(57)【要約】  静電容量感知式ユーザインターフェースにおける複数の静電容量感知式ボタンＢ１、Ｂ２、Ｂ３の動作状態を判定する方法及び装置を開示する。静電容量感知式ボタンＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、ボタンＢ１、Ｂ２、Ｂ３に対する減衰時間サンプル５２２、５２４、５２６、５２８、５２０、５３２を、各サイクル、例えば、サイクル１及びサイクル２においてインターリーブ形式で取得するようなラウンドロビン形式でサンプリングされる。提供する目的は、初期化時の遅延を低減させ、一時的に誘発されたエラーを低減させ、ボタンに対する最新の減衰データサンプルに基づいて動作状態を得ることである。
2011507410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器において、少なくとも第１の静電容量感知式素子と第２の静電容量感知式素子とを含む複数の静電容量感知式素子の動作状態を判定する方法であって、前記第１の静電容量感知式素子は、定常状態で動作している前記第１の静電容量感知式素子の動作状態を判定するために利用する、関連した第１の定常数の減衰時間サンプルを有し、前記第２の静電容量感知式素子は、前記定常状態で動作している前記第２の静電容量感知式素子の動作状態を判定するために利用する、関連した第２の定常数の減衰時間サンプルを有する方法であって、
前記第１の静電容量感知式素子及び前記第２の静電容量感知式素子に対する第１の複数の減衰時間サンプルをインターリーブ形式で取得する工程であって、前記第１の複数の減衰時間サンプルのうち前記第１の静電容量感知式素子に対して取得した最大連続数の減衰時間サンプルは前記第１の定常数の減衰時間サンプルよりも少なく、前記第１の複数の減衰時間サンプルのうち前記第２の静電容量感知式素子に対して取得した最大連続数の減衰時間サンプルは前記第２の定常数の減衰時間サンプルよりも少ない工程と、
前記第１の複数の減衰時間サンプルのうち前記第１の静電容量感知式素子に対して取得した減衰時間サンプルを少なくとも用いて前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態を判定する工程であって、前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態は、前記電子機器の少なくとも１つの機能の動作特性に影響する工程と、を有する方法。
【請求項２】
前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態の前記判定工程は、前記第１の複数の減衰時間サンプルのうち前記第１の静電容量感知式素子に対して取得した前記減衰時間サンプルを少なくとも含めて計算される第１のエラー低減減衰時間サンプルを計算する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態の前記判定工程は、前記第１の複数の減衰時間サンプルのうち前記第１の静電容量感知式素子に対して取得した前記減衰時間サンプルの数が、前記第１の定常数の減衰時間サンプル以上になる前に行われる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態の前記判定工程は、前記第１の複数の減衰時間サンプルのうち前記第１の静電容量感知式素子に対して取得した前記減衰時間サンプルの数が、前記第１の定常数の減衰時間サンプルと少なくとも等しくなった後に行われる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
電子機器において、少なくとも第１の静電容量感知式素子と第２の静電容量感知式素子とを含む複数の静電容量感知式素子の動作状態を判定する方法であって、前記第１の静電容量感知式素子の動作状態は前記第１の静電容量感知式素子に対して取得した第１の定常数の減衰時間サンプルに基づいて判定され、前記第２の静電容量感知式素子の動作状態は前記第２の静電容量感知式素子に対して取得した第２の定常数の減衰時間サンプルに基づいて判定される方法であって、
ａ）第１のサンプリング周期において、前記第１の静電容量感知式素子に対する第１の数の減衰時間サンプル及び前記第２の静電容量感知式素子に対する第２の数の減衰時間サンプルを取得する工程であって、前記第１の数の減衰時間サンプルは前記第１の定常数の減衰時間サンプルより少なく、前記第２の数の減衰時間サンプルは前記第２の定常数の減衰時間サンプルよりも少ない工程と、
ｂ）第２のサンプリング周期において、前記第１の静電容量感知式素子に対する第３の数の減衰時間サンプル及び前記第２の静電容量感知式素子に対する第４の数の減衰時間サンプルを取得する工程であって、前記第３の数の減衰時間サンプルは前記第１の定常数の減衰時間サンプルより少なく、前記第４の数の減衰時間サンプルは前記第２の定常数の減衰時間サンプルよりも少ない工程と、
ｃ）前記第１の数の減衰時間サンプル及び前記第３の数の減衰時間サンプルにおいて取得した減衰時間サンプルに少なくとも基づいて、第１のエラー低減減衰時間サンプル値を計算する工程と、
ｄ）前記第１のエラー低減減衰時間サンプルに基づいて前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態を判定する工程であって、前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態が、前記電子機器の少なくとも１つの機能の動作特性に影響し、前記工程ｃ）及びｄ）が、前記第１の静電容量感知式素子に対して実際に取得した減衰時間サンプルの数が前記第１の定常数の減衰時間サンプルと少なくとも等しくなった後にのみ行われる工程と、を有する方法。
【請求項６】
前記第１のエラー低減減衰時間サンプルの前記計算工程は、前記第１の数の減衰時間サンプル及び前記第２の数の減衰時間サンプルにおいて取得した前記減衰時間サンプルを少なくとも計算に含めた平均化を行う工程を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の数の減衰時間サンプルは１つである請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の数の減衰時間サンプルは１つである請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記静電容量感知式素子に対して実際に取得した前記減衰時間サンプルは回転式配列において記録され、各サンプリング周期において前記回転式配列に記憶された少なくとも１つの古い減衰時間サンプルを前記第１の静電容量感知式素子に対して新しく取得した少なくとも１つの減衰時間サンプルで置換する請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記電子機器は、携帯電話であり、前記第１の静電容量感知式素子は、前記携帯電話にボタンを構成する請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記動作状態は、オン／オフ状態を表す請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
電子機器において、少なくとも第１の静電容量感知式素子と第２の静電容量感知式素子とを含む複数の容量感知式素子の動作状態を判定する方法であって、前記第１の静電容量感知式素子は、定常状態で動作している前記第１の静電容量感知式素子の動作状態を判定するために利用する、関連した第１の定常数の減衰時間サンプルを有し、前記第２の静電容量感知式素子は、前記定常状態で動作している前記第２の静電容量感知式素子の動作状態を判定するために利用する、関連した第２の定常数の減衰時間サンプルを有する方法であって、 
ａ）第１のサンプリング周期において、前記第１の静電容量感知式素子に対する第１の数の減衰時間サンプル及び前記第２の静電容量感知式素子に対する第２の数の減衰時間サンプルを取得する工程であって、前記第１の数の減衰時間サンプルは前記第１の定常数の減衰時間サンプルより少なく、前記第２の数の減衰時間サンプルは前記第２の定常数の減衰時間サンプルよりも少ない工程と、
ｂ）第２のサンプリング周期において、前記第１の静電容量感知式素子に対する第３の数の減衰時間サンプル及び前記第２の静電容量感知式素子に対する第４の数の減衰時間サンプルを取得する工程であって、前記第３の数の減衰時間サンプルは前記第１の定常数の減衰時間サンプルより少なく、前記第４の数の減衰時間サンプルは前記第２の定常数の減衰時間サンプルよりも少ない工程と、
ｃ）前記第１の数の減衰時間サンプル及び前記第３の数の減衰時間サンプルにおいて取得した減衰時間サンプルに少なくとも基づいて、第１のエラー低減減衰時間サンプル値を計算する工程と、
ｄ）前記第１のエラー低減減衰時間サンプルに基づいて前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態を判定する工程であって、前記第１の静電容量感知式素子の前記動作状態は、前記電子機器の少なくとも１つの機能の動作特性に影響する工程と、を有する方法。
【請求項１３】
前記第１のエラー低減減衰時間サンプルの前記計算工程は、前記第１の数の減衰時間サンプル及び前記第２の数の減衰時間サンプルにおいて取得した前記減衰時間サンプルを少なくとも計算に含めた平均化を行う工程を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の数の減衰時間サンプルは１つである請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の数の減衰時間サンプルは１つである請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１サイクルの追加的サンプリング周期において前記第１の静電容量感知式素子に対する減衰時間サンプルを得る工程をさらに含み、前記工程ｃ）及びｄ）は、前記第１の静電容量感知式素子に対して実際に取得した減衰時間サンプルの数が、前記第１の定常数の減衰時間サンプルと少なくとも等しくなった後にのみ行われる請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記静電容量感知式素子に対して実際に取得した前記減衰時間サンプルは、回転データ構造において記録され、各サンプリング周期において前記回転式配列に記憶された少なくとも１つの古い減衰時間サンプルを前記第１の静電容量感知式素子に対して新しく取得した少なくとも１つの減衰時間サンプルで置換する請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記電子機器は携帯電話であり、前記第１の静電容量感知式素子は前記携帯電話のボタンを実現する請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記工程ｃ）及びｄ）は、前記第１の静電容量感知式素子に対して実際に取得した減衰時間サンプルの数が前記第１の定常数の減衰時間サンプルと等しくなる前にも行われる請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記動作状態がオン／オフ状態を表す請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器において使用される静電容量感知式ユーザインターフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、オーディオ／ビデオプレーヤ、エレベータなどの様々な電子機器及び電気機械で、静電容量感知式ユーザインターフェースを利用するスイッチが利用されてきた。これらのスイッチは、単純なＯＮ／ＯＦＦ状態の機能を含む様々な機能を実行可能である。可動部品がないため、静電容量感知式ユーザフェースを利用するスイッチは、一般的に、ドーム型スイッチや機械的スイッチなどの他のスイッチよりも高い耐久性及び異物に対する耐性を持つ。
【０００３】
スイッチを実現するための静電容量感知式ユーザインターフェースは、図１Ａ―Ｂを参照して述べるように、例えば、静電容量感知式ボタン、キー又はスイッチなどの一組の静電容量感知式素子を含んでもよい。図１Ａは、静電容量感知式ボタン１００、以下「ボタン１００」、の上面概略図であり、図１Ｂは、ボタン１００の断面図である。
【０００４】
ボタン１００は、通常いずれも銅などの導電材料から成るアノード／センサー１０２及びカソード／グランド１０４を含んでよい。アノード１０２は、信号源（例えば、電圧又は電流源）と連結されてよく、導電トレース１１２（図１Ｂに示す）を介して信号源により充電されてよい。カソード１０４は、アノード１０２とカソード１０４の間に間隙１０６が存在するように配置されてよい。このようにして、アノード１０２及びカソード１０４は、容量性素子を構成する。
【０００５】
また、ボタン１００は、アノード１０２及びカソード１０４を支持するための基板１１０も含んでよい。基板１１０の代表的なものにはフレックス回路基板があり、Ｅ．Ｉ．デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、ｗｗｗ．ｄｕｐｏｎｔ．ｃｏｍ、から入手可能なカプトン（Ｒ）などのポリイミドから形成されたものでよい。また、ボタン１００は、機械的、環境的、及び／又は、静電気放電（ＥＳＤ）保護をボタン１００に提供するカバー又はレンズ１０８を含んでもよい。
【０００６】
通常人間の指は、ボタン１００の周辺や間隙１０６中の空気よりも高い電導率を有する。そのため、指がボタン１００の近傍にある場合、例えば、レンズ１０８に触れることで、アノード１０２とカソード１０４の間の静電容量が増加することがある。人間の指の存在による静電容量の増加を適正に検知することにより、図１Ａ及び１Ｂの静電容量感知式インターフェースを用いたスイッチを実現しうる。
【０００７】
図１Ａ及び１Ｂに関して、単一のボタン１００についてのみ述べると、静電容量感知式ユーザインターフェースは、ボタン１００と同じ様な、電子又は電子機械的機器の一組の機能を起動させる（及び停止させる）ための静電容量感知式ボタンをいくつ含んでもよいことが理解されるべきである。
【０００８】
さらに詳しく説明するために、図２Ａは、代表的な静電容量感知式ユーザインターフェースシステム２００、以下「ユーザインターフェース２００」、の状態判定回路例の概略図を示す。ユーザインターフェース２００は、説明上、静電容量感知式ユーザインターフェースの単一のボタンである静電容量感知式ボタン２０２を含んでもよい。ユーザの指がユーザインターフェース２００の近傍にある時に発生する静電容量効果を示す、別のキャパシタ２３４も示されている。
【０００９】
ユーザインターフェース２００は、ドライバ２１２、コンパレータ２０８、ＡＮＤゲート２２０、タイマ２１８（又はカウンタ２１８）、及びプロセッサ／コントローラ２１６から成る状態判定ロジックをさらに含んでもよい。一般的に状態判定ロジックは、プリチャージフェーズと放電フェーズの２つのフェーズにおいて動作する。これらの２つのフェーズ（すなわち、プリチャージフェーズと放電フェーズ）を図２Ｂに示す。状態判定ロジックは、プリチャージフェーズにてキャパシタを充電し、放電フェーズにキャパシタのプレートにおける電圧がどれ程の速度で減衰するかを監視する。状態判定ロジックは、キャパシタのプレート電圧の減衰速度から、ユーザの指がキャパシタに関連付けられたスイッチの近くに存在する（又は不在である）かどうかを判定する。ここで、図２Ａの状態判定ロジックの動作を、図２Ａの例に示される状態判定回路の様々なノード（例えば、ノード２２２）において取得する図２Ｂの信号に関連させて述べる。
【００１０】
一般的に、ドライバ２１２は、電圧又は電流源（説明を簡潔にするために図示せず）から供給電圧ＶＤＤを受け取るように接続される。プリチャージフェーズの開始時に、ＤＩＲ信号２３０は（図２ＢのＤＩＲ信号のローからハイへの遷移２５０によって分かるように）高く設定されている。ＤＩＲ信号２３０がハイである限り、ドライバ２１２は、キャパシタ２０２を充電するためにノード２２２に対して供給電圧ＶＤＤを提供する。図２Ｂにおいては、ＤＩＲ信号２３０のハイ状態を参照符号２９２で示す。プリチャージフェーズ（図２ＢにおいてハイのＤＩＲ信号によって特徴付けられる）にノード２２２に対して供給電圧ＶＤＤを供給するドライバ２１２によって、ノード２２２の電圧が、電圧レベル２９４（すなわち、ＶＤＤ以下のある電圧レベル）に向かって時間と共に上昇することが示されている。これはキャパシタ２０２が、ＤＩＲ信号２３０がハイの間に充電されている事実を反映している。このプリチャージ期間に、カウンタ回路２１８のカウンタが０に設定され、続く放電期間でのカウントに備える。
【００１１】
図２ＢにおけるＤＩＲ信号２３０のハイからローへの遷移端２５６によって分かるように、ある時点において、プロセッサがＤＩＲ信号２３０を停止する。ＤＩＲ信号２３０を停止することで、放電フェーズが始まり、カウンタ２１８が作動し、後述するようにカウントを開始する。
【００１２】
ＤＩＲ信号２３０を停止すると、ドライバ２１２は、図２Ａのノード２２２に対してＶＤＤを供給しない。そして、キャパシタ２０２に連結され、ＤＩＲ信号２３０が停止される前に充電済みのノード２２２は、抵抗器２３２を介して放電を開始する。この放電により、ノード２２２の電圧レベルが（図２Ｂにおける信号Ｖ２２２の下降勾配２５８によって分かるように）徐々に減衰する。
【００１３】
ノード２２２はコンパレータ２０８に入力されており、ノード２２２の電圧（Ｖ２２２）は閾値電圧ＶＴＨと比較される。コンパレータ２０８の出力は、ノード２２２における電圧（Ｖ２２２）が閾値電圧ＶＴＨを超えている間高くなる。一方、コンパレータ２０８の出力は、ノード２２２における電圧（Ｖ２２２）が閾値電圧ＶＴＨを下回って減衰すると低くなる。一般的に、任意のボタンの閾値電圧ＶＴＨは、例えば、構成要素の大きさ、構造の細部及び任意のボタンに採用した特殊な材料などの要素によって決まる。
【００１４】
図２Ａ及び２Ｂの例において、コンパレータ２０８は、放電フェーズにおいてのみ比較結果を出力するように構成され、図２Ｂに示すコンパレータ出力２２４信号を出力する。この構成において、コンパレータ２０８の出力は、放電フェーズの開始時である（ＤＩＲ信号２３０の立ち下がりエッジ２５６と一致する）端部２６０において高くなり、ノード２２２における電圧（Ｖ２２２）が閾値電圧値ＶＴＨを下回るまで高い状態にある。ノード２２２における電圧２２２（Ｖ２２２）が（図２ＢのＶ２２２信号において参照番号２６２で示すように）閾値ＶＴＨを下回ると、コンパレータ出力２２４は、エッジ２６４において低くなる。
【００１５】
なお、図２Ａの回路図に関して、コンパレータ２０８の出力２２４は、ＡＮＤゲート２２０に入力される。ＡＮＤゲート２２０は、コンパレータ出力２２４及び周期的クロック信号２３６の両方がハイである場合に、ハイであるＡＮＤ出力２３８が生成されるように動作する。この状態は、図２Ｂにおける周期的クロック信号２３６のハイの部分２７０、２７２、２７４、２７６、２７８、及び２８０において発生する。これは、この間、コンパレータ出力２２４もハイであるためである。図２Ｂに示された、得られたＡＮＤ出力２３８の信号には、時間コンパレータ出力２２４もハイである期間の、２３６の６つのクロック周期２７０―２８０に一致する６つのフェーズ２８０−２９０が示されている。カウンタ２１８は放電フェーズの開始時にイネーブル信号２４０により作動され、カウントを始める。カウンタ２１８はこれらの６つのパルス２８０―２９０をカウントし、ノード２２２における電圧（Ｖ２２２）の充電された値から閾値電圧ＶＴＨまでの減衰にかかる減衰時間を２３６の期間から導き出す。２３６の期間がおよそ１０ｍｓの場合、６つのパルスは、例えば、６０ｍｓとなる。従って、減衰時間サンプルは、６０ｍｓである。
【００１６】
他の構成では、プリチャージフェーズにノード２２２における電圧（Ｖ２２２）が閾値電圧ＶＴＨを超えたことに合わせてハイの値を出力するコンパレータ２０８を有してもよい。この構成（図２Ｂには示さず）では、例えばＡＮＤゲートが、放電フェーズ開始前（すなわち、コンパレータ２０８の出力がハイになるとすぐ）にパルスを出力する可能性がある。しかしながら、カウンタ２１８は、放電フェーズが開始されなければカウントを始めないので、６つのパルス２８０―２９０だけがカウントされるが、減衰時間の値に関する限りは、同じ結果が得られる。
【００１７】
なお、図２Ａには１つのキャパシタ２０２しか示してないが、複数の静電容量感知式スイッチを実現する複数のキャパシタを備えてもよい。適切な多重化回路及びセレクタ信号（プロセッサ２１６によって制御されてもよい）を用いて、個々のキャパシタについて減衰時間を調査してもよい。
【００１８】
以上において、静電容量感知式インターフェース（例えば、図２Ａ及び２Ｂのキャパシタ２０２）の近傍にあるユーザの指の静電容量効果については述べていない。この静電容量効果は、並列キャパシタ２３４によって図２Ａにおいてモデル化され、以下に図２Ｃを参照して述べる。
【００１９】
図２Ｃは、任意のボタンのオン／オフ状態を判定するための減衰時間サンプルの使用を図示する。曲線部２５２は、ユーザの指がない場合の、ノード２２２への供給電圧ＶＤＤが停止された後のノード２２２における電圧Ｖの減衰（図２Ａを参照）を表しうる。一方、曲線部２５４は、ユーザの指が静電容量感知式インターフェースの近傍にある場合の、ノード２２２への供給電圧ＶＤＤが停止された後のノード２２２における電圧Ｖの減衰を表しうる。
【００２０】
ユーザの指があるとボタンの静電容量は増加する傾向にあるため、ノード２２２における電圧Ｖは、放電フェーズにおいてその充電済みの値（上述したようにプリチャージフェーズで充電済みである）から閾値の電圧値ＶＴＨまで減衰する時間が長くかかる可能性がある。従って、図２Ｃの例において説明したように、指が存在する場合の減衰時間ｔｐは、指が存在しない場合の減衰時間ｔａよりも長い。ボタンについて測定された減衰時間サンプルを、閾値特徴時間ｔＴＨと比較することで、ユーザの指が静電容量感知式ボタンの近傍にあるかないかが検知可能である。
【００２１】
一般的に、閾値電圧ＶＴＨと同様、閾値の特徴的時間ｔＴＨをボタン毎に予め決定しておいてもよい。任意のボタンに対する閾値の特徴的時間ｔＴＨは、例えば、構成要素の大きさ、構造の細部及びその任意のボタンに採用した特殊な材料などの要素によって決まる。減衰時間サンプルが、ｔＴＨよりも大きいと、ボタンはユーザによって起動されたと見なされ、ボタンに関連付けられた機能が起動する（例えば、オン状態）。減衰時間サンプルがｔＴＨよりも小さければ、ボタンはユーザによって起動されていないと見なされる。従って、そのボタンと関連付けられた機能は起動しない（例えば、オフ状態）。
【００２２】
しかしながら、一般的に知られているように、静電容量感知式ユーザインターフェースの動作環境においては、様々な周囲のノイズ及び／又は一時的なノイズが存在する可能性がある。例えば、携帯電話のラジオ周波数（ＲＦ）回路又は典型的な家庭やオフィス、工場環境での６０ＨｚのＡＣ線間電圧によってノイズが発生する可能性がある。
【００２３】
ボタンのオン／オフ状態の判定に、単一の減衰時間サンプルを利用する場合、ランダムな一時的ノイズ（例えば、近くにある無線周波数（ＲＦ）回路又は６０Ｈｚの線間電圧など）が、オン／オフ状態の判定の精度に大きな影響を及ぼす可能性がある。これは、一時的ノイズの存在が、任意のボタンの静電容量値を瞬間的に増加させる可能性があるためである。ボタンが一時的ノイズの影響を受けている間に、そのボタンに対する減衰時間サンプルが測定された場合、結果として得たオン／オフ状態の判定は、間違っている可能性がある。例えば、オン／オフ状態判定ロジックが、一時的ノイズによる減衰時間サンプルにおける増加を、「ユーザの指がある」として誤って解釈したり、ユーザの指は、そのスイッチの静電容量感知式ボタン付近には存在していないとしても、ユーザがスイッチを起動したと見なしてしまったりする可能性がある。
【００２４】
一時的ノイズのエラー誘発効果を改善するために、オン／オフ状態の判定が成される前に、１つのボタンに対して連続的に採取された複数の減衰時間サンプルを、統計的に処理（例えば、平均化）する。図２Ｂに関して、ＤＩＲ信号２３０を静電容量感知式ボタン毎に複数回オン／オフして、当該ボタンに対する複数の減衰時間測定値（各減衰時間測定値は複数のパルスから成る）を生成してもよい。図２Ａに関して、ボタンのオン／オフ状態を判定するために、複数の減衰時間サンプルをカウンタ２１８から受け取り、プロセッサ／コントローラ２１６によって平均化しもよい。
【００２５】
一時的ノイズが、複数の減衰時間サンプル測定値に影響を及ぼすほど長く続くことは考えにくいので、状態判定プロセスにおけるエラーを誘発する一時的な影響は、ボタンのオン／オフ状態を判定する前に単にボタン毎に複数の減衰時間サンプルを取ることで減少させることができる。一方、人間の指は比較的ゆっくりと動くので、複数の減衰時間の測定値における長い減衰時間の検知は、ユーザの指があることを示す可能性が高い。
【００２６】
詳細に説明するために、仮想の静電容量感知式ボタンに対する、６つの仮想的な連続減衰時間サンプルを、図２Ａのキャパシタ２０２に対して得たものと仮定する。減衰時間のサンプル値は、１０マイクロ秒、１２マイクロ秒、１４マイクロ秒、１８４マイクロ秒、１６マイクロ秒、及び１７マイクロ秒である。この場合、長い減衰時間サンプルは１度しか起こっていないので、１８４マイクロ秒の減衰時間の増加は一時的イベントによるものである可能性が高い。この場合、プロセッサは、異常なサンプルを単に平均化してもよいし、異常なサンプルを全て無視してもよい。一方、減衰時間のサンプルが、１０マイクロ秒、１８０マイクロ秒、１９２マイクロ秒、１８８マイクロ秒、１７４マイクロ秒、１９０マイクロ秒である場合、６つの減衰時間サンプルのうち５つが長い減衰時間を示すという事実は、まず間違いなく、ユーザの指が静電容量感知式ボタンの近くにあることを示している。
【００２７】
図３は、各ボタンに対して複数の連続減衰時間サンプルを利用する静電容量感知式ボタンのオン／オフ状態を判定するための先行技術によるスキームの一例を示す。図３の例において、曲線部３０２―３０４は、複数の減衰サンプリング周期における、ボタン２０２に関連付けられた電圧減衰を表してもよい。曲線部３０６―３０８は、複数の減衰サンプル周期における、別のボタン２０４と関連付けられた電圧減衰を表し、曲線部３１０―３１２は、複数の減衰サンプリング周期における、別のボタン２０６と関連付けられた電圧減衰を表してもよい。
【００２８】
減衰時間サンプル３２２−３２４は、ボタン２０２のオン／オフ状態を判定するために連続的に取得され平均化されてもよい。そして、プロセスは、ボタン２０４及びボタン２０６に関してラウンドロビン方式で継続する。例えば、ボタン２０２のオン／オフ状態が判定されてから、ボタン２０４のオン／オフ状態を判定するために、減衰時間サンプル３２６−３２８を連続的に取得して平均化してもよい。ボタン２０４のオン／オフ状態が判定されてから、ボタン２０６のオン／オフ状態を判定するために、減衰時間サンプル３３０−３３２を連続的に取得して平均化してもよい。
【００２９】
しかしながら、静電容量感知式ボタンのオン／オフ状態を判定する先行技術による方法には、欠点がある。図３の例において説明したように、ボタン２０６のオン／オフ状態は、ボタン２０２及びボタン２０４に対する複数の減衰時間サンプルを取得するために必要な時間を含むかなりの時間が経過するまで判定できない可能性がある。よって、図２の例においては、ボタン２０６のオン／オフ状態を判定する順番が来る前に（ボタン２０２及び２０４に対する減衰時間サンプル３２２、３２４、３２６、及び３２８と関連付けられた）少なくとも４サイクルの減衰時間の判定周期が経過する。図３の例は、２つの減衰時間サンプルだけをボタン毎に測定するが、ボタン毎の減衰時間のサンプル数が大きい方（例えば、ボタン毎に６又は２０の減衰時間サンプル）が望ましければ、ボタン２０６は、そのボタンのオン／オフ状態を判定する順番が来る前に、かなりの時間待機しなければならない可能性がある。電子機器のアプリケーションにおいて、ボタンのオン／オフ状態判定の遅延が、例えば２０秒など、ある一定の時間より長い場合、その遅延を、静電容量感知式ユーザインターフェースのユーザが知覚する可能性がある。結果として、ユーザは、当該電子機器を「遅い」又は「反応しない」と認識するかも知れず、使用感に不満を持たれる可能性がある。
【００３０】
さらに、任意のボタンに対する複数の減衰時間サンプルを取得している時間とほぼ重なるノイズが存在する場合、そのノイズにより減衰時間の判定精度がかなり影響を受け、その任意のボタンに対する誤検出又は検出漏れ（又は、一般的に間違った状態判定）を起こし易くなる可能性がある。これは、オン／オフ状態の判定を行う前に複数の減衰時間サンプルを取得して平均化する場合であっても当てはまる。例えば、準周期的ノイズが、図３の例の時間ｔｒと時間ｔｘの間に集中する傾向にある場合、準周期的ノイズは、ボタン２０２に対して取得した複数の減衰時間サンプルと重なってしまい、ボタン２０２のオン／オフ状態を判定する前にボタン２０２に対して複数の減衰時間サンプルを取得し平均化したにも拘わらず、ボタン２０２に関して、誤検出を起こしてしまう可能性がある。
【発明の概要】
【００３１】
本発明は、一実施形態において、電子機器における複数の静電容量感知式素子の動作状態を判定する方法に関する。複数の静電容量感知式素子は、少なくとも第１の静電容量感知式素子と第２の静電容量感知式素子とを含む。第１の静電容量感知式素子は、定常状態で動作している前記第１の静電容量感知式素子の動作状態を判定するために利用する、関連した第１の定常数の減衰時間サンプルを有し、第２の静電容量感知式素子は、定常状態で動作している前記第２の静電容量感知式素子の動作状態を判定するために利用する、関連した第２の定常数の減衰時間サンプルを有する。
【００３２】
上記方法は、第１の静電容量感知式素子及び第２の静電容量感知式素子に対する第１の複数の減衰時間サンプルをインターリーブ形式で取得する工程であって、第１の複数の減衰時間サンプルのうち第１の静電容量感知式素子に対して取得した最大連続数の減衰時間サンプルは前記第１の定常数の減衰時間サンプルよりも少なく、第１の複数の減衰時間サンプルのうち第２の静電容量感知式素子に対して取得した最大連続数の減衰時間サンプルは前記第２の定常数の減衰時間サンプルよりも少ない工程を有する。
【００３３】
上記方法はさらに、第１の複数の減衰時間サンプルのうち第１の静電容量感知式素子に対して取得した減衰時間サンプルを少なくとも用いて第１の静電容量感知式素子の動作状態を判定する工程であって、前記第１の静電容量感知式素子の動作状態は、電子機器の少なくとも１つの機能の動作特性に影響する工程を有する。
【００３４】
上述した概要は、本明細書に開示した本発明の多くの実施形態のうちの１つのみに関し、本明細書のクレームによって定義される本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明のこれらの特徴及び他の特徴を、本発明の詳細な説明及び以下の図と関連して、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
本発明は、添付の図面において、限定的ではなく例示的に示されるものであり、図面において同様の参照符号は同様の素子に関する。
【図１】図１Ａは、静電容量感知式ボタンの上面概略図である。
【００３６】
図１Ｂは、静電容量感知式ボタンの断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、代表的な静電容量感知式ユーザインターフェースシステムの例示的状態判定回路の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａの例において図示した例示的判定回路の動作に関する例示的信号の概略図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、任意のボタンのオン／オフ状態を判定するための減衰時間サンプルの使用を図示する。
【図３】図３は、各ボタンに対する複数の連続する減衰時間サンプルを利用する静電容量感知式ボタンのオン／オフ状態を判定するための先行技術によるスキームの一例を図示する。
【図４】図４は、本発明の実施形態による、一組のボタンと関連付けられた複数の回転式配列を示す。
【図５】図５は、本発明の１つ以上の実施形態に関する、静電容量感知式素子（例えば、ボタン）の減衰時間サンプリングスキームを図示する。
【図６】図６は、本発明の１つ以上の実施形態に関する、減衰時間サンプルを平均化するためにＳ（複数、例えば３２）個の減衰時間サンプルを利用してＮ（複数、例えば３）個の静電容量感知式素子の状態を判定する方法のフローチャートを図示する。
【図７】図７は、本発明の１つ以上の実施形態に関する、２つのボタンに関連付けられた２つの回転式配列の例を図示する。
【図８】図８は、本発明の１つ以上の実施形態に関する、２つのボタンに関連付けられた２つの回転式配列の例を図示する。
【図９】図９は、本発明の一実施形態による、任意のサンプリング周期における初期化時の遅延を減少させつつオン／オフ状態を判定する工程を図示する。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による、２つのボタン１００２Ｂ及び１００４Ｂに関連付けられた２つの回転式配列の例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
ここで、添付の図面に示した、そのいくつかの実施形態を参照して、本発明を詳細に説明する。以下の説明において、本発明を完全に理解してもらうために数多くの具体的な詳細を記載する。しかしながら、当業者には、これらの具体的詳細が部分的に又は完全になくとも本発明を実行可能であることは明らかである。他の場合においては、本発明を不必要に不明瞭なものにしないために、周知の処理ステップ及び／又は構造は、詳細には述べない。
【００３８】
方法及び技術を含む様々な実施形態を以下に述べる。なお、本発明は、発明的技術の実施形態を実行するためのコンピュータで読取可能な指令が記憶されるコンピュータで読取可能な媒体を含む製品を包括してもよいことを覚えておくべきである。コンピュータで読取可能な媒体には、例えば、半導体媒体、磁気媒体、光磁気媒体、又は他の形式の、コンピュータ可読コードを記憶するためのコンピュータ可読取媒体を含んでもよい。さらに、本発明は、本発明の実施形態を実現するための装置も包含する。そのような装置には、本発明の実施形態に関する動作を実行するための専用及び／又はプログラム可能な回路を含んでもよい。そのような装置の例としては、汎用コンピュータ及び／又は適切にプログラムされた専用計算装置が挙げられ、本発明の実施形態に関する様々な動作に適したコンピュータ／計算装置や専用／プログラム可能な回路の組み合わせであってもよい。
【００３９】
本発明の実施形態は、静電容量感知式ユーザインターフェースにおける複数の静電容量感知式ボタンの動作状態（オン／オフ状態など）を判定するための改善された方法及び装置に関する。ボタンの動作状態は、電子機器の１つ以上の機能に関する動作特性（ボタンの押下により携帯電話の「音量アップ」機能を起動させたり、ダイヤルした数字を発生させたりすることなど）に影響するため、ボタンの動作状態を判定する装置及びプロセスを改善することにより、より正確でよりタイミングのよい機能の起動を提供され、ユーザ体験の改善につながる。
【００４０】
一実施形態において、静電容量感知式ボタンは、各ボタンが任意のサンプリング周期中に一度サンプリングされるようなラウンドロビン形式でサンプリングされる。全てのボタンをサンプルした後、新しいサンプリング周期が始まり、全てのボタンが、再度ラウンドロビン形式でサンプリングされる。各ボタンは、新しいサンプリング周期中に一度サンプリングされる。これらの周期は次々に起こり、複数の静電容量感知式ボタンに対するオン／オフ状態のデータサンプル（例えば、減衰時間サンプル又は充電時間サンプル）を、インターリーブ形式で更新する。以下の説明において実施形態の記載を容易にするために、減衰時間サンプルについて言及するが、１つ以上の実施形態においては、動作状態を判定するために他の形式のデータサンプルを利用してもよい。
【００４１】
本明細書において、インターリーブするとは、減衰時間サンプルを任意の１サンプリング周期中に全てのボタンについて取得することを示す。従って、任意の１サンプリング周期中に必要な減衰時間サンプル全てを連続して取得するボタンは１つもない。例えば、定常動作中における減衰時間の平均を計算するため、アルゴリズムが１２の減衰時間サンプル必要とする場合に、本発明の実施形態では、任意の１サンプリング周期中に全てのボタンが１つの減衰時間サンプルを取得するように、減衰時間のサンプリングがインターリーブされてもよい。全てのボタンは、１２周期で必要な全１２減衰時間サンプルを取得する。必要な全減衰時間サンプルが取得されると、定常状態に入り、最新の１２の減衰時間サンプルの移動ウィンドウは、平均を計算しボタンの動作状態を判定する目的で、保持される。
【００４２】
他の例として、本発明の実施形態は、任意の１サンプリング周期中に、ボタン全てが減衰時間サンプルを２つだけ取得するように減衰時間サンプリングをインターリーブしてもよい。全てのボタンは、６周期で必要な全１２減衰時間サンプルを取得する。
【００４３】
上述したように、本発明の実施形態では、任意のボタンに対する全ての定常状態の減衰時間サンプルが、他のボタンに対する減衰時間サンプルが取得されるよりも前に、連続的に取得されることがないという点で先行技術とは異なる。例えば、Ａ、Ｂ、Ｃの３つのボタンがあり、各ボタンが１２の減衰時間サンプルを必要とする場合（すなわち、減衰時間サンプルの定常数は１２）、先行技術では、ボタンＡに対する１２の減衰時間サンプルを、ボタンＢに対する減衰時間サンプルを取得する前に取得してもよい。一方、本発明の実施形態では、ボタンＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれが、周期１において１つの減衰時間サンプルを取得可能であり、周期２において、ボタンＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれが他の減衰時間サンプルを取得可能である。
【００４４】
各ボタンに対して連続して一度に全ての減衰時間サンプルを取得する代りに、複数のボタンの間で減衰時間サンプリングをインターリーブすることで、一時的なノイズの効果を複数のボタンに、より均等に分散させることができる。例えば、複数の減衰時間サンプルに影響を及ぼす一時的ノイズが存在する場合、複数のボタンの間で減衰時間のサンプリングをインターリーブすることで、ある単一のボタンが大きく影響される代りに、一時的ノイズの効果を複数のボタンに分散させることができる。上記の例を参照すると、一時的ノイズが３つの減衰時間サンプルに影響する場合、先行技術では、ボタンＡが、連続して取得した減衰時間サンプルのうちの３つにおいて一時的ノイズのエラーが発生する。一方、本発明の実施形態では、サンプルを複数のボタンの間でインターリーブすることにより、１つのサンプリング周期おける３つのボタンＡ、Ｂ、Ｃの間に一時的時間エラーを分散させることで、任意の単一のボタンの精度に大きな影響を及ぼすことを避けている。
【００４５】
一実施形態において、各ボタンの減衰時間サンプルは、値の回転式配列において記録される。新しい減衰時間サンプル（又は、更新された減衰時間サンプル）を取得して任意の回転式配列に入力した場合、最も古い減衰時間サンプル（又は、以前の減衰時間サンプル）を回転式配列から破棄するような先入れ先出し形式で減衰時間サンプルを取得する。よって、任意のボタンの回転式配列は、そのボタンに対する最新の減衰時間サンプル組を記録し、定常動作の間、定常数の最新の減衰時間サンプルを保持する。これらの最新の減衰時間サンプルは、その後、一時的ノイズの効果を改善するために統計的に処理（例えば、平均化）される。計算された減衰時間サンプルの平均は、その後、ボタンのオン／オフ状態を判定するために、当該ボタンに対する閾特徴的時間ｔＴＭと比較される。
【００４６】
一実施形態においては、平均化の計算は、回転式配列が完全に満たされるまで始まらない。つまり、静電容量感知式ユーザインターフェースは、必要定常数の減衰時間サンプルが、任意のボタンについて取得されるまで、当該任意のボタンに対するオン／オフ状態を出力しない。この手法により、減衰時間サンプルに影響する一時的なエラーがオン／オフ状態の判定に大きく影響することを確実になくすことができる。この手法のもとでは、複数のボタンに関連付けられた複数の回転式配列がラウンドロビン形式で満たされていく初期化の期間に、オン／オフ状態のデータが出力されない。閾特徴的時間ｔＴＭとの比較を容易にするために、任意のボタンに対する回転式配列が満たされてから、平均化の計算を行い、平均的時間減衰サンプル値を出力してもよい。比較の結果、その任意のボタンのオン／オフ状態が判定される。
【００４７】
ボタンＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれが、１２の要素からなる回転式配列を有する上記の例に関して、ボタンＡに対する平均の計算は、ボタンＡに関連付けられた回転式配列が１２の減衰時間サンプルで満たされた後に行ってもよい。
【００４８】
ユーザの観点から言えば、上記手法では、初期化の際にユーザの指の位置に関係なくいかなるオン／オフ状態のデータも生成されないため、結果としてその期間が遅延と知覚される可能性がある。しかしながら、そのような初期化時の遅延は１度しか起こらない。任意のボタンに対する回転式配列が、実際に取得した減衰時間サンプルで満たされてから（動作の定常状態に入った時点で）、新しい減衰時間サンプルが、回転式配列中の最も古い減衰時間サンプルと取って代わり、任意のボタンに対する回転式配列を更新し、更新された回転式配列の値を用いて平均化の計算を直ちに行ってもよい。
【００４９】
一実施形態において、減衰時間サンプルを、ボタン毎に取得しながら、平均値を計算することによって、初期化の遅延を減少させることができる。例えば、ボタンＡに対する減衰時間サンプルを７つだけ実際に取得していた場合、一実施形態においては、１２全ての減衰時間サンプルが取得されるのを待つことなく、入手可能な実際に取得済みの７つの減衰時間サンプルに基づいて平均的減衰時間の値の計算に進むことが可能である。実際に取得した減衰時間サンプルが７つだけに基づいた平均の計算は、１２の減衰時間によりもエラーを抑制する効果が減少するかもしれないが、初期化時の遅延を短くすることはできる。
【００５０】
本明細書の例では、サンプリング周期毎に各ボタンに対して減衰時間を１つだけを取得するシナリオを述べるが、任意のサンプリング周期において各ボタンに対して複数の減衰時間サンプルを取得可能である。例えば、任意のボタンに対する２つ又は３つの連続した減衰時間サンプルを、次のボタンに対して減衰時間サンプルを取得する前に取得してもよい。つまり、先行技術では、あるボタンに対する減衰時間サンプルの全てを連続して取得してから次のボタンに対する減衰時間サンプルを取得しなければならなかったが、本発明の実施形態では、１サンプリング周期中にボタン毎に要求される定常状態の減衰時間サンプルの部分集合（１、２、又はそれ以上でもよい）だけを取得すればよい。すなわち、サンプリング周期毎にボタン毎に１つの減衰時間サンプルのインターリーブに限定されない。サンプリング周期毎にボタン毎にＮ個の減衰時間サンプルを得ることができる。ここで、Ｎは、回転式配列が完全に満たされている時の平均の計算をするために利用される減衰時間サンプルの定常数よりも少ない整数である。
【００５１】
本発明の特徴及び効果は、以下の図面及び記載内容を参照することでより良く理解することができる。
【００５２】
図４は、本発明の実施形態に関する、ボタン４０２Ｂ、４０４Ｂ及び４０６Ｂとそれぞれ関連付けられた複数の回転式配列４０２Ａ、４０４Ａ及び４０６Ａを示す。配列は、ボタンに対する減衰時間サンプルを記憶するため利用されるデータ構造の一例に過ぎないが、図４に示したコンセプトは、本発明の実施形態に関するいくつかポイントを理解するのに役立つ。
【００５３】
図４の例において、エラーを低減する目的のために８つの減衰時間サンプルを利用しているものと仮定する。各ボタンに対して、８つの減衰時間サンプルを処理してエラー減減衰時間サンプルを生成する。例えば、１つ以上の減衰時間サンプルに影響を及ぼす一時的な状態の存在のために起こる可能性のあるエラーを低減するために、８つの減衰時間サンプルを平均化してもよい。
【００５４】
図４に見られるように、回転式配列４０２Ａ、４０４Ａ、及び４０６Ａのそれぞれは、８つの配列構成要素を有し、各配列構成要素は、減衰時間サンプルを記憶するために利用されている。図４の例において、回転式配列４０２Ａ、４０４Ａ、及び４０６Ａのそれぞれは、システムの初期化以降（各回転式配列において４箇所の影の部分によって示される）４つの減衰時間サンプルを取得している。なお、本発明の実施形態は、先行技術とは異なり、（ボタン４０２Ｂと関連付けられた）回転式配列４０２Ａが減衰時間サンプルで満たされるのを待って、他のボタンに対する減衰時間サンプルを取得するわけではないことに留意すべきである。また、複数のボタンに対する減衰時間サンプル（ボタン４０２Ｂ、４０４Ｂ、及び４０６Ｂに対する連続した減衰時間サンプル４１０、４１２、及び４１４など）を、周期的に起こる各周期のうち、任意のサンプル周期４１６中に取得するように、減衰時間サンプルの取得はインターリーブされる。次の周期においては、例えば、あと３つの減衰時間サンプルを３つのボタンに対して取得する等である。
【００５５】
図５は、本発明の１つ以上の実施形態に関する、静電容量感知式素子（例えばボタン）の減衰時間サンプリングスキームを図示する。１つ以上の実施形態において、プロセッサ／コントローラは、複数のボタンに対する減衰時間サンプリングをインターリーブしてもよい。システムノイズの効果が、特定のボタン又はいくつかのボタンに集中することを防止するために、複数のボタンに関連付けられた減衰時間サンプルを、任意のサンプリング周期において周期的に取得してもよい。１つ以上の実施形態において、ノイズの効果をさらに低減させるために減衰時間サンプルを取得するシークエンスを無作為に行ってもよい。
【００５６】
図５の例において説明したように、曲線５０２と５０８は、第１のボタンＢ１に関連付けられた電圧減衰を表してもよく、曲線５０４と５１０は、第２のボタンＢ１に関連付けられ、曲線５０６と５１２は、第３のボタンＢ３に関連付けられていてもよい。従って、減衰時間サンプル５２２、５２４、及び５２６は、それぞれ、第１のボタン、第２のボタン、及び第３のボタンと関連付けられてもよく、周期１又は第１のサンプリング周期の間に順次取得される。さらに、減衰時間サンプル５２８、５３０、及び５３２は、それぞれ、第１のボタン、第２のボタン、及び第３のボタンと関連付けられてもよく、周期２又は第２のサンプリング周期の間に順次取得される。
【００５７】
説明したように、減衰時間サンプルは、特定のボタンに関連付けられた電圧が、ボタンプリチャージ状態（例えば、供給電圧ＶＤＤの電圧レベル程度）から閾値電圧ＶＴＨまで減衰する時間を表してもよい。１つ以上の実施形態において、減衰時間サンプルは、特定のボタンに関連付けられた電圧が初期レベルから閾値まで増加する時間を表してもよい。
【００５８】
図５の例から理解できるように、３つのボタンに対する減衰時間サンプルは、周期的かつインターリーブ形式で取得する。１つ以上の実施形態において、減衰時間サンプルは、上述したように無作為のシークエンスで取得してもよい。ボタンに対する最新の減衰時間サンプルが最も古い減衰時間サンプルに取って代わる周期が、無限に続いてもよい。
【００５９】
図５の例から理解できるように、時間ｔｒと時間ｔ１の間に一時的ノイズが起こったとしても、減衰時間サンプリングにおける一時的ノイズの効果は、任意の単一のボタンに大きな影響を与える代りに、３つのボタンで分散可能である。
【００６０】
図６は、本発明の１つ以上の実施形態に関する、減衰時間サンプルの平均化にＳ（複数、例えば３２）個の減衰時間サンプルを利用してＮ（複数、例えば３）個の静電容量感知式素子の状態を判定する方法のフローチャートを図示する。この方法は、図２Ａの例において示したユーザインターフェース２００と同様の構成を含むユーザインターフェースシステムにおいて利用可能である。
【００６１】
図６の例において、ボタンに対する必要な減衰時間サンプルが全て取得されるまでオン／オフ状態のデータを出力しないと仮定する。よって、Ｓ＝３２（つまり、減衰時間サンプルの平均化のために３２個の減衰時間サンプルがボタン毎に要求される）場合、そのボタンに対するオン／オフ状態のデータは、少なくとも３２個の減衰時間サンプル×感知すべきボタンの数の取得に相当する期間後でなければ出力されない。本明細書における後段では、必要な減衰時間サンプルの部分集合だけしか入手でない場合でも、ボタンに対するオン／オフ状態のデータが生成される、他のスキームについて述べる。
【００６２】
図６の方法は、ユーザインターフェースシステムのプロセッサ／コントローラが、減衰時間サンプルの数を、例えばＳと設定するステップ６０２からスタートする。上述したように、サンプリング周期のサイクル数Ｓは、一時的ノイズの影響を低減するために減衰時間サンプルの平均化のために利用される減衰時間サンプルの数を表す。
【００６３】
この例では、１つのサンプリング周期においてボタン毎に減衰時間サンプルを１つ取得すると仮定する。よって、ボタンに対する必要な減衰時間サンプルの全ての取得に、Ｓサイクルの周期が必要となる。例えば、減衰時間サンプルの平均化に、ボタン１に対して３２の減衰時間サンプルが必要で、１サンプリング周期において１つの減衰時間サンプルが取得される場合、ボタン１が、必要な３２の減衰時間サンプルの全てを取得するには、３２サイクルのサンプリング周期が必要となる。
【００６４】
サンプリング周期を記録するために、カウンタｃを利用してもよい。ステップ６０２において、プロセッサ／コントローラは、第１の周期を実行する際、周期カウンタ「ｃ」を０と設定してもよい。
【００６５】
ステップ６０６―６１０において、ユーザインターフェースシステムは、１サンプリング周期中にタイマ／カウンタを利用して、各ボタンに対する減衰時間サンプルを１つ取得してもよい。
【００６６】
１サンプリング周期において（例えば、周期０又は第１のサイクリング周期）１つの減衰時間サンプルが、ボタン毎に取得される。例えば、ステップ６０６において、タイマ／カウンタは、ボタン０、すなわち、第１のボタンに対する減衰時間サンプルｔ（０、ｃ）をカウンタ「ｃ」が記録するサンプリング周期において取得してもよい。ステップ６０８において、タイマ／カウンタは、ボタン１、すなわち、第２のボタンに対する減衰時間サンプルｔ（１、ｃ）をカウンタ「ｃ」が記録するサンプリング周期において取得してもよい。ステップ６１０において、タイマ／カウンタは、ボタンＮ−１、すなわち、最後のボタン（例えば、ボタン２又は第３のボタン）に対する減衰時間サンプルｔ（Ｎ−１、ｃ）をカウンタ「ｃ」が記録するサンプリング周期において取得してもよい。従って、ステップ６０４―６１０が行われると、インターリーブ形式で、全てのボタンが１つの減衰時間サンプルを取得することになる。
【００６７】
ステップ６１２において、プロセッサ／コントローラは、次のサンプリング周期の準備としてサンプル／サイクルカウンタのｓを１だけ増加させる。
【００６８】
ステップ６１４において、プロセッサ／コントローラは、全てのサンプリング周期が完了したかどうかを判定してもよい。完了していなければ、次の周期においてボタン毎に別の減衰時間サンプルを取得するために、制御をステップ６０４に戻してもよい。全てのサンプリング周期が完了した場合は、制御をステップ６１６に移行させてもよい。
【００６９】
ステップ６１６において、プロセッサ／コントローラは、ボタン０からＮ−１にそれぞれ関連付けられたエラー低減減衰時間サンプルｔｍ（０）からｔｍ（Ｎ−１）の組を取得するために、取得した減衰時間サンプル、すなわち、減衰時間サンプルｔ（０、０）からｔ（Ｎ−１、Ｓ−１）を全て処理してもよい。１つ以上の実施形態において、各ボタンに対するエラー低減減衰時間サンプルを取得するために、ステップ６１６は、各ボタンに対する減衰時間サンプルを平均化することにより行われてもよい。処理により、１つ以上の減衰時間サンプルに影響を及ぼす可能性のある一時的ノイズなどのエラーの効果が低減される。
【００７０】
ステップ６１８において、プロセッサ／コントローラは、全てのボタン０からＮ−１までのオン／オフ状態を判定するために、ステップ６１６で得られたエラー低減減衰時間サンプルｔｍ（０）からｔｍ（Ｎ−１）を利用してもよい。例えば、任意のボタンのエラー低減減衰時間サンプルを、そのボタンの状態を「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」のどちらと見なすべきか判定するために、閾値時間ｔＴＨと比較してもよい。
【００７１】
一実施形態においては、あるボタンに対する全ての必要な減衰時間サンプルを取得した時に、ステップ６１６及び６１８をそのボタンについて行ってもよい。つまり、オン／オフ状態の判定が行われる前に、全てのボタンが必要な減衰時間サンプルを取得するのを待つ必要がない。
【００７２】
一実施形態に関して、図６で、減衰時間サンプルに対するインターリーブの一例を示しているが、場合によっては、別の方法がより現実的及び／又は望ましいことがある。図６では、入手可能な減衰時間サンプルがないシステムの初期化から、必要な減衰時間サンプルの全てが任意のボタンに対して取得されるまで、そのボタンに対するオン／オフ状態を（ステップ６１８において）判定しない。よって、Ｓ＝３２（つまり、減衰時間サンプルの平均化のために、３２個の減衰時間サンプルがボタン毎に要求される）かつ、１サンプリング周期においてボタン毎に１つの減衰時間サンプルを取得する場合、システムの初期化から、そのボタンに対するオン／オフ状態を判定するまでに３２サイクルのサンプリング周期が必要となる。
【００７３】
この状態を、２つのボタン７０２Ｂと７０４Ｂとに関連付けられた２つの回転式配列７０２Ａと７０４Ａが図示された図７に描写する。図７においては、両方の配列内の合計６４構成要素全てが満たされてからオン／オフ状態が判定される。よって、システムの初期化から始まって、１サンプリング周期においてボタン７０２Ｂに対して減衰時間サンプルを１つだけ取得する場合、ボタン７０２Ｂに対してエラー低減減衰時間サンプルを得る前に、及び、ボタン７０２Ｂに対してオン／オフ状態の判定が成される前に、３２サイクルのサンプリング周期が行われる必要がある。
【００７４】
図６の変形では、全ての必要な減衰時間サンプルがまだ取得されていなくても、エラー低減減衰時間サンプル（その後、そのボタンのオン／オフ状態を判定するために利用される）を得るために、取得した各ボタンに対する減衰時間サンプルを処理することを含んでもよい。例えば、Ｓ＝３２（つまり、減衰時間サンプルの平均化のために、１つのボタンに対して３２の減衰時間サンプルが要求される）かつ、１サンプリング周期においてボタン毎に１つの減衰時間サンプルを取得する場合を考える。さらに、システムの初期化の後に、サンプリング周期が４サイクルだけ起きた場合を考える。
【００７５】
ボタン１に対するエラー低減減衰時間サンプル（このエラー低減減衰時間サンプルは、ボタン１のオン／オフ状態を判定するために用いられる）を計算する前に、ボタン１に対する３２の必要な減衰時間サンプルを得るための３２サイクルの周期を待つ代りに、４サイクルの周期にわたる減衰時間サンプルを平均化してボタン１に対するエラー低減減衰時間サンプルを計算し、結果として得られたエラー低減減衰時間サンプルを用いてボタン１のオン／オフ状態を判定することが可能である。この場合、３２サイクルのサンプリング周期が起こるのを待たずにオン／オフ状態の判定を行うので、初期化時の遅延は低減される。平均化が、３２全ての減衰データサンプルではなく、４つの減衰データサンプルのみで行われる（そのため、利用可能な４つの減衰データサンプルのうちの何れかにおけるエラーは、オン／オフ状態の判定により大きな影響を与える）ため、エラー低減の効果が限定的とはいえ、応答性と正確さのトレードオフは許容可能であり、場合によっては、初期化の間に関しては、望ましい可能性さえある。
【００７６】
この状態は、２つのボタン８０２Ｂと８０４Ｂとに関連付けられた２つの回転式配列８０２Ａと８０４Ａが図示された図８に描写されている。図８では、全ての配列構成要素がまだ満たされていない場合でも、各サンプリング周期後にオン／オフ状態の判定が起こる。これは、例えば、取得したサンプル数にわたる減衰サンプル時間を平均化することで行ってもよい。よって、システム初期化以降、オン／オフ状態の判定は、各サンプリング周期後に起こってもよい。図８では、４つの減衰サンプル時間が、４サイクルの周期にわたって平均化され、その後、ボタンのオン／オフ状態を判定するために、エラーを低減した減衰サンプル時間を閾値時間ｔＴＨと比較する。
【００７７】
図９は、本発明の一実施形態に関する、任意のサンプリング周期における初期化時の遅延を低減させつつオン／オフ状態を判定する手順を図示する。ステップ９０２において、減衰時間サンプルを１つのボタンに対して取得する。ステップ９０４では、エラー低減減衰時間サンプル（例えば、平均）をそのボタンに対して計算する。なお、ステップ９０４では、エラー低減減衰時間サンプルの計算を行う前に回転式配列（例えば、図８の配列８０２Ａ）全体を満たす必要はない。ステップ９０６では、ステップ９０４で計算したエラー低減減衰時間サンプルを用いて、オン／オフ状態の判定を、そのボタンに対して行う。ステップ９０８では、減衰時間サンプリングが全てのボタンに対して行われたかどうかを確認する。行われていない場合は、手順は、ステップ９０２に戻って、次のボタンに対する減衰時間サンプルを取得し、全てのボタンに対して減衰時間サンプリングが行われるまで、同様の手順が実行される。図９の処理全体は、周期的に次々起こる。
【００７８】
図６を他の形式に変形可能である。例えば、各ボタンと関連付けられた回転式配列を、第１の減衰データサンプルで満たし、即エラー低減減衰時間サンプル値を計算することが可能である。次のサンプリング周期において、新しい減衰時間サンプルを取得するので、その新規減衰時間サンプルを配列の一端に挿入してもよく、配列の他端から既存の減衰時間サンプルを取り除いてもよい。また、この手法には、応答性とエラー低減の間のトレードオフも含まれるので、応答性の改善により、トレードオフが許容可能、あるいは、場合によっては、望ましくさえなる可能性がある。回転式配列は、次第に実際の減衰時間サンプルで満たされるため、時間を経ることでオン／オフ判定のプロセスがより正確なものとなる。
【００７９】
また、例えば、配列が押された状態と押されていない状態のどちらにも重み付けされないように、配列を、第１の実際のサンプル取得に先立って押されたボタンと押されていないボタンの間の予測された平均を示す値で予め満たしてもよい。
【００８０】
ここまでの例では、インターリーブ形式で回転式配列を減衰時間サンプルで満たすことや、ボタンに対するオン／オフ状態データの生成における初期化時の遅延を減少させるための様々な方法について焦点を当ててきた。回転式配列が満たされると、サンプリング周期において取得した最新の減衰時間サンプルと、最も古い減衰時間サンプル値を置換するために先入れ先出し方式を利用してもよい。
【００８１】
図１０は、２つのボタン１００２Ｂと１００４Ｂに関連付けられた２つの例示的回転式配列１００２Ａと１００４Ａを表す。図１０において、現行のサンプリング周期（例えば、初期化から暫くの間減衰時間サンプリングが起こった状態）の前に、回転式配列１００２Ａと１００４Ａは満たされている。図示のように、現行の周期において、回転式配列１００２Ａにおける最も古い減衰時間サンプル１０１２を新しく取得した減衰時間サンプル１０１０で置換する。さらに、現行の周期における、回転式配列１００４Ａにおいて最も古い減衰時間サンプル１０２２を新規に取得した減衰時間サンプル１０２０で置換する。結果として、任意のボタンに対する回転式配列は、そのボタンに対する減衰時間サンプルの最新の取得された組を記録するため、最新かつ正確なオン／オフ状態の判定が得られる。
【００８２】
上記から理解できるように、複数の静電容量感知式素子（例えば、静電容量感知式ボタン）に対する減衰時間サンプリングをインターリーブすることで、一時的に誘発されたエラーは、如何なる単一のボタンにも大きな影響を与えることができないので、そのような一時的ノイズの効果をより効果的に低減することができる。
【００８３】
さらに、全ての減衰時間サンプルが取得されるまで待つ代りに、入手可能な減衰時間サンプルに基づいてエラー低減減衰時間サンプルサンプルを計算することで、初期化時の遅延を最小化できる。このようにして、システムの初期化直後の期間における改善された応答性をユーザは認知可能である。
【００８４】
また、最新の取得された減衰時間サンプルの組を（各サンプリング周期における最も古い減衰時間サンプルを最も新しい減衰時間サンプルと置換することで）記録するために回転式配列、リスト、リンクされたリスト、又は、他の同様の適当なデータ構造を用いることで、本発明の実施形態において、ボタンに対するオン／オフ状態の判定のために、減衰時間データサンプルの最新の組を利用することが可能となる。単独又は組み合わせて採用されたこれらの改善により、改善された精度及び／又は改善された応答性及び／又は一時的に誘発されたエラー及び／又は誤検出及び検出漏れに対する改善された耐性が得られる。
【００８５】
本発明をいくつかの実施形態について説明してきたが、本発明の範囲には、変更、置換、及びその均等物が含まれる。例えば、上記例では、各サンプリング周期において各ボタンに対する１つの減衰時間サンプルを取得することについて述べてきたが、各サンプリング周期において各ボタンに対する２つ以上の減衰時間サンプルを取得することも可能である。他の例として、一時的に誘発されたエラーを低減するための方法として平均化を利用したが、減衰時間サンプルの群において一時的に誘発されたエラーを低減するための他の数学的又は統計学的手法も利用可能である。また、他の例として、エラー低減減衰時間サンプルを利用してボタンのオン／オフ状態を判定しているが、低減された減衰時間サンプルから２つ以上の動作状態（例えば、単純なＯＮ又はＯＦＦ以上）を計算又は確認することも可能である。例えば、複数の閾値を利用する場合、算出したエラー低減減衰時間サンプルに基づいて様々な動作状態又はボタンの状態を判定することもできる。
【００８６】
なお、本発明の方法及び装置を実行する多くの代替的方法があることも留意しなければならない。さらに、本発明の実施形態は、他の申請又は異なるボタンメカニズム、例えば、静電容量式ボタンの代りとして誘導式ボタンなどを利用した場合など、他の、または類似した用途に使用可能である。便宜のために、本明細書には要約のセクションが設けられているが、文字数の制限により、読みやすいように書かれており、クレームの範囲を制限するものではない。よって、以下の添付のクレームは、本発明の真の精神及び範囲に含まれるように、そのような変更、置換、及び等価物全てを含むように解釈されることを意図している。
【図１】
2011507410.tif 000003
【図２Ａ】
2011507410.tif 000004
【図２Ｂ】
2011507410.tif 000005
【図２Ｃ】
2011507410.tif 000006
【図３】
2011507410.tif 000007
【図４】
2011507410.tif 000008
【図５】
2011507410.tif 000009
【図６】
2011507410.tif 000010
【図７】
2011507410.tif 000011
【図８】
2011507410.tif 000012
【図９】
2011507410.tif 000013
【図１０】
2011507410.tif 000014
【国際調査報告】
2011507410.tif 000015
2011507410.tif 000016
2011507410.tif 000017