(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路であって、
該集積回路を外部キャパシタンスに接続する端子と、
複数のサンプルをとるために、前記端子に接続されたサンプリング手段であって、前記複数のサンプルの各々はサンプル値を有する、サンプリング手段と、
制御手段であって、前記外部キャパシタンスが前記端子に接続されている間に、
前記端子又は前記外部キャパシタンスも接続される前記集積回路の他の端子を、所与の電位源に接続し、前記外部キャパシタンスに蓄積される電荷の変化を生じさせ、
前記外部キャパシタンスが前記電荷の変化に続いて及び／又は前記電荷の変化中に充電又は放電する単一の期間において、前記サンプリング手段に前記複数のサンプルをとらせ、
前記複数のサンプルのサンプル値を累積することによって生成されるサンプリング結果に依存してイベントが生じたか否かを判定する制御手段と
を有する集積回路。
【請求項２】
前記制御手段は、前記外部キャパシタンスが前記端子に接続されたとき、
第１の段階で、前記端子を前記所与の電位源に接続し、
前記第１の段階に続く第２の段階で、前記端子を前記所与の電位源から切断し、前記サンプルをとる、
ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
【請求項３】
前記集積回路の前記端子はサンプリング端子であり、前記他の端子はシグナリング端子であり、
前記制御手段は、前記外部キャパシタンスが前記サンプリング端子と前記シグナリング端子との間に接続されたとき、シグナリング過程及びサンプリング過程を実行するよう構成され、
前記制御手段は、前記シグナリング過程で、前記シグナリング端子を信号として前記所与の電位源に接続し、前記サンプリング過程で、前記サンプルをとらせ前記信号を検出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の集積回路。
【請求項４】
前記サンプリング手段は、サンプラ抵抗器及びサンプラ・キャパシタンスを有し、
前記サンプリング手段がサンプルをとり、前記外部キャパシタンスが前記端子に接続されているとき、前記外部キャパシタンスに蓄積された電荷が前記サンプラ抵抗器を介して前記サンプラ・キャパシタンスへ転送される、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の集積回路。
【請求項５】
複数のサンプルのうちの連続する前記サンプルをとる間に、前記サンプラ・キャパシタンスは前記サンプリング手段内の寄生電流及び／又は漏れ電流により受動的に少なくとも部分的に放電され、グランド源のような所与の電位源に前記サンプラ・キャパシタンスを接続することにより、能動的に少なくとも部分的に放電される、
ことを特徴とする請求項４に記載の集積回路。
【請求項６】
前記複数のサンプルのうちの１つのサンプルをとった後に、前記複数のサンプルのうちの次の前記サンプルをとり、前記サンプルはバースト処理でとられる、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の集積回路。
【請求項７】
所定の期間に渡る一連の前記サンプリング結果を得て、対応する前記複数のサンプル値からの各サンプリング結果は、前記外部キャパシタンスが充電又は放電する対応する期間に渡って得られるよう構成され、
前記制御手段は、前記一連のサンプリング結果に依存して前記イベントが発生したか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の集積回路。
【請求項８】
前記サンプリング結果から形成された信号をフィルタリングし、フィルタリングされた信号を得るフィルタ、
を有する請求項７に記載の集積回路。
【請求項９】
前記制御手段は、前記サンプル値及び／又はサンプリング結果及び故障状態を示す情報に基づき、前記サンプリング手段内の障害を検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の集積回路。
【請求項１０】
複数の前記端子、
を有し、
前記制御手段は、前記端子毎に、複数のサンプルをとらせる、
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の集積回路。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記端子のうちの特定の１つに対して前記第１の段階と同期して、前記他の端子を前記所与の電位源に接続し、
前記特定の端子に対して前記第２の段階と同期して、前記他の端子を前記所与の電位源から切断し、前記特定の端子の前記第１の段階中に前記他の端子に与えられる影響と反対の影響を前記他の端子の前記外部キャパシタンスに与えるよう構成された別の電位源に前記他の端子を接続する、
ことを特徴とする請求項２に記載の集積回路。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の集積回路を有するマイクロコントローラ。
【請求項１３】
容量性接触検知のための装置であって、
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の集積回路又はマイクロコントローラ、
前記外部キャパシタンスとして前記端子に接続され、当該装置のユーザにより接触可能なように構成されたキャパシタンス、
を有する装置。
【請求項１４】
集積回路を制御するコンピュータ・プログラムであって、
該集積回路は、
該集積回路を外部キャパシタンスに接続する端子と
複数のサンプルをとるために、前記端子に接続されたサンプリング手段であって、前記複数のサンプルの各々はサンプル値を有する、サンプリング手段と、
を有し、
当該コンピュータ・プログラムは、前記集積回路で実行されると、前記外部キャパシタンスが前記端子に接続されている間に、該集積回路に、
前記端子又は前記外部キャパシタンスも接続される前記集積回路の別の端子を、所与の電位源に接続し、前記外部キャパシタンスに蓄積される電荷の変化を生じさせ、
前記外部キャパシタンスが前記電荷の変化に続いて及び／又は前記電荷の変化中に充電又は放電する単一の期間において、前記サンプリング手段に前記複数のサンプルをとらせ、
前記複数のサンプルのサンプル値を累積することによって生成されるサンプリング結果に依存してイベントが生じたか否かを判定させる、
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サンプリングに用いる集積回路、その装置、方法及びコンピュータ・プログラムに関する。特に、本発明は、キャパシタンスの変化を検出するために有用なサンプリング技術に関する。
【０００２】
このような集積回路は、サンプリング回路と称され、マイクロコントローラとして実施され、容量性接触検知アプリケーションに用いられる装置を形成するために利用されうる。
【背景技術】
【０００３】
マイクロコントローラは、一種の集積回路と考えられ、単一の集積回路上に（又は一式の相互接続された集積回路上に、一式の集積回路は集積回路と表されてもよい）実装された小型コンピュータといわれる。このような小型コンピュータは、プロセッサ・コア、メモリ及びプログラマブルＩ／Ｏ（入力／出力）周辺機器を有してもよい。プログラム・メモリは、ある量のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と同様に「オンチップ」に含まれてもよい。マイクロコントローラは、パーソナル・コンピュータ又は他の汎用目的アプリケーションで用いられるマイクロプロセッサ（集積回路も）と対照的に、組み込みアプリケーションのために用いられてもよい。混合信号マイクロコントローラは、例えば、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）及び／又はデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を有し、非デジタル電子システムとのインタフェースに必要なアナログ構成要素をマイクロコントローラに統合するよう提供されてもよい。
【０００４】
容量性接触検知の技術分野は、本願明細書では単なる例として考えられる。本発明は、他の技術分野（例えば、距離、圧力又は湿度のような特性が容量性検知により間接的に測定されるとき、特にキャパシタンスの変化が測定されるべき特性を表すとき）で同様の効果をもって利用されてもよい。
【０００５】
一般的な背景として、タッチ・センサは、インジウムスズ酸化物のような透明な導体を塗装されたガラスのような絶縁体を有してもよい。人間の体も導体なので、センサの表面を「触る」ことは、キャパシタンスの変化として測定可能な、センサの静電界の歪みを生じる。センサの表面は直接触られる必要はなく、体の近くも検出されうることが理解されるだろう。屡々、指のような体と電極又はタッチ・センサの他の導電性表面との間の如何なるガルバニック接触も存在しない。
【０００６】
異なる技術が接触の発生を検出するために用いられてもよく、幾つかの例では接触の位置を決定してもよい。検出された情報は、次に標準的には処理のためにコントローラへ送られる。
【０００７】
容量性接触検知の種々の実装が検討されている。それらは概して、生データの取得方法、キャパシタンス測定、及びデータ処理、並びにハードウェア要件の点で互いに異なる。検知方法及びデータ評価方法は、異なる方法で結合されてもよい。
【０００８】
容量性接触検知は、概して、絶対キャパシタンスが通常真の関心ではない点で、純粋なキャパシタンス測定とは異なる。代わりに、指のような導電性物体の接近により引き起こされるキャパシタンスの変化に関心が置かれる。アイドル状態（接触を有さない）で検知回路により測定された基準キャパシタンスは、オフセット・キャパシタンスと称されてもよい。通常、オフセット・キャパシタンスの大きさは、接触により期待されるキャパシタンスの変化よりも遙かに大きく、接触検知の際に高ＳＮＲ（信号対雑音比）及び高分解能を要求する。
【０００９】
別の検知技術を以下に簡単に検討する。
【００１０】
自己キャパシタンス技術は、１又は複数の入力チャネルのキャパシタンスを独立に測定する。これに関し、図１を参照する。
【００１１】
次の基本キャパシタンスの式は、当分野で良く理解されている。
【００１２】
【数１】
0005862257.tif 000002
ここで、Ｃはキャパシタンスである。
ξｒは、２つのキャパシタ板間の材料の比静電誘電率である。
ξ０は、自由空間の誘電率である。
Ａは、２つの板の重なりの面積である。
ｄは、２つの板の間の距離である。
【００１３】
この類のタッチ・センサの重要な特徴は、図１に示されるような寄生キャパシタンスＣＰの存在である。取り込まれた測定結果は、当然、センサの総キャパシタンスＣＴＯＴである。ここで、ＣＴＯＴ＝ＣＰ＋ＣＦである。従って、接触している指（又は他の接触している体）によるキャパシタンスＣＦに対するＣＰの大きさが大きいほど、接触によるキャパシタンスＣＦの変化が激しいことが分かる。
【００１４】
従って、指のような接近している導電性物体は、電極のキャパシタンスＣＴＯＴを増大させる。これは測定可能である。勿論、寄生キャパシタンスＣＰは、電極のキャパシタンスと考えられてもよく（接触している指の存在がない）、キャパシタンスを測定する器具により導入された如何なるキャパシタンス（例えば入力キャパシタンス）も含む（器具がこのような導入されたキャパシタンスを考慮して構成されない限り）。
【００１５】
自己キャパシタンス技術は、屡々単一の層が接触電極レイアウトのために用いられうるボタン、スライダ、及び／又はスクロール・ホイールのアプリケーションのために簡略化されたレイアウトをもたらしてもよい。このような技術は、しかしながら、１つより多い接触に対する曖昧な接触認識（「ゴースト発生」として知られる）により、マトリックス・レイアウトのタッチパッド／タッチスクリーン・アプリケーションで限られた複数接触能力しか有さない。
【００１６】
相互キャパシタンス技術は、自己キャパシタンス技術と対照的に、２以上の電極間の容量性結合を測定する。通常、電極は、駆動電極と検知電極のマトリックスを形成するよう配置される。幾つかの例では、例えばタッチパッド又はタッチスクリーンで、検知電極及び駆動電極は、直交して配置され行と列を形成する。このような技術では、信号は駆動電極又はシグナリング電極のうちの１つに加えられてもよく、信号は検知電極の１つで検知されてもよい（又は期待されてもよい）。このような技術は、通常、駆動電極及び検知電極の連続的スキャニングにより複数の接触を識別する良好な能力を提供する。しかしながら、多くのアプリケーションのための追加のレイアウトの努力は、カバー・オーバーレイ及びＰＣＢ材料の誘電特性への強い依存とともに、屡々煩わしい。
【００１７】
別の測定技術を以下に簡単に検討する。
【００１８】
容量性タッチ・センサの多くの実施は、ＲＣ（抵抗器−キャパシタ）回路が特定の電位まで充電又は放電するのに必要な時間の測定による。
【００１９】
この時間測定では、不明なキャパシタンスは、先ず放電され（又は予め充電され）、次にプルアップ（又はプルダウン）抵抗器を介して既知の電圧又は電流源／シンクに時間ｔ０で接続される。プルアップのシナリオは図２に示され、プルダウンのシナリオは図３に示される。
【００２０】
特定の電位（Ｖｔｈ）に到達するまでに必要な時間は、評価回路により測定され、次に更に処理される。キャパシタンスとＲＣ要素のＲＣ時定数（ｔ〜Ｒ＊Ｃ）との間の比例関係のため、キャパシタンスは測定された立ち上がり時間又は立ち下がり時間に比例する。
【００２１】
前述のように、タッチ・アプリケーションの真の関心は、通常、キャパシタンスの絶対量ではなく、キャパシタンスの変化である。従って、抵抗器Ｒは、通常高い精度を有する必要がない。
【００２２】
非接触状態では、閾電圧は時間ｔ１の後に到達される。一方、接触状態では、通常（もっと長い）時間ｔ２が必要とされる。非接触状態と接触状態で取られた測定値の間の時間差（Δ）は、例えば指の接触により導入されたキャパシタンスの変化量に対応する。
【００２３】
この測定方法の欠点は、（高速に対して）短い測定時間と限られた測定タイマ速度及び精度による測定分解能との間のバランス、並びに測定されるべき各センサ入力（例えばマイクロコントローラのピン／端子）に接続されうる外部抵抗器又は電流源の何れかが必要であることである。
【００２４】
電圧測定による方法は、通常、上述の時間測定方法と同様の方法で動作するが、特定の電圧に到達するまでの時間を測定する代わりに、固定時間後に到達された電圧を測定する。
【００２５】
通常、不明なキャパシタンスが先ず放電され（又は予め充電され）、次にプルアップ（又はプルダウン）抵抗器を介して既知の電圧又は電流源／シンクに時間ｔ０で接続される。プルアップのシナリオは図４に示され、プルダウンのシナリオは図５に示される。
【００２６】
所定時間ｔ１の後、キャパシタにかかる電圧が測定される。（非接触状態と並置される接触状態による）キャパシタンスが大きいほど、特定の時間の後に小さい電圧変化を生じる。キャパシタンスが大きいほど同じ電圧で多くの電荷を蓄積できるからである（Ｃ＝Ｑ／Ｖ）。非接触状態と接触状態との間の電圧差（Δ）は、例えば指の接触により導入されたキャパシタンスの変化量に対応する。
【００２７】
他の技術を検討する。
【００２８】
このような技術の１つでは、マイクロコントローラは図５の方法に従って用いられ、ＡＤＣ機能と共有されるＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｕｒｐｏｓｅ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ピン又は端子を用いて測定を実行し、放電期間中に単一のサンプルをとる。このような技術は、限られたダイナミック・レンジ及び低いＳＮＲを有し、比較的低い感度をもたらすことが分かっている。
【００２９】
別の検討されている技術は、マイクロコントローラ内のＡＤＣのサンプリング・キャパシタと測定されるべきキャパシタンスとの間の電荷の再分配を用いる。この実施では、サンプリング・キャパシタは、所定の電圧まで内部で充電され、次に（予め放電された）測定されるべきキャパシタンスに接続される。接続点に結果として生じる電圧は、２つのキャパシタンスの値に依存し、次に測定される。
【００３０】
別の検討されている技術は、「オーバー・サンプリング」方法を用い、測定中の雑音の影響を低減する。しかしながら、これらの方法は、幾つかの完全な測定周期（測定されるべきキャパシタンスの充電及び放電等を含む）の結果を組合せて、１つの測定値を生成するので、１つの測定結果のために必要な時間は大幅に増大してしまう。
【００３１】
電荷転送技術も検討されている（特許文献１）。幾つかの実施は、電極を特定の電圧まで繰り返し充電し、次に該電極を（通常、遙かに大きい）サンプリング又は積分キャパシタに接続し、電荷の再分配を生じさせることにより、該電極のキャパシタンスを測定する。電荷転送周期の数は、積分キャパシタで特定の電位が達成されるまで計数される。この技術の欠点は、追加構成要素（サンプリング・キャパシタ）及びこれがシステムに導入する耐性が必要なことである。更に、この方法は、電荷転送を制御しサンプリング／積分キャパシタを放電する追加の接続（スイッチ）を必要とする。積分キャパシタの大きさは、検出速度及び感度に強く影響を及ぼす。
【００３２】
上述のように、容量性接触検知は、通常、指のような接近する物体により引き起こされるキャパシタンスの変化を測定することに基づき、絶対キャパシタンス値の正確な測定値を必要としない。従って、雑音及び寄生キャパシタンスの影響を低減するために、容量性接触検知の方法は、低域通過フィルタリング及びオフセット較正を用いてもよい。フィルタリングは、生キャパシタンス・データ及び／又は接触検知の後のアクティブ／非アクティブ情報の何れかに適用されてもよい。オフセット較正は、測定値の低速変化を追跡し、それらをキャパシタンス変化の測定で減算し、それらが接触閾に影響しないようにすることにより実施されてもよい。これを達成するために、所謂基準値が、較正アルゴリズムにより計算され、全ての監視及び測定の基準として用いられてもよい。
【００３３】
前述のシステムで適用される共通の総合技術は、キャパシタンスの短期間の変化が可変の閾に対して比較され、閾が超えられた場合に接触が信号で伝えられることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】米国特許第６４６６０３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
本発明は、少なくとも以上に議論された前述の手法で判明した問題を解決するために考案された。望ましくは、改善されたＳＮＲ性能、改善されたダイナミック・レンジ及び改善された感度を有する集積回路、装置、コンピュータ・プログラム及び方法が提供される。また、望ましくは、最小限の外部構成要素しか必要とせずに動作するよう構成されたこのような集積回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明の第１の態様によると、集積回路が提供される。当該集積回路は、該集積回路を外部キャパシタンスに接続する端子と、それぞれがサンプル値を有する複数のサンプルをとるために、前記端子に接続されたサンプリング手段と、制御手段であって、前記外部キャパシタンスが前記端子に接続されている間に、前記端子又は前記外部キャパシタンスも接続される前記集積回路の他の端子を、所定の電位源に接続し、前記外部キャパシタンスに蓄積される電荷の変化を生じさせ、前記外部キャパシタンスが前記電荷の変化に続いて及び／又は前記電荷の変化中に充電又は放電する期間に渡り、前記サンプリング手段に前記複数のサンプルをとらせ、前記複数のサンプルに依存してイベントが生じたか否かを判定する制御手段と、を有する。
【００３７】
このような外部キャパシタンスの充電又は放電は、前記電荷の変化に応答してもよい。
【００３８】
このような外部キャパシタンスの充電又は放電は、（少なくとも部分的に又は実質的に）サンプリング手段によるサンプルの取り込みにより引き起こされるか又はその結果であってもよい。
【００３９】
例えば、外部キャパシタンスの充電又は放電の場合、サンプルの取り込みは、外部キャパシタンスから集積回路へ電流を引き込むか又は受信してもよい。外部キャパシタンスの充電又は放電の場合、サンプルの取り込みは、集積回路から外部キャパシタンスへ電流を流出してもよい。
【００４０】
イベントが充電又は放電過程毎の複数のサンプルに依存して生じたか否かを判定することにより、単一のサンプルではなく、対応する充電又は放電曲線の下の面積の指標が考慮されてもよい。
【００４１】
このような技術は、ＳＮＲ性能の向上、ダイナミック・レンジの向上及び感度の向上のような利益を提供しうる。
【００４２】
回路は、該回路に接続される外部キャパシタンス有さずに提供されうるので、該外部キャパシタンスに後で接続されてもよい。或いは、回路は、該回路に既に接続された外部キャパシタンスと共に提供されてもよい。
【００４３】
各前記サンプルは、端子に現れる又は端子で経験される電気特性を表してもよい。例えば、サンプルは、個々に又は集合的に外部キャパシタンスのキャパシタンス値を示す電圧サンプルであってもよい。
【００４４】
サンプリング手段は、例えば繰り返し端子に接続及び切断することにより、繰り返しサンプルをとってもよい。サンプリング手段は、バーストの方法で、次から次へとサンプルをとる際にある程度自動的に、繰り返しサンプルをとってもよい。
【００４５】
充電又は放電期間毎に複数のサンプルをとることは、有益なことに、特に外部キャパシタンスがサンプリング中に放電する場合に、サンプリング手段内に存在する寄生要素又はサンプリング手段内に既に存在している他の要素を利用してもよい（サンプリング手段はＡＤＣ回路であってもよい）。
【００４６】
サンプリング手段は、定期的又は実質的に定期的にサンプルをとってもよい。サンプリング手段は、実質的に充電又は放電期間全体に渡りサンプルをとってもよい。このような充電又は放電期間は、端子に存在する外部キャパシタンスの単一の充電又は放電と考えられてもよい。
【００４７】
外部キャパシタンスは、サンプリング端子に接続されるとき、グランドに対するサンプリング端子の又はサンプリング端子とシグナリング端子との間の実効キャパシタンスであると考えられてもよい。外部キャパシタンスは、サンプリング端子を介して充電又は放電されてもよい。
【００４８】
幾つかの実施形態では、前記制御手段は、前記外部キャパシタンスが前記端子に接続されたとき、第１の段階で、前記端子を前記所定の電位源に接続し、前記第１の段階に続く第２の段階で、前記端子を前記所与の電位源から切断し、前記サンプルをとってもよい。
【００４９】
サンプリング中に外部キャパシタンスが放電する場合には、所与の電位源は、「電位Ｈｉｇｈ」源、例えばＶＤＤであってもよい。サンプリング中に外部キャパシタンスが充電する場合には、所与の電位源は、「電位Ｌｏｗ」源、例えばＧＮＤであってもよい。
【００５０】
幾つかの実施形態では、前記集積回路の前記端子はサンプリング端子であり、前記他の端子はシグナリング端子であり、前記制御手段は、前記外部キャパシタンスが前記サンプリング端子と前記シグナリング端子との間に接続されたとき、シグナリング過程及びサンプリング過程を実行するよう構成され、前記制御手段は、前記シグナリング過程で、前記シグナリング端子を信号として前記所与の電位源に接続し、前記サンプリング過程で、前記サンプルをとらせ前記信号を検出してもよい。
【００５１】
再び、サンプリング中に外部キャパシタンスが放電する場合には、所与の電位源は、「電位Ｈｉｇｈ」源、例えばＶＤＤであってもよい。サンプリング中に外部キャパシタンスが充電する場合には、所与の電位源は、「電位Ｌｏｗ」源、例えばＧＮＤであってもよい。
【００５２】
幾つかの実施形態では、制御手段は、シグナリング過程で、シグナリング端子を「電位Ｈｉｇｈ」源、例えばＶＤＤに接続し、次に「電位Ｌｏｗ」源、例えばＧＮＤに接続してもよく、又は逆も同様である。
【００５３】
幾つかの実施形態では、前記制御手段は、シグナリング過程で、シグナリング端子を「電位Ｈｉｇｈ」源に接続し、サンプリング端子を「電位Ｌｏｗ」源に接続し、サンプリング過程で、シグナリング端子を「電位Ｌｏｗ」源に接続し、サンプリング端子を介してサンプルをとらせてもよい。
【００５４】
前記サンプリング手段は、サンプラ抵抗器及びサンプラ・キャパシタンスを有し、前記サンプリング手段がサンプルをとっていて、前記外部キャパシタンスが前記サンプリング端子に接続されているとき、前記外部キャパシタンスに蓄積された電荷が前記サンプラ抵抗器を介して前記サンプラ・キャパシタンスへ転送される（サンプリング中に外部キャパシタンスが放電する場合）。サンプリング中に外部キャパシタンスが充電する場合、サンプラ抵抗器及びサンプラ・キャパシタンスは、前記サンプリング手段がサンプルをとっていて、前記外部キャパシタンスが前記サンプリング端子に接続されているとき、前記サンプラ・キャパシタンスに（例えば能動的に）（サンプルが取られる前に）蓄積された電荷が前記サンプラ抵抗器を介して前記外部キャパシタンスへ転送される。
【００５５】
集積回路は、複数のサンプルのうちの連続する前記サンプルをとる間に、前記サンプラ・キャパシタンスは前記サンプリング回路内の寄生電流及び／又は漏れ電流により受動的に少なくとも部分的に放電されてもよい（サンプリング中に外部キャパシタンスが放電する場合）。
【００５６】
集積回路は、複数のサンプルのうちの連続する前記サンプルをとる間に、前記サンプラ・キャパシタンスは、該サンプラ・キャパシタンスをＧＮＤ源であってもよい「電位Ｌｏｗ」源のような所与の電位源に接続することにより、能動的に少なくとも部分的に放電されてもよい（サンプリング中に外部キャパシタンスが放電する場合）。
【００５７】
集積回路は、複数のサンプルのうちの連続する前記サンプルをとる間に、前記サンプラ・キャパシタンスは、該サンプラ・キャパシタンスをＶＤＤ源であってもよい「電位Ｈｉｇｈ」源のような所与の電位源に接続することにより、能動的に少なくとも部分的に（又は完全に）充電されてもよい（サンプリング中に外部キャパシタンスが充電する場合）。
【００５８】
集積回路は、前記複数のサンプルのうちの１つのサンプルをとった後に、前記複数のサンプルのうちの次の前記サンプルをとり、前記サンプルはバースト処理でとられてもよい。
【００５９】
サンプリング手段は、バッファを有してもよく、該バッファに前記複数のサンプルのサンプル値を格納してもよい。
【００６０】
サンプリング手段は、メモリを有してもよく、直接メモリ・アクセス転送により該メモリに前記複数のサンプルのサンプル値を転送してもよい。
【００６１】
前記制御手段は、前記複数のサンプルのサンプル値を結合し、サンプリング結果を生成し、前記サンプリング結果に依存して前記イベントが生じたか否かを判定してもよい。制御手段は、サンプル値を累算又は加算し、サンプリング結果を生成してもよい。
【００６２】
集積回路は、所定の期間に渡る一連のサンプリング結果を得るよう構成されてもよい。対応する複数のサンプル値からのそれぞれは、外部キャパシタンスが充電又は放電する対応する期間に渡り得られる。制御手段は、一連のサンプリング結果に依存してイベントが生じたか否かを判定してもよい。
【００６３】
集積回路は、前記サンプリング結果から形成された信号をフィルタリングしフィルタリングされた信号を得るフィルタを有してもよい。
【００６４】
集積回路は、第１及び第２のフィルタを有し、各フィルタはサンプリング結果空形成された信号をフィルタリングし、第２のフィルタは第１のフィルタより遅い応答を有してもよい。制御手段は、第１及び第２のフィルタから出力された信号に依存して、イベントが生じたか否かを判定してもよい。
【００６５】
前記制御手段は、前記サンプリング値及び／又はサンプリング結果及び故障状態を示す情報に基づき、前記サンプリング回路内の障害を検出してもよい。例えば、通常動作中に期待されるサンプリング値及び／又はサンプリング結果は、故障状態に苦しんでいるときに期待されるものと異なっていてもよい。
【００６６】
前記集積回路は、複数の前記サンプリング端子を有してもよく、前記制御手段は、前記サンプリング端子毎に、複数のサンプルをとらせるように動作可能である。
【００６７】
幾つかの実施形態では、前記複数の端子を有し、前記制御手段は、前記端子のうちの特定の１つに対して前記第１の段階と同期して、前記他の端子を前記所与の電位源に接続し、前記特定の端子に対して前記第２の段階と同期して、前記他の端子を前記所与の電位源から切断し、前記特定の端子の前記第１の段階中に前記他の端子に与えられる影響と反対の影響を前記他の端子の前記外部キャパシタンスに与える別の電位源に前記他の端子を接続してもよい。
【００６８】
所与の電位源は「電位Ｈｉｇｈ」源、例えばＶＤＤであってよく、他の電位源は「電位Ｌｏｗ」源、例えばＧＮＤであってもよく、逆も同様である。
【００６９】
このような端子を互いに同期するように制御することにより、（接触検知アプリケーションの場合に）接触と故障状態（幾つかの端子の近辺にあるが他の端子の近辺にはない水により引き起こされうるような局所的故障状態）との間を区別することが可能であってもよい。
【００７０】
このような集積回路はマイクロコントローラ又はその一部であってもよい。
【００７１】
本発明の第２の態様の実施形態によると、前述の本発明の第１の態様による集積回路を有するマイクロコントローラが提供される。
【００７２】
本発明の第３の態様の実施形態によると、容量性接触検知のための装置が提供される。該装置は、前述の本発明の第１又は第２の態様による集積回路又はマイクロコントローラと、前記外部キャパシタンスとして前記サンプリング端子に接続され、当該装置のユーザにより接触可能なように構成されたキャパシタンスと、を有する。
【００７３】
本発明の第４の態様の実施形態によると、集積回路を制御するコンピュータ・プログラムが提供される。該集積回路は、該集積回路を外部キャパシタンスに接続する端子と、それぞれがサンプル値を有する複数のサンプルをとるために、前記端子に接続されたサンプリング手段と、を有する。当該コンピュータ・プログラムは、前記集積回路で実行されると、前記外部キャパシタンスが前記端子に接続されている間に、該集積回路に、前記端子又は前記外部キャパシタンスも接続される前記集積回路の別の端子を、所定の電位源に接続し、前記外部キャパシタンスに蓄積される電荷の変化を生じさせ、前記外部キャパシタンスが前記電荷の変化に続いて及び／又は前記電荷の変化中に充電又は放電する期間に渡り、前記サンプリング手段に前記複数のサンプルをとらせ、前記複数のサンプルに依存してイベントが生じたか否かを判定させる。
【００７４】
本発明の第５の態様の実施形態によると、サンプリング方法が提供される。集積回路は、該集積回路を外部キャパシタンスに接続する端子と、それぞれがサンプル値を有する複数のサンプルをとるために、前記端子に接続されたサンプリング手段と、を有する。当該方法は、前記集積回路で実行されると、前記外部キャパシタンスが前記端子に接続されている間に、該集積回路に、前記端子又は前記外部キャパシタンスも接続される前記集積回路の別の端子を、所定の電位源に接続し、前記外部キャパシタンスに蓄積される電荷の変化を生じさせ、前記外部キャパシタンスが前記電荷の変化に続いて及び／又は前記電荷の変化中に充電又は放電する期間に渡り、前記サンプリング手段に前記複数のサンプルをとらせ、前記複数のサンプルに依存してイベントが生じたか否かを判定する。
【００７５】
本願明細書で用いられる用語「集積回路」は、幾つかの実施では用語「サンプリング回路」で置き換えられてもよく、回路が集積回路であることは要件ではないことが想定される。
【００７６】
例えば、サンプリング中に外部キャパシタンスが放電する「自己キャパシタンス」の実施の場合には、本願明細書には集積回路であってもよいサンプリング回路が開示されていると考えられてもよい。該サンプリング回路は、該集積回路を外部キャパシタンスに接続するサンプリング端子と、それぞれサンプル値を有するサンプルをとるために、前記端子に動作可能に接続されたサンプリング手段と、制御手段であって、前記外部キャパシタンスが前記サンプリング端子に接続されている間に、前記サンプリング端子を所与の電位源に内部で接続し、前記外部キャパシタンスに蓄積された電荷の変化を生じさせ、前記所与の電位源は前記集積回路の使用中に前記集積回路内で利用可能であり、前記外部キャパシタンスが前記電荷の変化に続いて放電する期間に渡り、前記サンプリング手段に複数のサンプルをとらせ、前記複数のサンプルに依存してイベントが生じたか否かを判定する。
【００７７】
単なる例として、添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】上述の容量性接触検知に関する一般的な背景情報を提示する。
【図２】上述の時間測定値の取り込みに関する、接触状態及び非接触状態中の放電／充電過程を示す電圧−時間のグラフを提示する。
【図３】上述の時間測定値の取り込みに関する、接触状態及び非接触状態中の放電／充電過程を示す電圧−時間のグラフを提示する。
【図４】上述の電圧測定値の取り込みに関する、接触状態及び非接触状態中の放電／充電過程を示す電圧−時間のグラフを提示する。
【図５】上述の電圧測定値の取り込みに関する、接触状態及び非接触状態中の放電／充電過程を示す電圧−時間のグラフを提示する。
【図６】本発明を実施する装置の概略図である。
【図７】本発明を実施する装置の概略図である。
【図８】図７の装置により実行される方法のフローチャートである。
【図９】図７の装置の動作を理解するために有用な電圧−時間グラフである。
【図１０】フィルタの使用に関する概略図である。
【図１１】本発明を実施する装置の概略図である。
【図１２】特に接触検知アプリケーションに関する、クロストークの影響及び水の影響の抑制／認識を検討するために有用な概略図及び信号のトレースである。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
本発明の実施形態は、サンプリング回路、又はより詳細には集積回路に関して本願明細書に提示される。幾つかの実施形態では、このような回路はマイクロコントローラとして実施されてもよいことが理解されるだろう。本発明の実施形態は、組み込みソフトウェア及び／又は（特定の実施形態では）ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）内に埋め込まれた専用ハードウェアを用いて、本発明の一例のアプリケーションとして容量性接触検知アプリケーションを実施してもよい。しかしながら、本発明の幾つかの実施形態は、内部ＡＤＣ回路及び外部電極の他に外部にも内部にも如何なる専用ハードウェアを有さないマイクロコントローラにより実施されてもよい。本発明は、例えば、有利なことに、マイクロコントローラの動作を制御するためにマイクロコントローラに格納された適切なコード（コンピュータ・プログラム）を有するマイクロコントローラとして具現化されてもよい。
【００８０】
本発明の実施形態は、前述の構成と比較して、適切に向上された信号対雑音比（既に生データの段階で、つまりサンプリングの結果）、高い検知分解能、及び高いダイナミック・レンジを提供すると考えられる。容量性接触検知の文脈では、本発明の「最小限の」実施形態は、前述の構成と比較して、（外部キャパシタンスの他に、外部電極に対応する）如何なる外部構成要素も必要とせず、あったとしても高精度の時間測定に殆ど依存せず、低いＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）リソース要件しか有さない。勿論、幾つかの実施形態は、特定の特別な追加要件を満たすために、追加の外部構成要素を用いてもよい。
【００８１】
本発明の幾つかの実施形態は、前述の構成と比較して、実質的に高度なフィルタリング及び較正アルゴリズムを提供し、システムの安定性、汎用性、有用性及び設定可能性を向上させる。
【００８２】
本願明細書に開示された幾つかの実施形態は、例えば容量性接触検知に関連し、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換器のピンを標準Ｉ／Ｏ（入力／出力）機能と共有する殆どの如何なるマイクロコントローラにも適用可能であり、異なるＩ／Ｏ及びアナログ・セル実装及び変形同士の間の変動に対して非常に強靱である。このような実施形態は、（単純な電極である又は幾つかの実施形態では実際に特別に適応されたマイクロコントローラのピン自体により具現化される外部キャパシタンスの他に）外部構成要素を必要とせず、容量性検知チャネル毎に単一のピン（端子）のみを用いる。このような実施形態では、例えばタイマにより与えられる低い頻度の周期的な中断のみが必要とされ、データ取得及びフィルタリングのために安定したサンプリング頻度を保証する。
【００８３】
マイクロコントローラ又は他の同様の集積回路の文脈では、Ｉ／Ｏ端子は、外界へのアクセスのためのピンに接続されると考えられるか、又はそのようなピンと同一であると考えられてもよい。用語「端子」及び「ピン」は本願明細書では同義的に用いられるが、これらの用語は一緒に接続された別個の要素と考えられうる。
【００８４】
繰り返しになるが、本願明細書に開示された幾つかの実施形態は例えばＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ−Ｍａｃｈｉｎｅ−Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）装置での使用のための容量性接触検知に関するが、本発明の他の実施形態は他の技術分野で用いられてもよい。例えば、キャパシタンス値又はキャパシタンスの変化の測定で他の技術分野が対象となってもよい。
【００８５】
導入として、本発明の実施形態の焦点は、単一のサンプル又は測定値に依存するよりは、放電又は充電しているキャパシタンス（測定されるべきキャパシタンス）の電圧−時間曲線の下（又は上）の領域に注目している。
【００８６】
つまり、本発明の実施形態は、（容量性接触検知の場合に接触のような）イベントが、放電又は充電過程中に、つまりキャパシタンスが充電又は放電する期間に渡って取られた複数のサンプルに依存して生じているか否かを判定する。例えば、電圧サンプルが特定の放電／充電過程を通じて（つまり充電状態と非充電状態との間に、又は逆も同様）繰り返し取られ、結合される（例えば加算される）場合、結合の結果は電圧−時間曲線の下の面積を表すか又はそれに比例しうることが理解されるだろう。
【００８７】
本発明の別の焦点は、電極の他に外部構成要素を必要としない、本発明による（プログラム、コンピュータ・プログラムのような）コードを実行する既存のマイクロコントローラにより実施されうる回路を提供することである。
【００８８】
図６は、本発明を実施するサンプリング装置１の概略図である。
【００８９】
サンプリング装置１は、それ自体が本発明を具現化するサンプリング（集積）回路２、及びサンプリング回路２の端子４に接続された（に存在する）外部キャパシタンス３を有する。
【００９０】
図６に示されるように、外部キャパシタンス３は、一端が端子４に接続され他端が接地された個別部品と等価であると考えられうる。現実的な実施形態では、外部キャパシタンス３は、グランドを基準とした電極に関連付けられた、つまり個別部品ではないキャパシタンスであってもよい。
【００９１】
サンプリング回路２は、端子４、端子４に（本実施形態ではスイッチ手段６により）接続可能なサンプリング手段５、及び制御手段７を有する。図６に破線で示されるように、スイッチ手段６は、サンプリング手段５の一部であると考えられてもよい。
【００９２】
図６中、端子４（サンプリング端子）は、サンプリング回路を他の回路に接続するためのものである。サンプリング手段５は、端子４に接続され（スイッチ手段６の観点から「接続可能な」どこかに）、それぞれサンプル値を有するサンプルを取る。制御手段７は、サンプリング手段５を端子に（スイッチ手段６により）繰り返し接続し、端子４に存在する外部キャパシタンス３が充電又は放電する間にサンプリング手段に複数のサンプルを取らせ、及び複数のサンプルに依存してイベントが生じているか否かを判定する。
【００９３】
制御手段７とサンプリング手段５とスイッチ手段６との間の接続は、データ及び／又は制御信号のためであってもよい。
【００９４】
イベントは、例えば、外部キャパシタンス３のキャパシタンス値が例えば少なくとも所定の又は所与の量だけ、所定の又は所与の時間の間に、及び／又は所定の又は所与の量の持続性を以て変化したことであってもよい。容量性接触検知の文脈では、外部キャパシタンス３は、タッチ・センサ又はセンサ電極の一部を形成してもよい。このようなキャパシタンス値の変化は、センサ又はセンサ電極に接触している指又は他の体により引き起こされてもよい。
【００９５】
サンプリング回路２は、集積回路、例えばマイクロコントローラである。端子４は、マイクロコントローラの例えばＧＰＩＯピンであるか又はそれに接続されてもよい。
【００９６】
図７は、本発明を実施するサンプリング装置１０の概略図である。
【００９７】
サンプリング装置１０は、それ自体が本発明を具現化するサンプリング（集積）回路２０、及びサンプリング回路２０の端子４０に接続された（に存在する）外部キャパシタンス３０を有する。図７に示されるように、外部キャパシタンス３０は、一端が端子４０に接続され他端が接地された個別部品と等価であると考えられうるが、接地を基準とする接続された電極に関連付けられたキャパシタンスであってもよい。
【００９８】
サンプリング回路２０は、端子４０、端子４０に（本実施形態ではスイッチ手段６０により）接続可能なサンプリング手段５０、及び制御手段７０を有する。サンプリング回路２０、外部キャパシタンス３０、端子４０、サンプリング手段５０、スイッチ手段６０、及び制御手段７０は、それぞれ図６に示されたサンプリング回路２、外部キャパシタンス３、端子４、サンプリング手段５、スイッチ手段６、及び制御手段７に対応する。従って、図７に破線で示されるように、スイッチ手段６０は、サンプリング手段５０の一部であると考えられてもよい。
【００９９】
図７中、サンプリング回路は、マイクロコントローラ（例えばＭＣＵ、又はマイクロコントローラ・ユニット）として考えられてもよい。端子４０は、例えばマイクロコントローラのＧＰＩＯとして考えられてもよく、ＣＩＮ４２と表された実効入力キャパシタンスを有する。入力キャパシタンスＣＩＮ４２は、端子４０とグランド供給（ＧＮＤ又はＶｅｅ又はＶｓｓ）との間に内部に接続された別個の構成要素と等価である。
【０１００】
外部キャパシタンス３０は、端子４０と（電極３２を介して）グランドとの間のキャパシタンスを表す。電極３２は、端子４０に接続され、容量性接触検知の文脈ではセンサ電極として考えられてもよい。外部キャパシタンス３０のキャパシタンス値は、指又は他の体がセンサ電極に触れたときに変化してもよい。
【０１０１】
サンプリング手段５０は、比較器５２、サンプラ・キャパシタンス５４及びサンプラ抵抗器５６を有する。一実施形態では、サンプリング手段５０はアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）であってもよい。サンプラ・キャパシタンス５４及びサンプラ抵抗器５６は、スイッチ手段６０の抵抗値を考慮に入れた、サンプリング過程中（スイッチ手段６０が閉じられている間）の比較器５２の実効入力インピーダンスを表すと考えられてもよい。理解の便宜のため、サンプラ・キャパシタンス５４及びサンプラ抵抗器５６は、図７中で別個の構成要素として表される。サンプラ抵抗器５６は比較器５２の入力とスイッチ手段６０との間に接続される。スイッチ手段６０を介して、サンプリング手段は端子４０に接続されてもよい。サンプラ抵抗器５６は、比較器５２の入力とグランド供給（ＧＮＤ又はＶｅｅ又はＶｓｓ）との間に接続される。
【０１０２】
サンプラ・キャパシタンス５４及びサンプラ抵抗器５６は、少なくとも部分的に通常は望ましくない「寄生」であると考えられてもよい。例えば、サンプラ抵抗器５６は、事実上、（非理想的なＦＥＴとして実施されうる）スイッチ手段６０の抵抗値であってもよい。本発明の実施形態は、外部キャパシタンス３０を測定するために、これらの寄生を有利な方法で利用することが理解されるだろう。
【０１０３】
図７の装置は、図８のフローチャートに示される方法に従い動作する。
【０１０４】
最初の段階Ｓ２で、外部キャパシタンス３０は、マイクロコントローラ２０の電圧供給（Ｖｃｃ又はＶｄｄ）に接続することによりプレチャージされる。つまり、端子４０（ＧＰＩＯピン）は出力Ｈｉｇｈに設定される。つまり、端子４０はマイクロコントローラ２０が使用中のときにマイクロコントローラ２０内で利用可能な所定の高電位（ＦＥＴ技術の場合にはＶｄｄ）に接続される。
【０１０５】
段階Ｓ４で、端子４０は電源から切断される。段階Ｓ４は、例えば段階Ｓ２の後の所与の時間に生じてもよく、外部キャパシタンス３０をプレチャージさせてもよい。
【０１０６】
段階Ｓ６で、スイッチ手段６０を用いてサンプリング手段を端子４０に繰り返し接続することにより、サンプリング手段５０により複数のサンプルが取られる。サンプルは、例えば所定の時間量の間に又は所定のサンプル数が取られるまで取られてもよい。サンプルはバースト処理で取られてもよい。サンプルは、繰り返し、瞬時に、頻繁に、及び定期的に取られてもよい。段階Ｓ６は、望ましくは段階Ｓ４の直後に開始するが、他の実施形態では段階Ｓ４とＳ６との間に所与の遅延があってもよい。
【０１０７】
段階Ｓ６は、それ自体が測定処理を構成すると考えられてもよい。測定処理中の外部キャパシタンス３０の放電は、サンプリング手段及びマイクロコントローラ２０の残りの回路（図７に示されない）の内部の寄生漏れ電流により少なくとも部分的に生じてもよい。
【０１０８】
放電過程に与えられる主な影響は、サンプリング手段５０の各サンプリング処理中（つまり、各サンプルが取られるとき）の電荷再分配に起因する。各サンプリング処理中、サンプラ・キャパシタ５４は、サンプラ抵抗器５６を有するスイッチ手段６０（サンプリング・スイッチ）を通じて端子４０（アナログ入力）に接続される。従って、各測定（サンプルの取得）の電荷再分配は、関与するキャパシタンス３０、４２、５４の比、それらの瞬間電位、抵抗器５６及びサンプリング・スイッチが閉じられる時間に依存する特定（小さい）量だけ外部キャパシタンス３０を放電する。
【０１０９】
端子から切断された後に、つまりサンプル取得の間に、サンプラ・キャパシタンス５４は、サンプラ・キャパシタンス５４を内部グランド供給（ＧＮＤ）に能動的に接続することにより、又は単に内部電流により、例えば比較器５２の比較期間中に、又は他の寄生電流により放電される。図７に示される任意的なスイッチ手段５５は、サンプラ・キャパシタンス５４と内部グランド供給（ＧＮＤ）との間に接続され、サンプル取得の間に該キャパシタンスを能動的に放電するために用いられうる。
【０１１０】
図７に基づき、比較器５２により取られたサンプルは、サンプルが採られた時間に比較器５２への入力に現れた電圧の電圧サンプルであってもよい。比較器５２は、このような電圧サンプルを示すサンプル値（例えばデジタル値）を出力してもよい。勿論、比較器５２は、ＡＤＣのようなより大きい回路部分の一部であってもよい。標準的に、比較器自体は、例えばＳＡＲ（Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ、逐次比較レジスタ）を有するＡＤＣの逐次比較ブロックの一部である。逐次比較ブロックは全体として、実際のサンプル値を生成するために用いられてもよい。また、比較器５２は、単に簡単のために、このような他の回路を有さずに図７に示される。
【０１１１】
段階Ｓ８で、所定のイベントが生じているか否かが判定される。容量性接触検知の文脈では、これは、指又は他の体によるセンサ電極の接触に対応する。
【０１１２】
段階Ｓ６を以下に更に検討する。
【０１１３】
上述のように、本発明の実施形態は、（容量性接触検知の場合に接触のような）イベントが、放電又は充電過程中に、つまりキャパシタンスが充電又は放電する期間に渡って取られた複数のサンプルに依存して生じているか否かを判定する。従って、本発明の実施形態では、単一の生データ値（サンプリング結果）が複数の単一のサンプル（サンプル値）から得られるか又はこれを有する。
【０１１４】
各サンプリング・イベント（外部キャパシタンス３０が放電するときに、複数のサンプルのうちの単一のサンプルを取得する）は、測定されるべきキャパシタンス（外部キャパシタンス３０）の更なる放電をもたらし、従って、複数のサンプルの取得は、有利なことに測定過程を加速するために用いられうる。
【０１１５】
この「加速」を以下に更に検討する。
【０１１６】
ＡＤＣ（サンプリング手段５０を参照）を用いるとき、標準的に、測定回路が信号源に及ぼす影響（及びそれにより測定結果に及ぼす影響）は、可能な限り小さく保たれることが意図される。つまり、標準的に、入力漏れ電流のような寄生の影響、サンプリング・キャパシタの大きさ等が最小化される。例として、大きなサンプリング・キャパシタで高インピーダンス源から電圧を測定することは、（大きな）サンプリング・キャパシタを入力電圧まで充電するためには多くの電荷量が必要なため、小さいキャパシタで測定するよりも長時間を要する。高インピーダンス源の抵抗値は電流の入ってくる流れを制限し、電流量及びそれによる充電速度が制限される。また、ＡＤＣ内への入力漏れ電流は、高インピーダンス電圧源の（通常は望ましくない）電圧降下を引き起こす。
【０１１７】
対照的に、図７の装置では、（サンプリング手段５０）ＡＤＣの寄生の影響は、外部キャパシタンス３０を再初期化することなく入力を何回かサンプリングすることにより意図的に増大される。それにより、外部キャパシタンス３０は、電荷再分配に起因するＡＤＣ内への電流及びＡＤＣ内部の寄生電流により意図的に影響を受ける（放電される）。
【０１１８】
余談として、この影響はオシロスープを用いて十分理解される。幾つかのマイクロコントローラの入力チャネルがＶｄｄから「ＡＤＣ入力モード」へ同時に切り替えられた場合、それらのチャネルのうちの「バースト・サンプリングされる」１つは、他のチャネルよりも速く放電され、図７の状況で１つの測定値取得のための時間を短縮することが分かる（入力チャネルのそれぞれに対して放電終了電圧が同一であるとする）。（十分速いサンプリングにより、例えばバースト／連続モードを用いることにより）総サンプル数が同一に保たれる場合、分解能を損なわずに、速度はバースト・サンプリングを通じて増大される。「理想的な」ＡＤＣでは、放電速度はＡＤＣの動作とは独立でありうる（及び絶対的に如何なる寄生損失も存在しない場合にはゼロでありうる）。
【０１１９】
別の点として、遅い放電（例えば、放電周期の終了時に単一のサンプルを取る）の場合には、「アイドル」（つまり、バーストでない）状態中の放電量は、非常に小さく（つまり、特定の許容可能な時間の後の電圧がＶｄｄより遙かに下に降下し過ぎない）、システムのダイナミック・レンジ／無歪限界を制限する（接触に起因する大きなキャパシタンスさえも放電量を更に減少させる）。これは、特に、オフセット・キャパシタンスが大きい（サンプリング・キャパシタンスより遙かに大きい）場合であり、通常当てはまる。この問題は、外部抵抗器又は電流シンクを用いてキャパシタンスを速く放電することにより解決されうるが、外部構成要素の費用がかかる。図７の装置では、内部の寄生及びバースト・サンプリングは内部で用いられ、複数のサンプル当たりの高い放電量を達成していることが理解される。
【０１２０】
更に別の点として、本発明の実施形態は、外部電源からのＲＦ雑音のような雑音の影響を受けやすいことを考慮するとき、利益を有する。
【０１２１】
背景として、非常に高い入力インピーダンスを有する測定回路は、携帯電話機及び他の発生源からのＲＦ雑音のような別の発生源からの雑音の影響を受けやすい傾向がある。特に、容量性接触検知の場合に、多くの実施は、高入力インピーダンスにより雑音感受性に苦しむ可能性がある。
【０１２２】
本発明の実施形態の文脈では（例えば図６及び６を参照）、取得過程中の各サンプルはサンプリング手段５０（サンプリング回路）へ流れ込む電流を生じ、回路へ流れ込む平均入力電流は、主に「アイドル」と考えられる回路、例えば充電又は放電周期毎に単一のサンプルしか取らないときと比較して高い。
【０１２３】
実際には、この高い平均電流は、アイドルのとき、サンプリング手段５０の入力インピーダンス、例えば端子４０に見られる入力インピーダンスよりも有意に低い「仮想インピーダンス」により引き起こされていると見られてよい。例として、サンプルの始めに、サンプラ・キャパシタンス５４が完全に放電されるとき、サンプリング・スイッチ（スイッチ手段６０）を閉じた後の第１の瞬間に、初期突入電流及びそれによる実効入力インピーダンスは、主にサンプラ抵抗器５６により定められる。従って、本願明細書に記載された方法により、一見すると測定されている電極３２は浮遊しているが（サンプリング回路の高インピーダンス入力にのみ接続されている）、繰り返されるサンプリング過程により、放電周期に渡り低い仮想「平均」入力インピーダンスが生成される。これは、上述の平均化／積分動作に加えて、雑音、例えば携帯電話機又は他の雑音源により引き起こされるＥＭＩ（電磁妨害）に対する耐性を大きく向上させる。
【０１２４】
従って、本発明の実施形態で用いられる複数の測定／バースト・サンプリング技術は、次のような幾つかの利益を有する。つまり、（ａ）如何なる外部構成要素も有さずに相応な時間で外部キャパシタンスを放電すること、（ｂ）システムのダイナミック・レンジ／無歪限界を増大させることによりＳＮＲを向上させること、（ｃ）平均化／積分動作によるＳＮＲ及び感受性の向上、（ｄ）放電周期に渡る低い仮想「平均」入力インピーダンスにより雑音に対する耐性が向上すること、である。
【０１２５】
図８の段階Ｓ６に戻り、上述の平均化／積分動作に関して、１つの生データ値（サンプリング結果）の取得について、個々の測定過程（段階Ｓ６）の各サンプルの値は本実施形態では累算され、測定過程毎の単一のサンプルからではなく放電曲線の下の面積から生データ値（及びこのような連続する値を有する信号）が引き出される。
【０１２６】
図９は図５と同様のグラフだが、本発明の実施形態が図５により表された前述の手法とどのように異なるかを示している。一連の垂直の破線により表されるように（図９には全ての破線が示されないが、示されるように垂直の破線のパターンは時間ｔ０から時間ｔｎまで一貫しており規則的であることが理解される）、複数のサンプル（０番目からｎ番目）が放電過程中に取られ、従ってサンプル値の加算された組（サンプリング結果）は放電（他の実施形態では充電）曲線の下の面積を表す。
【０１２７】
キャパシタンスの充電又は放電毎の多数のサンプル（ｎは大きく、例えば約２０乃至４０、又は最大１００個）は曲線の下の面積の良好な指標を与えるが、小数のサンプル（例えば５乃至１０個）も該面積の満足できる指標を与えるために用いられ、それに対応して回路への負荷は低く、低いＳＮＲ及び低い感受性を伴う。
【０１２８】
図８の方法が規則的に又は時々実行される場合、時間に渡るサンプリング結果は、外部キャパシタンス３０のキャパシタンス値に依存して異なってもよい。既に言及したように、このような変化は、容量性接触検知の場合には指又は他の体が電極３２に接触することに起因する。
【０１２９】
図９から理解される加算又は積分動作により、システムのＳＮＲ及びダイナミック・レンジは、図４及び５の標準的な電圧測定方法を含む前述の測定方法と比べて有意に向上される。
【０１３０】
高いＳＮＲの理由は次のように表現されうる。
−所望の信号（Δ）は、時間に亘る加算により増幅され（Δｅｆｆ＝ΣΔｎ）、結果として高いダイナミック・レンジ及び小さい信号変化に対する良好な応答をもたらす。つまり、外部キャパシタンスの変化は、それ自体を放電曲線の下の面積の変化として明示する。これは、より大きい結合された変化（面積変化を表す）を提供するために加算される複数のサンプルのうちの個々のサンプルの値の変化をもたらす。従って、複数のサンプルのうちのサンプル数が多いほど、所与のキャパシタンス変化に対して記録される変化は大きい。
−ＡＣ雑音は、積分動作により、測定信号から実質的に除去される。複数のサンプルのうちのサンプル数が多いほど、測定中の不規則雑音に対する耐性が高い（値の基準は不規則なＡＣ成分（雑音）を有する一定（オフセット）と見られるからである）。
−測定信号中の単一のスパイクは小さい影響しか有さない。
−（例えば中断された負荷による）単一のサンプルの時間ジッタは、小さい影響しか有さず、サンプリング手段、例えばＡＤＣの自動的な再開により最小化されうる。このような自動的な再開は、「連続モード」と称されてもよい。
−システムのダイナミック・レンジ／無歪限界が向上する。
−放電周期に渡る低い仮想「平均」入力インピーダンスにより雑音に対する耐性が向上する。
【０１３１】
前述のオーバー・サンプリング方法と対照的に、図７の装置の方法（及び本発明の他の実施形態）は、測定されるべきキャパシタンスを読み取り毎に１回のみ充電し、続いて複数のサンプリング・イベントにより該キャパシタンスを放電し（各読み取りは複数のサンプルを有する）、各サンプリング・イベントは測定されるべきキャパシタンス（外部キャパシタンス３０）からＡＤＣ（サンプリング手段５０）のサンプリング・キャパシタ（サンプラ・キャパシタンス５４）への電荷再分配を生じる。充電及び放電専用の段階が省略されたことにより、同じ時間中により多いサンプル数が取られ、結果として、単一サンプルと比べてＳＮＲが高くなり、他のオーバー・サンプリング方法と比べて全体の取得時間が短くなる。
【０１３２】
上述のように、図７の装置では、サンプリング回路２０はマイクロコントローラとして考えられてもよい（マイクロコントローラの他の部分は図７に示されない）。この例では、システム負荷（制御手段７０の負荷、マイクロコントローラのプロセッサであってもよい）は、サンプリング手段５０（ＡＤＣ）が各サンプルの後に（更なるサンプルを取るために）サンプリング過程を自動的に再開する（「連続モード」）よう構成することにより、低く保たれうる。
【０１３３】
各サンプルの結果（サンプル値）は、例えばサンプリング手段５０内部のバッファ（図７に示されない）に保持されてもよく、又はＤＭＡ（直接メモリ・アクセス）を用いて（マイクロコントローラの図７に示されない）メモリ内のバッファに転送されてもよい。低いシステム／プロセッサ負荷に加えて、各サンプリング過程によりサンプリング手段５０（ＡＤＣ）に流れ込む電流は、測定されるべきキャパシタンスの放電速度を増大させ、従ってハードウェアの変更なしに非常に高いオフセット・キャパシタンスに対処できるようになる。
【０１３４】
測定されるべきキャパシタンスの非常に小さい変化（面積の変化は２つの単一サンプル間の変化よりも明らかである）を検出する能力は、容量性接触検知システムにとって有用である。何故なら、タッチ・センサの誘電性前面パネルの厚さが増大するのに伴い、接近する指により引き起こされるキャパシタンスの変化は、システムの基本オフセット・キャパシタンス（屡々＞１００ｐＦ）に対して非常に小さくなる（＜＜１ｐＦ）からである。
【０１３５】
上述の方法により、生データ値（サンプリング結果）自体で、つまり如何なる後処理の前にも高いＳＮＲが達成され、外乱に対する無影響性が達成される。従って、余り強力でないフィルタリングが更なる信号処理中に適用されうる。
【０１３６】
図１０は、一連の生データ値（サンプリング結果）を有する信号を利用するためにフィルタリングがどのように用いられるかを概念的に表す概略図を示す。
【０１３７】
図７の装置では、各生データ取得過程（図８に示される）は、上述のようなバースト・サンプリングを有し、サンプリング結果を生成する。時間の経過と共に、図８の過程を繰り返し、一連の上述の生データ取得過程は、一連の上述のサンプリング結果に基づき信号を生成するか又は一連の上述のサンプリング結果から信号を引き出してもよい。このような信号（生データ信号）は、信号処理されてもよい。
【０１３８】
接触を検知するために、オフセット及びドリフト較正を実行することが望ましい。従って、生データ信号は、縦列であってもよい２つの異なる低域通過フィルタ（フィルタ１及び２）に供給されてもよい。図１０（ａ）は、縦列のフィルタ１及び２の例を示す。図１０（ｂ）は、互いに並列に配置されているフィルタ１及び２の例を示す。両者の場合とも、生データ信号である入力信号を有する。
【０１３９】
本実施形態では、第１のフィルタ（フィルタ１）は、短い乃至中程度の時定数を有し、主に生データ信号を平均化する。第２のフィルタ（フィルタ２）は、第１のフィルタより遅い応答を有する。従って、第２のフィルタは、（容量性接触検知の場合に）接近している指により引き起こされるような素早い変化に追随しない。
【０１４０】
第２のフィルタの出力は、寄生オフセット・キャパシタンス等を含む基本線（又は基準線）を表す。特定の閾より高い平均化フィルタ（フィルタ１）の変化が検出されると直ぐに（容量性接触検知の場合、積極的な接触が検出される）、基本線フィルタ（フィルタ２）の更新は、この状態が生じている限り停止され、システムが例えば接近している指に調整するのを回避してもよい。
【０１４１】
接触検知では（容量性接触検知の場合）、第１及び第２のフィルタの出力間の差が評価され、閾値に対して比較されてもよい。閾が超えられると直ぐに、接触が検出されたと考えられてもよい。
【０１４２】
両方のフィルタのフィルタ・パラメータは、実行時間中に動的に変更されてもよく、及び／又は非対称、例えば上昇する値に対するより下降する値に対して迅速な応答であってもよく、ボタンの解放（つまりタッチ・センサの「非接触」）後の再較正を高速化してもよい。
【０１４３】
因みに、上述の実施形態は単一端子及び存在している外部キャパシタンスを考慮して提示されたが、他の実施形態では複数のこのような端子が存在し、それぞれ存在している外部キャパシタンスを有してもよい。容量性接触検知の場合には、このような複数の外部キャパシタンスは、複雑なタッチ・センサの複数の検知電極に対応してもよい。上述の方法は、各端子及び外部キャパシタンスの対に適用されてもよい。各端子からのサンプリング結果は、端子毎に考慮されてもよく、又は一緒に考えられてもよい。
【０１４４】
再び図７を参照すると、サンプリング回路２０はマイクロコントローラであると考えられ、このようなマイクロコントローラは端子４０に似た幾つかの端子（例えば、一式のＧＰＩＯピン）を有してもよい。この点を念頭に置くと、本発明の実施形態は、センサ・ピン（端子）間又はセンサ・ピン（端子）とグランド（ＧＮＤ）若しくは供給電圧（Ｖｄｄ）との間の短絡のような障害を検出するために適応されてもよい。
【０１４５】
例えば、２以上の入力ピン（端子）間の短絡の場合には、それらのサンプリング結果は、ピンの状態（０又は１、つまりＧＮＤ又はＶｄｄに接続されている）に依存して、理論上の最大値（例えば、１０ビットＡＤＣではサンプル数＊１０２３）又は最小値（０）に近づくが、これらはサンプリングされない。
【０１４６】
例えば、全てのピンが非サンプリング状態中にハイ（Ｈｉｇｈ）を保つ構成では、故障状態により別の接触入力ピン（サンプリング端子）に接続された接触入力ピン（サンプリング端子）の影響は、供給電圧に接続されるのと同じ影響を有する。つまり、サンプリング期間中に如何なる放電も見られず、従って最大値に近い値が見られる。同様に、故障状態によりＧＮＤに接続されたピン（端子）は、サンプリングが開始すると直ぐに瞬間的な放電を示し、従ってゼロに近い出力値を示す。
【０１４７】
両方の状態とも、通常動作と故障状態を示す情報との間の差は、生データ信号中に検出され、安全停止のような対策を（例えばマイクロコントローラで実行されるソフトウェアにより）講じることを可能にする。
【０１４８】
本発明の更なる実施形態は、特にサンプリング回路２０がマイクロコントローラである場合に考えられる。
【０１４９】
例えば、マイクロコントローラは、サンプルの値（ＡＤＣサンプル）を上限及び下限の閾と比較する範囲比較器を設けられ、注目されたサンプルが閾値により定められた範囲内か範囲外かを決定してもよい。また、マイクロコントローラは、範囲比較器の出力を評価するパルス検出ユニットを設けられ、特定のパルス特性を検出するために用いられてもよい。
【０１５０】
例えば容量性接触検知システムの一部として用いられるこのようなマイクロコントローラは、範囲比較器及びパルス検出ユニットを利用しないシステムと比べて少ないＳＷ（ソフトウェア）諸経費しか有さない。
【０１５１】
例えば、範囲比較器の閾値は、非接触状態中に数個のサンプルしか範囲比較器の検出範囲にないように設定されてもよい。接触イベントによりキャパシタンスが上昇すると直ぐに、信号振幅が増大し、検出範囲内により多くのサンプルを生じる。所定の範囲内の各サンプルは、パルス検出ユニットにより計数されてもよく、特定の（イベント）数に到達すると直ぐに信号が生成されてもよい。
【０１５２】
範囲比較器及びパルス検出ユニットは、マイクロコントローラ内で実行するソフトウェアにより構成されてもよいが、他の場合にはプロセッサに負荷をかけずに自立的に動作してもよい。このような構成は、可変の接触閾を実施することを可能にする。範囲比較器の閾レベルは、ホスト・ソフトウェアにより制御される較正を実施するために用いられてもよい。
【０１５３】
図６及び７の装置は、容量性接触検知の場合に、「自己キャパシタンス」技術を念頭に置いて提示されたことが理解される。しかしながら、本発明は、２以上の電極間の容量性結合が測定される相互キャパシタンス技術に適用されてもよい。
【０１５４】
図１１は、本発明を実施するサンプリング装置１００の概略図である。
【０１５５】
サンプリング装置１００は、それ自体が本発明を具現化するサンプリング（集積）回路１２０、及びサンプリング回路１２０の端子４に接続された（に存在する）外部キャパシタンス３を有する。
【０１５６】
図１１のサンプリング回路１２０は図６のサンプリング回路２０に極めて類似しており、同様の要素は同様の参照符号により示され、重複する説明は省略されることが理解される。
【０１５７】
サンプリング回路１２０は、（シグナリング）端子１４０に接続されたシグナリング手段１６０を有する。外部キャパシタンス３は、事実上、端子４と１４０との間で、例えばそれぞれ該端子に接続された２つの電極間で測定されるキャパシタンスである。
【０１５８】
作動中、制御手段７は、シグナリング手段に端子１４０へ信号を出力させてもよく、相応して図６乃至９と関連して既に上述したのと同様の方法でサンプリング手段５に端子４でサンプルを取らせてもよい。外部キャパシタンス３のキャパシタンス値は、例えば接触検知アプリケーションでの接触により変化してもよく、従って端子４で取り込まれた信号はキャパシタンス値に依存して変化してもよいことが理解される。
【０１５９】
従って、図６乃至９に関して提示された教示は図１１にも同様に適用されてよく、本発明の実施形態は相互キャパシタンス技術に関連してもよい。例えば、図７に示されたのと同様の回路は図１１に応じて設けられてもよいことが理解される。
【０１６０】
幾つかの実施形態では、端子４及び１４０は、例えば使用中に再構成されうる多目的端子であってもよい。つまり、サンプリング手段５及びシグナリング手段１６０の端子への分配が再構成されてもよい。従って、幾つかの例では端子４はシグナリング手段１６０に接続されたシグナリング端子であり、幾つかの例では端子１４０はサンプリング手段５に接続されたサンプリング端子である。接触検知機器の文脈では、本発明の実施形態は、動作中に自己キャパシタンス測定のための双方向電極（サンプリング端子）として、相互キャパシタンス測定のための送信電極（シグナリング端子）として、及び／又は相互キャパシタンス測定のための検知電極（サンプリング端子）として動作するよう、接触検知領域の外部電極への各接続を（動的に、使用中に、又は設置時に）設定可能にしてもよい。つまり、電極の機能は時間の経過とともに変更されてもよい。外部構成要素に依存しないことは本発明の実施形態に汎用性を持たせるが理解される。
【０１６１】
本発明の実施形態は、例えば図７（自己キャパシタンス）又は図１１（相互キャパシタンス）に従い、それぞれ存在している外部キャパシタンスを有する複数の端子を有してもよいことが思い出される。  図１２と共に、クロストーク／クロスカップリング、及び水の影響の抑制／認識との関連で、特に接触検知アプリケーションに関して、この可能性を更に検討する。
【０１６２】
図１２（ａ）は、図７と一致する（図の右側に示された）本発明の実施形態に対応し、Ａ、Ｂ及びＣと付された３つの入力又は検知チャネルに対応する３つのサンプリング端子４０を有する。
【０１６３】
従って、図１２（ａ）の実施形態は、それぞれ対応する電極３２を有する３つのサンプリング端子４０を有するサンプリング（集積）回路２０を有する。３つの電極３２は、ガラスで作られてもよいセンサ表面２００の下に位置付けられる。
【０１６４】
図１２（ａ）に示されたキャパシタンスＣＡＢ及びＣＢＣは、それぞれチャネルＡとＢ、ＢとＣとの間で経験される結合キャパシタンスを表す。キャパシタンスＣＦは、接触する指又は他の体に起因してチャネルＢで経験されうるキャパシタンスを表す。
【０１６５】
図１２（ａ）の左側のグラフは、如何なる接触している指も存在しないとき、つまりキャパシタンスＣＦ＝０のときに、（本願明細書に開示されたサンプリング方法を用いて）チャネルＡ、Ｂ及びＣで受信されうる信号に対応する。
【０１６６】
図１２（ｂ）は図１２（ａ）と同様であるが、接触している指が存在するシナリオ、つまりキャパシタンスＣＦが０より大きいときを表す。
【０１６７】
図１２（ｃ）は図１２（ａ）と同様であるが、水２０１（又は特定の他の物質）がチャネルＡとＢとの間及びそれらの上のセンサ表面２００上に存在するシナリオを表す。このシナリオでは、キャパシタンスＣＡＢはキャパシタンスＣＢＣより有意に大きくてもよい。例えば、「通常の」場合（空気）では、電極／チャネル間の電界の大部分は、低い誘電率（〜１）を有する空中を通じて行くので、全体のキャパシティ（キャパシタンス）は低い。例えば表面上に水がある場合、大部分の電界は、キャパシティ（キャパシタンス）を増大させる遙かに高い誘電率（〜８０）を有する水の中に留まる。更に、脱イオン化されていない水は導電性であり、再び結合を増大させる。
【０１６８】
図１２（ａ）に示されたキャパシタンス、及び図１２（ａ）の参照符号は、簡単のため図１２（ｂ）及び１２（ｃ）から省略されている。しかしながら、図１２（ｂ）及び１２（ｃ）は図１２（ａ）との比較により直ちに理解される。
【０１６９】
接触検知アプリケーションは、寄生オフセット・キャパシタンス及び検知電極（従ってサンプリング端子）に結合されうる高周波数雑音により影響を受けるだけではない。特に互いに接近した複数のセンサ電極を有するアプリケーションでは、電極間のクロストーク（カップリング）は検知性能に影響を与えうる。このようなクロストークのメカニズムは、図１２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に結合キャパシタンスＣＡＢ及びＣＢＣにより表される。
【０１７０】
入力チャネルのキャパシタンスを決定するための測定は、順次行われてもよく（例えばチャネルＡ、次にＢ、次にＣ、等）、特定の多重化を用いて端子を次から次へと評価する。このようなシナリオでは、特定の測定周期中に測定回路（サンプリング手段）に接続されていない残りの入力端子は、起こり得る外乱を低減するためにＧＮＤに接続されてもよい。
【０１７１】
一方で、「非アクティブな」チャネル（例えばチャネルＡ及びＣ）の電極３２は、測定中にチャネルの電極３２に対してシールドとして動作してもよく、ＥＭＩが（例えばチャネルＢで）行われている測定に及ぼす影響を低減するのを助け、それらはセンサ上の寄生キャパシタンスを増大する（キャパシタンスＣＡＢ及びＣＢＣを参照）。また、多くのこのような実施形態では、測定されている電極と接地されている残りの電極との間でグランドに対するキャパシタンスが増大するために、複数の電極を覆う導電性物体（例えば水２０１）の存在が接触イベントとして誤って検出されうるという危険がある。例えば、充電されているアクティブな電極と接地されている残りの電極のみの場合には、電極間結合は、グランドに対する電極結合として見えてもよい。
【０１７２】
本発明の実施形態では、特定のチャネル（単一の端子）の測定中に「非アクティブな」チャネル（残りの端子）の取り扱いが別の要件に幅広く且つ自由に適応できる。残りの端子は、上述のように接地されるか（ＧＮＤ）、Ｖｃｃ（ＶＤＤ）のような所定の又は所与の電圧に接続されるか、浮遊したままにされるか、又はこれらの状態の組合せ／ひと続きであってもよい。
【０１７３】
好適な実施形態では、それぞれ例えば図７及び８に関連して上述された方法に従い動作する複数のセンサ・チャネルを有し、センサ・チャネルの状態は、例えば複数の電極の近くの導電性物体（例えば水薄膜のような液体薄膜）及び人間の指又は他の指し示す体による意図的な接触によるクロストークの影響を回路に識別させるように制御される。
【０１７４】
図７に関連して上述したように、各チャネルの測定過程は、センサ電極（端子４０）を既知の電圧源（通常はＶｃｃ）に接続することで開始し、それにより外部キャパシタンス３０を該電圧までプレチャージする。次の状態で、センサ電極（端子４０）は電圧源から切断され、取得過程（サンプルの取り込み）が開始する。これに伴う放電周期の全てのサンプルが取られた後に、処理は直ちに又は特定の間隔の後に再開する。
【０１７５】
上述の方法の好適な複数チャネルの実施では、一群のチャネル（例えばチャネルＡ、Ｂ及びＣ）又は全てのセンサ・チャネルは、どのチャネルが測定されるかとは独立に、同時にプレチャージされる。プレチャージ周期は全ての電極に同期して適用されるので、隣接する電極対の間の結合キャパシタンス（例えばキャパシタンスＣＡＢ及びＣＢＣ）の両側は同じ電位（電圧）であり、従って事実上結合キャパシタンスは充電されない。これと対照的に、各単一電極のグランド（ＧＮＤ）に対するキャパシタンスは、既知の電圧まで充電され、従ってこのキャパシタンスの変化（例えば、指の接触により導入される、つまりキャパシタンスＣＦの変化）は、上述のように測定されうる。
【０１７６】
プレチャージのために与えられた時間の後に、測定されるべきチャネルは上述のように電圧源から切断され、その間に測定されるべき１つを除く全てのチャネルは、同時に（又は殆ど同時に）（ＭＣＵの実施の場合にはＧＰＩＯを出力Ｌｏｗに切り替えることにより）能動的にＬｏｗに駆動される。この動作は図１２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のそれぞれに示される。
【０１７７】
電極間の容量性結合（例えばキャパシタンスＣＡＢ及びＣＢＣ）は、測定されている電極に、残りの電極の負の傾き（残りの電極の電圧は短時間にほぼゼロになり、方形波に類似している。一方で測定されている電極の電圧はほぼ指数関数型の放電曲線を辿る。）を結合させ、（小さい）負の傾きを該電極の電圧にも導入する。
【０１７８】
従って、図１２（ａ）の状況では、チャネルＡ及びＣの負の傾き２０２及び２０４は、キャパシタンスＣＡＢ及びＣＢＣを介して結合し、傾き２０６に影響を与え、傾き２０６に対してサンプリングされた値を結合キャパシタンスＣＡＢ及びＣＢＣが存在しなかった場合よりも小さくする。
【０１７９】
従って、クロストークの増大は取得の生の値を低減させ、同時に、図１２（ｂ）のように主に１つの電極に接触している接近している物体／指は、周囲の電極の負の傾きにより影響されないので又は少ししか影響されないので、関心のあるチャネルの生の値を増大させる。これは、図１２（ｂ）中に傾き２０８により表される。傾き２０８は、傾き２０６に対して得られるサンプル値と比べて大きいサンプル値をもたらす。
【０１８０】
電極対同士の間のクロスカップリングの影響は対照的なので（局所的な影響がない場合）、異なるチャネル間のクロストークの影響は、全ての影響を受けるチャネルの生データの減少を引き起こす。従って、これは、信号処理及び較正の方法により検出され、どのチャネルが影響を受けているかを決定し、そして是正措置が講じられうる。
【０１８１】
これは、誤動作又は誤った接触のきっかけを回避することが望ましいので、図１２（ｃ）のように特定の物体又は（水のような）液体２０１がセンサ電極の上の表面に置かれている場合に重要である。図１２（ｃ）では、液体２０１の存在は、チャネルＢとＣとの間ではなく、チャネルＡとＢとの間の結合（キャパシタンスＣＡＢ）を増大させる。従って、図１２（ａ）に関して上述した結合の値を低減する効果は、液体２０１の存在のために図１２（ｃ）では一様でない。
【０１８２】
従って、この好適な実施形態に従い幾つかの検知チャネルを保持する検知表面は、導電性物体又は液体が該検知表面上に置かれているとき、接触出力を生成しないように（サンプリング回路により）構成されうる。これは、タッチ・センサ回路により制御される如何なる機器の意図しない動作に対しても大きな更なる安全性を与える。
【０１８３】
上述の及び添付の図面に示された実施形態は、主に、外部キャパシタンスが先ず（例えば外部キャパシタンスをＶＤＤのような内部で利用可能な電圧源に接続することにより）プレチャージされ次にサンプリング手段により放電される「放電の」構成に関することが理解される。このような「放電する」構成は現実的な理由から望ましいと考えられる。一方で、他の実施形態は、外部キャパシタンスが先ず（例えば外部キャパシタンスをＧＮＤのような内部で利用可能な電圧源に接続することにより）放電され次にサンプリング手段により充電される「充電の」構成に関してもよいことが理解される。
【０１８４】
開示された「放電の」構成の利点の１つは、（通常ＧＮＤに対して）漏れ電流を生じ、外部キャパシタンスを放電する寄生要素の利用である。従って、例えば前述の又は標準的なＭＣＵ内に存在するサンプリング要素が用いられてもよい。「充電の」構成の場合には、サンプリング手段は、（前述の又は標準的なＭＣＵ内に存在するサンプリング要素と比較して、又は図７に示されたサンプリング手段と比較して）変更される必要があってもよい。特に、サンプリング手段は、サンプリング・キャパシタ（図７のサンプラ・キャパシタンス５４を参照）が２つのサンプルの間で（サンプル・スイッチ−図７のスイッチ手段６０を参照−が開かれている間）例えばＶｃｃ（ＶＤＤ）まで内部で充電され、それにより「バースト」サンプリング中に各サンプルが（最初に放電された）外部キャパシタンスの電圧を少量だけ増大するように、変更される必要があってもよい。
【０１８５】
このように本発明の実施形態はこのような「充電の」構成にまで及ぶが、幾つかの例では、現実的な理由（例えば、ＭＣＵ内のＡＤＣのような、前述のＭＣＵ内に設けられた構成要素を利用すること）から「放電の」構成が望ましいと考えられてもよい。
【０１８６】
このような「充電の」構成の一例である実施形態では、「ダミー・サンプル」は、Ｖｃｃ（ＶＤＤ）に接続された測定されている端子以外の端子（つまり、サンプルが取られるべき端子以外の端子）から取られてもよく、次にスイッチは間にあるサンプリング・キャパシタ（図７のサンプラ・キャパシタンス５４を参照）を放電することなく測定されるべき電極に切り替えられる。しかしながら、漏れ等により、スイッチの切り替え中に少量の放電が期待されてもよい。
【０１８７】
従って、本願明細書に開示された「放電の」構成では「寄生」が有利であると考えられうるが、「充電の」構成ではサンプリング・キャパシタは２つのサンプル間で能動的に再充電される必要があってもよい。従って、このような「充電の」構成は、サンプリング手段にこのような能動的な再充電を実行させる必要があってもよい。或いは、「放電の」構成の利点を利用しないサンプリング・キャパシタの「寄生放電」に対する如何なる等価物も存在しないので、例えばＶｃｃ（ＶＤＤ）から「ダミー」サンプルが取られるサンプル間に追加の段階が存在する必要があってもよい。
【０１８８】
本発明の実施形態は、少なくとも以下の理由から有利であると考えられる。
【０１８９】
−接触入力ピン（端子）の外部に容量性接触検知のために必要な如何なる外部構成要素もない、
＋このようなピンに存在する外部キャパシタンスは、該ピンに接続された検知電極の存在のために単に存在してもよい、
＋このような実施形態は、比較的低いＢＯＭ（ｂｉｌｌ  ｏｆ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ、部品表）価格を提供し、比較的少ないＰＣＢ空間しか必要としない。
【０１９０】
−図７の実施形態では、電極３２毎に単一の端子４０だけしか必要ない、
＋マイクロコントローラを考慮すると、ＧＰＩＯ機能と共有されるとき、如何なるＡＤＣピンも接触入力として用いられうる。
【０１９１】
−バースト・サンプリング及びサンプリング値の積分（加算）により、雑音排除性及びＳＮＲが向上する、
＋放電過程の複数のサンプル（サンプリング値）を加算することは、雑音スパイク／バーストを平均化する、
＋生データのサンプル値の和は放電曲線の下の面積に対応し、結果として放電曲線の小さい変化に対する良好な応答をもたらす、
＋システムのダイナミック・レンジ／無歪限界が向上する、
＋放電周期に渡る低い仮想「平均」入力インピーダンスにより雑音に対する耐性が向上する。
【０１９２】
−バースト・サンプリング（「連続モード」）の場合、複数のサンプルは、再初期化（放電、プレチャージ等）を行わずに、放電過程毎に行われてもよい、
＋より速いオーバー・サンプリング（「連続モード」で、最大ＡＤＣサンプル・レートが用いられてもよく、サンプル間の如何なる再初期化も有さない）、接触取得／認識のためのより短い時間をもたらす、
＋雑音フィルタリング及び感度は、生データのレベルで既に向上している。
【０１９３】
−如何なる特別な周辺機器（例えば、電流源又は高分解能タイマ）も必要ない、
＋如何なる正確な時間測定も必要ない−方法はジッタによる影響を比較的受けない、
＋ＡＤＣ連続モードが用いられうる−各単一サンプルを引き起こす如何なる必要もない−従ってシステムはＣＰＵ（プロセッサ）負荷によるタイミングの変動にあまり敏感でない、
＋ＤＭＡが用いられる場合、ＩＲＱ（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ、割り込み要求）の負荷が軽減されるが、サンプリング後の１つの僅かに長い計算がある。
【０１９４】
−低いＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、電磁妨害）、高いＥＭＩロバスト性／耐性、
＋如何なる高周波数信号も必要とせず、検知線（端子及び検知電極）からの低いＥＭＩ放射をもたらす。
【０１９５】
−異なる測定トポロジに容易に適応可能である、
＋ハードウェアを変更せずに自己／相互キャパシタンス検知を混合すること、例えば図６及び１１の教示を結合することが幾つかの実施形態で可能である。幾つかの実施形態は、使用中に自己及び相互キャパシタンス検知の間で切り替え、両者から取られた入力を結合してもよい。このように、２種類の検知の利点が一緒に享受されうる。
【０１９６】
−電源電圧が感度に如何なる影響も与えない、
＋サンプリング手段（ＡＤＣ）により用いられる基準電圧は、端子に印加されるプレチャージ電圧、つまりサンプリング回路の内部供給電圧（Ｖｄｄ又はＶｃｃ）と同じであってもよい。
【０１９７】
−非常に低いプロセッサ（例えばＣＰＵ）負荷、
＋これは範囲比較器及びパルス検出ユニットのような周辺機器及び／又はＤＭＡ転送の使用により更に低下されうる。
【０１９８】
以上の実施例に加え、更に以下の付記を開示する。
（Ａ１）測定されるべきキャパシタンスの放電中に電圧を評価する容量性検知方法。
（Ａ２）ＡＤＣの内部キャパシタンス及び漏れ電流は、前記測定されるべきキャパシタンスを放電するために用いられる、ことを特徴とするＡ１に記載の容量性検知方法。
（Ａ３）入力電圧は、入力キャパシタンスの再初期化（プレチャージ、放電等）をすることなく、複数回サンプリングされ、つまり単一の放電イベントを複数の時点で測定する、ことを特徴とするＡ２に記載の容量性検知方法。
（Ａ４）単一の放電イベントの複数のサンプルにより取得されたデータは、加算され、放電曲線（放電過程の時間−電圧曲線）の下の面積に対応する値を形成する、ことを特徴とするＡ３に記載の容量性検知方法。
（Ａ５）前記測定されるべきキャパシタンスを放電するために（追加機能のために、追加構成要素として）、抵抗器又は電流シンクのような追加構成要素が用いられる、ことを特徴とするＡ４に記載の容量性検知方法。
（Ａ６）前記測定されるべきキャパシタンスは、サンプリングの前にＡＤＣ基準電圧と同じ電圧までプレチャージされる、ことを特徴とするＡ１乃至Ａ５の何れか一つに記載の容量性検知方法。
（Ａ７）前記測定されるべきキャパシタンスの放電曲線の評価は、生データ値を上限及び下限閾値に対して比較すること、及び前記比較の結果を評価することにより実行される、ことを特徴とするＡ１乃至Ａ６の何れか一つに記載の容量性検知方法。
（Ａ８）前記比較結果の評価は、前記比較結果に依存してカウンタをインクリメント、デクリメント、又はリセットすることにより行われる、ことを特徴とするＡ７に記載の容量性検知方法。例えば、上述のパルス検出ユニットは、（範囲内で、範囲外で等）範囲比較器のイベントを計数する多数のカウンタを用いてもよい。これらのカウンタは互いに相互作用し、従って例えば特定のイベントの発生はあるカウンタをリセットし、又は別のカウンタをインクリメントする等である。
（Ａ９）第１及び第２のパラメータ・セットを有する第１及び第２のフィルタを用いる容量性検知方法であって、前記第１のフィルタは生測定データを供給され、前記第２のフィルタは前記第１のフィルタの出力又は前記生測定データを供給され、接触強度情報を生成するために前記２つのフィルタの出力の間の差が測定される、  ことを特徴とする容量性検知方法。
（Ａ１０）前記フィルタの一方又は両方のフィルタ・パラメータは、接触／非接触条件又は生の値の変化の方向若しくは速度のような他のパラメータに依存して動的に適応される、ことを特徴とするＡ９に記載の容量性検知方法。
（Ａ１１）接触検知領域の外部電極への各接続は、動作中に、自己キャパシタンス測定のための双方向電極として、相互キャパシタンス測定のための送信電極として、及び相互キャパシタンス測定のための送信電極として動作する、ことを特徴とする容量性検知方法。
（Ａ１２）前記電極は再構成され、動作中に自己キャパシタンス測定と相互キャパシタンス測定との間で前記システムが動的に再構成されうるようにする、ことを特徴とするＡ１１に記載の容量性検知方法。
（Ａ１３）前記センサ電極は、ＧＮＤ、他の検知電極又は供給電圧との短絡、及びセンサ・パッドからの切断を定期的に調べ、誤った接続を検出する、ことを特徴とする容量性検知システム。
（Ａ１４）ダイナミック・レンジ／無歪限界の増大により及び放電周期に渡る仮想「平均」入力インピーダンスの低下により、改善されたＳＮＲ性能を有する、ことを特徴とする容量性検知システム。
（Ａ１５）容量性検知システムであって、複数の検知チャネルを有し、他のチャネル（電極）のシステム電位Ｈｉｇｈ（例えばＶＤＤ）へ及び次にシステム電位Ｌｏｗ（例えばＧＮＤ）への接続と同期して、測定されるべきチャネル（電極）をプレチャージし次に放電し、チャネル間のクロスカップリングを利用して接触と特定のチャネル（電極）を覆う水のような物質との間を識別する、ことを特徴とする容量性検知システム。
【０１９９】
上述の態様は、ハードウェア、又は１又は複数のプロセッサで動作するソフトウェア・モジュールとして実施されてもよい。ある態様の特徴は他の如何なる態様にも適用されてもよい。
【０２００】
本発明はまた、本願明細書に記載された方法の何れかを実行するコンピュータ・プログラム、及び本願明細書に記載された方法の何れかを実行するコンピュータ・プログラムを格納しているコンピュータ可読媒体も提供する。本発明を実施するコンピュータ・プログラムは、コンピュータ可読媒体に格納されてもよく、又は例えばインターネットのウェブサイトから提供されるダウンロード可能なデータ信号のような信号の形式であってもよく、又は他の如何なる形式であってもよい。
【符号の説明】
【０２０１】
１、１０、１００  サンプリング装置
２、２０、１２０  サンプリング回路
３、３０  外部キャパシタンス
４、４０、１４０  端子
５、５０  サンプリング手段
６、６０  スイッチ手段
７、７０  制御手段
３２  電極
５２  比較器
１６０  シグナリング手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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