CN102067075A - 检测触摸表面上多个对象的位置 - Google Patents

Abstract

一种受控制以检测在面板(1)的触摸表面上的多个对象的位置的装备。一个输入扫描仪布置将至少三条辐射光束(B1-B6)引入面板(1)，用于通过内反射传播，并且在面板内部将光束(B1-B6)扫过传感区域，优选地在至少两个不同的主向(R1、R2)上。至少一个辐射检测器被布置成在光束(B1-B6)扫过传感区域的同时，从输入扫描仪布置接收光束(B1-B6)。数据处理器连接到辐射检测器，并且被操作以基于由对象触摸在传感区域以内的触摸表面所导致的光束(B1-B6)的衰减来识别位置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号中识别。每个输出信号可被进一步处理，以通过将输出信号除以背景信号生成透射信号，所述背景信号代表在触摸表面没有任何对象时的输出信号。

Description

检测触摸表面上多个对象的位置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年6月23日所提交的第0801466-4号瑞典专利申请、以及于2008年6月23日所提交的第61/129,373号美国临时申请的利益，此处通过应用将这两者并入。

技术领域

本发明涉及用于检测触摸表面上的多个对象的位置的技术。触摸表面可以是触敏面板的一部分。

背景技术

触敏面板被越来越多地用于向计算机、电子测量和检测器材、游戏设备等等提供输入数据。面板可具备图形用户接口(GUI)，用于让用户使用例如指针、触针或一个或多个手指进行相互作用。GUI可以是固定的或动态的。固定的GUI可以例如是以放置在面板以上、以下或者内部的印刷品的形式。动态的GUI能够通过与面板集成的、或者置于面板下方的显示屏幕来提供，或者通过由投影仪投射到面板上的图象来提供。

有大量用于为面板提供触敏度的已知技术，例如，通过使用摄像机捕获在面板上的触摸点散射的光，或者通过将电阻性线栅、电容性传感器、应变计等等并入面板。

US 2004/0252091公开了一种基于受抑全内反射(FTIR)的可供选择的技术。来自两个以定距离被间隔的光源的光被耦合入面板，以便通过全内反射在面板内部传播。来自每个光源的光在整个面板上自始至终是均匀分布的。光传感器的阵列定位在面板周界的周围以检测来自光源的光。当对象与面板表面接触时，光将在接触点上局部衰减。在光传感器阵列上，通过基于对来自每个源的光的衰减的三角测量，确定对象的位置。

US 3,673,327公开了一种类似的技术，其中光束发射器的阵列沿面板的两边缘放置，以便建立起交叉光束的网格，交叉光束通过内反射传播穿过面板。光束检测器的相应阵列被放置在面板的相对边缘。当对象触摸面板表面，在触摸点上交叉的光束将衰减。在检测器的阵列上的衰减光束直接识别对象的位置。

这些已知的FTIR技术受到成本昂贵的困扰，即因为它们需要使用大量的检测器，并且还可能需要大量的光源。此外，因为检测器/源的所需数量随着面板的表面积明显增加，这些技术不方便进行扩展。此外，面板的空间分辨率依赖于检测器/源的数量。更进一步地，用于照亮面板的能量消耗可能是相当可观的，并且随着面板表面积的增加而明显地增加。

仍有改进用于检测多个触摸对象的位置的技术的需要。

发明概述

本发明的目标在于，至少部分地克服以上所确定的先有技术限制中的一个或多个。

这个目标和将要从以下描述中出现的其他目标是通过根据独立权利要求、和根据由从属权利要求所限定的其实施方式所述的装备、方法和计算机程序产品来至少部分地实现的。

本发明的第一方面是用于检测触摸表面上的多个对象的位置的装备，所述装备包括：面板，其限定了触摸表面和相对表面；输入扫描仪布置(input scanner arrangement)，其适应于将至少三条辐射光束引入面板，使得每条光束通过内反射在触摸表面与相对表面之间在各自的主方向上传播，并且使每条光束沿表面扫过面板的传感区域；至少一个辐射检测器，其被配置成在光束扫过传感区域的同时，从输入扫描仪布置接收光束；以及数据处理器，其连接到所述至少一个辐射检测器并且被配置成基于由对象触摸所述传感区域以内的触摸表面所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号来识别。

在一个实施方式中，传感区域的至少一部分由第一组相互成锐角的第一光束扫过，其中第一光束具有的最大相互的锐角角度为≤30°，并且优选为≤20°。

第一光束可以在第一主向上扫过面板，以及至少一个第二光束可以在第二主向上扫过面板。该第二主向不与第一主向平行，并且优选地与第一主向正交。

在一个实施方式中，面板为矩形，并且第一和第二主向平行于面板相应的边。

在一个实施方式中，所述至少一个第二光束被包括在第二组相互成锐角的第二光束中，其中第二光束在第二主向上扫过，并且具有的最大相互的锐角角度为≤30°，并且优选为≤20°。

在一个实施方式中，所述第一组包括两条第一光束，和/或第二组包括两条第二光束。在另一个实施方式中，第一组包括三条第一光束，和/或第二组包括三条第二光束。

在一个实施方式中，在第一组中的第一光束中的一条的主方向正交于第一主向，和/或在第二组中的第二光束中的一条的主方向正交于第二主向。

在一个实施方式中，每对第二光束具有在第二组内唯一的相互的锐角角度，和/或每对第一光束具有在第一组内唯一的相互的锐角角度。

在一个实施方式中，所述至少三条光束的主方向在传感区域的至少一部分中是相互成锐角的，其中每对所述光束限定了唯一的相互的锐角角度。

在一个实施方式中，所述至少三条光束的主方向在传感区域的至少一部分中是等角的。

在一个实施方式中，输入扫描仪布置被配置成通过平移每条光束来将光束扫过传感区域。

在一个实施方式中，输入扫描仪布置被配置成以在光束的主方向之间实质上恒定的相互角度将光束扫过传感区域。例如，在每条光束扫过传感区域的同时，其可具有实质上可变的主方向。

在一个实施方式中，面板通过线性周边部分来限定，并且每条光束在相应的主向上被平移，所述主向实质上平行于所述线性周边部分中的一个。

在一个实施方式中，装备还包括输出扫描仪布置，其与输入扫描仪布置同步，以便在光束扫过传感区域的同时从输入扫描仪布置接收光束，并且将光束引导到至少一个辐射检测器上。例如，输入和输出扫描仪布置可被配置成在传感区域的相对侧面上引入和接收每条光束。可选择地，装备可包括反射器，其沿着面板周边的至少一部分来布置，并且被配置成从面板接收光束，以及将它们反射到面板中，并且其中输入和输出扫描仪布置可被配置成从传感区域的同一侧面引入和接收每条光束。反射器可以是后向反射设备。

在可供选择的实施方式中，辐射检测器包括多个辐射传感元件，其沿着面板周边的至少一部分来布置。

在一个实施方式中，数据处理器还被配置成：从所述至少一个辐射检测器获得至少两个输出信号；通过将所述至少两个输出信号除以背景信号来生成至少两个透射信号；以及识别作为所述至少两个透射信号中作为峰值的所述衰减。

本发明的第二方面是用于检测触摸表面上的多个对象的位置的装备，所述触摸表面是限定了触摸表面和相对表面的面板中的一部分，所述装备包括：用于将至少三条辐射光束引入面板的装置，所述光束通过内反射在触摸表面与相对表面之间传播；用于将光束沿触摸表面扫过面板中的传感区域的装置；用于在光束扫过传感区域的同时在至少一个辐射检测器上接收光束的装置；以及用来基于由对象触摸所述传感区域以内的触摸表面所导致的所述光束的衰减来识别所述位置的装置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号识别。

本发明的第三方面是检测触摸表面上的多个对象的位置的方法，所述方法包括：将至少三条辐射光束引入限定了触摸表面和相对表面的面板，所述光束通过内反射在触摸表面与相对表面之间传播；将光束沿着触摸表面扫过面板中的传感区域；在光束扫过传感区域的同时在至少一个辐射检测器上接收光束；以及基于由对象触摸所述传感区域以内的触摸表面所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号识别。

本发明的第四方面是操作用于检测触摸表面上的多个对象的位置的装备的方法，所述触摸表面是限定了触摸表面和相对表面的面板中的一部分，所述方法包括：操作输入扫描仪布置，以便将至少三条辐射光束引入面板，使得每条光束通过内反射在触摸表面与相对表面之间在各自的主方向上传播，以及将每条光束沿着表面扫过面板中的传感区域；操作至少一个辐射检测器，以便在光束扫过传感区域的同时从输入扫描仪布置接收光束；以及基于由对象触摸所述传感区域以内的触摸表面所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号识别。

本发明的第五方面是包括计算机代码的计算机程序产品，其在数据处理系统上被执行时，适合于执行第四方面的方法。

第一方面的实施方式中的任何一个能够与第二至第五方面相结合。

本发明的第六方面是用于检测在辐射可透射面板上的触摸表面上的至少一个对象的位置的方法，所述方法包括的步骤有：从在光学上耦合到所述面板上的一个或多个伸长的耦出部位(outcoupling site)的检测布置获得至少两个输出信号，所述至少两个输出信号代表了沿着所述一个或多个耦出部位的相应的辐射空间分布；生成至少两个透射信号，其中所述生成步骤包括将所述至少两个输出信号除以背景信号；以及基于所述至少两个透射信号中的峰值识别所述位置。

在一个实施方式中，识别步骤包括识别关于所述至少两个透射信号中的每个峰值的辐射路径，并且识别由此被识别的辐射路径的交叉点。识别步骤还可包括计算低于所述至少两个透射信号中的每个峰值的积分面积，并且求解使每个积分面积与所述交叉点中的至少一个有关的方程组。

在一个实施方式中，生成步骤还包括在所述相除的结果上运算对数函数。

在一个实施方式中，背景信号代表在触摸表面上没有所述至少一个对象时，沿所述一个或多个耦出部位的辐射的空间分布。

在一个实施方式中，背景信号是预先设定的，是在单独的校正步骤期间推导出来的，或者是从一个或多个之前的输出信号得出的。

在一个实施方式中，每个空间分布源自各自的辐射光束，其被引入面板，以便通过内反射在触摸表面与相对面板表面之间在相应的主方向上传播，使得每条光束在所述一个或多个耦出部位上被接收。

本发明的第七方面是包括计算机代码的计算机程序产品，其在数据处理系统上被执行时，适合于执行第六方面的方法。

第八方面是用于检测在辐射可透射面板上的触摸表面上的至少一个对象的位置的设备，所述设备包括：用于从光学上耦合到所述面板上的一个或多个伸长的耦出部位的检测布置获得至少两个输出信号的装置，所述至少两个输出信号代表了沿着所述一个或多个耦出部位的辐射的相应空间分布；用于生成至少两个透射信号的装置，其中所述生成包括将所述至少两个输出信号除以背景信号；以及用于基于所述至少两个透射信号中的峰值识别所述位置的装置。

第六方面的实施方式中的任何一个能够与第七和第八方面结合。

还将从以下详细描述中，从附带的权利要求中，以及从附图中，出现本发明的其他目标、特性、方面和优势。

附图简述

本发明的实施方式现在将关于附带的示意图以更多的细节进行描述。

图1A是触摸传感系统的简化实施方式的顶视平面图，并且包括在系统中生成的测量信号的图像；并且图1B是图1A中系统的剖视图。

图2A-2D是另一个实施方式的顶视平面图，其中图2A示出光束扫掠，图2B示出不同传感部分的位置，图2C示出相互的光束角度的定义，并且图2D示出等角的光束布置。

图3A-3B是另一个实施方式的顶视平面图，其中图3A示出光束扫掠，并且图3B示出不同传感部分的位置。

图4A是图2中实施方式的变体，并且图4B是图3中实施方式的变体。

图5示出在具有关于6°、12°、20°和40°的相互的光束角度的双v型扫描光束布置的实施方式中不同传感部分的位置。

图6示出在具有关于6°、12°、20°和40°的相互的光束角度的双Ψ型扫描光束布置的实施方式中不同传感部分的位置。

图7是具有双Ψ型扫描光束布置的单通系统的顶视平面图。

图8示出在示例性双光束布置中的一组触摸点和所得的鬼点。

图9示出在示例性三光束布置中的一组触摸点和所得的鬼点。

图10示出导致了等角3光束布置的简并(degeneration)的触摸点组合。

图11示出消除了简并的、对图10中触摸点的修正。

图12A示出导致了v型扫描3光束布置的简并的触摸点组合，并且图12B示出消除了简并的、对图12A中触摸点的修正。

图13A示出导致了不对称3光束布置的简并的触摸点组合，并且图13B示出示出消除了简并的、对图13A中触摸点的修正。

图14示出除去触摸点对于不对称3光束布置中的简并的影响。

图15示出导致了双v型光束布置的简并的触摸点组合。

图16示出除去触摸点对于双v型光束布置中的简并的影响。

图17示出关于四个触摸点的、对称和不对称Ψ扫描光束布置之间的差别。

图18A是能够实现本发明实施方式的单通系统的顶视平面图，并且图18B是可被包括在图18A的系统中的辐射检测器的顶视平面图。

图19是具有双Ψ型扫描光束布置的后向反射系统的顶视平面图。

图20是具有双Ψ型扫描光束布置的多传感器系统的顶视平面图。

图21是单通系统的实施方式的顶视平面图。

图22A-22B分别是具有折叠光束路径的实施方式的升高侧视图和顶视平面图。

图23是具有折叠光束路径的另一个实施方式的顶视平面图。

图24A-24B分别是具有折叠光束路径的另一个实施方式的升高侧视图和顶视平面图。

图25是具有折叠光束路径的另一个实施方式的顶视平面图。

图26A具有位于角落的光束扫描仪和扫描检测器的实施方式的顶视平面图；图26B显示图26A中实施方式的细节；并且图26C显示可供选择的实施方式的细节。

图27是用于确定触摸传感系统中触摸位置的示例性方法的流程图。

图28A-28C分别是测量信号、背景信号、和透射信号的图示，其作为在耦出部位以内的关于一个触摸对象的情况的位置的函数。

图29A-29B分别是测量信号和透射信号的示图，其作为在耦出部位以内的关于三个触摸对象的情况的位置的函数。

图30是信号宽度的图像，所述信号宽度作为沿着在带有散射表面的面板中光束的触摸位置的函数。

示例实施方式的详细描述

本发明涉及用于检测在辐射可透射面板的表面上多个触摸点的位置的技术。出于便于理解的目的，在描述用于多触摸检测的示例光束布置之前，将首先关于简化的例子讨论一些基本原则。然后，给出系统配置的例子，其次是关于一个这样的系统配置的大量详细实现例子。本描述以数据处理的例子来结束。本描述自始至终使用相同的参考数字识别相应的元件。

概要

包括了辐射可透射面板1的触摸传感系统的例子在图1A的顶视平面图和图1B的剖面图(沿着图1A中的直线1B-1B获取)中示出。面板1限定两个相对的并且一般为平行的表面2、3，并且可以是平面的或弯曲的。面板1被配置成允许辐射通过内反射在面板内部传播。为此目的，辐射传播通道被设置在面板的两个分界表面之间，其中分界表面中的至少一个允许传播中的辐射与一个或多个触摸对象(所示为两个对象O1、O2)相互作用。在与每个对象相互作用时，部分辐射可由对象散射，部分辐射可由对象吸收，并且部分辐射可继续不受影响地传播。因此，当对象O1、O2触摸面板1的触摸表面(例如，顶部表面2)时，被透射辐射的能量降低。通过测量从多个不同方向被透射通过面板1的辐射的能量，触摸对象的位置(“触摸位置”)例如可通过三角测量法检测。

在图1的例子中，系统还包括接口设备6，其在面板表面的至少一部分内提供图形用户接口(GUI)。接口设备6可以是带有被布置在面板1以上、以下或以内的固定图像的衬底的形式。可选择地，接口设备6可以是被布置在系统下方或内部的屏幕，或者被布置在系统下方或上方以便将图像透射到面板1上的投影仪。这样一个接口设备6可提供动态的GUI，其类似于由计算机屏幕所提供的GUI。

通常来说，面板1是由一层或多层的固体材料制成。在触摸表面2中的内反射由全内反射(TIR)引起，其由面板的材料与环境介质(一般为空气)之间的折射率差异所导致。在相对的分界表面3中的反射可由TIR或者由被应用到相对的分界表面上的反射涂层所导致。只要与面板法向成一定角度将辐射射入面板1，而所述角度大于该面板的射入位置处的临界角度时，全内反射就是持续不断的。正如对于技术人员而言已熟知的，临界角度取决于在射入位置处接收辐射的材料和环境材料的折射率。上述在触摸对象与传播中的辐射之间的相互作用过程可牵涉所谓的受抑全内反射(FTIR)，在其中能量从传播中的辐射所形成的消散波耗散到对象中，其条件是对象具有比围绕着面板表面材料的材料更高的折射率，并且被放置在小于离开表面2几个波长的距离内。一般来说，面板可由透射足够量的、相关波长范围中的辐射以允许被透射能量的可传感测量的任何材料制成。这种材料包括玻璃、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。面板由圆周边缘部分限定，其可以是或者可以不是垂直于顶部和底部表面2、3的。辐射可直接经由边缘部分被耦合到面板之内或之外。可选择地，分离的伸长耦合元件可被附加到边缘部分或者耦合到顶部或底部表面2、3，以便将辐射引导到面板之内或之外。这样一个耦合元件可具有楔形形状(例如，如图22A中所示)。

如图1A中所示，辐射以大量非平行光束B1、B2的形式被引入面板1。每条光束B1、B2沿着面板1上的内部耦合位置，以及通过输入扫描仪布置(未显示)扫过或扫描面板1。在示出的例子中，伸长的内部耦合位置被定位在面板1的左侧顶部边缘。在面板的耦出部位处的被透射能量通过检测布置(未显示)测量，其被布置成当其相应的光束B1、B2扫过面板1时接收该光束。在示出的例子中，伸长的耦出部位被定位在面板1的右侧底部边缘。

在本申请的背景中，当所有光束已经扫过面板一次时，形成“传感实例(sensing instances)”。光束可按顺序地扫过传感实例内的面板。可选择地，在该传感实例期间，两条或多条光束可以完全地或部分地同时扫过面板。优选地，每条光束以连续的运动扫过面板。系统的时间分辨率由更新频率确定，该频率为传感实例的频率。例如，对于设计为记录书写的系统，可能会期望具有至少75Hz的更新频率，然而其他应用可能需要更低或更高的时间分辨率。

一般来说，输入扫描仪布置能够操作在任何适合的波长范围内，例如在红外或可见光的波长区域内。所有光束能够被生成带有相同的波长。可选择地，不同的光束能够被生成带有在不同波长范围中的辐射，允许基于波长在光束之间进行区分。此外，输入扫描仪布置能够输出连续辐射或者脉冲辐射。

光束能够通过一个或多个辐射源生成，所述辐射源可以是能够在所需波长范围内发射辐射的任何类型的设备，例如二极管激光器、VCSEL(垂直腔面发射激光器)、或者可供选择为LED(发光二极管)、白炽灯、卤素灯，等等。

如上所述，当至少两个非平行光束B1、B2扫过面板的同时，如果对象O1、O2影响这些光束，则能够确定触摸对象O1、O2的位置。每条光束B1、B2优选为在其扫掠方向R1、R2上窄，而在垂直于扫掠方向的方向，即在面板的纵深方向上宽。在至少一次通过面板之后，每条光束B1、B2的能量由至少一个辐射检测器(未显示)测量，该辐射检测器被光学地耦合到面板1上的耦出部位。

光束的能量可通过能够将辐射转换成电信号的任何类型的辐射检测器测量。这样一个辐射检测器可具有任何数量的辐射敏感元件并且可因此是0维、1维(1D)或者2维(2D)的检测器。一个检测器可被用来测量单个光束的能量，或者多个光束的各个能量。在某些实施方式中，检测器可以是仅具有一个辐射敏感元件的光检测器，其可具有大的检测表面，由此导致低的检测噪声。此外，与其他检测器相比较，光检测器目前很廉价。在另一个变体中，0维或1维的检测器通过二维检测器例如CMOS传感器的辐射敏感元件(像素)的适当的像素合并来形成。

一般来说，为将光束扫过面板，通过使用输入扫描仪布置，仅需要少量的辐射源来检测面板表面上对象的位置。此外，辐射源的数量不依赖于面板的表面积，并因此触摸传感系统可方便地进行扩展。

比较持续照亮整个面板的现有技术，输入扫描仪布置的使用允许对于给定的信噪比有较小的功率损耗，因为在同一时间仅有一小部分面板被照亮。

此外，触摸传感系统的空间分辨率通过采样率来给定，采样率即以其从每个辐射检测器采样测量数据的速率。这意味着能够实现任何所需的分辨率，其条件是将足够量的辐射引入到面板中。此外，在操作触摸传感系统期间该空间分辨率能够变化，并且在面板的不同部分中能够实现不同的空间分辨率。

图1的触摸传感系统可被操作，以确定在传感实例期间触摸表面的多个对象的位置(“多重触控”)。如上所述，辐射中的仅一部分由对象吸收/散射，同时保持辐射继续沿着光束的主方向传播。因此，如果碰巧在光束的主方向上前后放置两个对象，则光束中的一部分将与两个对象相互作用。倘若光束能量足够，剩余的光束将到达辐射检测器，并且生成测量信号，这允许识别两个相互作用。在图1A中，两个对象O1、O2被同时(即，在一个传感实例期间和同一个传感实例期间)放置在面板1上，并且测量信号S1、S2由辐射检测器生成。信号S1、S2代表在扫掠期间光束B1、B2的被测量能量。信号可将被测量能量指示为在关于面板1的给定坐标系中时间、扫率角度、或X/Y位置的函数。如所示，每个触摸对象O1导致关于每次扫掠的被测量光束能量的局部降低。特别地，对象O1被认为是信号S1中的信号特性w1和h1以及信号S2中的信号特性w2和h2造成的，然而对象O2被认为是信号S1中的信号特性W1和H1以及信号S2中的信号特性W2和H2造成的。信号特性w1、w2、W1、W2(宽度特性)依赖于对象O1、O2的外观尺寸。信号特性h1、h2、H1、H2(能量特性)依赖于对象O1、O2的吸收/散射性能以及对象的尺寸。倘若信号S1、S2允许数据处理器(未显示)在对象之间进行区别，则能够确定它们在面板上的位置。

虽然有可能能够确定图1系统中的多个触摸位置，但仍需要更少地依赖于分离测量信号中重叠的信号模式的能力的改进的技术。

已经发现，这样一个被改进的技术通过使至少三条光束扫过面板，使得它们在面板的至少一部分表面区域以内非一致来实现。由至少三条非一致的光束扫过的表面区域中的该部分形成多重触摸传感区域(在下文中也表示为“传感区域”)。

正如将要在下文中进一步描述的，该系统可被配置带有面板以内不同的光束布置，这依赖于所需的系统特征，例如，关于检测触摸位置的精度，能够在传感实例内被检测的触摸位置的数量，系统的技术上的复杂性，系统的覆盖区，多重触摸传感区域对于面板的整个表面积的相对尺寸，等等。

关于光束布置在下文中有所公开，要理解光束不会在整个面板上物理交叉。作为替代，当光束中的每一条已经扫过面板时，在光束之间的交叉点能够被重构。

此外，要理解以下关于光束方向的讨论指的是每条光束的主方向，其为从光束射入位置在面板中延伸的直对称线，正如在面板的平面视图中所见。

更进一步，在本申请的背景中，“扫掠方向”指的是包括某一方向(R)和其相对方向(-R)的主向。

在图1-5中，直角坐标系已被引入，其带有的坐标轴X、Y平行于矩形面板的边。这仅仅是出于说明的目的，并且能够在任何类型的坐标系例如极性、椭圆、抛物线等等的坐标系中表现触摸位置。

示例性光束布置

图2A-2D示出其中有三条光束B1-B3扫过面板的实施方式。图2A显示在第一扫掠方向R1上平移的两条光束B1、B2，并且第三光束B3在垂直于第一扫掠方向的第二扫掠方向R2上平移。光束B1、B2的主方向限定了相对第一扫掠方向R1的法向N的相应的角度α1、α2(图2C)，并且光束B3的主方向垂直于第二扫掠方向R2。这种具有在一个跨越面板的扫掠方向R1上平移的两条非平行光束B1、B2的类型的光束布置在下文中被表示为“v型扫描”。在被示出的实施方式，以及所有其他的实施方式中，光束B1、B2可从面板的相对表面上引入，或者在同一侧面上引入。

在被示出的例子中，第一和第二扫掠方向R1、R2平行于面板的边。这已被发现有利于系统的设计。例如，正如将要在下面以细节描述的，伸长的光束引导元件可沿着系统的边布置，以便当光束沿着光束引导元件扫掠时，限定在面板中的主光束方向。因此，对于由线性周边部分(边)限定的面板而言，通常可能期望每个扫掠方向都基本上平行于各自的周边部分。

在图2A中，光束B1-B3形成在X方向上的v型扫描，以及在Y方向上的单扫描。使用这种光束布置，面板将被分成由不同数量的光束扫过的子部分P1、P2，如图2B中所示。因此，面板1包括多个第一子部分P1以及在中央的第二子部分P2，在第一子部分中每个交叉点由两条光束形成，在第二子部分中每个交叉点由三条光束形成。因此，第二子部分P2限定系统的多重触摸传感区域。

在图2B中，光束B1-B3在第二子部分P2以内是基本上等角的。这样一个光束布置最大化了在光束之间的相互角度。至少在一些实现中，大的相互角度可改进被检测触摸位置的精度。“等角光束”意味着在每个交叉点中，光束的主方向关于360°自始至终是均匀分布的。在该例子中，如图2D中所示，光束以60°(α1＝α2＝30°)的相互角度交叉。

虽然可能期望光束在传感区域内是等角的，这样一个光束布置可将传感区域限制到面板的中央部分(参看子部分P2)，然而整个面板表面中的剩余部分被浪费。因此，关于传感区域的尺寸，触摸传感系统的覆盖区可能变得过剩。

图3A示出图2A中实施方式的变体，其中另外一个光束B4额外地在X方向上扫掠。在被示出的实施方式中，该光束正交于其扫掠方向R1，并因此平行于面板的一对相对边。如图3B中所示，面板被分成两个第一子部分P1，其中每个交叉点由两条光束形成；和四个相邻的第二子部分P2，其中每个交叉点由三条光束形成；以及中央的第三子部分P3，其中每个交叉点由四条光束形成。在该实施方式中，以额外的光束B4增补等角的光束B1-B3，以便扩大多重触摸传感区域的范围，其包括子部分P2和P3。这种扩大通过使v型扫描(B1和B2)与正交光束(B4)的组合在一个方向R1上扫过面板来实现。这种光束的组合在下文中被表示为“Ψ型扫描”。

虽然已扩展了多重触摸传感区域，这种传感区域现在包含不同的子部分P2、P3。可能地，例如就能够在触摸位置的确定中所达到精度，以及能够辨别的同时触摸的数量而言，这些子部分P2、P3之间性能有差异。系统的整体性能可通过增加扫过面板的光束的数量来进一步改进，但是增加光束的数量还将会增加在传感区域中不同的子部分的数量。因此，在性能上的差异可以胜过在面板上的情况。此外，可能期望避免使多于大约6-10条光束扫过面板。当光束的数量增加时，成本、技术的复杂性以及还可能系统的覆盖区也会增加。此外，因为在某一零售价，处理系统的采样率通常是恒定的，增加光束的数量将降低每光束扫掠的采样数量。还有可能的是，关于每次采样的被测量信号电平随着光束数量的增加而降低。

图4A示出图2的变体，其中X和Y方向中的每一个由两个相互非平行的光束扫掠，即v型扫描；并且图4B示出的图3中实施方式的变体，其中X和Y方向中的每一个由两个相互非平行的光束和正交的光束扫掠，即Ψ型扫描。

图5所示在矩形面板上不同子部分的位置由四条在图4A所示的双v型扫描布置中的光束扫掠。特别地，图5显示当在每个v型扫描的光束之间建立不同的相互角度(即分别在图4A中所示，光束B1与B2之间的、和光束B3与B4之间的锐角角度)时，这些子部分的范围和位置如何改变。相互的锐角光束角度(图5(a))为大约20°时，面板的主要部分由四条光束扫掠。因此，该系统的性能与光束在面板中的一大部分上扫掠是相同的。进一步减小相互的光束角度，中央子部分的范围增加，并且其他子部分的尺寸降低。在大约12°-15°的角度上(参看图5(d))，实质上没有子部分是由少于两个的光束扫掠的，并因此整个面板是触摸灵敏的。在大约2°-8°的角度上(参看图5(b))，整个面板能够被认为是呈现出实质上一致的性能。虽然当相互的锐角角度减小时，系统的性能降低，但是已经发现能够在从大约2°至多达大约30°的相互的锐角角度上实现足够的性能。

图6示出在矩形面板上不同子部分的位置由六条图4B中所示的双Ψ型扫描配置的光束扫掠。图6显示出在每个Ψ型扫描中光束之间的最大相互角度(即分别在图4B中的，光束B1与B2之间的，和光束B5与B6之间的锐角角度)的影响。在图6与图5之间，子部分的分布与尺寸没有不同。然而，使用双Ψ型扫描，每个子部分由另外的两个光束扫掠，其用来增加系统的性能。例如，系统检测多重触摸的能力有所增强，并且最大的相互角度已经为大约12°-15°(参看图6(d))，实质上没有子部分由少于四条的光束扫掠。

一般来说，v/Ψ型扫描牵涉在给定扫掠方向上以至少一组相互成锐角的光束扫过面板，其中被包括在所述组中的光束具有的最大相互的锐角角度为≤30°，并且优选为≤20°。在v型扫描中，每组有两条光束，并且在Ψ型扫描中，每组有三条光束。在Ψ型扫描中，这些光束中一条的主方向优选为正交于扫掠方向。

具有在正交于扫掠方向的、Ψ型扫描的中央光束的一个益处在于，至少在面板为矩形时，该中央光束将在整个面板上扫掠。与双v型扫描相比较，双Ψ型扫描的两条中央光束可扫过整个面板，并且其可导致在面板周边处性能的明显改进。

使用v型和Ψ型扫描的一般优势在于，触摸传感系统的适合性能能够通过使仅几条光束扫过面板获得。此外，v型和Ψ型扫描这两者能够通过节约空间的、简单的、和鲁棒的组件组合来实现。这种实现的详细例子将在下面关于图21-26进行描述。

已经惊人地发现了，不对称的光束布置可能能够确定关于给定数量的光束的较大量触摸位置，和/或改进在确定触摸位置时的鲁棒性。这样一种不对称光束布置可通过布置至少三条光束以便每对光束限定唯一的相互的锐角角度来获得。例如，在形成了Ψ型扫描的一组光束中的每对光束可具有唯一的相互的锐角角度。在另一种变体中，通过布置至少两条光束以便它们对于相对共同扫掠方向具有不同角度(例如，在图2C中α1≠α2)来获得不对称的光束布置。

图7示出双Ψ型扫描布置，通过光束B1-B6之间相互的锐角角度的正确选择，该双Ψ型扫描布置可以是不对称的。在图7的术语中，相互的锐角角度由一组光束(B1、B2和B4)中的α、β和(α+β)给定，以及由另一组光束(B3、B5和B6)中的γ、δ和(γ+δ)给定。因此，当α≠β和/或γ≠δ时，获得适合的不对称光束布置。该不对称属性可以通过选择α≠β≠γ≠δ进一步改进，并且通过选择α≠β≠γ≠δ≠(α+β)≠(γ+δ)更进一步改进。当α、β、γ和δ被选择使得在光束B1-B6之间限定的所有相互的锐角角度是唯一的时，将获得甚至更加不对称的光束布置。在一个这样的非限制性的例子中，α＝6°、β＝8°、γ＝7°并且δ＝5°。如果面板为带有彼此相对的长边和短边的矩形，则不对称属性可被选择使得该组正交于面板的长边(即，在方向R2上)扫掠的光束(B3、B5和B6)具有比另一组光束(B1、B2和B4)更小的最大相互锐角角度，即(γ+δ)＜(α+β)。比较其他的不对称的双Ψ型扫描布置，这样一个光束布置可以增加面板的传感区域。

光束布置的简并

在下面，不同光束布置的特性将关于大量例子进行进一步解释。这些例子利用了以下定义。

S_i：关于光束i的测量信号。

S_ij：关于光束i的扫描线，其中j是源自沿着扫描线的一个或多个触摸点的测量信号中峰值的索引。每个扫描线具有全透射比T_ij。

p_n：触摸点，其中n是触摸点的索引。触摸点由对象触摸面板而生成。

g_m：鬼点，其中m是鬼点的索引。鬼点被定义为不存在的触摸点，其不能够作为基于测量信号的不存在的触摸点被立即丢弃。

在FTIR系统中，每个触摸点p_n具有透射比t_n，其在范围0-1内，而通常是在范围0.7-0.99内。沿着扫描线S_ij的全透射比T_ij可以通过在该扫描线上的触摸点p_n的各个透射比t_n的乘积给出：T_ij＝∏t_n。例如，分别带有透射比0.9和0.8两个触摸点p₁和p₂，在扫描线S_ij上可产生全透射比T_ij＝0.72。

其在图8A中被进一步示出，该图显示从两条光束扫掠得到的扫描线和测量信号。应当理解，测量信号处理的目的在于识别由测量信号给定的候选触摸点中的一组触摸点。在该例子中，候选点由三个触摸点p₁-p₃和三个鬼点g₁-g₃组成。候选触摸点被定义为所有可用扫描线汇聚的位置，即一条扫描线从每条光束交叉在单个位置。如果触摸点具有扩展的面积，则扫描线得到宽度，并且候选触摸点成为从每条光束交叉扫描线的结合位置。其在图8B中被示出，其中围绕触摸点和鬼点的灰色区域指示交叉扫描线的结合位置。

在图8中，能够从测量信号S₁、S₂中识别出合计五条的扫描线S₁₁、S₁₂、S₂₁、S₂₂、S₂₃。这些扫描线产生以下透射比：T₁₁＝t₁、T₁₂＝t₂·t₃、T₂₁＝t₁、T₂₂＝t₂、并且T₂₃＝t₃。

图9显示从使用如图2中的光束布置的三条光束扫掠中得到的扫描线和测量信号。图9A示出有三个触摸点p₁-p₃的情况，并且图9B示出有四个触摸点p₁-p₄的情况。因为p₄的透射比根据具体情况与沿着扫描线的其他点的透射比相乘，所以在这些情况之间测量信号S₁-S₃有所不同。这还意味着一旦确定了关于一个触摸点p_n的透射比t_n，该透射比t_n能够从交叉该触摸点p_n的其他扫描线的全透射比中消除。在图9B的例子中，能够确定触摸点p₁和p₃的透射比，因为扫描线S₂₁仅到达触摸点p₁，并且扫描线S₂₃仅到达触摸点p₃。通过测量T₂₁和T₂₃，t₁和t₃的值已知：t₁＝T₂₁并且t₃＝T₂₃。随后，其他触摸点p₂和p₄的透射比t2和t4能够被确定：

t₄＝T₃₂/t₃，以及t₂＝T₁₂/t₃。

因为所有的透射比t₁-t₄已被确定，其能够评估出触摸点p₄是否存在。

如上面所指出的，有的触摸点组合不能够分解(resolved)的，即所谓的简并情况。因此，在简并情况下，不可能基于测量信号在面板上的两组或多组触摸点之间进行区分。这些简并情况的几何形状依赖于所使用光束的数量，以及在光束主方向之间相互的锐角角度。简并情况的发生将在下面关于五种不同的光束布置进行检查：三条等角的光束(图10-11)；单条光束和20°的v型扫描的组合(图12)；不对称光束布置(图13-14)；双不对称v型扫描(图15-16)；双不对称Ψ型扫描(图17)。

在这些图中，d指示触摸点的直径，L指示沿着一条光束的扫描线在触摸点与鬼点之间的距离，并且l指示沿着另一条光束的扫描线在触摸点与鬼点之间的距离。

图10A-10B示出当使用三条等角光束时的简并情况。因此，在图10A中的一组触摸点p₁-p₃产生与图10B中的一组触摸点p₁-p₃相同的测量信号。这还意味着总是能够在被放置到图10的七个候选位置中任何一个上的两个触摸点之间进行区分。

如果如图11A中所示将触摸点p₁-p₃中的一个在正交于扫描线中一条的方向上移动距离1.5d，或者如图11B中所示将触摸点p₁-p₃中的一个在任何方向上移动距离√3d，则能够分解图10中的简并情况。此外，在两条平行的扫描线之间的距离需要是至少2.5d。当执行触摸点的该移动时，有至少一个扫描线通过至少一个触摸点。由此，有可能确定触摸点的透射比，由此通过消除这样确定的透射比能够确定其他的触摸位置。

图12A示出了当(分别由扫描线S_2j和S_3j代表的)两条光束限定了有相互的锐角角度为20°的v型扫描，并且(由扫描线S_1j代表的)第三光束的主方向垂直于v型扫描光束的法向时的简并情况。比较图10，距离1和L变得不同。当S_2j与S_3j之间的锐角角度降低时，在l和L之间的差异增加。如果距离l与L不同，则有可能通过将一组触摸点旋转角度arcsin(d/L)来分解如图12B中所示的简并情况，其中d是点d的直径，并且L是所述点中的一个与其沿扫描线的最远相邻点之间的距离。

图13A-13B示出三条光束的不对称布置，其中光束之间相互的锐角角度为45°(在S_1j与S_2j之间)、75°(在S_1j与S_3j之间)和60°(在S_2j与S_3j之间)。首先，应当注意，不对称的光束布置未导致关于三个触摸点中的任何一组的简并情况。当第四触摸点被引入，例如形成如图13A中所示的一组触摸点p₁-p₄时，出现简并情况。能够被显示出的是，如果触摸点p₁-p₄中的一个被移动足够长的距离，如图13B中所例举的，则分解了简并情况。这还意味着如果图13A内的点中的任何一个被完全移除，则分解了该情况。

图14B-14D还示出了分别从图14A的触摸点组合中移除p₁、p₂和p₃的结果。特别地，图14A示出关于图13中不对称的光束布置的简并情况。如以上所注意到的，触摸点p_n和鬼点g_m形成一组候选触摸点，但其不能够从测量信号中识别触摸点p_n。然而，如果一个触摸点从该组候选触摸点中被移除，则剩余的触摸点能够被清楚地确定。

如果触摸点p₁被移除(图14B)，扫描线S₁₁和S₂₁具有等于1的透射比(即，沿着这些扫描线没有触摸点)，并因此鬼点g₁和g₂不存在。接着，因为触摸点p₂和p₄分别是沿着扫描线S₃₁和S₃₄的仅有触摸点，所以能够确定相应的透射比t₂和t₄。由此，g₄和p₃的透射比能够根据以上算法计算。

如果触摸点p₂被移除(图14C)，则扫描线S₁₄和S₃₁具有等于1的透射比，并因此鬼点g₂和g₄不存在。可以注意到的是，因为与扫描线S₂₃部分重叠，所以扫描线S₂₂将不具有等于1的透射比。然而，因为触摸点p₁和p₄分别是沿着扫描线S₂₁和S₂₄的仅有点，所以能够确定相应的透射比t₁和t₄。由此，g₁、g₃和p₃的透射比能够根据以上算法计算。

如果触摸点p₃被移除(图14D)，则扫描线S₁₂和S₃₃具有等于1的透射比，并因此鬼点g₂和g₄不存在。扫描线S₂₃过于靠近扫描线S₂₂，因为其透射比等于1。然而，因为触摸点p₁、p₂和p₄分别是沿着扫描线S₂₁、S₁₄和S₂₄的仅有点，所以能够确定相应的透射比t₁、t₂和t₄。由此，g₁和g₃的透射比能够根据以上算法计算。

图15示出从使用不对称的双v型扫描布置来操作的触摸系统中的一组8个触摸点得到的扫描线，所述v型扫描布置类似于图4A中的v型扫描布置。触摸点以黑点标记，并且鬼点以空心点标记。可以看出在每一条扫描线中有至少一个触摸点和一个鬼点，并因此该组触摸点代表了简并情况。任何少于8个触摸点的组合总是能够被分解，正如将关于图16A-16D解释的。

图16A示出从在与图15相同的触摸系统中的8个触摸点的另一组合得到的扫描线。如果移除顶部左侧的触摸点，三个扫描线(图16A中的粗线)将具有等于1的透射比。因此，三个在这些扫描线上的鬼点能够像这样被识别，使得有可能确定五个触摸点(在图16B中的白点)的透射比，因此这些触摸点现在是沿着相应扫描线(图16B中的粗线)的唯一触摸点。在确定和消除这些触摸点的透射比之后，使用以上算法，另外五条扫描线(图16C中的粗线)将具有为1的全透射比，其允许余下的五个鬼点像这样被识别。图16D示出最终步骤，其中最后两个触摸点的透射比使用两条其他的扫描线(粗线)确定。以上方法适用于从图16A的一组触摸点中移除任何触摸点。

通过使更大量的光束扫过面板，将会有可能清楚地识别更大量的触摸位置。例如，双Ψ型扫描将仅关于32个触摸点中的某些组合进行简并。因此，在理论上，总是有可能确定31个触摸点中的各个透射比。

如图7中所示，提供不对称双ψ型扫描布置可给出更加鲁棒的算法步骤。图17A-17B示出四个触摸点，并且产生关于分别以对称的和不对称的布置的单组Ψ型扫描光束的扫描线。在图17A的对称光束布置中，正交的扫描光束(实线)将产生到达两个触摸点的扫描线。在图17B的不对称光束布置中，相应的扫描线(实线)每条都到达单个触摸点。当例如使用以上算法确定触摸点的各个透射比时，在扫描线的被确定透射比中的任何不准确/噪声将传递到该算法的后续步骤中。应当认识到这种不准确/噪声可以通过增加到达仅一个触摸点的扫描线的数量来降低。因此，不对称的光束布置可导致在确定触摸位置时更加鲁棒且精确。

应当理解简并情况是最坏的情况，其仅关于特定的触摸位置组合发生。因此，触摸传感系统可能很具有可操作性，以便确定比简并情况所指示的更加大量的、同时存在的触摸位置。然而，简并情况可指示关于某个触摸传感系统的平均成功率。

虽然上述例子涉及测量信号，即检测布置所产生信号的使用，要理解关于确定触摸对象的位置的真实解码过程可反过来操作透射信号，该透射信号通过将测量信号与背景信号相除来取得(见下文)。

示例性的系统配置S

上述原理和用于多重触摸检测的示例性光束布置可被实现在各种类型的系统中。三种不同类型的系统在下面仅出于说明的目的而被描述。 

单通系统

图18A示出“单通”系统，其中光束从面板的一个边射入，并且在面板相对的边接收。在一般的水平上，系统包括输入扫描仪布置和输出扫描仪布置，该输入扫描仪布置用于将光束引入面板并且用于使光束扫过面板，并且输出扫描仪布置与输入扫描仪布置同步，以便当光束扫过面板的同时从输入扫描仪布置接收光束，并且将光束引导到至少一个辐射检测器上。这样一个单通系统在于2008年6月23日所提交的第61/129,372号美国临时申请中被进一步描述，其在此处通过引用被并入。

下面，这样一个单通系统的工作原理将关于两条光束B1、B2的简化光束布置被简要解释。应当理解图18A的系统能够被扩展到在任何适合布置中的任何数量的光束。

在图18A的例子中，每条光束B1、B2通过光束扫描仪BS1、BS2扫过或扫描面板。在通过面板之后，每条光束B1、B2从面板1耦合到外部，并且由扫描检测器SD1、SD2接收，其包括用于测量光束能量的辐射检测器。控制设备4可被连接以操作每对相互同步的光束扫描仪BS1、BS2和扫描检测器SD1、SD2。可选择地，系统可包括用于同步光束扫描仪和扫描检测器的机械布置。

扫描检测器SD1、SD2连接到数据处理器8，例如计算机，其被配置成基于扫描检测器SD1、SD2关于每个传感瞬间的输出信号来确定触摸位置。输出信号代表如在传感瞬间内通过扫描检测器SD1、SD2所测量的每条光束的能量(参看图1A中的信号S1、S2)。

在图18A的例子中，扫描检测器SD1、SD2可包括检测器，其受控制以在平移移动中沿着面板1的周边移动，所述平移移动与跨越传感区域的光束B1、B2的移动同步。然而，由于系统复杂性、尺寸和精度的原因，检测器优选地不被平移。作为替代，如图18A中所指示的，固定的重新引导元件10A、10B可被布置以在光束B1、B2扫过传感区域的同时接收被透射的光束B1、B2，并且将被透射的光束B1、B2重新引导到共同的检测点D1、D2上。为了降低触摸传感系统的尺寸，重新引导元件10A、10B可被放置靠近面板1的周边部分。出于鲁棒性和安装精度的原因，重新引导元件10A、10B可以被安装与这样一个周边部分接触。适合的重新定向元件的非限制性例子包括衍射光学元件(DOE)、微光学元件、镜、折射透镜、及其任何组合。

可能需要检测器具有小的视角，以便获得足够确定触摸位置的精度。这是由于以下事实，即，面板中的不规则可导致光束在通过面板传播的同时被散射，导致光束随着到射入位置的距离的变化而在面板的平面内被扩宽。检测器的小视角将检测限制到围绕光束B1、B2的主方向的有限区域内，由此增加在定位由触摸对象所导致的能量减低时的精度。例如，在触摸面板上的耦出部位处(例如在面板的边缘处)，可能需要大约10mm的受限区域，并且一般是在1-50mm的近似范围内。在扫掠期间内为了适应被透射光束方向的改变，扫描检测器SD1、SD2可被配置成扫描其与光束扫掠同步的视野。这允许检测器被配置成具有小的视角。

图18B示出可被包括在根据此处所描述的任何实施方式的扫描检测器中的辐射检测器的示例性配置。检测器可被预先配置或者可控制，以提供足够的视角γ。检测器包括孔径光栏11A和辐射传感元件11B。孔径光栏11A从辐射传感元件11B间隔开，以便限定视角γ。检测器可以是可调节的/可控制的，以便通过改变在孔径光栏11A与辐射传感元件11B之间的距离，和/或通过改变在孔径光栏11A中开口的尺寸或者改变辐射传感元件11B的范围，或者改变这两者，来改变视角γ。可以将另一个光学元件布置到孔径光栏11A的任一侧以改进检测器的性能。

通过使图18B中的辐射检测器围绕共同的检测点D1、D2旋转，可以机械扫描视野。再一次地，出于复杂性、尺寸和精度的原因，可能不需要旋转整个检测器。作为替代，可移动的偏转元件可被布置到共同的检测点D1、D2上，以便将被透射的光束B1、B2偏转到静态辐射检测器上，正如将在下面进一步举例说明的。

这样一个可移动的偏转元件可以是任何类型的元件或元件组合，其能够将辐射光束偏转一定数量的角度。该角度数量依赖于系统的几何形状，其通常位于从1°到90°的范围内。这种偏转元件的非限制性例子包括旋转镜、共振镜、电流计镜、与可调光源组合的色散棱镜、MEMS(微电机系统)、MOEMS(微光电机系统)，等等。

根据另一个可选择的方案，扫描检测器SD1、SD2可被配置成电子地扫描其视野。例如，辐射敏感元件(像素)的阵列，例如以1D检测器的形式，可被平行布置到由光束扫掠的面板边缘或边(例如，在图18A中右侧的垂直边缘)。微透镜和小孔的阵列可被布置在检测器的前方，使得检测器的被限定部分(例如，一个或多个像素)具有有限的视野，该视野仅覆盖面板边缘的一小部分。微透镜和小孔的阵列，或者等效元件，可以代替或补充上述重新引导元件(例如，图18A中的10B)。通过与光束扫过面板边缘相协调地顺序地读出像素，检测与光束扫描仪同步，使得仅检测器部分将给出关于光束位置的信号值，所述检测器部分观察由光束照亮的瞬时区域。因此，像素被一个接一个地读出，直到光束扫掠以最后的像素被读取而完成为止，然后扫描可在检测器的第一像素重新开始。

在图18A的系统中，每条光束B1、B2沿着各自的扫掠方向R1、R2平移跨越面板。在这样一个布置中，如果在整个扫掠期间使用相同的采样率，则空间分辨率与在整个面板上相同。在图18A中，固定的光束引导元件12A、12B被布置以便从光束扫描仪BS1、BS2接收光束B1、B2，并且导致当光束扫过面板的同时，光束B1、B2以实质上不变的主方向平移。适合的光束引导元件的非限制性例子包括衍射光学元件(DOE)、微光学元件、镜、折射透镜及其任何组合。

要理解光束扫描仪BS1、BS2和扫描检测器SD1、SD2的不同组合可被用来使光束B1、B2扫过面板。例如，该系统可被配置成使得一个光束扫描仪被用来扫掠多于一条的光束，和/或一个扫描检测器被用来接收多于一个的扫掠光束。

在单通系统的另一个实施方式中，透射光束的能量通过被布置在相应检测点D1、D2处的稳定辐射检测器测量。这种类型的单通系统在于2009年4月15日所提交的第61/202,874号美国临时申请、和于2009年4月15日所提交的第61/202,875号美国临时申请中被进一步描述，其在此处通过引用被并入。

反射器系统

图19示出的可供选择的系统已通过本申请和被推荐的WO

2009/048365进行开发，其在此处通过引用被并入。

图19的系统包括后向反射器14，其沿着面板的两个非平行边布置。后向反射器14是将被透射的辐射重新引导回源的组件。该后向反射器可以例如被实现为一组角锥棱镜反射器，或者所有部分全都垂直于源的拼接镜。

在图19的系统中，每条光束B1-B6通过光收发机(未显示)在面板的相同边上被引入和接收。光收发机由此实现光束扫描仪和扫描检测器这两者的功能。这样一个光收发机可包括辐射源、辐射检测器、光束分离器以及可移动的偏转元件，该可移动的偏转元件类似于被包括在单通系统的扫描检测器中的可移动的偏转元件。辐射光束(优选为被校准的)从辐射源被发射到光束分离器上，该光束分离器将一部分进入的光束透射到偏转元件上，该偏转元件将光束反射到在面板1边缘处的固定的光束引导元件12A、12B上。当偏转元件被移动，一般为被旋转时，光束将被平移跨越面板，正如在单通系统中一样。当光束到达后向反射器14时，其被反射回光束引导元件12A、12B，其将光束引导回偏转元件。偏转元件将光束反射到光束分离器上，该光束分离器将一部分光束反射到稳定的辐射检测器上。因此，当光束扫过面板时，光收发机生成测量信号，其代表在扫掠期间被后向反射的光束的能量。

要理解每个光收发机可被配置成使多于一条的光束扫过面板。

在图19的修正中，后向反射器14由反射器组件代替，所述反射器组件不后向反射每条光束，而是将光束反射到分离的扫描检测器上。因此，尽管在到达扫描检测器之前每条光束穿过面板至少两次，但这样一个修正可包括类似于单通系统的光束扫描仪与扫描检测器的组合。

在任一实现中，系统可包括控制单元(参看图18A中的4)，其用于同步光收发机或成对的光束扫描仪与扫描检测器。此外，该系统适当地包括数据处理器(参看图18A中的8)，其用于基于由辐射检测器生成的测量信号确定触摸位置。

可供选择的单通系统

图20示出另一个可供选择的单通系统，其中多个辐射敏感元件16被布置在面板的两个非平行边处，以当每条光束B1-B6扫过面板1时测量所述每条光束B1-B6的能量。辐射敏感元件16可由两个1维辐射检测器、和/或由单独的0维辐射检测器中的两条线实现。

光束B1-B6可使用任何适合的输入扫描仪布置，例如，单通系统的光束扫描仪和光束引导元件12A、12B扫过面板1。虽然未显示，但系统还可包括控制单元(参看图18A中的4)，其用于同步光束扫描仪和辐射检测器，以及数据处理器(参看图18A中的8)，其用于基于由多个辐射敏感元件16生成的测量信号确定触摸位置。

在图20的未被示出的变体中，元件16由两个伸长的0维检测器代替，其被放置到面板的相应边以接收辐射。每个0维检测器测量作为时间函数的全部被接收的能量，同时各自的光束扫过面板。

实现细节

以下接着是使用v型扫描光束布置的单通系统的具体实现的示例性描述。要理解，尽管类似的实现能够被用于提供其他的光束布置，比如上述Ψ型扫描。

图21示出触摸传感系统，其中光束B1、B2由稳定的发射器21、22发射，所述稳定的发射器21、22可以是激光器、VCSEL(垂直腔面发射激光器)、LED(发光二极管)、或者任何其他的辐射源、或者辐射源和波长过滤器的组合，其能够发射在所需波长带内的辐射。在被发射之后，光束B1、B2到达镜23以生成两个虚拟源24、25。当镜23转到围绕其旋转轴的箭头的方向上时，在扫掠方向R1上生成两个扫描。光束B1、B2从虚拟源24、25移动通过重新引导透镜设备26。该透镜设备26具有其在虚拟源24、25之间的焦点，并因此虚拟源24、25的位移创建出在光束B1、B2之间的角度。在光束B1、B2之间的角度依赖于虚拟源24、25之间的距离。在一个例子中，透镜设备26以一个或多个菲涅尔透镜的形式实现。菲涅尔透镜的使用可有利于降低系统的覆盖区。透镜设备26被配置使得在光束沿着透镜设备26在扫掠方向R1上扫掠的同时，离开透镜设备26的光束B1、B2的主方向不改变。在光束B1、B2已通过透镜设备26之后，它们进入耦合元件27，其将光束B1、B2引导入面板1，在该面板1中光束B1、B2通过全内反射(TIR)传播，直到它们经由耦合元件28和光束引导透镜设备29离开面板1为止。通常来说，扫掠在透镜设备26的上端开始，并且在透镜设备29的下端结束。透镜设备29可类似于透镜设备26，并且被配置成将光束B1、B2引导到镜30上的各自虚拟检测点D1、D2。镜30围绕其旋转轴在箭头方向上旋转，与镜23同步，使得虚拟检测点D1、D2在空间中被固定。光束B1、B2在虚拟检测点D1、D2处被反射，并且由各自的稳定的检测器31、32检测。因此，检测器31、32以及发射器21、22在空间中被固定，同时光束B1、B2在扫掠方向R1上扫过面板1。这通过相互同步旋转镜23、30来实现。

在图21的实施方式中，镜23、30被放置在面板1的周界外侧。例如，如果触摸传感系统将与显示设备比如LCD(液晶显示器)、等离子显示器、OLED(有机发光二极管)显示器或类似显示器集成，则这可能是不期望的。如果触摸传感系统的组件被布置远离显示器的周长，则完整系统的表面积可能不必要地变大。

图22A是一可供选择的实施方式的升高侧视图，其中光束路径被折叠，允许镜23、30被放置在面板1和显示设备6下部。系统包括两个折叠系统35、36，其被布置在面板1相对的边。面板1被放置在显示设备6的顶部，并且耦合元件27、28例如使用光学透明胶或者任何其他类型的适合粘合剂被附加到面板1。在图22A的系统中，光束B1从发射器21发射以到达旋转镜23，其将光束B1朝着折叠系统35反射。在进入折叠系统35之后，光束B1首先被反射到固定的镜37中，并随后反射到固定的镜38中，由此该光束B 1被折叠到面板1的平面中。被折叠的光束B 1随后通过透镜设备26，并经由耦合元件27进入面板1。光束B1通过TIR传播经过面板1，并且经由耦合元件28离开面板1。此后，光束B1进入折叠系统36，其中该光束通过透镜设备29，被反射入固定的镜39、40中，由此光束B1被再次折叠到面板1下部。光束B1随后离开折叠系统36，并且被反射到与旋转镜23同步的旋转镜30，于是该光束B1被检测器31检测到。

图22B是图22A中系统的顶视平面图。为了简化说明，发射器21、22和检测器31、32已从图中略去。图22B包括当光束B1、B2在扫掠方向R1上扫过面板1时该光束B1、B2的三个快照。

如果需要，图22的系统能够通过在两个虚拟源24、25之间添加第三个虚拟源被扩展成Ψ型扫描系统。

图23是具有同步扫描仪和折叠光束的v型扫描配置的另一个实施方式的顶视平面图。像在图22B中一样，为了清晰表示发射器21、22和检测器31、32已被略去。该实施方式利用了用于在扫掠方向R1上引导和扫掠光束B1的、与图22中实施方式相同的组件布置，并且因此将不再重复该描述。在图23中的系统还包括用于在扫掠方向R2上扫掠光束B2的组件布置。在镜23的虚拟源25处，光束B2被朝着折叠系统35′反射，该折叠系统35′可具有与折叠系统35相同的配置，其将光束B2折叠入面板1的平面中，并且将该光束引导通过与透镜设备26相对应的重新引导透镜设备(未显示)。光束B2经由耦合元件27′进入面板1，通过TIR传播经过面板1并且经由耦合元件28′离开面板1。此后，光束B2进入折叠系统36′，该折叠系统36′可具有与折叠系统36相同的配置，其引导光束B2通过与透镜设备29相对应的光束引导透镜设备(未显示)，并且将光束B2折叠到面板1下部。光束B2随后离开折叠系统36′并且照射到镜30上的虚拟检测点D2。因为镜30的旋转与镜23的旋转同步，光束B2可由镜30反射到固定的检测器上(参看图21中的检测器32)。

对于技术人员应当明显的是图23的系统能够被扩展以生成在扫掠方向R1、R2中每个方向上的v型扫描配置，产生在图4A中所公开类型的光束布置。这种扩展牵涉按与图22B中相同的方式添加紧靠虚拟源24的虚拟源，并且以相应的方式添加紧靠虚拟25的虚拟源。在一个变体中，这样一个系统通过使用成对同步的四个旋转镜被创建，正如很容易由技术人员实现的。

为了优化触摸传感系统的成本，可能期望降低系统中组件的数量。图24A-24B示出其中发射器、检测器和旋转镜的数量已被降低50％的实施方式。正如将在下面进一步描述的，这种降低是以对于每个v型扫描的四个额外的固定的镜和一个额外的透镜设备作为代价而实现的。然而，被添加的组件可能比发射器、检测器和旋转镜更加便宜并且更不易出错。具体地说，系统中最易损坏的组件是旋转镜；消除任何数量的旋转镜会大大地降低系统故障的风险。此外，在图21-23公开的系统中，旋转镜23、30需要与同步系统进行同步。在图24A-24B的系统中，一个且相同旋转镜被用于扫掠光束和用于将光束收集到检测器上这两个方面。

观察在图24A的升高侧视图和在图24B的顶视平面图中的以实线指示的光束路径，光束从发射器21发射，并随后被反射到旋转镜23中，导致光束扫掠到产生了两个虚拟源的第一屋脊镜42，屋脊镜42的每部分有一个虚拟源。出于清楚说明的原因，显示仅一个虚拟源43。除了两个虚拟源24、25是使用仅一个发射器21和屋脊镜42产生的之外，这些虚拟源以和图22B中的虚拟源24、25相同的方式操作。光束朝折叠系统35延伸并进入该折叠系统35；在固定的镜37、38中被反射；并且在经由耦合元件27进入面板1之前通过透镜设备26。光束通过TIR传播经过面板1，并且经由耦合元件28离开面板1。随后，光束进入折叠系统36，在镜39、40中被反射之前该光束通过透镜设备29。此后，光束在反相镜44中被朝着透镜设备45和镜46反射，透镜设备45和镜46可以被或可以不被布置为折叠系统29的一部分。光束通过透镜设备45；在镜46中被反射；并且再一次通过透镜设备45。光束随后在第二屋脊镜47中反射。当光束在屋脊镜47上扫掠时，产生两个虚拟检测点。再一次地，为了保持清楚，显示仅一个虚拟检测点48。这些虚拟检测点以和图22B中的虚拟检测点D1、D2相同的方式操作。光束随后朝着旋转镜23延伸并且在该旋转镜23中反射，并且由于反相镜44、透镜设备45和镜46的作用，扫掠现已被反相并且旋转镜23与其自身自动同步，由此光束总是到达被固定在空间中的检测器31。另一条光束路径在图24B中以虚线显示，该图24B示出当光束扫过屋脊镜42的一部分时，该光束以不变的主方向平移跨越面板1。技术人员会认识到跨屋脊镜42的完全扫掠，导致一条光束在方向R1上两次扫过面板1，形成了v型扫描配置。

如果需要，图24的系统能够通过添加第三个虚拟源被扩展成Ψ型扫描系统。例如，Ψ型扫描可以通过给屋脊镜42添加另一个面来创建。因此，这样一个Ψ型扫描系统将具有带三个面的镜42。

图25是图24中系统的变体的平面视图。此处，该系统被配置成在两个扫掠方向R1、R2上生成v型扫描。通过屋脊镜42为扫掠方向R1，和通过屋脊镜42′为扫掠方向R2创建虚拟源(为了清楚未显示)。同样地，通过屋脊镜47为扫掠方向R1，和通过屋脊镜47′为扫掠方向R2创建虚拟源(为了清楚未显示)。应当注意图25仅显示了光束路径的快照。当光束从发射器21、22扫过整个屋脊镜42、42′时，将以两个方向R1、R2在板10内部执行完全的v型扫描。除了它们的长度，折叠系统35、35′可以是相同的；类似地，除了它们的长度，折叠系统36、36′可以是相同的。

在某些应用中，可能期望降低触摸传感系统的厚度。这就是例如如果触摸传感系统被并入膝上型计算机、平板型计算机、移动终端、PDA和类似产品时的情况。图26示出的实施方式被配置成允许降低厚度。特别地，在该实施方式中系统的厚度由其最厚的组件确定，即，没有组件需要被相互堆叠。依赖于组件的选择，系统的厚度能够在从十分之几毫米到多达几厘米的范围内。

图26的系统已被设计为实现在两个正交的方向R1、R2上的、跨越面板1的v型扫描。如在图26A的平面视图中所示，系统因此包括被布置发射各自的辐射光束的四个发射器21、21′、22、22′，被布置成测量各自光束的能量的四个检测器31、31′、32、32′，以及可被控制以形成系统中同步的光束扫描仪和扫描检测器对的八个可移动的偏转元件23A-23H。此外，四个光学的重新定向设备50A-50D被固定地布置以便沿着面板1各自的周边部分延伸。每个光学的重新定向设备50A-50D可包括一系列元件，其中每个元件被设计成将入射光束从给定的方向重新引导入给定的输出方向。在被示出的例子中，每个光学的重新定向设备50A-50D被配置成在一个且相同方向上重新引导各自的光束光束B1-B4，由此导致每条光束B1-B4以不变的主方向扫过面板1。光学的重新定向设备的非限制性例子包括衍射光学元件(DOE)、微光学元件、镜、折射透镜、及其任何组合。重新定向设备50A-50D将关于图26B-26C以更多的细节进行描述。

在图26A中的触摸传感系统通过将光束B1从发射器21发射到偏转元件23A上来进行操作，所述偏转元件23A被操作以便将光束B1从光学的重新定向设备50C的顶部扫掠到底部。光学的重新定向设备50C被配置成重新定向光束B 1，使得光束B1总是具有相同的方向，其独立于在光学的重新定向设备50C上光束B1所到达的位置。光束B1进入面板1并且经由TIR传播经过面板1。光束B1离开面板1并进入光学的重新定向设备50D，其被配置成无论光束B1到达光学的重新定向设备50D上的什么位置，总是将光束B1朝着偏转元件23E重新定向。偏转元件23E的移动与偏转元件23A(机械地或电子地)同步，导致在整个光束扫掠期间，光束B1被朝着辐射检测器31反射。

相类似地，光束B2由发射器22生成，并且由偏转元件23B、光学的重新定向设备50D、光学的重新定向设备50C、偏转元件23F引导到辐射检测器32上。

相类似地，光束B3由发射器21′生成，并且由偏转元件23C、光学的重新定向设备50A、光学的重新定向设备50B、偏转元件23G引导至辐射检测器31′上。

相类似地，光束B4由发射器22′生成，并且由偏转元件23D、光学的重新定向设备50B、光学的重新定向设备50A、偏转元件23H引导至辐射检测器32′上。

由此，两个v型扫描沿着扫掠方向R1、R2在面板中被生成。

光学的重新定向设备50A-50D还在图26B中被示出，该图26B示出当由发射器22发射的光束B2通过偏转元件23B扫过光学的重新定向设备50D时，光束B2的三个快照/实例。光学的重新定向设备50D的任务是接收源自偏转元件23B的光束B2的所有实例，并且将其重新定向，使得其变得相互平行，正如图26B中所示。因为射线路径总是可逆的，很明显如果被示出的光束路径是要被逆转的，它们将全部都朝着偏转元件23B会聚。在横越面板1之后，相互平行的光束B2实例到达光学的重新定向设备50C(图26A)，其能够类似于光学的重新定向设备50D被设计，以导致光束B2的所有实例会聚到偏转元件23F上。基于对实例将要到达光学的重新定向设备50C上的什么位置的认识，偏转元件23F能够受控制以将光束B2的所有实例偏转到检测器32上。例如，偏转元件23F可与偏转元件23B同步，该偏转元件23B将沿着光学的重新定向设备50D扫掠光束B2，并由此在光束B2通过板1之后还沿着光学的重新定向设备50C扫掠光束B2。光学的重新定向设备50A-50D例如能够为衍射光学元件(DOE)。

在图26A实施方式的可供选择的配置中，光学的重新定向设备50A-50D中的两个可被布置并配置成在光学的重新定向设备的两端处操作从偏转元件接收的光束，并且光学的重新定向设备50A-50D中的两个可被布置或配置成在光学的重新定向设备的两端处将被透射的光束定向到偏转元件上。这样一个配置的一部分在图26C中示出，其中光束B1的路径是相互平行的，光束B2的路径是相互平行的，并且两条光束B1、B2通过光学的重新定向设备50D重新定向。在图26C中，光束B1、B2分别源自发射器22、23，但由于射线路径的上述可逆转性，发射器22、23中的任一个能够由检测器代替。因此，该设计原理产生了光学的重新定向设备50A-50D所需的重新定向功能。

在任一配置中，光学的重新定向设备50A-50D可以用粘合剂附加到面板1的边缘，所述粘合剂(在所使用的波长范围中)是光学透明的，以便最小化在面板1与光学的重新定向设备50A-50D之间接口的任何辐射损失。可选择地，用于将光学的重新定向设备50A-50D附加到面板1上的其他机械解决方案对于技术人员而言是可容易获得的。

要理解，在图21-26中所公开的、和在上面所讨论的系统特性还适用于具有在检测点上固定的检测器的系统，以及反射器系统(例如，如图19中所示)以及可供选择的单通系统(例如，如图20中所示)，特别是关于输入扫描仪布置的特性，包括例如生成、射入和扫掠光束。

触摸位置的确定

在所有上述的实施方式、配置、布置、可供选择的方案和变体中，数据处理器(参看图18A中的8)可被配置成基于来源于一个或多个辐射检测器的测量信号计算触摸位置。技术人员将容易地认识到有多种用于确定触摸位置的方法。图27是一个这样的示例性方法的流程图。

在步骤60中，测量信号从系统中的辐射检测器获得。每个测量信号代表被透射的单条光束的能量，并且包含在传感实例期间在N个时间间隔上所采样的数据值。这些时间间隔相应于在面板上的耦出部位处的不同空间位置。因此，步骤60可牵涉将测量信号映射到空间位置，以便将依赖时间的测量信号转换到面板坐标系中，由此N个数据值中的每一个都与跨越传感区域的扫描线(辐射路径)相关。用于这种映射的不同实施方式在上述第61/202,874号美国临时申请中有所描述，该申请在此处通过引用被并入。

在步骤62中，测量信号被预处理。例如，测量信号可使用标准的滤波技术例如低通滤波、中滤波器、傅里叶平面滤波器等等被处理，用于降噪。此外，如果被发射光束的能量在系统中进行测量，则测量信号可补偿输入扫描仪布置中暂时的能量波动。此外，测量信号可包含来自感兴趣区域以外，例如面板的传感区域以外的传感器读数。因此，测量信号可通过提取其相关部分而被预处理。可能期望在测量信号中添加一个或多个触发点，以改进/有助于相关数据的提取。这样一个触发点可指示光束扫掠的开始或停止。此外，测量信号可被整流，即被转换成在面板坐标系中具有等距的采样距离。这样一种整流可包括将非线性角度变量插入每个测量信号，这产生带有在面板上均匀分布的样本的数据集。整流是可选的，但是可简化触摸位置的后续计算。

在步骤64中，通过用背景信号除以测量信号，为每个被预处理的测量信号计算透射信号。背景信号代表没有触摸面板的对象时被透射的能量，并由此指示在耦出部位内辐射的空间分布。对每个检测器/耦出部位或者每个测量信号，背景信号可以是或者可以不是唯一的。背景信号可被预设定，可以在分离的校正步骤期间推导出来，或者可以来源于在一个或多个之前的迭代期间所获得的测量信号(不带有任何接触面板的对象)，这可能是通过对一组这样的测量信号求均值。

为了进一步示出透射信号的计算，图28A显示利用触摸面板的单个对象获得的测量信号S1，其被给定作为在耦出部位以内位置的函数的能量图。图28B显示相应的背景信号REF，其也被给定作为在耦出部位以内位置的函数的被透射能量图。在该例子中，辐射的分布在耦出部位以内是高度非一致的。图28C显示所得透射信号T1＝S1/REF，其产生实质上一致的、有大约为1的(相对)透射比的信号电平，带有由触摸对象所导致的峰值T₁₁。要理解测量信号到透射信号的转换大大地促进了相关峰值的识别。还使得可能比较在不同的耦出部位处所获得的测量信号中的和/或关于不同光束的峰值。

如上所述，如果在相同的扫描线上有超过两个触摸点，则全透射信号是各个触摸点透射比的乘积。这对于在任何扫描线中的任何数量的对象而言都是真的，其条件是剩余的光束到达检测器。因此，通过将测量信号转换成透射信号，有可能将来自各个触摸对象的贡献分到透射信号中的峰值。图29A相应于图28A，但是显示使用三个触摸对象获得的测量信号S1，其中两个触摸对象被定位在相同的扫描线上。图29B显示所得到的透射信号T1是由两个峰值T11和T12构成的，其中峰值T11的幅度代表两个触摸对象的透射比的乘积。

技术人员认识到，位置确定可通过(以任何数为底的)对数运算来简化，因为全透射信号的对数在这种情况下等于各别透射信号的对数和：logT_ij＝∑log t_n。然而，对数不是必须要使用的。

在步骤66，触摸位置基于透射信号确定。如此处所描述的触摸传感系统可使用已知算法来建模，所述已知算法被开发用于有平行的扫描几何形状的透射X光线断层照相术。因此，所述触摸位置可使用任何可用的图像重构算法，特别是在例如X光线断层照相术领域中所使用的多视角算法来重构。重构可能还考虑到在信号宽度和沿面板位置之间预定的函数依赖关系，其由系统中的散射产生(见下文)。

在步骤66中触摸位置的确定可因此牵涉识别在透射信号中的峰值，同时有可能还要分解相邻/叠加的峰值(参看图1A)；重构相应于被识别峰值的光束，以及识别在传感区域中被重构光束之间的候选交叉点；计算指示在透视信号中每个被识别峰值以下的(对数的)被积分面积的面积值，并且建立将候选交叉点关联到面积值的方程组；以及随后使用例如线性规划以从候选的组中识别最有可能的触摸组。步骤66的准确性和/或计算速度可通过使用关于触摸位置的先验知识，例如通过使用关于在之前的传感实例期间所识别的触摸位置的信息来提高。

给出简化的例子，基于图1A中的测量/透射信号，信号S1中的峰值可产生对数区域a1、a2，并且S2中的峰值可产生对数区域a3。光束重构可产生两个交叉点p1、p2，给出方程组：

$\left\{\begin{array}{c}p1=a1\\ p2=a2\\ a1+p2=a3\end{array}\right.$

在该特定例子中，解是不重要的，但是应当认识到多重触摸和相对较少光束扫掠的提供可导致方程组具有多个可能的解，或者无解，这需要使用优化的方法来推导最可能的触摸组。

在步骤66之后，被确定的触摸位置被输出，并且该方法返回步骤60用于即将到来的传感实例的处理。

上述数据处理器一般包括一组元件或装置，用于执行在上述解码过程中的不同处理步骤。数据处理器可通过在一个或多个通用或专用的计算设备上运行的专用软件(或固件)实现。关于这一点，要理解这样一个计算设备中的每个“元件”或“装置”指的是在方法步骤的概念上的等效物；不总是有在元件/装置与硬件中的特定件或软件例行程序之间一对一的对应关系。硬件中的一部分有时包括不同的装置/元件。例如，当执行一个指令时，处理单元充当一个元件/装置，但是当执行另一个指令时，则充当另一个元件/装置。此外，一个元件/装置在一些情况下可通过一个指令实现，而在一些其他的情况下可通过多个指令实现。这样一个软件控制的计算设备可包括一个或多个处理单元，例如CPU(“中央处理单元”)、DSP(“数字信号处理器”)、ASIC(“专用集成电路”)、离散的模拟和/或数字组件、或者一些其他的可编程逻辑设备，比如FPGA(“现场可编程门阵列”)。计算设备还可包括系统存储器和系统总线，该系统总线将包括系统存储器的各种系统组件耦合到处理单元。系统总线可以是若干总线结构类型中的任何一个，包括存储器总线或存储器控制器、周边总线、以及使用各种总线结构中任何一个的局部总线。系统存储器可包括以易失性和/或非易失性存储器形式的计算机储存介质，比如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和闪存。专用软件可被存储在系统存储器中，或者存储在其他可移动的/非可移动的易失性/非易失性计算机储存介质上，其可被包括在计算设备中或者可由计算设备访问，介质比如磁介质、光介质、闪存卡、数字磁带、固态RAM、固态ROM，等等。计算设备可包括一个或多个通信接口，比如串行接口、并行接口、USB接口、无线接口、网络适配器，等等，以及一个或多个数据采集设备，比如A/D变换器。专用软件可在任何适合的计算机可读介质上被提供到计算设备，所述计算机可读介质包括记录介质、只读存储器、或者电载波信号。

散射的影响

在带有可忽略的散射的系统中，在与对象的相互作用中损失的一小部分能量独立于对象到检测器的距离。这意味着在检测器上检测到的透射信号将独立于沿着光束主方向的对象的位置。

如果在系统中存在散射，对象的透射信号将依赖于沿着光束主方向的对象的位置。散射主要是由每当在内部朝着面板表面反射时被散射的光束所导致的。这使得当光束从射入位置行进通过面板时，光束在面板的平面内被扩宽。因此，对于每个内反射，一些辐射偏离光束的主方向，并且随着距离增加光束中心散失能量。另一个影响是来自被扩宽的光束的散射辐射重新进入触摸对象后面的光束。该影响取决于对象与检测器之间的距离。扩宽和重新进入的综合影响生成了在测量信号中的信号宽度(参看图1A中的w1和W1)与检测器和触摸对象间的距离之间的函数依赖关系。图30示出这样一个函数依赖关系的例子，即被测量信号宽度是作为关于具有给定尺寸(宽度)对象的、沿着光束的位置的函数。清楚地，通过该函数依赖关系，测量信号(例如，S1、S2)将包含额外的距离信息。如果该函数依赖关系是已知的或者被近似的，则额外的距离信息是：该测量信号可被用于促进和/或改进位置的确定。这种函数依赖关系的使用在2009年2月5日所提交的第61/202,208号美国临时申请中有进一步的描述，其在此处通过引用被并入。

如果在一个或两个面板表面上设置防眩光的表面/层，则散射是特别值得注意的。防眩光的表面/层提供了扩散结构，其可增强每次内反射光束的散射，并且其还可导致每次内反射辐射通过表面逸出。因此，设置防眩光表面/层通常随着距射入位置的距离变大增加了光束的扩宽。这将导致上述透射信号依赖于发射器与对象之间的距离，正如以上所讨论的和在图30中所指示的。

防眩光表面/层的使用可有利地降低外部照明在面板表面上的眩光。否则这种眩光或许会损害外部观察者通过接口设备(在图1A中的6)观看在面板上所提供的任何消息的能力。此外，当触摸对象是裸露的手指时，在手指与面板之间的接触通常会在表面上留下指纹。在完美的平滑表面上，这种指纹是清晰可见的，并且通常是不想要的。通过给表面添加防眩光表面/层，指纹的可见性降低。此外，当使用防眩光时，手指与面板之间的摩擦力降低，由此改进了用户的体验。防眩光以光泽单位(GU)来规定，即较低的GU值产生较少的眩光。在一个实施方式中，面板的触摸表面具有10-200的GU值，优选为100-120的GU值。

在上面，已经关于一些实施方式主要地描述了本发明。然而，正如可由本领域中的技术人员容易理解的，不同于以上所公开的实施方式的其他实施方式同样有可能在本发明的范围和精神内，所述本发明的范围和精神仅通过附带的专利权利要求来限定和限制。

例如，光束不需要以纯平移运动来扫过面板。例如，每条光束到其扫掠方向法线的角度在扫掠期间可变化。这些变化可以是有意的或无意的。无意的变化可能是由输入扫描仪布置，例如光束扫描仪或者光束引导元件(在图18A中的12A、12B)中的不准确所导致。一般来说，无意的角度变化不超过±2°。可包括有意的变化，以在面板的某些部件中提供某些属性。适当地，所述变化受控制以便维持在至少一部分传感区域中的给定设计限制以内的光束角度。在特殊的有意变化的情况下，这些变化受控制，使得在至少一部分传感区域内维持实质上恒定的相互角度。一般来说，只要变化是已知的，例如经过校准程序，它们能够在由数据处理器所执行的光束重构中被计算出。

还应当注意，在之前所描述的光束布置中的任何一个可以与另一条光束组合，所述另一条光束不符合以上设计原理中的任何一个。例如，一组等角的光束可以与一条或多条和该组等角光束非等角的其他光束组合。还有可能组合在之前所描述的光束布置中的任何一个，例如组合v型扫描与Ψ型扫描，组合等角光束与一个或多个v型扫描或者Ψ型扫描，等等。

虽然说明书已经把重点集中到在面板内部使用扫掠光束用于多重触摸检测，应当理解，包括了计算和使用透射信号的上述解码过程同样适用于当面板由“静态的”光层，即其中所有光射线被同时发射的一个层在内部照亮时的情况，其中每层将产生一个测量信号。此外，解码过程可被用来基于例如从图1中所示的单个v型扫描或光束布置中所得到的两个或多个测量信号，确定单个触摸对象的位置。

Claims (38)

1.一种用于检测触摸表面上的多个对象的位置的装备，所述装备包括：

面板(1)，其限定所述触摸表面(2)和相对表面(3)；

输入扫描仪布置(BS1-BS2、12A-12B)，其适于将至少三条辐射光束(B1-B6)引入所述面板(1)，使得每条光束通过内反射在所述触摸表面(2)与所述相对表面(3)之间在各自的主方向上传播，并且将每条光束沿着所述表面扫过所述面板(1)的传感区域；

至少一个辐射检测器(31、31′、32、32′；16)，其被配置成当所述光束(B1-B6)扫过所述传感区域时，从所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)接收所述光束(B1-B6)；以及

数据处理器(8)，其连接到所述至少一个辐射检测器，并且被配置成基于由所述对象触摸在所述传感区域内的所述触摸表面(2)所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述衰减能从所述辐射检测器(31、31′、32、32′；16)的输出信号来识别。

2.如权利要求1所述的装备，其中所述传感区域中的至少一部分由第一组相互成锐角的第一光束扫过，其中所述第一光束具有的最大相互的锐角角度为≤30°，并且优选为≤20°。

3.如权利要求2所述的装备，其中所述第一光束在第一主向上扫过所述面板(1)。

4.如权利要求3所述的装备，其中至少一个第二光束在第二主向上扫过所述面板(1)。

5.如权利要求4所述的装备，其中所述第二主向正交于所述第一主向。

6.如权利要求4或5所述的装备，其中所述面板(1)为矩形，并且所述第一主向和所述第二主向平行于所述面板(1)相应的边。

7.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述至少一个第二光束被包括在第二组相互成锐角的第二光束中，其中所述第二光束在所述第二主向上扫掠，并且具有的最大相互的锐角角度为≤30°，并且优选为≤20°。

8.如权利要求7所述的装备，其中所述第一组包括三条第一光束，和/或所述第二组包括三条第二光束。

9.如权利要求7或8所述的装备，其中在所述第一组中的所述第一光束中的一条的主方向正交于所述第一主向，和/或所述第二组中的所述第二光束中的一条的主方向正交于所述第二主向。

10.如权利要求7至9中任一项所述的装备，其中每对第二光束在所述第二组中具有唯一的相互的锐角角度。

11.如权利要求7-10中任一项所述的装备，其中所述第二光束中的一条的所述主方向正交于所述第二主向。

12.如权利要求2-11中任一项所述的装备，其中每对第一光束具有在所述第一组中唯一的相互的锐角角度。

13.如权利要求2-12中任一项所述的装备，其中所述第一光束中的一条的所述主方向正交于所述第一主向。

14.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述至少三条光束(B1-B6)的所述主方向在所述传感区域的至少一部分中是相互成锐角的，其中每对所述光束限定唯一的相互的锐角角度。

15.如权利要求1所述的装备，其中所述至少三条光束(B1-B6)的所述主方向在所述传感区域的至少一部分中是等角的。

16.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)被配置成通过平移每条光束以将所述光束扫过所述传感区域。

17.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)被配置成以在所述光束的所述主方向之间实质上恒定的相互角度将所述光束(B1-B6)扫过所述传感区域。

18.如权利要求17所述的装备，其中每条光束在扫过所述传感区域的同时具有实质上不变的主方向。

19.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述面板(1)通过线性的周边部分被限定，并且每条光束在各自的主向上平移，所述主向实质上平行于所述线性的周边部分中的一个。

20.如任一前述权利要求所述的装备，还包括输出扫描仪布置(10A-10B，SD1-SD2)，该输出扫描仪布置与所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)同步，以便在所述光束扫过所述传感区域的同时从所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)接收所述光束，以及将所述光束定向到所述至少一个辐射检测器(31、31′、32、32′；16)上。

21.如权利要求20所述的装备，其中所述输入扫描仪布置和所述输出扫描仪布置被配置成在所述传感区域的相对边上引入和接收每条光束。

22.如权利要求20所述的装备，还包括反射器(14)，该反射器沿着所述面板(1)的周边的至少一部分布置，其中所述反射器(14)被配置成从所述面板(1)接收所述光束，并且将所述光束反射回所述面板(1)中，并且其中所述输入扫描仪布置和所述输出扫描仪布置被配置成从所述传感区域的同一边引入和接收每条光束。

23.如权利要求22所述的装备，其中所述反射器(14)是后向反射设备。

24.如权利要求1-19中任一项所述的装备，其中所述至少一个辐射检测器包括多个辐射传感元件(16)，该多个辐射传感元件被沿着所述面板的周边的至少一部分布置。

25.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述数据处理器(8)还被配置成：从所述至少一个辐射检测器获得至少两个输出信号(S1、S2)；通过将所述至少两个输出信号(S1、S2)除以背景信号(REF)来生成至少两个透射信号(T1)；以及识别所述衰减作为在所述至少两个透射信号(T1)中的峰值。

26.一种用于检测在触摸表面(2)上的多个对象的位置的装备，所述触摸表面(2)是面板(1)的一部分，该面板限定所述触摸表面(2)和相对表面(3)，所述装备包括：

用于将至少三条辐射光束(B1-B6)引入所述面板(1)的装置(28)，所述光束通过内反射在所述触摸表面(2)与所述相对表面(3)之间传播；

用于将所述光束沿着所述触摸表面扫过所述面板(1)的传感区域的装置(BS1、BS2；23A-23D、50A-50D)；

用于在所述光束扫过所述传感区域的同时在至少一个辐射检测器(31、31′、32、32′；16)上接收所述光束的装置(SD1、SD2；23E-23H、50A-50D)；以及

用于基于由所述对象触摸所述传感区域以内的所述触摸表面(2)所导致的所述光束(B1-B6)的衰减来识别所述位置的装置(8)，所述衰减能从所述辐射检测器(31、31′、32、32′；16)的输出信号来识别。

27.一种检测触摸表面(2)上的多个对象的位置的方法，所述方法包括：

将至少三条辐射光束(B1-B6)引入面板(1)，该面板限定所述触摸表面(2)和相对表面(3)，所述光束通过内反射在所述触摸表面(2)与所述相对表面(3)之间传播；

将所述光束(B1-B6)沿着所述触摸表面(2)扫过所述面板(1)的传感区域；

在所述光束(B1-B6)扫过所述传感区域的同时，在至少一个辐射检测器(31、31′、32、32′；16)上接收所述光束；以及

基于由所述对象触摸所述传感区域以内的所述触摸表面(2)所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述衰减能从所述辐射检测器(31、31′、32、32′；16)的输出信号来识别。

28.一种操作用于检测触摸表面(2)上的多个对象的位置的装备的方法，所述触摸表面(2)是面板(1)的一部分，该面板限定所述触摸表面(2)和相对表面(3)，所述方法包括：

操作输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)以便将至少三条辐射光束(B1-B6)引入所述面板(1)，使得每条光束通过内反射在所述触摸表面(2)与所述相对表面(3)之间在各自的主方向上传播，并且将每条光束沿着所述表面扫过所述面板(1)的传感区域；

操作至少一个辐射检测器(31、31′、32、32′；16)以便在所述光束扫过所述传感区域的同时从所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)接收所述光束；以及

基于由所述对象触摸所述传感区域以内的所述触摸表面(2)所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述衰减能从所述辐射检测器(31、31′、32、32′；16)的输出信号来识别。

29.一种计算机程序产品，包括计算机代码，所述计算机代码当在数据处理系统(8)上被执行时，适于实现权利要求28所述的方法。

30.一种用于检测在辐射可透射面板(1)上的触摸表面(2)上的至少一个对象的位置的方法，所述方法包括以下步骤：

从检测布置获得至少两个输出信号(S1、S2)，所述检测布置光学耦合到在所述面板(1)上的一个或多个伸长的耦出部位，所述至少两个输出信号(S1、S2)代表沿着所述一个或多个耦出部位的辐射的各自空间分布；

生成至少两个透射信号(T1)，其中所述生成步骤包括将所述至少两个输出信号(S1、S2)除以背景信号(REF)；以及

基于在所述至少两个透射信号(T1)中的峰值来识别所述位置。

31.如权利要求30所述的方法，其中所述识别步骤包括识别关于在所述至少两个透射信号中的每个峰值的辐射路径，并且识别由此所识别的辐射路径的交叉点。

32.如权利要求31所述的方法，其中所述识别步骤还包括计算在所述至少两个透射信号中的每个峰值以下的积分面积，并且求解将每个积分面积关联到所述交叉点中的至少一个交叉点的方程组。

33.如权利要求30-32中的任何一项所述的方法，其中所述生成步骤还包括在所述相除的结果上运算对数函数。

34.如权利要求30-33中的任何一项所述的方法，其中所述背景信号(REF)代表在所述触摸表面(2)上没有所述至少一个对象时，沿所述一个或多个耦出部位的辐射的所述空间分布。

35.如权利要求30-34中的任何一项所述的方法，其中所述背景信号(REF)是预先设定的，是在分立的校正步骤期间得到的，或者是来源于一个或多个之前的输出信号。

36.如权利要求30-35中的任何一项所述的方法，其中每个空间分布源自各自的辐射光束，所述辐射光束被引入所述面板，以通过内反射在所述面板(1)中的所述触摸表面(2)与相对表面(3)之间在各自的主方向上传播，使得每条光束在所述一个或多个耦出部位上被接收。

37.一种计算机程序产品，包括计算机代码，所述计算机代码当在数据处理系统(8)上执行时，适于实现如权利要求30-36中的任何一项所述的方法。

38.一种用于检测在辐射可透射面板(1)上的触摸表面(2)上的至少一个对象的位置的设备，所述设备包括：

用于从检测布置获得至少两个输出信号(S1、S2)的装置，所述检测布置光学地耦合到所述面板(1)上的一个或多个伸长的耦出部位，所述至少两个输出信号(S1、S2)代表沿着所述一个或多个耦出部位的辐射的各自的空间分布；

用于生成至少两个透射信号(T1)的装置，其中所述生成包括将所述至少两个输出信号(S1、S2)除以背景信号(REF)；以及

基于在所述至少两个透射信号(T1)中的峰值识别所述位置的装置。

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