專(zhuān)利名稱(chēng)：接觸傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)接觸傳感裝置。
背景技術(shù)：
直觀顯示器通常包含某種型式的接觸傳感屏幕。在例如掌上型計(jì)算機(jī)的下一代便攜式多媒體裝置出現(xiàn)后，其變得更普遍。利用波以檢測(cè)接觸的最近建立的技術(shù)是表面聲波(SAW)。其將在玻璃屏幕表面上產(chǎn)生高頻波，并利用手指觸摸后的衰減以檢測(cè)觸摸位置。這一方法為“飛逝的時(shí)間(time-of-flight)”，其中利用到達(dá)一或更多的傳感器的擾動(dòng)時(shí)間以檢測(cè)位置。當(dāng)媒體以非分散性方式工作，亦即波速在所關(guān)注的頻率范圍內(nèi)無(wú)顯著的變化時(shí)，這一方法是可行的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種確定有關(guān)在一接觸傳感裝置上接觸的信息所述的方法，包含的步驟為提供一可維持彎曲波的部件，在離散的位置接觸該部件，以在部件中產(chǎn)生彎曲波振動(dòng)的變化，至少提供一個(gè)附著至該部件的測(cè)量裝置，以測(cè)量在部件中變化的彎曲波振動(dòng)因而確定所測(cè)量的彎曲波信號(hào)，以及處理所測(cè)得的彎曲波信號(hào)以計(jì)算有關(guān)接觸的信息。
接觸可為輸入筆(stylus)或手指接觸的形式。該輸入筆可為手握式鋼筆的形狀。
所計(jì)算的信息可為接觸的位置或可為其它信息，例如接觸的壓力或尺寸。有關(guān)接觸信息可在中央處理器中計(jì)算。
可用至少一個(gè)安裝在部件邊緣或與部件邊緣相隔的傳感器測(cè)量彎曲波傳播。傳感器的形式可為一傳感轉(zhuǎn)換器(sensing transducer)，其可將彎曲波振動(dòng)轉(zhuǎn)換成模擬輸入信號(hào)?？捎卸嘤谝粋€(gè)的傳感器。
彎曲波振動(dòng)意謂著例如接觸的激勵(lì)，其將一些平面位移傳予部件。有許多彎曲材質(zhì)，某些具有完全的平方根分散關(guān)系的純彎曲，而某些為純彎曲及剪性彎曲的混合。分散關(guān)系描述了波的平面速度與波頻率的相關(guān)性。部件的材料特性及激勵(lì)頻率確定了振動(dòng)的相對(duì)幅度。
彎曲波為分散性的，亦即彎曲波的速度與頻率有關(guān)。因擾動(dòng)記號(hào)隨時(shí)間逐漸散播，故此特性使得任何“飛逝的時(shí)間”方法不是很恰當(dāng)。因此，本方法還包含將來(lái)自非分散波來(lái)源的所測(cè)量的彎曲波信號(hào)加以校正，其以將轉(zhuǎn)換成傳播信號(hào)的步驟。一旦加入了校正，用于雷達(dá)及聲納領(lǐng)域的技術(shù)方法可用來(lái)檢測(cè)接觸的位置。
利用彎曲波傳播的一個(gè)重大的優(yōu)點(diǎn)是彎曲波為體波(bulk wave)，其包含整個(gè)部分的移動(dòng)，而非只是表面。相反，大部分其它的接觸傳感技術(shù)依賴(lài)的是表面效應(yīng)，因而易受到表面的損壞的影響。因此，利用彎曲波的接觸傳感裝置應(yīng)是更堅(jiān)固且對(duì)表面的劃傷較不敏感等。
利用校正可為處理彎曲波信號(hào)的第一步。所利用的校正最好是基于維持彎曲波的部件材料的分散關(guān)系。這一分散關(guān)系通過(guò)將彎曲波方程式與部件材料已知的實(shí)際參數(shù)結(jié)合來(lái)模型化。另外，可用一激光振動(dòng)計(jì)測(cè)量分散關(guān)系，以便在部件中對(duì)許多已知的頻率產(chǎn)生振動(dòng)模式(pattern)的圖像，從而提供在所關(guān)注的頻率范圍中的分散關(guān)系。
通過(guò)對(duì)部件中的移動(dòng)可持續(xù)地取樣以進(jìn)行彎曲波傳播的測(cè)量。將所測(cè)得的彎曲波信號(hào)與一參考信號(hào)(例如在接觸前已形成的信號(hào))相比較，當(dāng)接觸時(shí)可識(shí)別?？杀容^信號(hào)的幅度或其它特性。一旦形成接觸，可記錄所測(cè)得的彎曲波信號(hào)，然后加以處理。
部件可為平板(plate)或面板(panel)的形式。該部件可為透明的或選擇非透明的，例如具有印刷的圖形。該部件可具有均勻的厚度。另外，部件可具有更復(fù)雜的形狀，例如彎曲的表面及/或可變的厚度。若彎曲波可能從接觸位置行進(jìn)至傳感器之一(不管是多復(fù)雜的路徑)，通過(guò)提供一例如類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路的自適應(yīng)算法以解譯傳感器所收到的彎曲波信號(hào)的接觸位置，該方法可適用于復(fù)雜形狀的部件?？赡苄栌袛?shù)個(gè)傳感器。
該方法可涉及純無(wú)源式(passive)傳感。換句話說(shuō)，接觸所引起的部件中彎曲波振動(dòng)的變化可為對(duì)部件中彎曲波振動(dòng)的激勵(lì)。換句話說(shuō)，對(duì)無(wú)源式傳感器并無(wú)其它彎曲波振動(dòng)源。通過(guò)記錄在各傳感器脈沖到達(dá)的時(shí)間、比較這些時(shí)間以確定各傳感器距脈沖源的相對(duì)距離并將相對(duì)距離交叉以得接觸的位置，可計(jì)算出接觸的位置。通過(guò)接觸的最被碰擊或摩擦移動(dòng)可產(chǎn)生彎曲波振動(dòng)以及所測(cè)量的彎曲波信號(hào)。最少可有三個(gè)傳感器。
增加用于檢測(cè)接觸或接觸位置的傳感器數(shù)目提供了額外的信息，且因而可提供更準(zhǔn)確的檢測(cè)。另外地或附加地，可在較長(zhǎng)的時(shí)間段分析在各傳感器所收到的彎曲波信號(hào)，以致不僅測(cè)量了直接信號(hào)(亦即脈沖最先到達(dá)轉(zhuǎn)換器的信號(hào))且也測(cè)量了來(lái)自部件邊緣的反射。這一方法近似于向各現(xiàn)有的傳感器加入鏡面反射的方案。利用這一方式，所得的額外信息可用于提供較高的準(zhǔn)確度或減少傳感器的數(shù)目。
在計(jì)算接觸的位置之后，可進(jìn)一步處理所測(cè)得的彎曲波信號(hào)以確定接觸有關(guān)的其它信息。輸入筆在部件上的移動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生受部件上輸入筆的位置、壓力及速度影響的連續(xù)信號(hào)?？蓮脑撨B續(xù)信號(hào)推導(dǎo)出的連續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)，可用于推導(dǎo)出在各種應(yīng)用上其它有用的信息。
一種應(yīng)用可為簽字辯認(rèn)，其為圖形辯認(rèn)的更一般性工作的子集合。例如這些從復(fù)雜的數(shù)據(jù)畫(huà)出圖形的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)主要來(lái)自在連續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的額外獨(dú)立信息。因而這一方法還可包含實(shí)現(xiàn)用于處理連續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)的類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路的步驟?？梢砸唤M例子訓(xùn)練該類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路，例如由一特定物件所寫(xiě)的一組簽字或根據(jù)人書(shū)寫(xiě)過(guò)程所引起的典型變化的知識(shí)所產(chǎn)生的集合。
類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路的基本特性是可用的獨(dú)立信息愈多，所得出結(jié)論的準(zhǔn)確度愈高。因?yàn)槭桥c在部件表面上輸入筆的速度及壓力相關(guān)，在連續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)中許多可用的信息是完全與位置信息無(wú)關(guān)的。因此額外的信息將增加準(zhǔn)確的簽字辯認(rèn)的可能性。該方法還可包含對(duì)簽字的時(shí)間響應(yīng)的實(shí)例的第二類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路的訓(xùn)練。利用由使用者產(chǎn)生的或從壓力及速度預(yù)期的變化的知識(shí)的更多例子訓(xùn)練，可實(shí)現(xiàn)其它的改進(jìn)。
另外，連續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)可用于手寫(xiě)的辯認(rèn)、“雙擊”的檢測(cè)或接觸強(qiáng)度的檢測(cè)，例如點(diǎn)擊有多強(qiáng)。利用連續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)中脈沖形狀的圖像，可實(shí)現(xiàn)對(duì)“雙擊”及點(diǎn)擊強(qiáng)度兩者的檢測(cè)?？梢岳帽绕渌鼈鹘y(tǒng)的技術(shù)更慢的位置取樣速率。
相比較而言，傳統(tǒng)上對(duì)筆、手指等接觸的檢測(cè)是在預(yù)定的取樣率下進(jìn)行的，而有關(guān)接觸位置的信息是從點(diǎn)的集合建立的。并無(wú)連續(xù)的時(shí)間信息，因而無(wú)法進(jìn)行上述的許多應(yīng)用，或者只可在較低滿(mǎn)意度下進(jìn)行。
因?yàn)楦黝?lèi)型的輸入筆所產(chǎn)生的特性頻率不同，所以所測(cè)得的彎曲波信號(hào)的頻率含量的測(cè)量可用于確定接觸類(lèi)型。例如硬輸入筆將比軟手指產(chǎn)生更高的頻率。因而可建立利用手拿的筆輸入裝置的接觸傳感裝置，若操作者的手觸及該接觸傳感裝置也不致將其觸發(fā)。
由不同類(lèi)型的輸入筆所產(chǎn)生的頻率差異意味著可達(dá)到的絕對(duì)空間分辨率的差異；愈高的頻率轉(zhuǎn)變成愈大的分辨率。然而，分辨率的差異通常與討論中接觸的要求一致。例如，以手指輸入所需的空間分辨率通常低于尖銳端輸入筆預(yù)期的空間分辨率。
接觸所產(chǎn)生的頻率相當(dāng)?shù)停嗉匆话銥橐纛l而非超聲波的頻率。因此，部件最好可維持音頻范圍的彎曲波振動(dòng)。因而與用做揚(yáng)聲器的聲音輻射器相似的部件也可用做為接觸傳感裝置。
接觸傳感裝置還可包含一安裝于部件上的發(fā)射轉(zhuǎn)換器，以產(chǎn)生部件中的彎曲波振動(dòng)，因而探查出有關(guān)接觸的信息。因此該部件可為聲音輻射器，且在部件的彎曲波振動(dòng)可用于產(chǎn)生聲音的輸出。雖然有會(huì)影響無(wú)源式傳感的其它型式噪聲信號(hào)，不過(guò)這種振動(dòng)可當(dāng)做是噪聲信號(hào)。當(dāng)有外部噪聲信號(hào)時(shí)，本方法還可包含將噪聲信號(hào)與接觸所產(chǎn)生的信號(hào)隔離的技術(shù)，例如1)預(yù)測(cè)在短時(shí)間內(nèi)噪聲信號(hào)的響應(yīng)的預(yù)測(cè)濾波。與預(yù)測(cè)值的差異很可能是由接觸而非發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生。2)通過(guò)利用所產(chǎn)生聲音信號(hào)的連續(xù)記錄與發(fā)射轉(zhuǎn)換器至傳感器的傳遞函數(shù)，將噪聲信號(hào)模型化。這使得能比預(yù)測(cè)濾波更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)噪聲信號(hào)。3)以用于定位接觸(例如，交叉法)位置的相同方式，利用多個(gè)傳感器以確定發(fā)射轉(zhuǎn)換器的位置。這一信息有利于將發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的彎曲波與接觸所產(chǎn)生的彎曲波相分開(kāi)。
另外，噪聲信號(hào)可用做部件中接觸的有源(active)探測(cè)。因此本方法還可包含在部件中產(chǎn)生彎曲波，以形成有源的檢測(cè)，換句話說(shuō)，與接觸產(chǎn)生的波無(wú)關(guān)而與已在部件中存在的對(duì)接觸所引起的機(jī)械限制參數(shù)(constraint)的波的響應(yīng)有關(guān)。
在部件中的彎曲波可由來(lái)自安裝在部件上的轉(zhuǎn)換器的激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生。該轉(zhuǎn)換器可具有雙功能，亦即做為發(fā)射轉(zhuǎn)換器及傳感器。另外，可在部件上安裝一發(fā)射轉(zhuǎn)換器及至少一個(gè)傳感器。
接觸的效應(yīng)可為反射性、吸收性的，或者二者的組合。對(duì)于反射，發(fā)射轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生了彎曲波，其反映接觸并由同一轉(zhuǎn)換器或獨(dú)立的傳感器所檢測(cè)。然后可以利用材料分散關(guān)系信息處理時(shí)間或頻率響應(yīng)的信號(hào)。以產(chǎn)生從發(fā)射轉(zhuǎn)換器或來(lái)源經(jīng)過(guò)接觸至該傳感器所行進(jìn)的距離。
單一測(cè)量足以區(qū)別兩個(gè)明顯距離分開(kāi)的接觸位置。然而，可能需要更多信息以更準(zhǔn)確地確定接觸位置?？梢杂枚鄠€(gè)傳感器檢測(cè)反射以達(dá)到這一目的，而可從該發(fā)射轉(zhuǎn)換器或從某些或全部傳感器用的不同來(lái)源發(fā)出激勵(lì)信號(hào)。以任一種方式，各傳感器對(duì)接觸位置做了獨(dú)立測(cè)量，通過(guò)結(jié)合增加轉(zhuǎn)換器數(shù)目可逐漸提供更準(zhǔn)確的接觸位置。
另外一種增加位置準(zhǔn)確度的方式可為在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)測(cè)量部件中的彎曲波振動(dòng)，因而增加在各次測(cè)量的信息。頻率響應(yīng)方面，這可對(duì)應(yīng)于較高的頻率分辨率。該擴(kuò)展的信號(hào)也可含有關(guān)由于接觸的直接及間接反射的信息。間接反射為從接觸經(jīng)一或更多的邊界反射而到達(dá)傳感器的信號(hào)。這一方法可看做等同于在起始傳感器的鏡面位置加入更多的傳感器，且可用于僅以一個(gè)組合的來(lái)源/傳感轉(zhuǎn)換器來(lái)確定準(zhǔn)確的接觸位置。
可將一種自行測(cè)量方案融入接觸傳感裝置以測(cè)量在部件中的材料分散關(guān)系。當(dāng)無(wú)接觸時(shí)，邊界反射仍會(huì)出現(xiàn)，這對(duì)規(guī)則形狀而言是顯現(xiàn)對(duì)應(yīng)于至各邊界的距離的強(qiáng)烈反射。對(duì)于一特定的實(shí)施方式，已知發(fā)射轉(zhuǎn)換器，傳感器及邊界位置，以提供一組已知的參考點(diǎn)。然后可最優(yōu)化一表示材料分散關(guān)系的平滑函數(shù)以環(huán)繞(warp)頻率軸，因而恢復(fù)對(duì)應(yīng)于這些參考點(diǎn)的周期性。若有需要，通過(guò)附加其它已知的參考點(diǎn)(例如在一預(yù)定位置的接觸)，可進(jìn)行進(jìn)一步的最優(yōu)化。
這一方式使得在實(shí)施有源傳感技術(shù)時(shí)不需先知道材料分散關(guān)系。另外，其可用于對(duì)面板特性中出現(xiàn)的小制造容差或由熱、濕度等引起的變化的微調(diào)。
對(duì)一種基于反射的方案，純吸收需要不同的實(shí)施方法。因而這一方法可包含實(shí)施一種“射線追蹤方案”，其中而接觸的效應(yīng)是中斷入射在一或更多傳感器的波?？捎芍苯蛹?lì)產(chǎn)生入射在傳感器的波，例如由在相對(duì)位置的一或更多發(fā)射轉(zhuǎn)換器，或者由來(lái)自一或更多邊界反射的間接激勵(lì)。對(duì)于間接激勵(lì)，發(fā)射轉(zhuǎn)換器可置于在包括鄰近傳感器的位置的任何位置。再者，間接激勵(lì)使得能夠檢測(cè)由于做為邊界反射的來(lái)源及傳感器的單一轉(zhuǎn)換器的吸收接觸。
入射波的中斷也可導(dǎo)致對(duì)吸收點(diǎn)的繞射。繞射效應(yīng)使得吸收式方法對(duì)比在純射線追蹤情況更寬的區(qū)域傳感。接觸位置可在入射在傳感器的彎曲波的直接路徑外，且仍可影響傳感器所收到的信號(hào)。吸收所得的信息可為比在反射接觸更復(fù)雜的形式。因此可能需要更具智能化的檢測(cè)算法，例如類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路。
轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)最好很好地抑制噪聲信號(hào)，且最好沒(méi)有聽(tīng)得見(jiàn)的有害或聽(tīng)覺(jué)上明顯的影響。因此，激勵(lì)信號(hào)可具有極小的幅度或可為與噪聲信號(hào)相似。對(duì)于后者，為了計(jì)算，可將特定關(guān)聯(lián)性隱藏在噪聲信號(hào)中，以便理解。另外，激勵(lì)信號(hào)可為聽(tīng)不見(jiàn)的，亦即將頻率增加至超過(guò)20千赫茲的超聲波。這所具的優(yōu)點(diǎn)是可利用大的信號(hào)幅度，且高頻率轉(zhuǎn)變成高空間分辨率。然而，部件須能維持這一超聲波信號(hào)。許多種材料均是很合適的，例如，玻璃、晶體聚苯乙烯?？蓮南铝行盘?hào)的任一個(gè)信號(hào)選取激勵(lì)信號(hào)1.脈沖式激勵(lì)-注意若其具有足夠的幅度，這將導(dǎo)致很差的噪聲抑制及可聽(tīng)見(jiàn)。2.頻帶限制的噪聲-這一信號(hào)比在任何指定頻帶中的大多數(shù)有較少聽(tīng)得見(jiàn)的損害，且具有可將其調(diào)諧至最適當(dāng)頻帶的優(yōu)點(diǎn)。此外，其可為超聲波的。3.穩(wěn)態(tài)正弦波-具有極佳的信號(hào)對(duì)噪聲比，不過(guò)在聲音頻帶時(shí)為可完全聽(tīng)見(jiàn)的。其改良是將頻率置于聲音頻帶外或利用多個(gè)具有隨機(jī)相對(duì)相位的緊密相隔的正弦波，因而使得信號(hào)聽(tīng)來(lái)更像噪聲之類(lèi)。這為聽(tīng)起來(lái)像噪聲的信號(hào)的一個(gè)實(shí)例，不過(guò)具有改進(jìn)信號(hào)對(duì)噪聲電平比的隱藏關(guān)聯(lián)性。這種軌跡(trace)的另一實(shí)例是MLS(最大長(zhǎng)度序列)信號(hào)。4.啾聲(chirp)信號(hào)-這是為確定在寬廣頻率范圍系統(tǒng)的頻率響應(yīng)所廣泛使用的信號(hào)。然而，這僅在聽(tīng)不見(jiàn)的超聲波頻率才可是實(shí)用的。5.聲音信號(hào)-當(dāng)將部件用做為揚(yáng)聲器的聲音輻射器時(shí)，可將其饋入轉(zhuǎn)換器。在此情況下，并無(wú)具有聽(tīng)得見(jiàn)的損害效應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)的問(wèn)題，因?yàn)檫@正是導(dǎo)致所要的聲音輸出的信號(hào)。當(dāng)將傳感器與發(fā)射轉(zhuǎn)換器緊密放在一起或者為同一轉(zhuǎn)換器時(shí)，發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的背景信號(hào)通常遠(yuǎn)大于與接觸相關(guān)聯(lián)的信號(hào)。這樣可能引起的問(wèn)題可按許多方式緩和。例如，對(duì)于脈沖式激勵(lì)信號(hào)，可將在傳感器的測(cè)量予以控制，以便在發(fā)射轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的向外波將比傳感器前進(jìn)得更遠(yuǎn)之后開(kāi)始測(cè)量。然而，因脈沖式激勵(lì)信號(hào)具有較差的噪聲抑制特性，延長(zhǎng)時(shí)間的激勵(lì)信號(hào)比脈沖式激勵(lì)信號(hào)更通用。
對(duì)于延長(zhǎng)時(shí)間的激勵(lì)信號(hào)，有可用于改進(jìn)接觸記號(hào)的相對(duì)幅度的機(jī)械或其它的技術(shù)，例如1)將傳感器置于距發(fā)射轉(zhuǎn)換器約1/4波長(zhǎng)處，因而在傳感器位置所檢測(cè)的向外波的幅度為最小。若接觸信號(hào)是限制在相當(dāng)狹窄的頻率范圍，可利用這一技術(shù)。2)將發(fā)射轉(zhuǎn)換器及傳感器置于一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，并將發(fā)射轉(zhuǎn)換器及傳感器設(shè)計(jì)成按正交形體特性耦合。例如，一彎曲轉(zhuǎn)換器及一慣性耦合的轉(zhuǎn)換器可置于同一點(diǎn)。由任一轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的向外波不會(huì)為另一個(gè)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)到。然而，通過(guò)最大化其相對(duì)幅度，將檢測(cè)到由于接觸或邊界所反射的的二次波。3)注重電氣領(lǐng)域的問(wèn)題。利用掃描(swept)正弦波及解調(diào)級(jí)可實(shí)現(xiàn)頻率響應(yīng)的測(cè)量。來(lái)自發(fā)射轉(zhuǎn)換器的向外波產(chǎn)生一頻率響應(yīng)的大背景值，在這一值上疊加了由于接觸引起的較小反射的細(xì)微結(jié)構(gòu)。在解調(diào)(例如由啾聲解調(diào)電路)之后，輸出可為在大的平穩(wěn)變化的背景上的小紋波。因此，當(dāng)這一輸出通過(guò)高通濾波器時(shí)，相對(duì)于大背景可突出該相關(guān)的細(xì)微結(jié)構(gòu)。4)通過(guò)將具有足夠的準(zhǔn)確度所測(cè)得的信號(hào)數(shù)字化，使得其將對(duì)大背景頂上的細(xì)微結(jié)構(gòu)很敏感。然后通過(guò)可以數(shù)字域中的濾波突出該細(xì)微結(jié)構(gòu)。
依轉(zhuǎn)換器的使用而定，其可為二、三或四端器件。二端器件可分別用做傳感器或發(fā)射轉(zhuǎn)換器。另外，它們可用做為雙功能轉(zhuǎn)換器，而由器件的阻抗確定傳感的功能。三及四端器件利用單獨(dú)的轉(zhuǎn)換器做為傳感器及發(fā)射轉(zhuǎn)換器。對(duì)于三端器件，傳感器及發(fā)射轉(zhuǎn)換器共用一共同的電極，而在四端器件中傳感器與發(fā)射轉(zhuǎn)換器是電氣上隔離的。
各發(fā)射轉(zhuǎn)換器或傳感器可為直接粘著至部件的彎曲片式轉(zhuǎn)換器，例如壓電式轉(zhuǎn)換器。彎曲片式轉(zhuǎn)換器通常為方向性的，在某些應(yīng)用上是很有利的。由它們的體形確定可達(dá)到的指向性，并因此可相應(yīng)地調(diào)諧。其它優(yōu)點(diǎn)包括高轉(zhuǎn)換效率、低成本及相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。
另外，各發(fā)射轉(zhuǎn)換器或傳感器可為以單點(diǎn)耦合至部件的慣性轉(zhuǎn)換器。該慣性轉(zhuǎn)換器可為電動(dòng)式或壓電式。若在所關(guān)注的頻率，相比較于部件中彎曲波長(zhǎng)，接觸點(diǎn)很小，則慣性轉(zhuǎn)換器通常為全向式的。
對(duì)于應(yīng)用上的特定布局，可在圍繞部件邊緣或部件表面上相對(duì)地相等間隔放置轉(zhuǎn)換器及/或傳感器。
使用已置于適當(dāng)位置做為傳感及/或發(fā)射轉(zhuǎn)換器的聲音轉(zhuǎn)換器。這一實(shí)施方式可利用最小額外硬件增加接觸屏幕的便利性。然而，若這一方案不可能，則小的壓電元件可成為最適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器，這因?yàn)樗鼈兲貏e地適合可用做有源傳感的超聲波頻率。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，所提供的接觸傳感裝置包含一可維持彎曲波振動(dòng)的部件及裝于該部件上的傳感器，該傳感器用于測(cè)量在部件中的彎曲波振動(dòng)并將信號(hào)傳送至一處理器，該處理器處理與由于接觸所產(chǎn)生的部件中彎曲波振動(dòng)的變化而在部件表面上的接觸有關(guān)的信息。
接觸傳感裝置可為無(wú)源式傳感器，在部件中彎曲波振動(dòng)僅由接觸而非由任何其它來(lái)源所激勵(lì)。另外，接觸傳感裝置可為有源式傳感器。因而接觸傳感裝置還可包含一發(fā)射轉(zhuǎn)換器，用于激勵(lì)部件中的彎曲波振動(dòng)因而探查出與接觸有關(guān)的信息。通過(guò)將發(fā)射轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的波的響應(yīng)與接觸引起的機(jī)械限制相比較，以計(jì)算接觸有關(guān)的信息。
部件可維持聲頻范圍的彎曲波。因而接觸傳感裝置可為一揚(yáng)聲器，使得該揚(yáng)聲器的聲音輻射器做為接觸傳感裝置的部件起作用，及一做為接觸傳感裝置的發(fā)射轉(zhuǎn)換器的激勵(lì)器，其安裝于聲音輻射器上，以激勵(lì)聲音輻射器中彎曲波振動(dòng)而產(chǎn)生聲音輸出。
接觸傳感裝置還可包含顯示裝置，用于顯示由處理器所計(jì)算的接觸有關(guān)的信息。因此，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，提供了一作為接觸傳感裝置的顯示屏幕。該顯示屏幕可為一包含可用于激勵(lì)或傳感彎曲波的液晶的液晶顯示屏幕。該屏幕可以維持在一寬廣頻率范圍中的彎曲波。對(duì)屏幕的直接接觸可觸發(fā)該接觸傳感裝置。因此，這一應(yīng)用使標(biāo)準(zhǔn)LCD屏幕無(wú)需其它機(jī)械元件就提供了對(duì)接觸傳感的可能性。
因?yàn)楸痉椒蛇m于復(fù)雜的形狀，所以移動(dòng)電話、手提式計(jì)算機(jī)或個(gè)人數(shù)據(jù)助理可包含根據(jù)本發(fā)明的接觸傳感裝置。例如，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)接觸很敏感的連續(xù)式模壓件(molding)可取代傳統(tǒng)上裝于移動(dòng)電話的輔助鍵盤(pán)。這一方案可降低成本并在聲頻應(yīng)用上提供擴(kuò)充的使用范圍。在手提式計(jì)算機(jī)中，根據(jù)本發(fā)明，作為接觸傳感裝置的連續(xù)式模壓件可以取代起鼠標(biāo)控制器作用的觸板。該模壓件可以按照鼠標(biāo)控制器或其它替代物(例如鍵盤(pán))實(shí)現(xiàn)。
與其它技術(shù)相比較，彎曲波接觸傳感裝置及方法的優(yōu)點(diǎn)是1)對(duì)接觸的位置及壓力兩者很敏感的更多用途的技術(shù)；2)因無(wú)需透明接點(diǎn)陣列或磁觸點(diǎn)(tip)式的復(fù)雜傳感器等，故其為較便宜形式的接觸傳感裝置；3)通過(guò)控制部件的材料參數(shù)，可很容易標(biāo)定裝置的尺寸及空間靈敏度；及4)通過(guò)利用雙功能部件，在很緊的空間及重量限制下可實(shí)現(xiàn)良好品質(zhì)的聲響。
附圖簡(jiǎn)述在附圖之中通過(guò)舉例以示意說(shuō)明本發(fā)明，其中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的接觸傳感揚(yáng)聲器；圖2a及2b表示在接觸之前及之后彎曲波揚(yáng)聲器；圖3為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例融入無(wú)源式接觸傳感的第一揚(yáng)聲器；圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例融入無(wú)源式接觸傳感的第二揚(yáng)聲器；圖5為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的無(wú)源式傳感處理算法的方塊圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例融入有源式接觸傳感的第一揚(yáng)聲器；圖7為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例融入有源式接觸傳感的第一揚(yáng)聲器；圖8為本發(fā)明的實(shí)施布局的方塊圖；圖9為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的有源式傳感處理算法的方塊圖；及圖10a至10d為分散校正方法的曲線圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式圖1表示一接觸傳感裝置10，其包含一安裝于顯示裝置14前方的透明接觸傳感板12。顯示裝置14可為電視、計(jì)算機(jī)屏幕或其它直觀顯示裝置的形式。一鋼筆形狀的輸入筆18用來(lái)將文本20或其它內(nèi)容寫(xiě)在該接觸傳感板12上。
透明接觸傳感板12也可為一可維持彎曲波振動(dòng)的聲響裝置。三個(gè)轉(zhuǎn)換器16是安裝于板12上。至少兩個(gè)轉(zhuǎn)換器16k為傳感轉(zhuǎn)換器或傳感器，因而對(duì)板中的彎曲波振動(dòng)很敏感且監(jiān)視著彎曲波振動(dòng)。第三轉(zhuǎn)換器16也可為傳感轉(zhuǎn)換器，因而這一系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于圖3或圖4的無(wú)源式接觸傳感裝置。
另外，第三轉(zhuǎn)換器可為用于激勵(lì)板中的彎曲波振動(dòng)的發(fā)射轉(zhuǎn)換器，因而該系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于圖5的有源傳感器。在圖7實(shí)施例的圖6中，有源式傳感器可做為組合的揚(yáng)聲器及接觸傳感裝置。
圖2a及2b示出一利用彎曲波振動(dòng)做為傳感元件的接觸傳感裝置22的一般原理。接觸傳感裝置22包含一可維持彎曲波振動(dòng)的面板24以及一安裝于面板24上的傳感轉(zhuǎn)換器26，該轉(zhuǎn)換器用于檢測(cè)在該傳感轉(zhuǎn)換器26安裝點(diǎn)的面板24的彎曲波振動(dòng)。圖2a表示彎曲波振動(dòng)的振動(dòng)模式28，在這種情況下為正常未中斷的振動(dòng)模式，例如在指定頻率下的穩(wěn)態(tài)模式或一暫態(tài)脈沖模式。
在圖2b中，于接觸點(diǎn)30對(duì)面板24進(jìn)行接觸，而改變了振動(dòng)模式。通過(guò)擾動(dòng)已在面板24中的彎曲波路徑或通過(guò)產(chǎn)生從接觸點(diǎn)30發(fā)出的新彎曲波，接觸可改變振動(dòng)模式28。由傳感轉(zhuǎn)換器26檢測(cè)振動(dòng)模式28的變化。例如由一第一處理單元可從傳感轉(zhuǎn)換器的讀數(shù)確定接觸有關(guān)的信息。該信息可傳送至一第二處理單元，其將信息輸出在顯示屏幕上。信息可包含接觸脈沖的位置及壓力分布的細(xì)節(jié)，例如1)接觸的x，y座標(biāo)。2)接觸的特性尺寸，例如1毫米對(duì)應(yīng)于鋼筆或輸入筆，1厘米對(duì)應(yīng)于手指。3)接觸的壓力分布做為時(shí)間的函數(shù)。
圖3及4更詳細(xì)地表示兩個(gè)接觸傳感裝置32、33。接觸傳感裝置32，33包含一可維持彎曲波振動(dòng)的面板24以及三個(gè)用于在它們分別安裝點(diǎn)檢測(cè)彎曲波振動(dòng)的傳感轉(zhuǎn)換器26。當(dāng)在接觸點(diǎn)30加上壓力時(shí)，則產(chǎn)生振動(dòng)模式28。因裝置并不含發(fā)射轉(zhuǎn)換器，故裝置可當(dāng)做是無(wú)源式接觸傳感裝置。因而僅通過(guò)接觸產(chǎn)生面板中的彎曲波面板振動(dòng)。
在無(wú)源式傳感器中，面板24本體內(nèi)的脈沖開(kāi)始了趨向面板24邊緣的彎曲波行進(jìn)。彎曲波是由如圖3圍繞邊緣等距離安裝的三個(gè)傳感轉(zhuǎn)換器26或由如圖4安裝于面板24的表面上不過(guò)與面板24邊緣相隔的三個(gè)傳感轉(zhuǎn)換器所檢測(cè)。對(duì)所測(cè)得的彎曲波信號(hào)進(jìn)行處理以確定施加脈沖的空間原點(diǎn)及作用力分布。
圖5表示用于對(duì)在圖3或圖4中在各傳感轉(zhuǎn)換器26檢測(cè)到的彎曲波信息處理的算法。該算法包含下列步驟i)最優(yōu)化在各傳感轉(zhuǎn)換器的信號(hào)以將不想要的外界信號(hào)降至最低?？衫眯盘?hào)的線性預(yù)測(cè)去預(yù)測(cè)及消除背景噪聲。ii)計(jì)算在各轉(zhuǎn)換器的頻率響應(yīng)。iii)(視需要)若可從有源式傳感獲取時(shí)，添加關(guān)于接觸脈沖位置的信息。iv)加入材料參數(shù)信息。v)利用從步驟(ii)，(iii)及(iv)得到的信息；校正面板的分散性以獲得非分散響應(yīng)。vi)計(jì)算在接觸點(diǎn)指定脈沖形狀的接觸時(shí)間的響應(yīng)的反快速傅立葉轉(zhuǎn)換(fft)。vii)輸出詳述脈沖形狀的信息及視需要的位置信息。
無(wú)源式傳感的優(yōu)點(diǎn)包含1)本方法涵蓋超過(guò)一種的頻率且包含描述脈沖形狀所需的足夠頻率含量，及2)因本方法為無(wú)源式者，所需功率最低。
無(wú)源式傳感的一個(gè)缺點(diǎn)是脈沖的頻率含量限制了所測(cè)得信號(hào)的頻率含量。因此，將轉(zhuǎn)變成相當(dāng)長(zhǎng)的彎曲波長(zhǎng)的高頻信息受到限制。因而信號(hào)的空間分辨率受到限制。
圖6及7更詳細(xì)表示另一種組合式接觸傳感及聲音裝置35，37的。這些裝置各含一可維持彎曲波振動(dòng)的面板24及一用于激勵(lì)面板24中的彎曲波振動(dòng)的發(fā)射轉(zhuǎn)換器31。在圖6中的裝置35還包含兩個(gè)用于檢測(cè)在它們分別的安裝點(diǎn)的彎曲波振動(dòng)的另外的傳感轉(zhuǎn)換器26，而在圖7中的裝置37包含一個(gè)另外的傳感轉(zhuǎn)換器26。當(dāng)在接觸點(diǎn)30加上壓力時(shí)，振動(dòng)模式28受到中斷。因這些裝置包含一發(fā)射轉(zhuǎn)換器31，可認(rèn)定這些裝置為有源式接觸傳感裝置。
在圖6中，傳感及發(fā)射轉(zhuǎn)換器26，31是圍繞面板24的邊緣等距離地隔開(kāi)，而在圖7中，傳感及發(fā)射轉(zhuǎn)換器26，31是與面板24的邊緣形成距離并安裝至其表面上。在圖7中的轉(zhuǎn)換器在面板的表面上等距地隔開(kāi)。
圖8及9示出有源式接觸傳感裝置的可能實(shí)施方式。在圖8中，中央處理器34輸出一數(shù)字輸出信號(hào)36，該信號(hào)由數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器DAC38轉(zhuǎn)換成模擬輸出信號(hào)40。該模擬輸出信號(hào)40饋至放大器42，其將放大的模擬輸出信號(hào)44饋至發(fā)射轉(zhuǎn)換器31。該發(fā)射轉(zhuǎn)換器31發(fā)出激勵(lì)面板48中的彎曲波46的彎曲波激勵(lì)信號(hào)。
兩個(gè)傳感轉(zhuǎn)換器26在檢測(cè)步驟50檢測(cè)在面板48中的彎曲波。傳感轉(zhuǎn)換器26將彎曲波振動(dòng)轉(zhuǎn)換為模擬輸入信號(hào)52，這些信號(hào)饋入模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC54的輸入端。所形成的數(shù)字輸入信號(hào)56傳送至中央處理器34，由該處理器確定有關(guān)接觸脈沖的位置及分布的信息58。
在圖9中，表示確定接觸點(diǎn)位置的方法，其步驟如下，并可由圖6所示的中央處理器執(zhí)行a)測(cè)量在各傳感轉(zhuǎn)換器的頻率響應(yīng)。b)校正面板的分散關(guān)系。c)計(jì)算fft以提供非分散性媒體的時(shí)間響應(yīng)。d)比較該時(shí)間響應(yīng)與無(wú)外界接觸面板時(shí)的參考響應(yīng)。e)識(shí)別來(lái)自接觸點(diǎn)的反射。f)根據(jù)相關(guān)反射進(jìn)行回波定位，以識(shí)別它們的來(lái)源。g)輸出詳述接觸位置的信息。
有源式傳感的優(yōu)點(diǎn)包含1)因?yàn)檫@一技術(shù)測(cè)量對(duì)外界信號(hào)的響應(yīng)，高頻信息不受限制且可能有高的空間分辨率，以及2)對(duì)外界噪聲的感受度可大為降低。這可通過(guò)檢測(cè)在外界噪聲很小時(shí)的頻帶(例如高于聲音頻譜)內(nèi)的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)。替代方法是為該信號(hào)提供特定的關(guān)聯(lián)性，使得即使與背景噪聲相比很小時(shí)仍能檢測(cè)到。
有源式傳感的缺點(diǎn)包含1)這一技術(shù)比無(wú)源式可能對(duì)脈沖分布不敏感。然而，更復(fù)雜的處理可改善這一情況。例如，手指或鋼筆的壓力愈大，可能引入額外阻尼的程度愈大。這可由相當(dāng)簡(jiǎn)單的另外的數(shù)據(jù)處理來(lái)識(shí)別，以及2)對(duì)外界信號(hào)的需求可能比無(wú)源式測(cè)量需要更高功率。通過(guò)將激勵(lì)信號(hào)降至盡可能地小時(shí)即可使這一缺點(diǎn)最小。此外，當(dāng)激勵(lì)信號(hào)在高頻時(shí)，可利用壓力轉(zhuǎn)換器，其具有非常高效率的優(yōu)點(diǎn)。
在許多應(yīng)用中，一個(gè)單一的彎曲波接觸傳感裝置的實(shí)施方式通?？赡懿蛔阋赃m應(yīng)所有情況。例如當(dāng)無(wú)聲音經(jīng)這一裝置播放時(shí)，無(wú)源式傳感器將工作得很好。然而，當(dāng)播放大聲的音樂(lè)時(shí)，在聲音頻帶外的頻率或利用音樂(lè)信號(hào)做為激勵(lì)的有源式傳感器更為適合。因此超過(guò)一個(gè)特定實(shí)施方案的組合可證明為是最佳解決方式。再者，在無(wú)源式與有源式傳感之間的過(guò)渡區(qū)，可從兩種技術(shù)獲得有用的信息。
圖10a至10d表示一種將所測(cè)得的彎曲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成從非分散性媒體的傳播信號(hào)的可能校正方法。圖10a為表示任意單位的響應(yīng)對(duì)時(shí)間的分散性脈沖響應(yīng)的曲線圖。圖10b為顯示任意單位的響應(yīng)對(duì)頻率的分散性頻率響應(yīng)的曲線圖。圖10c為表示任意單位的響應(yīng)對(duì)頻率的非分散性頻率響應(yīng)的曲線圖。圖10d為表示任意單位的響應(yīng)對(duì)時(shí)間的非分散性脈沖響應(yīng)的曲線圖。
對(duì)于純平板彎曲，波速是與頻率的平方根成比例，即任一特定波的高頻分量行進(jìn)得比低分量要快。圖10a表示在具有平方根分散關(guān)系的理想媒體中的脈沖，并證實(shí)分散性媒體無(wú)法保持脈沖的波形。向外波60在時(shí)間t＝0是很明顯的，面回波信號(hào)62隨時(shí)間傳播，這使得要確定正確的接觸位置很有問(wèn)題。
頻率響應(yīng)的周期性變化為反射的特性，且通常稱(chēng)為梳狀濾波。實(shí)質(zhì)上，在頻率響應(yīng)中的周期性變化是由符合在來(lái)源與反射器之間的波長(zhǎng)數(shù)目推導(dǎo)出的。由于頻率增加且符合這一空間的波長(zhǎng)數(shù)目增加，具有向外波的反射波擾動(dòng)在構(gòu)建性與破壞性間振蕩。
計(jì)算圖10a的分散性脈沖響應(yīng)的傅立葉轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了圖10b所示的頻率響應(yīng)。該頻率響應(yīng)為非周期性的，具波長(zhǎng)的周期性變化轉(zhuǎn)變成隨頻率增加而有變慢的頻率變化。這為平方根分散的結(jié)果，其中波長(zhǎng)是與頻率的平方根成反比的。因此面板關(guān)于頻率響應(yīng)的效應(yīng)是根據(jù)面板分散性將響應(yīng)展開(kāi)成頻率的函數(shù)。因此，通過(guò)在頻域施加反展開(kāi)，可對(duì)面板分散加以校正，因而恢復(fù)在非分散性情況呈現(xiàn)的周期性。
利用面板分散性的反變換環(huán)繞(wrap)頻率軸，可將圖10b轉(zhuǎn)換成非分散性情況的頻率響應(yīng)(圖10c)，其中激勵(lì)頻率與波長(zhǎng)成反比。這一簡(jiǎn)單的關(guān)系是將波長(zhǎng)漸減的周期性變化轉(zhuǎn)變成如圖10c所示頻率漸增的周期性變化。
將反快速傅立葉轉(zhuǎn)換(fft)用在圖10c的軌跡上，則產(chǎn)生圖10d所示的脈沖響應(yīng)，其已經(jīng)分散性校正且已恢復(fù)清楚的反射。如圖10d所示，因在非分散性媒體中行進(jìn)的波具有與它們頻率無(wú)關(guān)的固定行進(jìn)速率，所以任何特定的脈沖波形將及時(shí)保存。因此，回波位定的工作是相當(dāng)直接的。在時(shí)間t＝0，向外波66是很明顯的，而在4毫秒時(shí)具有清楚的反射68。該反射68具有約為向外波66幅度的四分之一的幅度。
工業(yè)應(yīng)用性因而本發(fā)明提供了一種穎新且便利的接觸傳感裝置，以及一種與彎曲波面板聲音裝置結(jié)合的接觸傳感裝置。
權(quán)利要求
1.一種確定在一接觸傳感裝置上與接觸有關(guān)信息所述的方法，包含的步驟為提供一可維持彎曲波的部件，在離散的位置接觸該部件，以便在該部件中產(chǎn)生彎曲波振動(dòng)的變化，提供至少一個(gè)附著至該部件的測(cè)量裝置，以測(cè)量在該部件中變化的彎曲波振動(dòng)，因而確定測(cè)得的彎曲波信號(hào)，以及處理所測(cè)得的彎曲波信號(hào)以計(jì)算接觸有關(guān)的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包含施加校正以便將所測(cè)得的彎曲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成從非分散性波來(lái)源的傳播信號(hào)的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所施加的校正是基于該部件材料的分散關(guān)系。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中通過(guò)利用與該部件材料已知的物理參數(shù)結(jié)合的彎曲波方程將該分散關(guān)系模型化。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中測(cè)量該分散關(guān)系是通過(guò)利用一激光振動(dòng)儀在部件中產(chǎn)生對(duì)許多指定頻率的振動(dòng)模式的圖像，以提供在所關(guān)注的頻率范圍中的分散關(guān)系。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該分散關(guān)系是利用一融入該接觸傳感裝置的自行測(cè)量方案而測(cè)量的。
7.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其中的各測(cè)量裝置為傳感器的形式。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包含將各傳感器安裝于該部件的邊緣上。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包含將各傳感器與該部件的邊緣相隔開(kāi)安裝于該部件上。
10.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，還包含將所測(cè)得的彎曲波信號(hào)與一參考信號(hào)相比較，以便當(dāng)形成接觸時(shí)進(jìn)行識(shí)別的步驟。
11.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其中與接觸有關(guān)的信息包含接觸的位置。
12.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其中與接觸有關(guān)的信息包含接觸的壓力。
13.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其中與接觸有關(guān)的信息包含接觸的尺寸。
14.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其中部件上接觸的移動(dòng)產(chǎn)生一受在部件上接觸的位置、壓力及速度影響的連續(xù)信號(hào)，而來(lái)自該連續(xù)信號(hào)的連續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)用于推導(dǎo)出與接觸有關(guān)的其它有用的信息。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包含實(shí)施一用于處理連續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)的類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路的步驟。
16.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其中是從來(lái)自輸入筆或手指的接觸中選出接觸的類(lèi)型。
17.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，還包含測(cè)量所測(cè)得的彎曲波信號(hào)的頻率含量以確定接觸類(lèi)型。
18.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，還包含提供透明的部件。
19.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，還包含提供一面板形式的部件。
20.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，還包含提供具有均勻厚度的部件。
21.如權(quán)利要求1到18中之一所述的方法，其中該部件具有復(fù)雜的形狀，并利用自適應(yīng)算法從所測(cè)量的彎曲波信號(hào)推導(dǎo)出與接觸有關(guān)的信息。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中該自適應(yīng)算法是以類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施的。
23.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，其中由接觸所產(chǎn)生的彎曲波振動(dòng)的變化為部件中彎曲波振動(dòng)的產(chǎn)物。
24.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，還包含提供一安裝于部件上的發(fā)射轉(zhuǎn)換器，該發(fā)射轉(zhuǎn)換器在部件中產(chǎn)生彎曲波振動(dòng)，以探查出接觸有關(guān)的信息。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包含提供一具有做為發(fā)射轉(zhuǎn)換器及傳感器的雙功能性的發(fā)射轉(zhuǎn)換器。
26.如權(quán)利要求23或權(quán)利要求24所述的方法，其中接觸的效應(yīng)為反射性的，這樣發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的彎曲波因接觸而被反射，且由各傳感器檢測(cè)。
27.如權(quán)利要求23或權(quán)利要求24所述的方法，其中接觸的效應(yīng)為吸收性的，這樣發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的彎曲波因接觸而被吸收，且由各傳感器檢測(cè)。
28.如權(quán)利要求26或權(quán)利要求27所述的方法，其中接觸的效應(yīng)是由利用來(lái)自一或更多的邊界反射的間接激勵(lì)的各傳感器來(lái)檢測(cè)。
29.如權(quán)利要求23到27中之一所述的方法，其中該發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的彎曲波振動(dòng)并非是明顯的聲音。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中該發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的彎曲波振動(dòng)在超聲波頻率范圍內(nèi)。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中該彎曲波振動(dòng)為背景噪聲。
32.如權(quán)利要求24到28中之一所述的方法，其中該發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的彎曲波振動(dòng)在做為揚(yáng)聲器的聲音輻射器的部件中產(chǎn)生聲音輸出。
33.如前述權(quán)利要求中之一所述的方法，還包含將不想要的信號(hào)與接觸產(chǎn)生的彎曲波振動(dòng)的變化相隔離的技術(shù)。
34.如權(quán)利要求24到33中之一所述的方法，還包含以相對(duì)相等的間隔圍繞部件的周邊放置發(fā)射轉(zhuǎn)換器及各傳感器。
35.如權(quán)利要求24到33中之一所述的方法，還包含將發(fā)射轉(zhuǎn)換器及一傳感器置于同一點(diǎn)并將發(fā)射轉(zhuǎn)換器及傳感器按正交形體特性耦合。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中該發(fā)射轉(zhuǎn)換器為慣性轉(zhuǎn)換器而該傳感器為彎曲轉(zhuǎn)換器，或反之亦然。
37.一種接觸傳感裝置，包含一可維持彎曲波振動(dòng)的部件及一安裝于該部件上以測(cè)量在該部件中的彎曲波振動(dòng)及將信號(hào)傳至一處理器用的傳感器，該處理器根據(jù)部件中由接觸產(chǎn)生的彎曲波振動(dòng)的變化，來(lái)處理與在部件表面上的接觸有關(guān)的信息。
38.如權(quán)利要求37所述的接觸傳感裝置，其中該接觸傳感裝置還包含一發(fā)射轉(zhuǎn)換器，用于激勵(lì)在部件中的彎曲波振動(dòng)因而探查出接觸有關(guān)的信息。
39.如權(quán)利要求38所述的接觸傳感裝置，其中通過(guò)將該發(fā)射轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的彎曲波振動(dòng)響應(yīng)與接觸引起的機(jī)械限制相比較，以計(jì)算接觸有關(guān)的信息。
40.如權(quán)利要求38或權(quán)利要求39所述的接觸傳感裝置，其中該接觸傳感裝置為一揚(yáng)聲器，這樣該揚(yáng)聲器的聲音輻射器是做為該接觸傳感裝置的部件，而一安裝于該聲音輻射器上以激勵(lì)該聲音輻射器中的彎曲波振動(dòng)因而產(chǎn)生聲音輸出的激勵(lì)器是做為該接觸傳感裝置的發(fā)射轉(zhuǎn)換器。
41.如權(quán)利要求37所述的接觸傳感裝置，其中該接觸傳感裝置為一無(wú)源式傳感器，而由接觸所產(chǎn)生的部件中的彎曲波振動(dòng)的變化為彎曲波振動(dòng)的產(chǎn)物。
42.如權(quán)利要求37到41中之一所述的接觸傳感裝置，還包含顯示裝置。
43.如權(quán)利要求42所述的接觸傳感裝置，其中該顯示屏幕為一液晶顯示屏幕，其包含用于激勵(lì)或檢測(cè)在部件中的彎曲波振動(dòng)的液晶。
44.如權(quán)利要求37到43中之一所述的接觸傳感裝置，其中該傳感器是裝于部件的邊緣上。
45.如權(quán)利要求37到43中之一所述的接觸傳感裝置，其中該傳感器裝于部件上，與部件邊緣隔開(kāi)。
46.如權(quán)利要求37到45中之一所述的接觸傳感裝置，其中該部件為透明的。
47.如權(quán)利要求37到46中之一所述的接觸傳感裝置，其中該部件為一面板的形式。
48.如權(quán)利要求37到47中之一所述的接觸傳感裝置，其中該部件具有均勻的厚度。
49.如權(quán)利要求37到48中之一所述的接觸傳感裝置，其中該部件具有復(fù)雜的形狀。
50.如權(quán)利要求38到49中之一所述的接觸傳感裝置，其中該發(fā)射轉(zhuǎn)換器具有雙功能性，并做為發(fā)射轉(zhuǎn)換器及傳感器。
51.如權(quán)利要求38到50中之一所述的接觸傳感裝置，其中是以相對(duì)相等的間隔圍繞該部件的周邊放置發(fā)射轉(zhuǎn)換器及傳感器。
52.如權(quán)利要求38到50中之一所述的接觸傳感裝置，其中該發(fā)射轉(zhuǎn)換器及傳感器是置于同一點(diǎn)并按正交形體特性耦合。
53.如權(quán)利要求52所述的接觸傳感裝置，其中該發(fā)射轉(zhuǎn)換器為慣性轉(zhuǎn)換器而傳感器為彎曲片轉(zhuǎn)換器，反之亦然。
54.一種包含如權(quán)利要求38至53中之一所述的接觸傳感裝置的移動(dòng)電話。
55.一種包含如權(quán)利要求38至53中之一所述的接觸傳感裝置的手提式計(jì)算機(jī)。
56.一種包含如權(quán)利要求38至53中之一所述的接觸傳感裝置的個(gè)人數(shù)據(jù)助理。
全文摘要
一種利用彎曲波的振動(dòng)以計(jì)算與在接觸傳感裝置(10)上的接觸有關(guān)信息的方法及裝置。該方法包含的步驟為在該接觸傳感裝置中提供一可維持彎曲波的部件，提供附著至該部件用于測(cè)量在部件中彎曲波的傳播因而確定所測(cè)量的彎曲波信號(hào)，以及處理所測(cè)量的彎曲波信號(hào)以計(jì)算與接觸有關(guān)的信息的裝置。接觸傳感裝置(10)可包含一安裝于顯示裝置(14)前方的透明接觸傳感板(12)。一鋼筆形狀的輸入筆(18)可用于將文字(20)或其它內(nèi)容寫(xiě)在該接觸傳感板(12)上。透明接觸傳感板(12)也可為一可維持彎曲波振動(dòng)的聲響裝置。三個(gè)轉(zhuǎn)換器(16)是安裝于板(12)上。至少兩個(gè)轉(zhuǎn)換器(16)為傳感轉(zhuǎn)換器或傳感器，因而對(duì)板中的彎曲波振動(dòng)很敏感且監(jiān)視彎曲波振動(dòng)。
文檔編號(hào)G06F3/033GK1413335SQ0081765
公開(kāi)日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2000年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月23日
發(fā)明者尼古拉斯·P·R·希爾 申請(qǐng)人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司