专利名称：用来确定经计算的位置的位置误差的方法和装置的制作方法
技术领域：
标的物涉及解译用户输入的领域。更明确地说(但并非以限制的方式)，所主张的标的物揭示用于确定经计算的位置的位置误差的技术。
背景技术：
例如笔记本式计算机、个人数字助理、移动通信装置、便携式娱乐装置(例如，手持式视频游戏装置、多媒体播放器)以及机顶盒(例如，数字电缆盒、数字视频盘(DVD)播 放器)等计算装置可包含促进用户与计算装置之间的交互作用的用户接口装置。已变得较常见的一个类型的用户接口装置是借助于电容感测而进行操作的触摸传感器装置或触摸输入装置。触摸传感器装置可呈触摸屏、触摸传感器板、触摸传感器滑块或者触摸传感器按钮的形式，且可包含一个或一个以上电容式传感器元件的阵列。电容式感测通常涉及测量与电容式传感器元件相关联的电容改变，以确定是否存在导电物体或导电物体相对于触摸输入装置的位置。导电物体可为(例如)触笔或用户的手指。存在各种用于计算导电物体的位置的技术，然而，导电物体的经计算的位置可能不同于其实际位置，这可能限制触摸输入装置的功能性且/或导致不良的用户体验
发明内容
在附图的各图中以实例而非限制的方式说明了一些实施例，在所述附图中图I是根据各种实施例的说明一种实例性电容式感测系统的框图；图2是根据一实施例的说明接近电容式感测系统的电容式传感器元件的导电物体的框图；图3是根据各种实施例的说明一种通过其计算导电物体的位置的电容式感测系统的框图；图4是根据各种实施例的说明一种估计经计算的位置的位置误差的电容式感测系统的框图；图5是根据一实施例的说明用以估计电容式传感器元件的位置误差的若干个实例值的图表；图6是根据各种实施例的说明电容式传感器元件的位置误差分布的曲线图；图7是根据一实施例的对位置误差分布的一部分突出显示的曲线图；图8是根据一实例性实施例的说明与位置误差分布的一部分相关联的信号比值的表格；图9是根据各种实施例的说明一种用于确定经估计的位置误差的方法的流程图；图10是根据各种实施例的说明一种用于估计与经计算的位置相关联的位置误差的方法的流程图；图11是根据一实例性实施例的说明一种用于估计与经计算的位置相关联的位置误差的方法的流程图；图12是根据各种实施例的说明一种实例性电容式感测系统的框图；图13是根据一实施例的说明电容式传感器矩阵的多个扫描群组的框图；
图14是展示在已将信号调节因子应用于信号时与两毫米的触笔相关联的位置误差的实验结果的图表；图15是展示在已将经估计的位置误差应用于经计算的位置时与多个触笔直径相关联的位置误差的实验结果的图表；以及图16是根据各种实施例的说明一种实例性机器的框图。
具体实施例方式描述了用以确定经计算的位置的位置误差的方法和设备。在以下的描述中，出于阐释的目的，陈述了许多具体细节以便提供对实例性实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将明白，可在没有这些具体细节的情况下实践所主张的标的物。除其它事物之外，详细描述揭示了确定与经计算的导电物体相对于电容式传感器元件的位置相关联的位置误差的技术的若干实例。所述导电物体可为触笔、手指或影响电容式传感器元件的电容的任何其它导电物体。电容式传感器元件可为触摸屏、触摸板或通过其检测电容改变的另一输入装置的一部分。在一实施例中，计算触笔尖端在触摸屏上的位置。触摸屏使用的电容式传感器元件的有效面积比触笔尖端的直径大若干倍(例如，大5倍)。有效面积是形成电荷的电容通过其进行交换的表面。触笔尖端具有(例如)一毫米的直径，其提供触摸屏的用户能见度，同时提供用于精确地输入细线和选择由触摸屏显示的项目的适当工具。在一实施例中，使用将反映由触笔造成的电容式传感器元件的电容改变的信号作为输入的质心算法来计算触笔尖端的位置。触笔尖端的经计算的位置可包含取决于电容式传感器元件的有效面积的大小以及触笔尖端的直径的位置误差。位置误差的量可沿着每一电容式传感器元件的有效面积(例如，有效面积的长度)而周期性地变化。确定位置误差的一种方式是找到参考位置与经计算的位置之间的差。可使用笛卡儿坐标机器人(Cartesian robot)来测量参考位置。本文所描述的实施例包含估计与经计算的位置相关联的位置误差。在一实施例中，通过计算触笔尖端在多个经计算的位置上的平均速度与触笔尖端在一经计算的位置处的速度之间的差来确定经估计的位置误差。如刚刚所描述的确定位置误差避免了使用笛卡儿坐标机器人来获得位置误差值。与相对较为昂贵且不易携带的笛卡儿坐标机器人相比，本文所描述的实施例较为通用，因为可由所属领域的人或计算机用户在无需外部位置测量的情况下且在相对较低的成本下相对较快地确定位置误差。
可将与电容式传感器元件相关联的位置误差或经估计的位置误差称为电容式传感器元件的位置误差分布。可存储位置误差分布，使得在计算触笔的位置时，可检索与所述位置相关联的经估计的位置误差。在一实施例中，将一个电容式传感器元件的位置误差分布用作其它电容式传感器元件的位置误差分布。这样做避免了使用资源来存储用于一个以上电容式传感器元件的位置误差信息。可由与多个电容式传感器元件相关联的索引值来将位置误差分布的经存储的位置误差值编入索引，使得可对用于电容式传感器元件中的任一者的位置误差进行存取。在位置误差分布包含在电容式传感器元件上是周期性的位置误差值的情况下，可通过仅存储位置误差值的一部分(例如，四分之一)而使存储要求进一步最小化。这些位置误差值连同上文所描述的索引值一起可用以确定与经计算的位置相关联的位置误差的值和正负号。无论如何确定位置误差值，在一些实施例中都可使用周期函数来对其进行近似。实例性周期函数可具有与触摸屏的分辨率(例如，沿着坐标轴)以及触摸屏的电容式传感器元件的有效面积两者均成比例的振幅。在一实施例中，实例性周期函数将经计算的位置 用作输入，且所述周期函数的输出可放置于存储器中以应用于随后经计算的位置。在一实施例中，可“在进行中”(“on the fly”)计算实例性周期函数以估计与当前经计算的位置相关联的位置误差。在此实施例中，可避免使用存储资源来存储位置误差值。详细描述包含对附图的参考，所述参考形成详细描述的一部分。各图展示了根据实例性实施例的说明。充分详细地描述这些实施例(其在本文中也被称为“实例”)，以使得所属领域的技术人员能够实践本发明的实施例。在不脱离所主张内容的范围的情况下，可组合若干实施例、可利用其它实施例，或者可作出结构、逻辑以及电气上的改变。因此，不应以限制性含义来理解以下的详细描述，且所述范围是由所附权利要求书及其等效物来界定。图I是根据各种实施例的说明一种实例性电容式感测系统100的框图。电容式感测系统100展示为包含耦合到感测模块106的输入模块102。导电物体110展示为与电容式感测系统100进行交互。电容式感测系统100将检测是否存在导电物体110和/或导电物体Iio的经计算的位置。在各种实施例中，电容式感测系统100可提供触摸屏、触摸板、滑块、按钮、开关、电平传感器、接近传感器、位移传感器、其组合的功能性，或者基于对导电物体的检测而提供一些其它功能性。输入模块102将接收来自导电物体110的输入。输入模块102展示为包含电容式传感器元件104。导电物体110的存在性影响了与电容式传感器元件相关联的(例如，电容式传感器元件104的)电容。电容式传感器元件和导电物体的尺寸决定了导电物体影响电容的程度。如下文进一步所论述，感测模块106使用反映电容改变的信号来确定导电物体的位置。在一些实施例中，输入模块102包含触摸板、触摸屏或者用以接收来自导电物体110的输入的任何其它接口。输入模块102可使用投射电容式技术，其中电容式传感器元件104形成于输入模块102的衬底(未图不)上的一个或一个以上电容式传感器层中。举例来说，电容式传感器元件104可在沉积于玻璃衬底上的一层或一层以上透明导电膜中图案化。保护性透明层(例如，玻璃或塑料膜)可覆盖电容式传感器元件以对其进行屏蔽，从而免受环境破坏。导电物体110将向输入模块102提供输入。导电物体可包含影响与电容式传感器元件104相关联的电容的任一物体。导电物体110的实例可包含(但不限于)手指或触笔。在下文所描述的实施例中，导电物体具有端部部分(例如，触笔尖端)，其具有少于三毫米长的直径。导电物体110的位置可相对于输入模块102而为固定的或者可移动的。举例来说，用户可相对于输入模块102而移动导电物体110。用户可包含人、机构、机器和/或经编程的指令。或者或另外，可允许输入模块102相对于固定或可移动的导电物体110而移动。感测模块106将感测导电物体110是否接近输入模块102的电容式传感器元件104中的任一者或者与所述任一者接触。为此，感测模块106可感测导电物体110对与电容式传感器元件104相关联的电容的作用。
在一个实施例中，感测模块106通过将当导电物体110不存在时(例如，不接近或接触电容式传感器元件)电容式传感器元件的电容与当导电物体110存在时电容式传感器元件的电容进行比较来感测导电物体110。对于一些实施例，为了感测是否存在导电物体110,感测模块106可执行扫描操作,其中扫描若干个电容式传感器兀件104中的每一者以获得电容改变。在扫描操作中，感测模块106通过传输媒体108而与输入模块102交换能量(例如，直通电流)。传输媒体108可包含可通过其输送能量的任何媒体。对于一些实施例，传输媒体108包含电流可在其上流动的金属迹线(例如，铜线)。或者或另外，可经由无线传输媒体来传播能量。在扫描操作的一个实施例中，感测模块106通过传输媒体108而将电压应用于电容式传感器元件104中的一者或一者以上，以形成电容。感测模块106可或者或另外检测由电容式传感器兀件104中的一者或一者以上的放电产生的电流或电压。在各种实施例中，感测模块106可测量电容式传感器元件104的自电容和/或电容式传感器元件104的互电容。对于一些实施例，感测模块106可处理指示与电容式传感器相关联的经感测的电容改变的信号以计算导电物体110相对于输入模块102的位置。举例来说，感测模块106可使用所述信号来确定接近度、位置、位移、移动且/或提供与导电物体110相关联的其它存在性相关的测量(presence related measurements)。在下文所描述的实施例中，感测模块估计与经计算的位置相关联的位置误差，并移除用于经计算的位置的经估计的位置误差。或者或另外，感测模块106可向其它指令和/或电路(例如，主机的指令和/或电路)提供信号，以确定导电物体110的位置信息。相对于图2更详细地论述了图I的导电物体110和电容式传感器兀件104的实施例。图2是根据一实施例的说明接近电容式感测系统200的电容式传感器元件218的导电物体210的框图。在一实施例中，图I的输入模块102包含许多列电容式传感器元件。图2展示在N列电容式传感器兀件的一行中的代表性电容式传感器兀件216、218、220以及222。每一电容式传感器元件216、218、220以及222的电容可响应于导电物体210的存在性而改变。反映电容改变的信号通过总线214流动到感测系统106，在感测系统106处计算导电物体210的位置。电容式传感器元件216展示为包含有效面积217，所述有效面积217表示电容式传感器元件218、220以及222的有效面积。电容式传感器元件的有效面积表示电容式传感器兀件通过其可响应于导电物体的存在性而传送电荷的表面积。电荷的传送影响电容式传感器元件的电容。在一实施例中，使用有效面积217的长度L来指示有效面积217的大小。有效面积217的长度展示为在实例性菱形电容式传感器元件216的相对的顶点之间延伸。在不脱离所主张的标的物的情况下可使用其它形状的电容式传感器元件。在一实施例中，有效面积的长度约为五毫米。有效面积217的长度仅是其大小的指示。或者或另外，可使用例如表面积、体积和/或其它几何度量等大小指标来表示电容式传感器元件的有效面积的特征。导电物体210展示为包含轴211和端部212。端部212展示为包含端部直径213。 一些导电物体(例如，触笔)的端部直径213可大于三毫米。端部直径越大，导电物体对用户在使用导电物体来通过输入表面绘制或选择项目时观看输入表面的阻碍就越多。导电物体的较大的端部还可能在绘制细线或在输入表面上(例如，在触摸屏上)彼此靠近的若干个项目之间进行选择中带来困难。在各种实施例中，导电物体210的端部直径213少于三毫米，所述端部直径213与上文所描述的较大的端部直径相比，使得对用户观看输入表面的阻碍最小化，且允许用户以更精细的细节和精确度来向输入表面输入信息。与端部直径较大的导电物体相比，端部直径较小的导电物体还可通过使用较少的空间或占据面积(footprint)(例如,装载于触摸屏装置上)而存储。在这些实施例中，导电物体210的轴211和端部212而不仅仅是导电物体210的端部212可经设计以改变电容式传感器元件的电容。在一实施例中，与较大的端部直径相比，较小的端部直径导致对电容式传感器的电容的改变较少。反映此减少的电容改变的信号可更易经受噪声或干扰(例如，导致信号误差)，这可导致存在性检测误差和位置计算误差。如相对于图3而更详细描述，感测系统可使用这些信号来计算导电物体的位置。图3是根据各种实施例的说明一种通过其计算导电物体的位置X。312的电容式感测系统300的框图。图3的电容式传感器元件216、218、220以及222与相对于图2而描述的元件相同或相似。图3展示电容式传感器元件216、218、220以及222的俯视图308以及电容式传感器元件216、218、220以及222的正面图306。展示于正面图306的上方，x轴310从电容式传感器元件216的一端处的X = O水平地延伸到电容式传感器222的一端处的X = Μ。X轴310相对于电容式传感器元件216、218、220以及222而为固定的，且x轴310上的若干个坐标(未图示)与每一电容式传感器元件216、218、220以及222相关联。坐标表示可计算导电物体的位置(例如，位置Xc 312)的位置。或者或另外，在不脱离所主张的标的物的范围的情况下，可将电容式传感器元件216、218、220以及222以及坐标轴定向在任一其它方向上。举例来说，电容式传感器元件216、218、220以及222可垂直地定位，且y轴可与电容式传感器元件216、218、220以及222垂直地延伸。感测系统314展示为包含通过总线315而彼此耦合的位置计算器316、位置误差估计器318、位置调节器322以及存储器320。位置计算器316将使用反映电容式传感器元件的电容的信号来计算导电物体的位置。对于各种实施例，位置计算器316使用质心算法来计算位置。尽管可通过质心算法来评估来自任何数目个电容式传感器元件的信号，但出于阐释的目的而非限制，本文描述了实例性3传感器质心算法且包含以下内容
权利要求
1.一种方法，其包括 接收用以计算导电物体相对于电容式传感器元件的位置的多个信号；以及 通过所述多个信号来确定经估计的位置误差，所述经估计的位置误差用以补偿所述经计算的位置的位置误差。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述多个信号中的至少一者在所述导电物体接近所述电容式传感器元件的有效面积时反映所述电容式传感器元件的电容，其中跨所述电容式传感器元件的所述有效面积的长度至少比所述导电物体的直径大五倍。
3.根据权利要求I所述的方法，其中所述通过所述多个信号确定所述经估计的位置误差包含使用基于所述多个信号的索引值来在数据结构中定位所述经估计的位置误差。
4.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括用信号调节值来调节所述多个信号中的每一者以补偿所述多个信号中的每一者的信号误差值，其中所述通过所述多个信号确定所述经估计的位置误差包含通过所述经调节的多个信号来确定所述经估计的位置误差。
5.根据权利要求I所述的方法，其中所述经计算的位置的所述位置误差反映所述导电物体相对于所述电容式传感器元件的所述经计算的位置与所述导电物体相对于所述电容式传感器元件的实际位置之间的差。
6.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括使用所述经估计的位置误差来调节所述经计算的位置以补偿所述经计算的位置的所述位置误差。
7.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括 接收与所述导电物体的另一经计算的位置相关联的另一多个信号，所述另一经计算的位置是相对于另一电容式传感器元件； 使用所述另一多个信号来对所述经估计的位置误差进行存取；以及 用所述经估计的位置误差来调节所述另一经计算的位置。
8.—种设备,其包括 位置计算器，其经配置以基于来自多个电容式传感器元件的信号而计算触笔尖端的位置，所述经计算的位置包含表示所述触笔尖端的所述经计算的位置与所述触笔尖端的实际位置之间的差的位置误差值；以及 位置调节器，其经配置以通过所述信号来确定经估计的位置误差，并使用所述经估计的位置误差来调节所述经计算的位置。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述触笔尖端的直径至少小于跨所述多个电容式传感器元件中的至少一个电容式传感器元件的有效面积的长度的五分之一。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述触笔尖端的直径的长度少于3毫米。
11.根据权利要求8所述的设备，其中来自所述多个电容式传感器元件的所述信号反映所述多个电容式传感器元件的通过触笔的触笔轴和所述触笔的所述触笔尖端形成的电容。
12.—种方法,其包括 接收用以计算导电物体相对于电容式传感器元件的位置的多个信号；以及 通过所述多个信号来估计与所述经计算的位置相关联的位置误差。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述通过所述多个信号来估计与所述经计算的位置相关联的所述位置误差包含确定所述导电物体在所述导电物体的所述经计算的位置处的速度； 确定所述导电物体在所述导电物体的多个经计算的位置上的平均速度，所述经计算的位置是所述多个经计算的位置中的一者；以及 估计与所述经计算的位置相关联的位置误差，以作为所述导电物体在所述多个经计算的位置上的所述平均速度与所述导电物体在所述经计算的位置处的所述速度之间的差。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述确定所述导电物体在所述经计算的位置处的所述速度以及所述确定所述导电物体在所述多个经计算的位置上的所述平均速度包括 提示用户移动所述导电物体去接近电容式传感器元件； 计算所述导电物体相对于所述电容式传感器元件的所述多个经计算的位置；以及 对所述导电物体经过所述经计算的位置的所述移动进行计时。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述通过所述多个信号来估计与所述经计算的位置相关联的所述位置误差包含计算周期函数的输出，所述周期函数具有所述经计算的位置作为输入，且具有与跟所述电容式传感器元件相关联的位置的数目以及所述电容式传感器元件的长度成比例的振幅，其中所述周期函数的所述输出是所述经估计的位置误差。
16.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将所述经估计的位置误差组织到数据结构中，使得可通过与所述经计算的位置相关联的索引值来对所述经估计的位置误差进行存取。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括 接收所述导电物体的所述经计算的位置；以及 将所述经计算的位置用作所述索引值，以在所述数据结构中对与所述经计算的位置相关联的所述经估计的位置误差进行存取。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括从所述经计算的位置移除所述经估计的位置误差。
19.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括 接收所述索引值； 使用所述索引值来在所述数据结构中对与所述经计算的位置相关联的所述经估计的位置误差进行存取，其中所述导电物体的所述经计算的位置与一个电容式传感器元件相关联；以及 从所述导电物体的另一经计算的位置移除所述经估计的位置误差，其中所述另一经计算的位置与另一电容式传感器元件相关联。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述通过所述多个信号来估计与所述经计算的位置相关联的所述位置误差包含响应于用户在对包含所述电容式传感器元件的触摸屏的现场使用期间将触笔尖端放置在所述经计算的位置处而估计与所述经计算的位置相关联的所述位置误差。
全文摘要
一种方法和设备接收用以计算导电物体相对于电容式传感器元件的位置的多个信号，并通过所述多个信号来确定经估计的位置误差，所述经估计的位置误差用以补偿所述经计算的位置的位置误差。
文档编号G06F3/03GK102754051SQ201180001758
公开日2012年10月24日 申请日期2011年8月22日 优先权日2010年8月24日
发明者史帝夫·科洛考斯基, 尤里·鲍伊巧克, 欧勒山德·卡尔宾, 瓦席尔·曼奇 申请人:赛普拉斯半导体公司