JP5730232B2 - 容量結合型センサ、センサを提供する方法、及び、そのためのコンピュータプログラム - Google Patents

Description

位置検出スイッチには多くの用途がある。たとえば、ラップトップコンピュータ又はノートパソコンには、一般にリッドスイッチが設けられており、リッドスイッチは、コンピュータのディスプレイを通常含むコンピュータの蓋部が閉じられると、スリープ状態を始動させる。図１に、ノートパソコンの一般的な二つ折り機械的構成の実施形態を示す。図示するように、ノートパソコン１００は、ディスプレイ面１０２とキーボード／制御電子機器面１０４とを備える。面１０２及び面１０４は蝶番（ヒンジ）で連結され、ノートパソコン１００を使っていない時には、ディスプレイ面１０２をキーボード面１０４に覆い被せるように閉じることができる。ノートパソコン１００の開閉状態は、面１０２及び面１０４に結合されるスイッチの状態によって通常示される。スイッチの状態は、面１０２と面１０４の相対的な位置に基づいて変化する。

既存のリッドスイッチとしては、ホール効果スイッチが一般的に用いられている。ホール効果スイッチの場合には、面１０２及び面１０４の一方側の面に磁石を取り付け、反対側の面にセンサを取り付ける必要がある。磁石は３次元ボリュームを持つため、特に面１０２上に取り付けた場合には、ディスプレイの最大可能有効面積に影響を与え、望ましくないフォームファクタとなる可能性がある。一方で、磁石を面１０４に取り付け、センサを面１０２に取り付けた場合には、経路形成がより複雑になり、面１０２上のセンサから出力される信号は二つ折りの蝶番を介して面１０４上に取り付けられた電子機器に到達する経路を通ることになる。さらに、ホール効果スイッチの磁石は、望ましくない磁界を発生させる可能性がある。磁界は、方位磁石を必要とする機能等、ノートパソコン１００に関連する所定の機能に悪影響を及ぼす可能性がある。また、磁石は比較的高価な部品であり、製造時に特別な処理や取り扱いを必要とする。他に一般的に用いられているスイッチには、機械的変位スイッチや光ビーム遮断スイッチがある。このようなスイッチの場合にも、ホール効果スイッチと同様のフォームファクター、経路及び製造の問題が生じ、さらに、異物混入による影響も考えられる。

本発明の様々な実施形態を、添付の図面を参照して、以下で詳述する。

ノートパソコンの一般的な二つ折り機械的構成の実施形態を示す図。

容量結合を利用した集積回路型センサの実施形態を示すハイレベルブロック図。

ある状態を示す出力信号を生成する処理の実施形態を示す図。

トランスミッタ部とレシーバ部の２つの部品を異なる平面上に配置させたセンサ構成の実施形態を示す図。

図３Ａに示すセンサ構成を適用した実施形態を示す図。

カプラを用いるセンサ構成の実施形態を示す図。

図４Ａに示すセンサ構成を適用した実施形態を示す図。

図４Ａに示すセンサ構成を適用した別の実施形態を示す図。

複数のトランスミッタと複数のレシーバとを別々の面上に配置させた差動構成の実施形態を示す図。

複数のトランスミッタと複数のレシーバとを同一面上に配置させて、複数の受動カプラを介して接続した差動構成の実施形態を示す図。 複数のトランスミッタと複数のレシーバとを同一面上に配置させて、複数の受動カプラを介して接続した差動構成の別の実施形態を示す図。

本発明のセンサ設計に従う集積回路の主要部品を含むセンサの実施形態の回路図。 本発明のセンサ設計に従う集積回路の主要部品を含むセンサの別の実施形態の回路図。

パターン比較器の実施形態を含む主要部品を示す回路図。

本発明は、処理、装置、システム、物質の組成、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に具現化されるコンピュータプログラム製品、及び／又は、プロセッサ、たとえば、プロセッサに連結されるメモリ上に格納される及び／又はメモリにより提供される命令を実行するように構成されるプロセッサ等、種々の形態で実施可能である。本明細書において、これらの実施形態や本発明を実現可能なその他の任意の形態を手法（technique）と称する。本明細書に開示される処理の各ステップの順序は、一般的に、本発明の要旨の範囲内で変更可能である。特に明記しない限り、ある仕事を実行するように構成される、と記載されたプロセッサやメモリ等の部品は、所定の時にその仕事を実行するように一時的に構成される汎用部品として実現されるものでも、あるいは、その仕事を実行するために製造された特定の部品として実現されるものでもよい。本明細書で用いる「プロセッサ」という用語は、コンピュータプログラム命令等のデータを処理するように構成される１つ以上のデバイス、回路、及び／又は、処理コアを意味する。

本発明の実施形態を、本発明の原理を図示する添付の図面を参照して、以下に詳述する。本発明を、いくつかの実施形態に関連して説明するが、本発明は何らこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定されるものであり、種々の変形・変更及びその等価物を包含するものである。以下、本発明の理解を助けるために、具体的な詳細を説明するが、これらの詳細は例示に過ぎず、これら特定の詳細の一部又は全部を省略しても、特許請求の範囲に従って本発明を実施可能である。本発明を不必要に曖昧にすることなく、明確に説明するために、本発明に関係する技術分野で周知の技術内容に関しては詳述しない。

容量結合を利用した集積回路型センサの様々な構成を開示する。一部の実施形態において、このようなセンサをスイッチとして用いるようにしてもよい。本明細書で開示される手法を用いて、複数の状態（たとえば、真／偽状態、開／閉状態、オン／オフ状態、タッチ又は近接状態等）を識別し、検出された状態に基づいて出力信号を生成することにより、適切な応答を容易にすることが可能になる。本明細書で開示されるセンサ設計を広範囲な技術分野に適用することができる。一部の実施形態において、センサを位置検出スイッチとして用いるようにしてもよい。このようなスイッチの適用としては、以下に限定されるものではないが、図１に示すノートパソコンのようなラップトップコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ及びその他電子デバイスのリッドスイッチ、プリンタのラッチ及び／又はトレイ状態を検出するスイッチ、データ記憶システムのハードディスクドライブ等のシステムに対する侵入検知スイッチ等が挙げられる。一部の実施形態において、センサをタッチ又は近接検出センサとして用いるようにしてもよい。このようなセンサの適用としては、以下に限定されるものではないが、機械的なボタン又はスイッチに替わる役割を果たすタッチセンサ、タッチスクリーン又はトラックパッド用のタッチセンサ、タブレットコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ及びその他電子デバイス等のシステムをスリープ状態から目覚めさせる近接又は存在検出センサ等が挙げられる。本明細書で説明する容量結合型センサ設計は、低コストで、電力消費が少なく、フォームファクタが小さい等、数多くの利点がある。以下、センサ構成及び適用の具体例を説明するが、他の任意の適当な構成及び適用に対しても本明細書で開示される手法を同様に用いることができる。

図２Ａに、容量結合を利用した集積回路型センサの実施形態のハイレベル・ブロック図を示す。図示するように、センサ２００は、集積回路２０２と、トランスミッタ２０４と、レシーバ２０６と、を備える。集積回路２０２は、トランスミッタ２０４のアンテナから送信される信号２０８を生成する。一方、レシーバ２０６のアンテナで受信した信号２１０が、集積回路２０２に入力される。集積回路２０２は、送信信号２０８と受信信号２１０とを比較して、状態を判定する。たとえば、集積回路２０２は、受信信号２１０が送信信号２０８に一致する場合に第１の状態を検出し、受信信号２１０が送信信号２０８に一致しない場合に第２の状態を検出する。この場合、たとえば、トランスミッタ２０４とレシーバ２０６との間に十分な容量結合が存在し、トランスミッタ２０４により送信された信号を、適当な出力又は強さで、及び／又は、誤差限界値内でレシーバ２０６が受信できる場合に、集積回路２０２は第１の状態を検出する。一方、トランスミッタ２０４により送信された信号を、レシーバ２０６が受信できない、又は、適当な出力又は強さで、及び／又は、誤差限界値内でレシーバ２０６が受信できない場合に、集積回路２０２は第２の状態を検出する。トランスミッタ２０４とレシーバ２０６との間の結合の変化に基づき、２つ以上の状態を識別することができる。集積回路２０２は、送信パターン２０８に対して受信信号２１０を能動的にスキャンして、検出された状態に基づいて出力信号（図２Ａには図示していない）を生成する。一部の実施形態において、出力信号が、２値の真／偽信号又は１／０信号を含むものでもよい。システム管理回路又はその他の回路が、出力信号を用いて、適切な応答やイベントを容易にするようにしてもよい。種々の実施形態において、センサ２００の各部品を、任意の適当な機械的構成で配置するようにしてもよい。一部の実施形態において、センサ２００の部品を、互いに相対的に１つ以上の方向に移動可能な複数の平面に分散して配置するようにしてもよい。このような相対的な移動により、トランスミッタ２０４とレシーバ２０６との間の容量結合が変化する。別の実施形態において、センサ２００の能動部品（すなわち、集積回路２０２、トランスミッタ２０４及びレシーバ２０６）をほぼ同一平面上に配置するようにしてもよい。能動部品に対して相対的に移動する受動部品（図２Ａには図示していない）が、トランスミッタ２０４とレシーバ２０６との間に何らかの容量結合が存在する場合、その容量結合の程度を、受動部品の位置に基づいて変化させる。これらの実施形態及びその他の実施形態をさらに詳細に説明する。

図２Ｂに、ある状態を示す出力信号を生成する処理の実施形態を示す。一部の実施形態において、図２Ａに示すセンサ２００の集積回路２０２が、この処理２２０を実行するものでもよい。処理２２０が開始されると、ステップ２２２で、信号を生成して、トランスミッタに送信する。一部の実施形態において、生成される信号が、一意的なパターン化信号を含むものでもよい。たとえば、生成される信号が、固定数のビット又は設定可能な数のビットを含む固有ビットストリームを含むものでもよい。一実施形態において、生成される信号が、８ビットのシリアル・ストリームを含むものでもよい。生成される信号のパターンは、自動的に選択されるものでもよいし、あるいは、ユーザー設定可能なものでもよい。一部の実施形態において、生成される信号が、ワイファイ、ブルートゥース、無線のような他のアプリケーションを実質的に妨害しない低出力及び／又は低周波数（たとえば、４１ｋＨｚ）信号を含むものでもよい。ステップ２２４で、レシーバから信号を受信する。ステップ２２６で、送信信号と受信信号とを比較して、２つの信号が一致するか否かを判定する。任意の適当な照合アルゴリズムや照合基準及び／又は照合閾値を用いて、ステップ２２６で送信信号と受信信号とが一致するか否かを判定するようにしてもよい。一部の実施形態において、ステップ２２６が、受信信号の出力又は強さ（たとえば、電圧）が閾値を満たすか否かを判定する工程を備えるものでもよい。一部の実施形態において、ステップ２２６で受信信号と送信信号とが一致するか否かを判定する工程が、送信信号と受信信号との間の誤差を求める工程を備えるものでもよい。このような場合、たとえば、送信信号と受信信号との間に誤差が存在しないことを検出した場合、又は、誤差が誤差限界値以下であることを検出した場合に、一致条件を満たすと判定するものでもよい。一部の実施形態において、ステップ２２６で受信信号と送信信号とが一致するか否かを判定する工程が、少なくとも所定数のサンプルに関して、平均して、及び／又は、連続して、２つの信号が一致するか否かを判定する工程を備えるものでもよい。たとえば、一実施形態において、送信信号パターンに含まれる８０００個のサンプルが連続的に、又は、ほぼ連続的に（たとえば、平均して）受信信号内で検出された場合に、一致条件を満たすと判定するものでもよい。ステップ２２６で送信信号と受信信号とが一致すると判定された場合には、ステップ２２８でセンサの第１の状態を示す出力信号が生成される。一方、ステップ２２６で送信信号と受信信号とが一致しないと判定された場合には、ステップ２３０でセンサの第２の状態を示す出力信号が生成される。ステップ２２８又はステップ２３０で生成された出力信号を用いて、たとえば、付随するシステムがセンサを必要とするようなイベントや動作を開始させるようにしてもよい。

図３Ａに、トランスミッタ部とレシーバ部の２つの部品を異なる平面上に配置させたセンサ構成の実施形態を示す。図３Ａでは図示していないが、センサの集積回路を、図２Ａに示すようにトランスミッタ３０２とレシーバ３０４の両方に接続させて、トランスミッタ３０２又はレシーバ３０４のいずれかと同じ平面上に配置するものでもよいし、異なる平面上に配置するものでもよい。図示する例では、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４との間に何らかの結合が存在する場合、これらの部品間の１方向又は複数方向への動きに応じて、この結合が変化する。たとえば、別の実施形態において、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４とが、ｘ、ｙ及びｚ方向のいずれか１方向又は複数方向に互いに相対的に移動するものでもよい。レシーバ３０４が容量結合を介してトランスミッタ３０２により送信される信号を適切に受信できるか否かは、任意の時点でのトランスミッタ３０２とレシーバ３０４との相対的な位置関係によって決まる。トランスミッタ３０２とレシーバ３０４との間のキャパシタンスが増加するにつれて、たとえば、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４との間の距離が減少するにつれて、及び／又は、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４との間の整列度が高くなるにつれて（たとえば、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４の表面積の整列度が高くなるにつれて）レシーバ３０４が受信する信号の強度が増大する。一部の実施形態において、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４とが、たとえば、これら２つの部品間の容量結合を容易にするように、同一の及び／又は類似の形状及び／又は幾何学的形状を有するものでもよい。前述したように、集積回路が、送信信号と受信信号とを比較して、適当な出力信号を生成する。

図３Ｂに、図３Ａに示すセンサ構成を適用した実施形態を示す。図３Ｂに示す例では、センサがノートパソコンのリッドスイッチとして用いられている。図示する例では、トランスミッタ３０２がノートパソコンのディスプレイ面に配置される一方、レシーバ３０４と集積回路３０６とがキーボード面に配置される。集積回路３０６は、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４の両方に接続されるが、トランスミッタ３０２には、ノートパソコンのキーボード面、ヒンジ（蝶番）及びディスプレイ面を経由して接続される。この例では、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４との間に何らかの容量結合が存在する場合、その容量結合の程度は、ノートパソコンのディスプレイ面とキーボード面との間の角度に応じて決まる。ノートパソコンの二つ折り面を完全に又はほぼ完全に閉じた場合には、コンデンサ極板のトランスミッタ側とコンデンサ極板のレシーバ側とが十分に近接して、回路を完成させることができるため、すなわち、レシーバ３０４が送信信号を適切に受信できるため、集積回路３０６は一致状態を検出する。逆に、ノートパソコンの二つ折り面を開いた場合には、トランスミッタ３０２とレシーバ３０４との間に容量結合が存在するとしても非常に弱く、回路を完成させることができないため、すなわち、レシーバ３０４が送信信号を適切に受信できないため、集積回路３０６は不一致状態を検出する。この例では、ノートパソコンがスタンバイモード又はスリープモードに入る際に一致状態となり、一方、ノートパソコンがスタンバイモード又はスリープモードから目覚める際に不一致状態となる。

図４Ａに、受動カプラを用いるセンサ構成の実施形態を示す。この例では、センサの能動部品（トランスミッタ４０２、集積回路４０４及びレシーバ４０６）は、同一平面上に配置され、互いに相対的に動かないように固定されている。ただし、この実施形態では、センサがさらに受動部品としてカプラ４０８を備える。一部の実施形態において、カプラ４０８が、金属片又は金属板等の導電体を備えるものでもよい。能動部品４０２〜４０６とカプラ４０８との間には物理的な接続や接触は存在せず、カプラ４０８は能動部品４０２〜４０６とは異なる平面に配置される。カプラ面と能動部品面との間の移動により、トランスミッタ４０２とレシーバ４０６との間の結合状態が変化する。種々の実施形態において、カプラ面と能動部品面とが、ｘ、ｙ及びｚ方向のいずれか１方向又は複数方向に互いに相対的に移動するものでもよい。一部の実施形態において、トランスミッタ４０２とレシーバ４０６との間の結合を容易にするように、カプラ４０８の形状及び／又は幾何学的形状を選択する（たとえば、トランスミッタ４０２とレシーバ４０６とを一致させる）ようにしてもよい。カプラ４０８は、トランスミッタ４０２とレシーバ４０６とに近接する、及び／又は、これらと一直線上に配置されることにより、トランスミッタ４０２とレシーバ４０６との間の容量結合を容易にする。カプラ４０８がトランスミッタ４０２とレシーバ４０６との間を効果的に繋ぎ、容量結合を介してこれら２つの間の回路を閉じることができるか否かにより、レシーバ４０６が容量結合を介してトランスミッタ４０２により送信される信号を適切に受信できるか否かが決まる。カプラ４０８とトランスミッタ４０２及びレシーバ４０６との間のキャパシタンスが増加するにつれて、たとえば、カプラ４０８と能動部品面との間の距離が減少するにつれて、及び／又は、カプラ４０８とトランスミッタ４０２及びレシーバ４０６との間の整列度が高くなるにつれて、レシーバ４０６が受信する信号の強度が増大する。前述したように、集積回路４０４が、送信信号と受信信号とを比較して、適当な出力信号を生成する。

図４Ｂに、図４Ａに示すセンサ構成を適用した実施形態を示す。図４Ｂに示す例では、センサがノートパソコンのリッドスイッチとして用いられている。図示する例では、能動部品４０２〜４０６がノートパソコンのキーボード面に配置される一方、カプラ４０８がディスプレイ面に配置される。集積回路４０４は、トランスミッタ４０２とレシーバ４０６の両方に接続される。カプラ４０８は、能動部品４０２〜４０６のいずれとも物理的に接続されていない、及び／又は、物理的に接触していないため、センサの浮動部を構成する。この例では、トランスミッタ４０２とレシーバ４０６との間に何らかの容量結合が存在する場合、その容量結合の程度は、ノートパソコンのディスプレイ面とキーボード面との間の角度に応じて、すなわち、トランスミッタ４０２とレシーバ４０６に対するカプラ４０８の近接度及び／又は整列度に応じて、決まる。ノートパソコンの二つ折り面を完全に又はほぼ完全に閉じた場合には、カプラ４０８がトランスミッタ４０２及びレシーバ４０６に対して十分に近接及び整列して、回路を完成させることができるため、すなわち、レシーバ４０６が送信信号を適切に受信できるため、集積回路４０４は一致状態を検出する。逆に、ノートパソコンの二つ折り面を開いた場合には、カプラ４０８がトランスミッタ４０２及びレシーバ４０６と容量的に結合して回路を完成させるのには遠すぎるため、すなわち、レシーバ４０６が送信信号を適切に受信できないため、集積回路４０４は不一致状態を検出する。この例では、ノートパソコンがスタンバイモード又はスリープモードに入る際に一致状態となり、一方、ノートパソコンがスタンバイモード又はスリープモードから目覚める際に不一致状態となる。図４Ｃに、図４Ａに示すセンサ構成を適用した別の実施形態であって、スマートフォンのスライド式キーボードの開閉状態を検出する実施形態を示す。

図３Ａ及び図４Ａに示すセンサの実施形態は、シングルエンド構成を備える。一部の実施形態において、差動構成が望ましい場合もある。差動構成を採用することにより、たとえば、範囲を拡張し、及び／又は、セキュリティを向上させることができる。誤った結果を導く可能性のある、外部環境におけるノイズ及び／又は妨害に対するセンサ感度を、差動構成により低下させることができる。図５Ａに、複数のトランスミッタと複数のレシーバとを別々の面上に配置させた差動構成の実施形態を示す。図５Ａに示す差動構成は、図３Ａに示すシングルエンド構成に類似のものである。図５Ｂ及び図５Ｃに、複数のトランスミッタと複数のレシーバとを同一面上に配置させて、複数の受動カプラを介して接続した差動構成の実施形態を示す。図５Ｂ及び図５Ｃに示す差動構成は、図４Ａに示すシングルエンド構成に類似のものである。図５Ｂ及び図５Ｃに示す十字型又は鍵型の実施形態において、複数のカプラのいずれか一方又は両方が、配線で電気的に接続される複数の部分を備える。一部の実施形態において、図５Ａ〜図５Ｃに示すＴｘ＃信号及びＲｘ＃信号は、それぞれ、Ｔｘ信号及びＲｘ信号の反転信号である。図５Ａ〜図５Ｃの差動構成では、用いられる構成が正しくなければ、対応するトランスミッタ及びレシーバ対（すなわち、Ｔｘ及びＲｘとＴｘ＃及びＲｘ＃）が適切に接続されないため、ノイズやその他の外部因子の影響をより受けない設計が可能になる。以上、シングルエンド構成と差動構成とを説明したが、別の実施形態において、任意の数のトランスミッタ、レシーバ、及び／又は、任意の数の接続カプラ部を含むカプラをセンサが備える構成でもよい。

図６Ａ及び図６Ｂに、本発明のセンサ設計に従う集積回路の主要部品を含む２つの異なるセンサの実施形態の回路図を示す。図６Ａに示す実施形態は、図４Ａに示す構成のように、シングルエンド型で単独面／受動カプラ構成に対応する。一方、図６Ｂに示す実施形態は、図５Ａに示す構成のように、差動モード型で分離面構成に対応する。集積回路６００は、クロック周波数又は基準周波数を与える発振器６０２を備える。集積回路６００のパターン発生器６０４は、ランダムノイズにより再現される可能性の低いパターン化信号を発生させる。たとえば、パターン発生器６０４が、ｎビットの長さのノイズ除去コード語を発生させるものでもよい。ここで、ｎは、固定値又は設定可能な値である。パターン発生器６０４から出力された信号は、バッファ６０６で増幅される。バッファ６０６により増幅された信号が集積回路６００から出力されて、トランスミッタ６０８を駆動し、信号を送信する。レシーバ６１０により受信された信号は、集積回路６００内に入力されて、増幅器６１２により増幅される。増幅された受信信号は、パターン比較器６１４により、送信信号と比較される。集積回路６００の出力６１６は、比較器６１４による判定結果に基づき、受信信号が送信信号と一致するか否かを示す。図６Ａに示す実施形態では、浮動カプラ６１８の位置により、トランスミッタ６０８とレシーバ６１０との間に容量結合が存在する場合に、その容量結合の程度が決まる。図６Ｂに示す実施形態では、対応する複数のトランスミッタ６０８とレシーバ６１０との相対的な位置により、図６Ｂにコンデンサ極板として図示されているトランスミッタ６０８とレシーバ６１０対間に容量結合が存在する場合に、その容量結合の程度が決まる。図６Ｃに、パターン比較器６１４の実施形態を含む主要部品の回路図を示す。図示するように、カウンタ６２０が（ｎビットパターンの場合に）ｎまでカウントし、リセット・パルスを送り、これを繰り返す間に、受信信号と送信信号の各ビットが比較される。本発明のセンサ設計に従う集積回路の主要部品の一部に関して図６Ａ〜図６Ｃを参照して説明してきたが、集積回路は、任意の適切な方法で構成可能であり、デジタル／アナログ変換器やアナログ／デジタル変換器等、１つ又は複数の任意の他の適当な部品又は回路を備えるものでもよい。

種々の実施形態において、センサ設計が、任意の１つ又は複数の適当な部品をオプションで備えるようにしてもよい。たとえば、一部の実施形態において、レシーバ出力と接地との間に（たとえば、１〜１０ｐＦの範囲の値を備える）同調コンデンサを接続して、感度を調節するようにしてもよい。分流コンデンサは、効果的に感知範囲を縮小する。場合によっては、センサの集積回路の外側にコンデンサを配置するものでもよい。一部の実施形態において、集積回路に昇圧回路及び／又はチャージポンプを加えて、送信信号の強度を増大させることにより、感度を調節するようにしてもよい。送信信号の電圧を上げると、場合によっては、センサの感度範囲が広がる。一部の実施形態において、集積回路用のスリープ／ウェイク・デューティ・サイクルを容易にする回路を集積回路に加えて、集積回路がずっとオンのままとならないようにして、センサの有効電力消費を抑制することができる。たとえば、１秒間に１０ミリ秒だけ動作するように集積回路を構成するようにしてもよい。このような場合、スリープ／ウェイク・デューティ・サイクルをユーザ設定可能としてもよい。一部の実施形態において、レシーバと受信信号を増幅する増幅器との間に、送信信号周波数を中心とした帯域を有するアナログフィルタを備えるようにしてもよい。このようなフィルタを用いることにより、レシーバが拾うノイズが集積回路によって処理されるのを防ぐことが容易になり、結果として、多くの場合に集積回路による有効電力消費を抑制することができる。

センサが、自動較正回路をオプションで備えるようにしてもよい。一部の実施形態において、このような回路を用いて、トランスミッタとレシーバとの間で固有の自己相互作用を、自動的に且つ動的に補償するようにしてもよい。たとえば、（図４Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示す構成のように）トランスミッタとレシーバとが同一面内に配置される実施形態において、トランスミッタとレシーバとを接続できない場合でも、トランスミッタとレシーバとの間を近づけることにより、ある程度の自己相互作用を誘発するようにしてもよい。非理想の製造公差（たとえば、アンテナパッドの幾何学的形状、材料の種類等）やセンサが配置される環境（たとえば、近傍の導電体は自己相互作用を増大させる可能性がある）に基づいて、各センサの自己相互作用の程度が変化する可能性がある。トランスミッタとレシーバとを接続できない場合、センサが不一致状態の際に自動較正を実行するようにしてもよい。一部の実施形態において、自動較正回路は、自己相互作用電圧が完全に又はほぼ相殺されるまで、受信信号増幅器の基準電圧を徐々に上げる有限状態機械を備えるものでもよい。他の実施形態において、自己相互作用を補正する任意の他の適当な回路を用いるようにしてもよい。一部の実施形態において、センサの自動較正機能を有効にする、又は、無効にするオプションを備えるようにしてもよい。

本発明のセンサ設計を、タッチセンサ及び／又は存在検出センサにも、同様に適用することができる。一部の実施形態において、このようなセンサは、図２Ａに示す構成を備え、トランスミッタとレシーバとを互いに意図的に近接して配置して、自己相互作用を誘発するものでもよい。このような場合には、トランスミッタとレシーバとの間の自己相互作用又は電界が外部オブジェクトにより妨害されない場合に一致状態となり、一方、トランスミッタとレシーバとの間の自己相互作用又は電界が外部オブジェクトにより妨害される場合に不一致状態となる。このようなセンサの場合も、任意の自動較正回路をオプションで用いて、上述した方法と逆の方法で動作させるようにしてもよい。すなわち、有限状態機械を用いて、基準電圧を徐々に下げて、不一致状態の場合に存在する任意の自己相互作用を補償するようにしてもよい。このようなセンサを携帯電話に適用すると、タッチスクリーンのごく近くに人の存在が検出される通話時に、スマートフォンのタッチスクリーンを非アクティブにすることが可能になる。このようなセンサを用いて、人がシステム（たとえば、タブレットコンピュータやその他の電子デバイス）の近くにいることを検出して、システムを目覚めさせるようにしてもよい。

以上、本発明の理解を助ける目的で本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明はこれらの詳細に限定されるものではない。本発明は、様々に変形・変更した形態でも実施可能であり、上述した実施形態は例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。
［適用例１］
センサであって、
結合条件が満たされる場合に容量的に結合するように構成されたトランスミッタ及びレシーバと、
前記レシーバにより受信される受信信号が前記トランスミッタにより送信される送信信号と一致するか否かを判定するように構成された回路と、を備えるセンサ。
［適用例２］
請求項１に記載のセンサであって、
前記回路は、さらに、出力信号を生成するように構成され、
前記出力信号は、前記受信信号が前記送信信号と一致する場合には第１の状態を示し、前記受信信号が前記送信信号と一致しない場合には第２の状態を示す、センサ。
［適用例３］
請求項１に記載のセンサであって、
前記トランスミッタと前記レシーバとが近接する場合に、前記結合条件が満たされる、センサ。
［適用例４］
請求項３に記載のセンサであって、
前記トランスミッタと前記レシーバとが異なる面上に配置される、センサ。
［適用例５］
請求項１に記載のセンサであって、
受動カプラが前記トランスミッタ及び前記レシーバに近接する場合に、前記結合条件が満たされる、センサ。
［適用例６］
請求項５に記載のセンサであって、
前記トランスミッタ及び前記レシーバが、ほぼ単一面内に配置される、センサ。
［適用例７］
請求項５に記載のセンサであって、
前記受動カプラは導電体を備える、センサ。
［適用例８］
請求項１に記載のセンサであって、
前記回路は、さらに、前記送信信号を生成するように構成される、センサ。
［適用例９］
請求項１に記載のセンサであって、
前記受信信号が前記送信信号に一致するか否かの判定は、前記受信信号の強度を求めることを含む、センサ。
［適用例１０］
請求項１に記載のセンサであって、
前記受信信号が前記送信信号に一致するか否かの判定は、前記受信信号と前記送信信号との間に誤差が存在する場合に誤差を求めることを含む、センサ。
［適用例１１］
請求項１に記載のセンサであって、
前記受信信号が前記送信信号に一致するか否かの判定は、所定数のサンプルに関して前記受信信号と前記送信信号とが一致するか否かを判定することを含む、センサ。
［適用例１２］
請求項１に記載のセンサであって、
前記送信信号はパターン化信号を含む、センサ。
［適用例１３］
請求項１に記載のセンサであって、
さらに、前記センサの感度範囲を調節する回路を備える、センサ。
［適用例１４］
請求項１に記載のセンサであって、
さらに、前記センサの電力消費を抑制する回路を備える、センサ。
［適用例１５］
請求項１に記載のセンサであって、
さらに、前記トランスミッタと前記レシーバとの間の自己相互作用を補償する自動較正回路を備える、センサ。
［適用例１６］
請求項１に記載のセンサであって、
差動構成を備える、センサ。
［適用例１７］
請求項１に記載のセンサであって、
スイッチ、位置検出センサ、近接検出センサ、存在検出センサ及びタッチセンサの中の１つ又は複数を備える、センサ。
［適用例１８］
請求項１に記載のセンサであって、
前記回路は集積回路を備える、センサ。
［適用例１９］
状態を判定する方法であって、
結合条件が満たされる場合に容量的に結合するようにトランスミッタ及びレシーバを構成する工程と、
前記レシーバにより受信される受信信号が前記トランスミッタにより送信される送信信号に一致するか否かを判定する工程と、を備える方法。
［適用例２０］
状態を判定するためのコンピュータプログラム製品であって、
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体と、
コンピュータ命令と、を備え、
前記コンピュータ命令は、
結合条件が満たされる場合に容量的に結合するようにトランスミッタ及びレシーバを構成させ、
前記レシーバにより受信される受信信号が前記トランスミッタにより送信される送信信号に一致するか否かを判定させる、コンピュータプログラム製品。

Claims (35)

1. センサであって、
   第１結合条件が満たされる場合に容量的に結合するように構成された第１トランスミッタ及び第１レシーバと、
   第２結合条件が満たされる場合に容量的に結合するように構成された第２トランスミッタ及び第２レシーバと、
   前記第１レシーバにより受信される第１受信信号が前記第１トランスミッタにより送信される第１送信信号と一致するか否か、及び、前記第２レシーバにより受信される第２受信信号が前記第２トランスミッタにより送信される第２送信信号と一致するか否か、を判定するように構成された回路と、を備えるセンサ。
2. 請求項１に記載のセンサであって、
   前記回路は、さらに、出力信号を生成するように構成され、
   前記出力信号は、前記第１受信信号が前記第１送信信号と一致し、前記第２受信信号が前記第２送信信号と一致する場合には第１の状態を示す、センサ。
3. 請求項１に記載のセンサであって、
   前記第１トランスミッタと前記第１レシーバとが近接する場合に、前記第１結合条件が満たされ、前記第２トランスミッタと前記第２レシーバとが近接する場合に、前記第２結合条件が満たされる、センサ。
4. 請求項３に記載のセンサであって、
   前記第１トランスミッタ及び前記第２トランスミッタと、前記第１レシーバ及び前記第２レシーバとが異なる面上に配置される、センサ。
5. 請求項１に記載のセンサであって、
   第１受動カプラが前記第１トランスミッタ及び前記第１レシーバに近接する場合に、前記第１結合条件が満たされ、第２受動カプラが前記第２トランスミッタ及び前記第２レシーバに近接する場合に、前記第２結合条件が満たされる、センサ。
6. 請求項５に記載のセンサであって、
   前記第１トランスミッタ及び前記第２トランスミッタと、前記第１レシーバ及び前記第２レシーバとが、ほぼ単一面内に配置される、センサ。
7. 請求項５に記載のセンサであって、
   前記第１受動カプラと前記第２受動カプラのそれぞれは導電体を備える、センサ。
8. 請求項５に記載のセンサであって、
   前記第１受動カプラと前記第２受動カプラは、十字型又は鍵型に配置されている、センサ。
9. 請求項５に記載のセンサであって、
   前記第１受動カプラと前記第２受動カプラの一方は、複数の部品を有する、センサ。
10. 請求項９に記載のセンサであって、
    前記複数の部品は、電気的に接続されている、センサ。
11. 請求項５に記載のセンサであって、
    前記第１受動カプラと前記第２受動カプラのそれぞれは、接続された複数の部品を有する、センサ。
12. 請求項１に記載のセンサであって、
    前記回路は、さらに、前記第１送信信号と前記第２送信信号を生成するように構成される、センサ。
13. 請求項１に記載のセンサであって、
    前記回路は、さらに、前記センサの感度範囲を調節する回路を備える、センサ。
14. 請求項１に記載のセンサであって、
    前記回路は、さらに、デューティ・サイクルに応じて前記センサがオン／オフされるように、スリープとウェイクのデューティ・サイクルを利用する、センサ。
15. 請求項１に記載のセンサであって、
    前記回路は、さらに、前記第１トランスミッタ及び前記第２トランスミッタと前記第１レシーバ及び前記第２レシーバとの間の容量結合を補償するように構成されている、センサ。
16. 請求項１に記載のセンサであって、
    差動構成を備える、センサ。
17. 請求項１に記載のセンサであって、
    前記回路は集積回路を備える、センサ。
18. センサを提供する方法であって、
    第１結合条件が満たされる場合に容量的に結合するように第１トランスミッタ及び第１レシーバを構成する工程と、
    第２結合条件が満たされる場合に容量的に結合するように構成された第２トランスミッタ及び第２レシーバを構成する工程と、
    前記第１レシーバにより受信される第１受信信号が前記第１トランスミッタにより送信される第１送信信号に一致するか否か、及び、前記第２レシーバにより受信される第２受信信号が前記第２トランスミッタにより送信される第２送信信号と一致するか否か、を判定するように回路を構成する工程と、を備える方法。
19. センサを提供するためのコンピュータプログラムであって、
    コンピュータ命令を備え、
    前記コンピュータ命令は、
    コンピュータに、第１結合条件が満たされる場合に容量的に結合するように第１トランスミッタ及び第１レシーバを構成させ、
    前記コンピュータに、第２結合条件が満たされる場合に容量的に結合するように構成された第２トランスミッタ及び第２レシーバを構成させ、
    前記コンピュータに、前記第１レシーバにより受信される第１受信信号が前記第１トランスミッタにより送信される第１送信信号に一致するか否か、及び、前記第２レシーバにより受信される第２受信信号が前記第２トランスミッタにより送信される第２送信信号と一致するか否か、を判定させる、コンピュータプログラム。
20. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記回路は、さらに、出力信号を生成するように構成され、
    前記出力信号は、前記第１受信信号が前記第１送信信号と一致し、前記第２受信信号が前記第２送信信号と一致する場合には第１の状態を示す、方法。
21. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記第１トランスミッタと前記第１レシーバとが近接する場合に、前記第１結合条件が満たされ、前記第２トランスミッタと前記第２レシーバとが近接する場合に、前記第２結合条件が満たされる、方法。
22. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記第１トランスミッタ及び前記第２トランスミッタと、前記第１レシーバ及び前記第２レシーバとが異なる面上に配置される、方法。
23. 請求項１８に記載の方法であって、
    第１受動カプラが前記第１トランスミッタ及び前記第１レシーバに近接する場合に、前記第１結合条件が満たされ、第２受動カプラが前記第２トランスミッタ及び前記第２レシーバに近接する場合に、前記第２結合条件が満たされる、方法。
24. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記第１トランスミッタ及び前記第２トランスミッタと、前記第１レシーバ及び前記第２レシーバとが、ほぼ単一面内に配置される、方法。
25. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記第１受動カプラと前記第２受動カプラのそれぞれは導電体を備える、方法。
26. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記第１受動カプラと前記第２受動カプラは、十字型又は鍵型に配置されている、方法。
27. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記第１受動カプラと前記第２受動カプラの一方は、複数の部品を有する、方法。
28. 請求項２７に記載の方法であって、
    前記複数の部品は、電気的に接続されている、方法。
29. 請求項２３に記載の方法であって、
    前記第１受動カプラと前記第２受動カプラのそれぞれは、接続された複数の部品を有する、方法。
30. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記回路は、さらに、前記第１送信信号と前記第２送信信号を生成するように構成される、方法。
31. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記回路は、さらに、前記センサの感度範囲を調節する回路を備える、方法。
32. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記回路は、さらに、デューティ・サイクルに応じて前記センサがオン／オフされるように、スリープとウェイクのデューティ・サイクルを利用する、方法。
33. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記回路は、さらに、前記第１トランスミッタ及び前記第２トランスミッタと前記第１レシーバ及び前記第２レシーバとの間の容量結合を補償するように構成されている、方法。
34. 請求項１８に記載の方法であって、
    差動構成を備える、方法。
35. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記回路は集積回路を備える、方法。

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