專利名稱：一種方法和用于執(zhí)行該方法的觸摸檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定歸因于對象的表面上的諸如觸摸活動之類的觸擊的位置的聲音響應(yīng)的方法，并且涉及執(zhí)行該方法的觸摸檢測裝置。
背景技術(shù)：
用于基于分析聲音信號確定對象的表面上的觸擊的位置的方法是本領(lǐng)域已知的。這種技術(shù)基于采用一個或多個換能器測量聲音信號(signal)以獲得觸擊的聲音特征(signature),并將該聲音特征與一組預(yù)定的聲音特征進(jìn)行比較,其中每個預(yù)定聲音特征表示觸覺或觸知界面的給定位置。隨后基于其聲音特征與所述預(yù)定聲音特征中的一個的類似性識別觸擊的位置。圖I示意性地圖示了這種具有交互作用表面101和兩個換能器103的現(xiàn)有裝置。 可以是查找表或者數(shù)據(jù)庫形式的聲音特征的預(yù)定組通過在裝置的校準(zhǔn)期間計算在觸覺界面的面上緊密間隔的位置105的各自聲音圖來產(chǎn)生。查找表由自動化過程產(chǎn)生，如使用機(jī)器人化工作臺。使用的機(jī)器人配備振動器和金屬尖端，并按順序在每個位置上執(zhí)行預(yù)定作用力和形狀的觸擊。因此從聲音響應(yīng)中建立給定位置的聲音特征，聲音響應(yīng)從在該位置觸擊以后由至少一個換能器接受的測量的聲音信號確定。聲音特征對于觸擊位置是唯一的。聲音響應(yīng)是表示在受到機(jī)械激勵時觸覺界面的響應(yīng)的頻率的函數(shù)。聲音響應(yīng)可以是轉(zhuǎn)移函數(shù)，其表示機(jī)械激勵和換能器的輸出之間的關(guān)系。WO 2006/015888 Al只是建議存儲校準(zhǔn)階段的測量信號。W02006/069596 Al建議
基于在交互界面上的預(yù)定區(qū)域上產(chǎn)生參考觸擊時由聲音換能器接收的兩個聲音信號的相位的相互關(guān)系確定聲音特征。特別地，對于觸摸屏應(yīng)用，查找表的產(chǎn)生花費(fèi)許多時間，由于通常需要獲取數(shù)千的聲音響應(yīng)以覆蓋具有足夠分辨率的整個觸覺區(qū)域。而且，由于在具有觸覺表面的對象的制造過程中的可接受的公差，每個產(chǎn)品都需要單獨(dú)地校準(zhǔn)，因為一個建立的查找表不一定能從一個對象適用于下一個。由于某些對象的復(fù)雜性，至少在它們的綜合狀態(tài)中，如由W02006/015888建議的建立查找表的純粹理論方法并不總是可能的。一種減少在工業(yè)化過程中校準(zhǔn)時間的方法可以使用機(jī)器人化的工作臺使用多個校準(zhǔn)位置。由于這些工作臺的成本相對較高，在校準(zhǔn)過程代表高投資。另一方面，減少制造公差也將導(dǎo)致不可接受的成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一目的是提供用于確定在對象的表面上的觸擊的任何位置處的聲音響應(yīng)的方法，和實施該方法的觸摸感應(yīng)裝置，使用該方法可以更快地獲得聲音特征的預(yù)定組。而且，由于磨損、劃痕、老化、溫度變化、整體漂移或其他已知或未知的觸擊，使對象觸摸表面變化，從而具有預(yù)定聲音特征的原始查找表不再提供令人滿意的結(jié)果。因此，需要進(jìn)行一組聲音特征的重新校準(zhǔn)。這可以使用機(jī)器人化工作臺進(jìn)行。然而，這并不符合非常實用的解決方案。W02008/146098 Al提出一種考慮到可以稍微改變換能器的尺寸的環(huán)境變化的方法。對象的厚度實際上對波傳播具有影響。在W02008/146098A1中，提出縮小/放大算法，縮小或放大在頻率間隔中的聲音響應(yīng)，以考慮厚度中的變化，以提高定位結(jié)果。雖然此方法呈現(xiàn)對于這種特殊類型變化提供的令人滿意的結(jié)果，但其不能處理對象的更復(fù)雜變化。因此，本發(fā)明的第二目的是提供用于確定在對象的表面上的觸擊的位置處的聲音響應(yīng)的方法，從而，可以以簡化的方式進(jìn)行聲音特征的預(yù)定組的重新校準(zhǔn)。第一目的使用用于確定歸因于在包括至少一個換能器的對象的表面上的觸擊的位置的聲音響應(yīng)的方法實現(xiàn)，所述方法包括如下步驟a)從至少一個換能器接收聲音信號，其中該聲音信號對應(yīng)于在表面上的至少一個位置處的預(yù)定激勵(E) ；b)基于在步驟a)中接收到的聲音信號確定聲音響應(yīng)；c)基于在步驟b)中確定的至少兩個不同的聲音響應(yīng)，確定歸因于在表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的至 少一個位置的聲音響應(yīng)。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)用于給定位置的聲音響應(yīng)可以從涉及到其他不同位置的實驗數(shù)據(jù)中確定。這大大簡化對象的觸摸敏感表面的校準(zhǔn)，因為在校準(zhǔn)過程中表面上的實際觸擊的數(shù)目可以減少。在這種情況下，觸擊特別地涉及觸摸事件，如由一個或多個用戶手指觸摸或在例如觸摸屏裝置的對象的表面上的拖動。預(yù)定激勵，可以是機(jī)械起因，也可以涉及觸摸事件。而且，對象可以是由任何類型材料或材料組合和任何形狀制成的任何種類物體，只要求可以傳輸聲音波。例如，對象可以由玻璃、塑料、木材、金屬等制成，形狀可以是平板或彎曲的板，在一般情況下，從簡單到復(fù)雜的任何三維形狀。在此背景下，換能器對應(yīng)于，將聲音信號轉(zhuǎn)換成另一種信號的任何裝置，例如電信號。例如，壓電換能器可用于本發(fā)明?！奥曇簟币辉~涉及高達(dá)IOOkHz的頻率，特別是高達(dá)40kHz的，更特別地高達(dá)20kHz。據(jù)發(fā)明的另一個方面，可以從至少兩個換能器接收聲音信號，聲音信號在這種情況下對應(yīng)于在表面上至少一個位置處的至少一個預(yù)定激勵。因此，在這個變化中，執(zhí)行本發(fā)明需要的至少兩個不同的聲音響應(yīng)通過存在至少兩個換能器獲得。根據(jù)變化，聲音信號可以從至少一個換能器接收，但是聲音信號對應(yīng)于在表面上的至少兩個位置處的預(yù)定激勵。因此，在這種情況下，不同的聲音響應(yīng)涉及不同的激勵，并且一個換能器將足夠以執(zhí)行本發(fā)明。當(dāng)然，兩種變化可以結(jié)合，從而使用一個以上的換能器并且使用在表面上施加激勵的一個以上的位置。在步驟c)中使用不同的聲音響應(yīng)的數(shù)量也將取決于在步驟C)過程中確定的聲音響應(yīng)的精度，人們希望獲得的精度。優(yōu)選地，預(yù)定激勵可以應(yīng)用在定位在對象的表面的邊界區(qū)中的位置處，特別是在作為觸摸敏感輸入?yún)^(qū)域或甚至該區(qū)域外部的對象的表面的部分的邊界區(qū)處。通常情況下，在對象上，只有表面的部分將被用來作為觸摸敏感輸入?yún)^(qū)域，如手持電子裝置的屏幕部分。在這種情況下，用于提供激勵的裝置可以定位成使得它們遠(yuǎn)離感興趣的區(qū)域，例如隱藏在屏幕的框架區(qū)域中。因此，用于提供激勵的裝置實際上可以保持在對象的內(nèi)部，并且不僅在校準(zhǔn)過程中可以使用而且最終也用于重新調(diào)整。在一個變化中，用于提供激勵的裝置可以是與用于感應(yīng)信號相同類型的換能器，例如壓電換能器，但是作為致動器以提供激勵。有利的是，該方法可以進(jìn)一步包括一個步驟d):基于在步驟b)中確定的聲音響應(yīng)，確定在表面上的不同于預(yù)定激勵的至少一個位置的多個位置處的聲音響應(yīng)。因此，僅使用有限數(shù)量的實際激勵/觸擊，可針對對象的感興趣的整個表面確定聲音響應(yīng)。優(yōu)選地是，該方法可以進(jìn)一步包括一個步驟e):收集在表面上的不同于在步驟d)中預(yù)定激勵的位置的多個位置處確定的聲音響應(yīng)以形成查找表。因此，該方法可以以相比現(xiàn)有技術(shù)只使用有限數(shù)量的實際觸擊較快但仍然可靠的方式，用來建立如上所述的一組預(yù)定聲音響應(yīng)。查找表包括對象的表面的特征的數(shù)據(jù)，并且一旦表面的校準(zhǔn)過程中已經(jīng)建立一組預(yù)定聲音響應(yīng)，在觸摸事件本土化進(jìn)程中使用。由于僅需要有限數(shù)量的實際激勵以獲得用于對象的表面的查找表，各自查找表可以創(chuàng)建用于每個產(chǎn)品。由于從產(chǎn)品到產(chǎn)品的任何偏差被單獨(dú)考慮，這降低了集成約束。有利的是，該方法可以還包括步驟f):僅選擇在步驟b)過程中確定用于執(zhí)行步驟c)的聲音響應(yīng)，該聲音響應(yīng)滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，特別是關(guān)于信噪比和/或測量一致性的至少一個。這些標(biāo)準(zhǔn)基于頻率，因而能夠進(jìn)行有動機(jī)的選擇，以選擇聲音響應(yīng)具有良好質(zhì)量的頻率范圍。這個額外的步驟帶來的好處是，可以進(jìn)一步提 高在步驟c)過程中確定的聲音響應(yīng)的質(zhì)量。根據(jù)優(yōu)選的實施例，該方法可以包括步驟g)基于輔助位置和表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的位置之間的距離，確定第一次代表函數(shù)，所述輔助位置定位成遠(yuǎn)離預(yù)定激勵的位置和表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的位置；h)基于輔助位置和預(yù)定激勵的位置之間的距離，確定第二代表函數(shù)；i)計算在步驟g)中確定的第一代表函數(shù)和在步驟h)中確定的第二代表函數(shù)之間的比率；j)對于表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的每個位置和對于每個輔助位置，重復(fù)步驟g);和10對于預(yù)定激勵的每個位置，重復(fù)步驟h)?；诓ǒB加的這個方法能夠?qū)崿F(xiàn)確定所需的用于定位在表面上的遠(yuǎn)離激勵發(fā)生位置的位置的聲音響應(yīng)的全部數(shù)值方式。優(yōu)選地，輔助位置可以是表面的外部，并且遠(yuǎn)離預(yù)定激勵的每個位置，和遠(yuǎn)離在表面上的不同于預(yù)定激勵的每個位置的每個位置。事實上，通過設(shè)置輔助位置在外部，算法允許確定輔助位置內(nèi)部的聲音特性。本發(fā)明的第二目使用如下方法實現(xiàn)，除了權(quán)利要求I的方法步驟以外，還包括重復(fù)步驟a)至c)的步驟j)，特別是在需求時和/或在檢測特別情況時和/或在定期基礎(chǔ)上。通過不時地重復(fù)至少步驟a)至c)，能夠識別聲音響應(yīng)中的變化，并且從而能夠識別在預(yù)定聲音特征組中的變化，預(yù)定聲音特征組是識別由用戶在對象的觸摸表面上施加的觸擊的位置所需要的，對象的觸摸表面因而作為觸摸感應(yīng)界面。通過簡單地提供根據(jù)權(quán)利要求I的步驟a)的至少一個激勵，該方法允許重新校準(zhǔn)聲音響應(yīng)，并且諸如磨損、劃傷、老化、溫度的影響被考慮到。當(dāng)重新校準(zhǔn)考慮到在重新運(yùn)行校準(zhǔn)時的對象的屬性時，更新的聲音響應(yīng)的精度優(yōu)于簡單地通過校正因子校正數(shù)據(jù)庫的過程。可以自動地或按要求地重新校正，例如，當(dāng)用戶認(rèn)識到識別的位置不同于實際位置時。有利的是，該方法可以進(jìn)一步包括比較聲音響應(yīng)和與表面上的該位置對應(yīng)的先前確定的聲音響應(yīng)的步驟m)，特別地，對應(yīng)于在查找表的表面上的該位置的聲音響應(yīng)。通過保持變化的痕跡，將有可能識別聲音響應(yīng)的變化來源。優(yōu)選地，設(shè)置預(yù)定激勵以使預(yù)定激勵的兩個相鄰位置之間的間隔\滿足關(guān)系入(I. 2A，其中A是，Co為聲音信號的角頻率，特別是來自換能器的聲音信號的感興趣的最高頻率，E、u、P和h是對象的屬性，分別表示彈性模量、泊松比、密度和厚度。更優(yōu)選地，設(shè)置預(yù)定激勵以使間隔、滿足關(guān)系0.5AS A S1.2A，特別地0.9A彡A彡1.0A。在此范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)有關(guān)性能的優(yōu)化結(jié)果，因此可以實現(xiàn)在步驟c)中和在獲得過程中確定的聲音響應(yīng)的準(zhǔn)確性。有利的是，設(shè)置預(yù)定激勵以使聲音信號的每個波長，特別是感興趣的每個最小波長的預(yù)定激勵的位置的數(shù)量大于一個，優(yōu)選地在3至6之間。在此范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)有關(guān)性能的優(yōu)化結(jié)果，因此可以實現(xiàn)在步驟c)中和在獲得過程中確定的聲音響應(yīng)的準(zhǔn)確性。在這里，最小波長當(dāng)然與上面定義的感興趣的最大頻率關(guān)聯(lián)。
在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“感興趣的最高頻率”與觸摸事件(即，觸摸、拖動)輸入振動能量到觸覺對象的能力關(guān)聯(lián)。對于建立查找表，用戶注入的沒有能量的頻率不需要被考慮。通常情況下，頻率限制設(shè)置為約20kHz。然而，為了進(jìn)一步提高的結(jié)果，甚至可能考慮達(dá)到40kHz的頻率，甚至高達(dá)IOOkHz的頻率。根據(jù)優(yōu)選的實施例，至少一個換能器位于對象的表面的對稱軸線上。特別地，在表面的形狀為長方形的情況下，至少一個換能器位于長方形表面的至少一個對稱軸線上，并且預(yù)定激勵僅設(shè)置在長方形表面的每個第二象限的位置處。通過這樣做，能夠有利于對象的特殊性質(zhì)和不得不在步驟a)中執(zhí)行實際預(yù)定激勵的位置的數(shù)量可以被減少。因此，獲得相關(guān)的聲音響應(yīng)所需的時間也可以減少。對于其他形狀的，情況是類似的。每個對稱軸線需要設(shè)置至少一個換能器和需要確定用于能夠關(guān)于在步驟c)的過程中確定的聲音響應(yīng)實現(xiàn)所需的分辨率的激勵的量。有利的是，預(yù)定激勵的位置可以隨機(jī)布置。通過打破實際的預(yù)定激勵被執(zhí)行的位置的規(guī)則組織，可以克服在數(shù)據(jù)的數(shù)值分析過程中可能發(fā)生的虛構(gòu)共振。有利的是，預(yù)定激勵的位置形成在至少兩行中，特別地，以使第一行中的位置之間的間隔不同于第二行中的位置之間的間隔。優(yōu)選地，較小間隔在關(guān)于感興趣的表面的外部行上。進(jìn)一步優(yōu)選地，外部行具有至少4倍以上的激勵應(yīng)用的位置。這具有再次避免虛構(gòu)共振的優(yōu)勢。本發(fā)明的目的也可以使用計算機(jī)可讀介質(zhì)實現(xiàn)，包括存儲在其中的計算機(jī)可執(zhí)行指令，用于執(zhí)行上述方法。具有這個介質(zhì)，如上所述相同的優(yōu)勢可以實現(xiàn)。本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求13的觸摸感應(yīng)裝置，包括交互作用表面；至少一個換能器；和控制裝置，用于從至少一個換能器接收聲音信號，其中聲音信號對應(yīng)于在交互作用表面上的至少一個位置處的預(yù)定激勵(E);用于基于接收的聲音信號確定聲音響應(yīng)；和用于基于根據(jù)接收的聲音信號確定的至少兩個不同的聲音響應(yīng)，確定歸因于在交互作用表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的至少一個位置的聲音響應(yīng)。因此，有了這種裝置，要獲得在介紹中提到的一組預(yù)定聲音特征所需要的一定位置的聲音響應(yīng)可以從涉及到其他不同的位置的實驗數(shù)據(jù)確定。這大大簡化了對象的觸摸敏感表面的校準(zhǔn)，因為在校準(zhǔn)過程中表面上的實際觸擊的數(shù)量可以減少。控制系統(tǒng)被具體配置以執(zhí)行如上所述的方法。優(yōu)選地，配置控制裝置以從至少兩個換能器接收聲音信號，并且該聲音信號對應(yīng)于在表面上的至少一個位置處的預(yù)定的激勵，或者其中配置控制裝置以從至少一個換能器接收聲音信號，并且該聲音信號對應(yīng)于在表面上的至少兩個位置處的預(yù)定激勵。只要提供至少兩個不同激勵位置或至少兩個換能器，可以實現(xiàn)關(guān)于上述方法所提到的優(yōu)點。
優(yōu)選地，配置控制裝置以基于接收的聲音響應(yīng)確定在表面上的不同于預(yù)定激勵的至少一個位置的多個位置處的聲音響應(yīng)。因此，整個對象，或其應(yīng)提供觸摸感應(yīng)界面的至少一部分，可以被分析，并且聲音響應(yīng)數(shù)據(jù)可能通過使用在對象的表面上的僅僅一些實際激勵的實驗數(shù)據(jù)提供。根據(jù)一個有利的實施例，控制裝置被配置以收集在表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的多個位置處確定的聲音響應(yīng)以形成對應(yīng)于表面上的多個位置的查找表。進(jìn)行分析的輸入數(shù)據(jù)涉及激勵的實驗數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)，有可能確定聲音響應(yīng)，用于由裝置和其觸摸感應(yīng)表面執(zhí)行的應(yīng)用所需要一樣多的位置。特別地，通過在方法的步驟c)中簡單地計算用于更多位置的聲音響應(yīng)，能適應(yīng)分辨率。這僅需要額外的計算時間并且沒有新的實驗數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，裝置可以進(jìn)一步包括重新校準(zhǔn)單元，用于重新確定聲音響應(yīng)，特別地，根據(jù)需求和/或在特殊情況檢測時和/或在定期基礎(chǔ)上。因此重新校準(zhǔn)單元配置成以不時地重復(fù)方法的至少步驟a)至c)，以確定在聲音響應(yīng)中的變化。因此，也可以更新一組預(yù)定聲音信號。因此如刮傷、磨損、老化、溫度等的負(fù)面影響可以有效地考慮，以使觸摸感應(yīng)裝置的壽命可以延長。根據(jù)優(yōu)選的實施例，可以配置重新校準(zhǔn)單元以比較與表面上的位置對應(yīng)的查找表的聲音響應(yīng)和新確定的聲音響應(yīng)的一個。因此，包括聲音特征的整個查找表可以校正聲音特性的任何變化，但是同時，痕跡保持變化以能夠識別任何更新的源，例如無論是全球或只是本地，更優(yōu)選地，重新校準(zhǔn)單元可以在一個預(yù)定激勵的位置包括至少一個致動器，特別是壓電換能器，從而預(yù)定激勵由至少一個致動器應(yīng)用在預(yù)定激勵的位置。優(yōu)選地，至少一個致動器的定位在對象的表面的感興趣的部位的邊界處。通常地，在對象上只是表面的部分將被用作觸摸敏感輸入?yún)^(qū)域，如手持電子裝置的屏幕部分。在這種情況下，致動器可以被定位，以使其遠(yuǎn)離感興趣的區(qū)域，例如隱藏在屏幕框架區(qū)域，以不會危及裝置的用戶友好性。另一個優(yōu)點是，至少一個致動器實際上可以保持在對象內(nèi)，并且用于校準(zhǔn)，以首先建立用于初步查找表的聲音響應(yīng)，并后來用于重新校準(zhǔn)一組預(yù)定聲音響應(yīng)。在一個變化中，用于提供激勵的裝置可以是與用于傳感信號的相同類型的換能器，如壓電換能器，但其功能為致動器以提供激勵。本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求16的觸摸感應(yīng)裝置校準(zhǔn)系統(tǒng)，并且具體地包括根據(jù)權(quán)利要求12至15至少一個的裝置。因此，該裝置還包括輸入/輸出單元，配置以與至少一個換能器和/或控制系統(tǒng)通信；激勵裝置，用于在表面上的至少一個位置處提供預(yù)定激勵(E)，其中激勵由激勵裝置和表面之間的機(jī)械接觸提供；和定位裝置，配置成將激勵裝置定位在表面上的至少一個位置處，以使激勵裝置在表面上至少一個位置處提供激勵，和其中，控制裝置被配置為驅(qū)動致動器。有了這個系統(tǒng)，上面介紹的優(yōu)勢方法可以執(zhí)行以獲得聲音特征的查找表。優(yōu)選地，輸入/輸出單元可以被配置以從至少一個換能器接收聲音信號。本發(fā)明的方法和裝置的有利實施例將參照


如下

圖I圖示了如根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的觸摸檢測裝置的二維示意圖，包括交互作用表面，其中示出了觸摸檢測裝置的表面上的需要該處的聲音響應(yīng)的多個位置(以點示出)；
圖2圖示了如根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的觸摸檢測裝置的二維示意圖，包括交互作用表面，其中示出了觸摸檢測裝置的表面上的需要該處的聲音響應(yīng)的多個位置(以點示出)；圖3圖不在用于確定歸結(jié)于圖2的第一實施例的觸摸感應(yīng)裝置的表面上的觸擊位置的聲音響應(yīng)的方法所涉及的主要步驟；圖4圖示在用于確定歸結(jié)于在根據(jù)第二實施例的觸摸感應(yīng)裝置的表面上的觸擊位置的聲音響應(yīng)的方法所涉及的步驟；
圖5圖示在確定聲音響應(yīng)的方法中起作用的本發(fā)明的觸摸感應(yīng)裝置的表面上的位置的不同類型；圖6圖示觸摸感應(yīng)裝置的表面上的提供預(yù)定激勵的位置。圖6a圖示預(yù)定激勵的位置的隨機(jī)布置和圖6b圖示成行形成的預(yù)定激勵的位置；圖7圖示包括在觸摸感應(yīng)裝置中的換能器的位置。圖7a圖示定位在觸摸感應(yīng)裝置的表面的對稱的軸線上的換能器和圖7b圖示定位在偏離觸摸感應(yīng)裝置的表面的對稱的軸線的換能器；圖8圖示在預(yù)定激勵的位置處的聲音響應(yīng)插值；圖9圖示用于根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的觸摸感應(yīng)裝置校準(zhǔn)的系統(tǒng)；和圖10圖示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的另一個觸摸感應(yīng)裝置。
具體實施例方式在下文，將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的特征有利實施方式。圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的觸摸感應(yīng)裝置I的二維示意圖，使用用于確定在表面上的觸擊的位置處的聲音響應(yīng)的方法。觸摸感應(yīng)裝置I包括交交互作用表面3和至少一個換能器5。在此實施例中，裝置包括兩個換能器5a、5b，例如壓電換能器、電容壓電換能器、磁致伸縮壓電換能器、電磁壓電換能器、聲音測速儀、加速度計、光學(xué)傳感器、微電機(jī)系統(tǒng)傳感器(MEMS)或能夠?qū)⒙曇粜盘栟D(zhuǎn)化成電信號的任何裝置。換能器5和交互作用的表面3之間的連接通過緊固裝置實現(xiàn)，可以是膠帶、膠水或類似物。本發(fā)明還可以僅用一個換能器或兩個以上換能器執(zhí)行。配置觸摸感應(yīng)裝置以識別觸摸事件的位置、觸擊、在表面上的拖動，并且提供這個信息以控制電子裝置的輸入，就像手持電子裝置、計算機(jī)或具有觸摸感應(yīng)界面的任何一種機(jī)器。此功能可由控制裝置7提供。要做到這一點，控制裝置7分析從換能器接收的聲音信號并且聲音特征被確定。通過將這個特征與存儲在查找表中的一組預(yù)定特征進(jìn)行比較，獲得在交互作用表面3上的觸擊的位置。要克服在現(xiàn)有技術(shù)中的與如在介紹部分中描述的產(chǎn)生預(yù)定聲音特征相關(guān)的問題，并且其主要涉及在交互作用表面3上的每個位置的事實，特征在于必須通過應(yīng)用激勵到位于整個交互作用表面3上的多個位置9處的交互作用表面。在本發(fā)明中，配置控制裝置7以基于在與位置9不同的位置11處應(yīng)用的至少一個預(yù)定的實際激勵確定在位置9處的聲音響應(yīng),聲音響應(yīng)對于確定聲音特征是必要的。要做到這一點，控制裝置被配置以在位置11處觸擊以后使用由第一換能器5a接收的聲音信號確定出的聲音響應(yīng)A和由第二換能器5b接收的聲音信號確定出的聲音響應(yīng)B。在只用一個換能器的實施例中，需要在與圖2中圖示的位置不同的位置處施加第二激勵，以獲得關(guān)于對象的足夠的信息。當(dāng)然，為了提高精度，在位置9以外的不同位置處可以施加更多激勵。圖3圖不用于確定歸因于觸摸感應(yīng)裝置I的交互作用表面上的觸擊的位置9的聲音響應(yīng)的根據(jù)第一實施例的相應(yīng)方法的概念。根據(jù)本發(fā)明的方法，包括以下步驟(步驟SI)從至少一個換能器5a，5b接收聲音信號S，其中信號S對應(yīng)于在表面3上的至少一個位置11處的預(yù)定激勵E ;(步驟S2)基于在步驟SI中接收的聲音信號S確定聲音響應(yīng)A或B ;和(步驟S3)基于在步驟S2中確定的至少兩個不同的聲音響應(yīng)A、B,確定歸因于表面3上的不同于預(yù)定激勵E的位置11的至少一個位置9的聲音響應(yīng)X。這種方法可以通過計 算機(jī)程序產(chǎn)品執(zhí)行，例如裝載在控制單元7的內(nèi)存中。圖4說明用于確定歸因于觸摸感應(yīng)裝置I的交互作用表面3上的觸擊的位置9的聲音響應(yīng)X的方法的第二實施例。與第一實施例相比，根據(jù)本實施例的方法包括步驟(步驟S0)在表面3上的多個位置11處提供預(yù)定激勵；(步驟S4)重復(fù)步驟S3以確定用于表面3上的不同于預(yù)定激勵E的位置11的每個位置9的聲音響應(yīng)，從而確定歸因于表面3上的不同于預(yù)定激勵E的位置7的多個位置9的聲音響應(yīng)；(步驟S5)收集(在步驟S4中)在表面3上的不同于預(yù)定激勵E的位置11的多個位置9處確定的聲音響應(yīng)，以形成查找表和一組預(yù)定聲音特征。在下面，描述執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的這個方法的切實可行的方式。這個實施例基于所謂的波疊加方法(WSM)，這是用于在輻射和散射問題中聲場重建的數(shù)字技術(shù)。其主要思想是，聲腔可以由激勵的有限數(shù)量的基本源取代。如果要表征的聲域(acoustic domain)在外部，這些源位于腔的內(nèi)部，并且如果要表征的聲域在內(nèi)部，這些源位于腔的外部。因此，獲得感興趣的聲場是每個基本源的場的總和。WSM的開始點是如下公式pfr)=加g(rs)tJ(r,rs)cK(rs〕(1)其中p是傳播媒介的密度和《為角頻率。源標(biāo)記為q，并且位置匕是域E的部分。G是自由場格林函數(shù)，在這種情況下，其可以寫成如下Gt*)(2)要轉(zhuǎn)換上面的分析方程到其以數(shù)字形式，源分布在薄殼中(3D)或連續(xù)的輪廓上
(2D)。通過離散這個幾何實體在N小段中，在腔的表面上可以近似正常速度nIinCr) Yd ^n.G(rs,r)(3)
C = I其中Qi是基本源的體積速度。由于Un是已知的，Qi可寫成矩陣形式Q = [D]-1Un(4)D對應(yīng)于nabla G,最終得到聲場的表達(dá)式p(r) :(TstT)Qi(5)基于此，可以按照圖4的方法步驟確定聲音響應(yīng)，特別是在步驟S3和S4中，在遠(yuǎn)離發(fā)生實際激勵位置的位置處。要做到這一點，方法首先需要下列輸入?yún)?shù)聲音響應(yīng)和然后聲音特征存儲在查找表或數(shù)據(jù)庫中所用于的在交互作用表面3上的位置7。為了清楚起見，這些位置在下面將被稱為數(shù)據(jù)庫位置。優(yōu)選地，它們本質(zhì)上涵蓋整個交互作用表面3。而且，需要激勵的位置11和它們相關(guān)的聲音響應(yīng)A、B。以下這些被稱為激勵位置11。激勵位置11是一組點，其中在預(yù)定激勵E以后實驗地獲得聲音響應(yīng)。根據(jù)優(yōu)選的變化，這些點位于交互作用表面的邊界區(qū)或剛剛在交互作用表面的外部。通過優(yōu)化激勵位置之間的間隔以及它們有關(guān)于彼此的布置，方法的例如精度和計算能力的減少的性能可以優(yōu)化，將進(jìn)一步說明。
而且，在進(jìn)行步驟3和4時，需要額外的所謂的輔助位置13用于執(zhí)行該方法。這此輔助位置13周圍數(shù)據(jù)庫和激勵位置9和11，如圖5所示。優(yōu)選地，位置13在表面3的外部并且遠(yuǎn)離預(yù)定激勵的激勵位置和不同于預(yù)定激勵的位置11的表面上的數(shù)據(jù)庫位置9。在激勵位置11處提供預(yù)定激勵的步驟SO以后，一次一個，在步驟SI中確定用于激勵位置的聲音信號。在此實施例中，該方法然后在步驟S2中確定作為轉(zhuǎn)移函數(shù)的聲音響應(yīng)，代表機(jī)械激勵E(輸入)和換能器5a、5b響應(yīng)(輸出)之間的關(guān)系。因此，需要已知在位置11處機(jī)械激勵的特性。事實上，這可以通過具有用于輸入(激勵)和輸出(換能器)兩者的時域中的信號來實現(xiàn)。在輸入側(cè)上，這可以例如，通過直接地分析激勵E的作用力傳感器的存在來實現(xiàn)。后面介紹這個步驟的一些優(yōu)選實現(xiàn)方式。下一步，需要提供激勵波數(shù)k。這個值可以從諸如板形對象的觸摸對象的幾何形狀估計，或者對于更復(fù)雜的幾何形狀通過實驗確定。最后，估計可以通過實驗部分完成的。波數(shù)的一般表達(dá)式可以寫成如下形式
CQk = —(6)
c其中Co = 2 f是角頻率和f是頻率，c是波在裝置I的交互作用表面3的材料中傳播速度。觸覺界面可考慮為薄板的(即邊長度和厚度之間的比率顯著大于I)的情況下，波數(shù)可表示如下k =(7)
L Eh j其中，E，u和P是板的材料特性，分別表示板的彈性模量、泊松比和密度，并且h為板的厚度。然后(步驟S3和S4)，將應(yīng)用于激勵位置11的所獲得的聲音響應(yīng)的WSM系數(shù)Q的確定需要已知Un(參見公式4)。如上面所定義，在輔助位置13處計算這些值un。因此，在數(shù)據(jù)庫位置和輔助位置之間計算格林函數(shù)(參見公式2)，這些值是un。WSM系數(shù)的計算可以概括如下重復(fù)每個頻率重復(fù)每個數(shù)據(jù)庫位置9重復(fù)每個輔助位置13確定輔助位置13和數(shù)據(jù)庫位置11之間的距離計算用于這個距離的格林函數(shù)[P]
重復(fù)每個激勵位置11確定輔助位置13和激勵位置11之間的第二距離計算用于第二距離的格林函數(shù)[D]計算WSM 系數(shù)[B] = [Dr1EP]接下來，通過應(yīng)用WSM系數(shù)到激勵位置11的聲音響應(yīng)計算在數(shù)據(jù)庫位置9處的聲音響應(yīng)。最后，根據(jù)步驟S5，先前在步驟S3和S4中計算的聲音響應(yīng)轉(zhuǎn)化成對于每個數(shù)據(jù)庫點是唯一的聲音特征。收集與所有數(shù)據(jù)庫位置相關(guān)的所有 聲音特征以形成查找表。在確定在數(shù)據(jù)庫位置11處的聲音響應(yīng)之前，只選擇相關(guān)頻率的一個額外的步驟可以應(yīng)用為這個實施例的變化。在步驟S2過程中在激勵位置處獲得的聲音響應(yīng)是頻率的函數(shù)。依靠獲得參數(shù)(采樣頻率、幀大小)，交互作用的表面3的材料特性和尺寸，在某些頻率處的聲音響應(yīng)可能不相關(guān)，因為例如，差的信噪比。這種額外的但不是強(qiáng)制性的步驟因而存在選擇頻率，頻率被認(rèn)為相關(guān)，通過應(yīng)用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，例如，在測量的一致性上。因此抵制嘈雜頻率，避免降低方法性能。在下面，描述根據(jù)本發(fā)明的布置激勵位置11的各種可能性。在根據(jù)本發(fā)明的方法的性能中，激勵位置的限定扮演重要角色。主要參數(shù)是幾何形狀，因此，激勵位置如何布置，和適當(dāng)數(shù)量的激勵位置11。通過優(yōu)化這些參數(shù)，可以實現(xiàn)在最終數(shù)據(jù)庫上具有足夠精度以運(yùn)行具有所需的分辨率的觸摸感應(yīng)裝置I的目標(biāo)，關(guān)于用盡可能少的激勵位置的觸摸感應(yīng)界面3，從而可以實現(xiàn)降低計算能力。通過應(yīng)用以下規(guī)則和方法，根據(jù)本發(fā)明，在性能和激勵位置之間的很好折中是可以實現(xiàn)的。由激勵位置11形成的幾何形狀可導(dǎo)致在數(shù)值數(shù)據(jù)處理過程中存在虛構(gòu)共振。這些共振有沒有物理意義并且完全與數(shù)字公式相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的解決方案在于通過如圖6a所示的沿輪廓線15隨機(jī)定位它們“打破”激勵位置11的規(guī)則組織。特別地，鄰近位置11之間的距離和方位的關(guān)系是隨機(jī)的或沒有順序的。根據(jù)本發(fā)明的另一種解決方案在于以如圖6b所示的雙層網(wǎng)絡(luò)組織激勵位置11。圖6b顯示預(yù)定激勵11的位置形成至少兩行，特別地，從而第一行中的位置Ila之間的間隔不同于第二行中的位置Ilb之間的間隔。第一行中的位置Ila之間彼此均勻間隔，并且第二行中的位置Ilb彼此均勻間隔。優(yōu)選地，本文的行Ila具有更多的激勵位置，朝向數(shù)據(jù)庫位置9定位。不僅幾何形狀本身需要加以考慮，而且兩個相鄰激勵位置11之間的間隔需要選擇。為了滿足方法的性能，此間隔的選擇優(yōu)選地遵循基于感興趣的最高頻率的波長的標(biāo)準(zhǔn)。如果間隔過大，在步驟S3和S4中的聲音響應(yīng)將僅很差地預(yù)測。如果間隔過小，對方法的性能沒有影響，但會導(dǎo)致較高數(shù)量的激勵位置11，和因而較長采集時間和需要更多的計算能力。對應(yīng)感興趣的最聞頻率的最小波長表不如下\in =T~(8)
其中k_是感興趣的最高頻率的波數(shù)(參見公式6)。已發(fā)現(xiàn)每波長三至六個激勵位置11導(dǎo)致方法的良好性能。每波長三個激勵位置11以下，性能往往會大大降低。在圖6b所示的激勵位置11的雙層組織的情況下，這個標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是優(yōu)選地應(yīng)用在外部激勵位置lib。關(guān)于內(nèi)部激勵位置11a，已被發(fā)現(xiàn)每四個外部點一個內(nèi)部點導(dǎo)致方法的良好性能。改善方法的性能的另一種可能性是考慮到對稱性。圖7a和7b圖示存在對稱軸線的觸摸感應(yīng)裝置I的表面3上換能器5的許多可能布置中的兩個。圖7a和7b顯示長方形表面3，包括換能器5。圖7a的換能器5定位在遠(yuǎn)離表面3的對稱軸線17的位置處。圖7b的換能器定位在表面3的對稱軸線17上。當(dāng)換能器5定位在表面5的對稱軸線17上時，特別地在每個對稱軸線上定位一個，預(yù)定激勵 E可以僅設(shè)置在由表面的兩個對稱軸線17限定的每個第二象限的預(yù)定激勵E的激勵位置11處。因此，受益于表面3的對稱，可以減少提供預(yù)定激勵的位置11的數(shù)量，因此，可以減少在步驟S2過程中確定的聲音響應(yīng)的數(shù)量。因此，在步驟S3中在表面上的不同于預(yù)定激勵的位置11的位置9處確定的聲音響應(yīng)所需的時間減少。在這個示例中，可以通過因數(shù)2減少激勵位置11的數(shù)量，從而顯著降低獲取相關(guān)聲音響應(yīng)所需的時間。但是，這種方法假設(shè)觸覺界面的邊界條件也對稱。根據(jù)交互作用表面的形狀和裝置I本身，其它對稱規(guī)則可以應(yīng)用，導(dǎo)致根據(jù)換能器的位置的激勵位置11的數(shù)量上類似的效果。優(yōu)化方法的性能的另一種方式是利用插值方法。如圖8所示，它們在于在一些激勵位置11本身上計算聲音響應(yīng)。例如，可能地，在N-I激勵位置11上設(shè)置的情況下，其遵守以上建立的頻率標(biāo)準(zhǔn)，除了在兩點IlaUlb之間(S卩，在輪廓線中存在“洞”)，可以用可接受的精度估計這個缺少點Ilc的聲音響應(yīng)。這種變化可以在如下情況下發(fā)揮重要作用，該方法不僅用來建立查找表，而且基于在輪廓線點位置處的聲音響應(yīng)的設(shè)置的更新進(jìn)行重新校準(zhǔn)程序。實際上用于僅約一半激勵位置聲音響應(yīng)的這種方式就必須首先需要部分更新。然后，通過順序地取代過時的聲音響應(yīng)插值將完成更新，而無需執(zhí)行這些位置的實驗激勵。當(dāng)然，上述各種實施例可以在任何組合中結(jié)合以進(jìn)一步優(yōu)化根據(jù)本發(fā)明的方法。圖9圖示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的觸摸感應(yīng)裝置校準(zhǔn)系統(tǒng)21的全部結(jié)構(gòu)，其能夠加快查找表/數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建過程，以獲得聲音特征的預(yù)定組?？尚?zhǔn)系統(tǒng)21的觸摸感應(yīng)裝置23，可以是圖2所示的一個，從而具有配置以建立查找表的控制系統(tǒng)，但也可以是具有交互作用表面25和具有上述相同的屬性的換能器27、29的任何其他的一個。本實施例的系統(tǒng)21的結(jié)構(gòu)描述“直接”的方法在過程的每個重復(fù)處，其中觸覺界面3的聲音響應(yīng)在相同的位置因而通過相同的換能器5獲得。對比地，在過程的每個重復(fù)處，觸覺界面3的激勵應(yīng)用和獲得在不同激勵位置11處。因此，直接方法是基于固定響應(yīng)和移動激勵。圖9沒有顯示的結(jié)構(gòu)的變化是所謂的“交互方法”，其中在過程的每個重復(fù)處，觸覺界面3的聲音響應(yīng)在不同位置處獲得，并且觸覺界面3的激勵被應(yīng)用在相同位置處且在相同位置處獲得。因此，交互方法是基于固定激勵和移動響應(yīng)。系統(tǒng)21包括具有輸入/輸出單元31的前端裝置，特別是模擬輸入/輸出單元23。輸入/輸出單元31直接地或通過控制單元7 (見圖2)與換能器27、29通信，從而獲得作為輸入的聲音信號?？梢赃M(jìn)行以下操作模擬輸入的信號調(diào)節(jié)，如放大、濾波、自動增益控制、模擬輸入的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換、模擬輸出的數(shù)字調(diào)節(jié)，如放大和濾波。單元31還與分析裝置33連接，這里是計算機(jī)，用于數(shù)據(jù)傳輸，并且提供界面以配置系統(tǒng)21。系統(tǒng)21還包括激勵裝置35，以在交互作用表面25的激勵位置37處(對應(yīng)在圖2的實施例中的位置11)應(yīng)用機(jī)械激勵35。這實施例的激勵裝置35包括三個子單元。首先，激勵裝置37是用于在激勵位置37處應(yīng)用機(jī)械激勵E到界面25的工具。在這個實施例中的裝置37包括如矛的至少剛性尖端，由如金屬等任何剛性材料制成的小球，以發(fā)射預(yù)定激勵在交互作用表面25上。優(yōu)選地，這個裝置37可以進(jìn)一步包括將電信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械激勵的裝置，如電磁振動篩、壓電換能器、電容式壓電換能器、磁致伸縮壓電換能器、電磁壓電換能器或類似物。 可通過在位置37處在尖端和交互作用表面25之間的接觸應(yīng)用激勵，或通過快速移動尖端向上和向下以簡要地撞擊交互作用表面25應(yīng)用激勵。配置激勵裝置37以在很寬的頻率范圍內(nèi)傳輸機(jī)械激勵，至少對應(yīng)感興趣的范圍，用于基于聲音信號的檢測的觸摸感應(yīng)應(yīng)用。優(yōu)選的頻率范圍是音頻頻率范圍，從0到大約20千赫，但是視情況而定，頻率高達(dá)40kHz或甚至IOOkHz也可以考慮。激勵單元35進(jìn)一步包括激勵參考裝置39，配置以提供傳輸?shù)浇换プ饔帽砻?5的機(jī)械激勵的方法，其用作用于在步驟S2中的聲音響應(yīng)的輸入?yún)⒖?。其可以是作用力換能器、應(yīng)變計傳感器、電信號或能夠測量機(jī)械量的任何傳感器。最后，這個實施例的激勵裝置35還包括移動裝置41，以在激勵位置37前移動激勵裝置，激勵在激勵位置37處傳輸?shù)浇换プ饔帽砻?5。這個裝置41被配置以從一個位置37到另一個快速移動，具有高的定位精度。這樣可以用具有至少3軸位移的機(jī)器人實現(xiàn)。輸入/輸出單元31和激勵裝置35與分析裝置33連接，分析裝置33在這里是計算機(jī)，其控制系統(tǒng)21。分析裝置33執(zhí)行至少一個下列行為其提供具有前端裝置的界面、輸入/輸出單元31，以配置和收集來自輸入(即換能器27、29)的數(shù)據(jù)，但是也從激勵參考裝置39收集數(shù)據(jù)，以將數(shù)據(jù)發(fā)送到輸出以驅(qū)動激勵裝置37的信號，和向移動裝置41傳遞指示以驅(qū)動移動裝置到正確位置。分析裝置33的主要任務(wù)是應(yīng)用如上所述的方法以建立查找表。計算機(jī)使用在本文檔中出現(xiàn)的方法，其能夠從在這個區(qū)域的邊界上獲得的一組聲音響應(yīng)中，確定在交互作用表面的區(qū)域上的在任何點處的聲音特征。圖10描述第四創(chuàng)造性實施例的全部結(jié)構(gòu)。其圖示具有與在第一至第三實施例中相同屬性的交互界面53的另一個觸摸傳感裝置51和換能器55、57。除了以上關(guān)于第一和第二實施例描述的特征(參見圖I)，這個裝置還包括重新校準(zhǔn)單元或自適應(yīng)單元59。第四實施例的觸摸感應(yīng)裝置51還包括前端裝置61，其是根據(jù)權(quán)利要求12的控制裝置的部分，并且提供從換能器55、57接收的信號的處理，如放大、過濾、自動增益控制、模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。在輸出界面處向自適應(yīng)單元59和后端裝置63提供數(shù)字化數(shù)據(jù)。前端裝置的其他功能可以是配置界面和電源管理。后端裝置63被配置以獲得用戶事件的本地化，如觸摸、拖拽和下降等，從先前使用在上述介紹中描述的技術(shù)由前端裝置61獲得的信號，并且因而基于與存儲在查找表或數(shù)據(jù)庫中的聲音信號的預(yù)定組比較獲得的聲音信號。
重新校準(zhǔn)單元或自適應(yīng)單元59在此實施例中滿足兩個功能首先，在第一次使用中，執(zhí)行自動校準(zhǔn)以產(chǎn)生具有聲音特征的查找表。這是可以在第一次初始化處執(zhí)行，或在后端裝置63指示自適應(yīng)單元59這樣做的任何時間處執(zhí)行。第二，組件被配置以在識別變化時自動地重新校準(zhǔn)交互作用表面53的查找表，例如由于老化、具體的溫度范圍、在集成裝置到另一個裝置以后或可能影響交互作用表面53的機(jī)械和因而聲音行為的任何其他變化。也可以配置裝置51以從用戶或從后端裝置請求時進(jìn)行重新校準(zhǔn)。其也可以定期執(zhí)行，例如，根據(jù)定期時間表。自適應(yīng)裝置59使用上面介紹的關(guān)于第一和/或第二實施例的方法，其可以從在這個區(qū)域的邊界67上實驗地獲得的聲音響應(yīng)的設(shè)置中確定 聲音響應(yīng)和因而確定在交互作用表面53的區(qū)域上的任一位置65的特征。為了能夠在激勵位置69處應(yīng)用預(yù)定激勵，至少一個致動器(在此實施例中有四個致動器)連接到交互作用表面53的背面。這些致動器將由自適應(yīng)裝置59產(chǎn)生的電信號轉(zhuǎn)換成在交互作用表面53中傳播的彈性波。致動器71可以是壓電換能器、電容壓電換能器、磁致伸縮壓電換能器、電磁壓電換能器或類似物，用于作為傳感器的換能器55和57。致動器71和交互作用表面之間的連接通過緊固裝置實現(xiàn)，可以是膠帶、膠水。自適應(yīng)裝置可以是標(biāo)準(zhǔn)的微控制器，并且最終集成到前端裝置61、后端裝置63或集成的三大功能的ASIC芯片。最后，觸摸感應(yīng)裝置51可以連接到電腦73或任何其他合適的電子裝置，如手持電子裝置，其從觸摸感應(yīng)裝置接收觸摸事件或觸擊的位置作為輸入值，輸入值可用于控制計算機(jī)73的應(yīng)用程序。觸摸感應(yīng)裝置51的自動校準(zhǔn)特征功能如下在系統(tǒng)的第一開關(guān)開啟處，自適應(yīng)裝置51負(fù)責(zé)建立查找表，為了將對象表面變成觸摸敏感交互作用表面53。這個過程如下a)自適應(yīng)裝置51反復(fù)地發(fā)送信號到每個致動器71以使對象振動，b)基于換能器的聲音信號或簡單地聲音信號的聲音響應(yīng)通過前端裝置61和/或自適應(yīng)裝置59反復(fù)地獲得并且發(fā)送到自適應(yīng)的裝置，基于此c)對應(yīng)致動器71位置，自適應(yīng)裝置59建立聲音特征子集，d)自適應(yīng)裝置59從確定用于全部執(zhí)行器位置71的聲音特征的子集中構(gòu)建查找表和e)后端裝置63將其存儲到存儲器中，最后f)自適應(yīng)裝置59通知后端裝置63系統(tǒng)已準(zhǔn)備就緒。觸摸感應(yīng)裝置51的重新校準(zhǔn)特征功能如下。在系統(tǒng)的整個生命過程中，自適應(yīng)裝置59負(fù)責(zé)監(jiān)測交互作用表面53的完整性，以確定由于環(huán)境條件和用途的變化的潛在漂移。由于后端裝置63永久等待用戶事件，重新校準(zhǔn)過程優(yōu)選地在后臺運(yùn)行，以最大限度地減少識別過程的中斷。舉例來說，在檢測漂移時或在預(yù)定重新校準(zhǔn)持續(xù)流逝處，觸發(fā)重新校準(zhǔn)。經(jīng)過這樣的觸發(fā)，后端裝置63停止和自適應(yīng)裝置59可以發(fā)送信號至致動器71。事實上，重新校準(zhǔn)和更新查找表的過程并不需要實時，其可以在后臺執(zhí)行，而無需中斷用戶。因此，信號發(fā)射可以在任何時間由后端裝置63中斷，例如，在突如其來的用戶事件的情況下，并且然后繼續(xù)進(jìn)行，而不會在中斷前丟失完成的重新校準(zhǔn)計算。在重新校準(zhǔn)過程中，本質(zhì)上進(jìn)行與初始化期間相同的步驟。要更新查找表，舊的特征用新的特征覆蓋。最后，變化的痕跡可以保持以能夠分析變化，例如以確定在查找表中的變化的源。本發(fā)明的實施例提供一種方法，用于根據(jù)在其他位置處(特別是在這個區(qū)域的邊界上)獲得的一組聲音響應(yīng)，確定在將變成敏感對象的區(qū)域之上的任何點處的聲音特征。有了這個發(fā)明概念，與現(xiàn)有技術(shù)相比的如下優(yōu)勢可實現(xiàn)其可以減少需要獲得聲音特征的聲音響應(yīng)的數(shù)量，即通常是幾百甚至更少而不是幾千，其還能夠快速獲得查找表，即幾分鐘，而不是幾個小時，其還能夠具有用于每塊的專用查找表，并且其用任何種類材料(玻璃、塑料、木材、金屬等)形狀(平面和弧形板、復(fù)雜三維表面)運(yùn)行。而且，使用本方法，集成限制(由于每一塊都有其專用查找表，集成限制的敏感性較低)可被降低。另外一個主要優(yōu)點是，可能進(jìn)行自動校準(zhǔn)(也就是說，其有能力建立其自己的查找表)和重新校準(zhǔn)(也就是說，如果需要的話，其能夠適應(yīng)自己的查找表以進(jìn)行彌補(bǔ)，例如，磨損、劃痕、老化、溫度、整體漂移)。
第三和第四實施例被解釋用于兩個換能器，但本發(fā)明可以只用一個或兩個以上換能器執(zhí)行。
權(quán)利要求
1.ー種用于確定聲音響應(yīng)的方法，所述聲音響應(yīng)歸因于在包括至少ー個換能器的對象的表面上的觸擊的位置，特別地所述觸擊是觸摸事件，所述方法包括如下步驟 a)從至少一個換能器接收聲音信號，其中該聲音信號對應(yīng)于在所述表面上的至少ー個位置處的預(yù)定激勵(E)； b)基于在步驟a)中接收到的聲音信號確定聲音響應(yīng)；和 c)基于在步驟b)中確定的至少兩個不同的聲音響應(yīng),確定歸因于在表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的至少ー個位置的聲音響應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中從至少兩個換能器接收聲音信號，并且所述聲音信號對應(yīng)于表面上的至少ー個位置處的至少ー個預(yù)定的激勵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中從至少一個換能器接收聲音信號，并且所述聲音信號對應(yīng)于表面上的至少兩個位置處的預(yù)定激勵。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任何一項所述的方法，其中預(yù)定激勵應(yīng)用在位于對象的表面的邊界區(qū)中的位置處，特別是在對象的作為觸摸敏感輸入?yún)^(qū)域或甚至該區(qū)域外部的表面部分的邊界區(qū)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法，還包括步驟d) 基于在步驟b)中確定的聲音響應(yīng)，確定在表面上的不同于預(yù)定激勵的至少ー個位置的多個位置處的聲音響應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，還包括步驟e) 收集在表面上的不同于步驟d)中的預(yù)定激勵的位置的多個位置處確定的聲音響應(yīng)以形成查找表。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的方法，還包括步驟f) 僅選擇在步驟b)過程中確定的用于執(zhí)行步驟c)的聲音響應(yīng)，該聲音響應(yīng)滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，特別是關(guān)于信噪比和/或測量一致性中的至少ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的方法，還包括步驟 g)基于輔助位置和表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的位置之間的距離，確定第一次代表函數(shù)，所述輔助位置定位成遠(yuǎn)離預(yù)定激勵的位置和表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的位置； h)基于輔助位置和預(yù)定激勵的位置之間的距離，確定第二代表函數(shù)； i)計算在步驟g)中確定的第一代表函數(shù)和在步驟h)中確定的第二代表函數(shù)之間的比率； j)對于表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的每個位置和對于每個輔助位置，重復(fù)步驟g);和 k)對于預(yù)定激勵的每個位置，重復(fù)步驟h)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的方法，其中所述輔助位置是表面的外部，并且遠(yuǎn)離預(yù)定激勵的每個位置，和遠(yuǎn)離表面上的不同于預(yù)定激勵的每個位置的每個位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的方法，還包括重復(fù)步驟a)至c)的步驟j)，特別是在需求時和/或在定期基礎(chǔ)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括比較聲音響應(yīng)和對應(yīng)于表面上的該位置的先前確定的聲音響應(yīng)的步驟m)，特別地，對應(yīng)于在查找表的表面上的該位置的聲音響應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項所述的方法，其中設(shè)置預(yù)定激勵以使預(yù)定激勵的兩個相鄰位置之間的間隔入滿足關(guān)系式入≤ 1.24，特別地0.5Aλ≤1.2A，更特別地.0.9A ≤ 11，其中A與競
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中設(shè)置預(yù)定激勵以使間隔\滿足關(guān)系式.0.5A ≤ A ≤ I. 2A，特別地 0. 9A ≤ X ≤ 1. 0A。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至13中任一項所述的方法，其中設(shè)置預(yù)定激勵以使聲音信號的每個波長，特別是感興趣的每個最小波長的預(yù)定激勵的位置的數(shù)量大于ー個，優(yōu)選地在3至6之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求I至14中任一項所述的方法，其中至少ー個換能器位于對象的表面的對稱軸線上。
16.根據(jù)要求15所述的方法，其中表面的形狀為長方形，至少ー個換能器位于長方形表面的至少ー個對稱軸線上，并且預(yù)定激勵設(shè)置在長方形表面的每個第二象限的位置處。
17.根據(jù)權(quán)利要求I至16中任一項所述的方法，其中預(yù)定激勵的位置是隨機(jī)布置的。
18.根據(jù)權(quán)利要求I至17中任一項所述的方法，其中預(yù)定激勵的位置形成在至少兩行中，特別地，使得第一行中的位置之間的間隔不同于第二行中的位置之間的間隔。
19.一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，包括存儲在其中的計算機(jī)可執(zhí)行指令，用于執(zhí)行權(quán)利要求I至11中的至少ー項的方法。
20.ー種觸摸感應(yīng)裝置，包括 交互作用表面； 至少ー個換能器；和 控制裝置，用于從至少ー個換能器接收聲音信號，其中所述聲音信號對應(yīng)于在交互作用表面上的至少ー個位置處的預(yù)定激勵(E);用于基于接收的聲音信號確定聲音響應(yīng)；和用于基于根據(jù)接收的聲音信號確定的至少兩個不同的聲音響應(yīng)，確定歸因于在交互作用表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的至少ー個位置的聲音響應(yīng)。
21.根據(jù)要求20所述的裝置，其中所述控制裝置配置成從至少兩個換能器接收聲音信號，并且該聲音信號對應(yīng)于在表面上的至少ー個位置處的預(yù)定激勵，或者其中所述控制裝置配置成從至少一個換能器接收聲音信號，并且該聲音信號對應(yīng)于在表面上的至少兩個位置處的預(yù)定激勵。
22.根據(jù)要求20或21所述的裝置，其中所述控制裝置配置成基于接收的聲音響應(yīng)確定在表面上的不同于預(yù)定激勵的至少ー個位置的多個位置處的聲音響應(yīng)。
23.根據(jù)要求20至22中任一項所述的裝置，其中所述控制裝置配置成收集在表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的多個位置處確定的聲音響應(yīng)以形成對應(yīng)于表面上的多個位置的查找表。
24.根據(jù)要求20至23中任一項所述的裝置，還包括 用于重新確定聲音響應(yīng)的重新校準(zhǔn)単元，特別是根據(jù)需要和/或在定期基礎(chǔ)上。
25.根據(jù)要求20至24中任一項所述的裝置，其中所述重新校準(zhǔn)裝置配置成比較查找表的與表面上的位置對應(yīng)的聲音響應(yīng)和新確定的聲音響應(yīng)的ー個。
26.根據(jù)要求20至25中任一項所述的裝置，其中所述重新校準(zhǔn)単元進(jìn)ー步包括在預(yù)定激勵的位置處的至少ー個致動器，以使預(yù)定激勵通過至少一個致動器應(yīng)用在預(yù)定激勵的一個位置處。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，其中至少ー個致動器定位在對象的表面的感興趣的區(qū)域的邊界處。
28.一種觸摸敏感裝置校準(zhǔn)系統(tǒng)，特別地包括根據(jù)權(quán)利要求20至27中的至少ー個的裝置，并且進(jìn)一歩包括 輸入/輸出單元，配置成與至少ー個換能器和/或控制系統(tǒng)通信； 激勵裝置，用于在表面上的至少ー個位置處提供預(yù)定激勵(E)，其中激勵由激勵裝置和表面之間的機(jī)械接觸提供；和 定位裝置，配置成將激勵裝置定位在表面上的至少ー個位置處，以使激勵裝置在表面上的至少ー個位置處提供激勵，并且其中控制裝置配置成驅(qū)動致動器，和控制裝置，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I至19中的ー項的方法。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中輸入/輸出單元配置成從至少一個換能器接收聲音信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定歸因于觸擊位置的聲音響應(yīng)的方法，特別地所述觸擊是在包括至少一個換能器的對象的表面上的觸摸事件，所述方法包括如下步驟a)從至少一個換能器接收聲音信號，其中該聲音信號對應(yīng)于在表面上的至少一個位置處的預(yù)定激勵(E)；b)基于在步驟a)中接收到的聲音信號確定聲音響應(yīng)；和c)基于在步驟b)中確定的至少兩個不同的聲音響應(yīng)，確定歸因于在表面上的不同于預(yù)定激勵的位置的至少一個位置的聲音響應(yīng)。
文檔編號G06F3/043GK102804112SQ201080028242
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者亞歷山大·勒布朗克, 羅斯·凱瑞·英格, 奧利維爾·申溫 申請人:電子觸控產(chǎn)品解決方案公司