CN105027025A - 对唤醒信号改善响应时间的数字化*** - Google Patents

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Abstract

一种数字化***包括：感测面；数字化传感器，该数字化传感器感测感测面上的指尖交互或者触针交互；数字化电路，在该数字化电路的活动模式下，该数字化电路运行数字化传感器，其中数字化电路在睡眠模式和活动模式中的一个下运行；以及唤醒电路，该唤醒电路在数字化电路的睡眠模式下运行，并且将开关从睡眠模式触发到活动模式。在数字化电路处于睡眠模式时，独立于数字化传感器运行的第二传感器感测感测面上的指尖触摸交互或者触针触摸交互，并且响应感测到指尖触摸交互或者触针触摸交互，将输入送到唤醒电路，以触发数字化电路。

Description

对唤醒信号改善响应时间的数字化***
技术领域和背景技术
本发明在一些实施例中涉及数字化***，并且更具体地说涉及但不仅仅涉及包括一个或者多个压电式换能器的数字化***。
数字化***常常用作各种人机界面设备(Human Interface Devices(HID))的输入设备。通常，操控数字化***，以感测一个或者多个手指和/或者触针在感测面上的位置，并且将该位置的坐标作为输入送到HID。一些数字化***与电子显示屏幕集成，以提供触摸屏，在该触摸屏中，用户通过点击能够选择显示于屏幕上的对象，执行诸如创建、移动或者其他方式操控对象的图形操作，并且/或者在窗口中滚动。公知的触摸屏利用电容式传感器、电阻式传感器、红外栅格式传感器(infrared grid sensor)或者表面声波传感器感测例如手指或者触针交互的交互位置。
触摸屏常常用在诸如智能电话、平板电脑、笔启动膝上型计算机(penenabled lap-top computer)、个人数字助理(PDA)、或者诸如数字声频播放器或者视频游戏***的手持设备的移动设备上。通常，为了改善移动性，利用移动设备中的触摸屏代替标准键盘、鼠标等。由于移动设备通常由电池供电，所以通常要求限制与触摸屏的操作关联的电池消耗。
授予N-Trig Ltd.的标题为“Touch Detection for a Digitizer”的美国专利No.7,372,455描述了一种用于检测手指或者类似体部触摸电容式灵敏传感器的检测器，通过引用合并该美国专利的内容。通常，检测器包括：感测导体的栅格，该感测导体栅格延伸到感测面中；电能源，该电能源以预定频率振荡；以及检测电路***，当施加振荡电源时，用于检测对感测导体的电容影响，该电容影响可以被解释为触摸。该检测器的优点在于，相同的感测导体既能够用于触摸感测，又能够用于检测电磁触针。
标题为“Piezo-based acoustic and capacitive detection”的美国专利No.8,624,878描述了一种用于计算***的输入设备，该输入设备包括：输入面；电容式传感器，该电容式传感器与输入面关联；移动传感器；以及一个或者多个压力传感器，在此通过引用合并该美国专利的内容。配置该电容式传感器，以与来自移动传感器和压力传感器的输入一起，检测输入在输入面上的位置。移动传感器检测由该输入产生的声特征，并且压力传感器检测对输入设备的输入面施加的阻尼力。将该声特征与基准声特征数据库进行比较，并且当为了改善输入位置检测而对输入面施加阻尼力时，与阻尼基准声特征的数据库进行比较。
发明内容
本发明的一些实施例的方案提供了一种响应来自嵌入触摸屏的压电式传感器和/或者换能器的输出，唤醒利用数字化传感器和/或者触摸屏感测。根据本发明的一些实施例，该***和方法还保证在触摸屏工作时，对用户提供诸如扬声器和麦克风的触感反馈和/或者声频功能。任选地，同一个压电式换能器既可以在睡眠模式时用于唤醒数字化***，又可以用于在数字化***工作时响应输入提供反馈。在一些示例性实施例中，提供触感反馈，以改善操作时的用户体验。本发明的一些实施例的方案提供了一种具有与数字化***一起使用的压电式换能器的触针。通常，触针中的压电式换能器用于在触针处于睡眠模式时激活触针。通常，响应激活，触针开始传输检测信号。尽管本发明的大多数实施例涉及快速唤醒数字化***和/或者触针的压电式传感器，但是请注意，能够利用能够独立于数字化传感器操控的其他低功率传感器代替压电式传感器。
本发明的一些实施例的方案提供了一种数字化***，该数字化***包括：感测面；数字化传感器，该数字化传感器感测该感测面上的指尖交互或者触针交互；数字化电路，在数字化电路处于活动模式时，该数字化电路操控数字化传感器，其中数字化电路在睡眠模式和活动模式中的一个下操控；唤醒电路，该唤醒电路在数字化电路处于睡眠模式时操控，并且将开关从睡眠模式触发到活动模式；以及第二传感器，独立于数字化传感器操控该第二传感器，在数字化电路处于睡眠模式时，该第二传感器感测该感测面上的指尖触摸交互或者触针触摸交互，并且响应感测到指尖触摸交互或者触针触摸交互，将输入送到唤醒电路，以触发数字化电路。
任选地，第二传感器是光学传感器、电容式位移传感器和振动传感器中的任何一个。
任选地，唤醒电路包括在数字化电路中。
任选地，数字化传感器是栅格型电容式传感器。
任选地，数字化电路利用互电容检测方法感测指尖交互。
任选地，数字化电路在检测指尖交互与检测触针交互之间交替。
任选地，在睡眠模式下，数字化电路不操控数字化传感器。
任选地，响应触针触摸交互的唤醒，数字化电路启动同步。
本发明的一些实施例的方案提供了一种数字化***，该数字化电路包括：感测面；数字化传感器，该数字化传感器感测该感测面上的指尖交互或者触针交互；数字化电路，在数字化电路处于活动模式时，该数字化电路操控数字化传感器，其中数字化电路在睡眠模式和活动模式中的一个下操控；唤醒电路，该唤醒电路在数字化电路处于睡眠模式时操控，并且将开关从睡眠模式触发到活动模式；以及压电式换能器，该压电式换能器感测该感测面上的指尖触摸交互或者触针触摸交互，并且响应感测到指尖触摸交互或者触针触摸交互，将输入送到唤醒电路，以触发数字化电路。
任选地，压电式换能器连接到感测面。
任选地，压电式换能器连接到围绕感测面的框架。
任选地，压电式换能器由压电陶瓷材料或者压电薄膜材料形成。
任选地，通过在将压电式换能器连接到唤醒电路的输入线与连接到信号生成电路的输出线之间交替的开关，压电式换能器电连接到唤醒电路。
任选地，压电式换能器在睡眠模式时连接到唤醒电路的输入线，而在活动模式时，连接到信号生成电路的输出线。
任选地，信号生成电路诱使压电式换能器产生机械振动。
任选地，数字化***包括多个位于围绕感测面的外周的位置处的压电式换能器。
任选地，多个压电式换能器提供的输入提供关于触摸交互的位置的信息。
任选地，多个压电式换能器连接到信号生成电路的输出线，并且其中信号生成电路以限定延迟激活多个压电式换能器，从而启动构造性波干扰或者破坏性波干扰。
任选地，在数字化***处于活动模式时，压电式换能器提供扬声器功能和麦克风功能中的至少一个。
任选地，唤醒电路包括在数字化电路中。
任选地，数字化传感器是栅格型电容式传感器。
任选地，数字化电路利用互电容检测方法感测指尖交互。
任选地，数字化电路在检测指尖交互与检测触针交互之间交替。
任选地，在睡眠模式下，数字化电路不操控数字化传感器。
任选地，响应触针触摸交互的唤醒，数字化电路启动同步。
本发明的一些实施例的方案提供了一种信号发射触针，该信号发射触针包括：触针电路，在触针发射信号时的活动模式和触针不发射信号的睡眠模式中的一个中，操控触针电路；唤醒电路，在触针处于睡眠模式时，唤醒电路操控，并且将触针电路从睡眠模式触发到活动模式；触针针尖，当写入时，响应在触针针尖上施加的压力，触针针尖可以在轴向上从延伸位置移动到缩回位置；以及压电式换能器，压电式换能器感测针尖运动，并且响应感测到针尖运动，将输入送到唤醒电路，以触发触针电路。
任选地，触针包括压力感测单元，该压力感测单元仅在触针电路处于活动模式时操控。
任选地，在活动模式时，压电式换能器连接到触针电路的信号生成电路的输出线。
任选地，信号生成电路诱使压电式换能器提供机械振动。
任选地，唤醒电路包括在触针电路中。
本发明的一些实施例的方案提供了一种用于操控数字化***的方法，该方法包括：确定活动模式，在活动模式时，数字化电路操控数字化传感器，以检测指尖交互或者触针交互；确定睡眠模式，在睡眠模式时，数字化传感器的操作处于备用，并且数字化电路操控与压电式换能器联接的唤醒电路；响应用户利用手指或者触针触摸数字化***的感测面，接收来自压电式换能器的输入；以及响应压电式换能器在数字化传感器的感测面上感测到触摸，从睡眠模式切换到活动模式。
任选地，该方法包括在数字化***处于活动模式时，诱使压电式换能器产生机械振动。
任选地，该方法包括诱使多个压电式换能器提供机械振动，以限定延迟诱使多个压电式换能器，以启动构造性波干扰或者破坏性波干扰。
任选地，该方法包括在没有感测到指尖或者触针交互的限定时段后，返回睡眠模式。
任选地，该方法包括从位于数字化***的感测面的外周周围的多个压电式换能器接收输入并且确定触摸的位置。
除非另外指出，在此使用的所有技术和/或者科学术语都具有本发明所属技术领域内的普通技术人员通常理解的意义。尽管与在此描述的方法和材料相同或者等同的方法和材料能够用于实施或者测试本发明的实施例，但是下面描述了示例性方法和/或者材料。如果发生冲突，则包括定义的专利说明书将做限制。此外，材料、方法和例子仅是说明性的，并且不旨在必需限制。
附图说明
在此参考附图仅作为例子描述本发明的一些实施例。现在详细具体参考附图，应当强调，所示的细节作为例子，并且出于说明性地讨论本发明的实施例的目的。在这方面，参考附图所做的描述使得本技术领域内的技术人员明白如何实施本发明的实施例。
附图中：
图1是根据本发明的一些实施例的示例性触摸屏计算设备的简化方框图；
图2是根据本发明的一些实施例的示例性触摸屏计算设备的简化截面图；
图3是根据本发明的一些实施例包括压电薄膜的示例性触摸屏计算设备的简化截面图；
图4是根据本发明的一些实施例的触摸屏计算设备的示例性操作方法的简化流程图；
图5是根据本发明的一些实施例包括多个压电式换能器的示例性触摸屏的简化方框图；
图6是根据本发明的一些实施例的触摸屏计算设备中的压电式换能器的示例性操作方法的简化流程图；
图7是根据本发明的一些实施例与和数字化传感器一起使用的示例性压电式换能器关联的简化电路；以及
图8是根据本发明的一些实施例的触针的简化原理图。
具体实施方式
本发明在一些实施例中涉及数字化***，并且更具体地说涉及但不仅仅涉及包括一个或者多个压电式换能器的数字化***。
通常，考虑到能效设计电子设备。特别是由例如电池的一次性能源供电的移动设备情况更是如此。改善能效的一种公知方式是，在不使用时，将***投入低功率睡眠模式，例如，使设备的一些电路和/或者部件保持睡眠和/或者空闲模式，而不使***保持搜索模式，并且然后，根据另一个低功率部件的输入，根据要求唤醒用于检测的电路和/或者部件。例如，数字化***响应在延长的时段未收到用户在触摸屏上输入可以切换到空闲模式，并且然后，响应感测到存在用户输入，可以切换到活动模式。通常，数字化***在空闲模式时的能耗比数字化***在活动周期时的能耗小得多。通常，从操作设备的用户的观点出发，要求从空闲模式到活动模式的切换是无缝的并且/或者是即时的，使得不显著损害用户体验。
本发明人已经发现，将数字化传感器之外的传感器用于感测和/或者确定何时唤醒数字化***，能够改善唤醒数字化***的响应时间。任选地，在数字化***处于空闲模式和/或者睡眠模式时，用于操作和处理来自数字化传感器的输出的所有数字化电路都被关闭。根据本发明的一些实施例，压电式换能器包括在触摸屏设备中，并且在数字化***处于空闲模式时，用于感测用户触摸或者轻敲触摸屏。本发明人已经发现压电式换能器能够对唤醒数字化***提供快速响应，并且还能够具有比检测用户与触摸屏的更新交互的数字化***高的能效。根据本发明的一些实施例，在数字化***处于空闲模式时，只要求唤醒电路***保持活动，而数字化***的其余部件能够不活动，使得这些部件不消耗功率。
根据本发明的一些实施例，在数字化***处于活动模式时，压电式换能器还用于对用户提供触感反馈。通常，触觉反馈是对压电式换能器的振动的响应。任选地，响应用户在特定地点、特定时间触摸触摸屏和/或者响应特定事件，提供触感反馈。任选地，在触摸地点提供触感反馈。通常，触感反馈由运行于触摸屏设备上的应用限定和/或者控制。在一些示例性实施例中，压电式换能器还提供声频反馈。根据本发明的一些实施例，压电式换能器与调制压电式换能器的输出的附加部件关联。任选地，该设备包括一个以上的压电式换能器，并且一个以上的压电式换能器用于感测和/或者提供反馈。
根据本发明的一些实施例，嵌入信号发射触笔的压电式换能器同样用于唤醒触笔。根据本发明的一些实施例，压电式换能器用于感测对触笔笔尖施加的压力，并且作为响应，将输入送到触笔的控制器，以唤醒触笔，从而卡式发射信号。在一些示例性实施例中，来自压电式换能器的输出很用于确定何时将触笔切换到空闲模式，例如，何时停止发射信号。任选地，在定义的不活动时段之后，例如，已经不对触针针尖施加压力后，将触针切换到空闲模式。任选地，嵌入触针的压电式换能器还用于对用户提供反馈。任选地，响应触针改变操作模式，例如，变更为擦除模式或者右击模式，提供反馈。
根据本发明的一些实施例，响应从嵌入触摸屏设备的压电式换能器收到唤醒信号，数字化***启动同步例程，以使其自己与信号发射触针同步。
现在参考图1，图1示出根据本发明的一些实施例的示例性触摸屏计算设备的简化方框图。根据本发明的一些实施例，计算设备100包括：显示屏45，该显示屏45与数字化传感器26集成；以及压电式换能器50。通常，显示屏45、数字化传感器26以及压电式换能器50一起构成计算设备100的触摸屏。根据本发明的一些实施例，压电式换能器50适用于感测用户利用手指46或者触笔44触摸显示屏45。任选地，压电式换能器50还用于对用户提供反馈。操控压电式换能器50，以在数字化传感器26的空闲时段感测触摸和/或者接触。
根据本发明的一些实施例，数字化传感器26和压电式换能器50均由电路***25操控并且/或者控制。通常，数字化传感器26、压电式换能器50和电路***25一起构成数字化***。该数字化***适合任何计算设备，使得利用诸如指尖的体部和/或者诸如触针的专用物品进行触摸和/或者悬停输入。这种设备的例子包括平板计算机、膝上型计算机、个人数字助理设备、移动电话、数字声频播放器和电子游戏设备。
在一些示例性实施例中，数字化传感器26是导电带构成的栅格型电容式传感器，该栅格型电容式传感器适用于检测发射电磁信号的触针44的输入和/或者一个或者多个指尖46或者其他导电体的输入。任选地，互电容检测方法和/或者自电容检测方法适用于感测来自指尖46的输入。通常，在互电容和自电容检测时，要求数字化电路25将触发脉冲和/或者询问信号发送到数字化传感器26的一个或者多个导电带，并且响应该触发和/或者询问，对来自导电带的输出抽样。在一些实施例中，以连续方式询问沿着栅格型传感器的一个轴的导电带中的一些或者全部，并且响应美国询问，对来自其他轴上的导电带的输出抽样。该扫描过程保证获得与栅格型传感器26的每个交点关联的输出。通常，该过程保证同时检测一个或者多个导电体，例如，指尖46在传感器26上触摸和/或者悬浮(多触摸)。
通常，向主机22报告来自数字化电路25的输出。通常，数字化电路25提供的输出包括触针44的坐标和/或者与数字化传感器26交互的一个或者多个指尖46的坐标。任选地，数字化电路25还报告触针44和/或者(各)指尖46的悬浮或者触摸状态。任选地，数字化电路25还报告施加于触笔44的笔尖上的压力。通常，数字化电路25既利用模拟处理又利用数字处理来处理从传感器26采集的信号和/或者数据。任选地，数字化电路25的一些和/或者全部功能集成并且/或者包括在主机22中。
例如，标题为“Physical object location apparatus and method and a graphicaldisplay device using the same”的美国专利No.6,690,156和标题为“TransparentDigitiser”的美国专利No.7,292,229中更详细描述了与具有数字化电路25的数字化传感器26相同的数字化***，在此通过引用合并这三个专利的内容并且/或者合并美国专利No.7,372,455。
任选地，作为一种选择，数字化传感器26是片中、片上、片外透明传感器或者任何其他非电容式传感器技术，包括但并不局限于电阻式的、IR式的、超声式的、光学式等。
根据本发明的一些实施例，数字化电路25适用于在没有对触摸屏提供用户输入的延长时段内进入空闲模式和/或者睡眠模式。任选地，显示屏45适用于数字化***的空闲模式和/或者睡眠模式。例如，显示屏45可以显示用户正在读的文档或者显示用户正在看的视频。在这些时段内，用户可能不需要与触摸屏交互。
通常，在空闲模式时，数字化传感器26的操作处于备用，并且数字化电路25不询问、抽样和/或者处理来自数字化传感器26的输出，并且代之以，利用压电式换能器50感测开始更新用户与触摸屏的交互。通常，空闲模式有助于在用户不与触摸屏交互时，降低能耗并且/或者减少操控计算设备100所需的资源。
根据本发明的一些实施例，在数字化***的空闲模式时长上，包括与压电式换能器50的接口和用于激活数字化电路25的触发单元的低功率唤醒电路保持备用。根据本发明的一些实施例，响应从压电式换能器50收到的指出手指46、触针44等在触摸屏上触摸或者轻敲的输入，唤醒电路***85激活数字化电路25。本发明人已经发现，与其他方式通过周期性地抽样来自数字化传感器26的输出来检测更新的交互提供的唤醒相比，具有唤醒电路85的压电式换能器50以较低的功耗提供快得多的唤醒。例如，在在搜索模式下操控数字化传感器26从而检测更新的接触的公知***中，唤醒的响应时间是为了检测输出而询问或者扫描数字化传感器26的速率的函数。通过为了改善响应时间而提高该速率来，能够改善这种***中的响应时间，但是代价是提高了能耗。
根据本发明的一些实施例，压电式换能器50与数字化电路25的附加元件联接并且/或者与主机22联接，并且在数字化电路25处于活动模式时，提供附加功能。
应当明白，由于压电式换能器50通常是不需要外部激发的无源部件，所以与唤醒电路85联接消耗少量功率。在一些示例性实施例中，功率消耗介于约1与约5uW之间。另一方面，当数字化传感器检测到触摸时，压电式换能器50可以从电路***25接收信号，并且产生振动，因此，对该设备的用户提供触觉反馈。
现在参考图2，图2示出根据本发明的一些实施例的示例性触摸屏计算设备的简化截面图。根据本发明的一些实施例，计算设备具有分层结构，该分层结构包括：防护盖180；数字化传感器26，该数字化传感器26位于防护盖180与显示屏45之间；以及电路***，该电路***包括主计算机22的电路***和数字化电路25。任选地，防护盖180由玻璃形成，并且显示屏45是平坦液晶平板显示屏等。任选地，数字化传感器26还形成于玻璃衬底上。任选地，一个或者多个层利用框架170保持在适当位置并且/或者利用透明的粘合材料连接在一起。任选地，层之间存在气隙。任选地，一个或者多个层集成为单个单元，例如，可以在防护盖180上图形化数字化传感器。通常，计算设备100的元件容纳于外壳160中，并且利用粘合材料190，防护盖180连接到外壳160。通常，数字化传感器26是刚性的并且/或者固定到刚性面。
根据本发明的一些实施例，一个或者多个压电式换能器50位于防护盖180与外壳160之间。作为一种选择并且/或者此外，一个或者多个压电式换能器50连接在传感器26的刚性件，例如框架170与外壳160之间。通常，压电式换能器50连接到触摸屏的刚性结构，使得压电式换能器50能够检测到触摸屏上的接触，例如，能够将因为接触产生的振动或者脉冲传送到压电式换能器50。任选地，压电式换能器50是陶瓷压电元件。在一些示例性实施例中，压电式换能器50涂敷用于增强压电式换能器50对用户在防护层180时的触摸或者轻敲的压电效应的材料，并且/或者压电式换能器50与该材料匹配。在一些示例性实施例中，压电式换能器50涂敷具有低弹性的材料。任选地，选择涂敷材料，以抑制特定频率，并且因此，限定压电式换能器50的谐振频率或者工作带宽。根据本发明的一些实施例，压电式换能器50提供的电输出由电路***25，例如，包括在电路***25中的唤醒电路检测。任选地，利用高于限定阈值的输出从空闲描述唤醒数字化***。
现在参考图3，图3示出根据本发明的一些实施例包括压电薄膜的示例性触摸屏计算设备的简化方框图。根据本发明的一些实施例，压电薄膜式换能器55用于感测对防护层180施加的触摸和/或者轻敲力。在一些示例性实施例中，压电薄膜55嵌入通过镶框或者框架170的孔中。任选地，压电薄膜55预装有从传感器26延伸的凸起60。任选地，预装压电薄膜55改善压电薄膜55的灵敏度。任选地，防护盖180上施加的压力导致传感器26振动和/或者弯曲，并且凸起60响应弯曲或者振动提高压电薄膜55上的压力和/或者应变。
现在参考图4，图4示出根据本发明的一些实施例的触摸屏计算设备的示例性操作方法的简化流程图。根据本发明的一些实施例，在数字化***处于睡眠模式时(方框510)，关闭与数字化***关联的触摸感测电路***。在该时段内，监视来自位于计算设备的触摸屏上或者与计算设备的触摸屏集成的压电式换能器，例如，陶瓷或者薄膜式换能器的输出(方框515)。根据本发明的一些实施例，当压电式换能器的输出超过限定水平时，激活数字化***的触摸感测电路***(方框520)。根据本发明的一些实施例，唤醒促使数字化***在验证和/或者搜索模式下工作，从而验证存在诸如触针或者手指的用户交互(方框520)。任选地，如果未识别到用户交互，则数字化***回到睡眠模式。任选地，如果识别到用户交互并且识别的用户交互是信号发射触针，则促使数字化***与触针信号同步(方框530)。根据本发明的一些实施例，验证到用户交互后，则数字化***就开始跟踪模式，在该跟踪模式中，跟踪用户交互的位置(方框535)。通常，保持跟踪模式超过检测到用户交互(或者一个以上的用户交互)的时长。根据本发明的一些实施例，在未检测与数字化传感器交互的限定时段之后，关闭触摸感测电路***并且/或者将其切换到睡眠模式(方框540)。
现在参考图5，图5示出根据本发明的一些实施例包括多个压电式换能器的示例性触摸屏的简化方框图。根据本发明的一些实施例，触摸屏200包括多个隔开的并且围绕数字化传感器26布置的压电式换能器50。任选地，压电式换能器50连接到围绕数字化传感器26的框架170。在一些示例性实施例中，一个或者多个压电式换能器50感测触摸屏200上的触摸或者轻敲。通常，受触摸或者轻敲影响的压电式换能器50的数量取决于触摸或者轻敲的位置和施加的力。任选地，根据来自多个压电式换能器50中的每个的信号的幅值和时间，确定触摸或者轻敲触摸传感器200的位置。
在一些示例性实施例中，控制压电式换能器50，以在触摸屏200上的特定位置对用户提供反馈，例如，触觉反馈或者触感反馈。任选地，数字化电路25适用于在触摸时感测来自多个压电式换能器50的输出的相对相位，并且将输入送到多个具有相同相移的压电式换能器50，以启动要求的构造性波干涉和/或者破坏性波干扰，要求的构造性波干涉和/或者破坏性波干扰在特定地点提供反馈，例如，振动。
任选地，压电式换能器50在例如几Hz与20kHz之间的声频范围内工作，以产生要求的声音，因此，提供扬声器功能。任选地，当因为压电式换能器50附近的声音而采集到压力波时，压电式换能器50用于提供麦克风功能。
现在参考图6，图6示出根据本发明的一些实施例的触摸屏计算设备中的压电式换能器的示例性操作方法的简化流程图。根据本发明的一些实施例，在数字化***处于睡眠模式时(方框610)，关闭与数字化***关联的触摸感测电路***。在该时段中，监视来自位于计算设备的触摸屏上或者与计算设备的触摸屏集成的例如陶瓷式或者薄膜式换能器的压电式换能器的输出(方框615)。根据本发明的一些实施例，当来自压电式换能器的输出高于限定水平时，激活数字化***的触摸感测电路***，并且跟踪对触摸屏的用户输入(方框620)。根据本发明的一些实施例，在数字化***处于活动状态时，激活一个或者多个压电式换能器，以对用户提供反馈(方框625)。任选地，反馈是触觉、触感和/或者声频。任选地，操控压电式换能器，以提供麦克风或者扬声器功能。根据本发明的一些实施例，在未检测到与数字化传感器交互的限定时段之后，关闭触摸感测电路***并且/或者将其切换到睡眠模式(方框630)。根据本发明的一些实施例，当关闭触摸感测电路***时，将压电式换能器的操作切回感测模式，用于感测对触摸屏的更新的触摸输入。
现在参考图7，图7示出根据本发明的一些实施例与和数字化传感器一起使用的示例性压电式换能器关联的简化电路。根据本发明的一些实施例，在数字化***处于睡眠模式时，压电式换能器50在一个极连接到地，而在另一个极连接到电荷放大器212，用于接收基准电压216。根据本发明的一些实施例，基准电压216设定用于触发连接到输出220的唤醒电路的阈值。任选地，并联到电荷放大器212的电容器224和电阻器228保证滤除事故尖峰信号。
任选地，通过开关232与电荷放大器212连接，该开关212将压电式换能器50的功能从压电式换能器50响应感测的机械应力提供输出的状态1切换到压电式换能器50响应从电路和/或者信号发生器收到的输入提供机械振动的状态2。根据本发明的一些实施例，当开关232处于状态2时，压电式换能器50在一个极连接到地，而在另一个极连接到放大器230的输出。任选地，信号发生器215产生被放大器230放大用于激发压电式换能器50的信号。
现在参考图8，图8示出根据本发明的一些实施例的触针的简化原理图。根据本发明的一些实施例，触针800适用于发射数字化***能够采集的信号。任选地，触针800还适用于感测在其尖端805上施加的压力，并且发射与检测到的压力有关的信息。任选地，触针800在外壳820上包括一个或者多个按钮825，用户能够选择该一个或者多个按钮825，以控制触针80的输出。任选地，触针800还适用于发射与按钮选择有关的信息。通常，触针800的操作由电路***860控制，并且由一个或者多个电池870供电。根据本发明的一些实施例，在未使用触针800时，电路***860保持睡眠模式，而当用户利用触针针尖在硬面上写和/或者在硬面上轻敲触针针尖时，响应感测到施加在触针针尖上的压力，激活电路***860。作为一种选择，利用感觉到握持笔的人手的振动传感器或者电容式传感器，能够检测到活动。任选地，在睡眠模式时，触针不发射信号，并且关闭电路***860。
在一些示例性实施例中，触针800是压力敏感的，并且根据尖端805的位移检测压力。通常，由于针尖805因为施加压力而向着外壳920退缩，所以压缩弹性元件830，并且因为弹性元件830施加的弹性力，针尖805上施加的压力不平衡。在一些示例性实施例中，触针800包括光学位移传感器840或者在操作触针800时跟踪针尖保持器810的位移的任何其他传感器。通常，光学位移传感器840的输出由电路***860检测。任选地，光学位移传感器840适用于将当在针尖805上几乎没有或者没有施加压力时的悬浮操作模式与在针尖805上施加至少阈值大小的压力时的触摸操作模式区别开。任选地，在对数字化***报告触针800的检测时，电路***860发射信息，以指出悬浮和触摸操作模式中的一个。
根据本发明的一些实施例，触针800还包括压电式换能器850，在触针800处于睡眠模式时，压电式换能器850工作，并且用于提供激活电路***860的输入。在一些示例性实施例中，要求用户在触针800上轻敲并且/或者开始利用触针800写，从而开始激活电路***860。根据本发明的一些实施例，当用户在触针800上轻敲并且/或者开始利用触针800的针尖805写时，针尖保持器810位移，并且撞击压电式换能器850。通常，在压电式换能器850上施加的机械应力产生用于触发唤醒电路855的信号。通常，要求用户施加的压力足够大，使得针尖保持器810位移到其接合压电式换能器850的程度。在一些示例性实施例中，在触针800处于睡眠模式时，既关闭信号传输又关闭压力检测。任选地，在没有活动，例如，没有对针尖805施加的压力的预定时段之后，触针800进入睡眠模式。任选地，利用光学位移传感器840的输出确定何时开始睡眠模式。作为一种选择并且/或者此外，利用压电式换能器的输出确定何时开始睡眠模式。
在一些示例性实施例中，压电式换能器850还适用于在电路***860的活动时段内，对用户提供反馈。任选地，电路***860利用信号触发压电式换能器工作，从而提供反馈。任选地，触针800包括一个以上的压电式换能器850。任选地，操控压电式换能器850，以提供上面参考压电式换能器50讨论的一个或者多个功能。
根据本发明的一些实施例，当触摸屏的数字化***处于睡眠模式时触针800轻敲触摸屏时，数字化***和/或者数字化***的唤醒电路***启动同步例程，以使数字化***与触针800发射的信号同步。任选地，触针800适用于在开始激活触针时发射同步信号，从而有助于同步。
在一些实施例中，触针800包括接收部件和/或者电路***，用于从数字化***接收控制信号、数据信号、同步信号或者能量。
术语“基本上包括”指成分、方法或者结构可以包括附加配料、步骤和/或者零件，而仅当附加配料、步骤和/或者零件不实质性地改变要求保护的成分、方法或者结构的基本新颖特征时如此。
再请注意，尽管本发明的大多数实施例涉及快速唤醒数字化***和/或者触针的压电式传感器，但是能够利用能够独立于数字化传感器操控的传感器代替压电式传感器。在一些示例性实施例中，采用光学传感器。任选地，当用户截断位于触摸屏的一个边缘附近的光发射器与位于触摸屏的对置边缘附近的光电检测器之间的一个或者多个光线时，光学传感器提供检测。在一些示例性实施例中，诸如加速度计的振动传感器用于检测因为在触摸屏上触摸或者轻敲产生的振动。在一些示例性实施例中，电容式位移传感器用于检测因为在触摸屏上的触摸或者轻敲导致的电容器的两个板之间的位移。
应当明白，为了清楚起见在单独实施例的背景下描述的本发明的特定特征也可以在单个实施例中组合地实现。反过来，为了简洁起见在单个实施例的背景下描述的本发明的各种特征也可以单独地或者以任何适当分组合的方式或者象在已经描述的本发明的任何其他实施例中一样适当地实现。不将在各种实施例的背景下描述的特定特征看作这些实施例的实质特征，除非没有这些要素实施例不适用。

Claims (35)

1.一种数字化***，包括：
感测面；
数字化传感器，所述数字化传感器感测所述感测面上的指尖交互或者触针交互；
数字化电路，在所述数字化电路处于活动模式时，所述数字化电路运行所述数字化传感器，其中所述数字化电路在睡眠模式和活动模式中的一个下运行；
唤醒电路，所述唤醒电路在所述数字化电路处于所述睡眠模式时运行，并且触发从所述睡眠模式到所述活动模式的切换；以及
第二传感器，其独立于所述数字化传感器而运行；在所述数字化电路处于所述睡眠模式时，所述第二传感器感测所述感测面上的指尖触碰交互或者触针触碰交互，并且响应感测所述指尖触碰交互或者触针触碰交互，将输入送到所述唤醒电路，以触发所述数字化电路。
2.根据权利要求1所述的数字化***，其中所述第二传感器是光学传感器、电容式位移传感器和振动传感器中的任何一个。
3.根据权利要求1或者2所述的数字化***，其中所述唤醒电路包括在所述数字化电路中。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的数字化***，其中所述数字化传感器是栅格型电容式传感器。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的数字化***，其中所述数字化电路利用互电容检测方法感测指尖交互。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的数字化***，其中所述数字化电路在检测指尖交互与检测触针交互之间交替。
7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的数字化***，其中在所述睡眠模式下，所述数字化电路不运行所述数字化传感器。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的数字化***，其中响应触针触碰交互的唤醒，所述数字化电路启动同步。
9.一种数字化***，包括：
感测面；
数字化传感器，所述数字化传感器感测所述感测面上的指尖交互或者触针交互；
数字化电路，在所述数字化电路处于活动模式时，所述数字化电路运行所述数字化传感器；其中所述数字化电路在睡眠模式和活动模式中的一个下运行；
唤醒电路，所述唤醒电路在所述数字化电路处于所述睡眠模式时运行，并且触发从所述睡眠模式到所述活动模式的切换；以及
压电式换能器，所述压电式换能器感测所述感测面上的指尖触碰交互或者触针触碰交互，并且响应感测所述指尖触碰交互或者触针触碰交互，将输入送到所述唤醒电路，以触发所述数字化电路。
10.根据权利要求9所述的数字化***，其中所述压电式换能器连接到所述感测面。
11.根据权利要求9所述的数字化***，其中所述压电式换能器连接到围绕所述感测面的框架。
12.根据权利要求9至11中的任何一项所述的数字化***，其中所述压电式换能器由压电陶瓷材料或者压电薄膜材料形成。
13.根据权利要求9至12中的任何一项所述的数字化***，其中所述压电式换能器通过开关电连接到所述唤醒电路,所述开关在将所述压电式换能器连接到所述唤醒电路的输入线与连接到信号生成电路的输出线之间变换。
14.根据权利要求13所述的数字化***，其中所述压电式换能器在所述睡眠模式时连接到所述唤醒电路的输入线，而在所述活动模式时连接到信号生成电路的输出线。
15.根据权利要求13或者14所述的数字化***，其中所述信号生成电路诱使所述压电式换能器产生机械振动。
16.根据权利要求9至15中的任何一项所述的数字化***，包括多个压电式换能器,所述多个压电式换能器围绕所述感测面的外周的位置而设置。
17.根据权利要求16所述的数字化***，其中所述多个压电式换能器提供的所述输入提供了与所述触摸交互的位置相关的信息。
18.根据权利要求16或者17所述的数字化***，其中所述多个压电式换能器连接到信号生成电路的输出线，并且其中信号生成电路以限定延迟激活所述多个压电式换能器，从而启动构造性波干扰或者破坏性波干扰。
19.根据权利要求9至18中的任何一项所述的数字化***，其中在所述数字化***处于所述活动模式时，所述压电式换能器提供扬声器功能和麦克风功能中的至少一个。
20.根据权利要求9至19中的任何一项所述的数字化***，其中所述唤醒电路包括在所述数字化电路中。
21.根据权利要求9至20中的任何一项所述的数字化***，其中所述数字化传感器是栅格型电容式传感器。
22.根据权利要求9至21中的任何一项所述的数字化***，其中所述数字化电路利用互电容检测方法感测指尖交互。
23.根据权利要求9至22中的任何一项所述的数字化***，其中所述数字化电路在检测指尖交互与检测触针交互之间交替。
24.根据权利要求9至23中的任何一项所述的数字化***，其中在所述睡眠模式下，所述数字化电路不运行所述数字化传感器。
25.根据权利要求9至24中的任何一项所述的数字化***，其中响应触针触摸交互的唤醒，所述数字化电路启动同步。
26.一种信号发射触针，包括：
触针电路，其在所述触针发射信号时的活动模式或所述触针不发射信号的睡眠模式运行；
唤醒电路，其在所述触针处于所述睡眠模式时运行，并且触发所述触针电路从所述睡眠模式触发到所述活动模式的切换；
触针针尖，当书写时，所述触针针尖响应在触针针尖上施加的压力可以在轴向上从延伸位置移动到缩回位置；以及
压电式换能器，其感测针尖运动，并且响应感测到所述针尖运动将输入送到所述唤醒电路，以触发所述触针电路。
27.根据权利要求26所述的触针，包括压力感测单元，所述压力感测单元仅在所述触针电路处于所述活动模式时运行。
28.根据权利要求26或者27所述的触针，其中在所述活动模式时，所述压电式换能器连接到所述触针电路的信号生成电路的输出线。
29.根据权利要求28所述的触针，其中所述信号生成电路诱使所述压电式换能器提供机械振动。
30.根据权利要求26至29中的任何一项所述的触针，其中所述唤醒电路包括在所述触针电路中。
31.一种运行数字化***的方法，所述方法包括：
确定活动模式；在所述活动模式时数字化电路运行数字化传感器，以检测指尖交互或者触针交互；
确定睡眠模式；在所述睡眠模式时所述数字化传感器的运行处于备用状态，并且数字化电路运行与压电式换能器进行交互的唤醒电路；
响应用户利用手指或者触针触碰所述数字化***的感测面，接收来自所述压电式换能器的输入；以及
响应所述压电式换能器感测在所述数字化传感器的感测面上的触碰，从睡眠模式切换到活动模式。
32.根据权利要求31所述的方法，包括在所述数字化***处于活动模式时，诱使所述压电式换能器产生机械振动。
33.根据权利要求31或者32所述的方法，包括以限定的延迟诱使多个压电式换能器提供机械振动，以启动构造性波干扰或者破坏性波干扰。
34.根据权利要求31至33中的任何一项所述的方法，包括在限定时段没有感测到指尖或者触针交互后，返回所述睡眠模式。
35.根据权利要求31至34中的任何一项所述的方法，包括从多个压电式换能器接收输入,所述多个压电式换能器沿所述数字化***的感测面的外周而设置,并且所述多个压电式换能器确定所述触摸的位置。
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