JP3526577B2 - オブジェクト位置検出器 - Google Patents
オブジェクト位置検出器Info
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- G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of two-dimensional [2D] relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
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Description
【発明の詳細な説明】
1.発明の分野
本発明はオブジェクト位置検出トランスジューサとシ
ステムに関する。より詳細には、本発明は計算装置用の
カーソル移動やその他の応用例において有益なオブジェ
クトの位置認識に関する。
ステムに関する。より詳細には、本発明は計算装置用の
カーソル移動やその他の応用例において有益なオブジェ
クトの位置認識に関する。
2.先行技術
コンピュータ・システムやその他の利用に使用するオ
ブジェクト位置検出器として種々の装置があり、またそ
の使用のために提案されて来た。その様な装置で最もよ
く知られているものはコンピュータ用“マウス”（mous
e）である。位置表示装置として非常に人気があるが、
マウスは機械的部分を有しその位置ボールを転がすため
の表面積を必要とする。更に、マウスは通常は適度な分
解能を得るためにはある程度の距離を移動する必要があ
る。最後に、このマウスというものはオペレータがカー
ソルを移動させるためにキーボードから手をはなすこと
が必要となり、従って通常コンピュータ上でタイプ操作
をするという主たる目的を崩してしまうことになる。
ブジェクト位置検出器として種々の装置があり、またそ
の使用のために提案されて来た。その様な装置で最もよ
く知られているものはコンピュータ用“マウス”（mous
e）である。位置表示装置として非常に人気があるが、
マウスは機械的部分を有しその位置ボールを転がすため
の表面積を必要とする。更に、マウスは通常は適度な分
解能を得るためにはある程度の距離を移動する必要があ
る。最後に、このマウスというものはオペレータがカー
ソルを移動させるためにキーボードから手をはなすこと
が必要となり、従って通常コンピュータ上でタイプ操作
をするという主たる目的を崩してしまうことになる。
トラックボール装置はマウス装置と類似したものであ
る。しかし主たる相違点は、マウス装置とは異なり、ト
ラックボールではロールを転がす表面積を必要としない
ことである。しかも、トラックボールは依然高価で、可
動部分も有しており、マウス装置が行うのと同様に、比
較的強いタッチが必要である。またそれらは寸法的にも
大きく、ラップトップ・コンピュータの様な本体自身の
容量に敏感な応用例ではうまく合わない。
る。しかし主たる相違点は、マウス装置とは異なり、ト
ラックボールではロールを転がす表面積を必要としない
ことである。しかも、トラックボールは依然高価で、可
動部分も有しており、マウス装置が行うのと同様に、比
較的強いタッチが必要である。またそれらは寸法的にも
大きく、ラップトップ・コンピュータの様な本体自身の
容量に敏感な応用例ではうまく合わない。
位置表示器として使用するために、いくつかのタッチ
・センシング技術が有る。抵抗薄膜位置センサが知られ
ており、幾つかのアプリケーションで用いられている。
しかし、それらは大体において分解能が低くセンサの表
面は使用者にむき出しになっており、そのために摩耗す
ることになる。更に、抵抗薄膜タッチセンサは比較的に
高価である。一面接触アプローチでは使用者が信頼して
操作するためには該センサをアースする必要がある。し
かし、これはポータブル・コンピュータの場合では保証
の限りではない。一面接触アプローチの一例はマサチュ
ーセッツ州ウイルミントン（Wilmington、MA）のマイク
ロタッチ社（MicroTouch）によるアンマウス（UnMous
e）製品である。一面接触アプローチは分解能が低く、
そのうちに非常に早く摩耗してしまう可能性がある。
・センシング技術が有る。抵抗薄膜位置センサが知られ
ており、幾つかのアプリケーションで用いられている。
しかし、それらは大体において分解能が低くセンサの表
面は使用者にむき出しになっており、そのために摩耗す
ることになる。更に、抵抗薄膜タッチセンサは比較的に
高価である。一面接触アプローチでは使用者が信頼して
操作するためには該センサをアースする必要がある。し
かし、これはポータブル・コンピュータの場合では保証
の限りではない。一面接触アプローチの一例はマサチュ
ーセッツ州ウイルミントン（Wilmington、MA）のマイク
ロタッチ社（MicroTouch）によるアンマウス（UnMous
e）製品である。一面接触アプローチは分解能が低く、
そのうちに非常に早く摩耗してしまう可能性がある。
抵抗タブレットは吉川（Yoshikawa）による米国特許
第4,680,430号、エリス（Ellis）他による米国特許第3,
497,617号などが教示している。これら全てのアプロー
チの欠陥は電力消費量が高く、採用する抵抗薄膜が高価
になることである。
第4,680,430号、エリス（Ellis）他による米国特許第3,
497,617号などが教示している。これら全てのアプロー
チの欠陥は電力消費量が高く、採用する抵抗薄膜が高価
になることである。
弾性表面波（SAW）装置は位置表示器として使用出来
る。しかし、このセンサ技術は高価であり、軽く触れる
場合には反応が鈍い。更に、SAW装置は接触表面上の残
留蓄積物に敏感で、一般に分解能が低い。
る。しかし、このセンサ技術は高価であり、軽く触れる
場合には反応が鈍い。更に、SAW装置は接触表面上の残
留蓄積物に敏感で、一般に分解能が低い。
歪ゲージ又は圧力プレート接触アプローチは興味ある
位置検出技術であるが、幾つかの欠陥が有る。このアプ
ローチはピエゾ変換器を採用している場合がある。一つ
の欠陥はピエゾ現象は交流現象であって使用者の移動の
割合に敏感であることである。更に、歪ゲージまたは圧
力プレートアプローチは特別なセンサを必要とするので
幾分高価につく。
位置検出技術であるが、幾つかの欠陥が有る。このアプ
ローチはピエゾ変換器を採用している場合がある。一つ
の欠陥はピエゾ現象は交流現象であって使用者の移動の
割合に敏感であることである。更に、歪ゲージまたは圧
力プレートアプローチは特別なセンサを必要とするので
幾分高価につく。
光学的アプローチがまた可能であるが、幾つかの理由
である程度限定される。全てのものが光の生成を要し、
上記光の生成は外部的なコンポーネントを必要とし、費
用及び電力の排出を増す。例えば、“フィンガー・ブレ
イキング”（finger−breaking）式赤外線マトリックス
位置検出器は大きい電力を消費し、比較的に分解能が悪
い。
である程度限定される。全てのものが光の生成を要し、
上記光の生成は外部的なコンポーネントを必要とし、費
用及び電力の排出を増す。例えば、“フィンガー・ブレ
イキング”（finger−breaking）式赤外線マトリックス
位置検出器は大きい電力を消費し、比較的に分解能が悪
い。
マウスまたはトラックボールに取って代わるべきポイ
ンティングデバイス（pointing device）として使用す
るために親指または指の位置を検出する装置を提供する
種々の試みが行われてきた。この様な装置の望ましい属
性とは低電力、低い側面、高い分解能、低コスト、早い
応答、及び手の指が電気的ノイズを拾っても接触表面が
埃とか湿気で汚れてもまた充分な信頼性をもって操作で
きる能力である。
ンティングデバイス（pointing device）として使用す
るために親指または指の位置を検出する装置を提供する
種々の試みが行われてきた。この様な装置の望ましい属
性とは低電力、低い側面、高い分解能、低コスト、早い
応答、及び手の指が電気的ノイズを拾っても接触表面が
埃とか湿気で汚れてもまた充分な信頼性をもって操作で
きる能力である。
抵抗装置の欠陥のために、指の位置を電気容量により
検出することでポインティング能力を得るための多くの
試みがなされてきた。ヴォルペ（Volpe）による米国特
許第3,921,166号は行と列の電極の間のトランス・キャ
パシタンスを変化させる容量性マトリックスを教示す
る。ボディック（Bodick）による米国特許第4,103,252
号は４個の容量性電極間のＸ及びＹ位置を補間するため
に４個の振動信号を採用している。シェイラー（Schuyl
er）による米国特許第4,455,452号は電極間の容量性カ
ップリングを指が減衰する容量性タブレットを教示す
る。
検出することでポインティング能力を得るための多くの
試みがなされてきた。ヴォルペ（Volpe）による米国特
許第3,921,166号は行と列の電極の間のトランス・キャ
パシタンスを変化させる容量性マトリックスを教示す
る。ボディック（Bodick）による米国特許第4,103,252
号は４個の容量性電極間のＸ及びＹ位置を補間するため
に４個の振動信号を採用している。シェイラー（Schuyl
er）による米国特許第4,455,452号は電極間の容量性カ
ップリングを指が減衰する容量性タブレットを教示す
る。
マブス（Mabusth）による米国特許第4,550,221号は
“仮想アース”の有効な容量が振動信号により測定され
る容量性タブレットを教示している。各行や列はシーケ
ンスのポーリング（polling）され、二つの行と列の間
の位置を検出するために補間の基本的な形が適用され
る。振動波形の多くのサイクルにわたり平均化すること
による電気的干渉の問題に取り組む試みがある。汚れの
問題は指がそこに無い場合に検出したり、またそのよう
な指が無い期間に定期的な較正を行うことにより対処さ
れる。リンパルスキ（Rympalski）による米国特許第4,6
39,720号はペン型入力装置（スタイラス）の位置を検出
するためのタブレットを教示する。そのスタイラスは行
と列の電極の間のトランスキャパシタンスカップリング
を変えて、そしてシーケンスに走査される。マツケ（Ma
tzke）による米国特許第4,736,191号は親指で接触して
動作される、キーボードのスペースバーの下にある放射
状電極配置を教示する。この特許はカーソルの動きの速
度を制御するために接触圧力の表現として、全接触容量
を使用することを教示する。パルスシーケンスのポーリ
ングが電気的干渉の効果を扱うために採用されている。
“仮想アース”の有効な容量が振動信号により測定され
る容量性タブレットを教示している。各行や列はシーケ
ンスのポーリング（polling）され、二つの行と列の間
の位置を検出するために補間の基本的な形が適用され
る。振動波形の多くのサイクルにわたり平均化すること
による電気的干渉の問題に取り組む試みがある。汚れの
問題は指がそこに無い場合に検出したり、またそのよう
な指が無い期間に定期的な較正を行うことにより対処さ
れる。リンパルスキ（Rympalski）による米国特許第4,6
39,720号はペン型入力装置（スタイラス）の位置を検出
するためのタブレットを教示する。そのスタイラスは行
と列の電極の間のトランスキャパシタンスカップリング
を変えて、そしてシーケンスに走査される。マツケ（Ma
tzke）による米国特許第4,736,191号は親指で接触して
動作される、キーボードのスペースバーの下にある放射
状電極配置を教示する。この特許はカーソルの動きの速
度を制御するために接触圧力の表現として、全接触容量
を使用することを教示する。パルスシーケンスのポーリ
ングが電気的干渉の効果を扱うために採用されている。
グレアニアス（Greanias）による米国特許第4,686,33
2号及び第5,149,919号はCRT上に設けられるスタイラス
及び指の検出システムを教示している。指先検出システ
ムとして、そのX/Yセンサ・マトリックスが、最大信号
を伝送する二つのマトリックス・ワイヤを探知するため
に使用される。コーディング案を用いて、これらの二つ
のワイヤーは指位置の場所をワイヤ・ステッピング（wi
re stepping）の分解能で決定する。スタイラスの検出
に対しては、グレアニスは最初にそれを粗方の位置出し
をして、それを一方向に一個のオブジェクトのある一つ
の側の全てのラインを駆動し、反対方向の反対面上の全
てのラインを駆動することにより、仮想双極子を生成す
る。これは異なる双極子の位相及び信号極性で三回行わ
れる。そのオブジェクトに応答する予め決定されたマト
リックス応答を仮定して、その三回の測定値が位置決定
出来るための一組の連立方程式を表わす。
2号及び第5,149,919号はCRT上に設けられるスタイラス
及び指の検出システムを教示している。指先検出システ
ムとして、そのX/Yセンサ・マトリックスが、最大信号
を伝送する二つのマトリックス・ワイヤを探知するため
に使用される。コーディング案を用いて、これらの二つ
のワイヤーは指位置の場所をワイヤ・ステッピング（wi
re stepping）の分解能で決定する。スタイラスの検出
に対しては、グレアニスは最初にそれを粗方の位置出し
をして、それを一方向に一個のオブジェクトのある一つ
の側の全てのラインを駆動し、反対方向の反対面上の全
てのラインを駆動することにより、仮想双極子を生成す
る。これは異なる双極子の位相及び信号極性で三回行わ
れる。そのオブジェクトに応答する予め決定されたマト
リックス応答を仮定して、その三回の測定値が位置決定
出来るための一組の連立方程式を表わす。
エバンス（Evans）による米国特許第4,733,222号は、
高度に補間する容量接触測定システムを示す最初のもの
である。エバンスは、そのマトリックス内でドライブ信
号、検出信号及び電極信号セット（３信号）を使用する
一つの三端末測定システムを示し、（容量的分割現象を
使用する）電極ノード信号上の指の減衰効果に関する測
定を基礎とする。エバンスは容量を測定する為に各ドラ
イブ・セットを通じてシーケンスで走査する。三つの最
大の応答から、指位置を決定するために補間ルーチンを
使用する。エバンスはまた測定の一部として“指の接触
していない”レベルをキャンセルするゼロ化技術を教示
する。
高度に補間する容量接触測定システムを示す最初のもの
である。エバンスは、そのマトリックス内でドライブ信
号、検出信号及び電極信号セット（３信号）を使用する
一つの三端末測定システムを示し、（容量的分割現象を
使用する）電極ノード信号上の指の減衰効果に関する測
定を基礎とする。エバンスは容量を測定する為に各ドラ
イブ・セットを通じてシーケンスで走査する。三つの最
大の応答から、指位置を決定するために補間ルーチンを
使用する。エバンスはまた測定の一部として“指の接触
していない”レベルをキャンセルするゼロ化技術を教示
する。
グルアズ（Gruaz）による米国特許第5,016,008号は、
補間を使用する接触検出パッドについて記載している。
グルアズは接触マトリックス内にドライブ及び検出信号
セット（２信号）を使い、そしてエバンスの様にドライ
ブ信号を同調させるために真の減衰効果に依存するもの
である。接触マトリックスは各マトリックスラインの応
答を読み取る為にシーケンスに走査される。次に補間プ
ログラムが、その指の位置を決定するために両方の次元
における二つの最も近傍の信号を選択し、これら４つの
数字から有効な位置を比較計測的に決定する。
補間を使用する接触検出パッドについて記載している。
グルアズは接触マトリックス内にドライブ及び検出信号
セット（２信号）を使い、そしてエバンスの様にドライ
ブ信号を同調させるために真の減衰効果に依存するもの
である。接触マトリックスは各マトリックスラインの応
答を読み取る為にシーケンスに走査される。次に補間プ
ログラムが、その指の位置を決定するために両方の次元
における二つの最も近傍の信号を選択し、これら４つの
数字から有効な位置を比較計測的に決定する。
ゲーファイド（Gerpheide）によるPCT出願第US90/045
84号、公開第WO91/03039号、米国特許第5,305,017号は
グレアニアス（Greanias）の仮想双極子アプローチの変
形例を接触パッド・システムに適用している。ゲーファ
イドは所定の周波数と位相の振動ポテンシャルを仮想双
極子の一方の全ての電極に適用し、また同じ周波数及び
反対の位相の振動ポテンシャルをもう一方の側の全ての
電極に適用することを示している。電子回路は“平衡信
号（balance signal）”を生成し、上記平衡信号は、指
が接触していない場合はゼロであり、指が仮想双極子の
中央の一面にある場合は一つの極を持ち、そしてその指
が反対側にある場合には反対の極を持つ。初めから指の
位置を獲得するために、仮想双極子がタブレット上を横
切ってシーケンスで走査する。一度指の位置が探知され
その指が一行または一列以上動くと仮想双極子はその指
の方に向かって動くことにより“追跡（track）”され
る。
84号、公開第WO91/03039号、米国特許第5,305,017号は
グレアニアス（Greanias）の仮想双極子アプローチの変
形例を接触パッド・システムに適用している。ゲーファ
イドは所定の周波数と位相の振動ポテンシャルを仮想双
極子の一方の全ての電極に適用し、また同じ周波数及び
反対の位相の振動ポテンシャルをもう一方の側の全ての
電極に適用することを示している。電子回路は“平衡信
号（balance signal）”を生成し、上記平衡信号は、指
が接触していない場合はゼロであり、指が仮想双極子の
中央の一面にある場合は一つの極を持ち、そしてその指
が反対側にある場合には反対の極を持つ。初めから指の
位置を獲得するために、仮想双極子がタブレット上を横
切ってシーケンスで走査する。一度指の位置が探知され
その指が一行または一列以上動くと仮想双極子はその指
の方に向かって動くことにより“追跡（track）”され
る。
仮想双極子法はキャパシタンスが距離によって変化し
ない場合にゼロである平衡信号を発生することにより動
作するので、接触部全域というよりもこれは単に指の接
触領域の周囲を検出するだけである。その方法は励起信
号の同期検出に依存するので、電気的干渉を拒絶するた
めに長い期間にわたり平均化せねばならず、速度が遅く
なる。この方法に必要な平均化時間は、前の接触が失わ
れると新しい指の接触の検出がシーケンスで必要となる
ために、前の物のようなこの方法を、電気的干渉によっ
て影響されない速い指示装置の必要条件には及ばない。
ない場合にゼロである平衡信号を発生することにより動
作するので、接触部全域というよりもこれは単に指の接
触領域の周囲を検出するだけである。その方法は励起信
号の同期検出に依存するので、電気的干渉を拒絶するた
めに長い期間にわたり平均化せねばならず、速度が遅く
なる。この方法に必要な平均化時間は、前の接触が失わ
れると新しい指の接触の検出がシーケンスで必要となる
ために、前の物のようなこの方法を、電気的干渉によっ
て影響されない速い指示装置の必要条件には及ばない。
補間を使用した以前の全ての接触パッドの発明は、厳
格な設計要求条件をそれらの検出パッド上に置いたこと
も注意すべきである。グレアニスとエバンスはそれらの
信号を生成するために複雑で高価なドライブや探知や電
極線の構成を使用している。グルアズとゲーファイドは
二つの信号ドライブと検出セットを使用している。本発
明においては、駆動と検出は同一ライン上で行う。これ
は行と列との部分を対称で同等にするものである。これ
は交互に全ての信号経路の独立した較正ができて、その
ために広いレイアウトをより単純化し、より制約をゆる
めて、より独特なセンサの位相幾何学的処理を可能にす
る。
格な設計要求条件をそれらの検出パッド上に置いたこと
も注意すべきである。グレアニスとエバンスはそれらの
信号を生成するために複雑で高価なドライブや探知や電
極線の構成を使用している。グルアズとゲーファイドは
二つの信号ドライブと検出セットを使用している。本発
明においては、駆動と検出は同一ライン上で行う。これ
は行と列との部分を対称で同等にするものである。これ
は交互に全ての信号経路の独立した較正ができて、その
ために広いレイアウトをより単純化し、より制約をゆる
めて、より独特なセンサの位相幾何学的処理を可能にす
る。
先行技術に記載の発明と技術の欠陥はまた、駆動及び
検出の電子装置の一式だけの使用であることが突き止め
られ、これはタブレット内の電子回路上をシーケンスで
多重化されていた。この配置は別個の構成部品の時代に
は費用的に有効であり、回路間でのずれと縮尺差を回避
した。
検出の電子装置の一式だけの使用であることが突き止め
られ、これはタブレット内の電子回路上をシーケンスで
多重化されていた。この配置は別個の構成部品の時代に
は費用的に有効であり、回路間でのずれと縮尺差を回避
した。
前のシステムのシーケンスの走査アプローチもまたノ
イズの影響を受けやすかった。ノイズのレベルは連続測
定値間で変化することがあり、従って測定信号や補間ル
ーチンに使用される仮定条件を変更した。
イズの影響を受けやすかった。ノイズのレベルは連続測
定値間で変化することがあり、従って測定信号や補間ル
ーチンに使用される仮定条件を変更した。
最後に前述のすべてのアプローチは、マトリックス位
置に対する指の位置のための特定の信号応答を仮定して
いた。というのは移動曲線は多くのパラメータに対して
非常に敏感で、グレアニアスやガーファイドが仮定する
様なスムースなリニアーな曲線ではないからであり、そ
の様なアプローチは、それらが行える補間の量で制限さ
れる。
置に対する指の位置のための特定の信号応答を仮定して
いた。というのは移動曲線は多くのパラメータに対して
非常に敏感で、グレアニアスやガーファイドが仮定する
様なスムースなリニアーな曲線ではないからであり、そ
の様なアプローチは、それらが行える補間の量で制限さ
れる。
1993年８月31日に出願された係属中の前の出願第08/1
15,743号であり、現在の米国特許第5374787号において
容量性タブレットの各行と各列に対するドライブ検出電
極の別々の行のセットを具備した二次元容量検出システ
ムが開示されている。全ての行電極は同時に検出され、
全ての列の電極は同時に検出される。検出された信号は
アナログ回路で処理される。
15,743号であり、現在の米国特許第5374787号において
容量性タブレットの各行と各列に対するドライブ検出電
極の別々の行のセットを具備した二次元容量検出システ
ムが開示されている。全ての行電極は同時に検出され、
全ての列の電極は同時に検出される。検出された信号は
アナログ回路で処理される。
従って本発明の目的は、容量性タブレットの各行と各
列に対するドライブ／検出電子装置の別々のセットを具
備したる二次元の容量性検出システムを提供することで
あり、ここで全ての行の電極は同時に検出され、また全
ての列の電極も同時に検出されるものである。
列に対するドライブ／検出電子装置の別々のセットを具
備したる二次元の容量性検出システムを提供することで
あり、ここで全ての行の電極は同時に検出され、また全
ての列の電極も同時に検出されるものである。
本発明の更なる目的は、容量性タブレットを有しかつ
指又は他の導電物の接触部の全領域に敏感な電子システ
ムを提供することであり、そしてまた検出されるオブジ
ェクトの特性輪郭に対して不感応に保つ一方、この接触
領域の中心にある幾つかの測定座標を出力として提供す
ることである。
指又は他の導電物の接触部の全領域に敏感な電子システ
ムを提供することであり、そしてまた検出されるオブジ
ェクトの特性輪郭に対して不感応に保つ一方、この接触
領域の中心にある幾つかの測定座標を出力として提供す
ることである。
本発明の更なる目的は、容量性タブレットを有しかつ
指又は他の導電物の接触領域のある測定値を出力として
提供する電子システムを提供することである。しかも本
発明の更なる目的は、容量性タブレットの各行及び各列
に対するドライブ／検出電極の別々のセットを具備した
二次元の容量検出システムを提供することであり、ここ
において全ての行の電極は同時に検出されかつ全ての列
の電極は同時に検出され、指もしくは導電体の位置を画
成する情報はデジタル形式で処理される。
指又は他の導電物の接触領域のある測定値を出力として
提供する電子システムを提供することである。しかも本
発明の更なる目的は、容量性タブレットの各行及び各列
に対するドライブ／検出電極の別々のセットを具備した
二次元の容量検出システムを提供することであり、ここ
において全ての行の電極は同時に検出されかつ全ての列
の電極は同時に検出され、指もしくは導電体の位置を画
成する情報はデジタル形式で処理される。
本発明の更なる目的は、二次元的容量検出システムを
提供することで、このシステムでは、全ての行の電極は
同時に検出され、そして全ての列の電極は同時に検出さ
れ、デジタル電子処理が指又は導体の位置を特定するた
め有効に採用される。
提供することで、このシステムでは、全ての行の電極は
同時に検出され、そして全ての列の電極は同時に検出さ
れ、デジタル電子処理が指又は導体の位置を特定するた
め有効に採用される。
発明の簡単な説明
極めて高レベルの集積化の出現により、ドライブ／セ
ンスエレクトロニクスを操作するための制御ロジックと
共に上記ドライブ／センスエレクトロニクスの多チャン
ネルを１つの集積化回路に、かつ指示デバイスがホスト
マイクロプロセッサと直接交信するようにするためのイ
ンタフェースエレクトロニクスを、集積化する事が可能
になってきた。本発明は、チャンネル間のオフセットと
規模の差に打ち勝つために、適応的アナログ技術を使用
し、従って、全タブレットの行あるいは列のトランスキ
ャパシタンスあるいは自己キャパシタンスを並列に検出
することが出来る。行あるいは列毎にエレクトロニクス
の１セットを提供することにより可能になったこの並列
センシング能力が、センシングサイクルを極端に短く
し、よって大変高レベルの電気干渉に対する免疫性を保
持したままで、高速応答できるようになる。
ンスエレクトロニクスを操作するための制御ロジックと
共に上記ドライブ／センスエレクトロニクスの多チャン
ネルを１つの集積化回路に、かつ指示デバイスがホスト
マイクロプロセッサと直接交信するようにするためのイ
ンタフェースエレクトロニクスを、集積化する事が可能
になってきた。本発明は、チャンネル間のオフセットと
規模の差に打ち勝つために、適応的アナログ技術を使用
し、従って、全タブレットの行あるいは列のトランスキ
ャパシタンスあるいは自己キャパシタンスを並列に検出
することが出来る。行あるいは列毎にエレクトロニクス
の１セットを提供することにより可能になったこの並列
センシング能力が、センシングサイクルを極端に短く
し、よって大変高レベルの電気干渉に対する免疫性を保
持したままで、高速応答できるようになる。
本発明では、コンピュータ“マウス”あるいはトラッ
クボール環境に於けるような指位置情報が必要なアプリ
ケーションに特に有益である位置センシング技術を備え
る。しかしながら、本発明の位置センシング技術は、１
つあるいはそれ以上のポイントがタッチされるとしても
そのセンサは検出し報告するから、コンピュータマウス
よりももっと一般的な応用を持つ。更に、この検出器は
タッチ圧をも検出することが出来る。
クボール環境に於けるような指位置情報が必要なアプリ
ケーションに特に有益である位置センシング技術を備え
る。しかしながら、本発明の位置センシング技術は、１
つあるいはそれ以上のポイントがタッチされるとしても
そのセンサは検出し報告するから、コンピュータマウス
よりももっと一般的な応用を持つ。更に、この検出器は
タッチ圧をも検出することが出来る。
本発明の好ましい具体例によると（ここでは、“指ポ
インタ”の実施態様として参照される）、位置センシン
グシステムは、導電性ラインのマトリクスを含めてプリ
ント回路基板のような基板上に配置されたタッチ感応性
表面を備えた位置センシングトランスジューサを含む。
導電性ラインの第１の組は、第１方向に働き、かつ一般
的に第１方向に垂直な第２方向に動く導電性ラインの第
２セットから絶縁されている。絶縁層は、導電性ライン
の第１の組と第２の組上に配置されている。表面に置か
れた指と導電性ラインの第１の組と第２の組の間の重要
な容量性カップリングを促進するために十分に、この絶
縁層は薄い。
インタ”の実施態様として参照される）、位置センシン
グシステムは、導電性ラインのマトリクスを含めてプリ
ント回路基板のような基板上に配置されたタッチ感応性
表面を備えた位置センシングトランスジューサを含む。
導電性ラインの第１の組は、第１方向に働き、かつ一般
的に第１方向に垂直な第２方向に動く導電性ラインの第
２セットから絶縁されている。絶縁層は、導電性ライン
の第１の組と第２の組上に配置されている。表面に置か
れた指と導電性ラインの第１の組と第２の組の間の重要
な容量性カップリングを促進するために十分に、この絶
縁層は薄い。
センシングエレクトロニクスは、指、導電性オブジェ
クト、あるいは高誘電率のオブジェクト（すなわち、約
５以上）の近接に感応し、それにより、オブジェクトの
接近により生じた導電体のキャパシタンス変化を、位置
情報とタッチ圧情報を得るために処理されるデジタル情
報に変換する。その出力は、表面上の１つのオブジェク
トのＸ、Ｙと圧力の値である。以下の全ての記述では、
指は、導電性オブジェクト、あるいは高導電率のオブジ
ェクトと入れ代わると考えるべきである。
クト、あるいは高誘電率のオブジェクト（すなわち、約
５以上）の近接に感応し、それにより、オブジェクトの
接近により生じた導電体のキャパシタンス変化を、位置
情報とタッチ圧情報を得るために処理されるデジタル情
報に変換する。その出力は、表面上の１つのオブジェク
トのＸ、Ｙと圧力の値である。以下の全ての記述では、
指は、導電性オブジェクト、あるいは高導電率のオブジ
ェクトと入れ代わると考えるべきである。
先行技術の異なるパッドスキャン技術は、異なる環境
では異なる利点を有する。本発明による並列ドライブ／
センス技術は、入力サンプルを同時に取れるようにし、
全チャンネルが干渉する電気信号の同じ位相により影響
されて、信号処理とノイズフィルタリングを非常に簡素
化する。
では異なる利点を有する。本発明による並列ドライブ／
センス技術は、入力サンプルを同時に取れるようにし、
全チャンネルが干渉する電気信号の同じ位相により影響
されて、信号処理とノイズフィルタリングを非常に簡素
化する。
本発明のタッチセンシング技術に用いられた２つのド
ライブ／センス方法がある。本発明の第１の好ましい実
施態様によると、センサマトリクスの全Ｘライン上の電
圧は同時に動かされ、一方Ｙライン上の電圧は、完全な
１組のサンプリングされたポイントがＸ次元の指のプロ
ファイルを同時に与えながら、一定の電圧で保たれる。
次に、センサマトリクスの全Ｙライン上の電圧は同時に
動き、一方Ｘライン上の電圧は、指のプロファイルを他
の次元に同時に与える完全な組のサンプリングされたポ
イントを得るために一定の電圧で保たれる。
ライブ／センス方法がある。本発明の第１の好ましい実
施態様によると、センサマトリクスの全Ｘライン上の電
圧は同時に動かされ、一方Ｙライン上の電圧は、完全な
１組のサンプリングされたポイントがＸ次元の指のプロ
ファイルを同時に与えながら、一定の電圧で保たれる。
次に、センサマトリクスの全Ｙライン上の電圧は同時に
動き、一方Ｘライン上の電圧は、指のプロファイルを他
の次元に同時に与える完全な組のサンプリングされたポ
イントを得るために一定の電圧で保たれる。
第２のドライブ／センス方法によると、センサマトリ
クスの全Ｘライン上の電圧は、同時に正の方向へ動かさ
れ、一方Ｙラインの電圧は、同時に負の方向へ動かされ
る。次に、センサマトリクスの全Ｘライン上の電圧が、
同時に負の方向へ動かされ、Ｙラインの電圧は、同時に
正の方向へ動かされる。この技術が、２次元の間のいず
れのトランスキャパシタンスの効果を倍増し、逆にアー
スに対する寄生キャパシタンスの効果を半減する。両方
の方法の中で、センシングプロセスからの容量性情報
は、各次元のセンサに指の近傍のプロファイルを与え
る。
クスの全Ｘライン上の電圧は、同時に正の方向へ動かさ
れ、一方Ｙラインの電圧は、同時に負の方向へ動かされ
る。次に、センサマトリクスの全Ｘライン上の電圧が、
同時に負の方向へ動かされ、Ｙラインの電圧は、同時に
正の方向へ動かされる。この技術が、２次元の間のいず
れのトランスキャパシタンスの効果を倍増し、逆にアー
スに対する寄生キャパシタンスの効果を半減する。両方
の方法の中で、センシングプロセスからの容量性情報
は、各次元のセンサに指の近傍のプロファイルを与え
る。
両実施態様は次にこれらのプロファイルを入手し、Ｘ
及びＹの位置の重心を表わすデジタル値を引き出し、そ
して又、圧力情報のための第２のデジタル値を引き出
す。該デジタル情報はホスト・コンピュータで直接使用
されてもよい。
及びＹの位置の重心を表わすデジタル値を引き出し、そ
して又、圧力情報のための第２のデジタル値を引き出
す。該デジタル情報はホスト・コンピュータで直接使用
されてもよい。
これらの実施態様の位置センサは、上記位置センサの
センサ表面上のオブジェクトの位置を報告できるだけで
ある。もし１つ以上のオブジェクトが存在すると、この
実施態様の位置センサは、組み合わされた１組の複数の
オブジェクトの位置の中心の軌跡を計算する。しかしな
がら、従来の技術と違って、全パッドがプロファイルさ
れているので、充分な情報が簡単な多指ジェスチュアを
認識するのに役立ち、それによりさらに強力にユーザイ
ンタフェースが可能になる。
センサ表面上のオブジェクトの位置を報告できるだけで
ある。もし１つ以上のオブジェクトが存在すると、この
実施態様の位置センサは、組み合わされた１組の複数の
オブジェクトの位置の中心の軌跡を計算する。しかしな
がら、従来の技術と違って、全パッドがプロファイルさ
れているので、充分な情報が簡単な多指ジェスチュアを
認識するのに役立ち、それによりさらに強力にユーザイ
ンタフェースが可能になる。
本発明の他の態様によると、測定中は回路を切電して
電力消費を削減する技術がこのシステム中に、統合され
ている。この事は、本発明に係る並列測定技術が先行技
術よりかなり高速であるので可能である。
電力消費を削減する技術がこのシステム中に、統合され
ている。この事は、本発明に係る並列測定技術が先行技
術よりかなり高速であるので可能である。
さらに本発明の他の態様によると、数々のノイズ削減
技術がこのシステム中に、統合される。
技術がこのシステム中に、統合される。
さらに本発明の他の態様によると、較正し実施しやす
いキャパシタンス測定技術が採用されている。
いキャパシタンス測定技術が採用されている。
図面の簡単な説明
図１は、本発明の容量性位置検出システムの全体ブロ
ック図である。
ック図である。
図2aは、上部の導電性トレース層と、底部のトレース
層に連結された導電パッドとを含むオブジェクト位置セ
ンサ表面層を示す、本発明の好ましい本実施形態による
オブジェクト位置センサトランスジューサの平面図であ
る。
層に連結された導電パッドとを含むオブジェクト位置セ
ンサ表面層を示す、本発明の好ましい本実施形態による
オブジェクト位置センサトランスジューサの平面図であ
る。
図2bは、底部の導電性トレース層を示す図2aのオブジ
ェクト位置センサトランスジューサの底面図である。
ェクト位置センサトランスジューサの底面図である。
図2cは、上部及び底部の両方の導電性トレース層を示
す、図2a及び図2bのオブジェクト位置センサトランスジ
ューサの合成図である。
す、図2a及び図2bのオブジェクト位置センサトランスジ
ューサの合成図である。
図2dは、図2a−2cのオブジェクト位置センサトランス
ジューサの断面図である。
ジューサの断面図である。
図３は、本発明の好ましい実施形態によるセンサトラ
ンスジューサと共に用いられるセンサ・デコーディング
電子装置のブロック図である。
ンスジューサと共に用いられるセンサ・デコーディング
電子装置のブロック図である。
図4aは本発明に使用する電荷積分回路の簡単化された
概略図である。
概略図である。
図4bは図4aの電荷積分回路の図式的な概略図である。
図５は図4bの電荷積分回路の動作のタイミング図であ
る。
る。
図６は本発明に使用する図示的フィルター及びサンプ
ル／ホールド回路の概略図である。
ル／ホールド回路の概略図である。
図７は本発明に使用するA/Dコンバータの好ましい実
施形態のより詳細なブロック図である。
施形態のより詳細なブロック図である。
図８は本発明に使用する図示的演算回路のブロック図
である。
である。
図９は、図８の演算ユニットと共に使用できる較正ユ
ニットのブロック図である。
ニットのブロック図である。
図10は本発明の有益なバイアス電圧発生回路の概略図
である。
である。
実施形態の詳細な説明
本発明における改良として、より容易な総括的解決、
増大された感度、より大きな騒音防止、増大されたデー
タ捕捉速度、減少された電力の消費量を提供する。更
に、本発明によって、環境変化の影響を少なくして、連
続的自動較正を可能にする。
増大された感度、より大きな騒音防止、増大されたデー
タ捕捉速度、減少された電力の消費量を提供する。更
に、本発明によって、環境変化の影響を少なくして、連
続的自動較正を可能にする。
当業者は、本発明の次の説明は、記述的にしているだ
けで、いかなる点においても限定的に解釈されないこと
に気付くであろう。本発明の他の実施形態は、当業者に
は容易に理解出来るであろう。
けで、いかなる点においても限定的に解釈されないこと
に気付くであろう。本発明の他の実施形態は、当業者に
は容易に理解出来るであろう。
本発明は組合わせにより、以前不可能だった新たなア
プリケーションに対して可能にするユニークな多くの特
徴を与えるものである。本発明のオブジェクト位置セン
サは、非常に少ない電力しか要しないので、ラップトッ
プ又は携帯型コンピュータの様な、電池で動作する又は
低電力のアプリケーションの使用に対して有益である。
それは又、非常に低価格で稼働部分が全然無く（従って
実質的にメインテナンス・フリーであり）、既存のプリ
ント回路板トレースをセンサに用いている。本発明のセ
ンシング技術は、コンピュータのアプリケーションでの
コストを更に低くするために、コンピュータのマザーボ
ードに組込むことが出来る。同様に他のアプリケーショ
ンにおいては、このセンサは、既存の回路板の一部とし
て用いることが出来る。
プリケーションに対して可能にするユニークな多くの特
徴を与えるものである。本発明のオブジェクト位置セン
サは、非常に少ない電力しか要しないので、ラップトッ
プ又は携帯型コンピュータの様な、電池で動作する又は
低電力のアプリケーションの使用に対して有益である。
それは又、非常に低価格で稼働部分が全然無く（従って
実質的にメインテナンス・フリーであり）、既存のプリ
ント回路板トレースをセンサに用いている。本発明のセ
ンシング技術は、コンピュータのアプリケーションでの
コストを更に低くするために、コンピュータのマザーボ
ードに組込むことが出来る。同様に他のアプリケーショ
ンにおいては、このセンサは、既存の回路板の一部とし
て用いることが出来る。
小型で側面が低いので、本発明のセンサ技術は、体積
が重要な要素となるラップトップや携帯用のアプリケー
ションにおいて有用である。本発明のセンサ技術は、直
接マイクロプロセッサとインターフェースで接続するこ
とができるただ１つのセンサインターフェースチップの
ための回路基板の空間と、加えてセンシングのためのプ
リント回路基板上で必要とされる領域だけを必要とす
る。
が重要な要素となるラップトップや携帯用のアプリケー
ションにおいて有用である。本発明のセンサ技術は、直
接マイクロプロセッサとインターフェースで接続するこ
とができるただ１つのセンサインターフェースチップの
ための回路基板の空間と、加えてセンシングのためのプ
リント回路基板上で必要とされる領域だけを必要とす
る。
まず図１を参照すると、本発明の容量性位置センシン
グ・システム10の簡易ブロック図が示されている。容量
性位置センシング・システム10は、指12あるいは他のセ
ンシング板14に近傍又は接触している導電性オブジェク
トの位置を正確に決定することが出来る。第１方向（即
ち“X"）に走る複数の導電性ラインのキャパシタンス
は、Ｘインプット・プロセシング回路網16で検出され、
第２方向（即ち、“Y"）に走る複数の導電性ラインのキ
ャパシタンスはＹインプット・プロセシング回路網18に
より検出される。検出されたキャパシタンス値は、Ｘイ
ンプット・プロセシング回路網16及びＹインプット・プ
ロセシング回路網18の両方内でデジタル処理される。Ｘ
インプット・プロセシング回路網16及びＹインプット・
プロセシング回路網18の出力は、演算ユニット20に渡さ
れるが、これは、指12、又はセンシング板14に関連する
他の導電性オブジェクトの位置及び圧力を表わすデジタ
ル情報を取り出すために、デジタル情報を使用する。
グ・システム10の簡易ブロック図が示されている。容量
性位置センシング・システム10は、指12あるいは他のセ
ンシング板14に近傍又は接触している導電性オブジェク
トの位置を正確に決定することが出来る。第１方向（即
ち“X"）に走る複数の導電性ラインのキャパシタンス
は、Ｘインプット・プロセシング回路網16で検出され、
第２方向（即ち、“Y"）に走る複数の導電性ラインのキ
ャパシタンスはＹインプット・プロセシング回路網18に
より検出される。検出されたキャパシタンス値は、Ｘイ
ンプット・プロセシング回路網16及びＹインプット・プ
ロセシング回路網18の両方内でデジタル処理される。Ｘ
インプット・プロセシング回路網16及びＹインプット・
プロセシング回路網18の出力は、演算ユニット20に渡さ
れるが、これは、指12、又はセンシング板14に関連する
他の導電性オブジェクトの位置及び圧力を表わすデジタ
ル情報を取り出すために、デジタル情報を使用する。
センサ材料は、パッドの導電性X/Yマトリックスを生
成することが出来れば、何でもよい。これは標準PC板だ
けでなく、フレキシブルPC板、導電性エラストマー材
料、シルクスリーン導電性ライン及びピエゾカイナー樹
脂材を含み、それらに限定されない。これはまた、あら
ゆる携帯装置の用途、あるいは、センサが人間の手の中
に適合するようにモデル化を行う必要があるヒューマン
・インターフェースにおいて有用となる。
成することが出来れば、何でもよい。これは標準PC板だ
けでなく、フレキシブルPC板、導電性エラストマー材
料、シルクスリーン導電性ライン及びピエゾカイナー樹
脂材を含み、それらに限定されない。これはまた、あら
ゆる携帯装置の用途、あるいは、センサが人間の手の中
に適合するようにモデル化を行う必要があるヒューマン
・インターフェースにおいて有用となる。
このセンサは、あらゆる３次元面に適合することが出
来る。銅は、センサをつくる殆ど全ての外形に、２層に
メッキすることが出来る。これは、あらゆる特殊用途に
必要とされる最善の人間工学的形状にセンサが適合する
ことを可能にするであろう。“軽いタッチ”の特徴を有
するこれは、多くの用途を容易にするであろう。このセ
ンサはまた、間接的な方法で使われることも出来る。即
ち、それは、タッチセンサ表面の全面にわたって導電層
によりカバーされた絶縁発泡材をかぶせることもでき、
その表面に圧力を及ぼすどんなオブジェクト（単に導電
的でなくてもよい）の検出にも用いられる。
来る。銅は、センサをつくる殆ど全ての外形に、２層に
メッキすることが出来る。これは、あらゆる特殊用途に
必要とされる最善の人間工学的形状にセンサが適合する
ことを可能にするであろう。“軽いタッチ”の特徴を有
するこれは、多くの用途を容易にするであろう。このセ
ンサはまた、間接的な方法で使われることも出来る。即
ち、それは、タッチセンサ表面の全面にわたって導電層
によりカバーされた絶縁発泡材をかぶせることもでき、
その表面に圧力を及ぼすどんなオブジェクト（単に導電
的でなくてもよい）の検出にも用いられる。
小さなセンサ面積が現実的である。即ち、現在考えら
れている実施形態は、約1.5×1.5インチの面積である
が、当業者はその面積は、異なった用途に対し応用出来
ると理解するであろう。マトリックスの面積は、マトリ
ックスのトレース空間を変える又はトレースの数を変え
ることにより大きさを変化することができる。大きなセ
ンサ面積はより多くの情報が必要とされる時に実用的で
ある。
れている実施形態は、約1.5×1.5インチの面積である
が、当業者はその面積は、異なった用途に対し応用出来
ると理解するであろう。マトリックスの面積は、マトリ
ックスのトレース空間を変える又はトレースの数を変え
ることにより大きさを変化することができる。大きなセ
ンサ面積はより多くの情報が必要とされる時に実用的で
ある。
単なるＸ及びＹ位置情報に加えて、本発明のセンサ技
術は、人の指の圧力の情報も提供する。情報のこの付加
的次元は、塗装プログラムでのブラシ巾モード、特殊メ
ニューへのアクセス等の特殊な特徴を制御するプログラ
ムにより用いても良く、従って、コンピュータへ、もっ
と自然なセンサに関するインプットの提供を可能にす
る。しかも、“マウスクリック及びドラグ”を実行した
り、単純なインプット・ジェスチャーに対しても有用で
あることが判った。
術は、人の指の圧力の情報も提供する。情報のこの付加
的次元は、塗装プログラムでのブラシ巾モード、特殊メ
ニューへのアクセス等の特殊な特徴を制御するプログラ
ムにより用いても良く、従って、コンピュータへ、もっ
と自然なセンサに関するインプットの提供を可能にす
る。しかも、“マウスクリック及びドラグ”を実行した
り、単純なインプット・ジェスチャーに対しても有用で
あることが判った。
ユーザーは、最小リアクションを生じさせるために表
面にタッチすることさえ必要としない。この特徴はユー
ザーの努力を大いに減少させ得るし、より柔軟性のある
使用を可能にすることが出来る。
面にタッチすることさえ必要としない。この特徴はユー
ザーの努力を大いに減少させ得るし、より柔軟性のある
使用を可能にすることが出来る。
本発明のセンシングシステムは、トランスジューサに
接触しているオブジェクトに関する位置と圧力を提供出
来る変換装置に依存する。今図2a〜2dを参考すると、ト
ップ、ボトム、複合及び断面図が各々、本発明に使われ
るタッチ・センサ・アレイ22を含む、現時点で選ばれて
いるセンシング面14について示されている。キャパシタ
ンスが、本発明のこの実施形態に利用されるので、タッ
チセンサアレイ22の表面は、指あるいは他の導電性オブ
ジェクトに対するキャパシタンスのカップリングを最大
にするように設計されている。
接触しているオブジェクトに関する位置と圧力を提供出
来る変換装置に依存する。今図2a〜2dを参考すると、ト
ップ、ボトム、複合及び断面図が各々、本発明に使われ
るタッチ・センサ・アレイ22を含む、現時点で選ばれて
いるセンシング面14について示されている。キャパシタ
ンスが、本発明のこの実施形態に利用されるので、タッ
チセンサアレイ22の表面は、指あるいは他の導電性オブ
ジェクトに対するキャパシタンスのカップリングを最大
にするように設計されている。
好ましい本発明によるタッチ・センサ・アレイ22は、
トップ表面28上に置かれ、かつアレイの行位置を含むよ
うに第１方向に動かされる第１の導電トレース26の１組
を含む基板24を備える。第２の導電トレース30の１組
は、ボトム表面32上に置かれ、しかもそのアレイの列位
置を形成するように、第１方向に対し好ましくは直交線
となる第２方向に動かされる。トップ及びボトムの第１
及び第２の導電トレース26及び30は、図2a〜2cに菱形と
して示されている拡大エリアを含む周期的なセンス・パ
ッド34に交互に接触している。図2a〜2cには、センス・
パッド34は菱形で示されているが、例えば円のような密
接してパックできるものならどんな形状でも、本発明の
目的に相当するものである。ここでの任意の説明である
が、第１の導電トレース26は、Ｘあるいは行方向に配列
されているものとして参照され、そしてここではＸライ
ンとして参照してもよいし、Ｚ第２の導電トレース30
は、Ｙあるいは列方向に配列されているものとして参照
され、ここではＹラインと参照されてもよい。
トップ表面28上に置かれ、かつアレイの行位置を含むよ
うに第１方向に動かされる第１の導電トレース26の１組
を含む基板24を備える。第２の導電トレース30の１組
は、ボトム表面32上に置かれ、しかもそのアレイの列位
置を形成するように、第１方向に対し好ましくは直交線
となる第２方向に動かされる。トップ及びボトムの第１
及び第２の導電トレース26及び30は、図2a〜2cに菱形と
して示されている拡大エリアを含む周期的なセンス・パ
ッド34に交互に接触している。図2a〜2cには、センス・
パッド34は菱形で示されているが、例えば円のような密
接してパックできるものならどんな形状でも、本発明の
目的に相当するものである。ここでの任意の説明である
が、第１の導電トレース26は、Ｘあるいは行方向に配列
されているものとして参照され、そしてここではＸライ
ンとして参照してもよいし、Ｚ第２の導電トレース30
は、Ｙあるいは列方向に配列されているものとして参照
され、ここではＹラインと参照されてもよい。
これらセンス・パッド34の個数及び間隔は、所望の分
解能に依存する。例えば本発明の原理に従って構成され
た実際の実施形態では、マトリックスが15行及び15列の
導体に沿って設けられた0.10インチのセンサ間距離であ
る菱形パターンの導電パッドが使用される。パッド・パ
ターン内の各方向の全ての他のパッド34は、各々基板24
のトップ及びボトム表面28及び32上の導電トレースに結
合されている。
解能に依存する。例えば本発明の原理に従って構成され
た実際の実施形態では、マトリックスが15行及び15列の
導体に沿って設けられた0.10インチのセンサ間距離であ
る菱形パターンの導電パッドが使用される。パッド・パ
ターン内の各方向の全ての他のパッド34は、各々基板24
のトップ及びボトム表面28及び32上の導電トレースに結
合されている。
基板24は、プリント回路板、フレキシブル回路板、も
しくは多数の利用できる内部接続技術構造の任意のもの
であってよい。その厚みは、接触がボトムの第２の導電
トレース30から、トップ表面28上のセンス・パッド34に
そこを介して行われる限り、重要ではない。基板24を備
えたプリント回路板は、通常の産業技術を用いて構成で
きる。板の厚さは重要ではない。センスパッド34からボ
トムの第２のトレース30までの接続は、プリント回路板
技術で良く知られている標準的穴通しメッキ技術を用い
て行われる。
しくは多数の利用できる内部接続技術構造の任意のもの
であってよい。その厚みは、接触がボトムの第２の導電
トレース30から、トップ表面28上のセンス・パッド34に
そこを介して行われる限り、重要ではない。基板24を備
えたプリント回路板は、通常の産業技術を用いて構成で
きる。板の厚さは重要ではない。センスパッド34からボ
トムの第２のトレース30までの接続は、プリント回路板
技術で良く知られている標準的穴通しメッキ技術を用い
て行われる。
本発明の他の実施形態においては、基板24は0.005か
ら0.010インチのオーダーの厚さを有してもよい。その
とき、トップ表面28上の菱形とボトム表面の第２のトレ
ース30につながるメッキ貫通孔は省略することが可能
で、システムのコストを更に減じることになる。
ら0.010インチのオーダーの厚さを有してもよい。その
とき、トップ表面28上の菱形とボトム表面の第２のトレ
ース30につながるメッキ貫通孔は省略することが可能
で、システムのコストを更に減じることになる。
絶縁層36は、トップ表面28上のセンスパッド34の上に
置かれ、人の指や他のオブジェクトを絶縁する。絶縁層
36は、キャパシタンス・カップリングを大きく維持する
ため、望ましくは薄層（即ち、約５ミル1/1000インチ）
であるのがよく、又その保護的及び人間工学的特性で選
ばれるマイラーのような材料を含んでもよい。ここで用
いられている用語の“明らかなキャパシタンス・カップ
リング”とは、約0.5PFより大きなキャパシタンス・カ
ップリングを意味するものとする。
置かれ、人の指や他のオブジェクトを絶縁する。絶縁層
36は、キャパシタンス・カップリングを大きく維持する
ため、望ましくは薄層（即ち、約５ミル1/1000インチ）
であるのがよく、又その保護的及び人間工学的特性で選
ばれるマイラーのような材料を含んでもよい。ここで用
いられている用語の“明らかなキャパシタンス・カップ
リング”とは、約0.5PFより大きなキャパシタンス・カ
ップリングを意味するものとする。
指がタッチ・センサ・アレイ22に近づく時に生じる、
２つの異なったキャパシタンス効果がある。第１のキャ
パシタンス効果はセンスパッド34間のトランスキャパシ
タンスあるいはカップリングであり、第２のキャパシタ
ンス効果は、自己キャパシタンスあるいは仮想アースへ
のカップリングである。センシング回路網は本発明のタ
ッチ・センサ・アレイ22に結合されており、これらキャ
パシタンスの一方か両方における変化に応答する。この
ことは重要であり、なぜなら、２つのキャパシタンスの
相対的サイズはユーザーの環境に依存して大きく変動す
るからである。自己キャパシタンス及びトランス・キャ
パシタンスの両方における変動を検出する本発明の能力
は、広い応用範囲を持つ非常に多機能的なシステムをも
たらしている。
２つの異なったキャパシタンス効果がある。第１のキャ
パシタンス効果はセンスパッド34間のトランスキャパシ
タンスあるいはカップリングであり、第２のキャパシタ
ンス効果は、自己キャパシタンスあるいは仮想アースへ
のカップリングである。センシング回路網は本発明のタ
ッチ・センサ・アレイ22に結合されており、これらキャ
パシタンスの一方か両方における変化に応答する。この
ことは重要であり、なぜなら、２つのキャパシタンスの
相対的サイズはユーザーの環境に依存して大きく変動す
るからである。自己キャパシタンス及びトランス・キャ
パシタンスの両方における変動を検出する本発明の能力
は、広い応用範囲を持つ非常に多機能的なシステムをも
たらしている。
本発明における好ましい実施形態によれば、タッチ・
センサ・アレイ22及び関連する位置検出回路網を含んだ
位置センサシステムは、タッチ・センサ・アレイ22に近
接する指の接触によるキャパシタンス効果によって、プ
リント回路板トレースのマトリックス上の指位置を検出
する。この位置センサシステムは、タッチ・センサ・ア
レイ22の近くに置かれた指のＸ、Ｙ位置を、行及び列の
第１及び第２の導電トレース26及び30間の間隔より高い
分解能で知らせるであろう。本発明のこの実施形態によ
る位置センサはまた、その指の輪郭に比例するＺ値であ
り、従ってタッチ・センサ・アレイ22上の絶縁層36の表
面に指が接触した時の圧力を示すＺ値を知らせる。
センサ・アレイ22及び関連する位置検出回路網を含んだ
位置センサシステムは、タッチ・センサ・アレイ22に近
接する指の接触によるキャパシタンス効果によって、プ
リント回路板トレースのマトリックス上の指位置を検出
する。この位置センサシステムは、タッチ・センサ・ア
レイ22の近くに置かれた指のＸ、Ｙ位置を、行及び列の
第１及び第２の導電トレース26及び30間の間隔より高い
分解能で知らせるであろう。本発明のこの実施形態によ
る位置センサはまた、その指の輪郭に比例するＺ値であ
り、従ってタッチ・センサ・アレイ22上の絶縁層36の表
面に指が接触した時の圧力を示すＺ値を知らせる。
本発明の好ましい本実施形態によると、非常に感度の
よい軽タッチの検出回路は、適応的アナログ及びデジタ
ルVLSI技術を使って提供することができる。本発明の回
路は、非常に頑健で、プロセス及びシステム的エラーを
較正してしまう。本発明の検出回路は、容量性インプッ
ト情報を処理し、マイクロプロセッサに直接与えられる
デジタル情報を提供する。
よい軽タッチの検出回路は、適応的アナログ及びデジタ
ルVLSI技術を使って提供することができる。本発明の回
路は、非常に頑健で、プロセス及びシステム的エラーを
較正してしまう。本発明の検出回路は、容量性インプッ
ト情報を処理し、マイクロプロセッサに直接与えられる
デジタル情報を提供する。
本発明の該実施形態によれば、センシング回路網は、
単一のセンサ・プロセッサ集積回路チップに含まれる。
このセンサ・プロセッサチップは、いかなる個数のＸ及
びＹ“マトリックス”入力も持つ事が出来る。Ｘ及びＹ
入力の数は等しい必要はない。集積回路はデジタルバス
を出力として持っている。この図2a〜2dに開示されてい
る図示的例には、このセンサ・アレイはＸ及びＹの両方
向に15トレースを持っている。このセンサプロセッサチ
ップは従って15のＸインプットと15のＹインプットを持
っている。本発明の原理に従って構成された実際の実施
形態は、Ｘ方向に18トレース、Ｙ方向に24トレースを採
用していた。当業者は、本発明で使われるセンシング・
マトリックスのサイズは任意のものであり、主に設計の
選択により行われるものであることを理解するであろ
う。
単一のセンサ・プロセッサ集積回路チップに含まれる。
このセンサ・プロセッサチップは、いかなる個数のＸ及
びＹ“マトリックス”入力も持つ事が出来る。Ｘ及びＹ
入力の数は等しい必要はない。集積回路はデジタルバス
を出力として持っている。この図2a〜2dに開示されてい
る図示的例には、このセンサ・アレイはＸ及びＹの両方
向に15トレースを持っている。このセンサプロセッサチ
ップは従って15のＸインプットと15のＹインプットを持
っている。本発明の原理に従って構成された実際の実施
形態は、Ｘ方向に18トレース、Ｙ方向に24トレースを採
用していた。当業者は、本発明で使われるセンシング・
マトリックスのサイズは任意のものであり、主に設計の
選択により行われるものであることを理解するであろ
う。
このＸ及びＹマトリックスノードは、各ラインからの
キャパシタンス情報が、指がどれほどそのノードに近い
かを示しながら、並列的に駆動され検出される。走査さ
れた情報は、各次元において、接近する指の輪郭を提供
する。本発明のこの態様によると、プロファイルの重心
はＸ及びＹの両方向において得られ、その次元の位置で
ある。プロファイルの接触曲線は又、Ｚ情報を提供する
ために積分される。
キャパシタンス情報が、指がどれほどそのノードに近い
かを示しながら、並列的に駆動され検出される。走査さ
れた情報は、各次元において、接近する指の輪郭を提供
する。本発明のこの態様によると、プロファイルの重心
はＸ及びＹの両方向において得られ、その次元の位置で
ある。プロファイルの接触曲線は又、Ｚ情報を提供する
ために積分される。
本発明のタッチ・センシング技術で採用される駆動及
び検出方法は２つある。本発明の第１の好ましい実施形
態によると、センサ・マトリックスの全てのＸラインの
電圧は同時に変動するが、Ｙラインの電圧は一定に保持
される。次にこのセンサ・マトリックスの全てのＹライ
ンの電圧は同時に変動するが、Ｘラインの電圧は一定に
保持される。この走査法は、指によって与えられる仮想
アースに対するキャパシタンスの測定を強調している。
当業者は、これらの２つのステップの順序は多少任意の
ものであり、逆でもよいことを理解するであろう。
び検出方法は２つある。本発明の第１の好ましい実施形
態によると、センサ・マトリックスの全てのＸラインの
電圧は同時に変動するが、Ｙラインの電圧は一定に保持
される。次にこのセンサ・マトリックスの全てのＹライ
ンの電圧は同時に変動するが、Ｘラインの電圧は一定に
保持される。この走査法は、指によって与えられる仮想
アースに対するキャパシタンスの測定を強調している。
当業者は、これらの２つのステップの順序は多少任意の
ものであり、逆でもよいことを理解するであろう。
第２の駆動／検出法によると、センサ・マトリックス
の全てのＸライン上の電圧は正方向に同時に変動し、一
方Ｙラインの電圧は負方向に変動する。次に、センサ・
マトリックスの全てのＸライン上の電圧は、負方向に同
時に変動するが、一方Ｙラインの電圧は正方向に変動す
る。この第２の駆動／検出方法はトランスキャパシタン
スを強調し、仮想アースのキャパシタンスを強調しな
い。第１の駆動／検出法と同じように、当業者は、これ
ら２つのステップは多少任意なものであり、その順序は
逆でもよいと理解するであろう。
の全てのＸライン上の電圧は正方向に同時に変動し、一
方Ｙラインの電圧は負方向に変動する。次に、センサ・
マトリックスの全てのＸライン上の電圧は、負方向に同
時に変動するが、一方Ｙラインの電圧は正方向に変動す
る。この第２の駆動／検出方法はトランスキャパシタン
スを強調し、仮想アースのキャパシタンスを強調しな
い。第１の駆動／検出法と同じように、当業者は、これ
ら２つのステップは多少任意なものであり、その順序は
逆でもよいと理解するであろう。
今、図３を参照すると、本発明によって使用される好
ましいセンシング回路網のブロック図が示されている。
このブロック図及びそれに付随する開示は、１次元
（Ｘ）だけでのセンシング面に関するものであり、図１
のＸインプットプロセシング回路網12を含んでいる。当
業者は、同一の回路が対向する（Ｙ）次元を検出するた
めに用いられ、かつ図１のインプット・プロセシング回
路網14を含むと認識するだろう。当業者は、その２つの
次元が、互いに直交する必要はないことに気付くであろ
う。例えばそれらは、タッチセンサ・アレイの輪郭及び
システムの他の要請に適合するように、極座標的あるい
は他の特色を持ったものであり得る。当業者は、ここに
開示されている技術は、ただ１組の導電体トレースが使
われている１次元の場合にも同様に適用出来るというこ
とを認識するだろう。
ましいセンシング回路網のブロック図が示されている。
このブロック図及びそれに付随する開示は、１次元
（Ｘ）だけでのセンシング面に関するものであり、図１
のＸインプットプロセシング回路網12を含んでいる。当
業者は、同一の回路が対向する（Ｙ）次元を検出するた
めに用いられ、かつ図１のインプット・プロセシング回
路網14を含むと認識するだろう。当業者は、その２つの
次元が、互いに直交する必要はないことに気付くであろ
う。例えばそれらは、タッチセンサ・アレイの輪郭及び
システムの他の要請に適合するように、極座標的あるい
は他の特色を持ったものであり得る。当業者は、ここに
開示されている技術は、ただ１組の導電体トレースが使
われている１次元の場合にも同様に適用出来るというこ
とを認識するだろう。
各センサ・マトリックスノードのキャパシタンスは、
同等のコンデンサ42−１乃至42−ｎにより表される。コ
ンデンサ42−１乃至42−ｎのキャパシタンスは、マトリ
ックスコンダクタのキャパシタンスを含み、そしてセン
サ・マトリックスのセンシング面にオブジェクト（例え
ば、指）が最近傍でない時は、特有のバックグランド値
を有する。オブジェクトがセンシング面に接近すると、
コンデンサの42−１乃至42−ｎのキャパシタンスはオブ
ジェクトの大きさ及び近接さに比例して増大する。
同等のコンデンサ42−１乃至42−ｎにより表される。コ
ンデンサ42−１乃至42−ｎのキャパシタンスは、マトリ
ックスコンダクタのキャパシタンスを含み、そしてセン
サ・マトリックスのセンシング面にオブジェクト（例え
ば、指）が最近傍でない時は、特有のバックグランド値
を有する。オブジェクトがセンシング面に接近すると、
コンデンサの42−１乃至42−ｎのキャパシタンスはオブ
ジェクトの大きさ及び近接さに比例して増大する。
本発明によれば、各センサマトリックスノードでのキ
ャパシタンスは、電荷積分回路の44−１乃至44−ｎを使
って、同時に測定される。電荷積分回路44−１乃至44−
ｎは、各キャパシタンス42−１乃至42−Ｎへ電荷を注入
し、対応するＸマトリックス・ライン上で検出されるキ
ャパシタンスに比例するアウトプット電圧を生成するの
に使われる。このようにして電荷積分回路44−１乃至44
−ｎは２方向増幅器のシンボルとして示されている。各
々の電荷積分回路44−１乃至44−ｎは、バイアス電圧発
生回路46により動作バイアス電圧の供給を受ける。
ャパシタンスは、電荷積分回路の44−１乃至44−ｎを使
って、同時に測定される。電荷積分回路44−１乃至44−
ｎは、各キャパシタンス42−１乃至42−Ｎへ電荷を注入
し、対応するＸマトリックス・ライン上で検出されるキ
ャパシタンスに比例するアウトプット電圧を生成するの
に使われる。このようにして電荷積分回路44−１乃至44
−ｎは２方向増幅器のシンボルとして示されている。各
々の電荷積分回路44−１乃至44−ｎは、バイアス電圧発
生回路46により動作バイアス電圧の供給を受ける。
ここで用いられているように、“キャパシタンスに比
例”という語句は、発生された電圧信号は検出されたキ
ャパシタンスの単調関数であることを意味している。こ
こで述べられている実施形態では、電圧は、検出された
キャパシタンスに直接的に線形的に比例する。当業者は
他の単調関数で、反比例のもの及び対数や指数関数の様
な非線形比例のものなども、これらに限定されるもので
はないが、ここで開示されている原理から逸脱せずに本
発明において使用出来るものと理解するであろう。更に
電圧センシング技術と同様に電流センシング技術も使う
ことが出来る。
例”という語句は、発生された電圧信号は検出されたキ
ャパシタンスの単調関数であることを意味している。こ
こで述べられている実施形態では、電圧は、検出された
キャパシタンスに直接的に線形的に比例する。当業者は
他の単調関数で、反比例のもの及び対数や指数関数の様
な非線形比例のものなども、これらに限定されるもので
はないが、ここで開示されている原理から逸脱せずに本
発明において使用出来るものと理解するであろう。更に
電圧センシング技術と同様に電流センシング技術も使う
ことが出来る。
本発明で用いられ、好まれる駆動／検出方法による
と、キャパシタンス測定は、１つの次元について全ての
インプットにわたって同時に行われており、個々のイン
プットを走査するこれまでの技術のやり方に内在する問
題を克服している。従来のやり方の問題点は、それが接
触オブジェクトを介しての回路に結合されている高周波
及び大振幅ノイズ（大きなdv/dtノイズ）に影響を受け
やすいことである。そのようなノイズは、ノイズレベル
の変化のために、早期のスキャンサイクルではないが晩
期のスキャンサイクルに現われるノイズにより、指のプ
ロファイルの歪みを生じさせられるかも知れない。
と、キャパシタンス測定は、１つの次元について全ての
インプットにわたって同時に行われており、個々のイン
プットを走査するこれまでの技術のやり方に内在する問
題を克服している。従来のやり方の問題点は、それが接
触オブジェクトを介しての回路に結合されている高周波
及び大振幅ノイズ（大きなdv/dtノイズ）に影響を受け
やすいことである。そのようなノイズは、ノイズレベル
の変化のために、早期のスキャンサイクルではないが晩
期のスキャンサイクルに現われるノイズにより、指のプ
ロファイルの歪みを生じさせられるかも知れない。
本発明は、ＸついでＹ方向（またはこの逆もあり）に
同時に全てのインプットのスナップショットを取ること
により、この問題点を克服している。投射されるノイズ
は、全てのインプットにわたって指信号の強さに比例す
るので、指の重心の回りに対称である。それは指の重心
周りに対称的なので、指の位置に影響を与えない。更に
電荷増幅器は差分測定関数を実行し、コモンモードノイ
ズを更に排除する。
同時に全てのインプットのスナップショットを取ること
により、この問題点を克服している。投射されるノイズ
は、全てのインプットにわたって指信号の強さに比例す
るので、指の重心の回りに対称である。それは指の重心
周りに対称的なので、指の位置に影響を与えない。更に
電荷増幅器は差分測定関数を実行し、コモンモードノイ
ズを更に排除する。
電荷積分回路44−１乃至44−ｎの特質のため、それら
の出力は時間により変化し、またほんの短時間だけ所望
の電圧出力を有するであろう。現在好まれるように、フ
ィルター回路48−１乃至48−ｎはサンプル・ホールド・
スイッチ・コンデンサ・フィルタとして実施される。
の出力は時間により変化し、またほんの短時間だけ所望
の電圧出力を有するであろう。現在好まれるように、フ
ィルター回路48−１乃至48−ｎはサンプル・ホールド・
スイッチ・コンデンサ・フィルタとして実施される。
所望の電圧は、フィルターの回路48−１乃至48−ｎに
より捕捉される。制御網56で制御されるので、このフィ
ルター回路48−１乃至48−ｎは、検出された信号からの
高周波数ノイズを濾波する。これは、電荷積分回路44−
１乃至44−ｎのアウトプット・キャパシタンスよりかな
り大きい、フィルターのためのコンデンサを選定するこ
とにより可能となる。更に、当業者は、スイッチ・コン
デンサ・フィルター回路48−１乃至48−ｎは、希望の電
圧を捕捉し、それらを蓄えるということを認識するであ
ろう。
より捕捉される。制御網56で制御されるので、このフィ
ルター回路48−１乃至48−ｎは、検出された信号からの
高周波数ノイズを濾波する。これは、電荷積分回路44−
１乃至44−ｎのアウトプット・キャパシタンスよりかな
り大きい、フィルターのためのコンデンサを選定するこ
とにより可能となる。更に、当業者は、スイッチ・コン
デンサ・フィルター回路48−１乃至48−ｎは、希望の電
圧を捕捉し、それらを蓄えるということを認識するであ
ろう。
本発明によると、キャパシタンス測定値から電圧型で
得られたキャパシタンス情報はデジタル化され、デジタ
ル形式で処理される。従ってフィルタ回路48−１乃至48
−ｎにより記憶された電圧は、サンプル／ホールド回路
50−１乃至50−ｎに記憶され、残りの回路網は、同時に
取られたインプットデータを処理する。サンプル／ホー
ルド回路50−１乃至50−ｎは、当技術で良く知られた従
来のサンプル／ホールド回路として構成されてもよい。
得られたキャパシタンス情報はデジタル化され、デジタ
ル形式で処理される。従ってフィルタ回路48−１乃至48
−ｎにより記憶された電圧は、サンプル／ホールド回路
50−１乃至50−ｎに記憶され、残りの回路網は、同時に
取られたインプットデータを処理する。サンプル／ホー
ルド回路50−１乃至50−ｎは、当技術で良く知られた従
来のサンプル／ホールド回路として構成されてもよい。
サンプル／ホールド回路50−１乃至50−ｎのアウトプ
ットでサンプリングされたアナログ電圧は、アナログか
らデジタルへの（A/D）コンバータ52によりデジタル化
される。ここで好まれるように、A/Dコンバータ52は、
インプット電圧を10ビット幅デジタル信号（1,024の１
部分の解像度）に分解するが、当業者は、他の分解能が
使われても良いことに納得する。A/Dコンバータ52は、
当技術で良く知られている。従来の連続式概算型コンバ
ータでもよい。
ットでサンプリングされたアナログ電圧は、アナログか
らデジタルへの（A/D）コンバータ52によりデジタル化
される。ここで好まれるように、A/Dコンバータ52は、
インプット電圧を10ビット幅デジタル信号（1,024の１
部分の解像度）に分解するが、当業者は、他の分解能が
使われても良いことに納得する。A/Dコンバータ52は、
当技術で良く知られている。従来の連続式概算型コンバ
ータでもよい。
本発明に使われている電荷積分器回路によると、電荷
積分器のアウトプットのバックグランド・レベル（オブ
ジェクト不在）は約１ボルトである。指や他のオブジェ
クトの存在から得られるΔＶは典型的には約0.4ボルト
である。従ってA/Dコンバータ52の電圧範囲は約１〜２
ボルトの範囲にあるべきである。
積分器のアウトプットのバックグランド・レベル（オブ
ジェクト不在）は約１ボルトである。指や他のオブジェ
クトの存在から得られるΔＶは典型的には約0.4ボルト
である。従ってA/Dコンバータ52の電圧範囲は約１〜２
ボルトの範囲にあるべきである。
重要な考え方としてA/Dコンバータ52に対する最小及
び最大電圧参照ポイントがある（Vmin及びVmax）。ノイ
ズは、もし参照電圧が固定値だと位置を振動させるとい
うことが発見された。本発明に使われているこの問題の
解決策は、電荷積分回路44−Vmin及び44−Vmaxで感知さ
れ、フィルター回路48−Vmin及び48−Vmaxで処理され、
サンプル／ホールド回路50−Vmin及び50−Vmaxで蓄えら
れる、参照キャパシタンス42−Vmin及び42−Vmaxからの
Vmin及びVmaxの参照電圧を動的に発生させることであ
る。このようなやり方だと、信号がタッチ・センサ・ア
レイ22からサンプリングされる時に存在する全てのコモ
ンモードノイズは、Vmin及びVmaxの参照電圧値にも存在
し、相殺される傾向にあるであろう。当業者は、参照キ
ャパシタンス44−Vmin及び44−Vmaxは、タッチ・センサ
・アレイ22の中で不連続のコンデンサか余分のトレース
として存在するかも知れないことを理解するだろう。
び最大電圧参照ポイントがある（Vmin及びVmax）。ノイ
ズは、もし参照電圧が固定値だと位置を振動させるとい
うことが発見された。本発明に使われているこの問題の
解決策は、電荷積分回路44−Vmin及び44−Vmaxで感知さ
れ、フィルター回路48−Vmin及び48−Vmaxで処理され、
サンプル／ホールド回路50−Vmin及び50−Vmaxで蓄えら
れる、参照キャパシタンス42−Vmin及び42−Vmaxからの
Vmin及びVmaxの参照電圧を動的に発生させることであ
る。このようなやり方だと、信号がタッチ・センサ・ア
レイ22からサンプリングされる時に存在する全てのコモ
ンモードノイズは、Vmin及びVmaxの参照電圧値にも存在
し、相殺される傾向にあるであろう。当業者は、参照キ
ャパシタンス44−Vmin及び44−Vmaxは、タッチ・センサ
・アレイ22の中で不連続のコンデンサか余分のトレース
として存在するかも知れないことを理解するだろう。
本発明によれば、Vminの参照電圧は、オブジェクトが
存在しない時のタッチ・センサ・アレイ22の中で遭遇す
ると考えられる最小のキャパシタンスに等しい値を持つ
コンデンサから発生させられる（２インチ平方のタッチ
・センサ・アレイで約12pF）。Vmaxの参照電圧は、オブ
ジェクトが存在する時のセンサ・アレイの中で遭遇する
と考えられる最大のキャパシタンスに等しい値を持つコ
ンデンサから発生させられる（２インチ平方のセンサ・
アレイで約16pF）。
存在しない時のタッチ・センサ・アレイ22の中で遭遇す
ると考えられる最小のキャパシタンスに等しい値を持つ
コンデンサから発生させられる（２インチ平方のタッチ
・センサ・アレイで約12pF）。Vmaxの参照電圧は、オブ
ジェクトが存在する時のセンサ・アレイの中で遭遇する
と考えられる最大のキャパシタンスに等しい値を持つコ
ンデンサから発生させられる（２インチ平方のセンサ・
アレイで約16pF）。
A/Dコンバータ52のアウトプットは演算ユニット20に
インプットを与える。図８を参照すると更に十分に開示
が行われるが、この演算ユニット20の機能は、タッチセ
ンサ・アレイ22でのＸ及びＹの両方向の個別のセンスラ
イン上の信号の荷重平均を計算することである。このよ
うにして、演算ユニット20は、図１に示すように、Ｘイ
ンプット・プロセシング回路網16及びＹインプット・プ
ロセシング回路網18に分けられる。
インプットを与える。図８を参照すると更に十分に開示
が行われるが、この演算ユニット20の機能は、タッチセ
ンサ・アレイ22でのＸ及びＹの両方向の個別のセンスラ
イン上の信号の荷重平均を計算することである。このよ
うにして、演算ユニット20は、図１に示すように、Ｘイ
ンプット・プロセシング回路網16及びＹインプット・プ
ロセシング回路網18に分けられる。
図３の制御回路網56は、残りの回路網の動作を制御す
る。このシステムは、別個にサンプリングされ、その動
作においてパイプライン処理されるので、制御回路網56
が信号の流れを管理するためにある。制御回路網56によ
って実施される機能は、従来は状態マシンあるいはマイ
クロコントローラとして該技術で普通に知られているも
のを介して、生成されてもよい。
る。このシステムは、別個にサンプリングされ、その動
作においてパイプライン処理されるので、制御回路網56
が信号の流れを管理するためにある。制御回路網56によ
って実施される機能は、従来は状態マシンあるいはマイ
クロコントローラとして該技術で普通に知られているも
のを介して、生成されてもよい。
図３の個々のブロックの構造及び動作を今開示する。
今、図4a、4b、及び５を参照して、典型的な電荷積分回
路を述べる。電荷積分回路44が、図4aに簡略化概略図と
して、また図4bに図式概略図として示されている。電荷
積分回路44の動作タイミングを図５に示す。これらのタ
イミング信号は、コントローラブロック（制御回路網）
56により与えられる。
今、図4a、4b、及び５を参照して、典型的な電荷積分回
路を述べる。電荷積分回路44が、図4aに簡略化概略図と
して、また図4bに図式概略図として示されている。電荷
積分回路44の動作タイミングを図５に示す。これらのタ
イミング信号は、コントローラブロック（制御回路網）
56により与えられる。
電荷積分回路44は、コンデンサを充電するために電流
を使うという基本的な物理現象に基づいている。もしコ
ンデンサが一定電流で一定時間充電されると、電圧は、
キャパシタンスに反比例するコンデンサ上に生成され
る。充電すべきキャパシタンスは、内部コンデンサと並
列にあるセンサ・マトリックス・ライン・キャパシタン
ス42である。この内部コンデンサは興味ある電圧を含
む。
を使うという基本的な物理現象に基づいている。もしコ
ンデンサが一定電流で一定時間充電されると、電圧は、
キャパシタンスに反比例するコンデンサ上に生成され
る。充電すべきキャパシタンスは、内部コンデンサと並
列にあるセンサ・マトリックス・ライン・キャパシタン
ス42である。この内部コンデンサは興味ある電圧を含
む。
今、図4aを参照すると、図示的電荷積分回路44の簡単
な概念図が示されている。電荷積分回路インプットノー
ド60は、センサマトリックスのＸ（あるいはＹ）のライ
ンの一つに接続されている。第１の短絡スイッチ62が電
荷積分回路インプットノード60と正の電源レールである
VDDの間で接続されている。第２の短絡スイッチ64は、
電荷積分回路インプットノード60と負の電源レールであ
るアース間で接続されている。正の定電流源66は、正の
電源レールVDD及び電荷積分回路インプットノード60に
第１の電流源スイッチ68を通して接続されている。負の
定電流源70は、アースと電荷積分回路インプットノード
60に、第２の電流源スイッチ72を通して接続されてい
る。他の高及び低電圧レールがVDD及びアースの代わり
に使い得る事は明らかである。
な概念図が示されている。電荷積分回路インプットノー
ド60は、センサマトリックスのＸ（あるいはＹ）のライ
ンの一つに接続されている。第１の短絡スイッチ62が電
荷積分回路インプットノード60と正の電源レールである
VDDの間で接続されている。第２の短絡スイッチ64は、
電荷積分回路インプットノード60と負の電源レールであ
るアース間で接続されている。正の定電流源66は、正の
電源レールVDD及び電荷積分回路インプットノード60に
第１の電流源スイッチ68を通して接続されている。負の
定電流源70は、アースと電荷積分回路インプットノード
60に、第２の電流源スイッチ72を通して接続されてい
る。他の高及び低電圧レールがVDD及びアースの代わり
に使い得る事は明らかである。
第１の内部コンデンサ74はVDDと電荷積分回路44のア
ウトプットノード76の間で接続されている。正の電圧記
憶スイッチ78は、アウトプットノード76とインプットノ
ード60との間で接続されている。第２の内部コンデンサ
80は、その１つのプレートはスイッチ82を通してアース
に接続され、かつ電荷積分回路44のアウトプットノード
76にスイッチ84を介して接続され、そのプレートの他の
１つは負の電圧記憶スイッチ86を通してインプットノー
ド60とスイッチ88を通してVDDに接続されている。第１
及び第２の内部コンデンサ74及び80のキャパシタンス
は、内部のセンサ・マトリックス・ラインのキャパシタ
ンスの小部分（即ち、約10％）であるべきである。代表
的な実施形態では、センサマトリックス・ライン・キャ
パシタンスは約10pFであり、第１及び第２の内部コンデ
ンサ74及び80のキャパシタンスは約1pFであるべきであ
る。
ウトプットノード76の間で接続されている。正の電圧記
憶スイッチ78は、アウトプットノード76とインプットノ
ード60との間で接続されている。第２の内部コンデンサ
80は、その１つのプレートはスイッチ82を通してアース
に接続され、かつ電荷積分回路44のアウトプットノード
76にスイッチ84を介して接続され、そのプレートの他の
１つは負の電圧記憶スイッチ86を通してインプットノー
ド60とスイッチ88を通してVDDに接続されている。第１
及び第２の内部コンデンサ74及び80のキャパシタンス
は、内部のセンサ・マトリックス・ラインのキャパシタ
ンスの小部分（即ち、約10％）であるべきである。代表
的な実施形態では、センサマトリックス・ライン・キャ
パシタンスは約10pFであり、第１及び第２の内部コンデ
ンサ74及び80のキャパシタンスは約1pFであるべきであ
る。
本発明の好ましい本実施形態によると、使用している
方法は、加えられたノイズの除去のための差分測定であ
り、その利点は、どんな低周波数のコモンモードのノイ
ズも除去できるということである。次の議論では、全て
のスイッチは、閉と認められない限り、開であるとの仮
定が必要である。まず、センサ・マトリックス・ライン
は、第２のスイッチ62を介してVDDに時々刻々短絡させ
られており、電圧記憶スイッチ78は閉じられて、センサ
ラインのキャパシタンスと並列に、第１の内部コンデン
サ74を接続している。それから、並列なコンデンサの組
み合わせは定電流で一定の時間、第２の電流源スイッチ
72を介して負の定電流源70から放電されている。一定時
間の終においては、電圧記憶スイッチ78は開き、このよ
うにして第１の内部コンデンサ74上のセンサ・マトリッ
クス・ライン上に電圧を記憶している。
方法は、加えられたノイズの除去のための差分測定であ
り、その利点は、どんな低周波数のコモンモードのノイ
ズも除去できるということである。次の議論では、全て
のスイッチは、閉と認められない限り、開であるとの仮
定が必要である。まず、センサ・マトリックス・ライン
は、第２のスイッチ62を介してVDDに時々刻々短絡させ
られており、電圧記憶スイッチ78は閉じられて、センサ
ラインのキャパシタンスと並列に、第１の内部コンデン
サ74を接続している。それから、並列なコンデンサの組
み合わせは定電流で一定の時間、第２の電流源スイッチ
72を介して負の定電流源70から放電されている。一定時
間の終においては、電圧記憶スイッチ78は開き、このよ
うにして第１の内部コンデンサ74上のセンサ・マトリッ
クス・ライン上に電圧を記憶している。
このセンサラインは、刻々と第２のスイッチ64を通し
てアースに短絡されており、スイッチ82及び86は、第２
の内部コンデンサ80をセンサ・ラインのキャパシタンス
に並列にコンデンサを置くために閉じられている。第１
の電流源スイッチ68は閉じられ、並列なコンデンサの組
み合わせは、電流源66からの定電流で、第１のサイクル
の一定時間と等しい一定時間の間放電される。一定時間
の終りでは、電圧記憶スイッチ86は開となり、このよう
にしてコンデンサ80上にセンサ・マトリックス・ライン
上の電圧が記憶される。
てアースに短絡されており、スイッチ82及び86は、第２
の内部コンデンサ80をセンサ・ラインのキャパシタンス
に並列にコンデンサを置くために閉じられている。第１
の電流源スイッチ68は閉じられ、並列なコンデンサの組
み合わせは、電流源66からの定電流で、第１のサイクル
の一定時間と等しい一定時間の間放電される。一定時間
の終りでは、電圧記憶スイッチ86は開となり、このよう
にしてコンデンサ80上にセンサ・マトリックス・ライン
上の電圧が記憶される。
第１及び第２の測定電圧は、平均化される。これはス
イッチ82を開き、スイッチ88及び84を閉じることにより
達成されるが、両スイッチは第１の内部コンデンサ74と
並列に第２の内部コンデンサ80を置く。第１及び第２の
コンデンサ74及び80は、同一のキャパシタンスを有する
ので、それらを通じての電圧は、各々個々に通じての電
圧の平均と等しい。次いで、この最終結果の値は、フィ
ルタ回路48−１から48−ｎの中の適当な１つに伝達され
る値である。
イッチ82を開き、スイッチ88及び84を閉じることにより
達成されるが、両スイッチは第１の内部コンデンサ74と
並列に第２の内部コンデンサ80を置く。第１及び第２の
コンデンサ74及び80は、同一のキャパシタンスを有する
ので、それらを通じての電圧は、各々個々に通じての電
圧の平均と等しい。次いで、この最終結果の値は、フィ
ルタ回路48−１から48−ｎの中の適当な１つに伝達され
る値である。
低周波数ノイズ、特に50/60Hz及びそれらの調波は、D
C電流成分として振る舞い、それは、１つの測定では加
算的で、他では減算的である。２つの結果が加えられる
と、ノイズ成分はゼロに平均化される。ノイズ排除の量
は、ここで開示されるように、連続していかに早く２つ
の対抗する充電及び放電のサイクルが実施されるかの関
数である。この電荷積分回路を選択する理由の１つは、
測定値が速く得られることである。
C電流成分として振る舞い、それは、１つの測定では加
算的で、他では減算的である。２つの結果が加えられる
と、ノイズ成分はゼロに平均化される。ノイズ排除の量
は、ここで開示されるように、連続していかに早く２つ
の対抗する充電及び放電のサイクルが実施されるかの関
数である。この電荷積分回路を選択する理由の１つは、
測定値が速く得られることである。
今、図4bを参照すると、図4aの概略図の電荷積分回路
44の実例となる実施形態のより完全な概略図が示されて
いる。インプットノード60がVDDとアースにパスゲート9
0と92を介して接続されており、これらは図4aの第１及
び第２のスイッチ62及び64を置き変えるものである。第
１のパスゲート90はコントロール・インプットに送られ
る信号ResetUpにより制御され、第２のパスゲート92は
コントロール・インプットに送られるResetDnにより制
御される。当業者は、図4b中に同一シンボルで表示され
ている全ての他のパスゲートと同様に、第１及び第２の
パスゲート90及び92は、該技術でよく知られている従来
のCMOSパスゲートであると認識するであろう。ここで用
いられる規則は、パスゲートは、そのコントロールイン
プットが低いとオフになり、そのコントロール・インプ
ットが高いとオンになって低インピーダンス接続を示す
ということである。
44の実例となる実施形態のより完全な概略図が示されて
いる。インプットノード60がVDDとアースにパスゲート9
0と92を介して接続されており、これらは図4aの第１及
び第２のスイッチ62及び64を置き変えるものである。第
１のパスゲート90はコントロール・インプットに送られ
る信号ResetUpにより制御され、第２のパスゲート92は
コントロール・インプットに送られるResetDnにより制
御される。当業者は、図4b中に同一シンボルで表示され
ている全ての他のパスゲートと同様に、第１及び第２の
パスゲート90及び92は、該技術でよく知られている従来
のCMOSパスゲートであると認識するであろう。ここで用
いられる規則は、パスゲートは、そのコントロールイン
プットが低いとオフになり、そのコントロール・インプ
ットが高いとオンになって低インピーダンス接続を示す
ということである。
ＰチャンネルMOSトランジスタ94及び96は、電流ミラ
ーとして構成されている。ＰチャンネルMOSトランジス
タ94は正の定電流源66として役目を果たし、パスゲート
98は図4aの第１のスイッチ68として役目を果たす。パス
ゲート98のコントロール・インプットは、信号StepUpで
制御される。
ーとして構成されている。ＰチャンネルMOSトランジス
タ94は正の定電流源66として役目を果たし、パスゲート
98は図4aの第１のスイッチ68として役目を果たす。パス
ゲート98のコントロール・インプットは、信号StepUpで
制御される。
ＮチャンネルMOSトランジスタ100及び102も電流ミラ
ーとして構成されている。ＮチャンネルMOSトランジス
タ100は、負の定電流源70として役目を行い、パスゲー
ト104は図4aの第２のスイッチ72として役目を行う。パ
スゲート104のコントロールインプットは、信号StepDn
により制御される。ＰチャンネルMOSトランジスタ106と
ＮチャンネルMOSトランジスタ108は、電流ミラーである
ＰチャンネルMOSトランジスタ96及びＮチャンネルMOSト
ランジスタ102と共に直列に配置されている。Ｐチャン
ネルMOSトランジスタ106のコントロールゲートは、イネ
ーブル信号ENにより駆動され、これは電流ミラーを活動
的にするためＰチャンネルMOSトランジスタ106をオンに
する。この装置は、電荷積分回路44が、使われてない時
に電力を節約するためオフになるように、電力節約装置
として使用される。
ーとして構成されている。ＮチャンネルMOSトランジス
タ100は、負の定電流源70として役目を行い、パスゲー
ト104は図4aの第２のスイッチ72として役目を行う。パ
スゲート104のコントロールインプットは、信号StepDn
により制御される。ＰチャンネルMOSトランジスタ106と
ＮチャンネルMOSトランジスタ108は、電流ミラーである
ＰチャンネルMOSトランジスタ96及びＮチャンネルMOSト
ランジスタ102と共に直列に配置されている。Ｐチャン
ネルMOSトランジスタ106のコントロールゲートは、イネ
ーブル信号ENにより駆動され、これは電流ミラーを活動
的にするためＰチャンネルMOSトランジスタ106をオンに
する。この装置は、電荷積分回路44が、使われてない時
に電力を節約するためオフになるように、電力節約装置
として使用される。
ＮチャンネルMOSトランジスタ108は、参照電圧Vbias
により駆動されるゲートを持っており、これは電流ミラ
ーであるＰチャンネル及びＮチャンネルMOSトランジス
タ96及び108を介して電流を設定する。電圧Vbiasは図10
を参照すればより詳細に開示されるように、サーボフィ
ードバック回路により設定される。当業者は、この実施
形態は、較正がリアルタイムで起こり（長時間の一定の
フィードバックを介して）、これによりセンサ・環境変
化によるあらゆる長時間の影響もゼロにしてしまうとい
うことを認識するだろう。本発明の現在の実施形態で
は、Vbiasは、全ての電荷積分回路44−１から44−ｎ、4
4−Vmax及び44−Vminを通して共通である。
により駆動されるゲートを持っており、これは電流ミラ
ーであるＰチャンネル及びＮチャンネルMOSトランジス
タ96及び108を介して電流を設定する。電圧Vbiasは図10
を参照すればより詳細に開示されるように、サーボフィ
ードバック回路により設定される。当業者は、この実施
形態は、較正がリアルタイムで起こり（長時間の一定の
フィードバックを介して）、これによりセンサ・環境変
化によるあらゆる長時間の影響もゼロにしてしまうとい
うことを認識するだろう。本発明の現在の実施形態で
は、Vbiasは、全ての電荷積分回路44−１から44−ｎ、4
4−Vmax及び44−Vminを通して共通である。
ＮチャンネルMOSトランジスタ102及び108の適切なサ
イズ化は温度補償を与えることに注意されたい。これ
は、ＮチャンネルMOSトランジスタ108のしきい値は温度
と共に減少し、一方ＮチャンネルMOSトランジスタ102及
び108の両方の移動度は温度と共に減少するという事実
を利用して達成されている。しきい値の減少は、電流増
大効果を有し、一方移動度の減少は、電流減少効果を有
する。適切な装置の寸法を採用することにより、これら
の効果は、大部分の動作範囲で互いに相殺できる。
イズ化は温度補償を与えることに注意されたい。これ
は、ＮチャンネルMOSトランジスタ108のしきい値は温度
と共に減少し、一方ＮチャンネルMOSトランジスタ102及
び108の両方の移動度は温度と共に減少するという事実
を利用して達成されている。しきい値の減少は、電流増
大効果を有し、一方移動度の減少は、電流減少効果を有
する。適切な装置の寸法を採用することにより、これら
の効果は、大部分の動作範囲で互いに相殺できる。
第１の内部コンデンサ74の１つのプレートはVDDに接
続され、他のプレートは、アウトプットノード76と、図
4aにおいて電圧記憶スイッチ78として示されるパスゲー
ト110を介してインプットノード60とに接続されてい
る。パスゲート110のコントロールインプットはコント
ロール信号SUpで駆動される。第２の内部コンデンサ80
の１つのプレートは、パスゲート112（図4aのスイッチ8
6）を介してインプットノード60に、パスゲート114（図
4aのスイッチ82）を介してVDDに接続されている。パス
ゲート112のコントロールインプットは、コントロール
信号SDnにより駆動され、パスゲート114のコントロール
・インプットはコントロール信号ChUpにより駆動され
る。第２の内部コンデンサ80の他のプレートは、Ｎチャ
ンネルMOSトランジスタ116（図4aのスイッチ82）を介し
てアースに、又パスゲート118（図4aのスイッチ84）を
介してアウトプット・ノード76に接続されている。パス
ゲート118のコントロール・インプットは、コントロー
ル信号Shareにより駆動される。
続され、他のプレートは、アウトプットノード76と、図
4aにおいて電圧記憶スイッチ78として示されるパスゲー
ト110を介してインプットノード60とに接続されてい
る。パスゲート110のコントロールインプットはコント
ロール信号SUpで駆動される。第２の内部コンデンサ80
の１つのプレートは、パスゲート112（図4aのスイッチ8
6）を介してインプットノード60に、パスゲート114（図
4aのスイッチ82）を介してVDDに接続されている。パス
ゲート112のコントロールインプットは、コントロール
信号SDnにより駆動され、パスゲート114のコントロール
・インプットはコントロール信号ChUpにより駆動され
る。第２の内部コンデンサ80の他のプレートは、Ｎチャ
ンネルMOSトランジスタ116（図4aのスイッチ82）を介し
てアースに、又パスゲート118（図4aのスイッチ84）を
介してアウトプット・ノード76に接続されている。パス
ゲート118のコントロール・インプットは、コントロー
ル信号Shareにより駆動される。
図4a、4b及び図５のタイミング・ダイアグラムを参照
すると、１回の走査サイクル中の電荷積分回路44の動作
を観察できるであろう。最初に、EN（イネーブル）コン
トロール信号は0vになることによりオンになる。これは
電流ミラーをオンにし、充電及び放電電流源のＰチャン
ネル及びＮチャンネルMOSトランジスタ94及び100をオン
状態にする。ResetUpコントロール信号は、この時ハイ
レベルの活動状態にあり、これはインプット・ノード60
（そしてそれが接続されているセンサ・ライン）をVDD
に短絡させる。SUpコントロール信号も、この時ハイレ
ベルの活動状態にあり、これは第１の内部コンデンサ74
とアウトプット・ノード76をインプット・ノード60に接
続している。この配置は動作サイクルの次にいう放電部
分が既知の平衡状態からスタートすることを保証する。
すると、１回の走査サイクル中の電荷積分回路44の動作
を観察できるであろう。最初に、EN（イネーブル）コン
トロール信号は0vになることによりオンになる。これは
電流ミラーをオンにし、充電及び放電電流源のＰチャン
ネル及びＮチャンネルMOSトランジスタ94及び100をオン
状態にする。ResetUpコントロール信号は、この時ハイ
レベルの活動状態にあり、これはインプット・ノード60
（そしてそれが接続されているセンサ・ライン）をVDD
に短絡させる。SUpコントロール信号も、この時ハイレ
ベルの活動状態にあり、これは第１の内部コンデンサ74
とアウトプット・ノード76をインプット・ノード60に接
続している。この配置は動作サイクルの次にいう放電部
分が既知の平衡状態からスタートすることを保証する。
放電プロセスはResetUpコントロール信号がオフにな
った後スタートする。StepDnコントロール信号はオンに
なり、ＮチャンネルMOSトランジスタ100である放電電流
源をインプット・ノード60とそれが接続されたセンサ・
ラインに接続する。StepDnは所定の時間量の間にオンと
なり、負の定電流源は、センサ・ラインと第１の内部コ
ンデンサ74の組み合わせキャパシタンスの電荷を放電
し、このようにして、その時間にその電圧を下げる。St
epDnは次いでオフとなる。短時間後SUpコントロール信
号はオフとなり、第１の内部コンデンサ74に測定電圧を
記憶する。それが放電サイクルを終わらせる。
った後スタートする。StepDnコントロール信号はオンに
なり、ＮチャンネルMOSトランジスタ100である放電電流
源をインプット・ノード60とそれが接続されたセンサ・
ラインに接続する。StepDnは所定の時間量の間にオンと
なり、負の定電流源は、センサ・ラインと第１の内部コ
ンデンサ74の組み合わせキャパシタンスの電荷を放電
し、このようにして、その時間にその電圧を下げる。St
epDnは次いでオフとなる。短時間後SUpコントロール信
号はオフとなり、第１の内部コンデンサ74に測定電圧を
記憶する。それが放電サイクルを終わらせる。
次にResetDnコントロール信号がオンとなり、そのセ
ンサラインをアースに短絡させる。同時にSDnとChDnコ
ントロール信号はオンとなり、アースとセンサラインの
間の第２の内部コンデンサ80を接続する。第２の内部コ
ンデンサ80はアースに放電し、次の充電サイクルが常に
既知の状態からスタートすることを保証している。
ンサラインをアースに短絡させる。同時にSDnとChDnコ
ントロール信号はオンとなり、アースとセンサラインの
間の第２の内部コンデンサ80を接続する。第２の内部コ
ンデンサ80はアースに放電し、次の充電サイクルが常に
既知の状態からスタートすることを保証している。
充電サイクルはResetDnコントロール信号がオフにな
り、StepUpコントロール信号がオンになった後にスター
トする。この時点で、電流充電源であるＰチャンネルMO
Sトランジスタ94は、センサ・ラインに接続され、電圧
を上げてセンサ・ラインを充電するため定電流を供給す
る。StepUpコントロール信号は、（望ましくは、前述の
サイクル時間に等しい）所定の時間量の間、オンとな
り、キャパシタンスを放電させ、次いでそれはオフにさ
れる。次いでSDnコントロール信号はオフになり、第２
の内部コンデンサ80を介して測定電圧を残す。
り、StepUpコントロール信号がオンになった後にスター
トする。この時点で、電流充電源であるＰチャンネルMO
Sトランジスタ94は、センサ・ラインに接続され、電圧
を上げてセンサ・ラインを充電するため定電流を供給す
る。StepUpコントロール信号は、（望ましくは、前述の
サイクル時間に等しい）所定の時間量の間、オンとな
り、キャパシタンスを放電させ、次いでそれはオフにさ
れる。次いでSDnコントロール信号はオフになり、第２
の内部コンデンサ80を介して測定電圧を残す。
平均化サイクルが今、スタートする。まず第２の内部
コンデンサ80上の電圧がレベル変化させられる。これは
オフになっているChDnコントロール信号よりなされ、第
２の内部コンデンサ80の一個のプレートをフローティン
グ状態にさせる。次いでChUpコントロール信号がオンと
なり、そのコンデンサの第２のプレートをVDDに接続す
る。次いで、Shareコントロール信号がオンとなり、こ
れはコンデンサ80の第１プレートをアウトプット・ノー
ド76に接続し、この様にして第１及び第２のコンデンサ
74及び80を並列に置く。これは２つのコンデンサを通し
ての電圧の平均化効果を有し、かくして先に述べたよう
に、コモンモードのノイズを減じる。この平均電圧はま
た、アウトプットノード76上で利用できる。
コンデンサ80上の電圧がレベル変化させられる。これは
オフになっているChDnコントロール信号よりなされ、第
２の内部コンデンサ80の一個のプレートをフローティン
グ状態にさせる。次いでChUpコントロール信号がオンと
なり、そのコンデンサの第２のプレートをVDDに接続す
る。次いで、Shareコントロール信号がオンとなり、こ
れはコンデンサ80の第１プレートをアウトプット・ノー
ド76に接続し、この様にして第１及び第２のコンデンサ
74及び80を並列に置く。これは２つのコンデンサを通し
ての電圧の平均化効果を有し、かくして先に述べたよう
に、コモンモードのノイズを減じる。この平均電圧はま
た、アウトプットノード76上で利用できる。
当業者は、放電及び充電サイクルで得られた電圧の平
均化作業に存在するコモンモードのノードのノイズ相殺
特性は、２つのサイクルが時間内で近接して一緒に行わ
れる時に最も有効であるということを理解するであろ
う。本発明によれば、ChDnとChUp信号は、本発明のこの
特徴での利点を取るために相殺されるノイズ期間の四分
の一よりかなり短い時間内にその相互に関して印加され
るべきである。
均化作業に存在するコモンモードのノードのノイズ相殺
特性は、２つのサイクルが時間内で近接して一緒に行わ
れる時に最も有効であるということを理解するであろ
う。本発明によれば、ChDnとChUp信号は、本発明のこの
特徴での利点を取るために相殺されるノイズ期間の四分
の一よりかなり短い時間内にその相互に関して印加され
るべきである。
本発明によると、２つの異なった駆動／検出法が開示
されている。当業者は、図4a、4b及び５を参照して開示
されている電荷積分回路44は、ここに開示されているい
ずれの走査法に従って動作することに適応的であると容
易に認識するだろう。
されている。当業者は、図4a、4b及び５を参照して開示
されている電荷積分回路44は、ここに開示されているい
ずれの走査法に従って動作することに適応的であると容
易に認識するだろう。
電荷積分回路44の作動を理解すれば明らかなように、
そのアウト・プット電圧は短時間に利用できるもので、
環境ノイズを受け易い。ノイズの影響を最小にするため
に、スイッチ・コンデンサ・フィルター回路48が使われ
る。今図６を参照すると、本発明で使用してもよい図示
されたスイッチ・コンデンサ・フィルタ回路48の概略図
が示されている。当業者は、スイッチ・コンデンサ・フ
ィルタ回路48が、インプット・ノード120、Sampleコン
トロール信号により駆動されるコントロールインプット
を有するパスゲート122、パスゲートのアウト・プット1
26とアースのような固定電圧の間で接続されたコンデン
サ124、及びコンデンサ124とパスゲートのアウトプット
126との間の共通の接続を備えたアウトプットノードと
を備えることを理解するであろう。代表的な実施形態で
は、コンデンサ116は約10pFのキャパシタンスを持つ。
そのアウト・プット電圧は短時間に利用できるもので、
環境ノイズを受け易い。ノイズの影響を最小にするため
に、スイッチ・コンデンサ・フィルター回路48が使われ
る。今図６を参照すると、本発明で使用してもよい図示
されたスイッチ・コンデンサ・フィルタ回路48の概略図
が示されている。当業者は、スイッチ・コンデンサ・フ
ィルタ回路48が、インプット・ノード120、Sampleコン
トロール信号により駆動されるコントロールインプット
を有するパスゲート122、パスゲートのアウト・プット1
26とアースのような固定電圧の間で接続されたコンデン
サ124、及びコンデンサ124とパスゲートのアウトプット
126との間の共通の接続を備えたアウトプットノードと
を備えることを理解するであろう。代表的な実施形態で
は、コンデンサ116は約10pFのキャパシタンスを持つ。
当業者により認識されると思われるように、スイッチ
・コンデンサ・フィルター48は、一部はサンプル／ホー
ルド回路であり、サンプル期間のＫ倍であるフィルタ時
間定数を有し、ここでｋは、それが接続されている図4a
及び図4bの電荷積分回路のコンデンサ74及び80の合計に
対するコンデンサ124の比である。スイッチ・コンデン
サ・フィルター回路48は更にシステムへのノイズの挿入
を減じる。望ましい実施形態ではＫ＝10/2＝５である。
当業者は、他のタイプのフィルター回路、例えばRCフィ
ルターが本発明に使わてもよいことを理解するであろ
う。
・コンデンサ・フィルター48は、一部はサンプル／ホー
ルド回路であり、サンプル期間のＫ倍であるフィルタ時
間定数を有し、ここでｋは、それが接続されている図4a
及び図4bの電荷積分回路のコンデンサ74及び80の合計に
対するコンデンサ124の比である。スイッチ・コンデン
サ・フィルター回路48は更にシステムへのノイズの挿入
を減じる。望ましい実施形態ではＫ＝10/2＝５である。
当業者は、他のタイプのフィルター回路、例えばRCフィ
ルターが本発明に使わてもよいことを理解するであろ
う。
今、図７を参照すると、図３のA/Dコンバータ52の好
ましい配置のより詳細なブロック図が示されている。タ
ッチセンサ・アレイには、ラインよりより少ないA/Dコ
ンバータがあり、A/Dコンバータへの入力は、タッチセ
ンサ・アレイ内のいくつかのラインの間で各々個々のA/
Dコンバータを分け合うように多重化される。図７の配
置は、集積回路のレイアウト面積の使用という点で、各
インプットラインに個々のA/Dコンバータを与えるより
も効率的である。
ましい配置のより詳細なブロック図が示されている。タ
ッチセンサ・アレイには、ラインよりより少ないA/Dコ
ンバータがあり、A/Dコンバータへの入力は、タッチセ
ンサ・アレイ内のいくつかのラインの間で各々個々のA/
Dコンバータを分け合うように多重化される。図７の配
置は、集積回路のレイアウト面積の使用という点で、各
インプットラインに個々のA/Dコンバータを与えるより
も効率的である。
図７に図示された実施形態では、24個の導電性ライン
トレースが、図2a〜2dのセンサ・アレイ10に仮定されて
いる。図７に示されるように、サンプル／ホールド回路
50−１乃至50−24の出力は、アナログマルチプレクサ13
0のアナログ・データ・インプットに与えられる。アナ
ログマルチプレクサ130は６つのアウトプットを持ち、
各々は個々のA/Dコンバータ52−１乃至52−６のインプ
ットを駆動する。アナログマルチプレクサ130の内部配
置は、インプットの４つの異なるものがアウトプットの
各々に多重化されるようなものである。アナログマルチ
プレクサ130は、６つの内部マルチプレクサブロック132
−１から132−６として概念的に描かれている。
トレースが、図2a〜2dのセンサ・アレイ10に仮定されて
いる。図７に示されるように、サンプル／ホールド回路
50−１乃至50−24の出力は、アナログマルチプレクサ13
0のアナログ・データ・インプットに与えられる。アナ
ログマルチプレクサ130は６つのアウトプットを持ち、
各々は個々のA/Dコンバータ52−１乃至52−６のインプ
ットを駆動する。アナログマルチプレクサ130の内部配
置は、インプットの４つの異なるものがアウトプットの
各々に多重化されるようなものである。アナログマルチ
プレクサ130は、６つの内部マルチプレクサブロック132
−１から132−６として概念的に描かれている。
図７に示す例では、サンプル／ホールド回路50−１乃
至50−４から取られたインプットは、A/Dコンバータ52
−１を駆動する内部マルチプレクサブロック132−１の
アウトプットに多重化される。同様にサンプル／ホール
ド回路50−５乃至50−８から取られたインプットは、A/
Dコンバータ52−２を駆動する内部マルチプレクサのブ
ロック132−２のアウトプットへ多重化される。サンプ
ル／ホルドの回路50−９乃至50−12から取られたインプ
ットは、A/Dコンバータ52−３を駆動する内部マルチプ
レクサ132−３のアウトプットに多重化される。サンプ
ル／ホールド50−13乃至50−16から取られたインプット
はA/Dコンバータ52−４を駆動する内部マルチプレクサ
ブロック132−４のアウトプットへ多重化される。サン
プル／ホールド回路50−17乃至50−20から取られたイン
プットは、A/Dコンバータ52−５を駆動する内部マルチ
プレクサブロック132−５のアウトプットに多重化され
る。そして、サンプル／ホールド回路50−21乃至50−24
から取られたインプットは、A/Dコンバータ52−６を駆
動する内部マルチプレクサのブロック132−６のアウト
プットへ多重化される。
至50−４から取られたインプットは、A/Dコンバータ52
−１を駆動する内部マルチプレクサブロック132−１の
アウトプットに多重化される。同様にサンプル／ホール
ド回路50−５乃至50−８から取られたインプットは、A/
Dコンバータ52−２を駆動する内部マルチプレクサのブ
ロック132−２のアウトプットへ多重化される。サンプ
ル／ホルドの回路50−９乃至50−12から取られたインプ
ットは、A/Dコンバータ52−３を駆動する内部マルチプ
レクサ132−３のアウトプットに多重化される。サンプ
ル／ホールド50−13乃至50−16から取られたインプット
はA/Dコンバータ52−４を駆動する内部マルチプレクサ
ブロック132−４のアウトプットへ多重化される。サン
プル／ホールド回路50−17乃至50−20から取られたイン
プットは、A/Dコンバータ52−５を駆動する内部マルチ
プレクサブロック132−５のアウトプットに多重化され
る。そして、サンプル／ホールド回路50−21乃至50−24
から取られたインプットは、A/Dコンバータ52−６を駆
動する内部マルチプレクサのブロック132−６のアウト
プットへ多重化される。
アナログマルチプレクサ130はバス134で概念的に表わ
される１組のコントロール入力を持っている。図７に示
す実施形態において、内部マルチプレクサ132−１乃至1
32−６の各々は、４インプットのマルチプレクサであ
り、従ってコントロールバス134は４つのうちの１つを
選択するための２ビットバスを含んでもよい。当業者
は、図７の配置は、24個のチャンネルからのA/D変換の
タスクに対する多くの特定の解決策の単なる１つであ
り、他の満足のいく同様の配置が可能であることを理解
するであろう。
される１組のコントロール入力を持っている。図７に示
す実施形態において、内部マルチプレクサ132−１乃至1
32−６の各々は、４インプットのマルチプレクサであ
り、従ってコントロールバス134は４つのうちの１つを
選択するための２ビットバスを含んでもよい。当業者
は、図７の配置は、24個のチャンネルからのA/D変換の
タスクに対する多くの特定の解決策の単なる１つであ
り、他の満足のいく同様の配置が可能であることを理解
するであろう。
簡単なデコーディング方法においては、マルチプレク
サ132−１乃至132−６は、連続して、第１から第４まで
のインプット上にあるアナログ電圧をA/Dコンバータ52
−１乃至52−６のインプット上へ各々送り込む。アナロ
グ値がA/Dコンバータ52−１乃至52−６のインプット内
で定まると、CONVERTコマンドが、共通のA/Dコントロー
ルライン136上で印加され、A/D変換プロセスを始める。
サ132−１乃至132−６は、連続して、第１から第４まで
のインプット上にあるアナログ電圧をA/Dコンバータ52
−１乃至52−６のインプット上へ各々送り込む。アナロ
グ値がA/Dコンバータ52−１乃至52−６のインプット内
で定まると、CONVERTコマンドが、共通のA/Dコントロー
ルライン136上で印加され、A/D変換プロセスを始める。
このA/D変換プロセスが完了すると、インプット電圧
を表わすデジタル値は、レジスター138−１乃至138−６
内に記憶される。現在好まれるように、レジスター138
−１乃至138−６は各々２ワードレジスターを含み、従
って１ワードが演算ユニット54に対しレジスターから読
み出されてもよく、一方第２のワードは、システムのス
ピードを最大にするために、レジスターに書き込まれて
いる。そのようなレジスターのデザインは技術的に従来
のものである。
を表わすデジタル値は、レジスター138−１乃至138−６
内に記憶される。現在好まれるように、レジスター138
−１乃至138−６は各々２ワードレジスターを含み、従
って１ワードが演算ユニット54に対しレジスターから読
み出されてもよく、一方第２のワードは、システムのス
ピードを最大にするために、レジスターに書き込まれて
いる。そのようなレジスターのデザインは技術的に従来
のものである。
今、図８を参照すると、演算ユニットのより詳細なブ
ロック図が示されている。当業者は、演算ユニット20
は、ｘ及びＹ次元、即ち図１のＸインプットプロセシン
グ回路16及びＹインプットプロセシング回路18の両方か
らの情報を処理することを理解するだろう。
ロック図が示されている。当業者は、演算ユニット20
は、ｘ及びＹ次元、即ち図１のＸインプットプロセシン
グ回路16及びＹインプットプロセシング回路18の両方か
らの情報を処理することを理解するだろう。
演算ユニット20の構造形状を開示する前に、タッチ・
センサ・アレイ22に近接したオブジェクトの重心位置
が、本発明に係る好ましい方法によって決定される場合
に、それを実行する上記好ましい方法を理解することは
有益である。
センサ・アレイ22に近接したオブジェクトの重心位置
が、本発明に係る好ましい方法によって決定される場合
に、それを実行する上記好ましい方法を理解することは
有益である。
本発明の好ましい実施形態によると、両方の方向での
オブジェクト位置は、タッチ・センサ・アレイ10の個々
のセンサライン上で測定されたキャパシタンスの荷重平
均値を求めることにより決定できる。次の議論におい
て、Ｘ方向が用いられるが、当業者は、この議論はＹ方
向の荷重平均値の決定にも同様に適用されると理解する
であろう。良く知られているように、荷重平均値は次に
より決定できる。
オブジェクト位置は、タッチ・センサ・アレイ10の個々
のセンサライン上で測定されたキャパシタンスの荷重平
均値を求めることにより決定できる。次の議論におい
て、Ｘ方向が用いられるが、当業者は、この議論はＹ方
向の荷重平均値の決定にも同様に適用されると理解する
であろう。良く知られているように、荷重平均値は次に
より決定できる。
ここでΔCi＝Ci−C0iである。Ciはｉ番目のトレース
で現時点で測定されるキャパシタンスでありC0iはオブ
ジェクトがない時より少し前に同じトレース上で測定さ
れた値である。これら過去及び現在のキャパシタンス測
定値に関し、位置は次の様に表現される。
で現時点で測定されるキャパシタンスでありC0iはオブ
ジェクトがない時より少し前に同じトレース上で測定さ
れた値である。これら過去及び現在のキャパシタンス測
定値に関し、位置は次の様に表現される。
加算に対する乗算の分配性を利用して、この式は次式
と等しい様に見られる。
と等しい様に見られる。
ここで、分子（ニューメレイタ）及び分母（デノミネ
イタ）の負の項はオフセットで、オブジェクトがない時
のキャパシタンスのバックグランド値を表わす。もし分
子オフセットを表すのに項ONをかつ分母オフセットを表
すのに項ODを用いると、式３は次の様に書き直される。
イタ）の負の項はオフセットで、オブジェクトがない時
のキャパシタンスのバックグランド値を表わす。もし分
子オフセットを表すのに項ONをかつ分母オフセットを表
すのに項ODを用いると、式３は次の様に書き直される。
今、図８を参照すると、演算ユニット20は、Ｘの分子
及び分母アキュムレータ150及び152と、Ｙの分子及び分
母アキュムレータ154及び156を含んでいる。Ｘの分子及
び分母アキュムレータ150及び152と、Ｙの分子及び分母
アキュムレータ154及び156に対する演算数のデータソー
スは、図１のタッチ・センサ・アレイ22の各（Ｘ及び
Ｙ）方向のレジスタ138−１から138−６である。Ｘ及び
Ｙの分母アキュムレータ152及び156は、A/D変換からの
デジタル結果を加算する。Ｘ及びＹの分子アキュムレー
タ150及び154は、単純な和でなく、インプットデータの
荷重和を計算する。アキュムレータ150、152、154及び1
56は、当業者が直ちに理解できる様に、ハードウエア・
エレメントあるいはマイクロプロセッサ上を走るソフト
ウエアとして構成することが出来る。
及び分母アキュムレータ150及び152と、Ｙの分子及び分
母アキュムレータ154及び156を含んでいる。Ｘの分子及
び分母アキュムレータ150及び152と、Ｙの分子及び分母
アキュムレータ154及び156に対する演算数のデータソー
スは、図１のタッチ・センサ・アレイ22の各（Ｘ及び
Ｙ）方向のレジスタ138−１から138−６である。Ｘ及び
Ｙの分母アキュムレータ152及び156は、A/D変換からの
デジタル結果を加算する。Ｘ及びＹの分子アキュムレー
タ150及び154は、単純な和でなく、インプットデータの
荷重和を計算する。アキュムレータ150、152、154及び1
56は、当業者が直ちに理解できる様に、ハードウエア・
エレメントあるいはマイクロプロセッサ上を走るソフト
ウエアとして構成することが出来る。
図８から解る様に、分子アキュムレータ150及び154は
式４の次式を計算し、 分母アキュムレータ152及び156は式４の次式を計算す
る。
式４の次式を計算し、 分母アキュムレータ152及び156は式４の次式を計算す
る。
Ｘ及びＹの分子及び分母オフセット・レジスタ158、1
60、162及び164の内容は、加算器166、168、170及び172
においてアキュムレータ150、152、154及び156に記憶さ
れている結果から減じられる。加算器166はＸの分子オ
フセット・レジスタ158内に記憶されているオフセットO
NXを減じる。加算器168はＸの分母オフセットレジスタ1
60内に記憶されているオフセットODXを減じる。加算器1
70は、Ｘの分子オフセット・レジスタ162内に記憶され
ているオフセットONYを減じる。加算器172は、Ｙの分母
オフセットレジスタ164に記憶されているオフセットODY
を減じる。分子及び分母ペアは除算ブロック174及び176
により除算され、Ｘ及びＹ位置データを生成させ、Ｘ及
びＹ分母ペアはブロック178によって用いられて、Ｚ軸
（圧力）データを生じる。ブロック178により、行われ
る機能は後に開示される。オフセットODX、ONX、ODY及
びONYは較正ユニット180から命令が出れば、アキュムレ
ータの内容からサンプリングされる。
60、162及び164の内容は、加算器166、168、170及び172
においてアキュムレータ150、152、154及び156に記憶さ
れている結果から減じられる。加算器166はＸの分子オ
フセット・レジスタ158内に記憶されているオフセットO
NXを減じる。加算器168はＸの分母オフセットレジスタ1
60内に記憶されているオフセットODXを減じる。加算器1
70は、Ｘの分子オフセット・レジスタ162内に記憶され
ているオフセットONYを減じる。加算器172は、Ｙの分母
オフセットレジスタ164に記憶されているオフセットODY
を減じる。分子及び分母ペアは除算ブロック174及び176
により除算され、Ｘ及びＹ位置データを生成させ、Ｘ及
びＹ分母ペアはブロック178によって用いられて、Ｚ軸
（圧力）データを生じる。ブロック178により、行われ
る機能は後に開示される。オフセットODX、ONX、ODY及
びONYは較正ユニット180から命令が出れば、アキュムレ
ータの内容からサンプリングされる。
当業者は、本発明によるシステムのアーキテクチャア
は多くの方法で分配され、その方法のいくつかは、本発
明のシステムが接続されているホストコンピュータであ
ろうと、ここに述べる集積回路とホストコンピュータと
の間の任意のところにあろうと関係なく、マイクロプロ
セッサーの利便性を含むことを認識するだろう。本発明
の実施形態は、合計項を表す集計分子及び分母値が、処
理のためのON及びODオフセット値と共にそのようなマイ
クロプロセッサに送られたり、あるいは、全ての処理
が、該技術で知られているようにプログラム化されたマ
イクロプロセッサで達成されるような場合に、意図され
たものである。
は多くの方法で分配され、その方法のいくつかは、本発
明のシステムが接続されているホストコンピュータであ
ろうと、ここに述べる集積回路とホストコンピュータと
の間の任意のところにあろうと関係なく、マイクロプロ
セッサーの利便性を含むことを認識するだろう。本発明
の実施形態は、合計項を表す集計分子及び分母値が、処
理のためのON及びODオフセット値と共にそのようなマイ
クロプロセッサに送られたり、あるいは、全ての処理
が、該技術で知られているようにプログラム化されたマ
イクロプロセッサで達成されるような場合に、意図され
たものである。
まず分子及び分母アキュムレータ150、152、154及び1
56は、システム立ち上がりの間はゼロに設定される。も
し図７に示すような多重化されたA/Dコンバータが使用
されるなら、レジスター138−１の第１ワード内のデジ
タル化された電圧データ（サンプル／ホールド回路50−
１のアウトプットでの電圧を表わす）はアキュムレータ
の合計に加算され、その結果はアキュムレータに記憶さ
れる。続いてレジスタ138−２乃至138−６の第１ワード
に記憶されているデジタル化された電圧値（各々、サン
プル／ホールド回路50−５、50−９、50−17及び50−21
のアウトプットでの電圧を表わしている）はアキュムレ
ータの合計に加算され、その結果はアキュムレータに記
憶される。前述のようにA/Dコンバータ52−１乃至52−
６は、この時サンプル／ホールド回路50−２、50−６、
50−10、50−14、50−18及び50−22のアウトプットにあ
る電圧を変換したり、レジスタ138−１乃至138−６の第
２ワードの中のデジタル値を記憶しても良い。
56は、システム立ち上がりの間はゼロに設定される。も
し図７に示すような多重化されたA/Dコンバータが使用
されるなら、レジスター138−１の第１ワード内のデジ
タル化された電圧データ（サンプル／ホールド回路50−
１のアウトプットでの電圧を表わす）はアキュムレータ
の合計に加算され、その結果はアキュムレータに記憶さ
れる。続いてレジスタ138−２乃至138−６の第１ワード
に記憶されているデジタル化された電圧値（各々、サン
プル／ホールド回路50−５、50−９、50−17及び50−21
のアウトプットでの電圧を表わしている）はアキュムレ
ータの合計に加算され、その結果はアキュムレータに記
憶される。前述のようにA/Dコンバータ52−１乃至52−
６は、この時サンプル／ホールド回路50−２、50−６、
50−10、50−14、50−18及び50−22のアウトプットにあ
る電圧を変換したり、レジスタ138−１乃至138−６の第
２ワードの中のデジタル値を記憶しても良い。
次に、レジスタ138−１から138−６の第２ワードに記
憶されているデジタル化された電圧値（サンプル／ホー
ルド回路50−２、50−６、50−14、50−18及び50−22の
アウトプットでの電圧を各々表わしている）は、アキュ
ムレータの合計に加算され、その結果はアキュムレータ
に記憶される。
憶されているデジタル化された電圧値（サンプル／ホー
ルド回路50−２、50−６、50−14、50−18及び50−22の
アウトプットでの電圧を各々表わしている）は、アキュ
ムレータの合計に加算され、その結果はアキュムレータ
に記憶される。
引き続いて、レジスタ138−１乃至138−６の第１ワー
ドに記憶されているデジタル化された電圧値（各々サン
プル／ホールド回路50−３、50−７、50−11、50−15、
50−19及び50−23のアウトプットでの電圧を各々表わし
ている）はアキュムレータの合計に加算され、その結果
はアキュムレータに記憶され、次いで、レジスター138
−１乃至138−６の第２ワードに記憶されているデジタ
ル化された電圧値（サンプル／ホールド回路50−４、50
−８、50−12、50−16、50−20及び50−20及び50−24の
アウトプットでの電圧を各々表わしている）が同様に処
理されている。
ドに記憶されているデジタル化された電圧値（各々サン
プル／ホールド回路50−３、50−７、50−11、50−15、
50−19及び50−23のアウトプットでの電圧を各々表わし
ている）はアキュムレータの合計に加算され、その結果
はアキュムレータに記憶され、次いで、レジスター138
−１乃至138−６の第２ワードに記憶されているデジタ
ル化された電圧値（サンプル／ホールド回路50−４、50
−８、50−12、50−16、50−20及び50−20及び50−24の
アウトプットでの電圧を各々表わしている）が同様に処
理されている。
この時点で、上記複数のアキュムレータは個々のデジ
タル化された電圧値の全合計を有する。ON及びODオフセ
ット・レジスター158及び164に記憶されているデジタル
値は、今や分子及び分母アキュムレータに記憶されてい
る値から減じられる。除算器である除算ブロック174と1
76での除算演算は、次いで、荷重平均値計算を完了す
る。
タル化された電圧値の全合計を有する。ON及びODオフセ
ット・レジスター158及び164に記憶されているデジタル
値は、今や分子及び分母アキュムレータに記憶されてい
る値から減じられる。除算器である除算ブロック174と1
76での除算演算は、次いで、荷重平均値計算を完了す
る。
除算演算はまた、アキュムレータ内に記憶された上記
値を取り出したり又は記憶自身を実行することができる
外部マイクロプロセッサによって実行されてもよい。ON
及びODオフセット値は、現在外部マイクロプロセッサよ
り導出されるので、この除算演算により、その外部マイ
クロプロセッサに示される付加処理コストは最小にな
る。一方、この特定の目的のためのマイクロプロセッサ
は、ここで開示の発明から逸脱することなく、これらの
処理タスクを実行するために、チップ上に含まれてもよ
い。
値を取り出したり又は記憶自身を実行することができる
外部マイクロプロセッサによって実行されてもよい。ON
及びODオフセット値は、現在外部マイクロプロセッサよ
り導出されるので、この除算演算により、その外部マイ
クロプロセッサに示される付加処理コストは最小にな
る。一方、この特定の目的のためのマイクロプロセッサ
は、ここで開示の発明から逸脱することなく、これらの
処理タスクを実行するために、チップ上に含まれてもよ
い。
上に開示された処理は、約１ミリ秒以内で起こり、繰
り返し実行されるだろう。現行のマウスの標準は、位置
情報を１秒間に40回更新しており、このようにして、本
発明の装置は容易にこの繰り返し速度で実行される。
り返し実行されるだろう。現行のマウスの標準は、位置
情報を１秒間に40回更新しており、このようにして、本
発明の装置は容易にこの繰り返し速度で実行される。
本発明で使われている方法の特性から考えると、本発
明のシステムに付加的ハードウエアを要せずに付加的な
ノイズの除去を提供することが考えられる。上に開示さ
れた過程が実行された後、アキュムレータは空にされ、
プロセスが繰り返されることが明白である一方、上記値
はまたアキュムレータに残存することが許されてもよ
い。もし、これが行われると、平均化機能が実行され
て、さらにノイズを除去する。本発明のこの態様による
と、多くのサンプルが取られ、処理シーケンスの終でそ
れらを空にせずにアキュムレータを通過させられる。好
ましくは、25個のサンプルは、単一の除算の結果がシス
テムによって使用するために取り入れられる前に、処理
され、このようにして、遷移システムノイズのスパイク
の影響を大きく減じる。当業者は、アキュムレータを空
にする前に採られるサンプルの数は、データ捕捉速度、
データ処理率のような要因により左右される設計選択の
問題であると理解するであろう。
明のシステムに付加的ハードウエアを要せずに付加的な
ノイズの除去を提供することが考えられる。上に開示さ
れた過程が実行された後、アキュムレータは空にされ、
プロセスが繰り返されることが明白である一方、上記値
はまたアキュムレータに残存することが許されてもよ
い。もし、これが行われると、平均化機能が実行され
て、さらにノイズを除去する。本発明のこの態様による
と、多くのサンプルが取られ、処理シーケンスの終でそ
れらを空にせずにアキュムレータを通過させられる。好
ましくは、25個のサンプルは、単一の除算の結果がシス
テムによって使用するために取り入れられる前に、処理
され、このようにして、遷移システムノイズのスパイク
の影響を大きく減じる。当業者は、アキュムレータを空
にする前に採られるサンプルの数は、データ捕捉速度、
データ処理率のような要因により左右される設計選択の
問題であると理解するであろう。
本発明のシステムは、部品の老化、湿気によるキャパ
シタンスの変化、接触表面の汚れなどの様な変化する条
件に適応することができる。更に、本発明は効果的に周
囲ノイズを最小にする。本発明によると、これらの効果
は３通りの方法で考慮される。先ず、オフセット値ON及
びODは、変化する条件を調節するために動的に更新され
る。第２に、サーボフィードバック回路は電荷積分回路
44−１から44−ｎのバイアスを設定するために用いられ
るバイアス電圧を決定するために与えられている。第３
に、前にここで開示されたように、A/DコンバータのVma
xおよびVminのための参照電圧も、ノイズ・マージンに
対する信号を増大させるように動的に変更される。
シタンスの変化、接触表面の汚れなどの様な変化する条
件に適応することができる。更に、本発明は効果的に周
囲ノイズを最小にする。本発明によると、これらの効果
は３通りの方法で考慮される。先ず、オフセット値ON及
びODは、変化する条件を調節するために動的に更新され
る。第２に、サーボフィードバック回路は電荷積分回路
44−１から44−ｎのバイアスを設定するために用いられ
るバイアス電圧を決定するために与えられている。第３
に、前にここで開示されたように、A/DコンバータのVma
xおよびVminのための参照電圧も、ノイズ・マージンに
対する信号を増大させるように動的に変更される。
図９を参照すると、図８の演算ユニットと共に使うこ
とができる較正ユニット150のブロック図が示されてい
る。較正ユニット150はアルゴリズムを実行し、指ある
いは他の導電性オブジェクトがタッチ・センサ・アレイ
22に近くない時の決定を試みることにより分子及び分母
オフセット値を設定する。
とができる較正ユニット150のブロック図が示されてい
る。較正ユニット150はアルゴリズムを実行し、指ある
いは他の導電性オブジェクトがタッチ・センサ・アレイ
22に近くない時の決定を試みることにより分子及び分母
オフセット値を設定する。
前に開示されたように、ON及びODオフセット値は、オ
ブジェクトが無い場合のアレイキャパシタンスのベース
ライン値を表わす。本発明によると、これらの値も更新
される。というのは、低すぎたり高すぎたりするベース
ライン・レベルは、誤差の符号に依存して、オブジェク
トの自明な位置を変動させる効果を持っているからであ
る。これらの値は、オブジェクトがセンサ・アレイ22に
無いときに読まれた値を選択することにより設定され
る。いつオブジェクトがセンサ・アレイ22にないかを
“知る”外部的方法は無いので、本発明のもう１つの態
様によるアルゴリズムが用いられ、これらのオフセット
値が設定され動的に更新される。較正ユニットが、指が
無い時にＺ値の中の代表値として表われるＺ値を見たと
き、較正ユニットはオフセット・レジスタ（図８の15
8、160、162及び164）に知らせ、アキュムレータの現在
値から再ロードされる。本発明の現在好まれてる実施形
態によれば、オフセット値を更新する決定は、Ｘあるい
はＹ方向の唯一つの方向におけるタッチ・センサ・アレ
イ22の挙動に基づいているが、その決定がなされると、
４つのオフセット（ONX、ODX、ONY及びODY）は全て更新
される。本発明の他の実施形態では、更新の決定は、こ
こに行われる基準により、各方向個々に行う事が出来
る。
ブジェクトが無い場合のアレイキャパシタンスのベース
ライン値を表わす。本発明によると、これらの値も更新
される。というのは、低すぎたり高すぎたりするベース
ライン・レベルは、誤差の符号に依存して、オブジェク
トの自明な位置を変動させる効果を持っているからであ
る。これらの値は、オブジェクトがセンサ・アレイ22に
無いときに読まれた値を選択することにより設定され
る。いつオブジェクトがセンサ・アレイ22にないかを
“知る”外部的方法は無いので、本発明のもう１つの態
様によるアルゴリズムが用いられ、これらのオフセット
値が設定され動的に更新される。較正ユニットが、指が
無い時にＺ値の中の代表値として表われるＺ値を見たと
き、較正ユニットはオフセット・レジスタ（図８の15
8、160、162及び164）に知らせ、アキュムレータの現在
値から再ロードされる。本発明の現在好まれてる実施形
態によれば、オフセット値を更新する決定は、Ｘあるい
はＹ方向の唯一つの方向におけるタッチ・センサ・アレ
イ22の挙動に基づいているが、その決定がなされると、
４つのオフセット（ONX、ODX、ONY及びODY）は全て更新
される。本発明の他の実施形態では、更新の決定は、こ
こに行われる基準により、各方向個々に行う事が出来
る。
較正アルゴリズムは、分母アキュムレータ値の選択さ
れた１つの値での変化をモニターすることにより作動す
る。本発明によると、タッチ・センサ・アレイ22の導電
性ラインの複数組の中の１つのキャパシタンスの変化に
対する感度は、タッチ・センサ・アレイ22内の導電性ラ
インの複数組の中の他の１つのキャパシタンスの変化に
対する感度よりも大きいということが観察された。経験
が示唆するところによると、キャパシタンス変化に対す
るよりも大きな感度を有する導電性ラインの組は、他方
向に沿って物理的に導電性ラインの上部に置かれ、従っ
て、タッチ・センサ・アレイ22の接触表面に最も近いと
いうものである。導電性ラインの上部の組は、導電性ラ
インの下部の組をセンサ・アレイ22の表面上部に起こる
キャパシタンス変化から部分的に遮蔽する傾向がある。
れた１つの値での変化をモニターすることにより作動す
る。本発明によると、タッチ・センサ・アレイ22の導電
性ラインの複数組の中の１つのキャパシタンスの変化に
対する感度は、タッチ・センサ・アレイ22内の導電性ラ
インの複数組の中の他の１つのキャパシタンスの変化に
対する感度よりも大きいということが観察された。経験
が示唆するところによると、キャパシタンス変化に対す
るよりも大きな感度を有する導電性ラインの組は、他方
向に沿って物理的に導電性ラインの上部に置かれ、従っ
て、タッチ・センサ・アレイ22の接触表面に最も近いと
いうものである。導電性ラインの上部の組は、導電性ラ
インの下部の組をセンサ・アレイ22の表面上部に起こる
キャパシタンス変化から部分的に遮蔽する傾向がある。
指の圧力はセンサライン上で測定されたキャパシタン
スを合計することにより得られる。この値は、オフセッ
トODを減じた後に分母アキュムレータに既にある。もし
その圧力が適当なしきい値を越えれば指は存在する。こ
のしきい値は経験的に選定でき、表面材料と回路タイミ
ングの関数である。このしきい値は個々のユーザの好み
に合うように調節されてもよい。
スを合計することにより得られる。この値は、オフセッ
トODを減じた後に分母アキュムレータに既にある。もし
その圧力が適当なしきい値を越えれば指は存在する。こ
のしきい値は経験的に選定でき、表面材料と回路タイミ
ングの関数である。このしきい値は個々のユーザの好み
に合うように調節されてもよい。
装置により報告された圧力は、図８のブロック178で
実施されるようにＸ及びＹ方向に対する分母の簡単な関
数ｆ（XD,YD）である。可能な機能は、１つの好ましい
分母値を選択したり、あるいは分母を合計したりするこ
とを含む。好ましい本実施形態では、二つの分母のより
小さい方が選ばれる。この選択は、Ｘセンサが有効なデ
ータを生成するがＹセンサがそうでない場合、あるいは
その逆である場合に、もし指がパッドの端部を少しはな
れて動くと圧力をしきい値以下にさせる望ましい効果を
有する。これは電子ベゼルとして振る舞い、センサ領域
の縁での機械的ベゼルとしての代わりをすることが出来
る。
実施されるようにＸ及びＹ方向に対する分母の簡単な関
数ｆ（XD,YD）である。可能な機能は、１つの好ましい
分母値を選択したり、あるいは分母を合計したりするこ
とを含む。好ましい本実施形態では、二つの分母のより
小さい方が選ばれる。この選択は、Ｘセンサが有効なデ
ータを生成するがＹセンサがそうでない場合、あるいは
その逆である場合に、もし指がパッドの端部を少しはな
れて動くと圧力をしきい値以下にさせる望ましい効果を
有する。これは電子ベゼルとして振る舞い、センサ領域
の縁での機械的ベゼルとしての代わりをすることが出来
る。
図８の例に於いて、Ｙ分母が最も感度が良好なので、
モニタ用に選ばれる。選ばれた分母は較正アルゴリズム
用にＺと称する。この分母に対する現在の記憶オフセッ
ト値はOzと称する。
モニタ用に選ばれる。選ばれた分母は較正アルゴリズム
用にＺと称する。この分母に対する現在の記憶オフセッ
ト値はOzと称する。
較正アルゴリズムの最終目標は、静止しているＺレベ
ルのゆっくりした変動を追跡することであり、一方では
指に対して確実に較正しないことと、またノイズから発
生する瞬間スパイクの較正をやらないことである。当業
者にとって次の開示から明らかになると思われるが、較
正アルゴリズムは、デジタルあるいはアナログのハード
ウエアあるいは、ソフトウエアで実行されるであろう。
実際に発明者により実験された現行の実施形態では、較
正アルゴリズムはソフトウエアで実行された。
ルのゆっくりした変動を追跡することであり、一方では
指に対して確実に較正しないことと、またノイズから発
生する瞬間スパイクの較正をやらないことである。当業
者にとって次の開示から明らかになると思われるが、較
正アルゴリズムは、デジタルあるいはアナログのハード
ウエアあるいは、ソフトウエアで実行されるであろう。
実際に発明者により実験された現行の実施形態では、較
正アルゴリズムはソフトウエアで実行された。
Ｚ値が較正ユニットに到達すると、フィルタ182を通
過する。フィルタ182と一緒に動作するヒストリ・バッ
ファ184は、最近のＺ値の“ランニング平均”を保持す
る。新しいＺ値が到達すると、現在作動中の平均値Fzは
式にしたがって更新される。
過する。フィルタ182と一緒に動作するヒストリ・バッ
ファ184は、最近のＺ値の“ランニング平均”を保持す
る。新しいＺ値が到達すると、現在作動中の平均値Fzは
式にしたがって更新される。
新Fz＝α（旧Fz）＋（１−α）Ｚ
ここでαは０と１の間の一定の係数で典型的には１に
近く、Ｚは現在のＺ値である。好ましい実施形態では、
αは約0.95である。その意向は、FzがＺにおける短い摂
動（perturbations）に大きく影響されなくて、ゆっく
りとした変動に十分緩慢に変化する様にするためであ
る。
近く、Ｚは現在のＺ値である。好ましい実施形態では、
αは約0.95である。その意向は、FzがＺにおける短い摂
動（perturbations）に大きく影響されなくて、ゆっく
りとした変動に十分緩慢に変化する様にするためであ
る。
フィルタ182はコントロール・ユニット186から信号EN
ABLEを受け取る。ランニング平均Fzは、ENABLEが印加さ
れる時のみ、新しいＺ値に基づいて更新される。ENABLE
は非印加されると、Fzは一定にとどまり現在のＺに影響
を受けなくなる。
ABLEを受け取る。ランニング平均Fzは、ENABLEが印加さ
れる時のみ、新しいＺ値に基づいて更新される。ENABLE
は非印加されると、Fzは一定にとどまり現在のＺに影響
を受けなくなる。
ヒストリバッファ184は、幾つかの最も最近のFz値を
記録する。本実施形態では、ヒストリバッファ184は２
つ前のFz値までを記録する。ヒストリバッファ184はシ
フトレジスタ、サーキュラキュー、又はアナログ遅延ラ
インとして実行されてもよい。ヒストリバッファ184が
コントロールユニット186からREWIND信号を受け取る
と、現状の稼働時平均値Fzを最も古く記憶された値に再
記憶させる。それはまるでフィルタ182が、ヒストリバ
ッファ184の深さに対応する時間の間、“遡及的に”不
具にされたかの様である。ヒストリバッファ184の目的
は、その様な不具を許容することである。
記録する。本実施形態では、ヒストリバッファ184は２
つ前のFz値までを記録する。ヒストリバッファ184はシ
フトレジスタ、サーキュラキュー、又はアナログ遅延ラ
インとして実行されてもよい。ヒストリバッファ184が
コントロールユニット186からREWIND信号を受け取る
と、現状の稼働時平均値Fzを最も古く記憶された値に再
記憶させる。それはまるでフィルタ182が、ヒストリバ
ッファ184の深さに対応する時間の間、“遡及的に”不
具にされたかの様である。ヒストリバッファ184の目的
は、その様な不具を許容することである。
現状の稼働時平均値Fzは、現在のＺと現在のオフセッ
トOzと、絶対差分ユニット188並びに190、及びコンパレ
ータ192により比較される。絶対差分ユニット188はＺ及
びFzを減じ、その差の絶対値を出力する。絶対差ユニッ
ト190は、OZ値とFZ値を減算し、その差の絶対値を出力
する。コンパレータ192は、もし絶対差分ユニット188の
出力が、絶対差分ユニット190より小さい、即ちもしFz
がOzよりもＺに近いとき、UPDATE信号を印加する。この
UPDATE信号は、Ｚの平均値が新しい静止レベルに移る時
は印加される傾向となるであろう。その信号は、Ｚが通
常の静止レベルからそれて少し変化したとき印加されな
い傾向がある。フィルター定数αは、この目的のために
“少し”と考えられる変化度を決定する。
トOzと、絶対差分ユニット188並びに190、及びコンパレ
ータ192により比較される。絶対差分ユニット188はＺ及
びFzを減じ、その差の絶対値を出力する。絶対差ユニッ
ト190は、OZ値とFZ値を減算し、その差の絶対値を出力
する。コンパレータ192は、もし絶対差分ユニット188の
出力が、絶対差分ユニット190より小さい、即ちもしFz
がOzよりもＺに近いとき、UPDATE信号を印加する。この
UPDATE信号は、Ｚの平均値が新しい静止レベルに移る時
は印加される傾向となるであろう。その信号は、Ｚが通
常の静止レベルからそれて少し変化したとき印加されな
い傾向がある。フィルター定数αは、この目的のために
“少し”と考えられる変化度を決定する。
減算ユニット194は簡易な減算器で、ＺとOzとの間の
符号を有する指示差（signed diffrence）を計算する。
この減算器は図８の減算器172とともに実質的に余分で
あり、従って実際の実行の時に合併させてもよい。減算
器のアウトプットCzは較正されたＺ値、即ち指の圧力の
推定値である。この圧力値は、コンパレータ196及び198
により、正及び負のＺのしきい値と比較される。これら
のしきい値は、実質的に大きさが等しい必要はないが、
ZTH及び−ZTHとして示される。
符号を有する指示差（signed diffrence）を計算する。
この減算器は図８の減算器172とともに実質的に余分で
あり、従って実際の実行の時に合併させてもよい。減算
器のアウトプットCzは較正されたＺ値、即ち指の圧力の
推定値である。この圧力値は、コンパレータ196及び198
により、正及び負のＺのしきい値と比較される。これら
のしきい値は、実質的に大きさが等しい必要はないが、
ZTH及び−ZTHとして示される。
もし圧力信号CzがZTHよりも大きいと、信号FINGERは
印加され、指の存在の可能性を指示する。較正ユニット
で使われるしきい値ZTHは、指の存在を検出するために
残りのシステムにより使われるそれに類似しており、あ
るいは、異なった値を持つかもしれない。本実施形態に
おいて、較正ZTHは較正ユニットが指の存在について保
守的選択をするのを保証すべく、主なZTHよりも多少低
めに設定される。
印加され、指の存在の可能性を指示する。較正ユニット
で使われるしきい値ZTHは、指の存在を検出するために
残りのシステムにより使われるそれに類似しており、あ
るいは、異なった値を持つかもしれない。本実施形態に
おいて、較正ZTHは較正ユニットが指の存在について保
守的選択をするのを保証すべく、主なZTHよりも多少低
めに設定される。
もし圧力信号Czが−ZTHより小さいと、信号FORCEが印
加される。Ozは指が不在での静止値に等しいとされてお
り、指はセンサ・キャパシタンスを増大させるだけで、
またこのようにしてＺの値を減少させるので、Czが大き
く負にあることは、装置が直前に遠ざかった指に対し不
正確に較正されたに違いないことを意味している。較正
ロジック200は、指がもはや存在しない以上、再較正を
実施するために、この事実を使う。
加される。Ozは指が不在での静止値に等しいとされてお
り、指はセンサ・キャパシタンスを増大させるだけで、
またこのようにしてＺの値を減少させるので、Czが大き
く負にあることは、装置が直前に遠ざかった指に対し不
正確に較正されたに違いないことを意味している。較正
ロジック200は、指がもはや存在しない以上、再較正を
実施するために、この事実を使う。
コントロール・ロジック186は稼働時平均値Fzを、指
が存在する時に発生するＺ値に影響されないようにする
役目がある。アウトプットのENABLEは、FINGER信号が真
の時には一般的にオフに、FINGER信号が偽の時には一般
的にオンになる。しかし、FINGERが偽から真になると、
コントロール・ロジック186もREWIND信号を発生する。F
INGERが真から偽に変わると、コントロール・ロジック1
86は短時間（ヒストリバッファの深さに応じて）ENABLE
を印加する前に待機する。このようにして、稼働時平均
値は、指が存在する時はいつでも、又指が存在する前後
の短時間にＺに追随するのを阻止される。
が存在する時に発生するＺ値に影響されないようにする
役目がある。アウトプットのENABLEは、FINGER信号が真
の時には一般的にオフに、FINGER信号が偽の時には一般
的にオンになる。しかし、FINGERが偽から真になると、
コントロール・ロジック186もREWIND信号を発生する。F
INGERが真から偽に変わると、コントロール・ロジック1
86は短時間（ヒストリバッファの深さに応じて）ENABLE
を印加する前に待機する。このようにして、稼働時平均
値は、指が存在する時はいつでも、又指が存在する前後
の短時間にＺに追随するのを阻止される。
較正ロジック200は、３つのコンパレータ192、196及
び198の出力から信号RECALを発生させる。RECALが印加
されると、オフセットレジスタON及びODは、現在のアキ
ュムレータ値から再ロードされる。RECALは次のロジッ
ク式から生じる。
び198の出力から信号RECALを発生させる。RECALが印加
されると、オフセットレジスタON及びODは、現在のアキ
ュムレータ値から再ロードされる。RECALは次のロジッ
ク式から生じる。
RECAL＝FORCE又は（UPDATA及びNOT FINGER）
加えて、このシステムがまず、電荷積分器及び他の回
路が安定するのを待つ短期間の後に初期化されると、較
正ロジック200はRECALを印加する準備を行う。
路が安定するのを待つ短期間の後に初期化されると、較
正ロジック200はRECALを印加する準備を行う。
コントロール・ロジック186及び較正ロジック200の記
述から、当業者にとって、これらのブロックは、従来の
ロジックを使って簡単でごく普通のロジック設計として
容易に構成できることは明白である。
述から、当業者にとって、これらのブロックは、従来の
ロジックを使って簡単でごく普通のロジック設計として
容易に構成できることは明白である。
いかなる当業者にとっても、述べている較正アルゴリ
ズムは、該発明の電荷積分器及びアキュムレータの特定
のシステムにとって特別なものではないということは明
白なはずである。むしろそれは、近接さや圧力のデータ
を生成するあらゆるタッチセンサに使用できるし、そこ
では、指がない又は偽のノイズがある時は、センサ状態
を反映した較正点を維持することが所望される。
ズムは、該発明の電荷積分器及びアキュムレータの特定
のシステムにとって特別なものではないということは明
白なはずである。むしろそれは、近接さや圧力のデータ
を生成するあらゆるタッチセンサに使用できるし、そこ
では、指がない又は偽のノイズがある時は、センサ状態
を反映した較正点を維持することが所望される。
図10をここで参照すると、本発明で有用なバイアス電
圧発生回路46が概略図の形で示されている。本発明の好
ましい実施形態によると、電荷積分回路44−１乃至44−
ｎのバイアストランジスタのＰチャンネルmosトランジ
スタ108（図4b）のすべてのものは、バイアス電圧の単
一のソースに接続されたゲートを有しているが、当業者
は他の配置も可能であることを認識するだろう。電荷積
分回路44−１乃至44−ｎにより必要とされるバイアス電
圧を発生するのには多くの方法がある。
圧発生回路46が概略図の形で示されている。本発明の好
ましい実施形態によると、電荷積分回路44−１乃至44−
ｎのバイアストランジスタのＰチャンネルmosトランジ
スタ108（図4b）のすべてのものは、バイアス電圧の単
一のソースに接続されたゲートを有しているが、当業者
は他の配置も可能であることを認識するだろう。電荷積
分回路44−１乃至44−ｎにより必要とされるバイアス電
圧を発生するのには多くの方法がある。
図10の考察から示されるように、バイアス電圧発生回
路46は過制御サーボシステムである。電荷積分回路44−
１乃至44−ｎの代表的な１つの電流源機能に近似する参
照源は、プレートの１つをアースされたコンデンサ202
を含んでいる。そのプレートの他の１つは、第１パスゲ
ート204を介してVDD電源装置に、かつ第２パスゲート20
8を介して電流源トランジスタ206に接続されている。フ
ィルター回路48−１乃至48−ｎと同一で、フィルター回
路48−１乃至48−ｎと同一の信号により制御されるフィ
ルター回路210は、フィルター＆サンプル／ホールド回
路48−１乃至48−ｎがタッチ・センサ・アレイ22内のセ
ンサ導電体キャパシタンス上の電圧をサンプリングする
のと同じ方法でコンデンサ202上の電圧をサンプリング
するために接続されている。
路46は過制御サーボシステムである。電荷積分回路44−
１乃至44−ｎの代表的な１つの電流源機能に近似する参
照源は、プレートの１つをアースされたコンデンサ202
を含んでいる。そのプレートの他の１つは、第１パスゲ
ート204を介してVDD電源装置に、かつ第２パスゲート20
8を介して電流源トランジスタ206に接続されている。フ
ィルター回路48−１乃至48−ｎと同一で、フィルター回
路48−１乃至48−ｎと同一の信号により制御されるフィ
ルター回路210は、フィルター＆サンプル／ホールド回
路48−１乃至48−ｎがタッチ・センサ・アレイ22内のセ
ンサ導電体キャパシタンス上の電圧をサンプリングする
のと同じ方法でコンデンサ202上の電圧をサンプリング
するために接続されている。
フィルター回路210の出力は、約0.1−0.2μＡの範囲
のバイアス電流を持つ弱トランス・コンダクタンス増幅
器212の非反転入力に与えられる。トランス・コンダク
タンス増幅器212の反転入力は、例えばダイオード214及
び抵抗器216より発生する約１ボルトの定電圧に接続さ
れる。トランス・コンダクタンス増幅器212の出力は、
コンデンサ218と、パスゲート222を介してコンデンサ22
0とにより切り換えられる。コンデンサ220はコンデンサ
218よりかなり大きくなるように選択される。本発明の
典型的な実施形態では、コンデンサ218は約0.2pFで、コ
ンデンサ220は約10pFである。
のバイアス電流を持つ弱トランス・コンダクタンス増幅
器212の非反転入力に与えられる。トランス・コンダク
タンス増幅器212の反転入力は、例えばダイオード214及
び抵抗器216より発生する約１ボルトの定電圧に接続さ
れる。トランス・コンダクタンス増幅器212の出力は、
コンデンサ218と、パスゲート222を介してコンデンサ22
0とにより切り換えられる。コンデンサ220はコンデンサ
218よりかなり大きくなるように選択される。本発明の
典型的な実施形態では、コンデンサ218は約0.2pFで、コ
ンデンサ220は約10pFである。
コンデンサ220はＮチャンネルMOSトランジスタ224の
ゲートに接続され、上記ＮチャンネルMOSトランジスタ2
24は、ＰチャンネルMOSトランジスタ226のドレイン及び
ゲートに接続されたドレインと、ＮチャンネルMOSトラ
ンジスタ228のドレインとゲートに接続されたソースと
を有する。ＰチャンネルMOSトランジスタ226のソースは
VDDに接続され、ＮチャンネルMOSトランジスタ228のソ
ースはアースに接続されている。トランジスタ224及び2
28の共通のドレインの接続はバイアス電圧アウトプット
・ノードである。
ゲートに接続され、上記ＮチャンネルMOSトランジスタ2
24は、ＰチャンネルMOSトランジスタ226のドレイン及び
ゲートに接続されたドレインと、ＮチャンネルMOSトラ
ンジスタ228のドレインとゲートに接続されたソースと
を有する。ＰチャンネルMOSトランジスタ226のソースは
VDDに接続され、ＮチャンネルMOSトランジスタ228のソ
ースはアースに接続されている。トランジスタ224及び2
28の共通のドレインの接続はバイアス電圧アウトプット
・ノードである。
オプションのパスゲート230は、パスゲート234を介し
て定電圧ソース（例えば約２ボルト）とコンデンサ220
の間で接続される。パスゲート230は、立ち上がり時に
コンデンサ220を一定電圧に充電することによりバイア
ス発生回路46を初期化するために用いられてもよい。
て定電圧ソース（例えば約２ボルト）とコンデンサ220
の間で接続される。パスゲート230は、立ち上がり時に
コンデンサ220を一定電圧に充電することによりバイア
ス発生回路46を初期化するために用いられてもよい。
各サンプリング期間の間に、フィルタ回路210は新し
いサンプルをとる。上記新しいサンプルが以前のサンプ
ルと異なる場合は、トランス・コンダクタンス増幅器21
2のアウトプット電圧が変化しコンデンサ218を充放電し
て新しい電圧にすることを始める。パスゲート222は短
時間の間（即ち、約１μsec）オンにされ、コンデンサ2
18及び220上の電圧は自身を平均化しようと試みる。コ
ンデンサ218及び220の間のサイズの違いが大きいため、
コンデンサ218は、パスゲート222が開の時の期間にその
電圧を等しくするための電荷を十分に供給できない。こ
の配置は、大きなバイアス電圧がサイクルからサイクル
で起こらないようにする。
いサンプルをとる。上記新しいサンプルが以前のサンプ
ルと異なる場合は、トランス・コンダクタンス増幅器21
2のアウトプット電圧が変化しコンデンサ218を充放電し
て新しい電圧にすることを始める。パスゲート222は短
時間の間（即ち、約１μsec）オンにされ、コンデンサ2
18及び220上の電圧は自身を平均化しようと試みる。コ
ンデンサ218及び220の間のサイズの違いが大きいため、
コンデンサ218は、パスゲート222が開の時の期間にその
電圧を等しくするための電荷を十分に供給できない。こ
の配置は、大きなバイアス電圧がサイクルからサイクル
で起こらないようにする。
コンデンサ202は、可能な限りセンサ・アレイ・チャ
ンネルの１つのように見えるべきで、典型的なセンサラ
インのバックグランド・キャパシタンスに等しい値を持
つべきである（即ち、オブジェクトが近接又は存在して
ない場合のキャパシタンスコンポーネント）。コンデン
サ202はいくつかの方法で形成される。コンデンサ202
は、アクティブ・センサラインの１つに近接させて構成
されてかつ、センサアレイの１部におけるアースプレー
トなどにより指のキャパシタンスから遮蔽された余分の
センサラインをセンサ・アレイの１部に備えても良い。
あるいは代わって、コンデンサ202は、積分回路に形成
される又はそれに接続されるコンデンサであり、典型的
センサラインのそれに適合するように選定された値を持
っている。この点において、コンデンサ202とフィルタ
ー回路210とを備える信号源は、Vmax及びVmin参照電圧
を発生するための回路網に多少似ていて、その点ではそ
れは典型的センサ・ラインをまねている。
ンネルの１つのように見えるべきで、典型的なセンサラ
インのバックグランド・キャパシタンスに等しい値を持
つべきである（即ち、オブジェクトが近接又は存在して
ない場合のキャパシタンスコンポーネント）。コンデン
サ202はいくつかの方法で形成される。コンデンサ202
は、アクティブ・センサラインの１つに近接させて構成
されてかつ、センサアレイの１部におけるアースプレー
トなどにより指のキャパシタンスから遮蔽された余分の
センサラインをセンサ・アレイの１部に備えても良い。
あるいは代わって、コンデンサ202は、積分回路に形成
される又はそれに接続されるコンデンサであり、典型的
センサラインのそれに適合するように選定された値を持
っている。この点において、コンデンサ202とフィルタ
ー回路210とを備える信号源は、Vmax及びVmin参照電圧
を発生するための回路網に多少似ていて、その点ではそ
れは典型的センサ・ラインをまねている。
更にもう１つの変形例として、実際のセンサ・ライン
の１つが、バイアス電圧を設定するために使われてもよ
い。２つの端部センサライン上の測定された電圧は比較
されてもよいし、そして最低値を有するものは、もし指
あるいは他のオブジェクトがセンサ・アレイに接近して
いるならば、それはそのアレイの反対側端部に位置する
センサラインにはないであろう、という原理に基づいて
選定されてもよい。
の１つが、バイアス電圧を設定するために使われてもよ
い。２つの端部センサライン上の測定された電圧は比較
されてもよいし、そして最低値を有するものは、もし指
あるいは他のオブジェクトがセンサ・アレイに接近して
いるならば、それはそのアレイの反対側端部に位置する
センサラインにはないであろう、という原理に基づいて
選定されてもよい。
本発明のタッチ・センサシステムの増大した感度は人
間が使用し易くなる軽い指のインプットタッチを可能に
する。増大した感度は、他のインプットオブジェクト、
例えばペンスタイリなどを使用しやすくする。更にこの
感度はより厚い保護層あるいは異なった材料に対しトレ
ードオフを可能にし、この両方によって低い製造コスト
が可能になる。
間が使用し易くなる軽い指のインプットタッチを可能に
する。増大した感度は、他のインプットオブジェクト、
例えばペンスタイリなどを使用しやすくする。更にこの
感度はより厚い保護層あるいは異なった材料に対しトレ
ードオフを可能にし、この両方によって低い製造コスト
が可能になる。
より大きなノイズの除去は使用中におけるより大きな
柔軟性を可能にし、スプリアスノイズ問題に対する感度
を減少させる。２つの技術が用いられ、これはほとんど
のノイズの除去のメリットを引き出す。
柔軟性を可能にし、スプリアスノイズ問題に対する感度
を減少させる。２つの技術が用いられ、これはほとんど
のノイズの除去のメリットを引き出す。
本発明に使われているドライブとセンス技術により、
データ捕捉速度は、従来技術に比べ30のファクタだけ増
大された。これはいくつかの明白な副次的効果を提供す
る。まず信号処理の同じレベルに対し、その回路網は殆
どの時間オフにでき、デザインのアナログ部分で約30の
ファクタほど電力消費を減じることができる。第２によ
り多くのデータが利用できるのでフィルタリングのよう
な信号処理やジェスチャー認識がより多く実施できる。
データ捕捉速度は、従来技術に比べ30のファクタだけ増
大された。これはいくつかの明白な副次的効果を提供す
る。まず信号処理の同じレベルに対し、その回路網は殆
どの時間オフにでき、デザインのアナログ部分で約30の
ファクタほど電力消費を減じることができる。第２によ
り多くのデータが利用できるのでフィルタリングのよう
な信号処理やジェスチャー認識がより多く実施できる。
本発明に使われているセンサ電子回路は非常に頑健で
あり、プロセスやシステムのエラーを較正する。それは
センサからのキャパシタンス情報を処理し、デジタル情
報を例えばマイクロプロセッサである外部装置に与え
る。
あり、プロセスやシステムのエラーを較正する。それは
センサからのキャパシタンス情報を処理し、デジタル情
報を例えばマイクロプロセッサである外部装置に与え
る。
本発明のユニークな物理的特色のために、今までは不
可能であったいくつかの人間工学的に興味深い応用例が
ある。現在、マウスやトラックボールは、携帯コンピュ
ータ上で使うのは物理的に不便である。本発明はそれら
の装置に置換わる、非常に便利で使用し易いカーソル位
置解決策を提供する。
可能であったいくつかの人間工学的に興味深い応用例が
ある。現在、マウスやトラックボールは、携帯コンピュ
ータ上で使うのは物理的に不便である。本発明はそれら
の装置に置換わる、非常に便利で使用し易いカーソル位
置解決策を提供する。
マウス・タイプのアプリケーションにおいては、本発
明のセンサは、例えば携帯コンピュータ内の“スペース
バー”キーの下のような便利な位置に置いてもよい。こ
の位置に置かれると、ユーザーの親指は、コンピュータ
スクリーン上のカーソル位置を制御するために、センサ
上で位置ポインタとして使用してもよい。カーソルは、
ユーザーの指がキーボードから離れる必要がなく動かさ
れる。人間工学的にこれはトラックボールを有するマッ
キントッシュ・パワーブックの概念と類似しているが、
本発明はトラックボールと比較し大きさの点で有意義な
メリットがある。この基本的アイディアの拡張は、２つ
のセンサが更に多くの特徴コントロールのために“スペ
ースバー”キーの下に置くことができたことにおいて、
可能である。
明のセンサは、例えば携帯コンピュータ内の“スペース
バー”キーの下のような便利な位置に置いてもよい。こ
の位置に置かれると、ユーザーの親指は、コンピュータ
スクリーン上のカーソル位置を制御するために、センサ
上で位置ポインタとして使用してもよい。カーソルは、
ユーザーの指がキーボードから離れる必要がなく動かさ
れる。人間工学的にこれはトラックボールを有するマッ
キントッシュ・パワーブックの概念と類似しているが、
本発明はトラックボールと比較し大きさの点で有意義な
メリットがある。この基本的アイディアの拡張は、２つ
のセンサが更に多くの特徴コントロールのために“スペ
ースバー”キーの下に置くことができたことにおいて、
可能である。
カーソル・フィードバックを有するコンピュータ・デ
ィスプレイは、非常に一般的な応用分野の１つの小さな
例であり、そこではディスプレイは、光あるいは、LED'
sのフィールド、LCDディスプレイあるいはCRTになり得
る。例としては、実験設備上のタッチ・コントロールが
あり、そこではこの設備はノブ／ボタン／タッチスクリ
ーンの組合せを用いる。このインターフェースの明瞭に
する能力のために、１つあるいは、もっと多くのこれら
のインプットは、本発明に関して述べられるインプット
の１つへと併合することができる。
ィスプレイは、非常に一般的な応用分野の１つの小さな
例であり、そこではディスプレイは、光あるいは、LED'
sのフィールド、LCDディスプレイあるいはCRTになり得
る。例としては、実験設備上のタッチ・コントロールが
あり、そこではこの設備はノブ／ボタン／タッチスクリ
ーンの組合せを用いる。このインターフェースの明瞭に
する能力のために、１つあるいは、もっと多くのこれら
のインプットは、本発明に関して述べられるインプット
の１つへと併合することができる。
一般消費者用電子装置（ステレオ、グラフィックイコ
ライザー、ミキサー）用途では、よく可変コントロール
が必要とされるので、スライド型電位差計のためにかな
りのフロントパネル領域を使っている。本発明はそのよ
うなコントロールを１つの小型タッチパッドの設置によ
り提供できる。電子ホームシステムがもっと一般的にな
ると、より密集した力強いヒューマン・インターフェー
スが必要とされる。本発明のセンサ技術は非常に密集し
たコントロールパネルを提供できる。手持ちのTV/VCR/
ステレオコントロールは、もしこのセンサ技術が使われ
ると、人間工学的に形成でき、より力強い特徴を出すこ
とができる。
ライザー、ミキサー）用途では、よく可変コントロール
が必要とされるので、スライド型電位差計のためにかな
りのフロントパネル領域を使っている。本発明はそのよ
うなコントロールを１つの小型タッチパッドの設置によ
り提供できる。電子ホームシステムがもっと一般的にな
ると、より密集した力強いヒューマン・インターフェー
スが必要とされる。本発明のセンサ技術は非常に密集し
たコントロールパネルを提供できる。手持ちのTV/VCR/
ステレオコントロールは、もしこのセンサ技術が使われ
ると、人間工学的に形成でき、より力強い特徴を出すこ
とができる。
本発明のセンサはあらゆる表面に順応し、多重接触点
を検出して、より強力な操作性をもたらす。本発明のセ
ンサ技術が有するユニークな圧力検出能力はまた、この
応用のための鍵である。コンピュータゲーム、“リモー
ト”コントロール（ホビーエレクトロニクス、飛行機）
及びマシンツールのコントロールは、本発明のセンサ技
術から恩恵を受ける幾つかの例である。
を検出して、より強力な操作性をもたらす。本発明のセ
ンサ技術が有するユニークな圧力検出能力はまた、この
応用のための鍵である。コンピュータゲーム、“リモー
ト”コントロール（ホビーエレクトロニクス、飛行機）
及びマシンツールのコントロールは、本発明のセンサ技
術から恩恵を受ける幾つかの例である。
音楽キーボード（シンセサイザー、電子ピアノ）は、
速度に敏感なキーを必要とするが、上記キーはこのセン
サの圧力センシング能力によって提供される。ピッチ・
ベンディング・コントロールや他のスライド・スイッチ
もまたあるが、これもこの技術に置換えることができ
る。更にもっとユニークな応用として、楽器が含まれる
が、これは非常に明瞭な３−Ｄインターフェースでの手
や指の位置及び圧力の関数としてメロディーを生成す
る。
速度に敏感なキーを必要とするが、上記キーはこのセン
サの圧力センシング能力によって提供される。ピッチ・
ベンディング・コントロールや他のスライド・スイッチ
もまたあるが、これもこの技術に置換えることができ
る。更にもっとユニークな応用として、楽器が含まれる
が、これは非常に明瞭な３−Ｄインターフェースでの手
や指の位置及び圧力の関数としてメロディーを生成す
る。
本発明のセンサ技術は、それに圧力をかけるどんな導
電材料も、最適に検出できる。センサ上で導電材料層で
覆われた圧縮性絶縁層を加えることにより、本発明のセ
ンサは、電気伝導度とは無関係に、手持ち型である任意
のオブジェクトからの圧力を間接的にも検出できる。
電材料も、最適に検出できる。センサ上で導電材料層で
覆われた圧縮性絶縁層を加えることにより、本発明のセ
ンサは、電気伝導度とは無関係に、手持ち型である任意
のオブジェクトからの圧力を間接的にも検出できる。
このセンサから得られる情報量のために、それはバー
チャル・リアリティ機器へのインプット装置として非常
に良好に使用できる。３次元での位置監視と、行動に対
するある程度の応答（圧力）とを可能にする構造を想像
することは容易である。
チャル・リアリティ機器へのインプット装置として非常
に良好に使用できる。３次元での位置監視と、行動に対
するある程度の応答（圧力）とを可能にする構造を想像
することは容易である。
本発明の実施形態及び応用例が示されて説明された
が、当業者にとって、上に述べられたことに比べて、よ
り多くの改良が、ここでの発明概念から逸脱することな
く可能であることは明白である。それゆえ、本発明は、
添付の請求の範囲の精神を除いて限定されるものではな
い。
が、当業者にとって、上に述べられたことに比べて、よ
り多くの改良が、ここでの発明概念から逸脱することな
く可能であることは明白である。それゆえ、本発明は、
添付の請求の範囲の精神を除いて限定されるものではな
い。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ジルスピー，デイビッド
アメリカ合衆国94306カリフォルニア州
パロ・アルト、ナンバー８、ベントゥ
ラ・アベニュー220番
(72)発明者 ミラー，ロバート・ジェイ
アメリカ合衆国94539カリフォルニア州
フレモント、ワショー・ドライブ1021
番
(72)発明者 シュタインバッハ，ギュンター
アメリカ合衆国94306カリフォルニア州
パロ・アルト、ポモナ・アベニュー
4267番
(56)参考文献 特開 平２−194367（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−183609（ＪＰ，Ｕ)
欧州特許出願公開574213（ＥＰ，Ａ
１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G06F 3/03 - 3/033
G01B 7/004 - 7/016
G01R 27/26
H01H 36/00
H03K 17/00 - 17/98
Claims (3)
- 【請求項１】２次元平面における、オブジェクトの位置
を表す電気信号を提供する方法であって、上記方法は、 それぞれ間隔が置かれた複数の行の導電性ライン及び複
数の列の導電性ラインの複数の行及び列として配列され
た導体のマトリクスを含むセンシング平面を提供するス
テップを含み、上記センシング平面は上記複数の行の導
電性ライン及び上記複数の列の導電性ラインの種々の１
つにおける固有のキャパシタンスによって特徴づけら
れ、上記キャパシタンスはオブジェクトの上記複数の行
及び列の導電性ラインへの接近とともに変化し、 オブジェクトが上記センシング平面の近傍に位置しない
とき、上記複数の行の導電性ラインの各々に対する上記
キャパシタンスの値に比例する第１の組のデジタル信号
を同時に生成するステップと、 オブジェクトが上記センシング平面の近傍に位置しない
とき、上記複数の列の導電性ラインの各々に対する上記
キャパシタンスの値に比例する第２の組のデジタル信号
を同時に生成するステップと、 オブジェクトが上記センシング平面の近傍に位置すると
き、上記複数の行の導電性ラインの各々に対する上記キ
ャパシタンスの値に比例する第３の組のデジタル信号を
同時に生成するステップと、 オブジェクトが上記センシング平面の近傍に位置すると
き、上記複数の列の導電性ラインの各々に対する上記キ
ャパシタンスの値に比例する第４の組のデジタル信号を
同時に生成するステップと、 上記第１の組のデジタル信号と上記第３の組のデジタル
信号との間の差の第１の重み付けされた平均値を計算す
るステップと、 上記第２の組のデジタル信号と上記第４の組のデジタル
信号との間の差の第２の重み付けされた平均値を計算す
るステップとを含み、 上記第１、第２、第３及び第４の組のデジタル信号を同
時に生成するステップは、 上記各行の導電性ライン及び上記各列の導電性ラインに
所定の第１の電圧を印加するステップと、 一定電流で一定時間の間、上記各行の導電性ライン及び
上記各列の導電性ラインから電荷を取り除くステップ
と、 上記一定時間が経過した後、上記複数の行の導電性ライ
ン及び上記複数の列の導電性ラインに結果として現れた
第１の組の電圧を測定して格納するステップと、 上記各行の導電性ラインと上記各列の導電性ラインに所
定の第２の電圧をかけるステップと、 上記一定電流で上記一定時間の間、上記各行の導電性ラ
イン及び上記各列の導電性ラインに電荷を印加するステ
ップと、 上記一定時間が経過した後、上記複数の行の導電性ライ
ン及び上記複数の列の導電性ラインに結果として現れた
第２の電圧の組を測定して格納するステップと、 結果として現れた第１及び第２の組の電圧の対応する各
１つを平均化するステップとを含む方法。 - 【請求項２】上記第１及び第２の重み付けされた平均値
を計算するステップは、 上記第１の組のデジタル信号の和と重み付けされた和と
を計算するステップと、 上記第２の組のデジタル信号の和と重み付けされた和と
を計算するステップと、 上記第３の組のデジタル信号の和と重み付けされた和と
を計算するステップと、 上記第４の組のデジタル信号の和と重み付けされた和と
を計算するステップと、 上記第３の組のデジタル信号の上記重み付けされた和か
ら上記第１の組のデジタル信号の上記重み付けされた和
を減算することによって、行の分子を計算するステップ
と、 上記第３の組のデジタル信号の上記和から上記第１の組
のデジタル信号の上記和を減算することによって、行の
分母を計算するステップと、 上記行の分子を上記行の分母で除算することによって、
行の次元における上記オブジェクトの位置を表す行の位
置のデジタル信号を得るステップと、 上記第４の組のデジタル信号の上記重み付けされた和か
ら上記第２の組のデジタル信号の上記重み付けされた和
を減算することによって、列の分子を計算するステップ
と、 上記第４の組のデジタル信号の上記和から上記第２の組
のデジタル信号の上記和を減算することによって、列の
分母を計算するステップと、 上記列の分子を上記列の分母で除算することによって、
列の次元における上記オブジェクトの位置を表す列の位
置のデジタル信号を得るステップとを備えた請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】上記第２及び第４の組のデジタル信号の格
納された和と格納され重み付けされた和としてそれぞ
れ、上記第１及び第３の組のデジタル信号の上記和と上
記重み付けされた和を格納するステップと、 上記行の分子及び行の分母と上記列の分子及び列の分母
の次の値を計算するときに、上記格納された和と上記格
納され重み付けされた和とを使用するステップと、 上記格納された和と上記格納され重み付けされた和を使
用して、上記２次元平面における上記オブジェクトの次
の位置を表す電気信号を提供するステップとをさらに含
む請求項２記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/300,387 US5914465A (en) | 1992-06-08 | 1994-09-02 | Object position detector |
| US08/300,387 | 1994-09-02 | ||
| PCT/US1995/011180 WO1996007981A1 (en) | 1994-09-02 | 1995-09-01 | Object position detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10505183A JPH10505183A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3526577B2 true JP3526577B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=23158895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50961496A Expired - Lifetime JP3526577B2 (ja) | 1994-09-02 | 1995-09-01 | オブジェクト位置検出器 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5914465A (ja) |
| EP (1) | EP0777888B1 (ja) |
| JP (1) | JP3526577B2 (ja) |
| KR (1) | KR100274772B1 (ja) |
| CN (1) | CN1153173C (ja) |
| AU (1) | AU3544495A (ja) |
| DE (1) | DE69527295T2 (ja) |
| WO (1) | WO1996007981A1 (ja) |
Families Citing this family (246)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6906700B1 (en) | 1992-03-05 | 2005-06-14 | Anascape | 3D controller with vibration |
| US6222525B1 (en) | 1992-03-05 | 2001-04-24 | Brad A. Armstrong | Image controllers with sheet connected sensors |
| US6239389B1 (en) | 1992-06-08 | 2001-05-29 | Synaptics, Inc. | Object position detection system and method |
| US5880411A (en) | 1992-06-08 | 1999-03-09 | Synaptics, Incorporated | Object position detector with edge motion feature and gesture recognition |
| GB9422911D0 (en) * | 1994-11-14 | 1995-01-04 | Moonstone Technology Ltd | Capacitive touch detectors |
| US8825152B2 (en) | 1996-01-08 | 2014-09-02 | Impulse Dynamics, N.V. | Modulation of intracellular calcium concentration using non-excitatory electrical signals applied to the tissue |
| US9289618B1 (en) | 1996-01-08 | 2016-03-22 | Impulse Dynamics Nv | Electrical muscle controller |
| US7167748B2 (en) | 1996-01-08 | 2007-01-23 | Impulse Dynamics Nv | Electrical muscle controller |
| JP4175662B2 (ja) | 1996-01-08 | 2008-11-05 | インパルス ダイナミクス エヌ．ヴイ． | 電気的筋肉制御装置 |
| US8321013B2 (en) | 1996-01-08 | 2012-11-27 | Impulse Dynamics, N.V. | Electrical muscle controller and pacing with hemodynamic enhancement |
| US9713723B2 (en) | 1996-01-11 | 2017-07-25 | Impulse Dynamics Nv | Signal delivery through the right ventricular septum |
| US8674932B2 (en) | 1996-07-05 | 2014-03-18 | Anascape, Ltd. | Image controller |
| US6288707B1 (en) * | 1996-07-29 | 2001-09-11 | Harald Philipp | Capacitive position sensor |
| US6380929B1 (en) | 1996-09-20 | 2002-04-30 | Synaptics, Incorporated | Pen drawing computer input device |
| KR100595926B1 (ko) | 1998-01-26 | 2006-07-05 | 웨인 웨스터만 | 수동 입력 통합 방법 및 장치 |
| US7663607B2 (en) | 2004-05-06 | 2010-02-16 | Apple Inc. | Multipoint touchscreen |
| US7265494B2 (en) | 1998-10-09 | 2007-09-04 | Azoteq Pty Ltd. | Intelligent user interface with touch sensor technology |
| US7528508B2 (en) | 1998-10-09 | 2009-05-05 | Azoteq Pty Ltd. | Touch sensor user interface with compressible material construction |
| US6535200B2 (en) * | 1999-01-25 | 2003-03-18 | Harald Philipp | Capacitive position sensor |
| WO2000044018A1 (en) * | 1999-01-26 | 2000-07-27 | Harald Philipp | Capacitive sensor and array |
| US8666495B2 (en) | 1999-03-05 | 2014-03-04 | Metacure Limited | Gastrointestinal methods and apparatus for use in treating disorders and controlling blood sugar |
| US8700161B2 (en) | 1999-03-05 | 2014-04-15 | Metacure Limited | Blood glucose level control |
| US6730863B1 (en) * | 1999-06-22 | 2004-05-04 | Cirque Corporation | Touchpad having increased noise rejection, decreased moisture sensitivity, and improved tracking |
| NO311466B1 (no) * | 1999-10-06 | 2001-11-26 | Oeystein Johnsen | Fölsomhetsmodifiserende anordning for beröringsfölsomme paneler |
| AU2001232876A1 (en) | 2000-01-19 | 2001-07-31 | Synaptics, Inc. | Capacitive pointing stick |
| US8160864B1 (en) | 2000-10-26 | 2012-04-17 | Cypress Semiconductor Corporation | In-circuit emulator and pod synchronized boot |
| US8176296B2 (en) | 2000-10-26 | 2012-05-08 | Cypress Semiconductor Corporation | Programmable microcontroller architecture |
| US8149048B1 (en) | 2000-10-26 | 2012-04-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Apparatus and method for programmable power management in a programmable analog circuit block |
| US7765095B1 (en) | 2000-10-26 | 2010-07-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Conditional branching in an in-circuit emulation system |
| US8103496B1 (en) | 2000-10-26 | 2012-01-24 | Cypress Semicondutor Corporation | Breakpoint control in an in-circuit emulation system |
| US6724220B1 (en) | 2000-10-26 | 2004-04-20 | Cyress Semiconductor Corporation | Programmable microcontroller architecture (mixed analog/digital) |
| US7002559B2 (en) * | 2000-11-13 | 2006-02-21 | Anoto Ab | Method, system and product for information management |
| US20020084986A1 (en) * | 2001-01-04 | 2002-07-04 | Armstrong Brad A. | Computer mouse with specialized button(s) |
| EP1410365A1 (en) * | 2001-05-11 | 2004-04-21 | Shoot the Moon Products II, L.L.C. | Interactive book reading system using rf scanning circuit |
| US7406674B1 (en) | 2001-10-24 | 2008-07-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Method and apparatus for generating microcontroller configuration information |
| US8078970B1 (en) | 2001-11-09 | 2011-12-13 | Cypress Semiconductor Corporation | Graphical user interface with user-selectable list-box |
| US8042093B1 (en) | 2001-11-15 | 2011-10-18 | Cypress Semiconductor Corporation | System providing automatic source code generation for personalization and parameterization of user modules |
| US8069405B1 (en) | 2001-11-19 | 2011-11-29 | Cypress Semiconductor Corporation | User interface for efficiently browsing an electronic document using data-driven tabs |
| US6971004B1 (en) | 2001-11-19 | 2005-11-29 | Cypress Semiconductor Corp. | System and method of dynamically reconfiguring a programmable integrated circuit |
| US7774190B1 (en) | 2001-11-19 | 2010-08-10 | Cypress Semiconductor Corporation | Sleep and stall in an in-circuit emulation system |
| US7844437B1 (en) | 2001-11-19 | 2010-11-30 | Cypress Semiconductor Corporation | System and method for performing next placements and pruning of disallowed placements for programming an integrated circuit |
| US7770113B1 (en) | 2001-11-19 | 2010-08-03 | Cypress Semiconductor Corporation | System and method for dynamically generating a configuration datasheet |
| US20030214938A1 (en) * | 2002-03-21 | 2003-11-20 | Jindal Deepak Kumar | Method for routing of label switched paths (LSPS) through an internet supporting multi-protocol label switching (MPLS) technology |
| US8103497B1 (en) | 2002-03-28 | 2012-01-24 | Cypress Semiconductor Corporation | External interface for event architecture |
| US7466307B2 (en) * | 2002-04-11 | 2008-12-16 | Synaptics Incorporated | Closed-loop sensor on a solid-state object position detector |
| US7308608B1 (en) | 2002-05-01 | 2007-12-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Reconfigurable testing system and method |
| US7176897B2 (en) * | 2002-05-17 | 2007-02-13 | 3M Innovative Properties Company | Correction of memory effect errors in force-based touch panel systems |
| US7402042B2 (en) | 2002-05-30 | 2008-07-22 | Mattel, Inc. | Electronic learning device for an interactive multi-sensory reading system |
| MXPA04012018A (es) * | 2002-05-30 | 2005-03-07 | Mattel Inc | Dispositivo electronico de ensenanza/aprendizaje de un sistema de lectura multi-sensorial interactivo. |
| US6891531B2 (en) * | 2002-07-05 | 2005-05-10 | Sentelic Corporation | Sensing an object with a plurality of conductors |
| US7761845B1 (en) | 2002-09-09 | 2010-07-20 | Cypress Semiconductor Corporation | Method for parameterizing a user module |
| US7148704B2 (en) * | 2002-10-31 | 2006-12-12 | Harald Philipp | Charge transfer capacitive position sensor |
| DE602004027705D1 (de) | 2003-02-10 | 2010-07-29 | N trig ltd | Berührungsdetektion für einen digitalisierer |
| US11439815B2 (en) | 2003-03-10 | 2022-09-13 | Impulse Dynamics Nv | Protein activity modification |
| WO2004080533A1 (en) | 2003-03-10 | 2004-09-23 | Impulse Dynamics Nv | Apparatus and method for delivering electrical signals to modify gene expression in cardiac tissue |
| CN1856338B (zh) | 2003-07-21 | 2012-11-14 | 超治疗有限公司 | 用于治疗疾病和控制血糖的胃肠方法和装置 |
| GB0319714D0 (en) * | 2003-08-21 | 2003-09-24 | Philipp Harald | Anisotropic touch screen element |
| US7570247B2 (en) * | 2003-11-24 | 2009-08-04 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Modular assembly for a self-indexing computer pointing device |
| US7429976B2 (en) * | 2003-11-24 | 2008-09-30 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Compact pointing device |
| US8352031B2 (en) | 2004-03-10 | 2013-01-08 | Impulse Dynamics Nv | Protein activity modification |
| US11779768B2 (en) | 2004-03-10 | 2023-10-10 | Impulse Dynamics Nv | Protein activity modification |
| US7295049B1 (en) | 2004-03-25 | 2007-11-13 | Cypress Semiconductor Corporation | Method and circuit for rapid alignment of signals |
| US7382139B2 (en) * | 2004-06-03 | 2008-06-03 | Synaptics Incorporated | One layer capacitive sensing apparatus having varying width sensing elements |
| US7492358B2 (en) * | 2004-06-15 | 2009-02-17 | International Business Machines Corporation | Resistive scanning grid touch panel |
| US8069436B2 (en) | 2004-08-13 | 2011-11-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Providing hardware independence to automate code generation of processing device firmware |
| US8286125B2 (en) | 2004-08-13 | 2012-10-09 | Cypress Semiconductor Corporation | Model for a hardware device-independent method of defining embedded firmware for programmable systems |
| US7737953B2 (en) * | 2004-08-19 | 2010-06-15 | Synaptics Incorporated | Capacitive sensing apparatus having varying depth sensing elements |
| EP1827571B1 (en) | 2004-12-09 | 2016-09-07 | Impulse Dynamics NV | Protein activity modification |
| US7485161B2 (en) * | 2005-01-04 | 2009-02-03 | Air Products And Chemicals, Inc. | Dehydrogenation of liquid fuel in microchannel catalytic reactor |
| US7978173B2 (en) * | 2005-01-14 | 2011-07-12 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Pointing device including a moveable puck with mechanical detents |
| US7332976B1 (en) | 2005-02-04 | 2008-02-19 | Cypress Semiconductor Corporation | Poly-phase frequency synthesis oscillator |
| US20060181511A1 (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-17 | Richard Woolley | Touchpad integrated into a key cap of a keyboard for improved user interaction |
| US7586480B2 (en) | 2005-02-28 | 2009-09-08 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Hybrid pointing device |
| US8244371B2 (en) | 2005-03-18 | 2012-08-14 | Metacure Limited | Pancreas lead |
| US7504833B1 (en) | 2005-04-01 | 2009-03-17 | Cypress Semiconductor Corporation | Automatically balanced sensing device and method for multiple capacitive sensors |
| EP1898991B1 (en) | 2005-05-04 | 2016-06-29 | Impulse Dynamics NV | Protein activity modification |
| US7400183B1 (en) | 2005-05-05 | 2008-07-15 | Cypress Semiconductor Corporation | Voltage controlled oscillator delay cell and method |
| US8089461B2 (en) | 2005-06-23 | 2012-01-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Touch wake for electronic devices |
| US8050876B2 (en) * | 2005-07-18 | 2011-11-01 | Analog Devices, Inc. | Automatic environmental compensation of capacitance based proximity sensors |
| US7375535B1 (en) | 2005-09-19 | 2008-05-20 | Cypress Semiconductor Corporation | Scan method and topology for capacitive sensing |
| US7307485B1 (en) | 2005-11-14 | 2007-12-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance sensor using relaxation oscillators |
| US7701440B2 (en) * | 2005-12-19 | 2010-04-20 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Pointing device adapted for small handheld devices having two display modes |
| US8085067B1 (en) | 2005-12-21 | 2011-12-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Differential-to-single ended signal converter circuit and method |
| US7683891B2 (en) * | 2005-12-22 | 2010-03-23 | Synaptics Incorporated | Equalizing reference surface capacitance with uneven thickness |
| US7312616B2 (en) | 2006-01-20 | 2007-12-25 | Cypress Semiconductor Corporation | Successive approximate capacitance measurement circuit |
| US20070176903A1 (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-02 | Dahlin Jeffrey J | Capacitive touch sensor button activation |
| US20070200823A1 (en) * | 2006-02-09 | 2007-08-30 | Bytheway Jared G | Cursor velocity being made proportional to displacement in a capacitance-sensitive input device |
| US8067948B2 (en) | 2006-03-27 | 2011-11-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Input/output multiplexer bus |
| US7591165B2 (en) * | 2006-03-29 | 2009-09-22 | Tekscan Incorporated | Control circuit for sensor array and related methods |
| US20070235231A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Tekscan, Inc. | Control circuit for sensor array and related methods |
| US8144125B2 (en) | 2006-03-30 | 2012-03-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Apparatus and method for reducing average scan rate to detect a conductive object on a sensing device |
| US7721609B2 (en) | 2006-03-31 | 2010-05-25 | Cypress Semiconductor Corporation | Method and apparatus for sensing the force with which a button is pressed |
| US8040142B1 (en) | 2006-03-31 | 2011-10-18 | Cypress Semiconductor Corporation | Touch detection techniques for capacitive touch sense systems |
| US20070247446A1 (en) * | 2006-04-25 | 2007-10-25 | Timothy James Orsley | Linear positioning input device |
| US8089472B2 (en) | 2006-05-26 | 2012-01-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Bidirectional slider with delete function |
| US8537121B2 (en) | 2006-05-26 | 2013-09-17 | Cypress Semiconductor Corporation | Multi-function slider in touchpad |
| US8619054B2 (en) * | 2006-05-31 | 2013-12-31 | Atmel Corporation | Two dimensional position sensor |
| US7825797B2 (en) | 2006-06-02 | 2010-11-02 | Synaptics Incorporated | Proximity sensor device and method with adjustment selection tabs |
| KR101128543B1 (ko) | 2006-06-09 | 2012-03-23 | 애플 인크. | 터치 스크린 액정 디스플레이 |
| CN104965621B (zh) | 2006-06-09 | 2018-06-12 | 苹果公司 | 触摸屏液晶显示器及其操作方法 |
| US8243027B2 (en) | 2006-06-09 | 2012-08-14 | Apple Inc. | Touch screen liquid crystal display |
| GB0612200D0 (en) * | 2006-06-20 | 2006-08-02 | Philipp Harald | Capacitive position sensor |
| US8040321B2 (en) | 2006-07-10 | 2011-10-18 | Cypress Semiconductor Corporation | Touch-sensor with shared capacitive sensors |
| US7889176B2 (en) * | 2006-07-18 | 2011-02-15 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Capacitive sensing in displacement type pointing devices |
| US7253643B1 (en) | 2006-07-19 | 2007-08-07 | Cypress Semiconductor Corporation | Uninterrupted radial capacitive sense interface |
| US9507465B2 (en) | 2006-07-25 | 2016-11-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Technique for increasing the sensitivity of capacitive sensor arrays |
| US9766738B1 (en) | 2006-08-23 | 2017-09-19 | Cypress Semiconductor Corporation | Position and usage based prioritization for capacitance sense interface |
| US8902173B2 (en) * | 2006-09-29 | 2014-12-02 | Cypress Semiconductor Corporation | Pointing device using capacitance sensor |
| US20080088595A1 (en) * | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Hua Liu | Interconnected two-substrate layer touchpad capacitive sensing device |
| US20080088323A1 (en) * | 2006-10-16 | 2008-04-17 | Emerson Electric Co. | Control and method for a capacitive sensor system |
| US8547114B2 (en) | 2006-11-14 | 2013-10-01 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance to code converter with sigma-delta modulator |
| US8089288B1 (en) | 2006-11-16 | 2012-01-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Charge accumulation capacitance sensor with linear transfer characteristic |
| US8072429B2 (en) * | 2006-12-22 | 2011-12-06 | Cypress Semiconductor Corporation | Multi-axial touch-sensor device with multi-touch resolution |
| US8493330B2 (en) | 2007-01-03 | 2013-07-23 | Apple Inc. | Individual channel phase delay scheme |
| US7920129B2 (en) | 2007-01-03 | 2011-04-05 | Apple Inc. | Double-sided touch-sensitive panel with shield and drive combined layer |
| US9710095B2 (en) * | 2007-01-05 | 2017-07-18 | Apple Inc. | Touch screen stack-ups |
| US8058937B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-11-15 | Cypress Semiconductor Corporation | Setting a discharge rate and a charge rate of a relaxation oscillator circuit |
| JP2008262326A (ja) * | 2007-04-11 | 2008-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | タッチパネル |
| US8130025B2 (en) | 2007-04-17 | 2012-03-06 | Cypress Semiconductor Corporation | Numerical band gap |
| US8026739B2 (en) | 2007-04-17 | 2011-09-27 | Cypress Semiconductor Corporation | System level interconnect with programmable switching |
| US8516025B2 (en) | 2007-04-17 | 2013-08-20 | Cypress Semiconductor Corporation | Clock driven dynamic datapath chaining |
| US8092083B2 (en) | 2007-04-17 | 2012-01-10 | Cypress Semiconductor Corporation | Temperature sensor with digital bandgap |
| US9564902B2 (en) | 2007-04-17 | 2017-02-07 | Cypress Semiconductor Corporation | Dynamically configurable and re-configurable data path |
| US8040266B2 (en) | 2007-04-17 | 2011-10-18 | Cypress Semiconductor Corporation | Programmable sigma-delta analog-to-digital converter |
| US7737724B2 (en) | 2007-04-17 | 2010-06-15 | Cypress Semiconductor Corporation | Universal digital block interconnection and channel routing |
| US8266575B1 (en) | 2007-04-25 | 2012-09-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Systems and methods for dynamically reconfiguring a programmable system on a chip |
| US8065653B1 (en) | 2007-04-25 | 2011-11-22 | Cypress Semiconductor Corporation | Configuration of programmable IC design elements |
| US9720805B1 (en) | 2007-04-25 | 2017-08-01 | Cypress Semiconductor Corporation | System and method for controlling a target device |
| US8144126B2 (en) | 2007-05-07 | 2012-03-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Reducing sleep current in a capacitance sensing system |
| US7804307B1 (en) | 2007-06-29 | 2010-09-28 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance measurement systems and methods |
| US9500686B1 (en) | 2007-06-29 | 2016-11-22 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance measurement system and methods |
| WO2009006556A1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Cypress Semiconductor Corporation | Normalizing capacitive sensor array signals |
| US8089289B1 (en) | 2007-07-03 | 2012-01-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitive field sensor with sigma-delta modulator |
| US8169238B1 (en) | 2007-07-03 | 2012-05-01 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitance to frequency converter |
| US8570053B1 (en) | 2007-07-03 | 2013-10-29 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitive field sensor with sigma-delta modulator |
| EP2095212A2 (en) * | 2007-08-15 | 2009-09-02 | Bruwer, Frederick Johannes | Grid touch position determination |
| US8232963B2 (en) * | 2007-08-27 | 2012-07-31 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Control and data entry apparatus |
| US20090058802A1 (en) * | 2007-08-27 | 2009-03-05 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Input device |
| US8049569B1 (en) | 2007-09-05 | 2011-11-01 | Cypress Semiconductor Corporation | Circuit and method for improving the accuracy of a crystal-less oscillator having dual-frequency modes |
| US8633915B2 (en) | 2007-10-04 | 2014-01-21 | Apple Inc. | Single-layer touch-sensitive display |
| US8125465B2 (en) * | 2007-10-19 | 2012-02-28 | Chimei Innolux Corporation | Image displaying systems |
| US7978175B2 (en) * | 2007-11-23 | 2011-07-12 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Magnetic re-centering mechanism for a capacitive input device |
| US20090135157A1 (en) * | 2007-11-27 | 2009-05-28 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Capacitive Sensing Input Device with Reduced Sensitivity to Humidity and Condensation |
| US9372576B2 (en) * | 2008-01-04 | 2016-06-21 | Apple Inc. | Image jaggedness filter for determining whether to perform baseline calculations |
| US20090174676A1 (en) * | 2008-01-04 | 2009-07-09 | Apple Inc. | Motion component dominance factors for motion locking of touch sensor data |
| US8525798B2 (en) | 2008-01-28 | 2013-09-03 | Cypress Semiconductor Corporation | Touch sensing |
| US8487912B1 (en) | 2008-02-01 | 2013-07-16 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitive sense touch device with hysteresis threshold |
| US8319505B1 (en) | 2008-10-24 | 2012-11-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Methods and circuits for measuring mutual and self capacitance |
| US8358142B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-01-22 | Cypress Semiconductor Corporation | Methods and circuits for measuring mutual and self capacitance |
| US9104273B1 (en) | 2008-02-29 | 2015-08-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Multi-touch sensing method |
| JP4508248B2 (ja) * | 2008-03-03 | 2010-07-21 | ソニー株式会社 | 入力装置および電子機器 |
| TWI383310B (zh) | 2008-03-14 | 2013-01-21 | Tpo Displays Corp | 控制方法、電路及電子系統 |
| US8248383B2 (en) | 2008-04-24 | 2012-08-21 | Integrated Device Technology, Inc. | Multi-touch touch screen with single-layer ITO bars arranged in parallel |
| US20110169768A1 (en) * | 2008-07-08 | 2011-07-14 | Kenichi Matsushima | Electrostatic detection device, information apparatus, and electrostatic detection method |
| TWI375166B (en) * | 2008-07-15 | 2012-10-21 | Tpo Displays Corp | Systems for displaying images |
| US8482536B1 (en) | 2008-07-23 | 2013-07-09 | Cypress Semiconductor Corporation | Compensation of signal values for a touch sensor |
| US20100045625A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-25 | Tpo Displays Corp. | Touch panel and system for displaying images utilizing the same |
| US8363031B2 (en) * | 2008-09-24 | 2013-01-29 | 3M Innovative Properties Company | Mutual capacitance measuring circuits and methods |
| TWI387908B (zh) * | 2008-09-25 | 2013-03-01 | Tpo Displays Corp | 物體位置偵測裝置與方法及應用該物體位置偵測裝置之影像顯示系統 |
| US8614690B2 (en) * | 2008-09-26 | 2013-12-24 | Apple Inc. | Touch sensor panel using dummy ground conductors |
| US9927924B2 (en) * | 2008-09-26 | 2018-03-27 | Apple Inc. | Differential sensing for a touch panel |
| US8321174B1 (en) | 2008-09-26 | 2012-11-27 | Cypress Semiconductor Corporation | System and method to measure capacitance of capacitive sensor array |
| US8487639B1 (en) | 2008-11-21 | 2013-07-16 | Cypress Semiconductor Corporation | Receive demodulator for capacitive sensing |
| US8274486B2 (en) * | 2008-12-22 | 2012-09-25 | Flextronics Ap, Llc | Diamond pattern on a single layer |
| US8922521B2 (en) | 2009-02-02 | 2014-12-30 | Apple Inc. | Switching circuitry for touch sensitive display |
| US20100224821A1 (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-09 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Nanostructure having metal nanoparticles and a method of assembly thereof |
| US8866500B2 (en) | 2009-03-26 | 2014-10-21 | Cypress Semiconductor Corporation | Multi-functional capacitance sensing circuit with a current conveyor |
| US8174510B2 (en) | 2009-03-29 | 2012-05-08 | Cypress Semiconductor Corporation | Capacitive touch screen |
| US8593410B2 (en) | 2009-04-10 | 2013-11-26 | Apple Inc. | Touch sensor panel design |
| JP5446426B2 (ja) * | 2009-04-24 | 2014-03-19 | パナソニック株式会社 | 位置検出装置 |
| US9448964B2 (en) | 2009-05-04 | 2016-09-20 | Cypress Semiconductor Corporation | Autonomous control in a programmable system |
| KR101715013B1 (ko) * | 2009-05-13 | 2017-03-10 | 시냅틱스 인코포레이티드 | 커패시티브 센서 디바이스 |
| JP5178631B2 (ja) * | 2009-05-26 | 2013-04-10 | 株式会社ジャパンディスプレイウェスト | タッチセンサ、表示装置および電子機器 |
| BRPI1004217A2 (pt) * | 2009-06-29 | 2016-02-23 | Sony Corp | painel de toque capacitivo, e, dispositivo de exibição |
| US8957874B2 (en) | 2009-06-29 | 2015-02-17 | Apple Inc. | Touch sensor panel design |
| KR101085403B1 (ko) * | 2009-07-21 | 2011-11-21 | 주식회사 코아리버 | 근접 터치를 센싱하는 방법 및 그 장치 |
| US9753597B2 (en) | 2009-07-24 | 2017-09-05 | Cypress Semiconductor Corporation | Mutual capacitance sensing array |
| US8456443B2 (en) | 2009-07-24 | 2013-06-04 | Synaptics Incorporated | Single-layer touch sensors |
| US20110018829A1 (en) * | 2009-07-24 | 2011-01-27 | Cypress Semiconductor Corporation | Mutual capacitance sensing array |
| US8723827B2 (en) | 2009-07-28 | 2014-05-13 | Cypress Semiconductor Corporation | Predictive touch surface scanning |
| FR2949007B1 (fr) | 2009-08-07 | 2012-06-08 | Nanotec Solution | Dispositif et procede d'interface de commande sensible a un mouvement d'un corps ou d'un objet et equipement de commande integrant ce dispositif. |
| TWI405107B (zh) | 2009-10-09 | 2013-08-11 | Egalax Empia Technology Inc | 分析位置的方法與裝置 |
| TWI438413B (zh) | 2009-10-09 | 2014-05-21 | Egalax Empia Technology Inc | 訊號量測的方法與裝置 |
| CN102043510A (zh) | 2009-10-09 | 2011-05-04 | 禾瑞亚科技股份有限公司 | 二维度感测资讯分析的方法与装置 |
| US8570289B2 (en) | 2009-10-09 | 2013-10-29 | Egalax—Empia Technology Inc. | Method and device for position detection |
| CN102043525B (zh) | 2009-10-09 | 2013-01-09 | 禾瑞亚科技股份有限公司 | 转换感测资讯的方法与装置 |
| TWI464634B (zh) | 2009-10-09 | 2014-12-11 | Egalax Empia Technology Inc | 雙差動感測的方法與裝置 |
| CN102043552B (zh) | 2009-10-09 | 2016-04-20 | 禾瑞亚科技股份有限公司 | 电容式位置侦测的方法与装置 |
| US9864471B2 (en) | 2009-10-09 | 2018-01-09 | Egalax_Empia Technology Inc. | Method and processor for analyzing two-dimension information |
| WO2011041942A1 (zh) * | 2009-10-09 | 2011-04-14 | 禾瑞亚科技股份有限公司 | 位置侦测的方法与装置 |
| US8558802B2 (en) * | 2009-11-21 | 2013-10-15 | Freescale Semiconductor, Inc. | Methods and apparatus for performing capacitive touch sensing and proximity detection |
| US8934975B2 (en) | 2010-02-01 | 2015-01-13 | Metacure Limited | Gastrointestinal electrical therapy |
| EP2555088A1 (en) | 2010-03-29 | 2013-02-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display device having touch panel functionality |
| US9164620B2 (en) | 2010-06-07 | 2015-10-20 | Apple Inc. | Touch sensing error compensation |
| CN102314268B (zh) * | 2010-06-30 | 2013-05-29 | 盛群半导体股份有限公司 | 电容式触控装置 |
| KR101292733B1 (ko) * | 2010-10-18 | 2013-08-05 | 주식회사 포인칩스 | 멀티 터치 패널용 정전용량 감지회로 |
| CN102479009A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-05-30 | 苏州华芯微电子股份有限公司 | 电容触摸板背景值的更新方法 |
| US8804056B2 (en) * | 2010-12-22 | 2014-08-12 | Apple Inc. | Integrated touch screens |
| EP2474886A1 (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-11 | Research In Motion Limited | Electronic device and method of controlling same |
| CN102722297B (zh) * | 2011-03-30 | 2016-01-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种触摸屏设备及其实现接近感应的方法 |
| US9268441B2 (en) | 2011-04-05 | 2016-02-23 | Parade Technologies, Ltd. | Active integrator for a capacitive sense array |
| FR2976688B1 (fr) | 2011-06-16 | 2021-04-23 | Nanotec Solution | Dispositif et procede pour generer une alimentation electrique dans un systeme electronique avec un potentiel de reference variable. |
| FR2985049B1 (fr) | 2011-12-22 | 2014-01-31 | Nanotec Solution | Dispositif de mesure capacitive a electrodes commutees pour interfaces tactiles et sans contact |
| TWI486847B (zh) * | 2012-03-15 | 2015-06-01 | 義隆電子股份有限公司 | 觸控面板的提高感應圖框產生率之掃描方法及其觸控面板裝置 |
| US9329723B2 (en) | 2012-04-16 | 2016-05-03 | Apple Inc. | Reconstruction of original touch image from differential touch image |
| KR101278121B1 (ko) * | 2012-04-17 | 2013-07-11 | 주식회사 리딩유아이 | 멀티-터치패널용 정전용량 감지회로 및 이를 갖는 멀티-터치 감지장치 |
| US9733293B1 (en) * | 2012-09-21 | 2017-08-15 | Qualcomm Incorporated | Differential pixel test for capacitive touch screens |
| WO2014083563A2 (en) | 2012-11-27 | 2014-06-05 | N-Trig Ltd. | Detection with a capacitive based digitizer sensor |
| US20140201685A1 (en) | 2013-01-14 | 2014-07-17 | Darren Lim | User input determination |
| US9336723B2 (en) | 2013-02-13 | 2016-05-10 | Apple Inc. | In-cell touch for LED |
| EP2772837A1 (en) | 2013-02-28 | 2014-09-03 | Nxp B.V. | Touch sensor for smartcard |
| US9552089B2 (en) | 2013-08-07 | 2017-01-24 | Synaptics Incorporated | Capacitive sensing using a matrix electrode pattern |
| US9569055B2 (en) * | 2013-08-13 | 2017-02-14 | Samsung Electronics Company, Ltd. | Interaction sensing |
| US10042446B2 (en) | 2013-08-13 | 2018-08-07 | Samsung Electronics Company, Ltd. | Interaction modes for object-device interactions |
| US9886141B2 (en) | 2013-08-16 | 2018-02-06 | Apple Inc. | Mutual and self capacitance touch measurements in touch panel |
| US9274662B2 (en) | 2013-10-18 | 2016-03-01 | Synaptics Incorporated | Sensor matrix pad for performing multiple capacitive sensing techniques |
| KR101984443B1 (ko) | 2013-12-13 | 2019-05-30 | 애플 인크. | 자기-정전용량성 터치 센서를 위한 통합된 터치 및 디스플레이 아키텍처 |
| US10133382B2 (en) | 2014-05-16 | 2018-11-20 | Apple Inc. | Structure for integrated touch screen |
| WO2015178920A1 (en) | 2014-05-22 | 2015-11-26 | Onamp Research Llc | Panel bootstrapping architectures for in-cell self-capacitance |
| US10289251B2 (en) | 2014-06-27 | 2019-05-14 | Apple Inc. | Reducing floating ground effects in pixelated self-capacitance touch screens |
| US9504620B2 (en) | 2014-07-23 | 2016-11-29 | American Sterilizer Company | Method of controlling a pressurized mattress system for a support structure |
| US10444862B2 (en) | 2014-08-22 | 2019-10-15 | Synaptics Incorporated | Low-profile capacitive pointing stick |
| US9880655B2 (en) | 2014-09-02 | 2018-01-30 | Apple Inc. | Method of disambiguating water from a finger touch on a touch sensor panel |
| CN107077260B (zh) | 2014-09-22 | 2020-05-12 | 苹果公司 | 触摸控制器和用于触摸传感器面板的方法 |
| US10712867B2 (en) | 2014-10-27 | 2020-07-14 | Apple Inc. | Pixelated self-capacitance water rejection |
| WO2016072983A1 (en) | 2014-11-05 | 2016-05-12 | Onamp Research Llc | Common electrode driving and compensation for pixelated self-capacitance touch screen |
| US9354720B1 (en) | 2014-12-23 | 2016-05-31 | Synaptics Incorporated | Low-profile capacitive pointing stick |
| US10795471B2 (en) | 2015-01-05 | 2020-10-06 | Synaptics Incorporated | Modulating a reference voltage to perform capacitive sensing |
| AU2016215616B2 (en) | 2015-02-02 | 2018-12-06 | Apple Inc. | Flexible self-capacitance and mutual capacitance touch sensing system architecture |
| US10488992B2 (en) | 2015-03-10 | 2019-11-26 | Apple Inc. | Multi-chip touch architecture for scalability |
| US10146359B2 (en) | 2015-04-28 | 2018-12-04 | Apple Inc. | Common electrode auto-compensation method |
| US9898095B2 (en) | 2015-06-29 | 2018-02-20 | Synaptics Incorporated | Low-profile capacitive pointing stick |
| CN105091914B (zh) * | 2015-06-29 | 2018-04-10 | 林基焜 | 检测装置和检测方法 |
| US9715304B2 (en) | 2015-06-30 | 2017-07-25 | Synaptics Incorporated | Regular via pattern for sensor-based input device |
| US9720541B2 (en) | 2015-06-30 | 2017-08-01 | Synaptics Incorporated | Arrangement of sensor pads and display driver pads for input device |
| US10386962B1 (en) | 2015-08-03 | 2019-08-20 | Apple Inc. | Reducing touch node electrode coupling |
| US10365773B2 (en) | 2015-09-30 | 2019-07-30 | Apple Inc. | Flexible scan plan using coarse mutual capacitance and fully-guarded measurements |
| US10857390B2 (en) | 2015-10-16 | 2020-12-08 | Dalhousie University | Systems and methods for monitoring patient motion via capacitive position sensing |
| US10067587B2 (en) | 2015-12-29 | 2018-09-04 | Synaptics Incorporated | Routing conductors in an integrated display device and sensing device |
| CN109564485B (zh) | 2016-07-29 | 2022-04-01 | 苹果公司 | 具有多电源域芯片配置的触摸传感器面板 |
| AU2017208277B2 (en) | 2016-09-06 | 2018-12-20 | Apple Inc. | Back of cover touch sensors |
| US10642418B2 (en) | 2017-04-20 | 2020-05-05 | Apple Inc. | Finger tracking in wet environment |
| US11537229B2 (en) * | 2019-01-17 | 2022-12-27 | Beijing Taifang Technology Co., Ltd. | Touch pad pressure detection method and apparatus, storage medium and computer device |
| US11157109B1 (en) | 2019-09-06 | 2021-10-26 | Apple Inc. | Touch sensing with water rejection |
| US11662867B1 (en) | 2020-05-30 | 2023-05-30 | Apple Inc. | Hover detection on a touch sensor panel |
| CN117490733B (zh) * | 2022-07-25 | 2024-11-19 | 准懋(杭州)科技有限公司 | 一种mems器件 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69324067T2 (de) * | 1992-06-08 | 1999-07-15 | Synaptics Inc | Objekt-Positionsdetektor |
| US5463388A (en) * | 1993-01-29 | 1995-10-31 | At&T Ipm Corp. | Computer mouse or keyboard input device utilizing capacitive sensors |
-
1994
- 1994-09-02 US US08/300,387 patent/US5914465A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-09-01 DE DE69527295T patent/DE69527295T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-01 JP JP50961496A patent/JP3526577B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-01 WO PCT/US1995/011180 patent/WO1996007981A1/en not_active Ceased
- 1995-09-01 CN CNB951958119A patent/CN1153173C/zh not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-01 EP EP95932385A patent/EP0777888B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-01 AU AU35444/95A patent/AU3544495A/en not_active Abandoned
- 1995-09-01 KR KR1019970701215A patent/KR100274772B1/ko not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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