JP5476368B2 - マルチタッチ検出 - Google Patents

Description

関連出願
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づき、２００８年４月３０日に出願した米国特許仮出願第６１／０７１４５８号及び２００８年８月８日に出願した米国特許仮出願第６１／１３６０４９号（参照として本明細書中にそれらの全体を援用される）の利益を主張する。

発明の分野
本発明は、その一部の実施形態では、マルチタッチ感応コンピューティングシステムに関し、さらに詳しくは、グリッドベースのセンサによるマルチタッチ検出方法に関するが、それに限定されない。

ユーザが演算装置を指および／またはスタイラスで操作することを可能にするデジタイジングシステムおよびタッチ感応スクリーンは公知である。一般的に、デジタイザはディスプレイスクリーンと一体化され、例えばディスプレイスクリーン上に載置されて、ユーザ入力、例えばディスプレイスクリーン上の指タッチおよび／またはスタイラスインタラクションをそこに描画された仮想情報と相関させる。検出された指および／またはスタイラスの位置検出は演算装置への入力をもたらし、ユーザコマンドとして解釈される。

両方ともＮ−ｔｒｉｇ Ｌｔｄ．に譲渡され、両方の内容を参照によって本書に援用する、「Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｏｂｊｅｃｔ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａ Ｐｌａｔｆｏｒｍ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ」と称する米国特許第６６９０１５６号および「Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ」と称する米国特許第７２９２２２９号は、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）上に位置された多数の物理オブジェクトの位置を特定することのできる位置決め装置、および一般的に電子装置のアクティブディスプレイスクリーンで電子装置に組み込むことのできる透明なデジタイザセンサを記載している。デジタイザセンサは、電気信号を検知する垂直および水平方向の導電線のマトリクスを含む。一般的に、マトリクスは、互いに重ねられる２枚の透明箔上でパターン化された導電線から形成されている。デジタイザ上の特定の位置に物理的オブジェクトを位置させることは、起点位置が検出されることができる信号を誘発する。

Ｎ−Ｔｒｉｇ Ｌｔｄ．に譲渡された「Ｔｏｕｃｈ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ Ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ」と称する米国特許第７３７２４５５号は、ＦＰＤ上に載置された透明なデジタイザセンサを含むデジタル化タブレットシステムを記載しており、その内容を参照によって本明細書に援用する。透明なデジタイザセンサは垂直および水平方向の導電線のマトリクスを含み、電気信号を感知する。デジタイザの特定の位置に触れると、信号が誘発され、その起点位置を検出することができる。デジタル化タブレットシステムは、同じ導電線を使用して複数の物理的オブジェクトおよび指先タッチの位置を検出することができる。

Ｎ−ｔｒｉｇ Ｌｔｄ．に譲渡された、「Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ ｆｏｒ ａ ｄｉｇｉｔｉｚｅｒ ｓｙｓｔｅｍ」と称する米国特許出願公開第２００６００１２５８１号は、感知領域と対話するユーザ対話の位置を追跡するための装置を記載しており、その内容全体を参照によって本書に援用する。該装置は、ユーザ対話の位置を感知するように感知領域全体に分散された複数の感知素子と、ユーザ対話の位置を決定するために感知素子の部分集合を動的に選択するコントローラとを備える。選択された感知素子の部分集合は、前に検出されたユーザ対話の位置に基づいて更新される。コントローラは、ユーザ対話の位置を決定するためにサンプリングしなければならない感知素子の個数を低減させる。

Ｎ−ｔｒｉｇ Ｌｔｄ．に譲渡された、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｏｂｊｅｃｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｕｓｉｎｇ Ｓａｍｅ」と称する米国特許出願公開第２００７００６２８５２号は、容量結合およびセンサに信号が入力されたときにセンサとの容量結合を生じるように適応されたオブジェクトに感応するデジタイザセンサおよび／またはタッチスクリーンを記載しており、その内容全体を参照によって本書に援用する。一部の実施形態では、デジタイザセンサは一連の活性化電極および受動電極を含む。ＡＣ信号、例えばパルスＡＣ信号は、活性化電極の各々を順次活性化する。印加された各ＡＣ信号に応答して、信号は容量結合によって受動電極の各々に伝達される。指またはオブジェクトの存在は典型的に、受動電極の幾つかに伝達される信号を変化させる。この参考文献に記載された一部の例示的実施形態では、報告率を高めるために、能動電極は複数のグループに分割され、各グループの能動電極は順次活性化されるが、グループは同時に動作する。これは、同時に動作するグループの各々に非相互干渉（直交）周波数のＡＣ信号を印加することによって達成される。

本発明の一部の実施形態の１態様では、ユーザ対話のマルチタッチ位置を検出するためにスキャンしなければならないマルチタッチ感応センサの部分の識別をもたらす、マルチタッチ感応コンピューティングシステムおよび方法を提供する。本発明の一部の実施形態によると、グリッドベースのセンサの導電線、例えばセンサ線をスキャンすることなく、ユーザ対話によって影響されるセンサの部分が最初に識別され、次いでセンサのこれらの部分および／または線だけがマルチタッチセンサ上のユーザ対話の位置を決定するためにスキャンされる。

本書で使用する場合、スキャンは、グリッドベースのセンサの１つの軸に沿って１つ以上の線を個別にトリガし、かつ対話が行なわれた線上の位置を決定することができるように、トリガされた線と交差する少なくとも１つの線上の出力を決定することを含む。それはグリッドベースのセンサの１つの軸に沿って一度に１つずつ線をトリガすること、およびそれに応じて少なくとも１つの交差線上の出力を決定することを含む。典型的には、スキャンとは、グリッドベースのセンサの１つの軸に沿って一度に１つずつ線を順次トリガし、かつ各トリガに応答して、トリガされた線と交差する線（複数または少なくとも１つの線）上の出力を決定することを指す。任意選択的に、スキャンは、線群を順次トリガし、トリガされた各群に応答して、トリガされた線と交差する少なくとも１つの線上の出力を決定することを含む。線群をトリガする場合、単一群の各線をトリガするために独特のトリガ信号が印加され、出力は独特のトリガ信号の各々に対応する成分に分解される。

本発明の一部の実施形態によると、ユーザ対話によって影響されるセンサの部分は、同一の信号または対話が行なわれる接合部の決定を可能にしない信号のいずれかにより、マルチタッチセンサの複数のセンサ線を同時にトリガし、かつ同時トリガに応答した出力を解析することによって識別される。

本書で使用する場合、マルチタッチ感応コンピューティングシステム（時にはマルチポイント感応コンピューティングシステムと呼ばれる）とは、タッチ感応センサを有し、例えばセンサ上の２つの異なる位置で同時にセンサと対話する、少なくとも２つの同一ユーザ対話、例えば指タッチ対話により得られる入力を検出することのできるシステムを指す。マルチポイントおよび／またはマルチタッチ検出は、タッチおよび／またはホバリングによるデジタイザセンサとの対話の検出を含むことがある。

本発明の一部の実施形態の１態様は、グリッドベースのセンサを含むタッチ入力装置におけるマルチタッチ検出のための方法であって、検出の第１段階でグリッドベースのセンサからの出力をサンプリングするステップと、サンプリングされた出力に基づいてセンサ線を選択するステップと、検出の第２段階でグリッドベースのセンサの１つの軸に沿って選択されたセンサ線をスキャンするステップと、検出の第２段階中の選択されたセンサ線のスキャンに応答してサンプリングされた出力に基づいてユーザ対話の位置を決定するステップとを含む方法を提供する。

任意選択的に、検出の第１および第２段階中の検出は、容量ベースの検出である。

任意選択的に、センサ線は検出の第１段階中に、サンプリングされた出力に基づくセンサ線上のユーザ対話の存在の決定に応答して選択される。

任意選択的に、検出の第１および第２段階は、タッチ入力装置の単一リフレッシュサイクルにわたって実行される。

任意選択的に、検出の第１段階は検出の第２段階より期間が短い。

任意選択的に、該方法は、検出の第２段階中にスキャンするためにグリッドベースのセンサの第１または第２軸の１つを選択するステップを含み、該選択は、各軸で選択されたセンサ線の数に基づく。

任意選択的に、検出の第１段階中のサンプリングは、複数のセンサ線の同時トリガまたは問合せに応答して行なわれる。

任意選択的に、検出の第１段階中のサンプリングは、グリッドベースのセンサの１つの軸に沿った全てのセンサ線の同時トリガに応答して行なわれる。

任意選択的に、検出の第１段階中のサンプリングは、グリッドベースのセンサの両方の軸の全てのセンサ線の同時トリガに応答して行なわれる。

任意選択的に、検出の第１段階中のサンプリングは、第１トリガ信号による第１軸に沿った第１群のセンサ線および第２トリガ信号による第１軸に沿った第２群のセンサ線の同時トリガに応答して行なわれ、第２トリガ信号は第１トリガ信号に直交する。

任意選択的に、検出の第１段階中のサンプリングは、グリッドベースのセンサの第１軸に沿った複数の線のトリガ、およびグリッドベースのセンサの第２軸上の信号のサンプリングに応答して行なわれる。

任意選択的に、センサ線の出力は同時にサンプリングされる。

任意選択的に、検出の第１段階中の選択は、グリッドベースのセンサにおける平行な線の出力間の差信号のサンプリングに応答して行なわれる。

任意選択的に、選択は、閾値未満の出力の大きさの検出に応答して行なわれる。

任意選択的に、閾値は、指タッチが存在しない状態で決定されたベースラインレベルに従って決定される。

任意選択的に、選択は、グリッドベースのセンサの両方の軸に沿ったセンサ線を選択することを含む。

任意選択的に、該方法は、識別された線に近接するセンサ線を選択するステップと、選択された線を検出の第２段階中にトリガされる識別された線の一部として含めるステップとを含む。

任意選択的に、該方法は、選択された線から予め定められた数のセンサ線を選ぶステップと、検出の第２段階中に選ばれた予め定められた数の選択されたセンサ線だけをトリガするステップとを含む。

任意選択的に、選択された全てのセンサ線から最も目立つ検出信号に関連付けられる選択されたセンサ線が選ばれる。

任意選択的に、該方法は、タッチ入力装置に関連付けられたホストに座標を送信するステップを含む。

任意選択的に、ユーザ対話の存在を示す出力は、ユーザ対話のタッチおよびホバリングの少なくとも１つに対する応答である。

任意選択的に、ユーザ対話は指先である。

本発明の一部の実施形態の１態様は、グリッドベースのセンサを備えたタッチ入力装置におけるマルチタッチ検出のための方法であって、第１検出段階でユーザ対話の存在を示す出力に関連付けられるセンサ線を識別するステップと、識別されたセンサ線を後続する第２検出段階でグリッドベースのセンサの第１軸に沿ってスキャンして、識別されたセンサ線上のユーザ対話の１つ以上の位置を決定するステップとを含み、第１および第２検出段階がタッチ入力装置の単一リフレッシュサイクルにわたって実行されるようにした方法を提供する。

本発明の一部の実施形態の１態様は、グリッドベースのセンサを備えたタッチ入力装置におけるマルチタッチ検出のための方法であって、センサとのユーザ対話によって影響されたグリッドベースのセンサの両方の軸上のセンサ線を識別する第１タッチ検出を第１検出段階中に実行するステップと、第１検出段階中の第１タッチ検出に基づくユーザ対話の座標が曖昧であるか否かを決定するステップと、決定された曖昧さに応答して同一リフレッシュサイクル中の後続の検出段階中に、曖昧さを解消するために、ユーザ対話によって影響された接合部を決定する第２タッチ検出を実行するステップとを含む方法を提供する。

任意選択的に、第１および第２タッチ検出は容量ベースの検出である。

任意選択的に、第１および第２検出段階は、タッチ入力装置の単一リフレッシュサイクルにわたって実行される。

任意選択的に、該方法は、サイクルの第１検出段階中に識別されたセンサ線が無いことに応答して、少なくとも１リフレッシュサイクル中の検出の第２段階を省略するステップを含む。

任意選択的に、該方法は、サイクルの第１検出段階中に単一の対話位置に関連付けられるセンサ線しか識別されないことに応答して、少なくとも１リフレッシュサイクル中の第２検出段階を省略するステップを含む。

任意選択的に、該方法は、現在のリフレッシュサイクルの直前のリフレッシュサイクル中に識別されたセンサ線に実質的に類似したセンサ線をリフレッシュサイクル中に識別することに応答して、少なくとも１リフレッシュサイクルの第２検出段階を省略するステップを含む。

任意選択的に、該方法は、以前のリフレッシュサイクルからの追跡情報に基づいてユーザ対話の座標を決定するステップを含む。

任意選択的に、異なる検出段階には異なる検出方法が使用される。

任意選択的に、第１検出段階中に、センサ線はユーザ対話を検出するための１次元検出方法に基づいて識別される。

任意選択的に、第１検出段階中に、センサ線は単一タッチ検出方法に基づいて識別される。

任意選択的に、第２検出段階中に、ユーザ対話の座標の決定は、ユーザ対話を検出するための２次元検出方法に基づく。

任意選択的に、第２検出段階中に、ユーザ対話の座標の決定は、マルチタッチ検出方法に基づく。

本発明の一部の実施形態の１態様は、グリッドベースのセンサを備えたタッチ入力装置におけるタッチ検出のための方法であって、グリッドベースのセンサの第１軸に沿った複数のセンサ線を同一トリガ信号により同時にトリガするステップと、トリガに応答してグリッドベースのセンサの第２軸上の容量結合信号をサンプリングするステップと、グリッドベースのセンサの第２軸に沿った複数のセンサ線を同一トリガ信号により同時にトリガするステップと、前記サンプリングに応答して第１軸上の容量結合信号をサンプリングするステップと、ユーザ対話の存在を示す出力を有する第１および第２軸上のセンサ線を決定するステップとを含む方法を提供する。

任意選択的に、容量結合信号は実質的に同時にサンプリングされる。

任意選択的に、該方法は第１群のセンサ線を第１トリガ信号により、かつ第２群のセンサ線を第２トリガ信号により同時にトリガするステップを含み、第２トリガ信号は第１トリガ信号に直交する。

任意選択的に、第１および第２トリガ信号は位相が直交する。

任意選択的に、第１および第２トリガ信号は周波数が直交する。

任意選択的に、該方法は、軸に沿った第１群のセンサ線を同時にトリガし、かつその後に軸に沿った第２群のセンサ線をトリガするステップを含む。

任意選択的に、ユーザ対話の存在を示す出力を有する第１および第２軸上のセンサ線の決定は、閾値未満の出力の大きさの検出に応答して行なわれる。

任意選択的に、閾値は、指タッチが存在しない状態で決定されたベースラインレベルに従って決定される。

本発明の一部の実施形態の１態様は、タッチ入力装置におけるマルチタッチ検出の方法であって、第１検出段階で対話を有するかもしれない領域を識別するステップと、識別された領域だけを第２検出段階でスキャンして対話の位置を特定するステップとを含み、第１および第２段階が単一リフレッシュサイクル中に実行されるように構成された方法を提供する。

別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的用語および／または科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および／または材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、限定であることは意図されない。

本明細書では本発明のいくつかの実施形態を単に例示し添付の図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の実施形態を例示考察することだけを目的としていることを強調するものである。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。

図１は、本発明の一部の実施形態に係るデジタイザシステムの例示的簡易ブロック図である。

図２は、本発明の一部の実施形態に従って、デジタイザセンサの第１軸に沿ってセンサ線をトリガし、かつセンサグリッドの接合部で形成される容量によってセンサの第２軸に沿ってセンサ線と交差する出力信号を検出することに基づく、タッチ検出のための例示的簡易回路図である。

図３Ａは、本発明の一部の実施形態に従って、第２軸に沿ってセンサの対話線を識別するために使用される第１軸に沿ったセンサ線の同時トリガに応答する、デジタイザセンサの第２軸に沿ったデジタイザセンサ出力の概略図である。

図３Ｂは、本発明の一部の実施形態に従って、センサの第２軸の対話線をスキャンしてマルチタッチ対話を決定するときのセンサ出力の概略図である。

図４は、本発明の一部の実施形態に従って、センサの１つの軸に沿ってデジタイザセンサの対話線を識別かつスキャンしてマルチタッチ対話を決定するための例示的方法の簡易フローチャートである。

図５Ａは、本発明の一部の実施形態に従って、第１軸に沿ってセンサの対話線を識別するために使用される第２軸に沿ったセンサ線の同時トリガに応答する、デジタイザセンサの第１軸に沿ったデジタイザセンサ出力の概略図である。

図５Ｂは、本発明の一部の実施形態に従って、センサの第１軸に沿って対話線をスキャンし、かつセンサの第２軸に沿って対話線をサンプリングしてマルチタッチ対話を決定するときのセンサ出力の概略図である。

図５Ｃは、本発明の一部の実施形態に従って、センサの第２軸に沿って対話線をスキャンし、かつセンサの第１軸に沿って対話線をサンプリングしてマルチタッチ対話を決定するときのセンサ出力の概略図である。

図６は、本発明の一部の実施形態に従って、選択されたセンサ線をスキャンおよびサンプリングしてマルチタッチ対話を決定するための例示的方法を説明する簡易フローチャートである。

図７Ａは、本発明の一部の実施形態と共に使用するためのセンサグリッドにおける平行なセンサ線の対から得られる差動信号出力に基づくタッチ検出のための例示的簡易回路図である。

図７Ｂは、本発明の一部の実施形態と共に使用するための差動信号出力に基づくタッチ検出のためのセンサから１対の平行な非隣接センサ線のトリガを示す例示的簡易回路図である。

図８Ａは、本発明の一部の実施形態に従って、２本の指がセンサと同時に対話している間の差動信号出力に基づくデジタイザセンサからの例示的出力を示す概略図である。図８Ｂは、本発明の一部の実施形態に従って、２本の指がセンサと同時に対話している間の差動信号出力に基づくデジタイザセンサからの別の例示的出力を示す概略図である。

本発明の一部の実施形態に従って、同時に両方の軸に対して得られた信号出力に基づいてデジタイザセンサの選択された部分を識別かつスキャンしてマルチタッチ対話を決定するための例示的方法を説明する簡易フローチャートである。

本発明は、その一部の実施形態では、マルチタッチ感応コンピューティングシステムに関し、さらに詳しくは、グリッドベースのセンサによるマルチタッチ検出方法に関するが、それに限定されない。

マルチタッチ検出のための公知の方法は典型的に、グリッドベースのセンサのセンサ線をスキャンして、グリッドの１つ以上の接合部上のユーザ対話を検出する必要がある。典型的には、スキャンはグリッドの１つの軸に沿ってセンサ線を順次トリガし、かつ各トリガに応答して、グリッドの他の軸（他軸）上の全てのセンサ線から出力をサンプリングして、トリガされた線およびそれと交差する各線によって形成される各接合部からの出力を決定することを含む。典型的には、全てのセンサ線からの出力のサンプリングは、実質的に同時に実行される。線をスキャンしてグリッドの各接合部の出力を決定することにより、単一センサ線上で検出される２つ以上の同時タッチ間の差別化がもたらされる。

本願発明者らは、トリガされる各線に対し全ての交差線を繰返しサンプリングするために要求される処理および時間はかなり大きく、達成することのできる報告率、使用することのできるセンサの大きさ、およびセンサの分解能の１つ以上を制限するかもしれないことを発見した。

本願発明者らはまた、最初にスキャンすることなく対話の可能な領域を決定し、次いで対話（タッチまたはホバリング）活動が識別されるセンサの部分だけをスキャンして、これらの部分内の対話の位置を決定することによって、報告率、センサの大きさおよび／または分解能を高めることができることをも発見した。

本発明の一部の実施形態の１態様は、タッチ検出を２段階で実行する。検出の第１段階中に、センサの対話部分（１つ以上の対話領域）が識別され、第２段階中に、識別された部分がスキャンされる。本書で使用する場合、対話領域とは、可能な対話が検出された領域であり、対話線とは、そこでの対話が識別された線である。本発明の一部の実施形態によると、タッチ検出を２段階で実行することにより、領域、例えばスキャンを必要とするセンサのセンサ線の数が制限され、それによって検出に必要な全体的時間が短縮される。本発明の一部の実施形態によると、対話位置を決定するためにスキャンする必要のあるセンサのセンサ線の数を制限することにより、センサで利用可能な接合部の制限された部分だけで検出が実行されるので、ノイズに対するシステム全体の感度が低下する。したがって、スキャンに応答する偽陽性の数が減少する。

本発明の一部の実施形態によると、センサの対話部分を識別するために、１つの軸の沿った全てのセンサ線が同時にトリガされ、第２軸に沿った全ての線（交差線）からの出力がサンプリングされる。一部の例示的実施形態では、全ての線が同一信号によりトリガされる。一部の例示的実施形態では、測定の感度を高めるために、検出の第１段階中に同一トリガ信号により同時にトリガされる線の数が制限される。任意選択的に、線群は異なる周波数でトリガされる。任意選択的に、線群は直交位相を有する信号によりトリガされる。本願発明者らは、異なる周波数、直交位相の信号により線群をトリガし、かつ／または１つの軸に沿って全てのセンサ線より少ないセンサ線をトリガすることにより、交差線からの出力の感度が高まることを発見した。

代替的に、１つの軸に沿った全ての線の１部分だけ、例えば半数の線、３分の１の線、または４分の１の線を同時にトリガし、他の部分はその後にトリガする。群毎に順次トリガすると、対話するセンサ線を識別するのに要する時間が増大するが、それでもなお、検出の第２段階中に典型的に行なわれるように各線を別々にトリガするより時間効率がよく、かつ測定の感度がかなり高くなることが明らかになった。

典型的には、指タッチは、サンプリングされる線の信号ベースライン出力レベルを低減させる。ベースライン出力レベルとは、指タッチが存在しない状態で測定される出力信号を指す。本願発明者らは、複数の線が同時にトリガされる場合、１つの指がベースライン出力レベルに対して持つ影響は、一度に単一の線だけがトリガされる場合の影響より顕著ではないことを発見した。一部の例示的実施形態では、異なる周波数および／または異なる位相で線群をトリガし、かつ／またはセンサ線を順次機能する複数の群に分割することにより、交差線で交差する信号の特定の態様に対する指の影響が高まる。典型的には、線上の活動を識別するために使用される閾値は、特定の接合部でユーザ対話を検出するためにスキャン中に使用される閾値より高い。

本発明の一部の実施形態によると、検出の第１段階中に、第１軸に沿ったセンサ線はトリガされ、センサの第２軸に沿った対話線が識別される。その後、第２検出段階中に、第２軸に沿った識別された対話線はスキャンされ、スキャンの各トリガ事象に応答して、第１軸に沿った全ての線がサンプリングされる。

本発明の一部の実施形態によると、検出の第１段階は検出の第１および第２副段階に分割される。一部の例示的実施形態では、第１副段階中に、センサの第２軸に沿った対話線が、第１軸に沿ったトリガに基づいて識別される。その後、第２副段階中に、第１軸に沿った対話線が第２軸に沿ったトリガに基づいて識別される。一部の実施形態では、両方の軸上の対話線を識別することに応答して、第１軸または第２軸の一方がトリガ軸として選択され、他方はサンプリング軸として選択される。一部の例示的実施形態では、第２検出段階中に、（全ての線とは対照的に）サンプリング軸上の対話線だけがサンプリングされる。本願発明者らは、識別された対話線だけをサンプリングする（または参照する）ことによって、処理要求をさらに軽減できることを発見した。加えて、本願発明者らは、対話線だけをサンプリングすることにより、スキャン軸上の全ての線をスキャンする場合と比較して、検出される偽陽性の数がさらに低減され、例えば非対話線と定義された線上では偽陽性は検出されないことを発見した。一部の例示的実施形態では、対話線だけをスキャンしサンプリングすることに応答して、グリッドベースのセンサ上で利用可能な接合部の５％だけが検出の第２段階中に問い合わされる。そのような場合、ノイズに対するシステムの感度は大幅に低減される。一部の例示的実施形態では、最少数の対話線を含む軸がスキャン軸として選択される。

本発明の一部の実施形態によると、検出の第１段階中に両軸からの全てのセンサ線が同時にトリガされ、線からの出力は同時に検出され、センサの可能な対話部分を決定するために使用される。公知のシングルタッチ検出方法は典型的には、全ての線を同時にトリガするように備えられ、一部の例示的実施形態では、検出の第１段階中に検出の第１段階で対話線を識別するようにインプラントすることができる。一部の例示的実施形態では、センサ線上の対話を識別するために、平行な非隣接センサ線の対に接続された差動増幅器の出力から差動信号が得られる。本発明の一部の実施形態によると、第２検出段階中に、公知のマルチタッチ検出方法は、識別された対話線に沿って対話の位置を決定するように実現される。

本発明の一部の実施形態によると、毎回リフレッシュ期間中に、対話部分が第１検出段階中に識別され、対話の位置が後続の第２検出段階中に決定される。一部の例示的実施形態では、検出の第１段階中に対話部分が識別されなかった場合、第２検出段階は実行されない。一部の例示的実施形態では、第１段階中に識別された対話部分が前回のリフレッシュ期間から著しく変化していなかった場合、検出の第２段階は省略され、対話がそれらの以前の位置に維持されていると想定される。一部の例示的実施形態では、対話の位置を特定のリフレッシュ期間の第１検出段階中に識別することができ、例えば曖昧さを伴わずに決定することができた場合、第２検出段階は省略される。

ここで、本発明の一部の実施形態で使用するためのデジタイザシステムの例示的簡易ブロック図を示す図１を参照しながら説明する。図１に示すデジタイザシステム１００は、ユーザと装置との間の対話を可能にする任意のコンピューティング装置、例えばＦＰＤスクリーンを含む例えば携帯コンピューティング装置に適しているかもしれない。そのような装置の例として、タブレットＰＣ、ペン使用可能ラップトップコンピュータ、ＰＤＡまたは任意のハンドヘルド装置、例えばパームパイロットおよび携帯電話が挙げられる。本発明の一部の実施形態では、デジタイザシステムは１つ以上のスタイラス４４、指４６および／または導電性オブジェクト４５からの多数の入力を検出するために作動する。本発明の一部の実施形態では、デジタイザシステムは、一般的に透明であってＦＰＤ１０上に重ねて置かれる、導電線のパターン化配列を含むセンサ１２を含む。一般的に、センサ１２は、センサ線を構成する垂直および水平方向の導電線を含むグリッドベースのセンサである。一般的に、平行なセンサ線は、ＦＰＤのサイズおよび所望の分解能に依存して、約２〜８ｍｍ、例えば４ｍｍの距離で間隔を空けられている。例えば、約４０〜７０線が１２インチスクリーンの１つの軸に沿って広がってもよい。

ＡＳＩＣ１６は、センサの出力を処理かつサンプリングしてデジタル表現にする回路構成を含む。デジタル出力信号は、さらなるデジタル処理のために、デジタルユニット２０、例えばデジタルＡＳＩＣユニットに送られる。本発明の一部の実施形態では、デジタルユニット２０はＡＳＩＣ１６と共に、デジタイザシステムのコントローラとして働き、かつ／またはコントローラおよび／またはプロセッサの機能を有する。本発明の一部の実施形態では、ＡＳＩＣ１６およびデジタルユニット２０は、センサの出力を処理かつサンプリングするための検出ユニットとして作用する。結果、例えば計算された位置は、ひとたび決定されると、オペレーティングシステムまたはいずれかの現在のアプリケーションによる処理のために、インタフェース２４を介してホスト２２に送られる。一般的に、ＡＳＩＣ１６はグリッドの種々のセンサ線の出力に接続され、第１処理段階で受信信号を処理するように機能する。ＡＳＩＣ１６は一般的に、増幅器の１つまたはそれ以上のアレイ、例えば差動増幅器のアレイ、シングルエンド増幅器のアレイ、またはセンサの信号を増幅するための一つの接地入力を任意選択的に含む差動増幅器のアレイを含む。一部の例示的実施形態では、接地入力はＡＳＩＣ１６によって動的に選択される。

本発明の一部の実施形態では、デジタルユニット２０はサンプリングデータをＡＳＩＣ１６から受け取り、サンプリングデータを読み出し、それを処理し、デジタイザセンサに接触するスタイラスおよび／または指のような物理的オブジェクトの位置を決定かつ／または追跡する。本発明の一部の実施形態では、オブジェクト、例えばスタイラス、指、および手のホバリングも、デジタルユニット２０によって検出され、処理される。

本発明の一部の実施形態によると、デジタルユニット２０は、グリッドの種々のセンサ線の出力に接続するように複数の利用可能な回路経路（２つ以上）の間で切り替えるために、ＡＳＩＣ１６にコマンド信号を提供するように動作する。一部の例示的実施形態では、デジタルユニット２０はＡＳＩＣ１６と一緒に、種々の導線の出力を差動増幅器アレイおよびシングルエンド増幅器（または１つの接地入力を持つ差動増幅器）アレイの一方に交互に接続する。本発明の一部の実施形態によると、デジタルユニット２０は１つ以上のセンサ線のトリガを制御するように動作する。本発明の一部の実施形態によると、ＡＳＩＣ１６はデジタルユニット２０と一緒に、１つ以上の選択された所定の周波数を有する発振信号により種々の導線をトリガする。

交差線間の接合部の容量による対話線識別に基づく交差信号の解析
ここで、本発明の一部の実施形態に従って、デジタイザセンサの第１軸に沿ってセンサ線をトリガし、かつセンサグリッドの接合部に形成される容量により、センサの第２軸に沿ったセンサ線と交差する出力信号を検出することに基づくタッチ検出のための例示的簡易回路図を示す図２を参照する。本発明の一部の実施形態によると、グリッドベースのセンサ１２は容量ベースの検出をもたらす。各接合部、例えばセンサ１２の接合部４０に、特定の残留量の容量が直交するセンサ線３０１および３０２の間に存在する。センサ線、例えばセンサ線３０２の１つが信号６０によりトリガされると、接合部４０に形成される残留容量のため、信号は交差線３０１に移動する。典型的には、交差線、例えば交差線３０１上の信号は、結合信号と呼ばれる。一部の例示的実施形態では、線３０１はシングルエンド増幅器４５５に入力され、増幅器からの出力がサンプリングされる。任意選択的に、線３０は、増幅器の入力の１つが接地されている差動増幅器に入力される。典型的には、トリガ軸上の各々のセンサ線は順次トリガされ、全ての交差線からの出力がサンプリングされる。差動線がトリガされると、差動対話領域を識別することができる。交差線の順次スキャンおよび繰返しサンプリングは、センサ１２との対話の２次元マップをもたらす。センサ線３０２はトリガ線として図示され、かつセンサ線３０１は出力線として図示されているが、任意選択的に、センサ線３０１をトリガすることができ、かつ線３０２からの出力をサンプリングすることができる。典型的には、トリガ信号６０はＡＣ信号である。

一部の公知のマルチタッチ検出システムでは、検出のための手順は、センサの１つの軸に沿って各センサ線を、例えば各能動線３０２を、一度に１つずつトリガし、かつ各トリガ中に、そのトリガ線と交差する全ての線で、例えば直交軸の全ての線（受動線３０１）で、例えば同時に信号をサンプリングすることを含む。このトリガおよび検出手順は、トリガに使用された軸の全ての線がスキャンされ、かつ全ての接合部の対話が検出されるまで、繰り返される。

そのようなマルチタッチ検出方法は典型的に、センサ１２と同時に対話している複数の指（および他の導電性オブジェクト）の位置および／または場所を示す２次元マップの作成をもたらす。典型的には、そのようなマップは、どの接合部に対話が、例えばタッチが存在するかを示す。一部の実施形態では、信号は、副接合部分解能をもたらすように処理および／または補間される。

指４６がセンサに触れる（または上でホバリングする）と、指は典型的に線から大地に電流を流すので、指４６の近傍内で接合部４２に形成される容量が典型的に変化する。典型的には、指の存在は結合信号の振幅を５〜１５％または１５〜３０％を低下させるので、出力６６は指の存在を示し、指が存在しないことを示す出力６５と区別することができる。

一部の公知のマルチタッチ検出方法は、本書に援用する米国特許公開第２００７００６２８５２号にさらに詳しく記載される通り、２つ以上の線を異なる周波数で同時にトリガする。本書に援用する米国公開第２００７００６２８５２号に記載された一部の実施形態では、異なる周波数で２つ以上の線を同時にトリガすることにより、スキャンの報告率の増加がもたらされる。各線を別々にスキャンするより明らかに速いこの方法を利用するには、より多くのハードウェアが要求されることが理解される。

他の公知のシングルタッチおよびマルチタッチ複合検出システムおよび方法は、センサ１２の規定された所定の領域でマルチタッチ検出を行ない、所定の領域と交差する能動線および受動線だけがトリガされかつサンプリングされる。この手法は、Ｎ−ｔｒｉｇ Ｌｔｄ．に譲渡された米国特許出願第１２／４１７０６２号に記載されており、その内容を参照によって本書に援用する。

本発明は、本書に記載するデジタイザシステムの技術的説明に限定されない。本発明は、構成によっては、当該分野で公知の他のデジタル化センサおよびタッチスクリーンにも適用されるかもしれない。本発明はまた、当該分野で公知の他のタッチ検出方法にも適用可能であるかもしれない。マルチタッチ検出は、例えば本書に援用する米国特許第７３７２４５５および米国特許出願公開第２００７００６２８５２号にさらに詳細に記載されている。本発明は、本書に記載するマルチタッチ検出システムおよび方法に限定されない。本発明はまた、構成によっては、他のマルチタッチ検出方法およびセンサにも適用可能であるかもしれない。一般的に、マルチタッチ検出方法はいかなるタイプであれ、相応するシングルタッチ検出方法より複雑であるか、あるいは遅い。

ここで図３Ａを参照すると、それは、第１軸に沿ったセンサ線を同時にトリガすることに応答する、デジタイザセンサの第２軸に沿ったデジタイザセンサ出力の略図である。また、デジタイザセンサの対話線をセンサの１つの軸に沿って識別かつスキャンしてマルチタッチ対話を決定するための例示的方法の簡易フローチャートを示す、図４も参照する。図３Ａおよび図４は両方とも、本発明の一部の実施形態を説明している。図３Ａならびに後続の図３Ｂ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、７Ａ、８Ａ、および８Ｂに示されるセンサ１２は、典型的なデジタイザセンサの一部分の拡大版であることが注目される。典型的には、Ｘ軸およびＹ軸に沿った線数は、１２インチスクリーンの場合、約４０〜７０本の間である。一部の例示的実施形態では、１軸当たり７０を越える線数が使用される。

本発明の一部の実施形態によると、第１検出段階中に、タッチ位置４６を決定するためにセンサ１２の全てをスキャンするのではなく、センサ１２の１つの軸に沿った対話線、例えば対話線３０１０が識別され、識別された対話線だけがスキャン用に選択される。対話線とは、ユーザ対話によって影響されるセンサ１２のセンサ線、例えばタッチ位置４６と交差するセンサ線である。対話線をスキャンすることにより、タッチ位置４６を決定するのに関わる時間および処理が低減される。時間および処理の低減に応答して、タッチ感応スクリーンおよび／またはセンサ１２に関連付けられるデジタイザの更新率を高めることができる。

本発明の一部の実施形態によると、スキャン前に対話線３０１０を識別するために、１群のセンサ線３０２、例えば全てのセンサ線３０２がＡＣトリガ信号３６０により同時にトリガされる（ブロック４１０）。任意選択的に、センサ線３０２は群に分割され、各群からの線は、区別できない（または同一）信号により同時にトリガされる。同時トリガに応答して、交差線３０１からの出力がサンプリングされ（ブロック４２０）、出力信号の振幅が検査されて、交差線３０１の中の対話線３０１０が識別される（ブロック４３０）。本発明の一部の実施形態によると、信号振幅の閾値が定義され、定義された閾値未満の信号振幅３６５０を有するセンサ線３０１が対話線３０１０として識別される一方、定義された閾値より高い信号振幅３６５を有するセンサ線３０１は、非対話線と分類される。換言すると、ベースライン値との差が差分閾値（典型的には閾値より低い）未満の線は非対話線と分類され、ベースラインとの差が差分閾値より大きい線は対話線と分類される。対話線を識別する閾値を定義するための例示的方法については、本書でさらに詳しく下述する。

本発明の一部の実施形態によると、タッチ対話の位置を決定するために、第２軸に沿って識別された対話線３０１０は（例えば順次トリガされて）スキャンされる（ブロック４４０）。ここで、本発明の一部の実施形態に従って、マルチタッチ対話を決定するためにセンサの第２軸の対話線をスキャンしたときのセンサ出力の概略図を示す図３Ｂをも参照する。本発明の一部の実施形態によると、第２検出段階中に、例えば検出段階、トリガ軸は切り替えられ、種々のタッチ位置４６を突き止めるために対話線３０１０だけが順次トリガされる（ブロック４４０）。各トリガ事象、例えば時間ｔ_１、ｔ_２、・・・ｔ_５のトリガ事象に応答して、全ての交差線３０２からの出力がサンプリングされ、対話線３０１０上の種々のタッチ位置４６および／またはタッチ接合部４２に関して２次元情報が得られる（ブロック４５０）。典型的には、検出は、公知のマルチタッチ検出方法を説明する図２に関連して記載した通り、信号出力の振幅に基づく（ブロック４６０）。典型的に、タッチ検出のための所定の閾値未満の振幅を有するセンサ線３０２からの信号出力６６は、現在トリガされている線３０１０とセンサ線３０２との間の接合部におけるタッチを識別する一方、所定の閾値より上の振幅に関連付けられる信号出力６５は、タッチが検出されなかったことを示す。タッチ検出は典型的にはベースラインとの差をより大きくする必要があるので、典型的には、タッチ検出および対話線の識別に対して異なる閾値が使用される。

図３Ａ、３Ｂ、および４に関連して説明する本発明の実施形態によると、デジタイザセンサと同時に対話しているマルチタッチ位置を決定するためにスキャンする必要のある線の数は、対話線として識別されたセンサ線だけがスキャンされるので、低減される。そのような実施形態では、各対話線に沿ったタッチの位置を決定するために、各トリガ事象に応答して、典型的に全ての交差線がサンプリングされる。典型的には、交差線は実質的に同時にサンプリングされるので、交差線の数は典型的には報告率に影響しない。

本発明の一部の実施形態によると、トリガを必要とする線およびサンプリングを必要とする線は両方とも対話線として識別され、第２検出段階中にサンプリング軸上の対話線だけがサンプリングされる。各トリガ事象中にサンプリングされる線の数の低減は、報告率を直接高めることにならないが、それは、タッチを検出するために要求される処理量を低減させる。加えて、各トリガ事象中にサンプリングされる線の数の低減は、例えば非対話線で発生する偽陽性の数を低減させる。

ここで、センサ線の同時トリガに応答するデジタイザセンサの第１軸に沿った出力の概略図を示す図５Ａ、および本発明の実施形態に従って、マルチタッチ対話を決定するために選択されたセンサ線をスキャンおよびサンプリングするための例示的方法の簡易フローチャートを示す図６を参照する。本発明の一部の実施形態によると、第１検出段階の第１部分（第１副段階）中に、第１軸に沿ったセンサ線３０２は同時にトリガされ（ブロック６１０）、第２軸に沿ったセンサ線３０１の対応する出力が決定され、例えばサンプリングされる（ブロック６１５）。出力に基づいて、第２軸に沿った対話線３０１０が識別される（ブロック６２０）。出力に基づいて対話線３０１０を識別するための方法については、本書で図３Ａおよび図４に関連して上述した。

本発明の一部の実施形態によると、第１段階の第２部分中に、トリガ軸が切り替えられ、センサ線、例えば第２軸に沿ったセンサ線３０１が例えば信号３６０により同時にトリガされる（ブロック６２５）。任意選択的に、信号３６０はトリガ事象ｔ_００中に使用される信号３６０と同一であるか類似している。同時トリガに応答して、センサ線、例えば他軸（第１軸）に沿ったセンサ線３０２の出力がサンプリングされる（ブロック６３０）。典型的には、第１軸に沿ったセンサ線３０２のサンプリングは実質的に同時に実行される。本発明の一部の実施形態によると、第１軸に沿った対話線、例えば線３０２０は、サンプリングされた出力に基づいて識別される（ブロック６３５）。線３０２から対話線３０２０を識別するための方法は、図３Ａおよび４に関連して説明した、線３０１から対話線３０１０を識別するための方法と同様であり、本書でさらに詳しく下述する。

任意選択的に、識別された対話線３０１０および／または３０２０の両側の１つ以上の線もまた対話線と定義される。本願発明者らは、近接線を含めることで、検出されたタッチ位置の質量中心の推定が改善されることを発見した。

本発明の一部の実施形態によると、第１および第２軸の一方がトリガのために選択され、他方がサンプリングのために選択される（ブロック６４０）。ここで図５Ｂをも参照すると、それは、本発明の一部の実施形態に従って、センサの第１軸に沿った対話線だけをスキャンし、センサの第２軸に沿った対話線だけをサンプリングしたときのセンサ出力の概略図を示す。図５Ｂに示す例示では、第１軸をトリガ軸と定義したときに、対話線３０２０は信号６０によりトリガされ（ブロック６４５）、対話線３０１０からの出力がサンプリングされる（ブロック６５０）。典型的に、トリガ事象ｔ_１、ｔ_２、・・・ｔ_７の各々に応答して、全ての対話線３０１０が実質的に同時にサンプリングされ、タッチ対話４６が存在する位置、例えば対話線３０１０に沿った接合部４２が識別される（ブロック６５５）。対話線３０１０の実質的に同時のサンプリングは、識別された各対話線３０２０に対して繰り返される。本発明の一部の実施形態によると、対話を示す識別された接合部４２に基づいて、タッチ位置および／またはタッチ位置の質量中心が決定される。

代替的に、第２軸をスキャン軸として選択し、かつ第１軸を出力軸として選択することができる。ここで図５Ｃをも参照すると、それは、本発明の一部の実施形態に従って、センサの第２軸に沿った対話線だけをスキャンし、かつセンサの第１軸に沿った対話線だけをサンプリングしたときのセンサ出力の概略図を示す。図５Ａ〜５Ｃに示す事例の場合、第１軸に沿って識別された対話線の数は、第２軸に沿って識別された線の数より大きい。図５Ｃに示す通り、第２軸をトリガ軸として選択した場合、図５Ｂに示すように第１軸をスキャンするために要求される７つのトリガ事象とは対照的に、５つのトリガ事象ｔ１、ｔ２、・・・ｔ５がスキャンのために要求される。本願発明者らは、スキャンのために最少数の対話線を持つ軸を選択することにより、スキャン時間を低減することができ、したがって報告率を高めることができることを発見した。本発明の一部の実施形態によると、スキャン軸および出力軸は、各軸で識別された対話線の数に基づいて選択される。

典型的には、各軸に沿って２〜３本のセンサ線が各指タッチによって影響されるので、センサと同時に対話する２本の指が、各軸に沿って２〜６本の線間に影響を及ぼすかもしれず、センサと同時に対話する３本の指が各軸に沿って２〜９本の線間に影響を及ぼすかもしれない（共通センサ線の数によって異なる）。一部の例示的実施形態では、スキャン（および／またはサンプリング）することのできる最大線数を示す所定の数、例えば各軸に１０本、または１つの軸に１０本の線および他の軸に１２本が定義される。一部の例示的実施形態では、識別できる対話線の最大線数を定義することは、最小リフレッシュ率、例えば５０Ｈｚの最小リフレッシュ率を確実にするのに役立つ。一部の例示的実施形態では、対話線の最大数が識別された対話線の数より低い場合、識別された対話線から最良の線を選択するために、選択プロセスが行なわれる。任意選択的に、選ばれる線は最も顕著な検出信号を持つ線である。

サンプリングされた出力に基づいて対話線を識別するための例示的方法
典型的には、タッチ対話、例えば指タッチまたは指ホバリングの存在は、対話線３０１０のタッチ接合部４２を横断する結合ベースライン信号の振幅を低下させる。しかし、複数のセンサ線を同時にトリガした場合、一度に１つの線だけをトリガする場合のスキャン中と比較して、信号振幅の低下は典型的にはあまり目立たない。典型的には、指の存在は、１つの線をトリガする場合の５〜１５％または１５〜３０％の振幅の低下とは対照的に、１つの軸に沿った全てのセンサ線の同時トリガ中に結合ベースライン信号３６５の振幅を１％、または１〜５％低下させる。軸の１つに沿った全ての線の同時トリガ中の指の存在それ自体は、単一の線だけがトリガされる場合と比較してあまり目立たず、したがって信号の振幅はタッチの存在にあまり感応しない。タッチによる振幅の変化は、異なるシナリオの場合、変化することがあることが注目され、例えば振幅の変化は、触れられているサンプリングされた線の接合部の数、および同時にトリガされた線の数の関数である。

本発明の一部の実施形態によると、センサ線を２つ以上の群に分割し、各群を順番にトリガすることによって感度が向上する。振幅の感度は一般的に、同時にトリガされるセンサ線の数が減少するにつれて向上する。本発明の一部の実施形態によると、他軸における対話線の識別は複数のステップでもたらされ、全ての群がトリガされた後で完了する。

本発明の一部の実施形態によると、感度は、センサ線を２つ以上の群に分割し、各群を異なる周波数で同時にトリガすることによって向上する。そのような実施形態では、トリガに使用される各々の周波数に対する振幅レベルを解析する前に、出力信号をそれらの異なる周波数成分に分解することができる。一部の例示的実施形態では、異なる周波数は直交周波数である。対話検出のための異なる周波数による同時トリガは、本書に援用する米国特許出願公開第２００７００６２８５２号により詳細に記載されている。

一部の例示的実施形態では、例えば信号の９０度の位相シフトのため、同一周波数であるが実質的に零のスカラ積を有する信号により、少なくとも２つの群が同時にトリガされる。そのような実施形態では、出力信号はそれらの様々な直交成分に分解することができ、分解された信号の振幅レベルを解析して、対話線を識別することができる。同一周波数を有する直交信号による同時トリガは、Ｎ−Ｔｒｉｇ Ｌｔｄ．に譲渡され、参照によって本書に援用する米国特許出願第１２／２６９９７１号により詳細に記載されている。一部の例示的実施形態では、信号振幅出力の感度を向上させるために、線群の順次トリガ、異なる周波数による異なる群のトリガ、および異なる直交位相による異なる群のトリガのうちの１つ以上が組み合わされる。

本書に援用する米国特許公開２００７００６２８５２および米国特許出願１２／２６９９７１は、一部の実施形態で、報告率を高める目的で、直交信号および／または異なる周波数の信号を用いて線を同時にトリガすることを記載しているが、同様の方法は本書で、出力信号の感度を高めて指タッチを検出するために適用することができる。各直交周波数および／または位相に対応する２つの成分の和はベクトル和であり、したがって出力信号は受信器のダイナミックレンジによってあまり制限されないので、感度が向上する。

対話線を識別する閾値を定義するための例示的方法
一部の例示的実施形態では、他軸上の複数の線の同時トリガに応答して、対話線を識別するために所定の閾値が使用される。典型的には、ベースライン信号に対する指の影響が低減されるので、より大きい閾値が使用される。

一部の例示的実施形態では、閾値は、ユーザ対話が存在しない状態で、センサ上でサンプリングされた平均出力信号の係数倍、例えばセンサでサンプリングされる平均出力信号の０．９７〜０．９５倍に相応するレベルと定義される。任意選択的に、閾値は、ユーザ対話が存在しない状態で、センサ上でサンプリングされる出力信号からの距離に対して定義される。

一部の例示的実施形態では、システムの現在のノイズレベルが検出され、センサの対話線を識別するために定義された閾値を動的に調整するために使用される。閾値を調整するために、例えば閾値ライディングノイズ法を実現することができる。一部の例示的実施形態では、閾値は、最高振幅出力信号を有する線からの出力の係数倍、例えば０．９７〜０．９５倍と動的に定義される。任意選択的に、閾値は、最高振幅を有する所定の数の線、例えば１０本の線からの平均出力の係数倍と定義することができる。閾値を定義するために使用される線（最高振幅出力信号を持つ線）は、同時に対話が存在しない線を表わすものと想定される。

電圧の変化は一般的に第２ステップの方がより大きいので、本発明の実施形態では、第１および第２ステップに対し異なる閾値が使用される。

対話線を識別する前に出力を較正するための例示的方法
一部の例示的実施形態では、較正は、個々の線および／もしくはセンサ線の端部の増幅器の異なる利得特性、ならびに／または異なるサンプリング線のトリガ点に対するトリガ点からの様々な距離に応答する利得の変化を補償することができる。

一部の例示的実施形態では、他軸の線の同時トリガに応答して各センサ線のベースレベルの信号が測定され、各線からサンプリングされた出力を較正するために使用される。任意選択的に、各線のベースラインレベルはメモリに保存され、動作中に各線から測定された出力は、（対話線を識別するために）出力を閾値と比較する前に、その記録されたベースラインレベル分だけ低減される。

一部の例示的実施形態では、ユーザ対話中に、現在のノイズレベルが追加的に決定され、サンプリングされた出力から除去される。任意選択的に、対話が行なわれていない１つ以上の線を識別し、これらの線のベースラインレベルの変化を使用して全ての線の現在のノイズレベルを定義することによって、現在のノイズレベルが決定される。一部の例示的実施形態では、対話の無い線は、最初に全ての出力をベースラインレベル未満のレベルに低減することによって、例えば現在のレベルがベースラインレベルより遥かに低いことが確実になるように出力を所定の定数だけ減算することによって、識別される。任意選択的に、ベースラインレベルに最も近い出力を有する所定数の線は、対話が行なわれていない線として選択される。これらの線に対して決定されるノイズレベル、例えばベースラインレベルからの変化の平均は、ノイズ推定として使用することができる。ノイズレベルは、選択された線から決定されたベースラインからの変化と定義される。

典型的には、各線のベースラインレベルは製造現場で、デジタイザに対話が存在しない間に定義される。任意選択的に、較正は、システムの立上げ中に、またはシステムの動作中に定期的に、例えばユーザがスクリーンと対話しないように命令されている間に実行され、かつ／または更新される。典型的には、ベースラインレベルは複数のサンプリングされた出力、例えば５０個のサンプルの平均から決定される。

閾値を定義しかつ較正を実行するための記載の方法は、本書で上述した方法によってセンサのいずれか一方または両方の軸に実行できることが注目される。典型的には、各軸に対し異なる閾値およびノイズレベルを定義することができる。

対話線識別に基づく平行なセンサ線間の差動信号の解析
ここで、センサグリッドにおける平行なセンサ線の対から得られる差動信号出力に基づくタッチ検出のための例示的簡易回路図を示す図７Ａ、および図７Ａに示した、本発明の一部の実施形態と共に使用するためのセンサグリッドからの１対の平行な非隣接センサ線のトリガを示す図７Ｂを参照する。本発明の一部の実施形態によると、２つの平行なセンサ線、例えば相互に近接しているが隣接していない線３１０および３２０は、差動増幅器３４０の正入力３１１および負入力３２１に接続される。増幅器３４０はこうして、２つのセンサ線信号間の差の増幅である出力信号を生成することができる。典型的に、出力はＸおよびＹ両方向のセンサ線で検出される。一部の例示的実施形態では、単一入力増幅器が実現され、差動信号はデジタルユニット２０に埋め込まれたソフトウェアによって決定される。

本発明の一部の実施形態によると、センサ線３１０および３２０は、指タッチおよび／または指ホバリングに由来する指入力信号が存在するか否かを決定するために問い合わされる。センサ線の対に問い合わせるために、信号源Ｉａ、例えばＡＣ信号源は対内で発振信号を誘発させる。信号は共通接地３５０を基準とする。指が対のセンサ線の１つに置かれると、容量Ｃ_Ｔが指（デジタイザに触れているか、あるいはデジタイザ上をホバリングしている）とセンサ線３１０との間に発生する。センサ線３１０とユーザの指との間に電位が存在するので、センサ線３１０から指を介して大地に電流が通過する。その結果、どちらも差動増幅器３４０の差動入力端子への入力として働くセンサ線３１０とその対３２０との間に電位差が生じる。

２つのセンサ線３１０および３２０の間の分離は典型的には、必要な電位差を形成することができるように、指の幅より大きく、例えば約１２ｍｍである。典型的には、指は複数のセンサ線にわたってデジタイザ上をホバリングし、かつ／またはデジタイザに触れるので、２つ以上の差動増幅器、例えば複数の差動増幅器で出力信号が生成される。ＡＳＩＣ１６およびデジタルユニット２０は増幅された信号を処理し、感知された信号の振幅および／または信号レベルに基づいてユーザの指の場所および／または位置を決定する。図７Ｂには１対のセンサ線しか示されていないが、タッチは典型的には、入力がインタリーブするセンサ線から得られる差動増幅器の複数の出力に基づいて検出されることが注目される。

１実施例では、差動増幅器の２つの入力からのユーザの指の起点は、出力の位相を検査することによって決定される。別の実施例では、指タッチは典型的には２つ以上のセンサ線に出力を生じるので、差動増幅器の２つの入力からのユーザの指の起点は、近接する増幅器の出力を検査することによって決定され、かつ任意選択的に、より正確な値を求めるために補間法が使用される。さらに他の実施例では、両方の方法の組合せを実現することができる。

ユーザが２本以上の指を同時にセンサ１２に載せるか、あるいはかざしたときに、各指の位置に関する曖昧さが一部の指位置で生じるかもしれない。したがって複数の同時対話は必ずしも、そのようなタッチ検出方法を用いて曖昧さを伴わずに検出できるとは限らない。

本発明の一部の実施形態によると、シングルタッチ検出法と呼ばれるこのタッチ検出の方法は、例えば本書に援用する米国特許第７３７２４５５号にさらに詳細に記載されている。本発明は、本書に記載するデジタイザシステムの技術的説明に限定されない。本発明はまた、構成によっては、当該分野で公知の他のデジタル化センサおよびタッチスクリーンにも適用することができる。本発明はまた、当該分野で公知の他のタッチ検出方法にも適用可能であるかもしれない。

図７Ａおよび７Ｂに示した方法は、タッチによって影響されるグリッドベースのセンサのセンサ線を識別するシングルタッチ検出の例示的方法であり、かつシングルタッチ検出のための他の方法および／またはタッチによって影響されるセンサ線を識別する方法も適用できることが注目される。典型的には、シングルタッチ検出方法は、センサ上の対話に関する１次元情報の獲得をもたらす。センサ上の対話に関する１次元情報を提供するための他の方法を、例えば第１検出段階中に、検出、例えば対話線の識別に適応できることが注目される。

ここで、本発明の一部の実施形態に従って２本の指が同時にセンサと対話している間の差動信号出力に基づくデジタイザセンサからの出力の２つのシナリオを示す図８Ａ〜８Ｂを参照する。上述の通り、ユーザが２本の指を同時にセンサ１２に載せるか、あるいはかざしたときに、各指の位置に関する曖昧さが一部の指位置で生じるかもしれないので、複数の同時対話は必ずしも解読できるとは限らない。

図８Ａに示したシナリオは、２つの対話位置を差動信号からの出力を使用して曖昧さを伴わずに決定することができる場合のシナリオ例である。せいぜい２つの対話が同時にデジタイザと対話するだけであることが分かっている場合のシナリオでは、指９０１の位置は、１つの軸の出力９０３および他の軸の出力９０４から明確に決定することができる。シナリオでは、両方の対話位置が水平軸内の共通センサ線上に載って（または浮いて）存在する。同様に、所定数の対話が同時にデジタイザと対話しており、かつ全ての対話位置が１つの軸に沿って共通センサ線上に広がっているという予備知識が存在する場合、それらの位置は明確に決定することができる。

しかし、他のシナリオで、センサ１２と同時に対話する対話の数が不明であり、かつ／または対話位置が共通センサ線上で位置決めされない場合、対話の位置は複数の同時対話に対して曖昧であるかもしれない。図８Ｂに示すシナリオは、この事例を実証する。例えば１つの軸に沿った出力９０６および直交軸に沿った出力９０８に基づく場合、対話９０２の位置は曖昧である。出力に基づいて、対話は位置９０２または代替的に位置９０２’のいずれかに位置決めすることができる。加えて、同時対話の数の予備知識がない場合、対話が位置９０２および９０２’に存在することを出力から導き出すことが可能である。

本発明の一部の実施形態によると、対話を含むと決定された線は対話線と識別され、曖昧さを解消するためにスキャンされる。典型的には、スキャンは、本書で上述した通り、マルチタッチ検出のための公知の方法に基づく。本発明の一部の実施形態によると、差動出力信号に基づいて対話に関連付けられると決定されたセンサ線は対話線と定義され、これらの線上の対話の位置を決定し、例えば対話位置の曖昧さを解消するためにスキャンされる。公知のマルチタッチ方法を用いて対話線をスキャンするために、線からの出力はシングルエンド増幅器に接続される。一部の例示的実施形態では、線の各々はシングルエンド増幅器および差動増幅器の両方に入力され、使用する検出方法に応じて、関連増幅器から出力がサンプリングされる。任意選択的に、スキャン中に、線の第１部分をスキャンするために、差動増幅器の入力の１つが接地され、その後、必要に応じて線の残りをスキャンするために差動増幅器の他の入力が接地される。典型的には、接地はデジタルユニット２０および／またはＡＳＩＣ１６によって制御される。

一部の例示的実施形態によると、曖昧さを解消するためにスキャンが使用され、その場合、後続の出力が従前の出力よりわずかに異なるだけであり、または従前の対話点がセンサ上で維持されていることを意味する限りにおいて、曖昧さは前回決定された位置に基づく追跡に基づいて解消することができるので、リフレッシュ周期毎に、例えばサンプリングサイクル毎に、スキャンを続ける必要はない。例えば、差動信号から得られた出力が以前のサンプリングサイクル、例えばリフレッシュ周期で得られた出力と同一かつ／またはそれに近い場合、スキャンは１サイクル（または２サイクル以上）にわたって実行され、後続サイクルにおける対話の位置は、以前のサイクルの対話の知識を使用して、スキャン無しで決定され、例えば検出の第２段階は省略される。

一部の例示的実施形態では、ジェスチャ認識中に、ジェスチャの認識に備えて対話の位置、例えば初期位置を決定するために、ジェスチャが行なわれている間に所定の間隔でスキャンを実現することができる。差動出力信号に基づいて識別される円の一部分を追跡する２つの指によって実行される時計方向の回転ジェスチャと反時計方向の回転ジェスチャとを区別するために、例えばスキャンを使用することができる。平行なセンサ線の差動出力信号に基づいて認識されるマルチタッチジェスチャの例は、２００８年１１月６日に出願され、Ｎ−Ｔｒｉｇ Ｌｔｄ．に譲渡された、米国特許出願第１２／２６５８１９号に記載されており、それを参照によって本書に援用する。米国特許出願１２／２６５８１９には、そのような時計方向の回転ジェスチャおよび反時計方向の回転ジェスチャがさらに詳しく記載されている。

本発明の一部の実施形態によると、センサ１２の一部分だけがマルチタッチ対話に対して定義される場合、マルチタッチから定義されるセンサの部分に２つ以上の対話領域が見つかった場合にだけ、検出の第２段階は実行される。

差動増幅器への入力として働く線の各々に対話が存在する場合に、差動増幅器３４０の中にはヌル値を生じるものがあるかもしれないことが注目される。これは、単一対話位置、例えば特に幅の広い指タッチのため、および／または複数の同時対話のためであるかもしれない。これらのヌル値は時々、全ての対話位置および／または全ての対話線の識別を困難にすることがある。指タッチは典型的には２つ以上の線にわたって広がるので、そのような対話は他の近接線によって識別されるかもしれない。本発明の一部の実施形態によると、例えば対話を示す線間の意図しないヌル値のため、所定数の線が対話を示さない場合、これらの線は対話線として含まれ、対話位置を決定するためにスキャンされる。

ここで、本発明の一部の実施形態に従って、マルチタッチ対話を決定するために、両方の軸に対して同時に得られた信号出力に基づいてデジタイザセンサの選択された部分を識別しスキャンするための例示的方法を説明する簡易フローチャートを示す図９を参照する。本発明の一部の実施形態によると、第１検出段階中に、全てのセンサ線、例えば両方の軸上の全てのセンサ線が同時に問い合わされ（ブロック９１０）、線からの出力が得られる（ブロック９２０）。任意選択的に、平行線の差動出力信号が得られる。出力に基づいて、両方の軸上の対話線（対話を含む線）が識別される（ブロック９３０）。差動増幅器からの出力に基づいて対話線を識別するための例示的方法は、本書で上述すると共に、本書に援用する米国特許第７３７２４５５号に記載された、対話を含む線を決定するための方法と同様である。スキャンが必要であるか否かを決定するために、問い合せが行なわれる（ブロック９４０）。一部の例示的実施形態では、対話が識別されない場合、または単一の対話位置が決定された場合、スキャンは実行されず、第１検出段階中にサンプリングされた出力から決定された位置が報告される（ブロック９７０）。一部の例示的実施形態では、上述の通りスキャンすることなくマルチタッチ位置を決定することができる場合、スキャンは実行されず、対話の位置は、第１検出段階からの出力に基づき、かつ／または従前回に決定された対話の位置に基づく。

本発明の一部の実施形態によると、スキャンが必要であると決定された場合、例えば第１検出段階中に得られた出力信号に基づいて対話位置を明確に決定することができなかった場合、識別された対話線に基づいてスキャンのためのセンサの部分が画定される（ブロック９５０）。一部の例示的実施形態では、画定された部分は全ての対話線に加えて、対話線間かつ／または対話線の両側の所定数の近隣の線を含む。任意選択的に、各軸の２つの最周辺対話線によって画定される領域が、スキャン対象部分と定義される。選択に基づいて、該部分がスキャンされ（ブロック９６０）、該部分内の対話位置が識別される（ブロック９７０）。スキャンは、ブロック６４０、ブロック６４５、およびブロック６５０（図６）に関連して説明した方法によって実行することができる。典型的には、第１検出段階で第１の検出方法（高速検出をもたらす）に基づいて対話が検出されるように、各サンプリングサイクル中に、図９に関連して説明した方法が繰り返され、同じサンプリングサイクル中に第１の検出方法に基づいて対話位置を明確に解読することができない場合、（サイクルの後続する第２段階で）第１の検出方法から識別されたセンサの選択された部分で、第２の検出方法に基づいて対話が検出される。そのような仕方で、対話位置を決定するためにスキャンする必要のある線の数が低減される。

本書で上述した検出方法を用いて、指タッチと同時にスタイラス対話を検出することができることが注目される。典型的には、指およびスタイラス検出を区別することができるように、スタイラスは指検出に使用される周波数とは異なる周波数でトリガされる。

典型的には、センサ線の問い合せおよび／またはトリガ、ならびにスキャンされる対話線および／または部分の選択、ならびに線の出力のサンプリングは、ＡＳＩＣ１６と共にデジタルユニット２０によって制御されることが注目される。

用語「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの同根語は、「含むが、それらに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」ことを意味する。

用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、「含み、かつそれらに限定される（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｎｄ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」ことを意味する。

用語「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、さらなる成分、工程および／または部分が、特許請求される組成物、方法、または構造の基本的かつ新規な特徴を実質的に変化させない場合にだけ、組成物、方法、または構造がさらなる成分、工程および／または部分を含み得ることを意味する。

明確にするため別個の実施形態で説明されている本発明の特定の特徴は単一の実施形態に組み合わせて提供することもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施形態で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで提供することもできる。種々の実施形態において記載される特定の特徴は、これらの要素無しでは実施形態が操作できない場合を除いては、これらの実施形態の必須の特徴であるとみなされるべきではない。

本発明の幾つかの例示的実施形態が上で詳細に記載されたが、当業者は、本発明の範囲内にある他の実施形態および変形を認識するだろう。従って、本発明の範囲は本明細書に書かれた記載によって制限されることを意図されず、むしろ続く特許請求の範囲によって認められる全範囲を与えられるべきであることが理解される。

Claims (23)

1. 第１および第２軸に沿ったセンサ線を含むグリッドベースのセンサを備えたタッチ入力装置におけるタッチ検出のための方法であって、
   グリッドベースのセンサの第１軸に沿った複数のセンサ線を同一トリガ信号により同時にトリガするステップと、
   第１軸に沿った同時トリガに応答してグリッドベースのセンサの第１または第２軸に沿ったセンサ線からの出力をサンプリングするステップと、
   グリッドベースのセンサの第２軸に沿った複数のセンサ線を同一トリガ信号により同時にトリガするステップと、
   第２軸に沿った同時トリガに応答して第１または第２軸に沿ったセンサ線からの出力をサンプリングするステップと、
   第１軸に沿った同時トリガおよび第２軸に沿った同時トリガに応答してユーザ対話の存在を示す出力を有する第１および第２軸の両方の上のセンサ線を識別するステップと
   第１および第２軸の両方に沿ってサンプリングされた出力に基づいてスキャンするために第１または第２軸の１つを選択する、但し選択された１つの軸はユーザ対話の存在を示す最小数のセンサ線を持つステップと
   選択された１つの軸上で識別されたセンサ線をスキャンするステップと、
   スキャンに応答してユーザ対話の座標を決定するステップとをさらに含む、方法。
2. 第１軸に沿った同時トリガに応答してグリッドベースのセンサの第２軸上の容量結合信号をサンプリングするステップと、第２軸に沿った同時トリガに応答して第１軸上の容量結合信号をサンプリングするステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 軸に沿った第１群のセンサ線を同時にトリガし、かつその後に軸に沿った第２群のセンサ線を同時にトリガするステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
4. １つの軸に沿った第１群のセンサ線を第１トリガ信号により、かつ１つの軸に沿った第２群のセンサ線を第２トリガ信号により同時にトリガするステップを含み、第２トリガ信号は第１トリガ信号に直交する、請求項１または２に記載の方法。
5. 第１および第２トリガ信号は位相が直交する、請求項４に記載の方法。
6. 第１および第２トリガ信号は周波数が直交する、請求項４又は５に記載の方法。
7. 第１軸に沿った複数のセンサ線は第２軸に沿った複数のセンサ線と同時にトリガされる、請求項１に記載の方法。
8. サンプリングされた出力は、グリッドベースのセンサにおける平行な線の出力間の差信号である、請求項７に記載の方法。
9. グリッドベースのセンサの全てのセンサ線は同時にトリガされる、請求項７又は８に記載の方法。
10. 識別されたセンサ線に隣接するセンサ線をスキャンするステップをさらに含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 予め定められた数のセンサ線が識別され、予め定められた数のセンサ線が、ユーザ対話の存在の最も顕著な表示を持つセンサ線を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
12. 予め定められた数のセンサ線が、識別された線、及び識別されたセンサ線に隣接する１つ以上のセンサ線を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 同じ軸に沿った複数のセンサ線からサンプリングされた出力は実質的に同時にサンプリングされる、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. スキャンは、識別と同じリフレッシュサイクルで実施される、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
15. ユーザ対話の座標が第１軸に沿った同時トリガおよび第２軸に沿った同時トリガから得られたサンプリングされた出力に基づいて曖昧さを伴わずに決定されることができるかどうかをリフレッシュサイクル中に決定するステップと、
    ユーザ対話の座標がサンプリングされた出力に基づいて曖昧さを伴わずに決定されることができることを決定することに応答してそのリフレッシュサイクル中のスキャンを省略するステップと、
    第１軸に沿った同時トリガおよび第２軸に沿った同時トリガから得られたサンプリングされた出力に基づいてリフレッシュサイクルにおいてユーザ対話の座標を決定するステップと
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. リフレッシュサイクルにおいて第１軸に沿った同時トリガおよび第２軸に沿った同時トリガから得られたサンプリングされた出力が単一対話またはマルチポイント対話に対応するかどうかを決定するステップと、
    第１軸に沿った同時トリガおよび第２軸に沿った同時トリガからサンプリングされた出力が単一対話に対応することを決定することに応答してそのリフレッシュサイクルにおけるスキャンを省略するステップと、
    第１軸に沿った同時トリガおよび第２軸に沿った同時トリガから得られたサンプリングされた出力に基づいてそのリフレッシュサイクルにおけるユーザ対話の座標を決定するステップと
    を含む、請求項１４に記載の方法。
17. 第１および第２軸に沿った識別された線が現在のリフレッシュサイクルの直前のリフレッシュサイクル中に識別された第１および第２軸に沿った識別された線と実質的に同じであるかどうかを現在のリフレッシュサイクル中に決定するステップと、
    第１および第２軸に沿った識別された線が現在のリフレッシュサイクルの直前のリフレッシュサイクルにおいて識別されたものと実質的に同じであることを決定することに応答して現在のリフレッシュサイクル中のスキャンを省略するステップと、
    第１軸に沿った同時トリガおよび第２軸に沿った同時トリガから得られたサンプリングされた出力に基づいて現在のリフレッシュサイクルにおけるユーザ対話の座標を決定するステップと
    をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
18. 現在のリフレッシュサイクルの直前のリフレッシュサイクル中に識別されたセンサ線と実質的に同じであるセンサ線を識別することに応答して前のリフレッシュサイクルからの追跡情報に基づいてユーザ対話の座標を決定することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. ユーザ対話は指先である、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
20. ユーザ対話の存在を示す出力を有する第１および第２軸上のセンサ線の決定は、閾値未満の出力の大きさの検出に応答して行なわれる、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
21. 閾値は、指タッチが存在しない状態で決定されたベースラインレベルに従って決定される、請求項２０に記載の方法。
22. ユーザ対話の存在を示す出力は、ユーザ対話のタッチおよびホバリングの少なくとも１つに対する応答である、請求項１〜２１のいずれかに記載の方法。
23. タッチ入力装置に関連付けられたホストに座標を送信するステップを含む、請求項１〜２２のいずれかに記載の方法。

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