阻尼振动波反射的制作方法
【专利说明】阻尼振动波反射
[0001] 对其他申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年10月8日提交的、标题为阻尼振动波反射（DAMPING VIBRATIONAL WAVE REFLECTIONS)的美国临时专利申请No. 61/888, 479 (代理人案号 No. SENTP018+)的优先权，其通过引用的方式被并入此处，用于所有目的。
【背景技术】
[0003] 超声波可以被用于固体表面上的触摸位置检测。例如，超声波信号通过所述触摸 检测表面的介质而被传送并且由所述触摸检测表面上的触摸输入引起的对所传送的超声 波信号的干扰被检测（例如，通过被附接至所述触摸输入介质的接收器）以确定所述触摸 输入的位置。然而，所传送的超声波信号变得从所述超声波信号行进经过其的所述触摸输 入介质中的边缘、边界或其他间断反射开。很像由无线通信系统经历的多路径问题，这些反 射将被所述触摸输入介质上的所述接收器感测并且能够干扰被所述触摸输入扰动的所期 望的超声波信号的检测。典型地，信号滤波器和其他信号处理可以被用于减少所述反射的 影响。然而，补偿这些反射所需的计算可能消耗太多的计算资源。因此，存在对用以减少反 射的更有效的方式的需要。
【附图说明】
[0004] 本发明的各种实施例在下面的详细说明和附图中被公开。
[0005] 图IA是示出了用于检测触摸输入表面扰动的系统的实施例的框图。
[0006] 图IB是示出了用于使用阻尼材料来检测触摸输入的系统的实施例的图。
[0007] 图IC是示出了成形的阻尼材料的实施例的图。
[0008] 图ID是示出了在图IC中所显示的实施例的放大的视图的图。
[0009] 图2是示出了用于检测触摸输入的系统的实施例的框图。
[0010] 图3是示出了用于校准和验证触摸检测的过程的实施例的流程图。
[0011] 图4是示出了用于检测用户触摸输入的过程的实施例的流程图。
[0012] 图5是示出了用于确定与表面上的扰动相关联的位置的过程的实施例的流程图。
[0013] 图6是示出了用于确定捕获由触摸输入引起的扰动的时域信号的过程的实施例 的流程图。
[0014] 图7是示出了将空间域信号与一个或多个期望的信号相比较以确定触摸输入的 (一个或多个）触摸接触位置的过程的实施例的流程图。
[0015] 图8是示出了用于选择（一个或多个）触摸接触位置的选择的假设集合的过程的 实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0016] 本发明能够以许多方式被实现，包括作为过程；装置；系统；事物的组合；在计算 机可读存储介质上具体化的计算机程序产品；和/或处理器，诸如被配置为执行被存储在 耦接至所述处理器的存储器上和/或由耦接至所述处理器的存储器提供的指令的处理器。 在此说明书中，这些实现或者本发明可以采用的任何其他形式可以被称为技术。一般而言， 所公开的过程的步骤的顺序可以在本发明的范围内被改变。除非另外说明，诸如被描述为 被配置成执行任务的处理器或存储器的部件可以被实现为一般的部件（其临时地被配置 为在给定时间处执行所述任务）或者特定的部件（其被制造用以执行所述任务）。如此处 所使用的，术语"处理器"指的是被配置为处理数据（诸如计算机程序指令）的一个或多个 设备、电路、和/或处理核。
[0017] 连同示出了本发明的原理的附图一起，下面提供本发明的一个或多个实施例的详 细的描述。结合这样的实施例，本发明被描述，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范 围仅由权利要求限定并且本发明包含许多替代方案、改进和等同方案。在下面的描述中阐 述了许多特定的细节，以便提供对本发明的透彻的理解。为了示例的目的提供了这些细节 并且本发明可以在没有这些特定的细节中的一些或全部的情况下根据权利要求而被实施。 为了清楚的目的，在与本发明相关的技术领域中是已知的技术材料没有被详细地描述，以 致本发明不会不必要地模糊。
[0018] 在一些实施例中，触摸输入的位置被检测。例如，在显示屏的玻璃表面上的用户触 摸输入被检测。在一些实施例中，被耦接至所述传播介质的发送器发出将通过所述传播介 质而被传播的信号。例如，随着来自所述发送器的触摸输入表面被耦接至所述传播介质，诸 如声信号/超声波信号的信号通过所述传播介质而被自由地传播。被耦接至所述传播介质 的接收器接收来自所述发送器的信号以至少部分地检测如由所述触摸输入对所述信号的 影响所指示的触摸输入的位置。例如，当所述传播介质的表面被触摸时，通过所述传播介质 传播的所发出的信号被干扰（例如，所述触摸引起对所传播的信号的干扰）。在一些实施例 中，通过处理所接收的信号并且将每一个相对于对应的所期望的信号进行比较，在与所述 触摸输入相关联的表面上的位置被至少部分地确定。
[0019] 触摸输入检测器被公开。在一些实施例中，所述检测器包括用于跨越触摸输入介 质传送声波的声发送器。例如，被耦接至玻璃触摸输入屏的压电变换器通过所述玻璃传播 检测信号。所述检测器包括用于接收所传送的声波的声接收器。所述声接收器上的声波的 发生的定时指示所述触摸输入介质的表面上的触摸输入位置中的至少一部分。所述检测器 包括围绕所述触摸输入介质而被布置以抑制所传送的声波的反射的声阻尼材料。
[0020] 在尝试通过诸如玻璃的介质传播信号以便检测所述介质上的触摸输入时，可以在 所传送的信号中被利用的频率的范围确定所述信号所需的带宽以及由所述信号和所述信 号的噪声激励的介质的传播模式。
[0021] 关于带宽，如果所述信号包括比实现期望的功能所必需的更多的频率分量，则所 述信号消耗比所必需的更多的带宽，导致浪费的资源消耗和更慢的处理时间。
[0022] 关于所述介质的传播模式，诸如玻璃的传播介质喜欢按照某些传播模式来传播信 号（例如，超声波/声音信号）。例如，在玻璃的AO传播模式中，所传播的信号以波的形式 垂直于所述玻璃的表面（例如，通过弯曲所述玻璃）上下行进，而在玻璃的SO传播模式中， 所传播的信号以波的形式平行于所述玻璃（例如，通过压缩和扩展所述玻璃）上下行进。在 触摸检测中，相比于SO模式，AO模式是所期望的，因为玻璃表面上的触摸输入接触干扰所 述AO模式的垂直弯曲波并且所述触摸输入没有显著地干扰所述SO模式的平行压缩波。所 述示例玻璃介质具有诸如Al模式和SI模式的更高阶的传播模式，其随着所传播的信号的 不同频率而变得被激励。
[0023] 关于所述信号的噪声，如果所传播的信号处于人类的听觉频率范围中，则人类用 户将能够听见所传播的信号，其可能减损该用户的用户体验。如果所传播的信号包括激励 所述传播介质的更高阶传播模式的频率分量，则所述信号可以在所述传播介质内产生不合 需要的噪声，其使得对所传播的信号的触摸输入干扰的检测难于实现。
[0024] 在一些实施例中，所述发送器执行所述信号的频谱控制。在一些实施例中，对所述 信号执行频谱控制包括控制被包括在所述信号中的频率。为了执行频谱控制，可以利用窗 口函数（例如，汉宁窗、升余弦窗等等）和/或振幅调制（例如，信号边带调制、残留边带调 制等等）。在一些实施例中，执行频谱控制以尝试仅激励所述传播介质的AO传播模式。在 一些实施例中，频谱控制被执行以将所传播的信号的频率范围限定到处于50kHz到500kHz 之内。
[0025] 在各种实施例中，所述触摸输入包括使用人手指、笔、指针、触笔和/或任何其他 能够被用于接触或干扰所述表面的身体部分或对象而对表面进行的物理接触。在一些实施 例中，所述触摸输入包括输入手势和/或多触摸输入。在一些实施例中，所接收的信号被用 于确定下列与触摸输入相关联的项中的一个或多个：手势、坐标位置、时间、时间帧、方向、 速度、力的量值、接近性量值、压力、大小和其他可测量的或导出的参数。在一些实施例中， 通过检测自由传播的信号的扰动，触摸输入检测技术能够被应用于更大的表面区域，具有 较少的附加成本或者没有附加成本，归因于与某些先前的触摸检测技术相比的更大的表面 区域。此外，触摸屏的光学透明性与电阻或电容触摸技术相比可能不必受影响。仅通过实 例的方式，此处所描述的触摸检测能够被应用于各种对象，诸如电话亭、ATM、计算设备、娱 乐设备、数字标牌装置、蜂窝电话、平板计算机、销售点终端、食物和餐厅装置、赌博设备、娱 乐场游戏和应用、一件家具、车辆、工业应用、金融应用、医疗设备、器械和任何其他具有表 面的对象或设备。
[0026] 图IA是示出了用于检测触摸输入表面扰动的系统的实施例的框图。在一些实施 例中，图IA中所显示的系统被包括在电话亭、ATM、计算设备、娱乐设备、数字标牌装置、蜂 窝电话、平板计算机、销售点终端、食物和餐厅装置、赌博设备、娱乐场游戏和应用、一件家 具、车辆、工业应用、金融应用、医疗设备、器械和任何其他具有表面的对象或设备中。传播 信号介质102被耦接至发送器104、106、108和110以及接收器/传感器112、114、116和 118。在其处发送器104、106、108和110以及传感器112、114、116和118已被耦接至传播 信号介质102的位置，如在图IA中所显示的，仅仅是示例。发送器和传感器位置的其他配 置可以存在于各种实施例中。尽管图IA显示了邻近发送器而被定位的传感器，在其他实施 例中，传感器可以远离发送器而被定位。在一些实施例中，一个或多个变换器之中的至少一 个变换器被用作发送器和传感器两者。在各种实施例中，所述传播介质包括下列中的一个 或多个：面板、桌台、玻璃、屏幕、门、地板、白板、塑料、木材、钢、金属、半导体、绝缘体、导体 和任何能够传播声信号或超声波信号的介质。例如，介质102是显示屏的玻璃。介质102 的第一表面包括在其中用户可以触摸以提供选择输入的表面区域并且介质102的实质上 相对的表面被耦接至图IA中所显示的发送器和传感器。在各种实施例中，介质102的表面 实质上是平的、弯曲的、或者其组合并且可以按照各种形状（诸如矩形、正方形、椭圆形、圆 形、梯形、环形或者这些的任意组合等等）而被配置。
[0027] 发送器104、106、108和110的实例包括压电变换器、电磁变换器、发送器、传感器 和/或任何其他能够通过介质102传播信号的发送器和变换器。传感器112、114、116和 118的实例包括压电变换器、电磁变换器、激光振动计发送器和/或任何其他能够检测介质 102上的信号的传感器和变换器。在一些实施例中，图IA中所显示的发送器和传感器按照 允许用户的输入在介质102的预先确定的区域中被检测的方式被耦接至介质102。尽管显 示了四个发送器和四个传感器，任何数量的发送器和任何数量的传感器可以被用在其他实 施例中。例如，可以使用两个发送器和三个传感器。在一些实施例中，单个变换器充当发送 器和传感器两者。例如，发送器104和传感器112表示单个压电变换器。在所显示的实例 中，发送器104、106、108和110各自可以通过介质102传播信号。由一个发送器发出的信 号可区别于由另一发送器发出的另一信号。为