図面 (/)

技術 周波数分割変調タッチシステムにおける信号検知

出願人 タクチュアルラブズシーオー.
発明者 リー,ダレンレイニー
出願日 2017年5月12日 (2年11ヶ月経過) 出願番号 2018-550329
公開日 2019年8月22日 (8ヶ月経過) 公開番号 2019-523464
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 刻時機構 信号変数 信号エミッタ ラジオ回路 片われ 行コンダクタ 動力測定 二乗和演算
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年8月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題・解決手段

行コンダクタ列コンダクタであって、行コンダクタの経路が列コンダクタの経路と交差するように配置された行コンダクタと列コンダクタ、および各行に関連付けられた信号エミッタであって、各行コンダクタ上に初位相および特定周波数を有する信号を送信するのに適した信号エミッタ、および列コンダクタ上に存在する信号を受信するために各列に関連付けられた受信器、を有する周波数分割変調タッチ検知器が提供される。信号プロセッサは、受信された信号に見られる各送信信号に関する同相成分と直交成分を判定し、および各列上の各送信信号に関して測定値を判定するために、それぞれの同相成分と直交成分に初位相における送信周波数を表すベクトル投影し、およびそれらの測定値を反映し、したがってタッチを反映するデータを含むヒートマップを生成するのに適している。

概要

背景

概要

行コンダクタ列コンダクタであって、行コンダクタの経路が列コンダクタの経路と交差するように配置された行コンダクタと列コンダクタ、および各行に関連付けられた信号エミッタであって、各行コンダクタ上に初位相および特定周波数を有する信号を送信するのに適した信号エミッタ、および列コンダクタ上に存在する信号を受信するために各列に関連付けられた受信器、を有する周波数分割変調タッチ検知器が提供される。信号プロセッサは、受信された信号に見られる各送信信号に関する同相成分と直交成分を判定し、および各列上の各送信信号に関して測定値を判定するために、それぞれの同相成分と直交成分に初位相における送信周波数を表すベクトル投影し、およびそれらの測定値を反映し、したがってタッチを反映するデータを含むヒートマップを生成するのに適している。

目的

低レイテンシタッチセンサー装置の実施形態を例示するハイレベルブロック図を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
- 件
牽制数
- 件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

該当するデータがありません

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

導電性材料の行と列のマトリックスで構成されたタッチ面との接続のための、周波数分割変調タッチ検知器であって、該周波数分割変調タッチ検知器は:複数の原信号固有の信号を送信するのに適した信号エミッタであって、複数の原信号の各々はそれぞれ初位相を有し、および原信号の各々は他の原信号の各々に直交する周波数である、信号エミッタ;列に存在する列信号を受信するための、列の各々に関連付けられた受信器;および(i)受信した列信号から、列信号に存在する複数の原信号の各々に関するレベルを表す同相成分および直交成分を判定し;および(ii)タッチデータを反映するマトリックスを生成するために、対応するそれぞれの位相において各原信号を表すベクトルを、判定された同相成分および直交成分の各ペアにそれぞれ投影するのに適した信号プロセッサ、を含む、周波数分割変調タッチ検知器。

請求項2

信号プロセッサおよび受信器は同じコンポーネントの一部であることを特徴とする、請求項1に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項3

信号プロセッサおよび受信器は同じコンポーネントの一部ではないことを特徴とする、請求項1に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項4

複数の原信号のうちの1つの各初位相は、複数の原信号のうちの他の各初位相とは異なることを特徴とする、請求項1に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項5

複数の原信号のうちの1つの各初位相は、複数の原信号のうちのさらに別の各初位相と同じであることを特徴とする、請求項4に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項6

複数の原信号のうちの1つの各初位相は、複数の原信号のうちの他の各初位相と同じであることを特徴とする、請求項1に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項7

周波数分割変調タッチ検知器であって、該周波数分割変調タッチ検知器は:第1と第2の行コンダクタおよび列コンダクタであって、第1と第2の行コンダクタの経路が列コンダクタの経路と交差するように配置される、第1と第2の行コンダクタおよび列コンダクタ;第1と第2の信号エミッタであって、第1の行コンダクタ上の第1の位相において第1の周波数を有する第1の信号、および第2の行コンダクタ上の第2の位相において第2の周波数を有する第2の信号を送信するのに適しており、第1と第2の信号の各々が互いに直交している、第1と第2の信号エミッタ;列コンダクタに存在する信号を受信するために列コンダクタに関連付けられた受信器;信号プロセッサであって、受信された信号の第1と第2の周波数の同相成分と直交成分を判定し;第1の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第1の周波数の同相成分と直交成分に、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルを投影し;第2の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第2の周波数の同相成分と直交成分に、第2の位相における第2の周波数を表すベクトルを投影し;および、第1の測定値および第2の測定値を使用してタッチデータを反映するマトリックスを生成する、のに適した信号プロセッサ、を含む、周波数分割変調タッチ検知器。

請求項8

信号プロセッサおよび受信器は同じコンポーネントの一部であることを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項9

信号プロセッサおよび受信器は同じコンポーネントの一部ではないことを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項10

第1と第2の測定値の少なくとも1つは動力の測定値であることを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項11

第1と第2の測定値の少なくとも1つは振幅の測定値であることを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項12

第1と第2の測定値の少なくとも1つは振幅の測定値に比例することを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項13

信号プロセッサは1つ以上の信号プロセッサユニットを含み、1つ以上の信号プロセッサユニットの各々は:受信された信号の第1と第2の周波数の同相成分と直交成分の判定;第1の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第1の周波数の同相成分と直交成分への、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルの投影;第2の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第2の周波数の同相成分と直交成分への、第2の位相における第2の周波数を表すベクトルの投影;第1の測定値および第2の測定値を使用したタッチデータを反映するマトリックスの生成;の少なくとも1つの動作を行うのに適しており、および1つ以上の信号プロセッサユニットはすべて、動作の全てをまとめて行う、ことを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項14

第1と第2の測定値の少なくとも1つは動力の測定値であることを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項15

第1と第2の測定値の少なくとも1つは振幅の測定値であることを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項16

第1と第2の測定値の少なくとも1つは振幅の測定値に比例することを特徴とする、請求項7に記載の周波数分割変調タッチ検知器。

請求項17

タッチ検知器であって:第1の行コンダクタと第1の列コンダクタであって、第1の行コンダクタの経路が第1の列コンダクタの経路と交差するように配置される、第1の行コンダクタと第1の列コンダクタ;第1の行コンダクタ上の第1の位相において第1の周波数を有する第1の信号を送信するのに適した信号エミッタ;第1の列コンダクタに存在する信号を受信するために第1の列コンダクタに関連付けられた受信器;信号プロセッサであって、第1の列コンダクタ上で受信された信号の第1の周波数の同相成分と直交成分の判定;タッチに関係する測定値を判定するために、第1の列コンダクタ上で受信された信号の第1の周波数の同相成分と直交成分への、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルの投影;に適した信号プロセッサ、を含むタッチ検知器。

請求項18

タッチに関係する測定値は動力の測定値であることを特徴とする、請求項17に記載のタッチ検知器。

請求項19

タッチに関係する測定値は振幅の測定値であることを特徴とする、請求項17に記載のタッチ検知器。

請求項20

タッチに関係する測定値は振幅の測定値に比例することを特徴とする、請求項17に記載のタッチ検知器。

請求項21

信号プロセッサは1つ以上の信号プロセッサユニットを含み、1つ以上の信号プロセッサユニットの各々は:受信された信号の第1の周波数の同相成分と直交成分の判定;および、タッチに関係する測定値を判定するために、第1の列コンダクタ上に存在する第1の周波数の同相成分と直交成分への、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルの投影;の少なくとも1つの動作を行うのに適しており;および、1つ以上の信号プロセッサユニットはすべて、両方の動作をまとめて行う、ことを特徴とする、請求項17に記載のタッチ検知器。

請求項22

測定値は動力の測定値であることを特徴とする、請求項21に記載のタッチ検知器。

請求項23

測定値は振幅の測定値であることを特徴とする、請求項21に記載のタッチ検知器。

請求項24

測定値は振幅の測定値に比例することを特徴とする、請求項21に記載のタッチ検知器。

請求項25

少なくとも1つの追加の行コンダクタをさらに含み、少なくとも1つの追加の行コンダクタの経路が第1の列コンダクタの経路と交差するように配置されることを特徴とする、請求項17に記載のタッチ検知器。

請求項26

少なくとも1つの追加の行コンダクタは複数の追加の行コンダクタであり、および複数の追加の行コンダクタの各々は、各々の経路が第1の列コンダクタの経路と交差するように配置されることを特徴とする、請求項25に記載のタッチ検知器。

請求項27

少なくとも1つの追加の列コンダクタが存在し、少なくとも1つの追加の列コンダクタの経路が、第1の行コンダクタの経路および少なくとも1つの追加の行コンダクタの経路と交差するように配置されることを特徴とする、請求項25に記載のタッチ検知器。

請求項28

信号エミッタはさらに、それぞれ、少なくとも1つの行コンダクタ上の少なくとも1つの追加の位相における少なくとも1つの追加の周波数を有する少なくとも1つの追加の信号を送信するのに適しており、それにより信号エミッタは複数の固有の直交信号を送信し、固有の直交信号の各々は他の固有の直交信号の各々と直交することを特徴とする、請求項25に記載のタッチ検知器。

請求項29

少なくとも1つの追加の列コンダクタをさらに含み、少なくとも1つの追加の列コンダクタの経路が第1の行コンダクタの経路と交差するように配置されることを特徴とする、請求項17に記載のタッチ検知器。

請求項30

受信器は、少なくとも1つの追加の列コンダクタ上に存在する信号を受信するために、少なくとも1つの追加の列コンダクタに関連付けられ、および、信号プロセッサは:少なくとも1つの追加の列コンダクタ上で受信された信号の第1の周波数の同相成分と直交成分の判定;タッチに関係する別の測定値を判定するために、少なくとも1つの追加の列コンダクタ上で受信された信号の第1の周波数の同相成分と直交成分への、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルの投影;および、タッチに関係する測定値およびタッチに関係する別の測定値を用いた、タッチデータを反映するマトリックスの生成、にさらに適していることを特徴とする、請求項29に記載のタッチ検知器。

請求項31

タッチに関係する別の測定値は動力の測定値であることを特徴とする、請求項30に記載のタッチ検知器。

請求項32

タッチに関係する別の測定値は振幅の測定値であることを特徴とする、請求項30に記載のタッチ検知器。

請求項33

タッチに関係する別の測定値は振幅の測定値に比例することを特徴とする、請求項30に記載のタッチ検知器。

請求項34

少なくとも1つの追加の列コンダクタは複数の追加の列コンダクタであり、および複数の追加の列コンダクタの各々は、各々の経路が第1の行コンダクタの経路と交差するように配置されることを特徴とする、請求項29に記載のタッチ検知器。

請求項35

少なくとも1つの追加の行コンダクタをさらに含み、少なくとも1つの追加の行コンダクタの経路が、第1の列コンダクタの経路および少なくとも1つの追加の列コンダクタの経路と交差するように配置されることを特徴とする、請求項29に記載のタッチ検知器。

請求項36

信号エミッタはさらに、それぞれ、少なくとも1つの行コンダクタ上の少なくとも1つの追加の位相における少なくとも1つの追加の周波数を有する少なくとも1つの追加の信号を送信するのに適しており、それにより信号エミッタは複数の固有の直交信号を送信し、固有の直交信号の各々は他の固有の直交信号の各々と直交することを特徴とする、請求項35に記載のタッチ検知器。

請求項37

受信器はさらに、少なくとも1つの追加の列コンダクタ上に存在する信号を受信するために、少なくとも1つの追加の列コンダクタに関連付けられ、および信号プロセッサは:受信された信号の少なくとも1つの追加の周波数の各々の同相成分と直交成分の判定;少なくとも1つの追加の第1の列測定値を判定するために、第1の列コンダクタの各々に存在する少なくとも1つの追加の周波数の各々の同相成分および直交成分への、少なくとも1つの追加の位相における少なくとも1つの追加の周波数の各々を表すベクトルの投影;および追加の列測定値の第1の周波数を判定するために、少なくとも1つの追加の列コンダクタの各々に存在する第1の周波数の同相成分と直交成分への、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルの投影;および追加の測定値を判定するために、少なくとも1つの追加の列コンダクタに存在する少なくとも1つの追加の周波数の各々の同相成分および直交成分への、少なくとも1つの追加の位相のそれぞれにおける少なくとも1つの追加の周波数の各々を表すベクトルの投影;およびタッチに関係する測定値、追加の第1の列測定値、追加の列測定値、および追加の測定値を用いた、タッチデータを反映するマトリックスの生成、に適している、ことを特徴とする、請求項36に記載のタッチ検知器。

請求項38

追加の第1の列測定値、追加の列測定値、および追加の測定値の少なくとも1つは、動力の測定値であることを特徴とする、請求項37に記載のタッチ検知器。

請求項39

追加の第1の列測定値、追加の列測定値、および追加の測定値の少なくとも1つは、振幅の測定値であることを特徴とする、請求項37に記載のタッチ検知器。

請求項40

追加の第1の列測定値、追加の列測定値、および追加の測定値の少なくとも1つは、振幅の測定値に比例することを特徴とする、請求項37に記載のタッチ検知器。

請求項41

タッチ検知器上のタッチ情報を検知するための方法であって、該タッチ検知器は、第1と第2の行コンダクタおよび少なくとも1つの列コンダクタを含み、第1と第2の行コンダクタの経路が列コンダクタの経路に交差するように配置され、該タッチ検知器は、少なくとも1つの列コンダクタ、および少なくとも1つの信号プロセッサに関連付けられた受信機をさらに含み、該方法は:第1と第2の信号をそれぞれ第1と第2の行コンダクタ上に送信する工程であって、第1の信号は第1の周波数および第1の位相にあり、および第2の信号は第2の周波数および第2の位相にあり、第1と第2の周波数は互いに直交する、工程;列コンダクタに存在する信号を受信する工程;受信された信号に存在する信号の同相成分と直交成分を判定する工程;第1の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第1の周波数の同相成分と直交成分に、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルを投影する工程;第2の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第2の周波数の同相成分と直交成分に、第2の位相における第2の周波数を表すベクトルを投影する工程;および、第1と第2の信号からの検知されたタッチ情報を反映するマトリックスを生成する工程、を含む方法。

請求項42

タッチを判定するためにマトリックスを使用する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項41に記載の方法。

請求項43

タッチを検知するために連続的なマトリックスを使用する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項42に記載の方法。

請求項44

タッチ検知器上のタッチ事象を検知するための方法であって、該タッチ検知器は、第1と第2の行コンダクタ、少なくとも1つの列コンダクタを含み、第1と第2の行コンダクタの経路が列コンダクタの経路に交差するように配置され、該タッチ検知器は、少なくとも1つの列コンダクタ、および少なくとも1つの信号プロセッサに関連付けられた受信器をさらに含み、該方法は:第1と第2の信号をそれぞれ第1と第2の行コンダクタ上に送信する工程であって、第1の信号は第1の周波数および第1の位相にあり、および第2の信号は第2の周波数および第2の位相にあり、第1と第2の周波数は互いに直交する、工程;列コンダクタに存在する信号を受信する工程;受信された信号に存在する第1と第2の信号の各々の量の変化を判定する工程;および受信された信号に存在する第1と第2の信号の少なくとも1つの量の変化に基づいてタッチ事象を特定する工程、を含む方法。

請求項45

受信された信号に存在する第1と第2の信号の各々の量の変化を判定する工程は:最初に受信された信号の第1と第2の周波数の同相成分と直交成分の判定;第1の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第1の周波数の同相成分と直交成分への、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルの投影;第2の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第2の周波数の同相成分と直交成分への、第2の位相における第2の周波数を表すベクトルの投影;2回目に受信された信号の第1と第2の周波数の同相成分と直交成分の判定;第3の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第1の周波数の同相成分と直交成分への、第1の位相における第1の周波数を表すベクトルの投影;第4の測定値を判定するために、列コンダクタ上に存在する第2の周波数の同相成分と直交成分への、第2の位相における第2の周波数を表すベクトルの投影;および、第1と第3の測定値および第2と第4の測定値の比較、を含むことを特徴とする、請求項38に記載の方法。

請求項46

第1、第2、第3、および第4の測定値の少なくとも1つは、動力の測定値であることを特徴とする、請求項45に記載の方法。

請求項47

第1、第2、第3、および第4の測定値の少なくとも1つは、振幅の測定値であることを特徴とする、請求項45に記載の方法。

請求項48

第1、第2、第3、および第4の測定値の少なくとも1つは、振幅の測定値に比例することを特徴とする、請求項45に記載の方法。

請求項49

タッチ検知器であって:第1と第2の行コンダクタおよび列コンダクタであって、第1と第2の行コンダクタの経路が列コンダクタの経路と交差するように配置される、第1と第2の行コンダクタおよび列コンダクタ;それぞれ第1と第2の行コンダクタ上の第1と第2の信号の1つを同時に送信するのにそれぞれ適した第1と第2の信号エミッタ;互いに直交しない2つの信号の各々であって、位相と振幅の群から選択されたものにおいて第1の信号は第2の信号とは異なる、2つの信号の各々;列コンダクタに存在する信号を受信するために列コンダクタに関連付けられた受信器;信号プロセッサであって、受信された信号における第1と第2の信号の組み合わせの同相成分と直交成分の判定;測定値を判定するために、第1の信号または第2の信号の少なくとも1つへの、判定された同相成分および直交成分を表すベクトルの投影;および、測定値を用いたタッチを反映するヒートマップの生成、に適した信号プロセッサ、を含むことを特徴とするタッチ検知器。

請求項50

第1と第2の信号エミッタは、第1と第2の行コンダクタの各々上に、第1と第2の信号と合わせて他の信号を送信することを特徴とする、請求項49に記載のタッチ検知器。

請求項51

少なくとも1つの追加の行コンダクタが存在し、少なくとも1つの追加の行コンダクタの経路が列コンダクタの経路と交差するように配置されること特徴とする、請求項49に記載のタッチ検知器。

請求項52

第1と第2の行コンダクタの経路に交差するように配置された少なくとも1つの追加の列コンダクタが存在することを特徴とする、請求項49に記載のタッチ検知器。

技術分野

0001

開示されるシステムおよび方法は、概してユーザー入力の分野に関し、およびとりわけ周波数分割変調タッチシステムにおける改良された信号検知に関する。

図面の簡単な説明

0002

本開示の前述およびその他の物体、特徴、および利点は、添付の図面で例示される実施形態の以下の特定の記載から明白になるであろう。図中、参照文字は図面全体にわたって同一の部品を指す。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、その代わりに、開示された実施形態の原理概説することに重点が置かれている。
低レイテンシタッチセンサー装置の実施形態を例示するハイレベルブロック図を提供する。
フィールド平坦化の手順を示すブロック図を示す。
同相表現直交表現、および振幅表現と位相表現の関係を示す。
雑音と干渉

0003

によって損なわれた信号

0004

を示す。
全雑音が、損なわれていない信号に対して平行かつ垂直の成分に分割されることを示す。

実施例

0005

本出願は、以下に開示される高速マルチタッチセンサーおよび他のインターフェースなどのユーザーインターフェースに関する:米国特許出願第14/046,819号、2013年10月4日出願、「Hybrid Systems And MethodsFor Low−Latency User Input Processing And Feedback」;米国特許出願第13/841,436号、2013年3月15日出願、「Low−Latency Touch Sensitive Device」;米国特許出願第61/798,948号、2013年3月15日出願、「Fast Multi−Touch Stylus」;米国特許出願第61/799,035号、2013年3月15日出願、「Fast Multi−Touch Sensor With User−Identification Techniques」;米国特許出願第61/798,828号、2013年3月15日出願、「Fast Multi−Touch Noise Reduction」;米国特許出願第61/798,708号、2013年3月15日出願、「Active Optical Stylus」;米国特許出願第61/710,256号、2012年10月5日出願、「Hybrid Systems And Methods For Low−Latency User Input Processing And Feedback」;米国特許出願第61/845,892号、2013年7月12日出願、「Fast Multi−Touch Post Processing」;米国特許出願第61/845,879号、2013年7月12日出願、「Reducing Control Response Latency With Defined Cross−Control Behavior」;米国特許出願第61/879,245号、2013年9月18日出願、「Systems And Methods For Providing Response To User Input Using Information About State Changes And Predicting Future User Input」;米国特許出願第61/880,887号、2013年9月21日出願、「Systems And Methods For Providing Response To User Input Using Information About State Changes And Predicting Future User Input」;米国特許出願第14/046,823号、2013年10月4日出願、「Hybrid Systems And Methods For Low−Latency User Input Processing And Feedback」;米国特許出願第14/069,609号、2013年11月1日出願、「Fast Multi−Touch Post Processing」;および米国特許出願第61/887,615号、2013年10月7日出願、「Touch And Stylus Latency Testing Apparatus」。これらの出願の全ての開示が、引用によって本明細書に組み込まれる。

0006

本開示の全体にわたり、用語「タッチ(touch)」、「タッチ(touches)」、「接触(contact)」、「接触(contacts)」、または他の記述語は、ユーザーの指、スタイラス、物体、または身体部分が、センサーによって検知される事象または期間について記載するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ユーザーが、センサーまたはセンサーの埋め込まれた装置と物理的に接触した時にのみ、このような検知が起こる。他の実施形態では、センサーは、タッチ面の上を距離をおいてうろつく、またはそうでなければタッチセンシティブ装置から引き離されている、「タッチ」または「接触」の検知を可能にされ得る。したがって、感知される物理的接触への依存を示唆する本説明内の言葉の使用は、記載された技術がそれらの実施形態にのみ適用されることを意味すると解釈されるべきではなく;実際に、本明細書に記載されるものの全てではないが、ほぼ全てが、「タッチ」および「うろつく(hover)」センサーに等しく適用されるだろう。より一般的には、本明細書において使用されるように、用語「タッチ」は、本明細書に記載される種類のセンサーによって検知可能な行為を指し、したがって本明細書で使用されるように、用語「うろつく(hover)」は、本明細書で意図される「タッチ」の意味において「タッチ」の1種である。他のタイプのセンサーを本明細書に開示される実施形態に関連して利用することができ、カメラ近接センサー光センサーターンレートセンサー、ジャイロスコープ磁力計熱センサー圧力センサー力覚センサー静電容量タッチセンサーパワーマネジメント集積回路読み取りキーボードマウス運動センサーなどが含まれる。

0007

本明細書に開示されるシステムおよび方法は、静電容量タッチセンサー、とりわけ限定されないが周波数分割多重化FDM)、符号分割多重化(CDM)、またはFDM法とCDM法の両方を組み合わせたハイブリッド変調技術などの直交信号に基づく多重化方式を利用する静電容量タッチセンサーを、設計、製造および使用するシステムと方法を提供する。本明細書における周波数への言及は、他の直交信号ベースも指し得る。そのため、本出願は、出願人の先の米国特許出願第13/841,436号、2013年3月15日出願の「Low−Latency Touch Sensitive Device」および米国特許出願第14/069,609号、2013年11月1日出願の「Fast Multi−Touch Post Processing」を参照により組み込む。これらの出願は、本開示のセンサーと関連して使用されてもよい静電容量式FDM、CDM、またはFDM/CDMのハイブリッドタッチセンサーを熟慮する。そのようなセンサーにおいて、行からの信号が列に結合(増大)される、または列から分断(低減)される時に、タッチが感知される。

0008

本開示は最初に、設計、製造および使用のための本発明のシステムと方法を適用可能な高速マルチタッチセンサーの操作について記載する。次に、本開示の周波数分割変調タッチシステムおよび方法の詳細がさらに、「信号検知」という見出しで以下に記載される。

0009

本明細書において使用されるように、「タッチ事象」という、および名詞として使用される場合の単語「タッチ」は、ニアタッチ(near touch)、ニアタッチ事象、またはセンサーを使用して特定することができる他のジェスチャーを含む。一実施形態によれば、タッチ事象は検知および処理され、そして例えば10ミリ秒以下、または1ミリ秒以下のように非常に低いレイテンシの下流(ダウンストリーム計算プロセスに供給されてもよい。

0010

一実施形態では、開示される高速マルチタッチセンサーは、タッチ事象の高い更新率と低レイテンシの測定値に関して増強された投影型の静電容量方式活用する。本技術は、上記利点を得るために、並列ハードウェアおよびより高い周波数波形を使用することができる。さらに、感度のよい強力な測定を行なうための方法が開示され、該方法は、透明なディスプレイ表面上で使用されてもよく、および本技術を使用する製品の安価な製造を可能にし得る。この点に関し、本明細書において使用される「静電容量物」は、指、人体の他の部分、スタイラス、またはセンサーで感知可能な任意の物体であり得る。本明細書において開示されるセンサーと方法は、静電容量に依存する必要はない。例えば光学センサーに関して、そのような実施形態は、タッチ事象を感知するためにフォトントンネリングと光漏出を利用し、および本明細書で使用される「静電容量物」にはそのような感知に適合したスタイラスまたは指などの任意の物体が含まれる。同様に、本明細書で使用される「タッチ位置」および「タッチセンシティブ装置」は、静電容量物と開示されるセンサーとの間のタッチによる実際の接触を必要としない。

0011

図1は、一実施形態に係る高速マルチタッチセンサー(100)の特定の原理を例示する。参照番号(200)では、異なる信号が面の行の各々に送信される。信号は、「直交」(すなわち互いに分離可能および区別可能)となるように設計される。参照番号(300)では、受信器が各列に付けられる。受信器は、他の信号および/または雑音の有無に関わらず、送信された信号のいずれか、またはそれらの任意の組み合わせを受信するように設計され、および例えばその列に存在する直交の送信信号の各々に関して個別に測定値を判定するように設計される。センサーのタッチ面(400)は、一連の行と列(全て図示せず)を含み、直交信号はそれに沿って伝搬することができる。一実施形態では、行と列がタッチ事象に供されない場合には、より少量または微量の信号がそれらの間で結合され、タッチ事象に供される場合には、より多量または微量ではない信号がそれらの間で結合されるように、行と列は設計される。一実施形態では、その逆も可能であり、すなわち信号の量が少なければタッチ事象を表わし、信号の量が多ければタッチの欠如を表わす。タッチセンサーは、結合における変化によってタッチを最終的に検知するので、特定の実施形態には明白であろう理由を除いて、タッチ関連の結合が列上に存在する行信号の量の増加または列上に存在する行信号の量の減少を引き起こすかどうかは特に重要ではない。上記で論じられたように、タッチまたはタッチ事象は、物理的なタッチではなく、むしろ結合された信号のレベルに影響を及ぼす事象を要求する。

0012

図1を引き続き参照すると、一実施形態では、概して、行と列の両方に近接するタッチ事象の静電容量式の結果は、行に存在し列に結合されることになる信号の量における無視できない変化を引き起こし得る。より一般的には、タッチ事象は、列上で受信された信号を生じさせ、したがってそれに対応する。行上の信号が直交であるがゆえに、多数の行信号が列に結合され、および受信器によって区別され得る。同様に、各行上の信号は多数の列に結合され得る。所与の行に結合された各列に関して(および結合が列上に存在する行信号の増加または減少を引き起こすかどうかに関わらず)、列上で見られる信号は、どの行がその列と同時にタッチされているかを示す情報を含む。受信される各信号の量は、一般に対応する信号を運ぶ列と行の間の結合の量に関連し、したがってタッチする物体から面までの距離、タッチによって覆われるタッチ面の領域、および/またはタッチの圧力を示し得る。

0013

行と列が同時にタッチされた時、行上に存在するいくつかの信号は、対応する列内へと結合する(結合は列上の行信号の増加または減少を引き起こし得る)。(上記で論じたように、用語「タッチ」または「タッチした」は、実際の物理的接触ではなく、むしろ相対的な接近を要求する。)実際に、タッチデバイスの様々な実装では、行および/または列と、指または他のタッチ物体との間に保護障壁が存在し得るため、行および/または列との物理的接触は起こりそうもない。さらに、一般に、行および列自体は互いに接触しておらず、むしろそれらの間である量の信号が結合され得るように近接して配置され、およびその量はタッチで(正または負に)変化する。通常、行と列の結合は、それらの間の実際の接触によるものではなく、指または他のタッチ物体からの実際の接触によるものでもなく、むしろ指(または他の物体)を接近させることによる静電容量の効果によるものであり、静電容量の効果をもたらす接近は、タッチとして本明細書で言及される。

0014

行と列の性質は恣意的であり、および特定の配向に関連性はない。実際、用語「行」と「列」は、四方格子よりもむしろ、信号が送信される1組の導体(行)、および信号が結合され得る1組の導体(列)を指すように意図される。(信号が行上で送信され、および列自体の上で受信される概念は恣意的であり、信号は容易に、恣意的に列と名づけられた導体上で送信され、および恣意的に行と名づけられた導体上で受信され得、または双方ともに恣意的に他の何らかの命名をされてもよい。)さらに、行と列が格子状である必要はない。タッチ事象が「行」の一部および「列」の一部にタッチし、および結合のいくつかの形態をもたらす限り、他の形状も可能である。例えば、「行」は同心円にあり、および「列」は中心から外へと放射するスポーク(spokes)であり得る。および「行」と「列」はいずれも幾何学的または空間的なパターンに従う必要はなく、したがって例えば、キーボード上のキーは恣意的に結合されて行と列を形成し得る(それらの相対的な位置との関連に関わらない)。さらに、信号の伝搬チャネルが2種類のみである必要はない:行と列の代わりに、一実施形態では、チャネル「A」と「B」と「C」が提供されてもよく、ここで「A」に送信される信号は「B」と「C」で受信され、または一実施形態では「A」と「B」に送信される信号は「C」で受信され得る。信号の伝搬チャネルは、時には送信を支持し、および時には受信を支持するように、機能を交互に行うことも可能である。送信される信号が直交であり、したがって受信される信号と分離可能である場合、信号の伝播チャネル送信器と受信器を同時に支持することができることが、さらに熟慮される。「行」と「列」ではなく、3種類以上のアンテナ導体を使用してもよい。多くの代替的な実施形態が可能であり、および本開示を考慮した後に当業者に明白となるだろう。

0015

上記のように、一実施形態では、タッチ面(400)は、一連の行と列で構成され、信号はそれらに沿って伝搬し得る。上記で論じられたように、行と列は、タッチされていない時には、ある量の信号がそれらの間で結合され、タッチされている時には、別の量の信号がそれらの間で結合されるように設計される。それらの間で結合された信号における変化は、概してタッチに比例または反比例し得(しかし必ずしも線形比例しない)、その結果、タッチははい/いいえで答える問題ではなく、段階的に変化し、より強いタッチ(つまり、より近いまたはよりしっかりとした)とより弱いタッチ(つまり、より遠いまたはより優しい)の区別、およびタッチなしの区別さえも可能にする。さらに、異なる信号が行の各々に送信される。一実施形態では、これらの異なる信号の各々は、互いに直交している(すなわち、分離可能および区別可能である)。行と列が同時にタッチされると、行上に存在する信号が結合され(正または負)、多かれ少なかれ対応する列に現われる。列上に結合される信号の量は、タッチの接近性、圧力または領域に関連する場合もある。

0016

受信器(300)が各列に付けられる。受信器は、直交信号、または直交信号の恣意的な組み合わせ、および存在する雑音または他の信号のいずれかを含む、列上に存在する信号を受信するように設計される。概して、受信器は、列上に存在する信号のフレームを受信し、および信号を提供する列を特定するように設計される。一実施形態では、受信器(または受信器のデータに関連付けられた信号プロセッサ)は、信号のフレームが捕捉された時間の間にその列上に存在する直交の送信信号各々の量に関連付けられた測定値を判定し得る。このように、各列とタッチする行の特定に加えて、受信器は、タッチに関する付加的な(例えば、質的な)情報を提供することができる。概して、タッチ事象は、列上の受信信号に対応し得る(または逆に対応し得る)。各列について、そこで受信された異なる信号は、どの対応する行がその列と近位でタッチしたのかを示す。一実施形態では、対応する行と列の間に結合される量は、例えば、タッチによって覆われたタッチ面の領域、タッチの圧力などを示し得る。一実施形態では、対応する行と列の間の経時的な結合における変化は、2者の交点におけるタッチの変化を示す。

0017

<単純なシヌソイドの実施形態>
一実施形態では、行上に送信される直交信号は、未変調のシヌソイドであってもよく、その各々が異なる周波数を有しており、該周波数は、受信器において互いに区別され得るように選択される。一実施形態では、周波数は、受信器において互いに容易に区別され得るように、それらの間に十分な間隔を設けるように選択される。一実施形態では、周波数は、選択された周波数間に単純な調波関係が存在しないように選択される。単純な調波関係の欠如は、1つの信号に別の信号を模倣させ得る非線形アーチファクト(non−linear artifacts)を軽減し得る。

0018

通常、隣接する周波数間の間隔が一定であり、および最も高い周波数が最も低い周波数の2倍未満である周波数「コム」は、周波数間の間隔であるΔfが測定期間τの少なくとも逆数である場合に、これらの基準を満たすことになる。例えば、どの行の信号が1ミリ秒(τ)につき1回存在するかを判定するために、(例えば、列からの)信号の組み合わせを測定することが好ましい場合、周波数間隔(Δf)は1キロヘルツより高くなければならない(すなわち、Δf>1/τ)。この計算に従い、例えば10の行しかない場合では、以下の周波数を使用することが可能である:

0019

0020

強固な設計を可能にするために、周波数間隔はこの最小値よりも実質的に大きい場合があることが、当業者に明白となるであろう。一例として、0.5cmの行/列の間隔を有する20cm×20cmのタッチ面は、40の行と40の列を必要とし、および40の異なる周波数でシヌソイドを必要とする。1ミリ秒当たり1回の分析速度が1kHzの間隔のみを必要とする一方で、恣意的に大きな間隔がより強固な実装のために利用される。一実施形態では、恣意的に大きな間隔は、最高周波数最低周波数の2倍より大きくなるべきではない(すなわち、fmax<2(fmin))という制約にさらされる。したがって、典型的な実施形態では、5MHzに設定された最低周波数を有する100kHzの周波数間隔が使用されてもよく、5.0MHz、5.1MHz、5.2MHzなどの最大8.9MHzまでの周波数リストが得られる。

0021

一実施形態では、リスト上のシヌソイドの各々は、信号発生器によって生成され、および信号エミッタまたは送信器によって別々の行上に送信されてもよい。一実施形態では、シヌソイドはあらかじめ生成されてもよい。同時にタッチされている行と列を特定するために、受信器は、列に存在する信号を受信し、および信号プロセッサは、もしあるとすればリスト上にどの周波数が現れるかを判定するために信号を分析する。一実施形態では、この特定は、周波数分析技術(例えば、フーリエ変換)により、またはフィルタバンクの使用により支持され得る。一実施形態では、受信器は列信号のフレームを受信し、フレームはFFTによって処理され、したがって各周波数に関して測定値が判定される。一実施形態では、FFTは、各フレームに対して、各周波数に対する同相および直交の測定値を提供する。

0022

一実施形態では、各列の信号から、受信器/信号プロセッサは、その列上の信号に見られた周波数のリストからの各周波数に対する値(および一実施形態では同相および直交の値)を判定することができる。一実施形態では、周波数に対応する値が、いくらか閾値より大きいかまたは小さい場合に、または先の値から変化する場合に、その周波数に対応する列と行の間のタッチ事象を特定するためにその情報が使用される。一実施形態では、行/列の交点からのタッチの距離、タッチ物体の大きさ、物体が押し下げる圧力、タッチされている行/列の交点の部分等、を含む様々な物理的現象に対応し得る信号強度の情報が、タッチ事象の領域を局在化する助けとして使用されてもよい。一実施形態では、判定された値は、タッチの自己決定の値ではなく、むしろタッチ事象を判定するために他の値と共にさらに処理される。

0023

一旦、直交周波数の各々に対する値が、少なくとも2つの周波数(行に対応する)または少なくとも2つの列に対して判定されると、二次元マップを作成することができ、その値は、その行/列の交点でのマップの値として、またはそれに比例/反比例するものとして使用される。一実施形態では、信号の強度は、各列上の各周波数ごとに計算される。一旦、信号強度が計算されると、二次元マップが作成され得る。一実施形態では、信号強度は、その行/列の交点におけるマップの値である。一実施形態では、タッチ面またはタッチ領域に関するマップを作るために、タッチ面上の複数の行/列の交点に対して値が判定される。一実施形態では、タッチ面またはタッチ領域に関するマップを作るために、タッチ面上の、またはタッチ面の領域にある、あらゆる行/列の交点に対して値が判定される。一実施形態では、異なる周波数におけるタッチ面の物理的相違により、信号値は与えられたタッチに対して標準化される、または較正される。同様に、一実施形態では、タッチ面にわたるまたは交点間にある物理的相違により、信号値は与えられたタッチに対して標準化される、または較正される。

0024

一実施形態では、タッチ事象は、値の情報から作られたマップを用いて特定され、したがって隣接する行/列の交点の値の変化が考慮される。一実施形態では、二次元マップのデータは、タッチ事象をより良く特定、判定、または分離するために閾値処理(thresholded)されてもよい。一実施形態では、二次元マップのデータは、面をタッチする物体の形状や配向などに関する情報を推測するために使用されてもよい。

0025

一実施形態では、本明細書に記載されるそのような解析タッチ処理は、タッチセンサーの分散型タッチ制御装置で行ってもよい。別の実施形態では、そのような解析およびタッチ処理は、限定されないが、1つ以上のASIC、MCU、FPGA、CPU、GPU、SoC、DSPまたは専用回線などの、他のコンピュータシステムコンポーネントで実行されてもよい。本明細書で使用される用語「ハードウェアプロセッサ」は、上記のデバイスのいずれか、または計算機能を実行する他のデバイス(既知の、または以下で開発される)を意味する。

0026

行に送信される信号の議論に戻ると、シヌソイドは、上述の構成において使用され得る唯一の直交信号ではない。実際、上記で論じられるように、互いに判別され得る1組の信号が機能することになる。それにも関わらず、シヌソイドは、より単純な工学技術と、この技術を使用するデバイスのよりコスト効率の良い製造とを、可能にし得るいくつかの有利な特性を有し得る。例えば、シヌソイドは、(定義により)非常に狭い周波数プロファイルを有しており、およびDCの付近低周波数に下がる(extend down)必要はない。さらに、シヌソイドは、1/fの雑音による影響を比較的受けず、雑音は、より低い周波数にまで広がるより広域な信号に影響を及ぼし得る。

0027

一実施形態では、シヌソイドはフィルタバンクによって検知され得る。一実施形態では、シヌソイドは周波数分析技術(例えばフーリエ変換/高速フーリエ変換)によって検知され得る。周波数分析技術は比較的効率のよい方法で実施されてもよく、および優れたダイナミックレンジ特性を持つ傾向があり、多数の同時のシヌソイド間で検知および判別を行うことが可能となる。広範囲信号処理期間において、受信器の複数のシヌソイドの復号は、周波数分割多重化の形態として考慮され得る。一実施形態では、時分割および符号分割多重化などの他の変調技術も使用され得る。時分割多重化は、優れたダイナミックレンジ特性を持つが、典型的には、タッチ面への送信(または、そこからの受信信号の分析)に限られた時間を費やすことが要求される。符号分割多重化は、周波数分割多重化と同じ同時の性質を持つが、ダイナミックレンジの問題に遭遇する場合もあり、および複数の同時信号の間で容易に判別されない場合もある。

0028

米国特許出願第13/841,436号、「Low−Latency Touch Sensitive Device」に開示されるように、変調されたシヌソイドは、上記の単純なシヌソイドの実施形態の代わりに、およびその改良として、使用されてもよい。この出願の全開示が、参照によって本明細書に組み込まれる。

0029

前述の技術を使用するタッチ面は、他の方法と比較して、シヌソイドの生成および検知にかかるコストが比較的高い場合がある。以下で、よりコスト効率が良く、および/または大量生産により適した、シヌソイドの生成および検知の方法を論じる。

0030

<シヌソイド検知>
一実施形態では、シヌソイドは、フーリエ変換検知スキームを備えた完全な無線受信器を使用して、受信器で検知され得る。そのような検知は、高速RF波形デジタル化し、その後にデジタル信号処理を行なうことを必要とし得る。別々のデジタル化および信号処理が、面の全ての列に対して実施されてもよく、これにより信号プロセッサは、どの行の信号がその列とタッチしているかを発見することが可能となる。上述の例において、タッチ面に40の行と40の列がある場合、この信号チェーンの40のコピーが必要となる。今日、デジタル化およびデジタル信号処理は、ハードウェア、コスト、および動力の点で、比較的高価な作業である。シヌソイドを検知するよりコスト効率の良い方法、特に、容易に再現可能であり、および動力をほとんど必要としない方法を利用するのが有用である。

0031

一実施形態では、シヌソイドはフィルタバンクを使用して検知されてもよい。フィルタバンクは、入力信号をとらえ、および各フィルタに関連した周波数成分に分割することができる、バンドパスフィルタアレイを含む。離散フーリエ変換DFT、FFTはその効率的な実装である)は、周波数分析に使用され得る、均一に間隔を置いたバンドパスフィルタを備えたフィルタバンクの形態である。DFTはデジタルで実施されてもよいが、デジタル化工程は高価な場合がある。パッシブLC(インダクタおよびキャパシタ)またはRCアクティブフィルタなどの個々のフィルタから、フィルタバンクを実装することが可能である。インダクタはVLSIプロセスでうまく実施するのが難しく、離散インダクタは大きくて高額であり、したがってフィルタバンクにインダクタを使用することはコスト効率が良くないだろう。

0032

より低い周波数(約10MHz、およびそれ未満)では、VLSI上にRCアクティブフィルタのバンクを作ることが可能である。そのようなアクティブフィルタはうまく働くが、多くのダイスペース(die space)を占め、および所望されるよりも多くの動力を必要とし得る。

0033

より高い周波数では、表面超音波SAW)フィルタ技術によりフィルタバンクを作ることが可能である。これにより、ほぼ恣意的なFIRフィルタ幾何学的形状が可能となる。SAWフィルタ技術は、直線の(straight)CMOSVLSIよりも高価な圧電材料を必要とする。さらに、SAWフィルタ技術は、単一のパッケージへと十分に多くのフィルタを統合し、それにより製造原価を上げるほど十分な同時のタップを可能にしない場合もある。

0034

一実施形態では、シヌソイドは、FFT様の「バタフライトポロジー(“butterfly” topology)を利用する標準CMOSVLSIプロセス上で、スイッチドキャパシタ技術により実装されるアナログフィルタバンクを使用して検知されてもよい。そのような実施に必要なダイ領域は典型的にチャネルの数の二乗関数であり、これは、同じ技術を使用する64チャネルのフィルタバンクが、1024チャネルのバージョンのダイ領域の1/256のみを必要とすることを意味する。一実施形態では、低レイテンシのタッチセンサーのための完全な受信システムは、フィルタバンクおよび適切な増幅器、スイッチ、エネルギー検知器などの適切なセットを含む、複数のVLSIダイに実装される。一実施形態では、低レイテンシのタッチセンサーのための完全な受信システムは、フィルタバンクおよび適切な増幅器、スイッチ、エネルギー検知器などの適切なセットを含む、単一のVLSIダイに実装される。一実施形態では、低レイテンシのタッチセンサーのための完全な受信システムは、nチャネルのフィルタバンクのn個のインスタンスを含み、および適切な増幅器、スイッチ、エネルギー検知器などのための空間を残しながら、単一のVLSIダイに実装される。

0035

<シヌソイド生成>
低レイテンシのタッチセンサーにおける送信信号(例えばシヌソイド)の生成は通常、検知よりも複雑ではなく、それは主として、各行が1つの信号(または少数の信号)の生成を必要とする一方で、列の受信器は多くの信号を検知および区別しなければならないからである。一実施形態では、シヌソイドは、一連の位相ロックループPLL)により生成され得、その各々は共通の基準周波数に異なる倍数掛け合わせる。

0036

一実施形態では、低レイテンシのタッチセンサーの設計は、送信されたシヌソイドが非常に高品質であることを要求しないが、むしろ、より多くの位相雑音周波数変動(時間や温度等にわたる)、高調波歪、および通常はラジオ回路において可能または望ましい他の欠点を有する、送信されたシヌソイドを収容し得る。一実施形態では、多数の周波数をデジタル手段によって生成し、その後、比較的粗いデジタル/アナログ変換プロセスを使用してもよい。上記で論じられるように、一実施形態では、生成された行の周波数は、互いに単純な調和関係を有しておらず、生成プロセスにおける非直線性が、そのセットにおける1つの信号による偽信号または他の信号の模倣をもたらすべきではない。

0037

一実施形態では、周波数コムは、フィルタバンクによってフィルタ処理される狭いパルスの列を持つことにより生成され、フィルタバンク中の各フィルタは、行への送信のために信号を出力する。周波数「コム」は、受信器によって使用され得るフィルタバンクと同一のフィルタバンクによって作られる。一例として、一実施形態では、100kHzの速度で反復される10ナノ秒のパルスが、5MHzで始まる周波数成分のコムを分離するように設計されるフィルタバンクに通されて、そして100kHzで分離される。定義されるようなパルス列は、100kHzから数十MHzまでの周波数成分を持ち、したがって送信器に全ての行に関する信号を持つ。したがって、パルス列が同一のフィルタバンクを通って上述のものへと進み、受信した列信号のシヌソイドを検知する場合、その後、フィルタバンク出力はそれぞれ行上に送信され得る1つのシヌソイドを包含する。

0038

<透明なディスプレイ表面>
人がCGおよびCGI(computer−generated graphics and imagery)とインタラクトすることができるように、タッチ面がコンピュータディスプレイに統合されるのが望ましい場合もある。正面投影が不透明なタッチ面に使用され、背面投影が透明なものに使用され得る一方で、現代平面パネルディスプレイ(LCD、プラズマ、OLED等)は一般的に、タッチ面が透明であることを要求する。一実施形態では、現在の技術における行および列は、信号がそれらに沿って伝搬することを可能にし、それらの信号に対して導電性である必要がある。一実施形態では、現在の技術の行および列は、無線周波数信号がそれらに沿って伝搬することを可能にし、導電性である必要がある。

0039

行と列の導電性が不十分な場合、行/列に沿った単位長さ当たりの抵抗は、低域フィルタを形成するために単位長さ当たりの静電容量と合体し:一端に適用される高周波信号は、不良導体に沿って伝搬するにつれて実質的に減じられる。

0040

視覚的に透明な導体は市販で入手可能である(例えばインジウムスズ酸化物またはITO)が、透明度と導電性のかね合いは、本明細書に記載される低レイテンシのタッチセンサーのいくつかの実施形態に望まれ得る周波数にとって問題となる:ITOが特定の長さにわたって特定の望ましい周波数を支持するのに十分な厚みであれば、いくつかの用途にとって透明度が不十分である場合もある。一実施形態では、行および/または列は、高い導電性と光学的透明度を有するグラフェンおよび/またはカーボンナノチューブから、完全に、または少なくとも部分的に形成されてもよい。

0041

一実施形態では、行および/または列は、それらの後ろにあるディスプレイをほとんど遮断することのない、1以上の細いワイヤから形成されてもよい。一実施形態では、細いワイヤは細過ぎて確認することができず、または少なくとも細すぎてその後ろのディスプレイを見る際に視覚的な妨げを提示することがない。一実施形態では、透明なガラスまたはプラスチック上に模様をつける(patterned)細い銀のワイヤが、行および/または列を作り上げるために使用され得る。そのような細いワイヤは、行/列に沿って優れた導体を作り出すのに十分な断面を有する必要があるが、そのようなワイヤは、本用途に適切なように、下にあるディスプレイをほとんど遮断しないだけ十分に細く、および十分に拡散していることが(背面ディスプレイには)望ましい。一実施形態では、細いワイヤの太さは、下にあるディスプレイのピクセルのサイズおよび/またはピッチに基づいて選択される。

0042

一例として、新しいApple Retinaディスプレイは、1インチあたり約300ピクセルを含み、それは片側に約80ミクロンピクセルサイズをもたらす。一実施形態では、約10オーム抵抗性を有する、長さ20センチメートル(iPadディスプレイの長さ)の20ミクロン直径の銀のワイヤは、行および/または列として、および/または本明細書に記載される低レイテンシのタッチセンサーにおける行および/または列の一部として、使用される。しかしながら、そのような20ミクロン直径の銀のワイヤは、Retinaディスプレイにわたって引き伸ばされると、ピクセルの全体のラインの25%までを遮断し得る。従って、一実施形態では、複数のより細い直径の銀のワイヤが、列または行として使用されてもよく、それは適切な抵抗を維持し、および無線周波数表皮深さの問題に関して許容可能な応答を提供することができる。そのような複数のより細い直径の銀のワイヤは、直線ではなく、むしろある程度不規則なパターンで置くことができる。より細いワイヤの無作為または不規則なパターンは、さほど視覚的な邪魔にならないだろう。一実施形態では、細いワイヤのメッシュが使用される;メッシュの使用は、パターニングにおける製造の欠陥に対するロバスト性を含む、ロバスト性を改善させる。一実施形態では、より細いワイヤが、適切なレベルの抵抗と、無線周波数の表皮深さの問題に対する許容可能な応答とを維持するのに十分な導電性を有する場合、1つのより細い直径のワイヤが列または行として使用され得る。

0043

以下に使用されるように、記載の便宜上、用語「送信導体」と「受信動態」が使用される。送信導体は、例えば信号発生器から信号を運ぶ行または列であり得る。この点で、本明細書で使用される「導体」は、導電体だけでなく、信号が流れる他の経路も含む。受信導体は、タッチ事象が受信導体の近くで生じた時にタッチ事象の結合から生じる信号を運び、およびタッチ事象が受信導体の近くで生じなかった時にタッチ事象の結合から生じる信号を運ばない、行または列であり得る。一実施形態では、受信器/信号プロセッサは、タッチ事象の(正または負の)結合の結果としての経時的な変化を信号する、受信導体へ送信された直交シグナルの各々に関連する1つ以上の量を測定する。1つ以上の量の測定は、タッチ事象の特定を可能にする。一実施形態では、受信器/信号プロセッサは、DSP、フィルタバンク、またはそれらの組合せを含んでもよい。一実施形態では、受信器/信号プロセッサは、直交信号に対応するバンドを提供するコムフィルタである。

0044

行と列の交点に近接した任意のタッチ事象が、列にある行信号と行にある列信号の両方を変化させるゆえ、一実施形態では、対応する行または列の片われを持たない列または行の信号は低減または拒否される場合がある。一実施形態では、列の受信器/信号プロセッサにおいて受信された行信号は、対応する列信号が対応する行の受信器/信号プロセッサにおいて受信される場合に、タッチ事象の位置を特定し、またはタッチ事象を特定するのに使用される。例えば、列Cの行Rから検知された信号は、列Cの送信信号もまた行Rで検知される場合にのみ、タッチ事象により引き起こされたと考えられる。一実施形態では、列Cと行Rは、他の行と列の信号に直交しおよび互いに直交する信号を、同時に送信する。一実施形態では、列Cと行Rは同時に信号を送信しないが、むしろ各々が割り当てられた時間区分で信号を送信する。そのような実施形態では、信号は、同じ時間区分において送信された他の信号からの周波数または符号の直交性のみを必要とする。

0045

例示されるように、一実施形態では、行と列の両方に対して直交信号を生成するために1つの信号発生器を使用してもよく、および行と列の両方からの受信信号を処理するために1つの信号プロセッサを使用してもよい。一実施形態では、1つの信号発生装置は行信号の生成に特化し、および別個の信号発生器が列信号の生成に特化している。一実施形態では、複数の信号発生器は行信号の生成に特化し、および別個の複数の信号発生器は列信号の生成に特化している。同様に、一実施形態では、1つの信号プロセッサは行信号の処理に特化し、および別個の信号プロセッサが列信号の処理に特化している。一実施形態では、複数の信号プロセッサは行信号の処理に特化し、および別個の複数の信号プロセッサは列信号の処理に特化している。

0046

一実施形態では、各行と各列は信号に関連付けられてもよく、および行または列の各々に関連付けられた信号は、全ての他の行または列の信号に対して固有かつ直交である。そのような実施形態では、全ての行と列の信号を同時に「送信する」ことが可能な場合もある。設計または他の制約が要求される場合、または1つの行および列につき1未満の信号を使用することが望ましい場合、時分割多重化を使用してもよい。

0047

2015年1月22日に出願された米国特許出願第14/603,104号、「Dynamic Assignment of Possible Channels in a Touch Sensor」に開示されたように、システムと方法は、タッチセンサーが他のコンピュータシステムコンポーネントからの妨害電磁雑音または望まれない外部信号に最も近接する場合であってさえも、そのような誤った読取または雑音の読取を低減または除去し、および高い信号対雑音比を維持することを可能にする。この方法は、センサーの総電力消費を減らすべく、所定の時点で、タッチセンサーの選択部分または全表面領域統制する信号変調スキームを、動的に再構成するために使用することができ、その一方で並列性、レイテンシ、サンプルレート、ダイナミックレンジ、感知粒状度などの観点からセンサーの全体的な性能を最適化することができる。その出願の全開示が、参照により本明細書に組み込まれる。

0048

<高速マルチタッチの後処理>
例えば上述の手順を使用して、各列の各行から信号強度を計算した後、結果として生じる2−Dの「ヒートマップ」またの名を「マトリックス」を使用可能なタッチ事象に変換するために、後処理が行われる。一実施形態では、そのような後処理は、以下の4つの手順の少なくともいくつかを含む:フィールド平坦化、タッチポイント検知、補間、およびフレーム間のタッチ点整合。フィールド平坦化の手順は、行と列の間のクロストークを取り除くためにオフセットレベルを減じ、および減衰により特定の行/列の組み合わせの間の振幅の差を補う。タッチ点の検知手順は、平坦化された信号の極大値見出すことにより、粗いタッチ点を計算する。補間の手順は、粗いタッチ点に関連したデータを放物面に適合させることにより、細かいタッチ点を計算する。フレームの整合手順は、フレームにわたり計算されたタッチ点を互いに一致させる。以下に、4つの手順の各々を順に説明する。各処理工程について、実装と、可能な不良モードと、結果の例がさらに開示される。非常に低いレイテンシを必要とするがゆえに、処理工程は最適化され、および平行処理されねばならない。

0049

フィールド平坦化手順は、各列の受信信号強度においてアーチファクトを引き起こす系統的な問題を減らすために使用されてもよい。一実施形態では、これらのアーチファクトは以下のように補われてもよい。最初に、行と列の間のクロストークのために、各行/列の組み合わせに関する受信された信号強度はオフセットレベルを経験することになる。良好な近似値になるまで、このオフセットレベルは不変であり、および減算(または加算)され得る。

0050

次に、与えられた行と列の交点において較正されたタッチにより列で受信された信号の振幅は、大抵は行と列に沿って伝搬するにつれて信号が減衰するがゆえに、特定の行と列に依存することになる。信号がより遠くに移動するにつれてさらに減衰されるため、送信器から遠くにある列と受信器から遠くにある行は、それらの片われよりも「ヒートマップ」における信号強度が低くなる。行と列のRF減衰が少ない場合、信号強度差は些細なものであり、補償はほとんどまたは全く必要とされない。減衰が多い場合、補償が必要とされ得る、またはタッチ検知の感度あるいは品質を改善し得る。通常、受信器で測定された信号強度は、列に送信された信号の量と一直線になると予測される。したがって、一実施形態では、補償は、ヒートマップにおける各位置を、特定の行/列の組み合わせに対して一定した較正に掛けることを含む。一実施形態では、測定または評価は、ヒートマップの補償テーブルを測定するために使用されてもよく、その表は、乗算によって補償を提供するために同様に使用され得る。一実施形態では、較正の作業は、ヒートマップの補償テーブルを作り出すために使用される。本明細書で使用されるように用語「ヒートマップ」は、熱の実際のマップを要求しないが、むしろ位置に対応するデータを含む少なくとも二次元の任意のアレイを意味し得る。

0051

典型的な実施形態では、全フィールド平坦化手順は次のとおりである。何も面にタッチすることなく、最初に各列の受信器における各行の信号に関する信号強度を測定する。タッチが無いので、受信された実質的に全ての信号がクロストークによるものである。測定された値(例えば、各列で見出される各行の信号の量)は、ヒートマップにおいてその位置から減じられる必要のあるオフセットレベルである。その後、一定のオフセットが減じられることで、行/列の交点に較正されたタッチ物体を配置し、およびその列の受信器におけるその行の信号の信号強度を測定する。一実施形態では、行/列の交点はすべて較正のために用いられる。信号プロセッサは、タッチ事象をタッチ面上の1つの位置の値へ標準化するように構成されてもよい。最も強い信号を持つ思われる位置、すなわち送信器と受信器に最も接近した行/列の交点を、恣意的に選択することができる(これは最小の減衰を経ることに起因する)。この位置で較正されたタッチ信号の強度がSNであり、および各行と列に関する較正されたタッチ信号の強度がSR,Cであり、そしてヒートマップにおける各位置に(SN/SR,C)を掛けると、全てのタッチ値は標準化される。一実施形態では、較正されたタッチによって、ヒートマップにおける任意の行/列に関して標準化された信号強度は1に等しくなる場合もある。

0052

フィールド平坦化手順は十分に並列処理を行う。一旦、オフセットと標準化のパラメータが測定され、および保存されると、それは1回だけ行えばよいが(または場合によってはメンテナンス間隔で再度行う)、各信号強度が測定されるとすぐに補正が適用され得る。図2は、フィールド平坦化手順の実施形態を示す。

0053

一実施形態では、各行/列の交点の較正は、規則的または選択されたメンテナンス間隔で要求される場合がある。一実施形態では、各行/列の交点の較正は、1単位につき1回要求され得る。一実施形態では、各行/列の交点の較正は、1設計につき1回要求され得る。一実施形態では、およびとりわけ、例えば行と列のRF減衰が少ない場合、各行/列の交点の較正は全く必要とされない場合もある。さらに、行と列に沿った信号減衰が十分に予測できない実施形態では、少数の交点の測定値からのみの全表面を較正可能であり得る。

0054

タッチ面が多くの減衰を経ると、フィールド平坦化手順は、少なくともある程度まで測定値を標準化するが、いくらかの副作用を有する場合もある。例えば、その標準化の定数が大きくなるにつれ、各測定値に対する雑音が増加する。これは、より低い強度およびより多くの減衰に対して、タッチ点の検知と補間プロセス誤差不安定性を生じさせ得ることが、当業者には明白であろう。したがって、一実施形態では、最大の減衰を受ける信号(例えば、最も遠い行/列の交点)に十分な信号強度が提供される。一実施形態では、ヒートマップが生成され、およびフィールドが平坦化された後に、タッチポイントを特定可能である。

0055

<センサーの信号対雑音比を増大させるための、感知の複製の使用>
タッチセンサーはさらに、タッチセンサー内の干渉や他の雑音の影響を減らすために多くの技術を利用することができる。例えば、FDMを使用するタッチセンサーの実施形態では、タッチセンサーは行ごとに複数の周波数を使用することができ、その結果、たとえセンサーがどの周波数ビンが干渉にさらされることになるかを予測することができなくても、センサーは複数の方法で各行(または列)を測定し、および雑音の最も少ない測定値(あるいは測定値の組み合わせ)を測定し、そしてそれらを使用することができる。

0056

測定が干渉によって影響されたかどうかを決定するのが困難な場合、タッチセンサーは、投票用の複数の測定を用いる投票方式または類似する統計学的な方法を採用することができ、それによって、どの測定を廃棄または保持すべきかを判定し、および信号対雑音+干渉比最大限にしてユーザー体験を向上させるために、保持すべき測定値を統計学的かつ数学的に組み合わせる最良の方法を決定する。例えば、一実施形態では、干渉にさらされるFDMタッチセンサーは、各行で3つの異なる周波数を送信し(周波数は十分に分離しているため、周波数間の干渉は統計的にありそうもない)、および結果を測定することができる。その後、3信号中の2信号同時(two−out−of−three)投票方式を使用して、センサーは、どの周波数が干渉によりもっとも悪化したかを判定し、および最終測定での考察からその測定を取り除くか、または統計的にもっともらしい方法で残りの2つを組み合わせるか(センサーが干渉と雑音の統計についてのプライオリを「知っている」と仮定)、または雑音と干渉によるその悪化の統計的可能性による各周波数測定の影響を重んじて、統計的にもっともらしいやり方で3つすべてを含めてこれらを組み合わせる。

0057

この方法において、タッチセンサーにより採用され得るいくつかの方法には、限定されないが以下が含まれる:
1.行ごとに複数の周波数を使用する。こうした周波数は同時に、または順に使用することができる。
2.行から列へ、および列から行への送信。これもまた、上記の複数の周波数の使用または変調スキームの他の組み合わせと組み合わせることができる。
3.FDMの上にCDMAを使用する、または変調スキームのいくつかの組み合わせを使用する。CDMA信号は、FDM技術によって一般に使用されるものとは異なり、基本的には「不自然」なものであり、したがってコンピューターシステム外部環境で自然に発生する様々な信号に対して、FDM変調スキームよりも免疫があることに注目すべきである。

0058

<改良された信号検知>
本開示の周波数分割変調タッチシステムは、タッチ面と接続して使用される。周波数分割変調タッチシステムは、タッチ事象が起きたかどうかを判定するために、受信信号の動力(または振幅)を判定しなければならない。動力と振幅には機能的関連または比例関係があり、これは一方が変化するともう一方も予測可能挙動で変化することを意味する。動力は通常、対象の周波数においてFFTの実数成分虚数成分二乗和をとることにより算出される。二乗和の演算には、推定される信号の動力を判定するために2つのスカラー乗法と加算を、続いて振幅を判定するための平方根命令を必要とする。

0059

対象の信号の位相が知られている場合、その振幅は、受信信号の既知の位相を有する単位ベクトルに沿った、その周波数における複素数のFFT出力を算出することにより、より高い信号対雑音比(SNR)で推定することができる。この発見は、二乗和演算に通常含まれる雑音を除外し、それによって振幅推定のSNRを高める。一実施形態では、二乗和演算に含まれる雑音の半分は除去され、結果として3dBのSNR改善をもたらす。さらに、振幅推定の新規な方法は、推定される信号の振幅を判定するために2つのスカラー乗法と加算を使用して実現され得る。したがって、本明細書に開示される新規なアプローチを使用して、SNRおよび計算の有効性の両方が改良され得る。

0060

いくつかの周波数における特定の信号の測定には2つの自由度がある;したがって、それは長さ2のベクトルである。これは振幅と位相として極座標で表現することができる(すなわち極性ベクトルの大きさおよび角度)が、さらに直角座標でも表現でき、および通常は「同相」と「直交」と命名される。図3を参照すると、同相表現と直角表現および振幅表現と位相表現の関係が示される。

0061

当業者は、シヌソイドの位相は恣意的であり、なぜなら特定の基準点と時間に依存するからであることを理解するだろう。選択された基準点を考慮すると、コサイン信号は時間t=0の点において最大となり、その後、振幅における減少が起こる。サイン信号は時間t=0の点においてゼロになり、その後、振幅における増加が起こる。コサイン信号は完全に同相であり、これはベクトルがX軸に沿って存在することを意味する。サイン信号は完全に直交であり、これはベクトルがY軸に沿って存在することを意味する。いくつかの他の位相を有する信号は、同相と直交の成分の両方を有し、およびそのベクトルは軸の間に位置することになる。

0062

極座標(r、φ)とデカルト座標(x、y)との間の変換は以下のように行うことができる:

0063

0064

信号測定の位相が既知の場合、当業者は望ましい位相にベクトルを回転させることにより、それを異なる位相に変換することができる。極座標では、もとの位相に位相差を足すことができるので、これは重要ではない。デカルト座標では、回転マトリックスを、適切な位相差によってベクトルを回転させるために用いることができる。

0065

式中、Δφは位相差であり、それによってベクトルが回転する。

0066

FFTなどの離散的フーリエ変換の出力は複素数である。複素数は、二次元ベクトルを表わすための数学的利便性で用いられる。実数成分はxまたはベクトルの同相分を表わし、および虚数成分はyまたは直交成分を表わす。複素数はオイラー公式により指数形式で用いることができる:

0067

位相項uと共に振幅項rを含むことができ、それは時にフェーザと呼ばれる:

0068

指数の形式は、有用な方法でベクトルの2つを掛ける方法を提供する。

0069

0070

この式は、それぞれ振幅rとsを伴い、およびそれぞれ位相角uとvを伴う2つのベクトル(またはフェーザ)の積は、振幅rsと位相角u+vを備えたベクトルである。

0071

離散的フーリエ変換は、それらの入力におけるパターンと出力におけるパターンとの間に一定の関係を有する。具体的には、A(f)=DFT(a(t))とすると:

0072

0073

2016年4月14日出願の米国特許出願第15/099,179号(その全開示が参照により本明細書に組み込まれる)に教示されるものなどの、FDM基盤のタッチシステムでは、FFTの入力に適用される時間領域データ、a(t)は実数であるが、それが偶数であるか奇数であるかの制限はない。二重になる部分を無視すると、周波数領域の出力は偶数および複素数である。出力周波数ビンA(f)は実数成分(同相分またはx成分)および虚数成分(直交成分またはy成分)を含む。以下を用いて、該ビンにおける合計動力を計算することができる:

0074

位相は、FFTの入力ビンa(t=0)を参照して:

0075

0076

本明細書に記載のタッチシステムは直接、送信信号を供給するため、および送信器と受信器が同じ刻時機構からの密集進法で動いているため、各列受信器で見られるように、各行信号の位相は常に一定であるべきである。タッチセンサーへのタッチは行と列の間の結合に確かに影響し、および位相に効果を及ぼし得る。この効果は、本明細書の後の項において後述される。

0077

<雑音の効果>
受信器は、列に存在する列信号を受信するために、列に関連付けられている。さらに、本明細書に記載されるタッチシステムの受信器は、意図的に送信された行信号だけでなく、雑音と干渉も受信する。雑音と干渉は付加的であり、行信号に依存せず、および各チャネルにおいて独立している。それは以下のようにモデル化することができる:

0078

式中、損なわれた信号

0079

は、意図的に生成された行信号

0080

と、雑音と干渉

0081

の和である。図4は、雑音と干渉

0082

によって損なわれた信号

0083

の寸描を示す。

0084

雑音は、2つの異なる方法で信号を損なう。まず、

0085

と平行な

0086

の成分が振幅雑音、すなわちシヌソイド信号の振幅における変化、を引き起こす。次に、

0087

に垂直な

0088

の成分が位相雑音、すなわちシヌソイド信号の位相における変化、を引き起こす。平均では、雑音エネルギーの半分が振幅雑音に入り、もう半分が位相雑音に入ることに留意されたい。

0089

上記は、高い信号対雑音比の場合にのみ、厳密に真であるといえる。

0090

の平行成分は常に振幅雑音に変換される一方で、垂直のものは主として位相雑音を加えるが、さらにいくつかの振幅雑音を加えることができる。

0091

これは、図5から容易に理解される。図5では、全雑音が、損なわれていない信号と平行および垂直な成分に分けられることを示す。平行成分は原信号の振幅に誤差項を加え、したがって「振幅雑音」を引き起こす。垂直成分は原信号の位相に誤差項を加え、したがって「位相雑音」を引き起こす。垂直成分は、一定振幅半径−その位相が変われると原信号はそれに沿って回転する−を正確にたどらないことに留意されたい。もし原信号の振幅と比較して垂直成分が小さくなければ、それも同様に振幅雑音の要因となることを意味する。

0092

損なわれていない信号の振幅と比較して垂直成分が小さければ、それは一定振幅の半径をたどり、これは振幅雑音ではなく位相雑音を加えることになることを意味する。しかしながら、定曲率の半径から実質的に逸脱するほど十分に大きくなれば、それもまた位相雑音と共に振幅雑音の要因となるだろう。

0093

<FDMタッチシステムに関する含意
FMTなどの周波数分割多重化(FDM)を使用するタッチシステムは上記のように相加性雑音と干渉を被りやすい。信号処理チェーンは通常、対象の各周波数における複素数の出力を提供するFFTを計算し、および動力は実数成分と虚数成分の二乗の和をとることにより算出することができる。振幅を生み出すために、動力の平方根をとる必要があり、それは計算上費用がかかる。動力または振幅の算出は、位相情報の全てを放棄する。二乗和演算は次のとおりである:

0094

二乗和の大きさの演算はその平方根である:

0095

式中、φは、損なわれていない信号の位相角に対する、瞬間的な雑音ベクトルの位相角である。

0096

既知の位相の演算は次のとおりである:

0097

式中、

0098

である。既知の位相の動力の演算はその二乗である:

0099

動力演算は、以下に留意することによって直接比較することができる。

0100

したがって、

0101

0102

0103

2つのべき乗法間の差異はn2sin2φであり、これは常に非負である。したがって、既知の位相法によって算出された動力は常に、二乗和法によって算出されたそれよりも小さくなる。差異項は雑音変数nおよびφのみを含み、および信号変数aを含まないため、差異は雑音でのみ構成され、およびその除去は測定値をa2の真の値により近づける。

0104

大きさの演算も同様に比較することができるが、その結果は平方根ゆえにさほど明白ではない。

0105

0106

特定の形態では、

0107

に等しい信号対雑音比変数γを導入することによって、信号対雑音比の逆数または1/SNR、各々の方程式は以下の通りである:

0108

0109

様々な形態を比較することができる。まず第1に時間平均であり、これは、すべてのサインコサインの項を0に設定することによって判定することができる(しかし非電力形態にまずそれらを減じなければならないのでそれらの動力ではない)。

0110

0111

時間平均は測定信号ベースラインであり、そこからの偏差は無視する。既知の位相の動力測定値は、二乗和測定値の雑音寄与の半分のみを有し、したがって3dBのSNR改良をもたらす。二乗和の大きさの時間平均は、バイアス項を有しており、および既知の位相測定値の時間平均よりも常に大きくなる。

0112

既知の位相演算は、既知信号に直交の雑音成分すなわち、

0113

を無視することに留意されたい。その成分は雑音のみを含み、および原信号を全く含まず、したがってそれを含む有用性は0である。

0114

一実施形態では、雑音における3dBの低減が平均であり、多数のサンプルにわたって積分されていたことに、さらに留意されたい。既知の位相多項式で算出された原信号の振幅の推定値は、二乗和多項式を使用した推定値とほぼ同じ雑音を有し得る(雑音ベクトルが原信号ベクトルと図らずも平行であった場合)、または雑音を全く有さない場合もある(雑音ベクトルが原信号ベクトルと図らずも垂直であった場合)。原信号位相が真に知られている限り、既知の位相多項式は二乗和多項式よりも低いSNRを伴う結果を決して生み出さないだろう。

0115

時間平均されたベースラインからの偏差を判定するために、瞬時の演算を使用しなければならず、およびサインとコサインの項を省略することができない。代わりに、高SNRおよび低SNR形態における演算が、各々への影響を確かめるために使用される。以下は、高SNR形態の検討であり、ここではn<aしたがってγ<1である。

0116

0117

さらにγ項がある場合、γ<1、γ2<γ all γ2項は省略することができる。しかしながらそのような省略後、二乗和多項式に対して既知の位相多項式を使用する利点はなく、逆もまた然りである。高SNR形態では、これらの式はすべて等しく機能する。

0118

以下は、低SNR形態の検討であり、ここではa<nしたがってγ>1およびγ2>γである。

0119

0120

低SNR形態では、信号は消え去り、および雑音のみが残る。既知の位相多項式は、瞬時ベースでさえ、二乗和多項式より多くの雑音を生み出すことはなく、平均ベースでは雑音の半分のみを生み出す。瞬時ベースでは、既知の位相多項式は、時には二乗和多項式と同じ量の雑音を生み出し、および時には全く生み出さない。

0121

現実世界の応用では、SNRは両極の間のどこかにある。

0122

例示的実施形態>
二乗和多項式を使用して原信号の動力を推定するために、特定のFFT出力ビン複素数値およびA(f)を用いて以下を算出する:

0123

0124

推定される振幅は動力推定値の平方根である。

0125

一実施形態では、既知の位相多項式を用いて原信号振幅を推定するために、既知の位相が必要とされる。他の実施形態では、この情報は設計情報から得ることができ、またはタッチシステムから直接測定することができる。雑音および干渉が存在下する場合、特定のFFT出力の多くの値を平均する、または統計的に組み合わせるのが最もよい。一実施形態では、これは実数成分と虚数成分を別個に平均することによって行われてもよく、したがって既知の位相は以下の通りである:

0126

0127

次に、既知の位相はその位相で単位ベクトルに変換される:

0128

入力される複素数サンプルでこの単位ベクトルの点乗積をとると、その周波数における振幅の推定値が産出される:

0129

0130

相応する動力推定値はPKP(f)=(YKP(f))2である。当業者によって理解されるであろうように、上記の点乗積演算は回転マトリックスによる乗算のための演算の半分であることに留意されたい。他の統計的な組み合わせが平均、例えば中央値または最頻値(mode)、または値の特性を反映する他の尺度、に代わって有用であり得ることが、本開示の観点から当業者には明白であろう。

0131

三角関数埋込み型システム自体には必要とされないことに留意すべきである。少しでも必要な場合には、それらは前もって、設計時または較正時のいずれかにおいて計算され得る。実際、三角関数は全く必要でない場合もある。単位ベクトル

0132

は、実数値虚数値の単なる平均であり、次にそれは標準化される。埋込み型装置自体によって単位ベクトルが計算される必要がある場合(恐らくパワーオン較正間隔中に)、必要とされる最も高価な演算は標準化のための除算演算子である。除算演算子は、各行周波数に対して一回行われなければならず、およびその後に再度使用されることはない。

0133

<非定信号位相
送信された位相が受信器に対して一定でない場合、センサー上のタッチは送信器と受信器との間に位相変化を引き起こし、または位相が不正確に測定され、その結果、原信号の位相が一定せず、またはそうでなければ演算で使用される「既知の」位相と一致しないだろう。

0134

しかしながら、小さな位相差は最終的な信号対雑音比にほとんど差異を生じさせない。雑音と信号との間の角度が相互に関連しないため、位相誤差は原信号のみに影響し、(平均)雑音には影響しないだろう。

0135

一実施形態では、既知の位相多項式を用いて、Δφの位相差は、cosΔφによって受信される信号の振幅を低下させ、したがってcos2Δφによってその動力を低下させるだろう。別の実施形態では、10度の位相差は測定されたSNRを0.13dB低下させるだろう。他の実施形態では、30度の差異はSNRを1.25dB低下させ、および45度の差異はSNRを3dB低下させるだろう。平均では、平均位相誤差が45度を上回らない限り、既知の位相多項式の使用はSNRの有利性を有するだろう。

0136

一実施形態では、送信信号の推定される振幅を計算するための既知の位相多項式の使用は、平均3dBのSNR改良を提供し、他方で既存の二乗和多項式とほぼ同量計算資源を要求する。振幅は平方根を計算する必要なく直接算出されるので、振幅の結果が動力の結果よりも好ましい場合、求められる資源はさらに少ない。

0137

実施形態では、要求される唯一の追加資源は、既知の信号位相の測定値であり、それは設計時に算出可能であり、または装置が作られた後に測定可能であり、および使用されるFFT周波数ビンあたり2つの記憶貯蔵位置の測定値である。各記憶位置は、−1から+1の値にスカラーを保たなければならない。

0138

結果として得られる測定値はいずれも、動力の測定値、振幅の測定値であり得、または振幅の測定値に比例する。

0139

一実施形態では、タッチ検知器は、導電性材料の1つ以上の行と1つ以上の列、少なくとも1つの信号エミッタ、少なくとも1つの受信器、および少なくとも1つの信号プロセッサで構成される。

0140

いくつかの例示的実施形態では、行と列は導電性材料の行と列のマトリックス内に構成される。別の実施形態では、タッチ検知器は、第1と第2の行コンダクタおよび列コンダクタを含み、第1と第2の行コンダクタの経路が列コンダクタの経路と交差するように配置される。別の実施形態では、タッチ検知器は、少なくとも1つの第1の行コンダクタと少なくとも1つの第1の列コンダクタを含み、第1の行コンダクタの経路が第1の列コンダクタの経路と交差するように配置される。

0141

別の実施形態では、第1の行コンダクタと第1の列コンダクタは、第1の行コンダクタの経路が第1の列コンダクタの経路と交差するように配置される。付加的に、少なくとも1つの追加の行コンダクタが存在し、および少なくとも1つの追加の行コンダクタの経路が第1の列コンダクタの経路と交差するように配置される。付加的に、少なくとも1つの追加の行コンダクタは複数の追加の行コンダクタであり、および複数の追加の行コンダクタの各々は、各々の経路が第1の列コンダクタの経路と交差するように配置される。別の実施形態では、少なくとも1つの追加の列コンダクタの経路が、第1の行コンダクタの経路および少なくとも1つの追加の行コンダクタの経路と交差するように配置された、少なくとも1つの追加の列コンダクタが存在する。一実施形態では、少なくとも1つの追加の列コンダクタがあり、それは、少なくとも1つの追加の列コンダクタの経路が第1の行コンダクタの経路と交差するように配置される。別の実施形態では、少なくとも1つの追加の列コンダクタは複数の追加の列コンダクタであり、および複数の追加の列コンダクタの各々は、各々の経路が第1の行コンダクタの経路と交差するように配置される。別の実施形態では、少なくとも1つの追加の行コンダクタの経路が、第1の列コンダクタの経路および少なくとも1つの追加の列コンダクタの経路と交差するように配置された、少なくとも1つの追加の行コンダクタが存在する。

0142

既知の位相多項式は、限定されないが「発明の詳細な説明」の第1段落に記載された米国特許出願に開示された様々な方法および装置を含む特定のタッチセンサー技術と互換性があり、およびそれらに関連した使用において有利であり得る。

0143

本システムおよび方法は、周波数変換ヘテロダイン処理のための方法および装置のブロック図並びに操作上の例示を参照して上に記載される。ブロック図または操作上の例示の各ブロック、およびブロック図または操作上の例示のブロックの組み合せが、アナログまたはデジタルのハードウェアおよびコンピュータープログラム命令によって実施されうることを理解されたい。これらのコンピュータープログラム命令は、汎用コンピュータープロセッサ、専用コンピューター、ASIC、または他のプログラム可能データ処理装置に提供され得、これにより、コンピューターのプロセッサまたは他のプログラム可能データ処理装置によって実行される命令が、ブロック図または操作ブロックまたはブロックで指定された機能/動作を実施する。いくつかの代替的な実装では、ブロック内に記される機能/動作は、操作上の例示に記される順序とは異なる順序で生じることもある。例えば、連続して示される2つのブロックは実際に、関与する機能/動作に応じて、実質的に同時に実行されるか、または時には逆の順序で実行されてもよい。

0144

本発明はその好ましい実施形態に関連して具体的に示され記載されているが、形態および詳細の様々な変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくなされてもよいことが、当業者によって理解される。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

この 技術と関連性が強い技術

該当するデータがありません

この 技術と関連性が強い法人

該当するデータがありません

この 技術と関連性が強い人物

該当するデータがありません

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ