專利名稱：振動感應(yīng)觸摸輸入裝置的喚醒觸摸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸輸入裝置，尤其涉及采用喚醒觸摸(wake-on-touch)感應(yīng)技術(shù)的振動感應(yīng)觸摸輸入裝置。
背景技術(shù)：
采用觸摸輸入功能的電子顯示器被應(yīng)用于多種裝置，包括便攜式及手持式裝置。一種典型的觸摸屏被構(gòu)造為重疊在電子顯示器上。這種觸摸屏可被構(gòu)造為電容式或電阻式觸摸屏，其具有作為觸摸傳感器的透明導(dǎo)電層和一種模式的布置在外圍的由導(dǎo)電材料制成的電極。該觸摸屏可替代地采用振動傳感器來感應(yīng)觸摸?？梢岳糜|摸傳感器產(chǎn)生的觸摸信號以多種方式確定觸摸位置。
人們對便攜式和手持式電子裝置關(guān)注程度的增加導(dǎo)致此類裝置激增。這種關(guān)注伴隨著引發(fā)了人們對便攜式和手持式裝置使用壽命的關(guān)注，尤其是對功率需求方面。采用降低觸摸輸入裝置中功耗的技術(shù)可有利地延長便攜式電子裝置的使用壽命，所述便攜式電子裝置在再充電或更換電池的情況下結(jié)合了觸摸輸入功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對用于在觸摸輸入裝置中執(zhí)行喚醒觸摸感應(yīng)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明還針對用于區(qū)分有意和無意觸摸觸摸輸入裝置的方法和系統(tǒng)，例如，一種振動感應(yīng)觸摸輸入裝置。
本發(fā)明各個實(shí)施例中的上下文中，術(shù)語“有意觸摸”是指希望被解釋為觸摸輸入的可被檢測到的振動、引起這種振動的事件、以及由于傳感器接收到這些振動而產(chǎn)生的信號。術(shù)語“無意觸摸”是指不希望被解釋為觸摸輸入的可被檢測到的振動、引起這種振動的事件、以及由于傳感器接收到這些振動而產(chǎn)生的信號。例如，無意觸摸包括外部噪聲、以及影響了該觸摸輸入裝置的振動，該振動并未在被檢測的信號中產(chǎn)生必要簽字。
根據(jù)本發(fā)明喚醒觸摸方法的一實(shí)施例，在觸摸輸入裝置基板中傳播彎曲波振動可被感應(yīng)到。該方法還包括區(qū)分所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動和所感應(yīng)到的由無意觸摸引起的在基板中傳播的振動。響應(yīng)于所檢測到的由有意觸摸引起的在基板中傳播的振動，產(chǎn)生一喚醒信號。該喚醒信號被發(fā)送到該觸摸輸入裝置的控制系統(tǒng)，將控制系統(tǒng)從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種觸摸輸入裝置包括被構(gòu)造為能承受彎曲波振動的基板和多個傳感器，所述多個傳感器與該基板相連并且被構(gòu)造來感應(yīng)基板中傳播的振動?？刂破麟娮悠骷c這些傳感器相連，并且被構(gòu)造為，通過使用來自所感應(yīng)到的由發(fā)送給基板的觸摸引起的振動的信息來計算出觸摸位置。喚醒電路與這些傳感器和控制器電子器件相連。該喚醒電路被構(gòu)造來區(qū)分所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動和所感應(yīng)到的由無意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動。響應(yīng)于所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在基板中傳播的振動，該喚醒電路被構(gòu)造來產(chǎn)生一喚醒信號，并且將所述喚醒信號發(fā)送到所述控制器電子器件。
根據(jù)另一實(shí)施例，一種觸摸輸入裝置包括被構(gòu)造來承受彎曲波振動的基板和多個傳感器，所述多個傳感器與所述基板相連并且被構(gòu)造來感應(yīng)在基板中傳播的振動。至少一個激勵換能器與所述基板相連。所述激勵換能器將激勵振動給予所述基板。控制器電子器件與所述傳感器相連，并且被構(gòu)造為通過使用來自所感應(yīng)到的振動的信息計算出觸摸位置，所述感應(yīng)到的振動是由給到基板的觸摸引起的。喚醒電路與這些傳感器、控制器、以及激勵換能器相連。所述喚醒電路被構(gòu)造用來檢測對施加到所述基板的觸摸振動的激勵振動響應(yīng)，并且用來區(qū)分所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動和所感應(yīng)到的由無意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動。響應(yīng)于所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在基板傳播的振動，所述喚醒電路被構(gòu)造用來產(chǎn)生一喚醒信號，并且將所述喚醒信號發(fā)送到所述控制器電子器件。
上述本發(fā)明內(nèi)容并非意在描述本發(fā)明每一實(shí)施例或每一實(shí)現(xiàn)方式。通過結(jié)合附圖參考詳細(xì)描述和權(quán)利要求，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及作用變得清楚和易于理解，同時可以更好的理解本發(fā)明。


圖1是描述與根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的喚醒觸摸方法相關(guān)的各步驟的流程圖；圖2是描述與根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例相關(guān)的與喚醒觸摸方法相關(guān)的各步驟的流程圖；圖3和圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的觸摸輸入面板的平面圖和俯視圖；圖5A說明了與控制器電子器件相連的觸摸輸入面板，所述控制器電子器件實(shí)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的一種喚醒觸摸方法；圖5B說明了與控制器電子器件相連的觸摸輸入面板，所述控制器電子器件實(shí)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的一種喚醒觸摸方法；圖6描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的喚醒觸摸電路；圖7描述了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的喚醒觸摸電路；以及圖8描述了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的喚醒觸摸電路。
盡管可對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和形式的替換，但是本發(fā)明的細(xì)節(jié)已在附圖中示出并將被詳細(xì)說明。應(yīng)該理解，這并非意在把本發(fā)明限制到所描述的特定實(shí)施例。相反，其意在涵蓋由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的全部修改、等同物、和替換。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖描述所示實(shí)施例，所述附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分，以說明的方式示出了各個實(shí)施例，可在所述各個實(shí)施例中應(yīng)用本發(fā)明。應(yīng)該理解，在在不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下，可以采用這些實(shí)施例，也可以改變其結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明涉及觸摸激活的用戶輸入裝置，該裝置可感應(yīng)到通過觸摸基板傳播的振動，用于通過例如壓電器件之類的若干觸摸傳感器進(jìn)行感應(yīng)。特別的，本發(fā)明涉及感應(yīng)施加到觸摸基板的彎曲波振動，并涉及確定這種波振動是由對觸摸基板的有意觸摸引起的還是無意觸摸引起的。還可將對觸摸基板的某些觸摸與使用不同觸摸工具或不同觸摸力度進(jìn)行的觸摸區(qū)分開，這樣，只有有意觸摸才被檢測為喚醒觸摸信號。此外，本發(fā)明還涉及喚醒觸摸電路和相關(guān)方法，該方法響應(yīng)于把觸摸輸入裝置感應(yīng)到的有意觸摸和無意觸摸區(qū)分開，來將振動感應(yīng)觸摸輸入裝置的控制電子器件從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)。
在包括例如壓電傳感器的振動感應(yīng)觸摸輸入裝置中，該觸摸面板平面中傳播的振動對所述壓電傳感器施加壓力，在傳感器兩端引起可檢測到的電壓降。接收到的信號可以由直接觸摸輸入的影響直接導(dǎo)致的振動引起，或者可以由影響現(xiàn)有振動的觸摸輸入，如振動衰減引起。接收到的信號還可以由無意觸摸輸入引起，如由觸摸輸入裝置用戶操作或誤操作導(dǎo)致的觸摸輸入，或者被觸摸輸入裝置感應(yīng)到的外部環(huán)境源振動導(dǎo)致的觸摸輸入。
根據(jù)一種觸摸感應(yīng)方法，一旦接收到如直接觸摸引起的信號，每個傳感器接收到同一信號的時間差可用于推斷該觸摸輸入的位置。正如國際公開文件WO2003 005292和WO 0148684、和按代理卷號5876US002提交的名為“Vibration Sensing Touch Input Device”的美國專利申請所披露的內(nèi)容，當(dāng)傳播介質(zhì)是分散介質(zhì)時，由多種頻率構(gòu)成的振動波組四處擴(kuò)散，并隨著傳播而衰減，因此難以對該信號進(jìn)行解釋。對于這種情況，已有建議將接收到的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而可以對它們進(jìn)行解釋，就好像它們是在非分散介質(zhì)中傳播。這項技術(shù)特別適合于檢測彎曲波振動的系統(tǒng)。
上述公開和申請中披露了特別適用于通過彎曲波振動檢測和確定觸摸位置的振動感應(yīng)觸摸輸入裝置，其全部內(nèi)容并入本文。在這些彎曲波感應(yīng)觸摸輸入裝置中，通常采用壓電傳感器，包括單晶片(unimorph)型和雙晶片(bimorph)型壓電傳感器。壓電傳感器具有很多優(yōu)點(diǎn)，包括例如良好的靈敏性、相對便宜的成本、足夠的魯棒性、小型化趨勢、足夠的穩(wěn)定性、和線性響應(yīng)。其中，可在振動感應(yīng)觸摸輸入裝置中使用的其他傳感器包括電致伸縮式，磁致伸縮式，壓阻式，聲學(xué)和移動線圈裝置。
許多采用觸摸輸入裝置的應(yīng)用也使用電子顯示器來通過所述觸摸輸入裝置顯示信息。由于顯示屏典型為矩形，因此也典型地使用矩形觸摸裝置而且這樣很方便。這樣，裝有傳感器的觸摸基板也典型地為矩形。根據(jù)本發(fā)明的一個觸摸輸入裝置的實(shí)施例，振動傳感器可置于觸摸基板的角上。因為很多實(shí)際應(yīng)用要通過觸摸輸入裝置觀看顯示器，所以最好將這些傳感器放置在靠近觸摸基板邊沿的位置，這樣就不會令人不快地占據(jù)可視顯示區(qū)域。將傳感器放置在觸摸基板的角上還能減小來自面板邊沿的反射的影響。
對于結(jié)合了觸摸輸入裝置的很多裝置，特別是便攜式或手持式裝置，設(shè)計和運(yùn)行都要考慮功耗。為了延長更換電池或?qū)﹄姵卦俪潆姷臅r間，通常期望降低所述裝置的整體功耗。結(jié)合了觸摸輸入裝置的很多裝置采用一主處理器，所述主處理器在完全運(yùn)行時功耗相當(dāng)可觀。除了主處理器外，這些裝置還可采用輸入/輸出(I/O)接口處理器，其用于諧調(diào)在各種系統(tǒng)和外圍部件之間I/O信號傳輸及數(shù)據(jù)交換，例如，在該觸摸輸入裝置和電子系統(tǒng)(如計算機(jī)系統(tǒng))之間的I/O信令及數(shù)據(jù)交換，所述電子系統(tǒng)支持與觸摸輸入裝置協(xié)同工作的顯示器。
容易理解的是，正常運(yùn)行過程中由處理器消耗的、和由支持主處理器動作和/或I/O信號傳輸/數(shù)據(jù)傳輸所需的相關(guān)電路消耗的功率在整個系統(tǒng)功率需求中占有很大百分比。還容易理解，當(dāng)不使用或者空閑時，通過減少使系統(tǒng)用電能節(jié)省可觀的功率。盡管節(jié)能技術(shù)已在日常生活中廣泛用于多種電子裝置，但是這些技術(shù)并不易運(yùn)用于采用某些感應(yīng)技術(shù)的觸摸輸入裝置，例如，用于確定觸摸位置的振動感應(yīng)技術(shù)，尤其是彎曲波振動感應(yīng)技術(shù)。
此外，傳統(tǒng)節(jié)能方法不易運(yùn)用于能夠區(qū)分有意觸摸導(dǎo)致的振動與無意觸摸導(dǎo)致的振動的振動感應(yīng)方法。如下面更詳細(xì)描述的，本發(fā)明針對如何解決在觸摸輸入裝置中的節(jié)能的問題，尤其是用于采用振動感應(yīng)觸摸輸入技術(shù)的觸摸輸入裝置中的節(jié)能問題。本發(fā)明還針對區(qū)分是有意觸摸還是無意觸摸振動感應(yīng)觸摸輸入裝置的電路和技術(shù)。
圖1是用于有關(guān)根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的振動感應(yīng)觸摸輸入裝置的喚醒觸摸節(jié)能方法的各步驟的流程圖。假定該觸摸輸入裝置包括一個或多個處理器(如，主處理器、信號處理器、I/O總線處理器等)、以及響應(yīng)于檢測有意觸摸而產(chǎn)生喚醒信號的喚醒觸摸電路。進(jìn)一步假定，響應(yīng)于接收喚醒信號，一個或多個處理器從睡眠狀態(tài)(如減小或最小化功耗模式)轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)(例如，相對于睡眠狀態(tài)，執(zhí)行與全部操作或正常工作相關(guān)聯(lián)的一些功能或所有功能所需的增加功耗模式)。
根據(jù)這種方法，在步驟20，感應(yīng)到由與觸摸輸入裝置觸摸傳感表面的接觸導(dǎo)致的彎曲波振動、或者另外給到觸摸輸入裝置的觸摸傳感表面的彎曲波振動。在步驟22，對感應(yīng)到的振動進(jìn)行分析或評估，以判斷所感應(yīng)到的振動是用戶對所述觸摸輸入裝置有意觸摸還是無意觸摸的結(jié)果。在步驟24，響應(yīng)于確定了對所述觸摸輸入裝置的觸摸是有意的，則產(chǎn)生喚醒信號。然而，在步驟26，如果確定對所述觸摸輸入裝置的觸摸是無意的，則不產(chǎn)生喚醒信號。
圖2是有關(guān)用于根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的振動感應(yīng)觸摸輸入裝置的喚醒觸摸節(jié)能方法的各步驟的流程圖。在以上參考圖1所述的實(shí)施例中，假定該觸摸輸入裝置包括一個或多個處理器、和響應(yīng)于檢測有意觸摸而產(chǎn)生喚醒信號的喚醒觸摸電路。
如圖2所示，在步驟50，感應(yīng)到由與觸摸輸入裝置觸摸傳感表面的接觸導(dǎo)致的彎曲波振動、或者另外給到觸摸輸入裝置的觸摸傳感表面的彎曲波振動。對感應(yīng)到的振動進(jìn)行分析或評估，以判斷所感應(yīng)到的振動用戶對所述觸摸輸入裝置的有意觸摸還是無意觸摸的結(jié)果。對感應(yīng)到的彎曲波振動加以處理，并在步驟52，將其與閾值或輪廓值(profile)進(jìn)行比較，所述輪廓值被建立以幫助區(qū)分有意觸摸和無意觸摸。下面將進(jìn)行更詳細(xì)的描述，可以用多種方式區(qū)分有意觸摸和無意觸摸，所述方式包括例如，將觸摸信號幅度與閾值做比較，將濾波過的觸摸信號與閾值進(jìn)行比較，時域評估(如信號特征相關(guān)性分析)，和頻域分析(如離散傅立葉變換(DFT)分析)。
如果步驟54的評估表明感應(yīng)到的振動并非表示有意觸摸，則在步驟56不產(chǎn)生喚醒信號，并且所述一個或多個處理器(如主處理器和I/O總線處理器)保持睡眠狀態(tài)或其他類型的節(jié)能模式。如果步驟54的評估表明該感應(yīng)到的振動表示有意觸摸，則在步驟58產(chǎn)生一喚醒信號。在步驟60，將喚醒信號發(fā)送到控制系統(tǒng)的至少一個處理器或電路、或所述觸摸輸入裝置的電子器件。
在一種方法中，該喚醒信號被發(fā)送到一處理器，該處理器將一個或多個喚醒信號發(fā)送到該觸摸輸入裝置的其他處理器、部件或器件。在另一種方法中，多個喚醒信號可被發(fā)送到該觸摸輸入裝置的多個處理器、部件或器件。響應(yīng)于接收喚醒信號，在步驟62，接收部件從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到使用狀態(tài)。
圖3和圖4描述了適合用在觸摸輸入裝置中的觸摸面板100，所述觸摸輸入裝置結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的喚醒觸摸方法。根據(jù)本實(shí)施例，該觸摸面板100包括一基板102及與該基板102的上表面105相連的振動傳感器104。在這個說明性例子中，上表面105限定為觸敏表面。盡管傳感器104被顯示為與該上表面105相連，但是該傳感器也可以替代地與該觸摸面板100的下表面103相連。在另一實(shí)施例中，一個或多個傳感器可與上表面105相連，而一個或多個其它傳感器可與下表面103相連。
基板102可以是能承受如彎曲波振動之類的振動的任何基板。示例性基板包括如丙烯酸樹脂或聚碳酸酯之類的塑料、玻璃、或其他合適材料?；?02可以是透明的或是不透明的，可選地包括或結(jié)合其他層，或支持附加的功能。例如，基板102能提供抗抓劃、耐臟、減少閃爍、防輻射特性、定向性或單獨(dú)的光線控制、濾光、可極化、光學(xué)補(bǔ)償、摩擦結(jié)構(gòu)化、著色、圖形圖像等特點(diǎn)。
通常，該觸摸面板100至少包括3個用于判斷二維觸摸輸入位置的傳感器104，有些實(shí)施例中4個傳感器104是合乎需要的，如在國際公開WO 2003005292和WO 0148684所討論的那樣。在本發(fā)明中，傳感器104是壓電傳感器，其可以感應(yīng)到觸摸輸入到基板102的振動。示例性壓電裝置采用了PZT晶體。
在一實(shí)施例中，所有傳感器104被構(gòu)造用來感應(yīng)基板102中的振動。另一實(shí)施例中，一個或多個傳感器104可被用做發(fā)射裝置以發(fā)射信號，該信號被其他傳感器104感應(yīng)作為一參考信號或產(chǎn)生可被觸摸輸入改變的振動，這種改變的振動由傳感器104感應(yīng)，用于判斷觸摸的位置。電動換能器可被用作合適的發(fā)射裝置。此外，傳感器104中的一個或多個可被構(gòu)造為傳感換能器或激勵換能器。傳感器104可用任何合適的方式，例如使用粘合劑固定或粘合在基板102上。
圖3所示的實(shí)施例中，一可選顯示裝置106置于觸摸面板100很近的位置。該顯示裝置106典型地用于通過觸摸面板100向觀察者位置顯示信息。顯示裝置106可以是任何合適的電子顯示器，如液晶顯示器、電致發(fā)光顯示器、陰極射線管顯示器、等離子體顯示器、和發(fā)光二極管顯示器等等。顯示裝置106可以附加地或可選地包括永久的或可替換的靜態(tài)圖形。
圖5A顯示了與觸摸面板100通信連接的控制器電子器件200的一個實(shí)施例。盡管在特定設(shè)計中根據(jù)需要可把控制器電子器件200的一些或全部元件結(jié)合到外部觸摸面板殼的外部，但是控制器電子器件200典型地與還包括觸摸面板100的觸摸輸入裝置組成為一體。接口202將觸摸面板100與控制器電子器件200通信連接。控制器電子器件200包括主處理器206和喚醒觸摸電路210。根據(jù)圖5A所示的結(jié)構(gòu)，喚醒觸摸電路210與主處理器206和接口202相連。
這種配置中，主處理器206負(fù)責(zé)運(yùn)行觸摸位置的計算，校準(zhǔn)和其他相關(guān)功能。主處理器206還管理通過接口202在在觸摸面板100和控制器電子器件200間進(jìn)行的信號傳輸、和通過總線209在控制器電子器件200和外部系統(tǒng)或外設(shè)間進(jìn)行的信號傳輸。優(yōu)選地是，主處理器206接合了數(shù)字信號處理器(DSP)?？偩€209使得主處理器206與另一系統(tǒng)或裝置通信連接，所述相同或裝置如電腦或與圖5A中觸摸輸入裝置協(xié)同工作的顯示系統(tǒng)。
從觸摸面板100發(fā)送到控制器電子器件200的信號典型地是由觸摸傳感器104產(chǎn)生的模擬電流信號，應(yīng)該理解，該模擬電流信號可以由設(shè)置在觸摸面板100和控制器電子器件200之間的電路或由主處理器206的電路轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字電壓信號。在一個或多個發(fā)射器或發(fā)射器/傳感器設(shè)置在觸摸面板100的基板102上的情況下，也可將激勵信號從控制器電子器件200發(fā)送到觸摸面板100。
喚醒觸摸電路210被顯示為與接口202相連，用于感應(yīng)傳感器104產(chǎn)生的(有意或無意)觸摸輸入信號。喚醒觸摸電路210被典型地構(gòu)造為具有高輸入阻抗，以免對通過接口202在觸摸面板100和控制器電子器件200間傳輸感應(yīng)信號造成不利影響。
另一配置中，喚醒觸摸電路210可被連接在接口202和主處理器206之間。在如上所述的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地是，喚醒觸摸電路210被構(gòu)造來感應(yīng)由觸摸面板100產(chǎn)生用于喚醒觸摸評估的信號，而不會對在觸摸面板100和控制器電子器件200之間傳輸感應(yīng)到的信號和其他信號或數(shù)據(jù)造成不利影響。
響應(yīng)于檢測到對觸摸面板100的有意觸摸，喚醒觸摸電路210產(chǎn)生一被發(fā)送到主處理器206喚醒信號。響應(yīng)于接收到來自喚醒觸摸電路210的喚醒信號，主處理器206從睡眠模式轉(zhuǎn)換成使用模式。從睡眠模式轉(zhuǎn)換成使用模式后，主處理器206恢復(fù)正常運(yùn)行，包括進(jìn)行觸摸位置計算。
圖5B顯示了與觸摸面板100通信連接的控制器電子器件200的另一實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例，控制器電子器件200包括一I/O處理器204，其通過總線208與主處理器206相連。本實(shí)施例中采用了I/O處理器204，用于管理通過總線209在控制器電子器件200和外部系統(tǒng)或裝置之間的I/O信號傳輸。
在一種結(jié)構(gòu)中，I/O處理器204被實(shí)現(xiàn)用來管理通過如串行接口或總線之類的的高速接口209進(jìn)行的信號傳輸。采用本例的方式，總線209可以適應(yīng)高速串行總線架構(gòu)，如USB(通用串行總線)架構(gòu)，I/O處理器204可被實(shí)現(xiàn)用來諧調(diào)通過串行總線209進(jìn)行的信號傳輸。根據(jù)當(dāng)今USB規(guī)范，無論使用了多少個裝置，I/O處理器204可僅用一個IRQ(中斷)來管理通過串行總線209進(jìn)行的信號傳輸。根據(jù)USB規(guī)范配置總線209提供了即插即用連接能力。這樣，控制器電子器件200可以在任何時刻從不同端口插入和拔出，而不會出現(xiàn)與連接相關(guān)的不利結(jié)果。目前，USB數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)每秒480兆比特(如USB2.0)。
如圖5B所示，喚醒觸摸電路210與I/O處理器204，接口202相連，并且可選地和主處理器206相連。另一結(jié)構(gòu)中，喚醒觸摸電路210可與I/O處理器204的前端相連，或者被結(jié)合作為I/O處理器204和總線202之間的接口。如上所述的結(jié)構(gòu)，喚醒觸摸電路210優(yōu)選地被構(gòu)造用于接收來自觸摸面板100的感應(yīng)信號，而不會對觸摸面板100和控制器電子器件200之間的感應(yīng)信號和其他信號或數(shù)據(jù)的傳輸造成不利影響。
根據(jù)圖5B所述的結(jié)構(gòu)，喚醒觸摸電路210可與I/O處理器204相連，這樣，喚醒觸摸電路產(chǎn)生的喚醒信號被通過線路222傳輸?shù)絀/O處理器204。這種結(jié)構(gòu)中，I/O處理器響應(yīng)于喚醒信號從睡眠模式轉(zhuǎn)換成使用模式。在從睡眠模式轉(zhuǎn)換成使用模式后，I/O處理器204會判斷是否需要激活其它部件，例如主處理器206、或控制器電子器件200的其他部件和/或接合了觸摸面板100的便攜式裝置的控制系統(tǒng)。可選地，I/O處理器204可通過總線208把從線路226傳輸?shù)牡诙拘研盘柹山o主處理器206。另一配置中，喚醒觸摸電路210能生成喚醒信號，并把喚醒信號發(fā)送到到I/O處理器204(通過線路222)和主處理器206(通過線路224)。
本發(fā)明的喚醒觸摸方法能明顯減小觸摸輸入裝置的功耗，尤其是便攜式和手持式觸摸輸入裝置的功耗。例如，主處理器206和I/O處理器204的每一個在正常工作時需要幾百毫安的電流。通過采用本發(fā)明的喚醒觸摸電路210，在睡眠模式下，主處理器206和I/O處理器204的大部分電路可以關(guān)閉，這樣，可把需要的功率減小到全部運(yùn)行時的一小部分。
喚醒觸摸電路210需要很少的功率運(yùn)行。例如，在睡眠模式時，喚醒觸摸電路210可被實(shí)現(xiàn)為從一5v直流電源提取小于幾百微安電流(如，小于500μA)的電流。這樣，例如喚醒觸摸電路210工作時，控制器電子器件200處于睡眠模式時，整體電流提取會小于100μA。
如圖6所示是根據(jù)本發(fā)明的喚醒觸摸電路210的一個實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例，喚醒觸摸電路210包括若干峰值檢波器或整流器302、304、306、308，其每一個分別與傳感器104連接。優(yōu)選地是，峰值檢波器302、304、306、308具有很高的輸入阻抗，從而不會對觸摸面板100和控制器電子器件200之間的感應(yīng)信號傳輸造成不利影響。峰值檢波器302、304、306、308或其他上游電路將傳感器104產(chǎn)生的電流感應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓感應(yīng)信號。
從峰值檢波器302、304、306、308輸出的峰值電壓信號被輸入到求和裝置424。求和電壓信號從求和裝置424被傳輸?shù)嚼绫容^器的電壓分析器320。電壓分析器320將預(yù)設(shè)電壓閾值322與求和電壓信號相比較，來區(qū)分施加到輸入裝置100的有意觸摸和無意觸摸。更具體地講，電壓分析器320將預(yù)設(shè)電壓閾值322與求和電壓信號相比較，如果求和電壓信號超過預(yù)設(shè)電壓閾值322，則求和電壓信號表示為有意觸摸。響應(yīng)于這個判斷，分析器320生成一喚醒信號330。
根據(jù)另一結(jié)構(gòu)，檢波器302、304、306、308可被實(shí)現(xiàn)為包括具有頻率響應(yīng)的濾波器，這有助于區(qū)分有意觸摸和無意觸摸。例如，可施加到專門的觸摸輸入裝置的有意觸摸的特征在于，其具有某一頻率含量以和無意觸摸的某一頻率含量區(qū)分開。例如，對觸摸基板的有意敲擊可被表現(xiàn)為與相對高的頻率含量相關(guān)聯(lián)的相對短持續(xù)時間的事件的特征。對觸摸基板的無意觸摸，例如由于手掌放在觸摸基板上休息產(chǎn)生的觸摸，可被表現(xiàn)為相對長持續(xù)時間的事件，所述事件與相比有意觸摸事件來說相對低的頻率含量相關(guān)?？梢缘玫狡渌脫?觸摸特征，并且因此頻率含量能夠與有意和無意觸摸相關(guān)聯(lián)。例如，在一種結(jié)構(gòu)中，檢波器302、304、306、308每一個都可被實(shí)施為包括高通或帶通濾波器，所述濾波器被調(diào)諧來把對特定觸摸輸入裝置的有意觸摸與無意觸摸區(qū)分開。圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的喚醒觸摸電路210的另一實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例，喚醒觸摸電路210包括用于對有意觸摸和無意觸摸進(jìn)行區(qū)分的時域分析器420。該時域分析器420可被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)幾種不同的評估技術(shù)來評估被轉(zhuǎn)換的感應(yīng)信號。
例如，感應(yīng)信號的一個或多個特征可被評估，并與閾值或輪廓值相比較來區(qū)分有意和無意觸摸。這些特征的一個非窮舉列表包括幅度、持續(xù)時間、形狀、區(qū)域、寬度、上升時間、衰減時間、和斜率(如，上升時間或衰減時間的變化率)?？蔀檫@些特征建立閾值和輪廓值，并且由時域分析器420使用所述閾值和輪廓值來進(jìn)行觸摸區(qū)分。該分析法可包括對多種感應(yīng)信號特征進(jìn)行評估，也可采用分層式或加權(quán)式評估技術(shù)。
通過進(jìn)一步的示例，可開發(fā)一個或多個觸摸信號輪廓值，所述輪廓值表示對專門觸摸輸入裝置的真正觸摸或有意觸摸。一個或多個預(yù)設(shè)觸摸信號輪廓值可與候選觸摸信號相比較，以判斷該候選觸摸信號是否與觸摸信號輪廓值足夠相似或不同。如果足夠相似，則時域分析器420將候選觸摸信號看作有意觸摸。如果足夠不同，則候選觸摸信號可被看作為無意觸摸。
根據(jù)另一方法，可開發(fā)觸摸信號輪廓值，其根據(jù)作為時間函數(shù)的觸摸信號的以上所列的一個或多個特征來描述有意觸摸信號或無意觸摸信號的特征。例如，候選的觸摸信號的幅度值可被繪制作時間函數(shù)的曲線，然后可選出該曲線的特征。可為一個或多個觸摸信號輪廓值挑選一組相似的特征。可對該候選觸摸信號的特征和觸摸信號輪廓值的特征進(jìn)行相關(guān)以生成相關(guān)系數(shù)。可將計算出的相關(guān)系數(shù)和閾值(例如，80％)做比較，以區(qū)分有意觸摸和無意觸摸。
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的喚醒觸摸電路210的另一實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例，喚醒觸摸電路210包括對有意觸摸和無意觸摸進(jìn)行區(qū)分的頻域分析器520。該頻域分析器520可根據(jù)幾種不同的評估技術(shù)對被轉(zhuǎn)換的感應(yīng)信號中的頻率含量進(jìn)行評估。
該頻域分析器520可將電壓-時間表示關(guān)系轉(zhuǎn)換為幅度-頻率和相位-頻率的表示關(guān)系，而幅度-頻率的表示關(guān)系是我們特別感興趣的。例如，該頻域分析器520可對感應(yīng)電壓信號進(jìn)行離散傅立葉變換(DFT)，如快速傅立葉變換(FFT)。可將變換后的候選觸摸信號數(shù)據(jù)通過頻域分析器520與預(yù)設(shè)的觸摸信號輪廓值數(shù)據(jù)(如，頻率-幅度、功率或能量含量)做比較，來區(qū)分該候選觸摸信號代表的是有意觸摸還是無意觸摸。
例如，可開發(fā)有意和/或無意觸摸輪廓值，其根據(jù)某些頻率下的特性幅度分量來描述這些觸摸類型的特征。例如，該頻域分析器520對候選觸摸信號進(jìn)行離散余弦變換獲得一組簡少的檢測特征。然后，該頻域分析器520使用合適的有意和/或無意觸摸輪廓值和候選觸摸信號變換進(jìn)行模式識別程序。候選的觸摸信號變換特征和一個或多個有意和/或無意觸摸輪廓值的特征之間的充分匹配可以識別出是有意觸摸還是無意觸摸。
應(yīng)該理解，該頻域分析器520可利用觸摸信號的頻譜，特別是幅度譜來區(qū)分有意/無意觸摸。例如，候選的觸摸信號的幅度譜密度或能量譜密度可以相對于給定的觸摸信號輪廓值的幅度譜密度或能量譜密度來進(jìn)行分析?？蓪蜻x的觸摸信號和觸摸信號輪廓值頻率之間的曲線下方的區(qū)域進(jìn)行比較，用以確定它們之間的相似或不同的程度。匹配標(biāo)準(zhǔn)可被確立，并且被頻域分析器520用來鑒別施加到觸摸輸入裝置的有意觸摸和無意觸摸。
應(yīng)該理解，這里所述的多種觸摸區(qū)分技術(shù)能很容易地適用于期望節(jié)能的喚醒觸摸應(yīng)用。還應(yīng)該理解，這里所述的某些觸摸區(qū)分技術(shù)相比其他技術(shù)需要多一些的計算能力，因此可能不會在節(jié)能方面提供更多好處。然而，相信這些觸摸區(qū)分技術(shù)可以作為改進(jìn)的方法單獨(dú)用于振動感應(yīng)觸摸輸入裝置的有意/無意觸摸區(qū)分。
以上針對本發(fā)明各個實(shí)施例進(jìn)行的描述是為了說明和描述。這并不意味著窮舉了本發(fā)明或?qū)⒈景l(fā)明精確限制為公開的形式。很多修改或變形仍落入上述示教的范圍內(nèi)。例如，這里公開的觸摸區(qū)分技術(shù)可用于節(jié)能以外的其它應(yīng)用。這樣，單獨(dú)使用有意/無意觸摸區(qū)分技術(shù)或結(jié)合節(jié)能技術(shù)一起使用，都將落入本實(shí)施例范圍內(nèi)。這意味著本發(fā)明的保護(hù)范圍不是由以上詳細(xì)說明所限定，而是由所附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1.一種觸摸輸入裝置，包括基板，被構(gòu)造用來承受彎曲波振動；多個傳感器，與所述基板相連，被構(gòu)造用來感應(yīng)在基板中傳播的振動；控制器電子器件，與所述傳感器相連，并被構(gòu)造為利用來自所感應(yīng)到的振動的信息來計算觸摸位置，所述所感應(yīng)到的振動是由傳到所述基板的觸摸所引起的；以及與所述傳感器和所述控制器電子器件相連的喚醒電路，所述喚醒電路被構(gòu)造用來區(qū)分所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動和所感應(yīng)到的由無意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動，響應(yīng)于所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動，所述喚醒電路被構(gòu)造用來產(chǎn)生喚醒信號，并將所述喚醒信號發(fā)送到所述控制器電子器件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的喚醒電路被構(gòu)造為通過將觸摸振動與一閾值進(jìn)行比較來區(qū)分有意觸摸振動和無意觸摸振動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述喚醒電路被構(gòu)造為通過將和觸摸振動相關(guān)的幅度與一閾值進(jìn)行比較來區(qū)分有意觸摸振動和無意觸摸振動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述閾值表示與所述有意觸摸振動相關(guān)的幅度的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述喚醒電路通過將與所述觸摸振動相關(guān)的峰值幅度與一閾值進(jìn)行比較來區(qū)分有意觸摸振動和無意觸摸振動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述喚醒電路通過將從傳感器分別獲得的峰值幅度的和與一閾值比較來區(qū)分有意觸摸振動和無意觸摸振動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述喚醒電路通過將和所述觸摸振動相關(guān)的頻率響應(yīng)與一頻率特征進(jìn)行比較來區(qū)分有意觸摸振動和無意觸摸振動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述頻率特征包括與由有意觸摸引起的觸摸振動相關(guān)的一個頻帶或多個頻帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括聲音傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括壓電傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器電子器件包括總線控制器和主處理器，所述喚醒電路與所述總線控制器相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述總線控制器包括即插即用總線控制器，所述主處理器包括數(shù)字信號處理器(DSP)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述總線控制器包括一通用串行總線(USB)控制器，所述主處理器包括數(shù)字信號處理器(DSP)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制器電子器件包括總線控制器和主處理器，響應(yīng)于由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動，所述喚醒電路將喚醒信號發(fā)送到所述主控制器，使其響應(yīng)于所述喚醒信號從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，在從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)后，所述總線控制器將一喚醒信號發(fā)送到所述主處理器，使其響應(yīng)于所述喚醒信號從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述觸摸輸入裝置被限定為一無源觸摸輸入裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括與所述觸摸輸入裝置相連的顯示器；以及與所述顯示器和所述觸摸輸入裝置相連的主處理器。
18.一種觸摸輸入裝置，包括基板，被構(gòu)造來承受彎曲波振動；多個傳感器，與所述基板相連，并且被構(gòu)造用來感應(yīng)在所述基板中傳播的振動；控制器電子器件，與所述傳感器相連，并被構(gòu)造為利用來自所感應(yīng)到的振動的信息來計算觸摸位置，所述所感應(yīng)到的振動是由傳到所述基板的觸摸所引起的；至少一個與所述基板相連的激勵換能器，所述激勵換能器將激勵振動施加到所述基板；以及與所述傳感器、所述控制器和所述激勵換能器相連的喚醒電路，所述喚醒電路被構(gòu)造用來檢測對施加到所述基板的觸摸振動的激勵振動響應(yīng)，并且用來區(qū)分所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動和所感應(yīng)到的由無意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動，響應(yīng)于所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動，所述喚醒電路被構(gòu)造用來產(chǎn)生喚醒信號，并將所述喚醒信號發(fā)送到所述控制器電子器件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述激勵換能器包括彎曲換能器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述激勵換能器包括慣性換能器。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述多個傳感器中的至少一個為傳感和激勵換能器。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述多個傳感器包括至少一個激勵換能器。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述激勵換能器包括壓電傳感器。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述激勵換能器包括電動換能器。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括聲音傳感器。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括壓電傳感器。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述控制器電子器件包括總線控制器和主處理器，所述喚醒電路與所述總線控制器相連。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述總線控制器包括通用串行總線(USB)控制器，所述主處理器包括數(shù)字信號處理器(DSP)。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述控制器電子器件包括總線控制器和主處理器，響應(yīng)于由有意觸摸引起的在基板中傳播的振動，所述喚醒電路將喚醒信號發(fā)送到所述總線控制器，使其響應(yīng)于所述喚醒信號從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其特征在于，在由睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)后，所述總線控制器將喚醒信號發(fā)送到所述主處理器，使其響應(yīng)于所述喚醒信號從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
31.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述喚醒電路將檢測到的響應(yīng)與一閾值進(jìn)行比較，以區(qū)分施加到所述基板的有意觸摸振動和無意觸摸振動。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述閾值表示與所述有意觸摸振動和無意觸摸振動兩者之一或兩者全部相關(guān)的頻率響應(yīng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述閾值表示與所述有意觸摸振動和無意觸摸振動兩者之一或者兩者全部相關(guān)的一個頻帶或多個頻帶。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述閾值表示與所述有意觸摸振動和無意觸摸振動兩者之一或兩者全部相關(guān)的幅度輪廓值。
35.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，還包括與所述觸摸輸入裝置相連的顯示器；以及與所述顯示器和所述觸摸輸入裝置相連的主處理器。
36.一種方法，包括步驟感應(yīng)在觸摸輸入裝置的基板中傳播的彎曲波振動；區(qū)分所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動和所感應(yīng)到的由無意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動；響應(yīng)于所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動，產(chǎn)生一喚醒信號；以及將所述喚醒信號發(fā)送到一控制系統(tǒng)，用于將所述控制系統(tǒng)從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括一總線控制器，所述喚醒信號被發(fā)送到所述總線控制器，用于使所述總線控制器從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括總線控制器和主處理器；把第一喚醒信號發(fā)送到所述總線控制器，用于將所述總線控制器從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)；以及把第二喚醒信號從所述總線控制器發(fā)送到所述主處理器，用于將所述主處理器從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，以無源方式感應(yīng)所述彎曲波振動。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，以主動方式感應(yīng)所述彎曲波振動。
41.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括將激勵振動施加到所述基板的步驟，其中，感應(yīng)所述彎曲波振動的步驟包括檢測對施加到所述基板的觸摸振動的激勵振動響應(yīng)。
42.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，區(qū)分有意觸摸振動和無意觸摸振動的步驟包括將所感應(yīng)到的彎曲波振動與一閾值進(jìn)行比較。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述閾值表示與所述有意觸摸振動和無意觸摸振動兩者之一或兩者全部相關(guān)的頻率響應(yīng)。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述閾值表示與所述有意觸摸振動和無意觸摸振動兩者之一或兩者全部相關(guān)的一個頻帶或多個頻帶。
45.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述閾值表示與所述有意觸摸振動和無意觸摸振動兩者之一或兩者全部相關(guān)的一幅度輪廓值。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述閾值表示與所述有意觸摸振動相關(guān)的幅度的一部分。
47.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，區(qū)分有意觸摸振動和無意觸摸的步驟振動包括將與所述觸摸振動相關(guān)的峰值幅度和一閾值進(jìn)行比較。
48.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，區(qū)分有意觸摸振動和無意觸摸振動的步驟包括將峰值感應(yīng)幅度的和與一閾值進(jìn)行比較。
49.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，感應(yīng)所述彎曲波振動的步驟包括以聲學(xué)方式感應(yīng)所述彎曲波振動。
50.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，感應(yīng)所述彎曲波振動的步驟包括以壓電方式感應(yīng)所述彎曲波振動。
51.一種觸摸輸入裝置，包括用于感應(yīng)在觸摸輸入裝置基板中傳播的彎曲波振動的裝置；區(qū)分所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動和所感應(yīng)到的由無意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動的裝置；響應(yīng)于所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動產(chǎn)生一喚醒信號的裝置；以及將所述喚醒信號發(fā)送到一控制系統(tǒng)的裝置，其中，響應(yīng)于所述喚醒信號，所述控制系統(tǒng)從睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
全文摘要
在觸摸輸入裝置基板中傳播的彎曲波振動可被感應(yīng)到。規(guī)定如何區(qū)分所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在所述基板中傳播的振動和所感應(yīng)到的由無意觸摸引起的在基板中傳播的振動。響應(yīng)于所感應(yīng)到的由有意觸摸引起的在基板中傳播的振動，產(chǎn)生一喚醒信號。該喚醒信號被發(fā)送到該觸摸輸入裝置的控制系統(tǒng)，將該控制系統(tǒng)由睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行狀態(tài)。
文檔編號G06F1/32GK1864125SQ200480029389
公開日2006年11月15日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者理查德·A·小皮特森, 托馬斯·J·雷貝斯基 申請人:3M創(chuàng)新有限公司