本申請(qǐng)按照35U.S.C.§119(e)要求提交于2015年12月2日的名稱為“Kinetic Friction Reduction–Vibrating the Waveguide”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)62/262,321的優(yōu)先權(quán)。上述所有申請(qǐng)的主題均以引用方式全文并入本文中。

背景技術(shù)：

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體上涉及光學(xué)觸摸檢測(cè)系統(tǒng)。

2.相關(guān)技術(shù)描述

用于與計(jì)算設(shè)備交互的觸敏顯示器正變得日益普遍。存在用于實(shí)現(xiàn)觸敏顯示器和其它觸敏設(shè)備的多種不同的技術(shù)。這些技術(shù)的例子包括例如電阻式觸摸屏、表面聲波觸摸屏、電容式觸摸屏和某些類型的光學(xué)觸摸屏。

然而，這些方法中的許多目前存在缺點(diǎn)。例如，一些技術(shù)對(duì)于如在許多現(xiàn)代化的移動(dòng)電話中使用的小尺寸顯示器可能效果良好，但對(duì)于如在用于膝上型或甚至臺(tái)式計(jì)算機(jī)的顯示器中的大屏幕尺寸來(lái)說(shuō)不能很好地?cái)U(kuò)展。對(duì)于需要特殊處理的表面的技術(shù)或在表面中使用特殊元件來(lái)說(shuō)，屏幕尺寸增加N的線性因子意味著特殊處理必須被擴(kuò)展以處置面積大N²倍的屏幕，或者需要數(shù)量為N²倍的特殊元件。這會(huì)導(dǎo)致無(wú)法接受的低產(chǎn)率或高得難以接受的成本。

一些技術(shù)的另一個(gè)缺點(diǎn)是，它們不能或難以處置多觸摸事件。多觸摸事件發(fā)生在多個(gè)觸摸事件同時(shí)進(jìn)行時(shí)。這會(huì)在原始檢測(cè)信號(hào)中引入歧義，這種歧義必須接著被解決。重要的是，歧義必須以快速且計(jì)算上高效的方式解決。如果太慢，那么該技術(shù)將不能夠提供系統(tǒng)所需的觸摸采樣速率。如果在計(jì)算上太密集，那么這會(huì)抬高該技術(shù)的成本和功耗。

另一個(gè)缺點(diǎn)是，技術(shù)可能不能夠滿足不斷增加的分辨率需求。假設(shè)觸敏表面是具有長(zhǎng)度和寬度尺寸L×W的矩形。進(jìn)一步假設(shè)應(yīng)用需要觸摸點(diǎn)分別以δl和δw的精度定位。那么所需的有效分辨率為R＝(L W)/(δlδw)。我們將R表達(dá)為觸摸點(diǎn)的有效數(shù)目。隨著技術(shù)進(jìn)步，R中的分子通常會(huì)增加，并且分母通常會(huì)減小，從而導(dǎo)致所需觸摸分辨率R的總體增加的趨勢(shì)。

因此，需要改進(jìn)的觸敏系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種光學(xué)觸敏設(shè)備具有受振動(dòng)表面以減小接觸物體與表面之間的摩擦。

在一個(gè)方面，光學(xué)觸敏設(shè)備包括：平面光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其具有平面光學(xué)波導(dǎo)；以及換能器，其能夠激活以使平面光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面振動(dòng)。該設(shè)備還包括多個(gè)發(fā)光體和檢測(cè)器。發(fā)光體和檢測(cè)器沿著波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的周邊布置。發(fā)光體產(chǎn)生光束，光束通過(guò)全內(nèi)反射(TIR)經(jīng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)傳播至檢測(cè)器。在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的受振動(dòng)的頂部表面上的觸摸干擾光束，并且觸敏設(shè)備基于干擾確定觸摸事件。

在另一方面，光學(xué)觸敏設(shè)備確定物體在光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上的觸摸事件的觸摸類型。光學(xué)觸敏設(shè)備以受控方式激活發(fā)光體和檢測(cè)器以進(jìn)行多次掃描，并且每次掃描與一組掃描特性相關(guān)聯(lián)。光學(xué)觸敏設(shè)備激活至少一個(gè)換能器以使光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面振動(dòng)，并且頂部表面的振動(dòng)與一組振動(dòng)特性相關(guān)聯(lián)。光學(xué)觸敏設(shè)備針對(duì)每次掃描測(cè)量光束以確定哪些光束已被觸摸事件干擾。光學(xué)觸敏設(shè)備基于振動(dòng)特性和掃描特性一起分析掃描的被測(cè)量光束。光學(xué)觸敏設(shè)備基于該分析確定觸摸事件的觸摸類型。

其它方面包括與上述任一方面有關(guān)的部件、設(shè)備、系統(tǒng)、改進(jìn)、方法、過(guò)程、應(yīng)用、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和其它技術(shù)。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將以舉例方式結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)觸敏設(shè)備的示意圖。

圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定觸摸事件的位置的流程圖。

圖3A-3B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于與光束的觸摸交互的受抑TIR機(jī)制。

圖3C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的增強(qiáng)透射的與光束的觸摸交互。

圖4A-4C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的不同形狀的光束覆蓋區(qū)的俯視圖。

圖5A-5B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了由發(fā)光體和檢測(cè)器覆蓋的有源區(qū)域。

圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了針對(duì)所有可能的發(fā)光體和檢測(cè)器對(duì)的所有光束。

圖7A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)受機(jī)械橫向振動(dòng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖7B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)受機(jī)械橫向振動(dòng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面的剖視圖。

圖7C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)受機(jī)械橫向振動(dòng)的多部件波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖8A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的換能器在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)之上的放置位置的側(cè)視圖，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有與顯示器相關(guān)聯(lián)的區(qū)域。

圖8B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的換能器在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)下方的放置位置的側(cè)視圖，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有與顯示器相關(guān)聯(lián)的區(qū)域。

圖8C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的換能器在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)之上的放置位置的俯視圖。

圖8D是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的換能器在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)之上的放置位置的側(cè)視圖，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有與顯示器相關(guān)聯(lián)的區(qū)域。

圖8E是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的換能器在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)下方的放置位置的側(cè)視圖，該波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有與顯示器相關(guān)聯(lián)的區(qū)域。

圖8F是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的換能器在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上的放置位置的俯視圖。

圖8G是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的換能器鄰近波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放置位置的側(cè)視圖。

圖8H是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的換能器鄰近波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的放置位置的俯視圖。

圖9A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了受波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)干擾的光束。

圖9B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了通過(guò)將180度的相移施加到圖9A所示波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)而干擾的光束。

圖10是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于基于振動(dòng)來(lái)確定觸摸類型的過(guò)程的流程圖。

圖11A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示意圖，示出了三次掃描的隨時(shí)間變化的橫向振動(dòng)。

圖11B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，示出了在圖11A所示的每次掃描的時(shí)間點(diǎn)在物體和受振動(dòng)表面之間的交互。

圖11C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了在圖11B所示的每次掃描的時(shí)間點(diǎn)在物體和受振動(dòng)表面之間的交互。

圖11D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，示出了在圖11A所示的每次掃描的時(shí)間點(diǎn)在另一個(gè)物體和受振動(dòng)表面之間的交互。

圖11E是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了在圖11D所示的每次掃描的時(shí)間點(diǎn)在具有不同硬度的物體和受振動(dòng)表面之間的交互。

圖12A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的向上移動(dòng)至振動(dòng)峰的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖12B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了在圖12A所示兩個(gè)物體和受振動(dòng)表面之間的交互。

圖12C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的向下移動(dòng)至振動(dòng)谷的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的剖視圖。

圖12D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了在圖12C所示兩個(gè)物體和受振動(dòng)表面之間的交互。

附圖僅出于舉例說(shuō)明目的而描繪了各種實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易從以下討論認(rèn)識(shí)到，本文所示結(jié)構(gòu)和方法的備選實(shí)施例可以在不脫離本文所述原理的情況下被采用。

具體實(shí)施方式

該具體實(shí)施方式分為兩部分。部分A提供了對(duì)觸敏系統(tǒng)和多觸摸事件的檢測(cè)的各個(gè)方面的描述。這些內(nèi)容主要在手指觸摸的語(yǔ)境下進(jìn)行描述，但該概念也適用于工具(例如，筆或觸筆)觸摸。部分B提供了對(duì)部分地基于受振動(dòng)波導(dǎo)來(lái)檢測(cè)觸摸事件和觸摸類型的描述。下面是具體實(shí)施方式的內(nèi)容：

部分A：觸摸檢測(cè)

I.介紹

A.設(shè)備概述

圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)觸敏設(shè)備100的示意圖。光學(xué)觸敏設(shè)備100包括控制器110、發(fā)光體/檢測(cè)器驅(qū)動(dòng)電路120、以及觸敏表面組件130。表面組件130包括表面131，在該表面上將檢測(cè)觸摸事件。為了方便，區(qū)域131有時(shí)可以被稱為有源區(qū)域或有源表面，盡管有源區(qū)域本身可以是諸如光學(xué)波導(dǎo)的完全無(wú)源結(jié)構(gòu)。組件130還包括沿著有源區(qū)域131的周邊布置的發(fā)光體和檢測(cè)器。在該例子中，存在標(biāo)記為Ea-EJ的J個(gè)發(fā)光體和標(biāo)記為D1-DK的K個(gè)檢測(cè)器。該設(shè)備還包括觸摸事件處理器140，其可以作為控制器110的一部分或如圖1所示單獨(dú)地實(shí)現(xiàn)。標(biāo)準(zhǔn)化的API可以用來(lái)與觸摸事件處理器140通信，例如，在觸摸事件處理器140和控制器110之間或在觸摸事件處理器140和連接到觸摸事件處理器的其它設(shè)備之間。

發(fā)光體/檢測(cè)器驅(qū)動(dòng)電路120用作控制器110與發(fā)光體Ej和檢測(cè)器Dk之間的接口。發(fā)光體產(chǎn)生由檢測(cè)器接收的光“束”。優(yōu)選地，由一個(gè)發(fā)光體產(chǎn)生的光由不止一個(gè)檢測(cè)器接收，并且每個(gè)檢測(cè)器從不止一個(gè)發(fā)光體接收光。為了方便，“光束”將表示從一個(gè)發(fā)光體到一個(gè)檢測(cè)器的光，盡管它可以是到達(dá)許多檢測(cè)器的光的大扇面的一部分，而不是單獨(dú)的光束。從發(fā)光體Ej到檢測(cè)器Dk的光束將被稱為光束jk。圖1明確地標(biāo)出光束a1、a2、a3、e1和eK作為例子。在有源區(qū)域131內(nèi)的觸摸會(huì)干擾某些光束，由此改變?cè)跈z測(cè)器Dk處所接收到的內(nèi)容。關(guān)于這些變化的數(shù)據(jù)被通信至觸摸事件處理器140，該處理器分析數(shù)據(jù)以確定在表面131上的觸摸事件的(多個(gè))位置(和時(shí)間)。

如圖1所示的光學(xué)方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，該方法很好地?cái)U(kuò)展至更大的屏幕尺寸。由于發(fā)光體和檢測(cè)器被定位在周邊周?chē)?，將屏幕尺寸增加N的線性因子意味著周邊也會(huì)按比例縮放N而不是N²的因子。

這些觸敏設(shè)備可在各種應(yīng)用中使用。觸敏顯示器是一類應(yīng)用。這包括用于平板計(jì)算器、膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、游戲控制臺(tái)、智能手機(jī)和其它類型的計(jì)算設(shè)備的顯示器。它還包括用于電視機(jī)、數(shù)字標(biāo)牌、公共信息、白板、電子閱讀器的顯示器和其它類型的高分辨率顯示器。然而，它們也可用于較小或較低分辨率的顯示器：較簡(jiǎn)單的區(qū)域電話、用戶控制器(影印機(jī)控制器、打印機(jī)控制器、電器的控制器等)。這些觸敏設(shè)備也可在除顯示器之外的應(yīng)用中使用。在上面檢測(cè)觸摸的“表面”可以是無(wú)源元件，例如，印刷圖像或僅僅是某個(gè)硬表面。該應(yīng)用可用作用戶接口，類似于軌跡球或鼠標(biāo)。

B.過(guò)程概述

圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定觸摸事件的位置的流程圖。該過(guò)程將利用圖1的設(shè)備來(lái)說(shuō)明。過(guò)程200大致分為兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段將被稱為物理階段210和處理階段220。從概念上講，在這兩個(gè)階段之間的分割線是一組透射系數(shù)Tjk。

透射系數(shù)Tjk是光束從發(fā)光體j到檢測(cè)器k的透射率，這與不存在與光束交互的觸摸事件時(shí)將被透射的形成對(duì)比。該具體量度的使用純粹是一個(gè)例子?？梢允褂闷渌慷?。特別地，由于我們最感興趣的是中斷的光束，可以使用諸如的(1-Tjk)的逆量度，因?yàn)樗ǔＪ?。其它例子包括吸收、衰減、反射或散射的量度。此外，雖然圖2使用Tjk作為物理階段210和處理階段220之間的分割線，但不需要明確地計(jì)算Tjk。也不需要在物理階段210和處理階段220之間的清晰的分割。還應(yīng)注意，Tjk可具有時(shí)間方面。

返回圖2，物理階段210是從物理設(shè)置確定Tjk的過(guò)程。處理階段220從Tjk確定觸摸事件。圖2所示模型在概念上有用，因?yàn)樗谝欢ǔ潭壬蠈⑽锢碓O(shè)置和下面的物理機(jī)制與后續(xù)的處理分開(kāi)。

例如，物理階段210產(chǎn)生透射系數(shù)Tjk。觸敏表面組件130的許多不同的物理設(shè)計(jì)是可能的，并且將根據(jù)最終應(yīng)用來(lái)考慮不同的設(shè)計(jì)權(quán)衡。例如，發(fā)光體和檢測(cè)器可以是較窄的或較寬的、較窄的角度或較寬的角度、各種波長(zhǎng)、各種功率、相干的或不相干的，等等。作為另一例子，不同類型的復(fù)用可以用來(lái)允許來(lái)自多個(gè)發(fā)光體的光束被每個(gè)檢測(cè)器接收。

框210的內(nèi)部示出了過(guò)程210的一種可能的具體實(shí)施。在該例子中，發(fā)光體將光束發(fā)送212至多個(gè)檢測(cè)器。橫跨觸敏表面行進(jìn)的光束中的一些被觸摸事件干擾。檢測(cè)器以復(fù)用光學(xué)形式從發(fā)光體接收214光束。所接收的光束被解復(fù)用216，以將各個(gè)光束jk彼此區(qū)分。然后確定218每個(gè)單獨(dú)的光束jk的透射系數(shù)Tjk。

處理階段220也可以許多不同的方式實(shí)現(xiàn)。候選觸摸點(diǎn)、線成像、位置內(nèi)插、觸摸事件模板和多遍方法是可以作為處理階段220的一部分使用的技術(shù)的所有例子。

II.物理設(shè)置

觸敏設(shè)備100可以以許多不同的方式實(shí)現(xiàn)。下面是設(shè)計(jì)變型的一些例子。

A.電子器件

就電子器件方面而言，應(yīng)注意，圖1在本質(zhì)上是示例性的和功能性的。來(lái)自圖1中的不同框的功能可以在相同的部件中一起實(shí)現(xiàn)。

B.觸摸交互

可以使用用于與光束的觸摸交互的不同機(jī)制。一個(gè)例子是受抑全內(nèi)反射(TIR)。在受抑TIR中，光束通過(guò)全內(nèi)反射限制在光波導(dǎo)內(nèi)，并且觸摸交互以某種方式干擾全內(nèi)反射。圖3A-3B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于與光束的觸摸交互的受抑TIR機(jī)制。在圖3A中，以虛線示出的光束從發(fā)光體E通過(guò)光學(xué)上透明的平面波導(dǎo)302行進(jìn)至檢測(cè)器D。光束通過(guò)全內(nèi)反射限制在波導(dǎo)302內(nèi)。波導(dǎo)可以由例如塑料或玻璃構(gòu)造成。在圖3B中，與透明波導(dǎo)302形成接觸的諸如手指或觸筆的物體304具有比通常圍繞波導(dǎo)的空氣高的折射率。在接觸區(qū)域上方，由于物體導(dǎo)致的折射率的增加干擾波導(dǎo)內(nèi)的光束的全內(nèi)反射。全內(nèi)反射的干擾增加了從波導(dǎo)的漏光，從而使穿過(guò)接觸區(qū)域的任何光束衰減。因此，移除物體304將使穿過(guò)的光束的衰減停止。穿過(guò)觸摸點(diǎn)的光束的衰減將導(dǎo)致檢測(cè)器處更小的功率，從該功率可以計(jì)算出減小的透射系數(shù)Tjk。

應(yīng)注意，除了觸摸的存在性之外，一些類型的觸摸交互可用來(lái)測(cè)量接觸圧力或觸摸速度。還應(yīng)注意，代替減少透射或除了減少透射之外，一些觸摸機(jī)制可以增強(qiáng)透射。圖3C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的增強(qiáng)透射的與光束的觸摸交互。圖3C是俯視圖。發(fā)光體Ea通常產(chǎn)生由檢測(cè)器D1接收的光束。當(dāng)不存在觸摸交互時(shí)，Ta1＝1，且Ta2＝0。然而，觸摸交互304阻擋光束到達(dá)檢測(cè)器D1，并且將被阻擋的光中的一些散射到檢測(cè)器D2。因此，檢測(cè)器D2從發(fā)光體Ea接收比正常情況下更多的光。相應(yīng)地，當(dāng)存在觸摸事件304時(shí)，Ta1減小，且Ta2增加。

為了方便，觸摸交互機(jī)制有時(shí)可以劃分為二進(jìn)制的或模擬的。二進(jìn)制交互是基本上具有隨觸摸變化的兩種可能的響應(yīng)的交互。例子包括無(wú)阻擋的和完全阻擋的、或無(wú)阻擋的和10％+衰減、或不受抑的和受抑的TIR。模擬交互是具有對(duì)觸摸的“灰度”響應(yīng)的交互：無(wú)阻擋經(jīng)過(guò)部分阻擋的漸變至阻擋。

C.發(fā)光體、檢測(cè)器和耦合器

每個(gè)發(fā)光體將光發(fā)送至多個(gè)檢測(cè)器。通常，每個(gè)發(fā)光體將光同時(shí)輸出至不止一個(gè)檢測(cè)器。類似地，每個(gè)檢測(cè)器從多個(gè)不同的發(fā)光體接收光。光束可以是可見(jiàn)光、紅外線和/或紫外線。術(shù)語(yǔ)“光”意味著包括所有這些波長(zhǎng)，并且諸如“光學(xué)的”的術(shù)語(yǔ)應(yīng)被相應(yīng)地解釋。

發(fā)光體的光源的例子包括發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體激光器。也可使用IR源。光束的調(diào)節(jié)可以是外部的或內(nèi)部的。用于檢測(cè)器的傳感器元件的例子包括電荷耦合設(shè)備、光電二極管、光敏電阻、光電晶體管、以及非線性全光學(xué)檢測(cè)器。

除了主光源、傳感器元件之外，發(fā)光體和檢測(cè)器也可包括光學(xué)器件和/或電子器件。例如，發(fā)光體和檢測(cè)器可以并入或附接到透鏡以擴(kuò)散和/或準(zhǔn)直發(fā)射或入射的光。另外，具有不同設(shè)計(jì)的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)耦合組件(耦合器)可用來(lái)將發(fā)光體和檢測(cè)器耦合到波導(dǎo)。波導(dǎo)、耦合器和任何居間光學(xué)元件均具有類似的折射率，其高于空氣的折射率，以有利于貫穿每個(gè)光束的整個(gè)光學(xué)路徑的TIR。這些元件可以利用鍵合劑物理耦合在一起，該鍵合劑具有與波導(dǎo)和耦合器類似的折射率。備選地，在沿著光學(xué)路徑的各個(gè)點(diǎn)處，在元件之間可以存在氣隙以代替鍵合劑。

D.光束路徑

觸敏系統(tǒng)的另一個(gè)方面是光束和光束路徑的形狀與位置。在圖1中，光束示出為線。這些線應(yīng)解釋為代表光束，但光束本身可以是不同的形狀和覆蓋區(qū)。圖4A-4C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的不同形狀的光束覆蓋區(qū)的俯視圖。在圖4A中，點(diǎn)發(fā)光體和點(diǎn)檢測(cè)器產(chǎn)生具有線狀覆蓋區(qū)的狹窄的“筆形”光束。在圖4B中，點(diǎn)發(fā)光體和寬檢測(cè)器(反之亦然)產(chǎn)生具有三角形覆蓋區(qū)的扇形光束。在圖4C中，寬發(fā)光體和寬檢測(cè)器產(chǎn)生具有寬度非常恒定的矩形覆蓋區(qū)的“矩形”光束。根據(jù)覆蓋區(qū)的寬度，透射系數(shù)Tjk表現(xiàn)為二進(jìn)制量或模擬量。如果當(dāng)觸摸點(diǎn)穿過(guò)光束時(shí)透射系數(shù)從一個(gè)極值很突然地轉(zhuǎn)變至另一個(gè)極值，則透射系數(shù)是二進(jìn)制的。例如，如果光束很窄，它將被完全阻擋或完全不受阻擋。如果光束較寬，則它可能在觸摸點(diǎn)穿過(guò)光束時(shí)被部分阻擋，這導(dǎo)致更模擬的行為。

光束可以在側(cè)向(水平)方向和豎直方向兩者上具有覆蓋區(qū)。光束的側(cè)向覆蓋區(qū)與光束的水平覆蓋區(qū)可以是相同的或不同的。

從發(fā)光體發(fā)射且由檢測(cè)器接收的光的方向和展度可以在展度或角度上不同于旨在覆蓋有源區(qū)域131的光束覆蓋區(qū)。為了使光束成形以獲得預(yù)期的覆蓋區(qū)，透鏡可以附接到發(fā)光體和檢測(cè)器。例如，點(diǎn)發(fā)光體和檢測(cè)器可以結(jié)合透鏡使用以在水平和豎直方向上擴(kuò)散光束。

圖5A-5B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了由發(fā)光體和檢測(cè)器覆蓋的有源區(qū)域。如上所述，發(fā)光體和檢測(cè)器沿著有源區(qū)域的周邊布置。所有發(fā)光體可以布置在有源區(qū)域的兩側(cè)上，例如，在如圖5A所示的兩個(gè)相鄰的垂直側(cè)面上。類似地，所有檢測(cè)器可以布置在有源區(qū)域的其它兩個(gè)側(cè)面上。備選地，發(fā)光體和檢測(cè)器可以根據(jù)如圖5B所示的圖案混合或交織。該圖案可以是一個(gè)發(fā)光體在每個(gè)檢測(cè)器之間，或另一種更復(fù)雜的布置方式。

在大多數(shù)具體實(shí)施中，每個(gè)發(fā)光體和每個(gè)檢測(cè)器將支持多個(gè)光束路徑，但可能不存在從每個(gè)發(fā)光體到每個(gè)檢測(cè)器的光束。來(lái)自一個(gè)發(fā)光體(或至一個(gè)檢測(cè)器)的所有光束的覆蓋區(qū)的總和將被稱為該發(fā)光體(檢測(cè)器)的覆蓋面積。所有發(fā)光體(或檢測(cè)器)的覆蓋面積可被合計(jì)以得到系統(tǒng)的總覆蓋面積。

各個(gè)光束的覆蓋區(qū)可使用不同的量來(lái)描述：空間范圍(即，寬度)、角度范圍(即，發(fā)光體的輻射角度、檢測(cè)器的接收角度)和覆蓋區(qū)形狀。從一個(gè)發(fā)光體到一個(gè)檢測(cè)器的單獨(dú)的光束路徑可由發(fā)光體的寬度、檢測(cè)器的寬度和/或限定兩者間的光束路徑的角度與形狀來(lái)描述。發(fā)光體的覆蓋面積可由發(fā)光體的寬度、相關(guān)的檢測(cè)器的總寬度和/或限定來(lái)自發(fā)光體的光束路徑的集合的角度與形狀來(lái)描述。應(yīng)注意，各個(gè)覆蓋區(qū)可以重疊。(發(fā)光體的覆蓋區(qū)的面積之和)/(發(fā)光體的覆蓋面積)的比率是重疊量的一種量度。

所有發(fā)光體的總覆蓋面積應(yīng)覆蓋整個(gè)有源區(qū)域131。然而，并非有源區(qū)域131內(nèi)的所有點(diǎn)都將被等幾率地覆蓋。一些點(diǎn)可以被許多光束路徑經(jīng)過(guò)，而其它點(diǎn)被少得多的光束路徑經(jīng)過(guò)。光束路徑在有源區(qū)域131上的分布可以通過(guò)計(jì)算多少光束路徑經(jīng)過(guò)有源區(qū)域內(nèi)的不同(x,y)點(diǎn)來(lái)表征。光束路徑的取向是分布的另一個(gè)方面。相比由全部彼此成60度的角度延伸的三個(gè)光束路徑經(jīng)過(guò)的點(diǎn)，從全部大致在相同的方向上延伸的三個(gè)光束路徑導(dǎo)出的(x,y)點(diǎn)通常將是較弱的分布。

上文針對(duì)發(fā)光體描述的概念也適用于檢測(cè)器。檢測(cè)器的覆蓋面積是由檢測(cè)器接收的光束的所有覆蓋區(qū)的總和。

E.復(fù)用

由于多個(gè)發(fā)光體將多個(gè)光束發(fā)送至多個(gè)檢測(cè)器，并且由于各個(gè)光束的行為是大體上理想的，復(fù)用/解復(fù)用方案被使用。例如，每個(gè)檢測(cè)器通常輸出指示入射光強(qiáng)度的單個(gè)電信號(hào)，而不論該光是否來(lái)自由一個(gè)發(fā)光體產(chǎn)生的一個(gè)光束或來(lái)自由許多發(fā)光體產(chǎn)生的許多光束。然而，透射率Tjk是各個(gè)光束jk的特性。

可以使用不同類型的復(fù)用。根據(jù)所使用的復(fù)用方案，光束的透射特性，包括其內(nèi)容和光束被透射的時(shí)間，可以變化。因此，復(fù)用方案的選擇可以影響光學(xué)觸敏設(shè)備的物理構(gòu)造和其操作兩者。復(fù)用的例子包括碼分復(fù)用、頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用。光學(xué)系統(tǒng)常用的其它復(fù)用技術(shù)包括波分復(fù)用、偏振復(fù)用、空間復(fù)用和角度復(fù)用。諸如PSK、QAM和OFDM的電子調(diào)制方案也可以可能地應(yīng)用以區(qū)分不同的光束。幾種復(fù)用技術(shù)也可以一起使用。

圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例設(shè)備的俯視圖，示出了針對(duì)所有可能的發(fā)光體和檢測(cè)器對(duì)的所有光束。如圖6所示，發(fā)光體和檢測(cè)器在編號(hào)1-30的位置處布置在有源區(qū)域的周邊周?chē)?。在該例子中，光束末端未被?biāo)為發(fā)光體或檢測(cè)器。假設(shè)存在足夠的發(fā)光體和檢測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)任何可能的光束路徑。

III.處理階段

在圖2的處理階段220中，透射系數(shù)Tjk被用來(lái)確定觸摸點(diǎn)的位置。可以使用不同的方法和技術(shù)，包括候選觸摸點(diǎn)、線成像、位置內(nèi)插、觸摸事件模板和多遍處理和光束加權(quán)。

A.候選觸摸點(diǎn)

確定觸摸點(diǎn)的位置的一種方法基于：識(shí)別已受觸摸事件影響的光束(基于透射系數(shù)Tjk)，然后將這些中斷光束的交點(diǎn)識(shí)別為候選觸摸點(diǎn)。通過(guò)考慮緊鄰候選觸摸點(diǎn)的其它光束或通過(guò)考慮其它候選觸摸點(diǎn)，可對(duì)候選觸摸點(diǎn)的列表求精。該方法更詳細(xì)地描述于美國(guó)專利申請(qǐng)第13/059,817號(hào)“Method and Apparatus for Detecting a Multitouch Event in an Optical Touch-Sensitive Device”中，該申請(qǐng)以引用方式并入本文中。

B.線成像，斷層掃描

該技術(shù)基于以下概念：由檢測(cè)器接收的光束的集合形成觸摸點(diǎn)的線圖像，其中視點(diǎn)為檢測(cè)器的位置。檢測(cè)器作為瞄準(zhǔn)發(fā)光體的集合的一維相機(jī)起作用。由于互反性，對(duì)于發(fā)光體來(lái)說(shuō)同樣如此。由發(fā)光體發(fā)送的光束的集合形成觸摸點(diǎn)的線圖像，其中視點(diǎn)為發(fā)光體的位置。這些線圖像可被處理以重構(gòu)觸摸點(diǎn)，例如，通過(guò)使用相關(guān)性或斷層掃描原理。該方法更詳細(xì)地描述于美國(guó)專利申請(qǐng)第13/460,703號(hào)“Detecting Multitouch Events in an Optical Touch-Sensitive Device using Touch Event Templates”和第14/092,850號(hào)“Optical Touch Tomography”中，這些申請(qǐng)以引用方式并入本文中。

C.位置內(nèi)插

應(yīng)用通常會(huì)要求在定位觸摸點(diǎn)方面一定的精度水平。增加精度的一種方法是增加發(fā)光體、檢測(cè)器和光束路徑的密度，使得觸摸點(diǎn)位置的小幅變化會(huì)中斷不同的光束。另一種方法是在光束之間內(nèi)插。該方法更詳細(xì)地描述于美國(guó)專利申請(qǐng)第13/460,703號(hào)“Detecting Multitouch Events in an Optical Touch-Sensitive Device using Touch Event Templates”中，該申請(qǐng)以引用方式并入本文中。

D.觸摸事件模板

如果光束路徑的位置和形狀是已知的(這通常是具有固定的發(fā)光體、檢測(cè)器和光學(xué)器件的系統(tǒng)的情況)，則可以提前預(yù)測(cè)給定觸摸事件的透射系數(shù)?？梢越?jīng)推理為預(yù)計(jì)的觸摸事件生成模板。觸摸事件的確定由此成為模板匹配問(wèn)題。

如果使用暴力方法，那么可為每個(gè)可能的觸摸事件生成一個(gè)模板。然而，這會(huì)導(dǎo)致大量的模板。例如，假設(shè)一類觸摸事件被模擬為卵圓形接觸區(qū)域，并且假設(shè)光束是或者完全被阻擋或者完全不被阻擋的筆形光束。這類觸摸事件可被參數(shù)化為五個(gè)維度的函數(shù)：長(zhǎng)軸線的長(zhǎng)度、短軸線的長(zhǎng)度、長(zhǎng)軸線的取向、有源區(qū)域內(nèi)的x位置和有源區(qū)域內(nèi)的y位置。覆蓋這類觸摸事件的模板的暴力窮舉集合必須跨越這五個(gè)維度。此外，模板本身可具有大量的元素。

因此，在另一種方法中，模板的集合被簡(jiǎn)化。例如，用于具有某個(gè)接觸區(qū)域的觸摸事件的一種可能的模板是將受該觸摸影響的所有光束路徑的集合。然而，這是大量的光束路徑，因此模板匹配將更困難。此外，該模板很大程度上是因接觸區(qū)域而異的。如果接觸區(qū)域在大小、形狀或位置上略微變化，接觸區(qū)域的模板將不再完全匹配。另外，如果在有源區(qū)域中的其它地方存在額外的觸摸，模板將不能很好地匹配檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。因此，雖然使用所有可能的光束路徑可產(chǎn)生非常有差別的模板，但也可能計(jì)算強(qiáng)度太大而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。備選方案使用具有少于所有受影響光束的模板。例如，更簡(jiǎn)單的模板可以基于將由某個(gè)接觸區(qū)域中斷的僅四個(gè)光束。這是較不特異性的模板，因?yàn)榫哂新晕⒉煌男螤?、大小或位置的其它接觸區(qū)域仍將匹配該模板。這樣的好處在于，將需要較少的模板來(lái)覆蓋可能的接觸區(qū)域的空間。該模板沒(méi)有基于所有中斷光束的全模板精確。然而，由于規(guī)模更小，匹配起來(lái)也更快。相對(duì)于可能的透射系數(shù)的全集，這些類型的模板常常是稀疏的。

應(yīng)注意，可以為某個(gè)接觸區(qū)域限定一系列模板，從而增加包含在該模板中的光束的數(shù)目：2光束模板、4光束模板等。在一個(gè)實(shí)施例中，被接觸區(qū)域中斷的光束被從1至N依次排序。然后，可通過(guò)按順序選擇第一n個(gè)光束來(lái)構(gòu)造n-光束模板。一般而言，空間上或角度上不同的光束往往會(huì)產(chǎn)生更好的模板。也就是說(shuō)，相比基于彼此緊鄰的三個(gè)很大程度上平行的光束的模板，具有彼此成60度延伸且不在公共點(diǎn)相交的三個(gè)光束的模板往往會(huì)產(chǎn)生更穩(wěn)健的模板。此外，較多的光束往往會(huì)增加模板匹配的有效信噪比，特別是在光束來(lái)自不同的發(fā)光體和檢測(cè)器時(shí)。

常常，也可使用基本模板來(lái)生成一系列相似的模板。例如，接觸區(qū)域B可能與接觸區(qū)域A相同，但被向右移位。然后，通過(guò)利用右移位，可以從接觸區(qū)域A的模板生成接觸區(qū)域B的對(duì)應(yīng)的四光束模板。更一般地說(shuō)，接觸區(qū)域A的模板可被抽象化或參數(shù)化(例如，其中參數(shù)是在不同方向上移位的數(shù)量)。抽象化將被稱為模板模型。在一種方法中，模型用來(lái)生成單獨(dú)的模板，并且實(shí)際數(shù)據(jù)針對(duì)單獨(dú)的模板中的每一個(gè)被匹配。在另一個(gè)方法中，數(shù)據(jù)針對(duì)模板模型被匹配。匹配過(guò)程因此包括確定是否存在針對(duì)模板模型的匹配以及在存在時(shí)產(chǎn)生匹配的參數(shù)的值是哪個(gè)。

模板可使用正區(qū)域和負(fù)區(qū)域兩者。實(shí)際接觸區(qū)域可以被“無(wú)觸摸”區(qū)包圍。如果接觸在實(shí)際接觸區(qū)域中進(jìn)行，那么在緊鄰的周?chē)鷧^(qū)域中將不存在接觸。因此，模板包括(a)被中斷的接觸區(qū)域中的光束，和(b)未被中斷的陰影區(qū)域中的光束兩者。

模板也可基于減小的和增強(qiáng)的透射系數(shù)兩者。對(duì)于特定類型的接觸來(lái)說(shuō)，中斷的某些光束的透射系數(shù)應(yīng)減小。然而，觸摸交互可以在其它方向上散射或反射光，并且這些方向的透射系數(shù)應(yīng)增加。

其它模板將顯而易見(jiàn)，并且模板可通過(guò)多種方式被處理。在簡(jiǎn)單的方法中，對(duì)模板中的光束的干擾被簡(jiǎn)單地求和或平均。這會(huì)增加這樣的測(cè)量的總體SNR，因?yàn)槊總€(gè)光束增加額外的信號(hào)，而來(lái)自每個(gè)光束的噪聲是大概獨(dú)立的。在另一個(gè)方法中，和或其它組合可以是加權(quán)過(guò)程，其中并非模板中的所有光束都被賦予相等的權(quán)重。例如，接近被建模的觸摸事件的中心經(jīng)過(guò)的光束可比更遠(yuǎn)離的光束權(quán)重更大。備選地，模板中的光束的角度差異性也可通過(guò)權(quán)重來(lái)表達(dá)。角度相異的光束比差異不大的光束權(quán)重更大。

觸摸事件模板的另外的例子更詳細(xì)地描述于美國(guó)專利申請(qǐng)第13/460,703號(hào)“Detecting Multitouch Events in an Optical Touch-Sensitive Device using Touch Event Templates”中，該申請(qǐng)以引用方式并入本文中。

E.多遍處理

參看圖2，處理階段不一定是一遍的過(guò)程，也不局限于單一技術(shù)。多種處理技術(shù)可以結(jié)合或以其它方式一起使用以確定觸摸事件的位置。

作為一個(gè)例子，第一階段是依賴于快速二進(jìn)制模板匹配的粗略遍。在該階段中，模板是二進(jìn)制的，并且透射率T’jk也假設(shè)為二進(jìn)制的。二進(jìn)制透射率T’jk可通過(guò)四舍五入或閾值分割模擬值而從模擬值Tjk生成。二進(jìn)制值T’jk針對(duì)二進(jìn)制模板進(jìn)行匹配，以產(chǎn)生候選觸摸點(diǎn)的初步列表。進(jìn)行某種清理以對(duì)該列表求精。例如，可以簡(jiǎn)單地消除冗余的候選觸摸點(diǎn)或合并彼此接近或相似的候選觸摸點(diǎn)。第二階段用來(lái)使用更精確的方法消除誤報(bào)。對(duì)于每個(gè)候選觸摸點(diǎn)來(lái)說(shuō)，相鄰的光束可以用來(lái)驗(yàn)證或消除作為實(shí)際觸摸點(diǎn)的候選項(xiàng)。美國(guó)專利申請(qǐng)第13/059,817號(hào)中描述的技術(shù)可以用于此目的。除了考慮光束的實(shí)際寬度之外，該階段也可以使用模擬值Tjk。該階段的輸出是確認(rèn)的觸摸點(diǎn)的列表。最后的階段對(duì)每個(gè)觸摸點(diǎn)的位置求精。例如，前述內(nèi)插技術(shù)可用來(lái)以更高的精度確定位置。由于已經(jīng)知道近似位置，該階段可以處理少得多的光束(即，在本地附近的光束)，但可能對(duì)該數(shù)據(jù)施加更密集的計(jì)算。最終結(jié)果是確定觸摸位置。

其它技術(shù)也可以用于多遍處理。例如，也可以使用線圖像或觸摸事件模型。備選地，相同的技術(shù)可以使用不止一次或以迭代的方式使用。例如，可以首先使用低分辨率模板來(lái)確定一組候選觸摸位置，然后可以使用更高分辨率的模板或觸摸事件模型來(lái)更精確地確定觸摸的精確位置和形狀。

F.光束加權(quán)

在處理透射系數(shù)的過(guò)程中，常見(jiàn)的是將透射系數(shù)加權(quán)或優(yōu)先化。加權(quán)有效地表示一些光束比其它光束更重要。權(quán)重可以在需要時(shí)在處理期間確定，或者它們可以被預(yù)定和從查找表或列表檢索。

對(duì)光束加權(quán)的一個(gè)因素是角度差異性。通常，角度不同的光束被賦予比角度差異性相對(duì)較小的光束更高的權(quán)重。給定一個(gè)光束的情況下，具有較小的角度差異性(即，大致平行于第一光束)的第二光束可能權(quán)重較低，因?yàn)橄啾鹊谝还馐峁┑?，它提供關(guān)于觸摸事件的位置的相對(duì)較少的附加信息。反之，在確定觸摸點(diǎn)沿著第一光束發(fā)生的位置的過(guò)程中，具有相對(duì)于第一光束較高角度差異性的第二光束可以得到更高的權(quán)重。

對(duì)光束加權(quán)的另一個(gè)因素是在光束的發(fā)光體和/或檢測(cè)器之間的位置差異(即，空間差異性)。通常，較大的空間差異性被賦予較高的權(quán)重，因?yàn)樗硎鞠啾纫呀?jīng)可用的“更多”的信息。

對(duì)光束加權(quán)的另一個(gè)可能的因素是光束的密度。如果橫貫有源區(qū)域的區(qū)域的光束有很多，那么每個(gè)光束僅僅是很多光束中的一個(gè)，并且任何單獨(dú)的光束都不太重要并且可能權(quán)重較小。反之，如果橫貫有源區(qū)域的區(qū)域的光束很少，那么這些光束中的每一個(gè)都在其攜帶的信息方面更重要，并且可以權(quán)重較大。

在另一方面，標(biāo)稱光束透射率(即，在不存在觸摸事件的情況下的透射率)可用來(lái)對(duì)光束加權(quán)。具有較高標(biāo)稱透射率的光束可被認(rèn)為相比具有較低標(biāo)稱透射率的那些更“可信”，因?yàn)槟切┕馐资茉肼曈绊?。信噪?如有)可通過(guò)類似的方式用來(lái)對(duì)光束加權(quán)。具有較高信噪比的光束可以被認(rèn)為更“可信”，并且被賦予更高的權(quán)重。

無(wú)論如何確定，權(quán)重都可以用來(lái)計(jì)算與可能的觸摸位置相關(guān)聯(lián)的給定模板的品質(zhì)因數(shù)(置信度)。光束透射率/信噪比也可在內(nèi)插過(guò)程中使用，合并成與從線圖像中的給定觸摸陰影導(dǎo)出的內(nèi)插線相關(guān)聯(lián)的置信度的單個(gè)量度。從由“可信”光束構(gòu)成的陰影導(dǎo)出的那些內(nèi)插的線在確定最終觸摸點(diǎn)位置過(guò)程中可被賦予比從可疑的光束數(shù)據(jù)導(dǎo)出的線更高的權(quán)重。

部分B：受振動(dòng)波導(dǎo)

IV.受振動(dòng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

A.振動(dòng)特性

光學(xué)觸敏設(shè)備100的有源區(qū)域包括光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以是剛性的或柔性的。當(dāng)發(fā)光體和檢測(cè)器被激活以檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)觸摸事件時(shí)，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面或整個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)振動(dòng)。在一些實(shí)施例中，頂部表面是平面光學(xué)波導(dǎo)的觸敏表面。備選地，頂部表面可以是觸敏平坦光學(xué)波導(dǎo)之上且不干擾觸敏平坦光學(xué)波導(dǎo)的振動(dòng)層，如在章節(jié)IV.B中進(jìn)一步描述。例如，當(dāng)用戶的手指橫跨光學(xué)觸敏表面移動(dòng)時(shí)，或當(dāng)用戶橫跨該表面移動(dòng)觸筆時(shí)，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可能振動(dòng)。振動(dòng)特性表征受振動(dòng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。振動(dòng)特性的例子包括振動(dòng)周期、振動(dòng)頻率、振動(dòng)相位、振動(dòng)對(duì)掃描相移、振幅和振動(dòng)取向。振動(dòng)周期是指波導(dǎo)結(jié)構(gòu)完成完整的振動(dòng)循環(huán)的持續(xù)時(shí)間。完整的振動(dòng)循環(huán)被定義為：波導(dǎo)結(jié)構(gòu)從其中立位置移動(dòng)至一個(gè)極限位置，并且移回到中立位置，然后移動(dòng)至另一個(gè)極限位置，并且移回到中立位置。振動(dòng)頻率是指完整的振動(dòng)循環(huán)在給定的時(shí)間段內(nèi)重復(fù)的次數(shù)。振動(dòng)相位是在振動(dòng)循環(huán)期間波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)位置。振動(dòng)對(duì)掃描相移是在給定光束的兩次連續(xù)掃描之間在波導(dǎo)頂部表面的振動(dòng)周期內(nèi)的振動(dòng)相位差。該量可以根據(jù)哪個(gè)光束(發(fā)光體/檢測(cè)器對(duì))正被考慮而變化，因?yàn)椴煌陌l(fā)光體和檢測(cè)器可能在不同的時(shí)間活動(dòng)。例如，多于一個(gè)發(fā)光體可在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)活動(dòng)，或多于一個(gè)檢測(cè)器可在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)活動(dòng)。振幅是指從中立位置到在任一側(cè)上的極限位置的距離。振動(dòng)取向是指波導(dǎo)的移動(dòng)取向。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以上下振動(dòng)。這種類型的振動(dòng)是指機(jī)械橫向振動(dòng)。附加地或備選地，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以來(lái)回移動(dòng)。這種類型的振動(dòng)是指機(jī)械縱向振動(dòng)。

圖7A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)受機(jī)械橫向振動(dòng)的整個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A的剖視圖。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A的中立位置由點(diǎn)劃線708表示。當(dāng)整個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A振動(dòng)時(shí)，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700從中立位置708向上移動(dòng)至第一極限位置712(也稱為振動(dòng)峰)。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A從振動(dòng)峰712返回至中立位置708，并且從中立位置708繼續(xù)向下移動(dòng)至第二極限位置714(也稱為振動(dòng)谷)。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A從振動(dòng)谷714返回至中立位置708。波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A的該系列移動(dòng)形成完整的振動(dòng)循環(huán)。該系列移動(dòng)可由振動(dòng)特性(例如，振動(dòng)周期、頻率、相位、振幅和取向)來(lái)表征。假設(shè)該振動(dòng)循環(huán)對(duì)應(yīng)于第一振動(dòng)相位A。如果第一振動(dòng)相位A偏移到第二振動(dòng)相位A+180°，則波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A首先從中立位置708向下移動(dòng)至振動(dòng)谷714，并返回至中立位置708，再繼續(xù)向上移動(dòng)至振動(dòng)峰712，并返回至中立位置708。

通過(guò)調(diào)整振動(dòng)特性，可以多種方式設(shè)計(jì)受振動(dòng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。當(dāng)物體702A(觸筆或手指)橫跨受振動(dòng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A移動(dòng)時(shí)，物體702A需要較小的力來(lái)沿著表面移動(dòng)，因?yàn)檎駝?dòng)導(dǎo)致物體702A受到的動(dòng)摩擦和靜摩擦均減小。當(dāng)物體702A與受振動(dòng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)接觸(例如，振動(dòng)峰712)時(shí)，物體702B干擾光束在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A內(nèi)的全內(nèi)反射。全內(nèi)反射的干擾增加了從波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A的漏光，從而使穿過(guò)接觸區(qū)域的任何光束衰減。因此，移除物體702A將使穿過(guò)的光束的衰減停止。

圖7B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的經(jīng)受機(jī)械橫向振動(dòng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700B的頂部表面的剖視圖。在該例子中，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面可向上移動(dòng)至振動(dòng)峰722，或可向下移動(dòng)至振動(dòng)谷724。若干技術(shù)可用于產(chǎn)生表面振動(dòng)。例如，表面聲波(例如，瑞利(Rayleigh)波)是平行于波導(dǎo)的頂部表面行進(jìn)的聲波，而其位移振幅衰減到波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面中以使頂部表面振動(dòng)。

B.多部件受振動(dòng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)

在一些實(shí)施例中，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由多個(gè)部件構(gòu)造成。在一個(gè)方案中，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括平面波導(dǎo)具有平坦的無(wú)振動(dòng)頂部表面(即，平坦的、平行頂部表面和底部表面)，且在平面波導(dǎo)的頂部表面上具有振動(dòng)層。振動(dòng)層可以是剛性的或柔性的。振動(dòng)層支持在層表面處對(duì)感測(cè)光的全內(nèi)反射的折射率。代替圖7A中使頂部表面或整個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700A振動(dòng)，僅振動(dòng)層被振動(dòng)以產(chǎn)生機(jī)械橫向振動(dòng)或機(jī)械縱向振動(dòng)。振動(dòng)層可以單獨(dú)地制造，然后固定到波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的平坦的無(wú)振動(dòng)頂部表面。振動(dòng)層可以是透明的。例如，一片玻璃可以作為固體透明層施加到平面波導(dǎo)。

圖7C是經(jīng)受機(jī)械橫向振動(dòng)的多部件波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700C的剖視圖。多部件波導(dǎo)結(jié)構(gòu)700B包括具有平坦的無(wú)振動(dòng)頂部表面的平面波導(dǎo)720，并且還包括振動(dòng)層730。在圖7C的例子中，置于平面波導(dǎo)720之上的振動(dòng)層730可向上移動(dòng)至振動(dòng)峰735，或者可向下移動(dòng)至振動(dòng)谷738。振動(dòng)層730的振動(dòng)由振動(dòng)特性表征。由于平面波導(dǎo)720和振動(dòng)層730之間的光學(xué)耦合，物體702B干擾平面波導(dǎo)720內(nèi)的光束的全內(nèi)反射。

C.換能器

換能器以特定的方式控制波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的機(jī)械振動(dòng)。例如，換能器控制波導(dǎo)結(jié)構(gòu)以便以預(yù)定的振動(dòng)特性振動(dòng)。換能器通常是機(jī)電換能器(例如，靜電換能器、電磁換能器，其具體例子將為壓電換能器和表面聲波換能器)。

波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)可以是空間上局部的，或者可以橫跨整個(gè)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并且給定的觸敏設(shè)備可以被構(gòu)造成執(zhí)行兩種類型的振動(dòng)中的任一種。因此，存在多個(gè)感興趣的區(qū)域，在該區(qū)域中，放置換能器以使波導(dǎo)結(jié)構(gòu)振動(dòng)可能是有利的，以執(zhí)行兩種振動(dòng)中的任一種或兩種。在各種實(shí)施例中，換能器可以被放置在觸敏表面組件的各種位置處。例如，換能器可以位于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的邊緣附近、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)下方、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)之上、或它們的某種組合。

圖8A-8H示出了放置換能器的位置的例子。圖8A、圖8B、圖8D、圖8E是換能器在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802的放置位置的側(cè)視圖，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有與顯示器相關(guān)聯(lián)的區(qū)域802A。圖8C和圖8F是換能器在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802上的放置位置的俯視圖。在一些實(shí)施例中，顯示模塊(圖8中未示出)可以位于波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802的區(qū)域802A下方，使得顯示模塊能夠顯示用戶可通過(guò)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)看到的圖像。除了此前的圖片中列出的位置之外，換能器可以附加地或備選地相對(duì)于顯示模塊定位，例如，在顯示器的邊緣附近、在顯示器下方、在顯示器之上、或它們的某種組合。

圖8A顯示換能器803被放置在區(qū)域802A之上。圖8B顯示換能器806在波導(dǎo)802的區(qū)域802A下方。圖8D顯示換能器808被放置在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802的邊緣附近和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802之上，但與區(qū)域802A保持距離。圖8D顯示換能器810被放置在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802的邊緣附近且在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802下方，但與區(qū)域802A保持距離。多個(gè)換能器可被放置在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802之上或波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802下方。圖8C顯示多個(gè)換能器804A-804C被放置在區(qū)域802A的邊緣附近。圖8F顯示多個(gè)換能器812A-812D被放置在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802的邊緣附近。

在一些實(shí)施例中，換能器可鄰近波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802放置。圖8G和圖8H分別是換能器鄰近波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802的放置位置的側(cè)視圖和俯視圖。圖8G和圖8H顯示多個(gè)換能器附接到波導(dǎo)結(jié)構(gòu)802的邊緣。

除了換能器的上述可能的位置之外，換能器也可以相對(duì)于彼此布置以便形成圖案化的布局。例如，它們可以在波導(dǎo)頂部或下方的圖案中間隔開(kāi)、在圍繞波導(dǎo)或顯示器的外部邊緣或鄰近波導(dǎo)的邊緣的圖案中間隔開(kāi)，等等。圖案可以被均勻地間隔開(kāi)或?yàn)楦灰?guī)則的。換能器布局也不一定按照?qǐng)D案，例如，一個(gè)或多個(gè)換能器可以位于波導(dǎo)表面下方的特定點(diǎn)處，在這里希望產(chǎn)生局部的振動(dòng)，例如，以向用戶提供觸覺(jué)反饋。

換能器可由單獨(dú)設(shè)計(jì)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，這些信號(hào)將導(dǎo)致在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)表面上某一位置處的局部振動(dòng)。這樣，可對(duì)換能器進(jìn)行控制以允許在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)表面上的任何點(diǎn)處引起任何特定的振動(dòng)。例如，可以這樣做以局部減小該位置中的觸摸摩擦。作為簡(jiǎn)單的例子，由相同信號(hào)驅(qū)動(dòng)的換能器的圓形陣列將引起在圓圈中心的局部最大振幅。這是因?yàn)檎駝?dòng)都將在該位置同相，從所有換能器行進(jìn)了相等的距離。在更復(fù)雜的具體實(shí)施情況中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位可基于以下方面加以控制：離開(kāi)波導(dǎo)邊緣的振動(dòng)的實(shí)時(shí)反射，以及在安裝點(diǎn)處來(lái)自換能器的實(shí)時(shí)振動(dòng)。這樣，振動(dòng)最大的位置可以按實(shí)時(shí)方式加以控制。

V.振動(dòng)干擾最小化

在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面上的觸摸事件通過(guò)受抑TIR來(lái)檢測(cè)。也就是說(shuō)，來(lái)自波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的TIR的倏逝波被接觸物體中斷。這種受抑TIR甚至在接觸物體與波導(dǎo)結(jié)構(gòu)略微分離時(shí)也可發(fā)生，但增加間距會(huì)降低效應(yīng)。當(dāng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)在觸摸事件期間振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)可以使波導(dǎo)結(jié)構(gòu)與接觸物體分離。如果間距足夠小，使得接觸物體仍在倏逝場(chǎng)內(nèi)，接觸物體仍將干擾傳播過(guò)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光束形成所需的TIR效應(yīng)。如果間距足夠大，使得接觸物體超出倏逝場(chǎng)，物體將表現(xiàn)得對(duì)光束極少或沒(méi)有影響。這被稱為振動(dòng)干擾。為了減小振動(dòng)干擾，振動(dòng)(振動(dòng)特性)和光學(xué)掃描(掃描特性)可通過(guò)多種方式同步。如將在下面的章節(jié)中解釋的，振動(dòng)和光學(xué)掃描可以例如被完全同步或部分同步。

A.光學(xué)掃描

如上所述，發(fā)光體將光束發(fā)送至檢測(cè)器。在一些實(shí)施例中，所有可能的光束被同時(shí)激活。這可以發(fā)生在所有發(fā)光體連續(xù)地開(kāi)啟時(shí)，且檢測(cè)器對(duì)所接收的光采樣。備選地，發(fā)光體可以發(fā)送有限時(shí)長(zhǎng)的脈沖，但所有發(fā)光體在相同的時(shí)間發(fā)送其脈沖。在一些實(shí)施例中，并非所有光束都需要在相同的時(shí)間被發(fā)送。這可以發(fā)生在發(fā)光體被順序激活并且相關(guān)的檢測(cè)器在每個(gè)發(fā)光體的激活時(shí)間內(nèi)全部同時(shí)活動(dòng)時(shí)。

為了進(jìn)行下面的描述，每個(gè)適用的光束已被發(fā)送一次的情形將被稱為一次掃描，并且掃描進(jìn)行的速率將被稱為掃描速率或刷新速率。就連續(xù)發(fā)送的發(fā)光體而言，掃描速率取決于檢測(cè)器采樣速率。就發(fā)射的脈沖而言，掃描速率取決于脈沖傳輸?shù)乃俾驶驒z測(cè)器采樣速率。就順序發(fā)送的發(fā)光體而言，掃描速率取決于發(fā)光體激活時(shí)間或檢測(cè)器采樣速率。圖9A和圖9B示出了其中發(fā)光體被順序激活的時(shí)間序列。在該例子中，光束末端1-30可以是發(fā)光體或檢測(cè)器。發(fā)光體以從1至30的數(shù)字順序被激活，并且相關(guān)的檢測(cè)器在每個(gè)發(fā)光體激活時(shí)間內(nèi)全部同時(shí)活動(dòng)。發(fā)光體1被激活并產(chǎn)生由檢測(cè)器10-30接收的光束。發(fā)光體2接著被激活，以此類推，直到發(fā)光體30。作為例子，假設(shè)每個(gè)發(fā)光體激活時(shí)間為30微秒(μs)，那么一次掃描的時(shí)間為30μs×30＝900μs，并且掃描速率為1/(900μs)＝0.001111(或1111赫茲(Hz))。

掃描特性表征光學(xué)掃描。掃描特性的例子包括掃描速率、發(fā)光體的數(shù)目、檢測(cè)器的數(shù)目、發(fā)光體激活時(shí)間、檢測(cè)器激活時(shí)間、檢測(cè)器采樣速率、或脈沖傳輸?shù)乃俾?。振?dòng)特性和掃描特性之一或二者也可包括振動(dòng)對(duì)掃描相移，如上文在描述振動(dòng)特性的章節(jié)中介紹的。掃描特性可被構(gòu)造成與振動(dòng)特性完全或部分同步，如將在下面的章節(jié)中描述的。

B.振動(dòng)和光學(xué)掃描的完全同步

振動(dòng)特性和掃描特性可被同步化以確保對(duì)特定光束的振動(dòng)干擾對(duì)于每次掃描來(lái)說(shuō)始終相同，或者對(duì)于一組掃描始終是可能的振動(dòng)干擾的固定集合。前一種情況被稱為完全同步，后一種情況被稱為部分同步。

完全同步可通過(guò)使振動(dòng)頻率為掃描速率的整數(shù)倍N來(lái)表示。例如，假設(shè)掃描速率為1111Hz，振動(dòng)頻率被設(shè)定為N×1111Hz。

C.振動(dòng)和光學(xué)掃描的部分同步

部分同步包括振動(dòng)特性具有與掃描特性的掃描速率異相的振動(dòng)頻率。對(duì)于部分同步來(lái)說(shuō)，振動(dòng)對(duì)掃描速率相移被設(shè)定(如在以上章節(jié)IV.A中所介紹)為使得對(duì)于給定的光束來(lái)說(shuō)，在一組掃描的過(guò)程中，該組中的每次掃描在振動(dòng)周期中的點(diǎn)(即，特定的振動(dòng)相位)和掃描周期中的點(diǎn)(在該點(diǎn)處，對(duì)應(yīng)光束的信息被檢測(cè)器收集以確定光束阻擋/透射系數(shù))之間具有不同的、固定的相移。因此，該組中的每次掃描針對(duì)不同的固定的振動(dòng)干擾測(cè)量觸摸事件對(duì)光束的影響。常常，該組中的振動(dòng)干擾將包括向上波導(dǎo)振動(dòng)的峰、向下波導(dǎo)振動(dòng)的谷、波導(dǎo)振動(dòng)中的中點(diǎn)(例如，波導(dǎo)的中立位置)；然而，許多其它點(diǎn)是可能的(例如，在振動(dòng)周期中π/8、π/16間隔處等)。根據(jù)具體實(shí)施情況，一組中可以存在少至2次掃描，或多至50次或更多次掃描。

在部分同步中，振動(dòng)頻率是掃描速率的任何實(shí)數(shù)N倍，其中N不是整數(shù)(否則它將是完全同步)。上面介紹的振動(dòng)對(duì)掃描相移和連續(xù)掃描的集合可根據(jù)振動(dòng)頻率和掃描速率之間的所需關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)和構(gòu)造。例如，假設(shè)振動(dòng)頻率是掃描速率的1.25倍，那么振動(dòng)的90度的相移和4次掃描可用來(lái)獲得表征觸摸事件的所有光束。對(duì)于每次掃描來(lái)說(shuō)，相對(duì)于前一掃描的90度的相移被施加。假設(shè)第一掃描具有振動(dòng)相位A，那么第二掃描具有振動(dòng)相位A+90°，第三掃描具有振動(dòng)相位A+180°，并且第四掃描具有振動(dòng)相位A+270°。

圖9A-9B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的部分同步的例子。圖9A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了受波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)干擾的光束。在該例子中，在觸敏表面的中心存在觸摸事件。該觸摸由接觸區(qū)域910來(lái)表征。在圖9A的例子中，波導(dǎo)的振動(dòng)是掃描速率的一半(π)，因此波導(dǎo)將僅部分地通過(guò)在兩次掃描之間的單個(gè)振動(dòng)周期。因此，上文介紹的組包含兩次掃描。為了舉例目的，假設(shè)掃描發(fā)生在波導(dǎo)表面的向上和向下運(yùn)動(dòng)的最大值和最小值處。

在圖9A中，一些光束被觸摸干擾并且由實(shí)線920A表示。然而，假設(shè)被干擾的光束未被干擾，因?yàn)檎駝?dòng)使物體與表面分離。這些光束由虛線930A表示。圖9B示出了該例子的組中的第二掃描，其中波導(dǎo)表面已振動(dòng)一半周期至相反的波導(dǎo)狀態(tài)(最小值/谷，而不是例如最大值)。180度的相移使物體與表面接觸以干擾在前一掃描中在相同的接觸區(qū)域910處不被干擾的光束。這些新干擾的光束由實(shí)線930B表示。通過(guò)結(jié)合該組中的第一掃描和第二掃描，獲得了所有干擾的光束(920A和930B)以表征觸摸事件。

VI.基于受振動(dòng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的辨別

圖10是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于基于振動(dòng)來(lái)確定觸摸類型的過(guò)程1000的流程圖。該過(guò)程1000是圖2的處理階段220的一部分，并且在一些實(shí)施例中可以由光學(xué)觸敏設(shè)備100執(zhí)行。另外，過(guò)程1000可包括相比圖10中描述的那些步驟不同的或附加的步驟。

光學(xué)觸敏設(shè)備100以受控方式激活1010發(fā)光體以進(jìn)行多次掃描，每次掃描與已知的振動(dòng)特性相關(guān)聯(lián)。光學(xué)觸敏設(shè)備100激活發(fā)光體以使用一組掃描特性和一組振動(dòng)特性進(jìn)行掃描。

光學(xué)觸敏設(shè)備100針對(duì)每次掃描測(cè)量1020哪些光束已被多個(gè)觸摸事件和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)干擾。光學(xué)觸敏設(shè)備100檢測(cè)由觸摸事件和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)造成的被干擾的光束jk的透射系數(shù)Tjk。

光學(xué)觸敏設(shè)備100橫跨多次掃描分析1030被測(cè)量的光束(例如，透射系數(shù))。不同類型的物體和觸摸事件將產(chǎn)生對(duì)橫跨多次掃描的被干擾光束的不同影響。例如，諸如觸筆的硬物體由于振動(dòng)可能彈離波導(dǎo)的頂部表面，造成在一次或多次掃描中的一個(gè)或多個(gè)光束不被干擾，而諸如手指的較軟的物體可能僅吸收振動(dòng)，造成橫跨多次掃描的不同組或量的光束干擾。特別地，部分同步可基于橫跨多次掃描的組中光束的干擾，來(lái)提供在波導(dǎo)的振動(dòng)周期中的不同點(diǎn)處哪些光束被干擾的完整畫(huà)面。

類似地，完全同步也可基于來(lái)自相同掃描的附近光束的被測(cè)量光束干擾，來(lái)提供在波導(dǎo)的振動(dòng)周期中的不同點(diǎn)處哪些光束被干擾的完整畫(huà)面。在此情況下，假設(shè)這些不同的附近光束由于其略微不同的位置(和對(duì)應(yīng)的E/D激活/檢測(cè)時(shí)間)而各自測(cè)量來(lái)自觸摸事件的波導(dǎo)振動(dòng)和干擾的不同部分。由于在許多情況下，這些略微不同的位置仍將位于諸如手指或觸筆的觸摸事件之下，因此這些不同的光束共同地可提供關(guān)于觸摸事件的信息。

該概念更普遍地?cái)U(kuò)展，觸摸事件基于接觸物體的材料性質(zhì)(例如，柔軟性、硬度、油膩的手指、干燥手指、真觸摸事件與假觸摸事件、手指與觸筆)，并且在不同類型的觸摸事件之間的差異和材料性質(zhì)本身可從該組中的光束的光束干擾得出。

從以上可知，可進(jìn)行的確定1040的一個(gè)子集是哪種類型的觸摸(或觸摸類型)已被光學(xué)觸敏設(shè)備100檢測(cè)到。觸摸類型部分地基于被干擾的光束的分析來(lái)確定。如上所述，不同的觸摸類型具有不同的性質(zhì)(例如，油膩與干燥)，這造成不同的振動(dòng)干擾，這體現(xiàn)在該組中的光束的不同干擾中。

上文在處理階段中描述的用于確定觸摸事件(例如，觸摸事件是否發(fā)生和在哪里發(fā)生)的許多技術(shù)可在這里在完全同步或部分同步的語(yǔ)境中使用以區(qū)分不同的觸摸類型。例如，候選觸摸點(diǎn)技術(shù)、線成像和斷層掃描技術(shù)以及模板技術(shù)可被修改以包括振動(dòng)特征信息、掃描特征信息和掃描組信息，以使得將與波導(dǎo)的振動(dòng)周期中的那些點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的組中的那些掃描用來(lái)確定觸摸類型。

用于基于振動(dòng)確定觸摸類型的上述技術(shù)也可用來(lái)區(qū)分真觸摸與假觸摸。例如，通過(guò)使用部分同步，真觸摸生成橫跨一組掃描與假觸摸不同的一組被干擾光束。例如，組中的第一掃描可能顯示第一掃描中的被干擾光束在第二掃描中不被干擾。然而，由噪聲或干擾生成的假觸摸可能在兩次掃描中具有相同的被干擾光束。備選地，假接觸可能在橫跨一系列掃描的被干擾光束中具有不規(guī)則的變化。

用于基于振動(dòng)確定觸摸類型的上述技術(shù)可進(jìn)一步用來(lái)辨別具有不同硬度的物體(例如，干燥手指與油膩的手指、手指與工具、不同的工具)。例如，油膩的手指比干燥手指更容易附接到受振動(dòng)表面，因此光束受振動(dòng)影響較小。類似地，可分辨柔軟的物體(例如，手指)與硬物體(例如，觸筆)。具有不同硬度的不同的工具也可根據(jù)工具和受振動(dòng)表面之間的交互來(lái)辨別，如下文進(jìn)一步所述。

A.基于相移檢測(cè)

圖11示出了基于相移確定觸摸類型的例子。圖11A顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示意圖，該圖示出了三次掃描的隨時(shí)間變化的橫向振動(dòng)。軸線1110表示振幅。軸線1120表示時(shí)間。在第一掃描1102和第二掃描1104之間，在波導(dǎo)振動(dòng)周期1112中存在90度的相移，并且在第二掃描1104和第三掃描1106之間也存在90度的相移。在時(shí)間點(diǎn)1122處，振動(dòng)在第一掃描1102中位于振動(dòng)峰處。在時(shí)間點(diǎn)1124處，振動(dòng)在第二掃描1104中位于中立位置。在時(shí)間點(diǎn)1126處，振動(dòng)在第三掃描1106中位于振動(dòng)谷處。

圖11B顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，示出了在每次掃描的時(shí)間點(diǎn)在物體1130和受振動(dòng)表面1108之間的交互。在時(shí)間點(diǎn)1122A處，物體1130A觸摸對(duì)于第一掃描1102A來(lái)說(shuō)位于振動(dòng)峰1108A處的受振動(dòng)表面。在時(shí)間點(diǎn)1124A處，物體1130B觸摸對(duì)于第二掃描1104A來(lái)說(shuō)位于中立位置1108B的受振動(dòng)表面，但物體1130C不觸摸對(duì)于第三掃描1106A來(lái)說(shuō)位于振動(dòng)谷位置1108C處的受振動(dòng)表面。圖11C顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了在每次掃描的時(shí)間點(diǎn)在物體1130和受振動(dòng)表面之間的交互。發(fā)光體E1通常產(chǎn)生由檢測(cè)器D1接收的光束。在第一掃描1102A和第二掃描1104A中，在物體1130和受振動(dòng)表面之間的觸摸阻止光束到達(dá)檢測(cè)器D1。因此，光束被干擾。在第三掃描1106A中，振動(dòng)使物體1130C與表面分離。D1能夠檢測(cè)到從E1發(fā)送的光束。因此，光束未被干擾。

圖11D和圖11E分別顯示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖和俯視圖，示出了在每次掃描的時(shí)間點(diǎn)在另一個(gè)物體1150和受振動(dòng)表面之間的交互。在該例子中，相比圖11B中所示的示例物體1130，示例物體1150具有不同的硬度。較軟的物體1130更可能保持與振動(dòng)的波導(dǎo)的頂部表面的接觸，而較硬的物體1150較不可能保持接觸。在第一掃描1102B中，物體1150A觸摸位于1108A處的受振動(dòng)表面，并且該觸摸阻止光束到達(dá)檢測(cè)器D1。在第二掃描1104B和第三掃描1106B中，物體1150不觸摸位于1108B處和1108C處的受振動(dòng)表面，并且D1能夠檢測(cè)到從E1發(fā)送的光束。因此，光束不受物體1150干擾。通過(guò)比較兩個(gè)物體之間在一系列掃描中的光束的差異，可以分辨這兩個(gè)物體。

如上文所介紹的，在一個(gè)實(shí)施例中，諸如人的手指或觸筆的物體可以與一個(gè)或多個(gè)模板相關(guān)聯(lián)，這些模板包括在一系列掃描中由物體和受振動(dòng)表面之間的交互造成的被干擾光束。更多信息參見(jiàn)以上章節(jié)III.D中關(guān)于觸摸事件模板的描述。這些模板可包括關(guān)于對(duì)于波導(dǎo)振動(dòng)周期的不同部分的組中的不同掃描來(lái)說(shuō)的預(yù)計(jì)光束干擾的單獨(dú)的模板(或組合的模板)。這些模板還可包括適用于那些模板的振動(dòng)和掃描特性信息。通過(guò)比較在一系列掃描中測(cè)量的被干擾光束與模板，可確定物體的觸摸類型。

B.多觸摸事件檢測(cè)

圖11A-E示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的利用部分同步確定單觸摸事件的觸摸類型的例子。設(shè)備100也可用來(lái)以類似方式進(jìn)行多觸摸事件檢測(cè)。例如，如果兩個(gè)或更多個(gè)不同的物體落在受振動(dòng)表面上，對(duì)于每個(gè)觸摸事件來(lái)說(shuō)使用部分同步和在單個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)的每個(gè)觸摸事件的一組掃描的集合可提供關(guān)于每個(gè)不同的觸摸事件的材料性質(zhì)的大量信息。例如，擴(kuò)展為包括部分同步信息(例如，振動(dòng)和掃描特性)的上述觸摸事件模板技術(shù)可用來(lái)對(duì)照掃描信息匹配存儲(chǔ)的模板，以分辨具有不同的材料性質(zhì)的觸摸事件。例如，這樣的材料性質(zhì)不僅可以識(shí)別觸摸事件已發(fā)生多少和在哪里發(fā)生，而且可以識(shí)別每個(gè)觸摸事件是否是觸筆或手指產(chǎn)生的。

圖12A-D示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的利用部分同步確定多觸摸事件的觸摸類型的例子。圖12A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的向上移動(dòng)至振動(dòng)峰的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)1208的剖視圖。當(dāng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面移動(dòng)至振動(dòng)峰1212A時(shí)，物體1210和1220均觸摸頂部表面。圖12B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了在圖12A所示兩個(gè)物體和受振動(dòng)表面之間的交互。觸摸1210B和1220B分別阻止光束到達(dá)D1和D2。圖12C是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的向下移動(dòng)至振動(dòng)谷的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)1208的剖視圖。當(dāng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的頂部表面移動(dòng)至振動(dòng)谷1212B時(shí)，例如由于物體1220和物體1210之間硬度上的差異，僅物體1220觸摸頂部表面。一般來(lái)講，較軟的物體1220更可能保持與振動(dòng)的波導(dǎo)的頂部表面的接觸，而較硬的物體1210較不可能保持接觸。圖12D是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的俯視圖，示出了在圖12C所示兩個(gè)物體和受振動(dòng)表面之間的交互。觸摸1220B阻止光束到達(dá)D2。振動(dòng)將物體1210與頂部表面分離，并且光束不被阻擋。通過(guò)比較在多次掃描中在兩個(gè)物體下方或附近經(jīng)過(guò)的交叉的干擾之間的差異(例如，利用模板或另一種合適的技術(shù))，可辨別這兩個(gè)物體。

C.可聽(tīng)振動(dòng)

振動(dòng)也可以提供可聽(tīng)聲，其可以用來(lái)向用戶提供反饋(例如，響應(yīng)于觸摸輸入)或用于任何其它目的。可聽(tīng)聲的頻率是振動(dòng)的頻率的函數(shù)。可聽(tīng)振動(dòng)可用來(lái)辨別物體。例如，如果不存在觸摸事件，則振動(dòng)產(chǎn)生聲波A。當(dāng)物體觸摸受振動(dòng)表面時(shí)，聲波B由物體和受振動(dòng)表面之間的交互產(chǎn)生。在具有不同硬度的物體和受振動(dòng)表面之間的不同的交互可以產(chǎn)生不同的聲波。產(chǎn)生可聽(tīng)聲的換能器可以主動(dòng)地用來(lái)振動(dòng)波導(dǎo)的那些相同或不同，從而在保持恒定的一組振動(dòng)特性的同時(shí)允許可聽(tīng)頻率偏移。

VII.另外的考慮

附圖僅為了說(shuō)明目的描繪了本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易從以下討論認(rèn)識(shí)到，本文所示結(jié)構(gòu)和方法的備選實(shí)施例可以在不脫離本文所述本發(fā)明的原理的情況下被采用。

在閱讀本公開(kāi)后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將通過(guò)本文所公開(kāi)的原理了解另外的備選結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)。因此，雖然示出和描述了特定實(shí)施例和應(yīng)用，但應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的實(shí)施例不限于本文所公開(kāi)的精確構(gòu)造和部件。在不脫離所附權(quán)利要求限定的精神和范圍的情況下，可以在本文所公開(kāi)的方法和裝置的布置、操作和細(xì)節(jié)中進(jìn)行各種修改、更改和變型，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)。