JPH11353107A - タッチパッドを提供するスクリ―ンカ―ソル／ポインタ移動制御 - Google Patents

タッチパッドを提供するスクリ―ンカ―ソル／ポインタ移動制御

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JPH11353107A
JPH11353107A JP1417899A JP1417899A JPH11353107A JP H11353107 A JPH11353107 A JP H11353107A JP 1417899 A JP1417899 A JP 1417899A JP 1417899 A JP1417899 A JP 1417899A JP H11353107 A JPH11353107 A JP H11353107A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ジョイスティックに類似した動作をする容量
型タッチパッドを提供する。 【解決手段】 指先と共同し且つディスプレイスクリー
ン上でのカーソル／ポインタの移動を制御する制御信号
を発生するために行／列アレイ内にＮ複数個の容量検知
用セルが配設されている。各個別的検知用セルの出力端
は同様の行／列アレイに配設されたＮ個のノードを有す
る抵抗アレイの対応する個別的ノードへ接続している。
行形態における抵抗ノードの重心出力が行方向における
カーソル移動の制御のための出力信号を与える。列形態
における抵抗ノードの重心出力は、直交する列方向にお
けるカーソル移動の制御のための出力信号を与える。行
／列抵抗モードアレイの質量信号出力はスイッチオン／
オフ信号を与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンピュー
タディスプレイモニタ又はテレビ（ＴＶ）などのディス
プレイスクリーン上のカーソル又はポインタの手動的制
御を行う技術分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】「容量性距離センサ（ＣＡＰＡＣＩＴＩ
ＶＥ ＤＩＳＴＡＮＣＥ ＳＥＮＳＯＲ）」という名称
の１９９７年２月１３日付で出願した発明者がＭａｒｃ
ｏ Ｔａｒｔａｇｎｉの米国特許出願第０８／７９９，
５４８号を引用によって本明細書に取込む。この特許出
願は、指紋採取を包含する多数の用途を持った集積回路
（ＩＣ）容量性距離センサを記載している。このソリッ
ドステートＩＣ装置の一部は本願の図１乃至３に示して
あり、その場合には、マルチセルアレイ３の各個別的な
セル２は一対の平坦な金属アーマチュア２３，２４を有
しており、それらは水平面において互いに離隔されてい
てコンデンサを形成すると共に測定すべき垂直距離
「ｄ」を画定している。各セル２は、又、図２に示した
増幅器手段を有しており、増幅器入力端１６は一方のア
ーマチュア２４へ接続しており、且つ増幅器出力端１７
は他方のアーマチュア２３へ接続しており、それにより
負のフィードバック回路１７，２３，２５，１８，２
４，１６を与えている。
【０００３】従来技術はスクリーンカーソル／ポインタ
移動制御を行う一般的に二つのタイプの装置を提供して
いる。
【０００４】第一のタイプの装置においては、ディスプ
レイスクリーン上でのカーソル／ポインタの連続的且つ
対応する方向の移動を発生するためには、ほぼ水平な表
面上でのマウスの連続的な手動的移動が必要とされる。
マウスの移動が停止すると、このカーソル／ポインタの
移動も停止する。カーソル／ポインタが大きなスクリー
ン距離に亘って移動されねばならない場合には、通常、
マウスを該表面から持上げ、次いで、１回又はそれ以上
の回数に亘り該水平表面上でマウスをリトレースさせる
ことが必要である。
【０００５】２番目のタイプの装置の一つの例はジョイ
スティックであるが、ジョイスティックが中心からずれ
た位置に手動的に保持されている限り、カーソル／ポイ
ンタはスクリーン上を対応する方向に継続的に移動す
る。このカーソル／ポインタの移動を停止させるために
は、ジョイスティックをその中心位置即ち中立位置へ復
帰させる。
【０００６】本発明は、指先動作型キャパシタンス（容
量）タッチパッドの実施例に関連して説明し、その最終
的な結果から得られる動作はジョイスティックとほぼ同
一のものであるが、本発明の精神及び範囲はこの様な態
様に制限されるべきものではない。即ち、本発明のキャ
パシタンス（容量）タッチパッド上の指先の位置は指先
の位置に従ってカーソル／ポインタのスクリーン上での
移動を発生させる。本発明は例えばラップトップコンピ
ュータ及びパームトップコンピュータなどの携帯型コン
ピュータにおいてしばしば使用されているグライドポイ
ント（ＧＲＩＤＥ ＰＯＩＮＴ）及びトラックポイント
（ＴＲＡＣＫ ＰＯＩＮＴ）装置を置換する場合に特に
有用性がある。
【０００７】本発明の実施例は前述した特許出願に記載
されているような容量距離／指紋センサの用途及び修正
に関連している。容量型センサの一般的な用途は公知で
ある。
【０００８】例えば、刊行物「センサ及びアクチュエー
タ（ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡＴＯＲ
Ｓ）」、Ｊａｎ／Ｆｅｂ １９８９、Ｎｏ．１／２、１
４１−１５３頁は、第４回ソリッドステートセンサ及び
アクチュエータに関する国際会議（トランスデューサー
ズ’８７）、東京、日本、６月２日−５日、１９８７年
において発表された「内在的輪郭検知オプションを有す
る集積化触覚撮像器（ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＴＡＣＴ
ＩＬＥ ＩＭＡＧＥＲ ＷＩＴＨ ＡＮ ＩＮＴＲＩＮ
ＳＩＣ ＣＯＮＴＯＵＲ ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ ＯＰＴ
ＩＯＮ）」という題名の文献を包含している。
【０００９】この文献は集積化した容量性触覚イメージ
ングセンサを記載しており、それは底部セラミック支持
体、９行／９列のアレイからなるシリコンウエハ集積回
路上に設けられている正方形のアルミニウム電極、天然
ゴムから構成されている可撓性があり且つ分離用の中間
層、薄い導電性のゴム層、頂部保護層を有する多層構造
を有している。この装置においては、キャパシタンス即
ち容量は、天然ゴム層の局所的な変形に依存する。この
装置の８１個の個別的なアルミニウム電極は天然ゴム層
内の凹凸パターンの容量測定を与え、この凹凸は頂部保
護層上に作用する圧力分布によって発生される。
【００１０】指紋の詳細を検知するために容量型センサ
を使用することも公知である。
【００１１】例えば、刊行物ＩＥＥＥ・エレクトロン・
デバイス・レターズ、ＶＯＬ．１８、ＮＯ．１、１９９
７年１月、１９−２０頁は、「ガラス及びポリマ基板か
らなるポリシリコンＴＦＴを使用した新規な指紋スキャ
ニングアレイ（ＮＯＶＥＬＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ Ｓ
ＣＡＮＮＩＮＧ ＡＲＲＡＹＳ ＵＳＩＮＧ ＰＯＬＹ
ＳＩＬＩＣＯＮ ＴＦＴ’Ｓ ＯＦ ＧＬＡＳＳ ＡＮ
Ｄ ＰＯＬＹＭＥＲＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」という題
名の文献を包含している。この文献は二次元（２Ｄ）、
２００×２００、容量検知用アレイを記載しており、そ
れは４０，０００個の個別的なピクセルから構成されて
いる。該アレイの各ピクセルは２個の薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）及び１個のコンデンサプレートを有してい
る。各アレイピクセルは１本のアレイ行と１本のアレイ
列との交差点に存在しており、且つ各アレイピクセルは
行ドライバ回路及び列ドライバ回路によって個別的にア
ドレス可能である。
【００１２】与えられたピクセルに関連しているＴＦＴ
−Ａ及びＴＦＴ−Ｂと以後呼称する二つのＴＦＴについ
て検討すると、ＴＦＴ−Ａ及びＴＦＴ−Ｂのドレイン電
極はそのピクセルのコンデンサプレートへ接続してお
り、ＴＦＴ−Ａのゲート電極及びソース電極はそのピク
セルと関連している行導体へ接続しており、ＴＦＴ−Ｂ
のゲートはそれに続く行導体へ接続しており、且つＴＦ
Ｔ−Ｂのソースはそのピクセルと関連している列導体へ
接続している。
【００１３】薄い（０．１μｍ）窒化シリコン絶縁体が
各アレイピクセルのコンデンサプレートの上側に存在し
ている。指紋の山が直接的にコンデンサプレートの上に
存在する場合には、コンデンサプレートと指との間にコ
ンデンサが形成される。このコンデンサは、このピクセ
ルに関連している行導体及びＴＦＴ−Ａによってそのピ
クセルへ行パルス（８乃至１０ＶＤＣ及び１０乃至１０
０マイクロ秒の期間）が該ピクセルに印加される場合に
充電される。その格納された電荷は、その後に、行パル
スが次続の行電極へ印加される場合にＴＦＴ−Ｂを介し
てそのピクセルの列導体上へ転送される。
【００１４】更に興味のあるものとしては、刊行物１９
９７ＩＥＥＥ・インターナショナル・ソリッドステート
・サーキッツ・コンフェレンスがあり、それは「フィー
ドバック容量性検知方法に基づく３９０ＤＰＩ生の指紋
撮像器（Ａ ３９０ＤＰＩＬＩＶＥ ＦＩＮＧＥＲＰＲ
ＩＮＴ ＩＭＡＧＥＲ ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＦＥＥＤＢ
ＡＣＫ ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ＳＣ
ＨＥＭＥ）」という題名の文献が２００頁から始まる頁
に包含されている。この文献は単一チップの２００×２
００要素アレイの２メタルデジタルＣＭＯＳ技術センサ
を記載しており、それはフィードバック容量検知に基づ
くものであって、且つ指の皮膚表面によって誘起される
電界変動を検知すべく動作する。該アレイの各要素にお
いて、二つの水平方向に離隔されているメタル（金属）
プレートがパッシベーション酸化膜によって指の皮膚表
面の上側に存在する隣接する部分から離隔されている。
皮膚とセンサの表面との間の距離は指紋の山及び谷が存
在することを表わすものであるから、複数個の要素から
なるアレイが完全な指紋パターンを与える。
【００１５】該アレイの各要素において、二つのメタル
プレートは、それぞれ、高利得インバータの入力端及び
出力端へ接続されており、それにより電荷積分器を形成
している。動作について説明すると、該電荷積分器は、
最初に、該インバータの入力端と出力端とを短絡するこ
とによってリセットされる。次いで、固定された量の電
荷が該入力端から吸込まれ、指紋の山及び谷に対する距
離に逆比例するフィードバック容量値に逆比例して出力
電圧をスイング即ち振れさせる。複数個のセル即ちセン
サからなるアレイは、完全なる指紋パターンを与える。
指紋イメージは指がアレイからはずされると消失する。
【００１６】引用によって本明細書に取込む米国特許第
４，３５３，０５６号も興味のあるものであり、それは
容量型指紋センサに関するものであって、その場合に、
指紋の山及び谷を読取るために指をセンサの表面上に押
付ける。センサ表面はそれと関連する小さな物理的寸法
からなる多数のコンデンサを有している。二つのセンサ
について説明する。第一タイプのセンサにおいては、電
気的絶縁体が多数の可撓性があり且つ水平方向に離隔さ
れている湾曲した金属電極を担持しており、且つ一つの
コンデンサを構成する二つの隣接する金属電極を担持し
ている。保護用の絶縁膜が該電気的絶縁体の上側に存在
しており、且つ指がこの保護用の絶縁膜と物理的に接触
される場合に、該金属電極は物理的に変形され、それに
よって指紋の山／谷パターンに従って多数のコンデンサ
の容量値を選択的に変化させる。第二タイプのセンサに
おいては、剛性支持体の頂部表面が多数の水平方向に離
隔されており且つ平坦な金属電極を固定位置に担持して
いる。該金属電極の面の上方には可撓性絶縁体と、可撓
性電極と、可撓性保護用メンブレンとが順番に配列して
設けられている。コンデンサが該頂部可撓性電極と下側
及び固定された位置の平坦な金属電極の各々との間に形
成される。指端部が可撓性メンブレンと接触されると、
可撓性電極は指紋の山／谷パターンに従って波型形状と
なる。
【００１７】更に、引用によって本明細書に取込む米国
特許第５，３２５，４４２号は、約１００μｍのピッチ
を持った行／列検知用要素からなる平坦状のアレイを構
成する検知用パッドを具備する容量型指紋センサに関す
るものである。各検知用要素は１本の行導体と１本の列
導体との交差点に位置されており、且つ各検知用要素に
おいて、検知用コンデンサは該検知用電極の上側に存在
する絶縁膜によって指表面から離隔されている平面状の
検知用電極を構成している。該アレイを構成する複数個
の検知用電極は規則的に離隔されており且つ等しい寸法
の矩形である。検知用要素はホトリソグラフィプロセス
を使用して製造され、且つ各個別的な検知用要素は電界
効果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態における薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）を有している。各ＦＥＴゲートは行導
体へ接続しており、各ＦＥＴソースは列導体へ接続して
おり、且つ各ＦＥＴドレインは検知用電極へ接続してい
る。
【００１８】一実施例においては、各検知用要素は検知
用電極と指との間に形成される検知用コンデンサを構成
する。別の実施例においては、各検知用要素は電気的に
分離されており且つ導電性のパッドを有しており、それ
は物理的に指と係合する。
【００１９】欧州特許出願ＥＵ９６８３００６８．１も
興味のあるものである。この出願は複数個の容量センサ
からなるアレイを開示しており、該センサは該アレイの
上表面即ち頂部表面に接触する指の指紋パターンを検知
すべく動作する。
【００２０】米国特許第５，３７４，７８７号、第５，
４９５，０７７号、第５，６４８，６４２号も興味のあ
るものであって、それらは行／列マトリクスの形態で配
置されている複数個のセンサパッド／ラインを具備する
物体／近接度検知器を提供している。
【００２１】米国特許第５，５４３，５８８号も興味の
あるものであって、それは片側にスクリーンが配設され
ており且つ反対側にタッチ（接触）感応性変換器を具備
するハンドヘルド即ち携帯型の装置を開示している。
【００２２】米国特許第５，５４３，５９０号及び第
５，５４３，５９１号も興味のあるものであって、それ
らはディスプレイスクリーン上のカーソルを移動させる
装置を開示しており、その場合に、検知用面は行／列に
配向された導体線からなるマトリクスを有している。
【００２３】上述したような従来の装置はほぼそれらの
制限された意図された目的のためには有用なものである
が、ジョイスティック又はマウスに類似した動作を行う
容量型タッチパッド（ｔｏｕｃｈｐａｄ）を提供するこ
との必要性が存在しており、その場合に、キャパシタン
ス（容量）タッチパッドの上表面上の指先の位置がカー
ソル／ポインタスクリーン移動を発生させることが可能
な容量型タッチパッドを提供することが望まれている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、ジョイスティック又はマウスに類似した動
作を行うキャパシタンスタッチパッド即ち容量性の接触
パッドを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば、上述
した欧州特許出願ＥＵ９６８３００６８．１に示される
ようなマトリクスアレイである複数個の容量センサから
なるマトリクスアレイを使用することに基づいて構成す
ることが可能である。
【００２６】本発明のアレイは、最初に、ユーザの指紋
を採取するために使用することが可能であり、例えば、
ラップトップ又はパームトップコンピュータなどの装置
へのログオン期間中に発生するユーザ識別（ＩＤ）手順
として使用することが可能である。コンピュータのその
後の動作は、しばしば、ディスプレイスクリーン上にお
けるカーソルの移動を制御することが必要とされる。本
発明アレイは、このカーソルの移動も提供する。
【００２７】即ち、ユーザが、最初に、コンピュータへ
ログオンすると、本発明のアレイはユーザの権限付与即
ち使用許可を決定するために使用される指紋パターンを
採取する。その後に、本アレイはスクリーンカーソル／
ポインタ制御を与えるために使用され、該アレイの上表
面上の指先の位置によってスクリーン上をカーソル／ポ
インタが移動する。この指先の位置は、指紋を採取した
後に、該アレイの上表面上で指先をローリング（横揺
れ）及び／又はピッチング（縦揺れ）によってのみ達成
される。本発明の一実施例においては、指先を該アレイ
から取外した場合に、又は指先を該アレイの上表面上の
中間位置へ移動させた場合にカーソル／ポインタの移動
が停止する。
【００２８】ログオン期間中に、センサが採取した指紋
パターンをメモリに格納されている指紋パターンと比較
することによってユーザが識別／検証される場合に、該
アレイの個別的なセル出力が直列的にスキャン即ち走査
される。その後に、該アレイが本発明に従って使用され
ると、スクリーンカーソル／ポインタ制御を達成するた
めに、該アレイの個別的なセル出力はスキャンする必要
はない。そうではなく、該アレイの各個別的なセル出力
が行／列抵抗回路網の対応する個別的なノードへ接続さ
れる。
【００２９】本発明の実施例をカーソル制御などの特徴
に関連して説明するが、ＡＴＭ装置などの適用場面にお
いても使用することが可能であり、その場合には、最初
にユーザの指紋確認が行われ、次いでＡＴＭ装置に対す
るチョイスの選択及び肯定／否定応答に対する入力装置
として該アレイを使用する。
【００３０】本発明の検知用アレイは、又、３Ｄ仮想現
実適用例におけるポインティング装置として使用するこ
とが可能であり、その場合には、該アレイはユーザの手
の指の運動に追従する構成体の上に装着される。この様
に、ユーザは、指及び３Ｄ仮想メニューを使用して選択
を行うことが可能とされ、且つ３Ｄ仮想ゲームにおいて
は、該アレイを平面状のＸ，Ｙ方向及びＺ方向コマンド
を検知するために使用することが可能である。
【００３１】本発明アレイは、アレイの上表面上におい
て指先を移動させるか即ち横方向にローリングさせる場
合にＸ方向のカーソル／ポインタ移動コマンド（即ち、
左／右スクリーン移動コマンド）を与える。本発明アレ
イは、指先がアレイの上表面上において端から端へ移動
される場合即ちピッチングされる場合に、Ｙ方向カーソ
ル／ポインタ移動コマンド（即ち、上／下スクリーン移
動コマンド）を与える。本発明アレイは、アレイの上表
面内に垂直方向下方へ指先が押下げられる場合に、Ｚ情
報即ちスイッチ開成情報を与える。本発明アレイの上表
面は約１ｃｍ平方であり、且つ、通常、ユーザの人指し
指の先端と共同する。
【００３２】この様な容量指紋検知用セル（例えば、上
述したＥＵ特許出願において示されているもの）の利得
が高いものに調節されるか、又はアレイの分解能が低い
ものである場合には、該アレイの電気的出力は暗いバッ
クグラウンド即ち背景上に明るいブロッブ（ｂｌｏｂ）
即ち小滴を有する二次元「電子画」である。この電子画
内の該ブロッブ即ち小滴の位置は該センサの上表面と指
先の接触区域とに対応している。
【００３３】このブロッブの位置の第一モーメント座
標、即ち輝度関数は、Ｘ変位及びＹ変位、即ち該アレイ
の上表面上の指先位置をエンコードし、一方この輝度関
数のゼロモーメント値は指先の下方向への圧力関数をエ
ンコードする。
【００３４】該アレイのＸ出力及びＹ出力を計算するた
めに、二つのオプションが使用可能である。第一に、該
アレイの全体的な電子的イメージ、即ちピクチャ（画
像）を計算システムへ転送し、そこでこれら二つの出力
（「質量」及び「重心」とも呼ばれる）がハードウエア
又はソフトウエア技術を使用して計算される。第二に、
センサのピクチャ出力に関して直接的にアナログ的計算
を行う。
【００３５】図８を参照すると、二次元（２Ｄ）電子信
号出力、即ち該アレイの上表面上の指先の接触関数をエ
ンコードするアレイのパターンが図８に示したように２
Ｄ擬似抵抗回路網へ注入される。この回路網は入力して
くるアレイ出力信号の重心即ち第一モーメント及び質量
即ち第二モーメントを検知する。重心及び質量関数は図
８の構成によって同時的に計算される。
【００３６】本発明の一つの特徴によれば、図８の擬似
抵抗回路網を集積回路技術を使用して図１のセンサアレ
イ内に埋込むことが可能であり、それによって集積化し
た装置を提供することが可能である。例えば、図８の各
抵抗はエレクトリックレターズ（ＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｌ
ＥＴＴＥＲＳ）、（２９（２１），１８１１−１８１
３，１９９３年１０月）の刊行物における「電流モード
技術における重心の計算（ＣＯＭＰＵＴＩＮＧ ＣＥＮ
ＴＲＯＩＤＳ ＩＮ ＣＵＲＲＥＮＴ−ＭＯＤＥＴＥＣ
ＨＮＩＱＵＥ）」という題名のＭ． Ｔａｒｔａｇｎｉ
及びＰ． Ｐｅｒｓｏｎａ共著の文献に記載されている
ようにＭＯＳトランジスタで実現することが可能であ
る。
【００３７】本発明の一つの目的は、ディスプレイスク
リーン上でカーソル／ポインタの移動を制御する出力信
号を発生するために指先と共同するほぼ平坦状の行／列
アレイの形態に配設されているＮ複数個のキャパシタン
ス（容量）検知用セルを提供することである。各個別的
な検知用セルの出力端は同様の行／列アレイの形態に配
列されているＮ個のノードを具備する抵抗アレイの対応
するノードへ接続している。行形態における抵抗ノード
の重心出力が行方向におけるカーソル移動の制御のため
の出力信号を提供する。列形態における抵抗ノードの重
心出力は直交する列方向におけるカーソル移動の制御の
ための出力信号を与える。行／列抵抗モードの質量信号
出力はスイッチオン／オフ信号を与える。
【００３８】本発明を公知のジョイスティックタイプの
装置と比較しながら説明するが、当業者によって理解さ
れるように、本発明はマウスのような装置を置換する場
合にも有用性があるものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】図１，２，３は前述した米国特許
出願に対応しており、それらは本発明の実施例において
使用可能なものである。
【００４０】図１は、マルチピクセル指紋パターン、即
ち指紋の電気的信号ピクチャを構成するシリアル信号電
気的出力１０を提供すべく動作する比較的多数のソリッ
ドステート容量型センサセル即ちノード２を具備するほ
ぼ平坦状のマルチピクセル・マルチ行／列アレイ３を有
するＩＣ装置１の概略平面図である。図示した如く、図
１はＸＹ面内においてとったものである。
【００４１】アレイ３は個別的なノード２からなるＮ個
の水平方向即ちＸ方向に延在する行を有している。各行
はその中にＭ個の個別的なノード２を有している。従っ
て、アレイ３は個別的なノード２からなるＭ個の垂直方
向即ちＹ方向に延在する列を有しており、且つ各列はＮ
個の個別的なノード２を有している。Ｎ及びＭの数は整
数であり、それは互いに等しい場合も等しくない場合も
ある。アレイ３内の個別的なピクチャ要素、ピクセル、
ノード、即ちセル２の数は指紋パターン採取のために極
めて大きなものであり且つＭ×Ｎの積に等しい。一つの
例はアレイ３内の５１２×５１２個のピクセル、ノード
即ちセル２であり、アレイ３は約２０ｍｍ乃至約２５ｍ
ｍの物理的寸法のものである。
【００４２】図２はアレイ３の上側且つアクティブ即ち
活性な表面１２５と物理的に接触する指先１８を示して
いる。
【００４３】指紋パターン採取期間中に、アレイ３内の
各個別的なセル２はアレイ３の行／列のユニークな交差
部に各セルが物理的に位置していることによってアドレ
ス可能である。アレイ３の個別的なセル２がアドレスさ
れ且つ指紋パターンをデジタル化するために読取られる
態様は当業者にとって公知であり、本発明に関する制限
を形成するものではない。
【００４４】ＩＣ装置１は、所定のスキャニングパター
ンに従って指紋パターン採取期間中に一度に１個のセル
２を逐次的に質問即ち読取るために水平方向のスキャニ
ングステージ即ちネットワーク６及び垂直方向のスキャ
ニングステージ即ちネットワーク５を有している。好適
には、ステージ５及び６は時間シーケンスにおいてセル
２の図２出力１７を質問するために動作するシフトレジ
スタ即ちデコーダを有している。
【００４５】ＩＣ装置１は、更に、供給／論理ステージ
即ちネットワーク７を有しており、それは全てのセル２
を含むＩＣ装置コンポーネントに必要な動作電圧を供給
し且つＩＣ装置１の動作に必要なステップからなるシー
ケンスを制御すべく動作する。特に、ＤＣ電圧供給源１
２は１００において接地電圧を基準とするＤＣ基準電圧
Ｖｒを供給する。バッファ８が全てのセル２の出力端１
７へ接続している。バッファ８の出力端１０はＩＣ装置
１の逐次的に配設された出力信号を有しており、出力端
１０における信号はスキャニングステージ５及び６の動
作によって制御される。
【００４６】図２は図１のアレイ３の単一のセル２の回
路を模式的に示している。全てのセル２は、概略、構造
及び配列が同一である。各セル２は約３，０００乃至
４，０００の利得を有する低パワー信号反転用ノード増
幅器１３を有している。
【００４７】端子２１はセル２の回路に対する入力端を
構成しており、且つ端子２１及び入力コンデンサ２０が
増幅器１３の入力端１６へ接続している。端子１７はセ
ル２及びその増幅器１３の出力端を構成している。各セ
ル２は、更に、２個のＸＹ平面状アーマチュア即ち金属
コンデンサプレート２３，２４を有しており、それらは
ほぼ等しいＸＹ面積のものであり、且つ共通のＸＹ水平
面内において互いに水平方向即ちＸ方向に離隔されてい
る。
【００４８】薄い誘電体層２５がコンデンサプレート２
３，２４を被覆しており、且つ誘電体層２５の上部水平
表面１２５はその指紋を検知し、決定し又は採取する指
の皮膚表面１８と物理的に接触するためのアクティブ即
ち活性なアレイ表面を提供している。誘電体層２５はア
レイ３及びその個別的なセル２を有するＩＣ装置１の上
部部分の全体的な表面をカバーすることが可能である。
【００４９】指紋パターン採取のために使用する場合に
は、指先１８をアレイ３の誘電体層２５の上表面１２５
上に配置させる。皮膚表面１８がその場合にアーマチュ
ア即ち電極を形成し、それはコンデンサプレート２３，
２４の上部ＸＹ平面状の表面の垂直上側に存在し且つそ
れに対面する。皮膚表面１８は、プレート２３，２４と
共に、図３に示したように第一コンデンサ３４及び第二
コンデンサ３３を画定すべく動作する。直列接続した複
合コンデンサ３３，３４が増幅器出力端１７から増幅器
入力端１６へ負のフィードバック形態で接続されてい
る。
【００５０】各図２のノード増幅器１３は、更に、好適
にはＭＯＳスイッチの形態における通常開のスタート、
リセット、又は制御スイッチ１９を有している。スイッ
チ１９は選択的に且つ瞬間的に動作して増幅器入力端１
６を増幅器出力端１７へ短絡させる。スイッチ１９は、
図１の供給及び論理ユニット７によって供給される制御
信号「Ｒ」によって制御される。指紋採取動作の開始時
において、全てのアレイセル２のスイッチ１９が瞬間的
に閉成され、且つ全てのセル入力端２１における電圧レ
ベルが一定の大きさに維持される。この様に、全てのセ
ル２の入力電圧がセルの出力電圧と同一の電圧とされ
る。
【００５１】すぐその後に、供給及び論理ユニット７が
全てのリセットスイッチ１９を開成させ且つ全てのセル
入力端２１に基準電圧Ｖｒと大きさが等しいステップ電
圧を供給すべく動作する。そこでセル入力コンデンサ２
０の各々において電気的電荷が誘起され、セルのコンデ
ンサプレート２３，２４と該セルの上側に存在する皮膚
表面１８との間に存在する局所的且つ個別的なＺ方向の
セル距離「ｄ」を読取ることを可能とする。
【００５２】図１のスキャニングステージ５，６はアレ
イ３内の多くのセル２の読取り即ち質問を逐次的に可能
とすべく動作する。この様に、バッファ８は、三次元読
取り、及びアレイ３の上部表面１２５上に現在存在する
指の皮膚表面１８の表示を与える電圧のグレイレベルの
シーケンスの形態で出力１０を逐次的に提供すべく動作
する。
【００５３】図３は図２に示した単一セル回路の等価回
路である。増幅器１３の入力容量は３０で示してあり、
増幅器１３の出力容量は３１で示してあり、且つ二つの
上述した直列接続し且つ皮膚感応性のコンデンサを３
３，３４で示してある。
【００５４】本発明の一つの特徴によれば、各増幅器１
６の利得は、図５Ａ−５Ｉの種々の区域に示した補正し
た形状１７０を有する図１アレイからの出力信号を供給
するために増加させることが可能である。しかしなが
ら、この増加させた利得特徴は必要なものではない。な
ぜならば、この補正した形状は指先の複雑な指紋パター
ンに関して計算することも可能だからであり、指紋を構
成するオブジェクトのグループの質量中心が該オブジェ
クトのグループの中心に位置しているからである。この
増加させた利得特徴が所望される場合には、図１の電圧
Ｖｒの大きさにおけるステップ変化によって実現され
る。
【００５５】本発明の精神及び範囲に従ってキャパシタ
ンスタッチパッドとして使用する場合には、全てのセル
２又はノード増幅器１３の出力１７は図５Ａ−５Ｉに示
したように、暗いバックグラウンド即ち背景上に位置さ
れている明るいブロッブ１７０として表われるピクチャ
信号である。このピクチャ内のブロッブ１７０の位置は
キャパシタンスタッチパッドの上部表面１２５と指１８
の接触面積／位置をエンコードする。このブロッブ出力
信号機能１７０は、セルアレイマトリクスの分解能が低
いことを確保する構造及び配列によって達成することも
可能である。
【００５６】図４は指紋パターン採取プロセスを示した
ブロック図であって、その場合に、図１−３の構成をコ
ンピュータユーザによる初期的なログオン期間中に低利
得モードで使用し、そのユーザは、後に本発明のキャパ
シタンスタッチパッド構造及び配列を使用してカーソル
／ポインタスクリーン方向／移動制御信号、及び／又は
スイッチオン／オフタッチパッド信号を発生する。
【００５７】この指紋パターン採取プロセス期間中に、
図１のアレイ３からのバッファ出力１０は処理ユニット
１６０へ接続される。動作シーケンスにおいて、全ての
セル２のスタートスイッチ１９が瞬間的に閉じられ、そ
の後に基準ステップパルス電圧Ｖｒが全ての増幅器入力
端２１へ印加され、その後に、全てのセル出力１７が垂
直及び水平スキャンネットワーク５，６によって確立さ
れているシーケンスに従ってバッファ出力端１０へ供給
される。その結果、指先１８の指紋パターンが入力１０
として処理ユニット１６０へ提供される。アレイ３と処
理ユニット１６０との間の接続１０は、指紋採取からタ
ッチパッド動作へ変化する場合のアレイ感度が変化する
ことを意味するために双方向として示してある。
【００５８】参照メモリ１６１は多数の以前に格納した
指紋パターン、例えば、各権限付与したユーザに対して
一つの指紋パターンを包含している。ステップ１６３に
おいて、同様の計算ユニットが入力１０をメモリ１６２
内に格納されているパターンと比較し、且つパターンの
一致が検知された場合には、現在のタッチパッド／コン
ピュータユーザの識別即ちＩＤが作業メモリ１６４内に
記録される。
【００５９】明らかなように、現在のタッチパッド／コ
ンピュータユーザのＩＤが確立された後に、ステップ１
６５は本発明のタッチパッドをジョイスティック型のタ
ッチパッドとして使用することを可能とする。前述した
ように、このジョイスティック型のタッチパッドの使用
は図１−３の高利得モードにおいて行われる。
【００６０】本発明のキャパシタンスタッチパッドがデ
ィスプレイスクリーン上でのカーソル／ポインタ制御を
達成するために高利得モードにおいて使用される場合に
は、全てのアレイセル２の複合出力１７は暗いバックグ
ラウンド上に位置されている明るいブロッブとして表わ
れる電子的ピクチャ信号を有している。
【００６１】図５Ａ乃至５Ｉはアレイ表面１２５上の指
先１８の種々の位置に対するこの様なピクチャ信号を示
している。これらの図の各々における明るいブロッブ１
７０の位置はキャパシタンスタッチパッドの上表面１２
５との接触面積即ち指先１８の位置に対応している。各
ブロッブ１７０の中心が４７０として示してある。前述
したように、図５Ａ−５Ｉの位置のうちの何れかにおけ
る場合の指先１８のＺ方向の押下げは明るいブロッブ信
号１７０の質量を修正即ち拡大し、スイッチ閉成信号を
供給する。
【００６２】図５Ａにおいて、指先中心４７０はアレイ
表面１２５上の中間位置に位置しており、且つこの位置
において、カーソルの移動が発生されることはない。し
かしながら、図５Ａに示されているブロッブ１７０の比
較的大きな質量即ち寸法はアレイ表面１２５上へ垂直方
向に指先１８を下方へ押下げることによって発生された
スイッチ閉成条件を表わしている。
【００６３】図６は表面１２５上での端部から端部への
指先端１８のＹ方向ピッチング即ち縦揺れを表わしてい
る。このピッチング移動方向に従って、図５Ｂ及び５Ｃ
に示したように、明るいブロッブ１７０が発生される。
即ち、図６における指先１８の下方向へのピッチング即
ち縦揺れは図５Ｂに示した条件を発生し、且つ矢印１７
１によって表わしたようにカーソルの上方向への移動が
発生する。しかしながら、図６の指先１８の上方へのピ
ッチング即ち縦揺れが図５Ｃの条件を発生すると、矢印
１７２によって示したような下方向へのカーソルの移動
が発生する。
【００６４】図７は表面１２５上での側部から側部への
指先１８のＸ方向のローリング即ち横揺れを表わしてい
る。このローリング即ち横揺れ移動の方向に従って、図
５Ｅ及び５Ｄに示したようにブロッブ１７０が発生され
る。即ち、図７における左方向への指先１８のローリン
グ即ち横揺れは図５Ｅに示した条件を発生し、且つ矢印
１７３で示したように左方向へのカーソルの移動が発生
する。しかしながら、指先１８の右側へのローリング即
ち横揺れが図５Ｄの条件を発生する場合には、矢印１７
４によって示したように右方向へのカーソルの移動が発
生する。
【００６５】同様に、図５Ｆ及び５Ｇは、表面１２５上
の一つの対角線方向における指先１８のピッチングとロ
ーリングの結合をした結果としてどの様にして対角線方
向へのカーソルの移動１７５及び１７６が発生するかを
示しており、一方、図５Ｈ及び５Ｉは、表面１２５上の
直交する対角線方向における指先１８のピッチングとロ
ーリングの結合した結果としてどの様にして対角線方向
のカーソルの移動１７７及び１７８が発生するかを示し
ている。
【００６６】図８は四つの角部に位置したカレントミラ
ー及び加算器、即ち電流バッファ６０１−６０４を具備
する本発明の一実施例を示したＸＹ面においてとった平
面図であり、その場合に、２５個のノードセル２の各々
の増幅器出力端１７は抵抗ネットワーク３０１の２５個
のノード３００のうちの異なる一つへ接続しており、各
ノード３００はセル列Ｃ１−Ｃ５とセル行Ｒ１−Ｒ５の
交差点によって確立されている。抵抗回路網３０１は四
つの角部に位置したカレントミラー及び加算器即ち電流
バッファ６０１−６０４を具備する擬似抵抗ネットワー
クを有しており、それは図５の種々のものに示したブロ
ッブ信号１７０の質量又は面積及び重心４７０を検知す
べく動作する。
【００６７】図９は対応する個別的な図２のノード増幅
器の出力端１７へ接続している１個の個別的な抵抗ネッ
トワークノード３００を示している。図９は、更に、こ
のノード３００をその４個の隣接するノード３００へ接
続している４個の抵抗３１１も示している。例えば、図
９のノード３００がノード列Ｃ２とノード行Ｒ２との交
差点によって形成されているノードである場合には、そ
の増幅器出力端１７はセル列２とセル行２の交差点に位
置している図１のセルと関連している図２の増幅器の出
力端である。
【００６８】本発明のこの実施例においては、図１−３
のアレイ３が最初に使用されて図４に関して説明した如
くログオン期間中にユーザの指紋ＩＤを採取する。その
後に、図２の２５個のセル増幅器の各々の出力端１７が
図８に示した２５個の抵抗ノード３００のうちの対応す
る一つへ接続される。
【００６９】図８の動作モードにおいては、電気的出力
端３０２及び３０３は、それぞれ、ユーザが所望するカ
ーソル／ポインタスクリーン移動方向を画定する出力信
号のＸ方向成分とＹ方向成分とを与える。例えば、信号
３０２，３０３は、ＴＢ即ちモニタスクリーン上でのカ
ーソル／ポインタの移動を制御するために使用され、こ
の移動は図８のタッチパッドの表面上の指先１８の静的
／移動しない位置によって連続的なものである。
【００７０】ＩＥＥＥ・ジャーナル・オブ・ソリッド・
ステート・サーキッツ（２６，１８５３−１８５８，１
９９１年１２月）における「埋込みイメージャを具備す
るオブジェクト位置及び配向ＩＣ（Ａｎ Ｏｂｊｅｃｔ
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ
ＩＣ ｗｉｔｈ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｉｍａｇｅｒ）」
という題名の文献においてＤ． Ｌ． Ｓｔａｎｄｌｅ
ｙによって記載されているように、出力３０２，３０３
は２Ｄパターンのゼロ及び第一モーメントに比例するア
ナログ値を提供する。
【００７１】図５Ｂ及び５Ｃを参照すると、指先位置が
図５Ｂのブロッブ１７０を発生するものと仮定すると、
出力３０２は基本的にゼロの大きさであり、一方出力３
０３は与えられた大きさのものであり且つ与えられた極
性即ち信号の向きのものである。その結果、上方へのカ
ーソルの移動１７１が発生する。次に、指先位置が図５
Ｃの明るいブロッブ１７０を発生するものと仮定する
と、出力３０２は基本的にゼロに止どまり、一方出力３
０３は与えられた大きさのものであるが、反対の極性即
ち信号の向きのものであり、且つ下方向へのカーソルの
移動１７２が発生する。同様に、図５の残りのものに関
して、出力３０２，３０３をカーソルの移動と関連付け
て説明することが可能である。前述したように、ユーザ
は矢印３０４によって示した指先１８の横方向へのロー
リング即ち横揺れ移動、及び／又は矢印３０５によって
示した指先１８の長手方向における端から端へのピッチ
ング即ち縦揺れによって所望のカーソル／ポインタの移
動を発生させる。
【００７２】ログオン期間中に、ユーザが採取した指紋
パターンをメモリに格納してある図４の指紋パターン１
６２と比較することによって識別／検証される場合に、
アレイの個別的なセル出力１７が直列的にスキャン即ち
走査される。しかしながら、その後に、且つアレイがス
クリーンカーソル／ポインタ制御を達成するために本発
明に従って使用される場合に、タッチパッドの個別的な
セル出力１７はスキャンされることはない。そうではな
く、各個別的なセル出力１７は行／列抵抗ネットワーク
３０１の個別的なノード３００へ接続される。
【００７３】アレイ３０１の水平な上表面上において指
先１８が横方向に移動される場合、即ちローリングされ
る場合に、アレイ３０１はＸ方向カーソル／ポインタ移
動コマンド３０２を発生し、それは水平な左／右スクリ
ーン移動コマンドであり、この移動は矢印３０５によっ
て表わしてある。指先１８がアレイ３０１の水平な上表
面上において長手方向の端から端へ移動される場合即ち
ピッチングされる場合には、アレイ３０１はＹ方向カー
ソル／ポインタ移動コマンド３０３を発生し、それは垂
直上／下スクリーン移動コマンドであり、この移動は矢
印３０４によって表わしてある。アレイ３０１は、更
に、アレイ３０１の水平な上表面上の指先１８の現在の
位置の大略幾何学的中心上に垂直下方向へ指先１８が押
下げられる場合にスイッチ出力即ちＺコマンド出力を発
生する。
【００７４】前述したように、図４のステップ１６５に
おいて示したように、タッチパッド動作をイネーブル即
ち動作可能とさせる場合の一つのステップは、図１の電
圧Ｖｒの大きさにおける変化の動作によって低利得から
高利得へ各図２のノード増幅器１８をスイッチさせるこ
ととすることが可能である。各ノード増幅器１３がこの
高利得で動作する場合、又は、別法として、アレイ３０
１の分解能が低い場合には、全てのノード増幅器１３の
複合電気出力１７は、暗いバックグラウンド上に位置さ
れているブロッブ１７０を有する電子アレイピクチャと
して記述することが可能であり、その場合に暗いバック
グラウンド上のこのブロッブの中央位置４７０は指先１
８のアレイ３０１の水平な上表面との接触面積に対応し
ている。このブロッブ１７０の位置の第一モーメント座
標、即ちこの電子ピクチャ内の輝度関数は、アレイの上
表面上のＸ及びＹ変位即ち指の位置をエンコードし、一
方明るいブロッブ１７０のゼロモーメント値は指の下方
向即ちＺ方向の圧力関数をエンコードする。図８のネッ
トワーク３０７及び３０８は該電子ピクチャ内において
エンコードされる第一モーメント座標及びゼロモーメン
ト値を決定すべく動作する。
【００７５】二つのＸ及びＹアレイ出力３０２，３０３
を計算するために、二つのオプションを使用することが
可能である。第一に、該アレイの全体的な電子イメー
ジ、即ち全てのセル増幅器出力信号１７を計算システム
へ転送し、そこで第一モーメント座標及びゼロモーメン
ト値（「質量」及び「重心」とも呼ばれる）をハードウ
エア又はソフトウエアを使用して計算する。第二に、ア
ナログ計算を、２Ｄパターンのゼロ及び第一モーメント
に比例する図８のアナログ値に関して実施することが可
能である。
【００７６】本発明の抵抗ネットワーク実施例は以下の
ハードウエアによって最初の上述した技術を使用する。
図１に関して、アレイの上表面上の指先１８の接触関数
をエンコードするアレイ３の二次元（２Ｄ）電子信号ピ
クチャ、出力又はパターンが図８の２Ｄ抵抗ネットワー
ク３０１のノード３００内に注入される。次いで、ネッ
トワーク３０７，３０８，３０９が機能してこのアレイ
出力信号の重心及び質量を検知する。重心及び質量の関
数は、図８の構成によって同時的に計算される。
【００７７】図８に示したように、各ノード３００は抵
抗３１１によってそのそれと隣接するノード３００へ接
続している。抵抗値即ち抵抗３１１の大きさは臨界的な
ものではないが、全ての抵抗３１１はほぼ同一の抵抗値
即ち大きさのものとすべきである。更に、且つ上述した
ように、本発明の一つの特徴として、抵抗３１１はＭＯ
Ｓトランジスタによって実現されている。
【００７８】上述した説明では指紋パターンを最初に採
取し、且つタッチパッドの使用はその後にイネーブルさ
れるものと仮定しているが、本発明の精神及び範囲によ
れば、指の回転／位置によるカーソル／ポインタ制御は
指紋パターン自身が検知されるのと同時的に検知するこ
とが可能である。
【００７９】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例において使用することの可
能なマルチピクセルマルチ行／列アレイ３を包含するＩ
Ｃ装置を示した概略平面図。
【図２】 アレイの活性表面１２５上に指先が物理的に
接触している状態を示した概略図。
【図３】 図２に示した単一セル回路の等価回路を示し
た概略図。
【図４】 指紋パターン採取プロセスを示したフローチ
ャート。
【図５】 （Ａ）乃至（Ｉ）はタッチパッド上表面上の
指先の種々の位置に対して本発明キャパシタンスタッチ
パッドによって発生される二次元（２Ｄ）電気的ピクチ
ャ信号を示したものであって、各々は質量輪郭とその質
量輪郭内に位置されている重心点とを示している。
【図６】 タッチパッド上表面上での指先の長手方向の
端から端へのＹ方向ピッチングを示した概略図。
【図７】 タッチパッド上表面上での横方向の指先のＸ
方向ローリングを示した概略図。
【図８】 本発明の一実施例に基づく回路であって、修
正した図１の２５個のセンサセルの各々からの増幅器出
力信号が行／列抵抗ネットワーク即ちアレイ内の２５個
の抵抗ノードのうちの対応する一つへ接続されている状
態を示した概略回路図。
【図９】 図２−３に示したタイプの対応する個別的な
増幅器の出力を受取るべく接続されている図８の１個の
個別的な抵抗ノードを示しており、且つこの抵抗ノード
を隣接する抵抗ノードと相互接続する４個の抵抗が設け
られていることを示している概略図。
【符号の説明】
１ ＩＣ装置 ２ セル（ノード） ３ アレイ ５ 垂直スキャニングステージ（ネットワーク） ６ 水平スキャニングステージ（ネットワーク） ７ 供給／論理ステージ（ネットワーク） ８ バッファ １２ ＤＣ電圧供給源 １３ 増幅器 １９ 制御スイッチ ２０ 入力コンデンサ ２３，２４ メタルコンデンサプレート ２５ 誘電体層
フロントページの続き (72)発明者 アルベルト フェラーリ イタリア国， アイ−41031， カンポサ ント， ビア エス． フェリス エスジ ー （番地の表示なし) (72)発明者 マルコ タルターニ イタリア国， アイ−41031， メルドー ラ， ビア マストリ 17

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二次元ディスプレイスクリーン上の視覚
    的ポインタ記号の移動を選択的に制御するための電気的
    出力信号を与えるキャパシタンスタッチパッドにおい
    て、 Ｎ複数個の個別的な容量検知用セルが第一の二次元行／
    列アレイに配設されており、前記第一アレイは前記記号
    の運動を制御するための出力信号を発生するために人の
    指先と共同すべく適合されているほぼ平坦な区域を占有
    しており、各個別的な検知用セルは人の指先との位置関
    係に従って変化する独特の出力信号を有しており、 Ｎ複数個の個別的な抵抗ノードが、前記第一アレイと行
    ／列形態において同様な第二の二次元行／列アレイに配
    設されており、 前記検知用セルの各ユニークな出力信号を前記第二アレ
    イの同様な形態とされている抵抗ノードへ接続させる回
    路手段が設けられており、 前記第一アレイの前記平坦な区域上の人の指先の位置の
    関数として重心出力信号を計算するために第一計算手段
    が前記第二アレイへ接続しており、 前記第一計算手段へ接続されており且つ前記重心出力信
    号の関数として記号移動制御信号を提供する第一出力手
    段が設けられている、ことを特徴とするキャパシタンス
    タッチパッド。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 前記平坦な区域上の人の指先によって占有される区域の
    関数として質量出力信号を計算する第二計算手段が前記
    第二アレイへ接続されており、 前記第二計算手段へ接続されており且つ前記質量出力信
    号の関数としてスイッチオン／オフ信号を供給する第二
    出力信号が設けられている、ことを特徴とするキャパシ
    タンスタッチパッド。
  3. 【請求項３】 二次元ディスプレイスクリーン上のイン
    ジケータ記号の運動を選択的に制御すべく動作可能な電
    気的出力信号を供給するキャパシタンスタッチパッドに
    おいて、 Ｎ複数個の個別的な容量検知用セルが第一行／列アレイ
    に配設されており且つ検知用表面を具備しており、 前記検知用表面は指先を受付け且つ前記検知用表面上の
    指先の位置の関数として前記インジケータ記号の運動を
    制御すべく適合されており、 前記Ｎ複数個の検知用セルの各々が増幅器入力端と増幅
    器出力端とを具備する増幅器、前記検知用表面と関連し
    ている第一及び第二の物理的に離隔されているコンデン
    サプレート、前記第一コンデンサプレートを前記増幅器
    入力端へ接続し且つ前記第二コンデンサプレートを前記
    増幅器出力端へ接続する回路手段を有しており、 Ｎ複数個の抵抗ノードが前記第一アレイと行／列形態に
    おいて同様な第二の行／列アレイに配設されており、 前記増幅器出力端の各々を前記第二アレイの同様な形態
    とされている抵抗ノードへ接続させる回路手段が設けら
    れており、 前記検知用表面上の指先の位置の関数として重心出力信
    号を計算する第一計算手段が前記第二アレイへ接続して
    おり、 前記重心出力信号の関数としてインジケータ記号移動制
    御信号を与える第一出力手段が前記第一計算手段へ接続
    している、ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッ
    ド。
  4. 【請求項４】 請求項３において、 前記検知用表面上の指先によって占有される面積の関数
    として質量出力信号を計算する第二計算手段が前記第二
    アレイへ接続しており、 前記質量出力信号の関数としてスイッチオン／オフ信号
    を供給する第二出力手段が前記第二計算手段へ接続して
    いる、ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
  5. 【請求項５】 ディスプレイスクリーンを具備する装置
    のユーザの権限を決定し、次いで前記ディスプレイスク
    リーン上でのカーソルの移動を選択的に制御する電気的
    出力信号を与えるキャパシタンスタッチパッドにおい
    て、 ユーザの指先を受付けるべく適合されている検知用表面
    が設けられており、 Ｎ複数個の容量検知用セルが前記検知用表面と関連して
    おり且つＮ個の行／列交差部を持った第一の行／列アレ
    イに配設されており、前記第一アレイは各行／列交差部
    に位置されている１個の検知用セルを有しており、 前記検知用セルの各々は増幅器入力端と増幅器出力端と
    を具備する増幅器、前記検知用表面と関連する第一及び
    第二の物理的に離隔されているコンデンサプレート、前
    記第一コンデンサプレートを前記増幅器入力端へ接続し
    且つ前記第二コンデンサプレートを前記増幅器出力端へ
    接続する回路手段を有しており、 前記第一アレイへ接続しており且つ権限が与えられたユ
    ーザの指先パターンに対する比較を行うためにユーザ指
    先パターンを発生し且つそれにより前記検知用表面上の
    ユーザの指先の位置の関数としてカーソルの移動を制御
    するために本タッチパッドの動作をイネーブルさせるべ
    く動作可能であるユーザ権限付与手段が設けられてお
    り、 Ｎ複数個の抵抗ノードが第二の行／列アレイに配設され
    ており、前記第二アレイは前記第一アレイのＮ行／列交
    差部に対応する形態でＮ行／列交差部を有しており、 前記増幅器出力端の各々を前記第二アレイの同様の形態
    とされている抵抗ノードへ接続する回路手段が設けられ
    ており、 前記検知用表面上のユーザの指先の位置の関数として重
    心出力信号を計算する第一計算手段が前記第二アレイへ
    接続しており、 前記重心出力信号の関数としてポインタ移動制御信号を
    供給する第一出力手段が前記第一計算手段へ接続してい
    る、ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
  6. 【請求項６】 請求項５において、 前記検知用表面上のユーザの指先によって占有される面
    積の関数として質量出力信号を計算するための第二計算
    手段が前記第二アレイへ接続しており、 前記質量出力信号の関数としてスイッチオン／オフ信号
    を与える第二出力手段が前記第二計算手段へ接続してい
    る、ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
  7. 【請求項７】 ほぼ平坦なディスプレイスクリーン上の
    カーソルの移動の所望の方向を表わす出力信号を与える
    タッチパッドにおいて、 複数個の表面部分を具備しているほぼ平坦な誘電体検知
    用表面が設けられており、 前記検知用表面は指先によって物理的に接触されるべく
    適合されており、 Ｒ×Ｃ複数個のセンサセルが前記表面部分と関連してお
    り、 前記センサセルはＲ個の行とＣ個の列とを具備するセル
    アレイに配設されており、前記行及び列はＲ×Ｃ個の交
    差部を形成しており、前記センサセルのうちの一つは前
    記交差部の各々において且つ対応する表面部分に位置さ
    れており、 前記センサセルの各々は増幅器入力端と増幅器出力端と
    を具備する増幅器を有しており、 前記センサセルの各々は前記対応する表面部分と関連し
    ているがそれから離隔されている第一及び第二の物理的
    に離隔されているコンデンサプレートを具備しており、 前記センサセルの各々は前記第一コンデンサプレートを
    前記増幅器入力端へ接続し且つ前記第二コンデンサプレ
    ートを前記増幅器出力端へ接続しそれにより前記対応す
    る表面部分に接触する指先の関数として負の入力対出力
    増幅器フィードバック信号を与える回路手段を有してお
    り、 Ｒ×Ｃ複数個の抵抗ノードがＲ個の行及びＣ個の列を有
    する抵抗アレイの形態に配設されており、前記行及び列
    はＲ×Ｃ個の交差部を形成し、前記抵抗ノードのうちの
    一つが前記交差部の各々に位置されており、 Ｒ×Ｃ複数個の回路手段が設けられており、各回路手段
    は前記増幅器出力端のうちの一つを１個の抵抗ノードへ
    接続させ、 Ｒ及びＣは整数であり、 前記抵抗アレイへ接続しており且つ指先によって接触さ
    れた表面部分の関数として重心出力信号を計算すべく動
    作可能な第一計算手段が設けられており、 前記重心出力信号の関数としてカーソル移動信号を与え
    る出力手段が前記第一計算手段へ接続されている、こと
    を特徴とするタッチパッド。
  8. 【請求項８】 請求項７において、 指先によって接触された表面部分面積の関数として質量
    出力信号を計算する第二計算手段が前記抵抗アレイへ接
    続しており、 前記質量出力信号の関数としてスイッチ開／閉信号を与
    える第二出力手段が前記第二計算手段へ接続している、
    ことを特徴とするタッチパッド。
  9. 【請求項９】 最初にディスプレイスクリーンを具備す
    る装置のユーザ権限付与を決定するために有用なもので
    あり、その後に、前記ディスプレイスクリーン上でのカ
    ーソルの移動を選択的に制御すべく動作可能な電気的出
    力信号を与えるために有用であるキャパシタンスタッチ
    パッドにおいて、 ユーザの指先と物理的に係合すべく適合されている誘電
    体検知用表面が設けられており、 Ｎ複数個の容量検知用セルが前記検知用表面と関連して
    おり且つＮ個の行／列交差部を具備する第一行／列アレ
    イに配設されており、前記第一アレイは各行／列交差部
    に位置している１個の検知用セルを有しており、 前記検知用セルの各々は増幅器入力端と増幅器出力端と
    を具備する増幅器、前記検知用表面と関連している第一
    及び第二の物理的に離隔されているコンデンサプレー
    ト、及び前記第一コンデンサプレートを前記増幅器入力
    端へ接続し且つ前記第二コンデンサプレートを前記増幅
    器出力端へ接続して増幅器フィードバックを与える回路
    手段を有しており、 前記第一アレイへ接続されており、前記検知用セル増幅
    器をして低利得モードで動作させるべく動作可能であ
    り、格納されている権限が付与されたユーザ指紋パター
    ンに対する比較のためにユーザ指紋パターンを発生すべ
    く動作可能であり、且つ比較が検知された場合に前記検
    知用セル増幅器をして高利得モードで動作させ且つその
    後に前記検知用表面上のユーザの指先の位置の関数とし
    てカーソルの運動を制御するために使用するために前記
    タッチパッドの動作をイネーブルさせるべく動作可能な
    ユーザ権限付与手段が設けられており、 Ｎ複数個の抵抗ノードが第二の行／列アレイに配設され
    ており、前記第二アレイは前記第一アレイの前記Ｎ個の
    行／列交差部に対応する形態でＮ個の行／列交差部を有
    しており、 前記増幅器出力端の各々を前記第二アレイの同様な形態
    とされている抵抗ノードへ接続させる回路手段が設けら
    れており、 前記検知用表面上のユーザの指先の位置の関数として重
    心出力信号を計算する第一計算手段が前記第二アレイへ
    接続しており、 前記重心出力信号の関数としてカーソル移動制御信号を
    与える第一出力手段が前記第一計算手段へ接続されてい
    る、ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記検知用表面上のユーザの指先によって占有される面
    積の関数として質量出力信号を計算する第二計算手段が
    前記第二アレイへ接続しており、 前記質量出力信号の関数としてスイッチオン／オフ信号
    を与える第二出力手段が前記第二計算手段へ接続してい
    る、ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
  11. 【請求項１１】 請求項９において、前記Ｎ複数個の容
    量検知用セル及び前記Ｎ複数個の抵抗ノードがソリッド
    ステート装置内に集積化されていることを特徴とするキ
    ャパシタンスタッチパッド。
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