這種方法較好地縮放以適應(yīng)更大的屏幕尺寸。由于發(fā)射器和檢測器被定位在外圍周圍，將屏幕尺寸增大線性因數(shù)N意味著該外圍也縮放因數(shù)N而不是N2。
[0043]B.過程概述
[0044]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的確定觸摸事件的位置的流程圖。將使用圖1的裝置來圖示這個(gè)過程。過程200被大致地分為兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段將被稱為物理階段210和處理階段220。在概念上，這兩個(gè)階段之間的分界線是透射系數(shù)集Tjk。
[0045]與如果沒有與光束交互的觸摸事件將被透射的光束相比，透射系數(shù)Tjk是從發(fā)射器j到檢測器k的光束的透射率。在以下示例中，我們將使用0(完全被阻擋的光束)到I (完全透射的光束)的比例。因此，未受觸摸事件干擾的光束jk具有Tjk = I。被觸摸事件完全阻擋的光束jk具有Tjk = O。被觸摸事件部分阻擋或衰減的光束jk具有0〈Tjk〈l。Tjk>l是有可能的，例如，取決于觸摸交互的性質(zhì)或在光被折射或散射到通常將不會(huì)到達(dá)的檢測器k的情況。
[0046]這種具體測量的使用僅是一個(gè)示例。還能夠使用其他測量。具體地，由于我們對(duì)中斷的光束最感興趣，可以使用反向測量如(1-Tjk)，因?yàn)樗ǔＪ荗。其他的示例包括對(duì)吸收、衰減、反射或散射的測量。另外，雖然使用Tjk作為物理階段210和處理階段220之間的分界線來解釋圖2，但是不需要清楚地計(jì)算Tjk。也不需要物理階段210和處理階段220之間的清晰界限。
[0047]返回圖2，物理階段210是從物理設(shè)置確定Tjk的過程。處理階段220從Tjk確定觸摸事件。圖2中所示的模型在概念上有用，因?yàn)樗晕⑽锢碓O(shè)置和底層物理機(jī)制與隨后的處理分離開。
[0048]例如，物理階段210產(chǎn)生透射系數(shù)Tjk。觸敏表面組件130的許多不同的物理設(shè)計(jì)是可能的，并且不同的設(shè)計(jì)折衷將被認(rèn)為取決于最終應(yīng)用。例如，發(fā)射器和檢測器可以更窄或更寬、更窄的角度或更寬的角度、各種波長、各種功率、相干或不相干等。作為另一個(gè)示例，可以使用不同類型的復(fù)用，以允許來自多個(gè)發(fā)射器的光束被每個(gè)檢測器接收。下面主要在第II節(jié)中對(duì)這些物理設(shè)置和操作方式的若干種進(jìn)行描述。
[0049]塊210的內(nèi)部示出過程210的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式。在此示例中，發(fā)射器向多個(gè)檢測器發(fā)射212光束。行進(jìn)穿過觸敏表面的光束中的一些受觸摸事件干擾。檢測器以復(fù)用光學(xué)形式接收214來自發(fā)射器的光束。所接收的光束被解復(fù)用216以將單獨(dú)的光束jk彼此區(qū)分。然后確定218每個(gè)單獨(dú)光束jk的透射系數(shù)Tjk。
[0050]還能夠用許多不同方式實(shí)現(xiàn)處理階段220。候選觸摸點(diǎn)、線狀成像、位置內(nèi)插、觸摸事件模板和多遍方法都是可以用作處理階段220的部分的技術(shù)的示例。以下主要在第III節(jié)中對(duì)上述技術(shù)中的若干進(jìn)行描述。
[0051]I1.物理設(shè)置
[0052]可以用若干不同的方式實(shí)現(xiàn)觸敏裝置100。以下是設(shè)計(jì)變化的一些示例。
[0053]A.電子學(xué)
[0054]就電子學(xué)方面而言，注意，圖1本質(zhì)上是示例性和功能性的。來自圖1中不同框的功能可以在同一部件中一起實(shí)現(xiàn)。
[0055]例如，控制器110和觸摸事件處理器140可以被實(shí)現(xiàn)為硬件、軟件或兩者的組合。還可以一起實(shí)現(xiàn)(例如，作為SoC，其中，代碼在SoC中的處理器上運(yùn)行)或分開實(shí)現(xiàn)(例如，控制器作為ASIC的部分，并且觸摸事件處理器作為在與ASIC通信的獨(dú)立處理器芯片上運(yùn)行的軟件)。示例實(shí)現(xiàn)方式包括專用硬件(例如，ASIC或已編程的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))、以及運(yùn)行軟件代碼(包括固件)的微處理器或微控制器(或嵌入或獨(dú)立)。在制造之后能夠通過更新軟件來修改軟件實(shí)現(xiàn)方式。
[0056]發(fā)射器/檢測器驅(qū)動(dòng)電路120用于控制器110與發(fā)射器和檢測器之間的接口。在其中一種實(shí)現(xiàn)方式中，控制器110的接口本質(zhì)上至少是部分?jǐn)?shù)字的。就發(fā)射器而言，控制器110可以發(fā)送控制發(fā)射器操作的命令。這些命令可以是指令，例如，意味著要采取某些行動(dòng)的比特序列:光束開始/停止透射、改變成某種光束模式或序列、調(diào)整功率、上電/掉電電路。它們也可以是更簡單的信號(hào)，例如，“光束使能信號(hào)”，其中，當(dāng)光束使能信號(hào)為高時(shí)，發(fā)射器發(fā)射光束，并且當(dāng)光束使能信號(hào)為低時(shí)，發(fā)射器不發(fā)射光束。
[0057]電路120將接收到的指令轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)發(fā)射器的物理信號(hào)。例如，電路120可以包括耦合到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的一些數(shù)字邏輯，以將接收到的數(shù)字指令轉(zhuǎn)換成用于發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)電流。電路120還可能包括用于操作發(fā)射器的其他電路:例如，調(diào)制器，以對(duì)光束(或?qū)︱?qū)動(dòng)發(fā)射器的電信號(hào))外加電調(diào)制，控制回路以及來自發(fā)射器的模擬反饋。這些發(fā)射器還可以向控制器發(fā)送信息，例如，提供上報(bào)其當(dāng)前狀態(tài)的信號(hào)。
[0058]就檢測器而言，控制器110還可以發(fā)送控制檢測器操作的命令，并且檢測器可以向控制器返回信號(hào)。檢測器還發(fā)射關(guān)于檢測器接收的光束的信息。例如，電路120可以接收來自檢測器的原始或放大的模擬信號(hào)。然后電路可以調(diào)節(jié)這些信號(hào)(例如，噪聲抑制)，將它們從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，并且可能還應(yīng)用一些數(shù)字處理(例如，解調(diào)制)。
[0059]B.觸摸交互
[0060]圖3A至3F展示與光束進(jìn)行觸摸交互的不同機(jī)制。圖3A展示了基于受抑全內(nèi)反射(frustrated total internal reflect1n，TIR)的機(jī)制。如虛線所示的光束通過光學(xué)透明平面波導(dǎo)302從發(fā)射器E行進(jìn)到檢測器D。通過全內(nèi)反射將光束限制到波導(dǎo)302。波導(dǎo)可以由例如塑料或玻璃構(gòu)造。與透明波導(dǎo)302接觸的物體304(例如，手指或觸控筆)具有比通常圍繞波導(dǎo)的空氣更高的折射率。在接觸區(qū)域上方，物體引起的折射率的增加干擾光束在波導(dǎo)內(nèi)的全內(nèi)反射。全內(nèi)反射的破壞增加了來自波導(dǎo)的光泄漏，衰減穿過該接觸區(qū)域的任何光束。相應(yīng)地，移除物體304將終止正在穿過的光束的衰減。穿過觸摸點(diǎn)的光束的衰減將導(dǎo)致檢測器處的功率較少，據(jù)此能夠計(jì)算降低的透射系數(shù)Tjk。
[0061]圖3B展示了基于光束阻擋的機(jī)制。發(fā)射器產(chǎn)生與表面306非常接近的光束。與表面306接觸的物體304將部分地或完全地阻擋接觸區(qū)域內(nèi)的光束。圖3A和圖3B展示了觸摸交互的一些物理機(jī)制，但也能夠使用其它機(jī)制。例如，觸摸交互可以基于偏振改變、散射、或傳播方向或傳播角度改變(或垂直或水平地)。
[0062]例如，圖3C展示基于傳播角度的不同機(jī)制。在此示例中，通過TIR在波導(dǎo)302中引導(dǎo)光束。該光束以一定角度到達(dá)波導(dǎo)-空氣界面并且被以相同的角度反射回去。然而，觸摸304改變光束傳播的角度。在圖3C中，在觸摸304之后，光束以更陡的傳播角度行進(jìn)。檢測器D具有根據(jù)傳播角度而變化的響應(yīng)。檢測器D可以對(duì)以初始傳播角度行進(jìn)的光束更敏感，或者它可以是不那么敏感。無論如何，受觸摸304干擾的光束將在檢測器D處產(chǎn)生不同的響應(yīng)。
[0063]在圖3A至圖3C中，觸摸物體也是與光束交互的物體。這將被稱為直接交互。在間接交互中，觸摸物體與中間物體進(jìn)行交互，中間物體與光束交互。圖3D示出了使用中間阻擋結(jié)構(gòu)308的一個(gè)示例。正常地，這些結(jié)構(gòu)308不阻擋光束。然而，在圖3D中，物體304接觸阻擋結(jié)構(gòu)308，這導(dǎo)致它部分地或完全地阻擋光束。在圖3D中，結(jié)構(gòu)308被示為離散物體，但它們也可以不必如此。
[0064]在圖3E中，中間結(jié)構(gòu)310是可壓緊的部分透射薄板。當(dāng)沒有觸摸時(shí)，該薄板將光束衰減一定量。在圖3E中，觸摸304壓緊該薄板，從而改變光束的衰減。例如，薄板的上部部分可以比下部部分更不透明，使得壓緊降低透射率?？商娲?，該薄板可以具有一定的散射點(diǎn)密度。壓緊增大了接觸區(qū)域中的密度，因?yàn)橄嗤瑪?shù)量的散射點(diǎn)占據(jù)更小的體積，從而降低透射率。類似的間接方法也能夠用于受抑TIR。注意，這種方法可以用于基于壓緊的程度或速率來測量接觸壓力或觸摸速度。
[0065]該觸摸機(jī)制還可以增強(qiáng)透射，代替減少透射或除減少透射之外。例如，圖3E中的觸摸交互會(huì)增加透射而不是減少透射。該薄板的上部部分可以比下部部分更透明，使得壓緊增大透射率。
[0066]圖3F示出了另一示例，其中發(fā)射器和檢測器之間的透射率由于觸摸交互而增大。圖3F是俯視圖。發(fā)射器Ea—般產(chǎn)生由檢測器Dl接收的光束。當(dāng)沒有觸摸交互時(shí)，Tal =I并且Ta2 = O。然而，觸摸交互304阻擋光束到達(dá)檢測器Dl，并且將被阻擋的光的一些散射至檢測器D2。因此，檢測器D2比正常情況下接收更多來自發(fā)射器Ea的光。相應(yīng)地，當(dāng)存在觸摸事件304時(shí)，Tal減小，并且Ta2增大。
[0067]為了簡化，在本說明書的剩余部分中，觸摸機(jī)制將被假定為主要具有阻擋的性質(zhì)，這意味著從發(fā)射器到檢測器的光束將被干預(yù)性觸摸事件部分或完全地阻擋。這不是必需的，但方便說明各種概念。
[0068]為了方便，觸摸交互機(jī)制有時(shí)可以被歸類為或二進(jìn)制或模擬。二元交互是基本上具有兩種作為該觸摸的函數(shù)的可能響應(yīng)的其中一種交互。示例包括非阻擋和完全阻擋、或非阻擋和10% +衰減、或不受抑和受抑TIR。模擬交互是對(duì)觸摸具有“灰度”響應(yīng)的其中一種交互:非阻擋經(jīng)過部分阻擋到阻擋的漸變。觸摸交互機(jī)制是二進(jìn)制還是模擬部分取決于觸摸和光束之間的交互的性質(zhì)。它不取決于光束的橫向?qū)挾?如下文所述，也能夠?qū)ζ溥M(jìn)行操縱以獲得二進(jìn)制或模擬衰減)，盡管它可能取決于光束的垂直尺寸。
[0069]圖4展示了與模擬觸摸交互機(jī)制相比二進(jìn)制觸摸交互機(jī)制的圖形。圖4示出作為觸摸的深度z的函數(shù)的透射率Tjk的圖形。該尺寸z在活動(dòng)表面內(nèi)或超出活動(dòng)表面。曲線410是二進(jìn)制響應(yīng)。在低z處(即，當(dāng)觸摸尚未干擾光束時(shí))，透射率Tjk處于其最大值處。然而，在一些點(diǎn)z0處，觸摸中斷光束，并且透射率Tjk突然大幅下降到其最小值。曲線420示出模擬響應(yīng)，其中，從最大值Tjk到最小值Tjk的轉(zhuǎn)換發(fā)生在Z的更廣范圍上。如果曲線420表現(xiàn)很好，從Tjk的測量值估計(jì)z是可能的。
[0070]C.發(fā)射器、檢測器以及耦合器
[0071]每個(gè)發(fā)射器向若干檢測器發(fā)射光。通常，每個(gè)發(fā)射器向不只一個(gè)檢測器同時(shí)輸出光。類似地，每個(gè)檢測器接收來自若干不同發(fā)射器的光。這些光束可以是可見光、紅外光和/或紫外光。術(shù)語“光”旨在包括所有這些波長，并且相應(yīng)地解釋術(shù)語，如“光學(xué)”。
[0072]發(fā)射器的光源的示例包括發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體激光器。還能夠使用紅外光源。光束的調(diào)制能夠通過直接調(diào)制光源或通過使用外部調(diào)制器(例如，液晶調(diào)制器或偏轉(zhuǎn)鏡調(diào)制器)來實(shí)現(xiàn)。檢測器的傳感器元件的示例包括電荷耦合器件、光電二極管、光敏電阻器、光電晶體管和非線性全光檢測器。通常，檢測器輸出電信號(hào)，該電信號(hào)是所接收的光束的強(qiáng)度的函數(shù)。
[0073]這些發(fā)射器和檢測器還可以包括除主光源和傳感器元件之外的光學(xué)器件和/或電子器件。例如，光學(xué)器件能夠用于耦合在發(fā)射器/檢測器和期望光束路徑之間。光學(xué)器件還能夠重塑或另以其他方式調(diào)節(jié)發(fā)射器產(chǎn)生或由檢測器接受的光束。這些光學(xué)器件可以包括透鏡、菲涅爾透鏡、反射鏡、過濾器、非成像光學(xué)器件及其它光學(xué)部件。
[0074]在本公開中，為清楚