(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元ディスプレイスクリーン上の視覚的ポインタ記号の移動を選択的に制御するための電気的出力信号を与えるキャパシタンスタッチパッドにおいて、
Ｎ複数個の個別的な容量検知用セルが第一の二次元行／列アレイに配設されており、前記第一アレイは前記記号の運動を制御するための出力信号を発生するために人の指先と共同すべく適合されているほぼ平坦な区域を占有しており、各個別的な検知用セルは人の指先との位置関係に従って変化する独特の出力信号を有しており、
複数個の抵抗からなる抵抗ネットワークにおけるＮ複数個の個別的な抵抗ノードが、前記第一アレイと行／列形態において同様な第二の二次元行／列アレイに配設されており、
前記検知用セルの各ユニークな出力信号を前記第二アレイの同様な形態とされている抵抗ノードへ接続させる回路手段が設けられており、
前記第一アレイの前記平坦な区域上の人の指先の位置の関数として重心出力信号を前記抵抗ネットワークを介して計算するために第一計算手段が前記第二アレイへ接続しており、
前記第一計算手段へ接続されており且つ前記重心出力信号の関数として記号移動制御信号を提供する第一出力手段が設けられている、
ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記平坦な区域上の人の指先によって占有される区域の関数として質量出力信号を前記抵抗ネットワークを介して計算する第二計算手段が前記第二アレイへ接続されており、
前記第二計算手段へ接続されており且つ前記質量出力信号の関数としてスイッチオン／オフ信号を供給する第二出力手段が設けられている、
ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【請求項３】
二次元ディスプレイスクリーン上のインジケータ記号の運動を選択的に制御すべく動作可能な電気的出力信号を供給するキャパシタンスタッチパッドにおいて、
Ｎ複数個の個別的な容量検知用セルが第一行／列アレイに配設されており且つ検知用表面を具備しており、
前記検知用表面は指先を受付け且つ前記検知用表面上の指先の位置の関数として前記インジケータ記号の運動を制御すべく適合されており、
前記Ｎ複数個の検知用セルの各々が増幅器入力端と増幅器出力端とを具備する増幅器、前記検知用表面と関連している第一及び第二の物理的に離隔されているコンデンサプレート、前記第一コンデンサプレートを前記増幅器入力端へ接続し且つ前記第二コンデンサプレートを前記増幅器出力端へ接続する回路手段を有しており、
複数個の抵抗からなる抵抗ネットワークにおけるＮ複数個の抵抗ノードが前記第一アレイと行／列形態において同様な第二の行／列アレイに配設されており、
前記増幅器出力端の各々を前記第二アレイの同様な形態とされている抵抗ノードへ接続させる回路手段が設けられており、
前記検知用表面上の指先の位置の関数として重心出力信号を前記抵抗ネットワークを介して計算する第一計算手段が前記第二アレイへ接続しており、
前記重心出力信号の関数としてインジケータ記号移動制御信号を与える第一出力手段が前記第一計算手段へ接続している、
ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【請求項４】
請求項３において、
前記検知用表面上の指先によって占有される面積の関数として質量出力信号を前記抵抗ネットワークを介して計算する第二計算手段が前記第二アレイへ接続しており、
前記質量出力信号の関数としてスイッチオン／オフ信号を供給する第二出力手段が前記第二計算手段へ接続している、
ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【請求項５】
ディスプレイスクリーンを具備する装置のユーザの権限を決定し、次いで前記ディスプレイスクリーン上でのカーソルの移動を選択的に制御する電気的出力信号を与えるキャパシタンスタッチパッドにおいて、
ユーザの指先を受付けるべく適合されている検知用表面が設けられており、
Ｎ複数個の容量検知用セルが前記検知用表面と関連しており且つＮ個の行／列交差部を持った第一の行／列アレイに配設されており、前記第一アレイは各行／列交差部に位置されている１個の検知用セルを有しており、
前記検知用セルの各々は増幅器入力端と増幅器出力端とを具備する増幅器、前記検知用表面と関連する第一及び第二の物理的に離隔されているコンデンサプレート、前記第一コンデンサプレートを前記増幅器入力端へ接続し且つ前記第二コンデンサプレートを前記増幅器出力端へ接続する回路手段を有しており、
前記第一アレイへ接続しており且つ権限が与えられたユーザの指先パターンに対する比較を行うためにユーザ指先パターンを発生し且つそれにより前記検知用表面上のユーザの指先の位置の関数としてカーソルの移動を制御するために本タッチパッドの動作をイネーブルさせるべく動作可能であるユーザ権限付与手段が設けられており、
複数個の抵抗からなる抵抗ネットワークにおけるＮ複数個の抵抗ノードが第二の行／列アレイに配設されており、前記第二アレイは前記第一アレイのＮ行／列交差部に対応する形態でＮ行／列交差部を有しており、
前記増幅器出力端の各々を前記第二アレイの同様の形態とされている抵抗ノードへ接続する回路手段が設けられており、
前記検知用表面上のユーザの指先の位置の関数として重心出力信号を前記抵抗ネットワークを介して計算する第一計算手段が前記第二アレイへ接続しており、
前記重心出力信号の関数としてポインタ移動制御信号を供給する第一出力手段が前記第一計算手段へ接続している、
ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【請求項６】
請求項５において、
前記検知用表面上のユーザの指先によって占有される面積の関数として質量出力信号を前記抵抗ネットワークを介して計算するための第二計算手段が前記第二アレイへ接続しており、
前記質量出力信号の関数としてスイッチオン／オフ信号を与える第二出力手段が前記第二計算手段へ接続している、
ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【請求項７】
ほぼ平坦なディスプレイスクリーン上のカーソルの移動の所望の方向を表わす出力信号を与えるタッチパッドにおいて、
複数個の表面部分を具備しているほぼ平坦な誘電体検知用表面が設けられており、
前記検知用表面は指先によって物理的に接触されるべく適合されており、
Ｒ×Ｃ複数個のセンサセルが前記表面部分と関連しており、
前記センサセルはＲ個の行とＣ個の列とを具備するセルアレイに配設されており、前記行及び列はＲ×Ｃ個の交差部を形成しており、前記センサセルのうちの一つは前記交差部の各々において且つ対応する表面部分に位置されており、
前記センサセルの各々は増幅器入力端と増幅器出力端とを具備する増幅器を有しており、
前記センサセルの各々は前記対応する表面部分と関連しているがそれから離隔されている第一及び第二の物理的に離隔されているコンデンサプレートを具備しており、
前記センサセルの各々は前記第一コンデンサプレートを前記増幅器入力端へ接続し且つ前記第二コンデンサプレートを前記増幅器出力端へ接続しそれにより前記対応する表面部分に接触する指先の関数として負の入力対出力増幅器フィードバック信号を与える回路手段を有しており、
Ｒ×Ｃ複数個の抵抗ノードがＲ個の行及びＣ個の列を有する抵抗アレイの形態に配設されており、前記行及び列はＲ×Ｃ個の交差部を形成し、前記抵抗ノードのうちの一つが前記交差部の各々に位置されており、
Ｒ×Ｃ複数個の回路手段が設けられており、各回路手段は前記増幅器出力端のうちの一つを１個の抵抗ノードへ接続させ、
Ｒ及びＣは整数であり、
前記抵抗アレイへ接続しており且つ指先によって接触された表面部分の関数として重心出力信号を前記抵抗アレイを介して計算すべく動作可能な第一計算手段が設けられており、
前記重心出力信号の関数としてカーソル移動信号を与える出力手段が前記第一計算手段へ接続されている、
ことを特徴とするタッチパッド。
【請求項８】
請求項７において、
指先によって接触された表面部分面積の関数として質量出力信号を前記抵抗アレイを介して計算する第二計算手段が前記抵抗アレイへ接続しており、
前記質量出力信号の関数としてスイッチ開／閉信号を与える第二出力手段が前記第二計算手段へ接続している、
ことを特徴とするタッチパッド。
【請求項９】
最初にディスプレイスクリーンを具備する装置のユーザ権限付与を決定するために有用なものであり、その後に、前記ディスプレイスクリーン上でのカーソルの移動を選択的に制御すべく動作可能な電気的出力信号を与えるために有用であるキャパシタンスタッチパッドにおいて、
ユーザの指先と物理的に係合すべく適合されている誘電体検知用表面が設けられており、
Ｎ複数個の容量検知用セルが前記検知用表面と関連しており且つＮ個の行／列交差部を具備する第一行／列アレイに配設されており、前記第一アレイは各行／列交差部に位置している１個の検知用セルを有しており、
前記検知用セルの各々は増幅器入力端と増幅器出力端とを具備する増幅器、前記検知用表面と関連している第一及び第二の物理的に離隔されているコンデンサプレート、及び前記第一コンデンサプレートを前記増幅器入力端へ接続し且つ前記第二コンデンサプレートを前記増幅器出力端へ接続して増幅器フィードバックを与える回路手段を有しており、
前記第一アレイへ接続されており、前記検知用セル増幅器をして低利得モードで動作させるべく動作可能であり、格納されている権限が付与されたユーザ指紋パターンに対する比較のためにユーザ指紋パターンを発生すべく動作可能であり、且つ比較が検知された場合に前記検知用セル増幅器をして高利得モードで動作させ且つその後に前記検知用表面上のユーザの指先の位置の関数としてカーソルの運動を制御するために使用するために前記タッチパッドの動作をイネーブルさせるべく動作可能なユーザ権限付与手段が設けられており、
Ｎ複数個の抵抗ノードが第二の行／列アレイに配設されており、前記第二アレイは前記第一アレイの前記Ｎ個の行／列交差部に対応する形態でＮ個の行／列交差部を有しており、
前記増幅器出力端の各々を前記第二アレイの同様な形態とされている抵抗ノードへ接続させる回路手段が設けられており、
前記検知用表面上のユーザの指先の位置の関数として重心出力信号を計算する第一計算手段が前記第二アレイへ接続しており、
前記重心出力信号の関数としてカーソル移動制御信号を与える第一出力手段が前記第一計算手段へ接続されている、
ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【請求項１０】
請求項９において、
前記検知用表面上のユーザの指先によって占有される面積の関数として質量出力信号を計算する第二計算手段が前記第二アレイへ接続しており、
前記質量出力信号の関数としてスイッチオン／オフ信号を与える第二出力手段が前記第二計算手段へ接続している、
ことを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【請求項１１】
請求項９において、前記Ｎ複数個の容量検知用セル及び前記Ｎ複数個の抵抗ノードがソリッドステート装置内に集積化されていることを特徴とするキャパシタンスタッチパッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコンピュータディスプレイモニタ又はテレビ（ＴＶ）などのディスプレイスクリーン上のカーソル又はポインタの手動的制御を行う技術分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
「容量性距離センサ（ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＤＩＳＴＡＮＣＥ  ＳＥＮＳＯＲ）」という名称の１９９７年２月１３日付で出願した発明者がＭａｒｃｏ  Ｔａｒｔａｇｎｉの米国特許出願第０８／７９９，５４８号を引用によって本明細書に取込む。この特許出願は、指紋採取を包含する多数の用途を持った集積回路（ＩＣ）容量性距離センサを記載している。このソリッドステートＩＣ装置の一部は本願の図１乃至３に示してあり、その場合には、マルチセルアレイ３の各個別的なセル２は一対の平坦な金属アーマチュア２３，２４を有しており、それらは水平面において互いに離隔されていてコンデンサを形成すると共に測定すべき垂直距離「ｄ」を画定している。各セル２は、又、図２に示した増幅器手段を有しており、増幅器入力端１６は一方のアーマチュア２４へ接続しており、且つ増幅器出力端１７は他方のアーマチュア２３へ接続しており、それにより負のフィードバック回路１７，２３，２５，１８，２４，１６を与えている。
【０００３】
従来技術はスクリーンカーソル／ポインタ移動制御を行う一般的に二つのタイプの装置を提供している。
【０００４】
第一のタイプの装置においては、ディスプレイスクリーン上でのカーソル／ポインタの連続的且つ対応する方向の移動を発生するためには、ほぼ水平な表面上でのマウスの連続的な手動的移動が必要とされる。マウスの移動が停止すると、このカーソル／ポインタの移動も停止する。カーソル／ポインタが大きなスクリーン距離に亘って移動されねばならない場合には、通常、マウスを該表面から持上げ、次いで、１回又はそれ以上の回数に亘り該水平表面上でマウスをリトレースさせることが必要である。
【０００５】
２番目のタイプの装置の一つの例はジョイスティックであるが、ジョイスティックが中心からずれた位置に手動的に保持されている限り、カーソル／ポインタはスクリーン上を対応する方向に継続的に移動する。このカーソル／ポインタの移動を停止させるためには、ジョイスティックをその中心位置即ち中立位置へ復帰させる。
【０００６】
本発明は、指先動作型キャパシタンス（容量）タッチパッドの実施例に関連して説明し、その最終的な結果から得られる動作はジョイスティックとほぼ同一のものであるが、本発明の精神及び範囲はこの様な態様に制限されるべきものではない。即ち、本発明のキャパシタンス（容量）タッチパッド上の指先の位置は指先の位置に従ってカーソル／ポインタのスクリーン上での移動を発生させる。本発明は例えばラップトップコンピュータ及びパームトップコンピュータなどの携帯型コンピュータにおいてしばしば使用されているグライドポイント（ＧＲＩＤＥ  ＰＯＩＮＴ）及びトラックポイント（ＴＲＡＣＫ  ＰＯＩＮＴ）装置を置換する場合に特に有用性がある。
【０００７】
本発明の実施例は前述した特許出願に記載されているような容量距離／指紋センサの用途及び修正に関連している。容量型センサの一般的な用途は公知である。
【０００８】
例えば、刊行物「センサ及びアクチュエータ（ＳＥＮＳＯＲＳ  ＡＮＤ  ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ）」、Ｊａｎ／Ｆｅｂ  １９８９、Ｎｏ．１／２、１４１−１５３頁は、第４回ソリッドステートセンサ及びアクチュエータに関する国際会議（トランスデューサーズ’８７）、東京、日本、６月２日−５日、１９８７年において発表された「内在的輪郭検知オプションを有する集積化触覚撮像器（ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＴＡＣＴＩＬＥ  ＩＭＡＧＥＲ  ＷＩＴＨ  ＡＮ  ＩＮＴＲＩＮＳＩＣ  ＣＯＮＴＯＵＲ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＯＰＴＩＯＮ）」という題名の文献を包含している。
【０００９】
この文献は集積化した容量性触覚イメージングセンサを記載しており、それは底部セラミック支持体、９行／９列のアレイからなるシリコンウエハ集積回路上に設けられている正方形のアルミニウム電極、天然ゴムから構成されている可撓性があり且つ分離用の中間層、薄い導電性のゴム層、頂部保護層を有する多層構造を有している。この装置においては、キャパシタンス即ち容量は、天然ゴム層の局所的な変形に依存する。この装置の８１個の個別的なアルミニウム電極は天然ゴム層内の凹凸パターンの容量測定を与え、この凹凸は頂部保護層上に作用する圧力分布によって発生される。
【００１０】
指紋の詳細を検知するために容量型センサを使用することも公知である。
【００１１】
例えば、刊行物ＩＥＥＥ・エレクトロン・デバイス・レターズ、ＶＯＬ．１８、ＮＯ．１、１９９７年１月、１９−２０頁は、「ガラス及びポリマ基板からなるポリシリコンＴＦＴを使用した新規な指紋スキャニングアレイ（ＮＯＶＥＬ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＡＲＲＡＹＳ  ＵＳＩＮＧ  ＰＯＬＹＳＩＬＩＣＯＮ  ＴＦＴ’Ｓ  ＯＦ  ＧＬＡＳＳ  ＡＮＤ  ＰＯＬＹＭＥＲＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」という題名の文献を包含している。この文献は二次元（２Ｄ）、２００×２００、容量検知用アレイを記載しており、それは４０，０００個の個別的なピクセルから構成されている。該アレイの各ピクセルは２個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び１個のコンデンサプレートを有している。各アレイピクセルは１本のアレイ行と１本のアレイ列との交差点に存在しており、且つ各アレイピクセルは行ドライバ回路及び列ドライバ回路によって個別的にアドレス可能である。
【００１２】
与えられたピクセルに関連しているＴＦＴ−Ａ及びＴＦＴ−Ｂと以後呼称する二つのＴＦＴについて検討すると、ＴＦＴ−Ａ及びＴＦＴ−Ｂのドレイン電極はそのピクセルのコンデンサプレートへ接続しており、ＴＦＴ−Ａのゲート電極及びソース電極はそのピクセルと関連している行導体へ接続しており、ＴＦＴ−Ｂのゲートはそれに続く行導体へ接続しており、且つＴＦＴ−Ｂのソースはそのピクセルと関連している列導体へ接続している。
【００１３】
薄い（０．１μｍ）窒化シリコン絶縁体が各アレイピクセルのコンデンサプレートの上側に存在している。指紋の山が直接的にコンデンサプレートの上に存在する場合には、コンデンサプレートと指との間にコンデンサが形成される。このコンデンサは、このピクセルに関連している行導体及びＴＦＴ−Ａによってそのピクセルへ行パルス（８乃至１０ＶＤＣ及び１０乃至１００マイクロ秒の期間）が該ピクセルに印加される場合に充電される。その格納された電荷は、その後に、行パルスが次続の行電極へ印加される場合にＴＦＴ−Ｂを介してそのピクセルの列導体上へ転送される。
【００１４】
更に興味のあるものとしては、刊行物１９９７ＩＥＥＥ・インターナショナル・ソリッドステート・サーキッツ・コンフェレンスがあり、それは「フィードバック容量性検知方法に基づく３９０ＤＰＩ生の指紋撮像器（Ａ  ３９０ＤＰＩ  ＬＩＶＥ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ  ＩＭＡＧＥＲ  ＢＡＳＥＤ  ＯＮ  ＦＥＥＤＢＡＣＫ  ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＳＣＨＥＭＥ）」という題名の文献が２００頁から始まる頁に包含されている。この文献は単一チップの２００×２００要素アレイの２メタルデジタルＣＭＯＳ技術センサを記載しており、それはフィードバック容量検知に基づくものであって、且つ指の皮膚表面によって誘起される電界変動を検知すべく動作する。該アレイの各要素において、二つの水平方向に離隔されているメタル（金属）プレートがパッシベーション酸化膜によって指の皮膚表面の上側に存在する隣接する部分から離隔されている。皮膚とセンサの表面との間の距離は指紋の山及び谷が存在することを表わすものであるから、複数個の要素からなるアレイが完全な指紋パターンを与える。
【００１５】
該アレイの各要素において、二つのメタルプレートは、それぞれ、高利得インバータの入力端及び出力端へ接続されており、それにより電荷積分器を形成している。動作について説明すると、該電荷積分器は、最初に、該インバータの入力端と出力端とを短絡することによってリセットされる。次いで、固定された量の電荷が該入力端から吸込まれ、指紋の山及び谷に対する距離に逆比例するフィードバック容量値に逆比例して出力電圧をスイング即ち振れさせる。複数個のセル即ちセンサからなるアレイは、完全なる指紋パターンを与える。指紋イメージは指がアレイからはずされると消失する。
【００１６】
引用によって本明細書に取込む米国特許第４，３５３，０５６号も興味のあるものであり、それは容量型指紋センサに関するものであって、その場合に、指紋の山及び谷を読取るために指をセンサの表面上に押付ける。センサ表面はそれと関連する小さな物理的寸法からなる多数のコンデンサを有している。二つのセンサについて説明する。第一タイプのセンサにおいては、電気的絶縁体が多数の可撓性があり且つ水平方向に離隔されている湾曲した金属電極を担持しており、且つ一つのコンデンサを構成する二つの隣接する金属電極を担持している。保護用の絶縁膜が該電気的絶縁体の上側に存在しており、且つ指がこの保護用の絶縁膜と物理的に接触される場合に、該金属電極は物理的に変形され、それによって指紋の山／谷パターンに従って多数のコンデンサの容量値を選択的に変化させる。第二タイプのセンサにおいては、剛性支持体の頂部表面が多数の水平方向に離隔されており且つ平坦な金属電極を固定位置に担持している。該金属電極の面の上方には可撓性絶縁体と、可撓性電極と、可撓性保護用メンブレンとが順番に配列して設けられている。コンデンサが該頂部可撓性電極と下側及び固定された位置の平坦な金属電極の各々との間に形成される。指端部が可撓性メンブレンと接触されると、可撓性電極は指紋の山／谷パターンに従って波型形状となる。
【００１７】
更に、引用によって本明細書に取込む米国特許第５，３２５，４４２号は、約１００μｍのピッチを持った行／列検知用要素からなる平坦状のアレイを構成する検知用パッドを具備する容量型指紋センサに関するものである。各検知用要素は１本の行導体と１本の列導体との交差点に位置されており、且つ各検知用要素において、検知用コンデンサは該検知用電極の上側に存在する絶縁膜によって指表面から離隔されている平面状の検知用電極を構成している。該アレイを構成する複数個の検知用電極は規則的に離隔されており且つ等しい寸法の矩形である。検知用要素はホトリソグラフィプロセスを使用して製造され、且つ各個別的な検知用要素は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態における薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有している。各ＦＥＴゲートは行導体へ接続しており、各ＦＥＴソースは列導体へ接続しており、且つ各ＦＥＴドレインは検知用電極へ接続している。
【００１８】
一実施例においては、各検知用要素は検知用電極と指との間に形成される検知用コンデンサを構成する。別の実施例においては、各検知用要素は電気的に分離されており且つ導電性のパッドを有しており、それは物理的に指と係合する。
【００１９】
欧州特許出願ＥＵ９６８３００６８．１も興味のあるものである。この出願は複数個の容量センサからなるアレイを開示しており、該センサは該アレイの上表面即ち頂部表面に接触する指の指紋パターンを検知すべく動作する。
【００２０】
米国特許第５，３７４，７８７号、第５，４９５，０７７号、第５，６４８，６４２号も興味のあるものであって、それらは行／列マトリクスの形態で配置されている複数個のセンサパッド／ラインを具備する物体／近接度検知器を提供している。
【００２１】
米国特許第５，５４３，５８８号も興味のあるものであって、それは片側にスクリーンが配設されており且つ反対側にタッチ（接触）感応性変換器を具備するハンドヘルド即ち携帯型の装置を開示している。
【００２２】
米国特許第５，５４３，５９０号及び第５，５４３，５９１号も興味のあるものであって、それらはディスプレイスクリーン上のカーソルを移動させる装置を開示しており、その場合に、検知用面は行／列に配向された導体線からなるマトリクスを有している。
【００２３】
上述したような従来の装置はほぼそれらの制限された意図された目的のためには有用なものであるが、ジョイスティック又はマウスに類似した動作を行う容量型タッチパッド（ｔｏｕｃｈｐａｄ）を提供することの必要性が存在しており、その場合に、キャパシタンス（容量）タッチパッドの上表面上の指先の位置がカーソル／ポインタスクリーン移動を発生させることが可能な容量型タッチパッドを提供することが望まれている。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、ジョイスティック又はマウスに類似した動作を行うキャパシタンスタッチパッド即ち容量性の接触パッドを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、例えば、上述した欧州特許出願ＥＵ９６８３００６８．１に示されるようなマトリクスアレイである複数個の容量センサからなるマトリクスアレイを使用することに基づいて構成することが可能である。
【００２６】
本発明のアレイは、最初に、ユーザの指紋を採取するために使用することが可能であり、例えば、ラップトップ又はパームトップコンピュータなどの装置へのログオン期間中に発生するユーザ識別（ＩＤ）手順として使用することが可能である。コンピュータのその後の動作は、しばしば、ディスプレイスクリーン上におけるカーソルの移動を制御することが必要とされる。本発明アレイは、このカーソルの移動も提供する。
【００２７】
即ち、ユーザが、最初に、コンピュータへログオンすると、本発明のアレイはユーザの権限付与即ち使用許可を決定するために使用される指紋パターンを採取する。その後に、本アレイはスクリーンカーソル／ポインタ制御を与えるために使用され、該アレイの上表面上の指先の位置によってスクリーン上をカーソル／ポインタが移動する。この指先の位置は、指紋を採取した後に、該アレイの上表面上で指先をローリング（横揺れ）及び／又はピッチング（縦揺れ）によってのみ達成される。本発明の一実施例においては、指先を該アレイから取外した場合に、又は指先を該アレイの上表面上の中間位置へ移動させた場合にカーソル／ポインタの移動が停止する。
【００２８】
ログオン期間中に、センサが採取した指紋パターンをメモリに格納されている指紋パターンと比較することによってユーザが識別／検証される場合に、該アレイの個別的なセル出力が直列的にスキャン即ち走査される。その後に、該アレイが本発明に従って使用されると、スクリーンカーソル／ポインタ制御を達成するために、該アレイの個別的なセル出力はスキャンする必要はない。そうではなく、該アレイの各個別的なセル出力が行／列抵抗回路網の対応する個別的なノードへ接続される。
【００２９】
本発明の実施例をカーソル制御などの特徴に関連して説明するが、ＡＴＭ装置などの適用場面においても使用することが可能であり、その場合には、最初にユーザの指紋確認が行われ、次いでＡＴＭ装置に対するチョイスの選択及び肯定／否定応答に対する入力装置として該アレイを使用する。
【００３０】
本発明の検知用アレイは、又、３Ｄ仮想現実適用例におけるポインティング装置として使用することが可能であり、その場合には、該アレイはユーザの手の指の運動に追従する構成体の上に装着される。この様に、ユーザは、指及び３Ｄ仮想メニューを使用して選択を行うことが可能とされ、且つ３Ｄ仮想ゲームにおいては、該アレイを平面状のＸ，Ｙ方向及びＺ方向コマンドを検知するために使用することが可能である。
【００３１】
本発明アレイは、アレイの上表面上において指先を移動させるか即ち横方向にローリングさせる場合にＸ方向のカーソル／ポインタ移動コマンド（即ち、左／右スクリーン移動コマンド）を与える。本発明アレイは、指先がアレイの上表面上において端から端へ移動される場合即ちピッチングされる場合に、Ｙ方向カーソル／ポインタ移動コマンド（即ち、上／下スクリーン移動コマンド）を与える。本発明アレイは、アレイの上表面内に垂直方向下方へ指先が押下げられる場合に、Ｚ情報即ちスイッチ開成情報を与える。本発明アレイの上表面は約１ｃｍ平方であり、且つ、通常、ユーザの人指し指の先端と共同する。
【００３２】
この様な容量指紋検知用セル（例えば、上述したＥＵ特許出願において示されているもの）の利得が高いものに調節されるか、又はアレイの分解能が低いものである場合には、該アレイの電気的出力は暗いバックグラウンド即ち背景上に明るいブロッブ（ｂｌｏｂ）即ち小滴を有する二次元「電子画」である。この電子画内の該ブロッブ即ち小滴の位置は該センサの上表面と指先の接触区域とに対応している。
【００３３】
このブロッブの位置の第一モーメント座標、即ち輝度関数は、Ｘ変位及びＹ変位、即ち該アレイの上表面上の指先位置をエンコードし、一方この輝度関数のゼロモーメント値は指先の下方向への圧力関数をエンコードする。
【００３４】
該アレイのＸ出力及びＹ出力を計算するために、二つのオプションが使用可能である。第一に、該アレイの全体的な電子的イメージ、即ちピクチャ（画像）を計算システムへ転送し、そこでこれら二つの出力（「質量」及び「重心」とも呼ばれる）がハードウエア又はソフトウエア技術を使用して計算される。第二に、センサのピクチャ出力に関して直接的にアナログ的計算を行う。
【００３５】
図８を参照すると、二次元（２Ｄ）電子信号出力、即ち該アレイの上表面上の指先の接触関数をエンコードするアレイのパターンが図８に示したように２Ｄ擬似抵抗回路網へ注入される。この回路網は入力してくるアレイ出力信号の重心即ち第一モーメント及び質量即ち第二モーメントを検知する。重心及び質量関数は図８の構成によって同時的に計算される。
【００３６】
本発明の一つの特徴によれば、図８の擬似抵抗回路網を集積回路技術を使用して図１のセンサアレイ内に埋込むことが可能であり、それによって集積化した装置を提供することが可能である。例えば、図８の各抵抗はエレクトリックレターズ（ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＬＥＴＴＥＲＳ）、（２９（２１），１８１１−１８１３，１９９３年１０月）の刊行物における「電流モード技術における重心の計算（ＣＯＭＰＵＴＩＮＧ  ＣＥＮＴＲＯＩＤＳ  ＩＮ  ＣＵＲＲＥＮＴ−ＭＯＤＥＴＥＣＨＮＩＱＵＥ）」という題名のＭ．  Ｔａｒｔａｇｎｉ及びＰ．  Ｐｅｒｓｏｎａ共著の文献に記載されているようにＭＯＳトランジスタで実現することが可能である。
【００３７】
本発明の一つの目的は、ディスプレイスクリーン上でカーソル／ポインタの移動を制御する出力信号を発生するために指先と共同するほぼ平坦状の行／列アレイの形態に配設されているＮ複数個のキャパシタンス（容量）検知用セルを提供することである。各個別的な検知用セルの出力端は同様の行／列アレイの形態に配列されているＮ個のノードを具備する抵抗アレイの対応するノードへ接続している。行形態における抵抗ノードの重心出力が行方向におけるカーソル移動の制御のための出力信号を提供する。列形態における抵抗ノードの重心出力は直交する列方向におけるカーソル移動の制御のための出力信号を与える。行／列抵抗モードの質量信号出力はスイッチオン／オフ信号を与える。
【００３８】
本発明を公知のジョイスティックタイプの装置と比較しながら説明するが、当業者によって理解されるように、本発明はマウスのような装置を置換する場合にも有用性があるものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１，２，３は前述した米国特許出願に対応しており、それらは本発明の実施例において使用可能なものである。
【００４０】
図１は、マルチピクセル指紋パターン、即ち指紋の電気的信号ピクチャを構成するシリアル信号電気的出力１０を提供すべく動作する比較的多数のソリッドステート容量型センサセル即ちノード２を具備するほぼ平坦状のマルチピクセル・マルチ行／列アレイ３を有するＩＣ装置１の概略平面図である。図示した如く、図１はＸＹ面内においてとったものである。
【００４１】
アレイ３は個別的なノード２からなるＮ個の水平方向即ちＸ方向に延在する行を有している。各行はその中にＭ個の個別的なノード２を有している。従って、アレイ３は個別的なノード２からなるＭ個の垂直方向即ちＹ方向に延在する列を有しており、且つ各列はＮ個の個別的なノード２を有している。Ｎ及びＭの数は整数であり、それは互いに等しい場合も等しくない場合もある。アレイ３内の個別的なピクチャ要素、ピクセル、ノード、即ちセル２の数は指紋パターン採取のために極めて大きなものであり且つＭ×Ｎの積に等しい。一つの例はアレイ３内の５１２×５１２個のピクセル、ノード即ちセル２であり、アレイ３は約２０ｍｍ乃至約２５ｍｍの物理的寸法のものである。
【００４２】
図２はアレイ３の上側且つアクティブ即ち活性な表面１２５と物理的に接触する指先１８を示している。
【００４３】
指紋パターン採取期間中に、アレイ３内の各個別的なセル２はアレイ３の行／列のユニークな交差部に各セルが物理的に位置していることによってアドレス可能である。アレイ３の個別的なセル２がアドレスされ且つ指紋パターンをデジタル化するために読取られる態様は当業者にとって公知であり、本発明に関する制限を形成するものではない。
【００４４】
ＩＣ装置１は、所定のスキャニングパターンに従って指紋パターン採取期間中に一度に１個のセル２を逐次的に質問即ち読取るために水平方向のスキャニングステージ即ちネットワーク６及び垂直方向のスキャニングステージ即ちネットワーク５を有している。好適には、ステージ５及び６は時間シーケンスにおいてセル２の図２出力１７を質問するために動作するシフトレジスタ即ちデコーダを有している。
【００４５】
ＩＣ装置１は、更に、供給／論理ステージ即ちネットワーク７を有しており、それは全てのセル２を含むＩＣ装置コンポーネントに必要な動作電圧を供給し且つＩＣ装置１の動作に必要なステップからなるシーケンスを制御すべく動作する。特に、ＤＣ電圧供給源１２は１００において接地電圧を基準とするＤＣ基準電圧Ｖｒを供給する。バッファ８が全てのセル２の出力端１７へ接続している。バッファ８の出力端１０はＩＣ装置１の逐次的に配設された出力信号を有しており、出力端１０における信号はスキャニングステージ５及び６の動作によって制御される。
【００４６】
図２は図１のアレイ３の単一のセル２の回路を模式的に示している。全てのセル２は、概略、構造及び配列が同一である。各セル２は約３，０００乃至４，０００の利得を有する低パワー信号反転用ノード増幅器１３を有している。
【００４７】
端子２１はセル２の回路に対する入力端を構成しており、且つ端子２１及び入力コンデンサ２０が増幅器１３の入力端１６へ接続している。端子１７はセル２及びその増幅器１３の出力端を構成している。各セル２は、更に、２個のＸＹ平面状アーマチュア即ち金属コンデンサプレート２３，２４を有しており、それらはほぼ等しいＸＹ面積のものであり、且つ共通のＸＹ水平面内において互いに水平方向即ちＸ方向に離隔されている。
【００４８】
薄い誘電体層２５がコンデンサプレート２３，２４を被覆しており、且つ誘電体層２５の上部水平表面１２５はその指紋を検知し、決定し又は採取する指の皮膚表面１８と物理的に接触するためのアクティブ即ち活性なアレイ表面を提供している。誘電体層２５はアレイ３及びその個別的なセル２を有するＩＣ装置１の上部部分の全体的な表面をカバーすることが可能である。
【００４９】
指紋パターン採取のために使用する場合には、指先１８をアレイ３の誘電体層２５の上表面１２５上に配置させる。皮膚表面１８がその場合にアーマチュア即ち電極を形成し、それはコンデンサプレート２３，２４の上部ＸＹ平面状の表面の垂直上側に存在し且つそれに対面する。皮膚表面１８は、プレート２３，２４と共に、図３に示したように第一コンデンサ３４及び第二コンデンサ３３を画定すべく動作する。直列接続した複合コンデンサ３３，３４が増幅器出力端１７から増幅器入力端１６へ負のフィードバック形態で接続されている。
【００５０】
各図２のノード増幅器１３は、更に、好適にはＭＯＳスイッチの形態における通常開のスタート、リセット、又は制御スイッチ１９を有している。スイッチ１９は選択的に且つ瞬間的に動作して増幅器入力端１６を増幅器出力端１７へ短絡させる。スイッチ１９は、図１の供給及び論理ユニット７によって供給される制御信号「Ｒ」によって制御される。指紋採取動作の開始時において、全てのアレイセル２のスイッチ１９が瞬間的に閉成され、且つ全てのセル入力端２１における電圧レベルが一定の大きさに維持される。この様に、全てのセル２の入力電圧がセルの出力電圧と同一の電圧とされる。
【００５１】
すぐその後に、供給及び論理ユニット７が全てのリセットスイッチ１９を開成させ且つ全てのセル入力端２１に基準電圧Ｖｒと大きさが等しいステップ電圧を供給すべく動作する。そこでセル入力コンデンサ２０の各々において電気的電荷が誘起され、セルのコンデンサプレート２３，２４と該セルの上側に存在する皮膚表面１８との間に存在する局所的且つ個別的なＺ方向のセル距離「ｄ」を読取ることを可能とする。
【００５２】
図１のスキャニングステージ５，６はアレイ３内の多くのセル２の読取り即ち質問を逐次的に可能とすべく動作する。この様に、バッファ８は、三次元読取り、及びアレイ３の上部表面１２５上に現在存在する指の皮膚表面１８の表示を与える電圧のグレイレベルのシーケンスの形態で出力１０を逐次的に提供すべく動作する。
【００５３】
図３は図２に示した単一セル回路の等価回路である。増幅器１３の入力容量は３０で示してあり、増幅器１３の出力容量は３１で示してあり、且つ二つの上述した直列接続し且つ皮膚感応性のコンデンサを３３，３４で示してある。
【００５４】
本発明の一つの特徴によれば、各増幅器１６の利得は、図５Ａ−５Ｉの種々の区域に示した補正した形状１７０を有する図１アレイからの出力信号を供給するために増加させることが可能である。しかしながら、この増加させた利得特徴は必要なものではない。なぜならば、この補正した形状は指先の複雑な指紋パターンに関して計算することも可能だからであり、指紋を構成するオブジェクトのグループの質量中心が該オブジェクトのグループの中心に位置しているからである。この増加させた利得特徴が所望される場合には、図１の電圧Ｖｒの大きさにおけるステップ変化によって実現される。
【００５５】
本発明の精神及び範囲に従ってキャパシタンスタッチパッドとして使用する場合には、全てのセル２又はノード増幅器１３の出力１７は図５Ａ−５Ｉに示したように、暗いバックグラウンド即ち背景上に位置されている明るいブロッブ１７０として表われるピクチャ信号である。このピクチャ内のブロッブ１７０の位置はキャパシタンスタッチパッドの上部表面１２５と指１８の接触面積／位置をエンコードする。このブロッブ出力信号機能１７０は、セルアレイマトリクスの分解能が低いことを確保する構造及び配列によって達成することも可能である。
【００５６】
図４は指紋パターン採取プロセスを示したブロック図であって、その場合に、図１−３の構成をコンピュータユーザによる初期的なログオン期間中に低利得モードで使用し、そのユーザは、後に本発明のキャパシタンスタッチパッド構造及び配列を使用してカーソル／ポインタスクリーン方向／移動制御信号、及び／又はスイッチオン／オフタッチパッド信号を発生する。
【００５７】
この指紋パターン採取プロセス期間中に、図１のアレイ３からのバッファ出力１０は処理ユニット１６０へ接続される。動作シーケンスにおいて、全てのセル２のスタートスイッチ１９が瞬間的に閉じられ、その後に基準ステップパルス電圧Ｖｒが全ての増幅器入力端２１へ印加され、その後に、全てのセル出力１７が垂直及び水平スキャンネットワーク５，６によって確立されているシーケンスに従ってバッファ出力端１０へ供給される。その結果、指先１８の指紋パターンが入力１０として処理ユニット１６０へ提供される。アレイ３と処理ユニット１６０との間の接続１０は、指紋採取からタッチパッド動作へ変化する場合のアレイ感度が変化することを意味するために双方向として示してある。
【００５８】
参照メモリ１６１は多数の以前に格納した指紋パターン、例えば、各権限付与したユーザに対して一つの指紋パターンを包含している。ステップ１６３において、同様の計算ユニットが入力１０をメモリ１６２内に格納されているパターンと比較し、且つパターンの一致が検知された場合には、現在のタッチパッド／コンピュータユーザの識別即ちＩＤが作業メモリ１６４内に記録される。
【００５９】
明らかなように、現在のタッチパッド／コンピュータユーザのＩＤが確立された後に、ステップ１６５は本発明のタッチパッドをジョイスティック型のタッチパッドとして使用することを可能とする。前述したように、このジョイスティック型のタッチパッドの使用は図１−３の高利得モードにおいて行われる。
【００６０】
本発明のキャパシタンスタッチパッドがディスプレイスクリーン上でのカーソル／ポインタ制御を達成するために高利得モードにおいて使用される場合には、全てのアレイセル２の複合出力１７は暗いバックグラウンド上に位置されている明るいブロッブとして表われる電子的ピクチャ信号を有している。
【００６１】
図５Ａ乃至５Ｉはアレイ表面１２５上の指先１８の種々の位置に対するこの様なピクチャ信号を示している。これらの図の各々における明るいブロッブ１７０の位置はキャパシタンスタッチパッドの上表面１２５との接触面積即ち指先１８の位置に対応している。各ブロッブ１７０の中心が４７０として示してある。前述したように、図５Ａ−５Ｉの位置のうちの何れかにおける場合の指先１８のＺ方向の押下げは明るいブロッブ信号１７０の質量を修正即ち拡大し、スイッチ閉成信号を供給する。
【００６２】
図５Ａにおいて、指先中心４７０はアレイ表面１２５上の中間位置に位置しており、且つこの位置において、カーソルの移動が発生されることはない。しかしながら、図５Ａに示されているブロッブ１７０の比較的大きな質量即ち寸法はアレイ表面１２５上へ垂直方向に指先１８を下方へ押下げることによって発生されたスイッチ閉成条件を表わしている。
【００６３】
図６は表面１２５上での端部から端部への指先端１８のＹ方向ピッチング即ち縦揺れを表わしている。このピッチング移動方向に従って、図５Ｂ及び５Ｃに示したように、明るいブロッブ１７０が発生される。即ち、図６における指先１８の下方向へのピッチング即ち縦揺れは図５Ｂに示した条件を発生し、且つ矢印１７１によって表わしたようにカーソルの上方向への移動が発生する。しかしながら、図６の指先１８の上方へのピッチング即ち縦揺れが図５Ｃの条件を発生すると、矢印１７２によって示したような下方向へのカーソルの移動が発生する。
【００６４】
図７は表面１２５上での側部から側部への指先１８のＸ方向のローリング即ち横揺れを表わしている。このローリング即ち横揺れ移動の方向に従って、図５Ｅ及び５Ｄに示したようにブロッブ１７０が発生される。即ち、図７における左方向への指先１８のローリング即ち横揺れは図５Ｅに示した条件を発生し、且つ矢印１７３で示したように左方向へのカーソルの移動が発生する。しかしながら、指先１８の右側へのローリング即ち横揺れが図５Ｄの条件を発生する場合には、矢印１７４によって示したように右方向へのカーソルの移動が発生する。
【００６５】
同様に、図５Ｆ及び５Ｇは、表面１２５上の一つの対角線方向における指先１８のピッチングとローリングの結合をした結果としてどの様にして対角線方向へのカーソルの移動１７５及び１７６が発生するかを示しており、一方、図５Ｈ及び５Ｉは、表面１２５上の直交する対角線方向における指先１８のピッチングとローリングの結合した結果としてどの様にして対角線方向のカーソルの移動１７７及び１７８が発生するかを示している。
【００６６】
図８は四つの角部に位置したカレントミラー及び加算器、即ち電流バッファ６０１−６０４を具備する本発明の一実施例を示したＸＹ面においてとった平面図であり、その場合に、２５個のノードセル２の各々の増幅器出力端１７は抵抗ネットワーク３０１の２５個のノード３００のうちの異なる一つへ接続しており、各ノード３００はセル列Ｃ１−Ｃ５とセル行Ｒ１−Ｒ５の交差点によって確立されている。抵抗回路網３０１は四つの角部に位置したカレントミラー及び加算器即ち電流バッファ６０１−６０４を具備する擬似抵抗ネットワークを有しており、それは図５の種々のものに示したブロッブ信号１７０の質量又は面積及び重心４７０を検知すべく動作する。
【００６７】
図９は対応する個別的な図２のノード増幅器の出力端１７へ接続している１個の個別的な抵抗ネットワークノード３００を示している。図９は、更に、このノード３００をその４個の隣接するノード３００へ接続している４個の抵抗３１１も示している。例えば、図９のノード３００がノード列Ｃ２とノード行Ｒ２との交差点によって形成されているノードである場合には、その増幅器出力端１７はセル列２とセル行２の交差点に位置している図１のセルと関連している図２の増幅器の出力端である。
【００６８】
本発明のこの実施例においては、図１−３のアレイ３が最初に使用されて図４に関して説明した如くログオン期間中にユーザの指紋ＩＤを採取する。その後に、図２の２５個のセル増幅器の各々の出力端１７が図８に示した２５個の抵抗ノード３００のうちの対応する一つへ接続される。
【００６９】
図８の動作モードにおいては、電気的出力端３０２及び３０３は、それぞれ、ユーザが所望するカーソル／ポインタスクリーン移動方向を画定する出力信号のＸ方向成分とＹ方向成分とを与える。例えば、信号３０２，３０３は、ＴＢ即ちモニタスクリーン上でのカーソル／ポインタの移動を制御するために使用され、この移動は図８のタッチパッドの表面上の指先１８の静的／移動しない位置によって連続的なものである。
【００７０】
ＩＥＥＥ・ジャーナル・オブ・ソリッド・ステート・サーキッツ（２６，１８５３−１８５８，１９９１年１２月）における「埋込みイメージャを具備するオブジェクト位置及び配向ＩＣ（Ａｎ  Ｏｂｊｅｃｔ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ＩＣ  ｗｉｔｈ  Ｅｍｂｅｄｄｅｄ  Ｉｍａｇｅｒ）」という題名の文献においてＤ．  Ｌ．  Ｓｔａｎｄｌｅｙによって記載されているように、出力３０２，３０３は２Ｄパターンのゼロ及び第一モーメントに比例するアナログ値を提供する。
【００７１】
図５Ｂ及び５Ｃを参照すると、指先位置が図５Ｂのブロッブ１７０を発生するものと仮定すると、出力３０２は基本的にゼロの大きさであり、一方出力３０３は与えられた大きさのものであり且つ与えられた極性即ち信号の向きのものである。その結果、上方へのカーソルの移動１７１が発生する。次に、指先位置が図５Ｃの明るいブロッブ１７０を発生するものと仮定すると、出力３０２は基本的にゼロに止どまり、一方出力３０３は与えられた大きさのものであるが、反対の極性即ち信号の向きのものであり、且つ下方向へのカーソルの移動１７２が発生する。同様に、図５の残りのものに関して、出力３０２，３０３をカーソルの移動と関連付けて説明することが可能である。前述したように、ユーザは矢印３０４によって示した指先１８の横方向へのローリング即ち横揺れ移動、及び／又は矢印３０５によって示した指先１８の長手方向における端から端へのピッチング即ち縦揺れによって所望のカーソル／ポインタの移動を発生させる。
【００７２】
ログオン期間中に、ユーザが採取した指紋パターンをメモリに格納してある図４の指紋パターン１６２と比較することによって識別／検証される場合に、アレイの個別的なセル出力１７が直列的にスキャン即ち走査される。しかしながら、その後に、且つアレイがスクリーンカーソル／ポインタ制御を達成するために本発明に従って使用される場合に、タッチパッドの個別的なセル出力１７はスキャンされることはない。そうではなく、各個別的なセル出力１７は行／列抵抗ネットワーク３０１の個別的なノード３００へ接続される。
【００７３】
アレイ３０１の水平な上表面上において指先１８が横方向に移動される場合、即ちローリングされる場合に、アレイ３０１はＸ方向カーソル／ポインタ移動コマンド３０２を発生し、それは水平な左／右スクリーン移動コマンドであり、この移動は矢印３０５によって表わしてある。指先１８がアレイ３０１の水平な上表面上において長手方向の端から端へ移動される場合即ちピッチングされる場合には、アレイ３０１はＹ方向カーソル／ポインタ移動コマンド３０３を発生し、それは垂直上／下スクリーン移動コマンドであり、この移動は矢印３０４によって表わしてある。アレイ３０１は、更に、アレイ３０１の水平な上表面上の指先１８の現在の位置の大略幾何学的中心上に垂直下方向へ指先１８が押下げられる場合にスイッチ出力即ちＺコマンド出力を発生する。
【００７４】
前述したように、図４のステップ１６５において示したように、タッチパッド動作をイネーブル即ち動作可能とさせる場合の一つのステップは、図１の電圧Ｖｒの大きさにおける変化の動作によって低利得から高利得へ各図２のノード増幅器１８をスイッチさせることとすることが可能である。各ノード増幅器１３がこの高利得で動作する場合、又は、別法として、アレイ３０１の分解能が低い場合には、全てのノード増幅器１３の複合電気出力１７は、暗いバックグラウンド上に位置されているブロッブ１７０を有する電子アレイピクチャとして記述することが可能であり、その場合に暗いバックグラウンド上のこのブロッブの中央位置４７０は指先１８のアレイ３０１の水平な上表面との接触面積に対応している。このブロッブ１７０の位置の第一モーメント座標、即ちこの電子ピクチャ内の輝度関数は、アレイの上表面上のＸ及びＹ変位即ち指の位置をエンコードし、一方明るいブロッブ１７０のゼロモーメント値は指の下方向即ちＺ方向の圧力関数をエンコードする。図８のネットワーク３０７及び３０８は該電子ピクチャ内においてエンコードされる第一モーメント座標及びゼロモーメント値を決定すべく動作する。
【００７５】
二つのＸ及びＹアレイ出力３０２，３０３を計算するために、二つのオプションを使用することが可能である。第一に、該アレイの全体的な電子イメージ、即ち全てのセル増幅器出力信号１７を計算システムへ転送し、そこで第一モーメント座標及びゼロモーメント値（「質量」及び「重心」とも呼ばれる）をハードウエア又はソフトウエアを使用して計算する。第二に、アナログ計算を、２Ｄパターンのゼロ及び第一モーメントに比例する図８のアナログ値に関して実施することが可能である。
【００７６】
本発明の抵抗ネットワーク実施例は以下のハードウエアによって最初の上述した技術を使用する。図１に関して、アレイの上表面上の指先１８の接触関数をエンコードするアレイ３の二次元（２Ｄ）電子信号ピクチャ、出力又はパターンが図８の２Ｄ抵抗ネットワーク３０１のノード３００内に注入される。次いで、ネットワーク３０７，３０８，３０９が機能してこのアレイ出力信号の重心及び質量を検知する。重心及び質量の関数は、図８の構成によって同時的に計算される。
【００７７】
図８に示したように、各ノード３００は抵抗３１１によってそのそれと隣接するノード３００へ接続している。抵抗値即ち抵抗３１１の大きさは臨界的なものではないが、全ての抵抗３１１はほぼ同一の抵抗値即ち大きさのものとすべきである。更に、且つ上述したように、本発明の一つの特徴として、抵抗３１１はＭＯＳトランジスタによって実現されている。
【００７８】
上述した説明では指紋パターンを最初に採取し、且つタッチパッドの使用はその後にイネーブルされるものと仮定しているが、本発明の精神及び範囲によれば、指の回転／位置によるカーソル／ポインタ制御は指紋パターン自身が検知されるのと同時的に検知することが可能である。
【００７９】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例において使用することの可能なマルチピクセルマルチ行／列アレイ３を包含するＩＣ装置を示した概略平面図。
【図２】  アレイの活性表面１２５上に指先が物理的に接触している状態を示した概略図。
【図３】  図２に示した単一セル回路の等価回路を示した概略図。
【図４】  指紋パターン採取プロセスを示したフローチャート。
【図５】  （Ａ）乃至（Ｉ）はタッチパッド上表面上の指先の種々の位置に対して本発明キャパシタンスタッチパッドによって発生される二次元（２Ｄ）電気的ピクチャ信号を示したものであって、各々は質量輪郭とその質量輪郭内に位置されている重心点とを示している。
【図６】  タッチパッド上表面上での指先の長手方向の端から端へのＹ方向ピッチングを示した概略図。
【図７】  タッチパッド上表面上での横方向の指先のＸ方向ローリングを示した概略図。
【図８】  本発明の一実施例に基づく回路であって、修正した図１の２５個のセンサセルの各々からの増幅器出力信号が行／列抵抗ネットワーク即ちアレイ内の２５個の抵抗ノードのうちの対応する一つへ接続されている状態を示した概略回路図。
【図９】  図２−３に示したタイプの対応する個別的な増幅器の出力を受取るべく接続されている図８の１個の個別的な抵抗ノードを示しており、且つこの抵抗ノードを隣接する抵抗ノードと相互接続する４個の抵抗が設けられていることを示している概略図。
【符号の説明】
１  ＩＣ装置
２  セル（ノード）
３  アレイ
５  垂直スキャニングステージ（ネットワーク）
６  水平スキャニングステージ（ネットワーク）
７  供給／論理ステージ（ネットワーク）
８  バッファ
１２  ＤＣ電圧供給源
１３  増幅器
１９  制御スイッチ
２０  入力コンデンサ
２３，２４  メタルコンデンサプレート
２５  誘電体層
【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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