注入觸摸噪聲分析的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求于2013年6月28日提交的美國臨時申請No. 61/840,655?及于2013年8 月1日提交的美國臨時申請No.61/861，192號的優(yōu)先權，其由此W其整體通過參考并入本 文。
技術領域
[0003] 本公開一般地設及傳感系統(tǒng)，并且更具體地設及可配置為確定在電容傳感系統(tǒng)上 的觸摸的觸摸位置的電容傳感系統(tǒng)。
【背景技術】
[0004] 電容傳感系統(tǒng)能夠感測電極上產(chǎn)生的、反映電容值變化的電信號。電容值的運種 變化能夠指示觸摸事件（即物體對特定電極的接近）。電容傳感元件可W用來替換機械按 鈕、旋鈕和其它類似的機械的用戶接口控件。電容傳感元件的使用允許去除復雜的機械開 關和按鈕，在惡劣的條件下提供可靠的操作。另外，電容傳感元件被廣泛使用在現(xiàn)代客戶應 用中，在現(xiàn)有的產(chǎn)品中提供用戶接口選項。電容傳感元件能夠從單個按鈕到大量W電容傳 感陣列的形式排列為觸摸傳感表面之間變化。
[000引利用電容傳感陣列的透明觸摸屏在當今的工業(yè)和消費市場是普遍存在的。能夠在 蜂窩電話、GPS設備、機頂盒、攝像機、計算機屏幕，MP3播放器、數(shù)字平板電腦等上找到它們。 電容傳感陣列通過測量電容傳感元件的電容值并尋找指示觸摸或導電物體的存在的電容 值的變量增量來工作。當導電物體(例如手指、手、或其它物體)接觸或緊靠電容傳感元件 時，電容值變化且該導電物體被檢測到。電容觸摸傳感元件的電容值變化能夠由電路測量。 電路將測量的電容傳感元件的電容值轉換成數(shù)字值。
[0006] 有兩種典型類型的電容：1)互電容，其中電容傳感電路接觸電容器的兩個電極;2) 自電容，其中電容傳感電路只接觸電容器的一個電極，其中第二電極連接到直流電壓電平 或寄生性地禪接到接地地面。觸摸面板具有（1)和(2)兩種類型的電容的分布式負載，而一 些觸摸解決方案W其各種感測模式或者單獨地或者W混合形式感測兩種電容。
【附圖說明】
[0007] 本發(fā)明通過示例而不是限制示出在附圖的圖形中。
[0008] 圖1是示出處理觸摸數(shù)據(jù)的電子系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0009] 圖2是示出處理觸摸數(shù)據(jù)的電子系統(tǒng)的實施例的框圖。
[0010] 圖3示出根據(jù)一個實施例的電容傳感觸摸傳感系統(tǒng)的實施例。
[0011] 圖4示出根據(jù)一個實施例的禪接到噪聲源的電容傳感系統(tǒng)。
[0012] 圖5是根據(jù)一個實施例的掃描序列的圖示。
[0013] 圖6是根據(jù)一個實施例的傳感陣列的單元的示例。
[0014] 圖7是示出處理觸摸數(shù)據(jù)的電子系統(tǒng)的另一個實施例的框圖。
[0015] 圖8是示出根據(jù)一個實施例的觸摸的檢測的方法的流程圖。
[0016] 圖9是示出根據(jù)一個實施例的頻率跳轉的方法的流程圖。
[0017] 圖10是示出根據(jù)一個實施例的自動頻率固齡(AFH)的方法的流程圖。
[0018] 圖11是示出根據(jù)另一個實施例的自動頻率跳轉(AFH)的方法的流程圖。
[0019] 圖12A是根據(jù)一個實施例的噪聲度量的圖示。
[0020] 圖12B是根據(jù)另一個實施例的噪聲度量的圖示。
[0021] 圖13A是根據(jù)一個實施例的在多個頻率處的噪聲度量測量的圖示。
[0022] 圖13B是根據(jù)另一個實施例的多個噪聲度量的圖示。
[0023] 圖14是示出根據(jù)一個實施例的智能頻率選擇(SFS)的方法的流程圖。
[0024] 圖15是示出根據(jù)另一個實施例的實現(xiàn)計數(shù)器的自動頻率跳轉(AFH)的方法的流程 圖。
[0025] 圖16是示出根據(jù)另一個實施例的實現(xiàn)計數(shù)器的自動頻率跳轉(AFH)的方法的流程 圖。
[0026] 圖17是示出根據(jù)一個實施例的生成查找表的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 在W下描述中，為了解釋的目的，為了提供本發(fā)明的詳盡理解陳述了諸多具體細 節(jié)。然而，對于本領域的技術人員顯而易見的是，可W在沒有運些具體細節(jié)的情況下實踐本 發(fā)明。在其它實例中，眾所周知的電路、結構和技術沒有詳細地示出，而是用框圖W避免不 必要地使本描述的理解模糊不清。
[0028] 在本描述中參考"一個實施例"或"實施例"意味著連同實施例描述的特定特性、結 構、或者特征包含在本發(fā)明的至少一個實施例中。在本描述中位于各個的位置的短語"在一 個實施例中"不一定指相同的實施例。
[0029] 在電子接收器中，諸如在觸摸傳感器系統(tǒng)中，噪聲可能被禪合到接收系統(tǒng)，導致測 量值的惡化。在觸摸傳感器系統(tǒng)中，噪聲可W從諸如手指的導電物體被禪合到觸摸系統(tǒng)傳 感器，導致在計算的手指的位置中的巨大誤差。此處所述的實施例針對引起被注入的觸摸 W產(chǎn)生與在傳感陣列的觸摸掃描期間將會隨著布置在傳感陣列上的諸如手指的導電物體 出現(xiàn)的數(shù)據(jù)相似的數(shù)據(jù)，W及基于該被注入的觸摸計算噪聲度量。通過基于注入的觸摸計 算噪聲度量，可W調諧觸摸傳感器系統(tǒng)W在拒絕噪聲的頻率下操作。通過引起被注入的觸 摸，此處所述的實施例能夠提供可W精確測量噪聲并且有效地拒絕噪聲的改進系統(tǒng)。此處 所述的實施例可W提供減少了發(fā)送和接收系統(tǒng)中噪聲對測量的有害影響的改進系統(tǒng)。另一 方面，也可W實現(xiàn)其它優(yōu)點。
[0030] 圖1是示出處理觸摸數(shù)據(jù)的電子系統(tǒng)的實施例的框圖。圖1示出了包括可W被配置 為W監(jiān)聽掃描工具120從包括傳感陣列121(例如電容傳感陣列）的觸摸傳感表面116中測量 電容的處理裝置110的電子系統(tǒng)100。在一個實施例中，多路復用器電路可W用于將電容傳 感電路101與傳感陣列121連接。電子系統(tǒng)100包含觸摸傳感表面116 (例如觸摸屏、或觸摸 板），該觸摸傳感表面116禪接到處理裝置110,該處理裝置110禪接到主機150。在一個實施 例中，觸摸傳感表面116是使用處理裝置110來檢測表面116上的觸摸的二維傳感陣列121。
[0031] 在一個實施例中，在傳感陣列的監(jiān)聽掃描（即度量掃描)期間，監(jiān)聽掃描工具120可 W引起被注入的觸摸W產(chǎn)生與在傳感陣列的觸摸掃描期間將會出現(xiàn)的數(shù)據(jù)類似的數(shù)據(jù)。使 用該數(shù)據(jù)，監(jiān)聽掃描工具120可W基于所注入的觸摸來計算噪聲度量的估計;噪聲度量表示 傳感陣列上的噪聲的噪聲特征。在一個實施例中，在發(fā)送信號關閉的同時，監(jiān)聽掃描工具 120執(zhí)行監(jiān)聽掃描。當發(fā)送信號關閉時，監(jiān)聽掃描工具120可能能夠更好地檢測環(huán)境噪聲。在 另一個實施例中，監(jiān)聽掃描工具120執(zhí)行對多個頻率的監(jiān)聽掃描并為每個頻率生成噪聲度 量。監(jiān)聽掃描工具120可W基于不同的噪聲度量從多個刺激信號中為觸摸掃描選擇刺激信 號(TX信號）。在一個實施例中，監(jiān)聽掃描工具120選擇對于噪聲度量指示最小噪聲響應的傳 輸頻率。將參考圖4-11B更加詳細地描述監(jiān)聽掃描工具120的另外細節(jié)。
[0032] 在一個實施例中，傳感陣列121包括被布置為二維矩陣(也稱為XY矩陣）的電極122 (1)-122(N)(其中N是正整數(shù)）。傳感陣列121經(jīng)由傳輸多個信號的一個或多個模擬總線115 禪接到處理裝置110的引腳113(1)-113(N)。在傳感陣列121中，開始的S個電極(即電極122 (1)-(3))連接到電容傳感電路101和地，說明了自電容的配置。最后的電極(即122(N))具有 連接到電容傳感電路101的兩個端子，說明了互電容的配置。在沒有模擬總線的情況下的替 代性實施例中，而每個引腳可W連接到產(chǎn)生發(fā)送(TX)信號的電路或單獨的接收(RX)傳感器 電路。傳感陣列121可W包括多維電容傳感陣列。該多維傳感陣列包含組織為行和列的多個 傳感元件。在另一個實施例中，傳感陣列121起全點可尋址的(APA)互電容傳感陣列的作用。 傳感陣列121可W被布置W具有平坦的表面輪廓?；蛘撸瑐鞲嘘嚵?21可W具有非平坦的表 面輪廓?；蛘撸娙輦鞲嘘嚵械钠渌渲每蒞被使用。例如，傳感陣列121可W具有六邊形排 列等，而不是垂直列和水平行。在一個實施例中，傳感陣列121可W被包含在氧化銅錫(ITO) 面板或觸摸屏面板中。在一個實施例中，傳感陣列121是電容傳感陣列。在另一個實施例中， 傳感陣列121是不透明電容傳感陣列(例如PC觸摸板）。
[0033] 在一個實施例中，電容傳感電路101可能包含張弛振蕩器或其它裝置W將電容轉 換為測量值。電容傳感電路101也可W包含計數(shù)器或定時器W測量振蕩器輸出。處理裝置 110可W進一步包含軟件部件W將計數(shù)值(如電容值)轉換為觸摸檢測判斷（也被稱為切換 檢測判斷)或相對大小。應該注意的是，存在測量電容的各種已知方法，諸如電流對電壓相 移測量法、電阻電容充電定時法、電容橋分壓器法、電荷轉移法、逐次逼近法、2-A調制器 法、電荷積累電路法、場效應法、互電容法、頻移法、或其他電容測量算法。然而，應該注意， 電容傳感電路101可W評估其他測量量來確定用戶交互，而不是評估相對于闊值的原始計 數(shù)。例如，具有2-A調制器的電容傳感電路101中，電容傳感電路101評估輸出的脈沖寬度 的比率(即密度域），而不是超過或低于某一闊值的原始計數(shù)。
[0034] 在另一個實施例中，電容傳感電路101包括JX信號發(fā)生器，該TX信號發(fā)生器生成 被施加到TX電極的TX信號（例如刺激信號）；和接收器(也稱為傳感通道），該接收器諸如積 分器被禪接W測量RX電極上的RX信號。在進一步的實施例中，電容傳感電路101包括模擬-數(shù)字轉換器(ADC)，該模擬-數(shù)字轉換器禪接到接收器的輸出W將測得的RX信號轉換為數(shù)字 值。該數(shù)字值能夠被處理裝置110、主機150或兩者進一步處理。
[0035] 處理裝置110被配置為檢測諸如傳感陣列121的觸摸傳感裝置上的一個或多個觸 摸。處理裝置能夠檢測導電物體，諸如觸摸物體140(手指或無源觸針、有源觸針、或其任何 組合）。電容傳感電路101能夠測量傳感陣列121上的觸摸數(shù)據(jù)。該觸摸數(shù)據(jù)可W被表示成多 個單元，每個單元代表傳感陣列121的傳感元件(例如電極)的一個交叉點。電容傳感元件是 諸如銅、銀、氧化銅錫(ITO)、金屬網(wǎng)、碳納米管等的導電材料的電極。傳感元件也可W是ITO 面板的一部分。電容傳感元件能夠用于允許電容傳感電路101測量自電容、互電容、或其任 何組合。在另一個實施例中，由電容傳感電路101測量的觸摸數(shù)據(jù)能夠被處理裝置110處理 W生成電容傳感陣列121的二維電容圖像。在一個實施例中，當電容傳感電路101測量觸摸 敏感裝置(例如電容傳感陣列121)的互電容時，電容傳感電路101確定觸摸表面上觸摸敏感 物體的2D電容圖像并處理峰值和位置信息的數(shù)據(jù)。在另一個實施例中，處理裝置110是(諸 如從傳感陣列中）獲得電容觸摸信號數(shù)據(jù)集的微型控制器，因此，在微控制器上執(zhí)行的手指 檢測固件識別表示觸摸、檢測和處理峰值、計算坐標、或任何組合的數(shù)據(jù)集區(qū)域。固件能夠 計算結果峰值的精確坐標。在一個實施例中，固件能夠使用計算觸摸的質屯、的質屯、算法來 計算結果峰值的精確坐標，該質屯、是觸摸的質量中屯、。質屯、可W是觸摸的X/Y坐標?；蛘?，其 它坐標插值算法可W被用于確定結果峰值的坐標。微控制器能夠向主處理器報告精確坐 標，W及其它信息。
[0036] 在一個實施例中，處理裝置110進一步包括處理邏輯102。處理邏輯102的某些或全 部操作可W W固件、硬件、或軟件、或其一些組合實現(xiàn)。處理邏輯102可W接收來自電容傳感 電路101的信號，并確定傳感陣列121的狀態(tài)，諸如在傳感陣列121上或緊鄰其是否檢測到物 體(例如手指）（例如確定物體的存在）、解析物體在傳感陣列上的何處(例如確定物體的位 置）、追蹤物體的運動、或者與在觸摸傳感器處檢測到的物體相關的其它信息。在另一個實 施例中，處理邏輯102可W包括電容傳感電路101。
[0037] 在另一個實施例中，處理裝置110可W將原始數(shù)據(jù)或部分處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到主機 150,而不是在處理裝置110中執(zhí)行處理邏輯102的操作。如圖1所示，主機150可W包含判斷 邏輯151，該判斷邏輯151執(zhí)行處理邏輯102的某些或全部操作。判斷邏輯151的操作可W W 固件、硬件、軟件、或其組合實現(xiàn)。主機150可W包含高級應用程序編程接口（API),該高級應 用程序編程接口在接收的數(shù)據(jù)上執(zhí)行例程的應用程序152中，諸如補償敏感差、其他補償算 法、基線更新例程、啟動和/或初始化例程、插值操作、或縮放操作。對于處理邏輯102描述的 操作可W由判斷邏輯151、應用程序152、或處理裝置110外部的其他硬件、軟件、和/或固件 實現(xiàn)。在某些其它實施例中，處理裝置110是主機150。
[0038] 在另一個實施例中，處理裝置110還可W包含非傳感動作塊103。運個塊103可W用 于處理和/或從/向主機150接收/發(fā)送數(shù)據(jù)。例如，可W實現(xiàn)附加部件W與處理裝置110和傳 感陣列121(例如鍵盤、小鍵盤、鼠標、軌跡球、LED、顯示器、或其它外圍設備)一同操作。
[0039] 如所示，電容傳感電路101可W被集成到處理裝置110中。電容傳感電路101可W包 含模擬1