JP3278117B2 - タッチセンサーパネル用のアルゴリズム補正システムおよびその方法 - Google Patents

タッチセンサーパネル用のアルゴリズム補正システムおよびその方法

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、基板上での物理的作用の座標位置を複数の
検出器により決定するためのマッピング関係を導出ある
いは使用する方法およびシステムに関する。より詳細に
は、本発明は、マッピング関係を適用することによっ
て、形状や潜在的な製造上のばらつきに拘わらず、検出
器出力から接触座標位置を正確に決定する、複数のコー
ナ検出器を備えたタッチスクリーンシステムに関する。
発明の背景 タッチスクリーンシステム（通常、タッチスクリーン
と電子コントローラを含む）の機能においては、例えば
人の指などによる接触の物理的位置と座標系との間にあ
る関係が存在することが必要である。一般的に、座標系
の一選択肢として、直交する横軸（Ｘ軸）と縦軸（Ｙ
軸）を有する二次元のデカルト座標がある。システム精
度は、物理的な接触位置とタッチスクリーン／コントロ
ーラにより与えられた位置との誤差として定義される。
通常、システム精度は、タッチスクリーンのサイズの百
分率として表される。
タッチスクリーンシステムには、２種類の誤差、すな
わち、（ｉ）座標変換方法の設計と実行に由来する誤差
（システム誤差）および（ii）一定の種類のセンサーに
おけるユニット間のランダムな誤差に由来する誤差（製
造上のばらつき）が存在すると考えられる。
公知の導電型タッチスクリーンシステムは、インジウ
ム錫酸化物（ITO）などの導電性膜を積層した透明基板
を備えており、その表面導電度には±５％または±10％
のばらつきがある。この様な基板を採用しているシステ
ムにおける誤差の特別な原因として、さらに、コーナ部
に電極を有する略矩形の基板の形状に特有な検出プロー
ブ注入電流の非線形変動がある。これにより、基板の様
々な部位、特に、電極付近において電流密度が不均一と
なる。また、全体として非線形であるために、個々に線
形補正を試みる、すなわち、ルックアップテーブル較正
手順に基づいて再配置可能な電極位置を直接補正するに
は、一般的に好ましくないと考えられている。したがっ
て、従来の方法では、表面電流密度の不均一性を低減
し、基板上の電位を線形化するために、複雑な電流注入
電極などの物理的な線形化構造を設けることを目指して
きた。この様な複雑な線形化構造は、しばしば、電流再
分配や電流再分配制御のための複雑な導電体パターンや
ダイオード、トランジスタを含む。さらに他の方法で
は、矩形という物理的な形状による予測歪みを補正する
ために数学的なアルゴリズムを適用することを目指して
きた。
従来のシステムで使用されている座標変換方法は、２
つの基本的な技術に分類される。ここでは、電気機械的
法およびモデル化法と称しており、それぞれ、比測定法
に基づいており、測定データとセンサー表面での物理的
な位置との間に仮定された数学的な関係が存在する。未
補正の矩形導電性基板のＸ座標値、Ｙ座標値の典型的な
歪みを図１に示す。
ルックアップテーブルは、アドレス可能な補正係数メ
モリを提供し、数多くの技術に基づくタッチポジジョン
センサー出力の補正に使用するために提案されている。
この様なシステムは、アドレス、すなわち、未補正の座
標に対応する一対のＸ値とＹ値と、予測誤差を補正する
ために使用される出力データを受け、一般的には未補正
座標と同じ座標空間における補正座標を生成する。この
様な方法に対する提案は、ゼロ次から多項式の補正にま
で及ぶ。本発明に参考として援用されている米国特許第
4,678,869号を参照のこと。一般的に、提案のルックア
ップテーブルへの未補正座標入力は、まず、以下のよう
な物理的手段またはアルゴリズム的手段によって線形化
されるので、ルックアップテーブルは線形空間において
動作する。較正手順により導出されたルックアップテー
ブルデータ値は、この様に較正データ座標値と直接対応
し、較正領域を定義する。
電気機械的法 体系的誤差補正方法の一種として、図１に示す特性か
ら電位の直交グリッドを近似化するタッチスクリーンシ
ステムの電気機械的な修正を含むものがある。このカテ
ゴリーには、４つの基本的な方法がある（以下に概
説）。この様な電気機械的法の設計では、一定種類のタ
ッチスクリーンの上記の体系的誤差に対処する。これら
の方法は、その特性上、しばしばシステム上での大きな
電流ドレインを伴い、また、多数の電極、および／また
は抵抗パターンにより、センサーコストが高くなる。さ
らに、励起スイッチング、検知平面選択、電極選択など
の補正方法制御には、インタラクティブ制御機構が必要
となり、システムコストが上昇する。一定種類のタッチ
スクリーンの製造上のばらつきに伴う認容できない誤差
を補正するためには、個々のタッチスクリーン毎に、テ
ーブルルックアップなどの別の誤差補正方法を利用す
る。
バスバー法 基本的な歪み特性を補正する最も初歩的な形態である
この方法は、基板１の対向軸上に高導電性のバスバー３
を形成することによる方法である（図２）。バスバー４
が励起され、導電性カバーシート２は再配置可能な電極
となる。タッチスクリーンがまるで電位計であるかのよ
うに測定が行われ、励起平面内における「ワイパー」の
位置が接触位置となる。励起が、直交平面内における
（場合によってはカバーシート２上に位置する）第２の
バスバーセットへと切り替えられ、第２の座標が定義さ
れる。この技術は、米国特許第3,622,105号に例示され
ている。この技術の主な欠点は、その電流ドレインであ
る。さらに、カバーシートを第２の励起平面に利用する
場合には、カバーシートの如何なるダメージも位置誤差
を引き起こす結果となる。
マルチフィード法 米国特許第5,438,168号に代表されるマルフィード技
術は、図３に示すように、抵抗型基板11の周縁に配置さ
れた多数の電極10の能動制御を利用している。この様な
システムの動作は、カバーシートの再配置可能なポジシ
ョンセンサーによってサンプリングするために線形電圧
勾配を生成するという点で、機能的にはバスバー技術の
動作と略々同じである。電極10は全て１枚の基板11上に
配置されているので、カバーシートのダメージの影響を
受けない。しかし、この様なシステムは、高電流ドレイ
ンシステムであり、多数の配線が必要となる。そのスイ
ッチング素子12の故障や劣化は、システム誤差となる。
抵抗パターン法 公知の補正方法の多くは、図４に示すようにタッチス
クリーン20の抵抗勾配がその表面上で略々同じになるよ
うなシーケンスで、タッチスクリーン20上あるいはその
外部に設けられた抵抗パターン21の利用を含む。米国特
許第3,798,370号、第4,293,734号、第4,661,655号は、
この技術の典型例である。この様なシステムは、電気機
械法に関わる高電流消費を伴うとともに、抵抗パターン
21が複雑であるために、製造上のばらつきに由来する誤
差を受けやすい。
モデル化法 座標生成技術の第２のカテゴリーは、一定の種類のタ
ッチスクリーンに対して仮定された数学的関係を基に選
択された数学的関数に基づくものである。この様な方法
は、仮定が不適切であるため、または、製造上のばらつ
きが存在するため、あるいは、その両方の理由により、
さらに調整または補正が必要なＸ値とＹ値を与える。
米国特許第4,631,355号およびFedericoらによるSID86
Digest p.307“17.2:Current Distribution Electrogra
ph"に記載されている方法は、タッチスクリーン上のポ
イントの数学的な分布に関する予備仮定に依存するもの
である。各平面を比測定法により抽出し、係数を実験的
に導出した２次多項式を使用して、図１に例示されてい
るような各平面の軸方向の「収差」を線形化する。米国
特許第4,631,355号に、約５％の製造上のばらつきの誤
差が常在することが示されているが、その補正は行われ
ていないので、正確な接触位置検知法を提供するには、
別の技術により補正する必要がある。したがって、Fede
ricoらによるSID86Digest“17.2:Current Distribution
Electrograph"は、センサー出力補正のための次の工程
として、アルゴリズム補正システムとは別の動作のため
に、ルックアップテーブルに較正データを記憶すること
を提案している。
米国特許第4,806,709号は、導電性表面に位置する電
極における信号と、電極と接触位置の間の距離との線形
関係の仮定に基づいている。この仮定を用いて、電極を
原点とする円の円弧を定義する式に各電極からの信号を
当てはめ、２つ以上のこの様な円弧の交点として接触位
置を定義する第２の式を使用する。この様な方法の実行
においては、２つの主な誤差原因が存在する。すなわ
ち、（ａ）仮定された信号／距離関係における非線形
性、この様な非線形性を裏付ける測定データ、および／
または各円弧半径の算出における誤差となりうる製造上
のばらつき、および（ｂ）円弧が接線に近づくと交点角
度を求めるのが困難になることに起因する位置的な誤差
という古典的な問題がある。
発明の概要 本発明は、媒体を介して物理的作用を検出する複数の
センサーを用いて媒体上の物理的作用の座標位置を正確
に決定するシステムを提供する。複数のセンサーは、検
知された作用と座標系とのあらかじめ決められた関係を
必要としないマッピング関係により出力座標系へとマッ
ピングされる。一般的に、マッピング関係の形態は、検
出器と座標位置との定型的な関係および個々の製造上の
ばらつきを示す式であり、例えば、組み込まれたセンサ
ーの例毎に決定されたマッピング方程式の係数と様々な
項とからなる多項式である。
好ましい実施態様においては、各コーナ部に電極を備
えた導電性矩形基板を有するタッチスクリーンが提供さ
れる。ある要素の近接によって電界が誘導または印加さ
れ、その電界を複数の電極によって測定する。基板は導
電性を有するので、一般的に、検出器間の電流分布を測
定するが、その分布は、基板に対する要素の位置により
異なる。したがって、ある要素の位置毎に、固有の検出
器出力セットが得られる。マッピング方程式は、検出器
出力を所望の位置座標系にマッピングするために評価さ
れる。一般的には、位置座標系としてはデカルト座標罫
が望ましいが、その他のマッピングも可能である。
製造工程において、各センサー基板は、複数のテスト
ポイントを用いて個々にマップされる。これらのテスト
ポイントは、基板に対して特定の位置にある必要はな
く、好ましくは、比較的多数のテストポイントを、基板
表面全体または少なくとも使用される見込みのある部分
に分散される。各テストポイントの物理的位置は、その
テストポイントにおける検出器出力と共に正確に記録さ
れる。次に、記録されたデータに基づいてマッピング方
程式を定義し、検出器出力に対する出力座標位置の誤差
を最適化する。例えば、最小二乗平均曲線近似法を用い
て、方程式の複数の係数を決定し得る。
好ましい実施態様において、一定の種類のセンサーシ
ステム用に上記方程式の形態を予め決定する。すなわ
ち、一定種類の各センサーシステムは、一般的な同一形
態のマッピング方程式で評価される係数セットと共に、
提供される。もちろん、すべての実施態様において、予
め決定されたマッピング方程式が必要というわけではな
いが、マッピング方程式の形態を指定しなければならな
い。
本発明の特徴は、物理的あるいはアルゴリズム的な予
備線形化の必要がなく、マッピング方程式によって、単
一の表現で検出器出力から正確な座標位置出力を生成で
きることである。したがって、メモリに記憶されたデー
タは、アドレス可能な誤差ルックアップテーブルの形態
ではなく、予め仮定された線形関係を用いずに、センサ
ーデータ座標セットの接触座標へのマッピングを示すデ
ータの形態である。２座標軸へのマッピングのために少
なくとも３つの検出器出力が存在することが好ましい。
したがって、本発明の一実施態様の特徴として、マッピ
ング関係は、多数の入力を有し、そして出力との一対一
の対応関係はない。
好ましい実施態様によれば、接触位置を決定するため
に複数の電極上の接触位置の作用を測定する導電性タッ
チスクリーンが提供されている。例えば、抵抗型タッチ
スクリーンにおいては、接触により電流が注入され、あ
るいは容量型タッチスクリーンにおいては、接触により
電界が乱される。多くの応用例において、４つのコーナ
電極を有する矩形基板が設けられているが、その他の形
状、電極配置も可能である。
他の実施態様においては、物理的作用は、剛性素子ま
たは力伝達素子に与えられた局在力である。該素子は、
複数の力検出器により懸架されている。これらの検出器
は、抵抗型、圧電型、誘電型、光学型、音響型のもの、
あるいは、その他の公知のセンサータイプであってもよ
い。力変換検出器の出力は、力を加えた座標位置にマッ
ピングされる。このマッピングは、素子の屈曲、素子の
構成、検出器位置での力分布、素子と検出器の製造上の
ばらつきを定義するものである。
したがって、原則的には、物理的作用は媒体により伝
達され、複数の検出位置で検知される。多くの例では、
作用位置から各検出器までの距離と検出器出力との間に
一義的な関係が存在するが、これは必要ではない。しか
し、一般的に、各検出器出力セットは、位置に対して特
定の対応関係がなければならない。さらに、作用位置に
対する検出器の応答について連続１次導関数が存在し、
連続マッピング関数を採用できることが好ましい。物理
的作用は、必ずしも電気的作用や力である必要はなく、
磁力、振動、音響あるいは他の種類の作用でもあり得
る。
本発明は、作用の距離比率測定の仮定に依存するもの
ではない。
提案されている方法の多くは、信号の振幅、分布、ま
たは遅延を検出するに際して、導電性媒体の均一性に依
存しているので、この基準が満たされないことに直接起
因する誤差を受けやすい。したがって、本発明の一態様
によれば、検出器出力と作用位置との実際のマッピング
関係を定義するために、媒体とこの媒体を組み込んだシ
ステムに関して実験的に観測されたデータを得る。この
データは様々なレベルで処理される。多項曲線近似式に
おける限定数の係数を記憶した効率的なモデルを用いる
ことが好ましい。係数は、好ましくは最小二乗平均近似
法により導出する。多項式で使用される特定の項を選択
分析に基づいて選択し、ある一定の精度を達成するのに
必要な項のみを用いることが好ましい。一般的には、こ
のシステムは、次工程で較正を行う線形化システムでは
なく、マッピングシステムであるので、記憶された係数
は、媒体の複数の領域、位置、あるいは座標と個々に対
応するわけではない。
マッピング評価方程式の複雑性を制限するひとつの方
法として、媒体中の領域の数を規定し、それぞれの領域
を１つの係数セットに関連させる方法がある。使用に際
しては、物理的作用の領域を推定し、推定された領域に
対応する係数セットを用いて、検出器出力を作用位置に
マッピングする。したがって、係数記憶容量を増やす必
要があるが、マッピング関係の複雑性が低減され、およ
び／または得られる精度が向上する。一般的に、領域の
推定は、検出器出力データの比較に基づく境界領域の単
純なマッピングであるので、作用位置の推定座標位置を
規定する必要はない。通常、矩形の基板媒体に対して、
コーナ電極周辺領域に対応する４つの領域を規定する。
４つの領域（４象限）の場合、領域は、最大出力信号の
検出器を特定するだけで決定される。
本発明によれば、コーナ電極を備えた導電性矩形基板
の双曲線状の電流分布歪みなどの非線形性、または、円
筒状、円錐状、球状、楕円状、またはその他の曲面状ま
たは非平面状領域を有する矩形または非矩形の形状の基
板の非線形性を補正して、検出器出力を接触座標位置へ
とマッピングし得る。さらに、このマッピングプロセス
において、表面導電度のばらつきなどの製造上のばらつ
き、電極形状のばらつき、カバーシートのばらつきなど
も補正し得る。また、その他の外乱形態も測定すること
ができる。したがって、画一化されたシステムで、マッ
ピング関係により、以下のものを補正できる。
（ａ）媒体の形状と特性 （ｂ）検出器の数、位置、および特性 （ｃ）媒体および検出器およびシステムのその他の部分
の製造上のばらつき 本システムは、各センサーシステム用に個々に決定さ
れたマッピング関係を、非線形性と製造上のばらつきの
補正に適用して、高精度位置座標出力を提供する。不均
一な被膜厚、被膜中の気泡や傷、カバーシートや固定検
知電極の接続抵抗の相違、またはインタフェースエレク
トロニクスの特性のばらつきなどの製造上のばらつきに
よる誤差が、マッピング関係に含まれる。
本システムによれば、マッピング関係は、実験による
複数の測定値に基づいて決定され、これによりセンサー
システムの全体的な実際の特性を補正する。さらに、マ
ッピングアルゴリズム用の係数の生成を、コントローラ
内または外部システム上で行う。
一般的に、測定ポイントは、有意なばらつきのある空
間ナイキスト周波数の1/2未満の間隔を置かなければな
らず、、この様なばらつきは、実際に測定したものでな
ければならない。本発明の一実施態様によれば、さらに
複雑化することなく、マッピングアルゴリズムを実行し
て、実際に存在するばらつきを補正し得る。したがっ
て、要求される精度に対して、個々のセンサーシステム
のマッピング特性を独自に規定し、必要最小限の複雑性
のアルゴリズムを適用し得る。例えば、センサーシステ
ムの一象限において特定の製造上のばらつきがあった場
合、その象限に適用されたマッピング方程式が他の象限
よりも複雑になるようにしてもよい。また、マッピング
方程式の形態は、記憶データ内に明示的または暗示的に
記憶してもよい。
アルゴリズムを適用することにより略々完璧なマッピ
ングが達成できるので、本システムは、導電性表面を介
して電流分布を制御するための物理的手段を必要とせ
ず、複数のコーナ電極を備えた単純な基板構成、例え
ば、矩形パネルの４つのコーナ電極により電気信号を受
けることが可能となる。なお、電気信号は、DC信号など
の定電流信号、AC信号などの定RMS値を有する経時変化
電流波形の信号である。好ましいことに、コーナ電極を
順番付けしたり、コーナ電極に対して複雑な時間領域分
析を行う必要はない。したがって、単純な電流源とトラ
ンスコンダクタンスアンプを備え得る。本発明の本シス
テムは、抵抗型システムと容量型システムの両方に使用
できる。また、本システムは、様々な検知システムを共
存させることも可能で、例えば、静信号と動信号を同時
に測定できる。
好ましいことに、マッピング関係係数セットは、効率
よく記憶される。さらに、本システムの方法は、物理的
作用と検出器出力の距離比率関係を仮定しているわけで
はないので、不均一かつ非線形のシステムにおいても高
性能である。
典型的な位置決定方程式に伴う演算負荷は、XY座標を
算出するのに26の乗算と20の加算からなる演算であり、
Intel 8051系列などの典型的な低価格プロセッサによる
適切なタイムフレーム内での処理能力の範囲内である。
事実、本発明によるシステムでは、検出信号を位置座標
に変換するために、タッチスクリーンとシステムのその
他の部分との間で双方向のインタラクションを行う必要
はない。したがって、従来のタッチスクリーンコントロ
ーラを必要としない低価格での実施が可能であり、アル
ゴリズムは、関連アプリケーションプログラムを備えた
ホストコンピュータにより実行することができる。通
常、タッチスクリーンセンサとインタフェースされてい
るシステムにおけるホストプロセッサ、例えば、Micros
oft Windows対応のコンピュータなどは、大幅な性能低
下を起こすことなく、タッチスクリーンセンサーのマッ
ピング関係を評価し、アプリケーションプログラムを実
行するに充分な処理能力がある。
マッピング関係情報は、センサーシステムと物理的に
接続されているメモリ装置またはシステムと共に使用さ
れる別個のメモリに記憶されている。必要な係数の個数
が比較的少ないので、小さなメモリ装置を使用すること
ができる。係数は、装置初期化時にプロセッサのローカ
ルメモリに移行されるので、メモリ速度は重要ではな
い。好ましいことに、タッチスクリーンをホストプロセ
ッサにインタフェースするエレクトロニクスと物理的に
接続されたシリアルインタフェースEEPROMを使用して係
数を記憶する。その他のメモリ装置としては、フロッピ
ーディスクなどの回転磁気媒体や半導体メモリがある。
また、好ましいとは言えないが、製造工程後、例えば、
ホストシステムへの装置の実装の後に、マッピング方程
式の作成を行ってもよい。
上述のとおり、マッピング方程式の係数を決定する好
ましい方法としては、充分に確立された最小二乗最適化
法がある。この手法において、XY座標値セットは、検出
器出力値の関数であるマッピング多項式からの所望の出
力として与えられる。各ポイントでの値と多項式により
与えられる値の差は二乗される。これは、Ｎ次空間にお
けるあるポイントに最小値を有するＮ次元のボウル形状
の曲面を形成する。多項式の係数は、与えられたデータ
セット（既知または所定の位置に対応する媒体上の特定
のポイントセットに対する検出器出力のアレイ）に対し
て誤差が最小となるように求められる。係数を求めるに
は、各係数に対して誤差の二乗を偏微分し、各式をゼロ
に設定し、そして、得られたＮ個の連立方程式を解く。
各データポイントに対して１つの係数を含む一般多項式
を定義してもよいが、係数の数の少ないより単純な方程
式を定義し、利用可能なデータに基づいて単純方程式の
係数を最適化することにより誤差を最適化することが好
ましい。最小二乗平均誤差法は単に最適化手法の一例で
あり、当業者は、任意に他の方法で最適化を行い得る。
センサーの設計段階において、マッピングアルゴリズ
ム方程式の項の有意性が、マッピングの全領域において
低い場合、その項を無視してもよい。したがって、セン
サーシステムが４象限に分割されている実施態様におい
ては、高次項は、選択的に評価されるが、無視される。
マッピング空間がさらに分割されている場合、空間内の
ある領域において有意性が低くなると予想される項は、
その領域については無視され、精度を保ちながら補正出
力を生成するための処理を軽減する。
したがって、本発明の一態様では、個別の測定手順に
より導出されたマッピング公式またはマッピング公式セ
ットによる、再配置可能なプローブ位置に基づく電極入
力のアルゴリズム的なマッピングを提供する。
一実施態様においては、アルゴリズムによって定義さ
れたマッピング領域は、特定の測定ポイントおよびその
他の測定ポイント配置により定義される測定領域と一致
するわけではなく、この様な測定領域よりも大きい。本
発明によるマッピングアルゴリズムはその複雑性におい
て２次元または３次元を越えないことが望ましいが、４
次元以上のマッピング手法も本発明の範囲内で提供する
ことが可能である。特に、基板が非対称の場合、各座標
軸に対するマッピング関係は必ずしも同じ形態である必
要はない。
このタッチスクリーンシステムは、その単純性や低製
造コストに加えて、消費電力も小さく、従来の抵抗型タ
ッチスクリーンの消費電力と比較して約３桁小さい。し
たがって、電池式システムにおける応用が容易である。
様々なモデル化型またはアルゴリズム型の電気機械的
線形手法を有利に組み合わせて、実行の複雑性を低減す
ることができる。したがって、様々な補正方法により出
力表現の線形化を目指すことが好ましいが、本発明をさ
らに一般的に言えば、電気機械的手法によって、線形化
のために複雑性の低いアルゴリズムが必要な出力信号を
生成するということである。
モデル化手法と電気機械的手法を組み合わせることの
特別な利点の１つは、抵抗型または容量型タッチスクリ
ーンの検知器エレクトロニクス用の導電性パッドを形成
するといった製造段階において、電気機械的手法が実行
可能なことにある。したがって、処理の複雑性とコスト
は略々同じである。しかし、システムにより生成された
信号は、様々な高次項が有意性を失うように、あるいは
逆に、同じ複雑性の演算に対して達成可能な精度が上が
るような方法で攪乱され得る。したがって、補正係数を
記憶するためのメモリ要求が軽減され、演算を行う演算
リソースが少なくてすむ。例えば、PDA（携帯情報端
末）あるいは他の一体型タッチスクリーンシステムのよ
うにホストプロセッサがリアルタイムで補正を実行する
ような場合、これは重視すべき要件である。
線形化パターンには、例えば、基板の周縁付近に配置
されている断続配線セットが含まれ得る。図１に示すよ
うな等電位線が、断続的な導電体により、基板の重心か
ら離反し、基板の周縁に近接するように再分配される傾
向がある。したがって、システムの感度はその表面全体
で等化され、出力は放物線形状からより線形に近づく。
同様に、タッチスクリーンの出力に対して、アナログ
またはデジタル電子的予備線形化処理を行ってもよい。
この処理において、座標出力生成に必要な演算の複雑性
を低減するために、出力信号は再処理される。この場
合、予備線形化システムの精度は、再現性があり、か
つ、温度などの他の影響が考慮されている限り、高精度
でなくてもよい。例えば、温度は、曲線近似補正システ
ムに入力される。これにより、例えば、アナログモード
で駆動されるCMOS論理素子回路などの低価格および／ま
たは低複雑性の予備線形化回路を用いることができる。
上述のとおり、本発明によるシステムは、電気的検出
方法に限定されない。
発明の目的 したがって、本発明の目的は、複数の入力値から座標
位置を決定するためのマッピング方程式を導出する方法
であって、この入力値は、状態に関わる信号を伝達する
表面を有する媒体に関連して設けられた複数の状態検出
器で検知された信号に対応し、この信号は、該表面に対
する状態効果要素の座標位置に関連して変化するもので
あり、この方法は、状態効果要素の複数の所定位置で生
成された測定入力値を得る工程および対応する所定位置
に関連する測定入力値を処理して、複数の項からなるマ
ッピング方程式の係数セットを生成する工程とを含み、
前記各項は、係数、または、少なくとも１つの係数と少
なくとも１つの入力値の数学的関数であり、前記マッピ
ング方程式は、前記入力値を状態効果要素の位置座標に
関連付けるものであるような方法を提供することにあ
る。
また、本発明の目的は、複数の検出器出力を座標位置
へとマッピングする方法であって、媒体上の異なる位置
において伝達された部分的な物理的作用を検知するため
の少なくとも３つの検出器を備えた、物理的作用を伝達
するための媒体を設ける工程および物理的作用の源から
媒体を介して伝達された部分的な物理的作用を前記少な
くとも３つの検出器により測定する工程と、媒体および
検出器の実際の形状に合わせて、実験データから媒体お
よび検出器用に導出されたマッピング方程式を用いて、
前記少なくとも３つの検出器により測定された物理的作
用を物理的作用源の座標位置へとマッピングする工程と
からなる方法を提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、表面を有する媒体に対
する座標位置を複数の入力値から決定するためのマッピ
ング関係を導出する方法であって、該入力値は、媒体に
関連して設けられた複数の状態検出器により検出された
信号に対応するものであり、該媒体は、状態に関する信
号を伝達可能なものであり、該信号は、該表面に対する
状態効果要素の座標位置に関連して変化するものであ
り、前記方法は、複数の状態効果要素の所定位置におい
て生成された測定入力値を与える工程および、入力値を
状態効果要素の位置座標に関係付けるためのマッピング
関係を導出するために、関連する所定位置と共に測定入
力値を処理する工程とを含み、前記マッピング関係は、
未補正の座標位置の中間表示なしで、入力値を座標位置
へと直接マッピング操作する方法を提供することにあ
る。
また、本発明のさらに別の目的は、ある部位からある
部位へと物理的作用を伝達する表面を有する媒体；該媒
体内で伝達された物理的作用を検知し、検出器出力を生
成する、間隔を置いて設けられた複数の検出器；および
該媒体に与えられた物理的作用の前記表面に対する複数
の所定位置における前記検出器出力のマッピング関係に
対応する複数の情報値を記憶するメモリとを含む位置決
定システムを提供することにある。
さらに、本発明の目的は、複数の検出器出力を座標位
置へとマッピングするための装置であって、物理的作用
を伝達する媒体；伝達された部分的な物理的作用を検出
するために前記媒体上の異なる位置に設けられた少なく
とも３つの検出器；および該少なくとも３つの検出器に
より検出された局在的な物理的作用を物理的作用位置の
座標位置へとマッピングすることに関連する情報を記憶
するメモリを含み、前記の記憶情報には、前記媒体と検
出器の実際の構成を定義するために実験的な観測から前
記媒体と検出器用に導出された情報が含まれているよう
な装置を提供することにある。
さらに、本発明の別の目的は、ある部位からある部位
へと物理的作用を伝達する表面を有する媒体；該媒体内
で伝達された物理的作用を検知し、検出器出力を生成す
る、間隔を置いて設けられた複数の検出器；および該媒
体に与えられた物理的作用の該表面に対する複数の所定
位置における該検出器出力のマッピング関係に対応する
複数の情報値を記憶するメモリとを含む位置決定システ
ムを提供することにある。前記マッピング関係は、以下
の（ａ）〜（ｃ）からなる群より選択される： （ａ）複数の項を有するマッピング方程式であって、各
項は、係数、または、少なくとも１つの係数と少なくと
も１つの検出器出力に関連する値の数学的関数であり、
検出器出力と与えられた物理的作用の位置とを関連付け
るマッピング方程式； （ｂ）実質的に未補正の座標位置の中間表示なしで、検
出器出力を物理的作の補正座標位置へと直接マッピング
する作用を果たすマッピング関数；および少なくとも３
つの検出器により検知された局在的な物理的作用を前記
物理的作用位置の座標位置へとマッピングする作用を果
たすマッピング関数。前記の記憶情報には、前記媒体と
検出器の実際の形状に合わせて実験的な観測から前記媒
体と検出器用に導出された情報が含まれている。
これらおよびその他の目的を、以下に明確化する。本
発明の完全な理解のために、添付図面に描かれている以
下の本発明の好ましい実施態様の詳細な説明を参照され
たい。
図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施態様は、以下の図面により示さ
れている。
図１は、従来技術において、未補正の表面上の比測定
関係の仮定から導出したＸ、Ｙ座標のマップを示す。
図２は、従来技術において、何れかの座標軸上のバス
バー間に電圧を印可した場合に、一方から他方に移動す
る比較的線形な勾配を生成するバスバーシステムを示
す。
図３は、従来技術において、一座標軸方向への電圧印
加を切り替える一方で、他方座標軸方向への電圧をオフ
に保ち、選択された電極間で連続的に切り替えることに
よって適切な線形勾配を生成する疑似バスバー法を用い
た多要素システムを示す。
図４は、従来技術において、基板の辺部がスクリーン
の中央部と同じ抵抗特性を有する抵抗型ネットワークを
示す。
図５は、本発明において、基板を４象限に分割した場
合の精度を示すグラフである。
図６は、本発明において、出力補正のためにホストコ
ンピュータを用いたタッチスクリーンセンサーを単純化
して示すブロック図である。
図７は、本発明における、図６のセンサーのマッピン
グ方法のフローチャートである。
図８は、本発明において、１つのコーナ部に供給する
AC電流として電源励起を行い、他の３つの電流検出器に
おける電流を誘電体の作用に対してモニタする容量型の
実施態様を示す。
図９は、図６に示したタッチスクリーン用の代替コン
トローラのブロック図である。
図10は、本発明による測定手順のフローチャートであ
る。
図11は、アルゴリズム的に補正された圧力および位置
センサーの概略図である。
図12は、導電型タッチスクリーンの周縁部の金属配線
パターンの平面図である。
好ましい実施態様の詳細な説明 以下、本発明の詳細な好ましい実施態様を図面を参照
しながら説明する。図中同様の構成は、同じ参照番号で
示されている。
本発明によるシステムは、多項式を含むアルゴリズム
などのマッピング関係を適用し、要求精度で効率よく検
出器からの入力値を座標系にマッピングする。実際、所
望の性能の確保、例えば、フルスケールの１％の精度の
確保に必要な多項係数の数は、これらの係数を導出する
のに必要な測定ポイントの数よりもかなり少なくてすむ
ことを、本発明の発明者らは見い出している。
抵抗型接触位置検出器に使用されている典型的なITO
被覆ガラス基板の場合、これにより効率的な多項係数記
憶が達成できる。原則的に、物理的な外乱に関連する複
数の検出器出力と物理的外乱の座標系位置をマッピング
しようとする場合、このシステムの用途は広い。
センサーシステムが専用コントローラを備えている場
合、アルゴリズム的マッピングシステムコントローラ
は、単チップマイクロコントローラとして装着されてい
ることが好ましく、このマイクロコントローラは、シリ
アル通信ポートなどを介してホストコンピュータシステ
ムへ座標を出力するタッチスクリーン装置用の通信コン
トローラを兼用している。さらに、Intel 80C51系列の
公知のマイクロコントローラ、80C51系主要デバイスを
組み込んだ特定用途集積回路などの単純かつ低価格、低
出力のマイクロコントローラを使用できるように、マッ
ピング関係に関して処理オーバーヘッドが小さいことが
好ましい。マイクロコントローラは、少なくとも10ビッ
トの分解能を有するアナログ／デジタルコンバータ（AD
C）を備えていることが好ましいが、別体の12〜16ビッ
トADCを用いてもよい。本発明によるマッピングデータ
は、好ましくはタッチスクリーンと物理的に接続された
メモリ内に記憶される。例えば、係数を記憶するため
に、シリアル出力の電気的プログラム可能なリードオン
リメモリ（EEPROM）が、ハウジング内またはセンサー接
続ケーブルに物理的に組み込まれる。また、単チップマ
イクロコントローラに組込あるいは接続されているEEPR
OMも例示できる。
本発明によるマッピングシステムを、接続されている
ホストプロセッサ内のソフトウェアドライバシステムと
して設けてもよい。この場合、センサーパネルのマッピ
ングのアルゴリズム的な係数をホストプロセッサに伝達
する必要がある。ホストシステムは、例えば、Macintos
h System 7、UNIX、Windowsで動作するコンピュータシ
ステムである。
本システムは、マッピング方程式への入力装置とし
て、複数の検出器、好ましくは少なくとも３つの検出器
を備えている。さらに好ましくは、４つの検出器を備え
ており、それぞれ矩形の基板のコーナ部に位置する。
センサーシステムの製造工程で、所定の位置における
検出器出力セットを得るために、タッチスクリーン毎に
測定データセットを得る。これらポイントは、好ましく
は格子（グリッド、grid）状になっており、さらに好ま
しくは所定の配列（アレイ、array）状になっている。
しかし、物理的作用の物理的位置が正確に把握されてい
る限り、各センサーシステムに関してポイントセットが
必ずしも同じである必要はない。次に、コンピュータプ
ログラムが、前記のＮ個の連立方程式を解き、特定のタ
ッチスクリーンのマッピング方程式の多項係数を求め、
それを好ましくはタッチスクリーン装置に組み込まれた
不揮発性メモリ装置に記憶する。使用に際して、タッチ
スクリーンをそのコンピュータ（別体のコントローラ内
の専用コンピュータまたはタッチシステムに接続された
ホストコンピュータ）に接続したときに、コンピュータ
は、システム初期化後に不揮発性メモリを読み、その特
定のスクリーン用の係数を検索してローカルメモリに記
憶し、その係数を用いて測定電流データから接触位置を
導出する。そして、ユニット毎のばらつきを個々に補正
するために、各スクリーンを個々に特性付けする。最終
的な精度は、ハードウェアと選択されたモデルの複雑性
にのみ依存する。したがって、本発明により、一定範囲
のマッピング複雑性を実現できる。
実施例１ 図９に、0.5平方インチの銀フリット被膜を各コーナ
部に有する約10インチ×12.5インチのソーダ石灰ガラス
基板112上に平均抵抗率250オーム／平方のインジウム錫
酸化物（ITO）被膜111を積層した検出器基板110が示さ
れている。ITO被膜の抵抗率の製造上の許容誤差は、約
±10％であるので、有意な表面ばらつきがある。基板の
各コーナ部の電気配線は、約0.25平方インチであり、各
辺から0.25インチの距離を置いて設けてある。接触プロ
ーブ116は、ITO表面に直接圧接される小さな（約0.32イ
ンチ）ボールチップの金属スタイラス付きの−200μＡ
の定電流源121に接続されている。測定位置の較正のた
めの接触位置は、中心間距離１インチで、Ｘ座標用11
列、Ｙ座標用９行の99ケの0.062インチの孔をあけた、
0.062インチのABSプラスチック製のチェックグリッドに
より定義される。
本システムは定電流ドライバを組み込んでいるので、
被膜の抵抗率はセンサー設計における重要な要素ではな
く、したがって、最も費用効果の高い被膜を選択するこ
とができる。
センサーデバイスは、再配置可能なプローブから固定
電極への考え得る各経路を通る電気信号を測定するため
の回路とインタフェースされている。例えば、再配置可
能なプローブを介して定電流を注入し、すなわち、電流
供給または電流抑制し、各電流値を測定しながら、固定
電極をグランド電位（または、グランド電位に対して任
意の基準電位）に保持する。あるいは、各インピーダン
スを測定しながら、再配置可能な電極と各固定電極との
間に電流をかけ得る。
電気配線としては、銀フリット接点が形成されている
が、その他の適切な安定した電気接点システムを用いて
もよい。各コーナ電極は、National Semiconductor LF3
47Nなどのトランスコンダクタンスアンプ120として構成
された演算アンプによって略々グランド電位に保持さ
れ、各電流は電圧信号に変換される。トランスコンダク
タンスアンプの使用によって、高利得と低検知電流動作
が保証され、検知抵抗器により導入される歪みやニッケ
ル−金被膜などのある種の被膜にダメージを与える高電
流を回避することができる。その他の種類の電流測定手
法も公知であり、それを採用してもよい。本システムで
用いるトランスコンダクタンスアンプは反転型であるの
で、再配置可能な電極は、電流供給するのではなく、電
流を低下させることによってアンプからの正の出力を与
える。
図10に示すように、センサーシステムで用いるマッピ
ング関係を決定するための、すなわち、センサーシステ
ムに接続されているメモリに記憶される情報値を定義す
るための初期測定手順において、アナログ／デジタルコ
ンバータの出力は、アルゴリズム的な処理を経ずに、基
板上のシリアルポートを介してマイクロプロセッサによ
り接続される。したがって、検出器出力値は、外部シス
テムにより得られ、実際の測定特性化条件と共に記憶さ
れる。
初期測定手順は、以下のようにして進められる。全て
の値が得られるまで（151）、ループが実行され、基板
上の様々な位置での接触が連続的に検出される（15
0）。必要なデータが得られた後、マッピング係数の最
小二乗平均近似を得る。これらの係数は、メモリに記憶
される（153）。
本発明によれば、アルゴリズム的なマッピングの決定
のために、複数の測定ポイントが分析される。数多くの
測定ポイントを得ることが好ましい。例えば、センサー
基板表面上に１インチの中心間距離をあけて形成された
９×11の矩形アレイ内の99ポイント、または、４象限系
では象限毎に30ポイントを得る。さらに一般的に言え
ば、測定ポイントの数は、母集団ベースで、タッチスク
リーンにおいて適切な精度が得られるに充分な数が選択
される。追加点毎の標準偏差値の変化は、近似の妥当性
を裏付けるために使用する統計的な尺度であり、充分な
データを得れば、所望の範囲内に収まる傾向がある。
これらの信号は、４つの入力を有する12ビットアナロ
グ／デジタルコンバータ（ADC）を備えたマイクロコン
ピュータシステムに入力される。ADCの前段には、マル
チプレクサがあり、マルチプレクサ124を介して各コー
ナ電極トランスコンダクタンスアンプの電圧出力が連続
的に読み取られ、プロセッサ125に与えられる。４つの
コーナ電流値が決定されると、プロセッサは、不揮発性
メモリである電気的プログラム可能なリードオンリメモ
リ（EPROM）内に記憶されていたあらかじめ決定された
係数を用いて、補正位置を演算する。別の実施態様で
は、不揮発性メモリ123は、センサーと接続されてお
り、シリアルリンクを介してプロセッサにデータを供給
する。そして、次の位置データは、シリアルリンク126
を介してホストプロセッサ128に与えられる。
マッピング係数は、MathCadソフトウェアを使用し
て、上記の方法により得られた測定値から演算される。
この方法を以下に概説する。なお、Ｃプログラム言語コ
ードによる実行は効率がよいので、これを用いることが
好ましい。
再配置可能な注入電極から基板へと流れ込め電流は、
４つの検知電極のそれぞれにおける電流値の合計として
集約される。次に４つの電流値の合計が定数に等しい状
態、すなわち、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝定数の状態において、
電流が注入されているタッチスクリーン表面におけるそ
れぞれの位置に固有の各コーナ電流値セットが存在し、
この電流値セットは、特定のタッチスクリーン装置の製
造上のばらつきを含んでいる。
この特定のセンサーに関して４つのコーナ電流値を物
理的XY座標へと直接変換するマッピング多項一般式は、
以下の形態で用いられる。
ｙ＝（a0＋a1A＋a2B＋a3C＋a4D＋a5A2＋a6AB＋a7AC＋a8AD ＋a9B2＋a10BC＋a11BD＋a12C2＋a13CD＋a14D2） ｘ＝（b0＋b1A＋b2B＋b3C＋b4D＋b5A2＋b5AB＋b7AC＋b8AD ＋b9B2＋b10BC＋b11BD＋b12C2＋b13CD＋b14D2） 式中、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、それぞれコーナ電流
値であり、a1〜a14、b1〜b14は、導出された係数であ
り、ｘおよびｙは、座標位置である。
本発明によるシステムは、センサーシステムの全体あ
るいは一部のマッピング関係を定義するのに適した個々
の数学的係数を有するマッピングアルゴリズムを適用す
る。アルゴリズムは、異なる大きさの項を含み、実際、
入力の全範囲において低い絶対値を有すると予測される
項は、考慮から除外し、マッピングアルゴリズムの評価
を単純化する。センサーのアクティブ領域、すなわち、
接触位置検出可能な部分は、複数の領域に分割され、そ
れぞれ、異なるアルゴリズム的マッピング係数セットに
関連付けられる。例えば、センサーは４象限に分割さ
れ、ある象限内での再配置可能な電極の存在をコーナ電
極データの単純な予備分析に基づいて決定することによ
って、最大値を求める。この領域局在化により、その領
域について最適化された係数セットを含むマッピング関
係の適用が可能となる。
したがって、コーナ電流値の二乗の項であるa5A2、a9
B2、a12C2、およびa14D2は、スクリーン設計によっては
除外され得る（a5、b5、a9、b9、a12、b12、a14、およ
びb14はそれぞれゼロとする）。なぜなら、これらの項
は、マッピングアルゴリズムにおいては有意性が低いと
予測されるからであり、ある特定の所望の性能を達成す
るために、その評価の必要はない。この方程式は、０次
項、１次項、相互積項を含むが、高次項は含まない。
各センサーシステムの特性付け処理は、基板上の物理
的位置のグリッドに対する各検知電極の電気信号値を記
録することを含む。グリッド上の各位置は、再配置可能
な電極により励起される。この電極は、高精度位置決め
デバイスにより位置決めされたスタイラスにより励起さ
れるカバーシートである。記録された値は、テストコン
ピュータ内に一時的に保持され、テストコンピュータに
おいて最小二乗曲線近似プログラムで使用される。そし
て、前記の式により生成された座標と実際の物理的座標
との誤差の二乗の和を最小にする近似式のための係数が
選択される。
XY座標値セットは、モデル多項式からの所望の出力と
して与えられる。実際の各ポイントの値と多項式により
与えられた値との差は二乗される。説明のために、Ｙ座
標の誤差の二乗について単純化された式は、以下のよう
な形態である。
式中、 Ycalci＝a0＋a1・Ai＋a2・Bi＋a3・Ci＋a4・Di ＋a5・（Ai）２＋a6・Ai・Bi＋a7・Ai・Ci... ＋a8・Ai・Di＋a9・（Bi）２＋a10・Bi・Ci ＋a11・Bi・Di＋a12・（Ci）2... ＋a13・Ci・Di＋a14・（Di）２ この結果は、Ｎ次空間（次数は、係数の数による）内の
あるポイントにおいて最小値を有するＮ次元のボウル形
状の曲面の形態となる。目的は、与えられたデータセッ
ト（タッチスクリーン上の特定のポインドのグリッドに
基づく検出電極からの電流値のアレイ）に対して誤差が
最小となるような多項式の係数について解くことにあ
る。係数についての解法には、各係数に対して誤差の二
乗項の偏微分が含まれ、各方程式をゼロに設定し、その
係数に対する最小誤差を求め、得られたＮ個の連立方程
式を解く。
各係数に対して微分して解くことによって、各座標軸
の各係数毎に15個の方程式セットが得られる。係数a5に
対する誤差項を上記のように偏微分した例を以下に示
す。
誤差をゼロに設定して、各係数に対する最小値を求め
ると、 この様にして、各座標軸について15個の未知の係数に
対する15個の方程式を解くことができる。同様に、他の
方程式についての最小二乗平均近似係数を求め、センサ
ーシステム出力を生成するために適用し得る。
上記では、最小二乗法について一般的に説明したが、
上記の手法は、特定のスクリーン設計の設計段階におい
てマッピング方程式を感嘆に変更することはできない。
偏微分方程式は、実行が厄介で、次段階でのコンピュー
タによる解法のための方程式の作成に時間がかかる。よ
り効率的な手法においては、他の誤差ベクトルが検出器
値の各ベクトルに直角であることを利用して、マトリッ
クス手法により最小二乗近似を解く。この方法を利用す
れば、作成が厄介なＮ個の偏導関数は、もはや必要なく
なる。
一般的なマトリックス表記による式の作成は、以下の
ように簡単である。
Ycalci＝a0＋a1・Ai＋a2・Bi＋a3・Ci＋a4・Di ＋a5・（Ai）２＋a6・Ai・Bi＋a7・Ai・Ci... ＋a8・Ai・Di＋a9・（Bi）２＋a10・Bi・Ci ＋a11・Bi・Di＋a12・（Ci）2... ＋a13・Ci・Di＋a14・（Di）２ 式中、Ycalcは、Ｙ座標軸の座標値を計算したもので
ある。ここで、Ａは、係数（a0、a1、a2、...、a14）で
形成されるベクトルであるとする。また、Ｇは、検出器
測定値と検出器測定値の組み合わせによって形成される
ベクトルであるとする。
Ｇ（1 A B C D A2 A・B A・C A・D B2 B・C B・D C2 C・D D2） ここで、その他のベクトル、すなわち、実際の座標と計
算上の座標の差のベクトルは、測定値のベクトルに直角
なので、GT・（Ｙ−Ycalc）＝０ そして、Ycalc＝Ｇ・Ａなので、GT・（Ｙ−Ｇ・Ａ）＝
０、故に、GT・Ｇ・Ａ＝GT・Ｙ Ａについて解けば、Ａ＝（GT・Ｇ）-1・GT・Ｙ 係数のベクトルＡは、前記の偏微分法により導出され
たものと同じである。
残留誤差への影響を評価するために、別のパラメータ
をＧマトリックス（例えば、４つのコーナ電流値の選択
された項）に簡単に追加できる。上記のベクトルＡに含
まれる係数は、LU分解またはQR分解（Gram−Schmidt直
交化）などの標準線形代数学的手法により解くことがで
きる。好ましい方法では、状態の良くないマトリックス
の影響を受けにくいQR分解手法が用いられる。QR分解の
副次的な利点として、測定値が線形的に独立しており、
各接触位置に固有であるということを検証できる。
得られた係数は、タッチスクリーン装置の一部である
不揮発性メモリに記憶される（あるいは、最終的にタッ
チスクリーンがその一部をなすホストコンピュータにロ
ードされるコンピュータフロッピーディスク上に記憶さ
れてもよい）。使用に際して、タッチシステムは、これ
らの係数を用いて、検出器測定値から直接接触位置を演
算する。これらの検出器値は、上記のＹ座標の場合と同
様に、Ｘ値とＹ値についてそれぞれ１つの方程式におい
て、変数Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤとして使用され、座標出
力の精度は、もはや補正の必要のない所望の範囲内とな
る。タッチスクリーン特性を表すために使用する数値
は、導出された係数のみである。物理的位置のテストグ
リッドからの元の数値は、曲線近似プロセスの後で使用
されることはない。したがって、テーブルルックアップ
補正法と異なり、元の数値は不必要である。記憶される
ものは、検知電極値をXY座標に直接マッピングする数学
的関数の係数である。
別の実施態様においては、接触位置の象限は、生デー
タ入力に基づいて推定され、適切なアルゴリズムが適用
される。したがって、各象限における各座標軸に対する
11個の未知の係数について、11個の方程式を解く。この
場合、１個の係数を正規化するので、各多項式について
10個の係数のみを記憶する必要がある。次に係数は、デ
ジタル信号プロセッサに接続された不揮発性メモリにプ
ログラムされる。
この象限法を用いると、フルスケールの約１％という
精度を容易に達成できる。図５は、本発明の例示のタッ
チスクリーンにおいて、報告されるＸ値と実際のＸ値の
典型的な精度を示したものである。なお、コーナ電流値
の積の項は、各座標軸用のマッピングアルゴリズムの対
応する項に関して一度だけ計算すればよいので、演算が
簡単である。
曲線近似は、３次項BCDなどの高次項を追加して上記
の手法を用いることによって向上する。全体的に参考と
して明示的に本発明に援用されている米国特許出願第08
/616,851号の追記を参照のこと。
本システムを使用すると、４象限の各象限におけるＸ
値、Ｙ値のそれぞれに関して、10個の係数が必要であ
り、80個の係数を記憶するメモリが必要である。これら
の係数は、16ビットの精度で計算、適用され、フルスケ
ールで約２％の精度を達成するには、93C56A EEPROMな
どの２キロビットメモリデバイスに収まる。
好ましい実施態様によれば、本発明のシステムは、個
々の測定工程によりセンサーシステム例毎に異なる係数
セットと共に、所定の形態のアルゴリズムを適用する。
したがって、この様なシステムにおいて、各ユニットを
組み立て、記憶されるマッピング関係に対応する情報値
を決定するために、電流信号を注入しながら再配置可能
な電極や器具を複数の位置に接触させ、導電性表面の複
数の電極から得られた電気信号を測定するという所定の
初期測定手順を実行する。測定値が得られた後、測定デ
ータを処理することによって、センサーシステムのメモ
リに記憶される係数セットを生成する。例えば、本発明
において参考として援用されている米国特許第5,101,08
1号に開示されているようなメモリ装置対を用いること
ができる。もちろん、その他の構成を用いることもでき
る。マッピング係数は、例えば、磁気ディスク（フロッ
ピーディスク）あるいはモジュールなど、センサーシス
テム以外から得てもよい。したがって、センサーシステ
ム出力のマッピング用のアルゴリズムプロセッサは、セ
ンサーシステムと一体的に設けられている必要はなく、
プロセッサは、マッピングアルゴリズムとアリケーショ
ンソフトウェアの両方を実行するホストであることが好
ましい。
動作時に、プロセッサは、図７に示すように、マルチ
プレクサを制御することにより各コーナ電極を流れる電
流から導出される数値を連続的にサンプリングし（16
0）、電圧をデジタル化して、プロセッサ内のランダム
アクセスメモリにこれらの数値を記憶する。次にこれら
の数値は、接触検出のために予備分析され（161）、も
し検出されれば、接触位置を決定するために処理を続行
する。様々な積を計算し（162）、接触のあった象限を
特定する（163）。そして、プロセッサは、Ｘ軸とＹ軸
のマッピング方程式を評価し（164）、約9600ボーのRS
−232形式に準拠したシリアルデータインタフェースを
介してビットシリアル方式によってXY座標を出力する。
電極からの信号を処理する際に、必要に応じて、ノイ
ズの低減と小さなヒステリシスゾーンの導入のための処
理をさらに行う。また、本発明とともに、入力デバウン
シングなどの標準入力処理手法を実施してもよい。
必要に応じて、プロセッサは、再配置可能な電極上の
電流源により印可された電圧を決定することによって、
接点のインピーダンスを決定し、カバーシートへの力ま
たは接触が公称電流を流すに充分であるかどうか、すな
わち、電流源が電源の「レール」上で動作しているかど
うかを決定する。この様にして、誤った接触検出を回避
するために、接触閾値を定義する。
検出器システムからのベースラインの読みとりに基づ
いて、一種の自己較正を利用してもよい。この様にし
て、「不接触」ベースライン期間の検出器出力を用い
て、ベースラインの揺らぎまたは干渉を抽出してもよ
い。一般的に、この補正には、信号が加算重畳されるシ
ステムや重畳作用が既知であるシステムが必要となる。
実施例２ 実施例１と同様の導電性表面の基板110を備える。た
だし、図６に示すように、センサーシステムに接続する
マイクロコントローラを備えていない。その代わりに、
入力マルチプレクサとシリアルインタフェースを有する
アナログデータ獲得システム200を備えており、連続的
に入力ポーリングを行ったり、データをシリアル方式で
シリアルインタフェースドライバ202を介してホストプ
ロセッサ201へ伝送する。このホストプロセッサは、生
データからマッピングアルゴリズムを評価する。スター
トアップ後、ホストプロセッサ201は、シリアルインタ
フェースドライバを介して、係数記憶不揮発性メモリ12
3の内容を読み出す。記憶されていたデータの転送の
後、システムは、アナログデータ獲得システム200から
デジタル化データを伝送する。
実施例３ 本発明によるシステムは、容量型タッチポジションセ
ンサーにも適用できる。この場合、定電流RMS AC信号、
例えば200μＡ正弦波RMSを、導電性表面上の固定電極の
１つを介して選択的に注入する。再配置可能な電極は、
基準レベルのインピーダンスを有する誘電性バリア材を
含むので、導電性バリア接点に近接することによりその
ポイントにおける信号が減衰され、可変の電流損失とな
る。そして、その他の各固定電極における電流を測定す
る。したがって、入力電流は、他のコーナ部で測定され
た電流とシステムの寄生損失との和に等しくなる。誘電
体が表面に接触すると、さらに損失が起こり、その損失
位置は、３つの検出されたコーナ部の関数として測定さ
れる。
別の容量型タッチシステムにおいて、定電流RMS AC信
号は、接触位置から導電性表面に選択的に伝送される。
複数の電極におけるAC電流は、公知の手法を用いて測定
される。公知の容量型センサーシステムは、導電性基板
から絶縁された絶縁セパレータを有する重畳シートを備
えており、これについては、本発明に参考として援用さ
れている米国特許第4,623,757号に開示されている。一
般的に、この種のタッチポジションセンサーも、本発明
に従って補正される。
本発明の容量型の実施態様は、図８に示すように、抵
抗体被膜を形成した基板の１つのコーナ部に交流電流源
を設け、残りの３つのコーナ部における電流フローを検
出することによって達成される。基板表面上の如何なる
位置に接触があっても、その位置から電流が引き出され
ることになり、抵抗型実施態様で説明したような電流フ
ロー関係があるので、接触位置に固有の３つの検出コー
ナ部の電流セットが存在する。抵抗型実施態様と同様
に、係数セットが導出され、３つの検知電極のマッピン
グによりこれらの固有電流セットを２次元座標系に変換
することができる。
実施例１と同様の基盤が設けられる。図８に示すよう
に、基板210の１つのコーナ部が、200μA RMSの出力の
交流定電流源250に接続されている。DCがアンプに接続
されている場合は、入力信号は負のバイアス電圧を有す
ることが好ましい。プローブ251は、人の指などで接地
経路が確保される誘電体である。基板の残りの３つのコ
ーナ部は、トランスコンダクタンスアンプ253に接続さ
れている。トランスコンダクタンスアンプ253の出力
は、多重化され、アナログ／デジタルコンバータ255に
より連続的に読み取られる。センサーシステム256は、
シリアルポートインタフェース261を介して逐次的にホ
スト257にインタフェースされている。不揮発性メモリ2
58は、センサーシステムに関連して設けられており、マ
ッピング係数を記憶している。初期化後、ホストシステ
ム256は、シリアルポートインタフェース261を介して不
揮発性メモリ258から記憶されたマッピング係数を読み
出し、ホストコンピュータ257に関連して設けられたラ
ンダムアクセスメモリ内に記憶する。したがって、マイ
クロプロセッサにセンサーシステム256を設ける必要は
ない。
実施例４ 図11に示すように、複数の力検出器221を有する基板2
20が設けられている。検出器221の出力は、マルチプレ
クサ222により多重化され、アナログ／デジタルコンバ
ータ223によりデジタル化される。マイクロコントロー
ラ224は、アナログ／デジタルコンバータ223の出力を受
け、初期測定手順と最小二乗平均近似により導出されて
不揮発性メモリ227に記憶されている一連の係数に基づ
いて、ROM226に記憶されているマッピングアルゴリズム
により、接触位置を決定する。基板に対する力は、接触
位置と検出器221の応答との非線形関係に基づいて、検
出器221間で分割される。各検出器221の出力応答も線形
でなくてもよい。さらに、基板220のコンプライアンス
も非線形性の原因となり得る。アルゴリズムにより、力
の位置と検出器221の出力との関係を補正し、補正結果
を生成する。
実施例５ 実施例１の方法による導電性表面基板110の代わり
に、図12に示すような金属配線パターンを有する基板を
用いる。図４に示すような線形化アレイを使用してもよ
いが、この様な複雑で場所をとるアレイは必要ない。金
属配線パターンは、基板との電気的接続を確保するコー
ナ電極301を含む周縁金属配線素子301、302、303のアレ
イを含む。基板は、公知の方法でITO被覆されたガラス
シートである。周縁の金属配線パターンは、約1/32イン
チ幅の積層金属ストリップの断続的な直線アレイを含
み、各金属ストリップ間の間隔は約0.25インチである。
基板は、長さ約12インチ、幅約10インチの矩形である。
５本のストリップ301、302が長手方向に沿って設けられ
ているが、端部の２本のストリップ301は約0.75インチ
であり、そして中央部の３本のストリップ302は約1.5イ
ンチである。長手方向のアレイの端部ストリップ301に
は、外部配線との接続用の適切なパッチが設けられてい
る。さらに、長さ約1.25インチの３本の金属配線ストリ
ップ303が幅方向に沿って設けられている。金属配線パ
ターンは、基板を介して電流密度の空間的なばらつきを
低減し、ある一定の精度の出力に対するモデルベースの
コーナ電流出力補正の複雑性を低減する。
この基板と実施例１に記載のシステム、７列×10行の
データポイントのアレイを用いると、各象限につきＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ・Ｃ、Ｂ・Ｄの６個の係数により、フル
スケールの約1.5％未満の誤差で、デカルト座標に対す
るコーナ電流出力のアルゴリズム的な補正が行えること
が分かった。これらの係数は、以下のとおりである。
目指す目的と利点の全てを達成する接触状態決定シス
テムの新規な態様と新規なレセプタクル（RECEPTACLE
S）について、以上のように説明してきた。本発明の好
適な実施例を開示する添付図面や明細書を検討すれば、
本発明に関する数多くの変更、改良、異形物、組合せ、
部分的な組合せ、その他の使用や応用が、当業者にとっ
て明らかになる。本発明の精神と範囲から逸脱しないよ
うな、この様な変更、改良、異形物、その他の使用や応
用はすべて、以下のクレームによってのみ制限される本
発明の範疇であると解釈する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィルソン ジョフレイ ディー アメリカ合衆国 テネシー州37923、ノ ックスビル、ノース シダー ブラフ ロード790番地 アパートメント1124号 (56)参考文献 特開 昭59−41090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−182127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−100827（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−232415（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−269117（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−81309（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−49742（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−146745（ＪＰ，Ａ) 特表 昭56−500230（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−506078（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−508943（ＪＰ，Ａ) 米国特許4649232（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 G06F 3/00

Claims (90)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ある状態の座標位置を複数の入力値に関連
    付ける方法であって、該入力値が、状態に関わる信号を
    伝達する表面を有する媒体に結合された複数の状態検出
    器で検知された信号に対応し、該信号が、該表面に対す
    る状態効果要素の座標位置に関連して変化し、以下の
    （ａ）および（ｂ）の工程を含む方法： （ａ）状態効果要素の複数の所定位置において生成され
    た測定入力値を得る工程；および （ｂ）関連する所定位置と共に測定入力値を処理して、
    係数、または、少なくとも１つの係数と少なくとも１つ
    の入力値の数学的関数である複数の項を含むマッピング
    方程式の係数セットを生成し、該マッピング方程式が、
    該入力値を状態効果要素の位置座標に直接関連付ける、
    工程。
  2. 【請求項２】さらに以下の工程を含む、請求項１に記載
    の方法： （ｃ）状態効果要素をある座標位置に配置することによ
    って信号を変化させる工程； （ｄ）信号を測定する工程；および （ｅ）マッピング方程式を用いて測定入力値を処理し、
    状態効果要素の位置座標を決定する工程。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の方法であって、前記媒体
    と複数の検出器のための一体構造を設ける工程、および
    該一体構造から通信チャンネルを介して入力値をデジタ
    ルで伝達し、マッピング方程式を用いてこの伝達情報を
    処理する工程とをさらに含む方法。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の方法であって、それぞれ
    複数の検出器を備えた複数の媒体のために工程（ａ）お
    よび（ｂ）を繰り返す工程、および各媒体に関連して設
    けられた個々の記憶媒体に各媒体用の係数セットを記憶
    する工程とをさらに含む方法。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の方法であって、前記マッ
    ピング方程式が、係数と１以上の検出器出力の積項のう
    ち選択された複数の項の和を含む多項式からなり、該複
    数の項が最小の演算複雑性で所定の最低精度が達成され
    るように選択される、方法。
  6. 【請求項６】請求項４に記載の方法であって、前記マッ
    ピング方程式が、係数と１以上の検出器出力の積項のう
    ち選択された複数の項の和を含む多項式からなり、該複
    数の項が、最小個数の係数で所定の最低精度が達成され
    るように、選択される、方法。
  7. 【請求項７】請求項１に記載の方法であって、前記座標
    位置が、デカルト座標位置であり、一対のデカルト座標
    に対応する一対のマッピング方程式を与える工程をさら
    に含む方法。
  8. 【請求項８】請求項１に記載の方法であって、前記媒体
    と検出器が１つのシステムを構成し、さらに複数の所定
    位置における入力値を与える工程を含み、該所定位置
    は、その数が充分にあり、該システムの構成と製造上の
    ばらつきが測定できるような配列となっており、該マッ
    ピング方程式は、測定された構成と製造上のばらつきを
    補正するに充分な複雑性を有する、方法。
  9. 【請求項９】請求項１に記載の方法であって、前記係数
    は、それぞれ、複数の所定位置における複数の検出器出
    力からの寄与に基づいて導出される、方法。
  10. 【請求項１０】請求項１に記載の方法であって、前記処
    理工程が、測定値を所定位置に当てはめる最小二乗平均
    誤差近似法を用いてマッピング方程式項セットを求める
    ことである、方法。
  11. 【請求項１１】請求項１に記載の方法であって、さらに
    前記媒体の一部分に対して定間隔配列で前記所定位置を
    設ける工程をさらに含む方法。
  12. 【請求項１２】請求項１に記載の方法であって、前記マ
    ッピング方程式が、複数の係数と入力値の積項の和を含
    む多項式であり、各項が、入力値空間においてゼロ次か
    ら４次である、方法。
  13. 【請求項１３】請求項１に記載の方法であって、４つの
    検出器を設ける工程をさらに含み、前記マッピング方程
    式が、以下のような形式である方法： ｙ＝（a0＋a1A＋a2B＋a3C＋a4D＋a6AB＋a7AC＋a8AD＋a10BC＋a11BD＋a13CD） ｘ＝（b0＋b1A＋b2B＋b3C＋b4D＋b6AB＋b7AC＋b8AD＋b10BC＋b11BD＋b13CD） 式中、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、４つの検出器に対応す
    る入力値であり、a0〜a13およびb1〜b13は、前記所定位
    置の誤差を最適化するために選択された係数。
  14. 【請求項１４】請求項１に記載の方法であって、前記媒
    体が、固有平面を有し、複数の固有平面象限に分割され
    ており、さらに各象限用のマッピング方程式セットを与
    え、係数セットは各象限に対応している工程と、状態効
    果要素の象限を推定し、次に推定された象限に基づき、
    対応するマッピング方程式係数セットを用いてマッピン
    グ方程式を適用する工程とを含む、方法。
  15. 【請求項１５】請求項２に記載の方法であって、さらに
    以下の工程を含む方法： 係数を記憶するためのメモリ、およびマッピング方程式
    を評価してアプリケーションソフトウェアを実行するた
    めの、ローカルメモリを備えたホストプロセッサとを設
    ける工程； メモリに記憶されている係数をローカルメモリに転送す
    る工程；および プロセッサによりマッピング方程式を評価する工程。
  16. 【請求項１６】請求項15に記載の方法であって、前記媒
    体と検出器用の一体構造を設け、前記ホストプロセッサ
    を前記一体構造とは別に設ける工程；および前記入力値
    を一体構造からホストプロセッサに転送する工程とをさ
    らに含む方法。
  17. 【請求項１７】請求項１に記載の方法であって、前記信
    号が力であり、前記検出器が力検出器であり、前記媒体
    が力伝達媒体である、方法。
  18. 【請求項１８】請求項１に記載の方法であって、前記信
    号が電気信号であり、前記媒体が導電性媒体であり、前
    記検出器が導電性媒体と電気的接続された電気検出器で
    ある方法。
  19. 【請求項１９】請求項18に記載の方法であって、前記電
    気検出器はそれぞれ電気経路を有し、各入力値は関連す
    る電気検出器の電気経路の１つを介してインタフェース
    エレクトロニクスへと流れる電流であり、前記検出器と
    媒体とインタフェースエレクトロニクスは一体構造に含
    まれており、さらに該インタフェースエレクトロニクス
    からの出力を生成して該一体構造からこの出力を送出す
    る工程を含む方法。
  20. 【請求項２０】請求項18に記載の方法であって、前記状
    態効果要素が、前記導電性媒体との再配置可能な接点を
    有する電極を含み、前記入力値が前記接点の位置に基づ
    いて変化する、方法。
  21. 【請求項２１】請求項20に記載の方法であって、前記接
    点の座標位置を変えることによって入力値を変化させ、
    少なくとも３つの電気検出器からの電気信号を入力値と
    して受け取る工程をさらに含む方法。
  22. 【請求項２２】請求項20に記載の方法であって、前記電
    極と電気検出器のうち１つを介して電流を注入し、この
    電流を前記電極と電気検出器のうちその他のものに分配
    し、さらに前記その他の電気検出器を流れる電流を入力
    値として測定する工程を含む方法。
  23. 【請求項２３】請求項18に記載の方法であって、電気的
    基準に対して経時変化する波形を有する電流を電気信号
    として前記媒体に注入する工程、および電気的基準への
    導電経路に対する誘電体バリアを媒体に近接して前記座
    標位置に配置することによって、前記電気検出器が受け
    取った電流に影響を与える工程とをさらに含む方法。
  24. 【請求項２４】請求項18に記載の方法であって、前記導
    電性媒体が基板上に導電層を積層する工程を含む方法に
    より形成され、該積層導電層はインピーダンスの局在的
    な差異としての製造上のばらつきの影響を受ける、方
    法。
  25. 【請求項２５】請求項24に記載の方法であって、前記導
    電性媒体がインジウム錫酸化物とアンチモン錫酸化物か
    らなる群から選択される被膜を有するガラスシートを含
    む方法。
  26. 【請求項２６】請求項18に記載の方法であって、前記状
    態効果要素が導電体を含み、前記複数の電気検出器と状
    態効果要素中を流れる電流を誘導する工程をさらに含む
    方法。
  27. 【請求項２７】請求項26に記載の方法であって、前記状
    態効果要素と導電性媒体を直列に流れ、前記複数の電気
    検出器を並列に流れるように、電流を誘導する工程をさ
    らに含む方法。
  28. 【請求項２８】請求項１に記載の方法であって、前記媒
    体の所定の状態が物理的作用によって攪乱され、前記状
    態検出器の出力は、前記所定の状態との差に対応する方
    法。
  29. 【請求項２９】請求項１に記載の方法であって、前記物
    理的作用が、所定位置から検出器までの距離に対して非
    線形的に伝達される方法。
  30. 【請求項３０】請求項１に記載の方法であって、前記状
    態検出器の出力が、所定位置から検出器までの距離と非
    線形的な関係がある方法。
  31. 【請求項３１】複数の検出器出力を座標位置にマッピン
    グする方法であって、 （ａ）媒体上の異なる位置において伝達された部分的な
    物理的作用を検出するための少なくとも３つの検出器を
    備えた、物理的作用を伝達するための媒体を設ける工
    程； （ｂ）物理的作用の源から前記媒体を介して伝達される
    部分的な物理的作用を前記少なくとも３つの検出器によ
    り測定する工程；および （ｃ）前記媒体と検出器の実際の構成を定義するために
    実験データ測定値セットから前記媒体と検出器用に導出
    されたマッピング方程式を用いて、前記少なくとも３つ
    の検出器により測定された物理的作用を物理的作用源の
    座標位置へと直接マッピングする工程を含む方法。
  32. 【請求項３２】請求項31に記載の方法であって、前記座
    標位置は、媒体の表面上の絶対位置に対応する一対の座
    標を含む方法。
  33. 【請求項３３】複数の入力値により、表面を有する媒体
    に対するある状態の座標位置をマッピング関係に関連付
    ける方法であって、該入力値が、媒体に関連して設けら
    れた複数の状態検出器により検知された信号に対応し、
    該媒体が、状態に関する信号を伝達可能であり、該信号
    は、前記表面に対して状態効果要素の座標位置に関連し
    て変化し、以下の工程を含む方法： （ａ）状態効果要素の複数の所定位置において生成され
    た測定入力値を与える工程；および （ｂ）入力値を状態効果要素の位置座標に関連付けるた
    めのマッピング関係を導出するために、関連する所定位
    置と共に測定入力値を処理する工程であって、該マッピ
    ング関係が、未補正の座標位置を実質的に直接表現する
    ことなく、前記入力値を補正座標位置へと直接マッピン
    グする作用を果たす方法。
  34. 【請求項３４】ある部位からある部位へと物理的作用を
    伝達する表面を有する媒体； 該媒体内で伝達された物理的作用を検知し、検出器出力
    を生成する、間隔を置いて設けられた複数の検出器；お
    よび 該媒体に与えられた物理的作用の前記表面に対する複数
    の所定位置における前記検出器出力のマッピング関係に
    対応する複数の情報値を記憶するメモリ、 とを含む位置決定システムであって、 前記マッピング関係が以下の（ａ）〜（ｃ）からなる群
    より選択され、 （ａ）複数の項を有するマッピング方程式であって、各
    項は、係数、または、少なくとも１つの係数と少なくと
    も１つの検出器出力に関連する値の数学的関数であり、
    検出器出力と与えられた物理的作用の位置とを直接関連
    付けるマッピング方程式； （ｂ）未補正の座標位置を実質的に直接表現することな
    く、検出器出力を物理的作用の補正座標位置へと直接マ
    ッピングする作用を果たすマッピング関数；および （ｃ）少なくとも３つの検出器により検知された局在的
    な物理的作用を該物理的作用位置の座標位置へと直接マ
    ッピングする作用を果たすマッピング関数、 ここで、前記の記憶情報には、前記媒体と検出器の実際
    の構成を定義するために実験的な観測から前記媒体と検
    出器用に導出された情報が含まれている、位置決定シス
    テム。
  35. 【請求項３５】請求項34に記載のシステムであって、さ
    らに前記メモリから前記係数を受け取り、前記マッピン
    グ関係を評価して、前記検出器出力に基づいて物理的作
    用の位置を決定するプロセッサを含むシステム。
  36. 【請求項３６】請求項34に記載のシステムであって、さ
    らに前記媒体と複数の検出器を含む一体構造と、該一体
    構造から検出器出力を伝達するデジタル通信チャンネル
    とを含むシステム。
  37. 【請求項３７】請求項34に記載のシステムであって、前
    記位置がデカルト座標位置であり、前記メモリが該一対
    のデカルト座標に対応する一対のマッピング方程式の係
    数を記憶するシステム。
  38. 【請求項３８】請求項34に記載のシステムであって、前
    記マッピング関係が、係数と１以上の検出器出力の積項
    のうちの選択された複数の項の和を含む多項式からなる
    システム。
  39. 【請求項３９】請求項34に記載のシステムであって、前
    記係数が、それぞれ、複数の所定位置における複数の検
    出器出力からの寄与に基づいて導出されるシステム。
  40. 【請求項４０】請求項39に記載のシステムであって、前
    記所定位置は、その数が充分にあり、システムの形状と
    製造上のばらつきが測定できるような配列となってお
    り、前記マッピング方程式は、測定された構成と製造上
    のばらつきを補正するに充分な複雑性を有するシステ
    ム。
  41. 【請求項４１】請求項34に記載のシステムであって、前
    記マッピング関係は、係数を有するマッピング方程式で
    あり、前記係数が、前記媒体に与えられた前記物理的作
    用の前記所定位置への前記検出器出力の最小二乗平均誤
    差近似を利用して、所定のマッピング方程式項セットに
    基づいて決定される、システム。
  42. 【請求項４２】請求項34に記載のシステムであって、前
    記所定位置が、前記媒体の一部に対して一定の間隔を置
    いた配列として与えられるシステム。
  43. 【請求項４３】請求項34に記載のシステムであって、前
    記メモリが、前記媒体と検出器に物理的に接続された半
    導体メモリを含むシステム。
  44. 【請求項４４】請求項34に記載のシステムであって、前
    記記憶媒体が、回転式磁気記憶ディスクを含むシステ
    ム。
  45. 【請求項４５】請求項34に記載のシステムであって、前
    記マッピング関係が、マッピング方程式であって、該マ
    ッピング方程式が、実質的に複数の係数と入力値の積項
    の和を含む多項式からなり、各項が、入力値空間におい
    てゼロ次から４次であるシステム。
  46. 【請求項４６】請求項34に記載のシステムであって、前
    記マッピング関係が、以下のような形式のマッピング方
    程式である、システム： ｙ＝（a0＋a1A＋a2B＋a3C＋a4D＋a6AB＋a7AC＋a8AD＋a10BC＋a11BD＋a13CD） ｘ＝（b0＋b1A＋b2B＋b3C＋b4D＋b6AB＋b7AC＋b8AD＋b10BC＋b11BD＋b13CD） 式中、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤは、４つの検出器に対応す
    る入力値であり、a0〜a13とb0〜b13は、所定位置の誤差
    を最適化するために選択された係数。
  47. 【請求項４７】請求項34に記載のシステムであって、前
    記媒体の表面は固有平面を有し、該固有平面は前記位置
    領域として複数の象限に分割されており、前記メモリは
    前記各象限に対応する係数セットを記憶し、さらに、物
    理的作用の象限を推定し、推定された象限に基づき、前
    記対応するマッピング方程式係数セットを用いてマッピ
    ング方程式を適用するプロセッサを含むシステム。
  48. 【請求項４８】請求項34に記載のシステムであって、ロ
    ーカルメモリを備えた、前記マッピング関係を評価して
    アプリケーションソフトウェアを実行するホストプロセ
    ッサと、前記メモリに記憶されている情報をローカルメ
    モリに転送するための手段とをさらに備えたシステム。
  49. 【請求項４９】請求項34に記載のシステムであって、さ
    らに前記媒体と検出器用の一体構造；該一体構造とは別
    体の、前記関係を評価するためのプロセッサ；および、
    該検出器出力を表す情報を該一体構造から前記プロセッ
    サに転送する出力装置を備えたシステム。
  50. 【請求項５０】請求項34に記載のシステムであって、前
    記物理的作用が力であり、前記検出器が力検出器を含
    み、そして前記媒体が力伝達媒体であることを特徴とす
    るシステム。
  51. 【請求項５１】請求項34に記載のシステムであって、前
    記媒体が導電性媒体を含み、前記検出器が前記導電性媒
    体と電気的に接続された電極を備えており、前記物理的
    作用が電界を含むシステム。
  52. 【請求項５２】請求項51に記載のシステムであって、前
    記電気検出器はそれぞれ電気経路を有し、各入力値は関
    連する電気検出器の電気経路の１つを介してインタフェ
    ースエレクトロニクスへと流れる電流であり、前記検出
    器と媒体とインタフェースエレクトロニクスは一体構造
    に含まれており、前記インタフェースエレクトロニクス
    からの出力を生成して該一体構造からこの出力を転送す
    る手段をさらに備えたシステム。
  53. 【請求項５３】請求項51に記載のシステムであって、前
    記導電性媒体との再配置可能接点を有する電極をさらに
    備えたシステムであって、前記検出器出力が前記接点の
    位置に基づいて変化するシステム。
  54. 【請求項５４】請求項51に記載のシステムであって、前
    記電極を介して伝達される電気信号に基づいて、前記検
    出器出力値を生成するインタフェースエレクトロニクス
    をさらに備えたシステム。
  55. 【請求項５５】請求項51に記載のシステムであって、電
    気的基準に対して経時変化する波形を有する電流を前記
    媒体に注入して前記電界を生成する電流源；および誘電
    体バリアを有する前記電気的基準への導電性経路とをさ
    らに備えたシステムであって、該経路と誘電体バリアが
    該媒体上での該位置において前記電界を生成するシステ
    ム。
  56. 【請求項５６】請求項51に記載のシステムであって、前
    記導電性媒体が基板上に導電層を積層する工程を含む方
    法により形成され、前記積層導電層がインピーダンスの
    局在的な差異としての製造上のばらつきの影響を受け
    る、システム。
  57. 【請求項５７】請求項56に記載のシステムであって、前
    記導電性媒体がインジウム錫酸化物とアンチモン錫酸化
    物からなる群から選択された被膜を有するガラスシート
    を含むシステム。
  58. 【請求項５８】請求項51に記載のシステムであって、導
    電性の再配置可能な接触電極；および前記複数の電気検
    出器と前記接点電極を流れる電流を誘導する電流源をさ
    らに備えたシステム。
  59. 【請求項５９】請求項58に記載のシステムであって、前
    記電流が、前記接触電極と前記導電性媒体を直列に流
    れ、前記複数の電極を並列に流れるシステム。
  60. 【請求項６０】請求項34に記載のシステムであって、前
    記媒体が矩形表面を有する導電性媒体を含み、前記複数
    の電極が前記矩形表面のコーナ部と電気的に接続された
    ４つの電極を含み、前記検出器が前記導電性媒体と電気
    的に接続された電極を含み、前記物理的作用が電界を含
    み、前記メモリが前記検出器出力を前記所定位置に関係
    付けるデータを当てはめる多変数最小二乗平均近似を含
    むマッピング関係アルゴリズムの係数を記憶し、前記複
    数の所定位置がその数が充分であり、該システムの構成
    と製造上のばらつきが測定できるような配列となってお
    り、前記マッピング方程式が、前記測定された構成と製
    造上のばらつきを補正するに充分な複雑性を有するシス
    テム。
  61. 【請求項６１】請求項60に記載のシステムであって、前
    記基板が非平面の曲面表面を有するシステム。
  62. 【請求項６２】請求項60に記載のシステムであって、前
    記導電性媒体が、表面を含み、前記再配置可能な電極
    が、前記表面から間隔を置いて設けられた導電性シート
    を含み、前記表面との間隔が局部的に変化するように局
    部的に変形可能であるシステム。
  63. 【請求項６３】請求項60に記載のシステムであって、前
    記複数の有間隔電極と再配置可能な電極のうち１つが電
    流を前記基板に注入し、前記有間隔の電極のうち他の電
    極がそれぞれ前記基板において得られた電気信号を検知
    し、前記検出器出力を生成することを特徴とするシステ
    ム。
  64. 【請求項６４】請求項34に記載のシステムであって、前
    記物理的作用が、所定位置から検出器までの距離に対し
    て非線形的に伝達されるシステム。
  65. 【請求項６５】請求項34に記載のシステムであって、各
    検出器の前記出力が、所定位置からその検出器までの距
    離と非線形的な関係があるシステム。
  66. 【請求項６６】以下の（ａ）〜（ｃ）を含む、複数の検
    出器出力を座標位置にマッピングするための装置： （ａ）物理的作用を伝達する媒体； （ｂ）部分的に伝達された物理的作用を検出するために
    前記媒体上の異なる位置に設けられた少なくとも３つの
    検出器；および （ｃ）前記少なくとも３つの検出器により検出された局
    在的な物理的作用を前記物理的作用位置の座標位置へと
    直接マッピングすることに関連する情報を記憶するメモ
    リであって、該記憶情報には、該媒体と検出器の実際の
    構成を定義するために実験的な観測から前記媒体と検出
    器用に導出された情報が含まれているメモリ。
  67. 【請求項６７】請求項66に記載のシステムであって、前
    記座標位置は、前記媒体の絶対位置に対応する一対の座
    標を含むシステム。
  68. 【請求項６８】以下を含む位置決定システム： ある部位からある部位へと物理的作用を伝達する表面を
    有する媒体； 前記媒体内で伝達された物理的作用を検出し、検出器出
    力を生成する、間隔を置いて設けられた複数の検出器；
    および 前記媒体に与えられた物理的作用の前記表面に対する複
    数の所定位置における前記検出器出力のマッピング関係
    に対応する複数の情報値を記憶するメモリであって、該
    マッピング関係が、未補正の座標位置を実質的に直接表
    現することなく、検出器出力を物理的作用の補正座標位
    置に直接マッピングする作用を果たす、メモリ。
  69. 【請求項６９】以下を含む、位置決定システム： ある部位からある部位へと物理的作用を伝達する表面を
    有する媒体； 前記媒体内で伝達された物理的作用を検知し、検出器出
    力を生成する、間隔を置いて設けられた複数の検出器；
    および 該媒体に与えられた物理的作用の該表面に対する複数の
    所定位置における前記検出器出力のマッピング関係に対
    応する複数の情報値を記憶するメモリであって、該マッ
    ピング関係が、係数、または、少なくとも１つの係数と
    少なくとも１つの検出器出力に関連する値の数学的関数
    である複数の項を含むマッピング方程式であり、該マッ
    ピング方程式が、与えられた物理的作用の位置に検出器
    出力を直接関係付ける、メモリ。
  70. 【請求項７０】請求項１に記載の方法であって、測定値
    を与える前に、入力値を電気機械的に補正する工程をさ
    らに含む方法。
  71. 【請求項７１】請求項70に記載の方法であって、前記入
    力値が、前記媒体の表面上の導電パターンによって電気
    機械的に補正される方法。
  72. 【請求項７２】請求項71に記載の方法であって、前記導
    電パターンが、前記表面の周縁に形成されている方法。
  73. 【請求項７３】請求項34に記載のシステムであって、前
    記媒体が、前記検出器出力を補正するための電気機械的
    システムをさらに備えているシステム。
  74. 【請求項７４】請求項73に記載のシステムであって、前
    記電気機械的システムが、前記表面上に導電パターンを
    備えているシステム。
  75. 【請求項７５】請求項74に記載のシステムであって、前
    記導電パターンが、前記表面の周縁に形成されているシ
    ステム。
  76. 【請求項７６】請求項66に記載の装置であって、伝達さ
    れた部分的な物理的作用を補正する電気機械的システム
    をさらに備えている装置。
  77. 【請求項７７】請求項76に記載のシステムであって、前
    記電気機械的システムが、前記媒体上に形成された導電
    パターンを含むシステム。
  78. 【請求項７８】請求項77に記載のシステムであって、前
    記導電パターンが、前記媒体の周縁部付近に形成されて
    いるシステム。
  79. 【請求項７９】以下を含む、位置決定システム： 第１の部位と第２の部位との間で伝達される物理的作用
    に関して非線形的な伝達特性を備えた表面を有する媒
    体； 該媒体の第１の部位と第２の部位の間で伝達される物理
    的作用の伝達非線形性を低減するために前記媒体に関連
    して設けられた部分線形化手段； 該媒体内において部分的に線形的に伝達された物理的作
    用を検出し、検出器出力を生成する、間隔を置いて設け
    られた複数の検出器；および 該媒体に与えられた物理的作用の結果としての前記部分
    線形化検出器出力を線形化するために、線形化アルゴリ
    ズムの係数に対応する複数の情報値を記憶するメモリ。
  80. 【請求項８０】請求項79に記載の位置決定システムであ
    って、前記部分線形化手段が、前記表面の周縁に設けら
    れた素子アレイを含むシステム。
  81. 【請求項８１】請求項79に記載の位置決定システムであ
    って、前記物理的作用が電流であり、前記部分線形化手
    段が前記媒体上に設けられた導電パターンを含む、シス
    テム。
  82. 【請求項８２】請求項81に記載の位置決定システムであ
    って、前記導電パターンが、前記媒体の周縁部に設けら
    れた金属配線素子の直線的アレイを含むシステム。
  83. 【請求項８３】請求項79に記載の位置決定システムであ
    って、前記アルゴリズムが、線形化マッピング方程式を
    含むシステム。
  84. 【請求項８４】請求項83に記載の位置決定システムであ
    って、前記部分線形化手段が、同等の精度で、前記媒体
    の線形化に必要な係数の個数を削減するシステム。
  85. 【請求項８５】複数の入力値により、表面を有する媒体
    に対してある状態の座標位置を関係付ける方法であっ
    て、該入力値が、前記媒体に関連して設けられた複数の
    状態検出器により検知された信号に対応し、前記媒体
    は、前記状態に関連する信号を伝達可能で、ある座標位
    置範囲以外の位置の座標位置に対して検知された信号を
    部分線形化することによって、前記媒体を介する信号伝
    達の非線形性を低減する素子を備えており、該信号が、
    該表面に対する状態効果要素の座標位置と関連して変化
    し、以下の（ａ）〜（ｂ）の工程を含む、方法： （ａ）状態効果要素の複数の所定位置において生成され
    た測定入力値を与える工程；および （ｂ）関連する所定位置と共に測定入力値を処理し、部
    分的に線形化された入力値を状態効果要素の位置の座標
    に直接関係付けるアルゴリズムの係数を導出する工程。
  86. 【請求項８６】請求項85に記載の位置決定システムであ
    って、前記部分線形化素子は、前記表面の周縁に設けら
    れた素子アレイを含むシステム。
  87. 【請求項８７】請求項85に記載の位置決定システムであ
    って、前記信号が電流であり、前記部分線形化手段の素
    子が前記媒体上に設けられた導電パターンを含むシステ
    ム。
  88. 【請求項８８】請求項87に記載の位置決定システムであ
    って、前記導電パターンが、前記媒体の周縁に設けられ
    た金属配線素子の線形アレイを含むシステム。
  89. 【請求項８９】請求項85に記載の位置決定システムであ
    って、前記アルゴリズムは、線形化マッピング方程式で
    あるシステム。
  90. 【請求項９０】請求項85に記載の位置決定システムであ
    って、前記部分線形化手段が、同等の精度で、前記媒体
    の線形化に必要な係数の個数を削減するシステム。
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