CN105122194B - 使用触敏拉姆波的声触装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了使用高灵敏度拉姆波的为触摸传感器作准备的***和相关方法。触摸装置可以包括具有正面和背面的基底，其中触摸区位于正面上。触摸装置可以用于在背面的至少一部分上传播表面声波，并在基底的触摸区的至少一部分中传播高灵敏度拉姆波，如近‑纵向‑共振拉姆波。触摸***可以进一步包括用于确定正面上的触摸位置的电路，所述确定基于接收的高灵敏度拉姆波的衰减。一些实施方案可以提供无边触摸传感器设计和增强触摸传感器可靠性的抗分散技术。

Description

使用触敏拉姆波的声触装置和方法

技术领域

本文中讨论的实施方案总地涉及使用拉姆波来检测触摸事件和触摸位置的触摸传感器。

背景技术

触摸传感器***，如与显示屏一起使用来形成触摸显示的那些，可以作为交互式计算机***的输入设备。这样的***还可以用于如信息亭、计算机、餐厅的定单输入***、视频显示或信号、移动设备等这样的应用。通过将触摸传感器***整合至计算设备中，计算机可以给使用者提供直观的、交互式人-机界面。

在商业上，触摸设备的装饰性外观和工业设计以及此类设备的成本、耐用性和可靠性变得愈加重要。然而，为提供这样的功能性而采用的组成部件、物理学和其他科学原理常常阻止乃至破坏所需的特定特征或特征的组合。

发明内容

通过应用的努力、巧妙的设计和利用出乎预料的结果的创新，通过研发本发明实施方案中包括的解决方法，已经解决了现有触摸传感器***的许多已知问题，本文中描述了其中的一些实施例。

总地提供了使得触摸传感器能够使用高灵敏度拉姆波的***、装置和相关方法。在一个示例性实施例中，安装在基底背面的发送换能器可以激发产生与基底背面耦合的（传送）表面声波信号。基底背面上的模式变换阵列可以用于将表面声波相干地散射至近-纵向-共振拉姆波中，其通过基底的触摸区（例如，正面）传播，使用者可以在该触摸区触摸基底，并且由此与触摸传感器***相互作用并且影响相连的计算机***中的变化。基底背面的第二个模式变换阵列可以用于将近-纵向-共振拉姆波，或触摸事件中得到的近-纵向-共振拉姆波转换成与基底背面耦合的（返回）表面声波并且可以通过安装在基底背面上的接收换能器来检测。通过接收换能器接收的信号可以提供给加工设备，用于触摸事件和触摸位置的检测，该信息可以被相连的计算机***使用。

例如，一些实施方案可以包括触摸装置，其包括基底。所述基底可以具有正面和背面，所述正面具有触摸区。触摸装置可以用于在背面的至少一部分上传播表面声波以及在基底触摸区的至少一部分中传播近-纵向-共振拉姆波。

在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以以相速度V_P通过触摸区传播，表面声波可以以速度V_SAW在背面上传播，并且V_P可以是V_SAW的至少约三倍。在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以以工作频率f通过触摸区；基底可以具有体积压力波速度（bulkpressure wave velovity）V_LONG和厚度d，并且d可以大于(M/2)*(V_LONG/f)且小于(5/4)·(m/2)·(V_LONG/f)，其中m是正整数。

一些实施方案可以提供包括一个或多个模式转换阵列的触摸装置。例如，模式转换阵列可以放置在触摸区外的基底的背面上。模式转换阵列可以用于将沿着模式转换阵列长度的第一方向传播的表面声波相干地散射至以第二方向通过触摸区传播的近-纵向-共振拉姆波中。

在一些实施方案中，模式转换阵列可以包括沿着第一方向放置的多个反射器元件。多个反射器元件可以从玻璃粉、陶瓷、装载的聚合物和蚀刻的沟槽中的至少一种形成。在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以以相速度V_P通过触摸区传播；表面声波可以以速度V_SAW在背面上传播；第一方向和第二方向可以限定散射角Φ；模式转换阵列可以包括多个沿着第一方向放置的反射器元件，多个反射器元件中的每个反射器元件以相对于第一方向的反射器角θ放置；并且cos(θ)/V_SAW = cos(θ–Φ)/V_P。在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以以工作频率f通过触摸区；并且可以通过S = n*(V_SAW/f)/(1-(V_SAW/V_p)*cos(Φ))给出沿着第一方向的多个反射器元件中的两个连续反射器元件之间的距离S，其中n是整数。例如，散射角Φ可以是90°。

在一些实施方案中，模式转换阵列可以通过用于降低表面声波从基底背面到基底正面的振动的声音有益层结合基底的背面。

一些实施方案可以提供用于最小化分散的触摸传感器。例如，触摸传感器可以包括一个或多个换能器和控制器。换能器可以放置在基底的背面并用于产生表面声波。控制器可以用于产生激发信号，其具有驱动换能器的工作频率f。激发信号可以包括围绕工作频率f的频率扩展Δf。近-纵向-共振拉姆波可以以具有频率扩展Δf的工作频率f通过基底的触摸区传播。

在一些实施方案中，控制器可以进一步用于抵抗激发信号分散，具有用于补偿由近-纵向共振拉姆波以频率扩展Δf通过基底传播引起的近-纵向-共振拉姆波的分散的频率依赖性相位误差。例如，近-纵向-共振拉姆波可以以群速度V^G _LAMB通过基底传播，所述群速度根据不同的工作频率而改变；并且工作频率f可以接近作为不同频率的函数的群速度V^G _LAMB的拐点。另外地和/或替换地，群速度V^G _LAMB在频率扩展Δf内可以具有低的频率依赖性。

在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以通过触摸区传播距离L；近-纵向-共振拉姆波可以以群速度V^G _LAMB传播；表面声波可以以速度V_SAW在背面上传播；触摸区中的基底正面上的触摸可以限定距离ΔX；并且(V_SAW/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|可以小于或等于2*(ΔX/L)/(f/Δf)。在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以通过触摸区传播距离L；近-纵向-共振拉姆波可以以群速度V^G _LAMB传播；表面声波可以以速度V_SAW在背面上传播；并且(V_SAW/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|可以小于4或等于4。

在一些实施方案中，基底可以具有厚度d；触摸装置可以具有工作频率f；并且基底可以用于在高于9.00兆赫-毫米和低于(5/4)*9.00兆赫-毫米的频率-厚度乘积f*d下传播近-纵向-共振拉姆波。

一些实施方案可以提供用于促进无边（bezel-less）设计和其他装饰性优势的触摸装置。例如，触摸装置可以包括放置在基底背面上的安装带，其限定了基底正面触摸区外的基底背面的安装带***区。将安装带连接显示设备时，安装带可以用于保护放置在安装带***区内的背面上的至少一个换能器和至少一个模式转换阵列免受污染。

在一些实施方案中，正面和背面之间的基底的连接部分可以基本上是平面的。例如，连接部分可以是平的。在其他实施方案中，连接部分实际上可以是任何形状的并且可以基本上是非平面的。

在一些实施方案中，触摸装置可以包括盖板。盖板可以放置在基底的正面并且用于接收减弱基底触摸区的至少一部分中的近-纵向-共振拉姆波的触摸。在一些实施方案中，盖板可以包括正面、背面和放置在背面上的不透明涂层，不透明涂层限定了盖板背面的不透明***区；以及放置在基底正面和不透明涂层之间的周界粘结材料，周界粘结用于将盖板粘附于基底。

在一些实施方案中，基底的周界边缘可以是非线性的。例如，周界边缘可以是图、有角度的等。在一些实施方案中，触摸装置可以进一步包括放置在触摸区外的基底背面和/或正面的图解。

触摸装置的一些实施方案可以使用高灵敏度拉姆波提供冗余触摸确定和/或触摸确定的特征。例如，触摸装置可以用于在基底的触摸区中传播近-剪切-共振拉姆波。在一些实施方案中，触摸装置可以进一步包括用于冗余地确定触摸区内的触摸位置的控制器，所述确定是基于表示近-纵向-共振拉姆波的第一衰减和触摸区中由触摸引起的近-剪切-共振拉姆波的第二衰减的电反馈信号。例如，控制器可以用于比较第一衰减的规模和第二衰减的规模。

一些实施方案可以提供一种检测声触装置上的触摸位置的方法。例如，该方法可以包括：产生电激发信号；将电激发信号传送至放置在基底背面上的发送换能器，所述发送换能器用于将电激发信号转换成声波，其作为表面声波与基底耦合；从放置在基底背面上的接收换能器接收电反馈信号，所述接收换能器用于将声波转换成电反馈信号，其中电反馈信号表示包括从基底正面上的触摸产生的衰减同时作为近-纵向-共振拉姆波通过基底触摸区传播的声波；和基于电反馈信号确定触摸的位置。

在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以以相速度V_P通过触摸区传播；表面声波可以以速度V_SAW在背面上传播；并且V_P可以是V_SAW的至少约三倍。在一些实施方案中，产生电激发信号可以包括产生具有工作频率f的电激发信号；近-纵向-共振拉姆波可以以工作频率f通过触摸区；基底可以具有体积压力波速度V_LONG；基底的背面和正面可以由厚度d隔开；并且d可以大于(m/2)*(V_LONG/f)且小于(5/4)·(m/2)·(V_LONG/f)，其中m是正整数。

在一些实施方案中，基底可以包括触摸区外的基底背面上的模式转换阵列。模式转换阵列可以用于随着表面声波以沿着模式转换阵列长度的第一方向传播，将表面声波相干地散射至以第二方向通过触摸区传播的近-纵向-共振拉姆波中。在一些实施方案中，模式转换阵列可以包括多个沿着第一方向放置的反射器元件。多个反射器元件可以从玻璃粉、陶瓷、装载的聚合物和蚀刻的沟槽中的至少一种形成。在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以以相速度V_P通过触摸区传播；表面声波可以以速度V_SAW在背面上传播；第一方向和第二方向可以限定散射角Φ；模式转换阵列可以包括多个沿着第一方向放置的反射器元件，多个反射器元件中的每个反射器元件以相对于第一方向的反射器角θ放置；并且cos(θ)/V_SAW = cos(θ–Φ)/V_P。在一些实施方案中，通过S = n*(V_SAW/f)/(1-(V_SAW/V_p)*cos(Φ))给出沿着第一方向的多个反射器元件中的两个连续反射器元件之间的距离S，其中n是正整数。

该方法的一些实施方案可以提供最小化触摸装置的分散。例如，产生电激发信号可以包括产生具有围绕工作频率f的频率扩展Δf的电激发信号。近-纵向-共振拉姆波可以以具有频率扩展Δf的工作频率f通过基底的触摸区传播。

在一些实施方案中，该方法可以进一步包括将电激发信号传送至发送换能器之前，抵抗电激发信号分散，具有频率依赖性相位误差。频率依赖性相位误差可以用于补偿由近-纵向-共振拉姆波以频率扩展Δf通过基底传播引起的近-纵向-共振拉姆波的分散。

在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波以群速度V^G _LAMB通过基底传播，所述群速度根据不同的工作频率而改变；并且产生电激发信号可以包括产生具有作为不同工作频率函数的接近群速度V^G _LAMB拐点的工作频率f的电激发。另外地和/或替换地，产生电激发信号可以包括产生具有工作频率f的电激发，使得群速度V^G _LAMB具有频率扩展Δf内的低工作频率依赖性。在一些实施方案中，近-纵向共振拉姆波可以通过触摸区传播距离L；近-纵向-共振拉姆波可以以群速度V^G _LAMB传播；表面声波可以以速度V_SAW在背面上传播；触摸区中的基底正面上的触摸可以限定距离ΔX；并且(V_SAW/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|可以小于或等于2*(ΔX/L)/(f/Δf)。在一些实施方案中，近-纵向-共振拉姆波可以通过触摸区传播距离L；近-纵向-共振拉姆波可以以群速度V^G _LAMB传播；表面声波可以以速度V_SAW在背面上传播；并且(V_SAW/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|可以小于或等于2*(ΔX/L)/(f/Δf)。

该方法的一些实施方案可以使用高灵敏度拉姆波提供冗余触摸确定和/或触摸确定的特征。例如，电反馈信号可以表示包括从基底正面上的触摸产生的第二衰减同时作为近-剪切-共振拉姆波通过基底触摸区传播的声波。该方法可以进一步包括基于电反馈信号冗余地确定触摸的位置，所述电反馈信号表示包括近-纵向-共振拉姆波的衰减和触摸引起的触摸区中的近-剪切-共振拉姆波的第二衰减的声波。该方法可以进一步包括将电反馈信号表示的衰减的规模与电反馈信号表示的第二衰减的规模进行比较。

一些实施方案可以包括一个或多个用于执行本文中讨论的方法和/或其他功能性的机器，如装置和/或***。例如，机器可以包括电路和/或一个或多个处理器和/或用于基于存储器和/或其他非暂时性计算机可读介质中存储的指令和/或其他数据执行本文中讨论的功能性的其他机器部件。

以下描述各个实施方案的这些特征以及其他特征、功能和详细内容。相似地，以下还讨论相应的和另外的实施方案。

附图说明

因此已经以一般术语描述了一些实施方案，现在将参考附图，其不必定是按比例绘制的，并且其中：

图1显示了根据一些实施方案的触摸传感器的简化横截面图的实例；

图2a和2b分别显示了根据一些实施方案的触摸传感器的实例基底的正面图和背面图；

图2c显示了根据一些实施方案的与横截面AA一起的图2a的触摸传感器；

图3显示了根据一些实施方案的实例触摸传感器设备的横截面视图；

图4显示了根据一些实施方案的作为基底厚度d和工作频率f函数的拉姆波相速度（V_P）的实例图；

图5a和5b显示了根据一些实施方案的实例表，其显示了针对拉姆波模式的实例截止厚度值；

图5c显示了根据一些实施方案的实例表，其显示了针对拉姆波模式的实例截止频率-厚度乘积值；

图6a、6b和6c显示了根据一些实施方案的基底中的实例拉姆波；

图7显示了根据一些实施方案的作为频率函数的拉姆波相速度（V_P）和群速度V^G _LAMB的实例图；

图8显示了根据一些实施方案的基底中的实例Lamé波；

图9a和9b显示了根据一些实施方案的作为频率-厚度乘积的函数的拉姆波相速度（V_P）和群速度V^G _LAMB的实例图；

图10显示了根据一些实施方案的相对于表面声波，针对Lamé波计算的触摸灵敏度的表；

图11显示了根据一些实施方案的作为针对S0拉姆模式的频率-距离乘积的函数的拉姆波相速度（V_P）和群速度V^G _LAMB（在图11中也标为“V_g”）的图；

图12a显示了由表面声波引起的差频效应；

图12b显示了根据一些实施方案的包括抑制表面声波的差频效应的声学上有益的层的实例基底；

图13a显示了根据一些实施方案的用于传播近-剪切-共振拉姆波的基底的背面的平面图；

图13b显示了根据一些实施方案的包括冗余衰减信号的反馈信号的图；

图14显示了根据一些实施方案的包括具有任意轮廓形状和图形的基底的实例触摸传感器；

图15a显示了根据一些实施方案的XYU触摸传感器的基底的背面的平面图；

图15b和15c显示了根据一些实施方案的反射阵列（或模式转换阵列）的特写图；

图16a显示了根据一些实施方案的XYU触摸传感器的基底的背面的平面图；

图16b显示了根据一些实施方案的XYU触摸传感器的基底的背面的平面图；

图17a显示了根据一些实施方案的用于与盖板接合的触摸传感器的基底的正面的平面图；

图17b显示了根据一些实施方案的沿着横截面BB并且包括盖板的图17a的触摸传感器；

图18显示了根据一些实施方案的不包括反射阵列的基底的实例背面；

图19显示了根据一些实施方案的用于大的触摸传感器的基底的实例背面；

图20显示了根据一些实施方案进行的用于确定触摸位置的实例方法；和

图21显示了根据一些实施方案配置的，用于触摸传感器的实例控制***。

具体实施方式

下文将参考附图更全面地描述实施方案，其中显示了一些但不是全部本文中考虑的实施方案。实际上，各个实施方案可以以许多不同的形式来实施并且不应当解释为限于本文中所列的实施方案；相反，提供这些实施方案，使得本公开内容将满足适用法律的要求。在全文中，相同的数字表示相同的元件。

一些实施方案可以提供在触摸区中使用高灵敏度拉姆波（如近-纵向-共振拉姆波或近-Lamé波的触摸传感器。通常，传播给定功率的拉姆波的基底表面上的质点运动基本上低于相同功率的表面声波（SAW或Rayleigh波）的，导致拉姆波触摸灵敏度比SAW的触摸灵敏度低得多。常规想法是在所需的触摸区域中不使用SAW难以实现所需的触摸灵敏度。同样，一些无边SAW触摸屏设计（例如，只使用声波）可以在基底背侧放置换能器和反射阵列并且提供能够在背面（在那产生和收集SAW）和正面（例如，在那SAW在由触摸事件衰减的产生和收集之间穿过）之间转移SAW的正圆形基底边缘，如名称为“Bezel-less Acoustic TouchApparatus”的美国专利申请No. 2011/0234545中进一步详细描述的。这样的无边SAW触摸屏产品已经获得了商业成功，但制造成本高，因为正圆形基底边缘必须小心控制。此外，因为表面声波通过以下的正圆形基底边缘、其他元件（如图形和安装带）从基底的背面转移至正面并且从基底的正面转移至背面，可以抑制或降低这种类型的表面声波触摸***的使用，而可以改为使用本发明的实施方案。

在本文中所述的特定条件下，拉姆波具有比正常预期的高得多的触摸灵敏度。此外，一些实施方案可以给寄生信号提供低分散和/或降低的磁化率。因为拉姆波在基底的两侧（例如，与表面声波不同）都是触敏的，可以实现无边触摸传感器设计（例如，在将换能器和反射阵列放置在基底背面上的情况中），而不需要基底包括正圆形基底连接边缘或连接部分。

通过使用高灵敏度拉姆波的各个实施方案认识到的其他实例（但非穷举性的）优势，可以包括用于更准确触摸传感的抗分散、较大的触摸传感器尺寸、多触摸方向（例如，XYU传感器）、较小的触摸传感器厚度、触摸传感器轮廓形状和/或工业设计中的灵活性、冗余触摸传感、触摸区分的性质。

图1显示了根据一些实施方案使用的实例触摸传感器100的简化横截面视图，但其中厚度d（例如，高度）相对于所示的长度是放大的。触摸传感器100可以包括基底105，声波换能器110（或换能器110）和反射阵列115。触摸传感器100的基底105显示为具有正面120，反面125以及沿着基底105的周界连接正面120和背面125的连接表面130。正面120和背面125之间的距离，即连接表面130，可以限定基底105的厚度d。换能器110和反射阵列115可以放置在背面125上。

图2a和2b分别显示了根据一些实施方案使用的触摸传感器100的正面图和背面图。更具体地，图2a显示了触摸传感器100的正面120的平面图，而图2b显示了触摸传感器100的背面125的平面图。放置在背面125上的换能器110（包括换能器110a、110b、110c和110d）和反射阵列115（包括换能器115a、115b、115c和115d）在图2a中显示为虚线，以提供关于图2b的参照框，在图2b中是以实线显示换能器110的。为了提供更多参照框，图2a和2b中显示了坐标轴。

正面120可以包括触敏区205（或触摸区205），在其上面，物体135（如图1中所示）可以形成接触事件或触摸事件。触摸区205可以限定为正面120的内部部分，其被认为是活动触摸区。图2a中的虚线内显示了触摸区205。物体135在图1中显示为手指，但通过触摸传感***可以感知的触摸事件可以包括，例如，手指、触针或其他直接或间接通过盖板接触正面120的物体、抗反射涂层和/或任何其他合适的材料。在一些实施方案中，触摸区205可以对应于触摸传感器100的透明区，通过其使用者可以观察显示器（例如，放置在背面125的后面）并且为此可以确定触摸位置的X和Y坐标。在这点上，触摸传感器100可以耦合具有多种功能的控制***或控制器，所述功能包括使用显示屏的呈现协调触摸功能性，以下讨论其中的一些实例。

基底105可以作为支持表面声波（SAW）和拉姆波传播的传播介质。如以下更详细讨论的表面声波和拉姆波是不同类型的声波。在一些实施方案中，基底105可以是透明的和各向同性的。基底105可以包括任何合适的玻璃（例如，钠钙玻璃；含硼玻璃，例如，硼硅酸盐玻璃；含钡、锶、锆或铅的玻璃；冕玻璃），和/或其他合适的材料。例如，根据一些实施方案，可以优选能够以相对低的损耗传播表面声波和拉姆波的材料，由此形成更好的信号。在打算不是用作触摸屏的触摸传感器的一些实施方案中（例如，打算用作外周触摸板或集成触控板的那些），一种或多种具有可接受声损耗的不透明基底材料（如铝和/或钢），可以用于触敏区205中。

一个或多个声波换能器110可以放置或另外耦合基底105的背面125。根据一些实施方案，可以使用各种类型的换能器。如本文中提及的，“换能器”包括将能量从一个形式转换成另一个形式的物理元件或元件组，如电能和所需形式的声能之间的转换。例如，换能器110可以包括一个或多个用作声发送和/或声敏结构的压电元件。根据一些实施方案，可以用于将电能转换成声能或将声能转换成电能的任何设备可以是换能器或换能工具。

换能器110可以放置在背面125上，用于发送和/或接收声波。如本文中使用的“发送换能器”是指至少一个用于将电能转换成所需形式的声能的换能器。例如，发送换能器可以包括一个或多个耦合控制器的电极。控制器可以用于产生一个或多个电信号，如一个或多个所需频率下的伪正弦波音脉冲。这些通过控制器产生并提供给发送换能器的电信号在本文中有时候称为“激发信号”。激发信号可以施加于发送换能器的电极，以引起其中的压电元件振动，由此将电信号转换成具有一个或多个可控制和可配置特征（例如，工作频率相速度等）的声波。

如本文中使用的“接收换能器”是指至少一个用于将声能转换成所需形式的电能的换能器110。接收换能器可以包括，例如，耦合控制器的电极、压电元件、楔形耦合块和/或任何其他合适的部件。同样，通过基底传播的表面声波可以引起压电元件的振动（例如，通过耦合块），其随后引起出现在电极上的振荡电压。在一些实施方案中，单个物理换能器可以同时用作接收换能器和发送换能器。

在接收换能器，电极上的振荡电压可以包括符合在接收换能器接收的反馈表面声波的振幅的振幅。因此，扰动时，如由触摸事件引起的那些，衰减了基底上发送换能器和接收换能器之间的声波传播，衰减还以电压扰动的形式出现在接收换能器的电极上，如图13b中所示的反馈信号1302的衰减1380，包括在接收换能器产生的电反馈信号中并提供给控制器。控制器电子设备可以通过一定长度的电缆与换能器分开；或者，控制器电子设备的一部分可以位于换能器，如添加至换能器组件的信号功率升高前置放大电路。在不同的实施方案中，换能器110可以用于使用基底105发送和/或接收不同类型的声波，如表面声波和/或拉姆波。

一个或多个反射阵列115可以放置在基底105的背面125上。每个反射阵列115可以包括多个反射器元件。在一些实施方案中，一个或多个反射器元件可以用于有目的地作为无效反射器，其（1）随着声波沿着反射阵列传播允许相当大部分的声波未散射地通过，和（2）引起相对小部分声波的相干散射。在一些实施方案中，反射阵列中的一个或多个可以是模式转换阵列。如本文中使用的模式转换阵列是指还用于将声能从第一声模转换（例如，通过相干散射）成第二声模的反射阵列，如从表面声波模式转换成拉姆波模式和/或反之。

可以以任何合适的方式来形成反射阵列115。例如，可以从玻璃粉、陶瓷、装载的聚合物和蚀刻的沟槽形成反射阵列115。可以通过印刷、蚀刻、冲压金属基底和/或将模具成型用于聚合物基底，来制造反射阵列115。在一个实例中，反射阵列可以是玻璃粉和/或UV可固化墨水形成的，所述墨水通过丝绢网印花法印在玻璃层和/或其他基底材料上，如通过浮法工艺，并且在炉子中固化，以形成凸起的玻璃中断的回纹图案，其因此可以用作以上讨论的反射器元件。在一些实施方案中，反射器元件可以配置成在基底105内具有表面声波波长的大约1%的高度和/或深度，并且因此如上所述只部分地耦合和反射声波的能量。

为了检测触摸事件，换能器115可以产生沿着第一模式转换阵列传播的表面声波。参照图2b，通过从发送换能器110a至接收换能器110b的声路程显示了这，使用第一路程区段140显示了所述声路程，沿着其传播表面声波（例如，沿着反射阵列115a）。随着表面声波传播，声能的一部分通过反射阵列115a相干地散射至通过触摸区205传播的拉姆波中，其通过第二路程区段150来显示。随着拉姆波通过触摸区205传播，它们通过反射阵列115b相干地散射回表面声波中。表面声波沿着反射阵列115b传播至接收换能器110b，如通过第三路程区段160所示的。在触摸区205内发生触摸事件时，沿着路程区段150传播的拉姆波可能变得衰减。通过分析接收换能器110b处的声信号确定衰减的时间安排，其随后可以用于确定触摸事件的触摸坐标（例如，X-坐标）。触摸事件可以是，例如，触摸、触摸-和-滑动动作，或其他与表面的相互作用。

在一些实施方案中，沿着路程区段150传播的拉姆波可以对基底105的正面120和背面125上的触摸都是敏感的。在大部分应用中，使用只有一个表面（通常称为正面）的触摸灵敏度，同时另一个表面（通常称为背面）是无法触摸的，并且以短距离面对显示设备（例如，如图3中所示的）。然而，在基底105的一些实施方案中，可以实现两个表面上的触摸灵敏度，以提供两侧触摸检测。

在不同的实施方案中，不同类型的声波可以沿着路程区段140、150和160传播。如果SAW沿着路程区段140和160传播，而拉姆波沿着路程区段150传播，那么触摸传感器100可以称为SAW-LAMB-SAW传感器。如果拉姆波沿着路程区段140、150和160传播，那么触摸传感器100可以称为LAMB-LAMB-LAMB传感器。相似地，如果表面声波沿着路程区段140、150和160传播，那么触摸传感器100可以称为SAW-SAW-SAW传感器。相似的注释适用于从发送换能器110c至接收换能器110d的声路程（例如，使用反射阵列110d和110c），其可以用于确定触摸事件的另一个触摸坐标（例如，Y-坐标）。

在一些实施方案中，可以选择工作频率f（例如，激发信号的）和基底105的厚度来支持所需特性的特定拉姆波模式，如以下进一步详细讨论的。反射阵列115中的反射器元件可以定向来支持所需方向和所需声模之间的相干散射（例如，作为模式转换阵列）。例如，如果希望沿着路程区段140的表面声波可以以90°散射并且模式转换成沿着路程区段150的拉姆波，那么可以选择反射器元件（例如，如针对反射器元件116所示的）之间的反射器角θ和声路程140的方向，以满足以下的关系：

tan(θ) = V_P/V_SAW 等式1，

其中V_P和V_SAW分别是路程区段150的拉姆波的相速度和路程区段140的相速度。

在图2a中，在虚线中显示了换能器110，反射阵列115，以表示它们放置在基底105的背面125上。声路程区段140和160在图2a中显示为虚线，以表示它们可能只在基底105的背面上是触敏的，在声模是表面声波时，可以是这种情况。然而，声路程区段150是拉姆波模式时，拉姆波可以在正面120和背面125是触敏的，如借助图2a和2b中的实线所示的。

在一些实施方案中，触摸传感器100可以支持无边触摸/显示设计（如图3中所示的）。为了避免繁琐的词汇，支持无边触摸/显示设计的触摸传感器可以称为“无边触摸传感器”。例如，如以上讨论的，换能器110和反射阵列115可以位于基底105的背面125，使得不需要正面120的边框来保护换能器110或反射阵列115。此外，沿着路程区段150（例如，在触摸区205中）使用拉姆波，而不是表面声波（例如，如沿着路程区段140和160使用的），允许正面120的触摸事件，以衰减声波，即使声路程区段140和160限制于背面125。同样，可以形成无边触摸传感器100，其不需要表面声波从背面125（例如，它们在那产生）传播至正面120（例如，它们在那接收，用于触摸位置确定）。不需要正圆形连接表面来支持表面声波从基底的背面传播至正面以及反之。同样，在触摸区205中使用拉姆波可以避免正圆形连接表面（例如，用于正确支持围绕圆形的连接表面的SAW传播）的成本和制造复杂性。此外，连接表面130上的意外触摸对声信号也没有影响，并且因此不会导致假触摸，与使用正圆形连接表面来支持表面声波传播的传感器不同。

在一些实施方案中，触摸传感器100可以进一步包括在背面125上的基底105的外周的安装材料225。安装材料225可以是，例如，泡沫安装带（如3M VHB）。在许多无边应用中，理想的是不仅保护换能器110和反射阵列115，而且出于美观原因，还可以在视觉上隐藏它们。为此，触摸传感器100可以包括如图2c中所示的声学有利层270。图2c显示了沿着横截面AA的触摸传感器100，如图2a中所示的。声学有利层270可以是不透明的（例如，黑色）。反射阵列115和安装材料225可以结合声学有利层270，其随后结合基底105的背面。

图3显示了实例触摸传感器设备300的简化横截面视图，其可以是触摸监控器、触摸计算机、触摸视频显示器、触摸移动设备和/或任何其他合适的具有触摸输入功能性的机器。触摸传感器设备300其中可以包括基底105、声学有利层270、换能器110、安装材料225、反射阵列115、显示设备310、触摸控制器315和外壳320。

显示设备310可以是，例如，液晶显示器（LCD）、有机发光设备（OLED）显示器、电泳显示器（EPD）、真空荧光、阴极射线管和/或任何其他显示部件。在一些实施方案中，显示设备310可以提供与触摸输入兼容的图形用户界面。可以放置显示设备310，使得其通过基底105是可见的，由此使得从基底105正面120观察的人员通过基底105看到显示设备310。在一些实施方案中，显示设备310可以在光学上结合背面125。例如，显示设备310可以通过声学有利层270和安装带225结合背面125。触摸控制器315可以用于控制换能器110和确定触摸坐标。

外壳320可以含有并保护显示设备310、换能器110、反射阵列115、触摸控制器315以及为避免不必要地过度复杂化附图而未显示的设备的其他部件。触摸传感器设备300的一个或多个部件可以通过外壳320连接。在一些实施方案中，触摸传感器105可以嵌装在外壳320内，使得正面120与外壳320的顶部齐平（例如，在相同高度）。此外，在一些实施方案中，基底105可以通过气隙302与外壳320分开。

出于美观原因，常常希望声学有利层270在连接表面130始终伸出基底105的边缘，如图2c中所示。由于对非平面施加涂层的制造困难，这在使用正圆形连接表面130来支持表面声波传播的无边设计中是难以进行的。

除了将基底105保持在合适的位置，安装带225还可以提供密封，其保护反射阵列115和换能器110免受灰尘、水和环境中的其他污染物。在使用正圆形连接表面130的无边设计中，安装带225必须在反射阵列115的内部（例如，在不活跃区），以防止由安装带225引起的不需要的表面声波衰减。同样，需要分开的外部密封来保护反射阵列115和换能器110免受污染。对于触摸传感器300，因为安装带225可以在还作为密封的基底105的声学不活跃区中，避免了设计和制造外部密封的复杂性（例如，与圆形连接表面正确地接合）。此外，通过避免外部密封的需求和通过消除圆形连接表面增加的基底宽度，触摸传感器300可以包括相对于常规无边触摸屏设计缩小的边框宽度。

通过避免除了安装带以外的密封的需求和通过消除圆形玻璃边缘的平面图中的宽度，图2c的设计缩小了相对于常规无边触摸屏设计的边框宽度。

高灵敏度拉姆波

术语“拉姆波”涵盖多种可能的波，根据基底厚度d、工作频率f的选择和拉姆波模式的特定选择，具有广泛改变的特性。如所预期的，因为拉姆波的声功率是在整个基底厚度d中分配的，而不是与表面声波那样结合一个表面，因此拉姆波通常对触摸具有比表面声波明显低的灵敏度。然而，发明人已经认识到在特殊的情况下，拉姆波可以具有接近表面声波触摸灵敏度的触摸灵敏度。如本文中使用的“高灵敏度拉姆波”是指这样的特殊情况的拉姆波。

一种类型的高灵敏度拉姆波在本文中称为“近-厚度-共振拉姆波”或“近-共振拉姆波”。可以参照图4来限定近-共振拉姆波。图4显示了图400，其中作为基底厚度d和工作频率f的函数，将拉姆波相速度（V_P）绘图。在垂直轴402，按照针对具有0.2638的泊松比的钠钙玻璃的基底和5.53MHz的工作频率f计算的，将拉姆波相速度（V_P）绘图。在水平轴404给出基底厚度d，标为“d”，并且在垂直轴402给出拉姆波相速度，标为“V_P”。标为“V_P/V_SHEAR”的垂直轴406给出了除以基底材料的体积剪切波速度V_SHEA的拉姆波相速度。可替换的垂直轴406是无单位的（即，没有测量单位，而只有绝对值）。

通过将基底厚度“d”乘以工作频率f然后除以基底材料的体积剪切速度V_SHEA和体积压力波或纵向速度V_LONG，图4中还包括两个可替换且无单位的水平轴408和410；这等于分别以体积剪切波长λ_SHEAR和纵向波长λ_LONG的单位来表述厚度d。图4中的曲线显示了拉姆波相速度（V_P）是频率-厚度乘积（例如，f*d）的函数。同样，通过参考可替换且无单位的轴406、408和410，图4中的曲线适用于任何工作频率f和任何基底厚度d。相似的曲线适用于任何同质的基底材料，但确切的曲线形状可以改变，如随着基底材料的泊松比的值而改变。

参照图4，最低阶拉姆波A0（反对称）和S0（对称）存在于任意薄的基底中（d→0）。只有基底足够厚时，所有其他拉姆模式作为基底中的传播模式存在。相等地（涉及无单位水平轴408和410中的一个），对于给定的厚度d，拉姆波可以作为足够高的工作频率f下的传播模式存在。换句话说，每个拉姆模式具有其自身的截止厚度（对于给定的工作频率）或截止频率（对于给定的基底厚度）。在截止下，拉姆模式相速度V_P变成无限的，波长（λ_LAMB）无限的，其在物理上对应于基底105的厚度共振，其中厚度振动相位与基底105的平面内的位置无关。选择接近于其截止值的模式时，或更数量地，拉姆波相速度V_P超过表面声波速度V_SAW三倍时，如412所示的，存在供给高灵敏度拉姆波的条件。换句话说，高于标记“3V_SAW”虚线，存在高灵敏度拉姆波。

然而，不是所有接近截止的拉姆模式是高灵敏度拉姆波。所有截止值对应于图4的两个无单位水平轴408和410之一上的整数或半整数值。以下的等式2和3a分别给出了对应于第一和第二无单位水平轴上的整数或半整数值的截止厚度的值：

d_CUT-OFF = (k/2)·(V_SHEAR/f) = (k/2)·λ_SHEAR 等式2，

d_CUT-OFF = (m/2)·(V_LONG/f) = (m/2)·λ_LONG 等式3a，

其中k和m是任何整数。在图4中，短划线曲线对应于具有等于半剪切波长λ_SHEAR的整数倍数的截止厚度的拉姆模式，而实线曲线对应于具有等于半纵向波长λ_LONG的整数倍数的截止厚度的拉姆模式。如果它们的截止厚度是半纵向波长λ_LONG的整数倍数，接近其截止的拉姆模式只是“高灵敏度”。在本文中将这样的拉姆模式称为“近-纵向-共振拉姆波”。用图表示，这对应于与高于3V_SAW阈值线的实线曲线部分相关的拉姆波。同样，近-纵向-共振拉姆波可以是指其中d_CUT-OFF = (m/2)·(V_LONG/f)的拉姆波，其中m=1、2、3等，并且具有高于SAW速度V_SAW三倍的相速度V_P。

在纵向厚度共振下，具有零群速度的拉姆波对于通过触摸区传播是很少有用的。因此，对于对应于整数m的近-纵向-共振拉姆波，需要大于截止厚度的基底厚度。然而，不希望具有比截止厚度厚太多的基底厚度。如果不再满足相速度超过SAW速度三倍的近-纵向-共振条件，厚度就太厚了。图4的观察显示了如果满足近纵向共振条件，非常可能的是基底厚度小于截止厚度的（5/4）倍。总之，在一些实施方案中，优选的基底d可以满足等式3b和3c的不等式：

d > (m/2)·(V_LONG/f) = (m/2)·λ_LONG 等式3b，

d≤ (5/4)·(m/2)·(V_LONG/f) = (5/4)·(m/2)·λ_LONG 等式3c。

如果截止厚度是半剪切波长λ_SHEAR的整数倍，则接近截止的拉姆模式不是“高灵敏度”的。这样的拉姆模式在本文中也称为“近-剪切-共振拉姆波”。如上所述，不是所有接近截止的拉姆模式都是高灵敏度拉姆波。

图4中的点划线曲线对应于剪切板-波模式。对于具有0.2638泊松比的钠钙玻璃，近-共振拉姆波对应于模式S1、A3、S4、A6、S7等，图5a中所示的表500给出了以毫米为单位的截止厚度的数值。以下划线显示了具有形式d_CUT-OFF = (m/2)·λ_LONG的截止厚度的近-纵向-共振拉姆波。图5c中所示的表570给出了以兆赫-毫米为单位的频率厚度乘积的截止数值。图5c中的数字是图5a中的数值乘以5.53 MHz的工作频率。如果对于具有0.2638泊松比的钠钙玻璃基底，工作频率f不是5.53 MHz，那么图5c的表570可以用于针对任何选定的工作频率f来测定截止厚度。

图5b中的表550与表500相似，除了针对具有0.2100泊松比的可替换基底材料呈现了结果。在这种情况中，近-厚度-共振拉姆波对应于模式S1、A3、S4、A5、S7、A8等。表500和550显示了基底材料（例如，泊松比）可以导致不同的近-纵向-共振拉姆波模式。例如，表550中的d_CUT-OFF = (m/2)·λ_LONG（例如，其中等式3中的m等于4）现在是A5，而不是表500的钠钙玻璃实例中的A6。

为了获得对图4以及表500和550的近-纵向-共振拉姆波的相对高的触摸灵敏度的了解，更详细地考虑了S4和A4模式。图6a说明了S4近-纵向-共振拉姆波的简短描述，如可以用于触摸传感器100中。因为这种S4拉姆波从左边传播至右边，基底正面上的原子可以以椭圆形运动移动，并且在小的向前水平运动、大的向下垂直运动和小的向后水平运动、大的向上垂直运动（参见质点速度箭头标记的602），然后返回小的向前水平运动（参见质点速度箭头标记的604）的按序循环运动。在触摸的基底表面上，垂直于表面的表面运动比表面平面的强烈很多。

在截止限制中，这种S4拉姆波变成图6b中所示的厚度共振，具有完全垂直于表面的表面运动，在表面平面中没有运动（参见质点速度箭头标记的606）。因为在截止下，S4运动完全垂直于表面，因而断定接近截止，S4运动将主要垂直于表面。相反，如图6c中的质点速度箭头标记所示，在截止下，A4变成剪切模式厚度共振，表面运动完全在表面平面内，并且因此接近截止，对于A4，只有弱的垂直表面运动。

大的垂直（vertical或perpendicular）表面运动可能与较高的触摸灵敏度相关。表面声波触摸屏（例如，在触摸区中使用表面声波）对触摸的高灵敏度是由于辐射阻尼机理引起的（例如，压力波发射至手指肉中），这取决于垂直表面运动。剪切触摸屏（例如，在触摸区中使用剪切波）低得多的触摸灵敏度（以dB信号降低的单位计）是由于其表面运动只在表面平面内并且因此触摸诱导的衰减取决于比辐射阻尼机理弱得多的粘性阻尼机理的情况引起的。同样，高灵敏度拉姆波或近-纵向-共振拉姆波与表面平面内的表面运动相比具有相对大的垂直表面运动。

返回图5a和5b，外加表500和550中的附加说明条目，并且如果表扩展至任意大的n，那么表可以提供平板基底中所有声模式的截止值，即所有平板模式。如图4中所示，对于大于约3倍体积剪切波长λ_SHEAR的基底厚度d（例如，如414所示），S0和A0相速度接近地集中于表面声波速度V_SAW；并且实际上准-Rayleigh波或表面声波可以在数学上显示为S0和A0拉姆波的叠加。为此，已经将“（SAW）”添加至表的n=0条目。表的条目“（SH1）”、“（SH2）”、“（SH3）”等表示不同阶的横剪切平板波。例如，“SH3”表示具有三个节点平面的第三阶剪切平板波。“SH5”剪切平板波具有进入基底不同深度的五个节点平面，并且在其变成通过基底区域的固定相的厚度共振的截止下。

图6c可以表示剪切平板波SH5以及拉姆波A4两者的截止限制，仅有的差异是拉姆波传播方向（高于截止）与图6c中针对A4拉姆波的箭头平行，同时剪切波传播方向（高于截止）与图6c中针对SH5剪切平板波的箭头垂直。事实是A4拉姆和SH5剪切模式具有相同的截止厚度-共振限制（不包括90°旋转），这对应于这两个模式共享相同的截止值的事实。相似地，所有其他剪切板模式具有与拉姆模式共享的截止值。用表500和550中的附加条目明确地显示了这一情况。表500和550中没有出现的唯一平板模式是最低阶的剪切平板波SH0，其（与A0和S0相似）具有零的截止值。

如以上讨论的，表500和550中的值是针对5.53MHz的名义工作频率f的并且可以针对其他工作频率按比例确定。例如，条目可以是乘以5.53MHz，然后除以所需的工作频率（例如，使得保持频率-厚度乘积不变）。表500和550对应于泊松比的两个特定选择（分别是0.2638和0.2100）并且可以针对其他泊松比的值进行重新计算。表570对应于与表500相同的0.2638的泊松比。

这类表的价值不仅是用于选择所需高灵敏度的拉姆模式，而且获得了对来自其他模式的寄生信号或乱真信号的威胁的了解。例如，表500鉴别出S4作为钠钙玻璃中潜在提高的高灵敏度拉姆模式。图4显示了d=1.88mm的厚度充分接近S4拉姆波相速度的截止，以超过SAW速度三倍。以及在表500中，厚度d=1.8mm低于拉姆模式S5、S6、S7等，和拉姆模式A5、A6、A7等，以及剪切模式SH6、SH7、SH8等的截止。因此，这些模式中没有一个可以以5.53MHz在1.8mm厚度的钠钙玻璃中传播，并且在该工作频率下作为寄生信号源被消除。

相反，A4拉姆波和SH5剪切波将以5.53MHz在1.8mm玻璃中传播，表500中S4左侧的其他模式也将如此。如果，例如，希望传感器100的声路程区段150是1.8mm钠钙玻璃中的5.53MHz的S4拉姆模式，而沿着阵列的声路程区段140和160是表面声波，那么反射阵列115中的反射器元件可以不是45°角（例如，如在没有声模式转换的触摸传感器中看到的，如SAW-SAW-SAW传感器），而是以满足以下条件的反射器角θ来确定方向（例如，图2b中显示的反射器元件116和声路程140的方向之间的角θ，并通过等式1来给出）：

tan(θ) = V_S4/V_SAW 等式4，

其中V_S4是S4拉姆波模式的相速度V_P。

在一些实施方案中，反射器角θ可以用来满足高灵敏度拉姆条件（例如，当V_S4/V_SAW>3时）。在此，反射器角θ大于71°，如图2b中所示。随着针对表面声波相干散射成S4拉姆模式波的调节，可以鉴于S4模式的大的相速度（例如，相对于V_SAW），通过大的反射器角θ来选择阵列。具有充分低于3 V_SAW的相速度V_P的拉姆波模式将不会相干散射并得到强烈抑制，并且对于具有远离d=1.8mm的截止值的模式，也将是这种情况，即S0、S1、S2、S3、A0、A1、A2、A3、SH0、SH1、SH2、SH3和SH4。同样，模式A4和SH5可以是最严重的潜在寄生模式。

与接近具有如图6b中所示的垂直运动的厚度共振的S4不同，A4和SH5都接近具有如图6c中所示的水平运动的厚度共振。因此，对于所需S4模式的运动的“偏振”或方向主要垂直于基底105的表面并且不同于A4和SH5的偏振方向，其主要在基底105的表面平面中。实际上，通常是这样的情况（例如，对于许多合适的基底材料）：近-纵向-共振拉姆波和最严重的具有相似截止值的潜在寄生模式之间将存在这种偏振差异。这是因为近-纵向-共振拉姆波，如图4中实线曲线所示的，主要具有接近截止的垂直偏振，并且此外，这些近-纵向-共振拉姆波具有充分分开的截止值（隔开图4的水平轴410的至少0.5个单位）。如下一段讨论的，选定的高灵敏度近-厚度-共振拉姆模式和相速度最接近的寄生模式之间的这种偏振差异可以用于抑制选定的高灵敏度拉姆模式的寄生模式。

声路程区段140和150之间以及声路程区段150和160之间的声波散射的详细机理很大程度上取决于所涉及的波的偏振以及反射阵列115构建中所用的材料。在不同的实施方案中，通过陶瓷材料（如玻璃粉）的烧结，或通过UV固化、热固化或化学固化加载有无机材料的聚合物材料，或通过化学蚀刻或激光消融形成沟槽，来制造反射阵列115。这些不同的反射阵列材料选择可以不同地影响所需的振幅和寄生波。通过使用不同的反射器材料选择，可以进一步抑制不希望有的寄生模式。在不同的实施方案中，例如，反射阵列115的反射器元件可以由玻璃粉、陶瓷材料、加载的聚合物材料和蚀刻的沟槽形成。

抗分散

如以上讨论的，可以通过控制器进行触摸事件检测（例如，图3中所示的触摸控制器），所述控制器产生具有工作频率f的电激发信号。从电激发信号产生的表面声波和拉姆波也具有工作频率f。然而，在使用有限持续时间的电激发信号以及查找有限持续时间的触摸诱发信号扰动的应用中，可以引起触摸检测信号具有有限的带宽，即，非零频率扩展Δf。拉姆波可以具有频率扩展Δf内的不同群速度V^G _LAMB，其可以导致由拉姆波分散引起的不可靠的触摸位置方向（例如，作为不同频率的拉姆波以不同的群速度V^G _LAMB通过基底105传播）。

在一些实施方案中，触摸控制器315可以包括用于补偿分散的抗分散电子设备。一种解决拉姆波分散的“抗-分散”方法是使用接收的信号的数字信号处理来矫正，以补偿或消除分散的影响。这种方法可以使用不仅将接收信号的规模数字化而且将其相位数字化或相等地将完整RF波形而不仅仅是其***数字化的电子设备。适用于一些实施方案的处理接收信号的实例在名称为“Acoustic Condition Sensor Employing a Plurality ofMutually Non-orthogonal Waves”的美国专利No.5,854,450中有更详细的讨论，将其全部按引用并入本文中。

在一些实施方案中，触摸控制器315可以用于抵抗驱动发射换能器（例如，图2中显示的换能器110a）的电激发信号。S_T(t)可以限定为驱动发射换能器的电激发信号，而S_T(ω)可以是其傅里叶变换，使得：

S_T(t) = {1/√(2π)}·∫S_T(ω)·e^iωt dω

对于特定的SAW-拉姆-SAW声路程，如图2a和2b中显示为声路程区段140、150和160，S_R(t)可以限定为接收信号的相应组分，而S_R(ω)可以是其傅里叶变换，使得：

S_R(t) = {1/√(2π)}·∫S_R(ω)·e^iωt dω

如果沿着声路程区段150的拉姆波（和沿着声路程区段140和160的表面声波或其他波）完全没有分散，那么接收信号S_R(t)具有发射信号S_T(t)完全相同的时间依赖性，除了时间延迟T延迟和衰减A。通过数学描述，我们具有以下针对无分散条件的等式：

S_R(t) = A·S_T(t–T_DELAY)

使用进一步的数学运算，我们得到以下的：

{1/√(2π)}·∫S_R(ω)·e^iωt dω = S_R(t) = A·S_T(t-T_DELAY) =

A·{1/√(2π)}·∫S_T(ω)·e^{iω(t–Tdelay)} dω = {1/√(2π)}·∫{A·S_T(ω)·e^-iωTdelay}·e^iωt dω

以上等式的最右侧和左侧的等式提供了频域中的无分散条件：

S_R(ω) = A·S_T(ω)·e^-iωTdelay

存在分散时，可以引入频率依赖性相位误差δφ(ω)，使得无分散条件失败，即S_R(t) ≠ A·S_T(t- T_DELAY)或：

S_R(ω) = A·S_T(ω)·e^iδφ(ω)·e^-iωTdelay

其中δφ(ω) ≠ 0。

参照图2a和2b，对于许多SAW-拉姆-SAW实施方案，在符合路程区段140和160和对应于路程区段150的固定拉姆路程长度（例如，通过基底大小来固定）的表面声波路程中存在很少分散或无分散。（或者，除了SAW-拉姆-SAM，还可以考虑LAMB’-LAMB-LAMB’触摸传感器，其中针对高触摸灵敏度选择触摸传感拉姆波并且针对低分散选择沿着路程440和460的拉姆模式）。因为分散发生的拉姆路程长度是固定长度（例如，路程区段150），与触摸坐标无关，因此相同的分散相位误差δφ(ω)可以用于接收信号的整个持续阶段。

在不同的实施方案中，可以通过实验或从设计在理论上预先确定δφ(ω)。接着，可以限定“抗分散的”电激发信号S’_T(ω)，使得：

S’_T(ω)=e^-iδφ(ω)·S_T(ω) 等式5，

其中S_T(ω)是非抗分散的电激发信号S_T(t)的傅里叶变换。在其他的一些实施方案中，控制器315可以用于产生抗分散的电激发信号S’_T(ω)，以矫正分散。

如果接收信号限定为S’_R(t)，其从等式5获得：

S’_T(t) = {1/√(2π)}·∫S’_T(ω)·e^iωt dω = {1/√(2π)}·∫e^-iδφ(ω)·S_T(ω)·e^iωt dω

S’_R(ω) = A·S’_T(ω)·e^iδφ(ω)·e^-iωTdelay = A·S_T(ω)·e^-iδφ(ω)·e^iδφ(ω)·e^-iωTdelay = A·S_T(ω)·e^-iωTdelay

S’_R(ω)等于A·S_T(ω)·e^-iωTdelay，其恰恰是非分散情况中的S_R(ω)的值。因此，通过使用抗分散激发信号，接收换能器的接收信号将是矫正过的分散，如以下所示：

S’_R(t) = {1/√(2π)}·∫S’_R(ω)·e^iωt dω= {1/√(2π)}·∫A·S_T(ω)·e^-iωTdelay·e^iωt dω = A·S_T(t-T_DELAY)

在一些实施方案中，其中触摸传感器300的声路长区段140和160也是分散的，那么相位误差变成取决于触摸坐标和声路长的延迟时间。等式中的延迟时间无关性相位误差δφ(ω)可以由延迟时间依赖性相位误差δφ(ω,T_DELAY)替代。为了矫正这种相位误差的延迟时间依赖性，可以使用两个激发信号来准确地测量触摸坐标，如使用没有抗分散的第一激发脉冲以大致确定触摸的位置，并且因此使用大致的T_DELAY值来确定用于抗分散的第二激发脉冲中的δφ(ω,T_DELAY)。同样，可以限定抗分散的电激发信号，使得：

S’_T(ω)=e^-iδφ(ω, T_DELAY ⁾·S_T(ω) 等式6，

其中S_T(ω)是非抗分散的电激发信号S_T(t)的傅里叶转换。替换地和/或另外地，可以针对一组T_DELAY值重复抗分散激发冲群，使得用至少一个针对分散大致矫正的信号探测每个可能的触摸位置。

在一些实施方案中，可以借助Digital-to-Analog-Converter（DAC）完成抗分散激发信号S’_T(t)的产生，所述DAC具有明显高于触摸屏工作频率f的转换速率，优选高于触摸屏工作频率f约四倍。例如，对于5.53MHz的触摸屏工作频率f，可以使用22MHz或更高的DAC转换速率。

在一些实施方案中，可以替代抗分散激发信号，或除了抗分散激发信号以外，使用具有明显很少分散的高灵敏度拉姆波。例如，可以期望最小化对添加至发射激发回路或接收信号回路的抗分散部件的需求。此外，在一些实施方案中，可以期望完全避免此类抗分散矫正技术增加的复杂性。例如，可以期望使用与没有数字化接收信号相位信息的或能够抗分散修正激发信号的现代商业控制器产品相同或相似的控制器。对于这样的实施方案，可以期望选择具有明显很少分散的高灵敏度拉姆波。

图7显示了图700，其重现了图4中所示的S4相速度曲线的一部分。在此，根据不同的频率f或固定的钠钙玻璃基底的厚度d=1.8mm，来表述了水平轴702。如704所示，S4拉姆波的相速度V_P在高于3V_SAW的高灵敏度区域中随着频率快速改变。

通过706的加重垂直虚线来表示名义工作频率f，其在图7中显示在f=5.53MHz的值。例如，工作频率的名义值可以对应于用于产生激发声脉冲群的参照时钟频率，其自身具有围绕工作频率的频率扩展。围绕工作频率f的频率扩展Δf显示在708，并且通常可以包括少许百分比工作频率f内的频率。作为特定的实例，图7显示了频率扩展Δf是3%或±1.5%频率f，其可以对应于具有30 RF循环的激发声脉冲群的触摸传感器。S4拉姆波群速度V^G _LAMB在这个频率范围Δf内变化，如710所示。

如以上讨论的，可以通过测量部分通过波速度确定的时间延迟来确定触摸坐标。参照图2b，可以针对包括长度X的路程区段140，长度L的路程区段150和长度X的路程区段160的声路程限定延迟时间T。X可以与路程区段150上的触摸的水平坐标相一致（例如，X-坐标）。此外，路程区段140和160上的声模式可以是表面声波。遵循可以通过以下等式来给出延迟时间T，其中VSAW是SAW速度，V^G _LAMB是路程区段150的拉姆波的群速度：

T = 2*X/V_SAW+L/V^G _LAMB

如果触摸具有宽度ΔX，那么触摸的有限宽度将对应于通过以下等式给出的延迟时间中的扩展：

ΔT_TOUCH = 2*ΔX/V_SAW

当拉姆波群速度V^G _LAMB在频率范围Δf上改变时，存在另一个延迟时间扩展的影响，通过以下公式给出其绝对值：

ΔT_DISPERSION = (L/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|*(Δf/f)

其中(L/V^G _LAMB)是声路长区段150的传播时间，|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|是涉及自然对数的无单位导数的值，其可以解释为频率的每百分比变化的拉姆波群速度的百分比变化。

如果由拉姆波分散ΔT_DISPERSION引起的延迟时间扩展与触摸ΔT_TOUCH的宽度引起的时间扩展相比是小的，那么分散可能对触摸传感器工作具有小的实际影响。这种小的分散条件可以以下的不等式来表示：

ΔT_TOUCH/ΔT_DISPERSION ≤ 1，或等同地，

(1/2)·(L/ΔX)·(V_SAW/V^G _LAMB)·|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|·(Δf/f) ≤ 1 等式7。

这种小的分散条件还可以如下来表述：

(V_SAW/V^G _LAMB)·|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))| ≤ 2·(ΔX/L)/(f/Δf) 等式8。

在适用于一些实施方案的数例中，ΔX=12mm（例如，典型触摸的大小），L=200mm和Δf/f=3%，等式7和8的小的分散条件变成：

(V_SAW/V^G _LAMB)·|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))| ≤ 4 等式9。

等式7、8和9的小的分散条件不涉及拉姆波相速度V_P，而是涉及拉姆波群速度V^G _LAMB。尽管相速度V_P与相干散射分析（如反射器阵列115的方向的选择）相关，但是群速度V^G _LAMB确定声路程（如路程区段150）的传播延迟时间。

图7中710处的点线曲线绘出了作为频率函数的S4拉姆波群速度V^G _LAMB。如所示的，710处的S4拉姆模式群速度曲线在712处的频率区域中具有拐点，其中在所述频率区域中相速度V_P满足超过3V_SAW的高灵敏度条件。在所述拐点，速度的频率依赖性，|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|，具有最小的由切线714的斜率表示的值。同样，群速度V^G _LAMB在5.53 MHz的f周围的频率扩展Δf内具有低的频率依赖性。在一些实施方案中，可以有利地选择接近群速度拐点的高灵敏度拉姆波。换句话说，可以选择工作频率f接近作为不同频率函数的群速度V^G _LAMB的拐点。

例如，如图7中所示，1.8mm厚的钠钙玻璃中的S4拉姆波在5.53MHz的工作频率f下接近群速度拐点。在706所示的5.53MHz的名义工作频率下，图7中的S4群速度曲线具有|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))| = 1.8的速度分散值，并且V^G _LAMB的群速度等于约一半的表面声波速度VSAW，使得等式9的左侧为约3.6，因此满足小的分散条件。

高灵敏度Lamé型拉姆波

在一些实施方案中，触摸传感器300可以用于利用近-Lamé波，或是Lamé波或接近于Lamé波的拉姆波形式。与纵向-共振的拉姆波相似（例如，如图6b中所示），基底表面上的Lamé波运动与表面完全垂直，没有表面平面内的运动。因为垂直运动提供了比平面内的运动更高的触摸灵敏度，主要具有垂直运动的Lamé波也是高灵敏度拉姆波的一个实例。一些实施方案可以包括LAME-LAME-LAME触摸传感器，其中图2a和2b中所示的路程区段140、150和160是近-Lamé波（例如，没有表面声路程区段）。例如，所述的低阶Lamé波可以利用不太小的基底厚度d来支持可靠的表面声波传播。同样，在一些实施方案中，Lamé波可以与比相同频率下适用于表面声波薄的基底一起使用。

Lamé波可以限定为拉姆波的特殊情况。如图8中所示，一种描述Lamé波的方式是作为以相对于基底805的平面45°方向传播的垂直偏振体积剪切波，其通过基底805的顶面820和底面825重复反射。图8中的虚线表示这样的体积剪切波的传播和反射，而短的双箭头表示与传播体积剪切波相关的偏振或质点运动。

图9a显示了图900，其中针对几个低阶拉姆波，相对于904处的工作频率f和基底厚度d的乘积，在902绘制了以米/秒计的相速度V_P。从图8中所示的45°传播方向，可以通过以下等式给出Lamé波的相速度V_P：

V_P = (√2)·V_SHEAR

其中V_SHEAR是体积剪切波速度。图9a中显示了对应于相速度(√2)·V_SHEAR的水平实线906。通过箭头908指出水平线906和S0拉姆模式曲线的交点并对应于低阶Lamé模式，其在本文中被称为“S0/Lamé”波。相似地，箭头908右侧的其他箭头分别对应于A1/Lamé、S1/Lamé、A2/Lamé和S2/Lamé。因为拉姆波特性随着频率-厚度乘积f*d改变而持续改变，通过图9a中的箭头指出的对应于Lamé模式的近-Lamé模式（例如，以f*d值）也将主要具有垂直表面运动，并且因此具有高触摸灵敏度。

换句话说，基底厚度d_LAME与剪切波长λ_SHEAR如下相关时，存在Lamé模式：

d_LAME = p·λ_SHEAR/√2 等式10，

其中p是整数。该Lamé模式条件可以根据如下的工作频率f和体积剪切波速度VSHEAR来重新表达：

f·d_LAME = p·V_SHEAR/√2 等式11，

其中p是整数。在一些实施方案中，“近-Lamé”波可以限定为如果工作频率f或基底厚度d从等式10和11分别表示的Lamé模式条件值提高或降低20%或更少时，将变成Lamé模式的拉姆波。

在一些实施方案中，触摸传感器可以使用具有低分散的近-Lamé波。图9b显示了图950，其中针对几个低阶拉姆波，相对于954处的工作频率f和基底厚度d的乘积，在952绘制了以米/秒计的群速度V^G _LAMB。图9b中的箭头对应于群速度V^G _LAMB的分散为零的位置，即d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))=0。由于拉姆波的频率分散，这具有存在很少或没有测量的触摸延迟时间的拖尾效应的有益结果，即，ΔT_DISPERSION = 0。图9a和9b的交点表明图9b中的最小分散的频率-厚度值f*d接近地对应于图9a中所示的六个Lamé模式。因此，通过Lamé模式或近-Lamé模式可以提供低分散和垂直表面运动的组合益处。

图10中的表1000显示出相对于相同工作频率f（和足以支持表面声波传播的基底厚度）下的表面声波针对图9a和9b的Lamé波计算的触摸灵敏度。如通过非附加值所示的，S0/Lamé和A1/Lamé波具有约两倍表面声波触摸灵敏度内的触摸灵敏度。如表1000中看到的，随着模式阶次提高，相对于表面声波的触摸灵敏度降低，但无论如何，五个最低阶的Lamé模式（例如，S0、A1、S1、A2和S2）全部在约五倍的表面声波触摸灵敏度内并且因此可以具有高灵敏度拉姆波的资格并且按原样使用。

图11显示了图1100，其中针对S0/Lamé模式，相对1104处的工作频率f和基底厚度d的乘积，在1102绘制了针对钠钙玻璃中的S0拉姆模式的相速度V_P和群速度V^G _LAMB（或图11中所示的V_g）。图11中的S0/Lamé模式对应于标记“V_Lame”的点水平线1108和群速度实线1110在1106的交点，其中频率-厚度乘积值为2.4MHz*mm。相反，1112的最小分散的点，对应于略高的2.6 MHz*mm的频率-厚度乘积。表1000中的附加值对应于针对最小分散点（例如，如图9b中的箭头所示的）的近-Lamé拉姆模式（如S0/Lamé模式的2.6 MHz*mm）计算的相对触摸灵敏度。如表1000中所示，这些附加值可以与非附加值相似，并且同样，最小分散点的近-Lamé波也可以具有高触摸灵敏度。

如以上讨论的，图9a、9b、10和11是针对具有0.2638泊松比的钠钙玻璃基底。在不同的实施方案中，本文中讨论的技术可以应用于其他的基底材料选择（例如，具有不同的泊松比），具有性质上相似的效果。

使用拉姆波的薄基底

在一些实施方案中，声学有利层270（例如，其上可以放置反射阵列115和换能器110，并且如图2c和3中所示）可以是允许表面声波（例如，沿着路程区段140和150）在基底底面上传播而没有转移至基底顶面的声学有益层。同样，基底105可以具有比支持可靠表面声波传播通常需要的薄的厚度d。

图12a和12b说明了一些实施方案中（例如，无边传感器设计）SAW-LAMB-SAW传感器具有优于SAW-SAW-SAW传感器的优势。如以上讨论的，表面声波的渗透深度将其使用限于具有足够大来支持表面声波传播的厚度d的基底，或“SAW”基底。一种常见的经验法则是SAW基底的厚度d必须至少是表面声波波长λ_SAW的三至四倍。在优选更薄和更轻的产品设计的情况中，表面声波的使用可能会呈现缺陷。

在最初考虑时，可能会假设用于SAW-LAMB-SAW传感器的最小可接受基底厚度d将与用于SAW-SAW-SAW传感器的相同，归根结底，必须足够厚来支持表面声波。然而，当提供声学有益层1202时，如图12b中所示，可能就不是这样的情况。对于以下解释的原因，声学有益层1270能够使表面声波在比沿着触摸区205（声学有益层1270（例如，不透明的）没有在其中延伸）中的声路程区段150传播表面声波需要的薄的基底中很好地传播（例如，沿着包括声学有益层1270的路程区段140和160）。

图12a显示了基底1205太薄时，基底1205的顶面1220和底面1225上传播的表面声波形成一对耦合的相同振荡，形成拍频波形图，因为表面声波能量在顶面1220和底面1225之间振荡。这种作用可能导致不均匀和降低的触摸灵敏度，如在SAW-SAW-SAW传感器的触摸区内。

在图12b中，将声学有益层1270放置在基底1205和换能器1210和反射阵列（未显示）之间。根据用于形成声学有益层1270的材料，底面1225上的表面声波可以具有不同于未覆盖的顶面1220上的表面声波的相速度V_SAW（例如，通常较慢）。通常，顶面和底面声波不再是弱耦合的相同振荡对，因此抑制了差频效应。在一些实施方案中，反射阵列115可以对相速度V_SAW具有相似的作用并且也可以抑制差频效应。

在一些实施方案中，声学有益层1270和/或反射阵列115，通过差频效应的抑制，可以允许SAW-LAMB-SAW传感器中降低的基底厚度d。这是因为表面声波只可以在具有声学有益层1270和/或反射阵列115的基底区域中传播。因此可以使用对于SAW-SAW-SAW传感器太薄的基底来构建SAW-LAMB-SAW传感器。例如，1.75mm钠钙玻璃对于在5.53MHz下工作的SAW-SAW-SAW传感器的基底而言太薄，但对于在相同工作频率f下工作的SAW-Lamb-SAW传感器不是太薄。

使用拉姆波的触摸区分的性质

在一些实施方案中，近-剪切-共振拉姆波可以与近-纵向-共振拉姆波一起使用，以提供冗余信息，来证实触摸的位置和/或确定关于触摸性质的信息。图13a显示了触摸传感器1300的基底11305的背面1325的平面图。

在图13a所示的SAW-LAMB-SAW传感器的构造中，使用5.53MHz的工作频率f、2.8mm的基底厚度d和具有为与近-纵向-共振拉姆模式S7一起使用而定向的反射器角θ的反射器元件，观察到弱的SAW-A7-SAW信号重叠在打算接收的SAW-S7-SAW信号上。特别地，除了沿着路程区段1340来自发射换能器1310a的声路程，具有通过反射阵列1315a散射至拉姆S7路程区段1350，跨过触摸区至反射阵列1315b，模式转换回表面声波并沿着路程区段1360散射至接收换能器1310b，还存在相同的可替换声路程，除了拉姆S7路程区段1350被拉姆A7声路程区段1352替代（显示为具有轻微偏移的点线，使得可以在图13a中看到）。发现了S7和A7的相速度V_P足够相似，甚至使用为S7相速度设计的反射阵列1315的反射器角θ，也出现了90°下的SAW-A7散射。这导致了可测量的SAW-A7-SAW信号。

在一些实施方案中，在换能器1310b接收的信号的SAW-A7-SAW组分可以被认为是不想要的寄生信号，并且可以设计触摸传感器1300来抑制其。然而，在其他实施方案中，SAW-A7-SAW信号可以被认为是理想的二次信号，其提供了另外的冗余信息来证实触摸的位置并且使用其来确定关于触摸性质的信息。

图13b显示了触摸传感器1300的换能器1310b的返回信号1302的图1350，其中信号振幅绘制在1304，时间绘制在1306。通过S7拉姆波的衰减，路程区段1350上的触摸可以导致延迟时间下返回信号1302的扰动1380，所述延迟时间等于与路程区段1340、1350和1360相关的传播时间的总和。通过A7拉姆波的衰减，相同的触摸还导致延迟时间下返回信号1302的扰动1390，所述延迟时间等于与路程区段1340、1352和1360相关的传播时间的总和。因为A7拉姆波具有比S7拉姆波更快的群是速度V^G _LAMB（例如，对于5.53MHz的工作频率f和2.8mm的基底厚度d），由A7拉姆的触摸衰减引起的扰动1390发生在早于S7拉姆波的触摸衰减引起的扰动1380的延迟时间。

在一些实施方案中，可以涉及触摸传感器，使得由于SAW-S7-SAW和SAW-A7-SAW引起的重叠的信号同相。在这种情况中，返回信号扰动1380和1390可以采用如图13b中所示的衰减倾角的形式，与更复杂的干涉图相反。如以上讨论的，S7拉姆模式是近-纵向-共振拉姆波（例如，近纵向共振截止，如图6b中针对S4拉姆模式所示的），而A7拉姆模式是近-剪切-共振拉姆波（例如，近剪切共振截止，如图6c中针对A4拉姆模式所示的）。因此，压力波辐射阻尼可以在S7的触摸扰动中其他相对更强的作用，而粘性阻尼和水平剪切运动可以在A7的触摸扰动中其他相对更强的作用。在一些实施方案中，可以测定A7扰动1390和S7扰动1380的量值比，以提供触摸物体的粘性剪切阻尼和压力波辐射阻尼的相对强度的测量。这提供了一种探测触摸的声学特性的方法。在一些实施方案中，扰动1390可以引起返回信号1302的信号增加，而不是图13b中所示的信号降低。例如，在返回信号1302是两个或多个干扰信号的重叠的情况中，可以是这种情况。

在一些实施方案中，赤裸的指尖和覆盖的指尖（例如，戴有乳胶手套）的声学特性的差异可以用于确定操作位于生物危害区域中的装置的触摸界面时使用者是否正确佩戴了手套。在另一个实例中，触摸传感器可以放置在承滴盘的底部，所述承滴盘放置在汽车的漏油引擎下，其中目标的“触摸”可以由液滴引起。如果泄漏的液滴是低粘度的，如来自散热器的水，那么由于缺乏粘性阻尼，触摸扰动1390和1380的比例将相对较小。相反，较高粘度的发动机油将导致较大的触摸扰动1390和1380的比例。

在一些实施方案中，触摸传感器可以包括用于完全捕获从干扰不是充分同相的返回信号的SAW-S7-SAW和SAW-A7-SAW组分获得的信号中的信息的相敏控制器。相敏控制器可以用于测量随着以下形式的复杂接收振幅变化的触摸扰动：

|振幅|*e^i*相位 等式12

这与随着接收信号的绝对量（或封套）中的变化的触摸扰动的常规测量相反。适用于一些实施方案的关于相敏控制器的其他详细内容在名称为“Acoustic ConditionSensor Employing a Plurality of Mutually Non-orthgonal Waves”美国专利No.7,683,894中有讨论，将其全部按引用并入本文中。

曲线型触摸传感器

在一些实施方案中，触摸传感器具有曲线或其他非线性轮廓。图14显示了根据一些实施方案配制的触摸传感器1400的基底1405的正面1420的平面图。如所示的，基底1405可以具有平面图中的任意形状1402，只要形状1402围住声活动区域，其包括换能器1410a-1410d、反射阵列1415a-1415d和声路程区段（例如，路程区段1440、1450和1460）。路程区段1440、1450和1460在功能上可以对应于图2a和2b的路程区段140、150和160。实际上，在不同的实施方案中，任何其他形状是可能的，如心形、圆形、蝴蝶轮廓等，因此给艺术工业设计提供许多选择。

此外，如图项1480a、1480b和1480c所示，贴花纸、图画和所有种类的美学附加物可以添加至基底的声活动区域外，对触摸屏功能没有影响。在一些实施方案中，还可以在反射阵列上添加材料，所述反射阵列可以比触摸区1405对添加的材料的敏感性低，如通过图项1482所示的。同样，可以在触摸区1405外添加一个或多个图形。

使用拉姆波的无边XYU传感器

在一些实施方案中，不仅可以通过在触摸区中以X和Y方向传播的拉姆波，还可以通过以对顶的“U”方向传播的拉姆波，来感觉触摸。XYU触摸传感器可以提供多触摸操作的益处，例如，通过检查由X和Y坐标预测的U(X,Y)坐标的U电子束中的阴影的存在能够证实X触摸阴影和Y触摸阴影的正确关联。美国专利No.5,854,450（以上按引用并入）和名称为“Touchscreen for Detecting Multiple Touches”的美国专利No.8,243,048，将其全部按引用并入本文中，显示了实例XYU SAW-SAW-SAW传感器。然而，由于无边和XYU技术之间的不兼容性（例如，避免U坐标死区的困难），SAW-SAW-SAW无边设计（例如，使用传播表面声波的正弯连接表面）通常不利用XYU传感。如以下解释的，SAW-LAMB-SAW传感器可以允许无边XYU触摸传感器。

图15a显示了根据以下实施方案使用的XYU触摸传感器1500的基底1505的背面1525的平面图。图2b的换能器110a、110b、110c和110d的以上描述也可以用于图15a的换能器1510a、1510b、1510c和1510d。相似地，基底105以及反射阵列115a、115b、115c和115d的以上描述也可以分别用于基底1505和反射阵列1515a、1515b、1515c和1515d。此外，路程区段140、150和160的描述和功能可以对应于路程区段1540、1550和1560的那些。

触摸传感器1500还可以包括用于确定触摸的U坐标的发射换能器1512a和1512d，接收换能器1512b和1512c，反射阵列1517a、1517b、1517c和1517d。例如，发射换能器1512a可以用于产生沿着路程区段1542的表面声波，其通过反射阵列1517a散射和模式转换成沿着路程区段1552传播的拉姆波，其随后通过反射阵列1517c模式转换回沿着路程区段1562传播至接收换能器1512c的表面声波。从发射换能器1512a至接收换能器1512c的声路程可以覆盖对顶1530以下的一半触摸区。可以通过发射换能器1512d，沿着反射阵列1517d，跨过触摸区，并沿着反射阵列1517b至接收换能器1512b的声路程，来提供用于对顶1350以上的另一半触摸区的U坐标测量。同样除了触摸的X和Y坐标测量，可以给完整的触摸区提供U坐标测量，只要触摸传感器1500相对于触摸传感器100具有增强的多触摸能力。

在一些实施方案中，反射阵列1517a、1517b、1517c和1517d可以包括具有发射器角θ和发射器间隔S（例如，在两个反射器元件之间）的反射器元件以支持在所需散射角Φ（例如，包括，但不是必需，90°）的相干散射。图15b和15c显示了针对反射阵列1517c的分别用于反射器角θ和间隔s的相干散射条件；相似的原理可以用于反射阵列1517a、1517b和1517d。

如图15b中所示，反射器元件1580可以相对于反射阵列1517c的轴形成反射器角θ，或同等地相对于路程区段1562的所需传播方向形成角θ，为此图15b中显示了射线1562a和1562b。可以选择反射器角θ来支持沿着路程区段1552传播的拉姆波的相干散射成沿着声路程区段1562的SAW，为此图5b中显示了射线1552a和1552b。所需的散射角Φ可以限定为声路程区段1552和1562之间的角。同样，反射器元件150和声路程区段1552的方向可以形成（θ-Φ）的角。拉姆射线1552a和1552b可以在拉姆波前1595以相同的相到达。射线1552a可以远离反射器1580的近端散射，而射线1552b接着拉姆波沿着射线1585的另一个传播，以到达反射器1580的远端。射线1585的长度可以通过以下给出：

L·cos(θ-Φ)

其中L是反射器1580的长度。在循环装置中，这对应于L·cos(θ-Φ)/λ_LAMB的相延迟，其中λ_LAMB是沿着声路程区段1552传播的拉姆波的波长。SAW射线1562a和1562b显示为在共同SAW前1596（其可以与反射器1580的末端排成一列）开始。在反射器1580的近端和SAW射线1562a开始之间是具有长度L·cos(θ)和相应的L·cos(θ)/λ_SAW相延迟的SAW射线1586，其中λ_SAW是SAW波长。如以下通过数学表述（其中反射器长度L不参与），当来自射线1585和1586的相延迟相等时，可以满足提供相干散射的反射器角θ的条件：

cos(θ)/λ_SAW = cos(θ-Φ)/λ_L 等式13。

将等式13的两侧都除以工作频率f获得以下分别根据SAW和拉姆相速度V_SAW和V_P的针对反射器角θ的相干散射条件的等式形式：

cos(θ)/V_SAW = cos(θ-Φ)/V_P 等式14

等式13和14不仅适用于XYU传感器实施方案，而且还适用于使用任何所需散射角Φ的其他触摸传感器实施方案。例如，在所需散射角Φ为90°的情况下，等式13和14简化成以上等式1给出的相同结果。

图15c显示了根据一些实施方案的用于反射阵列1517c的实例反射器间隔S（例如，反射阵列中的两个反射器元件之间）。如所示的，拉姆波以路程区段1572的方向传播，如通过射线1572a和1572b所示。射线1572a和1572b可以模式转换成通过反射阵列1517c通过散射角Φ散射的SAW，其中显示了反射器元件1580和1581。反射器间隔S可以表示反射阵列1517c的轴的方向上的反射器1580和1581之间的距离。同等地，反射器间隔S可以表示反射器1580和反射器1581的近端之间的SAW射线1582的长度。从拉姆波前1592至反射器1581近端的拉姆射线1584的长度可以通过对应于S·cos(Φ)/λ_L的单位周期的相延迟的S·cos(Φ)给出。SAW射线1582对应于S/λ_SAW的相延迟。相干性没有必定需要这些相延迟是相同的，而仅仅是它们可以相差整数n的周期数，形成通过以下给出的间隔相干条件：

S/λ_SAW-S·cos(Φ)/λ_L = n 等式15，

其中n是正整数。等式15（例如，间隔相干条件）还可以表达为：

S = n·λ_SAW/(1–(λ_SAW/λ_L)·cos(Φ)) 等式16，或

S = n·(V_SAW/f)/(1-(V_SAW/V_P)*cos(Φ)) 等式17，

其中n是正整数。

等式15、16或17不仅适用于XYU传感器实施方案，而且适用于使用任何所需散射角Φ的其他触摸传感器实施方案。例如，在所需散射角Φ为90°的情况下，等式15、16和17简化成：

S = n·λ_{SAW =} n·(V_SAW/f) 等式18。

安装材料1530可以围绕基底1505的周界放置，以提供支持以及密封换能器和反射阵列，与外部环境隔开。

图16a显示了根据一些实施方案的XYU触摸传感器1600的基底1605的背面1625的平面图。触摸传感器可以包括一个或多个电子束***器1627，如图16中所示的电子束***器1627a、1627b、1627c和1627d。在一些实施方案中，电子束***器1627可以与美国专利No.8,243,048中所述的那些相似，以上按引用并入。触摸传感器1600可以不包括换能器1512a、1512b、1512c和1512d或反射阵列1517a、1517b、1517c和1517d（如图15a中针对触摸传感器1500所示的）。电子束***器1627a、1627b、1627c和1627d可以用于支持测量声路程的U坐标。例如，来自发射换能器1610a的表面声波可以沿着路程区段1643传播，其在那可以模式转换成拉姆波并且通过反射阵列1615a的反射器元件在90°散射至路程区段1644中。沿着声路程区段1644传播的拉姆波的能量的一部分可以持续沿着路程区段1645并最终到达接收换能器1610b，提供用于X坐标测量的信号。沿着路程区段1644传播的拉姆波的另一部分能量可以相干散射并通过电子束***器1627a的电子束***元件沿着路程区段1646重新定向。电子束***器1627c然后可以将沿着声路程区段1646的拉姆波散射并重新定向至路程区段1647，其随后可以模式转换成表面声波，并通过反射器阵列1615c沿着路程区段1648散射至接收换能器1610c。换能器1610a至1610c之间的路程区段1643、1644、1646、1646和1648可以提供一半触摸区上的U坐标测量（例如，如通过图15a中针对触摸传感器1500的对顶1530所示的）。

可以通过发射换能器1610d和接收换能器1610b之间包括电子束***器1627d和1627b的声路程来提供用于另一半触摸区的U坐标测量。安装材料1630可以围绕基底1605周界放置，以提供支持以及密封换能器和反射阵列，与外部环境隔开。换能器、电子束***器和反射阵列可以放置在基底1605的背面1626上，而不是在正面上。同样，触摸传感器1600可以用于无边触摸传感器中。在一些实施方案中，在基底1605与换能器1610，电子束***器1627和反射阵列1615之间增加声学有利层和/或声学有益层。

图16b显示了根据一些实施方案使用的XYU触摸传感器1655的背面1625的平面图。触摸传感器1655可以是包括无边XYU传感的SAW-Lamb-SAW的另一个实例。在一些实施方案中，可以通过经由声路程的换能器1612a、1612b、1612c和1612d以及反射阵列1617a、1617b、1617c和1617d来提供U触摸坐标测量，如以关于触摸传感器1500的U触摸坐标确定所述的方式用路程区段1642、1652和1662来显示。在触摸传感器1655中，这些组成部分可以提供用于U测量的SAW-LAMB-SAW子***。触摸传感器1655还可以使用SAW-LAMB-SAW子***提供X和Y坐标，所述子***使用用于表面声波传播的正圆形连接表面。特别地，对于X坐标测量，从发射换能器1610a开始的SAW路程区段可以通过反射阵列1615a在90°散射至SAW路程区段1650中，其朝基底1605的底边向下传播，围绕曲线连接表面至正面，向上穿过触摸区传播，围绕另一个曲线连接表面至背面，向下至反射阵列1615b，并通过反射阵列1615b在90°再次散射，沿着SAW路程区段1660至接收换能器1610b。对于Y坐标侧脸，可以通过换能器1610c和1610d以及反射阵列1615c和1615d提供相似的功能。在一些实施方案中，安装材料1630可以放置在SAW-LAMB-SAW反射阵列1617a-1617c和SAW-SAW-SAW反射阵列1615a-1615c之间。使用SAW-LAMB-SAW子***和SAW-SAW-SAW子***的组合，可以确定X、Y和U坐标测量。

在一些实施方案中，触摸传感器1655可以使用来自SAW-LAMB-SAW子***和SAW-SAW-SAW子***每个的两种触摸类型的检测，用于提供触摸信息的性质和/或冗余触摸位置确定。例如，可以通过超过一种类型的波（即，高灵敏度拉姆波和表面声波）感知（例如，同时）触摸区域中的触摸。

触摸传感器盖板

在一些实施方案中，触摸传感器可以包括盖板。盖板可以提供各种益处，包括应答任一种触针以及对水和其他污染物的触摸操作免疫性。图17a显示了根据一些实施方案使用的触摸传感器1700的基底1705的正面1720的平面图。

如所示的，粘附性粘结材料1730可以围绕触摸传感器1700的正面1720的周界放置。粘附性粘结材料1725对所需的接收信号没有影响，因为其位置远离触摸传感器1700的声学活动部分。粘附性粘结材料1625可以用于粘附（即，连接）盖板1740，如图17b中所示的。

图17b显示了沿着横截面BB的触摸传感器1700，如图17a中所示，并且包括盖板1740。在一些实施方案中，盖板1740可以包括围绕其周界的不透明涂层1730，以美观上吸引人的方式隐藏换能器1710a-1710d和反射阵列1715a-1715d（如图17a中，轮廓在基底1705的背面上，而不是在图17b中）。触摸可以接触盖板1740的顶面，引起其偏斜，使得盖板1740的底面与基底1705的顶面1720形成强烈的机械和声学接触。盖板1740基底1705之间的接触可以引起与基底1705的正面1720上的直接（例如，手指、触针等）触摸相似的拉姆波衰减。

在一些实施方案中，盖板1740可以包括分层结构来增强触摸灵敏度和提高强壮度。外层（例如，在盖板1740的顶部）可以是抗刮擦和磨损的硬盖。荷载传播层（例如，PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）的结构层）可以放置在外层下面。在相对坚硬下，荷载传播层可以是软的弹性体层，以提供舒适性，并且因此在触摸位置的盖板1740和基底1705之间提供良好的声学接触。在一些实施方案中，可以在盖板1740的底部增加另外的非粘性层（例如，硬的、不粘的聚合物），以避免粘住。关于适用于一些实施方案的盖板的更多详细内容在名称为“Multi-layer Coversheet for SAW Touch Panel”的美国专利申请公开No. 2011/0291996中有讨论，将其全部按引用并入本文中。

没有反射阵列的拉姆传感器

在一些实施方案中，使用本文中讨论的一种或多种拉姆波的触摸传感器不包括任何反射阵列。图18显示了在基底1805的正面上没有任何东西的无边的触摸传感器1800的基底1805的实例背面1825。例如，换能器1820、1830和1840可以全部位于基底1805的背面上。换能器1820可以是发射高灵敏度拉姆波的发射换能器。例如，高灵敏度拉姆波可以离开发射换能器1820并沿着路程1850传播，直至被接收换能器1830接收。同样，通过发射换能器1820产生并通过接收换能器1830接收的信号可以提供触摸事件的Y-坐标数据。X-坐标数据可以通过换能器1840来提供。换能器1840可以用于同时发射和接收高灵敏度拉姆波。例如，通过换能器1840产生的拉姆波，可以沿着路程区段1860传播，通过基底1805的边缘1880反射，沿着路程区段1862传播，并被产生拉姆波的同一换能器1840接收。

为了清楚，换能器1820、1830和1840在图18中显示为分开的和相对宽的换能器。然而，在一些实施方案中，理想的是最小化换能器之间的缝隙和提供较大数量的较窄换能器，以消除换能器之间的死区并提高分辨率。在一些实施方案中，对应于交叉电子束（如声路程1852）（显示为点线）的信号的测量也可以提供提高的分辨率。

在各种实施方案中，换能器1820、1830和1840，以及本文中所述的其他换能器，可以是楔形换能器、叉指式换能器或任何其他类型的能够产生和/或接收所需波模式的换能器。

在一些实施方案中，通过基底边缘（例如，图18中所示的边缘1880）的拉姆波反射也可以用于包括反射阵列的触摸传感器中，如本文中讨论的SAW-Lamb-SAW触摸传感器或Lamé-Lamé-Lamé触摸传感器。

大面积Lamé-Lamé-Lamé触摸传感器

图19显示了根据一些实施方案，用于大面积Lamé-Lamé-Lamé触摸传感器1900的基底1905的实例背面1925。如以上讨论的，一些所需的Lamé波模式可以利用较小的基底厚度d（例如，对于给定的工作频率f），并且因此可以起到杠杆作用，来提供较薄的触摸传感器。对于给定的基底厚度d，通过能够使用较低的工作频率f（例如，低于SAW-SAW-SAW触摸传感器可用的），并且因此能够使用较低的波衰减率，近-Lamé波可以支持较大的触摸表面尺寸（例如，大于表面声波的）。

如图19中所示，包括声路程区段1940、1950和1960的声路程提供了从换能器1910a通过反射阵列1915a和1915b至换能器1910b的信号。与本文中讨论的其他图一样，图19不是必定按比例绘制的，为了清楚，放大了换能器大小和反射阵列宽度。路程区段1940、1950和1960可以是近-Lamé波，由此使得触摸传感器1900成为Lamé-Lamé-Lamé波触摸传感器。

在一个实例中，触摸传感器1900的基底1905可以具有2mm的厚度d，并且可以由具有低声衰减的玻璃组成。适用于各种实施方案的合适的低声损耗基底的实例描述于各自名称为“Acoustic Touch Position Sensor Using a Low-loss Transparent Substrate”的美国专利No.5,708,461、6,236,391和6,441,809中，并将每篇全部按引用并入本文中。此外，可以选择工作频率f，以支持这种材料和厚度的基底中的S0/Lamé模式（例如，如以上结合图9a-11所讨论的）。所得到的工作频率f可以为约1.2MHz。这样的2mm厚的基底在约5MHz或更高的工作频率下只支持表面声波传播，因此使用S0/Lamé模式能够使用降低约四倍的工作频率f（例如，1.2MHz vs 5MHz）。

如果忽略粘性的频率依赖性，那么波衰减率大致与工作频率f的平方成比例，表明工作频率f降低四倍获得衰减降低16倍，最大可能的声路程距离提高16倍，并且因此最大触摸屏尺寸增大16倍。考虑频率依赖性玻璃粘性（例如，对于大部分合适的基底，随着工作频率f递增而递减），衰减比例通常快于线性的工作频率f，但慢于工作频率f的平方。同样，S0/Lamé模式在低于表面声波四倍的频率f下工作的优势（例如，对于相同的厚度d）能够使最大触摸屏尺寸相对SAW增大约4至16倍。

在一些实施方案中，通过增加另外的换能器和/或反射阵列，甚至更大的触摸传感器也是可能的。在一些实施方案中适用的触摸传感器设计（例如，包括八个换能器设计）在美国专利No. 5,854,450中有更详细的讨论，以上按引用并入。

在一些实施方案中，基底（例如，基底1905或本文中讨论的任何其他基底）可以由铝制得。铝中的声衰减与低损耗玻璃的相似。因此，其中基底1905由铝组成的触摸传感器1900的实施方案也可以支持大的触摸传感器尺寸（例如，在一些实施方案中，对角至少100英寸（2½米））。

在一些实施方案中，可以将薄的白色声学有利涂层放置在铝基底1905的正面上。涂层可以提供用作电子白板的触摸区，使用者可以触摸来与显示的图像相互作用的投影屏等。

在一些实施方案中，基底1905（例如，不管是铝、玻璃或其他）可以是围绕垂直轴的圆柱形，使得左边缘1970接触右边缘1972，形成圆柱形外壳，圆柱形外壳内部具有反射阵列1915和换能器1910，并且圆柱形外壳外部具有触摸表面。在一些实施方案中，左边缘1970和右边缘1972可以是焊接的或另外连接的，使得圆柱形触摸表面是光滑和连续的。

圆柱形外壳只是许多可能的几何图形触摸传感器构造中的一种。其他实例，但非穷举，可以与本文中讨论的拉姆波一起适用的触摸传感器几何图形显示于美国专利No. 5,854,450中，以上按引用并入。非平面几何图形可以在机器人技术中具有应用，其中需要外部机器人表面上的触摸和碰撞检测。此外，本文中讨论的技术在形成其中通常钝化表面（如桌面和墙面）变成触敏表面的交互环境中可以起到杠杆作用，并且不限于放置在显示器前面的触摸传感器。

检测触摸坐标

图20显示了根据一些实施方案进行的用于确定触摸事件的触摸坐标的方法2000的实例。触摸坐标可以至少部分地表示触摸位置。例如，触摸坐标可以是触摸位置的X-Y轴***中的X-坐标或Y-坐标。同样，可以针对表示触摸位置的每个触摸坐标（例如，包括针对XYU传感器中的三个触摸坐标）进行方法2000。

在一些实施方案中，可以通过触摸控制器315进行方法2000。为了清楚，参照图2a和2b中所示的触摸传感器100描述方法2000，尽管可以使用其他触摸传感器。例如，触摸传感器100是SAW-LAMB-SAW触摸传感器，尽管本文中描述的技术适用于LAME-LAME-LAME触摸传感器或没有反射阵列的触摸传感器。方法2000可以在2002开始并进行至2004，其中电路可以用于产生电激发信号。电激发信号，或本文中还使用的激发信号，可以是所需工作频率f下的正弦曲线波或伪正弦曲线波生脉冲群。

在一些实施方案中，可以选择工作频率f来支持近-纵向-共振拉姆波（例如，或用于LAME-LAME-LAME`触摸传感器的近-Lamé波）或适用于触摸传感的其他高灵敏度拉姆波。例如，可以确定基底材料的特性（例如，泊松比、V_SAW、V_SHEAR、V_LONG等）。可以确定基底的厚度d，切割，或另外制造。基于厚度d和基底材料，可以确定拉姆波相速度V_P和频率f之间的关联（例如，如图4中所示）。可以选择工作频率f，使得：(m/2)·V_LONG/f = (m/2)·λ_LONG <厚度d≤ (5/4)·(m/2)·λ_LONG，其中m=1、2、3等，并且具有高于SAW速度V^SAW三倍的相速度V_P。在另一个实例中，工作频率f可以首先先于基底厚度d，因此选择基底厚度d和/或基底材料特性。

在一些实施方案中，工作频率f可以具有频率扩展Δf，其可以导致不合需要的扩散。同样，产生电激发信号可以包括在发送电激发信号至发射换能器前，使电激发信号抗分散，具有频率依赖性相位误差（例如，δφ(ω)），其中频率依赖性相位误差可以用于补偿声波的分散（例如，由通过具有频率扩展Δf的基质传播引起的近-纵向-共振拉姆波的分散）。

在一些实施方案中，可以为了低分散选择工作频率f。例如，产生工作频率f可以包括产生使得群速度V^G _Lamb具有低工作频率依赖性和/或其中工作频率接近作为不同的工作频率函数的群速度V^G _Lamb的拐点的工作频率f，如以上结合图7所讨论的。群速度可以对工作频率f和厚度d具有依赖性，并且同样，一些实施方案可以包括为了低分散选择厚度d（例如，没有改变工作频率f）。另外地和/或替换地，可以同时选择工作频率f和厚度d，以除了高灵敏度以外以低分散传播拉姆波。

在一些实施方案中，还可以选择工作频率f和/或厚度d来促进冗余触摸传感和/或触摸确定的性质（例如，使用近-剪切-共振和近-纵向-共振拉姆波），如以上结合图13a-13b所讨论的。

在2006，电路可以用于将电激发发射至用于将电激发信号转化成声波的发射换能器。如以上讨论的，声波可以根据待使用的触摸传感器的类型而改变。如果传感器例如是SAW-LAMB-SAW传感器，那么声波可以是表面声波。相似地，如果传感器是LAME-LAME-LAME，那么声波可以是近-Lamé波。在一些实施方案中，声波可以具有电激发信号的工作频率f和频率扩展Δf。

参照图2b，发射换能器可以是基底105的背面125的换能器110a。声波可以作为表面声波横向穿过声路程区段140，作为拉姆波横向穿过路程区段150（例如，通过模式转换阵列115a）和作为表面声波横向穿过路程区段160（例如，通过模式转换阵列115b），其中通过背面125的换能器110b接收。

在2008，电路可以用于接收来自接收换能器（例如，换能器110b）的电反馈信号，所述接收换能器用于将声波转换成电反馈信号。电反馈信号卡可以表示随后通过传感器传播的声波。因此，声波的衰减，如由发生的触摸事件（例如，在如图2a中所示的基底105的正面120的触摸区205中）引起的，同时声波沿着路程区段150通过传感器传播，可以引起电反馈信号的相应衰减。如以上讨论的，近-纵向-共振拉姆波、近-Lamé波或一些其他合适的高灵敏度拉姆波可以沿着路程区段150传播。

在2010，电路可以用于处理电反馈信号。处理电反馈信号可以包括基于电反馈信号确定触摸的位置（例如，触摸位置的触摸坐标）。例如，触摸坐标可以部分地表示（即，沿着一个传感轴）其中发生衰减的触摸传感器上的物理位置。可以基于电反馈信号中衰减的时间掌握来确定触摸坐标。关于基于电反馈信号确定触摸坐标的技术的详细内容在美国临时专利申请No.61/714187中有更详细的讨论，以上按引用并入，和标题为“SegmentedWaveguide Core Touch sensor Systems and Methods”的美国专利申请No. 13/682,621，将其全部按引用并入本文中。

在一些实施方案中，处理电反馈信号可以包括在确定触摸位置前进行电反馈信号的抗分散。例如，如果没有对2004的电激发信号进行抗分散，可以进行电反馈信号的抗分散。如以上讨论的，这种方法可以使用不仅将电反馈信号规模数字化而且将其相位数字化的电子设备。方法2000随后可以在2012结束。

触摸控制器电子设备

图21显示了根据一些实施方案使用的用于触摸传感器的实例控制***2100的结构图。控制***2100可以包括触摸控制器2102、主控制器2104、换能器2110和显示设备2130。

触摸传感器2102可以包括一个或多个用于执行存储在一个或多个存储设备2102b中的固件和/或软件程序的处理器2102a，以进行本文中所示的功能性。例如，触摸控制器2102可以通过金属丝、导线和/或通过任何其他合适方式与换能器2110耦合，以控制声波的传送（例如，以所需的工作频率f）和接收。触摸控制器2102可以进一步用于确定触摸位置、信号抗分散等。

在一些实施方案中，触摸控制器2102可以用于与计算系***（如个人计算机）、嵌入式***、配电亭、使用者终端和/或作为人机交互设备的其他机器交互。计算机***可以包括具有一个或多个用于执行存储在一个或多个存储设备2104b中的固件和/或软件程序的处理器2104a的主控制器2104。主控制器2104可以产生用于发送至用于显示的显示设备2130的视觉组分（和/或显示元件）。视觉组分可以包括或包含使用触摸传感器可操作的使用者界面。

计算机***可以进一步包括其他显示设备、声频输入和/或输出能力、键盘、电子相机、其他指向输入设备等（未显示）。计算机***可以所使用用户软件操作，但更常见地可以使用标准和/或其他类型的操作***。在其中计算机***用于能够使用其他使用者输入设备的情况中，触摸传感器可以用作主要或次要输入设备。

主控制器2104可以与触摸控制器2102通过通讯连接。在一些实施方案中，触摸位置可以和/或其他位置信息可以从触摸控制器2102发送至主控制器2104，允许使用者通过触摸传感器与主控制器2104上执行的程序相互作用。在一些实施方案中，触摸控制器2102可以进一步用于将发送至主控制器2104的合适控制作用的触摸坐标作图。例如，多维数据集（如二维表）可以用于将声波减弱的时间信息与表示传感器物理位置的一个或多个坐标关联起来。在一些实施方案中，触摸控制器2102可以将触摸坐标（例如，XY或XYU）发送至主控制器2104。

尽管图21显示了作为主控制器2104分开设备的触摸控制器2102，但在一些实施方案中，单个控制器可以用于进行本文中所述的全部功能。例如，在一些实施方案中，触摸控制器2102和主控制器2104可以整合在嵌入式***中。

在一些实施方案中，控制***2100的每个处理/控制部件（例如，处理器2102a和/或处理器2104a）可以作为例如电路或其他类型的硬件元件（例如，合适编成的处理器、组合逻辑电路等等）嵌入。可以通过包括存储在非临时性计算机可读介质（例如，存储器2102b和/或存储器2104b）上的通过合适配置处理或其一些组合可执行的计算机可读程序指令的计算机程序产品来使用处理/控制部件。

处理器2102a和/或处理器2104a可以例如作为各种工具嵌入，所述工具包括一个或多个具有伴随的数字信号处理器的微处理器，一个或多个没有伴随的数字信号处理器的处理器，一个或多个协处理器、一个或多个多核处理器、一个或多个控制器、处理电路、一个或多个计算机、各种其他处理元件，包括集成电路，如，例如，ASIC（专用集成电路）或FPGA（现场可编程门阵列），或其一些组合。因此，尽管图21中显示为单个处理器，但在一些实施方案中，处理器2101a和/或处理器2014a可以包括多个处理器。多个处理器可以嵌入单个计算机设备上或可以分布在多个计算设备中，所述多个计算设备总地用于作为控制***2100的处理模块来起作用。多个处理器可以彼此在操作中通讯并可以总地用于进行本文中所述的控制***2100的一个或多个功能性。

不管是通过硬件、固件/软件来使用，或是通过其组合来使用，处理器2102a和/或处理器2104a可以包括能够进行根据不同实施方案的操作同时因此使用的实体。因此，例如，当处理器2102a和/或处理器2104a作为ASIC、FPGA等嵌入时，处理器2102a和/或处理器2104a可以包括用于进行本文中所述的一个或多个操作而特意使用的硬件。或者，作为另一个实例，当处理器2102a和/或处理器2104a作为指令执行器嵌入时，如指令可以存储在存储器2102b和/或存储器2104a中，指令可以特异性地使用处理器2102a和/或处理器2104a来进行本文中所述的一个或多个算法和/或操作。

存储器2102b和/或存储器2104b可以包括，例如，非永久性存储器、永久性存储器，或其一些组合。尽管图21中显示为单个存储器部件，但存储器2102b和/或存储器2104b可以包括多个存储部件。多个存储部件可以嵌入单个计算机设备上或可以分布在多个计算设备中。在不同的实施方案中，存储器2102b和/或存储器2104b可以包括，例如，硬盘、随机存取存储器、高速缓冲存储器、闪存、只读光盘存储器（CD-ROM）、只读数字压缩盘存储器（DVD-ROM）、光盘、用于存储信息的电路，或其一些组合。根据一些实施方案，存储器2102b和/或存储器2104b可以用于存储信息、数据、应用、指令等，用于能够使控制***2100进行各种功能。例如，在至少一些实施方案中，存储器2102b和/或存储器2104b可以用于缓冲输入数据，用于通过处理器2102a和/或处理器2104a的处理。另外地或替换地，在至少一些实施方案中，存储器2102b和/或存储器2104b可以用于存储程序指令，用于通过处理器2102a和/或处理器2104a的执行。存储器2102b和/或存储器2104b可以存储固态和/或动态信息形式的信息。这种存储的信息可以通过控制***2100在进行其功能性的过程中存储和/或使用。

以上已经参照电路的结构图和实例方法流程图描述了实施方案，所述流程图描述书了可以通过电路的一个或多个部件实施的功能性，如以上结合与触摸传感器组合的控制***2100讨论的那些。电路图和方法流程图的每个块，或电路图和方法流程图中的块的组合，分别可以通过包括计算机程序指令的方式来实施。这些计算机程序可以加载至通用计算机、专业计算机或其他可编程数据加工装置（如处理器2102a和/或处理器2014a）损伤，以产生机器，使得计算机程序产品包括在计算机或其他可编程数据加工装置上执行的指令，形成用于实施流程图中的一个或多个块中特意说明的功能的工具。

这些计算机程序指令还可以存储在可以指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式起作用的计算机可读存储设备中（例如，存储器2102b和/或存储器2104b），使得计算机可读存储设备中存储的指令产生制造的项目，包括用于实施本文中讨论的功能的计算机可读指令。还可以将计算机程序指令加载至计算机或其他可编程数据加工装置中，以引起一系列在计算机或其他可编程装置上进行的操作步骤，以产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施本文中讨论的功能的步骤。

因此，结构图和流程图说明中的块支持用于进行特定功能的方式的组合、用于进行特定功能的步骤和用于进行特定功能的指令方式的组合。还将理解电路图和方法流程图的每个块以及电路图和方法流程图中的块的组合，可以通过进行特定功能或步骤的基于专用硬件的计算机***或专用硬件和计算机指令的组合来实施。

结论

这些发明所属领域的技术人员在之前的描述和相关附图中呈现的教导的益处下，将清楚本文中列出的实施方案的许多变化。因此，理解本发明不限于公开的特定实施方案，并且确定所述变化和其他实施方案包括在所附权利要求的范围内。尽管本文中使用了特定的术语，但它们只是以一般的和描述性的含义来使用，并不是用于限制的目的。

Claims (47)

1.一种触摸装置，其特征在于，包括：

具有正面和背面的基底，所述正面具有触摸区，所述触摸装置用于在所述背面的至少一部分上传播表面声波和在基底的触摸区的至少一部分中传播由表面声波转换的近-纵向-共振拉姆波，其中：

所述近-纵向-共振拉姆波以相速度V_P通过触摸区传播；

所述表面声波以速度V_SAW在背面上传播；和

V_P为至少约三倍V_SAW。

2.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波在工作频率f下通过触摸区传播；

所述基底具有体积压力波速度V_LONG；

所述基底具有厚度d，和

d大于(m/2)*(V_LONG/f)且小于(5/4)*(m/2)*(V_LONG/f)，其中m是正整数。

3.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，进一步包括触摸区外的所述基底背面上的模式转换阵列，所述模式转换阵列用于将沿着模式转换阵列长度以第一方向传播的表面声波相干散射成通过触摸区以第二方向传播的近-纵向-共振拉姆波。

4.如权利要求3所述的触摸装置，其特征在于：

所述模式转换阵列包括沿着第一方向放置的多个反射器元件；和

所述多个反射器元件从玻璃烧结物、陶瓷、装载的聚合物和蚀刻的沟槽中的至少一种形成。

5.如权利要求3所述的触摸装置，其特征在于：

第一方向和第二方向限定散射角Φ；

所述模式转换阵列包括沿着第一方向放置的多个反射器元件，多个反射器元件中的每个反射器元件以相对于第一方向的反射器角θ放置；和

cos(θ)/V_SAW = cos(θ–Φ)/V_P。

6.如权利要求5所述的触摸装置，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波在工作频率f下通过触摸区传播；和

通过S = n*(V_SAW/f)/(1-(V_SAW/V_p)*cos(Φ))给出沿着第一方向的多个反射器元件中的两个连续反射器元件之间的距离S，其中n是整数。

7.如权利要求3所述的触摸装置，其特征在于，所述散射角Φ是90°。

8.如权利要求3所述的触摸装置，其特征在于，所述模式转换阵列通过声学有益层耦合基底的背面，所述声学有益层用于降低从基底背面至这个面的表面声波振荡。

9.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，进一步包括：

所述基底背面上的用于产生表面声波的换能器；和

用于产生具有驱动换能器的工作频率f的激发信号的控制器，所述激发信号包括围绕工作频率f的频率扩展Δf，

其中近-纵向-共振拉姆波以具有频率扩展Δf的工作频率f通过基底的触摸区传播。

10.如权利要求9所述的触摸装置，其特征在于，所述控制器进一步用于抵抗激发信号分散，具有用于补偿由近-纵向共振拉姆波以频率扩展Δf通过基底传播引起的近-纵向-共振拉姆波的分散的频率依赖性相位误差。

11.如权利要求9所述的触摸装置，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波以随着不同工作频率改变的群速度V^G _LAMB通过基底传播；和

所述工作频率f接近作为不同频率的函数的群速度V^G _LAMB的拐点。

12.如权利要求9所述的触摸装置，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波以随着不同工作频率改变的群速度V^G _LAMB通过基底传播；和

所述群速度V^G _LAMB在频率扩展Δf内具有低频率依赖性。

13.如权利要求9所述的触摸装置，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波通过触摸区传播距离L；

所述近-纵向-共振拉姆波以群速度V^G _LAMB传播；

所述表面声波以速度V_SAW在背面上传播；

触摸区中的基底正面上的触摸限定距离ΔX；和

(V_SAW/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|小于或等于2*(ΔX/L)/(f/Δf)。

14.如权利要求9所述的触摸装置，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波通过触摸区传播距离L；

所述近-纵向-共振拉姆波以群速度V^G _LAMB传播；

所述表面声波以速度V_SAW在背面上传播；和

(V_SAW/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|小于4或等于4。

15.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于：

所述基底具有厚度d；

所述触摸装置具有工作频率f；和

所述基底用于在高于9.00兆赫-毫米和低于(5/4)*9.00兆赫-毫米的频率-厚度乘积f*d下传播近-纵向-共振拉姆波。

16.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，进一步包括放置在基底背面上的安装带，其限定了基底正面触摸区外的基底背面的安装带***区。

17.如权利要求16所述的触摸装置，其特征在于，将所述安装带连接显示设备时，安装带用于保护放置在安装带***区内的背面上的至少一个换能器和至少一个模式转换阵列免受污染。

18.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，所述正面和背面之间的基底的连接部分基本上是平面。

19.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，所述正面和背面之间的基底的连接部分基本上是非平面的。

20.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，进一步包括放置在所述基底的正面并且用于接收减弱基底触摸区的至少一部分中的近-纵向-共振拉姆波的触摸的盖板。

21.如权利要求20所述的触摸装置，其特征在于：

所述盖板包括正面、背面和放置在背面上的不透明涂层，不透明涂层限定了盖板背面的不透明***区；和

放置在基底正面和不透明涂层之间的周界粘结材料，周界粘结用于将盖板粘附于基底。

22.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，所述触摸装置进一步用于在基底的触摸区中传播近-剪切-共振拉姆波。

23.如权利要求22所述的触摸装置，其特征在于，进一步包括用于冗余地确定触摸区内的触摸位置的控制器，所述确定是基于表示近-纵向-共振拉姆波的第一衰减和触摸区中由触摸引起的近-剪切-共振拉姆波的第二衰减的电反馈信号。

24.如权利要求22所述的触摸装置，其特征在于，所述控制器进一步用于比较第一衰减的规模和第二衰减的规模。

25.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，所述基底的周界边缘是非线性的。

26.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，所述周界边缘是曲线的。

27.如权利要求1所述的触摸装置，其特征在于，还包括放置在触摸区外的基底背面的图解。

28.如权利要求1的所述触摸装置，其特征在于，还包括放置在触摸区外的基底正面的图解。

29.一种检测声触装置上的触摸位置的方法，其特征在于，包括：

产生电激发信号：

将电激发信号传送至放置在基底背面上的发送换能器，所述发送换能器用于将电激发信号转换成声波，其作为表面声波与基底耦合；

从放置在基底背面上的接收换能器接收电反馈信号，所述接收换能器用于将声波转换成电反馈信号，其中电反馈信号表示包括从基底正面上的触摸产生的衰减同时作为近-纵向-共振拉姆波通过基底触摸区传播的声波；和

基于电反馈信号确定触摸的位置；

其中：

所述近-纵向-共振拉姆波以相速度V_P通过触摸区传播；

所述表面声波以速度V_SAW在背面上传播；和

V_P为至少约三倍V_SAW。

30.如权利要求29所述的方法，其特征在于：

产生电激发信号包括产生具有工作频率f的电激发信号；

所述近-纵向-共振拉姆波在工作频率f下通过触摸区传播；

所述基底具有体积压力波速度V_LONG；

所述基底的背面和正面由厚度d隔开，和

d大于(m/2)*(V_LONG/f)且小于(5/4)*(m/2)*(V_LONG/f)，其中m是正整数。

31.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述基底包括触摸区外的基底背面上的模式转换阵列，所述模式转换阵列用于将沿着模式转换阵列长度以第一方向传播的表面声波相干散射成通过触摸区以第二方向传播的近-纵向-共振拉姆波。

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于：

所述模式转换阵列包括沿着第一方向放置的多个反射器元件；和

所述多个反射器元件从玻璃烧结物、陶瓷、装载的聚合物和蚀刻的沟槽中的至少一种形成。

33.如权利要求31所述的方法，其特征在于：

第一方向和第二方向限定散射角Φ；

所述模式转换阵列包括沿着第一方向放置的多个反射器元件，多个反射器元件中的每个反射器元件以相对于第一方向的反射器角θ放置；和

cos(θ)/V_SAW = cos(θ–Φ)/V_P。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于：

产生电激发信号包括产生具有工作频率f的电激发信号；

通过S = n*(V_SAW/f)/(1-(V_SAW/V_p)*cos(Φ))给出沿着第一方向的多个反射器元件中的两个连续反射器元件之间的距离S，其中n是整数。

35.如权利要求29所述的方法，其特征在于：

产生电激发信号包括产生具有围绕工作频率f的频率扩展Δf的电激发信号；

近-纵向-共振拉姆波以具有频率扩展Δf的工作频率f通过基质的触摸区传播。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，进一步包括将电激发信号传送至发送换能器之前，抵抗电激发信号分散，具有频率依赖性相位误差，所述频率依赖性相位误差用于补偿由近-纵向-共振拉姆波以频率扩展Δf通过基底传播引起的近-纵向-共振拉姆波的分散。

37.如权利要求35所述的方法，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波以随着不同工作频率改变的群速度V^G _LAMB通过基底传播；和

产生电激发信号包括产生具有接近作为不同频率的函数的群速度V^G _LAMB的拐点的工作频率f的电激发信号。

38.如权利要求35所述的方法，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波以随着不同工作频率改变的群速度V^G _LAMB通过基底传播；和

产生电激发信号包括产生具有使得群速度V^G _LAMB在频率扩展Δf内具有低频率依赖性的工作频率f的电激发信号。

39.如权利要求35所述的方法，其特征在于，使用所述基底，使得：

所述近-纵向-共振拉姆波通过触摸区传播距离L；

所述近-纵向-共振拉姆波以群速度V^G _LAMB传播；

所述表面声波以速度V_SAW在背面上传播；

触摸区中的基底正面上的触摸限定距离ΔX；和

(V_SAW/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|小于或等于2*(ΔX/L)/(f/Δf)。

40.如权利要求35所述的方法，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波通过触摸区传播距离L；

所述近-纵向-共振拉姆波以群速度V^G _LAMB传播；

所述表面声波以速度V_SAW在背面上传播；和

(V_SAW/V^G _LAMB)*|d(ln(V^G _LAMB)/d(ln(f))|小于或等于2*(ΔX/L)/(f/Δf)。

41.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述电反馈信号表示包括基底正面上的触摸产生的第二衰减同时作为近-剪切-共振拉姆波通过基底的触摸区传播的声波。

42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，进一步包括基于电反馈信号冗余地确定触摸区内的触摸位置的控制器，所述电反馈信号表示包括近-纵向-共振拉姆波的第一衰减和触摸区中由触摸引起的近-剪切-共振拉姆波的第二衰减的声波。

43.如权利要求41所述的方法，其特征在于，进一步包括比较电反馈信号表示的第一衰减的规模和电反馈信号表示的第二衰减的规模。

44.如权利要求29所述的方法，其特征在于：

所述基底具有厚度d；

产生电激发信号包括产生具有工作频率f的电激发信号；和

所述基底用于在高于9.00兆赫-毫米和低于(5/4)*9.00兆赫-毫米的频率-厚度乘积f*d下传播近-纵向-共振拉姆波。

45.一种触摸装置，其特征在于，包括：

具有正面和背面的基底，所述基底用于传播近-纵向-共振拉姆波；和

一个或多个放置在基底背面的用于将表面声波相干散射成近-纵向-共振拉姆波的模式转换阵列；

其中：

所述近-纵向-共振拉姆波以相速度V_P通过基底传播；

所述表面声波以速度V_SAW在背面上传播；和

V_P为至少约三倍V_SAW。

46.如权利要求45所述的触摸装置，其特征在于：

所述近-纵向-共振拉姆波在工作频率f下通过基底传播；

所述基底具有体积压力波速度V_LONG；

所述基底具有厚度d，和

d大于(m/2)*(V_LONG/f)且小于(5/4)*(m/2)*(V_LONG/f)，其中m是正整数。

47.如权利要求45所述的触摸装置，其特征在于

所述基底具有厚度d；

所述触摸装置具有工作频率f；和

所述基底用于在高于9.00兆赫-毫米和低于(5/4)*9.00兆赫-毫米的频率-厚度乘积f*d下传播近-纵向-共振拉姆波。