JP2021505988A - アクティブスタイラス装置および方法 - Google Patents

Abstract

スタイラスシステムは、複数の第１の伝導体および複数の第２の伝導体を有するセンサを含む。受信機は、第１の複数の伝導体の各々および第２の複数の伝導体の各々に関連付けられる。スタイラスシステムは、複数の連続する交互に配置されたタッチ積分期間およびスタイラス積分期間の間に、受信機によって受信されるシグナルに、高速フーリエ変換を実施するように構成される、シグナルプロセッサを有する。システムは、タッチ積分期間の間に、受信機上で受信されるシグナルのＦＦＴから、タッチイベントを識別し、スタイラス積分期間またはタッチ積分期間の間に、受信機上で受信されるシグナルのＦＦＴから、スタイラスの位置と、スタイラスによって送信される情報と、を特定する。【選択図】図２

Description

本出願は、２０１７年１２月４日出願の米国仮特許出願第６２／５９４，５０２号の利益を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

開示される装置および方法は一般にスタイラス感知システムの分野に関係し、特に、アクティブスタイラスを実装するためのアクティブスタイラス装置および方法に関係する。

タッチセンサ式デバイスは、その使いやすさと汎用性から、様々なコンピュータシステムや他のデバイスへの入力デバイスとして人気がある。タッチセンサ式デバイスは一般に、様々な用途で透明、半透明または不透明なタッチ表面となり得る、タッチ表面を含む。多くの用途（例えばスマートフォン、スマートウォッチ、タッチスクリーンテレビおよびタッチスクリーンモニタ）で、透明なタッチ表面はタッチインタフェースを可能にするディスプレイデバイスを含み、それによってユーザーは、適当なソフトウェアとハードウェアを通して、ディスプレイと相互に作用し合うことができる。他の用途（例えばタッチパッド）では、タッチ表面は、それを通して観察されるディスプレイデバイスを含まない。多くの方法および装置が、タッチデルタ（ｔｏｕｃｈ ｄｅｌｔａ）（例えばタッチがもたらす測定可能な変化（つまり、レスポンス））を測定すること、および、それらの測定から１つ以上のタッチの位置を特定することで知られており、例えば、本参照により開示が本明細書に組み込まれる、「低待ち時間タッチセンサ式デバイス」と題する特許文献１、および「高速マルチタッチ後処理」と題する特許文献２を参照されたい。

タッチデルタは、比率としてデシベル（ｄＢ）で表現され得る。一般に、タッチデルタは、システムのためのシグナル対ノイズ比（ＳＮＲ）に直接影響を与える。典型的な静電容量タッチセンサ設計では、高いタッチデルタがセンサのタッチ表面において望ましい。一般に、タッチデルタは、タッチセンサのベースラインのレスポンスと、（指かスタイラスなどの）タッチオブジェクトがある時のタッチセンサのレスポンスとの間の差を反映する。上記に同定される特許の文脈において、タッチデルタは、ある任意の周波数におけるタッチセンサのベースラインのレスポンスと、（指かスタイラスなどの）タッチオブジェクトがある時の、それらの周波数におけるタッチセンサのレスポンスとの間の差を反映する。

（ＩＴＯか銀ナノワイヤなどの導電材料であり得る）タッチセンサの一部は、タッチ表面に埋め込まれ、タッチ表面上に置かれ、またはタッチ表面と一体化されている（本明細書では、タッチセンサのそのような部分は、例えば、伝導体、伝導素子またはアンテナと呼ばれ得る）。タッチセンサ伝導体の第１と第２のセットは一般に、格子パターンまたは交差パターン（例えば、行と列）に置かれるが、（参照により本明細書に組み込まれる）特許文献３などの他の構成では、（簡易的に、構成では無く行と列とも呼ばれる）伝導体の第１と第２のセットは交差する必要が無い。ある実施形態では行と列の両方がシグナルまたはエネルギーで刺激されるが、行または列のどちらか一方が刺激されることもある。典型的なタッチ用途では、行間の間隔および列間の間隔は一般に均一で、かつ、しばしば４ｍｍから５ｍｍの範囲にあるが、より狭くも広くもなり得る。

本明細書に使用される場合、動力伝達がなされる導体は時々（行または列であり得る）ドライブラインと呼ばれ、また、シグナルが受け取られる伝導体は時々センスライン（こちらも行または列であり得る）と呼ばれる。いくつかのタッチセンサでは、タッチセンサ伝導体は、同時にまたは異なる時期にドライブラインおよびセンスラインとしての役割を果たし、例えば、その開示がこの参照により本明細書に組み込まれる「高速マルチタッチノイズ低減」と題する特許文献４を参照されたい。上述されるものなどのタッチ表面は、ドライブラインの行とセンスラインの列との間の交差ポイントにおいて形成される、一連のタッチ領域またはノードを含み得る。タッチ表面上でタッチを感知するために、ドライブラインが、センスラインと静電的に連結するシグナルで刺激される一方で、受信機が、センスライン上の連結シグナルを測定するために使用される。

いくつかの実装では、タッチは、センスライン上で連結シグナルを低減させたり、またはその逆を引き起こす。本明細書に使用される語のタッチは、物理的なタッチ（例えば実際の接触）を必要とせず、測定可能なタッチデルタを作成するのに十分な近さに接近することのみを必要とすることに留意が必要である。一般に、タッチセンサ式デバイスは、タッチデルタとタッチデルタが現れるシグナルとを検出する受信機を、あるポジションに関連付けることによって、タッチ（つまり、タッチイベント）によって生じるタッチデルタのポジションを検出する。

いくつかの実施形態の行および列は「交差している」と言われるが、その文脈で使用される交差しているという用語は、平面図から観察される通りである。一般に、行と列は接触しておらず、むしろそれらは、一方のシグナルが他方に静電結合され得る十分な近接状態にある。いくつかの実装では、行と列が個別の層にある。いくつかの実装では、行と列が基板の別個の側面にある。行と列は同じ層に置くことができるが、各交差でブリッジが形成される可能性があり、そのようなブリッジを多数必要とする。いくつかの実装では、行と列は交差せず、したがって、同じ層に置かれ得る。

上述される列−行構成は、平らで柔軟性のある面上で容易にエッチングまたは配置がなされ、その後に面に塗布される。平らな面についてはこれはうまく機能するが、複合曲線または複雑な面における、平らに製造されたセンサの使用は、伸びやほつれを含むさまざまな問題を引き起こし、かつ、例えば梱包作業中の伝導体の故障に繋がり得る。

スタイラス（ペンとしても知られる）器具は、今日、タッチスクリーンと連動するために頻繁に使用される。ユニバーサルスタイラスイニシアチブ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｔｙｌｕｓ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ）（ＵＳＩ）と呼ばれる、スタイラス設計を標準化する取り組みがある。ＵＳＩは、アクティブスタイラスのための仕様を開発し促進するために働いている。ＵＳＩは、圧力、ボタンなどのスタイラス情報を伝達するための、あるパケットフォーマットを定義する。ＵＳＩパケットは、アップリンク（ＵＳＩコントローラからセンサを介してペンへ）とダウンリンク（ペンからセンサを介してＵＳＩコントローラへ）の両方向に送られ得る。一旦ビーコンシグナルがＵＳＩコントローラから送られると、ペンは、タイムスロットの固定数のうちの分配されている１つ以上で応答することができる。ＵＳＩ基準の欠点は、データがデータパケット中に送られなければならないため、待ち時間の増加である。ＵＳＩ標準のみを使用する場合には、タッチ位置とスタイラスデータは同時に特定されることができない。

既存のスタイラスインタフェースの弱点に取り組むスタイラスおよびスタイラスシステムが、必要とされている。

米国特許第９，０１９，２２４号 米国特許第９，１５８，４１１号 米国特許出願第１５／６９０，２３４号 米国特許第９，８１１，２１４号

開示についての、前述および他の、目的、特徴および利点は、実施形態の各説明を含み、かつ、添付の図面に示される通りにこの開示を考慮すると、当業者には明らかであり、添付の図面では、参照符号は様々な図を通して同じ部分を指す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、開示される実施形態の原理を示すことが代わりに強調されている。
スタイラスの構成部品の例示的な実施形態におけるブロックの上位説明図を示す。 スタイラスシステムのためのシステ作動のさまざまな状態についての上位ブロック図である。 ゲイン調節を持つ反転設計を備えるスタイラスシステムの上位ブロック図である。 ゲイン調節およびポジティブフィードバック仲介を持つ、反転設計を備えるスタイラスシステムの上位ブロック図である。 ゲイン調節を持つ非反転設計を備えるスタイラスシステムの上位ブロック図である。 ゲイン調節およびネガティブフィードバック仲介を持つ、非反転設計を備えるスタイラスシステムの上位ブロック図である。 本明細書に開示されるスタイラスおよびセンサシステムの実施形態に従うマルチプレクサと構成される、センサシステムのブロック図である。

様々な実施形態で、本開示は、ホバリング、接触および圧力を感知するシステム（例えば、オブジェクト、パネルまたはキーボード）、および、現実世界、人工現実、仮想現実および拡張現実設定におけるそれらの使途を対象としている。本明細書の開示が、ホバリング、接触、および圧力を検知するために高速マルチタッチを使用するすべてのタイプのシステムに一般にあてはまることは、当業者に理解されよう。ある実施形態では、本システムおよび方法は、パネルとディスプレイ面に適用され得る。

本開示を通して、「タッチする（ｔｏｕｃｈ）」、「タッチする（ｔｏｕｃｈｅｓ）。」「タッチイベント（ｔｏｕｃｈ ｅｖｅｎｔ）」、「接触する（ｃｏｎｔａｃｔ）」、「接触する（ｃｏｎｔａｃｔｓ）」、「ホバリングする（ｈｏｖｅｒ）」または「ホバリングする（ｈｏｖｅｒｓ）」の語、あるいは、他の記述子は、スタイラス、キー、キースイッチ、ユーザーの指、オブジェクトまたはボディの一部が、センサによって検知されているイベントまたは期間を説明するために使用され得る。いくつかのセンサでは、検知は、ユーザーが、センサまたはセンサが統合されているデバイスに物理的に接触している時にのみ生じる。いくつかの実施形態で、また「接触」の語によって一般に表されるとおり、これらの検知は、センサまたはセンサが統合されているデバイスとの物理的接触の結果生じる。他の実施形態では、「ホバリング」の用語で時折一般に呼ばれるとおり、例えばスタイラスやペンなどの伝導性または静電性の物体が表面と実際に物理的に接触していないという事実にもかかわらず、センサは、タッチ表面上のある距離をホバリングしているか、さもなければ、センサデバイスから離されている「タッチ」の検知が可能になるように調整されることが可能で、認識可能な変化をもたらす。したがって、この説明内で、感知される物理的接触に依存することを示唆する言葉の使用は、説明されている技術がそれらの実施形態にのみあてはまることを意味するとは解釈されるべきではなく、実際は、本明細書に説明される内容のすべて、あるいはすべてではないにしてもほとんどすべては、それぞれが「タッチ」である「接触」と「ホバリング」に等しくあてはまる。一般に、本明細書に使用されるように、「ホバリング」の語は非接触のタッチイベントまたはタッチを指し、かつ、本明細書に使用されるように、「ホバリング」の用語は、「タッチ」が本明細書で意図される意味での「タッチ」の一種である。したがって、本明細書に使用されるように、「タッチイベント」の句は、および、「タッチ」の語が名詞として使用される場合は、センサを使用して識別され得る、タッチに近いものやタッチに近いイベント、または、その他のジェスチャーを含む。「圧力」は、オブジェクトの表面に対して、ユーザーの接触（例えば、彼等の指か手による圧迫）によって及ぼされる、単位面積あたりの力を指す。「圧力」の量は同様に「接触」つまり「タッチ」の基準である。「タッチ」は、「ホバリング」、「接触」、「圧力」、「グリップ」の状態を指し、一方で、「タッチ」の欠如は一般に、センサによる精確な測定としてはシグナルが閾値を下回っているということによって識別される。ある実施形態に従うと、タッチイベントは、例えば、１０ミリ秒以下や１ミリ秒以下などの、非常に低い待ち時間で、検知、処理、およびコンピュータ処理の下流に供給され得る。

本明細書に使用されるように、および、特に特許請求の範囲においては、第１および第２などの順序を示す用語は、それ自体、順序、時間、または一意性を意味するとは意図されず、主張される構成を他の構成と区別するために使用される。文脈に応じる一部の用途では、これらの用語は、第１と第２が固有なものであることを示唆し得る。例えば、あるイベントが第１の時点で発生し、別のイベントが第２の時点で発生する場合、第１の時点が第２の時点前、第２の時点の後または同時、に発生するとの示唆は、意図されていない。ただし、第２の時点が第１の時点の後であるというさらなる制限が特許請求の範囲に示されている場合は、文脈は、第１の時点と第２の時点を固有の時点と読み取る必要がある。同様に、文脈がそのように指示または許可する場合、順序を示す用語は、２つの識別される特許請求の範囲の構成が、同じ特性または異なる特性になり得るように、広く解釈されることが意図される。したがって、例えば、さらなる制限がない場合、第１および第２の周波数は、例えば、第１の周波数は１０Ｍｈｚで、第２の周波数は１０Ｍｈｚである、同じ周波数である可能性があり、または、例えば、第１の周波数は１０Ｍｈｚで、第２の周波数は１１Ｍｈｚである、異なる周波数であり得る。文脈は、例えば、第１および第２の周波数が互いに周波数直交であるようにさらに制限される場合を指示することがあり、その場合、それらは同じ周波数ではあり得ない。

本開示のシステムおよび方法は、静電ベースのセンサ、特に周波数分割多重（ＦＤＭ）、コード分割多重（ＣＤＭ）またはＦＤＭとＣＤＭの両方法を組み合わせたハイブリッド変調技術などの、しかしこれらに限定されない、直交シグナル伝達に基づく多重化方式を活用する静電容量ベースのセンサに関係する、またはそのための、原理を含む。本明細書における周波数への言及はさらに、他の直角シグナルベースを指すこともある。そのため本出願は、参照により、出願人の以前の米国特許、「低待ち時間タッチセンシティブデバイス」と題する特許文献１と「高速マルチタッチ後処理」と題する特許文献２とを組み込む。これらの用途は、本開示のセンサに関連して使用され得るＦＤＭ、ＣＤＭ、または、ＦＤＭ ／ ＣＤＭハイブリッドタッチセンサを企図している。このようなセンサでは、行からのシグナルが列に結合（増加）または分離（減少）する際の相互作用が感知され、その結果は列で受け取られる。行を順次励起し、列において励起シグナルの結合を測定することにより、静電容量の変化、つまり近接性を反映するヒートマップが作成され得る。

本出願はさらに、以下の米国特許：９，９３３，８８０；特許文献１；特許文献４；９，８０４，７２１；９，７１０，１１３；および特許文献２に開示される、高速マルチタッチセンサおよび他のインタフェースで使用される原理を活用する。これらの特許内の開示、概念、および術語に精通していることが推定される。それらの特許の全体にわたる開示およびそこに組み込まれる出願は、参照により本明細書に組み込まれる。本出願はさらに、以下の米国特許出願：１５／１６２，２４０；特許文献３；１５／１９５，６７５；１５／２００，６４２；１５／８２１，６７７；１５／９０４，９５３；１５／９０５，４６５；１５／９４３，２２１；６２／５４０，４５８，６２／５７５，００５，６２／６２１，１１７，６２／６１９，６５６およびＰＣＴ公開ＰＣＴ／ＵＳ２０１７／０５０５４７に開示される、高速マルチタッチセンサおよび他のインタフェースで使用される原理を活用し、当該開示、概念および術語に精通していることが推定される。それらの出願の全体にわたる開示およびそこに組み込まれる出願は、参照により本明細書に組み込まれる。

新規のアクティブスタイラスおよびその操作のための方法は、互いにオーミック接触していない行の伝導体および列の伝導体を含む面を有するセンサ（例えばタッチセンサ）と組み合わせて、使用され得る。行の伝導体と列の伝導体は、別々の基板上、単一の基板の対向する側面上、または、基板の同一側面上にあり得る。行と列の伝導体が基板の同一側面上にある場合、オーミック接触はブリッジによって回避され得るか、または、列と行が重なり合わず、その結果ブリッジが必要無くなるように、行と列が構成され得る。

使用されるセンサがタッチセンサである場合、センサシステムは、伝導体の一方のセット（例えば、列または行）で駆動シグナルを発生させるためのシグナル発生器を、伝導体の他方のセット（例えば、列または行）でシグナルを検知するための受信機を、含み得る。ある実施形態では、１つ以上のシグナル発生器が、伝導体の両方のセット上で駆動シグナルを発生させる。ある実施形態では、１つ以上のシグナル発生器が、同時に伝導体の両方のセット上で駆動シグナルを発生させる。ある実施形態では、１つ以上のシグナル発生器は、一度に伝導体の１つのセット上で駆動シグナルを発生させるが、マルチプレクサが、行か列のいずれかにそのような駆動シグナルを指示する。ある実施形態では、１つ以上の受信機が、伝導体の両方のセット上でシグナルを受信する。ある実施形態では、１つ以上の受信機が、同時に伝導体の両方のセットからのシグナルを受信する。ある実施形態では、１つ以上の受信機が、一度に伝導体の１つのセット上でシグナルを受信するが、マルチプレクサが、行か列のいずれかからのそのようなシグナルを、１つ以上の受信機に指示する。

図１は、スタイラス（１００）の構成部品の例示的な実施形態における機能ブロックの上位の説明図を示す。スタイラス（１００）が使用されるセンサシステムの要件および仕様に応じて、他の構成要素またはより少ない構成要素がスタイラス（１００）の一部として使用さえ得ることを理解されたい。スタイラス（１００）はＵＳＢリチウム充電器（１０２）を有し得る。ＵＳＢリチウム充電器は、３．７Ｖのリチウムバッテリー（１０４）を充電するために、ＵＳＢ差し込み口を使用し得る。３．７Ｖリチウムバッテリー（１０４）は、低ドロップアウトレギュレーター（ＬＤＯ）（１０６）に作動可能に接続され得る。ＬＤＯ（１０６）は、電源電圧が出力電圧に非常に近い場合でも、出力電圧を調整できるＤＣリニア電圧レギュレータである。

スタイラス（１００）はさらに、マイクロコントローラ（１２０）作動可能に接続される加速度計（１０８）を有し得る。加速度計（１０８）は、スタイラス（１００）の使用中に、スタイラス（１００）によってもたらされる動きの変化を検知し得る。加速度計（１０８）で測定される変化は、下に議論される積分期間の１つの間に、スタイラス（１００）によってセンサシステムに送信され得るシグナルへと、マイクロコントローラ（１２０）によって変換される。

スタイラス（１００）はさらに、パルス幅変調消去（１１８）の構成要素とマイクロコントローラ（１２０）に作動可能に接続される、消去用ペン先（１１０）を有し得る。消去用ペン先（１１０）は、ペンの後ろに位置し得る。消去用ペン先（１１０）は、ディスプレイ上に作られたおよび／または存在するマークを消去し得る。消去用ペン先シグナルは、下に議論される積分期間の１つの間に、スタイラス（１００）によってセンサシステムに送信され得る。ある実施形態では、消去用ペン先シグナルは、スタイラスによって発せられ、互いに直交する周波数である。

スタイラス（１００）はさらに、スタイラス（１００）の先端近くに位置し得る、圧力センサ（１１２）を有し得る。圧力センサ（１１２）は、（２チャネルの電力増幅器である）ＡＤ２（１１４）に、作動可能に接続され得る。圧力センサ（１１２）またはＡＤ２（１１４）は、マイクロコントローラ（１２０）に、作動可能に接続され得る。圧力センサ（１１２）は、スタイラス（１００）の使用中に、スタイラス（１００）によってもたらされる圧力の変化を検知し得る。圧力センサ（１１２）で測定される変化は、下に議論される積分期間の１つの間に、スタイラス（１００）によってセンサシステムに送信され得るシグナルへと、マイクロコントローラ（１２０）によって変換される。

マイクロコントローラ（１２０）は、内部基準およびコンパレータ（１２２）と数値制御発振器（ＮＣＯ）（１１６）とに、作動可能に接続される。内部基準およびコンパレーター（１２２）とＮＣＯ（１１６）は、センサに送信されることになっているシグナルを発生させるために使用され得る。マイクロコントローラ（１２０）は、内部基準およびコンパレーター（１２２）とＮＣＯ（１１６）とを介して適切なシグナルを発生させるために、加速度計（１０８）、消去用ペン先（１１０）および圧力センサ（１１２）から取られる情報を、処理し得る。

マイクロコントローラ（１２０）およびそれに関連する構成要素は、後に順次にペン先端（１３２）に接続されることになる、増幅器（１２４）、高電圧ブースター（１２６）、ローパスフィルタ（１２８）およびマルチプレクサ（１３０）に、作動可能に接続される。スタイラス（１００）によって発生されるシグナルは、ペン先端（１３２）を介してセンサに送信される。

図２は、スタイラスシステムのためのシステム作動のさまざまな状態についての上位ブロック図である。フローチャートが、アイドル状態からペンの動きまでのステップの動きを示す。ステップ（２０２）で、スタイラスのためのアイドル状態が存在する。アイドル状態の間に、スタイラスの動きが有るか無いかが特定される。スタイラスの動きは、加速度計などの、スタイラス内のセンサの使用に基づいて、特定され得る。ある実施形態では、スタイラスの動きは、タッチセンサ上のシグナルの受信に基づいて特定される。

ステップ（２０４）で、スタイラスはアイドル状態からホバリングへと移る。ホバリングは、タッチセンサの表面上であるが、タッチセンサの表面上に接してはいない状態である。ホバリング状態の特定に基づいて、タッチセンサおよびそれについてのプログラミングが応答し得る。

ステップ（２０４）で、スタイラスによる圧力が有るか無いかが特定される。スタイラスの圧力は、圧力センサによって決定され得る。ある実施形態では、スタイラスの圧力は、タッチセンサによって感知されるスタイラスの動きによって特定される。ある実施形態では、スタイラスの圧力は、スタイラスによってなされる予測特定によって特定される。ある実施形態では、スタイラスの圧力は、スタイラスのボディに位置する圧力センサに基づいて特定される。

スタイラスによって示されている圧力がある場合、スタイラスシステムは、スタイラスがセンサシステムと同期される同期ステップ（２０６）に移ることが可能で、コンパレータは、センサシステムと感知された圧力に対応するように、それぞれのシグナル強度を調節する。スタイラスをタッチセンサと同期させることによって、スタイラスから送信されるシグナルは位相が一致するか、あるいは、スタイラスによって送信されるシグナルの位相が、タッチセンサから受信するシグナルに応じて調節され得る。したがって、例えば、スタイラスからのシグナルがタッチセンサから送信されるシグナルに対して１８０度ずれるように、スタイラスからのシグナルを反転させるために、スタイラスは、タッチセンサから受け取られるデータを使用し得る。スタイラスから送信されるシグナルの位相の反転のために、スタイラスから送信されるスタイラスシグナルは、タッチセンサに異なって現れる。

ステップ（２０８）で、スタイラスからのデータは、タッチセンサに送信される。ステップ（２１０）で、スタイラスの場所が確認され、スタイラスシステムによって特定の時間と関連付けられる。

図３−６は、アクティブスタイラスの図を示す。示されるアクティブスタイラスは、反転される設計と反転されない設計を使用する。ゲイン調節を備える反転設計の使用は、アクティブスタイラスの存在によって影響を受けるシグナルの量と、タッチセンサに送信されるシグナルとを、増幅および強化し得る。本明細書および図３−６に示される図における用語「反転」の使用は、タッチセンサ上で送信され、スタイラスによって受け取られる周波数が、１８０度位相シフトされることを意味する。ある実施形態では、受け取られるシグナルの位相を反転させることに加え、そのシグナルは増幅される。タッチセンサに返信されるシグナルを増幅および位相シフトさせることによって、タッチセンサは受信シグナルをより明確に認識し得る、つまり、受信シグナルはより強く現れる。

タッチと、タッチセンサ上でのスタイラスの使用との間を区別すること。タッチセンサは、行と列の伝導体上でアクティブスタイラスによって送信される固有のシグナルを、スキャンする。１つを超えるスタイラスが同じ場所にある場合、その２つを区別するのは困難であり得る。「非反転」設計を使用することにより、スタイラス先端に最も近い周波数および位相が取得され、位相オフセットが０になるように増幅され得る。位相オフセットが０になると、タッチセンサによって受け取られるシグナルに正の変位が生じる。タッチは負の変位を提供し、スタイラスシグナルは正の変位を提供することになる。これにより、それぞれのシグナルを簡単に区別できるようになる。

スタイラスを同期させる際、反転または非反転のいずれかの手法が使用し得る。あるいは、先端に最も近いシグナルをスタイラスに受け取らせ、それらをゲインおよび/または位相オフセットして再送信する代わりに、スタイラスをスクリーンに同期させることができる。スクリーンに同期させた後、３つまたは５つのセンサビンが作成され得る。これらの３つから５つのセンサビン生成後に、負の変位および/または正の変位を作成することが可能なため、スタイラス用の個別のフレームを必要としない。

反転と非反転の手法に戻り、図３は、システムで使用されるスタイラスのためのゲイン調節を備えた反転設計を具備するスタイラスシステムの上位ブロック図である。スタイラスシステム（３００）は、センサ（３０１）およびカバーガラス（３０２）を有する。上に議論されるように、センサ（３０１）は、行の伝導体と列の伝導体で作られている。スタイラスは、センサ（３０１）からのシグナルを検知かつ受信し得る、入力電極（３０３）を含む。受け取られるシグナルは、センサ（３０１）によって使用され、行の伝導体および／または列の伝導体に沿って送信されるシグナルである。入力電極（３０３）から受け取られるシグナルは、一連の反転ゲイン（３１０）へ送信される。一連の反転ゲイン（３１０）は、レール検出器（３０８）とローパスフィルタ（３０６）とに、作動可能に接続され得る。

さらに、センサ（３０１）へシグナルを出力し得る出力電極（３０４）が、スタイラスの一部として形成される。シールド（３０５）は、入力シグナルと出力シグナルが互いに影響したり干渉したりしないように、入力電極（３０３）からシグナルを送信する伝導体を取り囲む。

図４は、スタイラスのためのゲイン調節をおよびポジティブフィードバックを持つ、反転設計を備えるスタイラスシステムの上位ブロック図である。スタイラスシステム（４００）は、センサ（４０１）およびカバーガラス（４０２）を有する。上に議論されるように、センサ（４０１）は、行の伝導体と列の伝導体で作られ得る。スタイラスは、センサ（４０１）からのシグナルを受信かつ検知し得る、入力電極（４０３）を含む。受信シグナルは、行の伝導体および列の伝導体どちらか一方または両方によって送信されるシグナルである。

さらに、センサ（４０１）へシグナルを出力し得る出力電極（４０４）が、スタイラスの一部として形成される。シールド（４０５）は、入力電極（４０３）からのシグナルが出力電極（４０４）からのノイズから影響を受けないように、入力電極（４０３）からシグナルを送信する伝導体を取り囲む。入力電極（４０３）から受信されるシグナルは、レール検知器（４０８）とローパスフィルタ（４０６）とに作動可能に接続される、反転ゲイン（４１０）に送信される。反転ゲイン（４１０）と入力電極（４０３）との間の追加接続は、入力電極（４０３）から送信されるシグナルについて、ポジティブフィードバックを提供し得る。

図５は、スタイラスのためのゲイン調節を持つ、非反転設計を備えるスタイラスシステムの上位ブロック図である。スタイラスシステム（５００）は、センサ（５０１）およびカバーガラス（５０２）を有する。上に議論されるように、センサ（５０１）は、行の伝導体と列の伝導体で作られている。スタイラスは、行の伝導体と列の伝導体の上で送信される、センサ（５０１）からのシグナルを、検知かつ受信し得る入力電極（５０３）を含む。さらに、センサ（５０１）へシグナルを出力し得る出力電極（５０４）が、スタイラスに取り付けられる。シールド（５０５）は、入力電極（５０３）からのシグナルが、出力電極（５０４）からのシグナルによって影響を受けない様に、または、出力電極からのシグナルに影響を与えないように、入力電極（５０３）からシグナルを送信する接続を取り囲む。入力電極（５０３）から受信されるシグナルは、レール検知器（５０８）とローパスフィルタ（５０６）とに作動可能に接続される、反転ゲイン（５１０）に送信される。この実施形態では、スタイラスシステム（５００）は、非反転設計を有するように２つの反転ゲイン（５１０）のみを使用する。

図６は、スタイラスのための、ゲイン調節および中間のネガティブフィードバックを持つ、非反転設計を備えるスタイラスシステムの上位ブロック図である。スタイラスシステム（６００）は、センサ（６０１）およびカバーガラス（６０２）を有する。上に議論されるように、センサ（６０１）は、行の伝導体と列の伝導体で作られている。スタイラスは、行の伝導体と列の伝導体のどちらか一方または両方から検知かつ受信される、センサ（６０１）からのシグナルを検知かつ受信し得る、入力電極（６０３）を含む。

さらに、センサ（６０１）へシグナルを出力し得る出力電極（６０４）が、スタイラスに取り付けられる。シールド（６０５）は、入力電極（５０３）からのシグナルが、出力電極（６０４）からのシグナルによって影響を受けない様に、または、出力電極からのシグナルに影響を与えないように、入力電極（６０３）からシグナルを送信する接続を取り囲む。入力電極（６０３）から受信されるシグナルは、レール検知器（６０８）とローパスフィルタ（６０６）とに作動可能に接続される、反転ゲイン（６１０）に送信される。反転ゲイン（６１０）と入力電極との間の追加接続は、入力電極（６０３）から送信されるシグナルについて、ネガティブフィードバックを提供し得る。スタイラスシステム（６００）は、非反転設計を有するように２つの反転ゲイン（６１０）のみを使用する。

図７は、センサおよびスタイラスシステムと共に使用されるタッチパネル（７４０）のブロック図である。マルチプレクサ（７０２）およびプロセッサ（７２０）は、上に議論されるとおり、スタイラスおよびタッチパネルと共に使用され得る。システムは、タッチパネル（７４０）を介して送信および受信されるシグナルを、発生かつ処理し得る、多くのプロセッサ（７２０）を使用し得る。マルチプレクサ（７０２）はさらに、プロセッサ（７０２）によって処理される、タッチパネル（７４０）を介したシグナルの受信および送信を支援する。プロセッサによって受信かつ処理されるシグナルは、システムによってさらに処理され、最終的にシステムディスプレイへの出力データとなる。

ある実施形態では、タッチパネル（７４０）へ、行の伝導体および／または列の伝導体を送信される、複数の直交シグナルを発生させるために、シグナル発生器が使用される。ある実施形態では、シグナル発生器が、正弦波に近似する複数の直交周波数シグナルを生成するために使用される。ある実施形態では、シグナルが送信される行の伝導体および／または列の伝導体の各々には、シグナルが送信される他の行または他の列の伝導体の、各々のシグナルに直交する周波数である、固有のシグナルが提供される。ある実施形態では、１つ以上の受信機が、行および／または列の伝導体上のシグナルを検知し、かつ、感知されるシグナルに基づいてタッチを特定するために、使用される。

ある実施形態では、受信されるシグナルは、周波数領域に変換される。ある実施形態では、受信されるシグナルは、フーリエ変換を使用して処理される。ある実施形態では、積分期間の間に受信されるシグナルは、離散フーリエ変換を使用して処理される。ある実施形態では、積分期間の間に受信されるシグナルは、離散高速フーリエ変換（つまりＦＦＴ）を使用して処理される。測定期間中に取得されるサンプルにＦＦＴを使用することは、複数のビンの各々に値を提供する結果となる。ビンの数は、サンプリングレートおよび積分期間に関係する。

例えば、積分時間は５１２ｕＳｅｃ（つまり、５１２ｕＳｅｃの測定期間）であり得る。４ＭＨｚのサンプリングレートを使用すると、毎秒４メガのサンプル（ｍＳｐｓ）を生み出し、２０４８のサンプルは０．０００５秒、または、およそ、５１２ｕＳｅｃを要することになる。ＦＦＴのビン間隔は、４ＭＨｚを２０４８で除したもの、または、約２ＫＨｚ（あるいはより正確には１．９５３１２５ＫＨｚ）であろう。結果として生じるＦＦＴは、１．９５３１２５ｋＨｚずつ隔てられる１０２４のビンを有することになる。より高いまたはより低いサンプリングレートを使用することができ、より多いまたはより少ないサンプルを取得することができ、より長いまたはより短い積分期間を使用することができることは、当業者には明らかであろう。他の事項が同じなら、より高いサンプリングレートはより広いビン間隔を引き起こすだろう。また、（毎秒のタッチデータのフレームの最大数の逆数に相当する）積分期間と、ビンの深度および間隔との間には、トレードオフ関係がある。

例示的な実施形態では、６８の行の伝導体および１２１の列の伝導体を有するタッチパネルが提供される。（行の伝導体と列の伝導体が、およそ５ｍｍの間隔を有し、６８ｘ１２１がほぼ２７”のスクリーンに対応する。）この例示的な実施形態では、行の伝導体の各々は送信機に接続され、また、列の伝導体の各々は受信機に接続される。この例示的な実施形態では、積分期間（つまり測定期間）の間に、行の伝導体の各々において、異なる直交周波数が送信される。この例示的な実施形態では、受信機によって受信されるシグナルは、４ＭＨｚでサンプリングされる。この例示的な実施形態では、２０４８のサンプルが各受信機で取得され、そこにＦＦＴが実施される。この例示的な実施形態では、１０２４のＦＦＴビンがあり、各々が周波数に相当するが、６８の固有の行シグナル中のタッチデータを読み取るためには、６８のビンのみが必要であり、必要の無い９５６のビンを残すことになる。

いくつかの実施形態において、複数の直交周波数が、１つ以上の行の伝導体において、あるいは、さらに行の伝導体の各々において、必要とされる。いくつかの実施形態において、直交周波数はまた、必要な１つの列の伝導体、あるいは、さらに列の伝導体の各々において、必要とされる。行の伝導体の各々において２つの周波数が使用される、あるいは同時に、列の伝導体の各々において２つの周波数が使用される、ある実施形態では、図示される実施形態はさらに、必要の無い１０２４−（（２＊６８）＋（２＊１２１））または６４６のビンを残すことになる。

ある実施形態では、タッチのために利用されないビンは、センサを通して情報を提供するために、スタイラスによって使用され得る。スタイラスは、ボタン押下、接触、圧力、チルトおよび／または回転に関する情報を伝達し得る。ある実施形態では、スタイラスは静電容量タッチインタフェース（例えば、スタイラスの長さに沿う３つ以上の列の伝導体、および、グリッピング領域でスタイラスの幅を囲む多数の行の伝導体（例えば５ｍｍおき））を含み、そのタッチインタフェースからセンサを通して、生のまたは処理されたタッチ情報を伝達し得る。ある実施形態では、スタイラスは、それがどのように保持されているか、または、どのように使用されているかについての情報を特定することができ、かつ、それがどのように保持されているか、または、どのように使用されているかについての情報を、センサを通して伝達し得る。ある実施形態では、スタイラスは、握っている手の骨格モデルを特定するための、静電容量タッチインタフェースおよびソフトウェアを含み、センサを通して骨格モデルを伝達し得る。

別の例示的な実施形態では、６８の行および１２１の列、および、５１２ｕＳｅｃの積分期間を使用しているので、受信機によって受信されるシグナルは８ＭＨｚでサンプリングされ、したがって、４０９６のサンプルが各受信機で取得される。ＦＦＴが実施された後、各々が周波数に相当する２０４８のビンが存在し、したがって、１９８０が、スタイラスがセンサによって通信するために使用可能である。

ある実施形態では、スタイラスは、センサ上の伝導体に導かれるシグナルを受信するための１つ以上の受信機を含み得る。ある実施形態では、センサは、タッチ積分期間（ＴＩＰ）およびスタイラス積分時間（ＳＩＰ）を有する。ある実施形態では、ＴＩＰ中の間は、シグナルが行上で送信され、かつ、シグナルが列上で受信される一方で、ＳＩＰの間は、シグナルは列上および行上で受信される。そのような構成は、送信機によって引き起こされ得るノイズ無しに、（ＳＩＰの間の）スタイラス情報を提供する。

ある実施形態では、ＴＩＰの間は、各ドライブライン（例えば行の伝導体）がそれぞれ異なるシグナルで駆動され、また、各センスライン（例えば列の伝導体）上のシグナルは、タッチを特定するために、サンプリングかつ処理される。ある実施形態では、ＳＩＰの間は、各々の行の伝導体および列の伝導体はセンスラインとして使用されることが可能であり、各々のシグナルは、センサを通してスタイラスによって送られる情報を特定するために、サンプリングかつ処理される。ある実施形態では、ＴＩＰとＳＩＰはそれぞれ同じ長さ（例えば５１２ｕＳｅｃ）の期間であり、また、サンプリングは同じサンプリングレート（例えば４ＭＳｐｓ）で行われる。ある実施形態では、ＴＩＰとＳＩＰは、各々が他方に続くように、交互に配置される。ある実施形態では、複数のＴＩＰが２つのＳＩＰの間に生じ得る。ある実施形態では、複数のＳＩＰが２つのＴＩＰの間に生じ得る。ある実施形態では、ＴＩＰまたはＳＩＰの後には、サンプリングが行われない期間（例えば、サンプリングしたデータの処理を終了できるように）が続き得る。例えば、ある実施形態では、サンプルのＦＦＴは６００ｕＳｅｃを超える時間がかかることがあり、その後、各ＳＩＰまたはＴＩＰ後に、データのオーバーフローを防ぐために、短期間の待機（例えば１００ｕＳｅｃを超える）が存在し得る。ある実施形態では、シグナルを処理する（例えばＦＦＴ）ために必要な期間は、１つのＴＩＰまたはＳＩＰの開始と次のＴＩＰまたはＳＩＰとの間の期間より短くならないようにするべきである。したがって、もしＦＦＴが６００ｕＳｅｃかかる場合、システムはＴＩＰを時間０で開始させ、ＳＩＰを６００ｕＳｅｃで開始させ、そして、次のＴＩＰを６００ｕＳｅｃに再び開始させるように作動し得る。

ある実施形態では、センサは第１の組み合わされた積分期間（ＦＣＩＰ）および第２の組み合わされた、積分期間（ＳＣＩＰ）を有し、ＦＣＩＰの間に、各ドライブライン（例えば行の伝導体）が異なるシグナルで駆動され、また、タッチを特定、または、センサを通してスタイラスによって送られる情報を特定するために、各センスライン（例えば列の伝導体）上のシグナルがサンプリングかつ処理され、ＳＣＩＰの間に、センサを通してスタイラスによって送られる情報を特定するために、各行がサンプリングかつ処理される。随意に、ＳＣＩＰの間に、各々の列の伝導体は異なるシグナルによって駆動されることが可能で、サンプリングされた行の伝導体は、タッチを特定するためにも、処理され得る。

ＦＣＩＰとＳＣＩＰは、ＴＩＰとＳＩＰのように、様々なサンプリングレートと深度を有し得る。また、ＴＩＰとＳＩＰのように、ＦＣＩＰとＳＣＩＰは交互に配置され得る。ＦＣＩＰ／ＳＣＩＰの利点は、タッチがあらゆる積分期間において測定し得ることである。ＴＩＰ／ＳＩＰの利点は、ペンｘとペンｙが、同じ積分期間中に特定されることである。

ある実施形態では、マルチプレクサは送信機（例えばシグナル発生器）と受信機、および、行の伝導体と列の伝導体、との関係を切り替えるために使用される。ある実施形態では、ＴＩＰの間は、マルチプレクサが送信機を行の伝導体に接続し、一方で、ＳＩＰの間は、マルチプレクサが受信機を行の伝導体に接続する。ある実施形態では、ＦＣＩＰの間は、マルチプレクサが送信機を行の伝導体に接続し、かつ、受信機を列の伝導体に接続し、一方で、ＳＣＩＰの間は、マルチプレクサが送信機を列の伝導体に接続し、かつ、受信機を行の伝導体に接続する。

（例えばディスプレイパネルからの）タッチデルタおよびノイズを含むシステムの様々なパラメータに対応するために、積分時間（ＴＩＰ ／ ＳＩＰ ／ ＦＣＩＰ ／ ＳＣＩＰ）を選択し得ることは、当業者には明らかであろう。タッチおよび／またはスタイラスについてのシグナル対ノイズ比（ＳＮＲ）は、速度に関する意志決定を促進する。積分期間が長くなれば、より良いＳＮＲが生まれる。

また、ＴＩＰ、ＳＩＰ、ＦＣＩＰまたはＳＣＩＰをさらに補足するために、スタイラスまたはタッチのいずれかを検知する積分期間を補足しながら存在し得る、追加的な積分期間があり得る。銀行カードのような金融デバイスまたはスマートフォンは、その内部に、ユーザーのアカウントに関連する数列を示すシグナルを送信できる、送信機を実装し得る。ユーザーは、追加的な積分期間の間、または、組み合わされた積分期間のうちの１つの間に、金融カードをセンサ面によって読み取らせることができるであろう。ある実施形態では、金融デバイスは、スタイラスによって送信される信号に加え、スタイラス積分期間の間に信号を送信することができる。

ある実施形態では、デバイスからシグナルを受け取ることのみに奉仕する、ＴＩＰかＳＩＰとは別の、デバイス積分期間（ＤＩＰ）がある。ある実施形態では、金融装置はタッチ積分期間にシグナルを送信することができます。ある実施形態では、ＤＩＰは、ＴＩＰとＳＩＰとの間に交互に配置され、そこでは、ＴＩＰ、ＤＩＰ、ＳＩＰ、その後にＤＩＰとなる。ある実施形態では、ＴＩＰ、ＴＩＰ、ＳＩＰ、その後にＤＩＰとなる。ある実施形態では、ＴＩＰ、ＳＩＰ、ＳＩＰ、その後にＤＩＰとなる。ある実施形態では、ＤＩＰが、５つの積分期間ごとに出現する。ある実施形態では、ＤＩＰが、１０の積分時間ごとに出現する。ある実施形態では、ＤＩＰが、１００分の１の積分期間ごとに出現する。ある実施形態では、積分期間が、１０００分の１の積分期間ごとに出現する。

金融デバイスに加え、他のデバイスまたは携帯電話は、シグナルを送信することができ、かつ、そのシグナルがタッチスクリーン面を通して読み取られることが可能な、送信機を有し得る。ある実施形態では、接触情報が、タッチスクリーンディスプレイとの相互作用を通して直接伝えられる。ある実施形態では、文書、プレゼンテーションおよび他のデジタル情報が、タッチスクリーンディスプレイを通して直接伝えられる。実施形態では、識別情報が、タッチスクリーンディスプレイを通して直接伝えられる。ある実施形態では、デジタルキーが、タッチスクリーンディスプレイとの相互作用を通して直接伝えられる。

スタイラス構成
ある実施形態では、スタイラスは、センサＦＦＴのビン間隔内に少なくとも１つのシグナル（またはそのシグナルの近似）を発生させ得る、シグナル発生器または送信機を含む。ある実施形態では、スタイラスは、少なくとも１つのシグナル（またはそのシグナルの近似）がセンサＦＦＴのビンに対応するように、少なくとも１つのシグナル（またはそのシグナルの近似）を発生させ得る、シグナル発生器または送信機を含む。ある実施形態では、スタイラスはさらに、１つ以上のボタン、スイッチ、ダイヤルまたはセンサを含む。ある実施形態では、スタイラスは、スクリーンへの接近を測定する近接センサを含む。ある実施形態では、スタイラスは、スタイラス上のタッチを検知するタッチセンサを含む。ある実施形態では、スタイラスは、スタイラス上のタッチを検知するタッチセンサを含み、かつ、スタイラスのタッチ、スタイラスのグリップ、スタイラスと接触している手の骨格の向きの内の、少なくとも１つを特定することができる、タッチ処理エンジンをさらに含む。ある実施形態では、スタイラスは、スタイラスＩＤを含むか、あるいは、スタイラスＩＤを含むメモリを含む。ある実施形態では、スタイラスＩＤは、スタイラスに固有なものであり得る。ある実施形態では、スタイラスＩＤは、書換え可能なメモリの中にあり得る。ある実施形態では、スタイラスＩＤは、スタイラスの色、スタイラスのカラーパレート、スタイラスの線の太さ、スタイラスの構成、そしてスタイラスの識別、の少なくとも１つに関連し得る。

ある実施形態では、スタイラスは、その状態、センサ、メモリ、またはそれが処理した情報を、センサに送るように、かつ、それによってセンサを通して送るように、構成される。ある実施形態では、スタイラスによって特定されるチルト、回転および骨格モデル情報は、センサに送られ、従って、センサコントローラに送られる。ある実施形態では、スタイラスによって特定されるチルト、回転および骨格モデル情報は、センサに送られ、従って、パームリジェクション（ｐａｌｍ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）補助への使用のために、センサコントローラに送られる。

ある実施形態では、スタイラスは、１つ以上のシグナルを送信することができる、先端または他の伝導体を有する。ある実施形態では、スタイラスは、１つ以上のシグナルを送信することができる、複数の先端または伝導体を有する。例えば、スタイラスは、各端部に伝導体（例えば、筆記用先端と消しゴム）を含み得る。

ある実施形態では、シグナルソース（例えばシグナル発生器）は、先端および／または他の送信伝導体に作動可能に接続され、かつ、先端を介して１つ以上のシグナルを送信するように構成される。ある実施形態では、ＮＣＯ（数値制御発振器）が、周期シグナルを発生させるシグナルソースとして存在し得る。ある実施形態では、シグナルは、ＶＣＯ（電圧制御発振器）を使用して発生される。ある実施形態では、シグナルは、別のタイプのシグナル発生器を使用して発生される。ある実施形態では、シグナルソースは、１つを超えるＮＣＯの出力を組み合わせることにより、複数の周波数を有するシグナルを生み出すことができる。ある実施形態では、ＤＡＣは、シグナルソースの構成要素として使用され得る。ある実施形態では、スタイラスは一連の数字をＤＡＣに提供することができ、一連の数字は１つの周波数または複数の周波数に対応する。ある実施形態では、スタイラスは、ＤＡＣに供給される数字を発生させるマイクロプロセッサを含み、マイクロプロセッサによって発生させられる数字は、１つの周波数または複数の周波数に対応する。ある実施形態では、５５５タイプのタイマーＩＣが、周期シグナルを発生させ得る。ある実施形態では、ＰＷＭを備えた発振器が、周期シグナルを発生させ得る。ある実施形態では、抵抗器設定発振器（例えばＬＴＣ６９０６）が、周期シグナルを発生させるために使用され得る。

ある実施形態では、スタイラスは複数の周波数発生器を有し得る。ある実施形態では、複数の周波数発生器の出力が、オペアンプ電圧加算器と組み合わされる。ある実施形態では、複数の周波数発生器の出力が、論理ＡＮＤゲートと組み合わされる。

ある実施形態では、複数の周波数発生器のための回路を有するのではなくて、複数の周波数がソフトウェア中で組み合わされることが可能で、それらをすべて送信するために、単一のＤＡＣが使用され得る。ある実施形態では、ＮＣＯのような回路が、２つ（あるいはそれ以上）の周波数を受理し、かつ、その２つの組み合わせ（例えば総和）を出力するように、構成され得る。

上記のとおり、先端から１つ以上の周波数を送信する機能を含み、かつ、センサを介してシステムに提供され得る１つ以上の種類の情報を有する、スタイラスが提供される。また、上記のとおり、センサは、ＳＩＰまたはＦＣＩＰとＳＣＩＰを実装するように構成され、その間は、センサはスタイラスと関連するデータを受信する。さらに、センサは、例えば、スタイラスの通信用に取り置かれている、ＦＦＴ計算からのビンに対応する、複数の周波数を感知するように構成される。ある実施形態では、センサはタッチセンサで、ＦＦＴビンに対応する幅広い周波数のセットを感知するように構成されるが、タッチの検知のための幅広い周波数のセットの１つのサブセットのみを使用し、それ故、１つ以上のスタイラスによって使用され得る幅広い周波数のセットの別のサブセットを有す。その結果、スタイラスからセンサに情報を伝達するために使用され得る、さまざまな方法がもたらされる。これらの方法は、スタイラスからセンサへ情報を伝達するために、排他的に、または、互いに組み合わされて、使用され得る。

そうでない旨が示されない限り、以下の方法およびスタイラスシステムと関連して参照される直交シグナル（例えば周波数）は、他の目的のためには、センサによって必要とされないことが理解されるべきである。ある実施形態では、スタイラスはセンサと同期されることが可能で、それ故に、その直交シグナルの使用をＳＩＰに制限することができ、それにより、ＴＩＰの間は、他の目的のためにシグナルを再利用することができる。ある実施形態では、スタイラスは、センサの作動と干渉することなくスタイラス直交シグナルを継続的に使用できるという意味で、センサと非同期であり、例えば、スタイラス直交シグナル（ＳＯＳ）が、スタイラスの情報を感知する、または、スタイラスからの情報を受信する、以外の感知のために使用されることは無い。以下の周波数の用語の使用は、例えば、コード直交信号などの、他の直交信号と交換可能であることに留意が必要である。

ある実施形態では、ＳＩＰ後、または、各ＦＣＩＰ／ＳＣＩＰ後に、各行および各列上で受信される信号でＦＦＴが実施される。ＳＯＳに対応するビンの値が検知閾値を上回る範囲で、スタイラスは、ＳＯＳが見られる行の伝導体または列の伝導体に、近接していると判断される。ある実施形態では、ＳＩＰの間は、すべての行の伝導体および列の伝導体が受信モードであり、それ故に、閾値を超えるＳＯＳが見られる行の伝導体および列の伝導体は、スタイラスのポジションに対応するか、または、スタイラスのポジションを特定するために使用され得る。ある実施形態では、ＳＣＩＰ／ＦＣＩＰペアの間は、すべての行の伝導体および列の伝導体が、積分期間の間は受信モードであり、それ故に、閾値を超えるＳＯＳが見られる行の伝導体および列の伝導体は、スタイラスのポジションに対応するか、または、スタイラスのポジションを特定するために使用され得る。下に議論されるように、センサを通してスタイラスから伝達される情報は、ＳＯＳビンの内容の解析によって特定され得る。

ＦＦＴの結果は、実数成分および虚数成分である可能性があり、同相成分（Ｉ）および直角位相成分（Ｑ）成分と呼ばれることもある。ある実施形態では、ビンの両方の構成要素を見る代わりに、ＩとＱの平方和の平方根を使用し得る。ある実施形態では、平方根計算は計算量が多いため、ＩとＱの平方和を使用し得る。

１ビンにつき１ビット
ある実施形態では、スタイラスはＳＯＳを選択することができ、また、選択されるＳＯＳは、スタイラス情報を伝達し得る。ある実施形態では、スタイラスは、その向き、および、センサを介して伝達され得るその使用に関する情報を有し、かつ、その情報に対応するＳＯＳを選択する。例示的な例として、２７”スクリーンの実施形態に関連して上に説明されるように、９５６ビンのＳＯＳ間隔を取り置くセンサを考える。ある実施形態では、これらのビンは、ビン０からビン９５５である。ある実施形態では、ビンの固定のセット、例えばビン０から１２７、を使用して、スタイラス圧力測定値を伝達するために、所定の決定がなされる。スタイラスは、測定を反映するビンに対応する周波数を選択することによって、１２８の異なる測定のいずれかを伝達し得る。例えば、スタイラスは圧力が無いことを反映するビン０に対応する周波数、および、最大圧力を反映するビン１２７に対応する周波数を送信し得る。

ある実施形態では、ビンの固定のセット、例えばビン１２８から２５６、を使用して、スタイラスチルト測定値を伝達するために、所定の決定がなされる。スタイラスは、測定を反映するビンに対応する周波数を選択することによって、１２８の異なる測定のいずれかを伝達し得る。例えば、スタイラスは傾斜角が無いことを反映するビン１２８に対応する周波数、および、最大傾斜角を反映するビン２５６に対応する周波数を送信し得る。割り当てられたビンの数、および、割り当ての目的が、システムのニーズに応じて選択し得ることは、当業者には明らかであろう。

ある実施形態では、スタイラスは、伝達されるべき、各パラメータまたは測定に対応する送信情報の間を、交互に行ったり来たりし得る。ある実施形態では、スタイラスは、単一の積分期間の間に、各パラメータまたは測定値が確実に受信されるのに十分長い期間、各パラメータまたは測定値を送信し得る。したがって、例えば、スタイラス通信に５１２ｕＳｅｃの積分期間（例えば、ＳＩＰ、または、ＳＣＩＰとＦＣＩＰの合計）が必要な場合、スタイラスは、そのパラメータまたは測定値を１０２４ｕＳｅｃの間送信することが可能であり、それによって、シグナルが積分期間全体に確実に収まるようにする。ある実施形態では、スタイラスは、積分期間（例えば、ＳＩＰ、またはＳＣＩＰプラスＦＣＩＰ）の２倍のレートで伝達されている、パラメータまたは測定値を行き来するであろう。ある実施形態では、スタイラスが複数の周波数を送信するように構成される場合、複数のパラメータまたは測定値が同時に送られ得る。複雑さおよび電力（したがって、コストおよび／または作動時間）を考慮すると、唯一のまたは少数の同時周波数を送信する設計が必要になり得る。

センサ側では、ある実施形態では、もしＳＯＳビンの値が閾値を上回る（例えば、ノイズのレベルを上回る）と、それはスタイラスからの情報として扱われ得る。上に例示される実施形態では、ＳＯＳ間隔は、任意の部分を任意の測定値またはパラメータに割り当てるように、事前に決定され得る。

ある実施形態では、データのビットは、例えば、２ビットを表すために４つのビンを、３ビットを表すために８つのビンを、４ビットを表すために１６のビンを、５ビットを表すために３２のビンを、６ビットを表すために６４のビンを、７ビットを表すために１２８のビンを、８ビットを表すために２５６のビンを使用し得るなど、この手法を使用してコード化され得る。ある実施形態では、データをコード化するために、ビンの閾値を超える値を１としてコード化し、ビンの閾値に満たない値を０としてコード化する。逆もまた機能する。したがって、２＾Ｎのビンは、データのＮビットを表す。

スタイラスに加えて、デバイス（例えばカード、携帯電話など）も、スタイラスシグナルに関して上に議論されるように、デジタル情報のコード化を介して、データをディスプレイスクリーンを通して送信し得る。ある実施形態では、デバイス情報は、ＳＩＰの間に送信され得る。ある実施形態では、デバイス情報は、ＤＩＰの間にコード化され得る。ある実施形態では、デバイス情報は、ＦＣＩＰ、ＳＣＩＰまたは両方の間にコード化され得る。

サブ積分期間の利用
上に議論されるように、ペンは、例えば、電力／時間またはペン上のＮＣＯの数（例えば、コスト）のために、ペンが送信できる同時周波数の数に制限を有し得る。ある実施形態では、積分期間は細分化され得る。ある実施形態では、スタイラス積分期間の間に、スタイラスは周波数を変化させ、スタイラスが単一の積分期間の間に、２つ以上のビンに影響を与えられるようにする。例示的な実施形態で、５１２ｕＳｅｃのＳＩＰを考える。一度に１つのみの周波数を送信できるペンは、１つにつきＳＩＰの２分の１で送信することにより、ＳＩＰの度に２つの情報を送信し得る。換言すると、例えば、ビン１０に対応する周波数は２５６ｕＳｅｃのサブ期間で送信され、その後、ビン１２８に対応する周波数が別の２５６ｕＳｅｃのサブ期間で送信され得る。上記のように、ペンはセンサと非同期であり得るため、ある実施形態では、ビン１０からビン１２８への上記の交代が２つの連続する繰り返し（例えば、合計１０２４μＳｅｃ）で起こり得る。

前述を考慮すると、規模が小さいほど、サブ期間のより短い送信に対応する各々のビンに達するであろうことは、当業者には明らかであるが、対象のビンが閾値を上回っている（例えば、ノイズよりうるさい）場合には、この手法を使用し得る。ある実施形態では、各ＳＩＰの間に、およそ１７１ｕＳｅｃの３つのサブ期間が使用される。ある実施形態では、６４ｕＳｅｃの４つのサブ期間が使用される。ある実施形態では、ＳＩＰまたは他の積分期間は、各サブ期間の送信が、それらが情報として扱われるように、対象のビンが閾値を上回る値を有するのに十分であるという制約のみを受け、任意の数のサブ期間に分割され得る。

単一の積分期間の間に、情報の複数の値を提供する能力は、コード化された情報の使用を可能にする。したがって、例えば、一連のビンは、１バイトのデータを表し得る。

複数のビットを表すビン増幅
ある実施形態では、スタイラスは、その周波数の振幅を（例えば、その送信に関連する電圧を変化させることにより）変化させ得る。ある実施形態では、振幅の変化は、対応するビンの値の変化として検知され得る。ある実施形態では、スタイラスは、例えばハーフパワーおよびフルパワーの、２つの異なる振幅でシグナルを送信することができ、ハーフパワーは、低いビン値に相当する。ある実施形態では、２つの異なる閾値がビンの解析に使用され、第１の閾値を下回る場合、そのビンの値は空（例えば０）であると考えられ、一方で、第一の閾値は上回るが第２の閾値を下回る値は、別の値（例えば１）と考えられ、そして、第２の閾値を上回る値は、さらに別の値（例えば２）と考えられ得る。ある実施形態では、与えられた周波数については、ペンは３つの振幅（０、ハーフ、フル）、または、４つの振幅（０、３分の１、３分の２、フル）、または、５つの振幅（０、４分の１、２分の１、４分の３、フル）を有し得る。

ある実施形態では、送信時間は、タッチコントローラによって受信される振幅を減少させるために、減じられ得る。ある実施形態では、ＳＩＰは５１２ｕＳである。ビン１０に対応する周波数は、２５６ｕＳｅｃのサブ期間の間、送信され得る。このことにより、タッチコントローラは、そのビンにおける振幅の半分を受信する。ある実施形態では、任意の周波数については、ペンは３つの送信時間（０、２５６、５１２）、または、４つの送信時間（０、１７０、３４０、フル）、または、５つの送信時間（０、１２８、２５６、３８４、５１２）を有し得る。

ある実施形態では、ある周波数の振幅の数は、対応するビンで検知され得る、異なる値の数に相当する。ある実施形態では、スタイラスは、振幅の各々が、それらが個別の情報として扱われるように、対象のビンが閾値を上回る値の離散範囲を有するのに十分であるという制約のみを受け、異なるビン閾値に対応し得る任意の多数の振幅値を有すように構成され得る。複数の値を有するビンの使用は、０からその値の１つ下の数字までを送信することに類似する。例えば、オンかオフかであり得るビンは、０または１に相当するものを送信し、１０の任意の値であり得るビンは、０から９までの任意の数を表し得る。同様に、ビンが８つの任意の値を保持し得る場合、それは、３ビットのデータをコード化するために使用され得る。また、ビンが１６の値を保持し得る場合、それは、４ビットのデータをコード化するために使用され得る。ビンの数は、表わされる値の間に曖昧さを引き起こすほど大きくならないようにすることが望ましい。

情報のビットを表すために使用されるビン位相
ある実施形態では、スタイラスがセンサと同期される時の情報のビットをコード化するために、位相が使用され得る。ある実施形態では、スタイラスは、行のシグナルを検知し得る受信機を含む。ＴＩＰ／ＳＩＰ構成では、行のシグナルは、ＴＩＰの間にセンサ上に現れ、ＳＩＰの間にはセンサ上に現れない。従って、スタイラスは、センサの近接にある時には、センサからシグナルを受信するために、その先端または別の伝導体を使用し得る。ある実施形態では、スタイラスは、その先端または別の伝導体に行のシグナルを有する場合とそうでない場合との間の遷移を検知することにより、その位相のコード化をＳＩＰサイクルと同期させる。

一旦同期が達成されると、それがある実施形態においてはどのように達成されるのかにかかわらず、スタイラスは、情報またはビットを伝達するために位相を使用し得る。ある実施形態では、スタイラスは、１つおきにフレームを反転させ、その位相を１８０度ずらし得る。ある実施形態では、１８０度の増分は、１ビットの情報をコード化（ＩＱを２つのハーフに分解）し得る。ある実施形態では、９０度の増分は、２ビットの情報をコード化（ＩＱを４つの４分の１に分解）し得る。

上述される他の技術と共に、任意の多数の位相変化は、対象のビンが他の位相変化と区別され得るＩＱ関係を有するのに十分であるという制約のみを受け、より多くの情報をコード化するために使用され得る。換言すると、位相シグナルは、位相ノイズから区別され得るものであるべきである。

情報をコード化するためのビン間の周波数の使用
上に議論されるように、ビン間隔は、サンプルの数をサンプルレートで除する公式によって決定される。例示的な実施形態では、１０２４のビンは、例えば，１．０００ＭＨｚ１．００２ＭＨｚ、１．００４ＭＨｚを中心に、２ＫＨｚの間隔で配置される。上で議論されるように、ペンは、１．０００ＭＨｚで送信して、対応するビンを閾値を超える値まで駆動し、したがって情報のビット（たとえば、０ではなく１）を伝達する。さらに、上で議論されるように、ペンは、追加情報を潜在的に伝達するために、送信の振幅または位相を変化し得る。

ある実施形態では、ペンは、伝達される情報を変化させるために、送信される周波数を変化させ得る。ある実施形態では、ペンは、２つのビンの中へ同時にデータを送信するために、２つの中心周波数でストップ（ｓｔｏｐｓ）を使用し得る。説明として、ペンが１．００１ＭＨｚ送信すると考える。このような送信により、その効果は２つの隣接するビン、つまり１．０００ＭＨｚと１．００２ＭＨｚとに対応するビン、に分割される。さらに、ペンが１．０００５ＭＨｚで送信すると、その効果はやはり分割されるが、しかし、２つの隣接するビンに均一にとはならない。したがって、この効果を使用し、ペンは、ビン自体に対応する周波数の間の周波数、つまり中心周波数、で送信することによって、２つの隣接するビンにデータを投入し得る。ある実施形態では、２つのビンの比率は、値を表現するために使用され得る。

ある実施形態では、周波数は２つのビン間の途中で送られ、追加ビットの情報を追加する。ある実施形態では、周波数は、ビン間隔の１／４の増分で送られ、追加の２ビットの情報を追加する。ある実施形態では、隣接するビンの比率が何を意味するかを論理的に特定するための論理閾値は、比率としての差動信号レベルに基づき得る。例えば、１：０ ＝＞ ０’ｂ００、．７５：．２５ ＝＞ ０’ｂ０１、．５：．５ ＝＞ ０’ｂ１０、．２５：．７５ ＝＞ ０’ｂ１１。ある実施形態では、比率の離散的な数が、事前に定義されている。ある実施形態では、ヒステリシス保護周波数帯が、各比率のまわりで使用される。

同様に、２つ（またはそれ以上）の別個の周波数はそれぞれ、ＳＩＰの間に送信されることが可能で、各々の送信時間の比率は、（上記のように）２つに対する別個の値を作成するために使用され得る。このようにして、上記の通り、複数のビンにエネルギーの分割が存在するが、それらは隣接している必要はない。

スタイラスからタッチスクリーンにデータを送信する方法が、ＳＩＰ、ＴＩＰ、ＦＣＩＰまたはＳＣＩＰの間に使用され得ることは、当業者に明らかであろう。ＳＩＰ、ＦＣＩＰまたはＳＣＩＰの間に送信された周波数は、スタイラスのポジションを特定するためにも使用されなくてはならない。ある実施形態では、データはＴＩＰの間に送信される。ＳＩＰの間に、固定の振幅および位相を備えた固定周波数は、スタイラスのポジションを特定するために送信される。

本開示の態様はセンサシステムである。センサシステムは、複数の第１の伝導体および複数の第２の伝導体を有するセンサであって、センサが、複数の第１の伝導体の各々および複数の第２の伝導体の各々に関連付けられる受信機と、シグナルプロセッサであって、複数の連続するタッチ積分期間およびスタイラス積分期間の間に、受信機によって受信されるシグナルの測定を実施し、タッチ積分期間の間に受信機上で受信されるシグナルの測定から、タッチイベントを識別し、スタイラス積分期間またはタッチ積分期間の間に、受信機上で受信されるシグナルの測定から、スタイラスの位置と、スタイラスによって送信される情報と、を特定するように、構成されるシグナルプロセッサとを含む、センサを含む。

開示の別の態様はアクティブスタイラスシステムである。アクティブスタイラスシステムであって、スタイラス積分期間の間に、少なくとも１つのシグナルを送信するように適合されたスタイラスと、第１の複数の伝導体および第２の複数の伝導体を有するセンサであって、センサは、第１の複数の伝導体の各々および第２の複数の伝導体の各々に関連付けられる受信機と、シグナルプロセッサであって、複数の連続する交互に配置されたタッチ積分期間およびスタイラス積分期間の間に、受信機によって受信されるシグナルの測定を実施し、タッチ積分期間の間に受信機上で受信されるシグナルの測定から、タッチイベントを識別し、スタイラス積分期間またはタッチ積分期間の間に、受信機上で受信されるシグナルの測定から、スタイラスの位置と、スタイラスによって送信される情報と、を特定するように、構成されるシグナルプロセッサとを含む、センサを含む。

本開示のさらに別の態様は、センサシステムであって、第１の複数の伝導体および第２の複数の伝導体を有するセンサであって、センサは、第１の複数の伝導体および第２の複数の伝導体の各々に関連付けられる受信機と、シグナルプロセッサであって、複数の連続する第１の組み合わされた積分期間および第２の組み合わされた積分期間の間に、受信機によって受信されるシグナルの測定を実施し、第１の組み合わされた積分期間の間に、受信機上で受信されるシグナルの測定から、タッチイベントを特定し、第２の組み合わされた積分期間または第１の組み合わされた積分期間の間に、受信機上で受信されるシグナルの測定から、スタイラスの位置と、スタイラスによって送信される情報と、を特定するように構成されるシグナルプロセッサ、とを含むセンサ、を含む。

本システムは、様々な実施形態および作動説明図を参照して、上に説明される。作動説明図の各実施形態のブロック、および、ブロックまたは作動説明図の組み合わせは、アナログまたはデジタルのハードウェアおよびコンピュータプログラム命令によって実装され得ることが理解される。コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行する命令が、 作動説明図またはブロックで指定される機能／動作を実装するように、コンピュータプログラム命令が、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、ＡＳＩＣ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供され得る。

上記の議論によって明示的に制限される場合を除き、一部の代替実装では、ブロックに記載される機能／動作は、作動図に記載されるのとは別の順序で発生し得る。例えば、ブロックが連続して示される場合の実行の順序は、実際には、同時、または実質的に同時に実行される可能性があり、また、実用に際しては、任意のブロックがその機能／動作に応じて、他のブロックに対して別の順序で実行され得る。

本発明がその実施形態を参照して細かく示され説明されてきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更が可能であることは当業者には理解されよう。本明細書に開示される発明は、各々が特許請求の範囲に説明されるような、全ての保護を有することが意図されている。

Claims (20)

1. センサシステムであって、
   複数の第１の伝導体および複数の第２の伝導体を有するセンサであって、前記センサが、
   前記複数の第１の伝導体の各々および前記複数の第２の伝導体の各々に関連付けられる受信機と、
   シグナルプロセッサであって、
   複数の連続するタッチ積分期間およびスタイラス積分期間の間に、前記受信機によって受信されるシグナルの測定を実施し、
   タッチ積分期間の間に前記受信機上で受信されるシグナルの前記測定から、タッチイベントを識別し、
   前記スタイラス積分期間または前記タッチ積分期間の間に、前記受信機上で受信されるシグナルの前記測定から、スタイラスの位置と、前記スタイラスによって送信される情報と、を特定する、
   ように、構成されるシグナルプロセッサ、とを含むセンサ、を含むセンサシステム。
2. 前記スタイラス積分期間が、前記タッチ積分期間と交互に配置される、請求項１に記載のセンサシステム。
3. １つのタッチ積分期間が後続する、２つのスタイラス積分期間が存在する、請求項１に記載のセンサシステム。
4. 前記２つのスタイラス積分期間の少なくとも１つの間に、スタイラス筆記情報以外の情報が伝達される、請求項３に記載のセンサシステム。
5. 前記タッチ積分期間または前記スタイラス積分期間の少なくとも１つに後続する、デバイス積分期間をさらに含む、請求項１に記載のセンサシステム。
6. 前記デバイス積分期間の間に送信される前記情報が財務情報である、請求項５に記載のセンサシステム。
7. １つのスタイラス積分期間が後続する、２つのタッチ積分期間が存在する、請求項１に記載のセンサシステム。
8. 前記スタイラス積分期間の間に、シグナルが、前記複数の第１の伝導体および前記複数の第２の伝導体上で受信される、請求項１に記載のセンサシステム。
9. アクティブスタイラスシステムであって、
   スタイラス積分期間の間に、少なくとも１つのシグナルを送信するように適合されたスタイラスと、
   第１の複数の伝導体および第２の複数の伝導体を有するセンサであって、前記センサが、
   前記第１の複数の伝導体の各々および前記第２の複数の伝導体の各々に関連付けられる受信機と、
   シグナルプロセッサであって、
   複数の連続する交互に配置されたタッチ積分期間およびスタイラス積分期間の間に、前記受信機によって受信されるシグナルの測定を実施し、
   タッチ積分期間の間に前記受信機上で受信されるシグナルの前記測定から、タッチイベントを識別し、
   前記スタイラス積分期間または前記タッチ積分期間の間に、前記受信機上で受信されるシグナルの前記測定から、前記スタイラスの位置と、前記スタイラスによって送信される情報と、を特定する、
   ように、構成されるシグナルプロセッサ、とを含むセンサ、を含むアクティブスタイラスシステム。
10. 前記スタイラスが、握っている手の骨格モデルを特定するように適合される、請求項９に記載のアクティブスタイラスシステム。
11. 前記スタイラス積分期間が、前記タッチ積分期間と交互に配置される、請求項９に記載のアクティブスタイラスシステム。
12. １つのタッチ積分期間が後続する、２つのスタイラス積分期間が存在する、請求項９に記載のアクティブスタイラスシステム。
13. １つのスタイラス積分期間が後続する、２つのタッチ積分期間が存在する、請求項９に記載のアクティブスタイラスシステム。
14. 前記スタイラス積分時間の間に、シグナルが、前記第１の複数の伝導体および前記第２の複数の伝導体上で受信される、請求項９に記載のアクティブスタイラスシステム。
15. センサシステムであって、
    第１の複数の伝導体および第２の複数の伝導体を有するセンサであって、前記センサが、
    前記第１の複数の伝導体および前記第２の複数の伝導体の各々に関連付けられる受信機と、
    シグナルプロセッサであって、
    複数の連続する第１の組み合わされた積分期間および第２の組み合わされた積分期間の間に、前記受信機によって受信されるシグナルの測定を実施し、
    第１の組み合わされた積分期間の間に、前記受信機上で受信されるシグナルの前記測定から、タッチイベントを特定し、
    前記第２の組み合わされた積分期間または前記第１の組み合わされた積分期間の間に、前記受信機上で受信されるシグナルの前記測定から、前記スタイラスの位置と、前記スタイラスによって送信される情報と、を特定する、
    ように、構成されるシグナルプロセッサ、とを含むセンサ、を含むセンサシステム。
16. 前記第１の組み合わされた積分期間の間に、異なる直交シグナルが、前記第１の複数の伝導体の各々に沿って送信される、請求項１５に記載のセンサシステム。
17. 各々の第１の組み合わされた積分期間の間に、タッチイベントおよびスタイラス情報が特定される、請求項１５に記載のセンサシステム。
18. 前記第２の組み合わされた積分期間の間に、異なる直交シグナルが、前記第２の複数の伝導体の各々に沿って送信される、請求項１５に記載のセンサシステム。
19. 前記第２の組み合わされた積分期間の間に、チルトに関する情報が前記スタイラスによって送信される、請求項１５に記載のセンサシステム。
20. 前記第２の組み合わされた積分期間の間に、圧力に関する情報が前記スタイラスによって送信される、請求項１５に記載のセンサシステム。