用于检测多点触摸事件的光学触敏装置的低功率运行的制作方法_3

文档序号:8303418阅读:来源:国知局
以预期在触敏表面上的某些预定面积内的触摸事件。检测方案可以激活主要专注于这些面积上的光束终端,从而节约用电。作为另一示例,当使用者用他的手指跟踪曲线时,应用程序可以预期触摸事件在最后触摸事件的特定半径内。再者,检测方案可以使用该额外信息来选择性激活光束终端。
[0070]如上所述,不同的模式可以使用不同的检测方案。因此,通过改变基于运行模式的检测方案可以节约用电。
[0071]B.检测方案
[0072]也可以通过使用运行模式内的不同检测方案来节约电力。在图3中,若干不同检测方案可能可用于有效模式310A(或任一其他模式)中。这些方案可以改变它们的功率要求。通过选择检测方案的各种组合和何时在方案之间变换,总功耗可以被降低。
[0073]存在关于触敏装置的操作的若干不同参数,这些参数可被改变以实施不同的检测方案。这些参数包括:
[0074].(多个)光束的功率或能量
[0075].(多个)光束的扫描速率
[0076]?哪个光束终端是有效的,其影响被(多个)光束覆盖的扫描面积和该扫描面积内的光束密度
[0077].多路复用方案的类型和配置
[0078].用于解决触摸事件的处理机制的类型和配置
[0079].用于触摸事件的采样速率;以及
[0080].每一触摸事件分辨率的光束数、聚集光束能量或聚集光束功率
[0081]不同检测方案通常消耗不同的功率量。每种检测方案可能意图用于不同的目的,并因此可以具有不同的预期功耗范围。例如,低功率检测方案可以以速度、误差率或分辨率为代价节约用电。高功率检测方案可以具有增加的性能,但是以功耗为代价。甚至在运行模式中,该触敏装置也可以实施一种或多种检测方案,并且检测方案自身是可调节或自适应的。不同的检测方案也可以被用于不同模式。
[0082]1.光束的功率/能量
[0083]光束功率/光束能量影响总功耗。首先,需要指出,存在可以使用的许多功率/能量的量度。可以以每光束(即针对一个发射器与一个检测器之间的每个光束路径)、以每光束终端(即针对在一个光束终端的覆盖范围中的所有光束路径)或以每触摸事件样本(即针对进行触摸事件的一次采样所需的所有光束路径,这可能包括被传送多次的相同光束)来测量功率/能量。
[0084]此外,功率是该装置的实际功耗的良好量度。例如,电池将持续多长时间可以基于实际功耗来确定,实际功耗进而可以基于光束功率来确定。能量是效率的很好量度。例如,每一触摸事件采样所需的能量和每秒钟的触摸事件采样数量可以被组合以确定效率。特殊检测方案可以具有低的每一触摸事件采样的能耗,但是由于其以较快的速率采样触摸事件而具有尚功耗。
[0085]光束功率/能量可以以不同方式改变。一种方法是增加供应给发射器的电压或电流以增加光束的光功率。如果光束打开持续恒定的时间量(即恒定持续时间的脉冲),则功率的增加也将增加光束能量。光束能量也可以通过改变光束的持续时间来改变。较短持续时间的光束(即更短脉冲)将具有较低能量,所有的事情都是平等的。
[0086]一般而言,降低光束的功率/能量也降低检测器处的相应信噪比。这增加了确定相应透射系数的不确定性,这进而增加了确定触摸事件的误差率。为了使用更弱光束实现相同的误差率,通常需要更多的光束。相反,增加光束的强度将增加信噪比,这通常意味着需要更少的光束,但是存在递减返回点。增加光束强度超出某一点将产生仅最低限度有利的过量信噪比。在光束数量与光束强度之间往往存在最佳折中。
[0087]图4示出这种概念。这些附图中的每个附图示出矩形有效面积,其中光束终端1-30被布置成围绕其外围。在该示例中,光束终端未被标记为发射器或检测器。假设有足够的发射器和检测器来实现任意两个光束终端之间的光束路径。在图4A中,能量为Etl的8个光束被用于确定触摸点410。在图4B中,存在能量为2?的4个光束,并且在图4C中,存在能量为4E。的4个光束。在这些情况中的每个情况中所用的总能量是8E。。在图4A中,每一光束的能量Etl对于单个光束是否被阻挡的可靠估算来说太低。虽然存在关于光束是否被阻挡的8个估算,但是总体检测不是很可靠的,这是因为8个基础估算中的每一个都不是那么可靠。在图4B中,能量2E。足以给出光束是否被阻挡的可靠估算。四个光束也给出良好的方向相异性。结果是是否已发生触摸的良好估算。在图4C中,能量4E。也足以给出每个光束是否被阻挡的可靠估算,但不是特别好于能量2?,并且没有好到足以补偿从图4B中的四个光束到图4C中的仅两个光束所造成的相应方向相异性损失。在该示例中,图4B中示出的方法给出总能量SEtl的最好结果。
[0088]触敏装置调节光束功率/能量。这可以包括选择不同的光束功率/能量水平和/或脉冲持续时间、确定何时进行调节以及确定调节量。功率/能量水平可以是固定的、在离散水平之间是可变的或者在某一水平范围内是连续可调的。
[0089]2.光束的扫描速率
[0090]光束的扫描速率也影响总功耗。也可以使用扫描速率的不同量度:每一光束的扫描速率(例如,每个光束多长时间被使用一次)、每一光束终端的扫描速率(例如,每个发射器/检测器多长时间被使用一次)、所有光束的扫描速率(例如,每单位时间扫描的平均光束数量,或者每一触摸事件采样所扫描的平均光束数量)。
[0091]假设每次扫描的能耗是恒定的,则较低的扫描速率通常意味着较低的功耗。如果每次扫描消耗能量Etl,则加倍的扫描速率将大体使功耗加倍。相反,如果功耗是常数,那么较低的扫描速率通常意味着每次扫描的更高能耗以及由此更可靠的结果。如果扫描以速率Ptl消耗功率,那么加倍的扫描速率将使每次扫描可用的能量大体减半。这假设了恒定的占空比。改变占空比也将改变功率和能量之间的关系。
[0092]3.光束的角发散
[0093]光束的角发散也可以被调节以影响总功耗和信噪比。例如,对于给定的发射器功率水平,使发射器的辐射覆盖范围(或角发散)变窄通常导致在该辐射覆盖范围内增加的光束密度。对于测量该光束的检测器来说,增加的强度通常变换为更高的信噪比。同样,对于给定的发射器功率水平,使发射器的辐射覆盖范围(或角发散)变宽通常导致在该辐射覆盖范围内降低的光束密度。当改为从检测器的角度来考虑时,同样是这样。虽然降低辐射覆盖范围通常增加光束的信噪比而不消耗更多的功率,但是具有降低的辐射覆盖范围的光束在明确确定触摸事件时通常不太有效。这是降低了被光束覆盖的表面面积的结果。
[0094]若干不同的机制可以被用于调节光束角发散。例如,光学透镜、波导和光束的其它光学操控可以被用于调节在发射后但在被检测器接收之前的光束。可替换地,任何给定的发射器或检测器可以不止使用该装置来构造,例如,发射器可以使用不止一个发光二极管(LED)来构造。LED可以被定向,以使得当使用更窄的辐射覆盖范围时,更少的LED(例如,I个)被激活。相反,在使用更宽辐射覆盖范围的情况下,额外的LED(例如,3个)被激活。在每种情况下被激活的LED的功率水平可以累加到总功耗的相同量,虽然在实际中这可能改变。
[0095]降低辐射覆盖范围至少部分是有利的,这是因为效果是倍增的。例如,发射器和检测器处的辐射覆盖范围的四倍降低将导致该降低的覆盖范围内被检测信号的强度增加16倍,这大大提高了信噪比,而只需极小的额外功率成本或无需额外功率成本。
[0096]4.光束终端的激活
[0097]哪个光束终端(以及多少光束终端)被激活也影响功耗。光束终端可以具有不同的激活水平,例如:有效、待机和无效。当光束终端正在传送或接收光束时,该光束终端是“有效的”。当光束终端正在汲取电力(例如,光束终端被通电并处于“接通”状态)但是没有传送或接收光束时,该光束终端处于“待机”。如果光束终端已经被断电,则该光束终端是“无效的”。
[0098]光束终端状态可以对应于该装置的运行模式。当该装置无效时,光束终端也可能是无效的。当该装置处于待机模式时,它不主动进行触摸事件采样,但是它可以定期轮询以确定触摸活动何时开始。在此情况下,大多数光束终端可以处于无效或待机状态,只有很少的光束终端定期改变到有效状态以轮询触摸活动。
[0099]如果检测到触摸活动,则该装置变换到有效模式。即使当处于有效模式时,也不是全部光束终端必须在所有时间都处于有效状态。一些光束终端可以处于待机状态(或根据起始时间甚至是无效的),以便节约用电。例如,如果在有效模式中使用时分复用,则不同的光束终端在不同的时隙中是有效的。当它们并非有效时,它们可以被置于待机或无效状态。
[0100]作为另一示例,如果触摸事件检测专注于整个有效面积的子集,则不需要所有的光束终端是有效的。可替代地,可以确定只有全部光束终端的子集应当是有效的,以便实现触摸事件检测的特殊分辨率。这在图5中示出。
[0101]图5A示出如图4A-C所示的矩形有效面积,其中光束终端1-30被布置成围绕其周边。在图5A中,每个可能的光束路径是有效的。总共有约350个光束路径。在图5B中,触摸检测被定位到圆形区域510。图5B中的光束密度与图5A中的光束密度相同,但是仅在局部区域510中,因此光束的总数要少得多。在这里,与图5A中的350个光束相比,只有约50个有效光束。如果有更多的光束终端,则差别将更加明显。在图5C中,触摸检测针对整个有效面积,但是具有较低的分辨率。对于总共约100个光束路径来说,约一半的光束终端是有效的。图5C中的光束密度低于图5A中的光束密度。
[0102]在一种方法中,图5C的低分辨率扫描被用于近似触摸的位置。紧接着通过图5B的更高分辨率但局部化的扫描来更好地分辨触摸的位置。这种方法通过使用图5A的全面积、高分辨率的扫描可以需要很少的功率。
[0103]影响功耗的另一因素是光束终端通常具有与在有效状态与无效状态之间切换光束终端相关联的启动和关闭电力成本。停用和重新激活光束终端可能比在某一段时间内将光束终端暂时留在被动“接通”状态(例如,待机状态)消耗更多的电力。另外,在所有其他事项相同的情况下,相对于电流消耗更强烈变化的情况,保持电流消耗相对恒定将降低功耗。例如,在同一时间,从仅具有少量的有效光束终端切换到具有相对大量的有效光束终端比激活和停用相对少量的光束终端消耗更多电力。
[0104]除了节约用电以外,选择性地激活光束终端也会减少在触敏表面上发生触摸时与该触摸事件被该装置确定时之间的处理时间。这至少部分是因为,减少对于任何给定的扫描都有效的光束终端的数量将进而降低用于确定触摸事件所执行的任何计算的复杂性,这在一些情况下将减少完成这些计算所用的时间量。
[0105]5.多路复用
[0106]如上所述,不同类型的多路复用可以被用于允许多个发射器的光束被每个检测器接收到。多路复用方案的类型和配置可以影响总功耗。
[0107]码分复用和时分复用是可以使用的两种方案。码分复用需要使用编码器和解码器,这将消耗电力。然而,编码可以增加噪声抑制,使得可以以较低的光束强度实现相同的信噪比。快速时分复用也可能由于需要组件的快速切换而增加功耗。因此,根据特定的实施方式,从功率的角度来说,一种或另
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