使用加權(quán)掩碼的單個(gè)和多個(gè)手指提取和位置計(jì)算的制作方法
【專利摘要】一種使用每個(gè)手指的加權(quán)掩碼的單個(gè)和多個(gè)手指提取以及位置計(jì)算的方法，使用每個(gè)手指之前的位置來計(jì)算每個(gè)手指的掩碼，并且當(dāng)測(cè)量結(jié)果重疊時(shí)，根據(jù)所述掩碼來分配所述結(jié)果使得每一個(gè)位置結(jié)果根據(jù)其掩碼被縮放，并且通過其被所有重疊的掩碼的和所除而得到的掩碼被縮放。
【專利說明】使用加權(quán)掩碼的單個(gè)和多個(gè)手指提取和位置計(jì)算

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及包括觸摸板和觸摸屏的觸摸傳感器。更具體地，本發(fā)明是當(dāng)一個(gè) 或多個(gè)手指被電極柵格檢測(cè)到時(shí)，用于計(jì)算位置的方法，其中各電極可以具有對(duì)應(yīng)于附近 手指存在的信號(hào)。

【背景技術(shù)】
[0002] 電容敏感觸摸傳感器存在多種設(shè)計(jì)。調(diào)查深層次的技術(shù)有助于更好地理解如何改 造任何電容敏感觸摸傳感器從而用于本發(fā)明。
[0003] CIRQUEX公司的觸摸板是互電容傳感設(shè)備，在圖1中以框圖圖示了一個(gè)示例。 在該觸摸板10中，x(12)電極和Y(14)電極以及傳感電極16的柵格被用來限定觸摸板的 觸敏區(qū)域18。典型地，觸摸板10是約16X12電極的矩形柵格，或當(dāng)空間受限時(shí)，是8X6電 極的矩形柵格。與這些Χ(12)和Υ(14)(或行和列）電極交錯(cuò)的是單個(gè)傳感電極16。所有 的位置測(cè)量是通過傳感電極16完成的。
[0004] CIRQUE:K公司的觸摸板10測(cè)量在傳感線16上的電荷失衡。當(dāng)在觸摸板10上 或者觸摸板10附近沒有指示對(duì)象時(shí)，觸摸板電路20處于平衡狀態(tài)，并且在傳感線16上不 存在電荷失衡。當(dāng)對(duì)象靠近或接觸觸摸表面（觸摸板10的感應(yīng)區(qū)域18)，指示對(duì)象由于電 容耦合產(chǎn)生失衡時(shí)，在電極12、14上產(chǎn)生電容變化。所測(cè)量的是電容變化，而不是在電極 12、14上的絕對(duì)電容值。觸摸板10通過測(cè)量必須被注入到傳感線16上以重新建立或重新 獲得傳感線上的電荷平衡的電量來確定電容的變化。
[0005] 按照以下方式使用上述系統(tǒng)來確定在觸摸板10上或靠近觸摸板10的手指的位 置。該示例描述了行電極12,并且以同樣的方式重復(fù)描述了列電極14。由行和列電極測(cè)量 值獲得的值確定了交叉點(diǎn)，該交叉點(diǎn)是在觸摸板10上或者靠近觸摸板10的指示對(duì)象的質(zhì) 心。
[0006] 在第一步驟中，用來自P，N發(fā)生器22的第一信號(hào)驅(qū)動(dòng)第一組行電極12,用來自P， N發(fā)生器的第二信號(hào)驅(qū)動(dòng)不同但相鄰的第二組行電極。觸摸板電路20使用互電容測(cè)量設(shè)備 26獲得來自傳感線16的值，該值表示哪一個(gè)行電極最靠近指示對(duì)象。但是，在一些微控制 器28的控制下的觸摸板電路20還不能確定指示對(duì)象位于行電極的哪一側(cè)，也不能確定指 示對(duì)象距離電極有多遠(yuǎn)。因此，該系統(tǒng)對(duì)將被驅(qū)動(dòng)的電極組12移位一個(gè)電極。換句話說， 在所述組的一側(cè)增加了電極，而在所述組的另一側(cè)的電極不再被驅(qū)動(dòng)。然后，由P，N發(fā)生器 22驅(qū)動(dòng)新的組，并且進(jìn)行傳感線16的第二測(cè)量。
[0007] 從上述兩次測(cè)量，可以確定指示對(duì)象位于行電極的哪一側(cè)，以及距離多遠(yuǎn)。然后通 過使用比較測(cè)量的兩個(gè)信號(hào)的大小的等式確定指示對(duì)象位置。
[0008] CIRQUEK公司的觸摸板的靈敏度或分辨率遠(yuǎn)高于采用16 X 12柵格的行電極和 列電極。分辨率通常為每英寸大約960的數(shù)量，或更大。準(zhǔn)確的分辨率是由部件的靈敏度、 相同的行和列中電極12、14間的間隔、以及對(duì)本發(fā)明不重要的其它因素確定的。
[0009] 使用P，N發(fā)生器24對(duì)Y電極或列電極14重復(fù)上述過程。
[0010] 盡管CIRQUE%公司的上述觸摸板使用了 X電極和Υ電極12、14的柵格以及單 獨(dú)的和單個(gè)的傳感電極16,所述傳感電極通過使用多路復(fù)用技術(shù)可以實(shí)際是X電極或Y電 極 12、14。
[0011] 當(dāng)電極陣列或電極柵格檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)手指時(shí)，各電極可以接收對(duì)應(yīng)于手指的 一部分或靠近手指出現(xiàn)的信號(hào)?，F(xiàn)有技術(shù)可以使用已知的"加權(quán)平均數(shù)"算法，該算法產(chǎn)生 手指位置。
[0012] 詳細(xì)理解加權(quán)平均數(shù)算法對(duì)于理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是很重要的。因此，將提供加權(quán) 平均數(shù)算法的說明。總地來說，選擇一些原點(diǎn)，以權(quán)重提供結(jié)果陣列的各結(jié)果，該權(quán)重與結(jié) 果至原點(diǎn)的距離成比例。對(duì)加權(quán)平均數(shù)求和，將結(jié)果除以未加權(quán)的和。
[0013] 所述結(jié)果是在所選擇維度中距離原點(diǎn)的位置。因此，當(dāng)使用具有單個(gè)維度的觸摸 傳感器，例如線性陣列時(shí)，則進(jìn)行單個(gè)加權(quán)計(jì)算從而確定手指距離所選擇的原點(diǎn)的位置。
[0014] 在理想的"一個(gè)手指"的情況（即，每一個(gè)結(jié)果整個(gè)由對(duì)靠近存在的手指的測(cè)量值 組成）下，對(duì)大多數(shù)情況充分地執(zhí)行加權(quán)平均數(shù)算法。
[0015] 但是，在實(shí)際情況下，例如當(dāng)出現(xiàn)多于一個(gè)手指時(shí)，使用加權(quán)平均數(shù)算法存在至少 兩個(gè)問題，其會(huì)導(dǎo)致單個(gè)手指或多個(gè)手指位置不準(zhǔn)確。第一個(gè)問題是噪音。實(shí)踐中，如果一 些隨機(jī)噪音誤差被測(cè)量并且被存儲(chǔ)在結(jié)果中時(shí)，位置結(jié)果可以非常不準(zhǔn)確。這是因?yàn)橹该?手指出現(xiàn)在觸摸傳感器上的一個(gè)位置處而該位置遠(yuǎn)離真正手指位置的測(cè)量值誤差將在計(jì) 算出的加權(quán)平均位置被過大地加權(quán)。因此，能夠使出現(xiàn)不準(zhǔn)確結(jié)果的隨機(jī)噪音的影響降為 最小會(huì)成為相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
[0016] 雖然遠(yuǎn)離真正的手指位置出現(xiàn)的噪音可以產(chǎn)生不準(zhǔn)確的位置結(jié)果可能更直觀明 顯，但是在手指的邊緣出現(xiàn)的噪音也會(huì)產(chǎn)生問題。當(dāng)靠近手指的邊緣出現(xiàn)噪音時(shí)，不可能知 道是測(cè)量信號(hào)的什么部分歸因于噪音以及測(cè)量信號(hào)的什么部分歸因于有效的位置信號(hào)。因 此，如果能夠使靠近手指邊緣的噪音的影響最小化，則可以獲得更準(zhǔn)確的位置測(cè)量。
[0017] 當(dāng)多個(gè)手指出現(xiàn)在觸摸傳感器上時(shí)產(chǎn)生第二問題。當(dāng)手指彼此遠(yuǎn)離時(shí)，確定每一 個(gè)手指的準(zhǔn)確位置可能沒有問題。但是，當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)手指在被測(cè)量時(shí)彼此靠近，一些位 置測(cè)量包括來自沒有被測(cè)量到的手指的信號(hào)。兩個(gè)手指的位置測(cè)量現(xiàn)在包括一些來自其它 手指的信號(hào)。就像有噪音一樣，使用現(xiàn)有技術(shù)加權(quán)平均數(shù)算法，無法知道給出的結(jié)果什么部 分來自各手指，并且將結(jié)果分開或限幅會(huì)產(chǎn)生位置誤差和非連續(xù)方式的抖動(dòng)。
[0018] 因此，能夠排除遠(yuǎn)離手指的噪音、使離手指較近的測(cè)量到的噪音的影響降為最小 以及能夠?qū)⒖拷粶y(cè)量位置的手指的另一手指的影響降為最小會(huì)是相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的 優(yōu)點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明是使用每個(gè)手指的加權(quán)掩碼的單個(gè)和多個(gè)手指提 取以及位置計(jì)算的方法，使用每個(gè)手指之前的位置計(jì)算每個(gè)手指的掩碼，并且當(dāng)測(cè)量結(jié)果 重疊時(shí)，根據(jù)所述掩碼分配所述結(jié)果使得每一個(gè)位置結(jié)果根據(jù)其掩碼被按比例縮放，并且 通過其被所有重疊的掩碼的和所除而得到的掩碼被按比例縮放。
[0020] 結(jié)合附圖考慮下文的詳細(xì)說明，本發(fā)明的這些和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和其它方面 對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將更明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是由CIRQUE~AV司制造的能夠根據(jù)本發(fā)明的原理操作的電容敏感觸摸板 的部件的框圖。
[0022] 圖2是8 X 8的電極陣列的俯視圖。
[0023] 圖3是表示在二維觸摸傳感器30上正被測(cè)量的信號(hào)的電子表格。
[0024] 圖4是用來表示加權(quán)平均算法的缺點(diǎn)的電子表格。
[0025] 圖5是用來表不本發(fā)明在一維中的第一實(shí)施方式的電子表格。
[0026] 圖6是例示圖5的電子表格中的X位置數(shù)據(jù)的曲線。
[0027] 圖7是示出形成加權(quán)掩碼的基本步驟的流程圖。
[0028] 圖8是示出形成加權(quán)掩碼的更詳細(xì)步驟的流程圖。
[0029] 圖9是用來例示圖5中計(jì)算的余弦平方函數(shù)的加權(quán)掩碼。
[0030] 圖10是用來示出計(jì)算由觸摸傳感器30檢測(cè)到的具有重疊位置結(jié)果的兩個(gè)手指的 電子表格。
[0031] 圖11是兩個(gè)手指的測(cè)量位置結(jié)果的曲線圖。
[0032] 圖12是計(jì)算出的第一手指的加權(quán)掩碼的曲線圖。
[0033] 圖13是計(jì)算出的第二手指的加權(quán)掩碼的曲線圖。
[0034] 圖14是示出第一手指和第二手指的分配加權(quán)掩碼的曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明，在附圖中 本發(fā)明的各種元件用附圖標(biāo)記標(biāo)明。應(yīng)理解地是，以下說明僅用于例示本發(fā)明的原理，而不 應(yīng)被視為限制隨后的權(quán)利要求。
[0036] 應(yīng)理解地是，貫穿全文的術(shù)語"觸摸傳感器"可以包括包含觸摸板、觸摸屏和觸摸 面板的任何電容觸摸傳感器設(shè)備。
[0037] 與加權(quán)平均數(shù)算法詳細(xì)對(duì)比有益于展示第一實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解，第一實(shí) 施方式可以應(yīng)用至觸摸傳感器的一個(gè)或多個(gè)維度。
[0038] 圖2是包含8個(gè)X電極32和8個(gè)Y電極34的觸摸傳感器30的俯視圖。X電極和 Y電極32、34的數(shù)量不相關(guān)并且只出于例示的目的。
[0039] 圖3是表示在二維觸摸傳感器30上正被測(cè)量信號(hào)的電子表格。觸摸傳感器30 可以使用加權(quán)平均數(shù)算法確定例如手指的一個(gè)對(duì)象在二維中的位置，該算法在X維如下操 作。
[0040] 只使用X電極32,信號(hào)強(qiáng)度存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)于測(cè)量值的位置。因此，手指被大致檢測(cè)到 在由橢圓36標(biāo)出的范圍內(nèi)。
[0041] 第一步是針對(duì)在線路38中示出的各個(gè)列計(jì)算部分和。然后將部分和加在一起以 找到在位置40所示的手指的總接觸強(qiáng)度。為了確定手指在X維度的位置，列的和根據(jù)它們 距離X原點(diǎn)的距離按X電極32的個(gè)數(shù)被加權(quán)。換句話說，各部分和乘以電極編號(hào)以針對(duì)在 線路42中示出的各列獲得加權(quán)的和。然后，針對(duì)各列的加權(quán)的和通過將在位置44所示的 加權(quán)的列加在一起而被確定。
[0042] 手指36在X維度中的位置加權(quán)的和44除以總接觸強(qiáng)度40并且在位置46示出。 X位置約為3. 35是非常準(zhǔn)確的且沒有噪音。
[0043] 圖4是用來表示加權(quán)算法的一些缺點(diǎn)的電子表格。例如，圖4示出了在位置50引 入噪音導(dǎo)致手指36的計(jì)算位置在X維度中為2. 71，與真正的位置3. 35根本不同。因此，很 容易識(shí)別有一定距離的噪音產(chǎn)生的問題。盡管在手指36的邊緣上的噪音不會(huì)引起這樣明 顯的位置變化，但是位置的精度還是受到影響，并且可能導(dǎo)致光標(biāo)跳躍或位置不準(zhǔn)確的其 它表現(xiàn)。
[0044] 圖5是用來表示本發(fā)明在一維中的第一實(shí)施方式提供的電子表格。應(yīng)理解，一維 示出的原理可應(yīng)用至任何數(shù)量的維度。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在該示例中存在16個(gè)X電極，并且電 極的數(shù)量不相關(guān)。但是，使用更多數(shù)量的電極對(duì)于例示本發(fā)明的某些方面是有用的。
[0045] 如圖5所示，通過加權(quán)平均數(shù)算法計(jì)算的在X維度中的手指的位置是5. 17。圖6 是例示圖5的電子表格中的X維度位置數(shù)據(jù)的曲線。
[0046] 本發(fā)明的第一實(shí)施方式使用加權(quán)掩碼來減小噪音的影響并且對(duì)位置計(jì)算提供平 滑函數(shù)。
[0047] 在通用術(shù)語中，第一實(shí)施方式通過使用之前確定的手指位置開始。如果加權(quán)掩碼 是第一次被生成，則使用現(xiàn)有技術(shù)的加權(quán)平均數(shù)算法可以確定位置。接下來，使用加權(quán)掩碼 或使用由加權(quán)平均算法新計(jì)算的位置可以確定之前的位置。
[0048] 生成加權(quán)掩碼的目的是將函數(shù)應(yīng)用于位置計(jì)算，其使靠近手指中心的信號(hào)比靠近 手指邊緣生成的信號(hào)對(duì)位置計(jì)算能具有更大的影響力。例如，函數(shù)的特征可以是鐘形曲線。 鐘形曲線表示向相對(duì)于信號(hào)已被測(cè)量的手指中心的距離來提供信號(hào)的權(quán)重或重要性。在該 第一實(shí)施方式中，信號(hào)產(chǎn)生得離手指中心越遠(yuǎn)，信號(hào)的權(quán)重或重要性可以進(jìn)一步降低。
[0049] 鐘形曲線在每一側(cè)達(dá)到0,這表示最終遠(yuǎn)離手指中心的測(cè)量信號(hào)對(duì)位置計(jì)算將不 存在權(quán)重或沒有影響。這可以解決圖4所示的問題，其中零散信號(hào)顯著改變了在X維度的 手指的計(jì)算位置。因此，加權(quán)掩碼是給靠近手指中心出現(xiàn)的信號(hào)較多權(quán)重并且給在較遠(yuǎn)處 測(cè)量的信號(hào)較少權(quán)重的任何期望的函數(shù)。因此，即使在位置計(jì)算中包括了噪音，只要選擇的 用于加權(quán)掩碼的函數(shù)給靠近手指邊緣的信號(hào)相對(duì)小的權(quán)重，那么是噪音且靠近手指邊緣出 現(xiàn)的信號(hào)現(xiàn)在對(duì)計(jì)算位置將具有較小的影響。
[0050] 圖7是示出使用本發(fā)明的第一實(shí)施方式確定手指位置的步驟的流程圖。第一步是 使用手指先前的但是計(jì)算出的位置作為基準(zhǔn)位置。第二步是使用基準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)形成加權(quán)掩 碼。第三步是將加權(quán)掩碼應(yīng)用至基準(zhǔn)位置數(shù)據(jù)從而允許加權(quán)掩碼精確手指的位置。
[0051] 圖8提供了圖7中形成加權(quán)掩碼步驟的更多細(xì)節(jié)。為了形成加權(quán)掩碼，第一步是 使用手指的之前位置作為當(dāng)前位置的估計(jì)。對(duì)每一個(gè)電極，距離之前位置的距離計(jì)算為線 60所示。因此，如果結(jié)果是僅有的非零結(jié)果，那么將通過加權(quán)平均計(jì)算得到的位置提供給各 結(jié)果。基于該距離，各結(jié)果按反比例加權(quán)。
[0052] 例如，因?yàn)槭种冈诩訖?quán)平均計(jì)算中用作之前的位置示出為5. 16666667,所以第 一 X電極示出為距離手指中心5. 1666667個(gè)單元。類似地，下一個(gè)X電極距離手指的中心 4. 1666667個(gè)單元，依此類推。對(duì)在線60所示行中的所有電極進(jìn)行該距離計(jì)算。該距離計(jì) 算將被用作基于其到手指中心的距離確定信號(hào)應(yīng)該給多少"權(quán)重"。遠(yuǎn)離手指中心的信號(hào)將 沒有權(quán)重，靠近中心的信號(hào)將給較多的權(quán)重。
[0053] 下一步是將距離值限幅。換句話說，只有距手指中心的一定距離內(nèi)的電極將被用 來形成加權(quán)掩碼。該限幅取決于為加權(quán)掩碼選擇的函數(shù)。在我們的示例中，余弦平方函數(shù) 用作加權(quán)掩碼。為4的值被選作限幅距離，使得任何距離手指中心超過4的距離將被忽略 或?qū)⒈粶p為值4。
[0054] 可以選擇不同的限幅距離。在該示例中，4個(gè)單元的限幅距離僅用于例示的目的并 且不應(yīng)被認(rèn)為限制因素。限幅距離可以是整數(shù)或帶小數(shù)的數(shù)。
[0055] 還應(yīng)理解，特定的可應(yīng)用掩碼生成函數(shù)是余弦平方函數(shù)。這是因?yàn)閷?duì)于手指中心 之間沒有距離，函數(shù)等于1。但是，隨著距離增加，函數(shù)平滑地變?yōu)椹?。期望〇掩碼處的距離 被調(diào)整為PI/2,然后使用余弦平方函數(shù)。對(duì)于大于限幅距離的距離，掩碼設(shè)置為0。注意，余 弦平方函數(shù)是無限可微分的，并且所有導(dǎo)數(shù)是連續(xù)的。意味著該函數(shù)也是非常平滑的。余 弦平方函數(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在〇位置處以及在PI/2的位置處導(dǎo)數(shù)求為0,因此手指中心和 邊緣的抖動(dòng)最小。
[0056] 然而，應(yīng)當(dāng)理解，存在具有和余弦平方函數(shù)性質(zhì)相似的其它函數(shù)。例如，分段的拋 物線顯示出能達(dá)到某些期望精度的所有這些屬性。因此，為加權(quán)掩碼選擇余弦平方函數(shù)不 應(yīng)視為本發(fā)明范圍的限制因素。
[0057] 下一步是按比例調(diào)整限幅距離值。如上所述，當(dāng)使用余弦平方函數(shù)時(shí)，所述值被調(diào) 整為PI/2從而將權(quán)重分配給所述值。例如，對(duì)于第一電極，第一調(diào)整值是限幅值乘以PI/2， 除以限幅值（在該實(shí)施例中為4)，該值等于1.5707963。對(duì)于第二電極的第二調(diào)整值是相 同的，因?yàn)楸幌薹刀际?。但是，對(duì)于第三電極，調(diào)整值是1.2435471?；诰嗍种钢行牡?距離重復(fù)調(diào)整所有被限幅值。
[0058] 下一步現(xiàn)在是將余弦平方函數(shù)應(yīng)用至被調(diào)整值。然后，為了方便，將這些值四舍五 入使得加權(quán)掩碼的值可用。快速瀏覽約整值例示了加權(quán)掩碼的概念。例如，指示值為5的 第六電極非?？拷坝?jì)算的手指位置5. 16666667。第六電極的加權(quán)掩碼值為0. 996,表 示來自第六電極的信號(hào)的權(quán)重將非常大。相比之下，在手指信號(hào)邊緣上的第三電極上的信 號(hào)權(quán)重僅為第六電極信號(hào)的一部分，或〇. 103。
[0059] 圖9是用來例示圖5中計(jì)算的余弦平方函數(shù)的加權(quán)掩碼。
[0060] 在更精確的術(shù)語中，下文將描述圖8的步驟。第一步是從基準(zhǔn)位置的中心選擇視 為有效信號(hào)的最大距離值。下一步是形成記錄各電極距基準(zhǔn)位置的距離的第一陣列。第二 陣列用來記錄每一個(gè)電極的限幅信號(hào)值，其中如果所述距離小于最大距離值，則限幅信號(hào) 值等于電極距離基準(zhǔn)位置的距離，或如果電極的距離大于最大距離值，則限幅信號(hào)值等于 最大距離值。下一步是調(diào)整在第二陣列中的每一個(gè)值以獲得第三陣列。然后，將函數(shù)應(yīng)用 至在第三陣列中的每一個(gè)值以獲得第四陣列。最后，在第四陣列中將每一個(gè)值四舍五入以 獲得限定加權(quán)掩碼的第五陣列，所述加權(quán)掩碼可以被用來獲得信號(hào)對(duì)象的精確位置。
[0061] 然后，用于確定位置的步驟與在平均加權(quán)算法中所使用的相同。因此，約整值乘以 電極數(shù)以獲得部分和，結(jié)果在線62所示行中示出。然后在線64所示行中計(jì)算出加權(quán)列和 結(jié)果。
[0062] 然后，最后的步驟是將加權(quán)列和結(jié)果除以部分和結(jié)果以使用加權(quán)掩碼獲得精確位 置，該精確位置示出為5. 105744577。該精確位置更接近與之前確定的位置5. 16666667,且 比其更準(zhǔn)確。
[0063] 使用上述步驟來獲得加權(quán)掩碼，對(duì)每一個(gè)當(dāng)前結(jié)果，現(xiàn)在存在對(duì)應(yīng)于其距離的權(quán) 重。換句話說，越靠近手指中心的結(jié)果，相對(duì)于位置確定的"權(quán)重"越重，并且現(xiàn)在越遠(yuǎn)的結(jié) 果所給的"權(quán)重"越小。在相對(duì)"權(quán)重"值用于位置計(jì)算中的加權(quán)求和和非加權(quán)求和之前， 將相對(duì)"權(quán)重"值應(yīng)用至結(jié)果以獲得每一個(gè)電極的約整加權(quán)掩碼結(jié)果。加權(quán)掩碼具有將全 部權(quán)重應(yīng)用至靠近手指的結(jié)果的特征，并且對(duì)遠(yuǎn)離手指的結(jié)果不應(yīng)用權(quán)重。
[0064] 加權(quán)掩碼趨于匹配從真實(shí)手指測(cè)量值獲得的結(jié)果的形狀。在仍獲得期望的結(jié)果的 同時(shí)，可以容忍形狀和尺寸上大的不匹配。對(duì)于在測(cè)量的軸線對(duì)稱的單個(gè)手指，加權(quán)掩碼在 那里也對(duì)稱而沒有絕對(duì)的位置誤差就足夠了。
[0065] 掩碼形狀平滑是有益的使得掩碼定位相對(duì)手指的小差量不會(huì)導(dǎo)致位置上較大的 變化。實(shí)踐中，加權(quán)掩碼與移動(dòng)手指一起使用時(shí)，在之前位置和當(dāng)前位置存在一些延遲。平 滑的加權(quán)掩碼使位置平滑地跟上。
[0066] 之前已經(jīng)說明，加權(quán)掩碼在確定單個(gè)手指位置方面對(duì)于減少噪音影響是有用的。 但是，當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)或更多個(gè)手指并且一起靠近時(shí)，也可以應(yīng)用本發(fā)明。當(dāng)兩個(gè)手指彼此靠近 時(shí)，加權(quán)掩碼可以重疊。因此，可以應(yīng)用第二實(shí)施方式來確定足夠靠近的使得加權(quán)掩碼重疊 的對(duì)象的位置。
[0067] 如之前一樣，使用每一個(gè)手指的之前位置來計(jì)算每一個(gè)手指的加權(quán)掩碼。對(duì)于在 加權(quán)掩碼中非零權(quán)重沒有重疊的結(jié)果，針對(duì)單個(gè)手指的上述算法不變。但是，對(duì)于重疊的結(jié) 果，根據(jù)掩碼來分配結(jié)果。每一個(gè)結(jié)果仍根據(jù)其掩碼被調(diào)整，但是每一個(gè)結(jié)果也根據(jù)被所有 重疊掩碼的和所除的掩碼而被調(diào)整。注意，該分配根據(jù)各自的掩碼元件"按照不同的結(jié)果" 來完成，因此，一些結(jié)果整個(gè)分配給一個(gè)手指，在掩碼元件基本相同時(shí)一些結(jié)果被大致均勻 分開，如果在所有掩碼中一些結(jié)果為0,將這些結(jié)果忽略。
[0068] 再次說明，掩碼平滑是有益的以避免針對(duì)加權(quán)掩碼位置微小變化的位置跳躍。將 加權(quán)掩碼的形狀和尺寸與手指更好地匹配，產(chǎn)生更精確的位置計(jì)算，但是為了獲得準(zhǔn)確的 結(jié)果，加權(quán)掩碼沒有必要完全匹配。
[0069] 應(yīng)注意，使用之前的位置相對(duì)于當(dāng)前結(jié)果來定位掩碼是隱含地指數(shù)濾波。該濾波 降低抖動(dòng)，并且這是除了由忽略掩碼外面的結(jié)果而降低抖動(dòng)的方法以外的抖動(dòng)降低方式。 該濾波延長了延遲，這能夠僅通過將算法更多次應(yīng)用，且將結(jié)果位置向前前饋以計(jì)算更為 當(dāng)前的加權(quán)掩碼的方式來減少。
[0070] 現(xiàn)在，來看兩個(gè)手指的特定示例，所述兩個(gè)手指靠近在一起并且具有通過共用電 極可檢測(cè)到的位置，圖10是用來示出進(jìn)行計(jì)算的電子表格。
[0071] 對(duì)于該示例，假定第一手指位于電極4,第二手指位于電極9。測(cè)量結(jié)果在電極的 指示下示出，如圖11中的曲線所示。
[0072] 用于形成加權(quán)掩碼且然后將其應(yīng)用的步驟與上文針對(duì)單個(gè)手指的步驟相同。圖12 是第一手指的加權(quán)掩碼的曲線圖。圖13是計(jì)算第二手指的加權(quán)掩碼的曲線圖。
[0073] 在所述步驟中的第一點(diǎn)區(qū)別是在確定約整值之后，針對(duì)每一個(gè)電極計(jì)算加權(quán)掩碼 的和，然后約整。
[0074] 對(duì)每一個(gè)手指的部分和的行或分配的掩碼"和"的行是通過將電極編號(hào)乘以余弦 平方函數(shù)而計(jì)算的，其也是乘以被加權(quán)掩碼的和所除的余弦平方函數(shù)而計(jì)算的。將這些值 相加以獲得手指的總強(qiáng)度，針對(duì)第一手指該強(qiáng)度示出為10. 34786126。
[0075] 下一步是將分配掩碼和乘以電極編號(hào)以獲得位置權(quán)重。然后，將這些權(quán)重相加以 獲得第一手指的權(quán)重和為45. 61798597。
[0076] 然后，通過將第一手指的總強(qiáng)度除以加權(quán)并分配的和以獲得4. 408445843的位 置，第一手指的位置被找出。
[0077] 對(duì)第二手指重復(fù)所述步驟以在X維度中獲得8. 935953568的位置。
[0078] 圖14是示出第一手指和第二手指的分配加權(quán)掩碼的曲線圖。
[0079] 所述步驟更精確的描述如下。第一步是選擇視為有效信號(hào)的距離第一對(duì)象基準(zhǔn)位 置中心的最大距離值，然后形成記錄各電極距離第一對(duì)象基準(zhǔn)位置的距離的第一對(duì)象第一 陣列。然后形成記錄每一個(gè)電極的限幅信號(hào)值的第一對(duì)象第二陣列，其中如果所述距離小 于最大距離值，則限幅信號(hào)值等于電極距離第一對(duì)象基準(zhǔn)位置的距離，或如果電極的距離 大于最大距離值，則限幅信號(hào)值等于最大距離值。下一步是調(diào)整在第一對(duì)象第二陣列中的 每一個(gè)值以獲得第一對(duì)象第三陣列。然后，將函數(shù)應(yīng)用至在第一對(duì)象第三陣列中的每一個(gè) 值以獲得第一對(duì)象第四陣列。最后，在第一對(duì)象第四陣列中將這些值四舍五入以獲得確定 加權(quán)掩碼的第一對(duì)象第五陣列，所述加權(quán)掩碼可以被用來獲得第一對(duì)象的精確位置。對(duì)第 二對(duì)象或手指執(zhí)行相同的步驟。
[0080] 下一步是使用分配的掩碼獲得每一個(gè)對(duì)象的精確位置。第一步是將第一對(duì)象第四 陣列和第二對(duì)象第四陣列相加以形成加權(quán)掩碼陣列的和。下一步是將各電極指示值乘以在 第一對(duì)象第五陣列中的相對(duì)應(yīng)的值，然后乘以第一對(duì)象第五陣列被加權(quán)掩碼陣列的和所除 而得到的值以由此將第一對(duì)象加權(quán)掩碼應(yīng)用于第一對(duì)象第六陣列中。
[0081] 下一步是將在第一對(duì)象第六陣列中的所有值相加以獲得信號(hào)值的第一對(duì)象總強(qiáng) 度，其通過重疊掩碼而被分配。將第一對(duì)象第六陣列中的每一個(gè)值乘以相對(duì)應(yīng)的電極指示 值以獲得加權(quán)的第一對(duì)象第七陣列。下一步是將在第一對(duì)象第七陣列中的所有值相加以獲 得信號(hào)值的第一對(duì)象總加權(quán)強(qiáng)度，其通過重疊掩碼而被分配。最后一步是將信號(hào)值的第一 對(duì)象總加權(quán)強(qiáng)度除以信號(hào)值的第一對(duì)象總強(qiáng)度以獲得在第二維度中的第一對(duì)象精確位置。
[0082] 對(duì)第二對(duì)象重復(fù)這些相同的步驟以獲得精確的位置。
[0083] 應(yīng)理解，之前的位置計(jì)算可以不用作形成加權(quán)掩碼位置的基礎(chǔ)。相反，從加權(quán)平均 算法獲得的當(dāng)前結(jié)果得到位置估計(jì)。然后，執(zhí)行加權(quán)掩碼算法一次或更多次以簡單地完善 定位。
[0084] 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于減少噪音和更精確地確定僅一個(gè)或兩個(gè)手指的位置。本 發(fā)明的原理可以應(yīng)用于三個(gè)或更多個(gè)手指。只要掩碼重疊，那么掩碼必須分配以對(duì)重疊負(fù) 責(zé)。
[0085] 應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方式僅例示本發(fā)明原理的應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本 發(fā)明精神和范圍的情況下可以設(shè)計(jì)出各種修改和另選實(shí)施方式。隨附權(quán)利要求旨在覆蓋這 樣的修改和實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1. 一種細(xì)化觸摸傳感器上單個(gè)對(duì)象位置的方法，所述方法包括： 1) 提供包括電極的二維柵格的觸摸傳感器，在每一個(gè)維度中每一個(gè)所述電極被分配一 個(gè)在0至最大指示值之間的指示值； 2) 使用從電極的所述柵格獲得的信號(hào)將在電極的所述柵格的第一維度中的所述單個(gè) 對(duì)象的位置確定為基準(zhǔn)位置； 3) 使用所述基準(zhǔn)位置形成第一加權(quán)掩碼；以及 4) 應(yīng)用所述第一加權(quán)掩碼以獲得在所述第一維度中的所述單個(gè)對(duì)象的精確位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括： 1) 將在第二維度中相對(duì)于電極的所述柵格的所述單個(gè)對(duì)象的位置確定為基準(zhǔn)位置； 2) 使用所述基準(zhǔn)位置形成第二加權(quán)掩碼；以及 3) 應(yīng)用所述第二加權(quán)掩碼以獲得在所述第二維度中的所述單個(gè)對(duì)象的精確位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括通過以下步驟在所述精確位置減 少噪音： 1) 選擇信號(hào)可被視為有效的距所述基準(zhǔn)位置中心的最大距離值；以及 2) 形成記錄各電極距離所述基準(zhǔn)位置的距離的第一陣列； 3) 形成記錄每一個(gè)電極的限幅信號(hào)值的第二陣列，如果所述距離小于所述最大距離 值，所述限幅信號(hào)等于電極距所述基準(zhǔn)位置的距離，或如果所述電極的所述距離大于所述 最大距離值，則限幅信號(hào)值等于所述最大距離值； 4) 按比例縮放在第二陣列中的每一個(gè)值以獲得第三陣列； 5) 對(duì)所述第三陣列中的每個(gè)值應(yīng)用函數(shù)以獲得第四陣列；以及 6) 將所述第四陣列中的每個(gè)值四舍五入以獲得確定所述加權(quán)掩碼的第五陣列，所述加 權(quán)掩碼可以被用來獲得所述單個(gè)對(duì)象的所述精確位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中應(yīng)用在所述第三陣列中的所述函數(shù)是余弦平方函 數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述方法還包括通過以下步驟獲得所述至少一個(gè) 對(duì)象的所述精確位置： 1) 將每一個(gè)電極指示值乘以在所述第五陣列中的相應(yīng)的值以由此在第六陣列中應(yīng)用 所述加權(quán)掩碼； 2) 對(duì)在所述第六陣列中的所有值求和以獲得信號(hào)值的總強(qiáng)度； 3) 將在第六陣列中的每一個(gè)值乘以相應(yīng)的電極指示值以獲得加權(quán)的第七陣列； 4) 對(duì)在所述第七陣列中的所有值求和以獲得信號(hào)值的總加權(quán)強(qiáng)度；以及 5) 將信號(hào)值的所述總加權(quán)強(qiáng)度除以信號(hào)值的所述總強(qiáng)度以獲得在所述第一維度中的 所述精確位置。
6. -種用于確定在觸摸傳感器上的至少一個(gè)對(duì)象的位置的方法，該方法減少在位置計(jì) 算中的噪音影響，所述方法包括： 1) 提供包括電極的二維柵格的觸摸傳感器，在每一個(gè)維度中每一個(gè)所述電極被分配一 個(gè)在0至最大指示值之間的指示值； 2) 使用從電極的所述柵格獲得的信號(hào)將在電極的所述柵格的第一維度中的所述至少 一個(gè)對(duì)象的位置確定為基準(zhǔn)位置； 3) 使用所述基準(zhǔn)位置形成第一加權(quán)掩碼；所述第一加權(quán)掩碼限幅信號(hào)用于形成所述 第一加權(quán)掩碼以排除距離所述基準(zhǔn)位置超過選定距離的噪音信號(hào)，以及減少包括在選定距 離內(nèi)但是距離所述基準(zhǔn)位置較遠(yuǎn)處發(fā)生的信號(hào)的權(quán)重；以及 4) 應(yīng)用所述第一加權(quán)掩碼以獲得在所述第一維度中的所述至少一個(gè)對(duì)象的精確位置。
7. -種提取觸摸傳感器上兩個(gè)對(duì)象的方法，所述方法包括： 1) 提供包括電極的二維柵格的觸摸傳感器，在每一個(gè)維度中每一個(gè)所述電極被分配一 個(gè)在0至最大指示值之間的指示值； 2) 使用從電極的所述柵格獲得的信號(hào)將在電極的所述柵格的第一維度中的所述兩個(gè) 對(duì)象的位置確定為第一對(duì)象基準(zhǔn)位置和第二對(duì)象基準(zhǔn)位置； 3) 使用所述第一對(duì)象基準(zhǔn)位置形成第一對(duì)象加權(quán)掩碼并且使用所述第二對(duì)象基準(zhǔn)位 置形成第二對(duì)象加權(quán)掩碼；以及 4) 應(yīng)用所述第一對(duì)象加權(quán)掩碼以獲得在所述第一維度中的所述第一對(duì)象的精確位置， 并且應(yīng)用所述第二對(duì)象加權(quán)掩碼以獲得在所述第一維度中的所述第二對(duì)象的精確位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法還包括： 1) 將在第二維度中相對(duì)于電極的所述柵格的所述兩個(gè)對(duì)象的位置確定為第一對(duì)象基 準(zhǔn)位置和第二對(duì)象基準(zhǔn)位置； 2) 使用在所述第二維度中的所述第一對(duì)象基準(zhǔn)位置形成第一對(duì)象加權(quán)掩碼，并且使用 在所述第二維度中的所述第二對(duì)象基準(zhǔn)位置形成第二對(duì)象加權(quán)掩碼；以及 3) 應(yīng)用所述第一對(duì)象加權(quán)掩碼以獲得在所述第二維度中的所述第一對(duì)象的精確位置， 以及應(yīng)用所述第二對(duì)象加權(quán)掩碼以獲得在所述第二維度中的所述第二對(duì)象的精確位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法還包括在所述第一對(duì)象精確位置減少噪 音以及當(dāng)所述噪音發(fā)生時(shí)通過以下步驟補(bǔ)償重疊加權(quán)掩碼： 1) 選擇信號(hào)可被視為有效的距所述第一對(duì)象基準(zhǔn)位置的中心的最大距離值；以及 2) 形成記錄各電極距離所述第一對(duì)象基準(zhǔn)位置的距離的第一對(duì)象基準(zhǔn)陣列； 3) 形成記錄每一個(gè)電極的限幅信號(hào)值的第一對(duì)象第二陣列，如果所述距離小于所述最 大距離值，則所述限幅信號(hào)值等于電極距所述第一對(duì)象基準(zhǔn)位置的距離，或如果所述電極 的所述距離大于所述最大距離值，則所述限幅信號(hào)值等于所述最大距離值； 4) 按比例縮放在所述第一對(duì)象第二陣列中的每一個(gè)值以獲得第一對(duì)象第三陣列； 5) 將對(duì)所述第一對(duì)象第三陣列中的每個(gè)值應(yīng)用函數(shù)以獲得第一對(duì)象第四陣列；以及 6) 將所述第一對(duì)象第四陣列中的每個(gè)值四舍五入以獲得確定所述加權(quán)掩碼的第一對(duì) 象第五陣列，所述加權(quán)掩碼可以被用來獲得所述第一對(duì)象的精確位置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中應(yīng)用在所述第一對(duì)象第三陣列中的所述函數(shù)是 余弦平方函數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述方法還包括在所述第二對(duì)象精確位置減少 噪音以及當(dāng)所述噪音發(fā)生時(shí)通過以下步驟補(bǔ)償重疊加權(quán)掩碼： 1) 選擇信號(hào)可被視為有效的距所述第二對(duì)象基準(zhǔn)位置的中心的最大距離值；以及 2) 形成記錄各電極距離所述第二對(duì)象基準(zhǔn)位置的距離的第二對(duì)象基準(zhǔn)陣列； 3) 形成記錄每一個(gè)電極的限幅信號(hào)值的第二對(duì)象第二陣列，如果所述距離小于所述最 大距離值，所述限幅信號(hào)值等于電極距所述第二對(duì)象基準(zhǔn)位置的距離，或如果所述電極的 所述距離大于所述最大距離值，則所述限幅信號(hào)值等于所述最大距離值； 4) 按比例縮放在所述第二對(duì)象第二陣列中的每一個(gè)值以獲得第二對(duì)象第三陣列； 5) 對(duì)所述第二對(duì)象第三陣列中的每個(gè)值應(yīng)用函數(shù)以獲得第二對(duì)象第四陣列；以及 6) 將所述第二對(duì)象第四陣列中的每個(gè)值四舍五入以獲得確定所述第二對(duì)象加權(quán)掩碼 的第二對(duì)象第五陣列，所述加權(quán)掩碼可以被用來獲得所述第二對(duì)象的精確位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中應(yīng)用在所述第二對(duì)象第三陣列中的所述函數(shù)是 余弦平方函數(shù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述方法還包括通過以下步驟獲得所述第一對(duì) 象的精確位置： 1) 將所述第一對(duì)象第四陣列和所述第二對(duì)象第四陣列相加以形成加權(quán)掩碼陣列的 和； 2) 將各電極指示值乘以在第一對(duì)象第五陣列中的相應(yīng)的值，然后乘以第一對(duì)象第五陣 列被加權(quán)掩碼陣列的和的值所除而得到的值以由此將第一對(duì)象加權(quán)掩碼應(yīng)用于第一對(duì)象 第六陣列中； 3) 將在第一對(duì)象第六陣列中的所有值相加以獲得信號(hào)值的第一對(duì)象總強(qiáng)度，其通過重 疊掩碼被分配； 4) 將所述第一對(duì)象第六陣列中的每個(gè)值乘以相應(yīng)的電極指示值以獲得加權(quán)的第一對(duì) 象第七陣列； 5) 將在所述第一對(duì)象第七陣列中的所有值相加以獲得信號(hào)值的第一對(duì)象總加權(quán)強(qiáng)度， 其通過重疊掩碼而被分配；以及 6) 將信號(hào)值的所述第一對(duì)象總加權(quán)強(qiáng)度除以信號(hào)值的所述第一對(duì)象總強(qiáng)度以獲得在 所述第二維度中的第一對(duì)象精確位置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述方法還包括通過以下步驟獲得所述第二對(duì) 象的精確位置： 1) 將所述第一對(duì)象第四陣列和所述第二對(duì)象第四陣列相加以形成加權(quán)掩碼陣列的 和； 2) 將各電極指示值乘以在第二對(duì)象第五陣列中的相應(yīng)的值，然后乘以第二對(duì)象第五陣 列被加權(quán)掩碼陣列的和的值所除而得到的值以由此將第二對(duì)象加權(quán)掩碼應(yīng)用于第二對(duì)象 第六陣列中； 3) 將在第二對(duì)象第六陣列中的所有值相加以獲得信號(hào)值的第二對(duì)象總強(qiáng)度，其通過重 疊掩碼被分配； 4) 將所述第二對(duì)象第六陣列中的每個(gè)值乘以相應(yīng)的電極指示值以獲得加權(quán)的第二對(duì) 象第七陣列； 5) 將在所述第二對(duì)象第七陣列中的所有值相加以獲得信號(hào)值的第二對(duì)象總加權(quán)強(qiáng)度， 其通過重疊掩碼而被分配；以及 6) 將信號(hào)值的所述第二對(duì)象總加權(quán)強(qiáng)度除以信號(hào)值的所述第二對(duì)象總強(qiáng)度以獲得在 所述第二維度中的第二對(duì)象精確位置。
【文檔編號(hào)】B23B29/04GK104254420SQ201380017623
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】邁克爾·D·萊頓 申請(qǐng)人:瑟克公司