CN105144047B - 低等待时间触敏设备 - Google Patents

Abstract

披露了一种传感器和方法，它们提供来自人的手指在二维流形上的触摸事件的检测并具有检测多个同时的触摸事件并将它们彼此区别的能力。根据一个实施例，触摸事件以非常低的等待时间(即在一毫秒或更小的量级)被检测、处理并提供至下游计算进程。披露了一种投射电容性方法，该方法已被改善以便于触摸事件的高更新率和低等待时间的测量。该技术可使用并行硬件和较高频率波形以获得前述优势。另外披露了作出灵敏和稳固测量的方法，允许这项技术用在透明显示表面上并允许运用这项技术的产品的廉价制造。

Description

低等待时间触敏设备

本申请要求2013年3月15日提交的美国专利申请S/N.13/841,436的优先权。本申请包括受版权保护的素材。版权所有者不反对本专利公开的任何人作出的拓制，就像它出现在专利和商标局的文件或记录中的内容，但在其它情况下保留任何版权。

技术领域

本发明总体涉及用户输入的领域，尤其涉及给予低等待时间用户体验的用户输入系统。

附图简述

如附图中所示，根据以下对实施例的更具体说明，本公开的上述和其它目的、特征以及优点将变得显而易见，在附图中，各个图中的附图标记指示相同部件。这些附图不一定按比例绘制，而是着重于说明所公开实施例的原理。

图1提供展示低等待时间触摸传感器设备的实施例的高级方框图。

图2示出可用于低等待时间触摸传感器设备的实施例中的交叉导电路径的布局的实施例。

具体实施方式

披露了一种传感器和方法，它们提供来自人的手指在二维流形(manifold)上的触摸事件的检测并具有检测多个同时的触摸事件并将它们彼此区别的能力。根据一个实施例，触摸事件可以非常低的等待时间(例如一毫秒或更小的量级)被检测、处理并提供至下游计算进程。

在一个实施例中，本发明提供一种投射电容性(projected capacitive)方法，该方法已被改善以便于触摸事件的高更新率和低等待时间的测量。该技术可使用并行硬件和较高频率波形以获得前述优势。另外披露了作出灵敏和稳固测量的方法，该方法可用在透明显示表面上并允许运用这项技术的产品的廉价制造。

图1示出根据触摸传感器100的一个实施例的本发明的某些原理。在附图标记200处，不同的信号被传输到每个表面行内。信号被设计成“正交的”，即可彼此隔开并区别。在附图标记300处，接收器被附连至每一列。接收器被设计成接收所发送的信号中的任何一个、或者这些信号的任意组合，并且各自测量出现在该列上的正交传输信号中的每一个的量。传感器的触摸表面400包括一系列行和列(未全部示出)，沿这些行和列能够传播多个正交信号。以下列方式设计这些行和列：当它们不被触摸时，可忽略的量的信号被耦合在它们之间。

继续参照图1，总地来说，在行和列两者附近的触摸事件的电容性结果将导致不可忽略的量的信号出现在要被耦合至该列的行上，由此触摸事件一般导致并由此对应于这些列上的接收的信号。由于这些行上的信号是正交的，因此多个行信号可能被耦合至列并通过接收器加以区别。同样，每个行上的信号可耦合至多个列。对于耦合至给定的行的每个列，该列上发现的信号指示哪些行正与该列同时地被触摸。所接收的每个信号的量一般关联于携带对应信号的列和行之间的耦合的量，并由此可指示由该触摸所覆盖的表面积、该触摸的压力等等。

当同时触摸行和列时，出现在该行上的某一信号被耦合到相应的列内。(在本文中，术语“触摸”或“被触摸”不一定指实际的物理接触，相反可以是接近。事实上，在许多实施例中，物理接触是不可能的，因为在行和/或列与手指或其它触摸的物体之间一般有保护性阻挡结构。此外，一般来说，行和列本身不彼此接触，而是被布置在接近位置，这防止可忽略的量以上的信号被耦合在它们之间。总地来说，行-列耦合不起因于它们之间的实际接触，也不是来自手指或其它接触的物体的实际接触，而是起因于使手指(或其它物体)靠近的电容性效应——导致电容性效应的靠近在本文中被称为触摸)。

行和列的属性是任意的并且具体取向是无关的。事实上，术语“行”和“列”不旨在表示方格，而是表示在其上传输信号的一组导体(行)以及在其上可耦合信号的一组导体(列)。事实上，行和列甚至根本不一定是方格形的。其它形状是可能的，只要触摸事件将同时触摸部分“行”和部分“列”，并造成某种形式的耦合。例如，“行”可以是同心圆，而“列”可以是从圆心向外辐射的轮辐。此外，不一定仅存在两种类型的信号传播通道：取代行和列，可提供通道“A”、“B”和“C”，其中在“A”上传输的信号可在“B”和“C”上被接收或者在“A”和“B”上传输的信号可在“C”上被接收。另一种可能是，信号传播通道可交替发挥作用，有时支持发射器有时支持接收器。许多替代实施例是可能的并对本领域内技术人员而言在考虑本公开后将变得显而易见。

如前面提到的，在一实施例中，触摸表面400由一系列行和列构成，信号可沿其传播。如前面讨论的，以下列方式设计这些行和列：当它们不被触摸时，可忽略的量的信号被耦合在它们之间。此外，不同的信号被传输到每个行内。在一个实施例中，这些不同信号中的每一个是彼此正交的(即可隔开和可区别的)。当同时触摸行和列时，出现在行上的不可忽略的量的信号被耦合到相应的列内。被耦合到列上的信号的量可关联于触摸的压力或面积。

接收器300被附连至每个列。接收器被设计成接收不可忽略的量的任何正交信号、或者正交信号的任意组合，并识别提供不可忽略的量的信号的列。在一个实施例中，接收器可测量出现在该列上的正交传输信号中的每一个的量。如此，除了识别与每个列接触的行，接收器可提供关于触摸的额外的(例如定性)信息。总地来说，触摸事件可对应于这些列上的接收的信号。对于每个列，在其上接收的不同信号指示哪些对应的行正与该列同时被触摸。在一个实施例中，所接收的每个信号的不可忽略的量可关联于相应行和列之间的耦合的量并可指示由该触摸所覆盖的表面积、该触摸的压力等等。

简单正弦波实施例

在这个简单的技术实施例中，被传输到行内的正交信号是未经调制的正弦波，其每一个具有不同的频率。在一个实施例中，选择这些频率以使它们在接收器中可容易地彼此区别。选择能够在接收器中容易彼此区别的频率的一种方式涉及：在这些频率之间提供充分的间隔，并确保在这些频率之间不存在简单谐波关系，由此减少可能造成一个信号模仿另一个信号的非线性伪像。

如果频率之间的间隔Δf至少是测量周期τ的倒数，其中相邻频率之间的间隔是恒定的并且最高频率小于最低频率的两倍的频率“梳”一般能满足这些标准。例如，如果希望测量(例如来自列的)信号组合以确定哪些行信号每毫秒出现一次，则频率间隔必须大于一千赫(即Δf＞1/τ)。根据这种计算，对于具有仅十行的无关紧要情形，能够使用下列频率：

在一个实施例中，频率间隔应当显著大于该最小值以实现稳固的设计。作为一个理论例子，具有0.5cm行/列间隔的20cm×20cm触摸表面将需要40个行和40个列并且需要在40个不同频率处的正弦波。尽管每毫秒一次的分析可能只需要1KHz间隔，然而在一个实施例中，为了更稳固的实现方式而利用任意更大的间隔。任意更大的间隔受制于如下约束条件：最大频率不应当大于最低频率的两倍(即f_max<2(f_min))。在该理论例子中，可使用最低频率设定在5MHz的100kHz的频率间隔，由此得到5.0MHz、5.1MHz、5.2MHz以此类推直至8.9MHz的频率列表。

在一个实施例中，列表上的每个正弦波可通过信号发生器产生并通过发射器在独立的行上传输。为了识别被同时触摸的行和列，接收器接收出现在列上的任何信号并且信号处理器分析该信号以确定该列表上的哪些(如果有的话)频率出现了。在一个实施例中，可通过频率分析技术(例如傅立叶变换)或通过使用滤波器排来支持该识别。

在一个实施例中，接收器可从每个列的信号确定来自该列上的信号中发现的频率列表中的每个频率的强度。在一个实施例中，在频率强度大于某一阈值的情况下，信号处理器识别出在与该频率对应的行和列之间具有触摸事件发生。在一个实施例中，可将对应于各种物理现象的信号强度信息作为定位触摸事件区域的辅助手段，所述物理现象包括触摸工具的尺寸、工具下压于此的压力、被触摸的行/列交叉点的部分等等。

在一个实施例中，一旦已对每个列的每个频率(对应于一个行)计算出信号强度，则可创建二维映射，其中信号强度是在该行/列交叉点处的映射值。在一个实施例中，由于触摸表面在不同频率下的物理差异，可能需要对给定触摸的信号强度相应作归一化。

在一个实施例中，二维映射数据可被阈值化以更好地识别、确定或隔离触摸事件。在一个实施例中，可使用二维映射数据来推导关于触摸该表面的物体的形状、取向等信息。

当然，正弦波不是可用于前面描述的配置中的唯一正交信号，事实上，如前面讨论的那样，能够彼此区别的任何组的信号都可以。尽管如此，正弦波具有一些优势性质，能够给予这项技术中使用的设备更简单的设计和更高节约成本的制造。正弦波具有非常窄的频率分布(通过定义)，并且不需要向下扩展至低频率(接近DC)。正弦波相对地不受1/f噪声影响，这对于扩展至低得多的频率的信号而言可能是一问题。

在一个实施例中，正弦波可通过滤波器排或频率分析技术(例如傅立叶变换)予以检测，这可以相对高效的方式实现并容易具有良好的动态范围特性，由此允许它们在大量同时的正弦波之间作出检测和区别。在宽信号处理方面，接收器对多个正弦波的解码可被认为是某种形式的频分复用。在一个实施例中，也可使用诸如时分和码分复用的其它调制技术，但这些技术当被运用在当前传感器的实施方式中则具有劣势。时分复用具有良好的动态范围特性，但需要花费有限时间发送到触摸表面(或分析从触摸表面接收的信号)，这与低等待时间设备的目的相悖。码分复用具有与频分复用相同的同步性质，但可能遇到动态范围问题并且可能无法容易地在多个同时的信号之间作出区别。

经调制的正弦波实施例

在一个实施例中，可使用经调制的正弦波作为前述简单正弦波实施例的替代和改进。未调制正弦波的使用可能造成与触摸表面附近的其它设备的射频干扰，并因此，采用这项技术的设备在通过规章测试(例如FCC、CE)时会遇到麻烦。另外，未调制正弦波的使用可能容易受到来自环境中其它正弦波的干扰，不管是来自蓄意的发射器的正弦波还是来自其它干扰设备(甚至可能是另一完全相同的触摸表面)。在一个实施例中，这种干扰可能造成所描述设备中错误的或劣化的触摸测量。

在一个实施例中，为了避免干扰，可以这样一种方式在通过发射器发送之前先对正弦波进行调制或“搅动”：即一旦信号到达接收器就能对信号进行解调(“解除搅动”)。一般来说，可使用任何形式的可逆转换，以使转换能被补偿并使信号一旦到达接收器就被恢复。一般来说，已发现使用一种调制技术发送或接收的信号与其它东西具有很小的相关性，并因此表现地更像纯粹的噪声而不是看上去相似于和/或受制于来自环境中存在的其它信号的干扰。在一个实施例中，所述调制和解调是BPSK。

在一个实施例中，所利用的调制技术将使发送的数据相当随机地出现，或至少在设备工作的环境中不常见。下面讨论两种调制方案：调频和直接序列扩频调制

调频

对整组正弦波的调频通过“将它们抹去”防止这些正弦波出现在相同频率。由于规章测试一般与固定频率有关，因此被调频的发射正弦波将以较低电平出现，并因此不大可能被关注。由于接收器将以相等和相反的方式“解除抹去”对其的任何正弦波输入，因此蓄意调制和发送的正弦波可被解调并随后大量地出现，就像在调制前那样。然而，从环境进入(例如干扰)的任何固定频率正弦波将通过“解除抹去”操作被“抹去”。因此，若非如此对于传感器可能造成的干扰通过利用调频被减轻，所述调频例如是对频率梳，所述频率梳在一个实施例中被用于触摸传感器中。

在一个实施例中，可通过使整组正弦波全部从单一基准频率产生而对整组正弦波进行调频，所述单一频率本身是被调制的。例如，具有100Khz间距的一组正弦波可通过将相同的100kHz基准频率乘以不同的整数来产生。在一个实施例中，这项技术可使用锁相环来达成。为了产生首个5.0MHz正弦波，可将基准乘以50，为了产生5.1MHz正弦波，可将基准乘以51，以此类推。接收器可使用相同调制基准来执行检测和解调功能。

直接序列扩频调制

在一个实施例中，正弦波可通过周期地在对发射器和接收器两者皆已知的伪随机(或甚至真随机)方案上反转它们而进行调制。由此，在一个实施例中，在将每个正弦波发送至其对应的行之前，其通过可选择的“非”电路，所述“非”电路的输出是输入信号乘以+1或-1，这依赖于“反转选择”输入的状态。在一个实施例中，所有这些“反转选择”输入从同一信号被驱动，以使每个行的正弦波全部同时乘以+1或-1。在一个实施例中，驱动“反转选择”输入的信号可以是伪随机函数，该伪随机函数与环境中可能存在的任何信号或函数无关。正弦波的伪随机反转在频率上将它们扩展，使得它们看上去就像随机噪声，因此它们与可能形成接触的任何设备的干扰都是可忽略的。

在接收器侧，来自列的信号可传过可选择的反转电路，这些反转电路通过与行上的伪随机信号相同的伪随机信号被驱动。结果是，即便所发送的信号已被扩频，它们在接收器之前也被解扩频，因为它们已经被乘以+1或-1两次，因此它们保持不变。运用直接序列扩频调制可扩展在列上出现的任何干扰信号，由此它们仅作为噪声并且不模仿任何组的有意正弦波。

在一个实施例中，可选择的反转器可由少数简单器件形成和/或可在VLSI工艺中实现在晶体管内。

由于许多调制技术是彼此独立的，在一个实施例中，可同时采用多种调制技术，例如正弦波组的调频和直接序列扩频调制。尽管可能实现起来更复杂，但多种调制的实施方式可取得更好的抗干扰性。

由于环境中遇到特殊的伪随机调制的情形极为罕见，因此本发明的传感器可能不需要真随机调制方案。一种可能的例外是当具有相同实施方式的一个以上触摸表面被同一人触摸。在这种情形下，这些表面可能彼此干扰，即使它们使用非常复杂的伪随机方案。在一个实施例中，注意设计不大可能冲突的伪随机方案。在一个实施例中，一些真随机性被引入到调制方案中。在一个实施例中，通过从真随机源播种伪随机发生器并确保它(在其重复之前)具有足够长的输出时长来引入随机性。这一实施例很可能使得两个触摸表面在同一时间永远使用相同的序列部分。在一个实施例中，随机性是通过用真随机序列对伪随机序列作异或(XOR)运算而引入的。XOR函数将其输入的熵结合起来，由此其输出的熵永不小于任一输入。

一种低成本实现的实施例

使用之前描述技术的触摸表面相比其它方法可能具有联系到产生和检测正弦波的相对高的成本。下面讨论产生和检测正弦波的方法，该方法可能更节约成本和/或更适于大量制造。

正弦波检测

在一个实施例中，可使用具有傅立叶变换检测方案的完整无线电接收器在接收器内检测正弦波。这种检测可能需要将高速RF波形数字化并对其执行数字信号处理。可对表面上的每个列执行单独的数字化和信号处理，这将允许信号处理器发现哪些行信号与该列形成接触。在前面提到的例子中，具有四十行和四十列的触摸表面将需要这种信号链的四十个副本。今日，就硬件、成本和功率而言，数字化和数字信号处理是相对昂贵的操作。利用更节约成本的检测正弦波的方法将会是有益的，尤其是能被容易地再现并且需要非常少的功率的方法。

在一个实施例中，可使用滤波器排检测正弦波。滤波器排包括一阵列的带通滤波器，所述带通滤波器可取输入信号并将其分解成与每个滤波器关联的频率分量。离散傅立叶变换(DFT，它是FFT的一种高效实施方式)是一种形式的滤波器排，它具有均匀间隔的带通滤波器，通常用于频率分析。DFT可以数字方式实现，但数字化步骤是昂贵的。可由单独滤波器来实现滤波器排，例如无源LC(电感和电容)或RC有源滤波器(包含)。电感器众所周知地难以很好地实现在VLSI处理上，并且分立的电感器大而且昂贵，因此在滤波器排中使用电感器可能不是成本节约的。

在较低频率(大约10MHz和10MHz以下)，可将多排RC有源滤波器构筑在VLSI上。这些RC有源滤波器可能表现良好，但会占据很多管芯空间并且需要比预期更多的功率。

在较高频率下，可通过表面声波(SAW)滤波器技术来构筑滤波器排。这允许几乎任意的FIR滤波器几何形状。然而，它们需要压电材料，这些压电材料比直接的CMOS VLSI昂贵得多，并且可能不允许有足够的联立抽头以将足够多的滤波器整合到单个封装件内，由此增加了制造成本。

在一个实施例中，可使用模拟滤波器排检测正弦波，该模拟滤波器排通过开关电容器技术实现在标准CMOS VLSI工艺上，其采用FFT式“蝴蝶”拓扑结构。这种实施方式所需的管芯面积是通道数平方的函数，这意味着使用相同技术的64通道滤波器排只需要1024通道版本的管芯面积的1/256。在一个实施例中，低等待时间触摸传感器的完整接收系统被实现在多个VLSI管芯上，所述多个VLSI管芯包括适当组的滤波器排和适当的放大器、开关、能量检测器等等。在一个实施例中，低等待时间触摸传感器的完整接收系统被实现在单个VLSI管芯上，所述单个VLSI管芯包括适当组的滤波器排和适当的放大器、开关、能量检测器等等。在一个实施例中，低等待时间触摸传感器的完整接收系统被实现在单个VLSI管芯上，其包含n实例的n沟道滤波器排并为适当的放大器、开关、能量检测器等留出空间。

正弦波发生

在低等待时间触摸传感器中产生发送信号(例如正弦波)一般比检测要简单，主要是因为每个行需要产生单个信号而列接收器必须在许多信号之间作出检测和区别。在一个实施例中，可用一系列锁相环(PLL)来产生正弦波，每个锁相环将常用基准频率乘以一不同的乘数。

在一个实施例中，低等待时间触摸传感器设计不要求所发送的正弦波具有非常高的质量，而是相比在无线电电路中经常允许或希望的，它容忍具有更多相位噪声、频率变化(随时间、温度等等)、谐波畸变和其它不完美性的所发送正弦波。在一个实施例中可通过数字装置产生大量频率并随后采用相对粗略的模数转换处理。如前面讨论的，在一个实施例中，所产生的行频率应当彼此间不具有任何简单谐波关系，所描述的发生处理中的任何非线性不应当使组中的一个信号“混淆”或模仿另一个信号。

在一个实施例中，可通过使一串窄脉冲由滤波器排滤波而产生频率梳，滤波器排中的每个滤波器输出信号以在行上传输。频率“梳”是通过一滤波器排产生的，该滤波器排可类似于由接收器使用的滤波器排。作为一个例子，在一实施例中，以100kHz的速率重复的10纳秒脉冲被传入滤波器排，该滤波器排被设计成将开始在5MHz的频率梳分量隔开，并隔开100kHz。如定义那样的脉冲串可具有从100kHz至几十MHz的频率分量，并因此对发射器中的每个行都具有信号。由此，如果脉冲串被传递通过与前述滤波器排相似的滤波器排以检测所接收的列信号中的正弦波，则滤波器排输出将各自包含能够在行上传输的单个正弦波。

透明显示器表面

理想的是，使触摸表面与计算机显示器集成以使人能够与计算机产生的图形和图像交互。尽管可将前投影用于不透明的触摸表面并将后投影用于半透明的触摸表面，但现代平板显示器(LCD、等离子、OLED等)一般要求触摸表面是透明的。在一个实施例中，允许信号沿其传播的当前技术的行和列需要对这些信号具有传导性。在一个实施例中，允许射频信号沿其传播的当前技术的行和列需要是导电的。

如果行和列不充分导电，则沿行/列的每单位长度的电阻将与每单位长度的电容结合以形成低通滤波器：被施加在一端的任何高频信号当沿不良导体传播时将被大量衰减。

视觉上透明的导体是市场上有售的(例如氧化铟锡或ITO)，但透明度和传导性之间的权衡在对本文描述的低等待时间触摸传感器的某些实施例而言理想的频率下是成问题的：如果ITO足够厚以支持某些长度上的某些理想频率，它对于某些应用场合来说又不够透明。在一个实施例中，可完全地或至少部分地由石墨和/或碳纳米管形成行和/或列，石墨和/或碳纳米管都是高传导和透光的。

在一个实施例中，行和/或列可由一条或多条细线形成，这些细线将可忽略量的显示器挡在后面。在一个实施例中，细线过小而无法看见，或者至少过小而不至于形成视觉阻碍，当观察其后面的显示器时。在一个实施例中，可使用被布图在透明玻璃或塑料上的细银线来构成行和/或列。这些细线需要具有足够的横截面以沿行/列形成良好的导体，但期望(对于后部显示器而言)这些线足够小并且足够分散以挡住根据应用场合尽可能少的下部显示器。在一个实施例中，基于下部显示器的像素尺寸和/或节距来选择细线尺寸。

作为示例，新的Apple Retina显示器(苹果公司的视网膜显示器)包括大约300像素/英寸，这导致一侧上大约80微米的像素尺寸。在一个实施例中，20厘米长(iPad显示器的长度)的20微米直径银线(其具有大约10欧姆的电阻)被用作如本文描述的低等待时间触摸传感器中的行和/或列和/或用作行和/或列的一部分。然而，这种20微米直径银线如果跨视网膜显示器伸长，则可能阻挡多达25％的整个像素行。因此，在一个实施例中，可将多个较细直径的银线用作列或行，它们可维持适当的电阻并相对于射频透入深度课题提供可接受的响应。这种多个较细直径的银线可敷设成一图案，该图案不是直的而是某种程度上不规则的。较薄线的随机或不规则图案视觉侵入的可能性较低。在一个实施例中，使用薄线网眼，网眼的使用将提高稳固性，包括对抗布图中的制造瑕疵。在一个实施例中，可将单个较薄直径的线用作行或列，假设该较薄线具有足够导电性以维持适当程度的电阻以及相对于射频透入深度课题的可接受响应。

图2示出具有菱形行/列网眼的行/列触摸表面的实施例。这种网眼图案被设计成为行和列提供最大和相等的表面积，同时允许两者之间的最小重叠。

具有大于菱形之一的面积的触摸事件将覆盖行和列的至少一部分，这将允许行信号的一部分耦合到重叠的列中。在一个实施例中，菱形尺寸被设计成小于触摸工具(手指、尖笔等等)。在一个实施例中，行和列之间0.5cm间距对人的手指表现良好。在一个实施例中，行和列相对彼此成30度和150度之间的角度。

在一个实施例中，将简单的方格线用作行和列。这样的方格对于行和列提供较少的表面积，但对于射频信号来说可能足够了，并提供可由接收器检测到的充分不可忽略耦合。

在一个实施例中，如图2所示，可通过使用填满所指示形状的空间的随机细线连接网眼或通过将线网眼和另一透明导体(例如ITO)结合来形成行和列的“菱形图案”。在一个实施例中，可为长跨距导电性使用细线，例如跨过整个屏幕，并可为局部区域的导电性使用ITO，例如菱形区域。在一个实施例中，至少一些细的透明导体在不与另一导体交叉的位置处较宽。

光学实施例

尽管前面已讨论了实现所描述的多重触摸技术的射频和电气方法，但也可采用其它介质。例如，信号可以是光信号(例如光)，其具有针对行和列的波导或其它手段。在一个实施例中，用于光信号的光可以在可见区域、红外区域和/或紫外区域。

在一个实施例中，行和列不包括携带射频信号的导电行和列，而是包括例如光纤的光波导，所述光波导由一个或多个光源给予，所述一个或多个光源产生正交信号并通过光耦合器耦合至波导。例如，光的不同且独特的波长可被注入到每个行光纤内。当人的手指触摸行光纤时，由于受挫的全内反射，其中的一些光将泄漏(即耦合)到手指中。由于往复过程，来自手指的光可能随后进入列光纤之一，并传播至位于光纤端部的检测器。

在一个实施例中，光信号可通过不同波长的LED产生，或通过使用光滤波器产生。在一个实施例中，可采用定制的干涉滤波器。在一个实施例中，可使用光滤波器排检测出现在光纤列上的不同波长的光。在一个实施例中，可使用定制的干涉滤波器来实现这类光滤波器排。在一个实施例中，可使用落在可见光谱之外的波长的光(例如红外和/或紫外光)来避免将额外的可见光加至显示器。

在一个实施例中，行和列滤波器可被编织在一起以使手指能够同时地触摸它们。在一个实施例中，这种编织构造可做得如要求那样视觉透明的，以避免使显示器变得昏暗。

更多关于本发明的触摸传感器、方法和用途的细节将从2012年10月5日提交的共同待审美国临时专利申请No.61/710,256的公开中变得显而易见，该临时申请的全部公开内容(包括其源代码附录)通过引用纳入于此。

本发明的各种修正和替代对本领域内技术人员而言将变得显而易见，只要不脱离本发明的精神和范围。应当理解，本发明不旨在由本文陈述的具体实施例和范例过分地予以限制，并且这些实施例和范例仅为了解说本发明，本发明的范围仅旨在由所附权利要求书限定。由此，虽然已经参照优选实施例具体示出和描述了本发明，然而要理解的是，本领域内技术人员可在形式上和细节上对其作出多种改变，而不背离本发明的精神和范围。

Claims (31)

1.一种低等待时间触敏设备，包括：

多个第一和第二导体，其被安排使得：

所述多个第一导体的导体路径中的每一个与所述多个第二导体的导体路径中的每一个交叉，并且其中，

当所述触敏设备不被触摸时，可忽略的量的信号被耦合在它们之间，以及

当所述触敏设备被触摸时，不可忽略的量的信号被耦合在它们之间；

信号发生器，其适于产生多个独特的正交信号，每一个独特的正交信号与其它独特的正交信号中的每一个正交，且每一个独特的正交信号是正弦正交信号，所述正弦正交信号被预先选择以使它们与其它正弦信号没有简单的谐波关系；

发射器，其关联于所述多个第一导体，所述发射器适于在所述多个第一导体中的每一个上同时地发送所述多个独特的正交信号中的每一个；

接收器，其关联于所述多个第二导体，所述接收器适于接收在所述多个第二导体中的每一个上存在的信号；以及

信号处理器，其适于对所述多个第二导体中的每一个上存在的信号进行解码，并且对于所述多个第二导体中的每一个上存在的信号中的每一个，确定哪些独特的正交信号形成其不可忽略的部分。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，由于源自对所述交叉的附近位置的触摸的电容性耦合，信号被耦合在交叉的导体之间。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：

调制器，用于在传输之前调制所述多个独特的正交信号；

解调器，用于在解码之前解调所述多个独特的正交信号；以及

其中所述发射器发送调制的独特的正交信号而所述接收器接收调制的独特的正交信号。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述调制和解调是BPSK。

5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述多个独特的正交信号的调制和解调是相反的函数。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号处理器执行与信号的解码相关联的傅立叶变换。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号处理器利用与信号的解码相关联的滤波器排。

8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号处理器包括用于解码信号的滤波器排。

9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号处理器确定用于构成出现在所述多个第二导体中的每一个上的信号中的每一个的不可忽略的部分的独特的正交信号的相对强度。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，进一步包括：

插值器，用于从包括独特的正交信号的相对强度的信息中确定触摸的位置。

11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述滤波器排包括模拟滤波器。

12.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述滤波器排包括开关电容模拟滤波器。

13.如权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：

带通滤波器，用于在由所述信号处理器解码之前对所述多个第二导体中的每一个上出现的接收的信号进行滤波；以及

外差振荡器，用于减小在由所述信号处理器解码之前对所述多个第二导体中的每一个上出现的经带通滤波的接收的信号的频率。

14.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述信号发生器包括：

源信号发生器，用以产生包括正弦波的组合的源信号；以及

滤波器排，其适用于获取所述源信号并将其滤波成多个独特的正交信号。

15.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个第一和第二导体各自包括导电材料构成的细的不规则网。

16.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个第一和第二导体各自包括至少一些细的透明导体。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述至少一些细的透明导体在不与另一导体交叉的位置处较宽。

18.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个第一和第二导体分别被布置成行和列。

19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述行和列彼此垂直。

20.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述行和列相对彼此成30度和150度之间的角度。

21.如权利要求18所述的设备，其特征在于，形成所述行的所述多个第一导体基本彼此平行。

22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，形成所述列的所述多个第二导体基本彼此平行。

23.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个第一和第二导体分别被布置成同心圆和轮辐结构。

24.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多个第二和第一导体分别被布置成同心圆和轮辐结构。

25.如权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括：

多个第三导体，被安排使得所述多个第三导体中的每一个与至少一个其它导体交叉；以及

第二信号发生器，其适于产生多个第二独特的正交信号，所述多个第二独特的正交信号中的每一个与所述多个第二独特的正交信号中的其它信号中的每一个正交并且与每一个独特的正交信号正交。

26.一种低等待时间触敏设备，包括：

多个第一和第二光波导，其被安排使得：

当所述触敏设备不被触摸时，可忽略的量的光被耦合在它们之间，以及

当所述触敏设备被触摸时，不可忽略的量的光被耦合在它们之间；

光源，其适于产生多个独特的正交光束，每个独特的正交光束与其它独特的正交光束中的每一个正交；

光耦合器，其关联于所述多个第一光波导，所述光耦合器适于在所述多个第一光波导中的每一个上发送所述多个独特的正交光束中的每一个；

接收器，其关联于所述多个第二光波导，所述接收器适于接收在所述多个第二光波导中的每一个上存在的光并将其转换成电信号；以及

信号处理器，其适于对与所述多个第二光波导中的每一个相对应的电信号进行解码，并且对于与所述多个第二光波导中的每一个相对应的信号中的每一个，确定哪些信号形成其不可忽略的部分。

27.如权利要求书26所述的设备，其特征在于，所述多个独特的正交光束中的每一个包括独特的正交光波长。

28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，每个独特的正交光波长处于从红外至紫外的范围内。

29.如权利要求27所述的设备，其特征在于，每个独特的正交光波长处于红外谱内。

30.如权利要求27所述的设备，其特征在于，每个独特的正交光波长处于紫外谱内。

31.一种低等待时间触敏设备，包括：

a.多个行导体和列导体，被安排使得：

i.所述多个行导体的导体路径中的每一个与所述多个列导体的导体路径中的每一个交叉，并且其中，

ⅱ.当所述触敏设备不被触摸时，第一电平的信号被耦合在它们之间，以及

ⅲ.当所述触敏设备被触摸时，第二电平的信号被耦合在它们之间，

b.可操作地连接至所述多个行导体的行信号发生器，所述行信号发生器适于同时地产生多个独特的正交行信号，每个独特的正交行信号与其它独特的正交行信号中的每一个正交，且每个独特的正交行信号是正弦正交行信号，所述正弦正交行信号被预先选择以使它们与其它正弦行信号没有简单的谐波关系；

c.可操作地连接至多个列导体的列信号解码器，所述列信号解码器适于检测在所述多个列导体中的每一个上的多个独特的正交行信号中的每一个的电平；

触摸事件定位器，用于至少部分地基于在所述多个列导体中的每一个上的多个独特的正交行信号中的每一个的检测的电平来确定触摸事件的坐标。