CN112114714A - 使用区域性扫描的有源输入感测 - Google Patents

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Abstract

本文中描述的方面包括一种方法以及相关联的输入设备和处理系统。该方法包括将感测区域划分成多个区域。感测区域由多个传感器电极限定。多个区域中的每个区域与一个或多个其它区域部分地重叠。该方法还包括在至少第一有源输入感测子时段期间由第一传感器电极检测有源输入设备的存在。该方法还包括基于第一传感器电极的位置来选择包括第一传感器电极的多个区域中的第一区域。该方法还包括在至少第二有源输入感测子时段期间使用包括在第一区域中的传感器电极来确定有源输入设备的位置。

Description

使用区域性扫描的有源输入感测
技术领域
本文中公开的实施例一般涉及电子设备。
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）的输入设备广泛用于多种电子系统中。接近传感器设备通常包括常常由表面区分的感测区域，在其中接近传感器设备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用作用于较大计算系统的输入设备（诸如集成在笔记本电脑或台式计算机中或在笔记本电脑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用在较小的计算系统中（诸如集成在蜂窝电话中的触摸屏）。
发明内容
本文中描述的一个实施例是一种在一个或多个感测时段期间进行感测的方法，每个感测时段包括触摸感测子时段和至少一个有源输入感测子时段。该方法包括将感测区域划分成多个区域，其中感测区域由多个传感器电极限定，并且其中多个区域中的每个区域与多个区域中的一个或多个其它区域部分地重叠。方法还包括在第一感测时段的至少第一有源输入感测子时段期间，由多个传感器电极中的第一传感器电极检测有源输入设备的存在。方法还包括基于第一传感器电极的位置来选择包括第一传感器电极的多个区域中的第一区域。该方法还包括在至少第二有源输入感测子时段期间使用包括在第一区域中的多个传感器电极中的传感器电极来确定有源输入设备的位置。
本文中描述的另一实施例是一种输入设备，其包括限定感测区域的多个传感器电极，以及被配置成将感测区域划分成多个区域的处理系统，其中多个区域中的每个区域与多个区域中的一个或多个其它区域部分地重叠。处理系统还配置成在包括触摸感测子时段和至少一个有源输入感测子时段的第一感测时段的至少第一有源输入感测子时段期间，由多个传感器电极中的第一传感器电极检测有源输入设备的存在。处理系统还被配置成基于第一传感器电极的位置来选择包括第一传感器电极的多个区域中的第一区域。处理系统还配置成在至少第二有源输入感测子时段期间使用包括在第一区域中的多个传感器电极中的传感器电极来确定有源输入设备的位置。
本文中描述的另一个实施例是一种用于操作限定感测区域的多个传感器电极的处理系统。处理系统包括传感器电路，传感器电路被配置成将感测区域划分成多个区域，其中多个区域中的每个区域与多个区域中的一个或多个其它区域部分地重叠。传感器电路还配置成在包括触摸感测子时段和至少一个有源输入感测子时段的第一感测时段的至少第一有源输入感测子时段期间由多个传感器电极中的第一传感器电极检测有源输入设备的存在。传感器电路还被配置成基于第一传感器电极的位置来选择包括第一传感器电极的多个区域中的第一区域。传感器电路还被配置成在至少第二有源输入感测子时段期间，使用包括在第一区域中的多个传感器电极中的传感器电极来确定有源输入设备的位置。
附图说明
为了以其可以详细理解本公开的上面所记载的特征的方式，可以通过参考实施例来获得上面简要概述的本公开的较特别的描述，所述实施例中的一些在附图中图示。然而，要注意，附图仅图示示例性实施例，且因此不应被视为限制发明范围，因为本公开可容许其它等同有效的实施例。
图1是根据一个或多个实施例的输入设备的示意性框图。
图2和图3图示了根据一个或多个实施例的示例性传感器电极实现方式的部分。
图4是图示根据一个或多个实施例的示例性处理系统的图。
图5是根据一个或多个实施例的用于感测被配置成发射多个频率的有源输入设备的示例性时序图。
图6是根据一个或多个实施例的使用感测区域的部分地重叠的区域进行感测的方法。
图7是图示根据一个或多个实施例的沿着一个维度划分成部分地重叠的区域的感测区域的图。
图8和图9是图示根据一个或多个实施例的用于检测有源输入设备的存在的其它技术的图。
图10和11是图示根据一个或多个实施例的确定输入设备的位置的图。
图12是图示根据一个或多个实施例的沿着两个维度划分成部分地重叠的区域的感测区域的图。
为了便于理解，在可能的情况下，已经使用相同的附图标记来指定附图中共有的相同元件。设想在一个实施例中公开的元件可以在没有具体叙述的情况下用在其它实施例上。除非具体指出，否则在此谈到的附图不应被理解为按比例绘制。此外，为了清楚地呈现和解释，附图常常被简化并且细节或部件被省略。附图和讨论用于解释下面讨论的原理，其中相同的标记表示相同的元件。
具体实施方式
下面的具体实施方式本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开或本公开的应用和使用。此外，不意图受前述的背景技术、发明内容或下面的具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论约束。
本公开的各种实施例提供了用于改进可用性的输入设备和方法。输入设备可以包括被操作为传感器电极以检测输入设备与输入对象（例如，触控笔或用户的手指）之间的交互的电极。为了检测无源输入对象，输入设备通常将感测信号驱动到传感器电极上以获取对应于感测区域的电容性测量结果和/或力测量结果。为了检测有源输入对象，输入设备通常在不驱动感测信号的情况下获取电容性测量结果。
有源输入设备的位置可以通过扫描感测区域的全部传感器电极（例如，有源输入感测帧）来确定。然而，在硬件（例如，接收器电路）和/或有源输入感测时间的量方面，扫描整个感测区域可能成本过高。根据一个或多个实施例，感测区域被划分成多个部分地重叠的区域。当由特别传感器电极检测到有源输入设备的存在时，选择包括传感器电极的部分地重叠的区域中的一个。使用包括在所选择的区域中的传感器电极来确定有源输入设备的位置。以此方式，在合适的量的有源输入感测时间中完成有源输入感测需要相对较少的硬件。在其它实施例中，可以通过在所选择的区域中执行较集中的有源输入感测来改进有源输入感测性能。
示例性输入设备实现方式
图1是根据本技术的实施例的输入设备100的示意性框图。在各种实施例中，输入设备100包括与感测设备集成的显示设备。输入设备100可以被配置成向电子系统150提供输入。如本文档中所使用的，术语“电子系统”（或“电子设备”）广泛地指代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全部尺寸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）。附加的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（包括遥控器和鼠标）和数据输出设备（包括显示屏和打印机）。其它示例包括远程终端、信息亭和视频游戏机（例如，视频游戏控制台、便携式游戏设备等）。其它示例包括通信设备（包括蜂窝电话，诸如智能电话）和媒体设备（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）。附加地，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物理地分离。视情况而定，输入设备100可使用以下各项中的任何一个或多个与电子系统的部分通信：总线、网络及其它有线或无线互连件。示例通信协议包括集成电路间（I2C）、串行外围接口（SPI）、个人系统/2（PS/2）、通用串行总线（USB）、蓝牙®、射频（RF）和红外数据协会（IrDA）通信协议。
在图1中，输入设备100被示出为接近传感器设备（常常也称为“触摸板”或“触摸传感器设备”），其被配置成感测由感测区域170中的一个或多个输入对象140提供的输入。示例输入对象包括手指和触控笔，如图1中所示。
感测区域170涵盖输入设备100上方、周围、之中和/或附近的任何空间，在其中输入设备100能够检测用户输入（例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入）。特别感测区域的尺寸、形状和位置可以因实施例而广泛地变化。在一些实施例中，感测区域170在一个或多个方向上从输入设备100的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止充分准确的对象检测。在各种实施例中，该感测区域170在特别方向上延伸到的距离可以在小于一毫米、几毫米、几厘米或更大的数量级上，并且可以随着所使用的感测技术的类型和所期望的准确度而显著变化。因此，在一些实施例中，感测输入可包括：不与输入设备100的任何表面接触、与输入设备100的输入表面（例如，触摸表面）接触、以一定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/或其组合。在各种实施例中，输入表面可以由壳体（传感器电极位于其内）的表面、由施加在传感器电极上方的面板或任何壳体等来提供。在一些实施例中，感测区域170在投影到输入设备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域170中的用户输入。输入设备100包括用于检测用户输入的多个传感器电极120。输入设备100可以包括被组合以形成传感器电极的一个或多个传感器电极120。作为若干非限制性示例，输入设备100可以使用电容性、弹性、电阻性、电感性、磁声、超声和/或光学技术。
一些实现方式被配置成提供跨越一维、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沿着特别轴线或平面的输入的投影。
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由一个或多个间隔件元件与导电的第二层分离。在操作期间，跨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偏转，以在层之间创建电接触，从而导致反映层之间的（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，一个或多个传感器电极120采集由谐振线圈或线圈对感应的回路电流。然后可以使用电流的幅值、相位和频率的某种组合来确定位置信息。
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的改变，其可以被检测为电压、电流等的改变。
一些电容性实现方式利用电容性传感器电极120的阵列或其它规则或不规则图案来创建电场。在一些电容性实现方式中，分离的传感器电极120可以欧姆地短接在一起以形成较大传感器电极。一些电容性实现方式利用电阻片，其可以是均匀电阻性的。
如上所述，一些电容性实现方式利用基于传感器电极120和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。在一个实施例中，处理系统110被配置成将具有已知幅度的电压驱动到传感器电极120上，并且测量将传感器电极充电到驱动电压所需的电荷量。在其它实施例中，处理系统110被配置成驱动已知电流并测量所得到的电压。在各种实施例中，传感器电极120附近的输入对象更改传感器电极120附近的电场，因此改变测量的电容性耦合。在一个实现方式中，绝对电容感测方法通过使用调制的信号相对于参考电压（例如，系统接地）调制传感器电极120以及通过检测传感器电极120与输入对象140之间的电容性耦合来操作。
附加地，如上所讨论，一些电容性实现方式利用基于感测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，感测电极附近的输入对象140更改感测电极之间的电场，因此改变测量的电容性耦合。在一个实现方式中，跨电容性感测方法通过检测一个或多个发射器感测电极（也称为“发射器电极”）与一个或多个接收器感测电极（也称为“接收器电极”）之间的电容性耦合来操作，如下文进一步描述的。发射器感测电极可以相对于参考电压（例如，系统接地）被电调制以发射发射器信号。接收器感测电极可以相对于参考电压保持基本上恒定，以便于接收所得到的信号。所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源（例如，其它电磁信号）的（一个或多个）影响。感测电极可以是专用发射器电极或接收器电极，或者可以被配置成既发射又接收。
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域170中的输入。处理系统110包括一个或多个集成电路（IC）和/或其它电路部件的部分或全部。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。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、软件代码等。在一些实施例中，构成处理系统110的部件位于一起，诸如在输入设备100的（一个或多个）传感器电极120附近。在其它实施例中，处理系统110的部件物理地分离，其中一个或多个部件接近输入设备100的（一个或多个）传感器电极120，而一个或多个部件在其它地方。例如，输入设备100可以是耦合到台式计算机的外围设备，并且处理系统110可以包括被配置成在台式计算机的中央处理单元以及与中央处理单元分离的一个或多个IC（可能具有相关联的固件）上运行的软件。作为另一示例，输入设备100可以物理地集成在诸如电话的移动设备中，并且处理系统110可以包括作为电话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。在其它实施例中，处理系统110还执行其它功能，诸如操作显示屏、驱动触觉致动器等。
处理系统110可以被实现为处理处理系统110的不同功能的模块的集合。每个模块可以包括作为处理系统110的一部分的电路、固件、软件或其组合。在各种实施例中，可以使用模块的不同组合。示例模块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模块、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模块、以及用于报告信息的报告模块。另外的示例模块包括被配置成操作传感器电极120以检测输入的传感器操作模块、被配置成识别诸如模式改变手势之类的手势的识别模块、以及用于改变操作模式的模式改变模块。处理系统110还可以包括一个或多个控制器。
在一些实施例中，处理系统110通过引起一个或多个动作直接响应于感测区域170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，以及图形用户界面（GUI）动作，诸如光标移动、选择、菜单导航和其它功能。在一些实施例中，处理系统110向电子系统的某部分（例如，向与处理系统110分离的电子系统的中央处理系统，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，诸如以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）传感器电极120以产生指示感测区域170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中对电信号执行任何适当量的处理。例如，处理系统110可以将从传感器电极120获得的模拟电信号数字化。作为另一示例，处理系统110可以执行滤波或其它信号调节。作为又一示例，处理系统110可以减去或以其它方式计及基线，使得信息反映电信号和基线之间的差。作为又另外的示例，处理系统110可以确定位置信息、将输入识别为命令、识别手写等。
如本文中使用的“位置信息”广泛地涵盖绝对位置、相对位置、速度、加速度和其它类型的空间信息。示例性“零维”位置信息包括近/远或接触/无接触信息。示例性“一维”位置信息包括沿着轴线的位置。示例性“二维”位置信息包括平面中的运动。示例性“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它表示。还可以确定和/或存储关于一种或多种类型的位置信息的历史数据，包括例如，随时间跟踪位置、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或由某其它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提供用于感测区域170中的输入的冗余功能性或某种其它功能性。图1示出了感测区域170附近的按钮130，其可以用于促进使用输入设备100选择项目。其它类型的附加输入部件包括滑块、球、轮、开关等。相反地，在一些实施例中，输入设备100可以在没有其它输入部件的情况下实现。
在一些实施例中，输入设备100包括触摸屏界面，并且感测区域170与显示设备160的显示屏的有源区的至少部分重叠。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120并且为相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）或其它显示技术。输入设备100和显示设备160可以共享物理元件。例如，一些实施例可以利用相同的电气部件中的一些以用于显示和感测。作为另一示例，显示设备160可以部分地或全部地由处理系统110操作。
应当理解，虽然本技术的许多实施例是在完全起作用的装置的上下文中描述的，但是本技术的机制能够以多种形式被分发为程序产品（例如，软件）。例如，本技术的机制可以被实现和分发为由电子处理器可读的信息承载介质（例如，由处理系统110可读的非暂时性计算机可读和/或可记录/可写信息承载介质）上的软件程序。附加地，本技术的实施例同样适用，而不管用于执行分发的介质的特别类型如何。非暂时性电子可读介质的示例包括各种盘、存储棒、存储卡、存储模块等。电子可读介质可以基于闪速、光学、磁性、全息或任何其它存储技术。
示例性传感器电极实现方式
图2和图3图示了根据本文中描述的实施例的示例性传感器电极布置的部分。具体地，布置200（图2）图示了根据若干实施例的被配置成在与图案相关联的感测区域170中进行感测的传感器电极的图案的一部分。为了说明和描述的清楚性，图2以简单矩形的图案示出了传感器电极，并且没有示出各种相关联的部件。感测电极的该图案包括第一多个传感器电极205（例如，205-1、205-2、205-3、205-4）和第二多个传感器电极215（例如，215-1、215-2、215-3、215-4）。传感器电极205、215各自是以上讨论的传感器电极120的示例。在一个实施例中，处理系统110将第一多个传感器电极205操作为多个发射器电极，并且将第二多个传感器电极215操作为多个接收器电极。在另一实施例中，处理系统110将第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215操作为绝对电容性感测电极。
第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215通常彼此欧姆隔离。也就是说，一个或多个绝缘体将第一多个传感器电极205与第二多个传感器电极215分离，并且防止它们彼此电短接。在一些实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215可以设置在公共层上。多个传感器电极205、215可以通过在交叉区处设置在它们之间的绝缘材料电分离；在这样的构造中，第一多个传感器电极205和/或第二多个传感器电极215可以形成有连接相同电极的不同部分的跳线。在一些实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215由一个或多个绝缘材料层分离。在一些实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215由一个或多个基板分离；例如，它们可以设置在相同基板的相对侧上，或者设置在层压在一起的不同基板上。
多个传感器电极205、215可以形成为任何期望的形状。而且，传感器电极205的尺寸和/或形状可以不同于传感器电极215的尺寸和/或形状。附加地，位于基板的同一侧上的传感器电极205、215可以具有不同的形状和/或尺寸。在一个实施例中，第一多个传感器电极205可以比第二多个传感器电极215更大（例如，具有更大的表面积），但是这不是必需。在其它实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215可以具有类似的尺寸和/或形状。
在一个实施例中，第一多个传感器电极205基本上在第一方向上延伸，而第二多个传感器电极215基本上在第二方向上延伸。例如，并且如图2中所示，第一多个传感器电极205在一个方向上延伸，而第二多个传感器电极215在基本上正交于传感器电极205的方向上延伸。其它取向也是可能的（例如，平行或其它相对取向）。
在一些实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215两者都位于一起形成显示设备160的多个（或显示堆叠）层的外部。显示堆叠的一个示例可包括诸如透镜层、一个或多个偏振器层、滤色器层、一个或多个显示电极层、显示材料层、薄膜晶体管（TFT）玻璃层以及背光层之类的层。然而，显示堆叠的其它实现方式是可能的。在其它实施例中，第一多个传感器电极205和第二多个传感器电极215中的一个或两个位于显示堆叠内，无论是被包括为显示相关层的部分还是被包括为分离的层。例如，特别显示电极层内的Vcom电极可以被配置成执行显示更新和电容性感测两者。
图3的布置300图示了根据若干实施例的被配置成在感测区域170中进行感测的传感器电极的图案的一部分。为了说明和描述的清楚性，图3以简单矩形的图案示出了传感器电极120，并且没有示出其它相关联的部件。示例性图案包括布置在X列和Y行中的传感器电极120X，Y的阵列，其中X和Y是正整数，尽管X和Y中的一个可以是零。设想传感器电极120的图案可具有其它配置，诸如环形阵列、重复图案、非重复图案、单个行或列、或其它合适的实现方式。此外，在各种实施例中，传感器电极120的数量可以因行和/或因列而异。在一个实施例中，传感器电极120的至少一行和/或列与其它的偏移，这样，其在至少一个方向上比在其它方向上延伸得更远。传感器电极120耦合到处理系统110并且用于确定感测区域170中的输入对象的存在（或不存在）。
在第一操作模式中，传感器电极120（1201，1、1202，1、1203，1、……、120X，Y）的布置可用于经由绝对感测技术检测输入对象的存在。也就是说，处理系统110被配置成调制传感器电极120以获取调制的传感器电极120与输入对象之间的电容性耦合的改变的测量结果，以确定输入对象的位置。处理系统110还被配置成基于利用调制的传感器电极120接收的所得到的信号的测量结果来确定绝对电容的改变。
在一些实施例中，布置300包括设置在传感器电极120中的至少两个之间的一个或多个网格电极（未示出）。（一个或多个）网格电极可以至少部分地围绕多个传感器电极120作为分组，并且还可以，或在替代方案中完全或部分地围绕传感器电极120中的一个或多个。在一个实施例中，网格电极是具有多个孔口的平面主体，其中每个孔口围绕传感器电极120中的相应一个。在其它实施例中，（一个或多个）网格电极包括可以单独地或以分组或两个或更多段驱动的多个段。（一个或多个）网格电极可以类似于传感器电极120来制造。（一个或多个）网格电极连同传感器电极120可以利用导电布线迹线耦合到处理系统110并且用于输入对象检测。
传感器电极120通常彼此欧姆隔离，并且还与（一个或多个）网格电极欧姆隔离。也就是说，一个或多个绝缘体将传感器电极120和（一个或多个）网格电极分离，并且防止它们彼此电短接。在一些实施例中，传感器电极120和（一个或多个）网格电极由绝缘间隙分离，该绝缘间隙可以填充有电绝缘材料，或者可以是空气间隙。在一些实施例中，传感器电极120和（一个或多个）网格电极由一个或多个绝缘材料层垂直地分离。在一些其它实施例中，传感器电极120和（一个或多个）网格电极由一个或多个基板分离；例如，它们可以设置在同一基板的相对侧上，或者设置在不同的基板上。在又其它的实施例中，（一个或多个）网格电极可以由相同基板上或不同基板上的多个层组成。在一个实施例中，第一网格电极可以形成在第一基板（或基板的第一侧）上，并且第二网格电极可以形成在第二基板（或基板的第二侧）上。例如，第一网格电极包括设置在显示设备160（图1）的薄膜晶体管（TFT）层上的一个或多个公共电极，并且第二网格电极设置在显示设备160的滤色器玻璃上。第一网格电极和第二网格电极的尺寸可以在至少一个维度上相等或不同。
在第二操作模式中，当发射器信号被驱动到（一个或多个）网格电极上时，传感器电极120（1201，1、1202，1、1203，1、……、120X，Y）可以用于经由跨电容性感测技术来检测输入对象的存在。也就是说，处理系统110被配置成利用发射器信号驱动（一个或多个）网格电极，以及配置成利用每个传感器电极120接收所得到的信号，其中所得到的信号包括与发射器信号对应的影响，其由处理系统110或其它处理器利用以确定输入对象的位置。
在第三操作模式中，传感器电极120可以被分成用于经由跨电容性感测技术检测输入对象的存在的发射器和接收器电极的分组。也就是说，处理系统110可以利用发射器信号驱动传感器电极120的第一分组，并且利用传感器电极120的第二分组接收所得到的信号，其中所得到的信号包括与发射器信号对应的影响。由处理系统110或其它处理器利用所得到的信号来确定输入对象的位置。
输入设备100可被配置成以上述模式中的任一个操作。输入设备100还可以被配置成在上述模式中的任何两个或更多之间切换。
电容性耦合的局部化电容性感测的区可被称为“电容性像素”，“触摸像素”、“触素（tixel）”等。电容性像素可在第一操作模式中形成于单独传感器电极120与参考电压之间、在第二操作模式中形成于传感器电极120与（一个或多个）网格电极之间以及在用作发射器电极和接收器电极（例如，图2的布置200）的传感器电极120的分组之间。电容性耦合随着与传感器电极120相关联的感测区域170中的输入对象的接近和运动而改变，并且因此可以用作输入设备100的感测区域中的输入对象的存在的指示符。
在一些实施例中，传感器电极120被“扫描”以确定这些电容性耦合。也就是说，在一个实施例中，传感器电极120中的一个或多个被驱动以发射发射器信号。发射器可被操作使得一个发射器电极同时发射，或使得多个发射器电极同时发射。在多个发射器电极同时发射的情况下，多个发射器电极可以发射相同的发射器信号，并且由此产生实际上较大的发射器电极。可替代地，多个发射器电极可以发射不同的发射器信号。例如，多个发射器电极可根据一个或多个编码方案发射不同的发射器信号，所述编码方案使得能够独立地确定发射器信号对接收器电极的所得到的信号的组合影响。在一个实施例中，多个发射器电极可以同时发射相同的发射器信号，而接收器电极接收影响并根据扫描方案而被测量。
被配置为接收器传感器电极的传感器电极120可以被单个地或多个地操作以获取所得到的信号。所得到的信号可以用于确定电容性像素处的电容性耦合的测量结果。处理系统110可以被配置成以扫描方式和/或多路复用方式利用传感器电极120接收，以减少要进行的同时测量的数量以及支承电结构的尺寸。在一个实施例中，一个或多个传感器电极经由诸如多路复用器等的切换元件耦合到处理系统110的接收器。在这样的实施例中，切换元件可以在处理系统110内部或在处理系统110外部。在一个或多个实施例中，切换元件还可以被配置成将传感器电极120与发射器或其它信号和/或电压电位耦合。在一个实施例中，切换元件可以被配置成同时将多于一个接收器电极耦合到公共接收器。
在其它实施例中，“扫描”传感器电极120以确定这些电容性耦合包括调制传感器电极中的一个或多个以及测量一个或多个传感器电极的绝对电容。在另一实施例中，可以操作传感器电极，使得一次多于一个传感器电极被驱动以及用以接收。在这样的实施例中，可以同时从一个或多个传感器电极120中的每个获得绝对电容性测量结果。在一个实施例中，传感器电极120中的每个被同时驱动和用以接收，从而同时从传感器电极120中的每个获得绝对电容性测量结果。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成选择性地调制传感器电极120的一部分。例如，可以基于但不限于在主机处理器上运行的应用、输入设备的状态和感测设备的操作模式来选择传感器电极。在各种实施例中，处理系统110可以被配置成选择性地屏蔽传感器电极120的至少一部分，并且选择性地屏蔽（一个或多个）网格电极122或利用（一个或多个）网格电极122发射，同时选择性地利用其它传感器电极120接收和/或发射。
来自电容性像素的测量结果的集合形成表示在像素处的电容性耦合的“电容性图像”（也称为“电容性帧”）。可以在多个时间段内获取多个电容性图像，并且它们之间的差用于导出关于感测区域中的输入的信息。例如，在连续时间段内获取的连续电容性图像可以用于跟踪进入、离开感测区域和在感测区域内的一个或多个输入对象的（一个或多个）运动。
在任何上面的实施例中，多个传感器电极120可以结合在一起，使得传感器电极120被同时调制或同时用以接收。与上述方法相比，将多个传感器电极结合在一起可以产生可能不可用于区分精确位置信息的粗略电容性图像。然而，粗略电容性图像可以用于感测输入对象的存在。在一个实施例中，粗略电容性图像可以用于将处理系统110或输入设备100移出“打盹”模式或低功率模式。在一个实施例中，粗略电容性图像可以用于将电容性感测IC移出“打盹”模式或低功率模式。在另一实施例中，粗略电容性图像可用于将主机IC和显示器驱动器中的至少一个移出“打盹”模式或低功率模式。粗略电容性图像可以对应于整个传感器区或仅对应于传感器区的一部分。
输入设备100的本底电容是与感测区域170中没有输入对象相关联的电容性图像。本底电容随着环境和操作条件而改变，并且可以以各种方式来估计。例如，一些实施例在确定没有输入对象在感测区域170中时拍摄“基线图像”，并且使用那些基线图像作为其本底电容的估计。本底电容或基线电容可以由于两个传感器电极之间的杂散电容性耦合而存在（其中一个传感器电极利用调制的信号驱动并且另一个相对于系统接地保持不变），或者由于接收器电极和附近的调制的电极之间的杂散电容性耦合而存在。在许多实施例中，本底电容或基线电容可以在用户输入手势的时间段内是相对不变的。
为了较高效的处理，可以针对输入设备100的本底电容调整电容性图像。一些实施例通过“基线化”在电容性像素处对电容性耦合的测量结果而产生“基线化的电容性图像”来实现这一点。也就是说，一些实施例将形成电容图像的测量结果与和那些像素相关联的“基线图像”的适当的“基线值”进行比较，并且根据该基线图像确定改变。
在一些触摸屏实施例中，传感器电极120中的一个或多个包括在更新显示屏的显示中使用的一个或多个显示电极。显示电极可以包括有源矩阵显示器的一个或多个元件，诸如分段Vcom电极的一个或多个段（（一个或多个）公共电极）、源极驱动线、栅极线、阳极子像素电极或阴极像素电极、或任何其它合适的显示元件。这些显示电极可以设置在适当的显示屏基板上。例如，公共电极可以设置在一些显示屏（例如，面内切换（IPS）、边缘场切换（FFS）或面到线切换（PLS）有机发光二极管（OLED））中的透明基板（玻璃基板、TFT玻璃或任何其它透明材料）上、在一些显示屏（例如，图案化垂直对准（PVA）或多域垂直对准（MVA））的滤色器玻璃的底部上、在发射层（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120中的每个包括一个或多个公共电极。在其它实施例中，至少两个传感器电极120可以共享至少一个公共电极。虽然下面的描述可以描述传感器电极120和/或（一个或多个）网格电极包括一个或多个公共电极，但是如上所述的各种其它显示电极也可以与公共电极结合使用或作为公共电极的替代方案。在各种实施例中，传感器电极120和（一个或多个）网格电极包括整个公共电极层（Vcom电极）。
在各种触摸屏实施例中，“电容性帧速率”（获取连续电容性图像的速率）可以与“显示帧速率”（更新显示图像的速率，包括刷新屏幕以重新显示相同图像）的速率相同或不同。在各种实施例中，电容性帧速率是显示帧速率的整数倍。在其它实施例中，电容性帧速率是显示帧速率的分数倍。在又另外的实施例中，电容性帧速率可以是显示帧速率的任何分数或整数倍。在一个或多个实施例中，显示帧速率可改变（例如，以减小功率或以提供附加图像数据，诸如3D显示信息），同时触摸帧速率维持恒定。在其它实施例中，显示帧速率可保持恒定而增大或减小触摸帧速率。
继续参考图3，耦合到传感器电极120的处理系统110包括传感器模块310和，可选地，显示模块320。传感器模块310包括被配置成在期望输入感测的时段期间驱动传感器电极120中的至少一个以用于电容性感测的电路。在一个实施例中，传感器模块310被配置成将调制的信号驱动到至少一个传感器电极120上，以检测至少一个传感器电极与输入对象之间的绝对电容的改变。在另一实施例中，传感器模块310被配置成将发射器信号驱动到至少一个传感器电极120上，以检测至少一个传感器电极与另一传感器电极120之间的跨电容的改变。调制的信号和发射器信号通常是包括在被分配用于输入感测的时间段内的多个电压转变的变化的电压信号。在各种实施例中，传感器电极120和/或（一个或多个）网格电极可以在不同的操作模式中被不同地驱动。在一个实施例中，传感器电极120和/或（一个或多个）网格电极可以利用可以在相位、幅度和/或形状中的任何一个方面不同的信号（调制的信号、发射器信号和/或屏蔽信号）来驱动。在各种实施例中，调制的信号和发射器信号在至少一个形状、频率、幅度和/或相位上类似。在其它实施例中，调制的信号和发射器信号在频率、形状、相位、幅度和相位上不同。传感器模块310可以选择性地耦合（一个或多个）网格电极和/或传感器电极120中的一个或多个。例如，传感器模块310可以耦合到传感器电极120的选择的部分，并且以绝对或跨电容性感测模式操作。在另一示例中，传感器模块310可以是传感器电极120的不同部分，并且以绝对或跨电容性感测模式操作。在又另一示例中，传感器模块310可以耦合到全部传感器电极120并且以绝对或跨电容性感测模式操作。
传感器模块310被配置成将（一个或多个）网格电极操作为屏蔽电极，该屏蔽电极可以屏蔽传感器电极120免于附近的导体的电影响。在一个实施例中，处理系统被配置成将（一个或多个）网格电极操作为可以“屏蔽”传感器电极120免于附近的导体的电影响的屏蔽电极，并且配置成保护传感器电极120免受（一个或多个）网格电极的影响，从而至少部分地减小（一个或多个）网格电极与传感器电极120之间的寄生电容。在一个实施例中，屏蔽信号被驱动到（一个或多个）网格电极上。屏蔽信号可以是接地信号（诸如系统接地或其它接地）或任何其它恒定电压（即，未调制的）信号。在另一实施例中，将（一个或多个）网格电极操作为屏蔽电极可以包括使网格电极电浮置。在一个实施例中，（一个或多个）网格电极能够操作为有效屏蔽电极，同时由于其对其它传感器电极的大耦合而被电极浮置。在其它实施例中，屏蔽信号可以被称为“保护信号”，其中保护信号是具有与被驱动到传感器电极上的调制的信号类似的相位、频率和幅度中的至少一个的变化的电压信号。在一个或多个实施例中，由于在（一个或多个）网格电极和/或传感器电极120下面的布线，布线迹线可以被屏蔽以免于响应于输入对象，并且因此可以不是被示出为传感器电极120的有源传感器电极的部分。
在一个或多个实施例中，电容性感测（或输入感测）和显示更新可以在至少部分地重叠的时段期间发生。例如，当公共电极被驱动用于显示更新时，公共电极也可以被驱动用于电容性感测。在另一实施例中，电容性感测和显示更新可以在非重叠时段（也称为非显示更新时段）期间发生。在各种实施例中，非显示更新时段可以发生在用于显示帧的两个显示线的显示线更新时段之间，并且可以至少在时间方面与显示更新时段一样长。在这样的实施例中，非显示更新时段可以被称为“长水平消隐时段”、“长h消隐时段”或“分布式消隐时段”，其中消隐时段发生在两个显示更新时段之间并且至少与显示更新时段一样长。在一个实施例中，非显示更新时段发生在帧的显示线更新时段之间，并且足够长以允许发射器信号的多个转变被驱动到传感器电极120上。在其它实施例中，非显示更新时段可以包括水平消隐时段和垂直消隐时段。处理系统110可以被配置成在不同的非显示更新时间中的任何一个或多个或其任何组合期间驱动传感器电极120以用于电容性感测。可以在传感器模块310和显示模块320之间共享同步信号，以提供对具有可重复地相干的频率和相位的重叠显示更新和电容性感测时段的准确控制。在一个实施例中，这些同步信号可以被配置成允许在输入感测时段的开始和结束处的相对稳定的电压与具有（例如，接近输入积分器复位时间的结束以及接近显示电荷共享时间的结束的）相对稳定的电压的显示更新时段一致。调制的信号或发射器信号的调制频率可处于显示线更新速率的谐波处，其中确定相位以提供从显示元件到接收器电极的几乎恒定电荷耦合，从而允许此耦合是基线图像的部分。
传感器模块310包括被配置成利用传感器电极120和/或（一个或多个）网格电极接收所得到的信号的电路，其包括在期望输入感测的时段期间与调制的信号或发射器信号对应的影响。传感器模块310可以确定输入对象在感测区域170中的位置，或者可以向另一模块或处理器（例如，相关联的电子系统150的确定模块或处理器（即，主机处理器））提供包括指示所得到的信号的信息的信号，以用于确定输入对象在感测区域170中的位置。
显示模块320可以包括在处理系统110中或与处理系统110分离。显示模块320包括被配置成在非感测（例如，显示更新）时段期间将显示图像更新信息提供到显示设备160的显示器的电路。
在一个实施例中，处理系统110包括第一集成控制器，其包括显示模块320和传感器模块310（即，发射器模块和/或接收器模块）的至少一部分。在另一实施例中，处理系统110包括包括显示模块320的第一集成控制器和包括传感器模块310的第二集成控制器。在又另一实施例中，处理系统包括：第一集成控制器，其包括显示模块320和传感器模块310的第一部分（例如，发射器模块和接收器模块中的一个）；以及第二集成控制器，其包括传感器模块310的第二部分（例如，发射器模块和接收器模块中的另一个）。在包括多个集成电路的那些实施例中，同步机制可以耦合在它们之间，被配置成同步显示更新时段、感测时段、发射器信号、显示更新信号等。
用于使用区域性扫描的有源输入感测的示例性布置
图4是图示了根据一个或多个实施例的示例性处理系统110的图400。图400中所图示的特征可以与其它实施例结合使用。处理系统110的传感器模块310与多个传感器电极120耦合。传感器模块310包括发射器电路405和接收器电路410。虽然发射器电路405和接收器电路410被描绘为分离的部件，但是在其它实施例中，发射器电路405和接收器电路410可以具有共享电路。
在一些实施例中，发射器电路405包括一个或多个传感器电极发射器，其被配置成将感测信号（例如，调制的信号）驱动到多个传感器电极120上以用于执行电容性感测、力感测等。在一些实施例中，发射器电路405包括一个或多个保护放大器，其被配置成将保护信号驱动到多个传感器电极120上。在一些实施例中，发射器电路405包括被配置成减轻多个传感器电极120的本底电容的一个或多个粗略本底补偿（CBC）发射器。设想发射器电路405的部件的任何合适的组合。此外，被配置成将信号驱动到多个传感器电极120上以向传感器模块310提供功能性的任何其它部件可以被包括在发射器电路405中。
在一些实施例中，接收器电路410包括多个模拟前端（AFE），其各自被配置成使用多个传感器电极120获取电容性测量结果、力测量结果等。接收器电路410被配置成在执行触摸感测时和在执行有源输入感测时使用多个传感器电极120来获取电容性测量结果（例如，绝对电容性测量结果和/或跨电容性测量结果）。在一些实施例中，每个AFE包括任何合适类型的模数转换器（ADC），诸如流水线ADC、逐次逼近ADC、积分ADC、Σ-ΔADC等。每个AFE可以包括其它合适的电路以用于获取各种电容性测量结果，诸如滤波电路或其它信号调节电路（例如，放大器）。在一些实施例中，每个AFE包括用于减轻多个传感器电极120的本底电容的CBC电容器。
当获取电容性测量结果时，传感器模块310可根据多个扫描模式415中的选择的扫描模式来操作多个传感器电极120。在一些实施例中，传感器模块310可以根据选择的扫描模式来控制多个开关，这将多个传感器电极120中的选择的传感器电极与发射器电路405和/或接收器电路410耦合。在一些实施例中，多个扫描模式415中的一个或多个可以将传感器模块310配置成顺序地获取针对与由多个传感器电极120限定的整个感测区域对应的触摸帧和/或有源帧的电容性测量结果。
在一些实施例中，多个扫描模式415中的不同扫描模式对应于传感器模块310的不同功率消耗水平。例如，为了降低功率消耗，多个扫描模式415中的一个或多个扫描模式可以（例如，通过使用少于全部的多个传感器电极120进行感测来）以降低的分辨率进行感测。以降低的分辨率进行感测的一些示例包括沿着仅一个维度进行感测（例如，使用传感器电极120的行或列进行感测）、使用每隔一个传感器电极120进行感测等。在一些实施例中，传感器模块310被配置成在（例如，从没有检测到有源输入设备的状态）检测到有源输入设备的存在时以降低的分辨率进行感测。
处理系统110包括区域信息420，其可由传感器模块310用来将感测区域（由多个传感器电极120限定）划分成多个区域。多个区域中的每个包括传感器电极120中的一个或多个。一集合的每个传感器电极120被分配给多个区域中的至少一个区域。在一些实施例中，该集合包括少于全部的多个传感器电极120。在其它实施例中，该集合包括全部的多个传感器电极120。
区域信息420可以以任何合适的形式实现。此外，区域信息420可以是预定义的或动态确定的。多个区域可以具有任何合适的尺寸定位。在一些实施例中，多个区域被定尺寸使得每个区域包括小于或等于传感器模块310的接收通道的数量的传感器电极的数量。以此方式，接收器电路410可同时获取针对一区域的传感器电极中的每个的测量结果，这可减少用于执行有源输入感测的时间量。在一些情况下，多个区域中的每个区域是相同的尺寸。在其它情况下，多个区域中的至少一个区域是不同的尺寸。
在一些实施例中，由区域信息420指定的多个区域沿着一个维度划分感测区域。例如，多个区域可以相对于传感器电极120的行或列来限定。在其它实施例中，多个区域沿着两个维度划分感测区域。例如，可以相对于传感器电极120的行和列两者限定多个区域。
在一些实施例中，由区域信息420指定的每个区域与一个或多个其它区域部分地重叠。处理系统110包括反映一个或多个重叠区域的重叠信息425，在所述重叠区域中多个区域中的两个或更多区域重叠。处理系统110还包括反映一个或多个重叠区域内的一个或多个边界的边界信息430。边界信息430可以用于确定要扫描多个区域中的哪个区域以用于有源输入感测。例如，可以在包括在第一区域和第二区域的重叠区域中的传感器电极120处检测有源输入设备的存在。基于传感器电极120在重叠区域内的位置（例如，相对于边界的位置），当确定有源输入设备的位置时，可以选择第一区域或第二区域来扫描。
在一些实施例中，处理系统110根据区域信息420执行有源输入感测。通过根据区域信息420执行有源输入感测，可以减少用于执行有源输入感测的时间量，从而准许在给定时段内的附加时间预算来执行触摸感测和/或显示更新。在其它实施例中，假设针对有源输入感测预算的时间量保持恒定，则可以通过在选择的区域中执行较集中的有源输入感测来改进有源输入感测性能。
图5是根据一个或多个实施例的用于感测被配置成发射多个频率的有源输入设备的示例性时序图500。时序图500中所图示的特征可与其它实施例结合使用，例如，以控制图4中所描绘的传感器模块310的有源输入感测和触摸感测的定时。
如所示出的，有源输入设备被配置成以两个不同的频率周期性地发射两个信号。曲线505图示了发射时段506、507、508，在该发射时段期间，第一信号由有源输入设备以第一频率F1发射。曲线510图示了发射时段511、512、513，在该发射时段期间，第二信号由有源输入设备以第二频率F2发射。设想了第一频率F1和第二频率F2的任何合适的值，并且在一些情况下该值可以基于传感器电极120的频率响应而变化。在一些实施例中，第一频率F1和第二频率F2各自在从50千赫兹（kHz）到500kHz的范围内。有源输入设备可以从不同的位置发射第一信号和第二信号。在一个实施例中，有源输入设备从有源输入设备的导电尖端发射第一信号，并且从与导电尖端间隔开（例如，1-20毫米远）的导电环发射第二信号。还设想了支持以多个频率的传输的有源输入设备的其它实现方式。
不同的信号和不同的频率F1、F2可以实现处理系统110（图4中所描绘）的附加功能性。例如，第一信号可以用于确定有源输入设备相对于感测区域的位置，并且第二信号可以用于确定有源输入设备相对于感测区域的倾斜。使用上述示例实现方式，从导电尖端接收的第一信号可以用于确定导电尖端的位置，其也可以被确定为有源输入设备的位置。导电环的位置可以使用第二信号来确定。通过比较导电尖端的位置和导电环的位置，并且在导电尖端和导电环之间具有预定的距离，可以确定有源输入设备的倾斜。
在时序图500中所图示的示例中，发射时段506、507、508和发射时段511、512、513以预定的周期性（如所示出的，大约2.778毫秒）发射。发射时段506具有2.000ms的持续时间，并且发射时段507、508、511、512、513各自具有1.200ms的持续时间。发射时段506、511部分地重叠，发射时段507、512完全重叠，并且发射时段508、513完全重叠。因此，有源输入设备可被配置成在发射时段506、511、发射时段507、512和发射时段508、513中的每个期间以频率F1、F2同时发射。
曲线515图示了处理系统提供有源输入感测和触摸感测的定时。曲线515包括第一感测时段525-1中的有源输入感测子时段516、517和触摸感测子时段518、第二感测时段525-2中的有源输入感测子时段519、520和触摸感测子时段521、以及第三感测时段525-3中的有源输入感测子时段522、523和触摸感测子时段524。
在分别与发射时段506、511、与发射时段507、512以及与发射时段508、513重叠的有源输入感测子时段516、519、522期间，可以以第一频率F1获取第一信号的测量结果，以确定有源输入设备在感测区域中在两个维度（X和Y）上的位置。在分别与发射时段506、511、与发射时段507、512以及与发射时段508、513重叠的有源输入感测子时段517、520、523期间，可以以第二频率F2获取第二信号的测量结果，以确定有源输入设备在感测区域中在两个维度（X和Y）上的位置。
在一些实施例中，在有源输入感测子时段516、517、519、520、522、523中的每个期间获取的测量结果可以表示对应于整个感测区域的有源帧。在触摸感测子时段518、521、524中的每个期间获取的测量结果可表示对应于整个感测区域的触摸帧的一部分。在一些实施例中，触摸帧540包括多个分布式触摸感测子时段518、521、524。在一些实施例中，触摸帧540还包括多个有源输入感测子时段516、517、519、520、522、523。
因此，在时序图500中，当在8.333ms的感测时段535内获取三（3）个有源帧530-1、530-2、530-3时，传感器模块310可以以360帧每秒（fps）的速率获取有源输入测量结果。当在感测时段535内获取一个触摸帧540时，传感器模块310可以以120fps的速率获取触摸测量结果。将理解，时序图500中所示出的各种值仅仅是示例，并且定时可以基于输入设备的特别实现方式（例如，感测区域170和/或传感器模块310的特性）而变化。例如，每个感测时段525-1、525-2、525-3可以较长或较短，触摸感测子时段518、521、524可以在相应的感测时段525-1、525-2、525-3内较长以改进触摸感测性能，有源输入感测子时段516、517、519、520、522、523可以在相应的感测时段525-1、525-2、525-3内较长以改进有源输入感测性能，触摸感测子时段518、521、524和有源输入感测子时段516、517、519、520、522、523可以在相应的感测时段525-1、525-2、525-3内具有不同的排序等。
根据一些实施例，可以在（例如，根据图4的区域信息420的）（一个或多个）选择的区域内执行有源输入感测。例如，传感器模块310可以在每个有源输入感测子时段516、517、519、520、522、523期间获取针对选择的区域的有源输入测量结果，而不是获取整个有源帧。在一些情况下，针对选择的区域的有源输入测量结果可以是二维（X和Y）中的测量结果。可以减少用于执行有源输入感测（例如，有源输入感测子时段516、517、519、520、522、523）的时间量，从而准许在给定时段内的附加时间预算来执行触摸感测（例如，触摸感测子时段518、521、524）和/或显示更新。在其它实现方式中，假设针对有源输入感测预算的时间量保持恒定，则可通过在（一个或多个）选择的区域中执行较集中的有源输入感测来改进有源输入感测性能。
图6是根据一个或多个实施例的使用感测区域的部分地重叠的区域进行感测的方法600。方法600可以与例如使用图4中描绘的传感器模块310执行的其它实施例结合使用。
方法600开始于框605处，其中可将感测区划分为多个区域。感测区可以由多个传感器电极限定。多个区域中的每个区域可以与多个区域中的一个或多个其它区域部分地重叠。
在框615处，可以在一个或多个重叠区域内限定一个或多个边界。在一个或多个重叠区域中的每个中，多个区域中的相应的第一区域可以与多个区域中的相应的第二区域重叠。在一些实施例中，一个或多个边界可以沿着一个维度被限定在一个或多个重叠区域内。在一个示例中，边界可以沿着第一重叠区域中的维度被中间地（halfway）限定。
在框625处，在第一感测时段的至少第一有源输入感测子时段期间，可以由第一传感器电极检测有源输入设备的存在。在一些实施例中，第一感测时段还包括至少一个触摸感测时段。在一些情况下，有源输入设备可以由多个邻近的传感器电极检测，并且第一传感器电极可以被确定为最接近有源输入设备的传感器电极。可以使用任何合适的技术来确定最接近的传感器电极，所述技术诸如具有最大测量的信号强度（例如，分贝毫瓦（dBm）、接收的信号强度指示符（RSSI）、信噪比（SNR）等）的传感器电极。
在框635处，可以选择包括第一传感器电极的第一区域。在一些实施例中，可以基于第一传感器电极在第一重叠区域内的位置来选择第一区域，其中第一区域与多个区域中的第二区域重叠。在一些实施例中，选择第一区域可以包括确定第一传感器电极位于边界的哪一侧。
在框645处，在至少第二有源输入感测子时段期间，可以使用包括在第一区域中的传感器电极来确定有源输入设备的位置。在一些实施例中，确定有源输入设备的位置可以包括以第一频率进行感测。在一些实施例中，第二有源输入感测子时段可以包括在第一感测时段中。在其它实施例中，第二有源输入感测子时段可以包括在第二感测时段中。在框655处，在第三有源输入感测子时段期间，可以感测由有源输入设备发射的第二频率。在一些实施例中，第三有源输入感测子时段可以包括在第一感测时段中。在其它实施例中，第三有源输入感测子时段被包括在第二感测时段中。方法600在完成框655之后结束。
图7是图示了根据一个或多个实施例的沿着一个维度划分成部分地重叠的区域的感测区域170的图700。图700中所图示的特征可以与（例如，反映由传感器模块310对方法600的一部分的执行的）其它实施例结合使用。
感测区域170可以由多个传感器电极X1、X2、……、X10和多个传感器电极Y1、Y2、……、Y20限定。传感器电极X1、X2、……、X10可以沿着感测区域170的第一维度（例如，沿着“Y”维度）延伸，并且可以被布置为多个列。传感器电极Y1、Y2、……、Y20可以沿着感测区域170的第二维度（例如，沿着“X”维度）延伸，并且可以被布置为多个行。如所示出的，第一维度和第二维度可以是正交的，尽管也设想其它非正交布置。因此，感测区域170可以由20行和10列传感器电极限定，尽管也设想传感器电极的其它数量和布置。例如，多个较小的传感器电极可以选择性地结合在一起以在感测区域170内形成较大的传感器电极。
在一些实施例中，传感器模块310可以（例如，使用图4的区域信息420）将感测区域170划分成多个区域。如所示出的，感测区域170可以沿着一个维度（如所示出的，“Y”维度）被划分成三个区域：包括传感器电极Y1-Y10的区域705-1、包括传感器电极Y6-Y15的区域705-2、以及包括传感器电极Y11-Y20的区域705-3。虽然区域705-1、705-2、705-3被示出为大致相同的尺寸（例如，各自包括10行），但是也设想不同尺寸定位的区域。虽然示出了三个区域705-1、705-2、705-3，但是也设想沿着一个维度的不同数量的区域（例如，四个或更多）。此外，其它实施例可具有沿着多个维度划分成多个区域的感测区域170，如下面所讨论的图12中那样。
区域705-1、705-2、705-3中的每个可以与一个或多个其它区域部分地重叠。例如，区域705-1可以与区域705-2部分地重叠、区域705-2可以与区域705-1、705-3部分地重叠、并且区域705-3可以与区域705-2部分地重叠。区域705-1、705-2的重叠被反映为重叠区域710-12，以及区域705-2、705-3的重叠被反映为重叠区域710-23。尽管重叠区域710-12、710-23中的每个被示出为是区域705-1、705-2、705-3的尺寸的大致50%，但是也设想不同尺寸定位的重叠区域。重叠区域710-12、710-23可以被存储为图4的重叠信息425。
边界715-1可以限定在重叠区域710-12内，并且边界715-2可以限定在重叠区域710-23内。每个边界715-1、715-2可以沿着第一（“Y”）维度被中间地限定在相应重叠区域710-12、710-23内。每个边界715-1、715-2可以沿着第二（“X”）维度延伸。然而，其它实施例可以具有边界715-1、715-2的不同布置。边界715-1、715-2可以被存储为图4的边界信息430。
在一些实施例中，边界715-1、715-2中的一个可以用于确定当可以在相应的重叠区域710-12、710-23中的一个中检测到有源输入设备时区域705-1、705-2、705-3中的哪个将被传感器模块310扫描。例如，假设重叠区域710-23内的传感器电极Y12检测到有源输入设备的存在。传感器模块310可以基于重叠区域710-23内的传感器电极Y12的位置来确定要扫描区域705-2、705-3中的哪个。例如，当传感器电极Y12位于边界715-2的一侧时，传感器模块310可以选择要扫描的区域705-2。相比之下，如果重叠区域710-23内的传感器电极Y15检测到有源输入设备的存在，则传感器模块310可以选择要扫描的区域705-3。
在一些情况下，可以限定边界715-1、715-2中的一个或多个，使得特别的传感器电极被包括在相应的边界715-1、715-2的两侧上。例如，传感器电极Y8可以包括在边界715-1的两侧上，并且传感器电极Y13可以包括在边界715-2的两侧上。在这样的情况下，仅由传感器电极Y8、Y13中的一个检测有源输入设备可能不确定有源输入设备是位于边界715-1、715-2的一侧还是另一侧。在一些实施例中，假设传感器电极Y8、Y13中的一个表示到有源输入设备最接近的（例如，具有最大的测量的信号强度的）传感器电极，则第二接近（next-closest）的（例如，具有第二大的测量的信号强度的）传感器电极可以被确定有源输入设备是位于边界715-1、715-2的一侧还是另一侧。例如，假设传感器电极Y13被确定为最接近的传感器电极，则与传感器电极Y13邻近（或相邻）的传感器电极Y12、Y14中的一个可以基于测量的信号强度被确定为第二接近的传感器电极。
如上所讨论，可以通过扫描感测区域170的传感器电极来确定有源输入设备的位置。然而，在包括在接收器电路410中的硬件和/或有源输入感测时间的量方面，扫描整个感测区域170可能成本过高。根据本文中描述的实施例，有源输入设备的位置可以通过扫描包括在选择的区域中的传感器电极来确定。以此方式，接收器电路410可需要相对较少的硬件（例如，较少的AFE）来在合适的量的有源输入感测时间内完成有源输入感测。
在一些实施例中，多个开关725可以与传感器电极X1、X2、……、X10、Y1、Y2、……、Y20以及与接收器电路410连接。可以使用区域信息（例如，图4的区域信息420）来控制开关725，以将从传感器电极X1、X2、……、X10、Y1、Y2、……、Y20中的选择的一个接收的传感器信号720耦合到有限数量的接收信道730上。开关725可以以任何合适的形式（诸如晶体管）实现。通过根据区域信息420执行有源输入感测，可以减少用于执行有源输入感测的时间量，从而准许在给定时段内的附加时间预算来执行触摸感测和/或显示更新。在其它实施例中，假设针对有源输入感测预算的时间量保持恒定，则可以通过在选择的区域中执行较集中的有源输入感测来改进有源输入感测性能。
图8和9是图示根据一个或多个实施例的用于检测有源输入设备的存在的其它技术的图800、900。图800、900中图示的特征可以与例如由传感器模块310执行的其它实施例结合使用。
在一些实施例中，传感器模块310可以在（例如，从没有检测到有源输入设备的状态）检测到有源输入设备的存在时，以降低的分辨率进行感测。如图800中所示出，传感器电极Y1、Y2、……、Y20可以与接收器电路（由影线指示）连接，而传感器电极X1、X2、……、X10不与接收器电路连接。因此，在图800中，输入设备可以被配置成使用传感器电极Y1、Y2、……、Y20的第一集合沿着仅感测区域170的第一维度（例如，沿着“Y”维度）进行感测。在一些实施例中，在降低的分辨率感测期间操作的传感器电极的数量可以小于或等于接收信道的数量，使得可以同时针对传感器电极Y1、Y2、……、Y20的第一集合中的全部传感器电极获取测量结果。例如，在降低的分辨率感测期间操作的传感器电极的数量可以等于接收信道的数量以提供改进的感测性能。
在图800中，有源笔或触控笔805的尖端810（有源输入设备的示例）可以设置在传感器电极Y14上方的第一位置处。圆815-1表示有源笔805通过尖端810发射一个或多个信号的影响。因此，传感器电极Y13、Y14、Y15可以各自从发射的一个或多个信号接收电荷。由于尖端810可最接近于传感器电极Y14，所以与传感器电极Y13、Y15的测量的信号强度相比，传感器电极Y14可具有最大的测量的信号强度，使得有源笔805被确定为由传感器电极Y14检测到。由于传感器电极Y14可以位于边界715-2的区域705-3侧，所以传感器模块310可以确定来扫描区域705-3。
如图900中所示，传感器电极Y1、Y3、Y5、Y7、Y9、Y11、Y13、Y15、Y17、Y19可以与接收器电路（由影线指示）连接。传感器电极Y2、Y4、Y6、Y8、Y10、Y12、Y14、Y16、Y18、Y20以及传感器电极X1、X2、……、X10可以不与接收器电路连接。因此，在图900中，输入设备可以被配置成使用沿着第一维度的交替电极（例如，图9的实施例中的传感器电极Y1、Y3、Y5、Y7、Y9、Y11、Y13、Y15、Y17、Y19的第一集合）沿着仅感测区域170的第一维度（例如，沿着“Y”维度）以降低的分辨率进行感测。还设想了传感器电极的第一集合的其它布置，诸如其它重复（例如，使用每隔两个电极进行感测）或非重复图案。
如关于图800，有源笔可以设置在传感器电极Y14上方的第一位置处。由圆815-1表示的有源笔的影响可以由传感器电极Y13、Y15检测。当传感器电极Y13、Y15处的测量的信号强度几乎等于和/或小于阈值强度时，这可以指示有源笔位于传感器电极Y13、Y15之间（例如，推断有源笔比传感器电极Y13、Y15中的任一个更接近于传感器电极Y14）。当传感器电极Y14被完全布置到边界715-2的一侧时，传感器模块310可以选择区域705-3。
假设另一种情况，在其中传感器电极Y14包括在边界715-2的两侧上。当有源笔的影响由传感器电极Y13、Y15检测到而使得传感器电极Y14被推断为最接近的传感器电极时，有源输入设备是位于边界715-2的一侧还是另一侧可能是不确定的。在这样的情况下，针对传感器电极Y13或针对传感器电极Y15的较大的测量的信号强度可以指示有源输入设备位于边界715-2的一侧或另一侧。如果测量的信号强度对于传感器电极Y13、Y15是相同的，则可以使用（一个或多个）其它打破僵局的（tie-breaking）过程来确定有源输入设备位于边界715-2的一侧或另一侧。在一个示例中，传感器模块310可以针对传感器电极Y13、Y15确定第二接近的传感器电极，例如，比较传感器电极Y11、Y17的测量的信号强度。
尽管图800、900图示了沿着仅感测区域170的一个维度（例如，沿着“Y”维度）以降低的分辨率感测来检测有源输入设备的存在，但是也设想其它实现方式。例如，降低的分辨率感测可以沿着感测区域170的另一维度（例如，沿着“X”维度）执行，和/或沿着感测区域170的多个维度（例如，沿着“X”和“Y”维度两者）执行。此外，用于降低的分辨率感测的传感器电极的集合可以具有任何合适的布置。
图10和11是图示了根据一个或多个实施例的确定输入设备的位置的图1000、1100。图1000、1100中所图示的特征可以与其它实施例结合使用，例如，在检测到如图8或图9中所图示的有源输入设备的存在之后执行。
在图1000中，圆815-1指示有源笔可以设置在传感器电极Y14、X8上方的第一位置处。圆815-1指示传感器电极Y13、Y14、Y15、X8各自从来自有源笔的发射的一个或多个信号接收电荷。基于测量的信号强度，传感器电极Y14可以被确定为最接近的传感器电极，并且传感器电极Y13、Y15中的一个可以被确定为第二接近的传感器电极。
当传感器电极Y14位于边界715-2的区域705-3侧时，传感器模块310可以选择要扫描的区域705-3。如所示出的，可以使用区域705-3中的全部传感器电极来执行有源感测。传感器电极Y11-Y20、X1-X10与接收器电路（由影线指示）连接，而传感器电极Y1-Y10不与接收器电路连接。通过扫描选择的区域705-3，可使用较少的传感器电极测量结果来确定有源笔的位置，从而减少用于执行有源输入感测的时间量和/或改进有源输入感测性能。
在图1100中，有源笔805的尖端810可以移动到传感器电极Y9、Y10之间和传感器电极X4、X5之间的第二位置。尖端810在第一位置和第二位置之间的移动由箭头1105指示。圆815-2表示有源笔805通过尖端810发射一个或多个信号的影响。因此，传感器电极Y9、Y10、X4、X5可以各自从发射的一个或多个信号接收电荷。当尖端810的移动使得有源笔805跨边界715-2时，传感器模块可以选择要扫描的区域705-2。如所示出的，可以使用区域705-2中的全部传感器电极来执行有源感测。传感器电极Y6-Y15、X1-X10可以与接收器电路（由影线指示）连接，而传感器电极Y1-Y5、Y16-Y20不与接收器电路连接。
图12是图示了根据一个或多个实施例的沿着两个维度划分成部分地重叠的区域的感测区域170的图1200。图1200中所图示的特征可以与（例如，反映由传感器模块310对方法600的一部分的执行的）其它实施例结合使用。
在图1200中，为了不同区域的清楚性，没有描绘限定感测区域170的传感器电极。如所示出的，感测区域170可以沿着“Y”维度划分成三个区域705-1、705-2、705-3，以及可以沿着“X”维度进一步划分成三个区域1205-1、1205-2、1205-3。虽然区域1205-1、1205-2、1205-3被示出为大致相同的尺寸，但是也设想不同尺寸定位的区域。
区域1205-1、1205-2、1205-3中的每个可以与一个或多个其它区域部分地重叠。例如，区域1205-1可以与区域1205-2部分地重叠、区域1205-2可以与区域1205-1、1205-3部分地重叠、并且区域1205-3可以与区域1205-2部分地重叠。区域1205-1、1205-2的重叠被反映为重叠区域1210-12，以及区域1205-2、1205-3的重叠被反映为重叠区域1210-23。尽管重叠区域1210-12、1210-23中的每个被示出为是区域1205-1、1205-2、1205-3的尺寸的大致50%，但是也设想不同尺寸定位的重叠区域。重叠区域1210-12、1210-23可以被存储为图4的重叠信息425。
边界1215-1可以限定在重叠区域1210-12内，以及边界1215-2可以限定在重叠区域1210-23内。每个边界1215-1、1215-2可以沿着“X”维度被中间地限定在相应的重叠区域1210-12、1210-23内。每个边界1215-1、1215-2可以沿着“Y”维度延伸。然而，其它实施例可以具有边界1215-1、1215-2的不同布置。边界1215-1、1215-2可以被存储为图4的边界信息430。
尽管区域705-1、705-2、705-3中的每个被示出为（沿着“X”维度）延伸感测区域170的整个宽度，并且区域1205-1、1205-2、1205-3中的每个被示出为（沿着“Y”维度）延伸感测区域170的整个长度，但是其它实现方式可包括沿着感测区域170的维度不完全延伸的重叠区域。
因此，呈现了本文中所阐述的实施例和示例以便最好地解释根据本技术及其特别应用的实施例，并且以便由此使本领域技术人员能够制造和使用本公开。然而，本领域技术人员将认识到，前述描述和示例仅出于说明和示例的目的而已经呈现。如所阐述的描述不旨在是穷尽的或将本公开限制为所公开的精确形式。
鉴于前述内容，本公开的范围由下面的权利要求确定。
附图标记
100输入设备
110处理系统
120传感器电极
130按钮
140输入对象
150电子系统
160显示设备
170感测区域
200布置
205传感器电极
215传感器电极
300布置
310传感器模块
320显示模块
400图
405发射器电路
410接收器电路
415扫描模式
420区域信息
425重叠信息
430边界信息
500示例性时序图
505曲线
506时段
507时段
508时段
510曲线
511时段
512时段
513时段
515曲线
516有源输入感测子时段
517有源输入感测子时段
518触摸感测子时段
519有源输入感测子时段
520有源输入感测子时段
521触摸感测子时段
522有源输入感测子时段
523有源输入感测子时段
524触摸感测子时段
525第一感测时段
530有源帧
535感测时段
540触摸帧
600方法
605框
615框
625框
635框
645框
655框
700图
705区域
710重叠区域
715边界
720耦合传感器信号
725开关
730信道
800图
805触控笔
810尖端
815圆
900图
1000图
1100图
1105箭头
1200图
1205区域
1210重叠区域
1215边界

Claims (22)

1.一种在一个或多个感测时段期间进行感测的方法，每个感测时段包括触摸感测子时段和至少一个有源输入感测子时段，所述方法包括：
将感测区域划分成多个区域，其中所述感测区域由多个传感器电极限定，并且其中所述多个区域中的每个区域与所述多个区域中的一个或多个其它区域部分地重叠；
在第一感测时段的至少第一有源输入感测子时段期间，由所述多个传感器电极中的第一传感器电极检测有源输入设备的存在；
基于所述第一传感器电极的位置选择包括所述第一传感器电极的所述多个区域中的第一区域；以及
在至少第二有源输入感测子时段期间，使用包括在所述第一区域中的所述多个传感器电极中的传感器电极来确定所述有源输入设备的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述第一传感器电极在第一重叠区域内，在所述第一重叠区域中所述第一区域与所述多个区域中的第二区域重叠，并且
其中选择所述第一区域是基于所述第一传感器电极在所述第一重叠区域内的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中选择所述第一区域包括：
沿着一个维度在所述第一重叠区域内限定边界；以及
确定所述第一传感器电极位于所述边界的哪一侧。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述边界在所述第一重叠区域中沿着所述维度中间地限定。
5.根据权利要求3所述的方法，
其中所述边界被限定使得所述第一传感器电极位于所述边界的两侧上，以及
其中选择所述第一区域还包括：
确定到所述第一传感器电极的第二接近的传感器电极。
6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述有源输入设备的所述位置包括：
在所述第二有源输入感测子时段期间，确定所述有源输入设备沿着所述感测区域的第二维度和沿着第一维度的所述位置。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中在所述第二有源输入感测子时段期间确定所述有源输入设备的所述位置包括感测由所述有源输入设备发射的第一频率，所述方法还包括：
在第三有源输入感测子时段期间，感测由所述有源输入设备发射的第二频率。
8.根据权利要求1所述的方法，
其中所述一个或多个感测时段中的每个包括与整个所述感测区域对应的相应的触摸帧，以及
其中每个触摸帧包括相应的多个分布式触摸感测子时段。
9.根据权利要求8所述的方法，其中每个触摸帧还包括相应的多个有源输入感测子时段。
10.根据权利要求1所述的方法，其中检测所述有源输入设备的存在包括使用所述多个传感器电极中的传感器电极的第一集合以降低的分辨率进行感测。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中检测所述有源输入设备的存在包括使用所述传感器电极的第一集合沿着仅所述感测区域的第一维度进行感测，并且
其中确定所述有源输入设备的所述位置包括使用所述多个传感器电极中的传感器电极的第二集合沿着所述感测区域的所述第一维度和第二维度进行感测。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述传感器电极的第一集合包括沿着所述第一维度的交替电极。
13.一种输入设备，包括：
多个传感器电极，其限定感测区域；以及
处理系统，其被配置成：
将所述感测区域划分成多个区域，其中所述多个区域中的每个区域与所述多个区域中的一个或多个其它区域部分地重叠；
在包括触摸感测子时段和至少一个有源输入感测子时段的第一感测时段的至少第一有源输入感测子时段期间，由所述多个传感器电极中的第一传感器电极检测有源输入设备的存在；
基于所述第一传感器电极的位置选择包括所述第一传感器电极的所述多个区域中的第一区域；以及
在至少第二有源输入感测子时段期间，使用包括在所述第一区域中的所述多个传感器电极中的传感器电极来确定所述有源输入设备的位置。
14.根据权利要求13所述的输入设备，
其中所述第一传感器电极在第一重叠区域内，在所述第一重叠区域中所述第一区域与所述多个区域中的第二区域重叠，以及
其中选择所述第一区域是基于所述第一传感器电极在所述第一重叠区域内的位置。
15.根据权利要求14所述的输入设备，其中选择所述第一区域包括：
沿着一个维度在所述第一重叠区域内限定边界；以及
确定所述第一传感器电极位于所述边界的哪一侧。
16.根据权利要求13所述的输入设备，其中确定所述有源输入设备的所述位置包括：
在所述第二有源输入感测子时段期间，确定所述有源输入设备沿着所述感测区域的第二维度和沿着第一维度的所述位置。
17.根据权利要求13所述的输入设备，
其中所述一个或多个感测时段中的每个包括与整个所述感测区域对应的相应的触摸帧，以及
其中每个触摸帧包括相应的多个分布式触摸感测子时段。
18.一种用于操作限定感测区域的多个传感器电极的处理系统，所述处理系统包括：
传感器电路，其被配置成：
将所述感测区域划分成多个区域，其中所述多个区域中的每个区域与所述多个区域中的一个或多个其它区域部分地重叠；
在包括触摸感测子时段和至少一个有源输入感测子时段的第一感测时段的至少第一有源输入感测子时段期间，由所述多个传感器电极中的第一传感器电极检测有源输入设备的存在；
基于所述第一传感器电极的位置选择包括所述第一传感器电极的所述多个区域中的第一区域；以及
在至少第二有源输入感测子时段期间，使用包括在所述第一区域中的所述多个传感器电极中的传感器电极来确定所述有源输入设备的位置。
19.根据权利要求18所述的处理系统，
其中所述第一传感器电极在第一重叠区域内，在所述第一重叠区域在所述第一区域与所述多个区域中的第二区域重叠，以及
其中选择所述第一区域是基于所述第一传感器电极在所述第一重叠区域内的位置。
20.根据权利要求19所述的处理系统，其中选择所述第一区域包括：
沿着一个维度在所述第一重叠区域内限定边界；以及
确定所述第一传感器电极位于所述边界的哪一侧。
21.根据权利要求18所述的处理系统，其中确定所述有源输入设备的所述位置包括：
在所述第二有源输入感测子时段期间，确定所述有源输入设备沿着所述感测区域的第二维度和沿着第一维度的所述位置。
22.根据权利要求18所述的处理系统，
其中所述一个或多个感测时段中的每个包括与整个所述感测区域对应的相应的触摸帧，以及
其中每个触摸帧包括相应的多个分布式触摸感测子时段。
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