JP7267073B2 - ノイズ抑制回路 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）下で、２０１８年４月５日に出願された米国仮特許出願第６２／６５３，３３１号に対する優先権を主張する。米国仮特許出願第６２／６５３，３３１号は、参照により全体が本明細書に組み込まれる。

記載された実施形態は、一般に電子装置に関し、より具体的にはタッチセンサ電極と関連したノイズ（例えば、表示ノイズ）の抑制に関する。

近接センサデバイス（例えば、タッチパッド又はタッチセンサデバイス）を含む入力装置は、様々な電子システムに広く使用されている。近接センサデバイスは、しばしば面によって区分された検出領域を有し、検出領域内で、近接センサデバイスが１つ以上の入力オブジェクトの存在、位置及び／又は動きを決定する。近接センサデバイスは、電子システムにインタフェースを提供するために使用されうる。例えば、近接センサデバイスは、より大きい計算処理システムのための入力装置（例えば、ノートブック又はデスクトップコンピュータに組み込まれるかその周辺の不透明タッチパッド）として使用されうる。近接センサデバイスは、しばしばより小さい計算処理システム（例えば、携帯電話に組み込まれたタッチスクリーン）にも使用される。近接センサデバイスは、入力オブジェクト（例えば、指、スタイラス、ペン、指紋など）を検出するためにも使用されうる。

一般に、一態様において、１つ以上の実施形態は、処理システムに関する。処理システムは、複数の低減ノイズ信号のそれぞれを利得値と複数の低減ノイズ信号の濃度とに基づいて増幅することによってフィードバック信号を生成するように構成された増幅器と、複数の電荷積分器であって、ノイズ源に結合された複数の静電容量センサ電極から複数の結果信号を得て、フィードバック信号を使用して複数の結果信号内のノイズを軽減することによって複数の低減ノイズ信号を生成するように構成された複数の電荷積分器とを有する。

一般に、一態様において、１つ以上の実施形態は方法に関する。この方法は、増幅器によって、複数の低減ノイズ信号のそれぞれを利得値と複数の低減ノイズ信号の濃度とに基づいて増幅することによってフィードバック信号を生成することと、ノイズ源に結合された複数の静電容量センサ電極から複数の結果信号を得ることと、複数の電荷積分器によって、フィードバック信号を使用して複数の結果信号内のノイズを軽減することによって複数の低減ノイズ信号を生成することとを含みうる。

一般に、一態様において、１つ以上の実施形態は、入力装置に関する。この入力装置は、ノイズ源に結合された複数の静電容量センサ電極と、複数の低減ノイズ信号のそれぞれを利得値と複数の低減ノイズ信号の濃度とに基づいて増幅することによってフィードバック信号を生成するように構成された増幅器と、複数の電荷積分器であって、複数の静電容量センサ電極から複数の結果信号を取得し、フィードバック信号を使用して複数の結果信号内のノイズを軽減することによって複数の低減ノイズ信号を生成するように構成された複数の電荷積分器と、複数の低減ノイズ信号のうちの少なくとも１つに基づいて複数の静電容量センサ電極のうちの１つに近い入力オブジェクトを決定するように構成されたコントローラとを含む。

この実施形態は、例によって示され、添付図面の図によって限定されるものではない。

１つ以上の実施形態による入力装置のブロック図である。 １つ以上の実施形態によるノイズ抑制回路を有する入力装置を示す図である。 １つ以上の実施形態による電流コンベヤを示す図である。 １つ以上の実施形態によるフローチャートである。

以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、開示技術又は開示技術の用途及び使用法を限定するものではない。更に、前述の技術分野、背景又は以下の詳細な説明に提供された明示又は暗示された如何なる理論によっても拘束されない。

実施形態の以下の詳細な説明では、開示技術のより完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が示される。しかしながら、開示技術がそのような特定の詳細なしに実施されうることは当業者に明らかであろう。他の例では、説明を無駄に複雑にするのを回避するために、周知の特徴は詳細に記述されない。

本出願全体にわたって、順序数（例えば、第１、第２、第３など）は、要素（即ち、本出願内の任意の名詞）の形容詞として使用されうる。順序数の使用は、「前（before）」、「後（after）」、「単一（single）」及び他のそのような用語の使用によって明示されない限り、要素のいかなる特定の順序も暗示又は作成せず、いかなる要素も単一要素のみであるように限定しない。より正確に言うと、順序数の使用は、要素を区別することである。例えば、第１の要素は、第２の要素と異なり、第１の要素は、複数の要素を含み、要素の順序で第２の要素に後続（又は先行）できる。

次に図に移り、図１は、開示の実施形態による典型的入力装置（１００）のブロック図である。入力装置（１００）は、電子システム（単純にするために示されていない）に入力を提供するように構成されうる。本明細書で使用されるとき、用語「電子システム」（又は「電子装置」）は、広義には、情報を電子的に処理できる任意のシステムを指す。電子システムの例には、全てのサイズ及び形状のパーソナルコンピュータ（例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、タブレット、ウェブブラウザ、ｅブックリーダ及び携帯情報端末（ＰＤＡ））、複合入力装置（例えば、物理キーボード、ジョイスティック、及びキースイッチ）、データ入力装置（例えば、リモートコントロール及びマウス）、データ出力装置（例えば、表示画面及びプリンタ）、リモート端末、キオスク、テレビゲーム機（例えば、ビデオゲームコンソール、携帯ゲーム機など）、通信装置（例えば、スマートフォンなどの携帯電話）、及び媒体装置（例えば、レコーダ、エディタ、並びにテレビ、セットトップボックス、音楽プレーヤ、デジタル写真フレーム及びデジタルカメラなどのプレーヤ）が含まれる。更に、電子システムは、入力装置に対してホストでもスレーブでもよい。

入力装置（１００）は、電子システムの物理部分として実現されうる。代替で、入力装置（１００）は、電子システムから物理的に分離されうる。入力装置（１００）は、バスやネットワークなどの様々な有線又は無線相互接続及び通信技術を使用して、電子システムの構成要素に結合（通信）されうる。例示的な技術には、インターインテグレテッドサーキット（Ｉ２Ｃ）、シリアルペリフェラルインターフェース（ＳＰＩ）、ＰＳ／２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線データ通信規格（ＩｒＤＡ）、及びＩＥＥＥ ８０２．１１や他の規格によって規定された様々な電波周波数（高周波）通信プロトコルが挙げられる。

図１の例では、入力装置（１００）は、検出領域（１２０）内の１つ以上の入力オブジェクト（１４０）によって提供された入力を検出するように構成された近接センサデバイス（「タッチパッド」又は「タッチセンサデバイス」など）に対応できる。例示的な入力オブジェクトには、指とスタイラスが含まれる。検出領域（１２０）は、入力装置（１００）の上、そのまわり、その中及び／又はその近くに、入力装置（１００）がユーザ入力（例えば、１つ以上の入力オブジェクト（１４０）によって提供された）を検出できる任意の空間を含みうる。特定の検出領域のサイズ、形状及び場所は、実際の実施態様により異なりうる。

幾つかの実施形態では、検出領域（１２０）は、入力装置（１００）のどの面との物理接触も伴わない入力を検出する。他の実施形態では、検出領域（１２０）は、ある程度の大きさの作用力又は圧力と結合された入力装置（１００）の入力面（例えば、タッチスクリーン）との接触を伴う入力を検出する。

入力装置（１００）は、センサ構成要素と検出技術の任意の組み合わせを利用して検出領域（１２０）内のユーザ入力を検出できる。入力装置（１００）は、ユーザ入力を検出する１つ以上の検出要素を含む。幾つかの非限定的な例として、入力装置（１００）は、静電容量、弾性、抵抗、誘導、磁気、音響、超音波及び／又は光学技術を使用できる。入力装置（１００）は、また、ユーザ入力を収集するために１つ以上の物理又は仮想ボタン（１３０）を含みうる。

幾つかの実施形態では、入力装置（１００）は、静電容量検出技術を利用してユーザ入力を検出できる。例えば、検出領域（１２０）は、電界を作成するために１つ以上の静電容量検出要素（例えば、センサ電極）を入力できる。入力装置（１００）は、センサ電極のキャパシタンスの変化に基づいて入力を検出できる。より具体的には、電界と接する（又は、近づく）オブジェクトは、センサ電極内の電圧及び／又は電流を変化させうる。電圧及び／又は電流のそのような変化は、ユーザ入力を示す「信号」として検出されうる。センサ電極は、電界を生成するために、静電容量検出要素の配列又は他の規則若しくは不規則パターンで配置されうる。幾つかの実施態様では、幾つかの検出要素が、オーム的に短絡されて、より大きいセンサ電極が構成されうる。幾つかの静電容量検出技術は、均一な抵抗層を提供する抵抗シートを利用できる。

幾つかの静電容量検出技術は、「自己静電容量」（「絶対静電容量」とも呼ばれる）及び／又は「相互静電容量」（「トランスキャパシタンス」とも呼ばれる）に基づきうる。絶対静電容量検出方法は、センサ電極と入力オブジェクトの間の静電容量結合の変化を検出する。トランスキャパシタンス検出方法は、センサ電極間の静電容量結合の変化を検出する。例えば、センサ電極近くの入力オブジェクトは、センサ電極間の電界を変化させ、したがって、センサ電極の測定静電容量結合が変化する。幾つかの実施態様では、入力装置（１００）は、１つ以上のトランスミッタセンサ電極（「トランスミッタ電極」又は「トランスミッタ」とも）と１つ以上のレシーバセンサ電極（「レシーバ電極」又は「レシーバ」とも）の間の静電容量結合を検出することによって相互静電容量検出を実施できる。レシーバ電極によって受け取られる結果信号は、環境的干渉（例えば、他の電磁信号）並びにセンサ電極と接触するかその近くの入力オブジェクトによる影響を受けうる。

処理システム（１１０）は、入力装置（１００）のハードウェアを動作させて検出領域（１２０）の入力を検出するように構成される。処理システム（１１０）は、１つ以上の集積回路（ＩＣ）及び／又は他の回路構成要素の一部又は全てを含みうる。幾つかの実施形態では、処理システム（１１０）は、ファームウェアコード、ソフトウェアコードなどの電子的読取可能命令も含む。幾つかの実施形態では、処理システム（１１０）を構成する構成要素は、入力装置（１００）の検出要素の近くなどに一緒に配置される。他の実施形態では、処理システム（１１０）の構成要素は、入力装置（１００）の検出要素の近くにある１つ以上の構成要素及び他の場所にある１つ以上の構成要素により物理的に離される。例えば、入力装置（１００）は、計算処理装置に結合された周辺装置でよく、処理システム（１１０）は、計算処理装置の中央処理装置上、及び中央処理装置と別の１つ以上のＩＣ（恐らく関連ファームウェアを有する）上で動作するように構成されたソフトウェアを含みうる。別の例として、入力装置（１００）は、モバイル機器に物理的に組み込まれてもよく、処理システム（１１０）は、モバイル機器の主プロセッサの一部である回路とファームウェアを含みうる。幾つかの実施形態では、処理システム（１１０）は、入力装置（１００）の実現に専用化される。他の実施形態では、処理システム（１１０）は、また、表示画面の動作、触覚アクチュエータの駆動などの他の機能を実行する。例えば、処理システム（１１０）は、一体型タッチ及びディスプレイコントローラの一部でよい。

幾つかの実施形態では、処理システム（１１０）は、少なくとも１つの入力オブジェクトが検出領域内にあることを決定し、信号対雑音比を決定し、入力オブジェクトの位置情報を決定し、ジェスチャを識別し、ジェスチャ基づいてジェスチャ又は他の情報の組み合わせを実行するアクションを決定し、及び／又は他の操作を実行するように構成された決定回路（１５０）を含みうる。幾つかの実施形態では、処理システム（１１０）は、検出要素を駆動してトランスミッタ信号を送信し結果信号を受信するように構成されたセンサ回路（１６０）を含みうる。幾つかの実施形態では、センサ回路（１６０）は、検出要素に結合された知覚回路を含みうる。知覚回路は、例えば、検出要素の送信部分に結合されたトランスミッタ回路を含むトランスミッタモジュールと、検出要素の受信部分に結合されたレシーバ回路を含むレシーバモジュールとを含みうる。

図１は、決定回路（１５０）とセンサ回路（１６０）を示すが、開示の１つ以上の実施形態による代替又は追加回路が存在しうる。

幾つかの実施形態では、処理システム（１１０）は、１つ以上のアクションを引き起こすことによって検出領域（１２０）内のユーザ入力（又は、ユーザ入力がないこと）に直接応答する。例示的なアクションには、動作モードの変更、並びにカーソル運動、選択、メニューナビゲーション及び他の機能などのグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）アクションが含まれる。幾つかの実施形態では、処理システム（１１０）は、入力（又は、入力の欠如）に関する情報を、電子システムのある部分（例えば、別個の中央処理システムが存在する場合は、処理システム（１１０）と別個の電子システムの中央処理システム）に提供する。幾つかの実施形態で、電子システムのある部分は、処理システム（１１０）から受け取った情報を処理してユーザ入力に作用し、例えば、モード変更アクションとＧＵＩアクションを含むあらゆる種類のアクションを容易にする。

例えば、幾つかの実施形態で、処理システム（１１０）は、入力装置（１００）の検出要素を作動させて検出領域（１２０）内の入力（又は入力がないこと）を示す電気信号を生成する。処理システム（１１０）は、電子システムに提供される情報を生成する際に、電気信号に対して適切な量の処理を実行できる。例えば、処理システム（１１０）は、センサ電極から得たアナログ電気信号をデジタル化できる。別の例として、処理システム（１１０）は、フィルタリング又は他の信号調整を実行できる。更に別の例として、処理システム（１１０）は、情報が電気信号とベースラインとの差を表すように、ベースラインを減算するか他の方法で考慮できる。ベースラインは、入力オブジェクトが存在しないときの検出領域のそのままの測定の推定値である。例えば、静電容量ベースラインは、検出領域のバックグラウンド静電容量の評価である。各検出要素は、ベースラインで対応する単一値を有しうる。更に他の例として、処理システム（１１０）は、例えば、位置情報を決定し、入力をコマンドとして認識し、手書きを認識できる。

幾つかの実施形態では、入力装置（１００）はタッチスクリーンインタフェースを含み、検出領域（１２０）は、表示画面（１５５）のアクティブ領域の少なくとも一部と重なる。入力装置（１００）は、表示画面（１５５）を覆う実質的に透明なセンサ電極を含み、関連電子システムにタッチスクリーンインタフェースを提供できる。表示画面は、ユーザに視覚インタフェースを表示できる任意のタイプの動的表示装置でよく、また任意のタイプの発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマ、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、又は他の表示技術を含みうる。入力装置（１００）と表示画面は、物理要素を共用できる。例えば、幾つかの実施形態は、表示と検出に同じ電気構成要素の幾つかを利用できる。様々な実施形態では、表示装置の１つ以上の表示電極が、表示更新と入力検出の両方を行うように構成されうる。別の例として、表示画面（１５５）は、処理システム（１１０）によって一部分又は全体が操作されうる。

検出領域（１２０）と表示画面（１５５）は、一体化され、オンセル若しくはインセルアーキテクチャ、又はハイブリッドアーキテクチャを取りうる。換言すると、表示画面（１５５）は、複数層（例えば、１つ以上の偏光子層、カラーフィルタ層、カラーフィルタガラス層、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）回路層、液晶材料層、ＴＦＴガラス層など）で構成されうる。センサ電極は、１つ以上の層上に配置されうる。例えば、センサ電極は、ＴＦＴガラス層及び／又はカラーフィルタガラス層上に配置されうる。更に、処理システム（１１０）は、表示機能とタッチ検出機能の両方を動作させる一体型タッチ及びディスプレイコントローラの一部でよい。

図１に示されてないが、処理システム、入力装置及び／又はホストシステムは、１つ以上のコンピュータプロセッサ、関連メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、キャッシュメモリ、フラッシュメモリなど）、１つ以上の記憶装置（例えば、ハードディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブ又はデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどの光ドライブ、フラッシュメモリスティックなど）、並びに多数の他の要素及び機能を含みうる。コンピュータプロセッサは、命令を処理するための集積回路でよい。例えば、コンピュータプロセッサは、プロセッサの１つ以上のコア又はマイクロコアでよい。更に、１つ以上の実施形態の１つ以上の要素は、遠隔地に配置され、ネットワークを介して他の要素に接続されうる。更に、実施形態は、幾つかのノードを有する分散システム上で実現されてもよく、開示の各部分は、分散システム内の様々なノード上にあってもよい。一実施形態では、ノードは、別個の計算処理装置に対応する。あるいは、ノードは、関連物理メモリを備えたコンピュータプロセッサに対応しうる。あるいは、ノードは、共有メモリ及び／又はリソースを有するコンピュータプロセッサ又はコンピュータプロセッサのマイクロコアに対応しうる。

図１は、構成要素の構成を示すが、本開示の範囲から逸脱せずに他の構成が使用されうる。例えば、様々な構成要素を組み合わせて単一構成要素を作成できる。別の例として、単一構成要素によって実行される機能が、２つ以上構成要素によって実行されうる。

図２は、１つ以上の実施形態による入力装置（２００）を示す。入力装置（２００）は、図１に関して前述された入力装置（１００）に対応できる。図２に示されたように、入力装置（２００）は、複数のタッチセンサ電極（例えば、センサ電極１（２０５Ａ）、センサ電極Ｎ（２０５Ｎ））、複数の電荷積分器（電荷積分器１（２１０Ａ）、電荷積分器Ｎ（２１０Ｎ））及び増幅器（２９９）を含む。増幅器（２９９）の出力は、フィードバックループ（２９８）によって電荷積分器（２１０Ａ、２１０Ｎ）に結合される。

前述したように、入力装置（２００）は、複数のセンサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）を含む。複数のセンサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）は、任意のタイプの静電容量検出（例えば、絶対静電容量検出、相互静電容量検出など）を実行するために使用されうる。各センサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）の出力は、静電容量センサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）の近くの入力オブジェクト（もしある場合）の存在を表す結果信号（例えば、結果信号１、結果信号Ｎ）である。

１つ以上の実施形態で、入力装置（２００）は、ノイズ源（２０７）を含む。ノイズ源（２０７）は、任意の同相ノイズ（Ｖｎ）に対応しうる。例えば、ノイズ源（２０７）は、表示画面（例えば、図１に関して前述された表示画面（１５５））の動作中にノイズ（Ｖｎ）を生成しうる。従って、ノイズ源（２０７）は、表示ノイズ源でありうる。ノイズ源（２０７）は、例えば、ＬＥＤ画面のカソード層及び／又はＬＣＤ画面内の同相電極（ＶＣＯＭ）に対応しうる。図２に示されたように、ノイズ源（２０７）は、タッチセンサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）に結合する。換言すると、各センサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）からの結果信号（例えば、結果信号１、結果信号Ｎ）は、ノイズ源（２０７）のノイズ（Ｖｎ）の何らかの成分を含みうる。１つ以上の実施形態で、表示ノイズ源（２０７）と各センサ電極（２０５Ａ，２０５Ｎ）との結合は、インピーダンスＺ_Ｂとしてモデル化されうる。例えば、Ｚ_Ｂは、以下のような直列の抵抗器（Ｒ_Ｂ）とキャパシタ（Ｃ_Ｂ）でよい。Ｚ_Ｂ＝Ｒ_Ｂ＋１／（_ｓＣ_Ｂ）。

前述したように、入力装置（２００）は、複数の電荷積分器（２１０Ａ，２１０Ｎ）を含む。センサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）のそれぞれに１つの電荷積分器があってもよい。更に、各電荷積分器とその対応するセンサ電極は、少なくとも部分的にチャネルを構成しうる。図２に示されたように、各電荷積分器（２１０Ａ、２１０Ｎ）は、対応するセンサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）から結果信号と、増幅器（２９９）の出力からフィードバック信号（２９５）の両方を入力する。フィードバック信号（２９５）は、フィードバックループ（２９８）に沿って伝わる。更に、各電荷積分器は、スイッチ及び帰還インピーダンスＺ_ＦＢ（例えば、Ｚ_ＦＢ＝１／（_ｓＣ_ＦＢ））と並列の演算増幅器として実現されうる。Ｃ_Ｂは、Ｃ_ＦＢよりかなり大きくてもよく（Ｃ_Ｂ＞＞Ｃ_ＦＢ）、したがって、Ｚ_ＦＢは、Ｚ_Ｂよりかなり大きい（Ｚ_ＦＢ＞＞Ｚ_Ｂ）。各電荷積分器（２１０Ａ、２１０Ｎ）の出力は、低減ノイズ信号（例えば、低減ノイズ信号１、低減ノイズ信号Ｎ）である。図２に示されたように、低減ノイズ信号は、コントローラ（２５０）と増幅器（２９９）の両方への入力である。

前述したように、入力装置（２００）は、増幅器（２９９）を含む。増幅器（２９９）は、各低減ノイズ信号（即ち、低減ノイズ信号１、低減ノイズ信号Ｎ）を－Ａ／Ｎ倍に増幅し（例えば、拡大し）、ここで、Ｎは、低減ノイズ信号（即ち、チャネル数）の数（即ち、濃度）であり、Ａは利得値である。図２に示されたように、増幅器（２９９）は、複数の入力抵抗器（Ｒ_ＩＮ）と複数の電流コンベヤ（電流コンベヤ１（２２０Ａ）、電流コンベヤＮ（２２０Ｎ））で実現されうる。具体的には、１低減ノイズ信号当たり（即ち、１チャネル当たり）１つの入力抵抗器（Ｒ_ＩＮ）と１つの電流コンベヤ（２２０Ａ、２２０Ｎ）がありうる。増幅器（２９９）は、また、値Ｖ_ＭＯＤを記憶するバッファ（２５５）と、Ａ×Ｒ_ＩＮ×（１／Ｎ）の抵抗を有する加算抵抗器（２６０）を含みうる。

１つ以上の実施形態で、入力装置（２００）は、コントローラ（２５０）を含む。コントローラ（２５０）は、１つ以上の電荷積分器（２１０Ａ、２１０Ｎ）の出力に基づいて、センサ電極（２０５Ａ、２０５Ｎ）（例えば、図１に関して前述された検出領域（１２０））によって定義された検出領域内の入力オブジェクト（もしある場合）の位置を決定するように構成される。コントローラ（２５０）は、ハードウェア（即ち、回路）、ソフトウェア、又はこれらの任意の組み合わせで実現されうる。コントローラ（２５０）は、タッチ検出機能を動作させるタッチコントローラ、又は表示機能とタッチ検出機能の両方を動作させる一体化されたタッチ及び表示コントローラに対応しうる。

１つ以上の実施形態で、増幅器（２９９）とフィードバックループ（２９８）は、電荷積分器（２１０Ａ、２１０Ｎ）に結合されたときにノイズ抑制回路を構成する。具体的には、ノイズ抑制回路がない場合、ノイズ利得（ｃｉ_ＶＯＵＴ／Ｖｎ）は次の通りである。ｃｉ_ＶＯＵＴ／Ｖｎ＝Ｚ_ＦＢ／Ｚ_Ｂ。Ｚ_ＦＢ＞＞Ｚ_Ｂなので、ノイズ利得は１より大きい。従って、ノイズ抑制回路がない場合、コントローラ（２５０）は、きわめてノイズの多い信号を処理し、これにより、誤った出力結果がもたらされうる（例えば、入力オブジェクトが存在しないときの入力オブジェクトの検出、入力オブジェクトの誤った位置の決定など）。しかしながら、ノイズ抑制回路が存在するとき、ノイズ利得（ｃｉ_ＶＯＵＴ／Ｖｎ）は、次のように決定されうる。ｃｉ_ＶＯＵＴ／Ｖｎ＝－（Ｚ_ＦＢ／Ｚ_Ｂ）×１／（Ａ＋１＋ＡＺ_ＦＢ／Ｚ_Ｂ）。多くの実施形態で、Ａは１よりかなり大きく（即ち、Ａ＞＞１）、ノイズ利得は、次のように近似されうる。ｃｉ_ＶＯＵＴ／Ｖｎ＝（－１／Ａ）×（Ｚ_ＦＢ／Ｚ_Ｂ）×１／（１＋Ｚ_ＦＢ／Ｚ_Ｂ）。Ｚ_Ｂ＝Ｒ_Ｂ＋１／（_ＳＣ_Ｂ）及びＺ_ＦＢ＝１／（_ＳＣ_ＦＢ）を代入すると、ｃｉ_ＶＯＵＴ／Ｖｎ＝（－１／Ａ）×Ｃ_Ｂ×１／（Ｃ_Ｂ＋Ｃ_ＦＢ×１／（１＋_ＳＲ_ＢＣ_ＦＢ｜｜Ｃ_Ｂ）。

換言すると、ノイズ抑制回路がある場合、ノイズ（Ｖｎ）は、コントローラ（２５０）による処理の前に１／Ａ×１／（１＋Ｚ_ＦＢ／Ｚ_Ｂ）だけ軽減されうる。Ｚ_ＦＢ＞＞Ｚ_Ｂなので、減衰は、１／Ａ×Ｚ_Ｂ／Ｚ_ＦＢとして近似されうる。グローバルコースベースラインキャンセレーション（ＧＣＢＣ：global coarse baseline cancellation）の同相成分を含む他の同相ノイズも、ノイズ抑制回路によって減衰される。タッチセンサプロセッサ（２５０）が少ないノイズの信号を処理しているとき、タッチセンサプロセッサの出力結果が不正確になる可能性は低い。

１つ以上の実施形態で、ノイズ抑制回路によって、入力オブジェクト（ｃｉ_{ＶＯＵＴ１}）に近いチャネルの信号伝達関数は、ｃｉ_{ＶＯＵＴ１}＝ΔＣ_Ｂ（１－１／Ｎ）Ｖ_ＭＯＤとして近似でき、ここで、ΔＣ_Ｂは、入力オブジェクトによる表示ノイズ源（２０７）とセンサ電極の間の静電容量の変化であり、Ｖ_ＭＯＤは、バッファ（２５５）内の変調電圧である。残りのチャネルｃｉ_{ＶＯＵＴＸ，Ｘ≠１}（即ち、入力オブジェクトに近くないチャネル）の信号伝達関数は、ｃｉ_{ＶＯＵＴＸ，Ｘ≠１}＝（－１／Ｎ）×ΔＣ_Ｂ×Ｖ_ＭＯＤとして近似されうる。換言すると、タッチティクセル（tixel）は、ほぼ完全な応答を示し、非タッチティクセルは、逆方向の小さい応答を示す。

以上の説明は、絶対静電容量（又は自己静電容量）検出の文脈である。この回路は、また、トランスキャパシタンス（又は、相互静電容量）検出にも適用される。トランスキャパシタンスでは、Ｖ_ＭＯＤが、典型的には定電圧（例えば、ＶＤＤ／２）に保持され、電圧振幅Ｖｔｘを有するトランスミッタは、トランスキャパシタンスを駆動し、Ｃ_ｔ又はΔＣ_ｔの変化を検出することによって近接が検出される。ノイズＶｎの抑制は、以下の同じ式に従う。ｃｉ_ＶＯＵＴ／Ｖｎ＝（－１／Ａ）×Ｃ_Ｂ×１／（Ｃ_Ｂ＋Ｃ_ＦＢ）×１／（１＋_ＳＲ_ＢＣ_ＦＢ||Ｃ_Ｂ）。タッチティクセルの信号伝達関数は、ｃｉ_{ＶＯＵＴ１}＝－ΔＣ_ｔ（１－１／Ｎ）Ｖ_ｔｘであり、非タッチティクセルの信号伝達関数は、ｃｉ_{ＶＯＵＴＸ，Ｘ≠１}＝１／Ｎ×ΔＣ_ｔ×Ｖ_ｔｘである。

図３は、１つ以上の実施形態による電流コンベヤ（３００）を示す。電流コンベヤ（３００）は、図２に関して前述された電流コンベヤ（２２０Ａ、２２０Ｎ）のいずれかに対応しうる。図３に示されたように、電流コンベヤ（３００）は、演算増幅器（３０５）と、演算増幅器（３０５）の出力に結合された１つ以上の電流ミラー（３１０）とを含みうる。この詳細な説明の利益を有する当業者は、電流コンベヤ（３００）への入力電流と電流コンベヤ（３００）からの出力電流が、大きさが同じ又は実質的に同じであるが方向が逆でありうることを理解するであろう。

１つ以上の実施形態では、ノイズ抑制回路は、電荷積分器の演算増幅器内の支配極、ｃｉ_ＶＯＵＴにある極、電流コンベヤ（３００）のｉ_ＩＮにある極、及びｃｉ_ＶＲＥＦにある極の４つの極を含む（図２に示された）。１つ以上の実施形態で、ループを安定化させるために、図３に示されたように、抵抗器Ｒ_ＺとキャパシタＣ_Ｚを含む安定化インピーダンス（３１５）が追加される。これにより電流コンベヤ内に極とゼロができる。極は、典型的にはＡ＞＞１の場合に支配的であり、これによりループが狭帯域化される。ゼロは、十分な位相マージンを得る位相ブーストを提供する。

この詳細な説明の利益を有する当業者は、Ｒ_ＺとＣ_Ｚを使用することなくループを安定化させる他の方法があることを理解するであろう。例えば、ループの安定化は、電荷積分器内の補償キャパシタを大きくすることによって達成され、これにより、実質的に支配極が低い周波数に移動する。

図４は、１つ以上の実施形態によるフローチャートを示す。図４のフローチャートは、入力装置（例えば、入力装置（２００））を動作させる方法を表す。図４のステップの１つ以上は、図２に関して前述された入力装置（２００）の構成要素によって実行されうる。１つ以上の実施形態で、図４に示されたステップの１つ以上が、省略され、繰り返され、及び／又は図４に示された順序とは異なる順序で実行されうる。従って、本発明の範囲は、図４に示されたステップの特定の配列に限定されると見なされるべきでない。

最初に、ベースライン化を実行してｃｉ_ＶＯＵＴでゼロ信号出力を取得する（ステップ４００）。換言すると、ｃｉ_ＶＯＵＴは、タッチがなく増幅器フィードバック（即ち、Ａ＝０）がなくかつＶ_ＭＯＤアクティブな状態で測定される。そのような条件下で、測定されたｃｉ_ＶＯＵＴは、センサ内の固定静電容量を反映する。センサ内の固定静電容量を除去して静電容量の正味変化をより容易に検出するために、コースベースラインキャンセレーション（ＣＢＣ）回路（図示せず）が使用されうる。１つ以上の実施形態で、ステップ４００を実行した後、入力装置は、ユーザとの相互作用（例えば、タッチ検出）の準備ができる。

ステップ４０５で、フィードバック信号が生成される。フィードバック信号は、利得値と低減ノイズ信号の濃度（即ち、低減ノイズ信号の数）に基づいて、低減ノイズ信号を増幅することによって生成される。各電荷積分器の出力とループ（即ち、ｃｉ_ＶＲＥＦ）の出力との間の利得は、（－ｇ_ｍＲ_Ｌ）×１／（１＋ｇ_ｍＲ_ＩＮ）であり、ここで、Ｒ_Ｌは加算抵抗器（２６０）の抵抗である。ｇ_ｍＲ_ＩＮ＞＞１の場合、この利得は、－Ｒ_Ｌ／Ｒ_ＩＮとして近似されうる。Ｎチャネルが同相ノイズ信号を有する場合、利得は、－Ｎ×Ｒ_Ｌ／Ｒ_ＩＮになる。Ｒ_Ｌ＝Ａ×Ｒ_ＩＮ×（１／Ｎ）に設定することによって（図２に示されたように）、利得は、Ｎチャネルで－Ａ又は各チャネルで－Ａ／Ｎになり、ここで、Ｎは、低減ノイズ信号の濃度（即ち、チャネルの濃度）である。増幅器は、複数の電流コンベヤと単一の加算抵抗器によって実現されうる。フィードバック信号は、増幅器の出力である。

ステップ４１０で、１つ以上の結果信号が得られる。結果信号は、任意のタイプの静電容量検出に関係するセンサ電極と関連付けられる。センサ電極とノイズ源（例えば、表示ノイズ源）の間の結合がありうる。従って、結果信号は、ノイズ源の成分を含み、センサ電極の近くの入力オブジェクト（もしある場合）の存在を反映できる。

ステップ４２０で、フィードバック信号を使用して結果信号内のノイズを軽減することによって低減ノイズ信号が生成される。例えば、結果信号とフィードバック信号が、電荷積分器への入力でよい。各電荷積分器は、結果信号の１つとフィードバック信号との差を積分できる。電荷積分器の出力は、低減ノイズ信号である。フィードバックループ、増幅器及び電荷積分器が、ノイズ抑制回路として有効に動作する。

ステップ４３０で、低減ノイズ信号の１つ以上に基づいて入力オブジェクトの位置が決定される。ノイズ抑制回路によって、ノイズが、低減ノイズ信号内に軽減されており、誤り（例えば、入力オブジェクトが存在しないときの入力オブジェクトの検出、誤った位置の入力オブジェクトの検出など）が生じる可能性が低い。

以上、本明細書に示された実施形態及び例は、様々な実施形態及びその特定の応用例を最もよく説明して、それにより当業者が本発明を作成し使用できるようにするために提示された。しかしながら、当業者は、以上の説明及び例が、単に説明と例のために提示されたことを理解するであろう。以上の説明は、網羅的でもなく開示された厳密な形態に限定するものでもない。

多くの実施形態について述べてきたが、この開示の利益を有する当業者は、範囲を逸脱しない他の実施形態を考案できることを理解するであろう。

２００ 入力装置
２０５ センサ電極
２０７ ノイズ源
２１０ 電荷積分器
２２０ 電流コンベヤ
２５０ コントローラ
２５５ バッファ
２６０ 加算抵抗器
２９５ フィードバック信号
２９８ フィードバックループ
２９９ 増幅器

Claims (10)

1. 増幅器であって、
   複数の電荷積分器から複数の低減ノイズ信号を受信する複数の入力抵抗器と、
   前記増幅器の出力にある加算抵抗器と、
   を有し、複数の低減ノイズ信号のそれぞれを、利得値と前記複数の低減ノイズ信号の濃度とを使用して増幅することによって、前記増幅器の前記出力において、フィードバック信号を生成するように構成された増幅器と、
   前記複数の電荷積分器であって、
   ノイズ源に結合された複数の静電容量センサ電極から複数の結果信号を取得し、
   前記フィードバック信号を使用して前記複数の結果信号内のノイズを軽減することによって、前記複数の電荷積分器において、前記複数の低減ノイズ信号を生成するように構成された複数の電荷積分器と、
   を有し、前記複数の入力抵抗器の抵抗と、前記加算抵抗器の抵抗と、前記利得値と、が前記ノイズを軽減するように選択される処理システム。
2. 前記複数の入力抵抗器がそれぞれＲの抵抗を有し、
   前記利得値がＡであり、
   前記複数の低減ノイズ信号の前記濃度がＮであり、
   前記加算抵抗器がＡ×Ｒ×（１／Ｎ）の抵抗を有し、
   前記増幅器が、前記複数の低減ノイズ信号のそれぞれを－Ａ／Ｎ倍に増幅する、請求項１に記載の処理システム。
3. 前記複数の低減ノイズ信号のうちの少なくとも１つに基づいて、入力オブジェクトが前記複数の静電容量センサ電極の１つ以上の近くにあると決定するように構成されたコントローラを更に有する、請求項１に記載の処理システム。
4. 前記ノイズ源が、前記コントローラによっても操作される表示装置と関連付けられた、請求項３に記載の処理システム。
5. 前記増幅器が、
   前記複数の入力抵抗器と前記加算抵抗器の間の複数の電流コンベヤを更に有する、請求項１に記載の処理システム。
6. 前記複数の電流コンベヤがそれぞれ、
   演算増幅器と、
   前記演算増幅器の出力に結合された複数の電流ミラーと、
   前記演算増幅器の入力に結合された安定化インピーダンスと、を有する、請求項５に記載の処理システム。
7. 前記増幅器が、更に、
   前記加算抵抗器に結合され、変調電圧を記憶するように構成されたバッファを有する、請求項１に記載の処理システム。
8. 前記複数の静電容量センサ電極がそれぞれ、第１のインピーダンスによって前記ノイズ源に結合され、
   前記複数の電荷積分器がそれぞれ、第２のインピーダンスに並列に演算増幅器を含み、
   前記フィードバック信号が、前記複数の電荷積分器のそれぞれの非反転入力に結合された、請求項１に記載の処理システム。
9. 増幅器によって、複数の低減ノイズ信号のそれぞれを利得値と前記複数の低減ノイズ信号の濃度とに基づいて増幅することによってフィードバック信号を生成するステップと、
   ノイズ源に結合された複数の静電容量センサ電極から複数の結果信号を取得するステップと、
   複数の電荷積分器によって、前記フィードバック信号を使用して前記複数の結果信号内のノイズを軽減することによって前記複数の低減ノイズ信号を生成するステップと、を含み、
   前記増幅器が、
   前記複数の電荷積分器から前記複数の低減ノイズ信号を受信する複数の入力抵抗器と、
   前記増幅器の出力にある加算抵抗器と、
   を有し、
   前記複数の入力抵抗器の抵抗と、前記加算抵抗器の抵抗と、前記利得値と、が前記ノイズを軽減するように選択される方法。
10. ノイズ源に結合された複数の静電容量センサ電極と、
    増幅器であって、
    複数の電荷積分器から複数の低減ノイズ信号を受信する複数の入力抵抗器と、
    前記増幅器の出力にある加算抵抗器と、
    を有し、複数の低減ノイズ信号のそれぞれを、利得値と前記複数の低減ノイズ信号の濃度とを使用して増幅することによって、前記増幅器の前記出力において、フィードバック信号を生成するように構成された増幅器と、
    複数の電荷積分器であって、
    ノイズ源に結合された複数の静電容量センサ電極から複数の結果信号を取得し、
    前記フィードバック信号を使用して前記複数の結果信号内のノイズを軽減することによって、前記複数の電荷積分器において、前記複数の低減ノイズ信号を生成するように構成された前記複数の電荷積分器と、
    前記複数の低減ノイズ信号のうちの少なくとも１つに基づいて、入力オブジェクトが前記複数の静電容量センサ電極の少なくとも１つの近くにあると決定するように構成されたコントローラと、
    を有し、
    前記複数の入力抵抗器の抵抗と、前記加算抵抗器の抵抗と、前記利得値と、が前記ノイズを軽減するように選択される入力装置。

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