(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タッチセンサデータの改善された処理のためのシステムであって、
タッチパネルと、
スマートアナログフロントエンド（ＡＦＥ）と、前記ＡＦＥは、
前記タッチパネルからタッチデータを受信することと、
フィルタ処理されたデータを生成し、記憶するために、前記タッチデータに対して初期処理タスクを行うことと、前記初期処理タスクは、ノイズ低減機能、画像形成機能及びデルタ処理機能を備え、
前記フィルタ処理されたデータが前記タッチパネル上のタッチを示さないときに、アプリケーション処理モジュールがより低い電力モードに移行することを示すスタンバイ割込みを発行することと、
前記フィルタ処理されたデータが潜在的なタッチ事象を示すときに、前記アプリケーション処理モジュールがアクティブ状態に戻ることを示すアクティブ状態割込みを発行することと、
前記フィルタ処理されたデータが前記潜在的なタッチ事象を示すことに基づいて追加の処理を必要とする前記フィルタ処理されたデータのサブセットを識別し、送信することと、
を行うように構成され、
追加の処理を必要とする、送信された前記フィルタ処理されたデータのサブセットを受信し、受信された前記フィルタ処理されたデータに対して追加の処理タスクを行うように構成されたアプリケーション処理モジュールと、前記追加の処理は、前記潜在的なタッチ事象を失格にすることと、潜在的なタッチ事象の失格の頻度を低減するために、デルタ処理閾値を調整すること、を備える、
を備える、システム。
【請求項２】
前記システムは、モバイル電話、コンピュータ、又はデジタル画像デバイスに実装される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記スマートＡＦＥは、タッチスクリーンコントローラ内に含まれる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記タッチパネルは、抵抗性、表面容量性、投影容量性、赤外線、表面弾性波、歪みゲージ、光学的画像、又は分散信号のタッチスクリーン技術のうちの１つを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記アプリケーション処理モジュールは、ホスト内のアプリケーションプロセッサを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記追加の処理タスクは、潜在的なタッチ事象の失格の頻度を低減するために、前記デルタ処理閾値及びノイズ低減アルゴリズムパラメータを調整することを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
タッチセンサデータの改善された処理のための方法であって、
タッチパネルからタッチデータを受信することと、
フィルタ処理されたデータを生成し、記憶するために第１のプロセッサを使用して前記タッチデータに対して初期処理機能を行うことと、ここにおいて、初期処理機能を行うことは、ノイズ低減機能、画像形成機能及びデルタ処理機能を行うことを備え、
前記フィルタ処理されたデータが前記タッチパネル上のタッチを示さないときに、第２のプロセッサにインアクティブ状態に入るように命令することと、
前記フィルタ処理されたデータが潜在的なタッチ事象を示すときに、前記第２のプロセッサがアクティブ状態に戻ることを示すアクティブ状態割込みを発行することと、
前記フィルタ処理されたデータが前記潜在的なタッチ事象を示すことに基づいて追加の処理を必要とする前記フィルタ処理されたデータのサブセットを識別し、送信することと、
前記第２のプロセッサを使用して、送信された前記フィルタ処理されたデータの前記サブセットに対して二次処理機能を行うことと、前記二次処理機能は、前記潜在的なタッチ事象を失格にすることと、潜在的なタッチ事象の失格の頻度を低減するために、デルタ処理閾値を調整することと、を備える、
を備える、方法。
【請求項８】
前記第１のプロセッサは、タッチスクリーンコントローラに含まれる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２のプロセッサは、アプリケーションプロセッサである、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
二次処理機能を行うことは、潜在的なタッチ事象の失格の頻度を低減するために、前記デルタ処理閾値及びノイズ低減アルゴリズムパラメータを調整することを更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
タッチパネルからタッチデータを取得することは、初期のタッチデータを取得することと、後続のタッチデータを取得することとを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記デルタ処理機能は、前記初期のタッチデータと前記後続のタッチデータとの間に差分が存在するかを決定するために前記データを比較することと、前記差分が閾値より上ではない場合に、前記第２のプロセッサに不活性状態に入るように命令することと、前記第２のプロセッサへのデータのフローを停止することとを備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
命令を備えたコンピュータ可読記憶媒体であって、
前記命令は、実行されたときに、
タッチパネルからタッチデータを受信することと、
フィルタ処理されたデータを生成し、記憶するために第１のプロセッサを使用して前記タッチデータに対して初期処理機能を行うことと、ここにおいて、初期処理機能を行うことは、ノイズ低減機能、画像形成機能、及びデルタ処理機能を行うことを備え、
前記フィルタ処理されたデータが前記タッチパネル上のタッチを示さないときに、第２のプロセッサにインアクティブ状態に入るように命令することと、
前記フィルタ処理されたデータが潜在的なタッチ事象を示すときに前記第２のプロセッサがアクティブ状態に戻ることを示すアクティブ状態割込みを発行することと、
前記フィルタ処理されたデータが前記潜在的なタッチ事象を示すことに基づいて追加の処理を必要とする前記フィルタ処理されたデータのサブセットを識別し、送信することと、
第２のプロセッサを使用して、送信された前記フィルタ処理されたデータの前記サブセットに対して二次処理機能を行うことと、前記二次処理機能は、前記潜在的なタッチ事象を失格にすることと、潜在的なタッチ事象の失格の頻度を低減するために、デルタ処理閾値を調整すること、を備える、
の方法を行う、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１４】
前記第１のプロセッサは、タッチスクリーンコントローラに含まれる、請求項１３に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１５】
前記第２のプロセッサは、アプリケーションプロセッサである、請求項１３に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１６】
二次処理機能を行うことは、潜在的なタッチ事象の失格の頻度を低減するために、前記デルタ処理閾値及びノイズ低減アルゴリズムパラメータを調整することを更に備える、請求項１３に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１７】
タッチセンサデータの改善された処理のための装置であって、
タッチパネルからタッチデータを受信するための手段と、
フィルタ処理されたデータを生成し、記憶するために第１のプロセッサを使用して前記タッチデータに対して初期処理機能を行うための手段と、ここにおいて、初期処理機能を行うことは、ノイズ低減機能、画像形成機能及びデルタ処理機能を行うことを備え、
前記フィルタ処理されたデータが前記タッチパネル上のいずれのタッチも示さないときに、第２のプロセッサにインアクティブ状態に入るように命令するための手段と、
前記フィルタ処理されたデータが潜在的なタッチ事象を示すときに前記第２のプロセッサがアクティブ状態に戻ることを示すアクティブ状態割込みを発行するための手段と、
前記フィルタ処理されたデータが前記潜在的なタッチ事象を示すことに基づいて追加の処理を必要とする前記フィルタ処理されたデータのサブセットを識別し、送信するための手段と、
第２のプロセッサを使用して、送信された前記フィルタ処理されたデータの前記サブセットに対して二次処理機能を行うための手段と、前記二次処理機能は、前記潜在的なタッチ事象を失格にすることと、潜在的なタッチ事象の失格の頻度を低減するために、デルタ処理閾値を調整すること、を備える、
を備える、装置。
【請求項１８】
タッチデータを受信するための前記手段は、タッチパネルを備える、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本明細書に開示されるシステム及び方法は、概して、タッチ感知デバイスに関し、より具体的には、タッチセンサデータの処理を改善するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  技術の進歩は、より小型で、より強力なコンピュータデバイスをもたらす。例えば、小型で軽量、かつユーザによって容易に持ち運ばれる、ワイヤレス電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、及びタブレットコンピュータのようなワイヤレスコンピュータデバイスを含む様々な携帯用コンピュータデバイスが現存している。ユーザインターフェースを簡易化し、プッシュボタン及び複雑なメニューシステムを回避するために、このような携帯用コンピュータデバイスは、タッチスクリーン上のユーザジェスチャを検出し、その検出されたジェスチャをデバイスによって実行させるコマンドに変換するタッチスクリーンディスプレイを使用し得る。このようなジェスチャは、１本以上の指又はスタイラスタイプのポインティング用具（a stylus type pointing implement）を使用して行われ得る。マルチタッチスクリーン（マルチタッチ能力を有するタッチスクリーン）は、幾つかの同時タッチを認識してトラッキングするように設計されている。例えば、ユーザがスクリーン上で２本の指を動かしたとき、両方の指に関するタッチ／動きを示す情報がマルチタッチスクリーンによって提供される。
【０００３】
[0003]  携帯用コンピュータデバイスにマルチタッチ技術を実装する１つの欠点は、ユーザによるマルチタッチジェスチャを認識するために通常必要とされる処理オーバーヘッドである。処理オーバーヘッドは、デバイスの中央処理ユニット（ＣＰＵ）が行うことができる作業の総量と、タッチ検出といった個別のコンピューティングタスクによって使用されるその総容量のうちのパーセンテージとを測定する。全体で、これらのタスクは、ＣＰＵの全体容量より少ない容量を必要とするべきであり、さもなければ、プロセッサは過負荷になる。単純なタッチ座標検出は、通常、タッチスクリーンと関連付けられた別個のプロセッサであるタッチスクリーンコントローラ（ＴＳＣ）によって対処され得るが、より複雑なタッチジェスチャの解釈は、通例、オペレーティングシステムを稼働する二次プロセッサの使用を必要とし、これは、モバイルデバイスのＣＰＵであるときが多い。指又はタッチ接触の数が増加するにつれて、マルチタッチ検出並びに認識のために必要とされるオーバーヘッドの処理は、デバイス性能を損なう、全体のＣＰＵ容量のうちの大きいパーセンテージを必要とし得る。
【０００４】
[0004]  モバイルコンピュータデバイスの現世代は、特に、他の多くの共通の高性能使用事例と関連してタッチ複雑さの増大及び対応するＣＰＵオーバーヘッドに対処することにうまく適応されない。殆んどのモバイルデバイスの中心には、オペレーティングシステム及び様々なアプリケーションを実行することに関与するアプリケーションプロセッサ（ＡＰ）又はベースバンド（ＢＢ）、並びにより低いレベルのソフトウェアドライバがある。モバイルプロセッサコア又はキャッシュのサイズを増加させることは、放熱問題がコア及びキャッシュサイズにおけるこれ以上の増加を非実用的にする、ある特定のレベルまでのみの性能増加を果たす。全体的な処理容量は、更に、多くのモバイルデバイスのより小さいサイズによって制限され、これは、デバイスに含まれることができるプロセッサの数を制限する。更に、モバイルコンピュータデバイスは、一般に電池式であるので、高性能の使用もまた電池寿命を短くする。
【０００５】
[0005]  モバイル処理制限にかかわらず、地図、ゲーム、ｅメールクライアント、ウェブブラウザ、等のような一般的な多くのモバイルアプリケーションが、タッチ認識をますます複雑に使用している。更に、タッチ処理の複雑性は、ディスプレイサイズに比例して順に増加するタッチノード容量に比例して増加する。容量性タッチスクリーンディスプレイは、より高いディスプレイサイズ（１０．１から１７インチ）を目指す傾向にある。更に、１０本指及び／又はペン若しくはスタイラスまで伴うマルチタッチのユースケースもまた、タッチスクリーンデバイスからのより高い応答性及び改善された性能を必要とする。したがって、多くの携帯用コンピュータデバイスにはディスプレイサイズ及びタッチの複雑性の増加に向かう傾向があるので、タッチ処理は、ますます、デバイス性能を低減させ、電池寿命を脅かしている。更に、タッチ事象を通したデバイスとのユーザ対話は、待ち時間に対して非常に敏感であり、ユーザ経験は、処理遅延及び応答ラグをもたらす、タッチスクリーンパネルとホストプロセッサとの間の低いスループットインターフェースに見舞われ得る。
【０００６】
[0006]  現在のスタンドアロン型のタッチスクリーンコントローラは、マルチタッチの使用事例並びにアルゴリズムをサポートするためのデジタル処理及びメモリの点で、スケーラビリティが欠けている。しかしながら、デジタル処理のために、アプリケーションプロセッサ又はホストにタッチセンサ未処理データを送ることは、高い待機電力消費及び高いインターフェース帯域幅をもたらす。
【０００７】
[0007]  従来のタッチスクリーンコントローラは、アナログフロントエンド及びデジタルコアを組み込んでいる。アナログフロントエンドは、タッチセンサデータの感知及び取得を行い、ノイズ低減、画像形成、タッチ検証（touch validation）及び接触識別（contact identification）並びにトラッキング機能を行うデジタルコアに、この未処理データを送る。これは、タッチスクリーンコントローラに対する処理要求及びメモリを増加させる。既存の解決法は、タッチセンサデータの感知及び取得した相対的な「ダム（dumb）」機能を行うことをアナログフロントエンドに任せている間に、機能の多くをアプリケーションプロセッサ又はホストに移していた。しかしながら、この解決法は、待機電力消費を増加させる、ホストへの未処理データの継続的なフローを必要とする。この解決法は、また、大量の未処理データがインターフェースを介してアナログフロントエンドからアプリケーションプロセッサに継続的に流れることにより、高いインターフェース帯域幅又はピン数を必要とする。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]  本開示の態様は、改善されたタッチスクリーン性能のためのシステム及び方法に関する。幾つかの態様は、タッチスクリーンコントローラと別個のアプリケーションプロセッサ又はホストとの間でタッチ関連アルゴリズムの実行を分割することに関する。これは、タッチセンシティブディスプレイシステムが、低減された待機電力を使用し、より大きいタッチスクリーンサイズへの改善されたスケーラビリティを有することを可能にする。分割された実行は、また、多くの異なる複雑なタッチ入力の使用事例をサポートするのに十分な処理電力を提供し得る。幾つかの態様において、タッチスクリーンコントローラは、デジタル処理のために未処理データ全部をホストプロセッサに中継するというよりも、感知及び取得、並びにノイズ低減及びフィルタリング処理といった初期デジタル処理機能を行う。この分割技法は、既存の解決法と比較して、待機電力を改善し、インターフェース帯域幅を低減することができる。システム及び方法は、モバイル電話、コンピュータ、又はデジタル画像デバイスにインプリメントされ得るか、若しくはそれによって行われ得る。
【０００９】
[0009]  １つの態様において、システムは、タッチスクリーンコントローラ内で初期デジタル処理機能を行った後に、アプリケーションプロセッサにフィルタ処理されたデータを送る。これらの初期デジタル処理機能は、ノイズ低減及びフィルタリングに関連し得る。更に、幾つかの態様において、タッチスクリーンコントローラは、スタンバイ動作（即ち、タッチ入力のない期間）の間、ホストへの未処理データの継続的なフローを防ぎ得る。
【００１０】
[0010]  別の態様において、タッチセンサデータの改善された処理のためのシステムは、タッチパネルと、タッチパネル上に少なくとも第１のタッチ事象を備えたタッチデータを取得するように構成されたタッチ検出モジュールと、タッチ事象データに対して初期処理タスクを行い、フィルタ処理されたデータを記憶するように構成されたタッチパネル処理モジュールと、フィルタ処理されたデータに対して追加の処理タスクを行うように構成されたアプリケーション処理モジュールと、を含む。
【００１１】
[0011]  更に別の態様において、タッチセンサデータの改善された処理のための方法は、タッチパネルからタッチデータを取得することと、フィルタ処理されたデータを生成するために第１のプロセッサを使用してタッチデータに対して初期処理機能を行うことと、第２のプロセッサを使用してフィルタ処理されたデータに対して二次処理機能を行うことと、を含む。
【００１２】
[0012]  別の態様において、非一時的なコンピュータ可読媒体は、実行されたときに、プロセッサに方法を行わせる命令を含む。その方法は、タッチパネルからタッチデータを取得することと、フィルタ処理されたデータを作り出すために第１のプロセッサを使用してタッチデータに対して初期処理機能を行うことと、第２のプロセッサを使用してフィルタ処理されたデータに対して二次処理機能を行うことと、のステップを含む。
【００１３】
[0013]  更に別の態様において、タッチセンサデータの改善された処理のための装置は、少なくとも第１のタッチ事象を備えたタッチデータを受信するための手段と、フィルタ処理されたデータを作り出すためにタッチデータに対してノイズ低減及びイメージング形成機能を行うための手段と、フィルタ処理されたデータに対してタッチバリデーション機能を行うための手段と、を含む。
【００１４】
[0014]  開示される態様は、以下において、開示される態様を限定せずに例示するために提供される添付の図面と併せて説明されることになり、ここにおいて、同一符号は同一要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】[0015]  タッチセンサデータを処理するための先行技術のタッチスクリーンコントローラ及びアプリケーションプロセッサシステムアーキテクチャを例示する図。
【図２】[0016]  タッチセンサデータを処理するための第２の先行技術のタッチスクリーンコントローラ及びアプリケーションプロセッサシステムアーキテクチャを例示する図。
【図３】[0017]  本発明の１つの実施形態にしたがって、タッチスクリーンコントローラ及びアプリケーションプロセッサシステムアーキテクチャを例示する図。
【図４】[0018]  タッチセンサデータ処理を改善するためのプロセスの高いレベルの概要を図示するフローチャート。
【発明の詳細な説明】
【００１６】
[0019]  本明細書に開示される実施は、改善されたスケーラビリティ及び低減された待機電力を有する、タッチセンサデータの改善された処理のためのシステム及び方法を提供する。以下により詳細に説明されることになるように、タッチ関連プロセス又は命令は、向上したユーザ経験のためにスケーラブルな解決法を提供しながら、システムが、低い待機電力及び低いインターフェース帯域幅で機能するように、タッチスクリーンコントローラとアプリケーションプロセッサ又はホストとの間で分割され得る。幾つかの態様において、小さいデジタル処理エンジン及びメモリは、ノイズ低減及びフィルタリング方式に大部分が関連した画像形成プロセスを行うために、タッチスクリーンコントローラのアナログフロントエンド（ＡＦＥ）に留まる。
【００１７】
[0020]  更に、この「スマートＡＦＥ」の実施形態は、待機中、即ち、タッチセンサによっていずれのタッチも感知されない時間に、アプリケーションプロセッサ又はホストへ向かうデータの継続的なフローを防ぐためにデルタ処理技法を採用し得る。タッチセンサからの後続のスキャンされたデータは、タッチ事象を示すフレーム間に著しい変化があるかを決定するために、前のスキャンされたデータと比較され得る。２つ以上のフレーム間の差分がごく僅かなものである場合、アプリケーションプロセッサへのフィルタ処理されたデータのフローは、ホストが待機又はスリープといった、より低い電力モードに入ることを可能にして、止まるか、又は大いに低減されるであろう。後続のフレーム間に差分が検出されたとき、アプリケーションプロセッサは、アプリケーションプロセッサのメモリ及び処理リソースを使用して、フィルタ処理されたセンサデータに対して追加の処理機能を行うために、アクティブ状態に戻され得る。
【００１８】
[0021]  複数の実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの任意の組み合わせに実装され得る。当業者は、様々な異なる技術及び技法のうちのいずれかを使用して、情報及び信号が表わされ得ることを理解することになる。例えば、上記の説明全体を通して参照され得る、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁界又は磁気粒子、光場又は光粒子、若しくはこれらの任意の組み合わせによって表わされ得る。
【００１９】
[0022]  以下の説明では、特定の詳細が例についての完全な理解を提供するために与えられる。しかしながら、例がこれらの特定の詳細なしに実現され得ることが、当業者によって理解されることになる。例えば、これら例を不要な詳細で曖昧にしないために、電気的コンポーネント／デバイスがブロック図で示され得る。他の事例では、このようなコンポーネント、他の構造及び技法が、これら例を更に説明するために詳細に示され得る。
【００２０】
[0023]  これら例が、フローチャート、フロー図、有限状態図、構造図、又はブロック図として表されるプロセスとして説明され得ることにもまた留意されたい。フローチャートは連続したプロセスとして動作を説明し得るが、これら動作の多くは並列又は同時に行われることができ、プロセスは繰り返されることができる。更に、動作の順序は並べ換えられ得る。プロセスは、その動作が完了した時に終了される。プロセスは、方法、関数、手順、サブルーチン、サブプログラム、等に対応し得る。プロセスがソフトウェア関数に対応するとき、その終了は、その関数が呼び出し関数又は主関数に戻ることに対応する。
概要
[0024]  一般に、タッチアルゴリズムは、「画像形成」又は「接触識別／トラッキング」アルゴリズムにカテゴリ化され得る。図１に示されているように、従来のスタンドアロン型タッチスクリーンコントローラ（ＴＳＣ）は、タッチセンサデータの感知及び取得の両方、並びにノイズ低減及び画像形成を含む、未処理データを使用する処理機能を実行する。加えて、タッチスクリーンコントローラは、更に、フィルタ処理されたデータを処理し、装置内組込み型の処理ユニットを用いて追加のタッチバリデーションプロセス及び接触識別並びにトラッキングを行い得る。これらの構成は、主にコスト及び製作技術の制限により、マルチタッチの使用事例並びにアルゴリズムをサポートするためのデジタル処理及びメモリの観点からスケーラビリティが十分ではない。
【００２１】
[0025]  先行技術にしたがった従来のスタンドアロン型タッチスクリーンコントローラが図１に示されている。この例示において、タッチスクリーンコントローラは、タッチデータに対する処理機能の全て、又はほぼ全てを行う。タッチスクリーンコントローラ（ＴＳＣ）１１０は、タッチセンシティブデバイスのタッチパネルに通常組み込まれている容量センサ１２０からセンサデータを受信する。タッチスクリーンコントローラのアナログフロントエンド（ＡＦＥ）１３０は、容量センサからのタッチデータを感知及び取得する。この未処理データは、次いで、タッチスクリーンコントローラ１１０内に含まれたデジタルプロセッサ１４０に送られる。デジタルプロセッサ１４０は、タッチバリデーション機能及び接触識別並びにトラッキングといった追加の処理機能をフィルタ処理されたデータに対して行う前に、未処理データに対して、ノイズ低減及び画像形成といったフィルタリング機能を行う。処理されたデータは、次いで、追加処理のためにホスト又はアプリケーションプロセッサ１５０に送られる。この構成は、主にコスト及び製作プロセスの制限により、デジタル処理及びメモリの点でスケーラビリティが欠如している。図１に示されている構成は、マルチタッチのユースケースをサポートするために、ＴＳＣによる増加する量の処理電力及びメモリを要求する。
【００２２】
[0026]  増加したディスプレイサイズ及びマルチタッチのユースケースに向かう容量性タッチスクリーンの傾向は、より高い処理ＣＰＵ、より多くのオンチップメモリ、及びより小さい幾何学的配置を必要とする。しかしながら、図１に示されているもののようなスタンドアロン型ＴＳＣアーキテクチャは、より高いコストを有することになり、製造するのにひどく複雑であり得る。
【００２３】
[0027]  図２に示されている１つの既存の解決法は、スタンドアロン型ＴＳＣアーキテクチャの課題に対処するために開発された。このアーキテクチャにおいて、タッチスクリーンコントローラのアナログフロントエンドは、容量センサ２２０からのタッチデータを単に感知して取得するだけの「ダム」システムとなってしまう。図１に示されているスタンドアロン型タッチスクリーンコントローラによって予め行われたデジタル処理機能は、ここで、アプリケーションプロセッサ又はホスト２５０によって行われる。アプリケーションプロセッサがタッチスクリーンコントローラよりも多くの処理及びメモリリソースを有するので、この解決法は、タッチスクリーンデバイスの高まる複雑性にスケーラブルな応答を提供する。
【００２４】
[0028]  しかしながら、この構成において、未処理データの全ては、アプリケーションプロセッサに継続的に送られる。よって、アプリケーションプロセッサは、ノイズ低減、フィルタリング、接触識別、履歴トラッキング、パームリジェクション（palm rejection）、及び／又はタッチされた位置ごとの（Ｘ，Ｙ）座標を生成するための他のデジタルアルゴリズムを含む、タッチデータに対するデジタル処理の全て、又はほぼ全てを行う。この構成は、インターフェース電力の潜在的に高い消費及びホスト内の「常にオン」の回路によって消費される動的電力をもたらす、アプリケーションプロセッサへの大量の未処理データの継続的な流入による高い待機電力を含む、幾つかの問題に見舞われる。更に、この解決法は、また、アプリケーションプロセッサに送信される大量の未処理データにより、高いインターフェース帯域幅、又はピン数、若しくはタッチスクリーンコントローラとアプリケーションプロセッサとの間の物理的リンクをもたらす。
システム概要
[0029]  これらの問題に対処するために、本発明の実施形態は、図３に示されているもののようなアーキテクチャに関する。電子デバイス３００は、ディスプレイ３６５、タッチスクリーンパネル３６０、及びアプリケーションプロセッサ３５０を含む。ディスプレイコンポーネント３６５のある特定の実施形態は、ＬＥＤ、ＬＣＤ、プラズマ、ＯＬＥＤ、又は映写スクリーンといった、任意のフラットパネルディスプレイ技術を含み得る。図３に示されているように、ディスプレイ３６５は、ディスプレイドライバ集積回路（ＩＣ）３５５及びＬＣＤパネル３８５を含む。ディスプレイ３６５は、インターフェース３９５を介してアプリケーションプロセッサに接続される。タッチスクリーンパネル３６０は、実際の物理センサが存在する透明パネル３２０から成り、タッチスクリーンコントローラ３１０（即ち、スマートＡＦＥ）と、並びに受信チャネル（Ｒｘ）３７０及び送信チャネル（Ｔｘ）３７５とは相互接続する。ディスプレイコンポーネント３６５は、インターフェース３９５を介して、ユーザへの視覚表示に関する情報を受信するためのホストプロセッサ３５０に結合され得る。このような情報は、限定ではなく、デバイス３００のメモリに記憶されたファイルの視覚表現、デバイス３００にインストールされたソフトウェアアプリケーション、ユーザインターフェース、及びネットワークアクセス可能なコンテンツオブジェクトを含む。
【００２５】
[0030]  タッチスクリーンパネル３６０は、例えば、容量性、抵抗性、表面弾性波、歪みゲージ、分散信号、又は光学タッチ感知といった多くのタッチ感知技術の１つ又は組み合わせを採用し得る。タッチ感知技術は、マルチタッチ、スタイラス、ホバー（hover）、及びジェスチャをサポートし得る。幾つかの実施形態において、タッチスクリーンパネル３６０は、ＬＣＤパネル３８５の可視性が損なわれないように、ディスプレイ３６５を覆い得るか、又はディスプレイ３６５上に位置づけされる。他の実施形態において、タッチスクリーンパネル３６０及びディスプレイ３６５は、別個又は同じインターフェースを介してホスト３５０に接続された単一パネル又は表面に一体化され得る。タッチスクリーンコントローラ３１０（即ち、スマートＡＦＥ）は、タッチセンサ３２０上のユーザタッチが、タッチセンサ３２０上のタッチの位置に対応するＬＣＤパネル３８５上に表示されたコンテンツの一部分と関連付けられるように、ディスプレイドライバＩＣ３５５と協同するように構成され得る。
【００２６】
[0031]  タッチスクリーンパネル３６０は、また、タッチスクリーンコントローラ（ＴＳＣ）３１０を含む。図３に示されているように、インテリジェントタッチスクリーンコントローラ（intelligent touch screen controller）３１０は、容量センサ３２０の駆動行（又は列）に関して送信チャネル３７５及び受信チャネル３７０に沿ってタッチデータを受信するアナログフロントエンド（ＡＦＥ）３３０を有する。ノイズ低減及び画像形成といった、この未処理データの初期デジタル処理は、ＴＳＣ３１０内のデジタルコア３４０によって行われる。このデジタル処理は、追加処理を必要とするデータのみがタッチスクリーンコントローラ３１０の外に送られるように、センサデータをフィルタ処理する。このように、デジタルコア３４０は、ノイズを低減するためのプロセッサ命令３８０と、画像を形成するためのプロセッサ命令３８２もまた含む。この追加処理を必要とするフィルタ処理されたデータは、次いで、追加処理のためにアプリケーションプロセッサ３５０にバス３９０に沿って送信される。１つの例として、タッチスクリーンプロセッサ３１０とアプリケーションプロセッサ３５０との間のバスは、Ｉ２Ｃバス又はＳＰＩバスであり得る。
【００２７】
[0032]  インテリジェントタッチスクリーンコントローラ３１０のデジタルコア３４０とアプリケーションプロセッサ３５０との間で、デジタル処理タスクを分けることによって、アプリケーションプロセッサ３５０及びそのインターフェースは、デバイス全体の待機電力要件を低くして、いずれのタッチ事象も登録されないときに低電力モードに留まり得る。更に、アプリケーションプロセッサに送信されるフィルタ処理されたデータの量が、上述されたもののような構成のアプリケーションプロセッサに送信される未処理データよりも更に少ないので、ＳＰＩバスに沿ったより少ないＳＰＩチャネル（即ち、より少ない数のピン）が必要とされる。
【００２８】
[0033]  この構成において、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）は、幾つかのデジタル処理機能を行うように構成された「スマートＡＦＥ」である。小型のデジタル処理エンジン及び何らかのメモリが、ノイズ低減及びフィルタ処理方式に大部分が関連する画像形成処理を行うために、インテリジェントタッチスクリーンコントローラ内に保持される。更に、インテリジェントタッチスクリーンコントローラは、以下により詳細に説明されるように、待機中にホストプロセッサに向かうデータの継続的なフローを防ぐために「デルタ処理」技法を採用することができる。フィルタ処理されたデータは、次いで、追加のデジタル処理のためにアプリケーションプロセッサに送信される。
【００２９】
[0034]  幾つかの構成において、ホストプロセッサは、スキャンされたタッチデータの追加のデジタル処理を行うために使用され得るコプロセッサ（co-processor）を含み得る。１つの構成において、コプロセッサは、ホストプロセッサが、アプリケーションの稼働及びデバイスドライバの管理といった高いレベルのオペレーティングシステム機能を行う間に、指識別並びにトラッキング機能を行い得る。
【００３０】
[0035]  スマートＡＦＥとして働くタッチスクリーンコントローラ３１０が構成可能であり得る。ノイズを低減するための入力未処理データ（incoming raw data）をフィルタ処理した後、スマートＡＦＥは、連続したフィルタ処理されたデータフレーム間の差分を特定の期間にわたって監視することができ、その差分が、設定された閾値を超えない場合、スマートＡＦＥは、いずれのタッチ事象も存在しなかったと仮定して、さらなる処理を止めることになる。このアクションは、そのインフラストラクチャをより低い電力状態（例えば、アイドルモード）にできる限り移行させるために、ホスト又はアプリケーションプロセッサに割込み（interrupt）を発行しながら、インターフェース（例えば、ＳＰＩ）を介して、フィルタ処理されたデータのフローを完全にオフにすることを暗示している。データフローは、２つ以上の連続したフレーム間のデルタが設定閾値を超えた（例えば、アクティブモードに入った）後に更に再開し得る。例示された構成において、スマートＡＦＥにおけるＭＩＰＳ及びメモリ要件は、ノイズ低減、デルタ処理、及びターゲット解像度のための画像形成を行うのに最適化される。
方法の概要
[0036]  図４は、タッチセンサデータ処理を改善するために使用され得るプロセス５００の１つの実施形態を例示する。例示されたプロセスは、図３に関して上述されたタッチスクリーンサブシステム及びホストプロセッサによって実行され得る。
【００３１】
[0037]  プロセス５００は、ブロック５１０において開始し、ユーザが、例えば、ＨＯＭＥボタンを押すことによってアイドル状態からモバイルデバイスを起動するときにタッチセンサをスキャンすることを開始するブロック５１５に移行する。プロセスは、次いで、ブロック５２０に移行し、ここにおいて、画像形成及びノイズ低減機能が、スキャンされたデータに対して行われる。様々な要因による干渉は、感知された信号品質における劣化を引き起こし得る。ノイズは、蛍光灯、湿度、充電器、ＵＳＢコネクタ、又はＬＣＤパネルのような１つ以上の環境要因から生成され得る。フィルタリング、平均化、及び閾値化は、背景ノイズを除去するための、幾つかの一般技法である。他の技法がまた、特定のノイズ要因に取り組むときに採用され得る。
【００３２】
[0038]  未処理センサデータは、１つずつ、又は一度に１列、又は他の方法及び順序で取得され得る。スキャンされたデジタルデータの１つのセットは、より高い圧点、それゆえ、より高い画素値を表す、より色が濃いエリアを有する反転したグレースケール画像を表す。これは、未処理画像データと呼ばれ、メモリに記憶され得るか、又はフィルタ処理されたデータをメモリに記憶する前にフィルタ処理されたデータを生成するためにノイズ低減のためにオンザフライでフィルタ処理され得る。スキャンレートは、通常、５０Ｈｚから１５０Ｈｚの間で変動するが、特に、オーバーサンプリングのときにより高くなり得る。実質的に、画像形成は、センサからの未処理データを取得することと、デジタル値に変換することと、ノイズ低減を行うことと、フィルタ処理されたデータをメモリに記憶することとを暗示する。上述のように、これらのフィルタリング機能は、タッチスクリーンサブシステム内に配置された処理モジュールによって行われ得る。
【００３３】
[0039]  現在スキャンされたタッチデータに対してノイズ低減及び画像形成機能を行った後に、プロセス５００はブロック５２５に移行し、ここにおいて、データは、タッチスクリーンコントローラのローカルメモリに記憶される。後続のタッチセンサデータが、認識、フィルタリング、及び記憶され得る。プロセス５００は、次いで、ブロック５３０に移行し、ここにおいて、ローカルに記憶されたデータは、タッチ事象に類似しているフレーム間に著しい変化があるかを決定するために、次にスキャンされたデータと比較される。ブロック５３５において、記憶されたデータと後続のスキャンされたデータとの間に著しい差分が存在するかどうかに関して判定が行われる。スキャンされたデータのうちの２つ以上のフレーム間の差分がごく僅かなものである場合、プロセス５００はブロック５４５に移行し、ここにおいて、ホストプロセッサへのフィルタ処理されたデータのフローが割り込まれる。アプリケーションプロセッサへのフローに割り込む前に比較されるフレームの時間期間又は数はプログラム可能であり得る。更に、又はデータのフローを止める代わりに、タッチスクリーンサブシステムは、ホストプロセッサ及びその対応するインフラストラクチャが、待機又はスリープのような、より低い電力モードに潜在的に移動できることを示す割込みを発行し得る。より低い電力モードに移行することによって、待機電力消費が低減され得、これは、携帯電話、タブレット、及び他のモバイルプラットフォームといったモバイルデバイスのための重要な考慮すべき事項である。動作のより低い電力モード中、スマートＡＦＥは、低減されたタッチセンサスキャンレート及び／又は低減されたスキャン領域で潜在的に動作し得る。
【００３４】
[0040]  タッチ事象に類似した著しい差分が検出されると、プロセス５００は、ブロック５４０に遷移し、ここにおいて、ホストプロセッサは、それをアクティブ状態に戻す割込みメッセージを送られる。ホストプロセッサがアクティブ状態に戻ると、プロセス５００はブロック５５０に移行し、ここにおいて、ホストプロセッサは、接触資格（contact qualification）、識別、及びトラッキングアルゴリズムのような、追加のデジタル処理をフィルタ処理されたタッチデータに行う。幾つかのケースにおいて、ホストプロセッサは、潜在的なタッチ事象を示す、スマートＡＦＥによって発行された割込みを失格にし得る。失格の頻度又は性質に依存して、ホストプロセッサは、失格の頻度を低減するために、デルタ処理閾値及び／又はノイズ低減アルゴリズムパラメータのようなスマートＡＦＥパラメータを調整し得る。例えば、スマートＡＦＥは、充電器が接続されたときに、これらのパラメータを調整し得る。更に、タッチスクリーンのスキャンレート及びスキャン領域は、動作のアクティブモードに関して適宜調整され得る。
【００３５】
[0041]  ホストプロセッサによって受信されたフィルタ処理されたデータは、タッチセンサによって取得された未処理データと比較して、更に低い帯域幅を有する。スマートＡＦＥは、ターゲットパネルサイズ、スキャンレート、画素ごとのビット、オーバーサンプリング、又は他の技法に基づいて、送信されたデータの帯域幅を更により低減するロスレス圧縮技法又は部分フレーム送信技法を採用し得る。フレームデータがすでに基準化されている（baselined）ので、幾つかの構成において、データは、高圧縮率を達成するために正規化され得る。所与のフレームは、全体のセンサエリアのわずかな部分を構成する少しの関心エリアを有するのみであり得る。幾つかの構成において、スマートＡＦＥとホストプロセッサとの間の通信プロトコルは、部分フレーム情報に特にアドレス指定して送信するためのアドレッシング技法を採用することができる。
用語に関する明確化
[0042]  当業者は更に、本明細書に開示された実施と関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、プロセスステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、又はその両方の組み合わせとして実装され得ることを理解するであろう。このハードウェア及びソフトウェアの互換性を明確に例示するために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、及びステップが、それらの機能性の観点から概して上述されている。このような機能性が、ハードウェアとしてインプリメントされるか、ソフトウェアとして実装されるかは、特定のアプリケーション及びシステム全体に課せられる設計制約に依存する。当業者は、特定のアプリケーションごとに、説明された機能性を多様な方法で実装することができるが、このような実装の判断は、本発明の範囲からの逸脱の引き起こすものとして解釈されるべきではない。当業者は、一部分又は一部が、全体よりも少ないもの、又はそれに等しいものを備え得ることを認識するであろう。例えば、画素の集合の一部分は、それら画素の下位集合を指し得る。
【００３６】
[0043]  本明細書に開示された実装と関連して説明される様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、若しくは、本明細書に説明された機能を行うように設計されたこれらの任意の組み合わせを用いてインプリメント又は行われ得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、このプロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンであり得る。プロセッサは、また、例えば、ＤＳＰとマクロプロセッサの組み合わせといった、コンピュータデバイスコンピュータデバイスの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに連結した１つ以上のマイクロプロセッサ、又は他の任意のそのような構成として実装され得る。
【００３７】
[0044]  本明細書に開示された実施に関連して説明された方法又はプロセスのステップは、直接ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、又はこれら２つの組み合わせにおいて、具現化され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）メモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又は当該技術分野において既知の他の任意の形態の非一時的な記憶媒体内に存在し得る。実例的なコンピュータ可読記憶媒体は、プロセッサがコンピュータ可読記憶媒体から情報を読み取り、コンピュータ可読記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替的に、記憶媒体は、プロセッサに一体化され得る。プロセッサ及び記憶媒体はＡＳＩＣに存在し得る。ＡＳＩＣは、ユーザ端末、カメラ、又は他のデバイスに存在し得る。代替的に、プロセッサ及び記憶媒体は、ユーザ端末、カメラ、又は他のデバイス内のディスクリートコンポーネントとして存在し得る。
【００３８】
[0045]  見出しが、参照のため、及び様々なセクションの位置付けを支援するために、本明細書に含まれる。これらの見出しは、これらに関して説明された概念の範囲を限定するように意図されたものではない。このような概念は、明細書全体にわたって適用可能性を有し得る。
【００３９】
[0046]  開示された実装の先の説明は、当業者が本発明を製造又は使用することを可能にするために提供される。これらの実装に対する様々な修正は、当業者にとって容易に明らかになり、本明細書に定義された包括的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実装に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示された実装に限定されるように意図されておらず、本明細書に開示される原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲］に記載された発明を付記する。
［１］  タッチセンサデータの改善された処理のためのシステムであって、タッチパネルと、前記タッチパネル上に少なくとも第１のタッチ事象を備えたタッチデータを取得するように構成されたタッチ検出モジュールと、前記タッチ事象データに対して初期処理タスクを行い、フィルタ処理されたデータを記憶するように構成されたタッチパネル処理モジュールと、前記フィルタ処理されたデータに対して追加の処理タスクを行うように構成されたアプリケーション処理モジュールとを備える、システム。
［２］  前記システムは、モバイル電話、コンピュータ、又はデジタル画像デバイスに実装される、［１］に記載のシステム。
［３］  前記タッチパネル処理モジュールは、タッチスクリーンコントローラを有するタッチスクリーンサブシステムを備える、［１］に記載のシステム。
［４］  前記タッチパネルは、抵抗性、表面容量性、投影容量性、赤外線、表面弾性波、歪みゲージ、光学的画像、又は分散信号のタッチスクリーン技術のうちの１つを備える、［１］に記載のシステム。
［５］  前記アプリケーション処理モジュールは、ホスト内のアプリケーションプロセッサを備える、［１］に記載のシステム。
［６］  前記初期処理タスクは、ノイズ低減機能及び画像形成機能を備える、［１］に記載のシステム。
［７］  前記追加の処理タスクは、タッチバリデーション機能、及び接触資格、識別、並びにトラッキング機能を備える、［１］に記載のシステム。
［８］  タッチセンサデータの改善された処理のための方法であって、タッチパネルからタッチデータを取得することと、フィルタ処理されたデータを生成するために第１のプロセッサを使用して前記タッチデータに対して初期処理機能を行うことと、第２のプロセッサを使用して前記フィルタ処理されたデータに対して二次処理機能を行うこととを備える、方法。
［９］  前記第１のプロセッサは、タッチスクリーンコントローラである、［８］に記載の方法。
［１０］  前記第２のプロセッサは、アプリケーションプロセッサである、［８］に記載の方法。
［１１］  前記タッチデータに対して初期処理機能を行うことは、ノイズ低減及び画像形成機能を行うことを備える、［８］に記載の方法。
［１２］  前記フィルタ処理されたデータに対して二次処理機能を行うことは、タッチバリデーション及び接触資格、識別、並びにトラッキング機能を行うことを備える、［８］に記載の方法。
［１３］  タッチパネルからタッチデータを取得することは、初期のタッチデータを取得することと、後続のタッチデータを取得することとを備える、［８］に記載の方法。
［１４］  前記データ間に差分が存在するかを決定するために前記初期のタッチデータと前記後続のタッチデータを比較することと、前記差分が閾値より上ではない場合に、前記第２のプロセッサに不活性状態に入るように命令することと、前記第２のプロセッサへのデータのフローを停止することとを更に備える、［１３］に記載の方法。
［１５］  命令を備えた非一時的なコンピュータ可読媒体であって、前記命令は、実行されたときに、プロセッサに、タッチパネルからタッチデータを取得することと、フィルタ処理されたデータを作り出すために第１のプロセッサを使用して前記タッチデータに対して初期処理機能を行うことと、第２のプロセッサを使用して前記フィルタ処理されたデータに対して二次処理機能を行うこととの方法を行わせる、非一時的なコンピュータ可読媒体。
［１６］  前記第１のプロセッサは、タッチスクリーンコントローラである、［１５］に記載のコンピュータ可読媒体。
［１７］  前記第２のプロセッサは、アプリケーションプロセッサである、［１５］に記載のコンピュータ可読媒体。
［１８］  前記タッチデータに対して初期処理機能を行うことは、ノイズ低減及び画像形成機能を行うことを備える、［１５］に記載のコンピュータ可読媒体。
［１９］  前記フィルタ処理されたデータに対して二次処理機能を行うことは、タッチバリデーション及び接触識別並びにトラッキング機能を行うことを備える、［１５］に記載のコンピュータ可読媒体。
［２０］  タッチセンサデータの改善された処理のための装置であって、少なくとも第１のタッチ事象を備えたタッチデータを受信するための手段と、フィルタ処理されたデータを生成するために前記タッチデータに対してノイズ低減及び画像形成機能を行うための手段と、前記フィルタ処理されたデータに対してタッチバリデーション機能を行うための手段とを備える、装置。
［２１］  タッチデータを受信するための前記手段は、タッチパネルを備える、［２０］に記載の装置。
［２２］  ノイズ低減及び画像形成機能を行うための前記手段は、タッチスクリーンコントローラを有するタッチスクリーンサブシステムを備える、［２０］に記載の装置。
［２３］  タッチバリデーション機能を行うための前記手段は、アプリケーションプロセッサを備える、［２０］に記載の装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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