JP2019220166A - 圧力信号処理 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧力信号の処理。【解決手段】タッチパネル１から、複数の圧電センサー５、６、７に対応する力の値２３を受け取るステップS1を含む方法。各圧電センサーは、タッチパネル上の物理的位置xm、ynに対応する。この方法はまた、もしある場合、外部電界との結合によって影響を受けた力の値２３の識別を受信するステップS2を含む。この方法はまた、外部電界との結合の影響を受けたと特定されている一又は複数の力の値２３に応じるステップS3、対応する力の値２３を除外された力の値として設定するステップS5、及び残りの力の値２３を有効な力の値として設定するステップS5を含む。この方法はまた、有効な力の値、それぞれの除外された力の値２３と同じ物理的位置xm、ynに対応する一又は複数の再構成された力の値２５に基づいて、補間及び/又は外挿するステップS6も含む。【選択図】図７

Description

発明の分野
本発明は、圧電圧力感知又は静電容量結合型の圧電圧力感知用タッチパネルからの信号処理に関する。
背景
抵抗膜方式及び静電容量方式のタッチパネルは、コンピュータやモバイル機器の入力デバイスとして使用される。投影型静電容量方式タッチパネルは、静電容量方式タッチパネルの一種であってモバイル機器にしばしば使用される。なぜなら、外層がガラスでできていて、引っかき傷に強い硬い表面を提供する場合があるからである。投影型静電容量方式タッチパネルの一例は、US2010/0079384A1に記載されている。
投影型静電容量式タッチパネルは、導電性対象物の近接によって生じる電界の変化を検出することによって動作する。投影型静電容量式タッチパネルがタッチされた位置は、静電容量センサのアレイ又はグリッドを使用して特定されることが多い。投影型静電容量方式タッチパネルは、通常、シングルタッチ事象とマルチタッチ事象とを区別できるが、それらは、圧力を感知できないという欠点を有する。したがって、投影型静電容量式タッチパネルは、比較的軽いタップと比較的重いプレスとを区別できない傾向にある。感圧式タッチパネルは、単にタッチの位置に追加の情報を提供することによって、使用者が新しい方法でデバイスと相互作用することを可能にすることができる。
WO2016/102975A2には、単一の信号が増幅され、続いて圧力成分と静電容量成分とに分離される、静電容量結合型感圧装置及び方法が記載されている。WO2017/109455A1には、単一の信号が静電容量信号と増幅される圧力信号とに分離される、静電容量結合型感圧装置及び方法が記載されている。
圧電センサは過渡信号を生成するので、過渡圧電信号を静的な加えられた力を表す信号に変換する方法を開発する試みがなされてきた。例えば、ＷＯ２０１７／１２２４６６Ａ１、ＪＰ２０１５／０９７０６８Ａ及びＥＰ２９０２８８６Ａ１には、圧電センサからの信号の条件付き積分のための方法が記載されている。
概要
本発明の第１の態様によれば、タッチパネルから、複数の圧電センサに対応する力の値を受け取ることを含む方法が提供される。各圧電センサはタッチパネル上の物理的位置に対応する。前記方法はまた、もしある場合、外部電界との結合によって影響されている力の値の識別を受け取ることを含む。この方法はまた、外部電界との結合によって影響を受けたと識別されている一又は複数の力の値に応じて、対応する力の値を除外される力の値として設定し、残りの力の値を有効な力の値として設定することを含む。この方法はまた、有効な力の値に基づいて、それぞれの除外される力の値と同じ物理的位置に対応する一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することを含む。
有効な力の値及び再構成された力の値は処理装置に出力される場合がある。有効な力の値及び再構成された力の値は、ソフトウェアアプリケーションへの入力として使用される場合がある。
一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することは、有効な力の値及びそれぞれの物理的位置に基づいて多項式補間を実行することを含む場合がある。
多項式補間は、ラグランジュ多項式方法、ニュートン多項式方法、又は他の任意の適切な多項式補間方法、例えばネヴィル多項式方法を使用して実行される場合がある。
一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することは、１組の補間位置を決定することを含む場合がある。補間位置の数は受け取った力の値の数に等しい場合がある。補間位置は、物理的位置よりもタッチパネルの端に向かって高い空間密度を有する場合がある。一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することは、補間位置に近接するか又はそれにまたがる２つ以上の物理的位置から有効な力の値を補間又は外挿することによって、一部又は全ての補間位置に対する力の推定値を決定することを含む場合がある。一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することは、力の推定値及び対応する補間位置を使用して多項式補間を実行すること、及びポリマー(polymer)補間を使用して一又は複数の再構成された力の値を決定することを含む場合がある。
補間位置は、ルンゲ現象を軽減するために選択される場合がある。補間位置は、受け取った力の値の数に等しいチェビシェフ点の数（チェビシェフノードとも呼ばれることがある）として決定される場合がある。
補間位置の一部又は全てについて力の推定値を決定することは、補間位置ごとに力の推定値を決定することを含む場合がある。
一部又は全部の補間位置に対する力の推定値を決定することは、双方とも有効な力の値に対応する１対の隣接する物理的位置にまたがる各補間位置に対する力の推定値を決定すること、及び有効な力の値に対応する物理的位置から所定の距離内にある各補間位置に対して力の推定値を決定することを含む場合がある。
補間位置の一部又は全てについて力の推定値を決定することは、有効な力の値に対応する各補間位置について力の推定値を決定することを含む場合がある。座標順に並べられた全ての補間位置のシーケンス内の補間位置が、座標順に並べられた全ての物理的位置のシーケンス内の力の値に関連付けられた物理的位置と一致する場合、補間位置は力の値に対応する。
この方法はまた、使用者がタッチパネルと相互作用する座標に対応する一又は複数のタッチ位置を受信することを含む場合がある。
この方法はまた、タッチ位置がタッチパネルの端から所定の距離未満であることに応じて、補間位置ごとに力の推定値を決定することを含む場合がある。この方法はまた、タッチ位置がタッチパネルの縁部からさらに所定の距離離れていることに応じて、双方とも有効な力の値に対応する１対の隣接する物理的位置にまたがる各補間位置に対する力の推定値を決定すること、または有効な力の値に対応する各補間位置に対する力の推定値を決定することを含む場合がある。
各力の推定値は、以下によって決定される場合がある。
ａ）有効な力の値に対応する第１の物理的位置と、有効な力の値に対応する第１の物理的位置に先行する最も近い物理的位置であり、かつ、有効な力の値に対応する第２の物理的位置とに基づいて線形補間を実行し、または、
ｂ）第１の物理的位置と、有効な力の値に対応し、かつ、第１の物理的位置に後続する最も近い物理的位置である第３の物理的位置とに基づいて線形補間を実行する。
第１の物理的位置は、補間位置に対応する又は最も近い有効な力の値の物理的位置である場合がある。ステップａ）又はｂ）の選択は、第１及び第２の物理的位置について計算されたコスト関数を前記第１及び第３の位置について計算されたコスト関数と比較することに応じて行われる場合がある。
「先行する」という用語は、所与の座標系に関して前記第２の位置が第１の物理的位置よりも低い値を有することを意味する場合がある。「後続する」という用語は、所与の座標系に関して、前記第３の位置が第１の物理的位置よりも大きい値を有することを意味する場合がある。
コスト関数は以下のグループから選択される場合がある。
Figure 2019220166
ここで、C1からC10は１番目から１０番目のコスト関数であり、Paは物理的位置xaに対応する第１の有効な力の値の入力であり、Pbは物理的位置xbに対応する第２の有効な力の値の入力であり、xintは補間位置であり、そしてCstdは以下に従って計算される標準コストである。
Figure 2019220166
各力の推定値は、補間位置にまたがる２つ以上の物理的位置を結ぶ二次スプライン又は三次スプラインの計算に基づいて決定される場合がある。各力の推定値は、補間位置に近接する２つ以上の物理的位置を接続する二次スプライン又は三次スプラインの計算及び外挿に基づいて決定される場合がある。
第１の物理的位置は、補間位置に対応する又は最も近い有効な力の値の物理的位置である場合がある。各力の推定値は、以下により決定される場合がある。
ａ）任意の方向において第１の物理的位置に近接する物理的位置の第１の対に基づいて線形補間を実行し、または、
ｂ）第１の物理的位置に直に先行する有効な圧力値に対応する物理的位置及び第１の物理的位置に直に後続する有効な圧力値に対応する物理的位置、に対応する物理的位置の第２の対に基づいて線形補間を実行する。
ステップａ）又はｂ）の選択は、複数の物理的位置の第１の対について計算されたコスト関数を複数の物理的位置の第２の対について計算されたコスト関数と比較することに応じて行われる場合がある。
複数の物理的位置の第１の対は、第１の物理的位置を除外する場合がある。複数の物理的位置の第２の対は、第１の物理的位置を除外する場合がある。複数の物理的位置の第１及び／又は第２の対を選択する際のいずれかの曖昧さは、補間位置に基づいて解決される場合がある。
一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することは、力の値モデルを有効な力の値及びそれぞれの物理的位置に近似させることを含む場合がある。近似は最小二乗近似である場合がある。
一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することは、各有効な力の値及び物理的位置のそれぞれを通過するスプライン補間を決定することを含む場合がある。スプライン補間は、二次又は三次である場合がある。スプラインは、タッチパネルの縁部に近接する位置に線形補間を使用し、他の場所に高次補間を使用する場合がある。
もしある場合、外部電界との結合によって影響された力の値の識別を受け取ることは、もしある場合、どの力の値が外部電界との結合によって影響されたかを特定することを含む場合がある。
もしある場合、どの力の値が外部電界との結合によって影響されたかを特定することは、力の値が予め定められた値である閾値を超える場合、各力の値について、外部電界との結合によって影響されたものとして力の値にフラグを立てることを含む場合がある。
もしある場合、どの力の値が外部電界との結合によって影響されたかを特定することは、複数の力の値及びそれぞれの物理的位置に基づいて各力の値に対応する空間的勾配を計算すること、及び対応する空間的勾配が予め定められた空間的勾配閾値を超えたことに応じて、それぞれの力の値に対して、外部電界との結合によって影響されたものとして力の値にフラグを立てることを含む場合がある。
もしある場合、どの力の値が外部電界との結合によって影響されたかを特定することは、現在測定された力の値と以前に測定された力の値を記憶するバッファとに基づいて、各力の値に対応する時間的勾配を計算すること、及び、対応する時間的勾配が予め定められた時間的勾配閾値を超えたことに応じて、各力の値について外部電界との結合によって影響されたとして力の値にフラグを立てることを含む場合がある。
複数の圧電センサは、複数の感知電極と少なくとも１つの共通電極との間に配置された圧電材料層を含む場合がある。
各圧電センサは、感知電極と共通電極とから形成される場合がある。この方法はまた、全ての感知電極及び前記又は各々の共通電極から受信した信号の和である外部干渉信号を受信することを含む場合がある。もしある場合、どの力の値が外部電界との結合によって影響されたかを特定することは、外部干渉信号を予め定められた外部干渉閾値と比較することを含む場合がある。
外部干渉信号が予め定められた外部干渉閾値を超えたことに応じて、力の値が外部電界との結合によって影響を受けたことを示すグローバルフラグが設定される場合がある。
本方法は、使用者のタッチに対応する一又は複数の位置を受信することを含む場合がある。一又は複数の位置は、静電容量式タッチ情報を使用して特定される場合がある。もしある場合、どの力の値が外部電界との結合によって影響されたかを特定することは、設定されているグローバルフラグに応じて、使用者のタッチ位置から所定の距離の物理的位置に対応する全ての力の値を除外することを含む場合がある。
前記値の閾値、空間的勾配閾値及び／又は時間的勾配閾値のうちの一又は複数の値は、グローバルフラグが設定されていることに応じて第１の値となり、グローバルフラグが設定されていないことに応じて第２の値となる場合がある。
本発明の第２の態様によれば、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶され、データ処理装置に前記方法を実行させるための命令を含むコンピュータプログラムが提供される。
本発明の第３の態様によれば、本方法を実行するように構成された装置が提供される。
本発明の第４の態様によれば、複数の圧電センサに対応する力の値を受け取るように構成された装置が提供される。各圧電センサはタッチパネル上の物理的位置に対応する。前記装置は、もしある場合、外部電界との結合によって影響された力の値の識別を受信するようにも構成される。前記装置はまた、外部電界との結合によって影響を受けたとして識別されている一又は複数の力の値に応じて、対応する力の値を除外される力の値として設定し、残りの力の値を有効な力の値として設定するように構成される。前記装置はまた、有効な力の値に基づいて、それぞれの除外された力の値と同じ物理的位置に対応する一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿するように構成される。
前記装置は、複数の圧電センサから信号を受信するように構成される場合がある。前記装置は、受信された信号に基づいて力の値を生成するようにさらに構成される場合があり、各力の値は１つの圧電センサ又は２つ以上の隣接する圧電センサに対応する。
システムは、前記装置と、複数の圧電センサを備えるタッチパネルとを含む場合がある。前記タッチパネルはまた、複数の静電容量センサを含む場合がある。前記タッチパネルは、圧電圧力と静電容量とを組み合わせて測定するためのタッチパネルである場合がある。前記タッチパネルは、複数の感知電極と少なくとも１つの共通電極との間に配置された圧電材料層を含む場合がある。前記装置は、感知電極から受信した信号に基づいて静電容量値及び力の値を生成するようにさらに構成される場合がある。
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の特定の実施形態を例として説明する。
図１は、圧電圧力測定又は静電容量結合型の圧電圧力測定用のタッチパネルの断面図である。 図２は、圧電圧力測定又は静電容量結合型の圧電圧力測定用の装置を概略的に示す図である。 図３は、タッチパネルに加えられる力の入力を示す図である。 図４は、図３に示された力の入力に対応する圧電圧力信号を示す図である。 図５は、測定された圧電圧力信号の一例をプロットしている。 図６は、図５にプロットされた測定圧電圧力信号から得られた力の値をプロットしたものである。 図７は、外部電界との結合の影響を低減又は除去するために力の値を補正する第１の方法のプロセスフロー図である。 図８は、除外された力の値のサブセットを含む１組の力の値を示す図である。 図９は、図８に示す除外された力の値を置き換えるために推定された、再構成された力の値を示す図である。 図１０は、外部電界との結合の影響を低減又は除去するために力の値を補正する第２の方法のプロセスフロー図である。 図１１は、１組の等間隔の物理的位置から１組の補間位置への変換を示す図である。 図１２は、１組の補間位置に対応する力の推定値を決定することを示す図である。 図１３は、補間位置の第１の組を使用してラグランジュ多項式補間を使用して決定された再構成された力の値に対する測定された力の値の比較をプロットする。 図１４は、補間位置の第２の組を用いてラグランジュ多項式補間を用いて決定された再構成された力の値に対して図１３からの測定された力の値をプロットする。 図１５は、複数の補間位置の第２の組と図１４に比較して補間位置における力の値を推定する異なる方法とを使用してラグランジュ多項式補間を用いて決定された再構成された力の値に対して、図１３からの測定された力の値をプロットする。 図１６は、３次スプライン補間を用いて決定された再構成された力の値に対して図１３からの測定された力の値をプロットする。 図１７は、図１３-図１６にプロットされた再構成された力の値の比較をプロットする。 図１８は、プロットされたデータが異なるユーザインタラクションに対応することを除いて、図１７と同じである。 図１９は、外部電界との結合によって影響されなかったユーザインタラクションについて、測定された圧電圧力信号及び対応する力の値を時間に対してプロットした図である。 図２０は、外部電界との結合によって影響されたユーザインタラクションについて、測定された圧電圧力信号、対応する力の値、及び１組の再構成された力の値を時間に対してプロットしている。 図２１は、補間位置の第１及び第２の組を使用するラグランジュ多項式補間を使用して得られ、そして３次スプライン補間を使用して得られた再構成された力の値の比較をプロットしている。 図２２は、補間位置の第１及び第２の組を用いるラグランジュ多項式補間を用いて得られ、そして３次スプライン補間を用いて得られた再構成された力の値の比較をプロットしている。 図２３は、対象物とタッチパネルの電極との間の干渉結合の簡略図を示している。 そして 図２４は、タッチパネルの感知電極及び共通電極上に誘導された電荷の電圧信号への変換を示す簡略模式図である。
詳細な説明
以下の説明では、同一の部品には同一の参照符号を付してある。
状況によっては、さまざまな不要な信号が、使用者の指先又は導電性スタイラスを介して圧電圧力感知タッチパネル又は静電容量結合型の圧電圧力感知タッチパネルの感知電極に結合する場合がある。そのような信号は、所望の圧電圧力信号と共に増幅される場合があり、所望の圧電圧力信号と同程度又はそれより大きい振幅である場合がある。例えば、圧電圧力感知タッチパネル又は静電容量結合型の圧電圧力感知タッチパネルのセンサー上に置かれた使用者の指先が、主電源干渉を感知電極に結合する場合がある。追加的又は代替的に、使用者は、圧電感圧タッチパネル又は静電容量結合型の圧電感圧タッチパネルの感知電極に結合することが可能な静電気に帯電する場合がある。本明細書は、一又は複数のユーザインタラクションによって圧電感圧タッチパネル又は静電容量結合型の圧電感圧タッチパネルとの間に加えられる一又は複数の力のより正確な測定を可能にするため、そのような不要な信号の影響を低減又は除去することを目的とした信号の後処理方法に関する。
ここでは、用語「ユーザインタラクション」は、使用者がタッチパネル１（図１）又はタッチパネルの上に重なる材料層をタッチ又はプレスすることを指す場合がある。ユーザインタラクションには、使用者の指先又はスタイラス（導電性の有無にかかわらず）が含まれる場合がある。タッチインタラクションは、直接的な物理的接触なしに又はかなり大きな力を加えることなくタッチパネル１（図１）に近接している使用者の指先又は導電性スタイラスを含む場合がある。プレスインタラクションは、圧電材料層の歪み及び圧電応答の発生を引き起こすのに十分な力で使用者がタッチパネル１（図１）をプレスすることを含む。使用者が指先又はスタイラスを動かすにつれて、ユーザインタラクションの場所は時間とともに変化する場合がある。本明細書の方法は、時に「マルチタッチ」インタラクションと呼ばれる、一又は複数の同時のユーザインタラクションの測定及び追跡に適用される場合がある。
図１を参照すると、圧電圧力測定又は静電容量結合型の圧電圧力測定のためのタッチパネル１の例が示されている。
タッチパネル１は、第１の面３と第２の反対側の面４とを有する第１の層構造２を含む。第１の層構造２の第１の面３には、複数の第１の感知電極５が配置される。各々の第１の感知電極５は第１の方向ｘに延びており（すなわち、等価的に細長い）、そして複数の第１の感知電極５は第２の方向ｙに間隔を置いて配置される。共通電極６は、第１の層構造２の第２の面４を実質的に覆うように配置される。
第１の層構造２は、少なくとも圧電材料層７を含む一又は複数の層を含む。第１の層構造２に含まれる各層は、概して平面状であり、かつ、厚さ方向ｚに対して垂直な第１の方向ｘ及び第２の方向ｙに延びる。第１の層構造２の一又は複数の層は、第１の層構造２の各層の厚さ方向ｚが第１及び第２の面３、４に対して実質的に垂直になるように、第１及び第２の面３、４間に配置される。
タッチパネル１はまた、第１の面９及び第２の反対側の面１０を有する第２の層構造８を含む。第２の層構造８の第１の面９には、複数の第２の感知電極１１が配置される。各々の第２の感知電極１１は、第２の方向ｙに延びており（すなわち、等価的に細長い）、そして、複数の第２の感知電極１１は、第１の方向ｘに離れて置かれている。
第２の層構造８は一又は複数の誘電体層１２を含む。各誘電体層１２は、概して平面状であり、かつ、厚さ方向ｚに対して垂直な第１の方向ｘ及び第２の方向ｙに延びる。第２の層構造８の一又は複数の誘電体層１２は、第２の層構造８の各誘電体層１２の厚さ方向ｚが第１及び第２の面９、１０に対して垂直であるように、第２の層構造８の第１の面９と第２の面１０との間に配置される。
圧電材料層７は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）もしくはポリ乳酸などの圧電ポリマーを含むか、またはそれらから形成されることが好ましい。しかしながら、圧電材料層７は、代替として、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）のような圧電セラミックの層である場合がある。好ましくは、第１及び第２の感知電極５、１１及び共通電極６は、銀ナノワイヤから形成される。しかし、第１及び第２の感知電極５、１１及び共通電極６は、代わりに、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又はインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）のような透明導電性酸化物で形成される場合がある。第１及び第２の感知電極５、１１及び共通電極６は、アルミニウム、銅、銀又は薄膜としての堆積及びパターニングに適した他の金属などの金属膜である場合がある。第１及び第２の感知電極５、１１及び共通電極６は、ポリアニリン、ポリチフェン、ポリピロール、またはポリ（３，４-エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（PEDOT / PSS）などの導電性ポリマーである場合がある。第１及び第２の感知電極５、１１及び共通電極６は、金属メッシュ、金属ナノワイヤ、グラフェン、及び／又はカーボンナノチューブから形成される場合がある。誘電体層１２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリマー誘電体材料の層及び／又は感圧接着剤（ＰＳＡ）材料の層を含む場合がある。しかしながら、誘電体層１２は、酸化アルミニウムのようなセラミック絶縁材料の層を含む場合がある。
第１の層構造２は、第１及び第２の対向面３、４が圧電材料層７の面となるように圧電材料層７のみを含む場合がある。あるいは、第１の層構造２は、圧電材料層７と第１の層構造２の第１の面３との間に積層された一又は複数の誘電体層１２を含む場合がある。第１の層構造２は、追加的又は代替的に、第１の層構造２の第２の面４と圧電材料層７との間に積層された一又は複数の誘電体層１２を含む場合がある。
第２の層構造８は、第２の層構造８の第１及び第２の面９、１０が単一の誘電体層１２の面であるように、単一の誘電体層１２のみを含む場合がある。あるいは、第２の層構造８は使用される必要はなく、第２の感知電極１１は第１の感知電極５と共に第１の面３上に配置される場合がある。
図１では、タッチパネル１は、ｘ、ｙ及びｚとラベル付けされた直交軸を参照して示されている。しかしながら、第１、第２及び厚さ方向は右手直交セットを形成する必要はない。他の例では、第１の感知電極５は第２の方向ｙに延ばされる場合があり、第２の感知電極１１は第１の方向ｘに延ばされる場合がある。
また図２を参照すると、圧電圧力測定又は静電容量結合型の圧電圧力測定のための装置１３の一例が示されている。
装置１３は、タッチパネル１、第１の回路１４、コントローラ１５、後処理モジュール１６、及び任意で第２の回路１７を含む。各々の第１及び第２の感知電極５、１１は、対応する導電配線１８によって第１の回路１４に接続される。存在する場合、第２の回路１７は共通電極６に接続される。
いくつかの例では、第１の回路１４、コントローラ１５、後処理モジュール１６、及び任意で第２の回路１７は、それぞれ別々の構成要素として提供される場合がある。しかしながら、他の例では、第１の回路１４、コントローラ１５、後処理モジュール１６、及び任意で第２の回路１７は、すべて単一の構成要素によって提供される場合がある。例えば、単一のマイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、プロセッサなどである。さらなる例では、第１の回路１４、コントローラ１５、後処理モジュール１６、及び任意で第２の回路１７の機能は、装置１３に組み込まれた機器（図示せず）のタッチコントローラ（図示せず）と一又は複数の中央プロセッサ（図示せず）との間で分割される場合がある。
第１の回路１４は、第１及び第２の感知電極５、１１から信号を受信し、かつ／または、それらに信号を送信する。第１の回路１４は、第１の圧電圧力信号１９を測定する。第１の回路１４は、第１及び第２の感知電極５、１１のそれぞれに、グループで又は個別に接続可能である。各第１の圧電圧力信号１９は、一又は複数の第１又は第２の感知電極５、１１に対応し、各第１の圧電圧力信号１９は、それぞれの第１又は第２の感知電極５、１１に近接しているタッチパネル１に作用する圧力を示す。例えば、第１の回路１４は、各第１の感知電極５に対応する第１の圧電圧力信号１９及び各第２の感知電極１１に対応する第１の圧電圧力信号１９を測定又は生成する場合がある。あるいは、各第１の圧電圧力信号１９は、１組の隣接する第１又は第２の感知電極５、１１などに対応する場合がある。各感知電極５、１１は、第１の圧電圧力信号１９のうちの１つに寄与する。
任意で、第１の回路１４はまた、第１及び第２の感知電極５、１１の各交点２１に対応する相互静電容量信号２０を測定する場合がある。他の例では、第１の回路１４は、代わりに、各第１及び／又は第２の感知電極５、１１に対応する自己静電容量信号を測定する場合がある。第１の回路１４は、静電容量信号２０と第１の圧電圧力信号１９とを同時に測定する場合がある。あるいは、第１の回路１４は、静電容量信号２０と第１の圧電圧力信号１９とを交互に測定する場合がある。
例えば、第１の回路１４は、ＷＯ２０１６／１０２９７５Ａ２に記載されているように、静電容量結合型の圧電圧力測定用に構成される場合があり、その全内容は参照によりここに組み込まれる。特に、第１の回路１４は、ＷＯ２０１６／１０２９７５Ａ２の図２１から図２６に示される例に関して説明されるように構成される場合がある。あるいは、第１の回路１４は、ＷＯ２０１７／１０９４５５Ａ１に記載されているように、静電容量結合型の圧電圧力測定用に構成される場合があり、その全内容は参照によりここに組み込まれる。特に、第１の回路１４は、ＷＯ２０１７／１０９４５５Ａ１の図４から図２１に示される例に関して説明されるように構成される場合がある。
しかしながら、本明細書の方法は、これらの例に限定されず、前述の機能を提供することができる任意の第１の回路１４に適用可能である。
存在する場合、任意の第２の回路１７は、共通電極６に対応する第２の圧電圧力信号２２を測定する。第２の圧電信号２２は、タッチパネル１に加えられる全圧力を示すべきである。２つ以上の共通電極６が使用されるとき、第２の圧電信号２２は、コントローラ１５によるその後の合計のために、各共通電極６に対応して生成される場合がある。あるいは、２つ以上の共通電極６が使用されるとき、第２の回路１７は、全ての共通電極６上に誘導された電荷に基づいて単一の第２の圧電信号１７を生成する場合がある。理想的な条件下で、かつ、外部からの干渉がない場合、第２の圧電圧力信号２２と第１の圧電信号１９との合計は、感知電極５、１１と共通電極６とが圧電材料層７内に誘起されたどの分極Ｐの両側にも配置されているために、ほぼゼロ（測定誤差まで）になるはずである。
第１の圧電圧力信号１９、及び任意で第２の圧電圧力信号２２及び／又は静電容量信号２０は、タッチパネル１又はタッチパネル１を覆う材料層とのユーザインタラクションに応じて生成される。
コントローラ１５は、複数の第１の圧電圧力信号１９を受け取り、それらを積分して対応する力の値２３を生成する。実際には、１つの感知電極５、１１とその下にある共通電極６との各対は、別々の圧電センサーを構成する。第１の圧電圧力信号１９を積分して力の値２３を生成する一例を、図３から図６を参照して以下に説明する。コントローラ１５はまた、もしある場合、外部電界との結合によって影響を受けた力の値２３の識別２４を生成する。力の値２３のいずれかが外部電界との結合によって影響を受けた場合、本明細書の方法は、ユーザインタラクションによって加えられる一又は複数の力のより良い推定値を得るために、その影響を低減又は除去するために適用される場合がある。もしある場合、どの力の値２３が外部電界との結合によって影響されたかを特定するための方法の例は、以下に記載される。
後処理モジュール１６は力の値２３を受け取り、それぞれの力の値２３は１対の一又は複数の感知電極５、１１及び共通電極６によって提供される圧電センサのうちの１つに対応する。このように、各力の値はタッチパネル１上の物理的位置に対応する。後処理モジュール１６はまた、もしある場合、外部電界との結合によって影響を受けた力の値２３の識別２４も受け取る。後処理モジュールは、対応する力の値２３を除外された力の値２３ｂとして設定し（図８）、かつ、残りの力の値２３を有効な力の値２３ａとして設定するために、外部電界との結合によって影響を受けたとして識別されている一又は複数の力の値２３に応じて構成される。後処理モジュール１６は、有効な力の値２３ａ及び対応する物理的位置を補間及び／又は外挿することに基づいて、それぞれの除外された力の値２３ｂ（図８）と同じ物理的位置に対応する一又は複数の再構成された力の値２５を決定する。有効な力の値２３ａ及び再構成された力の値２５は、装置１３を組み込んでいる機器（図示せず）の一又は複数のプロセッサ（図示せず）に出力される場合がある。有効な力の値２３ａ及び再構成された力の値２５は、装置１３を組み込んでいる機器によって実行されているソフトウェアアプリケーション（図示せず）への入力として使用される場合がある。
いくつかの例では、装置１３が第２の回路１６を含む場合、コントローラ１５はまた、第２の圧電圧力信号２２も受信する場合があり、第２の圧電圧力信号２２を全ての第１の圧電圧力信号１９と合計して外部干渉指数２６を生成する場合がある。外部干渉指数２６は、重み付けされていない第１及び第２の圧電圧力信号１９、２２に対する単純な合計である場合があり、また、外部干渉指数２６は、第１及び第２の圧電圧力信号１９、２２にわたる重み付けされた合計である場合がある。コントローラ１５は、事前に較正された閾値（例えば、Vthresh）に対する外部干渉指数２６との比較に少なくとも部分的に基づいて識別２４を生成するように構成される場合がある。任意で、外部干渉指数２６も外部干渉の大きさの指標を提供するために後処理モジュール１６に出力される場合がある。
任意で、コントローラ１５はまた、未加工の第１及び／又は第２の圧電圧力信号１９、２２を、装置１３を組み込んでいる機器を動作させる一又は複数のプロセッサ（図示せず）及び／又は後処理モジュール１６に中継する場合がある。
いくつかの例では、コントローラ１５はまた、第１の圧力信号１９、及び任意で第２の圧力信号２２に基づいてタッチ位置データ２７を測定する場合がある。タッチ位置データ２７は、一又は複数のユーザインタラクションの位置、たとえばｘ、ｙ座標を示す。タッチ位置データ２７は、測定されると、装置１３を組み込んでいる機器を動作させる一又は複数のプロセッサ（図示せず）及び／又は後処理モジュール１６に出力される場合がある。他の例では、タッチ位置データ２７は、後処理モジュール１６によって測定されてもよい。
測定されると、コントローラ１５は、静電容量信号２０を受信し、装置１３を組み込んでいる機器を動作させる一又は複数のプロセッサ（図示せず）にそれらを中継するか、または静電容量値２０のさらなる処理を実行する。例えば、コントローラ１５は、静電容量信号２０を処理して、タッチ位置データ２７を生成するか又は生成に寄与する場合がある。静電容量信号２０は、第１の信号１９のみよりもタッチ位置データ２７のより正確な測定を可能にする場合がある。静電容量信号２０はまた、力の値２３を生成するプロセスにおいて使用される場合がある。
コントローラ１５及び後処理装置１６の機能は、処理ステップの必要な順序と両立し得る任意の方法でこれら２つの要素間に分配される場合がある。コントローラ１５及び後処理モジュール１６は、単一要素として組み合わされる場合がある。コントローラ１５及び後処理モジュール１６の全ての機能は、装置１３を組み込んでいる機器（図示せず）の一又は複数のプロセッサ（図示せず）によって提供される場合がある。
外部電界との結合の影響を低減又は除去するための方法を説明する前に、圧電圧力信号１９、２２を積分して対応する力の値２３を生成する例を簡単に説明することが有用である場合がある。
図３も参照すると、タッチパネル１へ加えられる力の入力２８が概略的に示されている。
図４も参照すると、力の入力２８に対応する理想化された圧電圧力信号２９が示されている。
圧電材料層７は、分極化され、十分な力を加えるユーザインタラクションによって引き起こされる歪みに応じて分極Pで分極される。圧電材料層７の分極Pは、共通電極６と感知電極５、１１との間に対応する電荷Qpiezo（ｔ）を発生させる。分極Pを生じさせる歪みは、圧縮又は伸張から生じる場合がある。分極Pを生じさせる歪みは、圧電材料層７の面内ひずみである場合がある。圧電材料層７と感知電極５、１１との間の密接な接触は必要とされない。一般に、（より強力なユーザインタラクションによって引き起こされる）圧電材料層７のより大きな歪みは、より大きな分極P、及び（対応する）より大きな規模の電荷差ΔQpiezoを感知電極５、１１上に誘起させることになる。電荷Qpieze(t)に関連する電流である圧電応答Ipiezo(t)は、第１及び第２の圧電圧力信号１９、２２を測定するために、増幅及び／又は積分される場合がある。理想化された圧電圧力信号２９は、第１又は第２の圧電圧力信号１９、２２に対応する場合がある。
例えば、第１又は第２の回路１４、１７からの出力としての圧電圧力信号１９、２２、２９は、基本的には過渡信号である。誘導された圧電電圧は、漏れ電流に起因して時間とともに減衰する。さらに、圧電電流Ipiezoを増幅するために第１又は第２の回路１４に含まれる場合がある積分電荷増幅器の出力もまた、時間とともに減衰する。
例えば、第１の負荷期間ｔ０≦ｔ≦ｔ１の間、力２８はゼロから第１の加えられた力の値F1まで着実に増加する。加えられた入力の力２８の増加速度が対応する圧電圧力信号２９の減衰速度と比較して速い場合であれば、圧電圧力信号２９は、第１の負荷期間ｔ０≦ｔ≦ｔ１の間に着実に減少し、力２８が第１の加えられた力の値F1に達すると第１のピーク値V1に達する。次いで、加えられた入力の力２８は、第１の保持期間ｔ１＜ｔ≦ｔ２の間、Ｆ１で一定に保持される。第１の保持期間ｔ１＜ｔ≦ｔ２の間、圧電圧力信号２９は、理想的な場合にはゼロＤＣオフセットに向かって第１のピーク値Ｖ１から上方に減衰する。
加えられた入力の力２８は、第２の負荷期間ｔ２＜ｔ≦ｔ３の間に、第１の加えられた力の値Ｆ１から第２の加えられた力の値Ｆ２に再び増加する。与えられた入力の力２８の増加速度が対応する圧電圧力信号２９の減衰速度と比較して速い場合であれば、圧電圧力信号２９は、第２の負荷期間ｔ２＜ｔ≦ｔ３の間に着実に減少し、力２８が第２の加えられた力の値Ｆ２に達すると、第２のピーク値Ｖ２に達する。次いで、加えられた入力の力２８は、第２の保持期間ｔ３＜ｔ≦ｔ４の間、Ｆ２で一定に保たれる。 第２の保持期間ｔ３＜ｔ≦ｔ４の間、圧電圧力信号２９は、理想的な場合にはゼロ信号に向かって第２のピーク値Ｖ２から上方に減衰する。
第２の保持期間の終わりに、ｔ３＜ｔ≦ｔ４において、ユーザインタラクションは、除荷期間ｔ４＜ｔ≦ｔ５の間に加えられた入力の力２８の解放で終了する。加えられた入力の力２８の減少速度が対応する圧電圧力信号２９の減少速度と比較して速い場合であれば、圧電圧力信号２９は、除荷期間ｔ４＜ｔ≦ｔ５の間に着実に増加し、力２８がゼロに達すると、第３のピーク値V3に達する。負荷ではなく除荷から生じる第３のピーク値Ｖ３は、第１及び第２のピーク値Ｖ１、Ｖ２とは反対の符号を有する。ユーザインタラクションの終了後、圧電圧力信号２９は、理想的な場合には、ゼロＤＣオフセットに向かって減衰する。
図４は、理想的な圧電圧力信号２９が負荷に応じて負になり、除荷に応じて正になることを示しているが、他の例では、タッチパネル１及び装置１３の構成に応じて、圧電圧力信号２９の極性は逆になる場合がある。
図４に示すように、圧電圧力信号２９が理想的又はほぼ理想的であるとき、圧電圧力信号２９の減衰は、例えば、圧電圧力信号２９の勾配及び／又は値に基づく圧電圧力信号２９の条件付き積分などの様々な方法によって補償される場合がある。圧電圧力信号２９の勾配と値が同じ符号であるときに圧電圧力信号２９を積分することによって、加えられた力２８に比例する推定される測定値は回復される場合がある。
しかしながら、圧力と静電容量とを組み合わせて測定するためのタッチパネル１及び装置１３が使用されるとき、圧電圧力信号１９、２２、２９は、実際には、条件付き積分に基づく勾配及びナイーブ値について信頼性のある動作を妨げる可能性がある著しいノイズ源及びＤＣオフセットの連続的な変動を受ける可能性がある。測定された力の値２３がどのように得られたとしても適用される場合がある本明細書の方法には直接関係しないが、潜在的なノイズ源、外部電界結合及び圧電圧力信号１９、２２、２９を積分して力の値２３を得る例示的な方法が本明細書の方法の文脈として、簡単に説明される。
タッチパネル１及び装置１３は、多くの場合、携帯型の電池式電子機器（図示せず）に設置される場合がある。このような機器は、通常、接地されていないか、または弱く接地されているだけなので、ノイズの混入やDCオフセットの変動に対する感受性を増加させる場合がある。さらに、使用者は、彼らの衣類、履物及び／又はそれらの環境の間の相互作用の結果として静電気で頻繁に帯電する場合がある。これは、さらにＤＣオフセットの変動に寄与することがある場合があり、また、タッチパネル１との最初の接触時に使用者の指先及び／又はスタイラス間の静電結合をもたらす場合もある。そのような静電結合は、加えられた力から生じる電荷Qpiezoに等しい又は実質的にそれを超えることさえある場合がある電荷をユーザインタラクションに近い感知電極５、１１に誘導することができる。さらに、１つのタップからの信号が次のタップが始まる前に完全に減衰していない可能性があり、不正確な力の測定につながるので、タッチパネル１を素早く連続してタップするなどの短い相互作用は勾配及び値ベースの手法を混乱させる場合がある。これまでの説明は網羅的なものではなく、タッチパネル１及び装置１３のＤＣオフセット変動及びノイズレベルには多くの追加的要因が寄与する場合がある。受信した圧電圧力信号１９、２２、２９から力の値２３を得る１つの方法を簡単に要約する。
図５も参照すると、タッチパネル１及び装置１３の一例を使用して得られた測定圧電圧力信号３０の一例が示されている。測定された圧電圧力信号３０は、第１又は第２の圧電圧力信号１９、２２を表すことができる場合がある。
図６も参照すると、図５に示される測定された圧電圧力信号３０に対応する測定された力の値２３が示されている。
測定された圧電圧力信号３０がいくつかの経緯で理想化された圧電圧力信号２９から逸脱する場合があることが、観察される場合がある。第１に、例えば静電容量信号２０を使用して特定されるユーザインタラクションの開始は、圧力信号３０の値Ｐ（ｔ）がゼロＤＣオフセットにないときに発生する場合がある。代わりに、ユーザインタラクションの開始に関して時間ｔ＝０において、圧力信号３０の値Ｐ（ｔ）はしばしば初期ＤＣオフセット値Ｐ０＝Ｐ（０）を表示する場合がある。これは、例えば、以前のユーザインタラクション後の残留ＤＣオフセット、以前のユーザインタラクションからの信号が完全に減衰する前の繰り返しのタッチなど、様々な理由で発生する場合がある。初期オフセットＰ０は実際上非常に大きい場合がある。使用者の指先が静電気で帯電しているとき、初期オフセットP0は、使用者の帯電した指先との静電容量結合及び／又は静電気放電に起因すると考えられる初期の偽のピーク（図示せず）を、時々伴う場合がある。初期の偽のピーク（図示せず）を含めると、不正確な力の出力が生じる場合がある。しかしながら、初期オフセットP0及び／又は偽のピーク（図示せず）を除外するために単に勾配及び値の閾値を設定することは、残りのユーザインタラクションを通して感度の低下を引き起こす。
第２に、初期ピークP1に達した後、圧力信号３０の値P(t)は、ゼロに等しくないオフセット値Poffまで減衰する場合がある。オフセット値Poffは、一般に初期ピークP1とは反対の符号であることが観察されている。また、オフセット値Poffは、各使用者が特定の感知電極５、１１と相互作用した後に変化することがあり、その結果、従来のＤＣオフセット補正及び較正方法は、有効性が低下するか、あるいは、無効になる場合があることが観察される。さらに、圧力信号３０の値P(t)は、ユーザインタラクションのほんの一部の間、圧力信号３０のP(t)が安定する前にオフセット値Poffをオーバーシュートする間における偽のピークP2を表示する場合がある。偽のピークP2の大きさは、いくつかのユーザインタラクション中にかなり大きくなる場合がある。
上記で説明したように、初期オフセット及び／又は静電放電ピーク、オフセット値Poff、ならびに偽のピークP2を除外するように単に勾配及び値の閾値を設定することは、残りのユーザインタラクションを通して感度の低下を引き起こす場合がある。しかしながら、単純な条件付き積分スキームは、いくつかの適用に対しては十分な分解能を有する場合がある。
図５及び図６にプロットされた例を参照して、圧電圧力信号１９、２２、３０に基づいて力の値２３を測定する一例の方法の適用が説明される。
ユーザインタラクションが進行すると、コントローラ１５は、少なくとも４つの識別可能な状態S0、S1、S2、及びS4の間で状態レジスタ値を更新する。参考のために、図５及び図６に状態S0、S1、S2及びS3の境界及びそれらの間の遷移を示す。図６では、出力の力の値２３が第２のｙ軸に対してプロットされている。
図５及び図６の例では、静電容量信号２０に基づいて特定されるユーザインタラクションが始まると、ユーザインタラクションは、第１の、すなわち初期の状態S0に初期化される。この例では、初期状態S0の間、圧力信号３０の複数の値P(t)は、それらがタッチパネル１への負荷を増大させるための適切な符号を有していない限り使用されない。図５及び図６に示す例では、適切な符号は負であるが、他の例では、圧力信号３０の値P(t)は、加えられる力の増加に応じて増加する場合がある。実際には、この条件は、次式に従って、処理された圧力信号３１の値P*(t)を生成することによって適用される場合がある。
Figure 2019220166
初期状態S0の間、出力の力の値２３であるF(t)は、以前の出力の力の値２３に、対応する処理済み信号３１の値P*(t)を加算することによって、圧力信号３０の値P（t）の新たなサンプリング毎に取得される。すなわち、F(t)=F(t-δt)+P*(t)であり、δtはサンプリング間隔である。圧力信号３０の値P(t)が加えられる力の増加を示す誤った符号を有するとき、処理された信号３１の値P*(t)はゼロに設定されるので、そのような値は出力の力の値２３であるF(t)に寄与しない。
出力される力の値２３であるF(t)は加えられた力に比例するが、絶対的な加えられた力の推定測定値を得るためには、力の値２３であるF(t)は対応する倍率を乗じられる必要があることに留意されたい。倍率は、既知の加えられた力のプロファイルを用いて較正実験から得られる場合がある。倍率は、タッチパネル１とのユーザインタラクションの場所にさらに依存する場合がある。
第２の一次負荷状態S1への遷移は、ユーザインタラクションの開始から所定の期間が経過した後にいったん起こる場合がある。静電容量信号２０が得られれば、ユーザインタラクションの開始は良好な精度で知られていると判断することができる。一次負荷状態S1の間、全てのサンプル圧力信号３０の値P(t)は無条件に使用される場合がある、すなわち処理信号３１がP*(t)=P(t)として設定され、かつ、出力される力の値２３であるF(t)がF(t)=F(t-δt)+P*(t)として更新される場合がある。
圧力信号３０の値P(t)が符号を変えるとき、または、コントローラ１５が初期の負荷ピークP1を最終的に検出した後に、第３の、すなわち安定化した状態S2への遷移が起こる場合がある。図５及び図６に示す例では、圧力信号３０の値P(t)が負から正に符号を変えたので、S1からS2への状態遷移が生じる。もちろん、加えられる力を増加させることが圧力信号３０を増加させる他の例では、遷移は反対方向に検出される場合がある。コントローラ１５は、初期ピークP1のおおよその時間及び値を測定するために、任意の適切な数値的技法を使用する場合がある。安定化状態S2の間、例えば処理された信号の値３１であるP*(t)をP*(t)=０に設定することにより、圧力信号３０の値P(t)は使用されない場合がある。したがって、図５及び図６において、この例では、処理済み信号３１P*(t)は、誤ったオーバーシュートピークP2の間にゼロにクランプされることが観察される場合がある。
いったん圧力信号３０の値P(t)がＤＣオフセットPoffで安定すると、第４の、すなわち安定した状態S3への遷移が起こる場合がある。一般に、ＤＣオフセットPoffは、時間と共に、及び／又は、圧力信号３０の値P(t)の各負荷／除荷ピークにしたがって、ゆっくりと変化する場合がある。いくつかの例では、コントローラ１５は、以前の圧力サンプル｛P(t)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))｝のバッファ番号Nbuffを維持する。この文脈において、t、t-δt、t-δtNbuffはサンプリング時間である。新たな各圧力サンプルP(t)が得られると、第１の回路１４は、バッファリングされたサンプル(P(t)、P(t?δt)、…、P(t-δt(Nbuff+１))}について線形回帰を計算する。いったん傾斜の大きさｍ及びバッファされた圧力信号３０のサンプル｛P(T)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))｝の分散値ＶＡＲが、事前に較正された閾値mstable、VARstableを下回ると、コントローラ１５は、状態レジスタ値を安定状態Ｓ３に更新し、バッファされたサンプル｛P(t)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))｝の平均値をオフセット補正値Pcor=mean(｛P(t)、P(t-δt)…、P(t-δt(Nbuff+1))｝)に設定する。
安定状態Ｓ３の間、処理された圧力信号３１の値P*(t)は、P*(t)=P(t)-Pcorに従って設定される場合がある。出力される力の値２３であるF(t)は、次のように更新される場合がある。
Figure 2019220166
ここで、Pnoiseはノイズ閾値である。たとえば、Pnoiseは、ユーザインタラクションの無い較正期間中に、圧力信号１９、２２、３０の値P（t）の標準偏差の倍数に設定される場合がある。ノイズ閾値Pnoiseは、較正期間中に記録された圧力信号１９、２２、３０の値P（t）の標準偏差の５倍の倍数に設定される場合がある。ノイズ閾値Pnoiseは、事前に設定される場合があり、または、例えば静電容量信号２０を使用して、検出されたユーザインタラクションがない静止期間中に定期的に更新される場合がある。
使用者が加える力の変化は、それらが加えられる力の増加であるか減少であるかにかかわらず、高感度で安定状態S3の間に捕捉される場合がある。図５及び６に示される例では、加えられる圧力のわずかな減少に対応する小さなピークP3が検出され、出力される力の値２３であるF(t)がそれに応じて減少される。
安定状態Ｓ３の間、タッチパネル１に加えられる力の変化を検出するための閾値は、信号全体に加えられる従来の勾配及び値基準の条件付き積分に対して可能な値よりも低い値に設定される場合がある。これは、他の状態レジスタの値S0、S1、S2を使用することで、静的放電/結合、初期オフセットP0、オーバーシュートオフセットPoff及び偽のピークP2などの影響が排除される場合があるためである。
実際には、要求されるオフセット補正Pcorは、使用者が一定の加えられる入力する力を維持している間であっても、ゆっくりとドリフトする場合がある。加えて、使用者が加えられる入力される力を実質的に増加又は減少させた場合、これは、圧電圧力信号１９、２２、３０の値P(t)が減衰するオフセットPoffを変更する場合がある。しかしながら、補正値Pcorは、バッファ{P(t)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))}が比較的平坦なまま（つまり、m<mstable及びVAR<VARstable）である一方、単純に更新され続ける事が出来ない。この場合、加えられる入力された力のわずかな増加又は減少のいずれも、処理された圧力信号３１であるP*(t)から連続的に除去され、したがって検出され無い。
代わりに、安定状態S3の間に、コントローラ１５は、各々の新しいサンプリングP(t)の後、バッファ{P(t)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))}に対して線形回帰を実行する場合がある。バッファ{P(t)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))}が平坦なまま（つまり、m <mstable及びVAR<VARstable）である間、バッファされたサンプル値の平均値は補正値Pcorと比較され、もし差の大きさ|mean（{P(t)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))}）-Pcor|が閾値ΔPcorよりも小さい場合、補正値Pcorは変化しない。しかしながら、差分| mean（{P(t)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))}）-Pcor|が閾値ΔPcorを超える場合、補正値はPcor= mean ({P(t)、P(t-δt)、…、P(t-δt(Nbuff+1))})に更新される。
閾値ΔPcorの値は、各々のタッチパネル１及び装置１３により異なる場合がある。所与のタッチパネル１及び装置１３に適した値は、既知の較正の力プロファイルの選択に対応するデータを測定することにより、取得される場合がある。単純な場合、閾値ΔPcorは、既知の静的に加えられた力の持続時間にわたって観察される最大のドリフトに従って設定される場合がある。あるいは、既知の較正の力プロファイルを使用して得られた測定値は、既知の測定された力の偏差をコスト関数として使用して、近似のためのトレーニングセットを生成するために使用される場合がある。
安定状態S3は、ユーザインタラクションの終了時に終了する。
力の値２３を測定する前述の方法は単なる例示であり、本明細書に添付される特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書の方法は、力の値２３であるF(t)を取得するために使用される特定の方法又は条件付き積分スキームに関係なく、圧電の力の値２３であるF(t)に適用される場合がある。
第１の方法
図７も参照して、外部電界に結合するための力の値２３を補正する第１の方法を説明する。
力の値２３は、例えば第１の回路１４及びコントローラ１５を介して、タッチパネル１から受信される（ステップＳ１）。各力の値２３は、タッチパネル１上の特定の物理的位置に対応する。例えば、ｙ方向に離れて置かれたＮ個の第１の感知電極５のｎ番目に対応する力の値２３はF(yn)と表記される場合があり、ｘ方向に離れて置かれたＭ個の第２の感知電極１１のｍ番目に対応する力の値２３はF(xm)と表記される場合がある。各感知電極５、１１は等電位であり、したがって、ｘ方向に細長い第１の感知電極５はｘ方向の変動に応じず、各第２の感知電極１１についても同様である。各物理的位置xm、ynは、例えば、それぞれの第１又は第２の感知電極５、１１の重心に対応する場合がある。いくつかの例では、第１の回路１４は、グループ化された電極５、１１に対して単一の第１の圧電圧力信号１９を出力するために、２つ以上の隣接する感知電極５、１１から圧電電荷Qpiezoを集約する場合がある。そのような例では、各物理的位置xm、ynは、例えば、２つ以上の集約された第１又は第２の感知電極５、１１の重心に対応する場合がある。
図８も参照すると、有効な力の値２３ａと除外された力の値２３ｂの両方を含む、１組の力の値２３であるF(xm)が概略的に示されている。
ユーザインタラクションの位置周辺では、力の値F(x9)、F(x10)、F(x11)の3つは外部電界との結合の影響を受け、その結果、物理的な圧電材料層７内の歪みに対応する基礎値３２から甚だしく逸脱する。そのような外部電界との結合は、他の原因のなかでも、とりわけタッチパネル１の使用者が静電気で帯電することに起因すると考えられる。
力の値２３であるF(xm)、F(yn)のいずれかが外部電界との結合によって影響を受けた場合、その識別２４も受信される（ステップＳ２）。あるいは、後処理モジュール１６は、もしある場合、力の値２３のF(xm)、F(yn)のうちのどちらが外部電界との結合によって影響を受けたかを特定する場合がある。外部電界との結合の存在又は存在の可能性を検出するための適切な方法の範囲を、以下に説明する。
力の値２３であるF(xm)、F(yn)のいずれも外部電界との結合の影響を受けていないことが示されている場合（ステップＳ３）、力の値２３であるF(xm)、F(yn)は、装置１３を組み込んでいる機器（図示せず）の一又は複数のプロセッサ（図示せず）に出力される（ステップＳ４）。出力の力の値２３であるF(xm)、F(yn)は、装置１３を組み込んでいる機器（図示せず）の一又は複数のプロセッサ（図示せず）によって実行されているオペレーティングシステム又はソフトウェアアプリケーションへの入力として使用される場合がある。
ただし、一又は複数の力の値２３であるF(xm)、F(yn)が外部電界との結合の影響を受けたとして識別されていることに応じて（ステップＳ３）、対応する力の値２３であるF(xm)、F(yn)は除外される力の値２３ｂとして設定され、残りの力の値は有効な力の値２３ａとして設定される（ステップＳ５）。たとえば、力の値であるP(xk)、P(yp)は、外部電界との結合の影響を受けているとして示される場合があるため、有効な力の値２３ａは、全てのm≠kに対してP(xm)であり、全てのn≠pに対してP(yn)である。一般に、ゼロ、１、又は複数の力の値２３ｂは、x又はyの力の値から除外される場合がある。言い換えれば、x方向の測定値の総数Mexが、除外された力の値２３ｂである場合、有効な力の値２３ａは、全てのm≠k1、…、kMexに対してP（xm）であり、y方向の測定値の総数Nexが、除外された力の値２３ｂである場合、有効な力の値２３aは全てのn≠p1、…、pNexに対してP(yn)である場合がある。２つ以上の力の値２３ｂが除外される場合、それらは隣接する物理的位置に対応している場合もしていない場合もあり、例えばk1、…、kMexが連続している必要は無い。
図８に示す例では、Mex=３かつk1=９、k2=１０、k3=１１の場合、３つの力の値F(x9)、F(x10)、F(x11)は除外された力の値２３ｂである。残りの力の値F(x1)からF(x8)、及び、F(x12)からF(x14)は、有効な力の値２３ａである。
有効な力の値２３ａ及びそれぞれの物理的位置に基づいて補間及び／又は外挿することにより、除外された力の値２３ｂと同じ物理的位置に対応する再構成された力の値２５が決定される（ステップＳ６）。たとえば、有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)及びP(yn)(n≠p1、…、pNex)は、除外された力の値２３ｂであるF(xk)、F(yp)(k=k1、…、kMex及びp=p1、…、pNexの場合)の物理的位置xk、ypに対応する、再構成された値R(xk)及びR(yp)を生成する事に使用される場合がある。このプロセスは、再構成された値R(xk)、R(yp)が１組の有効な力の値２３ａにまたがる物理的位置xk、ypに対して決定される場合には補間の一つであり、かつ、例えば、除外された力の値２３ｂであるF(xk)、F(yp)がタッチパネル１の端まで延びている場合には外挿の一つである。
図９も参照すると、図８に示された例に対して再構成された力の値２５が示される。
再構成された力の値R(x9)、R(x10)、R(x11)は、有効な力の値２３ａであるF(x1)からF(x8)及びF(x12)からF(x14)及びそれぞれの物理的な場所に基づいて補間されている。
再構成された力の値２５を決定するために、さまざまな方法が採用される場合がある。例えば、一又は複数の再構成された力の値２５を補間及び／又は外挿するために、有効な力の値２３ａ及びそれぞれの物理的位置xm、ynに多項式補間が適用される場合がある。多項式補間は、ラグランジュ多項式法、ニュートン多項式法、又はその他の適切な多項式補間法を使用して実行される場合がある。
代替例では、一又は複数の再構成された力の値R(xk)、R(yp)を補間及び／又は外挿することは、力の値モデルを有効な力の値２３ａ及びそれぞれの物理的位置に近似させることにより実行される場合がある。たとえば、力の値モデルは、最小二乗近似法を使用して近似される場合がある。力の値モデルは、多項式、サイン又はコサイン関数などを含むが、これらに限定されない基底関数の完全なセットのいずれに基づいてもよい。
他の代替例では、一又は複数の再構成された力の値R(xk)、R(yp)は、それぞれの有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)及びF(yn)(n≠p1、…、pNex)並びにそれぞれの物理的位置xm(m≠k1、…、kMex)、yn(n≠p1、… 、pNex)を結ぶスプライン補間を決定することにより補間及び/又は外挿される場合がある。スプライン補間は、２次又は３次である場合がある。スプラインは、タッチパネルの端に近接している位置に線形補間を使用し、他の場所では高次補間を使用する場合がある。これは、タッチパネル１の端に近い位置での非現実的な発散値を避けるのに役立つ場合がある。
有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)及びP(yn)(n≠p1、…、pNex)並びに再構成された圧力の力の値２５であるR(xk)、R(yp)(k=k1、…、kMex及びp=p1、…、pNexの場合）は、装置１３を組み込んでいる機器（図示せず）の一又は複数のプロセッサ（図示せず）に出力される（ステップＳ７）。有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)及びP(yn)(n≠p1、…、pNex)並びに再構成された力の値２５であるR(xk)、R(yp)(k=k1、…、kMex及びp=p1、…、pNex)は、装置１３を組み込んでいる機器（図示せず）の一又は複数のプロセッサ（図示せず）によって実行されているオペレーティングシステム又はソフトウェアアプリケーションへの入力として使用される場合がある。
装置１３がアクティブのままである間（ステップＳ８）、さらなる力の値２３が受信される（ステップＳ１）。
第２の方法
図１０も参照して、外部電界に結合する力の値２３を補正する第２の方法を説明する。第２の方法は、多項式補間法に固有の第１の方法の例である。
第１の方法と同一の第２の方法のステップは再説明されない（ステップＳ１〜Ｓ５及びＳ７）。
後処理モジュール１６は、補間位置x'm、y'nの組を決定し、各補間位置x'm、y'nは、元の物理的位置xm、ynの１つに対応する（ステップＳ６ａ）。言い換えれば、補間位置x'm、y'nの数は、受け取った力の値２３の数に等しい。他の例では、補間位置x'm、y'nは事前に決定される場合があり、必要に応じて後処理モジュール１６によって回復される場合がある。補間位置x'm、y'nは、不均等に分布しており、タッチパネル１の端に向かって空間密度が高くなっている。対照的に、タッチパネル１の電極５、１１に対応する複数の物理的位置xm、ynは、一般的には等間隔である。
タッチパネル１の端に向かって補間位置x'm、y'nの空間密度を増加させる理由は、多項式補間が等間隔の補間点に適用されるときに境界で観察される場合がある問題のある振動を指す、ルンゲ現象の発生を回避又は最小化しようとするためである。補間位置x'm、y'nの分布は、ルンゲ現象を緩和又は回避するように選択される場合がある。
例えば、図１１も参照すると、補間位置x'm、y'nは、元の等間隔の物理的位置３４の１つにそれぞれ対応する複数のチェビシェフ点３３（チェビシェフノードとも呼ばれる）として計算される場合がある。
ｘ方向に間隔を空けられたＭ個の物理的位置xmのｍ番目に対応するチェビシェフ点３３は、次のように決定される場合がある。
Figure 2019220166
ここで、xminはx1又はタッチパネルの開始のいずれかであり、xmaxはxN又はタッチパネルの終了であってn=1、2、…、Nのいずれかである。好ましくは、xmin=x1かつxmax=xNである。ｙ方向に間隔を空けられたＮ個の物理的位置ynのうちのｎ番目に対応するチェビシェフ点３３も同様に決定される場合がある。
補間位置x'm、y'nの一部又はすべてに対応する力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)が決定される（ステップＳ６ｂ）。補間位置x'm、y'nの力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は、補間位置x'm、y'nに近接する又は広がる２つ以上の物理的位置xm、ynからの有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)及びF(yn)(n≠p1、…、pNex)の補間又は外挿を元に決定される。
補間オプションA
いくつかの実装では、力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は、補間位置x'm、y'nごとについて決定される場合がある。そのような例は、多項式補間がその後計算されるときに過剰に制約される場合があり、安定する傾向にある。ただし、補間を過剰に制約すると、再構成された力の値２５が過小評価される場合がある。
補間オプションB
他の実装では、力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は、有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)及びF(yn)(n≠p1、…、pNex)に対応する各補間位置x'm、y'nについてのみ決定される場合がある。座標順に並べられた全ての補間位置x'm、y'nのシーケンス内の補間位置x'm、y'nが、座標順に並べられた全ての物理的位置xm、ynのシーケンス内の力の値２３のF(xm)、F(yn)に関連付けられた物理的位置xm、ynに合致する場合、補間位置x'm、y'nは力の値２３であるF(xm)、F(yn)に対応する（式（３）も参照）。たとえば、図８と９を再度参照すると、力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は９番目、１０番目、１１番目の補間位置x'9、x'10、x'11に対して計算されない。補間オプションBは、力の値２３ｂが除外された領域での補間多項式の計算の制約が少ないため、再構成された力の値２５のより良い推定値を提供出来る場合がある。しかし、除外された力の値２３ｂがタッチパネル１の端の近くに位置する場合、このより制約の少ないアプローチは、前述の過剰に制約された補間オプションAよりも精度が低い場合がある。
ハイブリッド補間オプション
前記方法の改良版では、次のいずれかを選択する。
（オプションA）補間位置x'm、y'nごとに力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)を決定すること、または、
（オプションB）有効な力の値F(xm)(m≠k1、…kMex)及びF(yn)(n≠p1、…、pNex)に対応するそれらの補間位置x'm、y'nのみの力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)を決定することは、
除外された力の値２３ｂに対応する物理的位置xm、ynに従ってなされる場合がある。このハイブリッドアプローチでは、除外された力の値２３ｂがタッチパネル１の端に近い場合、安定性のために過剰な制約（オプションA）が使用される場合がある。対照的に、除外された力の値２３ｂがタッチパネル１の端に近くない場合、再構成された力の値２５のために制約の少ない推定値を取得するべく、制約の少ないもの（オプションB）が使用される場合がある。
外部電界との結合によって影響を受ける力の値２３は、通常、ユーザインタラクションに最も近い物理的位置xm、ynに対応するものであることがわかっている。その結果、いくつかの実施形態では、後処理モジュール１６は、もう１つのユーザインタラクションに対応するタッチ位置データ２７（すなわち「タッチ座標」）も受信する場合がある。補間オプションAを使用するか、補間オプションBを使用するかの選択は、受信したタッチ座標に基づく場合がある。タッチ位置データ２７は、第１の圧力信号１９に基づいて測定される場合がある。あるいは、静電容量感知が実装されると、タッチ位置データ２７は、静電容量信号２０を使用して測定される場合がある。
補間オプションC
いくつかの実施形態では、使用される補間位置の数x'm、y'nは、オプションAとBの中間にある場合がある。例えば、力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は、有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)、F(yn)(n≠p1、…、pNex)に双方が対応する１対の隣接する物理的位置xm、ynに跨る、各々の補間位置x'm、y'nについて決定される場合がある。さらに、力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は、有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)、F(yn)(n≠p1、…、pNex)に対応する物理的位置xm、ynから所定の距離内にある各々の補間位置x'm、y'nについて決定される場合もまたある。
力の推定値を決定する第１の方法
力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は、さまざまな異なる方法で決定される場合がある。
力の値Fest(x'm)、Fest(y'n)を推定する第１の方法によれば、各力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は、補間位置x'm、y'n自体に直に先行する及び後続する有効な力の値から形成された組を使用して線形補間に従って計算される。
図１２も参照すると、第１の位置３５であるx4は有効な力の値２３ａであるF(x4)に対応し、第２の位置３６であるx2は有効な力の値２３ａであるF(x2)に対応し、第３の位置３７であるx5は有効な力の値２３ａであるF(x5)に対応する。外部の電界との結合の影響を受けた（または影響を受けた可能性が高い）ことが示されたため、力の値F(x3)は除外された力の値２３ｂである。F(x2)とF(x4)との間の補間、またはF(x4)とF(x5) とからの外挿によって得られる可能な値を含む、第１の位置３５であるx4に対応する補間位置x'4が示されている。追加の補間位置x'3、 x'5も示されている。
力の値であるFest(x'm)、Fest(y'n)を推定する第１の方法を第４の補間位置x'4に適用すると、補間位置x'4に直に先行する及び後続する１対の有効な力の値２３ａは、第２の位置３６であるx2でF(x2)、第１の位置３５であるx4でF(x4)から構成される。力の推定値Fest(x'4)は次のように補間される場合がある。
Figure 2019220166
物理的位置x3と対応する力の値F(x3)とは、これらが除外された力の値２３ｂに対応するため、直に先行する補間位置として使用されない。
同様に、第３の補間位置x'3の場合、補間位置x'3に直に先行する及び後続する１対の有効な力の値２３ａは、第２の位置３６であるx2におけるF(x2)と第１の位置３５であるx4におけるF(x4)とから再度構成される。力の推定値Fest(x'3)は、次のように補間される場合がある。
Figure 2019220166
第５の補間位置x'5の場合、補間位置x'5に直に先行する及び後続する１対の有効な力の値２３ａは、第１の位置３５であるx4におけるF（x4）と第３の位置３７であるx5におけるF(x5)とから構成される。力の推定値Fest(x'5)は、次のように補間される場合がある。
Figure 2019220166
特定の補間位置x'm、y'nが少なくとも１対の有効な圧力値２３ａに跨らない場合、たとえば、除外された圧力値２３ｂがタッチパネル１の端の近くで発生する場合、線形補間の代わりに、２つの最も近い有効な圧力値２３ａに基づいた線形外挿が使用される場合がある。
力の推定値を決定する第１の方法は、補間オプションAからC又はハイブリッド補間オプションのいずれか１つに従って選択された補間位置に適用される場合がある。
力の推定値を決定する第２の方法
力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)を決定する第２の方法によれば、各力の推定値Fest(x'm)、Fest(y'n)は、以下を参照して決定される場合がある。
第１の有効な力の値２３ａと第１の有効な力の値２３ａに先行する（寄与の座標系に関して）最も近い有効な力の値２３ａである第２の有効な力の値２３ａとの対である推定対（１）、及びそれぞれの物理的位置xm、yn、または、
第１の有効な力の値２３ａと、第１の有効な力の値２３ａに後続する（与えられた座標系に関して）最も近い有効な力の値２３ａである第３の有効な力の値２３ａとの対である推定対（２）、及びそれぞれの物理的位置xm、yn
第１の有効な力の値２３ａは、常に補間位置x'm、y'nに対応する有効な力の値２３であり、または、補間位置x'm、y'nが対応する有効な力の値２３ａを持たない場合、最も近い有効な力の値２３ａに対応する。補間オプションBに関連して定義されているように、有効な力の値２３ａは、もし座標によって順序付けられた全ての物理的位置xm、ymのシーケンス内の各物理的位置xm、ynが、座標によって順序付けられた全ての補間位置x'm、y'nのシーケンス内において補間位置x'm、y'nと一致するならば、補間位置x'm、y'nに対応する。
例えば、図１２を再度参照し、第４の補間位置x'4を考慮すると、第１の有効な圧力値２３ａは、第１の位置３５であるx4でF(x4)である。この場合、第１の有効な圧力値２３ａのF(x4)は補間位置x'4に対応する。第１の有効な力の値F(x4)に先行する最も近い有効な力の値２３aは、第２の位置３６であるx2でF(x2)であるため、推定対（１）は、第１の有効な力の値F(x4)、x4及び第２の有効な力の値F(x2)、x2から構成される。物理的位置x3の力の値F(x3)は、除外された力の値２３ｂであり、使用されない。第１の有効な力の値F(x4)に後続する最も近い有効な力の値２３ａは、第３の位置３７であるx5でF(x5)であるため、推定対（２）は第１の有効な力の値F(x4)、x4及び第３の有効な力の値F（x5）、x5から構成される。
推定対（１）と（２）を使用して、推定の圧力値Fest(x'4)は次のように計算される場合がある。
Figure 2019220166
または、
Figure 2019220166
明らかに、Fest(x'4)の値は、計算に式（7a）を使用するか式（7b）を使用するかに依存する。たとえば、図１２に示されるように、推定対（１）が式（7a）に従って使用される場合、Fest(x'4)はF24として補間されるのに対し、推定対（２）が式（7b）に従って使用される場合、Fest(x'4)はF45≠F24として外挿される。
推定対（１）又は（２）の間（たとえば、式（7a）と（7b）の間）の選択は、第１の推定対（１）及び第２の推定対（２）に対して計算されたコスト関数に応じて行われる場合がある。適切なコスト関数の例は次のものを含む。
Figure 2019220166
ここにおいてC1からC10は第１から第１０のコスト関数であり、Fa=F（xa）及びFb=F（xb）は、それぞれの物理的位置xa、xbに対応する有効な力の値であり、xintは補間位置であり、Cstdは以下の様に計算される標準コストである。
Figure 2019220166
選択されたコスト関数C1、…、C10は、最初に引数Fa、xa、Fb、xbを提供する第１の推定対（１）を使用して評価され、次に引数Fa、xa、Fb、xbを提供する第２の推定対（２）を使用して評価される場合がある。そして、選択したコスト関数C1、…、C10の最小値を持つ推定対（１）、（２）は、補間位置xintに対応する力の推定値Fest(xint)を補間又は外挿するために使用される。上記のリストにされたコスト関数C1、...、C10は網羅的なリストを示しておらず、C1、...、C10の代わりに他のコスト関数が使用される場合がある。
図１２に示す４番目の補間点x'4の例に戻ると、第２の有効な力の値F(x2)、x2と第１の有効な力の値F(x4)、x4とで構成される第１の推定対（１）がコスト関数C1、…、C10のより低い値を有する場合、力の推定値Fest(x'4)は式（7a）に従ってF24として計算される。ただし、第１の有効な力の値F（x4）、x4及び第３の有効な力の値F（x5）、x5で構成される第２の推定対（２）がコスト関数C1、…、C10のより低い値を有する場合、力の推定値Fest（x'4）は、式（7b）を使用してF45として計算される。
力の推定値を決定する第２の方法を第５の補間位置x'5に適用すると、第１の有効な力の値２３は第５の補間位置x'5に対応する物理的位置x5でF（x5）である。推定対（１）は、第１の有効な力の値F(x5)、x5と第２の有効な力の値F（x4）、x4（x'5でのFest(x'5)の補間に対応）とから構成される。推定対（２）は、第１の有効な力の値F（x5）、x5と第３の有効な力の値F（x6）、x6（x'5でのFest(x'5)の外挿に対応）とから構成される。
第３の補間位置x'3には直接対応する有効な圧力値２３ａがないため、第３の補間位置x'3への力の推定値を決定する第２の方法の適用はわずかに異なる。代わりに、第１の有効な力の値２３ａは、x2でF（x2）である第３の補間位置x'3に最も近いものとして選択される。そして、第１の推定対（１）は、第１の有効な力の値F（x2）、x2と第２の有効な力の値F（x1）、x1（図１２には示さず）とから構成される。この場合、第１の推定対（１）は、Fest（x'3）、x'3の外挿に対応する。第２の推定対（２）は、第１の有効な力の値F（x2）、x2と第３の有効な力の値F（x4）、x4とで構成される。この場合、第２の推定対（１）はFest（x'3）、x'3の補間に対応する。
力の推定値を決定する第２の方法が補間又は外挿に対応するかどうかは、コスト関数の値、補間位置x'm、y'nの相対位置、有効な圧力値２３ａ及び除外された圧力値２３ｂに依存する。
力の推定値を決定する第３の方法
第３の方法は、第３と第４との推定対（３）、（４）が、第２の方法の第１と第２との推定対（１）、（２）とわずかに異なる基準に従って選択される点を除けば第２の方法と似ている。
各補間位置x'm、y'nについて、第２の方法と同じ方法で、第１の有効な力の値２３ａが識別される。ただし、第１の有効な力の値が第１及び第２の推定対（１）、（２）の一部である第２の方法とは異なり、第３及び第４の推定対（３）、（４）は第１の有効な力の値２３ａを含まない。
力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第３の方法を使用して、各力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）は以下を参照して決定される場合がある。
任意の方向で第１の有効な圧力値２３ａに最も近い２つの有効な圧力値２３ａからなる推定対（３）、または、
正の座標方向の第１の有効な圧力値に最も近い有効な圧力値２３aと、負の座標方向の第１の有効な圧力値２３ａに最も近い有効な圧力値２３ａとからなる推定対（４）。
コスト関数C1、…、C10は第３と第４との推定対（３）、（４）に対して計算され、コスト関数C1、…、C10の最小値を持つ対（３）、（４）は、力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を補間又は外挿するために使用される。
第４の補間位置x'4に関連して、図１２に示す例を再度参照する。第４の補間位置ｘ'４に対応する第１の有効な圧力値２３ａは、物理的位置x4でF(x4)である。第３の推定対（３）はx5でのF（x5）を含むが、x6でのF（x6）及びx2でのF（x2）とは同じく近い。第３の推定対（３）の選択におけるこのようなあいまいさは、さまざまな方法で解決される場合がある。たとえば、第３の推定対（３）が、x5のF（x5）とx6のF（x6）とで構成された場合、複数の有効な力の値の最小間隔が優先される場合がある。あるいは、第３の推定対（３）がx5でのF（x5）とx2でのF（x2）で構成される場合、補間点x'4までの距離を使用してあいまいさが解決される場合がある。あるいは、あいまいさが存在する場合、選択されるコスト関数C1、…、C10が、全ての可能な対について計算される場合がある。一般に、いずれかの適切な戦略を使用して、第３の推定対（３）の選択におけるあいまいさは解決される場合がある。
第４の推定対（４）は、あいまいさに関する同じ問題を経験せず、x5のF（x5）とx2のF（x2）で構成される。第３と第４との推定対（３）、（４）は状況によって同一である場合があること、が観測される場合がある。
x及びy方向の力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を取得するには、同じ手順に従う場合がある。コスト関数C1からC10は単なる例であり、任意の適切なコスト関数は、物理的位置３５、３６、３７のどの対が力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）の決定に使用されるか、を決定するのに使用される場合がある。
ただし、他の実装では、力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）は他の方法で計算される場合がある。たとえば、有効な力の値２３ａであるF(xm)(m≠k1、…、kMex)をすべて接続する２次又は３次スプラインが計算される場合がある。次に、対応するスプラインセグメントを使用して、補間位置x'mの一部又は全てに対して力の推定値Fest（x'm）が計算される場合がある。次に、同様の方法で、補間位置y'nの一部又は全ての力の推定値Fest（y'n）が計算される場合がある。
補間位置x'm、y'n及び対応する力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）がいったん決定されると、これらは補間多項式を生成するための入力として使用される（ステップS6c）。上述したように、任意の適切な多項式補間法が使用される場合がある。１つの適切な例は、ラグランジュ補間である。
補間オプションAのラグランジュ多項式の計算
補間位置x'm、y'nごとの値及び対応する力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）が使用される。したがって、x方向に合計M個の補間点があり、ラグランジュ補間多項式は次の式で与えられる。
Figure 2019220166
ここで、m =1、…、M、及びlm（x）は、次によって与えられるラグランジュ基底多項式である。
Figure 2019220166
ここで、j=1、…、Mである。同様に、y方向に合計N個の補間点があり、ラグランジュ補間多項式は次の式で与えられる。
Figure 2019220166
ここで、m=1、…、M、及びln（y）は、次の式で与えられるラグランジュ基底多項式である。
Figure 2019220166
補間オプションBのラグランジュ多項式の計算
前述した様に、有効な力の値に対応する補間位置x'm、y'nのみが使用される。したがって、x方向に合計M-Mex補間点があり、この少ない数の補間点を使用してラグランジュ補間多項式が計算される。同様に、補間オプションBを使用して、y方向に合計N-Nexの補間点がある。
再構成された力の値の計算
いったんラグランジュ補間多項式Lx(x)、Ly(y)が決定されると、これらは、除外された力の値２３ｂに対応する物理的位置xm、ynをラグランジュ補間多項式Lx(x)、Ly(y)と置き換える事により再構成される力の値２５を計算するために使用される場合がある（ステップＳ６ｄ）。たとえば、k=k1、…、kMexの場合はR（xk）=Lx（xk）、p=p1、…、pNexの場合はR（yp）=Ly（yp）である。
実験データ
図１３も参照すると、元の力の値２３と再構成された力の値２５との比較が示されている。
元の力の値２３は、「F」というラベルが付けられ、破線と菱形のマーカーで描かれている。１つの力の値２３ｂは除外されている。有効な力の値２３ａ、及び力の推定値を決定する第２の方法及びラグランジュ多項式補間を使用して補間オプションＡに従って計算された再構成された力の値２５は、「Ａ」とラベル付けされ、実線及び正方形マーカーで描かれる。元の力の値２３は、外部電界との結合の結果、非現実的に鋭いピークを示すように見える。影響を受けた力の値２３ｂが除外され、再構成された力の値２５を使用して置き換えられると、ピーク値は量ΔFAだけ大幅に減少する。このようにして、ユーザインタラクションによって適用されるピークの力の値のより物理的に現実的で正確な推定値が決定される場合がある。
図１４も参照すると、図１３に示す元の力の値２３は、力の推定値を決定する第２の方法を使用して、補間オプションＢに従って得られた再構成された力の値２５と比較される。
元の力の値２３は、「F」というラベルが付けられ、破線と菱形のマーカーで描かれる。有効な力の値２３a及び力の推定値を決定する第２の方法を使用して補間オプションBに従って計算された再構成された力の値２５、及びラグランジュ多項式補間は、「B2」とラベル付けされ、実線及び正方形マーカーで描画される。補間オプションAと同様に、補間オプションＢ及び力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第２の方法を使用して、ユーザインタラクションによって加えられた、物理的により現実的で正確なピークの力の推定値が決定される場合がある。
図１５も参照すると、図１３に示された元の力の値２３は、力の推定値を決定する第３の方法を使用して、補間オプションＢに従って得られた再構成された力の値２５と比較される。
元の力の値２３は、「F」というラベルが付けられ、破線と菱形のマーカーで描かれる。有効な力の値２３ａ及び力の推定値を決定する第３の方法を使用して補間オプションBに従って計算された再構成された力の値２５、及びラグランジュ多項式補間は、「B3」とラベル付けされ、実線及び正方形のマーカーで描かれる。補間オプションAと同様に、力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第３の方法と補間オプションBとを使用して、ユーザインタラクションによって加えられた、より物理的に現実的で正確な力の推定値のピークを決定する場合がある。
図１６も参照すると、図１３に示されている元の力の値２３は、３次スプラインを使用して得られた再構成された力の値２５と比較される。
元の力の値２３は、「F」というラベルが付けられ、破線と菱形のマーカーで描かれている。有効な力の値２３ａと３次スプライン補間を使用して計算された再構成された力の値２５とは、「Sp」というラベルが付けられ、実線と正方形のマーカーで描かれる。図１３から１５に示される再構成された力の値２５とは異なり、図１６に示される再構成された力の値２５は、多項式補間を使用して取得されていない。代わりに、有効な力の値２３ａを接続する３次スプラインが取得され、除外された力の値２３ｂに対応する物理的位置にまたがるスプラインセグメントがその物理的位置でサンプリングされ、再構成された力の値２５が取得される。補間オプションA又はBを使用した多項式補間と同様に、ユーザインタラクションによって加えられる力のピーク値のより物理的に現実的で正確な推定値は、３次スプライン補間を使用して決定される場合がある。
図１７も参照すると、図１３から図１６に示す再構成された力の値２５の比較が示されている。再構成された力の値２５のより詳細な比較を可能にするために、図１７の軸はより小さい範囲の力の値と位置とに対応する。
図１８も参照すると、補間オプションＡ、力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第２の方法（B2）又は力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第３の方法（B3）のいずれかを使用した補間オプションB、及び、さらには３次スプラインを使用した補間に従ってラグランジュ多項式補間を使用して得られた再構成された力の値２５の比較が示されている。図１８に示されるデータは、図１７に示されるデータとは異なるユーザインタラクションに対応しているが、同一の方法を使用して準備された。
再構成された力の値２５を取得するための異なる方法の間の変動は、再構成された力の値２５と外部電界への結合の影響を含む元の除外された力の値２３ｂとの間の差ΔＦＡ、ΔＦＢ２、ΔＦＢ３及びΔＦＳｐよりも十分に小さいことが観察される場合がある。特に、外部電界への結合は、実際の圧力信号よりも大きい場合があり、例えば、静電荷の量に依存するため、影響を受ける値は、使用者が加えている力の量とは実質的に無関係に見える可能性がある。
対照的に、推定ではあるものの、再構成された力の値２５は、加えられた力のより現実的な尺度を提供する。重要なことに、有効な力の値２３ａを補間及び/又は外挿することにより、再構成された力の値２５は、使用者が実際に加えている力の程度と強く相関すると予想される場合がある。
図１９も参照すると、受信された第１の圧力信号１９であるP（t）及び対応する力の値２３であるF（t）の例が、外部静電界との結合によって影響されなかったユーザインタラクションに対する時間の関数として示されている。
力の値２３であるＦ（ｔ）は、一次垂直軸に対して「Ｆ」とラベル付けされた破線としてプロットされ、圧力信号１９であるＰ（ｔ）は、二次軸に対して「Ｐ」とラベル付けされた実線としてプロットされる。使用者が比較的一定の力を加えて保持した後、力を解放したことが観察される場合がある。力の値２３であるF（t）と圧力信号１９であるP（t）との両方が予想される挙動を示す。
図２０も参照すると、受信された第１の圧力信号１９であるP（t）及び対応する力の値２３であるF（t）の例が、外部静電界との結合によって影響を受けたユーザインタラクションの時間の関数として示されている。
図２０に示すデータは、タッチパネル１をタップする前に合成繊維のカーペットの上で履物を擦り合わせた使用者によって取得された。使用者がタップした場所に最も近い感知電極５、１１のデータが示されている。再構成された力の値２５も示されており、「A」というラベルの付いた鎖線としてプロットされる。再構成された力の値２５は、補間オプションAを使用したラグランジュ多項式補間を使用して取得された。図２０にプロットされたデータでは、力の値２３は除外された力の値２３ｂであり、再構成された力の値２５は、隣接する電極５、１１からの有効な力の値２３ａを使用して取得された。生の出力の力の値２３に依存する場合、加えられた圧力が大幅に過大に見積もられることが観察される場合がある。出力の力の値２３が潜在的に使用者の静電荷との結合によって支配される結果として、加えられた力の測定は、使用者が加えている力の量と実質的に無相関になる場合がある。対照的に、再構成された力の値２５は、例えば使用者の指先の静電荷に弱くのみ結合する場合がある隣接する有効な力の値２３ａに基づいており、使用者が実際に加えている力と強く相関した状態に維持される場合がある。
図２１も参照すると、図２０にプロットされた再構成された力の値２５と再構成された力の値２５を取得する３つの代替方法との間における比較が示されている。
ラグランジュ多項式補間を使用した補間オプションAに従って計算された再構成された力の値２５は、「A」というラベルが付けられ、実線で描かれる。力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第２の方法及びラグランジュ多項式補間を使用する補間オプションBに従って計算された再構成された力の値２５は、「B2」とラベル付けされ、破線で描かれる。力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第３の方法及びラグランジュ多項式補間を使用する補間オプションBに従って計算された再構成された力の値２５は、「B3」とラベル付けされ、鎖線で描かれる。３次スプライン補間を使用して計算された再構成された力の値２５は、「Sp」というラベルが付けられ、点線で描かれる。再び図２０を参照すると、再構成される力の値２５を推定する代替方法間の偏差は、外部電界との結合の影響を含む元の力の値２３、２３ｂと再構成される値２５の任意の１組との間の差よりも十分に小さいことが観測される場合がある。さらに重要なことは、除外された力の値２３ｂを使用せずに再構成される値２５が推定されるため、再構成された力の値２５は、使用者が実際にタッチパネル１に加えている力との相関を保持する。
図２２も参照すると、外部電界との結合によって影響を受けた元の力の値２３、２３ｂは、様々な方法を使用して得られた再構成された力の値２５と比較するために時間に対してプロットされる。図２２にプロットされたデータは、図２０及び２１にプロットされたデータとは異なるユーザインタラクションに対応する。
元の力の値２３は、「F」というラベルが付けられ、線のないクロスマーカーを使用してプロットされる。図２２にプロットされたデータでは、力の値２３は除外された力の値２３ｂであり、再構成された力の値２５は、隣接する電極５、１１からの有効な力の値２３ａを使用して取得された。ラグランジュ多項式補間を使用した補間オプションAに従って計算された再構成された力の値２５は、「A」というラベルが付けられ、実線で描かれる。力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第２の方法及びラグランジュ多項式補間を使用する補間オプションBに従って計算された再構成された力の値２５は、「B2」とラベル付けされ、破線で描かれる。力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）を決定する第３の方法及びラグランジュ多項式補間を使用する補間オプションBに従って計算された再構成された力の値２５は、「B3」とラベル付けされ、鎖線で描かれる。３次スプライン補間を使用して計算された再構成された力の値２５は、「Sp」というラベルが付けられ、点線で描かれる。図２１と同様に、再構成された力の値２５を推定する代替方法間の偏差は、外部電界への結合の影響を含む元の力の値２３と再構成された力の値２５の任意の１組との間における差よりも十分に小さい事が観測される場合がある。
どの力の値が外部電界の影響を受けたかの特定
第１及び第２の方法では、外部電界への結合により影響を受けた又は影響を受けた可能性がある力の値２３の識別２４が受信される（ステップＳ２）。
第１及び第２の方法のいくつかの実装では、識別２４を受信するステップは、もしある場合、どの力の値２３が外部電界への結合により影響を受けたか又は影響を受けた可能性があるかを特定するステップに置き換えられる場合がある。この機能は、第１の回路１４、コントローラ１５、後処理モジュール１６に実装されるか、または３つすべてに分散される場合がある。前述のように、これらの要素はすべて、マイクロコントローラ、プロセッサなどの形で単一のデバイスを使用して実装される場合があり、または、関連する機能が２つ以上の接続された要素に分散される場合がある。
もしあるならば、外部電界との結合によって力の値２３のうちのどれが影響を受けたか又は影響を受けた可能性があるかを特定することは、いくつかの異なる方法で実施される場合がある。
例えば、もしあるならば、力の値２３のどれが外部電界との結合によって影響を受けたかを特定することは、力の値２３が予め定められた値の閾値を超えた場合に、各力の値２３について、外部電界への結合によって影響を受けたとして力の値２３にフラグを立てることを含む場合がある。再び図１３から１６を参照すると、除外された力の値２３ｂとして識別された元の力の値２３は、隣接する有効な力の値２３ａよりも著しく大きいことが観察される場合がある。 既知の複数の力による事前較正を使用して、現実的なユーザインタラクションに対応すると予想される信号の範囲が決定される場合があり、事前に定められた値の閾値は、最大の較正された入力される力（又はその倍数）を超える値に対応する場合がある。
追加的又は代替的に、もしある場合、力の値２３のいずれが外部電界との結合によって影響を受けたかを特定することは、複数の力の値２３であるF（xm）、F（yn）及びそれぞれの物理的位置xm、ynを基準にした、各力の値２３に対応する一又は複数の空間勾配∂F/dx、∂F/dyを計算することを含む場合がある。次のような順方向、逆方向、及び対称的な違いを含む、任意の適切な数値勾配、および、y方向の同様の近似勾配が使用される場合がある。
Figure 2019220166
空間勾配を決定する段階では、力の値２３のいずれもまだ除外されていないため、値の省略による不連続性は問題にならないことに留意する。対称差勾配が計算される場合、これらは、タッチパネル１の端付近の前方又は後方の差における勾配に置き換えられる必要がある。
各力の値２３であるF（xm）、F（yn）について、対応する空間勾配∂F/dx、∂F/dyが予め定められた空間勾配閾値を超える場合、その力の値２３であるF（xm）、F（yn）は、外部電界との結合の影響を受けたとしてフラグが立てられる場合がある。値の閾値と同様に、空間勾配閾値は、既知の較正負荷を使用して測定された最大空間勾配に対応するか、それを超えるように事前に較正される場合がある。このようにして、空間的勾配の閾値を超える空間的勾配は、非物理的な局所的曲率に対応するものと解釈される場合があり、おそらく測定された力の値２３との外部干渉に起因する。
追加的に又は代替的に、もしある場合、力の値２３のいずれが外部電界との結合によって影響を受けたかを特定することは、現在測定されている力の値F（t）と以前に測定された力の値F（t-δt）、F（t-2δt）等が記録されたバッファとに基づいて、各力の値２３に対応する時間勾配∂F/∂tを計算することを含む場合がある（ここでδtはサンプリング間隔）。各力の値について、対応する時間勾配∂F/∂tが予め定められた時間勾配閾値を超える場合、その力の値２３であるF（t）は、外部電界との結合の影響を受けたとして示される場合がある。値の閾値及び空間勾配閾値と同様に、時間勾配閾値は、既知の較正負荷率を使用して測定された最大の時間勾配に対応するか、それを超えるように事前較正される場合がある。このようにして、時間勾配閾値を超える時間勾配は、非物理的に急速な負荷率に対応するものとして解釈される可能性があり、それはおそらく測定された力の値２３との外部干渉によるものである。
ユーザインタラクションの点で圧電材料層７に引き起こされる歪みは、加えられた力と同じようにタッチパネル１上の位置に依存する場合がある。同様に、値及び空間的又は時間的勾配は、加えられる力と同様に前記位置又はユーザインタラクションに依存する場合がある。一般に、値の閾値、空間勾配閾値及び/又は時間勾配閾値のいずれか又はすべては、対応するユーザインタラクションの位置の関数である場合がある。第１の回路１４が静電容量信号２０も測定する実装では、ユーザインタラクションに対応する位置データ２７は、静電容量信号２０を使用して便利に測定される場合がある。静電容量信号２０を使用してユーザインタラクション位置データ２７を測定することは、力の値２３から独立しているという追加の利点を有する場合がある。
共通電極を使用した外部電界との結合の特定
第２の回路１７を省略する実装では、共通電極６はシステム接地又はコモンモード電圧に接続される。
しかしながら、第２の回路１７が一又は複数の共通電極６に接続される場合、第２の圧電圧力信号２２は、外部電界への結合の程度と相関する場合がある外部干渉検出信号２６を生成するために、第１の圧電圧力信号１９と組み合わされる場合がある。外部干渉検出信号２６は、もしある場合、外部電界との結合により影響を受けた力の値の識別２４の一部を形成する場合がある。
図２３も参照すると、タッチパネル１の感知電極５、６、１１と対象物３９との間における結合を簡易化した描写が示されている。 図２４も参照すると、感知電極５、１１及び共通電極６に誘導された電荷の電圧信号への変換を説明するための簡略図が示されている。
タッチパネル１に近接又は接触している対象物３９、例えば使用者の指先は、静電帯電により又は電磁干渉源Vintのアンテナとして作用することにより、電位Vintに帯電する場合がある。対象物３９と全ての感知電極５、１１及び共通電極６の全体の集合体との間には、静電容量結合Cextが存在する。総静電荷QESは、ほぼQES=CextVintとして、全ての感知電極５、１１及び共通電極６の全体の集合体に誘導される。正確な幾何配置は、使用者がタッチパネル１に対して指先及び／又はスタイラスを動かすにつれて絶えず変化するし、また異なる使用者の間や同じ使用者の異なる指先の間でも異なるため、実際にはCextを較正することはできない場合があることに留意すべきである。さらに、Vintは一般的に測定できない場合がある。しかしながら、外部干渉検出信号２６を測定するために、Cext及び/又はVintの測定又は推定は必要ではない。
以下は、電極５、６、１１に誘導される未知の総静電荷QESが、電極５、６、１１のそれぞれに誘導される個々の静電荷の合計で構成されるという前提に基づく。
対応する物理的位置ynによるN個の第１の感知電極５のn番目と、対応する物理的位置xmによるM個の第２の感知電極１１のm番目とを参照すると、対象物３９によってM個の第２の感知電極１１のm番目であるxmに誘導される静電荷はSxmなどと表記される場合がある。同様に、対象物３９によってＮ個の第１の感知電極５のｎ番目であるynに誘導される静電荷はSynなどと示される場合があり、対象物３９によって対向電極６に誘導される静電荷はSCEと示される場合がある。総静電荷QESは次のように近似される場合がある。
Figure 2019220166
圧電材料層７の分極Pが共通電極５と感知電極xm、ynとの間に誘導される時、感知電極xm、ynに誘導される電荷は、共通電極６に誘導される電荷と反対の極性を有する。言い換えると、対象物３９への外部結合は、システム接地又はコモンモード電圧と全ての電極xm、yn、6の全体の集合体との間における電荷の流れを誘導し、一方、対照的に、圧電材料層７の分極Pは、対向電極６と感知電極xm、ynとの間に電荷の流れを引き起こす。
これによる一つの結果は、圧電材料層７の分極Pにより誘導される電荷は、合計されてゼロになり、少なくとも測定誤差内になると予想されることである。たとえば、圧電材料層７の分極PによりM個の第２の感知電極のm番目xmに誘導される圧電電荷をFxmなどと表記し、圧電材料層７の分極PによりN個の第１の感知電極のn番目ynに誘導される圧電電荷をFynなどと表記し、圧電材料層７の分極Pにより対向電極６に誘導される圧電電荷をFCEと示すならば、総誘導圧電電荷QPTは次のように近似される場合がある。
Figure 2019220166
また、対向電極６に誘導される圧電電荷ＦＣＥは、タッチパネル１に加えられる全ての力の良好な尺度を提供する場合があることにも留意してよい。
特に図２４を参照すると、M個の第２の感知電極１１のm番目xmに誘導される総電荷は、下記の様に記述される場合がある。
Figure 2019220166
同様に、N個の第１の感知電極５のn番目ynに誘導される電荷は、下記の様に記述される場合がある。
Figure 2019220166
そして、対向電極６に誘導される電荷は、次のように記述される場合がある。
Figure 2019220166
外部干渉信号２６を生成するために、感知電極xm、ynの全てで測定された電荷Qxm、Qynは、共通電極6で測定された電荷SCEと加算され、下記をもたらす。
Figure 2019220166
ここで、Qextは、共通電極５及び全ての感知電極xm、ynによって測定された全ての電荷の合計である。外部干渉信号は、合計Qextに対応するか又は関連する場合がある。式（１５）及び（１６）を参照すると、理想的な条件下では、式（２０）の最初の括弧で囲まれた項は総静電荷QESに等しく、式（２０）の２番目の括弧で囲まれた項はゼロに等しい。実用的で理想的でない条件下では、外部干渉信号は依然として総静電荷QESに近似される場合がある。
Figure 2019220166
実際には、電荷Qxm、Qyn、QCEは、例えば第１及び第２の回路１４、１５に組み込まれた電荷増幅器４０を使用して検出される場合がある。Ｍ個の第２の感知電極１１のｍ番目xmに対応する電圧出力は、Vxmと示される場合があり、Qxmなどに関連する。図２４は、各電極５、６、１１に接続された単一の電荷増幅器４０を示しているが、この通りである必要は無い。例えば、２つ以上の隣接する第１の感知電極５は、第２の感知電極１１についても同様に、単一の電荷増幅器４０に接続される場合がある。さらに、各電極５、６、１１は、電荷増幅器４０に接続されることに加えて、追加の処理回路（図示せず）に接続される場合がある。
一般的に、電荷増幅器４０は入力電流を積分する。たとえば、M個の第２の感知電極のm番目xmの電流がIxmである場合、時間tにおけるM個の第２の感知電極のm番目xmの電圧Vxmは、理想的な条件下で次のように表される場合がある。
Figure 2019220166
ここで、Gxmは、M個の第２の感知電極のxmに接続されたM個の電荷増幅器４０のm番目の利得であり、τは積分変数である。同様に、N個の第１の感知電極のn番目ynの電圧Vynは、下記で表される場合がある。
Figure 2019220166
ここで、Gynは、Ｎ個の第１の感知電極のynに接続されたｎ番目のＮ個の電荷増幅器４０の利得であり、Iynは、Ｎ個の第１の感知電極のｎ番目ynの電流であり、τは積分変数である。同様に、共通電極6の電圧VCEは次のように表される場合がある。
Figure 2019220166
ここで、GCEは共通電極６に接続された電荷増幅器４０の利得であり、ICEは共通電極６上の電流であり、τは積分変数である。この場合、Vextとして示される外部干渉信号は、全ての電荷増幅器４０信号の合計として近似される場合がある：
Figure 2019220166
Gxm≒Gyn≒GCE≒Gのように利得が全て実質的に等しい場合、電圧Vextで表される外部干渉信号２６は、電荷Qextで表される外部干渉信号２６の単純な倍数として表現される場合があり、すなわち、Vext≒GQextである。しかし、実際には、電荷増幅器４０の利得Gxm、Gyn、GCEは正確に同一ではない。さらに、各電荷増幅器４０は、実際には、電圧出力における低周波及びＤＣ成分の時間依存減衰（「ロールオフ」と呼ばれることもある）に加えて、ＤＣオフセット及びドリフトを経験する。
したがって、実際の項では、外部干渉信号２６であるVextは、干渉源Vintによって誘導される電荷QESの測定値に加えてノイズ項をプラスしたものに対応すると見なされる場合がある。
Figure 2019220166
ここで、GTは、電荷増幅器４０の全体的な利得に関する定数であり、εは、前述の様々な要因から生じる瞬間的な誤差又はノイズを表す項である。ノイズ項εは、主に、個々の電荷増幅器４０の利得Gxm、Gyn、GCEのわずかな不均衡のために相殺されていない圧力信号１９、２２の残留成分から構成されると考えられる。定数GTの値は較正される場合があるが、これは不要である。必要な事はただ、適切な閾値Vthreshを決めることであり、それを超えると、外部干渉信号２６であるVextは、干渉源Vintの影響が確実に検出する。
例えば、タッチパネル１は、遮蔽された容器内であり、かつ、非導電性のスタイラス又は同等の対象物３９を使用して入力の力が加えられる領域に配置される場合がある。そのような状況では、外部から誘導される総電荷量QESはほぼゼロになるはずであり、式（２６）は次のように簡略化される場合がある。
Figure 2019220166
加えられた力の適切な範囲、例えば０．５Ｎ〜１０Ｎの間にわたる適切な長さの信号を記録した後、適切な閾値Vthreshが、εの測定値に基づいて決定される場合がある。閾値Vthreshは、記録されたεの最大絶対値の倍数として設定される場合がある。例えば、Vthresh=1.5×max（|ε|）又はVthresh=2×max（|ε|）などである。
あるいは、εの測定値に基づいて標準誤差σεが計算される場合があり、閾値電圧Vthreshは標準誤差σεの倍数として設定される場合がある。例えば、Vthresh=3×σε又はVthresh= 5×σεなどである。
続いて、もしある場合、どの力の値２３が外部電界との結合によって影響を受けたかを特定することは、コントローラ１５又は後処理モジュール１６が外部干渉信号Vextを取得し、それを事前較正された閾値の値Vthreshと比較することを含む場合がある。外部干渉信号Vextの振幅が閾値Vthreshより小さい場合、つまり| Vext |<Vthreshの場合、圧電圧力信号１９、２２、及び対応する力の値２３は、外部干渉源Vintによって著しく影響されることはほとんど無い。
ただし、外部干渉信号Vextの振幅が閾値Vthresh以上の場合、つまり| Vext |≧Vthreshの場合、圧電圧力信号１９、２２及び対応する力の値２３は、おそらく外部干渉源Vintの影響を受けている。この場合、識別２４は、例えば「真」、１(unity)などの適切な値に設定された干渉フラグIntflagを含む場合がある。
干渉フラグIntflagは、もしある場合、どの力の値２３が除外された力の値２３ｂとしてフラグが立てられるべきであるかを特定又は特定に寄与するために、いくつかの異なる方法で使用される場合がある。
一例では、干渉フラグIntflagは、一又は複数のユーザインタラクションに対応する位置データ２７と一体で使用されて、ユーザインタラクションの場所から所定の距離内にある物理的位置xm、ynに対応する全ての力の値２３を除外された力の値２３ｂとして簡単に指定するために使用される場合がある。ユーザインタラクションの位置データ２７は、第１の圧力信号１９を使用して測定される場合がある。しかしながら、静電容量信号２０を使用することにより（これらが使用可能な場合）、圧力信号１９、２２とは無関係に、ユーザインタラクションのための位置データ２７を測定することは有利である場合がある。使用者の指先又は同様の対象物３９との結合は、通常、圧電材料層７の変形よりも局所的であるため、このアプローチは効果的であり得る。
別の例では、干渉フラグIntflagは、一又は複数の値の閾値、空間勾配閾値及び／又は時間勾配閾値と一体で使用される場合がある。例えば、干渉フラグIntflagが設定されていない場合、力の値２３は第１の値の閾値と比較され、干渉フラグIntflagが設定されている場合、第２のより低い値の閾値と比較される場合がある。このようにして、外部干渉信号Vextが外部電界との望ましくない結合を高い確率で示す場合、より低い値の閾値が適用される場合がある。同様の二重の閾値が、空間的及び/又は時間的勾配の閾値に使用される場合もまたある。
特定の力の値２３を除外される力の値２３ｂとして指定することは、同時に複数の閾値を超えることに依存する場合がある。例えば、力の値２３は、値の閾値のうちの２つ、空間勾配閾値及び時間勾配閾値が同時に超えられた場合、除外される場合がある。別の例では、値の閾値、空間勾配の閾値及び時間勾配の閾値のいずれか１つが、干渉フラグIntflagが真、１(unity)などの値に設定されると同時に超えられる場合、力の値２３は除外される場合がある。
修正
前述の実施形態に多くの修正を加えられる場合があることを理解されたい。このような修正には、圧電圧力感知タッチパネル、静電容量タッチパネル、または静電容量結合型圧電圧力タッチパネルの設計、製造、及び使用で既に知られている同等の機能及びその他の機能が含まれる場合があり、これらはここで既に説明されている機能の代わりに、または機能に加えて使用される場合がある。１つの実施形態の特徴は、別の実施形態の特徴によって置換又は補足される場合がある。
前述の例では、力の推定値Fest（x'm）、Fest（y'n）の補間は、x方向とy方向で独立していると説明されていた。しかしながら、一部の実装では、２次元補間を使用して、補間表面を使用して力の推定値Fest（x'm、y'n）を決定する場合がある。たとえば、ラグランジュ補間の２次元形式が適用される。
特許請求の範囲は本出願において特徴の特定の組み合わせに対して定式化されているが、本発明の開示の範囲はまた、それがいずれかの請求項において現在請求されているのと同じ発明に関連するかどうか、そしてそれが本発明と同じ技術的問題の一部又は全部を軽減するかどうかに関わらず、本明細書に明示的又は暗黙的のいずれかで開示されている任意の新規な特徴又は任意の新規な特徴の組み合わせ、またはその任意の一般化も含むことを理解されたい。出願人は、これにより、本出願又はそれから派生する任意のさらなる出願の審査中に、そのような特徴及び／又はそのような特徴の組合せに対して新しい請求項が定式化される場合があることをここに通知する。

Claims (21)

  1. 複数の圧電センサに対応する力の値をタッチパネルから受け取るステップであって、各圧電センサは前記タッチパネル上の物理的位置に対応しているステップと、
    もしある場合、外部電界との結合によって影響を受けた力の値の識別を受け取るステップと、
    外部電界との結合の影響を受けたとして識別されている一又は複数の力の値に応じて、対応する力の値を除外される力の値として設定し、残りの力の値を有効な力の値として設定するステップと、
    前記有効な力の値に基づいて、それぞれの前記除外される力の値と同じ物理的位置に対応する一又は複数の再構成された力の値を補間及び/又は外挿するステップとを含む方法。
  2. 一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することは、前記有効な力の値とそれぞれの前記物理的位置とに基づいて多項式補間を実行することを含む請求項１に記載の方法。
  3. 一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿することは、
    補間位置の組を決定するステップであって、補間位置の数は受け取った力の値の数に等しく、前記補間位置は前記物理的位置よりも前記タッチパネルの端に向かって高い空間密度を有するステップと、
    前記補間位置に近接する又はまたがる２つ以上の前記物理的位置から前記有効な力の値を補間又は外挿することにより、前記補間位置の一部又は全ての力の推定値を決定するステップと、
    前記力の推定値と対応する前記補間位置とを使用して多項式補間を実行するステップと、
    ポリマー補間を使用して一又は複数の再構成された力の値を決定するステップとを含む請求項２に記載の方法。
  4. 前記補間位置の一部又は全ての力の推定値を決定するステップは、補間位置ごとの力の推定値を決定することを含む請求項３に記載の方法。
  5. 前記補間位置の一部又は全ての力の推定値を決定するステップは、
    双方が有効な力の値に対応する１対の隣接する物理的位置にまたがる各補間位置の力の推定値を決定するステップと、
    有効な力の値に対応する物理的位置から所定の距離内にある各補間位置の力の推定値を決定するステップとを含む請求項３に記載の方法。
  6. 前記補間位置の一部又は全ての力の推定値を決定することは、有効な力の値に対応する各補間位置の力の推定値を決定するステップを含む請求項３に記載の方法。
  7. ユーザーが前記タッチパネルと相互作用する座標に対応する一又は複数のタッチ位置を受信するステップをさらに含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記タッチパネルの端から所定の距離以下のタッチ位置に応じて請求項４に記載の方法を実行するステップと、
    前記タッチパネルの端からさらに所定以上の距離にあるタッチ位置に応じて請求項５又は請求項６に記載の方法を実行するステップとを備える請求項７に記載の方法。
  9. 各力の推定値は、
    ａ）有効な力の値に対応する第１の物理的位置と、前記第１の物理的位置に先行して有効な力の値に対応する最も近い物理的位置である第２の物理的位置とに基づいて線形補間を実行するステップ、または、
    ｂ）第１の物理的位置と、前記第１の物理的位置に後続して有効な力の値に対応する最も近い物理的位置である第３の物理的位置とに基づいて線形補間を実行するステップによって決定され、
    前記第１の物理的位置は、前記補間位置に対応する又は前記補間位置に最も近い有効な力の値の物理的位置であり、
    ステップａ）又はｂ）の選択は、前記第１及び第２の物理的位置について計算されたコスト関数を前記第１及び第３の位置について計算されたコスト関数と比較することに依存して行われる請求項３〜８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 第１の物理的位置は、補間位置に対応する又は補間位置に最も近い有効な力の値の物理的位置であり、
    各力の推定値は、
    ａ）任意の方向で前記第１の物理的位置に最も近い物理的位置の第１の対に基づいて線形補間を実行するステップ、または、
    ｂ）前記第１の物理的位置に直に先行する有効な圧力値に対応する前記物理的位置と前記第１の物理的位置に直に後続する有効な圧力値に対応する前記物理的位置とに対応する、物理的位置の第２の対に基づいて線形補間を実行するステップによって決定され、
    ステップａ）又はｂ）の選択は、物理的位置の前記第１の対に対して計算されたコスト関数と物理的位置の前記第２の対に対して計算されたコスト関数との比較に応じて行われる請求項３〜８のいずれか１項に記載の方法。
  11. 一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿するステップは、力の値モデルを前記有効な力の値及びそれぞれの前記物理的位置に近似させることを含む請求項１に記載の方法。
  12. 一又は複数の再構成された力の値を補間及び／又は外挿するステップは、各有効な力の値及びそれぞれの前記物理的位置を通過するスプライン補間を決定することステップを含む請求項１に記載の方法。
  13. 識別を受信することは、もしある場合、どの力の値が外部電界との結合によって影響を受けたかを特定するステップを含む請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. もしある場合、どの前記力の値が外部電界との結合によって影響を受けたかを特定するステップは、各力の値について、前記力の値が予め定められた値の閾値を超えた場合に、外部電界の結合の影響を受けたとして前記力の値にフラグを立てるステップを含む請求項１３に記載の方法。
  15. もしある場合、どの前記力の値が外部電界との結合によって影響を受けたかを特定するステップは、
    複数の力の値とそれぞれの前記物理的位置とに基づいて各力の値に対応する空間的勾配を計算するステップと、
    各力の値に対して、対応する前記空間的勾配が予め定められた空間的勾配閾値を超えたことに応じて、外部電界との結合の影響を受けたとして前記力の値にフラグを立てるステップとを含む請求項１３又は１４に記載の方法。
  16. もしある場合、どの前記力の値が外部電界との結合によって影響を受けたかを特定するステップは、
    現在測定されている力の値と以前に測定された力の値を記録するバッファとに基づいて、各力の値に対応する時間勾配を計算するステップと、
    各力の値について、対応する時間勾配が所定の時間勾配閾値を超えたことに応じて、外部電界との結合の影響を受けたとして前記力の値にフラグを立てるステップとを備える請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. 前記複数の圧電センサは複数の感知電極と少なくとも１つの共通電極との間に配置された圧電材料層を備え、各圧電センサは感知電極と共通電極とから形成され、
    この方法は、全ての前記感知電極、及び、前記又は各々の共通電極から受信した信号の合計である外部干渉信号を受信することをさらに含み、
    もしある場合、どの前記力の値が外部電界との結合によって影響を受けたかを特定するステップは、前記外部干渉信号を所定の外部干渉閾値と比較することを含む請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の方法。
  18. 非一時的なコンピュータ可読媒体に格納され、データ処理装置に請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法を実行させるための命令を含むコンピュータプログラム。
  19. 請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成された装置。
  20. 複数の圧電センサに対応する力の値を受信し、ここで各圧電センサはタッチパネル上の物理的位置に対応しており、
    もしある場合、外部電界との結合によって影響を受けた前記力の値の識別を受け取り、
    外部電界との結合の影響を受けたと識別されている一又は複数の力の値に応じて、対応する力の値を除外された力の値として設定し、残りの力の値を有効な力の値として設定し、
    前記有効な力の値に基づいて、それぞれの前記除外された力の値と同じ物理的位置に対応する一又は複数の再構成された力の値を補間及び/又は外挿するように構成されている装置。
  21. 請求項１９又は２０に記載の装置と、
    複数の圧電センサーを含むタッチパネルとを含むシステム。
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