二维触摸传感器制造技术

在触摸传感器中，不但提供触摸位置数据，而且提供关于触摸形状的额外数据。这是通过在比致动对象（通常为手指）的大小精细的网格上具有取样节点而实现的，因此，每一手指触摸激活所述传感器上的邻近节点群组。以此方式，每一触摸具有由所述激活的节点形成的形状。所述形状允许所述触摸传感器报告每一触摸的角度以及指示所述触摸有多细长的数据，优选两者一起作为一向量来报告，其中所述向量的方向给出所述角度且所述向量的量值给出扁率。对于从传感器阵列收集的每一数据帧，所述传感器输出触摸位置的（ｘ，ｙ）坐标和进一步的形状向量的（ｘ，ｙ）坐标。此允许提供许多新颖的手势，例如单个手指“拖曳并缩放”以及单个手指“拖曳并旋转”。其还允许在将手指触摸放置于虚拟键上的过程中校正系统性人类错误。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二维(2D)触摸传感器，具体来说，涉及对从所述传感器获取的数据的处理。
技术介绍
各种不同技术用于2D触摸传感器，值得注意的是电阻性电容性。不管使用何种技 术，2D触摸传感器一般具有基于传感器节点的矩阵的构造，所述传感器节点在笛卡儿坐标 中形成2D阵列，即栅格。在电容性触摸感测中的两个最活跃的开发领域是多触摸处理以及手势辨识(或 简称为“多触摸”和“手势”)的相关话题。多触摸是指2D触摸传感器能够同时感测一个以上触摸的能力。基本的触摸传感 器经设计以假设在任何一个时间仅一个触摸存在于传感器上，且经设计以在任何一个时间 仅输出一个x，y坐标。多触摸传感器经设计以能够检测多个同时的触摸。多触摸传感器的 最简单的形式是两点触摸传感器，其经设计以能够检测高达两个同时的触摸。将了解，两点触摸检测对于甚至基本的键盘模拟来说是基本的，因为需要SHIFT 键来操作常规键盘。此外，许多手势需要两点触摸检测。虽然术语“手势”在业界可能未明 确界定，但其一般用于指比在特定位置处的单一“敲击”或“按压”更复杂的用户输入。非常 简单的手势可为当用户以快速的连续性两次快速地触摸触摸表面并释放触摸表面时的“两 次敲击”。然而，通常当指手势时，其与触摸动作结合。实例单一触摸动作手势为“翻动”和 “拖曳”，且实例两点触摸动作为“捏”、“拉伸”和“旋转”。显然，多触摸感测能力是能够提供基于两个或两个以上同时对象的任何手势的首 要条件。手势辨识的现有方法是基于向手势辨识算法供应来自触摸传感器的触摸坐标的 时间序列，来自每一时间间隔的数据集被称作帧，或在下文中称为帧数据。举例来说，处理 四个连续时间帧、、、和、以跟踪触摸传感器上的高达三个触摸的动作的结果可为以下数 据 表 1在所述表中，展示三个所跟踪触摸的实例(X，y)坐标，其中第二触摸在时间、处 中止。当然，所述时间序列将在非常大量的时间增量内持续。手势辨识算法的任务是分析帧数据首先识别用户正在输入哪些手势；且其次将 所辨识的手势参数化，且将这些参数输出到处理软件的更高级。举例来说，手势辨识算法可 报告用户已输入表达67度角的旋转的“旋转”手势。
技术实现思路
本专利技术通过提供额外提供关于触摸形状或得自触摸形状的数据的触摸传感器而 脱离触摸传感器仅提供触摸位置数据的常规假设。这是通过在比致动对象(通常为手指) 的大小精细的网格或栅格上具有取样节点而实现的。因此，手指的每一触摸一般将致使激 活传感器的多个邻近节点，使得每一触摸具有由节点群组形成的形状。此允许触摸传感器 输出每一触摸的触摸位置，但所述触摸位置不简单地与正在检测中的单一节点同义，而是 通过分析共同表示触摸的所激活节点的群组而计算出的，例如从所激活节点的质心计算出 的。此外，此额外允许触摸传感器输出关于触摸形状的数据。具体来说，可提供一种触摸传 感器，其输出与每一触摸位置的触摸角度，且任选地还输出表示触摸形状(例如，触摸有多 细长)的其它数据。如果触摸形状近似椭圆，那么所述椭圆可用于提供角度和扁率。如从 基础几何学已知，扁率是指示椭圆有多细长的参数，即是一种“细长度”因数。在本专利技术的 优选实施方案中，每一触摸作为触摸位置和触摸向量的组合而输出。触摸位置和触摸向量 两者均可表达为二维坐标，其在形式上可为笛卡儿或极坐标。笛卡儿坐标是优选的，因为此 便利地映射到常规2D传感器阵列的普通栅格形式。举例来说，对于从传感器阵列收集到的 每一数据帧来说，传感器输出触摸位置或定位的U，y)坐标和(χ，y)向量，所述(χ，y)向 量根据定义具有量值和方向，所述方向提供触摸角度，且所述量值提供触摸的扁率或“细长度 O通过包含此额外形状数据以作为帧数据的一部分，极大地简化了手势处理，因为 其变为用以识别手势的简单得多的处理任务。至少同等重要的是，额外的形状数据打开发 明新手势的无穷可能性，所述新手势原本仅基于触摸位置数据是不实际或不可能识别的。 另外，如下文进一步详细描述，已有可能使用容易在例如微控制器等简单的硬件平台上运 行的非常简单的数值方法来实施本专利技术。本专利技术建立于来自马丁 ·西蒙和丹尼尔·皮克特的三个早先专利技术的元素之上和/ 或其最佳模式并入有所述元素，马丁 ·西蒙和丹尼尔·皮克特是本申请案的共同专利技术人中 的两者，现在列出所述专利技术。2008年10月21日申请的US 12/255，610，其描述一种用于识别2D触摸传感器上的触摸的方法和设备，其中触摸大小大于节点间隔。2008年10月21日申请的US 12/255，616，其描述一种用于计算2D触摸传感器上 的触摸位置的方法和设备，其中触摸大小大于节点间隔。2008年10月21日申请的US 12/255，620，其描述一种用于跟踪2D触摸传感器上 的多个触摸的方法和设备。这三个早先申请案的内容的以全文引用的方式并入本文中。本专利技术在一个方面中提供一种感测触摸传感器上的触摸的方法，所述方法包括 提供触摸传感器，所述触摸传感器具有分布于感测区域上的感测节点的二维阵列；从所述 感测节点获取触摸信号值的帧；处理所述触摸信号值以检测所述帧中的至少一个触摸，每 一触摸由一个或一个以上感测节点的邻接群组形成；针对每一触摸，通过处理所述触摸的 所述触摸信号值而计算其在所述感测区域上的触摸位置；针对每一触摸，通过处理所述触 摸的所述触摸信号值而计算指示所述触摸在所述感测区域上的定向的触摸角度；以及针对 每一帧，输出包含所述触摸位置和所述触摸角度的帧数据。所述方法可进一步包括针对每一触摸，通过处理所述触摸的所述触摸信号值而 计算指示所述触摸所拥有的形状有多细长的触摸扁率因数；以及针对每一帧，输出所述触 摸扁率因数以作为所述帧数据的一部分。可由分别从所述触摸扁率因数和所述触摸角度确 定的校正距离和校正方向来翻译所述触摸位置。在本专利技术的实施例中，将所述触摸角度和触摸扁率因数共同表达为向量。可将所 述向量表达为笛卡儿坐标(χ，y)或极坐标(r，θ )。在一个特定实施方案中，通过对沿着第一和第二正交对的方向的触摸信号值求 和，所述对方向彼此相对地旋转45度，以及从所述第一对的总和获得第一比率和从所述第 二对的总和获得第二比率，而计算所述向量。用以计算所述比率的总和可为在四个方向中 的每一者中具有最大值的若干者。或者，如果将触摸位置视为原点且针对四个方向中的每 一者仅采用与所述原点相交的一根线，那么针对每一方向仅需要计算一个总和。在宽松的意义上而不是在严格的几何意义上使用术语“扁率”来表达触摸的“细长 度”的程度，且不暗示着依照椭圆形状来处理触摸或触摸形状。可另外从二进制指向方向指示符来确定触摸方向，可例如用并入有触摸传感器的 装置在正常使用中时将如何定向的知识来确定所述二进制指向方向指示符。或者，可从正 被检测的触摸的特性计算二进制指向方向指示符。所述方法可进一步包括提供手势处理器，其经布置以从触摸传感器接收帧数据 且可操作以随时间处理所述帧数据，其中所述手势处理器运行手势处理算法，所述手势处 理算法从所述帧数据识别手势，且输出手势数据。所述手势处理算法可包含用到触摸角度 的映射来辨识具有一参数的至少一个手势。所述手势处理算法可可操作以基于触摸角度 来确定触摸是来自左手还是右手，且优选触摸扁率因数也用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感测触摸传感器上的触摸的方法，所述方法包括：提供触摸传感器，所述触摸传感器具有分布于感测区域上的感测节点的二维阵列；从所述感测节点获取触摸信号值的帧；处理所述触摸信号值以检测所述帧中的至少一个触摸，每一触摸由一个或一个以上感测节点的邻接群组形成；针对每一触摸，通过处理所述触摸的所述触摸信号值而计算所述触摸在所述感测区域上的触摸位置；针对每一触摸，通过处理所述触摸的所述触摸信号值而计算指示所述触摸在所述感测区域上的定向的触摸角度；以及针对每一帧，输出包含所述触摸位置和所述触摸角度的帧数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得斯利曼，马丁约翰西蒙斯，丹尼尔皮克特，克里斯托弗阿尔德，
申请(专利权)人：爱特梅尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]