电容触摸屏中电容传感器的补偿线性插值的制作方法

本申请要求2012年2月24日提交的申请号为61/602,693，发明名称为“电容传感器的补偿线性插值(COMPENSATED LINEAR INTERPOLATION FOR CAPACITIVE SENSORS)”的美国临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请一般地涉及电容触摸屏，更具体地及电容触摸屏的电容传感器的补偿线性插值。

背景技术：

图1显示了现有技术中的电容触摸屏。如图所示，电容触摸屏有水平轴和垂直轴。水平轴和垂直轴交叉于节点105。在该节点上，测量触摸屏电容传感器的电容测量值的变化。

然而，在现有技术中，当尝试在节点105和107之间插值触摸位置时，会出现问题。节点105和107连同其他临近节点的幅度可被用于插值触点的位置，以获得比节距，即两个临近节点之间的距离，更细的分辨率。

当直接触摸节点105时，电容量最大的变化出现在节点105，当从节点105移开，电容值将会减小，当移向节点105时，电容值将会增加。在触摸两个节点的中间位置时的情况中，节点105和107将具有相同幅度的电容变化。然后，根据两个节点105和107之间的触摸点的所希望的插值，在节点105和107之间可以出现一个插值。

然而，“基本线性”插值(其将在以下进行详述)有一个或多个缺陷。当移动通过节点105和107之间的一半距离时，它会正常工作。但当直接移过节点，比如节点105时，它是不准确的。

在“加权”插值中(其也将在以下进行详述)，当移过节点105、107时，加权操作因为一些特有的作用会被很好地接受。但是当触摸两个节点，比如节点105和107之间时，加权插值会出现错误。原因之一是使用第二侧节点用于“加权”插值，而该第二侧节点总要具有某个值，因此这使得该值偏离真正触摸位置。例如，在节点的节距可以是5毫米，其大体上对应于手指尺寸的直径的一半加上一点余量。手指的直径一般是8或9毫米。手指可以足够粗以使手指与被选节点两侧的节点相互影响。

图2A-2B显示了现有技术中使用“基本线性”插值和“加权”插值来计算插值的示例。如图2A所示，将会使用3组数据点：(x1，z1)，(x2，z2)和(x3，z3)。“x”坐标对应于列或行，“z”坐标对应于触摸的幅度。

(x2，z2)表示一组节点中节点的峰值幅度。触摸可以是直接在(x2，z2)上，其中例如x＝2(即，在第二行中该节点具有最强的“触摸”)。在说明的示例中，触摸可以是直接在(x2，z2)上，其中x＝2，或者触摸可以在(x2，z3)和(x3，z3)的中间，其中x＝2.5。

图2B显示了现有技术的“基本”插值和现有技术的“加权”插值。

图2Ci显示了现有技术中，当触点在x2和x3之间，例如图1中节点105和107之间，时发生的情况。如图所示，“基本”插值能够得出正确的结果(x＝2.500)，但是“加权”插值则不能(x＝2.214)。

图2Cii显示了现有技术中，当直接触摸节点，例如图1中节点105，时发生的情况。如图所示，“加权”插值能够得出正确的结果(x＝2.000)，而“基本”插值则不能，只得到(x＝2.263)。

如上所述，基本插值的问题是侧边节点总是已知的，且总是具有非零值。因此，基本模式中，根据这个插值方法，基本插值的输出是能直接接近节点，但不能到达节点。所以这就是我们在基本等式中用的基本值的问题。

加权的方法能够给出直接在节点上的准确结果。它会准确指出你所在的位置，但如果直接触摸两个节点之间，将使用到三个节点，即使用中心节点，左侧节点和右侧节点，因此当直接触摸两个节点中心时，在理想状态下，这两个节点应该有相同值。那么，使用最左侧或最右侧的第三个节点具有非零值，该非零值将使你偏离中间位置，所以你能够直接接近这两个节点中间，但是却永远也不可能直接在这两个节点中间。正因如此，其存在一个固有错误。有两个需要考虑的边界条件，一个是直接在节点上，另一个是在两个节点中间。现有技术中，当在一个边界准确时，在相对的边界就会出现错误。

因此，本发明人理解本领域中存在以解决现有技术中使用的至少部分关注的问题的需求。

技术实现要素：

第一方面提供了一种装置，包括：电容触摸屏(CTS)；耦合到电容触摸屏(CTS)的触摸屏插值器(TSI)；耦合到触摸屏插值器的触摸屏电容存储器(TSCM)；其中插值器被配置为：基于与至少三个节点关联的数据点插入一个值，其中数据点为：具有最大幅度变化的节点的电容幅度变化；变化节点的最大幅度的位置；轴上第一最接近邻近节点的电容幅度的变化；以及同一轴上第二最接近邻近节点的电容幅度的变化。

第二方面提供了一种方法，包括：确定电容触摸屏的轴上的电容变化的最大幅度的节点的位置，从轴上电容变化最大幅度的第二最接近节点减去电容变化最大幅度的节点的轴上的第一最接近节点的电容变化，以生成第一值，在第一邻近节点和第二邻近节点之间确定电容变化幅度的较小者，从第一值中减去幅度变化较小者，以生成第二值；用第一值除以第二值然后乘以大约0.5生成第三值；将第三值加到电容变化最大幅度的节点位置，以生成在电容触摸屏上触点的确定位置。

第三个方面提供了一种装置，包括：电容触摸屏(CTS)；耦合到电容触摸屏(CTS)的触摸屏插值器(TSI)；耦合到触摸屏插值器的触摸屏电容存储器(TSCM)；其中插值器被配置为：在从TSCM传送的上一个电容交叉点之外的点上，使用相邻电容点的特性来代替电容点；其中，插值器基于与至少三个节点关联的四个数据点插入一值，该四个数据点为：具有最大幅度变化的节点的电容幅度变化；变化节点的最大幅度的位置；轴上第一最接近邻近节点的电容幅度的变化；以及同一轴上第二最接近邻近节点的电容幅度的变化；其中，电容触摸屏包括第一轴上的10行节点和第二轴上的6列节点；以及其中，每个节点之间的节距基本是5毫米。

附图说明

参考如下描述：

图1显示了现有技术中的电容触摸屏；

图2A-2Cii显示了电容触摸屏中使用的现有技术中的“基本”插值和“线性”插值算法的示例；

图3A显示了使用用于电容触摸屏的补偿线性插值的系统；

图3B显示了图3A的电容触摸屏中使用的算法；

图4A显示了节点上直接触摸的计算结果，其中计算包括“补偿线性”插值；

图4B显示了两节点之间触摸的计算结果，其中计算包括“补偿线性”插值；

图5显示了电容触摸屏的补偿线性插值的方法的应用的一个方面。

具体实施方式

转到图3A，介绍了根据本申请原则构建的应用“补偿线性”插值算法确定电容屏上的触摸的系统200的一个方面。

所述系统包括电容触摸屏(CTS)210。一方面，尽管CTS可能是根据其他方法制造的，但是CTS210包括多条水平条215和垂直条219。CTS也包括示例节点211，212，213。

触摸屏插值器(TSI)220耦合到CTS210。TSI220使用“补偿线性”插值算法来确定CTS210上的触点出现在哪里。插值器220被配置如下：基于与至少三个节点相关的数据点插入一个值，其中数据点为：a)具有最大的幅度变化的节点的电容幅度变化；b)变化节点的最大幅度的位置；c)第一最接近相邻节点的电容幅度变化；d)第二最接近相邻节点的电容幅度变化。“补偿线性”插值算法将在图3B中详述。

系统200包含耦合到触摸屏插值器220的触摸屏电容储存器(TSCM)230。通常情况下，TSCM230存储TSI220确定的插值。

系统200近一步包括耦合到TSI220，并还可耦合到TSCM230的移动处理器/存储器240。移动处理器/存储器240使用经过插值的值，其和触点的位置的确定相关以实现移动设备的行为的改变或者对用户的展示的改变。

系统200进一步包括触摸屏输出250。该触摸屏输出可被覆盖在电容触摸屏210上。触摸屏输出250向用户提供选择或者其他信息，其提示用户在一个或更多节点上进行对CTS210的选择。

图3B显示了TSI220使用的补偿线性插值算法。根据图3B，

X＝x2+0.5*((z3-z1)/(z2-min{z1 or z3}))

a)其中“X”是具有电容改变最大幅度的节点的距离位置；

b)z1是x2的第一邻近节点的电容的改变幅度，

c)z2是x2的电容的改变幅度；且

d)z3是x2的第二邻近节点的电容的改变幅度；

e)min{z1 or z3}-选择“z1”或“z3”的最小幅度。

在说明的方面，z1可以是节点211的电容幅度的变化，z2可以是节点212的电容幅度的变化，z3可以是节点213电容幅度的变化。

在系统200中，手指与这些侧边节点211、212相互作用，所以不存在非零值。例如，CTS210有1-6列，节点212出现在第2列上。电容的最大变化，最大德尔塔(delta)出现在第2列，就是x2。因此，在当我们直接触摸节点的幅度例子中，如果我们有100的幅度，那么第1列和第3列[24:21]都具有60的值，在理想状态或非现实状态下的该示例中其可以是z1和z3。

TSI220寻找峰值节点。TSI220发现变化最大的节点，比如节点212。触点直接接近节点212，或者直接就在该节点上或者距该节点一定的距离，但是它最接近这个节点，因为示例中的节点212具有最大变化。在一个方面，TSI220用“补偿”线性插值来寻找X和Y坐标的插值。

通常，“补偿线性”插值方法所做的是使用三个节点的值，并采用在三个节点值中最小的一个。该最小值被从三个值中减去。这将一个节点减小到零。在这种情况下，当直接点击这个节点时，当两侧节点相等时，两侧节点都会变成零。所以在这种情况中，方程退化为“加权情况”，并将给出直接点击这个点的准确插值。当触摸两点之间的情况时，当中心节点211和侧边节点212相等时，TSI200从这两个节点中减去相同的值，即第三个较小的值。这和“基本”方法相似，并且给出了两节点之间的准确插值。

如上所述，在补偿线性插值法中，两个边界条件是固定的。他们都很完美。现在，边界条件间仅有的误差是因为在非线性函数中进行线性插值。补偿线性插值还可以使插值误差最小化，因为并不是当接近边界时误差越来越大，而是当接近中心时其变大，但是当接近其他边界时减少。所以它使误差最小。边界条件对误差设定了限制。

图4A继续了图3Ci的例子，但是使用了“补偿线性”插值。如图所示，对于第一边界条件，即x2和x3中间的触点，补偿线性插值得出正确结果“2.500”。

图4B也是继续了图3Ci的例子，但是使用了“补偿线性”插值。如图所示，对于第一边界条件，即x2上的直接触摸，补偿线性插值得出了正确结果“2.000”。

图5说明了在电容屏，例如CTS210，上插值触点的方法500。

在步骤510，确定电容触摸屏的轴例如，X轴(行)或Y轴(列)上的电容变化的最大幅度的节点的位置。这可能是节点212。

在步骤520，第二最邻近节点的电容变化量减去第一最邻近节点的电容变化量以产生第一值。例如可以从节点213减去节点211。

在步骤530，在最高幅度电容变化的节点的附近的两个最接近节点中，确定电容变化幅度中的较小者。例如，节点211比节点213小。

在步骤540，从最强电容变化的变化幅度，例如从节点212，中减去较小的幅度以生成第二值。

在步骤550，第一值除以第二值，然后和乘以大概0.5生成第三值。

在步骤560，使第三值与最大幅度电容变化的节点位置相加以产生触点的确定位置。

在步骤570，触点的已确定位置被用于实现移动设备的行为的改变或者对用户的展示的改变。

本应用相关的本领域技术人员将理解可对描述的实施例进行其他和进一步的增加、删除、替换和修改。