改进的触控笔识别制造技术

一种光学红外触摸感测装置，配置为根据光检测器的输出信号来确定触摸表面上每一光路的光能量值，并基于光能量值生成每一光路的透射值。然后，处理器配置为在如此生成的透射值中的至少部分上运算图像重建算法，并确定触摸物体在触摸表面上的位置以及与由物体接触触摸表面而产生的光衰减相对应的衰减值。处理器配置为使用这些值来识别物体的类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的触控笔识别
本专利技术涉及用于检测和识别触摸表面上的物体的技术。
技术介绍
在越来越广的范围内，触敏面板被用于向计算机、电子测量和测试设备、游戏设备等提供输入数据。面板可以被设置有图形用户界面(GUI)以供用户使用例如指针、触控笔或一个或多个手指与GUI进行交互。GUI可以是固定的或动态的。固定的GUI可以例如以印刷品的形式放置在面板上方、下方或内部。可以通过与面板集成或放置在面板下方的显示屏幕或通过投影仪投射到面板上的图像来提供动态GUI。有许多已知的用于向面板提供触摸灵敏度的技术，例如，通过使用摄像头来捕捉从面板上的触摸点散射的光，通过使用摄像头直接观察与面板交互的物体，通过将电阻线栅、电容传感器，应变仪等结合到面板中。在称为“表面上光学触摸系统”的一类触敏面板中，以及从例如美国专利4459476中已知，多个光发射器和光接收器围绕触摸表面的周边而设置以在触摸表面上方形成交叉光路的网格。每个光路径在相应的发射器/接收器对之间延伸。接触触摸表面的物体将阻挡或衰减光路中的部分。基于检测到阻挡光路的接收器的识别，处理器可以确定阻挡光路之间的截距的位置。美国专利公布2004/0252091公开了基于受抑全内反射(FTIR)的替代技术。将光耦合到面板中以通过全内反射在面板内传播。光传感器阵列位于面板周边以检测光。当物体与面板表面接触时，光将在触摸点处局部衰减。基于来自光传感器阵列处的每个源的光的衰减通过三角测量来确定物体的位置。对于大多数触摸系统，用户可以将手指放置到触摸面板的表面上以表达触摸。替代地，可以使用触控笔。触控笔典型地是笔形物体，该笔形物体的一端配置为压靠在触摸面板的表面上。在图3中示出了根据现有技术的触控笔的示例。与简单的手指触摸相比，使用触控笔60可以提供改进的选择精度和指针精度。这可能是由于经设计的触控笔尖端160提供了比人类手指与触摸面板可能的接触表面更小和/或更规则的接触表面。而且，由于终生训练使用笔和铅笔，出于指针控制的目的，整个手在握笔位置的肌肉控制可以比单个手指更精确。为了触摸系统存在两种类型的触控笔。有源触控笔是通常包括某种形式的电源和电子器件以将信号传输到主触摸系统的触控笔。所传输信号的类型可以变化，但可能包括位置信息、压力信息、倾斜信息、触控笔ID、触控笔类型、墨水颜色等。有源触控笔的电源可以包括电池、电容器或用于通过电感耦合提供电力的电场。没有电力，有源触控笔可能失去其功能的部分或全部。主机系统通过从有源触控笔接收电子触控笔ID并将该触控笔ID和位置信息相关联可容易地识别有源触控笔，该位置信息与触控笔和主机系统的触摸表面之间的接触位置有关。无源触控笔没有电源，并且不主动与主机系统通信。因此，无源触控笔比有源触控笔更便宜，以及无源触控笔不需要维护。但是，从有源触控笔获得诸如施加压力、倾斜信息、触控笔ID、触控笔类型、墨水颜色等的高级信息比从无源触控笔获得要困难得多。美国专利6567078描述了一种用一个或多个彩色膜以每个触控笔独特的模式来标记多个无源触控笔的方法。摄像机配置为记录触控笔上的颜色标记并识别正在使用的无源触控笔，以确定要在屏幕上显示的墨水颜色的适当选择。对于诸如那些在美国专利公布2004/0252091和美国专利4459476中所描述的光学触摸系统，可能难以识别具有与触控笔一样小的尖端的物体。特别地，触控笔尖端通常是小的(即，直径小于4mm)，并且与手指或其他大型物体相比，触控笔尖端提供相对少量的光信号衰减。触控笔尖端也可以具有比触摸系统能够解决的分辨率更小的直径。此外，这种系统的低信噪比使得难以且不可靠地识别使用独特的回射材料布置的多个无源触控笔中的每一个。因此，所需要的是不会遭受上述问题的识别触摸光学触摸系统的物体的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是至少部分地克服现有技术的上述限制中的一个或多个限制。至少部分地通过根据独立权利要求的用于数据处理的方法、计算机可读介质、用于数据处理的设备以及触摸感测装置、由从属权利要求限定的其实施例来实现这些目的中的一个或多个以及可以从下面的具体实施例中看出的其他目标。附图说明现在将参照所附的示意图来详细描述本专利技术的实施例。图1是光学触摸装置的俯视平面图。图2示出了根据现有技术的IR光学触摸装置的横截面。图3示出了根据现有技术的基于FTIR的触摸装置的横截面。图4示出了IR光学触摸装置的光场。图5是示出了触摸确定过程的流程图。图6是直方图，该直方图示出了所测量的来自施加到触摸表面的八个独特物体的光束衰减。图7是直方图，该直方图示出了所测量的来自施加到触摸表面的两个物体(触控笔和手指)的光束衰减。图8是直方图，该直方图示出了所测量的来自施加到触摸表面的三个物体(第一触控笔、第二触控笔和手指)的光束衰减。图9示出了进入光场的物体。图10示出了在“触按”和“触离”事件期间物体的衰减值。图11是示出了由物体引起的与物体距离触摸表面角部的距离成比例的所测量的光束衰减的图。图12是衰减图，该衰减图示出了在触摸表面的角部上每个位置处的物体的相对衰减。图13是示出了由物体引起的与物体在触摸表面上移动的速度成比例的所测量的光束衰减的图。图14示出了具有施加到触摸表面的平坦端的触控笔的横截面。图15示出了图14的触控笔的端视图。图16示出了图14的触控笔的倾斜视图。图17是具有图14的触控笔的光学触摸装置的俯视平面图，该触控笔相对于触摸表面的法线没有任何倾斜地施加到触摸表面。图18是示出了x轴的图17所示布置的横截面。图19是示出了y轴的图17所示布置的横截面。图20是具有图14的触控笔的光学触摸装置的俯视平面图，以相对于触摸表面的法线成一定角度施加该触控笔。图21是示出了x轴的图20所示布置的横截面。图22是示出了y轴的图20所示布置的横截面。图23是图21的放大视图，示出了沿着单个光路的光场的横截面以及由触控笔尖端阻挡的光的区域。图24是图22的放大视图，示出了沿着单个光路的光场的横截面以及由触控笔尖端阻挡的光的区域。图25是施加到触摸表面的触控笔尖端的俯视平面图。图26是示出了特定触控笔尖端沿不同光路的光衰减的图。图27是示出了沿与图26的方向不同的方向的特定触控笔尖端沿不同光路的光衰减的图。图28是示出了平坦端触控笔尖端相对于触控笔施加到触摸表面的角度的衰减的图。图29是示出了圆顶端触控笔尖端相对于触控笔施加到触摸表面的角度的衰减的图。图30示出了施加到触摸表面的圆顶端触控笔尖端。图31a-c示出了具有球形部分的触控笔尖端。图32a-c示出了具有滴形部分的触控笔尖端。图33a-b示出了具有另一个滴形部分的触控笔尖端。图34示出了具有竖直和倾斜放置的两个不同滴形部分的触控笔尖端。具体实施方式本专利技术涉及光学触摸面板和用于向显示装置提供触摸灵敏度的技术的使用。在整个说明书中，相同的附图标记用于标识相应的元件。在描述本专利技术的实施例之前，将给出一些定义。“触摸物体”或“触摸物体”是接触触摸表面或充分接近触摸表面以便被触摸系统中的一个或多个传感器检测到的物理对象。物理对象可能是有生命的或无生命的。“交互”在触摸物体影响传感器所测量的参数时发生。“触摸”表示交互模式中所看到的交互点。在以下整个描述中，相同的附图标记用于标识相应的元件。“光场本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种触摸感测装置，包括：触摸表面(20)，发射器组(30a)，所述发射器组(30a)围绕所述触摸表面(20)的周边而布置以发射光束，使得接触所述触摸表面(20)的物体(60)引起所述光的衰减；光检测器组(30b)，所述光检测器组(30b)围绕所述触摸表面(20)的周边而布置以在多个光路上接收来自所述发射器组(30a)的光，其中每个光检测器(30b)布置为接收来自多于一个发射器(30a)的光；以及信号处理器(130)，所述信号处理器(130)配置为：基于所述光检测器(30b)的输出信号确定每个光路的光能量值；基于所述光能量值生成每个光路的透射值；在如此生成的透射值中的至少部分上运算图像重建算法以确定：‑所述物体(60)在所述触摸表面(20)上的位置，以及‑与所述物体(60)接触所述触摸表面(20)产生的所述光的衰减相对应的衰减值，根据所述衰减值来确定所述物体(60)的类型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.09 SE 1551614-91.一种触摸感测装置，包括：触摸表面(20)，发射器组(30a)，所述发射器组(30a)围绕所述触摸表面(20)的周边而布置以发射光束，使得接触所述触摸表面(20)的物体(60)引起所述光的衰减；光检测器组(30b)，所述光检测器组(30b)围绕所述触摸表面(20)的周边而布置以在多个光路上接收来自所述发射器组(30a)的光，其中每个光检测器(30b)布置为接收来自多于一个发射器(30a)的光；以及信号处理器(130)，所述信号处理器(130)配置为：基于所述光检测器(30b)的输出信号确定每个光路的光能量值；基于所述光能量值生成每个光路的透射值；在如此生成的透射值中的至少部分上运算图像重建算法以确定：-所述物体(60)在所述触摸表面(20)上的位置，以及-与所述物体(60)接触所述触摸表面(20)产生的所述光的衰减相对应的衰减值，根据所述衰减值来确定所述物体(60)的类型。2.根据权利要求1所述的触摸感测装置，其中，所述图像重建算法是针对透射层析成像的算法。3.根据权利要求1或2所述的触摸感测装置，还包括限定所述触摸表面(20)和相对表面的光透射面板(10)，其中所述发射器(30a)配置为将光引入所述面板以用于通过所述触摸表面和所述相对表面之间的内部反射来传播，以及所述检测器(30b)配置为接收在所述面板中传播的光。4.根据权利要求1或2所述的触摸感测装置，其中，所述发射器(30a)配置为在所述触摸表面(20)上方传输所述光束，以及所述检测器(30b)配置为接收在所述触摸表面(20)上行进的所述光束。5.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置，其中，物体(60)和触摸表面(1)之间的交互作用面积的确定是根据所述衰减值来确定的。6.根据权利要求4所述的触摸感测装置，其中，由所述发射器发送并由所述检测器接收的所述光束延伸至距所述触摸表面不超过5mm。7.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置，所述信号处理器(130)还配置为存储多个物体ID，每个物体ID具有关联的衰减值范围。8.根据权利要求7所述的触摸感测装置，所述信号处理器(130)还配置为识别衰减值范围内的物体ID，所述衰减值范围与所述物体的所述衰减值相对应并将所述物体ID与所述物体相关联。9.根据权利要求8所述的触摸感测装置，其中，直到确定所述衰减值是稳定的，所述信号处理器(130)才执行所述识别步骤。10.根据权利要求9所述的触摸感测装置，其中，当所述衰减值的变化率低于预定阈值时，确定所述衰减值是稳定的。11.根据权利要求9所述的触摸感测装置，其中，当所述衰减值的变化率确定为升高到第一阈值之上并且随后下降到第二阈值之下时，确定所述衰减值是稳定的，其中，所述第二阈值低于所述第一阈值。12.根据前述权利要求中任一项所述的触摸感测装置，所述衰减值是根据补偿值和所述物体(60)接触所述触摸表面(20)产生的光衰减而生成的。13.根据权利要求12所述的触摸感测装置，其中，所述补偿值是所述物体(60)在所述触摸表面(20)上的至少位置的函数。14.根据权利要求12所述的触摸感测装置，所述补偿值是在与所述物体(60)在所述触摸表面(20)上的位置相对应的补偿图上的位置处的值。15.根据权利要求12所述的触摸感测装置，其中，物体(60)具有物体轴线，以及其中，所述补偿值是所述物体轴线相对于所述触摸表...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·克里斯蒂安松，马蒂亚斯·克鲁斯，克里斯托弗·雅格布森，大卫·吉尔斯琼，
申请(专利权)人：平蛙实验室股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE