JP2012533122A

JP2012533122A - タッチ及びホバー感知

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Publication number: JP2012533122A
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Inventors: ジェフリートレアバーンスタイン; ディヴィッドティーアム; オマルレオン; クリストファーテンジンマレンズ; ブライアンマイケルキング; ブライアンリチャーズランド; リースティーカトラー
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Abstract

センサアレイでの改良された容量性タッチ及びホバー感知が提供される。センサアレイの後方に配置されそしてセンサアレイを駆動する信号と同じ波形の信号で刺激されるＡＣ接地シールドは、センサアレイから延びる電界を集中させ、そしてホバー感知能力を向上させる。センサアレイのタッチ面の近傍であるがその真上ではなく、例えば、タッチスクリーンの端の境界エリアにある物体のホバー位置及び／又は高さは、センサアレイの端付近のセンサの容量性測定値を使用して、その測定値をモデルに適合することにより、決定される。他の改善は、タッチ及びホバー感知の共同動作に係り、例えば、タッチ感知、ホバー感知、タッチ及びホバーの両感知をいつ、どのように行うか、或いはそのどちらも行わないかを決定することに係る。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般的に、タッチ及びホバー（hover）感知に係り、より詳細には、改良された容量性のタッチ及びホバー感知に係る。

コンピューティングシステムの操作を行うために、ボタン又はキー、マウス、トラックボール、ジョイスティック、タッチセンサパネル、タッチスクリーン、等の多数の形式の入力装置を現在利用することができる。特に、タッチスクリーンは、操作が容易で且つ多様性があると共に、価格も下がっていることから、益々普及してきている。タッチスクリーンは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなディスプレイ装置の前方に配置された透明なタッチセンサパネル、又はタッチ感知回路がディスプレイに部分的又は完全に一体化された一体型タッチスクリーン、等を含むことができる。タッチスクリーンは、ディスプレイ装置に表示されているユーザインターフェイス（ＵＩ）によって指令される位置に指、スタイラス又は他の物体を使用してユーザがタッチスクリーンにタッチすることによって種々の機能を遂行できるようにする。一般的に、タッチスクリーンは、タッチセンサパネルにおけるタッチ事象及びタッチ事象の位置を認識し、次いで、コンピューティングシステムが、タッチ事象の時間に現れる表示に従ってタッチ事象を解釈し、その後、タッチ事象に基づいて１つ以上のアクションを遂行することができる。

相互キャパシタンスタッチセンサパネルは、実質的に透明な基板上に水平及び垂直方向の行及び列にしばしば配列されるインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような実質的に透明な導電性材料のドライブ線及びセンス線のマトリクスから形成することができる。ドライブ線を通してドライブ信号を送信し、ドライブ線とセンス線の交差点又は隣接領域（センスピクセル）において静的相互キャパシタンスを測定することができる。静的相互キャパシタンス、及びタッチ事象による静的相互キャパシタンスの変化は、ドライブ信号によりセンス線に発生できるセンス信号から決定することができる。

あるタッチセンサは、ホバー事象、即ち物体がタッチセンサの近くにあるがそれにタッチしない事象、も検出できるが、例えば、ホバー検出範囲が限定され、ホバー情報の収集が不充分である、等のために、典型的なホバー検出情報は、実用性が限定される。

本発明は、改良された容量性のタッチ及びホバー（hover）感知に係る。容量性センサアレイは、交流（ＡＣ）信号のような電気的信号で駆動されて、センサアレイからタッチ面を通して外方に延びる電界を発生し、例えば、タッチ面へのタッチ、又はタッチスクリーン装置のタッチ面上での物体のホバリング（hovering）を検出することができる。又、電界は、タッチ面から逆方向にセンサアレイの後方にも延び、これは、典型的にタッチスクリーン装置の内部スペースである。センサアレイのホバー感知能力を向上させるためにＡＣ接地シールドを使用することができる。このＡＣ接地シールドは、センサアレイの後方に配置され、センサアレイを駆動する信号と同じ波形を有する信号で刺激することができる。その結果、センサアレイから外方に延びる電界を集中させることができる。このようにして、例えば、センサアレイのホバー感知能力を改善することができる。

又、タッチ面の真上のスペースの外側で物体のホバー位置を検出するための方法を使用してホバー感知を改善することもできる。特に、例えば、タッチスクリーンの端の境界エリアにおいて、タッチ面の近傍であるが、その真上ではない物体（換言すれば、タッチ面の真上のスペースの外側の物体）のホバー位置及び／又は高さは、タッチスクリーンの端付近のセンサの測定値を使用して、その測定値をモデルに適合させることにより、決定することができる。他の改善は、タッチ及びホバー感知の共同動作に係り、例えば、タッチ感知、ホバー感知、タッチ及びホバーの両感知をいつ、どのように行うか、或いはそのどちらも行わないかを決定することに係る。

本開示は、１つ以上の種々の実施形態に基づき添付図面を参照して詳細に述べる。添付図面は、本発明の実施形態を単に例示するものに過ぎない。又、添付図面は、本発明の理解を容易にするためにもので、本発明をそれに限定するものではない。又、図示を明瞭にし、容易にするために、添付図面は、必ずしも一定の縮尺率で描かれていないことに注意されたい。

本開示の実施形態による例示的センサアレイを示す。本開示の実施形態による例示的センサアレイ及びＡＣ接地シールドを示す。本開示の実施形態によるＡＣ接地シールドをもたない例示的センサアレイの構成を示す。本開示の実施形態によるＡＣ接地シールドをもつ例示的センサアレイの構成を示す。本開示の実施形態による例示的タッチスクリーンを示す。本開示の実施形態による例示的タッチスクリーンの真上の物体を示す。本開示の実施形態による例示的タッチスクリーンの真上のスペースの外側の物体を示す。本開示の実施形態による例示的なキャパシタンス測定を示す。本開示の実施形態によるホバー位置／高さを決定する例示的方法のフローチャートである。本開示の実施形態による例示的なタッチ及びホバー感知システムを示す。本開示の実施形態による例示的なタッチ及びホバー感知システムを示す。本開示の実施形態によるタッチ及びホバー事象を検出する例示的な方法のフローチャートである。本開示の実施形態によるタッチ及びホバー感知システムを操作する例示的な方法のフローチャートである。本開示の実施形態による改良された容量性タッチ及びホバー感知を含むことのできる例示的な移動電話を示す。本開示の実施形態による改良された容量性タッチ及びホバー感知を含むことのできる例示的なデジタルメディアプレーヤを示す。本開示の実施形態による改良された容量性タッチ及びホバー感知を含むことのできる例示的なパーソナルコンピュータを示す。

実施形態の以下の説明において、その一部分を形成し且つ本発明の特定実施形態を一例として示す添付図面を参照する。他の実施形態も使用できると共に、本発明の実施形態の範囲から逸脱せずに構造上の変更もできることを理解されたい。

本発明は、一般的に、タッチ及びホバー（hover）感知に係り、より詳細には、改良された容量性のタッチ及びホバー感知に係る。例えば、容量性タッチセンサアレイのようなセンサアレイのホバー感知能力を向上させるために、交流（ＡＣ）接地シールドが使用される。タッチスクリーンの容量性タッチセンサアレイへ送信されるＡＣ信号のような電気的信号は、タッチ面へのタッチ又はタッチ面上でホバリングしている物体を検出するためにセンサアレイからタッチ面を通して外方へ延びる電界を発生する。この電界は、タッチ面から逆方向にセンサアレイの後方にも延び、これは、典型的にタッチスクリーン装置の内部スペースである。センサアレイの後方にＡＣ接地シールドを配置することができ、このＡＣ接地シールドは、例えば、ＡＣ信号と同じ波形を有する信号で刺激することができる。その結果、センサアレイから外方に延びる電界を、以下に詳細に述べるように、集中させることができる。このようにして、例えば、センサアレイのホバー感知能力を改善することができる。

又、ホバー感知は、タッチ面の真上のスペースの外側で物体のホバー位置を検出するための方法を使用して改善することもできる。特に、例えば、タッチスクリーンの端の境界エリアにおいて、タッチ面の近傍であるが、その真上ではない物体（換言すれば、タッチ面の真上のスペースの外側の物体）のホバー位置及び／又は高さは、以下に詳細に述べるように、タッチスクリーンの端付近のセンサの測定値を使用して、その測定値をモデルに適合させることで、決定することができる。他の改善は、タッチ及びホバー感知の共同動作に係り、例えば、以下に詳細に述べるように、タッチ感知、ホバー感知、タッチ及びホバーの両感知をいつ、どのように行うか、或いはそのどちらも行わないかを決定することに係る。

図１Ａ及び１Ｂは、ＡＣ接地シールド（「被駆動シールド」とも称される）を含む容量性タッチ及びホバー感知装置の例示的実施形態を示す。

図１Ａは、水平線１０３及び垂直線１０５のアレイを含むセンサアレイ１０１を伴うタッチ及びホバー感知装置１００の一部分を示す。水平線１０３及び垂直線１０５は、例えば、自己容量性感知システムの導電線である。他の実施形態では、相互容量性、光学的、超音波、等の他の形式の感知スキームが使用される。例えば、タッチスクリーンのようなある実施形態では、線１０３及び／又は１０５は、実質的に透明な導電性材料で形成することができる。例えば、トラックパッドのようなある実施形態では、線１０３及び／又は１０５は、不透明な導電性材料で形成されてもよい。

タッチ及びホバー感知装置１００は、水平線１０３及び／又は垂直線１０５に印加される電気的信号、例えば、ＡＣ信号でセンサアレイ１０１を駆動できるタッチ及びホバーコントロールシステム１０７も備えている。センサアレイ１０１へ送信されるＡＣ信号は、センサアレイから延びる電界を形成し、これを使用して、センサアレイ付近の物体を検出することができる。例えば、センサアレイ１０１付近の電界に位置する物体は、センサアレイの自己キャパシタンスを変化させ、これを種々の技術で測定することができる。タッチ及びホバーコントロールシステム１０７は、水平線及び垂直線の各々の自己キャパシタンスを測定し、センサアレイ１０１上又はその付近のタッチ事象及びホバー事象を検出することができる。

最大検出範囲は、種々のファクタに依存し、それらファクタは、センサアレイ１０１により発生される電界の強度を含み、これは、検出に使用されるＡＣ信号の電圧、即ちその振幅に依存する。しかしながら、ＡＣ信号電圧は、種々の設計ファクタ、例えば、電力制限、インピーダンス制限、等によって制限されることがある。ある用途、例えば、一般的には消費者向け電子装置、より特定すればポータブル電子装置では、ＡＣ信号の最大電圧制限が、許容検出範囲を伴うタッチ及びホバー感知システムの設計を困難にする。

この点に関して、図１Ｂは、センサアレイ１０１に使用されるＡＣ接地シールドシステムを示している。このＡＣ接地シールドシステムは、ＡＣ接地シールド２０１及びＡＣシールド駆動システム２０３を備えている。ＡＣ接地シールド２０１は、実質的にセンサアレイ１０１の後方に配置され、即ちセンサアレイのタッチ及びホバー検出側とは逆のセンサアレイ１０１の側に配置される。ＡＣシールド駆動システム２０３は、ＡＣ接地シールド２０１へＡＣ信号を送信して、センサアレイ１０１によって発生される電界を集中する上で助けとなる電界を、センサアレイ１０１の上の検出スペースに生成することができる（図１Ｂにｚ方向として示す）。

図２Ａ及び２Ｂは、センサアレイ１０１により発生される電界をＡＣ接地シールド２０１によりどのようにして集中させるかの一例を示す。図２Ａは、センサアレイ１０１の刺激される水平導電線１０３を、ＡＣ接地シールド２０１をもたない構成で示している。電界２５０は、水平導電線１０３から全ての方向に実質的に放射状に延びる。図２Ｂは、図２Ａの構成でＡＣ接地シールド２０１をどのように含ませると、導電線１０３の電界を、異なる電界２５３へと集中させることができるかを示す。図２Ｂにおいて、センサアレイ１０１の水平導電線１０３は、図２Ａの場合と同様に刺激され、そしてＡＣ接地シールド２０１は、導電線１０３と実質的に同様に刺激される。例えば、ＡＣ接地シールド２０１へ送信されるＡＣ信号は、センサアレイ１０１へ送信されるＡＣ信号と実質的に同じ波形を有し、ＡＣ接地シールドの電圧を特定の時間にセンサアレイ１０１の電圧と実質的に同じにすることができる。ＡＣ接地シールドを刺激すると、電界２５５が発生する。図２Ｂは、ＡＣ接地シールド２０１の動作により水平導電線１０３の上に（ｚ方向に）集中された電界２５３を示している。このようにして、例えば、ＡＣ接地シールド２０１を追加することで、センサアレイ１０１の検出範囲を広げる上で助けとなる。

更に、ＡＣ接地シールド２０１は、センサアレイ１０１とＡＣ接地シールド２０１との間の電界を減少又は排除することができる。より詳細には、センサアレイ１０１及びＡＣ接地シールド２０１の電圧が時間と共に変化しても、その変化は実質的に一致して生じ、センサアレイとＡＣ接地シールドとの間の電圧差、即ち電位を、ゼロ又は実質的にゼロに保つことができる。それ故、センサアレイ１０１とＡＣ接地シールド２０１との間には、電界がほとんど又は全く生じない。図２Ｂは、例えば、この例示的構成において水平導電線１０３とＡＣ接地シールド２０１との間のスペースに電界が実質的にないことを示している。

図３は、センサアレイ１０１、タッチ及びホバーコントロールシステム１０７、ＡＣ接地シールド２０１、及びＡＣシールド駆動システム２０３が、タッチスクリーン３００において具現化される例示的な実施形態を示す。この例において、水平線１０３及び垂直線１０５は、実質的に透明な導体で形成された電極である。図３は、センサアレイ１０１及びＡＣ接地シールド２０１を実質的にディスプレイ回路３１７と並置することができ、特に、ＡＣ接地シールドを実質的にディスプレイ回路３１７とセンサアレイ１０１との間に配置することのできるタッチスクリーン３００の一部分を示す。境界３０１は、センサアレイ１０１の遠方端３０３を保持する。ユーザは、カバー面３０５を通して表示画像を見ることができ、そして例えば、指をカバー面にタッチし、及び／又はセンサアレイ１０１の真上のスペース３０７においてカバー面付近で指をホバーし、検出されるタッチ事象及び／又はホバー事象に対応するグラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）の対応要素をアクチベートすることができる。この実施例では、タッチ及びホバーコントロールシステム１０７は、波形３１１を有するＡＣ信号を伝送線３０９に送信し、この伝送線は、タッチ及びホバーコントロールシステムをセンサアレイ１０１に接続する。タッチ及びホバーコントロールシステム１０７は、波形３１１を、記憶のためにメモリ３１３にも送信する。メモリ３１３は、波形３１１のバッファコピー３１５を記憶する。ＡＣシールド駆動システム２０３は、メモリ３１３から波形のバッファコピー３１５を読み取り、そして波形３１１を伴う対応ＡＣ信号を発生し、これは、次いで、ＡＣ接地シールド２０１へ送信される。この例示的構成において、センサアレイ１０１は、実質的にＡＣ接地シールド２０１とカバー面３０５との間に配置され、そしてＡＣ接地シールド２０１は、上述したように動作して、カバー面３０５の上の検出スペース３０７に電界を集中させる。

又、ＡＣ接地シールド２０１の構成は、センサアレイ１０１を、他の電子装置及び／又は接地ソースからシールドする上でも助けとなり、例えば、カバー面３０５を通して見る画像を発生するためにディスプレイドライバ３１９により駆動できるディスプレイ回路３１７からシールドする上でも助けとなる。特に、上述したように、ＡＣ接地シールド２０１は、センサアレイ１０１からＡＣ接地シールドの方向に発生する電界を防止又は減少する上で助けとなる。図３に示す構成では、ＡＣ接地シールド２０１は、センサアレイ１０１と、他の内部電子装置、例えば、ディスプレイ回路３１７及びディスプレイドライバ３１９との間に配置することができる。それ故、ＡＣ接地シールド２０１は、センサアレイ１０１から発生してディスプレイ回路３１７及びディスプレイドライバ３１９に到達し得る電界を防止又は減少することができる。このようにして、ＡＣ接地シールド２０１は、センサアレイ１０１を、この例示的構成において他の内部電子装置から電気的に分離する上で助けとなり、これは、物体が検出スペース３０７にタッチし／ホバリングすることにより生じるキャパシタンス変化の正確な測定を妨げることのあるノイズ、漂遊キャパシタンス、等の望ましからぬ影響を減少する。

別の形式のＡＣシールド、即ち伝送線ＡＣシールド３０８が図３に示されている。この伝送線ＡＣシールド３０８は、伝送線３０９の一部分を実質的に取り巻く。ＡＣシールド駆動システム２０３は、バッファされたコピー３１５を使用して、波形３１１をもつ信号を伝送線ＡＣシールド３０８へも送信する。これは、伝送線から発生する電界を減少することにより伝送線３０９をシールドする上で助けとなる。しかしながら、ＡＣ接地シールド２０１とは対照的に、伝送線ＡＣシールド３０８は、例えば、伝送線３０９から発生する電界を集中させて検出の範囲を広げるようには働かない。

図４は、センサアレイ１０１の真上のスペース３０７における指４０１のホバリングを示す。指４０１は、センサアレイ１０１からの電界線４０３を攪乱させる。

図５は、遠方端３０３の付近でスペース３０７の外側にある指４０１を示している。指４０１は、それがセンサアレイ１０１の真上のスペース３０７の外側にあっても、センサアレイ１０１のセンサの幾つかから発生する電界線５０１の幾つかを依然攪乱させる。

図６は、図４からの測定値を表すキャパシタンス測定値６０１と、図５の構成からの測定値を表す測定値６０３とを示す。測定値６０１は、図４に示す指４０１のようなタッチ物体の付近のセンサアレイ１０１のセンサのキャパシタンス測定値のセットの典型的な形状を表す。特に、指４０１の中心の付近の測定値は、中心から離れた測定値より大きい。それ故、測定値６０１の形状は、ある物体及びセンサアレイに対し、例えば、ガウス曲線のような曲線６０５でモデリングすることができる。曲線６０５は、例えば、指４０１の中心を表す局部最大値６０７を有する。又、曲線６０５は、局部最大値６０７の各側にテール端も有する。又、図６は、指４０１が遠方端３０３を越えてスペース３０７の外側に移動した後にセンサアレイ１０１の遠方端３０３付近のセンサによって測定されたキャパシタンス測定値のセットを表す測定値６０３も示している。このケースでは、測定値６０３は、指４０１がスペース３０７の内側にある場合に測定される曲線のテール端６０９しか表していない。換言すれば、測定値６０３は、少なくとも測定値６０１と比較して、不完全な測定値セットである。

例えば、タッチスクリーンのセンサアレイの真上にある物体の位置及び／又はホバー高さを決定するのに使用される典型的なアルゴリズムにおいて、測定値６０１のような完全な測定値セットは、局部最大値６０７の決定から位置を決定するに充分なデータを与えることができる。このケースでは、局部最大値６０７の決定は、容易に行うことができる。というのは、測定値６０１のセットが局部最大値６０７をまたいでいるからである。換言すれば、局部最大値６０７は、測定値６０１の範囲内にある。他方、測定値６０３は、完全な曲線のテール端６０９の部分しか表しておらず、ローカル最大値の直接的な情報を含んでいない。従って、テール端６０９の形状は分かるが、センサアレイ１０１が遠方端３０３を越えて延びる場合に測定される完全な曲線の形状は分からない。

図６は、未知の測定値６１５のセットに基づく未知の曲線６１１の１つの考えられる推定を示す。未知の曲線６１１及び未知の測定値６１５は、実際には測定されないが、センサのアレイの遠方端付近及びアレイの真上のスペースの外側にある物体により生じるテール端測定値をどのように使用して物体のホバー位置及び／又はホバー高さを検出するかの一般的な考え方を示すために、例示の目的で設けられている。特に、測定値６０３は、未知の曲線６１１のテール端６０９を表しており、未知の曲線６１１のパラメータを決定して、その結果、未知の局部最大値６１３を決定することで、物体のホバー位置及び／又は高さに関する情報を与えられることが認識される。その結果、センサアレイ１０１のセンサ位置の範囲の外側にある物体のホバー位置を、その決定されたローカル最大値６１３に基づいて決定することができる。

図７は、測定値６０３を使用してスペース３０７の外側にある物体のホバー位置を検出する例示的方法を示す。図７の例示的方法及びここに述べる他の方法は、例えば、タッチ及びホバーコントロールシステム１０７、即ち中央処理ユニット（ＣＰＵ）（図示せず）及び／又は別のプロセッサのような汎用プロセッサにおいて遂行され、そしてその結果は、例えば、当業者であれば、本開示に鑑み容易に理解されるように、メモリ３１３及び／又は別のメモリ（図示せず）に記憶される。図７を参照すれば、測定値６０３が得られ（７０１）、そしてスペース３０７の外側の局部最大値を含むモデルに適合される（７０２）。測定値６０３を適合して指４０１のホバー位置を決定するために、種々のモデル及び種々の適合方法が使用される。例えば、測定値６０３に対して適合するための曲線の形式のモデルとしてガウス曲線が使用されてもよい。特に、図６から、ある位置における指４０１の測定値６０１の１つのセットを近似する曲線６０５は、実質的にガウス形状のように見えることが観察される。それ故、指４０１と同様の物体により得られるセンサの読みは、ガウス形状になると仮定するのが合理的である。このケースでは、測定値６０３を適合するのに選択されるモデルは、ガウス曲線である。

種々の方法を使用して、ガウス曲線を測定値６０３に適合させることができる。例えば、使用することのできる１つの方法は、最大見込み推定方法である。このケースでは、例えば、最大高さ及び標準偏差のようなガウス曲線のパラメータが、推定ガウス曲線と測定値６０３との間の差（エラー）が最小になるまで、調整される。推定エラーが最も小さいガウス曲線を使用して、未知の局部最大値６１３を決定し、これは、スペース３０７の外側の指４０１の位置を表す。

ある実施形態において、使用するモデルは、別の形式の曲線でよく、例えば、変形ガウス曲線、以前のデータから決定されるカスタム曲線、等でよい。ある実施形態において、使用するモデルは、曲線でなくてもよく、単にルックアップテーブル（ＬＵＴ）に記憶されたパラメータのセットでもよい。このケースでは、個々のセンサ測定値が、ルックアップテーブルに記憶された値に個々に適合され、最良の一致が見つかると、ルックアップテーブルは、物体の決定されたホバー位置を表す単一の値を単に返送する。ルックアップテーブルにおけるホバー位置の値は、例えば、特定のセンサ測定値、以前に計算された曲線モデル、等に対応するホバー位置の経験的データに基づくものである。

ある実施形態において、ホバー位置及び／又は高さの決定に他のパラメータが使用されてもよい。例えば、物体のサイズ、導電率、等が知られている場合には、測定されたキャパシタンスをモデルに適合させるときにこれらのパラメータが含まれる。ある実施形態において、モデルは、局部最大値を含む物体のキャパシタンス測定値の以前のセットに基づくものである。

ある実施形態では、キャパシタンス測定値を適合させるのに使用するモデルを決定するのに、物体のサイズ、速度、等に関する情報が考慮される。例えば、図４−６は、指４０１がセンサアレイ１０１の中央から遠方端３０３に向かって移動し、次いで、遠方端３０３を越えて、スペース３０７の外側へ移動する例示的な状態を示す。この例示的なケースでは、この方法は、測定値６０１のセットを、測定値６０３を適合させるモデルとして記録することができる。測定値６０１は、例えば、ルックアップテーブルに直接記憶されてもよい。別の実施形態では、測定値６０１を補間して、測定値６０３の適合に使用するモデル曲線を作成してもよい。

ある実施形態では、測定値６０３を適合するときに、指の速度のような指４０１に関する他の情報を使用できる。例えば、個別のアルゴリズムにより決定される指４０１の速度は、適合プロセス中に使用されるモデルのパラメータとして使用される。このようにして、指４０１がスペース３０７の外側へ移動するときに測定値６０１の曲線又は表現を追跡して、曲線の局部最大値が測定値６０３において直接検出されなくても、局部的最大値に関する情報を維持できるようにする。

ある実施形態において、測定値の適合中に複数のモデルを考慮することができる。例えば、この方法は、２つ以上の物体がセンサアレイの遠方端付近で特定のキャパシタンス測定値を生じさせると決定し、そしてこの方法は、２つ以上のモデル及び／又は適合方法を使用して、そのキャパシタンス測定値を１つ以上の物体及び／又は物体の形式に適合させるよう試みる。例えば、この方法は、キャパシタンス測定値が「３本の指」又は「２本の親指」等の同じ形式の複数の物体により生じたものであると決定する。又、この方法は、キャパシタンス測定値が「指及び親指」又は「こぶし及び親指」等の異なる形式の物体により生じたものであると決定する。この方法は、キャパシタンス測定値が「２本の指及びこぶし」又は「左親指、右指及び手のひら」等の種々の数及び形式の物体により生じたものであると決定する。この方法は、異なる数及び／又は形式の物体に対応する異なるモデルをキャパシタンス測定値の異なる部分に適合させる。例えば、この方法は、キャパシタンス測定値が、２つの物体、例えば、以前にセンサアレイから去るときに追跡された指、及び親指と推定される未知の物体によって生じたものであると決定する。このケースでは、この方法は、個々のセンサ測定値をＬＵＴ内の以前に記憶された値に適合させることにより指に対応するキャパシタンス測定値を以前に記憶されたデータに適合させると共に、親指に関連したパラメータの最大見込み推定値を使用して親指に対応するキャパシタンス測定値をガウス曲線に適合させる。従って、ある実施形態では、キャパシタンス測定値を適合するときに物体の数及び各物体のパラメータを推定する。

ある実施形態において、センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側にある物体の位置及び／又は動きは、ユーザ入力として処理される。例えば、物体の位置及び／又は動きは、現在表示されているグラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）への入力、ＧＵＩとは独立した入力、等として処理される。

例えば、図７を参照して述べた方法は、センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側にある物体を含む１つ以上の物体の位置及び／又は動きに基づいてユーザ入力を決定するように使用される。センサアレイの外側の境界エリアにある物体のホバー位置は、複数のホバー位置を決定するために何回も測定される。物体の動きは、複数の測定されたホバー位置に対応して決定され、そして物体のその決定された位置に基づいて入力が検出される。例えば、境界エリアで上方に動くと検出された指は、現在再生されている音楽の音量を増加するためのユーザ入力として解釈される。ある実施形態では、ユーザ入力は、ＧＵＩをコントロールする。例えば、境界エリアで動いていると検出された指は、指の動きに対応して、アイコン、スライダー、テキストボックス、カーソル、等のＧＵＩアイテムをコントロールすることができる。

ある実施形態では、ユーザ入力は、センサアレイの真上の物体の位置及び／又は動きと、センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側にある物体の位置及び／又は動きとを含む情報の組み合わせに基づくものである。図３−５を参照すれば、例えば、カバー面３０５にＧＵＩが表示される。図７を参照して上述した方法は、例えば、指４０１がタッチスクリーンを去るときにＧＵＩアイテムの動きをコントロールするように使用される。例えば、指４０１は、センサアレイ１０１の真上の入力を開始し、ＧＵＩにより表示されたアイコンを「ドラグ」する。アイコンは、スペース３０７の内側の指４０１の動きに対応する経路に沿って移動するようにディスプレイドライバ３１９によりコントロールされる。指４０１がスペース３０７の外側に移動しそしてセンサアレイ１０１の遠方端付近の位置で停止することが検出された場合には、ディスプレイドライバ３１９は、指がタッチスクリーンを去る直前まで指の経路に沿って移動を続けるようアイコンをコントロールすることができる。ディスプレイドライバ３１９は、指４０１がその停止位置から離れることが検出されたときにアイコンの動きを止めることができる。これは、例えば、指がタッチスクリーンを去るときでも、ドラグ及び／又はポインティングアクションを続けられる上で助けとなる。

図８−１１は、タッチ感知及びホバー感知の共同動作を遂行できる異なるハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの実施形態を例示する。例えば、ある実施形態において、センサの１つのセットをホバー感知に使用することができ、そしてセンサの別のセットをタッチ感知に使用することができる。例えば、自己キャパシタンス測定用に構成された電極をホバー感知に使用することができ、そして相互キャパシタンス測定用に構成された電極をタッチ感知に使用することができる。これらのケースでは、タッチ感知とホバー感知との間の切り換えを行って、電力を節約し、干渉を減少し、等々を行うことができる。他の実施形態では、同じセンサをホバー感知とタッチ感知との間で共用してもよい。これらのケースでは、例えば、共用される回路素子を使用するために切り換えが必要である。ソフトウェア及び／又はファームウェアは、タッチ及びホバー感知の共同動作をコントロールすることができる。例えば、特定の構成に基づいて、ソフトウェア及び／又はファームウェアは、例えば、シングルモード動作においてタッチ感知とホバー感知との間をいつ切り換えるか決定し、例えば、マルチモード動作においてタッチ及びホバー感知いつ同時に遂行するか決定し、センサの異なる部分をアクチベートしてタッチ及び／又はホバー感知を遂行し、等々を行うことができる。

図８−９は、タッチ感知とホバー感知との間を切り換えるのに使用されるハードウェア切り換えの例示的実施形態を示す。

図８は、タッチ及びホバー回路８０３及びタッチ回路８０５を含むセンサアレイ８０１を備えた例示的なタッチ及びホバー感知システム８００を示す。例えば、タッチ及びホバー回路８０３は、ホバー事象を感知するための自己キャパシタンスセンサとして動作できる複数の導電線のセットであり、そしてタッチ回路８０５は、タッチ及びホバー回路８０３の導電線と対にされたときタッチ事象を感知できる複数の導電線の別のセットである。それ故、センサアレイ８０１は、タッチ感知段階及びホバー感知段階の両方において動作する共通の回路を備えている。センサコントロールシステム８０７は、ホバー感知に対応する信号をタッチ及びホバー回路８０３のみに送信し、そしてタッチ感知に対応する信号をタッチ及びホバー回路８０３及びタッチ回路８０５に送信することにより、タッチ及びホバーの両方を検出するようにセンサアレイ８０１を動作できる。それ故、センサコントロールシステム８０７は、一体型タッチコントロールシステム・ホバーコントロールシステムとして働き、以下に詳細に述べるように、タッチ感知とホバー感知との間をいつ切り換えるべきか決定することができる。

図９は、センサアレイ９０１及びセンサコントロールシステム９０３を含む例示的タッチ及びホバー感知システム９００を示す。センサコントロールシステム９０３は、スイッチングシステム９０５と、タッチコントロールシステム９０７と、ホバーコントロールシステム９０９と、低漏洩アナログスイッチ９１１とを含む。動作中に、スイッチングシステム９０５は、タッチ感知からホバー感知への切り換え及びそれとは逆の切り換えをいつ行うべきか決定し、そして低漏洩アナログスイッチ９１１を動作して、タッチコントロールシステム９０７とホバーコントロールシステム９０９との間を適宜に切り換える。タッチ感知段階中には、タッチコントロールシステムがＡＣ信号をセンサアレイ９０１へ送信して、ＡＣ信号から生じるセンサアレイのキャパシタンスを測定する。ホバー感知段階中には、ホバーコントロールシステム９０９がセンサアレイ９０１へＡＣ信号を送信して、ＡＣ信号から生じるセンサアレイ９０１のキャパシタンスを測定する。

図１０−１１は、タッチ及びホバーを一緒に感知する例示的な方法を示し、これは、例えば、ソフトウェア、ファームウェア、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、等で具現化することができる。

図１０は、タッチスクリーン３００のようなタッチ及びホバー感知装置上又はその付近でタッチ事象及びホバー事象を検出するための例示的な方法を示す。タッチ検出段階中には、タッチ及びホバーコントロールシステム１０７は、センサアレイ１０１へ第１のＡＣ信号を送信し（１００１）、そしてセンサアレイの第１キャパシタンスを測定する（１００２）。タッチ及びホバーコントロールシステム１０７は、その第１キャパシタンスに基づいてタッチ事象を検出し（１００３）、そしてタッチ事象のデータ、例えば、位置、サイズ、形状、ジェスチャーデータ、等をメモリに記憶する（１００４）。ホバー検出段階中には、タッチ及びホバーコントロールシステム１０７は、センサアレイ１０１へ第２のＡＣ信号を送信し（１００５）、そしてセンサアレイの第２キャパシタンスを測定する（１００６）。タッチ及びホバーコントロールシステム１０７は、第２キャパシタンスに基づいてホバー事象を検出し（１００９）、そしてホバー事象データ、例えば、位置、高さ、サイズ、ジェスチャーデータ、等を記憶する（１０１０）。

タッチ検出段階及びホバー検出段階中又はそれらの間に他の動作を行うことができる。例えば、ディスプレイドライバ３１９は、タッチ検出段階とホバー検出段階との間の表示段階にディスプレイ回路３１７へ画像信号を送信することができる。タッチ及び／又はホバー感知段階中に、ＡＣシールド駆動システム２０３が上述したように動作して、伝送線ＡＣシールド３０８を使用して伝送線３０９をシールドし、そしてＡＣシールド２０１を使用してカバー面３０５から発生する電界を増加させる。タッチ検出段階及びホバー検出段階は、任意の順序で行うことができる。

ある実施形態では、タッチ及びホバーを同時に感知することができず、即ち単一の感知モード（非重畳タッチ／ホバー感知）しか行えない。このケースでは、ある実施形態において、タッチ感知及びホバー感知が時間マルチプレクスされ、即ちタッチ及びホバー感知は、異なる非重畳時間周期中に行うことができる。感知動作をどのように時間マルチプレクスすべきか、即ち特定の時間にタッチ感知を行うべきか又はホバー感知を行うべきか（或いはどちらも行わないか）判断するための種々の方法を実施することができる。

ある実施形態では、タッチ及びホバー感知は、同時に動作することができ、即ちマルチモード感知を行うことができる。システムがマルチモードのタッチ及びホバー感知を実行できる場合でも、あるケースでは単一モード感知を遂行するのが効果的である。例えば、特定の時間にタッチ感知又はホバー感知のいずれかが必要でない場合には、電力を節約するために単一モード感知への切り換えが望ましい。

ある実施形態では、タッチ感知及びホバー感知の動作を固定のスケジュールにより決定することができる。他の実施形態では、タッチ及びホバー感知の時間及び期間を動的に変化させることができ、これは、例えば、タッチ感知モード及びホバー感知モード、並びにおそらく表示モードのような他のモードを含む多数の動作モードの１つで動作するようにシステムを設定することにより行われる。例えば、図１１は、タッチ及び／又はホバーを感知すべきかどうか決定するための例示的な方法を示す。タッチ感知動作を遂行し（１１０１）、タッチが検出されたかどうか決定することができる（１１０２）。タッチが検出された場合には、システムは、タッチ感知とホバー感知との間を切り換えるか、又はシステムがマルチモード感知を行える場合にはタッチ及びホバー感知を同時に遂行することにより、タッチ及びホバーの両感知を遂行することができる（１１０３）。タッチ及びホバーの両感知は、タッチが検出された後に行うことができる。というのは、タッチは、ユーザがホバー事象及びタッチ事象を遂行するユーザ活動期間を指示するからである。

１１０２においてタッチが検出されない場合には、システムは、ホバー検出を遂行し（１１０４）、そしてホバーが検出されたかどうか決定する（１１０５）。ホバーが検出された場合には、システムは、タッチ及びホバーの両感知を遂行することができる（１１０３）。というのは、ホバーがユーザ活動期間を指示するからである。１１０５においてホバーが検出されない場合には、システムは、再びホバー検出を遂行することができる（１１０４）。ホバーが検出されない限り、システムは、タッチ検出を遂行する必要はない。というのは、接近しつつある物体は、それが感知システムにタッチダウンする前に、ホバー検出を生じさせるからである。

他のファクタを使用して、タッチを検出すべきか、ホバーを検出すべきか、その両方を検出すべきか、又はその両方とも検出すべきでないか決定することができる。例えば、ある実施形態では、接近しつつある物体をホバー感知中に検出し、そして物体がタッチ面に接触するのを待機してタッチ感知を遂行する。換言すれば、距離スレッシュホールドを使用してタッチ感知をアクチベートすることができる。ある実施形態では、例えば、タッチデータは必要とするがホバーデータは必要でない特定のソフトウェアアプリケーションによりタッチ／ホバーモードを決定することができる。ある実施形態では、タッチの現在数及び／又は位置をファクタとして使用することができる。例えば、小さな移動タッチスクリーン装置は、タッチ面にタッチする所定数、例えば、５回の接触まで、タッチ感知とホバー感知とを交互に行う。５回のタッチ接触が検出されると、装置は、ホバーの検出を停止し、タッチだけを検出する。というのは、ユーザが例えば第６の物体を使用してホバーを行う見込みが少ないからである。

ある実施形態では、マルチモード動作を行うことができ、即ちタッチ感知及びホバー感知を同時に遂行できる。例えば、ある実施形態では、周波数マルチプレクシングを使用して、タッチ感知に使用されるＡＣ信号を、ホバー感知に使用される異なる周波数のＡＣ信号と合成することができる。ある実施形態では、ＡＣ信号のコード分割マルチプレクシングを使用して、同時のタッチ感知及びホバー感知を遂行することができる。

周波数マルチプレクシング及びコード分割マルチプレクシングは、感知電極のような回路素子を使用してタッチ及びホバーを同時に検出できるようにする。例えば、センサの全アレイを同時に刺激して、タッチ及びホバーを検出してもよい。

ある実施形態では、タッチ感知及びホバー感知は、例えば、タッチ感知についてセンサアレイの一部分を動作し、そしてホバー感知についてセンサアレイの別の部分を同時に動作することにより、スペースマルチプレクスされる。例えば、タッチ感知に使用するＡＣ信号は、センサアレイの第１のセンサグループへ送信され、そしてホバー感知に使用するＡＣ信号は、センサアレイの第２のセンサグループへ送信される。センサグループは、タッチ及びホバー感知が異なる時間にセンサアレイの異なる部分によって遂行されるように動的に切り換えられる。例えば、タッチ感知は、タッチが検出されるセンサアレイの部分についてアクチベートされ、そして残りのセンサは、ホバーを検出するように動作される。システムは、移動するタッチ物体を追跡し、そして移動する物体をたどるようにタッチを感知するセンサのグループを調整することができる。

図１２Ａは、タッチセンサパネル１２２４及びディスプレイ装置１２３０を備えた例示的な移動電話１２３６を示し、そのタッチセンサパネルが、ここに述べる種々の実施形態の１つによる改良された容量性タッチ及びホバー感知を含む。

図１２Ｂは、タッチセンサパネル１２２４及びディスプレイ装置１２３０を備えた例示的なデジタルメディアプレーヤ１２４０を示し、そのタッチセンサパネルが、ここに述べる種々の実施形態の１つによる改良された容量性タッチ及びホバー感知を含む。

図１２Ｃは、タッチセンサパネル（トラックパッド）１２２４及びディスプレイ１２３０を含む例示的なパーソナルコンピュータ１２４４を示し、該パーソナルコンピュータのタッチセンサパネル及び／又はディスプレイ（ディスプレイがタッチスクリーンの一部分である実施形態において）が、ここに述べる種々の実施形態よる改良された容量性タッチ及びホバー感知を含む。

以上、種々の実施形態を説明したが、それらは、例示に過ぎず、それに限定されるものでないことを理解されたい。同様に、種々の図面は、本開示のための例示的なアーキテクチャー又は他の構成を描くもので、本開示に含まれる特徴及び機能を理解する上で助けとなるものである。本開示は、ここに例示されたアーキテクチャー又は構成に限定されず、種々の別のアーキテクチャー及び構成を使用して具現化することもできる。更に、本開示は、種々の例示的実施形態及び具現化に関して上述したが、１つ以上の個々の実施形態で述べた種々の特徴及び機能は、それらについて述べた特定の実施形態への適用に限定されないことを理解されたい。むしろ、それらは、本開示の１つ以上の他の実施形態に、そのような実施形態が説明されたものであるかどうかに関わらず、又、そのような特徴がその説明された実施形態の一部分であると表現されたかどうかに関わらず、単独で、又はある組み合わせで、適用することができる。従って、本開示の範囲は、上述した例示的な実施形態により限定されるものではない。

１００：タッチ及びホバー感知装置
１０１：センサアレイ
１０３：水平線
１０５：垂直線
１０７：タッチ及びホバーコントロールシステム
２０１：ＡＣ接地シールド
２０３：ＡＣシールド駆動システム
２５０、２５３、２５５：電界
３００：タッチスクリーン
３０１：境界
３０３：遠方端
３０５：カバー面
３０７：スペース
３０８：伝送線ＡＣシールド
３０９：伝送線
３１１：波形
３１３：メモリ
３１５：バッファされたコピー
３１７：ディスプレイ回路
３１９：ディスプレイドライバ
４０１：指
４０３、５０１：電界線

よって、上記を勘案して、いくつかの開示された実施の形態は、カバー面と、前記カバー面に実質的に隣接したセンサアレイと、前記センサアレイへ第１の交流（ＡＣ）信号を送信しそしてその第１のＡＣ信号から生じる前記センサアレイのキャパシタンスを測定するタッチ及びホバーコントロールシステムと、ＡＣシールドであって、実質的にこのＡＣシールドと前記カバー面との間に前記センサアレイが配置されるようなＡＣシールドと、前記ＡＣシールドへ第２のＡＣ信号を送信して、第１の電圧が前記ＡＣシールドの第２の電圧と実質的に同じになるようにするＡＣシールド駆動システムと、を備えた容量性のタッチ及びホバー感知装置に関する。他の実施の形態において、前記容量性のタッチ及びホバー感知装置の前記センサアレイは、実質的に透明な導体を含む電極を備えている。他の実施の形態において、前記ＡＣシールドは、前記センサアレイから電気的に分離される。他の実施の形態において、前記ＡＣシールドは、不透明導体を含む電極を備えている。他の実施の形態において、前記容量性のタッチ及びホバー感知装置は、前記タッチ及びホバーコントロールシステムと前記センサアレイを接続する伝送線の少なくとも一部分を実質的に取り巻く第２のＡＣシールドを更に備え、前記第１のＡＣ信号は、その伝送線上に送信される。他の実施の形態において、前記第１のＡＣ信号は、ある波形を有し、そして第２のＡＣ信号は、その波形のバッファされたコピーから発生される。他の実施の形態において、前記容量性のタッチ及びホバー感知装置を備えたタッチスクリーンは、更に、前記タッチ及びホバーコントロールシステム及び前記ＡＣシールドと実質的に並置されるディスプレイを備え、このディスプレイは、ディスプレイ回路を含み、そして実質的にこのディスプレイ回路と前記センサアレイとの間に前記ＡＣシールドが配置される。

開示された他の実施の形態は、センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側にある物体のホバー位置を検出する方法において、前記センサアレイの遠方端付近で、ある範囲のセンサ位置において前記センサアレイの複数のセンサのキャパシタンス測定値のセットを得る段階であって、そのキャパシタンス測定値は、物体により生じたものである段階と、前記キャパシタンス測定値のセットを、前記センサ位置の範囲の外側の位置で局部最大値を含む曲線を定義するモデルに適合させる段階と、前記局部最大値の位置に基づいてホバー位置を決定する段階と、を備えた方法に関する。他の実施の形態において、前記モデルは、前記物体のキャパシタンス測定値の以前のセットに基づくものであり、その以前のセットは、局部最大値を含む。他の実施の形態において、前記適合は、前記モデルのパラメータの最大見込み推定値を決定することを含む。他の実施の形態において、前記パラメータは、物体の導電率及び物体のサイズの少なくとも１つを含む。他の実施の形態において、前記適合は、前記物体の数及び各物体のパラメータを推定することを含む。他の実施の形態において、前記適合は、前記複数のセンサの中の第１センサのキャパシタンス測定値と前記センサアレイの複数の記憶されたキャパシタンス測定値の１つとの間の最も厳密な一致を決定することを含む。他の実施の形態において、前記方法は、センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側にある物体の複数のホバー位置を検出する段階と、複数の検出されたホバー位置に対応する物体の動きを決定する段階と、前記決定された物体の動きに基づいてユーザ入力を検出する段階と、を備えている。他の実施の形態において、前記方法は、前記検出されたユーザ入力に基づいてグラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）をコントロールする段階を更に備えている。他の実施の形態において、グラフィックユーザインターフェイスをコントロールする前記方法は、センサアレイの真上のスペースの内側での物体の動きに対応させてＧＵＩのアイテムを動かす段階と、センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側のホバー位置で物体の動きが停止することが検出されたときにＧＵＩのアイテムの動きを続ける段階と、をさらに備えている。

開示された他の実施の形態は、センサアレイと、タッチ感知段階中に前記センサアレイへ第１の交流（ＡＣ）信号を送信し、そしてその第１のＡＣ信号から生じる前記センサアレイの第１のキャパシタンスを測定するタッチコントロールシステム、及びホバー感知段階中に前記センサアレイへ第２の交流（ＡＣ）信号を送信し、そしてその第２のＡＣ信号から生じる前記センサアレイの第２のキャパシタンスを測定するホバーコントロールシステムを含むセンサコントロールシステムと、前記センサコントロールシステムを前記タッチコントロールシステムとホバーコントロールシステムとの間で切り換えるスイッチングシステムと、を備えた容量性のタッチ及びホバー感知装置に関する。他の実施の形態において、前記第１のキャパシタンスは、相互キャパシタンスである。他の実施の形態において、前記第２のキャパシタンスは、自己キャパシタンスである。他の実施の形態において、前記センサアレイは、タッチ感知段階及びホバー感知段階の両方において動作する共通の回路を含む。他の実施の形態において、前記タッチコントロールシステムは、タッチコントロールシステム回路を含み、前記ホバーコントロールシステムは、ホバーコントロールシステム回路を含み、前記スイッチングシステムは、各々、タッチ感知段階及びホバーコントロール段階中に、前記タッチコントロールシステム回路を前記センサアレイに、又は前記ホバーコントロールシステム回路を前記センサアレイに、交互に接続する物理的スイッチを備えている。

開示された他の実施の形態は、タッチ及びホバー感知装置上又はその付近でタッチ事象及びホバー事象を検出する方法に関し、その方法は、前記装置のセンサアレイへ第１の交流（ＡＣ）信号を送信しそしてその第１のＡＣ信号から生じる前記センサアレイの第１のキャパシタンスを測定する段階と、前記第１のキャパシタンスに基づいてタッチ事象を検出する段階と、前記センサアレイへ第２の交流（ＡＣ）信号を送信しそしてその第２のＡＣ信号から生じる前記センサアレイの第２のキャパシタンスを測定する段階と、前記第２のキャパシタンスに基づいてホバー事象を検出する段階と、を備えている。他の実施の形態において、前記第１のＡＣ信号及び第２のＡＣ信号は、周波数マルチプレクシング及びコード分割マルチプレクシングの一方により同時に送信される。他の実施の形態において、前記第１のＡＣ信号及び第２のＡＣ信号は、スペースマルチプレクシングにより送信され、この場合に、第１のＡＣ信号は、前記センサアレイの第１のセンサグループへ送信され、そして第２のＡＣ信号は、前記センサアレイの第２のセンサグループへ送信される。他の実施の形態において、前記第１のＡＣ信号は、タッチ感知段階中に送信され、そして前記第２のＡＣ信号は、タッチ感知段階とは重畳しないホバー感知段階中に送信され、前記方法は、更に、前記タッチ感知段階及びホバー感知段階を含む複数の動作段階の１つにおいて前記装置を動作するようにセットする段階を含む。他の実施の形態において、前記動作段階は、所定のスケジュール、外部コンピュータプロセスからの要求、検出される物体の現在数及び位置、及びセンサアレイからの物体の距離、の少なくとも１つに基づいてセットされる。

Claims

カバー面と、
前記カバー面に実質的に隣接したセンサアレイと、
前記センサアレイへ第１の交流（ＡＣ）信号を送信しそしてその第１のＡＣ信号から生じる前記センサアレイのキャパシタンスを測定するタッチ及びホバーコントロールシステムと、
ＡＣシールドであって、実質的にこのＡＣシールドと前記カバー面との間に前記センサアレイが配置されるようなＡＣシールドと、
前記ＡＣシールドへ第２のＡＣ信号を送信して、センサアレイの第１の電圧が前記ＡＣシールドの第２の電圧と実質的に同じになるようにするＡＣシールド駆動システムと、
を備えた容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記センサアレイは、実質的に透明な導体を含む電極を備えた、請求項１に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記ＡＣシールドは、前記センサアレイから電気的に分離される、請求項１に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記ＡＣシールドは、不透明導体を含む電極を備えた、請求項１に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記タッチ及びホバーコントロールシステムと前記センサアレイを接続する伝送線の少なくとも一部分を実質的に取り巻く第２のＡＣシールドを更に備え、前記第１のＡＣ信号は、その伝送線上に送信される、請求項１に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記第１のＡＣ信号は、ある波形を有し、そして第２のＡＣ信号は、その波形のバッファされたコピーから発生される、請求項１に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記タッチスクリーンは、更に、前記タッチ及びホバーコントロールシステム及び前記ＡＣシールドと実質的に並置されるディスプレイを備え、このディスプレイは、ディスプレイ回路を含み、そして実質的にこのディスプレイ回路と前記センサアレイとの間に前記ＡＣシールドが配置される、請求項１に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置を備えたタッチスクリーン。
センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側にある物体のホバー位置を検出する方法において、
前記センサアレイの遠方端付近で、ある範囲のセンサ位置において前記センサアレイの複数のセンサのキャパシタンス測定値のセットを得る段階であって、そのキャパシタンス測定値は、物体により生じたものである段階と、
前記キャパシタンス測定値のセットを、前記センサ位置の範囲の外側の位置で局部最大値を含む曲線を定義するモデルに適合させる段階と、
前記局部最大値の位置に基づいてホバー位置を決定する段階と、
を備えた方法。
前記モデルは、前記物体のキャパシタンス測定値の以前のセットに基づくものであり、その以前のセットは、局部最大値を含む、請求項８に記載の方法。
前記モデルは、ガウス曲線を含む、請求項８に記載の方法。
前記適合は、前記モデルのパラメータの最大見込み推定値を決定することを含む、請求項８に記載の方法。
前記パラメータは、物体の導電率及び物体のサイズの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の方法。
前記適合は、前記物体の数及び各物体のパラメータを推定することを含む、請求項１１に記載の方法。
前記適合は、前記複数のセンサの中の第１センサのキャパシタンス測定値と前記センサアレイの複数の記憶されたキャパシタンス測定値の１つとの間の最も厳密な一致を決定することを含む、請求項８に記載の方法。
請求項８に記載のホバー位置を検出する方法を含めて、ユーザ入力を検出する方法において、
センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側にある物体の複数のホバー位置を検出する段階と、
複数の検出されたホバー位置に対応する物体の動きを決定する段階と、
前記決定された物体の動きに基づいてユーザ入力を検出する段階と、
を備えた方法。
前記検出されたユーザ入力に基づいてグラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）をコントロールする段階を更に備えた、請求項１５に記載の方法。
請求項８に記載のホバー位置を検出する方法を含めて、グラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）のアイテムの動きをコントロールする方法において、
センサアレイの真上のスペースの内側での物体の動きに対応させてＧＵＩのアイテムを動かす段階と、
センサアレイの遠方端付近及びセンサアレイの真上のスペースの外側のホバー位置で物体の動きが停止することが検出されたときにＧＵＩのアイテムの動きを続ける段階と、
を備えた方法。
センサアレイと、
タッチ感知段階中に前記センサアレイへ第１の交流（ＡＣ）信号を送信し、そしてその第１のＡＣ信号から生じる前記センサアレイの第１のキャパシタンスを測定するタッチコントロールシステム、及びホバー感知段階中に前記センサアレイへ第２の交流（ＡＣ）信号を送信し、そしてその第２のＡＣ信号から生じる前記センサアレイの第２のキャパシタンスを測定するホバーコントロールシステムを含むセンサコントロールシステムと、
前記センサコントロールシステムを前記タッチコントロールシステムとホバーコントロールシステムとの間で切り換えるスイッチングシステムと、
を備えた容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記第１のキャパシタンスは、相互キャパシタンスである、請求項１８に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記第２のキャパシタンスは、自己キャパシタンスである、請求項１８に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記センサアレイは、タッチ感知段階及びホバー感知段階の両方において動作する共通の回路を含む、請求項１８に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記タッチコントロールシステムは、タッチコントロールシステム回路を含み、前記ホバーコントロールシステムは、ホバーコントロールシステム回路を含み、前記スイッチングシステムは、各々、タッチ感知段階及びホバーコントロール段階中に、前記タッチコントロールシステム回路を前記センサアレイに、又は前記ホバーコントロールシステム回路を前記センサアレイに、交互に接続する物理的スイッチを備えた、請求項１８に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
前記スイッチングシステムは、低漏洩のアナログスイッチを含む、請求項１８に記載の容量性のタッチ及びホバー感知装置。
タッチ及びホバー感知装置上又はその付近でタッチ事象及びホバー事象を検出する方法において、
前記装置のセンサアレイへ第１の交流（ＡＣ）信号を送信しそしてその第１のＡＣ信号から生じる前記センサアレイの第１のキャパシタンスを測定する段階と、
前記第１のキャパシタンスに基づいてタッチ事象を検出する段階と、
前記センサアレイへ第２の交流（ＡＣ）信号を送信しそしてその第２のＡＣ信号から生じる前記センサアレイの第２のキャパシタンスを測定する段階と、
前記第２のキャパシタンスに基づいてホバー事象を検出する段階と、
を備えた方法。
前記第１のＡＣ信号及び第２のＡＣ信号は、周波数マルチプレクシング及びコード分割マルチプレクシングの一方により同時に送信される、請求項２４に記載の方法。
前記第１のＡＣ信号及び第２のＡＣ信号は、スペースマルチプレクシングにより同時に送信され、この場合に、第１のＡＣ信号は、前記センサアレイの第１のセンサグループへ送信され、そして第２のＡＣ信号は、前記センサアレイの第２のセンサグループへ送信される、請求項２４に記載の方法。
前記第１のＡＣ信号は、タッチ感知段階中に送信され、そして前記第２のＡＣ信号は、タッチ感知段階とは重畳しないホバー感知段階中に送信され、前記方法は、更に、
前記タッチ感知段階及びホバー感知段階を含む複数の動作段階の１つにおいて前記装置を動作するようにセットする段階を含む、請求項２４に記載の方法。
前記動作段階は、所定のスケジュール、外部コンピュータプロセスからの要求、検出される物体の現在数及び位置、及びセンサアレイからの物体の距離、の少なくとも１つに基づいてセットされる、請求項２４に記載の方法。