專利名稱：用于檢測觸摸墊輸入的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在電子裝置或無線通信終端中的觸摸敏感裝置。
背景技術(shù)：
觸摸墊通常被定義為在電子裝置中的觸摸敏感的用戶接口區(qū)域，其使得用戶能夠通過按壓觸摸敏感區(qū)域?qū)υ撗b置輸入信息或指令。觸摸墊可被用作具有指定的功能性的鍵盤。例如，可以使用觸摸墊作為通斷開關(guān)，用戶通過按壓觸摸敏感區(qū)域接通或斷開該電子裝置。觸摸墊可以具有若干個可選擇的功能。例如，可以使用觸摸墊作為具有多個不同功能的軟鍵的鍵盤，使得用戶能夠同時輸入或選擇一個功能。
在一些觸摸墊中，需要按下墊表面以便使其變形。在這種觸摸墊中，使用由薄的隔離物分開的多個材料層，形成垂直和水平電極行的柵格。在電極的柵格中維持著電流。當用戶按下觸摸墊時，在按壓點使該幾個層相互接觸，借以切斷在電極柵格中的電流。使用一個檢測電路檢測電流的中斷，并確定按壓點在觸摸墊上的位置。在其它的觸摸墊中，只用手指觸摸墊表面便足夠了。這后一種類型的觸摸墊可以是電阻型或者是電容型的。在電阻型的觸摸墊上，在觸摸墊區(qū)域的表面上涂覆薄的導(dǎo)電層和電阻層。在電容型的觸摸墊上，在觸摸敏感區(qū)域提供有一個覆層，其形成像素狀的電容器矩陣。當手指觸摸該表面時，其改變覆層的電特性。通過測量在相應(yīng)于按壓點的若干個表面點的電阻或電容值，便可確定按壓點的位置。在電感型的觸摸墊上，在觸摸墊區(qū)域上分布著電感元件。使用由電感材料作的觸針改變通過電感元件傳輸?shù)男盘?，以便檢測觸針的存在。在一些觸摸墊中，如果用戶移動在觸摸敏感區(qū)域周圍的觸摸物體并記錄一系列按壓點，則可以計算觸摸物體的運動。
當還使用該觸摸墊作為信息顯示或圖像顯示時，位于觸摸墊的頂上的電極可以影響顯示器的光學(xué)透明度與/或使顯示的文本或圖像失真。此外，一些觸摸墊可以由于在其表面上的污物或劃痕而被破壞。近些年來，在觸摸墊應(yīng)用中也使用表面波技術(shù)。具體地說，使用在觸摸墊表面上傳播的超聲波檢測由于觸摸而引起的波的中斷或吸收。雖然使用該表面波技術(shù)的觸摸墊不影響顯示器的光學(xué)質(zhì)量，但是其成本太高。
生產(chǎn)一種觸摸墊，其具有好的成本效果，并且不影響其光學(xué)質(zhì)量，這是有利的和需要的。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的第一個方面，提供一種用于感知和檢測在具有一個或多個輸入功能的觸摸墊裝置處存在物體的方法，其中該觸摸墊裝置具有指定的相互作用區(qū)域，用于使用戶能夠使用該物體和該觸摸墊裝置進行相互作用，從而易于實現(xiàn)輸入觸摸墊功能，該方法包括以下步驟在觸摸墊裝置的不同位置提供包括第一光發(fā)射器，第二光發(fā)射器和光接收器的至少一組光傳感器元件，使得該接收器能夠接收由第一光發(fā)射器發(fā)射的第一數(shù)量的光和由該第二光發(fā)射器發(fā)射的第二數(shù)量的光；其中當物體存在于觸摸墊裝置處時，則引起第一數(shù)量的光和第二數(shù)量的光的改變；單獨地測量第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變，以便提供表示該各個改變的第一信號和第二信號；以及根據(jù)該第一信號和第二信號相對于第一光發(fā)射器以及第二光發(fā)射器確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的物體的位置。
最好是，該第一和第二發(fā)射器以預(yù)定頻率的脈沖方式操作，使得第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變包含一個頻率分量，使得相對于由于環(huán)境光而引起的改變，能夠識別由于該物體的存在而引起的第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變。
最好是，提供補償發(fā)射器，其位于該接收器附近，并且以相同頻率的脈沖方式操作，但是具有相對于第一和第二發(fā)射器的互補的相位，使得減少該觸摸墊裝置的表面條件對該第一數(shù)量的光和該第二數(shù)量的光的改變的影響。
最好是，在該觸摸墊裝置中提供第二組類似的光傳感器元件，它們被設(shè)置在不同的位置，用于相對于第二組光傳感器元件中的光發(fā)射器進一步確定在指定的相互作用區(qū)域中的物體的位置。該光傳感器元件可以被設(shè)置在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)，或者被設(shè)置在指定的相互作用區(qū)域外。
按照本發(fā)明的第二個方面，提供一種要和測量裝置結(jié)合使用的觸摸墊裝置，該觸摸墊裝置具有指定的相互作用區(qū)域，用于感知和檢測在指定的相互作用區(qū)域的物體的存在，該觸摸墊裝置包括被提供在該指定的相互作用區(qū)域內(nèi)或附近的光接收器，以及分別被提供在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的第一位置和第二個不同的位置的第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器，使得該接收器能夠接收由該第一光發(fā)射器發(fā)射的第一數(shù)量的光和由該第二光發(fā)射器發(fā)射的第二數(shù)量的光，其中當該物體存在于該觸摸墊裝置處時，則引起該第一數(shù)量的光和第二數(shù)量的光的改變，該第一數(shù)量的光的改變和該第二數(shù)量的光的改變分別由測量裝置測量，以便根據(jù)該第一和第二信號相對于第一光發(fā)射器與第二光發(fā)射器確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的該物體的位置。
最好是，該第一和第二發(fā)射器以預(yù)定頻率的脈沖方式操作，使得第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變包含一個頻率分量，使得相對于由于環(huán)境光而引起的改變，能夠識別由于該物體的存在而引起的第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變。
最好是，提供補償發(fā)射器，其位于該接收器附近，并且以相同頻率的脈沖方式操作，但是具有相對于第一和第二發(fā)射器的互補的相位，使得減少該觸摸墊裝置的表面條件對該第一數(shù)量的光和該第二數(shù)量的光的改變的影響。
最好是，該觸摸墊裝置還包括第二組類似的光傳感器元件，它們被設(shè)置在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)或附近的與第一和第二光發(fā)射器以及接收器的位置不同的位置，用于相對于第二組光傳感器元件中的光發(fā)射器進一步確定在指定的相互作用區(qū)域中的物體的位置。該光傳感器元件可以被設(shè)置在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)，或者被設(shè)置在指定的相互作用區(qū)域外。
按照本發(fā)明的第三方面，提供一種用于感知和檢測在觸摸墊裝置處物體的存在的系統(tǒng)，其中該觸摸墊裝置具有指定的相互作用區(qū)域，用于使用戶能夠使用該物體和該觸摸墊裝置相互作用，該系統(tǒng)包括在觸摸墊裝置的不同位置的包括第一光發(fā)射器，第二光發(fā)射器和光接收器的至少一組光傳感器元件，使得該接收器能夠接收由第一光發(fā)射器發(fā)射的第一數(shù)量的光和由該第二光發(fā)射器發(fā)射的第二數(shù)量的光，其中當物體存在于觸摸墊裝置處時，則引起第一數(shù)量的光和第二數(shù)量的光的改變；可操作地和該光接收器相連的裝置，用于單獨地測量第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變，以便提供表示該各個改變的第一信號和第二信號；以及響應(yīng)該第一信號和第二信號的裝置，用于根據(jù)該第一信號和第二信號相對于第一光發(fā)射器以及第二光發(fā)射器確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的物體的位置。
最好是，該第一和第二發(fā)射器以預(yù)定頻率的脈沖方式操作，使得第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變包含一個頻率分量，使得相對于由于環(huán)境光而引起的改變，能夠識別由于該物體的存在而引起的第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變。
最好是，提供補償發(fā)射器，其位于該接收器附近，并且以相同頻率的脈沖方式操作，但是具有相對于第一和第二發(fā)射器的互補的相位，使得減少該觸摸墊裝置的表面條件對該第一數(shù)量的光和該第二數(shù)量的光的改變的影響。
最好是，在該觸摸墊裝置中提供第二組類似的光傳感器元件，它們被設(shè)置在不同的位置，用于相對于第二組光傳感器元件中的光發(fā)射器進一步確定在指定的相互作用區(qū)域中的物體的位置。
通過參看圖1-15可以更清楚地理解本發(fā)明。


圖1是表示本發(fā)明的一般原理的示意圖，其中使用由兩個光發(fā)射器和一個光接收器構(gòu)成的組檢測附近的物體的存在；圖2A是表示一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有一組位于觸摸墊區(qū)域的頂側(cè)附近的光傳感器元件；圖2B是表示一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有一組位于觸摸墊區(qū)域的底側(cè)附近的光傳感器元件；圖2C是表示一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有一組位于觸摸墊區(qū)域的左側(cè)附近的光傳感器元件；圖2D是表示一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有一組位于觸摸墊區(qū)域的右側(cè)附近的光傳感器元件；圖3A是一個示意圖，表示由于一組光傳感器元件中的一個光發(fā)射器引起的接收器輸出的改變的測量；圖3B是一個示意圖，表示由于一組光傳感器元件中的另一個光發(fā)射器引起的接收器輸出的改變的測量；圖4A是表示一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有兩組光傳感器元件，它們被單獨地設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的頂側(cè)和底側(cè)附近；圖4B是表示一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有兩組光傳感器元件，它們被單獨地設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的左側(cè)和右側(cè)附近；圖5A是表示圖4A的觸摸墊裝置的示意圖，其中使用在頂側(cè)附近的一個發(fā)射器和接收器進行測量；圖5B是表示圖4A的觸摸墊裝置的示意圖，其中使用在頂側(cè)附近的另一個發(fā)射器和接收器進行測量；圖5C是表示圖4A的觸摸墊裝置的示意圖，其中使用在底側(cè)附近的一個發(fā)射器和接收器進行測量；圖5D是表示圖4A的觸摸墊裝置的示意圖，其中使用在底側(cè)附近的另一個發(fā)射器和接收器進行測量；圖5E是表示圖4A的觸摸墊裝置的示意圖，其中使用在頂側(cè)附近的一個發(fā)射器和在底側(cè)附近的接收器進行測量；圖5F是表示圖4A的觸摸墊裝置的示意圖，其中使用在頂側(cè)附近的另一個發(fā)射器和在底側(cè)附近的接收器進行測量；圖5G是表示圖4A的觸摸墊裝置的示意圖，其中使用在頂側(cè)附近的一個發(fā)射器和接收器以及在底側(cè)附近的一個發(fā)射器進行測量；圖5H是表示圖4A的觸摸墊裝置的示意圖，其中使用在頂側(cè)附近的另一個發(fā)射器和接收器以及在底側(cè)附近的另一個發(fā)射器進行測量；圖6A是表示一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有被單獨設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的4個側(cè)邊附近的4組光傳感器元件；圖6B是表示一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有被單獨設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的4個拐角附近的4個發(fā)射器和被單獨設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的4個邊沿附近的4個接收器；
圖7是一個示意圖，表示被安裝在一個印刷線路板上的一個觸摸墊裝置和兩組光傳感器元件；圖8A是表示觸摸墊裝置的截面?zhèn)纫晥D，其具有LCD和在LCD的頂上的用于觸摸的光導(dǎo)；圖8B是表示觸摸墊裝置的截面?zhèn)纫晥D，其具有LCD和在LCD的頂上的用于觸摸的薄的蓋；圖8C是表示觸摸墊裝置的截面?zhèn)纫晥D，其具有LCD和在LCD的頂上的用于觸摸的彎曲的蓋；圖8D是示意圖，表示在圖8A的觸摸墊裝置的光導(dǎo)內(nèi)部的光的傳輸；圖9A是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有位于觸摸墊區(qū)域內(nèi)的一組光傳感器元件；圖9B是表示另一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有位于觸摸墊區(qū)域內(nèi)的一組光傳感器元件；圖9C是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有位于觸摸墊區(qū)域內(nèi)的兩組光傳感器元件；圖9D是表示另一種觸摸墊裝置的示意圖，其具有位于觸摸墊區(qū)域內(nèi)的兩組光傳感器元件；圖9E是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有位于觸摸墊區(qū)域內(nèi)的4組光傳感器元件；圖9F是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有位于觸摸墊區(qū)域內(nèi)的4個光發(fā)射器和4個光接收器；圖10A是表示以脈沖方式操作的光發(fā)射器的光輸出的示意圖；圖10B是表示由于以脈沖方式操作的光發(fā)射器而產(chǎn)生的接收器的輸出信號的示意圖；圖10C是表示由于以脈沖方式操作的光發(fā)射器和環(huán)境光而產(chǎn)生的接收器的輸出信號的示意圖；圖10D是表示補償發(fā)射器的光輸出的示意圖；圖10E是表示由于以具有互補相位的脈沖方式操作的光發(fā)射器和補償發(fā)射器而產(chǎn)生的接收器的輸出信號的示意圖；圖11是表示離開手指到達光接收器的從兩個光發(fā)射器和補償發(fā)射器發(fā)出的光的反射的示意圖；
圖12A是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有以脈沖方式操作的一組光傳感器元件，包括兩個光發(fā)射器，一個補償發(fā)射器和一個光接收器；圖12B是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有以脈沖方式操作的兩組光傳感器元件，它們被設(shè)置在觸摸墊區(qū)域附近；圖12C是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有以脈沖方式操作的兩組光傳感器元件，它們被設(shè)置在觸摸墊區(qū)域內(nèi)；圖13A是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的4個邊沿附近的4個收發(fā)器；圖13B是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的4個拐角附近的4個收發(fā)器；圖13C是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的4個邊沿內(nèi)的4個收發(fā)器；圖13D是表示觸摸墊裝置的示意圖，其具有設(shè)置在觸摸墊區(qū)域的4個拐角內(nèi)的4個收發(fā)器；圖14是表示按照本發(fā)明的用于檢測在觸摸墊裝置的觸摸墊區(qū)域附近存在物體的系統(tǒng)的方塊圖；以及圖15是表示包括按照本發(fā)明的觸摸墊裝置的移動電話的方塊圖。
具體實施例方式
如圖1所示，兩個光發(fā)射器10，20位于在觸摸墊5附近的光接收器30的相對側(cè)(見圖2A-2D)。當用戶使用一個物體例如鉛筆100或手指100’(圖2A)觸摸觸摸墊5時，從發(fā)射器10發(fā)出的一些光110便遇到物體100的表面。部分的光110離開物體100而反射，并被接收器30接收。同樣，從發(fā)射器20發(fā)出的一些光120遇到物體100的表面而離開物體100朝向接收器30反射。接收的部分由標號112和122表示。由接收器30接收的光的數(shù)量可由輸出信號130進行測量。如果接收器30尚未由于環(huán)境光而飽和，則在發(fā)射器10，20和接收器30附近的物體100的存在將引起輸出信號130的改變。當這種改變被檢測時，最好是，通過分別關(guān)斷發(fā)射器20和發(fā)射器10單獨檢測由于反射光112和由于反射光122而產(chǎn)生的改變。如圖3A所示，在測量接收的光112的數(shù)量改變時，發(fā)射器20被關(guān)斷或禁止。同樣，在測量接收的光122的數(shù)量改變時，發(fā)射器10被關(guān)斷或禁止。如圖3B所示。在圖3A和3B中，在測量時涉及的發(fā)射器和接收器由虛線的環(huán)路包圍。由該改變的數(shù)量，通常能夠確定物體100是否接近發(fā)射器10或發(fā)射器20。一般地說，當物體100距離發(fā)射器10比發(fā)射器20較近時，響應(yīng)接收的光量112的變化而輸出的信號130大于響應(yīng)接收的光量122的變化而輸出的信號130。通過進行一系列的這種測量，便能夠跟蹤物體100的位置因而跟蹤它的運動。
圖2A-2D表示在觸摸墊裝置1中光發(fā)射器10，20和接收器30的不同布置。如圖2A所示，觸摸墊裝置1具有由周邊區(qū)域3包圍著的“觸摸敏感”區(qū)域5。如果觸摸墊裝置1是電阻型的裝置，例如，則“觸摸敏感”區(qū)域的表面必須被物理地觸摸以便改變電阻。然而，按照本發(fā)明，由光傳感器元件10，20和30檢測物體100’的存在。不需要物體100’在觸摸點物理地觸摸或按壓區(qū)域5。因而，可以認為區(qū)域5是一個指定的相互作用區(qū)域，在這個區(qū)域，用戶可以使用物體100’和觸摸墊裝置1相互作用，以便選擇其輸入的功能性。此外，術(shù)語“觸摸表面”，如在后面對于本發(fā)明的觸摸墊裝置1所使用的，可以解釋為“和該表面接觸”或者“和該表面相鄰”。類似地，“觸摸點”的位置簡單地指在觸摸墊區(qū)域5內(nèi)選擇的輸入位置。
觸摸墊裝置1可以具有一種輸入功能性，或多種輸入功能性。例如，觸摸墊裝置1可以用作在鍵盤上的“回車”鍵，如圖2B所示，或者用作撥動通斷開關(guān)，如圖2D所示。經(jīng)過一個或多個周期的測量，可以檢測出旨在用于選擇觸摸墊裝置1的輸入功能性的物體的存在。如圖2A所示，根據(jù)在觸摸墊區(qū)域5上的“觸摸”點的位置，可以使用觸摸墊裝置1選擇“接通”或“斷開”功能。當用戶的手指100’觸摸或接近觸摸墊區(qū)域5時，如圖2A所示，通常能夠根據(jù)接收器30的輸出信號的改變確定選擇了斷開功能。
在圖2B中，傳感器元件10，20，和30被設(shè)置在觸摸區(qū)域5的底側(cè)附近的周邊區(qū)域3內(nèi)。同樣，傳感器元件10，20，和30可以分別設(shè)置在觸摸墊區(qū)域5的頂側(cè)，左側(cè)和右側(cè)附近，分別如圖2B、2C和2D所示。在一組光傳感器元件沿某個方向被設(shè)置在一行中的情況下，可以根據(jù)觸摸點沿該方向的一維位置，選擇一個或多個功能。
應(yīng)當注意，利用光傳感器元件的布置，如圖2A-2D所示，如果來自物體表面的反射從一個點到另一個點的改變不大，則可以確定物體靠近觸摸墊區(qū)域5的觸摸點的位置。不過，如果觸摸物體是鉛筆，如圖1所示，鉛筆的不同部分可能反射的光不同。在這種情況下，在接收器30中接收的光的大量的改變不一定意味著觸摸點是靠近一個發(fā)射器還是靠近另一個發(fā)射器。這意味著，不能精確地獲得觸摸點的位置。在具有一個輸入功能性的觸摸墊裝置1的情況下，一般一組傳感器元件10，20和30就足以檢測觸摸墊區(qū)域5的觸摸。不過，當在觸摸區(qū)域5內(nèi)的觸摸點的位置對于確定選擇的功能是重要的時候，最好在觸摸墊區(qū)域5的相對側(cè)上設(shè)置兩組3個光傳感器元件，如圖4A和4B所示。
在圖4A中，發(fā)射器10，20以及接收器30被設(shè)置在觸摸墊區(qū)域5的頂側(cè)附近。此外，發(fā)射器12，22和接收器32被設(shè)置在觸摸墊區(qū)域5的底側(cè)附近。這樣，觸摸墊裝置1可以具有以兩維設(shè)置的兩個以上的功能。例如，用戶通過觸摸或者使手指位于各個箭頭附近，可以選擇“上”、“下”、“左”、“右”的功能。另外，兩組光傳感器元件可以被單獨設(shè)置在觸摸墊區(qū)域5的右側(cè)和左側(cè)附近，如圖4B所示。
在4個發(fā)射器10，12，20，22和兩個接收器30，32的情況下，最好是，進行一系列的測量，以便確定觸摸點的位置，其中每個測量使用一個不同的發(fā)射器/接收器對。例如，由一對發(fā)射器10和接收器30(圖5A)測量的結(jié)果和由發(fā)射器20與接收器30(圖5B)測量的結(jié)果比較，從而確定觸摸點的上水平位置。此外，由一對發(fā)射器12和接收器32(圖5C)測量的結(jié)果和由一對發(fā)射器22和接收器32(圖5D)測量的結(jié)果比較，以便確定觸摸點的下水平位置。由這4個測量(圖5A-5D)，可以計算觸摸點的二維坐標。不過，為了改善位置確定的精度，最好還進行以下的測量發(fā)射器10/接收器32的一對(圖5E)；發(fā)射器20/接收器32的一對(圖5F)；發(fā)射器12/接收器30的一對(未示出)；和發(fā)射器22/接收器30的一對(未示出)。這8個測量的序列被總結(jié)在表I中，其中TX1＝發(fā)射器10，TX2＝發(fā)射器20，TX3＝發(fā)射器12，TX4＝發(fā)射器22，RXU＝接收器30，RXD＝接收器32。
表ITX1 RXU TX2 TX3 RXD TX4 測量方向1通通斷斷斷斷水平，上2斷通通斷斷斷水平，上3斷斷斷通通斷水平，下4斷斷斷斷通通水平，下5斷通斷通斷斷對角線/6斷斷通斷通斷對角線/7通斷斷斷通斷對角線\8斷通斷斷斷通對角線\由表I可見，在每次測量時，只使用或者選通一個發(fā)射器和一個接收器。所有其它傳感器元件都被禁止或者不被使用。光傳感器元件的選通和禁止由定時控制模塊實現(xiàn)，如圖14所示。如果對于每個測量周期的導(dǎo)通時間是1毫秒，則完成所有的測量周期只用8毫秒。應(yīng)當理解，8個測量周期的一個序列可用于確定觸摸點相對于觸摸墊區(qū)域5的二維坐標。通過重復(fù)相同的序列，可以跟蹤接近的物體的運動。
選擇地，在一個測量中，可以組合來自兩個發(fā)射器的輸出。例如，來自發(fā)射器10，22和接收器30的測量結(jié)果(圖5G)和來自發(fā)射器12，20和接收器30(圖5H)的測量結(jié)果比較。該比較用于確定觸摸點的水平位置。類似地，來自發(fā)射器10，22和接收器32的測量結(jié)果和來自發(fā)射器12，20和接收器32的測量結(jié)果比較，以便確定水平位置。
可以在觸摸墊區(qū)域5的4個邊上設(shè)置4組傳感器元件，如圖6a所示。如圖5A-5E所示的和被歸納在表I中的那樣，與使用發(fā)射器10，12，20，22和接收器30，32進行的測量類似，利用發(fā)射器14，16，24，26和接收器34，36進行另一個序列的8個測量。在任何一次測量，只有一個發(fā)射器和一個接收器導(dǎo)通，用于進行測量。如果使用一個發(fā)射器/接收器的組合進行一次測量周期用1毫秒，和表I所示的周期類似，則完成所有周期需要16毫秒。
另外，所有的發(fā)射器10，12，14，16，20，22，24和26都以預(yù)定頻率的脈沖方式操作。不過，發(fā)射器10，20，12和22以和發(fā)射器14，24，16和26的相位互補的相位操作。這樣，水平位置的測量可以和垂直位置的測量同時進行，以便減少測量時間。
傳感器元件14，16，24，26，34和36的操作波長可以和傳感器元件10，12，20，22，30和32的操作波長不同。在這種情況下，不同波長的兩個測量可以同時進行。例如，利用發(fā)射器10和接收器30進行的測量可以和利用發(fā)射器14和接收器34的測量同時進行。利用兩個波長，測量時間可以減少一半。
另外，兩個發(fā)射器可用在每個拐角處的一個雙波長的發(fā)射器代替，如圖6b所示。例如，發(fā)射器10和14可用雙波長的發(fā)射器11代替。類似地，使用雙波長發(fā)射器21，23，和13代替所有其它的單波長發(fā)射器。
在移動裝置或其它電子裝置中，觸摸墊區(qū)域5可以是顯示屏，例如被安裝在印刷電路板(PCB)或印刷線路板(PWB)90上的液晶顯示器(LCD)92。如圖7所示，光傳感器元件10，12，20，22，30和32被安裝在圍繞著LCD92的周邊區(qū)域中。最好是，觸摸墊裝置1還包括一個蓋板，用于提供觸摸表面。如圖8A所示，蓋板60被設(shè)置在LCD92和光傳感器元件(只示出了發(fā)射器10和12)的頂部。蓋板60被設(shè)計作為光導(dǎo)，通過全部內(nèi)部反射，例如，當觸摸墊裝置1被物體100觸摸或者接近物體100時，使得由發(fā)射器10發(fā)出的光可以到達接收器30(見圖8D)，并使由發(fā)射器12發(fā)出的光可以到達接收器32(未示出)。在圖8D中，到達接收器30的光線201是通過全部內(nèi)反射的光線。光線202，204則通過局部反射到達接收器30。當用戶的手指100’(圖2)接近蓋板60時，光線203，205可能遇到接近的手指，并離開手指朝向接收器30局部反射。該反射使得由接收器30接收的光的數(shù)量增加。不過，當手指和蓋板60的上表面62接觸時，在觸摸點的全部內(nèi)反射被破壞，從而減少由接收器30接收的光的數(shù)量。因而，由接收器30接收的光的數(shù)量的增加和減少指示觸摸墊裝置1被“觸摸”。為了增加在表面62不被觸摸時由接收器30接收的光的數(shù)量，可以在接收器30處的蓋板60的下表面64上引入一些表面缺陷67，如圖8D所示。利用蓋板70，如圖8B所示，具有來自發(fā)射器的到達接收器的極少的光。用戶手指的接近和觸摸借助于手指的反射被檢測到。當具有如圖8C所示的蓋板80時，由發(fā)射器10，20發(fā)出的到達接收器的光的數(shù)量可以比圖8B所示的更多。不過，用戶手指100’的接近和觸摸主要借助于手指的反射被檢測到。
在所述的實施例中，如圖2A到8C所示，所有光傳感器元件都位于觸摸墊區(qū)域5的外部。觸摸墊區(qū)域5可以用作顯示器，用于向用戶提供信息或者指示觸摸墊裝置1的功能性。不過，光傳感器元件也可以置于觸摸墊區(qū)域5的內(nèi)部，如圖9A-9F所示。在圖9A和9B中，包括兩個發(fā)射器10，20和一個接收器30的一組光傳感器元件用于檢測觸摸物體的位置并跟蹤其沿一個維度的運動。使用這些發(fā)射器和接收器要進行的測量和圖2A-3B所示的類似。在圖9C和9D中，兩組類似的光傳感器元件被設(shè)置在觸摸墊區(qū)域5的內(nèi)部。傳感器元件的布置以及使用該元件進行的測量和圖4A-5H所示的類似。在圖9E中的傳感器元件的布置和圖6A所示的類似。在圖9F所示的傳感器元件的布置和圖6B所示的類似。
如此處所述，發(fā)射器10，11，12，13，14，16，20，21，22，23，24和26可以連續(xù)的方式操作，在此方式下，發(fā)射器的輸出不包括高頻分量，和白熾燈的輸出類似。因而，接收器30的輸出信號130(圖1)也是恒定的或者緩慢變化的。當發(fā)射器以連續(xù)方式操作時，接收器的輸出信號可能受環(huán)境光的影響較大。這意味著接收器的輸出信號可以從一個位置到另一個位置而改變，而不管觸摸的物體是否存在于觸摸墊裝置處。當由于環(huán)境光而引起的輸出改變嚴重時，檢測和感知觸摸物體的存在是困難的，如果不是不可能的話。因而，最好是，這些發(fā)射器以脈沖方式操作，使得發(fā)射器在選擇的頻率下以規(guī)則的間隔導(dǎo)通和斷開。脈沖發(fā)射器的輸出強度IE如圖10A所示。因而，當接收器接收來自脈沖發(fā)射器的光時，由于脈沖發(fā)射器的輸出強度IE而引起的接收器的輸出IR是一個脈沖序列，如圖10B所示，而不管觸摸物體是否存在于觸摸墊裝置處。該接收器和發(fā)射器彼此是同相的。通常，環(huán)境光的變化比脈沖頻率的頻率低得多，由于環(huán)境光的變化引起的接收器的輸出信號的改變非常類似于輸出信號的基線的移動，如圖10C所示。例如使用高通濾波器可以容易地除去由于環(huán)境光引起的輸出改變。因此，在接收器的脈沖輸出信號中的改變主要是由于在觸摸墊裝置的上方接近的物體的反射或吸收的結(jié)果。
應(yīng)當注意，例如圖8D所示，如果蓋板60的上表面62是濕或臟的，由于設(shè)置在觸摸墊裝置內(nèi)的脈沖發(fā)射器10而引起的接收器30的輸出信號可以改變。這種改變可以使觸摸物體的檢測和感知變得復(fù)雜。因而，最好在接收器30附近放置一個補償發(fā)射器40，如圖11所示。補償發(fā)射器40的相位，如圖10D所示，是和發(fā)射器10，20的相位互補的。在圖10D中，IC表示補償發(fā)射器40的輸出強度。補償發(fā)射器40被這樣控制，使得當沒有觸摸物體時，由于發(fā)射器10，20而引起的接收器30的輸出信號IE基本上等于由于補償發(fā)射器40引起的輸出信號。利用這種補償發(fā)射器，當沒有觸摸物體時，接收器30的輸出信號不含有高頻分量，如圖10E所示。因而，在由高通濾波器濾波之后，接收器30的輸出信號基本上是0。利用這種補償發(fā)射器，接收器30的輸出信號基本上不受蓋板60的表面條件的影響。補償發(fā)射器的使用在Gerd Reime的名稱為“Arrangement for measuring or detectinga change in a retro-reflective element”的美國專利5666037和相同發(fā)明人的相同名稱的EP0706648B1中披露了。
最佳方式為了使用上述的相位補償技術(shù)，最好是，如圖1-7，8D-9E所示，和每個接收器30，32，34，36相鄰設(shè)置一個補償發(fā)射器，使得抵銷相應(yīng)的發(fā)射器的輸出(脈沖方式)。補償發(fā)射器的布置和圖11所示的類似。補償發(fā)射器的示例的布置如圖12A-12C所示。如圖所示，補償發(fā)射器40和接收器30相鄰，補償發(fā)射器42和接收器32相鄰。在測量時，和相應(yīng)的接收器相鄰的補償發(fā)射器和該接收器一道被接通或斷開。例如，在圖5E所示的測量中，和接收器32相鄰的補償發(fā)射器被接通，而和接收器30相鄰的補償發(fā)射器被斷開。
最好是，光發(fā)射器10，12，14，16，20，22，24和26是在紅外(IR)或遠紅外頻率范圍內(nèi)操作的發(fā)光二極管(LED)。
其它實施例如圖1-12B所示的光傳感器元件是一種專用元件，其中發(fā)射器不能用作接收器，接收器也不能用作發(fā)射器。不過，在觸摸墊裝置中，可以使用光收發(fā)器檢測觸摸物體的存在。如圖13A-13D所示，4個收發(fā)器A，B，C，D被設(shè)置在觸摸墊區(qū)域5的4個邊或4個拐角。每個收發(fā)器A，B，C，D可被選擇地用作發(fā)射器或接收器，但不能同時用作發(fā)射器和接收器。收發(fā)器的選擇的功能由括號中的字母表示(t)＝規(guī)則的發(fā)射器或發(fā)送器，(c)＝補償發(fā)射器，(r)＝接收器。在圖13A和13C所示的布置的情況下，進行如下的一系列測量，以便確定觸摸點的位置
I. A(t)，B(t)，C(r)，D(c)II. A(t)，B(t)，C(c)，D(r)III A(r)，B(c)，C(t)，D(t)IV A(c)，B(r)，C(t)，D(t)這樣，(I+II)的組合產(chǎn)生第一水平位置；(III+IV)的組合產(chǎn)生第二水平位置；(I+II)-(III+IV)的組合產(chǎn)生垂直位置；以及(I+II)+(III+IV)的組合產(chǎn)生水平位置。對于足夠大的觸摸墊區(qū)域，還需要包括以下的測量V. A(t)，B(r)，C(c)，D(t)VI.A(t)，B(c)，C(r)，D(t)VII . A(r)，B(t)，C(t)，D(c)VIII. A(c)，B(t)，C(t)，D(r)這樣，(V+VI)的組合產(chǎn)生第一垂直位置；(VII+VIII)的組合產(chǎn)生第二垂直位置；以及(V+VI)+(VII+VIII)的組合產(chǎn)生垂直位置。
關(guān)于圖13B和13D所示的布置的測量，和上述的類似。
圖14表示在用于按照本發(fā)明檢測觸摸物體100的存在并確定觸摸點在觸摸墊區(qū)域5上的位置的系統(tǒng)中的基本元件400的方塊圖。微處理器或ASIC460和元件400相連，用于控制在觸摸墊裝置上的測量并利用該測量結(jié)果。如圖所示，觸摸墊裝置包括觸摸墊區(qū)域5，具有兩組傳感器元件，它們被單獨設(shè)置在觸摸墊區(qū)域5的頂部和底部，和圖4A所示的類似。發(fā)射器10，12，20，22和選通模塊420相連，其選擇地選通或禁止該發(fā)射器以便進行測量。來自接收器30的輸出信號130和來自接收器32的輸出信號132被傳輸給信號處理模塊450。選通模塊420和信號處理模塊450處于定時控制模塊430的控制下。例如，為了進行在表I或圖5E中所示的測量周期5，定時控制模塊向選通模塊420發(fā)出控制信號432，用于使發(fā)射器12，20，22斷開或禁止，使發(fā)射器10選通。與此同時，定時控制模塊430向信號處理模塊450發(fā)出控制信號434，使得只有來自接收器32的輸出信號132被使用。根據(jù)輸出信號132，信號處理模塊450對微處理器460發(fā)出測量信息452。在收到測量信息452之后微處理器460向定時控制430發(fā)出指令信號462，用于啟動下一個周期的測量。在所有的8個測量周期完成之后，微處理器460確定觸摸點的位置。如果發(fā)射器10，12，20，22在預(yù)定頻率的脈沖方式下操作，則信號處理模塊450還包括濾波裝置，以便使得能夠主要測量在輸出信號130和132中的預(yù)定頻率的頻率分量。
圖15表示一種具有本發(fā)明的觸摸墊裝置的便攜的電子裝置，例如移動電話500。如圖所示，移動電話500包括微處理器460和基本元件400，如圖14所示。此外，移動電話500包括天線504，其和RF模塊506相連，用于接收和發(fā)送RF信號；電池508，麥克風512，揚聲器514，和鍵盤516。此外，移動電話500可以具有SIM卡閱讀器508和其它電子裝置，例如顯示器518。在圖15中所示的附加的元件是本領(lǐng)域熟知的，不是本發(fā)明的內(nèi)容。使用圖15來說明觸摸墊裝置如何用于電子裝置例如移動電話上。
按照本發(fā)明的觸摸墊裝置1具有許多應(yīng)用。觸摸墊裝置1可以用作鍵盤上的鍵，如圖2B所示；具有轉(zhuǎn)換功能的開關(guān)，如圖2D所示；以及具有兩個或多個功能的控制開關(guān)或裝置，如圖2A和2C所示。例如，如圖4A所示，觸摸墊裝置1可以用作微型鼠標或點擊裝置。為了移動一個對象或光標到屏幕上的所需位置，用戶可以觸摸在指定位置的觸摸墊區(qū)域5，從而使光標上下左右移動。應(yīng)當注意，因為按照本發(fā)明的觸摸墊裝置可以用于跟蹤觸摸物體的運動，便可以利用該運動輸入信息。只有一組光傳感器元件的觸摸墊裝置(一個接收器和兩個發(fā)射器，有或沒有補償發(fā)射器)可以檢測沿一維的運動。這種觸摸墊裝置例如可被用作音量控制開關(guān)，并且可以使用觸摸物體的上下運動或左右運動增加或減少音量。這種裝置可被用作調(diào)光開關(guān)，使用戶能夠?qū)⒐庾兞粱蜃儼?，或者用作縮放控制開關(guān)，用于放大或縮小在屏幕上顯示的圖像。具有兩組或多組光傳感器元件的觸摸墊裝置可用于沿兩維跟蹤觸摸裝置的運動。這種觸摸墊裝置可用作微型鼠標，其中光標可以跟隨觸摸物體的運動在屏幕上沿任何方向運動。觸摸物體的兩維運動可以是線性的，圓的或非規(guī)則的運動。因而，具有兩組或多組光傳感器元件的觸摸墊裝置可以用作虛擬的轉(zhuǎn)動旋鈕，虛擬的手寫墊，或者虛擬的畫板。
代替矩形的形狀，觸摸墊區(qū)域可以是圓的，橢圓的，多邊形的，或者是不規(guī)則形狀的。
應(yīng)當注意，光的透射和反射，如在圖中所示，只是用于說明而已。例如，圖11所示的光線似乎符合鏡面反射。不過，手指具有一個散射的表面，并且光線可以透過而進入皮膚。因而，光線如何和手指發(fā)生相互作用是一個復(fù)雜的事情。
本發(fā)明提供了一種用于檢測和感知觸摸物體在觸摸墊區(qū)域內(nèi)或觸摸墊區(qū)域附近的存在及其運動的方法和裝置。觸摸墊裝置1，如圖2A-13D所示，用于根據(jù)一系列測量提供時間相關(guān)的信號。本發(fā)明的范圍包括任何使用利用該時間相關(guān)信號的所披露的方法與/或裝置的應(yīng)用和產(chǎn)品。該信號的持續(xù)時間，在該測量序列中的周期數(shù)，以及每個周期的持續(xù)時間，根據(jù)應(yīng)用和產(chǎn)品而定。此外，按照本發(fā)明的光發(fā)射器的輸出強度，波長和其它的光學(xué)特性，光接收器的靈敏度和光學(xué)響應(yīng)，以及這些光傳感器元件在觸摸墊裝置中的光學(xué)與機械上的布置，都可以因應(yīng)用而不同。
在實施例中，如圖4A和4B所示，最好是光發(fā)射器10，20，12和22可以以相同頻率和相同相位的脈沖方式操作。另外，光發(fā)射器10和20以第一相位操作，而光發(fā)射器12和22以和第一相位互補的第二相位操作，例如使得周期1的測量(表I)可以和周期3或周期4的測量同時進行。類似地，周期5的測量可以和周期6的測量同時進行。因而，可以使8個周期的測量時間減少一半。
最好是，光傳感器元件是固態(tài)裝置，例如發(fā)光二極管，光電傳感器和在紅外或遠紅外頻率下操作的收發(fā)器。不過，也可以使用在其它頻率下操作的光傳感器元件。
因而，雖然本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)其優(yōu)選實施例進行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍，對這些實施例的結(jié)構(gòu)和細節(jié)可以進行上述的和其它的改變、省略和改型。
權(quán)利要求
1.一種感知和檢測在具有一個或多個輸入功能的觸摸墊裝置處存在物體的方法，其中該觸摸墊裝置具有指定的相互作用區(qū)域，用于使用戶能夠使用該物體和該觸摸墊裝置進行相互作用，從而易于實現(xiàn)所述一個或多個輸入功能，所述方法包括以下步驟在觸摸墊裝置中于其不同位置提供包括第一光發(fā)射器、第二光發(fā)射器和光接收器的至少一組光傳感器元件，使得該接收器能夠接收由第一光發(fā)射器發(fā)射的第一數(shù)量的光和由該第二光發(fā)射器發(fā)射的第二數(shù)量的光；其中當物體存在于觸摸墊裝置處時，引起第一數(shù)量的光和第二數(shù)量的光的改變；單獨地測量第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變，以便提供表示該各個改變的第一信號和第二信號；以及根據(jù)該第一信號和第二信號相對于第一光發(fā)射器以及第二光發(fā)射器確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的物體的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述光傳感器元件組位于該指定的相互作用區(qū)域內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有上側(cè)和下側(cè)，并且所述光傳感器元件組或者位于該上側(cè)或者位于該下側(cè)。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有左側(cè)和右側(cè)，并且所述光傳感器元件組或者位于該左側(cè)或者位于該右側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該測量和確定步驟被重復(fù)進行，以便提供該物體的位置隨時間的改變。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該觸摸墊裝置具有包圍著該指定的相互作用區(qū)域的周邊區(qū)域，并且所述光傳感器元件組位于該周邊區(qū)域內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有上側(cè)和下側(cè)，并且所述光傳感器元件組或者位于該上側(cè)或者位于該下側(cè)。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有左側(cè)和右側(cè)，并且所述光傳感器元件組或者位于該左側(cè)或者位于該右側(cè)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一和第二光發(fā)射器以預(yù)定頻率的脈沖方式操作，使得第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變包含一預(yù)定頻率的頻率分量。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該第一和第二光發(fā)射器的脈沖方式在具有第一相位的預(yù)定頻率的脈沖方式下操作，并且所述光傳感器元件組還包括第三光發(fā)射器，該第三光發(fā)射器定位于該光發(fā)射器附近，以向光接收器提供第三數(shù)量的光，并且其中該第三光發(fā)射器在具有和第一相位互補的第二相位的所述脈沖方式下操作，并且該第三光發(fā)射器被這樣控制，使得當在觸摸墊裝置處沒有物體存在時，該第三數(shù)量的光基本上等于第一數(shù)量和第二數(shù)量的和，從而減少在第一、第二和第三數(shù)量的和中的頻率分量。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該觸摸墊裝置還包括另一組光傳感器元件，該另一組光傳感器元件在該觸摸墊裝置中于其與所述第一及第二光發(fā)射器和光接收器分開的不同的位置包括第三光發(fā)射器、第四光發(fā)射器和另一光接收器，使得另一接收器能夠接收由第三光發(fā)射器發(fā)射的第三數(shù)量的光和由第四光發(fā)射器發(fā)射的第四數(shù)量的光，其中當在觸摸墊裝置處存在物體時，引起該第三數(shù)量的光和該第四數(shù)量的光的改變，所述方法還包括以下步驟單獨測量該第三數(shù)量的光的改變和該第四數(shù)量的光的改變，以便提供表示該各個改變的第三信號和第四信號；以及根據(jù)該第三信號和第四信號相對于第三光發(fā)射器以及第四光發(fā)射器確定物體在指定的相互作用區(qū)域中的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有上側(cè)和下側(cè)，并且其中所述光傳感器元件組位于該上側(cè)，并且所述另一光傳感器元件組位于下側(cè)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有左側(cè)和右側(cè)，并且其中所述光傳感器元件組位于該左側(cè)，并且所述另一光傳感器元件組位于右側(cè)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該第一、第二、第三和第四光發(fā)射器以一預(yù)定頻率的脈沖方式操作，使得該第一數(shù)量、第二數(shù)量、第三數(shù)量和第四數(shù)量的光的改變包含有該預(yù)定頻率的頻率分量。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該第一、第二、第三和第四光發(fā)射器的脈沖方式具有第一相位，并且其中所述光傳感器元件組還包括定位于該光接收器附近的第一補償光發(fā)射器，以向光接收器提供第一補償數(shù)量的光，并且所述另一組光傳感器元件還包括定位于另一光接收器附近的第二補償光發(fā)射器，以向另一光接收器提供第二補償數(shù)量，并且該第一和第二補償光發(fā)射器以具有和第一相位互補的第二相位的預(yù)定頻率的另一脈沖方式操作，并且該第一和第二補償光發(fā)射器被這樣控制，使得當在觸摸墊裝置處不存在該物體時，第一補償數(shù)量的光基本上等于第一數(shù)量和第二數(shù)量的和，并且該第二補償數(shù)量的光基本上等于該第三數(shù)量和第四數(shù)量的和。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，關(guān)于該第一數(shù)量、第二數(shù)量、第三數(shù)量和第四數(shù)量的光的測量步驟和根據(jù)第一信號、第二信號、第三信號和第四信號的確定步驟被重復(fù)地進行，以便提供物體的位置隨時間的改變。
17.一種要和測量裝置結(jié)合使用的觸摸墊裝置，該觸摸墊裝置具有指定的相互作用區(qū)域，用于感知和檢測在指定的相互作用區(qū)域處的物體的存在，所述觸摸墊裝置包括設(shè)置在該指定的相互作用區(qū)域內(nèi)或該指定的相互作用區(qū)域附近的光接收器；以及分別設(shè)置在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的第一位置和第二不同位置的第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器，使得該光接收器能夠接收由該第一光發(fā)射器發(fā)射的第一數(shù)量的光和由該第二光發(fā)射器發(fā)射的第二數(shù)量的光，其中當該物體存在于該觸摸墊裝置處時，引起該第一數(shù)量的光和第二數(shù)量的光的改變，該第一數(shù)量的光的改變和該第二數(shù)量的光的改變被單獨測量，以便相對于第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的該物體的位置。
18.如權(quán)利要求17所述的觸摸墊裝置，其特征在于，該第一和第二光發(fā)射器以預(yù)定頻率的脈沖方式操作，使得第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變包含一預(yù)定頻率的頻率分量
19.如權(quán)利要求17所述的觸摸墊裝置，其特征在于，該光發(fā)射器是發(fā)光二極管。
20.如權(quán)利要求17所述的觸摸墊裝置，其特征在于，該光發(fā)射器在紅外頻率范圍內(nèi)操作。
21.如權(quán)利要求17所述的觸摸墊裝置，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有上側(cè)和下側(cè)，并且該第一光發(fā)射器、第二光發(fā)射器和光接收器設(shè)置在上側(cè)，所述觸摸墊裝置還包括設(shè)置在下側(cè)的另一光接收器；設(shè)置在光接收器附近的第三位置的第三光發(fā)射器；以及設(shè)置在光接收器附近的和該第三位置不同的第四位置的第四光發(fā)射器，使得該另一光接收器能夠接收由第三光發(fā)射器發(fā)射的第三數(shù)量的光和由第四光發(fā)射器發(fā)射的第四數(shù)量的光，其中當在觸摸墊裝置處存在物體時，引起該第三數(shù)量的光和該第四數(shù)量的光的改變，該第三數(shù)量的光的改變和該第四數(shù)量的光的改變利用測量裝置單獨測量，以便相對于第三光發(fā)射器和第四光發(fā)射器進一步確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的該物體的位置。
22.如權(quán)利要求17所述的觸摸墊裝置，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有左側(cè)和右側(cè)，并且該第一光發(fā)射器、第二光發(fā)射器和光接收器設(shè)置在左側(cè)，所述觸摸墊裝置還包括設(shè)置在右側(cè)的另一光接收器；設(shè)置在光接收器附近的第三位置的第三光發(fā)射器；以及設(shè)置在光接收器附近的和該第三位置不同的第四位置的第四光發(fā)射器，使得該另一光接收器能夠接收由第三光發(fā)射器發(fā)射的第三數(shù)量的光和由第四光發(fā)射器發(fā)射的第四數(shù)量的光，其中當在觸摸墊裝置處存在物體時，引起該第三數(shù)量的光和該第四數(shù)量的光的改變，該第三數(shù)量的光的改變和該第四數(shù)量的光的改變利用測量裝置單獨測量，以便相對于第三光發(fā)射器和第四光發(fā)射器進一步確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的該物體的位置。
23.如權(quán)利要求17所述的觸摸墊裝置，其特征在于，該指定的相互作用區(qū)域具有右上角、左上角、右下角和左下角；以及該第一光發(fā)射器設(shè)置在該右上角；第二光發(fā)射器設(shè)置在左上角；以及該光接收器定位于第一和第二光發(fā)射器之間，所述觸摸墊裝置還包括設(shè)置在右下角的第三光發(fā)射器；設(shè)置在左下角的第四光發(fā)射器；定位于該第三和第四光發(fā)射器之間的第二光接收器，并且其中該第二光接收器能夠接收由第三光發(fā)射器發(fā)射的第三數(shù)量的光和由第四光發(fā)射器發(fā)射的第四數(shù)量的光，以便分別根據(jù)該第三數(shù)量和該第四數(shù)量的改變，相對于第三光發(fā)射器和第四光發(fā)射器進一步確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的該物體的位置，其中該第一、第二、第三和第四光發(fā)射器是雙波長發(fā)射器，其發(fā)射第一波長的光和第二波長的光，并且該光接收器和該第二光接收器是在該第一波長下操作的接收器；在第二波長下操作的并定位于該第一和第三光發(fā)射器之間的第三光接收器，其中該第三光接收器能夠接收由第一光發(fā)射器以第二波長發(fā)射的第五數(shù)量的光和由第三光發(fā)射器以第二波長發(fā)射的第六數(shù)量的光，以便分別根據(jù)第五數(shù)量的改變和第六數(shù)量的改變，相對于第一光發(fā)射器和第三光發(fā)射器進一步確定該物體在該指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的位置；以及在第二波長下操作的并定位于該第二和第四光發(fā)射器之間的第四光接收器，其中該第四光接收器能夠接收由第二光發(fā)射器以第二波長發(fā)射的第七數(shù)量的光和由第四光發(fā)射器以第二波長發(fā)射的第八數(shù)量的光，以便分別根據(jù)第七數(shù)量的改變和第八數(shù)量的改變，相對于第二光發(fā)射器和第四發(fā)射器進一步確定該物體在該指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的位置。
24.一種用于感知和檢測在觸摸墊裝置處物體的存在的系統(tǒng)，其中該觸摸墊裝置具有指定的相互作用區(qū)域，以使用戶能夠使用該物體和該觸摸墊裝置相互作用，所述系統(tǒng)包括在觸摸墊裝置中于其不同位置包括第一光發(fā)射器、第二光發(fā)射器和光接收器的至少一組光傳感器元件，使得該接收器能夠接收由第一光發(fā)射器發(fā)射的第一數(shù)量的光和由該第二光發(fā)射器發(fā)射的第二數(shù)量的光，其中當物體存在于觸摸墊裝置處時，引起第一數(shù)量的光和第二數(shù)量的光的改變；可操作地與該光接收器相連的裝置，用于單獨地測量第一數(shù)量的光的改變和第二數(shù)量的光的改變，以便提供表示該各個改變的第一信號和第二信號；以及響應(yīng)于該第一信號和第二信號的裝置，用于根據(jù)該第一信號和第二信號，相對于第一光發(fā)射器以及第二光發(fā)射器確定在指定的相互作用區(qū)域內(nèi)的物體的位置。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，該測量裝置包括定時控制模塊，用于在測量第二數(shù)量的光的改變時禁止第一光發(fā)射器，并且在測量第一數(shù)量的光的改變時禁止第二光發(fā)射器。
26.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，該第一光發(fā)射器和該第二光發(fā)射器在一預(yù)定頻率的脈沖方式下操作，使得該第一數(shù)量和第二數(shù)量的改變包含該預(yù)定頻率的頻率分量，該測量裝置包括用于提供該頻率分量的濾波模塊。
全文摘要
一種用于檢測在觸摸墊裝置處存在物體的系統(tǒng)和方法，其中該觸摸墊裝置具有指定的相互作用區(qū)域，用于使用戶能夠使用該物體和觸摸墊裝置相互作用，從而在電子裝置中輸入一個或多個功能。包括一組或幾組光傳感器元件，每組包括一個光接收器和位于該接收器的相對側(cè)的兩個光發(fā)射器，使得當一個物體位于該觸摸墊裝置處時，可以利用接收器輸出的改變確定作為時間函數(shù)的物體的位置。最好是，該光發(fā)射器在脈沖方式下操作，使得該接收器輸出的改變包含一個頻率分量，從而區(qū)分由物體的存在引起的改變和由環(huán)境光引起的改變。
文檔編號G06F3/042GK1407506SQ02128589
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月13日
發(fā)明者G·雷梅, T·凱庫蘭塔 申請人:諾基亞有限公司