CN104272230A - 具有多触摸能力的声音触摸装置 - Google Patents

Abstract

一种声学式触摸装置，利用表面声波通过触摸基板从一个表面至另一个表面的传递来实现多触摸能力。

Description

具有多触摸能力的声音触摸装置

技术领域

本发明总体上涉及触摸传感器系统，并且更具体地，涉及具有多触摸能力的表面声波(SAW)触摸屏。

背景技术

诸如触摸屏或触摸显示屏的触摸传感器系统能够用作用于各种应用的交互式计算机系统的输入设备，例如，信息站、订单输入系统、视频显示器等。一般地说，这类系统可以集成为计算设备，由此提供包括计算机、电子书阅读器、移动通信设备、触摸板以及触敏表面的能够互动触摸的计算设备。

通常，触摸传感器系统通过用户对表面的触摸能够确定在基板表面上的位置。触摸基板通常由某种形式的玻璃制成并置于诸如液晶显示器(LCD)、等离子体显示器等的计算机或计算设备显示器上面。触摸传感器系统可操作地连接到设备显示器，以便其能够确定在设备显示器上的位置，并且另外，确定在显示器上示出的用户界面的合适控制动作。可替换地，触摸基板可以是不透明的，例如，显示器可远离触摸传感器的触摸板应用。

可以使用不同技术实现触摸传感器系统。诸如使用表面声波的超声波触摸传感器的声音触摸传感器是当前主要触摸传感器技术之一，并且现在存在许多类型的声音触摸传感器。例如，“非-阿德勒型”声音触摸传感器的每个传感器基板的坐标轴使用许多的换能器，以空间地散布传输的表面声波信号并通过分析来自触摸表面的触摸的波状扰动的空间方面确定触摸表面坐标。“阿德勒型”声音触摸传感器的每个坐标轴仅使用两个换能器以空间地散布传输的表面声波信号，并且通过分析来自触摸的波状扰动的时间方面确定触摸表面坐标。对于“阿德勒型”传感器基板的每个轴，在各个外围表面的一个换能器产生通过基板跨越沿其布置第一反射栅或阵列的垂直外围表面传播的表面声波脉冲。第一反射阵列适用于垂直跨越基板沿多个平行路径将表面声波的部分反射到布置在相对外围表面上的第二反射阵列。第二反射阵列适用于沿着外围表面将表面声波反射到处于接收波以用于处理的各个垂直外围表面的第二换能器。与X轴关联的反射阵列垂直于与Y轴关联的反射阵列，从而提供网格图形以允许确定在基板上的触摸的二维坐标。在点处触摸基板表面引起由表面声波经过触点产生的能量损失。这显现为表面声波的减弱。与每个接收换能器关联的检测电路将减弱检测为在表面声波信号方面的扰动并且执行数据的时间延迟分析，以确定在基板上的触摸的表面坐标。在图1中示出这种类型的传感器并且在下文中更详细地描述。

从历史的观点上来说，在基板的前表面上的声音触摸传感器的操作元件(即，换能器和反射阵列)已被触摸传感器或者集成传感器的设备的壳体提供的外壳覆盖并看不到。目前倾向消除有利于冲洗触摸区域的周边的框，甚至对于更大尺寸的设备。此外，触摸技术可能的未来的应用(诸如将类似玻璃桌顶的被动物体变成为触摸输入设备以及给机器人赋予在它们的外部壳体中的触觉)进一步地启发将操作元件从触摸基板的外部触觉表面移动至基板的受保护并隐藏的内表面。声音触摸传感器可以利用圆形基板边缘方法，以获得这类零框或少框设计。在下文中更详细地描述这种类型的传感器。

最近，已将具有多触摸能力的声音触摸传感器引入商业市场。多触摸能力通常被定义为触摸传感器感测或识别两个以上(即，多个)同时的触点的能力。例如，多个同时触点包括缩小手势、平行滑动、以及枢转运动。迄今为止，声音触摸传感器，诸如泰科电子公司(Tyco ElectronicsCorporation)的IntelliTouch^TMPlus触摸传感器已经能够给予双触摸性能。某些其他触摸技术甚至提供更高级的多点触摸性能。不同技术之间的竞争以及使用多点触摸的系统应用的增加增大了用户和设计者对好的触摸性能，不仅对双触摸而且也对三或更多同时触摸的期望和需求。

声音触摸传感器支持两个以上同时触摸的难点在于这种传感器不能获得充分的、清晰的坐标信息来为多点触摸的各个X坐标与各个相应的Y坐标进行匹配。随着同时触摸数的增大难度增大。

发明内容

本发明通过提供区别于同时触摸的声音触摸装置以排除以上问题，所述声音触摸装置包括基板，适用于利用表面声波通过基板在基板的相对表面之间的传递来改变沿着各个声路径跨越基板触摸区域上的触摸灵敏度，以及声换能器，适用于传输与接收在相对基板表面上行进的表面声波，所述基板触摸区域提供足以允许装置确定基板触摸区域上各个触摸的轴坐标的接收换能器的触摸响应的额外信号信息。额外信号信息可以包括接收换能器的触摸响应与接收换能器的非触摸响应的比较。可替换地，额外信号信息可以包括接收换能器的触摸响应与接收换能器的非触摸响应的比较。

本发明也提供一种声音触摸装置，包括：基板，具有顶面和底面；顶面上的传输和接收声波换能器对适用于传输和接收跨越顶面上的触摸区域的其间的表面声波并针对触摸区域上的触摸产生触摸响应信号；底面上的传输和接收声波换能器对适用于传输和接收其间的表面声波，所述基板适用于沿每个表面传播表面声波，并通过基板在表面之间传递足以由底面换能器对使顶面上的触摸产生触摸信号的表面声波；以及控制器，根据由底面换能器对和顶面换能器对的每个产生的触摸响应信号和非触摸响应信号操作，并且根据响应信号确定触摸区域上的触摸的位置信息。

控制器可以根据响应信号操作以确定沿着声路径跨越触摸区域的顶部触摸灵敏度和底部触摸灵敏度。顶部灵敏度和底部灵敏度可由底面换能器对和顶面换能器对中的每个的触摸响应信号到非触摸响应信号的振幅上的减小来表示。此外，控制器可以通过比较底面换能器对的触摸响应到顶面换能器对的触摸响应的振幅减小确定触摸的位置信息。可替换地，控制器可以通过应用以下关系：b(d)/t(d)＝{b(L/2)/t(L/2)}·d·(L-d)/(L/2)2确定触摸的位置信息，其中，L是顶面和底面上各个换能器对中的换能器之间的距离；B(d)是通过底面换能器对在距离d处的触摸的触摸响应的振幅减小；以及t(d)是通过顶面换能器对在距离d处的触摸的触摸响应的振幅减小。

基板可适用于沿着每个表面传播表面声波并通过基板在表面之间传递足以允许顶面上的触摸在顶面传输换能器到底面接收换能器之间以及底面传输换能器到顶面接收换能器之间产生各个触摸响应信号的表面声波。在这种情况下，顶部灵敏度和底部灵敏度可由底面传输换能器到顶面接收换能器之间以及顶面传输换能器到底面接收换能器之间的触摸响应信号到非触摸响应信号的振幅上的减小表示。此外，控制器可以通过比较底面传输换能器到顶面接收换能器的触摸响应到顶面传输换能器到底面接收换能器的触摸响应的振幅减小确定触摸的位置信息。此外，控制器可以通过进一步分析底面换能器对的触摸响应和顶面换能器对的触摸响应的振幅变化确定触摸的位置信息。控制器还可以通过利用每次触摸的顶面传输换能器到底面接收换能器之间的触摸响应信号与底面传输换能器到顶面接收换能器之间的触摸响应信号的比较来确定顶面上的重叠触摸的位置信息，以在触摸的信号与各个位置信息之间进行区分。

本发明也提供具有多触摸能力的声音触摸传感器系统，包括：基板，能够在外围区域沿着基板表面传播表面声波，并在中央区域允许从表面之一通过基板到其他表面的表面声波的顶部-底部振动，所述基板具有顶面、底面、以及在所述顶面和所述底面之间形成的弯曲连接表面；第一传输元件，布置在底面的外围区域的外侧区上，以及第二传输元件，布置在底面的外围区域的内侧区上；第一接收元件，布置在底面的外围区域的外侧区上，以及第二接收元件，布置在底面的外围区域的内侧区上，这组传输元件和这组接收元件布置在基板的中央区域的相对侧上；以及控制器，激发第一传输元件和第二传输元件产生各个表面声波并且分析由第一接收元件和第二接收元件接收的各个信号，所述基板至少形成从第一传输元件在最近的弯曲连接表面周围通过中央区域中的基板并且到第二接收元件的各个波路径；以及从第二传输元件通过中央区域中的基板在最近的弯曲连接表面周围并且到第一接收元件的各个波路径。

每个传输元件可以包括传输声波换能器和关联的传输反射阵列，并且每个接收元件可以包括接收声波换能器和关联的接收反射阵列。并且，系统还可以包括按与各个第一组的类似方式布置在基板的中央区域的其他两个相对侧的另一组传输元件和另一组接收元件，组中的每对用来限定前表面的各个轴坐标。并且，所述基板可以进一步具有将外围区域分成外侧区和内测区的缓冲材料。并且，基板可适用于在外围区域中提供非对称顶面和底面声波以便传播表面声波。

并且，每个接收元件可适用于针对顶面上各个触摸产生触摸响应信号，并且控制器分析由每个接收元件产生的触摸响应信号和非触摸响应信号，从而根据响应信号确定顶面上的触摸的轴坐标信息。在这种情况下，控制器可以分析触摸响应信号的信号损失的比率或者信号电平变化的比率来确定顶面上的触摸的轴坐标信息。可替换地，控制器可以分析触摸响应信号的延迟时间以及基于顶部-底部振动的信号中的触摸响应信号的信号损失的比率来确定顶面上的触摸的轴坐标信息。在这种情况下，某些坐标轴信息可取决于基于顶部-底部振动信号中的触摸响应信号的信号损失的比率；以及顶面和底面上的各个传输元件和接收元件之间的距离。另一组传输元件和另一组接收元件可以按与相应第一组的类似方式布置在基板的中央区域的其他两个相对侧上，组中的每对用来限定前表面的各个轴坐标。

有利地，本发明提供具有两个至四个信号的组的声音触摸传感器，所述信号提供关于垂直于通过接触区的声路径的坐标的相同的时间延迟信息，由此触摸灵敏度的比率至少提供平行于通过接触区的声路径的坐标的粗糙测量。因此，例如，一组X信号不仅提供精确的X坐标并且也提供大致的Y坐标，因而去除常见的X-Y关联模糊问题。此外，这组的X信号可用于通过识别X信号组中不同部件中阴影的最小宽度线性组合，分开具有类似的X坐标的多对触摸的重叠阴影。本发明类似地处理多组Y信号。

附图说明

为了更好的理解本发明，参考对其示例性实施方式的以下描述和附图，其中：

图1a是典型的表面声波触摸传感器基板的前平面图；

图2是在薄基板中的顶部-底部振动现象的示意图；

图3a是根据本发明而构造的声音触摸传感器的侧透视；

图3b是图3a的传感器的基板的简化透明视图；

图3c是标明样本多个触摸点的典型的典型声音触摸传感器的基板的触摸表面的示意性视图；

图3d是具有触摸响应的对应图表的图3a的传感器的基板的简化侧视图；

图3e是具有触摸响应的对应图表的图3a的传感器的另一基板的简化侧视图；

图3f是图3e的基板的触摸响应的附加对应图表；

图4a示出了根据本发明而构造的第二声音触摸传感器的侧透视；

图4b是图4a的传感器的基板的底视图；

图4c是图4b的基板的简化侧视图；

图5是图4b的基板的触摸灵敏度的曲线图；

图6a是具有标明样本多个触摸点的本发明的声音触摸传感器的基板的触摸表面的示意性视图；以及

图6b-6d是在多点触摸操作中由图6a的传感器处理的信号的图表。

具体实施方式

图1示出了典型的“阿德勒型”表面声波触摸传感器10的基板12的前平面图。如上所述，触摸传感器10的每个坐标轴仅使用两个换能器以空间地散布传输的表面声波信号，并且通过分析来自触摸的波状扰动的时间方面以确定触摸表面坐标。因此，对于X坐标轴，在各个外围表面的第一传输换能器14a产生传播通过基板12跨越沿其布置第一反射栅或阵列16a的垂直外围表面的表面声波脉冲。第一反射阵列16a适用于反射沿着多个平行于布置在相对外围表面上的第二反射阵列16b的路径垂直跨越基板12(跨越所谓的“触摸表面”18)的表面声波的部分。第二反射阵列16b适用于沿着外围表面将表面声波反射到在接收波以用于处理的各个垂直外围表面的第一接收换能器14b。类似地，对于Y坐标轴，在各个外围表面的第二传输换能器14c产生跨越沿其布置第三反射栅或阵列16c的垂直外围表面通过基板12传播的表面声波脉冲。第三反射阵列16c适用于垂直跨越基板12沿着多个平行路径反射表面声波的部分到布置在相对外围表面上的第四反射阵列16d(即，触摸表面18)。第四反射阵列16d适用于将表面声波沿着外围表面反射到在接收波以用于处理的各个垂直外围表面的第二接收换能器14d。与X坐标轴关联的反射阵列16a、16b垂直于与Y坐标轴关联的反射阵列16c、16d，从而提供网格图形以允许确定在基板12上，并且更具体地，触摸表面18上的触摸的二维坐标。在点处的触摸表面18引起表面声波经过触摸点造成的能量损失。这显现为表面声波的减弱。与每个接收换能器14b、14d关联的检测电路将减弱检测为在表面声波信号方面的扰动，并且执行数据的时间延迟分析以确定在触摸表面18上的触摸的表面坐标。

改变沿着声路径跨越基板的触摸区域上的触摸灵敏度可有利于获取额外的坐标信息。用这种方法，触摸传感器可以能够在处理触摸信号中在真实触摸点与“幻像触摸点”之间(即，对应没有物理触摸的位置的X和Y坐标对，但却是与不同的真实触摸的Y坐标不匹配的一个真实触摸的X坐标)进行区分。这会使得检测电路能够为多个同时触摸的每个触摸点的相应X坐标与相应Y坐标进行匹配

调制沿触摸区域的声路径的触摸灵敏度的一个方法是利用针对声音触摸传感器产生的表面声波的唯一特性。具体地，在某些情况下，传播在基板的一个表面上的表面声波可以通过基板传递到另一个表面。通常，当基板的深度足够小时，能够发生这种传递。用于声音触摸传感器的当前标准接近于3mm厚的基板。先前已经报告使用5.53MHz标准传输频率的声音触摸传感器的典型基板(即，碱石灰玻璃)为了传播表面声波应当至少为2mm厚，即，至少3.5雷利波长厚度。在传输换能器的基板表面上维持这些传播表面声波，如在海面维持海洋上的表面波，尽管在两者情况下波运动和能量进入玻璃或水的波介质某些深度。然而，以某些较小的厚度，表面声波能量在基板的两个相对表面之间传递(实际上振动)。这在题为“Acoustic Touch Apparatus With Variable Thickness Substrate(具有可变厚度基板的声音触摸装置)”同时以David Hecht和Joel Kent的名义提交的共同拥有的美国专利申请序号13/416,871中进一步描述，通过引用将其结合于此。

简要地，声音触摸传感器的传输换能器正常产生通常称为雷利波的表面声波。雷利波具有竖直波成分和横向波成分，其中包括波传播的轴的基板粒子在竖直平面沿着椭圆形路径移动、波能量随着基板深度增加而减少。在数学上，雷利波仅存在于半无限介质。在诸如那些用于声音触摸传感器的有限厚度的板或基板中，波更准确称为准雷利波，其每个包括最低阶对称和反对称拉姆波模式S₀和A₀相等部分的叠加。对于关注声音触摸传感器的厚度的基板，S₀拉姆波模式在传输换能器(或顶部)表面上基本上是表面声波，同时在相对(或底部)表面上具有同相表面声波，然而除了在底面上的表面声波与在顶面的表面声波不在一个相位之外，A₀拉姆波模式是类似的。在顶面的准雷利波是取消在底面的表面声波的两个波模式的正叠加(即，S₀+A₀)，并且在底面的准雷利波是取消在顶面的表面声波的两个波模式的负叠加(即，S₀-A₀)。因为每个均是震动的真模式，所以传输的(或发起的)纯S₀或A₀波将分别永远保持S₀或A₀波。相反，忽略玻璃减弱，作为不是摆动的真模式的发起的顶部准雷利波最终将转换为底部准雷利波，并且两个波将继续以拍频波形图前后振动。这是因为波模式S₀和A₀具有稍微不同的相位速度，使得A₀相位相对于S₀相位不断改变并且足够的距离S₀+A₀重复地以拍频波形图变为S₀-A₀并且然后再变回S₀+A₀。这是发生在许多环境中的典型耦合振子系统的实施例。如上所示，结果是表面波能量在基板的顶面和底面之间前后传递。

图2是可以使用在声音触摸传感器的薄基板20的顶部-底部振动的示意图。忽略减弱效应，如果“x”是远离以频率f持续激发的楔形换能器22的传播距离，顶面T(x、t)上的波振幅(例如，竖直粒子位移)和底面B(x、t)上的波振幅将会随着如下的位置和时间而变化，其中，λ是在频率f处的瑞利波长，以及Λ是表征表面之间雷利波的振动的拍频波波长：

T(x、t)＝常数.cos(πx/Λ)·cos(2πx/λ-2πf·t)以及

B(x,t)＝常数·sin(πx/Λ)·sin(2πx/λ-2πf·t)。

重要的是，注意以拍频波波长一半(Λ/2)，在一个表面上的雷利波完全传递到另一个表面。在两个表面上在雷利波之间的平均时间的能量传递由实线箭头示意性地表示并且成比例为sin(2πx/Λ)，在此，正数符号表示从顶部至底部的能量传递，并且负符号表示沿其他方向的能量传递。在此顶振幅或者底振幅任何一个是小的，能量传递也小。

顶部-底部振动现象通常视为在声音触摸传感器设计中要避免的问题，从而在相应的表面上维持传播表面声波。并且为了这一目的，通常将触摸基板设计为至少3或4雷利波长厚度从而基本消除顶部-底部振动(虽然可能有像使用基板涂层抑制振动的其他方法)。对于所有似乎合理的工程情形，3.5雷利波长的基板通常足够抑制顶部-底部振动，并且5.5雷利波长厚度的基板足够消除顶部-底部振动。

要考虑的关键工程参数是传输频率、跨越顶面声波转换为底面声波(并且反之亦然)所需要的基板的距离(即，顶部-底部振动距离)、基板的厚度、以及触摸传感器的波路径长度。基板的组成也是个因素。尽管,通常，基板越薄，顶部至底部能量传递的距离越短。如果顶部-底部振动距离然后相比于波路径长度是可比较的或短的，然后表面波能量将不维持在顶面。因此，发起在基板一个表面上的表面声波将出现在另一个表面上。

跨越触摸区域表面在顶面和底面之间传播的表面声波能量由此改变触摸区域表面处的部分表面声波能量。这导致沿着声路径跨越触摸区域表面调制触摸灵敏度。使用这种方法获得声音触摸传感器的多个同时触摸的额外的和清晰的坐标信息是有利的。

图3a示出了根据本发明而构造的声音触摸传感器50的简化侧透视。触摸传感器50在配置上类似于图1的传感器10，多了基板51的相对侧上的相同的换能器-阵列布置。如以下更详细地描述，该配置与顶部-底部振动方法相结合使得能够针对每个触摸点获取更多的信号。触摸传感器50包括基板51，该基板51具有前表面53、后表面55、以及将前表面53的外围区域63与后表面55的外围区域65接合的连接端面57。外围区域63的部分之间的前表面53上的区域是触摸区域或触摸表面69。基板51可以由某种形式的玻璃(例如，碱石灰玻璃)或其他材料制成并且置于诸如液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、等离子体显示器等的计算机显示器或计算设备显示器70上面(通常，其间有空气间隙)。以下更详细地论述基板51的组成。触摸触摸区域69的物体75示为手指，但认识到由表面声波感应的触摸可以根据触摸传感器50的应用包括通过盖板或类似的元件直接或间接地按压前表面53的触控笔。

在本发明的这个实施方式中，触摸传感器50采用如上所的“阿德勒型”声音触摸传感器的架构，即，每坐标轴使用两个换能器以空间地散布针对前表面53的传输的表面声波信号以及每坐标轴使用两个换能器以空间地散布针对后表面55的传输的表面声波信号。图3b示出了基板51的简化透明视图，其示出传感器50的两个表面53、55上的操作元件的布置。为清晰起见，在图中大大地放大了基板51的厚度尺度。图以实线示出了前或顶面53的操作元件以及后或底面55的一个坐标轴的两个换能器，并以虚线示出了底面55的其余操作元件。应理解的是，对于所有的换能器和反射阵列，底面55与顶面53的具有相同的布局。

具体地，触摸传感器50包括设置在顶面53的外围区域63中的声波换能器80a、80b、80c、80d(参见图3b)。应注意，触摸传感器50也包括设置在底面55的外围区域65中的涂漆或涂墨的界层84上的声换能器180a、180b、180c、180d(参见图3b)。界层84的目的是抑制换能器的周围(以及沿图3b示出的相关阵列)顶面和底面之间不期望的表面声波的振动；这在下面更详细地论述。对于顶部X轴坐标，产生表面声波的第一传输换能器80a位于基板51的顶面或前表面53的一侧以及接收各个产生的表面声波的相应的第一接收换能器80b位于顶面或前表面53的相对侧。第一传输换能器80a产生表面声波脉冲，该表面声波脉冲跨越沿其布置第一反射栅或阵列90a的外围区域63表面传播通过基板51。第一反射阵列90a适用于沿着多个平行路径将表面声波的部分垂直跨越前表面53(跨越触摸表面69)反射到布置在相对外围区域63表面上的第二反射阵列90b。第二反射阵列90b适用于沿着外围区域63表面将表面声波反射到在接收波以用于处理的第一接收换能器80b。类似地，对于顶部Y坐标轴，第二传输换能器80c产生传播通过基板51跨越沿其布置第三反射栅或阵列90c的外围区域63表面的表面声波脉冲。第三反射阵列90c适用于沿着多个平行路径将表面声波的部分垂直跨越前表面53(即，触摸表面69)反射到布置在相对外围区域63表面上的第四反射阵列90d。第四反射阵列90d适用于沿着外围区域63表面将表面声波反射到在接收波以用于处理的第二接收换能器80d。在基板51的前表面53的两个平面坐标轴(X和Y)的每个中相应地产生并且接收传播的表面声波。换能器80a、80b、80c、80d可操作地耦合至在一些实施方式中可以作为部分系统处理器的控制器或控制系统(未示出)，换能器80a、80b、80c、80d也可操作地耦合至显示器70。控制器或控制系统驱动换能器80a、80b、80c、80d的操作并且测量来自这类换能器的信号以确定触摸坐标，该坐标然后被提供至操作系统和软件应用以将所需用户界面提供给显示器70。

对于以类似方式操作的所有的换能器和反射阵列，底面55与顶面53具有相同的布局。图3b以实线示出了第一传输换能器180a和相应的第一接收换能器180b，并且以虚线示出了底面55的X坐标轴的第一反射阵列190a和第二反射阵列190b。附图进一步以虚线示出了第二传输换能器180c，并以实线示出了相应的第二接收换能器180d以及底面55的Y坐标轴的第三和第四反射阵列190c、190d。

基板51被配置为便于通过基板51将在一个表面上传播的表面声波传递到其他表面。如上所述，实现该传递的几个参数包括发射频率、顶面声波需要转换成底面声波需要跨越基板的距离(即，顶部-底部振动距离或拍频波波长)(反之亦然)，基板的厚度、触摸传感器的波路径长度、以及基板的组成。已经证实，如果其他参数总体上是标准的(例如，5.53.MHz的传输频率、碱石灰玻璃或来自Schott玻璃的任一者的基板组成和典型的触摸传感器的波路径长度)，基板越薄该顶部到底部能量传递所需的距离越短。如果顶部-底部振动距离(拍频波波长)然后相比于波路径长度是可比较的或短的，那么表面波能量将不会维持在各个发起信号的表面上。因此，发起在基板一个表面上的表面声波将出现在另一个表面上。在非常小的玻璃厚度处可能会观察到快速的顶部-底部振动，例如，对于碱石灰玻璃基板是1.1mm(在5.53MHz处拍频波波长为47.5)以及对于是1.0mm(在5.53MHz处拍频波波长为36.5mm)。对于碱石灰玻璃的基板组成，表面波能量在如先前报告的大于2mm的基板厚度处将不会传递，实验表明1.8mm足以满足相对慢的能量传递。对于玻璃的基板组成，实验表明1.35mm的基板厚度足以满足中速的能量传递。

图3c是标明样本多个触摸点的典型的“阿德勒型”声音触摸传感器的基板的触摸表面的示意性视图。针对X轴坐标，附图示出了第一传输换能器(Tx)和相应的第一接收换能器(Rx)，以及针对Y轴坐标，附图示出了第二传输换能器(Ty)和相应的第二接收换能器(Ry)。附图也示出了触摸表面上的第一触摸点P1和第二触摸点P2。在一触式操作中，传感器使用两个表面声波信号(来自第一换能器对的Tx→Rx和来自第二换能器对的Ty→Ry)以确定单点触摸的X轴坐标和Y轴坐标。在多点触摸操作中，相应接收换能器可能不具有在真实触点P1、P2与“幻像触点”之间进行区分的坐标信息。例如，第一接收换能器Rx从第一传输换能器Tx接收由表面声波信号中两个触摸P1、P2引起的两个X轴扰动并且第二接收换能器Ry从第二传输换能器Ty接收表面声波信号中由两个触摸P1、P2引起的两个Y轴扰动。控制器或控制系统测量来自换能器的信号但在确定两个触摸P1、P2的各个X坐标与各个相应的Y坐标的匹配的方面受限制。

具体地，控制器可能将第一触点P1的X坐标错误地与第二触点P2的Y坐标相关联，导致图3c中左下方用点线表示的“X”所指的幻像触摸位置，并可能将第一触点P1的Y坐标错误地与第二触点P2的X坐标相关联，导致图3c中右上方用点表示的“X”表示的幻像触摸位置。如果对应从第一传输换能器Tx到第一接收换能器Rx的声路径的X信号不仅提供关于第一触点P1的X坐标的精确信息，而且甚至提供第一触点P1的Y坐标的粗糙测量，第二换能器Ty、Ry之间的Y信号的哪个精确的Y坐标与第一触点P1的精确的X坐标相关是显而易见的。类似的评论适用于第二触点P2以及甚至来自Y信号的X坐标的粗糙测量的有效性。如以下将说明的，图3a和3b的触摸传感器50提供这种功能，因此能够解决在图3c中呈现的模糊的问题。如果存在三个以上的同时触摸，在传统传感器设计中不同触摸的X和Y坐标的错误关联的风险增大，所以对如在本文中所描述的解决这种模糊的新方法的需求变得更加迫切。

图3d示出了在示出传感器50的具体操作中具有触摸响应的对应图表的触摸传感器50的简化侧视图。附图示出了，对于顶部X轴坐标，产生表面声波的第一传输换能器80a位于基板51的一侧，并且接收各个产生的表面声波的相应的第一接收换能器80b位于相对侧。底面55具有相同的布局，即，第一传输换能器180a和相应的第一接收换能器180b。出于容易的可见性，未示出相应反射阵列。传输换能器中的每个与各个相应的接收换能器之间存在距离L(即，通过接触区的声路径)，其中，在值上距离L基本上比各个传输换能器产生的表面声波的顶部-底部振动距离(即，拍频波波长)小。所附图表使距传输换能器，或者更适当地，其相应阵列(未示出)的触摸的距离d与在每个接收换能器处所接收的信号电压相关联。顶部第一接收换能器80b产生非触摸响应电平L1和触摸响应曲线C1(来自顶部换能器对的信号)，并且底部第一接收换能器180b产生非触摸响应电平L2和触摸响应曲线C2(来自底部换能器对的信号)。名义上，非触摸响应电平L1、L2可相同，但这不是减弱所必须的，因为可相对于非触摸级别按百分比或dB变化测量触摸。

由于在图2中所示的现象，在顶部传输换能器80a之间传输的一些表面声波能量被传递到底面55并在到达顶部接收换能器80b之前返回到顶面53。尤其在触摸区域69中央周围的表面声波“地下延伸”的这种效果导致来自顶面53的触摸的减弱减少，从而造成触摸响应C1的弯曲。类似地，在图2中所示的现象导致底部传输换能器180a和底部接收换能器180b之间的一些声能“突然出现”并出现在顶面53，导致如由触摸响应C2的形状表示的在顶面53上的触摸的灵敏度。

由于传输换能器80a、180a正跨越基板51产生或发起表面声波，物体可以触摸第一距离d处的第一触点P3的顶面53的触摸区域69并且稍后物体可以触摸在第二距离d’处的第二触点P4的顶面53的触摸区域69。距离d和d’对应于每个触点的各个Y轴坐标。

第一触点P3(根据顶部非触摸响应电平L1)产生顶部第一接收换能器80b检测的信号损失t(并且构成触摸响应曲线C1的一部分)并且(根据底部非触摸响应电平L2)产生底部第一接收换能器180b检测的信号损失b(并且构成触摸响应曲线C2的一部分)。第二触点P4(根据顶部非触摸响应电平L1)产生顶部第一接收换能器80b检测的信号损失t’(并且构成触摸响应曲线C1的一部分)并且(根据底部非触摸响应电平L2)产生底部第一接收换能器180b检测的信号损失b’(并且构成触摸响应曲线C2的一部分)。靠近中心的第一触点P3的C1信号损失t小于靠近末端的第二触点P4的C1信号损失t’，因为顶部传播表面声波中大多数已“地下延伸”到中央处的底面55。与之相比，第一触点P3的C2信号损失b高于第二触点P4的C2信号损失b’，因为底部传播表面声波中大多数“突然出现”在中央处的顶面53。如上所述，相应非触摸响应的这些振幅减小分别表示沿声路径的顶部触摸灵敏度和底部触摸灵敏度。

控制器或控制系统测量来自接收换能器80b、180b的所有信号并且根据信号操作，诸如实现算法，对于相应触点(例如，触点P4)，比较底部换能器对和顶部换能器对的非触摸响应的振幅的各个比率(例如，L2/L1)与底部换能器对和顶部换能器对的振幅的相应比率(例如，b/t和b’/t’)。后者可能称作底部到顶部触摸灵敏度的比率。除了时间延迟信息的精确的X轴坐标信息以外，利用每个触点的额外信号信息，可以确定关于通常视为X信号声路径的各个触点的与Y坐标正交的信息。因此，控制器或控制系统然后可以根据X信号声路径将精确的X轴坐标与通过拒绝与Y坐标确定不一致的任何候选精确的Y坐标的通常视为Y信号声路径确定的Y轴坐标进行匹配。

出于该目的由传感器50可以实现的示例性算法的还原形式为：b(d)/t(d)＝{b(L/2)/t(L/2)}·d·(L-d)/(L/2)²，其中，L是如上所述的基板的顶面和底面上的换能器对之间的距离；b(d)是通过如上所述的底部换能器对在距离d处的触摸的信号损失；以及t(d)是通过如上所述的顶部换能器对在距离d处的触摸的信号损失。对于中心处的触摸，d＝L/2，以上等式还原成正确但普通的关系b(L/2)/t(L/2)＝b(L/2)/t(L/2)。对于在最末端的触摸，也就是d＝0或d＝L，以上等式还原至根据触摸响应曲线C2预期的零。对于与拍频波波长Λ相比小的L，在利用由以上等式充分体现的中心处具有最大值的抛物线将比率b/t的形状充分逼近。根据比率b(d)/t(d)的测定值，可以确定满足以上等式的d的一个值或多个值，因此提供有关什么是标称X信号的正交坐标Y的信息。类似地，传感器50被配置并操作以确定什么是标称Y信号的正交坐标X信息。因此，沿声路径的触摸灵敏度的比率为提供传感器50的检测电路的额外的信号(或者坐标信息)从而确定每个触点的相应坐标。应注意，传感器通常获得对于底部触摸灵敏度到顶部触摸灵敏度的比率b/t的每个值的距离d的两个值；图3e的实施方式避免复杂化。

图3e是具有触摸响应的对应图表的图3a的传感器50的第二基板的简化侧视图。如之前的附图，图3e示出了对于Y轴坐标，产生表面声波的第一传输换能器80a位于基板51的一侧，并且接收产生的表面声波的相应的第一接收换能器80b位于相对侧。底面55具有相同的布局，即，第一传输换能器180a和相应的第一接收换能器180b。出于容易的可见性，未示出相应反射阵列。传输换能器中的每个和各自相应的接收换能器之间存在距离L(即，跨越接触区的声路径长度)。所附图表使自传输换能器80a、180a，或者更适当地，自相应传播阵列(未示出)的触摸的距离d与每个接收换能器处所接收的信号电压相关联。然而，在本附图中，距离L是各个传输换能器产生的表面声波的顶部-底部振动距离(即，拍频波波长Λ)的一半。

因此，基板51的配置允许出现顶部-底部振动以便在基板的一个表面上发起的表面声波将会经由通过拉姆波模式S₀和A₀的行为引起的能量传递而出现在另一个表面上。底部接收换能器180b产生非触摸响应电平L1和触摸响应曲线电平D1(从顶部第一传输换能器到底部第一接收换能器的信号Tt_x→Br_x)并且顶部接收换能器80b产生非触摸响应电平L2和触摸响应曲线电平D2(从底部第一传输换能器到顶部第一接收换能器的信号Bt_x→Tr_x)。对于两个表面53、55的各个Y轴坐标元件，传感器50以类似的方式操作。因此，使用如先前描述的类似分析能够得出相应触点P的触摸灵敏度的两个比率：R1≈(Bt_x→Tr_x)/(Tt_x→Br_x)并且R2≈(Bt_y→Tr_y)/(Tt_y→Br_y),为每个坐标轴提供唯一的比率(和额外的坐标信息)。如图所示，在跨越接触区的声路径的端部这些比率出现分辨率差，而在中点或约中点处获得最佳分辨率。

应注意，根据图3f所示的触摸响应曲线电平D3(信号Tt_x→Tr_x)，除了这些触摸灵敏度比率，传感器50的检测电路还具有可用于分析的触摸灵敏度比率。对于图中示出的L＝Λ/2的情况，没有触摸，名义上，顶部传输换能器80a中没有表面声波能量到达顶部接收换能器80b，因为当传播距离L＝Λ/2时，波被完全从顶面53传递到底面55。由此获得接近零的非触摸响应电平L3。触摸的效果是打断顶面与底面之间完整的能量传递，从而导致从顶部传输换能器80a到达顶部接收换能器80b的信号的正触摸响应曲线电平D3。触摸响应曲线电平D3对接近端部的距离d的值的触摸位置最敏感，很好地补足了另两个触摸响应曲线电平D1、D2的端区域置灵敏度的缺乏。虽然在图3f中未示出，信号Bt_x→Br_x也导致与D3类似的触摸响应曲线，并也可为标称X轴信号的Y坐标估计做准备。以类似的方式，标称Y信号Tt_y→Br_y、Bt_y→Tr_y、Tt_y→Tr_y、Bt_y→Br_y为X坐标估计做准备。

上面已经论述了触摸区域69中顶面53与底面55之间的表面声波之间的振动的有利影响。在传感器50的操作中，当表面声波沿着顶部反射阵列90a-d和底部反射阵列190a-d传播时，通常期望最小化或消除振动现象。有几种实现该目的的方法。如图3a所示，任选边界涂覆84可施加于后表面55而非前表面53(或反之亦然)。涂覆材料和选择的厚度明显地改变雷利波相位速度，顶部和底部表面声波之间的对称性被破坏并且不再存在耦合的相同的振动器或波；这有效地停止振动现象。在相关方法中，使用的事实是要来制作反射阵列的材料总体上减小了雷利波速度。通过在一个表面上，在底片图中的后表面55(例如，负图形)上印刷阵列，可引导顶部和底部阵列90a-d、190a-190d具有不同的波速度改变效果，因而中断振动现象。第三种方法是为基板51提供非均匀厚度，以便基板51在阵列的区域中足够厚从而抑制振动现象。这在上述引用并结合的由Hecht等人的美国专利申请中更详细地描述。

图4a示出了根据本发明而构造的第二声音触摸传感器200的侧透视。触摸传感器200包括基板205，该基板205具有前表面210、后表面215、以及将前表面210与后表面215的外围区域214接合的连接端面220。连接端面220不必如所示那样弯曲，但可以是促进前表面210与后表面215之间的表面声波的传播的任何形状。基板205通常由某种玻璃或其他材料制成，其被配置为允许在外围区域214和连接端面220上以及在非外围区域上进行表面声波的传播，以便于在一个表面上传播的表面声波通过基板205传递到其他表面。基板205被置于诸如液晶显示器(LCD)、阴极射线管(CRT)、等离子等的计算机显示器或计算设备显示器225上面。在有框的表面声波触摸传感器中，前表面的外围区域被触摸传感器被触摸传感器或者集成传感器的装置的壳体提供的外壳覆盖，因为操作元件，即，换能器和反射阵列在基板的前表面上。在附图中示出的零框或少框表面声波触摸传感器200中，前表面210的外围区域214仅仅是前表面210的外部/外围部分。在题为“Bezel-less Acoustic Touch Apparatus(无框声音触摸装置)”的共同拥有的U.S.专利申请2011/0234545中更详细地描述了无框表面声波触摸传感器，通过引用将其结合于此。物体230示为手指，但是认识到取决于触摸传感器200的应用，通过表面声波感测的触摸可以包括通过覆盖片或反射涂层直接或间接地按压前表面210的触控笔。声换能器235和反射元件阵列(在附图中未示出但描述如下)被设置在后表面215的外围区域214中的遮光涂料或墨水的界层227上。安装或缓冲材料250将外围区域214分成内侧区和外侧区。换能器235可操作地耦合至也可操作地耦合至显示器225的控制器或控制系统229(其在一些实施方式中可以是部分系统处理器)。控制器或控制系统229驱动换能器235的操作并且测量来自这类换能器的信号以确定触摸坐标，该触摸坐标然后被提供至操作系统和软件应用以将所需用户界面提供给显示器225。

图4b是基板205的后表面215的简化平面图。触摸传感器200具有将后表面215周围的外围区域214和布置于其上的操作元件分成两个区域：离基板205的边缘最近的区域(外面区域)和离基板205的内部最近的区域(内侧区)的安装或缓冲材料250。如同传统的声音触摸传感器，换能器235的X轴和Y轴对以直角布置来限定二维坐标系。具体地，外部传输换能器235a利用外部传输反射阵列240a(X_T)、内部接收反射阵列240b(x_R)和内部接收换能器235b操作。内部传输换能器235c利用内部传输反射阵列240c(x_T)、外部接收反射阵列240d(X_R)和外部接收换能器235d操作。类似地，外部传输换能器235e利用外部传输反射阵列240e(Y_T)、内部接收反射阵列240f(y_R)和内部接收换能器235f操作。内部传输换能器235c利用内部传输反射阵列240g(y_T)、外部接收反射阵列240h(Y_R)和外部接收换能器235h操作。因此，每个坐标轴存在两对换能器235和两对反射阵列240，它们为传感器200提供四个信号。每个换能器235可对称地传输或者接收表面声波。如下文描述，反射阵列240在期望方向上反射表面声波。

如图4a所示，触摸传感器200可操作地与集成传感器200的关联计算机或计算设备的控制系统229连接。控制系统229生成刺激传输换能器235a、235c、235e、225g的电子信号以产生各个表面声波(或波浪脉冲)。控制系统229也从接收的表面声波接收由接收换能器235b、235d、235f、235h转换的相应电信号。如在本文中使用的，控制系统229意指通常包括具有固件的微处理器的电子部件和模拟电子部件以产生激励信号并从触摸传感器200接收和分析信号。

图4c是示出(另外参考图4b)传感器200的操作的基板205的简化侧视图。便于容易的可视化和描述，附图仅示出了一些操作元件，具体地，反射阵列240涉及Y轴坐标。外部传输换能器235e产生沿其上设置有外部传播反射阵列240e(Y_T)的后表面215的外围区域214的负(-)Y轴方向行进的表面声波。外部传输反射阵列240e(Y_T)的元件各自将部分表面声波传输至阵列240e的最近的元件。并且，如表示波传播路径的实线箭头A所示，外部传输反射阵列240e(Y_T)的元件各自耦合或反射部分表面声波以a)朝向并在最近的弯曲连接表面220周围沿负(-)X轴方向向外从外部传输反射阵列240e(Y_T)行进；以及b)朝向相对的连接表面220跨越前表面210沿着正(+)X轴方向行进。

随着表面声波跨越前表面210传播，基板205的配置和组成允许表面声波经由拉姆波模式S₀和A₀的动作引起的能量传递行进到后表面215。然后基板205维持在后表面215上的波传播路径，维持的时间足够波行进到后表面215的外围区域214并传播到内部接收反射阵列240f(y_R)。内部接收反射阵列240f(y_R)的元件各自将所接收的表面声波传输至阵列240f(y_R)的最近的元件，以便波沿着正(+)Y轴方向沿着内部接收反射阵列240f(y_R)继续行进到内部接收换能器235f。

类似地，内部传输换能器235g产生沿其上设置有内部传播反射阵列240g(y_T)的后表面215的外围区域214的负(-)Y轴方向行进的表面声波。内部传输反射阵列240g(y_T)的元件各自将部分表面声波传输至阵列240g(y_T)的最近的元件。并且，如表示波传播路径的实线箭头B所示，内部传输反射阵列240g(y_T)的元件各自耦合或反射部分表面声波以a)沿着正(+)X轴方向向内从内部传输反射阵列240g(y_T)远离最近的弯曲连接表面220行进。随着表面声波跨越后表面215行进，基板205的配置和组成允许表面声波经由拉姆波模式S₀和A₀的动作引起的能量传递传播到前表面210。波沿着正(+)X轴方向继续，因此基板205在前表面210上维持波传播路径，维持的时间足够长使得波行进到前表面210的外围区域214并且然后a)在最近的弯曲连接表面220周围行进；以及b)沿着负(-)X轴方向行进到外部接收反射阵列240h(Y_R)。外部接收反射阵列240h(Y_R)的元件各自将所接收的表面声波传输至阵列240h的最近的元件，以便波沿着正(+)Y轴方向沿着外部接收反射阵列240h(Y_R)继续行进到外部接收换能器235h。

应理解的是，传感器50以涉及X轴坐标的操作元件类似的方式配置和操作。具体地，外部-内部传输换能器235a、235c；外部-内部接收换能器235d、235b；外部-内部传输反射阵列240a(X_T)、240c(x_T)；以及以与X轴坐标方向相同的方式操作的外部-内部接收反射阵列240d(X_R)、240b(x_R)。

前表面210的接触区域通过诸如手指或触控笔的物体230的触摸吸收跨越前表面210传播的表面声波的一部分能量，并且引起经过接触点的波的减弱。导致的减弱通过接收换能器检测为在声信号方面的扰动。控制系统229以与上述类似的方式，例如，相对于图3e，处理和分析由接收换能器转换的包括涉及波形干扰的所有电信号，从而检测触摸坐标和位置信息。此外，控制系统229将触摸坐标和位置信息映射到示出在显示器225中的用户界面的合适控制动作，该显示器通常放置在后表面215之后。

例如，控制系统229使用Y轴坐标信号中的下沉延迟时间以提供Y轴坐标量测。控制系统使用之前描述的分析根据顶部-底部振动信号→y_R和y_T→Y_R中的下沉强度的比率，即，触摸灵敏度，得出X轴坐标量测。因此，声音触摸传感器200提供XY坐标多点触摸输入设备系统。

有利地，传感器200允许整个顶面210为声学主动的。没有所需的边框及最大触摸敏感表面积的情况下，这与越来越优美的线条及高效利用空间的产品设计的市场趋势相一致。

应注意某些无框触摸传感器中圆形基板的边缘的设计规则要求棱角半径以标准传输频率5.53MHz大于或等于1.5mm。这调节了伴有圆形基板边缘的使用的所谓的拉姆寄生信号路径，使触摸区域上的表面声波传播路径与接收换能器处呈现的寄生信号平行。然而，利用允许顶部-底部振动的小厚度基板，例如，1.6.mm(通过期望拍频波波长固定)，棱角半径可能比设计规则尺寸小的多(例如，对于1.6.mm基板，在5.53MHz处小于或等于0.8mm)。有这样的结果是因为传感器200被配置成使得可以阻挡传播表面声波到拉姆寄生信号的一些转换，反之亦然。例如，由外底部传输换能器235e产生的表面声波将沿顶面210在最近的连接表面220周围行进，转换成沿后表面215传播的表面声波并由内底部接收换能器235f接收。同时，由在最近的连接表面220周围传播的表面声波产生的拉姆寄生信号将沿顶面210在基板205的接收端处的连接表面220周围行进，并且然后在朝向内底部接收阵列240f和换能器235f的途中被安装或缓冲材料250阻挡。对于传感器200的其他信号，传感器200类似地抑制与弯曲边缘基板的用途相关联的寄生信号。

如相对于图3e所述，通过接触区在声路径的末端出现触摸灵敏度比率分辨率较差同时在中点或约中点处获得最佳分辨率。在图5中时出了顶部-底部振动信号Y_T→y_R(表示为曲线A涉及图4c中的传播路径A)和y_T→Y_R(表示为曲线B涉及图4c中的传播路径B)的触摸灵敏度与跨越基板205的X轴的距离比较的曲线图。两个信号Y_T→y_R和y_T→Y_R的触摸下沉强度的比率在基板205的边界附近慢慢变化。控制系统229可以通过用底部顶部和后部到底部震荡信号y_T→y_R提供的触摸灵敏度峰值的强性变分处理那些信号修正从内部传输换能器235g到内部接收换能器235f(表示为与图3f的触摸响应曲线电平D3相类似的曲线G)的分辨率。

图6a-6d示出本发明的传感器的使用以解决两点触摸或多点触摸的触摸重叠问题。图6a示出了具有拥有顶面302和底面303的基板301的阿德勒型传感器300的简化平面图。此外，对于X轴坐标确定，顶面302具有顶部传输换能器T_Tx并且底面303具有底部传输换能器B_Tx，两者都由传输换能器Tx 305表示；在顶面302和底面303上传输反射阵列307；接收顶面302和底面303上的反射阵列309；以及接收由接收换能器Rx 311表示的接收换能器T_Rx和B_Rx两者(应注意，在附图中未示出底面)。如图3b所示，顶面302和底面303具有操作元件的类似布置。附图也由虚线箭头示出了顶部发起的表面声波的声路径以及沿着相同的声路径在某种程度上重叠的顶面302的触摸区域的两个触摸A、B。附图也示出了在不同的声路径上出现的两个触摸C、D。

传感器300在检测在不同的声路径上出现的两个触摸C、D中的每个的相应X轴坐标上没有问题，因为每个触摸产生传感器300能够检测并分析的不同时间延迟的扰动波形。在两个触摸A、B沿着相同的声路径重叠的情况下，通过传统方法传感器300不能容易地分辨精确的X轴坐标，因为两个触摸的减弱阴影在一起混淆不清，结果是只有仅大约接近两个触摸A和B的两个不同的X轴坐标的一个确定X轴坐标。

对于X轴坐标，图6b示出了针对传感器300所接收的信号与所接收的信号的延迟时间对比的曲线图。三个曲线表示由传感器300处理的三个信号(从底部传输换能器到底部接收换能器的信号B_Tx→B_Rx、经由顶部-底部振动从顶部传输换能器305到底部接收换能器的信号T_Tx→B_Rx；以及经由顶部-底部振动从底部传输换能器到顶部接收换能器311的信号B_Tx→T_Rx)以及由两个触摸A、B引起的信号的近似触摸下沉强度。传感器300分析并根据该信号信息操作以使得每个触摸A、B和它们相应的触摸下沉强度隔离。图6c示出了所得到的一个触摸A的隔离，精确描述为(信号T_Tx→B_Rx)-α(信号B_Tx→T_Rx)以及图6d示出了所得到的另一个触摸B的隔离，精确描述为(信号B_Tx→T_Rx)-β(信号T_Tx→B_Rx)，其中，调节常数α和β以最小化相应下沉宽度。用这种方法，传感器300能够区分相应轴线方向的两个触摸A、B引起的扰动波的不同延迟时间。

其他变形在本发明的范围内是可能的。例如，在所述的每个实施方式中，取决于工程或应用考虑，基板可以呈现各种尺寸和形状。此外，基板可适于优化能量传输、相应表面上传播的维持中的一者，或者两者。基板也可以采用除了玻璃以外的便于传播表面声波的维持和传播表面声波依照要求从一个表面通过基板到其他表面的传递的不同的组成，诸如铝或不锈钢。

并且，传感器可以使用各种装置来影响能量传递或在相应表面上传播的维持。同样，如上所述，取决于各种因素，基板可以利用不同厚度以维持传播在相应表面上的表面声波并且也利用不同厚度以将顶面声波转换为底面声波(并且反之亦然)。

此外，本发明可以延伸至使用三个轴线方向(例如，XYU轴)的声音触摸传感器，其为U轴线方向以及X轴和Y轴方向提供表面声波信号。在这种情况下，U₁(X_Tx→Y_Rx)轴线将会获得四个信号，并且U₂(Y_Tx→X_Rx)轴线将会获得四个信号。因此，U轴线将具有总共八个不同的信号并且XYU轴总的来说将具有十六个不同的信号。

Claims (24)

1.一种区分同时触摸的声音触摸装置，包括基板以及声换能器，所述基板适用于利用表面声波通过所述基板在所述基板的相对表面之间的传递来改变沿着跨越基板触摸区域的各个声路径的触摸灵敏度，所述声换能器适用于传输和接收在所述相对基板表面上传播的表面声波，所述基板触摸区域提供接收换能器的触摸响应的额外信号信息，所述额外信号信息足以允许所述装置确定在所述基板触摸区域上的各个触摸的轴坐标。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述额外信号信息包括接收换能器的所述触摸响应与所述接收换能器的非触摸响应的比较。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述额外信号信息包括接收换能器的所述触摸响应的所述信号电平变化的比较。

4.一种声音触摸装置，包括：

基板，具有顶面和底面；

所述顶面上的传输和接收声波换能器对，适用于跨越所述顶面上的触摸区域传输和接收其间的表面声波并针对所述触摸区域上的触摸产生触摸响应信号；

所述底面上的传输和接收声波换能器，适用于传输和接收其间的表面声波，所述基板适用于沿每个表面传播表面声波并通过所述基板在所述表面之间传递足以能够使所述顶面上的触摸通过底面换能器对产生触摸响应信号的表面声波；以及

控制器，对由所述底面换能器对和顶面换能器对中的每个产生的触摸响应信号和非触摸响应信号进行操作，并且根据所述响应信号确定所述触摸区域上的触摸的位置信息。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制器对所述响应信号操作以确定沿着跨越所述触摸区域的声路径的顶部触摸灵敏度和底部触摸灵敏度。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，针对所述底面换能器对和所述顶面换能器对中的每个，由触摸响应信号到所述非触摸响应信号的振幅上的减小表示所述顶部灵敏度和所述底部灵敏度。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器通过比较所述底面换能器对的触摸响应到所述顶面换能器对的触摸响应的振幅减小来确定触摸的位置信息。

8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器通过应用以下关系确定触摸的位置信息：b(d)/t(d)＝{b(L/2)/t(L/2)}·d·(L-d)/(L/2)²，其中，L是所述顶面和底面上的各个换能器对中的所述换能器之间的距离；b(d)是通过底面换能器对在距离d处的触摸的触摸响应的振幅减小；以及t(d)是通过顶面换能器对在距离d处的触摸的所述触摸响应的振幅减小。

9.根据权利要求5所述的装置，其中，所述基板适用于沿着每个表面传播表面声波并通过所述基板在所述表面之间传递足以能够使所述顶面上的触摸在顶面传输换能器到底面接收换能器之间以及在底面传输换能器到顶面接收换能器之间产生各个触摸响应信号的表面声波。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述顶部灵敏度和底部灵敏度由所述底面传输换能器到所述顶面接收换能器之间以及所述顶面传输换能器到所述底面接收换能器之间的触摸响应信号到所述非触摸响应信号的所述振幅减小表示。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述控制器通过比较所述底面传输换能器到所述顶面接收换能器的触摸响应到所述顶面传输换能器到所述底面接收换能器的触摸响应的振幅减小确定触摸的位置信息。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述控制器通过进一步分析所述底面换能器对的触摸响应和所述顶面换能器对的触摸响应的振幅变化确定触摸的位置信息。

13.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制器通过利用针对每个触摸的所述顶面传输换能器到所述底面接收换能器之间的触摸响应信号与所述底面传输换能器到所述顶面接收换能器之间的触摸响应信号的比较，确定在所述顶面上的重叠触摸的位置信息，从而区分所述触摸的信号与各个位置信息。

14.一种具有多触摸能力的声音触摸传感器系统，包括：

基板，能够在外围区域中沿基板表面传播表面声波并且在中央区域允许所述表面声波通过所述基板从表面中的一个到另一个表面的顶部-底部振动，所述基板具有顶面、底面以及在所述顶面和所述底面之间形成的弯曲连接表面；

第一传输元件，布置在所述底面的所述外围区域的外侧区上，以及第二传输元件，布置在所述底面的所述外围区域的内侧区上；

第一接收元件，布置在所述底面的所述外围区域的外侧区上，以及第二接收元件，布置在所述底面的所述外围区域的内侧区上，这组传输元件和这组接收元件布置在所述基板的所述中央区域的相对侧上；

控制器，激发所述第一传输元件和所述第二传输元件以产生各个表面声波，并且分析由所述第一接收元件和所述第二接收元件接收的各个信号，所述基板至少形成从所述第一传输元件，在最近的弯曲连接表面周围，通过所述中央区域中的所述基板以及到所述第二接收元件的各个波路径；以及至少形成从所述第二传输元件，通过所述中央区域中的所述基板，在所述最近的弯曲连接表面周围以及到所述第一接收元件的各个波路径。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，每个传输元件包括传输声波换能器和相关联的传输反射阵列，并且每个接收元件包括接收声波换能器和相关联的接收反射阵列。

16.根据权利要求14所述的系统，进一步包括按与各个第一组的类似方式布置于所述基板的所述中央区域的其他两个相对侧上的另一组传输元件和另一组接收元件，组中每对被用来限定前表面的各个轴坐标。

17.根据权利要求14所述的系统，其中，每个接收元件适用于针对所述顶面上的各个触摸产生触摸响应信号，并且所述控制器分析由每个接收元件产生的触摸响应信号和非触摸响应信号，从而根据反应信号确定所述顶面上的所述触摸的轴坐标信息。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制器分析触摸响应信号的信号损失的比率以确定所述顶面上的所述触摸的轴坐标信息。

19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制器分析触摸响应信号的延迟时间以及基于顶部-底部振动的信号中的触摸响应信号的信号损失的所述比率，来确定所述顶面上的所述触摸的轴坐标信息。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，一些坐标轴信息取决于所述基于顶部-底部振动的信号中的触摸响应信号的信号损失的所述比率；以及所述顶面和底面上的各个传输元件和接收元件之间的距离。

21.根据权利要求19所述的系统，进一步包括按与各个第一组的类似方式布置于所述基板的所述中央区域的其他两个相对侧上的另一组传输元件和另一组接收元件，组中每对被用来限定前表面的各个轴坐标。

22.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制器分析触摸响应信号的信号电平变化的比率以确定所述顶面上的所述触摸的轴坐标信息。

23.根据权利要求14所述的系统，其中，所述基板还具有将所述外围区域分成外侧区和内侧区的缓冲材料。

24.根据权利要求14所述的系统，其中，所述基板适用于在外围区域中提供非对称的顶面声波和底面声波以便传播表面声波。