(57)【要約】【課題】典型的な多刺激システムでは、異なるドライブ線がセンスチャンネルのセンス信号に異なる位相遅延を導入し、その結果、センス信号の処理効率を低下させる。【解決手段】多刺激復調プロセスのための補償された位相マトリクスを決定する方法が提供される。多刺激感知システムの第１ドライブ線が選択され、その選択されたドライブ線を経て刺激信号が送信される。刺激信号から生じるチャンネル利得が、刺激信号から生じる受信されたセンス信号から測定される。測定されたチャンネル利得が既知のチャンネル利得と比較されて、選択されたドライブ線に対する個々の位相補償が得られる。複数のドライブ線に対する個々の位相補償値で、補償された位相マトリクスが形成される。【選択図】図１
2014146373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多刺激復調プロセスのための補償された位相マトリクスを決定する方法において、
多刺激感知システムの各ドライブ線・センス線組み合わせの個々の位相遅延を測定するステップと、
前記個々の位相遅延に基づいて補償された位相マトリクスを形成するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
個々の位相遅延を測定する前記ステップは、
第１の刺激信号で第１のドライブ線を刺激する段階と、
前記刺激信号から生じる第１のセンス信号を第１の受信チャンネルで受信する段階と、  前記第１のドライブ線及び第１のセンス線の対の個々の位相遅延を決定する段階と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１のドライブ線及び第１のセンス線の対の個々の位相遅延を決定する前記段階は、
第１のセンス信号を復調して位相遅延の測定値を得る工程と、
前記位相遅延の測定値が最大になるように調整可能な遅延値を調整する工程であって、個々の位相遅延は、位相遅延の最大測定値における調整可能な遅延値に基づくものである工程と、
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
個々の位相遅延を測定する前記ステップは、
第１の刺激信号で第１のドライブ線を刺激する段階と、
前記刺激信号から生じるセンス信号を複数の受信チャンネルで受信する段階と、
前記第１のドライブ線及びそれに対応するセンス線の各対の個々の位相遅延を決定する段階と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
第１のドライブ線及びそれに対応するセンス線の各対の個々の位相遅延を決定する前記段階は、
前記対応するセンス信号を復調して位相遅延の測定値を得る工程と、
前記第１ドライブ線及びそれに対応するセンス線の特定対についての位相遅延の測定値が最大になるように調整可能な遅延値を調整する工程であって、その特定対の個々の位相遅延は、位相遅延の最大測定値における調整可能な遅延値に基づくものである工程と、
前記第１ドライブ線及び他のセンス線の特定対について前記調整可能な遅延の調整を繰り返して、それに対応する個々の位相遅延を得る工程と、
を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
多刺激復調及びデコードプロセスのための位相調整されたデコードマトリクスを決定する方法において、
第１のドライブ線及び第１のチャンネルを選択するステップと、
その選択されたドライブ線を経て刺激信号を送信するステップと、
復調された信号が最大となるまで前記第１のチャンネルの位相を調整し、そして最大におけるその調整された位相を記録するステップと、
ドライブ線及びセンス線の他の組み合わせに対して前記選択、送信及び調整を繰り返して、それに対応する他の位相を決定するステップと、
その決定された位相に基づき全チャンネルに対する位相調整を決定するステップと、
その位相調整に基づき位相調整されたデコードマトリクスを形成するステップと、
を備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、多刺激センサのためのコントローラに係り、より詳細には、多刺激タッチコントローラにおける位相遅延の補償に係る。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータシステムの操作を遂行するために、現在では、ボタン又はキー、マウス、トラックボール、ジョイスティック、タッチセンサパネル、タッチスクリーン、等の多数の形式の入力装置を使用することができる。特に、タッチスクリーンは、操作が容易で、多様性があり、価格も下がっていることから、益々普及してきている。タッチスクリーンは、タッチ感知面を伴う透明パネルであるタッチセンサパネルと、このパネルの下に部分的に又は完全に位置させて、タッチ感知面がビューエリアの少なくとも一部分をカバーできるようにした液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のようなディスプレイ装置とを備えている。
タッチスクリーンは、ユーザが、ディスプレイ装置に表示されているユーザインターフェイス（ＵＩ）で指示された位置において、指、スタイラス、又は他の物体を使用してタッチセンサパネルにタッチすることにより種々のファンクションを遂行できるようにする。
一般的に、タッチスクリーンは、タッチセンサパネル上でのタッチ事象及びタッチ事象の位置を確認し、次いで、コンピューティングシステムが、タッチ事象の時間に現れている表示に基づいてタッチ事象を解釈し、その後、そのタッチ事象に基づいて１つ以上のアクションを遂行することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような実質的に透明な導電性材料のドライブ線及びセンス線のマトリクスを実質的に透明な基板上で水平及び垂直方向に行及び列に配列することにより、相互キャパシタンスタッチセンサパネルをしばしば形成することができる。
ドライブ線にドライブ信号を送信して、ドライブ線とセンス線の交差点（感知ピクセル）に信号キャパシタンスを生じさせることができる。この信号キャパシタンスは、ドライブ信号のためにセンス線に発生されるセンス信号から決定することができる。あるタッチセンサパネルシステムでは、複数のドライブ線が同時に刺激されて、センス線に複合センス信号を発生する。これらのシステムは、ある程度の効果を発揮するが、従来の多刺激システムは、難題も引き起こす。例えば、典型的な多刺激システムでは、異なるドライブ線がセンスチャンネルのセンス信号に異なる位相遅延を導入し、その結果、センス信号の処理効率を低下させる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上のことから、マルチタッチセンサのための多刺激コントローラは、送信発振器と、該送信発振器の周波数に基づいて複数のドライブ信号を発生する送信信号区分と、ドライブ信号を同時に送信してマルチタッチセンサを駆動する複数の送信チャンネルと、マルチタッチセンサの駆動から生じるセンス信号を受信する受信チャンネルと、受信発振器と、該受信発振器の周波数に基づいて受信したセンス信号を復調し、センス結果を得る復調区分であって、復調器及びベクトル演算器を含む復調区分と、を備えるように単一集積回路（単一チップ）上に形成される。このような実施形態は、従来の設計よりも融通性のあるシステムを提供する。例えば、ベクトル演算は、任意のベクトルを選択しテストできるようにし、システム設計者が、例えば、センスシステムの広範囲な再設計を必要とせずに、異なる刺激マトリクス／デコードマトリクスの組み合わせをテストし具現化することができるようにする。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の実施形態による規範的なコンピューティングシステムを示す。
【図２ａ】本発明の一実施形態による規範的な相互キャパシタンスタッチセンサパネルを示す。
【図２ｂ】本発明の一実施形態により定常（ノータッチ）状態で規範的ピクセルを示す側面図である。
【図２ｃ】本発明の一実施形態により動的（タッチ）状態で規範的ピクセルを示す側面図である。
【図３】本発明の実施形態による規範的な特定用途向け（ＡＳＩＣ）単一チップマルチタッチコントローラを示す。
【図４】本発明の実施形態による規範的な送信チャンネルを示す。
【図５】本発明の実施形態によるタッチセンサパネルの規範的な刺激を示す。
【図６】本発明の実施形態による規範的なセンスチャンネル及び多段ベクトル復調エンジンの第１段を示す。
【図７】本発明の実施形態による多段ベクトル復調エンジンの規範的な第２段を示す。
【図８】本発明の実施形態による規範的な受信ＮＣＯを示す。
【図９】本発明の実施形態による補償位相マトリクスを決定する規範的な方法を示す。
【図１０ａ】本発明の実施形態による単一チップ多刺激コントローラを含むタッチセンサパネルを有する規範的な移動電話を示す。
【図１０ｂ】本発明の実施形態による単一チップ多刺激コントローラを含むタッチセンサパネルを有する規範的なデジタルメディアプレーヤを示す。
【図１０ｃ】本発明の実施形態による単一チップ多刺激コントローラを含むタッチセンサパネル（トラックパッド）及び／又はディスプレイを有する規範的なパーソナルコンピュータを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
好ましい実施形態の以下の説明において、本発明を具現化できる特定の実施形態を例示した添付図面を参照する。他の実施形態も使用できると共に、本発明の実施形態の範囲から逸脱せずに構造上の変更もなし得ることを理解されたい。
【０００７】
本発明は、多刺激タッチコントローラにおける位相遅延の補償に係る。単一のセンス線を複数のドライブ信号で刺激すると、センス線に複数の成分信号を発生することができる。これら成分信号は、複合センス信号を形成し、これを受信して、例えば、復調プロセスに使用し、成分信号に含まれた測定データを得ることができる。しかしながら、個々の成分信号は、例えば、異なる信号経路長さにより生じる異なる位相遅延を有する。成分信号が重畳されて単一のセンス信号を形成するので、個々の位相遅延差を補償することは困難である。
【０００８】
測定データが複合センス信号から、例えば、多段ベクトル復調プロセスを経て得られる場合には、そのプロセスに使用されるデコードマトリクスの位相補償を行って、成分信号の位相遅延差を補償することができる。各ドライブ線及びセンス線対の位相補償は、ドライブ線を経て送信される刺激信号でセンス線を刺激し、そして復調プロセスを使用してセンスチャンネル利得を測定することにより、決定することができる。このセンスチャンネル利得は、センス信号成分が復調信号に対して位相シフトされたときに減少される。それにより得られるチャンネル利得を、位相整列信号の既知のチャンネル利得と比較すると、成分センス信号の位相遅延を決定することができる。各ドライブ線及びセンス線対の個々の位相遅延をデコードマトリクスに追加して、成分センス信号の個々の位相遅延を考慮した位相補償されたデコードマトリクスを与えることができる。
【０００９】
本発明の実施形態は、相互キャパシタンスタッチセンサパネルに関して図示して説明するが、本発明の実施形態は、これに限定されずに、自己キャパシタンスセンサパネルや、シングル及びマルチタッチの両センサパネルや、複数の同時刺激信号を使用して複合センス信号を発生する他のセンサにも適用できることを理解されたい。更に、本発明の実施形態は、両面ＩＴＯ（ＤＩＴＯ）タッチセンサパネルに関して図示して説明するが、本発明の実施形態は、ドライブ線及びセンス線が異なる基板又はカバーガラスの背面に形成される構成や、ドライブ線及びセンス線が単一基板の同じ面に形成される構成のような、他のタッチセンサパネル構成にも適用できることを理解されたい。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態により単一ＡＳＩＣマルチタッチコントローラ１０６を一体的ドライブシステムと共に使用する規範的なコンピューティングシステム１００を示す。
タッチコントローラ１０６は、単一の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であり、これは、例えば、ＡＲＭ９６８プロセッサ又は同様の機能及び能力をもつ他のプロセッサのような１つ以上のメインプロセッサを含む１つ以上のプロセッササブシステム１０２を備えることができる。しかしながら、他の実施形態では、プロセッサの機能は、状態マシンのような専用ロジックによって具現化することもできる。又、プロセッササブシステム１０２は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）或いは他の形式のメモリ又は記憶装置、ウオッチドッグタイマー、等の周辺装置（図示せず）を含むこともできる。又、タッチコントローラ１０６は、例えば、１つ以上のセンスチャンネル（図示せず）のタッチセンス信号１０３、センサ１１１のような他のセンサからの他の信号、等の信号を受信するための受信区分１０７も含む。又、タッチコントローラ１０６は、例えば、多段ベクトル復調エンジン１０９のような復調区分と、パネルスキャンロジック１１０と、例えば、送信区分１１４を含むドライブシステムとを含む。パネルスキャンロジック１１０は、ＲＡＭ１１２にアクセスし、センスチャンネルからデータを自律的に読み取り、そしてセンスチャンネルの制御を行うことができる。更に、パネルスキャンロジック１１０は、タッチセンサパネル１２４の行に選択的に適用できる刺激信号１１６を種々の周波数及び位相で発生するように送信区分１１４を制御することができる。
【００１１】
電荷ポンプ１１５は、送信区分の供給電圧を発生するのに使用できる。刺激信号１１６（Ｖstim）は、トランジスタのカスコード接続により、ＡＳＩＣプロセスで許容できる最大電圧より高い振幅を有する。それ故、刺激電圧は、単一のトランジスタで取り扱える電圧レベル（例えば、３．６Ｖ）より高い（例えば、６Ｖ）。図１は、送信区分１１４とは個別の電荷ポンプ１１５を示しているが、電荷ポンプは、送信区分の一部分でもよい。
【００１２】
タッチセンサパネル１２４は、複数の行トレース（例えば、ドライブ線）及び複数の列トレース（例えば、センス線）を有する容量性感知媒体を含むが、他の感知媒体も使用できる。行及び列トレースは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又はアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）のような透明な導電性媒体から形成できるが、他の透明な材料及び銅のような不透明な材料も使用できる。ある実施形態では、行及び列トレースは、互いに垂直であるが、他の実施形態では、他の非カルテシアン配向も考えられる。例えば、極座標システムでは、センス線は、同心円であり、ドライブ線は、半径方向に延びる線である（その逆のこともある）。それ故、ここで使用する「行」及び「列」、「第１次元」及び「第２次元」、又は「第１軸」及び「第２軸」という語は、直交グリッドだけでなく、第１及び第２の次元を有する他の幾何学形状の交差トレース（例えば、極座標構成の同心円及び半径方向線）も包含することが意図される。行及び列は、実質的に透明な誘電体材料により分離された実質的に透明な基板の片面、その基板の両面、誘電体材料により分離された２つの個別の基板、等に形成することができる。
【００１３】
トレースが互いに上下を通過する（交差する）（が、互いに直接電気的接触しない）ところのトレースの「交点」では、トレースが本質的に２つの電極を形成する（３つ以上のトレースが交差することもあるが）。行及び列トレースの各交点は、容量性感知ノードを表し、画素（ピクセル）１２６として見ることができ、これは、タッチセンサパネル１２４がタッチの「映像」を捕獲するものとして見られるときに特に有用である。（換言すれば、タッチセンサパネルの各タッチセンサにおいてタッチ事象が検出されたかどうかタッチコントローラが決定した後に、タッチ事象が生じたマルチタッチパネルのタッチセンサのパターンをタッチの「映像」（例えば、パネルにタッチする指のパターン）として見ることができる。）行電極と列電極との間のキャパシタンスは、所与の行が直流（ＤＣ）電圧レベルに保持されるときには漂遊キャパシタンスとして現われ、そして所与の行が交流（ＡＣ）信号で刺激されるときには相互信号キャパシタンスＣsigとして現われる。タッチセンサパネル上又はその付近に指又は他の物体が存在することは、タッチされているピクセルに存在する信号電荷Ｑsigの変化、これはＣsigの関数である、を測定することにより検出できる。
【００１４】
又、コンピューティングシステム１００は、プロセッササブシステム１０２からの出力を受け取り、その出力に基づいてアクションを遂行するためのホストプロセッサ１２８も備え、そのアクションは、カーソル又はポインタのような対象物を移動し、スクロール又はパンを行い、制御設定を調整し、ファイル又はドキュメントをオープンし、メニューを見、選択を行い、インストラクションを実行し、ホスト装置に接続された周辺装置を動作し、電話コールに返答し、電話コールを発信し、電話コールを着信し、ボリューム又はオーディオ設定を変更し、住所、頻繁にダイヤルされる番号、受けたコール、逸したコールのような電話通信に関する情報を記憶し、コンピュータ又はコンピュータネットワークにログオンし、コンピュータ又はコンピュータネットワークの限定エリアへの許可された個人のアクセスを許し、コンピュータデスクトップのユーザの好みの構成に関連したユーザプロフィールをロードし、ウェブコンテンツへのアクセスを許し、特定のプログラムを起動し、メッセージを暗号化又はデコードし、等々を含むが、それらに限定されない。又、ホストプロセッサ１２８は、パネル処理に関係のない付加的なファンクションを遂行することもでき、そしてプログラム記憶装置１３２と、装置のユーザにＵＩを与えるためのＬＣＤディスプレイのようなディスプレイ装置１３０とに結合することができる。ある実施形態では、ホストプロセッサ１２８は、図示されたように、タッチコントローラ１０６とは個別のコンポーネントである。他の実施形態では、ホストプロセッサ１２８は、タッチコントローラ１０６の一部分として含まれてもよい。更に別の実施形態では、ホストプロセッサ１２８のファンクションは、プロセッササブシステム１０２により遂行され、及び／又はタッチコントローラ１０６の他のコンポーネント間に分散される。ディスプレイ装置１３０は、タッチセンサパネル１２４の下に一部分又は全体的に位置されたとき、タッチセンサパネル１２４と一緒に、タッチスクリーン１１８を形成する。
【００１５】
上述したファンクションの１つ以上は、例えば、メモリ（例えば、周辺装置の１つ）に記憶されてプロセッササブシステム１０２により実行されるファームウェア、又はプログラム記憶装置１３２に記憶されてホストプロセッサ１２８により実行されるファームウェアによって遂行できることに注意されたい。又、このファームウェアは、コンピュータベースシステム、プロセッサ収容システム、或いはインストラクション実行システム、装置又はデバイスからインストラクションをフェッチしてそれらインストラクションを実行する他のシステムのようなインストラクション実行システム、装置又はデバイスにより又はそれに関連して使用するために、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶され及び／又はその中において搬送される。本書において、「コンピュータ読み取り可能な媒体」とは、インストラクション実行システム、装置又はデバイスにより又はそれに関連して使用するためにプログラムを収容し又は記憶できる媒体である。コンピュータ読み取り可能な媒体は、電子、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体システム、装置又はデバイス、ポータブルコンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（磁気）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）（磁気）、消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）（磁気）、ポータブル光学ディスク、例えば、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ又はＤＶＤ−ＲＷ、或いはフラッシュメモリ、例えば、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、セキュアなデジタルカード、ＵＳＢメモリデバイス、メモリスティック、等を含むが、それらに限定されない。
【００１６】
又、ファームウェアは、コンピュータベースシステム、プロセッサ収容システム、或いはインストラクション実行システム、装置又はデバイスからインストラクションをフェッチしてそれらインストラクションを実行する他のシステム、のようなインストラクション実行システム、装置又はデバイスにより又はそれに関連して使用するために、搬送媒体内で伝播することもできる。本書において、「搬送媒体」とは、インストラクション実行システム、装置又はデバイスにより又はそれに関連して使用するためにプログラムを通信し、伝播し又は搬送できる媒体である。読み取り可能な搬送媒体は、電子、磁気、光学、電磁又は赤外線のワイヤード又はワイヤレス伝播媒体を含むが、それらに限定されない。
【００１７】
図２ａは、本発明の実施形態による規範的なタッチセンサパネル１２４をより詳細に示す部分図である。図２ａは、行トレース２０４と列トレース２０６との交点に位置する各ピクセル２０２に漂遊キャパシタンスＣstrayが存在することを示している（が、図２ａでは、図示簡略化のために、Ｃstrayは、１つの列についてのみ示されている）。図２ａの例では、送信区分１１４により送信されるドライブ信号は、タッチパネルの行に印加することができる。例えば、ＡＣ刺激Ｖstim２１４、Ｖstim２１５、及びＶstim２１７を幾つかの行に印加することができ、他の行はＤＣに接続される。Ｖstim２１４、Ｖstim２１５及びＶstim２１７は、例えば、以下に述べるように、位相の異なる信号である。行上の各刺激信号は、その影響を受けるピクセルに存在する相互キャパシタンスを通して電荷Ｑsigを列へ注入させることができる。ここで、
【数１】
2014146373.tif 000003
影響を受けるピクセルの１つ以上に、指、手のひら、又は他の物体が存在するときには、注入された電荷の変化（Ｑsig_sense）を検出することができる。Ｖstim信号２１４、２１５及び２１７は、正弦波、方形波、等の１つ以上のバーストを含むことができる。又、Ｖstim信号は、１つの特定の位相、振幅及び周波数をもつ信号で構成できるが、性質を合成することもでき、例えば、特定の位相、振幅及び周波数を各々有する複数の信号で構成することもできる。各信号成分を周波数、位相又は振幅変調することができる。例えば、狭帯域で高調波成分がほとんどない刺激信号を与えて、望ましからぬノイズソースが受信チャンネルに入るのを防止するためのウインドウ化の目的で、振幅変調を使用することができる。例えば、方形波形状の刺激信号は、高次の高調波を有する。これら高次の高調波は、外部のノイズ成分と刺激の高次の高調波との間の相互変調のために帯域内ノイズ成分を引き起こす。図２ａは、実質的に垂直の行２０４及び列２０６を示しているが、上述したように、このように整列する必要がないことに注意されたい。各列２０６は、例えば、センスチャンネルに接続することができる。
【００１８】
図２ｂは、本発明の一実施形態により定常（ノータッチ）状態で規範的ピクセル２０２を示す側面図である。図２ｂにおいては、誘電体２１０で分離された列トレース又は電極２０６と行トレース又は電極２０４との間の相互キャパシタンスの電界線２０８の電界が示されている。
【００１９】
図２ｃは、動的（タッチ）状態で規範的ピクセル２０２を示す側面図である。図２ｃでは、ピクセル２０２の付近に指２１２が置かれている。指２１２は、信号周波数において低インピーダンス物体であり、列トレース２０４から身体へのＡＣキャパシタンスＣfingerを有する。身体は、接地に対する自己キャパシタンスＣbodyが約２００ｐＦであり、ここで、Ｃbodyは、Ｃfingerよりも非常に大きい。指２１２が行電極と列電極との間のある電界線２０８（誘電体を出て行電極より上の空気中を通過するフリンジ電界）を阻止する場合には、これらの電界線が、指及び身体に固有のキャパシタンス路を経て接地へと分路され、その結果、定常信号キャパシタンスＣsigがΔＣsigだけ減少される。換言すれば、身体及び指の合成キャパシタンスは、Ｃsigを、量ΔＣsig（これは、ここでは、Ｃsig_senseとも称される）だけ減少するように働き、且つ接地への分路又は動的戻り路として働いて、ある程度の電界を阻止し、正味信号キャパシタンスを減少させる。ピクセルにおける信号キャパシタンスは、Ｃsig−ΔＣsigとなり、ここで、Ｃsigは、静的（ノータッチ）成分を表し、ΔＣsigは、動的（タッチ）成分を表す。指、手のひら又は他の物体で、全ての電界、特に、誘電体材料内に完全に留まる電界、を阻止できるのではないので、Ｃsig−ΔＣsigは、常に、非ゼロであることに注意されたい。更に、指がマルチタッチパネルに強く又はより完全に押し付けられたときには、指が平らになって益々電界を阻止する傾向となり、従って、ΔＣsigは、可変で、どれほど完全に指がパネルに押し付けられたか（例えば、「ノータッチ」から「完全タッチ」までの範囲）を表すことを理解されたい。
【００２０】
図３は、本発明の実施形態による規範的な単一ＡＳＩＣマルチタッチコントローラ１０６を示す詳細なブロック図である。タッチコントローラ１０６の受信（ＲＸ）区分１０７は、雑多なチャンネル３０５（例えば、赤外線センサ、温度センサ等のチャンネル）と、全部でＮ個の受信チャンネル、例えば、センスチャンネル３０７とを備えている。センスチャンネル３０７は、オフセット補償器３０９に接続される。多段ベクトル復調エンジン１０９は、デジタル復調区分３１３、結果メモリ３１５、及びベクトル演算器３１７を含む。デジタル復調区分３１３は、受信ＮＣＯ３１９に接続され、そしてベクトル演算器３１７は、デコードマトリクスＲＡＭ３２１に接続されると共に、結果ＲＡＭ３２３に接続される。送信（ＴＸ）区分１１４は、送信ロジック３２７、送信ＤＡＣ３２９、及び全部でＭ個の送信チャンネル３３３を含む。送信ＮＣＯ３３５は、送信ロジック及びＴＸ  ＤＡＣにクロックを供給し、そして電荷ポンプ１１５は、送信チャンネルに電力を供給する。送信チャンネル３３３は、アナログバス３３９を経て刺激マトリクスＲＡＭ３３７に接続される。デコードマトリクスＲＡＭ３２１、結果ＲＡＭ３２３、及び刺激マトリクスＲＡＭ３３７は、例えば、ＲＡＭ１１２の一部分でよい。プロセッササブシステム１０２は、例えば、デコードマトリクスＲＡＭ３２１にデコードマトリクスを及び刺激マトリクスＲＡＭ３３７に刺激マトリクスを記憶し及び更新し、マルチタッチサブシステムを初期化し、受信チャンネルからのデータを処理し、そしてホストプロセッサとの通信を容易にすることができる。
【００２１】
図３は、プロセッササブシステム１０２、パネルスキャンロジック１１０、及びホストプロセッサ１２８を示している。又、図３は、クロックジェネレータ３４３及びプロセッサインターフェイス３４７も示している。タッチコントローラ１０６の種々のコンポーネントは、周辺バス３４９を経て一緒に接続される。プロセスインターフェイス３４７は、プロセッサインターフェイス（ＰＩ）接続３５３を経てホストプロセッサ１２８に接続される。
【００２２】
本発明の実施形態によるタッチコントローラ１０６の規範的なドライブ信号送信動作を、タッチコントローラ１０６を詳細に示すブロック図である図４を参照して以下に説明する。電荷ポンプ１１５によって給電される送信ロジック３２７は、ＴＸ  ＮＣＯ３３５に基づいてデジタル信号を発生する。ＴＸ  ＤＡＣ３２９は、差動ＤＡＣであり、送信ロジック３２７からのデジタル信号を刺激信号Ｖstim＋及びＶstim−へと変換する。Ｖstim＋は、ＴＸ  ＮＣＯ３３５と同じ周波数の波形を有する信号であり、そしてＶstim−は、Ｖstim＋を共通電圧Ｖcmに対して反転した波形をもつ信号である。この例では、共通電圧Ｖcmは、２．５Ｖに等しい。Ｖstim＋は、ＤＣオフセットが２．５Ｖで、最大振幅が４．７５Ｖで、周波数ωの正弦波信号である。
Ｖstim＋＝２．５Ｖ＋２．２５Ｖ＊ｓｉｎ（ωｔ）
Ｖstim−は、Ｖstim＋と位相が１８０°ずれ、ＤＣオフセットが２．２５Ｖで、最大振幅が４．７５Ｖで、周波数ωの正弦波信号である。
Ｖstim−＝２．５Ｖ＋２．２５Ｖ＊ｓｉｎ（ωｔ＋１８０°）
もちろん、他の刺激信号及び信号発生方法を使用することができる。例えば、ＴＸ  ＮＣＯ３３５は、上述した正弦波Ｖstim＋及びＶstim−信号を、包絡線ルックアップテーブル（ＬＵＴ）から発生された包絡線と混合するためのミクサを含むことができる。包絡線整形／ウインドウ化能力は、刺激波形のスペクトル特性や、マルチタッチパネルにどれほど多くのエネルギーを入れるかを制御できるという点で有益である。これら両方の特性は、干渉除去の量を制御する。パネルに入れるエネルギーが多いほど、外部の干渉物に向けた干渉除去が良好となる。ウインドウファンクションは、例えば、ガウシアン、チェビシェフ又は長方形である。例えば、チェビシェフウインドウ・対・長方形ウインドウを使用すると、周波数ドメインにおいて側波帯リップルが減少された刺激波形が得られ、それ故、復調後に受信チャンネルに入るノイズを少なくすることができる。
【００２３】
ＴＸ  ＤＡＣ３２９は、Ｖstim＋及びＶstim−をアナログバス３３９の個別ラインに供給する。又、バス３３９は、共通電圧を搬送するラインＶcm、及び接地されたラインｇｎｄも含む。各送信チャンネル３３３は、アナログＭＵＸ４０１及びバッファ４０３を含む。アナログＭＵＸ４０１は、バス３３９の各ラインに接続され、そしてドライブ線Ｖstim＋、Ｖstim−、Ｖcm又はｇｎｄの１つを選択して、バッファ４０３への供給を行うことができる。単一のＴＸ  ＤＡＣ３２９をアナログバス３３９及び複数のＭＵＸ４０１（送信チャンネルごとに１つある）と一緒に使用することで、チップ上の占有面積減少・対・他の設計を考慮しながら、異なる位相の刺激信号を発生することができる。しかしながら、２つ以上のＴＸ  ＤＡＣ３２９を使用することもできる。ＴＸ  ＤＡＣ３２９は、例えば、Ｒ２−Ｒ  ＤＡＣ、サーモメータコード化ＤＡＣ、シグマ／デルタＤＡＣ、又は他の形式のＤＡＣである。ＭＵＸ４０１は、以下に詳細に述べるように、刺激マトリクスＲＡＭ３３７に記憶された刺激マトリクス４０７に基づいてドライブ信号を選択する。送信チャンネル３３３のバッファ４０３は、ＴＸ  ＤＡＣの出力における最大刺激電圧レベルに基づいて利得が１であるか又は１より高い。それ故、バッファは、ＴＸ  ＤＡＣから信号を得るだけでなく、マルチタッチセンサパネル１２４によりそれらに与えられるほとんど容量性の負荷を駆動するためのドライブ能力も与えるという目的を果たすことができる。
【００２４】
出力バッファ４０３は、電荷ポンプ電源に生じるノイズがＶＳＴＭ出力へ伝播するのを防止するという利益を与えることができる。これは、電荷ポンプにより発生されたＶＳＴＭポートにおける望ましからぬノイズが信号対雑音比を下げ且つタッチ性能に偶発的に影響を及ぼすのを防止するので重要である。換言すれば、バッファ４０３は、その各々が負のフィードバックを有するので、本質的に自己調整型である。出力バッファ４０３の電源リップル除去は、電荷ポンプ電源に生じる電源リップルを抑制すれば充分である。ある実施形態では、送信区分１１４にバッファ４０３を使用すると、未調整の電荷ポンプを使用できるに充分な電源リップル除去を与える。これは、電荷ポンプの設計を簡単且つ効率的なものにすることができる。更に、電荷ポンプの動作周波数は、電荷ポンプ導入ノイズがタッチ性能に影響するのを防止するために、刺激周波数の関数として、又は刺激周波数範囲の外側で選択することができる。
【００２５】
タッチパネルセンサ１２４のマルチステップスキャンの各ステップ中に、各ＭＵＸ４０１は、タッチパネルセンサの対応ドライブ線へ送信するために、Ｖstim＋、Ｖstim−、Ｖcm、又はＧＮＤの１つを選択する。ＧＮＤは、対応出力バッファが使用されない場合に電力を節約するためにそのバッファを低電力状態に入れるのに使用される。選択は、刺激マトリクス４０７に基づいて行われる。図４に示すように、刺激マトリクス４０７の各行は、スキャンの１ステップに対応し、そして行におけるデータ値は、各ＴＸチャンネル３３３に対するドライブ信号の選択を指定する。スキャンのステップごとに、ＭＵＸ４０１は、刺激マトリクス４０７の行におけるデータ値に基づいてドライブ信号を選択する。例えば、第１ステップでは、図４におけるステップ０行は、第１のＴＸチャンネルのＭＵＸ４０１に対する信号選択（ＭＵＸ０＿ＳＥＬ）、第２のＴＸチャンネルのＭＵＸ４０１に対する選択（ＭＵＸ１＿ＳＥＬ）、等を指定する。各ステップにおいて、ＭＵＸは、他のステップとは異なる仕方でパネルを刺激するように異なる信号組み合わせを選択することができる。パネルスキャンロジック１１０は、周辺バス３４９を経ての接続により、刺激マトリクスＲＡＭ３３７に記憶されたステップアドレスをインクリメントすることでステップのタイミングを制御することができる。ＭＵＸが信号を選択すると、信号がＴＸチャンネル４０５のバッファ４０３へ送信されて、パネルセンサへ送信される。又、パネルスキャンロジックは、例えば、刺激マトリクスのデータ入力値を調整し、刺激マトリクスを別の刺激マトリクスに置き換え、等々のために、周辺バス３４９を通して刺激マトリクス４０７を変更できることに注意されたい。
【００２６】
図５は、本発明の実施形態によるタッチセンサパネル１２４の規範的な刺激を示す。特に、図５は、タッチセンサパネル１２４の行２０４を通るドライブ信号及び列２０６を通るセンス信号の信号経路を示す。図５は、センサパネルのスキャンの１ステップ中にセンサパネル１２４を駆動するタッチコントローラ１０６を示す。図５に示すタッチコントローラ１０６は、Ｍ個の送信チャンネル３３３及びＮ個のセンスチャンネル５０１を有し、これらは、各々、センサパネル１２４のＭ本のドライブ線（行）２０４及びＮ本のセンス線（列）に対応する。送信チャンネル３３３は、ドライブ線２０４を通してドライブ信号Ｖstim［０］、Ｖstim［１］、・・・Ｖstim［Ｍ−１］を送信する。Ｖstimで駆動される各ピクセルのセンス線２０６に信号電荷Ｑsigが注入された結果として、上述したように、ピクセルの信号キャパシタンスＣsigに比例して、センス信号ＳｅｎｓｅＳｉｇ［０］、ＳｅｎｓｅＳｉｇ［１］、・・・ＳｅｎｓｅＳｉｇ［Ｎ−１］が発生される。線型システムを仮定すれば、センス線２０６に注入された合計信号電荷Ｑsig_totは、センスチャンネルの各ピクセルに注入される信号電荷の和である。
【数２】
2014146373.tif 000004
但し、ＱsigC(Ｒ)は、センスチャンネルＣのドライブ線Ｒに対応するピクセルにおける注入電荷である。従って、前記式（１）を参照すれば、次のようになる。
【数３】
2014146373.tif 000005
センサパネル１２４のスキャンの各ステップにおいて、ドライブ線２０４がそのステップに対する刺激マトリクス４０７のＭＵＸ＿ＳＥＬ値に基づく特定のドライブ信号で駆動されるときに、各センスチャンネルにＱsig_totCが発生される。センサパネル１２４を完全にスキャンすると、複数のＱsig_totC測定値が得られ、即ちステップごとにチャンネル当たり１つのＱsig_totCが得られる。Ｐ個のステップを有するスキャンの場合、式（３）は、センスチャンネルＣのスキャンのステップごとに１つという一連の式で書くことができる。
【数４】
2014146373.tif 000006
式（４）は、マトリクス形態で次のように書くことができる。
【数５】
2014146373.tif 000007
【００２７】
従って、Ｖstim信号の異なる組み合わせでチャンネルのピクセルを刺激し、Ｖstim信号の各組み合わせは、刺激マトリクス４０７の行で定義され、そして異なる刺激組合せから生じるセンス信号から合計信号電荷Ｑsig_totCを得ることにより、例えば、チャンネルの各ピクセルにおける信号キャパシタンスＣsigCを、次のように決定することができる。
【数６】
2014146373.tif 000008
【００２８】
明瞭化のため、図５は、ドライブ線２０４ａ及び２０４ｂ（最初と最後のドライブ線）に対応するドライブ信号５１１（Ｖstim［０］）及び５１３（Ｖstim［Ｍ−１］）、それによりセンス線２０６ａに発生されるセンス信号ＳｅｎｓｅＳｉｇ［０］の成分信号５１７及び５１９、並びにセンス線２０６ｂに発生されるセンス信号ＳｅｎｓｅＳｉｇ［１］の成分信号５２１及び５２３のみを示している（第１及び第２のセンス線）。図５は、各センス信号が、センス線のピクセルに発生される複数の成分信号の重畳により形成される複合信号であることを示している。
【００２９】
2014146373.tif 000009
【００３０】
例えば、チャンネル内の各ピクセルの刺激信号に関連した位相遅延は、式（４）の対応位相成分に加えることができる。
【数７】
2014146373.tif 000010
変更位相成分の結果は、そのチャンネルに対する補償された位相マトリクスである。
【数８】
2014146373.tif 000011
補償された位相マトリクスを決定する規範的方法は、図９を参照して以下に説明する。補償された位相マトリクスの逆数は、式（６）においてデコードマトリクスとして使用される。
【数９】
2014146373.tif 000012
【００３１】
本発明の実施形態によりセンス信号からＣsigC値を得る規範的プロセスを、図６から７を参照して以下に説明する。この規範的プロセスは、ある段階において信号復調を通してＱsig_totC測定値を得、そして第２段階においてベクトル／マトリクス演算を遂行して、ＣsigC値を決定するという多段復調／デコードを実施する。図６は、本発明の実施形態によるセンスチャンネル３０７及びデジタル復調区分３１３の１つを詳細に示す。図６に示すように、センスチャンネル３０７は、電荷増幅器６０１、アンチエイリアスフィルタ（ＡＡＦ）６０３、及びアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）６０５を備えている。デジタル復調区分３１３は、プログラム可能な遅延６０７、ミクサ（信号マルチプライヤ）６０９、及び積分器６１１を含む。スキャンの各ステップにおいて、センスチャンネル３０７の増幅器６０１は、式（７）に示された複合信号電荷を、プログラム可能なオフセット電荷と共に受け取る。次いで、電荷増幅器３０７は、オフセット補償された複合信号電荷を、フィードバックキャパシタＣＦＢを経て電圧ＶＳＩＧへ変換し、前置増幅器の出力がＶsigC＝（Ｑsig_totC−ＱoffC）／ＣfbkCとなるようにする。
【００３２】
あるケースでは、センス信号は、増幅器６０１へ入力される前に、オフセット補償器３０９により調整することができる。デジタル信号のオフセットを調整することで、高度に可変な刺激マトリクスから発生されるある刺激信号のダイナミックレンジを減少することができる。特に、高度に可変な刺激マトリクスは、電荷増幅器６０１のダイナミック入力レンジ、即ち電荷増幅器が飽和する前にその増幅器が受け容れられる最大の信号の大きさより大きなダイナミックレンジを有するセンス信号を生じさせることがある。例えば、刺激マトリクスがアダマールマトリクスである場合には、スキャンのステップの１つにおいて、全てのチャンネルが、同じ位相の刺激信号で駆動され、それにより生じる全ての成分センス信号が加算されて、増幅器６０１を飽和させる振幅をもつ複合センス信号を発生することが考えられる。このケースでは、オフセット補償を使用して、電荷増幅器の飽和を防止するに充分な電荷を入力電荷から差し引く。スキャン中のオフセット補償は、オンザフライで遂行することができ、即ちスキャンの異なるステップ中に異なるオフセット補償を適用することができる。
【００３３】
別の実施形態では、増幅器６０１の飽和は、例えば、増幅器のフィードバックキャパシタンスを調整することにより軽減することができる。このケースでは、個々のセンスチャンネルを調整できるが、調整は、スキャンのステップごとに同じままである。この解決策は、使用される刺激マトリクスがスキャン全体にわたりチャンネルに同じ又は同様の信号アンバランスを生じさせ、且つ調整量があまり大きくなく、例えば、２のファクタまでであるケースに受け容れることができる。例えば、循環マトリクスを刺激マトリクスとして使用すると、全てのステップにわたり固定のアンバランスを生じさせる。
【００３４】
明瞭化のために、Ｑsig_totalの値を得るためのセンス信号の処理は、（チャンネルのピクセルの１つを刺激することから生じる）１つのセンスチャンネルのセンス信号の単一成分を処理して、そのセンスチャンネルに対してＱsig_totalの単一のＱsig成分を得ることを参照して、以下に説明する。しかしながら、全ての成分信号に分析が適用されることを理解すると共に、実際のＱsig_total結果は、他の成分信号の個々のＱsig結果の単なる重畳として理解される。
【００３５】
刺激信号Ｖstimがピクセルのドライブ線に印加されると、刺激信号のＡＣ部分Ｖstim＿ＡＣ（ｔ）がセンス線に結合されて、ピクセルの信号キャパシタンンスＣsigに比例する振幅で、Ｖstim＿ＡＣ（ｔ）に追従する信号電荷Ｑsig（ｔ）を発生する。前記式（１）から、次のようになる。
【数１０】
2014146373.tif 000013
電荷増幅器６０１のフィードバック経路のフィードバックキャパシタンスは、注入された信号電荷を、電荷増幅器のＶＲＥＦの基準電圧に対する出力電圧へと変換する。
【数１１】
2014146373.tif 000014
式（１０）を使用してＱsig（ｔ）に代入すると、次のようになる。
【数１２】
2014146373.tif 000015
従って、電荷増幅器６０１は、振幅が刺激振幅Ｖamp_out（ｔ）を電荷増幅器の利得（Ｃsig／Ｃf）でスケーリングしたものである信号を出力する。より一般的に述べると、センサパネル１２４は、感知されるべき何か、例えば、指、水位、等に関する情報を保持する振幅変調をドライブ信号に追加する。
【００３６】
電荷増幅器６０１の出力は、ＡＡＦ６０３へ送られる。ＡＡＦ６０３は、ＡＤＣのナイキストサンプリング限界を越えるノイズ成分を、それら成分がマルチタッチコントローラの動作周波数範囲へエイリアシングして戻るのを防止するに充分なほど減衰することができる。更に、ＡＡＦ６０３は、マルチタッチコントローラの周波数動作範囲以外のノイズを減衰し、それ故、信号対雑音比を改善する上で助けとなる。又、ＴＸ  ＤＡＣのサンプリングクロックＦＣＬＫ＿ＤＡＣを適切に選択することも重要である。ＴＸ  ＤＡＣクロックレートで周波数ＦＳＴＭの信号を発生することで、Ｎ＝１、２、・・・∞とすれば、ｎ＊ＦＣＬＫ＿ＤＡＣ±ＦＳＴＭにおいてＴＸ  ＤＡＣ出力信号のスペクトル内で映像を導入する。この映像は、受信チャンネルに入る複合信号に現れる。受信チャンネルにおいてＡＤＣで複合信号をサンプリングすると、これらの映像は、ほぼ、ＡＤＣが複合タッチ信号をサンプリングするところのサンプリング周波数ＦＣＬＫ＿ＡＤＣで折り畳まれる。
それ故、ＡＤＣの出力は、周波数成分Ｎ＊（ＦＣＬＫ＿ＤＡＣ±ＦＣＬＫ＿ＡＤＣ）±ＦＳＴＭを有する。ＤＡＣ及びＡＤＣクロックレート各々ＦＣＬＫ＿ＤＡＣ及びＦＣＬＫ＿ＡＤＣが同じ周波数である場合には、それらの映像がパス帯域に現われる。上述した例では、１つの考えられる周波数成分が（ＦＣＬＫ＿ＤＡＣ−ＦＣＬＫ＿ＡＤＣ）＋ＦＳＴＭ＝ＦＳＴＭとなり、それ故、望ましからぬ帯域内成分として現れ、ＳＮＲの低下、ひいては、タッチ性能の低下を招く。それ故、ＡＤＣサンプリングレートとは異なるＴＸ  ＤＡＣサンプリング周波数ＦＣＬＫ＿ＤＡＣを選択するのが有益である。これは、映像がパス帯域へ折り返されるのを防止することができる。一実施形態では、ＦＣＬＫ＿ＤＡＣは、ＡＤＣクロックレートＦＣＬＫ＿ＡＤＣの２倍である。２つのクロックソースは、相関させねばならず、即ち同じマスタークロックに基づいたものでなければならない。ＤＡＣサンプリングクロックをＡＤＣサンプリングクロックより高い周波数にするのが有益である。というのは、ＤＡＣは、サンプリングクロック周波数の同じ増加に対して合成される全ＡＤＣにより消費される電力より低い電力しか消費しないからである。
【００３７】
ＡＡＦ６０３の出力は、ＡＤＣ６０５によりデジタル信号へと変換され、この信号は、センスチャンネル３０７からデジタル復調区分３１３へ送信される。デジタル復調区分３１３は、信号を同じ周波数の復調信号で乗算するホモダイン混合プロセスを使用してセンスチャンネル３０７から受信したデジタル信号を復調する。混合プロセスの効率を高めるために、センスチャンネル出力信号の位相を、復調信号の位相に一致させるように調整するのが望ましい。センサパネル１２４のピクセルをＶstim＋で刺激し、それにより得られるセンス信号を上述したように処理することで、センスチャンネル３０７から次の出力が生じる。
【数１３】
2014146373.tif 000016
Ｖstim−で刺激する場合には、それによりＡＤＣ６０５から得られる出力は、次のようになる。
【数１４】
2014146373.tif 000017
相対的位相遅延θは、信号経路の形状、出力バッファの動作、等のシステムの種々の要素により生じる遅延の総計である。一般的に、システムにおける種々の遅延は、２つのカテゴリー、即ちセンスチャンネルの全ドライブ線に等しく適用される遅延で、ここでグローバル遅延と称するもの、及びセンスチャンネルのドライブ線の間で変化する遅延で、ここで個々の線遅延と称するもの、に分けることができる。換言すれば、グローバル遅延は、複合センス信号の全ての成分信号に等しく影響し、一方、個々の線遅延は、異なる成分信号に対して異なる量の遅延を生じさせる。相対的位相遅延は、次のように表すことができる。
【数１５】
2014146373.tif 000018
式（１５）を式（１３）及び（１４）に代入すると、次のようになる。
【数１６】
2014146373.tif 000019
【数１７】
2014146373.tif 000020
グローバル遅延は、センス信号の全成分信号に等しく影響するので、チャンネルに対して複合グローバル遅延ＤＣＬが決定されると、センスチャンネル出力信号の位相遅延のグローバル部分をプログラム可能な遅延６０７により除去し、ミクサ６０９へ入力されるＶstim＋及びＶstim−に対応する信号として、各々、次の式が得られる。
【数１８】
2014146373.tif 000021
【数１９】
2014146373.tif 000022
【００３８】
2014146373.tif 000023
【００３９】
位相調整された信号は、プログラム可能な遅延６０７からミクサ６０９へ送られる。ミクサ６０９は、位相調整された信号に復調信号を乗算し、
【数２０】
2014146373.tif 000024
これは、マスター発振器６１５に基づいてＲＸ  ＮＣＯ３１９により発生されたものである。混合は、デジタル信号を使用して遂行されることに注意されたい。これは、幾つかの従来設計よりも高い解像度を与え、ノイズ抑制の改善をもたらす。
【００４０】
それによりミクサ６０９から出力される復調された信号は、次のようになる。
【数２１】
2014146373.tif 000025
【数２２】
2014146373.tif 000026
ミクサの出力は、積分器６１１により積分されて、次のようになる。
【数２３】
2014146373.tif 000027
【数２４】
2014146373.tif 000028
積分器は、本質的に、低パス応答であるから、高い周波数成分ｃｏｓ（２ωｔ＋１８０°＋φ(Ｒ)）が排除されて、ＤＣ成分のみが残る。積分器６１１の結果を２Ｃfのファクタでスケーリングすると、積分器６１１から次の出力信号が生じる。
【数２５】
2014146373.tif 000029
【数２６】
2014146373.tif 000030
センサパネル１２４のスキャンの各ステップＳにおいて、ドライブ線２０４は、そのステップに対する刺激マトリクス４０７のＭＵＸ＿ＳＥＬ値に基づいてＶstim＋又はＶstim−ドライブ信号で駆動され、各刺激信号は、各センスチャンネルに対し積分器６１１の成分出力（２５）又は（２６）を発生する。従って、チャンネルＣに対して、積分器６１１の出力は、対応する成分（２５）及び（２６）の線型合成となる。
【数２７】
2014146373.tif 000031
【００４１】
チャンネルの積分器６１１により出力されるＱsig_totC値は、結果メモリ３１５へ送られて、Ｑsig_totCベクトルを形成する。
【数２８】
2014146373.tif 000032
【数２９】
2014146373.tif 000033
ＣsigCベクトルは、結果ＲＡＭ３２３へ送られ、そこで、プロセッササブシステム１０２、ホストプロセッサ１２８、等の他のシステムによって読み取られ、ＣsigCベクトル成分を、例えば、Ｃsigに対する既知の静的な（ノータッチの）値と比較することによりタッチを感知することができる。
【００４２】
2014146373.tif 000034
【００４３】
この例のような多段ベクトル復調を実施すると、従来設計より融通性の高いシステムが提供される。例えば、ベクトル演算は、任意のベクトルの選択及びテストを行えるようにし、システム設計者が、例えば、感知システムの広範囲な再設計を必要とせずに、刺激マトリクス／デコードマトリクスを異なる組み合わせでテストし実施できるようにする。同様に、ベクトル演算段を使用することで、感知システムは、容易に反転できないマトリクスを使用することができる。例えば、（位相０°又は１８０°の単一周波数で刺激をするために）０、１及び−１しか含まないアダマール刺激マトリクスは、０、１及び−１しか含まない反転を有する。しかしながら、例えば、循環マトリクスの反転は、分数を含む。
マトリクスデコードを使用するここに示す実施形態は、循環マトリクスのようなマトリクスの使用を許す。別の潜在的な利益において、システムをスケーリングすることは、容易に達成できる。例えば、チップ上のドライバが均一でない場合には（例えば、チップの製造プロセスが均一なドライバを形成しない場合には）、ミスマッチを減少し又は修正するようにチャンネルを容易にスケーリングすることができる。
【００４４】
図３を参照し、本発明の実施形態による規範的な任意の特徴を説明する。図３に示すように、センスチャンネル３０７からのセンス信号を受信するのに加えて、デジタル復調区分３１３は、雑多なチャンネル３０５（図３）のような他のチャンネルからの信号も受信でき、これは、例えば、センサ１１１（図１）からの信号を含む。センサ１１１は、例えば、赤外線センサ、温度センサ、周囲光センサ、接近センサ、等を含む。これらの雑多なチャンネルの信号は、例えば、情報の表示、付加的な感知、遠フィールド検出、等のために、復調／デコードプロセス中にシステムを校正するのに使用される。又、雑多なチャンネルの信号は、上述したセンス信号と同様、復調及び／又はデコードすることができる。
【００４５】
図８は、本発明の実施形態による規範的な受信ＮＣＯ８０１を示す。このＲＸ  ＮＣＯは、サイン位相アキュムレータ８０３、サインルックアップテーブル８０５、ミクサ８０７、振幅位相アキュムレータ８０９、及び振幅ルックアップテーブル８１１で構成される。プログラム可能な位相インクリメントｓｉｎｅ＿ｐｈａｓｅ＿ｉｎｃは、復調波形の周波数を決定する。位相アキュムレータ８０３は、サイン位相インクリメントｓｉｎｅ＿ｐｈａｓｅ＿ｉｎｃを累積する。サイン位相アキュムレータ８０３の出力は、サインルックアップテーブル８０５へのアドレスを表す。サインルックアップテーブル８０５からの合成波形は、一定振幅を有し、これは、次いで、それに包絡線を乗算することにより包絡線整形される。包絡線の形状は、振幅テーブル８１１に記憶され、そして振幅位相インクリメントａｍｐ＿ｐｈａｓｅ＿ｉｎｃによりセットされたレートで振幅ＬＵＴから検索される。サイン位相インクリメントと同様に、振幅位相インクリメントａｍｐ＿ｐｈａｓｅ＿ｉｎｃは、振幅位相アキュムレータ８０９により累積される。振幅位相アキュムレータ８０９の出力は、振幅ＲＡＭへのアドレスを表す。例えば、サインルックアップテーブル８０５は、１つのサイン波サイクルを厳密に表す２０４８個の係数を記憶する。サイン位相インクリメントは、１６ビット数であり、即ち位相アキュムレータ８０９も１６ビットである。サインルックアップテーブル８０５は、１１ビットのアドレススペースを表す２０４８個の係数を記憶するので、サイン位相アキュムレータ８０９の上位１１ビットのみがサインルックアップテーブルのアドレスポートへ通される。復調波形がＡＤＣクロックレートＦＣＬＫ＿ＡＤＣで発生されると仮定すれば、所与の刺激周波数ＦＳＴＭに対する位相インクリメントは、ｐｈａｓｅ＿ｉｎｃ＝２＾１６＊ＦＳＴＭ／ＦＣＬＫ＿ＡＤＣとなる。包絡線整形を行う利点は、復調のパス帯域のスペクトル特性を正確に制御できることである。復調の周波数応答は、本質的に、包絡線の時間ドメイン表示及びサインルックアップテーブル８０５からのサイン波のコンボリューションである。例えば、長方形ウインドウの場合に、復調の周波数ドメイン表示は、長方形ウインドウの時間ドメイン表示でコンボリューションされた単一周波数成分となる（サイン関数ｓｉｎ（ｘ）／ｘ）。チェビシェフ又はガウシアンウインドウのような適当なウインドウファンクションを使用することにより、所与の用途に適合するようにパス帯域応答を最適化することができる。ＴＸ  ＮＣＯは、同様に構成することができ、そして包絡線整形を特徴としてもよいし、しなくてもよい。
【００４６】
タッチ事象を検出するためにタッチセンサパネル１２４を刺激スキャニングするのに加えて、タッチコントローラ１０６は、他のファンクションを遂行することもできる。例えば、コントローラ１０６は、タッチ検出のためにパネル１２４をアクティブにスキャンする前にスペクトル分析ファンクションを遂行することができる。スペクトル分析ファンクションでは、コントローラ１０６は、ノイズが最も低い１つ以上の周波数を決定するために周波数の異なるドライブ信号でパネル１２４を駆動する。次いで、アクティブなスキャニング段階中に１つ又は複数の低ノイズ周波数を使用して、パネル１２４をドライブすることができる。スペクトル分析ファンクションは、例えば、クリストフホーストクラー、スチーブポーターホテリング、マーデュークヨセフポア及びトムウイルソンによる“SINGLE-CHIP TOUCH CONTROLLER WITH INTEGRATED DRIVE SYSTEM”と題する米国特許出願第１２／２０８，３３４号（代理人管理番号１０６８４２００７７２０）に開示されており、これは、本出願と同日に出願されたもので、且つ２００７年６月１３日に出願された米国特許出願第１１／８１８，３４５号（現在は米国特許公告第２００８／０３０９６２５号として公告されている）の一部継続（ＣＩＰ）出願である。
【００４７】
図９は、本発明の実施形態によりセンスチャンネルに対する補償位相マトリクスを決定する規範的な方法を示すフローチャートである。位相補償デコードマトリクスを計算するために、所与の送信チャンネルポートと受信チャンネルポートとの間の個々の位相遅延を決定する必要がある。チャンネル利得が設定され（９０１）、第１チャンネルが選択され（９０２）、次いで、第１の行Ｒが刺激される（９０３）。スキャンステップの終わりに積分器６１１からの復調信号が最大となり、項ｃｏｓ（φ(Ｒ)）が１に接近し（刺激が同相の場合）、又、刺激が１８０°位相ずれしている場合にはそれが−１に接近するまで、プログラム可能な遅延６０７（ＤＣＬ）を調整する（９０４）。プロセスは、現在の行が最後の行であるかどうか（即ち、全ての行が刺激されたかどうか）決定する（９０５）。
現在の行が最後の行でない場合には、プロセスは、行の値をインクリメントし（９０６）そしてステップ９０３に戻る。これは、Ｍ  ＤＣＬ値（ＤＣＬC（０）からＤＣＬC（Ｍ−１））を生じさせる。現在の行が最後の行である場合には、プロセスは、現在のチャンネルが最後のチャンネルであるかどうか決定する（９０７）。現在のチャンネルが最後のチャンネルでない場合には、プロセスは、行の値をインクリメントし（９０８）、ステップ９０２へ戻る。現在のチャンネルが最後のチャンネルである場合には、値ＤＣＬC（Ｒ）に基づいて、位相遅延φROW（Ｒ）が計算される。
【数３０】
2014146373.tif 000035
【００４８】
校正システムでは、これらの位相値が、式（８）に基づいて位相補償刺激マトリクスに入力され（９１１）、そして式（９）に基づいてピクセルデータを回復するために逆デコードマトリクスが計算される。ＤＣＬ＿ＡＶＧCは、所与のチャンネルｃに対するＤＣＬ値を表すもので、結果がＤＣＬベクトルＤＣＬ＿ＡＶＧC（０：Ｎ−１）となるように、上述した手順に従って、チャンネルごとに別々に計算される必要がある。位相遅延は、周波数に依存するので、複数の補償位相マトリクスが必要となる。
【００４９】
図１０ａは、本発明の実施形態による補償位相マトリクスを含むタッチセンサパネル１０２４と、ディスプレイ装置１０３０とを備えた規範的な移動電話１０３６を示す。
【００５０】
図１０ｂは、本発明の実施形態による補償位相マトリクスを含むタッチセンサパネル１０２４と、ディスプレイ装置１０３０とを備えた規範的なデジタルメディアプレーヤ１０４０を示す。
【００５１】
図１０ｃは、タッチセンサパネル（トラックパッド）１０２４及びディスプレイ１０３０を備えた規範的なパーソナルコンピュータ１０４４を示し、（ディスプレイがタッチスクリーンの一部分である実施形態では）パーソナルコンピュータのタッチセンサパネル及び／又はディスプレイは、本発明の実施形態による補償位相マトリクスを含む。
【００５２】
以上、添付図面を参照して、本発明の実施形態を完全に説明したが、当業者であれば、種々の変更や修正が明らかとなろう。このような変更や修正は、特許請求の範囲に規定される本発明の実施形態の範囲内に包含されると理解すべきである。
【符号の説明】
【００５３】
１００：コンピューティングシステム
１０２：プロセッササブシステム
１０３：タッチセンス信号
１０６：タッチコントローラ
１０７：受信区分
１０９：多段ベクトル復調エンジン
１１０：パネルスキャンロジック
１１１：センサ
１１２：ＲＡＭ
１１４：送信区分
１１５：電荷ポンプ
１１６：刺激信号
１１８：タッチスクリーン
１２４：タッチセンサパネル
１２６：ピクセル
１２８：ホストプロセッサ
１３０：ディスプレイ装置
１３２：プログラム記憶装置
２０２：ピクセル
２０４：行
２０６：列
２０８：電界線
２１０：誘電体
２１２：指
３１３：デジタル復調
３１５：結果メモリ
３１７：ベクトル演算
３２１：デコードマトリクスＲＡＭ
３２３：結果ＲＡＭ
３２７：ＴＸロジック
３２９：ＴＸ  ＤＡＣ
３３５：ＴＸ  ＮＣＯ
３３７：刺激マトリクスＲＡＭ
３４３：クロックジェネレータ
３４７：プロセッサインターフェイス
３４９：バス
【図１】
2014146373.tif 000036
【図２ａ】
2014146373.tif 000037
【図２ｂ】
2014146373.tif 000038
【図２ｃ】
2014146373.tif 000039
【図３】
2014146373.tif 000040
【図４】
2014146373.tif 000041
【図５】
2014146373.tif 000042
【図６】
2014146373.tif 000043
【図７】
2014146373.tif 000044
【図８】
2014146373.tif 000045
【図９】
2014146373.tif 000046
【図１０ａ】
2014146373.tif 000047
【図１０ｂ】
2014146373.tif 000048
【図１０ｃ】
2014146373.tif 000049
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月8日(2014.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多刺激感知システムの各ドライブ線及びセンス線の組み合わせの個々の位相特性を測定するステップを備え、前記多刺激感知システムは、複数のステップにおいて異なる位相の刺激信号で複数のドライブ線をスキャン可能であり、各ステップは、複数のドライブ信号で前記複数のドライブ線のうちの２つ以上のドライブ線を同時に刺激する段階を含み、前記ドライブ信号の位相は、複数の所定の異なる位相に対応しており、
前記個々の位相特性に基づいて位相補償値を計算するステップを備え、
前記個々の位相特性を測定するステップは、第１の刺激信号で第１のドライブ線を刺激する段階と、前記第１の刺激信号によって第１のセンス線上に発生されるセンス信号を第１のセンスチャンネルで受信する段階と、前記第１のドライブ線及び第１のセンス線の組み合わせの個々の位相遅延を計算する段階とを含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記個々の位相特性を測定するステップは、
前記第１の刺激信号によって複数のセンス線上に発生される複数のセンス信号を複数のセンスチャンネルで受信する段階と、
前記第１のドライブ線及びそれに対応するセンス線の各組み合わせの個々の位相遅延を計算する段階と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のドライブ線及び第１のセンス線の組み合わせの個々の位相遅延を計算する段階は、
第１のセンス信号を復調して位相遅延の測定値を得る工程と、
前記位相遅延の測定値が最大又は最小になるように調整可能な遅延値を調整する工程であって、個々の位相遅延は、位相遅延の最大又は最小の測定値における調整可能な遅延値に基づくものである工程と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のドライブ線及びそれに対応するセンス線の各組み合わせの個々の位相遅延を計算する段階は、
前記対応するセンス信号を復調して位相遅延の測定値を得る工程と、
前記第１ドライブ線及びそれに対応するセンス線の特定の組み合わせについて位相遅延の測定値が最大又は最小になるように調整可能な遅延値を調整する工程であって、その特定の組み合わせの個々の位相遅延は、位相遅延の最大又は最小の測定値における調整可能な遅延値に基づくものである工程と、
前記第１ドライブ線及び他の対応するセンス線の組み合わせについて前記調整可能な遅延の調整を繰り返して、それに対応する個々の位相遅延を得る工程と、
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
複数のステップにおいて異なる位相の刺激信号で複数のドライブ線をスキャンするように構成可能なドライブロジックを備え、各ステップは、複数のドライブ信号で前記複数のドライブ線のうちの２つ以上のドライブ線を同時に刺激する段階を含み、前記ドライブ信号の位相は、複数の所定の異なる位相に対応しており、
各ステップにおいて前記２つ以上のドライブ信号によって複数のセンス線上に発生される複数のセンス信号を受信する複数のセンスチャンネルを備え、各センス信号は、対応する前記センス信号を受信するセンスチャンネルと対になった前記複数のドライブ線のうちの２つ以上のドライブ線に対応する成分信号の重畳を含み、
１つ以上のプロセッサを備え、前記プロセッサは、ドライブ線及びセンス線の各対の個々の位相遅延を測定し、該個々の位相遅延に基づいて複数の補償された位相を計算することが可能である、
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
前記１つ以上のプロセッサは、更に、少なくとも第１のセンス線上に第１のセンス信号を発生する第１のドライブ信号を第１のドライブ線に印加し、第１のドライブ線及び第１のセンス線対の個々の位相遅延を測定することが可能である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記１つ以上のプロセッサは、更に、第１のセンス信号を復調して位相遅延の測定値を得て、前記位相遅延の測定値が最大又は最小になるように調整可能な遅延値を調整することが可能であり、個々の位相遅延は、位相遅延の最大又は最小の測定値における調整可能な値に基づいて計算される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記１つ以上のプロセッサは、更に、複数のセンス線上に複数のセンス信号を発生する第１のドライブ信号を第１のドライブ線に印加し、第１のドライブ線及びそれに対応するセンス線の各対の個々の位相遅延を測定することが可能である、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記１つ以上のプロセッサは、更に、前記複数のセンス信号の各々を復調して複数の位相遅延の測定値を得て、前記複数の位相遅延の測定値の各々が最大又は最小になるように複数の調整可能な遅延値を調整することが可能であり、前記第１のドライブ線及びそれに対応するセンス線の各対の個々の位相遅延は、第１のドライブ線及びそれに対応するセンス線の各対について、位相遅延の最大又は最小の測定値における調整可能な遅延値に基づいて計算される、請求項８に記載の装置。