CN103038734A - 可变分布共模滤波器 - Google Patents

可变分布共模滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN103038734A
CN103038734A CN2011800027780A CN201180002778A CN103038734A CN 103038734 A CN103038734 A CN 103038734A CN 2011800027780 A CN2011800027780 A CN 2011800027780A CN 201180002778 A CN201180002778 A CN 201180002778A CN 103038734 A CN103038734 A CN 103038734A
Authority
CN
China
Prior art keywords
noise
capacitance
contact
direct
correlativity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800027780A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103038734B (zh
Inventor
达娜·欧尔森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PARADE TECHNOLOGIES Ltd
Original Assignee
Cypress Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cypress Semiconductor Corp filed Critical Cypress Semiconductor Corp
Publication of CN103038734A publication Critical patent/CN103038734A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103038734B publication Critical patent/CN103038734B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04182—Filtering of noise external to the device and not generated by digitiser components
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0445—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using two or more layers of sensing electrodes, e.g. using two layers of electrodes separated by a dielectric layer
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04107—Shielding in digitiser, i.e. guard or shielding arrangements, mostly for capacitive touchscreens, e.g. driven shields, driven grounds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于去除由于触摸物体和电容式感测阵列之间的接触造成的直接耦合噪声的方法和装置。

Description

可变分布共模滤波器
相关申请
本申请要求于2011年8月5日提交的名称为“Variable Profile CommonMode Filter for Capacitance Sensing”的美国临时申请No.61/515,605的权益，通过引用将其内容并入本申请中。
技术领域
本公开涉及触摸感测设备领域，并且更加具体地，涉及电容式感测设备。
背景技术
比如笔记本计算机、个人数字助理(PDA)、移动通信设备、便携式娱乐设备(比如手持视频游戏设备、和多媒体播放器等)以及机顶盒(比如数字缆线盒、和数字视频盘(DVD)播放器等)之类的计算设备具有用于便于用户和该计算设备之间的交互的用户接口设备，所述用户接口设备也被称为为人机交互设备(HID)。已经变为更加普遍的一种类型的用户交互设备是触摸感测设备，该触摸感测设备利用电容感测来进行操作。触摸感测设备通常采用触摸传感器板、触摸传感器滑块或触摸传感器按钮的形式，并且包括具有一个或多个电容式感测元件的阵列(例如，电容式感测阵列)。由一个或多个电容式传感器所检测到的电容根据触摸物体与所述触摸传感器的接近度改变。所述触摸物体例如可以是触控笔或用户的手指。
一种类型的电容式感测设备包括多个触摸感测电极，该多个触摸感测电极按照行和列布置，并且形成交点阵列。在X轴和Y轴中的电极的每个交点(即，近似正交的电极彼此交叉但不相连处的位置)处，在由此形成电容式感测元件矩阵的电极之间形成互容。这个互容由处理系统测量，并且可以检测到(例如，由于触摸物体的接近或移动而出现的)电容变化。在触摸感测设备中，所述触摸感测阵列的X和Y轴中的每个感测元件的电容变化可以利用各种方法测量。无论所述方法如何，通常由处理设备测量并处理表示所述电容式感测元件的电容的电信号，该处理设备继而产生表示一个或多个触摸物体相对于所述触摸传感器板在X轴和Y轴中的位置的电信号或光信号。触摸传感器带、滑块或按钮可以按照相同的或另一电容式感测原理操作。
触摸感测设备可以耦合到一个或多个噪声源和/或受一个或多个噪声源的影响，所述一个或多个噪声源比如是耦合到所述触摸感测设备的外部电源。当触摸物体接触所述触摸感测设备并且所述触摸物体完成所述噪声源(例如，外部电源)和所述触摸感测设备之间的电路连接时，所述噪声源可以在所述触摸感测设备中产生噪声。由于触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触造成的噪声可以被称为直接耦合噪声。由于触摸物体和触摸感测设备之间的接触造成的直接耦合噪声可以影响处理设备所测量的电容。这可以影响所述处理设备检测所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的能力。
附图说明
在附图的图形中例示了本公开，本公开作为示例而不是限制。
图1是例示根据一个实施例的电容式感测系统的方框图。
图2是例示根据一个实施例的电容式感测系统的方框图。
图3例示了根据一个实施例的耦合到充电设备的触摸感测设备。
图4是例示根据一个实施例的触摸物体和电容式感测阵列之间的接触的电容测量的图示。
图5是例示根据一个实施例的用于去除触摸感测设备中的直接耦合噪声的方法的流程图。
图6是例示根据一个实施例的用于去除触摸感测设备中的直接耦合噪声的方法的流程图。
图7是例示根据一个实施例的触摸物体和电容式感测阵列之间的接触的电容测量的图示。
具体实施方式
为了提供对本发明的若干实施例的充分理解，下面的描述阐述了许多具体细节，比如具体系统、组件、和方法等的示例。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实现本发明的至少一些实施例。在其他实例中，没有详细地描述公知的组件或方法，或者以简单的方框图形式呈现公知的组件或方法，以便避免不必要地对本发明造成模糊。因此，仅示例性地阐述具体细节。具体的实现可以根据这些示例性的细节而改变，并且也被视为落入本发明的保护范围内。
描述了用于去除(例如，滤除)由于触摸物体和比如触摸感测设备之类的感测设备之间的接触造成的直接耦合噪声的方法和装置的实施例。在一个实施例中，所述直接耦合噪声可以在所述触摸物体完成所述触摸感测设备和比如充电设备之类的噪声源之间的电路连接时产生。在一个实施例中，所述方法包括基于表示所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的电容值，获得所述直接耦合噪声的噪声估计。可以基于所述噪声估计对表示所述接触的电容值进行调整，以去除(例如，滤除)部分或基本上全部由于所述接触造成的直接耦合噪声。在一个实施例中，从所述电容值中减去所述噪声估计，以便去除所述直接耦合噪声。在另一实施例中，可以使用与所述噪声估计对应的阈值。例如，所述噪声估计可以被限制为小于或等于所述阈值。
图1是例示根据一个实施例的电容式感测系统100的方框图。在一个实施例中，系统100包括电容式感测阵列110、处理设备120以及复用器130、140。电容式感测阵列110可以是例如触摸感测设备的一部分，所述触摸感测设备比如是触摸传感器板、触摸屏显示器、触摸传感器滑块、触摸传感器按钮或其他设备。电容式感测阵列110可以包括感测元件矩阵，所述感测元件矩阵按照行和列(例如，在X轴和Y轴中)布置，所述感测元件矩阵可以用于检测触摸物体(例如，用户的手指)的接近或物理接触。在一个实施例中，处理设备120使用互容感测技术来测量电容式感测阵列110，其中在每个发送电极与每个接收电极交叉处呈现互容。在一个或多个交点处的这个互容中的幅度变化允许处理设备120确定所述触摸物体的近似位置。
在互容感测的情况下，一组电极(例如，被取向为与X轴平行的行)被指定为发送(TX)电极。所述发送电极利用处理设备120提供的电信号135(例如，发送信号)驱动。在一个实施例中，可以使用发送复用器(TX MUX)130来将所述电信号135施加给所述发送电极中的一个或多个。另一组电极(例如，被取向为与Y轴平行的列)被指定为接收(RX)电极。所述被驱动的行和列之间的互容可以通过对所述接收电极中的每个上的信号进行采样来测量。在一个实施例中，可以使用接收复用器(RX MUX)140来耦合在所述接收电极中的一个或多个上接收的信号，并且将所接收的信号145提供回处理设备120来进行测量。发送复用器130和接收复用器140可以用来对电容式感测阵列110中的电极进行逻辑分组。将行和列指定为发送电极和接收电极仅仅是一个示例，并且在其他实施例中，所述行和列可以反转。在另一实施例中，发送电极和接收电极的分配在本质上可以是动态的，从而对于一次测量，电极可以用作发送电极，而在下一测量中，该电极可以用作接收电极。
在一个示例实施例中，处理设备120可以是由位于加利福尼亚州圣何塞(San Jose)的Cypress半导体公司研发的可编程片上系统
Figure BDA0000128204710000041
处理设备。或者，处理设备120可以是本领域一般技术人员公知的一个或多个其他处理设备，比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)，或现场可编程门阵列(FPGA)等。在替换实施例中，例如，所述处理设备可以是具有多个处理器的网络处理器，该多个处理器具有内核单元和多个微引擎。另外，所述处理设备可以包括通用处理设备和专用处理设备的任意组合。处理设备120可以经由主接口(I/F)(图1中未示出)，与比如主处理器(图1中未示出)之类的外部组件通信。
应该注意，可以使用各种用于测量电容的各种方法中的任何一种。这些方法包括但不限于，张弛振荡器方法、电流-电压相移测量、电阻器-电容器充电计时(charge timing)、电容桥分压器、电荷转移、逐次逼近法、西格玛-德尔塔(sigma-delta)调制器、电荷累积电路、场效应、互容、或频移等。因此，不包括这些电容感测方法的详细描述，以便不混淆本发明。
还应该注意，电容式感测系统100的组件可以包括所有上述组件。或者，电容式感测系统100可以仅仅包括上述组件中的一些，或者包括本文中没有列出的其他组件。
图2是例示根据一个实施例的电容式感测系统200的方框图。在一个实施例中，系统200包括电容式感测阵列110、处理设备120以及复用器130、140，如上参照图1所述。在电容式感测阵列110中，示出了个体发送电极T0-Tm以及接收电极R0-Rn。在不同的实施例中，在电容式感测阵列110中可以存在任意数目个发送电极和接收电极。
发送电极T0-Tm中的每个可以连接到发送复用器130，该发送复用器130控制发送信号135的施加。发送复用器130可以基于控制信号(未示出)，选择性地将发送信号135施加到发送电极T0-Tm中的一个或多个。所述控制信号可以从处理设备120或从某一其他源接收。发送复用器130可以同时将发送信号135施加到(即驱动)选择数目个发送电极(例如，T0-T3)。一起驱动的这些发送电极可以形成电容式感测阵列110的X轴分量。可以利用所述发送信号135顺序(即，每次一个)地驱动所述发送电极，或者可以同时驱动选择数目个发送电极。一次驱动的发送电极的数目还可以基于电容式感测阵列110和处理设备120的电气特性考虑，所述电气特性考虑比如是接收电极R0-Rn可以处理的电荷的级别，或者发送信号135可以提供的最大电荷。在一个实施例中，发送信号135由处理设备120的发送源组件222提供，然而，在其他实施例中，发送信号135可以由某一其他源提供。在一些实施例中，发送源组件222可以利用具有多个相位、频率或幅度的发送信号135来驱动多个发送电极。
接收电极R0-Rn中的每个可以连接到接收复用器140，该接收复用器140控制将接收信号施加到处理设备120来进行测量和处理。在一个实施例中，处理设备120包括接收模块224。接收模块224可以耦合到多个接收通道Rx1、Rx2、Rx3、Rx4，所述多个接收通道中的每个可被配置为测量和处理来自接收电极R0-Rn中的一个或多个的接收信号。在其他实施例中，可以存在其他数目个接收通道。然而，在某些实施例中，接收通道的数目可以小于接收电极的数目，由此防止一次测量所有接收电极。接收复用器140可以基于控制信号(未示出)，选择性地将接收信号从多个接收电极(例如，R0-R3)施加到一个接收通道(例如，Rx1)来进行测量。所述控制信号可以从处理设备120或从某一其他源接收。被一起测量的这些接收电极可以形成电容式感测阵列110的Y轴分量。因此，如果来自接收电极R0-R3中的任何一个的接收信号指示存在触摸物体，则接收模块224将检测接收通道Rx1上的存在性。在一个实施例中，接收模块224可以包括模拟I/O，用于耦合到比如电容式感测阵列110之类的外部组件和/或其他设备。
还应该注意，电容式感测系统200的组件可以包括所有上述组件。或者，电容式感测系统200可以仅仅包括上述组件中的一些，或者包括本文中没有列出的其他组件。
图3例示了根据一个实施例的耦合到充电设备320的电容式感测系统310。电容式感测系统310包括金属板311和312。当触摸物体330(例如，手指或触控笔)被放置为接近金属板311和312中之一时，在所述金属板和触摸物体330之间相对于地存在有效电容CF。此外，在金属板311和金属板312之间存在电容CM。因此，当所述触摸物体接近金属板311和312中的一个或多个时，比如处理设备120之类的处理设备可以测量到电容中的变化，电容变化CM。在一个实施例中，可以在最靠近所述触摸物体330的金属板311和312的上方和下方放置介电材料。所述介电材料可以是覆盖层(overlay)。所述覆盖层可以是非传导性材料，用于保护所述电路免受环境元件影响，以及将所述触摸物体或衬底与所述电路绝缘。作为示例，图3例示了手指来表示触摸物体330，然而，在替换实施例中，触摸物体330可以是任何传导性物体或衬底。
所述电容式感测系统310耦合到充电设备320(例如，电压源)。在一个实施例中，所述充电设备320可以用来对所述电容式感测系统310供电，和/或对与电容式感测系统310耦合的电池或其他电源充电。当所述触摸物体330与所述电容式感测系统310接触时，所述触摸物体330可以完成充电设备320和电容式感测系统310之间的电容连接340。经由完成所述电路连接340，充电设备320所生成的噪声被引入到所述电容式感测系统310。由于所述触摸物体330和电容式感测系统310之间的接触造成的噪声可以包括直接耦合噪声。
图4是例示根据一个实施例的在触摸物体和电容式感测阵列之间的接触的电容测量的图示400。对于图示400中示出的实施例，所述电容式感测阵列具有15行电极以及8列电极。Y轴上的15行电极是发送电极，以及X轴上的8列电极是接收电极。所述行和列电极的电容值在Z轴上示出。如图示400中所示，在电容值中存在两个峰值，峰值405和假峰值410。峰值405表示针对所述触摸物体和所述电容式感测阵列之间的实际接触测量的电容值。峰值405具有“A”形，其中峰值的顶部表示所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的实际接触，以及侧部(side)表示由于所述触摸物体在实际接触周围的区域接近所述触摸感测设备而测量到的电容。峰值405的“A”形还可以被称为所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的幅度分布(profile)。
假峰值410表示由所述电容式感测阵列测量的源自于所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的直接耦合噪声。类似于峰值405，假峰值410也具有“A”形(例如，噪声幅度分布)。然而，由于在所述电容式感测阵列上的发生直接耦合噪声处的位置上测量的电容值的幅度较小，所以假峰值410比峰值405短。因此，假峰值410可以包括峰值405的缩放版本(scaled version)。在一个实施例中，所述直接耦合噪声可以在发生实际接触的同一列(例如，接收电极)中发生。
图5是例示根据一个实施例的用于去除触摸感测设备中的直接耦合噪声的方法500的流程图。所述方法500可以由处理逻辑执行，该处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码)、软件(例如，在处理设备上运行来执行硬件模拟的指令)或它们的组合。所述处理逻辑被配置为去除由于触摸物体(例如，手指、触控笔等)和所述触摸感测设备之间的接触导致的直接耦合噪声。在一个实施例中，方法500可以由处理设备120和复用器130、140执行，如图1和2中所示。
参见图5，触摸物体(例如，手指，触控笔)与电容感测设备(例如图1中示出的电容式感测阵列110)的一部分接触。所述电容式感测阵列110可以将表示所述触摸感测设备和所述触摸物体之间的接触的信号和/或数据，发送给所述处理设备120。在块510，所述处理设备120接收表示所述触摸感测设备和所述触摸物体之间的接触的信号和/或数据。
在一个实施例中，表示所述触摸感测设备和所述触摸物体之间的接触的数据可以包括电容值矩阵(例如，一组电容值)。所述电容值矩阵可以包括由所述电容式感测阵列110的电容式感测元件测量到的电容值。在一个实施例中，所述矩阵的行中的电容值可以对应于在电容式感测阵列110的行处获得的测量结果，以及所述矩阵的列中的电容值可以对应于在电容式感测阵列的列处获得的测量结果。例如，所述矩阵中的第一行和第一列中的电容值可以对应于在电容式感测阵列110的行T0和列R0的交点处测量到的电容值。
在另一实施例中，表示所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的数据可以包括两个或更多个电容值矩阵(例如，两组或更多组电容值)。例如，所述触摸感测设备可以以某一时间间隔(例如，每隔10毫秒或每隔100毫秒)，测量在接收电极R0-Rn上接收的电容值。表示所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的数据可以包括在不同时间获得的电容值的多个测量结果(例如，2个测量结果或5个测量结果)。在其他实施例中，表示所述触摸感测设备和所述触摸物体之间的接触的数据可以包括其他数据结构，包括但不限于包含电容值的阵列以及电容值表。
在块520，所述处理设备120调整表示所述接触的数据，以去除(例如，滤除)由于所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触造成的直接耦合噪声。在一个实施例中，所述处理设备120可以获得由于所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触造成的直接耦合噪声的估计。所述处理设备120可以基于所述直接耦合噪声的估计，调整表示所述接触的数据。在一个实施例中，所述处理设备120可以从表示所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的数据中，减去所述噪声估计。例如，如上所述，表示所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的数据可以包括电容值矩阵。所述电容值可以包括由于所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触造成的直接耦合噪声。可以从所述电容值中减去所述噪声估计，以去除所述电容值中包括的直接耦合噪声。在一个实施例中，所述噪声估计还可以包括矩阵。所述处理设备120可以通过从表示所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的接触的数据中减去所述噪声估计来调整表示所述接触的数据，以去除所述直接耦合噪声。
在一个实施例中，可以针对处理设备120所接收的每个电容值矩阵，计算噪声估计。例如，所述触摸感测设备可以每隔20毫秒测量在接收电极R0-Rn上接收的电容值。每个测量结果可以被表示为电容值矩阵，并且可以针对每个电容值矩阵，计算噪声估计。
在一个实施例中，所述触摸感测设备的一个或多个组件可以对由接收电极R0-Rn接收的信号进行预滤波。这个预滤波可以允许某一频率范围内的信号通过，到达所述触摸感测设备的其他组件。在一个实施例中，由于所述预滤波，与所述实际接触所对应的信号一起接收的直接耦合噪声可以在与所述实际接触所对应的信号相同的频率范围内。在另一实施例中，由于所述预滤波，所述直接耦合噪声的频率可以与所述实际接触所对应的信号的频率相同。
图6是例示根据一个实施例的用于去除电容式感测阵列中的直接耦合噪声的方法600的流程图。所述方法600可以由处理逻辑执行，该处理逻辑包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码)、软件(例如，在处理设备上运行来执行硬件模拟的指令)或它们的组合。所述处理逻辑被配置为去除由于触摸物体(例如，手指、触控笔等)和所述触摸感测设备之间的接触造成的直接耦合噪声。在一个实施例中，方法600可以由处理设备120和复用器130、140执行，如图1和2中所示。
参见图6，触摸物体(例如，手指，触控笔)与电容感测设备(例如图1中示出的电容式感测阵列110)的一部分接触。所述电容式感测阵列110可以将表示所述触摸感测设备和所述触摸物体之间的接触的信号和/或数据，发送给所述处理设备。在一个实施例中，表示所述接触的数据可以包括两个或更多个矩阵，并且每个矩阵可以包括所述电容式感测阵列在不同时间测量到的电容值。在块605，所述处理设备120利用第一电容值矩阵(M1)和第二电容值矩阵(M2)之差，获得差值矩阵(DiffM)。在一个实施例中，第一电容值矩阵M1可以包括在时间“t”测量到的电容值，以及所述第二电容值矩阵M2可以包括在前一时间间隔“t-1”测量到的电容值。在附录中例示了示例矩阵M1和M2。所述处理设备120可以通过从所述第一电容值矩阵M1中减去第二电容值矩阵M2来获得差值矩阵DiffM。在一个实施例中，所述差值矩阵可以使用下述公式确定：
(1)DiffM＝M1-M2
所述附录中例示了示例矩阵DiffM。
在一个实施例中，所述矩阵M1和M2可以包括由所述触摸感测设备所获得的实际电容测量结果的平均值(例如，最后5个电容测量结果的平均值)。在另一实施例中，替换矩阵M1和M2，可以在下述公式中使用由所述触摸感测设备获得的实际电容测量结果(例如，最后5个电容测量结果)。
在块610，所述处理设备120获得所述差值矩阵DiffM中的电容值的绝对值(AbsDiffM)。在一个实施例中，所述差值矩阵DiffM中的电容值的绝对值可以使用下述公式确定：
(2)AbsDiffM＝|DiffM|
所述附录中例示了示例矩阵AbsDiffM。
在块615，通过获得AbsDiffM中的每列之和，获得噪声矢量(noiseProfEst)。例如，噪声矢量noiseProfEst的第一元素可以是AbsDiffM的第一列中的所有值之和。所述附录中例示了示例矢量noiseProfEst。如附录中示出的示例矢量noiseProfEst中所示，矢量noiseProfEst的第三元素1.5311是示例矩阵AbsDiffM中的第三列中的值0.2503、0.0306、0.1127、0.0448、0.0508、0.0507、0.1785、0.2956、0.0984、0.2037和0.1647之和。
在获得所述噪声矢量noiseProfEst之后，在块620，将所述噪声矢量noiseProfEst缩放到单位长度，以获得缩放的噪声矢量(noiseProfEst)。在一个实施例中，使用下述公式，将所述噪声矢量noiseProfEst缩放到单位长度：
(3)noiseProfUnit＝(1/(noiseProfEst·noiseProfEstT))*noiseProfEst
应该注意的是，noiseProfEstT是矢量noiseProfEst的转置，以及“·”表示点积操作。附录中例示了示例矢量noiseProfUnit。
在块625，获得缩放后的噪声矢量noiseProfUnit和矩阵M之间的相关性矢量(noiseCor)。在一个实施例中，可以使用下述公式确定所述相关性noiseCor：
(4)noiseCor＝noiseProfUnit*M1T
应该注意，M1T是矩阵M1的转置。附录中例示了示例相关性矢量noiseCor。
在块630，对所述相关性进行高通滤波，以去除稳定相关的电容值，该稳定相关的电容值是由于所述触摸物体和所述触摸感测设备之间的实际接触造成的。所述高通滤波可以使用滤波系数“k”。所述滤波系数k可以包括0到1之间的值。在一个实施例中，所述噪声相关性可以使用基线噪声相关性(noiseCorBaseline)来计算。如上所述，对于处理设备120所接收的多个电容值矩阵中的每个，可以获得噪声估计。针对所述多个矩阵中的每个矩阵的噪声估计的每次计算可以使用所述基线噪声相关性noiseCorbaseline。在一个实施例中，noiseCorBaseline可以是永久值，该值可被针对所述多个矩阵中的每个矩阵的噪声估计的每次计算使用和/或更新。在另一实施例中，noiseCorBaseline可以防止将表示实际接触的电容值与表示所述直接耦合噪声的电容值被一起滤除。在又一实施例中，在通过每次计算更新noiseCorBaseline时，所述更新后的noiseCorBaseline可以被用来更准确地滤除所述直接耦合噪声，并且防止与实际接触对应的电容值被滤除。在一个实施例中，可以使用下述等式获得经滤波的相关性(noiseCorFilt)：
(5)noiseCorBaseline＝(1-k)*noiseCorBaseline+k*noiseCor
(6)noiseCorFilt＝noiseCor-noiseCorBaseline
附录中例示了示例矢量noiseCorBaseline和noiseCorFilt。
在一个实施例中，可以不使用等式(5)和(6)，以及可以通过使用矢量noiseCor的当前值和一个或多个过去值中的中值，获得所述矢量noiseCorFilt。例如，矢量noiseCorBaseline的第一元素被计算为由noiseCorBaseline的最近计算和前两次计算得到的所述矢量noiseCor的第一元素的中值。在另一示例中，矢量noiseCorBaseline的第一元素被计算为由noiseCorBaseline的最近计算和前十次计算得到的所述矢量noiseCor的第一元素的中值。
在块635，将经滤波的相关性noiseCorFilt与缩放后的噪声向量noiseProfUnit相乘，以获得噪声估计(noiseEst)。在一个实施例中，所述噪声估计noiseEst使用下述等式获得：
(7)noiseEst＝noiseCorFiltT*noiseProfUnit
应该注意，noiseCorDiffT是矢量noiseCorFilt的转置。附录中例示了示例noiseEst矩阵。在一个实施例中，噪声估计noiseEst包括估计噪声值矩阵。在获得所述噪声估计noiseEst之后，在块640，使用所述噪声估计noiseEst调整矩阵M1(矩阵M1表示在时间t测量到的电容值)。在一个实施例中，通过从矩阵M1中减去所述噪声估计noiseEst来对矩阵M1进行调整。可以使用下述等式来对矩阵M1进行调整：
(8)M1＝M1-noiseEst
在一个实施例中，当处理所述触摸物体和触摸感测设备之间的不造成任何直接耦合噪声的接触时，所述触摸感测设备可能不经历任何延迟。如上所述，当存在由于接触造成的直接耦合噪声时，每次计算和去除噪声估计时，可以更新noiseCorBaseline。在等式(1)到(8)的初始计算期间，可以将表示所述实际接触的电容值中的一些与所述直接耦合噪声一起滤除。在处理实际接触时，这可能造成延迟，因为在所述初始计算期间，表示所述实际接触的电容值可能被不小心滤除。在执行更多的计算以及更新noiseCorBaseline时，noiseCorBaseline能够更好地防止表示所述实际接触的电容值被滤除。然而，在一个不存在直接耦合噪声的实施例中，等式(1)到(8)的计算可能不会不小心地去除表示所述实际接触的电容值，并且所述实际接触的处理不会被延迟。
图7是例示根据一个实施例的触摸物体和电容式感测阵列之间的接触的电容测量的图示700。对于图示700中示出的实施例，所述电容式感测阵列具有15行电极以及8列电极。Y轴上的15行电极是发送电极，以及X轴上的8列电极是接收电极。所述行和列的电容值在Z轴上示出。图示700表示在所述直接耦合噪声已经被去除(例如，滤除)之后的电容式感测阵列的电容值。如图示700中所示，存在一个峰值705。峰值705表示针对所述触摸物体和所述电容式感测阵列之间的实际接触测量的电容值。回见图4，已经在图示700中利用本文中描述的系统和方法去除了表示所述直接耦合噪声的假峰值410。
本发明的实施例包括各种操作。这些操作可以由硬件组件、软件、固件或它们的组合执行。通过本文中描述的各种总线提供的信号中的任何一个可以是与其他信号时间复用的，并且通过一个或多个公共总线提供。另外，电路组件或块之间的互连可以被示出为总线或单信号线。作为替换，所述总线中的每个可以是一个或多个单信号线，以及作为替换，所述单信号线中的每个可以是总线。
某些实施例可以被实现为计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括存储在机器可读介质上的指令。这些指令可以用来对通用处理器或专用处理器进行编程，以执行所述操作。机器可读介质包括任何用于存储或传输形式为机器(例如，计算机)可读(例如，软件，处理应用程序)的信息的机构。所述机器可读介质可以包括但不限于，磁性存储介质(例如，软盘)、光学存储介质(例如，CD-ROM)、磁光存储介质、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦写可编程存储器(例如，EPROM和EEPROM)，或者适于存储电子指令的另一类型的介质。在一个实施例中，所述机器可读介质可以包括非易失性机器可读介质。
另外，一些实施例可以在分布式计算环境中实现，在该分布式计算环境中，所述机器可读介质被存储在多于一个计算机系统上和/或由多于一个计算机系统执行。另外，在计算机系统之间传送的信息可以在连接所述计算机系统的通信介质上被拉进或推送。
本文中描述的数字处理设备可以包括一个或多个通用处理设备，比如微处理器或中央处理单元，或控制器等。或者，所述数字处理设备可以包括一个或多个专用处理设备，比如数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、或现场可编程门阵列(FPGA)等。在替换实施例中，例如，所述数字处理设备可以是具有多个处理器的网络处理器，所述多个处理器具有内核单元和多个微引擎。另外，所述数字处理设备可以包括通用处理设备和专用处理设备的任何组合。
尽管按照特定的顺序示出和描述了本文中的方法的操作，但是可以改变每个方法的操作的顺序，从而使得可以按照相反的顺序执行特定操作，或者使得可以至少部分地与其他操作同时执行特定操作。在另一实施例中，不同操作的指令或子操作可以采用间歇和/或交替的方式。
在前述说明书中，已经参照本发明的具体示例性实施例描述了本发明。然而，显然可以对所述示例实施例进行各种修改和变化，而不会背离所附权利要求中阐述的本发明的更广的范围。因此，所述说明书和附图被认为是例示性的，而不是限制性的。
附录
矩阵M1
Figure BDA0000128204710000141
矩阵M2
矩阵DiffM
Figure BDA0000128204710000151
矩阵AbsDiffM
矢量noiseProfEst
[0  0  1.5311  6.1246  6.1246  1.5311  0  0]
矢量noiseProfUnit
[0  0  0.1715  0.6860  0.6860  0.1715  0  0]
矢量noiseCor
[1.3462  -0.0665  0.4861  2.1122  4.1122  4.1122  4.1122  0.9092-1.3875  -0.5048  1.1735  -0.7756]
矢量noiseCorBaseline
[0.1786  0.0760  -0.0396  1.9033  3.8751  3.8757  3.8768  0.0767-0.0088  -0.0458  0.2234  -0.0072]
矢量noiseCorFilt
[1.1676  -0.1425  0.5258  0.2089  0.2371  0.2365  0.2354  0.8324-1.3787  -0.4590  0.9501  -0.7684]
矩阵noiseEst
Figure BDA0000128204710000161
Figure BDA0000128204710000171
矩阵M1(在去除直接耦合噪声后)
Figure BDA0000128204710000172

Claims (20)

1.一种估计噪声的方法，包括：
接收表示触摸物体和感测设备之间的接触的数据；以及
调整所述数据，以去除由于所述触摸物体和所述感测设备之间的接触造成的直接耦合噪声。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
确定由于所述触摸物体和所述感测设备之间的接触造成的所述直接耦合噪声的噪声估计。
3.如权利要求2所述的方法，其中，表示所述接触的所述数据包括两组或更多组电容值，以及其中所述方法还包括：
确定所述两组或更多组电容值之间的差值；以及
基于所述两组或更多组电容值之间的差值，确定噪声矢量。
4.如权利要求3所述的方法，还包括：
确定所述噪声矢量与所述两组或更多组电容值中的至少一组电容值之间的相关性；
对所述相关性进行高通滤波，以获得经滤波的相关性；以及
基于所述经滤波的相关性，确定所述噪声估计。
5.如权利要求2所述的方法，其中，调整所述数据还包括：
从表示所述接触的所述数据中减去所述噪声估计。
6.如权利要求1所述的方法，其中，还由充电设备造成所述直接耦合噪声。
7.如权利要求2所述的方法，其中，所述噪声估计小于或等于阈值。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述直接耦合噪声的噪声幅度分布是所述触摸物体和所述感测设备之间的接触的幅度分布的缩放版本。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述直接耦合噪声的频率与由于所述接触生成的信号的频率相同。
10.一种装置，包括：
处理设备，被配置为去除由于触摸物体和电容式感测阵列之间的接触造成的直接耦合噪声。
11.如权利要求10所述的装置，其中，所述处理设备还被配置为：
接收表示所述触摸物体和所述电容式感测阵列之间的接触的数据；
确定由于所述触摸物体和所述电容式感测阵列之间的接触造成的所述直接耦合噪声的噪声估计；以及
基于所述直接耦合噪声的噪声估计，调整表示所述接触的数据。
12.如权利要求10所述的装置，其中，所述直接耦合噪声的频率与由于所述接触生成的信号的频率相同。
13.如权利要求11所述的装置，其中，表示所述接触的所述数据包括两组或更多组电容值。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述处理设备还被配置为确定所述两组或更多组电容值之间的差值。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述处理设备还被配置为基于所述两组或更多组电容值之间的差值，确定噪声矢量。
16.如权利要求15所述的装置，其中，所述处理设备还被配置为：
确定所述噪声矢量与所述两组或更多组电容值中的至少一组电容值之间的相关性；
对所述相关性进行高通滤波，以获得经滤波的相关性；以及
基于所述经滤波的相关性，确定所述噪声估计。
17.如权利要求11所述的装置，其中，所述处理设备被配置为通过从表示所述触摸物体和所述电容式感测阵列之间的接触的数据中减去所述噪声估计，调整表示所述接触的所述数据。
18.一种包括指令的非易失性机器可读存储介质，所述指令当被处理设备执行时，使得所述处理设备执行包括下述步骤的方法：
接收表示触摸物体和电容式感测阵列之间的接触的数据；
确定由于所述触摸物体和所述电容式感测阵列之间的接触造成的直接耦合噪声的噪声估计；以及
基于所述直接耦合噪声的噪声估计，调整表示所述接触的数据。
19.如权利要求18所述的非易失性机器可读存储介质，其中，表示所述接触的所述数据包括两组或更多组电容值，以及其中所述方法还包括：
确定所述两组或更多组电容值之间的差值；以及
基于所述两组或更多组电容值之间的差值，确定噪声矢量。
20.如权利要求19所述的非易失性机器可读存储介质，所述方法还包括：
确定所述噪声矢量与所述两组或更多组电容值中的至少一组电容值之间的相关性；
对所述相关性进行高通滤波，以获得经滤波的相关性；以及
基于所述经滤波的相关性，确定所述噪声估计。
CN201180002778.0A 2011-08-05 2011-09-27 可变分布共模滤波器 Active CN103038734B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161515605P 2011-08-05 2011-08-05
US61/515,605 2011-08-05
PCT/US2011/053478 WO2013022459A1 (en) 2011-08-05 2011-09-27 Variable profile common mode filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103038734A true CN103038734A (zh) 2013-04-10
CN103038734B CN103038734B (zh) 2017-02-08

Family

ID=47626660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180002778.0A Active CN103038734B (zh) 2011-08-05 2011-09-27 可变分布共模滤波器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9836163B2 (zh)
CN (1) CN103038734B (zh)
WO (1) WO2013022459A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105378611A (zh) * 2013-07-12 2016-03-02 触觉实验室股份有限公司 快速多触摸后处理
CN107850964A (zh) * 2015-05-22 2018-03-27 触觉实验室股份有限公司 用于双向正交信令传感器的发送与接收系统和方法

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8903679B2 (en) 2011-09-23 2014-12-02 Cypress Semiconductor Corporation Accuracy in a capacitive sense array
US9612265B1 (en) 2011-09-23 2017-04-04 Cypress Semiconductor Corporation Methods and apparatus to detect a conductive object
KR20130063131A (ko) * 2011-12-06 2013-06-14 삼성전자주식회사 터치 감지 파라미터 설정 방법 및 장치
US9058078B2 (en) * 2012-01-09 2015-06-16 Broadcom Corporation High-accuracy touch positioning for touch panels
DE102012011335A1 (de) * 2012-06-06 2013-12-12 Merck Patent Gmbh Verbindungen für Organische Elekronische Vorrichtungen
US9092101B2 (en) * 2012-06-26 2015-07-28 Google Technology Holdings LLC Battery charging interrupt
US8872526B1 (en) * 2013-09-10 2014-10-28 Cypress Semiconductor Corporation Interleaving sense elements of a capacitive-sense array
US9495050B1 (en) 2013-09-10 2016-11-15 Monterey Research, Llc Sensor pattern with signal-spreading electrodes
US9105255B2 (en) * 2013-12-20 2015-08-11 Sharp Kabushiki Kaisha Discriminative capacitive touch panel
US9869013B2 (en) * 2014-04-25 2018-01-16 Applied Materials, Inc. Ion assisted deposition top coat of rare-earth oxide
WO2015175530A1 (en) 2014-05-12 2015-11-19 Gore Athurva Methods for detecting aneuploidy
TWI549090B (zh) * 2014-08-29 2016-09-11 Portable sensing operation device
CN104794433A (zh) * 2015-03-27 2015-07-22 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹识别系统和方法
US11397492B2 (en) 2015-06-22 2022-07-26 Sigmasense, Llc. Enhanced mutual capacitance touch screen display with shape detection and methods for use therewith
US11269455B1 (en) 2020-10-23 2022-03-08 Sigmasense, Llc. Enhanced mutual capacitance touch screen display with noise compensation and methods for use therewith
US20170090670A1 (en) * 2015-09-30 2017-03-30 Synaptics Incorporated Mitigating interference in capacitance sensing
US9904412B2 (en) * 2015-12-30 2018-02-27 Synaptics Incorporated Display noise subtraction via substantially orthogonal noise templates
US10345970B2 (en) * 2016-02-10 2019-07-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Piecewise estimation for display noise compensation
US11093088B2 (en) 2017-08-08 2021-08-17 Cambridge Touch Technologies Ltd. Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel
GB2565305A (en) 2017-08-08 2019-02-13 Cambridge Touch Tech Ltd Device for processing signals from a pressure-sensing touch panel
GB2574588A (en) 2018-06-06 2019-12-18 Cambridge Touch Tech Ltd Pressure sensing apparatus and method
GB2570538B (en) * 2018-01-23 2020-12-16 Cambridge Touch Tech Ltd Pressure signal processing
GB2574589B (en) 2018-06-06 2020-12-23 Cambridge Touch Tech Ltd Pressure sensing apparatus and method
US11294492B2 (en) 2018-06-06 2022-04-05 Cambridge Touch Technologies Ltd. Pressure signal processing
CN111527472B (zh) * 2018-10-31 2023-11-07 深圳市汇顶科技股份有限公司 降噪方法、触控显示装置和计算机可读存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101185055A (zh) * 2005-05-31 2008-05-21 3M创新有限公司 电容式触摸传感器中杂散电容的检测和补偿
US20100079401A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Kenneth Lawrence Staton Differential sensing for a touch panel
KR20110026765A (ko) * 2009-09-08 2011-03-16 삼성전자주식회사 터치 패널 장치를 포함하는 표시 장치 및 커플링 노이즈 제거 방법

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5053757A (en) 1987-06-04 1991-10-01 Tektronix, Inc. Touch panel with adaptive noise reduction
US20090273574A1 (en) * 1995-06-29 2009-11-05 Pryor Timothy R Programmable tactile touch screen displays and man-machine interfaces for improved vehicle instrumentation and telematics
US7102621B2 (en) * 1997-09-30 2006-09-05 3M Innovative Properties Company Force measurement system correcting for inertial interference
US6624835B2 (en) 2001-01-09 2003-09-23 National Semiconductor Corporation System and method for noise reduction in touch screen system
US8373664B2 (en) * 2006-12-18 2013-02-12 Cypress Semiconductor Corporation Two circuit board touch-sensor device
US7692638B2 (en) 2007-01-03 2010-04-06 Apple Inc. Error compensation for multi-touch surfaces
US7986193B2 (en) 2007-01-03 2011-07-26 Apple Inc. Noise reduction within an electronic device using automatic frequency modulation
US8085247B2 (en) 2007-01-03 2011-12-27 Apple Inc. Advanced frequency calibration
US8941394B2 (en) 2008-06-25 2015-01-27 Silicon Laboratories Inc. Capacitive sensor system with noise reduction
TWI401597B (zh) * 2009-02-25 2013-07-11 Ite Tech Inc 電容式觸控面板之漂移補償裝置及其方法
JP5178631B2 (ja) * 2009-05-26 2013-04-10 株式会社ジャパンディスプレイウェスト タッチセンサ、表示装置および電子機器
US8947373B2 (en) 2009-10-20 2015-02-03 Cypress Semiconductor Corporation Method and apparatus for reducing coupled noise influence in touch screen controllers
US9298303B2 (en) 2009-12-31 2016-03-29 Google Technology Holdings LLC Duty cycle modulation of periodic time-synchronous receivers for noise reduction
US8411066B2 (en) 2010-01-05 2013-04-02 3M Innovative Properties Company High speed noise tolerant multi-touch touch device and controller therefor
US8884888B2 (en) * 2010-08-30 2014-11-11 Apple Inc. Accelerometer determined input velocity
US20120182252A1 (en) * 2011-01-17 2012-07-19 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Differential Capacitive Touchscreen or Touch Panel
US20120206399A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Alcor Micro, Corp. Method and System for Processing Signals of Touch Panel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101185055A (zh) * 2005-05-31 2008-05-21 3M创新有限公司 电容式触摸传感器中杂散电容的检测和补偿
US20100079401A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 Kenneth Lawrence Staton Differential sensing for a touch panel
KR20110026765A (ko) * 2009-09-08 2011-03-16 삼성전자주식회사 터치 패널 장치를 포함하는 표시 장치 및 커플링 노이즈 제거 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105378611A (zh) * 2013-07-12 2016-03-02 触觉实验室股份有限公司 快速多触摸后处理
CN107850964A (zh) * 2015-05-22 2018-03-27 触觉实验室股份有限公司 用于双向正交信令传感器的发送与接收系统和方法
CN107850964B (zh) * 2015-05-22 2021-04-02 触觉实验室股份有限公司 用于双向正交信令传感器的发送与接收系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9836163B2 (en) 2017-12-05
WO2013022459A9 (en) 2013-08-22
US20130033451A1 (en) 2013-02-07
CN103038734B (zh) 2017-02-08
WO2013022459A1 (en) 2013-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103038734A (zh) 可变分布共模滤波器
US20200409491A1 (en) Passive Touch Detection for Capacitive Sense Array
US9459749B1 (en) Multi-stage stylus detection
US9442610B2 (en) Noise cancellation technique for capacitive touchscreen controller using differential sensing
CN102929422B (zh) 力感测电容式混合触摸传感器
US9391607B2 (en) Use of random sampling technique to reduce finger-coupled noise
US11320946B2 (en) Capacitive panel scanning with reduced number of sensing circuits
US8352202B2 (en) System and method for detecting interfernce in a sensor device using phase shifting
US9377493B2 (en) Hardware de-convolution block for multi-phase scanning
KR100989786B1 (ko) 터치 스크린의 멀티 터치 검출 장치 및 방법
US20140035871A1 (en) Capacitance Scanning Proximity Detection
US9395853B2 (en) Reducing common mode noise in touch applications
WO2017039788A1 (en) Baseline compensation for capacitive sensing
CN103620537A (zh) 使用同步振荡器的正交信号接收器
CN104615315A (zh) 触摸感测系统及其驱动方法
JP6997319B2 (ja) 多相自己容量法によるホバー・センシング
US8866490B1 (en) Method and apparatus for eliminating tail effect in touch applications
EP3848783B1 (en) Sensor device, and control method and program therefor
US9110552B2 (en) Eliminating common mode noise in otuch applications
KR101051625B1 (ko) 터치 스크린의 멀티 터치 검출 장치 및 방법
US9632606B1 (en) Iteratively adjusting estimated touch geometries of estimated touches to sequential estimated actual touches
Ryu et al. Development of a Touch Locating Simulator for a Simplified Touch Panel using a Commercial White Board

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20151207

Address after: American California

Applicant after: Parade Technologies, Ltd.

Address before: American California

Applicant before: Cypress Semiconductor Corp.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant