(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上の送信（ＴＸ）電極のセットの各ＴＸ電極について、前記ＴＸ電極に対応する第１の励起電圧を前記ＴＸ電極に印加して第１のセットの電流の第１の電流を誘導することによって前記ＴＸ電極の自己静電容量と、前記ＴＸ電極と一以上の受信（ＲＸ）電極のセットのＲＸ電極との間の相互静電容量とをプリチャージすることにより、前記第１のセットの一以上の電流を生成するステップと、
前記ＴＸ電極のセットの各前記ＴＸ電極について、基準電圧を前記ＴＸ電極に印加して第２のセットの電流の第２の電流を誘導することによって前記第２のセットの一以上の電流を生成するステップと、
前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、
前記第２のセットの電流の測定値に基づいて前記ＴＸ電極の自己静電容量を計算するステップと、
前記第１のセットの電流の測定値に基づいて前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極のセットにおける各ＲＸ電極との間の相互静電容量を計算するステップと、
を備える、静電容量のセンシング方法。
【請求項２】
前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、前記ＴＸ電極の前記自己静電容量を計算するステップは、
前記ＴＸ電極に印加された前記基準電圧と誘導された前記第２の電流とに基づいて前記ＴＸ電極についての寄生容量を測定するステップと、
前記第１のセットの電流に基づいてデコンボリューション演算を実行することにより、前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極のセットの各ＲＸ電極との間の前記相互静電容量を計算するステップと、
前記寄生容量から前記相互静電容量の合計を差し引くステップと、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量のセンシング方法。
【請求項３】
前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、前記第１の励起電圧の印加を第１の段階中に行い、前記基準電圧の印加を前記第１の段階に続く第２の段階中に行い、前記方法はさらに、前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、
前記第２の段階に続く第３の段階中に前記第１の励起電圧と相補的な第２の励起電圧を前記ＴＸ電極に印加するステップと、
前記第３の段階に続く第４の段階の間に前記基準電圧を前記ＴＸ電極に印加するステップと、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量のセンシング方法。
【請求項４】
前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、前記基準電圧を前記ＴＸ電極へ印加するステップが前記ＴＸ電極を電荷―コード変換器に接続するステップを備え、
前記方法は、前記ＴＸ電極を前記電荷―コード変換器に接続する前に、前記ＴＸ電極のセットの各々を共通バスコンダクタに接続するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量のセンシング方法。
【請求項５】
前記ＴＸ電極のセットの第１のＴＸ電極と第２のＴＸ電極について、前記第１のＴＸ電極に対応する前記第１の励起電圧が、前記第２のＴＸ電極に対応する前記第１の励起電圧と相補的であることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量のセンシング方法。
【請求項６】
前記ＴＸ電極のセットの各前記ＴＸ電極について、前記ＴＸ電極に前記基準電圧を印加する前に、前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極との間に導電路を設けることにより、前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極のセットのＲＸ電極間の前記相互静電容量を放電するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量のセンシング方法。
【請求項７】
前記ＴＸ電極のセットから電荷―コード変換器で受信されるベースライン電流を低減するために、ベースライン補償信号をシールドに印加するステップをさらに備え、前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、前記ＴＸ電極の前記自己静電容量が、前記ＴＸ電極と前記シールドとの間の静電容量であることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量のセンシング方法。
【請求項８】
前記ＴＸ電極のセットの各前記ＴＸ電極と結合された第１の入力を有する電荷―コード変換器において前記第２のセットの電流からの電荷を積分することによって、前記第２のセットの電流の合計を測定するステップと、
前記電荷―コード変換器の第２の入力にベースライン補償信号を印加して前記電荷―コード変換器のベースライン出力を低減するステップと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量のセンシング方法。
【請求項９】
前記ＴＸ電極のセットの一以上のＴＸ電極について、
対象物が、前記ＴＸ電極の前記自己静電容量と、前記ＴＸ電極とＲＸ電極のセットの１つの間の前記相互静電容量との両方を変化させることを検出することに応答して、前記ＴＸ電極における前記対象物の存在を検出するステップと、
前記対象物が、前記自己静電容量を閾値を超えて変化させることなく前記相互静電容量を変化させることを検出することに応答して、前記対象物の存在を拒絶するステップと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の静電容量のセンシング方法。
【請求項１０】
一以上の送信（ＴＸ）ポートのセットであって、
送信（ＴＸ）ポートのセットの各ＴＸポートについて、前記ＴＸポートが一以上のＴＸ電極のセットの一のＴＸ電極と結合されており、前記ＴＸポートが前記ＴＸ電極に対応する第１の励起電圧を前記ＴＸ電極に印加して第１のセットの電流の第１の電流を誘導することによって前記ＴＸ電極の自己静電容量と、前記ＴＸ電極と一以上の受信（ＲＸ）電極のセットのＲＸ電極との間の相互静電容量とをプリチャージすることにより、前記第１のセットの一以上の電流を生成するように構成され、
前記ＴＸポートのセットの各ＴＸポートについて、前記ＴＸポートは、基準電圧を前記ＴＸ電極に印加して第２のセットの電流の第２の電流を誘導することによって前記第２のセットの一以上の電流を生成する
ように構成された、前記一以上の前記ＴＸポートのセットと、
前記ＴＸポートのセットと結合される処理ロジックであって、該処理ロジックは、前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、
前記第２のセットの電流に基づいて前記ＴＸ電極の前記自己静電容量を計算し、
前記第１のセットの電流に基づいて前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極のセットの各ＲＸ電極との間の前記相互静電容量を計算する
ように構成された、前記処理ロジックと、
を備える、静電容量のセンシング回路。
【請求項１１】
前記ＴＸポートのセットに結合され、前記第２のセットの一以上の電流の合計を測定するように構成された自己静電容量センシングチャネルと、
前記ＲＸ電極のセットに結合され、前記第１のセットの電流を測定するように構成される、相互静電容量センシングチャネルのセットと
をさらに備え、
前記ＴＸポートのセットの各ＴＸポートが、
前記基準電圧を前記ＴＸポートに結合された前記ＴＸ電極に印加するための第１のスイッチと、
前記ＴＸ電極に前記第１の励起電圧を印加するための第２のスイッチと
をさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載の静電容量のセンシング回路。
【請求項１２】
前記ＴＸポートのセットの第１のＴＸポートと第２のＴＸポートについて、前記第１のＴＸポートにより、前記第１のＴＸポートに結合された前記ＴＸ電極に印加される前記第１の励起電圧は、前記第２のＴＸポートにより、前記第２のＴＸポートに結合された前記ＴＸ電極に印加される前記第１の励起電圧に対して相補的であることを特徴とする、請求項１０に記載の静電容量のセンシング回路。
【請求項１３】
前記ＴＸポートのセットの各ＴＸポートについて、
前記ＴＸポートが、第１の段階中に前記ＴＸポートに結合された前記ＴＸ電極に前記第１の励起電圧を印加するように構成され、
前記ＴＸポートが、前記第１の段階に続く第２の段階中に前記ＴＸ電極に前記基準電圧を印加するように構成され、
前記ＴＸポートがさらに、前記ＴＸポートのセットの各ＴＸポートについて、
前記第２の段階に続く第３の段階中に前記第１の励起電圧に相補的な第２の励起電圧を前記ＴＸ電極に印加し、
前記第３の段階に続く第４の段階中に前記ＴＸ電極に前記基準電圧を印加する
ように構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の静電容量のセンシング回路。
【請求項１４】
前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、前記処理ロジックがさらに、
前記ＴＸ電極に印加される前記基準電圧と、前記基準電圧によって誘導される前記第２の電流とに基づいて、前記ＴＸ電極の寄生容量を測定し、
前記第１のセットの電流に基づいてデコンボリューション演算を実行することによって、前記ＴＸ電極と、前記ＲＸ電極のセットの各ＲＸ電極との間の相互静電容量を計算し、
前記寄生容量から前記相互静電容量の合計を差し引く
ように構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の静電容量のセンシング回路。
【請求項１５】
前記ＴＸポートのセットが、前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極を共通バスコンダクタに接続するように構成された第１のセットのスイッチをさらに備え、
前記静電容量のセンシング回路が、前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極を前記共通バスコンダクタに接続されている間に、前記共通バスコンダクタを電荷―コード変換器へ接続するよう構成される自己静電容量チャネルスイッチをさらに備える、
ことを特徴とする、請求項１０に記載の静電容量のセンシング回路。
【請求項１６】
前記ＴＸポートのセットの各ＴＸポートについて、前記ＴＸポートが、前記ＴＸポートに結合された前記ＴＸ電極と前記ＲＸ電極のセットの各ＲＸ電極との間に導電路を選択的に設けるように構成された放電スイッチをさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載の静電容量のセンシング回路。
【請求項１７】
一以上のＴＸ電極のセットおよび一以上のＲＸ電極のセットから構成される容量性センサアレイと、
一以上の送信（ＴＸ）ポートのセットであって、
前記ＴＸポートのセットの各ＴＸポートについて、前記ＴＸポートが前記ＴＸ電極のセットの１つのＴＸ電極と結合され、前記ＴＸ電極の自己静電容量と、前記ＴＸ電極と一以上のＲＸ電極のセットの受信（ＲＸ）電極との間の相互静電容量とを、前記ＴＸ電極に、前記ＴＸ電極に対応する第１の励起電圧を印加して、第１のセットの電流の第１の電流を誘導することによって、プリチャージするように前記ＴＸポートが構成されることにより、一以上の第１のセットの電流を生成し、
前記ＴＸポートのセットの各ＴＸポートについて、前記ＴＸポートが前記ＴＸ電極に基準電圧を印加して、第２のセットの電流の第２の電流を誘導することによって、一以上の電流の前記第２のセットを生成する
ように構成された、前記一以上のＴＸポートのセットと、
前記ＴＸポートのセットと結合される処理ロジックであって、該処理ロジックは、前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極について、
前記第２のセットの電流に基づいて前記ＴＸ電極の前記自己静電容量を計算し、
前記第１のセットの電流に基づいて前記ＴＸ電極と、前記ＲＸ電極のセットの各ＲＸ電極との間の前記相互静電容量を計算する
ように構成される前記処理ロジックと、
前記処理ロジックに結合され、
前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極についての前記自己静電容量を含む自己静電容量のセットと、
前記ＴＸ電極のセットの各ＴＸ電極と前記ＲＸ電極のセットの各ＲＸ電極との間の前記相互静電容量を含む相互静電容量のセットと
に基づいて一以上の機能を実行するように構成されるホスト装置と、
を備える静電容量のセンシングシステム。
【請求項１８】
前記ＴＸポートのセットの第１のＴＸポートと第２のＴＸポートについて、前記第１のＴＸポートによって前記第１のＴＸポートに結合された前記ＴＸ電極に印加される前記第１の励起電圧は、前記第２のＴＸポートによって前記第２のＴＸポートに結合された前記ＴＸ電極に印加される前記第１の励起電圧に対して相補的であることを特徴とする、請求項１７に記載の静電容量のセンシングシステム。
【請求項１９】
前記ホスト装置に結合されたディスプレイをさらに備え、前記容量性センサアレイが前記ディスプレイの上に重なり、前記ホスト装置が、前記自己静電容量のセットおよび前記相互静電容量のセットに応答して前記ディスプレイを更新するようにさらに構成されることを特徴とする、請求項１７に記載の静電容量のセンシングシステム。
【請求項２０】
前記ホスト装置と結合された車両をさらに備え、前記ホスト装置が、前記自己静電容量のセットと前記相互静電容量のセットとに基づいて、前記車両内の一以上の車両サブシステムを制御するように構成されることを特徴とする、請求項１７に記載の静電容量のセンシングシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２０１７年１２月２１日に出願された米国特許出願番号１５／８５０，１１９号の国際出願である。本願は、２０１７年７月２１日に出願された米国仮出願第６２／５３５，４０２号の利益を主張するものである。これらは全て、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、静電容量センシングの分野に関し、特に、自己静電容量（ＳＣ）および相互静電容量（ＭＣ）のセンシング方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ノートブックコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡｓ）、キオスク、およびモバイルハンドセットなどの計算装置は、ヒューマンインタフェース装置（ＨＩＤ）としても知られるユーザインタフェース装置を有する。ユーザインタフェース装置の１つのタイプはパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のマウスの操作機能をエミュレートするために使用できるタッチセンサパッド（一般にタッチパッドとも呼ばれる）である。タッチセンサパッドは、２つの定義された軸を使用することによってマウスのＸ／Ｙ方向の移動を複製する。当該２つの定義された軸は指またはスタイラスなどの一以上の対象物の位置を検出するセンサ電極の集合を含む。タッチセンサパッドは、ポインタの位置決め、またはディスプレイ上のアイテムの選択などの機能を実行するユーザインタフェース装置を提供する。別のタイプのユーザインタフェース装置はタッチスクリーンである。タッチスクリーン、タッチウィンドウ、タッチパネル、またはタッチスクリーンパネルとしても知られるタッチスクリーンは透明なディスプレイオーバーレイである。これらはディスプレイを入力装置として使用することを可能にし、ディスプレイのコンテンツと相互作用する主要な入力装置として、キーボードおよび／またはマウスを排除する。他のユーザインタフェース装置は、タッチ、タップ、ドラッグ、およびその他のジェスチャを検出するために使用できる、ボタン、スライダなどを含む。
【０００４】
静電容量センシングシステムは、これらおよび他のタイプのユーザインタフェース装置を実現するためにますます使用されてきており、電極上で生成される静電容量の変化を反映する電気信号を検出することによって機能する。このような静電容量変化は、ヒューマンタッチイベントまたは電極に近接する指などの導電性対象物の存在を示すことができる。次いで、センサ電極の静電容量変化は、静電容量センス素子により測定された静電容量をホスト装置によって解釈されるデジタル値に変換する電気回路により測定することができる。しかしながら、既存の静電容量測定回路の精度は、駆動電圧、電流源出力、スイッチング周波数、および測定回路内の他の信号に影響を及ぼすノイズおよび電位の変動によって劣化する可能性がある。そのような測定の不正確さは、静電容量ベースのユーザインタフェース装置における不正確な位置決めまたは誤タッチを生じ得る。
【０００５】
本開示は、添付図面のいくつかの図に一例として、限定としてではなく示され説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】一実施形態による、静電容量センシングシステムを示すブロック図である。
【図２】一実施形態による、車両内の静電容量センシングシステムを示す。
【図３】一実施形態による、多相センシングプロセスの段階についての回路図を示す。
【図４】図４Ａは、一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図である。図４Ｂは、一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図である。図４Ｃは、一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図である。図４Ｄは、一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図である。
【図５】自己静電容量と相互静電容量センシングシステムの組合せの実施形態を示す。
【図６】一実施形態による、静電容量センシングシステムにおいて生成される信号を示すタイミング図である。
【図７】自己静電容量と相互静電容量センシングシステムの組合せによる実施形態を示す。
【図８】一実施形態による、静電容量センシングシステムにおいて生成される信号を示すタイミング図である。
【図９】自己静電容量と相互静電容量センシングシステムの組合せによる実施形態を示す。
【図１０Ａ】一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１０Ｂ】一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１０Ｃ】一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１０Ｄ】一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１１】一実施形態による、静電容量センシングシステムにおいて生成される信号を示すタイミング図である。
【図１２Ａ】一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１２Ｂ】一実施形態による、多相組み合わせ自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１３】一実施形態による、静電容量センシングシステムにおいて生成される信号を示すタイミング図である。
【図１４Ａ】一実施形態による、ベースライン信号を補償する静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１４Ｂ】一実施形態による、ベースライン信号を補償する静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１５】一実施形態による、ベースライン補償プロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１６】一実施形態による、ベースライン補償プロセス中に生成される信号を示すタイミング図である。
【図１７Ａ】一実施形態による、ベースライン信号を補償する静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１７Ｂ】一実施形態による、ベースライン信号を補償する静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図１８】一実施形態による、ベースライン補償プロセスのための回路図を示す。
【図１９】一実施形態に係よる、ベースライン補償プロセス中に生成される信号を示すタイミング図である。
【図２０Ａ】一実施形態による、ベースライン信号を補償する静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図２０Ｂ】一実施形態による、ベースライン信号を補償する静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図２０Ｃ】一実施形態による、ベースライン信号を補償する静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図２０Ｄ】一実施形態による、ベースライン信号を補償する静電容量センシングプロセスにおける段階を表す回路図を示す。
【図２１】一実施形態による、自己静電容量および相互静電容量センシングの組み合わせを実行するためのプロセスを示す。
【図２２】自己静電容量および相互静電容量を計算するためのプロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の説明は、特許請求される発明のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、特定のシステム、構成要素、方法などの例など、多くの具体的な詳細を記載する。しかしながら、少なくともいくつかの実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施可能であることは、当業者には明らかであろう。他の例では、特許請求される発明が不必要に曖昧にならないように、周知の構成要素または方法は、詳細に示さないで単純なブロック図形式で提示される。したがって、記載された具体的詳細は、単なる例示である。特定の実施形態は、これらの例示的な詳細と異なってもよく、依然として、特許請求される発明の精神および範囲内にあると考えられる。
【０００８】
タッチスクリーンまたはトラックパッドなどの静電容量式タッチセンサ表面を介して入力を受け入れる計算装置は、センサ表面上の液体と、装置への入力として意図される実際の指またはスタイラスタッチとを識別できるという利益がある。液体による接触を排除するための１つのアプローチは、タッチセンサアレイ内の電極の自己静電容量を測定することである。例えば、センサ表面上の水滴は、電極間の相互静電容量に影響を及ぼすが、一般に電極と接地との間の静電容量を表す電極の自己静電容量には影響を及ぼさない。１つのアプローチによれば、自己静電容量は、同相のセンサアレイ内のセンサ電極のサブセットに励起信号を印加することによって、タッチセンサ表面全体にわたり測定することができる。例えば、列電極と交差する行電極を含むセンサアレイにおいて、励起信号は、全ての行電極または全ての列電極に印加されてもよい。相互静電容量測定は、別々のスキャンサイクルで実行される。例えば、前記計算装置は、自己静電容量と相互静電容量のスキャンとを交互に実行することができる。
【０００９】
しかしながら、このアプローチは、自動車その他車両での使用の許容限界を超え得る、自己静電容量測定のための複数の電極の同相励起に起因する、著しい電磁放射をもたらす。さらに、このようにして取得された自己静電容量測定値は、励起されたセンサ電極（例えば、行電極）と励起されていないセンサ電極（例えば、列電極）との間の相互静電容量によって影響を受ける可能性がある。したがって、このような実施形態は、相互静電容量の影響を低減するため、追加費用がかかるシールドドライバを追加で含めるものとなる。また、別々に自己静電容量と相互静電容量のスキャンを行うと、相互静電容量測定から導出される位置読取値の更新速度が遅くなる。
【００１０】
一実施形態では、静電容量センシング装置は、自己静電容量と同時に相互静電容量を測定する多相センシング手順を使用することにより、これらの問題に対処することができる。このような静電容量センシング装置は、多相自己静電容量センシングシーケンスにおけるプリチャージおよびセンシングの段階中に電極に印加される電圧信号が電極間の相互静電容量を励起するためにも使用されることを可能にする追加の回路を含む。相互静電容量の変動に対する自己静電容量読み取り値の感度は、データ処理によって抑制される。
【００１１】
この組み合わされた自己静電容量および相互静電容量測定は、それ自体による相互静電容量スキャンと同様に、少量の電磁放射を生成するため、低放射特性が重要である用途に使用することができる。電磁放射の値は、電極の同相励起を使用する自己静電容量センシングと比較して、１００倍以上低減することができる。自己静電容量と相互静電容量を組み合わせたセンシングソリューションはまた、センサアレイからの自己静電容量と相互静電容量を測定するための２つの別個の手順を必要としない。代わりに、自己静電容量値および相互静電容量値は、均一なスキャン手順から取得される。この解決策は、自己静電容量の読み取り値に対する相互静電容量の変動の影響を除去するための追加のシールドなしで実施することもできる。センサがセンサ表面上の液体と意図的なタッチとを区別することができるように、自己静電容量および相互静電容量の読み取り値は、データ処理技術によって適切に分離される。
【００１２】
図１は、一実施形態による、自己静電容量および相互静電容量測定の組み合わせを実行する静電容量センシングシステム１００の機能ブロック図を示す。センシングシステム１００において、処理装置１１０は、静電容量センサアレイ１３０内の電極から自己静電容量および相互静電容量を測定する。センサアレイ１３０は、一以上のＴＸセンサ電極のセットと、一以上のＲＸセンサ電極のセットとを含む。ＴＸセンサ電極の各々は、ＴＸライン１１１の１つを介して処理装置１１０に接続される。ＲＸセンサ電極の各々は、ＲＸライン１１２の１つを介して処理装置１１０に接続される。処理装置１１０は、意図的なタッチと非意図的なタッチ（例えば、センサ表面上の液体）とを区別し、意図的なタッチの位置を決定するために、測定された静電容量値に対して処理を実行する。
【００１３】
処理装置１１０は、意図的なタッチの位置をホスト装置１５０に報告する。ホスト装置１５０は、報告されたタッチ位置に基づいて１つ以上の機能を実行する。一実施形態では、処理装置１１０は、測定された自己静電容量および相互静電容量をホスト装置１５０に報告することができ、測定された値のさらなる処理をホスト装置１５０で実行することができる。
【００１４】
処理装置１１０は、センサアレイ１３０に励起信号を供給し、センサアレイから得られる信号（例えば、電流または電荷）を測定し、測定値に基づいて自己静電容量および相互静電容量を計算するためのいくつかの構成要素を含む。マルチプレクサ１１３は、異なるセンサ電極を励起信号または測定チャネルに選択的に接続するスイッチング回路を含む。ＴＸシーケンス発生器１１５は、マルチプレクサ１１３およびＴＸライン１１１を介してアレイ１３０内のＴＸセンサ電極に選択的に印加される励起信号としてＴＸ信号を発生する。Ｖｔｘ電圧発生器１１４は、ＴＸ励起信号を生成するときにセンサ電極に選択的に印加することができる電圧Ｖｔｘを生成する。マルチプレクサ１１３はまた、センサ電極に接地電位を選択的に印加することができる。
【００１５】
マルチプレクサ１１３はまた、電極の励起によって生成される電荷の量を測定することができるように、センサアレイ１３０内の電極を電荷―コード変換器１１６に選択的に接続することができる。一実施形態では、電荷-コード変換器１１６は、設定された期間にわたって電流を積分し、その結果測定された電荷を、さらなる処理のために使用することができるデジタルコードに変換する。ベースライン補償回路１１７は、センサアレイのベースライン信号の影響を低減するベースライン補償信号を静電容量-コード変換器１１６に供給する。あるいは、ベースライン補償回路１１７は、センサアレイ１３０の下のシールド電極に補償信号を印加してもよい。
【００１６】
チャンネルエンジン１１８は、各電極から測定された電荷を表すデジタルコードを受信し、デコンボリューション演算を実行するデコンボリュータモジュール１１９に生データを供給して、相互静電容量マップ１２０および自己静電容量ベクトル１２１を生成する。相互静電容量マップ１２０は、センサアレイ内の行電極および列電極の数に対応する寸法を有する値のマトリックスとして表される。その結果、行電極のうちの１つと列電極のうちの１つとの間の各交点に対する相互静電容量は、マトリックス内の１つの要素によって表される。自己静電容量ベクトルは、ＴＸ電極の自己静電容量を表す各ＴＸ電極（例えば、行電極）の要素を含む。
【００１７】
相互静電容量１２０および自己静電容量１２１は、後処理および通信ブロック１２２に送信される。後処理ブロック１２２は、任意の意図的なタッチの存在を検出し、静電容量１２０〜１２１に基づいて任意のそのようなタッチの位置を決定するために、追加の計算を実行する。タッチ位置は、ブロック１２２からホスト装置１５０に送信される。
【００１８】
図２は、一実施形態による、静電容量センシングシステム１００が実装される車両２００のブロック図を示す。センシングシステム１００は、ホスト装置１５０と、処理装置１１０と、センサアレイ１３０とを含む。一実施形態では、センサアレイ１３０は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電材料から構成され、ディスプレイ２０２の上に重なる。ホスト装置１５０は、ディスプレイ２０２を制御し、ディスプレイ２０２およびセンサアレイ１３０が一緒にタッチスクリーンとして機能するように、センサアレイ１３０から測定された自己静電容量および相互静電容量に応答してディスプレイを更新する。
【００１９】
ホスト装置１５０は、車両２００の一以上のサブシステム２０１を制御するために使用することができるセンサアレイ１３０を介して入力を受信する。したがって、車両サブシステム２０１は、ユーザ入力を表すセンサアレイ１３０から測定された自己静電容量および相互静電容量に基づいて制御される。車両サブシステム２０１は、車両の空調、エンジン管理、インフォテインメント、および／または他の電子制御車両システムを含むことができる。
【００２０】
図３は、一実施形態による、多相自己静電容量センシングを実行する静電容量センシング回路３００の操作の２つの段階を示す。静電容量センシング回路３００は、センサアレイ１３０内の第１のＲＸ電極および第ＮのＲＸ電極を表す２つの電極ＲＸ−１およびＲＸ−Ｎの自己静電容量を測定する。静電容量Ｃｓ１およびＣｓＮは、それぞれ、電極ＲＸ−１およびＲＸ−Ｎの自己静電容量を表す。
【００２１】
プリチャージ段階中に、センサ電極ＲＸ−１およびＲＸ−Ｎは、スイッチＳＷ３−１およびＳＷ３−Ｎを開くことによって、センシングチャネル３０１から分離される。従って、センサ電極ＲＸ−１およびＲＸ−Ｎは、互いに絶縁されており、異なる電圧にプリチャージすることができる。センサアレイ１３０全体では、いくつかの電極をＶｔｘにプリチャージし、他の電極を接地にプリチャージすることができる。図示のように、ＳＷ２−１は閉じており、ＳＷ１−１は開いている。このため、電極ＲＸ−１は接地に接続され、ＲＸ−ＮはＶｔｘに接続されている。したがって、自己静電容量Ｃｓ１およびＣｓＮは、それぞれ接地およびＶｔｘにプリチャージされる。
【００２２】
センシング段階中に、スイッチＳＷ２−１およびＳＷ２−Ｎは、センサ電極ＲＸ−１およびＲＸ−Ｎをそれぞれのプリチャージ電圧から切断するために開かれる。センサ電極ＲＸ−１およびＲＸ−Ｎは、スイッチＳＷ３−１およびＳＷ３−Ｎを閉じることによってセンシングチャネル３０１に接続される。電圧Ｖｒｅｆは、電極ＲＸ−１およびＲＸ−Ｎの各々で維持される。電荷Ｑ１は、ＲＸ−１がＶｒｅｆよりも低い電圧にプリチャージされたので、電極ＲＸ−１の自己静電容量Ｃｓ１に流れ込む。ＲＸ−ＮはＶｒｅｆよりも高い電圧Ｖｔｘにプリチャージされたため、自己静電容量ＣｓＮから電荷ＱＮが流出する。センシングチャネル３０１は、センサアレイ１３０内の全てのＲＸ電極（ＲＸ−１、ＲＸ−２．．．ＲＸ−Ｎ）に対してこのプロセスが実行されると、以下の数式１に従って電荷Ｑｉｎを受け取る：
【数１】
0006814324.tif 000002
（数式１）
数式１において、値（Ｑ１，Ｑ２，．．．ＱＮ）は、プリチャージ段階後に自己静電容量（Ｃｓ１，Ｃｓ２，．．．ＣｓＮ）にそれぞれ蓄積される電荷を表す。数式１は、次の数式２のように書き換えることができる：
【数２】
0006814324.tif 000003
（数式２）
【００２３】
数式２において、（Ｓ１−Ｓｎ）は、１、−１、０の要素で表される測定サイクルの励起シーケンスを表す。値１は、正方向の励起を示す。値−１は、負方向の励起を示す。値０は、センサ電極に励起電圧が印加されていないことを示す。したがって、Ｕｔｘは、プリチャージ段階からセンシング段階への電極に印加される電圧の変化を表す。数式２に示すように、Ｕｔｘは、すべての電極について同じである。代替実施形態では、Ｕｔｘは、電極間で異なってもよい。
【００２４】
センサがＮ個の異なる励起シーケンスで連続的に励起される場合、励起手順は、以下の数式３に示されるように、値Ｓ１１〜ＳＮＮを有する励起マトリックスＳとして表すことができる。
【数３】
0006814324.tif 000004
（数式３）
【００２５】
励起マトリックスＳでは、同じ行の要素（例えば、Ｓ１１，Ｓ２１，．．．ＳＮ１）が異なる電極に同時に印加され、同じ列の要素（例えば、Ｓ１１，Ｓ１２，．．．Ｓ１Ｎ）が同じ電極に異なる時間に印加される。励起マトリックスＳが逆形式Ｓ−１を有する場合、センシングされた自己静電容量は、測定された電荷Ｑｉｎのデコンボリューションを以下の数式４のように実行することによって決定することができる。ここで、Ｄは、デコンボリューションマトリックスである：
【数４】
0006814324.tif 000005
（数式４）
【００２６】
逆相信号の組み合わせによるセンサ電極の励起は、同相の全ての行または列センサ電極の励起と比較して、センサの放射を減少させる。放射は、励起シーケンス要素（例えば、Ｓ１１−ＳＮＮ）の合計に依存する。例えば、要素の合計が１に等しい場合、ある距離で観測可能な放射は、単一の電極の励起によって生成される放射と同様である。加えて、複数のセンサ電極について測定された電荷がデコンボリューション演算に含まれ、これは、デコンボリューション後に平均化効果をもたらし、次いで、センサに注入されるノイズに対してセンシング結果の感度を低下させる。
【００２７】
一実施形態では、センサ電極は、初期のプリチャージのフェーズでは正の方向に励起され、後続のプリチャージのフェーズでは負の方向に励起され得る。これにより、センサ電極に印加される電圧は、Ｖｔｘから接地電位にスイングする。複数のサイクルの過程にわたって、Ｖｔｘと接地電位との間の周期的な電圧スイングは、ＴＸセンサ電極と１以上のＲＸ電極との間の相互静電容量を測定するための相互静電容量励起信号として使用されるように、ＴＸセンサ電極に印加され得る。
【００２８】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、および図４Ｄは、一実施形態による、自己静電容量および相互静電容量を同時に測定する多相測定プロセスの段階Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤをそれぞれ示す。スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、プリチャージ段階ＡおよびＣにおいて、ＴＸセンサ電極を接地およびＶｔｘに交互に接続する。プリチャージ段階ＡおよびＣの各間で、スイッチＳＷ１およびＳＷ２が開放され、スイッチＳＷ３は、ＴＸセンサ電極をセンシングチャネル４０１に接続する。センシングチャネル４０１はその入力に基準電圧Ｖｒｅｆを維持する。その結果、誘導電流Ｉｔｘ，Ｉｒｘは、ＴＸ電極の自己静電容量と、ＴＸ電極とＲＸ電極との間の相互静電容量とを充放電する。相互静電容量Ｃｍは、段階Ｂ、Ｃ（一方向に電流Ｉｒｘを誘導する）および段階Ｄ、Ａ（逆方向にＩｒｘを誘導する）の間に印加される励起電圧範囲（０ＶからＶｔｘまで）全体にわたって充放電する。ＴＸ電極の自己静電容量は、センシングチャネル４０１がスイッチＳＷ３を介してＴＸ電極に接続されるとき、段階ＢおよびＤの間にセンシングされる。静電容量測定プロセスは、段階Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを順に繰り返し、段階Ｄの完了後に段階Ａに戻る。
【００２９】
図４Ａに示されるように、スイッチＳＷ２は、段階Ａの間、ＴＸ電極を接地に接続して、相互静電容量の電荷を増加させ、同時に自己静電容量の電荷を減少させるための電流Ｉｒｘを誘導する。段階Ｄに対して、ＴＸ電極に印加される電圧は、Ｖｒｅｆから０Ｖに変化する。したがって、相互静電容量Ｃｍの両端の電位差が増加する。前の段階Ｄに対して、Ｃｓｔｘの両端が接地されているので、自己静電容量Ｃｓｔｘの両端の電位差は減少する。
【００３０】
図４Ｂにおいて、スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、段階Ｂの間、ＴＸ電極をＶｔｘおよび接地から切断するために開かれる。スイッチＳＷ３は、ＴＸ電極をセンシングチャネル４０１に接続するために閉じられる。センシングチャネル４０１は、ＴＸ電極で電圧Ｖｒｅｆを維持し、自己静電容量Ｃｓｔｘの電荷を増加させる電流Ｉｔｘを誘導する。電流Ｉｒｘは、Ｉｔｘのうち、相互静電容量Ｃｍに蓄えられた電荷を減少させる部分である。段階Ａと比較して、ＴＸ電極の電圧は、０ＶからＶｒｅｆに増加し、自己静電容量Ｃｓｔｘの両端の電位差を増加させる。Ｃｍの両端がＶｒｅｆにあるので、相互静電容量Ｃｍの両端の電位差は減少する。
【００３１】
図４Ｃに示すように、スイッチＳＷ１は、段階Ｃの間にＴＸ電極をＶｔｘに接続し、自己静電容量Ｃｓｔｘと相互静電容量Ｃｍの両方の電荷を増加させるための電流Ｉｒｘを誘導する。前の段階Ｂと比較して、ＴＸ電極に印加される電圧は、ＶｒｅｆからＶｔｘに増加し、したがって、相互静電容量Ｃｍの両端の電位差を増加させる。自己静電容量Ｃｓｔｘの両端の電位差も、前の段階Ｂと比較して、増加する。
【００３２】
図４Ｄにおいて、スイッチＳＷ１およびＳＷ２は、段階Ｄの間、ＴＸ電極をＶｔｘおよび接地から切断するために開かれる。スイッチＳＷ３は、ＴＸ電極をセンシングチャネル４０１に接続するために閉じられる。センシングチャネル４０１は、ＴＸ電極で電圧Ｖｒｅｆを維持し、自己静電容量Ｃｓｔｘの電荷を減少させる電流Ｉｔｘを誘導する。電流Ｉｒｘは、相互静電容量Ｃｍに蓄積された電荷を減少させる。段階Ｃと比較して、ＴＸ電極の電圧は、ＶｔｘからＶｒｅｆに減少し、自己静電容量Ｃｓｔｘの両端の電位差を減少させる。Ｃｍの両端がＶｒｅｆにあるので、相互静電容量Ｃｍの両端の電位差も減少する。
【００３３】
以下の表１は、段階Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤのそれぞれについて、ＴＸ側およびＲＸ側でセンシングチャネル４０１および４０２にそれぞれ転送される電荷を表す。表１では、段階Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤの間にＴＸセンシングノードに転送される電荷は、それぞれ、ＱｔｘＡ、ＱｔｘＢ、ＱｔｘＣ、およびＱｔｘＤとして表される。段階Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤの間にＲＸノードに転送される電荷は、それぞれ、ＱｒｘＡ、ＱｒｘＢ、ＱｒｘＣ、およびＱｒｘＤとして表される。
【００３４】
【表１】
0006814324.tif 000006
【００３５】
ＴＸセンシングチャネル４０１の入力に結合されたＴＸノード（ＴＸ電極を表す）内の電荷は、ＵｒｅｆがＵｔｘ未満であるので、段階Ｂ中に増加し、段階Ｄ中に減少する。したがって、全ての段階に対するＴＸセンシングチャネル４０１入力で測定された全電荷Ｑｔｘは、以下の数式５によって求まる。
【数５】
0006814324.tif 000007
（数式５）
【００３６】
ＲＸセンシングチャネル４０２の入力に結合されたＲＸノード（ＲＸ電極を表す）内の電荷は、段階ＤおよびＡの間に増加し、段階ＢおよびＣの間に減少する。したがって、ＴＸセンシングチャネル４０２入力で測定された全電荷Ｑｒｘは、以下の数式６によって求まる。
【数６】
0006814324.tif 000008
（数式６）                                                                  
【００３７】
自己静電容量センシングチャネル４０１の積分期間は、相互静電容量センシングチャネル４０２の積分期間の半分である。したがって、数式７に示すように、ＴＸセンシングチャネル４０１によって測定された電荷Ｑｔｘに対する相互静電容量Ｃｍの影響を除去して、自己静電容量Ｃｓｔｘによって測定された電荷を表すＱｔｘ’を得ることができる。
【数７】
0006814324.tif 000009
（数式７）
【００３８】
図５は、一実施形態により、センサアレイ１３０内の複数のＴＸおよびＲＸセンサ電極の自己静電容量および相互静電容量をセンシングする上記方法を実行するために構成されたセンシングシステム１００の一部を示す。センシングシステム１００の図示された部分は、センサアレイ１３０と、処理装置１１０の構成要素とを含む。処理装置１１０は、センサアレイ１３０内の各ＴＸセンサ電極に接続された１つのＴＸポートを有する１組のＴＸポートを含む。ＴＸポートのセットは、対応する第１の、第２の、および第ＮのＴＸセンサ電極にそれぞれ接続されたＴＸポート６０１−１、６０１−２、６０１−Ｎを含む。処理装置１１０は、他のＴＸ電極のための追加のＴＸポートを含む。これらのＴＸポートは、明確にするために図５から省略されている。アレイ１３０内のＲＸセンサ電極の各々は、ＲＸマルチプレクサ６０６を介して、１組の電荷―コード変換（すなわち、電荷ＡＤＣ）装置（例えば、６０５）のうちの１つに接続される。
【００３９】
ＴＸポート６０１−１〜６０１−Ｎの各々は、ＴＸポート６０１−１と同様の構造を有し、同様に操作する。ＴＸポート６０１−１は、スイッチＳＷ１−１、ＳＷ２−１、およびＳＷ３−１を含む。これらは、図４Ａ〜４Ｄに示すように、それぞれのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３と同様に操作する。これらのスイッチのタイミングは、スイッチング周波数Ｆｔｘに基づいてＴＸシーケンス発生器１１５によって制御される。ＴＸシーケンス発生器１１５によって発生される読み取りイネーブル（ＲｄＥ）信号は、スイッチＳＷ３−１を制御する。スイッチＳＷ３−１は、ＴＸピン６０３−１（第１のＴＸ電極に接続される）を自己静電容量読み取りバス６０２に接続するために閉じることができる。他のＴＸポート内の対応するＳＷ３スイッチもＲｄＥ信号によって閉じられ、その結果、ＴＸ電極のすべてが同時にバス６０２に接続される。バス６０２は、図Ｃ１〜Ｃ４のＴＸセンシングチャネル４０１と同様の方法でＴＸ電極の自己静電容量をセンシングするために、ＴＸセンシングチャネルの電荷アナログ-デジタル変換器（ＡＤＣ）６０４または電荷―コード変換器の入力に接続される。ＴＸチャネルの自己静電容量をセンシングするための電荷ＡＤＣ６０４は、ＲＸチャネルの相互静電容量をセンシングするための電荷ＡＤＣ（例えば、６０５）と同様である。しかし、電荷ＡＤＣ６０４は、センシングされているより大きな静電容量を補償するために異なる利得を有することができる。自己静電容量センシングＴＸチャンネルは、複数のＴＸポート（例えば、６０１−１〜６０１−Ｎ）からの誘導電流の合計を測定する。一方、相互静電容量センシングＲＸチャンネル（例えば、電荷ＡＤＣ６０５）は、それぞれ、単一のＲＸ電極で誘導された電流を測定する。
【００４０】
一実施形態では、ＴＸポートのうち２つ以上の部分が、マトリックスＳで定義されるそれぞれのＴＸ電極に相補信号を印加する。例えば、ＴＸポート６０１−１は、スイッチＳＷ１−１、ＳＷ２−１、ＳＷ３−１を切り替える操作により、ＴＸ電極にＶｔｘ、Ｖｒｅｆ、接地電位を交互に印加することで、第１のＴＸ電極に信号を印加する。ＴＸポート６０１−２は、ＴＸポート６０１−１によって第１のＴＸ電極に印加される信号と相補的な信号を第２のＴＸ電極に印加する。ＴＸポート６０１−１が第１のＴＸ電極にＶｔｘを印加すると、ＴＸポート６０１−２は第２のＴＸ電極を接地に接続する。ＴＸポート６０１−１が第１のＴＸ電極を接地に接続すると、ＴＸポート６０１−２はＶｔｘを第２のＴＸ電極に印加する。したがって、２つの信号によって生成される放射は、差動励起のために、ＴＸ電極から十分な距離でキャンセルされる。
【００４１】
図６は、一実施形態による、センシングシステム１００の操作中に生成される信号のタイミング図を示す。ＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３の波形は、ＳＷ１−１、ＳＷ２−１、およびＳＷ３−１などのＴＸポート内のスイッチを操作させるための制御信号を示す。逆位相励起信号を生成するために、ＳＷ１およびＳＷ２を切り替える制御信号が交換される。前述のように、各ＴＸポートは、多相励起シーケンスマトリックスＳによって示されるように、そのＴＸ電極に対応する電圧のシーケンスをそのＴＸ電極に印加する。波形＋ＴＸおよび−ＴＸは、マトリックスＳ内の＋１および−１要素にそれぞれ対応する励起信号パターンを示す。
【００４２】
波形Ｉ−ＳＣ−ＳｅｌｆおよびＩ−ＲＸ−Ｍｕｔｕａｌは、それぞれ、自己静電容量センシングチャネル（例えば、４０１）および相互静電容量センシングチャネル（例えば、４０２）によって受け取られる電流を示す。一実施形態では、自己および相互静電容量センシングチャネルは、Ｉ−ＳＣ−ＳｅｌｆおよびＩ−ＲＸ−Ｍｕｔｕａｌ電流を正および負の方向に積分する。したがって、ＳＣ−ＶｉｎｔＰは、Ｉ−ＳＣ−Ｓｅｌｆの正のパルスの積分を表す。ＳＣ−ＶｉｎｔＮは、Ｉ−ＳＣ−Ｓｅｌｆの負のパルスの積分を表す。ＭＣ−ＶｉｎｔＰは、Ｉ−ＲＸ−Ｍｕｔｕａｌの正のパルスの積分を表す。ＭＣ−ＶｉｎｔＮは、Ｉ−ＲＸ−Ｍｕｔｕａｌの負のパルスの積分を表す。
【００４３】
矢印７０１は、Ｉ−ＳＣ−自己電流における電流パルスと、積分波形ＳＣ−ＶｉｎｔＰおよびＳＣ−ＶｉｎｔＮにおける結果として生じる増加または減少との間の対応を示す。矢印７０２は、Ｉ−ＲＸ−相互電流における電流パルスと、結果として生じる積分波形ＭＣ−ＶｉｎｔＰおよびＭＣ−ＶｉｎｔＮにおける増加または減少との間の対応を示す。
【００４４】
相互／自己同期信号（電荷ＡＤＣ６０４および６０５に供給される同期信号に対応する）は、正の電流パルスが発生する期間中にアサートされ、負の電流パルスが発生する期間中にデアサートされる。したがって、正および負のパルスは、異なる積分コンデンサを使用して積分することができる。相互／自己同期信号の立ち上がり転移および立ち下がり転移は、正の電流に対する積分開始時間と積分終了時間、および負の電流に対する積分終了時間と積分開始時間をそれぞれ示す。ＳＣ−ＶｉｎｔＰ、ＳＣ−ＶｉｎｔＮ、ＭＣ−ＶｉｎｔＰおよびＭＣ−ＶｉｎｔＮの信号は、積分コンデンサの電圧を表す。これらの信号は、Ｉ−ＳＣ−ＳｅｌｆおよびＩ−ＲＸ−Ｍｕｔｕａｌの正または負の電流パルス（７０１，７０２に示される）による増減と続いて起こる基準電流により線形放電によって特徴づけられる。放電時間は、入ってくる電荷を受け取った量によって影響される。
【００４５】
一実施形態では、ＴＸセンサ電極とＲＸセンサ電極との各交点の相互静電容量は、励起パターンマトリックスＳと、誘導電流の結果として転送された測定電荷とに基づいて決定することができる。マトリックスＳの各行は、センサ励起の各ステップにおいてセンサアレイ１３０内のＴＸ電極に印加される励起パターンに対応する。マトリックスＣｘを用いて、センサアレイ１３０の相互静電容量を表すことができる。マトリックスＣｘ内の値の各列は、単一のＲＸ電極の長さに沿ったＴＸ電極の交点に対応する相互静電容量を表す。励起電圧差ＵｔｘによってスケーリングされたマトリックスＳとＣｘの積は、以下の数式８で与えられるように、ＲＸチャンネルによって測定される信号を表すマトリックスＱＸｍである。
【数８】
0006814324.tif 000010
（数式８）
【００４６】
マトリックスＱＸｍの行は、励起マトリックスＳの対応する行によって表される各励起パターンによって生成される信号（すなわち、測定される電荷）を表す。マトリックスＱＸｍは、相互静電容量を計算するために逆畳み込み（デコンボリューション）を行うことができる畳み込みデータを表す。そして、畳み込みデータＱＸｍは、数式９に示すように、励起マトリックスの逆マトリックスであるマトリックスＳ−１が乗じられる。
【数９】
0006814324.tif 000011
（数式９）
結果として得られるマトリックスＣｘの値は、ＴＸ電極とＲＸ電極との間の相互静電容量を表す。
【００４７】
ＴＸ電極毎の自己静電容量を算出するには、まず、ＴＸ電極に印加される電圧と誘導電流とに基づく寄生容量を算出する。寄生容量は、列ベクトルＣｐとして表すことができる。自己静電容量センシングの結果は、以下の数式１０で表されるように、列ベクトルＱＸｐである。
【数１０】
0006814324.tif 000012
（数式１０）
逆励起マトリックスＳ−１を使用して、逆畳み込み（デコンボリューション）計算を実行して、数式１１に示すように、ＴＸ電極の自己静電容量値を回復することができる。
【数１１】
0006814324.tif 000013
（数式１１）
【００４８】
列ベクトルＣｐは、ＴＸセンシングチャネルによって測定される寄生容量の値を表す。これらの寄生容量の各々は、関連するＴＸ電極の自己静電容量と、ＴＸ電極と交差するＲＸ電極との間の相互静電容量とを含む。各ＴＸ電極に対する自己静電容量は、ＴＸ電極に対する寄生容量からＴＸ電極に対する以前に計算された相互静電容量の合計を差し引くことによって計算される。この関係は下記の数式１２によって示される。
【数１２】
0006814324.tif 000014
（数式１２）
【００４９】
ベクトルＣｍｓの値は、数式１３に示すように、予め決定された相互静電容量マップＣｘから計算することができる。
【数１３】
0006814324.tif 000015
（数式１３）
数式１３において、ｒは行インデックスを表し、ｃは相互静電容量マップＣｘの列インデックスを表す。所望の自己静電容量値（マトリックスＣｓとして）は、数式１４に示すように計算することができる。
【数１４】
0006814324.tif 000016
（数式１４）
【００５０】
相互静電容量、寄生容量、および自己静電容量を決定するための上記の計算は、処理装置１１０内の処理ロジック（例えば、チャンネルエンジン１１８、デコンボリュータモジュール１１９など）で実行される。代替の実施形態では、これらの計算は、ホスト装置１５０あるいは他の装置で実行することができる。
【００５１】
図７は、一実施形態による、相互静電容量と同時に自己静電容量を測定するための６段階センシング工程を実行するための静電容量センシングシステム１００の一部を示す。図７に示す測定回路は、図５の回路と同様であるが、ＴＸ自己静電容量チャネルスイッチＳＷｓｃおよびＲＸチャネルスイッチＳＷＲｘをさらに含む。これらは、センシングチャネルが選択的に切断されることを可能にする。さらに、ＴＸシーケンス発生器１１５は、以下で説明するように、６段階プロセスを使用して測定を実行するために、異なるタイミングに従ってスイッチ（ＳＷｓｃ、ＳＷ３−１、ＳＷ１−１など）を制御する。
【００５２】
４段階プロセスでは、図４Ａ〜４Ｄを参照して説明したように、自己静電容量センシングチャネルは、その入力に接続されたＴＸセンサ電極の異なる時定数に起因して、段階ＢおよびＤの開始時に高値電流スパイクによって影響を受ける。これらの電流スパイクは、自己静電容量センシングチャネルの入力段を飽和させ、チャネル読み取り値を歪ませる可能性がある。一実施形態では、６段階プロセスは、２つの追加の段階をくわえることによりこの問題を回避する。この追加の段階は各々プリチャージ段階（すなわち、ＴＸ電極がＶｔｘまたは接地に接続されるとき）とセンシング段階（すなわち、ＴＸ電極がセンシングチャネルに接続されるとき）との間に１つの追加段階を有する。
【００５３】
追加の段階の間、ＴＸセンサ電極は、自己静電容量読み取りバス６０２に接続される。一方、スイッチＳＷｓｃは、バス６０２を電荷ＡＤＣ６０４から切断するために開かれる。この「共有」段階の間、複数のＴＸ電極ラインに集められた電荷は、全てのＴＸ電極ライン間で共有される。共有段階の終わりでは、電荷は、以下の数式１５によって説明されるように、マトリックスＳにおいて提供される励起シーケンス要素合計に、単一のＴＸ電極ラインにおいて集められた電荷を乗算したものに等しい。
【数１５】
0006814324.tif 000017
（数式１５）
したがって、センシング段階に到達する際の現在の状態は予測可能であり、ＴＸセンシングチャネルによる読み取りに悪影響を及ぼす可能性がある電流スパイクの発生を回避することができる。センシング段階では、スイッチＳＷｓｃは閉じられ、スイッチＳＷＲｘは開かれる。スイッチＳＷ３−１および他のＴＸポート内の対応するＳＷ３スイッチは閉じたままにし、ＴＸセンサ電極の各々を自己静電容量読み取りバス６０２に接続する。
【００５４】
図８は、一実施形態による、図７に示されるような静電容量センシングシステムの６段階操作を示すタイミング図である。６つの段階を図８に示すと、段階Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆとなり、段階ＡとＤはプリチャージ段階、段階ＢとＥは共有段階、段階ＣとＦはセンシング段階となる。ＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３の波形は、ＳＷ１−１、ＳＷ２−１、およびＳＷ３−１などのＴＸポート内のスイッチを操作させるための制御信号を示す。ＴＸｘ波形は、スイッチの操作から生じるＴＸセンサ電極における信号を示す。波形ＳＷｓｃおよびＳＷＲｘは、それぞれスイッチＳＷｓｃおよびＳＷＲｘを操作させるための制御信号を示す。
【００５５】
波形ＩｉｎＳＣおよびＩｉｎＭＣは、それぞれ、自己静電容量センシングチャネル６０４および相互静電容量センシングチャネル（例えば、６０５）によって受け取られる電流を示す。ＳＣ−ＶｉｎｔＰ  はＩｉｎＳＣの正のパルスの積分を表す。ＳＣ−ＶｉｎｔＮ  はＩｉｎＳＣの負のパルスの積分を表す。ＭＣ−ＶｉｎｔＰはＩｉｎＭＣの正のパルスの積分を表す。ＭＣ−ＶｉｎｔＮはＩｉｎＭＣの負のパルスの積分を表す。
【００５６】
矢印９０１は、ＩｉｎＳＣ電流における現在のパルスと、その結果生じる積分波形ＳＣ−ＶｉｎｔＰ  およびＳＣ−ＶｉｎｔＮの増減の対応を示す。矢印９０２はまた、Ｉ−ＲＸ−Ｍｕｔｕａｌ電流内の電流パルスと、その結果としての積分波形ＭＣ−ＶｉｎｔＰおよびＭＣ−ＶｉｎｔＮの増減との対応関係も示している。信号ＣｉｎｔＰは、正の電流パルスが発生する期間中にアサートされ、負の電流パルスが発生する期間中にデアサートされる。したがって、正および負のパルスは、異なる積分コンデンサを使用して積分することができる。同様に、ＣｉｎｔＮは、ＣｉｎｔＰの逆数であり、正の電流パルスが発生する期間中にデアサートされ、負の電流パルスが発生する期間中にアサートされる。ＣｉｎｔＰおよびＣｉｎｔＮの立ち下がりエッジ移行は、各センシングチャネルにおけるそれらのそれぞれの積分コンデンサの積分終了時間を示す。ＳＣ−ＶｉｎｔＰ、ＳＣ−ＶｉｎｔＮ、ＭＣ−ＶｉｎｔＰおよびＭＣ−ＶｉｎｔＮの信号は、積分コンデンサの電圧を表す。これらの信号は、ＩｉｎＳＣおよびＩｉｎＭＣ（９０１、９０２に示されているように）の正または負の電流パルスによる増減と、それに続く基準電流による線形放電を特徴とする。放電時間は、入ってくる電荷を受け取った量によって影響される。
【００５７】
上記のアプローチでは、自己静電容量は、上記の数式１４で説明したように、測定された寄生容量から相互静電容量の影響を差し引くことによって計算される。ＴＸ電極の寄生容量は、（ＴＸ電極と接地との間の）ＴＸ電極の自己静電容量と、ＴＸ電極と交差するＲＸ電極との間の相互静電容量との合計である。一実施形態では、このアプローチの有効性は、自己静電容量および相互静電容量センシングチャネルの利得の精度によって制限され得る。センシングチャネル利得の不正確さは、自己静電容量測定において、ホバージェスチャを行う指または手袋で覆われた指などのセンサ表面から適度に離れた対象物により生成された信号に匹敵する歪みを生じさせ得る。一実施形態では、そのような対象物は、共有段階およびセンシング段階中にセンサ電極間に導電路を設けることによって、相互静電容量間の電位差を除去するセンシングシステムにおいて、より容易に検出される。このようにして、相互静電容量に集められた電荷が除去される。
【００５８】
図９は、一実施形態による、センサ電極間の相互静電容量に蓄積された電荷が、共有段階およびセンシング段階の間に除去される、センシングシステム１００の一部を示す。図９では、ＫｘＭアレイ１３０内のセンサ電極の各々は、均一のピンマルチプレクサ（ＭＵＸ）を介してセンシングチャネルに接続される。例えば、Ｋ個のＴＸセンサ電極は、ピンＭＵＸ１００１−１、１００１−２、１００１−３から１００１−Ｋに接続される。Ｍ個のＲＸセンサ電極は、ピンＭＵＸ１００２−１、１００２−２から１００２−Ｍに接続される。各ピンＭＵＸユニットは、一種のポートであり、（ＳＷ１およびＳＷ２のスイッチングを介する）接続されたセンサ電極への励起信号の印加、（ＳＷ３を閉じることによる）ＳＣバス１０１５を介して電極を自己静電容量（ＳＣ）チャンネル１０１１に接続すること、または（ＳＷＲｘを閉じることによる）ＲＸバス１０１４を介して電極を相互静電容量（ＭＣ）チャンネル１０１２のうちの１つに接続すること、を可能にする。
【００５９】
各ピンＭＵＸは、それ自体のソフトウェア制御論理ユニット（例えば、１００３−１）にその構成を記憶する。この構成は、シーケンス構成バス１０１０および１０１３を介してホスト装置１５０から各ピンＭＵＸに送信される。一実施形態では、バス１０１０および１０１３は、単一のバスとして実装される。
【００６０】
ＳＷ３が閉じており、他の全てのスイッチが開いているとき、全てのセンサ電極は、共通バスコンダクタ（すなわち、ＳＣバス１０１５）に接続される。したがって、スイッチＳＷ３は、ＴＸ電極とＲＸ電極との間に導電路を選択的に提供する放電スイッチとして操作可能であり、それにより、ＴＸ電極とＲＸ電極との間の相互静電容量に蓄積された電荷を放電することができる。
【００６１】
図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、および１０Ｄは、一実施形態による、相互静電容量放電技術を使用して自己静電容量および相互静電容量を測定するための４段階プロセスを示す。図示のセンシング回路は、ＴＸ電極Ｔｘ１およびＴｘＫと、ＴＸ電極と交差する１つのＲＸ電極ＲｘＭとを含む。ＴＸ電極Ｔｘ１、ＴｘＫの自己静電容量はそれぞれＣｓｘ１、ＣｓｘＫと示される。Ｔｘ１とＲｘＭとの間の相互静電容量は、Ｃｍ１として示される。ＴｘＫとＲｘＭとの間の相互静電容量は、ＣｍＫとして示される。明確にするためにＴｘ１およびＴｘＫのみが示されているが、実際には、他のＴＸセンサ電極およびそれらの関連するスイッチは、回路内で接続され、Ｔｘ１およびＴｘＫと同様に操作する。
【００６２】
図１０Ａは、ＴＸ電極Ｔｘ１およびＴｘＫが、マトリックスＳで定義された多相励起シーケンスに従ってスイッチＳＷ１−１、ＳＷ２−１、ＳＷ１−Ｋ、およびＳＷ２−Ｋによってそれぞれ接地およびＴＸ電圧Ｖｔｘにプリチャージされるプリチャージ段階Ａを示す。このとき、ＲＸ電極ＲｘＭは、その入力で基準電圧Ｖｒｅｆを維持するＳＷＲｘを介して相互静電容量センシングチャネル１１０２に接続される。相互静電容量Ｃｍ１およびＣｍＫは、これらの静電容量の両端の電位差によって充電される。相互静電容量センシングチャネル１１０２は、相互静電容量の充電によって誘導される電流Ｉｒｘを測定する。
【００６３】
図１０Ｂは、段階Ａに続くプロセスのセンシング段階Ｃを示す（任意の段階Ｂは、後続の段落で説明される）。センシング段階Ｃの間、相互静電容量センシングチャネル１１０２は、切替えＳＷＲｘを開くことによってＲｘＭから切り離される。全てのセンサ電極は、各電極のスイッチＳＷ３（すなわち、ＳＷ３−１、ＳＷ３−Ｋ、ＳＷ３−Ｍ）を閉じることによってＳＣバス１０１５に接続される。自己静電容量センシングチャネル１１０１は、スイッチＳＷｓｃを閉じることによってＳＣバス１０１５に接続される。相互静電容量Ｃｍ１およびＣｍＫは、電流Ｉｃｍを介して放電する。同時に、自己静電容量センシングチャネル１１０１は、ＴＸ電極Ｔｘ１およびＴｘＫが接続されている入力において基準電圧Ｖｒｅｆを維持する。これにより、自己静電容量Ｃｓｘ１，ＣｓｘＫは、誘導電流Ｉｔｘにより基準電圧Ｖｒｅｆに再充電されながら、ＳＣバス１０１５を介してＴＸ電極間で電荷を共有する。ＲＸ電極ＲｘＭの自己静電容量Ｃｓｒｘに集められた電荷は、センシング段階Ｃの前にＶｒｅｆにプリチャージされているので、測定に影響を与えない。
【００６４】
図１０Ｃは、段階Ｃに続くプリチャージ段階Ｄを示す。段階Ｄでは、ＴＸ電極Ｔｘ１およびＴｘＫが、マトリックスＳで定義される多相励起シーケンスに従ってスイッチＳＷ１−１、ＳＷ２−２、ＳＷ１−Ｋ、およびＳＷ２−Ｋを切り替えることによって、それぞれＴＸ電圧Ｖｔｘおよび接地電位にプリチャージされる。このとき、ＲＸ電極ＲｘＭは、その入力で基準電圧Ｖｒｅｆを維持するＳＷＲｘを介して相互静電容量センシングチャネル１１０２に接続される。相互静電容量Ｃｍ１およびＣｍＫは、これらの静電容量の両端の電位差によって充電される。相互静電容量センシングチャネル１１０２は、相互静電容量の充電によって誘導される電流Ｉｒｘを測定する。
【００６５】
図１０Ｄは、プロセスのセンシング段階Ｆを示す（任意の段階Ｅは、後続の段落で説明される）。センシング段階Ｆの間、相互静電容量センシングチャネル１１０２は、スイッチＳＷＲｘを開くことによってＲｘＭから切り離される。全てのセンサ電極は、各電極のスイッチＳＷ３（すなわち、ＳＷ３−１、ＳＷ３−Ｋ、ＳＷ３−Ｍ）を閉じることによってＳＣバス１０１５に接続される。自己静電容量センシングチャネル１１０１は、スイッチＳＷｓｃを閉じることによってＳＣバス１０１５に接続される。相互静電容量Ｃｍ１およびＣｍＫは、電流Ｉｃｍを介して放電する。同時に、自己静電容量センシングチャネル１１０１は、ＴＸ電極Ｔｘ１およびＴｘＫが接続されている入力において基準電圧Ｖｒｅｆを維持する。これにより、自己静電容量Ｃｓｘ１，ＣｓｘＫは、誘導電流Ｉｔｘにより基準電圧Ｖｒｅｆに再充電されながら、ＳＣバス１０１５を介してＴＸ電極間で電荷を共有する。ＲＸ電極ＲｘＭの自己静電容量Ｃｓｒｘに収集された電荷は、それがセンシング段階Ｃの前にＶｒｅｆにプリチャージされているので、測定に影響を与えない。前のプリチャージ段階ＤがＴＸ電極Ｔｘ１およびＴｘＫをプリチャージ段階Ａで使用された電圧と相補的な電圧に充電しているので、段階Ｃに関連して段階ＦにおけるＩｔｘは逆方向に流れる。
【００６６】
図１１は、一実施形態による、図１０Ａ〜１０Ｄに示されるような、相互静電容量放電技術を実装する４段階自己静電容量および相互静電容量測定プロセス中に生成される信号のタイミング図を示す。図１１では、４つの段階を段階Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｆとして示しているが、段階Ａ、Ｄはプリチャージ段階、段階Ｃ、Ｆはセンシング段階である。ＳＷ１、ＳＷ２、およびＳＷ３の波形は、ＳＷ１−１、ＳＷ２−１、およびＳＷ３−１などのＴＸピンＭＵＸ内のスイッチを操作させるための制御信号を示す。Ｔｘ１波形は、スイッチの操作から生じるＴＸセンサ電極Ｔｘ１における信号を示す。ＳＷｓｃおよびＳＷＲｘの波形は、それぞれスイッチＳＷｓｃおよびＳＷＲｘを操作させるための制御信号を示す。
【００６７】
波形ＩｉｎＳＣおよびＩｉｎＭＣは、それぞれ、自己静電容量センシングチャネル１１０１および相互静電容量センシングチャネル１１０２によって受け取られる電流を示す。ＳＣ−ＶｉｎｔＰはＩｉｎＳＣの正のパルスの積分を表す。ＳＣ−ＶｉｎｔＮ  はＩｉｎＳＣの負のパルスの積分を表す。ＭＣ−ＶｉｎｔＰはＩｉｎＭＣの正のパルスの積分を表す。ＭＣ−ＶｉｎｔＮはＩｉｎＭＣの負のパルスの積分を表す。
【００６８】
相互静電容量放電機構を有する自己静電容量および相互静電容量のセンシング方法の組み合わせは、共有段階ＢおよびＥが追加される６段階プロセスとして実施することもできる。共有段階Ｂは、図１２Ａに示され、プリチャージ段階Ａの後で、センシング段階Ｃの前に起こる。共有段階Ｅは、図１２Ｂに示され、プリチャージ段階Ｄの後で、センシング段階Ｆの前に起こる。段階Ａ、Ｃ、Ｄ、およびＦは、図１０Ａ〜１０Ｄで前述したように操作する。共有段階ＢおよびＥの間、ＴＸセンサ電極（例えば、Ｔｘ１、ＴｘＫ）のすべては、閉じたスイッチＳＷ３（例えば、ＳＷ３−１およびＳＷ３−Ｋ)介してＳＣバス１０１５に接続される。このとき、ＴＸ電極の自己静電容量（例えば、Ｃｓｘ１、ＣｓｘＫ）に蓄積された電荷は、ＳＣバス１０１５を介して全てのＴＸ電極で共有される。同時に、相互静電容量センシングチャネル１１０２は、Ｃｍ１およびＣｍＫなどの相互静電容量の両端の電位差によって誘導される電流Ｉｒｘによる電荷を受け取る。
【００６９】
図１３は、一実施形態による、図Ｅａ１Ｅｂ２に示されるような、相互静電容量放電技術を実施する６段階自己静電容量および相互静電容量測定プロセス中に生成される信号を示すタイミング図である。
【００７０】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、一実施形態による、ベースライン補償回路を含む、相互静電容量放電を伴う、６段階結合自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスを実行するための静電容量センシング回路１９００を示す。センシング回路１９００は、２つのＴＸセンサ電極Ｔｘ１およびＴｘＫと、２つのＲＸセンサ電極Ｒｘ１およびＲｘＭとを含む。静電容量Ｃｓｔｘ１、ＣｓｔｘＫ、Ｃｓｒｘ１、およびＣｓｒｘＭは、電極Ｔｘ１、ＴｘＫ、Ｒｘ１、およびＲｘＭのそれぞれの自己静電容量を表す。電極Ｔｘ１はピンＭＵＸ１００１−１に接続される。電極ＴｘＫはピンＭＵＸ１００１−Ｋに接続される。電極Ｒｘ１はピンＭＵＸ１００２−１に接続される。電極ＲｘＭはピンＭＵＸ１００２−Ｍに接続される。電極Ｔｘ１、ＴｘＫ、Ｒｘ１、およびＲｘＭは、ピンＭＵＸのそれぞれのスイッチＳＷ３−１、ＳＷ３−Ｋ、ＳＷ３−１８、およびＳＷ３−Ｍを介してＳＣバス１０１５に選択的に接続することができる。これらの電極は、それぞれのスイッチＳＷｒｅｆ−１、ＳＷｒｅｆ−Ｋ、ＳＷｒｅｆ−１８、およびＳＷｒｅｆ−Ｍを介して基準バス１９０１に選択的に接続することができる。
【００７１】
スイッチＳＷＲｘ−１、ＳＷＲｘ−Ｋ、ＳＷＲｘ−１８、およびＳＷＲｘ−Ｍは、電極Ｔｘ１、ＴｘＫ、Ｒｘ１、およびＲｘＭが、ＲＸバス１０１４を介して別個のＲｘセンシングチャネルに選択的に接続されることを可能にする。図１４Ａに示されるように、電極Ｒｘ１およびＲｘＭは、それぞれ、センシングチャネル１０１２〜１８および１０１２〜Ｍに接続される。ＴＸ電極に接続されたＳＷ１およびＳＷ２スイッチと同様に、ＳＷ１−１８、ＳＷ２−１８、ＳＷ１−Ｍ、およびＳＷ２−Ｍは、ＲＸ電極Ｒｘ１およびＲｘＭをＶｔｘおよび接地に選択的に接続して、これらの電極のための励起信号を生成するように操作可能である。
【００７２】
図１４Ａに示すように、センシング回路１９００は、センサ電極Ｔｘ１が励起電圧Ｖｔｘに接続され、ＶｒｅｆがＲｘ１に印加されるプリチャージ段階にある。図１４Ｂは、センサ電極がＳＣバス１０１５を介して互いに接続され、ＳＷｓｃスイッチを介して自己静電容量センシングチャネル１１０１の低インピーダンス入力に接続されるセンシング段階を示す。この段階の間、相互静電容量（例えば、Ｃｍ１、ＣｍＫ）は、電流Ｉｃｍを介して放電し、センサ電極は、多相励起シーケンス要素の合計（すなわち、マトリックスＳから）によって乗算された単一のラインに収集された電荷にほぼ等しい電荷を蓄積する。この電荷は、自己静電容量センシングチャネル１１０１の電荷ＡＤＣによって受け取られる。
【００７３】
この電荷は、センサ表面に対象物が存在しない場合であっても、センサの操作によって生成され得るものであり、ベースライン信号をもたらす。ベースライン補償電圧は、ベースライン補償信号発生器１９０３によって生成され、ベースライン信号を補償するためにシールド１９０２に印加される。センサ電極上の電圧に対して反対の極性を有するベースライン補償電圧を印加することは、センサ電極から生成された電流を補償するために使用され得る、自己静電容量センシングチャネル１１０１の入力における電流を生成する。シールド１９０２に印加される補償電圧が、基準電圧Ｖｒｅｆに対するセンサ電圧と同じである場合、センシングチャネル１１０１の電荷ＡＤＣは、電荷を受け取らない。シールド１９０２に印加されるベースライン補償電圧の変調は、スイッチＳＷｕｐ、ＳＷｍｉｄ、およびＳＷｄｎを操作させることによって実行される。
【００７４】
センサ電極間の静電容量は、温度によって変化し得る。しかしながら、ベースライン補償電圧がシールドに印加されるので、これらの静電容量は、ベースライン補償信号を生成するために使用される。その結果、センサに収集された電荷とシールド１９０２を介して注入された電荷とが相関し、熱変動に対する感度が低下する。
【００７５】
図１５は、ベースライン補償電圧がシールド導体１９０２に印加される等価回路の３つの構成を示す。Ｎ個のＴＸ電極を有するセンサアレイ１５０の場合、多相シーケンスＳは、各要素ＳＸが＋１または−１に等しい要素［Ｓ１，Ｓ２，．．．．ＳＮ］を含むことができる。各要素ＳＸは、対応する電極に印加される励起信号の位相を表す符号を有する多相シーケンス重み係数である。
【００７６】
要素の合計が１に等しい場合には（つまり，ΣＳ＝＋１）、シーケンスＳは奇数の要素を含む。センサは、単一のセンサ電極ラインが励起電圧Ｖｔｘにプリチャージされる一方、残りの電極の平均電荷がゼロであるセンサと等価であると考えることができる。構成２１０１は、単一の電極の自己静電容量Ｃｓ１がＶｔｘにプリチャージされる一方、正にチャージされた静電容量Ｃｓ２と負にチャージされた偶数の残りの電極の静電容量ＣｓＮが一緒に接続されると、包括的には電荷を蓄積しないシナリオを示す。
【００７７】
（構成２１０２におけるように）全てのセンサ電極がＳＣバス１０１５に接続された後、Ｃｓ１に蓄積された電荷は他の電極と共有される。このため、ＳＣバス１０１５における電圧は〜Ｖｒｅｆ＋（Ｖｔｘ−Ｖｒｅｆ）／Ｎである。ここでＮは接続された電極の数である。シールド１９０２の電圧が量Δ（（Ｖｔｘ−Ｖｒｅｆ）／Ｎに等しい）だけ低減されると、シールド１９０２に結果として生じる電圧は、（構成２１０３に示されるように）Ｖｒｅｆ−（Ｖｔｘ−Ｖｒｅｆ）／Ｎとなる。結果として生じるＳＣバス１０１５電圧は、基準電圧Ｖｒｅｆまで同じ量だけ減少する。したがって、ＳＣバス１０１５の電圧Ｖｒｅｆが、センシングチャネルＡＤＣの入力に印加され、他の入力も基準電圧Ｖｒｅｆに接続される場合、ＡＤＣは電流を受け取らない。
【００７８】
図１６は、例示的なＴＸ電極およびシールド１９０２で生成される信号を示すタイミング図を示す。図１６に示すように、シールド１９０２に印加されるベースライン補償信号は、範囲Δにわたって変化し、各共有段階の各開始時に移行する。点線は、共有とセンシング段階が時分割される代替構成のために生成される信号を示す。
【００７９】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、一実施形態による、ベースライン補償回路を含む相互静電容量放電を用いた６段階結合自己静電容量および相互静電容量センシングプロセスを実行するための静電容量センシング回路２３００を示す。センシング回路２３００は、シールド１９０２における電圧が一定であり、センシングチャネル１１０１の電荷ＡＤＣに供給される基準電圧がベースライン補償信号で変調されることを除いて、センシング回路１９００と同様に操作する。図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、ベースライン補償信号発生器２３０３は、シールド１９０２ではなく、センシングチャネル１１０１用のＡＤＣの低入力に印加されるベースライン補償信号を生成する。
【００８０】
図１８は、ベースライン補償電圧がセンシング回路２３００のベースライン信号を補償するためにセンシングチャネルの入力に印加されるセンシング段階中のセンシング回路２３００を表す等価回路２５００を示す。回路２５００において、ベースライン補償信号発生器２３０３は、ベースライン信号Ｖｒｅｆ−（Ｖｔｘ−Ｖｒｅｆ）／ＮをＡＤＣの低入力に印加し、一方、同じ電圧が高入力に印加される。したがって、電流は、センシングチャネル１１０１によって検出されない。
【００８１】
図１９は、例示的なＴＸ電極およびセンシングチャネルＡＤＣの低入力で生成される信号を示すタイミング図を示す。図１９では、ＡＤＣに印加されるベースライン補償信号は、範囲Δにわたって変化し、各共有段階の各開始時に移行する。点線は、共有およびセンシング段階が時分割される代替構成のために生成される信号を示す。
【００８２】
図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃ、および図２０Ｄは、一実施形態による、測定プロセスを実行するための段階を示す。この段階では、センサ電極と、センサアレイに近接する導電性対象物２７０１（例えば、ユーザの指）との間の静電容量Ｃｆに収集された電荷が、電極とシールドとの間の静電容量によって影響されることなく測定される。対象物２７０１は、抵抗Ｒｂを介して接地されたノードとしてモデル化することができる。図２０Ａは、センサ・ノードに励起信号・パターンを印加し、励起ノードとシールド２７０２との間の静電容量Ｃｓ、電極間の相互静電容量Ｃｍ、対象物２７０１と対象物に近接する電極との間の静電容量Ｃｆを充電する、プリチャージ段階を示す。
【００８３】
図２０Ｂは、センサ電極間の相互静電容量Ｃｍに収集された電荷が、センサ電極を互いに接続することによって放電される、相互静電容量放電段階を示す。一旦接続されると、相互静電容量に蓄積された電荷は、全ての電極間で共有される。静電容量ＣｓおよびＣｆは、全てのセンサ電極にわたって平均化された全相互静電容量の電荷に対応する電荷の量を蓄積する。この段階で、スイッチ２７０４も、シールド２７０２を基準電圧Ｖｒｅｆから切り離すために、開かれる。
【００８４】
図２０Ｃは、スイッチ２７０３を閉じることによってセンサ電極がシールド２７０２に接続される自己静電容量放電段階を示す。電極とシールド２７０２との間の静電容量Ｃｓは放電される。対象物２７０１とセンサ電極との間の静電容量Ｃｆに蓄積された電荷は残る。
【００８５】
図２０Ｄは、静電容量Ｃｆに蓄積された残りの電荷が測定されるセンシング段階を示す。センサ電極は、閉じられたスイッチ２７０３を介してシールド２７０２に接続される。シールド２７０２は、閉じられたスイッチ２７０５を介してセンシングチャネル２７０６に接続される。したがって、静電容量Ｃｆに蓄積された電荷は、センシングチャネル２７０６によって受け取られる。Ｃｆの測定は、センサ温度の変動によって影響されない。さらに、ベースライン信号はシールドの欠陥から生じる。このため、理論的にはベースライン信号はゼロである。しかしながら、ノイズは、静電容量Ｃｓｈｌｄを介してシールドに容量結合されたＬＣＤディスプレイ２７０７からシールド２７０２に注入される可能性がある。
【００８６】
図２１は、一実施形態による、容量性センサアレイの自己静電容量および相互静電容量の測定の組合わせを実行するための測定プロセス３１００を示すフロー図である。測定プロセス３１００は、センサアレイ１３０、処理装置１１０、およびホスト装置１５０を含む、センシングシステム１００の構成要素によって実行される。工程３１００は、６段階測定工程を実行するための操作を含み、段階Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦは、それぞれ、ループ内で繰り返すプリチャージ、共有、センシング、プリチャージ、共有、およびセンシング段階を表す。
【００８７】
工程３１００のプリチャージ段階Ａにおける操作は、図４Ａ、段階Ａ（＋１位相用）、図４Ｃ、段階Ｃ（-１位相用）、図１０Ａ、段階Ａ（＋１位相用）、および図１０Ｃ、段階Ｄ（-１位相用）に示される回路構成に対応する。段階Ａは、ブロック３１０１および３１０３を含む。
【００８８】
ブロック３１０１において、プリチャージ段階Ａの間、処理装置１１０は、ＴＸ電極に励起電圧を印加することによって、各ＴＸ電極の自己静電容量Ｃｓｔｘ、およびＴＸ電極とＴＸ電極と交差するＲＸ電極との間の相互静電容量Ｃｍをプリチャージする。一実施形態では、ＴＸ電極はそれぞれ、励起マトリックスＳに記憶されるＴＸ電極の対応する値（例えば、＋１または-１）に応じて、励起電圧Ｖｔｘまたは０Ｖのうちの１つにプリチャージされる。
【００８９】
励起マトリックスＳは、別のＴＸ電極の励起電圧に対して相補的である１つのＴＸ電極の励起電圧を示すことができる。一実施形態では、相補電圧は、信号のダイナミックレンジの両端にある。したがって、ＴＸ信号は０ＶとＶｔｘとの間で変化するので、Ｖｔｘおよび０Ｖは互いに相補的である。相補的な励起電圧は、異なるＴＸ電極に同時に印加される。
【００９０】
励起電圧Ｖｔｘまたは０Ｖの印加は、相互静電容量Ｃｍを通って流れる各ＴＸ電極の電流Ｉｒｘを誘導する。ここで、Ｉｒｘの方向は励起電圧がＶｔｘであるか０Ｖであるかに依存する。したがって、ブロック３１０１は、対応する励起電圧が印加される各ＴＸ電極に対する電流Ｉｒｘを含む、第１のセットの誘導電流を生成する。電流Ｉｒｘは、相互静電容量センシングチャネル（例えば、図Ｅａ１、Ｅａ３の図Ｃ１、Ｃ３または１１０２の４０２）によって測定される。
【００９１】
ブロック３１０３において、段階Ａの終わりにある処理ロジック１１０は、自己静電容量センシングチャネル（例えば４０１、１１０１）による以前の積分プロセスを停止する。当該積分プロセスは、次の段階Ｂに進む前に、測定プロセス３１００ループの以前の反復中に（例えば、ブロック３１３１で）開始された可能性がある。
一実施形態では、積分プロセスは、相互／自己同期またはＣｉｎｔＰまたはＣｉｎｔＮ信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジに応答して、基準電流による積分コンデンサの放電を開始することによって終了される。相互静電容量センシングチャネル（例えば、４０２、１１０２）による積分は、段階Ａの終わりに極性が切り替えられ、例えば、正電荷の積分が終了し、負電荷の積分が開始されるか、またはその逆となる。相互静電容量センシングチャネルの積分コンデンサは、基準電流によっても放電される。基準電流は、積分が終了するとコンデンサの放電を開始する。
【００９２】
一実施形態では、共有段階Ｂは、４段階測定プロセスを実施するために、任意の選択によりバイパスされ得る。この場合、工程３１００は、ブロック３１０７において、段階Ａからセンシング段階Ｃに続く。６段階工程の場合、工程３１００は、ブロック３１０７で段階Ａから共有段階Ｂに続く。工程３１００の段階Ｂを共有する操作は、図１２Ａ、段階Ｂ（＋１位相の場合）、および図１２Ｂ、段階Ｅ（-１位相の場合）に示される回路構成に対応する。段階Ｂはブロック３１０５を含む。
【００９３】
ブロック３１０５において、処理装置１１０は、各ＴＸ電極を共通バスコンダクタに接続する。例えば、図９を参照すると、ピンＭＵＸ１００１-１〜１００-Ｋに接続されたＴＸ電極は、ＳＷｓｃを閉じる前に、それぞれのスイッチＳＷ３を介してＳＣバス１０１５に接続される。同様に、図７を参照すると、ＴＸポート６０１-１〜６０１-Ｎに接続されたＴＸ電極は、ＳＷｓｃを閉じる前にＳＣバス６０２に接続される。段階Ｂのブロック３１０５から、工程３１００は、ブロック３１０７で段階Ｃに続く。
【００９４】
工程３１００のセンシング段階Ｃにおける操作は、図４Ｂ、段階Ｂ（＋１位相の場合）、図４Ｄ、段階Ｄ（-１位相の場合）、図１０Ｂ、段階Ｃ（＋１位相の場合）、および図１０Ｄ、段階Ｆ（-１位相の場合）に示される回路構成に対応する。段階Ｃは、ブロック３１０７〜３１１５を含む。
【００９５】
ブロック３１０７において、処理装置１１０は、スイッチＳＷ３およびＳＷｓｃを介して、各ＴＸ電極を、自己静電容量センシングチャネル（例えば、図Ｃ２、Ｃ４における４０１、または図Ｅａ２、Ｅａ４における１１０１）の電荷―コード変換器に接続する。センシングチャネルは、その入力において基準電圧Ｖｒｅｆを維持する。したがって、基準電圧Ｖｒｅｆは、接続されたＴＸ電極の各々に印加される。電位の変化は、各ＴＸ電極に対して、センシングチャネル４０１または１１０１によって測定することができる電流Ｉｔｘを誘導する。したがって、ブロック３１０７は、センシングチャネルに接続された各ＴＸ電極に対する電流Ｉｔｘを含む、第２のセットの誘導電流を生成する。
【００９６】
一実施形態では、処理装置１１０は、ブロック３１０９において、各ＴＸ電極と、ＴＸ電極と交差するＲＸ電極との間の相互静電容量Ｃｍを放電するための導電路を提供する。例えば、図１０Ｂを参照すると、相互静電容量Ｃｍ１は、スイッチＳＷ３-ＭおよびＳＷ３-１を閉じることによって、ＴＸ電極Ｔｘ１およびＲＸ電極ＲｘＭの両方をＳＣバス１０１５に接続することによって放電される。
【００９７】
一実施形態では、工程３１００は、ブロック３１１１を含み、図１〜図４を参照して説明したように、ベースライン補償回路１９０３を使用して、センサアレイ１３０内のすべての電極と容量結合されたシールド１９０２にベースライン補償信号を印加する。シールド１９０２へのベースライン補償信号の印加は、自己静電容量センシングチャネル（例えば、１１０１）の電荷―コード変換器で受信されるベースライン電流を減少させる。
【００９８】
一実施形態では、工程３１００は図１７Ａ〜図１９を参照して説明した様に、図１７Ａに表すベースライン補償回路２３０３を使用して、ベースライン補償信号を自己静電容量センシングチャネルの電荷―コード変換器の基準入力に印加するブロック３１１３を含む。ベースライン補償信号を電荷―コード変換器の基準入力に印加することにより、電荷―コード変換器のベースライン出力が低減される。
【００９９】
様々な実施形態では、ベースライン補償信号は、ブロック３１１１で提供されるようなシールド１９０２のみに、またはブロック３１１３で提供されるような電荷―コード変換器の基準入力のみに適用されてもよい。これら２つのアプローチの組み合わせが代替的に、ベースライン信号を補償するために使用されてもよい。
【０１００】
ブロック３１１５において、処理装置１１０は、ブロック３１０７において生成された、第２のセットの電流Ｉｔｘの合計を測定する。これは、ＴＸ電極に接続された入力を有する自己静電容量測定チャネルの電荷―コード変換器（すなわち、電荷ＡＤＣ）において、第２のセットの電流Ｉｔｘからの電荷を積分することによって行われる。積分は、センシング段階Ｃの開始時に開始し、次のプリチャージ段階の終了まで（すなわち、ブロック３１１９で）継続する。
【０１０１】
工程３１００のプリチャージ段階Ｄにおける操作は、図４Ｃ、段階Ｃ（＋１位相用）、図４Ａ、段階Ａ（-１位相用）、図１０Ｃ、段階Ｄ（＋１位相用）、および図１０Ａ、段階Ａ（-１位相用）に示される回路構成に対応する。段階Ｄは、ブロック３１１７および３１１９を含む。
【０１０２】
ブロック３１１７で提供されるように、処理装置１１０がブロック３１０１で段階Ａの間に同じＴＸ電極に印加される励起電圧と相補的である第２の励起電圧を各ＴＸ電極に印加することを除いて、プリチャージ段階Ｄは、プリチャージ段階Ａと同様の操作を含む。例えば、段階Ａの特定のＴＸ電極に０Ｖが印加された場合、相補的励起電圧Ｖｔｘは、段階Ｄのブロック３１１７で同じＴＸ電極に印加される。ブロック３１１９において、先に開始された自己静電容量の電荷の積分が停止され、進行中の相互静電容量の電荷の積分の極性が、ブロック３１０３で提供されたものと同様の方法で切り替えられる。
【０１０３】
工程３１００の共有段階Ｅにおける操作は、図１２Ｂ、段階Ｅ（＋１位相の場合）、および図１２Ａ、段階Ｂ（-１位相の場合）に示される回路構成に対応する。段階Ｅは、ブロック３１１９および３１２１を含む。共有段階Ｅの間、処理装置１１０は、ブロック３１０５で同様に提供されるように、各ＴＸ電極を共通バスコンダクタ（例えば、ＳＣバス１０１５）に接続する。
【０１０４】
工程３１００のセンシング段階Ｆにおける操作は、図Ｃ４、段階Ｄ（＋１位相の場合）、図Ｃ２、段階Ｂ（-１位相の場合）、図Ｅａ４、段階Ｆ（＋１位相の場合）、および図Ｅａ２、段階Ｃ（-１位相の場合）に示される回路構成に対応する。段階Ｆは、ブロック３１２３〜３１３１を含む。
【０１０５】
センシング段階Ｆは、センシング段階Ｃと同様の操作を含む。ブロック３１２３において、処理装置１１０は、ブロック３１０７と同様に、スイッチＳＷ３およびＳＷｓｃを介して、各ＴＸ電極を、ＴＸ電極において基準電圧Ｖｒｅｆを維持する自己静電容量センシングチャネルの電荷―コード変換器に再び接続する。ブロック３１２５で提供されるように、処理装置１１０は、ブロック３１０９と同様に、相互静電容量Ｃｍを放電するための導電路を提供し得る。
【０１０６】
ベースライン補償は、また前述と同様の方法で、ブロック３１２７で提供されるように、シールド１９０２にベースライン補償信号を印加することによって、実行されてもよい。当該補償は、ブロック３１２９で提供されるように、電荷―コード変換器の基準入力にベースライン補償信号を印加することによって、実行されてもよい。または、当該補償はこれらのアプローチの組み合わせによって、実行されてもよい。ブロック３１２７および３１２９の操作は、それぞれブロック３１１１および３１１３で提供される操作と同様である。
【０１０７】
ブロック３１３１において、処理装置１１０は、ブロック３１２３において生成された第２のセットの電流Ｉｔｘの合計を測定する。これは、ＴＸ電極に接続された入力を有する自己静電容量測定チャネルの電荷―コード変換器（すなわち、電荷ＡＤＣ）において、第２のセットの電流Ｉｔｘからの電荷を積分することによって行われる。積分は、センシング段階Ｆの開始時に開始し、次のプリチャージ段階の終了まで（すなわち、ブロック３１０３で）継続する。
【０１０８】
ブロック３１３１から、工程３１００は、段階Ａのブロック３１０１に戻る。したがって、工程３１００は、段階Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、およびＦ（または代替として、段階Ａ、Ｃ、Ｄ、およびＦ）を順次ループ内で繰り返し、センサ電極の自己静電容量および相互静電容量が測定される電流を連続的に生成する。
【０１０９】
図２２は、一実施形態による、工程３１００によって取得された測定値に基づいて自己静電容量および相互静電容量を計算するための工程３２００を示すフロー図である。計算プロセス３２００は、処理装置１１０および／またはホスト装置１５０を含む、静電容量センシングシステム１００の構成要素によって実行される。
【０１１０】
プロセス３２００のブロック３２０１において、処理装置１１０は、センサアレイ１３０内の各ＴＸ電極について、第１のセットの電流Ｉｒｘについて取得された測定値に基づいて、センサアレイ１３０セット内のＴＸ電極と各ＲＸ電極との間の相互静電容量を計算する。具体的には、処理装置１１０は、数式８および数式９を参照して前述したように、ＲＸチャンネルで測定された電荷ＱＸｍに対してデコンボリューション演算を実行する。
【０１１１】
ブロック３２０３で、処理ロジック１１０は、数式１０および数式１１を参照して前述したように、ＴＸ電極に印加された基準電圧Ｖｒｅｆと、誘導されたＴＸ電流Ｉｔｘから測定された電荷ＱＸｐとに基づいて、センサアレイ１３０内の各ＴＸ電極の寄生容量を計算する。
【０１１２】
ブロック３２０５で、処理装置１１０は、数式１４に従って各ＴＸ電極について自己静電容量を計算し、数式１２、数式１３、および数式１４を参照して前述したように、計算された相互静電容量が寄生容量から差し引かれる。
【０１１３】
ブロック３２０７において、処理装置１１０は、計算された相互静電容量において検出された信号が、計算された自己静電容量において検出された信号と相関しているかどうかを判断する。例えば、計算された相互静電容量マップ１２０は、増加した値に対応するセンサ電極交点に近接する、指などの導電性対象物の試験結果として増加する相互静電容量値を含むことができる。処理装置１１０は、自己静電容量ベクトル１２１からの自己静電容量値も、対応する箇所について増加されるかどうかを判断する。特に、このことは、相互静電容量が増加する交点に関連する電極についても自己静電容量が増加する場合に当てはまる。一実施形態では、処理装置１１０は、各自己静電容量値を閾値と比較することによって、自己静電容量の増加を検出する。
【０１１４】
ブロック３２０７において、自己静電容量の対応する増加に相関しない相互静電容量の増加は、センサ表面上の水または他の液体の存在を示し得る。これらのタイプの接触が非意図的なタッチと適切に解釈されるために、工程３２００はブロック３２０９に続き、ブロック３２０７で、自己静電容量を閾値よりも大きく変化させることなく、対象物が相互静電容量を変化させることを検出することに応答して、対象物の存在を拒絶する。
【０１１５】
ブロック３２０７で、相互静電容量値の増加が自己静電容量値の増加と相関している場合、工程３２００はブロック３２１１に続く。したがって、ブロック３２１１において、処理装置１１０は、対象物がＴＸ電極の自己静電容量およびＴＸ電極とＲＸ電極との間の相互静電容量の両方を変化させることの検出に応答して、ＴＸ電極とＲＸ電極との間の交点における対象物の存在を検出する。したがって、相互静電容量は、タッチセンサ表面における接触の位置を示す。
【０１１６】
ブロック３２１３において、ホスト装置１５０は、計算された相互静電容量によって示されるように、接触の位置を受信し、接触に応答して機能を実行する。例えば、ホスト装置１５０は、更新されたカーソル位置またはボタン押下を示すようにディスプレイ２０２を更新することができる。一実施形態では、ホスト装置１５０は、検出された接触位置に応答して、車両２００内の電子サブシステム２０１を制御する。
【０１１７】
前述の実施形態では、様々な修正を行うことができる。例えば、高電圧でアサートされていると記載された信号は、代わりに低電圧でアサートされてもよい。または、指定された構成要素は、同様の機能性を有する他の構成要素と置き換えられてもよい。本明細書に記載されるように、「電気的に接続される」または「電気的に結合される」導電性電極は、比較的低抵抗の導電路が導電性電極間に存在するように結合されてもよい。「実質的に」等しいと記載される量、寸法、または他の値は、名目上等しくてもよい。しかし、これらは（製造公差、環境条件、量子化または丸め誤差、および／または他の要因による変動を伴って）正確に等しい必要はなく、または意図される効果または利益を達成するために同等に十分近くてもよい。
【０１１８】
本明細書で説明する実施形態は、様々な操作を含む。これらの操作は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせによって実行され得る。本明細書で使用されるように、「結合される」という用語は、一以上の介在する構成要素を介して直接または間接的に結合されることを意味し得る。本明細書で説明される様々なバスを介して提供される信号のいずれもが、他の信号と時間多重化され、一以上の共通バスを介して提供され得る。さらに、回路の構成要素間またはブロック間の相互接続は、バスとして、または単一の信号線として示されてもよい。バスの各々は、代替的に、１つ以上の単一の信号線であってもよい。また、単一の信号線の各々は、代替的に、バスであってもよい。
【０１１９】
一定の実施形態は、コンピュータ可読媒体上に記憶された命令を含み得るコンピュータプログラム製品として実装され得る。これらの命令を使用して、汎用または専用プロセッサをプログラムして、説明した操作を実行することができる。コンピュータ可読媒体は、機械（例えば、コンピュータ）によって可読な形体（例えば、ソフトウェア、処理アプリケーション）で情報を保存しまたは送信するための任意の機構を含む。コンピュータ可読記憶媒体は、磁気記憶媒体（例えば、フロッピーディスク）、光記憶媒体（例えば、ＣＤ-ＲＯＭ）、光磁気記憶媒体、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブル・メモリ（例えば、ＥＰＲＯＭおよびＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、または電子命令を記憶するのに適した別のタイプの媒体を含むことができるが、これらに限定されない。
【０１２０】
さらに、いくつかの実施形態は、コンピュータ可読媒体が複数のコンピュータ・システムに記憶され、かつ／または実行される分散計算環境で実施されることができる。さらに、コンピュータ・システム間で転送される情報は、コンピュータ・システムを接続する伝送媒体を横切って受けるか渡されるかのいずれかである。
【０１２１】
本明細書の方法の操作は、一定の順序で示され、説明される。しかし、各方法の操作の順序は、一定の操作が逆の順序で実行され得るように、または一定の操作が、少なくとも部分的に、他の操作と同時に実行され得るように、変更され得る。別の実施形態では、個別の操作の指示またはサブ操作は、断続的および／または交互に行われてもよい。
【０１２２】
前記の明細書では、特許請求される発明は、その特定の例示的な実施形態を参照して説明されてきた。しかしながら、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明のより広い精神および範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を行うことができることは明らかであろう。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく、例示的な意味で見なされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１】
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【図２２】
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