接触传感装置及其方法制造方法及图纸

一种利用弯曲波的振动以计算与在接触传感装置（１０）上的接触有关信息的方法及装置。该方法包含的步骤为：在该接触传感装置中提供一可维持弯曲波的部件，提供附着至该部件用于测量在部件中弯曲波的传播因而确定所测量的弯曲波信号，以及处理所测量的弯曲波信号以计算与接触有关的信息的装置。接触传感装置（１０）可包含一安装于显示装置（１４）前方的透明接触传感板（１２）。一钢笔形状的输入笔（１８）可用于将文字（２０）或其它内容写在该接触传感板（１２）上。透明接触传感板（１２）也可为一可维持弯曲波振动的声响装置。三个转换器（１６）是安装于板（１２）上。至少两个转换器（１６）为传感转换器或传感器，因而对板中的弯曲波振动很敏感且监视弯曲波振动。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关接触传感装置。
技术介绍
直观显示器通常包含某种型式的接触传感屏幕。在例如掌上型计算机的下一代便携式多媒体装置出现后，其变得更普遍。利用波以检测接触的最近建立的技术是表面声波(SAW)。其将在玻璃屏幕表面上产生高频波，并利用手指触摸后的衰减以检测触摸位置。这一方法为“飞逝的时间(time-of-flight)”，其中利用到达一或更多的传感器的扰动时间以检测位置。当媒体以非分散性方式工作，亦即波速在所关注的频率范围内无显著的变化时，这一方法是可行的。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种确定有关在一接触传感装置上接触的信息所述的方法，包含的步骤为提供一可维持弯曲波的部件，在离散的位置接触该部件，以在部件中产生弯曲波振动的变化，至少提供一个附着至该部件的测量装置，以测量在部件中变化的弯曲波振动因而确定所测量的弯曲波信号，以及处理所测得的弯曲波信号以计算有关接触的信息。接触可为输入笔(stylus)或手指接触的形式。该输入笔可为手握式钢笔的形状。所计算的信息可为接触的位置或可为其它信息，例如接触的压力或尺寸。有关接触信息可在中央处理器中计算。可用至少一个安装在部件边缘或与部件边缘相隔的传感器测量弯曲波传播。传感器的形式可为一传感转换器(sensing transducer)，其可将弯曲波振动转换成模拟输入信号。可有多于一个的传感器。弯曲波振动意谓着例如接触的激励，其将一些平面位移传予部件。有许多弯曲材质，某些具有完全的平方根分散关系的纯弯曲，而某些为纯弯曲及剪性弯曲的混合。分散关系描述了波的平面速度与波频率的相关性。部件的材料特性及激励频率确定了振动的相对幅度。弯曲波为分散性的，亦即弯曲波的速度与频率有关。因扰动记号随时间逐渐散播，故此特性使得任何“飞逝的时间”方法不是很恰当。因此，本方法还包含将来自非分散波来源的所测量的弯曲波信号加以校正，其以将转换成传播信号的步骤。一旦加入了校正，用于雷达及声纳领域的技术方法可用来检测接触的位置。利用弯曲波传播的一个重大的优点是弯曲波为体波(bulk wave)，其包含整个部分的移动，而非只是表面。相反，大部分其它的接触传感技术依赖的是表面效应，因而易受到表面的损坏的影响。因此，利用弯曲波的接触传感装置应是更坚固且对表面的划伤较不敏感等。利用校正可为处理弯曲波信号的第一步。所利用的校正最好是基于维持弯曲波的部件材料的分散关系。这一分散关系通过将弯曲波方程式与部件材料已知的实际参数结合来模型化。另外，可用一激光振动计测量分散关系，以便在部件中对许多已知的频率产生振动模式(pattern)的图像，从而提供在所关注的频率范围中的分散关系。通过对部件中的移动可持续地取样以进行弯曲波传播的测量。将所测得的弯曲波信号与一参考信号(例如在接触前已形成的信号)相比较，当接触时可识别。可比较信号的幅度或其它特性。一旦形成接触，可记录所测得的弯曲波信号，然后加以处理。部件可为平板(plate)或面板(panel)的形式。该部件可为透明的或选择非透明的，例如具有印刷的图形。该部件可具有均匀的厚度。另外，部件可具有更复杂的形状，例如弯曲的表面及/或可变的厚度。若弯曲波可能从接触位置行进至传感器之一(不管是多复杂的路径)，通过提供一例如类神经网路的自适应算法以解译传感器所收到的弯曲波信号的接触位置，该方法可适用于复杂形状的部件。可能需有数个传感器。该方法可涉及纯无源式(passive)传感。换句话说，接触所引起的部件中弯曲波振动的变化可为对部件中弯曲波振动的激励。换句话说，对无源式传感器并无其它弯曲波振动源。通过记录在各传感器脉冲到达的时间、比较这些时间以确定各传感器距脉冲源的相对距离并将相对距离交叉以得接触的位置，可计算出接触的位置。通过接触的最被碰击或摩擦移动可产生弯曲波振动以及所测量的弯曲波信号。最少可有三个传感器。增加用于检测接触或接触位置的传感器数目提供了额外的信息，且因而可提供更准确的检测。另外地或附加地，可在较长的时间段分析在各传感器所收到的弯曲波信号，以致不仅测量了直接信号(亦即脉冲最先到达转换器的信号)且也测量了来自部件边缘的反射。这一方法近似于向各现有的传感器加入镜面反射的方案。利用这一方式，所得的额外信息可用于提供较高的准确度或减少传感器的数目。在计算接触的位置之后，可进一步处理所测得的弯曲波信号以确定接触有关的其它信息。输入笔在部件上的移动将会产生受部件上输入笔的位置、压力及速度影响的连续信号。可从该连续信号推导出的连续时间数据，可用于推导出在各种应用上其它有用的信息。一种应用可为签字辩认，其为图形辩认的更一般性工作的子集合。例如这些从复杂的数据画出图形的应用，其优点主要来自在连续时间数据中出现的额外独立信息。因而这一方法还可包含实现用于处理连续时间数据的类神经网路的步骤。可以一组例子训练该类神经网路，例如由一特定物件所写的一组签字或根据人书写过程所引起的典型变化的知识所产生的集合。类神经网路的基本特性是可用的独立信息愈多，所得出结论的准确度愈高。因为是与在部件表面上输入笔的速度及压力相关，在连续时间数据中许多可用的信息是完全与位置信息无关的。因此额外的信息将增加准确的签字辩认的可能性。该方法还可包含对签字的时间响应的实例的第二类神经网路的训练。利用由使用者产生的或从压力及速度预期的变化的知识的更多例子训练，可实现其它的改进。另外，连续时间数据可用于手写的辩认、“双击”的检测或接触强度的检测，例如点击有多强。利用连续时间数据中脉冲形状的图像，可实现对“双击”及点击强度两者的检测。可以利用比其它更传统的技术更慢的位置取样速率。相比较而言，传统上对笔、手指等接触的检测是在预定的取样率下进行的，而有关接触位置的信息是从点的集合建立的。并无连续的时间信息，因而无法进行上述的许多应用，或者只可在较低满意度下进行。因为各类型的输入笔所产生的特性频率不同，所以所测得的弯曲波信号的频率含量的测量可用于确定接触类型。例如硬输入笔将比软手指产生更高的频率。因而可建立利用手拿的笔输入装置的接触传感装置，若操作者的手触及该接触传感装置也不致将其触发。由不同类型的输入笔所产生的频率差异意味着可达到的绝对空间分辨率的差异；愈高的频率转变成愈大的分辨率。然而，分辨率的差异通常与讨论中接触的要求一致。例如，以手指输入所需的空间分辨率通常低于尖锐端输入笔预期的空间分辨率。接触所产生的频率相当低，亦即一般为音频而非超声波的频率。因此，部件最好可维持音频范围的弯曲波振动。因而与用做扬声器的声音辐射器相似的部件也可用做为接触传感装置。接触传感装置还可包含一安装于部件上的发射转换器，以产生部件中的弯曲波振动，因而探查出有关接触的信息。因此该部件可为声音辐射器，且在部件的弯曲波振动可用于产生声音的输出。虽然有会影响无源式传感的其它型式噪声信号，不过这种振动可当做是噪声信号。当有外部噪声信号时，本方法还可包含将噪声信号与接触所产生的信号隔离的技术，例如1)预测在短时间内噪声信号的响应的预测滤波。与预测值的差异很可能是由接触而非发射转换器所产生。2)通过利用所产生声音信号的连续记录与发射转换器至传感器的传递函数，将噪声信号模型化。这使得能比预测滤波更加准确地预测噪声信号。3)以用于定位接触(例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定在一接触传感装置上与接触有关信息所述的方法，包含的步骤为：提供一可维持弯曲波的部件，在离散的位置接触该部件，以便在该部件中产生弯曲波振动的变化，提供至少一个附着至该部件的测量装置，以测量在该部件中变化的弯曲波振动，因而确 定测得的弯曲波信号，以及处理所测得的弯曲波信号以计算接触有关的信息。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯PR希尔，
申请(专利权)人：新型转换器有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]