检测触摸表面上多个对象的位置的制作方法

专利名称：检测触摸表面上多个对象的位置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于检测触摸表面上的多个对象的位置的技术。触摸表面可以是触敏 面板的一部分。
背景技术：
触敏面板被越来越多地用于向计算机、电子测量和检测器材、游戏设备等等提供 输入数据。面板可具备图形用户接口(GUI)，用于让用户使用例如指针、触针或一个或多个 手指进行相互作用。GUI可以是固定的或动态的。固定的GUI可以例如是以放置在面板以 上、以下或者内部的印刷品的形式。动态的GUI能够通过与面板集成的、或者置于面板下方 的显示屏幕来提供，或者通过由投影仪投射到面板上的图象来提供。有大量用于为面板提供触敏度的已知技术，例如，通过使用摄像机捕获在面板上 的触摸点散射的光，或者通过将电阻性线栅、电容性传感器、应变计等等并入面板。US 2004/0252091公开了一种基于受抑全内反射(FTIR)的可供选择的技术。来自 两个以定距离被间隔的光源的光被耦合入面板，以便通过全内反射在面板内部传播。来自 每个光源的光在整个面板上自始至终是均勻分布的。光传感器的阵列定位在面板周界的周 围以检测来自光源的光。当对象与面板表面接触时，光将在接触点上局部衰减。在光传感 器阵列上，通过基于对来自每个源的光的衰减的三角测量，确定对象的位置。US 3，673，327公开了一种类似的技术，其中光束发射器的阵列沿面板的两边缘放 置，以便建立起交叉光束的网格，交叉光束通过内反射传播穿过面板。光束检测器的相应阵 列被放置在面板的相对边缘。当对象触摸面板表面，在触摸点上交叉的光束将衰减。在检 测器的阵列上的衰减光束直接识别对象的位置。这些已知的FIlR技术受到成本昂贵的困扰，即因为它们需要使用大量的检测器， 并且还可能需要大量的光源。此外，因为检测器/源的所需数量随着面板的表面积明显增 加，这些技术不方便进行扩展。此外，面板的空间分辨率依赖于检测器/源的数量。更进一 步地，用于照亮面板的能量消耗可能是相当可观的，并且随着面板表面积的增加而明显地 增加。仍有改进用于检测多个触摸对象的位置的技术的需要。发明概述本发明的目标在于，至少部分地克服以上所确定的先有技术限制中的一个或多 个。这个目标和将要从以下描述中出现的其他目标是通过根据独立权利要求、和根据由从属权利要求所限定的其实施方式所述的装备、方法和计算机程序产品来至少部分地实 现的。本发明的第一方面是用于检测触摸表面上的多个对象的位置的装备，所述装备包 括面板，其限定了触摸表面和相对表面；输入扫描仪布置(input scanner arrangement), 其适应于将至少三条辐射光束引入面板，使得每条光束通过内反射在触摸表面与相对表面 之间在各自的主方向上传播，并且使每条光束沿表面扫过面板的传感区域；至少一个辐射 检测器，其被配置成在光束扫过传感区域的同时，从输入扫描仪布置接收光束；以及数据处 理器，其连接到所述至少一个辐射检测器并且被配置成基于由对象触摸所述传感区域以内 的触摸表面所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述衰减可从辐射检测器的输出信 号来识别。在一个实施方式中，传感区域的至少一部分由第一组相互成锐角的第一光束扫 过，其中第一光束具有的最大相互的锐角角度为<30°，并且优选为<20°。第一光束可以在第一主向上扫过面板，以及至少一个第二光束可以在第二主向上 扫过面板。该第二主向不与第一主向平行，并且优选地与第一主向正交。在一个实施方式中，面板为矩形，并且第一和第二主向平行于面板相应的边。在一个实施方式中，所述至少一个第二光束被包括在第二组相互成锐角的第二光 束中，其中第二光束在第二主向上扫过，并且具有的最大相互的锐角角度为< 30°，并且优 选为彡20°。在一个实施方式中，所述第一组包括两条第一光束，和/或第二组包括两条第二 光束。在另一个实施方式中，第一组包括三条第一光束，和/或第二组包括三条第二光束。在一个实施方式中，在第一组中的第一光束中的一条的主方向正交于第一主向， 和/或在第二组中的第二光束中的一条的主方向正交于第二主向。在一个实施方式中，每对第二光束具有在第二组内唯一的相互的锐角角度，和/ 或每对第一光束具有在第一组内唯一的相互的锐角角度。在一个实施方式中，所述至少三条光束的主方向在传感区域的至少一部分中是相 互成锐角的，其中每对所述光束限定了唯一的相互的锐角角度。在一个实施方式中，所述至少三条光束的主方向在传感区域的至少一部分中是等 角的。在一个实施方式中，输入扫描仪布置被配置成通过平移每条光束来将光束扫过传 感区域。在一个实施方式中，输入扫描仪布置被配置成以在光束的主方向之间实质上恒定 的相互角度将光束扫过传感区域。例如，在每条光束扫过传感区域的同时，其可具有实质上 可变的主方向。在一个实施方式中，面板通过线性周边部分来限定，并且每条光束在相应的主向 上被平移，所述主向实质上平行于所述线性周边部分中的一个。在一个实施方式中，装备还包括输出扫描仪布置，其与输入扫描仪布置同步，以便 在光束扫过传感区域的同时从输入扫描仪布置接收光束，并且将光束引导到至少一个辐射 检测器上。例如，输入和输出扫描仪布置可被配置成在传感区域的相对侧面上引入和接收 每条光束。可选择地，装备可包括反射器，其沿着面板周边的至少一部分来布置，并且被配置成从面板接收光束，以及将它们反射到面板中，并且其中输入和输出扫描仪布置可被配 置成从传感区域的同一侧面引入和接收每条光束。反射器可以是后向反射设备。在可供选择的实施方式中，辐射检测器包括多个辐射传感元件，其沿着面板周边 的至少一部分来布置。在一个实施方式中，数据处理器还被配置成从所述至少一个辐射检测器获得至 少两个输出信号；通过将所述至少两个输出信号除以背景信号来生成至少两个透射信号； 以及识别作为所述至少两个透射信号中作为峰值的所述衰减。本发明的第二方面是用于检测触摸表面上的多个对象的位置的装备，所述触摸表 面是限定了触摸表面和相对表面的面板中的一部分，所述装备包括用于将至少三条辐射 光束引入面板的装置，所述光束通过内反射在触摸表面与相对表面之间传播；用于将光束 沿触摸表面扫过面板中的传感区域的装置；用于在光束扫过传感区域的同时在至少一个辐 射检测器上接收光束的装置；以及用来基于由对象触摸所述传感区域以内的触摸表面所导 致的所述光束的衰减来识别所述位置的装置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号识别。本发明的第三方面是检测触摸表面上的多个对象的位置的方法，所述方法包括 将至少三条辐射光束引入限定了触摸表面和相对表面的面板，所述光束通过内反射在触摸 表面与相对表面之间传播；将光束沿着触摸表面扫过面板中的传感区域；在光束扫过传感 区域的同时在至少一个辐射检测器上接收光束；以及基于由对象触摸所述传感区域以内的 触摸表面所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号 识别。本发明的第四方面是操作用于检测触摸表面上的多个对象的位置的装备的方法， 所述触摸表面是限定了触摸表面和相对表面的面板中的一部分，所述方法包括操作输入 扫描仪布置，以便将至少三条辐射光束引入面板，使得每条光束通过内反射在触摸表面与 相对表面之间在各自的主方向上传播，以及将每条光束沿着表面扫过面板中的传感区域； 操作至少一个辐射检测器，以便在光束扫过传感区域的同时从输入扫描仪布置接收光束； 以及基于由对象触摸所述传感区域以内的触摸表面所导致的所述光束的衰减来识别所述 位置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号识别。本发明的第五方面是包括计算机代码的计算机程序产品，其在数据处理系统上被 执行时，适合于执行第四方面的方法。第一方面的实施方式中的任何一个能够与第二至第五方面相结合。本发明的第六方面是用于检测在辐射可透射面板上的触摸表面上的至少一个对 象的位置的方法，所述方法包括的步骤有从在光学上耦合到所述面板上的一个或多个伸 长的耦出部位(outcoupling site)的检测布置获得至少两个输出信号，所述至少两个输 出信号代表了沿着所述一个或多个耦出部位的相应的辐射空间分布；生成至少两个透射信 号，其中所述生成步骤包括将所述至少两个输出信号除以背景信号；以及基于所述至少两 个透射信号中的峰值识别所述位置。在一个实施方式中，识别步骤包括识别关于所述至少两个透射信号中的每个峰值 的辐射路径，并且识别由此被识别的辐射路径的交叉点。识别步骤还可包括计算低于所述 至少两个透射信号中的每个峰值的积分面积，并且求解使每个积分面积与所述交叉点中的 至少一个有关的方程组。
在一个实施方式中，生成步骤还包括在所述相除的结果上运算对数函数。在一个实施方式中，背景信号代表在触摸表面上没有所述至少一个对象时，沿所 述一个或多个耦出部位的辐射的空间分布。在一个实施方式中，背景信号是预先设定的，是在单独的校正步骤期间推导出来 的，或者是从一个或多个之前的输出信号得出的。在一个实施方式中，每个空间分布源自各自的辐射光束，其被引入面板，以便通过 内反射在触摸表面与相对面板表面之间在相应的主方向上传播，使得每条光束在所述一个 或多个耦出部位上被接收。本发明的第七方面是包括计算机代码的计算机程序产品，其在数据处理系统上被 执行时，适合于执行第六方面的方法。第八方面是用于检测在辐射可透射面板上的触摸表面上的至少一个对象的位置 的设备，所述设备包括用于从光学上耦合到所述面板上的一个或多个伸长的耦出部位的 检测布置获得至少两个输出信号的装置，所述至少两个输出信号代表了沿着所述一个或多 个耦出部位的辐射的相应空间分布；用于生成至少两个透射信号的装置，其中所述生成包 括将所述至少两个输出信号除以背景信号；以及用于基于所述至少两个透射信号中的峰值 识别所述位置的装置。第六方面的实施方式中的任何一个能够与第七和第八方面结合。还将从以下详细描述中，从附带的权利要求中，以及从附图中，出现本发明的其他 目标、特性、方面和优势。附图简述本发明的实施方式现在将关于附带的示意图以更多的细节进行描述。图IA是触摸传感系统的简化实施方式的顶视平面图，并且包括在系统中生成的 测量信号的图像；并且图IB是图IA中系统的剖视图。图2A-2D是另一个实施方式的顶视平面图，其中图2A示出光束扫掠，图2B示出不 同传感部分的位置，图2C示出相互的光束角度的定义，并且图2D示出等角的光束布置。图3A-;3B是另一个实施方式的顶视平面图，其中图3A示出光束扫掠，并且图示 出不同传感部分的位置。图4A是图2中实施方式的变体，并且图4B是图3中实施方式的变体。图5示出在具有关于6°、12°、20°和40°的相互的光束角度的双ν型扫描光束 布置的实施方式中不同传感部分的位置。图6示出在具有关于6°、12°、20°和40°的相互的光束角度的双Ψ型扫描光 束布置的实施方式中不同传感部分的位置。图7是具有双Ψ型扫描光束布置的单通系统的顶视平面图。图8示出在示例性双光束布置中的一组触摸点和所得的鬼点。图9示出在示例性三光束布置中的一组触摸点和所得的鬼点。

图10示出导致了等角3光束布置的简并(degeneration)的触摸点组合。图11示出消除了简并的、对图10中触摸点的修正。图12A示出导致了 ν型扫描3光束布置的简并的触摸点组合，并且图12B示出消 除了简并的、对图12A中触摸点的修正。
图13A示出导致了不对称3光束布置的简并的触摸点组合，并且图13B示出示出 消除了简并的、对图13A中触摸点的修正。图14示出除去触摸点对于不对称3光束布置中的简并的影响。图15示出导致了双ν型光束布置的简并的触摸点组合。图16示出除去触摸点对于双ν型光束布置中的简并的影响。图17示出关于四个触摸点的、对称和不对称Ψ扫描光束布置之间的差别。图18Α是能够实现本发明实施方式的单通系统的顶视平面图，并且图18Β是可被 包括在图18Α的系统中的辐射检测器的顶视平面图。图19是具有双Ψ型扫描光束布置的后向反射系统的顶视平面图。图20是具有双Ψ型扫描光束布置的多传感器系统的顶视平面图。图21是单通系统的实施方式的顶视平面图。 图22Α-22Β分别是具有折叠光束路径的实施方式的升高侧视图和顶视平面图。图23是具有折叠光束路径的另一个实施方式的顶视平面图。图24Α-24Β分别是具有折叠光束路径的另一个实施方式的升高侧视图和顶视平 面图。图25是具有折叠光束路径的另一个实施方式的顶视平面图。图26Α具有位于角落的光束扫描仪和扫描检测器的实施方式的顶视平面图；图 26Β显示图2队中实施方式的细节；并且图26C显示可供选择的实施方式的细节。图27是用于确定触摸传感系统中触摸位置的示例性方法的流程图。图^A_28C分别是测量信号、背景信号、和透射信号的图示，其作为在耦出部位以 内的关于一个触摸对象的情况的位置的函数。图^A_29B分别是测量信号和透射信号的示图，其作为在耦出部位以内的关于三 个触摸对象的情况的位置的函数。图30是信号宽度的图像，所述信号宽度作为沿着在带有散射表面的面板中光束 的触摸位置的函数。示例实施方式的详细描述本发明涉及用于检测在辐射可透射面板的表面上多个触摸点的位置的技术。出于 便于理解的目的，在描述用于多触摸检测的示例光束布置之前，将首先关于简化的例子讨 论一些基本原则。然后，给出系统配置的例子，其次是关于一个这样的系统配置的大量详细 实现例子。本描述以数据处理的例子来结束。本描述自始至终使用相同的参考数字识别相 应的元件。舰包括了辐射可透射面板1的触摸传感系统的例子在图IA的顶视平面图和图IB的 剖面图(沿着图IA中的直线1B-1B获取)中示出。面板1限定两个相对的并且一般为平 行的表面2、3，并且可以是平面的或弯曲的。面板1被配置成允许辐射通过内反射在面板内 部传播。为此目的，辐射传播通道被设置在面板的两个分界表面之间，其中分界表面中的至 少一个允许传播中的辐射与一个或多个触摸对象(所示为两个对象01、0 相互作用。在 与每个对象相互作用时，部分辐射可由对象散射，部分辐射可由对象吸收，并且部分辐射可 继续不受影响地传播。因此，当对象01、02触摸面板1的触摸表面(例如，顶部表面2)时，
10被透射辐射的能量降低。通过测量从多个不同方向被透射通过面板1的辐射的能量，触摸 对象的位置(“触摸位置”)例如可通过三角测量法检测。在图1的例子中，系统还包括接口设备6，其在面板表面的至少一部分内提供图形 用户接口(⑶I)。接口设备6可以是带有被布置在面板1以上、以下或以内的固定图像的 衬底的形式。可选择地，接口设备6可以是被布置在系统下方或内部的屏幕，或者被布置在 系统下方或上方以便将图像透射到面板1上的投影仪。这样一个接口设备6可提供动态的 GUI，其类似于由计算机屏幕所提供的GUI。通常来说，面板1是由一层或多层的固体材料制成。在触摸表面2中的内反射由 全内反射(TIR)引起，其由面板的材料与环境介质(一般为空气)之间的折射率差异所导 致。在相对的分界表面3中的反射可由IlR或者由被应用到相对的分界表面上的反射涂层 所导致。只要与面板法向成一定角度将辐射射入面板1，而所述角度大于该面板的射入位 置处的临界角度时，全内反射就是持续不断的。正如对于技术人员而言已熟知的，临界角度 取决于在射入位置处接收辐射的材料和环境材料的折射率。上述在触摸对象与传播中的辐 射之间的相互作用过程可牵涉所谓的受抑全内反射(FTIR)，在其中能量从传播中的辐射所 形成的消散波耗散到对象中，其条件是对象具有比围绕着面板表面材料的材料更高的折射 率，并且被放置在小于离开表面2几个波长的距离内。一般来说，面板可由透射足够量的、 相关波长范围中的辐射以允许被透射能量的可传感测量的任何材料制成。这种材料包括玻 璃、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。面板由圆周边缘部分限定，其可以是 或者可以不是垂直于顶部和底部表面2、3的。辐射可直接经由边缘部分被耦合到面板之内 或之外。可选择地，分离的伸长耦合元件可被附加到边缘部分或者耦合到顶部或底部表面 2、3，以便将辐射引导到面板之内或之外。这样一个耦合元件可具有楔形形状(例如，如图 22A中所示)。如图IA中所示，辐射以大量非平行光束B1、B2的形式被引入面板1。每条光束Bi、 B2沿着面板1上的内部耦合位置，以及通过输入扫描仪布置(未显示)扫过或扫描面板1。 在示出的例子中，伸长的内部耦合位置被定位在面板1的左侧顶部边缘。在面板的耦出部 位处的被透射能量通过检测布置(未显示)测量，其被布置成当其相应的光束Bi、B2扫过 面板1时接收该光束。在示出的例子中，伸长的耦出部位被定位在面板1的右侧底部边缘。在本申请的背景中，当所有光束已经扫过面板一次时，形成“传感实例(sensing instances) 光束可按顺序地扫过传感实例内的面板。可选择地，在该传感实例期间，两 条或多条光束可以完全地或部分地同时扫过面板。优选地，每条光束以连续的运动扫过面 板。系统的时间分辨率由更新频率确定，该频率为传感实例的频率。例如，对于设计为记录 书写的系统，可能会期望具有至少75Hz的更新频率，然而其他应用可能需要更低或更高的 时间分辨率。一般来说，输入扫描仪布置能够操作在任何适合的波长范围内，例如在红外或可 见光的波长区域内。所有光束能够被生成带有相同的波长。可选择地，不同的光束能够被 生成带有在不同波长范围中的辐射，允许基于波长在光束之间进行区分。此外，输入扫描仪 布置能够输出连续辐射或者脉冲辐射。光束能够通过一个或多个辐射源生成，所述辐射源可以是能够在所需波长范围内 发射辐射的任何类型的设备，例如二极管激光器、VCSEL(垂直腔面发射激光器)、或者可供
11选择为LED (发光二极管)、白炽灯、卤素灯，等等。如上所述，当至少两个非平行光束B1、B2扫过面板的同时，如果对象01、02影响这 些光束，则能够确定触摸对象01、02的位置。每条光束Bi、B2优选为在其扫掠方向Rl、R2 上窄，而在垂直于扫掠方向的方向，即在面板的纵深方向上宽。在至少一次通过面板之后， 每条光束Bi、B2的能量由至少一个辐射检测器(未显示)测量，该辐射检测器被光学地耦 合到面板1上的耦出部位。光束的能量可通过能够将辐射转换成电信号的任何类型的辐射检测器测量。这 样一个辐射检测器可具有任何数量的辐射敏感元件并且可因此是O维、1维(ID)或者2维 (2D)的检测器。一个检测器可被用来测量单个光束的能量，或者多个光束的各个能量。在 某些实施方式中，检测器可以是仅具有一个辐射敏感元件的光检测器，其可具有大的检测 表面，由此导致低的检测噪声。此外，与其他检测器相比较，光检测器目前很廉价。在另一 个变体中，0维或1维的检测器通过二维检测器例如CMOS传感器的辐射敏感元件(像素) 的适当的像素合并来形成。一般来说，为将光束扫过面板，通过使用输入扫描仪布置，仅需要少量的辐射源来 检测面板表面上对象的位置。此外，辐射源的数量不依赖于面板的表面积，并因此触摸传感 系统可方便地进行扩展。比较持续照亮整个面板的现有技术，输入扫描仪布置的使用允许对于给定的信噪 比有较小的功率损耗，因为在同一时间仅有一小部分面板被照亮。此外，触摸传感系统的空间分辨率通过采样率来给定，采样率即以其从每个辐射 检测器采样测量数据的速率。这意味着能够实现任何所需的分辨率，其条件是将足够量的 辐射引入到面板中。此外，在操作触摸传感系统期间该空间分辨率能够变化，并且在面板的 不同部分中能够实现不同的空间分辨率。图1的触摸传感系统可被操作，以确定在传感实例期间触摸表面的多个对象的位 置(“多重触控”)。如上所述，辐射中的仅一部分由对象吸收/散射，同时保持辐射继续沿 着光束的主方向传播。因此，如果碰巧在光束的主方向上前后放置两个对象，则光束中的一 部分将与两个对象相互作用。倘若光束能量足够，剩余的光束将到达辐射检测器，并且生成 测量信号，这允许识别两个相互作用。在图IA中，两个对象01、02被同时(即，在一个传感 实例期间和同一个传感实例期间)放置在面板1上，并且测量信号Si、S2由辐射检测器生 成。信号S1、S2代表在扫掠期间光束B1、B2的被测量能量。信号可将被测量能量指示为在 关于面板1的给定坐标系中时间、扫率角度、或X/Y位置的函数。如所示，每个触摸对象01 导致关于每次扫掠的被测量光束能量的局部降低。特别地，对象01被认为是信号Sl中的信 号特性wl和hi以及信号S2中的信号特性w2和h2造成的，然而对象02被认为是信号Sl 中的信号特性Wl和Hl以及信号S2中的信号特性W2和H2造成的。信号特性wl、w2、W1、 W2(宽度特性)依赖于对象01、02的外观尺寸。信号特性111、112、!11、!12(能量特性)依赖 于对象01、02的吸收/散射性能以及对象的尺寸。倘若信号S1、S2允许数据处理器(未显 示)在对象之间进行区别，则能够确定它们在面板上的位置。虽然有可能能够确定图1系统中的多个触摸位置，但仍需要更少地依赖于分离测 量信号中重叠的信号模式的能力的改进的技术。已经发现，这样一个被改进的技术通过使至少三条光束扫过面板，使得它们在面板的至少一部分表面区域以内非一致来实现。由至少三条非一致的光束扫过的表面区域中 的该部分形成多重触摸传感区域(在下文中也表示为“传感区域”)。正如将要在下文中进一步描述的，该系统可被配置带有面板以内不同的光束布 置，这依赖于所需的系统特征，例如，关于检测触摸位置的精度，能够在传感实例内被检测 的触摸位置的数量，系统的技术上的复杂性，系统的覆盖区，多重触摸传感区域对于面板的 整个表面积的相对尺寸，等等。关于光束布置在下文中有所公开，要理解光束不会在整个面板上物理交叉。作为 替代，当光束中的每一条已经扫过面板时，在光束之间的交叉点能够被重构。此外，要理解以下关于光束方向的讨论指的是每条光束的主方向，其为从光束射 入位置在面板中延伸的直对称线，正如在面板的平面视图中所见。更进一步，在本申请的背景中，“扫掠方向”指的是包括某一方向(R)和其相对方向 (-R)的主向。在图1-5中，直角坐标系已被引入，其带有的坐标轴X、Y平行于矩形面板的边。这 仅仅是出于说明的目的，并且能够在任何类型的坐标系例如极性、椭圆、抛物线等等的坐标 系中表现触摸位置。示例性光束布置图2A-2D示出其中有三条光束Β1-Β3扫过面板的实施方式。图2Α显示在第一扫 掠方向Rl上平移的两条光束Bi、Β2,并且第三光束Β3在垂直于第一扫掠方向的第二扫掠 方向R2上平移。光束Β1、Β2的主方向限定了相对第一扫掠方向Rl的法向N的相应的角度 α U α2(图2C)，并且光束Β3的主方向垂直于第二扫掠方向R2。这种具有在一个跨越面 板的扫掠方向Rl上平移的两条非平行光束Β1、Β2的类型的光束布置在下文中被表示为“ν 型扫描”。在被示出的实施方式，以及所有其他的实施方式中，光束Bi、Β2可从面板的相对 表面上引入，或者在同一侧面上引入。在被示出的例子中，第一和第二扫掠方向Rl、R2平行于面板的边。这已被发现有 利于系统的设计。例如，正如将要在下面以细节描述的，伸长的光束引导元件可沿着系统的 边布置，以便当光束沿着光束引导元件扫掠时，限定在面板中的主光束方向。因此，对于由 线性周边部分(边)限定的面板而言，通常可能期望每个扫掠方向都基本上平行于各自的 周边部分。在图2Α中，光束Β1-Β3形成在X方向上的ν型扫描，以及在Y方向上的单扫描。使 用这种光束布置，面板将被分成由不同数量的光束扫过的子部分Ρ1、Ρ2，如图2Β中所示。因 此，面板1包括多个第一子部分Pl以及在中央的第二子部分Ρ2，在第一子部分中每个交叉 点由两条光束形成，在第二子部分中每个交叉点由三条光束形成。因此，第二子部分Ρ2限 定系统的多重触摸传感区域。在图2Β中，光束Β1-Β3在第二子部分Ρ2以内是基本上等角的。这样一个光束布 置最大化了在光束之间的相互角度。至少在一些实现中，大的相互角度可改进被检测触摸 位置的精度。“等角光束”意味着在每个交叉点中，光束的主方向关于360°自始至终是均 勻分布的。在该例子中，如图2D中所示，光束以60° (α1=α2 = 30° )的相互角度交 叉。虽然可能期望光束在传感区域内是等角的，这样一个光束布置可将传感区域限制到面板的中央部分(参看子部分P2)，然而整个面板表面中的剩余部分被浪费。因此，关于 传感区域的尺寸，触摸传感系统的覆盖区可能变得过剩。图3A示出图2A中实施方式的变体，其中另外一个光束B4额外地在X方向上扫掠。 在被示出的实施方式中，该光束正交于其扫掠方向R1，并因此平行于面板的一对相对边。如 图;3B中所示，面板被分成两个第一子部分P1，其中每个交叉点由两条光束形成；和四个相 邻的第二子部分P2，其中每个交叉点由三条光束形成；以及中央的第三子部分P3，其中每 个交叉点由四条光束形成。在该实施方式中，以额外的光束B4增补等角的光束B1-B3，以便 扩大多重触摸传感区域的范围，其包括子部分P2和P3。这种扩大通过使ν型扫描(Bi和 B2)与正交光束(B4)的组合在一个方向Rl上扫过面板来实现。这种光束的组合在下文中 被表示为“ Ψ型扫描”。虽然已扩展了多重触摸传感区域，这种传感区域现在包含不同的子部分Ρ2、Ρ3。可 能地，例如就能够在触摸位置的确定中所达到精度，以及能够辨别的同时触摸的数量而言， 这些子部分Ρ2、Ρ3之间性能有差异。系统的整体性能可通过增加扫过面板的光束的数量 来进一步改进，但是增加光束的数量还将会增加在传感区域中不同的子部分的数量。因此， 在性能上的差异可以胜过在面板上的情况。此外，可能期望避免使多于大约6-10条光束扫 过面板。当光束的数量增加时，成本、技术的复杂性以及还可能系统的覆盖区也会增加。此 外，因为在某一零售价，处理系统的采样率通常是恒定的，增加光束的数量将降低每光束扫 掠的采样数量。还有可能的是，关于每次采样的被测量信号电平随着光束数量的增加而降 低。图4Α示出图2的变体，其中X和Y方向中的每一个由两个相互非平行的光束扫掠， 即ν型扫描；并且图4Β示出的图3中实施方式的变体，其中X和Y方向中的每一个由两个 相互非平行的光束和正交的光束扫掠，即Ψ型扫描。图5所示在矩形面板上不同子部分的位置由四条在图4Α所示的双ν型扫描布置 中的光束扫掠。特别地，图5显示当在每个ν型扫描的光束之间建立不同的相互角度(即 分别在图4Α中所示，光束Bl与Β2之间的、和光束Β3与Β4之间的锐角角度)时，这些子部 分的范围和位置如何改变。相互的锐角光束角度(图5(a))为大约20°时，面板的主要部 分由四条光束扫掠。因此，该系统的性能与光束在面板中的一大部分上扫掠是相同的。进 一步减小相互的光束角度，中央子部分的范围增加，并且其他子部分的尺寸降低。在大约 12° -15°的角度上(参看图5(d))，实质上没有子部分是由少于两个的光束扫掠的，并因 此整个面板是触摸灵敏的。在大约2° -8°的角度上(参看图5(b))，整个面板能够被认为 是呈现出实质上一致的性能。虽然当相互的锐角角度减小时，系统的性能降低，但是已经发 现能够在从大约2°至多达大约30°的相互的锐角角度上实现足够的性能。图6示出在矩形面板上不同子部分的位置由六条图4Β中所示的双Ψ型扫描配置 的光束扫掠。图6显示出在每个Ψ型扫描中光束之间的最大相互角度(即分别在图4Β中 的，光束Bl与Β2之间的，和光束Β5与Β6之间的锐角角度)的影响。在图6与图5之间， 子部分的分布与尺寸没有不同。然而，使用双Ψ型扫描，每个子部分由另外的两个光束扫 掠，其用来增加系统的性能。例如，系统检测多重触摸的能力有所增强，并且最大的相互角 度已经为大约12° -15° (参看图6(d))，实质上没有子部分由少于四条的光束扫掠。—般来说，ν/Ψ型扫描牵涉在给定扫掠方向上以至少一组相互成锐角的光束扫过面板，其中被包括在所述组中的光束具有的最大相互的锐角角度为< 30°，并且优选为 <20°。在ν型扫描中，每组有两条光束，并且在Ψ型扫描中，每组有三条光束。在Ψ型 扫描中，这些光束中一条的主方向优选为正交于扫掠方向。具有在正交于扫掠方向的、ψ型扫描的中央光束的一个益处在于，至少在面板为 矩形时，该中央光束将在整个面板上扫掠。与双ν型扫描相比较，双Ψ型扫描的两条中央 光束可扫过整个面板，并且其可导致在面板周边处性能的明显改进。使用ν型和Ψ型扫描的一般优势在于，触摸传感系统的适合性能能够通过使仅几 条光束扫过面板获得。此外，ν型和Ψ型扫描这两者能够通过节约空间的、简单的、和鲁棒 的组件组合来实现。这种实现的详细例子将在下面关于图2116进行描述。已经惊人地发现了，不对称的光束布置可能能够确定关于给定数量的光束的较大 量触摸位置，和/或改进在确定触摸位置时的鲁棒性。这样一种不对称光束布置可通过布 置至少三条光束以便每对光束限定唯一的相互的锐角角度来获得。例如，在形成了 Ψ型扫 描的一组光束中的每对光束可具有唯一的相互的锐角角度。在另一种变体中，通过布置至 少两条光束以便它们对于相对共同扫掠方向具有不同角度(例如，在图2C中α 兴α2) 来获得不对称的光束布置。图7示出双Ψ型扫描布置，通过光束Β1-Β6之间相互的锐角角度的正确选 择，该双Ψ型扫描布置可以是不对称的。在图7的术语中，相互的锐角角度由一组光 束(Bi、Β2和Β4)中的α、β和(α+β)给定，以及由另一组光束(Β3、Β5和Β6)中 的Y、δ和(Υ + δ)给定。因此，当α兴β和/或γ兴δ时，获得适合的不对称光 束布置。该不对称属性可以通过选择α兴β兴γ兴δ进一步改进，并且通过选择 α ^ β ^ Y ^ δ ^ (α+β) ^ (γ + δ)更进一步改进。当α、β、γ禾口 δ被选择使得 在光束Β1-Β6之间限定的所有相互的锐角角度是唯一的时，将获得甚至更加不对称的光束 布置。在一个这样的非限制性的例子中，α = 6°、β = 8°、γ = 7°并且δ =5°。如 果面板为带有彼此相对的长边和短边的矩形，则不对称属性可被选择使得该组正交于面板 的长边(即，在方向R2上)扫掠的光束(Β3、Β5和Β6)具有比另一组光束(Β1、Β2和Β4)更 小的最大相互锐角角度，即(γ + δ)<(α+β)。比较其他的不对称的双Ψ型扫描布置，这 样一个光束布置可以增加面板的传感区域。光束布置的简并在下面，不同光束布置的特性将关于大量例子进行进一步解释。这些例子利用了 以下定义。Si:关于光束i的测量信号。Su:关于光束i的扫描线，其中j是源自沿着扫描线的一个或多个触摸点的测量信 号中峰值的索引。每个扫描线具有全透射比Tijtjpn 触摸点，其中η是触摸点的索引。触摸点由对象触摸面板而生成。gm 鬼点，其中m是鬼点的索引。鬼点被定义为不存在的触摸点，其不能够作为基 于测量信号的不存在的触摸点被立即丢弃。在FIlR系统中，每个触摸点Pn具有透射比tn，其在范围0-1内，而通常是在范围 0. 7-0. 99内。沿着扫描线Sij的全透射比Tij可以通过在该扫描线上的触摸点Pn的各个透 射比tn的乘积给出=Tij =n tn。例如，分别带有透射比0. 9和0. 8两个触摸点P1和P2，在扫描线Sij上可产生全透射比Tij = 0. 72。其在图8A中被进一步示出，该图显示从两条光束扫掠得到的扫描线和测量信号。 应当理解，测量信号处理的目的在于识别由测量信号给定的候选触摸点中的一组触摸点。 在该例子中，候选点由三个触摸点P1-P3和三个鬼点组成。候选触摸点被定义为所有 可用扫描线汇聚的位置，即一条扫描线从每条光束交叉在单个位置。如果触摸点具有扩展 的面积，则扫描线得到宽度，并且候选触摸点成为从每条光束交叉扫描线的结合位置。其在 图8B中被示出，其中围绕触摸点和鬼点的灰色区域指示交叉扫描线的结合位置。在图8中，能够从测量信号S1A2中识别出合计五条的扫描线Sn、S12、S21、S22、S230 这些扫描线产生以下透射比=T11 = t”T12 = t2 · t3、T21 = ti、T22 = t2、并且T23 = t3。图9显示从使用如图2中的光束布置的三条光束扫掠中得到的扫描线和测量信 号。图9A示出有三个触摸点P1-P3的情况，并且图9B示出有四个触摸点P1-P4W情况。因 为P4的透射比根据具体情况与沿着扫描线的其他点的透射比相乘，所以在这些情况之间测 量信号S1I3有所不同。这还意味着一旦确定了关于一个触摸点Pn的透射比tn，该透射比 tn能够从交叉该触摸点Pn的其他扫描线的全透射比中消除。在图9B的例子中，能够确定 触摸点P1和P3的透射比，因为扫描线S21仅到达触摸点P1，并且扫描线仅到达触摸点p3。 通过测量T21和T23，、和t3的值已知= T21并且t3 = T230随后，其他触摸点P2和P4的 透射比t2和t4能够被确定t4 = T32/t3,以及 t2 = T12A3O因为所有的透射比已被确定，其能够评估出触摸点P4是否存在。如上面所指出的，有的触摸点组合不能够分解(resolved)的，即所谓的简并情 况。因此，在简并情况下，不可能基于测量信号在面板上的两组或多组触摸点之间进行区 分。这些简并情况的几何形状依赖于所使用光束的数量，以及在光束主方向之间相互的锐 角角度。简并情况的发生将在下面关于五种不同的光束布置进行检查三条等角的光束 (图10-11)；单条光束和20°的V型扫描的组合(图12)；不对称光束布置(图13-14)；双 不对称ν型扫描(图15-16)；双不对称Ψ型扫描(图17)。在这些图中，d指示触摸点的直径，L指示沿着一条光束的扫描线在触摸点与鬼点 之间的距离，并且1指示沿着另一条光束的扫描线在触摸点与鬼点之间的距离。图10A-10B示出当使用三条等角光束时的简并情况。因此，在图IOA中的一组触 摸点P1-P3产生与图IOB中的一组触摸AP1-P3相同的测量信号。这还意味着总是能够在被 放置到图10的七个候选位置中任何一个上的两个触摸点之间进行区分。如果如图IlA中所示将触摸点P1-P3中的一个在正交于扫描线中一条的方向上移 动距离1. 5d，或者如图IlB中所示将触摸点P1-P3中的一个在任何方向上移动距离V 3d，则 能够分解图10中的简并情况。此外，在两条平行的扫描线之间的距离需要是至少2. 5d。当 执行触摸点的该移动时，有至少一个扫描线通过至少一个触摸点。由此，有可能确定触摸点 的透射比，由此通过消除这样确定的透射比能够确定其他的触摸位置。图12A示出了当(分别由扫描线、和、代表的)两条光束限定了有相互的锐角 角度为20°的ν型扫描，并且(由扫描线Slj代表的)第三光束的主方向垂直于ν型扫描 光束的法向时的简并情况。比较图10，距离1和L变得不同。当、与、之间的锐角角度 降低时，在1和L之间的差异增加。如果距离1与L不同，则有可能通过将一组触摸点旋转
16角度arcSin(d/L)来分解如图12B中所示的简并情况，其中d是点d的直径，并且L是所述 点中的一个与其沿扫描线的最远相邻点之间的距离。图13A-i;3B示出三条光束的不对称布置，其中光束之间相互的锐角角度为 45° (在Slj与S2j之间)、75° (在Slj与S3j之间)和60° (在S2j与S3j之间)。首先，应 当注意，不对称的光束布置未导致关于三个触摸点中的任何一组的简并情况。当第四触摸 点被引入，例如形成如图13A中所示的一组触摸点P1-P4时，出现简并情况。能够被显示出 的是，如果触摸点P1-P4中的一个被移动足够长的距离，如图13B中所例举的，则分解了简并 情况。这还意味着如果图13A内的点中的任何一个被完全移除，则分解了该情况。图14B-14D还示出了分别从图14A的触摸点组合中移除Pl、p2和p3的结果。特别 地，图14A示出关于图13中不对称的光束布置的简并情况。如以上所注意到的，触摸点Pn 和鬼点&形成一组候选触摸点，但其不能够从测量信号中识别触摸点Pn。然而，如果一个 触摸点从该组候选触摸点中被移除，则剩余的触摸点能够被清楚地确定。如果触摸点P1被移除(图14B)，扫描线S11和S21具有等于1的透射比(即，沿着 这些扫描线没有触摸点)，并因此鬼点A和&不存在。接着，因为触摸点P2和P4分别是沿 着扫描线S31和、的仅有触摸点，所以能够确定相应的透射比t2和t4。由此，&和P3的透 射比能够根据以上算法计算。如果触摸点P2被移除(图14C)，则扫描线S14和、具有等于1的透射比，并因此 鬼点&和g4不存在。可以注意到的是，因为与扫描线S23部分重叠，所以扫描线S22将不具 有等于1的透射比。然而，因为触摸点P1和P4分别是沿着扫描线S21和S24的仅有点，所以 能够确定相应的透射比、和t4。由此，gl、g3和P3的透射比能够根据以上算法计算。如果触摸点P3被移除(图14D)，则扫描线S12和^具有等于1的透射比，并因此 鬼点不存在。扫描线过于靠近扫描线&2，因为其透射比等于1。然而，因为触摸 点Pl、P2和p4分别是沿着扫描线S14和、的仅有点，所以能够确定相应的透射比t” t2 和t4。由此，gl和而的透射比能够根据以上算法计算。图15示出从使用不对称的双ν型扫描布置来操作的触摸系统中的一组8个触摸 点得到的扫描线，所述ν型扫描布置类似于图4A中的ν型扫描布置。触摸点以黑点标记， 并且鬼点以空心点标记。可以看出在每一条扫描线中有至少一个触摸点和一个鬼点，并因 此该组触摸点代表了简并情况。任何少于8个触摸点的组合总是能够被分解，正如将关于 图16A-16D解释的。图16A示出从在与图15相同的触摸系统中的8个触摸点的另一组合得到的扫描 线。如果移除顶部左侧的触摸点，三个扫描线(图16A中的粗线)将具有等于1的透射比。 因此，三个在这些扫描线上的鬼点能够像这样被识别，使得有可能确定五个触摸点(在图 16B中的白点)的透射比，因此这些触摸点现在是沿着相应扫描线(图16B中的粗线)的 唯一触摸点。在确定和消除这些触摸点的透射比之后，使用以上算法，另外五条扫描线(图 16C中的粗线)将具有为1的全透射比，其允许余下的五个鬼点像这样被识别。图16D示出 最终步骤，其中最后两个触摸点的透射比使用两条其他的扫描线(粗线)确定。以上方法 适用于从图16A的一组触摸点中移除任何触摸点。通过使更大量的光束扫过面板，将会有可能清楚地识别更大量的触摸位置。例如， 双Ψ型扫描将仅关于32个触摸点中的某些组合进行简并。因此，在理论上，总是有可能确定31个触摸点中的各个透射比。如图7中所示，提供不对称双Ψ型扫描布置可给出更加鲁棒的算法步骤。图 17Α-17Β示出四个触摸点，并且产生关于分别以对称的和不对称的布置的单组Ψ型扫描光 束的扫描线。在图17Α的对称光束布置中，正交的扫描光束(实线)将产生到达两个触摸 点的扫描线。在图17Β的不对称光束布置中，相应的扫描线(实线)每条都到达单个触摸 点。当例如使用以上算法确定触摸点的各个透射比时，在扫描线的被确定透射比中的任何 不准确/噪声将传递到该算法的后续步骤中。应当认识到这种不准确/噪声可以通过增加 到达仅一个触摸点的扫描线的数量来降低。因此，不对称的光束布置可导致在确定触摸位 置时更加鲁棒且精确。应当理解简并情况是最坏的情况，其仅关于特定的触摸位置组合发生。因此，触摸 传感系统可能很具有可操作性，以便确定比简并情况所指示的更加大量的、同时存在的触 摸位置。然而，简并情况可指示关于某个触摸传感系统的平均成功率。虽然上述例子涉及测量信号，即检测布置所产生信号的使用，要理解关于确定触 摸对象的位置的真实解码过程可反过来操作透射信号，该透射信号通过将测量信号与背景 信号相除来取得(见下文)。示例件的系统配置S上述原理和用于多重触摸检测的示例性光束布置可被实现在各种类型的系统中。 三种不同类型的系统在下面仅出于说明的目的而被描述。单通系统图18Α示出“单通”系统，其中光束从面板的一个边射入，并且在面板相对的边接 收。在一般的水平上，系统包括输入扫描仪布置和输出扫描仪布置，该输入扫描仪布置用于 将光束引入面板并且用于使光束扫过面板，并且输出扫描仪布置与输入扫描仪布置同步， 以便当光束扫过面板的同时从输入扫描仪布置接收光束，并且将光束引导到至少一个辐射 检测器上。这样一个单通系统在于2008年6月23日所提交的第61/129，372号美国临时 申请中被进一步描述，其在此处通过引用被并入。下面，这样一个单通系统的工作原理将关于两条光束Bi、Β2的简化光束布置被简 要解释。应当理解图18Α的系统能够被扩展到在任何适合布置中的任何数量的光束。在图18Α的例子中，每条光束Β1、Β2通过光束扫描仪BS1、BS2扫过或扫描面板。 在通过面板之后，每条光束Bi、B2从面板1耦合到外部，并且由扫描检测器SD1、SD2接收， 其包括用于测量光束能量的辐射检测器。控制设备4可被连接以操作每对相互同步的光束 扫描仪BS1、BS2和扫描检测器SD1、SD2。可选择地，系统可包括用于同步光束扫描仪和扫 描检测器的机械布置。扫描检测器SD1、SD2连接到数据处理器8，例如计算机，其被配置成基于扫描检测 器SD1、SD2关于每个传感瞬间的输出信号来确定触摸位置。输出信号代表如在传感瞬间内 通过扫描检测器SD1、SD2所测量的每条光束的能量(参看图IA中的信号Si、S2)。在图18A的例子中，扫描检测器SDl、SD2可包括检测器，其受控制以在平移移动中 沿着面板1的周边移动，所述平移移动与跨越传感区域的光束B1、B2的移动同步。然而，由 于系统复杂性、尺寸和精度的原因，检测器优选地不被平移。作为替代，如图18A中所指示 的，固定的重新引导元件10AU0B可被布置以在光束Bi、B2扫过传感区域的同时接收被透射的光束Bi、B2，并且将被透射的光束Bi、B2重新引导到共同的检测点D1、D2上。为了降 低触摸传感系统的尺寸，重新引导元件10AU0B可被放置靠近面板1的周边部分。出于鲁 棒性和安装精度的原因，重新引导元件10AU0B可以被安装与这样一个周边部分接触。适 合的重新定向元件的非限制性例子包括衍射光学元件(DOE)、微光学元件、镜、折射透镜、及 其任何组合。可能需要检测器具有小的视角，以便获得足够确定触摸位置的精度。这是由于以 下事实，即，面板中的不规则可导致光束在通过面板传播的同时被散射，导致光束随着到射 入位置的距离的变化而在面板的平面内被扩宽。检测器的小视角将检测限制到围绕光束 B1、B2的主方向的有限区域内，由此增加在定位由触摸对象所导致的能量减低时的精度。例 如，在触摸面板上的耦出部位处(例如在面板的边缘处)，可能需要大约IOmm的受限区域， 并且一般是在l_50mm的近似范围内。在扫掠期间内为了适应被透射光束方向的改变，扫描 检测器SD1、SD2可被配置成扫描其与光束扫掠同步的视野。这允许检测器被配置成具有小 的视角。图18B示出可被包括在根据此处所描述的任何实施方式的扫描检测器中的辐射 检测器的示例性配置。检测器可被预先配置或者可控制，以提供足够的视角Y。检测器包 括孔径光栏IlA和辐射传感元件11B。孔径光栏IlA从辐射传感元件IlB间隔开，以便限定 视角Y。检测器可以是可调节的/可控制的，以便通过改变在孔径光栏IlA与辐射传感元 件IlB之间的距离，和/或通过改变在孔径光栏IlA中开口的尺寸或者改变辐射传感元件 IlB的范围，或者改变这两者，来改变视角Y。可以将另一个光学元件布置到孔径光栏IlA 的任一侧以改进检测器的性能。通过使图18B中的辐射检测器围绕共同的检测点D1、D2旋转，可以机械扫描视野。 再一次地，出于复杂性、尺寸和精度的原因，可能不需要旋转整个检测器。作为替代，可移动 的偏转元件可被布置到共同的检测点D1、D2上，以便将被透射的光束B1、B2偏转到静态辐 射检测器上，正如将在下面进一步举例说明的。这样一个可移动的偏转元件可以是任何类型的元件或元件组合，其能够将辐射光 束偏转一定数量的角度。该角度数量依赖于系统的几何形状，其通常位于从1°到90°的 范围内。这种偏转元件的非限制性例子包括旋转镜、共振镜、电流计镜、与可调光源组合的 色散棱镜、MEMS (微电机系统)、MOEMS (微光电机系统)，等等。根据另一个可选择的方案，扫描检测器SD1、SD2可被配置成电子地扫描其视野。 例如，辐射敏感元件(像素)的阵列，例如以ID检测器的形式，可被平行布置到由光束扫掠 的面板边缘或边(例如，在图18A中右侧的垂直边缘)。微透镜和小孔的阵列可被布置在 检测器的前方，使得检测器的被限定部分(例如，一个或多个像素)具有有限的视野，该视 野仅覆盖面板边缘的一小部分。微透镜和小孔的阵列，或者等效元件，可以代替或补充上述 重新引导元件(例如，图18A中的10B)。通过与光束扫过面板边缘相协调地顺序地读出像 素，检测与光束扫描仪同步，使得仅检测器部分将给出关于光束位置的信号值，所述检测器 部分观察由光束照亮的瞬时区域。因此，像素被一个接一个地读出，直到光束扫掠以最后的 像素被读取而完成为止，然后扫描可在检测器的第一像素重新开始。在图18A的系统中，每条光束Bi、B2沿着各自的扫掠方向Rl、R2平移跨越面板。 在这样一个布置中，如果在整个扫掠期间使用相同的采样率，则空间分辨率与在整个面板上相同。在图18A中，固定的光束引导元件12A、12B被布置以便从光束扫描仪BS1、BS2接 收光束Bi、B2,并且导致当光束扫过面板的同时，光束Bi、B2以实质上不变的主方向平移。 适合的光束引导元件的非限制性例子包括衍射光学元件(DOE)、微光学元件、镜、折射透镜 及其任何组合。要理解光束扫描仪BSl、BS2和扫描检测器SDl、SD2的不同组合可被用来使光束 Bi、B2扫过面板。例如，该系统可被配置成使得一个光束扫描仪被用来扫掠多于一条的光 束，和/或一个扫描检测器被用来接收多于一个的扫掠光束。在单通系统的另一个实施方式中，透射光束的能量通过被布置在相应检测点D1、 D2处的稳定辐射检测器测量。这种类型的单通系统在于2009年4月15日所提交的第 61/202，874号美国临时申请、和于2009年4月15日所提交的第61/202，875号美国临时申 请中被进一步描述，其在此处通过引用被并入。反射器系统图19示出的可供选择的系统已通过本申请和被推荐的WO2009/048365进行开发，其在此处通过引用被并入。图19的系统包括后向反射器14，其沿着面板的两个非平行边布置。后向反射器 14是将被透射的辐射重新引导回源的组件。该后向反射器可以例如被实现为一组角锥棱镜 反射器，或者所有部分全都垂直于源的拼接镜。在图19的系统中，每条光束B1-B6通过光收发机(未显示)在面板的相同边上被 引入和接收。光收发机由此实现光束扫描仪和扫描检测器这两者的功能。这样一个光收发 机可包括辐射源、辐射检测器、光束分离器以及可移动的偏转元件，该可移动的偏转元件类 似于被包括在单通系统的扫描检测器中的可移动的偏转元件。辐射光束(优选为被校准 的)从辐射源被发射到光束分离器上，该光束分离器将一部分进入的光束透射到偏转元件 上，该偏转元件将光束反射到在面板1边缘处的固定的光束引导元件12A、12B上。当偏转元 件被移动，一般为被旋转时，光束将被平移跨越面板，正如在单通系统中一样。当光束到达 后向反射器14时，其被反射回光束引导元件12A、12B，其将光束引导回偏转元件。偏转元件 将光束反射到光束分离器上，该光束分离器将一部分光束反射到稳定的辐射检测器上。因 此，当光束扫过面板时，光收发机生成测量信号，其代表在扫掠期间被后向反射的光束的能 量。要理解每个光收发机可被配置成使多于一条的光束扫过面板。在图19的修正中，后向反射器14由反射器组件代替，所述反射器组件不后向反射 每条光束，而是将光束反射到分离的扫描检测器上。因此，尽管在到达扫描检测器之前每条 光束穿过面板至少两次，但这样一个修正可包括类似于单通系统的光束扫描仪与扫描检测 器的组合。在任一实现中，系统可包括控制单元(参看图18A中的4)，其用于同步光收发机或 成对的光束扫描仪与扫描检测器。此外，该系统适当地包括数据处理器(参看图18A中的 8)，其用于基于由辐射检测器生成的测量信号确定触摸位置。可供选择的单通系统图20示出另一个可供选择的单通系统，其中多个辐射敏感元件16被布置在面板 的两个非平行边处，以当每条光束B1-B6扫过面板1时测量所述每条光束B1-B6的能量。
20辐射敏感元件16可由两个1维辐射检测器、和/或由单独的0维辐射检测器中的两条线实 现。光束B1-B6可使用任何适合的输入扫描仪布置，例如，单通系统的光束扫描仪和 光束引导元件12A、12B扫过面板1。虽然未显示，但系统还可包括控制单元(参看图18A中 的4)，其用于同步光束扫描仪和辐射检测器，以及数据处理器(参看图18A中的8)，其用于 基于由多个辐射敏感元件16生成的测量信号确定触摸位置。在图20的未被示出的变体中，元件16由两个伸长的0维检测器代替，其被放置到 面板的相应边以接收辐射。每个0维检测器测量作为时间函数的全部被接收的能量，同时 各自的光束扫过面板。实现细节以下接着是使用ν型扫描光束布置的单通系统的具体实现的示例性描述。要理 解，尽管类似的实现能够被用于提供其他的光束布置，比如上述Ψ型扫描。图21示出触摸传感系统，其中光束Bi、Β2由稳定的发射器21、22发射，所述稳定 的发射器21、22可以是激光器、VCSEL (垂直腔面发射激光器)、LED (发光二极管)、或者任 何其他的辐射源、或者辐射源和波长过滤器的组合，其能够发射在所需波长带内的辐射。在 被发射之后，光束B1、B2到达镜23以生成两个虚拟源对、25。当镜23转到围绕其旋转轴的 箭头的方向上时，在扫掠方向Rl上生成两个扫描。光束B1、B2从虚拟源M、25移动通过重 新引导透镜设备26。该透镜设备沈具有其在虚拟源M、25之间的焦点，并因此虚拟源24、 25的位移创建出在光束B1、B2之间的角度。在光束B1、B2之间的角度依赖于虚拟源M、25 之间的距离。在一个例子中，透镜设备26以一个或多个菲涅尔透镜的形式实现。菲涅尔透 镜的使用可有利于降低系统的覆盖区。透镜设备26被配置使得在光束沿着透镜设备沈在 扫掠方向Rl上扫掠的同时，离开透镜设备26的光束Bi、B2的主方向不改变。在光束Bi、 B2已通过透镜设备沈之后，它们进入耦合元件27，其将光束Bl、B2引导入面板1，在该面 板1中光束B1、B2通过全内反射(TIR)传播，直到它们经由耦合元件观和光束引导透镜设 备四离开面板1为止。通常来说，扫掠在透镜设备沈的上端开始，并且在透镜设备四的 下端结束。透镜设备四可类似于透镜设备26，并且被配置成将光束B1、B2引导到镜30上 的各自虚拟检测点D1、D2。镜30围绕其旋转轴在箭头方向上旋转，与镜23同步，使得虚拟 检测点D1、D2在空间中被固定。光束B1、B2在虚拟检测点D1、D2处被反射，并且由各自的 稳定的检测器31、32检测。因此，检测器31、32以及发射器21、22在空间中被固定，同时光 束Bi、B2在扫掠方向Rl上扫过面板1。这通过相互同步旋转镜23、30来实现。在图21的实施方式中，镜23、30被放置在面板1的周界外侧。例如，如果触摸传 感系统将与显示设备比如IXD (液晶显示器)、等离子显示器、OLED (有机发光二极管)显示 器或类似显示器集成，则这可能是不期望的。如果触摸传感系统的组件被布置远离显示器 的周长，则完整系统的表面积可能不必要地变大。图22A是一可供选择的实施方式的升高侧视图，其中光束路径被折叠，允许镜23、 30被放置在面板1和显示设备6下部。系统包括两个折叠系统35、36，其被布置在面板1 相对的边。面板1被放置在显示设备6的顶部，并且耦合元件27、观例如使用光学透明胶 或者任何其他类型的适合粘合剂被附加到面板1。在图22A的系统中，光束Bl从发射器21 发射以到达旋转镜23，其将光束Bl朝着折叠系统35反射。在进入折叠系统35之后，光束Bl首先被反射到固定的镜37中，并随后反射到固定的镜38中，由此该光束B 1被折叠到面 板1的平面中。被折叠的光束B 1随后通过透镜设备沈，并经由耦合元件27进入面板1。 光束Bl通过IlR传播经过面板1，并且经由耦合元件观离开面板1。此后，光束Bl进入折 叠系统36，其中该光束通过透镜设备四，被反射入固定的镜39、40中，由此光束Bl被再次 折叠到面板1下部。光束Bl随后离开折叠系统36，并且被反射到与旋转镜23同步的旋转 镜30，于是该光束Bl被检测器31检测到。图22B是图22A中系统的顶视平面图。为了简化说明，发射器21、22和检测器31、 32已从图中略去。图22B包括当光束B1、B2在扫掠方向Rl上扫过面板1时该光束Bi、B2 的三个快照。如果需要，图22的系统能够通过在两个虚拟源M、25之间添加第三个虚拟源被扩 展成Ψ型扫描系统。图23是具有同步扫描仪和折叠光束的ν型扫描配置的另一个实施方式的顶视平 面图。像在图22Β中一样，为了清晰表示发射器21、22和检测器31、32已被略去。该实施 方式利用了用于在扫掠方向Rl上引导和扫掠光束Bl的、与图22中实施方式相同的组件布 置，并且因此将不再重复该描述。在图23中的系统还包括用于在扫掠方向R2上扫掠光束Β2 的组件布置。在镜23的虚拟源25处，光束Β2被朝着折叠系统35'反射，该折叠系统35' 可具有与折叠系统35相同的配置，其将光束Β2折叠入面板1的平面中，并且将该光束引导 通过与透镜设备沈相对应的重新引导透镜设备(未显示)。光束Β2经由耦合元件27'进 入面板1，通过IlR传播经过面板1并且经由耦合元件观‘离开面板1。此后，光束Β2进 入折叠系统36'，该折叠系统36'可具有与折叠系统36相同的配置，其引导光束Β2通过 与透镜设备四相对应的光束引导透镜设备(未显示)，并且将光束Β2折叠到面板1下部。 光束Β2随后离开折叠系统36'并且照射到镜30上的虚拟检测点D2。因为镜30的旋转与 镜23的旋转同步，光束Β2可由镜30反射到固定的检测器上(参看图21中的检测器32)。对于技术人员应当明显的是图23的系统能够被扩展以生成在扫掠方向Rl、R2中 每个方向上的ν型扫描配置，产生在图4Α中所公开类型的光束布置。这种扩展牵涉按与图 22Β中相同的方式添加紧靠虚拟源M的虚拟源，并且以相应的方式添加紧靠虚拟25的虚拟 源。在一个变体中，这样一个系统通过使用成对同步的四个旋转镜被创建，正如很容易由技 术人员实现的。为了优化触摸传感系统的成本，可能期望降低系统中组件的数量。图24Α-24Β示 出其中发射器、检测器和旋转镜的数量已被降低50%的实施方式。正如将在下面进一步描 述的，这种降低是以对于每个ν型扫描的四个额外的固定的镜和一个额外的透镜设备作为 代价而实现的。然而，被添加的组件可能比发射器、检测器和旋转镜更加便宜并且更不易出 错。具体地说，系统中最易损坏的组件是旋转镜；消除任何数量的旋转镜会大大地降低系统 故障的风险。此外，在图21-23公开的系统中，旋转镜23、30需要与同步系统进行同步。在 图24Α-24Β的系统中，一个且相同旋转镜被用于扫掠光束和用于将光束收集到检测器上这 两个方面。观察在图24Α的升高侧视图和在图MB的顶视平面图中的以实线指示的光束路 径，光束从发射器21发射，并随后被反射到旋转镜23中，导致光束扫掠到产生了两个虚拟 源的第一屋脊镜42，屋脊镜42的每部分有一个虚拟源。出于清楚说明的原因，显示仅一个虚拟源43。除了两个虚拟源M、25是使用仅一个发射器21和屋脊镜42产生的之外，这些 虚拟源以和图22B中的虚拟源M、25相同的方式操作。光束朝折叠系统35延伸并进入该 折叠系统35 ；在固定的镜37、38中被反射；并且在经由耦合元件27进入面板1之前通过透 镜设备26。光束通过IlR传播经过面板1，并且经由耦合元件观离开面板1。随后，光束进 入折叠系统36，在镜39、40中被反射之前该光束通过透镜设备四。此后，光束在反相镜44 中被朝着透镜设备45和镜46反射，透镜设备45和镜46可以被或可以不被布置为折叠系统 29的一部分。光束通过透镜设备45 ；在镜46中被反射；并且再一次通过透镜设备45。光 束随后在第二屋脊镜47中反射。当光束在屋脊镜47上扫掠时，产生两个虚拟检测点。再 一次地，为了保持清楚，显示仅一个虚拟检测点48。这些虚拟检测点以和图22B中的虚拟检 测点Dl、D2相同的方式操作。光束随后朝着旋转镜23延伸并且在该旋转镜23中反射，并 且由于反相镜44、透镜设备45和镜46的作用，扫掠现已被反相并且旋转镜23与其自身自 动同步，由此光束总是到达被固定在空间中的检测器31。另一条光束路径在图MB中以虚 线显示，该图24B示出当光束扫过屋脊镜42的一部分时，该光束以不变的主方向平移跨越 面板1。技术人员会认识到跨屋脊镜42的完全扫掠，导致一条光束在方向Rl上两次扫过面 板1，形成了 ν型扫描配置。如果需要，图M的系统能够通过添加第三个虚拟源被扩展成Ψ型扫描系统。例 如，Ψ型扫描可以通过给屋脊镜42添加另一个面来创建。因此，这样一个Ψ型扫描系统 将具有带三个面的镜42。图25是图M中系统的变体的平面视图。此处，该系统被配置成在两个扫掠方向 R1、R2上生成ν型扫描。通过屋脊镜42为扫掠方向Rl，和通过屋脊镜42'为扫掠方向R2 创建虚拟源(为了清楚未显示)。同样地，通过屋脊镜47为扫掠方向Rl，和通过屋脊镜47 ‘ 为扫掠方向R2创建虚拟源(为了清楚未显示)。应当注意图25仅显示了光束路径的快照。 当光束从发射器21、22扫过整个屋脊镜42、42'时，将以两个方向R1、R2在板10内部执行 完全的ν型扫描。除了它们的长度，折叠系统35、35'可以是相同的；类似地，除了它们的 长度，折叠系统36、36'可以是相同的。在某些应用中，可能期望降低触摸传感系统的厚度。这就是例如如果触摸传感系 统被并入膝上型计算机、平板型计算机、移动终端、PDA和类似产品时的情况。图沈示出的 实施方式被配置成允许降低厚度。特别地，在该实施方式中系统的厚度由其最厚的组件确 定，即，没有组件需要被相互堆叠。依赖于组件的选择，系统的厚度能够在从十分之几毫米 到多达几厘米的范围内。图沈的系统已被设计为实现在两个正交的方向Rl、R2上的、跨越面板1的ν型 扫描。如在图26A的平面视图中所示，系统因此包括被布置发射各自的辐射光束的四个发 射器21、21'、22、22'，被布置成测量各自光束的能量的四个检测器31、31 ‘、32、32'， 以及可被控制以形成系统中同步的光束扫描仪和扫描检测器对的八个可移动的偏转元件 23A-23H。此外，四个光学的重新定向设备50A-50D被固定地布置以便沿着面板1各自的 周边部分延伸。每个光学的重新定向设备50A-50D可包括一系列元件，其中每个元件被设 计成将入射光束从给定的方向重新引导入给定的输出方向。在被示出的例子中，每个光学 的重新定向设备50A-50D被配置成在一个且相同方向上重新引导各自的光束光束B1-B4， 由此导致每条光束B1-B4以不变的主方向扫过面板1。光学的重新定向设备的非限制性例子包括衍射光学元件(DOE)、微光学元件、镜、折射透镜、及其任何组合。重新定向设备 50A-50D将关于图以更多的细节进行描述。在图26A中的触摸传感系统通过将光束Bl从发射器21发射到偏转元件23A上来 进行操作，所述偏转元件23A被操作以便将光束Bl从光学的重新定向设备50C的顶部扫掠 到底部。光学的重新定向设备50C被配置成重新定向光束B 1，使得光束Bl总是具有相同 的方向，其独立于在光学的重新定向设备50C上光束Bl所到达的位置。光束Bl进入面板1 并且经由IlR传播经过面板1。光束Bl离开面板1并进入光学的重新定向设备50D，其被 配置成无论光束Bl到达光学的重新定向设备50D上的什么位置，总是将光束Bl朝着偏转 元件23E重新定向。偏转元件23E的移动与偏转元件23A(机械地或电子地)同步，导致在 整个光束扫掠期间，光束Bl被朝着辐射检测器31反射。相类似地，光束B2由发射器22生成，并且由偏转元件23B、光学的重新定向设备 50D、光学的重新定向设备50C、偏转元件23F引导到辐射检测器32上。相类似地，光束B3由发射器21'生成，并且由偏转元件23C、光学的重新定向设备 50A、光学的重新定向设备50B、偏转元件23G引导至辐射检测器31'上。相类似地，光束B4由发射器22'生成，并且由偏转元件23D、光学的重新定向设备 50B、光学的重新定向设备50A、偏转元件23H引导至辐射检测器32'上。由此，两个ν型扫描沿着扫掠方向Rl、R2在面板中被生成。光学的重新定向设备50A-50D还在图^B中被示出，该图26B示出当由发射器22 发射的光束B2通过偏转元件2 扫过光学的重新定向设备50D时，光束B2的三个快照/ 实例。光学的重新定向设备50D的任务是接收源自偏转元件23B的光束B2的所有实例，并 且将其重新定向，使得其变得相互平行，正如图26B中所示。因为射线路径总是可逆的，很 明显如果被示出的光束路径是要被逆转的，它们将全部都朝着偏转元件2 会聚。在横越 面板1之后，相互平行的光束B2实例到达光学的重新定向设备50C(图26A)，其能够类似 于光学的重新定向设备50D被设计，以导致光束B2的所有实例会聚到偏转元件23F上。基 于对实例将要到达光学的重新定向设备50C上的什么位置的认识，偏转元件23F能够受控 制以将光束B2的所有实例偏转到检测器32上。例如，偏转元件23F可与偏转元件23B同 步，该偏转元件2 将沿着光学的重新定向设备50D扫掠光束B2，并由此在光束B2通过板 1之后还沿着光学的重新定向设备50C扫掠光束B2。光学的重新定向设备50A-50D例如能 够为衍射光学元件(DOE)。在图26A实施方式的可供选择的配置中，光学的重新定向设备50A-50D中的两个 可被布置并配置成在光学的重新定向设备的两端处操作从偏转元件接收的光束，并且光学 的重新定向设备50A-50D中的两个可被布置或配置成在光学的重新定向设备的两端处将 被透射的光束定向到偏转元件上。这样一个配置的一部分在图^C中示出，其中光束Bl的 路径是相互平行的，光束B2的路径是相互平行的，并且两条光束Bi、B2通过光学的重新定 向设备50D重新定向。在图沈(中，光束B1、B2分别源自发射器22、23，但由于射线路径的 上述可逆转性，发射器22、23中的任一个能够由检测器代替。因此，该设计原理产生了光学 的重新定向设备50A-50D所需的重新定向功能。在任一配置中，光学的重新定向设备50A-50D可以用粘合剂附加到面板1的边 缘，所述粘合剂(在所使用的波长范围中)是光学透明的，以便最小化在面板1与光学的重新定向设备50A-50D之间接口的任何辐射损失。可选择地，用于将光学的重新定向设备 50A-50D附加到面板1上的其他机械解决方案对于技术人员而言是可容易获得的。要理解，在图2146中所公开的、和在上面所讨论的系统特性还适用于具有在检 测点上固定的检测器的系统，以及反射器系统(例如，如图19中所示)以及可供选择的单 通系统(例如，如图20中所示)，特别是关于输入扫描仪布置的特性，包括例如生成、射入和 扫掠光束。触撙位置的确定在所有上述的实施方式、配置、布置、可供选择的方案和变体中，数据处理器(参 看图18A中的8)可被配置成基于来源于一个或多个辐射检测器的测量信号计算触摸位置。 技术人员将容易地认识到有多种用于确定触摸位置的方法。图27是一个这样的示例性方 法的流程图。在步骤60中，测量信号从系统中的辐射检测器获得。每个测量信号代表被透射的 单条光束的能量，并且包含在传感实例期间在N个时间间隔上所采样的数据值。这些时间 间隔相应于在面板上的耦出部位处的不同空间位置。因此，步骤60可牵涉将测量信号映射 到空间位置，以便将依赖时间的测量信号转换到面板坐标系中，由此N个数据值中的每一 个都与跨越传感区域的扫描线(辐射路径)相关。用于这种映射的不同实施方式在上述第 61/202，874号美国临时申请中有所描述，该申请在此处通过引用被并入。在步骤62中，测量信号被预处理。例如，测量信号可使用标准的滤波技术例如低 通滤波、中滤波器、傅里叶平面滤波器等等被处理，用于降噪。此外，如果被发射光束的能量 在系统中进行测量，则测量信号可补偿输入扫描仪布置中暂时的能量波动。此外，测量信号 可包含来自感兴趣区域以外，例如面板的传感区域以外的传感器读数。因此，测量信号可通 过提取其相关部分而被预处理。可能期望在测量信号中添加一个或多个触发点，以改进/ 有助于相关数据的提取。这样一个触发点可指示光束扫掠的开始或停止。此外，测量信号 可被整流，即被转换成在面板坐标系中具有等距的采样距离。这样一种整流可包括将非线 性角度变量插入每个测量信号，这产生带有在面板上均勻分布的样本的数据集。整流是可 选的，但是可简化触摸位置的后续计算。在步骤64中，通过用背景信号除以测量信号，为每个被预处理的测量信号计算透 射信号。背景信号代表没有触摸面板的对象时被透射的能量，并由此指示在耦出部位内辐 射的空间分布。对每个检测器/耦出部位或者每个测量信号，背景信号可以是或者可以不 是唯一的。背景信号可被预设定，可以在分离的校正步骤期间推导出来，或者可以来源于在 一个或多个之前的迭代期间所获得的测量信号(不带有任何接触面板的对象)，这可能是 通过对一组这样的测量信号求均值。为了进一步示出透射信号的计算，图28A显示利用触摸面板的单个对象获得的测 量信号Si，其被给定作为在耦出部位以内位置的函数的能量图。图28B显示相应的背景信 号REF，其也被给定作为在耦出部位以内位置的函数的被透射能量图。在该例子中，辐射的 分布在耦出部位以内是高度非一致的。图28C显示所得透射信号Tl = S1/REF，其产生实 质上一致的、有大约为1的(相对)透射比的信号电平，带有由触摸对象所导致的峰值Tn。 要理解测量信号到透射信号的转换大大地促进了相关峰值的识别。还使得可能比较在不同 的耦出部位处所获得的测量信号中的和/或关于不同光束的峰值。
如上所述，如果在相同的扫描线上有超过两个触摸点，则全透射信号是各个触摸 点透射比的乘积。这对于在任何扫描线中的任何数量的对象而言都是真的，其条件是剩余 的光束到达检测器。因此，通过将测量信号转换成透射信号，有可能将来自各个触摸对象的 贡献分到透射信号中的峰值。图29A相应于图^A，但是显示使用三个触摸对象获得的测 量信号Si，其中两个触摸对象被定位在相同的扫描线上。图29B显示所得到的透射信号Tl 是由两个峰值Tll和T12构成的，其中峰值Tll的幅度代表两个触摸对象的透射比的乘积。技术人员认识到，位置确定可通过(以任何数为底的)对数运算来简化，因为全透 射信号的对数在这种情况下等于各别透射信号的对数和=IogTu = Σ log tn。然而，对数不 是必须要使用的。在步骤66，触摸位置基于透射信号确定。如此处所描述的触摸传感系统可使用 已知算法来建模，所述已知算法被开发用于有平行的扫描几何形状的透射X光线断层照相 术。因此，所述触摸位置可使用任何可用的图像重构算法，特别是在例如X光线断层照相术 领域中所使用的多视角算法来重构。重构可能还考虑到在信号宽度和沿面板位置之间预定 的函数依赖关系，其由系统中的散射产生(见下文)。在步骤66中触摸位置的确定可因此牵涉识别在透射信号中的峰值，同时有可能 还要分解相邻/叠加的峰值(参看图1A)；重构相应于被识别峰值的光束，以及识别在传感 区域中被重构光束之间的候选交叉点；计算指示在透视信号中每个被识别峰值以下的(对 数的)被积分面积的面积值，并且建立将候选交叉点关联到面积值的方程组；以及随后使 用例如线性规划以从候选的组中识别最有可能的触摸组。步骤66的准确性和/或计算速 度可通过使用关于触摸位置的先验知识，例如通过使用关于在之前的传感实例期间所识别 的触摸位置的信息来提高。给出简化的例子，基于图IA中的测量/透射信号，信号Sl中的峰值可产生对数区 域al、a2，并且S2中的峰值可产生对数区域a3。光束重构可产生两个交叉点pi、p2，给出 方程组
权利要求
1.一种用于检测触摸表面上的多个对象的位置的装备，所述装备包括面板(1)，其限定所述触摸表面( 和相对表面(3)；输入扫描仪布置(BS1-BS2、12A-12B)，其适于将至少三条辐射光束(B1-B6)引入所述 面板(1)，使得每条光束通过内反射在所述触摸表面( 与所述相对表面C3)之间在各自的 主方向上传播，并且将每条光束沿着所述表面扫过所述面板(1)的传感区域；至少一个辐射检测器(31、31'、32、32' ； 16)，其被配置成当所述光束(B1-B6)扫过所 述传感区域时，从所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)接收所述光束(B1-B6)；以及数据处理器(8)，其连接到所述至少一个辐射检测器，并且被配置成基于由所述对象触 摸在所述传感区域内的所述触摸表面( 所导致的所述光束的衰减来识别所述位置，所述 衰减能从所述辐射检测器(31、31'、32、32' ；16)的输出信号来识别。
2.如权利要求1所述的装备，其中所述传感区域中的至少一部分由第一组相互成锐 角的第一光束扫过，其中所述第一光束具有的最大相互的锐角角度为< 30°，并且优选为 ^ 20°。
3.如权利要求2所述的装备，其中所述第一光束在第一主向上扫过所述面板(1)。
4.如权利要求3所述的装备，其中至少一个第二光束在第二主向上扫过所述面板(1)。
5.如权利要求4所述的装备，其中所述第二主向正交于所述第一主向。
6.如权利要求4或5所述的装备，其中所述面板(1)为矩形，并且所述第一主向和所述 第二主向平行于所述面板(1)相应的边。
7.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述至少一个第二光束被包括在第二组相互 成锐角的第二光束中，其中所述第二光束在所述第二主向上扫掠，并且具有的最大相互的 锐角角度为≤30°，并且优选为≤20°。
8.如权利要求7所述的装备，其中所述第一组包括三条第一光束，和/或所述第二组包 括三条第二光束。
9.如权利要求7或8所述的装备，其中在所述第一组中的所述第一光束中的一条的主 方向正交于所述第一主向，和/或所述第二组中的所述第二光束中的一条的主方向正交于 所述第二主向。
10.如权利要求7至9中任一项所述的装备，其中每对第二光束在所述第二组中具有唯 一的相互的锐角角度。
11.如权利要求7-10中任一项所述的装备，其中所述第二光束中的一条的所述主方向 正交于所述第二主向。
12.如权利要求2-11中任一项所述的装备，其中每对第一光束具有在所述第一组中唯 一的相互的锐角角度。
13.如权利要求2-12中任一项所述的装备，其中所述第一光束中的一条的所述主方向 正交于所述第一主向。
14.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述至少三条光束(B1-B6)的所述主方向 在所述传感区域的至少一部分中是相互成锐角的，其中每对所述光束限定唯一的相互的锐 角角度。
15.如权利要求1所述的装备，其中所述至少三条光束(B1-B6)的所述主方向在所述传 感区域的至少一部分中是等角的。
16.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B) 被配置成通过平移每条光束以将所述光束扫过所述传感区域。
17.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B) 被配置成以在所述光束的所述主方向之间实质上恒定的相互角度将所述光束(B1-B6)扫 过所述传感区域。
18.如权利要求17所述的装备，其中每条光束在扫过所述传感区域的同时具有实质上 不变的主方向。
19.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述面板(1)通过线性的周边部分被限定， 并且每条光束在各自的主向上平移，所述主向实质上平行于所述线性的周边部分中的一 个。
20.如任一前述权利要求所述的装备，还包括输出扫描仪布置(10A-10B，SD1-SD2)，该 输出扫描仪布置与所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)同步，以便在所述光束扫过所 述传感区域的同时从所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)接收所述光束，以及将所述 光束定向到所述至少一个辐射检测器(31、31'、32、32' ；16)上。
21.如权利要求20所述的装备，其中所述输入扫描仪布置和所述输出扫描仪布置被配 置成在所述传感区域的相对边上引入和接收每条光束。
22.如权利要求20所述的装备，还包括反射器(14)，该反射器沿着所述面板(1)的周 边的至少一部分布置，其中所述反射器(14)被配置成从所述面板(1)接收所述光束，并且 将所述光束反射回所述面板(1)中，并且其中所述输入扫描仪布置和所述输出扫描仪布置 被配置成从所述传感区域的同一边弓I入和接收每条光束。
23.如权利要求22所述的装备，其中所述反射器(14)是后向反射设备。
24.如权利要求1-19中任一项所述的装备，其中所述至少一个辐射检测器包括多个辐 射传感元件(16)，该多个辐射传感元件被沿着所述面板的周边的至少一部分布置。
25.如任一前述权利要求所述的装备，其中所述数据处理器(8)还被配置成从所述 至少一个辐射检测器获得至少两个输出信号(S1、S2)；通过将所述至少两个输出信号(Si、 S2)除以背景信号(REF)来生成至少两个透射信号(Tl)；以及识别所述衰减作为在所述至 少两个透射信号(Tl)中的峰值。
26.一种用于检测在触摸表面( 上的多个对象的位置的装备，所述触摸表面( 是面 板(1)的一部分，该面板限定所述触摸表面( 和相对表面(3)，所述装备包括用于将至少三条辐射光束(B1-B6)引入所述面板(1)的装置( )，所述光束通过内反 射在所述触摸表面( 与所述相对表面( 之间传播；用于将所述光束沿着所述触摸表面扫过所述面板(1)的传感区域的装置(BS1、BS2 ； 23A-23D.50A-50D)；用于在所述光束扫过所述传感区域的同时在至少一个辐射检测器(31、31'、32、32'； 16)上接收所述光束的装置(SD1、SD2 ；23E-23H、50A-50D)；以及用于基于由所述对象触摸所述传感区域以内的所述触摸表面( 所导致的所述光束 (B1-B6)的衰减来识别所述位置的装置(8)，所述衰减能从所述辐射检测器(31、31'、32、 32' ；16)的输出信号来识别。
27.一种检测触摸表面( 上的多个对象的位置的方法，所述方法包括将至少三条辐射光束(B1-B6)引入面板(1)，该面板限定所述触摸表面( 和相对表面 (3)，所述光束通过内反射在所述触摸表面( 与所述相对表面( 之间传播； 将所述光束(B1-B6)沿着所述触摸表面( 扫过所述面板(1)的传感区域； 在所述光束(B1-B6)扫过所述传感区域的同时，在至少一个辐射检测器(31、31'、32、 32' ； 16)上接收所述光束；以及基于由所述对象触摸所述传感区域以内的所述触摸表面( 所导致的所述光束的衰 减来识别所述位置，所述衰减能从所述辐射检测器(31、31'、32、32' ；16)的输出信号来识 别。
28.一种操作用于检测触摸表面( 上的多个对象的位置的装备的方法，所述触摸表 面(2)是面板(1)的一部分，该面板限定所述触摸表面( 和相对表面(3)，所述方法包括操作输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)以便将至少三条辐射光束(B1-B6)引入所述 面板(1)，使得每条光束通过内反射在所述触摸表面( 与所述相对表面C3)之间在各自的 主方向上传播，并且将每条光束沿着所述表面扫过所述面板(1)的传感区域；操作至少一个辐射检测器(31、31'、32、32' ； 16)以便在所述光束扫过所述传感区域 的同时从所述输入扫描仪布置(BS1-BS2，12A-12B)接收所述光束；以及基于由所述对象触摸所述传感区域以内的所述触摸表面( 所导致的所述光束的衰 减来识别所述位置，所述衰减能从所述辐射检测器(31、31'、32、32' ；16)的输出信号来识 别。
29.一种计算机程序产品，包括计算机代码，所述计算机代码当在数据处理系统(8)上 被执行时，适于实现权利要求观所述的方法。
30.一种用于检测在辐射可透射面板(1)上的触摸表面(2)上的至少一个对象的位置 的方法，所述方法包括以下步骤从检测布置获得至少两个输出信号(Si、S2)，所述检测布置光学耦合到在所述面板 (1)上的一个或多个伸长的耦出部位，所述至少两个输出信号(Si、S2)代表沿着所述一个 或多个耦出部位的辐射的各自空间分布；生成至少两个透射信号(Tl)，其中所述生成步骤包括将所述至少两个输出信号(Si、 S2)除以背景信号(REF)；以及基于在所述至少两个透射信号(Tl)中的峰值来识别所述位置。
31.如权利要求30所述的方法，其中所述识别步骤包括识别关于在所述至少两个透射 信号中的每个峰值的辐射路径，并且识别由此所识别的辐射路径的交叉点。
32.如权利要求31所述的方法，其中所述识别步骤还包括计算在所述至少两个透射信 号中的每个峰值以下的积分面积，并且求解将每个积分面积关联到所述交叉点中的至少一 个交叉点的方程组。
33.如权利要求30-32中的任何一项所述的方法，其中所述生成步骤还包括在所述相 除的结果上运算对数函数。
34.如权利要求30-33中的任何一项所述的方法，其中所述背景信号(REF)代表在所述 触摸表面( 上没有所述至少一个对象时，沿所述一个或多个耦出部位的辐射的所述空间 分布。
35.如权利要求30-34中的任何一项所述的方法，其中所述背景信号(REF)是预先设定的，是在分立的校正步骤期间得到的，或者是来源于一个或多个之前的输出信号。
36.如权利要求30-35中的任何一项所述的方法，其中每个空间分布源自各自的辐射 光束，所述辐射光束被引入所述面板，以通过内反射在所述面板(1)中的所述触摸表面(2) 与相对表面C3)之间在各自的主方向上传播，使得每条光束在所述一个或多个耦出部位上 被接收。
37.一种计算机程序产品，包括计算机代码，所述计算机代码当在数据处理系统(8)上 执行时，适于实现如权利要求30-36中的任何一项所述的方法。
38.一种用于检测在辐射可透射面板(1)上的触摸表面( 上的至少一个对象的位置 的设备，所述设备包括用于从检测布置获得至少两个输出信号(S1、S2)的装置，所述检测布置光学地耦合到 所述面板(1)上的一个或多个伸长的耦出部位，所述至少两个输出信号(Si、S2)代表沿着 所述一个或多个耦出部位的辐射的各自的空间分布；用于生成至少两个透射信号(Tl)的装置，其中所述生成包括将所述至少两个输出信 号(S1、S2)除以背景信号(REF)；以及基于在所述至少两个透射信号(Tl)中的峰值识别所述位置的装置。
全文摘要
一种受控制以检测在面板(1)的触摸表面上的多个对象的位置的装备。一个输入扫描仪布置将至少三条辐射光束(B1-B6)引入面板(1)，用于通过内反射传播，并且在面板内部将光束(B1-B6)扫过传感区域，优选地在至少两个不同的主向(R1、R2)上。至少一个辐射检测器被布置成在光束(B1-B6)扫过传感区域的同时，从输入扫描仪布置接收光束(B1-B6)。数据处理器连接到辐射检测器，并且被操作以基于由对象触摸在传感区域以内的触摸表面所导致的光束(B1-B6)的衰减来识别位置，所述衰减可从辐射检测器的输出信号中识别。每个输出信号可被进一步处理，以通过将输出信号除以背景信号生成透射信号，所述背景信号代表在触摸表面没有任何对象时的输出信号。
文档编号G06F3/042GK102067075SQ200980123717
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月22日 优先权日2008年6月23日
发明者奥拉·瓦斯维克, 托马斯·克里斯蒂安松 申请人:平蛙实验室股份公司