经由超声波传感器实现的稳健的触摸感测制造技术

本公开的各实施例总体上涉及经由超声波传感器实现的稳健的触摸感测。一种感测触摸结构的触摸表面上的触摸的方法包括：从封闭的内部空间内向与触摸表面相对布置的触摸结构的内表面传输超声波传输信号；从封闭的内部体积内接收由内表面反射的超声波传输信号产生的超声波反射信号；从超声波反射信号中获取多个数字样本；计算多个数字样本到第一多个参考样本的欧几里得距离；以及基于欧几里得距离确定触摸表面处是否发生非触摸事件或触摸事件。触摸表面处是否发生非触摸事件或触摸事件。触摸表面处是否发生非触摸事件或触摸事件。

【技术实现步骤摘要】
经由超声波传感器实现的稳健的触摸感测


[0001]本公开的各实施例总体上涉及经由超声波传感器实现的稳健的触摸感测。

技术介绍

[0002]目前正在研究使用超声波通过金属表面进行触摸感测作为电容式触摸感测原理的备选方案。超声波感测依赖于超声波信号的传输以及来自触摸表面的反射波形的接收和处理。波形将取决于触摸事件的存在或不存在。然而，有很多类型的干扰会影响反射波形并且影响对真触摸的检测，即使在非触摸事件和假触摸事件中也是如此。例如，超声波感测容易受到以下各项的影响：传输器与接收器之间经由印刷电路板(PCB)的电气串扰、传输器与接收器之间经由耦合介质的超声波串扰、超声波信号的多径传播(例如，当传输信号被传感器封装中的各种接口反射时)、电气和机械接收器噪声、温度依赖性、以及触摸表面上存在的如污垢或水等环境干扰。
[0003]对于稳健且可靠的触摸检测方法，即使存在上述所有干扰，非触摸事件与触摸事件之间的差异也必须很大。同时，信号处理和校准工作必须保持较小，以在传感器的可用性和成本方面保持具有竞争力。因此，可能需要能够实现这两个目标的超声波触摸传感器。

技术实现思路

[0004]一个或多个实施例提供了一种触摸传感器，该触摸传感器包括：具有凹部的壳体；触摸结构，该触摸结构耦合到壳体并且布置在凹部之上，使得凹部形成封闭的内部体积，其中触摸结构包括触摸表面和与触摸表面相对布置的内表面，其中内表面面向封闭的内部体积；布置在封闭的内部空间内的传输器，其中传输器被配置为向内表面传输超声波传输信号；布置在封闭的内部空间内并且经由传播路径耦合到传输器的接收器，其中接收器被配置为接收由被内表面反射的超声波传输信号产生的超声波反射信号；以及传感器电路，该传感器电路布置在封闭的内部空间内并且被配置为从接收器接收超声波反射信号，从超声波反射信号中获取多个数字样本，计算多个数字样本到第一多个参考样本的第一欧几里得距离，并且基于第一欧几里得距离确定在触摸表面处是否发生非触摸事件或触摸事件。
[0005]一个或多个实施例提供了一种感测触摸结构的触摸表面上的触摸的方法。该方法包括从封闭的内部体积内向与触摸表面相对布置的触摸结构的内表面传输超声波传输信号；从封闭的内部体积内接收由内表面反射的超声波传输信号产生的超声波反射信号；从超声波反射信号中获取多个数字样本；计算多个数字样本到第一多个参考样本的第一欧几里得距离；以及基于第一欧几里得距离确定在触摸表面处是否发生非触摸事件或触摸事件。
附图说明
[0006]本文中参考附图描述实施例。
[0007]图1A示出了根据一个或多个实施例的一种超声波触摸传感器；
[0008]图1B示出了根据一个或多个实施例的另一超声波触摸传感器；
[0009]图2示出了根据一个或多个实施例的一种超声波触摸传感器的示意性框图；以及
[0010]图3示出了根据一个或多个实施例的另一超声波触摸传感器。
具体实施方式
[0011]在下文中，阐述细节以提供对示例性实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域技术人员来说很清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其他情况下，为了避免混淆实施例，众所周知的结构和设备以框图形式或示意图而不是详细示出。此外，除非另有特别说明，否则下文描述的不同实施例的特征可以彼此组合。
[0012]此外，在以下描述中，等效或相似的元素或具有等效或相似功能的元素用等效或相似的附图标记表示。由于在附图中相同或功能等效的元素被赋予相同的附图标记，因此可以省略对具有相同附图标记的元素的重复描述。因此，为具有相同或相似附图标记的元素而提供的描述可以相互交换。
[0013]在这点上，诸如“顶部”、“底部”、“下方”、“上方”、“前面”、“后面”、“后部”、“领先”、“尾随”等方向性术语可以参考所描述的图的取向来使用。因为实施例的部分可以定位在多个不同取向上，所以方向性术语用于说明的目的。应当理解，在不脱离由权利要求限定的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应当被理解为限制性的。权利要求中使用的方向术语可以有助于定义一个元素与另一元素或特征的空间或位置关系，而不限于特定取向。例如，横向、垂直和重叠的空间或位置关系可以参考另一元素或特征来描述，而不限于作为整体的设备的特定取向。
[0014]应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“在
……
之间”与“直接在
……
之间”、“邻近”与“直接邻近”等)。
[0015]在本文中描述的或附图中示出的实施例中，任何直接的电连接或耦合(即，没有附加的中间元件的任何连接或耦合)也可以通过间接连接或耦合(即，与一个或多个附加的中间元件的连接或耦合)来实现，或反之亦然，只要基本保持连接或耦合的一般目的，例如以传输某种信号或传输某种信息。来自不同实施例的特征可以组合以形成另外的实施例。例如，关于实施例中的一个而描述的变化或修改也可以适用于其他实施例，除非有相反的说明。
[0016]术语“基本上”和“近似地”在本文中可以用于说明在工业中被认为可接受的较小的制造公差(例如，在5％以内)，而没有背离本文中描述的实施例的方面。例如，具有近似电阻值的电阻器实际上可以具有在该近似电阻值的5％以内的电阻。
[0017]在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等序数的表达可以修饰各种元素。然而，这样的元素不限于上述表述。例如，上述表达式不限制元素的顺序和/或重要性。上述表达仅用于将一个元素与其他元素区分开。例如，第一框和第二框表示不同框，尽管它们都是框。又例如，第一元素可以称为第二元素，并且类似地，第二元素也可以称为第一元素，而没有脱离本公开的范围。
[0018]图1A示出了根据一个或多个实施例的超声波触摸传感器100A。如本文中定义的，
超声波信号是频率为20kHz或更高的声波。
[0019]超声波触摸传感器100A包括壳体和触摸结构102，壳体包括密封剂101(例如，模制)，触摸结构102与密封剂101形成内部体积103。换言之，作为壳体的一部分，密封剂101具有凹部，当触摸结构102封闭凹部时，该凹部变成内部体积103。
[0020]具体地，触摸结构102用作盖或封装盖，其搁置在密封剂101的侧壁上。内部体积103是由密封剂102的封闭和触摸结构102形成的腔体。触摸结构102可以由一个或多个金属层和/或塑料层和/或由其他固体材料制成的层制成，并且在其与环境的外部界面处包括触摸表面104。触摸表面104被布置并且可操作以从用户接收可以被传感器电路装置检测到的接触(即，触摸)。
[0021]内部体积103包含用于检测触摸表面104处的非触摸事件和触摸事件的电路装置。触摸事件被定义为当用户本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种触摸传感器，包括：壳体，具有凹部；触摸结构，耦合到所述壳体并且布置在所述凹部之上，使得所述凹部形成封闭的内部体积，其中所述触摸结构包括触摸表面和与所述触摸表面相对布置的内表面，其中所述内表面面向所述封闭的内部体积；传输器，布置在所述封闭的内部体积内，其中所述传输器被配置为向所述内表面传输超声波传输信号；接收器，布置在所述封闭的内部空间内并且经由传播路径耦合到所述传输器，其中所述接收器被配置为接收由所述超声波传输信号和所述传播路径产生的超声波反射信号；以及传感器电路，布置在所述封闭的内部体积内并且被配置为从所述接收器接收所述超声波反射信号，从所述超声波反射信号中获取多个数字样本，计算所述多个数字样本到第一多个参考样本的第一欧几里得距离，并且基于所述第一欧几里得距离确定在所述触摸表面处是否发生非触摸事件或触摸事件。2.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述传播路径的特性响应于所述触摸事件而改变，所述触摸事件改变所述超声波反射信号的特性。3.根据权利要求2所述的触摸传感器，还包括：填充所述内部体积的耦合介质，其中所述耦合介质和所述内表面形成将所述传输器耦合到所述接收器的所述传播路径的至少一部分。4.根据权利要求3所述的触摸传感器，其中所述耦合介质是非气态介质。5.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中：所述第一多个参考样本对应于参考非触摸事件，所述传感器电路被配置为将所述第一欧几里得距离与阈值进行比较，当所述第一欧几里得距离小于所述阈值时，所述传感器电路检测到非触摸事件已经发生，并且当所述第一欧几里得距离等于或大于所述阈值时，所述传感器电路检测到触摸事件已经发生。6.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中：所述第一多个参考样本对应于参考触摸事件，所述传感器电路被配置为将所述第一欧几里得距离与阈值进行比较，当所述第一欧几里得距离小于所述阈值时，所述传感器电路检测到触摸事件已经发生，以及当所述第一欧几里得距离等于或大于所述阈值时，所述传感器电路检测到非触摸事件已经发生。7.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述传感器电路被配置为计算所述多个数字样本到第二多个参考样本的第二欧几里得距离，并且基于所述第一欧几里得距离和所述第二欧几里得距离确定在所述触摸表面处是否发生非触摸事件或触摸事件。8.根据权利要求7所述的触摸传感器，其中：所述第一多个参考样本对应于参考非触摸事件，
所述第二多个参考样本对应于参考触摸事件，所述传感器电路被配置为将所述第一欧几里得距离与所述第二欧几里得距离进行比较，以及响应于所述第一欧几里得距离小于所述第二欧几里得距离，所述传感器电路检测到非触摸事件已经发生，并且响应于所述第一欧几里得距离等于或大于所述第二欧几里得距离，所述传感器电路检测到触摸事件已经发生，或者响应于所述第二欧几里得距离小于所述第一欧几里得距离，所述传感器电路检测到触摸事件已经发生，并且响应于所述第二欧几里得距离等于或大于所述第一欧几里得距离，所述传感器电路检测到非触摸事件已经发生。9.根据权利要求8所述的触摸传感器，其中：响应于检测到非触摸事件，所述传感器电路被配置为将所述第一欧几里得距离与第一阈值进行比较，响应于所述第一欧几里得距离小于所述第一阈值，所述传感器电路确认所述非触摸事件已经发生，并且响应于所述第一欧几里得距离等于或大于所述第一阈值，所述传感器电路检测到第一错误。10.根据权利要求9所述的触摸传感器，其中：响应于检测到触摸事件，所述传感器电路被配置为将所述第二欧几里得距离与第二阈值进行比较，响应于所述第二欧几里得距离小于所述第二阈值，所述传感器电路确认所述触摸事件已经发生，并且响应于所述第二欧几里得距离等于或大于所述第二阈值，所述传感器电路检测到第二错误。11.根据权利要求8所述的触摸传感器，其中：响应于检测到触摸事件，所述传感器电路被配置为将所述第二欧几里得距离与阈值进行比较，响应于所述第二欧几里得距离小于所述阈值，所述传感器电路确认所述触摸事件已经发生，并且响应于所述第二欧几里得距离等于或大于所述阈值，所述传感器电路检测到错误。12.根据权利要求1所述的触摸传感器，其中所述传感器电路被配置为计算所述多个数字样本到第二多个参考样本的第二欧几里得距离，计算所述多个数字样本到第三多个参考样本的第三欧几里得距离，并且基于所述第二欧几里得距离和所述第三欧几里得距离确定在所述触摸事件期间施加的接触力的量。13.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：