特許 5796250 マルチタッチ自動スキャニング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5796250

(24)【登録日】2015年8月28日

(45)【発行日】2015年10月21日

(54)【発明の名称】マルチタッチ自動スキャニング

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/041 20060101AFI20151001BHJP

   G06F 1/32 20060101ALI20151001BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/041 330B

   G06F3/041 380H

   G06F1/00 332Z

【請求項の数】25

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2013-77506(P2013-77506)

(22)【出願日】2013年4月3日

(62)【分割の表示】特願2009-544886(P2009-544886)の分割

【原出願日】2007年12月22日

(65)【公開番号】特開2013-131253(P2013-131253A)

(43)【公開日】2013年7月4日

【審査請求日】2013年5月7日

【審判番号】不服2014-13095(P2014-13095/J1)

【審判請求日】2014年7月7日

(31)【優先権主張番号】11/650,040

(32)【優先日】2007年1月3日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503260918

【氏名又は名称】アップル インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100121979

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 吉信

(72)【発明者】

【氏名】クラー・クリストフ・ホースト

(72)【発明者】

【氏名】ブ・ミン−デュ・シ

(72)【発明者】

【氏名】ウィルソン・トーマス・ジェームス

【合議体】

【審判長】 和田 志郎

【審判官】 千葉 輝久

【審判官】 山田 正文

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００７−５３３０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−９２３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−２７２６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−１９８１８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G06F3/041

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

事象がセンサパネルによって感知されたか否かを判定する機能を有するプロセッサに接続されたセンサパネル又はその辺りで事象を検出するためのタッチサブシステムにおいて、
１つ又は複数の入力刺激を発生するように構成されたドライバロジックと、
前記センサパネルにおけるセンサの１つ又は複数の行を、前記１つ又は複数の入力刺激で少なくとも１つの行を駆動することでスキャンするように、前記ドライバロジックを制御する構成とされたチャンネルスキャンロジックと、
前記センサパネル上で事象が検出されることなく第１の所定長さの時間が経過した後に、前記プロセッサを第１のモードに切り替えることによりタッチ検出をディスエイブルにし、第２の所定長さの時間の経過時に、タッチ検出をイネーブルにし、前記センサパネルの前記１つ又は複数の行をスキャンし、前記センサパネル上で事象が検出されたか否かを判定し、事象が検出された場合に前記プロセッサを第２のモードに切り替える構成とされたオートスキャンロジックと、
前記センサパネルにおけるセンサの列に各々結合可能な１つ又は複数のアナログチャンネルであって、センサの列におけるセンサの１つに生じる事象を表す信号を受信しそしてその事象を表す値を発生する構成とされたアナログチャンネルと、を備える、タッチサブシステム。

【請求項2】

前記オートスキャンロジックは、前記第２の所定長さの時間を越えるときに自動的スキャンを開始するように構成された探り出しタイマーを含む、請求項１に記載のタッチサブシステム。

【請求項3】

前記オートスキャンロジックは、第３の所定長さの時間を越えるときに校正スキャンを開始するように構成された校正タイマーを含み、この校正スキャンは、１つ又は複数の行をスキャニングし、そして１つ又は複数の行に存在するドリフトについて校正することを含む、請求項１に記載のタッチサブシステム。

【請求項4】

前記オートスキャンロジックは、センサパネルプロセッサをクロックするシステムクロックを制御するように構成されたクロックマネージャーを含む、請求項１に記載のタッチサブシステム。

【請求項5】

前記クロックマネージャーは、前記センサパネルにおいてタッチ事象が検出されることなく第１の所定長さの時間を越えた後に、システムクロックをディスエイブルする、請求項４に記載のタッチサブシステム。

【請求項6】

前記オートスキャンロジックは、第２の所定長さの時間が経過する前に、センサパネルに作動的に接続された１つ又は複数のドライバをアクチベートするように構成された電力管理タイマーを更に備えた、請求項１に記載のタッチサブシステム。

【請求項7】

前記オートスキャンロジックは、前記センサパネル上で事象が検出されたときに、センサパネルプロセッサをアクチベートするように構成された、請求項１に記載のタッチサブシステム。

【請求項8】

事象がセンサパネルによって感知されたか否かを判定する機能を有するプロセッサに接続されたセンサパネル上又はその辺りの事象を検出するための方法において、
前記センサパネル上で事象が検出されることなく第１の所定長さの時間が経過した後に、前記プロセッサを第１のモードに切り替えることによりタッチ検出をディスエイブルにするステップと、
第２の所定長さの時間が経過した後、タッチ検出をイネーブルにし、行及び列に編成された前記センサパネルを、その少なくとも幾つかの行に刺激を与えることによりスキャニングするステップと、
各センサパネル行スキャンの間に、前記センサパネルの列を１つ又は複数のアナログチャンネルに結合して、行に沿った個別の位置にほぼ同時に生じる１つ又は複数の事象を表す１つ又は複数の値を発生するステップと、
前記センサパネル上で事象が検出されたときに、前記プロセッサをアクチベートするステップと、を備える、方法。

【請求項9】

各事象は、前記センサパネルに対して物体がタッチすることを含む、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

単一のタッチサブシステム内の前記１つ又は複数の事象を表す１つ又は複数の値を発生するステップを更に備えた、請求項８に記載の方法。

【請求項11】

校正タイマーの満了時に校正スキャンを遂行するステップを更に備えた、請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記第２の所定長さの時間が経過した後に探り出しタイマーをリセットするステップを更に備えた、請求項８に記載の方法。

【請求項13】

前記センサパネル上で事象が検出されずに第１の所定長さの時間が経過した後に前記センサパネルプロセッサをディスエイブルするステップを更に備えた、請求項８に記載の方法。

【請求項14】

前記センサパネルプロセッサがディスエイブルされる間にオートスキャンモードを開始するステップを更に備えた、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

オートスキャンモードを開始する前記ステップは、システムクロックをターンオフすることを更に含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記センサパネル上で事象が検出されたときに、アクティブなスキャンモードを開始するステップを更に備えた、請求項８に記載の方法。

【請求項17】

センサパネルであって、そのセンサパネルに生じる事象の有無を表す出力信号を与える少なくとも１つの感知ラインを有しているセンサパネルと、
前記センサパネルに作動的に接続され、前記センサパネルの出力信号を処理することのできるプロセッサと、
前記センサパネル及び前記プロセッサに作動的に接続されたオートスキャンロジック回路であって、前記センサパネル上で事象が検出されることなく第１の所定長さの時間が経過した後に、タッチ検出をディスエイブルにし、第２の所定長さの時間の経過時に、タッチ検出をイネーブルにし、１つ又は複数の刺激周波数で前記センサパネルの１つ又は複数の駆動ラインを刺激し、前記プロセッサからの介在なしに、前記センサパネルに生じる事象の有無を判定するように構成されたオートスキャンロジック回路と、を備える、デジタルオーディオプレーヤ。

【請求項18】

前記オートスキャンロジック回路は、前記第１の所定長さの時間にわたって前記センサパネル上で事象が感知されないときにオートスキャンモードに入る、請求項１７に記載のデジタルオーディオプレーヤ。

【請求項19】

前記オートスキャンロジックは、探り出しタイマーを備え、この探り出しタイマーは、これが第２の所定長さの時間に到達したときに前記パネルに生じる事象の有無を判定するために前記センサパネルのスキャンを開始する、請求項１７に記載のデジタルオーディオプレーヤ。

【請求項20】

前記オートスキャンロジックは、校正タイマーを更に備え、この校正タイマーは、これが前記第２の所定長さの時間より長い第３の所定長さの時間に到達したときにスキャンを自動的に開始する、請求項１９に記載のデジタルオーディオプレーヤ。

【請求項21】

前記校正タイマーは、前記センサパネルに存在するドリフトを考慮する校正シーケンスを開始する、請求項２０に記載のデジタルオーディオプレーヤ。

【請求項22】

前記オートスキャンロジックは、電力管理タイマーを備え、この電力管理タイマーは、前記探り出しタイマーが前記第２の所定長さの時間に到達する前に１つ又は複数の電圧ドライバへスタートアップ信号を送信する、請求項１７に記載のデジタルオーディオプレーヤ。

【請求項23】

前記オートスキャンロジックは、前記移動電話に組み込まれた１つ又は複数のクロックをディスエイブルし及びイネーブルすることのできるクロックマネージャーを備えた、請求項１７に記載のデジタルオーディオプレーヤ。

【請求項24】

前記第１のモードはアイドルモードであり、前記第２のモードはアクティブモードである、請求項１に記載のタッチサブシステム。

【請求項25】

前記第１のモードはアイドルモードである、請求項８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的に、インアクティビティの周期中に種々のコンポーネント（例えば、システムクロック及びプロセッサ）をディスエイブルすることのできる電子装置（例えば、タッチスクリーン装置）に係り、より詳細には、インアクティビティの周期中に低電力オートスキャンモードを開始するシステム及び方法に係る。

【背景技術】

【0002】

コンピューティングシステムのオペレーションを遂行するための多数の形式の入力装置、例えば、ボタン又はキー、マウス、トラックボール、タッチパネル、ジョイスティック、タッチスクリーン、等を現在入手することができる。特に、タッチスクリーンは、操作が容易で多様性があり、且つ価格が低下しているために、益々普及してきている。タッチスクリーンは、タッチ感知表面を伴う透明パネルであるタッチパネルを含む。このタッチパネルは、ディスプレイスクリーンの前部に配置され、タッチ感知表面がそのディスプレイスクリーンのビューエリアを覆うようにする。タッチスクリーンは、ユーザが、指又はスタイラスでディスプレイスクリーンにタッチするだけで選択を行うと共に、カーソルを移動できるようにする。一般的に、タッチスクリーンは、ディスプレイスクリーン上でのタッチ及びタッチの位置を確認し、そしてコンピューティングシステムは、そのタッチを解釈し、その後、そのタッチ事象に基づいてアクションを遂行することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

多くの従来のタッチパネル技術の１つの制限は、複数のオブジェクトが感知表面に接触する状態になっても、単一のポイント又はタッチ事象しか報告できないことである。即ち、複数の接触ポイントを同時に追跡する能力に欠けるものである。従って、２つのポイントにタッチがなされたときでも、これら従来の装置は、典型的に２つの接触の間の平均である単一位置しか識別しない（例えば、ノートブックコンピュータの従来のタッチパッドは、このような機能を与える）。この単一ポイント識別は、これら装置がタッチポイントを表す値をどのように与えるかの１つの機能であり、これは、一般的に、平均抵抗値又はキャパシタンス値を与えることにより行われる。

【0004】

更に、多くのタッチ装置に伴う問題は、タッチセンサパネルをアクティブにスキャンするときにそれらが消費する電力の量である。大電力消費の問題は、ハンドヘルド装置の場合に特に重大である。というのは、ハンドヘルド装置の限定された電源が、タッチセンサパネルをアクティブにスキャンしそしてそれらのスキャンを処理することで容易に消費されてしまうからである。これらのスキャンは、長期間にわたってパネルにタッチアクティビティがなければ、無駄になってしまう。

【0005】

インアクティビティの周期中の電力消費のロスに対して考えられる改善策は、タッチパネル又はタッチパネル装置を遮断（即ち、ターンオフ）することである。しかし、このようにすることは、多数の欠点があり、例えば、タッチパネルをターンオンに戻すときに、より多くの電力を消費し（特に、インアクティビティの周期が長い期間でない場合は）、又、タッチパネルをターンオンに戻すまでユーザが待たねばならないという不便さもある。その上、ユーザがタッチパネルをターンオフにし忘れることもあり、従って、装置は、ユーザがタッチデータを入力しないのにタッチパネルをアクティブにスキャンし続ける。

【課題を解決するための手段】

【0006】

マルチタッチのタッチシステムがここに開示される。マルチタッチのタッチシステムの１つの態様は、インアクティビティの周期中にタッチパネル装置のコンポーネントをディスエイブルして電力を節約することに係る。ディスエイブルすることのできるコンポーネントは、タッチパネルプロセッサ及びシステムクロックを含む。

【0007】

マルチタッチシステムの別の態様は、マルチタッチプロセッサからの介在なしに、タッチパネルをタッチ事象に対して周期的にスキャンするオートスキャンモードを有することに係る。所定のアクティビティが検出された場合には、マルチタッチプロセッサは、タッチパネルをタッチ事象についてアクティブにスキャンするようにイネーブルされる。

【0008】

タッチパネルシステムの別の態様は、所定長さの時間が過ぎた後にタッチパネルをタッチ事象に対してスキャンする「探り出し(sniff)」モードを使用することに係る。又、マルチタッチシステムは、異なる所定長さの時間が経過した後にアクティブなスキャン及び校正機能を遂行するようにマルチタッチプロセッサ及びシステムクロックを自動的にイネーブルする校正タイマーをもつことができる。

【0009】

マルチタッチシステムの更に別の態様は、オートスキャンモード中にタッチパネルセンサにおける漂遊キャパシタンスを測定することに係る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態によるマルチタッチパネル入力装置を使用する例示的コンピューティングシステムを示す。

【図2a】本発明の一実施形態による例示的容量性マルチタッチパネルを示す。

【図2b】本発明の一実施形態により例示的容量性タッチセンサ又はピクセルを定常（無タッチ）条件において示す側面図である。

【図2c】本発明の一実施形態により例示的容量性タッチセンサ又はピクセルを動的（タッチ）条件において示す側面図である。

【図3a】本発明の一実施形態による例示的アナログチャンネルを示す。

【図3b】本発明の一実施形態により、アンログチャンネルの入力にある仮想接地電荷増幅器と、容量性タッチセンサにより貢献され且つ電荷増幅器により見られるキャパシタンスとをより詳細に示す。

【図3c】本発明の一実施形態により、固定数のパルスを各々有する複数のパルス列を伴う例示的Ｖ_stim信号を示すもので、各パルス列が異なる周波数Ｆ_stimを有するものを示す。

【図4】本発明の一実施形態によるオートスキャンロジックを示すブロック図である。

【図5】本発明の一実施形態に基づき図６のオートスキャンロジックにより具現化されるオートスキャンプロセスを示す。

【図6】本発明の一実施形態による「探り出しモード」電力管理プロフィールを示す。

【図7】本発明の一実施形態によりマルチタッチパネル、ディスプレイ装置、及び他のコンピューティングシステムブロックを含む例示的移動電話を示す。

【図8】本発明の一実施形態によりマルチタッチパネル、ディスプレイ装置、及び他のコンピューティングシステムブロックを含む例示的デジタルオーディオ／ビデオプレーヤを示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

好ましい実施形態の以下の説明において、本発明が具現化される特定の実施形態が示された添付図面を参照する。他の実施形態が使用されてもよく、又、本発明の好ましい実施形態の範囲から逸脱せずに構造上の変更がなされ得ることを理解されたい。

【0012】

マルチタッチパネルの複数のタッチセンサは、コンピューティングシステムが、マルチタッチ事象（指又は他の物体がほぼ同時に異なる位置でタッチ感知表面にタッチする）を感知し、そしてタッチセンサ装置で従来得られなかった付加的な機能を遂行することができるようにする。

【0013】

ここでは、マルチタッチパネルの容量性タッチセンサに関して幾つかの実施形態を説明するが、本発明の実施形態は、これに限定されるものではなく、一般的には、抵抗性タッチセンサ、表面音波タッチセンサ、電磁タッチセンサ、近フィールド映像タッチセンサ、等を含むいかなる形式のマルチタッチセンサ技術の使用にも適用できることを理解されたい。更に、マルチタッチパネルのタッチセンサは、ここでは、行及び列を有するタッチセンサの直交アレーに関して説明するが、本発明の実施形態は、直交アレーに限定されず、一般的には、対角線、同心円、並びに三次元及びランダム方向を含めて、多数の次元及び方向に配列されたタッチセンサにも適用できることが理解されよう。

【0014】

一般的に、マルチタッチパネルは、同時に又はほぼ同時に生じる複数のタッチ（タッチ事象又は接触点）を検出し、そしてそれらの位置を識別し追跡することができる。マルチタッチパネルは、例えば、２００４年５月６日に出願された“Multipoint Touchscreen”と題する本出願人の同時係争中の米国特許出願第１０／８４２，８６２号で、２００６年５月１１日に米国出願公告第２００６／００９７９９１号として公告されたものに説明されており、その内容は、参考としてここに援用される。

【0015】

図１は、一実施形態によるタッチセンサを使用するコンピューティングシステム１００を示す。コンピューティングシステム１００は、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、デジタル音楽及び／又はビデオプレーヤ及び移動電話を含めて、デスクトップ、ラップトップ、タブレット又はハンドヘルドのようなコンピューティング装置に対応する。
又、コンピューティングシステム１００は、情報キオスク、自動金銭預け払い機（ＡＴＭ）、ポイントオブセールマシン（ＰＯＳ）、工業用マシン、ゲームマシン、アーケードマシン、自動販売機、エアラインｅチケットターミナル、レストラン予約ターミナル、顧客サービスステーション、図書館ターミナル、学習装置、等の公共コンピュータシステムにも対応する。

【0016】

コンピューティングシステム１００は、１つ以上のマルチタッチパネルプロセッサ１０２及び周辺装置１０４、並びにマルチタッチサブシステム１０６を備えている。１つ以上のプロセッサ１０２は、ＡＲＭ９６８であるか、又は同様の機能及び能力を持つ他のプロセッサである。しかしながら、他の実施形態では、マルチタッチパネルプロセッサの機能は、ステートマシンのような専用ロジックにより実施される。周辺装置１０４は、これに限定されないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他の形式のメモリ又は記憶装置、ウオッチドッグタイマー、等を含む。マルチタッチサブシステム１０６は、これに限定されないが、１つ以上のアナログチャンネル１０８、チャンネルスキャンロジック１１０及びドライバロジック１１４を含む。チャンネルスキャンロジック１１０は、ＲＡＭ１１２にアクセスし、アナログチャンネルからデータを自律的に読み取り、そしてアナログチャンネルの制御を与える。この制御は、アナログチャンネル１０８に対してマルチタッチパネル１２４のカラムをマルチプレクスすることを含む。更に、チャンネルスキャンロジック１１０は、マルチタッチパネル１２４の行に選択的に付与されるドライバロジック及び刺激信号を制御することができる。ある実施形態では、マルチタッチサブシステム１０６は、単一の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に一体化される。

【0017】

ドライバロジック１１４は、複数のマルチタッチサブシステム出力１１６を与え、そして高電圧ドライバを駆動する独占的インターフェイスをなすことができ、高電圧ドライバは、デコーダ１２０と、それに続くレベルシフタ及びドライバ段１１８で構成されるが、レベルシフト機能は、デコーダ機能の前で行われてもよい。レベルシフタ及びドライバ１１８は、低電圧レベル（例えば、ＣＭＯＳレベル）から高電圧レベルへのレベルシフトを与え、ノイズ減少の目的で良好な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を与えることができる。デコーダ１２０は、ドライブインターフェイス信号を、Ｎ個の出力のうちの１つの出力へデコードすることができ、ここで、Ｎは、パネルにおける最大の行数である。デコーダ１２０は、高電圧ドライバとマルチタッチパネル１２４との間に必要な駆動ラインの数を減少するのに使用できる。各マルチタッチパネル行入力１２２は、マルチタッチパネル１２４における１つ以上の行を駆動することができる。ある実施形態では、ドライバ１１８及びデコーダ１２０を単一のＡＳＩＣへ一体化することができる。しかしながら、他の実施形態では、ドライバ１１８及びデコーダ１２０をドライバロジック１１４へ一体化することができ、そして更に別の実施形態では、ドライバ１１８及びデコーダ１２０を完全に排除することができる。

【0018】

マルチタッチパネル１２４は、ある実施形態では、複数の行トレース又は駆動ライン、及び複数の列トレース又は感知ラインを有する容量性感知媒体を含むことができるが、他の感知媒体を使用してもよい。行及び列トレースは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又はアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）のような透明な導電性媒体から形成できるが、他の透明及び非透明の材料、例えば、銅を使用することもできる。ある実施形態では、行及び列トレースは、誘電体材料の両側に形成することができ、そして互いに垂直にすることができるが、他の実施形態では、他の非直交方向も可能である。例えば、極座標系では、感知ラインは同心円であり、駆動ラインは半径方向に延びるラインである（その逆でもよい）。それ故、ここで使用する「行」及び「列」、「第１次元」及び「第２次元」、又は「第１軸」及び「第２軸」は、直交グリッドを含むだけでなく、第１及び第２次元を有する他の幾何学的構成の交差トレース（例えば、極座標配列の同心円及び半径方向線）も含むことが意図されることを理解されたい。又、他の実施形態では、行及び列は、基板の片面に形成することもできるし、或いは誘電体材料で分離された２つの個別の基板上に形成することもできることに注意されたい。ある実施形態では、誘電体材料は、ガラスのような透明なものでもよいし、マイラーのような他の材料で形成することもできる。付加的な誘電体カバー層を行又は列トレースの上に配置して、構造を強化すると共に、全アッセンブリをダメージから保護することができる。

【0019】

トレースが互いに上下を通過する（が、互いに直接的に電気的接触はしない）トレースの「交差点」において、トレースは、本質的に２つの電極を形成する（が、３つ以上のトレースが交差することもできる）。行及び列トレースの各交差点は、容量性感知ノードを表し、そして画素（ピクセル）１２６として見ることができ、これは、マルチタッチパネル１２４がタッチの「映像」を捕獲するものとして見られるときに特に有用である。（換言すれば、マルチタッチパネルの各タッチセンサにおいてタッチ事象が検出されたかどうかマルチタッチサブシステム１０６が判定した後に、タッチ事象が発生したマルチタッチパネルのタッチセンサのパターンをタッチの「映像」（例えば、指がパネルにタッチするパターン）として見ることができる。）行及び列電極間のキャパシタンスは、所与の行がＤＣに保持されるときには全ての列における漂遊キャパシタンスとして現れ、そして所与の行がＡＣ信号で刺激されるときには相互キャパシタンスＣsigとして現れる。マルチタッチパネル又はその付近での指又は他のオブジェクトの存在は、Ｃsigに対する変化を測定することにより検出できる。マルチタッチパネル１２４の列は、マルチタッチサブシステム１０６における１つ以上のアナログチャンネル１０８（ここでは、事象検出及び復調回路とも称される）を駆動することができる。ある実施形態では、各列は、１つの専用のアナログチャンネル１０８に結合される。しかしながら、他の実施形態では、列は、アナログスイッチを経て少数のアナログチャンネル１０８に結合することができる。

【0020】

又、コンピューティングシステム１００は、マルチタッチパネルプロセッサ１０２からの出力を受け取りそしてその出力に基づいてアクションを遂行するためのホストプロセッサ１２８も備え、このアクションは、カーソル又はポインタのようなオブジェクトを移動し、スクロール又はパンを行い、制御設定を調整し、ファイル又はドキュメントをオープンし、メニューを見、選択を行い、インストラクションを実行し、ホスト装置に接続された周辺装置を動作し、電話コールに応答し、電話コールを発信し、電話コールを終了し、ボリューム又はオーディオ設定を変更し、電話通信、例えば、アドレス、頻繁にダイヤルされる番号、受信したコール、逸したコールに関連した情報を記憶し、コンピュータ又はコンピュータネットワークへログオンし、コンピュータ又はコンピュータネットワークの限定エリアへの許可された個人のアクセスを許し、ユーザが好むコンピュータディスクトップの構成に関連したユーザプロフィールをロードし、ウェブコンテンツへのアクセスを許し、特定のプログラムを起動し、メッセージを暗号化又はデコードし、等々を含むが、これらに限定されない。又、ホストプロセッサ１２８は、マルチタッチパネルの処理に関連しない付加的なファンクションも遂行し、そしてプログラム記憶装置１３２及びディスプレイ装置１３０、例えば、装置のユーザにユーザインターフェイス（ＵＩ）を与えるためのＬＣＤディスプレイ、に結合することができる。

【0021】

図２ａは、容量性マルチタッチパネル２００を例示している。図２ａは、行２０４及び列２０６のトレースの交差点に位置する各ピクセル２０２の漂遊キャパシタンスＣstrayの存在を示す（が、図面を簡単にする目的で図２には１つの列のＣstrayしか示されていない）。図２ａは、行２０４及び列２０６が実質的に垂直であることを示すが、上述したように、そのように整列される必要はない。図２ａの例では、ＡＣ刺激Ｖstim２１４が１つの行に印加され、他の全ての行は、ＤＣに接続される。この刺激は、交差点の相互キャパシタンスを通して列電極に電荷を注入させる。この電荷は、Ｑsig＝Ｃsig ｘＶstmである。列２０６の各々は、１つ以上のアナログチャンネル（図１のアナログチャンネル１０８を参照）に選択的に接続することができる。

【0022】

図２ｂは、定常（無タッチ）状態における例示的ピクセル２０２の側面図である。図２ｂにおいて、誘電体２１０により分離された列２０６及び行２０４のトレース又は電極間の相互キャパシタンスの電界線２０８の電界は、行及び列電極間の信号キャパシタンスＣsigを表し、刺激された行から列電極へ注入される電荷を止めることができる。Ｃsigは、仮想接地点を参照するものであるから、漂遊キャパシタンスも形成する。例えば、列電極の合計漂遊キャパシタンスは、所与の列電極と全ての行電極との間の全信号キャパシタンスＣsigの和である。Ｃsigが例えば０．７５ｐＦであり、そして列電極が１５個の行電極により交差されていると仮定すれば、その列電極の合計漂遊キャパシタンスは、少なくとも１５ｘ０．７５ｐＦ＝１１．２５ｐＦとなる。しかしながら、実際には、合計漂遊キャパシタンスは、システム内のマルチタッチＡＳＩＣ又は他の漂遊キャパシタンスに対する列電極のトレース漂遊キャパシタンスのために、おそらく、より大きなものとなる。

【0023】

図２ｃは、動的（タッチ）状態における例示的ピクセル２０２の側面図である。図２ｃにおいて、指２１２がピクセル２０２の付近に置かれている。指２１２は、信号周波数において低インピーダンス物体であり、経身体キャパシタンスＣbodyに対するＣＡ接地戻り路を表す。身体は、接地に対する自己キャパシタンスＣbodyを有し、これは、とりわけ、身体のサイズ及び形状の関数である。指２１２が行電極と列電極との間のある程度の電界線２０８（誘電体を出て空気中を行電極の上へと進む縁電界）を遮断する場合に、これらの電界線が、指及び身体に本来あるキャパシタンス路を経て接地点へと分路し、その結果、定常信号キャパシタンスＣsigがＣsig_senceだけ減少される。換言すれば、身体及び指の合成キャパシタンスは、Ｃsigを量ΔＣsig（ここでは、Ｃsig_senceとも称される）だけ減少するように働き、そして接地点への分路又は動的戻り路として働いて、ある程度の電界を遮断し、減少した正味信号キャパシタンスを生じさせることができる。ピクセルにおける信号キャパシタンスは、Ｃsig−ΔＣsigとなり、ここで、Ｃsigは、静的（無タッチ）成分を表し、そしてΔＣsigは、動的（タッチ）成分を表す。Ｃsig−ΔＣsigは、指や手のひらや他の物体で全ての電界を遮断することができず、特に、誘電体材料内に完全に留まる電界があるために、常に、非ゼロであることに注意されたい。更に、指でマルチタッチパネルをより強く又はより完全に押すと、指が平らになる傾向があり、益々多くの電界を遮断し、従って、ΔＣsigは、可変であり、指でパネルをいかに完全に押し付けたか（即ち、「無タッチ」から「全タッチ」までの範囲）を表すことを理解されたい。

【0024】

図２ａを再び参照すると、上述したように、Ｖstim信号２１４をマルチタッチパネル２００の行に印加し、指や手のひらや他の物体が存在するときに信号キャパシタンスの変化を検出することができる。Ｖstim信号２１４は、特定の周波数において１つ以上のパルス列２１６を含むことができ、各パルス列は、多数のパルスを含む。パルス列２１６は、方形波として示されているが、正弦波のような他の波形を使用することもできる。異なる周波数における複数のパルス列２１６をノイズ減少の目的で送信してノイズ源の影響を最小にすることができる。Ｖstim信号２１４は、本質的に、信号キャパシタンスＣsigを経て行へ電荷を注入し、一度に１つの、マルチタッチパネル２００の行にこの信号を印加する間に、他の全ての行をＤＣレベルに保持することができる。しかしながら、他の実施形態では、マルチタッチパネルを２つ以上の区分に分割し、Ｖstim信号２１４を各区分の１つの行に同時に印加し、そしてその領域区分の他の全ての行をＤＣ電圧に保持してもよい。

【0025】

列に結合された各アナログチャンネルは、刺激されている行と、その行が接続された列との間の相互キャパシタンスを表す結果を与えることができる。特に、この相互キャパシタンスは、信号キャパシタンスＣsigと、指や手のひらや他の身体部分又は物体の存在によるその信号キャパシタンスの変化Ｃsig_senceとで構成される。アナログチャンネルにより与えられるこれら列の値は、１つの行が刺激される間に並列に与えられてもよいし、又は直列に与えられてもよい。列に対する信号キャパシタンスを表す全ての値が得られた場合には、マルチタッチパネル２００の別の行を、他の全てをＤＣ電圧に保持した状態で刺激することができ、そして列信号キャパシタンスの測定を繰り返すことができる。最終的に、Ｖstimが全ての行に印加され、そして全ての行における全ての列に対する信号キャパシタンス値が捕獲された（即ち、全マルチタッチパネル２００が「スキャン」された）場合には、全マルチタッチパネル２００に対する全ピクセル値の「スナップショット」を得ることができる。このスナップショットデータは、最初に、マルチタッチサブシステムにセーブされ、その後、ホストプロセッサのようなコンピューティングシステム内の他の装置により解釈するために転送することができる。複数のスナップショットが得られ、セーブされそしてコンピューティングシステムにより解釈されるので、複数のタッチを検出し、追跡し、そしてそれを使用して他の機能を遂行することができる。

【0026】

図３ａは、アナログチャンネル又は事象検出及び復調回路３００を例示している。マルチタッチサブシステムには、１つ以上のアナログチャンネル３００を存在させることができる。マルチタッチパネルからの１つ以上の列を各アナログチャンネル３００に接続することができる。各アナログチャンネル３００は、仮想接地電荷増幅器３０２と、信号ミクサ３０４と、オフセット補償３０６と、整流器３３２と、減算器３３４と、アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３０８とを備えることができる。又、図３ａは、入力刺激Ｖstimがマルチタッチパネルの行に印加され且つ指も手のひらも他の物体も存在しないときにアナログチャンネル３００に接続されたマルチタッチパネルの列により貢献できる定常信号キャパシタンスＣsigと、指、手のひら又は他の物体が存在するときに現れる動的信号キャパシタンスＣsig−ΔＣsigとを破線で示している。

【0027】

マルチタッチパネルの行に印加されるＶstimは、方形波のバースト又はＤＣ信号における他の非ＤＣシグナリングとして発生することができるが、ある実施形態では、Ｖstimを表す方形波の前後に他の非ＤＣシグナリングが続くようにしてもよい。Ｖstimが行に印加され、そしてアナログチャンネル３００に接続された列に信号キャパシタンスが存在する場合には、電荷増幅器３０２の出力は、Ｖrefを中心とするパルス列３１０であり、定常状態におけるそのピーク・ピーク（ｐ−ｐ）振幅は、Ｖstimのｐ−ｐ振幅の分数であり、この分数は、電荷増幅器３０２の利得に対応し、これは、信号キャパシタンスＣsigと、前置増幅器フィードバックキャパシタンスＣfbとの比に等しい。例えば、Ｖstimが１８Ｖｐ−ｐパルスを含みそして電荷増幅器の利得が０．１である場合には、電荷増幅器の出力は、１．８Ｖｐ−ｐパルスとなる。この出力は、信号ミクサ３０４において、復調波形Ｆstim３１６と混合することができる。

【0028】

刺激信号は、方形波であるから、方形波の高調波を除去するために正弦波の復調波形を使用するのが好都合である。所与の刺激周波数においてミクサのストップバンドリップルを減少するために、ガウス整形された正弦波を使用するのが好都合である。復調波形は、刺激Ｖstimと同じ周波数を有し、ルックアップテーブルから合成することができ、いかなる形状の復調波形も発生することができる。ガウス整形された正弦波に加えて、ミクサのフィルタ特性を同調するように他の波形をプログラムすることもできる。ある実施形態では、Ｆstim３１６は、ＬＵＴ３１２において異なるデジタル波形を選択するか、又は他のデジタルロジックを使用して波形を別様に発生することにより、周波数及び振幅を同調することができる。信号ミクサ３０４は、電荷増幅器の出力３１０からＦstim３１６を減算することによりその出力を復調して、良好なノイズ除去を与えることができる。信号ミクサ３０４は、通過帯域以外の全ての周波数を除去し、通過帯域は、一例では、Ｆstimの周りの約±３０ｋＨｚである。このノイズ除去は、敏感な（フェムトファラッドレベル）アナログチャンネル３００と干渉し得るある特性周波数を各々有する８０２．１１、ブルーツース、等の多数のノイズ源を伴うノイズの多い環境において有益である。信号ミクサへ送り込まれる信号の周波数は、同じ周波数をもつことができるので、信号ミクサは、同期整流器と考えることができ、信号ミクサの出力は、本質的に、整流された波形となる。

【0029】

次いで、オフセット補償３０６を信号ミクサの出力３１４に適用することができ、これは、静的Ｃsigの作用を除去し、ΔＣsigの作用のみを残して、結果３２４として現れるようにする。オフセット補償３０６は、オフセットミクサ３３０を使用して実施することができる。整流器３３２を使用してＦstim３１６を整流しそしてオフセットミクサ３３０において整流器出力３３６をデジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）３２０からのアナログ電圧と混合することにより、オフセット補償出力３２２を発生することができる。ＤＡＣ３２０は、アナログチャンネル３００のダイナミックレンジを増加するように選択されたデジタル値に基づいてアナログ電圧を発生することができる。次いで、ＤＡＣ３２０からのアナログ電圧に比例するオフセット補償出力３２２を、減算器３３４を使用して信号ミクサ出力３１４から減算して、減算器出力３３８を発生することができ、これは、刺激される行の容量性センサにタッチしたときに生じる信号キャパシタンスの変化ΔＣsigを表すものである。減算器出力３３８は、次いで、積分され、ＡＤＣ３０８によりデジタル値へ変換することができる。ある実施形態では、積分器及びＡＤＣの機能が合成され、ＡＤＣ３０８は、シグマ−デルタＡＤＣのような積分ＡＤＣでよく、これは、多数の連続的デジタル値を加算してそれらを平均化し、結果３２４を発生することができる。

【0030】

図３ｂは、アナログチャンネルの入力にある電荷増幅器（仮想接地増幅器）３０２と、マルチタッチパネル（破線を参照）により貢献でき且つ電荷増幅器により見られるキャパシタンスとをより詳細に示している。上述したように、マルチタッチパネルの各ピクセルには固有の漂遊キャパシタンスＣstrayが存在する。＋(非反転)入力がＶrefに結合された仮想接地増幅器３０２では、−(反転)入力もＶrefへと駆動され、そしてＤＣオペレーティングポイントが確立される。それ故、どれほど多くのＣsigが存在するかに関わらず、−入力は常にＶrefへ駆動される。仮想接地増幅器３０２の特性のために、Ｃstrayに蓄積される電荷Ｑstrayは、一定である。というのは、Ｃstrayにまたがる電圧が電荷増幅器により一定に保持されるからである。それ故、どれほど多くの漂遊キャパシタンスＣstrayが−入力に加えられても、Ｃstrayへの正味の電荷は、常に、ゼロとなる。従って、入力電荷Ｑsig_sense＝(Ｃsig−ΔＣsig_sense)Ｖstimは、それに対応する行がＤＣに保持されるときにはゼロであり、そしてそれに対応する行が刺激されるときには単純にＣsig及びＶstimの関数となる。いずれにせよ、Ｃsigにまたがる電荷はないから、漂遊キャパシタンスが除去され、本質的に方程式から省かれる。従って、マルチタッチパネルの上に手があっても、Ｃstrayは、増加できるが、Ｃstrayの変化による出力への影響はない。

【0031】

仮想接地増幅器３０２の利得は、通常、小さなものであり（例えば、０．１）、Ｃsig（例えば、２ｐＦ）とフィードバックキャパシタＣfb（例えば、２０ｐＦ）との比に等しい。調整可能なフィードバックキャパシタＣfbは、電荷Ｑsigを電圧Ｖoutへ変換する。それ故、仮想接地増幅器３０２の出力Ｖoutは、−Ｃsig／Ｃfbの比にＶrefを参照するＶstimを乗算したものに等しい電圧である。それ故、高電圧Ｖstimパルスは、参照文字３２６により示された振幅を有する非常に小さなパルスとして、仮想接地増幅器３０２の出力に現れる。しかしながら、指が存在するときには、出力の振幅を、参照文字３２８で示すように減少することができる。というのは、信号キャパシタンスがΔＣsigだけ減少されるからである。

【0032】

ノイズ除去の目的で、マルチタッチパネルを複数の異なる周波数で駆動するのが望ましい。ノイズは典型的に特定の周波数に存在する（例えば、ほとんどのワイヤレス装置は、特定の周波数でバーストを送信する）ので、スキャニングパターンを変化させることで、ノイズに対するシステムの感受性を減少することができる。従って、ある実施形態では、マルチタッチパネルのチャンネル（例えば、行）を、複数のパルス列バーストで刺激することができる。周波数除去の目的で、パルス列の周波数は、ある周波数から他の周波数へ変化してもよい。

【0033】

図３ｃは、各々固定数のパルスを有するが、異なる周波数Ｆstim（例えば、１４０ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、及び２６０ｋＨｚ）を有する複数のパルス列３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃをもつ例示的刺激信号Ｖstimを示している。異なる周波数における複数のパルス列では、各周波数において異なる結果が得られる。従って、静的な干渉が特定の周波数に存在する場合には、その周波数における信号の結果が、他の周波数の信号から得られた結果に比して歪んだものとなる。その歪んだ結果（１つ又は複数）を排除しそして残りの結果を使用して最終的な結果を計算してもよいし、或いは又全ての結果を使用してもよい。

【0034】

一実施形態では、システム１００は、オートスキャンロジックを含む。このオートスキャンロジックは、マルチタッチサブシステム１０６のチャンネルスキャンロジックブロック１１０内に存在してもよいし、マルチタッチサブシステム１０６のチャンネルスキャンロジック１１０とは個別であってもよいし、或いはマルチタッチサブシステム１０６とは完全に個別であってもよい。

【0035】

一般的に、オートスキャンロジックは、アナログチャンネル１０８からデータを自律的に読み取りそしてアナログチャンネル１０８の制御を与えることができる。これは、「オートスキャンモード」と称される。従って、オートスキャンモードは、１つ以上のシステムクロックがディスエイブルされる間にシステム１００がマルチタッチプロセッサ１０２からの介在なしにマルチタッチパネル１２４をスキャンできるようにする。これは、マルチタッチシステム１００が、オートスキャンモードにある間に、電力を節約し又はコンポーネント（プロセッサ１０２のような）を解放して、他のタスクを遂行できるようにする。

【0036】

例えば、ユーザはタッチパネル１２４にデータを入力し続けることはないので、システム１００がタッチ事象を感知することなく所定長さの時間が経過した後にオートスキャンモードを開始することが望まれる。このようにすることで、システム１００は、データが入力されない間に電力を節約できる（オートスキャンモードがイネーブルされるので）が、ユーザがデータの入力を再開すると、電力バックアップを行う。

【0037】

図４は、オートスキャンロジック４００の一実施形態のブロック図である。図示されたように、オートスキャンロジック４００は、とりわけ、行アドレス及びチャンネルタイミング機能を制御できるオートスキャン制御器４０２を備えることができる。一実施形態では、オートスキャン制御器４０２は、マルチタッチパネル１２４のスキャニングを制御するための行アドレスステートマシン及びチャンネルタイミングステートマシンを含むことができる。当業者であれば、明らかなように、オートスキャン制御器４０２の種々の機能及びコンポーネントは、チャンネルスキャンロジック１１０及びドライバロジック１１４と分担又は重畳させることができる。

【0038】

図４を更に参照すれば、探り出し（sniff）タイマー４０４及び校正タイマー４０６は、発振器４０８によってクロックすることができる。発振器は、低周波数発振器でも高周波数発振器でもよいが、電力節約の理由で、低周波数発振器が望ましい。低周波数発振器は、マルチタッチサブシステム１０６内に存在してもよいし、マルチタッチサブシステム１０６以外に存在してもよい。

【0039】

所定長さの時間（「探り出し時間（sniff time）」と称される）の後に、探り出しタイマー４０４は、スキャンシーケンスを開始する。オートスキャンモードは、２つの個々のシステム状態、即ち低周波数発振器及び探り出し時間だけがアクティブである実際の探り出しインターバルと、マルチタッチパネルがアクティブにスキャンされるスキャンシーケンスとで構成されることに注意されたい。２つのシステム状態でオートスキャンモードを形成することができる。

【0040】

一実施形態では、高周波数発振器４２１が瞬間的にウェイクアップする。高周波数発振器のウェイクアップが速いほど、システムがパネルのアクティブなスキャンに費やす時間が短い。高周波数発振器に関する更なる詳細が、参考としてここに内容をそのまま援用する本出願人の現在出願中の“Automatic Frequency Calibration”と題する米国特許出願第１１／６４９，９６６号に説明されている。一実施形態では、高周波数発振器４２１は、システムが低電力管理状態からウェイクアップしてマルチタッチパネルをスキャンした後に高速ロックを許す高速スタートアップ発振器である。ウェイクアップし、マルチタッチパネルをスキャニングしそして低電力状態に戻る時間を短縮するためには、発振信号が比較的短い時間内に安定状態となり、システムがアクティブである時間を最小にし、ひいては、電力を節約することが有効である。多くの結晶発振器は、安定化するまでに数ミリ秒を要する。しかしながら、高速スタートアップ発振回路は、数十マイクロ秒以内に安定化することができ、従って、このシステムは、例えば、低速安定化結晶発振器により駆動されるシステムより著しく速く低電力管理状態へ戻ることができる。

【0041】

一般的に、オートスキャンプロセスは、先ず、オートスキャン制御器４０２をイネーブルし、次いで、プロセッサを割り込み状態の待機に入れることにより、イネーブルすることができる。クロックマネージャー４１４は、高周波数発振器４２１を遮断し、そして探り出しタイマー４０４を始動し、このタイマーは、探り出し時間切れの後に、クロックマネージャー４１４が高周波数発振器４２１をイネーブルするようにさせ、次いで、スキャンを行うがプロセッサをインアクティブに保持するための要求をチャンネルスキャンロジック１１０へ送信する。チャンネルスキャンロジック１１０は、次いで、適当なレジスタをプログラミングすることで指定できるピクセル位置のマルチタッチ映像を取得する。アナログチャンネル４３０（図３Ａのアナログチャンネル３００でよい）からのマルチタッチ映像結果は、減算器４１７において、基線ＲＡＭ４１９に記憶された基線映像によって減算される。次いで、減算結果を、比較器４１０によりスレッシュホールド値と比較することができる。それにより得られる値がプログラム可能なスレッシュホールド値より高い場合には、割り込みがセットされ、プロセッサがウェイクアップされる。それにより得られる値がスレッシュホールド値より低い場合には、システムは、校正時間が経過するか、又は外部割り込みが発生するまで、オートスキャンモードに留まる。

【0042】

従って、オートスキャンモードは、プロセッサがインアクティブである間にマルチタッチパネル１２４からマルチタッチデータ入力を読み取ることができるようにする。一実施形態では、探り出しタイマー４０４は、それがオートスキャンシーケンスを開始するたびにリセットされる。探り出し時間は、８ミリ秒から２秒の範囲であり、例えば、５０ミリ秒である。

【0043】

校正タイマー４０６は、以下に詳細に述べるように、スレッシュホールドを越えるタッチ事象がタッチパネル１２４において検出されずにオートスキャンロジック４００が長時間にわたってオートスキャンモードに留まったときにプロセッサ１０２をウェイクアップすることができる。一実施形態では、校正タイマー４０６は、所定長さの時間（校正時間）が経過したときに「校正」を開始する。「校正」は、高周波数発振器をウェイクアップさせ、そしてシステムクロック及びプロセッサ１０２をアクチベートして、マルチタッチパネル１０２のスキャンを遂行することを含む。又、校正は、センサパネル１２４におけるドリフトを考慮するような校正機能を含むこともできる。一実施形態では、校正時間は、探り出し時間より長く、２秒から３００秒の範囲でよい。

【0044】

図４を更に参照すれば、比較器４１０は、オフセット補償された結果を、上述したスレッシュホールド値と比較する。一実施形態において、スレッシュホールド値を越える場合には、パネル１２４において検出される１つ以上のタッチ事象が生じて、システム１００をオートスキャンモードからアクティブなスキャンモードへ入れる。スレッシュホールド値と、補償された結果との比較は、チャンネルごと、行ごとに行うことができる。一実施形態では、スレッシュホールド値をスレッシュホールド値レジスタにプログラムすることができる。

【0045】

校正タイマー４０６及び比較器４１０の出力路の間にＯＲゲート４１２を含ませることができる。従って、校正タイマー４０６の校正時間又は比較器４１０のスレッシュホールド値のいずれかを越えるときには、プロセッサ１０２及びクロックを再イネーブルする目的でＯＲゲートがプロセッサ１０２及びクロックマネージャー４１４への割り込み信号の送信を開始することができる。

【0046】

クロックマネージャー４１４は、システム１００の１つ以上のクロックを制御することができる。一般的に、所与の時間にいずれかのクロックが必要でなくなったときは、クロックマネージャー４１４がそれらのクロックをディスエイブルして電力を節約することができ、そしてディスエイブルされたクロックが必要になったときは、クロックマネージャー４１４がそれらのクロックをイネーブルすることができる。一実施形態では、クロックマネージャー４１４は、低周波数発振器４０８と、高周波数発振器（図示せず）と、プロセッサ１０２をクロックするシステムクロック（図示せず）とを制御することができる。

【0047】

オートスキャンロジック４００には電力管理タイマー４１６を含ませることができる。
この電力管理タイマー４１６は、探り出し時間から遅延時間だけ少ないものに等しい時間までカウントアップする。遅延時間とは、マルチタッチシステム１００が、スキャンを行う前に、スキャン「沈静(settle)」高電圧ドライバ１１８を遂行する（即ち、電圧の安定供給を与える）準備をするのに要する時間長さである。この遅延時間は、電力マネージャーレジスタを経て調整することができ、スキャンされるチャンネル１０８ごとに異なるものでよい。

【0048】

環境ノイズによる偽のウェイクアップを防止するために、ノイズ管理ブロック４２４を含ませることができる。偽のウェイクアップは、プロセッサが割り込み待機状態から退出してパネルをアクティブにスキャンするようにさせる。更に、繰り返しの偽のトリガーは、システムの全電力消費を実質的に増加させる。ノイズ管理ブロック４２４は、スレッシュホールドを越えたのは、例えば、指がパネルにタッチしたためか又はノイズがスキャン周波数の１つを歪めたためかを効果的に見分けることができる。

【0049】

一実施形態において、オートスキャンロジック４００は、２つ以上の周波数においてスキャンを行い、そして得られたデータをノイズ管理ブロック４２４へ転送することができる。ノイズ計算ブロック４２７は、異なるスキャン周波数について取得した結果データの履歴に基づいてノイズレベルを計算し、そしてノイズレベルＲＡＭ４２５を使用して、ノイズレベル及び関連周波数の履歴を保持することができる。制御及び判断ロジック４２８は、異なる周波数での１つの行スキャンについて取得したＡＤＣ結果を比較することができる。例えば、スキャン周波数に対するＡＤＣ結果データが、あるウインドウ内で互いに追跡し合う場合には、おそらく、タッチ状態がスレッシュホールドをタッチ状態として越えさせている。というのは、タッチは、全てのスキャン周波数に対して結果の値に影響するからである。しかしながら、特定の周波数に対する結果データが歪められた場合には、個々のスキャン周波数における結果データが、おそらく、他のスキャン周波数を追跡せず、従って、タッチ状態ではなく、過剰なノイズがスレッシュホールドを越えさせることを示す。後者のケースでは、制御及び判断ロジック４２８は、比較器４１０がプロセッサの割り込みを発生するのを防止するために阻止(holdoff)信号４３５を発生することができる。ノイズの多い周波数チャンネルが検出された場合には、その周波数を周波数ホッピングテーブル４２６及びＩＯブロック４２９から除去することができる。周波数ホッピングテーブル４２６は、きれいな周波数チャンネルを表すデータを含み、そして工場での校正中にプログラムすることができる。スキャンが完了すると、ＩＯブロック４２９は、スキャン周波数データの新たなセットをチャンネルタイミングロジック１１０へ送信することができる。周波数データは、次のチャンネルタイミングシーケンスに対するスキャン周波数を決定することができる。ノイズ環境に基づいてスキャン周波数を周期的に変化することで、オートスキャンロジック４００をより健全なものにし、最終的に、電力の減少に役立つことができる。

【0050】

低電力状態に到達するために、各アナログチャンネル４３０の電荷増幅器（電荷増幅器３０２のような）は、漂遊キャパシタンスモードで動作するよう構成することができる。
一実施形態では、チャンネルスキャンロジック１１０は、漂遊キャパシタンスモード開始信号をアナログチャンネル４３０へ送信することにより漂遊キャパシタンスモードを開始することができる。マルチタッチパネル装置の漂遊キャパシタンス測定を開始することは、参考としてここに全内容を援用する“Analog Boundary Scanning Based on Stray Capacitance”と題する本出願人の同時係争中の米国特許出願第１１／６５０，５１１号に詳細に説明されている。

【0051】

しかしながら、一実施形態では、漂遊キャパシタンスモードを使用することは、パネル１２４のどこでタッチ事象が生じたかの正確な位置を与えるものではない。というのは、漂遊キャパシタンスモードは、スキャンされている列の１つ又はその付近で１つ以上のタッチ事象が生じたという指示しか与えないからである。一方、漂遊キャパシタンスモードを使用することは、マルチタッチパネル１２４上でタッチ事象が生じたかどうか判定するのに１つのスキャンしか必要としないために効果的であり、これと対照的に、相互キャパシタンスモードを使用すると、複数のスキャンが必要になることがある。従って、より少ないスキャンを使用することで、パネル１２４をスキャンするのに消費される電力の量を著しく減少することができる。例えば、一実施形態において、漂遊キャパシタンスモードを使用するスキャンは、マルチタッチシステムに存在する漏れ電流により消散される電力量とほぼ同じ電力量を使用することが分かった。

【0052】

一実施形態による例示的なオートスキャンプロセス５００が図５のフローチャートに示されている。当業者であれば、明瞭化のためにこのフローチャートから種々のタイミング及びメモリ記憶の事柄が省略されていることが明らかであろう。

【0053】

オートスキャンプロセス５００は、ブロック５０２において、システム１００がアクティブなスキャンモードにある状態で開始される。ここで、プロセッサ１０２がイネーブルされ、そしてシステム１００は、マルチタッチパネル１２４をアクティブにスキャニングする。まだアクティブなスキャンモードにある間に、プロセス５００は、ブロック５０４において、所定長さの時間（例えば、１ｍｓから数分までの範囲）内にタッチパネル上に充分なタッチ事象が生じたかどうか判定する。この判断は、例えば、プロセッサ１０２によって行うことができる。或いは又、個別のプロセッサ又は専用のロジック、例えば、チャンネルスキャンロジック１１０が、このタスクを行うことができる。充分なタッチアクティビティがあったことが分かると、プロセス５００は、ブロック５０２へ戻り、システム１００は、アクティブなスキャンモードに留まる。他方、充分なタッチアクティビティがなかったと判定されると、ブロック５０６において、オートスキャンモードがイネーブルされる。

【0054】

一実施形態では、オートスキャンモードは、プロセッサ１０２がオートスキャンイネーブル信号をオートスキャン制御器４０２へ送信することにより、イネーブルすることができる。別の実施形態では、オートスキャンモードは、オートスキャン制御器４０２により監視されるオートスキャンレジスタのオートスキャンイネーブルビットをプロセッサ１０２がセットすることで、イネーブルすることができる。当業者に明らかなように、オートスキャンモードをイネーブルする更に別の変形を使用することもできる。

【0055】

オートスキャンモードがイネーブルされると、プロセッサ１０２は、ブロック５０８においてディスエイブルされ（例えば、アイドルモードに入れられ）、システムクロックがターンオフされ（ブロック５１０）、そして高周波数発振器がターンオフされる（ブロック５１０）。ブロック５０８、５１０及び５１２は、マルチタッチパネル１２４が使用中でないときに電力を節約するように働く。図４に示す実施形態では、オートスキャンロジック４００は、クロックマネージャー４１４を経てこれらコンポーネントの１つ以上をディスエイブルすることができる。

【0056】

更に図５を参照すれば、探り出しタイマー４０４がアクチベート及びリセットされ（ブロック５１４）、そして校正タイマー４０６がアクチベート及びリセットされる（ブロック５１６）。アクチベート及びリセット機能は、オートスキャン制御器４０２により開始することができる。次いで、プロセス５００は、判断ブロック５１８へ進み、スレッシュホールドを越えたことを指示する比較器４１０からの信号のような割り込み信号が受信されたかどうか判定する。割り込みが受信された場合には、オートスキャンモード中にターンオフされたクロックがターンオンされ、そしてプロセッサ１０２がイネーブルされる（ブロック５２０）。プロセス５００は、次いで、ブロック５０２のアクティブなスキャニングモードに戻る。

【0057】

割り込みが検出されない場合には、プロセス５００は、探り出しタイマー６０４が探り出し時間を越えたかどうか判定する（ブロック５２２）。探り出し時間を越えない場合には、プロセス５００は、ブロック５１８に戻る。探り出し時間を越えた場合には、プロセス５００は、校正タイマー４０６が校正時間を越えたかどうか判定する（ブロック５２０）。校正時間を越えた場合には、クロック及びプロセッサがイネーブルされ（ブロック５１４）、そしてアクティブなスキャンモードがイネーブルされる（ブロック５０２）。

【0058】

校正時間を越えない場合には、高周波数発振器が、ブロック５２６において、ウェイクアップされ（即ち、イネーブルされ）、そしてマルチタッチパネル１２４の映像が取得される（ブロック５２８）。ブロック５２４において映像を取得するのに種々の実施形態を使用することができ、これについては、以下に詳細に述べる。

【0059】

一実施形態において、ブロック５２４で取得された映像は、プロセッサ１０２がディスエイブルされる間に処理される。映像がブロック５２８において取得されると、プロセス５００は、プログラム可能なスレッシュホールドを越えたかどうか判定する（ブロック５３０）。これは、ＡＤＣ３０８（図３ａ）から受け取られたオフセット補償結果３２４をスレッシュホールド値と比較することにより行うことができる。スレッシュホールドを越えた場合には、クロック及びプロセッサ１０２がイネーブルされ（ブロック５１４）、そしてプロセス５００は、アクティブなスキャンモードへ戻る（ブロック５０２）。スレッシュホールドを越えない場合には、プロセス５００は、ブロック５１２へ戻る（高周波数クロックをターンオフする）。

【0060】

更に、ブロック５２４については、種々の実施形態を使用して、マルチタッチ映像を取得することができる。例えば、相互キャパシタンス又は漂遊キャパシタンスのいずれかを測定する映像を取得することができる。

【0061】

相互キャパシタンスを測定するときには（「相互キャパシタンスモード」と称される）、システム１００は、図３ｂ及び３ｃを参照して上述したように、マルチタッチパネルの各ノードにおけるキャパシタンスの変化を検出する。従って、相互キャパシタンスモードを使用してマルチタッチパネル１２４の映像を取得するために、各行が典型的にスキャニングされる。別の実施形態では、エネルギーを節約するために選択行のみがスキャニングされる。例えば、１つおきの行をスキャニングするか、或いはマルチタッチパネル１２４のあるエリア、例えば、マルチタッチパネルの頂部、底部又は中間エリアに位置する行をスキャニングする。更に別の実施形態では、マルチタッチパネル１２４の選択フレームが相互キャパシタンスモードを使用してスキャニングされる。

【0062】

或いは又、相互キャパシタンスモードに代わって又はそれと組み合わせて、漂遊キャパシタンスの測定を使用することができる（「漂遊キャパシタンスモード」と称される）。
マルチタッチパネル装置における漂遊キャパシタンスの測定は、参考としてここに全内容を援用する“Analog Boundary Scanning Based on Stray Capacitance”と題する本出願人の同時係争中の米国特許出願第１１／６５０，５１１号に詳細に説明されている。好都合なことに、漂遊キャパシタンスモードは、マルチタッチパネル１２４の全ての列の出力を１回のスキャンで測定することができる。

【0063】

図６は、本発明の一実施形態によるオートスキャンサイクルの電力管理プロフィール６００である。１つの完全なオートスキャンサイクルは、例えば、５０ｍｓである。探り出しモード中には、低周波数クロック４０８、探り出しタイマー４０４、及び校正タイマー４０６しかアクティブでないから、非常に僅かな電力が使用されるだけである。探り出し時間を越えると、図６にスキャンアクティビティの周期として示されたオートスキャンが遂行される。この時間中には、マルチタッチパネル１２４は、プロセッサ１０２からの介在なしにスキャニングされる。従って、低周波数クロック４０４、高周波数クロック、オートスキャン制御器４０２、及びオートスキャンを行うのに必要な他のコンポーネントが電力供給される。これにより生じる電力消費は、探り出し時間中に生じるものより大きいが、プロセッサ１０２及び他のクロックがアクティブである場合（例えば、アクティブなスキャンモード中）よりは低い。

【0064】

図６を更に参照すれば、相互キャパシタンスモードが使用される場合には、マルチタッチパネル１２４の１つ以上の行をスキャニングすることができる。１つの実施形態では、４８行がスキャニングされ、各行のスキャニングは、それを遂行するのに約０．１ｍｓを要する。従って、各行をスキャニングするのに、合計約４．８ｍｓを要する。漂遊キャパシタンスモードが使用される場合には、１つのスキャニングを遂行するだけでよい。このスキャニングは、これを行うのに約０．１ｍｓを要する。従って、漂遊キャパシタンスモードを使用すると、より速くなり（この例では、４．８ｍｓに対して０．１ｍｓ）、且つより少ない電力（この例で述べた相互キャパシタンスモードに使用される電力の約２％）の使用でよくなる。

【0065】

漂遊キャパシタンスモードは、マルチタッチパネル１２４のどこにタッチしたかの正確な位置を決定することができないので、一実施形態ではハイブリッドモードを使用することができる。ハイブリッドモードは、最初に、漂遊キャパシタンスモードを使用して、マルチタッチパネル１２４上のタッチ事象を検出し、そしてタッチ事象が検出された場合には、相互キャパシタンスモードを使用して、タッチ事象が生じた正確な位置を与えることを含む。

【0066】

更に、システム１００の一実施形態では、スレッシュホールドを越えるためにはタッチ事象が所定の仕方で起きることが要求される。例えば、システムは、同時又はほぼ同時のタッチ事象が特定の位置又は特定の仕方（例えば、模擬ダイヤル回し運動）で生じることを要求する。スレッシュホールドを越えた場合には、プロセス５００で述べたように、オートスキャンモードを続けることができる（例えば、ブロック５１２へ戻る）。

【0067】

一実施形態では、オートスキャンモードは、単一の周波数帯域でスキャンを行う。これは、電力を節約することができる。或いは又、オートスキャンモードは、図３ｃを参照して述べたように、複数の異なる周波数においてスキャンを行うことができる。

【0068】

一実施形態では、オートスキャンロジックは、ノイズ管理ブロックを含む。このノイズ管理ブロックは、ユーザがマルチタッチスクリーンにタッチしないためではなく、ノイズが存在するためにスレッシュホールドレベルを越える場合に、プロセッサのウェイクアップを防止する。オートスキャンモードに留まることにより、電力がセーブされる。ノイズ管理ブロックは、多数のチャンネルに対してノイズレベルの測量を行うことができる。１つのチャンネルが過剰なＣsigの読みを有する場合には、おそらく、そのチャンネルに干渉がある。全てのチャンネルの読みが同じである場合には、ユーザがパネルにタッチしたおそれが高い。ノイズレベルに基づいて、ノイズ管理ブロックは、周波数ホッピングテーブルを、きれいなチャンネルの周波数と共にチャンネルスキャンロジックに返送する。又、ノイズ管理ブロックは、ノイズの多いチャンネルへの発振器のドリフトを防止するために内部の高周波数発振器を再校正する校正エンジンも備えている。

【0069】

図７は、図１のコンピューティングシステム１００におけるマルチタッチパネル７２４、ディスプレイ装置７３０及び他のコンピューティングシステムブロックを含むことのできる例示的移動（例えば、セルラー）電話７３６を示している。図７ａの例において、ユーザの頬又は耳が１つ以上のマルチタッチパネルセンサにより検出された場合に、コンピューティングシステム１００は、移動電話７３６がユーザの頭部に保持され、それ故、マルチタッチサブシステム１０６及びマルチタッチパネル７２４のいずれか又は全部をディスプレイ装置７３０と共にパワーダウンして電力を節約できると決定することができる。

【0070】

図８は、図１のコンピューティングシステム１００におけるマルチタッチパネル８２４、ディスプレイ装置８３０及び他のコンピューティングシステムブロックを含むことのできる例示的デジタルオーディオ／ビデオプレーヤを示す。

【0071】

本発明は、多数の好ましい実施形態に関して説明したが、本発明の範囲内に入る変更や置き換えや等効物がある。例えば、「コンピュータ」という語は、必ずしも、特定の種類の装置や、ハードウェア及び／又はソフトウェアの組み合わせを意味するものでもないし、又、多目的装置又は単一目的装置のいずれかに限定されると考えるべきものでもない。
その上、ここに示す実施形態は、タッチスクリーンに関連して説明したが、本発明の教示は、タッチパッド又は他のいかなるタッチ表面形式のセンサにも等しく適用することができる。

【0072】

例えば、本発明の実施形態は、主に、マルチタッチパネルに使用するものとして説明したが、「ホバー(hover)」事象又は状態を感知する接近センサパネルを使用して、アナログチャンネルにより検出するための変調出力信号を発生することもできる。接近センサパネルは、参考としてここに全体を援用する２００７年１月３日に出願された“Proximity and Multi-Touch Sensor Detection and Demodulation”と題する本出願人の同時係争中の米国特許出願第１１／６４９，９９８号に説明されている。ここで使用する「タッチ」事象又は状態とは、「ホバー」事象及び状態を包含するものと解釈されるべきで、集合的に「事象」と称されてもよい。又、「タッチ表面パネル」は、「接近センサパネル」を包含するものと解釈されるべきである。

【0073】

更に、この開示は、主に、容量性感知に向けられたが、ここに述べた特徴の幾つか又は全部を他の感知方法に適用できることにも注意されたい。又、本発明の方法及び装置を実施する多数の別の仕方があることにも注意されたい。それ故、特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲内に入るこのような全ての変更、置き換え及び等効物を包含するものと解釈することが意図される。

【符号の説明】

【0074】

１００：コンピューティングシステム
１０２：マルチタッチパネルプロセッサ
１０４：周辺装置
１０６：マルチタッチサブシステム
１０８：アナログチャンネル
１１０：チャンネルスキャンロジック
１１４：ドライバロジック
１１２：ＲＡＭ
１１６：マルチタッチサブシステム出力
１１８：レベルシフタ及びドライバ段
１２０：デコーダ
１２２：マルチタッチパネル行入力
１２４：マルチタッチパネル
１２６：画素（ピクセル）
１２８：ホストプロセッサ
１３０：ディスプレイ装置
１３２：プログラム記憶装置
２００：容量性マルチタッチパネル
２０２：ピクセル
２０４：行
２０６：列
２０８：電界線
２１０：誘電体
２１４：ＡＣ刺激Ｖstim
３００：アナログチャンネル
３０２：仮想接地電荷増幅器
３０４：信号ミクサ
３０６：オフセット補償
３０８：アナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
３１０：パルス列
３２４：結果
３３２：整流器
３３４：減算器
４００：オートスキャンロジック

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】