專利名稱：根據(jù)取決于位置的電荷確定觸摸位置的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定手指或觸摸工具的觸摸位置的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
有許多方法可在觸摸敏感設(shè)備表面上感測手指或有線觸筆或自由觸筆的觸摸位 置，通常將觸摸敏感設(shè)備置于電子顯示器的表面上方或?qū)⑵溆米髯粤⑹接|摸片或關(guān)閉顯示 器觸摸板。感測方法包括使用電阻性表面層的電阻和電容感測，以及例如聲波和電感電磁 感測技術(shù)。最近，此類觸摸敏感設(shè)備以跨越各種行業(yè)的形式得到廣泛的分布，包括(但不限 于)娛樂(例如游戲)和各種與演示有關(guān)的行業(yè)(例如商業(yè)應(yīng)用和教育應(yīng)用)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的多個方面涉及根據(jù)取決于位置的電荷用于確定手指或觸摸工具的觸摸 位置的系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及用于確定觸摸工具在設(shè)備感測表面上的位置的方法。 該方法包括在設(shè)備表面上生成信號以在觸摸工具上產(chǎn)生取決于位置的電荷；以及測量取決 于位置的電荷以在感測表面上指示用于建立觸摸工具位置的坐標。根據(jù)另一個方面，本發(fā)明涉及用于確定觸摸工具在設(shè)備感測表面上的位置的設(shè) 備。該設(shè)備包括信號驅(qū)動電路，其連接到設(shè)備表面，以在表面上生成用于在觸摸工具上產(chǎn) 生取決于位置的電荷的信號；和電荷測量電路，其連接到設(shè)備表面，以測量用于指示出感測 表面上用于建立觸摸工具位置的坐標的取決于位置的電荷。根據(jù)又一個方面，本發(fā)明涉及用于確定觸摸工具在設(shè)備感測表面上的位置的設(shè) 備，該設(shè)備包括信號發(fā)生電路，其用于在與設(shè)備感測表面上的區(qū)域接合的觸摸工具上產(chǎn)生 取決于位置的電荷；和信號處理電路，其用于響應(yīng)取決于位置的電荷以在設(shè)備感測表面上 定位該區(qū)域。在不同的實例中，本公開教導了無源梯度和有源梯度處理的用途、調(diào)節(jié)無源梯度 傳感器的參數(shù)以優(yōu)化用于準確確定觸摸工具位置的梯度大小以及多種觸摸顯示器和觸摸工具。上述本發(fā)明的內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明的每一個圖示實施例或每種實施方式。以 下給出更具體的附圖和具體實施方式
來舉例說明這些實施例。


考慮到本發(fā)明的具體實施方式
并結(jié)合附圖，可以更全面地理解本發(fā)明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于確定觸摸位置的電路布置；圖2示出可用于解釋圖1的操作的定時示意圖；圖3示出同樣根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于確定觸摸位置的另一個電路布置，其中電路被構(gòu)造用于驅(qū)動感測表面上的信號；圖3A示出可用于解釋圖中3操作的定時示意圖；圖4示出同樣根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于確定表面上的接觸位置的另一個電路布置，其中電路被構(gòu)造用于同時檢測觸摸位置和觸筆位置；圖5示出可用于解釋圖4的構(gòu)造的測量波形；圖6示出可用于解釋圖4的構(gòu)造的測量波形；圖7示出同樣根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于確定表面上的接觸位置的另一個 電路布置；圖8示出同樣根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于確定觸摸位置的另一個電路布置；圖9示出在各種應(yīng)用的信號頻率下信號強度相對于在整個傳感器上的對角距離 的關(guān)系圖；以及圖10示出同樣根據(jù)本發(fā)明方面的用于確定傳感器上的觸摸位置的另一個電路布 置，其中觸摸位置被劃分為獨立的觸摸感測段。雖然本發(fā)明可修改為各種修改形式和替代形式，但其細節(jié)已通過舉例的方式在附 圖中示出并且將會作詳細描述。然而，應(yīng)當理解，本發(fā)明不一定受所述具體實施例的限制。 相反，本發(fā)明的目的在于覆蓋所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改形 式，等同形式和替代形式。
具體實施例方式據(jù)信，本發(fā)明適用于具有參與傳達信息的接觸敏感性表面的多種不同類型的系統(tǒng) 和設(shè)備。已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的各種具體實施特別適用于定位已經(jīng)接觸的特定表面區(qū)域(或表面 坐標)。雖然本發(fā)明并不受限于此類具體實施，但可通過使用上下文的各種實例的討論來理 解本發(fā)明的各種方面。本發(fā)明涉及用于確定觸摸工具(例如觸筆或手指)在設(shè)備感測表面上的位置的系 統(tǒng)和方法。在此類應(yīng)用中，可使用信號發(fā)生電路在觸摸工具上產(chǎn)生取決于位置的電荷，該觸 摸工具與設(shè)備感測表面上的區(qū)域接合。信號處理電路通過定位取決于位置的電荷指示的設(shè) 備感測表面上的區(qū)域來響應(yīng)取決于位置的電荷。在上下文中，某些實施例使得取決于位置 的電荷分別對應(yīng)于感測表面上的預(yù)期接合區(qū)域。在相關(guān)的具體實施例中，表面為接觸式可 變阻抗平面，當接觸時，該平面使得信號發(fā)生電路和信號處理電路響應(yīng)并處理取決于位置 的電荷，從而確定接觸的表面區(qū)域。同樣根據(jù)本發(fā)明，使用作為信號處理電路一部分的至少一個感測通道來自動確定 表面接合(如接觸或觸摸)的位置。例如，本發(fā)明的一個具體實施例使用四個感測通道(如 在表面的每一個角處使用一個)。本發(fā)明的其他具體實施例使用少于四個感測通道來確定 二維觸摸位置；并且一個此類實施例使用單個感測通道。圖1舉例說明了使用有源梯度觸摸檢測的系統(tǒng)110。該系統(tǒng)110使用單個感測通 道，經(jīng)過積分電路(或積分器)129將觸摸定位于電子阻抗(表面)層111上。為了產(chǎn)生電 壓梯度和在至少一個方向流動的電流，驅(qū)動電路116包括三態(tài)邏輯驅(qū)動器(112、113、114和 115)以在四點(如其左上角UL、右上角UR、右下角LR和左下角LL)處驅(qū)動電阻層。驅(qū)動信 號為二進制信號，如，其中邏輯高對應(yīng)于Vref = +Vcc，例如3_5伏，邏輯低對應(yīng)于Gnd = 0伏。有效使用三態(tài)驅(qū)動器以將驅(qū)動電路和感測表面與地隔離，從而可測量共模電流并確定 觸摸點。系統(tǒng)110通過在手指/人體121的電容122上產(chǎn)生電荷來工作，其中在觸摸點處， 電容器122上的電壓與傳感器111上的電壓Vt在初始時成正比。通過合適地驅(qū)動四點并 分析對應(yīng)的取決于位置的電荷，可以(例如)Χ_Υ笛卡爾坐標的形式確定接觸接合位置。對于具有可使用二維觸摸位置辨別的觸摸位置的傳感器，可使用四次測量來進行 定位計算。測量中的每一次使用所施加信號電平的不同組合。例如，凡是結(jié)構(gòu)為方形或矩 形(如傳感器111)的，可在結(jié)構(gòu)的角處施加信號電平。表1示出四個順序信號組合，稱為 序列1。表1 序列1 參照圖1和表1，從三態(tài)驅(qū)動器112、113、114和115輸入開始進行測量，三態(tài)驅(qū)動 器由電壓為表1所示的對應(yīng)X+輸出驅(qū)動電平組合的驅(qū)動器控制邏輯130驅(qū)動。四個三態(tài) 驅(qū)動器的輸出同時啟用，從而將它們的輸出電壓施加到傳感器111上。這樣，在互連點UL、 UR、LL和LR之間的傳感器111的電阻平面上產(chǎn)生電壓梯度。來自三態(tài)柵極的電流經(jīng)過電 阻平面111，同時流入觸摸工具，例如示出的人體(或人)121。人體121經(jīng)電容122 (C122) 自傳感器111耦合到地123，其中電容被充電至電壓Vt。電壓Vt在觸摸點處與傳感器111 上的電壓成正比，并且是傳感器上的電壓梯度和被觸摸的點與電壓驅(qū)動點之間的距離的函 數(shù)。在此通電期間，開關(guān)124處于開啟狀態(tài)，從而將積分器120與傳感器111隔離。三態(tài)驅(qū)動器隨后關(guān)閉，因此傳感器111和人體電容122 (C122)被電隔離，并且C122上 的電荷被保持用于測量。電容122通常由兩個串聯(lián)電容器代表，一個電容器自傳感器表面 111耦合到觸摸工具(例如手指)，另一個電容器自觸摸工具耦合到地123。將傳感器與驅(qū)動電壓隔離后，關(guān)閉開關(guān)124并且將保持于人體電容122上的電荷 經(jīng)積分放大器120的求和點轉(zhuǎn)移到積分電容器125。在其各種實施例中，使用離散函數(shù)并 使用組合了積分和ADC函數(shù)的ADC來實施積分放大器120和/或模數(shù)轉(zhuǎn)換(“ADC”)模塊 131;可(例如)使用單獨的積分器和ADC或由Σ δ型ADC所提供的組合函數(shù)來實現(xiàn)這一 點。因此，將與Y觸摸位置(頂部至底部)成正比的信號儲存在積分電容器125上，從而導 致積分器輸出電壓Vint。電容122的充電和電荷向積分電容器125的轉(zhuǎn)移可以重復多次，以積累足夠的電 荷以用于最佳測量(相對于圖2進一步討論)。然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路131測量由積分器輸出電壓Vint所表示的積分器累積的總電荷，存儲所得實測值用于處理器134進行后續(xù)位 置計算。然后可將積分放大器120復位至初始狀態(tài)。圖2示出一些相關(guān)的定時圖，以舉例說明相對于圖1的傳感器111的信號發(fā)生和處理。圖2的第一條線示出通過三態(tài)驅(qū)動器112、113、114和115施加到感測表面111上的 傳感器驅(qū)動脈沖21的序列。如表1所示，這些脈沖是由所選的三態(tài)驅(qū)動器中的一些所施加 的，而驅(qū)動器中的其他保持零輸出電壓(或就無源梯度而言，其他三態(tài)驅(qū)動器可以關(guān)閉)。 圖2示出六個脈沖，但施加到感測表面上的脈沖數(shù)量可以有差別以實現(xiàn)來自積分器120的 所需電壓輸出或電壓閾值或電壓范圍。圖2的第二條線示出觸摸電容器122上的對應(yīng)電荷。圖2的第三條線示出示例性測量序列，由此對充電周期和放電周期進行積分以得 到隨后測得的電壓?；蛘?，在具有可變數(shù)量的充電-放電循環(huán)的Vint的固定范圍內(nèi)可以進 行測量；例如，可以對圖1中的電容器125充電直至其電壓達到預(yù)定的閾值電壓。在圖2的實例中，充電周期包括(例如)從tQ至、和從t2至t3的時限，放電周期 包括(例如)從、至t2和從t3至t4的時限。在時間t12處，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路131測量積 分器120輸出處的電壓(Vlnt)。在時間t13處，積分器120返回到初始狀態(tài)。根據(jù)一個實施例，該序列產(chǎn)生測量X+，這是用于計算位置的四個時間序列樣品中 的一個。隨后，使用相同的充電/隔離/放電過程測量其他樣品，使用表1所示的傳感器驅(qū) 動狀態(tài)以得到位置計算所需的額外的值。最大的脈沖速率(最小周期為tl-tO和t2_tl)由電荷脈沖21的充電速率和放電 速率(時間常數(shù))所限制。通常需要四至六個時間常數(shù)以實現(xiàn)良好的測量準確度。脈沖22 的時間常數(shù)隨著經(jīng)過115和傳感器111、觸摸電容122以及寄生電容128的驅(qū)動器112的阻 抗而變化。隨著電容122和128之和(=達到TCap)增大，轉(zhuǎn)移到積分器129上的每個脈 沖的電荷增多，并且達到給定輸出電壓Vlnt所需的測量脈沖數(shù)量減少?？梢酝ㄟ^使用算法將測量通道和其積分器129保持在所需的操作范圍內(nèi)，該算法 根據(jù)所測得的之前序列的Vlnt電平，改變每一個序列中傳感器驅(qū)動脈沖的數(shù)量以得到所需 電平或范圍的VInt。該算法處理的效果在于每個序列的脈沖數(shù)量隨著TCap的大小相反地變 化。允許的充電時間Tc = (tl-tO)和放電時間Td = (t2-tl)應(yīng)該足夠長，以允許完 全充電和放電。這可通過設(shè)定足夠用于最大可能電容的Tc時間和Td時間而實現(xiàn)，或優(yōu)選 地，Tc和Td可隨TCap的大小成正比變化。這可通過擴充算法來進行，使得驅(qū)動脈沖的寬度 (Tc+Td)隨每個序列脈沖數(shù)量相反地變化。此外，可以根據(jù)包括TCap的最小電平和最大電 平、傳感器阻抗以及驅(qū)動器阻抗的已知系統(tǒng)參數(shù)預(yù)先建立Tc和Td的最小值和最大值?；?者，可以通過校準程序來建立Tc和Td。驅(qū)動脈沖周期的寬度(Tc+Td)可以隨脈沖數(shù)量相反地變化，因此傳感器脈沖的實 耗時間保持大約恒定。結(jié)果是可優(yōu)化整體積分速率從而得到所需的數(shù)據(jù)速率和準確度，同 時使功率最小化，并且數(shù)據(jù)速率隨觸摸電容的變化而保持恒定。該脈寬調(diào)制方法對所有有 源梯度系統(tǒng)均可用，但可能對其中脈沖寬度與傳感器阻抗相匹配的無源梯度系統(tǒng)無用。以下計算法稱為“算法1”，舉例說明了該上述方法。1.在使用之前預(yù)設(shè)參數(shù)，使得每一個積分周期(t12)結(jié)束時，Vint在Vmin與Vmax之間的中間范圍中?？梢酝ㄟ^計算或?qū)嶒炐Ｕ齺韺崿F(xiàn)這一點。預(yù)設(shè)的參數(shù)可能包括a.脈沖上升時間(tl-tO)b.脈沖周期(t2_t0)c.每一個積分周期中的脈沖數(shù)量(N)。d. X =每次調(diào)節(jié)的變化％2.在使用期間，重復以下測量序列a. Vint < Vmin ？i.是將脈沖周期增加并將脈沖數(shù)量N減小X%，然后轉(zhuǎn)到d。ii.否轉(zhuǎn)到 b。b. Vint > Vmax ？i.是將脈沖周期減小并將脈沖數(shù)量N增加X%，然后轉(zhuǎn)到d。ii.否轉(zhuǎn)到 C。c.記錄所測得的VINT。d.將積分器129復位e.使用新的脈沖周期和脈沖數(shù)量開始新的測量。當四個測量(X+、X-、Y+、Y_)全部完成后，可在位置計算中使用這些測量值以確定觸摸坐標。首先，從電流測量值中減去所有測量的基線(無觸摸)電平以使用以下公式來 確定觸摸的笛卡爾坐標Xt和Yt以確定變化 Xt = (X+) / ((X+) + (X)),(公式 1)Yt = (Y+) / ((Y+) + (Y))，(公式 2)所需結(jié)果用于辨識觸摸位置的Xt和Yt，作為所關(guān)注維度中的屏幕總長度的比率。 參見公式2中的垂直測量，例如，在觸摸點Vt處，觸摸電容122上的電壓與傳感器111上的 電壓在初始時成正比。電容122上的電荷轉(zhuǎn)移到積分電容器125上后，所得電壓VTint如以 下公式(如公式14)所示。要測量垂直位置，可以首先(在+Vcc施加到傳感器頂部角并且底部角切換至地 123的情況下)測量Y+。這會導致積分器輸出Vlnt具有Y+值?？梢栽?Vcc施加到底部角 的情況下進行第二測量，從而得到測量Y-?；蛘撸梢栽?Vcc施加到傳感器全部4個角的 情況下進行第三測量，從而得到TCap。如果在測量Y+和Y-期間整個傳感器上的電壓梯度 是均一的，那么 TCap = (Y+) + (Y-)，并且同樣 TCap = (X+) + (X-)。系統(tǒng)所需的輸出為d/D，其中D為所關(guān)注維度中的傳感器的長度(就Y而言，為傳 感器高度)，d為距傳感器邊緣的觸摸距離(就Y而言，為傳感器的底部)。按照幾何形狀， 以下關(guān)系式適用Y+ = Vcc* (d/D)(公式 3)Y- = Vcc* (D-d) /D(公式 4)解出公式(3)和(4)，得到如下以Y+和Y-表示的d/D Vcc = Y_*D/ (D-d)(公式 5)Y+ = Y-* [D/ (D-d) ] * (d/D)(公式 6)重新排列這些項得到以下關(guān)系式位置=Y= d/D = Y+/ ((Y+) + (Y-))(公式 7)
此外，因為TCap = (Y+)+ (Y-)(公式 8)可選的位置計算為 位置=Y= d/D = (Y+) / (TCap)(公式 9)重要的是，由于觸摸電容122與觸摸手指的表面積和觸摸者的體型及其他環(huán)境變 量有關(guān)，位置計算產(chǎn)生與觸摸電容122的大小無關(guān)的精確結(jié)果。下列公式示出，只要在測量 Y+和Y-的集或X+和X-的集的過程中電容122基本上保持恒定，便可計算與電容122的大 小無關(guān)的位置。電容122 (C122)上的電荷被轉(zhuǎn)移到積分電容器125 (C125)，C125上的所得電壓與C125/ C122的比率成正比，因此qt = k C122Vt(公式 10)其中Vt為觸摸點處的電壓，q =電容器上的電荷，k為常數(shù)。qi = k C125 Vint(公式 11)其中VTint =對應(yīng)于Vt的積分器輸出。當電荷從手指100%轉(zhuǎn)移到積分器時，qt = qi，因此k Ct Vt = k C125Vlnt(公式 12)C122*Vt = C125Vlnt(公式 13)Vlint = Vt* (C125/C122) = Χ+、X-、Y+ 或 Y-，取決于所用的傳感器驅(qū)動(公式 14)因此，如果位置=d/D= Y+/ ((Y+) + (Y-))。(公式 15)則有位置=Vlnty+*(C122ZC125) / (vIntY+* (C122ZC125) +V IntY-* (C122/C125))(公式 16)以及位置=Y+/((Y+)+(Y-))(公式 17)這樣，公式中消除了 C122，并且測量結(jié)果顯示與觸摸電容的大小無關(guān)。如果在每一個X+與X-對和Y+與Y-對的采樣過程中總觸摸電容122大小保持恒 定，以上位置計算公式將得出精確結(jié)果。然而，當測量X+時的觸摸電容122與測量對應(yīng)的 X-時的觸摸電容大小不同時，會導致X位置發(fā)生明顯偏移。以上討論的電容測量值中的每一個將包括將傳感器所有部件耦合到地的寄生電 容，該電容在任何時候都存在于系統(tǒng)中，而不論是否觸摸傳感器。通過測量傳感器上無觸摸 時所有參數(shù)(X+、X-、Y+、Y_)的基線，可以消除寄生電容的影響。從所有后續(xù)測量值中減去 這些無觸摸電容值，以消除恒定寄生電容的影響。本專利申請中有關(guān)電容測量的討論假設(shè) 已經(jīng)從所有電容測量值中減去基線寄生電容。X+ = (X+新-X+基線)(公式 18)Y+ = (Y+新—Y+基線)(公式 19)測量位置前應(yīng)確定是否存在觸摸，并且如果由于自動增益控制或脈沖寬度調(diào)制而 進行任何調(diào)整(下文將對此進行討論)，則應(yīng)優(yōu)選知道總觸摸電容的大小?？傠娙?TCap)可由測量[(X+) + (X-)]或由測量[(Y+) + (Y-)]算出，或TCap可以通過采用如下所示的相同 信號驅(qū)動所有傳感器互連點而直接測出。因此，表1所示的四步測量序列可以修改為表2 所示的三步測量序列。表2 序列2 根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，通過驅(qū)動傳感器的所有表面驅(qū)動點(如，就圖1的 實例而言為四個角)而不是驅(qū)動整個傳感器上的電壓梯度來測量TCap。該測量的結(jié)果 為總電容(TCap)的直接測量值，對于單層傳感器來說，該值等于[(X+) + (X_)]，也等于 [(Y+)+ (Y-)]。在表3所示實例中，反復測量了 TCap并在每一次測量后通過測試來確定是否存在 觸摸。因此，通過一項測量(TCap)而非兩項測量(如上文所討論的X+和X-或Y+和Y-) 即可確定是否存在觸摸以及觸摸電容的大小。這樣可相對較快地檢測到觸摸。表3 序列3 一旦利用上述方法檢測到觸地(在t3處)，就可交替進行TCap測量與X+和Y+測 量，以利用公式20和21確定觸摸位置。Y = (Y+) / (TCap)(公式 20)
X = (Χ+) / (TCap)(公式 21)在t3處進行初始觸地檢測之后，將X+測量與之前的TCap測量結(jié)合，可以計算t4 處的X位置。在t5處，測量Y+并計算Yt5位置，從而得到第一 X、Y位置。隨后可在t6處 測量TCap 4，然后計算更新的Yt6位置。接著可在t7處測量X+，然后計算更新的Xt7等。在存在低頻噪聲的情況下，和/或觸摸電容大小隨時間變化時，樣品X+、Y+和TCap 之間的時差優(yōu)選地最小化。這可以通過增加第二(和/或第三等)測量電路并在測量電路 之間交替樣品來實現(xiàn)。如上所述，只有當每一個Xt或Yt計算公式中所用輸入?yún)?shù)(TCap、Χ+、χ-、Y+、Y-) 是在相同觸摸電容和相同噪聲電平下測得時，上述位置計算公式才能得出精確結(jié)果。通過 同時測量X+(或Y+)和TCap應(yīng)當能夠理想地實現(xiàn)這個結(jié)果，但作為另外一種選擇，可以通 過在順序進行的參數(shù)測量值之間的內(nèi)插法以數(shù)學方式模擬同時進行的測量過程進行近似計算。例如，檢測到觸摸時，可將序列3 (如上表3所提供的)與內(nèi)插法結(jié)合使用來提高 準確度。在這種情況下，內(nèi)插法公式為Xt4 = (X+) / ((2*TCap3+TCap4) /3)， (公式 22)Yt5 = (Y+) / ((TCap3+2*TCap4) /3)。 (公式 23)凡是準確度比數(shù)據(jù)率更重要的，可以采用替代序列4。序列4= [TCapl ；X+ ； TCap2 ；Y+ ；TCap3 ；X+ ；TCap4 ；Y+]，等，通過采用兩個相鄰的TCap測量將每一個X+或Y+加 括號，使X+或Y+測量及其相關(guān)的TCap測量之間的時滯最小化。對于序列4的實例來說， 可以使用下式計算坐標Xt = (X+) / ((TCapl+TCap2) /2)，則有 (公式 24)Yt = (Y+) / ((TCap2+TCap3) /2)，等(公式 25)這種在TCap值前后進行的線性內(nèi)插法會得到同時對X+測量值起作用的平均 TCap。用于Χ/Υ計算的該TCap內(nèi)插值可消除觸摸電容變化產(chǎn)生的大部分影響以及X或Y 測量過程中某些低頻噪聲產(chǎn)生的影響。這根據(jù)的假設(shè)在于，觸摸電容相對于TCap測量之間 的時間以線性方式變化。系統(tǒng)可在上述測量/計算模式當中選擇，從而得到所有條件下的最佳測量值。例 如，在無觸摸過程中，測量序列[TCap ；TCap ；TCap]可以最低的功率和最快的觸摸量測定速 度檢測觸摸或觸筆接近，如表3所示。在初始觸地轉(zhuǎn)變過程中，序列3 (及公式20和21) 可實現(xiàn)最快的初始位置測量(如，可在t5處計算X和Y)。當?shù)皖l環(huán)境噪聲和變化的電容 (TCap)是因子時，序列3加上時間內(nèi)插(公式22和23)可以在連續(xù)觸摸和/或筆劃移動過 程中實現(xiàn)更高的準確度。當環(huán)境噪聲和變化的TCap比較快的數(shù)據(jù)率更重要時，序列4可在 連續(xù)觸摸過程中實現(xiàn)最佳準確度。
利用多個測量電路，例如圖3的系統(tǒng)160中所示，可進一步減小噪聲和變化的觸摸 電容所產(chǎn)生的影響。系統(tǒng)160在結(jié)構(gòu)和操作方面涉及圖1的系統(tǒng)，并具有明顯的差別。其 中一個差別是圖3的系統(tǒng)160被構(gòu)造為通過被測量的參數(shù)而順序運行。例如，系統(tǒng)160的 測量通道1和2可交替使用，使得在通道1上測量一個TCap脈沖，然后在通道2上測量一 個X+脈沖等。與此結(jié)合，圖3A示出三個TCap脈沖系列與三個X+(或X_)脈沖及所得積分器輸出VlntI和VInt2交錯的情形。這種交錯采樣會重疊TCap和X+信號測量的部分，使其有效地 同時進行。速度低于X+和TCap的采樣速度時，電容122的變化會顯著減小。頻率低于X+ 和TCap的采樣速度的噪聲也會減小。如果采用交錯采樣，時間內(nèi)插(如上所述)就沒那么重要。圖3的系統(tǒng)160也被構(gòu)造為具有可選的測量通道3。可以使用該測量通道3，從而(例如)可在通道1上測量TCap脈沖，可在通道2上測量X+，可在通道3上測量Y+，因此依 次測量TCap、X+和Y+的脈沖。這會導致筆劃快速移動過程中X和Y維度測量偽同時(時 間交錯)進行，并且具有改善的低頻噪聲抗擾度和改善的準確度。圖4中的替代構(gòu)造具有兩類位置測量通道單個觸摸位置測量通道129和用于感 測接觸或靠近表面的觸筆的位置的測量通道179。在本發(fā)明的某些具體實施例中，相同的傳 感器驅(qū)動信號可用于同時測量觸摸和(有線)觸筆位置。在上下文中，圖4示出觸摸和觸 筆位置測量系統(tǒng)170，該系統(tǒng)具有圖1的只觸摸系統(tǒng)110加上用于測量觸筆電壓的模塊179 和用于模數(shù)轉(zhuǎn)換的模塊133。因此，這些用于觸摸位置和觸筆位置的測量通道連接到計算觸 摸位置和觸筆位置的位置計算處理器。當將X+、X_、Y+和Y-信號施加到如本文所述用于檢測觸摸位置的傳感器111時， 觸筆電壓測量系統(tǒng)測量從傳感器111耦合到觸筆168的頂端169的電壓。參照圖4的電路圖，圖5和圖6示出在某些節(jié)點處的觸筆波形定時相對于圖2第1 行所示和圖5第1行再現(xiàn)的傳感器驅(qū)動脈沖。圖6第6行示出以更大的時標重新施加這些 脈沖的情形。圖5的第2行和第3行示出，在觸筆168的頂端169處用高阻抗緩沖放大器 166測量這些傳感器驅(qū)動脈沖，并將這些傳感器驅(qū)動脈沖轉(zhuǎn)移到采樣電路，該采樣電路具有 開關(guān)164、保持電容器165和緩沖放大器161，并具有用于分壓反饋的電阻器162和163。第 7行示出放大器166在與圖6的第6行時標相同時的輸出。圖5的第4行表示在每一個傳 感器驅(qū)動脈沖達到其最大值后開關(guān)(如基于FET的電路)164閉合。圖5的第5行示出采 樣電容器165(模塊179)上的電壓，在被處理和采樣之前，采樣電容器165處的采樣脈沖保 持峰值；圖6的第8行和第9行示出在觸筆模數(shù)轉(zhuǎn)換器133各自的輸入和輸出處進行的處 理。應(yīng)當理解，可用類似于電路126的集成電路來替代電容器165采樣電路。以序列1(表1)或序列2(表2)的狀態(tài)中的每一種驅(qū)動傳感器111時，按照這種 方式測量在觸筆頂端處的電壓。然后可以由以下公式計算觸筆頂端的位置Xs = (SX+) / ((SX+) + (SX-))，(觸筆公式 A)Ys = (SY+) / ((SY+) + (SY-))。(觸筆公式 B)這些公式的推導遵循與觸摸電容相同的邏輯。雖然觸筆測量機理包括緩沖放大器 156和采樣電路154、151、155而不是積分器，但在觸筆頂端位置處檢測到的電壓的測量類 似于觸摸位置處電容122上的電荷的測量。在最小寄生電容接地的情況下，優(yōu)選觸筆168 和放大器166的輸入阻抗較高。例如，雖然最低的可能電容是優(yōu)選的，特別是凡是從傳感器 到觸筆頂端的電容較小的，但10ΜΩ的電阻值和Ipf的電容值是合格的。或者，可以利用三樣品序列測量實現(xiàn)觸筆感測，其中傳感器由表2或表3所示的信 號驅(qū)動，并且進行對應(yīng)于觸摸測量X+、Y+和TCap的觸筆測量SX+、SY+、SCap。然后可使用 與計算觸摸位置所用的相同公式計算觸筆位置。如同圖3那樣，作為交錯構(gòu)造的替代形式，可將通過通道中的每一個測得的參數(shù)在交替測量循環(huán)上交換，并且可將結(jié)果平均化以消除測量通道匹配的益處。參照表4示出此替代方法。在第一測量(Μ#1)期間，通過通道1測量TCap，通過通道2測量X+，通過通道3測量Y+，從而計算X、Y的位置1。在下一測量(M#2)期間，通過通 道1測量Y+，通過通道2測量TCap，通過通道3測量X+，從而計算X、Y的位置2。在下一測 量(Μ#3)期間，通過通道1測量Υ+，通過通道2測量TCap，通過通道3測量X+，從而計算X、 Y的位置3。然后可將位置1、2和3平均在一起以得到不受通道1、2和3當中的差異影響 的位置，可將觸摸期間所有序列測量三重(或多重)平均化以消除通道失配的影響。還可 使用初始觸地位置Pl和P2，前提條件是通道1、2和3當中的任何差異均具有合理的大小， 例如匹配度在5%以內(nèi)。表4奪替并平均化圖3系統(tǒng)中的誦i首 圖8為包括混合傳感器805和梯度驅(qū)動電子器件的觸摸位置裝置800的示意圖， 該系統(tǒng)僅在一個方向(如X)產(chǎn)生梯度。使用兩個電荷測量通道，通過計算通道1測得的電 荷與通道2測得的電荷的比率來確定Y維度。如共同待審的專利申請11/612，799中所述，混合傳感器805具有兩組楔形電極。 頂部電極組連接到沿著電阻桿880分布的點上，電阻桿在UL點與UR點之間具有1ΚΩ至 200ΚΩ的電阻。底部電極組連接到沿著電阻桿882分布的點上，電阻桿882在LL點與LR 點之間具有等于桿880的電阻。如表5所示，三態(tài)驅(qū)動器812和815在隔離、高輸出或低輸 出模式下同步操作。驅(qū)動器813和814也同步操作以在整個電阻桿880和882上水平產(chǎn)生 梯度。操作類似于此前討論的方法，借此將電壓施加到傳感器805的角上，然后將電壓施加 電路與傳感器805同時電隔離，并且測量保留在傳感器805上的電荷。在混合情況下，兩種 不同的電荷保留在傳感器805上，因為上部電極和桿880與下部電極和桿882電隔離。在 此實例中，可以使用兩個電荷測量電路829和849，通過在驅(qū)動器812至815被隔離后立即 關(guān)閉開關(guān)824和844來測量兩個電荷電平。示例性序列示于下表5中，其中運行了 TCap和序列，并且通道1和2對沉積在傳 感器805頂部電極和底部電極上的電荷進行積分。通過積分器829和849測得的總電荷分別為QB和QT，電荷(自非觸摸狀態(tài))的總變化分別為AQB和AQT。積分可以包括傳感器 805的一個或多個充電-放電循環(huán)，可以按固定次數(shù)的充電_放電循環(huán)進行積分，或可以在 可變積分時間下以固定的Vlnt范圍進行積分。在無觸摸期間，建立電荷QT和QB的基準電 平。在TCap或X+測量循環(huán)期間，Δ QT或AQB自基準電平的充分變化說明發(fā)生了觸摸。在 觸摸狀態(tài)期間，運行了 TCap循環(huán)和/或X+循環(huán)，測量AQT和Δ QB，可使用以下公式計算X 和Y:TCap= Δ QT+Δ QB(公式 26)X =( Δ QB+Δ QT)/TCap(公式 27)Y = Δ QT/ Δ QB(公式 28)表5 序列5 序列5同時得到X和Y測量，這降低了由于環(huán)境噪聲引起的誤差。因此，已經(jīng)依據(jù)有源梯度對上述實施例進行了討論，其中電極的所有角(或兩端) 被已知電壓驅(qū)動以在整個傳感器上產(chǎn)生梯度。還可通過無源方法在整個傳感器上產(chǎn)生梯 度。參照共同待審的專利申請11/612，799的傳感器500 (圖5)描述了一種無源方法。對 另一個實例而言，可以用AC電壓驅(qū)動各向同性的4-線電阻性傳感器的兩個相鄰角，并且可 以將相對的兩個角與任何電壓源分離，使得它們“漂浮”。在這種情況下，由于整個傳感器上 的串聯(lián)阻抗以及整個傳感器表面上分布的接地寄生電容，以及觸摸工具的電容和驅(qū)動電壓 的頻率，未驅(qū)動角上的電壓(以及因此在整個傳感器上的梯度，如果有的話)將主要取決于 電壓衰減。如果與傳感器相關(guān)的各種阻抗和驅(qū)動信號特征在所需范圍內(nèi)，那么可以在整個傳感器上產(chǎn)生適用于觸摸位置的梯度。無源梯度系統(tǒng)的優(yōu)勢在于它們可以需要較少和/或 較低成本的電路以及較低成本的傳感器。作為有無源梯度系統(tǒng)的實例，可將圖1的系統(tǒng)110根據(jù)本發(fā)明進行修改。系統(tǒng)110 可用于通過同時激發(fā)僅兩個相鄰三態(tài)驅(qū)動器來產(chǎn)生無源梯度。例如，可以通過用Vcc輸出 激發(fā)驅(qū)動器113和114來產(chǎn)生左右梯度，而驅(qū)動器112和115處于高阻態(tài)。將驅(qū)動器113 和114保持在“開啟”狀態(tài)下足夠長的時間以升高傳感器111對近Vcc的右邊緣，而由于整 個傳感器上R-C上升延時，左邊緣保持在明顯較低的電平處。在限時脈沖施加到UL和LL 上后，驅(qū)動器113和114被隔離，然后開關(guān)124關(guān)閉，傳感器110上的電荷流入積分電容器 125中。重復該過程直至電容器125具有足以將Vlnt提高到可測量電平的電荷。該無源梯 度測量方法類似于此前參考系統(tǒng)110描述的有源梯度測量方法，不同的是僅在兩個驅(qū)動器 被同時激活和其他兩個驅(qū)動器處于關(guān)閉狀態(tài)(即電隔離)的情況下使用(下表6的)序列 6，選擇驅(qū)動器的“開啟”時間使其與傳感器110的R-C上升延時相匹配。表6 序列6 用于無源梯度系統(tǒng)中時，傳感器111優(yōu)選地具有介于300ΚΩ至30ΚΩ/平方的表 面電阻率，并且具有均勻分布在其整個表面上的寄生電容?？蓞⒖紙D7實施無源梯度模式，該無源梯度模式基于具有本領(lǐng)域已知的電容測量 信號驅(qū)動電路712-715 (例如在3Μ的EXII或SMT3電容觸摸控制器中的電路)的控制器 710。這些電路通常同時向四個角UL、UR、LR和LL施加AC電壓信號，并且測量在每一個角 處流入傳感器111中的電流。因此直接測量四個等效傳感器角電容CuPCuioCu^nCM假設(shè) 所施加的信號頻率足以在傳感器111的整個表面上產(chǎn)生(無源)梯度，那么C1^ CUE, Cui和 C^中的每一個具有(大致相等的)寄生電容128的部分，并且也具有觸摸電容122的位置 依賴性部分。可添加開關(guān)S1-S4來修改已知的信號驅(qū)動電路712-715以進行梯度測量，在測量 期間這些開關(guān)將非活動信號驅(qū)動電路與傳感器111隔離。初始假設(shè)電路712-715中的至少 一個(或兩個相鄰)成為有源電路并且通過關(guān)閉正確的開關(guān)S1-S4將有源電路連接到傳感 器111。其他電路為無源電路，并且通過打開的開關(guān)將它們與傳感器111斷開。在上下文 中，驅(qū)動電路中的單個為有源電路，并且測量電路經(jīng)過電容測量序列。通過傳感器測量通道 712測量電容(如CJ。然后依次激活傳感器測量通道713-715中其他三個信號驅(qū)動電路 中的每一個并測量電容(如Cmo (^和。)。觸摸傳感器表面將改變四個測得的電容，可以 使用這些電容中Δ Cul, Δ Cue, Δ Cle和Δ Cll的相對變化計算觸摸位置?？梢允褂霉?1和22來確定粗略位置，然后使用已知的校正方法進行標定以使Xt、Yt匹配顯示器上的位置。 也可使用已知方法將基于之前校正數(shù)據(jù)的誤差修正應(yīng)用于測量系統(tǒng)中來修正非線性特性。Xt = (- Δ Cul- Δ Cll+ Δ Cue+ Δ CLE) / ( Δ Cul+ Δ Cue+ Δ Cle+ Δ Cll) (公式 29)
Yt = (_ Δ Cul+ Δ Cll- Δ Cue+ Δ Cle) / ( Δ Cul+ Δ Cue+ Δ Cle+ Δ Cll) (公式 30)無源梯度取決于傳感器表面的參數(shù)，包括寄生電容大小和分布、表面電阻、觸摸電 容以及工作頻率。觸摸的靈敏度(由于觸摸而產(chǎn)生的增量電容的位置)取決于整個傳感器 表面上存在的梯度。形成有源梯度的衰減在很大程度上是由傳感器薄層電阻(R)與寄生電 容(C)之間的R-C衰減造成的。所施加信號的衰減使得由四個測量電路對觸摸電容進行不 同的測量，并且需要測量差值來計算觸摸。例如，如果傳感器表面為從UL至LR為具有大 致0. 0歐姆的銅片，那么當UL被其對應(yīng)的信號驅(qū)動電路驅(qū)動時UL與LR之間將不會產(chǎn)生梯 度。因此，用直接連接到LR的信號驅(qū)動電路測得因LR附近的觸摸而產(chǎn)生的IOpf電容變化 為10pf，并且用連接到傳感器表面相對角的相同信號驅(qū)動電路測得的值也為10pf。存在 的觸摸是可測量的，但如果測量值沒有差異則不能計算觸摸位置。參見公式29和30，如果 ACul= ACue= ACle= Δ(^ = 0，則結(jié)果無效。在光譜的相對端，如果傳感器的薄層電阻 為100Κ Ω /平方、寄生電容為10，OOOpf，并且均勻分布在整個傳感器表面上，那么由信號驅(qū) 動電路在角UL上產(chǎn)生的典型200ΚΗζ信號將在整個傳感器表面上的1/4距離內(nèi)衰減至接近 0。因此，由于過度衰減，接近傳感器表面中間的觸摸將在所有四個測量電路處顯示可忽略 不計的差異。然而，如果測量頻率自200ΚΗζ下降的話，可發(fā)現(xiàn)將在上述整個100Κ Ω /平方 的傳感器表面上提供最佳梯度的頻率。最佳的無源衰減導致在整個傳感器的所有區(qū)域上產(chǎn) 生最大的梯度差值。對于某些應(yīng)用而言，優(yōu)選梯度也為線性梯度。圖9示出信號強度隨沿著圖1的傳感器111的UR至LL的直對角線的距離的變化。 曲線901、902、903和904代表在測量X+或Y+脈沖期間在UR處測量的信號強度隨沿著UR 至對角LL的距離的變化。曲線904為理想情況，因為其為線性并且最大限度地變化，但這 是難于實現(xiàn)的。曲線902不是線性的，但其在傳感器長度上最大限度地變化，從而得到良好 的測量分辨率(信號隨距離增加變化)。對傳感器111的阻抗級而言，如果測量頻率過低， 則曲線901代表可在UR處測得的不太理想的信號。低頻率在整個傳感器上導致較小的R-C 衰減。信號903也是不理想的。對于傳感器阻抗而言，如果控制器的工作頻率過高，則可在 UR處進行測量，從而導致在UR附近的傳感器的一小部分上衰減過多，并且在傳感器111的 剩余(中間和左下)部分上形成低分辨率。一些傳感器阻抗參數(shù)隨傳感器設(shè)計及隨其環(huán)境而有差別。例如，將傳感器放置在 接地底座附近或?qū)⒔饘贀醢宸胖迷趥鞲衅髦苓叺纳戏綄⒏淖儌鞲衅鞯膶Φ仉娙荨Ｈ绻麄鞲?器與其驅(qū)動信號匹配，則無源衰減達到足夠水平，觸摸性能可足夠，并且可能僅需要已知的 校正方法。如果傳感器和信號不匹配，可調(diào)節(jié)一個或多個參數(shù)(例如施加信號的頻率)以 實現(xiàn)所需的衰減曲線。本發(fā)明的另一個重要方面涉及用于特定傳感器類型或傳感器類型以及特定傳感 器安裝配置的施加信號周期的調(diào)節(jié)方法?？砂慈缦滤鐾瓿蛇@些方法在調(diào)節(jié)過程中，在使用之前，1.用具有第一預(yù)選擇周期的施加信號以序列1 (表1)操作控制器，2.測量傳感器驅(qū)動點(通常為UL角、UR角、LL角、LR角或線性觸摸傳感器[滑塊]的兩端)處的信號強度(Vlnt)，同時在所選位置(如每一個角向內(nèi)10% )處順序觸摸 傳感器。3.計算各種觸摸點當中的信號強度比率(信號強度比率通常在傳感器相對邊緣 或相對角附近的觸摸點對之間)。4.用具有第二預(yù)選擇周期的施加電壓操作控制器，并且重復步驟2和步驟3。5.根據(jù)需要重復步驟4以調(diào)節(jié)施加信號的周期，使得信號強度比率足夠大以得到 所需分辨率。例如，UR角附近的觸摸可優(yōu)選地得到全量程的90%的X+測量，以及全量程信 號的 10%的X-測量。術(shù)語“周期”包括施加信號的基本頻率和諧波頻率的周期。周期的調(diào)節(jié)可以包括 (例如)1.調(diào)節(jié)脈沖或正弦波的周期，
2.調(diào)節(jié)脈沖的工作循環(huán)和/或持續(xù)時間，3.調(diào)節(jié)脈沖的上升斜率和下降斜率，4.調(diào)節(jié)張馳振蕩電路的電阻，5.調(diào)節(jié)供給張馳振蕩電路的電流。除調(diào)節(jié)周期之外，還可以使用已知方法調(diào)節(jié)參數(shù)(例如源阻抗和/或自動增益控 制(AGC))來得到最佳測量范圍內(nèi)的信號。圖10示出相當于前述系統(tǒng)800的系統(tǒng)910，不同的是圖10包括額外的三態(tài)驅(qū)動器 816和817，并且三態(tài)柵極926驅(qū)動傳感器915上有六個點而不是四個點。傳感器915分為 兩個區(qū)段，包括左半段和右半段。這是通過分別加入自812和815至UM和LM的兩個額外 的連接來完成的?？蓛H在左半段上或僅在右半段上(水平地)產(chǎn)生局部梯度，或可在整個 表面上產(chǎn)生梯度。局部梯度通過將梯度用于表面的一小部分而提高了系統(tǒng)的有效分辨率。 兩個區(qū)段示于系統(tǒng)910中，但也可將傳感器分為兩個以上的區(qū)段。需要兩個測量通道以使用表7所示的驅(qū)動器狀態(tài)來測量兩區(qū)段的傳感器915。在另一個實施例中，用電阻器將UR和LR (和/或UL和LL)連接起來，使梯度垂直 和水平交替，使得只使用一個測量電路。表7 序列7 在又一個額外的實施例中，用于輸入數(shù)據(jù)的有效位置受系統(tǒng)執(zhí)行的軟件應(yīng)用程序 限制，對此類位置的認識被用于確定傳感器表面上的有效觸摸點。例如，可在電路較少和/或信號處理較少的情況下，通過了解和/或控制有效位置來更快、更準確地確定有效觸摸 位置。假設(shè)例如系統(tǒng)執(zhí)行的軟件應(yīng)用程序需要用戶輸入可選擇的數(shù)字字母混合符號形式 的URL，該符號可通過傳感器表面下方所顯示的鍵獲得。由于這些位置處的傳感器表面參 數(shù)(為電阻的函數(shù))是已知的，因此觸摸位置系統(tǒng)可消除無效觸摸或虛假觸摸(由噪聲形 成)，如，在當前觸摸不敏感的區(qū)域中，以及屏幕上同時發(fā)生的觸摸之間的判優(yōu)。在一些觸摸 系統(tǒng)中，可通過僅掃描有效觸摸的一部分觸摸屏來改善觸摸坐標的數(shù)據(jù)速率和/或觸摸檢 測的信噪比。例如，在圖10所示的布置方式中，當已知有效觸摸區(qū)域僅在右半段中時，僅測 量圖10的傳感器915的一半。另外，凡是整個屏幕區(qū)域永不可觸摸的，則需要較少的驅(qū)動 電路。在電池消耗為顯著問題的一些觸摸位置系統(tǒng)中，如果為軟件應(yīng)用程序激活的驅(qū)動電 路和/或測量通道較少，則會限制有效觸摸。
所提供的上述各種實施例僅出于舉例說明的目的，不應(yīng)認為是對本發(fā)明的限制。 基于上述討論和舉例說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于認識到，可對本發(fā)明進行各種修改和 更改，而不用嚴格遵守本文所示和所述的示例性實施例和應(yīng)用。例如，對于上述那些具有 基于可操作放大器的積分器和連接到其求和接點的開關(guān)的系統(tǒng)而言，可使用其他電容測量 電路；此類測量電路包括以下中的一種或多種接地的積分電容器、Cypress CapSense 電 路(參見如“Mobile Cap touch electronics technologies. PPT”)、共同待審的專利申請 11/612，790中所述的電路、3M公司的SMT3或EXII產(chǎn)品、或具有加入以隔離每一個通道(如 圖7所示)的串聯(lián)開關(guān)的已知比率的電容控制器、美國專利No. 6，466，036 (Quantum)中所 述的電路和其中每次只有一個通道激活的電容頻率轉(zhuǎn)換器(例如美國專利No. 4，954，823 中所述)。以上提及的每一個專利文件均以引用方式完全并入本文。提供了關(guān)于二維表面上的測量位置的實例。明顯的是，電路和方法也可應(yīng)用于測 量滾輪或一維“滑塊”上的位置。實例電路為簡化電路，并且并非旨在限制替代的具體實施。例如，可以使用微控制 器控制的PlO端口執(zhí)行邏輯130控制的三態(tài)電路116。測量放大器120為對地參考，但在一 些電路中可以優(yōu)選替代參考，例如Vcc或Vcc/2參考?；蛘撸梢灾芷谛缘馗淖儨y量基準電 壓和驅(qū)動電壓，以在測量正向脈沖和負向脈沖之間交替。該技術(shù)可降低低頻噪聲的影響，如 共同待審的專利申請11/612790中所述。另外應(yīng)當理解，雖然本發(fā)明的具體特征在一些附圖中示出，而未在其他附圖中示 出，但這僅出于方便的目的，因為每一種特征均可與其他特征中的一種或多種結(jié)合，如本文 教導內(nèi)容所闡述的那樣。此類修改和變化并不偏離本發(fā)明的真實精神和范圍，其在以下權(quán) 利要求書中所提及。
權(quán)利要求
一種用于確定設(shè)備的感測表面上的觸摸工具的位置的設(shè)備，包括信號發(fā)生電路，其在接合所述設(shè)備的感測表面上區(qū)域的觸摸工具上產(chǎn)生取決于位置的電荷；和信號處理電路，其響應(yīng)取決于位置的電荷以在所述設(shè)備的感測表面上定位所述區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括開關(guān)電路以隔離所述電荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括開關(guān)電路以隔離所述電荷，并且其中響應(yīng)電壓 梯度產(chǎn)生取決于位置的電荷，所述電壓梯度對應(yīng)于所述設(shè)備的感測表面上的坐標。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述信號發(fā)生電路包括多個開關(guān)驅(qū)動器以產(chǎn)生取 決于位置的電荷，所述多個開關(guān)驅(qū)動器中的每一個均可切換到高阻態(tài)以隔離所述電荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述信號處理電路使用至少一個積分器測量所述 電荷，所述積分器被切換以隔離測量之間的所述電荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述信號處理電路使用至少一個積分器測量所述 電荷，所述積分器被切換以隔離測量之間的所述電荷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述信號處理電路使用積分器測量所述電荷，所 述積分器被切換以隔離所述電荷，同時在觸摸工具上產(chǎn)生取決于位置的電荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括處理器，所述處理器被編程以執(zhí)行應(yīng)用程序，所 述應(yīng)用程序提供預(yù)定減少的表面部分以用于接合所述設(shè)備的感測表面上的區(qū)域，其中所述 信號處理電路適于確定所述設(shè)備的感測表面上的所述區(qū)域的位置，所述區(qū)域的位置為測得 的取決于位置的電荷和預(yù)定減少的表面部分的函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述信號發(fā)生電路由少于四個的開關(guān)電路構(gòu)成， 所述少于四個的開關(guān)電路用于將電荷耦合到所述表面上。
10.一種用于確定設(shè)備的感測表面上的觸摸工具的位置的設(shè)備，包括信號驅(qū)動電路，其連接到所述設(shè)備的所述表面，以在所述表面上生成信號，以用于在所 述觸摸工具上產(chǎn)生取決于位置的電荷；和電荷測量電路，其連接到所述設(shè)備的所述表面，以測量取決于位置的電荷，以用于顯示 所述感測表面上的坐標，所述坐標用于建立所述觸摸工具的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中在建立所述觸摸工具的位置之前，使用時間內(nèi) 插法執(zhí)行非同時測量并進行修改。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述電荷測量電路為電路的一部分，所述電路 的一部分適于進行非同時測量以用于計算所述觸摸工具的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述電荷測量電路為電路的一部分，所述電路 的一部分適于進行非同時測量以用于計算所述觸摸工具的位置，并且其中在建立所述觸摸 工具的位置之前，使用時間內(nèi)插法修改所述非同時測量以用于提高位置準確度。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述電荷測量電路為電路的一部分，所述電路 的一部分適于進行至少兩個測量通道的測量以用于計算所述觸摸工具的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述測量通道的測量為時間交替的以提高位置 準確度。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述電荷測量電路為電路的一部分，所述電路 的一部分適于進行至少兩個測量通道的測量以用于計算所述觸摸工具的位置，并且其中多次測量中的每一次的持續(xù)時間隨序列中測量總數(shù)相反地變化，因此總測量時間隨序列中所 述測量次數(shù)的改變而保持恒定。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述電荷測量電路為電路的一部分，所述電路 的一部分適于進行至少兩個測量通道的測量以用于計算所述觸摸工具的位置，并且其中多 次測量中的每一次的所述持續(xù)時間隨序列中測量總數(shù)相反地變化，從而所述總測量時間隨 序列中所述測量次數(shù)的改變而保持恒定。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述電荷測量電路為電路的一部分，所述電路 的一部分適于進行至少兩個測量通道的測量以用于計算所述觸摸工具的位置，并且其中所 述多個測量通道中的每一個測量不同的參數(shù)，并且由每一個通道測得的所述參數(shù)周期性變 化。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述電荷測量電路為電路的一部分，所述電路 的一部分適于進行至少兩個測量通道的測量以用于計算所述觸摸工具的位置，并且其中所 述多個測量通道中的每一個測量不同的參數(shù)，并且將不同通道的參數(shù)測量平均在一起。
20.一種用于確定設(shè)備的感測表面上的觸摸工具的位置的方法，包括以下步驟 在所述設(shè)備的表面上產(chǎn)生信號，以在所述觸摸工具上產(chǎn)生取決于位置的電荷；以及 測量取決于位置的電荷，以指示所述感測表面上的坐標，以用于建立所述觸摸工具的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過使用取決于位置的電荷確定設(shè)備(例如觸摸敏感設(shè)備)的表面上的觸摸位置的系統(tǒng)和方法。在這種方法中，在設(shè)備的感測表面上確定觸摸工具的位置。該方法包括在設(shè)備的表面上產(chǎn)生信號以在觸摸工具上產(chǎn)生取決于位置的電荷；以及測量取決于位置的電荷，以指示感測表面上的坐標，以用于建立觸摸工具的位置。
文檔編號G06F3/041GK101868777SQ200880117174
公開日2010年10月20日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者伯納德·O·吉安 申請人:3M創(chuàng)新有限公司