CN102754051A - 用来确定经计算的位置的位置误差的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种方法和设备接收用以计算导电物体相对于电容式传感器元件的位置的多个信号，并通过所述多个信号来确定经估计的位置误差，所述经估计的位置误差用以补偿所述经计算的位置的位置误差。

Description

用来确定经计算的位置的位置误差的方法和装置
相关申请案
本申请案主张2010年8月24日申请的第61/376,368号美国临时申请案的优先权权益，所述美国临时申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
标的物涉及解译用户输入的领域。更明确地说(但并非以限制的方式)，所主张的标的物揭示用于确定经计算的位置的位置误差的技术。
背景技术
例如笔记本式计算机、个人数字助理、移动通信装置、便携式娱乐装置(例如，手持式视频游戏装置、多媒体播放器)以及机顶盒(例如，数字电缆盒、数字视频盘(DVD)播放器)等计算装置可包含促进用户与计算装置之间的交互作用的用户接口装置。
已变得较常见的一个类型的用户接口装置是借助于电容感测而进行操作的触摸传感器装置或触摸输入装置。触摸传感器装置可呈触摸屏、触摸传感器板、触摸传感器滑块或者触摸传感器按钮的形式，且可包含一个或一个以上电容式传感器元件的阵列。电容式感测通常涉及测量与电容式传感器元件相关联的电容改变，以确定是否存在导电物体或导电物体相对于触摸输入装置的位置。导电物体可为(例如)触笔或用户的手指。
存在各种用于计算导电物体的位置的技术，然而，导电物体的经计算的位置可能不同于其实际位置，这可能限制触摸输入装置的功能性且/或导致不良的用户体验。
发明内容
附图说明
在附图的各图中以实例而非限制的方式说明了一些实施例，在所述附图中：
图1是根据各种实施例的说明一种实例性电容式感测系统的框图；
图2是根据一实施例的说明接近电容式感测系统的电容式传感器元件的导电物体的框图；
图3是根据各种实施例的说明一种通过其计算导电物体的位置的电容式感测系统的框图；
图4是根据各种实施例的说明一种估计经计算的位置的位置误差的电容式感测系统的框图；
图5是根据一实施例的说明用以估计电容式传感器元件的位置误差的若干个实例值的图表；
图6是根据各种实施例的说明电容式传感器元件的位置误差分布的曲线图；
图7是根据一实施例的对位置误差分布的一部分突出显示的曲线图；
图8是根据一实例性实施例的说明与位置误差分布的一部分相关联的信号比值的表格；
图9是根据各种实施例的说明一种用于确定经估计的位置误差的方法的流程图；
图10是根据各种实施例的说明一种用于估计与经计算的位置相关联的位置误差的方法的流程图；
图11是根据一实例性实施例的说明一种用于估计与经计算的位置相关联的位置误差的方法的流程图；
图12是根据各种实施例的说明一种实例性电容式感测系统的框图；
图13是根据一实施例的说明电容式传感器矩阵的多个扫描群组的框图；
图14是展示在已将信号调节因子应用于信号时与两毫米的触笔相关联的位置误差的实验结果的图表；
图15是展示在已将经估计的位置误差应用于经计算的位置时与多个触笔直径相关联的位置误差的实验结果的图表；以及
图16是根据各种实施例的说明一种实例性机器的框图。
具体实施方式
描述了用以确定经计算的位置的位置误差的方法和设备。在以下的描述中，出于阐释的目的，陈述了许多具体细节以便提供对实例性实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明白，可在没有这些具体细节的情况下实践所主张的标的物。
除其它事物之外，详细描述揭示了确定与经计算的导电物体相对于电容式传感器元件的位置相关联的位置误差的技术的若干实例。所述导电物体可为触笔、手指或影响电容式传感器元件的电容的任何其它导电物体。电容式传感器元件可为触摸屏、触摸板或通过其检测电容改变的另一输入装置的一部分。
在一实施例中，计算触笔尖端在触摸屏上的位置。触摸屏使用的电容式传感器元件的有效面积比触笔尖端的直径大若干倍(例如，大5倍)。有效面积是形成电荷的电容通过其进行交换的表面。触笔尖端具有(例如)一毫米的直径，其提供触摸屏的用户能见度，同时提供用于精确地输入细线和选择由触摸屏显示的项目的适当工具。在一实施例中，使用将反映由触笔造成的电容式传感器元件的电容改变的信号作为输入的质心算法来计算触笔尖端的位置。
触笔尖端的经计算的位置可包含取决于电容式传感器元件的有效面积的大小以及触笔尖端的直径的位置误差。位置误差的量可沿着每一电容式传感器元件的有效面积(例如，有效面积的长度)而周期性地变化。确定位置误差的一种方式是找到参考位置与经计算的位置之间的差。可使用笛卡儿坐标机器人(Cartesian robot)来测量参考位置。
本文所描述的实施例包含估计与经计算的位置相关联的位置误差。在一实施例中，通过计算触笔尖端在多个经计算的位置上的平均速度与触笔尖端在一经计算的位置处的速度之间的差来确定经估计的位置误差。
如刚刚所描述的确定位置误差避免了使用笛卡儿坐标机器人来获得位置误差值。与相对较为昂贵且不易携带的笛卡儿坐标机器人相比，本文所描述的实施例较为通用，因为可由所属领域的人或计算机用户在无需外部位置测量的情况下且在相对较低的成本下相对较快地确定位置误差。
可将与电容式传感器元件相关联的位置误差或经估计的位置误差称为电容式传感器元件的位置误差分布。可存储位置误差分布，使得在计算触笔的位置时，可检索与所述位置相关联的经估计的位置误差。在一实施例中，将一个电容式传感器元件的位置误差分布用作其它电容式传感器元件的位置误差分布。这样做避免了使用资源来存储用于一个以上电容式传感器元件的位置误差信息。可由与多个电容式传感器元件相关联的索引值来将位置误差分布的经存储的位置误差值编入索引，使得可对用于电容式传感器元件中的任一者的位置误差进行存取。
在位置误差分布包含在电容式传感器元件上是周期性的位置误差值的情况下，可通过仅存储位置误差值的一部分(例如，四分之一)而使存储要求进一步最小化。这些位置误差值连同上文所描述的索引值一起可用以确定与经计算的位置相关联的位置误差的值和正负号。
无论如何确定位置误差值，在一些实施例中都可使用周期函数来对其进行近似。实例性周期函数可具有与触摸屏的分辨率(例如，沿着坐标轴)以及触摸屏的电容式传感器元件的有效面积两者均成比例的振幅。在一实施例中，实例性周期函数将经计算的位置用作输入，且所述周期函数的输出可放置于存储器中以应用于随后经计算的位置。在一实施例中，可“在进行中”(“on the fly”)计算实例性周期函数以估计与当前经计算的位置相关联的位置误差。在此实施例中，可避免使用存储资源来存储位置误差值。
详细描述包含对附图的参考，所述参考形成详细描述的一部分。各图展示了根据实例性实施例的说明。充分详细地描述这些实施例(其在本文中也被称为“实例”)，以使得所属领域的技术人员能够实践本发明的实施例。在不脱离所主张内容的范围的情况下，可组合若干实施例、可利用其它实施例，或者可作出结构、逻辑以及电气上的改变。因此，不应以限制性含义来理解以下的详细描述，且所述范围是由所附权利要求书及其等效物来界定。
图1是根据各种实施例的说明一种实例性电容式感测系统100的框图。电容式感测系统100展示为包含耦合到感测模块106的输入模块102。导电物体110展示为与电容式感测系统100进行交互。电容式感测系统100将检测是否存在导电物体110和/或导电物体110的经计算的位置。
在各种实施例中，电容式感测系统100可提供触摸屏、触摸板、滑块、按钮、开关、电平传感器、接近传感器、位移传感器、其组合的功能性，或者基于对导电物体的检测而提供一些其它功能性。
输入模块102将接收来自导电物体110的输入。输入模块102展示为包含电容式传感器元件104。导电物体110的存在性影响了与电容式传感器元件相关联的(例如，电容式传感器元件104的)电容。电容式传感器元件和导电物体的尺寸决定了导电物体影响电容的程度。如下文进一步所论述，感测模块106使用反映电容改变的信号来确定导电物体的位置。
在一些实施例中，输入模块102包含触摸板、触摸屏或者用以接收来自导电物体110的输入的任何其它接口。输入模块102可使用投射电容式技术，其中电容式传感器元件104形成于输入模块102的衬底(未图示)上的一个或一个以上电容式传感器层中。举例来说，电容式传感器元件104可在沉积于玻璃衬底上的一层或一层以上透明导电膜中图案化。保护性透明层(例如，玻璃或塑料膜)可覆盖电容式传感器元件以对其进行屏蔽，从而免受环境破坏。
导电物体110将向输入模块102提供输入。导电物体可包含影响与电容式传感器元件104相关联的电容的任一物体。导电物体110的实例可包含(但不限于)手指或触笔。在下文所描述的实施例中，导电物体具有端部部分(例如，触笔尖端)，其具有少于三毫米长的直径。
导电物体110的位置可相对于输入模块102而为固定的或者可移动的。举例来说，用户可相对于输入模块102而移动导电物体110。用户可包含人、机构、机器和/或经编程的指令。或者或另外，可允许输入模块102相对于固定或可移动的导电物体110而移动。
感测模块106将感测导电物体110是否接近输入模块102的电容式传感器元件104中的任一者或者与所述任一者接触。为此，感测模块106可感测导电物体110对与电容式传感器元件104相关联的电容的作用。
在一个实施例中，感测模块106通过将当导电物体110不存在时(例如，不接近或接触电容式传感器元件)电容式传感器元件的电容与当导电物体110存在时电容式传感器元件的电容进行比较来感测导电物体110。对于一些实施例，为了感测是否存在导电物体110，感测模块106可执行扫描操作，其中扫描若干个电容式传感器元件104中的每一者以获得电容改变。
在扫描操作中，感测模块106通过传输媒体108而与输入模块102交换能量(例如，直通电流)。传输媒体108可包含可通过其输送能量的任何媒体。对于一些实施例，传输媒体108包含电流可在其上流动的金属迹线(例如，铜线)。或者或另外，可经由无线传输媒体来传播能量。
在扫描操作的一个实施例中，感测模块106通过传输媒体108而将电压应用于电容式传感器元件104中的一者或一者以上，以形成电容。感测模块106可或者或另外检测由电容式传感器元件104中的一者或一者以上的放电产生的电流或电压。在各种实施例中，感测模块106可测量电容式传感器元件104的自电容和/或电容式传感器元件104的互电容。
对于一些实施例，感测模块106可处理指示与电容式传感器相关联的经感测的电容改变的信号以计算导电物体110相对于输入模块102的位置。举例来说，感测模块106可使用所述信号来确定接近度、位置、位移、移动且/或提供与导电物体110相关联的其它存在性相关的测量(presence relatedmeasurements)。在下文所描述的实施例中，感测模块估计与经计算的位置相关联的位置误差，并移除用于经计算的位置的经估计的位置误差。或者或另外，感测模块106可向其它指令和/或电路(例如，主机的指令和/或电路)提供信号，以确定导电物体110的位置信息。相对于图2更详细地论述了图1的导电物体110和电容式传感器元件104的实施例。
图2是根据一实施例的说明接近电容式感测系统200的电容式传感器元件218的导电物体210的框图。
在一实施例中，图1的输入模块102包含许多列电容式传感器元件。图2展示在N列电容式传感器元件的一行中的代表性电容式传感器元件216、218、220以及222。每一电容式传感器元件216、218、220以及222的电容可响应于导电物体210的存在性而改变。反映电容改变的信号通过总线214流动到感测系统106，在感测系统106处计算导电物体210的位置。
电容式传感器元件216展示为包含有效面积217，所述有效面积217表示电容式传感器元件218、220以及222的有效面积。电容式传感器元件的有效面积表示电容式传感器元件通过其可响应于导电物体的存在性而传送电荷的表面积。电荷的传送影响电容式传感器元件的电容。
在一实施例中，使用有效面积217的长度L来指示有效面积217的大小。有效面积217的长度展示为在实例性菱形电容式传感器元件216的相对的顶点之间延伸。在不脱离所主张的标的物的情况下可使用其它形状的电容式传感器元件。在一实施例中，有效面积的长度约为五毫米。有效面积217的长度仅是其大小的指示。或者或另外，可使用例如表面积、体积和/或其它几何度量等大小指标来表示电容式传感器元件的有效面积的特征。
导电物体210展示为包含轴211和端部212。端部212展示为包含端部直径213。一些导电物体(例如，触笔)的端部直径213可大于三毫米。端部直径越大，导电物体对用户在使用导电物体来通过输入表面绘制或选择项目时观看输入表面的阻碍就越多。导电物体的较大的端部还可能在绘制细线或在输入表面上(例如，在触摸屏上)彼此靠近的若干个项目之间进行选择中带来困难。
在各种实施例中，导电物体210的端部直径213少于三毫米，所述端部直径213与上文所描述的较大的端部直径相比，使得对用户观看输入表面的阻碍最小化，且允许用户以更精细的细节和精确度来向输入表面输入信息。与端部直径较大的导电物体相比，端部直径较小的导电物体还可通过使用较少的空间或占据面积(footprint)(例如，装载于触摸屏装置上)而存储。在这些实施例中，导电物体210的轴211和端部212而不仅仅是导电物体210的端部212可经设计以改变电容式传感器元件的电容。
在一实施例中，与较大的端部直径相比，较小的端部直径导致对电容式传感器的电容的改变较少。反映此减少的电容改变的信号可更易经受噪声或干扰(例如，导致信号误差)，这可导致存在性检测误差和位置计算误差。如相对于图3而更详细描述，感测系统可使用这些信号来计算导电物体的位置。
图3是根据各种实施例的说明一种通过其计算导电物体的位置XC 312的电容式感测系统300的框图。
图3的电容式传感器元件216、218、220以及222与相对于图2而描述的元件相同或相似。图3展示电容式传感器元件216、218、220以及222的俯视图308以及电容式传感器元件216、218、220以及222的正面图306。展示于正面图306的上方，x轴310从电容式传感器元件216的一端处的x＝0水平地延伸到电容式传感器222的一端处的x＝M。x轴310相对于电容式传感器元件216、218、220以及222而为固定的，且x轴310上的若干个坐标(未图示)与每一电容式传感器元件216、218、220以及222相关联。坐标表示可计算导电物体的位置(例如，位置XC 312)的位置。或者或另外，在不脱离所主张的标的物的范围的情况下，可将电容式传感器元件216、218、220以及222以及坐标轴定向在任一其它方向上。举例来说，电容式传感器元件216、218、220以及222可垂直地定位，且y轴可与电容式传感器元件216、218、220以及222垂直地延伸。
感测系统314展示为包含通过总线315而彼此耦合的位置计算器316、位置误差估计器318、位置调节器322以及存储器320。
位置计算器316将使用反映电容式传感器元件的电容的信号来计算导电物体的位置。对于各种实施例，位置计算器316使用质心算法来计算位置。尽管可通过质心算法来评估来自任何数目个电容式传感器元件的信号，但出于阐释的目的而非限制，本文描述了实例性3传感器质心算法且包含以下内容：
x c = Res N · [ i + 1 2 + Sr - Sl Sl + Sp + Sr ] - - - ( 1 )
其中xc表示导电物体的经计算的位置，
Res表示为电容式传感器界定的分辨率或可针对其计算导电物体的位置的位置的总数，
N表示一行中电容式传感器元件的总数，
i表示指派给具有峰值信号SP(例如，最大的信号)的电容式传感器元件的传感器数目，其中i可具有介于零与N-1之间的值，
SR表示在具有峰值信号SP的电容式传感器右边的电容式传感器的信号，且
SL表示在具有峰值信号SP的电容式传感器左边的电容式传感器的信号。
参看图3，经计算的位置XC 312展示于电容式传感器元件218上方的x轴310上。方程式(1)的分辨率Res由x轴310上的从位置x＝0到x＝M的所有坐标或位置组成。比率Res/N还可界定为电容式传感器元件216、218、220以及222的间距。电容式传感器元件216、218、220以及222的间距可描述为为电容式传感器元件界定的(例如，可计算的)位置的数目。举例来说，下文相对于图6而论述间距为40的电容式传感器元件。
感测系统314展示为从电容式传感器元件218接收峰值信号SP 319。电容式传感器元件218的传感器数目可为i＝1219。感测系统314展示分别从电容式传感器元件220和电容式传感器元件216接收信号SR 321和SL 317。
由位置计算器316计算的位置以及与所述经计算的位置相关联的位置误差二者均取决于在方程式(1)的质心算法中的信号比
Sr - Sl Sl + Sp + Sr - - - ( 2 ) .
与每一经计算的位置相关联的位置误差的量可取决于在信号SR 321、SP319以及SL 317中的信号误差的量，且因此，位置误差的量取决于方程式(2)的信号比。当方程式(2)的信号比消除所有的信号误差时，位置误差减少为零。举例来说，参看图3：当将导电物体定位于x轴310上正好在电容式传感器元件216与218之间时，SR＝0且SL＝SP且当导电物体定位于x轴310上在电容式传感器元件218的正中心时，SR＝SL，且
Figure BPA00001447218700093
且当导电物体定位于x轴310上正好在电容式传感器元件218与220之间时，SL＝0且SR＝SP，且 Sr - Sl Sl + Sp + Sr = 1 / 2 .
信号SR 321、SP 319以及SL 317中的信号误差的量至少部分地取决于导电物体的尺寸(例如，触笔尖端的直径)以及电容式传感器元件的尺寸(例如，有效面积的大小)。在一实施例中，信号误差至少部分地归因于对图2的端部直径213少于三毫米的导电物体210以及有效面积217为五毫米的电容式传感器元件216、218、220的使用。
位置误差估计器318将估计沿x轴310的多个经计算的位置的位置误差。在各种实施例中，位置误差估计器318确定电容式传感器元件(例如，电容式传感器元件218)的位置误差分布。位置误差分布规定了与电容式传感器元件的经计算的位置相关联的经估计的位置误差。如将相对于图6而论述，经估计的位置误差可在电容式传感器元件218的经计算的位置上周期性地变化。如将相对于图7而论述，一个电容式传感器元件(例如，电容式传感器元件218)的位置误差分布可用作另一电容式传感器元件(例如，电容式传感器元件216、220或222)的位置误差分布。
在一些实施例中，位置误差估计器318估计调谐模式期间的位置误差，在所述调谐模式中确定多个位置误差值并将其放置于存储器320中以供稍后当将要调节随后经计算的位置时使用。或者或另外，当将要调节当前经计算的位置时，位置误差估计器318可“在进行中”确定位置误差。
在一些实施例中，在根据现场而部署电容式感测系统300之前(例如，在将触摸屏部署为最终用户的产品之前)，位置误差估计器318可估计与导电物体的经计算的位置相关联的位置误差。在一实施例中，位置误差估计器318通过计算导电物体的经计算的位置XC 312(例如，通过方程式(1)的质心算法)与导电物体的参考位置(未图示)之间的差来在现场部署之前确定位置误差。可独立于电容式传感器元件信号SR 321、SP 319以及SL 317(例如，独立于质心算法)而测量导电物体的参考位置。举例来说，例如笛卡儿坐标机器人等机电装置可经编程以沿x轴310移动导电物体，且测量导电物体相对于x轴310的参考位置。
或者或另外，位置误差估计器318可基于将导电物体的经计算的位置XC312与导电物体的预期位置进行比较来估计位置误差。在此技术中，位置误差估计器318确定导电物体在经计算的位置XC 312处的速度与导电物体在多个经计算的位置上的平均速度之间的差。下文相对于图4而描述用于以此方式来确定位置误差(其可发生于现场部署之前或之后)的实施例。
位置调节器322将用经估计的位置误差值来调节经计算的位置。举例来说，位置调节器322可通过位置误差估计器318而获得经计算的位置XC 312的经估计的位置误差。在一实施例中，位置调节器322可将方程式(2)的信号比用作用以在存储器320中定位将应用于计算位置XC 312的经估计的位置误差的索引。在一实施例中，位置调节器322使用经估计的位置误差而向计算位置XC 312进行添加或从计算位置XC 312进行减法。
图4是根据各种实施例的说明一种估计经计算的位置的位置误差的电容式感测系统400的框图。图4的电容式传感器元件216、218以及220、x轴310以及感测系统314与相对于图3而论述的元件相同或相似。电容式传感器元件216、218以及220展示于正面图406和俯视图408中。导电物体210与相对于图2而描述的导电物体210相同。
如上文所介绍，位置误差估计器318可基于将导电物体210的经计算的位置XC 426与导电物体210的预期位置进行比较而估计位置误差。此估计位置误差的过程涉及有用户使导电物体210相对于与电容式传感器元件216、218以及220相关联的多个位置而沿x轴310移动。在一实施例中，假设导电物体210在移动到电容式传感器元件218上时的速度为恒定速度。可使用导电物体210的平均速度来表示假设的恒定速度。在一实施例中，在经计算的位置XC426处的经估计的位置误差是假设的恒定速度(例如，平均速度)与在经计算的位置XC 426处单独计算的速度(例如，邻近的位置之间的局部速度)之间的差。
举例来说，在导电物体210移动时，位置计算器316计算导电物体210在x轴310上的多个位置。在一个实施例中，位置计算器316计算在初始位置XI 420与最终位置XF 423之间的所有位置。位置XI 420和XF 423可位于x轴310上的任何地方，且不限于图4中所示的位置。举例来说，用户可使导电物体210在更大或更小数目个位置上移动。在一实施例中，位置计算器316使用方程式(1)的质心算法来计算多个位置。
位置计算器316将向位置误差估计器318提供导电物体210的经计算的位置，所述位置误差估计器318计算平均速度VAVG 423和在经计算的位置XC426处的速度VX0-XC 427。为此，位置误差估计器318可获得并利用导电物体210在若干个经计算的位置中的每一者之间行进所花的时间。在一实施例中，位置误差估计器318丢弃靠近导电物体210的行程的开始和行程的结束的经计算的位置和计时信息，因为在这些区域中用户更有可能偏离假设的恒定速度。
在一实施例中，位置误差估计器318计算导电物体210在电容式传感器元件218上的平均速度VAVG 423。使用平均速度VAVG 423来表示导电物体210在沿电容式传感器元件218的多个经计算的位置中的任一者处的恒定速度。位置误差估计器318还确定在经计算的位置XC 426处的速度VX0-XC 427。位置误差估计器318可通过将经计算的位置XC 426与经计算的位置X0 424之间的距离除以导电物体在经计算的位置X0 424与XC 426之间行进所花的时间来计算速度VX0-XC 427。在一实施例中，假设经计算的位置X0 424是准确的位置(例如，没有位置误差)。
由于假设导电物体在平均速度VAVG 423(例如，假设的恒定速度)下在电容式传感器元件218的经计算的位置上移动，所以平均速度VAVG 423与在经计算的位置XC 426处的速度VX0-XC 427应相等。平均速度VAVG 423与在经计算的位置处的速度VX0-XC 427之间的任何差可能归因于位置计算误差。当进一步假设经计算的位置X0 424是准确的位置时，平均速度VAVG 423与在经计算的位置XC 426处的速度VX0-XC 427之间的差被认为是经计算的位置XC 426处的经估计的位置误差。
在一实施例中，位置误差估计器318可用经估计的位置误差来预先填充存储器320(例如，数据结构)供位置调节器322稍后进行存取(例如，在随后计算位置XC 426时)。这可作为在现场使用之前或者在现场使用期间的调谐操作的一部分而发生。在一实施例中，位置误差估计器318自适应地优化位置误差估计，以解决由电容式感测系统400提供的准确性等级的改变。举例来说，位置误差估计器318可在用户操作模式期间监视导电物体218的移动，且使用这些移动来计算反映准确性的改变(例如，增加的位置误差)的更新的平均速度。位置误差估计器318可用更新的平均速度来更新存储器320，使得所述更新的平均速度可用来提供对位置误差的更新的且适合的估计。或者或另外，位置误差估计器318可向位置调节器322提供经估计的位置误差，使得在位置计算器316提供经计算的位置XC 426时可“在进行中”调节当前经计算的位置XC 426。相对于图5论述了基于速度差的对位置误差的实例性估计。
图5是根据一实施例的说明用以估计电容式传感器元件的位置误差的若干个实例值的图表。出于阐释而非限制的目的而相对于图4论述了所述图表。
列502展示为包含图4的导电物体210的多个经计算的位置。尽管在图4中未展示，但列502中的经计算的位置40-80可表示在电容式传感器元件218上在x轴310上的位置。在此实施例中，电容式传感器元件218在其五毫米的长度上具有40个位置。列504展示为包含导电物体210在电容式传感器元件218上的平均速度VAVG 423。列506展示为包含导电物体210的对应于列502中所示的经计算的位置的中的每一者的速度。列508展示为包含对应于列502的经计算的位置中的每一者的经估计的位置误差。
行510说明与实例性经估计的位置误差相关的若干个值。举例来说，为了确定与43的经计算的位置XC 426(例如，参见列502、行510)相关联的经估计位置误差，位置误差估计器318计算为24.79个位置每秒(例如，参见列504、行510)的平均速度VAVG 423与在经计算的位置XC 426处的为25.52个位置每秒(例如，参见列506、行510)的速度VX0-XC 427之间的差。在一些实施例中，位置误差估计器318使用速度的差的绝对值来估计位置误差。在此实例中，速度的差为0.73个位置每秒，这产生0.73个位置的经估计的位置误差(例如，参见列508、行510)。
电容式传感器元件的位置误差分布表示与电容式传感器元件的每一经计算的位置相关联的经估计的位置误差的特征。图表500展示了图4的电容式传感器元件218的位置误差分布，相对于图6更详细地描述了所述位置误差分布。
图6是根据各种实施例的说明电容式传感器元件的位置误差分布的曲线图600。通过估计与对应于电容式传感器元件218的每一经计算的位置相关联的位置误差，可产生图式600中所示的电容式传感器元件218的位置误差分布。电容式传感器元件218的正面图606和俯视图608展示于曲线图600的下方。如将相对于图7和图8所论述，一个电容式传感器元件的位置误差分布可用作另一电容式传感器元件的位置误差分布。
可通过使用用于确定位置误差的任何技术来产生位置误差分布。举例来说，可基于导电物体的平均速度与导电物体在经计算的位置处的速度之间的差来确定位置误差。或者或另外，可通过寻找经计算的位置与参考位置之间的差来确定位置误差。
曲线图600展示在经计算的位置40-80上周期性地变化的经估计的位置误差的振幅。在一些实施例中，周期性的经估计的位置误差可在偏移量(offset)、相位和/或正负号上不同于图6中所示的波形。尽管在此实施例中位置误差的振幅展示为周期性的，但将注意到，在所主张的标的物的其它实施例中，位置误差的振幅可为非周期性的。
当位置误差在经计算的位置上周期性地变化时，可使用周期函数来对周期误差值进行近似。举例来说，可使用正弦函数来对曲线图中的周期曲线进行近似，
A sin ( 2 · π · x C Pitch ) - - - ( 3 ) ,
其中A表示正弦函数的振幅，
XC表示导电物体的经计算的位置，且
Pitch表示与电容式传感器元件相关联的位置的数目。
对方程式(3)的正弦函数的输入是经计算的位置，且输出是与所述经计算的位置相关联的经估计的位置误差(例如，近似值)。位置误差估计器318可对振幅A进行调谐以配合经估计的周期误差值。在一实施例中，振幅与电容式传感器(例如，图3的电容式传感器元件216、218、220以及222)的分辨率除以电容式传感器元件的有效面积(例如，有效面积的长度)所得的值成比例。可用大于或小于一的乘数来对振幅进一步进行调谐。在一实施例中，位置误差估计器在操作期间在现场对周期函数进行调谐(例如，如上文所描述，当基于平均速度和局部速度的差来估计位置时)，使得图3的电容式感测系统300可适于具有各种不同触笔尖端直径的若干个触笔。
在一实施例中，将周期函数的输出组织在存储器中的数据结构(例如，表格)中，以在将修改随后经计算的位置来补偿位置误差时对其进行查找和应用。相对于图8论述了这种表格。
图7是根据一实施例的对位置误差分布的一部分突出显示的曲线图700。与图6的曲线图600一样，图7的曲线图700展示与电容式传感器元件218相关联的位置误差分布。然而，曲线图700的x轴的单位是方程式(2)的信号比的值，其反映与电容式传感器相关联的位置误差取决于在电容式传感器元件上的不同位置处经计算的信号比值。如相对于图2所论述，图7展示在信号比等于-0.5、0以及0.5时经估计的位置误差为零。
当位置误差在电容式传感器元件的位置上是周期性的时，可使用位置误差值的重复部分(例如，用较暗的阴影指示的部分702)来确定在沿电容式传感器元件218的任一位置处的位置误差。曲线图700说明部分702的每一位置误差值具有沿电容式传感器元件的对应的正的或负的位置误差值(例如，如由信号比值或经计算的位置所指示)。在一实施例中，对应的位置误差值在值上足够类似从而可互换地使用。下文相对于图8进一步描述了对位置误差值的重复部分207的使用。
例如相对于图3而描述的电容式传感器元件等电容式传感器元件可响应于在对应的位置处与导电物体的交互作用而产生相同或相似的信号比值。每一电容式传感器的信号比值可足够类似，从而取决于信号比的一个电容式传感器元件的位置误差分布可用作另一电容式传感器元件的位置误差分布。
在一实施例中，由于电容式传感器元件相对于彼此的对称定位、电容式传感器元件的相同或相似的物理形状和定向、与电容式传感器元件进行交互作用的导电物体的恒定尺寸、以及质心算法使用电容式传感器元件的信号来计算电容式传感器元件的位置的共同的方式，所以在对应位置处不同电容式传感器元件的信号比是相同或相似的。
图8是根据一实例性实施例的说明与位置误差分布的一部分相关联的信号比值的表格800。列802展示为包含与电容式传感器元件相关联的信号比值。列804展示为包含对应于信号比值的经估计的位置误差值。
列804中的经估计的位置误差值表示图7所示的位置误差值的部分702。如上文所介绍，可使用位置误差值的部分702来确定沿电容式传感器元件218的任一位置处的位置误差。在一实施例中，图3的位置调节器322将信号比值用作索引以获得对应的位置调节值。由位置调节器接收的信号比值反映了处于图3的电容式传感器元件218的一位置处或处于图3的电容式传感器元件216、220或222中的另一者的一位置处的导电物体210。
由位置调节器322接收的信号误差比可能不是存储于存储器320中的信号比值(例如，信号误差值可能不在表格800中)，但位置调节器322可使用一种或一种以上算法(未图示)来识别表格800中的索引值中具有相同位置误差值(例如，一绝对值)的一者。如有必要，位置调节器322还可使用所述一种或一种以上算法来确定对应于经接收的信号比值的位置误差值的适当的正负号或差。
图9是根据各种实施例的说明一种用于确定经估计的位置误差的方法900的流程图。出于阐释的目的而非限制所主张的标的物，对方法800的描述涉及图3的组件。将注意到，可通过硬件、软件或硬件与软件的组合来执行本文中所描述的方法。
在框902处，方法900可包含感测系统314接收用以计算导电物体相对于电容式传感器元件218的位置XC 312的多个信号SR 321、SP 319以及SL 317。在框904处，方法900可包含位置调节器322通过所述多个信号SR 321、SP 319以及SL 317来确定经估计的位置误差，所述经估计的位置误差用以补偿经计算的位置XC 312的位置误差值。
在各种实施例中，导电物体210是触笔尖端直径少于3毫米(例如，1毫米)的触笔，且至少小于跨电容式传感器元件216、218、220以及222的有效面积的长度的五分之一。在一实施例中，经计算的位置XC 312包含表示触笔尖端的经计算的位置XC 312与触笔尖端的实际位置之间的差的位置误差值。
位置调节器322将通过信号SR 321、SP 319以及SL 317来确定经估计的位置误差，且随后使用经估计的位置误差来调节经计算的位置XC 312，以补偿经计算的位置XC 312的位置误差值。位置调节器322可对存储器320进行存取，以使用基于所述多个信号SR 321、SP 319以及SL 317的索引值来从数据结构获得位置调节值。举例来说，位置调节器322可使用图7和图8中所论述的信号比值来在列804中定位经估计的位置误差。
图6和图7展示图3的电容式传感器元件218的位置误差分布。如上文所论述，一个电容式传感器元件(例如，电容式传感器元件218)的位置误差分布可用作另一电容式传感器元件(例如，图3的电容式传感器元件216、220或222)的位置误差分布。举例来说，图3的位置调节器322可接收与触笔尖端的另一经计算的位置XC′(未图示)相关联的多个信号，所述另一经计算的位置XC′是相对于电容式传感器元件222。参看图7，位置调节器322可使用另外多个信号来在图8的列804中定位对应的经估计的位置误差。位置调节器322可随后使用经估计的位置误差来调节另一经计算的位置XC′。
图10是根据各种实施例的说明一种用于估计与经计算的位置相关联的位置误差的方法1000的流程图。出于阐释的目的而非限制所主张的标的物，对方法1000的描述涉及图3和图4的组件。将注意到，可通过硬件、软件或硬件与软件的组合来执行本文中所描述的方法。
在框1002处，方法1000可包含感测系统314接收用以计算导电物体相对于电容式传感器元件218的位置XC 312的多个信号SR 321、SP 319以及SL 317。在框1004处，方法1000可包含位置误差估计器318通过所述多个信号SR 321、SP 319以及SL 317来估计与经计算的位置XC 312相关联的位置误差。
参看图3，位置误差估计器318可获得或计算实际位置误差，其为实际位置与经计算的位置XC 312之间的差。实际位置误差的量可取决于电容式传感器元件216、218、220以及222的大小(例如，有效面积的长度)以及导电物体210的直径(例如，触笔尖端直径)中的一者或一者以上。在一实施例中，通过独立于来自电容式传感器元件216、218、220以及222的信号而测量位置的笛卡儿坐标机器人来确定实际位置。以此方式，可为与电容式传感器元件218相关联的多个经计算的位置确定实际位置误差。
或者或另外，位置误差估计器318可通过计算导电物体210在经计算的位置XC 312处的速度VX0-XC 427与导电物体210在电容式传感器元件218上的平均速度XAVG 423之间的差来估计位置误差。相对于图11而更详细地论述了此技术。
当实际位置误差的振幅在经计算的位置上周期性地变化时，位置误差估计器318可使用周期函数(例如，方程式(3)的正弦函数)来对与经计算的位置相关联的位置误差进行近似。举例来说，周期函数可将经计算的位置XC 312视为输入，且周期可等于电容式传感器元件218的有效面积的长度。举例来说，图6说明图4的电容式传感器元件218上的周期位置误差。周期函数的振幅可与跟电容式传感器元件相关联的位置的数目(例如，电容式传感器元件218的间距)以及电容式传感器元件的长度(例如，电容式传感器元件的有效面积的长度)成比例。
不管位置误差估计器318如何确定经估计的位置误差，位置误差估计器318都可将经估计的位置误差值放置于图3的存储器320中。图8展示组织在表格800中的经估计的位置误差值的实例。位置误差估计器318可向列804中的经存储的经估计的位置误差提供方程式(2)的经计算的位置或信号比作为列802中的索引。当经估计的位置误差在电容式传感器元件218上是周期性时，可将经估计的位置误差值的四分之一而非所有的经估计的位置误差值存储于存储器320中。
位置调节器322可使用索引值来检索与经计算的位置XC 312相关联的经估计的位置误差，并相应地调节经计算的位置XC 312以补偿位置误差。
在一实施例中，位置误差估计器318可通过“在进行中”计算经估计的位置误差来避免存储经估计的位置误差值。举例来说，当位置计算器报告经计算的位置XC 312时，位置误差估计器可将经计算的位置XC 312用作输入，以实时地计算经调谐以估计位置误差的方程式(3)的正弦函数。位置调节器322可随后将经估计的位置误差应用于经计算的位置XC 312。
图11是根据一实例性实施例的说明一种用于估计与经计算的位置相关联的位置误差的方法1100的流程图。出于阐释的目的而非限制所主张的标的物，对方法1100的描述涉及图4的组件。将注意到，可通过硬件、软件或硬件与软件的组合来执行本文中所描述的方法。
在框1102处，方法1100可包含位置误差估计器318确定导电物体210在经计算的位置XC 312处的速度VX0-XC 427。在框1104处，方法1100可包含位置误差估计器318确定导电物体210在多个经计算的位置上的平均速度VAVG423。
在一实施例中，方法1100可包含主机(未图示)提示用户在电容式传感器元件216、218、220以及222上移动导电物体210。位置误差估计器318可跟踪导电物体210在经计算的位置之间移动所花的时间，并使用那些值来确定平均速度VAVG 423以及导电物体210在经计算的位置XC 312处的速度VX0-XC427。
在框1106处，方法1100可包含位置误差估计器318估计与经计算的位置XC 312相关联的位置误差。在一实施例中，经估计的位置误差是导电物体210在所述多个经计算的位置上的平均速度XAVG 423与导电物体210在经计算的位置XC 312处的速度VX0-XC 427之间的差。
图12是根据各种实施例的说明一种实例性电容式感测系统1200的框图。电容式感测系统1200展示为包含与处理装置1250耦合的触摸输入装置1202。所述触摸输入装置1202可为(例如)触摸传感器板、触摸屏显示器、触摸传感器滑块、触摸传感器按钮或其它装置。
触摸输入装置1202展示为包含驻留在衬底1208上的电容式传感器矩阵1204。与驻留在衬底1208上的电子组件相比，实例性衬底1208可具有相对较低的导电性。在一实施例中，电容式传感器矩阵1204的电容式传感器元件是由ITO形成的。包含电容式传感器元件的ITO层可定位于显示区域上(例如，在触摸屏显示器中)，并用保护层进行保护。
电容式传感器矩阵1204展示为包含布置于若干行和列中(例如，界定二维栅格)的可用以检测导电物体(例如，触笔)的接近度、触摸、位置和/或移动的若干个电容式传感器元件。
电容式传感器矩阵1204中的若干行电容式传感器元件展示为耦合到行迹线R0-R11，所述行迹线R0-R11展示为通过驱动多路复用器(MUX)1220和驱动线路1222而与处理装置1250耦合。电容式传感器矩阵1204中的若干列电容式传感器元件展示为耦合到列迹线C0-C11，所述列迹线C0-C11展示为通过感测MUX 1230和感测线路1232而与处理装置1250耦合。
处理装置1250展示为包含信号驱动器1254、信号传感器1256、信号调节器1260、位置模块1252以及存储器1258。下文相对于图16而描述了处理装置1250的各种实施例。位置模块可提供相对于图3和图4而描述的位置计算器、位置误差估计器以及位置调节器的功能性。在各种实施例中，用硬件、软件或所述两者的组合来实施信号驱动器1254、信号传感器1256和/或位置模块1252。
位置模块1252将测量与电容式传感器矩阵1204的电容式传感器元件相关联的电容改变。将注意到，位置模块1252可使用各种已知的用于测量电容的方法中的任一者。以实例而非限制的方式，位置模块1252可使用驰张振荡器方法、提供电流与电压相移测量、测量电阻器-电容器充电时序和/或利用电容桥分压器、电荷传送、逐次近似、西格玛-德尔塔调制(sigma-delta modulation)、电荷积聚电路、场效应、互电容、自电容、互电容与自电容的组合和/或频移技术。
对于一些实施例，位置模块1252可通过控制信号来引导信号驱动器1254和信号传感器1256的操作。如下文相对于图13所描述，信号驱动器1254和信号传感器1256可在不同的时间扫描电容式传感器矩阵的电容式传感器元件的不同群组。
信号驱动器1254将提供扫描操作的一部分，其包含使电容式传感器矩阵1204的电容式传感器元件通电。对于一些实施例，信号驱动器1254可通过扫描电流来使电容式传感器元件通电。
信号传感器1256将提供扫描操作的一部分，其包含获得来自经通电的电容式传感器元件的可用以表示经通电的电容式传感器元件的实际电容的信号。对于一些实施例，信号调节器1260可将校正值应用于所述信号以减少信号中的误差对导电物体的经测量的电容或经计算的位置的影响。位置模块1252可将经通电的电容式元件的实际电容与预期电容进行比较，以确定导电物体是否接近或接触电容式传感器矩阵1204的电容式传感器元件。如本文所描述，位置模块可基于所述信号来计算导电物体的位置，且使用所述信号来确定和/或移除在经计算的位置中的位置误差。
在一实施例中，电容式感测系统1200使用互电容感测技术来进行操作，其中互电容可形成于电容式传感器矩阵1204中的两个电容式传感器元件的交叉处。导电物体接近所述交叉处可导致此互电容发生改变。可由位置模块1252来测量电容改变。位置模块1252或另一模块和/或电路可使用经测量到的电容改变来确定导电物体相对于电容式传感器矩阵1204的处所或位置。
在一互电容感测的实施例中，沿一行而定向的电容式传感器元件可由信号驱动器1254用通过驱动线路1222、驱动MUX 1220以及驱动迹线R0-R11中的一选定行迹线的电流来驱动。沿一列而定向的电容式传感器元件可由信号传感器1256通过感测线路1232、感测MUX 1230以及列迹线C0-C11中的一选定列迹线来感测。在一实施例中，处理装置1250控制驱动MUX 1220以将来自信号驱动器1254的通电电流分配给适当行的电容式传感器元件。同样，处理装置1250可控制感测MUX 1230以检索来自电容式感测矩阵1204的适当列的感测电流。指定若干行和列包含受驱动和感测的电容式传感器元件仅是一个实例，且在其它实施例中，所述指定可相反。
图13是根据一实施例的说明电容式传感器矩阵1304的多个扫描群组的框图1300。如相对于图12所描述，信号驱动器1254驱动电容式传感器，使得信号传感器1256可接收反映电容式传感器元件在给定时间的电容的信号。信号传感器1256可按序或并行地从电容式传感器元件接收信号。
在一实施例中，将电容式传感器矩阵1304的电容式传感器元件组织到群组1 1306和群组2 1308中。图12的信号驱动器1254和信号传感器1256可在不同于其扫描群组2 1308的电容式传感器元件时的时间扫描群组1 1306的电容式传感器元件。当图12的信号驱动器1254和信号传感器1256扫描群组11306中的电容式传感器时，群组2 1308中的电容式传感器接地。同样，在图12的信号驱动器1254和信号传感器1256扫描群组2 1308中的电容式传感器时，群组1 1306中的电容式传感器接地。因此，当正在感测群组1 1306的电容式传感器元件时，邻近的群组2 1308的电容式传感器元件保持在接地，且反之亦然。
已发现，如在上文所描述，与非邻近的电容式传感器的情况相比，邻近的电容式传感器元件1310当在单独的群组中被扫描时提供用以反映电容的相对较大的信号。在一实施例中，在用以提供输入的导电物体相对于较大的电容式传感器元件(例如，具有大于5毫米的长度)具有较小的端部直径(例如，少于3毫米)时，信号中的此不一致性变得甚至更显著。由于使用电容式传感器元件的电容来计算导电物体的位置，所以邻近的电容式传感器元件1310的较大信号可能导致位置计算误差。
参看图12，当在不同的时间处在不同的群组1306、1308中扫描邻近的电容式传感器元件1310时，信号调节器1260将调节来自邻近的电容式传感器元件1310的信号。信号调节器1260可应用信号调节值，以减少来自邻近的电容式传感器元件1310的信号的值，使得所述信号与来自非邻近的电容式传感器元件的信号更加一致。或者或另外，信号调节器1260可调节来自彼此不邻近的不同扫描群组中的电容式传感器元件的信号。
对于一些实施例，信号调节器1260可为不同的电容式传感器元件使用不同的信号调节值。举例来说，信号调节器1260可使用一个信号调节值来调节来自群组1 1306中的电容式传感器的信号，且使用另一信号调节值来调节来自群组2 1308中的电容式传感器的信号。所述信号调节值可存储于存储器1258中，且可由信号调节器1260进行存取。
信号调节值可大于或小于一。可基于图12的触摸输入装置1202的物理特性、图13的电容式传感器矩阵1304的电容式传感器元件、电容式传感器元件的数目、电容式传感器元件的群组的数目和配置、用于扫描电容式传感器元件的操作、用以提供输入的导电物体的物理特性和/或影响电容式传感器元件的信号值的其它因素来选择调节值。
图14是展示在已将信号调节因子应用于信号时与两毫米的触笔相关联的位置误差的实验结果的图表。
所述图表说明将信号调节值应用于驻留在邻近的扫描群组或区中的电容式传感器元件的信号的实验结果。使用触笔尖端为2毫米的触笔来向各自具有40个位置的若干个五毫米电容式传感器元件提供输入。结果显示，当针对x方向信号以1.05且针对y方向信号以1.17的信号调节值来乘以所述信号时，平均位置误差从没有信号调节值的情况下的0.5毫米的平均位置误差下降为0.34毫米。这表示位置准确性的改变约为32％。应注意，不仅可针对上文所描述的配置而使用信号调节值来提高位置准确性，而且还可针对其它配置而使用信号调节值来提高位置准确性。
图15是展示在已将经估计的位置误差应用于经计算的位置时与多个触笔直径相关联的位置误差的实验结果的图表。所述图表说明使用经估计的位置误差值来调节具有40个位置的五毫米电容式传感器元件的经计算的位置的实验结果。用直径为1.5毫米、2毫米、2.5毫米以及3毫米的触笔来执行所述实验。使用触笔来向不驻留在面板边缘上的内部电容式传感器元件提供输入。使用振幅为0.3毫米的方程式(3)的正弦函数来估计通过笛卡儿坐标机器人确定的实际误差。应注意，不仅可针对上文所描述的配置而使用经估计的位置误差来提高位置准确性，而且还可针对其它配置而使用经估计的位置误差来提高位置准确性。
对于1.5毫米的触笔尖端，结果显示，当使用经估计的位置误差来调节经计算的位置时，平均实际位置误差为0.306毫米，相比之下，当没有使用经估计的位置误差来调节经计算的位置时，平均实际位置误差为0.49毫米。这表示位置准确性的差异约为37.6％。
对于2毫米的触笔尖端，结果显示，当使用经估计的位置误差来调节经计算的位置时，平均实际位置误差为0.269毫米，相比之下，当没有使用经估计的位置误差来调节经计算的位置时，平均实际位置误差为0.465毫米。这表示位置准确性的差异约为42.2％。
对于2.5毫米的触笔尖端，结果显示，当使用经估计的位置误差来调节经计算的位置时，平均实际位置误差为0.245毫米，相比之下，当没有使用经估计的位置误差来调节经计算的位置时，平均实际位置误差为0.468毫米。这表示位置准确性的差异约为47.6％。
对于3毫米的触笔尖端，结果显示，当使用经估计的位置误差来调节经计算的位置时，平均实际位置误差为0.18毫米，相比之下，当没有使用经估计的位置误差来调节经计算的位置时，平均实际位置误差为0.337毫米。这表示位置准确性的差异约为46.6％。
图16是说明根据若干个实施例的具有用于检测导电物体在电容式传感器阵列1620上的存在的处理装置的电子系统1600的一个实施例的框图。电子系统1600包含处理装置1610、电容式传感器阵列1620、触摸传感器按钮1640、主机处理器1650、嵌入式控制器1660以及非电容传感器元件1670。处理装置1610可包含模拟和/或数字通用输入/输出(“GPIO”)端口1607。GPIO端口1607可为可编程的。数字块阵列可经配置以使用(在一个实施例中)可配置用户模块(“UM”)来实施多种数字逻辑电路(例如，DAC、数字滤波器或数字控制系统)。数字块阵列可耦合到系统总线。处理装置1610还可包含例如随机存取存储器(“RAM”)1605和程序快闪1604等存储器。RAM 1605可为静态RAM(“SRAM”)，且程序快闪1604可为非易失性存储装置，其可用来存储固件(例如，可由处理核心1602执行以实施本文所描述的操作的控制算法)。处理装置1610还可包含耦合到存储器的微控制器单元(“MCU”)1603和处理核心1602。
如所说明，电容传感器1601可集成到处理装置1610中。电容传感器1601可包含用于耦合到外部组件的模拟I/O，外部组件例如电容式传感器阵列1620、触摸传感器按钮1640和/或其它装置。下文更详细地描述了电容传感器1601和处理装置1610。
本文所描述的实施例可用于任何电容式传感器阵列应用中，举例来说，电容式传感器阵列1620可为触摸屏、触摸传感器滑块或触摸传感器按钮1640(例如，电容传感器按钮)。在一个实施例中，这些感测装置可包含一个或一个以上电容式传感器元件。本文所描述的操作可包含(但不限于)笔记本指向器操作、照明控制(调光器)、音量控制、图形均衡器控制、速度控制或要求逐步调节或离散调节的其它控制操作。应注意，电容式感测实施方案的这些实施例可结合非电容式传感器元件1670而使用，所述非电容式传感器元件1670包含(但不限于)拾取按钮(pick button)、滑块(例如，显示器亮度和对比度)、滚轮、多媒体控制(例如，音量、轨道前进等)、手写辨识以及数字小键盘操作。
在一个实施例中，电子系统1600包含经由总线1621耦合到处理装置1610的传感器元件的电容式传感器阵列。在一实施例中，电容式传感器阵列可包含图1的电容式传感器元件104，例如，图2的电容式传感器元件216、218、220以及222。传感器元件1620的电容式传感器阵列在一个实施例中可包含一维传感器阵列，且在另一实施例中可包含二维传感器阵列。图12的电容式传感器矩阵1204是二维传感器阵列的实例。或者，传感器元件的电容式传感器阵列可具有更多维度。或者，在一个实施例中，传感器元件的电容式传感器阵列1620可为滑块、触摸板、触摸屏或其它感测装置。在另一实施例中，电子系统1600包含经由总线1641耦合到处理装置1610的触摸传感器按钮1640。触摸传感器按钮1640可包含单维度或多维度传感器阵列。所述单维度或多维度传感器阵列可包含多个传感器元件。对于触摸传感器按钮，若干个传感器元件可耦合在一起以检测在感测装置的整个表面上是否存在导电物体。或者，触摸传感器按钮1640可具有用以检测导电物体的存在的单个传感器元件。在一个实施例中，触摸传感器按钮1640可包含电容式传感器元件。电容式传感器元件可用作非接触式传感器元件。这些传感器元件在由绝缘层保护时能抵抗恶劣的环境。
电子系统1600可包含电容式传感器阵列1620和/或触摸传感器按钮1640中的一者或一者以上的任何组合。在另一实施例中，电子系统1600还可包含经由总线1671耦合到处理装置1610的非电容传感器元件1670。非电容传感器元件1670可包含按钮、发光二极管(“LED”)以及其它用户接口装置，例如鼠标、键盘或不要求电容感测的其它功能键。在一个实施例中，总线1671、1641、1631以及1621可为单总线。或者，这些总线可经配置成一个或一个以上单独总线的任何组合。
处理装置1610可包含内部振荡器/时钟1606以及通信块(“COM”)1608。振荡器/时钟块1606向处理装置1610的组件中的一者或一者以上提供时钟信号。通信块1608可用来经由主机接口(“I/F”)线1651与例如主机处理器1650等外部组件通信。或者，处理装置1610还可耦合到嵌入式控制器1660，以与例如主机处理器1650等外部组件通信。在一个实施例中，处理装置1610经配置以与嵌入式控制器1660或主机处理器1650通信以发送和/或接收数据。
处理装置1610可驻留在共用载体衬底上，例如，集成电路(“IC”)裸片衬底、多芯片模块衬底等。或者，处理装置1610的组件可为一个或一个以上单独的集成电路和/或离散组件。在一个示范性实施例中，处理装置1610可为由加利福尼亚州圣何塞市(San Jose，California)的赛普拉斯半导体公司(Cypress Semiconductor Corporation)开发的芯片上可编程系统(ProgrammableSystem on a Chip，“PSoC
Figure BPA00001447218700251
”)处理装置。或者，处理装置1610可为所属领域的技术人员所已知的一个或一个以上其它处理装置，例如，微处理器或中央处理单元、控制器、专用处理器、数字信号处理器(“DSP”)、专用集成电路(“ASIC”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)等。
还应注意，本文所描述的实施例不限于具有处理装置耦合到主机的配置，而是可包含测量感测装置上的电容并将原始数据发送到主机计算机(在其中由应用程序来分析原始数据)的系统。在实行中，由处理装置1610完成的处理也可在主机中完成。
应注意，图16的处理装置1610可使用例如自电容感测和互电容感测等各种技术来测量电容。自电容感测模式也被称为单电极感测模式，因为每一传感器元件仅需要到感测电路的一条连接线。对于自电容感测模式，对传感器元件进行触摸使传感器电容增加，因为通过手指触摸增加的电容增加到传感器电容。互电容改变是在互电容感测模式中检测的。每一传感器元件使用至少两个电极：一个电极是发射器(TX)电极(在本文中也被称为发射器电极)，且另一个电极是接收器(RX)电极。当手指触摸传感器元件或紧靠传感器元件时，传感器元件的接收器与发射器之间的电容性耦合减少，因为手指将电场的一部分分流到接地(例如，底盘或地面)。在一实施例中，处理装置1610可包含如上文相对于图3和图4所描述的位置计算器316、位置误差估计器以及位置调节器322中的一者或一者以上。在一个实施例中，处理装置1610包含图12的位置模块1252和/或信号调节器1260。
电容传感器1601可集成到处理装置1610的IC中或者单独的IC中。受益于本发明的所属领域的技术人员将理解，电容传感器1601可包含驰张振荡器(RO)电路、西格玛德尔塔调制器(也被称为CSD)电路、电荷传送电路、电荷积聚电路等以用于测量电容。或者，可产生对电容传感器1601的描述并对其进行编译，以供并入到其它集成电路中。举例来说，可使用例如VHDL或Verilog等硬件描述语言来产生描述电容传感器1601或其若干部分的行为级代码，并将所述行为级代码存储到机器可存取媒体(例如，CD-ROM、硬盘、软盘等)。此外，可将行为级代码编译成寄存器传送级(“RTL”)代码、网表、或者甚至是电路布局，并将其存储到机器可存取媒体。行为级代码、RTL代码、网表以及电路布局均表示用以描述电容传感器1601的各级抽象概念(abstraction)。
应注意，电子系统1600的组件可仅包含上文所描述的离散组件的中的一些或全部，或其一些组合。
在一个实施例中，电子系统1600用于笔记本计算机中。或者，电子装置可用于其它应用中，例如移动手持机、个人数据助理(“PDA”)、键盘、电视机、遥控器、监视器、手持式多媒体装置、手持式视频播放器、手持式游戏装置或控制面板。
已描述了用以确定经计算的位置的位置误差的方法和设备。尽管已参考具体实施例描述了所主张的标的物，但显然，在不脱离所主张内容的较广精神和范围的情况下可对这些实施例作出各种修改和改变。因此，将以说明性而非限制性含义来看待说明书和各图。
在此文献中，如专利文献中所常见的，使用了术语“一”来包含一个或一个以上。在本文献中，使用了术语“或”来指代非排外的或，使得除非另外指定，否则“A或B”包含“A而非B”、“B而非A”以及“A和B”。在本文献与以引用的方式如此并入的那些文献之间有不一致用法的情况下，被并入的参考中的用法应被认为是对本文献的用法的补充；对于不可协调的不一致性，以本文献中的用法为准。
以上描述既定为说明性而非限制性的。举例来说，上文所描述的实施例(或其一个或一个以上方面)可彼此组合使用。所属领域的技术人员在审阅以上描述时将即刻明白其它实施例。因此，应参考所附的权利要求书以及所述权利要求书被赋予的等效物的全部范围来确定权利要求书的范围。在所附的权利要求书中，将术语“包含”和“在其中”用作相应的术语“包括”和“其中”的简单英语等效物。此外，在所附权利要求书中，术语“包含”和“包括”是开放式的；包含除了在权利要求项中的这种术语之后列出的元件之外的元件的系统、装置、物品或过程仍被认为是属于所述权利要求项的范围内。而且，在所附的权利要求书中，术语“第一”、“第二”以及“第三”等仅用作标签，且无意将数字性的要求强加于其对象上。
提供本发明的摘要以遵从37C.F.R.§1.72(b)，其要求摘要将允许读者快速地确认技术内容的性质。提交所述摘要，同时理解，将不使用所述摘要来解释或限制权利要求书的范围或含义。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：
接收用以计算导电物体相对于电容式传感器元件的位置的多个信号；以及
通过所述多个信号来确定经估计的位置误差，所述经估计的位置误差用以补偿所述经计算的位置的位置误差。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个信号中的至少一者在所述导电物体接近所述电容式传感器元件的有效面积时反映所述电容式传感器元件的电容，其中跨所述电容式传感器元件的所述有效面积的长度至少比所述导电物体的直径大五倍。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述通过所述多个信号确定所述经估计的位置误差包含使用基于所述多个信号的索引值来在数据结构中定位所述经估计的位置误差。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括用信号调节值来调节所述多个信号中的每一者以补偿所述多个信号中的每一者的信号误差值，其中所述通过所述多个信号确定所述经估计的位置误差包含通过所述经调节的多个信号来确定所述经估计的位置误差。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述经计算的位置的所述位置误差反映所述导电物体相对于所述电容式传感器元件的所述经计算的位置与所述导电物体相对于所述电容式传感器元件的实际位置之间的差。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括使用所述经估计的位置误差来调节所述经计算的位置以补偿所述经计算的位置的所述位置误差。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
接收与所述导电物体的另一经计算的位置相关联的另一多个信号，所述另一经计算的位置是相对于另一电容式传感器元件；
使用所述另一多个信号来对所述经估计的位置误差进行存取；以及
用所述经估计的位置误差来调节所述另一经计算的位置。
8.一种设备，其包括：
位置计算器，其经配置以基于来自多个电容式传感器元件的信号而计算触笔尖端的位置，所述经计算的位置包含表示所述触笔尖端的所述经计算的位置与所述触笔尖端的实际位置之间的差的位置误差值；以及
位置调节器，其经配置以通过所述信号来确定经估计的位置误差，并使用所述经估计的位置误差来调节所述经计算的位置。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述触笔尖端的直径至少小于跨所述多个电容式传感器元件中的至少一个电容式传感器元件的有效面积的长度的五分之一。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述触笔尖端的直径的长度少于3毫米。
11.根据权利要求8所述的设备，其中来自所述多个电容式传感器元件的所述信号反映所述多个电容式传感器元件的通过触笔的触笔轴和所述触笔的所述触笔尖端形成的电容。
12.一种方法，其包括：
接收用以计算导电物体相对于电容式传感器元件的位置的多个信号；以及
通过所述多个信号来估计与所述经计算的位置相关联的位置误差。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述通过所述多个信号来估计与所述经计算的位置相关联的所述位置误差包含：
确定所述导电物体在所述导电物体的所述经计算的位置处的速度；
确定所述导电物体在所述导电物体的多个经计算的位置上的平均速度，所述经计算的位置是所述多个经计算的位置中的一者；以及
估计与所述经计算的位置相关联的位置误差，以作为所述导电物体在所述多个经计算的位置上的所述平均速度与所述导电物体在所述经计算的位置处的所述速度之间的差。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述确定所述导电物体在所述经计算的位置处的所述速度以及所述确定所述导电物体在所述多个经计算的位置上的所述平均速度包括：
提示用户移动所述导电物体去接近电容式传感器元件；
计算所述导电物体相对于所述电容式传感器元件的所述多个经计算的位置；以及
对所述导电物体经过所述经计算的位置的所述移动进行计时。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述通过所述多个信号来估计与所述经计算的位置相关联的所述位置误差包含计算周期函数的输出，所述周期函数具有所述经计算的位置作为输入，且具有与跟所述电容式传感器元件相关联的位置的数目以及所述电容式传感器元件的长度成比例的振幅，其中所述周期函数的所述输出是所述经估计的位置误差。
16.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将所述经估计的位置误差组织到数据结构中，使得可通过与所述经计算的位置相关联的索引值来对所述经估计的位置误差进行存取。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
接收所述导电物体的所述经计算的位置；以及
将所述经计算的位置用作所述索引值，以在所述数据结构中对与所述经计算的位置相关联的所述经估计的位置误差进行存取。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括从所述经计算的位置移除所述经估计的位置误差。
19.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括：
接收所述索引值；
使用所述索引值来在所述数据结构中对与所述经计算的位置相关联的所述经估计的位置误差进行存取，其中所述导电物体的所述经计算的位置与一个电容式传感器元件相关联；以及
从所述导电物体的另一经计算的位置移除所述经估计的位置误差，其中所述另一经计算的位置与另一电容式传感器元件相关联。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述通过所述多个信号来估计与所述经计算的位置相关联的所述位置误差包含响应于用户在对包含所述电容式传感器元件的触摸屏的现场使用期间将触笔尖端放置在所述经计算的位置处而估计与所述经计算的位置相关联的所述位置误差。
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