる。
【００４０】
図３ｂは、図３ａの入力応答をフィルタリングした結果をプロットしたものである。入力応答は整合フィルタによりフィルタリングされる。整合フィルタは、システムプロセッサ２０により、インパルス応答を逆転（invert）することにより作り出される。すなわち、第１の信号ｔｔ１ｉは、逆転した入力信号を用いて第１の入力信号ｈ１ｉをフィルタリングすることにより作り出される。同様に、第２のフィルタリングされた信号ｔｔ２ｉは、逆転した入力信号を用いて第２の入力信号ｈ２ｉをフィルタリングすることにより作り出される。図３ｂに示すように、フィルタリングされた入力（すなわち出力）信号は、略整合している。すなわち、位相において類似の振幅を持つ。両者の出力信号とも、略０．００３ｓに（正の）最大振幅を持つ。したがって、関連する出力信号が、関連するトランスデューサに独立に入力されると、トランスデューサは、スクリーンに振動を生成し、テストポイントにおいて最大値を呈することとなる。
【００４１】
図３ｃは、整合フィルタの出力の同相の部分（in-phase）を結合した結果と、位相のはずれたもの（out-of-phase）を結合した結果である。正規化された整合フィルタ応答の総和を出力する場合（すなわち、同相の結合）、結果として生じる出力は、テストポイントにおける最大振幅を増加させる。逆に、正規化された整合フィルタ応答の差（すなわち、位相のずれた結合）は、テストポイントにおけるキャンセレーションに結果としてなる。すなわち、テストポイントにおいて振動が無いこととなる。
【００４２】
上述のように、図２ａないし図２ｃにおいては、テストポジションは、トランスデューサから異なる距離に存在する。そして、図３ａないし図３ｃにおいては、テストポジションは、トランスデューサから同等の距離に存在する。センサに対する両テストポジションの状況は、時間逆転方法（time  reversal  method）が、遅延の差を補償することを十分に示している。
【００４３】
図４ａないし図９は、時間逆転インパルス応答（time-reversed  impulse  response）を用いた整合フィルタ応答（matched  filter  response）を作る代替の方法を示している。図９に示すように、最初のステップＳ２００は、スクリーンのテストポジションに信号を入力する。そして、この入力信号を複数の位置において測定する（Ｓ２０２）。図４ａにおいて説明したように、測定された応答の各々は、必要に応じて白色化される（whitened）（Ｓ２０４）。図５ａないし５ｄにおいて説明するように、フィルタは、各インパルス応答のスナップショットを取得することによってフィルタが形成される（Ｓ２０８）。そして、このスナップショットを逆転させる（Ｓ２１０）。
【００４４】
時間逆転信号のスペクトルは、オリジナルの複素共役である。
オリジナル：ｘ（ｔ）  −＞  Ｘ（ｆ）
フィルタ：ｙ（ｔ）＝ｘ（−ｔ）；Ｙ（ｆ）＝ｃｏｎｊ（Ｘ（ｆ））
これは、固定的な遅延を加えることにより近似できる、すなわち、
ｚ（ｔ）＝ｘ（Ｔ−ｔ）  ｉｆ  ｔ＜＝Ｔ，又はｚ（ｔ）＝０  ｉｆ  ｔ＞Ｔ
このフィルタが信号に適用された場合（ここでは近似は無視する）、位相の情報は取り除かれ、しかしながら振幅の情報は増加する。
ｙ（ｔ）＊ｘ（ｔ）  −＞  Ｘ（ｆ）×Ｙ（ｆ）＝｜Ｘ（ｆ）｜＾２
（事実、結果として生じる時間応答は自己相関関数である。）ステップＳ２１２に示すように、フィルタの振幅は、図７ａないし図８ｃに示すように調整される。フィルタは、各々の位置に適用される出力信号を生成するために、各インパルス応答に適用される（Ｓ２１４）。
【００４５】
図４ａは、｜力｜と各々のチャネル（Ｆ）（すなわち、４つの感覚入力振動トランスデューサ）の周波数との間のｌｏｇ対ｌｏｇのプロットを示している。図４ｂは、４つのチャネル応答をＦＡ（ＦＮ）で除算した（すなわち、正規化された）ｌｏｇ対ｌｉｎ（リニア）のプロットを示している。各々の応答をＦＡで除算することは、これらをスペクトル的により白色にする。これは、本方法の有効性が増すことになる。これは、フィルタリングプロセスにおいて、振幅応答は二乗されるからであり、したがって、信号がスペクトル的に白色、すなわちフラットである場合には有利だからである。
【００４６】
図５ａないし図５ｄは、４つの正規化された応答の各々が時間領域に変換され、個々のインパルス応答（ＧＹｔｉｍｅ<ｉ>）を示している。これらのインパルス応答も、各応答のピークにより除算することによって正規化されている。
【００４７】
時間逆転フィルタＴＲは、図５ａないし図５ｄのインパルス応答の有限のスナップショットを取得し、時間に関してこれらを逆転させることによって形成される。このＴＲは、これらの中にサンプルの長さと等しい遅延を組み込んでいる。図６ａは、各々のチャネル（０、１、２、及び３）に対する時間逆転フィルタを示している。
【００４８】
【数２】
2012523603.tif 000004
ここで、ｋｍａｘ＝ｓａｍｐｌｅｓ（ｌｅｎｇｔｈ）である。
【００４９】
図６ｂは、時間領域（GYtime）で、フィルタリングされた応答GYrespを得るために、適切なインパルス応答によってフィルタを畳み込んだ結果を示している。この畳み込みは、以下のように表現される。
【００５０】
【数３】
2012523603.tif 000005
図６ｂに示すように、応答は共通の最大値を有する。しかしながら、幾つかのリンギングを呈する。共通の最大値が発生するのは、位相／時間情報が修正されているからである。リンギングが発生するのは、振幅の情報が誇張されるからである。
【００５１】
図７ａないし図８ｃは、タッチ位置の４つの信号の総和を最大化又は最小化するために、どのようにフィルタ振幅が調整されるかを示している。ゼロサムを得る無限に多くの方法が存在する。なぜなら、システムは劣決定（under  determined）であるが、ただ３つの線形的に独立な（直交の）正規化した応答集合があるだけだからである。これらの３つの集合のいかなる算術和も、ゼロ応答を同様に生成する。応答を最大化する正規化された集合はユニークである。したがって、４つの信号で、ゼロサムを得る３つの方法（ｓｉｇ．０、ｓｉｇ．１、ｓｉｇ．２）が存在し得る。そして、最大のサム（maximum  sum）を得る１つの方法（信号３）が存在し得る。これは、様々なマトリクスの固有値に反映される。固有値は、直交している点に留意すべきである。すなわち、もしｉ＝ｊの場合には、Ｅ（ｉ）．Ｅ（ｊ）＝１であり、その他の場合には、０である。
【００５２】
図７ａ及び図８ａは、５ｍｓのスナップショットを用いて形成されたフィルタを用いた結果を示している。図７ｂ及び図８ｂは、５ｍｓのスナップショットを用いて形成されたフィルタを用いた結果を示している。そして、図７ｃ及び図８ｃは、１０ｍｓのスナップショットを用いて形成されたフィルタを用いた結果を示している。図７ａから図７ｃは、主成分分析（ＰＣＡ：principle  component  analysis）を用いている。これは、GYrespの各々の振幅のピークを単に着目している。詳細な式は以下の通りである。
【００５３】
【数４】
2012523603.tif 000006
図７ａないし図８ｃの信号の各々に対して、ｓｉｇ<3>が、以下の式を用いることによって実行される。
【００５４】
【数５】
2012523603.tif 000007
ここで、ｐｗｒｎは、処理された信号ｎの各々における合計されたパワーのベクトルである。
【００５５】
以下の値が、各バリエーションに対して計算される。
【００５６】
【数６】
2012523603.tif 000008
ここで、ｐｗｒＴは、ｐｗｒの転置行列であり、ベクトル１０．ｌｏｇ（ｐｗｒ）は、ｐｗｒと同じ情報であるが、デシベルにより表されたものである。
【００５７】
図７ａに対して、これらの値は、以下の通りである。
【００５８】
【数７】
2012523603.tif 000009
最大化されたチャネルのパワーは、１．０に正規化される。したがって、他の３つの値は、最小化されたチャネルを介してどの程度、値が得られるかを示している。したがって、小さい値が好ましい。
【００５９】
図７ｂに対して、これらは以下の通りである。
【００６０】
【数８】
2012523603.tif 000010
図７ｃに対して、これらは以下の通りである。
【００６１】
【数９】
2012523603.tif 000011
図８ａないし図８ｃは、主成分分析（ＰＣＡ）を用いており、これは、GYrespの各々のトータルエネルギーに着目している。
【００６２】
【数１０】
2012523603.tif 000012
2012523603.tif 000013
図８ａに対して、その値は以下の通りである。
【００６３】
【数１１】
2012523603.tif 000014
図８ｂに対して、その値は以下の通りである。
【００６４】
【数１２】
2012523603.tif 000015
図８ｃに対して、その値は以下の通りである。
【００６５】
【数１３】
2012523603.tif 000016
これらの結果は、長いフィルタが望ましいことを示している。しかしながら、短いものでも納得のゆく結果を示す。
【００６６】
主成分分析は、各チャネルをドライブする最良の振幅を得るために適切な方法である。その他の同様な方法が存在する。
【００６７】
当業者であれば、多くの他の有用な代替の方法が考えつくはずである。本発明は、記載された実施例に限定されるものではないことを理解すべきである。そして、本明細書に添付の請求項の精神及び技術的範囲にあることが当業者に明らかである修正を含むと理解すべきである。
【図１】
2012523603.tif 000017
【図２ａ】
2012523603.tif 000018
【図２ｂ】
2012523603.tif 000019
【図２ｃ】
2012523603.tif 000020
【図３ａ】
2012523603.tif 000021
【図３ｂ】
2012523603.tif 000022
【図３ｃ】
2012523603.tif 000023
【図４ａ】
2012523603.tif 000024
【図４ｂ】
2012523603.tif 000025
【図５ａ】
2012523603.tif 000026
【図５ｂ】
2012523603.tif 000027
【図５ｃ】
2012523603.tif 000028
【図５ｄ】
2012523603.tif 000029
【図６ａ】
2012523603.tif 000030
【図６ｂ】
2012523603.tif 000031
【図７ａ】
2012523603.tif 000032
【図７ｂ】
2012523603.tif 000033
【図７ｃ】
2012523603.tif 000034
【図８ａ】
2012523603.tif 000035
【図８ｂ】
2012523603.tif 000036
【図８ｃ】
2012523603.tif 000037
【図９】
2012523603.tif 000038
【国際調査報告】
2012523603.tif 000039
2012523603.tif 000040
2012523603.tif 000041