(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-10
(54)【発明の名称】マルチ周波数領域タッチ検知
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20241003BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 512
G06F3/044 A
G06F3/041 560
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024523632
(86)(22)【出願日】2022-09-09
(85)【翻訳文提出日】2024-04-19
(86)【国際出願番号】 US2022043140
(87)【国際公開番号】W WO2023080952
(87)【国際公開日】2023-05-11
(31)【優先権主張番号】17/518,307
(32)【優先日】2021-11-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/564,159
(32)【優先日】2021-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502161508
【氏名又は名称】シナプティクス インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100205350
【弁理士】
【氏名又は名称】狩野 芳正
(74)【代理人】
【識別番号】100117617
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 圭策
(72)【発明者】
【氏名】シェン、グオジョーン
(72)【発明者】
【氏名】リウ、チュヌボ
(57)【要約】
入力デバイスが、該入力デバイスの検知領域に設けられたトランスミッタ電極と該検知領域内のレシーバ電極と処理システムとを備えている。処理システムは、複数の復調器を備えており、固有の周波数を有する多くのトランスミッタ信号を用いてトランスミッタ電極の少なくともサブセットを同時に駆動するように構成されている。処理システムは、レシーバ電極で結果信号を受信し、該複数の復調器を用いて結果信号を復調して多くの検知信号を生成するようにも構成されている。復調器のそれぞれが、該固有の周波数のうちの異なる周波数で動作する。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力デバイスであって、前記入力デバイスの検知領域内の複数の別々の周波数領域に設けられたトランスミッタ電極であって、前記複数の別々の周波数領域のそれぞれが前記トランスミッタ電極の複数を備える、トランスミッタ電極と、
前記検知領域内のレシーバ電極と、
複数の復調器を備える処理システムと、
を備え、
前記処理システムが、
固有の周波数を有する複数のトランスミッタ信号を用いて前記複数の別々の周波数領域のそれぞれにある前記複数のトランスミッタ電極の少なくとも２つを同時に駆動し、
前記レシーバ電極で結果信号を受信し、
前記複数の復調器を用いて前記結果信号を復調して複数の検知信号を生成するように構成され、
前記複数の復調器のそれぞれが、前記固有の周波数の異なる周波数で動作し、
前記複数の別々の周波数領域のそれぞれが、前記固有の周波数の一つに固有である
入力デバイス。
【請求項2】
固有の周波数を有する前記複数のトランスミッタ信号を用いて前記複数の別々の周波数領域のそれぞれにある前記複数のトランスミッタ電極の少なくとも２つを同時に駆動することが、前記固有の周波数のうちの前記周波数領域に固有な周波数で、前記複数の別々の周波数領域のそれぞれにある前記複数のトランスミッタ電極の少なくとも２つを同時に駆動することを含む請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項3】
固有の周波数を有する前記複数のトランスミッタ信号を用いて前記複数の別々の周波数領域のそれぞれにある前記複数のトランスミッタ電極の少なくとも２つを同時に駆動することが、前記複数の別々の周波数領域のうちの第１の周波数領域内の前記複数のトランスミッタ電極のうちの少なくとも２つを、前記固有の周波数のうちの第１の周波数で同時に駆動する一方で、
前記複数の別々の周波数領域のうちの第２の周波数領域内の前記複数のトランスミッタ電極のうちの少なくとも２つを、前記固有の周波数のうちの第２の周波数で同時に駆動することを含む
請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項4】
前記複数のトランスミッタ信号が互いに直交している請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項5】
前記複数のトランスミッタ信号が、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）スペクトルから選択される請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項6】
前記複数の復調器のそれぞれが、同相（Ｉ）復調器及び直交（Ｑ）復調器を備えている、請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項7】
前記複数の復調器のそれぞれがデジタル的に実装されている請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項8】
更に、前記結果信号の復調の前に前記結果信号を処理するアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を備えている請求項１に記載の入力デバイス。
【請求項9】
入力デバイスのための処理システムであって、前記処理システムが、複数の復調器を備えており、かつ、
固有の周波数を有する複数のトランスミッタ信号を用いて前記入力デバイスの検知領域内の、それぞれが複数のトランスミッタ電極を備える複数の別々の周波数領域に設けられた複数のトランスミッタ電極のそれぞれの少なくとも２つを同時に駆動し、
前記検知領域内のレシーバ電極で結果信号を受信し、
前記複数の復調器を用いて前記結果信号を復調して複数の検知信号を生成するように構成され
前記複数の復調器のそれぞれが、前記固有の周波数の異なる周波数で動作し、
前記複数の別々の周波数領域のそれぞれが、前記固有の周波数の一つに固有である
処理システム。
【請求項10】
固有の周波数を有する前記複数のトランスミッタ信号を用いて前記別々の周波数領域のそれぞれにある前記複数のトランスミッタ電極のそれぞれの少なくとも２つを同時に駆動することが、前記固有の周波数のうちの前記周波数領域に固有な周波数で、前記複数の別々の周波数領域のそれぞれにある前記複数のトランスミッタ電極のそれぞれの少なくとも２つを同時に駆動することを含む請求項９に記載の処理システム。
【請求項11】
固有の周波数を有する前記複数のトランスミッタ信号を用いて前記別々の周波数領域のそれぞれにある前記複数のトランスミッタ電極のそれぞれの少なくとも２つを同時に駆動することが、前記複数の別々の周波数領域のうちの第１の周波数領域内の前記複数のトランスミッタ電極のうちの少なくとも２つを、前記固有の周波数のうちの第１の周波数で同時に駆動する一方で、前記複数の別々の周波数領域のうちの第２の周波数領域内の前記複数のトランスミッタ電極のうちの少なくとも２つを、前記固有の周波数のうちの第２の周波数で同時に駆動することを含む
請求項９に記載の処理システム。
【請求項12】
前記複数のトランスミッタ信号が互いに直交している請求項９に記載の処理システム。
【請求項13】
複数のトランスミッタ信号が、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）スペクトルから選択される請求項９に記載の処理システム。
【請求項14】
入力デバイスを動作するための方法であって、前記方法が、固有の周波数を有する複数のトランスミッタ信号を用いて前記入力デバイスの検知領域内の、それぞれが複数のトランスミッタ電極を備える複数の別々の周波数領域にある複数のトランスミッタ電極のそれぞれの少なくとも２つを同時に駆動することと、
前記入力デバイスの前記検知領域に設けられたレシーバ電極で結果信号を受信することと、
複数の復調器を用いて前記結果信号を復調して複数の検知信号を生成することと、
前記結果信号を用いてタッチ検知を行うことと、
含み、
前記複数の復調器のそれぞれが前記固有の周波数の異なる周波数で動作し、
前記複数の別々の周波数領域のそれぞれが、前記固有の周波数の一つに固有である
方法。
【請求項15】
入力デバイスを動作するための方法であって、前記方法が、固有の基本周波数を有する複数の非正弦波トランスミッタ信号を得ることと、
前記非正弦波トランスミッタ信号の高調波に関連する複数のエイリアシング歪みが前記基本周波数と異なる周波数に位置するようにアナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）のサンプリング周波数を選択することと、
を含む
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願への相互参照）
この出願は、２０２１年１１月３日に出願された米国特許出願第１７／５１８，３０７号及び２０２１年１２月２８日に出願された米国特許出願第１７／５６４，１５９号への特許協力条約第８条による優先権を主張する。
この出願は、２０２１年１１月３日に出願された米国特許出願第１７／５１８，３０７号及び２０２１年１２月２８日に出願された米国特許出願第１７／５６４，１５９号への特許協力条約第８条による優先権を主張する。
【0002】
記載された実施形態は、全体として電子デバイスに関しており、より具体的にはタッチセンサに関している。
【背景技術】
【0003】
タッチセンサデバイスを備える入力デバイス（例えば、タッチパッドやタッチセンサデバイス）は、様々な電子システムにおいて広く使用されている。タッチセンサデバイスは、典型的には、しばしば表面によって区画される、タッチセンサデバイスが一以上の入力物体の存在、位置及び／又は動きを特定する検知領域を有している。タッチセンサデバイスは、電子システムのためのインタフェースを提供するために使用されることがある。例えば、タッチセンサデバイスは、しばしば、より大きなコンピューティングシステムのための入力デバイス（例えば、ノートブックやデスクトップコンピュータに組み込まれ、又は周辺機器となる不可視のタッチパッド）として使用される。タッチセンサデバイスには、様々な大きさのものがある。タッチセンサデバイス内のセンサ電極の数は、タッチセンサデバイスの大きさに依存することがある。特により高いタッチ検知の時間解像度が望まれる場合、大型のタッチセンサデバイスでは、センサ電極の数が問題を生じさせることがある。
【発明の概要】
【0004】
一般に、一の観点において、一以上の実施形態が、入力デバイスの検知領域に設けられた複数のトランスミッタ電極と、検知領域内のレシーバ電極と、複数の復調器を備える処理システムとを備える入力デバイスに関している。処理システムは、固有の周波数を有する複数のトランスミッタ信号を用いて複数のトランスミッタ電極の少なくともサブセットを同時に駆動し、レシーバ電極で結果信号を受信し、複数の復調器を用いて結果信号を復調して複数の検知信号を生成するように構成されている。複数の復調器のそれぞれは、該固有の周波数のうちの異なる周波数で動作する。
【0005】
一般に、一の観点において、一以上の実施形態が、入力デバイスのための処理システムに関している。処理システムは、複数の復調器を備えており、固有の周波数を有する複数のトランスミッタ信号を用いて入力デバイスの検知領域に設けられた複数のトランスミッタ電極の少なくともサブセットを同時に駆動し、検知領域内のレシーバ電極で結果信号を受信し、複数の復調器を用いて結果信号を復調して複数の検知信号を生成するように構成されている。複数の復調器のそれぞれは、該固有の周波数のうちの異なる周波数で動作する。
【0006】
一般に、一の観点において、一以上の実施形態が、入力デバイスを動作するための方法に関している。該方法は、固有の周波数を有する複数のトランスミッタ信号を用いて複数のトランスミッタ電極の少なくともサブセットを同時に駆動することと、レシーバ電極で結果信号を受信することと、複数の復調器を用いて結果信号を復調して複数の検知信号を生成することと、結果信号を用いてタッチ検知を行うことと、を含んでいる。複数のトランスミッタ電極とレシーバ電極は、入力デバイスの検知領域に設けられている。複数の復調器のそれぞれは、該固有の周波数のうちの異なる周波数で動作する。
【0007】
実施形態の他の観点は、下記の説明及び添付の特許請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下の発明を実施するための形態は、本質的に例示的なものであり、発明を限定することも、発明の用途及び使用法を限定することも意図していない。更に、上記の技術分野、背景技術、発明の概要、図面の簡単な説明、又は下記の発明を実施するための形態において提示されている、明示の又は暗示の理論によって拘束される意図はない。
【0020】
出願全体に渡り、序数（例えば、第１、第２、第３、等）は要素（即ち、出願中の任意の名詞）のための形容詞として使用されることがある。４つの連続４分の１サイクルを例外として、序数の使用は、例えば「前」、「後」、「単一の」という語や他の類似の用語の使用によって明示的に開示されていない限り、要素の特定の順序付けを示唆するものでも生成するものでもなく、任意の要素が単一の要素のみであると限定するものでもない。むしろ、序数の使用は、要素を互いに区別するためのものである。一例として、第１要素は第２要素と異なるものであり、そして、第１要素は一つより多い要素を包含し、要素の順序付けにおいて第２要素に後行する（又は先行する）ことがある。
【0021】
４つの連続４分の１サイクルに関する序数の使用は、当該４つの連続４分の１サイクルにおける順序付けを示している。特に、第１連続４分の１サイクルは、第２連続４分の１サイクルに先行する最初の４分の１サイクルである。第２連続４分の１サイクルは、第３連続４分の１サイクルに先行しており、第３連続４分の１サイクルは、順に、第４（即ち、最終）連続４分の１サイクルに先行している。
【0022】
様々な実施形態が、様々な他の利益と共にユーザビリティの向上を容易にする入力デバイス及び方法を提供する。本開示の実施形態は、検知領域が大きくてもタッチ検知に対するフレームレートを高くするために使用され得る。本開示の実施形態は、異なる周波数を有するトランスミッタ信号を用いて検知領域内の複数の検知電極を同時に駆動する。複数の検知電極の同時駆動は、同数の検知電極の順次駆動よりも短い時間間隔で実行可能である。従って、固定の時間期間中に、より多数の検知動作が実行され得る。従って、検出に使用されるフレームレートの不所望な又は受け入れ不能な低下を起こさずに、タッチ検知がより大きな検知領域について実行され得る。同様に、複数の検知電極の同時駆動を使用する場合、より小さな検知領域についてはフレームレートが増大され得る。以下に、詳細に説明する。
【0023】
図１は、実施形態による、例示的な入力デバイス（１００）のブロック図である。入力デバイス（１００）は、電子システム（図示されない）に入力を提供するように構成され得る。本文書において、「電子システム」（又は「電子デバイス」）という用語は、広く、電子的に情報を処理可能な任意のシステムをいう。電子システムの非限定的な幾つかの例としては、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータのようなパーソナルコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、電子ブックリーダ、及び、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）が挙げられる。追加の電子システムの例としては、入力デバイス（１００）と、それとは別のジョイスティック又はキースイッチとを含む物理キーボードのような複合入力デバイスが挙げられる。電子システムの更なる例としては、（リモートコントローラ及びマウスを含む）データ入力装置や（表示スクリーン及びプリンタを含む）データ出力装置のような周辺機器が挙げられる。他の例としては、リモート端末、キオスク、（例えば、ビデオゲームコンソール及び携帯ゲーム機等の）ゲーム機が挙げられる。他の例としては（スマートフォンのような携帯電話を含む）通信デバイス、（レコーダ、エディタ、及び、テレビ、セットトップボックス、音楽プレーヤー、デジタルフォトフレーム、デジタルカメラのようなプレーヤーを含む）メディアデバイスが挙げられる。加えて、電子システムは、ホストであり得るし、また、入力デバイスのスレーブであり得る。
【0024】
図１において、入力デバイス（１００）は、検知領域（１２０）内の一以上の入力物体によって提供される入力を検知するように構成されたタッチセンサデバイス（例えば「タッチパッド」又は「タッチセンサデバイス」）として図示されている。入力物体の例としては、スタイラス、アクティブペン（１４０）及び指（１４２）が挙げられる。更に、いずれの個々の入力物体が検知領域内にあるかは、一以上のジェスチャーの過程で変化することがある。例えば、第１入力物体が、第１ジェスチャーを行うために検知領域に存在することがあり、次に、該第１入力物体と第２入力物体とが、上記の表面検知領域内に存在することがあり、最後に、第３入力物体が第２ジェスチャーを行うことがある。説明を不必要に複雑にすることを避けるために、入力物体の単数形が使用されて上記のバリエーションの全てを指す。
【0025】
検知領域（１２０）は、入力デバイス（１００）がユーザ入力（例えば、一以上の入力物体によって提供されるユーザ入力）を検知可能な、入力デバイス（１００）の上方、周囲、内部及び／又は近くのあらゆる空間を包含している。個別の検知領域の大きさ、形状及び位置は、実施形態によって大きく変化し得る。
【0026】
入力デバイス（１００）は、検知領域（１２０）内のユーザ入力を検出するためにセンサコンポーネントと検知技術の任意の組み合わせを使用し得る。入力デバイス（１００）は、ユーザ入力を検出するための一以上の検知素子を備えている。該検知素子は、容量性であってもよい。
【0027】
入力デバイス（１００）の容量性実装には、電圧又は電流が電界を生成するために印加されるものがある。近傍の入力物体は電界に変化を生じさせ、電圧、電流等における変化として検出され得る容量カップリングにおける検出可能な変化を生じさせる。
【0028】
容量性実装には、電界を生成するために容量検知素子のアレイ又は、他の規則的な又は不規則的なパターンを使用するものがある。容量性実装によっては、別々の検知素子がオーミック的にショートされ、より大きなセンサ電極を形成するものがある。容量性実装には、抵抗が均一であり得る抵抗シートを用いるものがある。
【0029】
容量性実装には、センサ電極と入力物体の間の容量カップリングの変化に基づく「自己容量」（又は「絶対容量」）検知方式を使用するものがある。様々な実施形態において、センサ電極の近くの入力物体は、センサ電極の近くの電界を変化させ、従って、測定される容量カップリングを変化させる。一の実装では、絶対容量検知方式が、参照電圧（例えば、システム接地）に対してセンサ電極を変調し、センサ電極と入力物体の間の容量カップリングを検出することによって作動する。様々な実施形態において、参照電圧は、実質的に一定な電圧であってもよく、変化する電圧であってもよい。参照電圧はシステム接地であってもよい。絶対容量検知方式を用いて得られた測定値は、絶対容量測定値ということがある。
【0030】
容量性実装には、センサ電極の間の容量カップリングの変化に基づく「相互容量」（又は「トランス容量」）検知方式を使用するものがある。様々な実施形態において、センサ電極の近くの入力物体は、センサ電極の間の電界を変化させ、従って、測定される容量カップリングを変化させる。一の実装では、相互容量検知方式は、一以上のトランスミッタセンサ電極（「トランスミッタ電極」又は「トランスミッタ」ともいう）と一以上のレシーバセンサ電極（「レシーバ電極」又は「レシーバ」ともいう）との間の容量カップリングを検出することによって作動する。トランスミッタセンサ電極は、参照電圧（例えば、システム接地）に対して変調されてトランスミッタ信号を送信することがある。レシーバセンサ電極は、結果信号の受信を容易にするために参照電圧に対して実質的に一定に保持されることがある。参照電圧は実質的に一定な電圧であってもよく、様々な実施形態において、参照電圧はシステム接地であってもよい。
【0031】
実施形態によっては、トランスミッタセンサ電極とレシーバセンサ電極との両方が変調されることがある。トランスミッタ電極は、レシーバ電極に対して変調されてトランスミッタ信号を送信し、結果信号の受信を容易にすることがある。結果信号は、一以上のトランスミッタ信号及び／又は一以上の周囲の干渉源（例えば、他の電磁気信号）に対応する効果を含むことがある。当該効果は、トランスミッタ信号である場合があり、一以上の入力物体及び／又は周囲の干渉によって生じるトランスミッタ信号の変化である場合があり、又は他の同類の効果である場合がある。センサ電極は、専用のトランスミッタ又はレシーバであってもよく、送信と受信の両方を行うように構成されてもよい。相互容量検知方式を用いて得られる測定値は、相互容量測定値ということがある。
【0032】
図１においては、処理システム（１１０）が入力デバイス（１００）の一部として図示されている。処理システム（１１０）は、入力デバイス（１００）のハードウェアを動作させて検知領域（１２０）における入力を検出するように構成されている。処理システム（１１０）は、一以上の集積回路（ＩＣ）及び／又は他の回路コンポーネントの一部又は全部を備えている。例えば、相互容量センサデバイスのための処理システム（１１０）は、トランスミッタセンサ電極を用いて信号を送信するように構成されたトランスミッタ回路部、及び／又は、レシーバセンサ電極を用いて信号を受信するように構成されたレシーバ回路部を備えている。更に、絶対容量センサデバイスのための処理システム（１１０）は、絶対容量信号をセンサ電極に印加するように構成されたドライバ回路部及び／又はそれらのセンサ電極で信号を受信するように構成されたレシーバ回路部を備えている。一以上の実施形態において、相互及び絶対容量複合センサデバイスのための処理システム（１１０）は、上記の相互及び絶対容量回路部の任意の組み合わせを備えることがある。処理システム（１１０）は、更に、異なる信号源、例えばアクティブペン（１４０）によって放射された信号を受け取るように構成されたレシーバ回路部を備えることがある。アクティブペン（１４０）による信号は、レシーバセンサ電極によって受信されることがあり、送信信号は、必ずしも、トランスミッタセンサ電極によって放射されるとは限らない。
【0033】
実施形態によっては、処理システム（１１０）は、例えばファームウェアコード、ソフトウェアコード等のような電子的読み取り可能な命令も含むことがある。実施形態によっては、処理システム（１１０）を構成するコンポーネントは、例えば入力デバイス（１００）の検知素子の近くのように、纏めて配置されることがある。他の実施形態では、処理システム（１１０）のコンポーネントは、一以上のコンポーネントが入力デバイス（１００）の検知素子の近くにある一方で、一以上のコンポーネントが他の位置にあり、物理的に分離される。例えば、入力デバイス（１００）が、コンピューティングデバイスに結合された周辺機器であってもよく、処理システム（１１０）が、コンピューティングデバイスの中央処理装置上で実行されるように構成されたソフトウェアと、中央処理装置から分離された（恐らくはファームウェアと関連する）一以上のＩＣとを備えてもよい。他の例としては、入力デバイス（１００）が移動デバイスに物理的に集積化されることがあり、処理システム（１１０）が移動デバイスの主プロセッサの一部である回路及びファームウェアを備えることがある。実施形態によっては、処理システム（１１０）が入力デバイス（１００）を実装するための専用であるものがある。他の実施形態では、処理システム（１１０）が、例えば表示スクリーン（１５５）を動作させ、触覚アクチュエータを駆動する等の他の機能も実行する。
【0034】
処理システム（１１０）は、処理システム（１１０）の異なる機能を取り扱う一組のモジュールとして実装され得る。各モジュールは、処理システム（１１０）の一部である回路、ファームウェア、ソフトウェア又はその組み合わせを備えることがある。様々な実施形態において、異なるモジュールの組み合わせが使用され得る。例えば、図１に図示されているように、処理システム（１１０）は、判定モジュール（１５０）とセンサモジュール（１６０）とを備えることがある。判定モジュール（１５０）は、検知領域に少なくとも一の入力物体がある場合、信号対ノイズ比、入力物体の位置情報、ジェスチャー、該ジェスチャーに基づいて実行すべき動作、ジェスチャー又は他の情報の組み合わせ、及び／又は他の動作を判定する機能を備えている。
【0035】
センサモジュール（１６０）は、検知素子を駆動してトランスミッタ信号を送信し、結果信号を受信する機能を備えている。例えば、センサモジュール（１６０）は、検知素子に結合されたセンサ回路部を備えることがある。センサモジュール（１６０）は、例えば、トランスミッタモジュールとレシーバモジュールとを備えることがある。トランスミッタモジュールは、検知素子のうちの送信する一部に結合されるトランスミッタ回路部を備えることがある。レシーバモジュールは、検知素子のうちの受信する一部に結合されるレシーバ回路部を備えることがあり、結果信号を受信する機能を備えることがある。センサモジュール（１６０）のレシーバモジュールは、例えばトランスミッタモジュールによって生成された検知周波数を有する容量検知信号を用いて電極パターン内のセンサ電極から結果信号を受信することがある。結果信号は、例えばアクティブペンデータや、入力物体が電極パターンの近傍にあることによって生じた信号成分のような所望の信号と、例えばノイズや干渉のような不所望な信号とを含むことがある。以下により詳細に説明するように、センサモジュール（１６０）は、結果信号に対して一以上の復調動作を行うことがある。
【0036】
図１は判定モジュール（１５０）とセンサモジュール（１６０）とを図示しているが、一以上の実施形態によれば、代替又は追加のモジュールが存在し得る。そのような代替又は追加のモジュールは、上記で議論したモジュールの一以上とは別のモジュール又はサブモジュールに対応し得る。代替又は追加のモジュールの例としては、例えばセンサ電極及び表示スクリーン（１５５）のようなハードウェアを動作させるためのハードウェア動作モジュール、例えばセンサ信号及び位置情報のようなデータを処理するためのデータ処理モジュール、情報を報告するための報告モジュール、例えばモード変更ジェスチャーのようなジェスチャーを識別するように構成された識別モジュール、及び、動作モードを変更するためのモード変更モジュールとが挙げられる。更に、様々なモジュールが別々の集積回路において組み合わせられ得る。例えば、第１モジュールが少なくとも部分的に第１集積回路に含まれることがあり、別のモジュールが少なくとも部分的に第２集積回路に含まれることがある。更に、単一のモジュールの複数の部分が、複数の集積回路に及んでいることがある。実施形態によっては、処理システムが、全体として、様々なモジュールの動作を実行することがある。
【0037】
実施形態によっては、処理システム（１１０）が直接に一以上のアクションを起こすことによって検知領域（１２０）内のユーザ入力（又はユーザ入力の欠如）に応答するものがある。アクションの例としては、動作モードの変更と共に、例えばカーソルの移動、選択、メニューナビゲーション、その他の機能のようなグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）アクションが挙げられる。実施形態によっては、処理システム（１１０）が、電子システムのある部分に（例えば、もし、処理システム（１１０）から分離された、電子システムの中央処理システムが存在するのであれば、そのような中央処理システムに）入力（又は入力の欠如）に関する情報を提供するものがある。実施形態によっては、電子システムのある部分が、例えばモード変更アクションやＧＵＩアクションのようなアクション全般を容易化するためにユーザ入力に従って動作するように処理システム（１１０）から受け取った情報を処理するものがある。
【0038】
実施形態によっては、入力デバイス（１００）が、タッチスクリーンインタフェースと、表示スクリーン（１５５）のアクティブ領域の少なくとも一部と重なる検知領域（１２０）とを備えるものがる。例えば、入力デバイス（１００）が表示スクリーンに重なる実質的に透明なセンサ電極を備えており、関連する電子システムにタッチスクリーンインタフェースを提供することがある。表示スクリーンは、視覚的インタフェースをユーザに表示することができる任意の種類の動的ディスプレイであってもよく、任意の種類の発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ、有機ルミネッセンス（ＥＬ）又は他の表示技術を備えることがある。入力デバイス（１００）と表示スクリーン（１５５）とは、物理的要素を共有することがある。例えば、実施形態によっては、表示と検知とに同一の電気的コンポーネントの一部を使用するものがある。様々な実施形態において、表示デバイスの一以上の表示電極が、表示更新と入力検知の両方を行うように構成され得る。他の例としては、表示スクリーン（１５５）は、部分的に、又は、全面的に、処理システム（１１０）によって作動され得る。
【0039】
図１はコンポーネントの構成を図示しているが、本開示の範囲から乖離することなく他の構成が使用され得る。例えば、様々なコンポーネントが単一のコンポーネントを生成するために組み合わされ得る。他の例としては、単一のコンポーネントで実行される機能が、２以上のコンポーネントによって実行され得る。更に、タッチ検知のための構成が説明されているが、例えば力のような他の変量が検知され得る。
【0040】
図２は、一以上の実施形態による検知構成（２００）を図示している。検知構成（２００）は、検知領域（１２０）内のセンサ電極の配置に依拠している。トランスミッタ（Ｔｘ）電極（２２０）とレシーバ（Ｒｘ）電極（２３０）とが、検知領域（１２０）に設けられることがある。図２の例では、Ｔｘ電極（２２０）が、列に配置された、細長い矩形構造である一方で、Ｒｘ電極（２３０）が、行に配置された細長い矩形構造である。一般に、任意の形状のＴｘ及びＲｘ電極が使用され得る。
【0041】
一以上の実施形態では、Ｔｘ電極（２２０）とＲｘ電極（２３０）とが、共に、相互容量又はトランス容量検知を実施する。Ｔｘ電極（２２０）とＲｘ電極（２３０）との交差部において、局所的な容量カップリングが、Ｔｘ電極（２２０）の一部分とＲｘ電極（２３０）との間で形成される。この局所的な容量カップリングの領域は、「容量ピクセル」と称されることがあり、また、本明細書において検知素子（２２５）ということもある。トランス容量Ｃｔは、検知素子（２２５）に関連している。入力物体（図示されない）が検知素子（２２５）に近づくと、トランス容量Ｃｔが、量ΔＣｔだけ変化することがある。従って、入力物体の存在又は不存在が、ΔＣｔを監視することによって検出されることがある。ΔＣｔは、Ｔｘ電極（２２０）にトランスミッタ信号（２２２）を印加し、Ｒｘ電極（２３０）から結果信号（２３２）を受け取ることによって測定されることがある。結果信号は、入力物体の存在又は不存在により、トランスミッタ信号とΔＣｔの関数となる。ΔＣｔは、例えば検知領域（１２０）全体に渡る容量イメージを生成するために複数の検知素子について取得され得る。
【0042】
一以上の実施形態では、複数のＴｘ電極（２２０）が同時に駆動される。図２の例では、３つのＴｘ電極が、同時に、トランスミッタ信号ＴＸＦ１、ＴＸＦ２及びＴＸＦ３（２２２）で駆動されると、Ｒｘ電極Ｒｘ１…ＲＸｎ（２３０）のそれぞれ上の結果信号（２３２）は、ＴＸＦ１、ＴＸＦ２及びＴＸＦ３による影響を受けるであろう。結果信号（２３２）のそれぞれは、従って、３つの検知素子（２２５）の近傍における入力物体の存在又は不存在に関する情報を有し得る。
【0043】
図３を参照して説明されるように、３つの検知素子（２２５）のそれぞれについて別々に検知信号が得られるように、復調が行われ得る。説明される動作は、Ｒｘ電極ＲＸ１…ＲＸｎ（２３０）上の結果信号（２３２）のそれぞれについて行われ得る。その後、完全な容量イメージを得るために、該動作は、同じＴＸＦ１、ＴＸＦ２及びＴＸＦ３を用いて他の３つのＴｘ電極の組について繰り返されることがある。この繰り返しは、全てのＴｘ電極（２２０）が駆動されるまで継続されることがある。Ｔｘ電極（２２０）を駆動する目的で、Ｔｘ電極が、周波数領域によってグループ化されることがある。図２の例における同時駆動に３つの周波数を使用することに基づき、検知構成（２００）は、３つの周波数領域（２４２、２４４及び２４６）を備えている。
【0044】
３つの周波数領域（２４２、２４４、２４６）のそれぞれは、同数の、又は同一に近い数のＴｘ電極を備えている。例えば、検知構成（２００）が６０個のＴｘ電極を備えている場合、周波数領域（２４２、２４４、２４６）のそれぞれが２０個のＴｘ電極を備えていてもよい。各グループから１つのＴｘ電極が同時駆動のために選択されることがある。例えば、図２に図示されているように、周波数領域（２４２、２４４、２４６）それぞれの最も左のＴｘ電極が同時駆動のために選択される。次に、周波数領域（２４２、２４４、２４６）それぞれのすぐ隣のＴｘ電極が同時駆動のために選択されることがある。３つ全ての周波数領域（２４２、２４４、２４６）における全てのＴｘ電極（２２０）が一度駆動され、対応する結果信号（２３２）がＲｘ電極（２３０）上で受信されると完全な容量イメージが得られることがある。
【0045】
一以上の実施形態では、複数のＴｘ電極（２２０）が同時に駆動される。図２の例において、周波数１領域（２４２）内の複数のＴｘ電極が、周波数２領域（２４４）内の複数のＴｘ電極と同時に、そして周波数３領域（２４６）内の複数のＴｘ電極と同時に駆動されるとしよう。周波数１領域（２４２）内の同時に駆動されるＴｘ電極は、第１の周波数を有するトランスミッタ信号で駆動されてもよく、周波数２領域（２４４）内の同時に駆動されるＴｘ電極は、第２の周波数を有するトランスミッタ信号で駆動されてもよく、周波数３領域（２４６）内の同時に駆動されるＴｘ電極は、第３の周波数を有するトランスミッタ信号で駆動されてもよい。トランスミッタ信号の周波数が、（図３を参照して下記で議論する）ある直交原理を満足するように選択される場合、干渉無しに又は干渉を最小にしながら、異なる周波数領域について信号処理が別々に実施されることがある。個別の検知素子（２２５）におけるタッチの位置特定を可能にするために、下記の例で説明するように、トランスミッタ信号（２２２）のバーストを用いて繰り返し駆動が行われることがある。本例において、一つの周波数領域（２４２、２４４、２４６）あたり、２０個のＴｘ電極（２２０）、即ち、３周波数領域を仮定して全部で６０個のＴｘ電極が存在するとしよう。従って、本例では、２０個のＴｘ電極と交差する一つのＲｘ電極当たり、一つの周波数領域当たり、２０個の検知素子（２２５）が存在する。２０個の検知素子（２２５）のそれぞれにおけるタッチの存在又は不存在を評価することができるように、当該２０個のＴｘ電極は、２０の未知数を有する連立方程式の唯一の解を可能にする２０個の一連のバーストを有するバーストパターンを用いて、順に、２０回、同時に駆動される。検知領域内で使用されるトランスミッタ信号の周波数がバーストパターン全体について同一であり得る一方で、バーストパターン内で、一連のバーストに渡り、及び、駆動されているＴｘ電極に渡り、トランスミッタ信号の位相が相違されることがある。全２０個のＴｘ電極上の２０バーストに応答して単一のＲｘ電極上で得られる結果信号（２３２）を処理することにより、検知素子のそれぞれについてΔＣｔが決定されることがある。同じ動作が、全てのＲｘ電極（２３０）上の全ての結果信号（２３２）について同時に実施されることがある。同じ動作が、更に、他の周波数領域内において同時に実施されることがある。従って、３周波数領域を備える当該例においては、全部で６０個のＴｘ電極が、それぞれトランスミッタ信号の一連の２０バーストで、同時に駆動されることがある。
【0046】
図２の例では、Ｔｘ電極（２２０）の同時駆動により、他のパラメータが調整されないと仮定すると、完全な容量イメージを得るために必要な時間を３分の１に短縮することができる。例えば、６０個のＴｘ電極を備える１７インチタッチスクリーンについて必要なフレームレートが２４０ｆｐｓであると仮定すると、トランスミッタ信号の１バーストでＴｘ電極を駆動するために利用可能な時間は、１／（２４０×６０）＝７０μｓに制限されるであろう。これは、ノイズ耐性を低下させ得る。これに対して、３つの周波数領域に渡ってＴｘ電極のセットを同時に駆動する場合には、１バースト当たり、Ｔｘ電極を駆動するために利用可能な時間は１／（２４０×２０）＝２１０μｓになるであろう。これにより、フレームレートを減少させずに優れたノイズ耐性を提供し得る。同じことが、より小さいタッチスクリーンを一層高いフレームレート、例えば４８０ｆｐｘ又は６００ｆｐｓで動作させる場合にも成り立つことがある。
【0047】
図２が特定の検知構成を図示しており、当該例が、特定のタッチスクリーンシナリオを説明している一方で、本開示の実施形態は、多くの異なる構成と共に使用され得る。例えば、本開示の実施形態は、異なる種類の電極配置を使用することがあり、より少ない又はより多いＴｘ電極を同時に駆動することがあり、より大きい又はより小さい検知領域を対象とする等の場合がある。図２は、３つのＴｘ電極（２２０）のセットを同時に駆動するために特定の順序を示唆しているが、本開示から乖離せずに、Ｔｘ電極を駆動するのに任意の順序が使用され得る。更に、図２は、周波数領域（２４２、２４４、２４６）の特定の構成を図示しているが、周波数領域は、異なる構成であってもよい。例えば、周波数領域は、連続したものである必要はなく、同一数のＴｘ電極が、ランダムに周波数領域に割り当てられる等してもよい。
【0048】
図３は、一以上の実施形態による処理構成（３００）を図示している。処理構成（３００）は、図２の検知構成（２００）と共に使用されてもよい。具体的には、図３に図示されている例では、３つの異なる周波数のトランスミッタ信号が同時に放射されて（例えば図２に図示されるような）Ｔｘ電極（２２０）を駆動する。図３は、Ｒｘ電極（２３０）のうちの一つで得られる結果信号（３３２）の処理を図示している。複数のＲｘ電極上の複数の結果信号を処理するために、処理構成（３００）が、複数倍、並行で動作するように実装され得る。例えば、ｎ個のＲｘ電極について、図３に図示されているコンポーネントがｎ倍実装されてもよい。
【0049】
処理実装（３００）は、アナログフロントエンド（３４０）とデジタル処理ブロック（３６０）とを備えている。アナログフロントエンド（３４０）は、電荷積分器（３４２）とアナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）（３４４）とを備えることがある。デジタル処理ブロック（３６０）は、一組の復調器（３６２）を実施する演算を含むことがある。図示された例では、デジタル的に実装された一組の復調器（３６２）が、アナログフロントエンド（３４０）によって得られた結果信号（３３２）を復調して検知信号（３６４）を生成する。検知信号（３６４）は、３つの検知素子（２２５）におけるトランス容量についての測定値を提供することがあり、従って、入力物体（図示されない）の存在又は不存在を示していることがある。タッチ検知を実行するために、追加の下流の演算が検知信号（３６４）に対して行われることがある。以下で詳細な説明を行う。
【0050】
一以上の実施形態では、一組のトランスミッタ電極（２３０）を同時に駆動するためのトランスミッタ信号が、異なる周波数を有している。より具体的には、同時に駆動されるトランスミッタ電極のそれぞれが、一つの固有の周波数のトランスミッタ信号（３２２）で駆動される。一以上の実施形態において、同時駆動に使用されるトランスミッタ信号（３２２）が直交している。一以上の実施形態において、同時駆動に使用されるトランスミッタ信号（３２２）は、図３に図示されているように、副搬送波の直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）スペクトルから選択される。図３は、１１の副搬送波を有するＯＦＤＭスペクトルの例を図示している。副搬送波のいずれかが、副搬送波の直交性によって使用され得る。例えば、ω０の副搬送波と、直ぐ左及び右にある副搬送波とが、３つの異なる周波数を有するトランスミッタ信号（３２２）を取得するために選択され得る。次に、トランスミッタ信号（３２２）のバーストが検知領域（１２０）内のＴｘ電極（２２０）を同時に駆動するために使用され得る。３つの周波数のうちの第１の周波数が、周波数１領域（２４２）内のＴｘ電極を駆動するために使用されることがあり、該３つの周波数のうちの第２の周波数が、周波数２領域（２４４）内のＴｘ電極を駆動するために使用されることがあり、該３つの周波数のうちの第３の周波数が、周波数３領域（２４６）内のＴｘ電極を駆動するために使用されることがある。一つの周波数領域では単一の周波数が使用されることがあるが、該周波数領域内のトランスミッタ信号の位相は、電極間で、及び／又は、トランスミッタ信号の一連のバーストの間で相違され得る。一実施形態では、Ｔｘ電極の駆動のためにトランスミッタ信号と反転されたトランスミッタとを使用するために位相が１８０°だけ変化されることがある。任意の他の位相変化が、本開示から乖離せずに使用され得る。
【0051】
単一の結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２）が、更なる処理のために一つのＲｘ電極（２３２）から得られることがある。結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２）は、３つの異なる周波数と異なる位相を有するトランスミッタ信号で駆動されたＴｘ電極に対応する全ての検知素子（２２５）で放射されるトランスミッタ信号（３２２）の効果を含むことがある。図５に例が提示されている。結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２）は、更に、検知素子（２２５）における入力物体の存在又は不存在の効果を含むことがある。
【0052】
電荷積分器（３４２）は、結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２）を受け取り、ある積分期間に渡って結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２）を積分することがある。ＡＤＣ（３４４）は、積分後の結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２）を受け取り、アナログ－デジタル変換を行う。ＡＤＣの追加の議論が下記に説明されている。
【0053】
ＡＤＣの出力は、デジタル的に実装される一組の復調器（３６２）に提供される。一以上の実施形態において、復調器（３６２）は、検知信号（３６４）を生成するように構成されている。一以上の実施形態において、復調器（３６２）は、該３つのトランスミッタ信号（３２２）の固有な周波数のそれぞれに特化した同相（Ｉ）復調及び直交（Ｑ）復調のための復調器を備えている。言い換えれば、図３に図示されているように、３つのＩ／Ｑ復調を実行するように構成された６つの復調器（３つのＩ復調器と３つのＱ復調器）が存在し得る。６つの復調器のそれぞれは、検知信号のＩ成分及びＱ成分を生成するために、乗算器演算と窓処理演算とを含んでいることがある。乗算器は、該乗算器の入力（即ち、積分され、アナログ－デジタル変換された結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２））を復調波形で乗算して復調を行うことがある。窓処理演算は、例えば（乗算器演算から得られる）ミキサー結果の加重平均のような低域通過フィルタリングを行うことがある。復調波形は、トランスミッタ信号（３２２）に基づいていることがある。
【0054】
具体的には、乗算器のそれぞれに３つのトランスミッタ信号（３２２）のうちの１つのコピーが提供され、提供されたトランスミッタ信号の周波数での復調を実施させることがある。従って、復調器（３６２）は、組み合わせて、該３つの周波数それぞれでの符号分割多重化（ＣＤＭ）復号化を実行して３つの検知素子（２２５）に対応する検知信号（３６４）を分離する。ある検知素子に対応する検知信号の復調後のＩ成分及びＱ成分は、起こり得る位相シフトが存在してもなお、許容可能な程度に正確な検知信号を得るために組み合わされ得る。
【0055】
このＩＱ複合復調を使用すると、積分され、アナログ－デジタル変換された結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２）と復調波形との間の正確な位相整合は、復調を実施するために必ずしも必要ではない。その結果、ＡＤＣ（３４４）は比較的低速でよく、例えば、トランスミッタ信号周波数の３から５倍のスピードであってもよい。これにより位相オフセットが導入され得るが、位相オフセットはＩＱ複合復調の使用によって緩和される。低速のＡＤＣの使用は、電力消費及びコストを低減する一方で、追加のＱ復調器は、デジタル的に実装されるために、無視可能な追加コスト及び電力にしか関連していない。したがって、デジタルＩ／Ｑ復調と復調前のアナログ－デジタル変換を用いる上述の構成は、費用対効果が高く、エネルギー効率が良い。デジタルＩ／Ｑ復調を説明したが、本開示から乖離することなく、アナログＩ／Ｑ復調を行い、その後にアナログ－デジタル変換を行ってもよい。
【0056】
一実施形態では、（Ｑ復調器を使用せずに）Ｉ復調器のみが使用されて復調を実行する。Ｉ復調器のみを使用して完全ではないが満足のいく程度には正確な位相整合を得るために、より高速なＡＤＣ（３４４）が、起こり得る位相オフセットを低減するために使用され得る。例えば、ＡＤＣは、トランスミッタ信号周波数のスピードの少なくとも１６倍で動作することがある。
【0057】
図３は特定の処理構成を図示しているが、本開示から乖離せずに他の構成が使用され得る。例えば、図３は、３つの固有の周波数を有するトランスミッタ信号を用いる３つのＴｘ電極の同時駆動を図示しているが、任意の数のＴｘ電極が同時に駆動され得る。更に、図３は、３つのＲｘ電極から得られる単一の結果信号の処理のための処理構成を図示しているが、図示されているようなアナログ及びデジタル処理コンポーネントが、追加の結果信号を処理するために複数使用されてもよい。
【0058】
図４は、一以上の実施形態によるフローチャートを図示している。図４の一以上のステップが、図１、図２及び図３を参照して上記で議論したコンポーネントによって実施され得る。このフローチャートの様々なステップが順次に提示されて説明されるが、当業者は、ブロックの少なくとも一部が異なる順序で実行されることがあり、組み合わされ、又は、省略されることがあり、ブロックのいくつかが並行して実施され得ることがあると理解するであろう。追加のステップが更に実施されてもよい。従って、開示の範囲は、図４のステップの特定の配置に限定されると考えるべきではない。
【0059】
図４のフローチャートは、一以上の実施形態によるマルチ周波数領域タッチ検知のための方法（４００）を示している。
【0060】
ステップ４０２において、一組のＴｘ電極が、固有の周波数を有する複数のトランスミッタ信号を用いて同時に駆動される。任意の数のＴｘ電極が同時に駆動され得る。追加の詳細は、図２及び図３を参照して説明されている。
【0061】
ステップ４０４において、結果信号がＲｘ電極上で得られる。ステップ４０４は、ステップ４０２と並行して実行され得る。更に、ステップ４０４は、複数のＲｘ電極について同時に実行され得る。Ｒｘ電極で受信された結果信号は、Ｒｘ電極に結合される複数のトランスミッタ信号による影響を受ける。Ｒｘ電極がＴｘ電極に空間的に近接している場所で（例えば、Ｔｘ電極がＲｘ電極に交差する検知素子において）カップリングが発生する。容量カップリングは入力物体の存在又は不存在によって影響を受けるので、結果信号も、検知素子の近傍での入力物体の存在又は不存在によって影響を受ける。
【0062】
ステップ４０６において、結果信号が、一組の検知信号を生成するように復調される。特定の周波数を有するトランスミッタ信号を用いて駆動された一以上のＴｘ電極のそれぞれについて一つの結果信号が得られることがある。Ｉ復調とＱ復調の両方が実施される場合、結果として得られる検知信号のＩ成分及びＱ成分が処理されて検知信号の振幅及び／又は位相を決定することがある。追加の詳細は、図２及び図３を参照して説明されている。復調の前に追加のステップが実施され得る。例えば、結果信号は、上述のように、積分され、及び／又は、アナログ－デジタル変換されることがある。個々の検知素子に特有な検知信号の解は、トランスミッタ信号の複数のバーストに渡って検知信号の値を求めることによって得られることがある。例えば、２０個の検知素子を含む構成については２０バーストが使用されると、唯一の解が得られることがある。ステップ４０４が複数のＲｘ電極について実施される場合、ステップ４０６も、複数のＲｘ電極に対応する結果信号のそれぞれを復調するために複数回実施されることがある。
【0063】
上述のステップは繰り返されることがある。例えば、ステップ４０２～４０６は、図２及び図３を参照して前述したように、周波数領域内のＴｘ電極から選択されたＴｘ電極の異なるセットを駆動する間に繰り返されてもよい。容量イメージの完全なセットの検知素子に対応する検知信号を伴う容量イメージは、検知領域内の全てのＴｘ電極についてステップ４０２～４０６を実行した後で利用可能になり得る。
【0064】
ステップ４０８において、タッチ検知が、検知信号を用いて実行され得る。タッチ検知では、以前に決定されたベースライン値と対照して検知信号を評価することがある。検知信号が少なくとも一定量だけベースラインから外れている場合、該検知信号に対応する検知素子の近傍に入力物体が存在すると考えられる場合がある。ステップ４０８は、容量イメージの検知素子に対応する一部の又は全部の検知信号に対して実施され得る。
【0065】
経時的にタッチ検知を実施するために、ステップ４０２～４０８は、例えば周期的に繰り返されてもよい。
【0066】
図５は、一以上の実施形態によるサンプルデータ（５００）を図示している。該サンプルは、３つの固有の周波数を有する３つのトランスミッタ信号を用いて同時に駆動される３つのＴｘ電極についてのものである。該３つの周波数は、１００ｋＨｚ、１０９．９ｋＨｚ及び１１９．８ｋＨｚである。該３つの周波数は、（例えば、図３に図示されているような）ＯＦＤＭスペクトルから選択されている。
【0067】
Ｒｘ電極での結果信号が、時間ドメイン（５０２）に図示されている。該結果信号は、周波数ドメイン（５０４）にも図示されている。（トランスミッタ信号の単一バーストに適用されるＦＦＴを用いて得られる）周波数スペクトルの解像度は、３つのＴｘ周波数を区別するには十分でないが、３つのトランスミッタ信号による寄与は、明確に識別可能である。５０ｋＨｚにおけるノイズ信号による寄与も更に可視化されている。
【0068】
本開示の実施形態は、様々な利点を有している。異なる周波数を有して同時に放射されるトランスミッタ信号を使用することにより、ノイズ耐性を落とすことなく相対的に高いフレームレートを用いて広い検知領域に渡るタッチ検知が可能になる。具体的には、本開示の実施形態によれば、複数のトランスミッタ電極が異なる周波数で同時に駆動されることがあるため、放射されるトランスミッタ信号のバーストを短くすることなく、高いフレームレートで、（より大きなタッチスクリーンのために必要であり得る）多数のＴｘ電極を駆動することが可能になる。提案されているようなバースト長を使用する場合、高程度のノイズ耐性が達成される。更に、本開示の実施形態によれば、タイミングを大きく変更することなく、（例えば、ノイズ測定、絶対容量検知等のために）他のバーストの追加が可能になる。例えば、１フレーム当たり２０バーストを必要とする例では、バーストを追加してフレームを完結するために必要な時間が、５％だけ増加するであろう。本開示の実施形態は、相対的に遅いＡＣＤが使用されてもよく、また、多くの復調演算が標準的なＤＳＰを用いてデジタル的に実施され得るので、費用対効果が高く、エネルギー効率が良い。本開示の実施形態は、また、多くの高調波を含む波形に基づくトランスミッタ信号の使用を可能にする。例えば、正弦波の使用と比較して、例えば、トランジスタの積層を用いて高電圧を比較的容易に生成でき、（なぜなら、１Ｖの方形波について、基本波形の振幅が１．２７Ｖであるため）低い伝送電力しか用いずに動作可能であるというような複数の利点を有し得る台形波が使用され得る。
【0069】
一以上の実施形態において、非正弦波のトランスミッタ信号が、検知電極の同時駆動のために使用される。非正弦波のトランスミッタ信号の使用は、様々な利点があるが、高調波の放射に繋がり得る。一以上の実施形態は、高調波の存在に起因し得る干渉を緩和する。詳細な説明を以下に提示する。
【0070】
図６Ａは、一以上の実施形態による検知構成（６００）を図示している。検知構成（６００）は、検知領域（１２０）内のセンサ電極の配置に依拠している。トランスミッタ（Ｔｘ）電極（６２０）とレシーバ（Ｒｘ）電極（６３０）とが検知領域（１２０）内に設けられることがある。図６Ａの例では、Ｔｘ電極（６２０）が列に配置された細長い矩形構造であり、Ｒｘ電極（６３０）が、行に配置された細長い矩形構造である。一般に、任意の形状のＴｘ電極及びＲｘ電極が使用され得る。
【0071】
一以上の実施形態では、Ｔｘ電極（６２０）とＲｘ電極（６３０）とが、共に、相互容量又はトランス容量検知を実施する。Ｔｘ電極（６２０）とＲｘ電極（６３０）との交差部において、局所的な容量カップリングがＴｘ電極（６２０）の一部分とＲｘ電極（６３０）との間で形成される。この局所的な容量カップリングの領域は、「容量ピクセル」と称されることがあり、また、本明細書において検知素子（６２５）ということもある。トランス容量Ｃｔは、検知素子（６２５）に関連している。入力物体（図示されない）が検知素子（６２５）に近づくと、トランス容量Ｃｔが、量ΔＣｔだけ変化することがある。従って、入力物体の存在又は不存在が、ΔＣｔを監視することによって検出されることがある。ΔＣｔは、Ｔｘ電極（６２０）にトランスミッタ信号（６２２）を印加し、Ｒｘ電極（６３０）から結果信号（６３２）を受信することによって測定されることがある。結果信号は、入力物体の存在又は不存在により、トランスミッタ信号とΔＣｔの関数となる。ΔＣｔは、例えば検知領域（１２０）全体に渡る容量イメージを生成するために複数の検知素子について取得され得る。
【0072】
一以上の実施形態では、複数のＴｘ電極（６２０）が同時に駆動される。図６Ａの例では、３つのＴｘ電極がトランスミッタ信号ＴＸＦ１、ＴＸＦ２及びＴＸＦ３（６２２）で同時に駆動されると、各Ｒｘ電極Ｒｘ１…ＲＸｎ（６３０）上の結果信号（６３２）がＴＸＦ１、ＴＸＦ２及びＴＸＦ３による影響を受けるであろう。結果信号（６３２）のそれぞれは、従って、３つの検知素子（６２５）の近傍における入力物体の存在又は不存在に関する情報を有し得る。
【0073】
図７を参照して説明されるように、３つの検知素子（６２５）のそれぞれについて別々に検知信号が得られるように、復調が行われ得る。説明される動作は、Ｒｘ電極ＲＸ１…ＲＸｎ（６３０）上の結果信号（６３２）のそれぞれについて行われ得る。その後、完全な容量イメージを得るために、該動作は、同じＴＸＦ１、ＴＸＦ２及びＴＸＦ３を用いて３つのＴｘ電極の他のセットについて繰り返されることがある。この繰り返しは、全てのＴｘ電極（６２０）が駆動されるまで継続されることがある。Ｔｘ電極（６２０）を駆動する目的で、Ｔｘ電極が、周波数領域によってグループ化されることがある。図６Ａの例における同時駆動についての３つの周波数の使用に基づき、検知構成（６００）は、３つの周波数領域（６４２、６４４及び６４６）を備えている。
【0074】
３つの周波数領域（６４２、６４４、６４６）のそれぞれは、同数の、又は同一に近い数のＴｘ電極を備えている。例えば、検知構成（６００）が６０個のＴｘ電極を備えている場合、周波数領域（６４２、６４４、６４６）のそれぞれが２０個のＴｘ電極を備えていてもよい。各グループから１つのＴｘ電極が同時駆動のために選択され得る。例えば、図６Ａに図示されているように、周波数領域（６４２、６４４、６４６）のそれぞれの最も左のＴｘ電極が同時駆動のために選択される。次に、周波数領域（６４２、６４４、６４６）のそれぞれのすぐ隣のＴｘ電極が同時駆動のために選択されることがある。３つ全ての周波数領域（６４２、６４４、６４６）の全てのＴｘ電極（６２０）が一度駆動され、対応する結果信号（６３２）がＲｘ電極（６３０）上で受信されると完全な容量イメージが得られることがある。
【0075】
一以上の実施形態では、複数のＴｘ電極（６２０）が同時に駆動される。図６Ａの例において、周波数１領域（６４２）内の複数のＴｘ電極が、周波数２領域（６４４）内の複数のＴｘ電極と同時に、そして周波数３領域（６４６）内の複数のＴｘ電極と同時に駆動されるとしよう。周波数１領域（６４２）内の同時に駆動されるＴｘ電極は、第１の周波数を有するトランスミッタ信号で駆動されてもよく、周波数２領域（６４４）内の同時に駆動されるＴｘ電極は、第２の周波数を有するトランスミッタ信号で駆動されてもよく、周波数３領域（６４６）内の同時に駆動されるＴｘ電極は、第３の周波数を有するトランスミッタ信号で駆動されてもよい。トランスミッタ信号の周波数が、（図７を参照して下記で議論する）ある直交原理を満足するように選択される場合、干渉無しに又は干渉を最小にしながら、異なる周波数領域について信号処理が別々に実施されることがある。個別の検知素子（６２５）におけるタッチの位置特定を可能にするために、下記の例で説明するように、トランスミッタ信号（６２２）のバーストを用いて繰り返し駆動が行われることがある。本例において、一つの周波数領域（６４２、６４４、６４６）あたり２０個のＴｘ電極（６２０）、即ち、３周波数領域を仮定して全部で６０個のＴｘ電極が存在するとしよう。従って、本例では、２０個のＴｘ電極と交差する一つのＲｘ電極当たり、一つの周波数領域当たり、２０個の検知素子（６２５）が存在する。２０個の検知素子（６２５）のそれぞれでのタッチの存在又は不存在を評価することができるように、当該２０個のＴｘ電極は、２０の未知数を有する連立方程式の唯一の解を可能にする２０個の一連のバーストのバーストパターンを用いて、順に、２０回、同時に駆動される。検知領域内で使用されるトランスミッタ信号の周波数がバーストパターン全体について同一であり得る一方で、バーストパターン内で、一連のバーストに渡り、及び、駆動されるＴｘ電極に渡り、トランスミッタ信号の位相が相違されることがある。全２０個のＴｘ電極上の２０バーストに応答して単一のＲｘ電極上で得られる結果信号（６３２）を処理することにより、検知素子のそれぞれについてΔＣｔが決定されることがある。同じ動作が、全てのＲｘ電極（６３０）上の全ての結果信号（６３２）について同時に実施されることがある。同じ動作が、更に、他の周波数領域内において同時に実施されることがある。従って、３周波数領域を備える当該例においては、全部で６０個のＴｘ電極が、それぞれトランスミッタ信号の一連の２０バーストで同時に駆動されることがある。
【0076】
図６Ａの例では、Ｔｘ電極（６２０）の同時駆動により、他のパラメータが調整されないと仮定すると、完全な容量イメージを得るために必要な時間を３分の１に短縮することができる。例えば、６０個のＴｘ電極を備える１７インチタッチスクリーンについて必要なフレームレートが２４０ｆｐｓであると仮定すると、トランスミッタ信号の１バーストでＴｘ電極を駆動するために利用可能な時間は、１／（２４０×６０）＝７０μｓに制限されるであろう。これは、ノイズ耐性を低下させ得る。これに対して、３つの周波数領域に渡ってＴｘ電極のセットを同時に駆動する場合には、１バースト当たり、Ｔｘ電極を駆動するために利用可能な時間は１／（２４０×２０）＝２１０μｓになるであろう。これにより、フレームレートを減少させずに優れたノイズ耐性を提供し得る。同じことが、より小さいタッチスクリーンを一層高いフレームレート、例えば４８０ｆｐｓ又は６００ｆｐｓで作動させる場合にも成り立つことがある。
【0077】
【0078】
一以上の実施形態では、複数のＴｘ電極（６２０）が同時に駆動される。図６Ｂの例では、ｎ個のＴｘ電極が、同時に、トランスミッタ信号ＴＸＦ１…ＴＸＦｎ（６５２）で駆動される。該ｎ個のＴｘ電極は、検知領域（１２０）内の全Ｔｘ電極のサブセットを含むことがあり、又は、検知領域内のＴｘ電極の全てを含むことがある。従って、各Ｒｘ電極Ｒｘ１…ＲＸｎ（６３０）上の結果信号（６６２）は、ＴＸＦ１…ＴＸＦｎによる影響を受けるであろう。結果信号（６６２）のそれぞれは、従って、検知素子（６５５）の近傍における入力物体の存在又は不存在に関する情報を有し得る。ｎ個の検知素子（６５５）のそれぞれについてタッチの位置特定が可能であるように、ＴＸＦ１…ＴＸＦｎ（６５２）は、互いに直交であるように選択されることがある。上述された動作は、Ｒｘ電極Ｒｘ１…ＲＸｎ（６３０）上の結果信号（６６２）のそれぞれについて実施され得る。
【0079】
図６Ａを参照して前述したように、図６Ｂの例では、Ｔｘ電極（６２０）の同時駆動により、完全な容量イメージを得るために必要な時間を低減できる。低減の程度は、例えば、幾つのＴｘ電極が同時に駆動されるか、Ｔｘ電極を駆動するために使用されるバーストパターン等、様々な要因に依存し得る。
【0080】
図６Ａ及び図６Ｂが、個別の検知構成を図示し、当該例は、特定のタッチスクリーンシナリオを説明しているが、本開示の実施形態は、多くの異なる構成と共に使用され得る。例えば、本開示の実施形態は、異なる種類の電極配置を使用することがあり、より少ない又はより多いＴｘ電極を同時に駆動することがあり、より大きい又はより小さい検知領域を対象とする等の場合がある。
【0081】
図７は、一以上の実施形態による処理構成（７００）を図示している。処理構成（７００）は、図６Ａの検知構成（６００）と共に使用されてもよい。（追加の復調器を備える）修正された処理構成が、図６Ｂの検知構成（６５０）と共に使用され得る。具体的には、図７に図示されている例では、３つの異なる周波数を有するトランスミッタ信号（７２２）が同時に放射されて（例えば図６Ａに図示されるような）Ｔｘ電極（６２０）を駆動する。トランスミッタ信号（７２２）の性質を以下で議論する。図７は、Ｒｘ電極（６３０）のうちの一つで得られる結果信号（７３２）の処理を図示している。複数のＲｘ電極上の複数の結果信号を処理するために、処理構成（７００）が、複数倍、並行で動作するように実装され得る。例えば、ｎ個のＲｘ電極について、図７に図示されているコンポーネントがｎ倍実装されてもよい。
【0082】
処理実装（７００）は、アナログフロントエンド（７４０）とデジタル処理ブロック（７６０）とを備えている。アナログフロントエンド（７４０）は、電荷積分器（７４２）とアナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）（７４４）とを備えることがある。デジタル処理ブロック（７６０）は、一組の復調器（７６２）を実施する演算を含むことがある。図示された例では、デジタル的に実装された一組の復調器（７６２）が、アナログフロントエンド（７４０）によって得られた結果信号（７３２）を復調して検知信号（７６４）を生成する。検知信号（７６４）は、３つの検知素子（６２５）におけるトランス容量についての測定値を提供することがあり、従って、入力物体（図示されない）の存在又は不存在を示していることがある。タッチ検知を実行するために、追加の下流の演算が検知信号（７６４）に対して行われることがある。以下で詳細な説明を行う。
【0083】
同時に駆動されるトランスミッタ電極のそれぞれが、一つの固有の周波数を有する非正弦波トランスミッタ信号（７２２）によって（例えば、固有の基本周波数を有する台形又は方形波形を用いて）駆動される。一以上の実施形態において、同時駆動に使用される非正弦波トランスミッタ信号（７２２）が直交している。図６Ａを参照して、非正弦波トランスミッタ信号のバーストが、検知領域（１２０）内のＴｘ電極（６２０）を同時に駆動するために使用され得る。３つの周波数のうちの第１の周波数が、周波数１領域（６４２）内のＴｘ電極を駆動するために使用されることがあり、該３つの周波数のうちの第２の周波数が、周波数２領域（６４４）内のＴｘ電極を駆動するために使用されることがあり、該３つの周波数のうちの第３の周波数が、周波数３領域（６４６）内のＴｘ電極を駆動するために使用されることがある。一つの周波数領域では単一の周波数のみが使用されることがあるが、該周波数領域内の非正弦波トランスミッタ信号の位相は、電極間で、及び／又は、非正弦波トランスミッタ信号の一連のバーストの間で相違され得る。一実施形態では、Ｔｘ電極の駆動のために非正弦波トランスミッタ信号と反転非正弦波トランスミッタとを使用するために位相が１８０°だけ変化されることがある。任意の他の位相変化が、本開示から乖離せずに使用され得る。
【0084】
単一の結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（７３２）が、更なる処理のために一つのＲｘ電極（６３２）から得られることがある。結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（７３２）は、３つの異なる基本周波数と異なる位相とを有する非正弦波トランスミッタ信号で駆動されるＴｘ電極に対応する全ての検知素子（６２５）で放射される非正弦波トランスミッタ信号（７２２）の効果を含むことがある。結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（７３２）は、更に、検知素子（６２５）における入力物体の存在又は不存在の効果を含むことがある。
【0085】
電荷積分器（７４２）は、結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（７３２）を受け取り、ある積分期間に渡って結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（７３２）を積分することがある。ＡＤＣ（７４４）は、積分後の結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（３３２）を受け取り、アナログ－デジタル変換を行う。
【0086】
ＡＤＣの出力は、デジタル的に実装される一組の復調器（７６２）に提供される。一以上の実施形態において、復調器（７６２）は、検知信号（７６４）を生成するように構成されている。一以上の実施形態において、復調器（７６２）は、該３つの非正弦波トランスミッタ信号（７２２）の固有の周波数のそれぞれに特化した同相（Ｉ）復調及び直交（Ｑ）復調のための復調器を備えている。言い換えれば、図７に図示されているように、３つのＩ／Ｑ復調を実行するように構成された６つの復調器（３つのＩ復調器と３つのＱ復調器）が存在し得る。６つの復調器のそれぞれは、検知信号のＩ成分及びＱ成分を生成するために、乗算器演算と窓処理演算とを含んでいることがある。乗算器は、該乗算器の入力（即ち、積分され、アナログ－デジタル変換された結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（７３２））を復調波形で乗算して復調を行う。窓処理演算は、例えば（乗算演算から得られる）ミキサー結果の加重平均のような低域通過フィルタリングを行うことがある。以下に更に議論するように、窓処理演算は、他の（直交する）非正弦波トランスミッタ信号の基本周波数で強く減衰させる一方で、対応する非正弦波トランスミッタ信号の基本周波数における信号を通過させることがある。復調波形は、非正弦波トランスミッタ信号（７２２）に基づいていることがある。例えば、復調波形は、対応する非正弦波のトランスミッタ信号の基本周波数における正弦波波形であってもよい。
【0087】
従って、復調器のそれぞれは、対応する非正弦波トランスミッタ信号の基本周波数で復調を行う。相まって、復調器（７６２）は、３つの基本周波数のそれぞれで符号分割多重化（ＣＤＭ）復号化を行って３つの検知素子（６２５）に対応する検知信号（７６４）を分離する。ある検知素子に対応する検知信号の復調後のＩ成分及びＱ成分は、起こり得る位相シフトが存在してもなお、許容可能な程度に正確な検知信号を得るために組み合わされ得る。
【0088】
このＩＱ複合復調を使用すると、積分され、アナログ－デジタル変換された結果信号ＲＸＦ１、Ｆ２、Ｆ３（７３２）と復調波形の間の正確な位相整合は、復調を実施するために必ずしも必要ではない。その結果、ＡＤＣ（７４４）は比較的低速でよく、例えば、非正弦波トランスミッタ信号周波数の基本周波数の３から５倍のスピードであってもよい。これにより位相オフセットが導入され得るが、位相オフセットはＩＱ複合復調の使用によって緩和される。低速のＡＤＣの使用は、電力消費及びコストを低減する一方で、追加のＱ復調器は、デジタル的に実装されるために、無視可能な追加コスト及び電力にしか関連していない。したがって、デジタルＩ／Ｑ復調と復調前のアナログ－デジタル変換を用いる上述の構成は、費用対効果が高く、エネルギー効率が良い。デジタルＩ／Ｑ復調を説明したが、本開示から乖離することなく、アナログＩ／Ｑ復調を行い、その後にアナログ－デジタル変換を行ってもよい。
【0089】
一実施形態では、復調を実行するために（Ｑ復調器を使用せずに）Ｉ復調器のみが使用される。Ｉ復調器のみを使用して完全ではないが満足のいく程度には正確な位相整合を得るために、より高速なＡＤＣ（７４４）が、起こり得る位相オフセットを低減するために使用され得る。例えば、ＡＤＣは、非正弦波トランスミッタ信号周波数の基本周波数のスピードの少なくとも１６倍で動作することがある。
【0090】
上述のように、一以上の実施形態は、非正弦波トランスミッタ信号（７２２）を使用する。図７の例では、台形波形を有する単一の非正弦波トランスミッタ信号が使用され得る。任意の他の非正弦波形、例えば、方形波が、本開示から乖離することなく使用され得る。正弦波波形と比較すると、非正弦波波形は、様々な利点を有し得る。例えば、基本的な回路素子を用いて非正弦波波形を合成することは比較的容易であり得る。更に、システム電圧よりも高い振幅の非正弦波波形を生成することは比較的容易であり得る。例えば、３Ｖのシステム電圧を用いて９Ｖの振幅が達成され得る。また、非正弦波波形は、同一の公称振幅を有する正弦波波形よりも、基本周波数においてより高い信号エネルギーを有し得る。図７において、非正弦波トランスミッタ信号（７２２）として使用される台形波形が、時間ドメイン（左）及び周波数ドメイン（右）で図示されている。該台形波形は、１００ｋＨｚの基本周波数と１Ｖの振幅を有している。周波数スペクトルが示すように、基本周波数での振幅は、１．２５４Ｖ（１．９７ｄＢ）である。従って、基本周波数において、非正弦波トランスミッタ信号の同一電圧について、台形波形は正弦波波形と比較してより高い信号エネルギーを有しており、これにより、例えば低いトランスミッタ信号電圧が使用可能になり、同じ電圧を使用するときにより高い信号対雑音比を得られる等、様々な潜在的な利点を提供する。しかしながら、図７が図示しているように、台形波形のような非正弦波波形は、基本周波数と異なる高調波も含んでいる。図７に図示されている台形波の場合、３次（７００ｋＨｚ）、５次（１００ｋＨｚ）等の高調波が存在する。図７に図示されている周波数スペクトルにおいて、３次高調波の基本周波数の振幅は、基本周波数よりも１０．６ｄＢ低く、５次高調波の基本周波数の振幅は、基本周波数よりも１７．４ｄＢ低い等である。初めの１０高調波についての全体の高調波歪みは、－９．６ｄＢである。
【0091】
高調波の存在により、一以上の実施形態では、ＡＤＣ（７４４）においてエイリアシングが発生する。エイリアシングの効果は、検知信号（７６４）の正確性に有害であり得る。この効果を、下記のシナリオに基づいて以下で説明する。非正弦波トランスミッタ信号（７２２）の３つの基本周波数が１００ｋＨｚ、１０９．９ｋＨｚ及び１１９．８ｋＨｚであるとしよう。２００μｓのバースト長に対して基本周波数は９．９ｋＨｚ間隔であり、これにより、ハニング窓を用いた（以下で議論する）復調を実行する際に直交（又は、ほぼ直交）となる。他の周波数間隔が、他の種類の窓、他のバースト長等について使用され得る。更に、ＡＤＣ（７４４）のＡＤＣサンプリング周波数ＦＳが５００ｋＨｚに設定されるとしよう。ＦＳ＝５００ｋＨｚでは、ナイキスト周波数は２５０ｋＨｚである。従って、３つ全ての非正弦波トランスミッタ信号（７２２）の高調波についてエイリアシングが発生する。エイリアシングの結果、一以上の実施形態において、高調波が、ＡＤＣ（７４４）の出力において、より低い周波数でエイリアシング歪みとして現れる。
【0092】
エイリアシング歪みが現れる当該低い周波数は、シフト演算及び折り畳み演算の組み合わせで特定され得る。エイリアシングの結果、高調波が、非正弦波トランスミッタ信号の基本周波数の一つ又はその近傍においてエイリアシング歪みとして現れると、誤りを含む検知信号が生じ得る。上記の例では、１１９．８ｋＨｚの非正弦波トランスミッタ信号の５次高調波は、５×１１９．８ｋＨｚ＝５９９ｋＨｚである。シフト演算及び折り畳み演算を用いてエイリアシング解析を行うと、５００ｋＨｚのＡＤＣサンプリング周波数を用いる場合、５次高調波は、９９ｋＨｚにおいてエイリアシング歪みとして現れる。９９ｋＨｚは非正弦波トランスミッタ信号の一つの１００ｋＨｚの基本周波数に近いため、１００ｋＨｚで行われる復調について得られる検知信号は正確ではない。
【0093】
一以上の実施形態では、ＡＤＣサンプリング周波数ＦＳが、基本周波数の近くでエイリアシング歪みとして現れる高調波によって生じる誤差を低減するように選択される。より具体的には、ＦＳは、いずれの基本周波数の近傍においてもエイリアシング歪みが無いように調節される。望ましいＦＳは、バンド間干渉（即ち、基本周波数の近傍におけるエイリアシング歪みの存在）を監視する間に、体系的にＦＳを変化することによって選択され得る。望ましいＦＳは、バンド間干渉が最小であるＦＳである場合がある。バンド間干渉について、図８に図示された例を参照して以下で説明する。
【0094】
図７は、特定の処理構成を図示しているが、本開示から乖離せずに他の構成が使用され得る。例えば、図７は、３つの固有の基本周波数を有する非正弦波トランスミッタ信号を用いた３つのＴｘ電極の同時駆動を図示しているが、任意の数のＴｘ電極が、任意の数の非正弦波トランスミッタ信号を用いて同時に駆動され得る。更に、図７は、３つのＲｘ電極から得られた単一の結果信号を処理するための処理構成を図示しているが、図示されるようなアナログ及びデジタル処理コンポーネントは、追加の結果信号を処理するために複数が使用され得る。
【0095】
図８は、一以上の実施形態による、バンド間干渉の分析の例を図示している。この例では、ＦＳが、許容可能である程度に低いバンド間干渉のＦＳを特定するために５００ｋＨｚ±１０％の範囲で調節される。外来ノイズ（入力デバイスと異なるノイズ源に由来するノイズ）によって生じる干渉の可能性を低減するために、分析される周波数の範囲は（この例では±１０％に）制限されている。外来ノイズは、例えば電源、表示デバイスのような様々なコンポーネントに由来し得る。外来ノイズは、特定の周波数に集中することがあり、最初のＦＳ（５００ｋＨｚ）は、外来ノイズによる干渉の可能性が低いように選択されることがある。従って、限定された範囲でＦＳを変化させることは、外来ノイズが重大な干渉を生じさせる周波数を選択する可能性を低減する。
【0096】
図８がバンド干渉プロット（８０２）において図示しているように、ＦＳが４５０ｋＨｚから５５０ｋＨｚまでの周波数範囲で調節されてバンド間干渉が特定される。バンド間干渉は、第２の周波数で（Ａ／Ｄ変換と発生し得るエイリアシングの後で）デジタル的に復調を行う間に、一以上のＴｘ電極を第１の周波数で駆動することによって生じる干渉を示す量である。非正弦波トランスミッタ信号について１００ｋＨｚ、１０９．９ｋＨｚ及び１１９．８ｋＨｚを使用する、以前に導入した例を参照して、エイリアシングによって下記のバンド間干渉が生じ得る。
（ｉ） １００ｋＨｚで駆動し、１０９．９ｋＨｚで復調する
（ｉｉ） １００ｋＨｚで駆動し、１１９．８ｋＨｚで復調する
（ｉｉｉ）１０９．９ｋＨｚで駆動し、１００ｋＨｚで復調する
（ｉｖ） １０９．９ｋＨｚで駆動し、１１９．８ｋＨｚで復調する
（ｖ） １１９．８ｋＨｚで駆動し、１００ｋＨｚで復調する
（ｖｉ） １１９．８ｋＨｚで駆動し、１０９．９ｋＨｚで復調する
（ｉ） １００ｋＨｚで駆動し、１０９．９ｋＨｚで復調する
（ｉｉ） １００ｋＨｚで駆動し、１１９．８ｋＨｚで復調する
（ｉｉｉ）１０９．９ｋＨｚで駆動し、１００ｋＨｚで復調する
（ｉｖ） １０９．９ｋＨｚで駆動し、１１９．８ｋＨｚで復調する
（ｖ） １１９．８ｋＨｚで駆動し、１００ｋＨｚで復調する
（ｖｉ） １１９．８ｋＨｚで駆動し、１０９．９ｋＨｚで復調する
【0097】
これらの６つの場合のそれぞれについてのバンド間干渉が、上記の周波数範囲に渡って取得されることがある。従って、プロット（８０２）は、該６つの場合のそれぞれについて取得されることがある。各プロットは、バンド間干渉が許容不能な程度に高い周波数を含むことがあり、更に、バンド間干渉が許容可能な程度に低い、又は、非常に低い周波数を含むことがある。プロット（８０２）が示すように、当該特定のシナリオを前提とすると、バンド間干渉は、低いＦＳについて特に高く、一方で、高いＦＳについては、バンド間干渉が非常に低く低減される。
【0098】
バンド間干渉の概要（８０４）は、ワースト周波数（ＦＳ＝４４９ｋＨｚ）と、ベスト周波数（ＦＳ＝５２０ｋＨｚ）についての結果を要約している。ワーストケースの干渉は、非正弦波トランスミッタ信号がＦ２（１０９．９ｋＨｚ）で放射される一方で復調がＦ３（１１９．８ｋＨｚ）で行われる場合に２１．４９１％であると見出されている。このバンド間干渉は、プロット（８０２）において顕著に見られる（最も左のピーク）。これに対し、ベスト周波数については、全ての干渉が０．０２％未満にとどまっている。プロット（８０２）において（拡大された周波数範囲）、干渉のほぼ完全な不存在が見られる。
【0099】
最適化は、６つ全ての場合について干渉が許容可能である周波数ＦＳを選択するように行われ得る。ＦＳを決定する方法を、以下で議論する。図８の例は、３つの非正弦波トランスミッタ信号についてのものであるが、同様の分析が任意の数の非正弦波トランスミッタ信号について実行され得る。
【0100】
図９及び図１０は、一以上の実施形態によるフローチャートを図示している。図９及び図１０におけるステップの一以上は、図１、図６Ａ、図６Ｂ及び図７を参照して上記で議論したコンポーネントによって実行され得る。これらのフローチャートの様々なステップが順に提示され説明されるが、当業者は、ステップの少なくとも一部が異なる順序で実行され得ること、組み合わされ又は省略され得ること、及び、ステップの一部が並行して実行され得ると理解するであろう。追加のステップが更に実行され得る。従って、開示の範囲は、図９及び図１０に図示されているステップの具体的な並びに限定されると考えるべきでない。
【0101】
図９のフローチャートは、一以上の実施形態による、マルチ周波数領域並行スキャンについてのバンド間高調波干渉の緩和のための方法（７００）を示している。
【0102】
ステップ９０２において、ノイズ測定が行われる。ノイズは、例えば、ディスプレイ、電源などの存在し得るノイズ源が存在する、現実の動作条件の下で測定されることがある。このノイズ測定は、ノイズが多い周波数領域を、ノイズが少ない又はノイズが無い周波数領域から区別するために使用され得る。スペクトル分析が、この区別を行うために実行され得る。
【0103】
ステップ９０４において、ステップ９０２において識別されたノイズによる干渉が回避され、又は少なくとも低減されるように非正弦波トランスミッタ信号が選択される。言い換えれば、比較的少ないノイズしか存在しない周波数領域が非正弦波トランスミッタ信号のために選択され得る。例えば、ステップ９０２の実行に基づき、ノイズが５０ｋＨｚで検出されたと仮定しよう。検出されたノイズを回避するために、非正弦波トランスミッタ信号の基本周波数が、１００ｋＨｚの周囲の領域に配置され得る。基本周波数の周波数間隔、バースト長、非正弦波トランスミッタ信号の形状等は、上記で議論されているように、特定の直交性の要求及びタイミングの要求が満たされるように選択されることがある。ステップ９０４は、同時に放射される任意の数の非正弦波トランスミッタ信号について実施され得る。フローチャートは、ノイズの測定と非正弦波トランスミッタ信号の選択とを別々のステップとして図示しているが、これらのステップは組み合わされることがある。例えば、測定が、非正弦波トランスミッタ信号の選択されたセットについて行われることがある。測定に基づいて過剰に多いノイズが存在すると見出された場合には、非正弦波トランスミッタ信号の異なるセットが選択されることがある。非正弦波トランスミッタ信号の異なるセットへの切り換えは、ノイズが許容可能と判断されるセットが特定されるまで継続することがある。
【0104】
ステップ９０６において、アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）のサンプリング周波数ＦＳが選択される。一以上の実施形態において、ＦＳは、非正弦波トランスミッタ信号の高調波に関連するエイリアシング歪みが非正弦波トランスミッタ信号の基本周波数と異なる周波数に位置するように選択される。言い換えれば、ＦＳは、基本周波数におけるエイリアシング歪みの振幅を低減してバンド間高調波干渉を低減又は消滅するように調整される。追加の詳細は、図７を参照して説明されている。ＦＳの選択は、デフォルトのサンプリング周波数から開始されてもよい。最適化は、デフォルトのサンプリング周波数の周囲の限定された範囲内で行われてもよい。この最適化は、非正弦波トランスミッタ信号の基本周波数におけるエイリアシング歪みを最小化するように実行されることがある。基本周波数におけるエイリアシングの許容可能なレベルを指定するために任意の基準が使用され得る。例えば、１／１０００のバンド間高調波干渉が、閾値として設定されてもよい。ステップ９０６は、非正弦波トランスミッタ信号の単一のセットについて行われてもよく、異なる周波数範囲の非正弦波トランスミッタ信号の複数のセットについて行われてもよい。非正弦波トランスミッタ信号の複数のセットを使用することにより、入力デバイスを、例えばノイズ環境に応じて異なる周波数範囲で動作させることが可能になり得る。ステップ９０６の動作は、実際の入力デバイスでバンド間高調波干渉を測定することによって実行されてもよく、シミュレーションによって実行されてもよい。シミュレーションが使用される場合、入力デバイスの様々なコンポーネントが、シミュレーションモデルによって近似されることがある。例えば、検知素子とアナログフロントエンドの特性が、実際の検知素子と実際のアナログフロントエンドの特性をそれぞれに近似する時定数を有する第一近似（単一極）シミュレーションモデルによって近似されてもよい。
【0105】
ステップ９０２～９０６の動作は、非正弦波トランスミッタ信号の周波数の一以上のセットと、整合するサンプリング周波数ＦＳとを入力デバイスにプログラムするように設定又は製造の間に実行されることがある。その代わりに、ステップ９０２～９０６が、入力デバイスの動作の間に実行されてもよい。
【0106】
ステップ９０８において、タッチ検知が実行されることがある。図１０を参照しながら以下で説明する。
【0107】
図１０のフローチャートは、一以上の実施形態による、マルチ周波数領域タッチ検知のための方法（１０００）を示している。
【0108】
ステップ１００２において、１セットのＴｘ電極が、固有の基本周波数を有する複数の非正弦波トランスミッタ信号を用いて同時に駆動される。任意の数のＴｘ電極が同時に駆動され得る。追加の詳細は、図６Ａ、図６Ｂ、図７を参照して説明されている。
【0109】
ステップ１００４において、結果信号がＲｘ電極で取得される。ステップ１００４は、ステップ１００２と並行して実行され得る。更に、ステップ１００４は、複数のＲｘ電極について同時に実行され得る。Ｒｘ電極で受信された結果信号は、該Ｒｘ電極に結合された複数の非正弦波トランスミッタ信号による影響を受ける。カップリングは、Ｒｘ電極がＴｘ電極に空間的に近接している場所（例えば、Ｔｘ電極がＲｘ電極と交差する検知素子において）発生する。容量カップリングは入力物体の存在又は不存在による影響を受けるので、結果信号も、検知素子の近傍における入力物体の存在又は不存在による影響を受ける。
【0110】
ステップ１００６において、ステップ９０６で決定されたサンプリング周波数ＦＳで動作するアナログ－デジタルコンバータを用いて結果信号がアナログ－デジタル変換される。
【0111】
ステップ１００８において、アナログ－デジタル変換後の結果信号が復調されて１セットの検知信号を生成する。１つの検知信号が、個別の周波数を有する非正弦波トランスミッタ信号を用いて駆動された一以上のＴｘ電極のそれぞれについて取得されることがある。Ｉ復調とＱ復調の両方が実行される場合、得られた検知信号のＩ成分及びＱ成分が検知信号の振幅及び／又は位相を特定するように処理されることがある。追加の詳細は、図６Ａ、図６Ｂ、図７を参照して説明されている。個別の検知素子に特有な検知信号の解は、非正弦波トランスミッタ信号の複数のバーストに渡って該検知信号の値を求めることによって得られることがある。例えば、２０個の検知素子を含む構成について２０バーストを使用すると唯一の解が得られることがある。ステップ１００４が複数のＲｘ電極について実行される場合、複数のＲｘ電極に対応する結果信号のそれぞれを復調するためにステップ１００８も複数回実行されることがある。
【0112】
上述のステップは繰り返されることがある。例えば、図６Ａ、図６Ｂ及び図７を参照して前述しているように、ステップ６０２～６０６は、周波数領域内のＴｘ電極から選択された異なるセットのＴｘ電極を駆動する間に繰り返されることがある。容量イメージの完全なセットの検知素子に対応する検知信号を伴う容量イメージは、検知領域内の全てのＴｘ電極についてステップ６０２～６０８を実行した後で利用可能になり得る。
【0113】
ステップ１０１０において、検知信号を用いてタッチ検知が行われることがある。タッチ検知では、以前に決定されているベースライン値と対照して検知信号を評価することがある。検知信号が少なくとも一定量だけベースライン値から外れている場合、該検知信号に対応する検知素子の近傍に入力物体が存在すると考えられ得る。ステップ１０１０は、容量イメージの検知素子に対応する一部の又は全部の検知信号に対して実施され得る。
【0114】
経時的にタッチ検知を実施するために、ステップ１００２～１００８が、例えば周期的に繰り返されてもよい。
【0115】
本開示の実施形態は、様々な利点を有している。異なる周波数で同時に放射されるトランスミッタ信号を使用することにより、放射されるトランスミッタ信号のバーストを短くすることなく高いフレームレートで（大きなタッチスクリーンに必要となり得る）多数のＴｘ電極の駆動が可能になる。本開示の実施形態は、非正弦波波形を使用している。非正弦波波形は、たとえシステム電圧よりも高い振幅を有していても、相対的に生成が容易であるという利点を有している。更に、非正弦波波形は、正弦波波形よりも基本周波数における電圧振幅が高い。結果として得られる、基本周波数における高い信号エネルギーにより、例えば低いトランスミッタ信号電圧が使用可能になり、同じ電圧を使用するときにより高い信号対雑音比を得られる等の様々な利点が提供される。
【0116】
本発明が限られた数の実施形態について説明されているが、本開示の利益を有する当業者は、本明細書に開示されているような本発明の範囲から乖離せずに他の実施形態が考案可能であると理解するであろう。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】