用于跨容式接近传感装置的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 此申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请No. 61/798,901以及2013 年5月6日提交的美国非临时专利申请No. 13/887,398的利益，上述内容通过引用的方式 被结合到本文中。
技术领域
[0003] 此发明一般涉及电子装置，并且更确切地说，涉及传感器装置。
【背景技术】
[0004] 包含接近传感器装置（通常也称为触摸板、位置感测装置或触摸传感器装置）的 输入装置被广泛用在各种各样的电子系统中。接近传感器装置通常包含经常由表面定界的 感测区域，其中接近传感器装置确定一个或多个输入对象的存在、定位和/或移动。接近传 感器装置可用于提供电子系统的接口。例如，接近传感器装置经常被用作较大计算系统的 输入装置（诸如集成在笔记本或台式计算机中的或在其外围的不透明触摸板）。
[0005] 常规跨容式触摸传感器装置包括沿第一轴延伸的多个发射器电极和沿与第一轴 正交的第二轴延伸的多个接收器电极。这些多个发射器和接收器电极定义交叉定位的网 格，在交叉定位处由于附近输入而引起的电容性耦合可由传感器装置确定。与在交叉定位 处的电容性耦合上的改变对应的读取可用于形成靠近传感器装置的输入（或缺乏输入）的 电容性图像。常规跨容式触摸传感器装置通常通过用发射器电极按顺序方式发射使得在任 一时间仅一个发射器电极发射来获得此类电容性图像。此电容性图像可由常规图像处理技 术操作，以确定有关靠近传感器装置的输入（或缺乏输入）的信息。
[0006] 常规跨容式触摸传感器装置经常具有检测或确定有关某些类型输入的信息的困 难。例如，许多常规跨容式触摸传感器装置具有感测输入的麻烦，该输入以微弱方式改变发 射器电极与接收器电极之间电容性耦合，诸如具体系统的"悬浮的手指"。（"悬浮的手指" 指的是以非接触方式置于传感器电极上的人手的手指。）用常规跨容式触摸传感器装置，此 类微弱电容改变趋向于产生相对微弱信号，并且用于解决此类微弱信号的已知方法在许多 方面都不合需要。于是，存在对于改进这些类型输入（包含生成微弱信号的输入和在其它 方面具有挑战的输入）的检测和信息确定的系统和方法的需要，并从而改进接近传感装置 的用户体验。
【发明内容】
[0007] 按照一个实施例，跨容式传感器装置包括多个发射器电极、与多个发射器电极电 容性耦合的多个接收器电极以及处理系统。处理系统以通信方式耦合到多个发射器电极和 多个接收器电极。处理系统配置成按照多个显著非正交数字代码用多个发射器电极发射多 个发射器信号。多个显著非正交数字代码中的至少两个代码显著非正交。处理系统还配置 成用多个接收器电极接收多个结果信号。多个结果信号中的每个结果信号包括对应于多个 发射器信号中的多重发射器信号的多重效应。处理系统进一步配置成基于多个结果信号与 一系列期望信号的比较来确定靠近多个发射器和接收器电极的输入的一个或多个位置。该 比较涉及确定多个结果信号与所述系列期望信号的不同成员之间的相关量，以及基于该相 关量确定最高相关或超出阈限相关量的相关集合。
[0008] 按照一个实施例，配置成检测输入装置的感测区域中输入对象的跨容式输入装置 的处理系统包括包含发射器电路的发射器模块、接收器模块和确定模块。发射器模块配置 成根据多个显著非正交数字代码使用多个发射器电极同时发射多个发射器信号。多个显著 非正交数字代码中的至少两个代码显著非正交。接收器模块配置成用多个接收器电极接收 多个结果信号。多个结果信号中的每个结果信号包括对应于多个发射器信号中的多重发射 器信号的多重效应。确定模块配置成使用多个结果信号确定感测区域中输入的对象信息。
[0009] 按照一个实施例，公开了一种用于检测包括多个发射器电极和多个接收器电极的 跨容式输入装置的感测区域中的输入对象的方法。该方法包括按照多个显著非正交数字代 码用多个发射器电极发射多个发射器信号。多个显著非正交数字代码中的至少两个代码显 著非正交。该方法还包括用多个接收器电极接收多个结果信号。多个结果信号中的每个结 果信号包括对应于多个发射器信号中的多重发射器信号的多重效应。该方法进一步包括基 于结果信号与一系列期望信号的比较来确定感测区域中输入的对象信息。
【附图说明】
[0010] 本发明在下文将结合附图进行描述，附图中相似的标示指代相似的要素，并且： [0011]图1是按照本发明实施例包含输入装置的示例系统的框图；
[0012] 图2是描绘示例电极图案的概念框图；
[0013] 图3描绘了按照一个实施例的处理系统；
[0014] 图4是示例模板的图形描绘；
[0015] 图5是与根据多个显著非正交数字代码发射的多个发射器信号关联的图4示例模 板的期望信号的图形描绘；以及
[0016] 图6是描绘按照一个实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 如下【具体实施方式】呈现了若干示例实施例，并且不打算限制本发明或本发明的应 用和使用。更进一步说，不打算受在前述技术领域、【背景技术】、
【发明内容】
或如下具体实施方 式中所呈现的任何明示或暗示的理论限定。
[0018] 本发明的各种实施例提供了促进改进的可用性的输入装置和方法。图1是按照本 发明实施例的示例输入装置100的框图。输入装置100可配置成向电子系统（未示出）提 供输入。在此文档中所使用的术语"电子系统"（或"电子装置"）广义上是指能够以电子方 式处理信息的任何系统。电子系统的一些非限制示例包含所有尺寸和形状的个人计算机， 诸如台式计算机、膝上型计算机、上网本计算机、平板电脑、万维网浏览器、电子书阅读器和 个人数字助理（PDA)。附加示例电子系统包含复合输入装置，诸如包含输入装置100和单独 游戏杆或键开关的物理键盘。另外的示例电子系统包含外围装置，诸如数据输入装置（包 含遥控器和鼠标）和数据输出装置（包含显示屏和打印机）。其它示例包含远程终端、信息 亭和视频游戏机（例如视频游戏控制台、便携式游戏装置等等）。其它示例包含通信装置 (包含蜂窝电话，诸如智能电话）和媒体装置（包含记录器、编辑器和播放器，诸如电视、机 顶盒、音乐播放器、数字相框和数字相机）。此外，电子系统可以是输入装置的主机或从属。
[0019] 输入装置100可实现为电子系统的物理部分，或者可与电子系统物理分开。视情 况而定，输入装置100可使用如下所列中的任一项或多项与电子系统的各部分通信：总线、 网络和其它有线或无线互连。示例包含I 2c、SPI、PS/2、通用串行总线（USB)、蓝牙、RF和 IRDA0
[0020] 在图1中，输入装置100显示为接近传感器装置（也经常被称为"触摸板"或"触 摸传感器装置")，其配置成感测由一个或多个输入对象140在感测区域120中提供的输入。 示例输入对象包含手指和触控笔，如图1所示。
[0021] 感测区域120涵盖输入装置100上面、周围、内部和/或附近的任何空间，在其中 输入装置100能够检测到用户输入（例如，由一个或多个输入对象140提供的用户输入）。 具体感测区域的尺寸、形状和定位可逐个实施例变化很大。在一些实施例中，感测区域120 沿一个或多个方向从输入装置100的表面延伸到空间中，直到信噪比阻止了足够准确的对 象检测。在各种实施例中，这个感测区域120沿具体方向延伸的距离可大约小于一毫米、几 毫米、几厘米或更大，并且可随着使用的感测技术类型和预期的准确度显著变化。从而，一 些实施例感测的输入包括：与输入装置100的任何表面都没有接触、与输入装置100的输入 表面（例如触摸表面）接触、与和某一量的施加的力或压力耦合的输入装置100的输入表 面接触、和/或它们的组合。在各种实施例中，输入表面可由传感器电极驻留在内的罩壳的 表面、由施加在传感器电极上的面板或任何罩壳等提供。在一些实施例中，感测区域120在 投影到输入装置100的输入表面上时具有矩形形状。
[0022] 输入装置100可利用传感器组件和传感技术的任何组合来检测感测区域120中的 用户输入。输入装置100包括用于检测用户输入的一个或多个感测元件。作为几个非限制 性示例，输入装置100可使用电容性、弹性、电阻性、电感性、磁性、声学、超声和/或光学技 术。
[0023] 一些实现配置成提供跨越一维、二维、三维或更高维度空间的图像。一些实现配置 成沿具体轴或平面提供输入的投影。
[0024] 在输入装置100的一些电阻性实现中，柔韧且导电第一层通过一个或多个隔片元 件与导电第二层分开。在操作期间，在这些层上产生了一个或多个电压梯度。按压柔韧第 一层可使它足够偏斜以在层间产生电接触，导致反映层间（一个或多个）接触点的电压输 出。这些电压输出可用于确定位置信息。
[0025] 在输入装置100的一些电感性实现中，一个或多个感测元件获得由谐振线圈或线 圈对感应的环流。然后可使用电流的幅度、相位和频率的某种组合确定位置信息。
[0026] 在输入装置100的一些电容性实现中，施加电压或电流以产生电场。附近的输入 对象引起电场中的改变，并且在电容性耦合中产生可检测的改变，这些改变可被检测为电 压、电流等的改变。
[0027] -些电容性实现利用电容性感测元件的阵列或其它规则或不规则图案以产生电 场。在一些电容性实现中，单独的感测元件可欧姆地短接在一起，以形成更大的传感器电 极。一些电容性实现利用电阻片，其可以是基本上电阻均匀的。
[0028] -些电容性实现利用基于传感器电极与输入对象之间电容性耦合上改变的"自电 容"（或"绝对电容"）感测方法。在各种实施例中，靠近传感器电极的输入对象更改靠近传 感器电极的电场，从而改变测量的电容性耦合。在一个实现中，绝对电容感测方法通过相对 于参考电压（例如系统地）调制传感器电极并通过检测传感器电极与输入对象之间的电容 性耦合来操作。
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