DE112017003238T5

DE112017003238T5 - Rahmen-Phase-Synchronisierung in frequenzteilungsmodulierten Berührungssystemen

Info

Publication number: DE112017003238T5
Application number: DE112017003238.5T
Authority: DE
Inventors: Daniel John Morelli; Robert Joseph Alack jun.; Kaan Duman; Darren Laney Leigh
Original assignee: Tactual Labs Co
Current assignee: Tactual Labs Co
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2019-03-21
Also published as: US20170371487A1; JP2019527386A; CN109416602A; WO2018005020A1

Abstract

System und Verfahren zum Durchführen einer Rahmen-Phase-Synchronisierung an empfangenen Rahmens eines Signals auf einem Berührungsdetektor. Vorrichtung und Verfahren zum Synchronisieren von Rahmens mit der Phase eines oder mehrerer gleichzeitig übertragener Signale auf einem Berührungsdetektor. Ein oder mehrere Reihenleiter und ein oder mehrere Spaltenleiter sind so angeordnet, dass der Pfad des oder der Reihenleiter(s) den Pfad des oder der Spaltenleiter(s) kreuzt. Ein Signalgeber initiiert gleichzeitig die Übertragung von orthogonalen Signalen auf jeder der Reihen in jedem von einer Mehrzahl von Intervallen, beginnend zu einem ersten Zeitpunkt, wobei die orthogonalen Signale eine bekannte Anfangsphase aufweisen. Ein Empfänger beginnt, in jedem der Intervalle, beginnend zu einem späteren Zeitpunkt, Rahmens auf der Spalte zu empfangen. Ein Signalprozessor bestimmt ein Maß dafür, inwieweit jedes der orthogonalen Signale innerhalb des empfangenen Rahmens vorhanden ist - und damit inwieweit sie über den Berührungsdetektor übertragen wurden. Die ermittelten Messungen können in einer Heatmap wiedergegeben werden, die den Zustand des Berührungsdetektors wiedergibt, wobei ein Vergleich von aufeinanderfolgenden Heatmaps (oder Messwerten) eine Berührung oder Änderungen hinsichtlich einer Berührung widerspiegelt.

Description

Bereich
Das offenbarte System und das offenbarte Verfahren betreffen allgemein den Bereich einer Benutzereingabe, und insbesondere die Durchführung einer Rahmen-Phase-Synchronisierung auf einer oder mehreren übertragenen Frequenzen auf einem frequenzteilungsmodulierten Berührungsdetektor.
Figurenliste
Das Vorstehende und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden sich aus der folgenden genaueren Beschreibung der Ausführungsformen ergeben, wie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen sich gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Darstellungen auf gleiche Komponenten beziehen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern konzentrieren sich auf die Veranschaulichung der Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen.

1 stellt ein Blockdiagramm einer oberen Ebene dar, das eine Ausführungsform einer Berührungssensoreinrichtung mit niedriger Latenz veranschaulicht.
2 stellt ein Funktionsblockdiagramm dar, das eine Ausführungsform der Rahmen-Phase-Synchronisierung veranschaulicht.
3 stellt ein Funktionsblockdiagramm eines illustrativen frequenzteilungsmodulierten Berührungsdetektors dar.

Detaillierte Beschreibung
Diese Anmeldung betrifft Benutzerschnittstellen, wie die schnellen Multitouch-Sensoren und andere Schnittstellen, die in der am 14. April 2016 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 15/099,179 mit der Bezeichnung „Capacitive Sensor Patterns“ und der am 23. Mai 2016 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 15/162,240 mit der Bezeichnung „Transmitting and Receiving System and Method for Bidirectional Orthogonal Signaling Sensors“ offenbart sind. Die gesamten Offenbarungen dieser Anmeldungen sind hierin durch Verweis mit enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die vorliegende Offenbarung auf Systeme und Verfahren zum Entwickeln und Herstellen von kapazitiven Berührungssensoren gerichtet, und insbesondere auf kapazitive Berührungssensoren mit besonderen Zusammensetzungen oder einer besonderen Geometrie.
In dieser Offenbarung können die Begriffe „berühren“, „berührt“, „kontaktieren“, „kontaktiert“ oder andere Bezeichnungen verwendet werden, um Ereignisse oder Zeiträume zu beschreiben, in denen ein Finger eines Nutzers, ein Stift, ein Objekt oder ein Körperteil vom Sensor erkannt wird. In einigen Ausführungsformen treten diese Erkennungen nur auf, wenn der Benutzer in physischem Kontakt mit einem Sensor oder einer Einrichtung steht, in welcher der Sensor integriert ist. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor so eingestellt sein, dass er die Erkennung von „Berührungen“ oder „Kontakten“ ermöglicht, die in einem Abstand über der Berührungsoberfläche „schweben“ oder sonst wie von der berührungsempfindlichen Einrichtung beabstandet sind. Daher sollte die innerhalb dieser Beschreibung verwendete Sprache, die eine Zugrundelegung eines sensierten physischen Kontakts impliziert, nicht in der Weise verstanden werden, dass sich die beschriebenen Techniken nur auf diese Ausführungsformen beziehen; tatsächlich würde sich fast alles, wenn nicht sogar alles, gleichermaßen auf „Touch“-, d.h. „Berührungs“-, und sogenannte „Hover“-, d.h. „Schwebe“-Sensoren beziehen. Generell bezieht sich der Begriff „Berührung“, wie hierin verwendet, auf eine Handlung, die von den hierin offenbarten Sensortypen erkannt werden kann, so dass, wie hierin verwendet, der Begriff „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, einschließlich einer Kamera, eines Näherungssensors, eines optischen Sensors, eines Drehratensensors, eines Gyroskops, eines Magnetometers, eines thermischen Sensors, eines Drucksensors, eines Kraftsensors, eines kapazitiven Berührungssensors, eines Messwertes einer integrierten Schaltung für das Energiemanagement, einer Tastatur, einer Maus, eines Bewegungssensors und dergleichen.
Wie hierin und insbesondere innerhalb der Ansprüche verwendet, sind Ordnungsbegriffe wie erster und zweiter nicht dazu bestimmt, an und für sich eine Reihenfolge, Zeit oder Einmaligkeit zu implizieren, sondern dienen vielmehr dazu, ein beanspruchtes Konstrukt von einem anderen zu unterscheiden. In einigen Anwendungen, bei denen der Kontext dies vorschreibt, können diese Begriffe bedeuten, dass „der erste“ und „der zweite“ einmalig sind. Wenn beispielsweise ein Ereignis zu einem ersten Zeitpunkt und ein anderes Ereignis zu einem zweiten Zeitpunkt eintritt, ist nicht beabsichtigt, dass der erste Zeitpunkt vor dem zweiten Zeitpunkt eintritt. Wird jedoch in dem Anspruch die weitere Einschränkung, dass der zweite Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt liegt, dargelegt, so müsste sich aus dem Kontext ergeben, dass der erste Zeitpunkt und der zweite Zeitpunkt einmalige Zeitpunkte sind. Ebenso sind, wenn der Kontext dies vorschreibt oder zulässt, Ordnungsbegriffe so weit auszulegen, dass die beiden identifizierten Anspruchskonstrukte dasselbe oder ein anderes Merkmal aufweisen können. So könnten beispielsweise eine erste und eine zweite Frequenz, ohne weitere Begrenzung, die gleiche Frequenz sein - z.B. könnte die erste Frequenz 10 MHz betragen und die zweite Frequenz 10 MHz; oder sie könnten unterschiedliche Frequenzen sein - z.B. beträgt die erste Frequenz 10 MHz und die zweite Frequenz 11 MHz. Der Kontext kann andererseits vorschreiben, dass z.B. eine erste und eine zweite Frequenz weiter darauf beschränkt sind, orthogonal zueinander zu sein, in welchem Fall sie nicht die gleiche Frequenz sein könnten.
Die derzeit offenbarten Systeme und Verfahren stellen das Entwerfen, Herstellen und Verwenden von kapazitiven Berührungssensoren bereit, und insbesondere von kapazitiven Berührungssensoren, die ein Multiplexing-Schema verwenden, das auf orthogonalen Signalen basiert, wie beispielsweise, jedoch ohne Beschränkung darauf, Frequenzmultiplexing (FDM), Code-Division-Multiplexing (CDM) oder eine Hybridmodulationstechnik, die sowohl FDM- als auch CDM-Verfahren kombiniert. Verweise auf eine hierin aufgeführte Frequenz können sich auch auf andere orthogonale Signalbasen beziehen. Somit umfasst diese Anmeldung die frühere US-Patentanmeldung Nr. 13/841,436 des Anmelders, die am 15. März 2013 mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“ eingereicht wurde, und die am 1. November 2013 eingereichte US-Patentanmeldung Nr. 14/069,609 des Anmelders mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“. Bei diesen Anmeldungen handelt es sich um kapazitive FDM-, CDM- oder FDM/CDM-Hybrid-Berührungssensoren (im Folgenden auch als „Berührungssensoren“ bezeichnet), die in Verbindung mit den derzeit offenbarten Sensoren verwendet werden können. In solchen Sensoren werden Berührungen erfasst, wenn ein Signal aus einer Reihe 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 Multitouch-Sensoren beschreiben, auf die die vorliegenden Systeme und Verfahren für Design, Herstellung und Verwendung angewendet werden können. Details des vorliegend offenbarten Systems und des Verfahrens zur Durchführung der Rahmen-Phase-Synchronisierung an einem frequenzteilungsmodulierten Berührungsdetektor werden dann im Folgenden unter der Überschrift „Rahmen-Phase-Synchronisierung“ näher beschrieben.
Wie hierin verwendet, umfassen der Ausdruck „Berührungsereignis“ und das Wort „Berührung“, wenn es als Substantiv verwendet wird, eine Nahberührung und ein Nahberührungsereignis, oder jede andere Geste, die unter Verwendung eines Sensors identifiziert werden kann. Gemäß einer Ausführungsform können Berührungsereignisse mit sehr geringer Latenzzeit, z.B. in der Größenordnung von zehn Millisekunden oder weniger, oder in der Größenordnung von weniger als einer Millisekunde, erfasst, verarbeitet und den nachfolgenden Berechnungsprozessen zugeführt werden.
In einer Ausführungsform verwendet der offenbarte schnelle Multitouch-Sensor ein projiziert-kapazitives Verfahren, das für Messungen von Berührungsereignissen mit hoher Aktualisierungsrate und niedriger Latenz verbessert wurde. Diese Technik kann parallele Hardware und höherfrequente Wellenformen verwenden, um die oben genannten Vorteile zu erzielen. Ebenfalls offenbart werden Verfahren zur Durchführung empfindlicher und robuster Messungen, die auf transparenten Displayoberflächen eingesetzt werden können, und die eine wirtschaftliche Herstellung von Produkten ermöglichen, welche diese Technik verwenden. In diesem Zusammenhang könnte ein „kapazitiver Gegenstand“, wie hierin verwendet, ein Finger, ein anderer Teil des menschlichen Körpers, ein Stift oder ein beliebiger Gegenstand sein, wofür der Sensor empfindlich ist. Die hierin offenbarten Sensoren und Verfahren müssen nicht auf einer Kapazität basieren. In Bezug auf z.B. den optischen Sensor verwenden solche Ausführungsformen den Tunneleffekt und Photonen-Leckage, um ein Berührungsereignis zu erfassen, wobei ein „kapazitiver Gegenstand“, wie hierin verwendet, jeden Gegenstand umfasst, wie beispielsweise einen Stift oder einen Finger, der mit dieser Abtastung kompatibel ist. Ebenso erfordern „Berührungsörter“ und eine „berührungsempfindliche Einrichtung“, wie hierin verwendet, keinen tatsächlichen Berührungskontakt zwischen einem kapazitiven Gegenstand und dem offenbarten Sensor.
1 veranschaulicht bestimmte Prinzipien eines schnellen Multitouch-Sensors 100 gemäß einer Ausführungsform. Bei Bezugszeichen 200 wird in jede der Reihen der Oberfläche ein anderes Signal übertragen. Die Signale sind so konzipiert, dass sie „orthogonal“, d.h. trennbar und voneinander unterscheidbar sind. Bei Bezugszeichen 300 ist an jeder Spalte ein Empfänger angebracht. Der Empfänger ist so ausgelegt, dass er jedes der übertragenen Signale oder eine beliebige Kombination von ihnen mit oder ohne andere Signale und/oder Rauschen empfängt und individuell ein Maß bestimmt, z.B. eine Stärke für jedes der auf dieser Spalte vorhandenen orthogonalen übertragenen Signale. Die Berührungsoberfläche 400 des Sensors besteht aus einer Reihe von Reihen und Spalten (nicht alle dargestellt), entlang derer sich die orthogonalen Signale ausbreiten können. In einer Ausführungsform sind die Reihen und Spalten so gestaltet, dass, wenn sie keinem Berührungsereignis unterliegen, eine geringere oder vernachlässigbare Signalstärke zwischen ihnen gekoppelt ist, während, wenn sie einem Berührungsereignis unterliegen, eine höhere oder nicht vernachlässigbare Signalstärke zwischen ihnen gekoppelt ist. In einer Ausführungsform könnte das Gegenteil der Fall sein - wobei die geringere Signalstärke ein Berührungsereignis darstellt und die größere Signalstärke ein Fehlen einer Berührung darstellt. Da der Berührungssensor schließlich Berührungen aufgrund einer Änderung der Kopplung erkennt, ist es nicht von besonderer Bedeutung, außer aus Gründen, die für eine bestimmte Ausführungsform andernfalls ersichtlich sein könnten, ob die berührungsbezogene Kopplung eine Erhöhung der Stärke des auf der Spalte vorhandenen Reihensignals oder eine Verringerung der Stärke des auf der Spalte vorhandenen Reihensignals bewirkt. Wie oben bereits erwähnt, erfordert die Berührung oder das Berührungsereignis kein physisches Berühren, sondern vielmehr ein Ereignis, das den Pegel des gekoppelten Signals beeinflusst.
Weiterhin mit Bezug auf 1 kann in einer Ausführungsform im Allgemeinen das kapazitive Ergebnis eines Berührungsereignisses in der Nähe sowohl einer Reihe als auch einer Spalte eine nicht unerhebliche Änderung der Signalstärke bewirken, die in der Reihe vorhanden ist, die mit der Spalte gekoppelt werden soll. Generell verursachen Berührungsereignisse die empfangenen Signale auf den Spalten, und entsprechen somit den empfangenen Signalen auf den Spalten. Da die Signale auf den Reihen orthogonal sind, können mehrere Reihensignale mit einer Spalte gekoppelt und durch den Empfänger unterschieden werden. Ebenso können die Signale auf jeder Reihe mit mehreren Spalten gekoppelt werden. Für jede Spalte, die mit einer bestimmten Reihe gekoppelt ist (und unabhängig davon, ob die Kopplung bewirkt, dass ein Anstieg oder Rückgang des Reihensignals auf der Spalte vorhanden ist), enthalten die auf der Spalte gefundenen Signale Informationen, die anzeigen, welche Reihen gleichzeitig mit dieser Spalte berührt werden. Die Stärke jedes empfangenen Signals bezieht sich im Allgemeinen auf die Stärke der Kopplung zwischen der Spalte und der Reihe, die das entsprechende Signal trägt, und kann somit einen Abstand des berührenden Objekts bzw. Gegenstands von der Oberfläche, einen Bereich der Oberfläche, der von der Berührung bedeckt ist, und/oder den Druck der Berührung anzeigen.
Wenn eine Reihe und eine Spalte gleichzeitig berührt werden, wird ein Teil des Signals, das in der Reihe vorhanden ist, in die entsprechende Spalte eingekoppelt (die Kopplung kann zu einer Erhöhung oder Verringerung des Reihensignals in der Spalte führen). (Wie bereits erwähnt, erfordert der Begriff „Berührung“ oder „berührt“ keinen tatsächlichen physischen Kontakt, sondern vielmehr eine relative Nähe.) In der Tat ist bei verschiedenen Ausführungen einer Berührungseinrichtung ein physischer Kontakt mit den Reihen und/oder Spalten unwahrscheinlich, da es eine Schutzbarriere zwischen den Reihen und/oder Spalten und dem Finger oder einem anderen Berührungsgegenstand geben kann. Darüber hinaus sind die Reihen und Spalten selbst im Allgemeinen nicht miteinander in Kontakt, sondern in einer Nähe angeordnet, die eine dazwischen zu koppelnde Signalstärke ermöglicht, wobei diese Stärke sich mit der Berührung ändert (positiv oder negativ). Im Allgemeinen resultiert die Reihen-Spalten-Kopplung nicht aus dem tatsächlichen Kontakt zwischen ihnen, noch aus dem tatsächlichen Kontakt des Fingers oder eines anderen Berührungsgegenstands, sondern vielmehr aus dem kapazitiven Effekt, den Finger (oder einen anderen Gegenstand) in die Nähe zu bringen - wobei die Nähe, die zu einem kapazitiven Effekt führt, im Folgenden als Berührung bezeichnet wird.
Die Art der Reihen und Spalten ist beliebig und ihre besondere Ausrichtung irrelevant. Tatsächlich sollen sich die Begriffe Reihe und Spalte nicht auf ein quadratisches Raster beziehen, sondern auf einen Satz von Leitern, auf denen ein Signal übertragen wird (Reihen), und einen Satz von Leitern, auf die ein Signal gekoppelt werden kann (Spalten). (Die Vorstellung, dass Signale auf Reihen übertragen und auf Spalten empfangen werden, ist an sich willkürlich, wobei Signale genauso einfach auf Leitern übertragen werden könnten, die willkürlich als Spalten bezeichnet werden, und auf Leitern empfangen werden, die willkürlich als Reihen bezeichnet werden, oder beide könnten willkürlich als etwas anderes benannt werden.) Außerdem ist es nicht notwendig, dass sich die Reihen und Spalten in einem Raster befinden. Andere Formen sind möglich, solange ein Berührungsereignis einen Teil einer „Reihe“ und einen Teil einer „Spalte“ berührt und eine Form der Kopplung verursacht. So könnten beispielsweise die „Reihen“ in konzentrischen Kreisen und die „Spalten“ als geometrische Strahlen angeordnet sein, die von der Mitte ausgehen. Und weder die „Reihen“ noch die „Spalten“ müssen einem geometrischen oder räumlichen Muster folgen, so dass beispielsweise die Tasten auf der Tastatur beliebig zu Reihen und Spalten verbunden werden können (bezogen oder nicht bezogen auf ihre relative Position.) Außerdem ist es nicht notwendig, dass es nur zwei Arten von Signalausbreitungskanälen gibt: Anstelle von Reihen und Spalten können in einer Ausführungsform die Kanäle „A“, „B“ und „C“ vorgesehen sein, wobei die auf „A“ übertragenen Signale auf „B“ und „C“ empfangen werden können, oder in einer Ausführungsform können die auf „A“ und „B“ übertragenen Signale auf „C“ empfangen werden. Es ist auch möglich, dass die Signalausbreitungskanäle abwechselnd arbeiten, wobei sie manchmal Sender und manchmal Empfänger unterstützen. Es wird auch erwogen, dass die Signalausbreitungskanäle gleichzeitig Sender und Empfänger unterstützen können - vorausgesetzt, die übertragenen Signale sind orthogonal und damit von den empfangenen Signalen trennbar. Es können drei oder mehr Arten von Antennenleitern anstelle von nur „Reihen“ und „Spalten“ verwendet werden. Viele alternative Ausführungsformen sind möglich und werden für den Fachmann, der sich mit dieser Offenbarung beschäftigt, offensichtlich sein.
Wie vorstehend erwähnt, besteht die Berührungsoberfläche 400 in einer Ausführungsform aus einer Serie von Reihen und Spalten, entlang derer sich Signale ausbreiten können. Wie vorstehend erläutert, sind die Reihen und Spalten so ausgelegt, dass, wenn sie nicht berührt werden, eine Signalstärke zwischen ihnen gekoppelt ist, und wenn sie berührt werden, eine andere Signalstärke zwischen ihnen gekoppelt ist. Die Änderung des zwischen ihnen gekoppelten Signals kann im Allgemeinen proportional oder umgekehrt proportional zur Berührung sein (wenn auch nicht unbedingt linear proportional), so dass die Berührung weniger eine Ja-Nein-Frage ist, sondern vielmehr eine Abstufung, die eine Unterscheidung zwischen „mehr“ Berührung (d.h. näher dran oder fester) und „weniger“ Berührung (d.h. weiter weg oder lockerer) ermöglicht - und sogar „keine“ Berührung. Außerdem wird in jede der Reihen ein anderes Signal übertragen. In einer Ausführungsform sind alle dieser verschiedenen Signale orthogonal zueinander (d.h. trennbar und unterscheidbar). Wenn eine Reihe und eine Spalte gleichzeitig berührt werden, wird das auf der Reihe vorhandene Signal gekoppelt (positiv oder negativ), wodurch es mehr oder weniger in der entsprechenden Spalte erscheint. Die Stärke des Signals, das an eine Spalte gekoppelt ist, kann sich auf die Nähe, den Druck oder den Berührungsbereich beziehen.
An jeder Spalte ist ein Empfänger 300 angebracht. Der Empfänger ist so ausgelegt, dass er die auf den Spalten vorhandenen Signale empfängt, einschließlich jedes der orthogonalen Signale oder einer beliebigen Kombination der orthogonalen Signale, und jedes vorhandene Rauschen oder andere Signale. Im Allgemeinen ist der Empfänger so ausgelegt, dass er einen Rahmen von Signalen empfängt, die auf den Spalten vorhanden sind, und dass er die Spalten identifiziert, die ein Signal bereitstellen. In einer Ausführungsform kann der Empfänger (oder ein den Empfängerdaten zugeordneter Signalprozessor) einen Messwert bestimmen, der der Stärke jedes der orthogonal übertragenen Signale zugeordnet ist, die in dieser Spalte während der Zeit, in der der Rahmen der Signale erfasst wurde, vorhanden sind. Auf diese Weise kann der Empfänger nicht nur die mit jeder Spalte in Berührung kommenden Reihen identifizieren, sondern auch zusätzliche (z.B. qualitative) Informationen über die Berührung liefern. Im Allgemeinen können Berührungsereignisse den empfangenen Signalen auf den Spalten entsprechen (oder umgekehrt). Für jede Spalte zeigen die verschiedenen darauf empfangenen Signale an, welche der entsprechenden Reihen gleichzeitig mit dieser Spalte berührt wird. In einer Ausführungsform kann die Stärke der Kopplung zwischen der entsprechenden Reihe und der Spalte z.B. die Fläche der von der Berührung bedeckten Fläche, den Berührungsdruck usw. anzeigen. In einer Ausführungsform zeigt eine Änderung der Kopplung im Laufe der Zeit zwischen der entsprechenden Reihe und der Spalte eine Änderung in der Berührung am Schnittpunkt der beiden an.
Einfache Sinusoid-Ausführungsform
In einer Ausführungsform können die auf die Reihen übertragenen orthogonalen Signale unmodulierte Sinuskurven sein, die jeweils eine unterschiedliche Frequenz aufweisen, wobei die Frequenzen so gewählt werden, dass sie im Empfänger voneinander unterschieden werden können. In einer Ausführungsform werden Frequenzen so gewählt, dass ein ausreichender Abstand zwischen ihnen gewährleistet ist, so dass sie im Empfänger leichter voneinander unterschieden werden können. In einer Ausführungsform werden Frequenzen so gewählt, dass keine einfachen harmonischen Beziehungen zwischen den ausgewählten Frequenzen bestehen. Das Fehlen einfacher harmonischer Beziehungen kann nichtlineare Artefakte mildern, die dazu führen können, dass ein Signal ein anderes verfälscht.

Im Allgemeinen erfüllt ein „Kamm“ von Frequenzen, bei dem der Abstand zwischen benachbarten Frequenzen konstant und die höchste Frequenz weniger als das Doppelte der niedrigsten Frequenz ist, diese Kriterien, wenn der Abstand zwischen den Frequenzen, Δf, wenigstens der Kehrwert der Messzeit τ ist. Wenn beispielsweise eine Kombination von Signalen (z.B. aus einer Spalte) gemessen werden soll, um zu bestimmen, welche Reihensignale einmal pro Millisekunde vorhanden sind (τ), dann muss der Frequenzabstand (Δf) größer als ein Kilohertz sein (d.h. Δf > 1/τ). Nach dieser Berechnung, in einem exemplarischen Fall mit nur zehn Reihen, könnte man die folgenden Frequenzen verwenden:

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

Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass der Frequenzabstand wesentlich größer sein kann als dieses Minimum, um ein robustes Design zu ermöglichen. Eine 20 cm × 20 cm große Berührungsoberfläche mit einem Reihen-/Spaltenabstand von 0,5 cm würde beispielsweise vierzig Reihen und vierzig Spalten erfordern, und Sinusoide mit vierzig verschiedenen Frequenzen erfordern. Während eine Analyserate von einmal pro Millisekunde nur einen 1 KHz-Abstand benötigt, wird für eine robustere Ausführung ein beliebig größerer Abstand verwendet. In einer Ausführungsform unterliegt der beliebig größere Abstand der Einschränkung, dass die maximale Frequenz nicht mehr als das Doppelte der niedrigsten Frequenz sein sollte (d.h. fmax < 2(fmin)). So kann in diesem Beispiel ein Frequenzabstand von 100 kHz verwendet werden, wobei die niedrigste Frequenz auf 5 MHz eingestellt ist, was eine Frequenzliste von 5,0 MHz, 5,1 MHz, 5,2 MHz usw. bis 8,9 MHz ergibt.
In einer Ausführungsform kann jede der Sinusoide auf der Liste von einem Signalerzeuger erzeugt und in einer separaten Reihe von einem Signalgeber oder Sender übertragen werden. Um die Reihen und Spalten zu identifizieren, die gleichzeitig berührt werden, empfängt ein Empfänger alle auf den Spalten vorhandenen Signale und ein Signalprozessor analysiert das Signal, um festzustellen, welche Frequenzen, wenn überhaupt, auf der Liste erscheinen. In einer Ausführungsform kann die Identifizierung durch eine Frequenzanalysemethode (z.B. Fourier-Transformation) oder durch die Verwendung einer Filterbank unterstützt werden. In einer Ausführungsform empfängt der Empfänger einen Rahmen von Spaltensignalen, der durch eine FFT verarbeitet wird, so dass für jede Frequenz ein Messwert bestimmt wird. In einer Ausführungsform stellt die FFT einen phasengleichen und quadratischen Messwert für jede Frequenz, für jeden Rahmen zur Verfügung.
In einer Ausführungsform kann der Empfänger/Signalprozessor aus dem Signal jeder Spalte einen Wert (und möglicherweise einen phasengleichen und quadratischen Wert) für jede Frequenz aus der Liste der Frequenzen bestimmen, der in dem Signal auf dieser Spalte gefunden wird. In einer Ausführungsform, in der der Wert einer Frequenz größer oder kleiner als ein Schwellenwert ist, oder sich gegenüber dem vorherigen Wert ändert, identifiziert der Signalprozessor, dass ein Berührungsereignis zwischen der Spalte und der Reihe, die dieser Frequenz entspricht, vorliegt. In einer Ausführungsform können Signalstärkeinformationen, die verschiedenen physischen Phänomenen entsprechen können, einschließlich des Berührungsabstandes von dem Reihen-/Spaltenschnittpunkt, der Größe des Berührungsgegenstands, des Drucks, mit dem der Gegenstand nach unten drückt, des Anteils des Reihen-/Spaltenschnittpunkts, der berührt wird, usw., als Hilfsmittel zur Lokalisierung des Bereichs des Berührungsereignisses verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die ermittelten Werte nicht selbstbestimmend für die Berührung, sondern werden zusammen mit anderen Werten zur Bestimmung von Berührungsereignissen weiterverarbeitet.
Sobald Werte für jede der orthogonalen Frequenzen für wenigstens zwei Frequenzen (entsprechend den Reihen) oder für wenigstens zwei Spalten bestimmt wurden, kann eine zweidimensionale Karte erstellt werden, wobei der Wert als, oder proportional / umgekehrt proportional zu, einem Wert der Karte an diesem Reihen-/Spaltenschnittpunkt verwendet wird. In einer Ausführungsform werden Werte an mehreren Reihen/Spaltenschnittpunkten auf einer Berührungsoberfläche bestimmt, um eine Karte für die Berührungsoberfläche oder den Berührungsbereich zu erstellen. In einer Ausführungsform werden für jeden Reihen-/Spaltenschnittpunkt auf einer Berührungsoberfläche oder in einem Bereich einer Berührungsoberfläche Werte bestimmt, um eine Karte für die Berührungsoberfläche oder -bereich zu erstellen. In einer Ausführungsform werden die Werte der Signale für jede Frequenz auf jeder Spalte berechnet. Sobald die Signalwerte berechnet sind, kann eine zweidimensionale Karte erstellt werden. In einer Ausführungsform ist der Signalwert der Wert der Karte an diesem Reihen-/Spaltenschnittpunkt. In einer Ausführungsform wird der Signalwert verarbeitet, um das Rauschen zu reduzieren, bevor dieser als Wert der Karte an diesem Schnittpunkt von Reihe und Spalte verwendet wird. In einer Ausführungsform wird ein anderer Wert, der proportional, umgekehrt proportional oder anderweitig mit dem Signalwert in Beziehung steht (jeweils nach der Verarbeitung zur Rauschunterdrückung), als der Wert der Karte an diesem Reihen-/Spaltenschnittpunkt verwendet. In einer Ausführungsform werden die Signalwerte aufgrund physischer Unterschiede in der Berührungsoberfläche bei unterschiedlichen Frequenzen für eine bestimmte Berührung normiert oder kalibriert. Ebenso müssen in einer Ausführungsform aufgrund physischer Unterschiede auf der Berührungsoberfläche oder zwischen den Schnittpunkten die Signalwerte für eine bestimmte Berührung normiert oder kalibriert werden.
In einer Ausführungsform können die zweidimensionalen Kartendaten mit einem Schwellenwert versehen werden, um Berührungsereignisse besser zu identifizieren, zu bestimmen oder zu isolieren. In einer Ausführungsform können die zweidimensionalen Kartendaten verwendet werden, um Informationen über die Form, Ausrichtung usw. des Gegenstands, der die Oberfläche berührt, abzuleiten.
In einer Ausführungsform wird diese Analyse und jede hierin beschriebene Berührungsverarbeitung in einer diskreten Berührungssteuerung eines Berührungssensors durchgeführt. In einer weiteren Ausführungsform könnte eine solche Analyse und Berührungsverarbeitung auf anderen Computersystemkomponenten durchgeführt werden, wie beispielsweise auf einem oder mehreren ASICs, MCUs, FPGAs, CPUs, GPUs, SoCs, DSPs oder einem dedizierten Schaltkreis. Der hierin verwendete Begriff „Hardware-Prozessor“ bezeichnet eine der oben genannten Einrichtungen oder eine andere Einrichtung, die Rechenfunktionen ausführt.
Um auf die Diskussion über die auf den Reihen übertragenen Signale zurückzukommen, ist ein Sinusoid nicht das einzige orthogonale Signal, das in der oben beschriebenen Konfiguration verwendet werden kann. In der Tat funktioniert, wie oben besprochen, jede Satz von Signalen, die voneinander unterschieden werden können. Dennoch können Sinusoide einige vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, die eine einfachere Entwicklung und eine kostengünstigere Herstellung von Geräten, die diese Technik verwenden, ermöglichen. Beispielsweise haben Sinusoide ein sehr schmales Frequenzprofil (per Definition), und müssen sich nicht bis zu tiefen Frequenzen in der Nähe vom, Gleichwert erstrecken. Darüber hinaus können Sinusoide relativ unbeeinflusst vom 1/f-Rauschen sein, das breitere Signale beeinflussen könnte, die sich bis zu tieferen Frequenzen erstrecken.
In einer Ausführungsform können Sinusoide von einer Filterbank erkannt werden. In einer Ausführungsform können Sinusoide durch Frequenzanalyseverfahren (z.B. Fourier-Transformation) erkannt werden. Frequenzanalyseverfahren können relativ effizient eingesetzt werden und weisen tendenziell gute Dynamikbereichmerkmale auf, so dass sie eine große Anzahl gleichzeitiger Sinusoide erkennen und unterscheiden können. In allgemeineren Signalverarbeitungsbegriffen kann die Dekodierung mehrerer Sinusoide durch den Empfänger als eine Form des Frequenzteilungs-Multiplexens betrachtet werden. In einer Ausführungsform könnten auch andere Modulationsverfahren wie Zeitmultiplexing und Code-Division-Multiplexing verwendet werden. Zeitmultiplexing hat gute Dynamikbereichmerkmale, erfordert aber typischerweise, dass eine begrenzte Zeit für die Übertragung in die (bzw. für das Analysieren von empfangenen Signalen von der) Berührungsoberfläche aufgewendet wird. Code-Division-Multiplexing hat die gleiche simultane Natur wie Frequenzmultiplexing, kann aber auf Probleme mit dem Dynamikbereich stoßen und nicht so leicht zwischen mehreren simultanen Signalen unterscheiden.
Modulierte Sinusoid-Ausführungsform
In einer Ausführungsform kann ein modulierter Sinusoid anstelle, in Kombination mit und/oder als Verstärkung der vorstehend beschriebenen Sinusoid-Ausführungsform verwendet werden. Die Verwendung unmodulierter Sinusoide kann zu hochfrequenten Interferenzen mit anderen Geräten in der Nähe der Berührungsoberfläche führen, so dass eine Einrichtung, die diese verwendet, auf Probleme bei der behördlichen Zulassung stoßen kann (z.B. FCC, CE). Darüber hinaus kann die Verwendung unmodulierter Sinusoide anfällig für Störungen durch andere Sinusoide in der Umgebung sein, sei es durch absichtliche Sender oder durch andere Störgeräte (vielleicht sogar eine andere identische Berührungsoberfläche). In einer Ausführungsform können solche Störungen zu falschen oder verschlechterten Berührungsmessungen in der beschriebenen Einrichtung führen.
In einer Ausführungsform können die Sinusoide vor der Übertragung durch den Sender so moduliert oder „gemixt“ werden, dass die Signale demoduliert („ungemixt“) werden können, sobald sie den Empfänger erreichen. In einer Ausführungsform kann eine invertierbare Transformation (oder nahezu invertierbare Transformation) verwendet werden, um die Signale so zu modulieren, dass die Transformation kompensiert und die Signale im Wesentlichen wiederhergestellt werden können, sobald sie den Empfänger erreichen. Dem Fachmann ist bekannt, dass Signale, die mit einer Modulationstechnik in einer Berührungseinrichtung, wie hierin beschrieben, ausgesendet oder empfangen werden, weniger mit anderen Dingen korreliert sein werden, und sich daher eher wie bloßes Rauschen verhalten, anstatt so zu wirken, als ob sie anderen in der Umgebung vorhandenen Signalen ähnlich wären und/oder einer Störung durch diese ausgesetzt wären.
In einer Ausführungsform bewirkt eine verwendete Modulationstechnik, dass die übertragenen Daten ziemlich zufällig oder zumindest ungewöhnlich in der Umgebung der betriebenen Einrichtung erscheinen. Zwei Modulationsschemata werden im Folgenden erläutert: Frequenzmodulation und Direct-Sequence-Spread-Spectrum-Modulation.
Frequenzmodulation
Frequenzmodulation der gesamten Reihe von Sinusoiden verhindert, dass sie bei den gleichen Frequenzen erscheinen, indem sie sie „vermischen“. Da es sich bei Zulassungstests im Allgemeinen um Festfrequenzen handelt, erscheinen frequenzmodulierte übertragene Sinusoide bei niedrigeren Amplituden und sind daher weniger wahrscheinlich von Bedeutung. Da der Empfänger jeden von ihm empfangenen sinusförmigen Eingang auf gleiche und entgegengesetzte Weise „ent-mischt“, können die bewusst modulierten, übertragenen Sinusoide demoduliert werden und erscheinen danach im Wesentlichen wie vor der Modulation. Alle Sinusoide mit fester Frequenz, die aus der Umgebung eindringen (z.B. stören), werden jedoch durch den „Vermischungs-“ Vorgang „vermischt“, und haben somit einen reduzierten oder beseitigten Einfluss auf das beabsichtigte Signal. Dementsprechend werden Störungen, die sonst für den Sensor entstehen könnten, durch den Einsatz von Frequenzmodulation vermindert, z.B. durch einen Kamm von Frequenzen, die in einer Ausführungsform im Berührungssensor verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann der gesamte Satz von Sinusoiden frequenzmoduliert werden, indem sie alle aus einer einzigen Referenzfrequenz erzeugt werden, die selbst moduliert ist. So kann beispielsweise ein Satz von Sinusoiden mit 100 kHz Abstand erzeugt werden, indem die gleiche 100 kHz-Referenzfrequenz mit verschiedenen ganzen Zahlen multipliziert wird. In einer Ausführungsform kann diese Technik mit Hilfe von Phasenregelkreisen (PLLs) durchgeführt werden. Um den ersten 5,0 MHz-Sinusoid zu erzeugen, könnte man die Referenz mit 50 multiplizieren, um den 5,1 MHz-Sinusoid zu erzeugen, könnte man die Referenz mit 51 multiplizieren, und so weiter. Der Empfänger kann die gleiche modulierte Referenz verwenden, um die Erkennungs- und Demodulationsfunktionen auszuführen.
Direct-Sequence-Spread-Spectrum-Modulation
In einer Ausführungsform können die Sinusoide moduliert sein, indem sie periodisch nach einem pseudozufälligen (oder sogar wirklich zufälligen) Zeitplan umgekehrt werden, der sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt ist. So wird er in einer Ausführungsform, bevor jeder Sinusoid in seine entsprechende Reihe übertragen wird, durch eine wählbare Wechselrichterschaltung geleitet, deren Ausgang das Eingangssignal multipliziert mit +1 oder -1 ist, abhängig vom Zustand eines „Invert-Auswahl“-Eingangs. In einer Ausführungsform werden alle diese „Invert-Auswahl“-Eingänge vom gleichen Signal angesteuert, so dass die Sinusoide für jede Reihe alle gleichzeitig mit +1 oder -1 multipliziert werden. In einer Ausführungsform kann das Signal, das den „Invert-Auswahl“-Eingang steuert, eine Pseudozufallsfunktion sein, die unabhängig von allen Signalen oder Funktionen ist, die in der Umgebung vorhanden sein könnten. Die pseudozufällige Inversion der Sinusoide vermischt sie in ihrer Frequenz und lässt sie wie zufälliges Rauschen erscheinen, so dass sie alle Geräte, mit denen sie in Kontakt kommen könnten, vernachlässigbar stören.
Auf der Empfängerseite können die Signale der Spalten durch wählbare Wechselrichterschaltungen geleitet werden, die vom gleichen Pseudozufallssignal wie die der Reihen angesteuert werden. Das Ergebnis ist, dass die gesendeten Signale, obwohl sie in ihrer Frequenz vermischt wurden, vom Empfänger entmischt werden, weil sie zweimal mit +1 oder -1 multipliziert wurden, so dass sie in ihrem unveränderten Zustand gelassen werden oder zu diesem zurückkehren. Die Anwendung der Direct-Sequence-Spread-Spectrum-Modulation kann alle auf den Spalten vorhandenen Störsignale so vermischen, dass sie nur als Rauschen wirken und keine der beabsichtigten Sinusoide verfälschen.
In einer Ausführungsform können aus wenigen einfachen Komponenten wählbare Wechselrichter erzeugt und/oder in Transistoren in einem VLSI-Prozess implementiert werden.
Da viele Modulationstechniken unabhängig voneinander sind, können in einer Ausführungsform mehrere Modulationstechniken gleichzeitig eingesetzt werden, z.B. Frequenzmodulation und Direct-Sequence-Spread-Spectrum-Modulation des Satzes von Sinusoiden. Obwohl eine Implementierung möglicherweise komplizierter ist, kann eine solche mehrfach modulierte Implementierung eine bessere Störfestigkeit erreichen.
Da es äußerst selten vorkommt, dass eine bestimmte Pseudozufallsmodulation in der Umgebung auftritt, ist es wahrscheinlich, dass die hierin beschriebenen Multitouch-Sensoren keinen echten Zufallsmodulationsplan erfordern würden. Eine Ausnahme kann sein, wenn mehr als eine Berührungsoberfläche mit der gleichen Ausführung von derselben Person berührt wird. In einem solchen Fall kann es möglich sein, dass sich die Oberflächen gegenseitig stören, auch wenn sie sehr komplizierte pseudozufällige Zeitpläne verwenden. So wird in einer Ausführungsform darauf geachtet, pseudozufällige Zeitpläne zu entwerfen, die weniger wahrscheinlich zu einem Konflikt führen. In einer Ausführungsform kann eine gewisse echte Zufälligkeit in den Modulationsplan eingeführt werden. In einer Ausführungsform wird die Zufälligkeit eingeführt, indem der Pseudozufallsgenerator aus einer wirklich zufälligen Quelle gespeist wird und sichergestellt wird, dass er eine ausreichend lange Ausgabe-Dauer hat (bevor eine Wiederholung einsetzt). Eine solche Ausführungsform macht es höchst unwahrscheinlich, dass zwei Berührungsoberflächen jemals den gleichen Teil der Sequenz zur gleichen Zeit verwenden werden. In einer Ausführungsform wird die Zufälligkeit eingeleitet durch Anwenden eines Exklusiv-Oder-Gatters (XOR) an der Pseudozufallssequenz mit einer wirklich zufälligen Sequenz. Die XOR-Funktion kombiniert den Zustand ihrer Eingänge, so dass der Zustand ihrer Ausgänge nie kleiner ist als die beider Eingänge.
Low-Cost-Ausführungsform
Berührungsoberflächen, die die zuvor beschriebenen Techniken verwenden, können im Vergleich zu anderen Verfahren relativ hohe Kosten für die Erzeugung und Erkennung von Sinusoiden aufweisen. Im Folgenden werden Verfahren zur Erzeugung und zum Nachweis von Sinusoiden diskutiert, die kostengünstiger und/oder für die Massenproduktion besser geeignet sein können.
Sinusoid-Erkennung
In einer Ausführungsform können Sinusoide in einem Empfänger unter Verwendung eines vollständigen Funkempfängers mit einem Fourier-Transformations-Erkennungsschema erkannt werden. Eine solche Erkennung kann die Digitalisierung einer Hochgeschwindigkeits-RF-Wellenform und die anschließende digitale Signalverarbeitung erfordern. Für jede Spalte der Oberfläche kann eine separate Digitalisierung und Signalverarbeitung implementiert sein, so dass der Signalprozessor feststellen kann, welche der Reihensignale mit dieser Spalte in Kontakt stehen. Im oben genannten Beispiel würde eine Berührungsoberfläche mit vierzig Reihen und vierzig Spalten vierzig Kopien dieser Signalkette erfordern. Heutzutage sind Digitalisierung und digitale Signalverarbeitung relativ teure Operationen, was Hardware, Kosten und Leistung betrifft. Es wäre sinnvoll, ein kostengünstigeres Verfahren zur Erkennung von Sinusoiden zu verwenden, insbesondere eines, das leicht reproduzierbar ist und sehr wenig Strom benötigt.
In einer Ausführungsform können Sinusoide über eine Filterbank detektiert werden. Eine Filterbank umfasst eine Anordnung von Bandpassfiltern, die ein Eingangssignal aufnehmen und in die jedem Filter zugeordneten Frequenzkomponenten zerlegen können. Die Discrete-Fourier-Transformation (DFT, von der die FFT eine effiziente Ausführung ist) ist eine Form einer Filterbank mit gleichmäßig beabstandeten Bandpassfiltern, die für die Frequenzanalyse verwendet werden können. DFTs können digital umgesetzt werden, wobei aber der Digitalisierungsschritt teuer sein kann. Es ist möglich, eine Filterbank aus einzelnen Filtern zu realisieren, wie z.B. passiven LC- (Spule und Kondensator) oder aktiven RC-Filtern. Induktivitäten lassen sich bei VLSI-Prozessen nur schlecht umsetzen, und diskrete Induktivitäten sind groß und teuer, so dass es möglicherweise nicht kostengünstig ist, Induktivitäten in der Filterbank zu verwenden.
Bei niedrigeren Frequenzen (ca. 10 MHz und niedriger) ist es möglich, Bänke von aktiven RC-Filtern in VLSI aufzubauen. Solche aktiven Filter können eine gute Leistung erbringen, können aber auch viel Platz einnehmen und mehr Leistung benötigen, als wünschenswert ist.
Bei höheren Frequenzen ist es möglich, Filterbänke mit Oberflächenakustikwellen-(SAW-)Filtertechniken zu bauen. Diese ermöglichen nahezu beliebige FIR-Filtergeometrien. SAW-Filtertechniken erfordern piezoelektrische Materialien, die teurer sind als einfaches CMOS-VLSI. Darüber hinaus erlauben SAW-Filtertechniken möglicherweise nicht genügend gleichzeitige Anschlüsse, um ausreichend viele Filter in ein einziges Gehäuse zu integrieren, was die Herstellungskosten erhöht.
In einer Ausführungsform können Sinusoide mit einer analogen Filterbank detektiert werden, die mit geschalteten Kondensatortechniken in Standard-CMOS-VLSI-Prozessen umgesetzt ist und eine FFT-ähnliche „Butterfly“-Topologie verwendet. Die für eine solche Umsetzung erforderliche Matrizenfläche ist typischerweise abhängig vom Quadrat der Anzahl der Kanäle, was bedeutet, dass eine 64-Kanal-Filterbank mit der gleichen Technologie nur 1/256-stel der Matrizenfläche der 1024-Kanal-Version benötigen würde. In einer Ausführungsform ist das komplette Empfangssystem für den Berührungssensor mit niedriger Latenz auf einer Mehrzahl von VLSI-Matrizen implementiert, einschließlich eines entsprechenden Satzes von Filterbänken und der entsprechenden Verstärker, Schalter, Energiedetektoren usw. In einer Ausführungsform ist das komplette Empfangssystem für den Berührungssensor mit niedriger Latenz auf einer einzigen VLSI-Matrize implementiert, einschließlich eines entsprechenden Satzes von Filterbänken und der entsprechenden Verstärker, Schalter, Energiedetektoren usw. In einer Ausführungsform ist das komplette Empfangssystem für den Niedrig-Latenz-Berührungssensor auf einer einzigen VLSI-Matrize implementiert, die n Instanzen einer n-Kanal-Filterbank enthält und Platz für die entsprechenden Verstärker, Schalter, Energiedetektoren usw. lässt.
Sinusoid-Erzeugung
Die Erzeugung der Übertragungssignale (z.B. Sinusoide) in einem Niedrig-Latenz-Berührungssensor ist im Allgemeinen weniger komplex als die Erkennung, vor allem weil jede Reihe die Erzeugung eines eindeutigen Signals erfordert, während die Spaltenempfänger viele Signale erkennen und unterscheiden müssen. In einer Ausführungsform können Sinusoide mit einer Reihe von Phasenregelkreisen (PLLs) erzeugt werden, die jeweils eine gemeinsame Referenzfrequenz mit einem unterschiedlichen Vielfachen multiplizieren.
In einer Ausführungsform erfordert das Design des Niedrig-Latenz-Berührungssensors nicht, dass die übertragenen Sinusoide von sehr hoher Qualität sind, sondern empfängt übertragene Sinusoide, die mehr Phasenrauschen, Frequenzvariationen (über Zeit, Temperatur usw.), harmonische Verzerrungen und andere Unvollkommenheiten aufweisen, als in Funkschaltungen normalerweise zulässig oder wünschenswert sind. In einer Ausführungsform kann die große Anzahl von Frequenzen digital erzeugt werden, und verwendet dann einen relativ groben Analog-Digital-Wandlungsprozess. Wie vorstehend erläutert, sollten die erzeugten Reihenfrequenzen in einer Ausführungsform keine einfachen harmonischen Beziehungen zueinander aufweisen, Nichtlinearitäten im beschriebenen Erzeugungsprozess sollten kein Signal im Satz dazu bringen, ein anderes Signal durch einen Alias zu bilden bzw. zu verfälschen.
In einer Ausführungsform kann ein Frequenzkamm erzeugt werden, indem eine Reihe von schmalen Impulsen durch eine Filterbank gefiltert wird, wobei jeder Filter in der Bank die Signale zur Übertragung in einer Reihe ausgibt. Der Frequenz-„Kamm“ wird von einer Filterbank erzeugt, die identisch sein kann mit einer Filterbank, die vom Empfänger verwendet werden kann. Als Beispiel wird in einer Ausführungsform ein 10-Nanosekunden-Impuls, der mit einer Rate von 100 kHz wiederholt wird, in die Filterbank geleitet, die dazu bestimmt ist, einen Kamm von Frequenzkomponenten ab 5 MHz und getrennt durch 100 kHz zu trennen. Die definierte Impulsfolge hätte Frequenzkomponenten von 100 kHz bis zu zehn MHz und damit ein Signal für jede Reihe im Sender. Wenn also die Impulsfolge durch eine identische Filterbank wie die vorstehend beschrieben geleitet wurde, um Sinusoide in den empfangenen Spaltensignalen zu erkennen, dann enthalten die Ausgänge der Filterbank jeweils einen einzelnen Sinusoid, der auf eine Reihe übertragen werden kann.
Transparente Displayoberfläche
Es kann wünschenswert sein, dass die Berührungsoberfläche in einen Computerbildschirm integriert ist, so dass eine Person mit computergenerierten Grafiken und Bildern interagieren kann. Während eine Aufprojektion bei lichtundurchlässigen Berührungsoberflächen („Touchscreens“) eingesetzt werden kann, und eine Rückprojektion bei lichtdurchlässigen Berührungsoberflächen, verlangen moderne Flachbildschirme (LCD, Plasma, OLED, etc.) im Allgemeinen, dass die Berührungsoberfläche transparent ist. In einer Ausführungsform müssen die Reihen und Spalten der vorliegenden Technik, welche die Ausbreitung von Signalen entlang dieser ermöglichen, für diese Signale leitfähig sein. In einer Ausführungsform müssen die Reihen und Spalten der vorliegenden Technik, welche die Ausbreitung von Hochfrequenzsignalen entlang dieser ermöglichen, elektrisch leitfähig sein.
Wenn die Reihen und Spalten nicht ausreichend leitfähig sind, wird der Widerstand pro Längeneinheit entlang der Reihe/Spalte mit der Kapazität pro Längeneinheit kombiniert, um einen Tiefpassfilter zu bilden: Alle an einem Ende angelegten Hochfrequenzsignale werden während ihrer Ausbreitung entlang des schlechten Leiters erheblich abgeschwächt.
Visuell transparente Leiter sind im Handel erhältlich (z.B. Indium-Zinn-Oxid oder „ITO“), aber der Kompromiss zwischen Transparenz und Leitfähigkeit ist bei denjenigen Frequenzen problematisch, die für einige Ausführungsformen des hierin beschriebenen Berührungssensors mit niedriger Latenz wünschenswert sein können: Wenn der ITO dick genug wäre, um bestimmte gewünschte Frequenzen über bestimmte Längen zu unterstützen, kann er für einige Anwendungen unzureichend transparent sein. In einer Ausführungsform können die Reihen und/oder Spalten ganz oder zumindest teilweise aus Graphen- und/oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen gebildet werden, die sowohl hochleitfähig als auch optisch transparent sind.
In einer Ausführungsform können die Reihen und/oder Spalten aus einem oder mehreren feinen Drähten gebildet sein, die einen vernachlässigbaren Teil der dahinter liegenden Anzeige blockieren. In einer Ausführungsform sind die feinen Drähte zu klein, um sie zu sehen, oder zumindest zu klein, um beim Betrachten eines Displays dahinter ein visuelles Hindernis darzustellen. In einer Ausführungsform können feine Silberdrähte, die auf transparentem Glas oder Kunststoff angeordnet sind, zum Bilden der Reihen und/oder Spalten verwendet werden. Solche feinen Drähte müssen einen ausreichenden Querschnitt aufweisen, um einen guten Leiter entlang der Reihe/Spalte zu schaffen, aber es ist wünschenswert (für Rückseitendisplays), dass diese Drähte klein genug und diffus genug sind, um so wenig wie möglich von dem darunter liegenden Display zu blockieren, wie es für die Anwendung angemessen ist. In einer Ausführungsform wird die Dicke des feinen Drahtes auf der Grundlage der Pixelgröße und/oder der Neigung des darunter liegenden Displays ausgewählt.
Als ein Beispiel umfasst das neue Apple Retina-Display etwa 300 Pixel pro Zoll, was eine Pixelgröße von etwa 80 Mikrometer auf einer Seite ergibt. In einer Ausführungsform wird ein 20 Mikrometer dicker Silberdraht von 20 Zentimetern Länge (die Länge eines iPad-Displays), der einen Widerstand von etwa 10 Ohm aufweist, als Reihe und/oder Spalte und/oder als Teil einer Reihe und/oder Spalte in einem Berührungssensor mit niedriger Latenz verwendet, wie hierin beschrieben. Ein solcher Silberdraht mit einem Durchmesser von 20 Mikrometer kann jedoch, wenn er über ein Retina-Display gezogen wird, bis zu 25% einer ganzen Reihe von Pixeln blockieren. Dementsprechend können in einer Ausführungsform mehradrige Silberfeindrähte als Spalte oder Reihe verwendet werden, die einen angemessenen Widerstand aufrechterhalten und eine akzeptable Reaktion in Bezug auf Probleme beim Hochfrequenz-Skineffekt bieten können. Solche mehradrigen Silberfeindrähte können in einem Muster verlegt werden, das nicht gerade, sondern vielmehr etwas unregelmäßig ist. Ein zufälliges oder unregelmäßiges Muster von Feindrähten ist visuell möglicherweise weniger störend. In einer Ausführungsform wird ein Netz aus Feindrähten verwendet; die Verwendung eines Netzes verbessert die Robustheit, auch gegen Fehler bei der Herstellung des Musters. In einer Ausführungsform können einadrige Feindrähte als Spalte oder Reihe verwendet werden, vorausgesetzt, dass der Feindraht ausreichend leitfähig ist, um ein angemessenes Widerstandsniveau und eine akzeptable Reaktion in Bezug auf Hochfrequenz-Skineffekt-Probleme aufrechtzuerhalten.
Nachdem die Signalstärken aus jeder Reihe in jeder Spalte z.B. mit den oben beschriebenen Verfahren berechnet wurden, wird eine Nachbearbeitung durchgeführt, um die resultierende 2-D „Heatmap“, auch als „Matrix“ bezeichnet, in brauchbare Berührungsereignisse umzuwandeln. In einer Ausführungsform umfasst eine solche Nachbearbeitung wenigstens einige der folgenden vier Verfahren: Feldebnung, Berührungspunkterkennung, Interpolation und Berührungspunktabgleich zwischen Rahmen, wie detaillierter in der am 13. Oktober 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/881.873 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“ offenbart ist. Die gesamten Offenbarungen dieser Anmeldungen sind hierin durch Bezugnahme darauf mit enthalten. Das darin offenbarte Verfahren der Feldebnung subtrahiert einen Offsetpegel, um Übersprechen zwischen Reihen und Spalten zu vermeiden, und gleicht Amplitudenunterschiede zwischen bestimmten Reihen/Spalten-Kombinationen aufgrund von Dämpfung aus. Das darin offenbarte Verfahren zur Berührungspunkterkennung berechnet die Grob-Berührungspunkte, indem es lokale Maxima im geebneten Signal findet. Das darin offenbarte Interpolationsverfahren berechnet die Fein-Berührungspunkte, indem es Daten, die den Grob-Berührungspunkten zugeordnet sind, an ein Paraboloid anpasst. Das darin offenbarte Rahmen-Abgleichverfahren stimmt die berechneten Berührungspunkte aufeinander über Rahmen hinweg ab.
In der am 17. März 2014 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/216,791 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Noise Reduction“ und der US-Patentanmeldung Nr. 14/216,948 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Stylus and Sensor“, beide am 17. März 2014 eingereicht, werden Verfahren und Systeme bereitgestellt, um bestimmte Bedingungen zu überwinden, unter denen Rauschen Störungen, oder Phantomberührungen, in dem Fast Multi-Touch (FMT) Sensor erzeugt. Die gesamten Offenbarungen dieser Anmeldungen sind hierin durch Bezugnahme darauf mit enthalten. In einer Ausführungsform können auf allen Reihen und Spalten eindeutige Signale übertragen werden. In einer Ausführungsform können in jeder Reihe in einer oder mehreren Teilmengen von Reihen eindeutige Signale übertragen werden-. In einer Ausführungsform können auf jeder Spalte in einen oder mehrere Unterabschnitten von Spalten eindeutige Signale übertragen werden. In einer Ausführungsform sind alle Reihen und Spalten ausgebildet, um die eindeutigen Signale zu erkennen. In einer Ausführungsform ist jede Reihe in einen oder mehrere Unterabschnitte von Reihen ausgebildet, um die eindeutigen Signale zu erfassen. In einer Ausführungsform ist jede Spalte in einen oder mehrere Unterabschnitten von Spalten ausgebildet, um die eindeutigen Signale zu erfassen.
Wie in der US-Patentanmeldung Nr. 14/603,104 vom 22. Januar 2015 mit dem Titel „Dynamic Assignment of Possible Channels in a Touch Sensor“ offenbart, ermöglichen ein System und ein Verfahren einem Berührungssensor, solche falschen oder verrauschten Messwerte zu reduzieren oder zu eliminieren und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis aufrechtzuerhalten, selbst wenn dieser durch elektromagnetische Interferenzen von anderen Computersystemkomponenten oder durch unerwünschte externe Signale beinahe gestört wird. Mit diesem Verfahren kann auch das Signalmodulationsschema, das zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgewählte Abschnitte oder die gesamte Oberfläche eines Berührungssensors steuert, dynamisch rekonfiguriert werden, um den Gesamtleistungsverbrauch des Sensors zu senken und gleichzeitig die Gesamtleistung des Sensors in Bezug auf Parallelität, Latenz, Abtastrate, Dynamikbereich, Sensorgranularität usw. zu optimieren. Die gesamte Offenbarung der Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme darauf mit enthalten.
Rahmen-Phase-Synchronisierung
In der Vergangenheit wurden Signalgeber nicht mit den Empfängern des Berührungsdetektors korreliert. Darüber hinaus würden alle ausgesendeten Frequenzen das Panel auf dem Berührungsdetektor antreiben, wobei der Empfänger jederzeit mit dem Sammeln von ausgesendeten Signalen und Daten beginnen könnte. Somit waren die gesendeten Signale und gesammelten Daten nicht mit der Übertragung der gesendeten Signale korreliert.
Die hierin vorgesehenen Verfahren und Systeme werden verwendet, um bestimmte Bedingungen zu überwinden, unter denen Rauschen oder andere Artefakte Interferenzen mit, Jitter in oder Phantomberührungen auf dem FMT-Sensor erzeugen. Das FMT-Verfahren kann durch gleichzeitiges Antreiben mehrerer Frequenzen umgesetzt werden. Der Empfänger verarbeitet dann eine kombinierte Wellenform, die unterschiedliche Grade der Mehrfachfrequenzen aufweisen kann, um Werte für jede der einzelnen Antriebsfrequenzen zu berechnen, z.B. mit Hilfe der FFT. Die Rahmen-zu-Rahmen-Variation in den Phasenversätzen der Antriebssignale, und damit in dem der FFT zugeführten Signal, kann zu einer Differenz der resultierenden berechneten Werte führen, und somit die Genauigkeit des FMT-Sensors beeinträchtigen.
Die vorliegenden Ausführungsformen stellen Verfahren und Systeme bereit, um unerwünschte Ergebnisse zu reduzieren oder zu eliminieren, indem die Abweichung der berechneten Werte für jede der einzelnen Frequenzen gemildert wird, wenn sich die Berührungseinrichtung im gleichen Berührungszustand befindet. In einer Ausführungsform kann das Signal beispielsweise, vor Beginn jedes Rahmens, synchronisiert werden, indem alle ausgesendeten Signalfrequenzen auf eine vorgegebene oder bekannte Anfangsphase zurückgesetzt werden. Dieses Zurücksetzen kann vor dem Erfassen aller nachfolgenden Rahmen wiederholt werden. In einer Ausführungsform kann der Empfänger so eingestellt sein (oder getriggert werden), dass er einen Rahmen in aufeinanderfolgenden Perioden erfasst, wenn bekannt ist, dass die ausgesendeten Signalfrequenzen in einer bestimmten Phase und Phasenbeziehung sind. Da die ausgesendeten Signalfrequenzen eine Schwebungsperiode aufweisen, wird in einer Ausführungsform eine Rahmenperiode (d.h. der Kehrwert der Rahmenfrequenz) als Vielfaches der Schwebungsperiode ausgewählt, wodurch sichergestellt ist, dass die Abtastwerte von jedem Rahmen in der gleichen Phasen und Phasenbeziehung wie der vorherige Rahmen sind.
Im Folgenden werden mehrere Ansätze veranschaulicht, um die Schwankungen der berechneten Werte für die einzelnen Frequenzen zu mildern. Im Allgemeinen ist jeder der Ansätze bestrebt, die sich wiederholenden Erfassungsvorgänge, die zur Ausnutzung des beanspruchten Berührungsdetektors nacheinander (aber nicht unbedingt unmittelbar nacheinander) erfasst werden, dazu zu bringen, Rahmen von Daten zu erfassen, die in der Phase identisch sind. Mit anderen Worten, die erfassten Daten sind zwischen Rahmen Rahmen-Phase-synchronisiert. In verschiedenen Ausführungsformen kann dies erreicht werden, indem die Übertragung des Signals zu einer bekannten Anfangsphase, zu einem bekannten Zeitpunkt vor der Erfassung, wieder eingeleitet wird. Wie hierin verwendet, bedeutet „bekannte Anfangsphase“, dass die Anfangsphase vorgegeben ist oder die Phase zum Zeitpunkt der ersten Übertragung erzeugt wird und in den nachfolgenden Rahmen bekannt ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann dies erreicht werden, indem kontinuierlich gesendet wird, aber bestimmt wird, wann Rahmen Rahmen-Phase-synchronisiert sein werden und eine Erfassung bis zur Rahmen-Phase-Synchronisierung verzögert wird. Die folgenden Ausführungsformen veranschaulichen eine Mehrzahl von Systemen und Verfahren zur Rahmen-Phase-Synchronisierung, sind jedoch nicht dazu gedacht, den Umfang der Ansprüche zu beschränken. Andere Systeme und Verfahren der Rahmen-Phase-Synchronisierung zur Verbesserung der Berührungsdaten werden für den Fachmann im Hinblick auf diese Offenbarung offensichtlich, und sind daher im Umfang dieser Offenbarung einbezogen.
Ein Verfahren zum Synchronisieren eines oder mehrerer gleichzeitig übertragener Signale auf einem Berührungsdetektor kann einen oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Verarbeitungsschritte umfassen. In einer Ausführungsform umfasst der Berührungsdetektor eine Matrix mit „N“-Reihen und „M“-Spalten aus leitfähigem Material, wobei der Berührungsdetektor so angeordnet ist, dass die Pfade jeder der „N“-Reihen in der Matrix den Pfad jeder der „M“-Spalten in der Matrix kreuzen. Der Berührungsdetektor umfasst einen Empfänger, der jeder der „M“-Spalten und wenigstens einem Signalprozessor zugeordnet ist. Die Übertragung von Signalen wird auf jeder der Reihen der Matrix eingeleitet. In einer Ausführungsform wird die Übertragung durch die Bereitstellung signalbezogener Werte an einen DAC erreicht, der mit den Reihen verbunden ist. Die übertragenen Signale sind frequenzorthogonal zueinander, und die übertragenen Signale haben jeweils eine bestimmte Anfangsphase. Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, nachdem die Signalübertragung eingeleitet wurde, wird für jede der Spalten der Matrix ein Rahmen von Daten erfasst, wobei der Rahmen der erfassten Daten die Signale darstellt, die während der Rahmenerfassungszeit auf der entsprechenden Spalte vorhanden sind. In einer Ausführungsform wird der Rahmen der Daten durch Abtasten der Spalten mit einem ADC erfasst. Diese Schritte zum Initiieren einer Übertragung, Warten und Erfassen von Rahmen werden wiederholt, wobei eine Datenmap bereitgestellt wird, die Veränderungen in der Zeit im Zusammenhang mit einer Berührung anzeigen, wobei aber phasenbezogene Artefakte, die sich als Rauschen oder Ändern von Berührungsdaten darstellen könnten, gemildert werden.
Eine grundlegende einreihige, einspaltige Berührungsdetektoreinrichtung wird beschrieben, um einige der oben beschriebenen Prinzipien zu veranschaulichen. Ein Reihenleiter und ein Spaltenleiter sind so angeordnet, dass der Pfad des Reihenleiters den Pfad des Spaltenleiters kreuzt. Ein Taktgeber mit einer vorgegebenen Periodizität ist bereitgestellt. Ein Signalgeber ist angepasst, um eine Übertragung eines Signals in jedem von einer Mehrzahl von Intervallen auf dem Taktgeber beginnend zu einem ersten Zeitpunkt einzuleiten. Jedes Mal, wenn die Übertragung des Signals eingeleitet wird, hat das Signal die gleiche Anfangsphase, wie es das Signal hatte, als die Übertragung dieses Signals zuvor eingeleitet wurde. Ein Empfänger ist angepasst, um mit dem Empfangen eines Rahmens von Daten auf der Spalte in jedem von der Mehrzahl von Intervallen zu beginnen, die zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt beginnen. Und ein Signalprozessor ist angepasst, um einen aus einem Bereich von Messungen des innerhalb des empfangenen Rahmens vorhandenen Signals zu bestimmen, wobei die eine Messung die Berührung widergibt.
Die folgende veranschaulichende Ausführungsform offenbart eine Berührungsdetektoreinrichtung mit mehreren Reihen und/oder Spalten. Eine Matrix aus „N“-Reihen und „M“-Spalten aus leitfähigem Material ist so angeordnet, dass die Pfade jeder der Reihen in der Matrix den Pfad jeder der Spalten kreuzen. Der veranschaulichende Berührungsdetektor weist auch einen Taktgeber mit einer vorgegebenen Periodizität auf. Signalgeber werden verwendet, um eindeutige Signale an jede der Reihen zu senden. Die Übertragung wird in jedem von mehreren Intervallen auf dem Taktgeber beginnend mit einem ersten Zeitpunkt eingeleitet. In einer Ausführungsform ist jedes der übertragenen Signale orthogonal zu jedem der anderen übertragenen Signale. In dieser veranschaulichenden Ausführungsform weist jedes der übertragenen Signale eine bekannte oder vorgegebene Anfangsphase auf - nämlich eine Phase, die bei jedem Beginn der Übertragung gleich ist. Ein Empfänger empfängt auf jeder der Spalten in jedem Intervall einen Rahmen, der zu einem späteren Zeitpunkt beginnt, d.h. eine Zeit nach Beginn der Übertragung. Die Verzögerung zwischen Sendeeinleitung und Empfang ermöglicht es, dass sich die Signalausbreitung in der Matrix normalisiert und z.B. Trägheit überwunden wird. Ein Signalprozessor wird verwendet, um eine aus einem Bereich von Messungen für jedes der übertragenen Signale zu bestimmen, die einen Wert für das Vorhandensein des übertragenen Signals innerhalb des empfangenen Rahmens widerspiegeln. In einer Ausführungsform können der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente sein. In einer weiteren Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente.
Eine illustrative Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen von Messungen in Bezug auf eine Berührung an einem Berührungsdetektor ist ebenfalls bereitgestellt und in 2 dargestellt. Bei diesem Verfahren weist ein Berührungsdetektor eine Matrix auf, die „N“-Reihen und „M“-Spalten aus leitfähigem Material umfasst. Der Berührungsdetektor ist so angeordnet, dass die Pfade jeder der „N“-Reihen in der Matrix die Pfade jeder der „M“-Spalten in der Matrix kreuzen. Der Berührungsdetektor weist weiterhin einen Empfänger auf, der wenigstens einer der „M“-Spalten zugeordnet ist, und wenigstens einen Signalprozessor. Das Verfahren umfasst wiederholt: (i) Einleiten einer Übertragung eines Reihensignals bei einer bekannten Phase 600; (ii) Warten auf die Normalisierung der Reihensignale in der Matrix (z.B. zum Laden der Matrix) 601; und (iii) Empfangen von Rahmen von Daten aus den Spalten 602. Ein Messwert für die in den Rahmen gefundenen Reihensignale kann wie in Schritt 603 gezeigt bestimmt werden. In einer Ausführungsform kann eine Stärke eines Reihensignals, das auf einer Spalte gefunden wurde, mit Hilfe einer FFT-Funktion auf dem Rahmen bestimmt werden. In einer Ausführungsform umfasst die FFT-Funktion sowohl phasengleiche als auch quadratische Komponenten, die eine Stärke eines Reihensignals darstellen. Während Rauschen und andere Artefakte auch auf der Spalte zu finden sind, soll eine Berührung von einem Berührungsdetektor die Hauptursache für die FFT-Messung sein. Die Messungen können verwendet werden, um eine Heatmap zu erstellen, die der Berührung entspricht, wie in Schritt 604 gezeigt.
Im Folgenden wird ein weiteres veranschaulichendes Verfahren zum Bestimmen von Messungen in Bezug auf eine Berührung an einem Berührungsdetektor beschrieben, der eine Matrix von Reihen und Spalten aus leitfähigem Material umfasst. Der veranschaulichende Berührungsdetektor umfasst einen Empfänger, der wenigstens einer der Spalten zugeordnet ist. Das Verfahren besteht aus folgenden widerholt ausgeführten Schritten: (i) Einleiten einer Übertragung von Signalen, wobei jedes der Signale auf jeweilige Reihen der Matrix übertragen wird, wobei jedes der Signale frequenzorthogonal zu jedem der anderen Signale ist und jedes der Signale in einer bekannten Anfangsphase ist; (ii) Warten für eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Einleiten der Übertragung, wobei die vorbestimmte Zeitspanne wenigstens ausreicht, damit die Signale die Matrix aufladen; und (iii) Empfangen, auf dem Empfänger, eines Rahmens von Signalen, die auf jeder der Spalten der Matrix während einer zweiten vorbestimmten Zeitspanne vorhanden sind, wobei der Schritt des Empfangens unmittelbar nach der vorbestimmten Zeitspanne beginnt. Die bekannte Anfangsphase für jedes der Signale kann vorgegeben werden, oder, wenn nicht vorgegeben, kann wiederholt werden, wenn das Verfahren wiederholt ausgeführt wird, und kann gleich oder verschieden von der bekannten Anfangsphase jedes anderen der Signale sein. Auf diese Weise sollte jeder erfasste Rahmen eine ähnliche Ausrichtung der Phase des jeweiligen Signals aufweisen. Sobald die Erfassung abgeschlossen ist, können die Rahmen verarbeitet werden, um einen Messwert für die frequenzorthogonalen Signale zu bestimmen, die auf den Spalten vorhanden sind, als dieser erfasst wurde. In einer Ausführungsform kann der Messwert durch eine FFT des Rahmens erfolgen. Änderungen der FFT-Werte von einem Rahmen zum nächsten spiegeln eine Berührung wider.
Eine weitere veranschaulichende Ausführungsform einer Einrichtung zum Messen eines Pegels eines gesendeten Signals auf einem Berührungsdetektor wird ebenfalls unter Verwendung eines Berührungsdetektors mit einem ersten und zweiten Reihenleiter und einem Spaltenleiter beschrieben, die so angeordnet sind, dass der Pfad jedes der ersten und zweiten Reihenleiter den Pfad des Spaltenleiters kreuzt. Signalgeber sind ausgebildet, orthogonale Signale auf Reihenleiter zu übertragen. Ein Empfänger empfängt einen Rahmen auf der Spalte in einem Intervall, das sich auf die Schwebungsfrequenz der orthogonalen Signale bezieht. Ein Signalprozessor kann verwendet werden, um eine Stärke für jedes der innerhalb des empfangenen Rahmens vorhandenen Signale zu bestimmen - und damit die kapazitive Reaktion des Berührungsdetektors. In einer Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente. In einer weiteren Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente. In einer Ausführungsform ist das Intervall ein Vielfaches der Schwebungsfrequenz der orthogonalen Signale.
Noch eine weitere veranschaulichende Einrichtung zum Messen eines Pegels von einer Mehrzahl von orthogonalen Signalen in einem Berührungsdetektor wird ebenfalls unter Verwendung eines Berührungsdetektors mit einer Matrix aus Reihen und Spalten aus leitfähigem Material beschrieben, die so angeordnet sind, dass sich die Pfade der Matrix aus Reihen und Spalten kreuzen. Mehrere Signalgeber sind jeweils ausgebildet, um eines von einer Mehrzahl von orthogonalen Signalen auf eine Reihe der Matrix zu übertragen, wobei jedes der Mehrzahl von orthogonalen Signalen orthogonal zu jedem der anderen der Mehrzahl von orthogonalen Signalen ist, wobei die Mehrzahl von orthogonalen Signalen eine Schwebungsfrequenz aufweist. Die Schwebungsfrequenz weist einen periodischen Takt auf. Ein Empfänger beginnt, einen Rahmen auf einer der Spalten der Matrix zu einer Zeit zu empfangen, die sich auf den periodischen Takt der Schwebungsfrequenz bezieht. Ein Signalprozessor ist dazu ausgebildet, um einen Messwert jedes Signals von der Mehrzahl von orthogonalen Signalen zu bestimmen, die innerhalb des empfangenen Rahmens vorhanden sind. In einer Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente. In einer Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente. In einer Ausführungsform empfängt der Empfänger periodisch einen Rahmen in einem Intervall, das sich auf die Schwebungsfrequenz der Mehrzahl von orthogonalen Signalen bezieht.
Eine weitere veranschaulichende Einrichtung zum Messen eines Pegels eines übertragenen Signals auf einem Berührungsdetektor umfasst einen ersten Reihenleiter und einen ersten Spaltenleiter, die so angeordnet sind, dass der Pfad des ersten Reihenleiters den Pfad des ersten Spaltenleiters kreuzt. Ein Taktgeber weist eine vorbestimmten Periodizität auf. Ein erster Signalgeber ist dazu ausgebildet, um eine Mehrzahl von zeitlich getrennten Übertragungen eines Signals zu initiieren, wobei jede Übertragung eines Signals zu einem Zeitpunkt gemäß dem Taktgeber beginnt und das Signal eine bekannte Anfangsphase aufweist. Ein Empfänger ist dazu ausgebildet, um einen Rahmen von einer Spalte zu empfangen, wobei der Rahmen wenigstens einen Teil einer der Mehrzahl von zeitlich getrennten Übertragungen umfasst. Der Empfänger ist dazu ausgebildet, um den Empfang des Rahmens von der Spalte zu einem späteren Zeitpunkt gemäß dem Taktgeber zu starten, wobei die spätere Zeit auf dem Taktgeber nach der entsprechenden Übertragungs-Startzeit liegt. Ein Signalprozessor ist dazu ausgebildet, um einen Messwert für das erste Signal zu bestimmen, das in jedem empfangenen Rahmen vorhanden ist. In einer Ausführungsform kann dieser Messwert durch eine FFT des Rahmens für den Spaltenleiter ermittelt werden. In einer Ausführungsform kann der Messwert sowohl phasengleiche als auch quadratische Komponenten umfassen. In einer Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente. In einer weiteren Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente.
Noch eine weitere veranschaulichende Vorrichtung zum Messen eines Pegels von übertragenen Signalen auf einem Berührungsdetektor umfasst eine Matrix mit Reihen und Spalten, die so angeordnet sind, dass der Pfad jeder der Reihen den Pfad jeder der Spalten kreuzt. Ein Taktgeber weist eine vorbestimmten Periodizität auf. Signalgeber sind dazu ausgebildet, um eine Mehrzahl von Übertragungen zu verschiedenen Zeitpunkten einzuleiten. Jede von der Mehrzahl von Übertragungen beginnt zu einem anderen Zeitpunkt gemäß dem Taktgeber. Jede von der Mehrzahl von Übertragungen umfasst eine Mehrzahl von orthogonalen Signalen. Jeder der Signalgeber sendet ein eindeutiges Signal von der Mehrzahl von orthogonalen Signalen auf eine eindeutige Reihe von den Reihen während jeder von der Mehrzahl von Übertragungen, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten stattfinden. Jedes der Mehrzahl von orthogonalen Signalen hat die gleiche Anfangsphase. Ein Empfänger ist dazu ausgebildet, um einen Rahmen von jeder der Spalten zu empfangen, wobei jeder der Rahmen wenigstens einen Teil einer der Mehrzahl von Übertragungen umfasst, und ist dazu ausgebildet, um den Empfang des Rahmens von der Spalte zu einem späteren Zeitpunkt gemäß dem Taktgeber zu beginnen. Dieser spätere Zeitpunkt auf der Taktgeber liegt nach der entsprechenden Startzeit der Übertragung. Weiterhin ist ein Signalprozessor dazu ausgebildet, um einen Messwert von jedem von der Mehrzahl von orthogonalen Signalen zu bestimmen, die in jedem der empfangenen Rahmen vorhanden sind. In einer Ausführungsform können die Messwerte durch eine FFT des Rahmens für die Spalten durchgeführt werden. In einer Ausführungsform können die Messwerte sowohl phasengleiche als auch quadratische Komponenten umfassen. In einer Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente. In einer weiteren Ausführungsform sind der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente.
3 stellt ein Funktionsblockdiagramm eines illustrativen frequenzteilungsmodulierten Berührungsdetektors dar, das unter anderem eine Implementierung der Rahmen-Phase-Synchronisierung innerhalb eines solchen Berührungsdetektors zeigt. Ein projiziert-kapazitiver (PCAP) Sensor 30 ist dargestellt; gesendete Signale werden über Digital-Analog-Wandler (DAC) 36, 38 an die Reihen 32, 34 des PCAP-Sensors 30 übertragen, wobei Empfangssignale im Zeitbereich von den Spalten 40, 42 durch Analog-Digital-Wandler (ADC) 44, 46 abgetastet werden. Die übertragenen Signale sind Zeitbereichssignale, die von den Signalerzeugern 48, 50 erzeugt wurden, die operativ mit dem DAC 36, 38 verbunden sind. Ein Signalerzeuger-Register-Schnittstellenblock 24, der operativ mit dem Systemplaner 22 verbunden ist, ist für die Einleitung der Übertragung der Zeitbereichssignale basierend auf einem Zeitplan verantwortlich. Der Signalerzeuger-Register-Schnittstellenblock 24 kommuniziert mit dem Rahmen-Phase-Synchronisierungsblock 26, wodurch der Spitze-zu-Mittelwert-Filterblock 28 dazu gebracht wird, die Signalerzeugerblöcke 48, 50 mit Daten zu versorgen, die für die Signalerzeugung erforderlich sind.
Änderungen in den empfangenen Signalen spiegeln eine Berührung am PCAP-Sensor 30 wider, sowie Rauschen und/oder andere Einflüsse. Die Empfangssignale im Zeitbereich werden in Hard-Gates 52 in die Warteschlange gestellt (gequeued), bevor sie durch den FFT-Block 54 in den Frequenzbereich umgewandelt werden. Ein Coding-Gain-Modulator/Demodulator-Block ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen den Signalerzeuger-Blöcken 48, 50 und den Hard-Gates 52. Ein Zeit-Filterblock 56 und ein Level-Automatic-Gain-Control (AGC)-Block 58 werden auf den Ausgang des FFT-Blocks 54 angewendet. Der Ausgang des AGC-Blocks 58 dient zum Nachweis von Heatmapdaten und wird dem Abtastratenerhöher-Block 60 zugeführt. Abtastratenerhöher-Block 60 interpoliert die Heatmap, um eine größere Map zu erstellen, um die Genauigkeit des Blobdetektions-Blocks 62 zu verbessern. In einer Ausführungsform kann die Abtastratenerhöhung mit einer bi-linearen Interpolation durchgeführt werden. Der Blobdetektions-Block 62 führt eine Nachbearbeitung durch, um Ziele von Interesse zu unterscheiden. Die Ausgabe des Blobdetektions-Blocks 62 wird an den Berührungsverfolgungs-Block 64 gesendet, um Ziele von Interesse zu verfolgen, wie sie in aufeinanderfolgenden oder benachbarten Rahmen erscheinen. Blobdetektions-Block 62-Ausgangskomponenten können auch an eine Multi-Chip-Schnittstelle 66 für Multi-Chip-Implementierungen gesendet werden. Vom Berührungsverfolgungs-Block 64 werden die Ergebnisse an den Berührungsdaten-Physische-Schnittstelle-Block 70 für eine Kurzstreckenkommunikation über QSPI/SPI gesendet.
In einer Ausführungsform gibt es einen DAC pro Kanal. In einer Ausführungsform weist jeder DAC einen Signalgeber auf, der ein durch den Signalerzeuger induziertes Signal aussendet. In einer Ausführungsform wird der Signalgeber analog angesteuert. In einer Ausführungsform kann der Signalgeber ein gemeinsamer Geber sein. In einer Ausführungsform werden Signale von einem Signalerzeuger ausgesendet, der vom Systemplaner gesteuert wird, wobei dem DAC eine Liste von digitalen Werten bereitgestellt wird. Bei jedem Neustart der Liste der digitalen Werte hat das ausgesendete Signal die gleiche Anfangsphase.
Die vorliegenden Systeme und Verfahren werden vorstehend mit Bezug auf Blockdiagramme und betriebliche Darstellungen von Verfahren und Vorrichtungen zur Rahmen-Phase-Synchronisierung in frequenzteilungsmodulierten Berührungssystemen beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Blockdiagramme oder betrieblichen Darstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen oder betrieblichen Darstellungen mittels analoger oder digitaler Hardware und Computerprogrammanweisungen umgesetzt werden kann. Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Vielzweckcomputers, eines Spezialcomputers, eines ASIC oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, so dass die Anweisungen, die über einen Prozessor eines Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, die in den Blockdiagrammen oder den Funktionsblöcken angegebenen Funktionen/Aktionen ausführen. Sofern durch die vorstehende Erläuterung nicht ausdrücklich eingeschränkt, können in einigen alternativen Implementierungen die in den Blöcken vermerkten Funktionen/Aktionen außerhalb der in den betrieblichen Darstellungen angegebenen Reihenfolge auftreten. So kann beispielsweise die Reihenfolge der Ausführung im Allgemeinen wie in 3 dargestellt sein, wenn aufeinanderfolgende Blöcke tatsächlich gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden können, oder es können, sofern praktisch, alle Blöcke in einer anderen Reihenfolge mit Bezug auf die anderen ausgeführt werden, je nach der jeweiligen Funktionalität/Aktion.
Obwohl die Erfindung speziell mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, wird vom Fachmann verstanden, dass verschiedene Änderungen in Form und Details darin vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15/099179 [0003]
US 15162240 [0003]
US 13841436 [0007]
US 14069609 [0007]
US 14881873 [0051]
US 14216791 [0052]
US 14216948 [0052]
US 14603104 [0053]

Claims

Verfahren zum Synchronisieren von Rahmen mit der Phase eines oder mehrerer gleichzeitig übertragener Signale auf einem Berührungsdetektor, wobei der Berührungsdetektor eine Matrix mit „N“-Reihen und „M“-Spalten eines leitfähigen Materials aufweist, wobei der Berührungsdetektor so angeordnet ist, dass die Pfade jeder der „N“-Reihen in der Matrix den Pfad jeder der „M“-Spalten in der Matrix kreuzen, wobei der Berührungsdetektor weiterhin einen Empfänger umfasst, der wenigstens einer der „M“-Spalten zugeordnet ist, und wenigstens einen Signalprozessor, wobei das Verfahren umfasst: Übertragen von „N“-Signalen, wobei jedes der „N“-Signale auf jeweilige der „N“-Reihen der Matrix übertragen wird, wobei jedes der „N“-Signale frequenzorthogonal zu jedem der anderen „N“-Signale ist und jedes der „N“-Signale sich in einer bekannten Anfangsphase befindet; Erfassen eines ersten Rahmens eines Signals jeweils von jeder der „M“-Spalten der Matrix, wobei der Schritt des Erfassens zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach Beginn des Übertragungsschritts beginnt; erneutes Übertragen der „N“-Signale, wobei jedes der „N“-Signale auf den jeweiligen der „N“-Reihen der Matrix übertragen wird, wobei sich die erneute Übertragung jedes der „N“-Signale in der bekannten Anfangsphase befindet; und Erfassen eines zweiten Rahmens eines Signals jeweils von jeder der „M“-Spalten der Matrix, wobei der zweite Erfassungsschritt zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach Beginn des zweiten Übertragungsschritts beginnt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die bekannte Anfangsphase für jedes der „N“-Signale vorgegeben ist, und gleich oder verschieden von der bekannten Anfangsphase der „N“-Signale sein kann.
Vorrichtung zum Synchronisieren von Rahmen mit der Phase eines oder mehrerer gleichzeitig übertragener Signale auf einem Berührungsdetektor, umfassend: Reihenleiter und Spaltenleiter, so angeordnet, dass der Pfad des Reihenleiters den Pfad des Spaltenleiters kreuzt; einen Taktgeber mit einer vorbestimmten Periodizität, einen Signalgeber, der geeignet ist, gleichzeitig die Übertragung eines ersten und zweiten orthogonalen Signals auf dem Reihenleiter in jedem aus einer Mehrzahl von Intervallen auf dem Taktgeber beginnend zu einem ersten Zeitpunkt einzuleiten, wobei jedes der ersten und zweiten orthogonalen Signale eine bekannte Anfangsphase aufweist; einen Empfänger, der geeignet ist, um mit dem Empfangen eines Rahmens auf der Spalte in jedem von der Mehrzahl von Intervallen zu beginnen, die zu einem späteren Zeitpunkt beginnen; und einen Signalprozessor, der geeignet ist, um ein Maß für jedes der ersten und zweiten orthogonalen Signale zu bestimmen, die innerhalb des empfangenen Rahmens vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die bekannte Anfangsphase für das erste Signal die gleiche ist wie die bekannte Anfangsphase für das zweite Signal.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die bekannte Anfangsphase für das erste Signal nicht die gleiche ist wie die bekannte Anfangsphase für das zweite Signal.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die bekannte Anfangsphase der ersten und zweiten orthogonalen Signale eine vorbestimmte Anfangsphase aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die ersten und zweiten orthogonalen Signale frequenzorthogonal zueinander sind.
Vorrichtung zum Synchronisieren von Rahmen mit der Phase eines oder mehrerer gleichzeitig übertragener Signale auf einem Berührungsdetektor, umfassend: erste und zweite Reihenleiter und Spaltenleiter, derart angeordnet, dass der Pfad der ersten und zweiten Reihenleiter den Pfad des Spaltenleiters kreuzt; einen Taktgeber mit einer vorbestimmten Periodizität, erste und zweite Signalgeber, die geeignet sind, jeweils gleichzeitig die Übertragung eines ersten und zweiten orthogonalen Signals auf den ersten und zweiten Reihenleitern in jedem aus einer Mehrzahl von Intervallen auf dem Takt beginnend zu einem ersten Zeitpunkt einzuleiten, wobei jedes der ersten und zweiten orthogonalen Signale eine bekannte Anfangsphase aufweist; einen Empfänger, der geeignet ist, um mit dem Empfangen eines Rahmens auf der Spalte in jedem von der Mehrzahl von Intervallen zu beginnen, die zu einem späteren Zeitpunkt beginnen; und einen Signalprozessor, der geeignet ist, um ein Maß für jedes der ersten und zweiten orthogonalen Signale zu bestimmen, die innerhalb des empfangenen Rahmens vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die bekannte Anfangsphase für das erste orthogonale Signal die gleiche ist wie die bekannte Anfangsphase für das zweite orthogonale Signal.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die bekannte Anfangsphase für das erste orthogonale Signal nicht die gleiche ist wie die bekannte Anfangsphase für das zweite orthogonale Signal.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die ersten und zweiten orthogonalen Signale eine vorbestimmte Anfangsphase aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die ersten und zweiten orthogonalen Signale frequenzorthogonal zueinander sind.
Vorrichtung zum Synchronisieren von Rahmen mit der Phase eines oder mehrerer gleichzeitig übertragener Signale auf einem Berührungsdetektor, umfassend: eine Matrix, die „N“-Reihen und „M“-Spalten aus leitfähigem Material umfasst, die so angeordnet sind, dass die Pfade jeder der „N“-Reihen in der Matrix den Pfad jeder der „M“-Spalten in der Matrix kreuzen; einen Taktgeber mit einer vorbestimmten Periodizität, „N“-Signalgeber, die geeignet sind, gleichzeitig die Übertragung von „N“-Signalen in jedem aus einer Mehrzahl von Intervallen auf dem Taktgeber einzuleiten, beginnend bei einem ersten Zeitpunkt, wobei jedes der „N“-Signale auf einer jeweiligen der „N“-Reihen übertragen wird, wobei jedes der „N“-Übertragungssignale orthogonal zu jedem anderen der „N“-Übertragungssignale ist, und wobei jedes der „N“-Übertragungssignale eine vorbestimmte Anfangsphase aufweist; einen Empfänger, angepasst, um mit dem Empfangen eines Rahmens auf den Spalten in jedem Intervall zu beginnen, das zu einem späteren Zeitpunkt beginnt; und einen Signalprozessor, der geeignet ist, um ein Maß jedes der innerhalb des empfangenen Rahmens vorhandenen „N“-Signale zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente sind.
Verfahren zum Bestimmen von Messungen im Zusammenhang mit einer Berührung eines Berührungsdetektors, wobei der Berührungsdetektor eine Matrix mit „N“-Reihen und „M“-Spalten aus leitfähigem Material aufweist, die so angeordnet sind, dass der Pfad der „N“-Reihen in der Matrix den Pfad jeder der „M“-Spalten in der Matrix kreuzt, wobei der Berührungsdetektor weiterhin einen Empfänger umfasst, der wenigstens einer der „M“-Spalten zugeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: in wiederholter Weise: 1. Einleiten einer Übertragung von „N“-Signalen, wobei jedes der „N“-Signale auf den jeweiligen der „N“-Reihen der Matrix übertragen wird, wobei jedes der „N“-Signale frequenzorthogonal zu jedem der anderen „N“-Signale ist, und jedes der „N“-Signale in einer bekannten Anfangsphase ist; 2. Warten für eine vorbestimmte Zeitspanne nach Beginn der Übertragung, wobei die vorbestimmte Zeitspanne wenigstens ausreichend ist, damit die „N“-Signale die Matrix aufladen können; 3. Empfangen eines Rahmens von Signalen auf dem Empfänger, die auf jeder der „M“-Spalten der Matrix während einer zweiten vorbestimmten Zeitspanne vorhanden sind, wobei der Schritt des Empfangens unmittelbar nach der vorbestimmten Zeitspanne beginnt; und für wenigstens einen Teil der empfangenen Rahmens, Bestimmen eines Maßes der auf den „M“-Spalten der Matrix vorhandenen Signale während einer Zeit, in der der entsprechende Rahmen empfangen wurde.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die bekannte Anfangsphase für jedes der „N“-Signale vorgegeben ist, und gleich oder verschieden von der bekannten Anfangsphase der „N“-Signale sein kann.
Vorrichtung zum Messen eines Pegels von Signalen, die über einen Berührungsdetektor übertragen werden, umfassend: wenigstens einen Reihenleiter und einen Spaltenleiter, die so angeordnet sind, dass der Pfad des wenigstens einen Reihenleiters den Pfad des Spaltenleiters kreuzt; wenigstens einen Signalgeber, der geeignet ist, wenigstens erste und zweite orthogonale Signale gemeinsam auf dem wenigstens einen Reihenleiter zu übertragen, wobei die ersten und zweiten orthogonalen Signale eine Schwebungsfrequenz aufweisen; einen Empfänger, der geeignet ist, um mit dem Empfangen eines Rahmens auf der Spalte in einem Intervall zu beginnen, das sich auf die Schwebungsfrequenz des ersten und zweiten orthogonalen Signals bezieht; einen Signalprozessor, der angepasst ist, um ein Maß jedes der innerhalb des empfangenen Rahmens vorhandenen ersten und zweiten Signale zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente sind.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei das Intervall ein Vielfaches der Schwebungsfrequenz der ersten und zweiten orthogonalen Signale ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der wenigstens eine Signalgeber angepasst ist, um die ersten und zweiten orthogonalen Signale auf dem wenigstens einen von den Reihenleitern zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der wenigstens eine Signalgeber einen ersten und zweiten Signalgeber umfasst, und der wenigstens eine Reihenleiter einen ersten und zweiten Reihenleiter umfasst, wobei der erste Signalgeber angepasst ist, um das erste orthogonale Signal auf dem ersten Reihenleiter zu übertragen, und wobei der zweite Signalgeber angepasst ist, um das zweite orthogonale Signal auf dem zweiten Reihenleiter zu übertragen.
Vorrichtung zum Messen eines Pegels von einer Mehrzahl von orthogonalen Signalen in einem Berührungsdetektor, umfassend: eine Matrix, umfassend Reihen und Spalten aus leitfähigem Material, die so angeordnet sind, dass sich der Pfad der Matrix aus Reihen und Spalten kreuzt; eine Mehrzahl von Signalgebern, wobei jeder von der Mehrzahl von Signalgebern angepasst ist, um eines von einer Mehrzahl von orthogonalen Signalen auf eine Reihe der Matrix zu übertragen, wobei jedes von der Mehrzahl von orthogonalen Signalen orthogonal zu jedem anderen von der Mehrzahl von orthogonalen Signalen ist, und wobei die Mehrzahl von orthogonalen Signalen eine Schwebungsfrequenz aufweist, wobei die Schwebungsfrequenz eine periodische Schwebung aufweist; einen Empfänger, der angepasst ist, um mit dem Empfangen eines Rahmens auf einer der Spalten der Matrix zu einem Zeitpunkt zu beginnen, der sich auf den periodischen Takt der Schwebungsfrequenz bezieht; einen Signalprozessor, der angepasst ist, um ein Maß jedes von der Mehrzahl von orthogonalen Signalen zu bestimmen, die innerhalb des empfangenen Rahmens vorhanden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente sind.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente sind.
Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei der Empfänger weiterhin angepasst ist, um einen Rahmen periodisch in einem Intervall, das sich auf die Schwebungsfrequenz der Mehrzahl von orthogonalen Signalen bezieht, zu empfangen.
Vorrichtung zum Messen eines Pegels von Signalen, die über Leiter eines Berührungsdetektors übertragen werden, umfassend: einen ersten Reihenleiter und einen ersten Spaltenleiter, die so angeordnet sind, dass der Pfad des ersten Reihenleiters den Pfad des ersten Spaltenleiters kreuzt; einen Taktgeber mit einer vorbestimmten Periodizität, einen ersten Signalgeber, der angepasst ist, um eine Mehrzahl von zeitlich getrennten Übertragungen eines Signals mit einer bekannten Anfangsphase einzuleiten, wobei jede Übertragung eines Signals zu einem Zeitpunkt gemäß dem Taktgeber beginnt; einen Empfänger, der angepasst ist, um einen Rahmen von einer Spalte zu empfangen, wobei der Rahmen wenigstens einen Teil einer der Mehrzahl von zeitlich getrennten Übertragungen umfasst und angepasst ist, um den Empfang des Rahmens von der Spalte zu einem späteren Zeitpunkt gemäß dem Taktgeber zu beginnen, wobei der spätere Zeitpunkt auf dem Taktgeber nach dem entsprechenden Übertragungsstartzeitpunkt liegt; und einen Signalprozessor, der angepasst ist, um ein Maß des ersten Signals zu bestimmen, das in jedem empfangenen Rahmen vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der Signalprozessor und der Empfänger Teil derselben Komponente sind.
Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei der Signalprozessor und der Empfänger nicht Teil derselben Komponente sind.