专利名称：源自正斜率检测数据的触摸板多触点输入方法
技术领域：
本发明一般涉及触摸板。更具体的，本发明涉及一种使用来自触摸板的数据来检测和追踪正在触摸其表面的多个对象的方法。本发明使用已由触摸板提供的数据，而不必对触摸板硬件进行改进。
背景技术：
存在电容感应触摸板的若干种设计。其中一个现存的、能被改进从而对本发明有效的触摸板设计是由CIRQUE 公司制造的触摸板。因此，调查基础技术是非常有益的，因为能更好的理解所有电容感应触摸板是如何被改进并对本发明有效的。CIRQUE 公司的触摸板是互电容感应设备，并且其例子显示在图1的框图中。在这个触摸板10中，使用X(U)和Y(14)电极网格以及感应电极16来限定触摸板的触摸感应区域18。典型地，当存在空间限制时，触摸板10是由大约16乘12根电极、或者8乘6根电极的矩形网格。与这些Χ(12)和Y(14)(或者行和列)的电极交错的是单根感应电极16。 通过感应电极16进行所有的位置测量。CIRQUE 公司的触摸板10测量感应线16上的电荷失调。当没有指向对象位于触摸板10上或者其附近时，触摸板电路20处于平衡状态，并且在感应线16上没有电荷失调。当指向对象接近或者接触触摸表面(触摸板10的感应区域18)时，该对象由于电容耦合而产生失调，在电极12、14上发生电容变化。所测量的是电容的变化，而不是电极12、14 上的绝对电容值。通过测量必须注入到感应线16上从而重新建立或重新获得感应线上的电荷平衡的电荷数，触摸板10确定电容的变化。利用上述系统来确定位于触摸板10上或者附近的手指的位置，如下文所述。这个例子描述了行电极12，并且对于列电极14以相同的方式重复。从行电极和列电极测量得到的值确定哪一点是位于触摸板10上或者附近的指向对象的质心。在第一步中，使用来自P、N发生器22的第一信号驱动第一组行电极12，并且使用来自P、N发生器的第二信号驱动不同但毗邻的第二组行电极。使用互电容测量设备沈，触摸板电路20从感应线16上得到指示哪一行电极与指向对象最近的值。然而，由一些微控制器观控制的触摸板电路20还不能确定指向对象是位于行电极的哪一侧上，触摸板电路 20也不能确定指向对象位于距离电极多远处。因此，对于待驱动的电极12的组，系统移位一根电极。换句话说，增加所述组一侧上的电极，同时不再驱动在所述组相反侧上的电极。 然后P、N发生器22驱动新组并且进行感应线16的第二次测量。从这两次测量，能够确定指向对象位于行电极的哪一侧，以及有多远。然后通过使
用比较两次测量信号的强弱的方程式，执行指向对象的位置确定。CN 102460354 A说明书2/4 页
CIRQUE 公司触摸板的灵敏度和分辨率远高于行和列电极为16乘12的网格所含有的灵敏度和分辨率。典型地，分辨率为960个像素/英寸的量级，或者更大。精确的分辨率由组件的灵敏度、相同行和列上的电极12、14之间的距离以及不属于本发明内容的其他因素决定。 使用P、N发生器M对Y或者列电极14重复上述程序。尽管上述的CIRQUE 触摸板使用X电极12和Y电极14的网格以及分开的单个感应电极16，但是使用多路复用技术，感应电极可以实际是X电极12或Y电极14。两者中任一种设计都能使本发明发挥作用。CIRQUE 公司触摸板的基础技术是基于电容式感应器的。然而，本发明也可以使用其他触摸板技术。这些其他接近-感应和触摸-感应的触摸板技术包括电磁、电感、压力传感、静电、超声波、光学、电阻膜、半导体膜或其他手指或者触针反应技术。现有技术包括对能够检测和追踪触摸板上的多个对象的触摸板的描述。这篇现有技术专利教导并声明触摸板能检测和追踪触摸板上任何地方的单个对象。所述专利描述了一种系统，依靠此系统，对象以“最大值”出现在曲线上。所以也有“最小值”，其是曲线的下段，此处检测不到任何对象。图2是阐释第一最大值30、最小值和第二最大值34的概念的图表，其为触摸板上两个对象的检测结果。对于现有技术而言，提供一种新颖的检测和追踪方法是非常有利的，这种方法不需要系统来确定触摸板表面上有多少个对象，而依然能够追踪它们。
发明内容
在第一个实施方式中，本发明是一种使用现存的触摸板硬件来检测和追踪例如手指等与触摸板接触的多个对象的方法，其中所述方法从已收集的数据中提取信息，其中通过识别对象而简化了数据分析，识别对象是指通过在触摸板数据中仅查找正斜率和负斜率来识别多个对象。结合附图，通过下述详细说明，本发明的这些以及其他目的、特征、优点和替代方面对于本领域技术人员来说是显而易见的。
图1为现有技术中适合在本发明中使用的触摸板的第一个实施方式的操作框图。图2是显示了必须识别每个检测对象的最大值并介入最小值的现有技术的图表。图3是显示了什么类型的测量适合作为正斜率和负斜率来识别多个手指的存在而不是其位置的图表。
具体实施例方式现参考对本发明的各种元件赋予了附图标记的附图来讨论本发明，从而使本领域技术人员能够实施本发明。需要理解的是下述描述仅仅是本发明原理的示例，不应该被视为缩小了随附的权利要求书。图3是显示了使用本发明第一实施方式从操作中的触摸板收集的数据点的图表。所述系统需要从一组用来从触摸板收集数据的电极中移走一根X电极和一根Y电极。然后， 这两根电极通过电容器接地。然后，依靠这些联接到接地电容器上的电极来驱动和平衡电极。当手指放置在触摸板上时，手指仅有的感应位于那单根被驱动电极上。当手指放置在触摸板上并在正被驱动的电极上方时，位于那根电极上的信号会显示为正。被驱动电极上的信号越多，在那根电极上的信号的正向增量更大。图3是显示了 X轴上每根电极的信号的图表，所述信号由两个位于触摸板表面上的对象引起。Cirque控制IC具有16根X电极和12根Y电极。从每个轴上取走一根电极用作其他电极测量或者平衡的参考，留下15根X电极和11根Y电极用于进行触摸板上的测量。应理解，X和Y电极的数量是任意的并且可根据用来进行测量的控制器IC而变化。 15根X电极用于测量的该例子仅仅是个示例，不应该被认为是本发明的限制因素。手指位于触摸板上，手指中心通过点44来指定。在本发明中，从触摸板一侧到另一侧扫描电极。这种选择是任意的。对于这个例子我们假定扫描是从左到右。为了测量被视为表明手指存在的“正斜率”，正斜率必须存在，并且测量必须大于某些选定的“临界”值。在这个图表中以临界值T42表明临界值。对于被视为是正斜率的斜率，信号强度增加的量级必须至少是两个预定临界值单位。临界值T42实际上显示为位于某些电平上的标的物，超过该临界值，则确定需要消除假正信号，因为可以认为在所有触摸板系统中存在噪声。然而，可能需要对系统进行校准从而考虑不同触摸板系统中内在的噪声，并且由此调整临界值T42。被组合成测量46的测量表明第二 X电极上的信号大于第一 X电极上的信号，并且信号强度至少增加了两个临界值单位。在本例中，信号强度增加了四个临界值单位，因此存在正斜率，因为我们从左侧向右侧测量。此外，测量46超过了临界值T42。这表明了手指的存在，而没有必要识别代表手指质心的任何最大值。在本发明中，使用斜率计数追踪超过临界值T42的正斜率。因此，临界值计数增加到值“1”。一旦识别到超过临界值T42的正斜率，所述系统势必仍然从左侧到右侧识别足够大的负斜率，其可表明到达了手指边缘。通过测量48识别第一足够大的负斜率。在这个示例中，足够大到表明已到达手指边缘的负斜率使用不同标准。特别地， 仅需要减少一个临界值单位。在查找到负斜率后，系统再次查找另一个正斜率并且将临界值计数减值到“0”。在测量50处的第一正斜率不会被计为正斜率，因为其没有通过临界值 T42。然而，下一个测量52是正斜率，因为其变化了至少两个临界值单位，并且其超过了临界值T42，因此被识别为另一根手指。临界值计数再次增加到值“1”。认识到这一点是重要的，即从来没有识别过信号强度的最大值和最小值，而仅仅从数据中识别正斜率和负斜率，所述数据总是从触摸板硬件收集。另一点需要注意的是，也没有识别任何手指的实际位置。识别的是手指的存在，而不是他们的位置。需要注意的是，作为实施的实质，本发明还要求所有正斜率不但是正的并超过临界值T42，而且还必须增加至少两个预定临界值单位。因此，第一正斜率测量46从T-3增加到T42。第二正斜率测量52从T-I增加到T+1。系统的这个限制对于手指是“胖”的或者卷曲到其侧面时的情况是实用的。手指的这种放置可导致测量M。由于测量M不会增加至少两个预定临界值单位，尽管已经测量到负斜率测量56，测量M不会被认为是可表示分离的手指的正斜率。“临界值单位”的实际值可稍后确定，并且不能被认为是本发明的限制因素。重要的是如何确定识别手指存在的方法。本发明的另一个特征是确定信号强度。信号强度是正斜率已增加的预定临界值单位的数量的函数。显然，如果使用X电极测量手指的存在，那么从Y电极测量上能得到相同的测量和信息。因此，还能生成既显示Y电极上的测量也可显示已在X电极上查找到的手指的存在的图表。当确定的不是手指的位置而仅仅是手指的数量时，可以从X或者Y电极上得到那
些fe息。应理解，上述设置仅仅是解释本发明原理的应用。在不偏离本发明的实质和范围下，本领域技术人员可设计多种改进和替换设置。附加的权利要求书的目的在于涵盖这种改进和设置。
权利要求
1.一种用于确定触摸感应表面上存在的对象的数量的方法，所述方法包括下述步骤1)在充分透明基片的第一层上布置多根平行的X电极，以及在基片的第二层上布置多根平行的Y电极，其中Y电极与X电极共面并与其正交；2)测量多根X电极中每根电极上的信号，从X电极的第一侧向相对的第二侧进行这种测量；3)分析所述测量，从而通过确定毗邻的X电极的任何两次测量是否显示出足够大的信号强度正斜率以及确定哪一次测量从低于临界值增加到高于临界值来识别对象，从而表明导电对象的存在；4)分析所述测量从而识别继所述正斜率后的负斜率；以及5)当朝向第二侧移动时，对触摸感应表面上的每一个被识别的导电对象重复步骤3) 和4)。
2.如权利要求1所述的方法，其中查找正斜率的步骤进一步包括下述步骤1)设定信号强度临界值；2)设定临界值单位；3)将正斜率赋值为两根毗邻的电极的信号强度测量，其中所述信号强度必须从低于临界值上升到高于临界值，并且其中所测得的信号强度的总变化必须是至少两个临界值单位。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述设定临界值的步骤进一步包括选择临界值的步骤，所选择的临界值通常高于触摸感应表面的噪声电平。
4.如权利要求2所述的方法，其中查找继正斜率之后的负斜率的步骤进一步包括将负斜率赋值为两个毗邻的电极的信号强度测量的步骤，其中信号强度必须下降至少一个临界值单位。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括确定导电对象的信号强度的步骤，其中所述方法包括当检测到正斜率时确定临界值单位的总上升的步骤。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述方法进一步包括使用临界值计数来确定触摸感应表面上的对象的总数量的步骤，其中所述方法包括下述步骤1)当分析显示已测量到正斜率时，增加临界值计数；以及2)当分析显示已测量到负斜率时，减少临界值计数，以及将触摸感应表面上的对象的总数量赋值为临界值计数增加的次数。
7.如权利要求2所述的方法，其中确定毗邻的X电极的任何两次测量是否显示出信号强度正斜率的步骤进一步包括下述步骤1)比较第一X电极和第二 X电极的信号强度测量，并确定信号强度的变化是正斜率还是负斜率；以及2)比较下一组X电极的信号强度测量，并确定信号强度的变化是正斜率还是负斜率， 直到比较完所有X电极组。
8.一种用于确定触摸感应表面上存在的对象的数量的方法，所述方法包括下述步骤1)在充分透明基片的第一层上布置多根平行的X电极，以及在基片的第二层上布置多根平行的Y电极，其中X电极与Y电极共面并其正交；2)测量多根Y电极中每根电极上的信号，从Y电极的第一侧向相对的第二侧进行这种测量；3)分析所述测量，从而通过确定毗邻的Y电极的任何两次测量是否显示出足够大的信号强度正斜率以及确定哪一次测量从低于临界值上升到高于临界值来识别对象，从而表明导电对象的存在；4)分析所述测量从而识别继所述正斜率之后的负斜率；以及5)当朝向第二侧移动时，对触摸感应表面上的每一个被识别的导电对象重复步骤3) 和4)。
9.如权利要求8所述的方法，其中查找正斜率的步骤进一步包括下述步骤1)设定信号强度临界值；2)设定临界值单位；3)将正斜率赋值为两个毗邻的电极的信号强度测量，其中所述信号强度必须从低于临界值上升到高于临界值，并且其中所测得的信号强度的总变化必须是至少两个临界值单位。
10.如权利要求9所述的方法，其中设定临界值的步骤进一步包括选择通常高于触摸感应表面的噪声电平的临界值的步骤。
11.如权利要求9所述的方法，其中查找继正斜率之后的负斜率的步骤进一步包括将负斜率赋值为两个毗邻的电极的信号强度测量的步骤，其中信号强度必须下降至少一个临界值单位。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述方法进一步包括确定导电对象的信号强度的步骤，其中所述方法包括当检测到正斜率时确定临界值单位的总上升的步骤。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述方法进一步包括使用临界值计数来确定触摸感应表面上的对象的总数量的步骤，其中所述方法包括下述步骤1)当分析显示已经检测到正斜率时，增加所述临界值计数；以及2)当分析显示已经检测到负斜率时，减少所述临界值计数，以及将触摸感应表面上对象的总数量赋值为临界值计数增加的次数。
14.如权利要求9所述的方法，其中确定毗邻的Y电极的任何两次测量是否显示出信号强度正斜率的步骤进一步包括下述步骤1)比较第一Y电极和第二 Y电极的信号强度测量，并确定信号强度的变化是正斜率还是负斜率；以及2)比较下一组Y电极的信号强度测量，并确定信号强度的变化是正斜率还是负斜率， 直到比较完所有Y电极组。
全文摘要
一种使用现存触摸板硬件来检测和追踪与触摸板接触的例如手指等的多个对象的方法，其中所述方法从已经收集的数据中提取信息，通过识别对象简化数据分析，所述识别对象是指通过在触摸板数据中仅查找正斜率和负斜率来识别多个对象。
文档编号G06F3/041GK102460354SQ201080026037
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月14日 优先权日2009年6月12日
发明者理查德·D·伍莱, 贾里德·C·希尔 申请人:瑟克公司