(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の複数のセンサ電極と第２の複数のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイス用の処理システムであって、当該処理システムは、
前記静電容量センサデバイスの前記第１の複数のセンサ電極で第１の電気信号を放出するとともに受信することによって、第１の複数の静電容量測定値を取得し、前記第１の複数の静電容量測定値が絶対静電容量測定値であり、
前記第１の複数の静電容量測定値に基づいて前記第１の複数のセンサ電極の第１の組を選択し、
前記第１の複数のセンサ電極の前記第１の組で第２の電気信号を放出するとともに該第２の電気信号を前記第２の複数のセンサ電極の第１の組で受信することによって、第２の複数の静電容量測定値を取得し、前記第２の複数の静電容量測定値がトランスキャパシティブ測定値である、
ように構成された論理及び回路を備える、処理システム。
【請求項２】
前記第１の複数の静電容量測定値及び前記第２の複数の静電容量測定値の少なくとも一つに基づいて、前記静電容量センサデバイスの感知領域内の少なくとも一つの入力物体の位置情報を決定するようにさらに構成された、請求項１に記載の処理システム。
【請求項３】
前記第１の複数の静電容量測定値を使用して少なくとも一つの入力物体の位置の第１の推定値を生成し、
前記第２の複数の静電容量測定値を使用して前記少なくとも一つの入力物体の前記位置の第２の推定値を生成し、前記第２の推定値が前記第１の推定値よりも細かい解像度のものである、
ようにさらに構成された、請求項１に記載の処理システム。
【請求項４】
前記第１の複数の静電容量測定値を使用して少なくとも一つの入力物体の位置の第１の推定値を生成し、該第１の推定値を生成することが前記少なくとも一つの入力物体のあり得る場所を識別することを含み、
前記第２の複数の静電容量測定値を使用して前記少なくとも一つの入力物体の前記位置の第２の推定値を生成し、該第２の推定値を生成することが前記あり得る場所の曖昧さをなくすことを含む、
ようにさらに構成された、請求項１に記載の処理システム。
【請求項５】
前記静電容量センサデバイスの前記第２の複数のセンサ電極で第３の電気信号を放出するとともに受信することによって、第３の複数の静電容量測定値を取得し、
前記第３の複数の静電容量測定値に基づいて前記第２の複数のセンサ電極の前記第１の組を選択する、
ようにさらに構成された、請求項１に記載の処理システム。
【請求項６】
第１の複数のセンサ電極と第２の複数のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイス用の処理システムであって、当該処理システムは、
前記静電容量センサデバイスの前記第１の複数のセンサ電極で第１の電気信号を放出するとともに受信することによって、第１の複数の静電容量測定値を取得し、前記第１の複数の静電容量測定値が絶対静電容量測定値であり、
前記第１の複数の静電容量測定値に基づいて前記第１の複数のセンサ電極の第１の組を選択し、
前記第２の複数のセンサ電極の第１の組で第２の電気信号を放出するとともに該第２の電気信号を前記第２の複数のセンサ電極の前記第１の組で受信することによって、第２の複数の静電容量測定値を取得し、前記第２の複数の静電容量測定値がトランスキャパシティブ測定値である、
ように構成された論理及び回路を備える、処理システム。
【請求項７】
静電容量センサデバイスであって、
第１の複数のセンサ電極と、
第２の複数のセンサ電極と、
前記第１の複数のセンサ電極及び前記第２の複数のセンサ電極に結合された処理システムであって、前記処理システムは、
前記静電容量センサデバイスの前記第１の複数のセンサ電極で第１の電気信号を放出するとともに受信することによって、第１の複数の静電容量測定値を取得し、前記第１の複数の静電容量測定値が絶対静電容量測定値であり、
前記第１の複数の静電容量測定値に基づいて前記第１の複数のセンサ電極の第１の組を選択し、
前記第１の複数のセンサ電極の前記第１の組で第２の電気信号を放出しするとともに該第２の電気信号を前記第２の複数のセンサ電極の第１の組で受信することによって、第２の複数の静電容量測定値を取得し、前記第２の複数の静電容量測定値がトランスキャパシティブ測定値である、
ように構成された処理システムと、
を備える静電容量センサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００９年５月１３日に出願された同時係属の米国特許仮出願第６１／１７，８９７号の利益を主張する２００９年７月１０日に出願された米国特許仮出願第６１／２２４，８１４号の優先権及び利益を主張するものであり、両方は参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【背景】
【０００２】
静電容量感知デバイスは最新の電子デバイスで広く使用されている。例えば、静電容量感知デバイスは、音楽及び他のメディアプレイヤー、携帯電話及び他の通信デバイス、遠隔制御装置、携帯情報端末（ＰＤＡ）などで使用されている。これらの静電容量感知デバイスは、多くの場合、タッチベースのナビゲーション、選択、又は他の機能で使用される。これらの機能は、１つ又は複数の指、スタイラス、他の物体、又はそれらの組合せに応じて、それぞれの静電容量感知デバイスの感知領域に入力を与えることができる。しかし、静電容量感知デバイスに関する現状の技術の状況には多くの制限が存在する。
【０００３】
本明細書の一部に組み込まれ、本明細書を形成する添付図面は、静電容量センサデバイスの技術の実施形態を示しており、説明と共に、以下で説明される原理を解釈するのに役立つ。この簡単な説明で参照される図面は、特に記載がない限り原寸に比例して描かれていると理解されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本発明の１つ又は複数の実施形態を含むように実施することができる例示の静電容量センサデバイスの平面図のブロック図である。
【図２】普通なら送信器センサ電極と受信器センサ電極とを結合させていたはずの電界の一部を外部物体が引き出している一例を示す図である。
【図３】本技術の実施形態による、２つのセンサ電極及び１つの外部物体を有するセンサの簡単化したモデルを示す図である。
【図４】本技術の実施形態によるいくつかの非限定の変調例を示す図である。
【図５】図５Ａ及び５Ｂは、それぞれ、本技術の実施形態による例示のセンサ電極パターンの上面図及び側面図である。
【図６】図６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは、本技術の実施形態による例示のセンサ電極パターンの上面図である。
【図７】本技術の実施形態による絶対キャパシタンスセンサとトランスキャパシティブ画像センサとの組合せを示す図である。
【図８】本技術の実施形態による例示の静電容量センサデバイスのブロック図である。
【図９】本技術の実施形態による、第１のセンサ電極と第２のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイスを使用して位置情報を決定する例示の方法の流れ図である。
【図１０】本技術の実施形態による例示の静電容量センサデバイスのブロック図である。
【図１１】本技術の実施形態による、第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイスを使用して感知する例示の方法の流れ図である。
【図１２】トランスキャパシタンス感知を使用して形状の曖昧さをなくすプロファイルベース位置感知法での潜在的曖昧さを示す図である。
【図１３】本技術の実施形態による例示の静電容量センサデバイスのブロック図である。
【図１４】本技術の実施形態による、第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイスを使用して感知する例示の方法の流れ図である。
【図１５】本技術の実施形態による例示の静電容量センサデバイスのブロック図である。
【図１６】本技術の実施形態による、第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイスを使用して感知する例示の方法の流れ図である。
【図１７】図１７Ａ及び１７Ｂは、本技術による、２つの領域を分解するために絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの両方を測定することができる本技術の実施形態を示す図である。
【図１８】図１８Ａ及び１８Ｂは、本技術による、２つの領域を分解するために絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの両方を測定することができる本技術の実施形態を示す図である。
【図１９】図１９Ａ及び１９Ｂは、本技術による、２つの領域を分解するために絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの両方を測定することができる本技術の実施形態を示す図である。
【図２０】図２０Ａ及び２０Ｂは、本技術による、２つの領域を分解するために絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの両方を測定することができる本技術の実施形態を示す図である。
【図２１】本技術の実施形態によるトランスキャパシティブ画像集積回路の概念図である。
【図２２】本技術の実施形態による絶対画像集積回路の概念図である。
【図２３】本技術の実施形態による例示の静電容量センサデバイスのブロック図である。
【実施形態の説明】
【０００５】
次に、本技術の実施形態が詳細に参照され、その例が添付図面に示される。本技術が実施形態に関連して説明されるが、説明は本技術をこれらの実施形態に限定するものではないことが理解されよう。それどころか、説明は、添付の特許請求の範囲によって規定されるような趣旨及び範囲内に含まれ得る代替、変形、及び均等物を包含するものである。さらに、以下の詳細な説明において、本技術の実施形態が十分に理解されるように多数の特定の詳細が述べられる。しかし、本技術の実施形態はこれらの特定の詳細なしに実施することができることが当業者なら理解されよう。他の事例では、よく知られている方法、手順、構成要素、及び回路は、本技術の態様を不必要に不明瞭にしないために詳細には説明されていない。
説明の概要
【０００６】
説明は、本明細書で説明される様々な実施形態を実施することができる例示の静電容量センサデバイスの説明から始まる。次に、説明は、本技術の実施形態による静電容量センサデバイスに関連する術語の説明に向かう。接地、雑音、及びキャパシタンスのタイプの説明が提示される。例示の静電容量のセンサ電極及びセンサアレイの説明が提示され、その説明には、同じセンサデバイスで絶対感知及びトランスキャパシティブ感知の両方を行い、トランスキャパシティブ感知により曖昧性を除去するためのいくつかの技法及び状況の説明が含まれる。次に、説明は、本明細書で説明される実施形態の使用及び動作を目指して説明される様々な例示の静電容量の感知デバイスの構造と様々な例示の概念的回路図との態様に焦点を当てた詳細な説明が続く。
【０００７】
いくつかの静電容量感知デバイスはエレクトレット非変調静電容量測定値を取得するように構成することができる（エレクトレット感知又はセンサと呼ばれることがある）。しかし、これらの測定は、一般に、タッチ入力を感知するためのタッチ入力デバイスで使用されない。エレクトレット感知は、物体がセンサの方に移動するとき電流（又は、電荷）を誘起することができる電圧の差（又は、トラップされた電荷）を必要とする。電圧は外部物体上で制御するのが困難であるので、この方法は一般に使用されない。さらに、エレクトレット静電容量測定値は基本的にＤＣであるので、復調することができず、狭帯域センサをもたらすことができない。エレクトレット静電容量測定は本明細書で説明される実施形態によって行われない。
例示の静電容量感知デバイス
【０００８】
図１は、本発明の１つ又は複数の実施形態を含むように実施することができる例示の静電容量センサデバイス１００の平面図のブロック図である。図示のように、静電容量センサデバイス１００は、基板１０２上に配置されたセンサ１０８を含む。センサ１０８は２つの複数のセンサ電極１２０、１３０を含む。２つのセンサ電極のみが複数（１２０、１３０）の各々に示されているが、どちらか又は両方が２つを超えるセンサ電極を含むことができることが理解されよう。図示されていないが、実施形態によっては、単一のセンサ電極１２０−１のみと複数のセンサ電極１３０−１から１３０−ｎとする、又は複数のセンサ電極１２０−１から１２０ｎと単一のセンサ電極１３０−１とすることができる。同様に、図示されていないが、実施形態によっては、単一のセンサ電極１２０−１及び単一のセンサ電極１３０−１のみとすることができる。センサ電極１２０とセンサ電極１３０とは誘電体層（図示せず）によって分離されていることも理解されよう。実施形態によっては、複数のセンサ電極１２０及び複数のセンサ電極１３０は別個の基板に配置することができ、基板は動作の前に一緒に連結することができる。
【０００９】
図示のように、センサ電極１２０、１３０は導電性経路指定トレース１０４、１０６によって処理システム１１０に結合される。図及び説明を容易にするために、センサ１０８はｘ／ｙグリッドに配置されたセンサ電極１２０、１３０で示され、センサ電極１２０、１３０は、静電容量結合がセンサ交差間で測定される静電容量画素を生成する。本明細書の説明はセンサ１０８のそのような構成に限定されず、代わりに、多数のセンサ電極パターンに適用可能であり、それらのいくつかが本明細書で限定ではなく例として示されることが理解されよう。
【００１０】
静電容量センサデバイス１００を利用して、ユーザ入力（例えば、ユーザの指、スタイラスなどのプローブ、及び／又は何か他の外部入力物体を使用する）をコンピューティングデバイス又は他の電子デバイスに伝達することができる。例えば、静電容量センサデバイス１００は、実施形態によっては、下にある画像又は情報ディスプレイデバイス（図示せず）の上に配置することができる静電容量タッチスクリーンデバイスとして実装することができる。このようにして、ユーザは、図示のような静電容量センサデバイス１００のセンサ１０８の実質的に透明なセンサ電極（図示せず）を通して見ることによって下にある画像又は情報ディスプレイを見ることになる。本発明による１つ又は複数の実施形態は、静電容量センサデバイス１００のものと同様の静電容量タッチスクリーンデバイスに組み込まれ得ることに留意されたい。
【００１１】
動作時に、センサ１０８は、入力を感知するための「感知領域」を形成するのに使用される。センサ１０８は、一般に、センサ１０８を形成するためにセンサアレイとして配置された複数のセンサ要素（例えば、センサ電極１２０及び１３０の交差部）を備えることが理解されよう。感知領域は以下でより詳細に説明される。
【００１２】
静電容量センサデバイス１００は、タッチスクリーンとして実装されるとき、パターン化され（又は形成され）結合される第１の組の導電性経路指定トレース１０４及び第２の組の導電性経路指定トレース１０６を有する実質的に透明な基板１０２（又は複数の実質的に透明な基板）を含むことができる。導電性経路指定トレース１０４及び／又は１０６は、センサ１０８を形成するセンサ電極（１２０、１３０）、センサ電極のアレイ、及び／又は導電性トレースに処理システム１１０を結合させるために利用することができる。センサ１０８は長方形として示されているが、円形などの他の形状が予想される。センサ１０８のセンサ電極１２０、１３０は実質的に透明な導電性材料から形成することができる。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）素線及び／又は薄く、かろうじて見える素線は、センサ１０８の１つ又は複数のセンサ電極１２０、１３０又は導電性トレースを形成するのに使用することができる実質的に透明な導電性材料の多くの可能な例のうちのほんの２つだけである。
【００１３】
処理システム１１０は電圧でセンサ電極（複数可）を駆動し、センサ電極（複数可）に結果として生じるそれぞれの電荷を感知して、センサ１０８に関するキャパシタンスの１つ又は複数の測定値を取得する。追加として又は代替として、実施形態によっては、処理システム１１０はセンサ電極（複数可）に電荷を運び、センサ電極（複数可）上の結果として生じる電圧を測定することができる。一実施形態では、センサ電極制御器１４０を処理システム１１０で使用して、１つ又は複数のセンサ電極上の信号（複数可）を選択的に駆動し、１つ又は複数のセンサ電極上の信号（複数可）を選択的に受信する。
【００１４】
実施形態によっては、静電容量測定器１５０は、受信信号に基づいてキャパシタンス測定を行う（絶対キャパシタンス又はトランスキャパシタンスの測定とすることができる）。例えば、実施形態によっては、処理システム１１０は、「静電容量画像」を生成するための画素としてのセンサ１０８の個別のセンサ要素（例えば、センサ電極１２０、１３０の交差部）に関連する複数の静電容量測定を行い利用する。このようにして、処理システム１１０は、センサ１０８の感知領域内の１つ又は複数の入力物体に関連して測定された応答のスナップショットである静電容量画像を取り込むことができる。静電容量画素、画像、絶対キャパシタンス、及びトランスキャパシタンスは以下でさらに説明される。
【００１５】
処理システム１１０によるキャパシタンスのそのような測定値（複数可）は、センサ１０８によって形成された感知領域に関する接触、空中静止、又は他のユーザ入力の感知を可能にする。実施形態によっては、そのような測定値（複数可）は、処理システム１１０の位置、サイズ、及び／又はタイプ「決定器」１６０によって利用され、センサ１０８によって形成された感知領域に関連するユーザ入力に関する位置情報が決定される。そのような測定値（複数可）は実施形態によっては追加又は代替として決定器１６０によって利用され、入力物体サイズ及び／又は入力物体タイプを決定することができる。
【００１６】
処理システム１１０は１つ又は複数の集積回路及び／又は個別の構成要素として実装することができる。一実施形態では、処理システム１１０は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内に含まれるか又は実装される。本明細書で説明される実施形態によれば、そのようなＡＳＩＣは、センサ電極制御器１４０、静電容量結合測定器１５０、「決定器」１６０、及び／又は埋め込み論理命令などの構成要素を含むことができる。埋め込み論理命令は、限定はしないが、選択したセンサ電極で送信及び／又は受信を行うこと、キャパシタンス測定（複数可）を行うこと、及びセンサ１０８の感知領域と相互作用する入力物体に関する接触、位置、タイプ、及び／又はサイズの情報を決定することなどの機能を行うためのものとすることができる。
【００１７】
タッチスクリーンに関して上述したが、静電容量センサデバイス１００は、さらに、静電容量タッチパッド、スライダ、ボタン、又は他のキャパシタンスセンサとして実装することができる。例えば、静電容量センサデバイス１００の基板１０２は、限定はしないが、キャパシタンスセンサ用の基板として利用される１つ又は複数の透明又は不透明な材料で実装することができる。同様に、透明又は不透明な導電性材料を利用してセンサ１０８のセンサ電極を形成することもできる。
術語
【００１８】
処理システム１１０によって決定される位置情報は物体存在の任意の好適な指標となり得る。例えば、処理システムは、「０次元の」１ビット位置情報（例えば、近い／遠い、又は接触／接触なし）、又はスカラーのような「１次元の」位置情報（例えば、感知領域に沿った位置又は移動）を決定するように実施することができる。処理システム１１０は、さらに、値の組合せのような多次元位置情報（例えば、２次元水平／垂直軸、３次元水平／垂直／深さ軸、角度／径方向軸、又は多数の次元にわたる軸の任意の他の組合せ）などを決定するように実施することができる。処理システム１１０は、さらに、時間又は履歴に関する情報を決定するように実施することができる。
【００１９】
さらに、本明細書で使用される「位置情報」という用語は、絶対位置タイプ情報及び相対位置タイプ情報と、さらに、１つ又は複数の方向の移動の測定値を含む速度、加速度などのような他のタイプの空間領域情報とを広義に包含するものである。位置情報の様々な形態は、身振り認識などの場合におけるように時間履歴成分を含むこともできる。処理システム１１０からの位置情報は、カーソル制御、スクローリング、及び他の機能のためのポインティングデバイスのような近接センサデバイスの使用を含む全範囲のインタフェース入力を容易にする。
【００２０】
前述のように、デバイス１００などの静電容量センサデバイスは感知領域を含む。キャパシタンス感知デバイスは、感知領域内の入力物体の位置などの１つ又は複数の入力物体（例えば、指、スタイラスなど）による入力に敏感に反応する。本明細書で使用される「感知領域」は、入力デバイスのセンサ（複数可）がユーザ入力を検出できる入力デバイスの上、まわり、中、及び／又は近くのあらゆる空間を広義に包含するものである。従来の実施形態では、入力デバイスの感知領域は、信号対雑音比が十分に正確な物体検出を妨げるまで入力デバイスのセンサの表面から１つ又は複数の方向に空間内に延びる。この感知領域が特定の方向に延びる距離は、１ミリメートル未満、ミリメートル、センチメートル、又はそれよりも大きい程度となることがあり、使用される感知技術のタイプ及び所望の精度に応じて著しく変化することがある。したがって、実施形態は、印加圧力の有無にかかわらず表面との接触を必要とすることがあるが、必要としないこともある。したがって、特定の感知領域のサイズ、形状、及び場所は実施形態ごとに広く変化することがある。
【００２１】
長方形の２次元投影形状をもつ感知領域が一般的であるが、他の多くの形状が可能である。例えば、センサアレイ及び周囲の回路の設計、任意の入力物体からの遮蔽などに応じて、感知領域は他の形状の２次元投影を有するようにすることができる。同様の手法は感知領域の３次元形状を画定するのに使用することができる。感知領域における入力物体はトランスキャパシタンス感知装置と相互作用することができる。
【００２２】
例えば、静電容量感知デバイス１００などの入力デバイスのセンサ電極（例えば、１２０、１３０）はアレイ又は他のパターンのセンサ電極を使用して、任意の数の感知領域をサポートすることができる。別の例として、センサ電極は静電容量感知技術を抵抗性感知技術と組み合わせて使用して、同じ感知領域又は異なる感知領域をサポートすることができる。本発明の様々な実施形態を実施するのに使用することができる技術のタイプの例は、米国特許第５，５４３，５９１号、第５，６４８，６４２号、第５，８１５，０９１号、第５，８４１，０７８号、及び第６，２４９，２３４号に見いだすことができる。
【００２３】
図１を続いて参照すると、様々な実施形態は、センサ電極（１２０、１３０）間の静電容量結合に基づいたトランスキャパシティブ感知法を利用することができる。トランスキャパシティブ感知法は、時には、「相互キャパシタンス感知法」とも呼ばれる。一実施形態では、トランスキャパシティブ感知法は、１つ又は複数の送信器センサ電極（信号を送信している）を１つ又は複数の受信器センサ電極に結合させる電界を検出することによって動作する。近位の物体は電界の変化を引き起こし、トランスキャパシティブ結合の検出可能な変化を生成することができる。前述のように、センサ電極は、同時に又は時間多重法で、送信並びに受信を行うことができる。送信するセンサ電極（例えば、センサ電極１３０）は、時には、少なくとも送信している期間の間「送信センサ電極」、「駆動センサ電極」、「送信器」、又は「ドライバ」と呼ばれる。前の名称の短縮形又は組合せ（例えば、「駆動電極」及び「ドライバ電極」）を含む他の名称を使用することもできる。受信するセンサ電極（例えば、センサ電極１２０）は、時には、少なくとも受信している期間の間「受信センサ電極」、「受信器電極」、又は「受信器」と呼ばれる。同様に、前の名称の短縮形又は組合せを含む他の名称を使用することもできる。
【００２４】
トランスキャパシティブ感知方式は、別個の電極（例えば、人間の指又はスタイラスなどの外部入力物体）が近づけられるとき送信器センサ電極と受信器センサ電極との間の静電容量結合の変化を検出することができる。センサ１０８の出力は、トランスキャパシティブ感知方式を使用する場合、「画像」又は「静電容量画像」としばしば呼ばれる。静電容量画像は複数の画素を含む。静電容量画像の画素は、送信センサ電極（複数可）１３０と受信センサ電極（複数可）１２０との間のトランスキャパシティブ結合が検出され得る領域、送信センサ電極と受信センサ電極との間の測定場所、又は送信センサ電極（複数可）１３０と受信センサ電極（複数可）１２０との間の交差領域と呼ぶことができる。
【００２５】
本書では、「電気的に駆動する」という用語は、被駆動アイテムのある電気的態様を制御することを示すために使用することができる。例えば、電線を通して電流を駆動すること、導体上に電荷を駆動すること、電極上に一定又は変動電圧波形を駆動することなどを可能にする。
【００２６】
本書では、「電気変調」という用語は、電流又は電圧、振幅又は位相（符号を含む）、それらのある組合せなどのような信号の任意の適切な電気特性を変調することを含むことができる。
【００２７】
本書では、「送信する」又は「送信」という用語は電気信号の放出を示すために使用することができ、信号の意図的な放出を意味することができる。送信は受信器への静電容量結合に対して低インピーダンスで行うことができる。
【００２８】
本書では、「センサ電極」という用語は、電気指標を送信又は受信する電極を含むことができる。本発明のいくつかの実施形態は専用送信センサ電極、専用受信センサ電極、又は両方を含む。しかし、同じ物理的電極を送信及び受信の両方を行うのに使用することができる。実施形態に応じて、送信及び受信は同時とすることができ、又は異なる時間に行うことができる。
接地
【００２９】
本書では、「システム接地」（「シャーシ接地」、「デバイス接地」、又は「接地」としばしば呼ばれる）はシステム構成要素によって共有される共通電圧を示すことができる。例えば、携帯電話の静電容量感知システムは電話の電源（例えば、充電器又は電池）によって与えられるシステム接地をときどき指すことがある。多くのシステムでは、システム接地はシステム中の最大面積の電極に結合されるか、又はそれによって与えられる。実施形態は、システムによって使用される任意の静電容量センサ電極（複数可）から最も遠くにある要素によりシステム接地の位置を定めるか又はシステム接地を構成することができる。
【００３０】
システム接地はアース又は他の基準に対して固定されないことがある。例えば、携帯電話のシステム接地はそれぞれの電池接地によって設けられることがある。電池接地は、携帯電話充電器に接続された電気プラグのアース接地、充電器の中性点、及び他の電位基準と異なることがある。テーブル上の携帯電話は、通常、浮動システム接地を有する。誘導的に、したがって充電器接地に直接接続されずに充電されている携帯電話は、アース接地に対して変化するシステム接地を有することがある。接地（例えば、ＵＳＢ接地、壁ソケット接地）を有する充電器で充電されている携帯電話は、さらに、アース接地と共に変化するシステム接地を有することがあり、電話の構成要素はアース接地を基準にしないことがある（例えば、ＵＳＢ接地がラップトップ内で終端している場合、又はラップトップがアース接地に対して浮動状態である場合）。自由空間を通ってアース接地に強く結合されている人によって保持されている携帯電話は人に対して接地され得るが、人−接地はアース接地に対して変化していることがある。
【００３１】
システム接地に対して実質的に一定の電圧を有するものは、システム接地の電位が変化するとき電圧がずれない（システム接地に対して）。例えば、入力物体は実質的にシステム接地の状態とすることができ、システム接地の電位が変化するとき電圧が著しくは動かない。
【００３２】
電気的に、基準に対して実効的に固定されている任意の電圧は、交流（ＡＣ）成分を有していないので実効的な交流（ＡＣ）接地とすることができる。したがって、ＡＣ接地型アイテムは電気的に一緒に又は同じ接地にさえ接続しなくてもよい。基準（例えば、システム接地）に対して実質的に一定である電圧は、一般に、ＡＣ接地としても働くことができ、ＡＣ静電容量信号を感知／受信する際に互いに等価とすることができる。例えば、システム接地を基準にしたシステムの観点から、ＡＣ接地の物体は、システム接地に実質等しいか又は常にオフセットしている電圧とすることができる（少なくともセンサの帯域幅内で）。そのような物体はシステム接地に対して実効的に有意に電気変調されない。
【００３３】
アイテムは静電容量感知システムの感知帯域幅の外で変調され、感知システムに対して実効的に接地され得る。したがって、センサデバイスの近くの物体は、センサデバイスによって検出されないか、又はフィルタ除去されるように変調することができる。例えば、外部物体は、キャパシタンスセンサデバイスの測定帯域幅と比べて非常に高い周波数で変調することができ、センサデバイスの観点からは、外部物体は依然としてＡＣ接地と見なすことができる。これは、感知領域内では、システムが検出しようとしている信号と比べて、システム接地に対する外部物体の変調が小さいからである。
【００３４】
特定の例として、センサデバイスは、６０Ｈｚの変調（例えば、蛍光灯の主な電気変調）及び２ＧＨｚの変調（例えば、いくつかの電話信号）に対して検出しない（又は最小限に応答する）ように調整することができる。センサシステムが十分なサンプルにわたって平均化することができ、雑音を避けるのに十分な狭さの帯域幅を有する場合、これらの帯域外変調はこれらのアイテムの接地状態を実効的に変化させない。
雑音
【００３５】
多くの感知デバイスはそのような「帯域外雑音」の影響を改善するために狭帯域にされる。絶対キャパシタンス感知（以下で説明される）では、この狭帯域復調（又はサンプリング）はセンサ電極の電気変調に関連することができる。トランスキャパシタンス感知（さらに以下で説明される）では、狭帯域復調は送信器の電気変調に関連することができる。混合型絶対／トランスの場合（以下で説明される）では、狭帯域復調は、受信器センサ電極の電気変調と、同じ周波数とすることができる送信器とに関連することができる。
【００３６】
様々な実施形態において、狭帯域フィルタ処理は、アナログ「フロントエンド」領域、デジタル「バックエンド」領域、又は両方で行うことができる。例えば、信号は変調速度の２倍でサンプリングして、９０度位相外れである２つの独立信号にすることができ、デジタルフィルタを使用してこの信号を復号／復調することができる。別の例として、Ｉ＆Ｑシステム（ここで、Ｉは強度であり、Ｑは直角位相）を使用して２つの異なる信号を検出し、各々の影響と他のものとを区別することができる。他の例には、符号化復調、ＦＩＲ／ＩＩＲ（有限インパルス応答／無限インパルス応答）フィルタ処理などが含まれる。
静電容量測定のタイプ
【００３７】
静電容量センサ及び静電容量感知デバイスは、電界の変化によって影響されるのでキャパシタンスを検出する。電界の変化は、結合したキャパシタンス（複数可）を通って電荷がどのように流れるかに関連する。したがって、本技術による静電容量センサの実施形態は、電圧変化、電流流れ、電荷蓄積などを使用して静電容量測定値を取得することができる。
【００３８】
「絶対キャパシタンス」又は「絶対静電容量結合」はシステム接地への静電容量結合を示すのに使用することができる。実際には、システム接地に対して電気変調されるセンサ電極を使用して絶対キャパシタンスを検出することができる。時には、センサ電極によって得られた静電容量の測定値は純粋な絶対キャパシタンスでないことがある（例えば、近傍の送信センサ電極がシステム接地及びセンサ電極に対して変調される場合、トランスキャパシタンスも導入されることがある）。しかし、センサ電極の近くの物体がシステム接地の観点から「ＡＣ接地」で実効的に保持されている場合、絶対キャパシタンスが静電容量の測定において支配的であり得る。多くの場合に、センサ電極の近くの物体は、感知されるべき外部物体（複数可）と、他の電極とを含むことがある。外部物体（複数可）及び他の電極は感知デバイス又は電子システムの一部であることもないこともある。
【００３９】
多くの実施形態において、システム接地に対して実質的に一定でない、感知されるべき外部物体（複数可）以外の任意の近傍の物体がセンサ電極と実質的に同じように電気変調される場合、絶対キャパシタンスが同様に静電容量測定において支配的であり得る。この理由は、同様に変調された他の物体がセンサ電極の電圧に影響を与えず、センサ電極に電荷を移送しないからである。実施形態によっては、同様に変調された近傍の物体が、センサ電極を電子的影響から防護及び遮蔽するのに役立つことができる。
【００４０】
しかし、一般に、接地が完全でないことがあり、変調が完全には同一ではないことがある（及び防護が完全でないことがある）ので、キャパシタンス測定値は純粋には絶対キャパシタンスでないことがある。ある実施形態では、測定値は依然として純粋な絶対キャパシタンスの測定値に十分に近いものであり、そのようなものとして処理されるべきであることがある。他の実施形態では、この測定値を１つ又は複数の他の測定値と共に使用して、絶対キャパシタンス部分を導出することができる。したがって、理想的な絶対静電容量手段で移送されたはずである電荷の量を測定及び計算することが可能になるはずである。
【００４１】
「トランスキャパシタンス」又は「トランスキャパシティブ結合」は、システム接地に対して変調される１つ又は複数の送信センサ電極への静電容量結合を示すのに使用することができる。実際には、センサ電極は、トランスキャパシタンスを感知するために２つ以上のグループで使用されることがある。そのグループの１つ又は複数のセンサ電極が電気信号を送信し、一方、そのグループの１つ又は複数のセンサ電極が送信された電気信号を受信する。例えば、システム接地に対して電気変調された送信センサ電極が電気信号を放出し、その電気信号がシステム接地に対して電気変調されないことがある受信センサ電極で受信される場合、トランスキャパシタンスは検出することができる。
【００４２】
送信又は受信センサ電極の近くのすべての物体がシステム接地に対して実質的に一定である場合、トランスキャパシタンスが静電容量測定において支配的であり得る。すなわち、これらの近傍の物体はシステム接地に対して電気変調されないことがある。そのような場合、これらの近傍の物体は、雑音が受信センサ電極に達しないように支援する防護として機能することもできる。近傍の物体は、さらに、送信器センサ電極を受信器センサ電極から防護し、静電容量結合を低減し、トランスキャパシティブ測定値を変化させることができる。
【００４３】
実施形態によっては、センサ電極（１２０、１３０）は同時に送信と受信とを行うことができ、このタイプの同時送受信は絶対キャパシタンス部分とトランスキャパシタンス部分との両方を含むキャパシタンス測定値をもたらすことがある。
【００４４】
図２は、普通なら送信器センサ電極と受信器センサ電極とを結合させていたはずの電界の一部を外部物体が引き出している一例を示す。図２は、いくつかの実施形態において、別個の電極（例えば、指などの外部物体）が近づいたとき、トランスキャパシティブ感知方式がどのようにセンサ電極間の静電容量結合の変化を検出できるかを示す。図２において、導電性外部物体２１５は、受信センサ電極１２０−１、１２０−２、及び１２０ｎの下にある送信センサ電極１３０（１３０−１、目に見える）を有するシステム又はデバイス（例えば、図１のデバイス１００）と相互作用する。図２に示されたセンサ１０８の一部では、導電性外部物体２１５は、普通なら中央の受信センサ電極１２０−２を送信センサ電極１３０に直接結合させていたはずである電界２１７の一部を離れたところに引き出す。この相互作用は、中央の受信センサ電極１２０−２から得られる読取り値を変化させる。さらに、入力面２０１が示されており、入力面２０１は、一実施形態では、導電性外部物体２１５がシステムと相互作用するように、導電性外部物体２１５が接触するか又は接近することができるカバーシートである。デバイス１００の他の特徴を不明瞭にしないために、入力面２０１は図１には示されていないことが理解されよう。
【００４５】
トランスキャパシティブ感知は、フリンジ界線が外部物体によって影響されるように２つの電極（送信及び受信）が配置される重なり合い、相互接続、周辺、及び他の場所により局所化される傾向がある。多くの実施形態において、トランスキャパシティブセンサ電極は互いに接近していることがあり、比較的小さいことがあり、したがって、遠くに離れている入力を検出する能力には限界がある。送信センサ電極から受信（又は遮蔽）センサ電極までの結合が支配的であり、遠くにある外部物体によって実質的に影響されないことがある。
【００４６】
多くの移動式デバイスでは、電源（例えば、移動電話用の携帯電話電池）はシステム接地を備えることがあり、又はシステム接地に対して実質的に一定であるように駆動することがある。したがって、受信センサ電極をシステム接地に対して実質的に固定にするトランスキャパシティブ感知システムでは、電源は実質的に検出できないことがある（例えば、事実上、実質的に目に見えない）。この理由は、受信センサ電極がシステム接地に対して一定であり、電源がシステム接地に対して一定である場合、１つ又は複数の近傍の外部物体による入力に応答して２つの間で電位が変化しないことがあるからである。しかし、電話の電源がシステム接地に対して電圧変化する場合、その変化は受信センサ電極に電気信号を実効的に放出し、トランスキャパシティブ感知方式で検出することができる。システム接地に対して変調された送信器センサ電極の静電容量結合が変化すると、それは結合した電荷の変化によって検出することができる。
【００４７】
「混合型キャパシタンス」、「混合型静電容量結合」、「絶対／トランスキャパシタンス」、又は「絶対／トランス」は、システム接地と、システム接地に対して変調することができる１つ又は複数の送信センサ電極との両方への静電容量結合を示すのに使用されることがある。そのような混合型キャパシタンスを生成するために、いくつかの又はすべての送信及び受信センサ電極は互いに対して及びシステム接地に対して電気変調され得る。この手法が機能するのは、システム接地に対して変調された受信センサ電極は絶対キャパシタンスを検出することができ、システム接地及び受信センサ電極とは異なるように変調された任意の送信センサ電極（複数可）へのトランスキャパシティブ結合を検出することができるからである。
【００４８】
いくつかの実施形態は別個の絶対キャパシタンス部分及びトランスキャパシタンス部分を区別する。その場合、２つ以上の測定を行うことがある。例えば、第１の測定は、第１の方法で変調された受信センサ電極（複数可）と第２の方法で変調された送信センサ電極（複数可）とにより行うことができる。第１及び第２の方法は同じであっても異なっていてもよい。次に、第２の測定は、変調の第１の方法の変調で保持された受信センサ電極（複数可）と、第３の方法（受信器センサ電極（複数可）に対する送信器センサ電極（複数可）の変調が第２の方法から変更されているような）で変調された送信センサ電極（複数可）とにより行うことができる。送信センサ電極変調のこの変更は、限定はしないが、電圧振幅を変更すること、電圧位相を変更すること、２値のＯＮ／ＯＦＦ電圧の間で切り替えること、電圧振れの符号を正から負に反転させること、電圧振れをハイからローに変更することなどを含む無数の方法で遂行することができる。２つを超える測定が、例えば、雑音を低減する、又はより複雑な組合せの送信センサ電極を収容するなどのためにいくつかの実施形態で行われ得る。そのような多重測定手法により、絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの寄与をかなり直接的に評価することができる。
【００４９】
本技術のいくつかの実施形態は、２つの異なるタイプの静電容量測定を行う際に同じ複数の感知電極を使用するシステムを含む。これにより、いくつかの又はすべての複数のセンサ電極について２つの異なる静電容量測定値を決定することができる。実施形態によっては、２つの異なる静電容量測定値の少なくとも一方は絶対キャパシタンス部分を含み、２つの異なる静電容量測定値の少なくとも一方はトランスキャパシタンス部分を含む。いくつかの実施形態は、２つの異なる静電容量測定値を使用して、２つの異なる静電容量測定値に関連するセンサ電極への絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンス結合の両方を決定するように構成される。したがって、いくつかの実施形態では、純粋な絶対キャパシタンス感知又は純粋なトランスキャパシティブ感知が単独で生成されるよりもより多くのキャパシタンス測定値、性能の改善（例えば、解像度の改善）、追加の機能、より多くの組の感知領域、又はそれらの任意の組合せが達成される。
【００５０】
本技術によるいくつかの実施形態では、同じ（又は実質的に同じ）センサ電極を、絶対感知及びトランスキャパシティブ感知の両方で使用することができる。例えば、絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスを感知するための別個の組のセンサ電極とは、一方の組が他方の組に干渉する（すなわち、絶対感知センサ電極がトランスキャパシティブ感知方式に干渉する、又はその逆も成立する）ことを意味することがある。
【００５１】
システム設計に応じて、本技術の実施形態は、専用の絶対キャパシタンスセンサ電極、トランスキャパシティブ感知のための専用の送信センサ電極、トランスキャパシティブ感知のための専用の受信センサ電極、又はそれらの組合せであるセンサ電極を有することができる。例えば、センサ電極は、絶対キャパシタンスセンサ電極及びトランスキャパシティブシステム用受信センサ電極とすることができる。別の例として、センサ電極は異なる時間に（又は同時に）トランスキャパシティブ感知方式のために送信及び受信するのを可能にすることができる。別の例として、センサ電極は絶対感知用のセンサ電極として構成することができ、並びに異なる時間に（又は同時に）トランスキャパシティブ感知方式のために送信及び受信するのを可能にすることができる。他のそのような組合せが可能であり、考えられる。
【００５２】
送信センサ電極が同時に受信センサ電極である場合、絶対キャパシタンスも一般に検出される（近傍の物体がトランスキャパシティブ的に結合しない場合に純粋な絶対キャパシタンスを、又は１つ又は複数の物体がトランスキャパシティブ的に結合する場合に混合されたものを）。したがって、実施形態によっては、すべてのセンサ電極により同時に送信及び受信することが可能である（受信指標の復調が実際に生じる場合無視して）。受信指標は、この場合、いくつかの絶対キャパシタンス効果を含むことになる。
【００５３】
多くの実施形態において、センサ電極は、適切なトランスキャパシティブ感知を行うのに互いの方に曲げなくてもよい。その理由は、入力がセンサ電極間の分離距離を、したがってそれらの間の静電容量結合を変化させる方法によってではなく、入力が送信センサ電極と受信センサ電極とを結合させる界線を変化させる（例えば、界線を引き出す又は供給することによって）方法で、これらのセンサ電極は入力を検出するからである。実際には、多くのそのような実施形態では、そのような曲がりは適切な静電容量感知には有害となることがある。
【００５４】
実施形態によっては、電圧が駆動され、その結果として得られる電流（又は電荷）が測定される。実施形態によっては、電流が駆動され、その結果として得られる電圧が測定される。多くのそのような電流駆動−電圧測定方式では、絶対キャパシタンス測定とすることがあるが、それは、センサ電極がシステム接地に対して変調されていないことを確かめることができないからである。しかし、依然として、外部物体への絶対キャパシタンス結合及びトランスキャパシティブ結合を決定するのを可能にすることができる。
【００５５】
例えば、第１の測定は、感知電極と実質的に同じように駆動される非感知電極（例えば、その時に感知していない他のセンサ電極、及び遮蔽／防護電極）のいくつか又はすべてを用いて行うことができる。これにより、防護型絶対キャパシタンス測定（他の電極が、他のセンサ電極へのトランスキャパシティブ結合を防護することにより）が行われる。第２の測定は、システム接地に対して実質的に一定な非感知電極のいくつか又はすべてを用いて行うことができる。これは、他の近傍の構成要素がシステム接地に対して実質的に一定に保持されないことがあるので純粋な絶対キャパシタンス測定であることもないこともあるが、防護電極の静電容量結合なしに感知電極の絶対キャパシタンスの測定を行い、したがって、後者を決定することもできる。これらの２つの測定は独立しているので、トランスキャパシティブ成分及び絶対キャパシタンス成分はそれらから導出することができる。
【００５６】
これは、絶対キャパシタンス結合及びトランスキャパシティブ結合からの正確な寄与を決定するのに純粋な絶対キャパシタンス測定及び純粋なトランスキャパシタンス測定が必要でないことを示す一例である。振幅及び位相で送信器を変調すると独立の読取り値を提供することができ、独立の読取り値から独立成分を導出することができる。これは電流駆動−電圧測定方式にとどまらず適用することができる。
【００５７】
いくつかの実施形態は、防護するために当初含まれていた１つ又は複数の電極を異なる防護信号で変調し、異なる防護電極変調ごとに静電容量測定を行うことによって異なるタイプの静電容量測定値を生成することができる。いくつかの実施形態は、防護信号が過剰防護を生成する（センサよりも振幅が大きい）第１のモードと、防護信号が不足防護を生成する第２モードとを利用することができる。異なる防護信号を使用することによって、２つの異なるキャパシタンス測定を行うことができ、絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンス結合を決定することができる。
【００５８】
いくつかの実施形態は、システム接地に対して変化する防護信号とシステム接地に対して実質的に一定の電圧との間で１つ又は複数の電極を変調することによって異なるタイプの静電容量測定値を生成することができる。
【００５９】
多くの実施形態において、外部物体の変調はシステムで制御することができない。しかし、多くの場合、そのようなシステムにおける外部物体の電位はシステム接地に対して一定であり、したがって、ＡＣ接地であると想定することができる。
【００６０】
図３は、本技術の実施形態による、２つのセンサ電極及び１つの外部物体を有するセンサの簡単化したモデルを示す。図３において、２つのセンサ電極、すなわちセンサ電極１（Ｓ１）及びセンサ電極２（Ｓ２）と、説明を明瞭にするために簡単化されている１つの外部物体２１５（「入力物体」及び「Ｉ」とも呼ばれる）とをもつシステム３００のモデルが、本技術の実施形態によりに示される。実際の用途では、この簡単化したモデルに含まれていない追加の外部物体（入力物体として意図されることもされないこともある）、他のセンサ電極、雑音などがあり得る。さらに、２つのセンサ電極及び１つの外部物体のみをもついくつかのシステムはより複雑となることがある。例えば、センサ電極Ｓ１とＳ２との間の静電容量結合Ｃ１２は外部物体静電容量結合（ＣＥ１又はＣＥ２のいずれか）に応じて起動することがある。多くの実施形態において、外部物体２１５をシステム接地３４０に結合させるキャパシタンス結合ＣＥＳｇはＣＥ１とＣＥ２との和以上となることがある。
【００６１】
図３において、ＣＥ１はセンサ電極Ｓ１と外部物体２１５との間の静電容量結合を示し、ＣＥ２はセンサ電極Ｓ２と外部物体２１５との間の静電容量結合を示し、Ｃ１２はセンサ電極Ｓ１とセンサ電極Ｓ２との間の静電容量結合を示す。キャパシタンスＣＥＳｇは、外部物体２１５とシステム接地３４０との間の実効静電容量結合を示す。外部物体２１５はシステム接地３４０に直接結合されないことがある（例えば、システム接地３４０に引っ掛けられた紐付きスタイラスではない、又はシステム接地３４０に直接引っ掛けられた何か他のものではない）。図３には示されていないが、外部物体２１５は自由空間（一般には宇宙）へのある量の静電容量結合を有し、それは、更には、システム接地３４０へのある量の静電容量結合を有することが理解されよう。これらの２つの直列のキャパシタンスは、システム接地３４０への外部物体２１５の静電容量結合を与えることがある。
【００６２】
外部物体２１５とシステム接地３４０との間の静電容量結合ＣＥＳｇが比較的小さい場合（例えば、従来のサイズのタッチパッドの表面の一滴の水又は１セント銅貨のようなよくある場合）、センサ電極Ｓ１とＳ２との間のトランスキャパシティブ結合Ｃ１２は、システム接地３４０へのセンサ電極Ｓ１又はＳ２のいずれかの絶対静電容量結合よりも顕著に大きい。したがって、実施形態によっては、図１の処理システム１１０（又はそのある一部）が絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの個別の寄与を識別する場合、これにより、物体のサイズ（例えば、１セント銅貨対人間の大きさの物体）、センサシステム接地の浮動／非浮動状態（例えば、電源へのプラグ差し込み対テーブル上の浮動）などの区別が可能になる。
【００６３】
図４は、本技術の実施形態によるいくつかの非限定の変調例を示す。次に、図３及び図４の両方を参照すると、センサ電極Ｓ１及びセンサ電極Ｓ２の変調は、処理システム又はその一部（処理システム１１０及び／又はセンサ電極制御器１４０などの）によって制御することができ、いくつかの方法で変更することができる。図４に示された表４００はいくつかの異なる変調オプション及び近似のＶＯＵＴを強調表示しており、ここで、ＶＥ２＝センサ電極Ｓ２の電位に対する外部物体２１５の電位、ＶＥ１＝センサ電極Ｓ１の電位に対する外部物体２１５の電位、ＶＥ１２＝センサ電極Ｓ２に対するセンサ電極Ｓ１の電位、ＶＯＵＴ≒ＱＯＵＴ／ＣＩ、ここで、ＶＯＵＴはセンサ電極１とセンサ電極２との間で移送された電荷に比例し、蓄積キャパシタンスＣＩに反比例する。
【００６４】
「防護型絶対キャパシタンス」の場合には、センサ電極Ｓ１及びセンサ電極Ｓ２は同じように駆動することができる。矩形波が信号の駆動として便宜上示されているが、他の波形（のこぎり歯、正弦波、合成などのような）を使用することができる。センサ電極Ｓ１及びセンサ電極Ｓ２を同じように駆動することができるので、センサ電極Ｓ１はＳ２のセンサデバイスのセンサ回路の出力に影響を与えないことができる。したがって、センサ電極Ｓ２への他の近傍の物体（例えば、環境雑音、他の電極など）の影響を無視することができると仮定すると、結果として得られたセンサ電極Ｓ２の読取り値は絶対キャパシタンス測定値と見なすことができる。センサ電極Ｓ２とは異なるように変調することができるセンサ電極Ｓ１はセンサ電極Ｓ２を他の近傍の物体から防護するのに役立つので、この変調オプションは「防護型絶対キャパシタンス」と呼ばれることがある。さらに、見て分かるように、この変調方法はＣ１２の直接測定値を生成することができない。
【００６５】
理想的な構成要素を仮定すると、ＣＥ２の電荷は、キャパシタンスＣＥ２にキャパシタの両端の電圧降下を乗算したもの（ＱＥ２＝ＣＥ２ＶＥ２）であり、ＣＥ２の両端の実効電流流れは時間微分したものである（ｉＥ２＝ｄＱＥ２／ｄｔ＝ＣＥ２ｄＶＥ２／ｄｔ）。さらに、センサ回路の構成要素が理想的であると仮定すると、ＶＯＵＴと、ＣＩと、ＣＩを通って流れる電流との間に同様の関係がもたらされる。次に、電荷保存が図４の表４００の右側の近似のＶＯＵＴ推定値をもたらし、ここで、ＶＯＵＴは近似的に（ＣＥ２）（ΔＶＥ２）／ＣＩとして示される。見て分かるように、この変調により、ＣＥ２の直接計算が可能になる。
【００６６】
「接地型絶対キャパシタンス」の場合、センサ電極Ｓ１はシステム接地に対して一定に保持される（外部物体と同じように）。センサ電極Ｓ２は外部物体及びセンサ電極Ｓ１とは異なるように変調される。そのような場合、電圧ＶＥ１＝０、及び時間微分ｄＶＥ１／ｄｔ＝０である。さらに、電圧Ｖ１２＝ＶＥ２、及び時間微分も同じである（ｄＶ１２／ｄｔ＝ｄＶＥ２／ｄｔ）。そのような場合、ＶＯＵＴは近似的に（Ｃ１２＋ＣＥ２）ΔＶＥ２／ＣＩである。見て分かるように、この変調は、センサ電極Ｓ１を通して実効的に結合されるシステム接地からの寄与並びにＣＥ２による寄与を含む絶対キャパシタンス測定値をもたらす。
【００６７】
「遮蔽型トランスキャパシタンス」では、センサ電極Ｓ２はシステム接地に対して一定に保持され（外部物体と同じように）、センサ電極Ｓ１は外部物体及びセンサ電極Ｓ２とは異なるように変調される。上述と同様の分析により、ＶＯＵＴの推定値は（Ｃ１２）（ΔＶ１２）／ＣＩとしてもたらされ、その結果、測定によりＣ２の直接計算が可能になる。外部物体の位置はＣ１２への影響によって間接的に測定することができる。
【００６８】
「混合型絶対／トランス」の場合には、センサ電極Ｓ１及びＳ２の両方はシステム接地に対して変調され、互いに逆位相に変調される。上述と同様の分析により、ＶＯＵＴの推定値は（ＣＥ２−２Ｃ１２）（ΔＶＥ２）／ＣＩとしてもたらされる。
【００６９】
静電容量感知デバイスのセンサ電極は、図４の表４００に示されていない多くの方式で変調することができることが理解されるべきである。例えば、センサ電極Ｓ１及びセンサ電極Ｓ２の両方は互いに対して異なるように変調することができるが、逆位相には変調されない。
【００７０】
いかなる場合も、上述の変調のうちのいくつかは、特定のキャパシタンスの推定値をもたらすのに単独で十分である（例えば、ＣＥ２には防護型絶対キャパシタンス及びＣ２には遮蔽型トランスキャパシタンス）ことが分かる。異なる変調の組合せもやはり推定を可能にする（例えば、防護型絶対及び接地型絶対はＣＥ２及びＣ１２の計算を可能にする）。さらに、様々なキャパシタンスＣＥ１、ＣＥ２、及びＣ１２を推定するための情報をもたらす多くの変調の方法がある。例えば、結果として得られた分析に２つの未知数がある場合、縮退式を生成しない２つの異なる変調はこれらの２つの未知数を解くのに十分であり、３つの変調は３つの未知数を解くのに十分である。さらに、未知数が解かれることになる前に、いくつかのキャパシタンスを特定のデバイス又は設計のためにモデル化するか、測定するか、さもなければ特徴づけることができる。
例示のセンサ電極及びセンサアレイ
【００７１】
実施されるとき、センサ電極は様々な異なる形状、サイズ、レイアウトなどのものとすることができる。例えば、図５Ａ及び５Ｂを参照すると、本技術の実施形態によるセンサ電極パターンの一部の上面図及び側面図がそれぞれ示される。図５Ａ及び５Ｂに示される構成は図１に示されたセンサ電極の詳細図と見なすことができることが理解されよう。センサ電極１２０−１及び１３０−１は互いに交差するように示されている。図５Ａの断面ＡＡ’が図５Ｂで示される。静電容量結合５２５は、一実施形態では、静電容量結合がセンサ電極１２０−１と１３０−１との間に存在できる場合を示す。
【００７２】
次に、図６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃを参照すると、本技術の実施形態による例示のセンサ電極パターンの上面図が示される。図６Ａは、交差なしに互いに交互配置されたセンサ電極６０５及び６１０を示す。図６Ｂは、互いに交互配置されるが、少なくとも一回交差するセンサ電極６１５及び６２０を示す。図６Ｃは２つのセンサ電極６２５及び６３０を示し、センサ電極６３０は円形であり、平面内でセンサ電極６２５によって囲まれる。他の実施形態では、センサ電極６１５及び６２０は同じ平面に配置することができ、センサ電極６１５のジャンパがセンサ電極６２０の上に形成され、センサ電極センサ電極６１５と６２０との間の静電容量結合は本質的に面から外れていることがある。実施形態によっては、センサ電極６１５及び６２０は１つのセル又は画素を示し、複数の各々のセンサ電極が配置され、２Ｄ静電容量センサの多数のセル又は画素を形成することができる。
【００７３】
図７は、本技術の実施形態による絶対キャパシタンスセンサとトランスキャパシティブ画像センサとの組合せを示す。明確にするために、基板は示されていない。図７では（図１に示されたセンサ電極に関する説明のための詳細と見なすことができる）、４つのセンサ電極の例示のレイアウトが本技術の実施形態に従って示される。図７は、送信センサ電極が受信センサ電極によって覆われる１つの簡単な実施態様を示す。センサ電極１３０−１及び１３０−２は送信センサ電極として作動され、センサ電極１２０−１及び１２０−２は受信センサ電極として作動される。さらに、図７では、２つの送信センサ電極と２つの受信センサ電極の間の４つのキャパシタンス７２５、７３０、７３５、及び７４０が示される。より多い又はより少ない数のセンサ電極を同じように配置することができることが理解されよう。
【００７４】
図１を再度参照すると、一実施形態では、デバイス１００のセンサ電極は、本技術の実施形態により絶対キャパシタンスセンサ及びトランスキャパシティブセンサの両方として利用することができる。図１は例示の直線的な行列レイアウトを示す。２つの列センサ電極及び２つの行センサ電極のみが簡単にするために示されているが、他の実施形態ではさらに多くすることができることが理解されよう。図１に示されているように、センサ電極１３０の行は列センサ電極１２０の真下に存在し、標準動作中入力物体からより遠くに離れているように構成される（行センサ電極１３０及び列センサ電極１２０に関連する外部入力物体２１５の例については例えば図２を参照）。行センサ電極１３０は、同様の寸法を有するように示されているが、実施形態によっては、列センサ電極１２０よりも大きい個別又は全体の表面積を有することがあり、又はその逆も成立する。
【００７５】
絶対キャパシタンス感知モードでは、列センサ電極１２０の１つ又は複数はシステム接地に対して変調され、絶対キャパシタンスを検出するのに使用することができる。同時に、行センサ電極１３０の１つ又は複数は、変調された列センサ電極１２０と実質的に同じように変調することができ、電気的防護として効果的に機能する。
【００７６】
トランスキャパシタンス感知モードでは、行センサ電極１３０の１つ又は複数は、システム接地及び列センサ電極１２０の１つ又は複数に対して変調することができる。これにより、それぞれ、行センサ電極１３０と列センサ電極１２０との間のトランスキャパシタンスの感知が可能にする。
【００７７】
まとめると、これらの２つのモードにより、同じセンサ電極が、絶対キャパシタンス測定を使用してセンサデバイスから比較的遠く離れた入力を検出し、トランスキャパシタンス測定を使用して（又はトランスキャパシティブ測定と絶対キャパシタンス測定との組合せを使用して）センサデバイスに比較的近い入力を検出することができる。
例示の静電容量センサデバイス構造
【００７８】
次に、図８を参照すると、静電容量センサデバイス８００のブロック図が本技術の実施形態により示される。一実施形態では、静電容量センサデバイス８００は、第１のセンサ電極８０５と、第２のセンサ電極８１０と、第１のセンサ電極８０５及び第２のセンサ電極８１０に結合された処理システム１１０Ｂとを備える。センサ電極８０５及び８１０は互いに平行な軸に整列することができ、又は互いに非平行な軸に整列することができる。さらに、センサ電極８０５及び８１０は同じ表面積又は異なる表面積とすることができる。一実施形態では、センサ電極８１０はセンサ電極８０５よりも実質的に大きい表面積を備えることができる。一実施形態では、処理システム１１０Ｂは図１の処理システム１１０と同じ又は同様であり、センサ電極制御器１４０、静電容量測定器１５０、及び決定器１６０を含む。処理システム１１０Ｂのセンサ電極制御器１４０は、処理システム１１０Ｂに結合されたセンサ電極上で電気信号を選択的に放出し受信する。静電容量測定器１５０は受信信号を使用してキャパシタンスを測定する。決定器１６０はキャパシタンス測定値に基づいて入力物体の位置情報などの情報を決定する。
【００７９】
動作中、一実施形態では、処理システム１１０Ｂは、第１のセンサ電極８０５で第１の電気信号の放出及び受信の両方を行うことによって第１の静電容量測定値８２０を取得するように上述の方法で動作する。一実施形態では、処理システム１１０Ｂは、さらに、第２の電気信号を放出し且つ受信することによって第２の静電容量測定値８３０を取得する。第１及び第２の静電容量測定値は非縮退である。第２の静電容量測定値８３０を取得するとき、第１のセンサ電極８０５又は第２のセンサ電極８１０の一方を使用して放出を行い、これらの２つのセンサ電極の他方を使用して受信を行う。一実施形態では、第２のセンサ電極８１０を使用して第２の静電容量測定値８３０を取得するのに必要とされる放出を行う場合、第２のセンサ電極８１０は、表面積が第１のセンサ電極８０５よりも実質的に大きい（例えば、２５％、５０％、１００％、＞１００％大きい）。一実施形態では、第１のセンサ電極８０５を使用して第２の静電容量測定値８３０を取得するのに必要とされる放出を行う場合、第１及び第２の静電容量測定８２０、８３０は同時に行われる。非縮退の静電容量測定値を取得した後、次に、処理システム１１０Ｂは第１及び第２の静電容量測定値８２０、８３０を使用して第１の位置情報８４０を決定する。２つの測定値は、互いの数学的な倍数でない（例えば、２つの測定値に関連する変調振幅が互いのちょうど倍数又は分数ではない）場合非縮退である。例えば、一実施形態では、処理システム１１０Ｂが、第１の静電容量の測定値を取得するために電気信号の放出及び受信の両方行うのにセンサ電極８０５を使用する場合、センサ電極８０５は第１の方法で変調され、処理システム１１０Ｂが、第２の電気信号を放出するのにセンサ電極８１０を使用し、第２の静電容量測定値を取得するために第２の電気信号を受信するのにセンサ電極８０５を使用する場合、センサ電極８１０は第１の方法と異なる第２の方法で変調される。これにより、非縮退である第１及び第２の静電容量測定値が生成される。一実施形態では、非縮退測定により、絶対静電容量成分及びトランスキャパシティブ成分の両方を導出できるようになる。第１の位置情報は処理システム１１０Ｂから出力することができ、入力物体（例えば、図２の外部物体２１５）の位置を表現することができる。
【００８０】
一実施形態では、処理システム１１０Ｂは、第１及び第２の静電容量測定値８２０、８３０を使用して推定値を生成することによって第１の位置情報８４０を決定する。この推定値は、第１のセンサ電極８０５と、入力物体及び第２のセンサ電極８１０の一方との間の静電容量結合のものである。そのような推定値を生成する場合、第１の位置情報８４０は、そのような静電容量結合のこの推定値に少なくとも部分的に基づく。一実施形態では、推定された静電容量結合は第１のセンサ電極８０５と入力物体との間の静電容量結合である。そのような一実施形態では、処理システム１１０Ｂは、さらに、第１及び第２の静電容量測定値８２０、８３０を使用して第２の推定値を生成するように構成される。第２の推定値は、第１のセンサ電極８０５と第２のセンサ電極８１０との間の静電容量結合のものである。
【００８１】
一実施形態では、静電容量センサデバイス８００の処理システム１１０Ｂは、第１及び第２の静電容量測定値８２０、８３０を使用して入力物体のタイプ及びサイズのうちの少なくとも１つを決定する。サイズは、例えば、測定値（ミリメートル）、或いは小、中、若しくは大などの所定のサイズカテゴリ、又は接地若しくは非接地に基づいて決定されたプリセットとして決定されるような様々な方法で決定することができる。タイプは、指、親指、スタイラス、筆記用具、又は水滴などの「タイプ」の所定のリストから決定することができる。
【００８２】
一実施形態では、静電容量センサデバイス８００の処理システム１１０Ｂは第１の期間の間に第１の静電容量測定値８２０を取得し、次に、第２の期間の間に第２の静電容量測定値８３０を取得する。第１及び第２の期間は同時であるか、部分的に重なるか、又は互いに完全に異なることができる。期間が異なる一実施形態では、これは、第１の期間の間システム接地に対して第２のセンサ電極８１０を変調する処理システム１１０Ｂを備えることができ、その結果、第２のセンサ電極８１０は第１のセンサ電極８０５を電気的に防護する。図４で説明したように、一実施形態では、静電容量センサデバイス８００の処理システム１１０Ｂは、第１のセンサ電極８０５がこの第１の期間の間変調されている方法と実質的に同様に第２のセンサ電極８１０を変調することによって、第１の期間の間システム接地に対して第２のセンサ電極８１０を変調することができる。
【００８３】
一実施形態では、静電容量センサデバイス８００は、処理システム１１０Ｂに結合される第３のセンサ電極８４５及び第４のセンサ電極８５０をさらに備える。さらに、センサ電極が存在する場合、処理システム１１０Ｂは、センサ電極８０５及び８１０と同様にこれらの追加のセンサ電極を利用して、追加の静電容量測定値（非縮退である）を取得することができる。例えば、一実施形態では、処理システム１１０Ｂは、第３のセンサ電極８４５を使用して第３の電気信号を放出し且つ受信することによって第３の静電容量測定値８５５を取得し、第４の電気信号を放出し且つ受信することによって第４の静電容量測定値８６５を取得する。第３及び第４のセンサ電極８４５、８５０のどちらか一方を使用して放出を行い、一方、第３及び第４のセンサ電極８４５、８５０の他方は受信を行うことが理解されよう。次に、処理システム１１０Ｂは第３の静電容量測定値８５５及び第４の静電容量測定値８６５を使用して第２の位置情報８７５を決定する。
第１及び第２の静電容量測定値を使用して第１の位置情報を決定する例示の方法
【００８４】
次に、図９を参照すると、第１のセンサ電極と第２のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイスを使用して位置情報を決定する方法９００の流れ図が本技術の実施形態により示される。一実施形態では、方法９００は図８のデバイス８００の動作の方法である。方法９００は、図８の静電容量センサデバイス８００、処理システム１１０Ｂ、第１のセンサ電極８０５、及び第２のセンサ電極８１０のすべての動作の以前の説明を参照して説明される。
【００８５】
次に、図９の９０５を参照すると、第１の電気信号は第１のセンサ電極で放出及び受信されて、第１の静電容量測定値が取得される。一実施形態では、これは、第１の静電容量測定値８２０を取得する場合に第１のセンサ電極８０５でこの信号を放出し且つ受信する処理システム１１０Ｂを備える。
【００８６】
次に、図９の９１０を参照すると、第２の電気信号が放出及び受信され、第２の静電容量測定値が取得される。第１及び第２の静電容量測定値は非縮退である。第１及び第２のセンサ電極の一方が放出を行い、第１及び第２のセンサ電極の他方が受信を行う。一実施形態では、これは、第２の静電容量測定値８３０を取得するとき、センサ電極８０５又は８１０のいずれかを使用して放出を行い、次に、２つのうちの他方を使用して受信を行う処理システム１１０Ｂを備える。
【００８７】
次に、図９の９１５を参照すると、位置情報が第１及び第２の静電容量測定値を使用して決定され、ここで、第１及び第２の静電容量測定値は非縮退である。一実施形態では、処理システム１１０Ｂは、第１及び第２の静電容量測定値８２０、８３０から位置情報を決定する。一実施形態では、位置情報は、入力物体の位置、サイズ、及びタイプのうちの少なくとも１つを含む。
【００８８】
一実施形態では、第１の電気信号は第１の期間の間第１のセンサ電極８０５で放出及び受信されて、第１の静電容量測定値８２０が取得される。第２の電気信号は第２の期間の間放出及び受信されて、第２の静電容量測定値８３０が取得される。一実施形態では、第１及び第２の期間は互いに異なり、重ならない。
【００８９】
さらに、一実施形態では、第２のセンサ電極８１０が第２の期間の間放出を行うように使用される場合、第２のセンサ電極８１０はやはり第１の期間の間システム接地に対して変調され、その結果、第２のセンサ電極８１０は第１のセンサ電極８０５を電気的に防護する。図４に関連して説明したように、第２のセンサ電極８１０のこの変調は、第１の期間の間の第１のセンサ電極８０５と実質的に同様にセンサ電極８１０を変調することを含むことができる。言い換えれば、センサ電極８０５及びセンサ電極８１０の両方は、第１の期間の間、同様の電気信号（例えば、矩形波、正弦波など）で変調することができる。
【００９０】
方法９００のいくつかの実施形態は、従来の感知方法よりも静電容量センサデバイスによる平均パワー消費を低くすることができる。本明細書で説明したように、絶対キャパシタンス感知及びトランスキャパシタンス感知の組合せは電力消費量低減を可能にすることができることが理解されよう。例えば、そのような組合せの感知は、デバイス１００、デバイス８００、デバイス１０００（図１０）、デバイス１３００（図１３）、及び／又はデバイス１５００（図１５）などの静電容量画像センサ用の画像感知集積回路（ＩＣ）の電力消費量を低減することができる。
【００９１】
キャパシタンス画像化タッチセンサの多くの実施形態では、すべての「画素」の全走査を使用して画像が生成される。図１、１０、１２、１３、及び１５に示されたセンサは画像化のために使用することができる。各「画素」は、静電容量結合の変化を決定することができるタッチセンサの空間的場所に関連することができる。画像を使用して、１つ又は複数の入力物体の存在又はある他の情報（例えば、場所、移動）を決定することができる。
【００９２】
画像を使用して入力物体（複数可）の存在を決定するのは、タッチセンサの処理システム（多くの場合、ＡＳＩＣ又は他のコンピュータチップ）がスリープに進む及びウェイクアップするときを制御するのに使用することができる。実施形態によっては、タッチセンサのチップは指の存在を探すために周期的にオンになり、そのような入力の検出がない場合スリープに戻る。スリーピングは電力消費量を低減するが、このタイプの動作は依然として電力に関して費用を要することがある。例えば、多くのトランスキャパシティブタッチセンサは、送信センサ電極が順々に駆動される走査方式を使用する。行列センサ電極セットアップでは、行は、例えば順々に駆動される送信センサ電極とすることがあり、一方、列は、順々に又は同時に受信する受信センサ電極とすることがある。入力物体の存在を検出するために全画像を抽出するのに、そのようなタッチセンサの制御器は同時に１つの送信センサ電極により走査し、送信センサ電極動作ごとに１組のＡＤＣを集める。例えば、タッチセンサが１０個の送信センサ電極を有する場合、全画像を生成するには、１０個の送信センサ電極による走査と、少なくとも１０組のＡＤＣ変換とを必要とすることになる。
【００９３】
より電力効率のよい手法は、タッチセンサの受信センサ電極のうちのいくつか又はすべてに結合された全絶対キャパシタンスを測定することと、処理システムがスリープに戻ることができるか又はウェイクアップすべきかどうかを決定するためにそれを使用することとを含むことができる。列が受信センサ電極である行列センサでは、これは、各列センサ電極に接続された受信器センサチャネルを使用して遂行することができる。上述のような１０個の行センサ電極をもつ同じタッチセンサを採用すると、１つのＡＤＣ変換でほとんどの場合十分である。多くの実施形態において、電力消費量の節約の多くは、前述のトランスキャパシティブの場合に使用されるわずかの時間の間受信器センサチャネル、ＣＰＵ、及び任意のメモリを使用することから生じる。
【００９４】
多くの実施形態において、タッチセンサ処理システムはトランスキャパシティブ感知モードでほとんど動作することができる。しかし、タッチセンサは時には絶対キャパシタンス感知モードで動作することができる（例えば、しばしば「ウェイクアップ」と呼ばれる電源切断から脱した後）。１つ又は複数の適切な入力デバイス（例えば指）が検出されると、タッチセンサはトランスキャパシティブ動作モードに切り替わることができる。そのような入力物体が検出されない（例えば、指検出がない状態）場合、タッチセンサは電源切断モードに戻ることができる。
【００９５】
実施形態によっては、第１のウェイクアップの後で指が検出されない場合、タッチセンサはスリープに戻る。次に、第２のウェイクアップの後で１つ又は複数の指が検出され、タッチセンサはトランスキャパシティブ感知モードに切り替わる。図示の一実施形態では、トランスキャパシティブ感知モードは走査型感知方式を含み、絶対感知モードはすべての読取りを同時に行うことを含み、他の実施形態は他の方法で動作することができる。
【００９６】
絶対キャパシタンス感知モードとトランスキャパシティブ感知モードとの間の切り替えは、いつタッチセンサがスリープに戻るか又はアウェイクにとどまるかを制御することに限定されない。絶対キャパシタンス感知モードで開始し、いくつかの基準が満たされたときにトランスキャパシティブ感知モードに切り替えることを他の用途では使用することができる。他の用途の例には、タッチセンサに隣接した環境の初期評価又はタッチセンサ機能初期評価などが全画像化の前に行われる場合が含まれる。実施形態によっては、この手法は、時間的制約により、全画像走査を行うのに十分な時間がない場合に使用される。
静電容量センサデバイス  −  共通の少なくとも１つのセンサ電極  −  第１及び第２の複数の静電容量測定値の取得
【００９７】
次に、図１０を参照すると、静電容量センサデバイス１０００が本技術の実施形態により示される。一実施形態では、静電容量センサデバイス１０００は、第１の軸１０１５に沿って整列された第１の複数のセンサ電極１００５（図１０において１０１０ａ、１０１０ｂ、１０１０ｃ、１０１０ｄ、１０１０ｅ、及び１０１０ｆとして示される）と、第１の軸１０１５に非平行である第２の軸１０３０に沿って整列された第２の複数のセンサ電極１０２０（図１０において１０２５ａ、１０２５ｂ、１０２５ｃ、及び１０２５ｄとして示される）と、第１の複数のセンサ電極１００５及び第２の複数のセンサ電極１０２０に結合された処理システム１１０Ｃとを備える。図１０のセンサ電極はすべて同様のサイズであるように示されているが、いつもそうであるとは限らない。例えば、図８と同様に、センサ電極１０２０はセンサ電極１００５よりも実質的に大きい表面積のものとすることができる。処理システム１１０Ｃは、処理システム１１０（図１）及び処理システム１１０Ｂ（図８）に関連して前に説明した同様のフィーチャ（センサ電極制御器１４０、静電容量測定器１５０、及び決定器１６０）を含むことが理解されよう。
【００９８】
一実施形態では、処理システム１１０Ｃは、第１の複数のセンサ電極１００５の第１の組１０４５から電気信号を放出し、第１の複数のセンサ電極１００５の第１の組１０４５からの電気信号を第１の複数のセンサ電極１００５の第１の組１０４５で受信することによって第１の複数の静電容量測定値を取得する。一実施形態では、処理システム１１０Ｃは、第２の複数のセンサ電極１０２０の第１の組１０５５から電気信号を放出し、第２の複数のセンサ電極１０２０の第１の組１０５５からの電気信号を第１の複数のセンサ電極１００５の第２の組１０６０で受信することによって第２の複数の静電容量測定値を取得する。一実施形態では、第１の複数のセンサ電極１００５の第１の組１０４５及び第２の組１０６０は少なくとも１つのセンサ電極を共通に有することが図１０から理解され、見て分かるであろう。図１０において、共通のセンサ電極はセンサ電極１０１０ｃであるが、他の実施形態では、それは別のセンサ電極とすることができる。様々な実施形態において、処理システム１１０Ｃは、第１及び第２の複数の静電容量測定値を同時に又は別個の期間の間に取得することができる。
【００９９】
一実施形態では、処理システム１１０Ｃは、第１の複数の静電容量測定値を使用することによって、どのセンサ電極が第１の複数のセンサ電極１００５の第２の組（例えば、組１０６０）にあるかを決定する。これは、以下でさらに説明される曖昧性除去を容易にすることができる。例えば、一実施形態では、キャパシタンス測定値が、センサ電極の第１の組によって測定されている入力物体の存在が確実らしいことを示している場合、より多く重なっているセンサ電極を選択することができる。一方、別の実施形態では、入力物体が第１のキャパシタンス測定値に基づくと存在しそうにない場合、重なっているセンサ電極が第２の組にほとんどないか又は全くない。
【０１００】
一実施形態では、静電容量センサデバイス１０００は静電容量センサデバイス１０００に関連する入力面をさらに備える。フィーチャを不明瞭にしないように、入力面は図１０に示されていないが、図２の入力面２０１はそのような入力面の一例である。そのような入力面をもつ一実施形態では、処理システム１１０Ｃは、第１の複数の静電容量測定値を使用して入力物体の第１の位置推定値を決定するように構成される。一実施形態では、第１の位置推定値は入力面から比較的離れた入力物体の場所を特定することができる。次に、処理システム１１０Ｃは第２の複数の静電容量測定値を使用して入力物体の第２の位置推定値を決定することができ、その第２の位置推定値は入力面に比較的近い入力物体の場所を特定する。
【０１０１】
別の実施形態では、処理システム１１０Ｃは、さらに、第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して入力物体のサイズ、タイプ、及びシステム接地への静電容量結合のうちの少なくとも１つを決定するように構成される。一実施形態では、決定器１６０は、本明細書で前に説明した技法を利用してそのような決定（複数可）を行うことができることが理解されよう。
静電容量センサデバイスを使用して感知する例示の方法
【０１０２】
次に、図１１を参照すると、静電容量感知デバイス１０００などの静電容量センサデバイスを使用して感知する方法１１００が一実施形態により説明される。図示のように、静電容量センサデバイス１０００は、第１の軸１０１５に沿って整列された第１の複数のセンサ電極１００５と、第１の軸１０１５に非平行である第２の軸１０３０に沿って整列された第２の複数のセンサ電極１０２０とを備える。方法１１００は、静電容量センサデバイス１０００、処理システム１１０Ｃ、及びデバイス１０００に示されたセンサ電極の動作についての前の説明を参照して説明される。
【０１０３】
次に、図１１の１１０５を参照すると、一実施形態では、第１の複数のセンサ電極の第１の組から電気信号が放出される。一実施形態では、これには、処理システム１１０Ｃのセンサ電極制御器１４０がセンサ電極を選択し、放出されるべき電気信号を供給することが含まれる。一実施形態では、センサ電極１００５は第１の複数のセンサ電極であり、センサ電極１０４５は、電気信号が放出されるセンサ電極の第１の組である。
【０１０４】
次に、図１１の１１１０を参照すると、一実施形態では、第１の複数のセンサ電極１００５の第１の組１０４５からの電気信号が第１の複数のセンサ電極１００５の第２の組１０６０で受信され、第１の複数の静電容量測定値が取得される。一実施形態では、制御器１４０は電気信号の受信／取得を行い、静電容量測定器１５０は受信した電気信号に基づいてキャパシタンスを決定することが理解されよう。
【０１０５】
次に、図１１の１１１５を参照すると、一実施形態では、電気信号は第１の複数のセンサ電極１００５の第２の組１０６０から放出される。一実施形態では、第１の組（例えば、１０４５）及び第２の組（例えば、１０６０）は少なくとも１つのセンサ電極（例えば、１０１０）を共通に有することが理解されよう。
【０１０６】
次に、図１１の１１２０を参照すると、一実施形態では、第１の複数のセンサ電極１００５の第２の組１０６０からの第２の電気信号は第２の複数のセンサ電極１０２０の第１の組１０５５で受信される。前に説明したように、これらの電気信号を使用して第２の複数の静電容量測定値が取得される。
【０１０７】
図１０の説明に関連して前に説明したように、一実施形態では、電気信号は第１の複数のセンサ電極１００５の第１の組１０４５から放出することができるが、一方、電気信号は第１の複数のセンサ電極１００５の第２の組１０６０から同時に放出される。
【０１０８】
一実施形態では、第１の複数のセンサ電極１００５の第２の組（例えば、１０６０）は第１の複数の静電容量測定値を使用して決定される。例えば、一実施形態では、処理システム１１０Ｃは、第１の複数の静電容量測定値を使用することによって、どのセンサ電極が第１の複数のセンサ電極１００５の第２の組（例えば、組１０６０）にあるかを決定する。これは、以下でさらに説明される曖昧性除去を容易にすることができる。例えば、一実施形態では、キャパシタンス測定値が、センサ電極の第１の組によって測定されている入力物体の存在が確実らしいことを示している場合、より多く重なっているセンサ電極を選択することができる。一方、別の実施形態では、入力物体が第１のキャパシタンス測定値に基づくと存在しそうにない場合、重なっているセンサ電極が第２の組にほとんどないか又は全くない。
【０１０９】
デバイス１０００及び方法１１００、並びに本明細書で説明される他の方法及びデバイスのいくつかの実施形態は、個別の感知方式を可能にするために、追加の機能を可能にするために、及び／又は他の目的のために絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの両方を感知する能力を使用する。代替又は組合せでこれらのタイプの感知を利用するための様々な技法及び理由が本明細書で前に説明されたが、さらなる説明が以下に記載される。
センサデバイスによる絶対キャパシタンス感知及びトランスキャパシティブ感知の両方の使用
【０１１０】
多くの実施形態において、絶対キャパシタンス感知は、トランスキャパシティブ感知を行うよりも遠くに離れたところの感知を可能にすることができる。例えば、いくつかの移動電話は静電容量センサにより操作可能にすることができる。これらの移動電話の多くは、静電容量センサ電極を互いに近くに及びデバイスの１つ面（例えば、前面）の近くに配置する。デバイスの電池は、反対側の面（例えば、背面）の近くに配置することができる。電池は多くの場合デバイスのシステム接地を与え、センサ電極が静電容量結合することができる大きい電気的物体と見なすことができる。時には、筐体の一部が電池により設けられたシステム接地に結合することができ、この大きい電気的物体のサイズは増大する。
【０１１１】
「絶対キャパシタンス感知」法で駆動されると、かなりの界線がセンサ電極と電池によって与えられた実効電極との間を延びる。静電容量センサ電極と電池／接地筐体との間の比較的大きい距離のため、比較的遠くに離れた物体の静電容量感知が可能になる。
【０１１２】
対照的に、「トランスキャパシティブ」法で駆動されると、かなりの電界線が送信センサ電極と受信センサ電極との間で延び、センサ電極と電池によって与えられた実効電極との間はそれほど多くない。比較的少ない界線がセンサ電極から自由空間内に延びる（ほとんどがセンサ電極間を延びるので）とすると、センサ電極からはるか遠くを感知するこれらのセンサ電極の能力は限定的である。理論的には、送信センサ電極と受信センサ電極とを結合させる電界はセンサ電極から比較的遠くの物体によって依然として影響され得るので、絶対キャパシタンスの場合と同様に遠くまで感知することが依然として可能である。しかし、これは、電極のサイズ及び間隔に関する制限のために多くの実施形態では実現可能でないことがある。実際には、センサ電極から比較的遠くの物体によるそのような影響は非常に小さいので、そのような影響は雑音のレベルであること、又はそのようなわずかな変化を感知することができる回路のコストは高額となることがあること等がある。
【０１１３】
さらに、トランスキャパシティブセンシング方式は、多くの実施形態において絶対感知よりも多くの独立した測定値を可能にすることができる。より多くの独立した測定値は検知されるものに関するより多くの情報を提供し、これらの測定値を使用してセンサ性能（例えば、センサ精度など）を向上させることができる。
【０１１４】
適切なトランスキャパシティブセンサの設計により、送信と受信との組合せの数が、トランスキャパシティブセンサシステムで得ることができる測定値の数を決める。比較すると、適切な絶対センサ設計により、センサ電極の数が、絶対キャパシタンスシステムで得ることができる測定の数を決める。したがって、トランスキャパシティブシステムは、同数のセンサチャネルで、絶対キャパシタンスシステムよりも多い独立した測定値を生成することができる。本技術による実施形態は絶対−トランスシステムの組合せを可能にすることができる。組合せ感知方式システムは、単独で使用されたどちらかの方式よりも、センサ電極の各々に対してセンサデバイスによって得ることができるセンサ測定値の数を増加させることができる。さらに、組合せシステムは、同じユーザ入力を検出し応答する際にトランスキャパシティブ及び絶対キャパシタンス感知方式を利用することができる。絶対キャパシタンス測定値は、ユーザ入力が比較的遠く離れている場合にユーザ入力に関する情報を提供することができ、トランスキャパシティブ測定値は、ユーザ入力が比較的近い場合にユーザ入力に関する情報を提供することができる。これらによって、システムは広範な組のユーザ入力タイプ及び場所に応答することができる。
【０１１５】
別の例として、絶対キャパシタンス測定値及びトランスキャパシティブ測定値の両方は、ユーザ入力が比較的近い場合にユーザ入力に関する情報を導出するのに使用することができる。実施形態によっては、絶対キャパシタンス感知はプロファイル情報を提供することができ、同じセンサ電極によるトランスキャパシタンス感知は画像化情報を提供することができる。両方のタイプの測定値を一緒に使用すると、感知方式の一方のみでは得られない情報（例えば、入力のタイプ、入力のサイズ）を提供すること、入力物体（複数可）の場所のより良好な決定を行うことなどが可能になる。別の代替として、絶対キャパシタンス測定値及びトランスキャパシティブ測定値の両方は、ユーザ入力が比較的遠い場合にユーザ入力に関する情報を提供するのに使用することができる。
【０１１６】
絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンス感知は組合せで使用することができる。例えば、いくつかの実施形態は、絶対静電容量モードで得られた測定値を使用してシステムウェイクアップを制御し、静電容量画像化などの他の機能にトランスキャパシティブモードを使用することができる。いくつかの実施形態は、一般的なユーザ入力場所を決定するために絶対静電容量モードで得られた測定値を使用し、ユーザ入力に関するより高い解像度情報のためにトランスキャパシティブセンシングを使用することができる。いくつかの実施形態は、試験目的のためなどに、指に結合した雑音をモデル化するために絶対静電容量結合を使用することができる。
【０１１７】
いくつかの実施形態は絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンス感知を重畳する。例えば、駆動電圧システムは、変調されている間に各センサ電極が測定される一連のセンサ電極を有することができる。そのような場合、絶対キャパシタンスを得ることができ（例えば、１つ又は複数の指のプロファイルのために）、同時にトランスキャパシタンスが得られる（例えば、プロファイルの曖昧さをなくす必要があるとき、全静電容量画像又は一部の静電容量画像のために）。
【０１１８】
実施形態によっては、ある測定が行われ、次に、位相がシフトされた後に別の測定が行われる。これにより、多くの場合に絶対キャパシタンスの部分及びトランスキャパシタンスの部分を決定することができる。例えば、適切な位相シフト（逆位相などの）により、ある測定は、外部物体（及び関連するシステム接地）への絶対静電容量結合と防護電極（複数可）へのトランスキャパシティブ結合との和を反映することができ、一方、他の測定は、外部物体（及び関連するシステム接地）への絶対静電容量結合と防護電極（複数可）へのトランスキャパシティブ結合との間の差を反映することができる。したがって、いくつかの実施形態は、互いに対して変調される基準をもつセンサ電極を有することができ、それらのセンサ電極は同時に受信センサ電極及び送信センサ電極の両方となる。これは、測定パワーの最適化、信号対雑音の向上、及び干渉許容度の改善に役立つことができる。
トランスキャパシティブ感知を使用することによる曖昧性除去
【０１１９】
図１２は本技術の実施形態によるキャパシタンスセンサデバイスを示す。次に、図１２を参照すると、キャパシタンスセンサデバイス１２００は、第１の軸１２２０に沿って配置された第１の組のセンサ電極１２１５と、第２の軸１２３０に沿って配置された第２の組のセンサ電極１２２５とを有する。２つの軸は、直交座標系のＸ軸及びＹ軸として示されているが、他の軸又は座標系を使用することができる。さらに、図示のセンサ電極は図及び説明を簡単にするために長い長方形である。しかし、他の多くの形状が好適であることが理解されよう。Ｘ位置及びＹ位置は、一連のＸ［０…１０］及びＹ［０…１０］でラベル付けされているが、他の範囲を使用することができる。
【０１２０】
図１２を参照すると、図示のセンサ電極は、絶対感知方式で駆動され、静電容量結合の変化の別個の一次元の（１Ｄ）プロファイルを生成するのに使用することができる。これらの１Ｄプロファイルは、軸に沿った静電容量結合の変化のシルエット又は投影と見なすことができ、入力物体１２０５ａ及び１２０５ｂなどの入力物体の位置を決定するのに使用することができる。例えば、デバイス１２００はＣｘ及びＣｙのピークに基づいて位置を決定することができる。
【０１２１】
図１２は、対の入力物体、１２０５ａと１２０５ｂ、及び１２１０ａと１２１０ｂが、異なる場所で異なる時間に同じ１Ｄプロファイルを生成することがあることを示している。キャパシタンスセンサデバイス１２００は、第１の軸１２２０に沿って配置された第１の組のセンサ電極１２１５と、第２の軸１２３０に沿って配置された第２の組のセンサ電極１２２５とを有する。具体的には、図１２は、それぞれ（３．０，６．５）及び（７．０，２．５）に置かれた第１の対の入力物体１２０５ａ及び１２０５ｂと、それぞれ（３．０，２．５）及び（７．０，６．５）に置かれた第２の対の入力物体１２１０ａ及び１２１０ｂとを示す。対のどちらも図１２に示されたプロファイルを生成することができる。したがって、入力物体１２０５ａ、１２０５ｂ、１２１０ａ、及び１２１０ｂの位置は曖昧となることがある。
【０１２２】
状況（例えば、入力物体のサイズ、入力物体のタイプ、近傍の雑音、センサ解像度、及び精度など）に応じて、入力物体の数も曖昧になることがある。例えば、位置（３．０，６．５）、（７．０，２．５）、（３．０，２．５）、及び（７．０，６．５）のうちの３つでの３つの入力物体は、図１２に示されたものと同じ又は同様のプロファイルを生成することができる。同様に、位置（３．０，６．５）、（７．０，２．５）、（３．０，２．５）、及び（７．０，６．５）の４つのすべてでの４つの入力物体が、やはり同じ又は同様のプロファイルを生成することができる。
【０１２３】
本明細書で説明される静電容量感知デバイスのいくつかの実施形態は、曖昧さをなくすために、入力物体の数と場所の履歴、プロファイルのピーク又はトラフの相対的な大きさ、又は他の情報を使用する。本明細書で説明される静電容量感知デバイスのいくつかの実施形態は、曖昧さをなくすために追加のセンサ電極又はセンサ電極の追加の軸を導入する。しかし、曖昧性除去のこれらの方法は完全には決定的ではなく、又は追加の電極を必要とすることがある。
【０１２４】
そのような事例において曖昧さをなくすために、電極の少なくとも一部でトランスキャパシタンス感知を使用することができる。例えば、いくつかのシステムは、曖昧さをなくすのに役立つように定期的な周期で絶対キャパシタンス感知からトランスキャパシティブ感知に定期的にシフトさせることができる。別の例として、いくつかのシステムはデフォルトで絶対キャパシタンス感知となり、曖昧さに応じてトランスキャパシティブ感知に移行することができる。
【０１２５】
トランスキャパシタンス感知を使用して、感知領域の一部又は全体を画像化することができる。例えば、いくつかのシステムは全感知領域を走査し、感知領域に関連する全表面の静電容量結合の変化の２Ｄ画像を生成することができる。次に、システムはその画像を使用して、入力物体の数及びそれらの場所を確定することができる。別の例として、いくつかのシステムは、潜在的な入力物体の場所を含む又はそれの近くの領域などの感知領域の選択した部分（複数可）のみのトランスキャパシタンスを感知することができる。そのような選択的トランスキャパシタンス感知は、入力物体の潜在的な場所の近くでトランスキャパシティブ的に結合するセンサ電極上で送信及び受信を行うことによって達成することができる。この手法は、真の入力物体の位置と偽の入力物体の場所とを区別するのに十分な「部分的な画像」を生成することができる。
【０１２６】
トランスキャパシティブ感知を使用して、図１２に示された状況の曖昧さをなくす一方法が本技術の実施形態により示される。図１２に示されたものなどの曖昧な状況に応じて、デバイス１２００はトランスキャパシタンスの感知に転換することができる。デバイス１２００は、入力物体の潜在的な場所の近くで交差するセンサ電極間のトランスキャパシタンス結合を検出することができる。指などの入力物体は、送信及び受信センサ電極の近くの接合部でトランスキャパシティブ結合の最も大きい変化を引き起こすことができる。したがって、トランスキャパシティブ結合がベースライン又は他のある基準からどのように変化したかを調査すると、入力物体の位置（複数可）又は数（複数可）（又は両方）の曖昧性除去を可能にすることができる。
【０１２７】
図１２において、本技術の実施形態によれば、４つの水平センサ電極１２４０ａ、１２４０ｂ、１２４０ｃ、及び１２４０ｄは送信として示され、２つの垂直センサ電極１２３５ａ及び１２３５ｂは、曖昧性除去走査における受信として示される。送信（及び受信）は同時に又は順々に行うことができることが理解されるべきである。送信及び受信電極としての数及び状態は設計と環境との間で異なることも理解されるべきである。例えば、センサ電極１２３５ａと１２４０ａとの間、センサ電極１２３５ａと１２４０ｂとの間、センサ電極１２３５ｂと１２４０ｃとの間、及びセンサ電極１２３５ｂと１２４０ｄとの間の静電容量が入力物体１２０５ａ及び１２０５ｂの近くで低減されることを観測することによって、入力物体１２１０ａ及び１２１０ｂからの入力物体１２０５ａ及び１２０５ｂの曖昧さをなくすことが可能である。
【０１２８】
本技術のいくつかの実施形態は、一連のセンサ電極が別の一連のセンサ電極の上に重なり合うように配置されている静電容量画像化システムを含む。この構成により、ユーザ入力のトランスキャパシティブ画像の取得が可能になる。この構成は、さらに、遠方界近接入力の感知を可能にする。例えば、いくつかのセンサ電極は、絶対キャパシタンスを感知するための絶対キャパシタンスセンサ電極として、及びトランスキャパシタンスを感知するための受信センサ電極として動作することができる。別の例として、いくつかのセンサ電極は、絶対キャパシタンス感知モードにおける遮蔽又は防護として、及びトランスキャパシタンス感知モードにおける送信センサ電極として動作することができる。
静電容量センサデバイス  −  第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して入力物体の位置の推定値を生成する
【０１２９】
次に、図１３を参照すると、静電容量センサデバイス１３００が本技術の実施形態により示される。一実施形態では、静電容量センサデバイス１３００は、第１の軸１３１５に沿って整列された第１の複数のセンサ電極１３０５（図１３では１３１０ａ、１３１０ｂ、１３１０ｃ、１３１０ｄ、１３１０ｅ、及び１３１０ｆとして示される）と、第１の軸１３１５に非平行である第２の軸１３３０に沿って整列された第２の複数のセンサ電極１３２０（図１３では１３２５ａ、１３２５ｂ、１３２５ｃ、及び１３２５ｄとして示される）と、第１の複数のセンサ電極１３０５及び第２の複数のセンサ電極１３２０に結合される処理システム１１０Ｄとを備える。図示されているように、第２の複数のセンサ電極１３２０は第１の複数のセンサ電極１３０５と共に行列パターンを形成する。図１３のセンサ電極はすべて同様のサイズであるように示されているが、いつもそうであるとは限らない。例えば、センサ電極１３２０はセンサ電極１３０５よりも実質的に大きい表面積のものとすることができる。処理システム１１０Ｄは、処理システム１１０（図１）、処理システム１１０Ｂ（図８）、及び処理システム１１０Ｃ（図１０）に関連して前に説明した同様のフィーチャ（センサ電極制御器１４０、静電容量測定器１５０、及び決定器１６０）を含むことが理解されよう。
【０１３０】
一実施形態では、処理システム１１０Ｄは、第１の複数のセンサ電極（例えば、センサ電極１３０５）を使用して第１の電気信号を選択的に放出し且つ受信することによって第１の複数の静電容量測定値を取得する。制御器１４０は、一実施形態では、センサ電極を選択し、感知及び受信を制御し、一方、静電容量測定器１５０は受信信号に基づいて静電容量測定を行うことが理解されよう。次に、処理システム１１０Ｄは第１の複数の静電容量測定値を利用して、第１の複数の静電容量測定値を使用して少なくとも１つの入力物体の位置の第１の推定１３４０を行う。一実施形態では、処理システム１１０Ｄの決定器１６０は位置推定値を決定する。入力物体は、スタイラス、人間の指、又は筆記用具などの物体であることがあり、１つを超えて含むことができる（例えば、２つ以上の入力物体）。
【０１３１】
一実施形態では、処理システム１１０Ｄは、選択の基準として第１の推定１３４０を使用して、第１の複数のセンサ電極１３０５の第１の組１３４５（図１３では１３１０ａ、１３１０ｂ、及び１３１０ｃとして示される）と、第２の複数のセンサ電極１３２０の第１の組１３５０（図１３では１３２５ａ及び１３２５ｂとして示される）とを選択する。例えば、そのような選択は、入力物体がセンサ電極１３０５及び１３２０によって形成された行列の左上の象限に関連して感知されたことを第１の測定値が示している一実施形態で行うことができる。次に、処理システム１１０は、それぞれ第１の複数のセンサ電極１３０５及び第２の複数のセンサ電極１３２０の第１の組１３４５及び１３５０の一方により第２の電気信号を放出することによって、及び第１の複数のセンサ電極１３０５及び第２の複数のセンサ電極１３２０の第１の組１３４５及び１３５０のうちの別のものにより第２の電気信号を受信することによって第２の複数の静電容量測定値を取得する。次に、処理システム１１０Ｄは、第２の複数の静電容量測定値を使用して少なくとも１つの入力物体の位置の第２の推定１３６０を行う。一実施形態では、決定器１６０がこの第２の位置推定値を生成する。
【０１３２】
第１の複数の静電容量測定値及び第２の複数の静電容量測定値は、それぞれ第１の期間及び第２の期間の間に処理システム１１０Ｄによって取得することができることが理解されよう。第１の期間及び第２の期間は同じであっても互いに異なっていてもよい。一実施形態では、第１の期間が第２の期間と異なる場合、処理システム１１０Ｄは、第１の期間の間システム接地に対して第２の複数のセンサ電極１３２０のうちの少なくとも１つのセンサ電極を変調することによって第１の複数のセンサ電極１３０５を電気的に防護する。そのような変調の技法は本明細書で前に説明した。
【０１３３】
一実施形態では、２つの位置推定が行われる場合、第２の位置推定１３６０は第１の推定１３４０よりも細かい解像度のものである。一実施形態では、２つの位置推定が行われる場合、第１の推定値１３４０は少なくとも１つの入力物体のあり得る場所を含み、第２の推定値１３６０はあり得る場所の曖昧性除去である。位置推定値（１３４０、１３６０）の１つ又は複数は処理システム１１０Ｄからの出力として供給することができることが理解されよう。
【０１３４】
一実施形態では、処理システム１１０Ｄは、さらに、第１の複数の静電容量測定値１３０５及び第２の複数の静電容量測定値１３２０を使用して入力物体のサイズ、タイプ、及びシステム接地への静電容量結合のうちの少なくとも１つを決定するように構成される。これらのうちの１つ又は複数は、追加として又は代替として決定器１６０で決定することができる。決定されたサイズ、タイプ、及び／又は静電容量結合は処理システム１１０Ｄからの出力として供給することができる。
静電容量感知の例示の方法
【０１３５】
次に、図１４を参照すると、静電容量センサデバイス１３００などの静電容量センサデバイスを使用して感知する方法１４００が一実施形態により説明される。図示のように、静電容量センサデバイス１３００は、第１の軸１３１５に沿って整列された第１の複数のセンサ電極１３０５と、第１の軸１３１５に非平行である第２の軸１３３０に沿って整列された第２の複数のセンサ電極１３２０とを備える。
【０１３６】
次に、図１４の１４０５を参照すると、一実施形態では、第１の電気信号は第１の複数の静電容量測定値を取得するために第１の複数のセンサ電極で放出及び受信される。一実施形態では、静電容量センサデバイス１３００は、１つ又は複数の電気信号を供給し、放出及び受信のための第１の複数のセンサ電極１３４５を選択する処理システム１１０Ｄの制御器１４０を備える。受信した電気信号に基づいて、一実施形態では、静電容量測定器１５０は複数の静電容量測定値を生成する。
【０１３７】
次に、図１４の１４１０を参照すると、一実施形態では、少なくとも１つの入力物体の位置の１組の第１の推定が第１の複数の静電容量測定値を使用して行われる。推定が行われる２つ以上の入力物体がある可能性があることが理解されよう。一実施形態では、決定器１６０は位置（複数可）を推定し、第１の組の推定値を供給する。
【０１３８】
次に、図１４の１４１５を参照すると、一実施形態では、第１の複数のセンサ電極の第１の組及び第２の複数のセンサ電極の第１の組が第１の組の位置の推定値を使用して決定される。処理システム１１０Ｄは、一実施形態では、入力物体が感知されたように見える潜在的な場所に基づいてそのような決定を行う。一実施形態では、処理システム１１０Ｄは、選択の基準として第１の推定値１３４０を使用して、第１の複数のセンサ電極１３０５の第１の組１３４５（図１３では１３１０ａ、１３１０ｂ、及び１３１０ｃとして示される）と、第２の複数のセンサ電極１３２０の第１の組１３５０（図１３では１３２５ａ及び１３２５ｂとして示される）とを選択する。例えば、そのような選択は、入力物体がセンサ電極１３０５及び１３２０によって形成された行列の左上の象限に関連して感知されたことを第１の測定値が示している一実施形態で行うことができる。センサ電極の組のそのような決定及び選択は、一実施形態では、曖昧性除去のために行われる。曖昧性除去の技法は本明細書で前に説明した。
【０１３９】
次に、図１４の１４２０を参照すると、一実施形態では、第２の電気信号が第１及び第２の複数のセンサ電極の第１の組の一方で放出され、第２の電気信号は第２の複数の静電容量測定値を取得するために第１及び第２の複数のセンサ電極の第１の組の他方で受信される。前述のように、一実施形態では、処理システム１１０Ｄは第２の電気信号を供給し、信号を選択的に駆動し、信号を受信する。例えば、一実施形態では、第２の電気信号はセンサ電極１３４５又はセンサ電極１３５０を使用して放出され、次に、放出に使用されなかったこれらのうちのセンサ電極で受信される。
【０１４０】
次に、図１４の１４２５を参照すると、一実施形態では、少なくとも１つの入力物体の位置の第２の推定が第２の複数の静電容量測定値を使用して行われる。前述のように、静電容量センサデバイス１３００は、位置の第１の推定よりも細かくすることができるこの位置の第２の推定値を生成する処理システム１１０Ｄの決定器１６０を備えることができる。例えば、第１の推定値の組は少なくとも１つの入力物体のあり得る場所の識別を含むことができ、一方、第２の推定値はこれらのあり得る場所の曖昧性除去を含む。
静電容量センサデバイス  −  第１及び第２の複数の静電容量測定値を取得するために電気信号を放出し且つ受信する
【０１４１】
次に、図１５を参照すると、静電容量センサデバイス１５００が本技術の実施形態により示される。一実施形態では、静電容量センサデバイス１５００は、第１の軸１５１０に沿って整列された第１の複数のセンサ電極１５０５と、前記第１の軸に非平行である第２の軸１５２０に沿って整列された第２の複数のセンサ電極１５１５と第１の複数のセンサ電極１５０５及び第２の複数のセンサ電極１５１５に結合された処理システム１１０Ｅとを備える。図示されているように、第２の複数のセンサ電極１５１５は、第１の複数のセンサ電極１５０５と共に行列パターンを形成する。図１５のセンサ電極はすべて同様のサイズであるように示されているが、いつもそうであるとは限らない。例えば、図８のように、センサ電極１５１５は、センサ電極１５０５よりも実質的に大きい表面積のものとすることができる。処理システム１１０Ｅは、処理システム１１０（図１）、処理システム１１０Ｂ（図８）、処理システム１１０Ｃ（図１０）、及び処理システム１１０Ｄ（図１３）に関連して前に説明した同様のフィーチャ（センサ電極制御器１４０、静電容量測定器１５０、及び決定器１６０）を備えることが理解されよう。
【０１４２】
一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１の複数の静電容量測定値を取得するために、第１の期間の間第１の複数のセンサ電極１５０５で第１の電気信号を放出し且つ受信する。処理システム１１０Ｅは、これらの第１の電気信号を生成し、第１の複数の電極１５０５を選択する制御器１４０を備えることができる。信号が受信された後、静電容量測定器１５０は複数の静電容量測定値を決定する。一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１の期間の間第２の複数のセンサ電極１５１５を変調することによって第１の複数のセンサ電極１５０５を電気的に防護する。そのような電気的防護化の例は、図４の説明に関連してなどで本明細書で前に説明した。一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１の期間と異なる第２の期間の間第２の複数のセンサ電極１５１５で第２の電気信号を放出する。次に、処理システム１１０Ｅは第２の期間の間第１の複数のセンサ電極１５０５で第２の電気信号を受信し、その信号を使用して第２の複数の静電容量測定値を取得する。
【０１４３】
一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１の期間の間第２の複数のセンサ電極１５１５を変調することによって第１の複数のセンサ電極１５０５を電気的に防護する。これは、第１の期間の間第１の複数のセンサ電極１５０５のうちの少なくとも１つの変調と実質的に同様な方法で第２の複数のセンサ電極１５１５の実質的にすべてを変調することを含むことができる。再度、そのような技法は特に図４の説明により本明細書で前に説明したことが理解されよう。
【０１４４】
一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１の期間の間第２の複数のセンサ電極１５１５を変調することによって第１の複数のセンサ電極１５０５を電気的に防護する。これは、第１の期間の間第１の複数のセンサ電極１５０５のうちの少なくとも１つの変調の増幅バージョンと実質的に同様に第２の複数のセンサ電極１５１５のサブセットを変調することを含むことができる。
【０１４５】
一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１の期間と異なる第２の期間の間第２の複数のセンサ電極１５１５で第２の電気信号を放出する。これは、第２の期間の異なる部分の間第２の複数のセンサ電極１５１５のうちの異なるセンサ電極を使用して放出することを含むことができる。これは、そのような放出のために第２の複数のセンサ電極１５１５の異なるセンサ電極を使用して異なるように変調された電気信号を同時に放出することをさらに含むことができる。
【０１４６】
一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１及び第２の複数の静電容量測定値のうちの少なくとも１つを使用して入力物体の位置を決定する。処理システム１１０Ｅはこの位置決定を行う決定器１６０を備えることができる。さらに、一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して第１の推定１５４０を行い、第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して第２の推定１５４５を行う。第１の推定値１５４０は第１のセンサ電極と入力物体との間の静電容量結合のものであり、第２の推定値１５４５は第１のセンサ電極と第２のセンサ電極との間の静電容量結合のものである。そのような推定値の働きは本明細書で前に説明した。一実施形態では、処理システム１１０Ｅの決定器１６０は、さらに、第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して入力物体のサイズ、タイプ、及び接地のうちの少なくとも１つを決定する。推定値及び決定は、処理システム１１０Ｅからの出力として供給することができることが理解されよう。
静電容量感知の例示の方法
【０１４７】
次に、図１６を参照すると、静電容量センサデバイス１５００を使用して感知する方法１６００が一実施形態により説明される。図示のように、静電容量センサデバイス１５００は、第１の軸１５１０に沿って整列された第１の複数のセンサ電極１５０５と、第１の軸１５１０に非平行である第２の軸１５２０に沿って整列された第２の複数のセンサ電極１５１５とを備える。
【０１４８】
次に、１６０５を参照すると、一実施形態では、第１の電気信号が第１の複数の静電容量測定値を取得するために第１の期間の間第１の複数のセンサ電極で放出及び受信される。一実施形態では、静電容量センサデバイス１５００は、放出及び受信のために、１つ又は複数の電気信号を供給し、センサ電極１５０５などの第１の複数のセンサ電極を選択する処理システム１１０Ｅの制御器１４０を備える。受信した電気信号に基づいて、一実施形態では、静電容量測定器１５０は複数の静電容量測定値を生成する。
【０１４９】
次に、図１６の１６１０を参照すると、一実施形態では、第２の複数のセンサ電極のうちのセンサ電極は、第１の複数のセンサ電極を電気的に防護するために第１の期間の間変調される。一実施形態では、制御器１４０は第２の複数のセンサ電極を構成するセンサ電極１５１５にこれらの電気信号を供給する。一実施形態では、第２の複数のセンサ電極１５１５の実質的にすべてが第１の期間の間第１の複数のセンサ電極１５０５のうちの少なくとも１つの変調と実質的に同様に変調される。別の実施形態では、第２の複数のセンサ電極１５１５のサブセットは第１の期間の間第１の複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つの変調の増幅バージョンと実質的に同様に変調される。
【０１５０】
次に、図１６の１６１５を参照すると、一実施形態では、第２の電気信号は、第１の期間と異なる第２の期間の間第２の複数のセンサ電極で放出される。一実施形態では、静電容量センサデバイス１５００は、センサ電極１５１５上で第２の電気信号を放出する処理システム１１０Ｅを備える。
【０１５１】
次に、図１６の１６２０を参照すると、一実施形態では、第２の電気信号は、第２の複数の静電容量測定値を取得するために第２の期間の間第１の複数のセンサ電極で受信される。一実施形態では、静電容量センサデバイス１５００は、第２の電気信号をセンサ電極１５０５上で受信し、受信した信号から静電容量測定値を取得する処理システム１１０Ｅを備える。
【０１５２】
一実施形態では、処理システム１１０Ｅは、第１の時間と異なる第２の期間の間第２の電気信号を第２の複数のセンサ電極１５１５で放出する。これは、第２の複数のセンサ電極１５１５のうちの異なる個々のセンサ電極を使用して第２の期間の間同時にではなく放出することを含むことができる。これは、第２の複数のセンサ電極１５１５のうちの異なる個々のセンサ電極を使用して異なるように変調された電気信号を同時に放出することをさらに含むことができる。
【０１５３】
一実施形態では、方法１６００は、第１及び第２の複数の静電容量測定値のうちの少なくとも１つを使用して入力物体の位置を決定することをさらに含む。前述したように、処理システム１１０Ｅの決定器１６０はそのような位置決定（及びサイズ、タイプ、及び接地決定などの他の決定）を静電容量測定値から行う。
【０１５４】
さらに、一実施形態では、方法１６００は、第１及び第２の静電容量測定値を使用して第１の推定値を生成することと、第１及び第２の静電容量測定値を使用して第２の推定値を生成することとをさらに含む。第１の推定値はセンサ電極１５０５のセンサ電極と入力物体との間の静電容量結合のものであり、第２の推定値は、センサ電極１５０５のこのセンサ電極とセンサ電極１５１５の第２のセンサ電極との間の静電容量結合のものである。これらの推定値に基づいて、処理システム１１０Ｅ（決定器１６０）は、入力物体のサイズ、タイプ、及び接地のうちの少なくとも１つを決定する。
【０１５５】
本明細書で説明したように、実施形態によっては、センサ電極は、電気雑音からセンサを防護又は遮蔽すること、水分へのボタンの感度を軽減することなどのような機能を有することができる。図４に関連して本明細書で説明したように、これらのセンサ電極は、トランスキャパシタンス感知に使用されたものと異なる変調でこれらの機能を達成することができる。
例示の「ボタン」静電容量感知デバイス
【０１５６】
実施形態によっては、本明細書で説明したような静電容量センサデバイスは、個別の静電容量ボタンを形成するように構成された１組のセンサ電極を含む。多くの実施形態では、静電容量ボタンは、静電容量ボタン当たり、絶対キャパシタンスを感知するように構成された１つのセンサ電極によって可能になる（そうである必要はないが）。そのような設計では、入力物体（例えば、指又はスタイラス）とボタンセンサ電極との間の絶対静電容量結合は、２つの間の重なり合いの面積によって主としてもたらされる。実施形態によっては、重なり合いの最大面積、したがってボタンへの最大効果は、入力物体がボタンセンサ電極の中央にある場合に生じる。
【０１５７】
ある程度の絶対静電容量結合が、ある機能には十分な情報を提供する。しかし、他の機能のために、ユーザ入力に関するより多くの情報をさらに決定することができ、又は絶対キャパシタンス感知に関連する特定の問題をさらに決定することができる。ユーザ入力情報の例には、入力物体のサイズ、入力物体のタイプ、入力物体に関する改善された場所又は移動の推定値、絶対キャパシタンス感知領域の外側の入力物体に関する情報、入力物体の中心からの外れの推定値などが含まれる。絶対キャパシタンス感知に関連する問題の例には、湿気への感受性と、側面から滑り込む入力物体と上から真っ直ぐにおりて来る入力物体とを区別することが潜在的にできないこととを含むことができる。絶対キャパシタンスに加えてトランスキャパシタンスを感知すれば、そのような情報を提供するか、又はそのような問題を解決することができる。
【０１５８】
実施形態によっては、そのようなトランスキャパシティブ感知は、ボタンセンサ電極の近くの１つ又は複数の他の電極を変調することによって遂行することができる。例えば、センサデバイスが絶対静電容量の感知に使用されるセンサ電極を１つ又は複数の他の電極の近くに含む実施形態では、他の電極（複数可）の変調を変化させると、他の電極（複数可）とセンサ電極の間のトランスキャパシティブ感知を可能にすることができる。変調を変化させるには、変調されないから変調されるに、変調されるから変調されないに、又はある変調から別の変調に（例えば、防護から送信に）切り替えることを含むことができる。他の電極（複数可）の変調がボタンセンサ電極と異なる場合、他の電極（複数可）は信号をボタンセンサ電極に効果的に送信する。
【０１５９】
図１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、１８Ｂ、１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、及び２０Ｂは、センサ電極１７１５によって囲まれた丸い「ボタン」センサ電極１７１０をもつセンサデバイス１７０５を示す。それぞれ図１７Ａ及び図１８Ａに関連する断面ＢＢ’及びＣＣ’は、絶対キャパシタンス感知領域１７３０及び入力面１７８０に対する入力物体１７２５の配置を規定するのに役立つ。次に、１７Ａを参照すると、第１の期間の間、ボタンセンサ電極１７１０は、システム接地に対して変調される（入力物体１７２５はシステム接地に静電容量的に結合されると仮定される）。センサ電極１７１５は、システム接地に対して実質的に一定の電圧に保持されるか、又はボタンセンサ電極１７１０と同じように変調され得る。ボタンセンサ電極１７１０と同じように変調されるとき、センサ電極１７１５はボタンセンサ電極１７１０に有効な防護を行うことができる。絶対キャパシタンス感知領域１７３０で入力物体１７２５と相互作用することができる実質的に平行な界線１７２０が生成される。入力物体１７２５に起因する絶対静電容量結合の変化は「感知」ブロック１７３５で検出される。限定はしないが、システム接地又は様々な防護信号１７４５などの電気ノイズからボタンセンサ電極１７１０を保護するのに役立つような信号によって一貫して駆動される他の防護又は遮蔽電極１７４５が存在することができる。
【０１６０】
次に、図１８Ａ及び１８Ｂを参照すると、入力物体１７２５が絶対キャパシタンス感知領域１７３０の方に滑り込むとき、入力物体１７２５は、実質的に界線１７１０に影響を与える位置になる前でさえ、実質的に平行な界線１７２０と相互作用することが示されている。
【０１６１】
次に、図１９Ａ、１９Ｂ、２０Ａ、及び２０Ｂを参照すると、第２の期間の間、ボタンセンサ電極１７１０は、第１の期間の間の図１７Ａ、１７Ｂ、１８Ａ、及び１８Ｂに関連して説明したのと同じように変調することができる。例えば、センサ電極１７１５は、システム接地に対して（ボタンセンサ電極１７１０と異なるように）変調することができる。それぞれ図１９Ａ及び図２０Ａに関連する断面ＤＤ’及びＥＥ’は、トランスキャパシタンス感知領域１９５５に対する入力物体１７２５の配置を規定するのに役立つ。センサ電極１７１５の変調のそのような変化は、ボタンセンサ電極１７１０のまわりの環状領域のトランスキャパシティブ測定を可能にする。フリンジ界線１９５０が生じ、トランスキャパシタンス感知領域１９５５中の入力物体によって遮られ得る。一般に、最大量のトランスキャパシティブ結合は、ボタンセンサ電極１７１０とセンサ電極１７１５との間の接合部で生じることができる。すなわち、そのような構成でのトランスキャパシティブ効果は、一般に、実質的に漸近的であり、入力物体１７２５が接合部全体を覆うところで「頂点に達する」。多くの実施形態では、これは、接合が入力物体１７２５の影響に最もトランスキャパシティブ的に敏感な領域であることを意味する。入力物体に起因するトランスキャパシティブ結合の変化は「感知」ブロック／領域１９３５で検出することができる。存在する任意の他の防護又は遮蔽電極は、それぞれ、適切な防護／遮蔽及び変調信号１９４５及び１９６０によって駆動され、電気ノイズからボタンセンサ電極１７１０を保護するのに役立つことができる。
【０１６２】
次に、２０Ａ及び２０Ｂを参照すると、入力物体１７２５がトランスキャパシタンス感知領域１９５５の方に滑り込むとき、入力物体１７２５がフリンジ界線１９５０と相互作用することが示されている。
【０１６３】
したがって、トランスキャパシティブ読取り値は、ボタンセンサ電極１７１０を使用して得られた絶対キャパシタンス測定値と組み合わせて使用して、入力物体のタイプ、サイズ、及び移動などのユーザ入力に関するより多くの情報を提供することができる。例えば、そのような測定値を組み合わせると、ボタンセンサ電極１７１０の方に、横からの滑りにより移動する入力物体と、上からの下降により移動する入力物体とを区別するのを可能にすることができる。同様に、そのような測定値を組み合わせると、ボタンセンサ電極１７１０から離れるように、外側への滑りにより移動する入力物体と、上昇により移動する入力物体とを区別するのを可能にすることができる。以下に、より詳細な説明が続く。
【０１６４】
図１７Ａ及び１７Ｂに示されたようなシステムでは、絶対測定は、一般に、ボタンセンサ電極１７１０をより多く覆うようにボタンセンサ電極１７１０の方に上から降りてくる入力物体と側面から滑り込む入力物体との間の曖昧性を除去することができない。絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンス測定値の両方があれば、この区別が可能になる。例えば、入力物体が指であり、指がボタンセンサ電極１７１０に上から降りてくる場合、絶対キャパシタンス及びトランスキャパシティブ結合の変化は大きく同時に変化する。しかし、指が側面から滑り込む場合、トランスキャパシタンスの変化は、一般に、絶対キャパシタンスの前に生じる（指がボタン電極と相互作用する前に、指はボタン電極の縁部の外側の区域と相互作用するので）。
【０１６５】
したがって、トランスキャパシティブ結合の読取り値を絶対静電容量結合の読取り値と比較すると、入力に関する補足情報の決定を可能にすることができることが理解されるべきである。例えば、サイズを決定すると、入力物体があり得るよりも大きい入力（例えば、指の代わりにほおなどの面の一部）と、活性化ではなく適切な応答（例えば、入力の排除）との検査を可能にする。
【０１６６】
絶対キャパシタンスセンサ電極が他の電極（例えば、遮蔽又は他のある目的のために使用される電極）の近くに既にある実施形態では、トランスキャパシティブ感知を可能にするための新しい物理的な電極は追加されなくてもよい。これらの他の電極の１つ又は複数を１つ又は複数の異なる信号で別々に制御することができる。例えば、一貫した防護信号１７４５によって駆動される防護電極はある時間周期で異なるように変調され、トランスキャパシティブ感知機能を与えることができる。
【０１６７】
平面電極がボタンセンサ電極１７１０及び入力物体と異なるように変調されている場合、入力物体の影響は平面電極の影響と組み合わせることができる。簡単な場合には、組合せは付加的となることができる。より複雑な場合には、組合せは重畳よりも非常に多くのものを含むことがある。２つ以上の非縮退測定値が得られる場合、この組合せを分解し、絶対キャパシタンスとトランスキャパシティブ成分とを導出することができる。２つの測定値は、互いの数学的な倍数でない（例えば、２つの測定値に関連する変調振幅が互いのちょうど倍数又は分数ではない）場合非縮退である。他の変化が小さいと仮定すると、センサ電極１７１５の変調をボタンセンサ電極１７１０と同じ状態からボタンセンサ電極１７１０と異なる状態まで変化させると、２つの非縮退測定値が生成される。
【０１６８】
センサ電極１７１５などのセンサ電極の異なる変調は多くの方法で達成することができる。例えば、システムは、第１の期間におけるセンサ電極１７１５の接地と、第２の期間におけるセンサ電極１７１５のサンプル帯域幅内でのセンサ電極１７１５の変調との間で交互にすることができる。センサ電極１７１５からの出力をデバイス１７０５によって復調及び平均化して、第１の期間の間絶対キャパシタンスの読取り値を、及び／又は第２の期間の間トランスキャパシティブの読取り値を供給することができる。前の例は、システム接地に対して実質的に一定であるセンサ電極１７１５の電圧からシステム接地に対して変調されたものまでの間の切り替えを必要とする。そのような変調を遂行するためのいくつかの技法は図４に関連して前に説明した。代わりに、２つ以上の異なる変調信号を使用することができることも理解されるべきである。さらに、信号は電圧以外の電気的態様を変調することができる。
【０１６９】
絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンス測定は、任意の適切な順序で、任意の適切な期間にわたり行うことができる。例えば、第１の期間は第２の期間の前又は後に行うことができる。いくつかの実施形態は、絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの測定を短い間隔で連続して行い（入力デバイスの移動に対して速やかに）、次に、それらを復調する。いくつかの実施形態は多数の絶対キャパシタンス測定を行い、次に、多数のトランスキャパシタンス測定を行い、それらの平均化又はフィルタ処理バージョンを使用する。いくつかの実施形態は、第１の期間に絶対キャパシタンス測定及びトランスキャパシタンス測定の第１の組合せを行い、第２の期間に絶対キャパシタンス測定及びトランスキャパシタンス測定の第２の組合せを行うことができる。いくつかの実施形態は、絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの測定を交互に行い、さらに、それらの平均化又はフィルタ処理バージョンを使用することができる。多くの実施形態では、これのすべては、指タイプの入力を感知し、一般的なコンピュータデバイスに情報を提供するために妥当な接触時間帯内に遂行することができる（例えば、１秒の約１／８０）。
【０１７０】
人間の指の相互作用を感知するための多くの実施形態では、読取りは１０Ｈｚ以上で行われる。多くの実施形態は、数十ヘルツ、数百ヘルツ、又は数千ヘルツで読取りを行う。測定値の変化がより遅いと予想される場合（例えば、入力物体までの距離が増加している場合）、測定のサンプリングレートはより遅くすることができる。逆に、測定値の変化がより速いと予想される場合（例えば、入力物体までの距離がより少ない場合）、測定のサンプリングレートはより速くすることができる。多くの実施形態において、少なくとも１ｍｍの筐体、カバー層、又は他の材料が入力物体からセンサ電極を隔てるので、センサ電極から入力物体までの距離は少なくとも１ｍｍである。
【０１７１】
多くの実施形態は、絶対キャパシタンス及びトランスキャパシタンスの両方を感知するように構成された近接センサを含むことができる。この近接センサはより長い範囲を感知する（例えば、比較的遠くに離れた入力物体を検出する）ように構成することができる。この近接センサは、第１のセンサ電極、第２のセンサ電極、及び第１及び第２のセンサ電極に結合された処理システムを備えることができる（図８、図１０、図１３、図１５、及び図１７〜２０に関連して図示及び説明した構成は近接感知法で動作するように構成することができる）。例示の目的のために、下記の動作の方法は、図８のデバイス８００のフィーチャに関して一般的に、さもなければ簡単に説明される。しかし、動作させるこの方法は本明細書で説明される感知デバイスのいずれにも適用することができることが理解されよう。そのようなデバイスでは、第１及び第２のセンサ電極（例えば、８０５及び８１０）は前述の外部物体と静電容量的に結合するように構成される。デバイスの処理システム（例えば、処理システム１１０Ｂ）は、第１のセンサ電極と外部物体とのキャパシタンス結合を少なくとも部分的に示す第１の測定値と、第１のセンサ電極と第２のセンサ電極とのキャパシタンス結合を少なくとも部分的に示す第２の測定値とを得る。一実施形態では、第１及び第２の静電容量測定値は縮退していない（例えば、第１の測定のために印加される電圧はすべて第２の測定値のための同じオフセットだけ変化されるとは限らない）。このデバイスは、外部物体が第１及び第２のセンサ電極を一緒に動かす間接的影響ではなく、第１のセンサ電極と第２のセンサ電極との間の静電容量結合への外部物体の直接的影響（例えば、センサ電極に結合していたはずの電界線を遮ることによって）を検出する。
【０１７２】
第１及び第２の測定は処理システムによって比較的接近した時間に行うことができる（例えば、外部物体の移動又は環境の他の変化による静電容量結合の変化が所望の精度及び解像度に対して無視できるように）。多くの実施形態では、処理システムは、デバイス／システム接地に対して変調される受信センサ電極として働く第２のセンサ電極で第１及び第２の測定の少なくとも一方を行う。処理システムは、さらに、少なくとも第１及び第２の測定値を使用して、第１センサ電極と第２のセンサ電極との静電容量結合及び第２のセンサ電極と外部物体との間の静電容量結合の少なくとも一方を評価することができる。
【０１７３】
次に、図２１を参照すると、トランスキャパシティブ画像集積回路２１００の概念図が本技術の実施形態により示される。図２１はトランスキャパシティブモードの動作の一実施形態を示す。図２１に示されるように、１つの送信器２１０５は行センサ電極を駆動し、次に、多数の受信器は多数のセンサ電極列上で検出することができる。この構成では、各受信器チャネル２１１０は、駆動された行とそれ自体の列との間の１つのトランスキャパシタンス２１１５を主として感知する。
【０１７４】
次に、図２２を参照すると、絶対画像集積回路２２００の概念図が本技術の実施形態により示される。図２２は本技術の実施形態による絶対モードの動作を示す。図２２に示されるように、多数の送信器２２０５及び２２１０が多数の個別の行で駆動し、多数の受信器が多数の個別の列で検出する。この構成では、各受信器チャネル２２１５は、駆動された行とそれ自体の列との間の全静電容量（キャパシタ２２２５−キャパシタ２２２０＋キャパシタ２２３０）を主として感知する。図２２において、キャパシタンス２２２０は同相駆動送信器のすべての全トランスキャパシタンスであり、キャパシタンス２２２５は非駆動送信器のすべての全トランスキャパシタンスである。非駆動送信器は接地（又は、一定電圧）に実質的に保持することができる。他の実施形態では、いくつかの送信器センサ電極の位相は反転することができる。
【０１７５】
絶対キャパシタンス感知モードとトランスキャパシティブ感知モードとの間の切り替えは、いつタッチセンサがスリープに戻るか又はアウェイクにとどまるかを制御することに限定されない。絶対キャパシタンス感知モードで開始し、いくつかの基準が満たされたときにトランスキャパシティブ感知モードに切り替えることを他の用途では使用することができる。他の用途の例には、タッチセンサに隣接した環境の初期評価又はタッチセンサ機能初期評価などが全画像化の前に行われる場合が含まれる。実施形態によっては、この手法は、時間的制約により、全画像走査を行うのに十分な時間がない場合に使用される。
静電容量センサデバイス  −  例示の回路
【０１７６】
次に、図２３を参照すると、静電容量センサデバイス２３００が本技術の実施形態により示される。静電容量センサデバイス２３００は、送信アセンブリ２３０５、受信アセンブリ２３２０、スイッチング機構２３３０、及び電荷測定機構２３３５を備える。静電容量センサデバイス２３００は絶対キャパシタンス測定及びトランスキャパシティブ測定の両方で使用するように構成される。
【０１７７】
図示のように、送信アセンブリ２３０５は複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５を含み、受信アセンブリ２３２０は少なくとも１つの受信センサ電極２３２５を含む。スイッチング機構２３３０は受信センサ電極（例えば、２３２５）を充電電圧まで充電する。電荷測定機構２３３５は、一実施形態では、演算増幅器２３５０の非反転入力の入力として基準電圧Ｖｒｅｆを使用することによって演算増幅器２３５０の反転入力に印加された充電電圧のフィードバックによる制御を測定する演算増幅器２３５０である。基準電圧Ｖｒｅｆは実質的に一定の電圧を有することが理解されよう。一実施形態では、静電容量センサデバイス２３００は電源電圧をさらに含み、基準電圧Ｖｒｅｆは電源電圧に比例する。
【０１７８】
一実施形態では、複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５は複数のスイッチを介してそれぞれ少なくとも２つの電位Ｖｄｄ及びＶｓｓに結合される。
【０１７９】
一実施形態では、スイッチング機構２３３０は少なくとも２つのスイッチ２３４６及び２３４７を備える。一実施形態では、スイッチ２３４６は、第１の期間の間受信センサ電極（複数可）（例えば、センサ電極２３２５）を第１の電位Ｖｄｄに結合させる。一実施形態では、スイッチ２３４７は、第２の期間の間受信センサ電極（複数可）（例えば、センサ電極２３２５）を電荷測定機構２３３５に結合させる。さらに、一実施形態では、スイッチング機構２３３０の第３のスイッチ（図示せず）は受信センサ電極を第２の電位に結合させることができる。
【０１８０】
一実施形態では、静電容量センサデバイス２３００の電荷測定機構２３３５は、増幅器２３５０、リセット２３５５、及び集積用フィードバックキャパシタンス２３６０を含む。フィードバックキャパシタンス２３６０は増幅器２３５０に結合され、基準電圧Ｖｒｅｆに関連して電荷を蓄積する。電荷測定機構２３３５は増幅器２３５０を使用して、増幅器２３５０の非反転入力に結合される基準電圧Ｖｒｅｆに少なくとも部分的に基づいて集積用フィードバックキャパシタンス２３６０の電荷を制御する。リセット２３５５は抵抗器又はスイッチ（図示の）を備えることができる。実施形態によっては、リセット２３５５は部分的なリセット又は他の適切な方法とすることができる。他の実施形態では、フィードバックキャパシタンス２３６０は多数の別々に反転される（例えば、切り替えられる）キャパシタンスを備えることができる。
【０１８１】
一実施形態では、複数の送信センサ電極（２３１０及び２３１５）の第１の組を使用して防護信号を放出する。様々な防護信号を本明細書で説明しており、図４に関連して記載された防護信号の説明が少なくとも参照される。特に、送信センサ電極２３１０及び２３１５の変調は、フィードバックキャパシタンス２３６０による所要の電荷移送を最小にするように働くことができる。さらに、静電容量センサデバイス２３００は、以下のもののうちの少なくとも２つを行う静電容量結合構成要素を含む。１）少なくとも１つの受信センサ電極と入力物体とを静電容量的に結合させること、ここで、少なくとも１つの受信センサ電極（例えば、受信センサ電極２３２５）がシステム接地に対して変調され、一方、同時に、複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極が少なくとも１つの受信センサ電極２３２５を電気的に防護する、２）少なくとも１つの送信センサ電極（２３１０又は２３１５）と少なくとも１つの受信センサ電極２３２５とを静電容量的に結合させること、ここで、少なくとも１つの送信センサ電極（２３１０又は２３１５）が少なくとも１つの受信センサ電極２３２５に対して変調され、一方、同時に、受信センサ電極２３２５が変調されていない、３）少なくとも１つの受信センサ電極２３２５と入力物体とを静電容量的に結合させ、少なくとも１つの受信センサ電極２３２５と複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極とを静電容量的に結合させること、ここで、少なくとも１つの受信センサ電極がシステム接地に対して第１の方法で変調され、一方、同時に、複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極が少なくとも１つの受信センサ電極２３２５に対して第１の方法で変調されている、４）少なくとも１つの受信センサ電極２３２５と入力物体とを静電容量的に結合させ、少なくとも１つの受信センサ電極２３２５と複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極とを静電容量的に結合させること、ここで、少なくとも１つの受信センサ電極２３２５がシステム接地に対して変調され、一方、同時に、複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極が少なくとも１つの受信センサ電極２３２５に対して第２の方法で変調される。
【０１８２】
さらに、一実施形態では、複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極が少なくとも１つの受信センサ電極２３２５を電気的に防護する。例えば、複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極は一定電位で駆動され、少なくとも１つの送信センサ電極以外の複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの１つ又は複数の送信センサ電極は２つの電位間で交互に駆動される。
【０１８３】
さらに、一実施形態では、少なくとも１つの受信センサ電極２３２５はシステム接地に対して変調され、一方、同時に、複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極は少なくとも１つの受信センサ電極２３２５に対して、以下の１）及び２）の少なくとも一方を含む第１の方法で変調されている。１）複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極が少なくとも１つの受信センサ電極２３２５と反対極性で駆動される、及び２）複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極並びに少なくとも１つの受信センサ電極２３２５が異なる振幅で駆動される。
【０１８４】
一実施形態では、少なくとも１つの受信センサ電極２３２５はシステム接地に対して変調され、一方、同時に、複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極は少なくとも１つの受信センサ電極２３２５に対して、以下の１）及び２）の少なくとも一方を含む第２の方法で変調されている。１）複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極が少なくとも１つの受信センサ電極２３２５と反対極性で駆動される、及び２）複数の送信センサ電極２３１０及び２３１５のうちの少なくとも１つの送信センサ電極並びに少なくとも１つの受信センサ電極２３２５が異なる振幅で駆動される。
【０１８５】
一実施形態では、少なくとも１つの受信センサ電極２３２５は２つのセンサ電極、すなわち第１の受信センサ電極及び第２の受信センサ電極を含み、入力スイッチ２３４７は、第１の受信センサ電極及び第２のセンサ電極を電荷測定機構２３３５に交替で結合させるように構成されたマルチプレクサである。
【０１８６】
依然として図２３を参照すると、一実施形態では、静電容量感知デバイス２３００は、複数のスイッチを介してそれぞれ少なくとも２つの電位（例えば、Ｖｄｄ及びＶｓｓ）に結合される複数の送信センサ電極を含む送信アセンブリ２３０５を備える。静電容量感知デバイス２３００は、少なくとも１つの受信センサ電極２３２５と、少なくとも１つの受信センサ電極を充電電圧まで充電するスイッチング機構２３３０と、電荷測定機構の増幅器２３５０の入力に印加された充電電圧を実質的に一定の基準電圧Ｖｒｅｆに基づくフィードバックによって制御する電荷測定機構とを含む受信アセンブリ２３２０をさらに備える。Ｖｒｅｆは電源電圧に比例することができる。そのような一実施形態では、電荷測定機構２３３５は、増幅器２３５０、リセット２３５５、及び集積用フィードバックキャパシタンス２３６０を備える。集積用フィードバックキャパシタンス２３６０は増幅器２３５０に結合され、基準電圧Ｖｒｅｆに関連して電荷を蓄積するように働く。電荷測定機構２３３５は増幅器２３５０を使用して、基準電圧Ｖｒｅｆに少なくとも部分的に基づいて集積用フィードバックキャパシタンス２３６０の電荷を制御する。リセット２３５５は抵抗器又はスイッチ（図示の）を備えることができる。静電容量センサデバイス２３００は、絶対キャパシタンス測定及びトランスキャパシティブ測定のために本明細書で説明された技法により使用することができる。
【０１８７】
一実施形態では、スイッチング機構２３３０は少なくとも２つのスイッチ２３４６及び２３４７を備える。第１のスイッチ２３４６は第１の期間の間少なくとも１つの受信センサ電極２３２５を第１の電位に結合させ、第２のスイッチは第２の期間の間少なくとも１つの受信センサ電極２３２５を電荷測定機構２３３５に結合させる。さらに、スイッチング機構２３３０の第３のスイッチ（図示せず）は少なくとも１つの受信センサ電極２３２５を第２の電位に結合させる。
【０１８８】
概して、本文書は以下のことを開示する。静電容量センサデバイスは、第１のセンサ電極、第２のセンサ電極、及び第１のセンサ電極及び第２のセンサ電極に結合された処理システムを備える。処理システムは、第１のセンサ電極で第１の電気信号を放出し且つ受信することによって第１の静電容量測定値を取得するように構成される。処理システムは、第２の電気信号を放出し且つ受信することによって第２の静電容量測定値を取得するように構成され、第１及び第２のセンサ電極の一方が放出を行い、第１及び第２のセンサ電極の他方が受信を行い、第１及び第２の静電容量測定値は非縮退である。処理システムは、第１及び第２の静電容量測定値を使用して位置情報を決定するように構成される。
【０１８９】
本文書で説明された要素及びステップのすべてが好ましくは含まれることが理解されるべきである。任意の要素及び任意のステップは、当業者には明白であるように省略又は取り替えを行い得ることがさらに理解されるべきである。
【０１９０】
要約として、本文書は少なくとも以下の広義の概念を開示した。
概念１
第１のセンサ電極と、
第２のセンサ電極と、
前記第１のセンサ電極及び前記第２のセンサ電極に結合された処理システムであり、
前記第１のセンサ電極で第１の電気信号を放出し且つ受信することによって第１の静電容量測定値を取得し、
第２の電気信号を放出し且つ受信することによって第２の静電容量測定値を取得し、前記第１及び第２のセンサ電極の一方が前記放出を行い、前記第１及び第２のセンサ電極の他方が前記受信を行い、前記第１及び第２の静電容量測定値が非縮退であり、
前記第１及び第２の静電容量測定値を使用して第１の位置情報を決定する
ように構成される、処理システムと
を備える静電容量センサデバイス。
概念２
前記処理システムが、
前記第１及び第２の静電容量測定値を使用して推定値を生成すること
によって前記第１及び第２の静電容量測定値を使用して第１の位置情報を決定するように構成され、前記推定値が、前記第１のセンサ電極と入力物体及び前記第２のセンサ電極の一方との間の静電容量結合のものであり、前記第１の位置情報が前記静電容量結合の前記推定値に少なくとも部分的に基づく、概念１に記載の静電容量センサデバイス。
概念３
前記静電容量結合が前記第１のセンサ電極と前記入力物体との間にあり、前記処理システムが、
前記第１及び第２の静電容量測定値を使用して第２の推定値を生成する
ようにさらに構成され、前記第２の推定値が前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極との間の静電容量結合のものである、概念２に記載の静電容量センサデバイス。
概念４
前記処理システムが、
前記第１及び第２の静電容量測定値を使用して前記入力物体のサイズ及びタイプのうちの少なくとも１つを決定する
ようにさらに構成される、概念１に記載の静電容量センサデバイス。
概念５
前記処理システムが、第１の期間の間に前記第１の静電容量測定値を取得し、前記第１の期間と異なる第２の期間の間に前記第２の静電容量測定値を取得するように構成される、概念１に記載の静電容量センサデバイス。
概念６
前記第２のセンサ電極が、前記第２の期間の間前記放出を行う前記第１及び第２のセンサ電極の前記一方であり、前記処理システムが、
前記第１の期間の間システム接地に対して前記第２のセンサ電極を変調して、前記第２のセンサ電極が前記第１のセンサ電極を電気的に防護する
ようにさらに構成されている、概念５に記載の静電容量センサデバイス。
概念７
前記処理システムが、
前記第１の期間の間前記第１のセンサ電極と実質的に同様に前記第２のセンサ電極を変調すること
によって前記第１の期間の間システム接地に対して前記第２のセンサ電極を変調するように構成される、概念６に記載の静電容量センサデバイス。
概念８
前記第１のセンサ電極が、前記放出を行う前記第１及び第２のセンサ電極の前記一方であり、前記処理システムが前記第１及び第２の静電容量測定値を同時に取得するように構成される、概念１に記載の静電容量センサデバイス。
概念９
前記第２のセンサ電極が、前記放出を行う前記第１及び第２のセンサ電極の前記一方であり、前記第２のセンサ電極の表面積が前記第１のセンサ電極の表面積よりも実質的に大きい、概念１に記載の静電容量センサデバイス。
概念１０
前記第１のセンサ電極が第１の軸に沿って整列され、前記第２のセンサ電極が前記第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列される、概念１に記載の静電容量センサデバイス。
概念１１
前記処理システムに結合された第３のセンサ電極と、
前記処理システムに結合された第４のセンサ電極と
をさらに備え、
前記処理システムが、
前記第３のセンサ電極で第３の電気信号を放出し且つ受信することによって第３の静電容量測定値を取得し、
第４の電気信号を放出し且つ受信することによって第４の静電容量測定値を取得し、前記第３及び第４のセンサ電極の一方が前記放出を行い、前記第３及び第４のセンサ電極の他方が前記受信を行い、前記第３及び第４の静電容量測定値が非縮退であり、
前記第３及び第４の静電容量測定値を使用して第２の位置情報を決定する
ようにさらに構成される、概念１に記載の静電容量センサデバイス。
概念１２
第１のセンサ電極及び第２のセンサ電極を備える静電容量センサデバイスを使用して位置情報を決定する方法であって、
前記第１のセンサ電極で第１の電気信号を放出し且つ受信して第１の静電容量測定値を取得するステップと、
第２の電気信号を放出し且つ受信して第２の静電容量測定値を取得するステップであり、前記第１及び第２のセンサ電極の一方が前記放出を行い、前記第１及び第２のセンサ電極の他方が前記受信を行い、前記第１及び第２の静電容量測定値が非縮退である、ステップと、
前記第１及び第２の静電容量測定値を使用して位置情報を決定するステップと
を含む、方法。
概念１３
位置情報が、
入力物体の位置、サイズ、及びタイプうちの少なくとも１つ
を含む、概念１２に記載の方法。
概念１４
前記第１のセンサ電極で第１の電気信号を放出し且つ受信して第１の静電容量測定値を取得する前記ステップが第１の期間の間行われ、第２の電気信号を放出し且つ受信して第２の静電容量測定値を取得する前記ステップが前記第１の期間と異なる第２の期間の間行われる、概念１２に記載の方法。
概念１５
前記第２のセンサ電極が、前記第２の期間の間前記放出を行う前記第１及び第２のセンサ電極の前記一方であり、
前記第１の期間の間システム接地に対して前記第２のセンサ電極を変調して、前記第２のセンサ電極が前記第１のセンサ電極を電気的に防護するステップ
をさらに含む、概念１４に記載の方法。
概念１６
前記第１の期間の間システム接地に対して前記第２のセンサ電極を変調する前記ステップが、
前記第１の期間の間前記第１のセンサ電極と実質的に同様に前記第２のセンサ電極を変調するステップ
を含む、概念１５に記載の方法。
概念１７
第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、
前記第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極と、
前記第１の複数のセンサ電極及び前記第２の複数のセンサ電極に結合された処理システムであり、
前記第１の複数のセンサ電極の第１の組から電気信号を放出し、前記第１の複数のセンサ電極の前記第１の組からの前記電気信号を前記第１の複数のセンサ電極の前記第１の組で受信することによって第１の複数の静電容量測定値を取得し、
前記第２の複数のセンサ電極の第１の組から電気信号を放出し、前記第２の複数のセンサ電極の前記第１の組からの前記電気信号を前記第１の複数のセンサ電極の第２の組で受信することによって第２の複数の静電容量測定値を取得し、前記第１の複数のセンサ電極の前記第１及び第２の組が少なくとも１つのセンサ電極を共通に有するように構成される、処理システムと
を備える静電容量センサデバイス。
概念１８
前記処理システムが前記第１及び第２の複数の静電容量測定値を同時に取得するように構成される、概念１７に記載の静電容量センサデバイス。
概念１９
前記処理システムが、
前記第１の複数の静電容量測定値を使用して前記第１の複数のセンサ電極の第２の組を決定する
ようにさらに構成される、概念１７に記載の静電容量センサデバイス。
概念２０
前記静電容量センサデバイスに関連する入力面
をさらに含み、前記処理システムが、
前記第１の複数の静電容量測定値を使用して入力物体の第１の位置推定値を決定し、前記第１の位置推定値が前記入力面から比較的離れた前記入力物体の場所を特定し、
前記第２の複数の静電容量測定値を使用して前記入力物体の第２の位置推定値を決定し、前記第２の位置推定値が前記入力面から比較的近い前記入力物体の場所を特定する
ようにさらに構成される、概念１７に記載の静電容量センサデバイス。
概念２１
前記処理システムが、
前記第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して入力物体のサイズ、タイプ、及びシステム接地への静電容量結合のうちの少なくとも１つを決定する
ようにさらに構成される、概念１７に記載の静電容量センサデバイス。
概念２２
第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、前記第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイスを使用して感知する方法であって、
前記第１の複数のセンサ電極の第１の組から電気信号を放出するステップと、
前記第１の複数のセンサ電極の前記第１の組からの前記電気信号を前記第１の複数のセンサ電極の第２の組で受信して第１の複数の静電容量測定値を取得するステップと、
前記第１の複数のセンサ電極の前記第２の組から電気信号を放出するステップであり、前記第１の複数のセンサ電極の前記第１及び第２の組が少なくとも１つのセンサ電極を共通に有する、ステップと、
前記第１の複数のセンサ電極の前記第２の組からの第２の電気信号を前記第２の複数のセンサ電極の第１の組で受信して第２の複数の静電容量測定値を取得するステップと
を含む、方法。
概念２３
前記第１の複数のセンサ電極の前記第１の組から電気信号を放出する前記ステップと、前記第１の複数のセンサ電極の前記第２の組から前記電気信号を放出する前記ステップとが同時に行われる、概念２２に記載の方法。
概念２４
前記第１の複数の静電容量測定値を使用して前記第１の複数のセンサ電極の前記第２の組を決定するステップ
をさらに含む、概念２２に記載の方法。
概念２５
第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、
前記第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極であり、前記第１の複数のセンサ電極と共に行列パターンを形成する、第２の複数のセンサ電極と、
前記第１の複数のセンサ電極及び前記第２の複数のセンサ電極に結合された処理システムであり、
前記第１の複数のセンサ電極で第１の電気信号を放出し且つ受信することによって第１の複数の静電容量測定値を取得し、
前記第１の複数の静電容量測定値を使用して少なくとも１つの入力物体の位置の第１の推定値を生成し、
前記第１の推定値を使用して前記第１の複数のセンサ電極の第１の組及び前記第２の複数のセンサ電極の第１の組を選択し、
前記第１及び第２の複数のセンサ電極の前記第１の組の一方で第２の電気信号を放出し、前記第１及び第２の複数のセンサ電極の前記第１の組のうちの別のもので前記第２の電気信号を受信することによって第２の複数の静電容量測定値を取得し、
前記第２の複数の静電容量測定値を使用して前記少なくとも１つの入力物体の前記位置の第２の推定値を生成する
ように構成される、処理システムと、
を備える静電容量センサデバイス。
概念２６
前記少なくとも１つの入力物体が２つの入力物体を含む、概念２５に記載の静電容量センサデバイス。
概念２７
前記第２の推定値が前記第１の推定値よりも細かい解像度のものである、概念２５に記載の静電容量センサデバイス。
概念２８
前記第１の推定値が前記少なくとも１つの入力物体のあり得る場所を含み、前記第２の推定値が前記あり得る場所の曖昧性除去である、概念２５に記載の静電容量センサデバイス。
概念２９
前記処理システムが、
前記第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して入力物体のサイズ、タイプ、及びシステム接地への静電容量結合のうちの少なくとも１つを決定する
ようにさらに構成される、概念２５に記載の静電容量センサデバイス。
概念３０
前記処理システムが、第１の期間の間に前記第１の複数の静電容量測定値を取得し、前記第１の期間と異なる第２の期間の間に前記第２の複数の静電容量測定値を取得するように構成され、前記処理システムが、
前記第１の期間の間システム接地に対して前記第２の複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つのセンサ電極を変調することによって前記第１の複数のセンサ電極を電気的に防護する
ようにさらに構成される、概念２５に記載の静電容量センサデバイス。
概念３１
第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、前記第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイスを使用して感知する方法であって、
前記第１の複数のセンサ電極で第１の電気信号を放出し且つ受信して第１の複数の静電容量測定値を取得するステップと、
前記第１の複数の静電容量測定値を使用して少なくとも１つの入力物体の位置の１組の第１の推定値を生成するステップと、
前記位置の前記第１の組の推定値を使用して前記第１の複数のセンサ電極の第１の組及び前記第２の複数のセンサ電極の第１の組を決定するステップと、
前記第１及び第２の複数のセンサ電極の前記第１の組の一方で第２の電気信号を放出し、前記第１及び第２の複数のセンサ電極の前記第１の組の他方で前記第２の電気信号を受信して第２の複数の静電容量測定値を取得するステップと、
前記第２の複数の静電容量測定値を使用して前記少なくとも１つの入力物体の前記位置の第２の推定値を生成するステップと
を含む、方法。
概念３２
前記第２の複数の静電容量測定値を使用して前記少なくとも１つの入力物体の前記位置の第２の推定値を生成する前記ステップが、
前記第１の推定値よりも細かい解像度の推定値を生成するステップ
を含む、概念３１に記載の方法。
概念３３
前記組の第１の推定値を生成する前記ステップが前記少なくとも１つの入力物体のあり得る場所を識別するステップを含み、第２の推定値を生成する前記ステップが前記あり得る場所の曖昧さをなくすステップを含む、概念３１に記載の方法。
概念３４
第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、
前記第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極であり、前記第１の複数のセンサ電極と共に行列パターンを形成する、第２の複数のセンサ電極と、
前記第１の複数のセンサ電極及び前記第２の複数のセンサ電極に結合された処理システムであり、
第１の期間の間前記第１の複数のセンサ電極で第１の電気信号を放出し且つ受信して第１の複数の静電容量測定値を取得し、
前記第１の期間の間前記第２の複数のセンサ電極を変調することによって前記第１の複数のセンサ電極を電気的に防護し、
前記第１の期間と異なる第２の期間の間前記第２の複数のセンサ電極で第２の電気信号を放出し、
前記第２の期間の間前記第１の複数のセンサ電極で前記第２の電気信号を受信して第２の複数の静電容量測定値を取得する
ように構成される、処理システムと
を備える静電容量センサデバイス。
概念３５
前記処理システムが、
前記第１の期間の間前記第１の複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つと実質的に同様に前記第２の複数のセンサ電極の実質的にすべてを変調すること
によって前記第１の期間の間前記第２の複数のセンサ電極を変調することによって前記第１の複数のセンサ電極を電気的に防護するように構成される、概念３４に記載の静電容量センサデバイス。
概念３６
前記処理システムが、
前記第１の期間の間前記第１の複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つの変調の増幅バージョンと実質的に同様に前記第２の複数のセンサ電極のサブセットを変調すること
によって前記第１の期間の間前記第２の複数のセンサ電極を変調することによって前記第１の複数のセンサ電極を電気的に防護するように構成される、概念３４に記載の静電容量センサデバイス。
概念３７
前記処理システムが、
前記第２の期間の異なる部分の間、前記第２の複数のセンサ電極のうちの異なるセンサ電極を使用して放出すること、又は
前記第２の複数のセンサ電極のうちの異なるセンサ電極を使用して異なるように変調された電気信号を同時に放出すること
によって前記第１の期間と異なる第２の期間の間前記第２の複数のセンサ電極で第２の電気信号を放出する、概念３４に記載の静電容量センサデバイス。
概念３８
前記処理システムが、
前記第１及び第２の複数の静電容量測定値のうちの少なくとも１つを使用して前記入力物体の位置を決定する
ようにさらに構成される、概念３４に記載の静電容量センサデバイス。
概念３９
前記処理システムが、
前記第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して第１の推定値を生成し、前記第１の推定値が第１のセンサ電極と入力物体との間の容量結合のものであり、
前記第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して第２の推定値を生成し、前記第２の推定値が前記第１のセンサ電極と第２のセンサ電極との間の静電容量結合のものである
ようにさらに構成される、概念３４に記載の静電容量センサデバイス。
概念４０
前記処理システムが、
前記第１及び第２の複数の静電容量測定値を使用して入力物体のサイズ、タイプ、及び接地のうちの少なくとも１つを決定する
ようにさらに構成される、概念３４に記載の静電容量センサデバイス。
概念４１
前記第２の複数のセンサ電極の表面積が前記第１の複数のセンサ電極の表面積よりも実質的に大きい、概念３４に記載の静電容量センサデバイス。
概念４２
第１の軸に沿って整列された第１の複数のセンサ電極と、前記第１の軸に非平行な第２の軸に沿って整列された第２の複数のセンサ電極とを備える静電容量センサデバイスを使用して感知する方法であって、
第１の期間の間前記第１の複数のセンサ電極で第１の電気信号を放出し且つ受信して第１の複数の静電容量測定値を取得するステップと、
前記第１の期間の間前記第２の複数のセンサ電極のうちのセンサ電極を変調して前記第１の複数のセンサ電極を電気的に防護するステップと、
前記第１の期間と異なる第２の期間の間前記第２の複数のセンサ電極で第２の電気信号を放出するステップと、
前記第２の期間の間前記第１の複数のセンサ電極で前記第２の電気信号を受信して第２の複数の静電容量測定値を取得するステップと
を含む、方法。
概念４３
前記第１の期間の間前記第２の複数のセンサ電極のうちのセンサ電極を変調する前記ステップが、
前記第１の期間の間前記第１の複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つと実質的に同様に前記第２の複数のセンサ電極の実質的にすべてを変調するステップ
を含む、概念４２に記載の方法。
概念４４
前記第１の期間の間前記第２の複数のセンサ電極のうちのセンサ電極を変調する前記ステップが、
前記第１の期間の間前記第１の複数のセンサ電極のうちの少なくとも１つの変調の増幅バージョンと実質的に同様に前記第２の複数のセンサ電極のサブセットを変調するステップ
を含む、概念４２に記載の方法。
概念４５
前記処理システムが、
前記第２の複数のセンサ電極のうちの異なるセンサ電極を使用して同時にではなく放出すること、又は
前記第２の複数のセンサ電極のうちの異なるセンサ電極を使用して異なるように変調された電気信号を同時に放出すること
によって前記第１の期間と異なる第２の期間の間前記第２の複数のセンサ電極で第２の電気信号を放出するように構成される、概念４２に記載の方法。
概念４６
前記第１及び第２の複数の静電容量測定値のうちの少なくとも１つを使用して入力物体の位置を決定するステップ
をさらに含む、概念４２に記載の方法。
概念４７
前記第１及び第２の静電容量測定値を使用して第１の推定値を生成するステップであり、前記第１の推定値が前記第１のセンサ電極と入力物体との間の静電容量結合のものである、ステップと、
前記第１及び第２の静電容量測定値を使用して第２の推定値を生成するステップであり、
前記第２の推定値が前記第１のセンサ電極と前記第２のセンサ電極との間の静電容量結合のものである、ステップと、
前記第１及び第２の推定値を使用して入力物体のサイズ、タイプ、及び接地のうちの少なくとも１つを決定するステップと
をさらに含む、概念４２に記載の方法。
概念４８
複数の送信センサ電極を備える送信アセンブリと、
受信アセンブリであり、
少なくとも１つの受信センサ電極と、
前記少なくとも１つの受信センサ電極を充電電圧まで充電するように構成されたスイッチング機構と、
基準電圧を使用して前記電荷測定機構の入力に印加される前記充電電圧を制御するように構成された電荷測定機構であり、前記基準電圧が実質的に一定の電圧を有する、電荷測定機構と
を備える、受信アセンブリと
を備える静電容量センサデバイスであって、
絶対キャパシタンス測定及びトランスキャパシティブ測定の両方で使用するように構成される、静電容量センサデバイス。
概念４９
電源電圧
をさらに含み、前記基準電圧が前記電源電圧に比例する、概念４８に記載の静電容量センサデバイス。
概念５０
前記複数の送信器センサ電極が複数のスイッチを介して少なくとも２つの電位に結合される、概念４８に記載の静電容量センサデバイス。
概念５１
前記スイッチング機構が少なくとも２つのスイッチを備える、概念４８に記載の静電容量センサデバイス。
概念５２
前記スイッチ機構の第１のスイッチが第１の期間の間前記少なくとも１つの受信センサ電極を第１の電位に結合させ、前記スイッチ機構の第２のスイッチが第２の期間の間前記少なくとも１つの受信センサ電極を前記電荷測定機構に結合させる、概念４８に記載の静電容量センサデバイス。
概念５３
前記スイッチング機構の第３のスイッチが前記少なくとも１つのセンサ電極を第２の電位に結合させる、概念５２に記載の静電容量センサデバイス。
概念５４
前記電荷測定機構が、
増幅器と、
リセットと、
前記基準電圧に関連して電荷を蓄積するように構成され、前記増幅器に結合された集積用フィードバックキャパシタンスであり、前記基準電圧が実質的に一定の電圧を有する、集積用フィードバックキャパシタンスと
を備え、
前記電荷測定機構が、前記基準電圧に少なくとも部分的に基づいて前記集積用フィードバックキャパシタンスの電荷を制御するように前記増幅器を使用する、概念４８に記載の静電容量センサデバイス。
概念５５
前記リセットが抵抗器を備える、概念５４に記載の静電容量センサデバイス。
概念５６
前記リセットがスイッチを備える、概念５４に記載の静電容量センサデバイス。
概念５７
前記複数の送信器センサ電極の第１の組が防護信号を放出するように構成される、概念４８に記載の静電容量センサデバイス。
概念５８
前記少なくとも１つの受信センサ電極と入力物体とを静電容量的に結合させることであり、前記少なくとも１つの受信センサ電極がシステム接地に対して変調され、一方、同時に、前記複数の送信器センサ電極のうちの少なくとも１つの送信器センサ電極が前記少なくとも１つの受信センサ電極を電気的に防護する、結合させることと、
前記少なくとも１つの送信センサ電極と前記少なくとも１つの受信センサ電極とを静電容量的に結合させることであり、前記少なくとも１つの送信器センサ電極が前記少なくとも１つの受信センサ電極に対して変調されるが、一方、同時に、前記受信センサ電極が変調されていない、結合させることと、
前記少なくとも１つの受信センサ電極と入力物体とを静電容量的に結合させ、前記少なくとも１つの受信センサ電極と前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極とを静電容量的に結合させることであり、前記少なくとも１つの受信センサ電極が前記システム接地に対して第１の方法で変調され、一方、同時に、前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極が前記少なくとも１つの受信センサ電極に対して第１の方法で変調されている、結合させることと、
前記少なくとも１つの受信センサ電極と前記入力物体とを静電容量的に結合させ、前記少なくとも１つの受信センサ電極と前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極とを静電容量的に結合させることであり、前記少なくとも１つの受信センサ電極が前記システム接地に対して変調され、一方、同時に、前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極が前記少なくとも１つの受信センサ電極に対して第２の方法で変調される、結合させることと
のうちの少なくとも２つを行うように構成された静電容量結合構成要素を備える、概念４８に記載の静電容量センサデバイス。
概念５９
前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極が前記少なくとも１つの受信センサ電極を電気的に防護し、前記複数の送信センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極が一定電位で駆動され、前記少なくとも１つの送信器センサ電極以外の前記複数の送信器センサ電極のうちの１つ又は複数の送信器センサ電極が２つの電位間で交互に駆動される、概念５８に記載の静電容量センサデバイス。
概念６０
前記少なくとも１つの受信センサ電極が前記システム接地に対して変調され、一方、同時に、前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極が、
前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極が前記少なくとも１つの受信センサ電極と反対極性で駆動されることと、
前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極及び前記少なくとも１つの受信センサ電極が異なる振幅で駆動されることと
のうちの少なくとも一方を含む第１の方法で前記少なくとも１つの受信電極に対して変調されている、概念５８に記載の静電容量センサデバイス。
概念６１
前記少なくとも１つの受信センサ電極が前記システム接地に対して変調され、一方、同時に、前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極が、
前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極が前記少なくとも１つの受信センサ電極と反対極性で駆動されることと、
前記複数の送信器センサ電極のうちの前記少なくとも１つの送信器センサ電極及び前記少なくとも１つの受信センサ電極が異なる振幅で駆動されることと
のうちの少なくとも一方を含む第２の方法で前記少なくとも１つの受信電極に対して変調されている、概念５８に記載の静電容量センサデバイス。
概念６２
前記少なくとも１つの受信センサ電極が、
第１の受信センサ電極及び第２の受信センサ電極を含み、前記入力スイッチが前記第１の受信センサ電極及び前記第２のセンサ電極を前記電荷測定機構に結合させるように構成されたマルチプレクサである、概念４８に記載の静電容量センサデバイス。
概念６３
複数のスイッチを介して少なくとも２つの電位に結合される複数の送信器センサ電極を備える送信アセンブリと、
受信アセンブリであり、
少なくとも１つの受信センサ電極と、
前記少なくとも１つの受信センサ電極を充電電圧まで充電するように構成されたスイッチング機構と、
基準電圧を使用して、前記電荷測定機構の入力に印加される前記充電電圧を制御するように構成された電荷測定機構であり、前記基準電圧が実質的に一定の電圧を有し、
増幅器と、
リセットと、
前記基準電圧に関連して電荷を蓄積するように構成された前記増幅器に結合された集積用フィードバックキャパシタンスであり、前記基準電圧が実質的に一定の電圧を有する、集積用フィードバックキャパシタンスと
を備え、
前記基準電圧に少なくとも部分的に基づいて前記集積用フィードバックキャパシタンスの電荷を制御するように前記増幅器を使用する、電荷測定機構と
を備える受信アセンブリと
を備える静電容量センサデバイスであって、
絶対キャパシタンス測定及びトランスキャパシティブ測定の両方で使用するように構成される、静電容量センサデバイス。
概念６４
電源電圧
をさらに含み、前記基準電圧が前記電源電圧に比例する、概念６３に記載の静電容量センサデバイス。
概念６５
前記スイッチング機構が少なくとも２つのスイッチを備える、概念６３に記載の静電容量センサデバイス。
概念６６
前記スイッチ機構の第１のスイッチが第１の期間の間前記少なくとも１つの受信センサ電極を第１の電位に結合させ、前記スイッチ機構の第２のスイッチが第２の期間の間前記少なくとも１つの受信センサ電極を前記電荷測定機構に結合させる、概念６３に記載の静電容量センサデバイス。
概念６７
前記スイッチング機構の第３のスイッチが前記少なくとも１つのセンサ電極を第２の電位に結合させる、概念６６に記載の静電容量センサデバイス。
概念６８
前記リセットが抵抗器を備える、概念６３に記載の静電容量センサデバイス。
概念６９
前記リセットがスイッチを備える、概念６３に記載の静電容量センサデバイス。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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