CN107548485B - 具有间隔开的电极的静电式设备 - Google Patents

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Abstract

本文描述了包括间隔开的电极的设备。在一个示例中，各电极之间的间隔距离可促使各电极之间的电容超过电容阈值。在另一示例中，阻抗分量(例如，电阻器或电容器)可被耦合在各电极之间。根据该示例，阻抗分量可提供小于阻抗阈值的阻抗，同时促使由相应的电极感生出的各电压之间的绝对差异超过电压阈值。

Description

具有间隔开的电极的静电式设备
背景技术
计算设备(例如，平板计算机、个人数字助理)通常包括使得计算设备能够检测触摸命令和/或悬停命令的触摸屏。例如，触摸屏可包括响应于电阻、电容和/或光的各种元件中的任何一种，以实现对这类命令的检测。触摸屏通常包括传感器矩阵，其包括行传感器阵列和列传感器阵列。阵列中的每个传感器通常被配置成当对象被放置在传感器的一定邻近度内时来检测该对象。例如，由传感器检测到的电阻、电容和/或光的量可指示该对象是否靠近传感器。对象相对于触摸屏的位置可基于由一个或多个传感器检测到的电阻、电容和/或光的量来被确定。
触控笔是通常被用来向触摸屏提供输入的对象。例如，触控笔可被用来在触摸屏上书写消息和/或选择被显示在触摸屏上的图标。触控笔的被检测到的位置尽可能地接近触控笔正接触触摸屏或正被用来指向触摸屏的物理位置处是合乎需要的。然而，在实践中，检测到的位置与物理位置不同，并且差异(被称为位置误差)通常随着触控笔从与触摸屏正交(即垂直)的方向倾斜远离而增加。
静电式触控笔是生成供电容式传感器矩阵检测的有源信号(例如，广播信号)的触控笔。有源静电式触控笔通常在比无源触控笔距传感器矩阵更远的距离处是可检测的。然而，常规的有源静电式触控笔的配置通常不便于静电式触控笔的倾斜的估计。例如，由常规的静电式触控笔感生在传感器矩阵电极上的有源信号可能太局限于空间(或换言之，在不是接触点的最接近的邻居的矩阵电极处太弱)，以致不能进行倾斜角估计。因此，静电式触控笔传统上很容易受位置误差的影响。
概述
本文描述了包括间隔开的电极的各种设备。例如，这些间隔开的电极除了别的之外可用来增加信号强度、促成倾斜估计和/或促成取决于倾斜的位置误差的校正。在一个示例中，各电极之间的间隔距离可促使各电极之间的电容超过电容阈值。在另一示例中，阻抗分量(例如，电阻器或电容器)可被耦合在各电极之间。根据该示例，阻抗分量可提供小于阻抗阈值的阻抗。该阻抗可被进一步设计成促使由相应电极感生在传感器矩阵上的电压之间的绝对差异超过电压阈值。
第一示例设备包括构件、第一电极、驱动电路和第二电极。该构件具有在轴线的相对端处的近端和远端。第一电极被定位在构件的近端处。第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由传感器矩阵感测到的主信号的强度随着第一电极靠近传感器矩阵而增加。驱动电路被配置成生成主信号。主信号是有源信号。第二电极被定位成距第一电极一间隔距离。该间隔距离被配置成促使第一电极和第二电极之间的指定电容超过电容阈值，并且促使第二电极在第一电极靠近传感器矩阵放置时将基于主信号的次信号静电地耦合到传感器矩阵。
第二示例设备包括构件、第一电极、驱动电路、第二电极和阻抗分量。该构件具有在轴线的相对端处的近端和远端。第一电极被定位在构件的近端处。第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由传感器矩阵感测到的主信号的强度随着第一电极靠近传感器矩阵而增加。主信号感生在传感器矩阵处可测量的第一电压。驱动电路被配置成生成主信号。主信号是有源信号。第二电极被定位成距第一电极一间隔距离。第二电极被配置成当第一电极靠近传感器矩阵放置时将基于主信号的次信号静电地耦合到传感器矩阵。次信号感生在传感器矩阵处可测量的第二电压。阻抗分量被电连接在第一电极和第二电极之间。阻抗分量被配置成提供小于阻抗阈值的指定阻抗，同时促使第一电压和第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
第三示例设备包括构件、第一电极、驱动电路以及多个第二电极。该构件具有在轴线的相对端处的近端和远端。第一电极被定位在构件的近端处。第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由传感器矩阵感测到的主信号的强度随着第一电极靠近传感器矩阵而增加。驱动电路被配置成生成主信号。主信号是有源信号。第二电极被配置成当第一电极靠近传感器矩阵放置时将基于主信号的相应次信号静电地耦合到传感器矩阵。每个第二电极被定位成距第一电极一相应的间隔距离。每个间隔距离被配置成促使第一电极和相应第二电极之间的相应的指定电容超过电容阈值。
提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，注意到本发明不限于在详细描述和/或本文的其它章节中所述的特定实施例。本文呈现这些实施例仅用于说明性的用途。基于本文包含的示教，附加的实施例对相关领域的技术人员将是显而易见的。
附图说明
本文结合的并且组成本说明书的一部分的附图示出了本发明的各实施例，并且还与本描述一起用于解释所涉及的原理以及使相关领域的技术人员能够实现和使用所公开的技术。
图1是根据一实施例的包括计算设备以及包含间隔开的电极的输入设备在内的示例系统的透视图。
图2是根据一实施例的包括传感器矩阵的示例计算设备的框图。
图3是根据一实施例的具有间隔开的电极的示例静电式设备的一部分的截面图。
图4是根据一实施例的图3所示的利用单个驱动电路的静电式设备的一部分的等效模型的示例。
图5是根据一实施例的基于图4所示的等效模型的示例电路图。
图6是根据一实施例的由计算设备的传感器矩阵测得的静电式设备的倾斜的图形表示。
图7是根据一实施例的图3所示的利用两个驱动电路的静电式设备的一部分的等效模型的示例。
图8是根据一实施例的基于图7所示的等效模型的示例电路图。
图9是根据一实施例的等效于图8所示的当SW1和SW2被闭合，V1正驱动任意电压波形，而V2正驱动0V时的电路图的示例电路图。
图10是根据一实施例的等效于图8所示的当SW1被闭合、SW2被断开，并且V1正驱动任意电压波形时的电路图的示例电路图。
图11和图13是根据各实施例的用于生成有源信号的示例驱动电路。
图12和图14是根据各实施例的分别与图11和13所示的驱动电路相关联的时序图。
图15A、16A和图17是根据各实施例的具有间隔开的电极的示例静电式设备的截面图。
图15B和16B是根据各实施例的图15A和16A各自所示的静电式设备的端视图。
图18-21是示出根据各实施例的电容图的生成的解说。
通过下面的结合附图对本发明进行的详细说明，所公开的技术的特点和优点将变得更加显而易见，在附图中，类似的附图标记在整个说明书中标识对应的元素。在附图中，相同的参考标号一般指相同的、功能上相似的和/或结构上相似的元素。其中元素第一次出现的附图由对应的参考标号中最左侧的数字指示。
详细描述
I.引言
以下详细描述参考示出本发明的示例性实施例的附图。但是，本发明的范围不限于这些实施例，而是由所附权利要求书定义。因此，诸如所示实施例的修改版本之类的在附图所示之外的实施例仍然由本发明所包含。
本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指的是所述实施例可包括特定的特征、结构或特点，但是每一实施例不一定包括该特定的特征、结构或特点。此外，这些短语不一定指相同的实施例。此外，当结合实施例描述具体特征、结构或特性时，应当理解在相关领域的技术人员的知识范围内能够结合其他实施例来实现具体特征、结构或特性，无论是否被显式地描述。
II.示例实施例
本文所描述的示例设备包括间隔开的电极。在一个示例中，各电极之间的间隔距离可促使各电极之间的电容超过电容阈值。在另一示例中，阻抗分量(例如，电阻器或电容器)可被耦合在各电极之间。根据该示例，阻抗分量可提供小于阻抗阈值的阻抗。该阻抗可被进一步设计成促使由相应电极感生出的电压之间的绝对差异超过电压阈值。
本文所描述的示例设备与用于向计算设备提供输入的常规设备相比具有各种益处。例如，示例设备可能能够增加计算设备能够确定设备或其一部分(例如，设备或其最接近传感器矩阵的一部分上的一点)的物理位置的准确度。增加的准确度可降低由计算设备计算出的设备的物理位置和检测到的位置之间的差异。
本文所描述的示例设备可被配置成出于包括但不限于增加设备的电极的有效面积、放大被耦合到计算设备的触摸屏的信号以及增加倾斜和/或扭转估计准确度的有益目的来使用各电极之间的交叉耦合，而不是将这样的交叉耦合视为寄生的和不期望的。例如，这些有益目的可通过以下方式来实现：通过相应地配置设备的各电极之间的间距来控制各电极之间的交叉耦合。用于确定其中的电极的位置、用于确定设备相对于触摸屏的倾斜和/或用于确定设备关于设备的纵轴的扭转的相关联的设备中的电路及算法可被配置成将各电极之间的所配置的间距纳入考虑。
例如，具有如本文所描述的间隔开的电极可用来增加由设备生成的信号的信号强度和/或在空间上拓宽设备的响应。根据该示例，被提供给设备的第一电极的信号可被电容地耦合到设备的(诸)第二电极，以增加设备的信号强度和/或在空间上拓宽设备的响应。例如，(诸)第二电极可基于被提供给第一电极的信号将(诸)相应信号(例如，以规定的(诸)电平)静电地耦合到计算设备的触摸屏，作为第一电极被电容地耦合到(诸)第二电极的结果。对于相同的驱动电压，具有如本文所描述的间隔开的电极的设备与常规设备相比可具有更大的信号强度。该附加的信号强度可为设备提供附加的噪声免疫力(例如，更高的信噪比)并且/或者使得能够相对于计算设备的触摸屏在较高的悬停高度检测设备。
在另一示例中，具有间隔开的电极可有助于倾斜估计和/或取决于倾斜的误差校正。根据该示例，设备可包括用于生成被静电地耦合到计算设备的触摸屏的相应有源信号的分开的驱动电路。将有源信号静电地耦合到触摸屏可有助于设备的倾斜和/或扭转的确定。倾斜指示设备相对于与触摸屏正交(即，垂直)的轴线的角度。扭转指示设备关于沿设备的长度的轴(例如，纵轴)以垂直于该轴线的平面中的一点为参考的旋转量。设备的倾斜和/或扭转的知识可使得与设备相关联的着墨特征被使用。着墨特征的示例包括但不限于改变由设备产生的线厚度、改变设备的书写与在其上覆盖书写的背景混合在一起的程度、书写的不透明度以及书写的渐变。例如，这些着墨特征在其中设备的电极被用来表示非对称(例如，楔形的)尖端(诸如，书法笔、马克笔或涂料刷的尖端)的情景中可能更为显著。
图1是根据一实施例的示例系统100的透视图。系统100包括计算设备102和输入设备104。计算设备102是能够从输入设备104接收输入的处理系统。处理系统的示例是包括能够根据指令集来操纵数据的至少一个处理器的系统。例如，处理系统可以是计算机(例如，平板计算机、膝上型计算机或台式计算机)或个人数字助理。
计算设备102包括触摸显示模块106、(诸)处理器112、存储器114以及接收电路118。触摸显示模块106可包括各种组件中的任何一种，包括但不限于触摸/触控笔传感器、触摸/触控笔电子设备、背光、显示电子设备、遮盖玻璃、电路板、柔性印刷电路和粘合剂层。例如，触摸显示模块106被配置成包括触摸屏。触摸显示模块106的触摸和/或悬停功能由能够感测靠近触摸显示模块106放置的对象的接收电路118来实现。例如，接收电路118可感测对象物理地接触触摸显示模块106的位置。根据该示例，对象和触摸显示模块106的遮盖玻璃之间没有空间。在另一示例中，接收电路118可感测对象在触摸显示模块106上悬停的位置。根据该示例，对象和触摸显示模块106间隔开且不接触。接收电路118经由触摸显示模块106上对应于对象的位置的位置处的有源或无源信号来接收来自这些对象的输入。触摸显示模块106包括具有能够响应于在触摸显示模块106上对应于各像素的位置处接收到这样的输入而被修改的特性的这些像素。
(诸)处理器112能够基于被储存在存储器114中的指令(例如，响应于从输入设备104接收到输入)来执行操作。例如，(诸)处理器112被配置成基于由接收电路118接收到的来自输入设备104的输入来确定被包括在输入设备104中的间隔开的电极108的位置。(诸)处理器112能够响应于这样的输入来修改触摸显示模块106中的像素的一个或多个特性。如图1所示，(诸)处理器112已通过改变触摸显示模块106中的对应像素的(诸)特性促使写入110被显示在了触摸显示模块106上。更具体而言，(诸)处理器112已响应于输入设备104的沿着靠近触摸显示模块106的路径跟踪单词“Hello”的间隔开的电极108中的至少一个促使单词“Hello”被显示在了触摸显示模块106上。
存储器114储存可由(诸)处理器112执行以执行操作的计算机可读指令。存储器114可包括任何合适类型的存储器，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)或闪存存储器。
输入设备104包括以上所提到的间隔开的电极108、传送电路120以及(诸)处理器124。间隔开的电极108可被配置成使得计算设备102在输入设备104从与触摸显示模块106正交的位置倾斜时能够更精确地跟踪电极108中的一个或多个或其一部分(例如，最靠近触摸显示模块106的电极的边缘)。因此，间隔开的电极108可被配置成促使书写被显示在触摸显示模块106上的位置更紧密地匹配输入设备104的用户所期望的位置(例如，当输入设备104被放置在传统书写位置时)。例如，电极108可被配置成促使如由(诸)处理器112所确定的电极的经估计的位置(即，电极的检测到的位置)来跟踪该电极上的最接近触摸显示模块106的一点。
电极108可被配置成使得计算设备102能够更准确地确定输入设备104相对于触摸显示模块106的倾斜和/或输入设备104关于沿输入设备104的长度延伸的轴线的扭转。输入设备104的倾斜和/或扭转可由计算设备102的(诸)处理器112使用以确定要被应用于书写110的取决于倾斜和/或取决于扭转的(诸)属性，例如，线厚度、混合、不透明度或渐变。下面参照图2-17提供关于其中设备具有间隔开的电极的一些实施例的进一步细节。
传送电路120被配置成将输入传送到计算设备102以促使(诸)处理器112确定书写电极108的位置。
(诸)处理器124被配置成生成经由传送电路120被传送到计算设备102的输入。
计算设备102和输入设备104中的每一者可被电连接到公共DC接地，尽管各示例实施例的范围在该方面不受限制。例如，计算设备102和输入设备104可具有电容耦合式接地，这可通过用户抓握计算设备102和输入设备104来实现。
图2是根据一实施例的示例计算系统200的框图。计算设备200包括传感器矩阵228和测量逻辑230。传感器矩阵228包括多个列电极232A-232H以及多个行电极234A-234K。多个列电极232A-232H被布置成与Y轴基本平行，如图2所示。多个行电极234A-234K被布置成与X轴基本平行。多个列电极232A-232H被布置成基本上垂直于多个行电极234A-234K。相邻列电极232A-232H之间的第一间距L1指示相邻列电极232A-232H的各中点之间的距离。相邻行电极234A-234K之间的第二间距L2指示相邻行电极234A-234K的各中点之间的距离。第一间距L1和第二间距L2可以是任何合适的值。第一间距L1和第二间距L2可以是相同或者具有不同的值。例如，第一间距L1和/或第二间距L2可以是大约2mm、3mm、4mm或者5mm。
将对象(例如，一个或多个电极108)靠近列电极232A-232H的子集(例如，一个或多个列电极)以及行电极234A-234K的子集(例如，一个或多个行电极)放置促使该对象和这些子集中的各电极之间的电容发生改变。例如，对象的这样的放置可促使电容从不可测量的量增加到可测量的量。该对象和各子集中的每个电极之间的电容的改变可被用来生成可以与该对象的形状相关联的“电容图”。例如，相对较大的电容改变可指示对象与对应的电极之间的距离相对较小。相对较小的电容改变可指示对象与对应的电极之间的距离相对较大。因此，指示与各子集中的相应电极相关联的电容改变的电容图可指示对象的形状。
在示例实施例中，在点A处将对象靠近传感器矩阵228放置促使该对象和行电极234C之间的第一电容改变、该对象和行电极234D之间的第二电容改变、该对象和列电极232D之间的第三电容改变且该对象和列电极232E之间的第四电容改变。将会认识到对象和其他相应电极之间的电容也可能改变。例如，对象与那些其他相应电极之间的电容可能改变，只要该对象在那些其他电极的指定邻近度(3mm、5mm、7mm、10mm等)内。然而，由于对象与那些其他电极的较大邻近度，这些变化将小于以上所提到的对第一、第二、第三和第四电容的改变。因此，为了便于理解，讨论将聚焦在以上所提到的第一、第二、第三和第四电容上，尽管将认识到在实践中对象与其他相应电极之间的电容可被纳入考虑。
测量逻辑230被配置成基于由多个列电极232A-232H和多个行电极234A-234K或其各自的子集感测到的电容变化来确定靠近传感器矩阵228放置的对象的位置。因此，在以上所提到的示例实施例中，测量逻辑230基于在各个电极234C、234D、232D和232E处感测到的第一、第二、第三和第四电容的变化来确定(例如，估计)对象的位置A。例如，测量逻辑230可估计位置A的(X,Y)坐标。将认识到，位置A的经估计的坐标可对应于对象的形心或质心。
以第一间距L1和/或第二间距L2的数量级上的准确度来确定对象的位置A是相对直截了当的。例如，相对于对象来感测最大电容变化的位置处的列电极的位置可指示位置A的X坐标，例如提供位置A的X坐标的估计。相对于对象来感测最大电容变化的位置处的行电极的位置可指示位置A的Y坐标，例如提供位置A的Y坐标的估计。
增加由测量逻辑230所确定的估计的准确度的一种方法是减小相邻列电极232A-232H之间的第一间距L1和/或相邻行电极234A-234K之间的第二间距L2。提高准确度的另一种方法是对由多个列电极232A-232H和多个行电极234A-234K或其各自的子集所感测到的电容改变(例如，作为连续函数)进行内插。例如，根据以上所提到的示例实施例，测量逻辑230对第一、第二、第三和第四电容的改变进行内插以确定位置A。
图3是根据一实施例的示例静电式设备(例如，输入设备104)的一部分300的截面图。该部分300包括第一电极336、第二电极338、电绝缘材料(以下称为“绝缘体”)340、构件342以及引导轴344。第一电极336和第二电极338中的每一个可由任何合适的导电材料(诸如铝)制成。第一电极336和第二电极338隔开一间隔距离G。间隔距离G可被配置为在任何合适的距离范围内。例如，间隔距离G可被配置为在25-50微米(μm)、50-100μm或100-150μm的范围内。第一电极336具有在垂直于沿第一电极336的长度延伸的轴线348的平面内的宽度。该宽度可被配置为在任何合适的宽度范围内，包括但不限于0.7-0.9毫米(mm)、0.9-1.1mm和1.1-1.3mm。
绝缘体340使第一电极336和第二电极338与构件342电绝缘。绝缘体340可由任何合适的绝缘材料(诸如非导电塑料)制成。绝缘体340被配置成使第二电极338与构件342隔开至少一绝缘距离S。绝缘距离S可被配置为在任何合适的距离范围内。例如，绝缘距离S可被配置为在0.3-0.5毫米(mm)、0.5-0.7mm或0.7-0.9mm的范围内。
构件342提供用于静电式设备的结构支撑。构件342可以是导电的。构件342可在操作期间例如通过用户抓握构件342而被电接地。
引导轴344沿着轴线348引导第一电极336。例如，引导轴344可允许第一电极336沿轴线348移动，同时限制第一电极336在垂直于轴线348的径向方向上的移动。引导轴344可由任何合适的导电材料(诸如钢或铝)制成。
出于解说目的而非旨在限制来提供以上所提到的针对第一电极336的宽度、间隔距离G和绝缘距离S的示例范围。将认识到，第一电极336的宽度、间隔距离G和绝缘距离S可以是任何合适的值。
出于解说目的而非旨在限制来将图3中的静电式设备的部分300示为包括两个电极336和338。将认识到，图3中示出的静电式设备的部分300可包括任何合适数量的电极，例如，3、4或5个电极。例如，第一电极336可被分段成多个第一电极。在另一示例中，第二电极336可被分段成多个第二电极。如下面将参考图17进一步详细讨论的那样，阻抗分量(例如，电阻器和/或电容器)可被电连接在第一电极336(或其分段)和第二电极338(或其分段)之间。在一实施例中，引导轴344被电耦合到第一电极336。例如，第一电极366在第一电极336沿轴线348移动时可以与引导轴344形成接触。根据该实施例，阻抗分量可被电连接在引导轴344和第二电极(或其分段)之间，以便在第一电极336(或其分段)和第二电极(或其分段)之间形成电连接。还将认识到，静电式设备可包括用来驱动静电式设备中的各个电极的任何合适数量的驱动电路。例如，下面出于非限制性解说目的参考包括两个电极和单个驱动电路的静电式设备来描述图4-5。下面出于非限制性解说目的参考包括两个电极和两个驱动电路的静电式设备来描述图6-10。
图4是根据一实施例的图3所示的利用单个驱动电路337的静电式设备的一部分300的等效模型400的示例。等效模型400被示为包括第一电极336、第二电极338、绝缘体340和构件342，所有这些在图3中被描绘。出于解说目的，传感器矩阵由线328来表示。等效模型400还包括在第一电极336和传感器矩阵328之间的第一电容C1；在第二电极338和传感器矩阵328之间的第二电容C2；在第一电极336和构件342之间的第三电容C10；在第二电极338和构件342之间的第四电容C20；在第一电极336和第二电极338之间的指定电容C12；以及在传感器矩阵328中的测量作为驱动电路337生成有源信号(例如，电压信号)V1的结果从静电式设备接收到的相应电压的(诸)传感器之间的传感器电容Cd。例如，电压可包括与第一电极336相关联的第一电压以及与第二电极338相关联的第二电压。出于解说目的而非旨在限制，等效模型400忽略了电阻。将认识到，如果电压由传感器矩阵328的单个传感器测得，则传感器电容Cd可由导线来替换。
指定电容C12可基本上大于图4所示的其他电容C1、C2、C10、C20和Cd。例如，指定电容C12可大于或等于其他电容中的每一个的五倍、大于或等于其他电容中的每一个的十倍，或者大于或等于其他电容中的每一个的二十倍。通过将第一电极336和第二电极338之间的间隔距离G配置为小于适当的距离阈值，并且/或者通过在第一电极336和第二电极338之间物理连接具有超过适当电容阈值的电容的电容器，可以相对于其他电容显著地增加指定电容C12。例如，如本文所描述的增加指定电容C12可促使第一电极336和第二电极338表现为好像第一电极336和第二电极338是公共的单个电极，尽管第一电极336和第二电极338保持由间隔距离D分开。
第二电容C2可大于第一电容C1，但是各示例实施例的范围在该方面不受限制。例如，将第一和第二电极336和338配置成使得第二电容C2大于第一电容C1可促使静电式设备和传感器矩阵328之间的总电容与其中静电式设备不包括第二电极338的静电式设备的配置相比增加大于100％。将第二电容C2配置为大于第一电容C1可增加静电式设备的线性度和/或当静电式设备悬停在传感器矩阵328上时静电式设备能够被检测到的高度。将第二电容C2配置为大于第一电容C1可减少与静电式设备相关联的延迟和/或抖动。可以在不增加第一电极336在垂直于轴线348的平面内的截面面积(图3所示)的情况下实现由第二电容C2大于第一电容C1所造成的以上提到的益处。
可能导致第二电容C2大于第一电容C1的一些示例因素包括但不限于第二电极338相比第一电极336具有更大的表面积，以及当静电式设备倾斜时第二电极338相比第一电极336更靠近传感器矩阵328的某些元件。
应该注意的是，如果没有恰当地建模，指定电容C12和第二电容C2可能导致增加由传感器矩阵328检测到的响应的尾部，这可显著地增加与静电式设备相关联的取决于倾斜的偏移误差(即，位置误差)。这些误差的显著增加可能会显著地降级使用静电式设备的用户的用户体验。然而，进行适当的建模可利用改进的信号强度来执行倾斜估计和/或取决于倾斜的误差补偿。
图5是根据一实施例的基于图4所示的等效模型400的示例电路图500。如图5所示，电路图500包括节点A、B、D、E和F。第一电容C1被耦合在节点D和E之间。第二电容C2被耦合在节点A和B之间。传感器电容Cd被耦合在节点A和D之间。指定电容C12被耦合在节点B和E之间。第三电容C10被耦合在节点E和F之间。第四电容C20被耦合在节点B和F之间。驱动电路337被耦合在节点E和电接地之间。节点F被耦合到电接地。第一电压V1'是节点D处的电压。第二电压V2'是节点A处的电压。第一电压V1'可由通过第一电极336被静电地耦合到传感器矩阵328的有源信号V1来感生。第二电压V2'可由通过第二电极338被电耦合到传感器矩阵328的次信号来感生。次信号可基于第一有源信号V1。
电压V1'和V2'在传感器矩阵328处是可测量的。例如，电压V1'和V2'可由传感器矩阵328的相同传感器或者由传感器矩阵328的不同传感器来测量。静电式设备的倾斜可基于电压V1'和V2'来被确定。下面参考图6描述用于确定静电式设备的倾斜的一种示例技术。
图6是根据一实施例的由计算设备的传感器矩阵(例如，传感器矩阵228或328)测得的静电式设备的方位角的图形表示600。出于解说的目的，将参考图3-4所示的第一电极336和第二电极338来讨论图形表示600。在图6中，第一电极336的形心的位置被标记为“E1形心”，而第二电极338的形心的位置被标记为“E2形心”。图形表示600包括X轴和Y轴。X轴和Y轴位于传感器矩阵328的平面内。Z轴与传感器矩阵328的平面正交。第一电极336的形心的位置(即，E1形心)被示为在坐标(x1,y1)处。第二电极338的形心的位置(即，E2形心)被示为在坐标(x1+dx,y1+dy)处。需要注意，根据定义，(x2,y2)＝(x1+dx,y1+dy)。将认识到(x1,y1)和(x2,y2)可对应于传感器矩阵328上的相应电压V1'和V2'被测得的相应位置处。
距离d表示第一和第二电极336和338的形心之间的距离。距离dx表示距离d在X轴上的投影。距离dy表示距离d在Y轴上的投影。距离d、距离dy和/或距离dx由计算设备基于从第一和第二电极336和338接收到的信号来确定。在可以独立地估计第一和第二电极336和338的位置的设备上，可以产生将四个值(x1,y1,dx,dy)映射成具有Z轴(即，与传感器矩阵328的平面正交的轴)的静电式设备的倾斜角θ的校准功能。一些配置可允许将该校准功能解耦为针对X轴的一个校准功能以及针对Y轴的另一个校准功能。也就是说，一个函数可将(x1,dx)映射成θx，即Z轴与静电式设备在XZ平面上的投影之间的角度。另一函数可将(y1,dy)映射成θy，即Z轴与静电式设备在YZ平面上的投影之间的角度。这些校准功能可通过内插查找表或最小二乘拟合来被定义。可以使用以下等式来计算静电式设备在传感器矩阵328的平面上相对于X轴测得的倾斜方向α：
α＝atan2(dy,dx). (等式1)
图7是根据一实施例的图3所示的利用两个驱动电路337和737的静电式设备的一部分300的等效模型700的示例。等效模型700被示为包括被包含在图4的等效模型400中的所有组件。例如，等效模型700包括被配置成生成第一有源信号V1的第一驱动电路337。等效模型700还包括第一开关SW1；第二开关SW2；以及第二驱动电路737。第一开关SW1被耦合在第一电极336和第一驱动电路337之间。第二开关SW2被耦合在第二电极338和第二驱动电路737之间。第二驱动电路737被配置成生成第二有源信号V2。在图7中，传感器电容Cd位于传感器矩阵328的测量电压V1'和V2'的(诸)传感器之间。出于解说目的而非旨在限制，等效模型700忽略了电阻。将认识到，如果电压V1'和V2'由单个传感器测得，则传感器电容Cd可由导线来替换。
图8是根据一实施例的基于图7所示的等效模型700的示例电路图800。如图8所示，电路图800包括节点A、B、D、E和F，这些节点也在图5的电路图500中被示出。电容C1、C2、Cd、C12、C10和C20被耦合在节点A、B、D、E和F中间，如以上参考图5所描述的。电路图800还包括节点G和H。第一开关SW1被耦合在节点G和E之间。第一驱动电路337被耦合在节点G和电接地之间。第二开关SW2被耦合在节点B和H之间。第二驱动电路737被耦合在节点H和电接地之间。
第一电压V1'是节点D处的电压。第二电压V2'是节点A处的电压。第一电压V1'可由通过第一电极336被静电地耦合到传感器矩阵328的第一有源信号V1来感生。第二电压V2'可由通过第二电极338被电耦合到传感器矩阵328的第二有源信号V2来感生。第二有源信号可基于第一有源信号V1。电压V1'和V2'在传感器矩阵328处是可测量的。例如，电压V1'和V2'可由传感器矩阵328的相同传感器或者由传感器矩阵328的不同传感器来测量。
下面讨论图9和10，以示出将指定电容C12配置为大于或等于电容阈值的有用性，同时确保电压V1'和V2'之间的可检测的差异。
图9是根据一实施例的等效于图8所示的当第一开关SW1和第二开关SW2被闭合时的电路图800的示例电路图900。此外，第一驱动电路337被假定为正驱动任意波形，而第二驱动电路737正驱动0V。如图9所示，电路图900包括节点A、B、D和E。电容C1、C2、Cd和C12被耦合在节点A、B、D和E中间，如以上参考图8所描述的。电路图900不包括第三电容C10，因为第一驱动电路337被假定具有足够低的输出阻抗，并因此不受电容负载的影响。电路图900不包括第四电容C20，因为将第二开关SW2闭合使节点B短路到电接地电位。
图10是根据一实施例的等效于图8所示的当第一开关SW1被闭合而第二开关SW2被断开时的电路图800的示例电路图1000。此外，第一驱动电路337被假定为正驱动任意波形，而第二驱动电路737正驱动0V。如图10所示，电路图1000包括节点A、B、D和E。电容C1、C2、Cd和C12被耦合在节点A、B、D和E中间，如以上参考图8所描述的。电路图1000不包括第三电容C10，因为第一驱动电路337被假定具有足够低的输出阻抗，并因此不受电容负载的影响。电路图1000与图9所示的电路图900的不同之处在于，电路图1000包括被耦合在节点B和电接地电位之间的第四电容C20。
就图9和图10而言，出于解说的目的，可假定第一信号V1是交流(AC)波形，而次信号V2具有固定的直流(DC)电压，尽管各示例实施例的范围在该方面不受限制。通过比较图9和10，对相关领域的技术人员而言清楚的是，使第二开关SW2断开使得更多的电荷能够从节点E被转移到节点A和D。例如，如图9所示，将第二开关SW2闭合等效于用导线替换第四电容C20，这使电压V1'和V2'衰减并减少了从静电式设备被转移到传感器矩阵328的电荷量。等效的解释在于，利用被闭合的第二开关SW2来保持次信号V2稳定促使第二电极338屏蔽原本将存在于第一电极336和传感器矩阵328之间的电场，从而减少了电荷转移。
另外，将指定电容C12配置为大于或等于电容阈值增加了从节点E到节点A和D的电荷转移，并减少了电压V1'和V2'之间的绝对差异。在极端情况下，如果第二开关SW2被断开，并且指定电容C12相对于其他电容C1、C2、Cd和C20相对较大，则第一和第二电压V1'和V2'可基本上相等，这可导致第一和第二电极336和338表现为如同单个被电连接的部件。因此，出于最大化电荷转移的目的，在指定电容C12不至于大到使得第一和第二电压V1'和V2'不能被传感器矩阵328区分开(例如，不能被唯一地标识)的情况下，将指定电容C12配置得足够大以促使被转移到节点A和D的电荷量大于或等于阈值量可能是合乎需要的。
控制第一开关SW1和第二开关SW2使得第一和第二驱动电路337和737中的一者一次转移电荷可能是有益的。为了一般化这个概念，当一个电极改变状态时，所有其他电极可以是浮动的(即，不被保持在固定的电位)。例如，与其他电极相关联的驱动电路可被配置成具有相对高的输出阻抗以促使其他电极浮动。当一个电极改变状态时促使其他电极浮动可使得能够在与传感器矩阵328相距10-15mm的距离处检测到静电式设备；而允许多于一个的电极一次使其各自的驱动电路配置有相对低的输出阻抗可将静电式设备可检测的距离减少到距传感器矩阵328大约3-5mm。提供这些示例距离用于解说目的而不旨在限制。
将认识到，在实践中，开关不会瞬间闭合和断开。因此，适当的容差(例如，几十纳秒或几百纳秒)可被利用以用于控制开关。此外，电磁兼容性(EMC)要求可能要求转换时间大于或等于指定的时间阈值，这可能增加开关保持闭合的时间量。下面参考图11-14来描述一些示例驱动电路及其对应的时序图。
图11是根据一实施例的用于生成有源信号的示例驱动电路1100。驱动电路1100可被称为具有“推拉配置(push-pull configuration)”。例如，驱动电路1100包括P型晶体管X1；N型晶体管X2；以及节点N1。P型晶体管X1被耦合在参考电压Vdd和节点N1之间。N型晶体管X2被耦合在节点N1和电接地之间。P型晶体管X1和N型晶体管X2中的每一者包括栅极、源极和漏极。P型晶体管X1由P型晶体管X1的栅极处的置位(SET)信号控制。N型晶体管X2由N型晶体管X2的栅极处的复位(SET)信号控制。驱动电路1100在节点N1处提供有源信号Vn。有源信号可以是以上参考图4-5和图7-10所描述的第一有源信号V1；参考图7-8所描述的第二有源信号V2；或者其他有源信号。
图12是根据一实施例的与图11所示的驱动电路1100相关联的时序图1200。时序图1200示出了针对以上参考图11所描述的有源信号Vn、置位信号和复位信号中的每一者的高和低状态之间的转换的时序。有源信号Vn在时间t1、t3、t5和t7处开始从低状态L1到高状态H1的转换。这些转换在时间t1+tr、t3+tr、t5+tr和t7+tr处完成。有源信号Vn在时间t2、t4和t6处开始从高状态H1到低状态L1的转换。这些转换在时间t2+tf、t4+tf和t6+tf处完成。置位信号被配置成使P型晶体管X1导通(即闭合)达包围从低状态L1到高状态H1的有源信号Vn的每次转换的时间窗W1所指示的持续时间。在该示例中，W1>tr，使得P型晶体管X1导通足够长时间以使Vn维持在Vdd。因此，置位信号被配置为处于低状态L2达每个时间窗W1的持续时间，并在其他时间处于高状态H2。复位信号被配置成使N型晶体管X2导通(即，闭合)达包围从高状态H1到低状态L1的有源信号Vn的每次转换的时间窗W2所指示的持续时间。在该示例中，W2>tf，使得N型晶体管X2导通足够长时间以使Vn维持在0V。因此，置位信号被配置为处于高状态H3达每个时间窗W2的持续时间，并在其他时间处于低状态L3。时间窗W1和W2中的每一者的持续时间可以是任何合适的值，例如，在1纳秒和10微秒之间的范围内。例如，时间窗W1和W2可被配置为足够长以捕捉整个对应的转换并使转换变得稳定。
图13是根据一实施例的用于生成有源信号的另一示例驱动电路1300。驱动电路1300可被称为“感应升压电路(inductive boost circuit)”。例如，驱动电路1300包括电感器L；第一N型晶体管X1；第二N型晶体管X2；二极管D1；第一节点N1；以及第二节点N2。电感器L1被耦合在参考电压Vdd和第一节点N1之间。第一N型晶体管X1被耦合在第一节点N1和电接地电位之间。二极管D1的阳极被耦合到第一节点N1，而二极管D1的阴极被耦合到第二节点N2。第二N型晶体管X2被耦合在第二节点N2和电接地电位之间。第一和第二N型晶体管X1和X2中的每一者包括栅极、源极和漏极。第一N型晶体管X1由第一N型晶体管X1的栅极处的置位信号控制。第二N型晶体管X2由第二N型晶体管X2的栅极处的复位信号控制。驱动电路1100在第二节点N2处提供有源信号Vn。有源信号可以是以上参考图4-5和图7-10所描述的第一有源信号V1；参考图7-8所描述的第二有源信号V2；或者其他有源信号。
图14是根据一实施例的与图13所示的驱动电路1300相关联的时序图1400。时序图1400示出了针对以上参考图13所描述的有源信号Vn、置位信号和复位信号中的每一者的高和低状态之间的转换的时序。有源信号Vn在时间t1、t3、t5和t7处开始从低状态L1到高状态H1的转换。这些转换在时间t1+tr、t3+tr、t5+tr和t7+tr处完成。有源信号Vn在时间t2、t4和t6处开始从高状态H1到低状态L1的转换。这些转换在时间t2+tf、t4+tf和t6+tf处完成。置位信号被配置成使第一N型晶体管X1导通(即，闭合)达由时间窗W1所指示的持续时间。在该窗的末端处，第一N型晶体管X1被命令关断，促使电感器L1升高节点N1处的电压，从而开始有源信号Vn从低状态L1到高状态H1的转换。因此，置位信号被配置为处于高状态H2达每个时间窗W1的持续时间，并在其他时间处于低状态L2。需要注意，对于该感应升压电路，W1的持续时间由多少能量要储存在电感器L1中来确定，并且与上升时间tr无关。复位信号被配置成使第二N型晶体管X2导通(即，闭合)达包围从高状态H1到低状态L1的有源信号Vn的每次转换的时间窗W2所指示的持续时间。在该示例中，W2>tf，使得第二N型晶体管X2导通足够长时间以使Vn维持在0V。因此，置位信号被配置为处于高状态H3达每个时间窗W2的持续时间，并在其他时间处于低状态L3。
用于防止各电极具有同时的转换的另一种技术是以相移来驱动各电极。例如，就图7所示的第一有源信号V1和第二有源信号V2而言，第一有源信号V1和第二有源信号V2可用相对于彼此的指定的相移进行幅度调制。假定V1和V2的转换发生在相同时间间隔的整数倍处并且足够得快，则合适的相移将防止V1和V2的转换在时间上重叠。指定的相移可以是30度、60度、90度或其他合适的值。对于其中静电式设备具有多于两个的电极的情况，合适的相移可被施加到要提供给各电极的有源信号，使得每个有源信号不与另一个有源信号同时转换。将认识到，CDMA调制可用该技术来实现，因为时移伪随机序列是相互正交的。
出于解说目的而非旨在限制，已参考具有两个电极的静电式设备对上述实施例进行了讨论。将认识到，这些实施例可应用于包括多于两个电极的静电式设备。将认识到，这些实施例可应用于包括多于两个驱动电路的静电式设备。
对于包括N个电极的静电式设备，传感器矩阵和相应的第二至第N电极之间的电容之和可以大于传感器矩阵和第一电极之间的电容。第一电极以及第二至第N电极中的每一个之间的电容可被配置成促使由电磁设备的相应电极感生出的并且在传感器矩阵处可测量的电压大于或等于电压阈值，同时促使由第一电极感生出的电压以及由第二至第N电极中的每一个感生出的电压之间的绝对差异可由传感器矩阵检测到。
静电式设备可被配置成使得当一个驱动电路正在转移电荷(例如，具有低输出阻抗，这可被建模为闭合的开关)时，其他驱动电路正使其相应的电极浮动(例如，具有高输出阻抗，这可被建模为断开的开关)。还将认识到，多于两个的电极可被用来估计静电式设备的扭转。例如，静电式设备可具有尖端电极(例如，沿着静电式设备的中心轴线)以及环形电极(例如，围绕尖端电极的至少一部分)。环形电极可被划分成区段(例如，两半或四分段)，其中的任一者可被独立地驱动也可不被独立地驱动。根据该示例，环形电极的各区段可产生对应的形心，这些形心相对于尖端电极的偏移可被联合地映射为倾斜和扭转角。
图15A是根据一实施例的示例静电式设备1500的截面图。静电式设备1500包括构件1544、第一电极1508A、驱动电路1546以及第二电极1508B。构件1544在轴线1548的相对端处具有近端P和远端D。构件1544可为刚性或半刚性体。构件1544可具有常规笔或常规机械擦除器的大小和/或形状，尽管各示例实施例的范围在该方面不限于此。例如，构件1544可为大约150mm长且直径上大约为10mm或者可以是不同的大小和/或形状。
第一电极1508A被定位在构件1544的近端P处。第一电极1508A被配置成将主信号(例如，第一有源信号V1)静电地耦合到计算设备(例如，计算设备102或200)的传感器矩阵1528，使得由传感器矩阵1528感测到的主信号的强度随着第一电极1508A靠近(例如，接近或逼近)传感器矩阵1528而增加。在一个示例实施例中，第一电极1508A可被配置成根据书写操作将主信号静电地耦合到传感器矩阵1528。例如，书写操作可被配置成促使书写被显示在计算设备的显示器上的与由传感器矩阵1528检测到的第一电极1508A的位置相对应的位置处。在另一示例实施例中，第一电极1508A可被配置成根据擦除操作将主信号静电地耦合到传感器矩阵1528。例如，擦除操作可被配置成促使擦除发生在计算设备的显示器上的与由传感器矩阵1528检测到的第一电极1508A的位置相对应的位置处。将认识到，由第一电极1508A将主信号静电地耦合到传感器矩阵1528不需要与写入操作或擦除操作相一致。
(诸)驱动电路1546被配置成生成主信号。主信号是有源信号。
第二电极1508B被定位成距第一电极一间隔距离。间隔距离被配置成促使第一电极1508A和第二电极1508B之间的指定电容(例如，指定电容C12)超过电容阈值。例如，间隔距离可被配置成促使指定电容超过电容阈值，以优化关于静电式设备1500的品质因数。品质因数可以是与静电式设备1500相关联的信噪比(SNR)或信号强度。SNR可以是倾斜估计的SNR、尖端位置估计的SNR或者静电式设备1500的位置和倾斜角的组合的估计。电容阈值可以是预先确定的。间隔距离被进一步配置成当第一电极1508A靠近传感器矩阵1528放置时促使第二电极1508B将基于主信号的次信号(例如，第二有源信号V2)静电地耦合到传感器矩阵1528。
如由传感器矩阵1528检测到的传感器矩阵1528上的第一电极1508A的经估计的位置由第一位置X1来表示。例如，第一位置X1可对应于传感器矩阵1528上的第一电极1508A的电形心。如由传感器矩阵1528检测到的传感器矩阵1528上的第二电极1508B的经估计的位置由第二位置X2来表示。例如，第二位置X2可对应于传感器矩阵1528上的第二电极1508B的电形心。如图15A所示，第一电极1508A的电形心相比第二电极1508B的电形心更靠近构件1544的近端P。因此，第一位置X1相比第二位置X2更靠近构件1544的近端P。
出于非限制性解说的目的，第一电极1508A被配置为沿着轴线1548的一部分延伸的尖端电极。出于非限制性解说的目的，第二电极1508B被配置为围绕第一电极1508A的一部分的环形电极。将认识到，第一和第二电极1508A和1508B可以是任何合适的大小和形状，并且可以在静电式设备1500中具有任何合适的取向。
在第一实施例中，主信号被配置成感生在传感器矩阵1528处可测量的第一电压。根据该实施例，次信号被配置成感生在传感器矩阵1528处可测量的第二电压。进一步根据该实施例，间隔距离被进一步配置成促使第一电压和第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
在第二实施例中，第一电极1508A和第二电极1508B被配置成使得第二电极1508B和传感器矩阵1528之间的第二电容(例如，第二电容C2)大于第一电极1508A和传感器矩阵1528之间的第一电容。例如，第二电极1508B可被配置为大于第一电极1508A。
在第三实施例中，第二电极1508B被配置为无源铁心(slug)。无源铁心是不直接由有源信号驱动的导电材料。然而，无源铁心可由有源信号间接地驱动。例如，直接或间接地驱动另一电极的有源信号可被静电地耦合到无源铁心，由此间接地驱动无源铁心。根据该实施例，(诸)驱动电路1546不直接驱动第二电极1508B。
在第四实施例中，由传感器矩阵1528测量的主信号和次信号的函数对静电式设备1500相对于与其中传感器矩阵1528被限定的平面正交的向量1550的倾斜角θ进行估计。
在第五实施例中，(诸)驱动电路1546包括第一驱动电路和第二驱动电路。第一驱动电路被配置成生成主信号。第二驱动电路被配置成生成辅助信号(即，第二有源信号)。根据该实施例，第二电极1508B被配置成当第一电极1508A靠近传感器矩阵1528放置时将辅助信号静电地耦合到传感器矩阵1528。进一步根据该实施例，由传感器矩阵1528测量的主信号和辅助信号的函数对静电式设备1500相对于与其中传感器矩阵1528被限定的平面正交的向量1550的倾斜角θ进行估计。
在第五实施例的一个方面，第一驱动电路可被配置成在其中主信号被提供给传感器矩阵1528的第一时间段期间具有相对低的输出阻抗。根据该方面，第二驱动电路被配置成在其中次信号被耦合到传感器矩阵1528的第二时间段期间具有相对低的输出阻抗。进一步根据该方面，第一驱动电路被配置成在第二时间段期间具有相对高的输出阻抗。进一步根据该方面，第二驱动电路被配置成在第一时间段期间具有相对高的输出阻抗。
在第五实施例的另一方面，辅助信号可相对于主信号相移，使得辅助信号和主信号不同时转换。例如，辅助信号可相对于主信号相移30度、60度或90度。在另一示例中，辅助信号可以与CDMA调制技术相结合地相移。
在第六实施例中，第二电极1508B在垂直于轴线1548的平面内围绕第一电极1508A的至少一部分(例如，整体)。
图15B是根据一实施例的图15A所示的静电式设备1500的端视图。如图15B所示，出于非限制性解说的目的，第一电极1508A被配置成与轴线1548重合的尖端电极。出于非限制性解说的目的，第二电极1508B被配置为围绕第一电极1508B的环形电极。静电式设备15关于轴线1548的扭转角β也在图15B中被描绘出。扭转角β指示静电式设备1500关于轴线1548以垂直于轴线1548的平面内的一点为参考的旋转量。
图16A是根据一实施例的另一示例静电式设备1600的截面图。静电式设备1600包括构件1644以及(诸)驱动电路1646，其可以以类似于图15所示的构件1544以及(诸)驱动电路1546的方式操作。构件1644在轴线1648的相对端处具有近端P和远端D。静电式设备1600还包括第一电极1608A、第二电极1608B和第三电极1608C。
第一电极1608A被定位在构件1644的近端P处。第一电极1608A被配置成将主信号(例如，第一有源信号V1)静电地耦合到计算设备(例如，计算设备102或200)的传感器矩阵1628。
第二电极1608B和第三电极1608C中的每一者被定位成距第一电极1608A一相应的间隔距离。间隔距离被配置成促使第一电极1608A以及相应的第二和第三电极1608B和1608C之间的指定电容超过电容阈值。间隔距离进一步被配置成当第一电极1608A靠近传感器矩阵1628放置时促使第二和第三电极1608B和1608C将基于主信号的各个次信号静电地耦合到传感器矩阵1628。
如由传感器矩阵1628检测到的传感器矩阵1628上的第一电极1608A的经估计的位置由第一位置X1来表示。如由传感器矩阵1628检测到的传感器矩阵1628上的第二电极1608B的经估计的位置由第二位置X2来表示。如由传感器矩阵1628检测到的传感器矩阵1628上的第三电极1608C的经估计的位置由第三位置X3来表示。
在第一实施例中，主信号被配置成感生在传感器矩阵1628处可测量的第一电压。根据该实施例，与相应的第二和第三电极1608B和1608C相关联的次信号被配置成感生在传感器矩阵1628处可测量的相应的第二电压。进一步根据该实施例，每个间隔距离被进一步配置成促使第一电压和各个第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
在第二实施例中，第一电极1608A、第二电极1608B和第三电极1608C被配置成使得传感器矩阵1528以及相应的第二和第三电极1608B和1608C之间的电容之和大于第一电极1608A和传感器矩阵1628之间的电容(例如，第一电容C1)。
在第三实施例中，第二和第三电极1608B和1608C中的至少一个被配置为无源铁心。根据该实施例，如果第二和第三电极1608B和1608C中的一个被配置为无源铁心，则第二和第三电极1608B和1608C中的另一个可被配置成由有源信号来驱动。
在第四实施例中，由传感器矩阵1628测量的主信号以及次信号中的至少一个的函数对静电式设备1600相对于与其中传感器矩阵1628被限定的平面正交的向量1650的倾斜角θ进行估计。
在第五实施例中，(诸)驱动电路1546包括第一驱动电路以及(诸)第二驱动电路。第一驱动电路被配置成生成主信号。(诸)第二驱动电路被配置成生成相应的(诸)辅助信号，其为相应的(诸)第二有源信号。根据该实施例，第二电极1608B和/或第三电极1608C被配置成当第一电极1608A靠近传感器矩阵1628放置时将相应的(诸)辅助信号静电地耦合到传感器矩阵1628。进一步根据该实施例，由传感器矩阵1628测量的主信号以及(诸)辅助信号中的至少一个的函数对静电式设备1600相对于与其中传感器矩阵1628被限定的平面正交的向量1650的倾斜角θ进行估计。进一步根据该实施例，由传感器矩阵1628测量的主信号以及(诸)辅助信号中的至少一个的函数对静电式设备1600相对于轴线1648的扭转角β进行估计。图16B中示出了静电式设备1600的扭转角β，下面将进一步对其进行详细讨论。
在第五实施例的一个方面，第一驱动电路可被配置成在其中主信号被耦合到传感器矩阵1628的第一时间段期间具有相对低的输出阻抗。根据该方面，(诸)第二驱动电路被配置成在其中相应的(诸)次信号被耦合到传感器矩阵1628的相应的(诸)第二时间段期间具有相对低的输出阻抗。进一步根据该方面，第一驱动电路被配置成在(诸)第二时间段期间具有相对高的输出阻抗。进一步根据该方面，每个第二驱动电路被配置成在第一时间段期间以及在(诸)第二时间段期间(当相应的次信号没有被耦合到传感器矩阵1628时)具有相对高的输出阻抗。
在第五实施例的另一方面，每个辅助信号可相对于主信号且相对于彼此的辅助信号相移，使得辅助信号和主信号不会同时转换。例如，如果(诸)第二驱动电路包括对应于第二和第三电极1608B和1608C中的一个的单个驱动电路，则相移可为180/2＝90度。在另一示例中，如果(诸)第二驱动电路包括对应于相应的第二和第三电极1608B和1608C的两个驱动电路，则相移可为180/3＝60度。这些相移可以与CDMA调制技术组合，尽管各示例实施例的范围在该方面不受限制。
在第六实施例中，第二电极1608B和第三电极1608C被包括在围绕第一电极1608A的在垂直于轴线1648的平面内的至少一部分(例如，整体)的被分段的环中。
图16B是根据一实施例的图16A所示的静电式设备1600的端视图。如图16B所示，第二和第三电极1608B和1608C形成围绕第一电极1608A的被分段的环的相应的段。扭转角β指示静电式设备1600关于轴线1648以垂直于轴线1648的平面内的一点为参考的旋转量。
图17是根据一实施例的另一示例静电式设备1700的截面图。静电式设备1700包括第一电极1708A、第二电极1708B、构件1844以及驱动电路1746，其可以以类似于图15所示的第一电极1508A、第二电极1508B、构件1544和驱动电路1546的方式操作。例如，第一电极1708A被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，并且第二电极1708B被配置成将基于主信号的次信号静电地耦合到传感器矩阵。主信号感生在传感器矩阵处可测量的第一电压。次信号感生在传感器矩阵处可测量的第二电压。构件1744在轴线1748的相对端处具有近端P和远端D。
静电式设备1700还包括被电连接在第一电极1708A和第二电极1708B之间的阻抗分量1752。阻抗分量1752被配置成提供小于阻抗阈值的指定阻抗，同时促使第一电压和第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。第一电压由通过第一电极1708A静电地耦合到传感器矩阵的有源信号来感生。第二电压由通过第二电极1708B被电耦合到传感器矩阵的次信号来感生。阻抗分量可包括电阻器和/或电容器。
图18-21是示出根据各实施例的电容图的生成的解说1800、1900、2000和2100。如图18所示，静电式设备1804包括第一电极1808A和第二电极1808B。第一和第二电极1808A和1808B被隔开一间隔距离和/或通过诸如电阻器或电容器之类的阻抗分量连接。静电式设备1804还包括被电连接到第一电极1808A的单个驱动电路。
如图18中所描绘的，静电式设备1804靠近传感器矩阵1828放置，而静电式设备1804与传感器矩阵1828正交，从而促使对应于由传感器矩阵1828的各传感器检测到的电容改变的第一电容图被生成。第一电容图的俯视图由第一形状1858来表示。出于比较的目的，第二电容图的俯视图(其将导致不存在第二电极1808B(例如，在常规静电式设备中))由第二形状1860来表示。第一电容图的侧视图由第一曲线1862来表示。出于比较的目的，第二电容图的侧视图由第二曲线1864来表示。在XY图中示出了第一和第二曲线1862和1864，其中X轴表示沿着传感器矩阵1828的表面的距离，而Y轴表示电容的变化(ΔC)。
从图18可以看出，由于第二电极1808B的添加，第一电容图比第二电容图更大。第一电容图与第二电容图相比的增加的大小可增加第一电极1808A的有效面积并且/或者放大由静电式设备1804耦合到触摸屏1828的信号。例如，附加的信号强度可为静电式设备1804提供附加的噪声免疫力(例如，更高的信噪比)并且/或者使得能够相对于信号矩阵1828在较高的悬停高度检测静电式设备1804。
图19示出了图18的静电式设备1804靠近传感器矩阵1828放置，而静电式设备1804不与传感器矩阵1828正交，从而促使对应于由传感器矩阵1828的各传感器检测到的电容改变的第三电容图被生成。第三电容图的俯视图由第三形状1958来表示。出于比较的目的，第四电容图的俯视图(其将导致不存在第二电极1808B(例如，在常规静电式设备中))由第四形状1960来表示。第三电容图的侧视图由第三曲线1962来表示。出于比较的目的，第四电容图的侧视图由第四曲线1964来表示。在XY图中示出了第三和第四曲线1962和1964，其中X轴表示沿着传感器矩阵1828的表面的距离，而Y轴表示电容的变化(ΔC)。
图19中所描绘的第四电容图基本上与图18中所描绘的第二电容图相同，这意味着当静电式设备相对于传感器矩阵1828从正交位置倾斜时，具有单个电极的静电式设备的电容图不会显著地改变。第二电容图仅在XY平面上移动到不同的位置以提供第四电容图。因此，用于确定静电式设备的倾斜的算法可能不能够将真正的笔移动与包括单个电极的静电式设备的倾斜区分开。对于具有两个或更多个电极的静电式设备(例如，静电式设备1804)，当静电装置倾斜时，电容性响应关于包含其峰值(最大幅值的点)的轴线变得不对称。不对称的量随着倾斜的增加而增加。例如，当静电式设备向右倾斜时，电容图在右侧变得更长且更宽，如图19所示。电容图的该不对称度和/或形状可通过各种方法来被量化，并被用来估计倾斜角。
还应当注意，当静电式设备倾斜时，其电容图的峰值(最大幅值的点)不再与尖端接触或悬停在显示器玻璃上所位于的点重合，如线1966所指示的。倾斜角的知识可被用来产生静电式设备尖端位置P的正确估计。
在图20中，静电式设备2004包括第一电极2008A和第二电极2008B。第一和第二电极2008A和2008B被隔开一间隔距离和/或通过诸如电阻器或电容器之类的阻抗分量连接。静电式设备2004还包括被电连接到相应的第一和第二电极2008A和2008B的第一和第二驱动电路。
如图20中所描绘的，静电式设备2004靠近传感器矩阵2028放置，同时静电式设备2004与传感器矩阵2028正交。图20中描绘了两种情景。在第一情景中，第一驱动电路是有源的，而第二驱动电路非有源。在第一情景中，将静电式设备2004靠近传感器矩阵2028放置促使第一电容图被生成。第一电容图的俯视图由第一形状2068来表示。第一电容图的侧视图由第一曲线2072来表示。
在第二情景中，第一驱动电路非有源，而第二驱动电路是有源的。在第二情景中，将静电式设备2004靠近传感器矩阵2028放置促使第二电容图被生成。第二电容图的俯视图由第二形状2070来表示。第二电容图的侧视图由第二曲线2074来表示。
在XY图中示出了第一和第二曲线2072和2074，其中X轴表示沿着传感器矩阵2028的表面的距离，而Y轴表示电容的变化(ΔC)。由于第一和第二电极2008A和2008B之间的有意耦合，所以第一电容图具有比包括单个电极的静电式设备的响应更宽的覆盖范围，这由图18中的俯视图1860和侧视图1864以及图19中的俯视图1960和侧视图1964例示出。这增加了信号强度，同时保持峰值位置的可检测性(例如，并且保持了本文所描述的其他益处)。第二电容图具有与第一电容图的峰值相一致的峰值。这也对第二电容图贡献了信号强度(例如，并且贡献了本文所描述的其他益处)。
第一电极2008A和第二电极2008B之间的电容被配置成促使绝对差异|V1'-V2'|超过阈值。因此，第一曲线2072和第二曲线2074不一致。如果V1'-V2'变得太小(例如，通过使第一和第二电极2008A和2008B之间的耦合电容过大)，则第一曲线2072和第二曲线2074可能变得几乎不可区分。在这样的情况下，使用多个驱动电路的益处可能会显著地减小，因为第一和第二电容图可能变得等同于单个电容图。
图21示出了图20的静电式设备2004靠近传感器矩阵2028放置，而静电式设备2004不与传感器矩阵2028正交。图21中描绘了两种情景。在第一情景中，第一驱动电路是有源的，而第二驱动电路非有源。在第一情景中，将静电式设备2004靠近传感器矩阵2028放置促使第三电容图被生成。第三电容图的俯视图由第三形状2168来表示。第三电容图的侧视图由第三曲线2172来表示。
在第二情景中，第一驱动电路非有源，而第二驱动电路是有源的。在第二情景中，将静电式设备2004靠近传感器矩阵2028放置促使第四电容图被生成。第四电容图的俯视图由第四形状2170来表示。第四电容图的侧视图由第四曲线2174来表示。
如图21所示，将静电式设备2004倾斜把不对称性引入到第一电容图和第二电容图上。第一和第二电容图的这些不对称性和/或形状和/或第一和第二电极2008A和2008B的各形心之间的距离可被用来对与静电式设备2004相关联的倾斜角进行估计。
III.一些示例实施例的进一步讨论
第一示例静电式设备包括构件、第一电极、驱动电路和第二电极。构件具有在轴的相对端处的近端和远端。第一电极被定位在近端处。第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由传感器矩阵感测到的主信号的强度随着第一电极靠近传感器矩阵而增加。驱动电路被配置成生成主信号。主信号是有源信号。第二电极被定位成距第一电极一间隔距离。该间隔距离被配置成促使第一电极和第二电极之间的指定电容超过电容阈值，并且促使第二电极在第一电极靠近传感器矩阵放置时将基于主信号的次信号静电地耦合到传感器矩阵。
在第一示例静电式设备的第一方面，主信号感生能在传感器矩阵处测量的第一电压。根据第一方面，次信号感生能在传感器矩阵处测量的第二电压。进一步根据第一方面，间隔距离被进一步配置成促使第一电压和第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
在第一示例静电式设备的第二方面，第一电极和第二电极被配置成使得第二电极和传感器矩阵之间的第二电容大于第一电极和传感器矩阵之间的第一电容。第一示例静电式设备的第二方面可以与第一示例静电式设备的第一方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第一示例静电式设备的第三方面，第二电极围绕第一电极在垂直于轴线的平面内的至少一部分。第一示例静电式设备的第三方面可以与第一示例静电式设备的第一和/或第二方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第一示例静电式设备的第四方面，如由传感器矩阵测量的主信号和次信号的函数对静电式设备相对于与其中传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。第一示例静电式设备的第四方面可以与第一示例静电式设备的第一、第二和/或第三方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第一示例静电式设备的第五方面，第一示例静电式设备还包括被配置成生成辅助信号的第二驱动电路，辅助信号是第二有源信号。根据第五方面，第二电极被配置成当第一电极靠近传感器矩阵放置时将辅助信号静电地耦合到传感器矩阵。进一步根据第五方面，如由传感器矩阵测量的主信号和辅助信号的函数对静电式设备相对于与其中传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。
在第五方面的示例中，第一驱动电路被配置成在其中主信号被耦合到传感器矩阵的第一时间段期间具有相对低的输出阻抗。根据该示例，第二驱动电路被配置成在其中次信号被耦合到传感器矩阵的第二时间段期间具有相对低的输出阻抗。进一步根据该示例，第一驱动电路被配置成在第二时间段期间具有相对高的输出阻抗。进一步根据该示例，第二驱动电路被配置成在第一时间段期间具有相对高的输出阻抗。
在第五方面的另一示例中，辅助信号相对于主信号相移，使得辅助信号和主信号不同时转换。
第一示例静电式设备的第五方面可以与第一示例静电式设备的第一、第二、第三和/或第四方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第一示例静电式设备的第六方面，第二电极被配置为无源铁心。第一示例静电式设备的第六方面可以与第一示例静电式设备的第一、第二、第三和/或第四方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
第二示例静电式设备包括构件、第一电极、驱动电路、第二电极和阻抗组件。第一电极被定位在近端处。第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由传感器矩阵感测到的主信号的强度随着第一电极靠近传感器矩阵而增加。主信号感生在传感器矩阵处可测量的第一电压。驱动电路被配置成生成主信号。主信号是有源信号。第二电极被定位成距第一电极一间隔距离。第二电极被配置成当第一电极靠近传感器矩阵放置时将基于主信号的次信号静电地耦合到传感器矩阵。次信号感生在传感器矩阵处可测量的第二电压。阻抗分量被电连接在第一电极和第二电极之间。阻抗分量被配置成提供小于阻抗阈值的指定阻抗，同时促使第一电压和第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
在第二示例静电式设备的第一方面，第一电极和第二电极被配置成使得第二电极和传感器矩阵之间的第二电容大于第一电极和传感器矩阵之间的第一电容。
在第二示例静电式设备的第二方面，第二电极围绕第一电极在垂直于轴线的平面内的至少一部分。第二示例静电式设备的第二方面可以与第二示例静电式设备的第一方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第二示例静电式设备的第三方面，阻抗分量包括电阻器。第二示例静电式设备的第三方面可以与第二示例静电式设备的第一和/或第二方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第二示例静电式设备的第四方面，阻抗分量包括电容器。第二示例静电式设备的第四方面可以与第二示例静电式设备的第一、第二和/或第三方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第二示例静电式设备的第五方面，如由传感器矩阵测量的主信号和次信号的函数对静电式设备相对于与其中传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。第二示例静电式设备的第五方面可以与第二示例静电式设备的第一、第二、第三和/或第四方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第二示例静电式设备的第六方面，第二示例静电式设备还包括被配置成生成辅助信号的第二驱动电路，辅助信号是第二有源信号。根据第六方面，第二电极被配置成当第一电极靠近传感器矩阵放置时将辅助信号静电地耦合到传感器矩阵。进一步根据第六方面，如由传感器矩阵测量的主信号和辅助信号的函数对静电式设备相对于与其中传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。
在第六方面的示例中，第一驱动电路被配置成在其中主信号被耦合到传感器矩阵的第一时间段期间具有相对低的输出阻抗。根据该示例，第二驱动电路被配置成在其中次信号被耦合到传感器矩阵的第二时间段期间具有相对低的输出阻抗。进一步根据该示例，第一驱动电路被配置成在第二时间段期间具有相对高的输出阻抗。进一步根据该示例，第二驱动电路被配置成在第一时间段期间具有相对高的输出阻抗。
在第六方面的另一示例中，辅助信号相对于主信号相移，使得辅助信号和主信号不同时地转换。
第二示例静电式设备的第六方面可以与第二示例静电式设备的第一、第二、第三、第四和/或第五方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
第三示例静电式设备包括构件、第一电极、驱动电路以及多个第二电极。构件具有在轴的相对端处的近端和远端。第一电极被定位在近端处。第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由传感器矩阵感测到的主信号的强度随着第一电极靠近传感器矩阵而增加。驱动电路被配置成生成主信号。主信号是有源信号。多个第二电极被配置成当第一电极靠近传感器矩阵放置时将基于主信号的多个相应的次信号静电地耦合到传感器矩阵。多个第二电极中的每个第二电极被定位成距第一电极一相应的间隔距离。每个间隔距离被配置成促使第一电极和相应的第二电极之间的相应的指定电容超过电容阈值。
在第三示例静电式设备的第一方面，主信号感生能在传感器矩阵处测量的第一电压。根据第一方面，多个次信号感生能在传感器矩阵处测量的多个相应的第二电压。进一步根据第一方面，每个间隔距离被进一步配置成促使第一电压以及多个相应的第二电压中的相应第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
在第三示例静电式设备的第二方面中，第一电极和多个第二电极被配置成使得多个相应的第二电极和传感器矩阵之间的多个相应的第二电容之和大于第一电极和传感器矩阵之间的第一电容。第三示例静电式设备的第二方面可以与第三示例静电式设备的第一方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第三示例静电式设备的第三方面，多个第二电极被包括在围绕第一电极在垂直于轴线的平面内的至少一部分的被分段的环中。第三示例静电式设备的第三方面可以与第三示例静电式设备的第一和/或第二方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第三示例静电式设备的第四方面，如由传感器矩阵测量的主信号和多个次信号中的至少一个次信号的函数对静电式设备相对于与其中传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。第三示例静电式设备的第四方面可以与第三示例静电式设备的第一、第二和/或第三方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第三示例静电式设备的第五方面，第三示例静电式设备还包括被配置成生成一个或多个相应的辅助信号的一个或多个第二驱动电路。根据第五方面，一个或多个辅助信号是一个或多个相应的第二有源信号。根据第五方面，多个第二电极中的一个或多个第二电极被配置成当第一电极靠近传感器矩阵放置时将一个或多个相应的辅助信号静电地耦合到传感器矩阵。进一步根据第五方面，如由传感器矩阵测量的主信号以及一个或多个辅助信号中的至少一个辅助信号的函数对静电式设备相对于与其中传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。进一步根据第五方面，如由传感器矩阵测量的主信号以及一个或多个辅助信号中的至少一个辅助信号的函数对静电式设备相对于构件的轴线的扭转角进行估计。
在第五方面的示例中，第一驱动电路被配置成在其中主信号被耦合到传感器矩阵的第一时间段期间具有相对低的输出阻抗。根据该示例，一个或多个第二驱动电路被配置成在其中相应的次信号被耦合到传感器矩阵的一个或多个相应的第二时间段期间具有相对低的输出阻抗。进一步根据该示例，第一驱动电路被配置成在一个或多个第二时间段期间具有相对高的输出阻抗。进一步根据该示例，一个或多个第二驱动电路的每个第二驱动电路被配置成在第一时间段期间以及在期间相应的次信号不被耦合到传感器矩阵的一个或多个第二时间段中的每一者期间具有相对高的输出阻抗。
在第五方面的另一示例中，一个或多个辅助信号中的每个辅助信号相对于主信号且相对于一个或多个辅助信号中的每个其他辅助信号相移，使得辅助信号和主信号中没有一个同时转换。
第三示例静电式设备的第五方面可以与第三示例静电式设备的第一、第二、第三和/或第四方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
在第三示例静电式设备的第六方面，多个第二电极中的一个或多个第二电极被配置为一个或多个相应的无源铁心。第三示例静电式设备的第六方面可以与第三示例静电式设备的第一、第二、第三、第四和/或第五方面结合在一起实现，尽管各示例实施例在该方面不受限制。
IV.结语
尽管用结构特征和/或动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。相反，上述特定特征和动作是作为实现权利要求书的示例而公开的，并且其他等价特征和动作旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种静电式设备，包括：
具有在轴的相对端处的近端和远端的构件；
被定位在所述近端处的第一电极，所述第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由所述传感器矩阵感测到的所述主信号的强度随着所述第一电极靠近所述传感器矩阵而增加；
被配置成生成所述主信号的第一驱动电路，所述主信号是有源信号；以及
被定位成距所述第一电极一间隔距离的第二电极，所述间隔距离被配置成促使所述第一电极和所述第二电极之间的指定电容超过电容阈值，并且促使所述第二电极在所述第一电极靠近所述传感器矩阵放置时将基于所述主信号的次信号静电地耦合到所述传感器矩阵。
2.根据权利要求1所述的静电式设备，其特征在于，其中所述主信号感生能在所述传感器矩阵处测量的第一电压；
其中所述次信号感生能在所述传感器矩阵处测量的第二电压；并且
其中所述间隔距离被进一步配置成促使所述第一电压和所述第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
3.根据权利要求1所述的静电式设备，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极被配置成使得所述第二电极和所述传感器矩阵之间的第二电容大于所述第一电极和所述传感器矩阵之间的第一电容。
4.根据权利要求1所述的静电式设备，其特征在于，所述第二电极围绕所述第一电极在垂直于轴线的平面内的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的静电式设备，其特征在于，如由所述传感器矩阵测量的所述主信号和所述次信号的函数对所述静电式设备相对于与其中所述传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。
6.根据权利要求1所述的静电式设备，其特征在于，还包括：
被配置成生成辅助信号的第二驱动电路，所述辅助信号是第二有源信号；
其中所述第二电极被配置成当所述第一电极靠近所述传感器矩阵放置时将所述辅助信号静电地耦合到所述传感器矩阵；并且
其中，如由所述传感器矩阵测量的所述主信号和所述辅助信号的函数对所述静电式设备相对于与其中所述传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。
7.根据权利要求6所述的静电式设备，其特征在于，所述第一驱动电路被配置成在其中所述主信号被提供给所述传感器矩阵的第一时间段期间具有相对低的输出阻抗；
其中所述第二驱动电路被配置成在其中所述次信号被提供给所述传感器矩阵的第二时间段期间具有相对低的输出阻抗；
其中所述第一驱动电路被配置成在所述第二时间段期间具有相对高的输出阻抗；并且
其中所述第二驱动电路被配置成在所述第一时间段期间具有相对高的输出阻抗。
8.根据权利要求6所述的静电式设备，其特征在于，所述辅助信号相对于所述主信号相移，使得所述辅助信号和所述主信号不同时地转换。
9.一种静电式设备，包括：
具有在轴的相对端处的近端和远端的构件；
被定位在所述近端处的第一电极，所述第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由所述传感器矩阵感测到的所述主信号的强度随着所述第一电极靠近所述传感器矩阵而增加；所述主信号感生能在所述传感器矩阵处测量的第一电压；
被配置成生成所述主信号的第一驱动电路，所述主信号是有源信号；
被定位成距所述第一电极一间隔距离的第二电极，所述第二电极被配置成在所述第一电极靠近所述传感器矩阵放置时将基于所述主信号的次信号静电地耦合到所述传感器矩阵，所述次信号感生能在所述传感器矩阵处测量的第二电压；以及
被电连接在所述第一电极和所述第二电极之间的阻抗分量，所述阻抗分量被配置成提供小于阻抗阈值的指定阻抗，同时促使所述第一电压和所述第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
10.根据权利要求9所述的静电式设备，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极被配置成使得所述第二电极和所述传感器矩阵之间的第二电容大于所述第一电极和所述传感器矩阵之间的第一电容。
11.根据权利要求9所述的静电式设备，其特征在于，所述第二电极围绕所述第一电极在垂直于轴线的平面内的至少一部分。
12.根据权利要求9所述的静电式设备，其特征在于，如由所述传感器矩阵测量的所述主信号和所述次信号的函数对所述静电式设备相对于与其中所述传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。
13.根据权利要求9所述的静电式设备，其特征在于，还包括：
被配置成生成辅助信号的第二驱动电路，所述辅助信号是第二有源信号；
其中所述第二电极被配置成当所述第一电极靠近所述传感器矩阵放置时将所述辅助信号静电地耦合到所述传感器矩阵；并且
其中，如由所述传感器矩阵测量的所述主信号和所述辅助信号的函数对所述静电式设备相对于与其中所述传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计。
14.根据权利要求13所述的静电式设备，其特征在于，所述第一驱动电路被配置成在其中所述主信号被提供给所述传感器矩阵的第一时间段期间具有相对低的输出阻抗；
其中所述第二驱动电路被配置成在其中所述次信号被提供给所述传感器矩阵的第二时间段期间具有相对低的输出阻抗；
其中所述第一驱动电路被配置成在所述第二时间段期间具有相对高的输出阻抗；并且
其中所述第二驱动电路被配置成在所述第一时间段期间具有相对高的输出阻抗。
15.根据权利要求13所述的静电式设备，其特征在于，所述辅助信号相对于所述主信号相移，使得所述辅助信号和所述主信号不同时地转换。
16.一种静电式设备，包括：
具有在轴的相对端处的近端和远端的构件；
被定位在所述近端处的第一电极，所述第一电极被配置成将主信号静电地耦合到计算设备的传感器矩阵，使得由所述传感器矩阵感测到的所述主信号的强度随着所述第一电极靠近所述传感器矩阵而增加；
被配置成生成所述主信号的第一驱动电路，所述主信号是有源信号；以及
被配置成当所述第一电极靠近所述传感器矩阵放置时将基于所述主信号的多个相应的次信号静电地耦合到所述传感器矩阵的多个第二电极，每个第二电极被定位成距所述第一电极一相应的间隔距离，每个间隔距离被配置成促使所述第一电极和所述相应的第二电极之间的相应的指定电容超过电容阈值。
17.根据权利要求16所述的静电式设备，其特征在于，其中所述主信号感生能在所述传感器矩阵处测量的第一电压；
其中所述多个次信号感生能在所述传感器矩阵处测量的多个相应的第二电压；并且
其中每个间隔距离被进一步配置成促使所述第一电压和所述相应的第二电压之间的绝对差异超过电压阈值。
18.根据权利要求16所述的静电式设备，其特征在于，所述第一电极和所述多个第二电极被配置成使得所述传感器矩阵和所述多个相应的第二电极之间的多个相应的第二电容之和大于所述第一电极和所述传感器矩阵之间的第一电容。
19.根据权利要求16所述的静电式设备，其特征在于，还包括：
被配置成生成一个或多个相应的辅助信号的一个或多个第二驱动电路，所述一个或多个辅助信号是有源信号；
其中所述多个第二电极中的一个或多个第二电极被配置成当所述第一电极靠近所述传感器矩阵放置时将所述一个或多个相应的辅助信号静电地耦合到所述传感器矩阵；
其中，如由所述传感器矩阵测量的所述主信号以及所述一个或多个辅助信号中的至少一个辅助信号的函数对所述静电式设备相对于与其中所述传感器矩阵被限定的平面正交的向量的倾斜角进行估计；并且
其中，如由所述传感器矩阵测量的所述主信号以及所述一个或多个辅助信号中的至少一个辅助信号的函数对所述静电式设备相对于所述构件的轴线的扭转角进行估计。
20.根据权利要求19所述的静电式设备，其特征在于，所述第一驱动电路被配置成在其中所述主信号被提供给所述传感器矩阵的第一时间段期间具有相对低的输出阻抗；
其中所述一个或多个第二驱动电路被配置成在其中所述相应的次信号被提供给所述传感器矩阵的一个或多个相应的第二时间段期间具有相对低的输出阻抗；
其中所述第一驱动电路被配置成在所述一个或多个第二时间段期间具有相对高的输出阻抗；并且
其中所述一个或多个第二驱动电路的每个第二驱动电路被配置成在第一时间段期间以及在当所述相应的次信号不被提供给所述传感器矩阵的所述一个或多个第二时间段中的每一者期间具有相对高的输出阻抗。
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