JP2011507122A - 待機モードを有する多点接触タッチセンサ - Google Patents

Abstract

本発明は、透明な２つの導電層によって形成され、少なくとも一方の導電層が複数の細い導線からなる網を有するマトリックスと、一方の導電層への電力供給手段および他方の導電層の検出手段を有する命令回路と、を有し、対応する導電層の各行への電力供給の走査に対応する多接触型の動作モード（３２）を有する多点接触タッチセンサ（１）であって、このセンサ全体への連続かつ一様な電力供給に対応する単接触型の動作モード（３３）をさらに有し、各動作モード（３２、３３）は、少なくとも１つの接触の検出の有無に応じてアクティブにされることを特徴とする多点接触タッチセンサ（１）に関する。
【選択図】図４

Description

本発明は、待機モードを有する多点接触タッチセンサに関する。

本発明は、多点接触タッチセンサの分野に関する。

このタイプのセンサは、好ましくはグラフィックインターフェイスを通じてある装置を制御することを目的として、センサ表面における複数の指の位置、圧力、サイズ、形状、移動を同時に取得する手段を有する。

このセンサは、携帯電話やコンピュータなどの多数の装置で使用できるが、用途がこれだけに限られるわけではない。

従来技術では、抵抗方式のプレートを有する透明多点接触タッチセンサが知られている。このセンサは、導線に対応する複数の行または列が表面に印刷された透明な２つの導電層の間に位置する透明な能動半導体層を有していることが好ましい。

したがってこれらの導電層は、行と列の交点によって形成されるセルのマトリックスとして配置されている。半導層は、タッチスクリーンへの接触がないときには開いたスイッチの役割を果たし、タッチスクリーンへの接触があるときには２つの導電層が接触して閉じたスイッチの役割を果たす。

導電層は、一般に、ガラス板またはポリエステルシートである。導電層は電極の役割を果たし、それぞれが、一方の表面に、透明な導電性材料からなる導電層を有する。

従来技術では、仏国特許発明第２，８６６，７２６号に、接触に関する情報を取得するため多点接触二次元センサをさらに有する装置を目的とする１つの解決法が提案されている。この特許に記載されているようなセンサは抵抗方式のマトリックス型プレートからなり、このプレートはさらに、導線に対応する複数の行または列が表面に印刷された透明な２つの導電層と、これらの透明な２つの導電層の間にある絶縁材料とで構成されている。従来技術による透明な導電層はＩＴＯで実現されていることが好ましい。ＩＴＯは、非常に薄い層だと導電性のある透明な材料である。

この解決法の欠点は、このようなセンサが、一点接触タッチセンサよりも非常に多く電気エネルギーを消費することである。

実際、一点接触タッチセンサは、リーク電流に対応するエネルギーしか消費しないのに対し、多点接触タッチセンサは、規則的な間隔の複数の導線からなる２つの網に電力が供給される。これは、電流消費がはるかに多くなる原因である。

例えば利用者がセンサに接触しておらずセンサを利用していないとき、それにもかかわらずセンサは、利用者が１つまたは複数の接触領域を決定するときに消費されるのとほぼ同じ電流を消費する。

本発明の目的はこの欠点を改善することであり、２つの異なるモード、すなわち
−センサがいかなる接触も検出しないときに一点接触タッチセンサとして振る舞う動作に対応する単接触モードまたは待機モードと、
−単接触モードで動作している際に接触が検出されたときのセンサの通常動作に対応する多接触モードまたは走査モードと、で動作する多点接触タッチセンサを提案する。

この方法は、多点接触動作の利用を研究することから生まれた。このような動作は、利用者が少なくとも１つの接触領域を決定したときにしか利用されないことがわかる。残りの時間は、一点接触に相当する単純な動作で十分である。接触が検出されると、少なくとも１つの接触が常に検出されている限り、センサは多接触モードに変わる。

したがって本発明による多点接触タッチセンサにより、電流を大きく節約することができる。というのも、電流の大量消費は、利用者がセンサを利用しているとき、すなわちセンサによって少なくとも１つの接触が検出されたときに限られるからである。

この効果のため、本発明では、透明な２つの導電層によって形成され、少なくとも一方の導電層が複数の細い導線からなる網を有するマトリックスと、一方の導電層への電力供給手段ならびに他方の導電層の検出手段を有する命令回路と、を有し、対応する導電層の各行への電力供給の走査に対応する多接触型の動作モードを有する多点接触タッチセンサであって、このセンサ全体への連続かつ一様な電力供給に対応する単接触型の動作モードをさらに有し、各動作モードは、少なくとも１つの接触の検出の有無に応じてアクティブになることを特徴とする多点接触タッチセンサを提案する。

本発明の特定の実施態様によれば、
−多接触型の動作モードは、少なくとも１つの接触の検出が有ることによってアクティブになり、
−単接触型の動作モードは、少なくとも１つの接触の検出が無いことによってアクティブになり、
−単接触型の動作モードは、いかなる接触も検出されることなく一定の待ち時間が経過した後にアクティブになり、
−多接触型の動作モードは、対応する導電層の各行への電力供給の走査と、電力が供給されるその行と他方の導電層の各列との交点の端子における測定と、に対応し、
−単接触型の動作モードは、センサおよび命令回路の休止状態に対応する待機モードであり、
−前記単接触型の動作モードは、すべての列への連続かつ一様な電力供給と、行の走査によって実行される検出と、に対応し、
−センサは透明である。

本発明は、添付の図面に記載した例示としての非限定的実施例に関する詳細な説明を読めばよく理解されよう。

電子タッチ装置の図である。 多点接触タッチセンサ全体でデータを取得する処理“取得１”のフローチャートである。 データを分析する処理“分析１”のフローチャートである。 本発明に従ってセンサを待機させる処理“待機１”のフローチャートである。 本発明に従ってセンサを待機させる処理“待機２”のフローチャートである。

本発明の透明多点接触タッチセンサは、多点接触タッチ表示スクリーンに組み込まれることが想定されている。

図１は、電子タッチ装置の図であり、
−マトリックス式タッチセンサ１と、
−スクリーン２と、
−センサインターフェイス３と、
−主プロセッサ４と、
−グラフィック用プロセッサ５と、を有する。

このタッチ装置の第１の基本要素は、センサインターフェイス３を用いた取得（多点接触操作）のために必要なタッチセンサ１である。センサインターフェイス３は、取得と分析のための電子回路を有する。

このタッチセンサ１はマトリックス式である。このセンサは、データ取得の高速化のため、場合によっては複数の部分に分割して各部分を同時にスキャンすることができる。

センサインターフェイス３からのデータは、フィルタリングされた後、主プロセッサ４に送られる。主プロセッサ４は、スクリーン２に表示して操作するグラフィックオブジェクトにセンサのデータを関連付けることのできるローカルプログラムを実行する。

また、主プロセッサ４は、スクリーン２に表示するデータをグラフィックインターフェイス５に送る。このグラフィックインターフェイスはさらに、グラフィック用プロセッサで制御することができる。

この実施態様は、パッシブマトリックス式多点接触タッチセンサに関する。当業者であれば、当然、本発明を透明アクティブマトリックス式タッチセンサで実現できる。

このタッチセンサは以下のように制御される。第１の走査段階では一方の網のラインに順番に電力を供給し、第２の網の各ラインで応答を検出する。その応答に従って、状態が休止状態と比べて変化したノードに対応する接触領域を決定する。状態が変化した隣接するノードの一つまたは複数の集合を決定する。隣接したこのようなノードの１つの集合が、１つの接触領域を規定する。ノードのこの集合を元にして、本発明の意味でカーソルと名づける位置情報を算出する。

アクティブでない領域によって隔てられたノードの集合が複数ある場合には、同じ走査段階の間に互いに独立な複数のカーソルを決定する。この情報は、新しい走査段階を通じて周期的にリフレッシュされる。

カーソルは、連続した走査の間に得られた情報に基づいて作成され、追跡され、消去される。カーソルは、例えば接触領域の重心を求める関数によって算出される。

一般的な原理は、タッチセンサ上で検出された領域と同数のカーソルを作成し、その時間変化を追跡するというものである。利用者が自分の指をセンサから引っ込めると、付随するカーソルが消去される。このようにして、タッチセンサ上にある複数の指の位置と時間変化を同時に捉えることができる。

実際に測定される電気的特性として、抵抗または容量が可能である。そこでそれぞれ抵抗式センサまたは容量式センサについて話すことにする。

タッチセンサと命令回路によって構成されるタッチモジュールは、通信インターフェイスに信号を供給する。その信号は、次に、複数のカーソルの利用に適したグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を持つコンピュータ装置の主プロセッサ４によって処理される。これらのカーソルにより、複数のグラフィックオブジェクトと同時に相互作用することができる。

主要プログラムは、複数のカーソルの位置と、そのそれぞれがどのグラフィックオブジェクト上にあるかを考慮の対象とする。対象となるグラフィックオブジェクトがどれであるかに応じ、特定の処理がセンサのデータに適用される。この処理では、例えば圧力、加速度、速度、軌跡などの測定値を考慮することができる。

主プロセッサ４は、マトリックス式タッチセンサ１の状態に関するデータの取得と分析を命令できる命令用電子回路を有している。

図２は、多点接触タッチセンサ全体でデータを取得する処理“取得１”１１のフローチャートを示している。このセンサはＭ行Ｎ列である。

この処理は、マトリックス式多点接触タッチセンサ１の各点の状態、すなわちその点への接触があるか否かを判断する機能を有する。

センサを形成するプレートのサンプリング周波数は、行と列に関して約１００Ｈｚである。

この処理は、“電圧”行列のすべての点の測定に対応する。この行列は、各点（Ｉ，Ｊ）に、第Ｉ行と第Ｊ列の交点の端子で測定された電圧の値を有する行列［Ｎ，Ｍ］である（ただし１≦Ｉ≦Ｎかつ１≦Ｊ≦Ｍ）。この行列により、所定の瞬間におけるマトリックス式タッチセンサ１の各点の状態を与えることができる。

データを取得するこの処理“取得１”１１は、前の取得時に得られたデータの初期化ステップ１２から始まる。

任意であるが、列の軸は電力供給軸を構成し、行の軸は検出軸を構成する。

処理１１は、最初に第１列の走査を実行する。この列には例えば５ボルトが供給される。この列に関し、電子回路は、この列と第１行〜第Ｎ行のそれぞれとの交点の端子における電圧を測定する。

第Ｎ行の測定が実行され終わると、この処理は次の列に移行し、対象とする新たな列と第１行〜第Ｎ行のそれぞれとの交点の端子における電圧の測定を再び開始する。

すべての列が走査されたとき、マトリックス式タッチセンサ１の各点の端子における電圧が測定され終わっている。そこでこの処理は終了し、電子回路は得られた“電圧”行列の分析に進むことができる。

図３は、データを分析する処理“分析１”２１のフローチャートである。

この処理は、以下のステップを実現する一連のアルゴリズムからなる。
−１回または複数回のフィルタリング２２。
−各接触領域を取り囲む領域の決定２３。
−各接触領域の重心の決定２４。
−接触領域の補間２５。
−接触領域の軌跡の予測２６。

分析処理２１が終了すると、ソフトウエアは、表示スクリーン２をリアルタイムでリフレッシュさせるため、その表示スクリーン２の仮想グラフィックオブジェクトに対して異なる特定の処理を行なうことができる。データを取得する処理１１で検出された接触領域を取り囲む領域も規定される。

従来技術によると、電子回路は、約１００Ｈｚの周波数で処理１１および２１をループで繰り返す。このような電子回路の欠点は、電力の過剰消費にある。

従来のこうした欠点をなくすため、電子回路にはセンサの動作モードを制御する処理が組み込まれている。

図４と図５に示してあるように、２つの動作モード、すなわち
−タッチセンサ全体の取得と分析を行なう処理が上記の処理１１および２１に一致する“多接触”型の第１の動作モード３２と、
−タッチセンサ全体の取得と分析を行なう処理が単接触動作の際の処理に一致する“単接触”型の第２の動作モード３３と、が電子回路によって実行される。

“単接触”動作モード３３は、センサ全体に電圧が連続かつ一様に供給されることを特徴とする。このモードは、センサと命令回路が休止した状態に対応する。

この動作モードでは、データを取得する処理“取得２”５１が実行される。この処理は、“電圧”行列のすべての点の測定に対応する。この“電圧”行列はサイズがＮ×Ｍであり、各点（Ｉ，Ｊ）に、第Ｉ行と第Ｊ列の交点の端子で測定された電圧の値を有する（ただし１≦Ｉ≦Ｎかつ１≦Ｊ≦Ｍ）。

この処理５１では、すべての列に電圧が連続かつ一様に供給される。しかしどの列にもどの行にも電圧が供給されないことが好ましい。するとリーク電流だけが測定される。検出は、行の走査によって行なわれる。この場合、接触があっても、その接触に対応する列を決定できない。というのも、すべての列に一様かつ連続的に電圧が供給されているからである。したがって接触の位置情報は供給されない。

次に、データを分析する処理“分析２”６１が、処理５１によって取得されたデータを元にして実行される。この処理６１は、１つまたは複数のフィルタリングステップを含んでいる。接触の位置情報にはアクセスできないため、この処理は、発生しうる接触領域を決定するステップを有しないことが好ましい。

実際、利用者がセンサに接触しないときには、そのセンサの完全な画像を常時回収することは無駄である。それに加え、利用者が指をセンサの上に置くとき、待機モードと通常モードとの間の切り換えが十分に速いのであれば、最初の接触情報のときにセンサ上の指の位置を知る必要はない。

待機モード（または単接触モード）は、センサと命令回路が休止している状態に対応する。命令回路は、利用者が少なくとも１回接触したときにセンサの電気的パラメータの変化を検出できる必要があるが、その接触の位置を分析することはできない。

通常の多接触モード３２への条件付き移行により、多接触位置の情報をより短い時間で知ることができる。

図４は、本発明に従ってセンサの動作モードを制御する処理３１“待機１”を示している。

この処理は、連続した取得ステップ１１および分析ステップ２１に対応する“多接触”モードの第１のループ３２を含んでいる。

第１のループ３２の終わりに条件付き制御が実行される。マトリックス式タッチセンサ１全体で少なくとも１つの接触点が検出された場合には、この処理は、連続した取得ステップ５１と分析ステップ６１に対応する“単接触”モードの第２のループ３３に入る。

この実施態様により、発生しうる少なくとも１つの接触が検出されたことを受けて、瞬時に多接触モードと単接触モードとを切り換えることができる。このようにすると電力消費が顕著に低下する。というのも、単接触モードでの動作では、多接触モードでの動作よりも電気エネルギーの消費が非常に少ないからである。

図５は、本発明に従ってセンサの動作モードを制御する処理４１“待機２”を示している。

この処理は、多接触モードと単接触モードとの間の待ち時間に対応する繰り返しＮを含んでいる点が、前の処理と異なっている。

整数Ｎは、ループ３２においていかなる接触も検出されない場合のループ３２の連続繰り返し数を示す数である。あらかじめ決めておく待ち時間は、

によって定義される。これは、センサが単接触モードに移行した後に接触が検出されることなく連続して繰り返されたループの回数に対応する。

この処理は、第１のループである“多接触”ループ３２と、第２のループである“単接触”ループ３３を含んでいる。１回のループ３２が終わるごとに、条件付き制御が実施される。ループ３２の出口で少なくとも１つの接触が検出された場合、このループが繰り返される。

このループ３２の出口でいかなる接触も検出されない場合には、接触なしの連続繰り返しループ数Ｎが尋ねられる。Ｎが

よりも小さい場合には、Ｎを１だけ大きくしてループ３２が繰り返される。Ｎが

に等しい場合には、“単接触”ループ３３が実行される。ループ３３の出口でいかなる接触も検出されない場合には、このループが繰り返される。

このループ３３の出口で接触が検出されるとすぐにＮは０に戻り、新たに“多接触”ループ３２が実行される。

この実施態様により、発生しうる少なくとも１つの接触が検出されたことを受けた多接触モードと単接触モードとの切り換えを、多接触モードから単接触モードに移行するための一定の待ち時間が経過してから実行することができる。

したがって本発明のこの実施態様は、
−接触の検出によって瞬時に単接触モードから多接触モードへと移行するという利点と、
−あらかじめ決めた待ち時間が経過してから多接触モードから単接触モードへと移行するという利点と、を有する。このようにすると、たった１回のループで運悪く接触が検出されなかった場合に、多接触モード／単接触モードが過度に頻繁に切り換わるのを回避することができる。

Ｎは、例えば待ち時間が約１秒となるように選択できる。

これまでに説明した本発明の実施態様は例として与えたものであり、本発明がこれら実施態様に限定されることは決してない。当業者であれば、発明の枠組から逸脱することなく、本発明のさまざまな実施態様を実現することさえできるのは当然である。

Claims (8)

1. 透明な２つの導電層によって形成されて少なくとも一方の導電層が複数の細い導線からなる網を有するマトリックスと、前記一方の導電層への電力供給手段および他方の導電層の検出手段を有する命令回路と、を有し、対応する導電層の各行への電力供給の走査に対応する多接触型の動作モードを有する多点接触タッチセンサであって、
   前記センサ全体への連続かつ一様な電力供給に対応する単接触型の動作モードをさらに有し、
   各動作モードは、少なくとも１つの接触の検出の有無に応じてアクティブになることを特徴とする多点接触タッチセンサ。
2. 前記多接触型の動作モードは、前記少なくとも１つの接触の検出が有ることによってアクティブになることを特徴とする、請求項１に記載の多点接触タッチセンサ。
3. 前記単接触型の動作モードは、前記少なくとも１つの接触の検出が無いことによってアクティブになることを特徴とする、請求項１または２に記載の多点接触タッチセンサ。
4. 前記単接触型の動作モードは、いかなる接触も検出されることなく一定の待ち時間が経過した後にアクティブになることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多点接触タッチセンサ。
5. 前記多接触型の動作モードは、前記対応する導電層の各行への電力供給の走査と、電力が供給される前記行と他方の導電層の各列との交点の端子における測定と、に対応することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多点接触タッチセンサ。
6. 前記単接触型の動作モードは、センサおよび命令回路の休止状態に対応する待機モードであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の多点接触タッチセンサ。
7. 前記単接触型の動作モードは、すべての列への連続かつ一様な電力供給と、行の走査によって実行される検出と、に対応することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の多点接触タッチセンサ。
8. 透明であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の多点接触タッチセンサ。

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