(57)【要約】【課題】容量式超音波装置は、物体を検出し、物体の方位に関する情報を提供する。【解決手段】容量式超音波装置は、電圧信号を生成するように構成された電源と、センサ素子のアレイであって、電圧信号が印加されたときに第１の期間に超音波を生成し電圧信号の第２の期間に物体から波が反射されたかどうかを検出するようにそれぞれ構成されたセンサ素子のアレイと、電源によって第１の部分のセンサ素子のアレイを起動し、第１の部分のセンサ素子の少なくとも１つのセンサ素子が物体から反射された波を検出したときに第２の部分のセンサ素子のアレイを起動するように構成された制御部とを有する。【選択図】図１Ａ
2009230736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を検出し、前記物体の方位に関する情報を提供することができる容量式超音波装置であって、
電圧信号を生成するように構成された電源と、
センサ素子のアレイであって、前記電圧信号の第１の期間に超音波を生成し、前記電圧信号が印加されたときに前記電圧信号の第２の期間に波が前記物体から反射されたかどうか検出するようにそれぞれ構成されたセンサ素子のアレイと、
前記電源によって第１の部分の前記センサ素子のアレイを起動し、前記第１の部分の前記センサ素子の少なくとも１つの前記センサ素子が前記物体から反射された波を検出したときに、第２の部分の前記センサ素子のアレイを起動するように構成された制御部とを有する容量式超音波装置。
【請求項２】
前記電圧信号は、前記第１の期間に交流（ＡＣ）成分と直流（ＤＣ）成分を含み、前記第２の期間に前記ＤＣ成分を含む請求項１に記載の容量式超音波装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記物体から反射された波の大きさがしきい値以上かどうかを識別する請求項１に記載の容量式超音波装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記物体から前記反射された波の大きさが所定の期間しきい値以上かどうかを識別する請求項１に記載の容量式超音波装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の部分の前記センサ素子のそれぞれが前記物体から反射された波を検出した場合に、前記第１の部分の前記センサ素子のそれぞれの位置と、前記第１の部分の前記センサ素子のそれぞれと前記物体との間の距離とを識別するように構成された請求項１に記載の容量式超音波装置。
【請求項６】
前記第１の部分の前記センサ素子のそれぞれと関連した前記位置と距離を記憶するように構成されたメモリを更に有する請求項５に記載の容量式超音波装置。
【請求項７】
前記制御部は、ディスプレイドライバに結合され、前記第１の部分の前記センサ素子のそれぞれに関連した前記位置と距離に関する情報を前記ディスプレイドライバに提供する請求項５に記載の容量式超音波装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記電圧信号の前記ＤＣ成分の大きさを変化させるように構成された請求項１に記載の容量式超音波装置。
【請求項９】
物体を検出し、前記物体の方位に関する情報を提供することができる容量式超音波装置であって、
直流（ＤＣ）成分を含む電圧信号を生成するように構成された電源と、
前記電源に結合されたセンサ素子のアレイであって、前記電圧信号が印加されたときに、実効距離を有する超音波を生成するようにそれぞれ構成された前記センサ素子のアレイと、
前記電源によって前記センサ素子のアレイの少なくとも１つの前記センサ素子を起動し、前記電圧信号の前記ＤＣ成分の大きさを変化させることによって前記超音波の前記実効距離を変化させるように構成された制御部とを有する容量式超音波装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記センサ素子のうちの少なくとも１つの前記センサ素子のそれぞれが前記物体から反射された波を検出した場合に、前記センサ素子のうちの少なくとも１つの前記センサ素子のそれぞれの位置と、前記センサ素子のうちの少なくとも１つの前記センサ素子のそれぞれと前記物体との間の距離とを識別するように構成された請求項９に記載の容量式超音波装置。
【請求項１１】
前記センサ素子はそれぞれ、前記電圧信号が印加されたときに、前記電圧信号の第１の期間に超音波を生成し、前記電圧信号の第２の期間に前記物体から波が反射されたかどうかを検出するように構成された請求項９に記載の容量式超音波装置。
【請求項１２】
前記電圧信号は、前記第１の期間に交流（ＡＣ）成分と前記ＤＣ成分を含み、前記第２の期間に前記ＤＣ成分を含む請求項１１に記載の容量式超音波装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記物体から反射された波の大きさがしきい値以上かどうかを識別するように構成された請求項９に記載の容量式超音波装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記物体から反射された波の大きさが所定の期間しきい値以上であるかどうかを識別するように構成された請求項９に記載の容量式超音波装置。
【請求項１５】
前記センサ素子の少なくとも１つの前記センサ素子のそれぞれと関連した前記位置と距離を記憶するように構成されたメモリを更に有する請求項１０に記載の容量式超音波装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記センサ素子のうちの少なくとも１つの前記センサ素子が前記物体から反射された波を検出したときに前記センサ素子のうちの少なくとも別のセンサ素子を起動するように構成された請求項９に記載の容量式超音波装置。
【請求項１７】
物体を検出し、前記物体の方位に関する情報を提供することができる容量式超音波装置であって、
直流（ＤＣ）成分を含む電圧信号を生成するように構成された電源と、
前記電源に結合されており、前記電圧信号が印加されたときに、実効距離を有する超音波を生成するようにそれぞれ構成されたセンサ素子のアレイを含む容量式超音波センサと、
前記センサ素子のそれぞれが前記物体から反射された波を検出した場合に、前記センサ素子のそれぞれの位置と、前記センサ素子のそれぞれと前記物体との間の距離とを識別するように構成された制御部とを含む容量式超音波装置。
【請求項１８】
前記電圧信号は、第１の期間に交流（ＡＣ）成分と前記ＤＣ成分を含み、第２の期間に前記ＤＣ成分を含む請求項１７に記載の容量式超音波装置。
【請求項１９】
前記センサ素子のそれぞれは、前記電圧信号が印加されたときに、前記電圧信号の前記第１の期間に超音波を生成し、前記電圧信号の前記第２の期間に前記物体から波が反射されたかどうかを検出するように構成された請求項１８に記載の容量式超音波装置。
【請求項２０】
前記制御部は、前記物体から反射された波の大きさがしきい値以上かどうかを識別する請求項１７に記載の容量式超音波装置。
【請求項２１】
前記制御部は、前記物体から反射された波の大きさが所定の期間しきい値以上かどうかを識別する請求項１７に記載の容量式超音波装置。
【請求項２２】
前記センサ素子のそれぞれに関連付けられた前記位置と距離を記憶するように構成されたメモリを更に有する請求項１７に記載の容量式超音波装置。
【請求項２３】
前記制御部は、前記センサ素子の少なくとも１つが前記物体から反射された波を検出した後で前記センサ素子のアレイの一部分を起動するように構成された請求項１７に記載の容量式超音波装置。
【請求項２４】
前記制御部は、前記電圧信号の前記ＤＣ成分の大きさを変化させることによって前記超音波の前記実効距離を変化させるように構成された請求項１７に記載の容量式超音波装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量式超音波トランスデューサに関し、より詳細には容量式超音波センサおよび容量式超音波センサを使用する表示装置に関する。
【０００２】
本願は、本願と同じ譲受人にそれぞれ譲渡された以下の出願の内容に関係する内容を含む。本願と同一出願人の出願には、２００５年８月２９日に出願された「Method of Fabricating a Polymer-Based Capacitive Ultrasonic
Transducer」と題する米国特許出願番号１１／２１２，６１１（’６１１出願）、２００７年２月７日に出願された「Flexible Capacitive Ultrasonic Transducer and Method of Fabricating
the Same」と題する米国特許出願番号１１／７０３，９１０（’９１０出願）、および２００３年８月２５日に出願され現在放棄されている米国特許出願番号１０／６４８，４９５の一部継続出願である２００７年１０月１０日に出願された「Micro Ultrasonic Transducers」と題する米国特許出願１１／８７０，３９６（’３９６出願）が含まれる。
【背景技術】
【０００３】
表示装置産業の急速な発展によって、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、その他の電気機器に、ペンタブレットなどのタッチパネルが幅広く利用されるようになった。一般に、タッチパネルは、抵抗器型、キャパシタ型、表面弾性波型、および赤外線屈折型の書き込みパネルのうちの１つを含むことがある。そのようなタッチパネルは、操作において、直接タッチを必要とする場合もあり、例えば数百マイクロメートルの比較的小さな距離で信号入力が可能な場合もある。従って、そのようなタッチパネルは、ユーザにとって使い難い場合がある。更に、パネルに加えられる不適切な力や汚れた入力源によって生じる擦り傷や汚れが、パネルの表示品質を低下させることがある。更に、タッチパネルは、二次元（２Ｄ）平面での信号入力しか対応しておらず、それにより信号のフレキシビリティが不適切に制限される場合がある。従って、ユーザがパネルに触れることなく所定の距離で操作することができる非タッチパネルが開発された。しかしながら、非タッチパネルの中には、距離が固定され融通がきかないという欠点があるものがある。更に、非タッチパネルの中には、バックグラウンド光の影響を受けやすく、比較的遅い応答速度に悩まされているものがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、比較的大きな距離での信号入力を可能にするパネルを提供することが望ましい。また、二次元平面での信号入力と二次元平面からの信号の距離を検出することができ、それによりその信号と関連した二次元位置とパネルからの信号の距離を含む信号の三次元（３Ｄ）方位に関する情報を提供できるパネルを有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一例は、物体を検出し物体の方位に関する情報を提供することができる容量式超音波装置を提供し、この容量式超音波装置は、電圧信号を生成するように構成された電源と、センサ素子のアレイであって、電圧信号の第１の期間中に超音波を生成し、電圧信号が印加されたときに電圧信号の第２の期間中に物体から波が反射されたかどうかを検出するようにそれぞれ構成されたセンサ素子のアレイと、電源によって第１の部分のセンサ素子のアレイを起動し、第１の部分のセンサ素子のうちの少なくとも１つのセンサ素子が物体から反射された波を検出したときに、第２の部分のセンサ素子のアレイを起動するように構成された制御部とを含む。
【０００６】
本発明のいくつかの例は、物体を検出し物体の方位に関する情報を提供することができる容量式超音波装置を提供し、この容量式超音波装置は、直流（ＤＣ）成分を含む電圧信号を生成するように構成された電源と、電源に結合されたセンサ素子のアレイであって、電圧信号が印加されたときに実効距離を有する超音波を生成するようにそれぞれ構成されたセンサ素子のアレイと、電源によってセンサ素子のアレイの少なくとも１つのセンサ素子を起動し、電圧信号のＤＣ成分の大きさを変化させることによって超音波の実効距離を変化させるように構成された制御部とを含む。
【０００７】
本発明の一例は、更に、物体を検出し物体の方位に関する情報を提供することができる容量式超音波装置を提供し、容量式超音波装置は、直流（ＤＣ）成分を含む電圧信号を生成するように構成された電源と、電源に結合された容量式超音波センサであって、電圧信号が印加されたときに実効距離を有する超音波を生成するようにそれぞれ構成されたセンサ素子のアレイを含む容量式超音波センサと、各センサ素子が物体から反射された波を検出した場合に、各センサ素子の位置と、各センサ素子と物体との間の距離とを識別するように構成された制御部とを含む。
【０００８】
本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、添付図面と共に本発明の以下の詳細な実施形態から得られるであろう。
【０００９】
以上の要約ならびに本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、添付図面と共に読まれたときによりよく理解されるであろう。本発明を例示するために、現在好ましい実施形態を図面に示す。しかしながら、本発明が示した厳密な構成および手段に限定されないことを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、添付図面に示した本発明の例について詳細に言及する。可能な場合は、図面全体にわたって、同じかまたは類似の部分を参照するために同じ参照番号を使用する。
【００１１】
図１Ａは、本発明の一実施例による容量式超音波センサ１２の概略図である。図１Ａを参照すると、容量式超音波センサ１２は、超音波１３を送信し、物体１０から反射された反射波１４を受信する。容量式超音波センサ１２は、複数のセンサ素子が上に形成された透明な膜を有する。容量式超音波センサ１２は、物体１０が容量式超音波センサ１２の上をその表面１２−１を横切って移動するときに、反射波１４に基づいて物体１０の動きを検出することができる。具体的には、容量式超音波センサ１２は、物体１０を検出するセンサ素子によって表される物体１０の二次元（２Ｄ）位置と容量式超音波センサ１２からの物体１０の距離とを含む物体１０の方位（orientation）を検出することができる。容量式超音波センサ１２は、表示パネル１１と物体１０の間に配置されてもよい。本実施例では、容量式超音波センサ１２は、表示パネル１１に取り付けられている。しかしながら、他の実施例では、容量式超音波センサ１２を、表示パネル１１からわずかに離してもよい。
【００１２】
図１Ｂは、図１Ａに示した容量式超音波センサ１２の断面図である。図１Ｂを参照すると、容量式超音波センサ１２は、例えばＸＹ平面上にアレイで配置された複数のセンサ素子１２０を含む。各センサ素子１２０は、実効距離「ｄ」を有する超音波１３を送信することができる超音波トランスデューサを含み、実効距離「ｄ」は、表面１２−１から離れた物体１０からの反射波を容量式超音波センサ１２が検出することを保証するものである。
【００１３】
図１Ｃは、図１Ｂに示したセンサ素子１２０のうちの１つの概略断面図である。図１Ｃを参照すると、センサ素子１２０は、容量式超音波トランスデューサの形態をとり、フレキシブル基板１２９、第１の電極１２１、支持フレーム１２５、振動薄膜１２８および第２の電極１２２を含む。フレキシブル基板１２９は、例えば、センサ素子１２０が物体の表面に順応できるポリマー材料や他の適切な材料などの材料から成る。第１の電極１２１と第２の電極１２２はそれぞれ、センサ素子１２０の正電極と負電極として働くことができる。支持フレーム１２５と振動薄膜１２８はポリマー材料から成る。チャンバ１２６は、第１の電極１２１、支持フレーム１２５および振動薄膜１２８によって画定される。センサ素子１２０に類似の容量式超音波トランスデューサの例およびセンサ素子１２０に類似の容量式超音波トランスデューサを製造する方法は、例えば前述の’６１１、’９１０および’３９６出願に見ることができるが、これらの出願に限定されない。更に、ある非タッチパネルにおける固定の動作距離と異なり、本発明による距離「ｄ」は変更することができ、このことについては、以下の段落で図３Ａと図３Ｂを参照して更に詳しく説明する。
【００１４】
図１Ｂを再び参照すると、一実施例において、表示パネル１１は、電子ペーパー（ｅペーパー）ディスプレイや有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイなどのフレキシブルパネルを含む。その場合、容量式超音波センサ１２は、例えば高分子材料から成る透明なフレキシブル基板と、透明で柔軟な超音波トランスデューサアレイを含む。透明で柔軟な超音波トランスデューサの例は、前述の’９１０および’３９６出願に見ることができるが、これらの出願に限定されない。
【００１５】
別の実施例において、表示パネル１１は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルなどの剛性パネルを含む。この場合、容量式超音波センサ１２は、ガラス基板などの透明で柔軟性のない基板と、透明で柔軟性のない超音波トランスデューサアレイを含む。柔軟性のない超音波トランスデューサの例は、前述の’６１１出願に見ることができるが、この出願に限定されない。
【００１６】
図２Ａは、本発明の別の実施例による容量式超音波センサ２２の概略図である。図２Ａを参照すると、容量式超音波センサ２２は、例えば、容量式超音波センサ２２が、表示パネル１１を透過して物体１０の方に超音波２３を送信する点以外、図１Ａと図１Ｂを参照して述べ例示した容量式超音波センサ１２と類似している。即ち、表示パネル１１は、容量式超音波センサ２２と物体１０の間に配置される。
【００１７】
図２Ｂは、図２Ａに示した容量式超音波センサ２２の断面図である。図２Ｂを参照すると、容量式超音波センサ２２は、例えば、超音波トランスデューサ２２０が、物体１０と表示パネル１１の面１１−１との間の実効距離「ｄ」を実現するために無線有効範囲「Ｄ」を有する超音波２３を送信する点以外、図１Ｂに関して述べ例示した超音波トランスデューサ１２０のアレイと類似の超音波トランスデューサ２２０のアレイを含む。
【００１８】
図３Ａは、センサ素子に提供される例示的な電圧信号３０のパルス図である。センサ素子は、図１Ｂと図２Ｂをそれぞれ参照して述べ例示したセンサ素子１２０と２２０の一方を含むことができる。図３Ａを参照すると、電圧信号３０は、ＴPからＴSの第１の期間に、交流（ＡＣ）成分と直流（ＤＣ）成分を含み、ＴSの後の第２の期間ＴAには、ＡＣ成分が除去されＤＣ成分だけを含む。電圧信号３０により、センサ素子１２０と２２０は、超音波を生成するために第１の期間送信状態で動作し、反射波がある場合には少なくとも１つの反射波を検出するために第２の期間検出状態で動作するように構成される。第１の期間にセンサ素子の少なくとも一部分に印加されるＡＣおよびＤＣ成分によって、センサ素子の各部分が振動し超音波を生成することができる。超音波を送信した後で、ＡＣ成分が除去された第２の期間、ＤＣ成分は、反射信号がある場合にはその反射信号を検出するためにセンサ素子の一部分を活動状態に維持する。ＤＣ成分は、電圧レベルＶ0を有する。
【００１９】
図３Ｂは、センサ素子が受信する例示的な反射信号３１のパルス図である。図３Ｂを参照すると、第２の期間に、センサ素子は、反射された超音波による反射信号３１を受け取ることができる。一実施例において、反射信号の振幅がしきい値Ｖt以上のときに、センサ素子は物体からの反射信号を検出することができる。即ち、物体から反射されたしきい値Ｖt未満の電圧レベルの信号は、意味がなく、従ってセンサ素子によって実際の反射信号として扱われない。第２の期間の後、電圧信号３０と類似の別の電圧パルスがセンサ素子に提供されて、別の第１の期間と第２の期間を含む別の検出サイクルが開始される。
【００２０】
図３Ｃは、様々な直流（ＤＣ）レベルでの超音波の大きさを示すグラフである。図１Ｂに関して述べ例示した実効距離「ｄ」は、電圧信号３０のＤＣレベルに依存する。図３Ｃを参照すると、各センサ素子１２０によって生成される超音波は、印加電圧信号３０のＤＣ電圧レベルが約１００Ｖのときに、例えばオシロスコープから読み取られた約０．１ボルト（Ｖ）の強さを有し、また印加電圧信号３０のＤＣ電圧レベルが約１６０Ｖのときに約０．２Ｖの強さを有する。即ち、印加電圧信号３０のＤＣレベルが高くなると、各センサ素子によって生成される超音波の振幅が大きくなり、それにより各センサ素子からの音響圧力が高くなる。結果的に、実効距離「ｄ」は、音響圧力が高くなるほど大きくなる。一例では、実効距離「ｄ」は、印加電圧レベルによって約１センチメートルから３センチメートルまで変化し、これにより、数百マイクロメートル（即ち、百分の数センチメートル）の実効距離を有する従来技術と比べて著しい改善を達成することができる。更に、有効範囲「ｄ」は、様々な用途に適合するように印加電圧レベルを変化させることによって変更することができる。
【００２１】
図４は、本発明の実施例による容量式超音波装置のブロック図である。図４を参照すると、容量式超音波装置は、処理モジュール４０と容量式超音波センサ１２を含む。処理モジュール４０は、容量式超音波センサ１２内のセンサ素子１２０のアレイの少なくとも一部分に対する電力供給を制御し、容量式超音波センサ１２からの信号を処理し、その信号を表示パネル５０に提供するように構成される。更に、処理モジュール４０は、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）４１、電源４２、増幅器４３、フィルタ４４、マルチプレクサ４５およびアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）４６を含む。電源４２は、ＭＣＵ４１の制御下で、図３Ａに関して述べ例示した電圧信号３０などの電圧信号を容量式超音波センサ１２の少なくとも一部分に提供する。容量式超音波センサ１２のセンサ素子１２０の１つによって検出された反射信号は、増幅器４３のうちの１つで増幅され、フィルタ４４の１つによってフィルタリングされ、次にマルチプレクサ４５でシリアルストリームに多重送信される。本発明による一実施例において、ＭＣＵ４１は、マルチプレクサ４５を制御して、フィルタ４４のうちの１つから出力を受け取り、その出力をシリアルストリームに多重送信する。フィルタ４４の１つがセンサ素子１２０の１つに対応するので、対応するセンサ素子１２０の位置と入力物体の二次元位置を検出することができる。
【００２２】
マルチプレクサ４５からのシリアルストリームは、ＡＤＣ４６でデジタル信号に変換される。デジタル信号は、反射信号を検出する１つのセンサ素子の二次元（２Ｄ）座標などの位置と、１つのセンサ素子と図１Ａに示した物体１０などの入力物体の間の距離に関する情報を含む。ＭＣＵ４１は、１つのセンサ素子の位置とセンサ素子から入力物体の距離とをメモリ装置４７に記憶する。ＭＣＵ４１は、センサ素子の位置を表示パネル１１上の対応する位置でマッピングし、距離を文字または数字でマッピングする。一実施例において、メモリ装置４７は、センサ素子位置と表示パネル位置の間のマッピングと、センサ素子に関連した距離と、ＡからＺのような英字と０から９のような数字との間のマッピングを容易にするルックアップテーブルを含む。ディスプレイドライバ４８は、ＭＣＵ４１からの対応する位置と距離に基づいて、表示パネル５０上のカーソルまたはポインタのクリックまたはダブルクリックや文字または数字の入力などの対応する操作を起動する。別の実施例では、ディスプレイドライバ４８は、表示パネル位置とセンサ素子位置の間のマッピングと、センサ素子と関連した距離と表示パネル上の対応する操作との間のマッピングを容易にするルックアップテーブルを含む。
【００２３】
図５Ａは、本発明の一実施例による容量式超音波センサ５２の上面図である。図５Ａを参照すると、容量式超音波センサ５２は、センサ素子の座標を表すことができるインデックス番号Ｅ００からＥ３３を有するセンサ素子のアレイを含む。本発明による一実施例において、第１の部分のセンサ素子、例えば本実施例に示したような容量式超音波センサ５２の角にあるセンサ素子Ｅ００、Ｅ０３、Ｅ３０およびＥ３３は、図４に示した電源４２から電圧信号を受信し、超音波５３（点線円で示される）を送信する。第２の部分のセンサ素子、本実施例ではセンサ素子Ｅ０１、Ｅ０２、Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ１０からＥ１３、およびＥ２０からＥ２３は、第１の部分のセンサ素子Ｅ００、Ｅ０３、Ｅ３０およびＥ３３の少なくとも１つが反射信号を検出するまで起動されない。しかしながら、他の実施例では、電圧信号が提供されたときにセンサ素子Ｅ００からＥ３３のすべてが起動されることがある。
【００２４】
図５Ｂは、図５Ａに示した容量式超音波センサ５２の動作を示す概略図である。図５Ｂを参照すると、物体１０は、容量式超音波センサ５２の上をその表面５２−１を横切って方向ＡＡに移動する。センサ素子Ｅ００、Ｅ１１およびＥ２２は、物体１０からの反射信号を検出する。センサ素子Ｅ００、Ｅ１１およびＥ２２の位置または座標は、下の表１に示したような操作説明によりメモリ装置４７に記憶される。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１を参照すると、ＭＣＵ４１は、表面５２−１を横切る物体１０の動きが、センサ素子Ｅ００からセンサ素子Ｅ１１を通ってセンサ素子Ｅ２２に至ることを識別する。次に、ＭＣＵ４１は、センサ素子Ｅ００、Ｅ１１およびＥ２２によって検出された各反射信号の電圧レベルが、第１の所定の期間（例えば、「Ｎ」回の検出サイクル）しきい値Ｖt以上かどうか識別する。ここで、Ｎ回の検出サイクルはそれぞれ、ＴPからＴSまで第１の期間とＴAの第２の期間を含み、Ｎは１より大きい。第１の所定の期間は、検出した反射信号が入力物体の望ましくない操作または誤動作から生じないようにするために十分に長い場合がある。即ち、Ｎ回の検出サイクル中に、センサ素子Ｅ００、Ｅ１１およびＥ２２のうちの同じセンサ素子がＮ個の反射信号を受信する。第１の所定の期間、反射信号の数がＮより少ないか、Ｎ個の反射信号のうちの１つの反射信号の電圧レベルが、しきい値Ｖtより低い場合は、センサ素子Ｅ００、Ｅ１１とＥ２２の対応する１つのセンサ素子の位置が、メモリ装置４７から除去される。第１の所定の期間、Ｎ個の反射信号を受信し、Ｎ個の反射信号のそれぞれの電圧レベルが、しきい値Ｖt以上の場合は、センサ素子Ｅ００、Ｅ１１およびＥ２２のうちの対応する１つのセンサ素子の位置を表示パネルの位置または座標にマッピングする。本実施例では、Ｅ００からＥ１１を通りＥ２２に至る物体１０の動きによって、表示パネルを横切るカーソルの対応する動きが生じる。
【００２７】
更に、物体１０が、第２の所定の期間（例えば、「Ｍ」回の検出サイクル。Ｍは整数）位置Ｅ２２に留まり、Ｍ回の検出サイクル内にしきい値Ｖt以上の電圧レベルをそれぞれ有する「Ｍ」個の反射信号を受け取り、すなわち位置Ｅ２２上でクリック、ダブルクリックまたは他の適切なアクションが実行された場合、センサ素子Ｅ２２からの物体１０の距離が、メモリ装置４７に記憶され、表示パネル上の対応するアクションにマッピングされる。従って、ディスプレイドライバ４８は、位置と距離に基づいて、表示パネルのカーソルまたはポインタを起動して、例えば表示パネルを横切って移動させるか表示パネル上で対応する操作を実行することができる。
【００２８】
図６は、本発明の一実施例による容量式超音波センサの動作方法を示す流れ図である。図６を参照すると、行程６１で、第１の部分のセンサ素子が、電源からの電圧信号に基づいて超音波を生成する。行程６２で、第１の部分のセンサ素子のうちの１つのセンサ素子が反射信号を検出したかどうかを識別する。第１の部分のどのセンサ素子も反射信号を検出しない場合は、行程６１を繰り返す。第１の部分のセンサ素子のうちの少なくとも１つのセンサ素子が、しきい値Ｖtを超える電圧レベルを有する反射信号を検出した場合は、行程６３で、第２の部分のセンサ素子が起動される。センサ素子を複数の行程で異なる時間に起動することにより、電力を効率的に使用することができる。しかしながら、一実施例では、センサ素子の第１の部分がすべてのセンサ素子を含んでもよい。その場合、行程６３は省略される。
【００２９】
次に行程６４で、反射信号を検出した第１と第２の部分のセンサ素子のそれぞれの位置または座標ならびにそれらのセンサ素子と関連した距離が、例えばメモリ装置に記憶される。行程６５で、各センサ素子の電圧レベルが、所定の期間しきい値Ｖtを超えるかどうかが識別される。しきい値Ｖtを超えない場合は、行程６８で、各センサ素子の位置および各センサ素子と関連した距離が、メモリ装置から除去される。しきい値Ｖtを超える場合は、行程６６で、各センサ素子の位置または座標が、表示パネルの対応する位置または座標にマッピングされ、各センサ素子と関連した距離が、文字、数字またはカーソルの他の適切な操作にマッピングされる。次に、行程６７で、ディスプレイドライバは、対応する位置または座標および／または対応する文字、数字または操作に基づいてカーソルまたはポインタを起動する。引き続き、行程６７と６８の後で行程６１が繰り返される。
【００３０】
本発明の代表的な例の説明において、本明細書は、本発明を実施する方法および／またはプロセスを特定の順序行程として表した。しかしながら、方法またはプロセスが、本明細書で説明した特定の順序行程に依存しない限り、方法またはプロセスは、説明した特定の順序行程に限定されるべきでない。当業者は、他の順序行程が可能であることを理解するであろう。従って、本明細書で説明した特定の順序行程は、特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきでない。更に、本発明の方法および／またはプロセスを対象とする特許請求の範囲は、その行程の実行が記述された順序に限定されず、順序が変更可能であり、更に本発明の趣旨および範囲内にあることを当業者は容易に理解することができる。
【００３１】
広義の発明的概念から逸脱せずに前述の例に変更を行うことができることを、当業者は理解されよう。従って、本発明が開示された特定の例に限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の趣旨と範囲内にある修正を含むことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本発明の一実施例による容量式超音波センサの概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した容量式超音波センサの断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに示したセンサ素子のうちの１つのセンサ素子の概略断面図である。
【図２Ａ】本発明の別の実施例による容量式超音波センサの概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示した容量式超音波センサの断面図である。
【図３Ａ】センサ素子に提供される例示的な電圧信号のパルス図である。
【図３Ｂ】センサ素子が受け取る例示的な反射信号のパルス図である。
【図３Ｃ】様々な直流（ＤＣ）レベルでの超音波の強さを示すグラフである。
【図４】本発明の一実施例による容量式超音波装置のブロック図である。
【図５Ａ】本発明の一実施例による容量式超音波センサの上面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示した容量式超音波センサの操作を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施例による容量式超音波センサの動作方法を示す流れ図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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