用于给处理器提供输入的方法和设备以及传感器垫技术

一种用于给处理器提供输入的设备，其包括传感器垫，该传感器垫具有表面和用于检测表面的压力并且产生对应于表面压力的信号的传感器阵列。传感器阵列具有由电阻材料覆盖的电极列和电极行，并且测量电极之间的垫表面上的压力，这些电阻材料填充在电极之间的空间中且用作电极之间的线性电阻。该传感器阵列具有由电阻材料覆盖的电极列和电极行，并且测量电极之间的垫表面上的压力，这些电阻材料填充在电极之间的空间中且用作电极之间的线性电阻。存在利用与传感器垫接触并且与传感器阵列进行通信的接口将信号传递至处理器的步骤，该接口耦合于该处理器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及给处理器提供输入，包括传感器垫，其具有表面和用于检测表面的压 力并且产生对应于表面压力的信号的传感器阵列。(如本文所使用的，对“本专利技术”或“发 明”的参考涉及示例性的实施方式而不一定涉及所附权利要求涵盖的每个实施方式。)更 具体地说，本专利技术涉及给处理器提供输入，包括传感器垫，其具有表面和用于检测表面压力 并且产生对应于表面压力的信号的传感器阵列，其中传感器阵列具有由电阻材料覆盖的电 极列和电极行，电极列和电极行的间距大于单个电极的宽度，电阻材料被放置在电极之间 的空间中。
技术介绍
这部分旨在给读者介绍可能与本专利技术的各个方面有关的
的各个方面。下 面的讨论旨在提供有助于更好地理解本专利技术的信息。因此，应该理解到，下面的讨论中的陈 述将从这个角度进行阅读，而不是提供现有技术。多点触控接口获得了越来越大的兴趣。最近已经开发的是检测像素的FTIR设备 以及Microsoft最近介绍的MicrosoftSurface和Apple公司的具有多点触控屏的iPhone。 这些设备缺少的是在能够用于如台式PC或笔记本等普通计算设备的紧凑结构的情况下 还具有非常低的成本。本专利技术是多点触控方法和设备，其可被用于各种计算设备中的任意 一个来替代鼠标。它也可替代平板绘图设备(例如=Wacom绘图板)。优选地，它是低成本 设备，其可与目前的鼠标设备的成本(例如$30至$50)竞争。该设备是由传感器组成，其 优选地包含传感器阵列或传感器网格(grid)。优选地，这将利用FSR技术(力敏电阻)或 其它较低成本的传感技术完成。FSR传感器阵列的成本在每平方英尺$10的范围，并且可随 时提供如32x32传感元件阵列。多路复用器和A/D转换器可被利用以将FSR或其它传感器 阵列上的多个触摸转换为位置和压力数据流。较低成本的处理器可被用于处理原始数据。 制造的总成本可能最终在$20的范围内。如下方法已经被提出，即，利用可从原始数据获得 的信息和正在被处理的数据表示与设备接触的一个或多个手指的事实，将较低分辨率的位 置数据和相关联的压力数据的时间采样流转换或映射为子像素分辨率位置数据。这部分提供了对用于检测整个区域(图9)上的压力的最佳已知的现有技术中的 一些的更详尽比较。这部分旨在给读者介绍可能与本专利技术的各个方面有关的
的各 个方面。下面的讨论旨在提供有助于更好地理解本专利技术的信息。因此，应该理解到，下面的 讨论中的陈述将从这个角度进行阅读，而不是提供现有技术。电容阵列——电容阵列传感器最近由于如iPhone等设备变得流行。这 些传感器检测由于接近诸如金属或人体的一部分(体电容)等导体引起的电容的变化。然 而，它们对于绝缘材料是不敏感的。这些类型的传感器不能直接检测压力，而是通过当顺应性电容对象压在它们上时表面积的变化检测压力的。因为这些类型的传感器需要维持一致 电容，以避免错误激活，因此它们通常被安装在如玻璃等坚硬表面上。这些类型的传感器还 需要复杂且昂贵的读数电子设备，其必须补偿杂散电容。为此，它们通常对于大输入设备规 划不太好。可压缩电容阵列——另一种形式的电容阵列传感器是由压力配置系统产生 的柔性传感器。在该传感器中，可压缩材料被放置在列电极和行电极之间。当压力被应用 时，材 料压缩，增加了行电极与列电极之间的AC信号的电容耦合。因为振荡信号必须被馈 送至列电极并且在行电极处得到，因此这些传感器的一个缺点是复杂且昂贵的电极需要从 阵列读取压力。其次，这些传感器可能受到环境中的杂散电容的影响。最后，与IMPAD不同， 这些传感器不具有对被应用的力进行双线性插值的固有能力。因此，电极的极高分辨率或 厚的力扩散材料必须被用于获得IMPAD可能具有的定位精度类型。光学一用于对被施加于表面的力进行测量的另一类方法是光学方法，如感知像 素的FTIR显示器和MicrOSOftSurface所使用的方法。在FTIR方法中，特殊材料 被放置在坚硬的透明表面上。在Microsoft的方法中，材料使光(通常IR)扩散传播通过 它，而在检测像素的方法中，当力被应用时，材料使光在透明表面的平面中扩散传播。在这 两种方法中，该扩散光然后由位于表面后的照相机获得。尽管这些方法对于大输入设备规 划非常好，但是由于它们需要将材料放置在坚硬的玻璃上并且需要用于通畅的照相机视野 的大量空间，因此它们受到限制。最后，这些方法容易受到杂散光的影响并且只能在没有突 然的灯光变化的可控环境中被使用。电阻表面——电阻表面传感器是POS (销售点)和由诸如EIoTouchsystem等公司 生产的触摸屏设备中使用的最传统的传感器。与IMPAD相似，这些设备具有彼此接触的两 个连续FSR材料片。然而，这些FSR材料片仅在边缘处相连，而不是具有电极行和电极列。 因此，这些传感器只能检测所施加的压力的质心和总量，而不能区分多个压力点与单个压 力点。电阻阵列——电阻阵列传感器基本上是以网格形式排列的FSR单元阵列。这些传 感器的一些实施例是由TekScan生产的阵列传感器和由JazzMutantLemur使用的透明 传感器。与IMPAD相似，这些传感器可通过列电极和行电极的网格被读取。然而，因为这些 传感器不能被精确地用于确定被施加于相邻行或列之间的压力的位置，因此这些传感器利 用离散的FSR元件而非连续的FSR材料片。因此，电极的极高分辨率或厚的力扩散材料必 须被用于获得IMPAD可能具有的定位精度类型。测压单元——在工业应用中，通常利用应变计的测压单元被用于将压力转换为电 信号。然而，由于它们的较高成本，因此构造大的测压单元阵列以测量大区域上的压力分布 是不切实际的。图9:1 在大尺寸时无成本效益。2 在小尺寸时无成本效益。3 在大尺寸时校正精度降低。4 电容设备不能测力但可测量接触面积。5 光学设备需要特殊橡胶表面涂层以测量压力。6 这些设备中的一些形式可测量整个表面上的压力之和。7 需要特殊硬件不断校正杂散电容。8 由于杂散电容，因此触摸可插值。 9 连续定位要求大的对象或橡胶力扩散垫。专利技术_既述本专利技术涉及用于给处理器提供输入的设备。该设备包括传感器垫，该传感器垫具 有表面和用于感测表面的压力并且产生对应于表面压力的信号的传感器阵列。该传感器阵 列具有由电阻材料覆盖的电极列和电极行并且测量电极之间的垫表面上的压力，所述电阻 材料填充在电极之间的空间中且用作电极之间的线性电阻。该设备包括与传感器垫接触并 且与传感器阵列进行通信的接口，其耦合于处理器以将信号传递至该处理器。本专利技术涉及用于给处理器提供输入的方法。该方法包括利用具有表面和用于感测 表面压力的传感器阵列的传感器垫来感测压力的步骤。存在利用传感器阵列产生对应于 表面压力的信号的步骤，传感器阵列具有由电阻材料覆盖的电极列和电极行并且测量电极 之间的垫表面上的压力，所述电阻材料填充在电极之间的空间中且用作电极之间的线性电 阻。存在利用与传感器垫接触并且与传感器阵列进行通信的接口来将信号传递至处理器的 步骤，所述接口耦合于所述处理器。本专利技术涉及用于给处理器提供输入的设备。该设备包括传感器垫，该传感器垫具 有表面和用于检测表面的压力并且产生对应于表面压力的信号的传感器阵列。该传感器阵 列具有由电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于给处理器提供输入的设备，该设备包括：　　传感器垫，该传感器垫具有表面和用于感测所述表面处的压力并且产生对应于在所述表面处的压力的信号的传感器阵列，所述传感器阵列具有由电阻材料覆盖的电极列和电极行并且测量所述电极之间的垫表面上的压力，所述电阻材料填充在所述电极之间的空间中且用作所述电极之间的线性电阻；和　　与所述传感器垫接触并且与所述传感器阵列进行通信的接口，所述接口耦合到所述处理器以将所述信号传递至所述处理器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K佩林，I罗森伯格，
申请(专利权)人：纽约大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]