JP2016507120A - タッチパネル装置及び方法 - Google Patents

Abstract

タッチパネル精度を改善するための装置及び方法が提供される。キャリブレーションサンプリングコントローラ（８３０）が、タッチエミュレートスタイラスをタッチパネル（８１５）に関連して既知のＸ−Ｙ座標位置に位置決めしスタイラスを押下げるようにＸ−Ｙ座標位置決め装置に指令する。タッチサンプリングモジュール（８３５）が、サンプルを受け取り、タッチパネルノードに関連付けられる信号振幅に対応するキャリブレーションサンプル値をストアする。各ノードはタッチパネルロー／コラム交差地点に関連付けられるＸ−Ｙ座標位置に対応する。信号振幅は押下げられたスタイラスのＸ−Ｙ座標位置へのノードの物理的近接に対応する。タッチパネル特性モデラー（２１０）が、ノードキャリブレーションサンプル値を受け取り、タッチパネルにわたるタッチエミュレートスタイラスの経路の関数としてノードキャリブレーションサンプル値の特性モデルを生成する。

Description

本明細書に記載される構造及び方法は、タッチパネルに関連し、タッチパネルの端部における精度を高めることを含む。

タッチパネルは、タッチパネルを組み込むデバイスのユーザーがそのサブ領域に触れたとき、タッチパネルにより実装される全体的なタッチ感知エリアの特定のサブ領域を識別するために用いられる入力デバイスである。タッチパネルは典型的に、モノリシックなタッチセンシティブディスプレイ入力／出力デバイスをつくるために、発光ダイオード（ＬＥＤ）スクリーン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーン、陰極線管（ＣＲＴ）スクリーンなどの情報提示スクリーンに載せて取り付けられる。

タッチパネルは、種々の技術を用いて人のタッチを検出するように設計され得る。典型的な容量性タッチパネルは、透明基板上に製造される一連の薄い導電性パターンを有し得、透明絶縁性層がこの導電性パターン層を覆う。一連の薄い導電性パターンの各々がキャパシタの１つのプレートを形成し、透明絶縁性層はキャパシタ絶縁体を形成する。透明絶縁性層と接触する人の指も、導体であり、タッチされたエリアの辺りの１つ又は複数の励起された導電性パターンを囲む静電界を歪める。この電界歪みは静電容量の変化として読み出される。

導体を励起及び感知するロー及びコラムのグリッドが、一般に、本明細書においてＸ−Ｙノードと称するロー／コラム交差地点のＸ−Ｙパターンを形成する。典型的なタッチパネル実装において、例えば、容量性タッチパネルが導電性パターンの単一ローを励起し得、そして一方、一度に１コラム、各コラムに関連付けられる静電容量の大きさを測定し得る。その後、タッチパネルは、全タッチパネルスキャンがパネル上の各Ｘ−Ｙノードに対して静電容量値を収集するまで、導電性パターンの次のローを励起し得、そして一方、各コラムの静電容量を測定し得る。

本明細書に開示する装置及び方法は、タッチパネル表面にわたる既知のＸ−Ｙ座標位置において生成されるタッチ事象のシーケンスに応答して、タッチパネルからキャリブレーションサンプル値のセットを受け取る。キャリブレーションサンプル値のセットはその後、タッチパネルにわたる線形距離に関連付けられるＸ−Ｙ次元に曲線当てはめされる。その結果の曲線、又は曲線のファミリは、パネルの特定の位置における線形距離の関数としたタッチパネル応答の特性であり、タッチパネル応答のタッチパネル特性モデルを表す。

「タッチ事象」という用語は、本開示の目的のため、サンプリング時間における、人の指、タッチエミュレートスタイラス、ロボット制御されたタッチエミュレートスタイラスなどによりタッチパネル表面の地点又は一部における接触押下（contact depression）或いは押下されている状態、を意味する。タッチ事象が、接触地点における及び／又はその周りにおけるタッチ近接に関連付けられる、静電容量又は他の物理的パラメータを変化させる。

ランタイムにおいて、構造及び方法は、ランタイムタッチパネル事象に関連付けられるランタイムサンプル値のセットを受け取る。本明細書において用いられるように「ランタイム」は、タッチパネルをキャリブレート又は特徴付ける時間の後であり、キャリブレーション事象以外のタッチパネル事象の位置を判定することに関連付けられる、時間を意味する。ランタイムサンプル値は、どのタッチパネルロー、コラム、又は他の線形経路がランタイムタッチパネル事象に最も強く関連付けられるかを判定するために、評価され、互いと比較される。

最も強く関連するロー、コラム、又は他の線形経路上へのタッチ事象の座標位置の投影（projection）が判定される。ロー、コラム、又は線形経路に関連付けられるノード（最大の大きさの「経路ノード」）に対応する最大ランタイムサンプル値の大きさは、タッチパネル特性モデルに代入される。その後、このモデルは、最大の大きさの経路ノードと、２番目に大きい経路に関連するランタイムサンプル値に向かう方向の経路に沿ったタッチ事象座標値の投影点（point-of-projection）との間の距離について求められる。しかし、最大の大きさの経路ノードが周辺Ｘ−Ｙノードである場合、２番目に大きい経路に関連するランタイムサンプル値は小さい。この後者の場合において、投影点は、タッチパネルの端部に向かって外方である。

これらの方法及び構造は、タッチパネル事象に最も強く関連付けられるＸ−Ｙノードにより境界が定められるエリアを単に識別することに比して、タッチパネル事象の位置をより正確に判定し得る。また、タッチパネルの周囲における概ね利用不能なタッチパネルエリアに関連付けられる場所が判定され得、このような周辺エリアが利用可能となる。

本発明の種々の例示の図示に従ったタッチパネルの概略図である。

本発明の種々の例示の図示に従った、タッチパネル特性曲線のファミリ及びタッチパネル特性モデラーのブロック図と表である。

本発明の種々の例示の図示に従った、指数的タッチパネル特性曲線及びタッチパネル特性モデラーのブロック図とグラフである。

本発明の種々の例示の図示に従った、放物線タッチパネル特性曲線及びタッチパネル特性モデラーのブロック図とグラフである。

本発明の種々の例示の図示に従った、線形タッチパネル特性曲線及びタッチパネル特性モデラーのブロック図とグラフである。

種々の例示のアクティビティに従ってタッチパネル特性モデルをつくる方法のフローチャートである。

種々の例示のアクティビティに従ってタッチ事象の位置を補間するためにタッチパネル特性モデルを用いる方法のフローチャートである。

本発明の種々の例示の図示に従った、タッチパネル特性モデル生成及び補間装置のブロック図である。

図１は、本発明の種々の例示の図示に従ったタッチパネル１００の概略図である。例示のタッチパネル１００は、Ｒ１〜Ｒ１０で表わす１０個のロー、及びＣ１〜Ｃ６で表わす６個のコラムを含む。例示のタッチパネル１００は、容量性技術を用い、基板上に製造され、透明絶縁性オーバーレイで覆われる、ダイヤモンド形状のフォイルパターン（例えば、ダイヤモンドパターン１１８）のコラムを含む。この特定の例示のタッチパネル１００において、特定のコラムに関連付けられるダイヤモンドフォイルパターンが電気的に接続される。これに対し、特定のローに沿ったフォイルパターンは互いから隔離される。本明細書における構造及び方法は、容量性及びその他の技術に適用可能であり、こういった技術には、抵抗性タッチパネル、光エミッタ及び検出器を用いるタッチパネル、音響パルスエミッタ及びレシーバを用いるタッチパネルなどが含まれることに留意されたい。これらの構造及び方法は、１０個のロー×６つのコラム以外のロー及びコラムマトリックス、及びダイヤモンド以外のセンサパターン形状を含むタッチパネルにも適用し得る。

例示のタッチパネル１００は、継続的に又はタッチ事象を感知する際に、スキャンされ得る。タッチ事象は概して、タッチ１２５の地点から外に拡がるタッチパネルのエリアにわたる静電容量の変化をさせ得ることに留意されたい。しかし、静電容量の変化の大きさは、タッチ１２５の地点から離れる距離の関数として低減する。そのため、例えば、同心円１３０により境界が定められるエリア内のタッチの大きさは、同心円１３３により境界が定められるエリア内の大きさより大きくなり得る。タッチの継続時間が２つ又はそれ以上のパネルスキャン期間まで及ぶとき、拡張されたタッチ事象が起こり得る。

ロー／コラムの交差地点（例えば、ロー６とコラム５の交差地点１４０）は、本明細書において「Ｘ−Ｙノード」とも称する。パネルスキャンを実施するため、各ノードにおいて、そのノードに対して予め判定された基線キャリブレーション静電容量に比した、サンプル時間における静電容量の逸脱の大きさが測定される。この大きさはその後、デジタル化され、Ｘ−Ｙノード毎に１個の、６０個のデータサンプル値のセットとしてストアされる。例示のタッチパネル１００に関連付けられるドライバ回路要素が、選択されたローに駆動信号を印加し、その適用可能なノードにおける静電容量の逸脱をそのノードに共通のコラム感知信号の大きさとして測定する。しかし、本開示に関連付けられる構造及び方法は、その他のパネルスキャンマトリックス、方法、及び手法に等しく適用可能である。

そのため、概して、単一パネルスキャンに含まれる６０個のデータサンプル値のセットが、タッチ事象の位置を囲むノードにおいて測定された基線静電容量値における乱れを反映し得る。これは、タッチ１２５の地点を囲み、複数の周りのＸ−Ｙノードに放射状に広がる、同心円で図示される。従来技術の方法は、タッチ事象の位置を、最大信号ノードによって境界が定められるエリア（例えば、ノード１６２、１６４、１６６、及び１６８により境界が定められるエリア１６０）に隔てる。その結果、周辺エリア１６９において起こるタッチ事象は、エリア１６９がタッチパネルエリアの外のＸ−Ｙノードにより境界が定められていない場合、認識されない可能性がある。

本明細書における装置及び方法は、特性モデルをつくるために、タッチパネルにわたる既知の場所においてつくられたタッチ事象に対応する時間に測定されたタッチサンプル値のセットを曲線当てはめすることによってタッチパネル応答を特徴付ける。各サンプル値は、タッチ事象の時間にＸ−Ｙノードにおいて測定されたタッチ信号振幅の大きに対応する。各Ｘ−Ｙノードに１個の、６０個のサンプル値の１つ又は複数のセットが、各パネルスキャン時間にストアされる。タッチ事象場所は、サンプルの付加的なセットがストアされるにつれてキャリブレーション経路（例えば、キャリブレーション経路１７０）に沿って変えられる。サンプルの複数のセットは、キャリブレーション経路１７０に対応する特性モデルをつくるために曲線当てはめされる。

ランタイムにおいて、タッチ位置（例えば、タッチ位置１７３）におけるタッチ事象に関連付けられる最強信号タッチの大きさのノードサンプル値が、そのタッチ事象に最も強く関連付けられる経路（例えば、経路１７０）を判定するために比較される。例えば、ノード１６６に関連付けられる信号がノード１６４に関連付けられる信号より強く、ノード１６８に関連付けられる信号がノード１６２に関連付けられる信号より強い場合、経路１７０が場所１７３におけるタッチ事象に最も強く関連付けられると判定され得る。

その後、最も強く関連する経路１７０に沿ったノードサンプル値が互いと比較される。タッチ事象位置１７３の投影１７１が、経路１７０に沿った２つの最強信号ノード１６６及び１６８間にある地点１７２において経路１７０を交差する。その後、距離投影ロジックが、（例えば、この例ではノード１６６に対応する）最強信号ノードサンプル値を特性モデルに代入する。パネル内部ノードから、距離投影ロジックは、最強信号経路ノード１６６から２番目に強い信号経路ノード１６８に向かう座標距離１７５を判定する。座標距離１７５は、最も強く関連する経路１７０に沿ったタッチ位置１７３の座標に対応する。

しかし、最大の大きさの経路ノードがパネル周辺エリア１６９におけるＸ−Ｙノードである場合、２番目に大きい経路に関連するランタイムサンプル値は小さい。この後者の場合において、投影点及びそのため距離１７５は、タッチパネルの端部に向かって外方に延びる。幾つかの方法及び構造が、エリア１６０内のタッチ事象の位置１７３を判定するためにＸ−Ｙ次元両方において同様のオペレーションを実施し得る。本明細書における装置及び方法は、以前は利用不能であったパネル周辺エリア１６９内のタッチ事象位置を判定し得る。座標距離１７５を判定するための距離投影ロジックのオペレーションをこれ以降に更に詳細に説明する。

図２は、本発明の種々の例示の図示に従った、タッチパネル特性曲線のファミリ及びタッチパネル特性モデラー２１０のブロック図とグラフ２００である。タッチパネル特性モデラー２１０は、タッチパネルローなどの単一経路に沿った一連のタッチ事象をつくることによって、タッチパネル特性曲線のファミリをつくる。１つの例を挙げるため、タッチパネル特性モデラー２１０は、タッチエミュレートスタイラスを選択されたローの端部に置くこと、及び、そのローの反対の端部へスタイラスをゆっくり動かすことにより、一連のタッチ事象をつくり得る。単一パネルスキャンオペレーション（例えば、数ミリ秒毎に実行される）の間、タッチパネル特性モデラー２１０は、各Ｘ−Ｙノードにおけるタッチ信号振幅に対応するサンプル値を収集する。そのため、タッチパネル特性モデラー２１０は、図１の例示のタッチパネル１００における単一パネルスキャンオペレーションの間各ノードからの１個の、６０個のサンプル値を収集し得る。タッチパネル特性モデラー２１０は、スタイラスがロー又は他の経路に沿って動くにつれてサンプル値のこのようなセットを収集及びストアし続け得る。

グラフ２００の特性曲線のファミリは６つの曲線で構成され、１つの曲線が、「Ｃ１」〜「Ｃ６」で表わす横軸コラムにより示されるように、各タッチパネルコラムに対してタッチパネル特性モデラー２１０により収集されたサンプル値で構成される。例えば、曲線２２０は、コラムＣ３からタッチパネル特性モデラー２１０により収集されたサンプルデータから描かれる。横軸はまた、距離インデックス、即ち、パネル左端に対応するゼロの距離、及びパネル右端に対応する距離１２０、で示される。グラフ２００の縦軸は、１００の最大値に正規化されたタッチ信号大きさを表す。

タッチパネル特性モデラー２１０の例示のオペレーションは、次のように進み得る。モデラー２１０は、スタイラスをパネル左端２３０に置き、スタイラスを押下され、スタイラスを右に動かし始める。位置２３４に対応する特定のパネルスキャンオペレーション時に、特性モデラー２１０は、コラムＣ１に対応するコラムセンサからタッチ大きさ信号サンプル値２３８（例えば、約９８のサンプル大きさ）をストアする。

また、タッチフィールドが図１のタッチ点（point-of-touch）１２５から外方に広がるので、特性モデラー２１０は、コラムＣ２に対応するコラムセンサからのサンプル値２４２（例えば、約１０のサンプル大きさ）も測定及び記録する。特性モデラー２１０はまた、位置２３４に対応するパネルスキャンオペレーションの間、コラムＣ３〜Ｃ６からサンプル値を収集するが、これらのコラムは、これらのサンプル値の大きさが図示した例におけるノイズ閾値を下回る程度にタッチ点から遠く離れている。特性モデラー２１０は、特徴付けられたローにわたってスタイラスを動かし続け、一方で、各パネルスキャンオペレーションの間６０個のデータサンプルのセットを収集する。種々の実装が、上述のように、種々のパネルスキャン手法を用い得る。特徴付けられた特定のロー以外のローに対応するサンプル値が、コラムサンプリング時間の間、或いは、特徴付けられたローに関連付けられる６つのコラムサンプルのセットをストアした後、収集され得る。

そのため、タッチパネル特性モデラー２１０は、タッチパネルにわたる既知の位置においてタッチパネルキャリブレーション事象のシーケンスをつくり、各タッチパネルキャリブレーション事象に対しタッチパネルにわたるノードからタッチ大きさデータを収集し、そのデータからタッチパネルの数学的特徴付けを形成する。図２は、特性モデラー２１０によりつくられる、図１のタッチパネル１００の例示の数学的特徴付けの一部を図示する。図示されるパネル特徴付けの部分は、ノードの単一ローの特徴付けに対応する。例示のロー特徴付けは、６つの曲線２５０、２５５、２２０、２５７、２６０、及び２６５で構成される。完全なパネル特徴付けが、各ローに対する６つの曲線の同様のセットで、又は、図１の例示のタッチパネル１００全体の総計６０個の曲線で構成され得る。

本明細書に記載される幾つかの装置及び方法が、上述のように、ストアされたキャリブレーションサンプル値に対して曲線当てはめオペレーションを実施することによりタッチパネル特徴付けを得ることができる。１つ又は複数のｎ次多項式モデルを生成するために、既知の、一般化された曲線当てはめ手法が用いられ得る。このような手法には、「最小二乗法」、「総最小二乗」、非線形回帰などが含まれ得る。代替として、キャリブレーションサンプル値は、タッチパネル応答を概して表すために既知の形状を有する曲線の特定のファミリに合わせられ得る。このような曲線ファミリの結果、指数的特徴付け、放物線特徴付け、線形特徴付けなどになり得る。

ランタイムにおいて、本明細書における構造及び方法は、ランタイムタッチパネル事象に関連付けられるランタイムサンプル値のセットを受け取る。ランタイムサンプル値は、どのタッチパネルロー、コラム、又はその他の線形経路（例えば、Ｒ８に対応する図１の経路１７０）がランタイムタッチ事象に最も強く関連付けられるかを判定するために比較される。その後、ランタイムタッチ事象に最も強く関連付けられる経路ノードを判定するために、最も強く関連する線形経路１７０に沿ったノードに関連付けられるサンプル値が互いに比較される。例えば、約８４の大きさの最強経路ノード信号２８０が、Ｃ５曲線２６０に対応する経路ノードから感知される、と想定する。更に、約５２の大きさの２番目に強い経路ノード信号２８５が、Ｃ４曲線２５７に対応する経路ノードから感知される、と想定する。

距離投影モジュール２７０は、最大経路ノードサンプル値の大きさ（例えば、この例では８５）をタッチパネル特性モデル（例えば、曲線２６０）に代入し、距離について求める。結果の距離（例えば、図１及び図２の距離１７５）は、最も強く関連するノード（例えば、図１のノード１６６）と、２番目に強く関連する経路ノード（例えば、図１のノード１６８）に向かう経路１７０上へのタッチ事象場所の投影点との間の座標距離である。

しかし、最大の大きさの経路ノードがパネル周辺エリアにおけるＸ−Ｙノードである場合、２番目に大きい経路に関連するランタイムサンプル値は小さい。例えば、図１の周辺エリア１６９内にあるタッチ投影位置２３４の場合、Ｃ１において感知される信号２３８は大きい。しかし、Ｃ２において感知される２番目に大きい信号２４２は非常に小さい。パネルの周辺エリアにおいて起こるこのようなタッチ事象の場合、投影点及びそのため距離１７５が、パネルの端部に向かって外方に延びる。本明細書における装置及び方法はそのため、以前は利用不能であったパネル周辺エリア１６９内のタッチ事象位置を判定し得る。

図３は、本発明の種々の例示の図示に従った、指数的タッチパネル特性曲線３１２及びタッチパネル特性モデラー２１０のブロック図とグラフ３００である。特性モデラー２１０は、幾つかの事例において、キャリブレーションサンプル値を、下記のような指数的形状の特性曲線の一般形態に合わせ得る。
ここで、Ｚ＝タッチ大きさサンプル値、Ｍ＝最大タッチ大きさサンプル値、ｘ＝タッチ事象距離、ｕ＝平均タッチ事象距離、及びｖ＝タッチ距離変動である。

特性モデラー２１０のいくつかの変形が、キャリブレーションサンプル値を指数的特性曲線３１２の一般形態に合わせるために曲線当てはめオペレーションを実施し得る。曲線当てはめオペレーションは、パラメータＭ、ｕ、及びｖの値が、例えば、Ｍ＝１００、ｕ＝０、及びｖ＝０．５となるように決定し得る。後者の値は、図３に示すような軸での曲線３１２となり得る。

ランタイムにおいて、距離投影モジュール２７０は、最も強く関連する経路に関連付けられる最大タッチ大きさサンプル値を、次のように代数的に再アレンジされた指数的特性モデルに代入する。
図１及び図２の距離１７５などのタッチ事象距離値は変数ｘで表される。

図４は、本発明の種々の例示の図示に従った、放物線タッチパネル特性曲線４１２及びタッチパネル特性モデラー２１０のブロック図とグラフ４００である。特性モデラー２１０は、幾つかの事例において、キャリブレーションサンプル値をｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃという一般形態の放物線形状の特性曲線に合わせ得る。ここで、ａ、ｂ、及びｃは、放物線特性曲線４１２の形状に関連付けられるパラメータである。

特性モデラー２１０のいくつかの変形が、キャリブレーションサンプル値を放物線特性曲線４１２の一般形態に合わせるために曲線当てはめオペレーションを実施し得る。例えば、特性モデラー２１０によって実施される曲線当てはめオペレーションが、パラメータａ、ｂ、及びｃの値がａ＝−０．２、ｂ＝０、ｃ＝１００となるように決定すると想定する。後者の値は、図４に示すような軸での曲線４１２となり得る。

ランタイムにおいて、距離投影モジュール２７０は、最も強く関連する経路に関連付けられる最大タッチ大きさサンプル値を、次のように代数的に再アレンジされた放物線特性モデルに代入する。
図１の距離１７５などのタッチ事象距離値は変数ｘで表される。

図５は、本発明の種々の例示の図示に従った、線形タッチパネル特性曲線５１２及びタッチパネル特性モデラー２１０のブロック図とグラフ５００である。特性モデラー２１０は、幾つかの事例において、キャリブレーションサンプル値を一般形態ｙ＝ｍｘ＋ｂの線形形状の特性曲線に合わせ得る。ここで、ｍは線形特性曲線の辺の傾きであり、ｂはｘ＝０でｙ切片である。

特性モデラー２１０のいくつかの変形が、キャリブレーションサンプル値を線形特性曲線５１２の一般形態に合わせるために曲線当てはめオペレーションを実施し得る。例えば、特性モデラー２１０によって実施される曲線当てはめオペレーションが、パラメータｍ及びｂの値が、ｍ＝＋／−５．０、ｂ＝１００となるように決定すると想定する。後者の値は、図５に示すような軸での特性曲線４１２となり得る。

ランタイムにおいて、距離投影モジュール２７０は、最も強く関連する経路に関連付けられる最大タッチ大きさサンプル値を、次のように代数的に再アレンジされた線形特性モデルに代入する。
図１の距離１７５などのタッチ事象距離値は変数ｘで表される。

図６は、種々の例示のアクティビティに従ってタッチパネル特性モデルをつくる方法６００のフローチャートである。方法６００は、サンプリング装置をタッチパネルの既知のキャリブレーションサンプリング位置へ移動するブロック６１０で開始する。方法６００はまた、ブロック６１５において、タッチパネル上の経路に沿った既知の場所において一連のタッチ事象をつくり始めるために、既知のキャリブレーションサンプリング位置においてタッチパネルを押下げることを含み得る。この経路は特定のロー又はコラムに対応し得る。

方法６００は、Ｘ−Ｙノードキャリブレーションサンプル値の複数のセットを得るために、ロー又はコラム信号の１つ又は複数のセットをサンプリングするブロック６２０で続く。ノードキャリブレーションサンプル値は、経路に沿った一連のキャリブレーションタッチ事象に対応する時間に収集される。各Ｘ−Ｙノードキャリブレーションサンプル値は、経路に沿った（例えば、対応するロー又はコラムに沿った）位置に対応するキャリブレーションサンプリング時間における対応するロー又はコラムキャリブレーション信号の大きさを表す。

例えば、サンプリング装置がタッチパネルの両端の間のロー又はコラムに沿ってスウィープされるにつれて、ロー又はコラムデータサンプルのキャリブレーションセットが収集され得る。幾つかの場合において、方法６００は、時間の増分毎にキャリブレーションサンプルの均等分布をつくるために実質的に一定のレートでロー又はコラムに沿ってスウィープし得る。

方法６００は更に、ブロック６２５において、キャリブレーション位置の選択されたセットがサンプリングされたか否かを判定するためにチェックすることを含む。サンプリングされていない場合、方法６００は、ブロック６１０において再び開始する更なるサンプリングを開始するため、ブロック６３０においてサンプリング位置インデックスをインクリメントすることを含む。キャリブレーション位置の選択されたセットが全てサンプリングされた場合、方法６００は、キャリブレーション経路のタッチパネルキャリブレーションモデルを得るために、Ｘ−Ｙノードキャリブレーションサンプル値のセットを曲線当てはめするブロック６３５で続く。

図７は、種々の例示のアクティビティに従った、タッチ事象の位置を補間するためにタッチパネル特性モデルを用いる方法７００のフローチャートである。方法７００は、Ｘ−Ｙノードランタイムサンプル値のセットを得るために、ランタイムタッチパネル事象に関連付けられる、ロー感知信号のセット又はコラム感知信号のセットの少なくとも１つをサンプリングするブロック７４０で開始する。

方法７００は、ブロック７４５において、ランタイムタッチパネル事象に最も強く関連付けられる経路を、最大の大きさのＸ−Ｙノードランタイムサンプル値に関連付けられるロー又はコラムとして判定することを含む。方法７００は更に、ブロック７４７において、最も強く関連するノードがパネル周辺モードであるか否かを判定することを含む。最も強く関連するノードがパネル周辺モードである場合、方法７００は、ブロック７４８において、最も強く関連する経路上の最大信号Ｘ−Ｙノードからの投影点が、パネル端部に向かって外方の方向であると判定することを含む。最も強く関連するノードがパネル参照ノードではない場合、方法７００は更に、ブロック７５０において、最も強く関連する経路上の最大信号Ｘ−Ｙノードからの投影点の方向を、２番目に大きいＸ−Ｙノードランタイムサンプル値に向かっていると判定することを含む。

方法７００は更に、ブロック７５５において、最も強く関連する経路上の最大信号Ｘ−Ｙノードと、最も強く関連する経路上へのランタイムタッチ事象場所の投影点との間の距離を判定することを含む。この距離を計算するため、方法７００は、最も強く関連する経路に関連付けられる最大の大きさのＸ−Ｙノードランタイムサンプル値の大きさをタッチパネルキャリブレーションモデルに代入すること、及びこの距離について求めることを含む。

図８は、本発明の種々の例示の図示に従った、タッチパネル特性モデル生成及び補間装置８００のブロック図である。装置８００は、キャリブレーションサンプリングコントローラ８３０を含む。コントローラは、Ｘ−Ｙ座標位置決め装置８２０に、タッチパネル８１５に関連して既知のＸ−Ｙ座標位置にタッチエミュレートスタイラスを位置決めするよう、及びスタイラスを押下するよう指令する。

装置８００は更に、キャリブレーションサンプリングコントローラ８３０に通信可能に結合されるタッチサンプリングモジュール８３５を含む。タッチサンプリングモジュール８３５は、複数のキャリブレーションサンプル値を受け取り、ストアする。各キャリブレーションサンプル値は、タッチパネルノードに関連付けられる信号振幅に対応する。各ノードは、タッチパネルロー／コラム交差地点に関連付けられるＸ−Ｙ座標位置に対応する。信号振幅は、押下されたスタイラスのＸ−Ｙ座標位置へのノードの物理的近接に対応する。

装置８００は更に、キャリブレーションサンプリングコントローラ８３０に通信可能に結合されるキャリブレーションサンプルバッファ８４０を含む。キャリブレーションサンプルバッファ８４０は、ロー又はコラムに沿ったスタイラスの動きに関連付けられる複数のキャリブレーションサンプル値をストアする。各キャリブレーションサンプル値は、ロー又はコラムに沿った位置に対応するキャリブレーションサンプリング時間のロー又はコラムキャリブレーション信号の大きさを表す。

装置８００は更に、キャリブレーションサンプリングコントローラ８４０に通信可能に結合されるタッチパネル特性モデラー２１０を含む。タッチパネル特性モデラー２１０は、キャリブレーションサンプル値を受け取り、タッチパネルにわたるタッチエミュレートスタイラスの経路の関数として複数のノードキャリブレーションサンプル値の特性モデルを生成する。

ランタイムにおいて、タッチサンプリングモジュール８３５は、複数のランタイムサンプル値を受け取り、ストアする。各サンプル値は、ランタイムタッチ事象のＸ−Ｙ座標位置へのノードの物理的近接の大きさとして信号振幅を表す。装置８００は更に、タッチサンプリングモジュール８３５に結合されるランタイムバッファ８５０を含む。ランタイムバッファ８５０は、複数のランタイムサンプル値をストアする。

装置８００は更に、ランタイムバッファ８５０に通信可能に結合されるピーク検出モジュール８５５を含む。ピーク検出モジュール８５５は、複数のサンプル値を比較し、選択された数の最大信号サンプル値を保持する。装置８００は更に、ピーク検出モジュール８５５に通信可能に結合されるサンプルソートモジュール８６０を含む。サンプルソートモジュール８６０は、大きさに応じて最大信号Ｘ−Ｙノードサンプル値を配列する。

装置８００は更に、タッチパネル特性モデラー２１０に通信可能に結合される距離投影モジュール２７０を含む。距離投影モジュール２７０は、ランタイムタッチパネル事象に最も強く関連付けられる経路上の最大信号ノードに関連付けられるサンプル値を、タッチパネルキャリブレーションモデルに代入する。距離投影モジュール２７０はまた、最も強く関連する経路に沿った最大信号ノードと、最も強く関連する経路上へのランタイムタッチ事象の位置からの投影点との間の距離１７０について求める。最外の最大信号ノードでは、投影点は、最も近いパネル端部の方向に外方に延びると考えられる。内側の最大信号ノードの場合、投影点は、最も強く関連する経路にある２番目に大きい信号ノードに向かう方向に延びると考えられる。

本明細書に記載されるモジュール及び構成要素は、ハードウェア回路要素、光学的構成要素、シングル又はマルチプロセッサ回路、及び／又はメモリ回路を含み得る。本開示の主題は、装置８００、方法６００及び７００の設計者が所望するように、及び特定の実装に適切なように、説明されたモジュール及び構成要素の組み合わせも含み得る。

本明細書に記載される装置及び方法は、タッチパネルを特徴づけること、及び、その結果の特徴付けモデルを、Ｘ−Ｙノードにより境界が定められるエリアだけでなくタッチパネルマージンにおけるエリア内のタッチ位置を補間するために用いること以外の用途に有用であり得る。方法６００及び７００及び装置８００の例は、こういった構造や種々のシーケンスのフローの全般的な理解を提供することが意図される。これらは、こういった構造及びシーケンスを利用し得る装置及び方法の全ての要素及び特徴の完全な説明として機能することは意図されていない。

こういった種々の装置及び方法は、レセプタクル電力コンバータ、コンピュータにおいて用いられる電子回路要素、通信及び信号処理回路要素、シングルプロセッサ又はマルチプロセッサモジュール、単一又は複数の埋め込みプロセッサ、マルチコアプロセッサ、データスイッチ、及び、特に、多層のマルチチップモジュールを含む、特定用途向けモジュールに関連して用いるため半導体アナログ及びデジタル回路、に組み込まれ得る。このような装置及びシステムは更に、テレビ、携帯電話、パーソナルコンピュータ（例えば、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、タブレットコンピュータなど）、ワークステーション、ラジオ、ビデオプレーヤ、オーディオプレーヤ（例えば、ＭＰ３（Motion Picture Experts Group、Audio Layer 3）プレーヤ）、車両、医療デバイス（例えば、心臓モニタ、血圧モニタなど）、セットトップボックスなどの、種々の電子的システム内のサブ構成要素として含まれ得る。

装置及び方法が、タッチパネル表面にわたる線形経路に沿った既知のＸ−Ｙ座標位置において生成されるキャリブレーションタッチ事象のシーケンスに応答して得られるキャリブレーションサンプル値のセットを処理する。キャリブレーションサンプル値のセットはその後、タッチパネルの又はその一部の特性モデルをつくるためにその経路に曲線当てはめされる。ランタイム信号が、タッチ事象の時間におけるパネルにわたるＸ−Ｙノードから得られる。１つ又は複数のランタイム信号値が、ランタイムタッチ事象に最も強く関連付けられるＸ−Ｙノードと、経路上へのタッチ事象場所の投影点との間の距離を判定するためにパネル特性モデルに代入され得る。

当業者であれば、本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施例に変形が成され得ること、及び多くの他の実施例が可能であることが分かるであろう。

Claims (20)

1. タッチパネル精度を改善するための装置であって、
   タッチパネルに関連して既知のＸ−Ｙ座標位置にタッチエミュレートスタイラスを位置決めするように、及び前記スタイラスを押下するように、Ｘ−Ｙ座標位置決め装置に指令するためのキャリブレーションサンプリングコントローラ、
   複数のキャリブレーションサンプル値を受信、サンプリング、及びストアするために前記キャリブレーションサンプリングコントローラに通信可能に結合されるタッチサンプリングモジュールであって、各キャリブレーションサンプル値が、タッチパネルノードに関連付けられる信号振幅に対応し、各ノードが、タッチパネルロー／コラム交差地点に関連付けられるＸ−Ｙ座標位置に対応し、前記信号振幅が、前記押下さられたスタイラスの前記Ｘ−Ｙ座標位置へのノードの物理的近接に対応する、前記タッチサンプリングモジュール、及び
   前記複数のノードキャリブレーションサンプル値を受信するため、及び前記タッチパネルにわたる前記タッチエミュレートスタイラスの経路の関数として前記複数のノードキャリブレーションサンプル値の特性モデルを生成するために、前記キャリブレーションサンプリングコントローラに通信可能に結合されるタッチパネル特性モデラー、
   を含む、装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、各キャリブレーションサンプル値が、対応するロー又はコラムに沿った位置に対応するキャリブレーションサンプリング時間における対応するロー又はコラムキャリブレーション信号の大きさを表す、装置。
3. 請求項１に記載の装置であって更に、ローに沿ったスタイラスの動きに関連付けられるコラムキャリブレーションサンプル値のセット、又はコラムに沿ったスタイラスの動きに関連付けられるローキャリブレーションサンプル値のセット、のうち少なくとも一つをストアするために前記キャリブレーションサンプリングコントローラに通信可能に結合されるキャリブレーションサンプルバッファを含む、装置。
4. タッチパネル精度を改善するための装置であって、
   複数のサンプル値を受信及びストアするためのタッチサンプリングモジュールであって、各サンプル値が、タッチパネルノードに関連付けられる信号振幅に対応し、各ノードが、タッチパネルロー／コラム交差地点に関連付けられるＸ−Ｙ座標位置に対応し、前記信号振幅が、ランタイムタッチ事象のＸ−Ｙ座標位置へのノードの物理的近接に対応する、前記タッチサンプリングモジュール、及び
   前記ランタイムタッチパネル事象に最も強く関連付けられる経路上の最大信号ノードに関連付けられるサンプル値をタッチパネルキャリブレーションモデルに代入するため、及び、前記最大信号ノードと、前記最も強く関連する経路上への前記ランタイムタッチ事象の位置からの投影点との間の距離を求めるために、前記タッチサンプリングモジュールに通信可能に結合される距離投影モジュール、
   を含む、装置。
5. 請求項４に記載の装置であって、
   前記複数のサンプル値をストアするために前記タッチサンプリングモジュールに結合されるランタイムバッファ、
   前記複数のサンプル値を比較するため及び選択された数の前記最大信号サンプル値を保持するために、前記ランタイムバッファに通信可能に結合されるピーク検出モジュール、及び
   大きさに応じて前記最大信号Ｘ−Ｙノードサンプル値を配列するために前記ピーク検出モジュールに通信可能に結合されるサンプルソートモジュール、
   を更に含む装置。
6. 請求項４に記載の装置であって、ノードキャリブレーションサンプル値の上位セットを受信するため、及び前記タッチパネルにわたって移動するタッチエミュレートスタイラスの経路の関数として前記ノードキャリブレーションサンプル値の上位セットの特性モデルを生成するために、前記タッチサンプリングモジュールに通信可能に結合されるタッチパネル特性モデラーを更に含む、装置。
7. 請求項６に記載の装置であって、各キャリブレーションサンプル値が、対応するロー又はコラムに沿った位置に対応するキャリブレーションサンプリング時間における対応するロー又はコラムキャリブレーション信号の大きさを表す、装置。
8. タッチパネル精度を改善する方法であって、
   タッチパネル上の経路に沿った既知の場所においてつくられる一連のキャリブレーションタッチ事象に対応する時間において、Ｘ−Ｙノードキャリブレーションサンプル値の複数のセットを得るために、ロー信号のセット又はコラム信号のセットの少なくとも１つをサンプリングすることであって、各Ｘ−Ｙノードキャリブレーションサンプル値が、対応するロー又はコラムに沿った位置に対応するキャリブレーションサンプリング時間における対応するロー又はコラムキャリブレーション信号の大きさを表すこと、
   前記経路のタッチパネルキャリブレーションモデルを得るために、Ｘ−Ｙノードキャリブレーションサンプル値の前記セットを曲線当てはめすること、
   Ｘ−Ｙノードランタイムサンプル値のセットを得るために、ランタイムタッチパネル事象に関連付けられるロー信号のセット又はコラム信号のセットの少なくとも１つをサンプリングすること、
   ロー又はコラムの少なくとも１つを、ランタイムタッチパネル事象に最も強く関連付けられる経路として判定すること、及び
   前記最も強く関連する経路の最大信号Ｘ−Ｙノードと、前記最も強く関連する経路上へのランタイムタッチ事象場所の投影点との間の距離を、前記最も強く関連する経路に関連付けられる最大の大きさのＸ−Ｙノードランタイムサンプル値の大きさを前記タッチパネルキャリブレーションモデルに代入することにより、及び前記距離について求めることにより、判定すること、
   を含む、方法。
9. 請求項８に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、
   前記ランタイムタッチパネル事象に最も強く関連付けられる前記ロー又はコラムを、周りのロー又はコラムに関連付けられる他のＸ−Ｙノードランタイムサンプル値に比して最大の大きさのＸ−Ｙノードランタイムサンプル値に関連付けられるロー又はコラムと判定すること、
   周辺Ｘ−Ｙノードに対し、前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードからの前記投影点の方向を、パネル端部に向かっていると判定すること、及び
   内方Ｘ−Ｙノードに対し、前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードからの前記投影点の方向を、２番目に大きいＸ−Ｙノードランタイムサンプル値に向かっていると判定すること、
   を更に含む、方法。
10. 請求項８に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、前記タッチパネルを押すこと、及び、ロー又はコラムキャリブレーション信号の前記セットをつくるために前記タッチパネルの対向する端部間でロー又はコラムに沿ってスウィープすること、を更に含む、方法。
11. 請求項１０に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、時間の増分毎にキャリブレーションサンプルの均等分布をつくるために実質的に一定レートで前記ロー又はコラムに沿ってスウィープすることを更に含む、方法。
12. タッチパネル精度を改善する方法であって、
    Ｘ−Ｙノードランタイムサンプル値を得るためにランタイムタッチパネル事象に関連付けられるロー信号のセット又はコラム信号のセットの少なくとも１つをサンプリングすること、
    ロー又はコラムの少なくとも１つを、ランタイムタッチパネル事象に最も強く関連付けられる経路として判定すること、及び
    前記最も強く関連する経路上の最大信号Ｘ−Ｙノードと、前記最も強く関連する経路上へのランタイムタッチ事象場所の投影点との間の距離を、前記最も強く関連する経路に関連付けられる最大の大きさのＸ−Ｙノードランタイムサンプル値の大きさを前記タッチパネルキャリブレーションモデルに代入すること及び前記距離について求めることにより、判定すること、
    を含む、方法。
13. 請求項１２に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、サンプリングシーケンスの間前記タッチパネルから得た全てのＸ−Ｙノードサンプル値の最大の大きさのＸ−Ｙノードサンプルの値に対応するロー又はコラムを選択することを更に含む、方法。
14. 請求項１２に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、
    周辺Ｘ−Ｙノードに対し、前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードからの前記投影点の方向を、パネル端部に向かっていると判定すること、及び
    内方Ｘ−Ｙノードに対し、前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードからの前記投影点の方向を、２番目に大きいＸ−Ｙノードランタイムサンプル値に向かっていると判定すること、
    を更に含む、方法。
15. 請求項１２に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、前記タッチパネルキャリブレーションモデルが、指数的モデル、放物線モデル、又は線形モデルの一つから選択されるモデルで構成される、方法。
16. 請求項１２に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、
    正規化された最大候補ピーク値の、前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードに対する比を判定することであって、前記最大信号Ｘ−Ｙノードサンプル値が、前記最大候補ピーク値に正規化されること、
    前記比の自然対数を判定すること、及び
    前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードと、前記最も強く関連する経路上への前記ランタイムタッチ事象場所の前記投影点との間の前記距離を判定するために、前記比の前記自然対数の平方根を計算すること、
    を更に含む、方法。
17. 請求項１６に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、前記最大候補ピーク値を１００に正規化することを更に含む、方法。
18. 請求項１２に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、
    正規化された最大候補ピーク値と、前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードとの間の数的差を判定することであって、前記最大信号Ｘ−Ｙノードサンプル値が、前記最大候補ピーク値に正規化されること、
    前記数的差の、タッチパネル特性パラメータ値に対する比を判定することであって、前記タッチパネル特性パラメータ値が、タッチパネルロー又はコラム信号強度特性曲線の形状に近づくように選択されること、及び
    前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードと、前記最も強く関連する経路上への前記ランタイムタッチ事象場所の前記投影点との間の距離を判定するために、前記比の平方根を計算すること、
    を更に含む、方法。
19. 請求項１８に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、前記最大候補ピーク値を１００に正規化することを更に含む、方法。
20. 請求項１２に記載のタッチパネル精度を改善する方法であって、
    正規化された最大候補ピーク値と、前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードとの間の数的差の絶対値を判定することであって、前記最大信号Ｘ−Ｙノードサンプル値が、前記最大候補ピーク値に正規化されること、及び
    前記最も強く関連する経路上の前記最大信号Ｘ−Ｙノードと、前記最も強く関連する経路上への前記ランタイムタッチ事象場所の前記投影点との間の前記距離を、タッチパネル特性パラメータ値に対する前記数的差の前記絶対値の比の正量又は負量と判定することであって、前記特性パラメータ値が、タッチパネルロー又はコラム信号強度特性曲線の形状に近づくように選択されること、
    を更に含む、方法。