JP2013502640A - 容量性感知方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本開示は、導電性表面を使用する容量性感知を促進し且つ導電性表面への接近の感知を促進する方法及び装置に向けられる。感知される接近は、しばしば、ユーザの接近であるが、別の基準電位ソースでもよい。ある例では、ここに述べるシステムは、導電性外面を含む回路においてキャパシタンス（寄生キャパシタンスを含む）を感知することができ、そしてその導電性外面は、浮動電位にある。あるシステムでは、システムが導電性表面への接近を感知する第１モードと、システムがキャパシタンス測定を使用して導電性表面との接触を感知する第２モードとの２つの動作モード間でシステムを切り換えることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般的に、容量性感知方法及び装置に係り、より詳細には、感知メカニズムに金属のような導電性表面を使用し、そしてユーザの接近及び潜在的なタッチを検出して電子装置にユーザ入力信号を与えるのに使用される方法及び装置に係る。

本出願は、参考としてここにそのまま援用する２００９年８月２１日に出願された米国プロビジョナル特許出願第６１／２３５，９０５号の利益を主張する。

容量性感知を利用して、コンピュータ、メディアプレーヤ装置、電話、等の電子装置へのユーザ入力を識別する多数のユーザインターフェイスが知られている。これらインターフェイスの幾つかは、電極のような１つ以上の容量性感知メカニズムが、典型的にガラス又はプラスチックで形成された透明な外面の下で且つ表示素子の上に配置されたタッチスクリーンシステムとして実施されている。

多くの従来の容量性感知装置は、タッチスクリーン装置のガラス外面のように非導電性材料で外面を形成する必要があるという制約がある。従って、容量性感知に基づいて動作するトラックパッドのような、動作のために透明性を必要とない入力装置でも、ガラス又は別の非導電性材料で形成された接触面を含むことになる。

従って、電子装置のための従来の容量性感知入力装置は、それらをどのように使用するかについて幾つかの制約をもたらす。例えば、金属のような導体で表面が形成された場合でも接近又はタッチ感知入力を許すことが望まれる用途が考えられる。又、メディアプレーヤ又はラップトップコンピュータのような電子装置の外側ケースのある部分が、潜在的に、ユーザが装置と直接接触する前に、ユーザの接近及び／又はタッチを感知して、装置の種々の機能を開始するような用途も考えられる。

従って、ここに開示する方法及び装置は、ユーザに近い表面が金属又は別の導体で形成されたとしても、ユーザの接近を、そしてある実施形態では、ユーザのタッチを感知するためのシステムを示す。

本発明による接近感知システムの感知コンポーネントを簡単に示す図である。 図１の感知コンポーネントを使用する接近感知システムの回路図である。 本発明による接近及びタッチ感知システムの感知コンポーネントを簡単に示す図である。 図３の感知コンポーネントを使用する接近及びタッチ感知システムの回路図である。 図３及び４の接近及びタッチ感知システムの動作方法の規範的フローチャートである。 ここに述べる容量性感知システム又は方法を含むか又はそれと共に使用される規範的な電子装置のブロック図である。 電子装置の一部分を示すもので、装置の表面上の見えないボタン領域を示す図である。 電子装置の一部分を示すもので、見えないボタン領域の一区分の拡大図である。 見えないスライダー領域を表面上にもつ電子装置の一部分を示す。 規範的なラップトップコンピュータが蓋の閉じた状態にあり、コンピュータの蓋が、規範的な見えないボタン及び複数の見えない状態インジケータを有するところを示す。

以下の詳細な説明は、本発明をどのように実施するか示すために選択された例の種々の細部を示す添付図面を参照するものである。この説明は、これら図面を少なくとも一部分参照して本発明要旨の種々の例に向けられ、そして図示された実施形態を、当業者が本発明を実施できるに充分なほど詳細に述べる。本発明要旨を実施するのに、ここに例示する例以外の多数の他の実施形態も使用でき、そして本発明要旨の範囲から逸脱せずに、ここに特に述べる代替え物に加えて、多数の構造上及び動作上の変更がなされ得る。

この説明において、「実施形態」又は「例」を指すときは、参照する特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態又は例に含まれ又は含まれるかもしれないことを意味する。この説明において、「一実施形態」又は「１つの実施形態」又は「１つの例」又は「一例」を個別に指すときには、必ずしも同じ実施形態又は例を指すものではないが、特に指示のない限り又はこの開示の利益を得る当業者に容易に明らかなように、そのような実施形態は相互に排他的でもない。従って、本発明は、ここに述べる実施形態及び例の種々の組み合わせ及び／又は一体化、本開示に基づく全ての請求項の範囲内に規定される更に別の実施形態及び例、並びにそのような請求項の全ての法的等効物を包含することができる。

説明上、ここで使用する「電子装置」とは、１つ以上のプロセッサ、マイクロコントローラ及び／又はデジタル信号プロセッサ、或いは「プログラム」を実行する能力を有する他の装置（そのような装置は、全て、ここでは、「プロセッサ」と称される）を使用するシステムを含む。「プログラム」は、実行可能なマシンコードインストラクションのセットであり、そしてここで使用されるように、ユーザレベルアプリケーション並びにシステム指向アプリケーション又はデーモンを含む。電子装置は、例えば、セルラーホン、音楽及びマルチメディアプレーヤ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、及び「セットトップボックス」、並びに全ての形態のコンピュータ又は「コンピューティング装置」（デスクトップ、ラップトップ、サーバー、パルムトップ、ワークステーション、等）の通信及び電子装置を含む。

図１及び２を参照すれば、図１は、本発明による規範的な接近感知システムの感知コンポーネント１００を簡単に示し、一方、図２は、それらの感知コンポーネントを使用する新規な接近感知システム２００の回路図である。図１の要素は、図２において同じ番号が付けられている。以下に述べるように、接近感知システム２００は、導電性外面を含む回路のキャパシタンス（寄生キャパシタンスを含む）を感知することにより、人間のユーザのような外部電位ソースが導電性外面に接近するのを検出し、ここで、導電性外面は、浮動電位にある。

接近感知システム１００は、一般的に１０２で示すエンクロージャーを備えている。このエンクロージャー１０２は、種々様々な構成のいずれもよいが、本発明の説明上、ラップトップコンピュータに使用される外部ハウジングに関して一般的に述べる。エンクロージャー１０２は、金属蓋１０４及び金属下部区分１０６を含む。本発明は、ラップトップ及び同様の装置への使用に限定されるものではなく、ユーザのような電位ソースが導電性外面に接近するのを感知することが望まれる実質上どんな電子装置にも使用することができる。従って、エンクロージャーの下部を金属又は他の導電性材料で形成するという要求はない。感知コンポーネントが金属エンクロージャー１０２を含むここに示す例では、金属の蓋１０４を金属の下部区分１０６から絶縁することがしばしば望まれる。エンクロージャー１０２では、蓋１０４と下部区分１０６との間に絶縁ガスケット１０８が配置される。蓋１０４が下部区分１０６から絶縁されない場合には、エンクロージャー全体を浮動電位に維持しなければならない。しかしながら、このような構成は、下部区分を接地できるここに示すシステムより雑音余裕度が低く、従って、潜在的に干渉する電気的ノイズの外部ソースからのシールドを与えると考えられる。従って、ここに述べる構成は、ユーザの接近を決定するための測定改善をしばしば与える。絶縁ガスケット１０８に加えて、当業者であれば、２つのコンポーネント間の他の潜在的な電気的接続点を回避する必要があることが明らかである。例えば、これは、蓋と下部区分を取り付けるヒンジコンポーネント間に電気的絶縁を与えることを含み、２つのコンポーネントを互いに閉じる方向に固定するのに使用されるラッチアッセンブリを通る非導電性経路を保証する。

ユーザ接近に対する感度が望まれる蓋１０４の感知領域１１４では、蓋１０４の内面１１２にくぼみ１１０を形成することにより、金属の蓋が薄くされる。特定の寸法は、特定の用途に基づいて変化する。しかしながら、１つの例として、多くの用途では、約０．３ないし１ｍｍの金属厚みが適当であり、より好ましい範囲は、約０．４ｍｍないし０．６ｍｍである。

電極１１６が、感知領域１１４に接近して且つその領域と離間関係でくぼみ１１０内に配置され、平行プレートキャパシタ（Ｃ１）を協働形成する。電極１１６は、固体ワイヤ又はフラット導体、プリント回路板（ＰＣＢ）上のメッキ導体、金属又はインジウムスズ酸化物膜のような導電性膜、等を含む種々の構成のいずれでもよい。電極１１６は、１１８で示す絶縁層及び１２０で示すエアギャップのいずれか又は両方により感知領域１１４に対して離間関係に維持される。電極１１６が導電性膜の形態で実施される１つの例として、その導電性膜は、電気絶縁体と共に、くぼみ１１０内で、蓋１０４の感知領域１１４に接着結合される。電極１１６は、蓋１０４との組み合わせで、システムの残りのコンポーネントの電気的設計に鑑み適当なサイズにされるキャパシタを形成するように実施される。多くの用途では、以下に詳細に述べるように、接近誘起されるキャパシタンスによる測定への最大の影響を許すので、最小キャパシタンスＣ１が好ましい。

ここに示す実施形態の説明上、電極１１６は、容量性センサ１２６の入力に結合される。この入力は、接地への高インピーダンス（ＤＣにおける）接続を与える。「高」インピーダンスの値は、使用するセンサに基づいて変化するが、典型的に、メガオーム範囲又はそれ以上である。しかしながら、蓋１０４は、どの電位にも結合されず、電気的に浮動である。上述したように、下部区分１０６が蓋１０４から電気的に絶縁されることは要求されず、そのようになっていない用途では、下部区分１０６も、浮動電位である。キャパシタンスセンサ１２６は、基準電極１１６と接地点との間に結合される。キャパシタンスセンサ１２６は、商業的に入手できる代替え物から選択することができる。１つの例として、マサチューセッツ州ノルウッドのアナログデバイスからのモデルＡＤＩ ７１４７マルチチャンネルセンサは、幾つかの用途に適している。このセンサは、キャパシタンスを電圧に変換し、次いで、測定されたキャパシタンスを表すデジタル出力を発生する。複数の入力チャンネルに信号が送られる場合には、ＡＤＩ７１４７は、各チャンネルの測定値を出力し、種々の考えられる形式の測定又はコントロール機能を容易にする。

図１に示すように、最も一般的には、ユーザの身体、例えば、手である外部電位ソースが、電気的に浮動の蓋１０４とでキャパシタンス（Ｃ_prox）を協働形成する。説明上、ユーザは、ほとんどの場合に接地電位にある外部電位ソースとして考えられる。理論で縛られることは望まないが、少なくとも幾つかの具現化において、電気的に浮動の蓋１０４は、実際上、ユーザの手の電位を感知する静電アンテナと考えられる。蓋１０４が電気的に浮動であるから、外部ソース電位（手のような）と電極１１６（Ｃ１＋Ｃ_prox）との間に形成される合計キャパシタンスは、外部ソースの接近度に応答して変化する。

動作中に、ユーザの手１２４のような外部電位ソースが、システムにより認識できるキャパシタンスを確立するに充分なほど蓋１０４の感知領域１１４に接近したときに、そのキャパシタンスが、キャパシタンスセンサ１２６に結合された直列キャパシタンス（Ｃ１＋Ｃ_prox）に影響する。従って、キャパシタンスの大きさは、外部電位ソースの接近度の一般的な尺度として使用することができ、そしてその測定値は、キャパシタンスセンサ１２６によりデジタル信号として出力することができる。この出力信号は、関連電子装置１２８の回路により処理されて、ユーザの接近度に応答して望ましい機能を与えることができる。

当業者であれば、ユーザの手の接近度が検出されるような多くの意図された用途では、手のサイズ及び向きの両方がキャパシタンスセンサ１２６によるキャパシタンス測定値に影響し得るので、この測定にはある程度の可変性が存在することが明らかであろう。測定されたキャパシタンスを評価して接近性を決定する多数の技術が意図される。１つのこのような技術は、平均化されてフィルタリングされたキャパシタンス信号の基準である移動平均を確立し、そしてその移動平均からの高速変化を接近度の尺度として識別することである。接近信号の強度は、導電性本体の接近度及び導電性本体のサイズの関数であり、典型的に、大きな距離については、べき乗則に従うが、小さな距離では、一般的に直線的に進む。

当業者に明らかなように、この形態の接近度決定は、種々の用途に使用できる。例えば、ラップトップコンピュータの図示されたエンクロージャーのようなエンクロージャーの外部へのユーザの接近度は、コンピュータをスリープから目覚めさせ、ｅ−メール又は好きなウェブページのような情報のダウンロードを開始するのに使用される。メディアプレーヤ、セルラーホン、等の他の装置については、他の同様の機能が考えられる。又、図１及び２を参照して一般的に述べる接近センサは、ラップトップの内面に使用されることに注意されたい。或いは又、それが外面に使用されてもよいが、エンクロージャー部材又は他の外面コンポーネントの一部分が金属で形成された場合だけである。

蓋１０４は、浮動電位であるために、時間と共に電荷を蓄積する。その結果、センサを周期的に再校正して、プレート上に蓄積したキャパシタンスを除去することが望ましい。電荷は、蓋１０４を接地点へ一時的に結合することにより除去され、浮動平均キャパシタンス値がリセットされて、そのような再校正が達成される。

図３及び４を参照すれば、図３は、本発明の規範的な接近及びタッチ感知の感知コンポーネント３００を簡単に示し、一方、図４は、それら感知コンポーネントを使用する新規な接近及びタッチ感知システムの回路図である。ここに示すシステムは、２つの個別のモード、即ち接近を感知する第モード、及び接触面との実際のタッチを感知する第２モードで動作する。接近が感知され、そしてタッチが起こりそうであるか又は差し迫っていることを示唆すると評価されると、接近ではなくタッチの評価を容易にするために感知コンポーネントへの１つ以上の接続が切り換えられる。

タッチが起こりそうであるか又は差し迫っているとの決定は、検出された接近度に基づいて、更に別のアクション又はコマンド（ある状態から別の状態への移行のような）が望まれるところの基準において確立される。タッチは、基準電極に向かう接触面のそりから生じる直接的な容量測定を通じて感知される。この形態のタッチ測定を行うシステムが、Ｌｅｕｎｇ及びＤａｖｉｄ Ａｍｍに代わって０８年１０月２４日に出願されて本発明の譲受人に譲渡された“Disappearing Button or Slider”と題する米国特許出願第１２／２５７，９５６号に説明されている。この同時係争中の特許出願は、全ての目的で参考としてここに援用する。その特許出願に説明されたように、１つの実施形態において、図９に９００で示されたラップトップは、容量性感知を通して機能する、見えない「ボタン」９０４を有する蓋９０２のような表面を有し、このような「ボタン」にタッチすることで、見えない状態インジケータ９０６（例えば、ｗｉ−ｆｉ強度又はバッテリレベル用の）を表示するか、或いはラップトップのコンポーネント又はそれに関連した外部コンポーネントに閉じ蓋「スリープ」モードから閉じ蓋「アクティブ」モードへ「ウェイクアップ」することをシグナリングするような多数の考えられる機能を与えることができる。見えないボタン９０４及び見えない状態インジケータ９０６は、見えない穴及びバックライトを使用して、それらを選択的にユーザに見えるようにすることができる。

例えば、ラップトップコンピュータが閉じ蓋スリープモードにあるときに、バーチャル「ボタン」９０４とのタッチを感知すると、外部モニタ（図示せず）をウェイクアップさせ、ｉＰｏｄ又はｉＰｈｏｎｅ（図示せず）をラップトップコンピュータ９００と同期させ、又は蓋が閉じている間にラップトップコンピュータにソフトウェアをインストールすることができる。他の実施形態では、そのような見えないボタンにタッチすると、ラップトップコンピュータを閉じ蓋スリープモード又は閉じ蓋アクティブモードから遮断することができる。同様に、そのような見えないタッチ感知コントロールを使用して、コンピュータから再生される音楽又はビデオをコントロールすることができ、例えば、巻き戻し、再生及び早送り、並びにボリュームのための見えないコントロールを通してそれを行うことができる。見えない穴は、これらボタンの機能を表すパターンを形成し（例えば、巻き戻し矢印、再生矢印、早送り矢印、ボリューム増加プラス、ボリューム減少マイナス、等）、そして穴は、ここに述べるように、バックライティングである。ある例において、見えないタッチコントロールは、コンテキスト的なもので、装置の動作状態に基づいて異なる機能を有する。参照特許出願に述べられたように、タッチ感知コントロールは、非常に多数のタッチ感知位置を伴うトラックパッドとして実施することもできる。

又、参照特許出願に述べられ、そして図７Ａ−Ｂ及び８に示すように、「ボタン」又は「スライダー」位置７０２、８０２を見えなくするが選択的に見える状態にする能力は、その表面に形成された小さなマイクロ孔７０４を通して、そのマイクロ孔の下のＬＥＤのようなバックライトにより照明することで、達成することができる。ここに述べる容量性接近感知は、そのような見えない接触位置を、（例えば）ユーザの手がその位置の付近にあるときに見える状態へとトリガーし、そしてそれらの位置でユーザからのタッチを感知できるようにするために、効果的に使用される。バーチャルボタン又はスライダーの選択的な照明を使用して、どこに入力を与えるか及び入力の機能は何であるかについてユーザをガイドすることができる。更に、入力の結果がシステム状態の情報を与えることであるか、又はコンピュータ上の情報データを更新することである場合には、状態パラメータの指示又は更新されたデータの存在の指示を、マイクロ孔を通る選択的照明の使用を通して与えることができる。このような指示をこのように与える一例が図９に示されている。

ここに示す要旨の説明を簡略化するため、接近及びタッチ感知コンポーネントを、３０２で一般的に示すエンクロージャー内で実施するものとして再び説明する。エンクロージャー３０２は、図１のエンクロージャー１０２と同様に構成されるが、図１の単一の感知領域１１４ではなく、複数の感知領域を含み、その２つが図３に３１４及び３１６で示されている。従って、エンクロージャー３０２は、この場合も、絶縁ガスケット３０８により互いに絶縁される蓋３０４及び下部区分３０６を含む金属コンポーネントで形成されるものとして説明する。蓋と下部区分との間の他の絶縁コンポーネント（図示せず）の必要性についての図１に関する説明も、ここに適用される。複数の感知領域は、実質上、どのような望ましい構成でもよく、例えば、個々のバーチャル「ボタン」から、バーチャル「スライダー」を形成する領域、バーチャルキーボード、キーパッド、又はトラックパッドまでの範囲の構成を含む。

図１のシステムと同様に、各感知領域３１４、３１６は、各くぼみ３２６，３２８により画成され、これらのくぼみは、ほぼ上述した寸法の金属厚みを感知領域３１８、３２０に残すのが好ましい。更に、各基準電極３２２、３２４は、各くぼみ３２６、３２８において、感知領域３１４、３１６の接近面と離間関係で配置される。この基本的な説明に基づく多数の例では、電極３２２、３２４が、各感知領域３１４、３１６の接近面とは独立して支持されるのが好ましい。更に、多数のそのような例では、個々の各感知領域への多数の導電性接続を有するか、又は互いに結合された多数の電極３２２、３２４を有することも好ましい。従って、感知コンポーネント３００において、各電極３２２、３２４は、プリント回路板３２６のような基板により支持される。プリント回路板３２６は、各電極３２２、３２４を各感知領域に対して固定離間関係で支持するのを容易にする。これも、図１のシステムと同様に、各電極３２２、３２４と、感知領域３１４、３１６の各表面との間の離間関係は、単にエアギャップ３２８、３３０により確立され、及び／又はくぼみ３２６、３２８内に誘電体層３３２、３３４があってもよい。

図４を主に参照すれば、これは、図３の感知コンポーネントを含む接近及びタッチ感知システム４００の回路図である。図３に示す要素は、図４でも同じ番号で示される。図示されたように、各電極３２２、３２４、４０２は、頂部プレート３０４とで各キャパシタ（Ｃ_t1、Ｃ_t2）を協働形成し、そして各電極３２２、３２４、４０２は、キャパシタンスセンサ４０４（例えば、図１−２のキャパシタンスセンサ１２６と同じタイプである）の各入力に結合される。従って、この場合も、各基準電極は、接地へのＤＣにおける高いインピーダンスに結合される。この例では、キャパシタンスセンサ４０４の出力４０６は、コントローラ４０８へ結合され、このコントローラは、キャパシタンスセンサ４０４からの信号に応答して種々のシステム機能を開始するのに使用される。もちろん、関連電子装置４１６の別のコントローラでも、同じ機能が与えられる。又、出力４０６は、スイッチコントローラ４０９にも結合され、このコントローラは、キャパシタンスセンサ４０４からのキャパシタンス測定信号、又はコントローラ４０８からのコントロール信号に応答して、スイッチ４１０を選択的に開閉し、蓋３０４を選択的に接地結合するよう配置された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４１２のゲートに望ましい極性の電圧を選択的に印加する。スイッチ４１０は、機械的なスイッチとして示されているが、当業者であれば、ほとんどの実施形態において、ＦＥＴスイッチのようなソリッドステートスイッチを通して実施されることが明らかであろう。

又、図５を参照すれば、これは、図３及び４のシステムに対する１つの考えられる動作モードの規範的フローチャート５００である。接近及びタッチ感知システム４００の動作において、このシステムは、通常、接近センサモードでスタートする（５０２）。このモードでは、蓋３０４は、ＦＥＴスイッチ４１２が開であることにより浮動電位にある（図１を参照して述べたように）。

ある時点で、システムは、キャパシタンスの変化を検出する（５０４）。図１及び２を参照して述べたように、蓋３０４に接近する外部電位ソースの存在は、蓋３０４における１つ以上の感知領域３１４、３１６にキャパシタンス（Ｃ_t＋Ｃ_prox）を発生し、このキャパシタンスは、キャパシタンスセンサ４０４により感知される。ある時点で、キャパシタンスセンサ４０４からの感知されたキャパシタンスが評価されて、蓋３０４との接触が起こりそうかどうか決定される（５０６）。感知されたキャパシタンスは、好ましくは、感知されたキャパシタンスのあるパラメータを参照して、例えば、基準キャパシタンスと比較するか（例えば、相対的な大きさとして）、或いは感知されたキャパシタンス変化の変化率に応答して、コントローラ４０８又はスイッチコントローラ４０９内で評価され、そしてシステムは、決定されたキャパシタンスが、蓋３０４との接触が起こりそうか又は差し迫っていることを指示すると決定する（５０８）。接触が起こりそうだとの決定がなされる（５０８）までは（即ち、接触が起こりそうもないとシステムが決定する限り（５１６））、システムは、容量感知モードに留まる（５１８）。

このような決定がなされると、この規範的システムは、タッチ感知モードへ切り換わる（５１０）。この切り換えを行うために、スイッチコントローラ４０９は、スイッチ４１０を閉じるように動作し、これにより、ＦＥＴスイッチ４１２のゲートに選択された電圧を与え、そしてスイッチ４１２を閉じると共に、蓋３０４を電気的に接地結合する。この結合は、感知メカニズムをタッチ感知モードに入れる。

表面とのその後のタッチで、１つ以上のタッチ入力信号５１２が発生される。これは、いずれかの感知領域３１４、３１６とのタッチで、感知領域がある程度物理的にそれて、各電極３２２、３２４及び感知領域３１４、３１６の接近面により形成されたキャパシタプレート間の距離を減少させ、それにより生じるキャパシタンスの変化がキャパシタンスセンサ４０４により検出され、次いで、その位置におけるタッチ接触を表す信号を出力することにより達成される。

ここに述べるマルチチャンネルキャパシタンスセンサでは、複数の位置におけるタッチ（同時又は逐次）の有無が感知され（５１２）、そして適当な機能が実行される（５１４）。ここに述べるように、関連電子装置４１６において望ましい機能を実行するためにシステムコントローラ４０８によりタッチ接触信号が使用される。タッチ接触がもはや感知されないと、タイマーを使用して時間切れ信号を発生し、その後、システムは、スイッチ４１０、ひいては、スイッチ４１２をデアクチベートして、蓋３０４をその浮動状態に戻すことにより、接近感知モードに戻されるのが好ましい。一例として、別の位置で感知される接触で、タイマー機能をリセットすることができる。それとは別に、タッチ感知モードでは、Ｃ_tproxは、キャパシタンスセンサ４０４の複数のチャンネルへのセンサ入力の和と考えられ、例えば、これら信号の和を最小値（Ｃ_min）に対して評価して、ユーザの見掛け上の不存在を決定し、次いで、タイマーをスタートするだけとすることができる。

図６は、ここに述べる１つ以上の方法をマシンに遂行させるためのインストラクションのセットが実行されるコンピューティング装置のような電子装置の規範的形態でマシンを示す簡単なブロック図である。別の実施形態では、マシンは、他のマシンに接続（例えば、ネットワーク化）されてもよい。ネットワーク化された配備では、マシンは、クライアント／サーバーネットワーク環境においてサーバー又はクライアントマシンの容量で動作するか、或いはピアツーピア（又は分散型）ネットワーク環境においてピアマシンとして動作する。単一のマシンしか示されていないが、「マシン」という語は、ここに述べる１つ以上の方法を遂行するためにインストラクションのセット（又は複数のセット）を個々に又は一緒に実行するマシンの集合も包含すると考える。

規範的なコンピューティング装置６００は、少なくとも１つのプロセッサ６０２（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）又はその両方）と、メインシステムメモリ６０４と、スタティックメモリ６０６とを備え、これらはバス６０８を経て互いに通信する。ある例において、コンピューティング装置は、複数のプロセッサを備え、その１つは、完全なシステム遮断（例えば、システムの状態は保存されるが、システムプロセッサによる他の動作はディスエイブルされるモードである「スリープ」モードのような）以外はほぼ常時電源オンされる一次又は「システム」プロセッサに比して比較的低電力装置であるのが好ましい補助プロセッサである。このような補助プロセッサは、このような規範的システムでは、コンピューティング装置が「閉じ蓋」状態及び／又はスリープ状態にあっても感知回路をコントロールするのに使用される。更に、そのような補助プロセッサは、これら規範的なシステムの少なくとも幾つかにおいて、閉じ蓋状態又はスリープ状態にある間に種々のタッチ感知機能を実施するのに使用される。例えば、ここに述べた機能に加えて、そのような閉じ蓋動作は、受信ｅ−メール、株相場、スポーツの得点、等に対する更新情報データをチェックし、システム状態（ｗｉ−ｆｉ信号強度又はバッテリ状態のような）のパラメータをチェックし、そして見えないボタン又はスライダー又はその付近のようなマイクロ孔領域のある部分を照明するような閉じ蓋を通して更新情報が得られるという情報又は指示を表示するように、ワイヤード又はワイヤレス通信システムを実施することを含む。

コンピューティング装置２００は、更に、ビデオディスプレイユニット６１０（例えば、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ディスプレイ、又は陰極線管（ＣＲＴ））を備えている。又、コンピューティング装置６００は、光学的メディアドライブ６２８、ユーザインターフェイス（ＵＩ）ナビゲーション又はカーソルコントロール装置６１４（例えば、マウス）、ディスクドライブユニット６１６、信号発生装置６１８（例えば、スピーカ）、光学的メディアドライブ６２８、及びネットワークインターフェイス装置６２０も備えている。

ディスクドライブユニット６１６は、ここに述べる方法又は機能の１つ以上を実施し又はそれにより使用されるインストラクション及びデータ構造の１つ以上のセット（例えば、ソフトウェア６２４）が記憶されるマシン読み取り可能な媒体６２２を備えている。又、ソフトウェア６２４は、コンピューティング装置２００によるその実行中にメインシステムメモリ６０４及び／又はプロセッサ６０２内に完全に又は少なくとも部分的に常駐し、メインシステムメモリ６０４及びプロセッサ６０２は、マシン読み取り可能な有形媒体も構成する。ソフトウェア６２４は、更に、多数の良く知られた転送プロトコル（例えば、ハイパートランスファープロトコル（ＨＴＴＰ））の１つを使用して、ネットワークインターフェイス装置６２０を経、ネットワーク６２６を経て送信又は受信される。

マシン読み取り可能な媒体６２２は、規範的実施形態では、単一の媒体であるように示されているが、「マシン読み取り可能な媒体」という用語は、インストラクションの１つ以上のセットを記憶する単一媒体又は複数媒体（例えば、集中型又は分散型データベース及び／又は関連キャッシュ）を含むと考えねばならない。又、「マシン読み取り可能な媒体」という用語は、マシンによる実行のためにインストラクションのセットを記憶又はエンコードできると共に、本発明の１つ以上の方法をマシンが遂行するようにさせ、或いはそのようなインストラクションのセットにより使用され又はそれに関連したデータ構造を記憶し、エンコードし又は搬送できる媒体を包含するとも考えねばならない。従って、「マシン読み取り可能な媒体」という用語は、ソリッドステートメモリ、光学的及び磁気的媒体、並びにそこに記憶又は保持されるデータの読み取りを容易にする他の構造の全ての形態を包含すると考えねばならない。

本開示の教示の利益を得る当業者であれば、多数の付加的な別の構造が明らかであろうし、又、ここに図示して説明する技術及び構造において多数の付加的な変更や修正がなされるであろう。例えば、ここに示す規範的なキャパシタンスセンサ装置は、基準値を接地と比較することにより動作する。本開示の教示の利益を得る当業者に明らかな適当な変更により多数の他の形式のキャパシタンスセンサを使用することができる。例えば、２つの感知部材間で直接キャパシタンスを測定するキャパシタンスセンサを使用できる。その形式のキャパシタンスセンサを促進する変更の一例として、各感知位置の外側導電性部材を、各ＦＥＴスイッチを経て外側プレートに個々に結合することができる。従って、本発明の範囲は、全ての請求項の範囲、及びそのような請求項の全ての等効物のみによって限定されることを明確に理解されたい。

１００：感知コンポーネント
１０２：エンクロージャー
１０４：金属蓋
１０６：金属下部区分
１０８：絶縁ガスケット
１１０：くぼみ
１１４：感知領域
１１６：電極
１１８：絶縁層
１２０：エアギャップ
１２６：容量性センサ
２００：接近感知システム
３００：感知コンポーネント
３０２：エンクロージャー
３０４：蓋
３０６：下部区分
３０８：絶縁ガスケット
３１４、３１６：感知領域
３２２、３２４：電極
３２６、３２８：くぼみ
４００：接近及びタッチ感知システム
４０４：キャパシタンスセンサ
４０６：出力
４０８：コントローラ
４０９：スイッチコントローラ
４１０：スイッチ
４１２：ＦＥＴ

Claims (29)

1. 感知面及び反対面を有し、浮動電位にある導電性外側感知部材と、
   前記外側感知部材の反対面と離間関係にあり、容量性感知装置に結合され、前記導電性外側感知部材とでキャパシタを形成する導電性基準部材と、
   前記導電性基準部材及び接地点の両方に結合され、人間の接近により生じる前記導電性基準部材と接地点との間のキャパシタンス変化を決定するように構成されたキャパシタンス感知装置と、
   を備えた感知装置。
2. 前記導電性外側感知部材は、金属の感知面を含む、請求項１に記載の感知装置。
3. 前記導電性外側感知部材は、前記感知装置の他部分から電気的に絶縁され、前記導電性外側感知部材をそのような他部分に対して浮動電位にすることができる、請求項１に記載の感知装置。
4. 前記外側感知部材に結合され、そして前記外側感知部材を浮動電位から基準電圧電位へ切り換えるように動作するスイッチアッセンブリを更に備えた、請求項３に記載の感知装置。
5. 前記キャパシタンス感知装置は、人間と前記外側感知部材の感知面との間に接触が起こりそうであることを表す状態を決定するように構成される、請求項１に記載の感知装置。
6. 前記感知装置は、ポータブル電子装置の一体的部分である請求項１に記載の感知装置。
7. 前記感知装置は、ポータブル電子装置への入力装置である請求項１に記載の感知装置。
8. 金属面コンポーネントを有する電子装置へのユーザの接近を決定する方法において、
   前記金属面コンポーネントと基準電極との間の第１キャパシタンスを決定する段階であって、基準電極は、接地に対し直流において高いインピーダンスに結合され、そして前記金属面コンポーネントの付近に配置され、前記金属面コンポーネントを浮動電圧にさせる段階と、
   前記浮動電位の金属面コンポーネントと基準との間の第２キャパシタンスの存在を識別する段階であって、その第２キャパシタンスは、外部電位ソースの存在に応答するものである段階と、
   を備えた方法。
9. 外部電位ソースと金属面との間の接触が起きようとしていることを指示する感知キャパシタンスのパラメータを決定する段階を更に備えた、請求項８に記載の方法。
10. 前記電子装置は、本質的に、ラップトップコンピュータ、電話及びコンピュータ入力装置より成るグループから選択されるポータブル電子装置である、請求項８に記載の方法。
11. 前記電子装置の金属面は、前記電子装置の他のコンポーネントに対して浮動電圧電位にある、請求項８に記載の方法。
12. 金属面コンポーネントと基準電極との間の第１キャパシタンスを決定する段階であって、その基準電極は、感知装置に結合され、そして前記金属面コンポーネントの付近に配置され、前記金属面コンポーネントを浮動電圧にさせる段階と、
    前記浮動電位の金属面コンポーネントと基準との間の第２キャパシタンスを識別する段階であって、その第２キャパシタンスは、外部電位ソースの存在に応答するものである段階と、
    前記第２キャパシタンスの変化を含むキャパシタンス測定のパラメータに応答して前記金属面コンポーネントへのユーザの接近を識別する段階と、
    前記識別されたユーザ接近に応答して、前記金属面コンポーネントを直流電圧基準に結合する段階と、
    前記金属面コンポーネントの一部分にそりを生じさせる前記金属面コンポーネントとの接触を、そのそりから生じる前記金属面コンポーネントと基準電極との間のキャパシタンスの変化を測定することにより識別する段階と、
    を備えた電子装置の動作方法。
13. 前記第２キャパシタンスの変化を含むキャパシタンス測定のパラメータは、キャパシタンス測定の大きさを含む、請求項１２に記載の電子装置の動作方法。
14. 前記第２キャパシタンスの変化を含むキャパシタンス測定のパラメータは、キャパシタンス測定の変化率を含む、請求項１２に記載の電子装置の動作方法。
15. 金属面との前記識別された接触をタッチ入力として受け取り、そしてそのタッチ入力に応答して前記電子装置のコントロール機能を開始する段階を更に備えた、請求項１２に記載の電子装置の動作方法。
16. 前記タッチ入力は、マルチタッチ入力である請求項１５に記載の電子装置の動作方法。
17. 前記金属面コンポーネントは、第１状態において見えない接触位置を形成しそして第２状態において見える接触位置を形成する第１の位置を含み、前記方法は、更に、前記識別されたユーザ接近に応答して前記位置を見えない状態から見える状態へ移行させる段階を備えた、請求項１２に記載の電子装置の動作方法。
18. 前記第１の位置は、その位置が見えない状態にあるときにはタッチ入力を感知するように構成されず、前記方法は、更に、前記識別されたユーザ接近に応答して前記第１の位置を、タッチ入力を受け取るように移行させる段階を備えた、請求項１２に記載の電子装置の動作方法。
19. 電位ソースの接近を検出する第１状態と、電位ソースとの接触を検出する第２状態との２つの状態において動作するキャパシタンス感知アッセンブリを備え、この感知アッセンブリは、
    感知面及び反対面を有する金属感知部材、
    前記金属感知部材の反対面に対して離間関係で、前記金属感知部材とでキャパシタを形成する第１の容量性基準部材、
    前記金属感知部材が浮動電位にある第１状態と、前記金属感知部材が基準電圧に結合される第２状態との間で前記金属感知部材を選択的に接続するスイッチングアッセンブリ、及び
    前記第１の容量性基準部材及び前記基準電圧の両方に結合されたキャパシタンス感知装置、
    を含むものであり、更に、前記キャパシタンス感知アッセンブリは、
    前記金属感知部材が第１の浮動状態にあるときに前記金属感知部材に対する電位ソースの接近から生じる前記導電性基準部材と接地点との間のキャパシタンス変化の第１パラメータを決定し、
    前記決定された第１パラメータに応答して感知接近信号を発生し、
    前記金属感知部材が第２状態にあるときに前記金属感知部材にそりを生じさせる前記金属感知部材と電位ソースの接触から生じる前記導電性基準部材と金属感知部材との間のキャパシタンス変化の第２パラメータを決定し、
    前記決定された第２パラメータに応答してタッチ入力信号を発生する、
    ように構成された、電子アッセンブリ。
20. 前記電子アッセンブリは、感知接近信号に応答して前記アッセンブリの動作パラメータに第１の変化を生じさせるように構成され、そして更に、タッチ信号に応答して前記アッセンブリの動作パラメータに第２の変化を生じさせるように構成された、請求項１９に記載の電子アッセンブリ。
21. 前記決定されたキャパシタンス変化の第１パラメータは、キャパシタンス変化の大きさを含む、請求項１９に記載の電子アッセンブリ。
22. 前記決定されたキャパシタンス変化の第１パラメータは、キャパシタンス変化の変化率を含む、請求項１９に記載の電子アッセンブリ。
23. 前記金属感知部材は、更に、第１状態において見えずそして第２状態において見える接触位置を含み、前記感知接近信号に応答する前記アッセンブリの動作パラメータの第１の変化は、見掛け上の接触位置を第１の見えない状態から第２の見える状態へ切り換えることを含む、請求項２０に記載の電子アッセンブリ。
24. 閉じ蓋状態と開け蓋状態との間を移動できるラップトップコンピュータにおいて、
    少なくとも１つのプロセッサと、
    前記コンピュータが閉じ蓋状態にあるときに前記コンピュータの外面の選択された領域付近にあるキャパシタンス感知メカニズムであって、ユーザの接近及びタッチの両方を検出するように動作できるキャパシタンス感知メカニズムと、
    インストラクションを収容するマシン読み取り可能な記憶媒体であって、そのインストラクションは、
    前記コンピュータが閉じ蓋状態にあるときに前記コンピュータの外面の選択された領域付近でのキャパシタンスの変化を前記キャパシタンスセンサが検出できるようにするためのインストラクション、
    前記検出されたキャパシタンスをタッチ入力として受け取るためのインストラクション、及び
    その感知されたタッチ入力に応答してタッチ応答機能を実行するためのインストラクション、
    を含むものであるマシン読み取り可能な記憶媒体と、
    を備えたラップトップコンピュータ。
25. 前記コンピュータが閉じ蓋状態にあるときに前記コンピュータの外面の選択された領域付近でのキャパシタンスの変化を検出するための前記インストラクションは、
    前記キャパシタンスセンサを接近感知モードで構成するためのインストラクション、
    前記選択された領域へのユーザの接近を検出するためのインストラクション、
    ユーザからのタッチ入力が生じようとしていることを決定するインストラクション、
    タッチ入力が生じようとしている前記決定に応答して前記キャパシタンスセンサをタッチ感知モードで構成するためのインストラクション、
    を含む請求項２４に記載のラップトップコンピュータ。
26. 前記タッチ応答機能は、ラップトップコンピュータのシステム状態パラメータを決定することを含む、請求項２４に記載のラップトップコンピュータ。
27. 前記タッチ応答機能は、更新データ情報をチェックすることを含む、請求項２４に記載のラップトップコンピュータ。
28. 前記１つ以上のプロセッサは、システムプロセッサ及び補助プロセッサを含み、その補助プロセッサは、比較的低パワーのプロセッサであり、そして前記識別されたインストラクションの少なくとも一部分は、その補助プロセッサによって実行される、請求項２４に記載のラップトップコンピュータ。
29. 前記ラップトップコンピュータは、そのコンピュータがスリープモードにあるときには前記補助プロセッサを動作状態に維持するように構成される、請求項２８に記載のラップトップコンピュータ。

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