[發明專利]使用加權掩碼的單個和多個手指提取和位置計算

有效

• 申請號: 201380017623.3
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN104254420B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 邁克爾·D·萊頓
• 申請（專利權）人: 瑟克公司
• 主分類號: B23B29/04
• 分類號: B23B29/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 謝順星,張晶

技術領域

本發明總體涉及包括觸摸板和觸摸屏的觸摸傳感器。更具體地，本發明是當一個或多個手指被電極柵格檢測到時，用于計算位置的方法，其中各電極可以具有對應于附近手指存在的信號。

背景技術

電容敏感觸摸傳感器存在多種設計。調查深層次的技術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明。

公司的觸摸板是互電容傳感設備，在圖1中以框圖圖示了一個示例。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域18。典型地，觸摸板10是約16×12電極的矩形柵格，或當空間受限時，是8×6電極的矩形柵格。與這些X(12)和Y(14)(或行和列)電極交錯的是單個傳感電極16。所有的位置測量是通過傳感電極16完成的。

公司的觸摸板10測量在傳感線16上的電荷失衡。當在觸摸板10上或者觸摸板10附近沒有指示對象時，觸摸板電路20處于平衡狀態，并且在傳感線16上不存在電荷失衡。當對象靠近或接觸觸摸表面(觸摸板10的感應區域18)，指示對象由于電容耦合產生失衡時，在電極12、14上產生電容變化。所測量的是電容變化，而不是在電極12、14上的絕對電容值。觸摸板10通過測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。

按照以下方式使用上述系統來確定在觸摸板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描述了列電極14。由行和列電極測量值獲得的值確定了交叉點，該交叉點是在觸摸板10上或者靠近觸摸板10的指示對象的質心。

在第一步驟中，用來自P，N發生器22的第一信號驅動第一組行電極12，用來自P，N發生器的第二信號驅動不同但相鄰的第二組行電極。觸摸板電路20使用互電容測量設備26獲得來自傳感線16的值，該值表示哪一個行電極最靠近指示對象。但是，在一些微控制器28的控制下的觸摸板電路20還不能確定指示對象位于行電極的哪一側，也不能確定指示對象距離電極有多遠。因此，該系統對將被驅動的電極組12移位一個電極。換句話說，在所述組的一側增加了電極，而在所述組的另一側的電極不再被驅動。然后，由P，N發生器22驅動新的組，并且進行傳感線16的第二測量。

從上述兩次測量，可以確定指示對象位于行電極的哪一側，以及距離多遠。然后通過使用比較測量的兩個信號的大小的等式確定指示對象位置。

公司的觸摸板的靈敏度或分辨率遠高于采用16×12柵格的行電極和列電極。分辨率通常為每英寸大約960的數量，或更大。準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、以及對本發明不重要的其它因素確定的。

使用P，N發生器24對Y電極或列電極14重復上述過程。

盡管公司的上述觸摸板使用了X電極和Y電極12、14的柵格以及單獨的和單個的傳感電極16，所述傳感電極通過使用多路復用技術可以實際是X電極或Y電極12、14。

當電極陣列或電極柵格檢測到一個或多個手指時，各電極可以接收對應于手指的一部分或靠近手指出現的信號。現有技術可以使用已知的“加權平均數”算法，該算法產生手指位置。

詳細理解加權平均數算法對于理解本發明的優點是很重要的。因此，將提供加權平均數算法的說明。總地來說，選擇一些原點，以權重提供結果陣列的各結果，該權重與結果至原點的距離成比例。對加權平均數求和，將結果除以未加權的和。

所述結果是在所選擇維度中距離原點的位置。因此，當使用具有單個維度的觸摸傳感器，例如線性陣列時，則進行單個加權計算從而確定手指距離所選擇的原點的位置。

在理想的“一個手指”的情況(即，每一個結果整個由對靠近存在的手指的測量值組成)下，對大多數情況充分地執行加權平均數算法。

但是，在實際情況下，例如當出現多于一個手指時，使用加權平均數算法存在至少兩個問題，其會導致單個手指或多個手指位置不準確。第一個問題是噪音。實踐中，如果一些隨機噪音誤差被測量并且被存儲在結果中時，位置結果可以非常不準確。這是因為指明手指出現在觸摸傳感器上的一個位置處而該位置遠離真正手指位置的測量值誤差將在計算出的加權平均位置被過大地加權。因此，能夠使出現不準確結果的隨機噪音的影響降為最小會成為相對于現有技術的優點。