用于检测和表征触摸传感器上的输入的系统的制作方法

用于检测和表征触摸传感器上的输入的系统
1.本技术是申请日为2017年9月11日，申请号为201780069437.2，发明名称为“用于检测和表征触摸传感器上的输入的系统”的申请的分案申请。
2.相关申请的交叉引用
3.本技术要求于2016年09月09日提交的第62/385,310号美国临时申请的利益，该临时申请通过这个引用以其整体并入。
4.本技术涉及于2016年7月29日提交的第15/224,003号美国专利申请、于2016年7月29日提交的第15/223,968号美国专利申请、于2017年3月27日提交的第15/470,669号美国专利申请和于2017年3月31日提交的第15/476,732号美国专利申请，所有这些专利申请通过这个引用以其整体并入。
技术领域
5.本发明总体上涉及触摸传感器领域，并且更具体地涉及触摸传感器领域中用于检测和表征触摸传感器上的输入的新且有用的系统。


技术实现要素：

6.本技术提供了以下内容：
7.1).一种用于检测和表征触摸传感器表面上的输入的方法，包括：
8.●
在第一时间处，以第一分辨率扫描感测电极的阵列以生成第一力图像；
9.●
检测所述第一力图像中的第一力输入；
10.●
响应于所述第一力输入的第一几何尺寸超过第一阈值，将所述第一力输入表征为非触笔输入类型；
11.●
响应于所述第一力输入的所述第一几何尺寸保持低于所述第一阈值：
12.○
响应于所述第一力输入的第一力大小与所述第一力输入的第二几何尺寸的第一比率超过第二阈值，将所述第一力输入表征为触笔输入类型；
13.○
响应于所述第一比率落入所述第二阈值以下，将所述第一力输入表征为非触笔输入类型；以及
14.●
向联接到所述感测电极的阵列的计算设备输出所述第一力输入的位置和类型的规格。
15.2).根据1)所述的方法，
16.●
还包括：
17.○
响应于所述第一力输入的所述第一几何尺寸保持低于所述第一阈值：
18.■
在所述第一时间之后的第二时间处，以大于所述第一分辨率的第二分辨率扫描所述感测电极的阵列的子集以生成第二力图像，所述感测电极的阵列的子集与所述第一力输入一致；以及
19.■
检测所述第二力图像中的接近所述第一力输入的第二力输入；以及
20.●
其中，将所述第一力输入表征为触笔输入类型包括：响应于所述第二力输入的
第二力大小与所述第二力输入的第二几何尺寸的第二比率超过第二阈值，将所述第一力输入表征为触笔输入类型。
21.3).根据2)所述的方法，
22.●
还包括：
23.○
计算包围所述第一力图像中的所述第一力输入的第一最佳拟合椭圆；以及
24.○
提取包括所述第一最佳拟合椭圆的长轴的长度的所述第一几何尺寸；以及
25.○
响应于所述第一最佳拟合椭圆的长轴的长度保持低于所述第一阈值，将所述第一力输入表征为可能是触笔输入；以及
26.●
其中，以所述第二分辨率扫描所述感测电极的阵列的子集以生成所述第二力图像包括：响应于将所述第一力输入表征为所述可能是触笔输入而生成所述第二力图像。
27.4).根据1)所述的方法，还包括：
28.●
其中，扫描所述感测电极的阵列以生成所述第一力图像包括：
29.○
以小于所述感测电极的阵列的自然分辨率的所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列，来从感测电极的行和列生成一组原始的力值；
30.○
在所述一组原始的力值中的力值之间进行插值，以生成一组插值的力值；以及
31.○
将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值编译到所述第一力图像中，所述第一力图像中的所述一组原始的力值和所述一组插值的力值的分辨率对应于所述感测电极的阵列的自然分辨率；
32.●
其中，检测所述第一力图像中的所述第一力输入包括：将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值中超过最小力阈值的力值的第一连续群解释为所述第一力输入；以及
33.●
所述方法还包括：
34.○
限定包围了在所述第一力图像中限定的、超过所述最小力阈值的力值的连续边界；和
35.○
按照所述连续边界包围的输入区域计算所述第一几何尺寸。
36.5).根据1)所述的方法，
37.●
其中，输出所述第一力输入的位置和类型包括：输出所述第一力输入在大约所述第一时间处的位置和类型；
38.●
还包括：
39.○
在所述第一时间之后的第三时间处，以所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成第三力图像；
40.○
检测所述第一力输入从所述第一力图像中的第一位置到所述第三力图像中的第二位置的重新定位；
41.○
响应于在所述第三力图像中的第二位置的所述第一力输入的第三几何尺寸超过所述第一阈值：
42.■
将在所述第二位置的所述第一力输入表征为非触笔输入类型；
43.■
向所述计算设备输出所述第一力输入在大约所述第三时间处的所述第二位置和所述非触笔输入类型；以及
44.■
向所述计算设备输出将在所述第一时间处在所述第一位置的所述第一力输入
指定为所述非触笔输入类型的更新。
45.6).根据1)所述的方法，还包括：
46.●
响应于所述第一比率保持低于所述第二阈值，将所述第一力输入表征为手掌输入类型；
47.●
在所述第一力图像中检测偏离所述第一力输入的第三力输入；
48.●
响应于所述第三力输入的第三力大小与所述第三力输入的第三几何尺寸的第三比率超过所述第二阈值，将所述第三力输入表征为所述触笔输入类型；
49.●
限定从所述第一力输入到所述第三力输入的虚拟矢量；
50.●
在所述第一时间之后的第三时间处，以所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成第三力图像；
51.●
在所述第三力图像中检测所述第一力输入从所述触摸传感器表面的第一位置到第二位置的重新定位；
52.●
响应于在所述第三力图像中检测到第四力输入和第五力输入，
53.○
将所述虚拟矢量投射到所述第三力图像上；
54.○
将所述第四力输入和所述第五力输入投射到所述虚拟矢量上，所述第四力输入到所述虚拟矢量上的投射距所述第一力输入的质心第一距离，所述第五力输入到所述虚拟矢量上的投射距所述第一力输入为小于所述第一距离的第二距离；
55.○
响应于检测到所述第一距离超过所述第二距离，将所述第四力输入表征为所述触笔输入类型，将所述第五力输入表征为所述非触笔输入类型；以及
56.○
向所述计算设备输出所述第四力输入的位置、类型的规格和所述第五力输入的类型的规格。
57.7).一种用于检测和表征触摸传感器表面上的输入的系统，包括：
58.●
触摸传感器，包括：
59.○
基板；
60.○
感测电极的阵列，其横跨所述基板被图案化；以及
61.○
电阻层，其被布置在所述基板上方，并包括响应于传递到所述电阻层中的力的大小的变化而展现出局部接触电阻的变化的材料；
62.○
力扩散层，其被布置在所述电阻层之上，限定所述触摸传感器表面，并使施加于所述触摸传感器表面并垂直于所述触摸传感器表面的力横向分布且分布到所述电阻层中；以及
63.●
控制器，其被配置为：
64.○
基于由所述触摸传感器中的感测电极的子集测量到的在所述电阻层内的电阻的局部变化来检测所述力扩散层上的力输入；以及
65.○
基于所述力扩散层上所述力输入的检测到的力大小与检测到的面积的比率，将所述力输入表征为触笔输入类型和非触笔输入类型中的一个。
66.8).根据7)所述的系统，其中，所述控制器被配置为：
67.●
以第一分辨率扫描感测电极的阵列以生成第一力图像；
68.●
检测所述第一力图像中的第一力输入；
69.●
响应于检测到与所述第一力输入一致的第一几何尺寸超过第一阈值，将所述第
一力输入表征为非触笔输入类型；
70.●
响应于检测到与所述第一力输入一致的第一几何尺寸保持低于所述第一阈值：
71.○
以大于所述第一分辨率的第二分辨率扫描所述感测电极的阵列的子集以生成第二力图像，所述感测电极的阵列的所述子集与所述第一力输入一致；
72.○
检测所述第二力图像中接近所述第一力输入的第二力输入；和
73.○
响应于所述第二力输入的第二力大小与所述第二力输入的第二几何尺寸的第二比率超过第二阈值，将所述第一力输入表征为触笔输入类型；和
74.●
向联接到所述感测电极的阵列的计算设备输出所述第一力输入的位置和类型的规格。
75.9).根据8)所述的系统，其中，所述控制器被配置为：
76.●
每隔三行和每隔三列地对所述感测电极的阵列进行扫描，以生成所述第一力图像；以及
77.●
每隔一行和每隔一列地对与所述第一力输入一致的所述感测电极的阵列的所述子集进行扫描，以生成所述第二力图像。
78.10).一种用于检测和表征输入设备的触摸传感器表面上的输入的方法，所述方法包括：
79.●
在第一时间处，以第一分辨率扫描布置在所述触摸传感器表面下方的感测电极的阵列以生成第一力图像；
80.●
检测所述第一力图像中的第一力输入；
81.●
响应于所述第一力输入的第一几何尺寸超过第一阈值，将所述第一力输入表征为非触笔输入类型；
82.●
响应于所述第一力输入的所述第一几何尺寸保持低于所述第一阈值：
83.○
在所述第一时间之后的第二时间处，以大于所述第一分辨率的第二分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成第二力图像；
84.○
检测所述第二力图像中接近所述第一力输入的第二力输入；和
85.○
响应于所述第二力输入的第二力大小与所述第二力输入的第二几何尺寸的第二比率超过第二阈值，将所述第一力输入表征为触笔输入类型；和
86.●
向联接到所述输入设备的计算设备输出所述第一力输入的位置和类型的规格。
87.11).根据10)所述的方法，其中，输出所述第一力输入的所述位置和所述类型包括：响应于所述第二力大小超过力阈值并保持低于意向输入阈值，向所述计算设备输出光标位置和作为徘徊输入类型的所述第一力输入的规格。
88.12).根据10)所述的方法，
89.●
其中，扫描所述感测电极的阵列以生成所述第二力图像包括：
90.○
以所述第一分辨率从感测电极的行和列读取一组原始的力值；
91.○
在所述一组原始的力值中的力值之间进行插值，以生成一组插值的力值；以及
92.○
将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值编译到所述第二力图像中；
93.●
其中，检测所述第二力图像中的所述第二力输入包括：将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值中超过力阈值的力值的连续群解释为所述第二力输入；以及
94.●
还包括：
95.○
限定包围了在所述第二力图像中限定的、超过最小力阈值的力值的连续边界；
96.○
按照所述连续边界包围的输入区域计算所述第二几何尺寸；以及
97.○
按照所述第二力图像中所述连续边界内的峰值力值计算所述第二力大小。
98.13).根据10)所述的方法，
99.●
其中，扫描所述感测电极的阵列以生成所述第一力图像包括：
100.○
以小于所述感测电极的阵列的自然分辨率的所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列，以从感测电极的行和列生成一组原始的力值；
101.○
在所述一组原始的力值中的力值之间进行插值，以生成一组插值的力值；以及
102.○
将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值编译到所述第一力图像中，所述第一力图像中的所述一组原始的力值和所述一组插值的力值的分辨率对应于所述感测电极的阵列的所述自然分辨率；
103.●
其中，检测所述第一力图像中的所述第一力输入包括：将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值中超过最小力阈值的力值的第一连续群解释为所述第一力输入；以及
104.●
还包括：
105.○
限定包围在所述第一力图像中限定的、超过所述最小力阈值的力值的连续边界；和
106.○
按照所述连续边界包围的输入区域计算所述第一几何尺寸。
107.14).根据10)所述的方法，
108.●
其中，输出所述第一力输入的所述位置和所述类型包括：输出所述第一力输入在大约所述第一时间处的位置和类型；
109.●
还包括：
110.○
在所述第一时间之后的第三时间处，以所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成第三力图像；
111.○
检测所述第一力输入从所述第一力图像中的第一位置到所述第三力图像中的第二位置的重新定位；
112.○
响应于在所述第三力图像中的第二位置的所述第一力输入的第三几何尺寸超过所述第一阈值：
113.●
将在所述第二位置的所述第一力输入表征为非触笔输入类型；
114.●
向所述计算设备输出所述第一力输入在大约所述第三时间处的所述第二位置和所述非触笔输入类型；以及
115.■
向所述计算设备输出将在所述第一时间处在所述第一位置的所述第一力输入指定为所述非触笔输入类型的更新。
116.15).根据10)所述的方法，
117.●
其中，以所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列包括：每隔三行和每隔三列地对所述感测电极的阵列进行扫描以生成所述第一力图像；以及
118.●
其中，以所述第二分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成所述第二力图像包括：每隔一行和每隔一列地对与所述触摸传感器表面上的所述第一力输入的区域一致的所述感测电极的阵列的子集进行扫描以生成所述第二力图像。
119.16).根据10)所述的方法，还包括：
120.●
在所述第一力图像的力值之间进行插值，以生成第一组插值的力值；以及
121.●
将所述第一力图像中的第一组原始的力值和所述第一组插值的力值编译到所述第一力图像中，所述第一力图像中的所述第一组原始的力值和所述第一组插值的力值的分辨率对应于所述感测电极的阵列的自然分辨率；
122.●
在所述第二力图像的力值之间进行插值，以生成第二组插值的力值；以及
123.●
将所述第二力图像中的第二组原始的力值和所述第二组插值的力值编译到所述第二力图像中，所述第二力图像中的所述第二组原始的力值和所述第二组插值的力值的分辨率对应于所述感测电极的阵列的所述自然分辨率。
124.17).根据10)所述的方法，
125.●
还包括：
126.○
计算包围所述第一力图像中的所述第一力输入的第一最佳拟合椭圆；以及
127.○
提取包括所述第一最佳拟合椭圆的长轴的长度的所述第一几何尺寸；以及
128.○
响应于所述第一最佳拟合椭圆的长轴的长度保持低于所述第一阈值，将所述第一力输入表征为可能是触笔输入；以及
129.●
其中，以所述第二分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成所述第二力图像包括：响应于将所述第一力输入表征为所述可能是触笔输入而生成所述第二力图像。
130.18).根据10)所述的方法，还包括：
131.●
在所述第二时间之后的第三时间处，以所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成第三力图像；
132.●
响应于检测到所述第三力图像中的第三力输入，检测所述第一力输入从第一位置到邻近所述第一位置的第二位置的重新定位，所述第三力输入的第三几何尺寸近似等于所述第一力输入的所述第一几何尺寸；
133.●
响应于所述第一力输入从所述第一位置到所述第二位置的重新定位，向所述计算设备输出所述第二位置和所述第一力输入在所述第二位置的力值。
134.19).根据10)所述的方法，还包括：
135.●
响应于所述第二比率保持低于所述第二阈值，将所述第一力输入表征为手掌输入类型；
136.●
在所述第一力图像中检测偏离所述第一力输入的第三力输入；
137.●
响应于所述第三力输入的第三力大小与所述第三力输入的第三几何尺寸的第三比率超过所述第二阈值，将所述第三力输入表征为所述触笔输入类型；
138.●
限定从所述第一力输入到所述第三力输入的虚拟矢量；
139.●
在所述第一时间之后的第三时间处，以所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成第三力图像；
140.●
在所述第三力图像中检测所述第一力输入从所述触摸传感器表面的第一位置到第二位置的重新定位；
141.●
响应于在所述第三力图像中检测到第四力输入和第五力输入，
142.○
将所述虚拟矢量投射到所述第三力图像上；
143.○
将所述第四力输入和所述第五力输入投射到所述虚拟矢量上，所述第四力输入
到所述虚拟矢量上的投射距所述第一力输入的质心第一距离，所述第五力输入到所述虚拟矢量上的投射距所述第一力输入为小于所述第一距离的第二距离；
144.○
响应于检测到所述第一距离超过所述第二距离，将所述第四力输入表征为所述触笔输入类型，将所述第五力输入表征为所述非触笔输入类型；
145.○
向所述计算设备输出所述第四力输入的位置、类型的规格和所述第五力输入的类型的规格。
146.20).根据10)所述的方法，
147.●
其中，检测所述第二力图像中的所述第二力输入包括：检测与第二位置一致的所述第二力输入；
148.●
还包括：检测所述第二力图像中与远离所述第二位置的第三位置一致的第三力输入；和
149.●
响应于检测到所述第三位置落在所述第二位置的阈值距离内，将所述第三力输入表征为非触笔输入类型。
150.21).一种用于检测和表征输入设备的触摸传感器表面上的输入的方法，所述方法包括：
151.●
在第一模式中：
152.○
在第一时间处，扫描布置在所述触摸传感器表面下方的感测电极的阵列以生成第一力图像；
153.○
将所述第一力图像中超过第一力阈值的第一力值解释为所述触摸传感器表面上第一位置处的第一力输入；
154.○
将所述第一力图像中超过所述第一力阈值的第二力值解释为所述触摸传感器表面上第二位置处的第二力输入；
155.●
响应于所述第二位置落在所述第一位置的阈值距离内，进入第二模式；
156.●
在所述第二模式中：
157.○
在所述第一时间之后的第二时间处，扫描所述感测电极的阵列以生成第二力图像；
158.○
将所述第二力图像中超过第二力阈值的第三力值解释为所述触摸传感器表面上第三位置处的第三力输入，所述第二力阈值大于所述第一力阈值；
159.○
将所述第二力图像中超过所述第二力阈值的第四力值解释为所述触摸传感器表面上第四位置处的第四力输入；
160.○
响应于所述第三位置落在所述第一位置的阈值距离内，将所述第三力输入和所述第四力输入合并成单个输入，所述单个输入限定了包围所述第三力输入和所述第四力输入的单个输入区域并且被表示所述第三力值和所述第四力值的组合的单个输入力大小表征；以及
161.○
向连接到所述输入设备的计算设备输出所述单个输入的所述单个输入区域和所述单个输入力大小。
162.22).根据21)所述的方法，还包括：在所述第一模式中，响应于所述第一力输入的力大小与所述第一力输入的第一几何尺寸之比保持低于阈值比率，以及响应于所述第二力输入的力大小与所述第二力输入的第二几何尺寸的比率保持低于所述阈值比率：
163.●
向所述计算设备输出所述第一力输入的所述第一位置和所述第二力输入的所述第二位置；以及
164.●
在所述第一模式中继续操作。
165.23).根据21)所述的方法，其中，进入所述第二模式包括：响应于以下情况进入所述第二模式：
166.●
所述第一力输入的力大小与所述第一力输入的第一几何尺寸的比率超过阈值比率；以及
167.●
所述第二位置落在所述第一位置的所述阈值距离内。
168.24).根据21)所述的方法，其中，进入所述第二模式包括：响应于所述第二位置落入所述第一位置的所述阈值距离内而进入所述第二模式，所述阈值距离小于两个相邻手指在所述触摸传感器表面上的最近的共同接触点之间的最小距离。
169.25).根据21)所述的方法，还包括：在所述第一模式中，
170.●
响应于所述第二位置落在距所述第一位置的所述阈值距离之外，在所述第一模式中，响应于所述第一力输入的第一力大小与所述第一力输入的第一几何尺寸的比率超过阈值比率，将所述第一力输入表征为触笔输入类型；以及
171.●
向所述计算设备输出所述第一力输入的所述第一位置、所述第二力输入的所述第二位置，以及作为触笔输入类型的所述第一力输入的规格。
172.26).根据21)所述的方法，还包括：
173.●
在所述第二时间后的第三时间处，扫描所述感测电极的阵列以生成第三力图像；
174.●
将所述第三力图像中超过所述第一力阈值的第五力值解释为所述触摸传感器表面上第五位置处的第五力输入；
175.●
将所述第三力图像中超过所述第一力阈值的第六力值解释为所述触摸传感器表面上第六位置处的第六力输入；
176.●
将所述第五力输入与所述第三力输入相匹配，并将所述第六力输入与所述第四力输入相匹配；
177.●
响应于所述第六位置落在距所述第五位置的所述阈值距离之外：
178.○
转换到所述第一模式；
179.○
向所述计算设备输出所述第五力输入的所述第五位置和所述第六力输入的所述第六位置。
180.27).根据21)所述的方法，其中，输出所述单个输入的所述单个输入区域和所述单个输入力大小包括：
181.●
响应于所述单个输入力大小超过所述第一力阈值并保持低于意向输入阈值，向所述计算设备输出光标位置和作为徘徊输入类型的所述单个输入的规格；以及
182.●
响应于所述单个输入力大小超过所述第一力阈值并超过所述意向输入阈值，向所述计算设备输出作为明确的输入类型的所述单个输入的规格。
183.28).根据21)所述的方法，
184.●
其中，扫描所述感测电极的阵列以生成所述第一力图像包括：在所述第一模式中，以第一分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成所述第一力图像；以及
185.●
其中，扫描所述感测电极的阵列以生成所述第二力图像包括：在所述第二模式中以所述第一分辨率扫描所述感测电极的阵列中的感测电极的第一子集和以大于所述第一分辨率的第二分辨率扫描所述感测电极的阵列中的感测电极的第二子集以生成所述第二力图像，所述感测电极的第二子集与所述第一位置和所述第二位置一致。
186.29).根据21)所述的方法，
187.●
其中，扫描所述感测电极的阵列以生成所述第一力图像包括：
188.○
从感测电极的行和列读取一组原始的力值；
189.○
在所述一组原始的力值中的力值之间进行插值，以生成一组插值的力值；以及
190.○
将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值编译到所述第一力图像中；
191.●
其中，将所述第一力图像中超过所述第一力阈值的所述第一力值解释为所述第一力输入包括：将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值中超过所述第一力阈值的力值的第一连续群解释为所述第一力输入；
192.●
其中，将所述第一力图像中超过所述第一力阈值的所述第二力值解释为所述第二力输入包括：将所述一组原始的力值和所述一组插值的力值中超过所述第一力阈值的力值的第二连续群解释为所述第二力输入；
193.●
还包括，计算所述第一力图像中的所述第一连续群的质心和所述第二连续群的质心之间的偏移距离；以及
194.●
其中，进入所述第二模式包括：响应于所述偏移距离超过所述阈值距离，进入所述第二模式。
195.30).根据21)所述的方法，其中，将所述第三力输入和所述第四力输入合并成所述单个输入包括：
196.●
限定包围所述第三力输入、所述第四力输入以及所述第三力输入和所述第四力输入之间的中间区域的连续边界；
197.●
根据所述连续边界，界定所述单个输入区域；以及
198.●
基于所述第三力输入的峰值力值和所述第四力输入的峰值力值的组合来计算所述单个输入的力大小。
199.31).根据21)所述的方法，
200.●
其中，在所述第二模式中将所述第二力图像中超过所述第二力阈值的所述第三力值解释为所述第三力输入包括：将所述第二力图像中超过所述第二力阈值的力值的第三连续群解释为所述第三力输入；
201.●
其中，在所述第二模式中将所述第二力图像中超过所述第二力阈值的所述第四力值解释为所述第四力输入包括：将所述第二力图像中超过所述第二力阈值的力值的第四连续群解释为所述第四力输入；
202.●
还包括：在所述第二模式中，
203.○
限定第三力输入区域，所述第三力输入区域界定在所述第二力图像中的力值的所述第三连续群；和
204.○
限定第四力输入区域，所述第四力输入区域界定在所述第二力图像中的力值的所述第四连续群；和
205.●
其中，将所述第三力输入和所述第四力输入合并成所述单个输入包括：基于由
所述第三力输入区域加权的所述第三力值和由所述第四力输入区域加权的所述第四力值的组合来计算所述单个输入力大小。
206.32).根据21)所述的方法，其中，在所述第二模式中将所述第三力输入和所述第四力输入合并成单个输入包括：
207.●
基于与所述第三力输入一致的所述第二力图像中的力值计算第三力梯度；
208.●
基于与所述第四力输入一致的所述第二力图像中的力值计算第四力梯度；
209.●
限定包围所述第三力输入、所述第四力输入以及所述第三力输入和所述第四力输入之间的中间区域的连续边界；
210.●
基于所述第三力梯度和所述第四力梯度在所述中间区域内对力值进行插值；以及
211.●
基于所述第三力梯度、所述第四力梯度和与所述中间区域一致的一组投射的力值的组合来计算所述单个输入力大小。
212.33).根据21)所述的方法，还包括：在所述第二模式中，
213.●
在所述第二时间之后的第三时间处，扫描所述感测电极的阵列以生成第三力图像；
214.●
响应于在所述第三力图像中检测到第五力输入和第六力输入，检测所述单个输入到所述触摸传感器表面上的第五位置的重新定位，包围所述第三位置和所述第四位置的输入区域在包围所述第一位置和所述第二位置的区域的阈值区域内；
215.●
响应于所述单个输入到所述第三位置的重新定位，向所述计算设备输出所述第五位置和在所述第三位置中所述单个输入的力值。
216.34).一种用于检测和表征输入设备的触摸传感器表面上的输入的方法，所述方法包括：
217.●
在第一模式中：
218.○
在第一时间处，以第一分辨率扫描布置在所述触摸传感器表面下方的感测电极的阵列以生成第一力图像；
219.○
将所述第一力图像中超过第一力阈值的第一力值解释为所述触摸传感器表面上第一位置处的第一力输入；
220.○
将所述第一力图像中超过所述第一力阈值的第二力值解释为所述触摸传感器表面上第二位置处的第二力输入；
221.●
响应于所述第二位置落在所述第一位置的阈值距离内，进入第二模式；
222.●
在所述第二模式中：
223.○
在所述第一时间之后的第二时间处，以大于所述第一分辨率的第二分辨率扫描所述感测电极的阵列以生成第二力图像；
224.○
将所述第二力图像中超过第二力阈值的第三力值解释为在所述触摸传感器表面上的第三位置处的第三力输入；
225.○
将所述第二力图像中超过所述第二力阈值的第四力值解释为所述触摸传感器表面上第四位置处的第四力输入；
226.○
响应于所述第三位置落在所述第一位置的阈值距离内，将所述第三力输入和所述第四力输入合并成单个输入，所述单个输入限定了包围所述第三力输入和所述第四力输
入的单个输入区域并且被表示所述第三力值和所述第四力值的组合的单个输入力大小表征；以及
227.○
向连接到所述输入设备的计算设备输出所述单个输入的所述单个输入区域和所述单个输入力大小。
228.35).根据34)所述的方法，还包括：在所述第一模式中，响应于所述第一力输入的力大小与所述第一力输入的第一几何尺寸的比率保持低于阈值比率，以及响应于所述第二力输入的力大小与所述第二力输入的第二几何尺寸的比率保持低于所述阈值比率：
229.●
向所述计算设备输出所述第一力输入的所述第一位置和所述第二力输入的所述第二位置；以及
230.●
在所述第一模式中继续操作。
231.36).根据34)所述的方法，其中，进入所述第二模式包括：响应于以下情况进入所述第二模式：
232.●
所述第一力输入的力大小与所述第一力输入的第一几何尺寸的比率超过阈值比率；以及
233.●
所述第二位置落在所述第一位置的所述阈值距离内。
234.37).根据34)所述的方法，还包括：在所述第一模式中，
235.●
响应于所述第二位置落在距所述第一位置的所述阈值距离之外，在所述第一模式中，响应于所述第一力输入的第一力大小与所述第一力输入的第一几何尺寸的比率超过阈值比率，将所述第一力输入表征为触笔输入类型；以及
236.●
向所述计算设备输出所述第一力输入的所述第一位置、所述第二力输入的所述第二位置，以及作为触笔输入类型的所述第一力输入的规格。
237.38).根据34)所述的方法，还包括：
238.●
在所述第二时间之后的第三时间处，扫描所述感测电极的阵列以生成第三力图像；
239.●
将所述第三力图像中超过所述第一力阈值的第五力值解释为所述触摸传感器表面上第五位置处的第五力输入；
240.●
将所述第三力图像中超过所述第一力阈值的第六力值解释为所述触摸传感器表面上第六位置处的第六力输入；
241.●
将所述第五力输入与所述第三力输入相匹配，并将所述第六力输入与所述第四力输入相匹配；
242.●
响应于所述第六位置落在距所述第五位置的所述阈值距离之外：
243.○
转换到所述第一模式；
244.○
向所述计算设备输出所述第五力输入的所述第五位置和所述第六力输入的所述第六位置。
245.39).一种用于检测和表征输入设备的触摸传感器表面上的输入的系统，所述系统包括：
246.●
触摸传感器，包括：
247.○
基板；
248.○
感测电极的阵列，其横跨所述基板被图案化；以及
249.○
电阻层，其被布置在所述基板上方，并包括响应于传递到所述电阻层中的力的大小的变化而展现出局部接触电阻的变化的材料；
250.●
力扩散层，其被布置在所述电阻层之上，限定所述触摸传感器表面，并使施加于所述触摸传感器表面并垂直于所述触摸传感器表面的力横向分布且分布到所述电阻层中；以及
251.●
控制器，其被配置为：
252.○
在第一时间扫描所述感测电极的阵列以生成第一力图像；
253.○
将所述第一力图像中超过第一力阈值的第一力值解释为所述触摸传感器表面上第一位置处的第一力输入；
254.○
将所述第一力图像中超过所述第一力阈值的第二力值解释为所述触摸传感器表面上第二位置处的第二力输入；
255.○
响应于一组输入中的第一力输入保持在所述一组输入中的第二力输入的阈值距离内，将所述第一力输入和所述第二力输入合并成单个输入，所述单个输入限定了包围所述第一力输入和所述第二力输入的单个输入区域并且被表示所述第一力值和所述第二力值的组合的单个输入力大小表征；
256.○
响应于所述一组输入中的所述第一力输入落在所述一组输入中的所述第二力输入的所述阈值距离之外：
257.■
基于所述力扩散层上的所述第一力输入的检测到的力大小与检测的面积的比率，将所述第一力输入表征为触笔输入类型和非触笔输入类型中的一个；以及
258.■
基于所述力扩散层上的所述第二力输入的检测到的力大小与检测的面积的比率，将所述第二力输入表征为触笔输入类型和非触笔输入类型中的一个。
259.40).根据39)所述的系统，其中，所述控制器被配置为：
260.●
响应于检测到所述第二力输入落在所述第一力输入的所述阈值距离内：
261.○
在所述第一时间之后的第二时间处，扫描所述感测电极的阵列以生成第二力图像；
262.○
将所述第二力图像中超过第二力阈值的第三力值解释为所述触摸传感器表面上第三位置处的第三力输入，所述第二力阈值大于所述第一力阈值；
263.○
将所述第二力图像中超过所述第二力阈值的第四力值解释为所述触摸传感器表面上第四位置处的第四力输入；
264.○
响应于所述第三位置落在所述第一位置的阈值距离内，将所述第三力输入和所述第四力输入合并成单个输入，所述单个输入限定了包围所述第三力输入和所述第四力输入的单个输入区域并且被表示所述第三力值和所述第四力值的组合的单个输入力大小表征；以及
265.○
向连接到所述输入设备的计算设备输出所述单个输入的所述单个输入区域和所述单个输入力大小。
266.附图简述
267.图1是系统的流程图表示；
268.图2是方法的流程图表示；
269.图3是系统的一种变型的示意表示；
270.图4是系统的一种变型的示意表示；
271.图5是系统的一种变型的图形表示；
272.图6是系统的一种变型的图形表示；
273.图7是系统的一种变型的图形表示；
274.图8是方法的一个变型的流程图表示；
275.图9是方法的一个变型的流程图表示；以及
276.图10a和10b是方法的一个变型的流程图表示。
277.实施例的描述
278.本发明的实施例的以下描述不旨在将本发明限制于这些实施例，而是旨在使本领域技术人员能够制造并且使用本发明。本文所描述的变型、配置、实现、示例实现方式和示例是可选的，并且不排除它们描述的变型、配置、实现、示例实现方式和示例。本文所描述的发明可以包括这些变型、配置、实现方式、示例实现方式和示例的任何和所有的排列。
279.1.系统
280.如图1所示，用于检测和表征触摸传感器表面上的输入的系统包括：触摸传感器110，该触摸传感器110包括：基板112；横跨基板112图案化的感测电极的阵列114；以及布置在基板112上方的电阻层116，该电阻层116包括响应于传递到该电阻层116中的力的大小的变化而展现出局部接触电阻变化的材料；布置在电阻层116之上的力扩散层120，其限定触摸传感器表面122，并使施加在触摸传感器表面122上且垂直于触摸传感器表面122的力横向分布且分布到电阻层116中；以及控制器130，该控制器130被配置为：基于由触摸传感器中的感测电极的子集测量到的电阻层116内电阻的局部变化来检测力扩散层120上的输入；以及基于力扩散层120上的输入的检测到的力大小与检测到的面积的比率，将该输入表征为触笔输入和非触笔输入中的一个。
281.2.应用
282.通常，该系统包括：触摸传感器110；力扩散层120，该力扩散层120横向扩散所施加的力并将该扩散力传递到触摸传感器中；以及控制器130，该控制器130在采样周期期间读取触摸传感器110，检测施加到触摸传感器表面122的力的大小、位置和接触面积，基于这些数据确定施加该力的对象的类型，并将这些数据和对象特征打包(package)进触摸图像(或触摸接触位置的列表等)中，该触摸图像(或触摸接触位置的列表等)可以被集成的或连接的计算设备读取以控制光标、输入击键，或以其他方式控制用户界面。特别地，该系统可以用作对于计算设备的外围或集成输入设备，并且可以检测、表征输入和将输入组合(assemble)到触摸图像或触摸接触的列表中，该触摸图像或触摸接触的列表可以被读取以控制计算设备的各种功能。例如，系统可以限定可以暂时联接到便携式计算机或平板电脑的外围触摸板或键盘，集成到便携式计算机、平板电脑、移动电话中的触摸板或键盘、或集成到外围键盘的触摸板等，并且该系统输出一个触摸图像，该触摸图像包含每扫描周期(例如，以100hz的速率)施加到触摸传感器表面122的力的表示。
283.因此，用户可以在触摸传感器表面122上例如用触笔(例如，有源、无源或电容式多点触摸笔)或用手指进行输入(例如，力输入)，以及控制器130可以基于由触摸传感器中的一个或更多个感测电极检测到的电阻层116的接触电阻(或其他电属性，例如电容)的局部变化来识别该输入。此外，力扩散层120用于在对象施加在触摸传感器110上的力被传递到
电阻层116中时使该力横向分布，从而将该力扩散到电阻层116的更大面积上，在更大面积上产生对电阻区域的减小的压迫，以及使由输入导致的电阻层116的接触电阻的变化重新分布在更多数量的感测电极上。力扩散层120因此可以增加系统的有效动态范围，使得控制器130能够通过将在与触摸传感器110中的感测电极间距(pitch)近似或小于感测电极间距的尺寸的输入面积(input area)上的力扩散到多个感测电极上来重复检测这样的力输入，以及使得控制器130能够区分手指的输入(其可以具有施加的力与输入面积的相对低的比率)，触笔的输入(其可以具有施加的力与输入面积的相对高的比率)，以及手掌或其他非触笔设备的输入(其可以具有施加的力与输入面积的相对低的比率)。此外，力扩散层可以通过将施加到触摸传感器表面的力扩散到多个感测电极上来提高传感器精度，从而降低在每个感测电极处检测到的峰值力。通过使力分布在多个感测电极上，力扩散层可以增加峰值力落入每个感测电极的动态感测范围内的概率，从而避免接近力输入的一个或更多个感测电极饱和(或过饱和)。因此，该系统可以区分输入类型并将命令输出到与系统联接的计算设备(例如计算机系统或移动计算设备(例如智能手机))，以呈现与由该系统检测到的输入类型相对应的适合的图形表示。例如，系统可以检测触笔输入。因此，联接到系统的计算设备可以在计算设备的显示器上呈现的窗口内在对应于触笔输入的位置的位置处绘制点(例如，在绘图软件程序中)。类似地，系统可以检测手指输入，以及联接到系统的计算设备可以滚动或切换在窗口中呈现的文档，而不是在文档上画点或线。此外，系统可以检测手掌或其他非触笔输入，并且系统的控制器可以将该输入作为偶然事件而拒绝，该偶然事件是由于当用户用触笔在触摸传感器表面上书写或绘画时用户的手(例如，关节、手指或手腕)与触摸传感器表面的自然接触而导致的。因此，该系统可以被配置为区分意向输入和偶然输入，以提高触摸传感器表面上检测到的输入的图形表示的准确性和相关性。
284.此外，系统可以学习并适应输入图案，以实时预测输入类型并输出对应于输入类型的适合的命令，同时最小化用于区分输入类型的计算处理和延时。例如，当用户用触笔在触摸传感器表面上书写时，系统可以记录用户的手写位置和与触摸传感器表面的接触图案。在该示例中，当用触笔或其他握在她右手中的笔书写时，用户可能容易将她的手腕和小指拖过触摸传感器表面。如下所述，在启动时段期间，系统可以检测触摸传感器表面的输入的图案，以学习用户的手写位置。在将来响应于检测到输入的图案，系统可以确定用户可能正在用触笔在触摸传感器表面上书写；因此，系统可以根据在启动时段期间分配给输入图案中的输入的输入类型标签(labels)来标记在输入图案中的输入，并且拒绝(或忽略来自系统的输出)输入图案内的非触笔(例如手指或手掌)输入类型。因此，系统可以被配置为减少触摸传感器表面上的手写输入事件和呈现手写输入事件的图形表示之间的延迟，以便实时仿真触摸传感器表面上的手写。
285.此外，系统可以被配置为减少输入噪声并提高输入类型分类的准确性，使得联接到触摸传感器的计算设备可以呈现由系统检测到的输入的相关且平滑的图形表示。系统可以对输入的位置和力的大小进行检测和插值，并且如上所述，减少延迟以改善输入的图形表示(例如，用触笔在触摸传感器表面上画出的线)的平滑度(即，减少噪声)、大小和精度。
286.在本文中系统被描述为包括力扩散层120和控制器130，它们协作来检测和区分手掌输入和触笔输入。然而，系统可以类似地被配置为检测和区分由任何其他对象或表面的输入，例如手指、手套、画笔等。
287.3.触摸传感器
288.如图1、图3和图4所示，触摸传感器110包括：横跨基板112(例如玻璃纤维pcb)图案化的感测电极和驱动电极对的阵列；以及布置在基板112上方与感测和驱动电极对(或“感测电极”)接触的力感测层116，该力感测层116限定响应于施加到上文的触摸传感器表面122的力的变化而展现出局部体电阻和/或局部接触电阻的变化的材料。如序列号为14/499,001的美国专利申请中所述，电阻式触摸传感器可以包括横跨基板112图案化的相间错杂的驱动电极和感测电极的网格。电阻层116可以跨越在横跨基板的每个驱动和感测电极对之间的间隙，使得当局部化的力被施加到触摸传感器表面122时，相邻的驱动和感测电极对上的电阻与所施加的力的大小成比例地变化(例如，线性地、相反地、二次地、或其他方式)。如下所述，控制器130可以读取触摸传感器110内的每个驱动和感测电极对上的电阻值，并且可以将这些电阻值转换为施加到触摸传感器表面122的一个或更多个离散力输入的位置和大小，以及可以将每个离散力表征为触笔输入和手指输入中的一个。
289.在一个实现方式中，基板112限定例如以刚性pcb(例如，玻璃纤维pcb)或刚性背衬(例如铝背衬板)上的pcb的形式的刚性基板112；以及多行和多列的驱动电极和感测电极横跨基板112的顶部被图案化，以形成感测电极的阵列114。电阻层116安装在感测电极的阵列114上，并围绕它的周界连接到基板112。如下所述，力扩散层120可以在电阻层116之上被制造、结合、安装或以其他方式合并到系统中。
290.4.控制器
291.如图1和图2所示，控制器130被配置为：基于由触摸传感器110中的感测电极的子集测量的电阻层116中的电阻的局部变化来检测触摸传感器表面122上的力输入，以及基于触摸传感器表面122上的检测到的输入的力大小和检测到的输入的面积将该输入表征为触笔输入和非触笔(例如，手指、关节或手掌)输入中的一个。通常，如下文所述，控制器130用于驱动触摸传感器，在扫描周期期间读取驱动电极与感测电极之间的电阻值，将来自触摸传感器110的电阻数据转换为触摸传感器表面122上的力输入的位置和大小，并且基于输入的面积与力大小的比率表征检测的输入(例如，作为触笔输入或非触笔输入中的一个)。控制器130还可用于例如基于输入的类型将在两个或更多个扫描周期中记录的力的位置和/或大小转换成手势、光标运动矢量、击键或其他命令，并将这样的命令输出到系统集成在其中或系统连接到其上的计算设备。例如，对于集成到较大计算设备中的系统，控制器130可以访问存储在计算设备的存储器中的预编程命令函数，例如包括计算设备可读的轨迹板和键盘值的组合的命令函数，以移动虚拟光标、滚动文本文档、扩展窗口、在窗口内平移和旋转2d或3d虚拟图形资源，或者输入文本和键盘快捷键等。
292.在一个实现方式中，控制器130包括：阵列的列驱动器(array column driver，acd)；列切换寄存器(csr)；列驱动源(cds)；阵列的行传感器(ars)；行切换寄存器(rsr)；和模数转换器(adc)；如在美国专利申请号14/499,001中所述的。在该实现方式中，触摸传感器110可以包括可变阻抗阵列(via)，其限定了：联接到acd的互联阻抗列(iic)；以及联接到ars的互联阻抗行(iir)。在电阻扫描周期期间：acd可以通过csr选择iic，并利用cds电驱动iic；via可以将电流从被驱动的iic传送到由ars感测到的iic；ars可以选择触摸传感器110内的iir，并通过rsr电感测iir状态；以及控制器130可以对来自ars的感测的电流/电压信号进行插值，以在单个采样周期内对于电阻扫描周期实现对触摸传感器110上方的离散力
输入的接近度、接触、压力和/或空间位置的基本精确的检测。
293.控制器130可以被布置在基板112上以形成完全包含的触摸传感器，该触摸传感器：从连接的计算设备接收电力，检测触摸传感器表面122上的输入；并处理这些输入。可选地，控制器130的全部或部分可以远离基板112，例如布置在连接的计算设备内和/或与连接的或集成的计算设备内的一个或更多个处理器或控制器130是物理上同延(coextensive)的。
294.5.力扩散
295.如图1所示，力扩散层120布置在电阻层116之上，限定触摸传感器表面，并使施加于触摸传感器表面122并垂直于触摸传感器表面122的力横向分布且分布到电阻层116中。通常，力扩散层120用于在大于对象和触摸传感器表面122之间的接触面积的区域上将由对象施加到触摸传感器表面122的力传递到传感器中。特别地，力扩散层120可以包括特定几何形状的一种或更多种材料，该几何形状将由对象(例如，触笔、手指、手掌)施加到触摸传感器表面122的力扩散到触摸传感器110中的多个感测电极上，使得：系统可以对在基本上近似于或小于有效感测电极(active sense electrode)间距的区域上检测、定位和表征接触触摸传感器表面122的对象(例如，触笔)，同时还保持与触摸传感器表面122相接触的不同对象的唯一的接触面积与施加力的比率特性。
296.在一个实施方式中，力扩散层120包括比电阻层116相对更刚性的材料片，例如相对高硬度计(例如肖氏硬度计70a或更高)的玻璃、聚碳酸酯、聚氨酯、或橡胶(例如硅树脂)的片。力扩散层120可以直接粘合在电阻层116之上，例如用如图1所示的uv固化粘合剂或压敏粘合剂的薄层。可选地，力扩散层120可以包括如图3所示的介于刚性片和电阻层116之间的弹性层，并且该弹性层可以用作缓冲区，该缓冲区允许刚性层在触摸传感器表面122上的力输入(例如，通过手指或触笔)的定位下方和周围向内朝向电阻层116变形。例如，力扩散层120可以包括厚度为0.1至0.5毫米的聚氨酯、聚碳酸酯或pet片，该厚度为0.1至0.5毫米的聚氨酯、聚碳酸酯或pet片利用一薄层粘合剂(例如，uv固化或压敏粘合剂)粘合在厚度为0.1至0.5mm的弹性层上或者固体硅树脂或闭孔硅胶泡沫的“缓冲层”上。在该示例中，弹性层可以类似地粘合在与触摸传感器相对的电阻层116上。还可选地，力扩散层120可以包括利用缓冲层直接粘合到电阻层116的刚性片，该缓冲层包括相对厚(例如，0.1至0.5毫米厚)的粘合剂层，如图4所示。力扩散层120还可以包括在触摸传感器表面122上的表面涂层，该表面涂层展现出耐擦伤性、抗凹性、对普通流体的不渗透性、低眩光等。然而，力扩散层120可以包括一层或更多层任何其他厚度或几何形状的任何其他材料。
297.在这种实现方式中，缓冲层还可以展现出其他功能。例如，缓冲层可以包括图案化的光导管或背光，该光导管或背光被配置为使光分布到力扩散层120的选择区，例如在视觉上指示特定的输入区。在这个示例中，力扩散层120的背面可以利用光反射或光吸收涂层图案化，以便选择性地允许光通过选择的区域或力扩散层120，力扩散层120的背面可以用彩色涂层或“凝胶”图案化，以便改变被发射通过力扩散层120的光的颜色。类似地，缓冲层可以包括柔性显示器，或者可以包括直接粘合在柔性显示器上方或下方的弹性层。
298.触笔尖端的接触面积与手指相比可以相对较小，并且可以限定在尺寸上近似于(或者甚至小于)传感器内有效感测电极之间的间距的接触面积，如图1所示。因此，当触笔被压到没有力扩散层120的类似系统的触摸传感器表面上时，电阻层116内的局部压力变化
可能主要或唯一地发生在类似系统中的类似触摸传感器内的单个感测电极上。当用户在类似系统的触摸传感器表面122上利用触笔绘画时，例如当书写或绘画时，由于触笔的尖端下的局部压力增加而导致的感测电极上的接触电阻的局部减小(或感测电极上的体电阻的局部减小)可能有规律地超出相邻感测电极的动态范围。具体而言，电阻层116内的接触(或体)电阻的这种局部变化可能超出触摸传感器110内的感测电极能够检测到的接触(或体)电阻值的范围。在触笔的普通使用期间，由于每个感测电极的有限动态范围、感测电极间距与触笔尖端接触面积的低比率以及触摸传感器表面122和电阻层116之间有限的力扩散，类似的系统因此可能无法区分不同力大小的触笔输入。
299.此外，对于展现了具有近似于或小于不包括力扩散层120的类似系统内的有效感测电极之间的间距的宽度(例如直径)的尖端的触笔，由于触笔输入导致的电阻层116的电阻变化可能被严重地局部化，使得类似系统内只有单个感测电极记录指示在触摸传感器表面122上的该输入的接触电阻的局部变化。考虑到由这种有限数量的感测电极来对输入的检测，类似的系统可能没有足够的数据来对触摸传感器表面122上的输入的真实位置进行插值。此外，考虑到每触笔输入事件的这种有限的传感器数据，类似的系统可能不能精确地(即，准确地且可重复地)将由相邻感测电极测量的接触电阻的大小变化与由触笔施加的力的大小相关联。例如，如果触笔在特定感测电极的正上方被施加到触摸传感器表面122，则特定感测电极的输出的变化的大小可以与由触笔施加的力的大小成正比；然而，如果触笔与最近的感测电极横向偏移一小段距离(例如，0.5mm)地被施加到触摸传感器表面122，则该最近的感测电极的输出的变化的大小可能不再与触笔施加的力的大小成比例。给定来自足够数量的感测电极(邻近触笔输入)的数据，该数据指示电阻层116的局部接触电阻的大小变化，类似的系统可以具有足够的信息对触笔输入在触摸传感器表面122上的真实位置进行插值以达到合适的准确度(例如，达到子传感器间距分辨率)，然后在给定该输入位置和由一个感测电极检测到的接触电阻的大小变化的情况下对所施加的力的真实大小进行插值；然而，在触笔输入存在的情况下，电阻层116内的接触电阻变化到单个感测电极(或非常有限数量的感测电极)的局部性会阻止类似系统精确地对触摸传感器表面122上的输入的真实位置进行插值。类似地，给定触笔输入的已知力大小，类似的系统可以将在感测电极处测量的接触电阻变化转换成输入的中心距感测电极的实际横向距离；然而，由于电阻层116内接触电阻变化的如此高的局部性，类似的系统可能无法实现精确的力大小测量。如果没有力扩散层120，类似的系统因此可能无法精确地确定触笔输入在触摸传感器表面122上的位置，无法准确地确定触笔施加的力的大小，以及当用户在触摸传感器表面122上用触笔书写或绘制时无法将感测电极数据转换成具有平滑、连续力大小变化的平滑、连续输入路径。
300.因此，该系统可以包括力扩散层120，该力扩散层120用于使触笔施加到触摸传感器表面122的力分布在由多个感测电极跨越的电阻层116的区上。特别地，在触笔输入的情况下，其中超过最小力阈值的力被施加到触摸传感器表面122，力扩散层120可以使该施加的力横向(即，垂直于施加的力的方向)地分布在电阻层116上：使得在触笔输入的下方和周围电阻层116的更宽区域被压迫；并使得在触摸传感器110跨度上的电阻层116的局部接触电阻的产生的变化可以由多个感测电极测量，而不管触笔输入在触摸传感器表面122上的位置。
301.在一个示例中，触摸传感器110包括以有效感测电极之间2毫米间距的感测电极的网格阵列114。当用典型的书写或绘图的力将直径约为1毫米的触笔的尖端压到触摸传感器表面122上时，力扩散层120可以将触笔的力从触摸传感器110处(例如，在电阻层116的底部和感测电极的顶部之间的界面处)1毫米直径的接触区域扩散到直径约为5毫米的区域。在该示例中，力扩散层120可以根据高斯分布将触笔施加的近点力传递到电阻层116中，其中峰值传递力与接触区域的中心一致(coincident)，并且传递力朝着传递力区域的周界减小。因此，当尺寸类似于触摸传感器110的感测电极间距的触笔的尖端在普通条件下(例如，典型的书写力)被施加到触摸传感器表面122时，力扩散层120可以将该施加的力传递到电阻层116的尺寸足够大的区域中，以被触摸传感器中的至少四个有效感测电极检测到。控制器130然后可以将来自这四个有效感测电极的输出重构为触摸图像，并分析该触摸图像，以将输入表征为触笔输入，并确定输入在触摸传感器表面122上的位置(例如，输入区域的质心)。
302.在前述示例中，因为力扩散层120将由触笔的尖端施加的力传递到大约比触笔尖端在触摸传感器表面122上的接触面积大25倍的面积上的传感器中，故由于触笔在触摸传感器表面122上的应用而在触笔尖端正下方的电阻层116内的局部压力的上升可以类似地减小，从而与上文所述的类似系统相比，产生了电阻层116的该区域上的接触(或体)电阻的变化的类似减小。由于力扩散层120的力的重新分布(或者力到电阻层116的附近区域的重新分布可以在中心感测电极的动态范围内在中心感测电极上引起电阻层116的区的接触电阻的变化)，位于触笔正下方或最靠近触笔的单个感测电极(“中心感测电极”)可以输出与基线相比更小大小的信号。然而，通过使一些施加的力重新分布到电阻层116的周围区，力扩散层120将邻近中心感测电极的感测电极上的电阻层116的区中的接触电阻的变化增加到这样的水平，该水平落入这些邻近感测电极的动态范围内(即，可以被邻近感测电极检测到)。
303.此外，通过将由触笔(或手指或其他对象)施加到触摸传感器表面122上的力进行扩散，力扩散层120可以增加系统的有效动态范围，例如覆盖包含和/或更紧密地集中在成人用户在书写或绘画时用触笔或手指施加的力的共同范围内的力的范围。例如，当非常轻的力被施加到触摸传感器表面122时，力扩散层120可以仅最低限度地将该力扩散到电阻层116的局部区域。该力可以传递到单个最近的感测电极；如果该力的大小落在该最近的感测电极的动态范围内，则该力可以由该感测电极以电阻层116中的检测到的接触电阻的变化的形式来检测。控制器130然后可以将输入定位在直径等于间距直径且以这一个感测电极为中心的圆形区域内。然而，如果触笔向触摸传感器表面122施加稍大的力，力扩散层120可以将该力传递到跨两个感测电极的电阻层116的区域。尽管触摸传感器110中的感测电极的动态范围是固定的并且基本上相似，但该力的增加的大小产生了施加到一个感测电极的力的轻微增加，但是该力现在由两个感测电极检测到，当被激活时这两个感测电极协作以展现出更大(例如，双倍的)的动态范围。此外，如果向触摸传感器表面122施加更大的力，力扩散层120可以将该增加的力传递到跨越三个或更多个感测电极的电阻层116的更大区域，这些感测电极在它们的单个动态范围内分别检测电阻层116内的接触电阻(与施加的力相关联)的变化，但是它们一起协作来检测该施加的力，该施加的力可以具有超过触摸传感器中一个感测电极的动态范围的大小。
304.此外，力扩散层120可以响应于施加在触摸传感器表面122上给定大小的力，减小在一个感测电极上的电阻层116的接触电阻的局部变化(例如，以25∶1的因子)，从而提高触摸传感器中每个感测电极可检测的最小施加力。然而，该最小可检测力可能仍然小于由控制器130实现的阈值力大小，以区分大于阈值力大小的力的意向输入和小于阈值力大小的静止或无意输入。此外，通过对由触笔的尖端施加的力(触笔尖端的直径近似于或小于触摸传感器110中的有效像素之间的间距)进行扩散，力扩散层120可以使得多个感测电极能够对指示局部施加的力的局部接触电阻的变化进行检测，以及控制器130可以以显著大于感测电极间距的分辨率，将这些局部接触电阻值转换到触笔的尖端的中心在触摸传感器表面122上的特定位置，如下所述。
305.在触摸传感器110包括以两毫米间距布置的感测电极的上述示例中，力扩散层120可以将力传递到直径大约15毫米的区域上的电阻层116中，该力具有与由手指(例如，食指)施加到直径大约10毫米的区域上的触摸传感器表面122上的力相同大小的力。通常，与手指相比，触笔尖端的接触面积相对较小，但是用户可以用触笔和手指类似的方式向触摸传感器表面122施加相似大小的力。此外，如下所述，一旦识别了输入区域的边界，控制器130可以基于输入面积与峰值力的表征输入的比率或者输入面积与合力的表征输入的比率等来区分触笔输入和非触笔输入。因此，通过对由触笔和手指两者施加的力进行扩散，力扩散层120可以保留触笔输入和非触笔输入之间的特征差异。
306.在一种变型中，力扩散层120暂时联接到电阻层116，例如以覆盖层的形式，用户可以选择性地将覆盖层安装在系统上或从系统移除，以实现对到系统中的输入的不同灵敏度。例如，当使用具有触笔的系统向计算设备输入数字绘图或手写矢量时，用户可以在电阻层116上安装力扩散层120，以使控制器130能够检测和区分触笔输入和非触笔输入(例如，手指输入和手掌输入)。在该示例中，当使用具有宽画笔的系统将数字画笔输入到计算设备中时，用户可以移除电阻层116上的力扩散层120，以使得控制器130能够检测画笔的较低压力的输入。
307.6.方法：输入检测和表征
308.如图2所示，系统100可以实现用于检测和表征输入设备的触摸传感器表面上的输入的方法s100，该方法s100包括：在块s110中，在第一时间处，以第一分辨率扫描布置在触摸传感器表面下的感测电极的阵列，以生成第一力图像；在块s112中，检测第一力图像中的第一力输入；在块s120中，响应于第一力输入的第一几何尺寸超过第一阈值，将第一力输入表征为非触笔输入类型；响应于第一力输入的第一几何尺寸保持低于第一阈值：在块s122中，在第一时间之后的第二时间处，以大于第一分辨率的第二分辨率扫描感测电极的阵列的子集以生成第二力图像，感测电极的阵列的子集与第一力输入一致；在块s124中，检测第二力图像中的接近第一力输入的第二力输入；以及，在块s126中，响应于第二力输入的第二力大小与第二力输入的第二几何尺寸的第二比率超过第二阈值，将第一力输入表征为触笔输入类型；以及在块s130中，向联接到感测电极的阵列的计算设备输出第一力输入的位置和类型。
309.通常，在操作期间，控制器130在块s110中可以例如以100hz的速率定期地采样触摸传感器中的有效感测电极，并将从这些有效感测电极的全部或子集读取的数据转换成对于触摸传感器表面122上的一个或更多个输入中的每一个的位置、力大小和输入类型，如图
1所示。
310.6.1 3d力表面网格
311.控制器130可以实现如美国专利申请号为14/499,001中描述的方法s100的块s110和s112，以在块s110中在扫描周期期间采样有效感测电极，有效感测电极输出表示电阻层116的跨越接地和有效感测电极的感测电极的区内的接触电阻的模拟值。控制器130然后将扫描周期期间采样的有效感测电极的集合的输出值与一个或更多个(静态或滚动)基线值进行比较，以识别这些有效感测电极的子集上的输出变化，该输出变化指示在该有效感测电极的子集上施加到触摸传感器表面122的力。对于有效感测电极的集合或子集中的每个有效感测电极，控制器130然后可以实现静态转换系数或参数转换模型，以将有效感测电极输出值和相应基线值之间的差值转换成表示施加到有效感测电极之上的触摸传感器表面122的力的大小的力值(或者转换成表示通过电阻层116传递到已知区域的有效感测电极中的压力的压力值)。控制器130然后可以实现样条插值技术，以将平滑样条映射到与触摸传感器中一行有效感测电极中的有效感测电极相对应的力值；如图1所示，控制器130可以重复该过程，以将平滑样条映射到与触摸传感器中有效感测电极的每个其他行(each other row)和每个其他列(each other column)中的有效感测电极相对应的力值的子集。例如，控制器130可以基于力扩散层120的弹性的模量实现用于力扩散层120的偏转(例如，通过点载荷)的最佳拟合线技术和参数模型，以限定映射到根据触摸传感器中的一行或一列的感测电极中的两个或更多个感测电极读取的数据计算的两个或更多个力大小的样条的形状或几何形状。
312.例如，控制器130可以限定包围在力图像中限定的力值的连续边界，该力值超过最小力阈值；依据由连续边界包围的输入区域计算几何尺寸(例如，区域的长度或宽度)；以及依据第二力图像中连续边界内的峰值力值来计算力大小。
313.控制器130因此可以生成一组平滑样条(或平滑样条的一组参数模型)，包括：平行于触摸传感器的x轴的平面中的第一组平滑样条(或参数模型)；和平行于触摸传感器110的y轴以及与第一组分割(splits)中的样条相交的第二组平滑样条(或参数模型)。基于触摸传感器中每列和每行的有效感测电极的已知真实位置，控制器130可以将第一和第二组样条(或参数模型)组合成一个虚拟三维表面网格，该网格表示对于单个扫描周期的、触摸传感器表面122上的一个或更多个离散输入在触摸传感器110中的每个有效感测电极上的超过基线的力大小(或“3d力表面网格”)，以及这些有效感测电极之间的所插值施加的力大小，如图1所示。控制器130还可以通过应用3d力表面网格中的重叠样条必须相交的规则以及通过应用3d力表面网格中接近基线力大小的相似力大小的宽区必须相交于单个公共面的规则来校正平滑样条(或限定这些样条的参数模型)。
314.6.2明确的输入类型
315.方法s110的块记载了：在块s110中，在第一时间处，以第一分辨率扫描布置在触摸传感器表面下的感测电极的阵列，以生成第一力图像；在块s112中，检测第一力图像中的第一力输入；以及在块s120中，响应于第一力输入的第一几何尺寸超过第一阈值，将第一力输入表征为非触笔输入类型。通常，控制器130可以被配置为：扫描感测电极；检测输入；以及基于输入的几何特性和力大小，将输入分类为触笔、非触笔、可能是触笔或可能非触笔。
316.在块s112中，控制器130可以识别指示大于(静态或滚动)基线力大小的施加力大
小的3d力表面网格的一个或更多个离散区以及表征这些离散区中的每一个。例如，对于指示施加力的3d力表面网格中的一个离散区，控制器130可以：识别在该离散区中表示的峰值力大小；在该离散区内限定感兴趣的区域，该离散区由峰值力大小的特定部分(例如，10％)的力大小界定，或者由超过公共基线力阈值力大小(例如，0.01n)的力大小界定；计算该感兴趣区域的面积；然后将3d力表面网格中表示的合力集成到该感兴趣的区域内，如图1所示。控制器130然后可以：计算用于该离散区的峰值力与面积的比率；访问峰值力-面积模型，该模型限定了用于触笔输入和非触笔输入的施加力的面积和峰值施加力的特征差异；并将针对该离散区计算的峰值力-面积的比率匹配到峰值力-面积模型内的标记划分，以确定在扫描周期期间在离散区上与触摸传感器表面122接触的对象是类似于触笔还是手指。例如，如果该离散区的面积小于用于在离散区中表示的峰值力的峰值力-面积模型中限定的阈值面积，则控制器130可以将对应于该离散区的触摸传感器表面122的区上的输入表征为触笔输入。类似地，如果该离散区的面积大于对于在该离散区中表示的峰值力的阈值面积，则控制器130可以将该输入表征为非触笔输入，如图6所示。
317.控制器130可以附加地或可选地：计算用于该离散区的面积与合力的比率；访问合力-面积模型，该模型限定了用于触笔输入和非触笔输入的施加力面积和施加的合力的特征差异；并将针对该离散区计算的合力-面积的比率匹配到合力-面积模型内的标记划分，以确定在扫描周期期间在离散区上与触摸传感器表面122接触的对象是类似于触笔还是手指，如图1所示。此外，控制器130可以：计算用于该离散区的峰值力与合力的比率；访问峰值力-合力模型，该模型限定用于触笔输入和非触笔输入的峰值施加力和施加的合力的特征差异；并将针对该离散区计算的峰值力-合力的比率匹配到峰值力-合力模型内的标记划分，以确定在扫描周期期间在离散区域上与触摸传感器表面122接触的对象是类似于触笔还是手指，如图1所示。控制器130因此可以从触摸传感器110中的感测电极的集合读取的接触电阻数据(指示施加的力大小)生成的3d力表面网格的离散区提取力和面积数据，以将在这些感测电极上与触摸传感器表面122接触的对象表征为触笔或手指中的一个。控制器130然后可以对3d力表面网格中的代表触摸传感器表面122上的力输入的每个其他离散区重复该过程。
318.在另一实施方式中，控制器130可以：检测根据接触电阻数据生成的3d表面网格的力输入；如下所述，生成表示力输入和3d表面网格的力图像；计算力输入的几何尺寸(例如，输入区域、直径、宽度和/或长度)；以及，在块s120中，响应于力输入的几何尺寸超过阈值，将第一力输入表征为非触笔输入类型。通常，控制器130可以基于几何尺寸(例如面积或长度)，将输入明确表征为触笔或非触笔中的一个。
319.特别地，控制器130可以计算最佳拟合几何形状(例如椭圆)，其表征3d表面网格的与力输入一致的以及因此与力值超过最小力阈值的3d表面网格的区域一致的区域。因此，控制器130可以概括输入的几何形状，以近似抵靠触摸传感器表面122的输入的区域。
320.例如，控制器130可以计算包围描绘3d表面网格的力图像中的力输入的最佳拟合椭圆(或圆、多边形和/或任何其他几何形状)。控制器130然后可以提取几何尺寸，例如椭圆的长轴的长度或椭圆的短轴的长度。响应于椭圆的长轴的长度超过阈值长度，控制器130可以将力输入表征为(确定的)非触笔输入，例如手掌输入，因为施加到触摸传感器表面的任何输入分布在比(确定的)触笔输入预期的相对集中区域更大的分散区域上。如下所述，控
制器130可以响应于最佳拟合椭圆的长轴的长度保持低于阈值，将输入表征为可能的触笔输入；以及因此，响应于将第一输入表征为可能是触笔输入，以更高的分辨率重新扫描感测电极的阵列以生成第二力。
321.附加地或可选地，控制器130还可以限定包围(即，围绕)在3d表面网格和/或力图像中限定的超过最小力阈值的力值的连续边界，该连续边界描绘了力输入的最佳拟合几何形状和/或描绘了力值超过阈值力大小的力图像的像素。响应于连续边界和/或包围在连续边界内的区域的长度(例如周长)超过阈值，控制器130可以将由连续边界限定的力输入表征为非触笔输入(例如手指输入)。
322.然而，控制器130可以通过任何其他手段以任何其他合适的方式表征确定的力输入类型。
323.6.3触摸图像标签
324.如图1和图2所示，控制器130然后可以用这样确定的对象类型来标记二维触摸(或力)图像内的每个离散区，该二维触摸(或力)图像表示在扫描周期期间从触摸传感器110读取的力大小的值。控制器130还可以例如基于与峰值力-面积模型、合力-面积模型和/或峰值力-合力模型中另一输入类型的边界的接近度针对每个确定的输入类型计算置信度得分，并且用置信度得分标记二维触摸图像内的每个离散区。此外，在前述实现方式中，峰值力-面积模型、合力-面积模型和/或峰值力-合力模型也可以限定表示其他类型的对象的区，例如手掌、画笔、接触放置在触摸传感器表面122上的凸起或刚性覆盖物的手指等。
325.6.4不明确的输入类型
326.如图2所示，方法s100的块记载了：响应于第一力输入的第一几何尺寸保持低于第一阈值：在块s122中，在第一时间之后的第二时间处，以大于第一分辨率的第二分辨率扫描感测电极的阵列的子集以生成第二力图像，感测电极的阵列的子集与第一力输入一致；在块s124中，检测第二力图像中的接近第一力输入的第二力输入；以及，在块s126中，响应于第二力输入的第二力大小与第二力输入的第二几何尺寸的第二比率超过第二阈值，将第一力输入表征为触笔输入类型。如上所述，在块s120中，控制器130被配置为将力输入分类为明确的非触笔输入类型或非明确的非触笔输入类型中的一个。通常，控制器130被配置为将最初不明确的力输入分类为触笔输入类型和非触笔输入类型中的一个。
327.特别地，响应于检测到不明确的输入类型，控制器130被配置为以较高的分辨率扫描感测电极的阵列的感测电极，从而以较低程度的测量误差确认力输入的几何尺寸和力输入的力大小，并且根据更精确的几何尺寸和力大小数据将输入分类为触笔输入类型或非触笔输入类型中的一个。控制器130实施前述方法和技术以比较从3d力表面网格中表示的输入区域提取的特征(例如，合力、峰值力、总面积、输入速度等)与到限定离散区域的虚拟模型(例如，虚拟图)，该离散区域表示各种输入类型是非常可能(例如，“明确的”)和不太可能(例如，“不明确的”)和/或未知的这些特征的比率，例如图7所示的。
328.例如，如上所述，控制器130可以计算离散输入的面积(或者近似离散输入的区域的椭圆的面积或者近似离散输入的区域的椭圆的长轴和短轴的组合)和在一个扫描周期期间生成的3d力网格表面中表示的该离散输入内的峰值力。如图7所示，控制器130然后可以访问表示多个绘图区中总面积相对于峰值力的第一虚拟图(或类似的虚拟模型)：对于绘图区，触笔输入类型是明确的(例如，对于大于95％的置信区间)；对于绘图区，触笔输入是可
能的(例如，对于触笔输入类型，置信区间小于95％，或者对于手指、手掌或关节输入类型，置信区间大于50％)；对于绘图区，手指、手掌或指节输入是可能的(例如，对于触笔输入类型，置信区间小于95％，或者对于手指、手掌或指节输入类型，置信区间大于50％)；以及对于绘图区，手指、手掌或关节输入类型是明确的(例如，对于大于95％的置信区间)。在该示例中，如果离散输入的总面积和峰值力落在第一虚拟图的明确的触笔区域内，则控制器130可以在与当前扫描周期相对应的触摸图像内将离散输入标记为触笔类型输入；控制器130还可以在随后的扫描周期序列中跟踪相同的输入区域，并在随后的相应触摸图像中保持触笔标签；连接的计算设备可以相应地将离散输入作为触笔输入来处理。类似地，如果离散输入的总面积和峰值力落在第一虚拟图的明确的手指、手掌或关节区内，则控制器130：可以在与当前扫描周期对应的触摸图像内将离散输入标记为手指类型输入、手掌类型输入或关节类型输入；以及在随后的扫描周期序列中跟踪相同的输入区域，以及在随后的相应触摸图像中保持手指类型的输入标签、手掌类型的输入标签或关节类型的输入标签。连接的计算设备可以相应地将离散输入作为手指、手掌或关节输入来处理。
329.然而，如果离散输入的总面积和峰值力落在第一虚拟图的可能触笔区内，控制器130可以将离散输入标记为可能是触笔。类似地，如果离散输入的总面积和峰值力落在第一虚拟图的可能是手指、手掌或关节区内，控制器130可以将离散输入标记为可能不是触笔。控制器130可以使用类似的方法和技术跟踪相同的输入实现，以在多个后续扫描周期中对输入进行标记。控制器130然后可以在输入区域在扫描周期序列中第二数目的次数(例如，五次)被标记为可能不是触笔(即，包含落入虚拟图的可能是手指、手掌或关节区内的特征)之前，如果输入至少第一阈值数目的次数(例如，十次)被标记为可能是触笔(即，包含落入虚拟图的可能是触笔区内的特征)，则确认输入是输入中的触笔类型；并且相应地在每个相应的触摸图像中将在扫描周期序列中跟踪的离散输入追溯地标记为触笔型输入。类似地，控制器130可以：在输入区域至少阈值数目的次数(例如，五次)被标记为可能不是触笔之后，确认离散输入不是触笔；并且相应地在每个相应的触摸图像中将在扫描周期序列中跟踪的离散输入追溯地标记为不是触笔型输入(或者手指型输入、手掌型输入或关节型输入)。
330.如果离散输入的总面积和峰值力落在第一虚拟图的可能是触笔区内，则控制器130可以附加地或可选地将触摸输入的其他特征与附加虚拟图进行比较，以确认离散输入是否是触笔型输入。特别地，控制器130可以实现比较扫描周期期间检测到的离散输入的特征的其他组合的额外的虚拟图。例如，如果离散输入的总面积和峰值力落在第一虚拟图的可能是触笔区内，则控制器130可以实现类似的方法和技术以将以下中的一个或更多个组合与相应的虚拟图(或类似的虚拟模型)进行比较：合力、初始力、峰值力、总面积、定向速度、定向加速度、力速度、接触动力学(例如，输入区域的大小变化)、离椭圆的偏移、力峰值周围的不对称等，以将离散输入标记为明确的触笔，可能是触笔，或明确的手指、手掌或关节中的一个。控制器130可以重复该过程，直到针对输入区域达到明确的确定，并且控制器130可以相应地标记离散输入。控制器130因此可以基于从对应扫描周期期间针对“边界线”情况收集的数据中提取的优先特征集来表征触摸传感器表面122上的离散输入，其中在“边界线”情况下该输入的单个主要特征集(例如，面积相对于峰值力)返回不明确的结果。
331.控制器130还可以：跟踪扫描周期序列中的离散输入；仅在输入区域在扫描周期序
列中第二数目的次数(例如，五次)被标记为明确不是触笔(即，包含落入虚拟图的明确是手指、手掌或关节区内的特征)之前的在输入区域至少第一阈值数目的次数(例如，十次)被标记为明确是触笔(即，包含落在虚拟图的明确是触笔区内的特征)之后，确认离散输入是触笔；并且相应地在每个相应的触摸图像中将在扫描周期序列中跟踪的离散输入追溯地标记为触笔型输入。类似地，控制器130可以：跟踪扫描周期序列中的离散输入；仅在输入区域至少阈值数目的次数(例如，五次)被标记为明确不是触笔之后，确认离散输入不是触笔；并且相应地在每个相应的触摸图像中将在扫描周期序列中跟踪的离散输入追溯地标记为不是触笔型输入(或者手指型输入、手掌型输入或关节型输入)。
332.例如，控制器130可以在第一时间处检测具有超过力阈值的力值的第一力输入，第一力输入与对应于感测电极的第一子集的第一力图像中的第一位置一致。在第一时间之后(例如，0.1秒之后)的第二时间处，控制器130可以扫描感测电极的阵列并生成第二力图像。控制器130然后可以检测具有超过该力阈值的力值的第二力输入，第二力输入与对应于远离(即，偏离)感测电极的第一子集的感测电极的第二子集的第二力图像中的第二位置一致。响应于第二力输入的输入面积与力大小的比率保持近似等于第一力输入的输入面积与力大小的比率，控制器130可以将第一力输入和第二力输入分类为源自同一输入主体(即，触笔或非触笔)，并且将与第一力输入类型对应的类型分配给第二力输入。因此，对于触笔类型的第一力输入，控制器130可以将触笔类型分配给第二力输入。同样，对于非触笔第一力输入，控制器130可以将非触笔类型分配给第二力输入。
333.控制器130还可以实现图案识别，以将一群(离散的或重叠的)输入标记为手掌和/或关节，并将与该一群输入偏离的单个离散输入标记为触笔，例如如果用户是惯用右手的话，该离散输入位于该一群输入的左侧，或者如果用户是惯用左手的话，该离散输入位于该一群输入的右侧和下方。控制器130还可以通过机器学习或基于神经网络的分类系统(例如，线性分类器、支持向量机、核估计(k个最近邻)、决策树、随机森林、神经网络和/或深度学习等)来实现上述分类方法。
334.6.5非有效像素
335.在其中触摸传感器110包括在相邻有效感测电极之间插入的非有效感测电极(即，控制器130未读取的感测电极)的一种变型中，如第14/499,001号美国专利申请所述，在一个非有效像素图(map)上的电阻层116的接触电阻的变化会影响相邻有效像素输出的接触电阻信号。例如，在该变型中，触摸传感器110可以包括具有1毫米的感测电极间距的有效和非有效感测电极的栅格阵列，其中有效像素在2毫米的有效感测电极间距下进行布置。控制器130因此可以应用有效-非有效感测电极耦合模型来标准化(或“校正”)从有效传感器读取的接触电阻值(代表施加的力)，并针对非有效像素内插接触电阻值(或力大小)。具体地，控制器130可以基于在扫描周期期间针对有效感测电极计算的原始(original)力值，使由有效像素检测到的总的施加力“重新分布”到一个或更多个(例如，四个)相邻的非有效感测电极。如图1所示，控制器130然后可以实现前述方法和技术，以将一个扫描周期中的这些经校正和插值的力大小的值转换成3d力表面网格，并将在3d力表面内的离散区内检测到的输入表征为触笔输入类型或非触笔(例如，手指或手掌)输入类型。
336.在其中触摸传感器表面122上的(轻(light))输入仅在单个特定感测电极的输出中产生可测量的变化的另一种变型中，控制器130可以确定该力的合力大小小于已知的阈
值大小的力，对于已知的阈值大小的力，可测量的力被传递到两个或更多个感测电极中。在该变型中，控制器130还可以确定施加到触摸传感器表面122的力区域的中心必须落在触摸传感器110的区内，该触摸传感器110的区由从特定感测电极到相邻感测电极的距离的一半的周界界定。控制器130因此可以将输入对象表征为“尖锐的”(例如，为触笔)，以及基于以下内容对该(轻)输入的位置和力大小进行插值：已知仅触发一个感测电极的预定的最大可能力输入大小；其中可以出现所施加的力的质心的感测电极周围的边界；特定感测电极的输出；以及从一个感测电极到相邻感测电极的在电阻层116上扩散的力的比率或模型。在该变型中，控制器130可以结合前述方法来检测和区分触摸传感器表面122上的触笔和手指的轻的输入和较重的输入。
337.6.6分辨率
338.如上所述，控制器130可以实现方法s100的块，以便以第一分辨率(例如，感测电极的阵列的自然(natural)分辨率的一半)记录感测电极的阵列在第一时间处的初始扫描。在块s122中，在第一时间之后的第二时间处(例如，在第一时间之后的1毫秒)，控制器130可以以大于第一分辨率的第二分辨率(例如，自然分辨率)扫描感测电极的阵列的子集，以生成第二力图像。通常，控制器130可以被配置为以较低分辨率扫描感测电极的阵列，直到检测到不明确的输入，以及局部地增加不明确的输入周围的分辨率，以便于将不明确的输入分类为触笔和非触笔输入类型中一个。
339.特别地，如图10a和图10b所示，控制器130可以第一分辨率扫描感测电极的阵列114的行子集和列子集，以生成第一力图像。例如，控制器130可以扫描感测电极的阵列114的每隔一行和每隔一列，以生成第一力图像。控制器130可以以第一分辨率扫描，直到控制器检测到力图像内的输入，例如不明确的输入。
340.响应于检测到不明确的输入(具有的力大小与面积比率保持在阈值比率以下的输入和/或具有的几何尺寸保持在阈值几何尺寸以下的输入)，控制器130然后可以在连续边界内、在连续边界外并且偏移阈值距离内等扫描感测电极的阵列114的子集，诸如与第一力输入一致的感测电极，以生成第二个力图像。特别地，控制器130可以通过扫描感测电极的阵列中比控制器130扫描以生成第一力图像更多的行和更多的列来增加与第一力输入接近(或一致)和/或在整个感测电极的阵列114上的扫描分辨率。例如，响应于检测到由具有超过预定阈值长度(例如，0.75cm)的长度的长轴的椭圆表征的力输入，控制器130可以将力输入表征为不明确的，并且以更高的分辨率重新扫描与椭圆一致(即，被椭圆包围)的感测电极的阵列的感测电极，以生成第二力图像，从而提高第二力图像中的力输入的力大小和接触面积的精度。
341.此外，控制器130可以附加地或可选地以第一分辨率从感测电极的行和列读取一组原始的力值；在该一组原始的力值中的力值之间进行插值，以生成一组插值的力值；并将该一组原始的力值和该一组插值的力值编译(compile)到第二力图像。因此，如图10a和图10b所示，控制器130可以上采样现有的力图像至更高的分辨率，以提高力图像内的输入的力大小(例如，峰值力)和位置的精度。特别地，控制器130可以通过在第二力图像的行和列之间插入力值来转换力图像，例如第二力图像，虚拟图像由大于生成第二力图像的第二分辨率的分辨率来表征。通常，在该变型中，控制器130可以被配置为在由感测电极的阵列中的感测电极检测到的力值之间进行插值，以提高与输入一致的力大小(例如峰值力)的精
度。例如，最大的力值可以出现在两行感测电极之间。通过插值力值，控制器130可以近似两行感测电极之间的中间力值。因此，控制器130可以计算由力图像内的最大的力值限定的力输入的力大小。类似地，控制器130可以将一组原始的力值和一组插值的力值中超过力阈值的力值的一连续群解释为第二力输入以计算力图像内的几何尺寸(例如，面积、椭圆、长轴等)，以便通过提高从感测电极的阵列采样的数据的分辨率来减少几何尺寸的误差。
342.然而，在方法s100的一种变型中，控制器130可以响应于检测到不明确的输入类型而保持固定的分辨率。特别地，控制器130可以：在第一时间处，以第一分辨率扫描感测电极的阵列以生成第一力图像；检测第一力图像中的第一力输入；响应于第一力输入的第一几何尺寸超过第一阈值，将第一力输入表征为非触笔输入类型；响应于第一力输入的第一几何尺寸保持低于第一阈值：响应于第一力输入的力大小与第一力输入的第二几何尺寸的比率超过第二阈值，将第一力输入表征为触笔输入类型；响应于比率落入第二阈值以下，将第一力输入表征为非触笔输入类型；以及向联接到感测电极的阵列的计算设备输出第一力输入的位置和类型。
343.然而，控制器130可以响应于任何其他输入类型和/或触发以任何其他分辨率扫描感测电极的阵列中的感测电极或感测电极的子集。可选地，控制器130可以默认以触摸传感器的自然分辨率扫描所有的传感器或感测电极的子集。
344.6.7实时和异步输入类型的识别
345.控制器130可以在每个扫描周期之后执行前述方法和技术，以及可以每扫描周期输出包括标记的输入区的一个触摸图像。特别地，控制器130可以在系统的操作期间实时执行前述方法和技术，例如输出表示触摸传感器表面122上的标记的输入的触摸图像，该触摸图像可以被连接的计算设备处理以实时更新图形化的用户界面。可选地，控制器130可以异步地执行前述方法和技术，例如将施加到放置在触摸传感器表面122上的一张纸的笔画(pen strokes)进行后处理，成为触摸图像的标记序列，该触摸图像的标记序列可以由计算设备以数字方式重放，以在真实空间中以数字方式再现手动绘制在纸上的内容。例如，响应于实际检测到明确的输入类型，控制器130可以执行前述方法和技术来校正、更新和/或修改控制器130先前输出的输入类型。
346.例如，控制器130可以在第一时间处以第一分辨率扫描感测电极的阵列，以生成感测电极的阵列的第一力图像，并将在第一力图像中检测到的第一力输入表征为不确定的输入。在第一时间之后的第二时间处，控制器130可以以第一分辨率扫描感测电极的阵列114以生成第三力图像。控制器130可以检测在第三力图像内在感测电极的阵列上从第一位置重新定位到第二位置的第一力输入。响应于在第二位置处的第一力输入的几何尺寸超过阈值，控制器130可以将第一力输入表征为(明确的)非触笔输入类型。然而，响应于第一力输入的几何尺寸保持低于阈值，控制器可以以大于第一分辨率的第二分辨率再次扫描感测电极的阵列的子集，以生成第四力图像。响应于第一力图像中的第一力输入的类型不同于第三力图像中第一力输入的类型，控制器130可以(追溯地)更新不同于第三力图像中的第一力输入的类型的第一力图像中的第一力输入的类型。
347.对于实时执行前述方法和技术的系统，一旦识别出标记为“可能是触笔”的触摸传感器表面122上的力输入，系统还可以在对应于触摸传感器表面122上的输入的位置的连接的显示器上的位置处显示悬停光标。当附加的力施加到触摸传感器表面122时，系统可以确
认输入为触笔，然后将显示器上显示的光标的状态从悬停光标更新为根据输入在触摸传感器表面122上的运动而主动绘制的光标。因此，不明确的状态的存在可以对用户隐藏或者作为“特征”而不是限制来暴露，以帮助用户在开始将触笔划过触摸传感器表面122之前在触摸传感器表面122(或者布置在触摸传感器表面122上的显示器)屏幕上对触笔进行定向。
348.例如，控制器130可以响应于力输入的力大小与力输入的输入面积的比率落在小于阈值比率的窗口内，将力输入表征为徘徊输入类型(hover input type)。
349.然后，控制器130可以响应于第二力大小超过力阈值并保持低于意向输入阈值，输出光标位置和作为徘徊输入类型的第一力输入的规格。然而，响应于比率落入低于窗口以下，使得输入的比率远低于阈值比率，控制器130可以将力输入表征为(明确的)非触笔输入类型。
350.然而，控制器可以任何其他方式实现前述方法和技术，以便异步更新(或修改)输入类型的类别。
351.7.多触摸
352.一旦触摸图像被生成并被标记，控制器130(或联接到系统并从控制器130接收触摸图像的计算设备)可以例如通过操纵光标、输入击键或执行触笔矢量来响应触摸图像中表示的输入。
353.在其中触摸图像包括两种或更多种不同类型的多个输入的表示的情况下，控制器130(或连接的计算设备)可以选择性地处理这些不同类型的输入。例如，如果标记为触笔输入的输入区域和标记为手指的大的输入区域(其可以对应于手掌输入)(或者直接标记为手掌的输入区域)都包含在具有在彼此的阈值距离内(例如，3英寸)的它们的质心(或者峰值力的位置)的触摸图像内，则控制器130可以拒绝大手指(或者手掌)输入，而仅响应触笔输入。(可选地，控制器130可以从触摸图像中除去大手指输入。)控制器130还可以随着时间(即，在触摸图像序列上)跟踪这种触笔输入和大手指(或手掌)输入，以及可以在从触摸图像中指示的触摸传感器表面122移除触笔之后，在后续触摸图像中保持拒绝这种大手指输入，例如用于在检测到触笔从触摸传感器110输入释放后的两秒时间段内生成的触摸图像序列，以便在用户用触笔在触摸传感器表面122上绘画或书写时实现滞后并限制触笔和大手指(或手掌)输入的快速重新优先排序。
354.在另一示例中，如果在触摸图像中表示了大手指(或手掌)输入，则控制器130可以在随后的扫描周期中优先扫描相应触摸区域内和周围(例如，在检测到的触摸区域的周界的两英寸内)的感测电极的集合。在该示例中，控制器130可以在触摸传感器110中选择性地增加感测电极的这个集合的扫描速率(例如，至250hz的速率)和/或降低其他感测电极的扫描速率(例如，至60hz)，以便保持对大手指(或手掌)输入附近的可能是触笔输入的灵敏度，同时降低扫描触摸传感器中其他感测电极所需的功耗和处理负载。
355.然而，控制器130(或连接到系统的计算设备)可以以任何其他方式处理包含对象类型标签的触摸图像。
356.7.1区分对象的类别
357.本文描述的系统和方法可以更一般地被实现来区分触摸传感器表面122上的两类或更多类对象的类别，这些对象在其压力分布的锐度方面是不同的。例如，系统可以区分1)手指和手掌，2)触笔和关节，3)手指和关节，4)指甲和手指，5)触笔和手指、手掌，6)触笔和
关节、手指与手掌，和/或7)指甲和关节、手指与手掌等。在工业传感应用中，系统可以检测在光滑表面以下捕获的颗粒或导致尖锐压力点的不均匀性。在机器人应用中，系统可用于通过抓住或推动尖锐或有尖头的对象以保护机器人免受伤害，或者用于检测机器人处于可能有被尖锐或有尖头的对象损坏的危险的情况。在医疗应用中，系统可用于检测床或与患者身体接触的其他表面上的压力点，该压力点可能随着时间的推移对患者造成伤害。
358.尽管本文中前述系统被描述为实施电阻方法来测量触摸传感器表面上的压力分布，但是系统可以实施类似的方法和技术来通过电容、光学、mems和/或其他类型的力感测阵列来测量触摸传感器表面上的压力分布。系统还可以结合其他力分布层，并采用其他方法和算法来区分触笔与手指和/或与触摸传感器表面接触的对象。
359.7.2邻近的输入
360.在一个实施方式中，控制器130可以生成第一力图像；检测第一力图像中的第一力输入并将其表征为(明确的)触笔或非触笔输入类型；检测在第一力图像中的在第一力输入的阈值距离内的第二力输入；并将第二力输入表征为非触笔输入类型。通常，控制器130可以限定围绕明确的输入(例如，手掌输入和/或触笔输入)的阈值边界，并拒绝作为异常和/或非触笔输入的阈值边界内的附加输入。
361.例如，控制器130可以在第一力图像中检测分布在触摸传感器表面的相对大的区域上的第一输入。响应于第一输入的几何尺寸超过(大幅度地)大致为触笔输入大小的阈值尺寸，控制器130可以将第一输入表征为非触笔(和/或手掌)输入类型。然后，控制器130可以在第一力图像中围绕第一输入的大区域以及在限定第一输入的大区域的连续边界的阈值距离内限定排除区(keep-out zone)。响应于检测到与排除区一致和/或与第一力输入一致的附加输入，控制器130可以将附加输入表征为非触笔输入。因此，由于接近第一力输入以及附加输入由触笔输入的预定区域内的多个(附加)触笔的接触导致的低概率(例如，根据置信度得分确定)，控制器130可以将附加输入表征为非触笔输入。
362.8.输入跟踪
363.控制器130可以在扫描周期序列中跟踪传感电极的阵列114上的输入，并且在随后相应的触摸图像中保持触笔标签或非触笔标签。特别地，响应于检测到在顺序的力图像中限定相似几何形状或几何尺寸、力-面积的比率和/或其他度量的一组相似输入，控制器130可以将针对该一组相似输入中的第一输入表征的第一标签维护到该一组相似输入中的所有输入。
364.例如，控制器130可以响应于在第一时间处检测到第一力图像中的第一力输入，检测第一力输入从第一位置到邻近第一位置的第二位置的重新定位。第一力输入可以限定如上所述计算的第一力输入的力大小与几何尺寸(例如，面积)的第一比率。在第一时间之后的第二时间处，控制器130可以检测与第一力图像中的第一力输入的位置相邻近的第二力图像中的第二力输入。第二力输入可以限定第二力输入的第二力大小与第二力输入的第二几何尺寸(例如，面积)的第二比率。响应于第一比率保持近似等于第二比率，控制器130可以表征(或标记)第二力输入，以与第一力输入的标签(或类型)配合(对齐)。因此，控制器130可以响应于检测到触笔类型的第一力输入，将第二力输入标记为触笔类型。同样，控制器130可以响应于检测到非触笔类型的第一力输入，将第一力输入标记为非触笔类型。
365.9.手写姿势
366.在图8所示的一种变型中，控制器130可以实现方法s100的方法和技术，以确定用户的手写姿势，并基于手写姿势，将输入表征为触笔和非触笔输入类型。通常，控制器130可以学习输入图案，并根据所学习的输入图案标签有效地表征输入类型。
367.例如，控制器130可以响应于力与面积之比保持低于阈值大小，在第一时间处将第一力图像中的第一力输入表征为手掌输入类型；在第一力图像中检测与第一力输入偏离的第二力输入；以及响应于第二力输入的第二力-面积的比率超过第二阈值，将第二力输入表征为触笔输入类型。控制器130然后可以限定从第一力输入到第二力输入的虚拟矢量，该虚拟矢量表示用户的手写姿势。在第一时间之后的时间窗口(例如，5分钟)内，控制器130可以扫描感测电极的阵列，并将虚拟矢量投射到由控制器130在该时间窗口期间生成的力图像上。响应于在时间窗口期间生成的力图像中检测到手掌输入，控制器130可以将虚拟矢量投射到力图像上，使得虚拟矢量的原点与手掌输入(例如，手掌输入的质心)对齐。控制器130可以检测力图像中的一组附加力输入(例如，第二和第三力输入)。控制器130然后可以将第二和第三力输入投射(即，正交地)到虚拟矢量上。控制器130然后可以基于第二和第三输入距手掌输入的距离来表征第二和第三力输入中的每一个。响应于第二力输入比第三力输入更远离虚拟矢量上的手掌输入，控制器130可以将第二力输入表征为触笔输入类型，并将第三力输入表征为非触笔输入类型和/或不明确的输入。因此，如图8所示，控制器130可以通过将输入投射到虚拟(手写姿势)矢量上来有效地标记输入，并将在力图像内检测到的最远输入表征为触笔输入。
368.然而，控制器130可以以任何其他合适的方式实施任何其他方法和/或技术来标记和表征输入。
369.10.手套输入模式
370.如图9所示，用于检测和表征触摸传感器表面上的输入的方法s200包括：在第一模式下，在块s210中，在第一时间处，扫描布置在触摸传感器表面下方的感测电极的阵列，以生成第一力图像；在块s212中，将第一力图像中超过第一力阈值的第一力值解释为在触摸传感器表面上的第一位置处的第一力输入；在块s214中，将第一力图像中超过第一力阈值的第二力值解释为在触摸传感器表面上的第二位置处的第二力输入；在块s220中，响应于第二位置落在第一位置的阈值距离内，进入第二模式；在第二模式中：在块s222中，在第一时间之后的第二时间处，扫描感测电极的阵列以生成第二力图像；在块s224中，将第二力图像中的超过第二力阈值的第三力值解释为在触摸传感器表面上的第三位置处的第三力输入，其中该第二力阈值大于第一力阈值；在块s226中，将第二力图像中超过第二力阈值的第四力值解释为在触摸传感器表面上的第四位置处的第四力输入；在块s228中，响应于第三位置落在第一位置的阈值距离内，将第三力输入和第四力输入合并成单个输入，该单个输入限定了包围第三力输入和第四力输入并且以表示第三力值和第四力值的组合的单个输入力大小表征的单个输入区域；以及在块s230中，向连接到输入设备的计算设备输出该单个输入的单个输入区域和单个输入力大小。
371.通常，控制器130可以执行方法s200的块来启动手套输入检测模式，在该模式中，控制器130可以将力图像内的靠近(即，邻近的)的输入的群解释为戴手套手指的单个输入。手套(例如，宽松手套)可能倾向于聚集在手指的尖端周围，因此，当戴手套的用户接触触摸传感器表面以施加输入时，宽松手套可能在多个离散点处与触摸传感器表面相交。一些手
套在指尖区域周围也可能有接缝或缝合线，这也可能在传感器表面上在多个离散点处产生接触。例如，用户在与集成到计算设备中的触摸板交互时可能戴着厚重的工作手套。因此，控制器130可以在对应于手套在触摸传感器表面上的输入的时间处捕获的力图像内检测到多个离散输入。为了便于在外科、军事、户外和/或用户可以戴手套或使用任何其他不平坦(例如，褶皱、非平面或块状)输入器具来施加输入的任何其他应用中精确检测和定位到触摸传感器表面的输入，控制器130可以将十分邻近的输入合计为单个输入，而不是将每个离散输入解释为不同的输入。
372.特别地，如下所述，控制器130可以将特定接近度内的输入群标记为可能是手套输入，进入手套输入模式，增加触摸传感器的感测电极的阵列的感测电极的力阈值，以及响应于检测到一个或更多个力输入超过(新的)力阈值，将力输入表征为戴手套的手指输入类型。
373.10.1切换模式
374.如图9所示，方法s200的块记载了：在块s210中，在第一模式中，在第一时间处，扫描布置在触摸传感器表面下方的感测电极的阵列，以生成第一力图像；在块s212中，在第一力图像中检测在触摸传感器表面上的第一位置处的第一力输入，第一力值的第一力输入超过第一力阈值；在块s214中，在第一力图像中检测在触摸传感器表面上的第二位置处的第二力输入，第二力值的第二力输入超过第一力阈值；在块s220中，响应于第二位置落在第一位置的阈值距离内，进入第二模式。通常，控制器130可以执行方法s200的块s210、s212和s220，以响应于检测到力图像内十分紧密聚集的输入，触发从上述第一(默认)模式到第二(手套输入检测)模式的转换。因此，控制器130可以实现方法s100的块，以区分十分邻近但不同的输入(例如，来自接触触摸传感器表面的两个相邻手指)和由手套与触摸传感器表面的多个离散接触点产生的邻近的检测到的输入。
375.在一个实施方式中，控制器130可以响应于检测到在彼此的阈值距离内的两个或更多个输入而启动第二模式。在该实施方式中，控制器130可以将十分邻近的输入关联成由单个输入对象在沿着触摸传感器表面的多个离散但紧密聚集的输入位置处的接触产生的结果。在该实施方式中，控制器130可以限定阈值距离，使得控制器130可以区分由多个离散输入对象(例如，两个手指)的接触产生的十分邻近的输入和由在多个离散接触点处接触触摸传感器表面的单个输入对象(例如，宽松戴手套的手指)产生的十分邻近的输入。例如，控制器130可以限定阈值距离小于当接触触摸传感器表面时两个相邻手指在触摸传感器表面上的最近的共同接触点之间的最小距离。
376.例如，在第一模式中，控制器130可以向计算设备输出第一力输入的第一位置和第二力输入的第二位置；以及响应于第一力输入的力大小与第一力输入的第一几何尺寸之比保持低于阈值比率，以及响应于第二力输入的力大小与第二力输入的第二几何尺寸的比率保持低于阈值比率，继续在第一模式中操作。因此，控制器130可以响应于检测到低压力(或力)和邻近的输入(例如，在多个离散点处接触触摸传感器表面的轻手掌输入)，而保持第一模式。然而，控制器130可以响应于第一力输入的力大小与第一几何尺寸的比率超过阈值比率而进入第二模式；并且第二位置落在第一位置的阈值距离内。因此，如果在另一输入的阈值距离内检测到的至少一个输入看起来是触笔、手指或具有高的力-面积的比率的其他局部输入，则控制器130可以进入第二(手套输入检测)模式。
377.在另一实施方式中，如上所述，控制器130可以响应于检测到相似和/或不同的输入类型的离散输入在彼此的阈值距离内变成单个(综合)输入而启动第二模式。特别地，控制器130可以基于在力图像内检测到的输入类型的兼容性或互补关系，选择性地将离散输入合并成单个输入中。因此，控制器130可以基于一组输入中每个输入的几何尺寸和/或针对每个输入计算的力-面积的比率，将特定力图像内的一组输入表征为触笔输入类型或非触笔类型。基于每个输入的接近度和几何特征，控制器130然后可以选择性地确定该一组输入是源自触摸传感器表面上的多个输入对象(例如，手指、触笔和/或手掌)的离散(意向)接触点，还是源自具有多个离散接触点的单个输入对象。
378.例如，响应于在力图像中检测到触笔输入类型的第二力输入的阈值距离(例如，小于触摸传感器表面上两个相邻手指的最近的共同接触点之间的最小距离)内的触笔输入类型的第一力输入，控制器130可以启动第二模式。响应于第一力输入和第二力输入的接近度以及触笔输入类型的局部特性，控制器130可以将触笔类型的第一力输入和第二力输入识别为单个对象(例如，戴手套的手指)与触摸传感器表面的多个接触。因此，如下所述，控制器130可以在第二模式下将第一和第二力输入合并成单个输入。在该示例中，控制器130还可以响应于在力图像中检测到触笔输入类型的第二力输入的阈值距离内的触笔输入类型的第一力输入，将第一力输入和第二力输入识别为源自与触摸传感器表面接触的多个不同对象，从而保持在如上所述的第一(默认)模式中。同样，响应于在力图像中检测到非触笔输入类型的第二力输入的阈值距离内的非触笔输入类型的第一力输入，控制器130可以将第一力输入和第二力输入表征为不同的输入，并启动下文描述的默认模式。
379.在另一实施方式中，响应于两个(或更多个)输入落在彼此的阈值距离内并且展现出相似的输入类型(例如，非手指输入类型)，控制器130可以将输入表征为不同的输入，并如下所述的保持在第一(默认)模式。然而，响应于检测到展现出不同输入类型的多个邻近的输入，控制器130可以启动第二模式。例如，响应于第一力输入的力大小与第一力输入的第一几何尺寸的比率保持低于阈值，控制器130可以将第一力输入表征为非手掌输入类型(例如，手指和/或触笔输入)；响应于第二力输入的力大小与第二力输入的第二几何尺寸的比率保持低于阈值，控制器130可以将第二力输入表征为非手掌输入类型；以及，响应于将第一力输入和第二力输入表征为非手掌输入类型，控制器130可以启动第二模式。
380.然而，控制器130可以响应于任何其他触发和/或邻近的力输入的输入类型的组合来启动第二模式。
381.10.2合并多个输入
382.如图9所示，方法s200的块记载了：在块s228中，响应于第三位置落在第一位置的阈值距离内，将第三力输入和第四力输入合并成单个输入，该单个输入限定了包围第三力输入和第四力输入并且以表示第三力输入和第四力输入的力值的组合的单个输入力大小表征的单个输入区域。通常，控制器130可以执行块s228，以在进入手套输入检测模式时将十分邻近的输入的群合并成单个输入。
383.在一个实施方式中，控制器130可以将力图像中的第二力输入的阈值距离(例如，1毫米)内的第一力输入合并成单个输入，并计算包围第一力输入和第二力输入两者的连续边界内的单个输入的输入面积。特别地，控制器130可以限定包围在第一力图像中限定的力值的连续边界，该力值超过第一力阈值，从而包围第一力输入和第二力输入。根据邻接边
界，控制器130可以计算由该邻接边界包围(即，在邻接边界内)的输入面积。
384.如上所述，控制器130可以根据覆盖并包围第一和第二力输入的最佳拟合几何形状来计算输入面积。特别地，控制器130可以限定最佳拟合几何形状，例如椭圆、圆或多边形，以(近似地)包围力图像中的第一和第二力输入两者的全部或大部分。控制器130然后可以计算最佳拟合几何形状的面积，并将最佳拟合几何形状的面积分配给输入区域。
385.附加地或可选地，控制器130可以基于第一和第二力输入的力值计算单个输入的力大小。在一个实施方式中，控制器130可以基于与力图像中的第一和第二力输入一致的检测到的力值的线性组合来限定单个输入的力大小。在另一实施方式中，控制器130可以将单个输入的力大小限定为在第一和第二力输入(两者)中检测到的峰值力。可选地，控制器130可以将单个输入的力大小计算为由第一力输入的面积加权的第一力输入的第一力大小和由第二力输入的面积加权的第二力输入的第二力大小的加权组合。
386.可选地，控制器130可以基于与力图像内的第一和第二力输入一致的检测到的力值的梯度对力大小进行插值。例如，控制器130可以检测到第一力输入限定了在朝向第二力输入的方向上增加的力值的第一梯度。第二力输入可以限定力值的第二梯度，该力值从邻近第一力输入的第二力输入的边缘沿远离第一力输入的方向减小。基于第一和第二梯度，控制器130可以通过将第一和第二梯度中的每一个的趋势投射到第一和第二输入之间的力图像的中间像素上计算(或投射)第一和第二力输入之间的中间力值。例如，控制器130可以限定跨第一和第二输入之间的中间像素并且与第一梯度和/或第二梯度一致的力值的曲线(或趋势线)。根据该曲线，控制器130可以在第一和第二力输入之间投射力值，从而计算针对单个输入的合力大小(例如，作为第一和第二力输入的力值与第一和第二输入之间的投射力值的线性组合，或者作为第一和第二输入的峰值力以及第一和第二输入之间的投射的力值)。
387.第二力输入限定了力值的第二梯度，该力值从邻近第一力输入的第二力输入的边缘增加，并朝向与第一力输入相反的第二力输入的边缘减小。因此，控制器130可以检测到输入的峰值力可能与第二力输入同时出现。
388.在一种变型中，控制器130可以将超过力阈值的力值的连续群解释为力输入，并限定界定力值的连续群的输入区域。因此，控制器130可以基于由第三力输入区域加权的第三力大小和由第四力输入区域加权的第四力大小的组合来计算单个输入力大小。
389.10.3修改传感器的力阈值
390.如图9所示，方法s200的块机载了：在第一模式中，在块s210中，在第一时间处，扫描布置在触摸传感器表面下方的感测电极的阵列，以生成第一力图像；在块s212中，在第一力图像中检测在触摸传感器表面上的第一位置处的第一力输入，第一力值的第一力输入超过第一力阈值；在块s214中，在第一力图像中检测在触摸传感器表面上的第二位置处的第二力输入，第二力值的第二力输入超过第一力阈值；在块s220中，响应于第二位置落在第一位置的阈值距离内，进入第二模式；在第二模式中：在块s222中，在第一时间之后的第二时间处，扫描感测电极的阵列以生成第二力图像；在块s224中，在第二力图像中检测在触摸传感器表面上的第三位置处的第三力输入，第三力值的第三力输入超过第二力阈值，第二力阈值大于第一力阈值；在块s226中，在第二力图像中检测在触摸传感器表面上的第四位置处的第四力输入，第四力值的第四力输入超过第二力阈值。通常，控制器130可以执行块
s210、s212、s214、s216、s220、s222和s226，以在手套输入检测模式下，增加力阈值，在该力阈值处，控制器130识别和表征力图像内的输入，从而降低错误读取和分类异常的低力输入的概率。
391.在一个实施方式中，控制器130可以在手套输入检测模式启动之后，扫描感测电极的阵列和/或感测电极的阵列中的感测电极的子集，以生成力图像，以及响应于力值超过特定阈值来检测力图像中的力输入，其中该特定阈值比手套输入检测模式启动之前由控制器实现的力阈值更大。控制器130可以在力图像内的所有像素上限定统一的力阈值。控制器130可以基于在力图像中的特定像素处检测到超过该统一的力阈值的力值来检测输入。在手套输入检测模式启动之后，控制器130可以全局地增加该统一的力阈值，并在力图像的所有像素上应用该统一的力阈值。
392.可选地，控制器130可以限定力图像内的像素之间的力阈值的梯度。控制器130可以基于检测到力值超过由力图像内特定像素处的力阈值梯度限定的特定力阈值来检测输入。在手套输入检测模式启动之后，控制器130可以将力阈值的梯度中的每个力阈值增加统一的量或变化的量，以及在力图像的所有像素上应用(更新的)力阈值的梯度。
393.然而，控制器130可以通过任何其他方式降低触摸传感器的灵敏度。
394.10.4输入类型
395.如上所述，控制器130可以执行方法s200的块，以根据预定的输入类型(例如，手套输入检测模式中的手指输入类型和/或非手指输入类型)对单个输入进行分类。通常，控制器130可以基于单个输入的几何形状(例如，几何尺寸)和/或单个输入的力大小与面积的比率来限定输入类型并将该输入类型分配给输入。
396.例如，响应于单个输入的力大小与几何尺寸的比率超过阈值大小，控制器130可以将单个输入表征为手指(即，戴手套的手指)输入类型；并响应于比率保持低于阈值大小，将单个输入表征为非手指输入类型。因此，控制器130可以向联接到感测电极的阵列的计算设备输出单个输入的位置、力大小和类型。
397.附加地或可选地，控制器130可以响应于单个输入力大小超过第一力阈值并保持低于意向输入阈值，向计算设备输出光标位置和作为徘徊输入类型的单个输入的规格。同样，控制器130可以响应于单个输入力大小超过第一力阈值并超过意向输入阈值，输出作为明确的输入类型(例如，触笔、非触笔、手指、手掌)的单个输入的规格。因此，控制器130可以输出意向输入并拒绝异常和/或低阈值输入。
398.10.5跟踪
399.在一个实施方式中，如上所述，控制器可以响应于在连续力图像中检测到(计算的)单个输入的相似区域和/或相似合成区域的离散输入，跟踪单个输入在一段时间内的运动。例如，在第二时间之后的第三时间处，控制器130可以扫描感测电极的阵列以生成第三力图像。控制器然后可以响应于检测第三力图像中的第五力输入和第六力输入，检测单个输入到触摸传感器表面上的第五位置的重新定位，在包围第一位置和第二位置的区域的阈值区域内输入区域包围第三位置和第四位置。响应于检测到单个输入到第三位置的重新定位，控制器130然后可以向计算设备输出第三位置和在该第三位置中单个输入的力值。
400.10.6默认模式
401.如上所述且如图1和图2所示，控制器130可以响应于在特定力图像中第一力输入
的阈值距离内没有检测到第二力输入，在手套输入检测(或第二)模式和正常(或第一)模式之间动态切换。通常，控制器130可以响应于可能由戴手套的手指检测到的十分邻近的输入在手套输入检测模式下执行方法s200的块；以及可以响应于检测到力图像中的分布式输入在第一(默认)模式下执行块s100。
402.因此，如上所述，响应于在特定力图像中在第一力输入的阈值距离(例如，0.5厘米)内没有检测到第二力输入，控制器130可以继续在第一模式下操作。例如，控制器130可以响应于第二输入的第二位置落在距第一输入的第一位置的阈值距离之外，以及响应于第一力输入的第一力大小与第一力输入的第一几何尺寸的比率超过阈值比率，将第一力输入表征为触笔输入类型；以及向计算设备输出第一力输入的第一位置、第二力输入的第二位置以及作为触笔输入类型的第一力输入的规格。此外，控制器130可以响应于第一力输入的第一几何尺寸超过第一阈值，将第一力输入表征为非触笔输入类型；响应于第一力输入的第一几何尺寸保持低于第一阈值：在第一时间之后的第三时间处，以大于第一分辨率的第二分辨率扫描感测电极的阵列的子集，以生成第三力图像，感测电极的阵列的子集与第一力输入一致；检测第二力图像中的接近第一力输入的第四力输入；以及，响应于第四力输入的力大小与第四力输入的第二几何尺寸的比率超过第二阈值，将第一力输入表征为触笔输入类型；以及向联接到感测电极的阵列的计算设备输出第一力输入的位置和类型。
403.附加地或可选地，控制器130可以间歇地在第一(默认)模式和第二(手套输入检测)模式之间切换。特别地，响应于在力图像中第二力输入的阈值距离内检测到第一力输入，控制器130可以在第一时间处启动第二模式，并在第一时间之后的时间窗口(例如，1秒)内维持该第二模式。响应于时间窗口的期满，控制器130可以转换到第一模式并维持第一模式，直到控制器130再次检测到力图像内的十分邻近的力输入。
404.可选地，控制器130可以在第一时间处启动第二模式，并无限期地维持第二模式和/或直到控制器130检测到启动第一(默认)模式的触发。特别地，控制器130可以响应于在第二力输入的阈值距离内检测到第一力输入而在第一时间处启动第二模式，并将第一力输入和第二力输入合并成单个输入。在第一时间之后的无限期内，控制器130可以将阈值距离内的力输入解释为单个输入。然而，在无限期内的第二时间处，响应于检测到单独的输入落在第二输入的阈值距离之外，控制器130可以启动第一(默认)模式。
405.此外，控制器130可以基本上同时跨感测电极的阵列中的感测电极的离散子集启动第一模式和/或第二模式。例如，在第一时间处，控制器130可以响应于检测到第一力图像中的触笔输入与任何其他力输入偏离超过阈值距离并接近触摸传感器表面的角，启动用于接近触摸传感器表面的角的感测电极的第一子集的第一模式。控制器130还可以响应于检测到在第一力图像中的第二力输入的阈值距离内并接近触摸传感器表面的中心的第一力输入，在第一时间处启动用于接近触摸传感器表面的中心的感测电极的第二子集的第二模式。
406.控制器130还可以响应于检测到第一力输入和第二力输入在一段时间内重新定位到第一和第二力输入之间的距离超过阈值距离的不同位置，从第二模式切换到第一模式。特别地，控制器130可以生成第二力图像；将第二力图像中超过力阈值的第三力值解释为在触摸传感器表面上的第三位置处的第三力输入；将第二力图像中超过第一力阈值的第四力值解释为触摸传感器表面上第四位置处的第四力输入；以及将第三力输入与第一力输入相
匹配，将第四力输入与第二力输入相匹配。响应于第四位置落在距第三位置的阈值距离之外，控制器130可以将系统转换到第一模式，以及从而将第三输入的第三位置和第四输入的第四位置输出到计算设备。
407.然而，控制器130可以响应于任何其他触发以任何其他方式选择性地在模式之间转换，并且可以限定任何其他附加模式来帮助输入类型的分类。
408.10.7修改分辨率
409.如上所述，方法s200的一种变型包括：在第一模式中，在第一时间处，以第一分辨率扫描布置在触摸传感器表面下方的感测电极的阵列，以生成第一力图像；将第一力图像中超过第一力阈值的第一力值解释为触摸传感器表面上第一位置处的第一力输入；将第一力图像中超过第一力阈值的第二力值解释为触摸传感器表面上第二位置处的第二力输入；响应于第二位置落在第一位置的阈值距离内，进入第二模式；在第二模式中：在第一时间之后的第二时间处，以大于第一分辨率的第二分辨率扫描感测电极的阵列以生成第二力图像；将第二力图像中超过第二力阈值的第三力值解释为在触摸传感器表面上的第三位置处的第三力输入；将第二力图像中超过第二力阈值的第四力值解释为触摸传感器表面上第四位置处的第四力输入；响应于第三位置落在第一位置的阈值距离内，将第三力输入和第四力输入合并成单个输入，该单个输入限定了包围第三力输入和第四力输入并且以表示第三力值和第四力值的组合的单个输入力大小表征的单个输入区域；以及向连接到输入设备的计算设备输出单个输入的单个输入区域和单个输入的单个输入力大小。
410.通常，在该变型中且如上所述，控制器可以响应于检测到邻近的输入来修改(或增加)感测电极的阵列的扫描分辨率，以便精确计算离散输入和离散输入区域之间的距离，并确定第一和第二模式与力图像内的输入子集的相关性。
411.此外，如上所述并如图10a和图10b所示，控制器130可以间歇地上采样力图像的分辨率，以减少计算的面积、距离、力大小等的误差。例如，控制器130可以从感测电极的行和列读取一组原始的力值；在该一组原始的力值中的力值之间进行插值，以生成一组插值的力值；并将该一组原始的力值和该一组插值的力值编译成第一力图像。那么控制器可以将一组原始的力值和一组插值的力值中超过第一力阈值的力值的第一连续群解释为第一力输入，并将一组原始力值和一组插值的力值中超过第一力阈值的力值的第二连续群解释为第二力输入。因此，控制器可以计算第一力图像中第一连续群的质心和第二连续群的质心之间的偏移距离，且因此响应于偏移距离超过阈值距离而进入第二模式，进入第二模式。
412.然而，控制器130可以以任何其他方式选择性地修改触摸传感器分辨率和力阈值，以触发第一和第二模式。
413.本文描述的系统和方法可以至少部分地被体现为和/或实施为被配置以接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以通过与应用、小应用程序、主机、服务器、网络、网站、通信服务、通信接口、用户计算机或移动设备的硬件/固件/软件元件、腕表、智能电话或其任何适当的组合而集成的计算机可执行部件来执行。实施例的其它系统和方法可以至少部分地被体现和/或被实现为被配置成接收存储了计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令可以由通过与上述类型的装置和网络集成的计算机可执行部件所集成的计算机可执行部件来执行。计算机可读介质可以存储在任何适当的计算机可读介质上，诸如ram、rom、闪速存储器、eeprom、光学设备(cd或dvd)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何适
当的设备。计算机可执行部件可以是处理器，但任何适当的专用硬件设备可以(可选地或附加地)执行指令。
414.如本领域的技术人员将从先前的详细描述中以及从附图和权利要求中认识到的，在不脱离如在随附的权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，可以对本发明的实施例做出修改和变化。