CN101080689A - 利用感测频率的较小偏移检测位置传感器中的噪声的方法和系统 - Google Patents

Abstract

描述了用于检测传感器中的噪声的方法、系统和设备，该传感器响应于在感测区处或附近施加的刺激来产生输出。以两个或更多个频率将载波信号施加到感测区，以便以被解调以及通过解调滤波器被滤波的每一频率产生输出。选择应用于载波信号的各个频率，以便频率差小于解调滤波器带宽。从由各个载波频率产生的输出中去除刺激影响中的至少一些以便产生两个或更多个滤波输出。然后，处理该滤波输出以便检测包含在其中的噪声。如果包含在一个或多个滤波输出中的噪声达到不可接受的电平，则使载波信号偏移到新的感测频率，以用于随后的操作。

Description

利用感测频率的较小偏移检测位置传感器中的噪声的方法和系统

技术领域

本发明通常涉及位置和接近传感器、诸如触摸板，以及更具体地涉及能够检测或避免存在于这种传感器中的噪声的设备、系统和方法。

背景技术

位置传感器通常被用作计算机、个人数字助理(PDA)、媒体播放器、视频游戏播放器、消费电子产品、蜂窝电话、投币式公用电话、销售点终端、自动取款机、公用电话亭等等的输入设备。用于这种应用中的一种普通类型的传感器是能够容易地被找到的、例如作为许多笔记本型计算机上的输入设备的触摸板型传感器。用户通常通过在传感器的感测区附近移动手指、铁笔或其他刺激来操作该传感器。在载波信号被施加到感测区时，刺激产生电容、电感或其他电效应，其中该检测区能够被检测并且与刺激相对于该检测区的位置或接近相关联。该位置信息又能够被用于移动显示屏上的光标或其他指示器，或者被用于任何其他目的。在1999年3月9日被颁发给Gillespie等人的美国专利No.5,880,441中描述了基于电容感测技术的触摸板型位置传感器的一个例子。

尽管几年来已经广泛采用位置传感器，但设计师继续寻找改进传感器的功能和效率的方法。特别地，已经长期认识到识别和降低噪声对传感器的影响的困难。噪声源于包括计算机显示器背光、电源、无线通信设备等等的各种源。尽管许多传感器现在包括能够有效地去除许多类型的噪声的低和/或高通滤波器，但在识别和去除具有接近于传感器感测频率或其谐波中的任何一个谐波的频率的噪声分量方面仍然存在问题。所谓的“调谐噪声”难以识别或滤出，因为调谐噪声的有效“拍”频常常非常接近于由用户施加的刺激本身产生的信号的频率，从而使调谐噪声作为施加到感测区的刺激出现。因此，将不期望的调谐噪声的影响与刺激的期望影响区分开可能是非常困难的。另外，观察调谐噪声的时间可能是重要的，因为这种噪声的拍频可能相对低(例如大约10Hz或更小)，并且因此整个差拍循环的周期可能是相当大的(例如，对于0.1Hz的拍频来说大约10秒)。

不过，已经尝试了几种用于降低调谐噪声的影响的技术。一种传统的噪声避免技术包括：当在感测区不存在刺激时比较通过以两个或更多个不同感测频率操作传感器所产生的输出信号，然后使用产生较少数量的噪声的频率来操作该传感器。然而，该技术具有几个缺陷，因为实际上，特别是在存在显著的外部噪声时，确定刺激在任何给定时间是否存在可能是困难的。此外，因为该技术仅仅在刺激不存在时测量噪声，所以不考虑存在于刺激本身内的噪声源(例如经由刺激耦合到传感器上的环境射频噪声)。用于测量调谐噪声的另一技术包括：定期地禁止感测功能以确保未检测到刺激，然后比较在两个或更多个不同操作频率处观察到的噪声电平。尽管该技术的确测量经由刺激耦合到传感器上的噪声，但它不解决低拍频的问题。另外，由于禁止感测功能所引入的复杂性对于实际实现来说可能是相对困难和/或昂贵的。

因此，期望提供即使当噪声的频率接近于检测频率时也快速地、有效地且高效地检测位置传感器中的噪声的系统和方法。此外，期望创建即使当刺激存在于感测区处或附近时也是有效的噪声检测技术。结合附图和前述技术领域和背景技术，根据随后的详细描述和所附的权利要求，其他的期望的特征和特性将变得显而易见。

发明内容

描述了用于检测触摸板或其他传感器中的噪声的方法、系统和设备，该触摸板或其他传感器响应于在感测区处或附近施加的刺激来产生调制输出。根据各种实施例，以在感兴趣的载波信号频率处或附近的感测频率施加载波信号。针对噪声，对传感器的输出进行解调、滤波或处理。然后，该载波以紧密间隔的第二感测频率来施加，并且再次针对噪声被解调、滤波和处理。选择载波信号的感测频率，以便它们彼此不同并在解调滤波器的带宽内相间隔。在另一实施例中，如果通过所施加的感测频率中的任何一个或其一些组合所识别出的噪声超过可接受的噪声电平，则可以使载波信号偏移到不同的载波频率以及一组相关的感测频率。在这种实施例中，选择第二组紧密间隔的感测频率，以便频率在解调滤波器的带宽内，但是与第一组感测频率间隔开。然后，可以针对第二和/或其他组紧密间隔的频率重复上述过程，直到检测到可接受的噪声电平为止。

附图说明

在下文中，将结合下述附图来描述本发明的各个方面，其中相同数字表示相同的元素，以及

图1是示出示例性接近感测设备的框图；

图2是示出感测设备的示例性噪声传递函数以及几个示例性高通滤波器的滤波器响应性的图；

图3是用于检测接近感测设备中的噪声的示例性方法的流程图；以及

图4是示出具有至少两个主要感测频率的感测设备的示例性噪声传递函数和滤波器响应性的图。

具体实施方式

下面的详细描述实质上仅仅是示例性的，并不意图限制本发明或以及本发明的应用和使用。此外，并不意图受存在于在前的技术领域、背景技术、简单概述或下面的详细描述中的任何明确的或暗示的理论约束。

根据各个示例性实施例，具有两个或更多个紧密间隔的感测频率之一的载波信号被施加到载波调制传感器上，针对噪声被解调、滤波和分析。然后，将相同过程应用于剩余的紧密间隔的频率。选择感测频率，以便它们在解调滤波器的带宽内相间隔，但大于刺激的期望带宽。无论所施加的载波信号的频率如何，解调刺激的频率带宽通常是不变的，但解调噪声的频带改变。因此，通过滤出所施加的刺激的已知带宽，因此能够确定剩余的信号指示噪声。通过施加多于一个的感测频率，具有与一个感测频率的刺激相同的解调频带的噪声具有用于其他感测频率的不同频带，并且因此能够在其他频率处被检测到。与传统噪声检测不同，选择感测频率，以便加重在感兴趣的载波频率附近的噪声，因此可以快速地观察到噪声。如果在一个或多个滤波信号中所观察到的噪声过多或者是不期望的，则可以容易地推断出调谐噪声存在于感兴趣的载波频率处或附近。此外，如果已知刺激为低频的，那么解调和滤波之后的噪声将具有可以快速地被检测到的高频特性。这与许多传统的噪声检测技术大不相同，其中频率接近于载波频率的噪声产生低频差拍信号，该低频差拍信号可能需要相当长的时间来检测。

此外，能够使用在此描述的噪声检测技术来改进能检测刺激的位置和/或接近的触摸板或其他传感器的操作。通过收集在接近于感兴趣的载波频率或与感兴趣的载波频率相同的两个或更多个感测频率处的感测输出，以及通过对在不同频率处获得的输出进行滤波以便去除可能存在的任何刺激的相当大的影响，能够检测到在用于传感器操作中的载波频率附近的调谐噪声。如果所得到的滤波信号中的一个或多个指示过度数量的噪声，则随后的传感器操作被转移到避免所检测到的调谐噪声的完全不同的载波频率。即，在感兴趣的载波频率附近的较小频移能够被用于确定在载波频率附近存在噪声源，在该情况下载波频率的较大偏移可能是有利的。估计噪声电平的过程可以以新的载波频率继续(例如使用在新的载波频率附近的两个或更多个较小感测频率)，其中在新的载波频率处调谐噪声的随后发现导致返回到原始载波频率或较大地偏移到感兴趣的第三载波频率。在找到无过多调谐噪声的载波频率之前，各种类型的传感器可以应用任何次数的较大和/或较小频移。另外，在主要频率处所检测到的噪声的电平可以被用于选择具有最小噪声的主要频率。

现在参考图1，适当时，示例性位置传感器100适当地包括感测区102、解调器104、控制器108和信号发生器112。在操作中，传感器100检测接近于感测区102的手指或其他对象103的位置。检测用户输入适当地包括从传感器102获得关于对象103的位置相关信息，以及进一步处理该信息以便向外部主机、计算系统和/或其他设备提供有用输出标记122。通过将载波信号116施加到感测区102，适当地获得对象103的位置，以便产生感测区102和对象103之间的电效应。该效应产生指示对象118相对于感测区102的相对位置的输出118。使用与载波信号116同步的解调信号117，由解调器104对输出118进行解调，以及在控制器108处接收解调信号120，该处理器适当地处理数据120以便提供适当的输出标记122。用于电容感测和处理触摸板中的对象位置的技术的例子在上面所引用的美国专利No.5,880,411中阐述过，尽管在各种各样的替代实施例中可以使用任何其他类型的传感器和/或信号处理技术。如在此所使用的，术语“位置传感器”意图不仅包含传统的触摸板设备，而且包含能检测手指、指针、铁笔或其他对象103的位置或接近的各种各样的等效设备。这种设备在没有限制的情况下可以包括触摸屏、触摸板、触摸表、生物计量鉴权设备、手写或字符识别设备等等。类似地，在此所使用的术语“位置”或“对象位置”意图广泛地包含绝对和相对位置或接近信息，以及也包含其他类型的空间域信息、诸如速度、加速度等等，包括一个或多个方向上的运动的量度。如在手势识别等等的情况下，各种形式的位置信息也可以包括时间历史分量。因此，各种类型的“位置传感器”100可以能够检测除了对象的纯粹的存在或不存在之外的参数以及可以包含范围广泛的等效物。

感测区102是能检测手指、铁笔或其他对象103的位置或接近的任何电容传感器、电阻传感器、电感传感器或其他类型的传感器。示例性感测区102包括由California的San Jose的Synaptics Inc.生产的各种传感器，该传感器利用电容或电感耦合适当地检测对象103的一维、二维或多维位置，尽管许多其他感测区102能够被用在各种各样的替代实施例中。能检测位置或接近的其他类型的感测区102包括基于例如声、光或电磁特性(例如射频、红外线、紫外线等等)和/或任何其他效应的传感器。在示例性实施例中，使用传统的电容或其他感测技术，在二维(例如X和Y坐标)的感测区102中感测对象位置。

控制器108是能处理输入数据120以便提取输出标记122和/或控制信号114的任何处理器、微控制器、编程电路或其他模块。所使用的特定控制电路108随着实施例而广泛地改变，但在示例性实施例中控制器108是由California的San Jose的Synaptics Inc.生产的型号T1004、T1005、T100X或其他控制器。适当时，控制器108适当地与存储器110通信。

存储器110可以用任何随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、磁或光存储设备或者任何其他数字存储介质来实现。

另外，存储器110的功能可以被集成到控制器108中，以便物理上不同的存储设备110可以在所有实施例中都不存在。在许多实施例中，存储器110以任何软件或固件形式适当地存储可由控制器108执行的数字指令，以便实现在此所述的各种感测、控制和噪声检测功能。

信号发生器112是能够响应于从控制器108接收的控制信号114来提供载波信号116和解调信号117的任何设备或电路。尽管载波信号116和解调信号117典型地彼此同步并且的确可以在一些实施例中重合，但这两个信号可以替代地具有不同波形或其他特性。在适合于用在电容感测触摸板中的一个实施例中，可以在范围从大约20至100kHz的频率处产生信号116和117，尽管在各种各样的等效实施例中可以在任何频率或范围处产生这些信号。尽管术语“载波频率”或“感测频率”各自指载波信号116和解调信号117的频率，但在此所使用的“载波频率”通常是指载波和解调信号的主要的操作频率，而在此所使用的“感测频率”通常是指次要的噪声检测频率。某些感测和载波频率在各种实施例中可以重合，如下面更全面描述的。

解调器104是能利用解调信号117对感测区102的输出118进行解调的任何电路或其他模块。解调器104也可以包括解调滤波器106和/或与解调滤波器106通信。解调滤波器106可以用任何适当的低通或带通滤波器(包括任何种类的数字和/或模拟滤波器、采样或连续时间)来实现。在各种实施例中，解调滤波器106是具有足以从输出118中去除高频噪声分量的带宽的模拟滤波器。解调滤波器106能够替代地通过在控制器108内所实现的数字滤波器(例如平均滤波器)来实现和/或补充。在意图与大约10-50kHz左右的载波频率一起使用的示例性实施例中，解调滤波器106可以具有大约150至500Hz的带宽，尽管这些示例性值可以随着实施例而广泛地改变。如下面更全面描述的，解调滤波器106的带宽可以有益于确定被用来检测输出118中的噪声的特定解调频率，因为在控制器106中可能不能正确地检测通过滤波器106被显著衰减的拍频。因此，通常期望选择频率差总量小于滤波器106的带宽的解调频率。

如上文和下文更全面地描述的，通过施加各种频率的载波信号116，适当地检测在传感器100内传播的噪声信号。分别通过解调器104和滤波器106对所得到的来自感测区102的输出118适当地进行解调和滤波，其中所得到的信号120被提供给控制器108，用于随后的处理。处理器108适当地将高通滤波器应用于所接收的信号120，以便基本上去除由对象103在感测区102施加的任何刺激的影响，并且由此确定包含在滤波信号内的噪声量。如果所观察到的噪声量相当大，控制器108将控制信号114进一步提供给信号发生器112以便引导不同频率的载波信号116的施加。

现在参考图2，图200分别适当地示出在示例性高通滤波器之前在载波信号212时示例性位置传感器的任意的噪声传递函数202以及在两个不同载波频率210和212处应用示例性高通滤波器之后的噪声传递函数204和206。如可以从图2中察觉，位置传感器非常易受具有在载波频率214处或附近的频率的噪声影响。尽管调谐噪声本身通常是相对高频的信号，但这种噪声在解调信号中作为低“拍”频(例如在等于噪声频率和感测频率之间的绝对差值的频率处)出现。因为由调谐噪声产生的拍频近似由用户施加的刺激所产生的信号的频率，因此使用传统的滤波可能非常难以从传感器输出中去除这种噪声。即，实际上可能非常困难的是，屏蔽在感测频率214处或附近的噪声的影响，而无需同时不期望地屏蔽用户施加的刺激的影响。因此，未检测到的调谐噪声信号可能对传感器输出具有相当大的不利影响。

然而，通过将噪声的拍频调整到更可检测的级别，能更有效地检测在感兴趣的载波信号处或附近的调谐噪声。因为拍频与噪声频率和感测频率之间的差值有关，所以感测频率的变化产生噪声的有效拍频的变化。例如使感测频率偏移甚至相对微小的量能够增大感测和噪声频率之间的差值，由此允许原始感测频率的调谐噪声作为可与刺激的影响区分开来的更高频率差拍出现。为了检测特定频率的调谐噪声，将感测频率调整到稍微不同的频率以及将高通滤波器应用于感测输出，以便去除可能存在的刺激的任何影响，而不去除调谐噪声的更高拍频。因此，即使当刺激存在于感测区上时，所得到的滤波信号也提供特定频率的调谐噪声的非常好的量度。此外，检测更高频率差拍所需的时间可以显著小于检测低频差拍的时间，从而进一步提高传感器的噪声响应性。甚至此外，高通滤波器可能被配置，以便加重并可检测载波频率的几个带宽内的噪声。这允许系统检测可能漂移到载波频率的灵敏带宽中的噪声源。

然而，由于所应用的滤波器的操作特性，确保刺激的影响被去除可能是复杂的。例如参考图2中的示例性滤波器响应曲线204和206，所示的滤波器对在感测频率(例如分别为曲线204和206的频率210和212)处或附近观察到的噪声相对无响应。然而，假如解调频率210和212十分不同，以致曲线204和206的无响应部分不重叠，则在两个或更多个不同感测频率处滤波器的应用减轻该无响应区的影响。换而言之，可以这样选择频率210和212，以致在一个感测频率处不可观察到的噪声在另一感测频率处可观察到。因此，对应于任一感测频率110或112的调谐噪声将在另一感测频率处可检测到。另外，因为由刺激产生的感测输出118的部分通常不随着感测频率而显著改变，因此能够容易地将存在于输出118中的噪声与存在于同一信号中的刺激的影响区分开。通过应用高通滤波器，能够从感测区输出118中基本上滤波或者去除刺激的影响，从而产生指示存在于传感器100中的调谐噪声量的滤波信号。然而，因为滤波器可能对某些调谐频率的噪声不灵敏，所以可以在两个或更多个不同频率处应用滤波器以便提高在解调输出中的至少一个中将观察到噪声的可能性。因此，从在载波信号的两个感测频率处产生的感测输出中滤波(或者去除)刺激的影响，能容易地检测和/或量化在感兴趣的载波信号处或附近的调谐噪声。适当时，该信息又能够被用来调整随后的传感器操作。

图3是用于检测从感测区102输出的信号118中的噪声的示例性方法300的流程图。尽管图3中所述的许多功能可以使用软件或固件指令来通过计算机实现，但图3意图以逻辑形式示例说明各种示例性功能，而并不意图必要地呈现软件例程的字面实现。因此，在许多替代的实际实施例中，可以增强、删除和/或不同地组织图3中所示的各个模块、功能和例程。方法300中所述的各个步骤和模块可以使用任何计算机语言、模块、应用、指令等等来实现，以及可以永久地或临时地被存储在存储器110(图1)中和/或任何其他数字存储介质(包括软盘、CD-ROM、RAM、ROM、光或电磁海量存储设备等等)中。被用于实现方法300的各个部分的指令也可以作为调制信号在通过任何通信介质、诸如数字网络、无线链路等等传送的载波上传送。

现在参考图3，用于检测位置或接近传感器100中的噪声的示例性方法300适当地包括以下主要步骤：以多个不同的感测频率将载波信号116施加到感测区102(步骤302)以便由感测区产生多个输出(步骤304)，基本上去除由用户提供的任何刺激的影响(步骤306)，以及处理所得到的滤波信号以便识别任何调谐噪声的存在(步骤310)。利用在感兴趣的载波信号处或附近的多次较小频率偏移，能够检测噪声(步骤312和308)。在各种其他实施例中，如果由所施加的信号产生的滤波输出中的一个或多个包含不可接受的或非最佳的噪声电平，则发生载波频率的较大偏移(步骤316)，以便随后的传感器操作使用避免所识别的调谐噪声中的一些或所有调谐噪声的载波频率进行。

以任何方式将载波信号116施加到感测区102。在各种实施例中，控制器108(图1)将命令信号114提供给信号发生器112以便引导具有各种频率的载波信号116的生成和施加。如上所述，适当时，将载波信号116施加到感测区102以及将解调信号117施加到解调器104，以便从感测区获得解调输出信号。最终以任何适当的方式在控制器108处接收响应于载波信号116的不同频率所产生的不同输出118(步骤304)。在各种实施例中，如上所述，对来自感测区102的输出118进行解调和滤波，其中将所得到的信号120提供给控制器108，用于存储(例如在存储器110中)和/或处理。

为了确定存在于输出118中的噪声量，从感测输出中基本上去除施加到感测区102的用户刺激的任何影响(步骤306)。尽管可以使用解调滤波器106从信号118中去除许多高频噪声源，但由于上述拍频问题，滤波器106通常不能去除存在于信号118中的调谐噪声。在各种实施例中，将高通滤波器应用于所接收的数据信号以便有效地去除具有非常低的频率的信号分量。大多数人为施加的刺激具有大约20Hz或更低的有效频率，因此能从输出118中去除这种相对低的频率的任何高通滤波器能够被用来提取刺激的低频影响并且由此隔离调谐噪声的影响。在各种不同实施例中，使用在控制器108内执行的数字滤波技术来实现高通滤波器。简单的数字差分滤波器例如有效地去除输出118中的低频分量。在任何适当的时间周期内处理差值以便确定噪声量度。例如，可以记录在某时间周期内差值的最大绝对值。替代地，可以计算平均绝对值。更传统地，可以计算差值的均方根或均方值。替代地，可以使用数据采样技术(例如通过选择足够短以有效地排除采样信号中的低频分量的数据采样长度)或通过其他数字和/或模拟滤波技术来实现高通滤波器。在其他实施例中，可以通过禁止感测区102的感测功能(例如通过关闭将电功率提供给感测区102的电流源或以任何其他方式)来附加地或者替代地去除刺激影响。

在刺激滤波的上下文中的“基本上去除”通常是指去除用户预定的刺激影响。如上面简要提及的，刺激实际上可以为寄生噪声提供路径，以及在许多实施例中可能希望检测该噪声。尽管这种噪声在技术上由刺激的施加产生，但通常不是预定的影响，并且因此在所有实施例中可以不通过高通滤波器去除。

当从滤波信号中去除刺激的实质影响时，可以以任何方式确定剩余噪声(步骤310)，从而产生噪声量度。如果例如根据上述原理选择载波频率，则综合滤波信号表示在感兴趣的载波频率附近存在的调谐噪声。即，由于从所估计的信号中基本上去除刺激的影响，剩余的任何滤波信号由在感兴趣的频率附近的调谐噪声产生。因此，能以任何方式单独地和/或综合地处理滤波信号以便确定在传感器内存在的调谐噪声量。例如，能够相对于适当的噪声阈值单独地比较用于每一载波频率的噪声量度，以便确定任何单独的滤波信号是否表示不可接受的噪声电平。替代地(或者附加地)，能够以任何适当的方式对两个或更多个噪声量度进行求和、求平均或相互组合，以用于随后的处理。例如，能够将在不同感测频率处获得的噪声量度加起来，以及将总和与适当的阈值进行比较以便同时确定调谐噪声是否存在于一个或多个滤波信号内或确定在感兴趣的特定载波频率附近观察到的噪声总量。因此，可以单独地或组合地处理各个滤波信号以便以任何适当的方式识别调谐噪声。

如上面更全面地描述的，以不同感测频率从感测区102获得输出数据确保位于感测频率之一处或附近的调谐噪声在以其他频率获得的输出中被检测到。因此，检测调谐噪声包括以两个或更多个不同感测频率施加载波信号(步骤312和308)。可以以任何方式选择所施加的特定感测频率。在各种实施例中，所施加的频率例如通过控制器108中的软件代码或其他设定值来预先确定，或者可以基于与感兴趣的操作频率的一些关系来确定。各种跳频或选通技术也可以被用于施加具有随机地、伪随机地、顺序地或以任何其他方式确定的频率的载波信号。如上所述，最高和最低解调频率之间的差值应当小于解调滤波器106的带宽以防止解调滤波器去除调谐噪声分量。另外，应当将各种不同解调频率间隔开以确保所应用的高通滤波器的不响应范围不重叠。换句话说，应当选择感测频率，以便即使通过高通滤波器去除任何所施加的刺激的实质影响，对于频率210和212中的至少一个来说高通滤波器和解调滤波器106都使输出118中的调谐噪声分量(例如由在感测频率之一处或附近的噪声信号产生的拍频)通过。

在触摸板和其他位置/接近传感器实现中，在接近感兴趣的载波频率的两个或更多个感测频率处，估计用于传感器操作的每一潜在载波频率。尽管能将感兴趣的载波频率用作感测频率之一，但在所有实施例中这不是必要的。如果在从所施加的感测频率获得的一个或多个滤波信号中识别的噪声量超出可接受的电平(步骤314)，则使载波频率适当地偏移到替代值(步骤316)以便允许以避免调谐噪声的载波频率进行随后的操作。传感器可以使用相同或类似的技术继续检测新载波频率的噪声。于是，通过应用较小频率调整(步骤312和308)，能够估计存在于特定载波频率处的调谐噪声量，并且只有当需要避免调谐噪声时，才应用较大频率偏移(步骤314，316)。替代地，可以针对两个或更多个操作载波频率收集噪声量度，其中随后的操作以包含最少量的所检测到的噪声的载波频率发生。在这种实施例中，所选择的载波频率可能经受一些调谐噪声影响，但通常这些影响将处于可接受的级别和/或将小于在其他载波频率处观察到的调谐噪声。于是，较大频率偏移316不需要必定由步骤314中噪声量度与阈值的比较产生，但是可以等效地作为在各种不同载波频率处所收集的噪声量度的比较的结果或根据任何其他方案或技术出现。

例程300的各个步骤可以以任何时间顺序来应用，或者可以在各种各样的替代实施例中另外以任何方式进行修改。例如，可以估计和/或施加任意数目的感测和/或载波频率，其中可以连续地、顺序地、同时、定期地、不定期地、在需要时或在任何其他时间基础上施加各个载波信号频率。另外，能以任何方式组合或不同地组织图3中所示的各个步骤。例如，针对连续检测调谐噪声的实施例，可以组合步骤312和314。例如当步骤310识别可接受的噪声电平时，这种实施例可以产生较小频率偏移，当步骤310识别不可接受的噪声电平时，可以产生较大频率偏移。类似地，在其他实施例中，在步骤312之后，能执行步骤306和310。

现在最后参考图4，用于触摸板或其他位置/接近传感器的噪声传递函数400适当地包括两个峰值202和402，这两个峰值分别表示对在两个主要载波频率214和414中的任何一个附近的噪声的相对高的敏感度。当传感器以任一主要载波频率工作时，控制器108尝试使用上述技术来确定是否存在调谐噪声。在定期的、不定期的、随机的或其他时间基础上进行该确定，或者适当时可以在连续的基础上执行该确定。为了确定在例如感测频率214附近是否存在调谐噪声，以相对接近(例如在图1中的解调滤波器106的带宽内)载波信号的操作频率214的两个或更多个感测频率210、212施加感测信号。当以每一感测频率施加载波信号116时，如上所述，对所得到的来自感测区102的输出进行解调、滤波和噪声处理。如果在一个或多个所得到的滤波信号中识别出噪声，则能将替代的载波频率414用于随后的操作。如上所述，适当时，调谐噪声检测可以以替代的载波频率414(例如使用感测频率410和412)继续。可以以任何方式触发较大频率偏移(例如载波频率214和414之间的偏移)。这种偏移能够例如由不可接受的噪声电平的检测产生。替代地，用于随后的操作的载波频率可以作为具有最低检测噪声电平的载波频率和/或适当时根据任何其他标准被选择。尽管图4示出分别与载波频率214和414重合的感测频率212和412，但实际上这不是必要的。的确，在各种各样的实施例中，可以使用任何载波和/或感测频率配置。另外，尽管图4示出接近每一载波频率的两个感测频率，但在各种替代实施例中能够使用任何数目的感测频率来检测在任何数目的载波频率附近的噪声。通过估计在与每个感兴趣的载波频率相关的两个或更多个紧密间隔的感测频率处获得的滤波噪声信号，能够容易地选择对调谐噪声具有最低敏感度的载波频率。

使用上述技术，通过快速地检测调谐噪声和/或通过避免这种噪声用于随后的操作，能够显著地改善触摸板或其他传感器的操作。在此所述的各种技术进一步允许根据噪声检测去除刺激影响，由此即使当刺激存在于感测区102处或附近时也允许噪声检测。此外，通过增大调谐噪声的拍频(并且由此缩短噪声信号的周期)，能相对快速地检测噪声。

因此，提供用于检测噪声和/或用于避免位置感测设备、诸如触摸板中的噪声的各种系统、设备和方法。尽管在上述详细说明中提供了至少一个示例性实施例，应理解的是存在大量变型方案。例如，在此所述的噪声检测和减少技术的各个步骤可以以任何时间顺序来实践，并且并不限于在此提出和/或要求的顺序。还应理解的是，在此所述的示例性实施例仅仅是例子，并且并不意图以任何方式限制本发明的范围、适用性或结构。因此，可以在元件的功能和配置方面做出各种改变，而不背离如在所附权利要求和其法律等效物中所述的本发明的范围。

Claims (36)

1.一种检测由感测区提供的输出中的噪声的方法，该感测区被配置用于响应于刺激的接近来对载波信号进行调制，其中所述输出与所述载波信号同步地被解调，并且通过具有解调滤波器带宽的解调滤波器被滤波，该方法包括以下步骤：

以第一频率以及以第二频率施加所述载波信号，以便由此分别产生第一输出和第二输出，其中所述第一和第二频率彼此不同，并且其中所述第一和第二频率之间的差值小于所述解调滤波器带宽；

从所述第一和第二输出中去除由所述刺激产生的影响中的至少一些，以便由此分别产生第一和第二滤波输出；以及

处理所述第一和第二滤波输出以便检测包含在其中的噪声。

2.如权利要求1所述的方法，其中，去除步骤包括将高通滤波器应用于所述第一和第二输出。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述高通滤波器是差分滤波器。

4.如权利要求1所述的方法，其中，去除步骤包括暂时禁止所述感测区的感测功能。

5.如权利要求1所述的方法，其中，去除步骤包括以被配置用于基本上排除由所述刺激产生的影响的采样长度对输出进行采样。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：当通过处理步骤识别出足量噪声时，调整施加到所述感测区的载波信号的频率。

7.如权利要求6所述的方法，其中，调整步骤包括以不同于所述第一和第二频率的第三频率施加所述载波信号。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述第三频率与所述第一和第二频率相差大于所述解调滤波器带宽的量。

9.如权利要求7所述的方法，其中，调整步骤进一步包括以不同于所述第一、第二和第三频率的第四频率施加所述载波信号。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述第三和第四频率之间的差值小于所述解调滤波器带宽。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第三和第四频率与所述第一和第二频率相差大于所述解调滤波器带宽的量。

12.如权利要求1所述的方法，其中，处理步骤包括识别包含在滤波输出中的至少一个中的噪声。

13.如权利要求12所述的方法，其中，处理步骤进一步包括识别包含在两个滤波输出中的噪声。

14.如权利要求1所述的方法，其中，处理步骤包括步骤：添加滤波输出以便产生总滤波输出，以及将总滤波输出与噪声阈值进行比较。

15.一种位置传感器，被配置用于执行如权利要求1所述的方法。

16.一种触摸板，被配置用于执行如权利要求1所述的方法。

17.一种操作传感器的方法，该传感器被配置用于检测在感测区附近的用户输入，该用户输入通过具有感测频率的载波信号被解调并通过具有解调滤波器带宽的解调滤波器被滤波，该方法包括以下步骤：

将多个载波信号施加到所述感测区以便产生多个噪声测量信号，其中所述多个载波信号中的每一个具有不同频率，并且其中不同频率的总差值小于所述解调滤波器带宽；

对所述多个噪声测量信号中的每一个进行滤波以便基本上去除由所述用户输入产生的影响中的至少一些，由此产生多个滤波输出；

确定在所述多个滤波输出中的至少一个中识别出的噪声量；以及

如果该噪声量超出预定阈值，则使感测频率偏移到替代的感测频率。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述多个载波信号的不同频率中的每一个接近所述感测频率。

19.如权利要求17所述的方法，其中，所述感测频率和所述替代的感测频率相差大于所述解调滤波器带宽的量。

20.如权利要求17所述的方法，其中，滤波步骤包括将高通滤波器应用于所述多个噪声测量信号中的每一个。

21.如权利要求20所述的方法，其中，所述高通滤波器是差分滤波器。

22.如权利要求17所述的方法，其中，定期执行施加步骤。

23.如权利要求17所述的方法，其中，所述噪声量包括包含在所述多个滤波输出内的总噪声量。

24.如权利要求17所述的方法，其中，所述传感器是位置传感器。

25.如权利要求17所述的方法，其中，所述传感器是触摸板。

26.一种软件应用，被配置用于检测由感测区提供的输出中的噪声，该感测区被配置用于响应于刺激的接近来对载波信号进行调制，其中所述输出与所述载波信号同步地被解调并通过具有解调滤波器带宽的解调滤波器被滤波，该软件应用包括：

第一代码模块，被配置用于引导以第一频率以及以第二频率将载波信号施加到所述感测区，以便由此分别产生第一输出和第二输出，其中所述第一和第二频率彼此不同，并且其中所述第一和第二频率之间的差值小于所述解调滤波器带宽；

第二代码模块，被配置用于从所述第一和第二输出中去除由所述刺激产生的影响中的至少一些，以便由此分别产生第一和第二滤波输出；以及

第三代码模块，被配置用于处理所述第一和第二滤波输出以便检测包含在其中的噪声。

27.一种数字存储介质，具有存储在其上的如权利要求26所述的软件应用。

28.一种位置传感器，包括处理器和存储器，其中该存储器被配置用于存储如权利要求26所述的软件应用，以便由该处理器执行。

29.一种用于检测用户输入的输入设备，该输入设备包括：

感测区，被配置用于检测用户输入和响应于该用户输入来提供输出；

信号发生器，被配置用于产生具有感测频率的载波信号；

解调器，耦合到所述感测区并且被配置用于利用所述载波信号对所述感测区的输出进行解调；

解调滤波器，与所述解调器相关联并具有解调滤波器带宽；以及

处理器，与所述信号发生器和所述解调滤波器通信，其中该处理器被配置用于：

与所述信号发生器通信以便引导以第一频率以及以第二频率将所述载波信号施加到所述感测区，其中所述第一和第二频率彼此不同，并且其中所述第一和第二频率之间的差值小于所述解调滤波器带宽；

分别响应于所述第一和第二频率从所述解调滤波器接收第一和第二噪声测量信号；

从所述第一和第二噪声测量信号中基本上去除所述用户输入的任何影响，以便由此分别产生第一和第二滤波输出；以及

确定在所述第一和第二滤波输出中的至少一个中识别出的噪声量，以及与所述信号发生器通信，以便如果该噪声量超出预定阈值，则使所述感测频率偏移到替代的感测频率。

30.如权利要求29所述的输入设备，其中，所述输入设备是位置感测设备。

31.如权利要求30所述的输入设备，其中，所述感测区由电容触摸传感器限定。

32.如权利要求29所述的输入设备，其中，所述输入设备是触摸板。

33.一种被配置用于检测电容传感器的输出中的噪声的装置，该电容传感器被配置用于响应在感测区附近提供的刺激，其中所述输出通过具有解调滤波器带宽的解调滤波器被滤波，该装置包括：

用于引导以第一频率以及以第二频率将载波信号施加到所述感测区以便由此分别产生第一输出和第二输出的装置，其中所述第一和第二频率彼此不同，并且其中所述第一和第二频率之间的差值小于所述解调滤波器带宽；

用于从所述第一和第二输出中去除所述刺激的影响以便由此分别产生第一和第二滤波输出的装置；以及

用于处理所述第一和第二滤波输出以便检测包含在其中的噪声的装置。

34.一种传感器，被配置用于检测在感测区附近的用户输入，该用户输入通过具有感测频率的载波信号被解调并通过具有解调滤波器带宽的解调滤波器被滤波，该传感器包括：

用于将多个载波信号施加到所述感测区以便产生多个噪声测量信号的装置，其中所述多个载波信号中的每一个具有不同频率，并且其中不同频率的总差值小于所述解调滤波器带宽；

用于对所述多个噪声测量信号中的每一个进行滤波以便基本上去除所述用户输入的任何影响、从而由此产生多个滤波输出的装置；

用于确定在所述多个滤波输出中的至少一个中识别出的噪声量的装置；以及

用于如果该噪声量超出预定阈值、则使所述感测频率偏移到替代的感测频率的装置。

35.如权利要求34所述的传感器，其中，所述感测区包括用于电容感测所述用户输入的装置。

36.如权利要求34所述的传感器，其中，所述感测区包括用于电感感测所述用户输入的装置。

Images