DE112017002469T5

DE112017002469T5 - Signalerfassung in durch Frequenzteilung modulierten Berührungssystemen

Info

Publication number: DE112017002469T5
Application number: DE112017002469.2T
Authority: DE
Inventors: Darren Laney Leigh
Original assignee: Tactual Labs Co
Current assignee: Tactual Labs Co
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2019-01-24
Also published as: JP2019523464A; CN109074198A; US10133416B2; JP6660066B2; US20170329456A1; US20190179483A1; US10671215B2; WO2017197314A1

Abstract

Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor mit Zeilen- und Spalten-Leitern, die derart angeordnet sind, dass der Weg der Zeilen-Leiter die Wege der Spalten-Leiter kreuzt, und Signalemittern, die mit jeder Zeile assoziiert werden, wobei die Emitter zum Übertragen eines Signals, das eine spezifische Frequenz und anfängliche Phase aufweist, auf jeden Zeilen-Leiter adaptiert sind, und einem Empfänger, der mit jeder Spalte assoziiert wird, um Signale zu empfangen, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden sind. Ein Signalprozessor ist adaptiert, um eine In-Phase- und eine Quadratur-Komponente für jedes übertragene Signal zu bestimmen, das in den empfangenen Signalen vorgefunden wird, und um einen Vektor, der die übertragenen Frequenzen repräsentiert, mit der anfänglichen Phase derselben auf die jeweilige In-Phase- und Quadratur-Komponente zu projizieren, um eine Messung für jedes übertragene Signal auf jeder Spalte zu bestimmen, und eine Heatmap zu erzeugen, die diese Messungen reflektiert, wobei die Heatmap folglich Daten enthält, die eine Berührung widerspiegeln.

Description

GEBIET
Das offenbarte System und Verfahren betreffen im Allgemeinen das Gebiet der Benutzereingabe und insbesondere eine verbesserte Signalerfassung in durch Frequenzteilung modulierten Berührungssystemen.
Figurenliste
Die vorangehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden anhand der folgenden genaueren Beschreibung der Ausführungsformen offensichtlich sein, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen Bezugszeichen überall in den verschiedenen Ansichten die gleichen Teile bezeichnen. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, wobei stattdessen Wert darauf gelegt wird, die Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen zu veranschaulichen.

1 liefert ein Blockdiagramm auf hoher Ebene, das eine Ausführungsform einer Berührungssensorvorrichtung mit geringer Latenz veranschaulicht.
2 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Feldebnungs- bzw. Feldabflachungsverfahren veranschaulicht.
3 zeigt das Verhältnis zwischen der In-Phase- und Quadratur-Darstellung und der Amplituden- und PhasenDarstellung.
4 zeigt das Signal $\vec{a},$
das durch Rauschen und Interferenz $\vec{n}$
verfälscht ist.
5 zeigt, dass ein Gesamtrauschen in Komponenten unterteilt ist, die zu dem unverfälschten Signal parallel und senkrecht sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Anmeldung betrifft Benutzerschnittstellen, wie beispielsweise schnelle Mehrfachberührungssensoren bzw. Multi-Touch-Sensoren und andere Schnittstellen, die in der am 4. Oktober 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/046.819 mit dem Titel „Hybrid Systems And Methods For Low-Latency User Input Processing And Feedback“, der am 15. März 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 13/841.436 mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“, der am 15. März 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/798.948 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Stylus“, der am 15. März 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/799.035 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Sensor With User-Identification Techniques“, der am 15. März 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/798.828 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Noise Reduction“, der am 15. März 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/798.708 mit dem Titel „Active Optical Stylus“, der am 5. Oktober 2012 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/710.256 mit dem Titel „Hybrid Systems And Methods For Low-Latency User Input Processing And Feedback“, der am 12. Juli 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/845.892 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“, der am 12. Juli 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/845.879 mit dem Titel „Reducing Control Response Latency With Defined Cross-Control Behavior“, der am 18. September 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/879.245 mit dem Titel „Systems And Methods For Providing Response To User Input Using Information About State Changes And Predicting Future User Input“, der am 21. September 2013 eingereichten US-Patentanmeldung NR. 61/880.887 mit dem Titel „Systems And Methods For Providing Response To User Input Using Information About State Changes And Predicting Future User Input“, der am 4. Oktober 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/046.823 mit dem Titel „Hybrid Systems And Methods For Low-Latency User Input Processing And Feedback“, der am 1. November 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/069.609 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“ und der am 7. Oktober 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 61/887.615 mit dem Titel „Touch And Stylus Latency Testing Apparatus“ offenbart sind. Die gesamten Offenbarungen dieser Anmeldungen sind durch Verweis hierin aufgenommen.
Überall in dieser Offenbarung können die Ausdrücke „Berührung“, „Berührungen“, „Kontakt“, „Kontakte“ oder andere Deskriptoren verwendet werden, um Ereignisse oder Zeitdauern zu beschreiben, in denen ein Finger eines Benutzers, ein Griffel, ein Objekt oder ein Körperteil durch den Sensor erfasst wird. Bei einigen Ausführungsformen ereignen sich diese Erfassungen nur, wenn der Benutzer mit einem Sensor oder einer Vorrichtung, in der derselbe verkörpert ist, in physischem Kontakt steht. Bei anderen Ausführungsformen kann der Sensor abgestimmt werden, um die Erfassung von „Berührungen“ oder „Kontakten“ zu ermöglichen, die in einem Abstand über der Berührungsfläche schweben oder anderweitig von der berührungsempfindlichen Vorrichtung getrennt sind. Daher sollte der Sprachgebrauch innerhalb dieser Beschreibung, der eine Abhängigkeit von einem abgefühlten physischen Kontakt impliziert, nicht verstanden werden zu bedeuten, dass die beschriebenen Techniken nur für diese Ausführungsformen gelten; tatsächlich gilt nahezu alles, falls nicht gar alles, dessen, was hierin beschrieben wird, wohl gleichermaßen für „Berührungssensoren“ und „Hover-Sensoren“. Allgemeiner bezieht sich der Ausdruck „Berührung“, wie hierin verwendet, auf einen Vorgang, der durch die hierin offenbarten Sensorarten erfasst werden kann, wobei folglich, wie hierin verwendet, der Ausdruck „Höver-“ bzw. „schweben“ nur eine Art von „Berührung“ in dem Sinne ist, dass eine „Berührung“ hierin beabsichtigt ist. Andere Arten von Sensoren können in Verbindung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen verwendet werden, die eine Kamera, einen Näherungssensor, einen optischen Sensor, einen Drehratensensor, ein Gyroskop, ein Magnetometer, einen Thermosensor, einen Drucksensor, einen Kraftsensor, einen kapazitiven Berührungssensor, eine Ablesung einer integrierten Schaltung für das Leistungsmanagement, eine Tastatur, eine Maus, einen Bewegungssensor und dergleichen enthalten.
Die gegenwärtig offenbarten Systeme und Verfahren liefern Systeme und Verfahren zur Gestaltung, Herstellung und Verwendung kapazitiver Berührungssensoren und insbesondere kapazitiver Berührungssensoren, die ein Multiplexschema basierend auf einer orthogonalen Signalgebung einsetzen, wie beispielsweise, aber nicht darauf beschränkt, ein Frequenzmultiplexen (FDM; engl. frequency-division multiplexing), Codemultiplexen (CDM; engl. code-division multiplexing) oder eine hybride Modulationstechnik, die beide FDM- und CDM-Verfahren kombiniert. Referenzen auf Frequenz können sich hierin auch auf andere orthogonale Signalbasen beziehen. An sich nimmt diese Anmeldung durch Verweis die am 15. März 2013 eingereichte vorherige US-Patentanmeldung Nr. 13/841.436 der Anmelderin mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“ und die am 1. November 2013 eingereichte US-Patentanmeldung Nr. 14/069.609 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“ auf. Diese Anmeldungen ziehen kapazitive FDM-CDM- oder hybride FDM/CDM-Berührungssensoren in Erwägung, die in Verbindung mit den gegenwärtig offenbarten Sensoren verwendet werden können. Bei solchen Sensoren werden Berührungen abgefühlt, wenn ein Signal aus einer Zeile mit einer Spalte gekoppelt (erhöht) oder entkoppelt (verringert) wird und das Ergebnis auf dieser Spalte empfangen wird.
Diese Offenbarung wird zunächst den Betrieb von schnellen Multi-Touch-Sensoren beschreiben, auf die die vorliegenden Systeme und Verfahren zur Gestaltung, Herstellung und Verwendung angewandt werden können. Details des gegenwärtig offenbarten durch Frequenzteilung modulierten Berührungssystems und Berührungsverfahrens werden dann weiter unten unter der Überschrift „Signalerfassung“ beschrieben werden.
Wie hierin verwendet, enthalten die Formulierung „Berührungsereignis“ und das Wort „Berührung“ bei Verwendung als Nomen eine Beinahe-Berührung und ein Beinahe-Berührungsereignis oder eine beliebige andere Geste, die unter Verwendung eines Sensors identifiziert werden kann. Nach einer Ausführungsform können Berührungsereignisse mit einer sehr geringen Latenz, z.B. in der Größenordnung von zehn Millisekunden oder weniger oder in der Größenordnung von weniger als einer Millisekunde, erfasst, verarbeitet und nachgeschalteten Rechenprozessen zugeführt werden.
Bei einer Ausführungsform verwendet der offenbarte schnelle Multi-Touch-Sensor ein projiziertes kapazitives Verfahren, das für eine hohe Updaterate und Messungen mit einer geringen Latenz von Berührungsereignissen verbessert wurde. Die Technik kann parallele Hardware und Wellenformen mit einer höheren Frequenz verwenden, um die oben erwähnten Vorteile zu erzielen. Auch sind Verfahren zum Vornehmen von empfindlichen und robusten Messungen offenbart, wobei die Verfahren auf transparenten Anzeigeflächen verwendet werden können und eine wirtschaftliche Herstellung der Produkte ermöglichen können, die die Technik einsetzen. Diesbezüglich könnte ein „kapazitives Objekt“, wie hierin verwendet, ein Finger, ein anderer Teil des menschlichen Körpers, ein Griffel oder ein beliebiges Objekt sein, auf das der Sensor empfindlich reagiert. Die hierin offenbarten Sensoren und Verfahren müssen nicht auf Kapazität beruhen. In Bezug auf z.B. den optischen Sensor, verwenden solche Ausführungsformen das Photonen-Tunneln und Lecken, um ein Berührungsereignis abzufühlen, und ein „kapazitives Objekt“, wie hierin verwendet, enthält jedes beliebige Objekt, wie beispielsweise einen Griffel oder Finger, das das mit solch einem Abfühlen kompatibel ist. Ähnlich erfordern „Berührungsstellen“ und eine „berührungsempfindliche Vorrichtung“, wie hierin verwendet, keinen tatsächlich berührenden Kontakt zwischen einem kapazitiven Objekt und dem offenbarten Sensor.
1 veranschaulicht bestimmte Prinzipien eines schnellen Multi-Touch-Sensors 100 nach einer Ausführungsform. Bei der Bezugsnr. 200 wird ein unterschiedliches Signal in jede Zeile der Zeilen der Oberfläche übertragen. Die Signale sind ausgelegt, „orthogonal“, d.h., voneinander trennbar und unterscheidbar zu sein. Bei der Bezugsnr. 300 ist ein Empfänger an jeder Spalte angebracht. Der Empfänger ist ausgelegt, um ein beliebiges Signal der übertragenen Signale oder eine willkürliche Kombination derselben mit oder ohne anderen Signalen und/oder Rauschen zu empfangen und ein Maß, z.B. eine Größe, für jedes der orthogonalen übertragenen Signale, die auf dieser Spalte vorhanden sind, einzeln zu bestimmen. Die Berührungsfläche 400 des Sensors weist eine Reihe an Zeilen und Spalten (nicht alle gezeigt) auf, entlang welchen sich die orthogonalen Signale ausbreiten können. Bei einer Ausführungsform sind die Zeilen und Spalten derart ausgelegt, dass, wenn dieselben keinem Berührungsereignis unterliegen, eine geringere oder vernachlässigbare Signalmenge zwischen denselben gekoppelt wird, wohingegen, wenn dieselben einem Berührungsereignis unterliegen, eine höhere oder nicht vernachlässigbare Signalmenge zwischen denselben gekoppelt wird. Bei einer Ausführungsform könnte das Gegenteil der Fall sein - wobei die geringere Signalmenge ein Berührungsereignis darstellt und die größere Signalmenge einen Mangel an Berührung darstellt. Da der Berührungssensor eine Berührung schließlich aufgrund einer Änderung der Kopplung erfasst, ist es nicht von spezieller Bedeutung, mit Ausnahme von Gründen, die anderenfalls für eine bestimmte Ausführungsform offensichtlich sein können, ob die berührungsbezogene Kopplung eine Erhöhung der Menge des Zeilen-Signals, die auf der Spalte vorhanden ist, oder eine Verringerung der Menge des Zeilen-Signals verursacht, die auf der Spalte vorhanden ist. Wie oben erörtert wurde, erfordert die Berührung oder das Berührungsereignis kein physisches Berühren, sondern vielmehr ein Ereignis, das sich auf den Pegel des gekoppelten Signals auswirkt.
Mit weiterem Bezug auf 1, kann bei einer Ausführungsform im Allgemeinen das kapazitive Ergebnis eines Berührungsereignisses in der Nähe von sowohl einer Zeile als auch Spalte eine nicht vernachlässigbare Änderung der Signalmenge verursachen, die auf der Zeile vorhanden ist, die mit der Spalte zu koppeln ist. Allgemeiner verursachen Berührungsereignisse die empfangenen Signale auf den Spalten und entsprechen folglich denselben. Da die Signale auf den Zeilen orthogonal sind, können mehrere Zeilen-Signale mit einer Spalte gekoppelt und durch den Empfänger unterschieden werden. Gleichermaßen können die Signale auf jeder Zeile mit mehreren Spalten gekoppelt werden. Für jede Spalte, die mit einer gegebenen Zeile gekoppelt ist, (und ungeachtet dessen, ob die Kopplung eine Erhöhung oder Verringerung des Zeilen-Signals verursacht, um auf der Spalte vorhanden zu sein) enthalten die Signale, die auf der Spalte vorgefunden werden, Informationen, die erkennen lassen werden, welche Zeilen gleichzeitig mit dieser Spalte berührt werden. Die Größe jedes empfangenen Signals steht im Allgemeinen mit der Menge der Kopplung zwischen der Spalte und der Zeile in Zusammenhang, die das entsprechende Signal tragen, und kann folglich einen Abstand des Berührungsobjektes zu der Oberfläche, einen Bereich der Oberfläche, der durch die Berührung und/oder den Druck der Berührung bedeckt ist, erkennen lassen.
Wenn eine Zeile und Spalte gleichzeitig berührt werden, wird ein Teil des Signals, das auf der Zeile vorhanden ist, in die entsprechende Spalte gekoppelt (die Kopplung kann eine Erhöhung oder Verringerung des Zeilen-Signals auf der Spalte verursachen). (Wie oben erörtert, erfordert der Ausdruck berühren oder wird berührt keinen tatsächlichen physischen Kontakt, sondern vielmehr eine relative Nähe.) In der Tat ist bei verschiedenen Implementierungen einer Berührungsvorrichtung ein physischer Kontakt mit den Zeilen und/oder Spalten unwahrscheinlich, da es eine Schutzbarriere zwischen den Zeilen und/oder Spalten und dem Finger oder einem anderen Objekt der Berührung geben kann. Zudem stehen im Allgemeinen die Zeilen und Spalten selbst miteinander nicht in Berührung, sondern sind vielmehr in einer Nähe platziert, die einer Signalmenge ermöglicht, zwischen denselben gekoppelt zu werden, und diese Menge verändert sich (positiv oder negativ) mit der Berührung. Im Allgemeinen resultiert die Zeilen-Spalten-Kopplung weder aus einem tatsächlichen Kontakt zwischen denselben, noch durch einen tatsächlichen Kontakt von dem Finger oder einem anderen Objekt der Berührung, sondern vielmehr durch den kapazitiven Effekt, den Finger (oder ein anderes Objekt) in unmittelbare Nähe zu bringen - wobei hierin eine unmittelbare Nähe, die zu einem kapazitiven Effekt führt, als Berührung bezeichnet wird.
Die Beschaffenheit der Zeilen und Spalten ist willkürlich und die bestimmte Orientierung ist irrelevant. In der Tat sollen sich die Ausdrücke Zeile und Spalte nicht auf ein quadratisches Gitter, sondern vielmehr auf einen Satz von Leitern, auf dem ein Signal übertragen wird, (Zeilen) und einen Satz von Leitern beziehen, auf den ein Signal gekoppelt werden kann, (Spalten). (Die Vorstellung selbst, dass Signale auf Zeilen übertragen und auf Spalten empfangen werden, ist willkürlich und Signale können genauso einfach auf Leitern übertragen werden, die willkürlich Spalten genannt werden, und auf Leitern empfangen werden, die willkürlich Zeilen genannt werden, oder beide könnten willkürlich anders bezeichnet werden.) Ferner ist es nicht notwendig, dass die Zeilen und Spalten in einem Gitter sind. Andere Formen sind möglich, solange ein Berührungsereignis einen Teil einer „Zeile“ und einen Teil einer „Spalte“ berühren wird und eine gewisse Form von Kopplung verursachen wird. Beispielsweise könnten die „Zeilen“ in konzentrischen Kreisen und die „Spalten“ Speichen sein, die von der Mitte nach außen strahlenförmig wegführen. Und weder die „Zeilen“, noch die „Spalten“ müssen einem geometrischen oder räumlichen Muster folgen, und folglich könnten beispielsweise die Tasten auf einer Tastatur willkürlich verbunden sein, um Zeilen und Spalten (mit Bezug oder ohne Bezug zu den relativen Positionen derselben) zu bilden. Zudem ist es nicht erforderlich, dass es nur zwei Arten von Signalausbreitungskanälen gibt: Anstelle von Zeilen und Spalten können bei einer Ausführungsform Kanäle „A“, „B“ und „C“ vorgesehen sein, wobei auf „A“ übertragene Signale auf „B“ und „C“ empfangen werden könnten oder bei einer Ausführungsform auf „A“ und „B“ übertragene Signale auf „C“ empfangen werden könnten. Es ist auch möglich, dass die Signalausbreitungskanäle eine Funktion wechseln können, wobei dieselben manchmal die Übertragung und manchmal den Empfang unterstützen. Es wird auch in Erwägung gezogen, dass die Signalausbreitungskanäle gleichzeitig Sender und Empfänger unterstützen können - vorausgesetzt, dass die übertragenen Signale orthogonal und somit von den empfangenen Signalen trennbar sind. Drei oder mehr Arten von Antennen-Leitern können anstatt von nur „Zeilen“ und „Spalten“ verwendet werden. Viele alternative Ausführungsformen sind möglich und werden für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik nach Prüfung dieser Offenbarung offensichtlich sein.
Wie oben erwähnt wurde, besteht bei einer Ausführungsform die Berührungsfläche 400 aus einer Reihe an Zeilen und Spalten, entlang welchen sich Signale ausbreiten können. Wie oben erörtert, sind die Zeilen und Spalten derart ausgelegt, dass, wenn dieselben nicht berührt werden, eine Signalmenge zwischen denselben gekoppelt wird, und, wenn dieselben berührt werden, eine andere Signalmenge zwischen denselben gekoppelt wird. Die Änderung des Signals, das zwischen denselben gekoppelt wird, kann im Allgemeinen proportional oder umgekehrt proportional (wenn auch nicht unbedingt linear proportional) zu der Berührung sein, so dass die Berührung weniger eine Ja-Nein-Frage und mehr eine Abstufung ist, die eine Unterscheidung zwischen mehr Berührung (d.h. näher oder fester) und weniger Berührung (d.h. weiter entfernt oder weicher) - und sogar keine Berührung - ist. Zudem wird ein unterschiedliches Signal in jede Zeile übertragen. Bei einer Ausführungsform sind all diese unterschiedlichen Signale voneinander orthogonal (d.h. trennbar und unterscheidbar). Wenn eine Zeile und eine Spalte gleichzeitig berührt werden, wird ein Signal, das auf der Zeile vorhanden ist, (positiv oder negativ) gekoppelt, was mehr oder weniger das Erscheinen desselben in der entsprechenden Spalte verursacht. Die Größe des Signals, das auf eine Spalte gekoppelt wird, kann mit der Nähe, dem Druck oder einem Bereich der Berührung in Beziehung stehen.
Ein Empfänger 300 ist an jeder Spalte angebracht. Der Empfänger ist zum Empfangen der auf den Spalten vorhandenen Signale, einschließlich eines der orthogonalen Signale oder einer willkürlichen Kombination der orthogonalen Signale, und eines Rauschens oder anderer Signale, die vorhanden sind, ausgestaltet. Im Allgemeinen ist der Empfänger zum Empfangen eines Frames der Signale, die auf den Spalten vorhanden sind, und zum Identifizieren der Spalten ausgestaltet, die ein Signal liefern. Bei einer Ausführungsform kann der Empfänger (oder ein mit den Empfängerdaten assoziierter Signalprozessor) ein Maß, das mit der Größe jedes Signals der orthogonalen übertragenen Signale assoziiert wird, die auf dieser Spalte vorhanden sind, während der Zeit bestimmen, zu der der Frame der Signale erfasst wurde. Auf diese Weise kann der Empfänger zusätzlich zum Identifizieren der Zeilen, die mit jeder Spalte in Berührung stehen, zusätzliche (z.B. qualitative) Informationen bezüglich der Berührung liefern. Im Allgemeinen können Berührungsereignisse den empfangenen Signalen auf den Spalten entsprechen (oder umgekehrt entsprechen). Für jede Spalte lassen die unterschiedlichen Signale, die darauf empfangen werden, erkennen, welche der entsprechenden Zeilen in der Nähe mit dieser Spalte berührt wird. Bei einer Ausführungsform lässt die Menge der Kopplung zwischen der entsprechenden Zeile und Spalte z.B. den Bereich der Oberfläche, der durch die Berührung bedeckt wird, den Druck der Berührung etc. erkennen. Bei einer Ausführungsform gibt eine Änderung der Kopplung im Laufe der Zeit zwischen der entsprechenden Zeile und Spalte eine Änderung der Berührung an dem Schnittpunkt der beiden an.
Einfache Sinuskurven-Ausführungsform
Bei einer Ausführungsform können die auf die Zeilen übertragenen orthogonalen Signale unmodulierte Sinuskurven sein, die jeweils eine unterschiedliche Frequenz aufweisen, wobei die Frequenzen derart ausgewählt werden, dass dieselben in dem Empfänger voneinander unterschieden werden können. Bei einer Ausführungsform werden die Frequenzen ausgewählt, um einen ausreichenden Abstand zwischen denselben zu liefern, so dass dieselben in dem Empfänger leichter voneinander unterschieden werden können. Bei einer Ausführungsform werden die Frequenzen derart ausgewählt, dass keine einfachen harmonischen Verhältnisse zwischen den ausgewählten Frequenzen bestehen. Der Mangel an einfachen harmonischen Verhältnissen kann nichtlineare Artefakte abschwächen, die verursachen können, dass ein Signal ein anderes Signal imitiert.

Im Allgemeinen wird ein „Kamm“ von Frequenzen, bei dem der Abstand zwischen benachbarten Frequenzen konstant ist und die höchste Frequenz kleiner als das Doppelte der niedrigsten Frequenz ist, diese Kriterien erfüllen, wenn der Abstand zwischen Frequenzen, Δf, zumindest der Kehrwert der Messdauer τ ist. Wenn beispielsweise eine Messung einer Kombination von Signalen (von beispielsweise einer Spalte) erwünscht wird, um zu bestimmen, welche Zeilen-Signale einmal pro Millisekunde (τ) vorhanden sind, dann muss der Frequenzabstand (Δf) größer als ein Kilohertz (d.h., Δf>1/τ) sein. Gemäß dieser Berechnung könnten bei einem beispielhaften Fall mit nur zehn Zeilen die folgenden Frequenzen verwendet werden:

Zeile 1: 5,000 MHz	Zeile 6: 5,005 MHz
Zeile 2: 5,001 MHz	Zeile 7: 5,006 MHz
Zeile 3: 5,002 MHz	Zeile 8: 5,007 MHz
Zeile 4: 5,003 MHz	Zeile 9: 5,008 MHz
Zeile 5: 5,004 MHz	Zeile 10: 5,009 MHz.

Für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik wird offensichtlich sein, dass ein Frequenzabstand im Wesentlichen größer als dieses Minimum sein kann, um eine robuste Ausgestaltung zu ermöglichen. Als Beispiel würde eine Berührungsfläche von 20 cm mal 20 cm mit einem Zeilen/Spalten-Abstand von 0,5 cm vierzig Zeilen und vierzig Spalten erfordern und Sinuskurven mit vierzig unterschiedlichen Frequenzen erforderlich machen. Zwar würde eine Analyserate von einmal pro Millisekunde einen Abstand von nur 1 KHz erfordern, aber ein willkürlich größerer Abstand wird für eine robustere Implementierung verwendet. Bei einer Ausführungsform unterliegt der willkürlich größere Abstand der Bedingung, dass die maximale Frequenz nicht mehr als das Doppelte der niedrigsten Frequenz betragen sollte (d.h., f_max < 2 (f_min)). Folglich kann bei einer beispielhaften Ausführungsform ein Frequenzabstand von 100 kHz, wobei die niedrigste Frequenz auf 5 MHz eingestellt ist, verwendet werden, was eine Frequenzliste von 5,0 MHz, 5,1 MHz, 5,2 MHz etc. bis zu 8,9 MHz zum Resultat hat.
Bei einer Ausführungsform kann jede Sinuskurve auf der Liste durch einen Signalgenerator generiert werden und auf eine separate Zeile durch einen Signalemitter oder Sender übertragen werden. Bei einer Ausführungsform können die Sinuskurven im Voraus generiert werden. Um die Zeilen und Spalten zu identifizieren, die gleichzeitig berührt werden, empfängt ein Empfänger beliebige Signale, die auf den Spalten vorhanden sind, und ein Signalprozessor analysiert das Signal, um zu bestimmen, welche Frequenzen, wenn überhaupt, auf der Liste erscheinen. Bei einer Ausführungsform kann die Identifikation mit einer Frequenzanalysetechnik (z.B. Fourier-Transformation) oder durch Verwendung einer Filterbank unterstützt werden. Bei einer Ausführungsform empfängt der Empfänger einen Frame der Spalten-Signale, wobei der Frame durch eine FFT verarbeitet wird, und folglich wird ein Maß für jede Frequenz bestimmt. Bei einer Ausführungsform liefert die FFT ein In-Phase- und Quadratur-Maß für jede Frequenz für jeden Frame.
Bei einer Ausführungsform kann der Empfänger/Signalprozessor anhand des Signals jeder Spalte einen Wert (und bei einer Ausführungsform einen In-Phase- und Quadratur-Wert) für jede Frequenz aus der Liste der Frequenzen bestimmen, die in dem Signal auf dieser Spalte vorgefunden wird. Bei einer Ausführungsform, bei der der Wert, der einer Frequenz entspricht, größer oder kleiner als ein Schwellenwert ist oder sich von einem vorherigen Wert verändert, wird diese Information zum Identifizieren eines Berührungsereignisses zwischen der Spalte und der Zeile verwendet, die dieser Frequenz entsprechen. Bei einer Ausführungsform können Signalstärke-Informationen, die verschiedenen physikalischen Phänomenen entsprechen können, die den Abstand der Berührung von dem Zeilen/Spalten-Schnittpunkt, die Größe des Berührungsobjektes, den Druck, mit dem das Objekt nach unten drückt, den Teil des Zeilen/Spalten-Schnittpunktes, der berührt wird, etc. enthalten, als Hilfe zum Lokalisieren des Bereiches des Berührungsereignisses verwendet werden. Bei einer Ausführungsform sind die bestimmten Werte für die Berührung nicht selbstbestimmend, sondern werden vielmehr zusammen mit anderen Werten weiter verarbeitet, um Berührungsereignisse zu bestimmen.
Sobald Werte für alle orthogonalen Frequenzen für zumindest zwei Frequenzen (die Zeilen entsprechen) oder für zumindest zwei Spalten bestimmt wurden, kann eine zweidimensionale Abbildung erzeugt werden, wobei die Werte als ein Wert, oder proportional/umgekehrt proportional zu einem Wert, der Abbildung an diesem Zeilen/Spalten-Schnittpunkt verwendet wird. Bei einer Ausführungsform werden die Stärken der Signale für jede Frequenz auf jeder Spalte berechnet. Sobald die Signalstärken berechnet sind, kann eine zweidimensionale Abbildung erzeugt werden. Bei einer Ausführungsform ist die Signalstärke der Wert der Abbildung an diesem Zeilen/Spalten-Schnittpunkt. Bei einer Ausführungsform werden Werte für mehrere Zeilen/Spalten-Schnittpunkte auf einer Berührungsfläche bestimmt, um eine Abbildung für die Berührungsfläche oder den Bereich zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform werden Werte für jeden Zeilen/Spalten-Schnittpunkt auf einer Berührungsfläche oder in einem Bereich einer Berührungsfläche bestimmt, um eine Abbildung für die Berührungsfläche oder den Bereich zu erzeugen. Bei einer Ausführungsform werden aufgrund von physikalischen Differenzen in der Berührungsfläche mit unterschiedlichen Frequenzen die Signalwerte für eine gegebene Berührung normalisiert oder kalibriert. Ähnlich müssen bei einer Ausführungsform aufgrund von physikalischen Differenzen über die Berührungsfläche oder zwischen den Schnittpunkten die Signalwerte für eine gegebene Berührung normalisiert oder kalibriert werden.
Bei einer Ausführungsform werden Berührungsereignisse unter Verwendung einer Abbildung identifiziert, die anhand von Wertinformationen erzeugt wird, und berücksichtigen folglich die Wertänderungen benachbarter Zeilen/Spalten-Schnittpunkte. Bei einer Ausführungsform können die zweidimensionalen Abbildungsdaten mit einem Schwellenwert versehen werden, um Berührungsereignisse besser zu identifizieren, zu bestimmen oder zu isolieren. Bei einer Ausführungsform können die zweidimensionalen Abbildungsdaten zum Folgern von Informationen über die Gestalt bzw. Form, Orientierung etc. des die Oberfläche berührenden Objektes verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform können solch eine Analyse und Berührungsverarbeitung, die hierin beschrieben wurde, an einer diskreten Berührungssteuerung des Berührungssensors durchgeführt werden. Bei einer anderen Ausführungsform können solch eine Analyse und Berührungsverarbeitung an anderen Computersystemkomponenten durchgeführt werden, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, ein/eine/einen oder mehrere ASIC, MCU, FPGA, CPU, GPU, SoC, DSP oder dedizierte Schaltung. Der Ausdruck „Hardwareprozessor“, wie hierin verwendet, bedeutet eine beliebige Vorrichtung der oben erwähnten Vorrichtungen oder eine beliebige andere Vorrichtung (jetzt bekannt oder nachfolgend entwickelt), die Rechenfunktionen durchführt.
Zu der Erörterung der Signale zurückkehrend, die auf den Zeilen übertragen werden, ist eine Sinuskurve nicht das einzige orthogonale Signal, das bei der oberen beschriebenen Konfiguration verwendet werden kann. In der Tat wird, wie oben erörtert wurde, jeder beliebige Satz von Signalen funktionieren, die voneinander unterschieden werden können. Trotzdem können Sinuskurven einige vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, die eine einfache Konstruktion und kosteneffizientere Herstellung der Vorrichtungen ermöglichen, die diese Technik verwenden. Beispielsweise weisen Sinuskurven ein sehr schmales Frequenzprofil (definitionsgemäß) auf und müssen sich nicht bis zu niedrigen Frequenzen, nahe DC, erstrecken. Zudem können Sinuskurven durch 1/f-Rauschen relativ unbeeinträchtigt sein, wobei das Rauschen breitere Signale beeinträchtigen könnte, die sich bis zu niedrigeren Frequenzen erstrecken.
Bei einer Ausführungsform können Sinuskurven durch eine Filterbank erfasst werden. Bei einer Ausführungsform können Sinuskurven durch Frequenzanalysetechniken (z.B. Fourier-Transformation/schnelle Fourier-Transformation) erfasst werden. Frequenzanalysetechniken können in einer relativ effizienten Weise implementiert werden und tendenziell gute Charakteristiken des dynamischen Bereiches aufweisen, die denselben ermöglichen, eine große Anzahl von gleichzeitigen Sinuskurven zu erfassen und zwischen denselben zu unterscheiden. Hinsichtlich der Verarbeitung von breiten Signalen kann das Dekodieren mehrerer Sinuskurven durch den Empfänger als Form des Frequenzmultiplexens angesehen werden. Bei einer Ausführungsform können auch andere Modulationstechniken, wie beispielsweise Zeit- und Codemultiplexen, verwendet werden. Das Zeitmultiplexen weist gute Charakteristiken des dynamischen Bereiches auf, aber erfordert üblicherweise, dass eine finite Zeit für das Übertragen in die (oder das Analysieren von empfangenen Signalen von der) Berührungsfläche aufgewendet wird. Codemultiplexen weist die gleiche gleichzeitige Beschaffenheit wie Frequenzmultiplexen auf, aber kann Probleme des dynamischen Bereiches sich bringen und nicht so leicht zwischen mehreren gleichzeitigen Signalen unterscheiden.
Wie in der US-Patentanmeldung Nr. 13/841.436 mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“ offenbart, kann eine modulierte Sinuskurve anstelle der einfachen Sinuskurven-Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, und als Verbesserung derselben verwendet werden. Die gesamte Offenbarung der Anmeldung ist durch Verweis hierin aufgenommen.
Berührungsflächen, die die zuvor beschriebenen Techniken verwenden, können im Vergleich zu anderen Verfahren relativ hohe Kosten aufweisen, die mit dem Generieren und Erfassen von Sinuskurven assoziiert werden. Nachstehend werden Verfahren zum Generieren und Erfassen von Sinuskurven erörtert, die kosteneffektiver und/oder zur Massenproduktion geeigneter sein können.
Sinuskurvenerfassung
Bei einer Ausführungsform können Sinuskurven in einem Empfänger unter Verwendung eines vollständigen Funkempfängers mit einem Fourier-Transformations-Erfassungsschema erfasst werden. Solch eine Erfassung kann das Digitalisieren einer Hochgeschwindigkeits-RF-Wellenform und daraufhin Durchführen einer digitalen Signalverarbeitung erfordern. Eine separate Digitalisierung und Signalverarbeitung können für jede Spalte der Oberfläche implementiert werden; dies ermöglicht dem Signalprozessor, zu erkennen, welche Zeilen-Signale mit dieser Spalte in Berührung stehen. Bei dem oben erwähnten Beispiel würde das Aufweisen einer Berührungsfläche mit vierzig Zeilen und vierzig Spalten vierzig Kopien dieser Signalkette erfordern. Heutzutage sind die Digitalisierung und die digitale Signalverarbeitung relativ aufwändige Operationen hinsichtlich der Hardware, Kosten und Leistung. Es wäre nützlich, ein kosteneffektiveres Verfahren zum Erfassen von Sinuskurven zu verwenden, insbesondere eins, das leicht repliziert werden könnte und sehr wenig Leistung erfordert.
Bei einer Ausführungsform können Sinuskurven unter Verwendung einer Filterbank erfasst werden. Eine Filterbank umfasst ein Array von Bandpassfiltern, die ein Eingangssignal nehmen können und dasselbe in die mit jedem Filter assoziierten Frequenzkomponenten zerlegen können. Die Discrete Fourier Transform (zu Deutsch: diskrete Fourier-Transformation) (DFT, von der die FFT eine effiziente Implementierung ist), ist eine Form einer Filterbank mit gleichmäßig beabstandeten Bandpassfiltern, die zur Frequenzanalyse verwendet werden können. DFTs können digital implementiert werden, aber der Digitalisierungsschritt kann aufwändig sein. Es ist möglich, eine Filterbank aus einzelnen Filtern zu implementieren, wie beispielsweise passive LC-(Induktor und Kondensator) oder aktive RC-Filter. Eine gute Implementierung von Induktoren bei VLSI-Prozessen ist schwierig und diskrete Induktoren sind groß und aufwändig und daher kann die Verwendung von Induktoren in der Filterbank nicht kosteneffektiv sein.
Bei niedrigeren Frequenzen (ca. 10 MHz und darunter) ist es möglich, Bänke aus aktiven RC-Filtern auf VLSI zu bilden. Solche aktive Filter können eine gute Leistung erbringen, aber können auch viel Chipplatz einnehmen und mehr Leistung als erwünscht erfordern.
Bei höheren Frequenzen ist es möglich, Filterbänke mit Akustischen-Oberflächenwellen-Filtertechniken (SAW-Filtertechniken; von engl. surface acoustic wave) zu bilden. Diese ermöglichen nahezu willkürliche FIR-Filtergeometrien. SAW-Filtertechniken erfordern piezoelektrische Materialien, die kostspieliger als eine reine CMOS-VLSI sind. Zudem können SAW-Filtertechniken nicht genügend gleichzeitige Abgriffe ermöglichen, um ausreichend viele Filter in ein einzelnes Package zu integrieren, wobei dadurch die Herstellungskosten erhöht werden.
Bei einer Ausführungsform können Sinuskurven unter Verwendung einer analogen Filterbank erfasst werden, die mit Techniken mit geschaltetem Kondensator bei Standard-CMOS-VLSI-Prozessen implementiert wird und eine FFT-ähnliche „Butterfly“-Topologie einsetzt. Der für solch eine Implementierung erforderte Chipbereich ist üblicherweise eine Funktion des Quadrates der Anzahl von Kanälen, was bedeutet, dass eine 64-Kanal-Filterbank, die die gleiche Technologie verwendet, nur 1/256 des Chipbereiches der 1024-Kanal-Version erfordern würde. Bei einer Ausführungsform wird das vollständige Empfangssystem für den Berührungssensor mit geringer Latenz auf einer Vielzahl von VLSI-Chips implementiert, die einen angemessenen Satz von Filterbänken und die angemessenen Verstärker, Schalter, Energiedetektoren etc. enthalten. Bei einer Ausführungsform wird das vollständige Empfangssystem für den Berührungssensor mit einer geringen Latenz auf einem einzelnen VLSI-Chip implementiert, der einen angemessenen Satz von Filterbänken und die angemessenen Verstärker, Schalter, Energiedetektoren etc. enthält. Bei einer Ausführungsform wird das vollständige Empfangssystem für den Berührungssensor mit einer geringen Latenz auf einem einzelnen VLSI-Chip implementiert, der n Instanzen einer n-Kanal-Filterbank enthält und Platz für die angemessenen Verstärker, Schalter, Energiedetektoren etc. lässt.
Sinuskurvenerzeugung
Das Erzeugen bzw. Generieren der Übertragungssignale (z.B. Sinuskurven) in einem Berührungssensor mit geringer Latenz ist im Allgemeinen weniger komplex als eine Erfassung, in erster Linie weil jede Zeile die Erzeugung eines einzelnen Signals (oder einen kleinen Anzahl von Signalen) erfordert, während die Spalten-Empfänger viele Signale erfassen und zwischen denselben unterscheiden müssen. Bei einer Ausführungsform können Sinuskurven mit einer Reihe von Phasenregelschleifen (PLLs; engl. phase-locked loops) generiert werden, die jeweils eine gemeinsame Bezugsfrequenz mit einem anderen Vielfachen multiplizieren.
Bei einer Ausführungsform erfordert die Ausgestaltung des Berührungssensors mit einer geringen Latenz nicht, dass die übertragenen Sinuskurven von sehr hoher Qualität sind, sondern kann vielmehr übertragene Sinuskurven unterbringen, die mehr Phasenrauschen, Frequenzvariation (im Laufe der Zeit, Temperatur, etc.), harmonische Verzerrung und andere Unvollkommenheiten aufweisen, als üblicherweise in Funkschaltungen zulässig oder erwünscht sein kann. Bei einer Ausführungsform kann die große Anzahl an Frequenzen durch eine digitale Einrichtung generiert werden und dann einen relativ groben Digital/Anlog-Umwandlungsprozess einsetzen. Wie oben erörtert wurde, sollten bei einer Ausführungsform die generierten Zeilenfrequenzen keine einfachen harmonischen Verhältnisse miteinander aufweisen und jegliche Nichtlinearitäten in dem Generierungsprozess nicht verursachen, dass ein Signal in dem Satz ein anderes Signal „aliasiert“ oder imitiert.
Bei einer Ausführungsform kann ein Frequenzkamm generiert werden, indem eine Folge schmaler Impulse durch eine Filterbank gefiltert wird, wobei jedes Filter in der Bank die Signale zur Übertragung auf einer Zeile ausgibt. Der Frequenz-„Kamm“ wird durch eine Filterbank erzeugt, die zu einer Filterbank identisch sein kann, die von dem Empfänger benutzt werden kann. Als Beispiel wird bei einer Ausführungsform ein Impuls von 10 Nanosekunden, der mit einer Rate von 100 kHz wiederholt wird, in die Filterbank weitergeleitet, die ausgelegt ist, um einen Kamm der Frequenzkomponenten beginnend bei 5 MHz und getrennt durch 100 kHz zu trennen. Die Impulsfolge, wie definiert, würde Frequenzkomponenten von 100 kHz bis mehrere zehn MHz aufweisen und folglich ein Signal für jede Zeile in dem Sender aufweisen. Würde die Impulsfolge durch eine identische Filterbank zu der oben beschriebenen Filterbank weitergeleitet werden, um Sinuskurven in den empfangenen Spalten-Signalen zu erfassen, dann würden die Ausgänge der Filterbank folglich jeweils eine einzelne Sinuskurve enthalten, die auf eine Zeile übertragen werden kann.
Transparente Anzeigefläche
Es kann erwünscht werden, dass die Berührungsfläche mit einer Computeranzeige integriert ist, so dass eine Person mit rechnergenerierten Graphiken und Bildern interagieren kann. Zwar kann eine Frontprojektion mit opaken Berührungsflächen verwendet werden und eine Rückprojektion mit transluzenten Berührungsflächen verwendet werden, aber moderne Flachbildschirme (LCD, Plasma, OLED etc.) erfordern im Allgemeinen, dass die Berührungsfläche transparent ist. Bei einer Ausführungsform müssen die Zeilen und Spalten der vorliegenden Technik, die Signalen ermöglichen, sich entlang denselben auszubreiten, diesen Signalen gegenüber leitfähig sein. Bei einer Ausführungsform müssen die Zeilen und Spalten der vorliegenden Technik, die Funkfrequenzsignalen ermöglichen, sich entlang denselben auszubreiten, elektrisch leitfähig sein.
Wenn die Zeilen und Spalten unzureichend leitfähig sind, wird sich der Widerstand pro Längeneinheit entlang der Zeile/Spalte mit der Kapazität pro Längeneinheit kombinieren, um ein Tiefpassfilter zu bilden: Jegliche Hochfrequenzsignale, die an einem Ende angelegt werden, werden im Wesentlichen gedämpft werden, während sich dieselben entlang dem schlechten Leiter ausbreiten.
Visuell transparente Leiter sind im Handel erhältlich (z.B. Indium-Zinn-Oxid oder ITO), aber die Abwägung zwischen Transparenz und Leitfähigkeit ist bei den Frequenzen problematisch, die für einige Ausführungsformen des hierin beschriebenen Berührungssensors mit einer geringen Latenz erwünscht sein können: Wäre das ITO ausreichend dick, um bestimmte erwünschte Frequenzen über bestimmte Längen zu stützen, dann könnte es für einige Anwendungen unzureichend transparent sein. Bei einer Ausführungsform können die Zeilen und/oder Spalten ganz oder zumindest teilweise aus Graphen und/oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen gebildet werden, die beide sehr leitfähig und optisch transparent sind.
Bei einer Ausführungsform können die Zeilen und/oder Spalten aus einem oder mehreren Feindrähten gebildet werden, die eine vernachlässigbare Menge der Anzeige hinter denselben versperren. Bei einer Ausführungsform sind die Feindrähte zu klein, um erkannt zu werden, oder zumindest zu klein, um eine visuelle Behinderung beim Betrachten einer Anzeige hinter denselben darzustellen. Bei einer Ausführungsform können feine Silberdrähte, die auf ein transparentes Glas oder einen transparenten Kunststoff bemustert werden, verwendet werden, um die Zeilen und/oder Spalten zu bilden. Solche Feindrähte müssen einen ausreichenden Querschnitt aufweisen, um einen guten Leiter entlang der Zeile/Spalte zu erzeugen, aber es wird erwünscht (für hintere Anzeigen), dass solche Drähte ausreichend klein und diffus sind, um so wenig der darunter liegenden Anzeige zu versperren, wie für die Anwendung angebracht ist. Bei einer Ausführungsform wird die Feindrahtgröße basierend auf der Pixelgröße und/oder dem Pixelabstand der darunterliegenden Anzeige ausgewählt.
Als Beispiel weisen die neuen Retina-Displays von Apple ungefähr 300 Pixel pro Zoll auf, was eine Pixelgröße von ca. 80 Mikrometern auf einer Seite ergibt. Bei einer Ausführungsform wird ein Silberdraht mit einem Durchmesser von 20 Mikrometern und einer Länge von 20 Zentimetern (die Länge eines iPad-Displays), der einen Widerstand von ca. 10 Ohm aufweist, als Zeile und/oder Spalte und/oder als Teil einer Zeile und/oder Spalte in einem Berührungssensor mit einer niedrigen Latenz verwendet, der hierin beschrieben wird. Solch ein Silberdraht mit einem Durchmesser von 20 Mikrometern kann jedoch, wenn über ein Retina-Display gestreckt, bis zu 25% einer gesamten Pixellinie versperren. Folglich können bei einer Ausführungsform mehrere Silberdrähte mit einem dünneren Durchmesser als Spalte oder Zeile eingesetzt werden, die einen angemessenen Widerstand halten können und ein annehmbares Ansprechen in Bezug auf Probleme der Funkfrequenz-Skin-Tiefe bzw. Funkfrequenz-Eindringtiefe liefern. Solche mehreren Silberdrähte mit einem dünneren Durchmesser können in ein Muster gelegt werden, das nicht gerade, sondern eher etwas unregelmäßig ist. Ein zufälliges oder unregelmäßiges Muster dünnerer Drähte ist wahrscheinlich weniger visuell störend. Bei einer Ausführungsform wird ein Geflecht aus dünnen Drähte verwendet; die Verwendung eines Geflechts wird die Robustheit, einschließlich gegen Herstellungsfehler beim Bemustern, verbessern. Bei einer Ausführungsform können einzelne Drähte mit einem dünneren Durchmesser als Spalte oder Zeile eingesetzt werden, vorausgesetzt, dass der dünnere Draht ausreichend leitfähig ist, um einen angemessenen Pegelwiderstand und ein annehmbares Ansprechen in Bezug auf Probleme der Funkfrequenz-Eindringtiefe zu halten.
Wie unten verwendet, werden zur Einfachheit der Beschreibung die Ausdrücke sendender Leiter und empfangender Leiter verwendet werden. Der sendende Leiter kann eine Zeile oder Spalte sein, die ein Signal z.B. von einem Signalgenerator trägt. Diesbezüglich enthält „Leiter“, wie hierin verwendet, nicht nur elektrische Leiter, sondern auch andere Wege, auf denen Signale fließen. Ein empfangender Leiter kann eine Zeile oder eine Spalte sein, die ein Signal trägt, das aus dem Koppeln eines Berührungsereignisses resultiert, wenn sich ein Berührungsereignis in der Nähe des empfangenden Leiters ereignet, und die kein Signal trägt, das aus dem Koppeln eines Berührungsereignisses resultiert, wenn sich kein Berührungsereignis in der Nähe des empfangenden Leiters ereignet. Bei einer Ausführungsform misst ein Empfänger/Signalprozessor eine oder mehrere Größen in Bezug auf jedes orthogonale übertragene Signal auf einem empfangenden Leiter, dessen Signale sich infolge des Koppelns (positiv oder negativ) eines Berührungsereignisses im Laufe der Zeit ändern. Das Messen der einen oder mehreren Größen ermöglicht die Identifikation eines Berührungsereignisses. Bei einer Ausführungsform kann der Empfänger/Signalprozessor einen DSP, eine Filterbank oder eine Kombination derselben aufweisen. Bei einer Ausführungsform ist der Empfänger/Signalprozessor ein Kammfilter, das Bänder liefert, die den orthogonalen Signalen entsprechen.
Da jedes Berührungsereignis in der Nähe eines Zeilen-Spalten-Schnittpunktes sowohl das auf der Spalte vorhandene Zeilen-Signal als auch das auf der Zeile vorhandene Spalten-Signal ändern kann, kann bei einer Ausführungsform jedes beliebige Signal auf einer Spalte oder Zeile, die kein entsprechendes Zeilen- oder Spalten-Gegenstück aufweist, abgeschwächt oder zurückgewiesen bzw. gesperrt werden. Bei einer Ausführungsform wird ein Zeilen-Signal, das an einem Spalten-Empfänger/Signalprozessor empfangen wird, beim Lokalisieren oder Identifizieren eines Berührungsereignisses verwendet, wenn ein entsprechendes Spalten-Signal an dem entsprechenden Zeilen-Empfänger/Signalprozessor empfangen wird. Beispielsweise wird ein erfasstes Signal aus Row (zu Deutsch: Zeile) R in Column (zu Deutsch: Spalte) C nur betrachtet, durch ein Berührungsereignis verursacht zu werden, wenn das übertragene Signal der Column C auch in Row R erfasst wird. Bei einer Ausführungsform übertragen Column C und Row R gleichzeitig Signale, die zu den anderen Zeilen- und Spalten-Signalen und zueinander orthogonal sind. Bei einer Ausführungsform übertragen Column C und Row R nicht gleichzeitig Signale, sondern vielmehr jeweils das Signal derselben in einer zugeordneten Zeitscheibe. Bei solch einer Ausführungsform erfordern Signale nur eine Frequenz- oder Code-Orthogonalität von anderen Signalen, die in der gleichen Zeitscheibe übertragen werden.
Wie veranschaulicht, kann bei einer Ausführungsform ein einzelner Signalgenerator zum Generieren der orthogonalen Signale für sowohl die Zeilen als auch Spalten verwendet werden und ein einzelner Signalprozessor zum Verarbeiten der empfangenen Signale von sowohl den Zeilen als auch den Spalten verwendet werden. Bei einer Ausführungsform wird ein Signalgenerator für das Generieren von Zeilen-Signalen bestimmt und ein separater Signalgenerator für das Generieren von Spalten-Signalen bestimmt. Bei einer Ausführungsform wird eine Vielzahl von Signalgeneratoren für das Generieren von Zeilen-Signalen bestimmt und die gleiche oder eine separate Vielzahl von Signalgeneratoren für das Generieren von Spalten-Signalen bestimmt. Gleichermaßen wird bei einer Ausführungsform ein Signalprozessor für das Verarbeiten von Zeilen-Signalen bestimmt und ein separater Signalprozessor für das Verarbeiten von Spalten-Signalen bestimmt. Bei einer Ausführungsform werden eine Vielzahl von Signalprozessoren für das Verarbeiten von Zeilen-Signalen bestimmt und die gleiche oder eine separate Vielzahl von Signalprozessoren für das Verarbeiten von Spalten-Signalen bestimmt.
Bei einer Ausführungsform kann jede Zeile und jede Spalte mit einem Signal assoziiert werden und das mit jeder Zeile oder Spalte assoziierte Signal ist unikal und orthogonal in Bezug auf das Signal für jede andere Zeile oder Spalte. Bei solch einer Ausführungsform kann es möglich sein, alle Zeilen- und Spalten-Signale gleichzeitig zu „übertragen“. In Fällen, in denen die Ausgestaltung oder andere Bedingungen erfordern, oder in denen erwünscht wird, weniger als ein Signal pro Zeile und Spalte zu verwenden, kann Zeitmultiplexen eingesetzt werden.
Wie in der am 22. Januar 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/603.104 mit dem Titel „Dynamic Assignment of Possible Channels in a Touch Sensor“ offenbart, ermöglichen ein System und ein Verfahren einem Berührungssensor, solche falschen oder rauschigen Ablesungen zu verringern oder zu beseitigen und eine hohes Signal-Rausch-Verhältnis zu halten, selbst wenn dasselbe nahe einem störenden elektromagnetischen Rauschen von anderen Computersystemkomponenten oder ungewollten externen Signalen ist. Dieses Verfahren kann auch zum dynamischen Rekonfigurieren des Signalmodulationsschemas verwendet werden, das Auswahlabschnitte oder den gesamten Oberflächenbereich eines Berührungssensors zu einem gegebenen Zeitpunkt steuert, um den gesamten Leistungsverbrauch des Sensors zu senken, während die Gesamtleistungsfähigkeit des Sensors hinsichtlich Parallelismus, Latenz, Abtastrate, dynamischer Bereich, Abfühl- bzw. Messgranularität etc. noch optimiert wird. Die gesamte Offenbarung der Anmeldung ist durch Verweis hierin aufgenommen.
Schnelle Multi-Touch-Nachverarbeitung
Nachdem die Signalstärken von jeder Zeile in jeder Spalte unter Verwendung von beispielsweise den oben beschriebenen Verfahren berechnet wurden, wird eine Nachverarbeitung durchgeführt, um die resultierende zweidimensionale „Heatmap“, auch als eine „Matrix“ bezeichnet, in brauchbare Berührungsereignisse umzuwandeln. Bei einer Ausführungsform enthält solch eine Nachverarbeitung zumindest einige der folgenden vier Verfahren: Feldabflachung, Berührungspunkterfassung, Interpolation und Berührungspunktanpassung zwischen Frames. Das Feldabflachungsverfahren subtrahiert einen Versatzpegel, um ein Übersprechen zwischen Zeilen und Spalten zu beseitigen, und kompensiert Differenzen in der Amplitude zwischen bestimmten Zeilen/Spalten-Kombinationen aufgrund von Dämpfung. Das Berührungspunkt-Erfassungsverfahren berechnet die groben Berührungspunkte durch Erkennen lokaler Maxima in dem abgeflachten Signal. Das Interpolationsverfahren berechnet die feinen Berührungspunkte durch Anpassen der mit den groben Berührungspunkten assoziierten Daten an ein Paraboloid. Das Frame-Anpassungsverfahren passt die berechneten Berührungspunkte über Frames aneinander an. Nachstehend wird jedes der vier Verfahren der Reihe nach beschrieben. Auch sind Beispiele einer Implementierung, möglicher Ausfallarten und Konsequenzen für jeden Verarbeitungsschritt offenbart. Aufgrund des Erfordernisses einer sehr niedrigen Latenz sollten die Verarbeitungsschritte optimiert und parallelisiert werden.
Ein Feldabflachungsverfahren kann zum Reduzieren systemischer Probleme verwendet werden, die Artefakte in jeder empfangenen Signalstärke der Spalte verursachen. Bei einer Ausführungsform können diese Artefakte wie folgt kompensiert werden. Erstens, aufgrund des Übersprechens zwischen den Zeilen und Spalten wird die empfangene Signalstärke für jede Zeilen/Spalten-Kombination einen Versatzpegel erfahren. Zur guten Näherung wird dieser Versatzpegel konstant sein und kann wegsubtrahiert (oder -addiert) werden.
Zweitens, die Amplitude des an einer Spalte aufgrund einer kalibrierten Berührung an einem gegebenen Zeilen- und Spalten-Schnittpunkt empfangenen Signals wird von dieser bestimmten Zeile und Spalte abhängig sein, und zwar größtenteils aufgrund einer Dämpfung der Signale, während sich dieselben entlang der Zeile und Spalte ausbreiten. Je weiter sich dieselben bewegen, desto mehr Dämpfung wird es geben, und daher werden Spalten, die von den Sendern weiter entfernt sind, und Zeilen, die von den Empfängern weiteren entfernt sind, geringere Signalstärken in der „Heatmap“ als die Gegenstücke derselben aufweisen. Wenn die RF-Dämpfung der Zeilen und Spalten gering ist, können die Differenzen der Signalstärke vernachlässigbar sein und eine kleine oder keine Kompensation wird erforderlich sein. Wenn die Dämpfung hoch ist, kann eine Kompensation erforderlich sein oder die Empfindlichkeit oder Qualität der Berührungserfassung verbessern. Im Allgemeinen wird erwartet, dass die an den Empfängern gemessenen Signalstärken mit der Menge des Signals linear sind, die in die Spalten übertragen wurde. Folglich wird bei einer Ausführungsform eine Kompensation das Multiplizieren jeder Stelle in der Heatmap mit einer Kalibrierkonstante für diese bestimmte Zeilen/Spalten-Kombination involvieren. Bei einer Ausführungsform können Messungen oder Schätzungen zum Bestimmen einer Heatmap-Kompensationstabelle verwendet werden, wobei die Tabelle ähnlich verwendet werden kann, um die Kompensation durch Multiplikation zu liefern. Bei einer Ausführungsform wird eine Kalibrieroperation zum Erzeugen einer Heatmap-Kompensationstabelle verwendet. Der Ausdruck „Heatmap“, wie hierin verwendet, erfordert keine tatsächliche Abbildung von Wärme, sondern der Ausdruck kann vielmehr eine beliebige Anordnung aus zumindest zwei Dimensionen bedeuten, die Daten aufweist, die Stellen entsprechen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das gesamte Feldabflachungsverfahren wie folgt. Wenn nichts die Oberfläche berührt, wird zuerst die Signalstärke für jedes Zeilen-Signal an jedem Spalten-Empfänger gemessen. Da es keine Berührungen gibt, ist im Wesentlichen das gesamte Signal, das empfangen wird, auf Übersprechen zurückzuführen. Der gemessene Wert (z.B. die Menge des Signals jeder Reihe, das auf jeder Spalte vorgefunden wird) ist ein Versatzpegel, der von dieser Position in der Heatmap subtrahiert werden muss. Wenn der jeweilige konstante Versatz subtrahiert wurde, dann wird ein kalibriertes Berührungsobjekt an Zeilen/Spalten-Schnittpunkten platziert und die Signalstärke des Signals der Zeile an diesem Spalten-Empfänger gemessen. Bei einer Ausführungsform werden alle Zeilen/Spalten-Schnittpunkte zur Kalibrierung verwendet. Der Signalprozessor kann zum Normalisieren der Berührungsereignisse auf den Wert von einer Stelle auf der Berührungsoberfläche konfiguriert sein. Die Stelle, die wahrscheinlich die stärksten Signale aufweist, kann willkürlich ausgewählt werden (da dieselbe die geringste Dämpfung erfährt), d.h. der Zeilen/Spalten-Schnittpunkt, der den Sendern und Empfängern am nächsten ist. Wenn die kalibrierte Berührungssignalstärke an dieser Stelle S_N ist und die kalibrierte Berührungssignalstärke für jede Zeile und Spalte S_R,C ist, dann werden, wenn jede Stelle in der Heatmap mit (S_N/S_R,C) multipliziert wird, alle Berührungswerte normalisiert werden. Bei einer Ausführungsform können kalibrierte Berührungen verursachen, dass die normalisierte Signalstärke für eine beliebige Zeile/Spalte in der Heatmap gleich eins ist.
Das Feldabflachungsverfahren parallelisiert gut. Sobald der jeweilige Versatz und die Normalisierungsparameter gemessen und gespeichert werden - was nur einmal (oder möglicherweise noch einmal in einem Wartungsintervall) erfolgen sollte - können die Korrekturen angewandt werden, sobald jede Signalstärke gemessen wurde. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Feldabflachungsverfahrens.
Bei einer Ausführungsform kann das Kalibrieren jedes Zeilen/Spalten-Schnittpunktes in regelmäßigen oder ausgewählten Wartungsintervallen erfordert werden. Bei einer Ausführungsform kann das Kalibrieren jedes Zeilen/Spalten-Schnittpunktes einmal pro Einheit erfordert werden. Bei einer Ausführungsform kann das Kalibrieren jedes Zeilen/Spalten-Schnittpunktes einmal pro Ausgestaltung erfordert werden. Bei einer Ausführungsform und insbesondere in Fällen, in denen z.B. eine RF-Dämpfung der Zeilen und Spalten gering ist, kann das Kalibrieren jedes Zeilen/Spalten-Schnittpunktes gar nicht erfordert werden. Zudem kann es bei einer Ausführungsform, bei der die Signaldämpfung entlang den Zeilen und Spalten einigermaßen vorhersagbar ist, möglich sein, eine gesamte Oberfläche anhand von nur ein paar Schnittpunktmessungen zu kalibrieren.
Wenn eine Berührungsfläche viel Dämpfung erfährt, wird das Feldabflachungsverfahren zumindest zu einem gewissen Grad die Messungen normalisieren, aber dasselbe kann einige Nebeneffekte aufweisen. Beispielsweise wird das Rauschen bei jeder Messung zunehmen, während die Normalisierungskonstante desselben größer wird. Für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik wird offensichtlich sein, dass dies für niedrigere Signalstärken und höhere Dämpfungen Fehler und Instabilität bei der Berührungspunkterfassung und den Interpolationsprozessen verursachen kann. Folglich wird bei einer Ausführungsform eine ausreichende Signalstärke für das Signal geliefert, das der größten Dämpfung ausgesetzt ist, (z.B. der am weitesten entfernte Zeilen/Spalten-Schnittpunkt). Bei einer Ausführungsform können, nachdem die Heatmap generiert wurde und das Feld abgeflacht wurde, Berührungspunkte identifiziert werden.
Verwendungs-Duplizierung des Abfühlens zur Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Sensors
Ein Berührungssensor kann auch eine Anzahl von Techniken verwenden, um den Einfluss einer Interferenz und von anderem Rauschen in dem Berührungssensor zu verringern. Beispielsweise könnte bei einer Ausführungsform für einen Berührungssensor, der FDM einsetzt, ein Berührungssensor mehrere Frequenzen pro Zeile verwenden, so dass derselbe, selbst wenn der Sensor nicht vorhersagen kann, welche Frequenzbehälter bzw. Frequenzbins einer Interferenz ausgesetzt sein werden, dann jede Zeile (oder Spalte) auf mehrere Weisen messen kann und die am wenigsten rauschige Messung (oder Kombination von Messungen) abschätzen bzw. beurteilen und dieselben dann verwenden kann.
In Fällen, in denen es schwierig ist, zu entscheiden, ob eine Messung durch eine Interferenz beeinträchtigt wurde, könnte ein Berührungssensor ein Auswahlschema einsetzen, wodurch eine Vielzahl von Messungen in Form einer Auswahl oder ein ähnliches statistisches Verfahren verwendet wird, um zu bestimmen, welche Messungen wegzuwerfen sind, welche zu behalten sind und der besten Art zum statistischen und mathematischen Kombinieren derer, die behalten werden, um das Signal-Rausch+Interferenz-Verhältnis zu maximieren und dadurch die Erfahrung des Benutzers zu fördern. Bei einer Ausführungsform könnte beispielsweise ein FDM-Berührungssensor, der einer Interferenz unterliegt, drei verschiedene Frequenzen auf jeder Zeile übertragen (wobei die Frequenzen ausreichend getrennt sind, so dass eine Interferenz zwischen denselben statistisch unwahrscheinlich ist) und die Ergebnisse messen. Dann kann der Sensor unter Verwendung eines Zwei-aus-Drei-Auswahlsystems bestimmen, welche der Frequenzen durch eine Interferenz am meisten herabgesetzt wurde, und entweder die Messung derselben aus der Berücksichtigung bei der Endmessung entfernen oder die übrigen zwei auf statistisch plausible Weise kombinieren (in Anbetracht dessen, was der Sensor a priori über die Interferenz- und Rauschstatistiken „weiß“) oder alle drei enthalten und dieselben auf statisch plausible Weise kombinieren, wobei der Einfluss jeder Frequenzmessung durch die statistische Wahrscheinlichkeit der Herabsetzung derselben durch Rauschen und Interferenz gewichtet wird.
Einige Verfahren, die ein Berührungssensor auf diese Weise einsetzen kann, enthalten Folgendes, sind aber nicht darauf beschränkt:

1. Verwenden mehrerer Frequenzen pro Zeile. Diese Frequenzen könnten gleichzeitig oder der Reihe nach eingesetzt werden.
2. Übertragen von Zeilen in Spalten und von Spalten in Zeilen, was auch mit der Verwendung der mehreren Frequenzen oben oder mit einer anderen Kombination von Modulationsschemen kombiniert werden kann.
3. Verwenden von CDMA zusätzlich zu FDM oder einer Kombination von Modulationsschemen. Hier sollte beachtet werden, dass CDMA-Signale im Gegensatz zu jenen, die häufig durch FDM-Techniken eingesetzt werden, im Grunde „unnatürlich“ sind und daher häufig immuner gegen eine Vielfalt von natürlich auftretenden Signalen in einer externen Umgebung eines Computersystems als FDM-Modulationsschemen sind.

Verbesserte Signalerfassung
Das vorliegend offenbarte durch Frequenzteilung modulierte Berührungssystem wird zur Verbindung mit einer Berührungsfläche verwendet. Ein durch Frequenzteilung moduliertes Berührungssystem muss die Leistung (oder Amplitude) der empfangenen Signale bestimmen, um zu bestimmen, ob sich ein Berührungsereignis ereignet hat. Leistung und Amplitude weisen ein funktionales oder proportionales Verhältnis auf, was bedeutet, dass sich, wenn sich eine derselben verändert, die andere derselben auf vorhersehbare Weise verändert. Leistung wird normalerweise berechnet, indem die Summe der Quadrate der realen und imaginären Komponenten einer FFT mit der Frequenz von Interessen genommen wird. Die Operationen der Summe der Quadrate erfordern zwei skalare Multiplikationen und eine Addition, um die Leistung des geschätzten Signals zu bestimmen, sowie eine anschließende Quadratwurzel-Operation, um die Amplitude zu bestimmen.
Es wurde festgestellt, dass bei bekannter Phase des Signals von Interesse die Amplitude desselben mit einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis (SNR; engl. signal-to-noise ratio) durch Projizieren des komplexen FFT-Ausgangs mit dieser Frequenz entlang des Einheitsvektors, der die bekannte Phase des empfangenen Signals aufweist, geschätzt werden kann. Diese Feststellung exkludiert Rauschen, das normalweise bei der Berechnung der Summe der Quadrate enthalten wäre, wobei dadurch das SNR der Amplitudenschätzung erhöht wird. Bei einer Ausführungsform wird die Hälfte des bei der Berechnung der Summe der Quadrate enthaltenen Rauschens exkludiert, was zu einer SNR-Verbesserung von 3 dB führt. Zudem kann das neuartige Verfahren der Amplitudenschätzung unter Verwendung von zwei skalaren Multiplikationen und einer Addition implementiert werden, um die Amplitude des geschätzten Signals zu bestimmen. Unter Verwendung des neuartigen Ansatzes, der hierin offenbart ist, können folglich sowohl das SNR als auch die Recheneffizienz verbessert werden.
Die Messung eines bestimmten Signals mit einer Frequenz weist zwei Freiheitsgrade auf; dieselbe ist daher ein Vektor der Länge zwei. Dies kann in Polarkoordinaten als Amplitude und Phase (d.h. die Größe und der Winkel des Polarvektors) zum Ausdruck gebracht werden, aber auch in kartesischen Koordinaten zum Ausdruck gebracht werden und wird üblicherweise als „In-Phase“ und „Quadratur“ bezeichnet. Siehe 3, die das Verhältnis zwischen der In-Phase- und Quadratur-Darstellung und der Amplituden- und PhasenDarstellung zeigt.
Jemand mit Fähigkeiten in der Technik wird verstehen, dass die Phase einer Sinuskurve willkürlich ist, da dieselbe von einem bestimmten Bezugspunkt und der Zeit abhängig ist. Unter Berücksichtigung eines ausgewählten Bezugspunktes wird ein Kosinussignal an diesem Punkt zu einer Zeit t=0 maximal sein und dann hinsichtlich der Amplitude abnehmen. Ein Sinussignal wird an diesem Punkt zu einer Zeit t=0 null sein und dann hinsichtlich der Amplitude zunehmen. Ein Kosinussignal ist vollständig in Phase bzw. gleichphasig, was bedeutet, dass der Vektor desselben entlang der x-Achse liegt. Ein Sinussignal ist vollständig Quadratur bzw. um 90° phasenverschoben, was bedeutet, dass der Vektor desselben entlang der y-Achse liegt. Ein Signal mit einer anderen Phase wird sowohl In-Phase- als auch Quadratur-Komponenten aufweisen, und der Vektor desselben wird zwischen den Achsen liegen.
Eine Umwandlung zwischen polaren (r,φ) und kartesischen (x,y) Koordinaten kann wie folgt erfolgen: $\begin{matrix} x = r cos (φ) & r = hypot (x, y) \end{matrix} = \sqrt{x^{2} + y^{2}}$
$\begin{matrix} y = r sin (φ) & Φ = atan2 (y, x) \end{matrix}$
Wenn die Phase einer Signalmessung bekannt ist, kann jemand mit Fähigkeiten in der Technik dieselbe in eine andere Phase durch Drehen des Vektors zu der erwünschten Phase umwandeln. Bei polaren Koordinaten ist dies trivial, da die Phasendifferenz zu der ursprünglichen Phase addiert werden kann. Bei kartesischen Koordinaten kann eine Drehmatrix zum Drehen des Vektors um die angemessene Phasendifferenz verwendet werden. $[\begin{matrix} b_{x} \\ b_{y} \end{matrix}] = [\begin{matrix} cos (Δ ϕ) & sin (Δ ϕ) \\ - sin (Δ ϕ) & cos (Δ ϕ) \end{matrix}] [\begin{matrix} a_{x} \\ a_{y} \end{matrix}]$
, wobei Δϕ die Phasendifferenz ist, um die der Vektor gedreht wird.
Der Ausgang einer diskreten Fourier-Transformation, wie beispielsweise die FFT, ist komplex. Komplexe Zahlen werden als mathematischer Komfort verwendet, um zweidimensionale Vektoren zum Ausdruck zu bringen. Die reale Komponente repräsentiert die x- oder In-Phase-Komponente der Vektoren und die imaginäre Komponente repräsentiert die y- oder Quadratur-Komponente. Komplexe Zahlen können durch die Eulersche Formel in exponentieller Form verwendet werden: $e^{i u} = cos (u) + i sin (u) .$
Ein Amplituden-Term r zusammen mit dem Phasen-Term u kann enthalten sein, was manchmal als Phasor bezeichnet wird: $r e^{i u} = r cos (u) + i r sin (u) .$
Die exponentielle Form liefert ein Verfahren zum Multiplizieren von zwei der Vektoren auf nützliche Weise. $r e^{i u} \cdot s e^{i v} = r s e^{i (u + v)} .$
Diese Formel repräsentiert, dass das Produkt von zwei Vektoren (oder Phasoren) mit Amplituden r bzw. s und Phasenwinkeln u bzw. v ein Vektor mit der Amplitude rs und einem Phasenwinkel von u+v ist.

Die diskreten Fourier-Transformationen weisen ein bestimmtes Verhältnis zwischen Mustern in dem Eingang derselben und Mustern in dem Ausgang derselben auf. Insbesondere mit A(f) = DFT(a(t)):

Ist der Eingang...	Dann ist der Ausgang...
Real, d.h., imag(a(t)) = 0	Gerade/symmetrisch, d.h., A(f)=A(-f)
Imaginär, d.h., real(a(t)) = 0	Ungerade/antisymmetrisch, d.h., A(f)=-A(-f)
Komplex	Weder gerade noch ungerade
Gerade/symmetrisch, d.h., a(t) =a(-t)	Real, d.h., imag(A(f))=0
Ungerade/antisymmetrisch, d.h., a(t) =-a(-t)	Imaginär, d.h., real (A(f))=0
Weder gerade noch ungerade	Komplex

Bei auf FDM basierenden Berührungssystemen, wie beispielsweise jene, die in der am 14. April 2016 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 15/099.179 gelehrt werden (deren gesamte Offenbarung durch Verweis hierin aufgenommen ist), sind die Zeitbereichsdaten a(t), die auf den Eingang einer FFT angewandt werden, real, aber es besteht keine Beschränkung darauf, dass dieselben gerade oder ungerade sind. Wenn der duplizierte Teil ignoriert wird, sind die Ausgänge in dem Frequenzbereich gerade und komplex. Das Ausgangsfrequenzbin A(f) enthält eine reale Komponente (die die In-Phase- oder x-Komponente ist) und eine imaginäre Komponente (die die Quadratur- oder y-Komponente ist). Die gesamte Leistung in diesem Bin kann unter Verwendung von Folgendem berechnet werden: $L e i s t u n g i n A (f) = real {(A (f))}^{2} + imag {(A (f))}^{2} .$
Die Phase, bezogen auf das Eingangsbin a(t=0) der FFT, ist $Phase von A (f) = atan2 (imag (A (f)), real (A (f))) .$
Da die hierin beschriebenen Berührungssysteme das übertragene Signal direkt zuführen und da die Sender und Empfänger von dem gleichen Takt im Gleichschritt laufen, sollte die Phase jedes Zeilen-Signals immer konstant sein, wie in jedem Spalten-Empfänger ersichtlich ist. Man beachte, dass sich eine Berührung auf dem Berührungssensor auf die Kopplung zwischen einer Zeile und Spalte auswirkt und eine Auswirkung auf die Phase haben kann. Dieser Effekt wird später in einem anschließenden Abschnitt hierin angesprochen.
Die Effekte des Rauschens
Die Empfänger werden mit den Spalten assoziiert, um Spalten-Signale zu empfangen, die auf den Spalten vorhanden sind. Ferner empfangen die Empfänger bei den hierin beschriebenen Berührungssystemen nicht nur die absichtlich übertragenen Zeilen-Signale, sondern auch Rauschen und Interferenz. Das Rauschen und Interferenz ist additiv und von den Zeilen-Signalen unabhängig und in jedem Kanal unabhängig. Dasselbe kann wie folgt modelliert werden: $\vec{c} = \vec{a} + \vec{n}$
, wobei $\vec{c},$
das verfälschte Signal, die Summe von $\vec{a},$
das absichtlich generierte Zeilen-Signal, und $\vec{n},$
das Rauschen und Interferenz, ist. 4 zeigt eine Momentaufnahme des Signals, $\vec{a},$
das durch Rauschen und Interferenz $\vec{n}$
verfälscht ist.
Das Rauschen wird das Signal auf zwei verschiedene Weisen verfälschen. Erstens, die Komponente von $\vec{n},$
die zu $\vec{a}$
parallel ist, verursacht ein Amplitudenrauschen, d.h. Veränderungen in der Amplitude des sinusförmigen Signals. Zweitens, die Komponente von $\vec{n},$
die zu $\vec{a}$
senkrecht ist, verursacht ein Phasenrauschen, d.h. Veränderungen in der Phase des sinusförmigen Signals. Man beachte, dass im Durchschnitt die Hälfte der Rauschenergie im Amplitudenrauschen und die andere Hälfte im Phasenrauschen enthalten ist.
Obiges ist nur im Falle eines hohen Signal-Rausch-Verhältnisses ganz richtig. Zwar lässt sich die parallele Komponente von $\vec{n}$
immer in Amplitudenrauschen übersetzen, aber die senkrechte Komponente fügt in erster Linie Phasenrauschen hinzu und kann auch ein Amplitudenrauschen hinzufügen.
Dies ist anhand von 5 leicht verständlich. In 5 wird das Gesamtrauschen in Komponenten unterteilt, die zu dem unverfälschten Signal parallel und senkrecht sind. Die parallele Komponente fügt zu der Amplitude des ursprünglichen Signals einen Fehler-Term hinzu und verursacht so „Amplitudenrauschen“. Die senkrechte Komponente fügt zu der Phase des ursprünglichen Signals einen Fehler-Term hinzu und verursacht so „Phasenrauschen“. Man beachte, dass die senkrechte Komponente dem Radius der konstanten Amplitude nicht exakt folgt, entlang dem sich das ursprüngliche Signal drehen würde, wenn sich die Phase desselben ändert. Dies bedeutet, dass sofern nicht die senkrechte Komponente verglichen zu der Amplitude des ursprünglichen Signals klein ist, dieselbe auch zu Amplitudenrauschen beitragen wird.
Wenn die senkrechte Komponente verglichen zu der Amplitude des unverfälschten Signals klein ist, wird dieselbe dem Radius der konstante Amplitude folgen, was bedeutet, dass dieselbe Phasenrauschen, aber kein Amplitudenrauschen hinzufügen wird. Wenn dieselbe jedoch groß genug wird, um im Wesentlichen von dem Radius der konstanten Krümmung abzuweichen, dann wird dieselbe auch zu Amplitudenrauschen einher mit Phasenrauschen beitragen.
Implikationen für FDM-Berührungssysteme
Berührungssysteme, die Frequenzmultiplexen (FDM) verwenden, wie beispielsweise FMT, sind für additives Rauschen und Interferenz anfällig, wie oben beschrieben wurde. Die Signalverarbeitungskette berechnet normalerweise eine FFT, die einen komplexen Ausgang mit jeder Frequenz von Interesse liefert, und die Leistung kann durch Nehmen der Summe der Quadrate der realen und imaginären Komponenten berechnet werden. Zum Erzeugen der Amplitude, wäre die Quadratwurzel der Leistung zu nehmen, was rechentechnisch aufwändig ist. Beim Berechnen der Leistung oder Amplitude werden alle Phaseninformationen weggeworfen. Die Berechnung der Summe der Quadrate ist: $c^{2} = \vec{c} \cdot \vec{c} = (\vec{a} + \vec{n}) \cdot (\vec{a} + \vec{n}) = \vec{a} \cdot \vec{a} + 2 \vec{a} \cdot \vec{n} + \vec{n} \cdot \vec{n} = a^{2} + 2 \vec{a} \cdot \vec{n} + n^{2} = a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2}$
Die Größe der Berechnung der Summe der Quadrate ist die Quadratwurzel derselben: $c = \sqrt{a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2}}$
, wobei φ der Phasenwinkel des momentanen Rauschvektors relativ zu dem Phasenwinkel des unverfälschten Signals ist.
Die Berechnung einer bekannten Phase ist: $d = \hat{a} \cdot (\vec{a} + \vec{n}) = a + n cos φ$
, wobei â der Einheitsvektor in Richtung von $\vec{a}$
ist.
Die Leistung der Berechnung einer bekannten Phase ist das Quadrat derselben: $d^{2} = {(a + n cos φ)}^{2} = a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2} {cos}^{2} φ .$
Die Berechnungen der Leistung können direkt verglichen werden, indem beachtet wird, dass: $n^{2} = n^{2} {cos}^{2} φ + n^{2} {sin}^{2} φ .$
Folglich ist $c^{2} = a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2} = a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2} {cos}^{2} φ + n^{2} {sin}^{2} .$

Leistungsberechnungen Gleichungen

Summe der Quadrate c² = a² + 2an cos φ + n²cos²φ + n²sin²φ

Bekannte Phase d² = a² + 2an cos φ + n²cos²φ
Die Differenz zwischen den zwei Leistungsverfahren ist n²sin²φ, das immer nicht-negativ ist. Daher wird die Leistung, die durch das Verfahren der bekannten Phase berechnet wird, immer kleiner als die Leistung sein, die durch das Verfahren der Summe der Quadrate berechnet wird. Da der Differenz-Term nur Rauschvariablen n und φ und nicht die Signalvariable a enthält, besteht die Differenz nur aus Rauschen und die Beseitigung desselben lässt die Messung näher am wahren Wert von a² sein.
Die Berechnungen der Größe können ähnlich verglichen werden, aber das Ergebnis ist aufgrund der Quadratwurzel weniger offensichtlich.

Berechnungen der Größe Gleichungen

Summe der Quadrate $c = \sqrt{a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2}}$

Bekannte Phase d = a + n cos φ
Bei einigen Regimen wird durch Einführen einer Signal-Rausch-Verhältnis-Variablen γ, die gleich $\frac{n}{a},$
dem Kehrwert des Signal-Rausch-Verhältnisses oder 1/SNR, ist, jede der Gleichungen: $c^{2} = a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2} = a^{2} (1 + 2 \frac{n}{a} cos φ + {(\frac{n}{a})}^{2}) = a^{2} (1 + 2 γ cos φ + γ^{2})$
$\begin{matrix} d^{2} = a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2} {cos}^{2} ϕ = a^{2} (1 + 2 \frac{n}{a} cos φ + {(\frac{n}{a})}^{2} {cos}^{2} φ) \\ = a^{2} (1 + 2 γ cos φ + γ^{2} {cos}^{2} φ) \end{matrix}$
$c = \sqrt{a^{2} + 2 a n cos φ + n^{2}} = a \sqrt{1 + 2 γ cos φ + γ^{2}}$
$\begin{array}{l} d = a + n cos φ = a (1 + \frac{n}{a} cos φ) = a (1 + γ cos φ) \end{array}$

Die verschiedenen Regimes können verglichen werden. Das erste derselben ist das Zeitmittel, das durch Einstellen aller Sinus- und Kosinus-Terme (aber nicht der Leistungen derselben, da diese erst auf eine Nicht-Leistungs-Form reduziert werden müssen) auf null bestimmt werden kann.

Berechnung	Komplett	Zeitmittel
SoS-Leistung	c² = a²(1 + 2γcos φ + γ²)	c² = a²(1 + γ²) = a² + n²
KP-Lesitung	d² = a²(1 + 2γcos φ + γ²cos²φ)	$d^{2} = a^{2} (1 + \frac{1}{2} γ^{2}) = a^{2} + \frac{1}{2} n^{2}$
SoS-Grö	$c = a \sqrt{1 + 2 γ cos φ + γ^{2}}$	$c = a \sqrt{1 + γ^{2}} = \sqrt{a^{2} + n^{2}}$
KP-Grö	$d = a (1 + γ cos φ)$	d = a

Das Zeitmittel ist die Basislinie des gemessenen Signals, wobei Abweichungen von derselben ignoriert werden. Die Leistung der Messung der bekannten Phase (KP; engl. known phase) weist nur die Hälfte des Rauschbeitrags der Messung der Summe der Quadrate (SoS; engl. Sum of squares) auf und weist somit eine SNR-Verbesserung von 3 dB auf. Das Zeitmittel der Größe der Summe der Quadrate weist einen Vorspannungs-Term auf und wird immer größer als das Zeitmittel der Messung der bekannten Phase sein.
Man beachte, dass die Berechnung der bekannten Phase die Rauschkomponente ignoriert, die zu dem bekannten Signal orthogonal ist, d.h. die n sin ϕ-Komponente von $\vec{n} .$
Diese Komponente enthält nur Rauschen und nichts des ursprünglichen Signals, so dass das Enthalten derselben keinen Nutzen hat.
Bei einer Ausführungsform ist ferner zu beachten, dass die Verringerung des Rauschens um 3 dB ein Mittelwert ist, der über eine große Anzahl von Abtastungen integriert wurde. Ein Schätzwert der Amplitude des ursprünglichen Signals, der mit der Technik der bekannten Phase berechnet wird, kann gerade so viel Rauschen wie ein Schätzwert aufweisen, der die Technik der Summe der Quadrate verwendet (wenn der Rauschvektor zufällig parallel zu dem Vektor des ursprünglichen Signals ist), oder gar kein Rauschen aufweisen (wenn der Rauschvektor zufällig senkrecht zu dem Vektor des ursprünglichen Signals ist). Solange die Phase des ursprünglichen Signals wirklich bekannt ist, wird die Technik der bekannten Phase niemals ein Ergebnis mit einem niedrigeren SNR als die Technik der Summe der Quadrate hervorbringen.

Um die Abweichungen von der zeitlich gemittelten Basislinie zu bestimmen, müssen momentane Berechnungen verwendet werden und die Sinus- und Kosinus-Terme können nicht weggelassen werden. Stattdessen werden die Berechnungen bei beiden Regimen mit hohem und niedrigem SNR verwendet, um zu sehen, wie jedes beeinträchtigt wird. Nachstehend ist eine Prüfung bzw. Untersuchung des Regimes mit hohem SNR, wobei n << a und daher γ << 1 ist.

Berechnung	Komplett	Hohes SNR
SoS-Lesitung	c² = a²(1 + 2γcos φ + γ²)	c² ≈ a²(1 + 2γcos φ)
KP-Leistung	d² = a²(1 + 2γcos φ + γ²cos²φ)	d² ≈ a²(1+ 2γcosφ)
SoS-Grö	$c = a \sqrt{1 + 2 γ c o s φ + γ^{2}}$	$c \approx a \sqrt{1 + 2 γ c o s φ} \approx a (1 + γ c o s φ)$
KP-Grö	d = a (1 + γcos φ)	d ≈ a (1 + γcos φ)

Da γ << 1, γ² << γ ist, können alle γ²-Terme weggelassen werden, wenn es auch γ-Terme gibt. Nach solchen Weglassungen besteht jedoch kein Vorteil des Verwendens der Technik der bekannten Phase gegenüber der Technik der Summe der Quadrate und umgekehrt. Bei dem Regime mit hohem SNR funktionieren all diese Techniken gleichermaßen.

Nachstehend ist eine Untersuchung des Regimes mit niedrigem SNR, wobei a << n und daher γ >> 1 und γ² >> γ ist.

Berechnung	Komplett	Hohes SNR
SoS-Lesitung	c² = a²(1 + 2γcos φ + γ²)	c² ≈ n²
KP-Lesitung	d² = a²(1 + 2γcos φ + γ²cos²φ)	$d^{2} \approx \frac{1}{2} n^{2} (1 + cos 2 φ)$
SoS-Grö	$c = a \sqrt{1 + 2 γ cos φ + γ^{2}}$	c ≈ n
KP-Grö	d = a (1 + γcos φ)	d ≈ n cos φ

Bei dem Regime mit niedrigem SNR geht das Signal weg und hinterlässt nur Rauschen. Die Technik der bekannten Phase erzeugt jedoch niemals mehr Rauschen als die Technik der Summe der Quadrate, selbst auf einer momentanen Basis, und erzeugt im Durchschnitt nur die Hälfte des Rauschens. Auf einer momentanen Basis wird die Technik der bekannten Phase manchmal die gleiche Menge an Rauschen wie die Technik der Summe der Quadrate erzeugen und manchmal kein Rauschen erzeugen.
Bei einer Anwendung in der realen Welt bzw. Realität wird das SNR irgendwo zwischen den zwei Extremen liegen.
Beispielhafte Ausführungsform
Um die Leistung des ursprünglichen Signals unter Verwendung einer Technik der Summe der Quadrate zu schätzen, werden der komplexe Wert des bestimmten FFT-Ausgangs-Bins und A(f) verwendet, um Folgendes zu berechnen: $L e i s t u n g s - S c h \ddot{a} t z w e r t = P_{S o S} (f) = real {(A (f))}^{2} + imag {(A (f))}^{2} .$
Die geschätzte Amplitude ist die Quadratwurzel des Leistungs-Schätzwertes.
Bei einer Ausführungsform wird zum Schätzen der Amplitude des ursprünglichen Signals unter Verwendung der Technik der bekannten Phase die bekannte Phase erfordert. Bei einer anderen Ausführungsform können diese Informationen aus Ausgestaltungsinformationen erhalten werden oder direkt von dem Berührungssystem gemessen werden. Bei Vorhandensein von Rauschen und Interferenz wäre es am besten, viele Werte des bestimmten FFT-Ausgangs zu mitteln oder anderweitig statistisch zu kombinieren. Bei einer Ausführungsform kann dies durch separates Mitteln der realen und imaginären Komponenten erfolgen und daher wäre die bekannte Phase: $\begin{array}{l} Durchschnittliche bekannte Phase = φ_{k} = \\ atan2 (Mittel (imag (A (f))), Mittel (real (A (f)))) . \end{array}$
Dann wird die bekannt Phase in einen Einheitsvektor mit dieser Phase umgewandelt: ${\hat{u}}_{k} = [cos φ_{k}, sin φ_{k}] .$
Nimmt man das innere Produkt dieses Einheitsvektors mit den eingehenden komplexen Abtastungen, wird man die Amplituden-Schätzwerte bei dieser Frequenz erhalten: $Amplituden - Schätzwert Y_{K P} (f) = real (A (f)) cos ϕ_{k} + imag (A (f)) sin ϕ_{k} .$
Der entsprechende Leistungs-Schätzwert ist P_KP(f)= =(Y_KP(f))². Man beachte, dass, wie für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik wohl verständlich ist, die Operation des inneren Produktes die Hälfte der Berechnung zur Multiplikation mit einer Drehmatrix ist. Für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik wird in Anbetracht dieser Offenbarung auch offensichtlich sein, dass andere statistische Kombinationen anstelle des Mittelwertes nützlich sein können, wie beispielsweise ein Median oder Modus oder ein anderes Maß, das eine Charakteristik der Werte reflektiert.
Es sollte beachtet werden, dass keine trigonometrischen Funktionen in dem eingebetteten System selbst erfordert werden. Diese können zuvor berechnet werden, entweder zur Ausgestaltungszeit oder Kalibrierzeit, wenn dieselben überhaupt erfordert werden. In der Tat können überhaupt keine trigonometrischen Funktionen erfordert werden. Der Einheitsvektor û_k = [cosφ_k, sinφ_k] ist nur der Mittelwert der realen und imaginären Werte, der dann normalisiert wurde. Wenn eine Berechnung der Einheitsvektoren durch die eingebettete Vorrichtung selbst erforderlich ist (vielleicht während eines Einschalt-Kalibrierintervalls), ist die aufwändigste Berechnung, die erfordert wird, ein Divisionsoperator für die Normalisierung. Der Divisionsoperator muss einmal für jede Zeilenfrequenz erfolgen und wird dann nie wieder verwendet.
Nicht-konstante Signalphase
Wenn die übertragene Phase relativ zu dem Empfänger nicht konstant ist, verursacht eine Berührung auf dem Sensor eine Phasenänderung zwischen dem Sender und Empfänger, oder wenn die Phase inkorrekt gemessen wurde, dann könnte dies dazu führen, dass die Phase des ursprünglichen Signals nicht konstant ist oder anderweitig nicht der „bekannten“ Phase entspricht, die bei der Berechnung verwendet wird.
Kleine Phasendifferenzen machen jedoch wenig Unterschied in dem endgültigen Signal-Rausch-Verhältnis. Der Phasenfehler würde nur das ursprüngliche Signal beeinträchtigen, aber nicht das Rauschen (im Durchschnitt), da der Winkel zwischen dem Rauschen und dem Signal unkorreliert ist.
Bei einer Ausführungsform würde unter Verwendung der Technik der bekannten Phase eine Phasendifferenz von Δϕ die Amplitude des empfangenen Signals um cosΔϕ verringern und daher die Leistung desselben um cos²Δϕ verringern. Bei einer anderen Ausführungsform würde eine Phasendifferenz von 10 Grad das gemessene SNR um 0,13 dB verringern. Bei einer anderen Ausführungsform würde eine Differenz von 30 Grad das SNR um 1,25 dB verringern und eine Differenz von 45 Grad das SNR um 3 dB verringern. Im Durchschnitt wird die Verwendung der Technik der bekannten Phase einen SNR-Mittelwert aufweisen, solange der durchschnittliche Phasenfehler 45 Grad nicht überschreitet.
Bei einer Ausführungsform wird die Verwendung der Technik der bekannten Phase zum Berechnen der geschätzten Amplitude eines übertragenen Signals eine durchschnittliche SNR-Verbesserung von 3 dB liefern, während in etwa die gleiche Menge an Rechenressourcen wie bei der bestehenden Technik der Summe der Quadrate erfordert wird. Es werden sogar weniger Ressourcen erfordert, wenn Amplitudenergebnisse gegenüber Leistungsergebnissen bevorzugt werden, da die Amplitude direkt ohne Notwendigkeit der Berechnung einer Quadratwurzel berechnet wird.
Bei einer Ausführungsform sind die einzigen zusätzlichen Ressourcen, die erfordert werden, die Messung der bekannten Signalphasen, die zum Zeitpunkt der Ausgestaltung berechnet oder nach Bildung der Vorrichtung gemessen werden können, und zwei Speicherorte im Speicher pro verwendetem FFT-Frequenzbin. Jeder Speicherort muss zum Aufnehmen eines Skalars mit einem Wert zwischen -1 und +1 fähig sein.
Eine der resultierenden Messungen kann eine Messung der Leistung sein, eine Messung der Amplitude sein oder ist zu einer Messung der Amplitude proportional.
Bei einer Ausführungsform besteht der Berührungsdetektor aus einer oder mehreren Zeilen und einer oder mehreren Spalten aus leitfähigem Material, zumindest einem Signalemitter, zumindest einem Empfänger und zumindest einem Signalprozessor.
Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen sind die Zeilen und Spalten in einer Matrix aus Zeilen und Spalten aus einem leitfähigen Material angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform enthält der Berührungsdetektor erste und zweite Zeilen-Leiter und einen Spalten-Leiter, die derart angeordnet sind, dass der Weg der ersten und zweiten Zeilen-leiter den Weg des Spalten-Leiters kreuzt. Bei einer anderen Ausführungsform enthält der Berührungsdetektor zumindest einen ersten Zeilen-Leiter und zumindest einen ersten Spalten-Leiter, die derart angeordnet sind, dass der Weg des ersten Zeilen-Leiters den Weg des ersten Spalten-Leiters kreuzt.
Bei einer anderen Ausführungsform sind ein erster Zeilen-Leiter und ein erster Spalten-Leiter derart angeordnet, dass der Weg des ersten Zeilen-Leiters den Weg des ersten Spalten-Leiters kreuzt. Zudem ist zumindest ein zusätzlicher Zeilen-Leiter vorhanden und derart angeordnet, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiters den Weg des ersten Spalten-Leiters kreuzt. Zudem ist der zumindest eine zusätzliche Zeilen-Leiter eine Vielzahl von zusätzlichen Zeilen-Leitern und jeder Zeilen-Leiter der Vielzahl von zusätzlichen Zeilen-Leitern ist derart angeordnet, dass der Weg jedes Zeilen-Leiters der Vielzahl von zusätzlichen Zeilen-Leitern den Weg des ersten Spalten-Leiters kreuzt. Bei einer anderen Ausführungsform ist zumindest ein zusätzlicher Spalten-Leiter derart angeordnet, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiters den Weg des ersten Zeilen-Leiters und den Weg des zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiters kreuzt. Bei einer Ausführungsform gibt es zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter, wobei der eine zusätzliche Spalten-Leiter derart angeordnet ist, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiters den Weg des ersten Zeilen-Leiters kreuzt. Bei einer anderen Ausführungsform ist der zumindest eine zusätzliche Spalten-Leiter eine Vielzahl von zusätzlichen Spalten-Leitern und jeder Spalten-Leiter der Vielzahl von zusätzlichen Spalten-Leitern ist derart angeordnet, dass der Weg jedes Spalten-Leiters der Vielzahl von zusätzlichen Spalten-Leitern den Weg des ersten Zeilen-Leiters kreuzt. Bei einer anderen Ausführungsform ist der zumindest eine zusätzliche Zeilen-Leiter derart angeordnet, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiters die Wege des ersten Spalten-Leiters und den Weg des zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiters kreuzt.
Die Technik der bekannten Phase ist mit einer bestimmten Berührungssensortechnologie kompatibel und kann zur Verwendung in Verbindung mit derselben von Vorteil sein, die diese verschiedenen Verfahren und Einrichtung enthält, die in den in dem ersten Absatz dieser detaillierten Beschreibung bezeichneten US-Patentanmeldungen offenbart sind, aber nicht darauf beschränkt ist.
Die vorliegenden Systeme und Verfahren sind oben in Bezug auf Blockdiagramme und Betriebsdarstellungen der Verfahren und Vorrichtungen zur Frequenzumwandlung und Überlagerung beschrieben. Es ist klar, dass jeder Block der Blockdiagramme oder Betriebsdarstellungen und Kombinationen der Blöcke in den Blockdiagrammen oder Betriebsdarstellungen mittels analoger oder digitaler Hardware und Computerprogrammbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammbefehle können einem Prozessor eines Universalrechners, eines Spezialrechners, eines ASIC oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, so dass die Befehle, die über den Prozessor des Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungseinrichtung ausführen, die Funktionen/Vorgänge implementieren, die in den Blockdiagrammen oder dem Betriebsblock oder den Betriebsblöcken spezifiziert sind. Bei einigen alternativen Implementierungen können die in den Blöcken erwähnten Funktionen/Vorgänge außerhalb der in den Betriebsdarstellungen erwähnten Reihenfolge auftreten. Beispielsweise können zwei Blöcke, die nacheinander gezeigt sind, in Wirklichkeit im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder die Blöcke abhängig von der involvierten Funktionalität/den involvierten Vorgängen manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
Zwar wurde die Erfindung insbesondere in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform derselben gezeigt und beschrieben, aber für jemanden mit Fähigkeiten in der Technik wird klar sein, dass an derselben verschiedene Änderungen hinsichtlich der Form und Details vorgenommen werden können, ohne von dem Wesen und Bereich der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 14046819 [0003]
US 13841436 [0003, 0005, 0025]
US 61798948 [0003]
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US 61710256 [0003]
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US 61879245 [0003]
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US 61887615 [0003]
US 14603104 [0044]
US 15099179 [0065]

Claims

Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor zur Verbindung mit einer Berührungsfläche aus einer Matrix aus Zeilen und Spalten aus einem leitfähigen Material, wobei der Berührungsdetektor Folgendes aufweist: einen Signalemitter, der zum Übertragen eines unikalen ursprünglichen Signals einer Vielzahl von ursprünglichen Signalen auf jede der Zeilen adaptiert ist, wobei jedes ursprüngliche Signal der Vielzahl von ursprünglichen Signalen eine jeweilige anfängliche Phase aufweist und jedes ursprüngliche Signal zu jedem anderen ursprünglichen Signal frequenzorthogonal ist; einen Empfänger, der mit jeder Spalte assoziiert wird, zum Empfangen von Spalten-Signalen, die auf den Spalten vorhanden sind; und einen Signalprozessor, der zu Folgendem adaptiert ist: (i) Bestimmen anhand der empfangenen Spalten-Signale einer In-Phase- und Quadratur-Komponente, die einen Pegel für jedes ursprüngliche Signal der Vielzahl von ursprünglichen Signalen repräsentiert, die auf dem Spalten-Signal vorhanden sind; und (ii) Projizieren eines Vektors, der jedes ursprüngliche Signal repräsentiert, mit der entsprechenden jeweiligen Phase desselben auf jedes Paar der bestimmten In-Phase- bzw. Quadratur-Komponenten, um eine Matrix zu erzeugen, die Berührungsdaten reflektiert.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 1, wobei der Signalprozessor und der Empfänger Teil der gleichen Komponente sind.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 1, wobei der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil der gleichen Komponente sind.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 1, wobei die jeweilige anfängliche Phase von einem ursprünglichen Signal der Vielzahl von ursprünglichen Signalen anders als die jeweilige anfängliche Phase eines anderen ursprünglichen Signals der Vielzahl von ursprünglichen Signalen ist.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 4, wobei die jeweilige anfängliche Phase von einem ursprünglichen Signal der Vielzahl von ursprünglichen Signalen gleich der jeweiligen anfänglichen Phase von noch einem anderen ursprünglichen Signal der Vielzahl von ursprünglichen Signalen ist.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 1, wobei die jeweilige anfängliche Phase von einem ursprünglichen Signal der Vielzahl von ursprünglichen Signalen gleich der jeweiligen anfänglichen Phase eines anderen ursprünglichen Signals der Vielzahl von ursprünglichen Signalen ist.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor, aufweisend: erste und zweite Zeilen-Leiter und einen Spalten-Leiter, die derart angeordnet sind, dass der Weg der ersten und zweiten Zeilen-Leiter den Weg des Spalten-Leiters kreuzt; erste und zweite Signalemitter, die jeweils zum Übertragen eines ersten Signals, das eine erste Frequenz aufweist, mit einer ersten Phase auf den ersten Zeilen-Leiter und eines zweiten Signals, das eine zweite Frequenz aufweist, mit einer zweiten Phase auf den zweiten Zeilen-Leiter adaptiert sind, wobei das erste und zweite Signal jeweils zu dem anderen orthogonal sind; einen Empfänger, der mit dem Spalten-Leiter assoziiert wird, zum Empfangen von Signalen, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden sind; einen Signalprozessor, wobei derselbe zu Folgendem adaptiert ist: Bestimmen einer In-Phase- und Quadratur-Komponente der ersten und zweiten Frequenzen in den empfangenen Signalen; Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der ersten Frequenz, die auf dem ersten Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine erste Messung zu bestimmen; Projizieren eines Vektors, der die zweite Frequenz repräsentiert, mit der zweiten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der zweiten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine zweite Messung zu bestimmen; und Erzeugen einer Matrix, die Berührungsdaten reflektiert, unter Verwendung der ersten Messung und der zweiten Messung.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei der Signalprozessor und der Empfänger Teil der gleichen Komponente sind.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil der gleichen Komponente sind.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei zumindest die erste und/oder zweite Messung eine Messung der Leistung ist.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei zumindest die erste und/oder zweite Messung eine Messung der Amplitude ist.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei zumindest die erste und/oder zweite Messung zu einer Messung der Amplitude proportional ist.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei der Signalprozessor eine oder mehrere Signalprozessoreinheiten aufweist, jede der einen oder mehreren Signalprozessoreinheiten zum Durchführen von zumindest einer der folgenden Operationen adaptiert ist: Bestimmen einer In-Phase- und einer Quadratur-Komponente der ersten und zweiten Frequenzen in den empfangenen Signalen; Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der ersten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine erste Messung zu bestimmen; Projizieren eines Vektors, der die zweite Frequenz repräsentiert, mit der zweiten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der zweiten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine zweite Messung zu bestimmen; Erzeugen einer Matrix, die Berührungsdaten reflektiert, unter Verwendung der ersten Messung und der zweiten Messung; und wobei alle der einen oder mehreren Signalprozessoreinheiten alle der Operationen kollektiv durchführen.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei zumindest die erste und/oder zweite Messung eine Messung der Leistung ist.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei zumindest die erste und/oder zweite Messung eine Messung der Amplitude ist.
Durch Frequenzteilung modulierter Berührungsdetektor nach Anspruch 7, wobei zumindest die erste und/oder zweite Messung zu einer Messung der Amplitude proportional ist.
Berührungsdetektor aufweisend: einen ersten Zeilen-Leiter und einen ersten Spalten-Leiter, die derart angeordnet sind, dass der Weg des ersten Zeilen-Leiters den Weg des ersten Spalten-Leiters kreuzt; einen Signalemitter, der zum Übertragen eines ersten Signals mit einer ersten Frequenz mit einer ersten Phase auf den ersten Zeilen-Leiter adaptiert ist; einen Empfänger, der mit dem ersten Spalten-Leiter assoziiert wird, zum Empfangen von Signalen, die auf dem ersten Spalten-Leiter vorhanden sind; einem Signalprozessor, wobei derselbe zu Folgendem adaptiert ist: Bestimmen einer In-Phase- und einer Quadratur-Komponente der ersten Frequenz in den Signalen, die auf dem ersten Spalten-Leiter empfangen werden; und Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der ersten Frequenz in den Signalen, die auf dem ersten Spalten-Leiter empfangen werden, um eine Messung in Bezug auf eine Berührung zu bestimmen.
Berührungsdetektor nach Anspruch 17, wobei die Messung in Bezug auf eine Berührung eine Messung einer Leistung ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 17, wobei die Messung in Bezug auf eine Berührung eine Messung der Amplitude ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 17, wobei die Messung in Bezug auf eine Berührung zu einer Messung der Amplitude proportional ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 17, wobei der Signalprozessor eine oder mehrere Signalprozessoreinheiten aufweist, jede der einen oder mehreren Signalprozessoreinheiten zum Durchführen von zumindest einer der folgenden Operationen adaptiert ist: Bestimmen einer In-Phase- und einer Quadratur-Komponente der ersten Frequenz in den empfangenen Signalen; und Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und eine Quadratur-Komponente der ersten Frequenz, die auf dem ersten Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine Messung in Bezug auf eine Berührung zu bestimmen; und wobei alle der einen oder mehreren Signalprozessoreinheiten beide der Operationen kollektiv durchführen.
Berührungsdetektor nach Anspruch 21, wobei die Messung eine Messung einer Leistung ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 21, wobei die Messung eine Messung der Amplitude ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 21, wobei die Messung zu einer Messung der Amplitude proportional ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 17, ferner mit zumindest einem zusätzlichen Zeilen-Leiter, wobei der zumindest eine zusätzliche Zeilen-Leiter derart angeordnet ist, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiters den Weg des ersten Spalten-Leiters kreuzt.
Berührungsdetektor nach Anspruch 25, wobei der zumindest eine zusätzliche Zeilen-Leiter eine Vielzahl von zusätzlichen Zeilen-Leitern ist und jeder Zeilen-Leiter der Vielzahl von zusätzlichen Zeilen-Leitern derart angeordnet ist, dass der Weg jedes Zeilen-Leiters der Vielzahl von zusätzlichen Zeilen-Leitern den Weg des ersten Spalten-Leiters kreuzt.
Berührungsdetektor nach Anspruch 25, wobei es zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter gibt, der derart angeordnet ist, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiters den Weg des ersten Zeilen-Leiters und den Weg des zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiters kreuzt.
Berührungsdetektor nach Anspruch 25, wobei der Signalemitter ferner adaptiert ist, um jeweils ein zusätzliches Signal, das zumindest eine zusätzliche Frequenz aufweist, mit zumindest einer zusätzlichen Phase auf den zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiter zu übertragen, so dass der Signalemitter eine Vielzahl von unikalen orthogonalen Signalen überträgt, wobei jedes unikale orthogonale Signal zu jedem anderen unikalen orthogonalen Signal orthogonal ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 17, ferner mit zumindest einem zusätzlichen Spalten-Leiter, wobei der eine zusätzliche Spalten-Leiter derart angeordnet ist, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiters den Weg des ersten Zeilen-Leiters kreuzt.
Berührungsdetektor nach Anspruch 29, wobei: der Empfänger ferner mit dem zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter assoziiert wird, um Signale zu empfangen, die auf dem zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter vorhanden sind; und der Signalprozessor ferner zu Folgendem adaptiert ist: Bestimmen einer In-Phase- und einer Quadratur-Komponente der ersten Frequenz in den Signalen, die auf dem zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter empfangen werden; Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der ersten Frequenz in den Signalen, die auf dem zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter empfangen werden, um eine andere Messung in Bezug auf eine Berührung zu bestimmen; und Erzeugen einer Matrix, die Berührungsdaten reflektiert, unter Verwendung der Messung in Bezug auf eine Berührung und der anderen Messung in Bezug auf eine Berührung.
Berührungsdetektor nach Anspruch 30, wobei die andere Messung in Bezug auf eine Berührung eine Messung einer Leistung ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 30, wobei die andere Messung in Bezug auf eine Berührung eine Messung der Amplitude ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 30, wobei die andere Messung in Bezug auf eine Berührung zu einer Messung der Amplitude proportional ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 29, wobei der zumindest eine zusätzliche Spalten-Leiter eine Vielzahl von zusätzlichen Spalten-Leitern ist und jeder Spalten-Leiter der Vielzahl von zusätzlichen Spalten-Leitern derart angeordnet ist, dass der Weg jedes Spalten-Leiters der Vielzahl von zusätzlichen Spalten-Leitern den Weg des ersten Zeilen-Leiters kreuzt.
Berührungsdetektor nach Anspruch 29, ferner mit zumindest einem zusätzlichen Zeilen-Leiter, der derart angeordnet ist, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiters die Wege des ersten Spalten-Leiters und den Weg des zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiters kreuzt.
Berührungsdetektor nach Anspruch 35, wobei der Signalemitter ferner adaptiert ist, um jeweils zumindest ein zusätzliches Signal, das zumindest eine zusätzliche Frequenz aufweist, mit zumindest einer zusätzlichen Phase auf den zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiter zu übertragen, so dass der Signalemitter eine Vielzahl von unikalen orthogonalen Signalen überträgt, wobei jedes unikale orthogonale Signal zu jedem anderen unikalen orthogonalen Signal orthogonal ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 36, wobei: der Empfänger ferner mit dem zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter assoziiert wird, um Signale zu empfangen, die auf dem zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter vorhanden sind, und der Signalprozessor ferner zu Folgendem adaptiert ist: Bestimmen einer In-Phase- und Quadratur-Komponente von jeder Frequenz der zumindest einen zusätzlichen Frequenz in den empfangenen Signalen; Projizieren eines Vektors, der jede der zumindest einen zusätzlichen Frequenz repräsentiert, mit der jeweiligen zumindest einen zusätzlichen Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente von jeder der zumindest einen zusätzlichen Frequenz, die auf jedem der ersten Spalten-Leiter vorhanden ist, um zumindest eine zusätzliche erste Spaltenmessung zu bestimmen; und Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der ersten Frequenz, die auf jedem des zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiters vorhanden ist, um eine erste Frequenz bei der zusätzlichen Spaltenmessung zu bestimmen; und Projizieren eines Vektors, der jede der zumindest einen zusätzlichen Frequenz repräsentiert, mit der jeweils zumindest einen zusätzlichen Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente von jeder der zumindest einen zusätzlichen Frequenz, die auf dem zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter vorhanden ist, um zusätzliche Messungen zu bestimmen; und Erzeugen einer Matrix, die Berührungsdaten reflektiert, unter Verwendung der Messung in Bezug auf eine Berührung, der zusätzlichen ersten Spaltenmessung, der zusätzlichen Spaltenmessung und den zusätzlichen Messungen.
Berührungsdetektor nach Anspruch 37, wobei zumindest die zusätzliche erste Spaltenmessung, die zusätzliche Spaltenmessung und/oder die zusätzlichen Messungen eine Messung einer Leistung ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 37, wobei zumindest die zusätzliche erste Spaltenmessung, die zusätzliche Spaltenmessung und/oder die zusätzlichen Messungen eine Messung einer Amplitude ist.
Berührungsdetektor nach Anspruch 37, wobei zumindest die zusätzliche erste Spaltenmessung, die zusätzliche Spaltenmessung und/oder die zusätzlichen Messungen zu einer Messung einer Amplitude proportional ist.
Verfahren zum Erfassen von Berührungsinformationen auf einem Berührungsdetektor, wobei der Berührungsdetektor erste und zweite Zeilen-Leiter, zumindest einen Spalten-Leiter aufweist, die derart angeordnet sind, dass der Weg der ersten und zweiten Zeilen-Leiter den Weg des Spalten-Leiters kreuzt, wobei der Berührungsdetektor ferner einen Empfänger, der mit zumindest einem Spalten-Leiter assoziiert wird, und zumindest einen Signalprozessor aufweist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Übertragen eines ersten und zweiten Signals über die ersten bzw. zweiten Zeilen-Leiter, wobei das erste Signal mit einer ersten Frequenz und einer ersten Phase ist und das zweite Signal mit einer zweiten Frequenz und einer zweiten Phase ist, wobei die ersten und zweiten Frequenzen zueinander orthogonal sind; Empfangen von Signalen, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden sind; Bestimmen einer In-Phase- und einer Quadratur-Komponente der Signale, die in dem empfangenen Signal vorhanden sind; Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der ersten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine erste Messung zu bestimmen; Projizieren eines Vektors, der die zweite Frequenz repräsentiert, mit der zweiten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der zweiten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine zweite Messung zu bestimmen; und Erzeugen einer Matrix, die die erfassten Berührungsinformationen reflektiert, anhand der ersten und zweiten Signale.
Verfahren nach Anspruch 41, ferner aufweisend das Verwenden der Matrix, um eine Berührung zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 42, ferner aufweisend das Verwenden sequentieller Matrizen, um eine Berührung zu erfassen.
Verfahren zum Erfassen eines Berührungsereignisses auf einem Berührungsdetektor, wobei der Berührungsdetektor erste und zweite Zeilen-Leiter, zumindest einen Spalten-Leiter aufweist, die derart angeordnet sind, dass der Weg der ersten und zweiten Zeilen-Leiter den Weg des Spalten-Leiters kreuzt, wobei der Berührungsdetektor ferner einen Empfänger, der mit zumindest einem Spalten-Leiter assoziiert wird, und zumindest einen Signalprozessor aufweist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Übertragen eines ersten und zweiten Signals über die ersten bzw. zweiten Zeilen-Leiter, wobei das erste Signal mit einer ersten Frequenz und einer ersten Phase ist und das zweite Signal mit einer zweiten Frequenz und zweiten Phase ist, wobei die ersten und zweiten Frequenzen zueinander orthogonal sind; Empfangen von Signalen, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden sind; und Bestimmen von Änderungen der Menge jedes Signals des ersten und des zweiten Signals, die in dem empfangenen Signal vorhanden ist; Identifizieren eines Berührungsereignisses basierend auf der Änderung der Menge von zumindest dem ersten und/oder zweiten Signal, die in dem empfangenen Signal vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 38, wobei der Schritt zum Bestimmen von Änderungen der Menge jedes Signals des ersten und des zweiten Signals, die in dem empfangenen Signal vorhanden ist, Folgendes aufweist: Bestimmen einer In-Phase- und einer Quadratur-Komponente der ersten und zweiten Frequenzen in den empfangenen Signalen zu einer ersten Zeit; Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der ersten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorliegt, um eine erste Messung zu bestimmen; Projizieren eines Vektors, der die zweite Frequenz repräsentiert, mit der zweiten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der zweiten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine zweite Messung zu bestimmen; Bestimmen einer In-Phase- und einer Quadratur-Komponente der ersten und zweiten Frequenzen in den empfangenen Signalen zu einer zweiten Zeit; Projizieren eines Vektors, der die erste Frequenz repräsentiert, mit der ersten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der ersten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine dritte Messung zu bestimmen; Projizieren eines Vektors, der die zweite Frequenz repräsentiert, mit der zweiten Phase auf die In-Phase- und die Quadratur-Komponente der zweiten Frequenz, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden ist, um eine vierte Messung zu bestimmen; und Vergleichen der ersten und dritten Messungen und der zweiten und vierten Messungen.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei zumindest die erste, zweite, dritte und/oder vierte Messung eine Messung einer Leistung ist.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei zumindest die erste, zweite, dritte und/oder vierte Messung eine Messung einer Amplitude ist.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei zumindest die erste, zweite, dritte und/oder vierte Messung zu einer Messung einer Amplitude proportional ist.
Berührungsdetektor, aufweisend: erste und zweite Zeilen-Leiter und einen Spalten-Leiter, die derart angeordnet sind, dass der Weg der ersten und zweiten Zeilen-Leiter den Weg des Spalten-Leiters kreuzt; erste und zweite Signalemitter, die jeweils zum gleichzeitigen Übertragen eines ersten oder zweiten Signals auf jeden der ersten bzw. zweiten Zeilen-Leiter adaptiert ist; wobei jedes der zwei Signale nicht-orthogonal zu dem anderen ist, sich das erste Signal von dem zweiten Signal hinsichtlich eines Elements unterscheidet, das aus der aus Folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt wird: Phase und Amplitude; einen Empfänger, der mit dem Spalten-Leiter assoziiert wird, zum Empfangen von Signalen, die auf dem Spalten-Leiter vorhanden sind; wobei der Signalprozessor zu Folgendem adaptiert ist: Bestimmen einer In-Phase- und einer Quadratur-Komponente einer Kombination der ersten und zweiten Signale in den empfangenen Signalen; Projizieren eines Vektors, der die bestimmten In-Phase- und Quadratur-Komponenten repräsentiert, auf zumindest das erste Signal und/oder das zweite Signal, um eine Messung zu bestimmen; und Erzeugen einer Heatmap, die eine Berührung reflektiert, unter Verwendung der Messung.
Berührungsdetektor nach Anspruch 49, wobei die ersten und zweiten Signalemitter andere Signale in Verbindung mit dem ersten und zweiten Signal auf jeden des ersten und zweiten Zeilen-Leiters übertragen.
Berührungsdetektor nach Anspruch 49, wobei es zumindest eine zusätzliche Zeile gibt, der zumindest eine zusätzliche Zeilen-Leiter derart angeordnet ist, dass der Weg des zumindest einen zusätzlichen Zeilen-Leiters den Weg des Spalten-Leiters kreuzt.
Berührungsdetektor nach Anspruch 49, wobei es zumindest einen zusätzlichen Spalten-Leiter gibt, der zumindest eine zusätzliche Spalten-Leiter derart angeordnet ist, dass derselbe den Weg des ersten und zweiten Zeilen-Leiters kreuzt.