JP7210633B2 - 容量ボタン上の水ロバスト性および検出 - Google Patents

容量ボタン上の水ロバスト性および検出 Download PDF

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Description

（優先権）
本出願は、２０１６年３月２９日に出願された米国仮出願第６２／３１４，８８６号に対して優先権を主張する。上記文献は、全ての目的のためにここで参照することによって本明細書において援用される。
（技術分野）
本開示は、近接およびタッチ感知に関し、より具体的には、容量ボタン上の水ロバスト性および検出に関する。
（背景）
多くの異なるタッチ、近接、およびジェスチャ検出デバイスが、異なる用途において使用するために利用可能である。例えば、種々の容量タッチ検出技術は、本願の譲受人から利用可能である。これらのデバイスは、容量分圧（ＣＶＤ）または充電時間測定技法の原理に基づいて機能する。例えば、「ｍＴｏｕｃｈＴＭ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｖｉｄｅｒ」と題され、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．によって発行されたアプリケーションノートＡＮ１４７８を参照されたい。アプリケーションノートＡＮ１３７５は、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．によって発行された「Ｓｅｅ Ｗｈａｔ Ｙｏｕ Ｃａｎ Ｄｏ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＣＴＭＵ」を開示している。タッチおよび近接感知ボタンは、通常、低処理電力を伴う非常にローエンドのマイクロコントローラによって遂行される。典型的には、最も単純かつ簡単なソリューションが、選択されることになる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
命令を含有する少なくとも１つのコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによってロードおよび実行されると、前記プロセッサに、
複数のセンサ測定値から第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第１の累積された値の中に累積することと、
前記第１の累積された値を第１の累積された値の閾値に対して比較することと、
前記第１の累積された値が前記第１の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、センサが接近されたかどうかを識別することと
をさせる、媒体。
（項目２）
前記高域通過フィルタリング前または後に、前記センサ測定値の第１の低域通過フィルタリングを生じさせるための命令をさらに備える、項目１に記載の媒体。
（項目３）
前記プロセッサに、
前記複数のセンサ測定値から第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
前記第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第２の累積された値の中に累積することと、
前記第２の累積された値を第２の累積された値の閾値に対して比較することと、
前記第２の累積された値が前記第２の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、前記センサが接近されたかどうかを識別することと
をさせるための命令をさらに備える、項目１または２に記載の媒体。
（項目４）
前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスは、センサ測定値間の微分のシーケンスを算出することによって算出される、前記項目のうちの１項に記載の媒体。
（項目５）
前記プロセッサに、
前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスがその符号を変化するとき、または
前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを低域通過フィルタリングする結果がその符号を変化するとき、
前記第１の累積された値をリセットさせるための命令をさらに備える、前記項目のうちの１項に記載の媒体。
（項目６）
前記第１の累積された値のリセットの数をカウントするための命令をさらに備え、所与のリセットは、定義された時間間隔の間、前記第１の累積された値が累積閾値を超えた後に生じる、項目５に記載の媒体。
（項目７）
前記プロセッサに、前記高域通過フィルタリングされたシーケンスがリセット閾値に到達するとき、前記第１の累積された値をリセットさせるための命令をさらに備える、前記項目のうちの１項に記載の媒体。
（項目８）
前記プロセッサに、ユーザ定義されたトリガヒステリシス閾値を伴うシュミットトリガの中に前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを入力させるための命令をさらに備え、前記第１の累積された値は、前記シュミットトリガ出力が可能性として考えられる２つの出力レベルの１つの事前に定義されたレベルにあるときにリセットされる、前記項目のうちの１項に記載の媒体。
（項目９）
前記プロセッサに、前記定義された時間間隔内の前記累積された値のリセットの数をカウント閾値と比較することを通して、移動する水滴が前記センサ上に存在するかどうかを判定させるための命令をさらに備える、項目６に記載の媒体。
（項目１０）
前記プロセッサに、前記センサ測定値を通して、移動する水滴が前記センサ上に存在するかどうかを判定させるための命令をさらに備える、前記項目のうちの１項に記載の媒体。
（項目１１）
前記プロセッサに、移動する水滴が前記センサ上に存在するかどうかに基づいて、前記センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスさせるための命令をさらに備える、前記項目のうちの１項に記載の媒体。
（項目１２）
前記プロセッサに、前記第１の累積された値が減少したかどうかに基づいて、前記センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスさせるための命令をさらに備える、前記項目のうちの１項に記載の媒体。
（項目１３）
前記プロセッサに、移動する水滴が前記センサ上に存在するかどうかに基づいて、前記センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスするための時間を延長させるための命令をさらに備える、前記項目のうちの１項に記載の媒体。
（項目１４）
装置であって、
プロセッサと、
命令を含有する少なくとも１つのコンピュータ可読媒体と
を備え、
前記命令は、プロセッサによってロードおよび実行されると、前記プロセッサに、
複数のセンサ測定値から第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第１の累積された値の中に累積することと、
前記第１の累積された値を第１の累積された値の閾値に対して比較することと、
前記第１の累積された値が前記第１の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、センサが接近されたかどうかを識別することと
をさせる、装置。
（項目１５）
前記高域通過フィルタリング前または後に、前記センサ測定値の第１の低域通過フィルタリングを生じさせるための命令をさらに備える、項目１４に記載の装置。
（項目１６）
前記プロセッサに、
前記複数のセンサ測定値から第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
前記第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第２の累積された値の中に累積することと、
前記第２の累積された値を第２の閾値に対して比較することと、
前記第２の累積された値が前記第２の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、前記センサが接近されたかどうかを識別することと
をさせるための命令をさらに備える、項目１４または１５に記載の装置。
（項目１７）
前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスは、センサ測定値間の微分のシーケンスを算出することによって算出される、項目１４－１６のうちの１項に記載の装置。
（項目１８）
前記プロセッサに、
前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスがその符号を変化するとき、または
前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを低域通過フィルタリングする結果がその符号を変化するとき、
前記第１の累積された値をリセットさせるための命令をさらに備える、項目１４－１７のうちの１項に記載の装置。
（項目１９）
前記第１の累積された値のリセットの数をカウントするための命令をさらに備え、所与のリセットは、定義された時間間隔の間、前記第１の累積された値が累積閾値を超えた後に生じる、項目１８に記載の装置。
（項目２０）
前記プロセッサに、高域通過フィルタリングされたシーケンスがリセット閾値に到達するとき、前記第１の累積された値をリセットさせるための命令をさらに備える、項目１４－１９のうちの１項に記載の装置。
（項目２１）
前記プロセッサに、ユーザ定義されたトリガヒステリシス閾値を伴うシュミットトリガの中に前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを入力させるための命令をさらに備え、前記第１の累積された値は、前記シュミットトリガ出力が可能性として考えられる２つの出力レベルの１つの事前に定義されたレベルにあるときにリセットされる、項目１４－２０のうちの１項に記載の装置。
（項目２２）
前記プロセッサに、前記定義された時間間隔内の前記累積された値のリセットの数をカウント閾値と比較することを通して、移動する水滴が前記センサ上に存在するかどうかを判定させるための命令をさらに備える、項目１４－２１のうちの１項に記載の装置。
（項目２３）
前記プロセッサに、前記センサ測定値を通して、移動する水滴が前記センサ上に存在するかどうかを判定させるための命令をさらに備える、項目１４－２２のうちの１項に記載の装置。
（項目２４）
前記プロセッサに、移動する水滴が前記センサ上に存在するかどうかに基づいて、前記センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスさせるための命令をさらに備える、項目１４－２３のうちの１項に記載の装置。
（項目２５）
前記プロセッサに、前記第１の累積された値が減少したかどうかに基づいて、前記センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスさせるための命令をさらに備える、項目１４－２４のうちの１項に記載の装置。
（項目２６）
前記プロセッサに、移動する水滴が前記センサ上に存在するかどうかに基づいて、前記センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスするための時間を延長させるための命令をさらに備える、項目１４－２５のうちの１項に記載の装置。
（要約）
本開示の実施形態は、命令を含有する、少なくとも１つのコンピュータ可読媒体を含み、命令は、プロセッサによってロードおよび実行されると、プロセッサに、複数のセンサ測定値の第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別させる。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第１の累積された値の中に累積させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第１の累積された値を累積されたセンサ測定値または値の第１の閾値に対して比較させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第１の累積された値が累積されたセンサ測定値または値の第１の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、センサが接近されたかどうかを識別させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、高域通過フィルタリングの前または後に、センサ測定値の第１の低域通過フィルタリングを生じさせてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、複数のセンサ測定値の第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別させるための命令を含んでもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第２の累積された値の中に累積させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第２の累積された値を累積されたセンサ測定値または値の第２の閾値に対して比較させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第２の累積された値が累積されたセンサ測定値または値の第２の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、センサが接近されたかどうかを識別させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、センサ測定値間の微分を算出することによって、第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスを算出させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスがその符号を変化するとき、第１の累積された値をリセットさせてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、高域通過フィルタリングされたシーケンスを低域通過フィルタリングする結果がその符号を変化するとき、値をリセットさせてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第１の累積された値のリセットの数をカウントさせてもよく、所与のリセットは、定義された時間間隔の間、第１の累積された値が累積閾値を超えた後に生じる。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、高域通過フィルタリングされたシーケンスがリセット閾値に到達するとき、第１の累積された値をリセットさせてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、高域通過フィルタリングされたシーケンスまたは第１の低域通過フィルタによって事前処理されるセンサ測定値を、ユーザ定義されたトリガヒステリシス閾値を伴うシュミットトリガの中に入力させてもよく、第１の累積された値は、シュミットトリガ出力が可能性として考えられる２つの出力レベルの１つの事前に定義されたレベルにあるときにリセットされる。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、定義された時間間隔内の累積された値のリセットの数をカウント閾値と比較することを通して、移動する水滴がセンサ上に存在するかどうかを判定させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、センサ測定値を通して、移動する水滴がセンサ上に存在するかどうかを判定させてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、移動する水滴がセンサ上に存在するかどうかに基づいて、センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスさせてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、第１の累積された値が減少したかどうかに基づいて、センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスさせてもよい。前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、命令はさらに、プロセッサに、移動する水滴がセンサ上に存在するかどうかに基づいて、センサが接近されたかどうかの識別をデバウンスするための時間を延長させてもよい。
本開示の実施形態は、上記のコンピュータ可読媒体の実施形態のいずれかの命令を実行するためのプロセッサを含む、装置を含む。
本開示の実施形態は、上記の装置またはプロセッサの実施形態のいずれかによって行われる、方法を含む。
図１は、本開示の実施形態による、容量センサ上のタッチおよび近接感知のための例示的システムの例証である。 図２は、本開示の実施形態による、２つの積分器を図示する。 図３は、本開示の実施形態による、センサ読取値の例証である。 図４は、本開示の実施形態による、高速タッチ、低速タッチ、および降雨または水滴形成に対するシステムの動作を図示する。 図５は、本開示の実施形態による、状態マシンの動作のより詳細な例証である。 図６は、本開示の実施形態による、状態マシンの動作の別のより詳細な例証である。 図７は、本開示の実施形態による、タッチを検出するための例示的方法を図示する。 図８は、本開示の実施形態による、センサ、低域通過フィルタ、高域通過フィルタ、累積器、および状態マシンを図示する。
（詳細な説明）
図１は、本開示の実施形態による、容量センサ上のタッチおよび近接感知のための例示的システム１００の例証である。一実施形態では、システム１００は、水または他の水滴がセンサ上に存在する間、タッチおよび近接感知を行い得る。別の実施形態では、水または他の水滴は、タッチおよび近接検出に考慮され得るが、存在するものとして明示的に識別され得ない。そのような実施形態は、したがって、存在する水または他の水滴に対してロバストなタッチおよび近接検出を遂行し得る。さらに別の実施形態では、システム１００は、水または他の水滴の明示的検出をタッチおよび近接感知の中に組み込んでもよい。さらなる実施形態では、システム１００は、そうでなければタッチまたは近接のフォールスポジティブ検出を生じさせ得る、降雨等の水または移動する水滴を識別し得る。本明細書の実施例は、降雨を使用し得るが、任意の移動する水の検出が、行われてもよい。水または他の水滴は、システム１００内のセンサ上に存在し得る。システム１００は、そのセンサ上の水または他の水滴の存在をロバストに対処し得る。センサは、容量センサを含んでもよい。容量センサ上のタッチまたは接近検出は、センサを囲繞し得る、水または他の水滴等の伝導性材料に非常に敏感であり得る。屋外用途では、水は、システム１００に関するロバストな感知の主な懸念であり得る。センサ上の水、特に、センサ上の降雨等の移動する水は、システム１００の構成がそのような水または他の水滴に対処しない場合、センサ測定値を狂わせ、システム１００内に誤ったタッチまたは接近検出を生じさせ得る。
システム１００は、任意の好適なタッチまたは近接感知システムのために実装されてもよい。例えば、システム１００は、降雨または凝結等の要素が水滴をセンサの表面上に生じさせ得る屋外で、容量タッチまたは近接感知システムを実装してもよい。そのようなシステムは、単なる実施例として、自動販売機、現金自動預払機、またはセキュリティシステム上のボタンもしくはキーパッドの下のセンサを含んでもよい。さらに、そのようなシステムは、キオスク、タブレット、コンピュータ、モバイルデバイス、または他の好適な電子デバイス上のタッチスクリーン、仮想キーパッド、または類似入力を含んでもよい。加えて、そのようなシステムは、タッチもしくは近接感知が行われる、自動車のドアハンドル、レバー、ノブ、または任意の他の機械的もしくは電気機械的物体を含んでもよい。システムはまた、白物家電、洗濯機、台所機器、レンジフード、またはコーヒーマシン内に実装されてもよい。
一実施形態では、システム１００は、同一感知データを累積または積分するように構成される、１つ以上の積分器のセットとともに実装されてもよい。積分器は、経時的に変動するカットオフ周波数および微分を用いた低域通過フィルタリング等の事前処理を受けたデータを積分または累積してもよい。セット内の各積分器は、オリジナル感知データの同一セットに適用される低域通過フィルタリングの量ならびに差異が求められる低域通過フィルタリングされたデータ間の時間に従って変動し得る。システム１００内の積分器は、例えば、微分されたデータが増加する間、低域通過フィルタリングおよび微分された測定値を累積し得、積分器は、微分されたデータが減少すると、リセットされる。積分器のセットは、１つ以上のセンサからの入力を受け取り得る。積分器のセットは、データセットに適用される異なる量の低域通過フィルタリングまたは差異が求められる低域通過フィルタリングされたデータ間の異なる時間もかかわらず、同一センサまたは複数のセンサからの事前に処理されたデータを積分もしくは累積し得る。積分器によってコンパイルされた値は、タッチまたは接近を検出するために使用されてもよい。値は、例えば、状態マシンによって評価されてもよい。これは、センサ測定値の単純比較が閾値に対して行われ得る、他のソリューションと異なり得。一実施形態では、積分器は、水がセンサの表面上に存在する、または移動しているかどうかを明示的もしくは暗示的に判定するために使用される、値を累積するように構成されてもよい。そのような判定は、例えば、状態マシンによって行われてもよい。別の実施形態では、積分器によって生産された値に行われるタッチまたは接近検出分析は、水が存在する、もしくは移動しているかどうかを考慮に入れてもよい。
一実施形態では、積分器は、低域通過フィルタリングおよび微分が感知データに適用された後、感知データを積分または累積してもよい。別の実施形態では、第１の積分器は、微分に先立って、低域通過フィルタリングを伴わずに、感知データを積分または累積してもよい一方、第２の積分器および付加的積分器は、同一感知データを積分または累積してもよいが、低域通過フィルタリングが、微分に先立って、感知データに適用される。異なる積分器は、異なる低域通過フィルタリングが適用され、差異が求められる低域通過フィルタリングされたデータ間の異なる時間を伴う、感知データを積分してもよい。例えば、第１の積分器は、小量の低域通過フィルタリングが適用される、感知データを積分または累積してもよい一方、第２の積分器は、大量の低域通過フィルタリングが適用される、同一感知データを積分または累積してもよい。低域通過フィルタリングが強いほど、所与の累積器によって検出され得る、接近およびタッチは、より低速となる。特定の積分器に適用される低域通過フィルタリングの量は、検出またはロバストに管理されるべき特定の条件に従って、もしくはセンサの特性に従って、設定されることができる。低域通過フィルタリングは、例えば、累積のために利用可能なデータのサブセットのみを選択することを含んでもよい。例えば、低域通過フィルタリングを伴わないデータは、サンプルレートにおいて取得される、所与のセンサから利用可能な限りの多くのデータ要素を含み得る。２つのそのようなデータ要素の差異の累積は、オリジナルサンプルレートによって定義された連続瞬間におけるデータ要素の差異を算出することによって行われ得る。低域通過フィルタリングを伴うデータは、いくつかのサンプルが省略される、データを含み得る。例えば、１つおきのデータ要素のみが、サンプルレートを半分に効果的に分割するように考慮され得る。他の実施例では、ｎ番目おきの低域通過フィルタリングされたデータ要素が、使用されてもよい。さらに他の実施例では、データ要素の差異の累積は、現在のデータ単位および現在のデータ単位からＬサンプル前のデータ単位に対して行われてもよい。
前述のように、容量センサにおけるタッチの検出は、他のソリューションでは、センサからの測定された信号と固定閾値を比較することによって、自明に達成される。しかしながら、システム１００の積分器は、ゼロレベルの低速更新を考慮してもよい。ゼロレベルは、身体の接近またはタッチが存在しないときのシステム１００センサからの信号の測定レベルを表し得る。ゼロレベルは、ベースラインレベルまたは周囲レベルとも称され得る。いくつかの状況では、測定された値における低速ドリフトを考慮するために、ゼロレベルの低速更新がシステム１００内に存在し得る。そのようなドリフトは、温度、電磁信号、もしくは環境からの干渉の変化、またはセンサの表面を構成する材料からの変化によって生じ得る。さらに、水が落下する、または凝結がセンサ上に形成されるとき、センサからの測定された信号レベルは、高速様式で変化し得る。したがって、ベースライン測定値の調節を試みるシステムでも、そのような水滴条件をタッチとして誤って認識し得る。
システム１００は、タッチまたは近接表面上に水滴が存在する、もしくは移動しているかどうかを考慮に入れながら、タッチまたは近接を認識するための任意の好適な様式で実装されてもよい。システム１００は、センサ１０６等の任意の好適な数および種類のタッチまたは近接センサを含んでもよい。センサ１０６は、物体１１４がセンサ１０６に接近またはタッチすると測定値を変化させる、好適な電子デバイスによって実装されてもよい。測定値は、電圧、現在の、または他の物理的現象を含む、センサからの任意の好適なデータ表現であることができる。測定値はまた、交互性質であり、例えば、２つの信号レベル間で交互してもよい。センサ１０６と物体１１４の接近またはタッチは、交互する測定信号間の信号レベルのうちの少なくとも１つの変化をもたらす。物体１１４は、例えば、手、指、スタイラス、またはその一部を含んでもよい。センサ１０６は、物体１１４の近接またはタッチに従って、測定信号を生産してもよい。センサ１０６は、経時的に変動する、ベースライン測定値を生産してもよい。さらに、センサ１０６は、水滴がセンサ１０６の表面上に形成されると、または水滴がシステム１００の表面上に形成され、物体１１４が、センサ１０６とも接触または近接している間、そのような水滴が表面と接触すると変動する、測定値を生産してもよい。そのような水滴は、例えば、凝結、降雨１１０、または別の源から形成され得る。センサ１０６は、ユーザインターフェース１１２内に含まれてもよい。ユーザインターフェース１１２は、例えば、より大きいタッチスクリーン、ボタン、レバー、ハンドルを含んでもよい。センサ１０６の測定出力に影響を及ぼす水滴は、ユーザインターフェース１１２と接触し得る。
センサ１０６からの出力信号は、前述のようなデータ事前に処理のための機構を含む積分器を形成する、アナログ回路、デジタル回路、またはそれらの組み合わせにルーティングされてもよい。アナログ／デジタルコンバータが、最初に、出力信号を、本開示の教示によるアクションを行うために分析および操作され得る、デジタル測定値に変換するために使用されてもよい。したがって、積分器は、アナログまたはデジタル回路の任意の好適な組み合わせで実装されてもよい。例えば、積分器は、完全または部分的に、好適なカウンタおよび論理回路によって実装されてもよい。別の実施例では、積分器は、メモリ１０４に結合されるプロセッサ１０２内に実装される回路によって実装されてもよい。そのような実施例では、システム１００の積分器および他の動作は、プロセッサ１０２によってロードおよび実行されると、プロセッサ１０２に、本開示に説明されるようなシステム１００の機能性を行わせる、メモリ１０４内の命令によって実装されてもよい。プロセッサ１０２は、例えば、８ビットマイクロコントローラまたはそのプロセッサを含んでもよい。メモリ１０４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、もしくはフラッシュ等の揮発性または不揮発性メモリを含んでもよい。
センサ１０６は、任意の好適な周波数において、ポーリングされる、または離散測定値を表す、新しい信号を発生させてもよい。例えば、センサ１０６は、約数百ヘルツのレートで新しい信号を発生させてもよい。
システム１００内に実装される積分器１１６は、センサ１０６によって経時的に提供される値を記録してもよい。特に、積分器１１６は、センサ１０６によって提供される値の微分値を記録してもよく、第１の時間における値と第２の時間における値との間の差異が、記録される。種々のレベルの積分器１１６が、センサ１０６を通して、システム１００の表面上の水滴を検出してもよく、タッチまたは近接が同一センサ１０６を通して感知されると、それを検出してもよい。積分器動作からの具体的推論は、状態マシン１０８を通して制御されてもよい。状態マシン１０８および積分器１１６は、プロセッサ１０２による実行のためのメモリ１０４内の命令によって含む、アナログまたはデジタル回路の任意の好適な組み合わせで実装されてもよい。
システム１００は、積分器１１６および状態マシン１０８を通して、タッチのみではなく、水がセンサ１０６上に存在する、または移動しているかどうかも判定するように構成されてもよい。故に、例えば、車のドアハンドル内のシステム１００の使用は、車自体のための降雨インジケータとして使用されることができる。自動車のための他の降雨インジケータは、車を始動からある時間後または最小車速時の降雨のみを検出し得る。光学または赤外線センサと比較して、センサ１０６が容量センサとして実装されると、典型的には、より低い電力消費を有し、特に、キーレスエントリ目的のために起動しているとき、特に、車が駐車されているとき、降雨を持続的に検出する。故に、エンジンを始動させる前の降雨検出の履歴から、例えば、車が動き出す前に、フロントガラスまたはリヤウィンドウから雨を前もって拭き取ることが有用もしくは必要であるかどうかが推定されることができる。また、車が駐車中のとき、降雨インジケーションは、降雨のとき、屋根または窓を閉鎖するために使用されることができる。フロントガラスにおける光学または赤外線センサと比較して、タッチまたは接近検出のための両フロントドアにおける容量センサを有することはまた、風条件下での降雨の方向にかかわらず、降雨がドアのハンドルのうちの少なくとも１つにおいて検出されることを確実にする。センサ１０６はまた、例えば、降雨が始まると、屋根の窓の自動閉鎖するための降雨検出またはインジケーションの主要目的を果たすことができる。そのような窓はまた、家または建物にも存在し得る。
図２は、本開示の実施形態による、２つの積分器を図示する。２つの積分器が示されるが、任意の好適な数および階層の積分器が、使用されてもよい。第１の積分器である、レベル１積分器２０４は、信号をセンサ１０６から受信してもよい。より具体的には、レベル１積分器２０４は、センサ１０６からの異なる時間の値の間における微分入力を見出す比較器２０６によって修正される、センサ１０６からの入力を受信してもよい。例えば、時間ｔでは、センサ１０６は、測定信号値を出力し得る。本値は、メモリ２０８内に記憶されてもよい。時間（ｔ－１）において以前に記録された値が、読み出され、新しく取得された値に対して比較されてもよい。比較器２０６は、センサ１０６からの新しい値と時間（ｔ－１）において直前に記憶された値の差異を反映させる値を発行してもよい。微分値は、レベル１積分器２０４内に累積されてもよい。微分値を累積することによって、センサ１０６の公称出力に影響を及ぼす、温度および電磁雑音等の低速変化条件が、考慮され得る。比較器２０６は、好適なアナログもしくはデジタル回路またはプロセッサによって実行される命令によって実装されてもよい。
一実施形態では、レベル１積分器２０４は、微分読取値Δ１が正またはゼロと等しい場合、１つの時間から次の時間（ｔ対ｔ－１）において検出されたセンサ読取値における変化（Δ１＝ｘｔ－ｘｔ－１）を累積するように構成されてもよい。さらに、レベル１積分器２０４は、センサ読取値をレベル２積分器２０２等の別の積分器に転送するように構成されてもよい。レベル２積分器２０２では、値は、好適なアナログもしくはデジタル回路またはプロセッサによって実行される命令によって実装され得る、別の比較器２１０を介して評価されてもよい。さらに、微分センサ読取値は、メモリ２１２に記憶されてもよい。
別の実施形態では、レベル１積分器２０４は、それが受信する微分センサ入力が負である場合、累積された値をリセットしてもよい。さらに別の実施形態では、レベル１積分器２０４は、それが受信する微分入力が閾値を下回る場合、累積された微分値をリセットしてもよい。
同様に、レベル２積分器２０２は、その独自の入力の微分を累積してもよい。レベル２積分器２０２への入力は、比較器２１０によって判定されてもよい。比較器２１０では、センサ１０６からの異なる時間の値の間の微分入力が、判定されてもよい。比較のために比較器２１０によって選択された値は、比較器２０６によって選択されるものと異なってもよい。一実施形態では、時間ｔにおいて、時間（ｔ－Ｌ）において以前に記録された測定値が、読み出され、新しく取得された測定値に対して比較されてもよい。比較器２１０は、センサ１０６からの新しい値と時間（ｔ－Ｌ）において以前に記憶された値の差異を反映させる値を発行してもよい。微分値は、レベル２積分器２０２において累積されてもよい。Ｌの値は、１を上回り得る。値は、種々の条件におけるシステムの応答に対する設計選択肢に従って選択されてもよい。Ｌの値を上回るほど、接近が生じたかどうかを評価する際に使用されるルックバックが長くなる。
したがって、一実施形態では、レベル２積分器２０２は、異なる時点において求められた測定値間の微分を入力として受け取ってもよく、少なくとも１つの測定値の間隙が、入力点との間で生じる。別の実施形態では、比較器２１０によって確認される微分が、正またはゼロと等しい場合、本微分は、レベル２積分器２０２内で累積されてもよい。しかしながら、比較器２１０によって確認される微分が、負である場合、レベル２積分器２０２によって累積される値は、ゼロに設定されてもよい。
累積することによって、レベル２積分器２０２およびレベル１積分器２０４は、そのような微分が正値であるとき、入力微分値を現在までの合計に加算してもよい。さらに、レベル２積分器２０２およびレベル１積分器２０４は、入力微分値が負であるとき、現在までの合計をリセットしてもよい。現在までの合計または積分器２０２、２０４のそれぞれにおいて累積された値は、タッチまたは接近が生じたかどうかを判定するために使用されてもよい。レベル１積分器２０４における現在までの合計または累積された値は、最後のリセット以降の微分センサ読取値の累積された合計を定義する閾値に対して比較されてもよい。そのような閾値は、閾値Ｔ１と称され得る。閾値は、実験結果に従って設定されてもよい。さらに、レベル２積分器２０２における現在までの合計または累積された値も、最後のリセット以降の微分センサ読取値の累積された合計を定義する閾値に対して比較されてもよい。そのような閾値は、閾値Ｔ２と称され得る。一実施形態では、積分器２０２、２０４のいずれかまたは両方がその個別の閾値に到達する場合、タッチまたは判定が、識別され得る。
したがって、一実施形態では、積分器はそれぞれ、微分測定入力を累積してもよく、累積された値は、測定値が増加するにつれて増加するが、測定値が減少するとリセットされる。
別の実施形態では、積分器は、微分が、非ゼロの場合でも、閾値未満になるまで、微分測定値を累積してもよい。さらに別の実施形態では、積分器は、微分測定入力を累積してもよく、接近またはタッチは、測定信号を減少させる。そのような場合では、信号、閾値、およびベースラインの正および負側面は、逆転され得る。累積器は、微分がゼロを上回るとリセットされてもよい。
故に、シュミットトリガが、採用されてもよく、累積器は、微分入力信号が累積器出力の符号と反対符号であるときにリセットされる。
積分器２０２、２０４の値は、信号内の単調偏移を明らかにし得る。信号内のそのような単調偏移は、物体１１４によるタッチまたは近接を表し得る。積分器２０２の出力が、閾値に対して比較されてもよい。積分器２０２の出力が、閾値を上回る場合、センサ読取値は、タッチと見なされ得る。本出力は、所与の時間におけるセンサ読取値の変化であってもよい。
図３は、本開示の実施形態による、センサ読取値の例証である。グラフ３０２は、本開示の教示を実装していない、タッチまたは近接センサの動作を図示し得る。一実施形態では、グラフ３０４は、システム１００の動作を図示し得る。グラフ３０２、３０４は、例えば、秒、分、または時間で図示される時間に対する、タッチまたは近接センサ（センサ１０６等）から受信された測定信号を図示し得る。グラフ３０２、３０４内の下層測定信号は、同一であり得る。各グラフ上のドットは、「押下」として示される、タッチまたは接近が識別されたときを図示し得る。したがって、グラフ３０２、３０４は、他のシステムと本発明の実施形態との間の同一センサ信号の解釈における差異を反映させる。
グラフ３０２、３０４のそれぞれにおける開始から１８２秒直後まで、タッチまたは近接センサ（センサ１０６等）は、乾燥した状態であり得る。グラフ３０２、３０４のそれぞれにおける１８２秒後、タッチまたは近接センサの表面は、降雨または別様にその上に形成される水滴を有し得る。
１８２秒前、タッチが、両システムにおいてセンサ上に行われ得る。これらは、グラフ３０２、３０４のそれぞれにおけるドットによって示される。グラフ３０２、３０４内の測定値の各ピークは、センサ１０６と物体のタッチまたは近接近を反映させ得る。グラフ３０４に示されるように、システム１００は、１８２秒前に各ピークにおいて単一タッチまたは接近を正確に検出し得る。グラフ３０２に示されるように、他のシステムも、１８２秒前に各ピークにおいてタッチまたは接近を検出し得る。しかしながら、いくつかのバウンシング、エイリアシング、二重タッチ、または他の無関係なフォールスポジティブタッチもしくは接近検出が存在し得、複数のタッチが、単一測定ピークから識別されている。他のシステムは、測定信号自体が閾値に対して比較される、比較に依拠し得る。
しかしながら、１８２秒後、タッチは、センサ１０６上への降雨または水滴がその上に形成される間、センサから生じ得ない。故に、誤った測定信号が、センサ１０６からもたらされ得、これは、他のシステムによって、物体によるタッチまたは接近として正しくなく解釈され得る。センサ１０６からの移動するベースライン信号は、降雨または水滴が、グラフ３０２、３０４に示されるように、著しいスパイクを生じさせ得るため、他のシステムにおけるタッチのフォールスポジティブ検出を除去するために不十分であり得る。測定値におけるスパイクは、水滴によって生じる静電容量またはインピーダンスにおける変化に起因し得る。降雨に起因する測定値におけるスパイクは、１８２秒マーク前の実際のタッチまたは接近によって生じる測定値におけるスパイクよりさらに高くなり得る。
それにもかかわらず、システム１００は、そのようなフォールスポジティブを被り得ない。システム１００は、センサからの測定値を処理するためのその積分器の使用を通して、タッチを識別し得、タッチの特性である信号内の単調偏移を強調し得る。システム１００は、センサからの微分測定値を処理するためのその積分器の使用を通して、通常非単調である降雨または水によって生じる、ドリフトおよびスパイクをフィルタ除去し得る。
一実施形態では、システム１００は、降雨または水滴が、センサ１０６からの測定信号を評価するとき、センサ１０６上またはそれに隣接して存在する、もしくは移動しているかどうかを考慮するように構成されてもよい。別の実施形態では、システム１００は、降雨または水滴が、同一センサ１０６の測定信号を通して、センサ１０６上またはそれに隣接して存在する、もしくは移動しているかどうかの判定を行うように構成されてもよい。さらに別の実施形態では、システム１００は、センサ１０６からの測定信号を通して、降雨または水滴が、センサ１０６上またはそれに隣接して存在する、もしくは移動しているかどうかと、センサ１０６が、タッチまたは接近されたかどうかの判定を行うように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、システム１００は、センサ１０６からの現在までのベースラインまたは周囲測定値を使用せずに、センサ１０６がタッチまたは接近されたかどうかの判定を行うように構成されてもよい。他の実施形態では、システム１００は、後続解放を見出すためにタッチまたは接近検出に応じて調節される、ベースラインを利用するように構成されてもよい。
図４は、本開示の実施形態による、高速タッチ、低速タッチ、および降雨または水滴形成に対するシステム１００の動作を図示する。グラフ４０２は、センサ１０６から出力される測定信号ならびにシステム１００によって識別されるタッチおよび解放を図示し得る。グラフ４０４は、レベル１積分器２０４の出力を図示し得、接近が、積分器出力が閾値Ｔ１を超えるときに識別される。グラフ４０６は、レベル２積分器２０２の出力を図示し得、接近が、積分器出力が閾値Ｔ２を超えるときに識別される。接近検出後、測定信号は、タッチを検出するために、デバウンス周期の間、あるレベルを下回って降下してはならない。測定信号がタッチを検出するためにデバウンス周期の間に降下し得る最大量は、接近を識別したときの測定信号レベルに依存する。接近識別時、ベースライン値は、測定信号レベルからその出力がその閾値を超える積分器の積分器出力を差し引いたものに更新され得る。本ベースラインは、デバウンス周期の間、評価するために使用されてもよい。
約０秒から１秒直後まで、物体が、高速様式でセンサ１０６をタッチし、比較的に決定的様式で、初期タッチ、次いで、タッチの後続解放が発生することを意味し得る。物体とセンサ１０６の接近は、比較的に迅速であり、図４の高速タッチ部分におけるタッチ前に示されるように、センサ１０６によって生産される測定値の増加における鋭的傾きをもたらし得る。高速解放は、同様に、センサ１０６から離れる比較的に迅速かつ決定的移動を伴い、測定信号の高速降下をもたらし得る。
４秒直前から５秒直後まで、物体が、低速様式でセンサをタッチし、初期タッチが比較的にあまり決定的ではない様式で発生することを意味し得る。物体とセンサ１０６の接近は、比較的に低速であり、図４の低速タッチ部分におけるタッチ前に示されるように、センサ１０６によって生産された測定信号の増加におけるあまり著しくない傾きをもたらし得る。低速解放は、同様に、センサ１０６から離れる比較的に低速移動を伴い、解放が判定された後、雑音信号をもたらし得るが、物体は、まだ完全に離れて移動しておらず、依然として、センサ１０６によって生産された測定値に寄与する。
図４に図示される高速タッチと低速タッチとの合間に、雨がセンサ１０６上に落下し得る。示されるように、降雨は、他のシステムにタッチを報告させるであろう、ジャンプまたはスパイクを測定信号に生じさせ得る。
高速タッチに応じて、グラフ４０４に示されるように、レベル１積分器２０４は、センサ１０６からの測定値の急上昇する微分値を累積してもよい。これは、レベル１積分器２０４にその閾値Ｔ１を超えさせ得る。これは、システム１００に、接近またはタッチの主要インジケーションが生じたことを識別させ得る。
さらにまた、高速タッチに応じて、グラフ４０４に示されるように、レベル２積分器２０２は、センサ１０６からの測定値の急上昇する微分値を累積してもよい。これは、レベル２積分器２０２にその閾値Ｔ２を超えさせ得る。これはまた、システム１００に、接近またはタッチの主要インジケーションが生じたことを識別させ得る。
着目すべきこととして、グラフ４０４は、レベル２積分器２０２による累積がレベル１積分器２０４による累積より低速で上昇することを図示する。
一実施形態では、タッチが識別された後、レベル２積分器２０２およびレベル１積分器２０４による累積は、解放が識別されるまで一時停止してもよい。
降雨の周期の間、グラフ４０２に示される測定信号レベルにおけるスパイクは、そうでなければ、他のシステムにタッチを識別させ得る。しかしながら、迅速に降下する（かつその積分器が負入力に応じてリセットされる）測定レベルにおける非持続的変化を表す、そのようなスパイクが細いことを前提として、測定微分は、タッチまたは接近の識別をトリガするために十分な程度までシステム１００内で累積しない。
低速タッチの間、レベル１積分器２０４に、センサ１０６からの測定値の微分値を閾値Ｔ１を超えるレベルまで累積させるためには不十分な連続増加が測定値に存在する。物体とセンサ１０６の低速タッチまたは接近は、センサ１０６の出力における著しい上昇を生じさせ得ない。しかしながら、レベル２積分器２０２は、センサ１０６からの事前処理された（例えば、低域通過フィルタリングされた）出力の微分値を十分に累積し得る。微分入力値は全て、正であり、積分器のリセットを生じさせなかった。故に、低速タッチは、その閾値Ｔ２を超えるレベル２積分器２０２によって識別される。これは、システム１００に、タッチまたは接近が生じたことを識別させ得る。低速タッチの間の任意の所与の微分値は、その閾値Ｔ１を超えるためにレベル１積分器２０４には十分ではあり得ないが、センサ１０６からの信号の上昇の非単調性質は、任意の負入力（すなわち、負微分）をレベル２積分器２０２に生じさせ得ない。したがって、レベル２積分器２０２は、リセットせず、その事前処理された入力の累積を継続し得る。さらに、レベル２積分器２０２は、低域通過フィルタリングされたデータへの依拠に起因して、オリジナル入力信号のより長い漸次的変化を被り得る。したがって、レベル２積分器２０４は、値を累積し、その閾値Ｔ２に到達し、タッチまたは接近を識別し得る。
２つの積分器が、これらの例示的実施形態では示されるが、２つを上回る積分器が、積分器のセット内で使用されてもよい。全ての積分器は、異なるレベルの低域通過フィルタリング等の異なる事前処理にかかわらず、センサからの同一オリジナルデータから微分を累積してもよい。異なるレベルの低域通過フィルタリングは、複数の異なるタッチ速度を考慮し得る。異なる事前処理レベルを伴う複数の積分器を採用することによって、殆どまたは全く事前処理を伴わない積分器入力を使用した短待ち時間のタッチの検出に対処し、かつ強力な事前に処理された入力を使用する積分器を用いてより低速のタッチおよび雑音環境に対処し、タッチ検出により高いロバスト性およびより長い待ち時間をもたらすことが可能である。
図４に示されるベースラインは、タッチの解放を識別するために使用されてもよい。一実施形態では、そのようなベースラインは、タッチ自体を識別するためのセンサ１０６からの出力に対する比較として使用されない。別の実施形態では、そのようなベースラインは、タッチ自体を識別するためのセンサ１０６からの出力の微分に対する比較として使用されない。ベースラインは、タッチに応じて計算されてもよい。ベースラインは、センサ１０６からの現在の測定値から個別の積分器値を差し引いたものとして計算されてもよい。解放は、測定信号が測定された値とベースライン値との間の定義されたパーセンテージ（５０パーセント等）差異を下回って降下すると識別され得る。
接近後、タイムアウトの間、信号レベルがあまり減少しない場合、タッチが認識される。一実施形態では、タイムアウトの値および信号レベルが減少し得る量は、水が存在するかどうかに依存する。タッチが認識されない場合、中止され、アルゴリズムは、新しい接近、すなわち、その個別の閾値を超える累積器値の超過の待機を継続する。
水検出は、ある周期にわたるそうでなければ誤りであるタッチの数に基づいてもよい。誤接近検出は、積分器値がある閾値を上回る間、積分器がリセットされるときに生じ得る。誤接近の数が高い場合、水は、検出されたと言え、該当しない場合、システム１００は、水が存在しないと仮定し得る。
図５は、本開示の実施形態による、状態マシン１０８の動作のより詳細な例証である。積分器２０２、２０４によって生産された値および積分器２０２、２０４の動作の状態の解釈は、状態マシン１０８によって部分的に制御されてもよい。状態マシン１０８は、図５に示されるように、デバウンスを行ってもよい。
図５では、「ＳＤ」および「ＳＤｅｌｔａ」は、ベースラインと現在の信号レベルとの間の差異を表し得る。「ＳＤｍａｘ」は、信号「ＳＤｅｌｔａ」が接近またはタッチを検出後に達成し得る、最大値を表し得る。
第１の状態である、ＴＤ＿ｓｔａｒｔから、状態マシン１０８は、Ａ１を介して、ＴＤ＿ｉｄｌｅ状態に移行し得る。接近またはタッチの主要インジケーションに応じて、状態マシン１０８は、Ａ２を介して、ＴＤ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＿ｎｏｒｍａｌに移行し得る。本主要インジケーションは、その個別の閾値を超える積分器のいずれかによって累積された値であり得る。本時点で、状態マシン１０８は、遭遇条件に応じて、Ａ３、Ａ４、またはＡ５を介して、他の状態に移行し得る。接近検証タイムアウト周期が、開始し得、その周期にわたって、状態マシン１０８は、タッチが検出されるべきではないことを示す、禁忌を待機する。
１つのそのような禁忌は、状態マシン１０８が接近検証周期の終了に到達する前に、測定信号がタッチが直ちに除去されることを示すことである。測定信号は、値が降下し得る。誤接近は、それらが累積されにつれてそのようなスパイクを含み得るが、十分に長く値を持続しない。これらの場合、Ａ４を介して、状態マシン１０８は、ＴＤ＿ｉｄｌｅ状態に戻り得る。
別のそのような禁忌は、降雨の存在を含み得る。降雨の検出は、以下にさらに説明される、図６における状態マシン動作によって図示され得る。また、平均減少条件が観察されたかどうかが判定されてもよく、レベル１積分器またはレベル２積分器は、その値が減少している。一実施形態では、降雨および接近検証タイムアウトが生じる場合、状態マシン１０８は、Ａ５を介して、ＴＤ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＿ｅｘｔｅｎｄ状態に移行し得る。別の実施形態では、平均減少条件、降雨、および接近検証タイムアウトが生じる場合、状態マシン１０８は、Ａ５を介して、ＴＤ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＿ｅｘｔｅｎｄ状態に移行し得る。本状態は、システム１００の性能を表し得、降雨は、タッチが検出されるべきタイムアウトウィンドウを延長させる。接近検証タイムアウトのために元々設定されたタイムアウトは、本状態において延長され得る。
ＴＤ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＿ｅｘｔｅｎｄでは、状態マシン１０８は、延長された検証タイムアウトの間、さらなる対偶をチェックし得る。そのような対偶は、除去または誤接近（ＴＤ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＿ｎｏｒｍａｌにおいてチェックされたように）ならびにＳＤがＳＤｍａｘの７５％を下回って降下したかどうかを含んでもよい。本最後の条件は、低速除去に類似する別の場合であるが、接近が誤って検出され、代わりに、降雨によって生じた場合を反映し得る。
接近検証タイムアウトが切れる場合（ＴＤ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＿ｎｏｒｍａｌにおいて）または延長された検証タイムアウトが切れる場合（ＴＤ＿ａｐｐｒｏａｃｈ＿ｅｘｔｅｎｄにおいて）、状態マシン１０８は、それぞれ、Ａ３またはＡ７を介して、ＴＤ＿Ｐｒｅｓｓｅｄに移行し得る。これらは、システム１００に初期タッチに対する禁忌を識別させるようなものが発生していない、動作を表す。
ＴＤ＿Ｐｒｅｓｓｅｄでは、タッチが実際に生じたことが判定され得る。付加的状態は、さらなるデバウンスを提供し得る。押下タイムアウトが、開始され得、他の状態に第１に入らない場合（最終的に、解放につながる）、状態マシンは、Ａ８を介して、ＴＤ＿ｉｄｌｅに抜け得る。
いったんＳＤ値が、ＳＤｍａｘの５０パーセントを下回って降下すると、状態マシン１０８は、Ａ９を介して、ＴＤ＿ｒｅｌｅａｓｅに入り、最初に、タッチの解放を示し得る。デバウンスタイマが、開始され得る。ＴＤ＿ｒｅｌｅａｓｅでは、ＳＤ値が、再び、デバウンスタイマが切れる前に、ＳＤｍａｘの５０パーセントを上回って上昇する場合、状態マシン１０８は、ＴＤ＿Ｐｒｅｓｓｅｄに戻り得る。いったんデバウンスタイマがＴＤ＿ｒｅｌｅａｓｅにおいて切れると、状態マシン１０８は、Ａ１１を介して、ＴＤ＿ｂｌｏｃｋｅｄに抜け得る。
ＴＤ＿ｂｌｏｃｋｅｄでは、状態マシン１０８は、ブロッキングタイムアウトによって設定された時間にわたって他の試みられたタッチを無視し得る。ブロッキングタイムアウトが切れた後、状態マシンは、Ａ１２を介して、ＴＤ＿ｉｄｌｅに戻り得る。
図６は、本開示の実施形態による、状態マシン１０８の動作の別のより詳細な例証である。状態マシン１０８は、図６に示されるように、降雨が検出されたかどうかをチェックし得る。降雨検出は、図５に示される状態におけるように、タッチまたは接近検出を調節するために使用されてもよい。降雨検出は、センサ１０６の出力信号がタッチを検出するために使用される、任意のシステム内のそうでなければフォールスポジティブであるタッチを補償するために使用されてもよい。
状態マシン１０８は、初期状態において、ＲＡＩＮ＿ｏｆｆ等、センサ１０６の表面上の降雨または水滴が存在しないと仮定して開始し得る。降雨タイムアウトが、開始され得、ＲＡＩＮ＿ｏｆｆとＲＡＩＮ＿ｏｎとの間の偏移が検出されない場合、新しい時間周期が、開始し得、状態マシン１０８は、同一状態のままであり得る。
降雨タイムアウトの完了に応じて、ある数の誤開始に到達しない場合、状態マシン１０８は、同一状態のままであり得る。降雨タイムアウトが、再び開始し得る。降雨タイムアウトの完了に応じて、閾値数の誤開始に到達した場合、状態マシン１０８は、ＲＡＩＮ＿ｏｎに遷移し得る。誤開始は、センサ１０６の表面上の降雨または水滴に起因して検出されるであろう、そうでなければフォールスポジティブであるタッチに起因し得る。所与の時間量内の閾値数の誤開始は、したがって、システム１００が降雨または水滴条件として確認し得る条件を表し得る。
いったんＲＡＩＮ＿ｏｎ状態となると、降雨タイムアウトが、再び開始し得る。降雨タイムアウトの完了に応じて、低閾値のある数の誤開始を依然として超える場合、降雨または水滴が依然として、存在し得るため、状態マシン１０８は、同一状態のままであり得る。降雨タイムアウトは、再び開始し得る。降雨タイムアウトの完了に応じて、２つ等の低閾値数の誤開始を超えない場合、状態マシン１０８は、ＲＡＩＮ＿ｏｆｆに遷移し得る。遷移するための誤開始の数に関する閾値は、状態マシン１０８が、いったん降雨または水滴が検出されると、降雨または水滴が安全に通過したことを判定することよりも、最初に降雨または水滴が存在することを判定することに対してより寛容であり得るため、ＲＡＩＮ＿ｏｆｆとＲＡＩＮ＿ｏｎとの間で異なり得る。
他のシステム内の閾値に対して適用される場合、タッチとしてカウントされるであろう、誤開始カウントが、センサ１０６からの測定値によって追跡され得る。例えば、図３におけるグラフ３０２内の降雨条件の間に検出された全てのタッチは、誤タッチであり得、誤開始としてカウントされるであろう。さらに、図５の状況では、誤接近または除去も、誤開始としてカウントされ得る。誤接近は、積分器値がある閾値を上回る間に積分器がリセットされる（例えば、負微分入力に応じて）ときも含み得る。誤接近の数が高い場合、水が検出され、該当しない場合、システムは、水が存在しないと仮定する。
故に、接近後、タイムアウトの間、信号レベルがあまり減少しない場合、タッチが認識される。タイムアウトの値および信号レベルが減少し得る量は、水が存在するかどうかに依存する。タッチが認識されない場合、中止され、アルゴリズムは、新しい接近の待機を継続する。
図７は、本開示の実施形態による、タッチを検出するための例示的方法７００を図示する。
７０５では、タッチシステム内の積分器は、ゼロに初期化され得る。７１０では、タッチセンサによって提供される測定信号が、検出され得る。
７１５では、微分（Δ１として示される）が、事前処理として行われる低域通過フィルタリングを殆どまたは全く伴わずに、測定値のために計算され得る。例えば、タッチセンサからの測定値と最後のサンプリングされた測定値または最後の分析された測定値等の前の瞬間におけるそのような測定値との間の微分が、行われ得る。
７２０では、微分値（Δ２として示される）が、事前処理として行われる７１５における微分のために行われたものより多くの低域通過フィルタリングを伴って、測定値のために計算され得る。例えば、タッチセンサからの測定値とより前の瞬間における測定値との間の微分が、計算され得る。さらに前の瞬間における測定値は、例えば、Ｌサンプル前からのものであり得る。
７２５では、Δ１が負であるかどうか、またはΔ１が累積器出力に対して極性が反転したかどうかが判定され得る。該当しない場合、７３０において、Δ１は、レベル１積分器に加算され得る。該当する場合、７３５において、レベル１積分器の値は、リセットされ得る。
７４０では、Δ２が負であるかどうか、またはΔ２が累積器出力に対して極性が反転したかどうかが判定され得る。該当しない場合、７４５において、Δ２は、レベル２積分器に加算され得る。該当する場合、７５０において、レベル２積分器は、リセットされ得る。Δ１およびΔ２の負対正の側面は、増加した測定値が、物体とセンサの接近ではなく、除去と関連付けられる場合、逆転され得る。
７５５では、第１のレベル積分器の値が閾値Ｔ１を超え、タッチを示すかどうかが判定され得る。該当する場合、方法７００は、７６５に進み得る。
７６０では、第２のレベル積分器の値が閾値Ｔ２を超え、タッチを示すかが判定され得る。該当する場合、方法７００は、７６５に進み得る。そうでなければ、方法７００は、７８４に進み得る。Ｔ１およびＴ２閾値の負対正の側面は、増加した測定値が、物体とセンサの接近ではなく、除去と関連付けられる場合、逆転され得る。
７６５では、タッチまたは接近の予備インジケーションが、生成され得る。方法７００はさらに、信号情報を処理し、誤タッチが生成されたかどうかを判定し、タッチが処理されるまで、付加的処理を保持し得る。
７７０では、後続解放判定のためのベースラインが、確立され得る。ベースラインは、センサ１０６からの現在の測定値から個別の積分器値を差し引いたものを含み得る。さらに、タッチ識別は、ステップ７８６まで一時停止され得る。７７５では、タッチは、後続測定値が、タッチデータがタッチとして登録するために十分な長さで持続しないかどうか、タッチがタッチレベルと非タッチレベルとの間で変動するかどうか（その場合、無関係タッチは、無視される）、または降雨が存在する場合、付加的時間が処理のために可能にされるべきかどうかを判定するために評価されるという点において、デバウンスされ得る。降雨判定は、例えば、７８４－７８８の実行と並行して行われ得る。７７５によって識別される誤接近は、誤接近のカウントを介して、降雨判定に寄与し得る。方法７００は、タッチに対応する後続解放の識別を待機し得る。
７８０では、タッチデータがデバウンス基準に合格する場合、７８２において、タッチおよび解放が、確認され得る。そうでなければ、タッチは、タッチとして確認され得ない。
７８４では、７８６において、降雨または水滴が識別されたこと、もしくは７８８において、そのような降雨または水滴が存在しないことが見出されるように、十分な数の誤開始または接近が限定された時間内に識別されるかどうか判定され得る。異なる閾値が、降雨または無降雨識別間で移行するために使用され得る。７８４－７８８は、方法７００の他の部分と並行して実行され得る。
７９０では、方法７００は、例えば、７１０において繰り返され得る、または随意に終了し得る。
方法７００は、図１－６のうちの１つ以上のシステム１００および要素等、任意の好適な機構によって実装されてもよい。方法７００は、随意に、繰り返される、または任意の好適な時点で終了してもよい。さらに、ある数のステップが、方法７００を実装するために図示されるが、方法７００のステップは、必要に応じて、随意に、繰り返される、相互に並行して、または再帰的に行われる、省略される、もしくは別様に修正されてもよい。方法７００は、７０５において等、任意の好適な時点で開始してもよい。
本方法は、離散時間ｋにおいて値ｘ［ｋ］のシーケンスｘを受信するように公式的に表されてもよく、シーケンスは、容量タッチまたは近接センサからの一連の測定値である。本方法は、次いで、複数のシーケンスｙ（ｎ）［ｋ］をｘ［ｋ］の関数ｙ（ｎ）［ｋ］＝ｆ（ｎ）（ｘ［ｋ］）として算出することを含んでもよい。シーケンスｙ（ｎ）毎に、本方法は、ｄ（ｎ）［ｋ］によって与えられる高域通過フィルタシーケンスを算出することを含んでもよい。シーケンスｙ（ｎ）毎に、本方法は、累積器ａ（ｎ）［ｋ］内の高域通過（ＨＰ）フィルタのｎ番目の出力値を累積し、ＨＰ値をシュミットトリガの中に入力し、対応するシュミットトリガ出力が変化すると、累積器ａ（ｎ）［ｋ］をリセットすることを含んでもよい。ＨＰ値ｄ（ｎ）［ｋ］は、デルタ値ｄ（ｎ）［ｋ］＝ｙ（ｎ）［ｋ］－ｙ（ｎ）［ｋ－Ｌ］またはスケーリングされたデルタ値ｄ（ｎ）［ｋ］＝Ｆ＊（ｙ（ｎ）［ｋ］－ｙ（ｎ）［ｋ－Ｌ］）であってもよく、Ｆは、定数係数であり、Ｌは、遅延値である。ＨＰ値ｄ（ｎ）［ｋ］は、ｙ（ｎ）［ｋ］の任意の高域通過フィルタリングされたバージョンであってもよい。低域通過フィルタリングおよび高域通過フィルタリングｘ［ｋ］の順序は、入れ替えられてもよい。シュミットトリガヒステリシスの閾値は、ユーザ定義されてもよい。累積器は、シュミットトリガ出力がその２つの可能性として考えられる出力レベルの１つの事前に定義されたレベルにあるときにリセットされてもよい。累積器ａ（ｎ）［ｋ］のリセットは、その値を事前に定義された初期値、例えば、ａ（ｎ）［ｋ］＝０に設定することを含んでもよい。累積器値のいずれかが閾値を超える（またはそれと等しい）場合、接近が、検出されてもよい。ベースラインｂ［ｋ］＝ｘ［ｋ］－ａ（ｉ）［ｋ］が、接近検出に応じて求められてもよく、ｉは、時間ｋにおいて個別の閾値を超える累積器のいずれかのインデックスである。降雨が、検出された誤接近の数が持続時間Ｄ４内に閾値Ｔ４を超える場合、検出されてもよい。誤接近が、累積器リセットに応じて生じ得、リセット前のその値は、閾値Ｔ５を超える。「無降雨」の条件が、検出された誤接近の数が持続時間Ｄ６内で閾値Ｔ６を下回る（例えば、Ｄ６＝Ｄ４）場合、検出され得る。本方法は、接近が検出されるとデバウンス状態に変化する、状態マシンを利用してもよい。デバウンス状態では、押下は、所与の持続時間Ｄ３［ｋ］のタイムアウト周期の間、ｘ［ｋ］－ｂ［ｋ］が適応閾値Ｔ３［ｋ］を超える場合に検出され得、Ｔ３およびＤ３は、さらなる変数に依存する。Ｔ３［ｋ］およびＤ３［ｋ］は、降雨または（少量の）水もしくは液体検出を示す変数に依存してもよい。
図８は、本開示の実施形態による、センサ８０５、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）８１５、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）８１０、８３０、累積器８２５、８４５、および状態マシン８５０を図示する。図８は、システム１００のより詳細な図を図示し得る。センサ８０５は、センサ１０６の実装であってもよい。状態マシン８５０は、図５－６の状態マシンの実装であってもよい。ＬＰＦ８１５、ＨＰＦ８１０、８３０、および累積器８２５、８４５は、アナログ回路、デジタル回路、プロセッサによる実行のための命令、または任意の好適なそれらの組み合わせで実装されてもよい。状態マシン８５０は、プロセッサによる実行のための命令によって実装されてもよい。
センサ８０５からのセンサ測定値は、結果として生じる値に応じて、ＬＰＦ８１５およびＨＰＦ８１０を通して通過してもよく、これらの値は、累積器８２５の中に加算されてもよい、または累積器は、リセットされてもよい。
並行して、センサ測定値は、ＨＰＦ８３０を通して通過されてもよい。結果として生じる値に応じて、それらは、累積器８４５の中に加算されてもよい、または累積器は、リセットされてもよい。いくつかの実施形態では、センサ測定値はまた、累積器８４５への加算のために分析される前に、ＬＰＦ８１５と異なるカットオフ周波数を伴う別のＬＰＦを通して通過されてもよい。
状態マシン８５０では、累積器８２５、８４５からの累積された値およびセンサ測定値は、タッチまたは接近を検出するために評価されてもよい。
例示的実施形態が、上記に説明されたが、他の変形例および実施形態も、これらの実施形態の精神および範囲から逸脱することなく、本開示から成され得る。

Claims (27)

  1. 命令を含有する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、プロセッサによってロードおよび実行されると、前記プロセッサに、
    単一センサの複数のセンサ測定値から第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
    前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第１の累積された値の中に累積することと、
    前記第１の累積された値を第１の累積された値の閾値に対して比較することと、
    前記第１の累積された値が前記第１の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、センサに物体が接近したかどうかを識別することと、
    前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスがその符号を変化するとき、または、前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを低域通過フィルタリングする結果がその符号を変化するときに、前記第１の累積された値をリセットすることと、
    前記第１の累積された値のリセットの数をカウントすることであって、所与のリセットは、定義された時間間隔の間、前記第１の累積された値が累積閾値を超えた後に生じる、ことと、
    前記定義された時間間隔内の前記累積された値のリセットの数をカウント閾値と比較することを通して、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別が誤りかどうかを判定することと
    をさせる、媒体。
  2. 前記高域通過フィルタリング前または後に、前記センサ測定値の第１の低域通過フィルタリングを生じさせるための命令をさらに備える、請求項１に記載の媒体。
  3. 前記プロセッサに、
    前記複数のセンサ測定値から第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
    前記第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第２の累積された値の中に累積することと、
    前記第２の累積された値を第２の累積された値の閾値に対して比較することと、
    前記第２の累積された値が前記第２の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかを識別することと
    をさせるための命令をさらに備える、請求項１に記載の媒体。
  4. 前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスは、センサ測定値間の微分のシーケンスを算出することによって算出される、請求項１に記載の媒体。
  5. 前記プロセッサに、前記高域通過フィルタリングされたシーケンスがリセット閾値に到達するときに、前記第１の累積された値をリセットさせるための命令をさらに備える、請求項１に記載の媒体。
  6. 前記プロセッサに、ユーザ定義されたトリガヒステリシス閾値を伴うシュミットトリガの中に前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを入力させるための命令をさらに備え、前記第１の累積された値は、前記シュミットトリガ出力が可能性として考えられる２つの出力レベルの１つの事前に定義されたレベルにあるときにリセットされる、請求項１に記載の媒体。
  7. 前記プロセッサに、前記センサに前記物体が接近したという識別が誤りであるという判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスさせるための命令をさらに備える、請求項１に記載の媒体。
  8. 前記プロセッサに、前記第１の累積された値が減少したかどうかに基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスさせるための命令をさらに備える、請求項１に記載の媒体。
  9. 前記プロセッサに、前記センサに前記物体が接近したという識別が誤りであるという判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスするための時間を延長させるための命令をさらに備える、請求項１に記載の媒体。
  10. プロセッサと、
    単一センサと、
    命令を含有する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読媒体と
    を備える装置であって、
    前記命令は、プロセッサによってロードおよび実行されると、前記プロセッサに、
    前記単一センサの複数のセンサ測定値から第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
    前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第１の累積された値の中に累積することと、
    前記第１の累積された値を第１の累積された値の閾値に対して比較することと、
    前記第１の累積された値が前記第１の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、センサに物体が接近したかどうかを識別することと、
    前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスがその符号を変化するとき、または、前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを低域通過フィルタリングする結果がその符号を変化するときに、前記第１の累積された値をリセットすることと、
    前記第１の累積された値のリセットの数をカウントすることであって、所与のリセットは、定義された時間間隔の間、前記第１の累積された値が累積閾値を超えた後に生じる、ことと、
    前記定義された時間間隔内の前記累積された値のリセットの数をカウント閾値と比較することを通して、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別が誤りかどうかを判定することと
    をさせる、装置。
  11. 前記媒体は、
    前記高域通過フィルタリング前または後に、前記センサ測定値の第１の低域通過フィルタリングを生じさせるための命令をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
  12. 前記媒体は、
    前記プロセッサに、
    前記複数のセンサ測定値から第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
    前記第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第２の累積された値の中に累積することと、
    前記第２の累積された値を第２の累積された値の閾値に対して比較することと、
    前記第２の累積された値が前記第２の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかを識別することと
    をさせるための命令をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
  13. 前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスは、センサ測定値間の微分のシーケンスを算出することによって算出される、請求項１０に記載の装置。
  14. 前記媒体は、
    前記プロセッサに、前記高域通過フィルタリングされたシーケンスがリセット閾値に到達するときに、前記第１の累積された値をリセットさせるための命令をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
  15. 前記媒体は、
    前記プロセッサに、ユーザ定義されたトリガヒステリシス閾値を伴うシュミットトリガの中に前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを入力させるための命令をさらに備え、
    前記第１の累積された値は、前記シュミットトリガ出力が可能性として考えられる２つの出力レベルの１つの事前に定義されたレベルにあるときにリセットされる、請求項１０に記載の装置。
  16. 前記媒体は、
    前記プロセッサに、前記センサに前記物体が接近したという識別が誤りであるという判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスさせるための命令をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
  17. 前記媒体は、
    前記プロセッサに、前記第１の累積された値が減少したかどうかに基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスさせるための命令をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
  18. 前記媒体は、
    前記プロセッサに、前記センサに前記物体が接近したという識別が誤りであるという判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスするための時間を延長させるための命令をさらに備える、請求項１０に記載の装置。
  19. 単一センサの複数のセンサ測定値から第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
    前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第１の累積された値の中に累積することと、
    前記第１の累積された値を第１の累積された値の閾値に対して比較することと、
    前記第１の累積された値が前記第１の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、センサに物体が接近したかどうかを識別することと、
    前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスがその符号を変化するとき、または、前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを低域通過フィルタリングする結果がその符号を変化するときに、前記第１の累積された値をリセットすることと、
    前記第１の累積された値のリセットの数をカウントすることであって、所与のリセットは、定義された時間間隔の間、前記第１の累積された値が累積閾値を超えた後に生じる、ことと、
    前記定義された時間間隔内の前記累積された値のリセットの数をカウント閾値と比較することを通して、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別が誤りかどうかを判定することと
    を含む、方法。
  20. 前記高域通過フィルタリング前または後に、前記センサ測定値の第１の低域通過フィルタリングを実行することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記複数のセンサ測定値から第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスを識別することと、
    前記第２の高域通過フィルタリングされたシーケンスからの複数のサンプルを第２の累積された値の中に累積することと、
    前記第２の累積された値を第２の累積された値の閾値に対して比較することと、
    前記第２の累積された値が前記第２の累積された値の閾値を上回るかどうかの判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかを識別することと
    をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
  22. 前記第１の高域通過フィルタリングされたシーケンスは、センサ測定値間の微分のシーケンスを算出することによって算出される、請求項１９に記載の方法。
  23. 前記高域通過フィルタリングされたシーケンスがリセット閾値に到達するときに、前記第１の累積された値をリセットすることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
  24. ユーザ定義されたトリガヒステリシス閾値を伴うシュミットトリガの中に前記高域通過フィルタリングされたシーケンスを入力することをさらに含み、前記第１の累積された値は、前記シュミットトリガ出力が可能性として考えられる２つの出力レベルの１つの事前に定義されたレベルにあるときにリセットされる、請求項１９に記載の方法。
  25. 前記センサに前記物体が接近したという識別が誤りであるという判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスすることをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
  26. 前記第１の累積された値が減少したかどうかに基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスする、請求項１９に記載の方法。
  27. 前記センサに前記物体が接近したという識別が誤りであるという判定に基づいて、前記センサに前記物体が接近したかどうかの識別をデバウンスするための時間を延長することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
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