專(zhuān)利名稱(chēng)：：接觸式傳感器、接觸式傳感器系統(tǒng)和檢測(cè)接觸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及接觸式傳感器，尤其是具有窄的功能邊界和增加的接觸敏感區(qū)域的聲音接觸式傳感器以及聲音觸摸屏。本發(fā)明的引言聲音接觸式傳感器具有接觸敏感區(qū)，在其上接觸的存在和位置是通過(guò)對(duì)接觸式傳感器襯底上的聲波傳輸接觸的影響而感知的。聲音接觸式傳感器可以使用瑞利波(Rayleighwave)(包括準(zhǔn)瑞利波)、拉姆(Lamb)波或切變波，或不同類(lèi)型聲波的組合。附圖1示出傳統(tǒng)的聲音接觸式傳感器(聲音觸摸屏1)的操作。所述觸摸屏1具有接觸敏感區(qū)2，在其中確定接觸的二維坐標(biāo)。例如，接觸敏感區(qū)2可以包括通過(guò)虛線框16界定的區(qū)域，其表示聚光圈(bezel)10的內(nèi)部邊界。第一傳播換能器3a位于接觸敏感區(qū)2之外并且聲學(xué)地耦合到觸摸屏1的表面。換能器3a發(fā)送以聲波Ila形式的聲信號(hào)，其平行于觸摸屏1的頂部邊緣并且一般位于觸摸屏1的平面內(nèi)行進(jìn)。和聲波Ila傳輸路徑對(duì)準(zhǔn)的是部分聲學(xué)反射的元件4的第一線性陣列13a，其中的每個(gè)元件部分地傳輸聲信號(hào)并且部分反射它們(大約90°的角度)，創(chuàng)建橫過(guò)接觸敏感區(qū)2垂直行進(jìn)的若干聲波(例如5a，5b和5c)。借助增加到第一發(fā)射器3a的距離，反射元件4的間距是可變的以補(bǔ)償聲信號(hào)的衰減。同時(shí)公知的是即使反射元件4是均勻間隔的，信號(hào)均衡可以通過(guò)變化反射元件4的反射強(qiáng)度獲得。聲波5a、恥和5c在達(dá)到觸摸屏1的下邊緣時(shí)由部分聲學(xué)反射元件4的第二線性陣列Hb再次反射大約90°的角度(參見(jiàn)箭頭lib)朝向第一接收換能器6a的方向。在接收換能器6a，所述波被檢測(cè)并且轉(zhuǎn)換為電信號(hào)用于數(shù)據(jù)處理。同樣配置的反射元件沿著觸摸屏1的左和右邊緣定位。第二傳播換能器北沿著左邊緣產(chǎn)生聲波12a，而部分聲學(xué)反射元件4的第三線性陣列13c創(chuàng)建橫過(guò)接觸敏感區(qū)2水平行進(jìn)的若干聲波(例如7a、7b和7c)。聲波7a、7b和7c沿著12b由部分聲學(xué)反射元件4的第四線性陣列13d重定向朝向接收換能器6b的方向，在那里它們被檢測(cè)并且轉(zhuǎn)換為電信號(hào)用于數(shù)據(jù)處理。如果接觸敏感區(qū)2在位置8由諸如手指或觸針的對(duì)象接觸，那么聲波恥和7a的一部分能量為接觸對(duì)象所吸收。產(chǎn)生的衰減由接收換能器6a和6b檢測(cè)為聲信號(hào)中的擾動(dòng)(perturbation)。借助于微處理器(未示出)數(shù)據(jù)的時(shí)間延遲分析允許確定接觸位置8的坐標(biāo)。附圖1的設(shè)備還可以起僅僅具有兩個(gè)換能器的觸摸屏的作用，其使用發(fā)射/接收換能器方案。在附圖1中由虛線表示的外殼9可以是與觸摸屏1有關(guān)。外殼可以由任何合適的材料組成，例如模制的聚合物或金屬片。外殼9包括聚光圈(bezelMO，其由附圖1中的虛線16和虛線17表示，所述虛線16表示聚光圈10的內(nèi)部邊界，而虛線17表示聚光圈10的外部邊界。內(nèi)部虛線16顯示了外殼9覆蓋觸摸屏1的外圍，隱藏發(fā)射和接收換能器、反射元件及其它部件，但是暴露出接觸敏感區(qū)2。這種配置可以防止隱藏的部件遭到污染和/或損害，提供了美觀的外觀并且為定義了用戶(hù)的接觸敏感區(qū)。觸摸屏可以包括覆蓋在顯示器面板上的單獨(dú)的面板。所述面板一般由玻璃構(gòu)成，但是可以使用任何其它合適的襯底。顯示板可以是陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(IXD)、等離子體、電致發(fā)光、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器或任何其它類(lèi)型的顯示器。如附圖1所示，接觸敏感區(qū)2由邊界區(qū)域15包圍，其中設(shè)置有反射元件4和發(fā)射和接收換能器3a、3b、6a和6b。邊界區(qū)域15寬度的減小增加了接觸敏感區(qū)2。對(duì)于使用諸如觸摸屏透明的接觸式傳感器的接觸式傳感器應(yīng)用，邊界的寬度尤其是重要的。具有窄的邊界區(qū)域15的接觸式傳感器可以集成到在顯示圖象周?chē)旧砭哂姓倪吔绲娘@示監(jiān)視器中。這種特點(diǎn)為一般市場(chǎng)趨勢(shì)所需要，所述趨勢(shì)為諸如監(jiān)視器的設(shè)備朝著圓滑并且更加機(jī)械緊湊的方向設(shè)計(jì)。具有窄的邊界區(qū)域15的接觸式傳感器此外更加容易地密封并且是更輕的，還可以具有加大的傳感器區(qū)域。在觸摸屏技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中，(例如聲音、電容、電阻和紅外線的)聲音觸摸屏傾向于具有更寬的邊界。通過(guò)使用波導(dǎo)以在邊界區(qū)域集中聲波來(lái)減小觸摸屏邊界區(qū)域是可能的，如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6，636，201所公開(kāi)的，這里將其公開(kāi)的內(nèi)容一并引用至此。然而，可以期望得到不需要在接觸式傳感器襯底的接觸表面上提供波導(dǎo)的替代辦法。因?yàn)樯鲜鲈?，具有能夠容納很窄的邊界區(qū)域新的聲音接觸式傳感器設(shè)計(jì)是合乎需要的。發(fā)明概要在一個(gè)實(shí)施例中，接觸式傳感器包括襯底。所述襯底能夠傳播聲波并且包括具有接觸靈敏區(qū)的第一表面。第一側(cè)壁沿著第一邊緣和第一表面相交。第一邊緣配置為沿著第一邊緣傳播第一聲波，并且第一表面配置為橫過(guò)接觸靈敏區(qū)傳播第二聲波。波轉(zhuǎn)換器將第一聲波轉(zhuǎn)換為第二聲波，并且第二聲波以第一聲波為基礎(chǔ)。任選的，波換能器可以是相干地散射并且模式變換第一聲波為第二聲波的反射陣列。在另一個(gè)實(shí)施例中，接觸式傳感器系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生一維第一聲波的發(fā)射器。接觸式傳感器包括能夠傳播聲波的襯底。所述襯底包括具有接觸靈敏區(qū)的第一表面。第一和第二側(cè)壁沿著第一和第二邊緣和第一表面相交。第一邊緣配置為傳播第一聲波，并且第一表面配置為橫過(guò)接觸靈敏區(qū)傳播第二聲波。第一轉(zhuǎn)換器提供在襯底上用于將第一聲波轉(zhuǎn)換為第二聲波。檢測(cè)器提供在所述襯底上用于檢測(cè)橫越接觸靈敏區(qū)的至少一部分以后的第二聲波。第二聲波的這種檢測(cè)可以是直接或間接的。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于檢測(cè)能夠傳播聲波的襯底的接觸靈敏區(qū)上接觸的方法。襯底包括具有接觸靈敏區(qū)的第一表面。襯底的第一和第二側(cè)壁沿著第一和第二邊緣和第一表面相交。所述方法包括沿著第一側(cè)壁傳輸一維第一聲波。第一聲波轉(zhuǎn)化為第二聲波。第二聲波沿著第一表面被引導(dǎo)通過(guò)接觸靈敏區(qū)。第二聲波最接近所述襯底在第二側(cè)壁被檢測(cè)。第二聲波的這種檢測(cè)可以是直接或間接的。在另一個(gè)實(shí)施例中，接觸式傳感器包括能夠傳播聲波的襯底。所述襯底包括具有接觸靈敏區(qū)的第一表面和沿著第一邊緣和第一表面相交的第一側(cè)壁。第一邊緣配置為沿著第一邊緣傳播第一聲波，并且第一表面配置為橫過(guò)接觸靈敏區(qū)傳播第二聲波。第二聲波以第一聲波為基礎(chǔ)。接觸式傳感器更進(jìn)一步的包括具有形成在所述襯底上的反射元件用于第一和第二聲波之間波型轉(zhuǎn)換的反射陣列。第一邊緣可以形成彎曲區(qū)域。接觸靈敏區(qū)具有是平、彎曲和半球中的一個(gè)的表面。襯底可以進(jìn)一步包括沿著四個(gè)邊緣和第一表面相交的四個(gè)側(cè)壁，并且和相鄰側(cè)壁形角。換能器裝配在每個(gè)角上用于產(chǎn)生或接收聲波，而反射陣列最接近四個(gè)邊緣中的每一個(gè)安裝。至少兩個(gè)換能器可以裝配到襯底并且用于產(chǎn)生或接收聲波。接觸靈敏區(qū)接收具有識(shí)別接觸事件位置的兩個(gè)坐標(biāo)的接觸事件。第一和第二換能器可以裝配到襯底以產(chǎn)生并且接收聲波用于分別檢測(cè)接觸靈敏區(qū)上接觸事件的第一和第二坐標(biāo)。任選的，至少兩個(gè)換能器可以裝配到襯底，其中至少一個(gè)換能器用于產(chǎn)生和接收聲波以檢測(cè)接觸事件的坐標(biāo)。換能器裝配到襯底用于產(chǎn)生和接收整個(gè)或一部分接觸靈敏區(qū)之一上的聲波。在另一個(gè)實(shí)施例中，基本上無(wú)缺陷地形成的第二側(cè)壁沿著第二邊緣和第一表面相交。第二邊緣在第二側(cè)壁和第一表面之間形成大約90°的角度，并且第二邊緣反射在橫越接觸靈敏區(qū)至少一部分以后的第二聲波。替代地，一個(gè)或多個(gè)反射條最接近第二邊緣形成并且互相間隔第二聲波二分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍。在橫越接觸靈敏區(qū)至少一部分以后反射條和第二邊緣反射第二聲波。在另一個(gè)實(shí)施例中，接觸式傳感器包括能夠傳播聲波的襯底。所述襯底包括具有接觸靈敏區(qū)的第一表面和沿著第一邊緣和第一表面相交的第一側(cè)壁。第一邊緣配置為沿著第一邊緣傳播第一聲波，并且第一表面配置為傳播第二聲波橫過(guò)接觸靈敏區(qū)。第二聲波以第一聲波為基礎(chǔ)。反射陣列包括最接近第一邊緣形成在所述襯底上用于第一和第二聲波間波型轉(zhuǎn)換的部分反射元件。部分反射元件可以由向襯底添加材料以形成凸出部或從襯底中除去材料以形成凹槽來(lái)形成。替代地，部分反射元件的第一部分可以由向襯底添加材料來(lái)形成而第二部分可以通過(guò)從襯底中除去材料來(lái)形成。部分反射元件相對(duì)于彼此有規(guī)則間隔地形成，并且可以沿著第一側(cè)壁和第一表面中的至少一個(gè)延伸。另外，部分反射元件距第一邊緣的長(zhǎng)度小于第一聲波的波長(zhǎng)。第一組規(guī)則間隔的部分反射元件相對(duì)于第一聲波一個(gè)波長(zhǎng)的周期(period)具有相當(dāng)強(qiáng)的(strong)傅里葉分量以及同時(shí)相對(duì)于第一聲波二分之一波長(zhǎng)的周期(period)具有最小傅里葉分量。替代地，反射陣列可以由第一和第二組規(guī)則間隔的部分反射元件形成，其中第二組相對(duì)于第一組移位第一聲波的四分之一波長(zhǎng)，并且第一和第二組互相重疊。部分反射元件可以形成為沿著第一邊緣具有大約第一聲波二分之一波長(zhǎng)的寬度。在另一個(gè)實(shí)施例中，接觸式傳感器包括能夠傳播聲波的襯底。所述襯底包括具有接觸靈敏區(qū)的第一表面和沿著第一邊緣和第一表面相交的第一側(cè)壁。第一邊緣配置為沿著第一邊緣傳播第一聲波，并且第一表面配置為傳播第二聲波橫過(guò)接觸靈敏區(qū)。第二聲波以第一聲波為基礎(chǔ)。接觸式傳感器進(jìn)一步的包括用于產(chǎn)生以及接收聲波的換能器，其包括壓電元件以及用于第一和第二聲波間波型轉(zhuǎn)換的反射陣列。換能器可以包括沿著第一邊緣定位的衍射光柵、最接近第一邊緣形成在第一側(cè)壁上衍射光柵、或最接近第一邊緣形成在第一表面上的衍射光柵。衍射光柵可以包括以大約第一聲波的一個(gè)波長(zhǎng)間隔的一系列凹槽。任選的，衍射光柵包括以大約第一聲波的一個(gè)波長(zhǎng)間隔的、在襯底中形成的一系列凹槽。替代地，衍射光柵包括在壓電元件中形成的一系列凹槽。壓電元件可以是壓力模式壓電體以及切變模式壓電體中的一個(gè)。換能器可以進(jìn)一步包括接合到壓電元件的楔元件。楔元件裝配在第一側(cè)壁以及第一表面中的一個(gè)上，以及光柵最接近楔元件定位在第一邊緣上。替代地，楔元件可以是裝配在第一側(cè)壁上以及相對(duì)于平行于第一表面的平面形成銳角，以及包括襯底中規(guī)則間隔的凹槽的光柵最接近楔元件形成在第一邊緣上。任選的，有角度的凹口可以通過(guò)從襯底中刪除材料來(lái)形成，并且接合到壓電元件的楔元件裝配在有角度的凹口內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施例中，換能器裝配在沿著第二邊緣和第一表面相交的第二側(cè)壁上，第二側(cè)壁形成垂直于第一聲波傳播方向的平面。裝配在第二側(cè)壁上的換能器的壓電元件可以是切變模式壓電體。任選的，切變模式壓電體可以具有相對(duì)于接觸表面大約45°的成極(poling)方向。在另一個(gè)實(shí)施例中，壓電元件更進(jìn)一步的包括前側(cè)和背側(cè)。第一和第二電極可以應(yīng)用于覆蓋壓電元件前側(cè)和背側(cè)的一部分或者基本上所有部分，形成對(duì)應(yīng)于第一和第二電極重疊的壓電元件區(qū)域的有效區(qū)域。替代地，換能器接合到襯底，其中接合對(duì)應(yīng)于有效區(qū)域的一部分并且在小于第一聲波一個(gè)波長(zhǎng)平方的區(qū)域提供到襯底和換能器的強(qiáng)的聲耦合。任選的，第一電極應(yīng)用于覆蓋前面的至少一部分而第二電極應(yīng)用于覆蓋前側(cè)和背側(cè)的至少一部分，其中在前側(cè)上的第一和第二電極接收到第一和第二電連接的附著用于激發(fā)壓電元件。壓電元件更進(jìn)一步的包括和前側(cè)和背側(cè)中的每一個(gè)相交的第二邊緣。第二邊緣鄰近第一邊緣并且占有垂直于第一邊緣的平面。前側(cè)和背側(cè)中的一個(gè)形成為裝配到襯底并且壓電元件在垂直于平行于前側(cè)和背側(cè)平面的方向成極。第一和第二電極形成在第一和第二邊緣上，并且第一和第二電極接收到第一和第二電接觸的附著用于激發(fā)壓電元件。在另一個(gè)實(shí)施例中，壓電元件裝配到襯底，壓電元件一部分延伸超出第一表面和所述側(cè)壁中的至少一個(gè)。替代地，延伸超出第一表面和側(cè)壁中的至少一個(gè)的壓電元件的部分延伸小于第一聲波一個(gè)波長(zhǎng)的距離。附圖的簡(jiǎn)短描述上述概述以及以下本發(fā)明某些實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，結(jié)合附圖閱讀時(shí)將會(huì)更好的得以理解。應(yīng)該理解的是本發(fā)明不局限于附圖所示的配置和機(jī)構(gòu)。附圖1示出傳統(tǒng)的聲音接觸式傳感器(聲音觸摸屏1)的操作。附圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有接觸表面和側(cè)壁的接觸式傳感器襯底。附圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成為擾動(dòng)沿著邊緣波傳播的邊緣波的部分反射陣列。附圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例附圖3中的反射元件子集(subset)的透視圖。附圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例附圖3中反射元件子集的備選方案透視圖。附圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例接觸表面上形成的反射器元件。附圖7示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有規(guī)則間隔的反射元件的觸摸屏。附圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例其最小化邊緣波背反射(backreflection)的反射器陣列設(shè)計(jì)。附圖9示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括沿著襯底邊緣形成的一系列周期性間隔的凹槽的光柵。附圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例光柵的透視圖。附圖11示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有繞回電極的壓電元件，其可以和衍射光柵結(jié)合使用以包括換能器。附圖12示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例施加到附圖11第一和第二電極的交流電信號(hào)。附圖13示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例接合到襯底側(cè)壁的壓電體。附圖14示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例邊緣波換能器，其包括接合在襯底側(cè)壁中的光柵之上的壓電體。附圖15示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括切變模式壓電元件(切變模式壓電體)的邊緣波換能器設(shè)計(jì)。附圖16示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例備選方案壓電體。附圖17示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在壓電元件相對(duì)的側(cè)壁上具有前和后電極的壓電體。附圖18示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例備選方案壓電體。附圖19示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例裝配到襯底側(cè)壁的楔換能器。附圖20示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例傾斜于邊緣的楔換能器組件。附圖21示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例裝配到襯底的楔換能器組件。附圖22示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例備選方案壓電體。附圖23示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例裝配到襯底的壓電體。附圖M示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成的邊緣波接觸式傳感器系統(tǒng)。附圖25示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接觸面板。附圖沈示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接觸面板。附圖27示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括四個(gè)壓電體的大型接觸面板。附圖觀示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例與計(jì)算機(jī)相互連接的接觸監(jiān)視器的方框圖。附圖四示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例圓形桌面(roundtabletop)的實(shí)例。附圖30示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成的沿襯底約90°邊緣的邊緣波包傳播。附圖31示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成的備選方案邊緣波接觸式傳感器系統(tǒng)。附圖32示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例其中單個(gè)發(fā)射換能器產(chǎn)生X和Y信號(hào)的接觸式傳感器。附圖33示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例其中單個(gè)發(fā)射換能器產(chǎn)生X和Y信號(hào)的備選方案接觸式傳感器。附圖34示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例接近通用的發(fā)射換能器襯底的幾何結(jié)構(gòu)。附圖35示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例備選方案幾何方案。發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明如附圖1所示傳統(tǒng)的反射陣列寬度13a-13d范圍在大約5mm和15mm之間，其對(duì)應(yīng)于大約916個(gè)聲音波長(zhǎng)的范圍(假定大約5MHz的傳統(tǒng)的頻率，對(duì)應(yīng)于大約0.57mm的波長(zhǎng))。具有較窄寬度的反射陣列一般用在較小的屏幕中。聲表面波集中二維平面附近的聲能。表面可以被稱(chēng)作引導(dǎo)所述波，如果表面是平的或甚至如果表面具有細(xì)微的曲率，聲表面波在表面附近傳播而不遠(yuǎn)離表面擴(kuò)散。一維邊緣聲波是一種聲波。一維邊緣聲波可以稱(chēng)為邊緣波、彎曲邊緣波或線聲波。邊緣波的波能定位在表面的邊緣周?chē)⑶以诖怪庇谒鲞吘壍姆较虼蠹s按指數(shù)規(guī)律地衰減。因此，能量矢量沿著所述邊緣傳播。邊緣波是非分散的；它們的速度與頻率無(wú)關(guān)。在接觸式傳感器中使用非分散的波是有利的，這是因?yàn)槁暡ǖ膫鞑ゲ粫?huì)將接收信號(hào)接觸引起的擾動(dòng)從它們簡(jiǎn)單的傾斜(dip)形狀扭曲為更加復(fù)雜的振蕩(oscillatory)形狀。邊緣波能量的主要部分在限定邊緣的約90°角落的一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)。由于能量遠(yuǎn)離所述邊緣指數(shù)地衰落，超出邊緣兩個(gè)波長(zhǎng)基本上不會(huì)發(fā)現(xiàn)能量。對(duì)于在玻璃中具有大約5MHz頻率的邊緣波，這意味著邊緣波限制在大約邊緣Imm的范圍內(nèi)。對(duì)于2mm厚度的玻璃板，邊緣波可以沿著側(cè)壁的頂部邊緣傳播而不受僅僅距離2mm側(cè)壁底部邊緣的存在的影響。由于邊緣波能量限制在大約邊緣的Imm處，使用邊緣波技術(shù)制造具有很窄的功能邊界的接觸式傳感器是有可能的。因此，用于包括邊緣波的接觸式傳感器的外殼可以具有很窄的聚光圈區(qū)域，并且可以增加接觸式傳感器的接觸敏感區(qū)。附圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有接觸表面M和側(cè)壁32的接觸式傳感器襯底20。任何合適的材料可以用于襯底20，包括玻璃、陶瓷和金屬(例如鋁或鋼)。對(duì)于某些應(yīng)用，可以要求低聲損耗的玻璃。例如，硼硅酸鹽玻璃具有低損耗，并且可以提供可以又允許較大接觸式傳感器區(qū)域的加大的接收信號(hào)振幅。整齊的邊緣22在對(duì)應(yīng)于接觸表面M的平面和對(duì)應(yīng)于每一側(cè)壁32的平面之間的交叉處形成在所述襯底20上。形成整齊的邊緣22大體上無(wú)缺陷，使得整齊的邊緣22上的任何偏差，例如碎片、條痕、凹痕、不規(guī)則區(qū)域等等具有小于聲音波長(zhǎng)的尺寸。對(duì)于給定的頻率，邊緣波波長(zhǎng)比更加公知的瑞利波的波長(zhǎng)僅僅少幾個(gè)百分比。因此，利用瑞利波長(zhǎng)作為公知的和定義的測(cè)量，人們注意到缺陷優(yōu)選小于瑞利波長(zhǎng)的20%。整齊的邊緣22可以通過(guò)任何適用于制造襯底20的材料的方法來(lái)形成。例如，可以切割并且機(jī)械加工玻璃以提供整齊的邊緣22。替代地，通過(guò)使用熱應(yīng)力傳遞受控?cái)嗔研纬伤稣R的邊緣22，例如通過(guò)利用定位激光加熱和氣體噴流冷卻過(guò)程。任選的，玻璃如果小心地執(zhí)行劃線和斷開(kāi)，可以產(chǎn)生相對(duì)劃線表面的整齊的邊緣。在側(cè)壁32鄰接接觸表面M處形成的角度42和44為90°或在90°的20°內(nèi)，使側(cè)壁32垂直于或基本垂直于接觸表面對(duì)。僅僅舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于具有比90°少得多的角度42或44的邊緣22，可以存在具有不同速度的多邊波型。然而，如果邊緣22具有90°的士10°的角度42或44，邊緣22將會(huì)僅僅支持單個(gè)邊緣波模式。由于它消除了在邊緣波沿著邊緣22傳播時(shí)模式混合的可能性，因此這是合乎需要的。相對(duì)的邊緣沈在對(duì)應(yīng)于襯底20的第二表面的平面和對(duì)應(yīng)于每一側(cè)壁32的平面之間的交點(diǎn)處形成在所述襯底20上。相對(duì)的邊緣沈不必是整齊的，除非還希望利用第二表面觀作為接觸表面。只要要求一個(gè)接觸表面，那么通過(guò)僅僅在接近于一個(gè)表面形成整齊的邊緣可以最小化制造時(shí)間或成本。附圖30示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例沿著襯底20大約90°邊緣傳播的邊緣波包580。邊緣波在所述X軸方向傳播，如附圖30所示。在邊緣波經(jīng)過(guò)時(shí)材料運(yùn)動(dòng)(即襯底20內(nèi)原子的運(yùn)動(dòng))的主要分量垂直于傳播方向X并且對(duì)于Y和Z方向成45°。為了清楚在附圖30中已經(jīng)放大了材料的偏轉(zhuǎn)(deflections)。注意邊緣波包580中的大多數(shù)的能量包含在沿著接觸表面M和側(cè)壁32距離90°邊緣22的邊緣波波長(zhǎng)內(nèi)。附圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成部分反射陣列30以擾動(dòng)沿著邊緣22傳播的邊緣波。轉(zhuǎn)換器(未示出)用于在電信號(hào)和聲波之間轉(zhuǎn)換并且將在以下詳細(xì)描述。對(duì)于接觸式傳感器系統(tǒng)，通常電信號(hào)將在控制器和換能器之間傳輸以產(chǎn)生和/或接收聲信號(hào)。反射陣列30包括最接近整齊的邊緣22間隔的反射元件34以擾動(dòng)沿著邊緣22傳播的邊緣波。第一波，一維邊緣波沿著邊緣22產(chǎn)生和傳播并且是在邊緣22的一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)。反射陣列30可用于將邊緣波轉(zhuǎn)換為第二聲波，或二維平面聲波(SAW)，其橫過(guò)襯底20的接觸表面M傳播。反射陣列30是可逆的，因此還可以用于將第二聲波轉(zhuǎn)換為第三聲波，或一維邊緣波。第二聲波可以是任何類(lèi)型的波，其在二維的接觸表面之上提供足夠的接觸靈敏度，包括像瑞利波(其中術(shù)語(yǔ)意味著包括準(zhǔn)瑞利波)的表面約束波(surfaceboundwave)和板波(例如Lamb和切變波)。附圖3中的反射元件34是沿著邊緣22有規(guī)則地(周期性地)間隔開(kāi)的，并且可以沿著Y軸(如附圖3所示的)沿襯底20的側(cè)壁32延伸和/或擴(kuò)展到水平接觸表面M中。如以下討論的，反射元件34可以通過(guò)沉淀材料或者刪除一部分襯底20來(lái)形成。由于邊緣波沿著邊緣22行進(jìn)并且遇到每一個(gè)反射元件34，邊緣波被部分地傳輸?shù)竭_(dá)下一個(gè)反射元件34，由反射元件34部分吸收或散射，并且由反射元件34通過(guò)90°散射和一維邊緣邊緣波和二維瑞利表面聲波(SAW)之間波型轉(zhuǎn)換部分地轉(zhuǎn)換為約束到表面M的瑞利波。圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖3中反射元件34的子集36的放大圖。示出反射元件；34作為突出的反射元件86。反射元件86周期性地間隔開(kāi)距離48，所述距離48大約為沿著邊緣22行進(jìn)的邊緣波(λΕ)的波長(zhǎng)。因此，由反射元件86波型轉(zhuǎn)換發(fā)出的表面瑞利波將被互相同步。很多可能的形狀可用于反射元件86。作為一個(gè)具體的實(shí)例，反射元件86在形狀上可以是長(zhǎng)方形，具有沿著X軸大約λΕ/2的寬度40、沿著Y軸大約或者小于高度38，以及沿著Z軸比λΕ小得多的深度46，例如小于幾個(gè)百分比。舉例來(lái)說(shuō)，反射元件86的深度46尺寸沿著Z軸從側(cè)壁32的外表面向外延伸。反射元件86的頂部邊緣80可以形成為與邊緣22齊平或在邊緣22的距離82內(nèi)。所述反射元件86可以由任何合適的材料組成。例如可以使用燒制陶瓷(玻璃熔塊)。替代地，反射元件86可以包括負(fù)載聚合物可紫外線固化的墨水，例如美國(guó)專(zhuān)利5，883，457公開(kāi)的，引用其包括的內(nèi)容至此。有效載荷聚合物可紫外線固化的墨水的一個(gè)實(shí)例是裝載無(wú)機(jī)粒子的，然而由于它的聚合基質(zhì)與襯底20相比是軟的。包括這種負(fù)載聚合物墨水的反射元件86將會(huì)引起僅僅次要的剛性擾動(dòng)并且將會(huì)經(jīng)過(guò)大量負(fù)荷或慣性作用主要地耦合。因此，可以制造實(shí)際上主要是大量負(fù)荷的反射元件。反射元件86可以通過(guò)任何合適方法形成在所述襯底20上，例如通過(guò)絲網(wǎng)印刷、填充印刷、噴墨處理、微分配等等的沉淀。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的反射元件34的子集36的替換放大圖。在附圖5中，示出反射元件34作為凹槽反射元件88。反射元件88可以通過(guò)沿著側(cè)壁32去除襯底20的小的區(qū)域以形成凹槽或凹口來(lái)形成。如先前示出的，反射元件88周期性地間隔開(kāi)距離48，所述距離48大約為沿著邊緣22行進(jìn)的邊緣波(λΕ)的波長(zhǎng)。反射元件88可以具有任何各式各樣的形狀，例如反射元件88在形狀上可以是長(zhǎng)方形，具有沿著X軸大約λΕ/2的寬度40、沿著Y軸大約或者小于λΕ的高度38，以及沿著Z軸比λΕ小得多的深度84，例如小于入，的幾個(gè)百分比。反射元件88的深度84尺寸沿著Z軸從側(cè)壁32的外表面向內(nèi)延伸。與由附圖4討論的可紫外線固化的墨水的材料組成的凸出反射元件86相比，其引起僅僅次要?jiǎng)傂詳_動(dòng)和主要經(jīng)過(guò)大量負(fù)荷或慣性作用耦合，凹槽反射元件88耦合到邊緣波作為更多在襯底中剛性的擾動(dòng)。反射元件88可以利用其它材料反填充以調(diào)諧反射元件88的大量負(fù)載和剛性擾動(dòng)特征，例如軟的、負(fù)載聚合物。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在接觸表面M上形成的反射元件34。反射元件34周期性地間隔開(kāi)距離48，所述距離48大約為沿著邊緣22行進(jìn)的邊緣波(λΕ)的波長(zhǎng)。反射元件34具有沿著X軸大約λε/2的寬度40、沿著Z軸大約或小于λΕ的高度38以及沿著Y軸的深度(未示出)。如上所述，如果反射元件34由添加的材料形成深度尺寸可以從接觸表面M的外表面向外延伸，或如果反射元件34是從襯底20除去材料形成，則從接觸表面M的外表面向內(nèi)延伸。任選的，反射元件34可以形成在接觸表面M以及側(cè)壁32上，例如通過(guò)將附圖3的反射元件34和附圖6的反射元件34組合起來(lái)。由于在距離所述邊緣22—個(gè)波長(zhǎng)以上時(shí)邊緣波功率密度非常接近于零，所以遠(yuǎn)離一個(gè)波長(zhǎng)以上的結(jié)構(gòu)基本上不耦合到所述邊緣波。相反，邊緣22的任何擾動(dòng)以及接觸表面M或側(cè)壁32上邊緣22的一個(gè)波長(zhǎng)以?xún)?nèi)的任何擾動(dòng)將會(huì)散射邊緣波能量。因此，通過(guò)變化反射元件34的特性(大量負(fù)荷、剛性擾動(dòng)等等)、幾何結(jié)構(gòu)以及位置，可以調(diào)諧邊緣波以及不同的其它聲模(瑞利波、拉姆波、切變波等等)之間耦合的相對(duì)強(qiáng)度。邊緣波以及瑞利波之間耦合是使人感興趣的。高接觸靈敏度以及缺少分散使得瑞利波作為接觸傳感聲模是有吸引力的。此外，瑞利波以及邊緣波的深度剖面是非常相似的從而使比邊緣波耦合到其它模式更加容易的強(qiáng)的以及擇優(yōu)的耦合到瑞利波。數(shù)字模擬可以用來(lái)最佳化所述擾動(dòng)設(shè)計(jì)以最佳化耦合到瑞利波的邊緣波或耦合到備選的接觸敏感聲模。反射元件34想要的特性部分地取決于想要的接觸傳感聲模。每個(gè)單獨(dú)的反射元件34是用來(lái)僅僅反射入射邊緣波能量的一小部分，因此在附圖5凹槽的反射元件88的情況下，到襯底20的深度84通常比λΕ小很多，例如約一個(gè)波長(zhǎng)的百分之一或幾個(gè)微米，并且可被調(diào)節(jié)來(lái)獲得聲損耗以及一維邊緣邊緣波和二維平面聲波之間轉(zhuǎn)換效率之間的想要的權(quán)衡。反射陣列30可被設(shè)計(jì)為將邊緣波耦合到瑞利波，該瑞利波以斜角(diagonalangle)而不是垂直于邊緣22橫過(guò)接觸表面M傳播。可以調(diào)節(jié)反射元件34之間的距離48以調(diào)諧反射角度。如果s表示距離48而θ是邊緣22的法線和瑞利波傳播方向之間的角度，在角度θ處相干散射的條件是ssin(θ)=s(λκ/λΕ)-ηλR,其中η是整數(shù)，λκ表示瑞利波波長(zhǎng)，λΕ表示邊緣波波長(zhǎng)。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有規(guī)則間隔開(kāi)的反射元件34的觸摸屏128。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，示出反射元件34在四個(gè)邊緣22的僅僅兩個(gè)上，即用于發(fā)射反射元件陣列176和接收反射元件陣列178。應(yīng)該理解的是反射元件34可以形成為如附圖3-6所述。反射元件34周期性地間隔開(kāi)距離48，所述距離48大約為沿著邊緣22行進(jìn)的邊緣波(λΕ)的波長(zhǎng)。箭頭164、174和166示出從發(fā)射換能器162到接收換能器168想要的聲音路徑。在附圖7還示出導(dǎo)致在接收換能器168處擾動(dòng)信號(hào)不想要的聲音路徑。不想要的聲音路徑起因于由反射器陣列176和178邊緣波的180°的反向散射。具有對(duì)到邊緣波SAW的90°散射需要的波長(zhǎng)間隔(距離48)的規(guī)則地間隔的反射元件34的陣列也可能導(dǎo)致邊緣波180°的反向散射。第一邊緣波由發(fā)射換能器162沿著邊緣22沿箭頭164的方向傳播。邊緣波由發(fā)射反射元件陣列176的反射元件34轉(zhuǎn)換為沿箭頭174方向橫過(guò)接觸表面M行進(jìn)的SAW波。來(lái)自發(fā)射換能器162邊緣波能量中的一些將會(huì)繼續(xù)如箭頭184所示沿著邊緣22傳播。如果反射元件34反向散射邊緣波180°，沿箭頭185方向?qū)a(chǎn)生不想要的邊緣波。這種不想要的邊緣波在90°散射和模式變換，從而對(duì)瑞利波(箭頭174)貢獻(xiàn)不想要的延遲貢獻(xiàn)，最終導(dǎo)致在接收換能器168的寄生的干擾信號(hào)。此外，180°邊緣波反向散射也在接收反射元件陣列178處產(chǎn)生不想的寄生。想要的SAW波(箭頭174)由接收反射元件陣列178的有規(guī)則地間隔的反射元件34轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)邊緣波。因此，創(chuàng)建了在箭頭方向166行進(jìn)到接收換能器168的第二邊緣波和在箭頭方向186行進(jìn)的不想要的寄生的邊緣波。寄生的邊緣波然后可以由反射元件34朝著接收換能器168的方向反向散射180°，如箭頭187所示。用這樣的方式設(shè)計(jì)反射元件34以最小化180°邊緣波反向散射，以便最小化附圖7所示的寄生路徑的振幅是合乎需要的。附圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例最小化邊緣波背反射(backreflection)的反射器陣列設(shè)計(jì)150。這種設(shè)計(jì)適用于例如附圖7對(duì)象(item)176和178的發(fā)射與接收陣列。示出第一和第二反射元件152和巧4在襯底20的接觸表面M上，但是應(yīng)該理解的是第一和第二反射元件152和巧4可以形成在側(cè)壁32上，除接觸表面M之外或代替接觸表面24。此外，第一和第二反射元件152和巧4可以形成為凹槽或凸出部。第一反射元件152互相以邊緣波的1個(gè)波長(zhǎng)間隔。將第二反射元件1相對(duì)于第一反射元件152移位距離182，所述距離大體上相等于邊緣波的四分之一波長(zhǎng)。第一和第二反射元件152和巧4具有小于四分之一波長(zhǎng)、等于四分之一波長(zhǎng)或大于四分之一波長(zhǎng)的寬度180，而在這樣情況下反射元件152和巧4是重疊或疊加的。換句話說(shuō)，反射器陣列設(shè)計(jì)150可以由第一設(shè)計(jì)第一反射元件152創(chuàng)建，不考慮抑制邊緣波180°背反射的需要。第一反射元件152然后移位四分之一波長(zhǎng)(在二者之一方向)以創(chuàng)建第二反射元件154。第二反射元件巧4然后疊加在第一反射元件152上。當(dāng)邊緣波沿著邊緣22沿箭頭156方向傳播時(shí)，由第一反射器152創(chuàng)建SAW波158和反射波170。SAW波160和反射波172由第二反射器IM創(chuàng)建。因此，以90°創(chuàng)建兩個(gè)SAW波而在對(duì)于邊緣波傳播方向的180°創(chuàng)建2反射邊緣波。反射波170和172具有額外二分之一波長(zhǎng)路徑并由此具有180°相對(duì)相移，其大體上刪除或最小化180°背反射。SAW波158和160之間存在四方之一波長(zhǎng)延遲，其創(chuàng)建兩個(gè)波之間僅僅90°的相移，這沒(méi)有導(dǎo)致移除散射振幅。換句話說(shuō)，如果沿著邊緣22相鄰第一和第二反射元件152和巧4之間距離在四分之一和四方之三波長(zhǎng)之間交替變化，那么180°反向散射將受到抑制而90°邊緣SAW耦合不會(huì)受到抑制。只作為實(shí)例，使坐標(biāo)χ表示圖8所示沿邊緣22的距離。假設(shè)P(χ)表示反射器152散射強(qiáng)度的周期變化。P(χ)傅里葉展開(kāi)為P(χ)=ΣPn^exp(i(2πη/λ)χ)。以下，考慮用于根據(jù)傅里葉系數(shù)Pn的最小180°背反射的條件。(這種討論可以概括為這種情況，即反射器152的強(qiáng)度隨信號(hào)均衡希望的距換能器的距離逐漸地增加。在這種情況下，假設(shè)r(χ)是與χ有關(guān)的緩慢變化反射器的強(qiáng)度權(quán)重，以及假設(shè)R(x)=r(χ)*P(χ)，其中P(χ)是描述每個(gè)凹槽詳細(xì)形狀的周期函數(shù)P(χ)=Ρ(χ+λ)。)在90°SAW到邊緣波的散射(在箭頭方向158和160)起因于槽形狀的傅里葉級(jí)數(shù)中的η=士1項(xiàng)而邊緣波180°反向散射(沿箭頭170和172方向)起因于傅里葉級(jí)數(shù)的η=士2項(xiàng)。如果傅里葉級(jí)數(shù)中的n=士2項(xiàng)被消除，沿箭頭170和172方向邊緣波的不受歡迎的反向散射可以被消除。消除傅里葉級(jí)數(shù)中的η=士2項(xiàng)的一個(gè)方式是以具有非零基數(shù)η=士1分量的任意的周期函數(shù)P(χ)開(kāi)始，所述部件按需要將SAW和邊緣波耦合，將模式移位四分之一波長(zhǎng)并且將這個(gè)疊加到原是模式P(χ)->Ρ'(χ)={Ρ(χ)+P(χ+λ/4)}或者根據(jù)傅里葉分量Pn->P'=(l+in)Pn,以便對(duì)于η=士2有P，η=0而不是η=士1。參考附圖4和5，反射元件86和88是二分之一波長(zhǎng)寬并且以1個(gè)波長(zhǎng)間隔分離。這對(duì)應(yīng)于附圖8的情況，其中第一和第二反射元件152和IM每個(gè)是四分之一波長(zhǎng)寬并且以1個(gè)波長(zhǎng)間隔分離。當(dāng)復(fù)制第一反射元件152時(shí)，移位四分之一波長(zhǎng)并且疊加，結(jié)果是具有二分之一波長(zhǎng)的寬度40并且以一個(gè)波長(zhǎng)的距離48分開(kāi)定位的一系列反射元件86或88。換能器可以用來(lái)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為沿著邊緣22傳播的聲音邊緣波。換能器組件的一個(gè)實(shí)例是協(xié)同光柵元件的壓電元件，其中光柵元件配置在壓電元件和媒體之間，例如襯底20，其中傳播產(chǎn)生的聲模。光柵充當(dāng)為將聲能從換能器耦合到襯底20上的聲波的衍射元件。附圖9示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括沿著襯底20的邊緣22形成的一系列周期性間隔的凹槽52的光柵50。凹槽52可以使用任何合適制造方法在襯底20中形成，例如機(jī)械加工、蝕刻、激光燒蝕、磨光、圖案化、模制等等。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光柵50的放大圖。沿著凹槽52Y軸的高度M近似等于或小于邊緣波λ的一個(gè)波長(zhǎng)。沿著Z軸凹槽52的深度58近似等于或遠(yuǎn)小于邊緣波λΕ波長(zhǎng)。所述凹槽52以距離74間隔開(kāi)，所述距離近似等于邊緣波波長(zhǎng)。沿著X軸凹槽52的寬度56大約是邊緣波二分之一波長(zhǎng)、或者λΕ/2。所述光柵50的設(shè)計(jì)和反射器陣列的設(shè)計(jì)有許多共同之處，所述反射器陣列包括附圖5所示的凹槽反射元件88，其都起到相干地耦合到邊緣波相似的作用。主要的差別在于耦合的強(qiáng)度。對(duì)于有效換能器設(shè)計(jì)，光柵50必須激發(fā)或提取光柵50短長(zhǎng)度中的邊緣波的大部分能量，而附圖3中的反射器陣列30將邊緣22大部分長(zhǎng)度上的邊緣波和瑞利波之間的耦合展開(kāi)。結(jié)果，光柵50中的深度58—般地顯著地比附圖5中的深度84更深。附圖11示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有繞回電極的壓電元件90，其可以協(xié)同衍射光柵使用以包括換能器。第一電極64呈現(xiàn)在壓電元件90正視圖66的較低區(qū)域65上并且從壓電元件90的底部76卷繞到壓電元件90的背面70。第二電極72呈現(xiàn)在壓電元件90正視圖66的較上區(qū)域73上。第一和第二電極64和72可以由銀玻璃料、印刷的鎳或任何其它導(dǎo)電材料組成。包括壓電元件90以及電極64和72的組件通常稱(chēng)為壓電體(piezo)60。壓電元件90是壓力模式壓電元件。PZT(鉛-鋯-鈦酸鹽陶瓷)是用于制造壓電元件的普通材料，但是還可以使用例如聚合物PVDF和無(wú)鉛陶瓷的其它壓電材料。壓電體60有效區(qū)的高度和邊緣波的垂直斷面相互匹配，即近似等于或者小于λΕ。當(dāng)電壓施加到電極72和64僅僅夾在電極72和64之間的壓電材料被激發(fā)時(shí)，壓電體60的有效區(qū)由電極72的幾何結(jié)構(gòu)確定。為了便于加工，便利的是壓電體尺寸62可以延伸超出有效區(qū)由此允許比邊緣波波長(zhǎng)得多。附圖12示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例施加到附圖11第一和第二電極64和72的交變電信號(hào)96。繞回第一電極64和第二電極72的幾何結(jié)構(gòu)使得僅僅壓電體60的上部區(qū)域73是電學(xué)上有效的。壓電元件90—般地具有對(duì)應(yīng)于在工作頻率壓電材料中的聲波二分之一波長(zhǎng)的厚度78。(為了清楚，電極64和72的厚度在附圖12中被夸大。)對(duì)于壓力模式壓電體60運(yùn)行在大約5MHz，厚度78—般是大約400μm。到第一和第二電極64和72的電連接可以使用任何合適方法產(chǎn)生，例如通過(guò)彈簧接觸、焊料、導(dǎo)電的環(huán)氧樹(shù)脂(例如銀負(fù)載)，或具有定向傳導(dǎo)性的導(dǎo)電粘合劑(例如，具有僅僅垂直于電極64和72平面具有顯著傳導(dǎo)性的Z軸粘合劑)。確定連接方法的考慮因素包括低電阻結(jié)、低電磁擾動(dòng)和磁化率、高可靠性、低成本等等。附圖13示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例接合到襯底20的側(cè)壁32的壓電體60。四個(gè)壓電體60沿著四個(gè)不同的邊緣22接合在四個(gè)不同的位置。附圖14示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例邊緣波換能器98，其包括接合在襯底20的側(cè)壁32中的光柵50之上的壓電體60。如附圖13和14所示，壓電體60接合在光柵50中的凹槽52上，具有重疊凹槽52電學(xué)上有效的上區(qū)域73。粘合劑可用于將壓電體60接合在光柵50之上以便粘合劑填充或部分填充凹槽52?？梢赃x擇粘合劑的機(jī)械性能以便壓電體60的運(yùn)動(dòng)大量地在凹槽52區(qū)域中從襯底20的側(cè)壁32中去耦。替代地，光柵50可以設(shè)計(jì)成能提供壓電體60和凹槽52之間強(qiáng)的聲耦合。在某些應(yīng)用中，合乎需要的是選擇凹槽52中的粘合劑以減緩在凹槽52的底部從壓電體60行進(jìn)到襯底20的壓電體波的速度以便耦合到凹槽52內(nèi)邊緣波的壓電振蕩相對(duì)于凹槽52之間耦合相移大約180°。用這樣的方式，相干地添加到凹槽52內(nèi)的壓電振蕩的耦合以在凹槽52之間耦合以產(chǎn)生邊緣波。替代地，光柵(未示出)可以形成在壓電體60的一側(cè)而不是在襯底20的側(cè)壁32上以便不需要在襯底20中制造光柵50。壓電體60的光柵側(cè)能因此接合到襯底20以提供通過(guò)壓電體60和邊緣波產(chǎn)生的聲波之間的耦合機(jī)件。此外，由于邊緣波是在兩個(gè)成形邊緣的表面之間對(duì)稱(chēng)，例如由接觸表面M和側(cè)壁32的交點(diǎn)構(gòu)成的邊緣22，邊緣波換能器98可以代之以裝配到襯底20的接觸表面M。替代地，邊緣波換能器98可以形成在側(cè)壁32和接觸表面M兩個(gè)上。附圖15示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括切變模式壓電元件(切變模式壓電體)120的邊緣波換能器設(shè)計(jì)100。切變模式壓電體120包括具有前側(cè)138、背側(cè)184和第一、第二、第三和第四側(cè)188-194的壓電材料118。第一電極122呈現(xiàn)在壓電材料118前側(cè)138的三角型區(qū)域136上。第二電極IM呈現(xiàn)在壓電材料118前側(cè)138上底部三角形區(qū)域196上并且卷繞底部148到壓電材料118的背側(cè)184。切變模式壓電體120接合到襯底20的側(cè)壁32并且鄰接接觸表面M。切變模式壓電體120在對(duì)應(yīng)于區(qū)域136的上左手角落是電學(xué)上有效的并且產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，其極化或極化分量如雙箭頭127所示相對(duì)于X和Y軸大約45°角度。切變模式壓電體120的切變運(yùn)動(dòng)耦合到在如箭頭1所示Z方向中傳播的邊緣波。注意切變模式壓電體120直接激發(fā)邊緣波；不需要例如項(xiàng)目50的光柵構(gòu)造。附圖16示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例備選方案壓電體200。前端電極204呈現(xiàn)在在壓電元件202前側(cè)208上區(qū)域206上。后電極210呈現(xiàn)在在壓電元件202前側(cè)208上的較低區(qū)域212上并且從底部214卷繞到壓電元件202的背側(cè)216。后電極210沿著背側(cè)216延伸以覆蓋僅有效區(qū)218中的壓電元件202的上部區(qū)域206。通過(guò)焊接、引線接合、或其它互連方法將第一電連接220與前電極204互連。第二電連接與后電極210相互連接。壓電體200的尺寸大于有效區(qū)218以便于制造允許將第一和第二電連接220和222連接到前和后電極204和210的空間(room)，限制有效區(qū)域218的尺寸和形狀以防止散射太多的能量。相反的極性施加到前和后電極204和210。有效區(qū)域218的尺寸僅僅舉例來(lái)說(shuō)是邊緣波波長(zhǎng)平方的十分之一，即0.1λΕ2。由于波長(zhǎng)和工作頻率成反比，如果壓電體200設(shè)計(jì)成用于高工作頻率那么有效區(qū)域218傾向于減小。附圖16示出有效區(qū)域218形狀是正方形的實(shí)例。對(duì)于有效區(qū)域218其它形狀是可能的，其具有電極204和210合適的形狀以產(chǎn)生想要的重疊的幾何結(jié)構(gòu)。附圖15和16中的壓電體限制襯底20的激發(fā)為對(duì)應(yīng)于傳播邊緣波的橫截面積的小的區(qū)域。在這些壓電體中，壓電激發(fā)被限制在想要的邊緣波橫截面積。備用的方法是壓電激發(fā)大的壓電體區(qū)域，例如創(chuàng)建大的有效區(qū)域218，但是限制壓電體200和襯底20之間的機(jī)械耦合到傳播邊緣波的小的斷面面積。附圖17示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有在壓電元件246相對(duì)側(cè)上的前和后(frontandback)電極2和228的壓電體224。前電極2和后電極2大體上分別覆蓋壓電元件M6的前側(cè)2M和背面256。如附圖15和16的壓電體，壓電體2M被成極連接(poled)以產(chǎn)生具有在45°方向中的切變運(yùn)動(dòng)的切變模式壓電體。當(dāng)這種壓電體2M接合到襯底20的一個(gè)角時(shí)，例如環(huán)氧樹(shù)脂的剛性粘合劑可以用于想要的有效區(qū)域以完成到襯底20的強(qiáng)的機(jī)械耦合而空隙或例如硅橡膠(RTV)的弱切變耦合材料可以使用在其它地方。如果合乎需要的是電連接到同樣的表面上的前和后電極2和228、那么可以使用附圖18所示的繞回電極。附圖18示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例類(lèi)似于附圖17所示的備選方案壓電體230。前電極232呈現(xiàn)在壓電元件236的前側(cè)234上。后電極238呈現(xiàn)在壓電元件236前側(cè)234上一個(gè)角區(qū)域240上并且卷繞側(cè)M2的一部分到壓電元件236的背側(cè)M4。后電極238沿著背側(cè)244延伸以覆蓋壓電元件236，在前電極232和后電極238重疊處形成有效區(qū)域。在備選方案壓電體230中，幾乎壓電體230的全部區(qū)域是壓電有效的。壓電體230和襯底20之間接合的合適設(shè)計(jì)和制造將到襯底20的聲耦合限制到用于邊緣波產(chǎn)生和接收的想要的區(qū)域。附圖19示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例裝配到襯底20的側(cè)壁32的楔換能器組件130。壓電元件250裝配到楔252的一側(cè)。楔252相對(duì)側(cè)裝配到襯底20的側(cè)壁32。壓電體元件250相對(duì)于側(cè)壁32垂直面的傾斜定義了楔252的角度M8。控制這個(gè)楔角M8以便由壓電體250激發(fā)并在楔252中傳播的體氣壓波可以耦合到在襯底20的側(cè)壁32上垂直地傳播的瑞利波。當(dāng)壓電元件250被激發(fā)時(shí)，它在楔252中發(fā)出體波。表面聲音瑞利波(SAW)被發(fā)出并且沿著如箭頭132所示的側(cè)壁32傳播；因此在附圖19中垂直于邊緣22傳播。瑞利波又與包括光柵元件52的光柵50相互作用。如上所述，光柵元件52具有在Y軸方向近似等于或小于邊緣波λE波長(zhǎng)的高度M并且以近似λE定距離間隔。光柵元件52的寬度56大約是λΕ/2。光柵50可以將二維平面波(瑞利波)耦合到一維邊緣波，從而發(fā)出沿著邊緣22如箭頭134所示的邊緣波。附圖19的換能器設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生楔換能器組件130的發(fā)射/接收對(duì)之間的寄生SAW路徑。例如，由楔換能器組件130發(fā)出的第一SAW的寄生分量(parasiticcomponents)可以向側(cè)壁32上、橫過(guò)傳感器表面24，以及在相對(duì)側(cè)壁32向下傳播到位于相對(duì)側(cè)壁32上的接收楔換能器。這種寄生路徑可以由將楔換能器組件130相對(duì)于邊緣22傾斜來(lái)中斷。附圖20示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例傾斜于邊緣22的楔換能器組件130。因此，由楔換能器組件130發(fā)出的瑞利波和邊緣22之間的交叉角不同于90°。用于在以角度Φ發(fā)出的SAW之間耦合的光柵50的凹槽52之間的間隔s由以下關(guān)系式給出l=s/λE+s氺sin(Φ)/λRO附圖21示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例裝配到襯底20的楔換能器組件130?？梢砸瞥鄬?duì)接觸表面M的相對(duì)表面觀的襯底20的一部分以在由兩個(gè)側(cè)壁32構(gòu)成的最接近相交平面的角落處形成傾斜的凹口140。包括楔142和壓電元件144的楔換能器組件130可安裝在凹口140內(nèi)。因此，楔換能器組件130不突出側(cè)壁32或襯底表面對(duì)和沈的平面。附圖22示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例備選方案壓電體260。壓電體260包括具有凹口角264的壓電元件沈2。凹口角264可以形成具有相對(duì)于由壓電元件沈2的第一和第二邊緣268和270構(gòu)成的平面的大約45°的角度沈6。僅僅舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于5.5MHz操作，壓電元件262沿著Z軸深度272可以大約是200微米(microns)。一般地說(shuō)，選擇深度272以便在工作頻率處存在切變模式諧振，那就是說(shuō)，深度272近似等于壓電元件262材料中的體切變波波長(zhǎng)的二分之一。分別沿著X軸和Y軸壓電元件262的寬度274和高度276每個(gè)可以是2mm。第一和第二電極278和280分別可以形成在第一和第二側(cè)268和270上。成極沿著Z軸完成。附圖23示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例裝配到襯底20的壓電體沈0。裝配類(lèi)似于用于切變模式壓電體120的附圖15所示的。壓電體260可以裝配到具有凹口角沈4的襯底20，其與附圖23所示的邊緣22齊平的裝配。替代地壓電體側(cè)268和270可以與襯底20的表面齊平。通過(guò)裝配壓電體沈0以便壓電體側(cè)268和270形成超出接觸表面M和側(cè)壁32的突出(overhang)，可以獲得更大的效率。突出的數(shù)量或壓電體側(cè)268和270延伸超出接觸表面M和側(cè)壁32的距離可以等于或小于邊緣波波長(zhǎng)。突出設(shè)計(jì)可以同樣地施加到基于附圖15、16和18的壓電體設(shè)計(jì)的換能器，以及附圖14的換能器設(shè)計(jì)。返回到附圖22，如前所述電線282和284可以附著于第一和第二電極278和觀0。當(dāng)通過(guò)交變電信號(hào)286激發(fā)，在如箭頭288-294所示壓電元件沈2內(nèi)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或切變模式振蕩。振動(dòng)的強(qiáng)度在接近于凹口角264的壓電元件沈2內(nèi)是強(qiáng)烈的，如箭頭288所示。移動(dòng)遠(yuǎn)離凹口角沈4，切變波的振動(dòng)強(qiáng)度和振幅以受控制的方式減少?；具吘壊ぐl(fā)機(jī)制分別與附圖15和23中的切變模式壓電體120和壓電體260相同。附圖22和23的壓電體沈0的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)凹口264幾何結(jié)構(gòu)的合適的設(shè)計(jì)和在襯底20上放置壓電體沈0，壓電激發(fā)模式可以緊緊與邊緣波運(yùn)動(dòng)的截面輪廊(profile)相配。這最大化了到想要的邊緣波型的耦合相對(duì)于到其它模式的寄生耦合的壓電體的比率。因?yàn)闄M過(guò)截面的邊緣波非常小，諸如壓電體沈0的壓電體非常小并與用于產(chǎn)生SAW的常規(guī)換能器的50Ω的阻抗相比具有高阻抗。由于阻抗與有效區(qū)域的尺寸成反比，所以阻抗現(xiàn)在是kQ區(qū)域。因此，應(yīng)該理解的是控制器(例如附圖M中的控制器112)優(yōu)選設(shè)計(jì)成能匹配壓電體的高阻抗?？梢允褂霉碾娮釉恚鐚⒔邮諜C(jī)電路的輸入阻抗匹配到接收換能器的阻抗。附圖M示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成的邊緣波接觸式傳感器系統(tǒng)300。接觸式傳感器系統(tǒng)300包括具有接觸表面M和側(cè)壁32(未示出)的襯底20。為了清楚，邊緣22示出為邊緣306、308、310和312?？刂破?12經(jīng)過(guò)電連接110向傳播換能器302和304提供電信號(hào)以激發(fā)傳播換能器302和304的壓電體。光柵92和94將壓電體振動(dòng)轉(zhuǎn)換為第一聲模，例如分別沿著邊緣306傳播的邊緣波314和沿著邊緣308傳播的邊緣波316，如箭頭所示。邊緣波314由反射陣列318轉(zhuǎn)換為瑞利波320。瑞利波320作為約束到表面M的表面聲波傳播直到它遇到反射陣列322，其中它轉(zhuǎn)變回邊緣波3M并且在箭頭表示的方向沿著邊緣310傳播，在那里它由接收換能器3檢測(cè)。同樣，邊緣波316由反射陣列3轉(zhuǎn)換為瑞利波330。瑞利波330作為約束到表面M的表面聲波傳播直到它遇到反射陣列332，其中它轉(zhuǎn)變回邊緣波334并且在箭頭表示的方向沿著邊緣312傳播，在那里邊緣波的信號(hào)振幅可以由接收換能器336檢測(cè)。產(chǎn)生電連接114以便接收換能器3和336可以回過(guò)頭來(lái)向控制器112提供電信號(hào)。對(duì)接觸表面M的擾動(dòng)(例如用手指或觸針的接觸)能因此檢測(cè)為來(lái)自接收邊緣上的邊緣波信號(hào)中的擾動(dòng)，并且可以基于在接收信號(hào)中檢測(cè)出擾動(dòng)的時(shí)間來(lái)確定與擾動(dòng)有關(guān)的位置。電連接110和114可以包括電纜線束。由于反射陣列318,322,328和332以及換能器302,304,326和336可以沿著和/或連接到傳感器襯底20很窄的外部外圍116形成，并且多數(shù)情況下可以產(chǎn)生在和/或連接到襯底20側(cè)壁32，所以接觸靈敏區(qū)108形成在接觸表面M上并且基本上包括整個(gè)接觸表面24。產(chǎn)生并且檢測(cè)一維邊緣波需要的接觸表面M的外部外圍116可以?xún)H僅是1mm。替代地，表面聲波(例如二維SAW)可以在橫越接觸靈敏區(qū)108的至少一部分而不轉(zhuǎn)化為邊緣波以后被直接檢測(cè)，以識(shí)別接觸表面M的觸摸靈敏區(qū)108的擾動(dòng)的存在和位置。附圖M可以修改為如上所述使用兩個(gè)發(fā)射/接收換能器提供二維接觸位置坐標(biāo)。此外，使用邊緣波的很多其它觸摸屏幾何結(jié)構(gòu)是可能的，包括具有可以用于邊緣波的非正交的聲路徑的觸摸屏設(shè)計(jì)。附圖25示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接觸面板350。整齊的邊緣356-362形成在所述襯底20上。反射元件364和366在最接近兩個(gè)邊緣356和362形成側(cè)壁32或接觸表面24上。反射元件364示出為最接近邊緣356形成在側(cè)壁32上而反射元件366示出為最接近邊緣362形成在接觸表面M上。壓電體352和3M用于既發(fā)射又接收邊緣波信息。僅僅一個(gè)壓電體352或3M可以同時(shí)有效地發(fā)射或接收?？刂破?68可以經(jīng)過(guò)電連接370和372和壓電體352和354中的每一個(gè)通信?？刂破?68可以具有開(kāi)關(guān)374和376以控制哪一個(gè)壓電體352或3M連接到用于發(fā)射信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器378或用于接收和譯碼信號(hào)的電子模塊380?？刂破?68可以在壓電體352和3M中交替，其中壓電體352可以發(fā)射與接收信號(hào)繼之以壓電體3M發(fā)射與接收信號(hào)。替換的，電連接370和372每個(gè)可以提供有每個(gè)具有發(fā)射/接收模式開(kāi)關(guān)兩個(gè)相同電路中的一個(gè)。當(dāng)壓電體352激活時(shí)，它沿箭頭382的方向發(fā)射邊緣波。邊緣波遇到反射元件364并且轉(zhuǎn)換為耦合到接觸表面M表面并且沿箭頭384方向傳輸?shù)腟AW。在方向384傳播的SAff的顯著部分將由邊緣360反射。替代地，一或多個(gè)反射條386可以安置最接近并平行于邊緣360在接觸表面M上隔開(kāi)二分之一波長(zhǎng)處。邊緣360和/或反射條386沿箭頭388方向反射SAW180°。當(dāng)SAW遇到邊緣356和反射元件364，SAff轉(zhuǎn)換為沿箭頭390方向傳輸?shù)倪吘壊?。邊緣波由壓電體352檢測(cè)而電信號(hào)由控制器368經(jīng)過(guò)電連接370讀取?？刂破?68然后傳輸來(lái)自電連接372上的信號(hào)發(fā)生器378的電信號(hào)以激發(fā)壓電體354。壓電體邪4產(chǎn)生沿著箭頭392的方向沿著邊緣362傳播邊緣波。當(dāng)邊緣波遇到反射元件366時(shí)，邊緣波轉(zhuǎn)換為沿著箭頭394的方向橫過(guò)接觸表面M傳播的SAW。SAW由邊緣358和/或一或多個(gè)反射條396反射180°。反射的SAW沿著箭頭398的方向行進(jìn)，遇到邊緣362和反射元件366，并且轉(zhuǎn)換為沿著箭頭400的方向行進(jìn)的邊緣波。壓電體3M檢測(cè)邊緣波并且向控制器368發(fā)送電連接372上的電信號(hào)。附圖31示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例形成的備選方案邊緣波接觸式傳感器系統(tǒng)。單個(gè)換能器602運(yùn)行在發(fā)射與接收模式以利用接觸表面M很窄的邊界區(qū)域的同時(shí)提供二維接觸坐標(biāo)信息。換能器602可以是能夠發(fā)射和接收邊緣波的任何換能器設(shè)計(jì)，例如先前討論的換能器設(shè)計(jì)。襯底20形成為具有整齊邊緣604-610。圓角612形成在邊緣604和606相交的位置。圓角612同時(shí)形成具有大體上整齊的邊緣，并且具有大約90°的角度。反射器陣列614和616分別形成在邊緣604和606上。吸收阻尼器618形成在最接近邊緣608和最接近反射陣列616—端的側(cè)壁32中的一端上。應(yīng)該注意的是邊緣的波導(dǎo)屬性允許一個(gè)很簡(jiǎn)單和有效的方法在用于獲取X和Y接觸數(shù)據(jù)的反射器陣列614和616之間邊緣波重定向90°，即，側(cè)壁32可以形成具有側(cè)壁32的簡(jiǎn)單的四等分圓周形狀并且對(duì)應(yīng)的邊緣604和606。換能器602沿著邊緣604沿著箭頭620的方向傳輸邊緣波。傳輸?shù)倪吘壊ㄒ徊糠钟煞瓷淦麝嚵?14散射并且作為瑞利波沿著箭頭622的方向橫越接觸表面24。波沿著箭頭624的方向反射180°并且再次由反射器陣列614沿著箭頭626的方向反射以由換能器602接收。傳輸?shù)倪吘壊ǖ倪@部分在時(shí)間上相對(duì)早地被接收并且提供接觸X坐標(biāo)的一個(gè)測(cè)量。來(lái)自換能器的傳輸?shù)倪吘壊ǖ牧硪徊糠滞干渫ㄟ^(guò)反射器陣列614，隨后圓角612并且遇到反射器陣列616。邊緣波能量作為瑞利波沿著箭頭628的方向以90°部分散射并且作為瑞利波橫越接觸表面對(duì)。波沿著箭頭630的方向由邊緣610反射180°并且由反射器陣列616反射以及由換能器602接收。傳輸?shù)倪吘壊ǖ倪@部分在時(shí)間上相對(duì)晚一點(diǎn)被接收并且提供接觸的Y坐標(biāo)的測(cè)量。通過(guò)反射器陣列614和616傳輸?shù)倪吘壊ǖ娜魏问Ｓ嗖糠挚梢岳梦兆枘崞?18消除。附圖沈示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例接觸面板402。接觸面板402包括如上所述的具有側(cè)壁32的襯底20。整齊的邊緣404-410形成在每一側(cè)壁32的平面和接觸表面M之間的交點(diǎn)處。襯底20形成為具有接觸表面M的一維大于另一維。例如，沿著X維度的襯底20長(zhǎng)于Y方向的。行進(jìn)在接觸式傳感器或接觸式傳感器系統(tǒng)中的較長(zhǎng)的聲路徑的聲波將會(huì)經(jīng)歷比行進(jìn)較短聲路徑長(zhǎng)度中更多的損失。因此，為產(chǎn)生接觸式傳感器接觸靈敏區(qū)整個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的接觸靈敏度，通常希望實(shí)施由行進(jìn)不同的聲路徑長(zhǎng)度的聲波產(chǎn)生的信號(hào)的均衡以便信號(hào)電平大致和聲音路徑長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。反射元件420、422和似4分別最接近邊緣406、410和404形成。如上所述，反射元件420-4可以形成為在側(cè)壁32和/或接觸表面M上有規(guī)則間隔的凹槽或凸出部。任選的，一或多個(gè)反射條似6可以最接近邊緣408形成在接觸表面M上。接觸板402使用三個(gè)壓電體412，414和416。壓電體412可以用來(lái)發(fā)射信號(hào)而壓電體414用于接收信號(hào)?？刂破?18內(nèi)的信號(hào)發(fā)生器4在電連接430上傳輸信號(hào)。發(fā)射壓電體412發(fā)出沿著邊緣406沿著箭頭432的方向的邊緣波。邊緣波由反射元件420部分反射并且轉(zhuǎn)換為橫過(guò)接觸表面M沿著箭頭434的方向移動(dòng)的SAW。SAW由反射元件422轉(zhuǎn)換為邊緣波并且沿著邊緣410沿著箭頭436的方向行進(jìn)。壓電體414檢測(cè)邊緣波并且經(jīng)過(guò)電連接438向控制器418發(fā)送電信號(hào)。壓電體416用于發(fā)射和接收信號(hào)。這可以如上所述結(jié)合附圖25和控制器368來(lái)完成。壓電體416由來(lái)自控制器418的信號(hào)發(fā)生器428的電信號(hào)經(jīng)過(guò)電連接440激發(fā)。壓電體416沿著邊緣404沿著箭頭442的方向發(fā)出邊緣波，其由反射元件4M沿著箭頭444的方向部分反射作為SAW。SAW由反射條4和/或邊緣408沿著箭頭446的方向反射180°。SAff由反射元件似4反射并且轉(zhuǎn)換為沿著箭頭448的方向傳播的邊緣波。邊緣波由壓電體416檢測(cè)而電信號(hào)在電連接440上發(fā)送到控制器418。接觸面板402使用一個(gè)具有反射元件似4和邊緣408(并且任選反射器條426)的壓電體416以檢測(cè)沿著X軸上的接觸事件。為檢測(cè)沿著Y軸的接觸事件，使用兩個(gè)壓電體412和414以及反射元件420和422。因此，SAff沿著X軸僅僅橫越接觸表面M—次，而SAW沿著Y軸橫越接觸表面M兩次。附圖27示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例包括四個(gè)壓電體452-458的大型接觸面板450。接觸面板450可以包括襯底20上的大的接觸表面M。因此，波必須行進(jìn)的距離變得增長(zhǎng)并且信號(hào)經(jīng)歷增加的衰減。對(duì)于給定的接觸面板尺寸，附圖27中的設(shè)計(jì)最小化了最長(zhǎng)的路徑長(zhǎng)度而在每個(gè)角具有單個(gè)換能器。注意附圖15-18和23中設(shè)計(jì)的至多一個(gè)換能器位于襯底20的每個(gè)角。壓電體452-458安裝在襯底20不同的角并且從而不互相物理干涉。壓電體452-458中的每一個(gè)如附圖25所述都發(fā)射與接收信號(hào)，因此不再討論控制器418。襯底20形成具有整齊的邊緣460-466。反射元件470-476沿著最靠近壓電體452-458的每一邊緣460-466的大致二分之一的長(zhǎng)度最接近邊緣460-466中的每一個(gè)形成。如果存在的話，反射條494-498可以形成在平行于邊緣466的接觸表面20上并且以大約二分之一表面聲音波長(zhǎng)的距離間隔。反射條494-498沿著不存在反射元件476邊緣466長(zhǎng)度的大約二分之一形成，或邊緣466最遠(yuǎn)離壓電體456的一半。其他的反射條以同樣方式平行于每一邊緣460-464形成在接觸表面20上。當(dāng)壓電體452被激發(fā)，壓電體452發(fā)出沿著邊緣462沿著箭頭478的方向的邊緣波。邊緣波由反射元件472部分反射并且轉(zhuǎn)換為橫過(guò)接觸表面M沿著箭頭480的方向行進(jìn)的SAW。SAW由反射條494-498和/或邊緣466沿著箭頭482的方向反射180°。SAW由反射元件472沿著箭頭484的方向反射90°并且由壓電體452接收。因此，壓電體452檢測(cè)表示接觸表面M—半的Y坐標(biāo)的信號(hào)，例如區(qū)域486。壓電體454、456和458每個(gè)以用于壓電體152的方式發(fā)送和接收信號(hào)，檢測(cè)大約接觸表面對(duì)的二分之一的區(qū)域上的信號(hào)。壓電體妨4檢測(cè)表示區(qū)域488的X坐標(biāo)的信號(hào)。壓電體456檢測(cè)表示區(qū)域的Y坐標(biāo)的信號(hào)。壓電體458檢測(cè)表示區(qū)域492的X坐標(biāo)的信號(hào)。因此，與使用兩個(gè)壓電體來(lái)發(fā)送與接收信號(hào)的接觸面板相比，接觸面板450使用四個(gè)壓電體452-458，其接收來(lái)自在與兩個(gè)壓電體幾何結(jié)構(gòu)相比長(zhǎng)度減少的信號(hào)路徑的信號(hào)。邊緣波不必行進(jìn)到遠(yuǎn)處并且可以實(shí)現(xiàn)更大的接觸面板450。此外，由于每一個(gè)壓電體452-458被安裝在襯底20不同的角上，壓電體452-458之間沒(méi)有物理干涉。附圖32示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例其中單個(gè)發(fā)射換能器642產(chǎn)生X和Y信號(hào)的接觸式傳感器640。如前所述襯底20形成具有整齊的邊緣646-652。發(fā)射換能器642被安裝在襯底20的第二表面觀上并且沿著垂直邊緣644向上箭頭654的方向發(fā)射邊緣波，所述垂直邊緣644形成兩個(gè)側(cè)壁32的交點(diǎn)。在由垂直邊緣644和兩個(gè)邊緣646和648形成的頂點(diǎn)656，垂直入射傳播的邊緣波分成沿著箭頭658和660的方向行進(jìn)的兩個(gè)水平傳播的邊緣波。沿著箭頭方向658的方向行進(jìn)的水平傳播的邊緣波遇到部分散射邊緣波90°的傳輸反射器陣列662(X方向)并且轉(zhuǎn)換為透過(guò)接觸表面M沿著箭頭666的方向的瑞利波。瑞利波隨后由X接收反射器陣列668接收，轉(zhuǎn)換為沿著箭頭672的方向引導(dǎo)并且由換能器674接收的邊緣波。同樣地，沿著箭頭方向660的方向行進(jìn)的水平傳播的邊緣波遇到傳輸反射器陣列664，部分散射90°并且轉(zhuǎn)換為透過(guò)接觸表面M沿著箭頭676的方向的瑞利波。瑞利波被由Y接收反射器陣列670接收，轉(zhuǎn)換為沿著箭頭678的方向引導(dǎo)并且由換能器680接收的邊緣波。因此，X和Y信號(hào)共享公用的脈沖串(burst)(來(lái)自換能器642)，但是具有來(lái)自不同接收換能器(674和680)的不同的接收信號(hào)。替代地，聲路徑可以是反向的以便不同的X和Y發(fā)射換能器可以順序地激發(fā)由公用的接收器換能器接收的聲路徑。附圖33示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例其中單個(gè)發(fā)射換能器692產(chǎn)生X和Y信號(hào)的備選方案接觸式傳感器690。在附圖33中，發(fā)射換能器692和接收換能器694和696可以形成和/或附著于襯底20的第二表面觀，允許當(dāng)設(shè)計(jì)使用接觸式傳感器690的系統(tǒng)時(shí)增加的靈活性。四分之一圓曲管698和700引導(dǎo)起初水平的邊緣波到垂直方向，其由固定在襯底20的底面上的換能器694和696接收所需要。附圖34示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例常用的發(fā)射換能器692附近的襯底20的幾何結(jié)構(gòu)。換能器692沿著垂直邊緣702向上在箭頭符號(hào)704的方向發(fā)射邊緣波。垂直邊緣702形成兩個(gè)彎曲邊緣706和708，并且邊緣波拆分形成兩個(gè)沿著箭頭710和712的方向傳播的邊緣波。替代地，幾何結(jié)構(gòu)可以與附圖32示出的相同。實(shí)驗(yàn)和模擬研究可以用來(lái)確定襯底角的幾何結(jié)構(gòu)，其最大有效地拆分在X和Y信號(hào)路徑之間傳輸?shù)穆暷?。如附圖32，發(fā)送與接收換能器的角色可以在附圖33和34的實(shí)施例中互換。附圖觀示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例與計(jì)算機(jī)502相互連接的接觸監(jiān)視器500的方框圖。計(jì)算機(jī)502運(yùn)行一或多個(gè)應(yīng)用，例如工廠、零售店、飯店、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等等。計(jì)算機(jī)502可以用于工廠設(shè)置中的校準(zhǔn)和測(cè)試，例如并且可以包括顯示器504和用戶(hù)輸入506，例如鍵盤(pán)和/或鼠標(biāo)。多個(gè)接觸監(jiān)視器500可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)502相互連接。監(jiān)視器508包括用于在顯示器510上顯示數(shù)據(jù)的部件。顯示器510可以是IXD、CRT、等離子體、攝影圖象等等。觸摸屏512安裝在顯示器510附近。觸摸屏512經(jīng)過(guò)指狀物接觸、觸針等等接收來(lái)自用戶(hù)的輸入。觸摸屏512可以由襯底20形成并且具有很窄的邊界536。邊界536可以是如上所述邊緣波的寬度。監(jiān)視器電纜514利用監(jiān)視器控制器516連接監(jiān)視器508。監(jiān)視器控制器516通過(guò)視頻電纜518接收來(lái)自計(jì)算機(jī)502的視頻信息。視頻信息由監(jiān)視器控制器516接收并且處理，然后通過(guò)監(jiān)視器電纜514傳輸?shù)奖O(jiān)視器508用于顯示在顯示器510上。應(yīng)該理解的是監(jiān)視器508和監(jiān)視器控制器516可以是硬布線的或互連的以便不需要監(jiān)視器電纜514。監(jiān)視器控制器516包括例如CPU520和存儲(chǔ)器522的部件。觸摸屏電纜5將觸摸屏512和觸摸屏控制器5互連。觸摸屏控制器5通過(guò)接觸數(shù)據(jù)電纜5向計(jì)算機(jī)502發(fā)送信息和從計(jì)算機(jī)502接收信息。接觸信息由觸摸屏512接收，通過(guò)觸摸屏電纜5M傳遞到觸摸屏控制器526，然后通過(guò)接觸數(shù)據(jù)傳輸電纜5發(fā)送到計(jì)算機(jī)502。觸摸屏控制器5包括例如CPU530和存儲(chǔ)器532的部件。監(jiān)視器外殼534可以包裝監(jiān)視器508、監(jiān)視器和觸摸屏電纜514和5以及監(jiān)視器和觸摸屏控制器516和526。監(jiān)視器外殼534可以包裝觸摸屏512的邊界536，使得觸摸屏512安全并且防止和邊緣波、反射器、換能器、壓電體等等的外來(lái)擾動(dòng)。例如，將例如觸摸屏512的聲音接觸式傳感器集成并且密封到例如監(jiān)視器外殼534的其他設(shè)備是合乎需要的。這種密封可以防止水或其它污染物進(jìn)入到換能器以及邊緣波傳播邊緣，以及包括接觸式傳感器的接觸顯示系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)件。當(dāng)包括用于產(chǎn)生和接收聲波的換能器和用于引導(dǎo)聲波的反射陣列的邊界536是窄的時(shí)候，與具有寬的邊界的現(xiàn)有監(jiān)視器相比減小了必須密封的總區(qū)域。由于使用邊緣波使產(chǎn)生的很窄的邊界536成為可能，這種密封可以簡(jiǎn)化，例如使用可以印刷或微分配到具有受控制的注冊(cè)和窄的密封寬度的襯底20上的密封材料?？梢允褂脽崽幚聿⑶医雍系揭r底20上的密封材料。僅僅舉例來(lái)說(shuō)，監(jiān)視器外殼534可以是用于獨(dú)立的監(jiān)視器。任選的，如果接觸監(jiān)視器500安裝在配電亭或其它外殼內(nèi)，監(jiān)視器外殼534可以是省去的。視頻和接觸數(shù)據(jù)電纜518和5可以是單獨(dú)的電纜或封裝一起的包裝。視頻和接觸數(shù)據(jù)電纜518和5從監(jiān)視器外殼534延伸到計(jì)算機(jī)502的位置。存儲(chǔ)器522和532儲(chǔ)存包括擴(kuò)展顯示標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)(EDID)的數(shù)據(jù)。EDID數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于監(jiān)視器508和觸摸屏512的信息，例如出售商或制造商標(biāo)識(shí)號(hào)、最大圖像尺寸、彩色特性、預(yù)置定時(shí)和頻率范圍限制。任選的，存儲(chǔ)器522和532可以是組合的并且擁有監(jiān)視器和觸摸屏控制器516和526中的一個(gè)，以形成單個(gè)常用存儲(chǔ)器模塊，其存儲(chǔ)用于監(jiān)視器508和觸摸屏512的EDID。任選的，觸摸屏和監(jiān)視器控制器516和5可以合并形成用于接觸監(jiān)視器500的單個(gè)常用的控制器。應(yīng)該理解的是接觸監(jiān)視器500實(shí)施例僅僅是聲音接觸式傳感器很多可能的實(shí)施例中的一個(gè)。例如，例如鋁的金屬可以用來(lái)形成襯底來(lái)創(chuàng)建接收接觸輸入的桌。邊緣波在彎曲邊緣上行進(jìn)，從而可以沿著圓形對(duì)象的邊緣傳播，例如圓形桌面或圓柱。附圖四示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例圓形桌面頂端陽(yáng)0的實(shí)例。圓桌頂端550可以由在它的周?chē)哂姓R的邊緣552的玻璃構(gòu)成，在邊緣552外圍按照需要制造的正方形接觸區(qū)域5M和反射陣列556-562和換能器564-570支持示出的聲音路徑。附圖35示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例備選方案幾何選項(xiàng)。實(shí)心或空心圓柱720具有圓形幾何結(jié)構(gòu)整齊的90°邊緣722，在其上制造發(fā)射/接收換能器728、反射陣列726，以及任選的邊緣波束流收集器或阻尼器730。來(lái)自換能器728的邊緣波向下散射90°并且模式變換為沿著箭頭732的方向向下傳播的瑞利波。在圓柱720的底部邊緣波沿著箭頭734的方向反射180°并且聲音路徑將其路徑返回到換能器728。提供阻尼器740來(lái)吸收由反射陣列7散射到頂端水平表面7M上的任何邊緣波能量。這種傳感器提供圓柱720軸周?chē)佑|事件的角坐標(biāo)。(引用至此的美國(guó)專(zhuān)利5，854，450的陣列設(shè)計(jì)原理此外可以適用于用于允許通用接觸式傳感器幾何結(jié)構(gòu)的邊緣波接觸式傳感器。)此外可以實(shí)施用于博物館展出的跟蹤板及其它普通大眾應(yīng)用，其中襯底20具有圓乃至半球面幾何結(jié)構(gòu)的強(qiáng)不銹鋼設(shè)計(jì)。因此，聲音接觸式傳感器的幾何結(jié)構(gòu)不局限于正方形或長(zhǎng)方形平面，而是可以用來(lái)形成很多不同的產(chǎn)品，例如用于碰撞檢測(cè)的接觸敏感機(jī)器人表面。此外，由于使用各種各樣的換能器和反射器組合可以檢測(cè)大尺寸區(qū)域，因此實(shí)施方式的尺寸沒(méi)有受到限制。按前所述，在接觸式傳感器或接觸式傳感器系統(tǒng)中的較長(zhǎng)的聲路徑行進(jìn)的聲波將會(huì)經(jīng)歷比行進(jìn)短聲路徑長(zhǎng)度損失更多。因此，為產(chǎn)生整個(gè)接觸式傳感器接觸靈敏區(qū)相對(duì)統(tǒng)一的接觸靈敏度，通常希望實(shí)施由行進(jìn)不同的聲路徑長(zhǎng)度的聲波產(chǎn)生的信號(hào)的均衡以便信號(hào)電平大致和聲路徑長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。信號(hào)均衡可以例如通過(guò)以下完成，改變沿著聲路徑反射元件的密度；沿著反射陣列的反射元件高度或深度；反射元件長(zhǎng)度；陣列內(nèi)反射元件長(zhǎng)度和反射陣列和聲束之間距離。此外，用于發(fā)射和/或接收的換能器的數(shù)目，和每個(gè)換能器發(fā)送和/或接收信號(hào)觸摸屏的區(qū)域可以調(diào)節(jié)以表示接觸對(duì)象的尺寸和/或形狀。應(yīng)該理解的是上述設(shè)備和方法的配置僅僅是示例性，而且不脫離權(quán)利要求的精神和范圍可以作出其它實(shí)施例和修改。權(quán)利要求1.一種接觸式傳感器，包括能夠傳播聲波的襯底，襯底包括具有接觸靈敏區(qū)的第一表面并包括沿著第一邊緣和第一表面相交的第二表面，第一邊緣配置為沿著第一邊緣傳播第一聲波，第一表面配置為橫過(guò)接觸靈敏區(qū)傳播第二聲波，第二聲波基于第一聲波；和用于將在第一聲波和第二聲波之間轉(zhuǎn)換的波轉(zhuǎn)換器，波轉(zhuǎn)換器包括在襯底上形成的部分反射元件。2.權(quán)利要求1的接觸式傳感器，其中第一邊緣具有彎曲區(qū)域以及產(chǎn)生和接收第一聲波的換能器，所述換能器被裝配到襯底。3.權(quán)利要求1的接觸式傳感器，第一表面至少被部分地彎曲。4.權(quán)利要求1的接觸式傳感器，還包括裝配到襯底的用于產(chǎn)生和接收第一聲波的換能器，產(chǎn)生和接收第一聲波的換能器的每一個(gè)用來(lái)檢測(cè)在接觸靈敏區(qū)的區(qū)域上的坐標(biāo)，其中該區(qū)域可以是整個(gè)接觸靈敏區(qū)或者是接觸靈敏區(qū)的一部分。5.權(quán)利要求1，2或3的接觸式傳感器，進(jìn)一步包括裝配到襯底的至少兩個(gè)換能器，所述至少兩個(gè)換能器被用于產(chǎn)生或接收聲波。6.權(quán)利要求1的接觸式傳感器，接觸靈敏區(qū)接收具有兩個(gè)坐標(biāo)的接觸事件，所述兩個(gè)坐標(biāo)識(shí)別接觸事件相對(duì)于接觸靈敏區(qū)的位置，還包括裝配到襯底的第一和第二換能器，第一換能器被用于產(chǎn)生和接收第一聲波以檢測(cè)接觸靈敏區(qū)上接觸事件的第一坐標(biāo)，第二換能器被用于產(chǎn)生和接收第一聲波以檢測(cè)接觸靈敏區(qū)上接觸事件的第二坐標(biāo)。7.權(quán)利要求1的接觸式傳感器，接觸靈敏區(qū)接收具有兩個(gè)坐標(biāo)的接觸事件，所述兩個(gè)坐標(biāo)識(shí)別接觸事件相對(duì)于接觸靈敏區(qū)的位置，還包括裝配到襯底的至少兩個(gè)換能器，其中所述至少兩個(gè)換能器中的至少一個(gè)被用于產(chǎn)生和接收第一聲波以檢測(cè)接觸事件的坐標(biāo)。8.權(quán)利要求4的接觸式傳感器，進(jìn)一步包括襯底進(jìn)一步包括沿著四個(gè)邊緣和第一表面相交的四個(gè)側(cè)壁，所述側(cè)壁和相鄰側(cè)壁形成角，所述側(cè)壁之一包括第二表面；裝配在每個(gè)角上的換能器，所述換能器用于產(chǎn)生或接收聲波；以及裝配到四個(gè)邊緣的每個(gè)處或最接近四個(gè)邊緣的每個(gè)的波轉(zhuǎn)換器。9.權(quán)利要求1的接觸式傳感器，進(jìn)一步包括沿著第二邊緣和第一表面相交的第二側(cè)壁，第二邊緣基本上無(wú)缺陷地形成，第二邊緣在第二側(cè)壁和第一表面之間形成大約90°的角度，在橫越接觸靈敏區(qū)的至少一部分以后第二邊緣反射第二聲波。10.權(quán)利要求4的接觸式傳感器，進(jìn)一步包括沿著第二邊緣和第一表面相交的第二側(cè)壁，第二邊緣基本上無(wú)缺陷地形成，最接近第二邊緣形成的一個(gè)或多個(gè)反射條，所述反射條互相間隔第二聲波的二分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍，在橫越接觸靈敏區(qū)的至少一部分以后反射條和第二邊緣反射第二聲波。11.權(quán)利要求1一10中的任一項(xiàng)的接觸式傳感器，所述部分反射元件是彼此規(guī)則間隔第一聲波的波長(zhǎng)的凸出部或凹槽。12.權(quán)利要求1，2或3的接觸式傳感器，其中襯底具有與第一邊緣相對(duì)的第二邊緣，第二邊緣在橫越接觸靈敏區(qū)的至少一部分以后反射第二聲波。13.權(quán)利要求11的接觸式傳感器，其中所述部分反射元件沿著第一邊緣擴(kuò)展，所述部分反射元件距第一邊緣的長(zhǎng)度小于第一聲波的波長(zhǎng)。14.權(quán)利要求1的接觸式傳感器，第一表面是半球面。15.權(quán)利要求1或3的接觸式傳感器，換能器被裝配到襯底用于發(fā)送第四波，襯底包括沿著第三邊緣與第一表面相交的第三表面，第三邊緣被配置成傳播第三聲波，第二和第三表面最接近換能器地相交，其中第一和第三聲波從第四聲波被拆分，并且其中第一、第三和第四聲波包括聲邊緣波。全文摘要本發(fā)明涉及接觸式傳感器、接觸式傳感器系統(tǒng)和檢測(cè)接觸的方法。接觸式傳感器包括能夠傳播聲波的襯底并且包括具有接觸靈敏區(qū)的第一表面。第一側(cè)壁沿著第一邊緣和第一表面相交。第一邊緣配置為沿著第一邊緣傳播第一聲波。第一聲波可以是一維邊緣波。波轉(zhuǎn)換器將第一聲波轉(zhuǎn)換為第二聲波并且第一表面配置為傳播第二聲波橫過(guò)接觸靈敏區(qū)。文檔編號(hào)G06F3/041GK102103443SQ20111008354公開(kāi)日2011年6月22日申請(qǐng)日期2005年4月13日優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日發(fā)明者J·C·肯特,P·I·戈姆斯,R·阿德勒申請(qǐng)人:泰科電子有限公司