專利名稱：振動(dòng)感測觸摸輸入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸輸入裝置，所述觸摸輸入裝置利用觸板中傳播的振動(dòng)來確定與該觸摸輸入有關(guān)的信息。
背景技術(shù)：
電子顯示器已廣泛用于生活中的各個(gè)方面。盡管過去電子顯示器的使用主要局限于諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本電腦之類的計(jì)算應(yīng)用，但是隨著處理能力變得更加容易達(dá)到，這種能力已被結(jié)合到各種應(yīng)用中。例如，現(xiàn)在普遍看到各種應(yīng)用中的電子顯示器，諸如出納機(jī)、游戲機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)、餐館管理系統(tǒng)、零售店付款隊(duì)列、氣泵、信息亭、以及手持?jǐn)?shù)據(jù)管理儀等。對(duì)于使用者與這些顯示器和裝置的交互來說，通常發(fā)現(xiàn)提供觸敏輸入裝置是有用而便捷的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于檢測振動(dòng)感測觸摸傳感器上出現(xiàn)持續(xù)觸摸的方法。該方法包括步驟使用由于觸摸引起的在觸板中傳播的振動(dòng)來確定觸板觸摸表面的觸摸位置；檢測指示所述觸摸表面上觸摸的持續(xù)接觸的信號(hào)；并且將指示所述持續(xù)接觸的信號(hào)中的足夠變化與從所述觸摸表面的觸摸的移開相關(guān)聯(lián)。在各種實(shí)施例中，指示該持續(xù)接觸的信號(hào)可包括觸板的位移、觸板的彎曲、從觸摸接觸耦合到觸板的低頻振動(dòng)等。
本發(fā)明還提供一種觸摸輸入裝置，其能從響應(yīng)于由于觸板觸摸表面上的觸摸輸入引起的觸板中傳播的振動(dòng)而產(chǎn)生的信號(hào)中確定觸摸輸入信息，其中該輸入裝置包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，其耦接到所述觸板，并且構(gòu)造成當(dāng)所述觸摸輸入保持在所述觸摸表面上時(shí)產(chǎn)生信號(hào)；以及電子裝置，其被構(gòu)造成接收由所述一個(gè)或多個(gè)傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)用來確定所述觸摸輸入是否已經(jīng)從所述觸摸表面移開。在一些實(shí)施例中，用來檢測持續(xù)觸摸輸入的傳感器同樣可用于檢測用來確定觸摸位置的振動(dòng)。在其他實(shí)施例中，可使用不同傳感器來檢測用來確定觸摸位置的持續(xù)觸摸輸入和振動(dòng)。


結(jié)合附圖考慮本發(fā)明各種實(shí)施例的以下詳細(xì)描述可以更完整地理解本發(fā)明，其中圖1示意性地示出了本發(fā)明使用的振動(dòng)感測觸摸輸入裝置；圖2(a)、2(b)和2(c)示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的觸摸傳感器的一些實(shí)施例；圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的并入了位移傳感器的觸摸傳感器；圖4是示出可在本發(fā)明的方法中執(zhí)行的步驟的流程圖；以及圖5示意性地示出了包括本發(fā)明的振動(dòng)感測觸摸輸入裝置的顯示系統(tǒng)。
盡管本發(fā)明可以進(jìn)行各種修改和替代形式，但是其具體內(nèi)容以通過附圖中的示例方式在本發(fā)明的說明書中示出并將加以詳述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于所述的特別實(shí)施例。相反，本發(fā)明將覆蓋落入本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及振動(dòng)感測觸摸傳感器，其中從振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)中能確定觸摸接觸位置，該振動(dòng)是由于手指、指示筆或其他觸摸工具在觸板的觸摸表面上的沖擊或摩擦移動(dòng)而引起的。
除了檢測向下觸摸和跟蹤觸摸接觸以外，還可用于確定接觸的抬起，指示觸摸已從表面移開。根據(jù)本發(fā)明，通過監(jiān)測指示觸摸表面上持續(xù)觸摸接觸的信號(hào)并且其后檢測該信號(hào)的變化(諸如信號(hào)電平的下降)，可以實(shí)現(xiàn)抬起的檢測，該信號(hào)可與持續(xù)觸摸的移開相關(guān)聯(lián)。例如，觸摸接觸保持時(shí)存在的觸板上的觸摸力能產(chǎn)生指示持續(xù)觸摸的信號(hào)?？墒褂枚喾N技術(shù)來測量觸摸力，這些技術(shù)包括測量觸摸力下的觸板的位移的技術(shù)和測量觸摸力下觸板的彎曲或撓曲的技術(shù)。持續(xù)觸摸同樣能使得相對(duì)較低頻的振動(dòng)耦合到觸板。振動(dòng)傳感器可用于監(jiān)測這些低頻振動(dòng)或隆隆聲、指示持續(xù)觸摸的存在以及隨后指示抬起事件的不存在。在一些實(shí)施例中，用于從觸摸的觸摸沖擊或觸摸的摩擦移動(dòng)來檢測振動(dòng)的相同振動(dòng)傳感器同樣可用于檢測隆隆聲，而在其他實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)傳感器可用于檢測隆隆聲。
在使用觸摸輸入的系統(tǒng)中，獲知抬起何時(shí)出現(xiàn)是有用的。例如，當(dāng)觸摸工具正好位于圖標(biāo)上時(shí)，與某一功能相關(guān)的顯示圖標(biāo)可與被加亮并且觸摸一抬起就執(zhí)行相關(guān)功能。在拖放操作中，理想的是只有當(dāng)檢測到抬起時(shí)才執(zhí)行放下功能。在很多應(yīng)用中，抬起可被看作是使用者有意的動(dòng)作，功能的執(zhí)行取決于該動(dòng)作。
因?yàn)榻佑|的移開不能可靠地引起可檢測到的振動(dòng)，所以在觸摸系統(tǒng)中抬起檢測會(huì)很困難，抬起檢測取決于由觸摸沖擊或摩擦移動(dòng)所引起的振動(dòng)信號(hào)。這些無源振動(dòng)感測系統(tǒng)可與使用換能器來傳播振動(dòng)或超聲波的有源振動(dòng)感測系統(tǒng)形成對(duì)照，這些振動(dòng)或超聲波以能被檢測到的方式與觸摸工具進(jìn)行交互。在這些系統(tǒng)中，只要觸摸持續(xù)，就能立即測量，因此直接來檢測抬起事件。
在國際公開WO 01/48684和WO 03/005292，歐洲專利EP 1240617B1，共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)USSN 10/729,540、USSN 10/750,290、USSN10/750,291和USSN10/750,502，美國專利申請(qǐng)US2003/0066692、US 2002/0135570和美國專利5,637,829中描述了示例性的無源振動(dòng)感測觸摸傳感器的操作。簡要地說，無源振動(dòng)感測觸摸輸入裝置能如下運(yùn)作。諸如壓電傳感器之類的振動(dòng)傳感器以這樣一種方式耦接到觸板，該方式為傳感器能在一頻率范圍內(nèi)檢測到觸板中彎曲波振動(dòng)，該頻率范圍至少包括可能由觸板的觸摸表面上的觸摸輸入的沖擊所引起的振動(dòng)頻率。振動(dòng)傳感器拾取由向下觸摸事件所產(chǎn)生的振動(dòng)并且產(chǎn)生傳送給控制器電子裝置的信號(hào)。觸板輸入表面的觸摸動(dòng)作產(chǎn)生其帶寬和幅度取決于接觸材料(手指、指示筆、手套等)、觸板材料(玻璃、丙烯酸等)以及接觸強(qiáng)度的能量脈沖。接觸點(diǎn)傳遞的能量向通常位于圍繞觸板周圍的各點(diǎn)處(如矩形板的各個(gè)角)的振動(dòng)傳感器傳播，該能量產(chǎn)生能被數(shù)字化的信號(hào)?？刂破麟娮友b置對(duì)數(shù)字化信號(hào)進(jìn)行計(jì)算來確定觸摸沖擊的位置、或者與該觸摸有關(guān)的其他信息(如觸摸的強(qiáng)度、觸摸工具的類型等)。
無源振動(dòng)感測觸摸輸入裝置同樣能檢測由觸摸工具產(chǎn)生的、在觸板輸入表面上被跟蹤到的振動(dòng)。觸摸工具和觸板表面之間的摩擦接觸能產(chǎn)生像噪聲一樣的信號(hào)，其帶寬和幅度取決于觸摸工具和觸板的材料、觸摸表面的粗糙度以及該粗糙度是周期的還是隨機(jī)的、在其他物品中傳播的速度和壓力。接觸點(diǎn)輸入的能量傳播到振動(dòng)傳感器，并且以與最初觸摸沖擊的非常相同的方式來計(jì)算其位置。
因?yàn)橹甘居|摸輸入的振動(dòng)通常包括傳播中易于分散的彎曲波振動(dòng)，所以理想的是可能對(duì)輸入位置或其他確定信息引起誤差的分散效應(yīng)進(jìn)行校正。上述文獻(xiàn)WO 01/48684公開了用于校正分散效應(yīng)的示例性方法。
作為檢測觸摸沖擊和摩擦觸摸移動(dòng)的基礎(chǔ)的原理是，接觸狀態(tài)的變化引起能被觸摸傳感器感測到的振動(dòng)。這具有相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，即，與屏幕靜態(tài)接觸的其他物體對(duì)該性能具有最小影響。諸如手掌抑制和抗污染之類的特點(diǎn)利用了這一性能。例如，人們能把手靠在觸摸傳感器表面并用手指輕敲所述表面，即使存在手部接觸也能確定手指敲擊位置。
使用針對(duì)沖擊或摩擦移動(dòng)檢測采用的相同技術(shù)，無源振動(dòng)檢測方法會(huì)很難檢測觸摸抬起事件。在許多場合下，觸摸接觸的移開并沒有傳遞觸摸工具的最初觸摸沖擊或摩擦移動(dòng)引起的相同幅度的振動(dòng)能量。同樣地，抬起信號(hào)可能是不可檢測到的，基于反向脈沖的抬起檢測的方法可能不足以可靠地單獨(dú)并入系統(tǒng)操作中。
一種能夠用來檢測抬起的方法是基于從與觸摸表面相接觸的觸摸工具耦合到觸板的低頻信號(hào)。除了首次接觸的能量輸入以外，該方法取決于觀察在使用者保持與觸摸表面接觸時(shí)通常存在的能被檢測到的類似于低頻噪聲一樣的輸入。從持續(xù)觸摸輸入的噪聲通常在0到200Hz的頻率范圍內(nèi)，具有通常隨著頻率的增加而下降的信號(hào)電平。通過監(jiān)測從持續(xù)觸摸所產(chǎn)生的信號(hào)并檢測這些信號(hào)的變化(如信號(hào)的下降或不存在)，抬起可以被登記。
在一些實(shí)施例中，能監(jiān)測與由接觸所輸入的靜力直接相關(guān)的0Hz信號(hào)。通常，用來檢測由于觸摸工具的觸摸沖擊或摩擦移動(dòng)而引起的觸板中的彎曲波振動(dòng)的振動(dòng)傳感器更適于AC測量而非需要檢測靜力的DC測量。例如，適于振動(dòng)感測的壓電傳感器是響應(yīng)于壓力而產(chǎn)生電荷的電容裝置。隨后可使用積分器裝置來把該電荷轉(zhuǎn)換成用于測量的電壓，其不能為DC耦合并且不能保持足夠穩(wěn)定性。同樣地，諸如電容式力傳感器、應(yīng)變儀、彎曲傳感器和壓電傳感器之類的傳感器可適合用來檢測諸如板位移和/或板彎曲之類的0Hz持續(xù)觸摸信號(hào)。
在其他實(shí)施例中，可使用耦接到觸板的振動(dòng)換能器來檢測類似于低頻(0Hz以上)噪聲一樣的信號(hào)。這些振動(dòng)換能器可以是用于觸摸定位的相同傳感器，或者可以是用來監(jiān)測持續(xù)觸摸信號(hào)的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)傳感器。優(yōu)選地，用來監(jiān)測指示持續(xù)觸摸的低頻振動(dòng)的傳感器對(duì)至少在5到200Hz范圍內(nèi)的振動(dòng)敏感。同樣地，低頻帶寬的傳感器和驅(qū)動(dòng)電子裝置應(yīng)該足以感測至少在此區(qū)域內(nèi)的信號(hào)。在運(yùn)行中，由控制器所感測到的低頻能量的電平的增加在一發(fā)生接觸時(shí)就被登記，并且在觸摸維持期間保持增加的電平。當(dāng)抬起事件發(fā)生時(shí)，低頻能量返回到較低電平。
低頻信號(hào)可用作抬起的可靠測量，然而由于這些信號(hào)的帶寬，導(dǎo)致響應(yīng)速度比期望的要低。較慢的響應(yīng)時(shí)間是由于不得不在感興趣的低頻處測量幾個(gè)周期來檢測變化而導(dǎo)致的，低頻周期的波長可與觸板的尺寸相類似。在此情況下，可以使用低頻抬起測量更好地實(shí)現(xiàn)與包括反向脈沖的其他抬起檢測技術(shù)相結(jié)合。反向脈沖是通過從觸摸表面抬起觸摸輸入所引起的較小幅度擾動(dòng)，這會(huì)引起給定情況下可以或不可以被檢測到的較小幅度振動(dòng)。在能可靠登記反向脈沖的情況下，如通常是自然手指移動(dòng)的情況，隨后能以較快響應(yīng)時(shí)間報(bào)告抬起事件。在沒有或者不能可靠登記反向脈沖的情況下，如可以是指示筆移動(dòng)和一些輕柔的手指移動(dòng)的情況，盡管可能是以減慢響應(yīng)速度為代價(jià)，但是隨后通過檢測低頻隆隆聲的下降還可以可靠地報(bào)告抬起事件。因此，對(duì)于和最初觸摸位置確定一樣快的抬起響應(yīng)不是太重要。通常，使用者期待剛好在觸摸按下之后能在顯示器中看到響應(yīng)，如在約5到25微秒內(nèi)。一旦使用者確認(rèn)正確觸摸位置，使用者就有可能針對(duì)由抬起觸發(fā)的功能表現(xiàn)而容忍較長響應(yīng)時(shí)間。實(shí)際上，使用者可能察覺用于檢測抬起的較長響應(yīng)時(shí)間是來開始所選功能的處理時(shí)間的一部分。
為了感測針對(duì)無源抬起的低頻信號(hào)，優(yōu)化低頻范圍內(nèi)振動(dòng)傳感器的靈敏度是有益的。針對(duì)此情況的一個(gè)可能技術(shù)是利用沿垂直于觸板的軸的壓電傳感器的靈敏度(z軸靈敏度)。在一實(shí)施例中，可設(shè)置壓電傳感器響應(yīng)于彎曲波的傳遞來感測觸板表面的面內(nèi)應(yīng)力。除了此方式以外，在z軸(垂直于觸板表面)方向受到壓縮時(shí)，傳感器能產(chǎn)生電壓。通過在觸板外表面和支撐框之間放置泡沫塑料可以增強(qiáng)傳感器的低頻靈敏度。通常，傳感器的輸出電平隨著置于觸板下的泡沫塑料的硬度而增加。
一種替代方法是優(yōu)化邊沿懸置泡沫塑料來用作這些低頻成分的樞軸，把低頻振動(dòng)從z軸力變成面內(nèi)應(yīng)力?？墒褂闷湔ＤＪ降牟僮饔蓧弘妭鞲衅鞲袦y到面內(nèi)應(yīng)力。
增加系統(tǒng)對(duì)低頻的靈敏度的一個(gè)潛在結(jié)果可以縮小動(dòng)態(tài)范圍。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍是指通常由具有各種接觸類型(指示筆、手指等)和觸摸強(qiáng)度范圍的自然使用所輸入的信號(hào)的范圍。最大信號(hào)來自于由指示筆或其他硬物在靠近傳感器之一的位置處的有力觸摸。最小信號(hào)通常來自于距離振動(dòng)傳感器之一較遠(yuǎn)處的較輕的手指觸摸。使得低頻靈敏度最大可以明顯增加由傳感器和控制器所登記的信號(hào)的電平，但是不改變針對(duì)觸摸位置所使用的高頻信號(hào)的幅度。因此，該系統(tǒng)在感測相同范圍和觸摸輸入的種類時(shí)得益于較大動(dòng)態(tài)范圍。
一種對(duì)于減小的動(dòng)態(tài)范圍的可能方案是把高頻和低頻信號(hào)分開，并且用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的不同通道來感測它們?？梢园训皖l信號(hào)相加到一起并傳遞到一低速的ADC通道(因此成本低)。這些信號(hào)同樣進(jìn)行高通濾波后針對(duì)接觸位置而被傳遞到四個(gè)分離的ADC通道。
以上說明針對(duì)的是出現(xiàn)接觸時(shí)感測低頻振動(dòng)電平及其變化。除了感測低頻振動(dòng)的電平以外，還有益于測量每個(gè)傳感器處的信號(hào)的相對(duì)相位。可通過分析頻率響應(yīng)，或者兩選一地計(jì)算互相關(guān)或相關(guān)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)這種測量。當(dāng)存在大量低頻噪聲時(shí)，基于相對(duì)相位的方法可能是有益的。這里，接觸的動(dòng)作是由于背景振動(dòng)而干擾了已存在于面板中的波，反過來將影響每個(gè)傳感器處所拾取信號(hào)的相對(duì)幅度和相位。
類似方法是裝備消除低頻噪聲的拾取信號(hào)的自適應(yīng)濾波器。該方法既可以基于外部基準(zhǔn)(諸如放置的加速度計(jì)或麥克風(fēng))來測量外部噪聲或振動(dòng)，也可以以成對(duì)方式來實(shí)現(xiàn)，其中一傳感器信號(hào)被作為從另一傳感器中消除信號(hào)的基準(zhǔn)。當(dāng)存在接觸時(shí)，系統(tǒng)傳遞函數(shù)降低了消除濾波器的效果。隨后消除信號(hào)可用作抬起的指示符。
可使用圖1示意性示出的振動(dòng)感測觸摸輸入裝置100來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。振動(dòng)感測觸摸輸入裝置100包括具有耦接到觸板120的振動(dòng)傳感器130A-130D的觸摸傳感器110、和適用于通過信號(hào)線140A-140D從振動(dòng)傳感器接收信號(hào)的控制器電子裝置150。振動(dòng)傳感器130A-130D適用于檢測由于觸板上觸摸工具的接觸或摩擦移動(dòng)引起在觸板中傳播的振動(dòng)。感測到的振動(dòng)被轉(zhuǎn)換成能被控制器使用來確定觸摸輸入位置的信號(hào)，例如WO 01/48684中所述。
為了說明的目的，盡管可使用并以不同排列放置少一些或多一些振動(dòng)傳感器，但是圖1示出四個(gè)振動(dòng)傳感器，矩形觸板的每個(gè)角各一個(gè)。當(dāng)試圖把觸板覆蓋到顯示器上使用而使得顯示器通過觸板可見時(shí)，可以期望在視線范圍外放置振動(dòng)傳感器，例如，觸板的角或邊沿附近。因?yàn)樗鶛z測到的振動(dòng)通常包括大量振動(dòng)(并不限于觸板表面)，所以既可以把振動(dòng)傳感器裝在觸板的頂(觸摸)面，又可以把振動(dòng)傳感器裝在觸板的背面。
振動(dòng)傳感器可以是能檢測觸板中傳播的振動(dòng)的任何傳感器。壓電材料可以提供示例性振動(dòng)傳感器。只要得到的機(jī)械連接使得在觸板中傳播的振動(dòng)足以能被振動(dòng)傳感器檢測到，振動(dòng)傳感器130A-130D就能以任何適當(dāng)方法粘合到觸板120，例如使用粘合劑、焊料或其他適合材料。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利USSN 10/440,650和USSN 10/739,471中公開了示例性性振動(dòng)傳感器和振動(dòng)傳感器排列。
觸板120可以是能支撐要被感測的振動(dòng)的任何材料。優(yōu)選地，觸板120是硬質(zhì)板，并且可以是諸如玻璃、塑料(聚丙烯酸脂、聚碳酸脂等)、木材、紙板、金屬等任意適合材料。觸板可透過可見光，或者不由該申請(qǐng)而定。當(dāng)意欲通過觸摸傳感器瀏覽顯示圖像時(shí)，理想的是至少透過某種程度的可見光。觸板同樣可以并入靜態(tài)圖形(永久的或可移除的，層疊的或者附帶的，或者緊密靠近地保持，并且位于觸板上面或者下面)，而不管觸摸傳感器是否用于通過觸板與可瀏覽的顯示器相關(guān)聯(lián)。觸板同樣可以被構(gòu)造成使得圖像投射到其上。觸板同樣可以并入粗糙正面，當(dāng)使用者在表面上托拽手指或其他觸摸工具時(shí)，該粗糙正面能幫助產(chǎn)生可檢測到的振動(dòng)。
振動(dòng)感測觸摸輸入裝置同樣可以包括振動(dòng)阻尼材料(未在圖1中指出)來幫助觸板與其周圍聲學(xué)地隔離開。例如，理想的是把觸板安裝在使得觸板與外部振動(dòng)基本隔離開和/或使得觸板中傳播的振動(dòng)在邊沿處被吸收以減少反射的系統(tǒng)中。示例性聲學(xué)隔離材料可以包括諸如丙烯酸泡沫帶之類的各種泡沫帶、諸如以商業(yè)名稱3M4956和3M 5962由3M公司銷售的雙面粘性帶、聚氨酯泡沫帶、諸如以商業(yè)名稱3M 4314由3M公司銷售的單涂層帶等。可以適用的其他材料包括各種聚氨酯橡膠和硅有機(jī)樹脂，還包括用于振動(dòng)阻尼應(yīng)用的粘彈性材料。
除了感測由于觸板上觸摸工具接觸和摩擦移動(dòng)引起的振動(dòng)以外，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中可使用振動(dòng)感測觸摸輸入裝置100的一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器130A-130D來檢測指示持續(xù)觸摸的信號(hào)。例如，在持續(xù)觸摸期間，可使用一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器130A-130D來監(jiān)測耦合到觸板的低頻隆隆聲。在此情況下，理想的是采用對(duì)小于大約200Hz的頻率敏感的至少一個(gè)振動(dòng)傳感器。作為另一示例，可使用一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器130A-130D來監(jiān)測持續(xù)觸摸影響下觸板的彎曲。在此情況下，理想的是采用足夠長并且位于使得位于對(duì)由靜態(tài)板彎曲所引起的表面應(yīng)力敏感的方向的至少一個(gè)振動(dòng)傳感器。
在一些實(shí)施例中，為了檢測持續(xù)觸摸，除了用于觸摸位置檢測的振動(dòng)傳感器以外，還可以使用一個(gè)或多個(gè)傳感器。圖2(a)-(c)示意性地示出了一些非限制性的示例。
在圖2(a)中，振動(dòng)感測觸摸輸入裝置200A包括觸板210A、位于觸板的各角用于檢測由于觸摸接觸和/或摩擦移動(dòng)引起的振動(dòng)的振動(dòng)傳感器220A和位于觸板一側(cè)的低頻隆隆聲檢測器230A。隆隆聲檢測器230A可以是任意振敏裝置，優(yōu)選地，尤其對(duì)低頻振動(dòng)敏感。隆隆聲檢測器可位于觸板上任意適合位置。同樣可以使用附加隆隆聲檢測器。
在圖2(b)中，振動(dòng)感測觸摸輸入裝置200B包括觸板210B、位于觸板的各角用于檢測由于觸摸接觸和/或摩擦移動(dòng)引起的振動(dòng)的振動(dòng)傳感器220B和位于觸板每一邊沿的板彎曲傳感器230B。板彎曲傳感器230B可適用于檢測持續(xù)觸摸影響下出現(xiàn)的靜態(tài)板彎曲。板彎曲傳感器230B可以是諸如對(duì)較長波長敏感的張力量規(guī)或拉長壓電傳感器之類的任意適合裝置。盡管圖2(b)示出了四個(gè)板彎曲傳感器，但是應(yīng)該理解，可以使用少幾個(gè)或多幾個(gè)傳感器，并且可以以任意適合方式排列和定位。使用如圖所示的多板彎曲傳感器可以使得對(duì)板彎曲的敏感度增加，所述板彎曲是由于針對(duì)經(jīng)過觸板的多個(gè)觸摸位置的持續(xù)觸摸而引起的。優(yōu)選地是，觸板210B具有這樣的厚度并且被安裝使得典型持續(xù)觸摸力產(chǎn)生足以由傳感器230B檢測到的板彎曲。
在圖2(c)中，振動(dòng)感測觸摸輸入裝置200C包括觸板210C、位于觸板的各角用于檢測由于觸摸接觸和/或摩擦移動(dòng)引起的振動(dòng)的振動(dòng)傳感器220C和位于觸板每一邊沿的板位移傳感器230C。板位移傳感器230C可適用于檢測由持續(xù)觸摸施加力下觸板210C的位移。圖3示出了適合的位移傳感器的示例。盡管圖2(c)示出了四個(gè)板位移傳感器，但是應(yīng)該理解，可以使用少幾個(gè)或多幾個(gè)位移傳感器，并且可以以任意適合方式排列。使用如圖所示的多板位移傳感器可以使得對(duì)經(jīng)過觸板針對(duì)多個(gè)觸摸位置的持續(xù)觸摸力的敏感度增加。優(yōu)選地是，安裝觸板210C使得典型持續(xù)觸摸力產(chǎn)生能被檢測到的板位移。
圖3示出了包括觸板310、振動(dòng)傳感器320A和320B、以及板位移傳感器330的輸入裝置300的一部分的示意側(cè)視圖。位移傳感器330包括安裝在觸板310底面、在觸摸力作用下可移動(dòng)的上傳導(dǎo)板332和安裝在支撐面340、其位置相對(duì)于觸板固定的下傳導(dǎo)板334。傳導(dǎo)板332和334可以是可變電容板，其電容量能被監(jiān)測到并且與觸板的位移相關(guān)聯(lián)。用于測量觸摸力的示例性位移傳感器包括諸如國際公開WO 02/084244和WO 02/084578公開的可變電容式力傳感器，每個(gè)公開的全部并入本文。盡管這些力傳感器可用來確定觸摸位置，但是它們同樣可用于本發(fā)明來確定持續(xù)觸摸的存在和隨后的不存在。
圖4是說明根據(jù)本發(fā)明來在無源振動(dòng)感測觸摸輸入裝置中檢測觸摸的抬起可采取的步驟。通常，通過檢測能被控制器使用來確定觸摸位置的振動(dòng)來首先檢測觸摸。一旦證實(shí)了觸摸事件，則系統(tǒng)可以檢測指示持續(xù)觸摸的信號(hào)。在短時(shí)間觸摸沖擊而非持續(xù)觸摸的情況下(例如，輕敲并抬起而未保持)，則持續(xù)觸摸信號(hào)的不存在可用于準(zhǔn)確解釋沒有保持持續(xù)觸摸。一旦檢測到指示持續(xù)觸摸的信號(hào)，則系統(tǒng)可以有選擇地監(jiān)測不必是指示抬起的持續(xù)觸摸信號(hào)中的變化，但是盡管如此還是可使用監(jiān)測器，使得持續(xù)觸摸信號(hào)可被連續(xù)地或周期地更新。以此方式，同樣可以更新用于確定不存在持續(xù)觸摸信號(hào)的閾值。例如，隨著持續(xù)觸摸信號(hào)被采樣，每一新樣本可與最后一個(gè)樣本的幅度相比，并且當(dāng)與最后信號(hào)相比較新信號(hào)下降到某一數(shù)量以下時(shí)(例如，先前檢測到的信號(hào)的10％或更少)，信號(hào)的下降可以與抬起相關(guān)聯(lián)。一旦確定信號(hào)變化與抬起事件相關(guān)聯(lián)，則抬起可被登記。
圖5示意性地示出了結(jié)合到包括傳感器部分510、控制器電子裝置520和顯示器530的系統(tǒng)500中的振動(dòng)感測輸入裝置。傳感器部分510包括觸板、振動(dòng)傳感器(未示出)和持續(xù)觸摸傳感器(未示出)。傳感器部分的振動(dòng)和持續(xù)觸摸傳感器與控制器電子裝置520電通信，該控制器電子裝置520使用這些信號(hào)來確定與諸如觸摸位置、抬起事件的出現(xiàn)等觸摸事件有關(guān)的信息。在系統(tǒng)500中，示出傳感器部分510安置在顯示部件530上面，例如，使得可通過傳感器部分瀏覽顯示器。顯示部件530可以是諸如陰極射線管、液晶顯示器、等離子體顯示器、電致發(fā)光顯示器等的可變顯示器。顯示部件530同樣可包括單獨(dú)或者與可變顯示器結(jié)合的諸如圖形之類的靜態(tài)信息或圖像。
本發(fā)明不應(yīng)被認(rèn)為限制于上述特定示例，而應(yīng)理解為覆蓋如所附權(quán)利要求清楚描述的本發(fā)明的各個(gè)方面。本發(fā)明可適用的各種修改、等效的處理以及許多結(jié)構(gòu)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言閱覽本說明書時(shí)可直接得到本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測振動(dòng)感測觸摸傳感器上出現(xiàn)持續(xù)觸摸的方法，包括步驟使用由于該觸摸引起的在觸板中傳播的振動(dòng)來確定觸板觸摸表面的觸摸位置；檢測指示所述觸摸表面上觸摸的持續(xù)接觸的信號(hào)；并且將在指示所述持續(xù)接觸的信號(hào)中的足夠變化與從所述觸摸表面的移開觸摸相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括至少從當(dāng)首次檢測到觸摸時(shí)直到確定所述觸摸移開來一直監(jiān)測指示所述持續(xù)接觸的信號(hào)的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在檢測到變化時(shí)，更新針對(duì)指示所述持續(xù)接觸的信號(hào)的基線信號(hào)電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中指示所述持續(xù)接觸的信號(hào)中的足夠變化包括信號(hào)電平中閾值下降百分比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中檢測指示所述觸摸的持續(xù)接觸的信號(hào)的步驟包括檢測所述觸板的位移。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中檢測指示所述觸摸的持續(xù)接觸的信號(hào)的步驟包括檢測所述觸板的彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中檢測指示所述觸摸的持續(xù)接觸的信號(hào)的步驟包括檢測由于所述持續(xù)接觸引起的耦合到所述觸板的低頻隆隆聲。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中把所述觸摸的移開登記為觸發(fā)在系統(tǒng)中的功能執(zhí)行的抬起，該系統(tǒng)把振動(dòng)感測觸摸傳感器作為輸入裝置來使用。
9.一種觸摸輸入裝置，其能從響應(yīng)于由于觸板觸摸表面上的觸摸輸入引起的觸板中傳播的振動(dòng)而產(chǎn)生的信號(hào)中確定觸摸輸入信息，該觸摸輸入裝置包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，其耦接到所述觸板，并且構(gòu)造成當(dāng)所述觸摸輸入保持在所述觸摸表面時(shí)產(chǎn)生信號(hào)；以及電子裝置，其構(gòu)造成接收由所述一個(gè)或多個(gè)傳感器所產(chǎn)生的信號(hào)用來確定所述觸摸輸入是否已經(jīng)從所述觸摸表面移開。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸摸輸入裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)傳感器被構(gòu)造成響應(yīng)于所述觸板的位移而產(chǎn)生信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的觸摸輸入裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)傳感器包括可變電容式力傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸摸輸入裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)傳感器被構(gòu)造成響應(yīng)于所述觸板的彎曲而產(chǎn)生信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的觸摸輸入裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)傳感器包括壓電傳感器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸摸輸入裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)傳感器被構(gòu)造成響應(yīng)于從所述觸摸輸入耦合到所述觸板的低頻隆隆聲而產(chǎn)生信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸摸輸入裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)傳感器被構(gòu)造成檢測由于所述觸摸輸入引起的所述觸板中傳播的振動(dòng)，并且產(chǎn)生能用來確定觸摸位置的信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的觸摸輸入裝置，還包括與所述一個(gè)或多個(gè)傳感器分離的一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)感測裝置，所述一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)感測裝置被耦接到所述觸板，并且被構(gòu)造來檢測由于所述觸摸輸入引起所述觸板中傳播的振動(dòng)并產(chǎn)生能用來確定觸摸位置的信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種觸敏輸入裝置，其使用在表面上由于觸摸工具的觸摸沖擊和/或摩擦移動(dòng)所導(dǎo)致的振動(dòng)來確定與該觸摸有關(guān)的信息，如觸摸位置。本發(fā)明還被提供用來檢測這種振動(dòng)感測輸入裝置中的抬起(lift－off)事件。通過監(jiān)測指示觸板上持續(xù)觸摸的信號(hào)并且將這種信號(hào)的變化與抬起事件相關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)抬起的檢測。指示持續(xù)觸摸的信號(hào)可包括經(jīng)由觸摸工具耦合到觸板的低頻隆隆聲、持續(xù)觸摸受力下的觸板彎曲以及持續(xù)觸摸受力下的觸板位移。
文檔編號(hào)G06F3/041GK101036105SQ200580033488
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月1日
發(fā)明者尼古拉斯·P·R·希爾, 達(dá)利斯·M·沙利文 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司