触摸感应装置及其操作方法

触摸感应装置及其操作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2009年12月02日，申请号为200980155427. 6,发明名称为"触 摸感应装置及其操作方法"的申请的分案申请。
[0002] 相关申请的夺叉引用
[0003] 本申请要求于2008年12月5日提交的第0802531-4号瑞典专利申请、于2008 年12月5日提交的第61/193,526号美国临时申请以及于2009年1月9日提交的第 61/193, 929号美国临时申请的利益，所有这些申请通过引用并入本文。
技术领域
[0004] 本发明涉及用于确定触摸表面上的一个或多个物体的位置的技术。
【背景技术】
[0005] 在越来越大的程度上，触敏面板被用于将输入数据提供到计算机、电子测量和测 试设备、游戏设备等。
[0006] 在一种类别的触敏面板中，从例如US3673327已知的，多个光发射器和光接收器 被布置围绕触摸表面的外围，以在触摸表面上产生交叉光路的网格。每条光路在各自的发 射器/接收器对之间延伸。触摸该触摸表面的物体将阻挡某些光路。基于接收器检测被阻 挡的光路的识别，处理器可以确定被阻挡的光路之间的拦截位置。这种类型的系统只能检 测一个物体的位置（单点触摸检测）。此外，发射器和接收器所需的数量，以及因此的成本 和复杂性，随触摸面板的表面积和/或空间分辨率的增加而迅速地增加。
[0007] 在一个变化形式中，例如W02006/095320中所示的，每个光发射器发射在整个触 摸表面上发散的光束，并且每一束由围绕触摸表面的外围定位的一个以上的光接收器检 测。因此，每个发射器跨过触摸表面产生一条以上的光路。大量的光路通过顺序激活围绕触 摸表面的外围的不同发射器，并通过由多个光接收器检测从每个发射器接收的光来产生。 由此，对于给定的表面积或空间分辨率可能减少发射器和接收器的数量，或可能实现一个 以上的触摸物体的同时的位置检测（多点触摸检测）。然而，这是以降低时间分辨率为代价 来实现的，原因在于发射器按顺序激活。这在发射器的数量很大时，可能是一值得注意的缺 点。为了提高时间分辨率，每个发射器可在缩短的时间周期期间被激活。然而，这可能导致 信噪比（SNR)的显著下降。

【发明内容】

[0008] 本发明的目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个以上所确定的限制。
[0009] 这个目的和将从下面描述出现的其他目的通过根据本发明所述的触摸感应装置、 操作触摸感应装置的方法和计算机可读媒介至少部分地实现，其实施方式通过下述内容来 定义。
[0010] 根据第一方面，提供一种触摸感应装置，包括：触摸表面；发射器组，其被布置成 发射光以照射触摸表面的至少一部分；光检测器，其被布置成从发射器组接收光；以及处 理元件，其被配置成处理来自光检测器的输出信号以确定与触摸表面相互作用的一个或多 个物体的位置；其中每个发射器被控制以经由发射光传输代码，以便代码识别各自的发射 器，并且其中处理元件被配置成基于所传输的代码分离从各个发射器接收的光。
[0011] 每个代码的自相关值可以显著高于在不同发射器的任何两个代码之间的互相关 值。
[0012] 所述代码至少在它们被同时传输的程度上可以是线性无关的。
[0013] 所述发射器可被控制以基本上同时传输所述代码。
[0014] 所述发射器组中的至少两个发射器可被控制以在所述代码的传输期间同时发射 光。
[0015] 所述代码可通过调制被嵌入所述发射的光中。
[0016] 所述代码可通过振幅调制被嵌入所述发射的光中，其中每个代码可包括代码值的 序列，每个代码值可以由所述发射的光的能量来表示。
[0017] 所述代码可通过所述发射器的开关调制被嵌入所述发射的光中。
[0018] 所述代码可以被选择以便所述组中大约50%的所述发射器被同时激活以发射光。
[0019] 所述代码可通过占空比调制被嵌入所述发射的光中，其中每个代码可包括代码值 的序列，每个代码值可以由在恒定间隔中的脉冲长度来表示。
[0020] 所述代码可通过延迟调制被嵌入所述发射的光中，其中每个代码可包括代码值的 序列，每个代码值可以由在恒定间隔中的脉冲的时间延迟来表示。
[0021] 每个代码可包括数值的序列，其中所述代码可形成调制矩阵M的列，并且其中所 述处理元件可将所述调制矩阵M的逆M 1应用到所述输出信号，以便分离从每各个发射器接 收的光。
[0022] M可以是Hadamard矩阵或者从Hadamard矩阵导出的Sylvester矩阵。
[0023] 所述代码可根据基本周期函数通过振幅调制被嵌入所述发射的光中，并且其中每 个代码可以由所述基本周期函数的唯一调制频率来表示。
[0024] 所述发射器可被控制以用处于同频率的共同载波调制所述发射的光，并且其中所 述代码可通过所述载波的相位调制被嵌入所述发射的光中，以便不同的代码值由所述载波 的不同相移来表不。
[0025] 每个发射器可被配置成发射发散光束。
[0026] 所述触摸感应装置可包括光检测器的总集合和发射器的总集合，其中每个光检测 器可从一组或多组发射器接收光，并且其中所述发射器的总集合中的每个发射器可被包括 在至少一个组中。
[0027] 所述发射器的总集合和所述光检测器的总集合可被布置围绕所述触摸表面的外 围。
[0028] 所述发射器可被布置成照射直接在所述触摸表面上方的空间，并且其中所述处理 元件可被布置成识别从所述发射器的每个接收的光中的遮挡并且基于如此识别的遮挡可 确定所述一个或多个物体的位置。
[0029] 所述触摸感应装置还可包括定义所述触摸表面的光传输元件，其中所述光可在所 述光传输元件内部传播以照射所述触摸表面，以便触摸所述触摸表面的物体引起传播的光 的衰减，并且其中所述处理元件可被布置成识别从所述发射器的每个接收的光中的衰减并 且基于如此识别的衰减确定所述一个或多个物体的位置。
[0030] 所述发射器可被布置成沿跨过所述触摸表面的多条光路发射光，并且其中所述光 检测器可被布置成接收由所述一个或多个物体散射的光，并且其中所述处理元件可被配置 成基于被分离的光识别一个或多个发射器，并且基于所识别的发射器的所述光路确定所述 位置。
[0031] 所述触摸表面可以是多边形的，并且至少一个发射器可被布置在所述触摸表面的 角落。
[0032] 所述至少一个发射器可被布置成朝向所述触摸表面的几何中心发射光束。
[0033] 所有发射器可被布置成朝向所述触摸表面的几何中心发射各自的光束。
[0034] 根据第二方面，提供一种操作触摸感应装置的方法，触摸感应装置包括触摸表面、 被布置成发射光以照射触摸表面的至少一部分的发射器组以及被布置成从发射器组接收 光的光检测器，所述方法包括：控制每个发射器以经由发射光传输代码，以便代码识别各 自的发射器；处理来自光检测器的输出信号以基于所传输的代码分离从各个发射器接收的 光；以及基于从各个发射器接收的光确定与触摸表面相互作用的一个或多个物体的位置。
[0035] 根据第三方面，提供一种储存处理指令的计算机可读媒介，当通过处理器执行处 理指令时，计算机可读媒介执行根据第二方面的方法。
[0036] 对现有技术的触摸感应技术，并且特别是能够不管触摸物体的形状准确地确定触 摸位置的触摸感应技术，提供一可选方案也是目的。该目的至少部分地通过另外的发明概 念来实现。
[0037] 根据另外的发明概念的第一方面，提供一种触摸感应装置，包括：定义触摸表面的 光传输元件；发射器的集合，其被布置围绕触摸表面的外围以发射进入光传输元件的光束， 其中光束在光传输元件内部传播，同时照射触摸表面，以便触摸该触摸表面的物体引起所 传播的光的衰减，其中在光束传播通过光传输元件时，每条光束在触摸表面的平面中发散； 光检测器的集合，其被布置围绕触摸表面的外围以在多条光路上从发射器的集合接收光， 其中每个光检测器被布置成从一个以上的发射器接收光；以及处理元件，其被配置成基于 光检测器的输出信号确定关于每条光路的光能值、基于光能值生成关于每条光路的传输值 以及在如此生成的传输值的至少一部分上运行图像重建算法，以确定触摸表面上物体的位 置。
[0038] 所述图像重建算法可以是关于具有扇束几何的传输层析成像的算法。
[0039] 所述处理元件可被配置成通过所述光能值除以背景值生成所述传输值。
[0040] 所述背景值可表示没有触摸所述触摸表面的所述物体的情况下关于所述光路的 能量值。
[0041] 所述背景值可被预先设置、在单独的校准步骤期间被获得、或者根据一个或多个 先前的输出信号来获得。
[0042] 所述处理元件可被配置成生成所述传输值作为所述光能值和所述背景值之间的 商的对数。
[0043] 所述处理元件可被配置成对每个检测器的入射光路的所述光能值或所述传输值 进行插值，以便所述检测器的所有入射光路具有相同的互角。
[0044] 每个发射器可被控制以经由所述发射的光传输代码，以便所述代码识别各自的发 射器，并且其中所述处理元件可被配置成基于所述光检测器的所述输出信号、基于所传输 的代码分离从各个发射器接收的光。
[0045] 所述图像重建算法可生成所述触摸表面内的传输或衰减值的二维分布。
[0046] 根据另外的发明概念的第二方面，提供一种触摸感应装置中的方法。触摸感应装 置包括定义触摸表面的光传输元件、被布置围绕触摸表面的外围以发射进入光传输元件的 光束的发射器的集合，其中光束在光传输元件内部传播，同时照射触摸表面，以便触摸该触 摸表面的物体引起所传播的光的衰减，并且其中在光束传播通过光传输元件时，每条光束 在触摸表面的平面中发散，所述装置还包括光检测器的集合，光检测器的集合被布置围绕 触摸表面的外围以在多条光路上从发射器的集合接收光，并且生成表示由每个检测器接收 的光能的输出信号的集合，其中每个光检测器被布置成从一个以上的发射器接收光。该方 法包括以下步骤：基于输出信号的集合确定关于每条光路的光能值；通过光能值除以背景 值生成关于每条光路的传输值；以及在如此生成的传输值的至少一部分上运算图像重建算 法，以确定触摸表面上物体的位置。
[0047] 根据另外的发明概念的第三方面，提供一种储存处理指令的计算机可读媒介，当 通过处理器执行处理指令时，计算机可读媒介执行根据第二方面的方法。
[0048] 本发明的其他目的、特征、方面以及优势将从下面详细的描述、从所附的权利要求 以及从附图中呈现。
【附图说明】
[0049] 参考所附的示意图，现将更详细地描述本发明的示例实施方式。
[0050]图1是带触摸表面上的光束的检测的触摸感应装置的俯视平面图。
[0051] 图2是图1中的装置的侧视图。
[0052] 图3(A)_3(C)是另一实施方式