[發明專利]在基于FTIR的投影型觸摸感測裝置中的觸摸力估計

有效

• 申請號: 201380046731.3
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN104662496B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 安德里亞斯·約翰森;尼克拉斯·奧爾松
• 申請（專利權）人: 平蛙實驗室股份公司
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;G06F3/042
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 周靖,鄭霞

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年9月11日提交的第1251014-5號瑞典專利申請和2012年9月11日提交的第61/699503號的美國臨時申請的權益，這兩個專利申請都通過引用被并入本文。

技術領域

本發明通常涉及在光學觸摸感測系統的觸摸表面上的觸摸的施加力的估計，且特別是涉及基于FTIR的投影型的觸摸系統。

背景技術

在各種應用中普遍使用觸摸感測系統(“觸摸系統”)。一般，通過觸摸物體(例如手指或手寫筆)與觸摸表面直接接觸或通過接近(即，沒有接觸)觸摸表面來啟動觸摸系統。觸摸系統例如用作筆記本電腦的觸控板、用于控制面板中并用作例如手持設備(移動電話)上的顯示器的覆蓋層。覆蓋在顯示器上或集成在顯示器中的觸控面板也表示“觸摸屏”。很多其它應用在本領域中是已知的。

存在用于例如通過將電阻絲柵、電容傳感器、應變計等合并到觸控面板中來提供觸摸靈敏度的很多已知的技術。也存在各種類型的光學觸摸系統，其例如檢測由觸摸物體投射到觸摸表面上的陰影或檢測從在觸控面板上的觸摸物體的點散射的光。

一種特定類型的光學觸摸系統使用在光透射面板內部的多個傳播路徑上傳播的光的投影測量。投影測量因此在光穿過面板時量化在單獨的傳播路徑上的光的特性(例如功率)。為了觸摸檢測，可通過簡單的三角測量或通過更高級的圖像重建技術來處理投影測量，圖像重建技術在觸摸表面上產生干擾的二維分布，即，在觸摸表面上的影響所測量的特性的每個東西的“圖像”。光通過在面板內部的全內反射(TIR)來傳播，使得觸摸物體使在一個或多個傳播路徑上的傳播光由于所謂的受抑全內反射(FTIR)而衰減。因此，這種類型的系統是基于FTIR的投影型觸摸系統。在US3673327、US4254333、US6972753、US2004/0252091、US2006/0114237、US2007/0075648、WO2009/048365、US2009/0153519、WO2010/006882、WO2010/064983和WO2010/134865中找到這樣的觸摸系統的例子。

通常在觸摸系統中，存在不僅確定觸摸物體的位置而且估計通過觸摸物體施加到觸摸表面的力的量的期望。這個所估計的量常常被稱為“壓力”，雖然它一般是力。力/壓力信息的可用性開辟了創建與觸摸屏的更高級的用戶交互的可能性，例如通過實現針對軟件應用的基于觸摸的控制的新手勢或通過實現在具有觸摸屏的游戲設備上玩新類型的游戲。

電容觸摸系統可設計以估計觸摸的施加力/壓力，例如，如在EP2088501和US4736191中公開的。

現有技術還包括通過位于透射面板后面的攝像機使用直接成像來檢測從接觸該面板的物體散射的光的光學觸摸系統。攝像機因此捕獲在觸摸表面上的光散射物體的直接圖像。WO2011/082477和US2009/0143141公開了這樣的光學觸摸系統并且建議測量在圖像中的每個觸摸的尺寸并將當前尺寸與同一觸摸的以前檢測的尺寸進行比較，用于建立觸摸的壓力的等級。因此，當尺寸增加時，力被認為增加，反之亦然。

根據觸摸尺寸來估計施加力也被建議用于基于FTIR的投影型觸摸系統中。WO2011/049511、WO2011/049513和WO2012/002894都提到如果檢測到的觸摸的區域根據所施加的壓力而改變，則可針對每次觸摸通過檢測隨著時間的推移在觸摸區域中的變化而監控在物體和觸摸表面之間的施加力。

然而，針對力估計使用在觸摸區域中的改變限于某種類型的觸摸物體，因為物體需要足夠軟和柔韌以展示尺寸隨著施加力的變化。很多物體(例如指尖)在增加的施加力的情況下只展示相對小的變形，且尺寸中的改變可能難以以足夠的準確度檢測。此外，峰的尺寸的變化可具有除了施加力的變化以外的其它原因，例如觸摸物體的位置的改變。

概述

本發明的目的是至少部分地克服現有技術的以上識別的限制中的一個或多個以上識別的限制。

另一目的是提供用于估計在基于FTIR的投影型觸摸感測裝置中的施加力的替代技術。

又一目的是提供針對給定觸摸實現對隨著時間的推移在施加力中的相對改變的監控的替代技術。

再一目的是提供用于估計施加力的、對觸摸的尺寸有減小的依賴性的這樣的替代技術。