專利名稱：使用觸碰和脫離敏感性進行觸摸檢測的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及觸摸輸入設備。更具體地說，本發(fā)明涉及使用來自觸摸面板中的振動的信息以確定與在觸摸面板上的觸摸有關的信息的觸摸輸入設備。
背景技術：
電子顯示器廣泛應用于生活中的各個方面。雖然過去使用的電子顯示器基本上已被局限于諸如臺式計算機和筆記本電腦的計算機應用，但是隨著加工能力已經變得更容易獲得，這樣的能力已經被集成到各種應用。例如，現(xiàn)在，電子顯示器在在廣泛的應用中是常見的，諸如柜員機、游戲機、自動導航系統(tǒng)、餐館管理系統(tǒng)、百貨店收銀臺、氣泵、信息亭和手持數(shù)據(jù)管理器，在此只列出很少一部分。
交互可視顯示器通常包括某種形式的觸摸敏感屏幕。隨著下一代便攜式多媒體設備的出現(xiàn)，將觸摸敏感面板與可視化顯示器進行集成正變得平常。一種被稱為聲表面波(SAW)的流行的觸摸探測技術使用在玻璃屏幕的表面上傳輸?shù)母哳l波。來源于手指與玻璃屏幕表面的接觸的波的衰減用于探測觸摸位置。SAW采用“穿行時間”(time-of-flight)技術，其中，使用到達拾取傳感器的干擾的時間來探測觸摸位置。當介質以非擴散方式運動時，能夠使用該方法，從而在所關心的頻率范圍波的速度不發(fā)生明顯的變化。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及實現(xiàn)用于觸碰和/或脫離探測的觸摸檢測方法的觸摸敏感設備和系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，觸摸檢測設備包括觸摸面板；耦合到所述觸摸面板的換能器，被配置以在觸摸面板中感生彎曲波；以及耦合到所述觸摸面板的多個傳感器，被配置以在觸摸面板中檢測彎曲波，并響應于檢測到的彎曲波產生彎曲波信號。
所述觸摸檢測設備還包括耦合到所述多個傳感器的控制器。所述控制器被配置以響應于由換能器感生的彎曲波來識別未觸摸狀態(tài)信號。所述控制器還被配置以對未觸摸狀態(tài)信號和彎曲波信號進行比較，并基于所述比較在觸摸面板上探測觸摸。
本發(fā)明的另一實施例關注于觸摸屏系統(tǒng)，所述觸摸屏系統(tǒng)包括觸摸屏；顯示器，用于顯示可通過觸摸屏觀看的信息；以及耦合到所述顯示器的處理器，被配置以處理在顯示器上顯示的信息。
所述觸摸屏包括觸摸面板、耦合到所述觸摸面板的換能器、耦合到所述觸摸面板的多個傳感器、以及耦合到所述多個傳感器的控制器。所述換能器被配置以在觸摸面板中感生彎曲波。所述多個傳感器被配置以在觸摸面板中檢測彎曲波，并響應于檢測到的彎曲波生成彎曲波信號。所述控制器被配置以響應于感生的彎曲波來識別未觸摸狀態(tài)信號，并基于彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號的差探測觸摸面板上的觸摸。
本發(fā)明的另一實施例關注于一種觸摸探測方法。該方法包括使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波；識別響應于感生的彎曲波的未觸摸狀態(tài)信號；生成響應于觸摸面板上的觸摸的彎曲波信號；對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較；基于所述比較探測觸摸面板上的觸摸。
本發(fā)明的另一實施例關注于一種用于探測觸摸脫離的方法。該方法包括使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波，并響應于感生的彎曲波識別未觸摸狀態(tài)信號。觸摸面板上的觸摸響應于觸摸生成彎曲波信號。在探測觸摸之后，對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較?；谒霰容^探測觸摸脫離。
在本發(fā)明的另一實施例中，觸摸檢測方法包括通過多個觸摸探測處理中的一個或多個觸摸探測處理來探測在觸摸面板上的觸摸?；谟沈寗有盘栐谟|摸面板中感生的彎曲波來進行所述多個觸摸探測處理中的至少一個觸摸探測處理。在探測觸摸之后開始觸摸位置處理。
上述發(fā)明內容并非想要描述本發(fā)明的每一公開的實施例或每一實現(xiàn)。附圖和后面的更具體的詳細描述說明了這些實施例。


通過下面結合附圖進行的對各個實施例的詳細描述可完整地理解本發(fā)明，其中圖1a圖示性地示出與平方根擴散有關的理想介質中的脈沖響應；圖1b圖示性地示出通過對圖1a的脈沖響應進行傅里葉變換獲得的圖1a的擴散的脈沖響應的頻率響應；圖1c圖示性地示出通過反轉觸摸面板擴散來變化頻率軸獲得的圖1b所示的擴散的頻率響應的擴散被校正的變換；圖1d示出通過對圖1c的軌跡進行逆快速傅里葉變換(FFT)而產生的非擴散的脈沖響應，其已經針對擴散進行了校正；圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的包含用于探測彎曲波振動的特點和功能的觸摸敏感裝置的一種結構；圖3示出根據(jù)本發(fā)明實施例的包含拾取傳感器和激勵換能器的觸摸敏感裝置的另一結構；圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施例的包含激勵換能器和耦合到緩沖電路的拾取傳感器的觸摸敏感裝置的結構；圖5示出適合在圖4所示的實施例的裝置中使用的緩沖電路結構的示圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的安裝到顯示器的觸摸敏感裝置的截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括觸摸敏感裝置和觸摸面板控制器的觸摸面板系統(tǒng)的描述；圖8示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于處理在若干拾取傳感器的每一個獲得的彎曲波信息的實現(xiàn)；圖9示出根據(jù)本發(fā)明實施例的包括耦合到主機處理器和觸摸面板控制器并安裝到顯示器的觸摸敏感裝置的觸摸面板系統(tǒng)；
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的相互通信地耦合到觸摸敏感裝置的觸摸面板控制器的實施例；圖11a是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的觸碰探測的方法的流程圖；圖11b是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的脫離探測的方法的流程圖；圖12a是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的基于自適應濾波器方法的觸碰探測的方法的流程圖；圖12b-12c是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的采用自適應濾波器方法的脫離探測的方法的流程圖；圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的采用用于觸碰和/或脫離探測處理的參考系數(shù)的方法的流程圖；圖14a是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用寬帶噪聲刺激作為驅動信號的觸碰探測方法的流程圖；圖14b-14c是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用寬帶噪聲刺激作為驅動信號的脫離探測方法的流程圖；圖15a是根據(jù)本發(fā)明實施例的采用具有掃頻的驅動信號的觸碰探測方法的流程圖；圖15b-15c是根據(jù)本發(fā)明實施例的采用具有掃頻的驅動信號的脫離探測方法的流程圖；圖16a-16b是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的結合觸摸喚醒而實現(xiàn)的脫離探測的流程圖；以及圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的采用多種觸碰探測技術的觸碰探測方法的處理流程圖。
在可將本發(fā)明改變?yōu)楦鞣N修改和替換形式的同時，將通過附圖中的示例來示出和詳細描述其特征。然而，應理解，本發(fā)明的目的不在于將本發(fā)明限制于所描述的特定實施例。反之，本發(fā)明將覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍中的所有修改、等同物以及替換。
具體實施例方式
在下面對示出的實施例的描述中，參照形成了可被實施的各種實施例的一部分并通過示例的方式示出的附圖。應理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可使用實施例，并可改變結構。
本發(fā)明涉及觸摸激活的用戶交互裝置，其通過多個觸摸換能器檢測通過觸摸基底傳播的振動。更具體地說，本發(fā)明涉及一種彎曲波振動觸摸檢測檢測設備，該設備除了采用拾取傳感器之外還包括至少一個激勵換能器。拾取傳感器和激勵換能器的結合使用提供了多種增強的可操作和診斷能力。例如，所述能力包括執(zhí)行板校準過程，其提供關于諸如相對或絕對的板尺寸的觸摸基底有用信息。另一能力是指拾取傳感器校準，其中，確定了傳感器相位響應中的差，并校正了測得的彎曲波信號以適應所述傳感器相位響應中的差。
可通過結合使用觸摸檢測設備的拾取傳感器和激勵換能器而實現(xiàn)的另一能力關注于檢測觸摸檢測設備性能的改變，同時跟蹤改變。在觸摸檢測設備性能中的細微和重大的改變可被檢測和跟蹤。關于觸摸檢測設備狀態(tài)和性能改變的信息可被存儲在本地和/或由遠程系統(tǒng)存取?？蓪嵤┒鄠€自診斷過程以校正性能中的不太大的改變(本地或遠程地)，并可響應于觸摸檢測設備性能中的重大改變的檢測而生成維持信息/告警消息。其它能力包括增強的脫離(lift-off)檢測，對輕觸摸的改進的靈敏度以及改進的觸摸喚醒功能。
下面將更詳細地描述這些和其它有利特點和能力。根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的觸摸檢測設備可包括在此描述的一種或多種特點、結構、方法或其組合。目的在于所述裝置或方法不需要包括在此描述的所有特點和功能，而是可被實現(xiàn)為包括提供特定結構和/或功能的組合的選擇的特征和功能。
例如，在包括壓電傳感器的振動檢測觸摸輸入裝置中，在觸摸面板的平面中傳播的振動對壓電傳感器產生壓力，致使可檢測到的電壓降穿過傳感器。可通過由直接觸摸輸入的擠壓或以軌跡(摩擦)的能量的輸入，或通過影響現(xiàn)有振動(例如通過振動的衰減)的觸摸輸入而產生的振動來產生接收的信號。也可通過無意的觸摸輸入(例如由觸摸輸入裝置的用戶處理或誤處理、或從外部環(huán)境源到觸摸輸入裝置(但是被觸摸輸入裝置檢測))而產生的觸摸輸入來產生接收的信號。
根據(jù)一種觸摸檢測方法，例如，當接收表示直接觸摸的信號時，可使用在傳感器的每一個接收到的相同信號的微分次數(shù)來推導觸摸輸入的位置。當傳輸介質是擴散介質時，包括多個頻率的振動波包被展開并隨著其傳輸而衰減，使得信號的譯碼變得困難。這樣，提出該方法以轉換接收的信號，從而它們可如同在非擴散介質中傳輸那樣被譯碼。這樣的技術尤其適合于檢測彎曲波振動的系統(tǒng)。
在國際公布WO 2003/005292和WO 01/48684、于2000年12月26日提交的第09/746,405號美國專利申請、2002年12月10日提交的第60/432,024號美國臨時申請以及共同共有的第10/440,650號美國專利申請中公開了解決振動波包擴散并產生校正這樣的擴散的典型信號的技術。術語彎曲波振動指的是激勵，例如通過接觸，該激勵將一些超出平面的移動給予能夠支持彎曲波振動的部件。許多材料彎曲，一些材料具有良好的平方根擴散關系的純的彎曲，一些材料具有純彎曲和切變(shear)彎曲的混合彎曲。擴散關系描述波的平面內速度對波的頻率的依賴性。
將參照圖1a-1d以增加對振動波包擴散和產生校正這樣的擴散的典型信號的理解。圖1a示出在具有平方根關系的理想介質中的脈沖，并示出擴散介質未保持脈沖的波形。輸出波60在時間t＝0是明顯的，而回波信號62隨著時間而被擴展，這使確切接觸位置的確定變得困難。
在諸如空氣的非擴散介質中，頻率響應的周期性變化由反射來表征，通常被稱作梳狀濾波。從物理上來說，頻率響應中的周期性變化來源于適用于信源和反射器之間的波長的數(shù)量。隨著頻率增加以及適用于該空間的波長的數(shù)量增加，反射波對輸出波的干擾介于建設性與破壞性之間振蕩。
對圖1a的擴散脈沖響應的傅里葉變換進行計算產生圖1b所示的頻率響應。頻率響應是非周期性的，波長的周期性變化對應于隨頻率增加而變得較緩慢的頻率的變化。這是平方根擴散的結果，其中，波長與頻率的倒數(shù)的平方根成比例。因此，在頻率響應上面板的效果在于根據(jù)面板擴散將該響應延展為頻率的函數(shù)。因此，可通過在頻域中應用逆延展來校正面板擴散，從而恢復在非擴散情況下的周期性。
通過反轉面板擴散來變化頻率軸，圖1b可被變換為用于非擴散情況(圖1c)的頻率響應，其中，激勵的頻率與波長的倒數(shù)成比例。如圖1c所示，這種簡單關系將隨波長減少的周期性變化轉變?yōu)殡S頻率增加的周期性變化。
對圖1c的軌跡進行逆快速傅里葉變換(FFT)產生圖1d所示的脈沖響應，其校正擴散并恢復明顯的反射。如圖1d所示，因為在非擴散介質中傳播的波具有傳播的恒定速度，所以脈沖的任意特定波形擴散被及時保留，而與頻率無關。因此，回波定位的任務相對簡單。輸出波50在t＝0的時間連同在4ms處的明顯的反射52是清楚的。反射52具有近似于輸出波50的幅度的四分之一的幅度。
應注意，如果脈沖在未知時間t0產生，則不可應用上述過程，并且如果脈沖在t0＝0處發(fā)生，則僅僅可計算從響應到初始脈沖的距離x。在接觸發(fā)生的精確時間t0未知的情況下，可采用擴散被校正的相關函數(shù)。根據(jù)一種方法，安裝在能夠支持彎曲波的結構上的第一傳感器測量第一測得的彎曲波信號。第二傳感器被安裝在該結構上以確定第二測得的彎曲波信號。第二測得的彎曲波信號與第一測得的彎曲波信號同時被測量。兩個測得的彎曲波信號的擴散被校正的函數(shù)被計算，其可以是擴散被校正的相關函數(shù)、擴散被校正的卷積函數(shù)、擴散被校正的相干函數(shù)或其它相位等同函數(shù)。處理測得的彎曲波信號以通過應用擴散被校正的函數(shù)來計算與接觸相關的信息。關于該方法的細節(jié)公布在先前合并的第01/48684號PCT申請和第09/746,405號美國專利申請中。
現(xiàn)參照示出觸摸敏感裝置10的一種結構的圖2，觸摸敏感裝置10包含用于探測彎曲波振動的特點和功能。根據(jù)該實施例，觸摸敏感裝置10包括觸摸基底12和耦合到觸摸基底12的上表面的振動傳感器16。在該示例性示例中，觸摸基底12的上表面限定了觸摸敏感的表面。雖然示出傳感器16被耦合到觸摸基底12的上表面，但傳感器16可替換地耦合到觸摸基底12的下表面。在另一實施例中，一個或多個傳感器16可被耦合到觸摸基底12的上表面，同時另外的一個或多個傳感器16被耦合到觸摸基底12的下表面。
觸摸基底12可以是支持所關心的振動(例如彎曲波振動)的任意基底。示例性基底12包括諸如丙烯酸的或聚碳酸酯的塑膠、玻璃或其它適合的材料。觸摸基底12可以是透明的或不透明的，并可以可選地包括或合并其它層或支持附加的功能。例如，觸摸基底12可提供抗劃痕、抗污跡、閃爍減少、抗反射特性、用于方向性或保密的光控制、濾波、偏振、光學補償、摩擦紋理、著色、圖形圖像等。
通常、觸摸敏感裝置10至少包括三個傳感器16以確定在兩維中觸摸輸入的位置，如在第WO 2003005292號和WO 0148684號國際公布以及第09/746,405號美國專利申請中討論的那樣，在某些實施例中可期望四個傳感器16。在本發(fā)明中，傳感器16優(yōu)選地是壓電傳感器，其可檢測表示輸入到觸摸基底12的觸摸的振動。有用的壓電傳感器包括單態(tài)(unimorph)和雙態(tài)(bimorph)壓電傳感器。例如，壓電傳感器提供多種有利的特點，包括好的靈敏度、相對低的成本、充分的耐用性、潛在的小的形式因素、足夠的穩(wěn)定性以及線性響應。可用于檢測觸摸敏感裝置10的振動的傳感器其它包括傳感器中的電致伸縮的、磁致伸縮的、壓阻的、聲學的以及移動線圈換能器/裝置。
在一實施例中，所有傳感器16被配置以檢測觸摸基底12的振動。在另一實施例中，一個或多個傳感器16可被用作發(fā)射器裝置，以發(fā)射可由其它傳感器16檢測到的將被用作參考信號的信號，或創(chuàng)建可在觸摸輸入下被改變的振動，所述改變的振動由傳感器16來檢測以確定觸摸的位置。電動換能器可用作合適的發(fā)射器裝置。此外，一個或多個傳感器16可被配置為雙重目的檢測和激勵換能器。傳感器16可通過任何合適的手段(例如通過使用粘合劑)附加或結合到觸摸基底12。
當觸摸敏感裝置10以有源傳感器16(即以生成激勵信號的發(fā)射換能器)運行時，在觸摸基底12上的接觸可將非線性力施加到觸摸基底12，從而生成激勵信號的諧波?？墒褂眯盘柼幚硪詫⒓钚盘柡椭C波隔離，從而諧波可按與無源檢測相似的方式而用于確定接觸位置。諧波從接觸點有效地構建彎曲波的源。
在觸摸敏感裝置10采用有源和無源傳感器16兩者的結構中，所述傳感器16可適用于在有源和無源模式之間切換，這取決于接觸是否施加到觸摸基底12上。當未檢測到接觸時，觸摸敏感裝置10可在無源檢測模式下的休眠時循環(huán)，當施加接觸時，可切換到激活模式，一旦移除接觸以等待另外的接觸，就返回無源檢測模式。這可有利地避免在激活模式中當無需觸摸敏感裝置10時的功率消耗。
采用觸摸敏感裝置10的許多應用也使用電子顯示器以通過觸摸敏感裝置10來顯示信息。由于顯示器通常是矩形的，因此使用矩形觸摸敏感裝置10是典型的和方便的。這樣，傳感器16所附著到的觸摸基底12通常在形狀上是矩形。此外，觸摸基底12可具有更復雜的形狀，例如曲線的表面和/或可變的厚度。在觸摸基底12具有復雜形狀的情況下，可使用自適應算法(例如神經網(wǎng)絡)從由傳感器16接收的彎曲波信號來對接觸位置進行譯碼。
根據(jù)一結構，傳感器16優(yōu)選地位于靠近觸摸基底12的角。因為許多應用通過觸摸敏感裝置10調用將被觀看的顯示器，所以期望將傳感器放置靠近觸摸基底12的邊緣，從而它們不會不期望地超出可見的顯示器區(qū)域。將傳感器16放置在觸摸基底12的角還可減少來自面板邊緣的反射的干擾。
由觸摸敏感裝置10檢測到的接觸可以是來自以手持筆的形式的指示筆的觸摸的形式。在觸摸基底12上移動指示筆可生成連續(xù)信號，其受到指示筆在觸摸基底12上的位置、壓力以及速度的影響。例如，指示筆可具有柔韌的橡膠尖端，其通過將可變力施加到觸摸基底12上而在觸摸基底12中生成彎曲波?？勺兞捎杉舛藖硖峁淇商鎿Q地附加到或滑動跨越觸摸基底12的表面。此外，接觸可以是來自手指的觸摸的形式，其可在觸摸基底12中生成彎曲波，其可通過無源和/或有源檢測而被探測。彎曲波可具有在超聲波區(qū)域(＞20kHz)的頻率分量。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明實施例的觸摸敏感裝置10的另一結構。根據(jù)該實施例，觸摸敏感裝置10包括多個傳感器16，用于檢測觸摸基底12中的彎曲波振動。觸摸敏感裝置10還包括激勵換能器18。激勵換能器18優(yōu)選地為“專用”換能器18，其通常不用于正常觸摸定位計算。反之，使用拾取傳感器16來進行正常觸摸定位計算。應理解，激勵換能器18可以是發(fā)射換能器或發(fā)射器/傳感器換能器兩者。在激勵換能器18被配置以發(fā)射器/傳感器換能器兩者的結構中，雙模換能器一般不涉及正常觸摸定位確定操作。專用激勵換能器18的使用提供了執(zhí)行使用傳統(tǒng)的傳感器/換能器布局無法實現(xiàn)的多種功能的機會。
在圖3所示的結構中，四個傳感器16被用于振動拾取。這些換能器16優(yōu)選地將靈敏度優(yōu)化到與輕觸摸關聯(lián)的振動的低電平?？捎糜≈频碾姌O模式來進行對這些換能器16的連接。除了如振動拾取的操作之外，當電壓被應用于傳感器16時，能量被轉換到板，從而產生彎曲波。這樣，如上所述，傳感器16可作為振動拾取傳感器和彎曲波生成器兩者運行。然而，使用給定的傳感器16作為用于振動拾取和基底12的有源激勵的換能器具有很多缺點。
一個缺點是單個傳感器16不能同時作為拾取和發(fā)射器兩者運行。例如，當傳感器16用作由刺激驅動的發(fā)射器時，它們無法準備同時用作拾取。因此，在拾取模式中的基底12的功能可能被削弱或可能處于復用的方式中。
如下所述，在將緩沖電路合并到給定的傳感器16和關聯(lián)的檢測電路之間的結構中，當作為拾取換能器運行時，這樣的緩沖電路提供將電壓應用于傳感器16的勢壘(barrier)。雖然緩沖電路可按相反的偏置條件放置，在此情況下，應用于連接到基底12的外部電壓被直接應用于傳感器16，可按線性方式實現(xiàn)的電壓范圍被相當?shù)叵拗?。此外，該方法要求在控制器處的附加的電路，觸摸敏感裝置10相互通信地耦合到該控制器。
為了克服與傳統(tǒng)的觸摸敏感裝置實現(xiàn)關聯(lián)的這些和其它不足，如圖3所示的根據(jù)本發(fā)明實施例的換能器排列至少包含一個專用激勵換能器18提供在基底12中有源生成彎曲波。彎曲波的生成可被用于提供很多性能改善和診斷的特點，在此描述其示例。
參照圖4，其示出根據(jù)本發(fā)明實施例的觸摸敏感裝置10的示例。在該實施例中，四個傳感器16被安裝在基底12的四個角。作為激勵換能器18的第五換能器沿著基底12的邊緣放置，優(yōu)選地，在基底12的相同邊緣最近的安裝的兩相鄰的傳感器之間距離相等。應理解，激勵換能器18還可位于除了圖4所示的位置之外的基底位置。四個傳感器16以及激勵換能器18中的每一個被連接到途經尾部連接器26的各個導體。如上所述，印制電極模式可用作導體。
圖4還示出與四個角的傳感器16關聯(lián)的緩沖電路30。緩沖電路30可安裝在基底12上，與每一傳感器16相鄰，以對響應于在基底12中傳播的檢測到的彎曲波振動而由傳感器16產生的信號進行緩沖。將緩沖電路30包括進來提供一些優(yōu)點，包括增加傳感器16的信噪比以及減少來自環(huán)境的EMI干擾的電平。如圖4所示，期望緩沖電路30接近于傳感器16而被安裝。然而，如果期望的話，則緩沖電路30可位于基底12上的其它地方，并可替換地被集成到尾部連接器26。
緩沖電路30中的每一個包括如圖5所示的放大電路。根據(jù)圖5所示的簡化的電路結構，緩沖電路30包括諸如場效應晶體管(FET)的晶體管42，使基極并聯(lián)地耦合到拾取傳感器16和電阻器44。如n溝道JFET(例如FET-J-N SST310)所示的FET 42的漏極耦合到第一導體45。FET 42的源極經由電阻器46耦合到第二導體47。導體45和47耦合到觸摸敏感裝置10的控制器。應注意，其它組件(未示出)需要脫離基底來合適地偏置FET 42。通常脫離基底的組件包括電源、偏置電阻器和耦合到觸摸敏感裝置10的控制器的模擬輸入的電容性組件。
在圖5所示的結構中，拾取傳感器16為有線的，從而其是以地為基準。應理解，在替換實施例中，拾取傳感器16可以是有線的，以提供對平衡式放大器的差動輸入，諸如在主板上的(on-board)平衡式放大器(例如緩沖電路放大器)或脫離主板(off-board)的平衡式放大器(例如觸摸面板控制器的檢測放大器)。根據(jù)該實施例，每一拾取傳感器16經由兩平衡的導線被連接到放大器的平衡的輸入。平衡式放大器可以是在主板上的放大器和脫離主板的放大器。
在一結構中，每一拾取傳感器16經由雙絞線導線連接到脫離主板的平衡式放大器，無需使用在主板上的FET 42。在另一結構中，每一拾取傳感器16經由兩平衡式導線被連接到FET 42的平衡輸入，而FET 42的差動輸出經由雙絞線導線被連接到脫離主板的放大器的平衡輸入。使用根據(jù)該實施例的平衡式放大器提供差動拾取傳感器電壓測量。該結構可提供用于改善經由差動拾取傳感器電壓測量所提供的共同模式拒絕的特定傳感器信號噪聲的消除。
為了示例性的目的，圖4中示出的傳感器16的每一個被定向為相對于基底12的邊緣為近似45度。此外，一個緩沖電路30被安裝為鄰近角傳感器16中的每一個。根據(jù)一種觸摸敏感裝置實現(xiàn)，基底包括玻璃板，具有長度、寬度和厚度尺寸分別為L＝324mm，W＝246mm以及T＝2.2mm。在基底12的四個角的每一個中，壓電傳感器16具有長度、寬度和厚度尺寸分別為L＝7mm、W＝3mm和T＝1mm是合適的。
圖6是安裝到顯示器25的觸摸敏感裝置10的截面圖。顯示器25可以是諸如液晶顯示器(LCD)、電致發(fā)光顯示器、陰極射線管顯示器、等離子體顯示器和發(fā)光二極管顯示器等的任意合適的電子顯示器。顯示器25可附加地或替換地包括可以是持久的或可代替的靜態(tài)圖形。圖6中示出的該類型的觸摸敏感裝置10包括安裝在LCD屏幕20的前端的透明基底12。
LCD屏幕20被安裝到LCD顯示器25的框24。泡沫墊片或支架22被附加到基底12的下側，并繞著基底12的外圍充分的擴展。泡沫墊片22具有可附著的表面，從而基底12可被安全地附著到任意表面。泡沫墊片22可減少來自基底12的邊緣的反射。觸摸敏感裝置10的尾部連接器26可被連接到觸摸敏感裝置10的控制器。
圖7描述了包括觸摸敏感裝置102和觸摸面板控制器120的觸摸面板系統(tǒng)100。觸摸敏感裝置102包括至少三個傳感器104、優(yōu)選地包括四個傳感器104，每一傳感器耦合到關聯(lián)的緩沖電路106。觸摸敏感裝置102還包括至少一個發(fā)射器換能器108。發(fā)射器換能器108可被配置以僅作為激勵換能器或作為發(fā)射器/傳感器換能器兩者運行。緩沖電路106和發(fā)射器換能器108中的每一個都耦合到控制器120。
控制器120包括檢測電路124，其每一個耦合到傳感器/緩沖電路組合104/106中的一個。檢測電路124通常包括一個或多個放大、調節(jié)和濾波電路。發(fā)射器換能器108耦合到驅動電路128，其生成使發(fā)射器換能器108生成預定的激勵換能器信號的信號，所述激勵換能器信號被傳遞觸摸敏感裝置102的基底。驅動電路128和檢測電路124中的每一個耦合到觸摸定位處理器130。觸摸定位處理器130通常包括模擬信號調節(jié)級，模數(shù)轉換器(ADC)，在合適的采樣頻率(例如200kHz)進行采樣；以及數(shù)字信號處理器(DSP)，實現(xiàn)坐標位置算法/固件和其它算法和程序。
例如，參照圖8，其示出用于處理在圖7中的每一傳感器104處檢測到的彎曲波信息。在圖8中，由至少三個(優(yōu)選地為四個)傳感器104來檢測在面板105中的彎曲波。傳感器104測量模擬彎曲波信號W1(t)、W2(t)……WN(t)，所述信號被發(fā)送到多路復用ADC 126。得到的數(shù)字輸入信號被發(fā)送到觸摸定位處理器130，從觸摸定位處理器130來確定與位置相關的信息132和接觸脈沖的分布圖。
如圖9進一步所示，觸摸面板控制器120通常耦合到主機處理器150。主機處理器150還耦合到觸摸顯示器系統(tǒng)125，其包含圖7中所示的類型的觸摸敏感裝置102。主機處理器150可包括諸如網(wǎng)絡接口的通信接口，從而促進觸摸面板系統(tǒng)100和遠程系統(tǒng)之間的通信。例如，可由觸摸面板系統(tǒng)100和遠程系統(tǒng)之間的聯(lián)合通信來實現(xiàn)各種觸摸面板系統(tǒng)診斷、校準和維持程序。
如圖7進一步所示，觸摸面板控制器120可以可選地包括觸摸喚醒探測器140。根據(jù)一般觸摸喚醒方法，檢測與觸摸敏感裝置的基底的接觸或被給予觸摸敏感裝置的基底的接觸導致的彎曲波振動。檢測到的振動被分析或估計以確定檢測到的振動是由用戶有意的觸摸還是對觸摸敏感裝置無意的觸摸。響應于確定觸摸為對觸摸敏感裝置有意的觸摸而生成喚醒信號。然而，如果確定觸摸為對觸摸敏感裝置無意觸摸，則不生成喚醒信號。
術語“有意的觸摸”指的是可檢測到的振動、導致該振動的事件、以及由于傳感器接收這樣的振動而創(chuàng)建的信號，其期望被解釋為觸摸輸入。術語“無意的觸摸”指的是不期望被解釋為觸摸輸入的可檢測到的振動、導致該振動的事件、以及由于傳感器接收這樣的振動而創(chuàng)建的信號。無意的觸摸的示例包括外部噪聲和振動，它們對在檢測到的信號中不產生必要的特征的觸摸敏感裝置有影響。
檢測到的振動被分析或估計以確定檢測到的振動是由用戶期望的觸摸的結果還是對觸摸敏感裝置不期望的觸摸。一般地，檢測到的彎曲波振動被處理并與被建立的閾值或簡檔進行比較，以促進區(qū)分有意的觸摸和無意的觸摸。可按多種方式實現(xiàn)有意的觸摸和無意的觸摸之間的區(qū)分，例如，包括將觸摸信號幅度與閾值進行比較，對與閾值進行比較的觸摸信號進行濾波、時域估計(例如信號特征相關分析)和頻域估計(例如離散傅里葉變換(DFT)分析)。在2003年10月10日提交的第10/683,342號美國專利申請中公開了關于各種觸摸喚醒方法的細節(jié)。
圖10示出相互通信地耦合到觸摸敏感裝置102的觸摸面板控制器120的實施例。根據(jù)該實施例，觸摸面板控制器120包括I/O處理器204，經由總線208耦合到主處理器206。在該實施例中采用I/O處理器204以經由總線209管理觸摸面板控制器120和外部系統(tǒng)或裝置之間的I/O信令。
在一結構中，I/O處理器204被實現(xiàn)以管理在諸如串行接口或總線的高速接口209上的信令。以示例的方式，總線209可遵守諸如USB(通用串行總線)或IEEE 1394防火墻架構的高速串行總線架構。根據(jù)USB或防火墻規(guī)范的配置總線209提供固定的插入和播放連接。這樣，觸摸面板控制器120在任何時候都可被插入到不同端口，或從不同端口拔出，而不會有關于連接性的不利的后果。
如圖10所示，觸摸喚醒探測器140耦合到I/O處理器204、接口202，并且可選地耦合到主處理器206。在另一結構中，觸摸喚醒探測器140可耦合到I/O處理器204的前端或被結合作為I/O處理器204和總線202之間的接口。觸摸喚醒探測器140被優(yōu)選地配置以從觸摸敏感裝置102接收檢測信號，而沒有對檢測信號和觸摸敏感裝置102和觸摸面板控制器120之間的其它信號或數(shù)據(jù)的傳輸產生不利影響。
根據(jù)圖10描述的一結構，觸摸喚醒探測器140可耦合到I/O處理器204，從而由觸摸喚醒探測器140生成的喚醒信號經由線路222被發(fā)送到I/O處理器204。在該結構中，I/O處理器響應于喚醒信號從休眠模式過渡到激活模式。在從休眠過渡到激活模式之后，I/O處理器204可確定諸如主處理器206或觸摸面板控制器120和/或包含觸摸敏感裝置102的便攜式裝置的控制系統(tǒng)的其它組件是否要求激活。此外，I/O處理器204可生成次要喚醒信號，其經由線路226發(fā)送到經由總線208到主處理器206。在另一結構中，觸摸喚醒探測器140可生成喚醒信號并將該喚醒信號(經由線路222)發(fā)送到I/O處理器204和(經由線路224)到主處理器206。
在圖10所示的觸摸敏感裝置102的結構中，傳感器104的每一個被耦合到緩沖電路106。因為緩沖電路106具有有源組件(例如JFET)，所以當激活時需要向緩沖電路106供電。這樣，在電源保存成問題的情況下，傳感器104對于觸摸喚醒傳感器來說是一個不好的候選。然而，發(fā)射器換能器108沒有耦合到緩沖電路106，這使得發(fā)射器換能器108對于觸摸喚醒傳感器來說是一個好的候選。
容易理解，根據(jù)該實施例的觸摸喚醒方法可大大減少觸摸敏感裝置(尤其是便攜式和手持觸摸輸入裝置)的功率消耗。例如，主處理器206和I/O處理器204可在正常運行期間要求幾百毫安的電流。通過使用采用發(fā)射器換能器108的觸摸喚醒檢測，主處理器206和I/O處理器104的很多電路可在休眠模式中被關閉，從而適當?shù)貙⒐β市枨鬁p少到對于完全運行所需的小部分。
提供與在觸摸面板上的拾取傳感器結合運行的專用激勵換能器允許實現(xiàn)廣泛的新的和有用的觸摸探查系統(tǒng)運行及診斷能力。例如，所述能力包括增強的脫離檢查、對輕觸摸改善的靈敏度以及改善的觸摸喚醒功能?？墒褂糜杉顡Q能器生成的特定刺激來實現(xiàn)這些和其它增強的能力，并響應于該刺激而處理由拾取傳感器產生的信號。
如上所述，采用彎曲波技術的觸摸檢測設備檢測觸摸面板中的平面?zhèn)鞑サ恼駝右源_定觸摸輸入的位置。在某些應用中，可期望除了觸摸位置之外的其它信息全面地表征觸摸。例如，可實現(xiàn)處理以提供關于觸摸開始(在此表示為觸碰)的定時的更精確的信息。此外，在此表示為觸摸脫離的觸摸事件的結束的探測也可有助于表征觸摸事件。
本發(fā)明的各種實施例關注于以增強的觸碰和/或脫離探測來進行觸摸檢測的方法和系統(tǒng)。在各種實現(xiàn)中，對觸碰和/或脫離的增強的靈敏度涉及使用發(fā)射換能器。發(fā)射換能器感生用于表征觸摸面板的未觸摸狀態(tài)的彎曲波。檢測換能器響應于感生的彎曲波生成信號，所述彎曲波被識別為未觸摸狀態(tài)信號。
可通過對未觸摸狀態(tài)信號和響應于觸摸面板上的觸摸生成的信號進行比較來探測觸碰。如果觸摸發(fā)生在觸摸面板上，則該觸摸在觸摸面板上產生彎曲波。由觸摸產生的彎曲波和由發(fā)射換能器感生的彎曲波結合。檢測換能器檢測結合的彎曲波并生成彎曲波信號?？赏ㄟ^對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較來探測觸碰。在一個實現(xiàn)中，如果彎曲波信號偏離未觸摸狀態(tài)信號達到閾值量，則探測觸摸事件。當探測到觸摸事件時，可觸發(fā)觸摸位置確定算法。
當移除觸摸時產生脫離，導致觸摸面板返回未觸摸狀態(tài)。當彎曲波信號返回未觸摸狀態(tài)信號時，可探測脫離。
可通過觸摸和/或脫離觸發(fā)方案來限制在探測觸碰和/或脫離中的系統(tǒng)的靈敏度。例如，在不包括發(fā)射換能器的無源系統(tǒng)中，如果響應于觸摸面板上的觸摸的彎曲波生成閾值電平之上的彎曲波信號，則可探測觸碰。在探測觸碰之后，如果彎曲波信號落入閾值電平之下，則可探測脫離?？膳c背景噪聲基線關聯(lián)來定義閾值電平，所述閾值電平可隨噪聲動態(tài)變化。
在基于相關的檢測技術的基礎上的觸碰可比上述的無源閾值穿過(passive threshold crossing)方法更容忍噪聲。當與無源閾值穿過技術進行比較時，在此描述的觸碰探測可采用與基于相關的檢測處理結合的發(fā)射換能器，從而增加對輕觸摸的觸碰和脫離的靈敏度。
圖11a至15c是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的探測觸碰和/或觸摸脫離的各種方法的流程圖。結合圖11a至15c描述的方法包括使用至少一個發(fā)射換能器以及兩個或多個檢測換能器。在優(yōu)選結構中，在矩形觸摸面板的各個角附近放置四個檢測換能器?？裳刂|摸面板的邊緣放置發(fā)射換能器，或在另一位置放置發(fā)射換能器。發(fā)射換能器和/或檢測換能器可包括壓電的、電致伸縮的、磁致伸縮的、壓阻的、聲學的和/或運動盤卷(coil)換能器/設備。檢測換能器可耦合到如上所述的FET緩沖器電路。
圖11a的流程圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的觸摸探測的方法。驅動信號向發(fā)射換能器提供能量，使發(fā)射換能器在觸摸面板中感生彎曲波1110。由換能器感生的彎曲波在觸摸面板中擴散地傳播到檢測傳感器。當沒有觸摸施加到觸摸面板時，僅有由發(fā)射換能器感生的彎曲波出現(xiàn)在觸摸面板中。在此情況下，檢測換能器生成與未觸摸狀態(tài)對應的信號。識別與未觸摸狀態(tài)對應的信號1120。
如果有觸摸施加到觸摸面板，則在觸摸面板中產生彎曲波，并由檢測換能器檢測所述彎曲波。響應于該觸摸而生成彎曲波信號1130。將響應于觸摸的彎曲波信號與未觸摸狀態(tài)信號進行比較?；谟捎|摸生成的彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號之間的差探測觸碰1140。觸碰探測可觸發(fā)用于觸摸位置確定的觸摸位置算法。
圖11b的流程圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的脫離探測的方法。圖11b示出的脫離探測處理采用先前關于圖11a描述的觸碰方法。驅動信號向發(fā)射換能器提供能量，使發(fā)射換能器在觸摸面板中感生彎曲波1150。當沒有觸摸施加到觸摸面板時，僅有由發(fā)射換能器感生的彎曲波出現(xiàn)在觸摸面板中。在此情況下，檢測換能器生成與未觸摸狀態(tài)對應的信號。識別與未觸摸狀態(tài)對應的信號1160。
如果有觸摸施加到觸摸面板，則在觸摸面板中產生彎曲波，并由檢測換能器檢測所述彎曲波。響應于該觸摸而生成彎曲波信號1170?；谏傻膹澢ㄐ盘柡臀从|摸狀態(tài)信號之間的差探測觸碰1140。觸碰探測可觸發(fā)用于觸摸位置確定的觸摸位置算法。
在探測觸摸之后，繼續(xù)對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較?；趶澢ㄐ盘柗祷匚从|摸狀態(tài)信號來探測脫離1190。
圖12a示出根據(jù)本發(fā)明實施例的基于自適應濾波器方法的觸碰探測方法的流程圖。在該實現(xiàn)中，發(fā)射換能器可使用在單一基本頻率(例如50kHz或其它頻率值)處運行的驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波1210?？蓴?shù)字化地生成驅動信號，并可將驅動信號相位鎖定到用于處理測得的信號的模數(shù)轉換器的頻率。
對由檢測換能器生成的彎曲波信號進行采樣1220，并將其施加到自適應濾波器的輸入。自適應濾波器具有更新其系數(shù)的能力?？墒褂美缍轭^最小均方(LMS)自適應濾波算法來數(shù)字化地實現(xiàn)自適應濾波器。二抽頭最小均方(LMS)自適應濾波算法提供關于用于觸碰和/或脫離探測的測得的彎曲波信號的幅度和相位的充足的信息。
在將測得的信號施加到自適應濾波器之前，可由與基本頻率(例如50kHz)對應的帶通濾波器首先對信號進行濾波，并對該信號進行平均。如果尚未對系統(tǒng)進行初始化1230，則確定自適應濾波器的參考系數(shù)1235。確定參考系數(shù)的處理涉及確定取消由通過發(fā)射換能器感生的彎曲波生成的信號的濾波系數(shù)。換句話說，參考濾波系數(shù)表示取消未觸摸狀態(tài)信號的濾波系數(shù)。在此情況下，當僅有未觸摸狀態(tài)信號施加到濾波器的輸入時，自適應濾波器的輸出最小。
如果先前已經對系統(tǒng)進行初始化1220，則計算濾波系數(shù)1240以取消彎曲波信號。對算出的濾波系數(shù)和參考系數(shù)進行比較。如果沒有探測到觸碰，則取消彎曲波信號的濾波系數(shù)與參考系數(shù)充分相同。如果濾波系數(shù)的改變沒有超過閾值1250，則沒有探測到觸摸，并繼續(xù)進行塊1210-1240中描述的處理。
如果觸摸出現(xiàn)在觸摸面板中，則從未觸摸狀態(tài)信號中改變由檢測換能器生成的彎曲波信號。被計算以取消由觸摸生成的彎曲波信號的濾波系數(shù)不同于參考系數(shù)。如果濾波系數(shù)中的改變超過閾值1250，則探測到觸碰1260。
在探測觸碰之后，可通過探測彎曲波信號返回未觸摸狀態(tài)信號來確定脫離。圖12b-12c示出的脫離探測處理采用對先前關于圖12a描述的觸碰探測的自適應濾波器方法。
圖12b-12c示出根據(jù)本發(fā)明實施例的脫離探測的流程圖。發(fā)射換能器使用在單一基本頻率(例如50kHz或其它頻率值)下運行的驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波1270。對由檢測換能器生成的彎曲波信號進行采樣1272，并將其施加到自適應濾波器的輸入。
如果尚未對系統(tǒng)進行初始化1274，則確定自適應濾波器的參考系數(shù)1276。確定參考系數(shù)的處理涉及確定取消由通過發(fā)射換能器感生的彎曲波生成的信號的濾波系數(shù)。換句話說，參考濾波系數(shù)表示取消未觸摸狀態(tài)信號的濾波系數(shù)。在此情況下，當僅有未觸摸狀態(tài)信號施加到濾波器的輸入時，自適應濾波器的輸出最小。
如果先前已經對系統(tǒng)進行初始化1274，則計算濾波系數(shù)1278以取消彎曲波信號。對算出的濾波系數(shù)和參考系數(shù)進行比較。如果沒有探測到觸碰，則取消彎曲波信號的濾波系數(shù)與參考系數(shù)基本相同。如果濾波系數(shù)的改變沒有超過觸碰閾值1280，則沒有探測到觸摸，并繼續(xù)進行塊1270-1278中描述的處理。
如果觸摸出現(xiàn)在觸摸面板中，則從未觸摸狀態(tài)信號中改變由檢測換能器生成的彎曲波信號。被計算以取消由觸摸生成的彎曲波信號的濾波系數(shù)不同于參考系數(shù)。如果算出的濾波系數(shù)和參考濾波系數(shù)之間的差超過觸碰閾值1280，則探測觸碰1280。
在探測觸碰之后，對彎曲波信號繼續(xù)進行采樣以確定脫離1284。計算濾波系數(shù)以取消彎曲波信號1286。對算出的濾波系數(shù)與參考系數(shù)進行比較。如果算出的濾波系數(shù)與參考濾波系數(shù)之間的差超過脫離閾值1288，則未探測到脫離，繼續(xù)進行塊1284-1288描述的脫離探測處理。如果算出的濾波系數(shù)與參考濾波系數(shù)之間的差未超過脫離閾值1288，則探測到脫離1290。
以上關于圖11a-11b以及12a-12c描述的方法涉及識別與未觸摸狀態(tài)信號關聯(lián)的參考。例如，在關于圖12a-12c描述的方法中，參考包括運行以取消未觸摸狀態(tài)信號的自適應濾波器的參考系數(shù)。由于分量漂移、觸摸面板的物理支撐結構老化、在觸摸面板表面的灰塵和/或其它污染物的逐漸累積、和/或其它因素而導致觸摸檢測系統(tǒng)在時間上逐漸改變。這些逐漸的改變可使未觸摸狀態(tài)信號隨時間緩慢改變。最終，參考系數(shù)可能不再取消未觸摸狀態(tài)信號。此外，觸摸系統(tǒng)可能經受導致未觸摸狀態(tài)信號中突然偏離的突然改變。例如，在觸摸表面上的污染物的溢出或其它沉積可能突然改變未觸摸狀態(tài)信號。在未觸摸狀態(tài)信號中的緩慢改變或突然改變可導致觸碰和/或脫離探測中的誤差。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于更新在換能器脫離探測處理中使用的參考的流程圖。在該實施例中，雖然當使用其它參考時可相同地應用處理，但更新自適應濾波器的參考系數(shù)。可執(zhí)行參考調整以補償觸摸系統(tǒng)的緩慢漂移和/或突然改變。
如前所述，發(fā)射換能器使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波。驅動信號可在單一基本頻率(例如50kHz或其它頻率值)下運行。檢測換能器檢測由驅動信號產生的彎曲波，并生成表示檢測到的彎曲波的信號。
在開始時，系統(tǒng)可實現(xiàn)關于圖13的塊1315-1325描述的初始化處理。在瞬變已經穩(wěn)定之后1315，確定充分地取消由換能器感生的彎曲波信號所需的自適應濾波系數(shù)。這些初始化的濾波系數(shù)表示與未觸摸狀態(tài)信號關聯(lián)的參考系數(shù)。存儲這些參考系數(shù)1325。
對由檢測換能器生成的彎曲波信號進行采樣1330，并將其施加到自適應濾波器的輸入。計算取消所施加的輸入信號所需的濾波系數(shù)。對算出的濾波系數(shù)與參考濾波系數(shù)進行比較。如果算出的濾波系數(shù)與參考濾波系數(shù)之間的差超過觸碰閾值1340，則表示觸碰1355。
在某些情況下，在初始化和確定參考系數(shù)之后，觸摸系統(tǒng)可能經歷突然改變。例如，可由諸如溢出的或否則突然施加到觸摸面板上的事件，或突然改變觸摸系統(tǒng)的結構組件的關系的影響而導致所述意外改變。所述意外改變可使得由驅動信號感生的彎曲波突然變化，導致在未觸摸狀態(tài)信號中的關聯(lián)的改變。可將意外改變探測作為觸摸接觸。
根據(jù)本發(fā)明實施例，系統(tǒng)可在與觸摸接觸關聯(lián)的信號和由其它因素導致的信號之間作出區(qū)分。系統(tǒng)可通過隨時間調整參考系數(shù)來補償與觸摸無關的突然改變?？稍诒贿x擇為比觸摸的最長持續(xù)時間長的時間量程上周期性地執(zhí)行參考系數(shù)的更新?？呻S時間突然地或逐漸地執(zhí)行參考的重新調整。
通常，有效觸摸條件是相對簡短的事件，其產生瞬變的離開參考條件的偏離。如果在較長的周期時間上持續(xù)離開參考條件的明顯偏離，則不可能由觸摸產生偏離。在此情況下，系統(tǒng)可調整參考系數(shù)來補償偏離1360。在一段時間周期之后，考慮到突然改變，系統(tǒng)成為“重新校準的”。
如果濾波系數(shù)中的改變不大于閾值1340，則指示無接觸1345?？烧{整參考系數(shù)以補償系統(tǒng)漂移1350。在此情況下，由于系統(tǒng)漂移，可稍微改變算出的系數(shù)，但改變不超過觸摸探測閾值。對參考系數(shù)進行調整允許系統(tǒng)對諸如電子組件參數(shù)漂移、觸摸面板的物理支撐結構老化、在觸摸面板表面的灰塵和/或其它污染物的逐漸累積、和/或其它因素的因素進行補償?？苫谧罱蓳Q能器感生的彎曲波信號來調整參考系數(shù)。例如，可通過執(zhí)行最近的參考系數(shù)的加權平均來實現(xiàn)參考系數(shù)調整。
如上所述的使用在單一基本頻率運行的驅動信號的觸碰和/或脫離探測對于信號噪聲是魯棒的。對在彎曲波信號自身中的改變而不是濾波系數(shù)值的改變進行跟蹤可能是較快的，但更容易受到噪聲的影響。此外，使用運行在單一基本頻率的驅動信號在計算上是高效的。然而，如果驅動信號的頻率與觸摸面板中的振動的固定模式對應，則可能出現(xiàn)問題。在此情況下，觸摸面板可表現(xiàn)出與具有低阻尼(damping)的模型系統(tǒng)中的波節(jié)(node)或波腹(anti-node)對應的較高或較低運動的區(qū)域。如果使用小的接觸區(qū)域，例如鋼筆或指甲，則特定區(qū)域可能對由于板的空間振動而導致的接觸更敏感或更不敏感。如果接觸區(qū)域與當在為驅動信號選擇的基本頻率下的板的波長相比時是顯著的，則減少了這樣的效應。
對使用單一頻率可能產生的空間靈敏度變化進行抵消的一種方法是使用多頻率信號?？蓪υ隍寗有盘栔械亩囝l率中的每一個來處理在每一傳感器處測得的信號。此外，由不同檢測換能器生成的信號可用于處理驅動頻率的較小的子集。
當選擇多頻率驅動信號時，應該避免觸摸面板的空間周期性。對于平方根擴散關系，波長與頻率的平方根倒數(shù)成比例。為了避免交迭波節(jié)線，應該避免下面的情況n·ω1=m·ω2]]>⇒ω1ω2=mn]]>其中，ω1和ω2是多頻率驅動信號的頻率，n和m是任意整數(shù)。存在滿足該條件許多頻率比率。滿足該條件的最簡單的頻率比率是在兩個頻率，ω1和ω2之間的兩個的因素。
可使用多頻率信號驅動發(fā)射換能器來實現(xiàn)觸碰和/或脫離探測。圖14a示出根據(jù)本發(fā)明實施例的使用寬帶噪聲刺激(stimulus)作為驅動信號的觸碰探測的方法的流程圖。圖14b-14c示出根據(jù)本發(fā)明實施例的脫離探測的方法對應的流程圖。
在圖14a和圖14b-14c示出的實施例中，寬帶噪聲信號用于對發(fā)射換能器提供能量。發(fā)射換能器響應于寬帶噪聲信號在觸摸面板中感生彎曲波1410、1470。
觸摸面板中的彎曲波在觸摸面板中擴散地傳輸，并由檢測換能器來檢測所述彎曲波。對測得的信號進行采樣1420、1472，并可對測得的信號進行進一步的處理，例如放大、濾波和/或數(shù)字化以便于分析信號。在另一示例中，可使用具有大約50kHz-大約75kHz的通帶的濾波器對彎曲波信號進行濾波。
如果尚未對系統(tǒng)進行初始化1430、1474，則確定未觸摸狀態(tài)信號的幅度參考電平1435、1476。例如，所述處理可涉及響應于由換能器感生的彎曲波計算彎曲波信號的RMS值。
如果先前已經對系統(tǒng)進行初始化1420、1472，則確定測得的彎曲波信號的RMS值。對彎曲波信號的RMS值和先前確定的參考值進行比較1440、1478。如果彎曲波信號的RMS值和參考值之間的差大于閾值1450、1480，則探測觸碰1460、1482。如果彎曲波信號的RMS值和參考值之間的差不大于閾值1450、1480，則探測沒有觸碰。
在探測觸碰之后1482，繼續(xù)對彎曲波信號進行采樣1486(圖14c)以確定脫離。計算彎曲波信號的RMS值1486。對測得的彎曲波信號的RMS值和參考值進行比較。如果算出的RMS值和參考值之間的差超過脫離閾值1488，則未探測到脫離，如塊1484-1488中描述的那樣繼續(xù)脫離探測處理。如果算出的RMS值和參考值之間的差在脫離閾值之下1488，則探測到脫離1490。
雖然以上直接提供的示例基于彎曲波信號的RMS值的確定，但可使用其它參數(shù)和/或多個參數(shù)來表征彎曲波信號。在一種情況下，可使用多個參數(shù)來表征在噪聲的帶寬上的頻譜。例如，可使用多個RMS值，每一RMS值與頻譜的特定部分對應。此外，如前面關于圖13討論的那樣，可周期性地更新參考值來對與觸摸接觸無關的觸摸系統(tǒng)中的逐漸漂移和/或突然改變進行調整。
當與關于圖12a和圖12b-12c描述的單一驅動頻率示例相比時，使用以上概述的類噪聲信號有利地提供了其它空間信息。所述其它空間信息可導致在觸摸面板的區(qū)域上的響應靈敏度的較大的均勻性。響應靈敏度的較大的均勻性可抵消如上所述的在不同頻段的并行計算的需要。
在某些情況下，其它多頻率驅動信號方法可以是有利的。關于觸碰和/或脫離探測，使用類噪聲信號刺激產生非確定性結果?？墒褂媒y(tǒng)計平均來補償由類噪聲仿真信號產生的非確定性結果，然而，隨著在時間上對信號進行平均，可降低觸碰和/或脫離響應的速度。此外，在該方法中，可由脫離探測使用用于觸摸位置確定的帶寬的可估計的部分。使用該方法的脫離探測可限制可用于確定觸摸接觸的位置的信息。
圖15a和圖15b-15c分別是根據(jù)本發(fā)明實施例的觸碰和脫離探測方法的流程圖。圖15a和圖15b-15c示出的方法采用具有掃頻的驅動信號。掃頻驅動信號可用于測量在給定的帶寬上的觸摸面板的頻譜。同步于掃頻驅動信號來解調測得的信號。由掃頻產生的彎曲波信號實質上是確知的，并且相對不受噪聲影響。由掃頻驅動信號產生的彎曲波信號的確知特性允許相對快地測量觸摸面板頻率響應。這樣改善了相對于噪聲的響應的速度的精度。然而，在某些情況下，使用掃頻驅動信號可限制可用于觸摸位置確定處理的信息的量。
回到圖15a和15b-15c的流程圖，發(fā)射換能器使用掃頻驅動信號，例如具有大約從50kHz到大約75kHz的頻率的多頻率驅動信號，在觸摸面板中感生彎曲波1505、1506。檢測換能器檢測由驅動信號產生的彎曲波，并生成表示檢測到的彎曲波的信號。對測得的彎曲波信號進行采樣1510、1562，并可使用具有與掃頻驅動信號兼容的通帶的濾波器對其進行濾波，在該示例中，通帶是從50kHz到大約75kHz。優(yōu)選地，使用數(shù)字濾波器，然而也可采用模擬濾波器。同步于掃頻刺激來解調濾波的彎曲波信號1515、1564。在整個頻率范圍上掃描發(fā)射換能器，并從檢測換能器測量得到的彎曲波信號，從而允許確定傳遞函數(shù)的頻譜1520、1566。
如果先前已經對系統(tǒng)進行初始化1525、1568，則識別確定的頻譜作為參考頻譜1530、1570?？芍芷谛缘馗聟⒖碱l譜以按與上述方式相似的方式在與觸摸接觸沒有關聯(lián)的觸摸系統(tǒng)中調整逐漸漂移和/或突然改變。
如果產生觸碰，則從參考未觸碰狀態(tài)頻譜改變檢測的頻譜。相對于參考頻譜來計算頻譜中的差1535、1572。如果所述差超過閾值1540、1574，則探測到觸碰1550、1576。如果所述差沒有超過閾值，則探測到沒有接觸。
在探測觸碰之后1576，繼續(xù)對彎曲波信號進行采樣以確定脫離1577(圖15c)。同步于掃頻解調信號1578。計算傳遞函數(shù)的頻譜1580。確定傳遞函數(shù)頻譜和參考頻譜之間的差1582。如果算出的頻譜和參考頻譜之間的差超過脫離閾值1584，則沒有探測到脫離，脫離探測處理繼續(xù)塊1577-1582中描述的操作。如果算出的頻譜和參考頻譜之間的差沒有超過脫離閾值1584，則探測到脫離1586。
以上描述的各種實施例涉及使用小于用于對彎曲波信號進行采樣的采樣頻率fs的一半的頻率。通常，以超過最高頻率的兩倍的采樣速率對信號進行采樣，從而根據(jù)Nyquist準則正確地捕獲信號中的信息。模數(shù)轉換通常采用防混迭(anti-aliasing)濾波器以限制超過fs/2的頻率。
可將產生超過Nyquist準則的彎曲波信號頻率的驅動信號的使用有利地運用于觸摸探測。如果對具有超過fs/2的頻率的彎曲波信號進行采樣，則采樣的信號將會被探測作為在較低頻率的混迭信號?？墒褂糜糜谟|摸探測的較高頻率以用于減少觸摸面板中的空間波長。對空間波長進行減少縮小了觸摸面板的空間靈敏度的變化。
如前所述，如果使用諸如由鋼筆和指甲觸摸的小的觸摸接觸區(qū)域，則觸摸面板的空間靈敏度的變化尤其會帶來問題?？臻g靈敏度的變化可是特定區(qū)域對由于板的空間變化而導致的接觸更敏感，或更不敏感。如果當接觸區(qū)域與在驅動信號頻率的觸摸面板的波長相比時是顯著的，則減少了這種效應。因此，較高的驅動信號在觸摸面板中產生較短的波長，相應地，空間靈敏度的較小的變化允許可靠地探測較小的區(qū)域觸摸接觸。
涉及較高頻率多音調或單音調的驅動頻率可改善觸摸面板的均勻性，產生增強的觸碰和/或脫離靈敏度。由超過fs/2的驅動頻率生成的混迭的頻率允許附加地自由選擇一組多頻率。此外，可使用混迭來產生混迭到出現(xiàn)在相同頻率的彎曲波信號。當以200kHz的頻譜頻率進行采樣時，這樣的一組頻率的示例包括50kHz、150kHz和250kHz。在該示例中，當在200kHz下進行采樣時，150kHz頻率和250kHz頻率產生混迭的頻率。
使用出現(xiàn)在相同頻率的多個驅動頻率的優(yōu)點是可用相同的自適應濾波器處理多個頻率。得到的彎曲波信號將包括比單一頻率更多的空間信息。從以在帶內選擇的頻率進行采樣的混迭的信號的其它頻率獲得附加的空間信息。所述多個頻率可改善對在觸摸面板的區(qū)域上的觸碰和脫離的均勻性靈敏度。因為可使用相同的濾波器來處理由多個頻率產生的彎曲波信號，所以可使用混迭的多頻率技術來增強性能，而不增加處理負擔。
在此描述的混迭技術的另一優(yōu)點在于可將所關心的信號調諧到先前不可用的頻帶。例如，通常不期望在音頻頻帶(即低于20kHz頻帶)中或低于音頻頻帶的驅動信號。在音頻范圍中的頻率可從感生的觸摸面板的振動中生成不想要的聽覺聲學輻射。通過使用混迭，即使驅動信號具有在音頻頻帶之上的頻率，也可將由換能器感生的彎曲波信號調諧到音頻頻帶中的頻率。例如，在200kHz下進行采樣的在195kHz的驅動信號將在5kHz處產生混迭的頻率。該技術的優(yōu)點在于允許將信息混迭到觸摸位置不需要的頻帶?？蓪⒒斓夹g應用于時間單一頻率、多頻率、掃頻和/或寬帶噪聲的換能器和脫離探測方法。
根據(jù)一個實施例，可使用混迭以產生DC信號。在該示例中，使用等于采樣頻率的驅動頻率。相對高的驅動頻率在板中產生小的波長，并改善跨越觸摸面板表面的觸摸靈敏度均勻性。在采樣之后，以在驅動頻率下運行的發(fā)射換能器產生的彎曲波信號表現(xiàn)為由彎曲波信號的幅度和相位確定的DC偏移。這樣的表示彎曲波信號的幅度和相位的DC電平是與在采用先前描述的自適應濾波器方法相似的方法。
使用等于采樣頻率的驅動信號具有一些優(yōu)點。例如，相對容易地生成在混迭之后產生的DC電平，減少了對自適應濾波器的需要，并可實現(xiàn)更簡單的設計以及較小的處理負擔。此外，混迭的信號不干擾用于觸摸位置確定的所關心的信號。可將其它頻率用于驅動信號。可分離地生成其它頻率，或可通過設計驅動信號的失真頻譜來創(chuàng)建其它頻率。
在上述實施例中，對觸碰和/或脫離增強的靈敏度涉及使用發(fā)射換能器。發(fā)射換能器感生用于表征觸摸面板的未觸碰狀態(tài)的彎曲波。關注于對觸碰的增加的靈敏度的所述實施例涉及發(fā)射換能器的連續(xù)運行。關注于脫離探測的本發(fā)明實施例可用于結合觸摸喚醒處理。在這些實施例中，可禁用發(fā)射換能器，直到由觸摸喚醒信號觸發(fā)。
圖16a-16b的流程圖示出結合觸摸喚醒實現(xiàn)的脫離探測。可將以上描述的任意脫離探測示例修改為包括觸摸喚醒特征。圖16a和16b示出的方法使用自適應濾波器方法來探測彎曲波信號脫離探測的改變。
在該示例中，具有觸摸喚醒的脫離探測涉及用于確定自適應濾波器的參考系數(shù)的初始化過程。圖16a的流程圖示出初始化處理。發(fā)射換能器使用在單一基本頻率(例如50kHz或其它頻率值)運行的驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波1602。對由檢測換能器生成的彎曲波信號進行采樣1604，并將其施加到自適應濾波器的輸入。
確定取消由感生的彎曲波生成的信號的濾波系數(shù)1606。所述濾波系數(shù)表示取消未觸摸狀態(tài)信號的參考濾波系數(shù)。存儲參考濾波系數(shù)1608。在初始化之后，可禁用發(fā)射器1610，系統(tǒng)等待觸摸探測1612。
可使用無源方法來實現(xiàn)觸摸探測。例如，按禁用的發(fā)射換能器，如果響應于在觸摸面板上的觸摸的彎曲波產生超過閾值電平的彎曲波信號，則可探測到觸碰。如果彎曲波信號超過閾值電平，則探測到觸碰1620(圖16b)。
圖16b是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的于觸摸喚醒特征的脫離探測的方法的流程圖。在例如通過無源方法的觸碰探測1620之后，激活發(fā)射換能器1622，并在選擇的頻率處(在該示例中為50kHz)運行該發(fā)射換能器。對彎曲波信號進行采樣1624。計算濾波系數(shù)1626以取消彎曲波信號。對算出的濾波系數(shù)與參考濾波系數(shù)進行比較。如果算出的濾波系數(shù)和參考濾波系數(shù)之間的差超過脫離閾值1628，則未探測到脫離，脫離探測處理繼續(xù)進行塊1624-1626中描述的操作。如果算出的濾波系數(shù)和參考濾波系數(shù)之間的差未超過脫離閾值1628，則探測到脫離1630。
可結合其它類型的觸碰探測方法來使用基于上述的激活發(fā)射器的觸碰探測處理。圖17是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的采用多種觸碰探測技術的觸碰探測方法的處理流程圖。
由驅動信號向發(fā)射換能器提供能量。在該示例中，雖然可使用其它單一頻率或多個頻率，但在50kHz的頻率處運行發(fā)射換能器。感生的彎曲波信號生成未觸摸狀態(tài)信號。通過表征未觸摸狀態(tài)信號來識別參考條件。
對彎曲波信號進行采樣1710，并在50kHz處對其進行帶通濾波1710。在50kHz處對信號進行陷波濾波1715。在50kHz處對信號進行陷波濾波移除了與感生的彎曲波對于的信號部分。如果陷波濾波的信號超過觸碰閾值，則探測到觸碰1720。
將帶通濾波的信號施加到自適應濾波器以確定誤差1730。自適應濾波器的一個輸出是誤差函數(shù)。誤差函數(shù)提供自適應濾波器的輸出之間的差，其預測下一采樣值和測量的下一采樣值。通過自適應處理來使誤差最小，然而，系統(tǒng)中的改變引起誤差函數(shù)的瞬變。因此，當誤差超過閾值時，探測到觸碰1735。計算取消彎曲波信號所需的自適應濾波系數(shù)1740。如果算出的濾波系數(shù)和參考濾波系數(shù)之間的差超過閾值，則探測到觸碰1745。
如果通過觸碰處理1720、1735、1745中的任意一個來探測觸碰，則基于觸碰時間建立觸摸的時間1750。將觸碰探測用于觸發(fā)觸摸位置算法的激活1760。使用陷波濾波的數(shù)據(jù)確定觸摸位置1755。
不應將本發(fā)明理解為受限于上述特定實施例，而應將其理解為覆蓋在所附權利要求中清楚地闡述的本發(fā)明的所有方面。當閱讀說明書時，可應用于本發(fā)明的各種修改、等同處理以及各種結構對于關注于本發(fā)明的本領域技術人員來說是容易理解的。
權利要求
1.一種觸摸檢測設備，包括觸摸面板；耦合到所述觸摸面板的多個傳感器，所述多個傳感器被配置以在所述觸摸面板中檢測彎曲波，并響應于檢測到的彎曲波而生成彎曲波信號；耦合到所述觸摸面板的換能器，被配置以在所述觸摸面板中感生彎曲波；以及耦合到所述多個傳感器的控制器，所述控制器被配置以響應于感生的彎曲波來識別未觸摸狀態(tài)信號，對未觸摸狀態(tài)信號和彎曲波信號進行比較，并基于所述比較來探測在所述觸摸面板上的觸摸。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述觸摸面板實質上是矩形；并且所述多個傳感器至少包括三個傳感器，所述傳感器位于觸摸面板的角。
3.如權利要求1所述的設備，其中，所述多個傳感器包括壓電傳感器。
4.如權利要求1所述的設備，其中，所述換能器包括壓電換能器。
5.如權利要求1所述的設備，其中，所述換能器被配置以在單一頻率下在觸摸面板中感生彎曲波。
6.如權利要求1所述的設備，其中，所述換能器被配置以在多個頻率下在觸摸面板中感生彎曲波。
7.如權利要求1所述的設備，其中，所述換能器被配置以在大于或等于由控制器使用的采樣頻率的一半的頻率下在觸摸面板中感生彎曲波。
8.如權利要求1所述的設備，其中，所述換能器被配置以在與混迭的未觸摸狀態(tài)信號關聯(lián)的頻率下在觸摸面板中感生彎曲波。
9.如權利要求8所述的設備，其中，混迭的未觸摸狀態(tài)信號包括具有小于或等于音頻頻段頻率的頻率的信號。
10.如權利要求8所述的設備，其中，混迭的未觸摸狀態(tài)信號包括DC信號。
11.如權利要求1所述的設備，其中，控制器被配置以確定在彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號之間的差，并基于所述差來探測所述觸摸。
12.如權利要求1所述的設備，其中，所述控制器被配置以確定未觸摸狀態(tài)信號的幅度，對未觸摸狀態(tài)信號幅度和彎曲波信號的幅度進行比較，并基于所述比較來探測觸摸。
13.如權利要求12所述的設備，其中，所述幅度是RMS幅度。
14.如權利要求1所述的設備，其中，所述控制器被配置以確定未觸摸狀態(tài)信號的頻譜，對未觸摸狀態(tài)信號和彎曲波信號的頻譜進行比較，并基于所述比較來探測觸摸。
15.如權利要求1所述的設備，其中，所述控制器包括自適應濾波器，所述濾波器具有被選擇用來取消未觸摸狀態(tài)信號的多個參考濾波系數(shù)，所述控制器被配置以計算濾波系數(shù)以取消彎曲波信號，將計算出的濾波系數(shù)與參考濾波系數(shù)進行比較，并基于所述比較來探測觸摸。
16.如權利要求1所述的設備，其中，所述控制器被配置以在探測觸摸之后確定觸摸的位置。
17.如權利要求1所述的設備，其中，所述控制器還被配置以在探測觸摸之后探測從觸摸面板的觸摸脫離。
18.如權利要求1所述的設備，其中，所述控制器被配置以在探測觸摸之后對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較，并基于所述比較來探測觸摸脫離。
19.如權利要求1所述的設備，其中，如果彎曲波信號返回未觸摸狀態(tài)信號，則所述控制器被配置以探測從觸摸面板的觸摸脫離。
20.一種觸摸系統(tǒng)，包括觸摸屏，包括觸摸面板；耦合到所述觸摸面板的多個傳感器，所述多個傳感器被配置以在所述觸摸面板中檢測彎曲波，并響應于檢測到的彎曲波來生成彎曲波信號；耦合到所述觸摸面板的換能器，并被配置以在所述觸摸面板中感生彎曲波；以及耦合到所述多個傳感器的控制器，所述控制器被配置以響應于感生的彎曲波來識別未觸摸狀態(tài)信號，并基于彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號之間的差來探測在所述觸摸面板上的觸摸；可通過所述觸摸屏來觀看的顯示器，被配置以顯示信息；以及耦合到所述顯示器的處理器，被配置以處理將在所述顯示器上顯示的信息。
21.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述顯示器包括發(fā)光二極管顯示器。
22.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述顯示器包括液晶顯示器。
23.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述顯示器包括陰極射線管顯示器。
24.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器還被配置以在探測觸摸之后探測從觸摸面板的觸摸脫離。
25.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器還被配置以在探測觸摸之后對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較，并基于所述比較探測從觸摸面板的觸摸脫離。
26.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器還被配置以在探測觸摸之后對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較，并基于彎曲波信號返回未觸摸狀態(tài)信號來探測觸摸脫離。
27.一種用于確定觸摸信息的方法，包括使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波；響應于感生的彎曲波識別未觸摸狀態(tài)信號；響應于在觸摸面板上的觸摸生成彎曲波信號；對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較；以及基于所述比較在觸摸面板上探測觸摸。
28.如權利要求27所述的方法，其中，使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的步驟包括使用單一頻率驅動信號感生彎曲波。
29.如權利要求27所述的方法，其中，使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的步驟包括使用多個頻率驅動信號感生彎曲波。
30.如權利要求27所述的方法、其中，使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的步驟包括使用寬帶頻率驅動信號在所述觸摸面板中感生彎曲波。
31.如權利要求27所述的方法，其中使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的步驟包括使用與混迭的未觸摸狀態(tài)信號關聯(lián)的驅動信號在所述觸摸面板中感生彎曲波。
32.如權利要求27所述的方法，還包括基于關于非觸摸的條件來更新識別的未觸摸狀態(tài)信號。
33.如權利要求32所述的方法，其中，更新識別的未觸摸狀態(tài)信號包括更新由于分量漂移而導致的識別的未觸摸狀態(tài)信號。
34.如權利要求32所述的方法，其中，更新識別的未觸摸狀態(tài)信號包括在被選擇以比觸摸持續(xù)時間長的時間量程上周期性地更新識別的未觸摸狀態(tài)。
35.如權利要求27所述的方法，其中對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的步驟包括確定彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號之間的差；以及基于所述比較來探測觸摸的步驟包括如果所述差超過閾值，則探測觸摸。
36.如權利要求27所述的方法，其中識別未觸摸狀態(tài)信號的步驟包括確定未觸摸狀態(tài)信號的幅度；以及對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的步驟包括對未觸摸狀態(tài)信號的幅度和彎曲波信號的幅度進行比較。
37.如權利要求27所述的方法，其中識別未觸摸狀態(tài)信號的步驟包括探測未觸摸狀態(tài)信號的頻譜；以及對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的步驟包括對未觸摸狀態(tài)信號的頻譜和彎曲波信號的頻譜進行比較。
38.如權利要求27所述的方法，其中識別未觸摸狀態(tài)信號的步驟包括選擇自適應濾波器的多個參考濾波系數(shù)以取消未觸摸狀態(tài)信號；對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的步驟包括計算濾波系數(shù)以取消彎曲波信號，并對計算出的濾波系數(shù)和參考濾波系數(shù)進行比較；以及基于所述比較探測觸摸的步驟包括基于計算出的濾波系數(shù)和參考濾波系數(shù)之間的差探測觸摸。
39.一種用于確定觸摸信息的方法，包括使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波；響應于感生的彎曲波識別未觸摸狀態(tài)信號；響應于在觸摸面板上的觸摸生成彎曲波信號；在觸摸面板上探測觸摸；在探測到觸摸之后對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較；以及基于所述比較來探測從觸摸面板的觸摸脫離。
40.如權利要求39所述的方法，其中，探測觸摸脫離的步驟包括基于彎曲波信號返回未觸摸狀態(tài)信號來探測觸摸脫離。
41.如權利要求39所述的方法，其中，使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的步驟包括在單一基本頻率下感生彎曲波。
42.如權利要求39所述的方法，其中，使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的步驟包括在多個頻率下感生彎曲波。
43.如權利要求39所述的方法，其中，使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的步驟包括使用寬帶頻率驅動信號感生彎曲波。
44.如權利要求39所述的方法，其中，使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的步驟包括使用與混迭的未觸摸狀態(tài)信號關聯(lián)的驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波。
45.如權利要求39所述的方法，其中識別未觸摸狀態(tài)信號的步驟包括確定未觸摸狀態(tài)信號的幅度；以及對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的步驟包括對彎曲波信號的幅度和未觸摸狀態(tài)信號的幅度進行比較。
46.如權利要求39所述的方法，其中識別未觸摸狀態(tài)信號的步驟包括確定未觸摸狀態(tài)信號的頻譜；以及對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的步驟包括對未觸摸狀態(tài)信號的頻譜和彎曲波信號的頻譜進行比較。
47.如權利要求39所述的方法，其中識別未觸摸狀態(tài)信號的步驟包括選擇自適應濾波器的多個參考濾波系數(shù)以取消未觸摸狀態(tài)信號；以及對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的步驟包括計算濾波系數(shù)以取消彎曲波信號；以及對計算出的濾波系數(shù)和參考濾波系數(shù)進行比較。
48.如權利要求39所述的方法，其中，在觸摸面板上探測觸摸的步驟包括對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較；以及基于所述比較在觸摸面板上探測觸摸。
49.如權利要求39所述的方法，還包括響應于所述觸摸生成觸摸喚醒信號；以及如果生成了觸摸喚醒信號，則向發(fā)射換能器提供能量。
50.一種觸摸檢測方法，包括基于通過驅動信號在所述觸摸面板中感生的彎曲波，通過多個觸摸探測處理中的一個或多個，即所述多個觸摸探測處理中的至少一個，在觸摸面板上探測觸摸觸摸面板；以及在探測觸摸之后開始觸摸位置處理。
51.如權利要求50所述的方法，其中，所述至少一個觸摸探測處理包括使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波；響應于感生的彎曲波來識別未觸摸狀態(tài)信號；響應于在觸摸面板上的觸摸生成彎曲波信號；對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較；以及基于所述比較在觸摸面板上探測觸摸。
52.如權利要求50所述的方法，還包括在探測觸摸之后探測觸摸脫離。
53.一種用于確定觸摸信息的系統(tǒng)，包括用于使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的裝置；用于響應于感生的彎曲波來識別未觸摸狀態(tài)信號的裝置；用于響應于在觸摸面板上的觸摸生成彎曲波信號的裝置；用于對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的裝置；以及用于基于所述比較在觸摸面板上探測觸摸的裝置。
54.如權利要求53所述的系統(tǒng)，還包括用于基于關于非觸摸的條件來更新識別的未觸摸狀態(tài)信號的裝置。
55.一種確定觸摸脫離信息的系統(tǒng)，包括用于使用驅動信號在觸摸面板中感生彎曲波的裝置；用于響應于感生的彎曲波來識別未觸摸狀態(tài)信號的裝置；用于響應于在觸摸面板上的觸摸來生成彎曲波信號的裝置；用于在觸摸面板上探測觸摸的裝置；用于對彎曲波信號和未觸摸狀態(tài)信號進行比較的裝置；以及用于基于所述比較來探測從觸摸面板的觸摸脫離的裝置。
56.如權利要求55所述的系統(tǒng)，還包括用于響應于所述觸摸生成觸摸喚醒信號的裝置；以及用于如果生成觸摸喚醒信號則向發(fā)射換能器提供能量的裝置。
全文摘要
一種觸摸檢測設備(10)包括耦合到觸摸面板(12，102)的多個傳感器(16，104)和發(fā)射換能器。所述換能器(16，108)在觸摸面板(12，102)中感生彎曲波。所述傳感器(16，104)檢測觸摸面板(12，102)中的彎曲波，并響應于檢測到的彎曲波生成彎曲波信號。控制器(120)響應于感生的彎曲波識別未觸摸狀態(tài)信號。所述控制器(120)對未觸摸狀態(tài)信號和彎曲波信號進行比較，并基于所述比較探測在觸摸面板上的觸摸。
文檔編號G06F3/033GK1914585SQ200480041324
公開日2007年2月14日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權日2003年12月31日
發(fā)明者尼古拉斯·P·R·希爾, 達利斯·M·沙利文 申請人:3M創(chuàng)新有限公司