JP2014503888A - 線形投影型単層容量センサ - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
本文書は、2010年11月30日に出願され、番号第61/418,047号を有する仮特許出願整理番号4892.CIRQ.PRに対する優先権を主張し、ここで引用したことにより、それに含まれている主題の全てが本願にも含まれるものとする。
本発明は、一般的に、タッチ・センサ技術に関するものである。具体的には、本発明は、相互容量型または自己容量技術を用いて、タッチ・センサと接触する導電性物体および/またはタッチ・センサに近接する導電性物体を検出する容量性タッチ・センサによって利用される感知システムに関し、駆動電極が一端または両端から駆動され、この同じ電極の一端または両端において感知が行われ、指示物体の位置をその長さに沿って決定する。
最後に、測定した2つの信号の大きさを比較する方程式を用いて、指の位置を決定する。
本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、利点、ならびに代わりの態様は、以下の詳細な説明を添付図面と併せて検討することによって、当業者には明白になるであろう。
同様に、電流i2が駆動される電極端38に関する位置Pについて、次の式を用いて、Pを決定する。
基準線測定値が相当な電流量であるとき、これをこれらの電流から減算する。
以上の第1実施形態の重要な態様は、あらゆる数の電極にも位置決定システムを適応できることである。言い換えると、複数の電極における電流を同時に駆動および測定するために、多数の電圧源および電流計を用いることができ、あるいはこれらの電圧源および電流計を多重化して、所望のシーケンスまたはパターンで複数の電極に結合することができる。
i2 = i2_公称 − i2_指
Z = i1 + i2
P = i1 / Z
尚、これらの式は、自己容量方法におけるように用いて、以上で示したようにi1を測定する端部に関する位置Pを求めるのではなく、i2を測定する端部に関する指の位置Pを決定することができる。
また、異なる物理レイアウトを用いることができることも述べられた。例えば、駆動および感知電極は全て、図6に示すように、互いから電気的に絶縁されている。代替実施形態では、感知電極は、1つの感知電極60とすることができ、図7に示すように、駆動電極62と交互交差されている。あるいは、駆動電極を1つの大きなシートにすることもでき、感知電極をアレイ状にしてこのシートの上に配置することもできる。
指または接地された物体で接触することの代わりになるのは、キーマットにおける炭素粒または金属スナップ・ドーム(metal snap dome)のような、小さな浮遊導体を感知電極上に置くことである。これらの浮遊導体が、指による押圧によってセンサに近づくと、駆動電極と感知電極との間の結合が増加する。浮遊導体の位置は、同じ式を用いて計算される。
第1の測定では、各ASIC156が同時に各駆動電極150の第1端にしかるべき駆動信号を供給し、次いで、各感知増幅器162上の信号を測定する。第1の測定を行った後、駆動電極150を構成しなおして、図9に示すように、次はASIC156が第2端154に結合され、第1端152が接地されるようにする。ここでは、ASIC156はしかるべき信号で駆動され、次いで感知増幅器162およびADC164が再度、感知電極160に結合されている信号を測定する。
X = n1 / (n1 + n2)
Z軸または指の感度は、2つの測定値の和として計算することができる。即ち、
Z = n1 + n2
となる。
基準測定値を得るために、指がタッチパッドの表面に接触しない状態で、測定を行う。指がセンサに接触すると、通例、駆動電極150と感知電極160との間の相互容量は減少する。感知電極160上に誘発される電荷の量は、駆動および感知電極150,160に沿った指の位置と、電極に接触する指の大きさの関数である。基準線の測定値と指が接触しているときの測定値との間における信号差を用いて、指の位置および強さを測定する。
他の代替実施形態では、周囲の電界を取り込むために、1つの駆動電極150と複数の感知電極とがある。
他の代替実施形態では、タッチパッドが小さな自己容量を有し有意な(significant)接地基準に接続されていないときに、指がタッチパッドと共通の電気基準を有することができるように一部の接地電極が駆動電極150および感知電極160間に散在する。例えば、これは、タッチパッドがセル・フォンのような移動体デバイスの中にある場合が考えられる。
Claims (11)
- 自己容量を用いる単層容量センサ設計を使用して導電性物体を検出する方法であって、
(1)平面絶縁基板上に配置された電気絶縁電極を設けるステップと、
(2)前記電極の両端に時間可変電圧を結合するステップと、
(3)前記電極の各端部において、前記電極に入る電流を、電流i1および電流i2として測定するステップと、
(4)比率計量式を用いて、前記電流i1を測定する前記電極の端部からの距離にある導電性物体の位置Pを決定するステップと、
を備えている、方法。 - 請求項1記載の方法において、更に、前記比率計量式P = i1 / i1 + i2を用いるステップを備えている、方法。
- 請求項2記載の方法において、更に、前記導電性物体がないときの公称電流を決定することによって、前記電流i1および前記電流i2からあらゆる電流測定誤差を減算することによって、位置Pを決定するために用いた前記計算からあらゆる誤差を除去するステップを備えている、方法。
- 請求項1記載の方法において、更に、
(1)複数の電気的に絶縁された電極を設け、これらの電極を前記電極に対して平行にそして前記絶縁基板上に配置するステップと、
(2)前記アレイの一端から他端まで順次前記複数の電極の各々について、前記導電性物体の位置を決定することによって、前記複数の電極の長さによって定義される軸に沿った前記導電性物体の位置を決定するステップと、
を備えている、方法。 - 請求項4記載の方法において、更に、前記複数の電極の各々に対して、駆動されている電流の相対量の補間を用いることによって、前記電極の軸に直交する軸において前記導電性物体の位置を決定するステップを備えており、前記導電性物体に近い電極程多くの電流を引き込む、方法。
- 自己容量を用いる単層容量性センサ設計を用いて導電性物体を検出するシステムであって、
電気的に絶縁された電極を設け、平面絶縁基板上に配置し、
時間可変電圧源を前記電極の両端に結合し、
前記電極の各端部に電流計を設けることによって、前記電極に流れ込む電流i1および電流i2を測定し、前記電流i1を測定した前記電極の端部からの距離における、導電性物体の位置Pを決定するために比率計量式を用いる、
システム。 - 請求項6記載のシステムにおいて、更に、前記電極に平行に配置され、前記絶縁基板上に配置された複数の電気的に絶縁された電極を備えている、システム。
- 相互容量および電流分割方法を用いる単層容量性センサ設計を用いて導電性物体を検出する方法であって、
(1)電気的に絶縁された駆動電極および感知電極を設け、平行にそして平面絶縁基板上に配置するステップと、
(2)前記駆動電極の両端に時間可変電圧源を結合するステップと、
(3)前記感知電極の各端部において、前記感知電極から出る電流を、電流i1および電流i2として測定するステップと、
(4)比率計量式を用いて、前記電流i1が測定される前記感知電極の端部からの距離にある導電性物体の位置Pを決定するステップと、
を備えている、方法。 - 請求項8記載の方法において、更に、比率計量式P = i1 / i1 + i2を用いるステップを備えている、方法。
- 請求項9記載の方法において、更に、前記導電性物体がないときの公称電流を決定することによって、前記電流i1および前記電流i2からあらゆる電流測定誤差を減算することによって、位置Pを決定するために用いた前記計算からあらゆる誤差を除去するステップを備えている、方法。
- 相互容量および電圧分割器を用いる単層容量性センサ設計を用いて導電性物体を検出する方法であって、
(5)電気的に絶縁された駆動電極および感知電極を設け、平行にそして平面絶縁基板上に配置するステップと、
(6)前記駆動電極の第1端にステップ電圧源を結合しつつ、逆側の第2端を接地するステップと、
(7)前記感知電極上において信号を測定するステップと、
(8)前記第2端に結合されるように前記ステップ電圧源を構成し直し、前記駆動電極の第1端を接地するステップと、
(9)前記感知電極上において信号を測定するステップと、
(10)比率計量式を用いて、前記電流i1が測定される前記感知電極からの距離にある導電性物体の位置Pを決定するステップと、
を備えている、方法。
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