接触敏感装置制造方法及图纸

一种接触敏感装置，包括：能够支持弯曲波的部件；安装于该部件上用于测量该部件中的弯曲波振动的三个感测器，从而每个感测器确定一所测量的弯曲波信号；以及从这些所测量的弯曲波信号计算该部件上的接触的位置的处理器，其特征在于，该处理器计算每个所测量弯曲波信号的相位角以及至少两对感测器的相位角之间的相位差异，以便计算至少两个相位差异，从该至少两个相位差异确定该接触的位置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及接触敏感装置。
技术介绍
视觉显示器通常包含某种形式的触摸敏感屏幕。随着下一代便携式多媒体装置(如掌上型计算机)的出现，此种现象变得日益普遍。使用波来检测接触的最完善的技术为表面声波(Surface Acoustic Wave，SAW)技术，该技术在玻璃屏幕的表面上产生高频波，并使用由手指接触而引起的高频波衰减来检测触摸位置。此技术为“飞行时间(time-of-flight)”型，其中使用干扰到达一个或多个感测器所需的时间来检测触摸位置。当介质以非分散的方式作用，即波的速度不会在有关频率范围上大幅变化时，该方法可行。在本专利技术人的WO 01/48684与PCT/GB2002/003073中，提出了两种接触敏感装置及其使用方法。在这两份申请中，该装置包括能支持弯曲波振动的部件以及安装于该部件上用于测量该部件中的弯曲波振动并且用于将信号发送至处理器的感测器，由此从该部件的表面上所作的接触在该部件中所产生的弯曲波振动变化来计算有关该接触的信息。弯曲波振动意味着一激发，例如通过接触，该激发会使该部件发生平面外的位移。许多材料都会弯曲，某些材料具有完全平方根离差关系(perfectsquare root dispersion relation)的纯弯曲，而某些材料则具有纯弯曲与剪切弯曲的混合弯曲。离差关系说明波的平面内速度与波的频率的相依性。弯曲波具有优点，如提高强固性(robustness)以及降低对表面刮伤的敏感性等。然而，弯曲波为分散波，即弯曲波的速度从而“飞行时间”依赖于频率。一般而言，脉冲包含大范围的频率成分，因此如果该脉冲行进一较短距离，高频成分会首先到达。在WO 01/48684与PCT/GB2002/003073中，可应用将所测量的弯曲波信号转换成一来自非分散波源的传播信号的校正，以便可应用雷达与声纳领域所使用的技术来检测接触位置。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种接触敏感装置，该装置包括能支持弯曲波的部件；安装于该部件上用于测量该部件中的弯曲波振动的三个感测器，由此每个感测器确定一所测量的弯曲波信号；以及从这些所测量的弯曲波信号计算该部件上的接触的位置的处理器，该接触敏感装置的特征在于该处理器计算每个所测量弯曲波信号的相位角，然后计算至少两对感测器的相位角之间的相位差异，并从该相位差异确定该接触的位置。根据本专利技术的第二方面，提供了一种确定与接触敏感装置上的接触有关的信息的方法，该方法的步骤包括提供能够支持弯曲波的部件以及安装于该部件上用于测量该部件中的弯曲波振动的三个感测器；在该部件的一位置处施加接触；使用每个感测器来确定一所测量的弯曲波信号以及从该所测量的弯曲波信号计算接触的位置，该方法的特征在于计算每个所测量弯曲波信号的相位角、计算至少两对感测器的相位角之间的相位差异以及从这些至少两个所计算的相位差异确定该接触的位置。下列特征可应用于该装置与该方法，其中将该处理器调适以提供该方法的许多计算或处理步骤。可通过将一吸收器放置成与该部件的边缘接触而抑制反射波。该吸收器与部件的机械阻抗可选择为使得该部件的边缘的弯曲波反射减至最少。具体而言，所选择的阻抗使得弯曲波能量在围绕所选频率ω0的频带中被强烈地吸收。该吸收器的阻抗可选择成兼具抗性与相容性。这些阻抗可选择成满足下列等式ZT＝-iZB(ω0)其中ZT为吸收器的终止(termination)阻抗，且ZB为该部件边缘的机械阻抗。该吸收器可由泡沫塑胶制成，这些泡沫塑胶可具有开孔或闭孔且可为聚安酯或聚氯乙烯。例如，该泡沫可为一软PVC、闭孔为主的泡沫，如MIERSTM，或中等密度至高密度的开孔聚安酯泡沫。另一类已发现的合适泡沫为丙烯酸闭孔泡沫。此等泡沫可具有较高的阻尼度以及相对高的硬度。此类特性尤其适合于硬、重材料如玻璃的边缘终止。示例包括3M序列号码4956、4910、4950与4655。该吸收器可实质上围绕该部件的周边而延伸。该吸收器可当作安装架，用于将该部件支撑于框架中或至另一表面。该部件的表面上可包括凸起的图案，从而横跨该表面所拖拉的接触为该部件提供可变的力以在该部件中产生弯曲波。该图案可为具有统计上良好定义的空间波动分布的周期性或准周期性图案。该图案可为随机图案，从而在该部件的表面上行进的接触产生随机弯曲波信号。随机浮雕图案可为抗反射涂层、防眩表面光制(finish)或蚀刻光制，如在电子显示器的前部所放置的许多熟知透明面板上所发现的图案。可通过具有以所选频率ω0为中心的通带且具有带宽Δω的带通滤波器来处理每个所测量的弯曲波信号。滤波器的带宽Δω最好选择成解决多普勒(Doppler)效应，其中弯曲波到达一点时的频率与其原始频率不同。因此，带宽最好符合以下关系Δω＞＞2k(ω0)Vmax其中Vmax为横跨该表面的接触的最大横向速度，例如，如果该接触是由触摸笔提供，则Vmax为用户能够移动触摸笔的最大速度。每个已过滤信号的相位可通过与参考信号比较而测量到。参考信号可具有频率ω0。所测量相位是输入与参考信号之间的平均相位差异，最佳在间隔2π/Δω上测量。或者，参考信号可从来自第二感测器的已过滤的信号导出，在该情形下，所测量的相位为两个输入信号之间的相位差异。相位差异可以2π/Δω的间隔予以计算，该间隔可为小于10ms的间隔。可将参考与输入信号馈送至相位检测器。相位检测器的输出可馈送通过具有约Δω/2的截止频率的低通滤波器、然后通过数字化器、最后通过处理器以计算相位角θ。两个所测量弯曲波信号的瞬时相位θ1(t)与θm(t)可满足相位差等式Δθ1m＝θ1-θm＝k(ω0)Δx1m+2πn1m其中Δx1m＝X1-Xm，(xm与x1分别为从接触位置至标有m与1的每个感测器的距离)，且k(ω)为波向量。如果两个感测器之间的路径长度差异小于带通滤波器的相干长度，则可满足此等式，带通滤波器的相干长度可定义为xc=2πω0Δωk(ω0)]]>相干条件因此为|Δx1m|＜＜xc。如果未满足相干条件，则可能不满足上述相位等式。因此，需要n1m与相位角差异的值来确定接触的位置。该部件的形状可选择成将Δx1m的幅度限制为小于一个波长的一半的值，即|Δx1m|＜π/k(ω0)。在此情形中，如果Δx1m的所有可能的值满足条件|Δx1m|＜π/k(ω0)，则仅有一个n1m值为满足|Δθ1m-2πn1m|＜π的整数n1m。或者，n可以某种方式加以估计或推断。每个相位角差异结合整数n1m的可能值的范围可用以产生一系列的路径长度差异，从而在该部件的表面上定义一系列的离散双曲线，以表示可能的接触位置。可通过绘制每个路径长度差异所定义的每条双曲线并选择大量双曲线相交或近乎相交的一点而确定该接触位置。此点可能为真实的接触位置。如果n1m未知，则确定接触位置所需的双曲线系列的最小数目为三，并且通过增加欲绘制的双曲线的数目而增加确定正确接触位置的可能性。可使用多个感测器，其中可为每对感测器计算相位角差异，从而产生多条双曲线。在该实施例中，感测器的最小数目为三。或者，如果n1m未知，则可将来自每个感测器的所测量的弯曲波信号分成两个或多个离散频带，其中可为每个频带并为每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接触敏感装置，包括能够支持弯曲波的部件；安装于该部件上用于测量该部件中的弯曲波振动的三个感测器，从而每个感测器确定一所测量的弯曲波信号；以及从这些所测量的弯曲波信号计算该部件上的接触的位置的处理器，其特征在于，该处理器计算每个所测量弯曲波信号的相位角以及至少两对感测器的相位角之间的相位差异，以便计算至少两个相位差异，从该至少两个相位差异确定该接触的位置。2.如权利要求1所述的接触敏感装置，包括在该部件的边缘处的吸收器，从而使反射波得以抑制。3.如权利要求2所述的接触敏感装置，其中选择该吸收器与该部件的机械阻抗以使来自该部件的边缘的弯曲波反射减至最小。4.如权利要求3所述的接触敏感装置，其中选择这些阻抗，使得弯曲波能量在围绕所选频率ω0的频带中被强烈吸收。5.如权利要求4所述的接触敏感装置，其中选择这些阻抗以满足下列等式ZT＝-iZB(ω0)其中ZT为吸收器的终止阻抗，且ZB为该部件的边缘的机械阻抗。6.如权利要求4或5所述的接触敏感装置，包括用于过滤每个所测量的弯曲波信号的带通滤波器，该滤波器具有以该所选频率ω0为中心的通带以及带宽Δω。7.如权利要求6所述的接触敏感装置，其中该滤波器的带宽Δω符合以下关系Δω＞＞2k(ω0)vmax其中vmax为该接触的最大横向速度。8.如权利要求2至7中任一项所述的接触敏感装置，其中该吸收器是由泡沫塑胶所制成。9.如前述权利要求中任一项所述的接触敏感装置，其中该部件在其表面上包括凸起的图案，从而横跨该表面所拖拉的接触为该部件提供一力，以在该部件中产生弯曲波。10.如权利要求9所述的接触敏感装置，其中该图案为随机图案，从而在该部件的该表面上行进的接触产生随机弯曲波信号。11.如权利要求10所述的接触敏感装置，其中该图案是由抗反射涂层、防眩表面光制或蚀刻光制所形成。12.如前述权利要求中任一项所述的接触敏感装置，包括至少两个带通滤波器，这些带通滤波器具有不同的通带频率并同时处理由一对感测器所测量的弯曲波信号，从而由一对感测器提供每个通带频率的相位角差异。13.如前述权利要求中任一项所述的接触敏感装置，包括在该部件上的四个感测器。14.如前述权利要求中任一项所述的接触敏感装置，包括使用多对所测量的弯曲波信号的离差校正的相关函数来确定该接触的初始位置的构件；以及使用多对所测量的弯曲波信号之间的相位角差异来确定该接触的后续位置的构件。15.如前述权利要求中任一项所述的接触敏感装置，其中该相位角确定构件包括相位检测器。16.如权利要求15所述的接触敏感装置，其中该处理器包括低通滤波器与数字化器，用于确定该相位角。17.如前述权利要求中任一项所述的接触敏感装置，其中该部件为声辐射器，并将发射转换器安装于该部件上以在该部件中激发...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼克拉斯·P·R·希尔，达赖厄斯·M·沙利文，
申请(专利权)人：新型转换器有限公司，
类型：发明
国别省市：