DE102017201807A1

DE102017201807A1 - Detektion von Berührungsobjekten für Berührungssensoren

Info

Publication number: DE102017201807A1
Application number: DE102017201807.0A
Authority: DE
Inventors: Luben Hristov Hristov; Samuel Brunet; Stephan Thaler; Richard Collins
Original assignee: Atmel Corp
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2017-02-06
Publication date: 2017-08-10
Also published as: US20170228062A1

Abstract

In einer Ausführungsform enthält ein System einen oder mehrere Prozessoren und einen oder mehrere Speichereinheiten, die eine Logik speichern. Die Logik ist dazu konfiguriert, dass sie, wenn sie durch die Prozessoren ausgeführt wird, die Prozessoren dazu veranlasst, Operationen auszuführen, die eine Detektion einer Position eines Berührungsobjekts innerhalb eines Bereichs eines Berührungssensors umfassen, während einer Zeitspanne, wenn ein injiziertes Signal auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden des Berührungssensors vorhanden ist. Das injizierte Signal wird durch eine Signalquelle erzeugt und elektrisch mit dem Berührungssensor über eine Ursprungselektrode gekoppelt, die sich von der Vielzahl der Elektroden des Berührungssensors unterscheidet. Die Operationen enthalten des Weiteren eine Identifizierung eines Ursprungs des Berührungsobjekts zumindest zum Teil auf Basis einer Nähe des injizierten Signals, das auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden vorhanden ist, zur detektierten Position des Berührungsobjekts.

Description

Technischer Bereich der Erfindung
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren.
Hintergrund
In einem Beispielszenario detektiert ein Berührungssensor die Gegenwart und die Position eines Objekts (z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensorfeldes, das z. B. einem Anzeigeschirm überlagert ist. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung ermöglicht es ein Berührungssensorfeld dem Benutzer, direkt mit dem auf dem Bildschirm Dargestellten zu interagieren, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann befestigt sein auf oder Bestandteil sein von einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einem Kiosk-Computer, einem Kassengerät, oder einem anderen Gerät. Ein Steuerpaneel eines Haushaltsgerätes oder einer anderen Einrichtung kann einen Berührungssensor enthalten.
Es gibt eine Reihe unterschiedlicher Arten von Berührungssensoren, wie z. B. resistive Berührungssensoren, Berührungssensoren mit akustischen Oberflächenwellen, und kapazitive Berührungssensoren. Wenn in einem Beispiel ein Objekt einen Berührungsbildschirm innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors des Berührungsbildschirms physikalisch berührt (z. B. durch eine physikalische Berührung einer Abdeckschicht, die ein Berührungssensorfeld des Berührungssensors überlagert) oder sich dem Berührungssensor bis auf einen Detektionsabstand nähert (z. B. indem es über der Abdeckschicht auf dem Berührungssensorfeld des Berührungssensors schwebt), kann eine Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungsbildschirms an einer Stelle des Berührungssensors des Berührungsbildschirms auftreten, die der Position des Objekts innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors entspricht. Eine Berührungssensorsteuereinheit kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um die Position der Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungssensors zu ermitteln (z. B. innerhalb eines Berührungssensorfeldes des Berührungssensors).
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Offenbarung und ihrer Vorteile wird auf die folgende Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
1A ein beispielhaftes Berührungssensorfeld mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
1B einen beispielhaften mechanischen Stapel für einen Berührungssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
2 eine beispielhafte Implementierung eines Berührungssensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert;
3A einen beispielhaften Berührungssensor und eine Berührungssensorsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert, die für eine Berührungsdetektionsbetriebsart konfiguriert sind;
3B einen beispielhaften Berührungssensor und eine Berührungssensorsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert, die für eine Ursprungsidentifikationsbetriebsart konfiguriert sind;
4 Beispielsignale einer Berührungssensorsteuereinheit während eines beispielhaften Zweifachmesszyklus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert; und
5 ein Beispielverfahren zur Berührungsdetektion und Ursprungsidentifikation unter Verwendung einer Berührungssensorsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung illustriert.
Detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
Kapazitive Berührungssensoren können verwendet werden, um die Gegenwart eines Objekts (z. B. eines Fingers oder eines Stifts) zu detektieren, das einen Berührungsbildschirm innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs eines Berührungssensors des Berührungsbildschirms physikalisch berührt (z. B. durch eine physikalische Berührung einer Abdeckschicht, die ein Berührungssensorfeld des Berührungssensors überlagert) oder das sich innerhalb eines Detektionsabstands des Berührungssensors befindet (z. B. über der Abdeckschicht, die das Berührungssensorfeld des Berührungssensors überlagert, schwebt). In manchen Implementierungen steuert eine Berührungssensorsteuereinheit Elektroden des Berührungssensors mit einem Ansteuersignal an und analysiert Auslesesignale, die von den gleichen oder anderen Elektroden ausgelesen wurden, abhängig von der verwendeten Berührungserfassungstechnik, um die Gegenwart und/oder den Ort eines Berührungsobjekts zu ermitteln. Zum Zwecke einer Ausführungsform dieser Offenbarung umfasst ein Objekt (z. B. ein Finger Oder ein Stift), das sich in der Nähe eines Berührungssensors befindet, ein Objekt (z. B. ein Finger oder ein Stift), das einen Berührungsbildschirm innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs eines Berührungssensors des Berührungsbildschirms physikalisch berührt (z. B. durch eine physikalische Berührung einer Abdeckschicht, die ein Berührungssensorfeld des Berührungssensors überlagert), oder das sich innerhalb eines Detektionsabstands des Berührungssensors befindet (z. B. über der Abdeckschicht schwebt, die das Berührungssensorfeld des Berührungssensors überlagert). Darüber hinaus umfasst in einer Ausführungsform ein Berührungssensor, der detektiert, ob ein Objekt vorhanden ist, auch einen Berührungssensor, der detektiert, ob sich das Objekt in der Nähe des Berührungssensors befindet.
In bestimmten Implementierungen identifiziert ein Berührungssensor den Ursprung des Berührungsobjekts. In automobilen Anwendungen kann es z. B. für den Berührungssensor nützlich sein, eine Berührung, die mit der Person im Fahrersitz assoziiert ist, von einer Berührung zu unterscheiden, die mit der Person im Beifahrersitz assoziiert ist. Diese Information könnte verwendet werden, um das Verhalten eines Berührungsbildschirms auf Basis der Identität der Person zu modifizieren, die ihn berührt hat (z. B. ob die Person im Fahrersitz ist oder nicht). Wenn sich das Fahrzeug in Bewegung befindet oder eine bestimmte Geschwindigkeit überschreitet, könnten z. B. Berührungen durch den Fahrer ignoriert werden, wohingegen Berührungen durch den Beifahrer noch akzeptiert werden.
In einem anderen Beispiel in einer Konferenzanwendung könnte es wünschenswert sein, dass der Berührungssensor zwischen einer Berührung, die mit einem ersten Teilnehmer in einem Besprechungsraum assoziiert ist, und einer Berührung, die mit einem zweiten Teilnehmer in einem Besprechungsraum assoziiert ist, unterscheidet. Berührungen von der ersten Person könnten z. B. Anmerkungen in einem Dokument erzeugen, die die erste Person durch ihren Namen oder ihre Position in dem Raum (z. B. erster Stuhl, zweiter Stuhl, etc.) identifiziert, und entsprechend für Berührungen von der zweiten Person.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Technik zur Identifikation des Ursprungs eines Berührungsobjekts unter Verwendung von einem oder mehreren injizierten Signalen zur Verfügung. Eine Ursprungselektrode kann z. B. in einem Stuhl eingebettet sein und mit einer Signalquelle verbunden sein. Wenn die in dem Stuhl sitzende Person den Berührungssensor berührt, wird das durch die Signalquelle erzeugte injizierte Signal mit dem Berührungssensor am Ort der Berührung gekoppelt. Der Sensor kann das injizierte Signal an diesem Ort detektieren und die Berührung als von der in dem Stuhl sitzenden Person kommend identifizieren. Wenn umgekehrt eine Person, die nicht in dem Stuhl sitzt (z. B. steht oder in einem anderen Stuhl sitzt), den Berührungssensor berührt, wird das durch die Signalquelle erzeugte injizierte Signal nicht mit dem Berührungssensor am Ort dieser Berührung gekoppelt. Der Sensor kann dann feststellen, dass das injizierte Signal an dieser Stelle nicht vorhanden ist (oder nicht stark vorhanden ist) und die Berührung als von jemand anderem als der in dem Stuhl sitzenden Person kommend identifizieren.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch eine Technik zur Verfügung, um die Position des Berührungsobjekts relativ zu dem Berührungsbildschirm zu detektieren, selbst wenn diese injizierten Signale auf dem Berührungssensor vorhanden sind. Unter gewissen Umständen könnten die injizierten Signale, obwohl sie zur Identifikation des Ursprung des Berührungsobjekts nützlich sind, mit der Detektion und der Ortsbestimmung einer Berührung interferieren. Das hier beschriebene System vermeidet und/oder minimiert die Interferenzen, in dem eine Verarbeitung zur Unterdrücken des injizierten Signals durchgeführt wird, wenn eine Berührung delektiert oder lokalisiert wird. Die Signalquelle, die das injizierte Signal erzeugt, kann daher asynchron zur Berührungssteuereinheit und/oder den Berührungssensor arbeiten. Dadurch kann das Erfordernis für Verbindungen zwischen der Signalquelle und der Berührungssteuereinheit und/oder dem Berührungssensor zur Synchronisierung ihres Zeitablaufs und Betriebs entfallen.
In einer Ausführungsform enthält ein System einen oder mehrere Prozessoren und eine oder mehrere Speichereinheiten, die mit dem einen oder den mehreren Prozessoren gekoppelt sind, wobei die eine oder die mehreren Speichereinheiten kollektiv eine Logik speichern. Die Logik ist dazu konfiguriert, dass sie, wenn sie durch den einen oder die mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst, Operationen auszuführen, die eine Position eines Berührungsobjekts innerhalb eines Bereichs eines Berührungssensors während einer Zeitdauer detektieren, wenn ein injiziertes Signal auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden des Berührungssensors vorhanden ist. Das injizierte Signal wird durch eine Signalquelle erzeugt und ist elektrisch mit dem Berührungssensor über eine Ursprungselektrode gekoppelt, die sich von der Vielzahl der Elektroden des Berührungssensors unterscheidet. Zum Zwecke dieser Offenbarung umfasst eine elektrische Kopplung (1) eine galvanische Kopplung, (2) eine kapazitive Kopplung, oder (3) zwei oder mehrere elektrische leitfähige Elemente, die physikalisch miteinander gekoppelt sind, sodass Elektronen von einem dieser elektrisch leitfähigen Elemente zu dem anderen dieser elektrisch leitfähigen Elemente übertreten können. Die Operationen enthalten darüber hinaus die Identifikation eines Ursprungs des Berührungsobjekts zumindest zum Teil auf Basis einer Nähe des injizierten Signals, das auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden vorhanden ist, zu der detektierten Position des Berührungsobjekts.
1A illustriert ein beispielhaftes Berührungssensorfeld mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Berührungssensorfeld 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 detektieren die Gegenwart und Position einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensorfeldes 10. Eine Bezugnahme auf ein Berührungssensorfeld kann sowohl das Berührungssensorfeld 10 als auch seine Berührungssensorsteuereinheit umfassen. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Berührungssensorsteuereinheit sowohl die Berührungssensorsteuereinheit 12 als auch ihr Berührungssensorfeld umfassen. Das Berührungssensorfeld 10 enthält einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche. In einer Ausführungsform enthält das Berührungssensorfeld 10 ein Feld von Elektroden, die auf einem oder auf mehreren Substraten angebracht sind, die aus einem dielektrischen Material bestehen können. Eine Bezugnahme auf ein Berührungssensorfeld kann sowohl die Elektroden des Berührungssensorfeldes 10 als auch das Substrat (die Substrate), auf denen sie angebracht sind, umfassen. Alternativ dazu kann eine Bezugnahme auf ein Berührungssensorfeld die Elektroden des Berührungssensorfeldes 10 umfassen, aber nicht das Substrat (die Substrate), auf denen sie angebracht sind.
In einer Ausführungsform ist eine Elektrode ein Bereich aus leitfähigem Material in einer bestimmten Form, wie z. B. einer Kreisscheibe, einem Quadrat, einem Rechteck, einer dünnen Linie, oder einer anderen Form, oder einer Kombination dieser Formen. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder in mehreren Schichten aus leitfähigem Material kann (zumindest zum Teil) die Form einer Elektrode bilden, und der Bereich der Form kann (zumindest zum Teil) durch solche Schnitte begrenzt sein. In einer Ausführungsform bedeckt das leitfähige Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form. Eine Elektrode kann z. B. aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen und das ITO der Elektrode kann ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken (manchmal als 100%ige Füllung bezeichnet). In einer Ausführungsform kann das leitfähige Material einer Elektrode weniger als 100% der Fläche ihrer Form bedecken. Eine Elektrode kann z. B. aus dünnen Linien aus Metall oder anderen leitfähigen Materialien (FLM) bestehen, wie z. B. aus Kupfer, Silber, oder einem kupfer- oder silberhaltigen Material, und die feinen Linien aus leitfähigem Material können ungefähr 5% der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder anderen Muster bedecken. Eine Bezugnahme auf FLM umfasst derartige Materialien. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Elektroden bestehend aus bestimmten leitfähigen Materialien mit bestimmten Formen mit bestimmten Füllprozentsätzen in bestimmten Mustern beschreibt oder illustriert, umfasst diese Offenbarung auch Elektroden bestehend aus anderen leitfähigen Materialien mit anderen Formen mit anderen Füllprozentsätzen in anderen Mustern.
Die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) des Berührungssensorfeldes 10 bilden, im Ganzen oder zu Teilen, ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensorfeldes 10. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierungen dieser Formen (wie z. B. der leitfähigen Materialien, der Füllungen oder der Muster innerhalb der Formen) bilden ganz oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensorfeldes 10. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors 10 können eine oder mehrere Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen, und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensorfeldes 10 können ein oder mehrere optische Merkmale des Berührungssensorfeldes 10 bestimmen, wie z. B. Durchlässigkeit, Brechung oder Reflexion.
Obwohl diese Offenbarung eine Reihe beispielhafter Elektroden beschreibt, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Beispielelektroden beschränkt und andere Elektroden können implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung eine Reihe von Beispielausführungsformen beschreibt, die bestimmte Konfigurationen von bestimmten Elektroden, die bestimmte Knoten bilden, beschreibt, ist die vorliegende Offenbarung zusätzlich nicht auf diese Beispielausführungsformen beschränkt und andere Konfigurationen können implementiert werden. In einer Ausführungsform ist eine Reihe von Elektroden auf der gleichen oder auf unterschiedlichen Oberflächen des gleichen Substrats angeordnet. Zusätzlich oder alternativ dazu können unterschiedliche Elektroden auf unterschiedlichen Substraten angebracht sein. Obwohl diese Offenbarung eine Reihe von Beispielausführungsformen beschreibt, die bestimmte Elektroden beinhalten, die in spezifischen Beispielmustern angeordnet sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Beispielmuster beschränkt und andere Elektrodenmuster können implementiert werden.
Ein mechanischer Stapel enthält das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Elektroden des Berührungssensorfeldes 10 bildet. Der mechanische Stapel kann z. B. eine erste Schicht aus optisch klarem Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpaneels enthalten. Das Abdeckpaneel kann klar sein und aus einem widerstandsfähigem Material für wiederholte Berührungen bestehen, wie z. B. aus Glas, Polykarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Diese Offenbarung umfasst Abdeckpaneele bestehend aus jedem Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpaneel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Elektroden bildet, angeordnet sein. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen Material bestehen kann, ähnlich wie das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Elektroden bildet) enthalten. Alternativ dazu kann eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht aufgetragen werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Elektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein, und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt zu einer Anzeige eines Geräts, das das Berührungssensorfeld 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, angeordnet sein. Das Abdeckpaneel kann z. B. eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Elektroden bildet, kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben; und die dielektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben.
Obwohl diese Offenbarung einen bestimmten mechanischen Stapel mit einer bestimmten Zahl von bestimmten Schichten bestehend aus bestimmten Materialien mit bestimmten Stärken beschreibt, umfasst diese Offenbarung andere mechanische Stapel mit einer anderen Zahl von Schichten bestehend aus anderen Materialien und anderen Stärken. In einer Ausführungsform kann z. B. eine Schicht aus Klebstoff oder Dielektrikum die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und den oben beschriebenen Luftspalt ersetzen, sodass kein Luftspalt zur Anzeige hin besteht.
Ein oder mehrere Teile des Substrats des Berührungssensorfeldes 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen Material bestehen. Diese Offenbarung umfasst alle Substrate, bei denen Teile aus beliebigen Materialien gemacht sind. In einer Ausführungsform bestehen eine oder mehrere Elektroden in dem Berührungssensorfeld 10 ganz oder zum Teil aus ITO. Zusätzlich oder alternativ dazu bestehen ein oder mehrere Elektroden in dem Berührungssensorfeld 10 als feinen Linien aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Ein oder mehrere Teile des leitfähigen Materials können z. B. Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Teile des leitfähigen Materials Silber oder silberhaltig sein und gleichermaßen eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. Diese Offenbarung umfasst alle Elektroden bestehend aus jedem Material.
In einer Ausführungsform implementiert das Berührungssensorfeld 10 eine kapazitive Form der Berührungserfassung. In einer Gegenkapazitätsimplementierung kann das Berührungssensorfeld 10 ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden enthalten, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, sind nahe beieinander angeordnet, gehen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander ein. Stattdessen sind die Ansteuer- und Ausleseelektroden, als Reaktion auf ein Signal, das z. B. an die Ansteuerelektroden angelegt wird, kapazitiv miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen gekoppelt. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektrode (durch die Berührungssensorsteuereinheit 12) angelegt wird, induziert eine Ladung auf der Ausleseelektrode und der Betrag der induzierten Ladung hängt empfindlich von externen Einflüssen ab (wie z. B. einer Berührung oder der Nähe eines Objekts. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 misst die Kapazitätsänderung. Durch Messen der Kapazitätsänderungen über das Feld hinweg, ermittelt die Berührungssensorsteuereinheit 12 die Position der Berührung oder Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensorfeldes 10.
In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann das Berührungssensorfeld 10 ein Feld von Elektroden einer einzigen Art enthalten, die jeweils einen kapazitiven Knoten bilden können. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Eigenkapazitätsänderung an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 misst die Kapazitätsänderung z. B. als Änderung in der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung ermittelt die Berührungssensorsteuereinheit 12 durch Messungen der Änderungen der Kapazität über das Feld hinweg die Position der Berührung oder Annäherung innerhalb der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensorfeldes 10. Diese Offenbarung umfasst alle Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
In einer Ausführungsform bilden eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerleitung, die horizontal oder vertikal oder in einer anderen Orientierung verläuft. In ähnlicher Weise bilden in einer Ausführungsform eine oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseleitung, die horizontal oder vertikal oder in einer anderen Orientierung verläuft. In einem bestimmten Beispiel verlaufen Ansteuerleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseleitungen. Eine Bezugnahme auf eine Ansteuerleitung kann eine oder mehrere Ansteuerelektroden umfassen, die die Ansteuerleitung bilden, und umgekehrt. Eine Bezugnahme auf eine Ausleseleitung kann eine oder mehrere Ausleseelektroden umfassen, die die Ausleseleitung bilden, und umgekehrt.
In einer Ausführungsform enthält das Berührungssensorfeld 10 Ansteuer- und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration bildet ein Paar von Ansteuer- und Ausleseelektroden, die kapazitiv miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen hinweg gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten. In einem Beispiel einer Eigenkapazitätsimplementierung sind Elektroden einer einzigen Art in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet. Zusätzlich oder alternativ zu den Ansteuer- und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind, kann das Berührungssensorfeld 10 auch Ansteuerelektroden in einem Muster auf einer Seite eines Substrats und Ausleseelektroden in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats haben. Das Berührungssensorfeld 10 kann darüber hinaus Ansteuerelektroden in einem Muster auf einer Seite eines Substrats und Ausleseelektroden in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats haben. In derartigen Konfigurationen bildet eine Kreuzung einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektroden einen kapazitiven Knoten. Eine derartige Kreuzung kann eine Stelle sein, an der sich die Ansteuerelektrode und die Ausleseelektrode „kreuzen” oder einander in ihrer jeweiligen Ebene am Nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden gehen keinen elektrischen Kontakt miteinander ein, sondern sind kapazitiv miteinander über ein Dielektrikum an der Kreuzungsstelle gekoppelt. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Konfigurationen von bestimmten Elektroden beschreibt, die bestimmte Knoten bilden, umfasst diese Offenbarung auch andere Konfigurationen von Elektroden, die Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst diese Offenbarung andere Elektroden, die auf jeder Zahl von Substraten in jedem Muster angeordnet sind.
Wie obenstehend beschrieben wurde, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten eines Berührungssensorfeldes 10 eine Berührungs- oder Annäherungseingabe am Ort des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 delektiert und verarbeitet die Kapazitätsänderung, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu ermitteln. In einer Ausführungsform überträgt die Berührungssensorsteuereinheit 12 dann Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere andere Komponenten (wie z. B. eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs)) eines Gerätes, das das Berührungssensorfeld 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, welches auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer Funktion des Gerätes (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) reagieren kann. Obwohl diese Offenbarung eine bestimmte Berührungssensorsteuereinheit mit einer bestimmten Funktionalität hinsichtlich eines bestimmten Gerätes und eines bestimmten Berührungssensors beschreibt, umfasst diese Offenbarung auch andere Berührungssensorsteuereinheiten mit beliebigen Funktionalitäten hinsichtlich beliebiger Geräte und beliebiger Berührungssensoren.
In einer Ausführungsform ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 in Form von einer oder mehreren integrierten Schaltungen (ICs) implementiert, wie z. B. Universalmikroprozessoren, Mikrocontrollern, programmierbaren logischen Geräten oder Feldern, anwendungsspezifischen ICs (ASICs). Die Berührungssensorsteuereinheit 12 umfasst beliebige Kombinationen von analogen Schaltungen, digitaler Logik und digitalen nichtflüchtigen Speichern. In einer Ausführungsform ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer flexiblen gedruckten Schaltung (FPC) angeordnet, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10 wie untenstehend verbunden ist. Die FPC kann entweder aktiv oder passiv sein. In einer Ausführungsform sind mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 12 auf der FPC angebracht.
In einer Beispielausführungsform enthält die Berührungssensorsteuereinheit 12 eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit. In einer derartigen Implementierung liefert die Ansteuereinheit Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensorfeldes 10, und die Ausleseeinheit liest Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensorfeldes 10 aus und liefert Messsignale an die Verarbeitungseinheit, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit steuert das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit und verarbeitet Messsignale von der Ausleseeinheit, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensorfeldes 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann auch Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensorfeldes 10 verfolgen. Die Speichereinheit speichert Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung von Messsignalen von der Ausleseeinheit und andere Programme. Obwohl diese Offenbarung eine bestimmte Berührungssensorsteuereinheit mit einer bestimmten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst diese Offenbarung Berührungssensorsteuereinheiten mit anderen Implementierungen mit anderen Komponenten.
Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material, die auf dem Substrat des Berührungssensorfeldes 10 angebracht sind, koppeln die Ansteuer- und Ausleseelektroden des Berührungssensorfeldes 10 mit Verbindungsflächen 16, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensorfeldes 10 angebracht sind. Wie untenstehend beschrieben wird, ermöglichen die Verbindungsflächen 16 die Kopplung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensorfeldes 10 hinein erstrecken oder außen herum (z. B. an deren Rändern) verlaufen. In einer Ausführungsform stellen bestimmte Leiterbahnen 14 Ansteuerverbindungen zur Kopplung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensorfeldes 10 zur Verfügung, über die die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden liefert, und andere Leiterbahnen 14 stellen Ausleseverbindungen zum Koppeln der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensorfeldes 10 zur Verfügung, über die die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensorfeldes 10 ausliest.
Die Leiterbahnen 14 können aus feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein. Das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 kann z. B. Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einer Ausführungsform bestehen die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO, zusätzlich zu oder alternativ zu den feinen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Leiterbahnen bestehend aus bestimmten Materialien mit bestimmten Breiten offenbart, umfasst diese Offenbarung Leiterbahnen bestehend aus anderen Materialien und/oder anderen Breiten. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann das Berührungssensorfeld 10 eine oder mehrere Masseleitungen enthalten, die an einem Masseverbinder enden (der eine Verbindungsfläche 16 sein kann) an einem Rand des Substrats des Berührungssensorfeldes 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14).
Die Verbindungsflächen 16 können längs einer oder mehrerer Kanten des Substrats außerhalb der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensorfeldes 10 angeordnet sein. Wie obenstehend beschrieben wurde, kann sich die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer FPC befinden. Die Verbindungsflächen 16 können aus dem gleichen Material bestehen wie die Leiterbahnen 14 und können mit der FPC über einen anisotrop leitfähigen Film (ACF) verbunden sein. In einer Ausführungsform enthalten die Verbindungen 18 leitfähige Leitungen auf der FPC, die die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Verbindungsflächen 16 koppelt, die wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensorfeldes 10 koppeln. In einer anderen Ausführungsform sind die Verbindungsflächen 16 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie z. B. einem einsetzkraftfreiem Kabel-Leiterplatten-Verbinder) verbunden. In dieser Ausführungsform muss die Verbindung 18, falls gewünscht, keine FPC enthalten. Diese Offenbarung umfasst alle Verbindungen 18 zwischen der Berührungssensorsteuereinheit 12 und dem Berührungssensorfeld 10.
1B illustriert einen beispielhaften mechanischen Stapel 30 für einen Berührungssensor 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Beispielausführungsform der 1B umfasst der mechanische Stapel 30 mehrere Schichten und ist als bezüglich einer Z-Achse ausgerichtet dargestellt. Der beispielhafte mechanische Stapel 30 umfasst ein Anzeigemodul 28, eine Ansteuerschicht 26, eine Abstandsschicht 24, eine Ausleseschicht 22 und eine Abdeckschicht 20. Die Ansteuerschicht 26 und die Ausleseschicht 22 umfassen jeweils Ansteuer- und Ausleseelektroden, wie dies obenstehend im Zusammenhang mit 1A diskutiert wurde. Die Abstandsschicht 54 umfasst ein Material, das die Ansteuer- und Ausleseschichten elektrisch isoliert. Das Anzeigemodul 28 liefert Anzeigeinformationen, die von einem Benutzer gesehen werden sollen. Die Abdeckschicht kann klar sein und aus einem widerstandsfähigen Material für wiederholte Berührungen bestehen, wie z. B. aus Glas, Polykarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Ein Benutzer kann mit dem Berührungssensor 10 interagieren, indem die Abdeckschicht 20 unter Verwendung eines Fingers oder eines anderen Berührungsobjekts (wie z. B. eines Stifts) berührt. Ein Benutzer kann auch mit dem Berührungssensor 10 interagieren, indem er einen Finger oder ein anderes Berührungsobjekt über der Abdeckschicht 20 schweben lässt, ohne einen physikalischen Kontakt mit der Abdeckschicht 20 herzustellen. Andere Ausführungsformen des mechanischen Stapels 30 können andere Konfigurationen, Relationen und Perspektiven, wie auch mehr oder weniger Schichten implementieren.
2 illustriert eine Beispielimplementierung eines Berührungssensors 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In der dargestellten Ausführungsform sitzen ein oder mehrere Benutzer 50 in einem jeweiligen Stuhl 54 und sind jeweils dazu in der Lage, möglicherweise gleichzeitig, mit dem Berührungssensor 10 zu interagieren (z. B. unter Verwendung eines Körperteils oder eines Werkzeugs, wie z. B. eines Stifts). In einer Ausführungsform ist der Berührungssensor 10 für Benutzer 50 zugänglich, die sich in einem Raum (z. B. einer Lounge, einem Restaurant, einem Wartesaal, einem Konferenzraum, einem Steuerzentrum, etc.), einem Fahrzeug (z. B. einem Auto, einem Zug, einem Bus, einem U-Bahn-Waggon, einem Boot, einem Flugzeug, etc.), oder an einem anderen Ort befinden. Wenn der Berührungssensor 10 z. B. in einem Fahrzeug angeordnet ist, können die Benutzer 50 mit dem Berührungssensor 10 interagieren, unabhängig davon, ob sich das Fahrzeug in Bewegung befindet oder ruht.
Jeder Stuhl 54 bezieht sich allgemein auf jedes Gerät, das physikalisch mit einem Benutzer 50 gekoppelt werden kann. Obwohl der Stuhl 54 in dem dargestellten Beispiel ein Sitz mit einer Oberfläche ist, die dazu gedacht ist, einen wesentlichen Teil des Körpers eines Benutzers 50a physikalisch aufzunehmen, verwendet eine alternative Ausführungsform ein kleineres Gerät anstelle des Stuhls 54, wie z. B. eine Armbanduhr oder einen Stift.
In dem Beispiel der 2 enthält der Stuhl 54a, der den Benutzer 50a trägt, eingebettete Ursprungselektroden 38, wohingegen der Stuhl 54b, der den Benutzer 50b trägt, keine eingebetteten Ursprungselektroden enthält. In einer alternativen Ausführungsform kann auch der Stuhl 54b eine oder mehrere ähnliche Ursprungselektroden 38 enthalten. Zusätzlich können entweder einer oder beide Stühle 54 mehrere eingebettete Ursprungselektroden anstelle nur einer einzigen eingebetteten Ursprungselektrode enthalten, wie dargestellt. Obwohl in 2 jeder Benutzer 50 in einem entsprechenden Stuhl 54 sitzt, können in einer alternativen Ausführungsform mehrere Benutzer 50 kapazitiv mit der gleichen Ursprungselektrode 38 gekoppelt sein.
In der bevorzugten Ausführungsform bestehen die Ursprungselektroden 38 aus einem flexiblen leitfähigen Material, wie Z. B. leitfähigem Gummi, Metalldraht, Kohlenstofffasern, oder anderen flexiblen leitfähigen Materialien. In einer alternativen Ausführungsform können die Elektroden 38 jedoch aus leitfähigem Material bestehen, das sich nicht leicht biegt oder nachgibt. Die Elektroden 38 können z. B. eine feste leitfähige Platte enthalten. Bestimmte Ursprungselektroden 38 sind dazu konfiguriert, einen Widerstand aufzuweisen, der im Wesentlichen kleiner ist als 20 bis 40 kOhm. Bestimmte Ursprungselektroden 38 können einen kleinen bis fast keinen Widerstand aufweisen.
In einer Ausführungsform ist die Ursprungselektrode 38 zumindest teilweise mit einem dielektrischen Material (z. B. Schaumstoff, Baumwolle, etc.) bedeckt. In bestimmten Fällen werden ein oder mehrere dielektrische Materialien verwendet, die eine höhere dielektrische Konstante aufweisen, wodurch die äquivalente dielektrische Konstante des dielektrischen Materials erhöht wird und somit das Signal erhöhen, das in die Messelektrode 22 injiziert wird. Um die dielektrische Konstante der verwendeten Materialien zu erhöhen, können in bestimmten Fällen kleine leitfähige Partikel (z. B. Metallstaub, Metallflocken, etc.) den dielektrischen Materialien beigefügt werden (z. B. in unmittelbarer Nähe der Ursprungselektrode 38).
Im Allgemeinen ist die kapazitive Kopplung 55 zwischen jeder Ursprungselektrode 38 und dem jeweiligen Benutzer 50 direkt abhängig von der Größe der Ursprungselektrode 38 und umgekehrt abhängig von dem Abstand zwischen der Ursprungselektrode 38 und ihrem Benutzer 50. Eine Vergrößerung der Ursprungselektrode 38 erhöht z. B. die kapazitive Kopplung 55 zwischen der Ursprungselektrode 38 und dem Körper eines Benutzers 50, und erhöht somit direkt die transferierten Ladungen zwischen der Signalquelle 33 und den Messelektroden 22 des Berührungssensors 10. Zusätzlich erhöht ein dünneres Dielektrikum zwischen der Ursprungselektrode 38 und dem Körper eines Benutzers 50 die kapazitive Kopplung 55 zwischen der Ursprungselektrode 38 und dem Körper eines Benutzers, und erhöht somit direkt die zwischen der Signalquelle 33 und den Messelektroden 22 des Berührungssensors 10 übertragene Ladung. Eine höhere Spannung, die an die Ursprungselektrode 38 durch die Signalquelle 33 angelegt wird, erhöht ebenfalls direkt die zwischen der Signalquelle 33 und der Messelektrode 22 des Berührungssensors 10 übertragene Ladung. Hochspannungsansteuerungseinheiten können z. B. verwendet werden, um die Amplitude auf den Signalursprungselektroden 38 zu erhöhen. In bestimmten Fahrzeugimplementierungen ist jede Ursprungselektrode 38 gut von dem Fahrzeugchassis und von anderen elektrischen Schaltungen isoliert.
Im Betrieb werden bestimmte Signale 52 von der Signalquelle 33 an den Berührungssensor 10 über ein Berührungsobjekt 26 geliefert, wie z. B. durch den Körper eines jeden Benutzers 50, wenn das Berührungsobjekt 26 elektrisch mit dem Berührungssensor 10 gekoppelt ist, wodurch die Signale 52 mit dem Berührungssensor 10 elektrisch gekoppelt werden können. Zum Zwecke einer Ausführungsform dieser Beschreibung umfasst ein Objekt (z. B. ein Finger oder ein Stift), das elektrisch mit einem Berührungssensor gekoppelt ist, ein Objekt (z. B. einen Finger oder einen Stift), das einen Berührungsbildschirm innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs eines Berührungssensors des Berührungsbildschirms physikalisch berührt (z. B. durch physikalische Berührung einer Abdeckschicht, die ein Berührungssensorfeld des Berührungssensors überlagert, wie dies obenstehend im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschrieben wurde), oder dass sich hinreichend nahe an dem Berührungssensor befindet, sodass Signale 52 auf den Elektroden des Berührungssensors detektiert werden (z. B. in dem das Berührungsobjekt über der Abdeckschicht, die das Berührungssensorfeld des Berührungssensors überlagert, schwebt, wie dies obenstehend im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschrieben wurde). In einer Ausführungsform können die Signale 52 über das Berührungsobjekt 26 kapazitiv mit dem Berührungssensor 10 koppeln. In einer alternativen Ausführungsform können die Signale 52 über das Berührungsobjekt 26 galvanisch mit dem Berührungssensor 10 koppeln. Die Lieferung von Signalen über jeden Benutzer 50 von der Signalquelle 33 ermöglicht die Unterscheidung eines Berührungsobjekts von einem anderen, wie dies weiter unten im Zusammenhang mit der 3B erläutert wird. In einer Ausführungsform steuert der Berührungssensor 10 (oder dessen Steuereinheit, wie z. B. die Steuereinheit 12) das Anlegen der Signale an die Ursprungselektroden 38 durch die Signalquelle 33. Bestimmte Berührungssensoren 10 können eine oder mehrere Signalquellen 33 enthalten.
In dem Beispiel der 2 ist das durch die Signalquelle 33 erzeugte Signal 52 ein sinusförmiges Signal mit relativ niedriger Frequenz und relativ hoher Spannung. Das Signal 52 kann z. B. eine Frequenz von ungefähr 16 kHz und eine Spannung zwischen ungefähr 10 und 30 Volt haben. In einer anderen Ausführungsform kann das Signal 52 eine andere glatte Wellenform oder eine Wellenform mit einer oder mehreren dominanten Frequenzkomponenten haben. Dominante Frequenzkomponenten können sich auf Frequenzkomponenten oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts beziehen, wenn ein frequenzempfindlicher Algorithmus angewendet wird. In einem nichtbeschränkenden Beispiel kann das Signal 52 eine beliebige glatte Wellenform haben, deren instantane Änderungsrate der Spannung über der Zeit im Wesentlichen innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt.
Während einer Berührungsdetektionsbetriebsart führt der Berührungssensor 10 eine Verarbeitung aus, um injizierte Signale 52 zu unterdrücken, die auf den Elektroden des Berührungssensors 10 vorhanden sein können, wenn der Benutzer 50a den Berührungssensor 10 berührt. In der bevorzugten Ausführungsform muss die Signalquelle 33 im Ergebnis nicht dazu konfiguriert sein, Signale zu liefern, die mit einer Steuereinheit des Berührungssensors 10 synchronisiert sind. In anderen Worten, die Signalquelle 33 kann asynchron vom Betrieb des Berührungssensors 10 und der Berührungssensorsteuereinheit 12 arbeiten und kann das Signal 52 an die Ursprungselektrode 38 liefern, unabhängig davon, ob der Berührungssensor 10 in einer Berührungsdetektionsbetriebsart oder Ursprungsidentifikationsbetriebsart arbeitet. Die Berührungsdetektionsbetriebsart wird im Einzelnen im Zusammenhang mit 3A beschrieben.
Während einer Ursprungsidentifikationsbetriebsart kann der Berührungssensor 10 detektieren, ob ein Benutzer 50, der einen aktiven Bereich des Berührungssensors 10 berührt hat, in seinem oder in ihrem Stuhl 54 sitzt. Insbesondere kann der Berührungssensor 10 die Gegenwart des injizierten Signals 52 auf den Elektroden des Berührungssensors 10 um den Bereich der detektierten Berührung herum detektieren. In dem Beispiel der 2 kann der Berührungssensor 10, wo das injizierte Signal 52 vorhanden ist, die Berührung mit dem Benutzer 50a assoziieren, aber wo das injizierte Signal 52 nicht vorhanden ist, kann der Berührungssensor 10 die Berührung mit dem Benutzer 50b assoziieren. Die Ursprungsidentifikationsbetriebsart wird im Einzelnen im Zusammenhang mit 3B beschrieben. Der Berührungssensor 10 kann in einer Ausführungsform eine Aktion aus einem vorbestimmten Satz von Aktionen abhängig davon auswählen, ob das injizierte Signal 52 vorhanden ist. Der Berührungssensor 10 kann z. B. eine Berührung ignorieren, die auftritt, wenn das injizierte Signal 52 vorhanden ist. Der Berührungssensor 10 kann in einer anderen Ausführungsform selektiv bestimmte Befehle auf Basis einer Feststellung freischalten oder sperren, ob ein oder mehrere Benutzer 50 nicht mit ihren jeweiligen Ursprungselektroden 38 im Stuhl 54 gekoppelt sind, wodurch die Sicherheit des Benutzers 50 in bestimmten Anwendungen erhöht werden kann. In einer automobilen Anwendung kann der Berührungssensor 10 z. B. Befehle nur von der Person in dem Beifahrersitz akzeptieren, aber nicht im Fahrersitz, während das Fahrzeug sich bewegt oder sich oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeit fortbewegt.
3A illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 und eine Berührungssensorsteuereinheit 12, die für eine Berührungsdetektionsbetriebsart gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert sind. In der dargestellten Ausführungsform enthält die Berührungssensorsteuereinheit 12 den Berührungssensor 10, die Ansteuereinheit 502, die Ausleseeinheit 504, Analog-Digital-Wandler (ADC) 506, die Speichereinheit 508 und die Verarbeitungseinheit 512. Der Berührungssensor 10 enthält eine Vielzahl von X-Leitungen 514 und eine Vielzahl von Y-Leitungen 512. Die X-Leitungen 514 bilden die Ansteuerelektrodenleitungen des Berührungssensors 10, wie obenstehend beschrieben. Eine Bezugnahme auf die X-Leitungen 514 kann hier gegebenenfalls auch die Ansteuerelektrodenleitungen umfassen, und umgekehrt. In ähnlicher Weise bilden die Y-Leitungen 512 die Ausleseleitungen des Berührungssensors 10, wie obenstehend beschrieben. Eine Bezugnahme auf die Y-Leitungen 512 kann hier gegebenenfalls die Ausleseelektrodenleitungen umfassen, und umgekehrt.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 dazu konfiguriert, eine Interaktion zwischen dem Berührungssensor 10 und den Benutzern 50 zur Verfügung zu stellen. Die Verarbeitungseinheit 512 ist dazu konfiguriert, Signale auf den Y-Leitungen 512 zu messen. In einer Ausführungsform handelt es sich bei diesen Signalen um Auslesesignale, die durch Ansteuersignale initiiert werden, die an die entsprechenden X-Leitungen 514 durch die Ansteuereinheit 502 angelegt werden. Derartige Ansteuersignale erzeugen elektrische Felder, die sich von den X-Leitungen 514 zu den entsprechenden Y-Leitungen 512 erstrecken. Demzufolge kann das elektrische Feld entsprechende Auslesesignale auf den Y-Leitungen 512 erzeugen. In einem nicht einschränkenden Beispiel wird, wenn die Ansteuereinheit 502 ein Ansteigen des Spannungssignals (z. B. ein Spannungssignal, das von einer logischen Low-Spannung zu einer logischen High-Spannung übergeht) an eine der X-Leitungen 514 anlegt, eine positive Spitze des Auslesesignals auf einer entsprechenden Ausleseelektrodenleitung der Y-Leitungen 512 erzeugt. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel wird, wenn die Ansteuereinheit 502 ein fallendes Spannungssignal (z. B. ein Spannungssignal, das von einer logischen High-Spannung zu einer logischen Low-Spannung übergeht) an einer der X-Leitungen 514 anlegt, eine negative Spitze des Auslesesignals auf einer entsprechenden Ausleseelektrodenleitung der Y-Leitungen 512 erzeugt.
In einer Ausführungsform pulst die Berührungssensorsteuereinheit 12 der Reihe nach die X-Leitungen 514 und misst die über die Y-Leitungen 512 empfangenen Antworten. Die Berührungssensorsteuereinheit 12, die Gegenkapazitätsmessungen verwendet, erzeugt somit ein zweidimensionales Feld von gemessenen Auslesesignalen, wobei jede Zelle des zweidimensionalen Feldes eine gemessene Kapazität zwischen einer entsprechenden X-Leitung 514 und einer Y-Leitung 512 des Berührungssensors repräsentiert. In einer Ausführungsform kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 eine Position eines Berührungsobjekts in der Nähe des Berührungssensors 10 ermitteln, indem die Daten des zweidimensionalen Feldes verarbeitet werden. Eine Bezugnahme auf ein Berührungsobjekt umfasst hier jedes Objekt, das eine detektierbare Änderung in der Gegenkapazität und/oder einer Eigenkapazität von einer oder von mehreren Elektroden eines Berührungssensors verursacht, wie z. B. ein Finger oder ein Stift.

[1] Obwohl diese Offenbarung bestimmte Komponenten einer bestimmten Berührungssensorsteuereinheit zur Durchführung von Kapazitätsmessungen in einer bestimmten Weise beschreibt und illustriert, umfasst diese Offenbarung jede Kombination von einer oder von mehreren Komponenten einer Berührungssensorsteuereinheit zur Durchführung von Kapazitätsmessungen in jeder Weise. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Berührungssensorsteuereinheit 12 und der Berührungssensor 10 alternativ dazu Eigenkapazitätsmessungen implementieren.

Unter bestimmten Umständen können die auf den Y-Leitungen 512 vorliegenden Signals durch ein drittes (fremdes) sinusförmiges elektrisches Signal initiiert werden. Das dritte sinusförmige elektrische Signal kann mit einer Frequenz oszillieren, die deutlich niedriger ist als die von der Ausleseeinheit 504 zur Erfassung der Signale von den Y-Leitungen 512 verwendete Frequenz. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Erfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504 im Wesentlichen zwischen 100 kHz und 120 kHz liegen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann es sich bei dem dritten sinusförmigen Signal um einen Netzbrumm mit niedriger Frequenz (z. B. 50 Hz bis 60 Hz) und einer hohen Spannung (z. B. oberhalb von 200 V) handeln. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel kann es sich bei dem dritten sinusförmigen Signal um das injizierte Signal 52 handeln, das durch die Signalquelle 33 der 2 erzeugt wurde, die mit den Elektroden über das Berührungsobjekt gekoppelt ist.
In der bevorzugten Ausführungsform arbeitet das injizierte Signal 52 bei einer Requenz, die höher ist als die Frequenz des Netzbrumms (wie obenstehend beschrieben) und niedriger ist als die Erfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das niederfrequente oszillierende elektrische Signal bei einer Frequenz arbeiten, die ungefähr 16 kHz beträgt, während die Erfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504 zwischen ungefähr 100 kHz und ungefähr 120 kHz liegt. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel kann die Erfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504 das ungefähr Fünf- bis Achtfache einer Frequenz des niederfrequenten oszillierenden elektrischen Signals betragen.
Wenn die Spannungsamplitude des dritten sinusförmigen elektrischen Signals 200 V übersteigt, dann kann die durch das dritte sinusförmige elektrische Signal in dem Berührungssensor 10 injizierte Ladung potenziell die echten Auslesesignale, die durch die Y-Leitungen 512 erzeugt werden, einhüllen. Die Genauigkeit der Messung durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann so beeinträchtigt werden. Selbst wenn die Spannungsamplitude des dritten sinusförmigen elektrischen Signals nur vergleichsweise hoch ist (z. B. 20 bis 40 V), dann kann die in den Berührungssensor 10 injizierte Ladung deutlich größer sein als das normalerweise durch den Berührungssensor 10 erfasste Umgebungsrauschen. In anderen Worten, das dritte sinusförmige elektrische Signal kann einen substanziellen Fußabdruck haben, selbst in der Gegenwart von Umgebungsrauschen.
Nichtsdestotrotz, wenn die Frequenz des dritten sinusförmigen elektrischen Signals wesentlich niedriger ist als die Erfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504, dann sollte das dritte sinusförmige elektrische Signal die Messgenauigkeit und die Leistungsfähigkeit der Berührungssensorsteuereinheit 12 nicht wesentlich beeinträchtigen. In einem nicht einschränkenden Beispiel bleibt die Linearität und die Positionsunsicherheit, die mit Berührungs- und Annäherungsmessungen durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 verbunden ist, im Wesentlichen unverändert. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann somit die Detektion und Messung der Annäherung von Objekten in der Nähe des Berührungssensors 10 fortsetzen, selbst in der Gegenwart von einem oder mehreren dritten sinusförmigen elektrischen Signalen mit hoher Spannung und niedriger Frequenz.
Die dritten sinusförmigen elektrischen Signale können jedoch darüber hinaus Signale auf den Y-Leitungen 512 modulieren, während die Signale durch die Ausleseeinheit 504 erfasst werden. In einer Ausführungsform hängt das Ausmaß der Modulation zumindest von der Ladungsmenge, die von der Netzleitung und/oder dem Signal 52 übertragen werden, dem Zeitpunkt, zu dem die Signale auf den Y-Leitungen 512 durch die Ausleseeinheit 504 erfasst werden, und der Dauer der Erfassung ab.
Um die Auswirkungen der dritten elektrischen Signale auf die Berührungsdetektion zu reduzieren oder zu eliminieren, ist die Steuereinheit 12 dazu konfiguriert, eine Verarbeitung zur Unterdrückung der dritten sinusförmigen elektrischen Signale von den Messsignalen auf den Y-Leitungen 512 durchzuführen. In der bevorzugten Ausführungsform enthält die Verarbeitungseinheit 512 eine Logik zur Durchführung von Zweifachmessungen, die die Polarität der Auslesesignale umkehrt, die zwischen der ersten und der zweiten Messung erfasst wurden. Als Beispiel einer Zweifachmessung im digitalen Bereich, und nicht als Einschränkung, konfiguriert die Verarbeitungseinheit 512 die Ausleseeinheit 504 so, dass Signale von den Y-Leitungen 512 des Berührungssensors 10 zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt unmittelbar nach dem ersten Zeitpunkt erfasst werden. Der zweite Zeitpunkt liegt so nahe an dem ersten Zeitpunkt, dass die Gesamtverfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504 deutlich höher ist als die Frequenz der obenstehend beschriebenen dritten sinusförmigen elektrischen Signale. Darüber hinaus konfiguriert die Verarbeitungseinheit 512 die Ausleseeinheit 504 dazu, die Polarität der erfassten Signale zum zweiten Zeitpunkt umzukehren. In dem Beispiel der 3A empfängt die Ausleseeinheit 504 einen Hinweis von der Verarbeitungseinheit 512 über die Integrationspolarität 510, ob die Polarität eines Auslesesignals, das von der Ausleseeinheit 504 zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst wurde, umgekehrt werden soll. Die Ausleseeinheit 504 erfasst z. B. ein erstes Auslesesignal S zu einem Zeitpunkt t₀₀, wenn die Integrationspolarität 510 positiv ist. Die Ausleseeinheit 504 erfasst dann ein Auslesesignal –S zum Zeitpunkt t₁₀, wenn die Integrationspolarität 510 negativ ist. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Berührungssensorsteuereinheiten beschreibt und illustriert, die bestimmte Auslesesignale von bestimmten Berührungssensoren unter Verwendung bestimmter Komponenten in einer bestimmten Weise messen, umfasst diese Offenbarung auch Berührungssensorsteuereinheiten, die Auslesesignale des Berührungssensors unter Verwendung von einer oder von mehreren beliebigen Komponenten in jeder beliebigen Weise messen.
Als Nächstes ruft die Verarbeitungseinheit 512 sowohl das normal gemessene Signal (d. h. das zum ersten Zeitpunkt erfasste Signal) und das invertierte gemessene Signal (d. h. das zum zweiten Zeitpunkt erfasste Signal, dessen Polarität umgekehrt wurde) von der Speichereinheit 508 ab und wendet einen oder mehrere Nachverarbeitungsalgorithmen auf beide Signale an. In einem nicht einschränkenden Beispiel eines Nachverarbeitungsalgorithmus kann die Verarbeitungseinheit 512 das normal gemessene Signal und das invertiert gemessene Signal digital addieren. Als weiteres nicht einschränkendes Beispiel eines Nachverarbeitungsalgorithmus kann die Verarbeitungseinheit 512 das invertiert gemessene Signal von dem normal gemessenen Signal digital subtrahieren.
Obwohl diese Offenbarung bestimmte Komponenten einer bestimmten Berührungssensorsteuereinheit zur Durchführung von Zweifachmessungen in einer bestimmten Weise beschreibt und illustriert, umfasst diese Offenbarung jede Kombination von einer oder von mehreren Komponenten einer Berührungssensorsteuereinheit zur Durchführung von Zweifachmessungen in jeder Weise. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Zweifachmessungen alternativ auch im analogen Bereich ausgeführt werden. Die Ausleseeinheit 504 kann demzufolge eine oder mehrere Integratorschaltungen zur Erfassung von Signalen von dem Berührungssensor 10 enthalten. Zusätzlich kann die Ausleseeinheit 504 die Polarität der Signale, die während des zweiten Zeitpunkts erfasst wurden, umkehren, indem die Polarität der Integratorschaltung, die mit der Signalerfassung assoziiert ist, umgekehrt wird. Darüber hinaus können die oben beschriebenen Nachverarbeitungsalgorithmen unter Verwendung von einer oder von mehreren Integratorschaltungen und die Änderung der Polarität von einer oder von mehreren Integratorschaltungen ausgeführt werden. Als alternatives Mittel zur Umkehrung der Polarität der erfassten Signale im analogen Bereich kann die Ausleseeinheit 504 Auslesesignale als Reaktion auf positive und negative Flanken des Ansteuersignals messen, das durch die Ansteuereinheit 502 an eine oder mehrere entsprechende X-Leitungen 514 des Berührungssensors 10 angelegt werden.
In einer Ausführungsform enthält die Berührungssensorsteuereinheit 12 einen ADC 506 zur Umwandlung der Analogsignale, die von der Ausleseeinheit 504 empfangen werden, in entsprechende digitale Signale. Die Digitaleinheiten können in der Speichereinheit 508 zur weiteren Nachverarbeitung zumindest durch die Verarbeitungseinheit 512 gespeichert werden. In dem Beispiel der 3A kann die Speichereinheit 508 eine digitale Form des tatsächlich gemessenen Signals S + N1 speichern, so wie dieses von der Ausleseeinheit 504 zum Zeitpunkt t₀₀ gemessen wurde, und eine digitale Form des tatsächlich gemessenen Signals –S + N2 speichern, so wie dieses von der Ausleseeinheit 504 zum Zeitpunkt t₁₀ gemessen wurde, zur weiteren Verarbeitung durch die Verarbeitungseinheit 512. In einer Ausführungsform enthält die Speichereinheit 508 ein RAM (random access memory) oder ein anderes Speicherelement zur Speicherung des normal (z. B. des Auslesesignals S) und des umgekehrt (z. B. des Auslesesignals –S) gemessenen Signals. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Komponenten zur Speicherung von Signalen beschreibt und illustriert, die von einem bestimmten Berührungssensor im digitalen Bereich erfasst wurden, umfasst diese Offenbarung jede beliebige Kombination von einer oder von mehreren Komponenten zur Speicherung von Signalen, die von dem Berührungssensor in jeder geeigneten Weise erfasst wurden. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die von dem Berührungssensor 10 erfassten Signale in internen Kondensatoren gespeichert werden, die sich in der Berührungssensorsteuereinheit 12 befinden. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung bestimmte Speichereinheiten beschreibt und illustriert, umfasst diese Offenbarung beliebige Speichereinheiten.
In einer Ausführungsform enthält die Verarbeitungseinheit 512 auch eine Logik zur Durchführung einer Einzelmessung. Als nicht einschränkendes Beispiel einer Einzelmessung im digitalen Bereich kann die Verarbeitungseinheit 512 die Erfassungseinheit 504 dazu konfigurieren, Signale von den Y-Leitungen 512 des Berührungssensors 10 zu einem ersten Zeitpunkt und zu einem zweiten Zeitpunkt zu erfassen. In diesem Fall wird die Polarität des zu dem zweiten Zeitpunkt erfassten Signals im Gegensatz zur Zweifachmessung durch die Verarbeitungseinheit 512 nicht umgekehrt. Als Nächstes ruft die Verarbeitungseinheit 512 die beiden so erfassten Messsignale von der Speichereinheit 508 ab und wendet einen oder mehrere Nachverarbeitungsalgorithmen auf beide Signale an. In einem nicht einschränkenden Beispiel eines Nachverarbeitungsalgorithmus kann die Verarbeitungseinheit 512 eine oder mehrere Fourier-Synthesen auf zumindest beide gemessenen Signale digital anwenden und Einzeltonfrequenzen, die in den gemessenen Signalen eingebettet sind, zurückholen. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Komponenten einer bestimmten Berührungssensorsteuereinheit zur Durchführung von Einzelmessungen in einer bestimmten Weise beschreibt und illustriert, umfasst diese Offenbarung jede Kombination von einer oder mehreren Komponenten einer Berührungssensorsteuereinheit zur Durchführung von Einzelmessungen in jeder Weise.
3B illustriert einen Berührungssensor 10 und eine Berührungssensorsteuereinheit 12 eines Geräts 42, das für eine Ursprungsidentifikationsbetriebsart gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist. In dem Beispiel der 6B enthält die Berührungssensorsteuereinheit 12 einen Berührungssensor 10, eine Ansteuereinheit 502 (oder Ausleseeinheit 504B), eine Ausleseeinheit 504A, einen ADC 506, einen ADC 514, eine Speichereinheit 508, eine Speichereinheit 516 und eine Verarbeitungseinheit 512. Während der Ursprungsidentifikationsbetriebsart ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 dazu konfiguriert, das injizierte Signal 52 zu detektieren, anstelle es zu unterdrücken, welches dann verwendet wird, um den Ursprung des Berührungsobjekts zu identifizieren.
In dem Beispiel der 3B ist der Berührungssensor 10 dazu abgestellt, das injizierte Signal 52, das durch die Signalquelle 33 erzeugt wird, zu empfangen. Dementsprechend konfiguriert die Berührungssensorsteuereinheit 12 die X-Leitungen 514 (zusätzlich zu den Y-Leitungen 512) dazu, das injizierte Signal 52, das durch die Signalquelle 33 erzeugt wird, zu erfassen. Darüber hinaus konfiguriert die Berührungssensorsteuereinheit 12 die Ansteuereinheit 512 dazu, Signale von den X-Leitungen 514 zu erfassen. In einem nicht einschränkenden Beispiel konfiguriert die Berührungssensorsteuereinheit 12 die Ansteuereinheit 512 als Ausleseeinheit 504B dazu, Signale von den X-Leitungen 514 zu erfassen. Die X-Leitungen 514 und die Y-Leitungen 512 des Berührungssensors 10 werden so zu Ausleseelektrodenleitungen, die dazu abgestellt sind, die Signale von dem Berührungssensor 10 zu erfassen.
Zusätzlich zur Konfigurierung der Ansteuereinheit 502 als Ausleseeinheit 504B zur Erfassung von Signalen von X-Leitungen 514, verwendet die Berührungssensorsteuereinheit 12 in der dargestellten Ausführungsform den ADC 514, um die von den X-Leitungen 514 und den Y-Leitungen 512 erfassten Signale in digitale Abtastwerte umzuwandeln. Darüber hinaus speichert die Berührungssensorsteuereinheit 12 die digitalen Abtastwerte vorübergehend unter Verwendung der Speichereinheit 516, bevor diese zur weiteren Nachverarbeitung durch die Verarbeitungseinheit 512 gesendet werden.
Die Verarbeitungseinheit 512 verarbeitet die erfassten Abtastwerte, um festzustellen, ob das injizierte Signal 52 vorhanden ist. In der bevorzugten Ausführungsform wendet die Verarbeitungseinheit 512 einen frequenzempfindlichen Algorithmus (z. B. den Goertzel-Algorithmus) an, um eine oder mehrere Frequenzkomponenten (z. B. Frequenztöne) und die zugehörigen Stärken (z. B. Amplituden) der einzelnen ADC-Abtastwerte längs einer ersten Koordinatenachse (z. B. X-Achse) entsprechend den X-Leitungen 514 und einer zweiten Koordinatenachse (z. B. Y-Achse) entsprechend den Y-Leitungen 512 zu ermitteln. In einer alternativen Ausführungsform kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 auch nur die Frequenzkomponenten längs einer Koordinatenachse (z. B. eine einzelne X-Leitung 514 oder Y-Leitung 512) abtasten und ermitteln. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann z. B. nur das Signal auf einer einzelnen Elektrode, die sich in der Nähe des während der Berührungsdetektionsbetriebsart ermittelten Ortes befindet, messen.
Wie obenstehend diskutiert wurde, handelt es sich bei dem indizierten Signal 52 um eine vorbestimmte Signalform (wie z. B. einen Sinus) mit einer bekannten Frequenz oder bekannten Frequenzkomponenten (wie z. B. 16 kHz). Indem die den Frequenzkomponenten entsprechenden Daten und die zugehörigen Stärken längs der ersten und der zweiten Koordinatenachse analysiert werden, stellt die Berührungssensorsteuereinheit 12 fest, ob das indizierte Signal 52 an einem gegebenen Ort auf dem Berührungssensor 10 (wie z. B. dem Ort einer detektierten Berührung) vorhanden ist. Die Steuereinheit 12 kann z. B. eine Detektionsschwelle auf jede berechnete Stärke anwenden, um festzustellen, ob das Signal 52 an dem jeweiligen Ort vorhanden ist. Wenn festgestellt wird, dass das Signal 52 an dem Ort eines detektierten Berührungsobjekts vorhanden ist, kann die Steuereinheit 12 den Ursprung des Berührungsobjekts als mit der Ursprungselektrode 38 (z. B. Person 50a im Sitz 54a in dem Beispiel der 2) assoziiert identifizieren. Wenn umgekehrt festgestellt wird, dass das Signal 52 an dem Ort eines detektierten Berührungsobjekts nicht vorhanden ist, kann die Steuereinheit 12 den Ursprung des Berührungsobjekts als nicht mit der Ursprungselektrode 38 (z. B. die Person 50b im Sitz 54b in dem Beispiel der 2) assoziiert identifizieren. Dadurch, dass die berechneten Daten aus der Ursprungsidentifikationsbetriebsart mit den Berührungsdaten aus der Berührungsdetektionsbetriebsart in dieser Weise räumlich assoziiert werden, kann die Steuereinheit 12 den Ursprung eines jeden Berührungsobjekts identifizieren, selbst wenn mehrere gleichzeitige Berührungen vorliegen.
In einer Ausführungsform mag die Berührungssensorsteuereinheit 12 nicht über ausreichende Rechenressourcen verfügen, um gleichzeitig alle X-Leitungen 514 und Y-Leitungen 512 zu messen. Eine Speicherkapazität der Speichereinheit 508 und/oder der Speichereinheit 516 kann z. B. nicht ausreichen, um alle Messungen von den X-Leitungen 514 und den Y-Leitungen 512 in einem Durchgang zu verarbeiten. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann daher sequenziell Gruppen von X-Leitungen 514 und Y-Leitungen 512 in einem oder in mehreren Durchgängen messen.
In einer alternativen Ausführungsform wird die Ursprungsidentifikationsmessung mit einer niedrigeren räumlichen Auflösung durchgeführt, um den Messprozess zu beschleunigen und/oder um Rechenressourcen zu sparen. Anstatt Signale von jeder X-Leitung 514 und Y-Leitung 512 zu erfassen und zu speichern, kann die Steuereinheit 12z. B. Signale nur von jeder zweiten X-Leitung 514 und/oder Y-Leitung 512 erfassen und speichern (z. B. nur die geraden oder nur die ungeraden Leitungen). In einem anderen Beispiel können mehrere Elektroden (X-Leitungen oder Y-Leitungen) galvanisch oder kapazitiv verbunden werden, um Gruppen von Elektroden zu bilden, wobei Signale von jeder Gruppe erfasst werden. 12 X-Leitungen 514 können z. B. in vier Gruppen von je 3 Elektroden aufgeteilt werden.
Obwohl diese Offenbarung bestimmte Ursprungsidentifikationsmessungen beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung beliebige Ursprungsidentifikationsmessungen in beliebiger Weise. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung bestimmte Komponenten der Berührungssensorsteuereinheit 12 für Ursprungsidentifikationsmessungen beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung beliebige Kombinationen von einer oder von mehreren Komponenten einer Berührungssensorsteuereinheit 12 für Ursprungsidentifikationsmessungen in beliebiger Weise.
4 illustriert (nicht notwendigerweise maßstabsgetreu) Beispielsignale der Berührungssensorsteuereinheit 12 während eines beispielhaften Zweifachmesszyklus, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In dem Beispiel der 4 wird ein Niederfrequenzsignal 602 durch die Signalquelle 33 erzeugt und über ein Berührungsobjekt, das kapazitiv und/oder galvanisch mit der Ursprungselektrode 38 gekoppelt ist, in den Berührungssensor 10 injiziert. In einer Ausführungsform könnte das Niederfrequenzsignal 602 ein drittes sinusförmiges elektrisches Signal mit hoher Spannung und niedriger Frequenz sein, wie dies obenstehend beschrieben wurde, wie z. B. eine Interferenz von einer Stromversorgung oder anderen Umweltquellen.
Zum Zeitpunkt t₀₀ wird die Ausleseeinheit 504 durch die Verarbeitungseinheit 512 dazu konfiguriert, ein Auslesesignal 608A der Größe S von einer der Y-Leitungen 512 zu erfassen, wie dies in 4 dargestellt ist. In dem Beispiel der Gegenkapazitätsimplementierung, die obenstehend beschrieben wurde, wird das Auslesesignal 608A zumindest zum Teil durch das Ansteuersignal erzeugt, das durch die Ansteuereinheit 502 an eine oder mehrere entsprechende X-Leitungen 514 des Berührungssensors 10 angelegt wird. Während der Dauer der Erfassung (z. B. der Dauer t₀₀ – t₀₁, wie in 4 dargestellt) ändert sich das Signal 602. Die Änderungsgröße ΔC₁ mit dem Niederfrequenzsignal 602 erzeugt das injizierte Signal 604A der Größe N1, das durch die Ausleseeinheit 504 während der Erfassungsdauer t₀₀ – t₀₁ erfasst wird. Auf diese Weise wird ein tatsächlich gemessenes Signal 610A der Größe S + N1 zum Zeitpunkt t₀₁ durch die Ausleseeinheit 504 gemessen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Erfassungsdauer t₀₀ – t₀₁ deutlich kleiner als der Kehrwert der Erfassungsfrequenz des Berührungssensors 10. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Erfassungsdauer t₀₀ – t₀₁ im Wesentlichen 0,5 μs und 3,0 μs betragen. In einer Ausführungsform hängt die Dauer der Erfassungsperiode t₀₀ – t₀₁ von der Art des Niederfrequenzsignals 602 ab. Wenn das Niederfrequenzsignal 602 z. B. einem unerwünschten Rauschsignal entspricht, wie z. B. einem Netzbrumm, dann kann die Dauer durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 so konfiguriert werden, dass sie unterhalb einer vorbestimmten Schwellwertdauer liegt.
In ähnlicher Weise kann zum Zeitpunkt t₁₀ die Ausleseeinheit 504 durch die Verarbeitungseinheit 512 dazu konfiguriert werden, ein Auslesesignal von der gleichen Ausleseelektrodenleitung (wie bei der früheren Erfassung) des Berührungssensors 10 zu erfassen. In einer Ausführungsform können die Zeitpunkte t₀₀ und t₁₀ zumindest zum Teil durch die Frequenz bestimmt werden, mit der das Auslesesignal von dem Berührungssensor 10 durch die Ausleseeinheit 504 erfasst wird. Die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t₀₀ und t₁₀ könnte zwischen 1,5 μs und 8,0 μs liegen. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel könnte die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinander folgenden Erfassungen des Auslesesignals (z. B. die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten t₀₀ und t₁₀) ungefähr 3 μs bis ungefähr 10 μs betragen.
Zusätzlich kann die Ausleseeinheit 504 durch die Verarbeitungseinheit 512 über die Integrationspolarität 510 dazu konfiguriert werden, die Polarität des erfassten Auslesesignals umzukehren. In dem Beispiel der 4 wechselt die Integrationspolarität 510 zwischen den Zeitpunkten t₀₀ und t₁₀ (wie z. B. zum Zeitpunkt t_s) von Positiv nach Negativ, um der Ausleseeinheit 504 anzuzeigen, dass die Polarität des zum Zeitpunkt t₁₀ erfassten Auslesesignals umgekehrt werden soll. Die Ausleseeinheit 504 erfasst somit ein Auslesesignal 608B der Größe –S zum Zeitpunkt t₁₀.
Wie bei der vorherigen Erfassung, während der letzten Erfassungsperiode (z. B. der in 4 dargestellten Periode t₁₀ – t₁₁), ändert sich das Signal 602. Eine Änderungsgröße ΔC₂ mit dem Niederfrequenzsignal 602 erzeugt ein injiziertes Signal 604B der Größe N2, das durch die Ausleseeinheit 504 während der Erfassungsperiode t₁₀ – t₁₁ erfasst wird. Somit wird ein tatsächlich gemessenes Signal 610B der Größe –S + N2 durch die Ausleseeinheit 504 zum Zeitpunkt t₁ gemessen. In dem dargestellten Beispiel ist die Erfassungsperiode t₁₀ – t₁₁ deutlich kleiner als der Kehrwert der Erfassungsfrequenz des Berührungssensors 10. Wie bei der Erfassungsperiode t₀₀ – t₀₁ kann die Erfassungsperiode t₁₀ – t₁₁ im Wesentlichen zwischen 0,5 μs und 3,0 μs betragen.
In einer Ausführungsform kann die Größendifferenz zwischen N1 und N2 zumindest von der Frequenz abhängen, mit der Signale vom Berührungssensor 10 durch die Ausleseeinheit 504 erfasst werden. In dem Beispiel der 4 nimmt mit der Zunahme der Erfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504 die Differenz in der Zeit zwischen den Zeitpunkten t₀₀ und t₁₀ ab. Wenn die Erfassung der tatsächlich gemessenen Signale 610A–610B durch die Erfassungseinheit 504 zu den Zeitpunkten t₀₀ und t₁₀ so konfiguriert sind, dass sie nahe beieinander liegen, dann sollten entsprechende ΔC₁ und ΔC₂ des niederfrequenten Signals 602 im Wesentlichen ähnlich sein. Demzufolge sollte die Größe N1 im Wesentlichen ähnlich sein zur Größe N2. Wenn im Gegensatz dazu die Erfassung der tatsächlich gemessenen Signale 610A–610B durch die Ausleseeinheit 504 zu den Zeitpunkten t₀₀ und t₁₀ so konfiguriert ist, dass sie weiter auseinander liegen, dann könnten die entsprechenden ΔC₁ und ΔC₂ des Niederfrequenzsignals 602 deutlich unterschiedlich sein. Demzufolge könnte sich die Größe N2 deutlich von der Größe N1 unterscheiden. In einer Ausführungsform haben die Größen N1 und N2 beide die gleiche Polarität. Wenn die Erfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504 deutlich größer ist als die des Niederfrequenzsignals 602, dann sollten die Polaritäten von ΔC₁ und ΔC₂ beide gleich sein. Demzufolge sollten die beiden Größen N1 und N2 die gleiche Polarität haben.
Obwohl die Offenbarung bestimmte injizierte Signale 604A–604B so beschreibt und illustriert, dass sie durch das Niederfrequenzsignal 602 erzeugt werden, umfasst die Offenbarung alle injizierten Signale, die durch irgendein Niederfrequenzsignal erzeugt werden. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung bestimmte Auslesesignale 608A–608B so beschreibt und illustriert, dass sie durch die Ausleseeinheit 504 erfasst werden, umfasst die Offenbarung alle Auslesesignale, die durch irgendeine Ausleseeinheit erfasst werden.
In dem Beispiel der 3A und 4 enthält die Verarbeitungseinheit 512 eine Logik zum Abrufen der tatsächlich gemessenen Signale 610A–610B aus der Speichereinheit 508 und zum Anwenden von einem oder mehreren Nachverarbeitungsalgorithmen auf beide Signale, um zweifach gemessene Signale 612 der Größe D zum Zeitpunkt t₂₀ zu erzeugen. Als Beispiel eines Nachverarbeitungsalgorithmus addiert die Verarbeitungseinheit 512 die beiden tatsächlich gemessenen Signale 610A–610B digital, um ein zweifach gemessenes Signal 612 der Größe (z. B. D in 4) N1 + N2 zum Zeitpunkt t₂₀ zu erzeugen. Das Addieren der beiden tatsächlich gemessenen Signale kann somit, wie obenstehend beschrieben wurde, Auslesesignale 608A–608B unterdrücken. Unter der Voraussetzung, dass die Auslesesignale 608A–608B durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 verwendet werden können, um ein oder mehrere Berührungsereignisse zu detektieren und zu messen, die mit der Annäherung des Objekts an dem Berührungssensor 10 assoziiert sind, kann die hier beschriebene Addition der beiden tatsächlich gemessenen Signale verwendet werden, um die Berührungsereignisse zu unterdrücken.
In einem weiteren Beispiel eines Nachverarbeitungsalgorithmus subtrahiert die Verarbeitungseinheit 512 das tatsächlich gemessene Signal 610B von dem tatsächlich gemessenen Signal 610A, um ein zweifach gemessenes Signal 612 der Größe (z. B. D in 4) 2S + N1 – N2 zu erzeugen. Wenn die Größen N1 und N2 im Wesentlichen ähnlich sind, dann kann D im Wesentlichen 2S approximieren. Die Subtraktion des tatsächlich gemessenen Signals 610B von dem tatsächlich gemessenen Signal 610A kann somit den Effekt des Niederfrequenzsignals 602 auf den Berührungssensor 10 unterdrücken und verdoppelt effektiv das Auslesesignal 608A/B. Dies kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 empfindlicher machen für Auslesesignale auf Y-Leitungen 512. In einer Ausführungsform kann es wünschenswert sein, den Effekt des Niederfrequenzsignals 602 auf tatsächlich gemessene Signale 610A–610B zu unterdrücken, da das Niederfrequenzsignal 602 Rauschen verursachen kann, das eine nennenswerte Positionsunsicherheit in der gemessenen Annäherung eines Berührungsobjekts von dem Berührungssensor 10 verursachen kann.
Obwohl diese Offenbarung bestimmte Komponenten einer bestimmten Berührungssensorsteuereinheit zur Durchführung von Zweifachmessungen in einer bestimmten Reihenfolge zu bestimmten Zeitpunkten beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung jede Kombination von zwei oder von mehreren Komponenten einer Berührungssensorsteuereinheit, die Zweifachmessungen in jeder beliebigen Reihenfolge und zu beliebigen Zeitpunkten durchführt. Obwohl darüber hinaus die Offenbarung bestimmte Signalformen und Signale für Zweifachmessungen durch bestimmte Berührungssensorsteuereinheiten in einer bestimmten Reihenfolge und in einer bestimmten Weise beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung beliebige Kombinationen von einer oder von mehreren Wellenformen und einem oder mehreren Signalen für Zweifachmessungen durch beliebige Berührungssensorsteuereinheiten in beliebiger Reihenfolge und auf beliebige Weise.
In einer Ausführungsform verwendet der Berührungssensor 10 Eigenkapazitätsmessungen. Zu den Zeitpunkten t₀₀ und t₀₁ erfasst die Berührungssensorsteuereinheit 12 Auslesesignale 608A und 608B über die Ansteuereinheit 502 und/oder die Ausleseeinheit 504. Die Ansteuereinheit 502 und/oder die Ausleseeinheit 504 messen und erfassen Auslesesignale 608A und 608B von entsprechenden X-Leitungen 514 und/oder Y-Leitungen 512 über Eigenkapazitätsmessungen. Während der beiden Erfassungsperioden (d. h. t₀₀ – t₀₁ und t₁₀ – t₁₁) können die Auslesesignale 608A–608B durch ein Niederfrequenzsignal 602 moduliert sein, wie obenstehend beschrieben wurde. Darüber hinaus wird das Auslesesignal 608B durch die zugehörige Ansteuereinheit 502 oder Ausleseeinheit 504, wie obenstehend beschrieben, invertiert. Die Verarbeitungseinheit 512 addiert die beiden tatsächlich gemessenen Signale 610A und 610B digital, um Berührungssignale zu unterdrücken (d. h. die Auslesesignale 608A–608B) und stellt so die Signale N1 und N2 wieder her, die durch das Niederfrequenzsignal 602 injiziert wurden. Alternativ dazu kann die Verarbeitungseinheit 512, unter der Annahme, dass die Größen der injizierten Signale N1 und N2 im Wesentlichen äquivalent sind, das tatsächlich gemessene Signal 610B von dem tatsächlich gemessenen Signal 610A digital subtrahieren, um die Signale N1 und N2 zu unterdrücken, die durch das Niederfrequenzsignal 602 injiziert wurden, und das Berührungssignal (d. h. die Auslesesignale 608A und 608B) wieder herzustellen. Es kann daher wünschenswert sein, den Effekt des Niederfrequenzsignals 602 auf die tatsächlich gemessenen Signale 610A–610B zu unterdrücken, da das Niederfrequenzsignal 602 ein Rauschen verursachen kann, das eine deutliche Positionsunsicherheit in der gemessenen Annäherung eines Berührungsobjekts von dem Berührungssensor 10 aufgrund der wieder hergestellten Berührungssignale verursachen kann. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Zweifachmesszyklen auf Basis bestimmter Eigenkapazitätsmessungen beschreibt, umfasst die Offenbarung beliebige Zweifachmesszyklen auf Basis beliebiger Eigenkapazitätsmessungen in beliebiger Weise.
In einer anderen Ausführungsform repräsentieren die Auslesesignale 608A–608B ein injiziertes Signal, das durch eine Signalquelle 33 erzeugt wurde, statt der Berührungsereignisse, die mit anderen kapazitiven Objekten an dem Berührungssensor 10 assoziiert sind, wie oben beschrieben wurde. Darüber hinaus repräsentiert das Niederfrequenzsignal 602 ein Fremdrauschen. Die Auslesesignale 608A–608B werden durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 aus 3B zumindest auf Basis von Ursprungsidentifikationsmessungen erfasst. Darüber hinaus werden in beiden Erfassungsperioden (d. h. t₀₀ – t₀₁ und t₁₀ – t₁₁) Auslesesignale 608A–608B durch das Fremdrauschen moduliert. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Fremdrauschen einen Netzbrumm enthalten (ungefähr 50 Hz bis ungefähr 60 Hz). Wenn demzufolge angenommen wird, dass die Größen der injizierten Signale N1 und N2 (aufgrund des Fremdrauschens) ungefähr äquivalent sind, dann subtrahiert die Verarbeitungseinheit 512 das tatsächlich gemessene Signal 610E von dem tatsächlich gemessenen Signal 610A digital, um die Signale N1 und N2 zu unterdrücken, die durch das Fremdrauschen injiziert wurden, und stellt die Auslesesignale (d. h. Auslesesignale 608A–608B) wieder her, die durch die Signalquelle 33 erzeugt wurden. Somit ist es wünschenswert, den Effekt des Fremdrauschens auf die tatsächlich gemessenen Signale 610A–610B zu unterdrücken.
Darüber hinaus wendet die Verarbeitungseinheit 512 einen oder mehrere frequenzempfindliche Algorithmen (z. B. Goertzel- und/oder FFT-Algorithmus) an, um eine oder mehrere Frequenzkomponenten (z. B. Frequenztöne) und die zugehörigen Stärken (z. B. Amplituden) aus den Auslesesignalen 608A–608B zu ermitteln, um den Ursprung des Berührungsobjekts zu identifizieren, wie dies im Zusammenhang mit 3B beschrieben wurde. Die frequenzempfindlichen Algorithmen können darüber hinaus das Fremdrauschen, das Band-externe Frequenzen und/oder vorbestimmte Frequenzen hat, die eine Einfaltung (Aliasing) auf den gewünschten Stiftsignalen verursachen können, im Wesentlichen entfernen.
In einer Ausführungsform ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 dazu konfiguriert, die Immunität gegen Fremdrauschen zu erhöhen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann z. B. dazu konfiguriert sein, eine Erfassungsfrequenz der Ausleseeinheit 504 zu erhöhen. In einer Ausführungsform ermöglicht eine Erhöhung der Zahl der gemessenen und erfassten digitalen Abtastwerte es der Berührungssensorsteuereinheit 12 eine Unterscheidung der Auslesesignale (z. B. Berührungssignale und/oder injizierte Signale, die durch die Signalquelle 33 erzeugt wurden) von Fremdrauschen deutlich zu verbessern. In einem anderen Beispiel kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 darüber hinaus eine oder mehrere digitale Filtertechniken verwenden, wie z. B. eine Medianfilterung oder Mittelung, um Fremdrauschen zu unterdrücken. In einem weiteren Beispiel kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 sicherstellen, dass ein oder mehrere der Integratorschaltungen in der Ausleseeinheit 504 nicht in Sättigung gehen, eine Situation, die es der Berührungssensorsteuereinheit deutlich schwieriger machen würde, Fremdrauschen zu entfernen. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele zur Erhöhung der Rauschimmunität beschreibt, umfasst die Offenbarung auch die Erhöhung der Rauschimmunität durch beliebige Berührungssensorsteuereinheiten in jeder Weise.
5 illustriert ein Beispielverfahren 700 zur Berührungsdetektion und Ursprungsidentifikation unter Verwendung einer Berührungssensorsteuereinheit 12, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 700 beginnt im Schritt 702, in dem der Berührungssensor 10 und/oder die Berührungssensorsteuereinheit 12 für eine Berührungsdetektiorisbetriebsart konfiguriert werden, wie dies im Zusammenhang mit 3A beschrieben wurde. Im Schritt 704 werden Ansteuersignale an den Berührungssensor 10 angelegt, der mit der Berührungssensorsteuereinheit 12 aus 3A assoziiert ist. Ein oder mehrere Ansteuersignale werden an eine oder mehrere Ansteuerelektrodenleitungen der X-Leitungen 514 im Berührungssensor 10 angelegt. In dem Beispiel der 3A werden ein oder mehrere Ansteuersignale an jede Ansteuerelektrodenleitung der X-Leitungen 514 in einer bestimmten Reihenfolge und zu bestimmten Zeitpunkten angelegt. Jede Elektrode der Ansteuerelektrodenleitung kann durch die Ansteuersignale dazu konfiguriert werden, ein elektrisches Feld zu erzeugen, das nach oben und aus der Elektrode heraus gerichtet Ist. Das so erzeugte elektrische Feld kann daher eine oder mehrere benachbarte Ausleseelektrodenleitungen der Y-Leitungen 512 erreichen.
Im Schritt 706 werden Auslesesignale vom Berührungssensor 10 empfangen. Ein oder mehrere Auslesesignale werden von jeder Ausleseelektrodenleitung der Y-Leitungen 512 empfangen. Die Auslesesignale werden zum Teil durch das elektrische Feld erzeugt. Die Auslesesignale geben darüber hinaus an, ob zumindest ein Berührungsobjekt in die Nähe des Berührungssensors 10 gekommen ist. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Auslesesignale unter Verwendung von aufeinanderfolgenden Zweifachmessungen mit zwischenzeitlichem Polaritätswechsel erfasst, wie obenstehend beschrieben wurde. Im Schritt 708 verarbeitet die Steuereinheit 12 die erfassten Auslesesignale, um injizierte Signale zu unterdrücken, wie z. B. das durch die Signalquelle 33 erzeugte Signal 52. Die Steuereinheit 12 subtrahiert z. B. zwei aufeinanderfolgende Messungen digital, wie oben im Zusammenhang mit den 3A und 4 beschrieben wurde. Im Schritt 710 detektiert und lokalisiert die Steuereinheit 12 alle Berührungsobjekte auf Basis der erfassten Auslesesignale. Die Steuereinheit 12 stellt fest, ob Berührungsobjekte in der Nähe des aktiven Bereichs des Berührungssensors vorhanden sind, und ermittelt, falls dies der Fall ist, den Ort eines jeden derartigen Berührungsobjekts.
Im Schritt 712 werden der Berührungssensor 10 und/oder die Berührungssensorsteuereinheit 12 für eine Ursprungsidentifikationsbetriebsart konfiguriert, wie dies obenstehend im Zusammenhang mit 3B erläutert wurde. Die X-Leitungen 514 und Y-Leitungen 512 des Berührungssensors 10 werden zu Ausleseelektrodenleitungen, die für die Erfassung der Signale von dem Berührungssensor 10 abgestellt sind. Im Schritt 714 werden Erfassungssignale von dem Berührungssensor 10 empfangen. Die von den X-Leitungen 514 und den Y-Leitungen 512 erfassten Signale werden in digitale Abtastwerte umgewandelt. Im Schritt 716 werden die abgetasteten Signale mit einem frequenzempfindlichen Algorithmus (z. B. Goertzel-Algorithmus) verarbeitet, um eine oder mehrere Frequenzkomponenten und die zugehörigen Stärken längs einer Koordinatenachse (z. B. X-Achse) entsprechend den X-Leitungen 514 und einer zweiten Koordinatenachse (z. B. Y-Achse) entsprechend den Y-Leitungen 512 zu ermitteln.
Im Schritt 718 stellt die Berührungssensorsteuereinheit fest, ob Berührungsobjekte detektiert wurden, für die der Ursprung identifiziert werden soll. Falls nicht, kehrt das Verfahren zum Schritt 702 zurück, in dem der Berührungssensor 10 und die Berührungssteuereinheit 12 erneut für eine Berührungsdetektionsbetriebsart konfiguriert werden. Falls derartige Objekte detektiert wurden, wird das Verfahren im Schritt 720 fortgesetzt. Im Schritt 720 stellt die Berührungssteuereinheit 12 fest, ob das injizierte Signal 52 am Ort der detektierten Berührungsobjekte detektiert wird. Die Steuereinheit 12 kann z. B. eine Detektionsschwelle für jede berechnete Stärke anwenden, um zu ermitteln, ob das Signal 52 an der jeweiligen Stelle vorhanden ist. Wenn festgestellt wird, dass das Signal 52 an dem Ort eines detektierten Berührungsobjekts vorhanden ist, wird das Verfahren im Schritt 722 fortgesetzt, in dem die Steuereinheit 12 feststellt, dass der Ursprung des Berührungsobjekts mit der Ursprungselektrode 28 assoziiert ist (z. B. Person 50a im Sitz 54a in dem Beispiel der 2). Wenn umgekehrt festgestellt wird, dass das Signal 52 am Ort des detektierten Berührungsobjekts nicht vorhanden ist, wird das Verfahren im Schritt 724 fortgesetzt, in dem die Steuereinheit 12 feststellt, dass der Ursprung des Berührungsobjekts nicht mit der Ursprungselektrode 38 assoziiert ist (z. B. Person 50b im Sitz 54b in dem Beispiel der 2). In jedem Fall kehrt das Verfahren dann zum Schritt 702 zurück, indem der Berührungssensor 10 und die Berührungssteuereinheit 12 erneut für eine Berührungsdetektionsbetriebsart konfiguriert werden.
Obwohl diese Offenbarung bestimmte Schritte des Verfahrens 700 als in einer bestimmten Reihenfolge auftretend beschreibt und illustriert, umfasst diese Offenbarung beliebige Schritte, die aber nicht auf die Schritte des Verfahrens 700 beschränkt sind, in jeder beliebigen Reihenfolge. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme beschreibt und illustriert, die bestimmte Schritte des Verfahrens 700 aus 8 ausführen, umfasst diese Offenbarung beliebige Kombinationen von beliebigen Komponenten, Geräten oder Systemen, die beliebige Schritte des Verfahrens 700 ausführen.
Diese Offenbarung umfasst alle Änderungen, Substitutionen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen an den hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen, die ein Fachmann in Betracht ziehen würde. Darüber hinaus umfasst eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu angepasst, dazu eingerichtet, dazu in der Lage, dazu konfiguriert, oder dazu betreibbar sind, eine bestimmte Funktion auszuführen, diese Vorrichtung, dieses System, oder diese Komponente, unabhängig davon, ob diese bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu angepasst, dazu eingerichtet, dazu in der Lage, dazu konfiguriert, oder dazu betreibbar ist, diese Funktion auszuführen.

Claims

System, umfassend: einen Berührungssensor, umfassend eine Vielzahl von Elektroden, die über einen Bereich des Berührungssensors verteilt sind; eine Ursprungselektrode, die in einem Stuhl eingebettet ist, wobei die Ursprungselektrode mit einer Signalquelle verbindbar ist, die Ursprungselektrode dazu positioniert ist, ein oder mehrere Signale, die durch die Signalquelle erzeugt werden, über einen Insassen des Stuhls in eine oder in mehrere der Elektroden des Berührungssensors zu injizieren, wenn der Insasse des Stuhls elektrisch mit dem Bereich des Berührungssensors gekoppelt ist; und eine Berührungssteuereinheit, die dazu konfiguriert ist: eine Position eines Berührungsobjekts innerhalb des Bereichs des Berührungssensors während einer Zeitspanne zu detektieren, wenn ein injiziertes Signal, das durch die Signalquelle erzeugt wurde, auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden vorhanden ist; und zu ermitteln, ob das Berührungsobjekt mit dem Insassen des Stuhls assoziiert ist, zumindest zum Teil auf Basis einer Nähe des injizierten Signals, das auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden vorhanden ist, zur detektierten Position des Berührungsobjekts.
System nach Anspruch 1, wobei die elektrische Kopplung des Insassens des Stuhls mit dem Bereich des Berührungssensors eine kapazitive Kopplung umfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die elektrische Kopplung des Insassens des Stuhls mit dem Bereich des Berührungssensors eine galvanische Kopplung umfasst.
Vorrichtung, umfassend: einen oder mehrere Prozessoren; und eine oder mehrere Speichereinheiten, die mit dem einen oder den mehreren Prozessoren gekoppelt Ist, wobei die eine oder die mehrere Speichereinheiten kollektiv eine Logik speichern, die dazu konfiguriert ist, dass sie, wenn sie durch den einen oder die mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst, Operationen auszuführen, die umfassen: Detektieren einer Position eines Berührungsobjekts innerhalb eines Bereichs eines Berührungssensors während einer Zeitspanne, wenn ein injiziertes Signal auf einer oder auf mehreren von einer Vielzahl von Elektroden des Berührungssensors vorhanden ist, wobei das injizierte Signal durch eine Signalquelle erzeugt wird und elektrisch mit dem Berührungssensor über eine Ursprungselektrode gekoppelt wird, die sich von der Vielzahl der Elektroden des Berührungssensors unterscheidet; und Identifizieren eines Ursprungs des Berührungsobjekts zumindest zum Teil auf Basis einer Nähe des injizierten Signals, das auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden vorhanden ist, zur detektierten Position des Berührungsobjekts.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Logik des Weiteren dazu konfiguriert ist, dass sie, wenn sie durch den einen oder die mehreren Prozessoren ausgeführt wird, in einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst, die Position des Berührungsobjekts durch Ausführung von Operationen zu detektieren, die umfassen: Erfassen, von einer ersten Elektrode der Vielzahl der Elektroden, eines ersten Signals und eine zweiten Signals; und Verarbeiten des ersten und des zweiten Signals, um das injizierte Signal zu unterdrücken.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das zweite Signal innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Erfassung des ersten Signals erfasst wird und eine Polarität hat, die einer Umkehrung einer Polarität des ersten Signals entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: das injizierte Signal eine dominante Frequenz aufweist; und die Logik des Weiteren dazu konfiguriert ist, dass sie, wenn sie durch den einen oder die mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst, Operationen auszuführen, die eine Detektion der Gegenwart der dominanten Frequenz auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden umfasst, um die Nähe des injizierten Signals, das auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden vorhanden ist, zur detektierten Position des Berührungsobjekts zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Logik des Weiteren dazu konfiguriert ist, dass sie, wenn sie auf dem einen oder auf den mehreren Prozessoren ausgeführt wird, den einen oder die mehreren Prozessoren dazu veranlasst, Operationen auszuführen, die eine Verarbeitung eines Signals umfassen, das von einer oder von mehreren der Vielzahl der Elektroden unter Verwendung eines frequenzempfindlichen Algorithmus erfasst wurde, um die Gegenwart der dominanten Frequenz auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden zu detektieren.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die Ursprungselektrode in einem Stuhl eingebettet ist; und die Logik des Weiteren dazu konfiguriert ist, wenn sie durch den Prozessor ausgeführt wird, Operationen auszuführen, die eine Identifikation des Ursprungs des Berührungsobjekts umfassen, durch Ermitteln, ob das Berührungsobjekt mit einem Insassen des Stuhls assoziiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die elektrische Kopplung des injizierten Signals mit dem Berührungssensor eine galvanische Kopplung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die elektrische Kopplung des injizierten Signals mit dem Berührungssensor eine kapazitive Kopplung umfasst.
Verfahren, umfassend: Detektieren einer Position eines Berührungsobjekts innerhalb eines Bereichs eines Berührungssensors während einer Zeitspanne, wenn ein injiziertes Signal auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden des Berührungssensors vorhanden ist, wobei das injizierte Signal durch eine Signalquelle erzeugt wird und elektrisch mit dem Berührungssensor über eine Ursprungselektrode gekoppelt ist, die sich von der Vielzahl der Elektroden des Berührungssensors unterscheidet; und Auswählen, nachdem die Position des Berührungsobjekts detektiert wurde, eine Aktion aus einem vorbestimmten Satz von Aktionen zumindest zum Teil basierend auf der Gegenwart des injizierten Signals während der Zeitspanne.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die ausgewählte Aktion einen Nichtberücksichtigung einer delektierten Berührung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Auswahl der Aktion aus dem vorbestimmten Satz von Aktionen des Weiteren zumindest zum Teil auf einer Nähe des injizierten Signals zur detektierten Position des Berührungsobjekts basiert.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Detektion der Position des Berührungsobjekts umfasst: Erfassen, von einer ersten Elektrode der Vielzahl der Elektroden, eines ersten Signals und eines zweiten Signals von einer ersten Elektrode der Vielzahl der Elektroden; und Verarbeiten des ersten und des zweiten Signals, um das injizierte Signal zu unterdrücken.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das zweite Signal innerhalb einer vorbestimmten Zeit nach der Erfassung des ersten Signals erfasst wird und eine Polarität aufweist, die einer Umkehrung einer Polarität des ersten Signals entspricht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das injizierte Signal eine dominante Frequenz aufweist, und des Weiteren umfassend eine Feststellung der Nähe eines injizierten Signals, das auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden vorhanden ist, zur detektierten Position des Berührungsobjekts durch Detektion der Gegenwart der dominanten Frequenz auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektroden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Detektion der Gegenwart der dominanten Frequenz auf einer oder auf mehreren der Vielzahl der Elektrode eine Verarbeitung eines Signals umfasst, das von einer oder von mehreren der Vielzahl der Elektroden unter Verwendung eines frequenzempfindlichen Algorithmus erfasst wurde.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Ursprungselektrode in einem Stuhl eingebettet ist, und des Weiteren umfassend eine Identifizierung des Ursprungs des Berührungsobjekts durch Feststellen, ob das Berührungsobjekt mit einem Insassen des Stuhls assoziiert ist.