一种接触传感器，包括： 具有表面及所述表面的触敏部分的声波传输介质； 用于发射声能到所述介质中的换能器系统；以及 用于作为至少两个有区别的波组接收来自基板的声能的接收机系统，各波组的一部分在所述接收机系统上在时间上重叠或通过在所述触敏部分中沿基本上不正交的轴传播而物理上重叠； 所述接收机系统确定所述触敏部分上的接触的位置或波形扰动特征。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声学接触位置传感器，而更具体地涉及在其中通过分析多个接收信号来确定声扰动的坐标位置及可选择的吸收特征的这种传感器。本专利技术允许感测系统利用在路径几何形状与/或诸如波模、频率、波形、速度与/或波长等波特征类型方面不同的波。本系统有利地允许冗余位置测定与/或差分波扰动感测。声学接触位置传感器是众所周知的。常用的系统包含两组换能器，各组具有分别与基板所定义的物理笛卡尔坐标系的轴对准的不同的轴。一个换能器生成声脉冲，作为Rayleigh波沿与反射元件阵列相交的轴传播，各元件成45°角并相隔对应于声波脉冲的波长的整数倍。各反射元件沿垂直于该轴的路径反射一部分波，穿过基板的有效区，到达作为第一阵列与换能器的镜象的相对阵列与换能器。镜象阵列中的换能器接收由两个阵列的反射元件反射的与发出的脉冲逆平行导向的波的重叠部分构成的声波。传感器的有效区中的波径具有特征延时，并因而通过确定复合回波波形中的衰减的定时便可识别被接触有效区的对象所衰减的一条或多条波径。与第一组成直角设置第二组阵列与换能器并类似地工作。由于换能器的轴对应于基板的物理坐标轴，回波中的衰减的定时指示基板上的位置的笛卡尔坐标，并顺序地确定这些坐标来确定衰减对象的二维笛卡尔坐标位置。通常使用的这些系统的适用性受到下述主要限制的制约，首先，诸如已知的Rayleigh波传感器上的水滴等局部化区域中的吸声掺杂物导致在其中不能重构二维接触位置的大片阴影区。第二，这些传感器的配置要求限制了它们对形状与尺寸的通用性。第三，当同时作用一个以上接触时接触坐标的重构可导致二义性。最后，这种传感器提供从中区分有效接触与伪接触，诸如手指与水滴，的有限的接触特征信息。本专利技术致力于解决这些问题。当前的商品触屏产品通常服务于在其中触屏作为旨在由一位用户在一个时间上用作输入设备的应用。自动柜员机(ATM)银行业务应用便是典型事例。虽然许多客户可顺序地使用基于触屏的自动柜员机，各用户依次与该系统进行私人对话。反之，当前很少触屏产品可利用在其中的触屏旨在时同被一位以上用户用作输入设备的应用。a、平行换能器阵列声学接触位置传感器已知为包含拥有沿基板的第一边定位的发射机阵列的触摸面板或平板，这些发射机用于同时生成有方向性地传播通过该面板到达位于第一阵列对面的基板的第二边上的对应检测器阵列的平行表面声波。与第一组成直角的设置另一对换能器阵列。在一点上接触面板导致通过触点的波的衰减，从而允许将来自两组换能器阵列的输出解释为指示该接触的坐标。美国专利号3,673,727及WO94/02911中示出这一类型的声学接触位置传感器，通过引用将它们结合在此。通过利用从发射换能器到对应的接收换能器的直通声径，便提供了大约等于基板的高度或宽度的声径长度，如附图说明图1中所示。由于声波的发散，从一个发射换能器发出的一部分波将入射在一组接收换能器上，如图2中所示。b、反射阵列为了减少声学触屏所需的换能器数目，Adler、Re.33,151与4,700,176提供了用于沿增量变化的路径反射声波部分的反射阵列。因此，如果互相相对地布置两个这种阵列，如图4中所示，单一的发射与接收换能器将允许沿基板的一条轴以触敏区两倍高度加宽度或两倍宽度加高度的最大声径长度接触感测。最大声径长度为声学接触传感器的有用量度，因为诸如玻璃等大多数物质每单位长度具有以dB表示的相对稳定的声能损耗；路径越长，衰减越大。在许多情况中，声音信号的这一衰减限制了触屏的设计，因此通常希望在各触屏部件中具有高声学效率以便有设计余地。从而例如可有选择地配置较大数目的换能器以允许采用较大的基板，与之类似，对于有限尺寸的基板，可以叠合声径以减少所需的换能器数目。为了提供平行跨越基板的宽区传播的一组表面声波，沿其路径布置了与束轴成45°角的元件组成的声音反射格栅，各元件在与传播轴成直角上反射波部分。然后采集这些声波，同时保持表征衰减的波始发的轴位置的时间扩散信息。从而通过诸如设置与第一格栅相对的。沿逆平行路径将表面声波作为重叠波引导到另一换能器的另一反射格栅，记录波模的到达时间与幅值，对应于接触的其衰减及对应于沿阵列的轴的位置的特征时间，而确定有效区中的接触位置。在这一情况中，这一接触可包含手指或笔尖直接地或通过覆盖片间接地按在表面上。见诸如美国专利5,451,723。此外，虽然不设置直角坐标系，如果发射波扩散，可能消除反射阵列之一，如图3中所示。在图3中所示的情况中，最大路径长度近似等于高度加宽度。其中在每一轴上设置单一换能器来发出表面声波的声学接触位置传感器也是已知的，如图5中所示。在这一情况中，最大路径长度为高加宽之和的两倍。已知的反射阵列通常由丝网印刷在浮法制成的碱石炭玻璃片上的玻璃釉料构成，并在炉中弯曲成上升的玻璃隔断的人字形花纹。这些隔断通常具有声波长的1％数量级的高度或深度，并因而只部分地反射声能。从而，对具有表面能量的波，可将反射阵列构成在表面上，而当波能出现在基板的两面上时，这些反射阵列可构成在基板的一面或两面上。因为通常将接触传感器放置在显示设备的前方，并由于反射阵列通常是光学可见的，通常将反射阵列放置在基板周边，有效感测区的外侧并在档板的隐蔽与保护下。反射阵列的反射元件通常各反射表面声波能量的1％数量级，耗散一小部分并使其余部分沿阵列的轴传递。因此，靠近发射换能器的阵列元件遭受较大的入射声能并因而反射较大量的声能。为了在接收换能器上提供相等的声能，可随着距离发射换能器的距离的增加而减小反射元件的间隔，或者可以改变反射元件的声音反射率，使距发射换能越远反射率越大。Adler,US Re,33,151，涉及用于确定沿平面上的轴的接触位置的触敏系统。将表面声波发生器耦合在片状基板上以生成波串，用波重导向格栅的阵列将这些波串折射到该系统的有效区中。按照公开的实例，再一次用格栅沿一根轴将穿越有效区的表面声波重新引导到接收换能器上。通过分析在时域中接收的波形的选择性衰减来确定接触位置，各特征延时对应于表面上的位置。将重新引导格栅定向成与传播轴成45°角，并相隔表面声波波长的整数倍，减少元件以在有效区上生成大致上相等的表面声波能量密度。格栅之间的间隔随沿传播轴距换能器的距离的增加而减小，最小间隔为发射的波的至少一个波长。US5,329,070、US5,260,521、US5,234,148、US5,177,327、US5,162,618及US5,072,427提出了可用在Adler专利中所讨论的声学传感器系统中的表面声波的类型的特例。当设置独立的反射阵列将声波重新引导到接收换能器上时，也向它们提供随距接收换能器的距离增加而增加的声音反射率。这是为了减少随信号沿反射阵列的轴向接收换能器的传播时的信号损失。通常，将阵列对设计成互成镜象。通过引用，将颁给Adler的美国专利号4,642,423结合在此，该专利致力于用球的小立体角部分构成的矩形触屏表面的伪平面化技术。按照Adler，将反射元件弯曲成角度沿外椎到公共交点的球面的大圆部分激发波。这一专利致力于配合CRT荧光屏的曲率的触屏的需要，对于这种荧光屏其曲率半径与荧光屏的对角线尺寸相比总是大的。这一专利讨论了减小球的一小部分的球面几何形状与笛卡尔平面之间的内在差别的方法，允许结合为平本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：乔尔·肯特，
申请(专利权)人：埃罗接触系统公司，
类型：发明
国别省市：
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