(57)【要約】【課題】タッチセンサにタッチするドライバ位置の利用者を乗客位置の利用者から識別する。【解決手段】車両タッチスクリーン装置１００は、ドライバ位置および乗客位置から接近可能なタッチセンサ１１２と、ドライバ位置と関連して第１信号で駆動される第１接触点１１４と、乗客位置と関連して第２信号で駆動される第２接触点１１５と、タッチセンサ上の第１信号または第２信号の検出に基づき、タッチセンサにタッチするドライバ位置における利用者を、タッチセンサにタッチする乗客位置における利用者から識別するよう構成されたプロセッサ１１６と、を備える。【選択図】  図２
2006117242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバ位置および乗客位置から接近可能なタッチセンサと、
前記ドライバ位置と関連して第１信号で駆動される第１接触点と、
前記乗客位置と関連して第２信号で駆動される第２接触点と、
前記タッチセンサの前記第１信号または第２信号の検出に基づき、前記タッチセンサにタッチする前記ドライバ位置における利用者を、前記タッチセンサにタッチする前記乗客位置における利用者から識別するよう構成されたプロセッサと、
を備えることを特徴とする車両タッチスクリーン装置。
【請求項２】
前記タッチセンサはディスプレイ上に配置される、請求項１に記載の車両タッチスクリーン装置。
【請求項３】
前記タッチセンサは容量性タッチセンサである、請求項１に記載の車両タッチスクリーン装置。
【請求項４】
前記第１および第２の接触点は利用者の接近によって作動する、請求項１に記載の車両タッチスクリーン装置。
【請求項５】
前記第１および第２の接触点は車両座席内に埋め込まれる、請求項１に記載の車両タッチスクリーン装置。
【請求項６】
前記車両タッチスクリーン装置は、前記車両が運転中のとき、前記ドライバ位置における利用者からのタッチ入力を不能にするよう構成される、請求項１に記載の車両タッチスクリーン装置。
【請求項７】
前記プロセッサは前記タッチセンサ上のタッチ入力位置を決定するよう構成される、請求項１に記載の車両タッチスクリーン装置。
【請求項８】
前記車両タッチスクリーン装置はナビゲーション装置である、請求項１に記載の車両タッチスクリーン装置。
【請求項９】
ドライバ位置および乗客位置から接近可能なタッチセンサを設けるステップと、
前記ドライバ位置と関連して第１信号で第１利用者接触点を駆動し、前記乗客位置と関連して第２信号で第２利用者接触点を駆動するステップと、
前記ドライバ位置における利用者によるタッチ入力を前記乗客位置における利用者によるタッチ入力から識別するように、タッチ入力により転送される第１信号または第２信号の存在を検出するステップと、
車両の状態に基づいて、前記ドライバ位置における利用者からのタッチ入力を不能にするステップと、
車両の状態に無関係に、前記乗客位置における利用者からのタッチ入力を可能にするステップと、
を備えたことを特徴とする車両タッチ入力装置の制御方法。
【請求項１０】
前記車両の状態は、前記車両が運転中か否かを含む、請求項９に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択的タッチソースを備えるタッチスクリーンまたはタッチディジタイザに関する。本発明は、より詳しくは、タッチセンサへのタッチの位置を決定するために、タッチセンサおよび接触点からの情報を利用する車両タッチスクリーン装置とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タッチスクリーンは、単一タッチ点に関するタッチ位置を測定することが可能である。現行のタッチスクリーンは、複数の利用者によるタッチの位置を有効に決定すること、多数の利用者によるタッチを識別すること、または特に同時のタッチダウンが起きる場合、ある利用者のタッチを不能にしつつ、別の利用者のタッチを可能にすることが不可能である。いくつかのタッチスクリーン応用が、タッチスクリーンへの多数のタッチの位置を決定し、多数の利用者によるタッチを識別し、ある利用者によるタッチを可能にし、別の利用者によるタッチを不能にする能力によって利益を得るだろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
赤外線および表面弾性波タッチスクリーン装置が、２つの個別の同時のタッチを４つの可能な位置のうちの２つに位置付ける能力を有するが、それらは「シャドー」効果に因って位置を一意的に決定することが不可能である。人間のタッチと無生物（スタイラス）の同時使用を識別する能力を備える容量性タッチ装置が、スタイン（Ｓｔｅｉｎ）らによって米国特許第５，３６５，４６１号に開示されている。この装置は、ペッパージュニア（Ｐｅｐｐｅｒ，Ｊｒ．）に交付された米国特許第４，３７１，７４６号、同第４，２９３，７３４号、同第４，１９８，５３９号、および同第４，０７１，６９１号の限定的な容量性開示の改良である。各タッチによってタッチスクリーンを通して流れる電流が結合され、測定結果が２つのタッチ位置の平均を示すので、これらの容量性装置は２つの同時の人間のタッチの座標を測定する能力を欠く。既知のタッチ装置およびそれらの部品の欠点に取り組むタッチ装置は、当該技術分野における重要な進歩であるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の車両タッチスクリーン装置は、ドライバ位置および乗客位置から接近可能なタッチセンサと、前記ドライバ位置と関連して第１信号で駆動される第１接触点と、前記乗客位置と関連して第２信号で駆動される第２接触点と、前記タッチセンサの前記第１信号または第２信号の検出に基づき、前記タッチセンサにタッチする前記ドライバ位置における利用者を、前記タッチセンサにタッチする前記乗客位置における利用者から識別するよう構成されたプロセッサと、を備えることを特徴とする。
【０００５】
本発明の車両タッチ入力装置の制御方法は、ドライバ位置および乗客位置から接近可能なタッチセンサを設けるステップと、前記ドライバ位置と関連して第１信号で駆動される第１利用者接触点を駆動し、前記乗客位置と関連して第２信号で駆動される第２利用者接触点を駆動するステップと、前記ドライバ位置における利用者によるタッチ入力を前記乗客位置における利用者によるタッチ入力から識別するように、タッチ入力により転送される第１信号または第２信号の存在を検出するステップと、車両の状態に基づいて、前記ドライバ位置における利用者からのタッチ入力を不能にするステップと、車両の状態に無関係に、前記乗客位置における利用者からのタッチ入力を可能にするステップと、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の上述の概要は、本発明の各開示される実施形態またはそれぞれの実施を説明するのが目的ではない。図および続く詳細な説明がこれらの実施形態をさらに具体的に例示する。
【０００７】
本発明は、添付図面（そこでは、同じ数字がいくつかの図を通じて同じ部品を表わす）と組み合わせて本発明の種々の実施形態についての次の詳細な説明を考慮すると、さらに完全に理解される。
【０００８】
本発明は種々の変更態様に代替の形で適用できるので、それらの詳細が図面中の例によって示され、詳細に説明されるであろう。また一方、その意図は説明される特定の実施形態に本発明を限定することではないことを理解すべきである。それどころか、その意図は、本発明の精神および範囲に含まれる全ての変更態様、等価物、および代替を包含することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は一般に、選択的タッチソースを備えるタッチスクリーンまたはタッチディジタイザに適用できる。本発明は詳しくは、タッチセンサおよび利用者接触点を有するタッチ装置に関し、そしてそこで装置は利用者接触点およびタッチセンサへのタッチの両方からの情報を利用して、タッチセンサへのタッチの位置を決定する。本発明は、タッチセンサおよび利用者接触点の両方がタッチされる容量性タッチ装置で使用するのに特に適しており、これはタッチ装置の性能を付加的に向上させる。本発明はまた、例えば、１人以上のプレイヤーによってプレイされるように設計された電子ゲーム装置での使用に特に適しており、そしてそこでゲームをプレイする過程で、プレイヤーはタッチ入力を作用させて、ゲームにおいて反応を生成できる。
【００１０】
タッチ装置において、利用者によって加えられるタッチの位置が通常、装置へのタッチ入力によって発生する個々の信号を測定し、信号または信号の比を比較して、タッチの位置を計算することによって決定される。そのときのタッチデータは、例えば、特定の動作または命令と関連がある。正確に較正されたタッチ装置を前程にし、タッチの計算された位置は、報告されるタッチの位置として特定の動作または命令に関して使用されるように、実際のタッチの位置に十分に近くすべきである。「十分に近い」と見なすものは、タッチ装置の分解能によってある程度決定される。本明細書に使用されるように、タッチの位置を報告することは、計算されたタッチの位置が適切な方法でタッチ装置によって、例えばアプリケーションソフトウェアによって使用されて、利用者入力命令を決定することを意味する。報告はタッチ装置プロセッサから中央演算処理装置（ＣＰＵ）への通信を含むかもしれないし、またはさらに統合された装置において、計算されてアプリケーションの意図するように適切に使用されるタッチ位置データを簡単に伴うことができる。
【００１１】
タッチセンサまたは接触点への「タッチ」が実際の物理的タッチを含むか、または近接タッチとして規定され、後者では利用者または物体が十分近くに位置付けられて、信号を発生する場合、タッチ信号がタッチセンサまたは接触点で発生する。
【００１２】
本明細書で使用されるように、タッチセンサへのタッチの位置を決定するために使用される、接触点およびタッチセンサに関する「情報」は、いくつかの識別特性を含み、任意の適当な測定可能または検出可能なパラメータ、量、またはプロパティを含む。例えば、「情報」は「タッチ」からタッチセンサまたは接触点へのタッチ信号の振幅、周波数、または位相を含む。「情報」はまたタッチダウンおよびタッチセンサまたは接触点からのリフトオフのタイミング、または「タッチ」がタッチ装置の所与の機能に関してタッチスクリーンまたは接触面の活動または非活動領域で起きるかどうかに関する。基本的に、「情報」は任意の「タッチ」が特定のタッチセンサまたは接触点に対して行われたかどうかを含む。
【００１３】
さて図１の概略図を参照するに、本発明のタッチ装置１０の一例がタッチセンサ１２、接触点１４、プロセッサ１６、および電源１８を含む。これらの要素を結ぶ線が、例えば電線を通しての要素間の通信を表す。タッチセンサ１２は、赤外タッチセンサ、加圧タッチセンサ（すなわち、タッチの力に因る曲げ、歪み、および／または変位を測定することによってタッチの位置を決定するもの）、抵抗タッチセンサ、表面弾性波（ＳＡＷ）タッチセンサ、または容量性タッチセンサなどである。タッチセンサは透明であって、画像との相互作用を可能にするか、またはそれはタッチパッドおよびディジタイザの場合のように不透明である。容量性タッチ装置は、典型的には透明なインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）または錫アンチモン酸化物（ＴＡＯ）をガラス基板上に施すことによって形作られる、導電性表面を有するタッチセンサ１２を含む。次いで導電性表面は典型的には誘電体材料で上塗りされる。タッチセンサ１２は、別の方法では、以下に図３〜９を参照して説明される電流感知容量性装置の代替として、スルーガラス個別ボタンで使用されるような、複数電極近距離電界イメージング（ＮＦＩ）容量性装置またはＸ−Ｙアレイとして構成される。
【００１４】
接触点１４は典型的には利用者によるタッチによって作動されるように構成される。接触点１４は、タッチセンサ、近接センサ、あるいはタッチ装置でタッチ信号を発生するために入力または他の手段を受取る、他の装置または物体である。接触点１４は、機能が利用者に明らかである物体の形をとるか、あるいは利用者にあまり見えない、および／またはタッチセンサ装置においてその機能に関してあまり明らかでない形をとる。接触点１４は典型的にはタッチ装置に電気的に接続され、タッチ装置内でタッチセンサ１２から分離した場所に位置付けられる。接触点１４およびタッチセンサ１２が物理的に分離している場合、各接触点およびタッチセンサによって発生するタッチ信号を識別することは容易である。これらの部品の物理的分離はまた、マルチユーザゲームのような、本発明のいくつかの応用にとって有利である。
【００１５】
接触点１４およびタッチセンサ１２を互いに分離した場所に位置付ける工程の例は、接触点を１つの筐体内に位置付け、かつタッチセンサを別個の筐体内に位置付ける工程を含む。この配列において、接触点およびタッチセンサは互いに、かつタッチ装置に、例えばワイヤーまたはコードで電気的にさらに接続される。第２例において、接触点１４およびタッチセンサ１２は同じ筐体内に各々位置付けられるが、それらが同じ基板を共用しない方法で互いに物理的に分離される。この第２例においても、接触点およびタッチセンサはまた互いに、かつタッチ装置に電気的に接続される。
【００１６】
接触点１４は、代替実施形態において、タッチセンサ１２と同じ表面、スクリーン、導電性面などに位置付けられる。この代替実施形態によれば、接触点１４は、タッチセンサ１２上の位置でのタッチ入力に因って装置に応答を発生することが目的で、永続的または一時的に非活動状態であるタッチセンサ１２上に位置するであるだろうが、接触点に固有のタッチ信号を生成するだろう。結果として、接触点１４およびタッチセンサ１２は同じ表面またはスクリーン上に両方とも位置するにもかかわらず、接触点１４からのタッチ信号がタッチセンサ１２からのタッチ信号と識別されうる。従って、接触点の領域からの情報が、タッチセンサの活動領域へのタッチの位置を決定するために、および／または報告されるタッチによってシステム命令を決定するために使用される。例えば、接触点領域をタッチすることは、タッチセンサをタッチすることによって発生するタッチ信号の「強調」を与え、そのため装置に関する限界信号（例えば、装置の所与の機能に必要である）が得られるか、または装置がタッチセンサへのタッチの位置をより正確に決定するように、装置の信号対雑音比が増大される。この代替実施形態においてタッチセンサ１２および接触点１４へのタッチを識別する一手段は、タッチダウン事象またはタッチセンサおよび接触点からのリフトオフ事象のどちらかが、別々にタイミングをとることを必要とするだろう。結果として、装置はどのタッチ信号が最初に発生したかを決定して、それらのタッチの各々の概略位置（例えば、タッチセンサのわきに設定される「活動」領域の内側または外側）を決定し、タッチ装置の目的を達成するために、タッチセンサまたは接触点のどちらかからのタッチ信号を、装置で発生する全タッチ信号から差し引くことが可能である。
【００１７】
タッチ装置１０はまた、タッチセンサ１２および接触点１４に電気的に接続されるプロセッサ１６を含む。プロセッサ１６はタッチセンサ１２および接触点１４から情報を集める。プロセッサ１６は、信号の一致、信号の振幅、生成される信号のタイミング、ならびにタッチセンサ１２および接触点１４に関する他の情報を識別することが可能である。次いでプロセッサ１６は集められた情報を処理し、例えばタッチ装置に関する命令または特定の動作のような出力を生成する。
【００１８】
タッチ装置１０はまた電力を装置へ供給する電源１８を含む。電源１８は典型的には電圧源であり、これからの出力は、タッチ装置の要請と関連するレベルである。
【００１９】
本発明の別の実施形態において、タッチ装置１００が、図２の概略図に示すように、タッチセンサ１１２、第１接触点１１４、第２接触点１１５、プロセッサ１１６、および電源１１８を含む。タッチセンサ１１２はタッチ信号を発生するタッチを受け取るように構成される。タッチセンサ１１２は、力、赤外、抵抗性、表面弾性波、または容量性タッチ装置技術に関するタッチセンサのような、種々のタッチセンサのうちの一つである。接触点１１４および１１５は、タッチ装置でタッチ信号を発生するタッチによって作動される。接触点１１４および１１５は典型的にはタッチ装置１００に電気的に接続され、装置はこれらの接触点へのタッチを識別することが可能である。タッチ装置１００はまた、タッチセンサ１１２および接触点１１４と１１５から情報を集めるプロセッサ１１６を含む。通常は、接触点１１４および１１５の少なくとも１つまたは両方も作動されるまで、タッチセンサ１１２へのタッチの位置を決定することができない。プロセッサ１１６は、タッチセンサ１１２および接触点１１４と１１５から情報を識別し、それの振幅を測定し、それの順序を決定する。装置はまた、各利用者をそれぞれの接触点を通して一意的に操作させることによって、利用者Ａによる接触点１１４へのタッチと利用者Ｂによる接触点１１５へのタッチを識別することが可能である。タッチ装置１００は、タッチセンサ１１２および／または接触点１１４と１１５を電圧源のような電力で「駆動」する、電源１１８によって電力を供給される。
【００２０】
容量性タッチ装置２００が図３の概略図で示される。タッチ装置２００は、タッチセンサ２１２、プロセッサ２１６、電源２１８、タッチセンサ２１２上の導電性面２１３、電極２２０、増幅器２２２、および増幅器をタッチセンサ２１２に接続するワイヤー２２４を含む。タッチ装置２００はまた、タッチセンサ２１２からの電流２２６を測定する電流測定装置２２８、電圧２２７、利用者とタッチセンサ２１２との間の容量２３０、接地２３２、利用者によるボディインピーダンス２３４、ボディ・接地間インピーダンス２３６、アース２３８、装置インピーダンス２４０、および中央演算処理装置（ＣＰＵ）２４２を含む。タッチ装置２００のいくつかの部品を含む近似の回路図が図４として示される。
【００２１】
通常は、電極２２０は導電性面２１３に結合され、それに電気的に接続される。電極２２０は２つの目的を果たす。第１に、電極は導電性面を増幅器２２２にワイヤー２２４を通して接続し、第２に、電極は、導電性面に流入する電流を直線的に直交する流れで分布させるパターンで、導電性面２１３の縁の周りに配置される。容量性センサの電極パターンにおける構成が、両方ともペッパージュニア（Ｐｅｐｐｅｒ，Ｊｒ．）に交付された米国特許第４，１９８，５３９号および同第４，３７１，７４６号に開示されるように、当業者に知られている。
【００２２】
装置２００はまた、時間的に変化する信号ｖ（ｔ）を生成する電源２１８を含む。この信号は、正弦波、矩形波、または任意の時間的に変化する電圧である。増幅器２２２は導電性面２１３のすみの各々への信号をワイヤー２２４を通して駆動する。電圧ｖ（ｔ）は増幅器２２２の各々の出力から駆動され、それでタッチセンサ２１２の全面が一様な電圧になる。電流測定装置２２８は増幅器出力を通して流れる電流２２６を測定する。導電性面２１３が例えば指によってタッチされる場合、容量性接触が形作られ、コンデンサ２３０によって表示される。電流が接地２３２から増幅器２２２、導電性面２１３、タッチコンデンサ２３０を通して、そしてアース２３８から装置インピーダンス２４０を通して流れて局部接地２３２へ戻る。装置２２８によって測定される電流はディジタル形式に変換され、プロセッサ２１６は、タッチセンサ２１２へのタッチによって発生する電流２２６の比を用いて、タッチセンサ２１２へのタッチの位置を計算する。プロセッサ２１６はさらなる処理のために位置情報をＣＰＵ２４２へ送る。
【００２３】
タッチ装置２００が接地された壁コンセントに直接に接続される場合、インピーダンス２４０はゼロに近くなる。タッチ装置２００が、絶縁プラスチックケース付きの電池式装置のような小さい装置内にある場合、インピーダンス２４０は非常に大きく、これは電流を制限するであろう。この状況における制限された電流はまたタッチ装置２００の性能および感度を制限する。
【００２４】
容量性タッチ装置の一実施形態が、図５の概略図に示し、かつ図１に関して概ね説明したタッチ装置３００である。容量性タッチ装置３００は、タッチセンサ３１２、接触点３１４、プロセッサ３１６、電源３１８、タッチセンサ３１２の導電性面３１３、およびタッチセンサ３１２に電気的に結合される電極３２０を含む。タッチ装置３００はまた、増幅器３２２、増幅器３２２をタッチセンサ３１２に接続するワイヤー３２４、装置電流３２６、電源３１８からの電圧３２７、電流測定装置３２８、タッチ容量３３０、局部接地３３２、ボディインピーダンス３３４、ボディ・接地間インピーダンス３３６、アース３３８、装置インピーダンス３４０、およびＣＰＵ３４２を含む。タッチ装置３００はさらに、タッチセンサスイッチ３４４、接触点スイッチ３４６、接触点３１４用の増幅器３４８、電流検出器３５０、信号調整器３５２、接触点電圧３５４、接触点電流３５６、および接触点容量３５８を含む、先行技術と異なるいくつかの特徴を含む。スイッチ３４４と３４６およびタッチセンサ３１４は、タッチ装置２００がただ１つのモードでしか機能できないのに対して、タッチ装置３００がいくつかのモードで機能することを可能にする。第１モードで、タッチ装置３００は先行技術の容量性タッチ装置２００と同じ方法で機能する。また一方、代替の利用者選択可能モードで、タッチ装置３００は先行技術のタッチ装置に見られる欠点の多くを解決することが可能である。タッチ装置３００はまたタッチパッド３１４を駆動する増幅器３４８を含み、接触点３１４からの出力電流３５６が電流測定装置３５０によって測定される。
【００２５】
上に説明したように、タッチセンサ３１２または接触点３１４への「タッチ」は、本出願を通じて述べるように、利用者の指、または利用者によって保持される別の物体によるような、実際の物理的タッチを含むか、あるいはタッチセンサまたは接触点を実際に物理的にタッチしないで回路内でタッチ信号を生成する、「近接」タッチとして規定される。接触点３１４は、プロセッサ３１６によって処理される「タッチ」信号を生成するために利用者の接触または近接によって「作動」される、ボタン、マウス、ジョイステック、グローブ、スイッチ、または他の装置として設計される。
【００２６】
表１が図５のタッチ装置３００のいくつかの可能な動作モードを示す。動作モード１〜３が、スイッチ３４２および３４４の状態、電圧３２７と３５４の関係、電流検出器３２８および３５０の感度、ならびにプロセッサ３１６およびＣＰＵ３４２によって実行されるアルゴリズムに依存する。代替実施形態において、動作モードは、電圧３２７および３５４の周波数または位相、ならびに電流検出器３２８および３５０の周波数または位相感度に依存する。位相を利用するタッチ装置が本明細書の残りを通じて説明されるであろう。
【００２７】
【表１】
2006117242.tif 000003
【００２８】
タッチ装置３００の第１モード（モード１）において、タッチセンサ３１２への任意のタッチが検出され、位置付けられ、タッチセンサ３１２もまたタッチされているか、またはセンサ３１２からのタッチ信号が発生した場合にだけ、接触点３１４へのタッチが検出される。電源３１８からの時間的に変化する電圧３２７が、利得が１である増幅器３２２に接続されるように、スイッチ３４４は閉じられる。導電性面３１３へのタッチが、電流３２６がタッチセンサ３１２、面３１３にタッチする利用者のボディによるタッチ容量３３０、ボディインピーダンス３３４、ボディ・接地間インピーダンス３３６、アース３３８、装置インピーダンス３４０、局部接地３３２を通して流れて増幅器３２２へ戻るようにするように、タッチセンサ３１２は時間的に変化する電圧３２７で駆動される。タッチセンサ電流３２６および接触点電流３５６は、電流測定装置３２８および３５０によってそれぞれに測定される。
【００２９】
プロセッサ３１６は電流測定装置３２８および３５０から情報を収集し、電流３２６の比に基づいてタッチセンサ３１２へのタッチ位置を計算する。電流測定３２６および３５６が、接触点３１４およびタッチセンサ３１２へのタッチを検出するために使用される。電流測定３２６および３５６はまた、プロセッサ３１６によって、タッチセンサ３１２および接触点３１４へのタッチの順序、それらのタッチの持続期間、それらのタッチの振幅、およびタッチ装置３００を使用する利用者にとってタッチ装置３００への命令を起動するか、または与えるために有用となり得る、他の情報を決定するために使用される。装置はまた、タッチダウンまたはリフトオフの時刻を決定するために、タッチセンサ３１２および接触点３１４からの信号の位置を連続して測定するように構成される。この構成において、接触点３１４によって発生する信号がタッチセンサ３１２の信号と異なるか、または識別可能である限りは、接触点３１４をタッチセンサ３１２と同じセンサ上に含むことが可能である。
【００３０】
タッチ装置３００はまた、電圧３２７の一定の波形を維持しながら、電圧３５４の電圧３２７に対する相対的関係を調整する移相器または周波数偏移器３５２を含む。一般的に、電圧３５４の位相が、タッチセンサ３１２と接触点３１４との間の正味の電圧を最大にするためにある量だけ、例えば１８０°だけ、電圧３２７と識別できるように設定される。表１は本発明による典型的な位相設定における種々の位相変移の例を含む。信号調整器３５２はまた電圧３５４の電圧３２７に対する相対的振幅も変化する。増幅器３２２および３４８は典型的には無視できる位相変移または周波数偏移を有する。電流測定装置３２８および３５０は、電流３２６および３５６の位相を検出するために同期復調器を組み入れるなど、種々の方法で電流測定を実施する。
【００３１】
装置３２８および３５０の検出位相が別個に調整可能である。モード１において、装置３２８の検出位相が典型的には、ソース（タッチセンサ３１２）から接地（接地３３２）への容量結合電流を検出するように設定される。タッチ電流が大部分は容量結合され、典型的には電圧３２７から６０°〜８０°だけ変移される。インピーダンス３３６および３４０が大部分は抵抗である場合、位相差がわずか３０°でありうる。本開示の例示のために、多数の９０°位相変移が使用されるであろう。モード１の好ましい実施形態において、装置３５０の検出位相が［電圧３２７＋２７０°］に設定される。装置３５０はタッチセンサ３１２から接触点３１４へ流れる容量結合電流を検出する。周波数感知回路を実施する代替実施形態において、電圧周波数の大きさにおける種々の標準増分が、タッチセンサ３１２および接触面３１４によって発生する信号を識別するために使用される。
【００３２】
タッチ装置３００の第２モード（モード２）において、接触点３１４へのタッチが検出され、このときタッチセンサ３１２へのタッチが検出される。電圧３５４が増幅器３４８を通して接触点３１４へ送られるように、スイッチ３４６がこのモードで閉じられる。増幅器３２２が電圧３２７によって電力を供給されず、それによりタッチセンサ３１２の時間的に変化する信号がゼロであることを可能にするように、スイッチ３４４が開かれる。結果として、接触点３１４へタッチしなければタッチセンサ３１２へのタッチはいかなる測定可能な信号も生じないし、いかなるタッチも装置３００によって検出されない。位相または電圧が電圧３２７の位相または電圧と区別されるように、信号調整器３５２が電圧３５４の電圧位相または電圧周波数を変更する。位相感知回路において、電流測定装置３２２の位相が９０°に設定されることが好ましい。
【００３３】
接触点３１４がタッチされる場合、電流３５６が局部接地３３２から増幅器３４８、接触点３１４、タッチ容量３５８、および利用者のボディインピーダンス３３４を通して流れる。電流３５６はボディインピーダンス３３４を通過後に２つの分かれた経路を進む。利用者が接触点３１４だけをタッチする場合、電流３４０が、利用者のボディ・接地間インピーダンス３３６を通ってアース３３８へ流れ、装置インピーダンス３４０を通って局部接地３３２へ戻る。接触点３１４へのタッチによって生じる電流３５６が電流測定装置３５０によって測定される。この測定は、電流３５６の変化に基づいて接触点３１４へのタッチを検出するように構成される、プロセッサ３１６に伝えられる。プロセッサ３１６はこの電流変化をＣＰＵ３４２へ伝え、ＣＰＵ３４２はこの情報を用いて、プログラムの変化を始動し、ディスプレイ上の画像を変化させるか、またはタッチ装置３００の適切な使用および機能に関して要求し得る他の命令を与える。例えば、接触点３１４へのタッチが、タッチ装置３００の一利用者が、例えばビデオゲームシナリオにおいて、ビデオゲームをいつでもプレイできることを指示する。それに応じて、ＣＰＵ３４２はディスプレイ上のインディケータを赤から緑へ変更して、利用者はすぐに参加できることを表示する。
【００３４】
利用者が接触点３１４およびタッチセンサ３１２を同時にタッチする場合、またはタッチが重なる場合、電流３４０の一部もまた利用者のボディから、タッチ容量３３０を通ってタッチセンサ３１２へ流れる。電流３４０は、タッチセンサ３１２へのタッチ位置に基づいて増幅器３２２へ分散され、次いで局部接地３３２へ流れて戻る。電流３４０が増幅器３２２を通過するとき、それは電流測定装置３２８によって測定されるであろうし、続いてこの測定はプロセッサ３１６に伝えられるであろう。これにより、タッチセンサ３１２へのタッチが検出されることが可能であり、それでその測定したタッチの位置が、利用者が接触点３１４およびタッチセンサ３１２を同時にタッチしている場合に限り、検出されることが可能である。また一方、接触点３１４およびタッチセンサ３１２をタッチすることによって与えられる電流の戻りのための経路が、タッチセンサ３１２を通って送られる電流を増大させることが留意される。従って、装置における「雑音」の量が一定を維持しつつ、より多量の電流がプロセッサ３１４に送られる信号の量を増大させる。結果として、電流測定および結果として起る位置測定の信号対雑音比が増大する。
【００３５】
タッチ装置の第３モード（モード３）において、タッチセンサ３１２および接触点３１４は、好ましくはスイッチ３４４および３４６を閉じることによって、電圧信号で両方とも駆動される。タッチセンサ３１２へのタッチ単独が、接触点３１４単独へのタッチと同様に、検出され、測定される。信号調整器３５２は電圧３５４の位相または周波数を電圧３２７と区別できるように調整する。位相感知タッチ装置の場合に、電圧３５４は電圧３２７と１８０°だけ位相がずれていることが好ましい。
【００３６】
利用者が同時にタッチするか、または接触点３１４に近接している場合、モード３の利点は、タッチセンサ３１２上のタッチ信号に関する改善された信号対雑音比である。信号対雑音比は少なくとも２つの方法で影響を受ける。第１に、タッチセンサ３１２にタッチしている間に接触点３１４にタッチすることは、図６の概略回路図に示すように、タッチ電流に関する局部接地経路を与える。第２に、タッチ容量３３０から、利用者のボディインピーダンス３３４を通ってアース３３８へ、かつ装置インピーダンス３４０を通って局部接地３３２へ流れるタッチ電流に加えて、電流はまたセンサ容量３３０から、利用者のボディインピーダンス３３４を通って、接触点容量３５８、増幅器３４８を通って、局部接地３３２へ流れる。従って、より大きい信号がタッチセンサ３１２に与えられ、タッチセンサ３１２の感度が強化される。利用者が接触点３１４およびタッチセンサ３１２の両方にタッチして、アース３３８がバイパスされる場合、電圧３５４が接触点３１４および利用者を通ってタッチセンサ３１２へ送られる場合、または装置３００に及ぼすこれらの作用の組合せで、タッチセンサ３１２の感度はある程度強化される。接地されない電池式装置の場合のように、装置インピーダンス３４０が大きくて、電流３４０の大部分を装置接地３３２へ戻すよりもタッチセンサ３１２を通過させる場合に、これは特に当てはまる。
【００３７】
図２に示す本発明のタッチ装置の代替実施形態が、図７に示すタッチ装置４００のさらに詳細な概略図によって、さらに詳細に説明される。タッチ装置４００は、図５のタッチ装置と同じ特徴および機能の多くで動作する容量性タッチ装置である。同じ特徴が同じ参照番号で表わされる。図５の特徴に加えて、タッチ装置４００は、追加の接触点４１５、増幅器４６０、電流測定装置４６２、接触点タッチ容量４６４、信号変更器４６６、接触点スイッチ４６８、接触点電流４７０、および接触点電圧４７２をさらに含む。図７のタッチ装置のいくつかの部品を含む近似回路図が図８に示される。
【００３８】
タッチ装置４００は、先行技術の装置で見られる技術制限を克服する、いくつかの利用者が選択できるモードのどれででも動作する。タッチ装置４００の容量性タッチ装置に関する詳細のいくつかが表２に提示される。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
タッチ装置４００の第１モード（モード１）において、タッチ装置４００は、タッチ装置２００のような先行技術の容量性タッチスクリーンと同じ方法で動作する。このモードによって、スイッチ４４４が閉じられ、スイッチ４４６および４６８が開かれる。結果として、タッチセンサ４１２がタッチによって作動され、プロセッサ４１６が、タッチセンサ４１２へのタッチの位置を決定することが可能である（さらなる詳細についてはタッチ装置３００のモード１参照）。
【００４１】
タッチ装置４００の第２モード（モード２）において、タッチ装置３００のモード２と同様に、スイッチ４４６は閉じられ、スイッチ４４４および４６８が開かれる。利用者が接触点４１４を同時にタッチしているか、または時間的に重なってタッチする場合に限り、接触点４１５またはタッチセンサ４１２へのタッチが検出されうる。電圧４５４が増幅器４４８を通って接触点４１４へ送られるように、スイッチ４４６は閉じられる。増幅器４２２および４６０がＤＣ電圧を有し、タッチセンサ４１２および接触点４１５は時間的に変化する信号を有しないように、スイッチ４４４および４６８は開かれる。結果として、接触点４１４をタッチしていない間のタッチセンサ４１２または接触点４１５へのタッチが、少しの測定できる信号も生じないし、タッチセンサ４１２へのいかなるタッチも検出されない。電圧４５４が電圧４２７および４６４と識別できるように、信号変更器４５２が電圧４５４の位相または周波数を変更する。位相感知タッチ装置の場合に、電流測定装置４２８および４６２の位相が、電流測定装置４５０の位相から１８０°に設定されることが好ましい。
【００４２】
タッチ装置４００の利用者が接触点４１５および４１４ならびにタッチセンサ４１２を同時にタッチする場合、電流４５６の一部が利用者のボディから、タッチ容量４３０を通ってタッチセンサ４１２、増幅器４２２へ流れて局部接地４３２へ戻るか、または電流４５６は接触点４１５のタッチ容量４６４、増幅器４６０を通って流れて局部接地４３２へ戻る。電流４５６が増幅器４２２または４６０のどちらかを通って流れるとき、それは電流測定装置４２８または４６２によって測定されるであろうし、この測定はプロセッサ４１６に伝えられるであろう。従って、利用者が接触点４１４を同時にタッチしている場合に限り、タッチセンサ４１２または接触点４１５へのタッチが検出され、測定される。接触点４１４およびタッチセンサ４１２または接触点４１５をタッチすることによって与えられる電流の戻り経路が、測定される電流を通常増大させ、これにより電流測定およびプロセッサによって収集される結果として生じる信号の信号対雑音比を増大させるであろうことが留意される。インピーダンス４４０が大きい場合に、これは特にあてはまる。
【００４３】
モード２と類似である、タッチ装置４００の第３モード（モード３）において、接触点４１５はスイッチ４６８を閉じることによって作動されるか、または作動できるようにされる。利用者が接触点４１５を同時にタッチしている場合に限り、接触点４１４またはタッチセンサ４１２へのタッチが検出され、測定されうる。さらに、接触点４１５へのタッチは、接触点４１４またはタッチセンサ４１２へタッチすることと関係なしに検出されうる。モード３において、増幅器２２２および４４８、従ってタッチセンサ４１２および接触点４１４がＤＣ信号を有するように、スイッチ４４４および４４６は開かれる。結果として、接触点４１５をタッチしていない間のタッチセンサ４１２または接触点４１４単独へのタッチは、少しの測定できる信号も生じないし、いかなるタッチも検出されない。スイッチ４６８が閉じられる場合、電圧４６４は増幅器４６０を通って接触点４１５へ伝えられ、電流４７０が電流測定装置４６２によって測定される。
【００４４】
タッチ装置４００の一実施形態において、プロセッサ４１６がモード２と３の間を急速に移るか、または切り換わるようにプログラムされる場合、２人の利用者がタッチ装置を同時に使用できる。第１利用者が接触点４１４を連続してタッチし、第２利用者が接触点４１５を連続してタッチする場合、タッチセンサ４１２で各利用者によって発生される信号が互いに識別できるので、タッチセンサ４１２をタッチする各利用者のタッチ座標が測定されうる。この実施形態によって、プロセッサ４１６はスイッチ４４４、４４６、および４６８をモード２に先ず設定して、接触点４１４を電圧４５４に等しい信号で作動する。第１利用者の存在が、利用者による容量性接触４５８に起因する、接触点４１４を通る電流の変化によって検出される。第１利用者がタッチセンサ４１２をタッチする場合、電圧４５４の増幅器４４８を経由しての接触点４１４への接続によって、電流４５６が第１利用者のボディを通ってタッチセンサ４１２へ流れる。第１利用者の位置が、電極４２０を通る電流の分布、電流測定装置４２８、および増幅器４２２から測定される。第２利用者がこの間にタッチセンサ４１２をタッチしている場合、第１利用者のボディからの電流がごくわずかな電圧をタッチセンサ４１２の表面に発生するので、第２利用者のボディの容量性結合が、第１利用者からタッチセンサ４１２へ流れる電流４５６にごくわずかな影響を及ぼすであろう。第１利用者の位置を測定後、プロセッサ４１６はモード２からモード３へ移るか、または切り換わり、これにより接触点４１４を非作動化し、接触点４１５を電圧信号４６４で作動する。第２利用者の存在が、第２利用者による容量性接触に起因する、接触点４１５を通る電流の変化によって検出される。第２利用者がタッチセンサ４１２をタッチする場合、電圧４６４の増幅器４６０を経由しての接触点４１５への接続によって、電流４７０が第２利用者のボディを通ってタッチセンサ４１２へ流れる。第２利用者によるタッチセンサ４１２へのタッチが、タッチセンサ４１２における電流の分布から測定される。モード２からモード３へ、かつモード３からモード２へ移るか、または切り換わることによって、第１および第２利用者の位置の両方を測定することが、高速で、例えば１モード当たり５ミリ秒で繰り返されうる。これは、タッチダウンおよびリフトオフが人間の基準では速い状況においてさえも、同時検出の認識を引き起こすであろう。この実施形態が２つの接触点４１４および４１５を備える有用な２人使用装置を示すのに対し、それは、より多くの接触点およびそれらの関連回路の追加によって、２人より多い利用者に容易に拡張可能である。
【００４５】
上述の順次マルチユーザ装置に加えて、１つの接触点から別の接触点へ流れる電流が固有の状態の指示として使用されうる。例えば、２人の利用者が、２人が競争するビデオゲームのような、所与の応用においてそれらのそれぞれの接触点にタッチしており、第１利用者が第２利用者をタッチする場合、電流は１つの接触点から、第１利用者のボディ、第２利用者のボディを通って、第２利用者の接触点へ流れるであろう。上の例の任意の所与の点において、他の接触点が少しの電圧も無くて非活動状態であり、少しの電流も流れないのに対して、そのパッドに関連する利用者がタッチスクリーンにタッチする場合、１つの接触点が電流を供給しうるように、それに電圧が加えられる。所与のパッドに関する電流が非活動のパッドで検出される場合、それは、２人の利用者が互いにタッチしている指示である。これは、「妨害」または「反則」標識としてゲームまたは他の応用で使用されうる。
【００４６】
本発明の応用の別の例は自動車のナビゲーション装置に関する。自動車のナビゲーション装置は、モード２および３の原理を用いるタッチスクリーンを有する。自動車の製造業者が、装置インタフェースがボタンおよびダイアルだけで非常に複雑なナビゲーション装置に対して、タッチスクリーン付きのビデオディスプレイを使用し始めた。ナビゲーション装置はまた車両を勢い良く運転しながら使用するのには複雑過ぎる。１つの解決策は、自動車が動いている間、運転者のタッチがナビゲーション装置を通して現れるのを無効にし、乗客がナビゲーション装置をいつでも使用することを可能にすることである。任意の乗客、または前部座席の１つに座っている乗客だけがナビゲーション装置を使用することを可能にすることもまた望ましい。１人以上の乗客のタッチがナビゲーション装置を通して現れるのを無効にすることが、接触点または類似のセンサを車両の座席の１つ以上に埋め込むことによって達成される。利用者が、座席に座るか、または座席に近接することによって、タッチ信号を接触点で生成する場合、タッチ装置は装置のプログラム設定によって反応して、その利用者によるタッチがナビゲーション装置を通して現れるのを可能または無効にするであろう。
【００４７】
モード２および３と類似である、タッチ装置４００の第４モード（モード４）において、接触点４１４および４１５の両方が、スイッチ４４６および４６８を閉じることによって作動されることが好ましい。利用者が接触点４１４または４１５およびタッチセンサ４１２を同時にタッチしているか、または作動した場合に限り、タッチセンサ４１２へのタッチが検出され、測定されうる。さらに、接触点４１４または４１５へのタッチは、タッチセンサ４１２へタッチすることに関係なく検出されうる。モード４において、増幅器４２２およびタッチセンサ４１２はＤＣ電圧信号をそれらの出力で有し、かつ少しの信号もタッチセンサ４１２へのタッチによって発生されないように、スイッチ４４４は開かれる。接触点４１４および４１５は増幅器４４８および４６０によって時間的に変化する信号で駆動されるように、スイッチ４４６および４６８は閉じられる。接触点４１４へのタッチが、接触点４１４の電圧４５４を利用者のボディインピーダンス４３４へタッチ容量４５８を通して結合させて、電流４５６が、電流測定装置４５０、接触点４１４、結合容量４５８、利用者のボディインピーダンス４３４、ボディ・接地間インピーダンス４３６、装置インピーダンス４４０、局部接地４３２、および増幅器４２２を通って流れ、タッチセンサ４１２へ戻るようにさせるであろう。プロセッサ４１６は電流４５６の変化を測定し、電流の変化が被定義閾値より大きいか、または規定の信号必要条件を満足するかどうかを決定する。被定義必要条件が満足される場合、接触点４１４へのタッチが登録され、プロセッサ４１６からＣＰＵ４４２に伝えられる。
【００４８】
モード４は、電流測定回路４２８が２つの別個の位相または周波数、例えば９０°離れた位相を測定する位相感知または周波数感知復調器を各々使用するという点で、タッチ装置４００の他のモードと重要な差を有する。また、位相感知復調器４２８が、接触点４１４または４１５およびタッチセンサ４１２をタッチする利用者から生じる電流を検出するように、信号変更器４５２および４６６が、別個の位相または周波数、例えば９０°離れた位相で電圧４５４および４６４を発生するように設定される。これらの位相または周波数の設定の場合、電流測定装置４２８は、接触点４１４または４１５へのタッチの同時検出、およびタッチセンサ４１２へのタッチの位置測定を行うことが可能である。
【００４９】
タッチ装置４００の第５モード（モード５）において、タッチセンサ４１２および接触点４１４と４１５は、時間的に変化する電圧信号で、好ましくはスイッチ４４４、４４６、および４６８を閉じることによって全て駆動される。タッチセンサ４１２へのタッチ単独が、接触点４１４または４１５単独へのタッチと同様に、検出され、測定される。信号変更器４５２および４６６は、電圧４５４および４６４の位相または周波数を相互に、かつ電圧４２７と識別できるように、例えば、電圧４２７との位相のずれが１８０°、かつ相互の位相のずれが９０°であるように調整する。
【００５０】
利用者が接触点４１４または４１５を同時にタッチする場合、モード５の利点は、タッチセンサ４１２で発生するタッチ信号に関する、改善された信号対雑音比である。信号対雑音比は少なくとも２つの方法で影響を受ける。第１に、タッチセンサ４１２にタッチしている間に接触点４１４または４１５にタッチすることは、（図８の概略回路図に示すように、）タッチ電流に関する局部接地経路を与え、第２に、タッチ容量４３０から、利用者のボディインピーダンス４３４を通って、アース４３８、装置インピーダンス４４０、ボディ・接地間インピーダンス４３６、および局部接地４３２へ流れるタッチ電流に加えて、電流はまたタッチ容量４３０から、利用者のボディインピーダンス４３４、接触点タッチ容量４５８または４６４、増幅器４４８または４６０を通って、局部接地４３２へ流れる。
【００５１】
別の実施形態は、接触点がセンサに隣接しているにもかかわらず分かれている場合である。一例は、図９に示すように、上面が導電性材料で覆われる単一基板５９０上に構成される、タッチセンサ５１２ならびに導電性接触点４１４および４１５を含むタッチ装置５００である。シルバーフリットまたは導電性インクのような、導電性材料の線形化パターン５９２が、タッチセンサ５１２の縁の周りに印刷される。ワイヤー５２４および電極５２０が、タッチセンサ５１２の４つの隅でパターン５９２に接続する。図７に示す増幅器４２２のような駆動増幅器が、タッチセンサ５１２の導電性面５１３に電力を供給するために使用される。接触点５１４および５１５は、導電性電極５９４および５９６に接続されるワイヤー５８０および５８１を通して、図７の増幅器４４８および４６０のような駆動増幅器に接続する。接触点５１４および５１５ならびにタッチセンサ５１２は、分離ライン５９８および５９９によって互いに電気的に分離される。分離ライン５９８および５９９は、基板５９０の表面上の導電性材料を選択的にエッチングすることによって、またはレーザー切断のような他の方法によって形成される。
【００５２】
タッチ装置４００のような、容量性タッチ装置の別の実施形態において、第２タッチセンサが接触点４１４および４１５のうちの１つまたは両方を置換する。この実施形態において、この装置は装置３００と同じまたは類似のモードで動作させられる。また一方、第２またはさらに追加のタッチセンサが、それらの追加のタッチセンサの各々へのタッチを測定し、決定するために、関連する電流測定装置４２８と共に、増幅器４２２および電極４２０のような多数の増幅器および電極を各々必要とするだろう。タッチ装置の追加のタッチセンサは各種用途に応じて、例えば、追加のタッチセンサ上のタッチの位置が右または左のマウスボタン作動を伝えるか、または追加のタッチセンサ上の滑るタッチがマウススクロールの同じまたは類似の機能を実行する、装置を動作させるために使用される「マウス」を置換するために使用される。最初のタッチセンサ、追加のタッチセンサ、あるいは両方またはどちらかのタッチセンサが、これらのタッチセンサが作動される場合か、または追加の接触点もまた同時に作動される場合だけ、機能するように、そのようなタッチ装置は構成される。
【００５３】
接触点は導電性面を有するか、または容量性タッチセンサでは一般的な方法であるように、誘電体によって直接的タッチから絶縁される、導電性または抵抗性の材料から成る。接触点を「タッチ」するために、容量性接触が利用者または物体と接触点の導電性材料との間に、物理的タッチによってか、あるいは近接タッチによって、形成されることだけが必要である。フォーマイカのような表面薄板の下に導電性箔パッドを入れることによって、接触点をテーブル中へ導入することは、例えば容量性タッチ装置において可能であろう。利用者が箔パッド上のテーブルの上または近くに腕を置く場合、通常は、利用者の検出のために、かつ無視できないほどの電流をタッチセンサまたは接触点に注入するために、利用者に容量結合される十分な信号があるであろう。代替として、接触点は、（自動車のナビゲーション装置に関して上述した）自動車座席のような座席の布の中または下に配置される、箔シートまたは導電性メッシュスクリーンで形成される。別の例示的応用において、接触点は、ハンドヘルド・パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）の筐体にはめ込まれる、箔シートまたは導電性板で形成される。ＰＤＡのようなハンドヘルド装置は電池接地以外に接地されないので、高インピーダンスを有する容量性タッチ回路を形成する。従って、別個のタッチパッド（埋め込まれた導電性材料）を通してＰＤＡのタッチ面に電力を供給することが、特に接触点が別個に電力を供給される場合、装置インピーダンスを小さくする。本発明のこの実施形態の利点は、タッチセンサが接触点または追加のタッチセンサを同時にタッチすることによって電力を供給される場合、たとえ１人の利用者しか関係していなくても、同時タッチによって与えられる追加の電流源が装置の感度を改善することである。
【００５４】
利用者の存在を感知するのに加えて、タッチセンサへのタッチが選択的に可能である。また、接触点が誘電体によって利用者から絶縁される、自動車座席またはテーブルのような応用において、タッチ電流が最大になるように、接触点を最高の可能な電圧で駆動することが有利である。タッチセンサドライバーが低い電圧を使用する場合には、接触点は高い電圧で駆動され、また、逆の場合も同様である。
【００５５】
上述のタッチ装置に関する電気的パラメータの典型的な大きさは、例としてタッチ装置４００の特徴を用いると、電圧４２７について、１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚにおいて約１〜３０Ｖｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ、電圧４５４について、１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚにおいて約１〜３０Ｖｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ、電圧４６４について、１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚにおいて１〜３０Ｖｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ、タッチ容量４３０について、約１００〜２０００ｐｆ、およびボディ・接地間インピーダンス４３６について、利用者が接地４３８と直接電気的に接触する場合、典型的には約１００Ωより小さい抵抗を有する約５０〜２０００ｐｆである。ボディインピーダンス４３４は典型的には約２０〜３００ｋΩの範囲にある。タッチセンサ４１２は、タッチセンサの任意の２つの隅の間に約５０〜５００ｋΩの表面抵抗を有する、約３００〜３０００Ω／□（オーム／スクエア）の表面抵抗を有する。増幅器４２２、４４８、および４６０の出力インピーダンスは約０．５〜１００Ωである。装置インピーダンス４４０は、分離したタッチ装置について約１〜１０，０００ｐｆである。装置インピーダンス４４０は、タッチ装置が接地と電気的に接続される場合、０．００１Ωより小さい抵抗を有する。
【００５６】
本発明の多くの実施形態が、コンピュータ関連ゲームの分野でいくつかの実用性がある。例えば、タッチパッドが、ゲームユーザの座席、アームレスト、ジョイステック、マウスなどに一体化されるか、あるいはゲーム機、またはゲームに関連する他の付属品に別個に取り付けられるか、または一体化される、ボタンまたは一連のボタンを押すことによって作動される。コンピュータゲームはアナログタッチディジタイザおよび少なくとも１つのタッチパッドを利用し、そしてそこでパッドの作動が、利用者はプレイする準備ができているか、またはタイムアウトすることを望んでいることを指示する。上述のような「反則」検出付きのコンピュータゲームは、プレイヤーが互いにタッチしているか、または利用者がタッチセンサを特定の順序で交代でタッチするようなゲームルールに違反する動作を実行している時に表示することを含む。
【００５７】
ゲームに適用されるとき、本発明は、１つの手が接触点との接触を維持する必要があるので、利用者がもう１つの手だけでゲームをプレイすることを必要とする。この特徴は、ゲーム中にタッチセンサをタッチしている手の数を低減するのに役立ち、従って、例えばタッチセンサが可視スクリーンと一体化される場合、タッチセンサを見る妨げを低減するだろう。本発明はまた、タッチセンサが接触点の作動に因ってタッチするのに利用できる時間の量と比較して、利用者がタッチセンサをタッチしている時間の量を測定するために使用される。この特徴は腕前の表示、または使用時間に課金するコンピュータゲームにおいて支払金額を決定する方法にし得る。本発明はまた、利用者が「プレイ中」であるか、さもなければ接触点を同時にタッチすることによりタッチセンサへのタッチを登録するのに利用できる、時間の量を表示するコンピュータゲームを可能にする。例えば、コンピュータゲームスクリーンの縁または背景が、利用者が「プレイ中」である場合、赤から緑へ変化し、幾人かのプレイヤーの各々が「プレイ中」である時を表示することが可能である。
【００５８】
さらにまたゲームに適用されるとき、本発明の一実施形態がチームゲームをプレイすることを可能にするように構成され、例えば、各プレイヤーが接触点を有するが、１度に１人のプレイヤーだけがアクティブ化されて、タッチセンサへのタッチを登録する。アクティブなプレイヤーがゲームの一部を終了した後に、ある場合は定められた時間に基づいて、または予告なしに不定期に、異なるプレイヤーがアクティブ化される。交代性のチームゲームにおいて、各チームが１つだけの接触点を含み、同じチームのプレイヤーが「プレイ中」に交代するとき、接触点はちょっとの間タッチされないことが必要である。任意のプレイヤーが「プレイ中」となる前に、チームの全員が同じまたは異なる接触点をタッチしているように、ゲームは構成される。
【００５９】
本発明の上記の詳細な説明を通じて、本発明の目的を実現するために種々の電圧位相および位相変化を利用することが強調された。例えば、信号変更器４５２および４６６は、電圧４５４および４６４の電圧４２７に対する相対的位相関係を調整し、電流測定装置４２８、４５０、および４６２は位相感知電流測定装置を形成する。電圧信号を識別する方法として異なる電圧位相を使用することの代替は、（全体にわたって述べたように）電圧信号周波数を使用することである。周波数がこのために使用される場合、周波数調整器が位相器を置換するだろうし、電流測定装置が位相感知電流測定でなくて周波数感知電流測定を行うだろう。
【００６０】
周波数が信号を識別するために使用される場合、複数の周波数がタッチセンサを通過することにより、タッチセンサにおいて何らかの形で電流の増加が生じることがあり得る。そのような電流増加は、技術的に一般的であるように、フィルタでタッチセンサから余分な電流を除去することによって低減されうる。
【００６１】
本発明の特定の特徴がいくつかの図面に示され、他には示されないが、これは便宜上だけのことであり、特徴は本発明に従って他の特徴のどれかまたは全てと組み合わされる。本明細書で用いられる、語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「包含する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、および「付きの（ｗｉｔｈ）」は広くかつ包括的に解釈されるべきであり、任意の物理的相互連結に限定されない。さらに、本出願で開示される任意の実施形態が、唯一の可能な実施形態として受け取られるべきではない。
【００６２】
他の実施形態が、当業者には考え付くであろうし、特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明によるタッチ装置の主要な特徴を含む概略図である。
【図２】本発明によるタッチ装置の代替実施形態の特徴を含む概略図である。
【図３】先行技術のタッチ装置の概略図である。
【図４】先行技術のタッチ装置の概略回路図である。
【図５】本発明によるタッチ装置の概略図である。
【図６】本発明による図１および５のタッチ装置の概略回路図である。
【図７】本発明による図２のタッチ装置の実施形態の詳細図である。
【図８】本発明による図２および７のタッチ装置の概略回路図である。
【図９】タッチセンサおよび接触点が同じ基板に実装される、本発明によるタッチ装置の斜視図である。
【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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