JP2016500458A - タッチ位置及びタッチ力に基づくタッチスクリーンシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

タッチ位置及びタッチ力に基づくタッチスクリーンシステム及び方法が開示される。タッチスクリーンシステムは、タッチ位置及びタッチ力のいずれの情報も得ることができるように、静電容量方式タッチセンシングシステムとインターフェースされた光学方式力センシングシステムを備える。タッチスクリーンシステムを用いるディスプレイも開示される。

Description

関連出願の説明

本出願は、２０１２年１２月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／７３８０４７号の米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記仮特許出願の明細書の内容に依存し、上記仮特許出願の明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含められる。

本開示は、タッチスクリーンに関し、特に、タッチ位置及びダッチ力に基づくタッチスクリーンシステム及び方法に関する。本明細書に挙げられる刊行物、論文、特許明細書、特許出願公開明細書等は、米国仮特許出願第６１／５６４００３号及び第６１／５６４０２４号の明細書を含めて、全てそれぞれの全体が本明細書に参照として含められる。

非機械的タッチ機能を有するディスプレイ及びその他のデバイス（例えば、キーボード）に対する市場は急速に成長している。この結果、タッチセンシング技術がディスプレイ及びその他のデバイスにタッチ機能をもたせるために開発されている。タッチセンシング機能は、スマートフォン、電子書籍リーダー、ラップトップコンピュータ及びタブレットコンピュータのような、モバイルデバイス用途に広く用いられるようになっている。

タッチセンシング面は、ユーザが携帯型電子デバイスと対話する、好ましい方法になっている。この目的のため、シングルタッチ、マルチタッチ及びスワイプのような、様々なタイプのタッチに応答する、タッチスクリーンの形態のタッチシステムが開発された。これらのシステムには支持フレームに対して固定されたままのタッチスクリーン面と光学的に接触すること基づく光散乱及び／または光減衰に依存するシステムがある。そのようなタッチスクリーンシステムの一例が特許文献１に説明されている。

スマートフォンのような民生用タッチベースデバイスは現在、デバイスのディスプレイ上またはその近くの物体（例えば、指、スタイラス）の存在として、ユーザからのインタラクションを検出する。これはユーザ入力と見なされ、
（１）インタラクションがおこったか否かを判定する、
（２）インタラクションのＸ−Ｙ位置を計算する、及び
（３）インタラクションの長さを決定する、
ことによって数量化することができる。

タッチスクリーンデバイスには、ユーザ入力中に位置データ及びタイミングデータしか集めることができないという点で限界がある。効率的動作を可能にし、ユーザにとって煩雑でない、別の直感的入力が必要とされている。タッチイベント及び入力ジェスチャを用いることで、ユーザが長々としたメニューの仕分けを要求されることがなくなり、これは時間も節約し、電池寿命も延ばす。タッチ、スワイプ及びフリックの形態のユーザ入力を、次いでソフトウエアにイベントオブジェクトを生成するために用いられる、ジェスチャとみなすアプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）が開発されている。しかし、ＡＰＩに含めることができるユーザ入力が多ければ多いほど、タッチスクリーンデバイスの性能は一層堅牢になる。

米国特許出願公開第２０１１／０１２２０９１号明細書

本開示はタッチイベント中のユーザからの位置入力及び力入力のいずれをも用いるタッチスクリーンデバイスに向けられる。力測定値はユーザインタラクション中のカバーガラスの撓みによって数量化される。したがって、ソフトウエアにイベントオブジェクトを生成するため、さらに力の入力パラメータをＡＰＩで利用することができる。本開示の目的は、人間が制御するインターフェースにおいてソフトウエアベースイベントを生成するための、タッチイベントからの力情報の、同じタッチイベントに対する投影型静電容量方式タッチ（ＰＣＴ）データと合わせた利用である。

力タッチセンシングは、米国仮特許出願第６１／６４０６０５号、同第６１／６５１１３６号及び同第６１／７４４８３１号の各明細書に説明されているシステム及び方法のような、光学方式モニタリングシステム及び方法を用いて達成することができる。

アナログ抵抗方式、投影型静電容量方式、表面静電容量方式、表面音響波（ＳＡＷ）方式、赤外線方式、カメラ利用光学方式及びその他のいくつかの方式のような、多くのタイプのタッチ感応デバイスが存在する。本開示は、マルチタッチの検出を可能にし、非常に高感度で耐久性があるという利点を有する、投影型静電容量方式タッチ（ＰＣＴ）デバイスのような静電容量利用デバイスとともに説明される。本明細書に開示されるタッチスクリーンシステムにおける位置センシングと力センシングの組合せは、ユーザによる一意的な力関連入力（ジェスチャ）の供給を可能にする。したがって、つまむ仕草のようなジェスチャは異なる大きさの力でタッチスクリーンを押しているジェスチャに置き換えることができる。

力センシングと位置センシングの組合せを利用するタッチスクリーンデバイスには数多くの利点がある。力モニタリングを用いることの主要な利点はユーザの経験を養う直感的インタラクションである。これは、ユーザが単一の位置を押し、オブジェクトプロパティを調節する（例えば、グラフィック画像を変更する、オーディオ出力の音量を変える、等）ことを可能にする。単指イベントにおける従来の企図では、スワイプまたはタッチスクリーンとの長時間接触のような、長押しジェスチャが用いられる。力データを用いることで、長押しジェスチャを不要にする高速応答時間が可能になる。長押しジェスチャは応答速度に対するあらかじめ定められた方程式を用いて動作させることができる（すなわち、長押しジェスチャは設定速度または急速に高まる速度でページをスクロールすることができる）が、力ベースセンシングでは、実時間インタラクションにおいて応答時間をユーザが能動的に変更することが可能になる。したがって、ユーザは、例えば単に印加タッチ力を変えることによって、スクロールを変えることができる。これは、一層インタラクティブであり、動作上一層効率的である、経験をユーザに提供する。

さらに、位置センシングと組み合わされた力センシングの使用により、以下で説明されるような、広範な新しいタッチスクリーン機能（ＡＰＩ）が可能になる。

本開示のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から容易に明らかであろうし、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面を含む、本明細書に説明されるように本開示を実施することによって認められるであろう。

特許請求の範囲は、また概要も、以下に述べられる詳細な説明に組み入れられて、詳細な説明の一部をなす。

図１Ａは、本開示にしたがう、静電容量方式タッチスクリーンを用いてタッチ位置を測定することができ、光学方式力センシングシステムを用いてタッチ位置における印加力を測定することもできる、タッチスクリーンシステムの一例の略図である。 図１Ｂは図１Ａのタッチスクリーンシステムを用いるディスプレイシステムの略図である。 図２Ａは図１Ａのタッチスクリーンシステムを用いるディスプレイシステムの一例の分解側面図である。 図２Ｂは組み立てられた図２Ａのディスプレイシステムの側面図である。 図２Ｃは図２Ｂのディスプレイシステム例の、ただし透明カバーシートがない、上面図である。 図２Ｄは透明カバーシートを含む図２Ｂのディスプレイシステムの上面図である。 図３Ａは、一例の光偏向素子に関して示され、マイクロコントローラに電気的に接続された、近接センサの一例の大観図である。 図３Ｂは、光偏向素子が近接センサに近づくかまたは遠ざかると、及び／または近接センサに対して回転すると、偏向光が光検出器の異なる面積をどのようにカバーするかを示す近接センサの上面図である。 図３Ｃは、光偏向素子が近接センサに近づくかまたは遠ざかると、及び／または近接センサに対して回転すると、偏向光が光検出器の異なる面積をどのようにカバーするかを示す近接センサの上面図である。 図４Ａは、透明カバーシート及び隣接する静電容量方式タッチスクリーンを示す、図２Ｂのディスプレイシステムの縁端領域の拡大側面図である。 図４Ｂは、図４Ａと同様であるが、タッチ位置においてカバーシートに印加されたタッチ力によって生じるカバーシートの撓みを近接センサがどのように測定するかを示す。 図４Ｃは、近接センサがカバーシートに近接して配置されている、別の実施形態のディスプレイシステムの縁端領域の拡大側面図を示す。 図４Ｄは、図４Ｃと同様であるが、タッチ位置においてカバーシートに印加されたタッチ力によって生じるカバーシートの撓みを近接センサがどのように測定するかの別の方法を示す。 図５Ａは、ズームがタッチ位置におけるタッチ力の印加によって達成される、ディスプレイシステム上に表示されたグラフィック画像のズーム機能の一例をズーム前の画像で示す。 図５Ｂは、ズームがタッチ位置におけるタッチ力の印加によって達成される、ディスプレイシステム上に表示されたグラフィック画像のズーム機能の一例をズーム後の画像で示す。 図６Ａは、書籍ページの形態にあるグラフィック画像のページめくり機能の一例を示し、ページめくりはタッチ位置におけるタッチ力の印加によって達成される。 図６Ｂは、書籍ページの形態にあるグラフィック画像のページめくり機能の一例を示し、ページめくりはタッチ位置におけるタッチ力の印加によって達成される。 図７は、タッチ位置におけるタッチ力の印加によって達成される、メニュー選択機能の一例を示す。 図８Ａはスクロール機能の一例を示し、タッチ力の増加を示す。 図８Ｂはスクロール機能の一例を示し、タッチ力の増加によりスクロールレート（速度）が早くなり得ることを示す。 図９Ａは図８Ａと同様であり、力対スクロールバー位置機能を離散化することでいかにしてスクロール機能を１つの位置から次の位置にジャンプさせ得るかを示す。 図９Ｂは印加力の閾値に基づく位置の変化を示すグラフである。 図１０Ａは、線の形態にあるグラフィック画像を、選ばれた大きさのタッチ力の印加と組み合わされたスワイプによってどのように変え得るかの一例を示す。 図１０Ｂは、線の形態にあるグラフィック画像を、選ばれた大きさのタッチ力の印加と組み合わされたスワイプによってどのように変え得るかの一例を示す。 図１１は選ばれた大きさのタッチ力の印加を用いることでディスプレイ画像が視野にわたってどのように拡大またはパンされ得るかの一例を示す。 図１２はオブジェクトの回転ラックの形態にあるグラフィック画像が選ばれた大きさのタッチ力の印加を用いてどのように操作され得るかの一例を示す。 図１３は、大きさが増加していくタッチ力の印加ではなく、短い時間内のタッチ力の反復印加（ポンピングまたはパルシング）がどのように用いられ得るかを示す。

直交座標が参照のためにいくつかの図面に示されているが、方向または方位に関する限定としての目的はない。

本開示は、以下の詳細な説明、図面、実施例及び特許請求の範囲、並びにそれぞれの以前及び以降の説明を参照することで、一層容易に理解され得る。しかし、現在の組成、物品、デバイス及び方法の開示及び説明の前に、本開示が、別途に指定されない限り、本開示が特定の組成、物品、デバイス及び方法に限定されず、したがって、もちろん、変わり得ることは当然である。本明細書に用いられる用語が、特定の態様を説明する目的のためでしかなく、限定は目的とされていないことも当然である。

本開示の以下の説明は現在知られている実施形態において本開示の実行可能な教示として与えられる。この目的のため、当業者であれば、本明細書に説明される本開示の様々な態様に多くの変更がなされ得るであろうが、それでも本開示の有益な結果が得られることを認め、了承するであろう。本開示の所望の有益な結果のいくつかが本開示の特徴のいくつかを選択することにより、他の特徴を利用せずに、得られることも明らかであろう。したがって、当業者であれば、本開示に多くの改変及び改作が可能であり、いくつかの状況では望ましくさえあり得るし、本開示の一部であることを認めるであろう。すなわち、以下の説明は、本開示の限定ではなく、本開示の原理の例示として与えられる。

開示される方法及び組成物のために用いることができ、それらとともに用いることができ、それらの準備／作製に用いることができ、あるいはそれらの実施形態である、材料、化合物、組成物及びコンポーネントが開示される。上記及びその他の材料が本明細書に開示され、そのような材料の組合せ、サブセット、相互作用、群、等が開示される場合、それらの化合物の様々な個別的及び総括的な組合せ及び置換のそれぞれへの特定の言及は明示的に開示されていないかもしれない場合であっても、それぞれが具体的に本明細書で考えられ、説明されていると、了解される。

すなわち、置換要素Ａ，Ｂ及びＣからなる群が、また置換要素Ｄ，Ｅ及びＦからなる群も、開示され、組合せ実施形態の一例Ａ−Ｄが開示されていれば、それぞれは個別的及び総括的に考えられている。すなわち、この例においては、組合せＡ−Ｅ，Ａ−Ｆ，Ｂ−Ｄ，Ｂ−Ｅ，Ｂ−Ｆ，Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｅ及びＣ−Ｆのそれぞれも具体的に考えられていて、Ａ，Ｂ及び／またはＣと、Ｄ，Ｅ及び／またはＦと、組合せ例Ａ−Ｄの開示により、開示されていると見なされるべきである。同様に、これらのいかなるサブセットまたは組合せも具体的に考えられ、開示されている。すなわち、例えば、Ａ−Ｅ，Ｂ−Ｆ及びＣ−Ｅからなる部分群が、Ａ，Ｂ及び／またはＣと、Ｄ，Ｅ及び／またはＦと、組合せ例Ａ−Ｄの開示によって、具体的に考えられていて、開示されていると見なされるべきである。この概念は、開示される組成物の作製及び使用の方法における組成物のいかなる成分及び工程も含むがこれらには限定されない、本開示の全ての態様に適用される。すなわち、実施することができる様々な付加工程があれば、そのような付加工程のそれぞれが開示される方法の実施形態のいずれか特定の実施形態または実施形態の組合せとともに実施することができ、そのような組合せのそれぞれが具体的に考えられていて、開示されていると見なされるべきであると、了承される。

図１Ａは本開示にしたがうタッチスクリーンシステム１０の略図である。タッチスクリーンシステム１０は様々な民生用エレクトロニクス製品に、例えば、携帯電話、キーボード、タッチスクリーン及び無線通信ができるデバイスのようなその他の電子デバイス、音楽プレイヤー、ノートブックコンピュータ、モバイルデバイス、ゲームコントローラ、コンピュータ「マウス」、電子書籍リーダー、等のためのディスプレイとともに、用いることができる。

タッチスクリーンシステム１０は、ＰＣＴタッチスクリーンのような、従来の静電容量方式タッチスクリーンシステム１２を備える。静電容量方式タッチスクリーンシステム１２の例は、例えば、米国特許第４６８６４４３号、同第５２３１３８１号、５６５０５９７号、同第６８２５８３３号及び同第７３３３０９２号の各明細書に開示されている。タッチスクリーンシステム１０は静電容量方式タッチスクリーンシステム１２と動作可能な態様でインターフェースされているか、そうではなくとも動作可能な態様で組み合わされている、光学方式力センシングシステム１４も備える。静電容量方式タッチスクリーンシステム１２及び光学方式力センシングシステム１４はいずれも、以下で説明されるように、タッチスクリーンシステム１０の動作を制御するように構成された、マイクロコントローラ１６に電気的に接続される。

一例において、マイクロコントローラ１６は静電容量方式タッチスクリーンシステム１２とともに与えられ（すなわち、タッチスクリーンシステムの一部を構成し）、力検知システム１４に（例えば１２Ｃバスを介して）直接に接続し、光学方式力センシングシステム１４から力信号ＳＦを受け取って処理するように再構成される（例えば、再プログラムされる）。マイクロコントローラ１６は複数のセンサの取り付けを可能にするため、マルチプレクサ（図示せず）に接続することもできる。

図１Ａは、例として示される指のような、タッチ具２０によってタッチ位置ＴＬにおいて力センシングシステム１４におこるタッチイベントＴＥを示す。スタイラス、筆記具の先端、等のような、他のタイプのタッチ具２０を用いることができる。応答して、光学方式力センシングシステム１４は、タッチイベントＴＥにともなうタッチ力Ｆ_Ｔを表す、力センシング信号（力信号）ＳＦを発生する。同様に、静電容量方式タッチスクリーン１２は、タッチイベントＴＥにともなうタッチ位置を表す、位置センシング信号（位置信号）ＳＬを発生する。力信号ＳＦ及び位置信号ＳＬはマイクロコントローラ１６に送られる。マイクロコントローラ１６はこれらの信号を処理して、（例えば、ＡＰＩにより）タッチ位置ＴＬ及びタッチイベント力Ｆ_Ｔのいずれにも基づくイベントオブジェクトをコントローラソフトウエアに生成するように構成される。一例において、マイクロコントローラは力信号ＳＦ及び位置信号ＳＬの少なくとも一方に応答して（以下で紹介されて論じられる）ディスプレイ画像２００の少なくとも１つの特徴を調節する。

一例において、光学方式力センシングシステム１４は、従来の静電容量方式タッチスクリーンシステム１２に位置センシング機能及び力センシング機能のいずれももたせるために後付け導入され得るように構成される。一例において、光学方式力センシングシステム１４は静電容量方式タッチスクリーンシステム１２に追加されるアダプタとして構成される。一例において、光学方式力センシングシステム１４は、必要に応じて、マイクロコントローラ１６とインターフェースされ、力信号ＳＦがマイクロコントローラ１６に与えられる前に力信号を状態調節する、（図１Ａに破線の箱で示される）光学方式力センシングシステム自体のマイクロコントローラ１５を有する。

図１Ｂは図１Ａと同様であり、図１Ａのタッチスクリーンシステム１０を利用する、一例のディスプレイシステム１１の略図である。ディスプレイシステム１１は、タッチスクリーン１０を通して見る人１００が見ることができる、ディスプレイ画像２００を生成するように構成されたディスプレイアセンブリ１３を有する。

図２Ａは、タッチスクリーンシステム１０を利用する、一例のディスプレイシステム１１の分解側面図であり、図２Ｂは図２Ａのディスプレイシステム例の組立側面図である。ディスプレイシステム１１は、上端３３をもつ側壁３２及び底壁３４を有する、フレーム３０を有する。側壁３２及び底壁３４は開放内室３６を定める。ディスプレイシステム１１はタッチスクリーンシステム１０の前述したマイクロコントローラ１６も有し、一例において、マイクロコントローラは他のディスプレイシステムコンポーネント、例えば少なくとも１つの電池１８、とともに底壁３４に隣接してフレーム内室３６内にある。

ディスプレイシステム１１はフレーム内室３６内でマイクロコントローラ１６及び電池１８の上にあるフレックス回路５０も有する。フレックス回路５０は上面５２及び縁端５３を有する。フレックス回路５０の縁端５３近くの上面５２上に複数の近接センサヘッド５４Ｈが動作可能な態様で搭載される。図３Ａを参照すれば、それぞれの近接センサヘッド５４Ｈは光源（例えば、ＬＥＤ）５４Ｌ及び光検出器（例えば、フォトダイオード）５４Ｄを有する。フレックス回路５０は異なる近接センサヘッド５４Ｈをマイクロコントローラ１６に接続する電気配線（結線）５６を有する。一例において、配線５６はバス（例えば１２Ｃバス）を構成する。電気配線５６は近接センサ５４によって発生される力信号ＳＦを伝える。

図２Ａ及び２Ｂを再び参照すれば、ディスプレイシステム１１はフレックス回路５０の上面５２上に配されたディスプレイ６０をさらに有する。ディスプレイ６０は、上面６２及び下面６４及び外端６５を有する。１つ以上の間隔保持素子（スペーサ）６６が外端６５に隣接して上面６２上に設けられる。ディスプレイ６０は、ディスプレイ画像２００の生成のような、ディスプレイの動作を制御するように構成されたディスプレイコントローラ６１を有する。ディスプレイコントローラ６１はタッチスクリーンマイクロコントローラ１６に隣接して示され、タッチスクリーンマイクロコントローラ１６に動作可能な態様で接続されている。一例において、個々のマイクロコントローラ１６及び６１ではなく、単一のマイクロコントローラだけが用いられる。

ディスプレイシステム１１は、ディスプレイの上面６２に隣接し、空隙６７を定めるためにスペーサ６６によってディスプレイ上面６２から隔てられた、静電容量方式タッチスクリーン７０も有する。静電容量方式タッチスクリーン７０は上面７２及び下面７４を有する。静電容量方式タッチスクリーン７０は、一例においてバス（例えば１２Ｃバス）を構成する、電気配線（結線）７６によってマイクロコントローラ１６に電気的に接続される。電気配線７６は静電容量方式タッチスクリーンによって発生される位置信号ＳＬを伝える。

ディスプレイシステム１１は上面８２及び下面８４及び外端８５を有する透明カバーシート８０も有する。透明カバーシート８０は、フレーム３０の上端３３と接触している外端８５またはその近くにおいて透明カバーシートの下面８４で、フレームによって支持される。１つ以上の光偏向素子８６が、対応する１つ以上の近接センサヘッド５４Ｈと光学的に位置合わせされるように、外端８５に隣接して外端８５の内側で、カバーガラス８０の下面８４上に支持される。一例において、光偏向素子８６は平面ミラーである。光偏向素子８６は、以下でさらに詳細に説明されるように、近接センサ５４の光源５４Ｌと光検出器５４Ｄの間のさらに良好な方向性光伝達を提供するために用いられる、傾けられた形状（例えばくさび形）とすることができる。一例において、光偏向素子は湾曲形状とされる。別の例において、光偏向素子は回折格子または散乱性表面を有する。それぞれの近接センサヘッド５４Ｈ及び対応する光偏向素子８６は、タッチイベントＴＥによって透明カバーシート８０に印加されるタッチ力Ｆ_Ｔの大きさを確認するために透明カバーシートの変位を検出する近接センサ５４を定める。

一例の実施形態において、透明カバーシート８０は静電容量方式タッチスクリーン７０に隣接し、密接して配置される。すなわち、透明カバーシート８０の下面８４は静電容量方式タッチスクリーン７０の上面７２と接触している。この接触は薄い透明接着剤層によって容易になり得る。透明カバーシート８０と静電容量方式タッチスクリーン７０を接触させて配置することで、以下で論じられるように、タッチ力Ｆ_Ｔがかけられたときに、透明カバーシート８０と静電容量方式タッチスクリーン７０が一緒に撓むことが可能になる。

ここで、図１の光学方式力センシングシステム１４が透明カバーシート８０，光偏向素子８６，複数の近接センサ５４，フレックス回路５０及びフレックス回路５０内の電気配線５６によって構成されることに注意されたい。静電容量方式タッチスクリーンシステム１２は静電容量方式タッチスクリーン７０及び電気配線７６によって構成される。ディスプレイシステム１３は、特にディスプレイ６０及びディスプレイコントローラ６１を含む、残りのコンポーネントで構成される。

図２Ｂの参照を続ければ、ディスプレイ６０は光６８を放射し、光６８は、空隙６７，（光６８に対して透明である）静電容量方式タッチスクリーン７０及び透明カバーシート８０を通って進む。光６８は、例えば、グラフィック画像、図画、アイコン、シンボルまたは表示され得るいずれかとすることができる、ディスプレイ画像２００として見る人１００が視認できる。一例の実施形態において、ディスプレイシステム１１は力信号ＳＦ及び位置信号ＳＬに基づいて表示画像２００の少なくとも１つの特徴（または特性、または属性、等）を変えるように構成される。ディスプレイ画像の特徴には、寸法、形状、倍率、位置、動き、色、方位、等を含めることができる。

図２Ｃは図２Ｂのディスプレイシステム１１の、ただし透明カバーシート８０がない、上面図であり、図２Ｄは同じであるが、透明カバーシートを含む、上面図である。透明カバーシート８０は、光６８の可視波長において透明である、ガラス、セラミックまたはガラス−セラミックでつくることができる。透明カバーシート８０のための一例のガラスは、米国ニューヨーク州コーニング(Corning)のコーニング社(Corning Inc.)のＧｏｒｉｌｌａガラスである。透明カバーシート８０は、透明ガラスシートの下でディスプレイシステム１１の外端８５近くにある光偏向素子８６及びその他のいずれのコンポーネントをユーザ１００（図２Ｂ）に見えなくするために遮蔽するように、外端８５に隣接する不透明カバー（ベゼル）８８を有することができる。図２Ｄには図示を容易にするために不透明カバー８８の一部だけが示されている。一例において、不透明カバー８８は、少なくとも可視光を遮断するためにはたらき、ディスプレイシステム１１のいくらかの領域をユーザ１００に見えるままにしておくように構成された、いずれかのタイプの光遮断部材、ベゼル、フィルム、塗料、ガラス、コンポーネント、材料、表面模様、構造、等とすることができる。

図３Ａは、上で論じたように、光源５４Ｌ及び光検出器５４Ｄを有するセンサヘッド５４Ｈを有する、近接センサ５４の一例の拡大大観図である。システム１０のそれぞれの近接センサヘッド５４Ｈは、少なくともある程度はフレックス回路５０によって支持されるような、電気配線５６によってマイクロコントローラ１６に電気的に接続される。光源５４Ｌの例には、ＬＥＤ、レーザダイオード、光ファイバベースレーザ、面光源、点光源、等がある。光検出器５４Ｄは、フォトダイオードアレイ、大面積光センサ、リニア光センサ、フォトダイオードの集合体またはアレイ、ＣＭＯＳ検出器、ＣＣＤカメラ、等とすることができる。一例の近接センサヘッド５４Ｈは、８５０ｎｍ光源５４Ｌを用い、光検出器５４Ｄには高リニア光センサを用いる、ＯＳＲＡＭ近接センサヘッド、タイプＳＦＨ７７７３である。一例において、近接センサ５４は光源５４Ｌ及び光検出器５４Ｄを有する必要はなく、いくつかの実施形態においてこれらのコンポーネントは相互に分離され、それでも目的の機能を果たすことができる。

図３Ａは光源５４Ｌ及び光検出器５４Ｄの上方にある一例の光偏向素子８６も示す。光偏向素子８６は（図３Ａには示されていない）透明カバーシート８０の下面８４上に配置されていることを想起されたい。一例において、光源５４Ｌは光５５を光偏向素子８６に向けて放射し、光偏向素子８６はこの光を偏向光５５Ｒとして光検出器５４Ｄに向けて戻す。近接センサヘッド５４Ｈ及び光偏向素子８６は、光偏向素子が第１の離隔及び第１の方位にあるときに偏向光５５Ｒが光検出器５４Ｄの第１の面積ａ１をカバーする（図３Ｂ）ように構成される。さらに光偏向素子８６が第２の離隔（及び／または第２の方位）にあるときに、偏向光は光検出器の第２の面積ａ２をカバーする（図３Ｃ）。これは検出器（力）信号ＳＦが光偏向素子８６の位置及び／または方位によって変化することを意味する。

図４Ａ及び４Ｂは、透明カバーシート８０及び隣接する静電容量方式タッチスクリーン７０を近接センサ５４の１つとともに示す、ディスプレイシステム１１の縁端領域の拡大側面図である。図４Ａにおいて、タッチイベントはなく、ディスプレイシステム１１にユーザ１００による力は全くかけられていない。この場合、光源５４Ｌからの光は光偏向素子８６で偏向して、光検出器５４Ｄのある領域（面積）をカバーする。これが、例として検出器面積全体をカバーする、太い黒線で表される５５Ｒとして示される。

図４Ｂは、タッチイベントＴＥを生じさせるためにタッチ具（指）２０がタッチ位置ＴＬにおいて透明カバーシート８０上に押し当てられている、一例の実施形態を示す。タッチイベントＴＥにともなう力Ｆ_Ｔが透明カバーシート８０を撓ませる。この撓みが光偏向素子８６を移動させるようにはたらき、特に、光偏向素子を近接センサ５４に近づけ、いくつかの場合には若干回転させる。これは、続いて、異なる量の偏向光が光検出器５４Ｄの受光面上に当たるように、偏向光５５Ｒの光路を光検出器に対して変化させる。これが、光検出器５４Ｄに対して変位されている偏向光５５Ｒの広がりを表す太い黒線で簡略に示される。光検出器５４Ｄによって検出される偏向光５５Ｒの量の変化は検出器（力）信号ＳＦの変化で表される。

透明カバーシート８０の撓みが光源５４Ｌと光検出器５４Ｄの間の距離を変え、この距離の変化が光検出器において検出される放射照度の変化を生じさせ得ることにも注意されたい。また一例において、光検出器５４Ｄは放射照度分布を、また透明カバーシート８０の変位によって生じるような、放射照度分布に対する変化も、検出することができる。放射照度分布は、例えば、検出器面積にかけて移動する比較的小さな光点とすることができ、光点の位置が変位の大きさ、したがってタッチ力Ｆ_Ｔの大きさと相関される。別の例において、放射照度分布は光散乱によるようなパターンを有し、散乱パターンは透明カバーシートが変位するにしたがって変化する。

図４Ｃ及び４Ｄに示される別の実施形態において、近接検出器ヘッド５４Ｈは透明カバーシート８０の下面８４上にあり、光偏向素子は、例えば、フレックス回路５０の上面５２上にある。この別の実施形態においても、フレックス回路５０の電気配線５６は近接センサヘッド５４Ｈに接続される。

別の実施形態例において、透明カバーシート８０，静電容量方式タッチスクリーン７０及びディスプレイ６０は接合される。この場合、近接センサ５４をディスプレイ６０に対して動作可能な態様で配置することができ、近接センサヘッド５４Ｈまたは光偏向素子８６をディスプレイの上面６２上に動作可能な態様で配置することができる。

近接センサ５４の多くの様々な例に関してタッチスクリーンシステム１２の光学方式力センシングシステム１４を上で説明したが、近接センサ５４を改変することで他の光センシング手段を用いることができる。例えば、光を反射するのではなく、光を回折する回折格子を有する反射部材８６を用い、回折光が光検出器５４Ｄによって検出される、近接センサ５４を構成することができる。

さらに、光は、スペクトル帯内の光の様々な波長を検出することができ、透明カバーシート８０の与えられた変位の大きさ（したがって、透明カバーシート８０に印加されたタッチ力Ｆ_Ｔの大きさ）に関係付けることができるような、スペクトル帯域幅を有することができる。光源５４Ｌは透明カバーシート８０の下面８４上にある導波路に光を注入することもできる。光偏向素子８６は導波光を引き出すように構成された導波路回折格子とすることができ、出力光は光検出器５４Ｄに進み、透明カバーシートの変位に依存して異なる量または異なる位置で光検出器５４Ｄに入射する。

別の実施形態において、近接検出器５４は、光検出器に基準波形を与えるビームスプリッタを光路に挿入することで、マイクロ干渉計として構成することができる。コヒーレント光源５４Ｌを用いれば、基準波形と光偏向素子８６からの反射波形が光検出器５４Ｄにおいて干渉することができる。次いで、タッチ力Ｆ_Ｔによる透明カバーシートの変位を確立するために、干渉縞パターン（放射照度分布）の変化を用いることができる。

また一例において、近接センサ５４はファブリ−ペロキャビティを定めるように構成することができ、透明カバーシート８０の変位が、変位を生じさせるために用いられた印加タッチ力Ｆ_Ｔの大きさに相関させることができる、ファブリ−ペロキャビティのフィネスに変化を生じさせる。これは、例えば、反射部材８６に対して動作可能な態様で配された第２の部分反射窓（図示せず）を付加することで達成することができる。

近接センサヘッド５４Ｈ及び対応する反射部材８６は、タッチ力Ｆ_Ｔの大きさの変化の結果、透明カバーシート８０の変位による力信号ＳＦの変化が生じるように、構成される。一方、静電容量方式タッチスクリーン７０は、既知の静電容量方式センシング手段によって検出されるようなタッチ力Ｆ_Ｔに関係付けられる、タッチイベントＴＥの（ｘ，ｙ）タッチ位置ＴＬを表す位置信号ＳＬをマイクロコントローラ１６に送る。したがって、マイクロコントローラ１６はタッチ位置ＴＬにおいて与えられるタッチ力Ｆ_Ｔの大きさを表す力信号ＳＦを、またタッチ位置ＴＬの（ｘ，ｙ）位置を表す位置信号ＳＬも、受け取る。一例において、異なる近接センサ５４からの複数の力信号ＳＦがマイクロコントローラ１６によって受け取られて、処理される。

一例において、力信号ＳＦに対して与えられた値（例えば、電圧）が力の大きさに対応するように、マイクロコントローラ１６が較正される。マイクロコントローラの較正は、（光検出器５４Ｄ上に入射する強度または放射照度の変化による）力信号の変化を測定し、測定値を１つ以上のタッチ位置ＴＬにおいて印加された既知のタッチ力Ｆ_Ｔの大きさと関係付けることで実施することができる。すなわち、印加されたタッチ力Ｆ_Ｔと力信号の間の関係を、ディスプレイシステムまたはタッチスクリーンプロセスの較正プロセスの一環として経験的に確立することができる。

また一例において、近接センサ５４をゼロ点規正するためにタッチイベントＴＥの発生を用いることができる。これは、異なる近接センサ５４を異なってはたらかせるであろういかなる温度差に対してもセンサを補償するために行うことができる。

マイクロコントローラ１６は、以下で説明されるように、タッチスクリーンシステム１０の動作を制御するように、また、（例えば、ディスプレイ１１に対する付帯動作を有するイベントオブジェクトのための）ディスプレイ機能を生成するために力信号ＳＦ及び位置信号ＳＬの処理も行うように、構成される。いくつかの実施形態において、マイクロコントローラ１６は、全てが動作可能な態様で、例えば、マザーボード上に配置されているか、あるいは１つの集積回路チップまたは構造に集積化されている（図示せず）、プロセッサ１９ａ，メモリ１９ｂ、デバイスドライバ１９ｃ及びインターフェース回路１９ｄ（図４Ａ，４Ｂ参照）を有する。

一例において、マイクロコントローラ１６はファームウエア及び／またはソフトウエア（図示せず）に格納された命令を実行するように構成されるか、そうではなくとも適合される。一例において、マイクロコントローラ１６は、タッチスクリーンシステム１０の動作及び、圧力または力の相対的大きさ及び／または透明カバーシート８０の変位を、またタッチイベントＴＥのタッチ位置も、測定するために必要ないかなる信号処理も含む、本明細書に説明される機能を実施するようにプログラムすることができる。本明細書に用いられるように、術語「マイクロコントローラ」は技術上コンピュータと称されるような集積回路だけに限定されず、広く、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、特定用途集積回路及びその他のプログラマブル回路を、またこれらの組合せも、指し、これらの術語は互換で用いられ得る。

一例において、マイクロコントローラ１６は本明細書に開示されるタッチスクリーンシステム１０の機能及び動作を実施するかまたは実施に役立つように構成されたソフトウエアを含む。ソフトウエアはマイクロコントローラ１６に、その内部を含めて（例えば、プロセッサ１９ａに）動作可能な態様でインストールすることができる。ソフトウエア機能には、実行可能なコードを含む、プログラミングを含めることができ、そのような機能は本明細書に開示される方法を実施するために用いることができる。

そのようなソフトウエアコードはマイクロプロセッサによる実行が可能である。動作において、コード及びおそらくは関連するデータレコードが、汎用コンピュータプラットフォーム内、プロセッサユニット内、またはローカルメモリに格納される。しかし、場合によっては、ソフトウエアを、他の場所に格納する、及び／または適切な汎用コンピュータシステムにロードするために転送することができる。したがって、本明細書に論じられる実施形態は少なくとも１つの機械読取可能媒体によって運ばれる１つ以上のコードモジュールの形態にある１つ以上のソフトウエア製品を含む。コンピュータシステムのプロセッサによるかまたはプロセッサユニットによるそのようなコードの実行は、基本的に本明細書に論じられ、示される実施形態において実施される態様で、カタログ及び／またはソフトウエアのダウンロード機能のプラットフォームによる実施を可能にする。

図３Ａを再び参照すれば、マイクロコントローラ１６は光源信号Ｓ１によって光源５４Ｌを制御し、また光検出器５４Ｄから検出器信号ＳＦを受け取って処理する。検出器信号ＳＦは前述した力信号と同じであり、よって、以降は力信号と称される。複数の近接センサ５４とマイクロコントローラ１６を、前述した複数の電気配線５６によって動作可能な態様で接続することができ、光学方式力センシングシステム１４の一環と見なすことができる。すなわち、静電容量方式タッチスクリーン１２及び１つ以上の近接センサ５４のいずれもがマイクロコントローラ１６に電気的に接続されて、位置信号ＳＬ及び力信号ＳＦをマイクロコントローラに与える。

タッチスクリーンシステム１０の一例の実施形態において、それぞれの力信号ＳＦは選ばれた範囲の、例えば０〜２５５にわたる、カウント値を有する。一例において、０のカウント値は透明カバーシート８０（またはその上の光偏向素子８６）に接触している近接センサヘッド５４Ｈを表し、２５５のカウント値は光偏向素子が近接センサヘッドから十分に離れている状況を表す。較正中、タッチスクリーンシステム１０に力が印加されていない場合の近接センサ５４からの読み値αが、指定された大きな値のタッチ力Ｆ_Ｔに対するセンサ読み値βとともに記録される。

下式は、力信号ＳＦによって表されるデータが与えられた近接センサに対してどのように規格化されるかを、また他の近接センサにどのように適用されるかも、示す。規格化因子Ｎは：
Ｎ＝[α_Ａ−Ａ]/[α_Ａ−β_Ａ]・１００
で与えられる。ここで、Ａは力信号ＳＦに対する近接センサデータ、αは力Ｆ_Ｔがかかっていない場合の近接センサ読み値、βは力Ｆ_Ｔが最大の時の近接センサ読み値である。

次いで、規格化された近接センサ５４の全てに対するデータの平均がとられる。さらに、データを平滑化するため、最近の３つの平均値をとることによるローリング平均工程が用いられる。下の表１はこの概念を示すに役立ち、‘Ａｃ＃ｎ’は「アレイ列＃ｎ」を表し、‘ＡＶＧ_Ｒ’は異なる時刻Ｔに対する「移動平均」を表す。開示時点において、空白の３列アレイがマイクロコントローラ１６によって初期化され、値は入っていない。第１の時点中に、第１列（ＡＣ＃１）に（Ｐ１で示される）全ての規格化されたセンサの平均が入る。次の時点において、Ｐ１に対するデータが第２列（ＡＣ＃２）に移動され、ＡＣ＃１は（Ｐ２で示される）第２の時点における全ての規格化されたセンサの平均で置き換えられる。

このプロセスがそれぞれの時点について持続する。最終値として３列のデータの平均がとられ、様々な用途のためにソフトウエアによってアクセスされる。アレイからのローリング平均は全ての列が埋められるまで無視される。パラメータＰは：
Ｐ＝規格化されたセンサデータ＝規格化されたＡ＋規格化されたＢ
＋規格化されたＣ＋規格化されたＤ
で与えられる。ＡＶＧ_Ｒに対する値は、スワイプ時に線の形態のディスプレイ画像の幅を修正するために、マイクロコントローラ１６内のカスタム作図プログラムにおいて用いられる。スワイプ中、ある量の力Ｆ_Ｔが印加されると、線の幅が増加する。印加される力が小さいと、線幅は減じられる。

本開示の実施形態例において、タッチイベントＴＥにともない、ある大きさのタッチ圧力またはタッチ力（圧力＝Ｆ_Ｔ/面積）がタッチ位置ＴＬにおいて印加される。本開示の態様は、透明カバーシート８０の変位の関数としての印加力Ｆ_Ｔの相対的な大きさを含む、タッチイベントＴＥの発生のセンシングに向けられる。変位（または時間の経過にわたる複数の変位）の時間推移及び、したがって、タッチ力Ｆ_Ｔの時間推移も決定することができる。

すなわち、タッチ力Ｆ_Ｔの大きさも時間推移も、透明カバーシート８０の撓みの大きさに基づいて近接センサ及びマイクロコントローラ１６によって数量化される。力信号ＳＦを平滑化する（例えば、フィルタリングする）、雑音を除去する及び力データを規格化するために、マイクロコントローラ１６内のソフトウエアアルゴリズムが用いられる。このようにすれば、印加力Ｆ_Ｔを、システム１０のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）上のグラフィックオブジェクトの特性を操作するために位置情報と組み合わせて用いることができ、制御アプリケーションのために用いることもできる。単指イベント及び多指イベントのいずれをもモニタすることができる。力信号ＳＦに埋め込まれた力情報を、とりわけ、選択、強調表示、スクロール、ズーム、回転及びパン、等のような、様々な動作をシステム１０に実施させるために、軽打（タップ）、つまみ、回転、スワイプ、パン及び長押し動作のような、他のジェスチャベース制御の代わりに、またはこれらとともに、用いることができる。

例えば、図５Ａ及び５Ｂを参照すれば、ズームベースイベントに対し、圧力（すなわち、力Ｆ_Ｔ）を含む単指イベントＴＥを、図示される家屋画像２００のような、画像にズームインするために用いることができる。図５Ｂはズームインされた（高倍率）画像２００を示す。図５Ａに差し込まれたグラフは画像倍率が印加力Ｆ_Ｔにしたがってどのように変わり得るかの一例を示す。ズームアウトするには、別々の二本指イベントを用いることができ、圧力が減じられるとズームアウトする。ここでのタッチと力の組合せは、ズームをリセットするために力の減少を用いることができるから、有用である。この場合、ユーザはズームインするために単指による力で押し、次いで、ズームアウトしたければ別の指をタッチ面に当てて力Ｆ_Ｔの大きさを変える。

別の例において、システム１０は、等価な機能に対して高速応答を可能にするため、長押しタッチのような、遅延ベース制御を置き換える。ディスプレイ画像２００の特徴を変えるため、例えば作図アプリケーションにおいて、線の幅を修正するため、または使用中にブラシサイズ（すなわち、ペイントブラシサイズ、消しゴムサイズ）を変えるためにタッチ力Ｆ_Ｔを用いることができる。画像ベースアプリケーションに対し、写真を明るくする／暗くするかまたはコントラストを調節するために、力信号ＳＦからの力情報を用いることができる。上で論じたように、画像アプリケーションまたはマッププログラムにおいて、力データは、パン中の画像の移動速度を、またはズーム機能中の画像拡大／縮小速度を、与えることができる。

ある動作（すなわち、ロック、ピン、クロップ）を実施するため、タッチベースデータを別のユーザジェスチャ（すなわち、ピンチ及びズーム）とともに用いることができる。ディスプレイ画像（例えば、グラフィックオブジェクト）を（表から裏に）反転させるかまたは選ばれた大きさだけ、例えば９０°、回転させるために、タッチスクリーンの強押し（すなわち、比較的大きなタッチ力Ｆ_Ｔ）を用いることができる。図６Ａ及び６Ｂを参照すれば、書籍画像２００の複数のページを一度にめくるため、かなりのタッチ力Ｆ_ＴによるタッチイベントＴＥをスワイプジェスチャＳＷとともに用いることができる。スクロールイベント中の速度制御として力データを用いることができる。ゲームアプリケーションは、与えられたグラフィックオブジェクトまたは動作（例えば、コルフスイング、バットスイング、レース加速、等）に対する動作または速度のレベルの設定への有用性を見いだすであろう。図７に示されるように、メニューリスト２１０のサブメニューを開くためまたはリストをスクロールするために、力データを用いることができる。

図８Ａはスクロールバー２２０を示し、スクロール位置に対応するタッチ位置において大きくなっていくタッチ力Ｆ_Ｔの印加が、未タッチスクロールバー（１）、初めに軽くタッチされたスクロールバー（２）及び力強く押されたスクロールバー（３）によって示されるように、スクロール速度を高める。図８Ａの矢印は高められた移動率（速度）を示す。図８Ｂは、グラフィックオブジェクトが移動する速度を操作するために用いることができる、速度対圧力または力のグラフである。

図９Ａ及び９Ｂは図８Ａ及び８Ｂと同様であり、オブジェクトの１つの位置から別の位置への直接移動がなされ得るように印加タッチ力Ｆ_Ｔをスクロール位置の関数として離散化することができる、一例の実施形態を示す。

図１０Ａ及び１０Ｂは、線の形態のグラフィック画像が、線幅を広げるために線の一端におけるタッチ位置ＴＬにおいてタッチ力ＦＴによってスワイプされる（ＳＷ）、一例の実施形態を示す。

図１１は、タッチスクリーンシステム１０上の１つ以上のタッチ位置（ＴＬ）におけるタッチ力の賢明な印加によってグラフィックオブジェクト２００が視野（ＦＯＶ）にわたってどのようにパンされ得るかを示す、ディスプレイシステム１１の機能の別の例である。電子ドキュメント（すなわち、マップ、画像、等）のＦＯＶ内でＦＯＶ中心から離れた領域を、画像をその方向に移動させるために、押すことができる。押す力を強めるほど、画像は益々早くその方向に移動する。主要な方向は、矢印に示されるように、上、下、左または右であろう。

図１２は、ユーザが、方向を定めるために選ばれたタッチ位置ＴＬにタッチし、オブジェクトの回転ラックを形成している様々なグラフィックオブジェクトの回転速度を高めるために圧力を印加することができる、回転ラックアプリケーションを示す。

いくつかの場合に、用いられ得る最大タッチ力Ｆがあるであろう。最大タッチ力をこえるのではなく、一例において、与えられた時間内にタッチ具２０が力を込めて複数回押す、ポンピング動作またはパルシング動作を用いることができる。このオプションは、ユーザが最大力印加時よりかなり高速でズームイン／アウトしたいであろう、ゲームのようなアプリケーションのために、または衛星画像において、有用であり得る。

図１３は、未知のサイズの大量のデータを圧力センシング手法の制限無しにトラバースするための、タッチ位置ＴＬにおけるポンピング動作またはパルシング動作の使用を簡略に示す。（速度ではなく）運動変換(motion translation)に直接圧力が必要とされる場合、ユーザはパルシング動作またはポンピング動作を用いて圧力を交互に増減することができる。このようにすれば、減じていく圧力は無視され、ユーザは単に圧力を印加しないことでインタラクションを終えることができる。この例において、ユーザはサイズ変更倍率を高めるため、直接圧力の精度を失うことなくより大きな倍率を与えることができる。

特定の態様及び特徴を参照して実施形態を本明細書で説明したが、これらの実施形態が望ましい原理及び応用の例示に過ぎないことは当然である。したがって、添付される特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱することなく、例示実施形態に数多くの改変がなされ得ること及び他の構成が案出され得ることは当然である。

１０ タッチスクリーンシステム
１１ ディスプレイシステム
１２ 静電容量方式タッチスクリーンシステム
１３ ディスプレイアセンブリ
１４ 光学方式力センシングシステム
１５，１６ マイクロコントローラ
１８ 電池
１９ａ プロセッサ
１９ｂ メモリ
１９ｃ デバイスドライバ
１９ｄ インターフェース回路
２０ タッチ具
３０ フレーム
３２ フレーム側壁
３３ フレーム側壁上端
３４ フレーム底壁
３６ 開放内室
５０ フレックス回路
５２ フレックス回路上面
５３ フレックス回路縁端
５４ 近接センサ
５４Ｄ 光検出器
５４Ｈ 近接センサヘッド
５４Ｌ 光源
５５，６８ 光
５５Ｒ 偏向光
５６，７６ 電気配線（結線）
６０ ディスプレイ
６１ ディスプレイコントローラ
６２ ディスプレイ上面
６４ ディスプレイ下面
６５ ディスプレイ外端
６６ 間隔保持素子（スペーサ）
６７ 空隙
７０ 静電容量方式タッチスクリーン
７２ 静電容量方式タッチスクリーン上面
７４ 静電容量方式タッチスクリーン下面
８０ 透明カバーシート
８２ 透明カバーシート上面
８４ 透明カバーシート下面
８５ 透明カバーシート外端
８６ 光偏向素子
８８ 不透明カバー（ベゼル）
１００ 見る人
２００ ディスプレイ画像
２１０ メニューリスト
２２０ スクロールバー
Ｆ_Ｔ タッチ力
Ｓ１ 光源信号
ＳＦ 力センシング信号（力信号）
ＳＬ 位置センシング信号（位置信号）
ＴＥ タッチイベント
ＴＬ タッチ位置

Claims (9)

1. ディスプレイ画像を表示するため及びタッチイベントを検知するためのタッチスクリーンシステムにおいて、
   タッチ位置を検知して前記タッチイベントに対するタッチ位置を表す位置信号を発生するように構成された、静電容量方式タッチシステム、
   前記静電容量方式タッチシステムに対して動作可能な態様で配置された、前記タッチ位置において印加されたタッチ力を光学的に検出して前記タッチ位置において印加された前記タッチ力を表す力信号を発生するように構成された、光学方式力センシングシステム、及び
   前記静電容量方式タッチシステム及び前記光学方式力センシングシステムに電気的に接続されたマイクロコントローラ、前記マイクロコントローラは前記力信号及び前記位置信号を受け取り、前記力信号及び前記位置信号に基づいて前記表示画像の特徴を変更する、
   を備えることを特徴とするタッチスクリーンシステム。
2. 前記光学方式力センシングシステムが、透明カバーシートに対して動作可能な態様で配置された少なくとも１つの光学方式近接センサであって、前記タッチ位置において印加された前記タッチ力による前記透明カバーシートの変位を光学的に検知し、それに応答して前記力信号を発生するように構成された少なくとも１つの光学方式近接センサを備え、
   前記光学方式近接センサのそれぞれが、
   前記透明カバーシートの下面上に配置された光偏向素子と、
   前記光偏向素子と光が通じている光源及び光検出器と、
   を有し、前記光源は、前記光偏向素子で偏向されて前記光検出器によって検出される偏向光を形成する光を放射し、前記透明カバーシートの前記変位が、前記光検出器によって検出される前記偏向光の量を変える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のタッチスクリーンシステム。
3. ディスプレイ画像を見るためのディスプレイシステムにおいて、
   請求項１または請求項２に記載のタッチスクリーンシステム、及び
   前記ディスプレイ画像が前記タッチスクリーンシステムを通して見えるように、前記タッチスクリーンシステムに対して動作可能な態様で配置された、ディスプレイユニット、
   を備えることを特徴とするディスプレイシステム。
4. 前記ディスプレイユニットが、前記タッチスクリーンシステムから受け取った前記力信号及び前記位置信号に基づいて前記ディスプレイ画像の特徴を変更するように構成されることを特徴とする請求項３に記載のディスプレイユニット。
5. ディスプレイシステム上に表示される画像の少なくとも１つの特徴を変更する方法において、
   タッチ位置におけるタッチイベントの位置を静電容量方式で検知し、それに応答して、前記タッチイベント位置を表すタッチ信号を発生する工程と、
   前記タッチイベントにともなうタッチ力を光学方式で検知し、それに応答して、前記タッチ力を表す少なくとも１つの力信号を発生する工程と、
   前記表示される画像の前記少なくとも１つの特徴を変更するために前記タッチ信号及び前記少なくとも１つの力信号を処理する工程と、
   を有してなり、
   前記光学方式で検知する工程が、前記ディスプレイシステムの透明カバーシートの変位を光学方式で測定する工程を含む、
   ことを特徴とする方法。
6. 前記透明カバーシートの変位を光学方式で測定する工程が、前記変位によって生じる偏向光が進む光路の変化の結果としての、検出される光の量の変化を検出する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記表示される画像の前記特徴が、寸法、形状、倍率、位置、動き、色及び方位を含む特徴の群から選ばれる特徴を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の方法。
8. 前記表示される画像が、
   複数のページを有する電子ドキュメント画像、ここで、前記表示される画像の前記少なくとも１つの特徴の変更は前記ページの変更を含む、または
   スクロール速度を有するスクロールバー、ここで、前記表示される画像の前記少なくとも１つの特徴の変更は前記スクロール速度の変更を含む、または
   幅を有する線、ここで、前記表示される画像の前記少なくとも１つの特徴の変更は前記線の前記幅の変更を含む、
   の内の１つを含むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記タッチ力を光学方式で検知する工程が、透明カバーシートの変位を複数の光センサを用いて測定する工程を含み、前記方法が、
   前記複数の光センサからの複数の力信号を規格化する工程、及び
   ２つ以上の時間枠に対して前記光センサのローリング平均をとる工程、
   をさらに含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の方法。

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