CN107272969B - 使用非整数激励的电容性感测 - Google Patents

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Abstract

电容性感测包括同时用第一发射器信号驱动第一发射器电极以及用第二发射器信号驱动第二发射器电极。第一发射器信号基于第一数字码，并且第二发射器信号基于第二数字码。第一数字码和第二数字码各自包括至少一个非整数倍数。电容性感测还包括使用多个接收器电极接收结果得到的信号，结果得到的信号包括第一发射器信号和第二发射器信号的作用。电容性感测还包括基于结果得到的信号确定位置信息。

Description

使用非整数激励的电容性感测
技术领域
本发明总体上涉及电子设备。
背景技术
包括接近传感器设备（通常也称为触摸板或触摸传感器设备）的输入设备被广泛地用在各种电子系统中。接近传感器设备典型地包括常常通过表面来区分的感测区，接近传感器设备在该感测区中确定一个或多个输入对象的存在、位置和/或运动。接近传感器设备可以用于为电子系统提供界面。例如，接近传感器设备常常被用作较大型计算系统的输入设备（诸如集成在笔记本或台式计算机中或者在笔记本或台式计算机外围的不透明触摸板）。接近传感器设备也常常被用在较小型的计算系统中（诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏）。
发明内容
通常，在一个方面，一个或多个实施例涉及电容性感测设备，其包括第一发射器电极、第二发射器电极和多个接收器电极，以及处理系统。所述处理系统被配置成同时用第一发射器信号驱动第一发射器电极以及用第二发射器信号驱动第二发射器电极。第一发射器信号基于第一数字码并且第二发射器信号基于第二数字码。第一数字码和第二数字码各自包括至少一个非整数倍数。所述处理系统还被配置成使用多个接收器电极接收多个结果得到的信号，所述结果得到的信号包括第一发射器信号和第二发射器信号的作用，以及基于结果得到的信号确定位置信息。
通常，在一个方面，一个或多个实施例涉及用于电容性感测的方法，其包括同时用第一发射器信号驱动第一发射器电极以及用第二发射器信号驱动第二发射器电极。第一发射器信号基于第一数字码并且第二发射器信号基于第二数字码。第一数字码和第二数字码各自包括至少一个非整数倍数。所述方法还包括使用多个接收器电极接收结果得到的信号，所述结果得到的信号包括第一发射器信号和第二发射器信号的作用。所述方法还包括基于所述结果得到的信号确定位置信息。
通常，在一个方面，一个或多个实施例涉及用于电容性感测的处理系统，其包括传感器电路，所述传感器电路被配置成同时用第一发射器信号驱动第一发射器电极以及用第二发射器信号驱动第二发射器电极。第一发射器信号基于第一数字码并且第二发射器信号基于第二数字码。第一数字码和第二数字码各自包括至少一个非整数倍数。所述传感器电路还被配置成使用多个接收器电极接收结果得到的信号。所述结果得到的信号包括第一发射器信号和第二发射器信号的作用。所述处理系统还包括被配置成基于多个结果得到的信号确定位置信息的处理电路。
根据以下的描述和所附权利要求，本发明的其他方面将是明显的。
附图说明
将在下文中结合附图来描述本发明的优选示例性实施例，其中相似的名称表示相似的元素，并且。
图1、2.1和2.2示出了根据本发明的一个或多个实施例的示意图。
图3示出了根据本发明的一个或多个实施例的示例。
图4示出了根据本发明的一个或多个实施例的流程图。
具体实施方式
以下的具体实施方式在本质上仅仅是示例性的并且不意图限制本发明或本发明的应用和使用。此外，不意图被在前的技术领域、背景技术、发明内容或以下的具体实施方式中呈现的任何明示的或暗示的理论所约束。
在本发明的实施例的以下具体实施方式中，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的更透彻的理解。然而，对于本领域技术人员将明显的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其他实例中，未详细地描述众所周知的特征以避免不必要地使描述变得复杂。
贯穿本申请，序数（例如第一、第二、第三等）可以用作元素（即本申请中的任何名词）的形容词。序数的使用既不暗示或创建元素的任何特定排序，也不将任何元素限制成仅为单个元素，除非诸如通过措辞“之前”、“之后”、“单个”及其他这样的术语的使用而明确地公开。相反，序数的使用是要在元素之间进行辨别。作为示例，第一元素不同于第二元素，并且第一元素可以涵盖多于一个元素并且在元素的排序中在第二元素之后（或在第二元素之前）。
本发明的各种实施例提供了促进提高的可用性的输入设备和方法。具体地，一个或多个实施例针对使用包括非整数倍数的数字码同时驱动多个发射器电极。在本发明的一个或多个实施例中，基于相应的数字码来调制载波信号。在本发明的一个或多个实施例中，非整数倍数码是正交的，并且可以表现出更高的信噪比。
现在转向附图，图1是根据本发明的实施例的示例性输入设备（100）的框图。输入设备（100）可以被配置成向电子系统（未示出）提供输入。如在本文档中所使用的那样，术语“电子系统”（或“电子设备”）广泛地指能够电子地处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制性示例包括所有大小和形状的个人计算机，诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、网络浏览器、电子书阅读器和个人数字助理（PDA）。附加示例电子系统包括复合输入设备，诸如包括输入设备100和分离的操纵杆或按键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包括外围设备，诸如数据输入设备（包括遥控装置和鼠标）以及数据输出设备（包括显示屏和打印机）。其他示例包括远程终端、信息站和视频游戏机（例如视频游戏控制台、便携式游戏设备以及诸如此类的视频游戏机）。其他示例包括通信设备（包括蜂窝电话，诸如智能电话）以及媒体设备（包括记录器、编辑器和播放器，诸如电视、机顶盒、音乐播放器、数码相框和数码相机）。另外，电子系统可以是输入设备的主机或从机。
输入设备（100）可以被实现为电子系统的物理部分，或者可以与电子系统在物理上分离。此外，输入设备（100）的部分可以是电子系统的部分。例如，处理系统的全部或部分可以被实现在电子系统的设备驱动器中。在适当的情况下，输入设备（100）可以使用以下各项中的任何一项或多项来与电子系统的部分通信：总线、网络及其他有线或无线互连。示例包括I2C、SPI、PS/2、通用串行总线（USB）、蓝牙、RF和IRDA。
在图1中，将输入设备（100）示出为被配置成在感测区（120）中感测由一个或多个输入对象（140）提供的输入的接近传感器设备（常常也称为“触摸板”或“触摸传感器设备”）。示例输入对象包括手指和触针，如图1所示，其可以一起或独立地使用。贯穿本说明书，使用输入对象的单数形式。尽管使用单数形式，但是在感测区（120）中可以存在多个输入对象。此外，哪些特定输入对象处于感测区中可以随着一个或多个手势的过程改变。为了避免不必要地使描述变得复杂，输入对象的单数形式被使用并且指所有以上变型。
感测区（120）涵盖输入设备（100）上方、周围、其中和/或附近的任何空间，输入设备（100）能够在该感测区中检测用户输入（例如由一个或多个输入对象（140）提供的用户输入）。特定感测区的大小、形状和位置可以在实施例之间广泛地变化。
在一些实施例中，感测区（120）从输入设备（100）的表面沿一个或多个方向延伸到空间中，直到信噪比（SNR）阻碍充分精确的对象检测。在输入设备的表面上方的延伸可以被称为表面上方感测区。在各种实施例中，该感测区（120）沿特定方向延伸的距离可以大约为小于一毫米、数毫米、数厘米或更大，并且可以随所使用的感测技术的类型和所期望的精度而显著地变化。因此，一些实施例感测这样的输入，其包括与输入设备（100）的任何表面没有接触、与输入设备（100）的输入表面（例如触摸表面）的接触、以某个量的施加力或压力耦合的与输入设备（100）的输入表面的接触和/或它们的组合。在各种实施例中，输入表面可以由传感器电极位于其中的壳体的表面、由应用在传感器电极或任何壳体上方的面板等提供。在一些实施例中，感测区（120）在被投影到输入设备（100）的输入表面上时具有矩形形状。
输入设备100可以利用传感器部件和感测技术的任何组合来检测感测区（120）中的用户输入。输入设备（100）包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为若干个非限制性示例，输入设备（100）可以使用电容性技术、弹性技术、电阻性技术、电感性技术、磁性技术、声学技术、超声技术和/或光学技术。
一些实现方式被配置成提供横跨一维、二维、三维或更高维空间的图像。一些实现方式被配置成提供输入沿特定轴或平面的投影。此外，一些实现方式可以被配置成提供一个或多个图像与一个或多个投影的组合。
在输入设备（100）的一些电阻性实现方式中，柔性且导电的第一层通过一个或多个间隔物元件与导电的第二层分离。在操作期间，跨多层创建一个或多个电压梯度。按压柔性的第一层可以使其充分弯曲以创建层之间的电接触，导致反映层之间的（一个或多个）接触点的电压输出。这些电压输出可以被用于确定位置信息。
在输入设备（100）的一些电感性实现方式中，一个或多个感测元件拾取由谐振线圈或线圈对感应出的回路电流。电流的量值、相位和频率的某个组合然后可以被用于确定位置信息。
在输入设备（100）的一些电容性实现方式中，施加电压或电流以创建电场。附近的输入对象引起电场的改变，并且产生电容性耦合的可检测改变，其可以作为电压、电流或诸如此类的参数的改变而被检测。
一些电容性实现方式利用电容性感测元件的阵列或其他规则或非规则图案来创建电场。在一些电容性实现方式中，分离的感测元件可以欧姆地短接在一起以形成更大的传感器电极。一些电容性实现方式利用电阻片，其可以是均匀电阻性的。
一些电容性实现方式利用基于传感器电极与输入对象之间的电容性耦合的改变的“自电容”（或“绝对电容”）感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象更改传感器电极附近的电场，从而改变所测量的电容性耦合。在一个实现方式中，绝对电容感测方法通过关于参考电压（例如系统接地）调制传感器电极并且通过检测传感器电极与输入对象之间的电容性耦合来进行操作。参考电压可以是基本上恒定的电压或变化的电压，并且在各种实施例中，参考电压可以是系统接地。使用绝对电容感测方法获取的测量结果可以被称为绝对电容性测量结果。
一些电容性实现方式利用基于传感器电极之间的电容性耦合的改变的“互电容”（或“跨电容”）感测方法。在各种实施例中，传感器电极附近的输入对象更改传感器电极之间的电场，从而改变所测量的电容性耦合。在一个实现方式中，互电容感测方法通过检测一个或多个发射器传感器电极（也被称为“发射器电极”或“发射器”）与一个或多个接收器传感器电极（也被称为“接收器电极”或“接收器”）之间的电容性耦合来进行操作。可以相对于参考电压（例如系统接地）调制发射器传感器电极以发射发射器信号。接收器传感器电极可以相对于参考电压被保持为基本上恒定以促进对结果得到的信号的接收。参考电压可以是基本上恒定的电压，并且在各种实施例中，参考电压可以是系统接地。在一些实施例中，发射器传感器电极可以二者都被调制。发射器电极相对于接收器电极被调制以发射发射器信号并且促进对结果得到的信号的接收。结果得到的信号可以包括对应于一个或多个发射器信号和/或对应于一个或多个环境干扰的源（例如其他电磁信号）的（一种或多种）作用。该（一种或多种）作用可以是发射器信号、由一个或多个输入对象和/或环境干扰引起的发射器信号的改变或其他这样的作用。传感器电极可以是专用的发射器或接收器，或者传感器电极可以被配置成既发射又接收。使用互电容感测方法获取的测量结果可以被称为互电容测量结果。
此外，传感器电极可以具有变化的形状和/或大小。相同形状和/或大小的传感器电极可以在相同组中或者可以不在相同组中。例如，在一些实施例中，接收器电极可以具有相同形状和/或大小，而在其他实施例中，接收器电极可以具有变化的形状和/或大小。作为另一个示例，在一些实施例中，接收器电极可以具有相同形状和/或大小，而在其他实施例中，接收器电极可以具有变化的形状和/或大小。
在其他实施例中，传感器电极中的一个或多个被设置在公共衬底的同一侧或同一表面上，并且在感测区中彼此隔离。传感器电极可以按矩阵阵列设置，其中每个传感器电极可以被称为矩阵传感器电极。矩阵阵列可以对应于网格图案。传感器电极中的每个传感器电极的大小和/或形状可以基本上相似。在一个实施例中，传感器电极的矩阵阵列的传感器电极中的一个或多个可以在大小和形状中的至少一个上变化。矩阵阵列的每个传感器电极可以对应于电容性图像的像素（即电容性像素）。此外，矩阵阵列的两个或更多个传感器电极可以对应于电容性图像的像素（即电容性像素）。换句话说，电容性像素是获取测量结果的位置。在各种实施例中，矩阵阵列的每个传感器电极可以耦合到多个电容性布线迹线中的分离的电容性布线迹线。在各种实施例中，传感器电极包括设置在传感器电极中的至少两个传感器电极之间的一个或多个网格电极。网格电极和至少一个传感器电极可以被设置在衬底的公共侧、公共衬底的不同侧和/或不同的衬底上。在一个或多个实施例中，传感器电极和（一个或多个）网格电极可以涵盖显示设备的整个电压电极。虽然传感器电极可以在衬底上电隔离，但是电极可以在感测区外部耦合在一起（例如在连接区中）。在一个或多个实施例中，浮动电极可以被设置在网格电极与传感器电极之间。在一个特定实施例中，浮动电极、网格电极和传感器电极包括显示设备的公共电极的整体。
在任何传感器电极布置（例如上述矩阵阵列）中，传感器电极可以由输入设备操作用于通过将传感器电极划分为发射器和接收器电极来进行互电容性感测。作为另一个示例，在任何传感器电极布置（例如上述矩阵阵列）中，传感器电极可以由输入设备操作用于绝对电容性感测。作为另一示例，在任何传感器电极布置中，可以使用绝对电容性感测和互电容性感测的混合。此外，传感器电极或显示电极中的一个或多个（例如源极电极、栅极电极或参考（Vcom）电极）可用于执行屏蔽。
来自电容性像素的一组测量结果形成电容性帧。换句话说，电容性帧表示在针对一个时刻所获取的一组测量结果。测量结果包括电容、感测区中的输入对象以及任何背景电容的作用。电容性帧可以包括表示像素处的电容性耦合的电容性图像和/或包括表示电容性耦合或沿每个传感器电极的电容性轮廓。可以在多个时间段内获取多个电容性帧，并且它们之间的差异可以用于导出关于感测区中的输入的信息。例如，在连续的时间段内获取的连续电容性图像可以被用于跟踪进入、离开和在感测区内的一个或多个输入对象的（一个或多个）运动。
传感器设备的背景电容是与感测区中没有输入对象关联的电容性图像。背景电容随环境和操作条件而改变，并且可以以各种方式来估计。例如，一些实施例在没有输入对象被确定为在感测区中时取“基线帧”，并且将那些基线帧用作对其背景电容的估计。基线帧是当输入对象不在感测区中时使用电容性感测获得的电容性帧。
电容性帧可以针对传感器设备的背景电容被调整，以得到更高效的处理。一些实施例通过“基线化”电容性像素处的电容性耦合的测量结果以产生“基线化的电容性帧” 来实现这点。也就是说 ，一些实施例将形成电容性帧的测量结果与“基线帧”的对应的“基线值”进行比较，并且确定从该基线图像的改变。
在图1中，处理系统（110）被示出为输入设备（100）的部分。处理系统（110）被配置成操作输入设备（100）的硬件以检测感测区（120）中的输入。处理系统（110）包括一个或多个集成电路（IC）和/或其他电路部件中的部分或全部。例如，用于互电容传感器设备的处理系统可以包括被配置成利用发射器传感器电极发射信号的发射器电路和/或被配置成利用接收器传感器电极接收信号的接收器电路。此外，用于绝对电容传感器设备的处理系统可以包括被配置成将绝对电容信号驱动到传感器电极上的驱动器电路和/或被配置成利用那些传感器电极接收信号的接收器电路。在一个或多个实施例中，用于组合的互电容和绝对电容传感器设备的处理系统可以包括以上描述的互电容电路和绝对电容电路的任何组合。在一些实施例中，处理系统（110）还包括电子可读指令，诸如固件代码、软件代码和/或诸如此类的指令。在一些实施例中，构成处理系统（110）的部件被定位在一起，诸如在输入设备（100）的（一个或多个）感测元件附近。在其他实施例中，处理系统（110）的部件与靠近输入设备（100）的（一个或多个）感测元件的一个或多个部件和在其他位置处的一个或多个部件在物理上分离。例如，输入设备（100）可以是耦合到计算设备的外围设备，并且处理系统（110）可以包括被配置成在计算设备的中央处理单元上运行的软件以及与该中央处理单元分离的一个或多个IC（可能具有关联的固件）。作为另一示例，输入设备（100）可以在物理上集成在移动设备中，并且处理系统（110）可以包括作为移动设备的主处理器的部分的电路和固件。在一些实施例中，处理系统（110）专用于实现输入设备（100）。在其他实施例中，处理系统（110）也执行其他功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。
处理系统110可以被实现为对处理系统（110）的不同功能进行处理的一组模块。每个模块可以包括固件、软件、作为处理系统（110）的一部分的电路或其组合。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。例如，如图1所示，处理系统（110）可以包括处理电路（150）和传感器电路（160）。处理电路（150）可以对应于硬件电路，诸如中央处理单元、专用集成电路或其他硬件。处理电路 （150）可以包括用于以下各项的功能：检测湿气的存在、基于湿气的存在进行操作、确定何时至少一个输入对象处于感测区中、确定信噪比（SNR）、确定输入对象的位置信息、识别手势、基于手势、手势的组合或其他信息来确定要执行的动作、执行其他操作和/或执行操作的任何组合。
传感器电路（160）可以对应于包括用来驱动传感器电极的功能的硬件电路，诸如中央处理单元、专用集成电路或其他硬件。例如，传感器模块（160）可以包括耦合到感测元件的传感器电路。
尽管图1将处理电路（150）和传感器电路（160）示出为分离的部件，处理电路（150）中的全部或部分可以与传感器电路（160）相同。此外，尽管图1仅示出了处理电路（150）和传感器电路（160），但是根据本发明的一个或多个实施例可以存在替换的或附加的硬件电路。这样的替换的或附加的电路可以对应于与以上讨论的电路中的一个或多个不同的电路或子电路。示例的替换或附加电路包括用于操作诸如传感器电极和显示屏之类的硬件的硬件操作电路、用于处理诸如传感器信号和位置信息之类的数据的数据处理电路、用于报告信息的报告电路以及被配置成识别诸如模式改变手势之类的手势的识别电路和用于改变操作模式的模式改变电路。此外，各种电路可以被组合在分离的集成电路中。例如，第一电路可以被至少部分地包括在第一集成电路内，并且分离的电路可以被至少部分地包括在第二集成电路内。此外，单个电路的多个部分可以跨越多个集成电路。在一些实施例中，处理系统可以作为整体来执行各种电路的操作。
在一些实施例中，处理系统（110）通过引起一个或多个动作而直接响应于感测区（120）中的用户输入（或没有用户输入）。示例动作包括改变操作模式以及诸如光标移动、选择、菜单导航及其他功能的图形用户界面（GUI）动作。在一些实施例中，处理系统（110）向电子系统的某个部分（例如向电子系统的与处理系统（110）分离的中央处理系统，如果这样的分离的中央处理系统存在的话）提供关于输入（或没有输入）的信息。在一些实施例中，电子系统的某个部分处理从处理系统（110）接收的信息以作用于用户输入，诸如促进完整范围的动作，包括模式改变动作和GUI动作。
例如，在一些实施例中，处理系统（110）操作输入设备（100）的（一个或多个）感测元件以产生指示感测区（120）中的输入（或没有输入）的电信号。处理系统（110）可以在产生提供给电子系统的信息时对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统（110）可以对从传感器电极获得的模拟电信号进行数字化。作为另一示例，处理系统（110）可以执行滤波或其他信号调节。作为又一示例，处理系统（110）可以减去或以其他方式计及基线，使得信息反映电信号与基线之间的差。作为又另外的示例，处理系统（110）可以确定位置信息、辨识作为命令的输入、辨识笔迹以及执行诸如此类的操作。
如本文中所使用的“位置信息”广泛地涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度及其他类型的空间信息。示例性的“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示例性的“一维”位置信息包括沿轴的位置。示例性的“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性的“三维”位置信息包括空间中的瞬时或平均速度。另外的示例包括空间信息的其他表示。也可以确定和/或存储关于一个或多个类型的位置信息的历史数据，包括例如随时间追踪位置、运动或瞬时速度的历史数据。
在一些实施例中，利用由处理系统（110）或由某个其他处理系统操作的附加输入部件来实现输入设备（100）。这些附加输入部件可以提供用于感测区（120）中的输入的冗余功能性或某个其他功能性。图1示出了可以被用于促进使用输入设备（100）来选择项目的在感测区（120）附近的按钮（130）。其他类型的附加输入部件包括滑块、球、轮、开关以及诸如此类的部件。相反地，在一些实施例中，可以在没有其他输入部件的情况下来实现输入设备（100）。
在一些实施例中，输入设备（100）包括触摸屏界面，并且感测区（120）与显示屏的活动区域的至少部分重叠。例如，输入设备（100）可以包括覆盖显示屏的基本上透明的传感器电极并且为关联的电子系统提供触摸屏界面。显示屏可以是能够向用户显示视觉界面的任何类型的动态显示器，并且可以包括任何类型的发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）、等离子体、电致发光（EL）或其他显示技术。输入设备（100）和显示屏可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电学部件中的一些来进行显示和感测。在各种实施例中，显示设备的一个或多个显示电极可以被配置用于显示更新和输入感测二者。作为另一示例，显示屏可以由处理系统（110）部分地或全部地操作。
在各种实施例中，输入设备（100）可以包括被配置用于显示更新和输入感测二者的一个或多个传感器电极。例如，用于输入感测的至少一个传感器电极可以包括在更新显示器时被使用的显示设备的一个或多个显示电极。此外，显示电极可以包括Vcom电极（公共电极）、源极驱动线（电极）、栅极线（电极）、阳极子像素电极或阴极像素电极或任何其他显示元件的分段中的一个或多个。这些显示电极可以被设置在适当的显示屏衬底上。例如，显示电极可以被设置在一些显示屏（例如共面切换（IPS）、边缘场切换（FFS）或面到线切换（PLS）有机发光二极管（OLED））中的透明衬底（玻璃衬底，TFT玻璃或任何其他的透明材料）上、在一些显示屏（例如图案化垂直对准（PVA）、多域垂直对准（MVA）、IPS和FFS）的滤色玻璃的底部、在阴极层（OLED）上方等。在这样的实施例中，显示电极也可以被称为“组合电极”，因为它执行多个功能。在各种实施例中，传感器电极中的每一个包括与像素或子像素关联的一个或多个显示电极。在其他实施例中，至少两个传感器电极可以共享与像素或子像素关联的至少一个显示电极。
在各种实施例中，第一传感器电极包括配置用于显示更新和电容性感测的一个或多个显示电极，并且第二传感器电极可以被配置用于电容性感测而不用于显示更新。第二传感器电极可以被设置在显示设备的衬底之间或者在显示设备外部。在一些实施例中，所有传感器电极可以包括配置用于显示更新和电容性感测的一个或多个显示电极。
处理系统（110）可以被配置为在至少部分重叠的时段期间执行输入感测和显示更新。例如，处理系统（110）可以同时驱动用于显示更新和输入感测二者的第一显示电极。在另一示例中，处理系统（110）可以同时驱动用于显示更新的第一显示电极和用于输入感测的第二显示电极。在一些实施例中，处理系统（110）被配置为在非重叠时段期间执行输入感测和显示更新。非重叠时段可以被称为非显示更新时段。非显示更新时段可以发生在公共显示帧的显示线更新时段之间，并且至少与显示线更新时段一样长。此外，非显示更新时段可以发生在公共显示帧的显示线更新时段之间，并且是比显示线更新时段长或短这两种情况之一。在一些实施例中，非显示更新时段可以在显示帧的开始和/或显示帧之间发生。处理系统（110）可以被配置为利用屏蔽信号驱动传感器电极和/或显示电极中的一个或多个。屏蔽信号可以包括恒定电压信号或变化的电压信号（保护信号）中的一个。此外，传感器电极和/或显示电极中的一个或多个可以是电浮动的。
应当理解的是，尽管在完全发挥作用的装置的上下文中描述了本发明的许多实施例，但是本发明的机制能够被分配为各种形式的程序产品（例如软件）。例如，本发明的机制可以被实现和分配为可被电子处理器读取的信息承载介质（例如可被处理系统（110）读取的非瞬态计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质）上的软件程序。另外，本发明的实施例同样地适用，不管被用于执行该分配的介质的特定类型如何。例如，以计算机可读程序代码形式的用于执行本发明的实施例的软件指令可以整体地或部分地临时或永久地存储在非瞬态计算机可读存储介质上。非瞬态、电子可读介质的示例包括各种盘、物理存储器、存储器、存储棒、存储卡、存储模块和/或任何其他计算机可读存储介质。电子可读介质可以基于闪速存储技术、光学存储技术、磁性存储技术、全息存储技术或任何其他存储技术。
尽管未在图1中示出，但是处理系统、输入设备和/或主机系统可以包括一个或多个计算机处理器、关联的存储器（例如随机存取存储器（RAM）、高速缓冲存储器、闪速存储器等）、一个或多个存储设备（例如硬盘、诸如压缩盘（CD）驱动或数字通用盘（DVD）驱动之类的光驱、闪速存储棒等）以及许多其他元件和功能。（一个或多个）计算机处理器可以是用于处理指令的集成电路。例如，（一个或多个）计算机处理器可以是处理器的一个或多个核或微核。此外，一个或多个实施例的一个或多个元件可以被定位在远程位置处并且通过网络连接到其他元件。此外，本发明的实施例可以被实现在具有若干个节点的分布式系统上，其中本发明的每个部分可以被定位在分布式系统内的不同节点上。在本发明的一个实施例中，节点对应于不同的计算设备。可替换地，节点可以对应于具有关联的物理存储器的计算机处理器。节点可以可替换地对应于具有共享的存储器和/或资源的计算机处理器或计算机处理器的微核。
尽管图1示出了部件的配置，但是可以在不偏离本发明的范围的情况下使用其他配置。例如，可以组合各种部件以创建单个部件。作为另一示例，由单个部件执行的功能可以由两个或更多部件执行。
图2.1是根据本发明的一个或多个实施例的感测区（200）的示例部分。图2.1中的示例仅用于说明目的，而不是旨在限制本发明的范围。例如，感测区的尺寸、电极的尺寸和定位、感测区的类型以及图2.1的任何其他方面可以在不脱离本发明的范围的情况下改变。此外，图2.1中的变量的使用是将相同或相似类型的不同组件相互区分开来。
在图2.1中，感测区（200）的部分包括发射器电极X（202）和发射器电极Y（204）。可以利用发射器信号（例如发射器信号X（206）、发射器信号Y（208））同时驱动发射器电极X（202）和发射器电极Y（204）。换句话说，发射器信号至少在部分重叠的时间被发送。在一些实施例中，发射器信号在相同的时间或基本上相同的时间处被发送。接收器电极（例如接收器电极M（210）、接收器电极N（212））接收结果得到的信号，其包括发射器信号的作用。更具体地，结果得到的信号包括发射器信号、噪声以及诸如由输入对象引起的、在发射器电极与接收器电极的交会（intersection）处的电容的任何变化的作用。
在本发明的一个或多个实施例中，由于发射器电极同时被驱动，所以由接收器电极接收的结果得到的信号包括发射器电极上的两个发射器信号的作用。例如，接收器电极M（210）接收结果得到的信号，其包括发射器信号X（206）、发射器信号Y（208）、噪声和存在于感测区（200）的示例部分中的任何输入对象的作用。
继续图2.1，通过基于相应的数字码（例如数字码x（t）（216）、数字码y（t）（218））调制载波信号（例如S（t）（214））。在图2.1的示例中，“t”指时间。载波信号是以稳定的基频交替的发射波。在一个或多个实施例中，载波信号的频率和振幅在时间t上是一致的。例如，载波信号可以是方波、正弦波、余弦波或其他这样的周期信号。
数字码是具有多个顺序元素的码，其中每个顺序元素在对应的时间段内限定载波信号的特定调制（在图2.1中表示为具有×的圈）。换句话说，每个元素限定在对应的时间段内的载波信号上的变化以创建发射器信号。变化可以是预加重升压、振幅变化、相位变化、频率变化，每周期时间的脉冲数的变化或另一变化。在一个或多个实施例中，数字码的元素中的至少一个是非整数倍数。非整数倍数是数字码中的使在执行任何按比例缩放以使一个元素的最小量值为1之后在数字码中存在非整数的元素的值。换句话说，当数字码被按比例缩放使得一个元素的最小量值为1时，非整数值处于数字码中。通过将每个元素乘以相同的值来执行按比例缩放。用来确定数字码是否包括非整数倍数的一种方式是将数字码按比例缩放相同的值，使得至少一个元素的绝对值为1并且任何剩余元素的绝对值大于1。如果结果得到的数字码（即从执行按比例缩放产生的数字码）包括非整数值，则数字码包括非整数倍数。数字码可以进一步包括是负倍数、正倍数、整数倍数及其他值的元素。元素顺序限定在多个时间段的跨度上的载波信号的变化顺序。
同时发射的每个发射器电极具有用于发射器电极的同时发射的对应的唯一数字码。分配给发射器电极的数字码可以改变以用于另一个同时发射。分配给发射器电极的数字码可以是分配给另一个发射器电极的数字码的循环移位。在本发明的一个或多个实施例中，分配给发射器电极的数字码是正交的。通过正交，数字码比非正交数字码表现出更高的信噪比。可以通过增益“g”来描述SNR，其中增益1对应于非码分复用激励（即卷积矩阵C和解卷积矩阵D二者都仅是单位矩阵‘I’，其中在对角线上的元素为1并且在其他地方的元素0）。也就是说，当卷积和解卷积矩阵二者都是单位矩阵时，则发射器电极不是同时发射的，而是顺序地发射。在数学上，D * C = I * I = I。使用CDM4作为示例，增益为4，因此SNR是非码分多路复用激励的4倍那么高，或D * C = 4I。
尽管图2.1仅示出两个发射器电极，感测区可以具有多于两个的发射器电极。根据本发明的一个或多个实施例，发射器电极的数量大于或等于数字码中的元素的数量。如果发射器电极的数量大于数字码的元素的数量，则同时发射的发射器电极的数量小于数字码的元素的数量。
尽管图2.1示出了感测区的特定图，其中发射器电极跨越感测区的长度并且与感测区正交，可以使用电极的其他布局。例如，如上参考图1所述，传感器电极可以按网格图案布置，其中网格中的每个节点是分离的电极。图2.2示出具有按网格图案布置的传感器电极（例如传感器电极Q（252）、传感器电极R（254）、传感器电极S（256））的感测区（250）的示例部分。在该网格图案中，传感器电极可以针对不同的时间段被用作发射器电极和接收器电极。例如，在第一时间段期间，传感器电极Q（252）和传感器电极S（256）可以是发射器电极，并且传感器电极R（254）可以是接收器电极。在另一个时间段期间，传感器电极R（254）可以是发射器电极，并且传感器电极Q（252）和传感器电极S（256）可以是接收器电极。在该示例中，当传感器电极Q（252）和传感器电极S（256）同时发射时，传感器电极Q（252）和传感器电极S（256）可以各自用发射器信号来驱动，所述发射器信号通过使用分配给传感器电极的数字码调制载波信号而获得。如上参考图2.1所述，数字码包括至少一个非整数值。因此，可以解调由接收器传感器电极接收的结果得到的信号，以将输入对象在感测区的不同位置上的作用分开。
此外，在本发明的一个或多个实施例中，载波信号频率可以高于数字码的速率。例如，载波信号的频率可以高于数字码调制载波信号的速率。可以在不偏离本发明的范围的情况下存在其他实施例。
图3示出了根据本发明的一个或多个实施例的具有示例数字码的表。在图3的示例中，第一列（302）是行标识符，第二列（304）是可以用作数字码的伪噪声序列的名称，第三列（306）示出了用于对应的发射器电极的数字码，第四列（308）示出了用于由接收器电极对结果得到的信号进行解卷积的解卷积图案，并且第五列示出了结果得到的增益。
在该示例中，第三列（306）示出了示例数字码，其中每个数字码包括多个元素并且每个元素是数字码中的数字。用于第一发射器电极的发射器信号基于如在第三列中呈现的特定行中的数字码。用于第二发射器电极的发射器信号基于第三列和特定行中的数字码，但是其循环移位一位。换句话说，第二发射器电极基于在第二元素上开始并且在第一元素上结束的数字码。可以针对同时发送的剩余发射器电极执行相似的移位。
继续该示例，归一化解卷积列示出了结果得到的信号如何可以被解卷积以标识受感测区中的输入对象影响的发射器信号。解卷积在发射信号的时间跨度上执行。
在示例中，每一行都针对特定的伪噪声序列。行1（312）、行2（314）、行4（318）、行6（322）、行8（326）以及行10（330）示出了现有的伪噪声序列。行3（316）、行5（320）、行7（324）、行9（328）以及行11（332）示出了修改为包括非整数倍数的现有伪噪声序列。例如，如行3（316）所示，非整数倍数的Barker11用“0.634”替换了标准Barker11中的每个“1”（在行2（314）中示出）。通过使用非整数倍数，实现了如第五栏（310）所示的增益8，而不是如用标准Barker11那样的增益6。与标准对应物相比，使用非整数倍数实现了更大增益的相似结果。此外，通过使用非整数倍数，根据本发明的一个或多个实施例，数字码是正交的。数字码正交的事实意味着结果得到的信号具有最佳的信噪比。换句话说，结果得到的信号具有较少的噪声伪像，并且包括感测区中任何输入对象的更大作用。
另外，在行10（330）中的Lengedre17的示例中，由于Lengedre17不是可逆的，所以Lengedre17可能不被用作数字码。换句话说，可能不会执行结果得到的信号的解卷积。然而，行11中的非整数倍数版本是可逆的。因此，非整数倍数提供了可用于同时驱动17个发射器电极的数字码。通过能够同时驱动17个发射器电极，相同的发射器电极可以在与使用根据本发明的一个或多个实施例的时间分片相同的时间段上得到感测区的更多测量结果。换句话说，可以将更多的时间分配给每个发射器电极以获得测量结果，因为时间可以与16个其他发射器电极重叠。可以通过增加脉冲数并且获得更多的结果得到的信号来实现附加测量结果。在本发明的一个或多个实施例中，同时驱动17个发射器电极可以允许更少的时间来执行一帧感测。换句话说，可以在相同的时间段内获得更多的感测帧。因此，输入设备可以更多地响应于输入对象在感测区中的存在和移动。
图4示出了根据本发明的一个或多个实施例的流程图。尽管顺序地呈现和描述了该流程图中的各个步骤，但本领域技术人员将意识到的是，可以按不同的次序执行步骤中的一些或全部，可以组合或省略步骤中的一些或全部以及可以并行地执行步骤中的一些或全部。
在步骤401中，根据本发明的一个或多个实施例来选择具有至少一个非整数倍数的数字码。在本发明的一个或多个实施例中，数字码基于要同时发射的发射器电极的数量来选择。数字码中的元素的数量与发射器电极的数量至少相同。此外，根据本发明的一个或多个实施例，数字码的增益和效率的量可以被用作选择数字码的因素。
在步骤403中，发射器电极与发射器信号同时被驱动，发射器信号基于具有非整数倍数的数字码。在一个或多个实施例中，用于发射器电极的载波信号使用数字码的元素来调制。换句话说，分配给发射器电极的数字码中的每个元素按数字码的顺序来调制载波信号。调制可以是将载波信号的振幅乘以数字码中的当前元素的量。作为另一个示例，载波信号的电压可以根据数字码来改变。换句话说，在非整数倍数是当前元素的情况下，发射器信号的电压可以是载波信号的电压的一部分。作为另一个示例，载波信号的脉冲数可以基于数字码中的当前元素来改变。具体地说，对于每个元素，在分配给元素的时间段内的脉冲数基于该元素而改变。在该示例中，对于Barker11，前三个发射器电极可以按正极性以634个脉冲驱动，并且接下来的三个发射器电极可以按负极性以1000个脉冲驱动。作为另一个示例，可以使用预加重升压来调制载波信号。换句话说，对于信号的初始相位，在更高的水平激励载波信号。对于稍后的阶段，信号下降到更低的水平。时间长度和/或更高水平和更低水平的量值被限定为使得平均值是数字码中的当前元素的函数。
如上所述，数字码中的每个元素根据数字码中的次序被分配一个时间段。当数字码中的每个元素被处理时，发射器电极的驱动可以是完整的。在一些实施例中，同时发射的下一组发射器电极被处理。
随着发射器电极被驱动，在步骤405中接收基于发射器信号的结果得到的信号。结果得到的信号包括发射器信号、噪声和感测区中的任何输入对象的作用。例如，对于特定发射器电极，发射器信号受发射器电极与接收器电极之间的电容耦合以及由输入对象在发射器电极电容性地耦合到接收器电极的地方的存在引起的电容性变化影响。上述结果进一步与电容性地耦合到相同接收器电极的发射器电极的每个发射器信号的结果结合。因此，如果存在输入对象，则结果得到的信号是发射器信号的融合，包括正受输入对象的存在影响的至少一个发射器信号。结果得到的信号可以跨越其中数字码的元素被处理的各时间段。
在步骤407中，根据本发明的一个或多个实施例从结果得到的信号确定位置信息。获得结果得到的信号的测量结果。对测量结果执行解卷积以获得对应于同时发射的每个发射器电极的测量结果。作为示例，如果卷积矩阵是Cn，则解卷积矩阵Dn简单地是Cn的求逆（即Dn = Cn-1）。如果矩阵Cn是循环行列式（例如，分配给发射器电极的数字码是循环移位的）并且也是正交的，那么Cn的行等于Dn的列。因此，Dn是Cn的转置（即Dn = CnT）。
可以从测量结果减去去除噪声存在的感测区的基线。结果可以被组合成感测区的电容性图像，其在输入对象存在的位置处具有峰值测量结果。可以从作为位置信息的电容性图像获得输入对象的位置、大小、形状及其他信息。位置信息可以被报告给主机设备，并且用于执行用户联系或其他动作。
虽然已经相对于有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以设想出不脱离本文所公开的本发明的范围的其他实施例。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求限定。

Claims (18)

1.一种电容性感测设备，其包括：
第一发射器电极、第二发射器电极和多个接收器电极；以及
处理系统，其被配置为：
同时用第一发射器信号驱动所述第一发射器电极以及用第二发射器信号驱动所述第二发射器电极，
其中所述第一发射器信号基于第一数字码并且所述第二发射器信号基于第二数字码，
其中所述第一数字码和所述第二数字码各自包括至少一个非整数倍数，以及
其中同时驱动所述第一发射器电极和所述第二发射器电极包括基于所述第一数字码和所述第二数字码中的所述至少一个非整数倍数执行预加重，
使用多个接收器电极接收多个结果得到的信号，所述多个结果得到的信号包括所述第一发射器信号和所述第二发射器信号的作用，以及
基于所述多个结果得到的信号确定位置信息。
2.根据权利要求1所述的电容性感测设备，其中，所述第一数字码和所述第二数字码是正交的。
3.根据权利要求1所述的电容性感测设备，其中，所述第一数字码包括负值，所述负值反映在所述第一发射器信号的极性中。
4.根据权利要求1所述的电容性感测设备，其中，所述第一数字码是所述第二数字码的循环移位。
5.根据权利要求1所述的电容性感测设备，其中，所述第一数字码包括多个元素，所述多个元素中的每个元素限定用于驱动所述第一发射器电极的电压。
6.根据权利要求1所述的电容性感测设备，其中，所述第一数字码包括多个元素，所述多个元素中的每个元素限定在驱动所述第一发射器电极的每个时间段处的脉冲数。
7.根据权利要求1所述的电容性感测设备，其中，所述第一数字码还包括从由负倍数和整数倍数构成的组中选择的至少一个。
8.根据权利要求1所述的电容性感测设备，其中，所述第一数字码包括从由以下各项构成的组中选择的至少一个：
[0.6340.6340.634-1-1-10.634-1-10.634-1]、
[0.7890.7890.7890.7890.789-1-10.7890.789-10.789-10.789]、
[-10.46610.4660.93611-1-10.4660.936-10.936]、
[1-2/311-2/3-2/31-2/3-2/3-2/31111-2/3]、以及
[0.19511-0.611-0.61-0.61-0.6111-0.61-0.61-0.611-0.6111]。
9.根据权利要求1所述的电容性感测设备，其中，所述第一发射器信号基于所述第一数字码包括基于所述第一数字码调制载波信号，并且所述第二发射器信号基于所述第二数字码包括基于所述第二数字码调制所述载波信号。
10.根据权利要求9所述的电容性感测设备，其中，所述载波信号包括变化的电压。
11.一种用于电容性感测的方法，其包括：
同时用第一发射器信号驱动第一发射器电极以及用第二发射器信号驱动第二发射器电极，
其中所述第一发射器信号基于第一数字码并且所述第二发射器信号基于第二数字码，
其中所述第一数字码和所述第二数字码各自包括至少一个非整数倍数，以及
其中同时驱动所述第一发射器电极和所述第二发射器电极包括基于所述第一数字码和所述第二数字码中的所述至少一个非整数倍数执行预加重；
使用多个接收器电极接收多个结果得到的信号，所述多个结果得到的信号包括所述第一发射器信号和所述第二发射器信号的作用；以及
基于所述多个结果得到的信号确定位置信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一数字码包括多个元素，所述多个元素中的每个元素限定用于驱动所述第一发射器电极的电压。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一数字码包括多个元素，所述多个元素中的每个元素限定在驱动所述第一发射器电极的每个时间段处的脉冲数。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一数字码还包括从由负倍数和整数倍数构成的组中选择的至少一个。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一发射器信号基于所述第一数字码包括基于所述第一数字码调制载波信号，并且所述第二发射器信号基于所述第二数字码包括基于所述第二数字码调制所述载波信号。
16.一种用于电容性感测的处理系统，其包括：
传感器电路，其被配置为：
同时用第一发射器信号驱动第一发射器电极以及用第二发射器信号驱动第二发射器电极，
其中所述第一发射器信号基于第一数字码并且所述第二发射器信号基于第二数字码，
其中所述第一数字码和所述第二数字码各自包括至少一个非整数倍数，并且
其中同时驱动所述第一发射器电极和所述第二发射器电极包括基于所述第一数字码和所述第二数字码中的所述至少一个非整数倍数执行预加重，以及
使用多个接收器电极接收多个结果得到的信号，所述多个结果得到的信号包括所述第一发射器信号和所述第二发射器信号的作用；以及
处理电路，其被配置为：
基于所述多个结果得到的信号确定位置信息。
17.根据权利要求16所述的处理系统，其中，所述第一数字码包括多个元素，所述多个元素中的每个元素限定用于驱动所述第一发射器电极的电压。
18.根据权利要求16所述的处理系统，其中，所述第一数字码包括多个元素，所述多个元素中的每个元素限定在驱动所述第一发射器电极的每个时间段处的脉冲数。
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