CN110100226A - 触摸信号的自动优化 - Google Patents

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Abstract

描述了一种对光学触摸装置进行操作的方法，其中，该光学触摸装置包括面板、多个发射器和相对于所述面板布置的多个检测器，所述多个检测器被配置为接收来自所述多个发射器的光，从而限定在成对的发射器和探测器之间传输的光的检测样本。该光学触控装置还被配置为在环境光评估模式下操作，所述环境光评估模式包括以下步骤：通过使用至少一个检测器在第一积分时间内生成第一组样本以及在第二积分时间内生成第二组样本，并且将滤波器至少应用于第一组样本和第二组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，其中，所述触摸装置被配置为执行以下步骤：根据所述环境光评估模式进行多次重复操作。

Description

触摸信号的自动优化
技术领域
本发明涉及一种用于减少由入射的环境光而引起的环境光噪声对光学触摸系统的影响的方法和装置。
背景技术
触摸感测系统(“触摸系统”)广泛用于各种应用中。通常，触摸感测系统通过触摸物体(例如手指或触控笔)与触摸表面直接接触或者通过与触摸表面接近(即，无接触)而致动。触摸感测系统例如用作便携式计算机的触摸板,位于控制面板中，并覆盖在例如手持设备(如移动电话和交互式白板)的显示器上。覆盖在显示器上或集成在显示器中的触摸板也表示为“触摸屏”。许多其他应用是本领域已知的。
WO2010/064983公开了一种基于受抑全内反射(FTIR)的多点触摸系统。光片被耦合至面板中以通过全内反射(TIR)在面板内传播。当物体与面板的触摸表面接触时，传播的光将在触摸点处衰减。光传感器阵列位于触摸表面的周边，以检测每个光片的接收光，并产生穿过所述触摸表面的每个光路的信号值。光传感器的信号值通过相应的参考值归一化并输入至图像重建算法中，该算法产生衰减值在触摸表面上的二维分布。这使得能够当一个或多个用户与触摸表面交互时重复确定触摸的当前位置、大小、形状。在FTIR系统中，触摸需要在干扰的背景下进行检测，例如，来自触摸表面上的指纹和其他类型的涂抹。干涉的影响可能不仅随着时间而变化，而且还会在触摸表面上变化，使得任何时候都难以正确地检测在触摸表面上的触摸。WO2011/028169提出了操纵参考值以对衰减图案中污染的影响进行补偿，WO2011/049512提出了跟踪污染物贡献的二维背景图案并使用背景图案来产生补偿污染的衰减图案。
光学触摸系统通常需要以高灵敏度设计，由于触摸物体可能仅导致传播光的例如小于1％的小衰减。因此，某些系统可以设计成检测0.1％至0.01％的衰减。为了确保适当的触摸检测，WO2011/078769提出了监测信号值的时间可变性以识别触摸系统性能降低的潜在原因(例如，由于组件故障)并实施纠正措施以解决不可靠的信号值。
WO2013/115710描述了处理光学触摸系统的输出信号以生成一组数据样本，该数据样本包括当光信号被发送时的开启能量值和当没有光信号被发送时的关闭能量值。根据所述关闭能量值确定所估计的环境值。通过从每个实际检测线的开启能量值中减去所估计的环境值来生成环境补偿的能量值。然而，该技术仅对未调制的光噪声源(例如太阳光)或用低频调制的光噪声源(例如白炽灯)提供显著的改进。该技术对于诸如荧光照明的调制噪声源提供了不佳的结果。
因此，需要一种在包括各种类型的环境光噪声的环境中改善光学触摸系统性能的方法。
发明内容
本发明的目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。
本发明的第一实施例描述了一种操作光学触摸装置的方法，该光学触摸装置包括：面板(10)，多个发射器(30a，31a，32a)和相对于所述面板布置的多个检测器(30b，31b，32b)，所述多个检测器被配置为接收来自多个发射器的光，从而限定在成对的发射器和检测器之间传输的光的检测样本(D)，控制器被耦合至所述多个发射器以生成信号，并且其中每个检测器被配置为生成输出信号，所述光学触摸装置被配置为在一系列重复进行操作的数据采样模式下操作，每次重复包括以下步骤：在每次重复期间根据定时配置来开启和关闭所述发射器，使得针对每个检测器生成的所述输出信号包括用于所述检测样本(D)的开启能量值和至少一个关闭能量值；处理所述输出信号以生成一组数据样本，每个数据样本被生成为表示所述检测样本(D)之一的检测能量；以及处理该组数据样本以检测与面板的相互作用，该光学触摸装置还被配置为在环境光评估模式下操作，所述环境光评估模式包括以下步骤：通过使用至少一个检测器在第一积分时间内生成第一组样本以及在第二积分时间内生成第二组样本；以及将滤波器至少应用于所述第一组样本和所述第二组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，其中该方法包括以下步骤：根据所述环境光评估模式对所述光学触摸装置进行多次重复操作，其中所述第一积分时间和所述第二积分时间中至少一者的长度在重复之间变化；选择生成了最佳残余环境光值的第一积分时间和/或第二积分时间；以及以与所选择的第一积分时间和/或第二积分时间对应的定时配置在数据采样模式下操作所述光学触摸装置。所述滤波器可以被配置为根据第二组样本和第一组样本之间的差值来生成指示环境光的残余环境光值。所述最佳残余环境光值可以对应于具有最低量值的残余环境光值。所述第一积分时间可以与第二积分时间长度相同。第一积分时间和第二积分时间之间可以出现有第一稳定时段。
所述环境光评估模式还可以包括以下步骤：使用至少一个检测器(30b’)在第一积分时间内生成第一组样本，在第二积分时间内生成第二组样本，以及在第三积分时间内生成第三组样本；以及将环境光滤波器应用于所述第一组样本、所述第二组样本和所述第三组样本以产生指示环境光噪声的残余环境光值，其中，所述触摸装置被配置为以与所确定的环境光评估模式重复的所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间对应的定时配置在数据采样模式下操作。所述第一积分时间可以与所述第三积分时间长度相同。所述第二积分时间和所述第三积分时间之间可以出现有第二稳定时段。所述第二积分时间可以对应于开启信号的积分时间，所述第一积分时间对应于所述开启信号之前的关闭信号的积分时间，并且所述第三积分时间对应于所述开启信号之后的所述关闭信号的积分时间。所述环境光滤波器可以被配置为根据在所述第二积分时间内所采样的信号与平均值之间的差值来生成指示环境光的残余环境光值，所述平均值为在所述第一积分时间内所采样的信号和在所述第三积分时间内所采样的信号的平均值。环境光滤波器可以被配置为根据在所述第二积分时间内所采样的信号与线性插值之间的差值来生成指示环境光的残余环境光值，所述线性插值为在所述第一积分时间内所采样的信号和在所述第三积分时间内所采样的信号的线性插值。所述环境光评估模式的步骤可以每帧执行一次，每帧执行一次以上，或者每帧执行少于一次。所述环境光评估模式步骤可以在每帧的开始、中间或结尾执行。可以针对所述触摸装置的多个检测器确定所述残余环境光值，并且其中，根据多个残余环境光值确定最佳残余环境光值。函数可以是所述残余环境光值的平均值或最大值。所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间的不同配置的总数可以大于2，并且其中所述装置被配置为在随后的环境光评估模式重复中根据该总数的配置循环。优选地，该总数的配置中介于1个与10个之间的配置可以在每帧被测试。优选地，所述第一积分时间或所述第三积分时间可以具有3微秒至30微秒之间的长度。优选地，每个环境光评估模式重复以0.1微秒与20微秒之间的步长改变所述第一积分时间或第三积分时间。最佳残余环境光值还可以被选择为所述第一积分时间和所述第二积分时间以及所述残余环境光值的函数。超过性能阈值并且具有最短的第一积分时间和第二积分时间的残余环境光值可以被选择为最佳残余环境光值。所述系统可以被配置为在与触摸系统的触摸交互正在发生的同时，，不改变在所述数据采样模式下操作的所述光学触摸装置所使用的所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间。
本发明的第二实施例描述了一种光学触摸装置(100)，包括：面板(10)，多个发射器(30a，31a，32a)和相对于所述面板布置的多个检测器(30b，31b，32b)，所述多个检测器被配置为接收来自所述多个发射器的光，从而限定在成对的发射器和检测器之间传输的光的检测样本(D)，控制器被耦合至所述多个发射器以生成信号，并且其中每个检测器被配置为生成输出信号，所述光学触摸装置被配置为在一系列重复进行操作的数据采样模式下操作，每次重复包括以下步骤：在每次重复期间根据定时配置来开启和关闭所述发射器，使得针对每个检测器生成的输出信号包括用于所述检测样本(D)的开启能量值和至少一个关闭能量值；处理所述输出信号以生成一组数据样本，每个数据样本被生成以表示所述检测样本(D)之一的检测能量；以及处理该组数据样本以检测与所述面板的相互作用，所述光学触摸装置还被配置为在环境光评估模式下操作，所述环境光评估模式包括以下步骤：使用至少一个检测器在第一积分时间内生成第一组样本以及在第二积分时间内生成第二组样本；以及将滤波器至少应用于第一组样本和第二组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，其中，所述触摸装置被配置为执行以下步骤：根据所述环境光评估模式进行多次重复操作，其中所述第一积分时间和所述第二积分时间中至少一者的长度在重复之间变化；选择生成了最佳残余环境光值的第一积分时间和/或第二积分时间；以及以与所选择的第一积分时间和/或第二积分时间对应的定时配置在数据采样模式下操作所述触摸装置。
本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述、所附权利要求以及附图中显现。
附图说明
现在将参考所附示意图更详细地描述本发明的实施例。
图1是具有光束的触摸感测装置的俯视图。
图2是图1中装置的侧视图，其中光通过玻璃板的全内反射从发射器传播至检测器。
图3是图1中装置的侧视图，其中光沿着主要在玻璃板上方的路径从发射器传播至检测器。
图4a至图4e示出了扫描方案序列(scan scheme sequence)的一部分。
图5示出了在单个探测器处所检测的信号。示出了具有环境干扰的未补偿信号和没有环境干扰的未补偿信号。
图6示出了在没有环境电光源存在的情况下由探测器所接收的典型功率谱。
图7示出了典型的环境滤波器内核。
图8示出了环境光滤波器响应函数，其中N＝44。
图9示出了环境光滤波器响应函数，其中N＝32。
图10示出了环境光滤波器响应函数，其中N＝20。
图11示出了归一化的环境性能量值。
图12示出了在紧凑型荧光灯光源存在的情况下由检测器所接收的典型功率谱。
图13a示出了环境光滤波器响应函数，其中针对紧凑型荧光灯光源，N＝20。
图13b示出了环境光滤波器响应函数，其中针对紧凑型荧光灯光源，N＝32。
图14示出了环境光滤波器响应函数，其中针对紧凑型荧光灯光源，N＝44。
图15示出了在紧凑型荧光灯光源存在的情况下归一化的环境性能量值。
图16是环境光评估模式和数据采样模式的实施例的流程图。
图17是环境光评估模式和数据采样模式的另一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面接着描述用于使得能够提取与触敏装置的触摸表面接触的物体的触摸数据的技术的示例性实施例。在整个以下描述中，相同的附图标记用于标识对应的元件。
术语
在描述本发明的实施例之前，将给出一些定义。
“触摸物体(touch object)”或“触摸物体(touching object)”是触摸了触摸表面或者被足够靠近触摸表面从而被一个或者多个传感器所检测的物理对象。该物理对象可以是有生命的或者无生命的。
当所述触摸物体影响由传感器所测量的参数时，发生“相互作用”。
“相互作用强度”是相互作用程度的相对测量或绝对测量。所述“相互作用强度”可以表示为“衰减”。
“相互作用图”或“相互作用图案”是在触摸表面或其一部分上的相互作用强度的二维(2D)分布。如果相互作用呈现为衰减，则相互作用图/相互作用图案也表示为“衰减图”或“衰减图案”。
“触摸”表示如所述相互作用图案中的相互作用点。
“帧”或“迭代”表示重复事件，所述重复事件包括环境光评估、数据收集和对触摸数据的确定。
如这里所使用的，“轨迹”是关于相互作用的时间历史的信息。将来自在帧序列中(即在不同的时间点)所检测的相互作用的触摸，收集至轨迹中。
本发明的实施例涉及与触敏装置有关的信号处理，该触敏装置基于在触摸表面上传输某种形式的能量的概念，以使得接近触摸表面的物体或者与触摸表面接触的物体引起传输能量的局部降低。该装置可以被配置为允许以许多不同形式中的一种形式来传输能量。所发射的信号可以是能够在触摸表面中和/或在触摸表面上传播的任何辐射或波能，包括但不限于可见光、红外线或紫外光谱区域中的光波。将结合触敏装置100描述本发明的示例性实施例，所述触敏装置100在图1至图3中示出并且基于经由TIR(全内反射)通过玻璃面板来传输光或者在触摸表面上方传输光的概念。所述装置100通过将在面板10上传输光，从光发射器30a、31a、32a传输至光传感器或检测器30b、31b、32b来进行操作。在图2所示的实施例中，传输光从所述面板10内照射触摸表面20。所述面板10由一层或多层的固体材料制成，并且可以具有任何形状。所述面板10限定内部辐射传播通道，其中光通过内部反射来传播。所述传播通道限定在所述面板10的所述边界表面5和边界表面6之间，其中上表面5允许传播光与触摸物体7相互作用，从而限定所述触摸表面20。这是通过将光注入至所述面板10中来实现的，使得当光通过所述面板10传播时，光被所述触摸表面20中的全内反射(TIR)反射。光可以通过底表面6中的TIR或其上的反射涂层反射。还可以想到，例如如果面板包括多层不同的材料，传播通道与所述底表面6被间隔开。所述装置100可以被设计为覆盖在显示设备或监视器上或集成至显示设备或监视器中。
所述装置100允许与所述触摸表面20接触的物体7在触摸点处与传播光进行相互作用。在该相互作用中，部分光可以被所述物体7散射，部分光可以被所述物体7吸收，并且部分光可以穿过面板10继续沿其原始方向传播。因此，所述触摸物体7引起全内反射的局部失败，这导致传输光的能量(或等效地，功率或强度)的减小。
在图3所示的实施例中，光在面板表面上方而不是在面板内通过。光学触摸系统的这种配置可以被描述为“表面之上”光学触摸系统。在该配置中，所述装置100允许与所述触摸表面20接触的物体7与在面板表面上方传播的光在面板上的触摸点处进行相互作用。在这种相互作用中，在面板表面上方传播的光的一部分将被物体中断，这导致在所述触摸物体7下游的探测器处所接收的传输光的能量(或等效地，功率或强度)减小。
所述发射器30a、31a、32a沿所述触摸表面20的周边分布，以在所述面板10内部或上方生成相应数量的光片。在图2的示例中，每个发射器31a生成光束，该光束在所述面板10中传播的同时在所述面板10的平面中扩展。每个光束在所述面板10上从一个或多个入口或输入耦合点传播。检测器31b沿着所述触摸表面20的周边分布，以在所述面板10上的多个间隔开的输出耦合点处接收来自发射器31a的光。应该理解的是，所述输入耦合点和输出耦合点仅指的是光束分别进入和离开所述面板10的位置。因此，尽管未在图2中示出，但是一个发射器/检测器可以被光耦合至多个输入/输出耦合点。
虽然存在用于表面之上系统的各种配置，但是图3描述了一个实施例，其中由发射器32a发射的光的一部分通过透射面板100被发射。所述光通过触摸表面20离开所述透射面板100并被边缘反射器70的反射器表面80反射，以沿与触摸表面20平行的平面中的路径90a和90b传播。然后所述光将继续传播直至所述边缘反射器70的反射器表面80在所述透射面板100的相对边缘处偏转，其中所述光将通过透射面板100向下偏转并且至检测器32b上。在另一个实施例中，发射器和检测器可以定位成直接在面板表面上方发射光和接收光。或者，来自位于面板下方的发射器的光可以通过光导或其他光学装置围绕面板的边缘被引导。相应的布置可以将来自面板表面上方的光传送至位于面板下方的检测器。
检测器30b、31b、32b共同提供输出信号，该信号由信号处理器130接收和采样。所述输出信号包含多个子信号，也表示为“投影信号”，每个子信号表示由特定光发射器发射并由特定检测器接收的光的能量。取决于实现，所述信号处理器130可能需要处理所述输出信号以分离各个投影信号。从概念上讲，触摸装置100被认为在触摸表面20上限定检测线D的网格，其中每个检测线D对应于从发射器至检测器的光传播路径，如投射至触摸表面20上。因此，投影信号表示各个检测线D上的光的接收能量或功率。应该认识到触摸物体7导致在一条或多条检测线D上的接收能量的减少(衰减)。
如下所述，信号处理器130可以被配置为处理投影信号，以确定衰减值在触摸表面20上的分布(为简单起见，称为“衰减图案”)，其中每个衰减值代表光的局部衰减。衰减模式可以以许多不同的方式(例如作为在常规x-y网格中排列的衰减值)来表示，例如在普通数字图像中，尽管可以想到其他类型的网格(例如六角形图案或三角形网格)。衰减图案可以由信号处理器130或由用于触摸确定的单独设备(未示出)做进一步处理，触摸确定可以涉及提取触摸数据，例如每个触摸物体的位置(例如，x，y坐标)、形状或区域。在下文中，“帧”表示从环境光评估和数据收集开始并且以确定触摸数据结束的重复事件。
信号处理器130可以被配置为处理投影信号，以确定触摸物体的属性，例如位置(例如，在x，y坐标系中)、形状或区域。该确定可以涉及基于衰减检测线的直接三角测量(例如，如US7432893和WO2010/015408中所公开的)，或者更先进的处理以重建衰减值在触摸表面20上的分布(为简单起见，称为“衰减图案”)，其中每个衰减值表示光局部衰减程度。衰减图案可以由信号处理器130或由单独的装置(未示出)进一步处理，以确定触摸物体的位置、形状或区域。例如通过任何可用的基于投影信号值的图像重建算法可以生成衰减图案，包括诸如滤波反投影、基于FFT的算法、ART(代数重建技术)、SART(同时代数重建技术)等的断层摄影重建方法。或者，可以通过调整一个或多个基函数和/或通过诸如贝叶斯反演的统计方法来生成衰减图案。设计用于触摸确定的这种重建功能的示例在WO2009/077962、WO2011/049511、WO2011/139213、WO2012/050510和WO2013/062471中找到。
在所示的示例中，装置100还包括控制器120(也称为a)，其被连接以选择性地控制对发射器30a、31a、32a的激活，并且可能地，选择性地控制从探测器30b、31b、32b读出数据。信号处理器130和控制器120可以被配置为单独的单元，或者它们可以合并在单个单元中。信号处理器130和控制器120中的一个或两个可以至少部分地由处理单元140执行的软件实现。
在一个实施例中，不同的发射器30a、31a、32a在帧内依次被激活，使得每个单独的发射器被单独激活，由此可以在对来自激活的发射器的光进行接收的每个探测器处测量发射的光能。由此，在帧期间测量每条检测线的能量值。
在替代实施例中，同时激活发射器组30a、31a、32a，其中控制每个发射器以通过所发射的光来发射代码，使得代码识别相应的发射器。基于所发送的代码，由光检测装置中的每个检测器所测量的能量可以被分成每个检测线的能量值。这种发射器激活方案表示为“多路复用”，并在PCT公开WO2010/064983中进一步描述。
本发明的实施例利用由检测器30b、31b、32b所测量的能量值，同时发射器30a、31a、32a被关闭(OFF)和开启(ON)。在下文中，“开启值”表示当信号从发射器传导至检测器时所检测的能量，“关闭值”表示没有信号被传导时所检测的能量。
关闭值通常用于所谓的环境补偿，其旨在去除或至少抑制源自环境光和检测器暗水平的信号分量，包括任何模数转换(ADC)偏移。环境光指的是探测器所接收的而不是源自发射器的光。发射器的开启/关闭激活方案可以使得每个检测器能够在帧期间一次或多次测量关闭值。如WO2013115710A2中所述，然后可以获得用于检测线的每个环境补偿能量值。针对每个检测线记录开启值或开启值的平均值(即，当与检测线相关联的发射器为开启时由与检测线相关联的检测器所测量的能量)，以及关闭值或关闭值的平均值(即，当所有发射器都关闭时由与检测线相关联的检测器所测量的能量)。在一个或多个帧期间获得的关闭值被处理以生成每个单独检测器的噪声水平的当前估计，并因此用于每个检测线。然后，将每条检测线的环境补偿能量值确定为开启值和关闭值之间的差值。通过使用环境测量进行验证，避免了触摸物体对所估计的噪声水平的所有影响。此外，验证过程可以被设计为对与环境补偿相同的数据进行操作。在一个实施例中，使用最新的关闭值连续更新噪声估计。在另一实施例中，噪声估计由关闭值的方差(标准偏差)的指数遗忘估计(exponentialforget estimation)给出。
认识到上述技术不足以处理具有各种不同功率谱的环境噪声。尽管通过上述技术可以充分地解决未调制的光或在低频下调制的光，但是以高于发射器开启和关闭的频率的频率调制的光未经有效地过滤，并且可能对触摸系统的性能造成显著的不利影响。因此，下文描述了动态环境光滤波器，被配置为考虑包括触摸精度、帧速率和功率使用的约束来响应环境光源的特性并以最佳方式过滤环境光源。
图4a至图4e以及图5提供了关闭样本和开启样本的测量实例。图4a至图4e示出了扫描方案序列的一部分，其中一系列发射器用于发射其间具有休息期的信号。图5示出了具有环境干扰的未补偿信号210和没有环境干扰的未补偿信号200。图5示出了在扫描方案序列的一部分上的检测器30b’处的接收信号。在图4a中，在第一时间段内没有任何发射器发送信号。图5示出了在标记为A0的第一时间段内检测器30b’处的相应接收信号。在图4b中，发射器30a’在第二时间段内发射信号。图5示出了在标记为S’的第二时间段内在检测器30b'处的相应接收信号。在图4c中，任何发射器在第三时间段内都没有发送信号。图5示出了在标记为A1的第三时间段内在检测器30b’处的相应接收信号。在图4d中，发射器30a”在第四时间段内发射信号。图5示出了在标记为S”的第四时间段内在检测器30b’处的相应接收信号。在图4e中，任何发射器在第五时间段内都没有发送信号。图5示出了在标记为A2的第三时间段内在检测器30b’处的相应接收信号。
图6显示了在没有环境电光源且没有发射器开启的情况下由检测器所接收的典型功率谱。
图16示出了根据本发明实施例的系统的流程图。图16中所示的流程图可以描述由本发明的光学触摸系统在每个帧中所执行的一系列步骤。在一个实施例中，每帧执行一次环境光评估模式的步骤。在替代实施例中，环境光评估模式步骤可以在每帧或者每帧数中执行一次以上。可以在每帧的开始、中间或结尾执行环境光评估模式步骤。在以下实施例中，环境光评估模式步骤每帧执行一次并且在每帧的开始执行。
根据图16中所示的实施例，光学触摸系统在环境光评估模式下开始帧。同时在环境光评估模式下，系统执行以下步骤：
1-在第一积分时间内从单个检测器30b’记录样本A0。
2-在所述第一积分时间之后的第二积分时间内从检测器30b’记录样本S’。
3-在所述第二积分时间之后的第三积分时间内从检测器30b’记录样本A1。
4-将环境光滤波器函数应用于样本A0、A1和S’以生成残余环境光值。
5-将所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间以及相应的残余环境光值记录在存储器中作为“滤波器配置”。
6-(重复至少一次)修改所述第一积分时间、所述第二积分时间和/或所述第三积分时间的长度，并且重复步骤1至步骤5。
7-确定存储器中的具有最佳残余环境光值的滤波器配置。
8-使用具有所述最佳残余环境光值的滤波器配置的所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间以数据采样模式操作光学触摸系统。
现在将详细描述上述步骤。
1-在第一积分时间内从单个检测器30b’记录样本A0。
所述样本A0可以是在第一积分时间内从检测器所记录的单个数据值。在这种情况下，第一积分时间描述了生成所接收信号的模拟滤波和/或积分的时间段。或者，A0可以是一系列数据样本。
2-在所述第一积分时间之后的第二积分时间内从检测器30b’记录样本S’。
所述样本S’可以是在第二积分时间内从检测器记录的单个数据值。在这种情况下，第二积分时间描述了生成所接收信号的模拟滤波和/或积分的时间段。或者，S’可以是一系列数据样本。
优选地，在第一积分时间和第二积分时间之间使用稳定时间，以便最小化由第一积分时间和第二积分时间之间的发射器组件和检测器组件的上升时间和/或下降时间引起的失真。
优选地，在第二积分时间和第三积分时间之间使用与第一积分时间和第二积分时间之间所使用的相同的稳定时间。
3-在所述第二积分时间之后的第三积分时间内从检测器30b’记录样本A1。
所述样本A1可以是在第三积分时间内从检测器记录的单个数据值。在这种情况下，第三积分时间描述了生成所接收信号的模拟滤波和/或积分的时间段。或者，A1可以是一系列数据样本。
在一个实施例中，不是从单个检测器30b’处采样值，而是对多个或所有检测器进行采样，并且对A0、A1和S’中的每一个使用采样值的平均值。
4-将环境光滤波器函数应用于样本A0、A1和S’以生成残余环境光值。
在优选实施例中，环境光滤波器函数根据以下等式计算残余环境光值：
A＝A0和A1的平均值
S＝S’的平均值
残余环境光值＝A和S之间差值的大小
在一个实施例中，环境光滤波器函数根据在S’的中心处所评估的A0和A1的线性插值来计算残余环境光值。如果S’是数据样本的集合，则可以通过S’中的样本数量对S’进行数字积分和归一化以生成S。
环境光滤波器函数可以在信号处理器12上被执行。可以使用本领域已知的其他数字滤波器。
图7示出了典型的环境滤波器内核。将环境滤波器内核应用于在检测器30b’处所记录的样本。使用稳定时间，其中将样本设置为0，以便最小化由第一积分时间和第二积分时间之间的任何信号变化引起的失真。检测器和发射器组件通常具有上升时间和下降时间，其中将输出或检测稳定至正确的值。
图8显示了环境光滤波器响应函数，其中N＝44并且P＝15。图8是图7中所示的环境滤波器内核的傅立叶变换，其中N是用于第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间中的每一个的数字累积样本的数量，P是在稳定时间期间所使用的样本数量。该示例中的ADC以2.5兆赫兹运行，即每个数据样本是0.4微秒长。图8的左侧旁瓣示出了低频分量被滤波器稍微滤除。在第一个奇点(singularity)处，频率根本没有被过滤。图中右侧的多个高频波瓣是积分时间之间所使用的稳定时间的结果。
很明显，从图8可以看出，较短的积分时间(即具有较少样本的第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间)能够更好地补偿低频，即，将图8的主瓣在频率上向上移动。
应该注意的是，环境滤波器实际上可能恶化某些频率的残差。如果滤波器响应幅度为1.0，则环境滤波器根本不会降低环境光影响。如果环境滤波器的响应幅度高于1.0，那将使情况变得更差。期望的结果是具有可能的最低滤波器输出值的结果。重要的是主瓣和旁瓣不与灯的高频噪声的功率谱密度中的峰值对齐。
图9示出了环境光滤波器响应函数，其中N＝32并且P＝15。
图10示出了环境光滤波器响应函数，其中N＝20并且P＝15。
5-将所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间以及相应的残余环境光值记录在存储器中作为“滤波器配置”。
数据可以存储在信号处理器120上的数据存储器中。每个滤波器配置包括第一积分时间、第二积分时间、第三积分时间和残余环境光值。
在一个实施例中，通过使用相同的第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间重复步骤1至步骤3多次，其中所记录的残余环境光值是每次重复计算的残余环境光值的平均值。
6-(重复至少一次)修改所述第一积分时间、所述第二积分时间和/或所述第三积分时间的长度，并且重复步骤1至步骤5。
优选地，第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间都具有相同的长度。或者，第一积分时间和第三积分时间可以是相同的长度，同时长度与第二积分时间成比例地变化。例如，如果第一积分时间和第三积分时间延长5％，则第二积分时间也会延长5％。然而，在一些实施例中，第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间的长度可以全部彼此独立地变化。
可以根据所需的不同残余环境光值的数量来选择步骤1至步骤4的重复次数。
在一个实施例中，测试第一积分时间和第二积分时间的多个不同配置以确定最佳残余环境光值。根据变量的数量，配置的数量可以在5至5000之间。在优选实施例中，每帧测试300种可能配置中的3种配置。这样，可以在100帧上测试第一积分时间和第二积分时间的所有配置。对于以每秒120帧的速度运行的光学触摸系统，能够在一秒钟内测试所有300种配置。一旦测试了所有300种配置，所述系统优选地重新启动循环。这使得光学触摸系统能够快速响应环境照明条件的变化。
图11示出了在没有明显的环境光噪声的情况下的归一化的环境性能量值。通过将所述值除以积分时间来实现归一化，以补偿当累积更多样本时实际信号变得更高的事实。在图11中，累积样本的数量(n)是20，残余的环境光值是1.3。白噪声会导致性能量值向下弯曲至图表的右侧。
在一个实施例中，每个滤波器配置的残余环境光值可以由在多个周期内的残余环境光值的平均值形成。在一个示例中，特定滤波器配置的残余环境光值可以被计算为前三个周期的滤波器配置的残余环境光值的平均值。由于该平均值是针对环境噪声在不同时间所采集的样本，因此样本更可能被记录在调制环境噪声的不同相位处，从而降低了灯的高频分量与环境滤波器内核之间混叠的影响和可能性。在几个值上取平均值可以确保灯和滤波器之间的相位差得到平均。
在其中第一积分时间和第二积分时间长度相同的优选实施例中，系统被配置为在6微秒至30微秒的范围内测试第二积分时间，并且以0.4微秒至20微秒的步长递增。
在本发明的一个实施例中，稳定时间的长度可以以与第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间类似的方式变化。
7-确定存储器中的具有最佳残余环境光值的滤波器配置。
在一个实施例中，系统被配置为检查存储在数据存储器中的滤波器配置以确定最佳滤波器配置。在一个实施例中，最佳滤波器配置被确定为具有最低量值的残余环境光值的滤波器配置。最低量值表示当根据滤波器配置的第一积分时间和第二积分时间采样时，以对采样信号影响较小的频率调制的任何调制环境光。
图12示出了在紧凑型荧光灯光源存在的情况下检测器所接收的典型功率谱。可以看到灯具有大约45千赫兹的非常强的调制频率，包括90、135、180、225和265千赫兹的谐波。
图13a示出了环境光滤波器响应函数，其中针对紧凑型荧光灯光源，N＝20。可以看到45千赫兹信号落在主瓣内，90千赫兹的第一个谐波与旁瓣之一相连。该滤波器配置提供不良响应，其中大量环境噪声保持未被过滤。
图13b示出了环境光滤波器响应函数，其中针对紧凑型荧光灯光源，N＝32。该滤波器配置在N＝20的滤波器配置中提供类似的不良响应，其中大量环境噪声保持未被滤波。
图14示出了环境光滤波器响应函数，其中针对紧凑型荧光灯光源，N＝44。在该图中，看到45千赫兹峰值位于主瓣和第一个旁瓣之间。90千赫兹峰值也位于两个旁瓣之间。这意味着环境滤波器非常适合减少该灯的环境残余误差。
图15示出了在紧凑型荧光灯光源存在的情况下归一化的环境性能量值。对于短的积分时间(N<25)，看到45千赫兹峰值被滤波器放大，因为它落在滤波器的频率响应大于1.0的区域内，见新图。随着积分时间的增加，看到当N大约为44时，在当前灯的功率谱密度和环境滤波器响应之间具有最佳对准。
最佳滤波器配置还可以被选择为第一积分时间和第二积分时间以及残余环境光值的函数。在图15中所示的一个实施例中，存在阈值300，其中具有低于阈值的残余环境光值的所有滤波器配置有资格作为合适的候选者供使用。即，当根据每个候选滤波器配置的第一积分时间和第二积分时间操作时光学触摸系统的触摸精度可能是足够的。在该实施例中，系统因此可以根据除去残余环境光值之外的特性来选择使用哪个滤波器配置。优选地，可以选择具有最短的第一积分时间和第二积分时间的滤波器配置，以便允许光学触摸系统以最快的帧速率执行以便减少触摸延迟。或者，在帧速率保持在标准速率(例如，每秒150帧)的同时，可以选择具有最短的第一积分时间和第二积分时间的滤波器配置，以便允许触摸系统使用可能的最低功耗来操作。在图15中，系统可以在最佳性能的N值为44处与最短采样周期的N值为29处之间进行选择(最佳功耗或最短的帧长度)。
8-通过使用具有最佳残余环境光值的滤波器配置的第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间在数据采样模式下操作光学触摸系统。
在所述数据采样模式中，系统被配置为依次激活每个发射器30a，从而可以在接收来自激活的发射器的光的每个探测器处测量发射的光能。由此，在帧期间测量每条检测线的能量值。根据本实施例，该系统被配置为在对应于第二积分时间的一段时间内激活每个发射器为开启。发射器被激活为开启的时间段通常比第二积分时间稍长(例如1微秒至20微秒)以考虑发射器和检测器的上升时间和/或下降时间。在开启时段期间，系统在第二积分时间内在每个检测器处生成开启样本值。然后，系统被配置为确保所有发射器都为关闭一段时间，该时间段对应于开启激活之间的第一积分时间/第三积分时间。在关闭时段期间，系统在第一个积分时间内在每个检测器处生成关闭样本值。优选地，在与在环境光评估模式的采样周期之间所使用的休息期对应的开启时段和关闭时段之间使用稳定时间。然后，将每个检测线的环境补偿能量值确定为开启样本值与平均值之间的差值，所述差值为所述开启样本值之前的关闭样本值和在所述开启样本值之后所记录的关闭样本值之间的差值。或者，可以根据在S’的中心处所评估的A0和A1的线性插值来确定每个检测线的环境补偿能量值。
在替代实施例中，系统被配置为在对应于第二积分时间但比第二积分时间短的一段时间内激活每个发射器为开启。发射器被激活为开启的时间段比第二积分时间稍短(例如1微秒至20微秒)，以允许对包括脉冲的上升时间和/或下降时间的完整脉冲进行采样。
在一个实施例中，第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间的长度影响帧的长度，因为第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间越长，完成所有发射器激活和间隔关闭时段所需的时间越长。在一些实施例中，帧包括保留为松弛的时间段，使得第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间的变化不需要改变帧长度。优选地，第三积分时间可以重新用作针对同一单个检测器所记录的下一个检测线的第一积分。
在优选实施例中，该系统可以被配置为在与触摸系统的触摸交互正在发生的同时，在数据采样模式下操作的同时，不改变光学触摸装置所使用的第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间。由于任何触摸交互必然会在交互期间显著改变所检测的触摸信号，因此环境光评估模式的结果可以被忽略或推迟使用直至触摸交互完成。
在触摸系统利用多个发射器的多路复用的实施例中，主要区别在于在开启时段期间所捕获的信号来自多个发射器。环境减少滤波器的工作方式与非多路复用系统的工作方式相同。在多路复用系统中，在环境补偿和传输/内插/重建步骤之间存在额外的解复用步骤。
图17示出了根据图16所示实施例的更简单变化的系统的流程图，其中记录了两个样本而不是三个样本。根据该实施例，系统在环境光评估模式下执行以下步骤：
1-在第一积分时间内从单个检测器30b’记录样本A0。
2-在第一积分时间之后的第二积分时间内从检测器30b’记录样本S’。
3-将环境光滤波器函数应用于样本A0和S’以生成残余环境光值。
4-将第一积分时间和第二积分时间以及相应的残余环境光值记录在存储器中作为“滤波器配置”。
5-(每帧重复至少一次)修改第一积分时间和/或第二积分时间的长度，然后重复步骤1至步骤4。
6-确定存储器中的具有最佳残余环境光值的滤波器配置。
7–通过使用具有最佳残余环境光值的滤波器配置的第一积分时间和第二积分时间在数据采样模式下操作光学触摸系统。
现在将详细描述上述步骤。
1-基本如前一实施例中所述，在第一积分时间内从单个检测器30b’记录样本A0。
2-基本如前一实施例中所述，在所述第一积分时间之后的第二积分时间内，从检测器30b’记录样本S’。
3-将环境光滤波器函数应用于样本A0和S’以生成残余环境光值。
在优选实施例中，环境光滤波器函数根据以下等式计算残余环境光值：
A＝A0的平均值
S＝S’的平均值
残余环境光值＝A和S之间差值的大小
4-将所述第一积分时间和所述第二积分时间以及相应的残余环境光值记录在存储器中作为“滤波器配置”。
数据可以存储在信号处理器12上的数据存储器中。每个滤波器配置包括第一积分时间、第二积分时间和残余环境光值。
5-(重复至少一次)重复步骤1至步骤4，同时修改所述第一积分时间和/或所述第二积分时间的长度。
优选地，第一积分时间和第二积分时间具有相同的长度。或者，第一积分时间和第二积分时间的长度彼此成比例地变化。例如，如果第一积分时间延长5％，则第二积分时间也会延长5％。然而，在一些实施例中，第一积分时间的长度可以独立于第二积分时间的长度而变化。或者，第二积分时间的长度可以独立于第一积分时间的长度而变化。
可以根据所需的不同残余环境光值的数量来选择步骤1至步骤4的重复次数。
6-确定存储器中的具有最佳残余环境光值的滤波器配置。
与前述实施例一样，最佳滤波器配置也可以根据第一积分时间、第二积分时间和第三积分时间以及残余环境光值来选择。
7–通过使用具有最佳残余环境光值的滤波器配置的所述第一积分时间和所述第二积分时间在数据采样模式下操作光学触摸系统。
根据本实施例，该系统被配置为在对应于第二积分时间的一段时间内激活每个发射器为开启。在开启时段期间，系统在第二积分时间内在每个检测器处生成开启样本值。然后，系统被配置为确保所有发射器都为关闭一段时间，该时间段对应于开启激活之间的第一积分时间。在关闭时段期间，系统在第一个积分时间内在每个检测器处生成关闭样本值。优选地，在与在环境光评估模式的采样周期之间所使用的休息期对应的开启时段和关闭时段之间使用稳定时间。然后，将每条检测线的环境补偿能量值确定为开启样本值和关闭样本值之间的差值。
根据本文公开的各种实施例的触摸确定过程和验证过程可以由数据处理设备实现，该数据处理设备被连接至来自检测器30b、31b、32b的样本测量值。设备140可以包括用于接收输出信号的输入。设备140还可以包括：用于获得当前投影值的数据收集元件(或装置)、用于生成绝对值的生成元件(或装置)、用于生成具有绝对值的匹配正弦图的内插元件(或装置)、用于维持受影响的插值点的相对信号传输的误差校正元件、用于将插值点的绝对值转换为相对值的转换元件(或装置)、用于生成当前相互作用图案的重建元件(或装置)、以及用于输出当前相互作用图案的输出。设备140可以包括用于接收输出信号的输入。装置140还可以包括：用于获得开启值的元件(或装置)、用于获得关闭值的元件(或装置)、用于产生环境补偿的开启值的补偿元件(或装置)、用于计算噪声估计的噪声估计元件(或装置)以及数据存储器。
设备140可以由在一个或多个通用或专用计算设备上运行的专用软件(或固件)来实现。在这种情况下，应该理解，这种计算设备的每个“元件”或“装置”指的是方法步骤的概念等同物；元素/装置与特定的硬件或软件例程之间并不总是一一对应。一件硬件有时包括不同的装置/元件。例如，处理单元可以在执行一个指令时用作一个元件/装置，但在执行另一个指令时用作另一个元件/装置。另外，在一些情况下，一个元件/装置可以由一个指令实现，但在一些其他情况下可以由多个指令实现。当然，可以想到一个或多个元件(装置)完全由模拟硬件组件实现。
软件控制设备140可以包括一个或多个处理单元，例如，CPU(“中央处理单元”)、DSP(“数字信号处理器”)、ASIC(“专用集成电路”)、离散模拟组件和/或离散数字组件，或某些其他可编程逻辑设备，例如FPGA(“现场可编程门阵列”)。设备140还可以包括系统存储器和系统总线，系统总线将包括系统存储器的各种系统组件耦合至处理单元。系统总线可以是若干类型的总线结构中的任何一种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线和使用各种总线架构中的任何总线架构的本地总线。系统存储器可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和闪存。专用软件、排除数据、参考值以及执行期间所需的任何其他数据可以存储在系统存储器中，或者存储在其他可移动/不可移动的易失性/非易失性的计算机存储介质上，该计算机存储介质(例如磁介质、光学介质、闪存卡、数字磁带、固态RAM、固态ROM等)包含在计算设备内或者可由计算设备访问。数据处理设备140可以包括一个或多个通信接口，例如串行接口、并行接口、USB接口、无线接口、网络适配器等，以及一个或多个数据采集设备，例如A/D转换器。专用软件可以在任何合适的包括记录介质和只读存储器的计算机可读介质上提供给设备140。
虽然已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种对光学触摸装置(100)进行操作的方法，所述光学触摸装置包括：
·面板(10)，
·多个发射器(30a，31a，32a)和多个检测器(30b，31b，32b)，所述多个检测器相对于所述面板布置，所述多个检测器被配置为接收来自所述多个发射器的光，从而限定在成对的发射器和探测器之间传输的光的检测样本(D)，
·控制器，所述控制器被耦合至所述多个发射器以生成信号，并且其中，所述每个检测器配置为生成输出信号，
所述光学触摸装置被配置为在一系列重复进行操作的数据采样模式下操作，每次重复包括以下步骤：
·在每次重复期间根据定时配置来开启和关闭所述发射器，使得针对每个检测器生成的所述输出信号包括用于所述检测样本(D)的开启能量值和至少一个关闭能量值，
·处理所述输出信号以产生一组数据样本，每个数据样本被生成为表示所述检测样本(D)之一的检测能量，以及
·处理该组数据样本以检测与所述面板的相互作用，
所述光学触摸装置还被配置为在环境光评估模式下操作，所述环境光评估模式包括以下步骤：
·通过使用至少一个检测器，在第一积分时间内生成第一组样本以及在第二积分时间内生成第二组样本，以及
·将滤波器至少应用于所述第一组样本和所述第二组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，
其中，所述方法包括以下步骤：
·根据所述环境光评估模式对所述光学触摸装置进行多次重复操作，其中，所述第一积分时间和所述第二积分时间中至少一者的长度在重复之间变化，
·选择生成了最佳残余环境光值的第一积分时间和/或第二积分时间，以及
·以与所选择的第一积分时间和/或第二积分时间对应的定时配置在所述数据采样模式下操作所述光学触摸装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滤波器被配置为根据所述第二组样本和所述第一组样本之间的差值来生成指示环境光的残余环境光值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述最佳残余环境光值对应于具有最低量值的残余环境光值。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一积分时间与所述第二积分时间长度相同。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一积分时间和所述第二积分时间之间出现有第一稳定时段。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述环境光评估模式包括以下步骤：
·通过使用至少一个检测器(30b’)在第一积分时间内生成第一组样本，在第二积分时间内生成第二组样本，以及在第三积分时间内生成第三组样本，以及
·将环境光滤波器应用于所述第一组样本，所述第二组样本和所述第三组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，
其中，所述触摸装置被配置为以定时配置在所述数据采样模式下操作，其中，所述定时配置对应于所确定的环境光评估模式重复的所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一积分时间与所述第三积分时间长度相同。
8.根据权利要求6至7所述的方法，其中，所述第二积分时间和所述第三积分时间之间出现有第二稳定时段。
9.根据权利要求6至8所述的方法，其中，所述第二积分时间对应于所述开启信号的积分时间，所述第一积分时间对应于所述开启信号之前的关闭信号的积分时间，并且所述第三积分时间对应于所述开启信号之后的关闭信号的积分时间。
10.根据权利要求6至9所述的方法，其中，所述环境光滤波器被配置为根据在所述第二积分时间内所采样的信号与平均值之间的差值来产生指示环境光的残余环境光值，所述平均值为在所述第一积分时间内所采样的信号和在所述第三积分时间内所采样的信号的平均值。
11.根据权利要求6至10所述的方法，其中，所述环境光滤波器被配置为根据在所述第二积分时间内所采样的信号与线性插值之间的差值来生成指示环境光的残余环境光值，所述线性插值为在所述第一积分时间内所采样的信号和在所述第三积分时间内所采样的信号的线性插值。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述环境光评估模式的步骤每帧执行一次，每帧执行一次以上，或者每帧执行少于一次。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述环境光评估模式步骤能够在每帧的开始、中间或结尾执行。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，针对所述触摸装置的所述多个检测器确定所述剩余环境光值，并且其中，所述最佳残余环境光值被确定为所述多个残余环境光值的函数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述函数是所述残余环境光值的平均值或最大值。
16.根据任一前述所述的方法，其中，所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间的不同配置的总数大于2，并且其中，所述装置被配置为在随后的环境光评估模式重复中根据该总数的配置循环。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，该总数的配置中介于1个与10个之间的配置在每帧被测试。
18.根据任一前述所述的方法，其中，所述第一积分时间，所述第二积分时间或所述第三积分时间的长度在3微秒至30微秒之间。
19.根据任一前述所述的方法，其中，每个环境光评估模式重复以0.1微秒与20微秒之间的步长改变所述第一积分时间、所述第二积分时间或所述第三积分时间。
20.根据任一前述所述的方法，其中，所述最佳残余环境光值还能够被选择为所述第一积分时间和所述第二积分时间以及所述残余环境光值的函数。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，超过性能阈值并且具有最短的所述第一积分时间和所述第二积分时间的所述残余环境光值能够被选择为所述最佳残余环境光值。
22.根据任一前述所述的方法，其中，所述系统被配置为在与所述触摸系统的触摸交互正在发生的同时，不改变在所述数据采样模式下操作的所述光学触摸装置所使用的所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间。
23.一种光学触摸装置(100)，包括：
·面板(10)，
·多个发射器(30a，31a，32a)和多个检测器(30b，31b，32b)，所述多个检测器相对于所述面板布置，所述多个检测器被配置为接收来自所述多个发射器的光，从而限定在成对的发射器和检测器之间传输的光的检测样本(D)，
·控制器，所述控制器被耦合至所述多个发射器以生成信号，并且其中，所述每个检测器被配置为生成输出信号，
所述光学触摸装置被配置为在一系列重复进行操作的数据采样模式下操作，每次重复包括以下步骤：
·在每次重复期间根据定时配置来开启和关闭所述发射器，使得针对每个检测器生成的所述输出信号包括用于所述检测样本(D)的开启能量值和至少一个关闭能量值，
·处理所述输出信号以生成一组数据样本，每个数据样本被生成为表示所述检测样本(D)之一的检测能量，以及
·处理该组数据样本以检测与所述面板的相互作用，
所述光学触摸装置还被配置为在环境光评估模式下操作，所述环境光评估模式包括以下步骤：
·通过使用至少一个检测器，在第一积分时间内生成第一组样本以及在第二积分时间内生成第二组样本，以及
·将滤波器至少应用于所述第一组样本和所述第二组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，
其中，所述触摸装置被配置为执行以下步骤：
·根据所述环境光评估模式进行多次重复操作，其中，所述第一积分时间和所述第二积分时间中至少一者的长度在重复之间变化，
·选择生成了所述最佳残余环境光值的第一积分时间和/或第二积分时间，以及
·以与所选择的第一积分时间和/或第二积分时间对应的定时配置在所述数据采样模式下操作所述触摸装置。

Claims (23)

1.一种对光学触摸装置(100)进行操作的方法，所述光学触摸装置包括：
·面板(10)，
·多个发射器(30a，31a，32a)和多个检测器(30b，31b，32b)，所述多个检测器相对于所述面板布置，所述多个检测器被配置为接收来自所述多个发射器的光，从而限定在成对的发射器和探测器之间传输的光的检测样本(D)，
·控制器，所述控制器被耦合至所述多个发射器以生成信号，并且其中，所述每个检测器配置为生成输出信号，
所述光学触摸装置被配置为在一系列重复进行操作的数据采样模式下操作，每次重复包括以下步骤：
·在每次重复期间根据定时配置来开启和关闭所述发射器，使得针对每个检测器生成的所述输出信号包括用于所述检测样本(D)的开启能量值和至少一个关闭能量值，
·处理所述输出信号以产生一组数据样本，每个数据样本被生成为表示所述检测样本(D)之一的检测能量，以及
·处理该组数据样本以检测与所述面板的相互作用，
·所述光学触摸装置还被配置为在环境光评估模式下操作，所述环境光评估模式包括以下步骤：
·通过使用至少一个检测器，在第一积分时间内生成第一组样本以及在第二积分时间内生成第二组样本，以及
·将滤波器至少应用于所述第一组样本和所述第二组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，
其中，所述方法包括以下步骤：
·根据所述环境光评估模式对所述光学触摸装置进行多次重复操作，其中，所述第一积分时间和所述第二积分时间中至少一者的长度在重复之间变化，
·选择生成了最佳残余环境光值的第一积分时间和/或第二积分时间，以及
·以与所选择的第一积分时间和/或第二积分时间对应的定时配置在所述数据采样模式下操作所述光学触摸装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滤波器被配置为根据所述第二组样本和所述第一组样本之间的差值来生成指示环境光的残余环境光值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述最佳残余环境光值对应于具有最低量值的残余环境光值。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一积分时间与所述第二积分时间长度相同。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述第一积分时间和所述第二积分时间之间出现有第一稳定时段。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述环境光评估模式包括以下步骤：
·通过使用至少一个检测器(30b’)在第一积分时间内生成第一组样本，在第二积分时间内生成第二组样本，以及在第三积分时间内生成第三组样本，以及
·将环境光滤波器应用于所述第一组样本，所述第二组样本和所述第三组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，
其中，所述触摸装置被配置为以定时配置在所述数据采样模式下操作，其中，所述定时配置对应于所确定的环境光评估模式重复的所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一积分时间与所述第三积分时间长度相同。
8.根据权利要求6至7所述的方法，其中，所述第二积分时间和所述第三积分时间之间出现有第二稳定时段。
9.根据权利要求6至8所述的方法，其中，所述第二积分时间对应于所述开启信号的积分时间，所述第一积分时间对应于所述开启信号之前的关闭信号的积分时间，并且所述第三积分时间对应于所述开启信号之后的关闭信号的积分时间。
10.根据权利要求6至9所述的方法，其中，所述环境光滤波器被配置为根据在所述第二积分时间内所采样的信号与平均值之间的差值来产生指示环境光的残余环境光值，所述平均值为在所述第一积分时间内所采样的信号和在所述第三积分时间内所采样的信号的平均值。
11.根据权利要求6至10所述的方法，其中，所述环境光滤波器被配置为根据在所述第二积分时间内所采样的信号与线性插值之间的差值来生成指示环境光的残余环境光值，所述线性插值为在所述第一积分时间内所采样的信号和在所述第三积分时间内所采样的信号的线性插值。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述环境光评估模式的步骤每帧执行一次，每帧执行一次以上，或者每帧执行少于一次。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述环境光评估模式步骤能够在每帧的开始、中间或结尾执行。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，针对所述触摸装置的所述多个检测器确定所述剩余环境光值，并且其中，所述最佳残余环境光值被确定为所述多个残余环境光值的函数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述函数是所述残余环境光值的平均值或最大值。
16.根据任一前述所述的方法，其中，所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间的不同配置的总数大于2，并且其中，所述装置被配置为在随后的环境光评估模式重复中根据该总数的配置循环。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，该总数的配置中介于1个与10个之间的配置在每帧被测试。
18.根据任一前述所述的方法，其中，所述第一积分时间，所述第二积分时间或所述第三积分时间的长度在3微秒至30微秒之间。
19.根据任一前述所述的方法，其中，每个环境光评估模式重复以0.1微秒与20微秒之间的步长改变所述第一积分时间、所述第二积分时间或所述第三积分时间。
20.根据任一前述所述的方法，其中，所述最佳残余环境光值还能够被选择为所述第一积分时间和所述第二积分时间以及所述残余环境光值的函数。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，超过性能阈值并且具有最短的所述第一积分时间和所述第二积分时间的所述残余环境光值能够被选择为所述最佳残余环境光值。
22.根据任一前述所述的方法，其中，所述系统被配置为在与所述触摸系统的触摸交互正在发生的同时，不改变在所述数据采样模式下操作的所述光学触摸装置所使用的所述第一积分时间、所述第二积分时间和所述第三积分时间。
23.一种光学触摸装置(100)，包括：
·面板(10)，
·多个发射器(30a，31a，32a)和多个检测器(30b，31b，32b)，所述多个检测器相对于所述面板布置，所述多个检测器被配置为接收来自所述多个发射器的光，从而限定在成对的发射器和检测器之间传输的光的检测样本(D)，
·控制器，所述控制器被耦合至所述多个发射器以生成信号，并且其中，所述每个检测器被配置为生成输出信号，
所述光学触摸装置被配置为在一系列重复进行操作的数据采样模式下操作，每次重复包括以下步骤：
·在每次重复期间根据定时配置来开启和关闭所述发射器，使得针对每个检测器生成的所述输出信号包括用于所述检测样本(D)的开启能量值和至少一个关闭能量值，
·处理所述输出信号以生成一组数据样本，每个数据样本被生成为表示所述检测样本(D)之一的检测能量，以及
·处理该组数据样本以检测与所述面板的相互作用，
·所述光学触摸装置还被配置为在环境光评估模式下操作，所述环境光评估模式包括以下步骤：
·通过使用至少一个检测器，在第一积分时间内生成第一组样本以及在第二积分时间内生成第二组样本，以及
·将滤波器至少应用于所述第一组样本和所述第二组样本以生成指示环境光噪声的残余环境光值，
其中，所述触摸装置被配置为执行以下步骤：
·根据所述环境光评估模式进行多次重复操作，其中，所述第一积分时间和所述第二积分时间中至少一者的长度在重复之间变化，
·选择生成了所述最佳残余环境光值的第一积分时间和/或第二积分时间，以及
·以与所选择的第一积分时间和/或第二积分时间对应的定时配置在所述数据采样模式下操作所述触摸装置。
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