JP2009543205A - 音響タッチシステムの自動利得スイッチングモジュール - Google Patents

Abstract

音響タッチ面（１０５）から受信される信号を処理するための装置は、信号レベルを有するアナログ入力信号を受信するアナログ入力部を備える。アナログ入力信号は、タッチ面上のタッチ位置を示すデータを含む。複数の利得素子（３３４、３３６、３３８）は、アナログ入力信号を受信し複数の利得調整されたアナログ信号を出力する。利得選択モジュール（３３２）は、アナログ入力信号の信号レベルに基づいて、複数の利得調整されたアナログ信号のうちの１つを選択する。

Description

本発明は、一般に音響タッチシステムに関し、特に、音響タッチパッド及び他のタッチ面から受信される信号を処理することに関する。

タッチイベントは、タッチパッドの表面又は他のタッチ面と指先又はスタイラス等の物体との間の音響的な相互作用によって表される。タッチパッド内の異なる位置で音響信号を取得するために、複数のトランスデューサが設けられる場合がある。音響信号の２つのチャンネルを表す信号は、ケーブルを介してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器に出力される。これらのデジタル信号は、使用可能なタッチ位置情報を抽出するように処理される。

使用前に、タッチパッドは較正される場合もあり、かつ／又はタッチパッド面上の特定の位置のｘ及びｙの両方の座標を定義する較正データが格納される場合もある。次に、ライブタッチデータからの信号情報は較正データと比較され適切にマッチングされる場合があり、表面上でタッチイベントの位置が二次元で識別される。

データを変換する動作範囲を有するＡ／Ｄ変換器の入力部では、異なるタイプのタッチイベントに起因して広い電圧範囲が経験される。動作範囲が最も高い最大の電圧レベルに対処するように設定されていれば、そのスケールの下部における電圧は値が出ず、かつ／又は量子化誤差によって重大な害を受ける場合があり、その結果、対応するタッチイベントは認識されない場合がある。また、Ａ／Ｄ変換器への入力信号が上記動作範囲の最高レベルより高いときには、Ａ／Ｄ変換器の出力は「レール」され、周波数領域での解析はそのスペクトルに渡って「スプラッタ」を生成し、かつタッチイベントは認識されない場合もあり、誤って解釈される場合すらある。

従って、タッチイベントのよりロバストな検出を可能にし、かつ量子化誤差を減らすように音響タッチパッド又は他のタッチ面からの音響信号を処理する方法及び装置に対する要求が存在する。本発明の所定の実施形態は、これらの要求及び後述する明細書及び図面から明らかとなる他の目的を満たすためのものである。

ある実施形態において、音響タッチ面から受信される信号を処理するための装置は、信号レベルを有するアナログ入力信号を受信するアナログ入力部を備える。アナログ入力信号は、タッチ面上のタッチ位置を示すデータを含む。複数の利得素子はアナログ入力信号を受信し、複数の利得調整されたアナログ信号を出力する。利得選択モジュールは、アナログ入力信号の信号レベルに基づいて、複数の利得調整されたアナログ信号のうちの１つを選択する。

別の実施形態において、タッチシステムは、音響タッチパッドと、自動利得スイッチングモジュールと、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器とを備える。自動利得スイッチングモジュールは、タッチパッドから第１及び第２のアナログ入力信号を受信する。第１及び第２のアナログ入力信号は第１及び第２の信号レベルを有しかつタッチパッド上のタッチ位置を示すデータを含む。自動利得スイッチングモジュールは、少なくとも第１及び第２のアナログ入力信号の第１及び第２の信号レベルに基づいて、第１及び第２の利得調整された信号をＡ／Ｄ変換器に出力する。

別の実施形態において、音響タッチパッドからの信号を処理するための方法は、信号レベルを有するアナログ入力信号を受信することを含む。アナログ入力信号は、タッチパッド上のタッチ位置を示すデータを含む。複数の利得調整されたアナログ信号は、アナログ入力信号の利得を複数の異なる利得応答で調整することによって出力される。複数の利得調整されるアナログ信号のうちの１つは、アナログ入力信号の信号レベルに基づいて選択される。

本発明の一実施形態に従って形成され、接続ケーブルを介してコンピュータに信号を供給する音響タッチパッドを用いるコンピュータシステムを示す。 本発明の一実施形態に係る、ディスプレイ装置のスクリーンをカバーするための透明な基板で形成されたタッチスクリーンを備えたタッチセンサシステムを示す。 本発明の一実施形態に従って形成された図１のコンピュータを示す。 本発明の一実施形態に係る、タッチイベントを表す信号のデジタル化を改善し量子化誤差を減少する図３の自動利得スイッチングモジュールを示す。 本発明の一実施形態に係る、タッチパッドからの左及び右チャンネルを処理するための整流器／増幅器回路の一例を示す。 本発明の一実施形態に従って形成された利得回路の実施例の一例を示す。 本発明の一実施形態に係る、利得調整された左チャンネルにおける単一の不連続点を示す。 本発明の一実施形態に係る、利得調整された右チャンネルにおける単一の不連続点を示す。

上述した概要及び本発明の所定の実施形態に関する以下の詳しい説明は、添付の図面と共に読めばより良く理解されるであろう。これらの図は、様々な実施形態の機能ブロックを図解したものである。これらの機能ブロックは、必ずしもハードウェア回路間の区分を示すものではない。従って、例えば、１つ又は複数の機能ブロック（例えば、複数のプロセッサ又は複数のメモリ。）を、単一のピースのハードウェア（例えば、汎用のシグナルプロセッサ又はブロック又はランダムアクセスメモリ、ハードディスク等）内に実装してもよい。同様に、プログラムもスタンドアロンプログラムであってもよく、オペレーティングシステム内にサブルーチンとして組み込まれても、インストールされるソフトウェアパッケージ内の機能等であってもよい。これらの様々な実施形態が、図面に示されている装置及び手段に限定されないことは理解されるべきである。

図１は、タッチパッド１０１として示され、接続ケーブル１０３を介してコンピュータ１０２へ信号を供給するタッチ面を用いるコンピュータシステムを示す。タッチパッド１０１はデスクトップ型の構成として示されているが、タッチパッド１０１がタッチパネル、タッチスクリーン、タッチセンサ又は他のタッチ面として実装されてもよいことは理解されるべきである。タッチパッド１０１からのアナログ信号は、タッチパッド１０１の表面１０５上で作られるタッチイベント１０４に応答して発生される。コンピュータ１０２は画像信号をモニタ１０７に供給し、モニタ１０７は、カーソル１０９及び複数のアイコン１１０を含むグラフィカルユーザインタフェース１０８を表示する。インターネットであるネットワーク１１２又は他のメモリ装置又はソース装置を介してＣＤＲＯＭ１１１上に供給される命令は、コンピュータ１０２がタッチパッド１０１からのアナログ信号を解釈できるようにし、これにより、ユーザがモニタ１０７上に表示されるグラフィカルユーザインタフェース１０８をナビゲートできるようにする。キーパッド１１３は、コンピュータ１０２に追加の英数字入力及びコマンドを供給する。

タッチパッド１０１は、少なくとも２つのタイプのタッチイベントを受信してもよい。第１のタイプのタッチイベントは、タッチパッド１０１の表面１０５を横切る指先１０６の滑り（スライディング）動作である。このような動作に応答して、コンピュータ１０２は、モニタ１０７上に表示されるグラフィカルユーザインタフェース１０８内のカーソル１０９を移動させる。第２のタイプのタッチイベントは、指先１０６による表面１０５のタッピングである。カーソル１０９がアイコン１１０上に位置づけられているとき、１回のタッピングは、コンピュータ１０２によりアイコン１１０に関連づけられるプロセスを起動する要求として解釈されてもよい。他に、ダブルタップ、並びにタッチパッド面１０５の特定の領域で行われるタッピング等のタイプのタッピングの解釈も可能である。このようにして、グラフィカルユーザインタフェース１０８をナビゲートするために必要とされる様々な範囲のポインタ装置の活動がもたらされる。

図２は、ディスプレイ装置１２４のスクリーンをカバーするための透明な基板で形成されたタッチスクリーン１２２を備えたタッチセンサシステム１２０を示す。タッチスクリーン１２２は、ディスプレイ装置１２４上に水平に、垂直に、又はアプリケーションに依存して任意の角度で取り付けられてもよい。タッチスクリーン１２２とコントローラ１２６とは、リード線１２８を用いて互いに接続されてもよい。グラフィックは、ディスプレイ装置１２４上でユーザに表示されてもよく、タッチスクリーン１２２を通して見ることができる。ユーザは、例えば、所望のグラフィックの位置上でタッチスクリーン１２２にタッチする、又はタッピングすることによってオプションを選択してもよい。

本発明の１つ又は複数の実施形態は多くのタイプの音響タッチパッドシステムに対するアプリケーションを有する場合があるが、特に関心の高いものは、タッチが可聴周波数範囲内の屈曲波が励起するタッチシステムである。「屈曲」波は、たわみ波と呼ばれる場合も、最低次非対称ラム波と呼ばれる場合もある。電子回路がタッチセンサ内の音波（「ＳＡＷ」タッチスクリーンのレイリー波等。）を励起並びに受信する音響タッチシステムとは異なり、この電子回路は、受信される信号の振幅を制御しない。さらに、ユーザのタッチの変化するスタイルは、広範な信号振幅をもたらす。本発明の１つ又は複数の実施形態は、特に、タッチによって励起される屈曲波のタッチシステムの要求に適する。

図３は、図１のコンピュータ１０２を示す。中央処理装置（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ））４０１は、ＲＡＭ又は他のタイプの揮発性メモリであってもよいメインメモリ４０２内に保持される命令を実行する。メインメモリ４０２はまた、ＣＰＵ４０１がその命令に従って処理するデータを格納する。データ及び命令は共に、ハードディスクドライブ４０３に格納されてもよい。命令及び／又はデータはハードディスクドライブ４０３に、ＣＤＲＯＭ１１１を読み取るＣＤＲＯＭドライブ４０４、光学ドライブを読み取るポート（図示せず。）、フラッシュメモリ等を用いることによって様々なソース装置からインストールされてもよい。モデム４０８は、ネットワーク１１２への接続を提供してもよい。キーボード１１３は、有線又は無線であってもよいポート４０９を介して接続される。

ビデオカード４０５は、モニタ１０７に画像を表示（レンダーリング）する命令及びデータをＣＰＵ４０１から受信し、これにより、ユーザにタッチパッド１０１上に形成されるタッチイベントによりナビゲートされ得るグラフィカルユーザインタフェース１０８（図１）を提供する。カーソル１０９は、このようなインタフェースにおけるナビゲーションの主な指示子（ｓｉｇｎｉｆｉｅｒ）であってもよく、２次元又は３次元の環境をナビゲートするために用いられてもよい。タッチパッドの信号を解釈するための命令は、較正されたタッチパッドの特性を表すデータを必要とするが、このデータは、メモリ４０２、ドライブ４０３、ＣＤＲＯＭ１１１に格納されてもよく、又はネットワーク１１２に送信されてもよい。

タッチパッド１０１に戻ると、タッチパッド１０１の表面１０５は硬質かつ音響学的に伝導性であり（ａｃｏｕｓｔｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）、ガラス、高密度のポリエチレン又はナイロン等のポリマーを含む他の高密度の材料、ガラス繊維等の複合材料、石、金属等から形成されてもよい。表面１０５の上面は、表面１０５を横切る指先１０６の移動が摩擦ノイズを発生するように未研磨でもよく、粗い感触を有していて（ｔｅｘｔｕｒｅｄ）もよく、自然な表面の手触りを有してもよい。

トランスデューサ２０１、２０２、２０３及び２０４は、電子回路への電気的な接続の詳細な構造に依存して正の極性又は負の極性を有する圧電トランスデューサであってもよい。例えば、トランスデューサ２０１と２０４は正の極性を有し、トランスデューサ２０２と２０３は負の極性を有する。

トランスデューサ２０１−２０４の位置は、非対称である。トランスデューサ２０１と２０３は、極性が反転されたペアとして直列に接続される。これは、その個々の音響信号の逆相の合成を達成する。トランスデューサ２０２と２０４も、同様に接続される。トランスデューサ２０１−２０４の位置の非対称性及び異なる非対称の位置からの信号の合成の結果、表面１０５上の各位置は１つ又は複数の固有の信号特性を有する。

トランスデューサ２０１−２０４は、硬質の接着剤の薄い層によって表面１０５の下側へ接着されてもよい。表面１０５を通って移動する音圧波はトランスデューサ２０１−２０４を通過し、トランスデューサ内の圧電セラミック材料の歪に比例する変動する電位を生成する。アプリケーションによっては、タッチパッド１０１の下面又はベース（図示せず。）は軽い気泡ゴムであっても、タッチパッド面１０５を任意の音響的な干渉から離して支持しかつトランスデューサ２０１−２０４及びその電気接続への保護カバーとなる他の材料であってもよい。

タッチイベントは、タッチパッド１０１の表面１０５と、ユーザの指先１０６等の物体との間に音響的な相互作用を生じさせる。音響信号が発生され、タッチイベントの位置から表面１０５を通って伝達される音になる。トランスデューサ２０１−２０４は、表面１０５の異なる部分で音響信号を拾い、その音響信号を電気的な形式に変換する。言い替えれば、トランスデューサ２０１−２０４は音響信号又は音波を対応する変動する電位（フーリエ変換で表される様々な周波数の正弦波。）に変換し、この電位は、接続ケーブル１０３を介してコンピュータ１０２に与えられる。トランスデューサ位置２０１及び２０３からの音響信号は電気的に合成され、自動利得スイッチングモジュール３００（図４において詳述する。）に供給される２つのステレオチャンネルのうちの一方である左チャンネル３０６（左アナログ入力信号。）を形成する。同様に、右チャンネル３０８（右アナログ入力信号）も、トランスデューサ２０２及び２０４からの信号の電気的な合成によって自動利得スイッチングモジュール３００に供給される。自動利得スイッチングモジュール３００は、左及び右信号をコンピュータ１０２のサウンドカード４０６内のＡ／Ｄ変換器４０７に出力する。

コンピュータ１０２内のサウンドカード４０６（例えば、信号デジタイザ。）は、自動利得スイッチングモジュール３００からアナログ信号を受信する。サウンドカード４０６はステレオのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０７を有し、自動利得スイッチングモジュール３００の出力部はサウンドカード４０６のこのステレオマイクロホン入力部に接続される。サウンドカード４０６内のＡ／Ｄ変換器４０７は、左及び右ステレオチャンネルのそれぞれについて１６ビットの精度を有する４４．１ｋＨｚのサンプリング速度で動作するように構成されてもよいが、他の条件が用いられてもよい。サウンドカード４０６は、複数利得のスイッチングモジュール３００から着信する電気信号をデジタル化し、デジタル化されたこれらの音響信号をＣＰＵ４０１が利用できるようにする。動作の間、タッチイベントがユーザインタフェース１０８を更新すると解釈されるプロセッサの活動のバーストを待機しながら、サンプルストリームはメインメモリ４０２に一時的に格納され、る。この取得、格納、処理及び更新のプロセスは、タッチパッド１０１の表面１０５を横切るユーザの指先１０６の移動が結果的にモニタ１０７上のカーソル１０９の実質的に連続的な移動になるように、ユーザに遅延が明らかになることなく、連続して実行される。ユーザインタフェース１０８の他の態様もまた、ユーザの指先の移動に応答して実質的に連続的に更新されてもよい。

Ａ／Ｄ変換器４０７は、左及び右チャンネルを表す２つのサンプルストリームを発生する。特性の情報を抽出するとき、各チャンネルは、標準的なデジタル信号処理システムによって要求されるように連続的な隣接するサンプルのグループで処理される。単なる例示として、左及び右チャンネルのそれぞれについて位相角の情報が生成されてもよい。次に、左及び右の位相角の情報に基づいて位相差情報が計算され、タッチイベントの位置の識別に用いられてもよい。

図４は、タッチイベントを表す信号のデジタル化を改善し量子化誤差を減少する図３の自動利得スイッチングモジュール３００を示す。上述したように、様々なタッチイベントにより発生される電圧の範囲は大幅に変動する可能性がある。例えば、ユーザがその指先１０６を表面１０５上でドラッグする場合、発生する入力信号レベルは極めて低い。タッピングが発生すると、遙かに高い信号レベルを有する入力信号が生成され、この入力信号が減衰されなければ、Ａ／Ｄ変換器４０７を飽和状態にする場合がある。

量子化は、変動するレベルを有する入力信号に、相応のデジタル値を割り当てることを指す。ゼロ領域に近い信号を優れたパーセンテージの解像率で表現するには存在するデジタル値が不十分であることがあるので、低い信号レベルは結果的に量子化誤差に繋がる場合がある。従って、自動利得スイッチングモジュール３００は、低電圧の信号を表現するためにより大きい範囲のデジタル値を用いるように、ミリボルトの何分の１かである場合のある低い入力アナログ電圧を増加させる。Ａ／Ｄ変換器４０７の動作範囲の最大レベルを超える高いアナログ電圧は、デジタル化及びデジタル信号処理を確実にするように減少されてもよい。利得調整の量は、タッチパッド１０１からの現在のアナログ入力レベルに基づいて選択される。信号レベルが経時的に変化するにつれて、利得調整の量は適宜選択される。例示として、タッチイベントの位置を決定する処理論理回路は、入力信号の絶対的な大きさではなく相対的な周波数成分に反応してもよい。従って、大きさ又は振幅を、デジタル信号処理にマイナスの影響を与えることなく変更してもよい。

第１及び第２の利得及び整流回路３０２及び３０４は自動利得スイッチングモジュール３００内に存在し、タッチパッド１０１（図３）からの情報の１つのチャンネルをそれぞれ処理する。タッチパッド１０１からの左チャンネル３０６はアナログ入力部３８６を介して第１の利得及び整流回路３０２に入力され、タッチパッド１０１からの右チャンネル３０８はアナログ入力部３８８を介して第２の利得及び整流回路３０４に入力される。左及び右チャンネル３０６及び３０８はそれぞれ、関連する電圧レベル及び位相情報を有する少なくとも１つの正弦波成分を有するアナログ入力信号である。利得選択モジュール３５８は、第１及び第２の利得及び整流回路３０２及び３０４からの入力信号に基づいて、左及び右チャンネル３０６及び３０８の両方に用いられるべき利得調整を選択する。例えば、利得選択モジュール３５８はマルチプレクサ（ＭＵＸ）であってもよい。第１及び第２の利得及び整流回路３０２及び３０４の動作は同一であるので、第１の利得及び整流回路３０２について論じる。

左チャンネル３０６は複数の利得回路（第１の利得素子Ｇ１（３３４）、第２の利得素子Ｇ２（３３６）から利得素子ＧＮ＋１（３３８）。）に入力され、これらの利得素子は、特定の利得特性に基づいて左チャンネル３０６を変更する。利得回路は、各入力信号レベルについて、Ａ／Ｄ変換器４０７の動作範囲内の利得調整された信号レベルを利用可能であることを保証する。オプションとして、最小の利得は入力アナログ信号を減少させる分圧器又は減衰器であってもよく、入力アナログ信号を増幅しなくてもよい。

左チャンネル３０６はまた、整流器／増幅器３１０に入力され、整流器／増幅器３１０は左チャンネル３０６に基づいて増幅された正の信号３２６を出力する。正の信号３２６は、第１の比較器素子３１２、第２の比較器素子３１４から第Ｎの比較器素子３１６等の複数の比較器素子のそれぞれに入力される。各比較器素子３１２、３１４及び３１６は、正の信号３２６をＲｅｆ１（３１８）、Ｒｅｆ２（３２０）及びＲｅｆＮ（３２２）等の基準電圧レベルとそれぞれ比較する。Ｒｅｆ１（３１８）は超低電圧レベルであってもよく、Ｒｅｆ２（３２０）はＲｅｆ１（３１８）より大きい低電圧レベルであってもよいが、ＲｅｆＮ（３２２）は、信号が適切に減衰されていなければＡ／Ｄ変換器４０７の出力振幅を「制限（レール）」することになる信号レベルに基づいてもよい比較的大きい電圧レベルであってもよい。

例示として、複数の基準電圧レベルは、コンピュータ１０２内の電源４１０から電力を受け取る分圧器３２８によって供給されてもよい。所望の基準電圧を、他の装置によって供給してもよい。基準電圧の数をタッチパッドから予想される電圧範囲によって決定してもよく、上記範囲を等しく分割してもしなくてもよい。

正の信号３２６がＲｅｆ１（３１８）のレベルより上であるときは、第１の比較器素子３１２は出力ライン３４０上へハイ、「１」又は５ボルト等の予め設定された電圧レベルを出力してもよい。正の信号３２６がＲｅｆ２（３２０）及びＲｅｆＮ（３２２）より低いときは、第２の比較器素子３１４及び第Ｎの比較器素子３１６（並びに介在する他の任意の比較器。）はそれぞれ、出力ライン３４２及び３４４上に、接地、０ボルト又は予め設定された異なる電圧レベルを出力する。正の信号３２６がＲｅｆ２（３２０）のレベルより高いときは、第１及び第２の比較器素子３１２及び３１４はそれぞれ、出力ライン３４０及び３４２にハイ又は他の指示を出力する。

出力ライン３４０、３４２及び３４４は、利得選択モジュール３５８内の選択論理回路モジュール３２４によって監視される。第１、第２から第Ｎまでの利得素子３３４、３３６及び３３８による出力信号としての信号利得調整は、第１、第２から第Ｎまでの比較器素子３１２、３１４及び３１６のそれぞれと関連づけられる。タッチパッド１０１からの超低レベルの入力アナログ電圧に対しては、信号の最も大きい利得又は増幅が選択されてもよい。タッチパッドからの超高レベルの入力アナログ電圧に対しては、上述したように最小の利得調整、利得調整なし、又は信号の減衰が選択されてもよい。

従って、利得調整の量並びにその利得調整の正負は、タッチパッド１０１による出力としての左チャンネル３０６の電圧レベルに基づく。例えば、第１の比較器素子３１２が、入力電圧がＲｅｆ１（３１８）より大きいことを示すレベルを出力すれば、選択論理回路モジュール３２４は第１の比較器素子３１２に関連づけられる利得応答を選択する。第１及び第２の比較器素子３１２及び３１４の両方等の２つ以上の比較器素子がそれぞれ、左チャンネル３０６がＲｅｆ１（３１８）及びＲｅｆ２（３２０）より大きいことを示していれば、選択論理回路モジュール３２４はより高い電圧レベルに、この例では第２の比較器素子３１４に関連づけられる利得応答を選択する。選択論理回路モジュール３２４は、利得応答信号３３０を利得選択モジュール３５８内の利得モジュール３３２に送信する。

利得モジュール３３２は、左チャンネル３０６に関して選択される利得のレベルを示す選択利得応答信号３３０を受信する。左チャンネル３０６のレベルが極めて小さければ、利得は、利用可能な最大値である場合もある。左チャンネル３０６のレベルがＡ／Ｄ変換器４０７の中間の範囲内であれば、利得調整は適用されなくてもよい。左チャンネル３０６のレベルがＡ／Ｄ変換器４０７の最大値より大きければ、左チャンネル３０６はＡ／Ｄ変換器４０７の動作範囲内にある利得調整された信号を保証するように減衰又は減少されてもよい。利得モジュール３３２は、上述したように、利得調整された左チャンネル３４６を処理のためにＡ／Ｄ変換器４０７に出力する。

オプションとして、選択論理回路モジュール３２４は、左及び右チャンネル３０６及び３０８の両方に同一の利得調整レベルを選択してもよい。選択論理回路モジュール３２４は、出力ライン３４０、３４２及び３４４及び第２の利得及び整流回路３０４からの対応する比較器の出力信号によって識別される最大の利得調整を選択してもよい。選択論理回路モジュール３２４また、最大の利得調整が結果的にＡ／Ｄ変換器４０７の範囲の上限より大きい信号レベルをもたらさないことを検証してもよい。

図５は、タッチパッド１０１からの左及び右チャンネル３０６及び３０８を処理するための整流器／増幅器回路の一例を示す。例えば、左整流器／増幅器回路３６０は第１の利得及び整流回路３０２内の整流器／増幅器３１０（図４）に対応してもよく、右整流器／増幅器回路３６２は第２の利得及び整流回路３０４内にあってもよい。左整流器／増幅器回路３６０はタッチパッド１０１から左チャンネル３０６を受信し、右整流器／増幅器回路３６２はタッチパッド１０１から右チャンネル３０８を受信する。左及び右整流器／増幅器回路３６０及び３６２はそれぞれ、左及び右チャンネル３０６及び３０８に対して所定の増幅レベルを適用し、増幅後の左及び右チャンネル３０６及び３０８の絶対値である左の整流された信号３６４及び右の整流された信号３６６を出力する。

左及び右の整流された信号３６４及び３６６は、左及び右比較器３６８及び３７０に入力され、分圧器３２８等からの基準電圧３７２と比較される。左及び右信号は、同一の基準電圧３７２と又は一連の基準電圧と比較される。本図には左及び右チャンネルのそれぞれに１つの比較器しか示されていないが、左及び右の整流された信号３６４及び３６６はそれぞれ、図４において論じたように、複数の比較器に入力されてもよいことは理解されるべきである。

左及び右比較器３６８及び３７０の左及び右の出力信号３７４及び３７６は、オアゲート３７８に入力される。左又は右の整流された信号３６４又は３６６の何れかが基準電圧３７２を超えると、この条件に当てはまる左又は右比較器３６８又は３７０から１が出力される。よって、オアゲート３７８は１の出力信号３８０を有する。

オアゲート３７８の出力信号３８０は、出力信号３８０の変化に応答して固定された継続時間のタイミング周期を生成するワンショット３８２に入力される。入力信号の電圧が基準レベルを超えたとき、利得モジュール３３２（図４）によって異なる利得調整が選択され、出力信号に単一の不連続点が導入される。これについては、図７及び８において後述する。増幅は、デジタル処理されるべきデータのグループ／フレームの収集に要する時間より大きい時間期間の間だけ、同一の増幅の段（又は利得調整の段）に留まることが望ましい。例えば、ワンショット３８２は、１００ミリ秒の時間周期を有するように設定されてもよく、これにより、選択される利得調整は最低でも１００ミリ秒間だけ維持され、あるいは、所定の事例では約４グループ／フレームのデータ処理の間だけ維持される。

ワンショット３８２は、選択利得応答信号３８４を選択論理回路モジュール３２４（図４）に出力する。オプションとして、選択論理回路モジュール３２４は、左及び右チャンネル３０６及び３０８の一方が基準電圧３７２より大きい基準電圧を超える場合であっても、選択利得応答信号３３０がタイミング周期の範囲の間に変化することを防止してもよい。

図６は、利得回路の実施例の一例を示す。左及び右チャンネル３０６及び３０８が入力される。左及び右チャンネル３０６及び３０８のそれぞれについて２つの利得の段が示され、各チャンネルに同一のレベルの利得調整が提供される。例示として、第１の左利得段３５０及び第１の右利得段３５４はそれぞれ左及び右チャンネル３０６及び３０８を１２．５倍に増幅し、すなわち入力信号レベルの電圧レベルの１２．５倍の信号を出力する。第２の左利得段３５２及び第２の右利得段３５６はそれぞれ左及び右チャンネル３０６及び３０８を５０倍に増幅し、すなわち入力信号レベルの電圧レベルの５０倍の信号を出力する。他に、さらに大きい有効信号ダイナミックレンジを達成する乗算及び／又は除算を用いてもよい。

利得調整された出力信号３９０、３９２、３９４及び３９６は、利得モジュール３３２に供給される。利得モジュール３３２は、選択利得応答信号３８４（図５）も受信する。オプションとして、追加の選択論理回路を用いてどの利得調整された信号を用いるかを決定してもよい。左及び右チャンネルの両方に同一の増幅レベルが選択されてもよく、これにより、両チャンネル上に単一の不連続点が導入される。利得モジュール３３２は、利得調整された左チャンネル３４６及び利得調整された右チャンネル３４８をＡ／Ｄ変換器４０７に出力する。

図７及び８はそれぞれ、利得調整された左及び右チャンネル３４６及び３４８における単一の不連続点４２０及び４２２を示す。図５も参照すると、基準電圧３７２（図５）は線４２４として示され、両チャンネルで同一である。左の整流された信号３６４が基準電圧３７２を超えると、左比較器３６８は左の出力信号３７４に１を出力し、オアゲート３７８は出力信号３８０に１を出力する。ワンショット３８２は所定の時間期間の間だけ同一の出力を保持するようにトリガされ、出力信号３８０上の任意の変化に関係なく選択利得応答信号３８４上で選択論理回路モジュール３２４へ１を出力する。

選択論理回路モジュール３２４は、利得モジュール３３２とは異なる、次に低い利得における出力信号を選択する。例えば、第２の利得素子３３６の出力信号が選択されていたとすれば、第１の利得素子３３４の出力信号が選択される。時間４２６において出力が第２の利得素子３３６から第１の利得素子３３４に切り替わると、単一の不連続点４２０及び４２２が生じる。次に、利得調整された左及び右チャンネル３４６及び３４８がより低い利得レベルで少なくともワンショット３８２の時間周期の間だけ出力される。

Ａ／Ｄ変換器４０７は、上述したように、対応するデジタル信号を信号処理システムに出力するように動作する。例として、単一の不連続点は何れも、位相差を発見することによりタッチ位置を識別するシステムの場合のように、左及び右チャンネル信号を互いから減算し合うことによって最終的な信号から除去されてもよい。但し、他の信号処理アルゴリズムを用いてもよいことは理解されるべきである。

別の実施形態では、利得レベルはＡ／Ｄ変換器４０７から出力される信号に基づいて調整されてもよい。Ａ／Ｄ変換器４０７の左及び右のデジタル出力信号の信号レベルはサンプリングされ、上述したように基準電圧と比較されてもよい。Ａ／Ｄ変換器４０７の左及び右のデジタル出力信号の比較に基づいてフィードバック制御信号が発生されてもよく、上記フィードバック制御信号は利得モジュール３３２に送信されてもよい。このフィードバック制御信号は利得応答信号３３０（図４）と同様のものであってもよく、利得調整された左及び右チャンネル３４６及び３４８において用いられる調整レベルの選択に用いられる。

以上、本発明を様々な特定の実施形態に関連して記述したが、当業者には、クレームの精神及び範囲内で変更を行って本発明を実施できることが認識されるであろう。

Claims (15)

1. 音響タッチ面から受信される信号を処理するための装置において、
   タッチ面上のタッチ位置を示すデータを含みかつ信号レベルを有するアナログ入力信号を受信するアナログ入力部と、
   上記アナログ入力信号を受信し、複数の利得調整されたアナログ信号を出力する複数の利得素子と、
   上記アナログ入力信号の信号レベルに基づいて、上記複数の利得調整されたアナログ信号のうちの１つを選択する利得選択モジュールとを備えた装置。
2. 上記アナログ入力信号を複数の基準電圧レベルと比較する複数の比較器素子をさらに備え、
   上記利得選択モジュールは、上記比較器素子の少なくとも１つの出力信号に基づいて、上記利得調整されたアナログ信号を選択する請求項１記載の装置。
3. 上記アナログ入力信号を１つの基準電圧レベルと比較する比較器素子をさらに備え、
   上記比較器素子は、上記アナログ入力信号が基準電圧レベルを超えたときに所定の出力信号を出力し、
   上記利得選択モジュールは、少なくとも上記比較器素子の出力信号に基づいて上記利得調整されたアナログ信号を選択する請求項１記載の装置。
4. 上記タッチ面上のタッチ位置を示すデータを含みかつ第２の信号レベルを有する第２のアナログ入力信号を受信する第２のアナログ入力部をさらに備え、
   上記第２のアナログ入力信号を複数の基準電圧レベルと比較する複数の第２の比較器素子をさらに備え、
   上記利得選択モジュールは、上記複数の第２の比較器素子の少なくとも１つの出力信号に基づいて、上記複数の利得調整されたアナログ信号のうちの１つを選択する請求項１記載の装置。
5. 上記利得選択モジュールは上記アナログ入力信号の信号レベルの変化を検出し、上記信号レベルの変化に基づいて、異なる利得調整されたアナログ信号を選択する請求項１記載の装置。
6. 音響タッチパッドと、
   上記タッチパッドから第１及び第２のアナログ入力信号を受信する自動利得スイッチングモジュールと、
   アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器とを備え、
   上記第１及び第２のアナログ入力信号は第１及び第２の信号レベルを有しかつ上記タッチパッド上のタッチ位置を示すデータを含み、
   上記自動利得スイッチングモジュールは上記第１及び第２のアナログ入力信号の利得レベルを調整し、
   上記自動利得スイッチングモジュールは、少なくとも上記第１及び第２のアナログ入力信号の第１及び第２の信号レベルに基づいて、第１及び第２の利得調整された信号を上記Ａ／Ｄ変換器に出力するタッチシステム。
7. 上記自動利得スイッチングモジュールは、上記第１及び第２の信号レベルの増加、上記第１及び第２の信号レベルの減少及び無調整のうちの１つによって上記第１及び第２のアナログ入力信号を調整する複数の利得素子をさらに備えた請求項６記載のタッチシステム。
8. 上記自動利得スイッチングモジュールは、上記第１及び第２の利得調整された信号のうちの少なくとも一方の信号レベルに基づいて、上記第１及び第２の利得調整された信号を出力する請求項６記載のタッチシステム。
9. 上記自動利得スイッチングモジュールは、上記Ａ／Ｄ変換器の動作範囲に基づいて上記第１及び第２の利得調整された信号の利得を選択する請求項６記載のタッチシステム。
10. 上記自動利得スイッチングモジュールは、上記第１のアナログ入力信号を受信し複数の第１の利得調整された信号を出力する複数の第１の利得素子をさらに備え、
    上記自動利得スイッチングモジュールは、上記第２のアナログ入力信号を受信し複数の第２の利得調整された信号を出力する複数の第２の利得素子をさらに備え、
    上記自動利得スイッチングモジュールは、上記第１及び第２の利得素子からの同一の利得調整を有する上記第１及び第２の利得調整された信号を出力する請求項６記載のタッチシステム。
11. 上記自動利得スイッチングモジュールはさらに、上記第１及び第２の信号レベルのうちの少なくとも一方において検出された変化に基づいて、異なる利得を有する上記第１及び第２の利得調整された信号を出力し、
    上記自動利得スイッチングモジュールは、所定の時間期間の間、上記第１及び第２の利得調整された信号を上記異なる利得に維持する請求項６記載のタッチシステム。
12. 音響タッチパッドからの信号を処理するための方法において、
    タッチパッド上のタッチ位置を示すデータを含みかつ信号レベルを有するアナログ入力信号を受信することと、
    上記アナログ入力信号の利得を複数の異なる利得応答で調整することによって複数の利得調整されたアナログ信号を出力することと、
    上記アナログ入力信号の信号レベルに基づいて、上記複数の利得調整されたアナログ信号のうちの１つを選択することを含む方法。
13. 上記アナログ入力信号を複数の基準電圧レベルと比較することと、
    上記比較するステップの結果に基づいて、上記複数の利得調整されたアナログ信号のうちの１つを選択することをさらに含む請求項１２記載の方法。
14. 上記タッチ位置を示すデータを含みかつ第２の信号レベルを有する第２のアナログ入力信号を受信することをさらに含み、
    少なくとも上記第２のアナログ入力信号の第２の信号レベルに基づいて、上記複数の利得調整されたアナログ信号のうちの１つを選択することをさらに含む請求項１２記載の方法。
15. 上記タッチ位置を示すデータを含みかつ第２の信号レベルを有する第２のアナログ入力信号を受信することをさらに含み、
    上記第２のアナログ入力信号の利得を上記複数の異なる利得応答で調整することによって、複数の第２の利得調整されたアナログ信号を出力することをさらに含み、
    上記選択するステップは、上記信号レベル及び上記第２の信号レベルのうちの少なくとも一方に基づいて、上記複数の第２の利得調整されたアナログ信号のうちの１つを選択することをさらに含み、
    上記複数の利得調整されたアナログ信号のうちの１つ及び上記第２の利得調整されたアナログ信号は同一の利得応答により調整された請求項１２記載の方法。

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