專利名稱:聲波接觸板系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明概述了一種用于圖形顯示設(shè)備中的接觸控制裝置，特別是涉及了識(shí)別接觸位置坐標(biāo)的一種新型裝置和系統(tǒng)。
本文所考慮的圖形顯示設(shè)備一般采用陰極射線管(CRT)，但也能使用其它類型的顯示器件。在以前典型的裝置中，顯示面(熒光屏)的兩個(gè)相鄰邊緣中的每一個(gè)邊緣上裝上一排光源，以形成一束平行光，并延伸通過熒光屏。這些光束最好是成直角相交叉，以組成復(fù)蓋在顯示面上光線的柵網(wǎng)圖形。在光源對(duì)面熒光屏的側(cè)邊上裝上類似的一排光檢測(cè)器。
實(shí)際上，按照操作員的命令通過控制器來傳遞特定圖形進(jìn)行顯示，其命令可以是向熒光屏某一部位的指點(diǎn)(Pointing)。這種指點(diǎn)可中斷一束或多束光線，從而使光束所對(duì)應(yīng)的光檢測(cè)器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，把它加到控制器上就可送取某一特定圖形。例如，美國專利No，775，560給出了圖形顯示設(shè)備這種控制的范例。由于每個(gè)光源用一個(gè)單獨(dú)的光傳感器，上面所提到的這種接觸控制裝置將相當(dāng)貴。
眾所周知，表面聲波能量可用來進(jìn)行接觸控制。美國專利No，3，134，099中，Wao敘述了一種裝置，其中有多個(gè)互相并聯(lián)的壓電換能器，把它們沿著玻璃片的兩條互相鄰近邊緣中的每一條邊緣排列著。換能器與玻璃片相偶合，并隨控制信號(hào)產(chǎn)生表面聲波，穿過玻璃片表面進(jìn)行傳播。裝有壓電元件的測(cè)試筆接觸到玻璃片上，可接收到擾動(dòng)信號(hào)，然后產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)男盘?hào)加到控制單元，此控制單元可測(cè)出經(jīng)過的時(shí)間間隔，即從將控制信號(hào)加到換能器開始擾動(dòng)時(shí)起到測(cè)試筆收到此信號(hào)時(shí)之間的時(shí)間間隔。重要的是在Woo的裝置中，玻璃板的兩條相鄰邊緣中的每一條邊緣都需要許多壓電換能器。而且Woo的設(shè)備需要使用特殊的接觸指針，這種針應(yīng)能接收穿過玻璃板的聲表面波。
美國專利，No，3，653，031-Hlady等人敘述了一種對(duì)接觸靈敏的位置編碼器，也是使用能產(chǎn)生彈性表面波的換能器，把這些換能器沿透明玻璃片的邊緣排列。換能器既能作幅射器，也能作傳感器，因而它既能發(fā)射表面波穿過玻璃板，也能接收這種表面波。工作時(shí)，手指或指針放在玻璃板特定位置，就能反射所遇到的表面波。把檢測(cè)到的反射波加到與傳感器相連的時(shí)間電路上，它可確定手指或指針位置的幾何坐標(biāo)。和Woo的裝置一樣，也需要兩排換能器，以產(chǎn)生穿過玻璃板傳播的表面波。
美國專利，No，3，363，327-Johnson等人描述了另一種聲表面波類型接觸敏感的板狀組件，它包含放在陰極射線管熒光屏上的一塊玻璃板，并裝有沿玻璃板的第一邊緣排列的第一組發(fā)射器，產(chǎn)生一組瑞利(Ray Leigh)表面波束，穿過玻璃板表面，沿X軸方向傳播。類似的一組檢測(cè)器排列在玻璃板的所述的第一邊緣對(duì)面的邊緣上，可單獨(dú)接收所述的一組波束中所指定的那個(gè)波束。同樣地，第二組發(fā)射器裝在鄰近第一邊緣的玻璃板第二邊緣上，同時(shí)產(chǎn)生第二組瑞利波束，沿垂直于X方向的y方向傳播。類似的第二組檢測(cè)器排列在玻璃板的所述的第二邊緣對(duì)面的邊緣上，可單獨(dú)接收所述的第二組波束中所指定的那個(gè)波束。因此，為建立這種x-y波束柵，每個(gè)波束需要一個(gè)發(fā)射器，每個(gè)這樣的發(fā)射器需要一個(gè)單獨(dú)的檢測(cè)器。
在工作時(shí)，每個(gè)發(fā)射器發(fā)射一束沿玻璃板表面?zhèn)鞑サ娜鹄砻娌?。此后，?dāng)手指或其他物體壓在板上，聲波能量就被吸收，藉此使聲波無法傳輸?shù)狡渲付ǖ臋z測(cè)器。到達(dá)該檢測(cè)器的信號(hào)低于正常值甚至消失，就可構(gòu)成一個(gè)表明接觸的信號(hào)，并把它送到計(jì)算機(jī)去。
然而，Johnson等人的接觸控制系統(tǒng)類似于其光學(xué)裝置的接觸控制系統(tǒng)，其主要缺點(diǎn)仍舊是需要大量發(fā)射器和檢測(cè)器，用來建立相交叉的波傳播路徑，這樣可組成位于玻璃板上的柵網(wǎng)。在實(shí)際問題中，要采用雙排全部需要單獨(dú)接線的發(fā)射器和檢測(cè)器，機(jī)械結(jié)構(gòu)考慮和昂貴的費(fèi)用是其明顯的缺點(diǎn)。
在接觸控制技術(shù)方面的其他美國專利，號(hào)碼如下3，775，5603，808，3643，916，0993，956，7454，198，6234，254，3334，286，2894，346，376此外，在聲表面波領(lǐng)域的美國專利和參考文獻(xiàn)中，曾參考過的還有3，883，8314，403，165G·W·Judd和J·L·Thoss“生產(chǎn)廉價(jià)石英RAC濾波器時(shí)被切趾金屬光柵的使用”Proceedings of the IEEE 1980 Ultrasomc Symposium，P·343。
總起來說，本發(fā)明給出了一種改進(jìn)的接觸敏感板系統(tǒng)，適合于用在圖形顯示陰極射線管中或與其他配合使用。
因此，本發(fā)明給出了一個(gè)接觸板系統(tǒng)，包括具有接觸表面的基底;對(duì)觸摸所述的接觸表面敏感的裝置，它產(chǎn)生具有一定特征的信號(hào)，即具有標(biāo)誌接觸位置的第一特征和標(biāo)誌接觸本身的第二特征。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是接觸敏感裝置具有最小的機(jī)械和電氣復(fù)雜性，并且可降低制造成本。
本發(fā)明也敘述了一種接觸板系統(tǒng)，包含具有接觸表面的基底;對(duì)在所述的接觸表面上的接觸有敏感的裝置，它產(chǎn)生具有一定特征的信號(hào)，即具有標(biāo)誌接觸位置的第一特征和標(biāo)誌接觸壓力的第二特征;用于接收上述的輸出信號(hào)的裝置，用所述的第一特征來識(shí)別預(yù)定的可控制功能和用所述的第二特征來控制上述的可控制功能。
借助于參考以下對(duì)附圖的說明，可更好地了解本發(fā)明的更進(jìn)一步的性能和優(yōu)點(diǎn)圖1以說明體現(xiàn)本發(fā)明的圖形顯示設(shè)備;
圖2是圖1的接觸敏感顯示板的平面視圖，在一定程度上描述了反射聲柵的結(jié)構(gòu)和布置;
圖3代表接收到的聲表面波能量的變化圖，此聲表面波是橫過圖2的接觸板的第一條坐標(biāo)軸;
圖4代表另一個(gè)接收到的聲表面波能量的變化圖，該聲表面波是橫過圖2的接觸板的第二條;即正交的坐標(biāo)軸;
圖5畫出了反射聲柵以及由該聲柵造成的一系列反射波分量;
圖6畫出了一個(gè)輸出換能器對(duì)如圖5所示的反射波分量響應(yīng)而產(chǎn)生的波形。
圖7畫出了一個(gè)輸出換能器對(duì)一長(zhǎng)半反射波分量響應(yīng)而產(chǎn)生的波形。
圖8代表了按照本發(fā)明制成的接觸板顯示裝置中所使用的輸出換能器的輸出信號(hào)整流后的結(jié)果。
圖9表示一個(gè)反射陣列，此陣列中的單元圖案是由于手指挪開而造成的。
圖10表示另一個(gè)反射陣列，此陣列中的某些單個(gè)單元按圖案形式斷成幾段碎片。
圖10A表示另一個(gè)反射陣列，此陣列中的某些單個(gè)單元的長(zhǎng)度隨遠(yuǎn)離毗連的換能器的方向而增加;
圖11表示一種接觸板裝置，其中利用單個(gè)器件作為輸入和輸出換能器。
圖12表示另一種接觸板裝置，利用了與板長(zhǎng)等長(zhǎng)的一個(gè)輸出換能器。
圖13表示了一種接觸板裝置，其中表面波反射聲柵由離散的反射單元所組成。
圖14顯示了由輸出換能器生成的脈沖型波形，這是對(duì)由圖13的系統(tǒng)所產(chǎn)生的短脈沖分量的響應(yīng)。
圖15顯示了圖14上的波形的一種變化;
圖16表示了具有角坐標(biāo)系統(tǒng)特征的本發(fā)明的另一種系統(tǒng);
圖17從局部示圖顯示了由圖1所示的設(shè)備加以修改后與接觸板控制系統(tǒng)的，采用的形式相配合的情形;
圖17a是與圖17所示的顯示設(shè)備配合使用的接觸板控制系統(tǒng)的方塊圖;
圖18顯示了接觸控制板用來對(duì)與可遙控的設(shè)備相連的游標(biāo)進(jìn)行控制;
圖19表示一種單坐標(biāo)接觸控制板;
圖20是裝上本發(fā)明的陰極射線管的透視圖;
圖21a以局部示圖顯示了本發(fā)明的一種替換系統(tǒng)，其中把接觸控制板系統(tǒng)放在遠(yuǎn)離被控圖象顯示器件的位置;
圖21b以局部示圖顯示了本發(fā)明的另一種系統(tǒng)，它把放置在遠(yuǎn)處的接觸控制板與可控設(shè)備互相連接起來;
圖1畫出了一種圖形顯示設(shè)備10，它包括一個(gè)圖形控制器12以及一個(gè)具有顯示表面16的顯示器件14。陰極射線管CRT可用來顯示圖形，而有關(guān)本題的發(fā)明也將結(jié)合此器件(CRT)進(jìn)行描述。然而值得注意的是本發(fā)明很容易地應(yīng)用到其他顯示器件，例如電致發(fā)光器件或液晶器件或者甚至應(yīng)用到簡(jiǎn)單的電梯數(shù)字顯示，其中任一種都可代替CRT。在某些應(yīng)用中，在顯示器件的熒光屏上放置單獨(dú)的一塊極。
這種極或熒光屏通常稱作為接觸控制板，這是由于圖形或其他信息可借助操作員的接觸指令通過控制器口而得以顯示出來，即以操作員接觸與接觸控制板相連的“菜單”的某特定區(qū)域作為指令。顯示面16，無論是CRT的熒光屏或是單獨(dú)的一塊板，都構(gòu)成一個(gè)其表面能傳播聲表面波的基底。如以后將指出的那樣，接觸動(dòng)作可中斷或減小沿一條或多條路徑傳播的聲波能量，這些路徑組成了一個(gè)罩在極上的柵網(wǎng)。對(duì)這類中斷進(jìn)行檢測(cè)和分析，可用來識(shí)別接觸面的X軸值，Y軸值或其他坐標(biāo)軸值。這些信息本身對(duì)把那些圖形送來顯示或進(jìn)行器件的其它的響應(yīng)來說，又是決定的因素。
除此以外，設(shè)備10還包括使接口電路4按預(yù)定的順序進(jìn)行工作的一臺(tái)計(jì)算機(jī)22，因此，當(dāng)檢測(cè)到聲波能量的擾動(dòng)或中斷，并把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過接口電路24反饋到計(jì)算機(jī)后，就可通過計(jì)算機(jī)簽別出中斷的位置。圖形控制器12包含驅(qū)動(dòng)CRT14的電子線路，用來放大計(jì)算機(jī)22的輸出信號(hào)，或在某些情況下對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行整形。計(jì)算機(jī)為達(dá)到其功能，配備了一個(gè)時(shí)鐘(時(shí)間信號(hào)源)，視頻信號(hào)源、以及水平和同步脈沖源。控制器12的輸出加到CRT14的控制電極以及CRT的偏轉(zhuǎn)線圈上，并在計(jì)算機(jī)的指令導(dǎo)引下顯示所選擇的圖形。因此當(dāng)計(jì)算機(jī)簽別到聲波中斷的位置后，就把適當(dāng)?shù)男畔⑤數(shù)娇刂破?2，以便把相應(yīng)于操作員接觸地址的圖形顯示出來。
如圖1所示，接口電路24通過總線30使輸入端與接收換能器R1，R2相連接，并通過總線32使輸出端與發(fā)射換能器T1，T2相連接。電路24還有附加的輸入輸出端，可與計(jì)算機(jī)22相連接，以進(jìn)行對(duì)話。電路24可響應(yīng)計(jì)算機(jī)22送來的定時(shí)信號(hào)，輸出觸發(fā)信號(hào)，以一定的時(shí)序激勵(lì)換能器T1，T2，從而使隨之而來的表面波中斷的位置可簽別出來。
輸入換能器T1，T2裝在基底面16并分別靠近邊緣18和20，(如圖2所示)，下面將對(duì)它進(jìn)行更詳細(xì)的說明。接口電路24中的一個(gè)源25通過總線32，將輸入信號(hào)S1，S2加到相應(yīng)的換能器T1，T2上，這些換能器分別單獨(dú)發(fā)射一束聲表面波，分別沿表面16的第一路徑和第二路徑P1和P2傳播。
又如圖2所示，第一和第二輸出換能器R1，R2裝在基底面16，并分別靠近邊緣18和20，也就是靠近其相應(yīng)的輸入換能器T1和T2的邊緣。換能器R1和R2在接收到由其相對(duì)應(yīng)的輸入換能器發(fā)出的表面波之后，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)S3，S4，這些信號(hào)帶有發(fā)射表面波的特征，例如，幅度上的改變，這可歸因于所收到的脈沖式聲表面波能量的擾動(dòng)。詳情在后面將會(huì)談到。
包含一排反射單元el-en的第一反射聲柵沿路徑P1排列，上述的每個(gè)單元實(shí)際上最好以路徑P1的縱向軸夾成的相同的入射角來放置。反射單元相對(duì)于路徑P1的入射角約為45度是合乎需要的。另外，路徑P1的縱向軸最好放置成平行于基底面16的上邊緣，如圖1和圖2所示。
這些反射單元el-en從原先發(fā)射的脈沖式表面波中截取了多個(gè)波分量，并使這些分量沿同樣多條路徑PV傳播穿過基底面16，每條路徑與路徑P1軸夾一個(gè)角度。如圖1和圖2所示，這些多條路徑PV，每個(gè)與路徑P1軸夾角為90度。
同樣地，包含一排反射單元e′l-e′n的第二反射聲柵沿路徑P3排列，這些反射單元實(shí)際上以與路徑P3的縱向軸夾成相同的入射角來放置，以便截取從路徑P1中被反射出來并沿著路徑PV傳播，橫過基底表面16的波分量。聲柵G2阻斷沿路徑PV到達(dá)的脈沖式波分量，并使這些波分量沿著路徑P3軸向接收換能器傳播，此接收換能器R1可把收到的脈沖波能量轉(zhuǎn)換成電輸出信號(hào)S3。與第一反射聲柵G1互補(bǔ)，聲柵G2的元件以與路徑P3的縱向軸成45度排列，便于截?cái)嗖⒅匦聦?dǎo)向從聲柵G1到達(dá)的波分量。
以上描述的一對(duì)換能器T1，R1和聲柵G1，G2建成脈沖式表面波路徑PV的柵網(wǎng)的一部分。這些路徑是橫穿基底表面16安置的。此柵網(wǎng)的第二部分由第二對(duì)換能器T2，R2和相應(yīng)的聲柵G3、G4所建成。類似于以上描述的情況，換能器T2在收到接口電路24中的信號(hào)源25發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)S2后發(fā)射一束聲表面波沿路徑P2傳播，此路徑P2垂直于上述的路徑P1，P3。第三反射聲柵G3包含一排反射單元ell-enn，它沿路徑P2排列，且與路徑P2軸夾成相同的入射角來放置。聲柵G3從換能器T2發(fā)射的表面波截取多個(gè)脈沖波分量，并使這些脈沖波分量沿多條路徑Ph傳播，穿過基底面16，這些路徑Ph都以與路徑P2軸成90度夾角來放置。
包含一排反射單元e′ll-e′nn的第四反射聲柵沿著路徑P4排列，每個(gè)反射單位都以與路徑P4的縱向軸夾成45度來放置。聲柵G4的反射單元截?cái)嘤陕晼臛3引向后沿路徑Ph傳播的波分量，并使這些脈沖波分量沿路徑P4傳播到接收換能器R2。
由于換能器T1，T2沿著路徑P1，P2，另外發(fā)射了聲表面波，路徑P1，P2與其相應(yīng)的鄰接的聲柵G1，G2方向相反，給出吸收這種波能量的方法是合乎需要的。因此，一對(duì)再軟性環(huán)氧樹脂構(gòu)成的吸收器33，35，就裝在顯示表面上緊靠著各自的換能器T1和T2的后面。
在剛才描述的情況中，如圖2所示，顯示面16上有一復(fù)蓋柵網(wǎng)，它包含聲表面波的多條路徑，這些表面波被限制在預(yù)定的路徑上，一組路徑Ph排成平行于顯示表面16的主軸或所謂的水平軸，而第二組路徑，也是交叉路徑PV排成平行于顯示面16的短軸或垂直軸。這時(shí)交叉波能量傳播路橫穿顯示器件的表面，組成一個(gè)覆蓋顯示表面16的柵網(wǎng)。
如上所述，接口電路24和總線32連接到輸入換能器T1，T2可以發(fā)射脈沖式表面波沿路徑P1，P2傳播。將信號(hào)S1，S2加到換能器T1，T2后，可產(chǎn)生并發(fā)射超聲彈性表面波，此波實(shí)質(zhì)上具有水面波波前，在平行于觸發(fā)換能器的直線上具有同樣的幅度和相位。換能器T1，T2(以及R1和R2)，典型地，是由鋯鈦酸鉛陶瓷所構(gòu)成的壓電換能器，裝在一個(gè)較低速材料的梭鏡上，例如，人造熒光樹脂，它可實(shí)現(xiàn)與基底表面16的有效的機(jī)電偶合。
沿路徑P1，P2發(fā)射的表面波最后分別由換能器R1，R2接收到，并將它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)S3，S4。包括信號(hào)處理電路23在內(nèi)的裝置連接到接收換能器R1，R2的輸出端(此信號(hào)處理電路包含在接口電路24中，見圖1)，根據(jù)擾動(dòng)脈沖表面波的過渡時(shí)間進(jìn)行分析，可決定接觸擾動(dòng)波穿過的是Ph，PV中的哪一個(gè)路徑，此可建立接觸位置的兩個(gè)坐標(biāo)值，在一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)中，例如，為了鑒別擾動(dòng)脈沖波沿水平軸路徑位置的X軸坐標(biāo)值，如圖2所示，用確定裝置對(duì)換能器R1收到的脈沖式表面波進(jìn)行時(shí)間分板。此外，確定裝置在輸入信號(hào)S1加到換能器T1及發(fā)射表面波的瞬間，就開始進(jìn)行分析。在圖3的時(shí)間刻度上，畫出了由發(fā)射器T1發(fā)出的聲脈沖波能達(dá)接收器R1的最早的時(shí)間。
假定復(fù)蓋顯示面的柵網(wǎng)尺寸為8″×11″左右，并假設(shè)脈沖表面波到達(dá)路徑P1的第一反射單元e1所需的渡越時(shí)間為2微秒左右，也就是脈沖表面波從單元e′1抵達(dá)接收器R1所需的渡越時(shí)間。把此值加上表面波從反射單元e1穿過顯示面16到反射單元en的渡越時(shí)間，此值約為60微秒。因此檢測(cè)器將不考慮在發(fā)射器T1觸發(fā)后的前64微秒內(nèi)到達(dá)的任何擾動(dòng)。先假定T1發(fā)射的表面波沒有受到擾動(dòng)，換能器R2的輸出響應(yīng)就如圖3上的實(shí)線所示。這里顯示的波形在約為176微秒的范圍內(nèi)具有相對(duì)恒定的幅度。這種響應(yīng)的建立是由于在開始的一段時(shí)期，表面波能量在176微秒間隔內(nèi)，也就是直到時(shí)刻tn不斷地到達(dá)檢測(cè)器R1。176微秒時(shí)間間隔是表面波走過反射聲柵G1的全部長(zhǎng)度并沿反射聲柵G2的長(zhǎng)度返回所需的近似時(shí)間。當(dāng)不存在擾動(dòng)時(shí)，接收換能器R2的輸出經(jīng)接口電路24分析后，向計(jì)算機(jī)22發(fā)出一個(gè)信號(hào)，表明未受擾動(dòng)的一束表面波穿過基底面16。計(jì)算機(jī)把此信息接力轉(zhuǎn)送給控制器12，控制器就使CRT上的顯示圖形保持不變。
現(xiàn)在假設(shè)操作員希望選擇一幅不是正在顯示的圖形。一張菜單，諸如一張圖或其他類型的指南，可指出應(yīng)當(dāng)觸摸顯示表面16的哪個(gè)特定區(qū)，才能調(diào)用所要的圖形。因此，假設(shè)圖2中的指定區(qū)A1是該特定區(qū)，那么操作員以手指觸摸顯示面的A1位置，也就是插入交叉的表面波形成的柵極，此動(dòng)作可使一部分聲表面波能量穿過接觸區(qū)而被吸收。再次參考圖3可對(duì)這種接觸動(dòng)作進(jìn)行最好的解釋和說明，圖3表明了對(duì)R1的輸出波形的影響是由于對(duì)在A1區(qū)域附近穿過顯示表面的聲表面波的擾動(dòng)。此影響表現(xiàn)在沿時(shí)間軸的波形上有一凹陷D1它相應(yīng)于操作員在顯示面上的接觸點(diǎn)。假定接觸點(diǎn)位于從左端算起的約四分之一的顯示面長(zhǎng)軸的距離，如圖2所示。正如以前所指出的，假定表面波沿聲柵G1長(zhǎng)度傳播所需的時(shí)間是88微秒。其四分之一為22微秒。把它加上表面波沿平行于顯示面短軸的路徑傳播所需的時(shí)間64微秒以及走過聲柵G2的相應(yīng)部分所需的22微秒，最后加上起始和終了的渡越時(shí)間的4微秒(2+2)，檢測(cè)器的輸出波形將表明由T1發(fā)射、接著由R1接收的脈沖波的擾動(dòng)在發(fā)射器T1發(fā)射該表面波以后的112微秒(2+2+64+22+22)前后出現(xiàn)。此112微秒的時(shí)間間隔由計(jì)算機(jī)22分析計(jì)算，并告知控制器112在時(shí)域的某特定時(shí)刻由接收器R1檢測(cè)到一個(gè)擾動(dòng)。最好是在一段時(shí)間以后，發(fā)射器T2發(fā)出脈沖表面波，經(jīng)聲柵G3和G4反射，把部分波分量回到接收器R2。和以上描述的關(guān)于由R1檢測(cè)到的擾動(dòng)的方法相似，表面波分量現(xiàn)在沿平行于顯示面長(zhǎng)軸的路徑Ph傳播，并由R2所檢測(cè)，同樣地可由此發(fā)現(xiàn)擾動(dòng)以及定出上述沿Y軸的波擾動(dòng)出現(xiàn)的時(shí)刻，如圖4中凹陷點(diǎn)D2所表示的。根據(jù)這個(gè)時(shí)間信息再加上另一個(gè)軸的時(shí)間信息，計(jì)算機(jī)可給出擾動(dòng)點(diǎn)(接觸點(diǎn)A1)的坐標(biāo)，并告知控制器12，這樣控制器就可把接觸點(diǎn)位置指定的(或與之有關(guān)的)特定圖形送到CRT屏幕上去顯示。
大家知道，識(shí)別兩個(gè)坐標(biāo)值，采用同時(shí)工作方式是可能的，但是更好的工作方式是輪流進(jìn)行識(shí)別，后一種方式消除了相互交叉影響的問題并且可做到節(jié)省設(shè)備量，在坐標(biāo)識(shí)別通道之間切換，共用某些電路元件，例如，調(diào)諧放大器而不用制做雙份電路元件。
在一種成功地簡(jiǎn)化用于實(shí)際的設(shè)備中，以上描述的聲柵G1-G4，用絲綢屏技術(shù)制成，把一種燒結(jié)材料(燒焊玻璃)做成圖2所示的樣子。更具體地，聲柵單元的實(shí)際結(jié)構(gòu)和間距是利用單元撤離法由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的。首先考慮包含多個(gè)表面波反射單元的基本反射線陣，這些反射單元為等寬度，等間隔，全都以與它們所規(guī)定的路徑的縱向軸成45度方向排列。合乎需要的是相鄰單元的間隔，或間距應(yīng)當(dāng)是發(fā)射換能器發(fā)射的聲波的一個(gè)波長(zhǎng)。聲波沿著反射單元均勻排列的這種陣列傳播，功率隨距離作指數(shù)衰減，因而到該陣列終端幾乎沒有聲波能量從單元上反射出來。而且，上面提到的這種均勻陣列必然會(huì)導(dǎo)致被引向穿過顯示面的反射聲波分量的功率密度隨距離作指數(shù)衰減，換句話說，起始的反射波分量的功率密度比后來的反射波分量的功率密度大得多。合乎需要的是穿過顯示面的反射波分量應(yīng)當(dāng)有幾乎恒定的功率密度，如圖3和圖4所畫出的那樣，否則在那些圖上就顯示出指數(shù)衰減的幅度。
所需要的反射波恒定功率密度可采用對(duì)聲柵的反射單元按一定花樣刪除的方法來達(dá)到這是簡(jiǎn)便可行的，在這些反射單元中刪除單元的比例從聲柵的起點(diǎn)到末端逐漸減小。這樣使反射系數(shù)逐漸增加。
照上述方法做成的反射聲柵，其起始的陣列是大約300個(gè)等間隔的單元，間距(沿波的傳播方向)為4MHZ的聲波的一個(gè)波長(zhǎng)，實(shí)際上單元的刪除可選擇化進(jìn)行，使最后聲留下的相鄰單元間的距離是上述的一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍。在實(shí)施過程中，陣列單元可按下式來選擇刪除
P=C-1cexp(XL)-1]]>在上式中，P等于坐標(biāo)X點(diǎn)處的單元密度，其中X是從陣列的遠(yuǎn)端向發(fā)射端進(jìn)行量測(cè)的距離。當(dāng)X等于零，單元密度等于1，這就是均勻陣列來進(jìn)行單元?jiǎng)h除的情況。C和L是常數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來決定，它們將依賴于顯示板和反射單元的材料特性，及反射單元的長(zhǎng)度、密度、厚度等等。最后的聲柵由大的130個(gè)單元的陣列所組成，具有由上式?jīng)Q定的單元分布，其中單個(gè)元素為0.7″長(zhǎng)和0.011″寬。
對(duì)本發(fā)明的較好的裝置加以說明以后，將討論構(gòu)成本發(fā)明基礎(chǔ)的主要原理和各種裝置。雖然本發(fā)明的較好的裝置是以直角坐標(biāo)檢測(cè)接觸位置為例來說明的，但應(yīng)當(dāng)看到本發(fā)明的原理也適用于具有直角坐標(biāo)或其它坐標(biāo)的器件，或者是具有單一坐標(biāo)軸的器件。
這種較好的裝置已從系統(tǒng)的角度加以描述過了，用來發(fā)射一束表面波并射到反射陣列或聲柵上，從聲柵上派生了多個(gè)脈沖波分量。此陣列再使這些分量穿過顯示面。從廣義上說，本發(fā)明可以被看作為聲表面波掃描裝置，包括偶合到表面波傳播基底上的輸入表面波換能裝置，在坐標(biāo)軸方向上掃描，接連不斷地發(fā)出脈沖式表面波，沿實(shí)際上平行的路徑穿過表面，橫過上述的坐標(biāo)軸。多條路徑分別與沿顯示面坐標(biāo)軸的不同位置相連系。由于接觸位置信息是由確定擾動(dòng)的表面波脈沖分量的時(shí)間來產(chǎn)生的。每個(gè)表面波束的起始時(shí)間必須要仔細(xì)控制。在上述的較好的裝置中，定時(shí)是穿過反射聲柵的表面波的，其中表面波束的發(fā)射或沿平行路徑傳播穿過底板的波分量，不僅是由顯示面上表面波的自然傳播速度所決定的。例如，具有如圖2所示的反射陣列的裝置中，這些反射陣列用來發(fā)射脈沖式表面波分量以橫過底板，它們可裝在單獨(dú)的具有不同傳播速度的帶上，如不同的玻璃帶或金額帶，把它粘在顯示面上。必須留心保證波能從反射聲柵有效地轉(zhuǎn)換到顯示面上，可采用削薄帶片的接口邊緣的方法來達(dá)到。把波反射陣列裝在單獨(dú)的帶片上還有其它一些理由，例如制造方便以及經(jīng)濟(jì)等。
從廣義上說，本發(fā)明也可被看作為一種吸收測(cè)距系統(tǒng)，完全不同于上述美國專利No，3，653，231中的并在上面討論的反射型測(cè)距系統(tǒng)。在本發(fā)明中，用手指或適當(dāng)?shù)闹羔?，能吸收聲表面波能量，使接觸區(qū)附近傳播的聲表面波來的幅度衰減，結(jié)果可以測(cè)到波能量的消失或者波能量減小，利用對(duì)此信息進(jìn)行定時(shí)決定哪個(gè)能傳播路徑受到擾動(dòng)，因而確定了接觸的位置，你將會(huì)注意到，在較好的裝置中，聲表面波脈沖分量橫過接觸板傳播所需要的時(shí)間對(duì)于所有的波路徑來說是常數(shù)。然而，由輸入換能器發(fā)射的表面波束傳播到轉(zhuǎn)換傳播方向的那一點(diǎn)以及從重新轉(zhuǎn)換傳播方向那一點(diǎn)傳播到輸出換能器所需要的時(shí)間是隨進(jìn)行接觸點(diǎn)的坐標(biāo)值而改變的。正是這個(gè)不同的距離以及與之有關(guān)的表面波傳播需要不同的時(shí)間，得到本發(fā)明的使用，以確定坐標(biāo)軸上接觸點(diǎn)的位置。
同以前的技術(shù)不同，以前的系統(tǒng)為沿接觸板的一邊具有固定個(gè)數(shù)的發(fā)射器，以及沿對(duì)邊具有相同個(gè)數(shù)的檢測(cè)器，它是靠確定哪一對(duì)發(fā)射器一檢測(cè)器被觸發(fā)的方法來檢測(cè)接觸的位置的，本發(fā)明采用連接不斷的脈沖式表面波，它橫掃過接觸板，在輸出端產(chǎn)生一個(gè)模擬輸出信號(hào)。采用本發(fā)明后，接觸板系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者可自由選擇。根據(jù)測(cè)試系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，選取與由顯示驅(qū)動(dòng)的器件的性能指標(biāo)相一致的接觸板指標(biāo)，而不用進(jìn)行機(jī)械改變。這方面的問題下面將會(huì)詳細(xì)地討論。
圖5將進(jìn)一步幫助了解作為本發(fā)明基礎(chǔ)的某些原理，以及某些所希望的優(yōu)化。盡管可以想出其它裝置來使輸入換能器發(fā)射的一束聲表面波改向以橫過顯示面，就象在上面描述過的較好的裝置中那樣，但是圖5給出了一種用于此目的的反射聲柵40，可以看到聲柵包括反射單元E1E2E3E4E5，它們按接觸板坐標(biāo)軸41的方向排列著。實(shí)際上，聲軸還包含更多的單元，如圖2所示不過。為了圖示說明的明了起見，只畫了五個(gè)單元。圖上示了加到輸入換能器44上去的輸入信號(hào)42，它包含具有五個(gè)周期的正弦波群信號(hào)，在圖上顯示為具有周期C1，C2，C3，C4，C5的正弦波。
輸入信號(hào)42加到輸入換能器44后，結(jié)果從換能器44發(fā)出一束等幅表面波。周期C1-C5的波長(zhǎng)選取為等于聲柵40的周期。信號(hào)42的第一周期C1產(chǎn)生第一個(gè)表面波，它以聲柵40的第一單元E處局部反射，這里顯示了一個(gè)例子，與軸41夾成了45度的方向排列。反射表面波以與反射表面波傳播方向夾成90度的方向傳播。在圖5中，第一反射表面波以符號(hào)C1≡1表示，意味由輸入信號(hào)周期C1產(chǎn)生的第一表面波從聲柵單元E1處被反射。
就是這個(gè)第一表面波在聲柵單元EZ處又有反射，在圖5中表示為C1E2。從單元E3-E5處反射的表面波就分別標(biāo)為C1E3。C1E4，C1E5等。類似地，輸入信號(hào)的第二周期C2產(chǎn)生第二表面波，它比第一表面波延遲一個(gè)周期，也就是產(chǎn)生了表面波的第二個(gè)圖形，此圖形結(jié)構(gòu)為由輸入信號(hào)第一期C1所產(chǎn)生的表面波的圖形完全一樣，只是在時(shí)間上延遲了一周。類似地，輸入信號(hào)周期C3-C5產(chǎn)生另外三個(gè)表面波圖形。這樣，輸入信號(hào)42加到輸入換能器44后，產(chǎn)生了一束表面波束，它們沿著反射聲柵40傳播。聲柵40反射出多個(gè)表面波脈沖分量，它們可橫過顯示面?zhèn)鞑?。正如是這里所使用的那樣，C1E1，C2E1，C3E1，C4E1，C5E1構(gòu)成一個(gè)分量。另一組將是C1E2，C2E2，C3E2，C4E2和C5E2。最好是一組分量中各分量充分地重疊，這樣可在輸出端產(chǎn)生一個(gè)平滑的模擬信號(hào)，正如下面將詳細(xì)討論的那樣。
輸出換能器45產(chǎn)生的輸出形狀如圖6所示，換能器45排列的樣子如圖5所示，圖6中標(biāo)測(cè)信號(hào)的幅度光升到一個(gè)峰值，然后衰減到零。這一類可以從圖5很容易地理解，在圖5中，可以看到，這組表面波由單個(gè)的波C1E1開頭，后面跟著雙波C1E2和C2E1，接著是一組≡波等等。在峰值達(dá)到以后，在輸出端相加的表面波數(shù)目大大減小，直到該波束全都通過后檢測(cè)波能量降至零。
可以發(fā)現(xiàn)，如果考慮信號(hào)/噪聲比，這里就存在表面波束長(zhǎng)度對(duì)輸入換能器寬度(或者更精確地說，聲柵G1，G2等的寬度)的最佳關(guān)系。特別是在本發(fā)明的較好的實(shí)施中，由輸入換能器發(fā)出的輸入表面波脈沖持續(xù)時(shí)間(T)應(yīng)當(dāng)在1.0W/C到2.0W/C范圍內(nèi)，其中“W”是上述的寬度，C是聲表面波在引導(dǎo)基底面上的傳播速度。
參閱圖8可更好地了解以上內(nèi)容的含意。圖8表示接觸板顯示裝置中輸出換能器輸出端的信號(hào)波形的修正形狀。圖8是對(duì)上面討論過的圖3或圖4的圖形說明。如上所述，使用優(yōu)化結(jié)構(gòu)后，輸出信號(hào)48中由于表面波束在特定波束路徑上的衰減而造成的幅度凹陷49有相當(dāng)大的幅度。信號(hào)48的信號(hào)噪聲比是令人滿意的。檢波信號(hào)的波形48中相應(yīng)于波能量衰減的凹陷49具有相當(dāng)明顯的底部，因而它可以被非常精確地定位，下面將要進(jìn)一步討論。如果表面波輸入脈沖持續(xù)時(shí)間大大高于最佳范圍，輸出換能器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)色絡(luò)為大大加長(zhǎng)的梯形的輸出信號(hào)，如圖7所示。在圖8中，波形50就表示了這種波形，結(jié)果輸出信號(hào)中相應(yīng)于擾動(dòng)的凹陷51的底部相當(dāng)不明顯，而因此對(duì)觸點(diǎn)位置的分辨度也相當(dāng)差。反之，如果輸出表面波脈沖持續(xù)時(shí)間大大低于最佳范圍，輸出信號(hào)變得很弱，如圖8所示的52，使信號(hào)噪聲比很低，因此信號(hào)可靠度和接觸點(diǎn)分辨度都很差。輸出換能器產(chǎn)生的信號(hào)的信噪比決定了本系統(tǒng)的極限接觸點(diǎn)分辨度。
舉例說明，聲柵元素間的間距和表面波的波長(zhǎng)是30mils(0.030″)。為決定本發(fā)明中最佳輸出脈沖寬度，一個(gè)必須考慮的因素是表面波傳播橫過接觸板的距離，在此距離下繞射的影響并未使波發(fā)生明顯的發(fā)散。按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)方法，在沒有明顯的波的發(fā)散情況下，換能器發(fā)出的表面波傳播的距離大約等于換能器寬度的平方，以波長(zhǎng)數(shù)計(jì)。例如，為發(fā)射表面波橫過一塊15英吋寬的接觸板，輸入換能器應(yīng)當(dāng)約為24個(gè)波長(zhǎng)度。假定波長(zhǎng)為30mils(0.030″)，脈沖式表面波在出現(xiàn)明顯發(fā)散之前，約傳播了576個(gè)波長(zhǎng)，或大約17英吋。然而，實(shí)際上可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于15英吋寬的板，換能器只需寬16個(gè)波長(zhǎng)或0.48英吋;這一有利的發(fā)現(xiàn)可以解釋為在決定橫跨顯示表面的波路徑時(shí)兩個(gè)聲柵(例如G1和G2)同時(shí)起作用?，F(xiàn)在如果設(shè)顯示表面上的表面波速為每微秒120mil(＝3000m/sec)，那么m/c等于4微秒，因此最佳脈沖持續(xù)時(shí)間的范圍是4到8微秒，相應(yīng)于16到32個(gè)周期的范圍。相應(yīng)于這一情況的頻率等于4MHE，即速度C和波長(zhǎng)的商。
重要的是應(yīng)該注意，當(dāng)走過聲柵的脈沖波長(zhǎng)到32個(gè)周期時(shí)，設(shè)法保持發(fā)射頻率和反射條帶的相互間距S之間的正確關(guān)系，在至今所描述過的裝置中，反射條帶以與入射波方向成45度角排列，且這時(shí)的間距是一個(gè)波長(zhǎng)或波長(zhǎng)的整數(shù)倍，正確的頻率是f＝ (c)/(s) 或者是它的整數(shù)倍，而發(fā)射頻率應(yīng)當(dāng)非常接近于這個(gè)理論值;對(duì)于較短的脈沖，也就是只包含較少個(gè)周期，頻率公差可成比例地放寬。功率反射率(下面會(huì)對(duì)它加以定義)也必須在正確頻率下進(jìn)行計(jì)算。同樣理由，重要的是要沿全部聲柵精確地使所選的S值保持常數(shù)，除了允許為S的整數(shù)倍。
如上所述，本發(fā)明不同于其它接觸板系統(tǒng)的優(yōu)越之處在于其對(duì)模擬信號(hào)的利用。根據(jù)本發(fā)明的這一特點(diǎn)，裝有與輸入輸出換能器裝置相連的電路裝置，用來在顯示表面上激起已定時(shí)的一串表面波束以及檢測(cè)接收波束中由接觸感應(yīng)引起的擾動(dòng)。電路裝置，包括對(duì)輸出換能器的輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)得出擾動(dòng)電特征的裝置以及產(chǎn)生代表上述擾動(dòng)特征的時(shí)間的一個(gè)輸出的裝置。由此輸出，可決定接觸擾動(dòng)波束是走哪條路徑傳播的，并借此確定顯示面上接觸點(diǎn)的坐標(biāo)位置。
為分析輸出信號(hào)以確定波束擾動(dòng)的時(shí)間，要裝上許多設(shè)備。在所采用的裝置中，采樣裝置，對(duì)輸出換能器的檢測(cè)輸出信號(hào)的幅度在許多時(shí)間間隔點(diǎn)上進(jìn)行采樣，存儲(chǔ)裝置，可存儲(chǔ)樣本幅度，供以后參考比較。當(dāng)顯示面被接觸時(shí)，這些裝置又對(duì)輸出換能器的輸出幅度進(jìn)行采樣，并把它和已存入的參考樣本進(jìn)行比較。本裝置可產(chǎn)生一個(gè)代表參考樣本與有接觸的樣本之間幅度的最大差值位置的信號(hào)，如果需要也可給出最大比值位置的信號(hào)，然后定出脈沖波接觸擾動(dòng)的時(shí)間。
如上所述，利用本發(fā)明的設(shè)計(jì)者可靈活選擇，把接觸板的特征指標(biāo)改訂成由接觸板驅(qū)動(dòng)的器件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。也就是說，采樣裝置可加以調(diào)整并可設(shè)計(jì)成以相應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器件標(biāo)準(zhǔn)的注意選擇的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣。例如，如果接觸板裝置驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)，可按需要選擇采樣頻率為相應(yīng)于計(jì)算機(jī)編程的每個(gè)字符采樣一次或每?jī)蓚€(gè)字符采樣一次。當(dāng)今典型的計(jì)算機(jī)每行有640個(gè)矩陣點(diǎn)，也就是相應(yīng)于80個(gè)字符。你可以以有的可分辨的接觸單元數(shù)和640是整數(shù)倍的關(guān)系，如果計(jì)算機(jī)具有640個(gè)水平矩陣單元的話。按照本發(fā)明，如果你想改用一臺(tái)沿水平軸具有512個(gè)矩陣點(diǎn)(64個(gè)字符)的計(jì)算機(jī)，產(chǎn)生輸出信號(hào)的裝置不需要加以改變。所需要變動(dòng)的只是改變電子采樣信號(hào)的定時(shí)系統(tǒng)。但這在以前的固定發(fā)射系統(tǒng)中是不能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗鼈儾灰赘淖儊頋M足不同標(biāo)準(zhǔn)的需要。這樣，在這些用以前方法的系統(tǒng)中，需要實(shí)際提供不同規(guī)格的接觸板以滿足所要的不同標(biāo)準(zhǔn)。在本發(fā)明中，只需要改變采樣信號(hào)的時(shí)序，就可適應(yīng)驅(qū)動(dòng)裝置的各種不同標(biāo)準(zhǔn)。
用來確定波束擾動(dòng)的時(shí)間而進(jìn)行分析輸出換能器的輸出信號(hào)的另一種方法是采用微分裝置，對(duì)輸出換能器裝置的整輸輸出進(jìn)行微分。此微分信號(hào)的零值交叉點(diǎn)就代表了波束的接觸擾動(dòng)的位置。盡管微分方法具有優(yōu)點(diǎn)，即所利用的電子電路相當(dāng)便宜，但這種系統(tǒng)所用的聲柵必須非常細(xì)心制作，以保證由此聲柵發(fā)出并截獲的脈沖束分量使輸出換能器產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)平坦的輸出信號(hào)。而且，微分方法還有一個(gè)弱點(diǎn)，會(huì)把污染物誤作為接觸(例如在顯示面上的油漬)。
圖2顯示了以上說明的所采用的裝置，具有反射聲柵G1，G2，G3和G4，它們的單元是非均勻排列的。正如已經(jīng)指出的那樣，在實(shí)際裝置中，這種非均勻排列是所需要的，因?yàn)閱卧獮榫鶆蚺帕械穆晼欧瓷淞肯嗤?，因而就造成幅射功率沿長(zhǎng)度按指數(shù)衰減。也就是說，如果對(duì)于固定聲柵的每一段長(zhǎng)度來說，入射到該聲柵上的功率中一定百分?jǐn)?shù)功率向旁邊幅射出去，只有較少的剩下的功率接著傳播。如果剩下的功率在下一段以同樣的百分?jǐn)?shù)比例向旁邊幅射出去，可以看到，功率將按幾何級(jí)數(shù)遞減。
重申一下，如圖3，4或圖8所示的平坦的響應(yīng)是更合乎需要的。根據(jù)本發(fā)明這方面的內(nèi)容，靠近輸入換能器的反射聲柵中的這些反射單元的反射率要進(jìn)行加權(quán)，使起始單元的反射率較低，以后的單元反射率逐漸增加。換句話說，反射陣列的反射系數(shù)沿逐步遠(yuǎn)離鄰近的換能器的方向不斷增加，以補(bǔ)償由于波能量不斷轉(zhuǎn)向橫過接觸板的其它路徑上而造成的波幅度的衰減。應(yīng)當(dāng)懂得，靠近輸入換能器的反射陣列的反射率應(yīng)沿著波傳播的方向逐漸增加，對(duì)于靠近輸出換能器的反射陣列，它的反射率應(yīng)沿著傳播的方向逐漸降低。這樣，在這兩種情形中，反射率都應(yīng)該沿著遠(yuǎn)離鄰近換能器的方向逐漸增加。在圖2的裝置中，藉助聲柵G1-G4中的反射單元的非均勻間隔排列就可實(shí)現(xiàn)這種所需要的特性。
對(duì)于完全均勻的橫向幅射表面波，假定在陣列任何位置均無能量損耗，那么沿陣列的功率必定隨距離線性減小。假定真是這樣，功率反射率必須正好相反，隨距離而增加，一直保持陣列終了的一點(diǎn)，在此點(diǎn)，線性降低的功率可能已降到零了(正如這里使用的那樣，反射率是單位長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換成的橫向波功率與縱向入射波功率的比值)。換句話說，功率反射率K必須隨離換能器的距離X而增加，按照式K＝ 1/(G-X+1/Kc) 來計(jì)算，其中Ke是實(shí)際上在X＝G處，即在最遠(yuǎn)端所選用的最大反射率，符號(hào)G代表聲柵的長(zhǎng)度。注意到K和Ke都具有長(zhǎng)度倒數(shù)的量綱，(即單位長(zhǎng)度的功率轉(zhuǎn)向的百分?jǐn)?shù))。
可以許多方法來實(shí)現(xiàn)使聲柵反射率沿逐步遠(yuǎn)離鄰近換能器的方向而增加，以便使輸出換能器的輸出波形平坦變化。其中一種方法是沿逐步遠(yuǎn)離鄰近換能器的方向增加反射單元的厚度，因?yàn)楣β史瓷渎收扔诜瓷鋯卧穸鹊钠椒健＠碚撋希捎镁W(wǎng)印式腐蝕的方法(采用開槽的方法)來做到這一點(diǎn)，但是實(shí)際上，可以證明此法是很難實(shí)現(xiàn)的。
第二種方法，也是更實(shí)際的方法是根據(jù)公式選擇性地拿走幾個(gè)反射單元，造成反射率沿陣列按所要求的樣子增加。參閱圖9，圖2以及前面關(guān)于制作反射聲柵的討論。例如，如果你希望功率反射率的變化范圍為9比1(即幅度比為3比1)，可在陣列的起始段中每三個(gè)反射帶去掉二個(gè)。接著沿陣列的長(zhǎng)度方向，反射條帶逐漸增加(也就是逐漸減少去掉的條帶數(shù))，直到該陣列末段，不再去掉任何條帶。這是一個(gè)很實(shí)際的方法，并已成功地用于實(shí)踐。
還有另一種方法可對(duì)每個(gè)單獨(dú)的反射單元的反射率進(jìn)行加權(quán)，如圖10所示用弄斷陣列G′1的單個(gè)反射單元的辦法，在靠近換能器(輸入的或輸出的)陣列的那端比陣列的另一端，反射單元受到較大打斷(它是根據(jù)一個(gè)隨機(jī)公式計(jì)算的)。
在再有一種裝置中(見圖10A)，反射陣列G″1的反射單元的單個(gè)長(zhǎng)度沿逐步遠(yuǎn)離鄰近換能器的方向增加，反射單元的位置沿著單元的長(zhǎng)度方向在邊界范圍內(nèi)變化。在所有這些方法中，單元長(zhǎng)度的減小量9等效于反射波束幅度的減小量，因之功率的減小量等于P2，也就是前面稱為的K/Ke。
這樣，同樣的方法可用來按照前面描述過的反射率遮蔽公式對(duì)反射單元進(jìn)行加權(quán)，以補(bǔ)償反射陣列中的能量消耗或補(bǔ)償任何其它需要補(bǔ)償?shù)囊蛩?。與所采用的裝置有關(guān)的上面提及過的公式允許用于均勻能量耗散。本發(fā)明的原理的各種其它應(yīng)用現(xiàn)在將予討論。
盡管所介紹的所采用的裝置具有分開的輸入和輸出換能器，以及把輸入換能器發(fā)射的表面波束引向到輸出換能器的裝置，但也可以期待輸入換能器同時(shí)就是輸出換能器。如圖11所示，采用一個(gè)反射器60，把由公用輸入/輸出換能器61發(fā)射的波反射回去，并且經(jīng)聲柵62把該波重新引向回到輸入/輸出換能器61。
反射器60可以包括一系列半波長(zhǎng)間距的反射單元，就如在表面波技術(shù)中熟知的那樣，可以是凸槽也可以是凹槽。
圖12顯示了本發(fā)明的另一種裝置，其中基底面64與輸入換能器66相偶合，此換能器發(fā)射一束在基底表面64上傳播的表面波，表面波換向裝置包括一個(gè)具有以上所描述過的聲柵特征的聲柵68，用來把從基底表面64傳過來的表面脈沖分量引向沿多條不同長(zhǎng)度的路徑傳到輸出換能器裝置70，這些不同長(zhǎng)度的路徑分別與顯示面上不同位置的坐標(biāo)值相關(guān)聯(lián)。
圖12裝置與前面描述過的其它裝置的不同之處在于輸出換能器70沿坐標(biāo)軸69方向延伸，并且直到與多條波束路徑的每一條相交。電路裝置(圖上未表示出)用來對(duì)在顯示表面上激勵(lì)起表面波束以及檢測(cè)接收波束中接觸感應(yīng)引起的擾動(dòng)。將會(huì)了解到，不像上述的其它裝置，本裝置中的每個(gè)表面波脈沖分量的渡越時(shí)間的伏量只有前述裝置中的渡越時(shí)間起伏量的一半。在前述裝置中，表面波脈沖分量的渡越時(shí)間的起伏量具有出發(fā)分量和返回分量，而在圖12的裝置中，表面波脈沖分量的渡越時(shí)間只有出發(fā)分量。當(dāng)然，不用說，輸入和輸出換能器的功能是可以交換的。
圖13中顯示了本發(fā)明的再一種裝置。雖然在前述的每種裝置中，表面波引向裝置，或反射聲柵連續(xù)地產(chǎn)生模擬輸出信號(hào)，而在圖13的裝置中，表面波引向裝置包含了幾組離散的波反射單元，其中的兩組在圖上表示為72和74。這些組反射單元沿坐標(biāo)軸的方向排列，這樣表面波脈沖分量的路徑是離散和不互相交疊的，如圖上以76和78所表示的。
輸出換能器(圖上未表示出)的輸出不再是圖8中作為例子顯示的模擬信號(hào)48，而是具有脈沖特性，例如像圖14所示的那樣。在圖14中，脈沖80的高度決定相應(yīng)于波形48(圖8中)的色絡(luò)。在圖14中，減小高度的脈沖82恰好相應(yīng)于被擾動(dòng)的表面波脈沖分量的定時(shí)，此擾動(dòng)是由表面波通過接觸板系統(tǒng)表面上的接觸區(qū)而造成的。
在圖13的裝置中，電路裝置(圖上未表示出)包括用于處理脈沖的處理裝置，并可產(chǎn)生出一個(gè)如圖15所示的波形，包括當(dāng)脈沖高度超過預(yù)定的門限值而得到的一系列脈沖84和相應(yīng)于失蹤脈沖82的脈沖空隙82(小于門限值)。前述的用于激勵(lì)在顯示表面上傳播的表面波束以及檢測(cè)接收波束中接觸感應(yīng)引起的擾動(dòng)的電路裝置包括確定裝置，根據(jù)對(duì)與擾動(dòng)波束分量有關(guān)的檢測(cè)脈沖的空隙的定時(shí)分析，或靠計(jì)算空隙前的脈沖數(shù)，確定哪條路徑是接觸擾動(dòng)波束分量走過的，從而確定在顯示面坐標(biāo)軸上接觸點(diǎn)的位置。
圖16顯示了本發(fā)明的又一種裝置，其中坐標(biāo)軸不是直線而是角度。例如，這樣一個(gè)單坐標(biāo)系統(tǒng)(僅僅有角度)可用在傳統(tǒng)的電表蓋上，激起一個(gè)響應(yīng)電表讀數(shù)的動(dòng)作。圖16的裝置包含一個(gè)顯示基底88，以及與之相偶合的一個(gè)輸入換能器90，用于發(fā)射圓形表面波在顯示面上向外輻射，在此顯示面上有以角坐標(biāo)系統(tǒng)的視在中心點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)的角坐標(biāo)刻度92。圖16以詳細(xì)的示圖顯示了本系統(tǒng)。以一系列離散的反射器94所形成的表面波引向裝置把表面波束分量引向?yàn)檠囟鄺l不同長(zhǎng)度的路徑傳播到輸出換能器96，這些不同長(zhǎng)度的路徑分別與顯示表面的不同角度位置相聯(lián)系。類似于上面描述過那樣的電路裝置，偶合到輸入和輸出換能裝置90，96，激勵(lì)起底板表面88上傳播的表面波束。至于以上描述過的裝置，電路裝置包括確定裝置，根據(jù)對(duì)檢測(cè)擾動(dòng)波束分量的渡越時(shí)間的分析，確定哪條幅射路徑是接觸擾動(dòng)波束分量走過的，從而確定在顯示面角坐標(biāo)軸上接觸點(diǎn)的角向位置。
圖16的裝置說明本發(fā)明的原理也可以用到這樣的系統(tǒng)，即其中的引向裝置并不是把顯示面上的表面波改向來檢測(cè)接觸，而是在表面波顯示面(接觸面)上傳播后截取表面波。然而，不用說，輸入和輸出換能器的功能是可以變換的，引向裝置94把現(xiàn)由換能器96產(chǎn)生的表面波引導(dǎo)到顯示表面上沿徑向路徑傳播到換能器90。正如在以上的每一種裝置中那樣，最后給出一個(gè)輸出信號(hào)，揭示出與顯示面上的接觸有關(guān)聯(lián)的擾動(dòng)，對(duì)此擾動(dòng)所進(jìn)行的定時(shí)可給出，或者再經(jīng)過處理后給出在預(yù)定的坐標(biāo)軸上接觸在板上的位置。
圖17顯示了一種把圖1的裝置10實(shí)際上連到控制系統(tǒng)110的方法，以便產(chǎn)生控制信號(hào)，指明使用者在裝置10的基底面16上的接觸位置和接觸壓力。
此外，接觸板控制系統(tǒng)110，已詳盡地示于圖17A并將在下面進(jìn)行充分地討論，包括計(jì)算機(jī)22，使有關(guān)電路按預(yù)定的順序進(jìn)行工作，這樣當(dāng)檢測(cè)到聲波能量中接觸感應(yīng)引起的擾動(dòng)，并把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以及反饋回計(jì)算機(jī)后，接觸位置以及接觸壓力就可由計(jì)算機(jī)識(shí)別出來，并把它們轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，內(nèi)含代表接觸位置和接觸壓力的信息。正如將要表明的那樣，把這些信號(hào)加到控制裝置123上，它可以是如圖2所示的顯示裝置。
如圖17所示，裝置14的基底表面16裝上了一對(duì)輸入或發(fā)射換能器T1，T2和一對(duì)輸出或接收換能器R1，R2。在下面將要說明的情形中，在系統(tǒng)110的解釋方面，換能器T1、T2由觸發(fā)信號(hào)按時(shí)序進(jìn)行激勵(lì)，接著表面波的擾動(dòng)位置就可找到。輸入換能器T1，T2，在后面還會(huì)更具體地說明，裝在基底面16上，分別靠近邊沿18和20(見圖2)。與計(jì)算機(jī)122相連的T1/T2源開關(guān)用來把輸入觸發(fā)信號(hào)S1，S2分別加到相應(yīng)的換能器T1，T2上，這些換能器輪流單獨(dú)地發(fā)射一束聲表面波束在基底面上分別沿第一和第二路徑P1，P2傳播(如圖17A所示)。
又如圖2所示，第一和第二輸出換能器R1，R2，裝在基底面16上，分別靠近邊沿18和20也就是靠近其相應(yīng)的輸入換能器T1T2的那兩個(gè)邊沿。如上所述，換能器R1，R2用來接收由其相應(yīng)的輸入換能器所發(fā)射的，并帶有接觸感應(yīng)擾動(dòng)的表面波，再產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)S3，S4，根據(jù)分析，它可以給出含有在基底表面上的接觸位置信息的第一特征和含有接觸壓力信息的第二特征。
如圖17A所示，輸出信號(hào)S1，S2被加到包括放大器和調(diào)幅波檢波器的裝置上，它與接收換能器R1，R2的輸出端相連，以確定接觸擾動(dòng)波是沿Ph或Pv中的哪條路徑橫向傳播的，并藉此找出基底16的兩個(gè)坐標(biāo)軸上的接觸位置。以上所述的情況通常是關(guān)于圖2到圖4所包括的。
現(xiàn)在來介紹圖17A的接觸板控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)用來產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)并把它們加到基底上的換能器T1和T2，分析由接收換能器R1和R2所傳遞的接觸擾動(dòng)表面波分量。
圖17A包含控制系統(tǒng)110的方塊圖，此控制系統(tǒng)連接在輸入換能器T1，T2和輸出換能器R1，R2之間。正如將在下面進(jìn)一步詳細(xì)地解釋，控制系統(tǒng)110起動(dòng)在接觸板基底面上傳播的特定時(shí)序的聲表面波的產(chǎn)生，并對(duì)由此而產(chǎn)生的模擬輸出信號(hào)S1，S2進(jìn)行處理，如圖3和圖4所顯示的那樣，最后給出各自的包含接觸位置和接觸壓力信息的控制信號(hào)了。
更具體地，控制系統(tǒng)110包含計(jì)算機(jī)122，它有一個(gè)選通脈沖輸出端口142連接到計(jì)數(shù)器144的起始輸入和波束產(chǎn)生器146的輸入。選通脈沖信號(hào)確定了存儲(chǔ)器寫周期的起始時(shí)間。當(dāng)波束產(chǎn)生器146收到此選通脈沖就發(fā)出一高頻脈沖束(例如16到24個(gè)周期的4MHE信號(hào))，經(jīng)過一個(gè)T1/T2(X/Y)開關(guān)148，最后加到T1和T2換能器上。開關(guān)148的狀態(tài)由計(jì)算122的X/Y輸出150的比特信號(hào)來控制，這樣脈沖束就被交替地加到X和Y換能器上(T1/T2)，以產(chǎn)生在接觸板上沿X和Y方向(習(xí)慣上都用X，Y表示)傳播的聲表面波。選通脈沖信號(hào)也同時(shí)使計(jì)數(shù)器144開始工作，對(duì)時(shí)鐘152產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器144的輸出包含一系列的地址信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)一個(gè)能工作的三態(tài)緩沖器154和地址總線156最后加到RAM158的地址輸入端。由R1或R2輸出換能器產(chǎn)生的幅度調(diào)制信號(hào)153或154，是對(duì)高頻脈沖束的響應(yīng)，經(jīng)過放大器和檢測(cè)器140加到A/D交換器160的輸入，A/D交換器160把輸入模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，例如一個(gè)六字節(jié)位的信號(hào)，此數(shù)字信號(hào)經(jīng)過第二個(gè)能工作的三態(tài)緩沖器162和數(shù)據(jù)總線164加到RAM158的數(shù)據(jù)輸入端，同時(shí)還加到第三個(gè)三態(tài)緩沖器166上，由此再到計(jì)算機(jī)122的數(shù)據(jù)輸入端。第四個(gè)也是最后一個(gè)三態(tài)緩沖器168連接在計(jì)算機(jī)122的地址輸出端和數(shù)據(jù)總線156之間。在由計(jì)算機(jī)122輸出端的選通脈沖起始的存儲(chǔ)器寫入周期期間，緩沖器166和168都不能工作，因而禁止數(shù)據(jù)從緩沖器166進(jìn)入計(jì)算機(jī)122以及禁止計(jì)算機(jī)122的地址信號(hào)從緩沖器168進(jìn)入地址總線156。這樣在儲(chǔ)存的寫入周期內(nèi)，X或Y模擬輸出信號(hào)的許多數(shù)字樣本，例如320個(gè)，按照計(jì)數(shù)器144的地址信號(hào)寫進(jìn)了RAM158。
在計(jì)數(shù)器144完成了一個(gè)完整的計(jì)數(shù)周期以后(也就是320個(gè)時(shí)鐘脈沖)計(jì)數(shù)器在內(nèi)部保持了在它的最后計(jì)數(shù)結(jié)果，它的輸出170從邏輯低電平轉(zhuǎn)換為邏輯高電平。這一轉(zhuǎn)換確定了存儲(chǔ)器寫入周期的終了和存儲(chǔ)器讀出周期的開始。特別地，輸出端170上的邏輯高電平使緩沖器166和168能工作，比高電平輸出經(jīng)過反相器172接到緩沖器154和162，使本來能工作的緩沖器154和162成為不能工作，在隨后存儲(chǔ)器讀出周期，計(jì)算機(jī)122產(chǎn)生的地址信號(hào)因此可經(jīng)能工作的緩沖器168加到地址總線156，從而可把存儲(chǔ)在RAM158的數(shù)字樣本讀到數(shù)據(jù)總線164上。讀到數(shù)據(jù)總線164上存入的數(shù)字樣本信號(hào)經(jīng)過能工作緩沖器166加到計(jì)算機(jī)122上，正如下面還要更詳盡地解釋的那樣，計(jì)算機(jī)處理這些數(shù)據(jù)后在輸出端174和176產(chǎn)生兩個(gè)控制信號(hào)，分別代表在接觸板基底16上的接觸位置和接觸壓力。當(dāng)存儲(chǔ)在RAM158中的全部樣本被讀進(jìn)計(jì)算機(jī)122，并由計(jì)算機(jī)處理以后，在輸出端142產(chǎn)生了另一個(gè)選通脈沖，開始了第二個(gè)存儲(chǔ)器寫入周期，接著是另一個(gè)存儲(chǔ)器讀出周期，等等。不用說，輸出端150上的X/Y比特信號(hào)在交替的存儲(chǔ)器“寫入”周期期間觸發(fā)X/Y開關(guān)148，這樣就使表面波在X和Y方向上交替產(chǎn)生。
在本發(fā)明所采用的裝置中，在計(jì)算機(jī)122接通電源后緊接著頭兩個(gè)存儲(chǔ)器“寫入”周期，建立X和Y方向模擬輸出信號(hào)的參考分布，把它們和以后的輸出相比較，可得到接觸位置和壓力。這些參考分布是在頭兩個(gè)存儲(chǔ)器寫入周期后面緊跟的存儲(chǔ)器讀出周期內(nèi)被存入計(jì)算機(jī)122的參考RAM178的。
在隨后的每個(gè)存儲(chǔ)器寫入周期期間，寫入周期是以相當(dāng)高的速率完成的(例如，每秒寫入4M次，即4百萬次)，代表x或Y輸出信號(hào)的320個(gè)數(shù)字樣本被寫入RAM158。隨后，樣本以慢得多的速率(例如，每秒讀出250K次，即25萬次)被傳送到計(jì)算機(jī)122進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)已有編好的程序，把從RAM158那里收到的每一個(gè)樣本和存儲(chǔ)在RAM178中相應(yīng)的參考樣本進(jìn)行比較。存儲(chǔ)在RAM178中的參考樣本與從RAM158中讀出的相應(yīng)的樣本值之間的任何正差值，如果超過預(yù)定的噪聲門限值，就代表在基底面16上的接觸。
基底板16上的接觸位置可根據(jù)RAM178中某些存儲(chǔ)器的位置地址來確定，就是在這些存儲(chǔ)器中，檢測(cè)到了在X和Y方向上樣本值之間的差值。接觸壓力可根據(jù)差值大小來確定。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，把X和Y方向上的差值進(jìn)行平均來代表接觸壓力是有益的。這一平均差值可用將X和Y的差值求和后除以2這種簡(jiǎn)便的方法來求得。求出的接觸位置的信息存儲(chǔ)在X-寄存器180和X-寄存器182，并且在輸出端174輸出此信息，而求出的接觸壓力信息存儲(chǔ)在壓力寄存器184，并且在輸出端176輸出此信息。進(jìn)一步具體說明如下，計(jì)算機(jī)122的輸出端174和176分別給出接觸位置和接觸壓力信息，通過一對(duì)開關(guān)186和188連接到兩個(gè)可控裝置123和125。如圖17A所示開關(guān)所接通的位置，代表位置和壓力的兩個(gè)信號(hào)連接到可控裝置123。這樣輸出端174的信號(hào)把接觸位置信息提供給裝置123，而輸出端176的信號(hào)把接觸壓力信息提供給裝置123。由于接觸壓力信息具有很高的分辨度，例如，所采用的包含一個(gè)六字節(jié)位的信號(hào)，可以認(rèn)為它表現(xiàn)出接觸壓力的許多個(gè)離散的非零值，或接觸壓力的連續(xù)值，因此有效地代表了這類連續(xù)變量信號(hào)，對(duì)于代表了這類連續(xù)變量信號(hào)，對(duì)于代表如體積控制等模擬函數(shù)是很有用的。
當(dāng)開關(guān)186和188接到另一位置，接觸位置信息直接提供給裝置125，而接觸壓力信息經(jīng)過門限
別器190送到裝置125。例如，門限
別器190可以設(shè)計(jì)成僅當(dāng)輸出端176的壓力信息超過某一選定的門限值后才向裝置125給一個(gè)輸出信號(hào)。在這種情況下，用接觸壓力可很方便地控制裝置125的一個(gè)接通/斷開功能。例如，對(duì)于這樣一種應(yīng)用或裝置，其中系統(tǒng)被做成當(dāng)開關(guān)186和188把174和176上的輸出接到裝置125時(shí)，它就可以進(jìn)行顯示，為此可以把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成這樣，超過某一預(yù)定的噪聲門限值的接觸壓力可使一個(gè)顯示裝置或指示器工作，告訴用戶某一功能已被選用。把接觸板按得再重一點(diǎn)可使信號(hào)超過第二門限值，并產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)入的指令。作為第二個(gè)例子，開關(guān)186，188在另一個(gè)位置，一個(gè)操作接觸(超過噪聲門限值)可使一顯示裝置工作(例如一臺(tái)汽車收音機(jī))-然后按得更重一點(diǎn)就可控制收音機(jī)的輸出音量。
圖18顯示了一個(gè)裝置，其中接觸板可包含一種按鈕墊板基底200的形式，也就是對(duì)在基底200上傳播的聲表面波的產(chǎn)生和分布的控制，這種接觸擾動(dòng)表面波的產(chǎn)生和檢測(cè)可以用和原理性裝置相同的方法來達(dá)到。如指出的那樣，換能器用虛擬的方法表示，輸入輸出信號(hào)由接觸板控制系統(tǒng)110所處理，這早已描述過了?？梢云诖@種按鈕墊板對(duì)于用作為遙控器是特別受歡迎的。特別是按鈕墊板可以用手拿著，在遠(yuǎn)區(qū)顯板上描繪出一個(gè)圖案或者對(duì)遠(yuǎn)區(qū)顯示板上的游標(biāo)進(jìn)行定位。當(dāng)所要的游標(biāo)位置到達(dá)時(shí)，壓力就加到按鈕墊板上產(chǎn)生一個(gè)控制作用。如果顯示板用到一個(gè)陰極射線管(CRT)上，可采用此控制效應(yīng)來改變“菜單”;在所選擇的游標(biāo)位置刪除一個(gè)字或一個(gè)字組;或移動(dòng)一個(gè)字或一個(gè)字組，等等。
這種按鈕墊板的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是在電視游戲機(jī)領(lǐng)域。手指頭所通的路徑可產(chǎn)生一個(gè)第一信號(hào)，以影響顯示面上的目標(biāo)跟蹤(或定位)然后對(duì)壓力的應(yīng)用可產(chǎn)生一個(gè)第二信號(hào)，它可對(duì)標(biāo)物上的導(dǎo)彈有效地開火。根據(jù)本發(fā)明，在以上討論過的每個(gè)按鈕墊板例子中，以上描述的接觸板控制系統(tǒng)的方法可產(chǎn)生兩個(gè)控制信號(hào)，一個(gè)指示接觸位置而第二個(gè)指示接觸壓力。
圖19表明本發(fā)明的接觸控制系統(tǒng)應(yīng)用到一個(gè)以單坐標(biāo)接觸板202為特征的裝置。同樣，表面波的產(chǎn)生和接觸擾動(dòng)表面波的檢測(cè)用上面描述過的方法來完成。具體地，圖示所示的控制板包含一個(gè)用于收音機(jī)或電視接收機(jī)。立體聲放音機(jī)等等的控制臺(tái)(或落地式支架的控制器)。在接收機(jī)應(yīng)用中，在接觸板的左端附近的接觸可以產(chǎn)生一個(gè)第一控制信號(hào)，它可使一個(gè)(RF)高頻選擇器工作，然后，在接觸位置上加以壓力可產(chǎn)生一個(gè)第二控制信號(hào)，它可使在高頻(RF)頻譜內(nèi)掃描起始進(jìn)行，接觸壓力的大小確定了掃描的速度。
同樣地，把手指移到右邊，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，它使操作員可控制音量大小。那么當(dāng)然，應(yīng)用壓力給出第二控制信號(hào)，以調(diào)整音量大小。其它功能的控制需要產(chǎn)生兩個(gè)控制信號(hào)，(在其它位置)這樣可以(1)選擇一種功能和(2)對(duì)此功能施加控制作用。
除了家用電子裝置以外，當(dāng)然還有語音字處理器和其它用到顯示器件的裝置，可以預(yù)期，本發(fā)明對(duì)商業(yè)設(shè)備是特別有吸引力的。例如銀行現(xiàn)款出納處，其中裝有本發(fā)明的接觸控制系統(tǒng)中，可采用粗糙不平的基底表面，將控制信號(hào)輸入到現(xiàn)款出納處以提取現(xiàn)金，查詢存款等等。事實(shí)上，本發(fā)明可應(yīng)用到任何需要利用兩個(gè)控制信號(hào)來完成兩種相關(guān)的功能或甚至兩種無關(guān)的功能的地方。這兩個(gè)控制信號(hào)就是分別反映接觸位置和伴隨的接觸壓力。
如上所述，顯示裝置14可包含一個(gè)陰極射線管(CRT)。圖20表明了可與本發(fā)明的裝置10配合使用的CRT的一種可采用的形式。如圖20所示，CRT210包含一個(gè)平的透明玻璃的熒光屏216，它具有一個(gè)接觸顯示表面218，構(gòu)成類似于上述的基底16那樣的基底，在此基底面上可傳播聲表面波，并且有這樣的特性，即接觸在此表面上會(huì)使經(jīng)過此接觸區(qū)傳播的表面波形成一個(gè)擾動(dòng)。CRT110還包含一個(gè)漏斗120，其前端燒焊封接在熒光屏216上。漏斗的遠(yuǎn)端是一個(gè)頸狀部分222，其中裝有一個(gè)電子槍結(jié)構(gòu)。
熒光屏216的表面218類似于前述的基底表面16，在此表面上分別裝有第一對(duì)輸入和輸出表面波換能器裝置T1，R1以及第二對(duì)輸入和輸出表面波換能器裝置T2，R2。而且，輸入換能器(發(fā)射器)T1，T2在機(jī)械結(jié)構(gòu)上和聲性能上與熒光屏218相連，以便在激勵(lì)時(shí)，它們能單獨(dú)地發(fā)射各自的表面波束在表面218上傳播。輸出換能器(接收器)R1，R2類似地偶合到熒光屏表面218上，以便它們?cè)诮邮樟吮砻娌芰亢螅L出各自的輸出電信號(hào)。輸入換能器T1，T2安裝在熒光屏218上，分別鄰近邊沿226和228(參見圖21)。
反射聲柵類似于圖2中的聲柵G1，G2，G3和G4，排列在基底面218上，如圖21所示。這樣，第一反射聲柵G1最好安放成平行于基底面218的較高的邊沿。
第二反射聲柵G2安放成平行于基底面218的較低邊沿。
同樣地，第三反射聲柵G3安放成平行于基底面218的側(cè)邊沿226，而第四反射聲柵G4安放成平行于基底面218的對(duì)面的側(cè)邊沿。
這樣，顯示面218實(shí)際上有了一個(gè)復(fù)蓋的柵網(wǎng)，它是由聲表面波束的多條交叉路徑所組成，這些聲表面波被限制在沿預(yù)定路徑傳播，一組路徑Ph平行于所謂的水平軸或顯示面218的長(zhǎng)軸排列，而第二組并與前者相交的路徑Pv平行垂直軸成顯示面的短軸排列。在這種情況下，在顯示裝置表面上相交叉的表面波能量路徑形成了一個(gè)看不見的柵網(wǎng)，復(fù)蓋在顯示表面218上。
在所說明的應(yīng)用中，熒光屏或板塊通常稱為接觸控制板，因?yàn)椴僮鲉T可采用接觸作為菜單的接觸控制板的某特定部位的方法，來下達(dá)指令，例如，通過圖1的控制器12使圖形或其它信息得以顯示。無論顯示面16是陰極射線管的熒光屏還是單獨(dú)的板塊，它都形成一個(gè)可以在其上傳播聲表面波的基底。
關(guān)于此事，值得贊賞的是，為使用方便起見或使系統(tǒng)更靈活，接觸板可采用板塊的形式，例如，一塊玻璃板或其它可在其上傳播聲表面波的基底板，可把它放在遠(yuǎn)離受控裝置的地方。更具體地，圖21A顯示接觸控制板317，它位于離受控的圖象顯示裝置319(例如是一臺(tái)監(jiān)控顯示器)較遠(yuǎn)的位置。如圖所示，接觸控制板，或板塊317，通過電纜與監(jiān)控器相連;然而，可以看到，由板塊形成的控制作用可很容易地應(yīng)用到紅外偶合遙控的監(jiān)控裝置上，這樣就可以不用電纜。
此外，如以上指出的，接觸控制板所控制的裝置可以不一定是圖象顯示裝置。圖21B舉例說明了一種裝置，其中的可控制裝置321由遠(yuǎn)程接觸控制板317操縱工作，此可控裝置可以是一個(gè)家用娛樂中心(收音機(jī)，立體聲收錄機(jī)，電視機(jī)，等等)。如圖21A裝置中，接觸控制板317經(jīng)過電纜接到裝置321上，使操作者能選擇娛樂中心的某一特定功能。這里同樣可用紅外或其它偶合來代替電纜。
權(quán)利要求
1.接觸板系統(tǒng)，包括具有接觸面的基底；以及對(duì)于在所述的接觸面上的接觸有響應(yīng)的裝置，以產(chǎn)生具有第一特征和第二特征的信號(hào)，其中第一特征代表在上述接觸面上的接觸位置，第二特征代表接觸本身。
2.權(quán)利要求
1的系統(tǒng)，在其中的接觸面上能傳播聲表面波，所述的接觸響應(yīng)裝置包括聲表面波換能器裝置，用于發(fā)射和接收在所述表面上的聲表面波并對(duì)所述表面上的接觸產(chǎn)生響應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)具有波形時(shí)間相關(guān)特征和第二特征的信號(hào)，其中波形時(shí)間相關(guān)特征代表了在上述接觸面上的接觸位置，而第二特征代表了所述的接觸對(duì)于在所述表全上傳播的，并通過接觸區(qū)的聲表面波的影響。
3.權(quán)利要求
2的系統(tǒng)，其中的接觸面上有預(yù)定的坐標(biāo)軸以及所述的表面具有以下特征，即在該表面上的接觸對(duì)通過接觸區(qū)傳播的表面波產(chǎn)生擾動(dòng)，擾動(dòng)幅度與接觸壓力有關(guān)。所述的系統(tǒng)包括偶合到所述的基底表面的輸入表面波換能器裝置，可用于在所述的表面上發(fā)射一束表面波束，以及偶合到所述的基底表面的輸出表面波換能器裝置;表面波引向裝置，用于把從所述的表面波束中得到的表面波束分量引向到橫過所述的表面并沿著多條不同長(zhǎng)度的路徑傳播到所述的輸出換能器裝置，這些不同長(zhǎng)度的路徑分別對(duì)應(yīng)于在所述的表面上的所述的坐標(biāo)的不同位置;以及與所述的輸入和輸出換能器裝置相偶合的電路裝置，用于激發(fā)在所述的表面上傳播的表面波束，以及從接收到的波的脈沖式分量中檢測(cè)出由接觸引起的擾動(dòng)，所述的電路裝置可產(chǎn)生一個(gè)具有第一波形時(shí)間相關(guān)特征的輸出信號(hào)，此波形時(shí)間相關(guān)特征表明在所述的多條路徑中哪一條是接觸擾動(dòng)波束分量傳播經(jīng)過的路徑以及在所述的平面上所述的坐標(biāo)上的接觸位置，所述的輸出信號(hào)有代表在所述表面上傳播的，并通過接觸區(qū)的聲表面波的接觸-壓力-感應(yīng)的擾動(dòng)的第二特征。
4.對(duì)接觸板裝置中的表面上預(yù)定坐標(biāo)軸的接觸位置進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括一塊基底板，它具有一個(gè)在其上能傳播聲表面波的表面和這樣的特性，即在該基底表面上的接觸對(duì)通過接觸區(qū)傳播的表面波產(chǎn)生擾動(dòng);聲表面波掃掠裝置，包括偶合到所述的基底表面的輸入表面波換能器裝置，用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)序列的表面波束在所述的表面上的掃掠，這些表面波束被引向到在所述的基底表面上橫過所述的坐標(biāo)軸的多條實(shí)質(zhì)上平行重疊的路徑，該多條路徑分別對(duì)應(yīng)于在所述的基底表面上的所述的坐標(biāo)軸的不同位置;偶合到所述的基底表面的輸出表面波換能器裝置，用于接收所述的表面波束;以及與所述的輸入和輸出換能器裝置相偶合的電路裝置，用于激發(fā)在所述的基底表面上傳播的定時(shí)序列表面波束，所述的電路裝置包括與所述的輸出換能器裝置相連接的裝置，它可用于導(dǎo)出所述擾動(dòng)的電信號(hào)的幅度特征，并從而確定在所述的多條路徑中哪一條是擾動(dòng)波束所走過的路徑，以及確定在所述的基底平面上所述的坐標(biāo)軸上的接觸位置。
5.權(quán)利要求
4的系統(tǒng)，其中所述的電路裝置包括用于對(duì)所述的輸出換能器的輸出進(jìn)行檢波的比較器裝置，所述的輸出換能器裝置在許多時(shí)間間隔點(diǎn)上存儲(chǔ)了幅度樣本供將來的參考比較之用，在設(shè)備裝置被接觸期間，再次對(duì)所述的輸出換能器的輸出進(jìn)行采樣，并且把這些求得的與接觸有關(guān)的幅度樣本與已存入的參考樣本進(jìn)行比較然后產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，它代表了在所述的參考樣本和所述的接觸有關(guān)的幅度樣本之間最大差值的位置，并因而確定了對(duì)所述接觸擾動(dòng)波束的定時(shí)。
6.權(quán)利要求
4或5的系統(tǒng)，其中所述的電路裝置包括微分裝置用于對(duì)輸出換能器裝置的輸出進(jìn)行微分，其結(jié)果信號(hào)的零交叉點(diǎn)代表了對(duì)所述接觸擾動(dòng)波束的定時(shí)。
7.權(quán)利要求
4，5或6的系統(tǒng)，其中由所述的電路裝置激發(fā)的表面波束脈沖的持續(xù)時(shí)間T界于1.0W/C到2.0W/C的范圍，其中“W”是所述的輸入換能器裝置的寬度以及“C”是聲表面波在所述的基底面上傳播的速度。
8.權(quán)利要求
4到7中任一個(gè)權(quán)利要求
的系統(tǒng)，其中表面波掃掠裝置包括第一裝置，用于把從所述的表面波束中得到的表面波束分量引向到橫過所述的表面?zhèn)鞑?，以及反射裝置，用于把這些表面波束分量反射回去并沿著與述的基底表面上的所述的坐標(biāo)軸的不同位置分別有關(guān)的多條路徑傳播到所述的輸出換能器。
9.權(quán)利要求
9的系統(tǒng)，其中所述的反射裝置包括半波長(zhǎng)間距的開槽陳列或涂有使波反射的材料的陣列。
10.權(quán)利要求
9或10的系統(tǒng)，其中所述的反射裝置包括具有下列特性的反射陣列，即隨著逐漸離所述的輸入換能器裝置，其反射率逐漸增加，以便至少部分地補(bǔ)償波幅度隨著波路徑長(zhǎng)度增加而引起的衰減。
11.權(quán)利要求
11的系統(tǒng)，其中所述的反射陣列的單個(gè)陣列單元的反射率隨著逐漸遠(yuǎn)離所述的輸入換能器裝置而逐漸增加。
12.權(quán)利要求
11或12的系統(tǒng)，其中在所述的反射陣列中，在逐漸遠(yuǎn)離所述的輸入換能器裝置的方向上，以逐漸減小的比例取消某些選出的陣列單元，以實(shí)現(xiàn)所述的增加反射率。
13.權(quán)利要求
11或12的系統(tǒng)，其中所述的反射陣列中的陣列單元，單個(gè)單元的長(zhǎng)度隨著逐漸遠(yuǎn)離所述的輸入換能器裝置而逐漸增加，且單個(gè)單元的位置沿單元的長(zhǎng)度方向變動(dòng)，但不超出陣列的兩邊的邊界。
14.權(quán)利要求
11到14中任一個(gè)權(quán)利要求
的系統(tǒng)，基底板被裝在或加在陰極射線管的透明的平的熒光屏上，輸入和輸出表面波換能器在機(jī)械結(jié)構(gòu)和聲學(xué)性能等兩方面偶合到所述的熒光屏表面，以及所述的反射陣列被裝在或加在所述的熒光屏表面上，以便與所述的輸入換能器裝置共同工作。
15.權(quán)利要求
4到15中任一個(gè)權(quán)利要求
的，并用在接觸板角坐標(biāo)顯示裝置中的系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于識(shí)別在所述裝置的顯示面上接觸的不同角度位置，其中的輸入表面波換能器能夠發(fā)射一束環(huán)形表面波，它是以坐標(biāo)系統(tǒng)的視在中心點(diǎn)為幅射中心向外幅射并橫過顯示面?zhèn)鞑サ?表面波引向裝置，用于把從所述的表面波束中得到的表面波束分量引向到橫過所述的表面并沿著多條不同長(zhǎng)度的路徑傳播到所述的輸出換能器裝置，這些不同長(zhǎng)度的路徑分別對(duì)應(yīng)于所述的顯示表面上的不同的角坐標(biāo)位置;以及所述的電路裝置包括確定裝置，用于根據(jù)對(duì)檢測(cè)的擾動(dòng)波束分量渡越時(shí)間的分析，確定在所述的多條路徑中哪一條是接觸擾動(dòng)波束所走過的路徑，從而確定在所述的顯示平面上接觸的角坐標(biāo)位置。
16.用于對(duì)與接觸板裝置有關(guān)的表面上預(yù)定坐標(biāo)軸上的接觸位置進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括一塊基底板，它具有一個(gè)在其上能傳播聲表面波的表面和這樣的特征，即在該基底表面上的接觸對(duì)通過接觸區(qū)傳播的表面波引起幅度的衰減，偶合到所述的基底表面的輸入表面波換能器裝置，可用于發(fā)射一束在所述的表面上沿平行于所述的坐標(biāo)軸的第一方向傳播的表面波束;偶合到所述的基底表面的輸出表面波換能器裝置;第一表面波反射裝置，用于取得從所述的表面波束中得到的表面波束分量并且把所述的波束分量反射成橫過所述的顯示表面?zhèn)鞑?以及第二表面波反射裝置，由于把被反射的所述的表面波束分量引向到橫過所述的顯示表面，并沿著與所述的第一方向相反的第二方向傳播到所述的輸出換能器裝置，所述的第一和第二反射裝置使所述的波束分量以實(shí)質(zhì)上正交于所述的坐標(biāo)軸橫過所述的顯示表面，并沿一系列的路徑傳播，這些路徑分別對(duì)應(yīng)于在所述的顯示表面上所述的坐標(biāo)軸的不同位置;偶合到所述的輸入和輸出換能器裝置的電路裝置，用于激發(fā)所述的表面上傳播的表面波束，以及從接收到的波中檢測(cè)由接觸所引起的衰減，所述的電路裝置包括確定裝置，用于根據(jù)對(duì)檢測(cè)到的衰減波渡越時(shí)間的分析，確定在所述的多條路徑中哪一條是接觸衰減波所走的路徑，從而確定在所述的顯示表面上所述的坐標(biāo)軸上的接觸位置。
17.權(quán)利要求
17的系統(tǒng)，其中所述的第一反射裝置的反射率沿著波傳播的方向逐漸增加，而所述的第二反射裝置的反射率沿著波傳播的方向逐漸減小，以便至少可部分補(bǔ)償由于路徑長(zhǎng)度增加而引起的波幅度的衰減;以及包括檢波裝置的所述的電路裝置，由于對(duì)所述的輸出換能器裝置的輸出進(jìn)行檢波，以得出所述的擾動(dòng)的電信號(hào)幅度特征，此特征表明在所述的多條路徑中哪一條是接觸衰減擾動(dòng)波走過的路徑，從而得出在所述的顯示面上所述的坐標(biāo)軸上的接觸位置。
18.權(quán)利要求
18的系統(tǒng)，其中所述的電路裝置包括比較器裝置，用于對(duì)所述的輸出換能器裝置的輸出的檢波信號(hào)幅度在許多時(shí)間間隔點(diǎn)上進(jìn)行采樣，并存儲(chǔ)這些幅度樣本，供將來的參考比較之用，在裝置被接觸期間，再次對(duì)所述的輸出換能器的輸出幅度進(jìn)行采樣，并且把這些求得的與接觸有關(guān)的幅度樣本與已存入的參考樣本進(jìn)行比較，然后產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，它代表了在所述的參考樣本和所述的接觸有關(guān)的幅度樣本之間最大差值的位置，并因而確定了對(duì)所述接觸擾動(dòng)波束的定時(shí)。
19.權(quán)利要求
18或19的系統(tǒng)，其中所述的電路裝置包括微分裝置，用于對(duì)輸出換能器裝置的輸出的檢波信號(hào)進(jìn)行微分，其結(jié)果信號(hào)的零交叉點(diǎn)代表了所述接觸擾動(dòng)波束的定時(shí)。
20.權(quán)利要求
17到20中任一個(gè)權(quán)利要求
的系統(tǒng)，其中由所述的電路裝置激發(fā)的表面波束脈沖的持續(xù)時(shí)間T界于1.0W/C到2.0W/C的范圍，其中“W”是所述的輸入換能器裝置的寬度以及“C”是聲表面波在所述的基底面上的傳播的速度。
21.一種識(shí)別和定位裝置，用于在圖形顯示裝置中對(duì)沿至少一條路徑傳播的聲波能量的瞬間且有意放置的衰減進(jìn)行識(shí)別和定位，所述的裝置包括一塊基底板，它具有一個(gè)在其上能傳播聲表面波的表面;一個(gè)偶合到所述的基底表面的輸入換能器，作為對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)，它將發(fā)射在所述表面上沿第一路徑傳播的聲表面波;一個(gè)包括一組反射單元陣列的第一反射聲柵，這些單元沿著所述的第一路徑排列，所述的這些單元實(shí)際以與所述的第一路徑的縱向軸夾成同一個(gè)安裝角排列，用來從所述的表面波截取多個(gè)波分量并把這些波分量引向到橫過所述的基底表面沿著同樣多條路徑傳播，其中的每條路徑以與所述的第一路徑的所述的軸夾成的某一角度排列;一個(gè)輸出換能器，用于當(dāng)接收到聲表面波能量后，產(chǎn)生一個(gè)輸出電信號(hào)，此換能器在所述的基底表面上的第二路徑的終端處偶合到此表面;一個(gè)包含一組反射單元陣列的第二反射聲柵，這些單元沿著所述的第二路徑排列，所述的這些單元實(shí)際上以與所述的第二路徑的縱向軸夾成同一個(gè)安裝角排列，用來截取波分量并把截取到的所述波分量引向到沿著所述的第二路徑傳播到所述的輸出換能器;以及連接到所述的輸出換能器的裝置，它可利用所述的輸出信號(hào)幅度由于對(duì)至少一個(gè)所述的被截取的波分量能量的有意放置的吸收而造成的變化，以識(shí)別所述的有意放置的吸收位置的坐標(biāo)。
22.權(quán)利要求
22的裝置，其中所述的基底板包含了各向同性的媒介質(zhì)。
23.權(quán)利要求
22或23的裝置，其中所述的基底板由一塊透明玻璃組成。
24.權(quán)利要求
22、23或24的裝置，其中所述的第二路徑排列成平行于所述的第一路徑。
25.權(quán)利要求
22到25中任一個(gè)權(quán)利要求
的裝置，其中所述的反射單元與其相應(yīng)的路徑所夾的安裝角大約為45度。
26.權(quán)利要求
22到26中任一個(gè)權(quán)利要求
的裝置，其中所述的多條路徑以與所述的第一路徑的所述的軸夾成90度左右排列。
27.權(quán)利要求
22到27中任一項(xiàng)權(quán)利要求
的裝置，其中所述的第二反射聲柵的配置是所述的第一反射聲柵的配置的鏡象。
28.權(quán)利要求
22到28中任一項(xiàng)權(quán)利要求
的裝置，其中所述的聲柵的所述的單元中相鄰兩個(gè)單元之間的間距是所述聲表面波的一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍。
29.一個(gè)接觸板系統(tǒng)，包括一塊具有接觸表面的基底板;對(duì)在所述的接觸面上的接觸進(jìn)行響應(yīng)的裝置，以產(chǎn)生具有第一特征和第二特征的輸出信號(hào)，其中第一特征代表在所述接觸面上的接觸位置，第二特征代表接觸壓力;以及用于接收，識(shí)別和控制的裝置，用來接收所述的輸出信號(hào)以及作為對(duì)所述的第一特征的響應(yīng)，認(rèn)出預(yù)定的可控制功能和作為對(duì)所述的第二特征的響應(yīng)，控制所述的可控制功能。
30.權(quán)利要求
30的系統(tǒng)，其中所述的輸出信號(hào)接收裝置對(duì)所述的第一特征進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)反映所述的接觸位置的第一控制信號(hào)以及對(duì)所述的第二特征進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)反映所述的接觸壓力的第二控制信號(hào)。
31.權(quán)利要求
31的系統(tǒng)，其中所述的輸出信號(hào)的第二特征代表接觸壓力的許多離散非零電平或接觸壓力的連續(xù)電平，所述的電路裝置對(duì)所述的第二特征進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)包含代表接觸壓力的許多離散非零電平或接觸壓力的連續(xù)電平的信息的第二控制信號(hào)。
32.權(quán)利要求
32的系統(tǒng)，其中所述的基底板的接觸表面是能夠傳播表面波的，所述的接觸響應(yīng)裝置包括表面波換能器裝置，用于發(fā)射和接收在所述表面上的表面波以及對(duì)在所述表面上的接觸進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，此輸出信號(hào)具有第一波形時(shí)間相關(guān)的特征和第二特征，該第二特征代表所述的聲表面波在所述表面上通過接觸區(qū)域傳播而引起的衰減量的多個(gè)離散非零電平或衰減量的連續(xù)電平。
33.聲表面波接觸板系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括一塊帶有能傳播表面波的接觸表面的基底板;若干裝置包括表面波換能器裝置，用于發(fā)射和接收在所述表面上的表面波和對(duì)在所述的接觸面上的接觸進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)具有第一波形時(shí)間相關(guān)特征和第二特征的輸出信號(hào)，該第二特征代表所述的聲表面波在所述表面上通過接觸區(qū)域傳播而引起的衰減量的多個(gè)離散非零電平或衰減量的連續(xù)電平，以及電路裝置，用于對(duì)所述的第一特征進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)包含代表接觸位置信息的第一信號(hào)，以及對(duì)所述的第二特征進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)包含代表接觸壓力的多個(gè)離散非零電平或接觸壓力的連續(xù)電平信息的第二信號(hào)。
34.權(quán)利要求
34的系統(tǒng)適用于在接觸面上預(yù)定的坐標(biāo)軸上識(shí)別和響應(yīng)接觸壓力，所述的接觸面具有此特征，即在所述表面上的接觸使通過接觸區(qū)域傳播的表面波幅度發(fā)生衰減，所述的表面波換能器裝置包括偶合到所述基底面的輸入表面波換能器裝置，用于發(fā)射在所述表面上傳播的一束表面波束，以及偶合到所述基底面的輸出表面波換能器裝置;所述的系統(tǒng)包括表面波引向裝置，用于把從所述的表面波束中得到的表面波束分量引向到橫過所述的表面并沿著多條不同長(zhǎng)度的路徑傳播到所述的輸出換能器裝置，這些不同長(zhǎng)度的路徑分別對(duì)應(yīng)于在所述的表面上的所述的坐標(biāo)的不同位置，以及與所述的輸入和輸出換能器裝置相連接的所述的電路裝置，用于激發(fā)在所述的表面上傳播的表面波束，以及從接收到的波的脈沖式分量中檢測(cè)出由接觸引起的衰減，所述的電路裝置可產(chǎn)生一個(gè)具有第一波形時(shí)間相關(guān)特征的輸，此波形時(shí)間相關(guān)特征表明在所述的多條路徑中哪一條是接觸衰減波束分量傳播經(jīng)過的路徑以及在所述的平面上所述的坐標(biāo)軸上的接觸位置，所述的輸出信號(hào)具有代表在所述表面上傳播的，并通過接觸區(qū)的聲表面波的接觸-壓力-感應(yīng)的衰減的第二特征;所述的系統(tǒng)包括識(shí)別電路裝置，用于接收所述的輸出信號(hào)，和對(duì)所述的第一特征進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)包含代表接觸位置信息的第一信號(hào)，以及對(duì)所述的第二特征進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)包含代表接觸壓力的多個(gè)離散非零電平或接觸壓力的連續(xù)電平信息的第二信號(hào)。
35.權(quán)利要求
35的系統(tǒng)，其中所述的電路裝置能夠產(chǎn)生一個(gè)在信號(hào)電平隨時(shí)間變化特性上帶有凹陷的輸出信號(hào)，該凹陷在時(shí)間軸上的位置代表檢測(cè)的衰減波束分量的渡越時(shí)間，而凹陷的深度代表檢測(cè)的衰減波束分量的衰減程度;所述的識(shí)別裝置可對(duì)所述的輸出信號(hào)的信號(hào)電平隨時(shí)間變化特性上所述的凹陷的定時(shí)進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)代表在所述表面的所述坐標(biāo)軸上的接觸位置的第一信號(hào)，所述的識(shí)別裝置也可對(duì)所述的凹陷深度進(jìn)行響應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)代表在所述的表面上傳播通過所述的接觸區(qū)的所述的聲表面波的衰減電平的第二信號(hào)。
36.權(quán)利要求
35或36的系統(tǒng)，其中輸入換能器發(fā)射在所述表面上沿第一路徑傳播的所述的表面波以及所述的輸出換能器安置在所述表面上的第二路徑的終端處，所述的表面波引向裝置包括一個(gè)包括一組反射單元陣列的第一反射聲柵，這些單元沿著所述的第一路徑排列，所述的這些單元實(shí)際上以與所述的第一路徑的縱向軸夾成同一個(gè)安裝角排列，用來從所述的表面波截取多個(gè)波分量，并把這些波分量引向到橫過所述的基底表面沿著同樣多條路徑傳播，其中的每條路徑以與所述的第一路徑的所述的軸夾成的某一角度排列;一個(gè)包含一組反射單元陣列的第二反射聲柵，這些單元沿著所述的第二路徑排列，所述的這些單元實(shí)際上以與所述的第二路徑的縱向軸夾成同一個(gè)安裝角排列，用來截取波分量，并把截取到的所述波分量引向到沿著所述的第二路徑傳播到所述的輸出換能器。
37.權(quán)利要求
34到37中的任何權(quán)力要求的設(shè)備，其中用于產(chǎn)生所述的第一和第二控制信號(hào)的裝置包括若干裝置，用于對(duì)所述的輸出換能器裝置的輸出的檢波信號(hào)幅度在多個(gè)時(shí)間間隔點(diǎn)上進(jìn)行采樣，并存儲(chǔ)這些幅度樣本，供將來的參考比較之用，在裝置被接觸的時(shí)候，再次對(duì)所述的輸出換能器的輸出幅度進(jìn)行采樣，并且把這些求得的與接觸有關(guān)的幅度樣本與已存入的參考樣本進(jìn)行比較，然后產(chǎn)生一個(gè)所述的第一控制信號(hào)，它代表了在所述的參考樣本和所述的接觸有關(guān)的幅度樣本之間最大差值的與定時(shí)有關(guān)的位置，并因而確定了對(duì)所述接觸-擾動(dòng)波束的定時(shí)，以及產(chǎn)生代表所述最大差值大小的所述的第二控制信號(hào)。
38.能對(duì)接觸顯示板上預(yù)定坐標(biāo)軸上的接觸位置進(jìn)行識(shí)別的接觸板顯示系統(tǒng)中使用的陰極射線管，所述的管子包括一個(gè)具有能傳播聲表面波的接觸顯示面的透明的平面熒光屏，它有這樣的特征，即在所述表面上的接觸對(duì)通過該接觸區(qū)傳播的表面波引起擾動(dòng)，輸入表面波換能器裝置在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面和聲學(xué)方面偶合到所述的熒光屏的所述的接觸顯示面上，這對(duì)于使換能器激勵(lì)后發(fā)射在所述表面上傳播的一束表面波束是實(shí)用的;以及在所述熒光屏的所述的接觸-顯示面上(或顯示面中)的至少一組波反射單元的陣列，用于把從所述的輸入換能器裝置得出的表面波引向到橫過所述的熒光屏的所述的一顯示面?zhèn)鞑ァ?br>39.權(quán)利要求
39的陰極射線管，其中所述的陣列的單個(gè)單元的反射率隨著逐漸遠(yuǎn)離所述的輸入換能器裝置而逐漸增加。
40.權(quán)利要求
39或40的陰極射線管，其中所述的反射陣列中的單個(gè)單元的長(zhǎng)度隨著逐漸遠(yuǎn)離所述的輸入換能器裝置而逐漸增加，且單個(gè)單元的位置可沿單元的長(zhǎng)度方向變動(dòng)，但不超出陣列的兩邊的邊界。
41.權(quán)利要求
39，40或41的陰極射線管，其中所述的反射裝置包括半波長(zhǎng)間距的開槽陣列或涂有所波反射的材料的陣列。
42.權(quán)利要求
39到42中的任一項(xiàng)權(quán)利要求
的陰極射線管，其中輸入表面波換能器裝置能發(fā)射在所述的管子的顯示面上沿第一路徑傳播的聲表面波，所述的管子具有一個(gè)輸出表面波換能器裝置，此輸出表面波換能器裝置在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面和聲學(xué)方面，在所述顯示表面上的第二路徑的終端處與顯示表面相偶合，所述的反射單元是第一反射聲柵的形式，此第一反射聲柵包括一組反射單元陣列，這些單元沿著所述的第一路徑排列，所述的這些單元實(shí)際上以與所述的第一路徑的縱向軸夾成同一個(gè)安裝角排列，用來從所述的表面波截取多個(gè)波分量，并把這些波分量引向到橫過所述的接觸顯示面沿著同樣多條路徑傳播，其中的每條路徑以與所述的第一路徑的所述的軸夾成某一角度排列，以及一個(gè)包含一組反射單元陣列的第二反射聲柵，這些單元沿著所述的第二路徑排列，所述的這些單元實(shí)際上以與所述的第二路徑的縱向軸夾成同一個(gè)安裝角排列，用來截取波分量，并把截取到的所述的波分量引向到沿著所述的第二路徑傳播到所述的輸出換能器裝置。
43.權(quán)利要求
43的陰極射線管，其中所述的第二路徑排列成平行于所述的第一路徑，以及所述的多條路徑以與所述的第一路徑的所述的軸夾成90度左右排列。
44.權(quán)利要求
43或44的陰極射線管，其中所述的反射單元與其相應(yīng)的路徑所夾的安裝角大約為45度。
45.權(quán)利要求
43，44或45的陰極射線管，其中所述的第二反射聲柵的配置是所述的第一反射聲柵的配置的鏡象。
46.權(quán)利要求
43到46中任一項(xiàng)權(quán)利要求
的陰極射線管，其中所述的聲柵的所述的單元中相鄰兩個(gè)單元之間的間距是所述聲表面波的一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍。
47.權(quán)利要求
1到38中任一項(xiàng)權(quán)利要求
的系統(tǒng)，用它來操縱一臺(tái)被遙控的裝置，其中基底板包含一塊放在遠(yuǎn)離上述裝置的板塊，但是用適當(dāng)?shù)呐己戏绞綄⒋税鍓K和所述的裝置有效地連接起來。
48.權(quán)利要求
48的系統(tǒng)，其中可控裝置包含一個(gè)圖形顯示裝置。
49.權(quán)利要求
48或49的系統(tǒng)，其中所述的板塊由一塊玻璃形成。
50.權(quán)利要求
4到15中任何一項(xiàng)權(quán)利要求
的系統(tǒng)，其中輸入和輸出表面波換能器裝置是常用的輸入/輸出換能器裝置的一部分。
51.權(quán)利要求
39到42中任一項(xiàng)權(quán)利要求
的陰極射線管，其中輸入表面波換能器包括一臺(tái)組合的輸入/輸出換能器，把它在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面和聲性能方面偶合到所述的接觸-顯示面，這樣從所述的接觸顯示面上所述的反射陣列反射表面波被引向到相向所述的輸入/輸出換能器裝置傳播。
專利摘要
對(duì)接觸板顯示裝置表面上坐標(biāo)的接觸位置進(jìn)行識(shí)別的系統(tǒng)包括一其面上能傳播聲表面波的基底，特征是面的接觸使通過該區(qū)的波幅值衰減。輸入波換能器發(fā)出平行于坐標(biāo)軸的表面波，第一波反射裝置從中獲取波分量并將其反射穿過表面?zhèn)鞯降诙ǚ瓷溲b置，它以相反方向反射波分量。反射裝置使波分量正交橫過表面，與換能器相連的電路激發(fā)表面波群并檢測(cè)接收波的衰減。電路包括產(chǎn)生代表衰減出現(xiàn)時(shí)間的信號(hào)的裝置以指示衰減波橫過哪條通路。
文檔編號(hào)G06F3/033GK86102275SQ86102275
公開日1986年12月3日 申請(qǐng)日期1986年2月4日
發(fā)明者羅伯特·阿德勒, 邁克爾·C·布里納, 詹姆斯·J·費(fèi)吉布昂 申請(qǐng)人:齊尼思電子公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan