CZ20022173A3

CZ20022173A3 - Zařízení citlivé na kontakt

Info

Publication number: CZ20022173A3
Application number: CZ20022173A
Authority: CZ
Inventors: Nicholas Patrick Roland Hill
Original assignee: New Transducers Limited
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2002-09-11
Also published as: DE60008426T2; CA2392431A1; CA2392431C; PE20010906A1; BR0016706A; AU778231B2; MXPA02006221A; WO2001048684A3; JP2003519422A; ATE259972T1; CN1413335A; IL149657A0; EP1240617B1; EP1240617A2; WO2001048684A2; DE60008426D1; KR100729495B1; JP5124071B2; AR029424A1; AU2200801A

Description

Zařízení citlivé na kontakt

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení citlivé na kontakt.

Dosavadní stav techniky

Zobrazovací displeje často zahrnují nějakou formu stínítka citlivého na kontakt. Stínítka citlivá na kontakt se začala používat vyšší měrou zejména v souvislosti s nástupem nové generace přenosných multimediálních zařízeních, jakými jsou např. počítače typu palm top. Nejobvyklejší technologií, která používá vlny pro detekování kontaktu je technologie Surface Acoustic Wave (SAW), která generuje vysokofrekvenční vlny na povrchu skleněného stínítka a útlum těchto vln způsobený dotykem prstu se používá k detekci místa dotyku. Tato technika představuje techniku typu time-of-filght, kde čas, za který rušení dosáhne jeden nebo více senzorů, se použije k detekci místa dotyku. Tato technika je realizovatelná v případě, že médium pro vedení vln nemá rozptylový charakter, tj. rychlost vln se nemění významně v žádoucím frekvenčním rozmezí.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob získání informace o kontaktu se zařízením citlivým na kontakt, který zahrnuje poskytnutí nosného prvku, který je schopný nést ohybové vlny; provedení kontaktu s nosným prvkem v diskrétním místě ke způsobení

• 9 • «•9 99 99 9* ·· 9999 změny ohybového vlnění v nosném prvku; poskytnutí alespoň jednoho měřícího prostředku, připevněného k nosnému prvku, pro měření změněného ohybového vlnění v nosném prvku k určení signálu týkajícího se naměřeného ohybového vlnění; a zpracování signálu týkajícího se naměřeného ohybového vlnění k získání informace o kontaktu.

Kontakt může mít formu kontaktu pisátka nebo prstu s nosným prvkem. Pisátko může mít formu ručně drženého pera.

Informace o kontaktu získaná uvedeným způsobem je informací o místě kontaktu nebo jiná informace, jakou je např. informace o tlaku nebo intenzitě kontaktu. Informace týkající se kontaktu může být vypočtena v centrálním procesoru.

Ohybové vlnění se může měřit alespoň jedním snímačem, který je připevněn k okraji nosného prvku nebo je odsazen od okraje nosného prvku. Snímač může být tvořen měničem, který je schopný převést ohybové vlnění na analogový vstupní signál. Pro měření ohybového vlnění se může použít více než jeden snímač. Ohybovým vlněni se rozumí buzení, např. kontaktem, které se uděluje z vně roviny posunutí do nosného prvku. Velké množství materiálů se ohýbá, přičemž některé z nich mají pouhé ohnutí s dokonalou druhoodmocninovou rozptylovou závislostí a některé mají kombinaci pouhého ohnutí a střihového ohnutí. Rozptylová závislost popisuje závislost rychlosti vln na frekvenci vln v rovině šíření. Relativní velikost vlnění je určena vlastnostmi materiálu nosného prvku a frekvencí buzení.

• ·« · · * · · * ·

9999 99 99 ·· ·· ····

Ohybové vlny mají rozptylový charakter, t j . rychlost šíření ohybových vln je závislá frekvenci. Tato vlastnost činí techniku time-of-flight nevhodnou, poněvadž charakteristický znak rušení se časem progresivně rozptýlí. Z tohoto důvodu způsob dále zahrnuje použití korekce k převedení ohybového signálu na signál týkající se šíření vln z nerozptylového zdroje vln. Při aplikaci této korekce se potom mohou použít techniky použité v oblasti techniky týkající se radaru a sonaru k detekování místa kontaktu.

Jedna důležitá výhoda použití šíření ohybových vln spočívá v tom, že ohybové vlny jsou objemové vlny, které zahrnují pohyb celého nosného prvku, a ne pouze jeho povrchu. Naproti tomu, většina alternativních dotykových snímacích technik je založena na povrchovém účinku a tudíž jsou citlivé na poškození povrchu. V důsledku toho, zařížení citlivé na kontakt, které používá ohybové vlny by mělo být robustnější a méně citlivé na poškrábání, apod..

První stupeň ve zpracování signálu ohybové vlny může být tvořen korekcí. Tato korekce je výhodně založena na rozptylové závislosti materiálu, který nese ohybové vlny. Tato rozptylová závislost může být modelována použitím rovnic, týkajících se ohybových vln, ve spojení se známými fyzikálními parametry materiálu nosného prvku. Podle alternativního způsobu se rozptylová závislost měří laserovým přístrojem pro měření vlnění, pomocí kterého se vytvoří obraz průběhu vlnění v nosném prvku pro určitý počet daných frekvencí, čímž se získá rozptylová závislost v žádoucím frekvenčním rozmezí.

·«· · ·« «· ·· ·«·«

Měření šíření ohybových vln se může provést nepřetržitým vzorkováním vlnění uvnitř nosného prvku. Porovnáním naměřeného signálu ohybové vlny s referenčním signálem, tvořeným např. signálem, který je produkován před tím, než je proveden kontakt s nosným prvkem, je možné identifikovat skutečnost, že byl proveden kontakt. Může být porovnána velikost obou signálů nebo ostatní jejich parametry. Když se provede kontakt s nosným prvkem, naměřený signál ohybové vlny se může zaznamenat a potom zpracovat.

Nosný prvek může mít formu desky nebo panelu. Nosný prvek může být transparentní nebo případně netransparentní, např. může mit natištěný vzor. Nosný prvek může mít stejnosměrnou tloušťku. V alternativním provedení nosný prvek může mít složitější tvar, např. může mít zakřivený povrch nebo/a proměnlivou tloušťku. Za předpokladu, že ohybové vlny se šíří z místa kontaktu k alespoň jednomu ze senzorů (po libovolné složité dráze), způsob se může přizpůsobit prvkům se složitými tvary adaptivním algoritmem, jakým je např. neuronová síť, k určení místa kontaktu ze signálu ohybové vlny přijmutého snímače. Může být žádoucí použít více než jeden snímač.

Způsob může zahrnovat čistě pasivní snímání, tj. změna ohybového vlnění v nosném prvku způsobená kontaktem může představovat buzení ohybového vlnění v nosném prvku. To znamená, že pasivní senzor není sdružen s žádným dalším zdrojem ohybového vlnění. Poloha místa kontaktu se může vypočíst zaznamenáním doby, za kterou impuls dosáhne každý senzor, porovnáním těchto dob k určení relativní vzdálenosti • · • ·· ···» · · · ·»* «· ·« ·♦ · · ··»* každého senzoru od místa vzniku impulsu a zjištěním průsečíku těchto relativních vzdáleností ke stanovení polohy místa kontaktu. Ohybové vlnění a tudíž naměřený signál ohybové vlny se může generovat počátečním kontaktem s nosným prvkem nebo třením nosného prvku. Při tomto způsobu jsou žádoucí minimálně tři snímače.

Zvýšením počtu snímačů použitých pro detekci kontaktu nebo polohy místa kontaktu se poskytuje dodatečná informace a tudíž se může dosáhnout přesnější detekce. V alternativním nebo dodatečném stupni uvedeného způsobu signál ohybové vlny přijmutý každým snímače se může anylyzovat v průběhu delší časové periody tak, že se měří nejen přímý signál, tj. signál, jehož impuls jako první dosáhne snímače, ale i impulsy signálů odražených od okrajů nosného prvku. Tomu odpovídá přidání zrcadlových verzí existujícího snímače nebo každého existujícího snímače. Podle tohoto způsobu se získaná dodatečná informace může použít k dosažení vyšší přesnosti určení polohy místa kontaktu nebo ke snížení počtu snímačů.

Po vypočtení polohy místa kontaktu naměřený signál ohybové vlny se může dále zpracovat k určení dodatečné informace týkající se kontaktu. Pohybem pisátka po nosném prvku se může generovat kontinuální signál, na který má vliv poloha místa pisátka na nosném prvku, tlak pisátka na nosný prvek a rychlost pohybu pisátka po nosném prvku. Kontinuální časové údaje, které mohou být odvozeny z tohoto kontinuálního signálu, se mohou použít k získání dodatečné informace v množině rozličných aplikací.

Jednou aplikací může být identifikace podpisu, která představuje podskupinu obecnější aplikace týkající se v * identifikace libovolného grafického vzoru. V těchto a podobných aplikací, ve kterých grafické vzory určené k identifikaci jsou získávány ze složitých údajů, se do značné míry používá dodatečná nezávislá informace, která je obsažena v kontinuálních časových údajích. Způsob tudíž dále může zahrnovat realizování neuronové sítě pro zpracování kontinuálních časových údajů. Neuronová síť se může formulovat množinou příkladů, např. množinou podpisů napsaných konkrétní osobou nebo množinou generovanou na základě znalosti typických odchylek v psaní lidí.

Základní vlastnost neuronové sítě spočívá v tom, že čím je dostupná informace více nezávislá, tím více přesný je vyvozený závěr. Mnoho informací dostupných v kontinuálních časových údajích je zcela nezávislá na informaci týkající se polohy místa kontaktu pisátka, poněvadž tyto informace souvisí s rychlostí pohybu pisátka po povrchu nosného prvku a s tlakem pisátka na povrch nosného prvku. Tudíž dodatečná informace zvyšuje přesnost identifikace podpisu. Způsob může dále zahrnovat programování druhé neuronové sítě používající příklady časových odezev příslušejících podpisům. Dodatečné zlepšení se může dosáhnout programováním používajícím další příklady, a to buď generovanými uživatelem nebo na základě znalosti očekávaných odchylek v tlaku a rychlosti pisátka.

V alternativním způsobu se kontinuální časové údaje mohou použít k rozpoznávání ručně psaného písma, detekci dvojitého kontaktu nebo detekci intenzity kontaktu. Jak detekce dvojitého kontaktu tak i detekce intenzity kontaktu se může dosáhnout pomocí obrazu tvaru impulsu dostupného v

ΦΦ φ Φ·Φ

ΦΦΦΦ ΦΦ ·Φ

ΦΦΦΦ kontinuálně časových údajích. Kromě toho, se může použít nižší rychlost vzorkováni polohy místa kontaktu, než jak je tomu u konvenčních technik.

Na proti tomu, v konvenčních technikách detekce kontaktu pisátka nebo prstu s nosným prvkem se provádí při předem stanovené rychlostí vzorkování a informace týkající se polohy místa kontaktu se získá z množiny bodů. V tomto případě nejsou dostupné žádné kontinuální časové informace a tudíž mnoho výše popsaných aplikací se nemůže provést nebo se může provést méně dostatečným způsobem.

Měření frekvenčního obsahu změřeného signálu ohybové vlny se může použít k určení typu kontaktu, poněvadž charakteristické frekvence generované každým typem pisátka jsou rozdílné. Tak např. tvrdé pisátko generuje vyšší frekvence než měkké pisátko. Tudíž zařízení citlivé na kontakt ve spojení se vstupním zařízením opatřeným ručně drženým pisátkem se může nastavit tak, aby nebylo spuštěno, když se ruka operátora dotýká zařízení citlivého na kontakt.

Rozdíly ve frekvenci, generované rozdílnými typy pisátka, zahrnují rozdíl v dosažitelném absolutním prostorové rozlišení, což znamená, že vyšší frekvence vedou k vyššímu prostorovému rozlišení. Avšak rozdíly v rozlišovací schopnosti se často shodují s požadavky na dotyčný kontakt. Tak např., prostorové rozlišení žádoucí pro kontakt provedený prstem je obvykle nižší než prostorové rozlišení očekávané u kontaktu provedeného pisátkem s ostrým hrotem.

• * • · • » · · · ♦

Frekvence, které se generují kontaktem, jsou relativně nízké, tj. představují zkukové frekvence spíše než ultrazvukové frekvence. V důsledku toho, nosný prvek je výhodně schopný nést ohybové vlnění v rozmezí zvukových frekvencí. Tudíž, nosný prvek, který je podobný nosným prvkům, které se používají v reproduktoru jako akustické členy, se může použít ve formě zařízení citlivého na kontakt.

Zařízení citlivé na kontakt dále může zahrnovat emitující měnič, připevněný na nosném prvku, pro generování ohybového vlnění v nosném prvku k získání informace týkající se kontaktu. Nosný prvek tudíž může být tvořen akustickým členem a ohybové vlnění v nosném prvku se může použít ke generování akustického výstupu. Naproti tomu, akustický výstup generovaný na základě ohybového vlnění v nosném prvku, může představovat rušivý signál, který má vliv na kvalitu pasivního snímání. V případě přítomnosti vnějšího rušivého signálu, způsob může dále zahrnovat následující techniky pro izolování rušivého signálu od signálu generovaného kontaktem s nosným prvkem:

1) filtrování založené na odhadu, při kterém se učiní odhad odezvy rušivého signálu v krátkém časovém měřítku. Rozdíly od odhadnuté hodnoty jsou s větší pravděpodobnodtí generovány kontaktem spíše než emitujícím měničem.

2) modelování rušivého signálu, které používá kontinuální záznam produkovaného zvukového signálu společně se znalostí převodové funkce z emitujícího měniče na senzor. To umožňuje dosáhnout přesnější odhad rušivého signálu ve srovnání s

•	0 ♦	0	•	• «	•	♦ »	4
	• «	•	•	0 ·«·	0	0	«

• 00« 0« ·· ·« ·* ···· filtrováním založeném na odhadu.

3) použití množiny snímačů k určení polohy emitujícího měniče způsobem stejným, jako je způsob stanovení polohy místa kontaktu, tj. např. způsobem založeným na průsečíkové technice. Informace o poloze emitujícího měniče by měla napomáhat oddělení ohybových vln generovaných emitujícím měničem od ohybových vln generovaných kontaktem.

V alternativním způsobu rušivý signál se může aktivně použít k nalezení polohy místa kontaktu s nosným prvkem. Způsob tudíž dále zahrnuje stupeň, při kterém se v nosném prvku generují ohybové vlny a provádí se aktivní snímání, tj. snímání, které není založené na generování ohybových vln způsobené kontaktem s nosným prvek, ale na odezvě ohybových vln již přítomných v nosném prvku na mechanickou zábranu způsobenou kontaktem s nosným prvkem.

Ohybové vlny v nosném prvku se mohou generovat budícím signálem z měniče připevněného na nosném prvku. Měnič může mít dvě funkce, zejména působí jako emitující měnič a senzor. V alternativním provedení nosný prvek může být opatřen emitujícím měničem a alespoň jedním snímačem.

Účinek kontaktu může mít reflexní nebo/a absorpční charakter. V případě reflexního charakteru, emitující měnič generuje ohybové vlny, které se odrazí kontaktem s nosným prvkem, a potom se detekují buď stejným měničem nebo samostatným senzorem. Signál, představující buď časovou nebo frekvenční odezvu, se může zpracovat společně s informací o

		• · · · • « « «··· ··	• · · · * · · • * ««« · · * ·· ·· ····
	10
rozptylové	vzdálenosti materiálu	nosného	prvku k určení
vzdálenosti,	, kterou ohybové vlny	urazily	od emitujícího
měniče nebo	budiče přes kontakt ke	snímači.

K odlišení dvou míst kontaktů, které jsou od sebe značně vzdálené, může být dostatečné jedno jediné měření. Avšak k přesnějšímu určení polohy místa kontaktu může být žádoucí více informací. Ty mohou být poskytnuty snímáním odrazu ohybových vln množinou snímačů, při kterém se budící signál vysílá z emitujícího budiče nebo z jiného budiče a odražené ohybové vlnění se přijímá některými snímači nebo všemi snímači. V každém případě, každý ze snímačů poskytuje nezávislé měření polohy místa kontaktu, přičemž jednotlivá měření mohou být kombinována k přesnějšímu stanovení polohy místa kontaktu, přičemž platí, že se zvyšujícím se počtem měničů roste přesnost uvedeného určení.

V alternativním způsobu ke zvýšení přesnosti určení místa kontaktu meření ohybového vlnění v nosném prvku může probíhat po delší dobu, čímž se získá více informací v každém měření. Z hlediska frekvenční odezvy tomu odpovídá vyšší frekvenční rozlišení. Déle trvajícím měřením se může rovněž získat informace týkající se přímého nebo nepřímého odrazu ohybové vlny od kontaktu s nosným prvkem. Nepřímým odrazem se rozumí to, že signál dosáhne snímače od kontaktu přes jeden nebo více odrazů od okraje nosného prvku. Tento způsob je možné považovat za způsob, který je rovnocenný přidání dalších snímačů v zrcadlovém uspořádání vůči výchozímu snímači. Tento způsob se může použit k přesnému stanovení polohy místa kontaktu s pouze jednou kombinací budič/snímací měnič.

··· ·· · *· ϊ «· · « · ··· · I ‘ • « · ·· · « · · · «·· · · ·♦··

Κ měření rozptylové závislosti materiálu v nosném prvku zařízení citlivé na kontakt může zahrnovat samoměřící obvod. Když není proveden žádný kontakt, stále dochází odrazům ohybových vln od okrajů nosného prvku, přičemž pro pravidelný tvar nosného prvku se tyto odrazy projevují jako silné odrazy, které odpovídají vzdálenostem ke každému okraji nosného prvku. Pro specifické provedení poloha emitujícího měniče, snímače a okraje je známá, což poskytuje množinu známých referenčních bodů. Hladká funkce reprezentující rozptylovou závislost materiálu se může potom optimalizovat ke zvlnění frekvenční osy tak, že se periodicity odpovídající těmto referenčním bodům obnoví. Další optimalizace se může provést, když to vyžaduje přidání dalších známých referenčních bodů, jakým je např. kontakt v předem stanoveném místě.

Tento způsob dovoluje uskutečnit aktivní snímání bez předchozí znalosti rozptylové závislosti materiálu. V alternativním způsobu pro jemné doladění se může použít korekce malých výrobních tolerancí vlastností nosného prvku nebo změn nosného způsobených teplem, vlhkostí, apod..

Čistá absorpce vyžaduje řešení odlišné od řešení založeném na odrazu ohybových vln. V případě čisté absorpce způsob zahrnuje provedení techniky ray tracing, při které účinek kontaktu spočívá v přerušení vlny dopadající na jeden nebo více snímačů. Vlna dopadající na snímač se může vytvořit přímým buzením provedeným, např. jedním nebo více emitujícími měniči uspořádanými proti snímačům, nebo nepřímým buzením realizovaným jedním nebo více odrazy od okrajů nosného prvku.

···· ··* · ♦ · • · · * · ··· · · · « · · · · · · ··» ··«« ·· · ·« ·* »···

V případě nepřímého buzení se emitující měnič může nacházet v libovolném místě, včetně místa přilehlého ke snímači. Kromě toho, nepřímé buzení umožňuje detekci kontaktu s absorpčním účinkem pomocí jednoho jediného měniče, který působí jak jako budič tak i jako snímač okrajových odrazů.

Přerušeni dopadající vlny může rovněž vést k difrakci kolem absorpčního bodu. Účinek difrakce činí absorpční techniku citlivou na mnohem větší oblast, než jak je tomu u techniky ray tracing. Místo kontantu se může nacházet vně přímé dráhy ohybové vlny dopadající na snímač a kontakt stále ještě může ovlivnit signál přijmutý snímačem. Informace dosažená absorpční technikou má složitější formu ve srovnání s informací dosaženou reflexní technikou. V důsledku toho absorčni technika může vyžadovat více inteligentní detekční algoritmus, jakým je např. neuronová síť.

Budící signál generovaný budičem výhodně má dobré potlačení šumu a nemá zvukově rušící nebo akusticky zřejmý účinek. Tudíž budící signál může mít velmi malou amplitudu nebo se podobá šumu. V případě, že budící signál se podobá šumu, potom k provedení žádoucích výpočtů v šumu může být zahrnuta partikulární kolerace. V alternativním způsobu budící signál může být neslišitelný, tj. může mít utrazvukový charakter, zvýšením frekvence nad 20 kHz. To má výhodu, že se může použít signál s velkou amplitudou a vysoké frekvence poskytují vysoké prostorové rozlišení. Avšak, v tomto případě nosný prvek musí být schopný nést tento ultrazvukový signál. Pro tento případ je možné použít velké množství materiálu, jakými jsou např. sklo, krystalický polystyren.

·· 99 ·· vv • 9 9 9 9 · ·

9 9 9 9 999 • 9 9 9 * 99 9

9 · 9 9 9 9 • 999 99 99 99 • 9 · · · ·

9 9 9

9 9

999« množiny

Způsob buzení je možné zvolit z následující způsobů buzení:

1) pulsní buzení- nevýhodou tohoho způsobu je to, budící signál má dostatečnou amplitudu, je žádoucí ; šumu nebo slyšitelnosti signálu,

2) buzení v pásmu s omezeným šumem- budící signál je méně zvukově rušivý než většina signálů v libovolném daném frekvenčním pásmu a výhodně se může naladit na nejvhodnější frekvenční pásmo. Kromě toho, může být tvořen ultrazvukovým signálem.

3) buzeni sinusovými vlnami v ustáleném stavu- sinusové vlny v ustáleném stavu poskytují dobrý signál vůči šumu, avšak jsou výrazně slyšitelné ve zvukovém pásmu. K odstranění této nevýhody je možné frekvenci umístit vně zvukového pásma nebo použít množinu sinusových signálu uspořádaných těsně jeden vedle druhého a majících náhodnou relativní fázi. Tímto opatřením se dosáhne budícího signálu zvukově podobného šumu. To je jeden příklad signálu, který je zvukově podobný šumu, avšak má skrytou korelaci, která zlepšuje signál vůči šumu. Dalším příkladem takového signálu je signál typu MLS (Maximum Length Sequence).

4) buzení signálem modulovaným lineárně proměnným kmitočtemtento signál je často používaný k určení frekvenční odezvy systému v širokém rozmezí frekvencí. Avšak, to může být praktické pouze při ultrazvukových frekvencí, které nejsou slyšitelné.

že, když potlačení * · ···· ·· • · 9 ♦ ·« 99

5) buzení se zvukovým signálem- tento signál se může zavést do měničů, když nosný prvek se použije ve formě akustického členu pro reproduktor. V tomto případě, nedochází k žádnému problému souvisejícímu s budícím signálem, který má zvukově rušící účinek, tento signál má silnou odezvu pro zvukový výstup.

Když snímač a emitující měnič jsou uspořádány jeden blízko druhého, signál pozadí produkovaný emitujícím měničem je obecně mnohem silnější, než je signál související s kontaktem. To vede k problému, který může být zmírněn různými způsoby. Tak např., v případě pulsního budícího signálu se měření při snímači může hradlovat tak, že meření začíná potom, co odchozí vlna produkovaná emitujícím měničem podstoupila dále než snímač. Avšak, budící signály s prodlouženou dobou trvání se používají mnohem častěji, než impulsní budící signály, poněvadž impulsní signály vyžadují potlačení čistého šumu.

Pro budící signál s prodlouženou dobou se pro zlepšení relativní velikosti charakteru kontaktu mohou použít následující mechanické a jiné techniky:

1) umístěni snímače do vzdálenosti rovné přibližně 1/4 vlnové délky od emitujícího měniče, takže se velikost odchozí vlny detekované v místě snímače minimalizuje,

2) umístění emitujícího měniče a snímače do budícího bodu a provedení emitujícího měniče a snímače tak, že mají sdružené ortogonální fyzikální vlastnosti. Tak např., na stejném místě · ν« -W • · · · · · · · · · · « t · · · ··· · · * • · · ···« · · · ··*· ·· ·· ·· ·♦ ··♦· může být uspořádán ohybový měnič a setrvačně sdružený měnič. Odchozí vlna generovaná jedním měničem nedení detekovaná druhým měničem. Avšak sekundární vlna, která se buď odrazí od kontaktu nebo od okraje nosného prvku, se detekuje, čímž se zvýší její relativní velikost.

3) převedení problému do elektrické oblasti. Měření frekvenční odezvy se může dosáhnout s rozmítanou sinusovou vlnou a demodulačním stavem. Odchozí vlna z emitujícího měniče produkuje velkou hodnotu pozadí frekvenční odezvy, po které se superponuje jemná struktura kvůli nižším reflexím. Po demodulaci, provedené např. rozmítaným demodulačním obvodem, výstup může být tvořen malým zvlněním na velkém hladce měnícím se pozadí. V důsledku toho, když výstup prochází skrze vysokopásmový filtr, může se zesílit příslušná jemná struktura vůči velkému pozadí.

4) digitalizace naměřeného signálu s dostatečnou přesností, která činí snímače citlivými na jemnou strukturu nad velkým pozadí. Jemná struktura se potom zesílí a zfíltruje digitální technikou.

V závislosti na použití měniče se mohou použít dvě, tři nebo čtyři koncová zařízení. Dvě terminálové zařízení se mohou odděleně použít ve formě snímačů nebo emitujících měničů. V alternativním provedení se mohou použít měniče s dvojí funkcí, ve kterých snímací funkce se určí z impedance zařízení. Tři a čtyři koncová zařízení používají samostatné měniče ve formě snímače a emitujícího měniče. V případě tří koncových zařízeních snímač a emitující měnič sdílí společnou »w »» • · · * · • · • · ···· ·· • · • ♦·· • · • * ·· ·· • · · · • « · • ft • · » ·♦ ···· elektrodu, zatímco v případě čtyř koncových zařízeních snímač a emitující měnič jsou elektricky izolovány.

Každý emitující měnič nebo snímač muže být tvořen ohybovým měničem, který je spojen přímo s nosným prvkem a jakým je např. piezoelektrický měnič. Ohybové měniče mají obecně směrový charakter, což může být výhodné v některých aplikacích. Směrovost měniče je určena fyzickým tvarem měniče a může se tudíž naladit. Kromě toho, výhodou ohybových měničů je vysoká konverzní účinnost, nízká cena a značná robustnost struktury.

V alternativní provedení každý emitující měnič nebo snímač může být tvořen inerciálním měničem, který je spojen s nosným prvkem v jednom jediném místě. Inerciální měnič může být buď elektrodynamickým měničem nebo piezoelektrickým měničem. Inerciální měniče mají obecně všesměrový charakter za podmínky, že oblast kontaktu je malá ve srovnání s vlnovou délkou ohybových vln v nosném prvku při žádoucí frekvenci.

Měniče nebo/a snímače se mohou uspořádat s relativně stejným odsazením kolem okraje nosného prvku nebo na povrchu nosného prvku v závislosti na specifické topologii dané aplikace.

Rovněž se mohou použít zvukové měniče, které již mají formu snímacích nebo/a emitujících měničů. Měniče v tomto provedení poskytují dodatečné možnosti pro dotykové stínítka s minimem dodatečného hardwaru. Avšak, když toto řešení není realizovatelné, potom malé piezoelektrické členy jsou ··«”· ·’»»” ·'♦·· • · · · * ··· · » * »* « » ···» · · · ·· ·· ·« ·· »♦ ···· nejvhodnějšími měniči, poněvadž jsou zejména vhodné v aplikacích s ultrazvukovými frekvencemi, jakou je aplikace s aktivnám snímáním.

Druhým předmětem vynálezu je zařízení citlivé na kontakt, které zahrnuje nosný prvek schopný nést ohybové vlnění a snímač, připevněný na nosném prvku, pro měření ohybového vlnění v nosném prvku a pro přenesení signálu do procesoru, který zpracová informaci, týkající se kontaktu provedenému na povrchu nosného prvku, ze změny ohybového vlnění v nosném prvku způsobené kontaktem.

Zařízení citlivé na kontakt může být pasivním snímačem, ve kterém ohybové vlnění v nosném prvku se budí pouze kontaktem spíže než nějakým jiným budičem. V alternativním provedení zařízení citlivé na kontakt může být aktivním snímačem. Zařízení citlivé na kontakt může dále zahrnovat emitující měnič pro buzení ohybového vlnění v nosném prvku k získání informace týkající se kontaktu. Informace týkající se kontaktu je vypočtena porovnáním odezvy ohybových vln generovaných emitujícím měničem na zábranu způsobenou kontaktem.

Nosný prvek může být schopný nést ohybové vlny ve zvukovém rozmezí. Zařízení citlivé na dotyk tudíž může být tvořeno reproduktorem, takže akustický člen reproduktoru působí jako nosný člen zařízení citlivého na kontakt a budič, připevněný k akustickému členu, pro buzení ohybového vlnění v akustickém členu k produkování akustického výstupu působí jako emitující měnič zařízení citlivého na kontakt.

• · 9 · ··* * « 4 * • · » i · ·«* φ · « • I » · * 9 · 4 4 · *··· Φ* Φ· ΦΦ Φ* ♦»*·

Zařízení citlivé na kontakt může dále zahrnovat zobrazovací prostředek pro zobrazení informace o kontaktu, která je vypočtena procesorem. Tudíž, třetím předmětem vynálezu je zobrazovací stínítko, které tvoří zařízení citlivé na kontakt. Zobrazovací stínítko může být tvořeno zobrazovacím stínítkem z tekutých krystalů, které může být použito k buzení nebo snímání ohybových vln. Zobrazovací stínítko může být schopné nést ohybové vlny v širokém frekvenčním rozmezí. Přímý kontakt se zobrazovacím stínítkem může spustit činnost zařízení citlivého na kontakt. Tato aplikace tudíž umožňuje vytvořit zobrazovací stínátko z tekutých krystalů citlivé na kontakt bez žádných dodatečných mechanických částí.

Poněvadž způsob může být uzpůsoben složitým tvarům, zařízení citlivé na kontakt podle vynálezu může být zahrnuto v mobilním telefonu, přenosném počítači nebo osobním počítači pro zpracování osobních dat. Tak např., klávesnice, která je zahrnuta v konvenčním mobilním telefonu, může být nahrazena kontinuálním výliskem, který je citlivý na kontakt podle vynálezu. Toto řešení může snížit náklady spojené s výrobou mobilního telefonu a poskytuje přístup k rozsáhlé oblasti zvukových aplikacích. V přenosném počítači prvek zvaný trackpad, který představuje náhražku počítačové myše může být nahrazen kontinuálním výliskem, který tvoří zařízení citlivé na kontakt podle vynálezu. Výlisek může být proveden ve formě počítačové myše nebo v jiných alternativních formách, jakou je např. klávesnice.

Výhody zařízení citlivého na kontakt pracující

9

999 • · · ·«#· 99

9 9 9

99

9999 ohybovými vlnami a způsobu podle vynálezu jsou ve srovnání s konvenčními technikami následující:

1) Více všestranná technika, která je citlivá na jak místo kontaktu tak i tlak kontaktu;

2) Méně nákladná forma zařízení citlivého na kontakt, poněvadž není žádoucí žádná řada transparentních kontaktů nebo složitých senzorů magnetických kloboučků, apod..

3) Rozměry zařízení a jeho prostorová citlivost lze snadno uzpůsobit změnou parametrů materiálu nosného prvku, a

4) Použitím nosného prvku s dvojí funkcí se může dosáhnou dobrá kvalita zvuku i přes požadavek na malé rozměry a hmotnost nosného prvku.

Přehled obrázku na výkresech

V následující části této přihlášky vynálezu je vynález vysvětlen jasnějším způsobem pomocí popisu příkladů provedení vynálezu, ve kterém jsou činěny odkazy na přiložené výkresy, na kterých obr. 1 zobrazuje reproduktor citlivý na kontakt podle vynálezu, obr. 2a a 2b stav reproduktoru citlivého na kontakt před a po provedení kontaktu • ·· * *» · ·«· «·· ·· ·· ♦* ·· ···· obr. 3 zobrazuje první reproduktor na bázi pasivního snímání kontaktu podle druhého provedení vynálezu, obr. 4 zobrazuje druhý reproduktor na bázi pasivního snímaní kontaktu podle druhého provedení vynálezu, obr. 5 zobrazuje vývojový diagram pasivního snímání podle prvního provedení vynálezu, obr. 6 zobrazuje první reproduktor na bázi aktivního snímání kontaktu podle prvního provedení vynálezu, obr. 7 zobrazuje první reproduktor na bázi aktivního snímání kontaktu podle prvního provedení vynálezu, obr. 8 zobrazuje realizační schéma vynálezu, obr. 9 zobrazuje vývojový diagram aktivního snímání podle prvního provedení vynálezu, a obr. 10a až lOd zobrazuje graficky způsob rozptylové korekce.

Příklady provedeni vynálezu

Obr. 1 zobrazuje zařízení 10 citlivé na kontakt, které zahrnuje transparentní desku 12 citlivou na kontakt, která je uspořádána na čelní straně zobrazovacího zařízení 14. Zobrazovací zařízení 14 může být ve formě stínítka televize, počítače nebo jiného vizuálního zobrazovacího zařízení. Pro *·· ···· · · · ···· ·· ·· »· ·* ···· psaní textu 20 nebo jiného vzoru na desce 12 citlivé na kontakt je použito pisátko 18 ve formě pera.

Transparentní deska 12 citlivá na kontakt je rovněž akustickým členem, který je schopný nést ohybové vlny. Na desce 12 citlivé na kontakt jsou připevněny tři měniče 16. Alespoň dva z uvedených měničů 16 jsou tvořeny snímacími měniči nebo senzory a jsou tudíž citlivé na ohybové vlnění v desce 12 a monitorují toto ohybové vlnění. Třetí z měničů 16 může být rovněž tvořen snímacím měničem, takže systém odpovídá zařízení citlivému na kontakt a založenému na pasivním snímání, tj. zařízení zobrazenému na obr. 3 nebo 4.

V alternativním provedení, třetí měnič 16 může být tvořen emitujícím měničem pro buzení ohybového vlnění v desce 12, takže systém odpovídá zařízení citlivému na kontakt a založenému na aktivnímu snímání, tj. zařízení zobrazenému na obr. 5. Zařízení na bázi aktivního snímání může být tvořeno kombinací reproduktoru a zařízení citlivého na kontakt. Příklad tohoto provedení je zobrazen na obr. 6 a 7.

Obr. 2a a 2b zobrazují obecný princip snímací funkce zařízeni 22 citlivého na kontakt založené na ohybovém vlnění. Zařízení 22 citlivé na kontakt zahrnuje nosnou desku 24, která je schopná nést ohybové vlny, a snímací měnič 26, který je připevněný na nosné desce 24, aby snímal ohybového vlnění v nosné desce 24 v místě, ve kterém je snímací měnič 26 připevněn. Obr. 2a zobrazuje průběh 28 ohybového vlnění, které je v tomto případě normálním nepřerušeným průběhem ohybového vlnění. To například znamená, že ohybové vlnění se

Μ ·

Φ ΦΦΦ · ·

Φ Φ Φ Φ Φ «

ΦΦ ΦΦΦΦ nachází v ustáleném stavu při dané frekvenci nebo přechodovém impulsu.

Obr. 2b zobrazuje situaci, kdy v místě 30 kontaktu byl proveden kontakt s nosnou desku 24, v důsledku čehož se změnil průběh 28 ohybovéo vlnění. Kontakt může změnit průběh 28 ohybového vlnění buď narušením dráhy ohybových vln již přítomných v nosné desce 24 nebo generováním nových ohybových vln, které vycházejí z místa 30 kontaktu. Změna průběhu 28 ohybového vlnění se snímá snímacím měničem 26. Informace týkající se kontaktu se může získat přečtením snímacího měniče 26, např. získáním dat ze snímacího měniče a jejich zpracováním procesní jednotkou. Tato informace se může přenést do druhé procesní jednotky, jejíž výstupní informace se přenese na zobrazovací stínítko. Informace může zahrnovat údaje o poloze kontaktu a profilu tlaku kontaktu, tj. například následující údaje:

1) souřadnice osy x, y polohy místa kontaktu,

2) charakteristická velikost kontaktu, např. kontakt o průměru 1 mm odpovídá peru nebo pišátku, zatímco kontakt o průměru 1 cm, odpovídá prstu,

3) profil tlaku kontaktu v závislosti na čase.

Obr. 3 a 4 zobrazují dvě zařízení 32, 33 citlivá na kontakt. Zařízení 32,33 citlivé na kontakt zahrnují nosnou desku 24, která je schopná nést ohybové vlny, a tři snímací měniče 26 pro snímání ohybového vlnění v místech jejich ·

připevnění. Průběh 28 ohybového vlnění se vytvoří, když na místo 30 kontaktu působí tlak. Zařízení 32,33 citlivé na kontakt se mohou považovat za pasivní zařízení citlivé na kontakt, poněvaž tato zařízení nezahrnují ani jeden emitující měnič. Tudíž ohybové vlnění v nosné desce 24 se generuje pouze provedením kontaktu.

V zařízení na bázi pasivního snímání impulsu se v nosné desce 24 generuje ohybová vlna, která se šíří směrem k okraji nosné desky 24. Ohybová vlna se detekuje třemi snímacími měniči 26, které jsou připevněny na okrajích nosného prvku 24 a vzájmeně odsazeny o stejnou vzdálenost, jak je to zřejmé z obr. 3, nebo třemi snímacími měniči 26, které jsou připevněny na povrch nosné desky 24, avšak odsazeny od okrajů nosné desky 24, jak je to zřejmé z obr. 4. Naměřené signály ohybové vlny se zpracují k určení místa původu impulsu a profilu intenzity aplikovaného impulsu.

Obr. 5 zobrazuje vývojový diagram procesu zpracování informace týkající se ohybové vlny získané při každém snímacím měniči (26) zobrazeném na obr. 3 nebo obr. 4. Vývojový diagram zahrnuje následující stupně:

i) optimalizování signálu při každém snímacím měniči k minimalizování vnějších nežádoucích signálů, ii) vypočtení frekvenční odezvy při každém snímacím měniči, iii) (případný stupeň) přidání informace o místě vzniku impulsu vyvolaného kontaktem, když je tato informace dostupná při aktivním snímání,

4 4 • * 4 4

• 4 4 4 · 44 · 44

4 4 4 · * • 4 4 4 4

• 4

4444 iv) přidání informce o parametrech nosné desky,

v) použití informace dostupné ve stupních ii), iii) a ív), korekce rozptylu nosné desky k získání nerozptýlené odezvy, vi) vypočteni inverzní rychlé Fourierovi transformace odezvy v okamžiku provedení kontaktu poskytující tvar impulsu v místě kontaktu, vii) poskytnutí výstupní informace specifikující tvar impulsu a informace o místu kontaktu, je-li žádoucí.

Výhody pasivního snímání jsou následující:

1) způsob používá více než jednu frekvenci a poskytuje dostatečný frekvenční obsah žádoucí k zobrazení tvaru impulsu, a

2) poněvadž způsob je založen na pasivním snímání, požadavek na dodávku elektrické energie je minimální.

Jednou nevýhodou pasivního snímání je to, že frekvenční obsah naměřeného signálu je omezen frekvenčním obsahem impulsu. V důsledku toho je informace týkající se vysoké frekvence omezena, což se projevuje relativně vysokou délkou ohybové vlny. Prostorové rozlišení signálu je tudíž omezeno.

Obr. 6 a 7 zobrazuje alternativní provedeni vynálezu, ve kterých kombinovaná zařízení 35, 36 představují kombinaci zařízení citlivého na kontakt a zvukového zařízení. Každé z

9 • · * · • · · • · · · • « « <··· ·· • · · t · · · • · · * ·· ·« • * • · • · · ·· ···· těchto zařízeni zahrnuje nosnou desku 24, která je schopná nést ohybové vlny, a emitující měnič 31 pro buzení ohybových vln v nosné desce 24. Kombinované zařízení 35, zobrazené na obr. 6, dále zahrnuje dva dodatečné snímací měniče 26 pro snímáni ohybového vlnění v místech, ve kterých jsou tyto snímací měniče 26 připevněny na nosné desce 24, zatímco kombinované zařízení 37, zobrazené na obr. 7, zahrnuje jeden dodatečný snímací měnič 26. Průběh 28 ohybového vlnění je přerušen, když působí tlak v místě 30 kontaktu. Kombinovaná zařízení 35, 37 se mohou považovat zařízení citlivá na kontakt a založená na aktivním snímáním, poněvadž tato zařízení zahrnují emitující měnič 31.

Jak je to zřejmé z obr. 6, emitující měnič 31 a dva snímací měniče 26 jsou uspořádány na okrajích nosné desky 24 tak, že jsou vzájemně odsazeny jeden od druhého o stejnou vzdálenost, zatímco, jak je to zřejmé z obr. 7, snímací měnič 26 a emitující měnič 31 jsou odsazeny od okrajů nosné desky 24 o stejnou vzdálenost a jsou připevněny na povrchu nosné desky 24.

Obr. 8 a 9 zobrazují možné provedení aktivního zařízení citlivého na kontakt. Jak je to zřejmé z obr. 8, centrální procesor 34 vytváří digitální výstupní signál 36., který se převede digitálně analogovým převodníkem 38 (digital to converter = DAC) na analogový výstupní signál £0. Analogový výstupní signál 40 se vede do zesilovače 42, který vytváří zesílený analogový výstupní signál 44, který se ze zesilovače 42 vede do emitujícího snímače 31. Emitující měnič 31 generuje buzení £6, kterým se budí ohybové vlny v nosné desce

48.

Ohybové vlny v nosné desce 48 se snímají ve snímacím stupni 50 dvěma snímacími měniči 26. Snímací měniče 26 převádí ohybové vlny do analogových vstupních signálů 52, které se vedou do analogově digitálního převodníku 54 (analogue to digital converter = ADC). Analogově digitální převodník 54 vytváří digitální vstupní signál 56, který se přenese do centrálního procesoru 34, z kterého se získá informace 58 týkající se místa vzniku impulsu vyvolaného kontaktem a profilu tohoto impulsu.

Obr. 9 zobrazuje způsob stanovení polohy místa kontaktu, který zahrnuje následující stupně, přičemž tyto stupně se mohou provést cetrálním procesorem 34, :

a) měření frekvenční odezvy při každém snímacím měniči,

b) korekce pro rozptylovou závislost nosné desky,

c) vypočtení rychlé Fourierovi transformace k získání časové odezvy pro nerozptylové médium,

d) porovnání časové odezvy s referenční odezvou, kde není žádný vnější kontakt s nosnou deskou,

e) identifikování odrazů způsobených kontaktem v místě kontaktu

f) vytvoření ozvěnového místa na relevantních odrazech k

4· • 4 · · ·· • »4 ·

4 ·

4* • · 4

4444 44 • · · • » 444 • 4 4 · * • * · · ·· ·· • 4 • 4 • · 44 identifikování jejich původu,

g) získání informace specifikující místo kontaktu.

Výhody aktivního snímání jsou následující:

1) poněvadž při této technice se měří odezva na vnější signál, informace týkající se vysoké frekvence není omezena a vysoké prostorové rozlišení je možné, a

2) citlivost na vnější šum se může značně snížit. To může být dosaženo snímáním odezvy ve frekvenčním pásmu, kde vnější šum je malý, např. ve frekvenčním pásmu, ležícím nad slyšitelným spektrem. Alternativou může být technika, ve které se signálu udělí specifická korelace, která umožní jeho detekci dokonce i v případě, že signál je malý ve srovnání se šumem pozadí.

Nevýhody aktivního snímání jsou následující:

1) tato technika je méně citlivější na profil impulsu než pasivní snímání. Avšak, tento problém může být řešen sofistikovanými technikami, jako je např. technika založená na skutečností, že větší tlak prstu nebo pera má větší dodatečný tlumící účinek, který může být identifikován relativně jednoduchým dodatečným zpracováním příslušných údajů,

2) pro generování vnějšího signálu je žádoucí dodávka energie vyšší, než je dodávka energie u pasivního měření.

00 * · 0 t » · 0 • 0 » ·

0

0000 00 »’^W0 ·”

0 000 0 0 0 0

0 0 0

0·

0 0

0

0« « • 00

Tento nedostatek může být minimalizován učiněním signálu pokud možno co nejnižším. Rovněž, když budící signál je generován při vysoké frekvenci, mohou se použít piezoelektrické měniče, které mají vysokou účinnost.

V mnoha aplikacích jedno jediné provedení zařízení citlivé na kontakt a založené na snímání ohybových vln nemůže dostatečně poskytovat žádoucí výstup ve všech situacích. Tak např., pasivní snímač pracuje dobře, když žádný zvuk není vysílán zařízením. Avšak, když zařízení produkuje silnou hudbu, aktivní snímač je vhodnější v případě frekvencí ležících mimo zvukové pásmo nebo použiti hudebního signálu ve formě budícího signálu. Tudíž kombinace více než jednoho provedení zařízení citlivého na kontakt poskytuje nej lepší řešení. Kromě toho, z přechodové oblasti mezi pasivním snímáním a aktivním snímáním je možné získat informaci dosažitelnou z obou snímacích technik.

Obr. 10a až lOd zobrazují stupně jednoho možného způsobu korekce pro převedení naměřeného signálu týkajícího se ohybové vlny na šířící se signál z nerozptylového média. Obr. 10a zobrazuje graf disperzní impulsní odezvy, t j. závislost odezvy v libovolných jednotkách na čase. Obr. 10b zobrazuje graf disperzní frekvenční odezvy, tj. závislost odezvy v libovolných jednotkách na frekvenci. Obr. 10c zobrazuje graf nedisperzní frekvenční odezvy, t j. závislost odezvy v libovolných jednotkách v závislosti na frekvenci. Obr. lOd zobrazuje graf nedisperzní impulsní odezvy, tj. závislost odezvy v libovolných jednotkách na čase.

·· « 4 · 4

4 4 * 4 4

4« *44· 4· • 4 · · 444

4 4 4

4 4 4 • 4 »· ·· ««44

4 4

V případě čistého ohybu desky rychlost vlny je přímoúměrná druhé odmocnině frekvence, tj. vysokofrekvenční složka libovolné jednotlivé vlny se šíří rychleji než nízkofrekvenční složka. Obr. 10 zobrazuje impuls v ideálním médiu s druhoodmocninovou disperzní závislostí a ukazuje, že disperzní médium nezachovává tvar impulsu. Odchozí vlna 60 je zřejmá v čase t= 0 a echosignál 62 se rozptýlí v průběhu času, což činí určení přesné polohy místa kontaktu problematickým.

Periodická variace frekvenční odezvy jsou charakteristické pro odrazy a často se označují jako hřebenová filtrace. Z fyzikálního hlediska periodická variace frekvenční odezvy pochází z množství vlnových délek, které jsou k dispozici mezi zdrojem a reflektorem. Poněvadž se frekvence zvyšuje a počet vlnových délek v tomto prostoru se zvyšuje, interference mezi odraženou vlnou a odchozí vlnou osciluje mezi konstruktivním a destruktivním účinkem.

Fourierovou transformací disperzní impulsní odezvy zobrazené na obr. 10a se vypočte frekvenční odezva zobrazená na obr. 10b. Frekvenční odezva je neperiodická a periodická variace s tím, že vlnová délka se převádí na variaci frekvence, která se stává pomalejší s rostoucí frekvencí. To je důsledek druhoodmocninové disperze, podle které vlnová délka je přímoúměrná druhé odmocnině převrácené hodnoty frekvence. Účinek desky na frekvenční odezvu se projevuje rozšířením odezvy na závislost frekvence podle disperze desky. V důsledku toho, korekce rozptylu desky se může provést použitím inverzního rozšíření ve frekvenční oblasti, ve 99 * ve ·

9 ·

V V * • 9 9 all· 9· · · · 99·

9 9 >

• 9 · · • 9 99

9 9 9

9 *

9»

9 9

9999 tudíž opětovným uložením periodicity přítomné nedisperzním případě.

Deformací frekvenční osy s inverzí disperze desky se disperzní frekvenční odezva, zobrazená na obr. 10b, se muže transformovat do frekvenční odezvy pro nedisperzní případ (obr. 10c), ve kterém frekvence buzení je přímoúměrná převrácené hodnotě vlnové délky. Tento jednoduchý vztah převádí periodické variace se snižující se vlnovou délkou na periodické vaříce se zvyšující se frekvencí, jak je to zřejmé z obr. 10c.

Aplikací inverzní rychlé Fourierovi transformace (fft) na graf zobrazený na obr. 10c se vytvoří impulsní odezva, která je zobrazena na obr. lOd a korigovaná pro disperzi, přičemž při této impulsní odezvě se opětovně ukládá čistá reflexe. Jak je to zřejmé z obr. lOd, libovolný specifický tvar impulsu se zachová v průběhu času, poněvadž vlny, které se šíří nedisperzním médiu, mají konstantní rychlost nezávislou na frekvenci. Tudíž provedení echolokalizace je relativně jednoduché. Odchozí vlna 66 je zřejmá v čase t=0 společně s čistým odrazem 68 v čase t= 4 ms. Tento čistý odraz 68 má velikost, která je přibližně jednou čtvrtinou velikosti odchozí vlny 66.

Průmyslová využitelnost

Vynález poskytuje nové a výhodné zařízení citlivé na kontakt a zařízení citlivé na kontakt kombinované ze akustickým zařízením na bázi ohybového vlnění.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob určení informace týkající se kontaktu se zařízením citlivým na kontakt, ve kterém se poskytne nosný prvek schopný nést ohybové vlny, načež se provede kontakt s nosným prvkem v diskrétním místě, což způsobí změnu ohybového vlnění v nosném prvku, načež se poskytne alespoň jeden měřící prostředek, který je připevněn k nosnému prvku a kterým se změři změněné ohybové vlnění v nosném prvku, čímž se určí signál týkající se naměřeného ohybového vlnění, načež se zpracuje signál týkající se naměřeného ohybového vlnění, čímž se získá informace týkající se kontaktu, vyznačený tím, že změna ohybového vlnění způsobená kontaktem je generování ohybových vln počátečním účinkem kontaktu nebo/a frikčním pohybem kontaktu.
2. Způsob určení informace týkající se kontaktu se zařízením citlivým na kontakt, ve kterém se poskytne nosný prvek schopný nést ohybové vlny, načež se provede kontakt s nosným prvkem v diskrétním místě, což způsobí změnu ohybového vlnění v nosném prvku, načež se poskytne alespoň jeden měřící prostředek, který je připevněn k nosnému prvku a kterým se změří změněné ohybového vlnění v nosném prvku, čímž se určí signál týkající se naměřeného ohybového vlnění, načež se zpracuje signál týkající se naměřeného ohybového vlnění, čímž se získá informace týkající se kontaktu, vyznačený tím, že se dále poskytne emitující měnič, který je připevněn na nosném prvku a kterým se generují ohybové vlny v nosném prvku, čímž se získá informace týkající se kontaktu,

V» ·· * · · · » · * · • · ·

19«· ** • * · • · ··· • t · · • · · ·· ·· ·· ···« přičemž kontakt působí jako mechanická zábrana pro ohybové vlny v nosném prvku.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačený t í m, že se dále poskytne emitující měnič, který působí ve formě emitujícího měniče a snímače.
4. Způsob podle nároku 2 nebo 3, vyznačený tím, že účinek kontaktu je tvořen reflexním účinkem, takže ohybové vlny generované emitujícím měničem se odrážejí kontaktem a detekují měřícím prostředkem.
5. Způsob podle nároku 2 nebo 3, vyznačený tím, že účinek kontaktu je tvořen absorpčním účinkem, takže ohybové vlny generované emitujícím měničem se absorbují kontaktem a detekují měřícím prostředkem.
6. Způsob podle některého z nároků 2 až 5, vyznačený tím, že účinek kontaktu se detekuje měřícím prostředkem za použití nepřímého buzení od jednoho nebo více okrajových odrazů.
7. Způsob podle některého z nároků 2 až 6, vyznačený tím, že ohybové vlnění generované emitujícím měničem není akusticky zřejmé.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že ohybové vlnění generované emitujícím měničem je v rozsahu ultrazvukových frekvencí

0 0 · *000 0·

0 0 0

0 0 ·

0 0 0

0 0 0

0 0 0 0 0 0 0*0

0 ·* 0 0
9. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že ohybové vlnění je tvořeno šumem na pozadí.
10. Způsob podle některého z nároků 2 až 6, vyznačený tím, že ohybové vlnění generované emitujícím měničem vytváří akustický výstup v nosném prvku, který působí jako akustický člen reproduktoru.
11. Způsob podle některého z nároků 2 až 10, vyznačený t í m, že se dále emitující měnič a měřící prostředek umístí na okrajích nosného prvku tak, že jsou odsazeny o stejnou vzdálenost.
12. Způsob podle některého z nároků 2 až 10, vyznačený t í m, že se dále emitující měnič a snímač umístí na stejné místo, přičemž emitující měnič a měřící prostředek se sdruží do ortogonálních fyzických vlastností.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačený tím, že emitující měnič je tvořen inerčním měničem a měřící prostředek je tvořen ohybovým měničem nebo naopak.
14. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený t í m, že se dále použije korekce pro převedení signálu týkajícího se naměřeného ohybového vlnění na signál šířící se z nerozptylového zdroje vln.
15. Způsob podle nároku 14, vyznačený tím, že použitá korekce je založena na rozptylové závislosti materiálu nosného prvku.

ft« *· • · · · • · · » * « • · · •·»« ·» • · · • * ··<

• * · ♦ • · · · ·· ·· ·· ···
16. Způsob podle nároku 15, vyznačený t í m, že rozptylová závislost se modeluje použitím rovnice ohybové vlny v kombinaci se známými fyzickými parametry materiálu nosného prvku.
17. Způsob podle nároku 15, vyznačený tí m, že rozptylová závislost se měří za použití laserového vibrometru k vytvoření obrazu průběhu vlnění v nosném prvku pro množinu daných frekvencích k získání rozptylové závislosti v žádoucím frekvenčním rozmezí.
18. Způsob podle nároku 15, vyznačený tím, že rozptylová závislost se měří za použití samoměřícího schéma, které je zahrnuto do zařízení citlivého na kontakt.
19. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že měřící prostředek nebo každý měřící prostředek je tvořen snímačem.
20. Způsob podle nároku 19, vyznačený tím, že se dále připevní snímač nebo každý snímač na okraj nosného prvku.
21. Způsob podle nároku 19, vyznačený tím, že se dále připevní snímač na nosný prvek tak, že je odsazen od okraje nosného prvku.
22. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se dále porovnává signál týkající se naměřeného ohybového vlnění s referenčním signálem k ·· ftft • ·« • * • · • ♦ »»*· ·· • í · • > ··· » » » · * · · · ·· · »w t · · • · • · * * ··♦· identifikování, když se kontakt provede.
23. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že informace týkající se kontaktu je tvořena informací o poloze místa kontaktu.
24. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že informace týkající se kontaktu je tvořena informací o tlaku kontaktu.
25. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že informace týkající se kontaktu je tvořena informací o velikosti kontaktu.
26. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že pohyb kontaktu na nosném prvku generuje nepřetržitý signál, na který má vliv poloha místa, tlak a rychlost kontaktu na nosném prvku, přičemž časově nepřetržité údaje z nepřetržitého signálu se použijí k získání dodatečné užitečné informaci týkající se kontaktu.
27. Způsob podle nároku 26, vyznačený tím, že se dále provede neurální síť pro zpracování časově nepřetržitých údajů.
28. Způsob podle některého z předcházejících nároku, vyznačený tím, že typ kontaktu je zvolen z množiny zahrnující dotyk pisátkem a dotyk prstem.

* 9 9 · * 9

9 9

999 »9 99

9 9 9 • 9 999

9 9 9 9

9 9 9 9

99 99

9 9

9 9

9999
29. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se dále měří frekvenční obsah signálu týkajícího naměřeného ohybového vlnění k určení typu kontaktu.
30. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se dále poskytne nosný prvek, který má být transparentní.
31. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se dále poskytne nosný prvek, který má být ve formě desky.
32. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se dále poskytne nosný prvek, který má mít stále stejnou tloušťku.
33. Způsob podle některého z předcházejících nároků 1 až 31, vyznačený tím, že nosný člen má složitý tvar a použije se adaptivní algoritmus k získání informace týkající se kontaktu od signálu naměřeného ohybového vlnění.
34. Způsob podle nároku 33, vyznačený tím, že adaptivní algoritmus se provede v neurální síti.
35. Způsob podle některého z předcházejících nároků, vyznačený tím, že se dále použijí techniky k izolování nežádoucích signálů od změny ohybového vlnění generovaného kontaktem.

ΦΦ • · φ • * φ φ • φ • ΦΦΦ •Φ •Φ

ΦΦ φ φ • ΦΦΦ φ φ φ φ

ΦΦ φφ •φ ·φ φ φ φ φ • φ φ ΦΦΦ ΦΦΦ φφ ·ΦΦΦ
36. Zařízení citlivé na kontakt, které zahrnuje nosný prvek schopný nést ohybové vlny a snímač, připevněný na nosném prvku, pro měření ohybového vlnění v nosném prvku a pro přenesení signálu do procesoru schopného zpracovat informaci týkající se kontaktu provedeného na povrchu nosného prvku ze změny ohybového vlnění v nosném prvku vytvořené kontaktem, vyznačený tím, že zařízení citlivé na kontakt je pasivním snímačem, ve kterým změna ohybového vlnění v nosném prvku vytvořená kontaktem je generování ohybových vln počátečním účinkem kontaktu nebo/a frikčním pohybem kontaktu.
37. Zařízení citlivé na kontakt, které zahrnuje prvek schopný nést ohybové vlny a snímač, připevněný na nosném prvku, pro měření ohybového vlnění v nosném prvku a pro přenesení signálu do procesoru schopného zpracovat informaci týkající se kontaktu provedeného na povrchu nosného povrchu ze změny ohybového vlnění v nosném prvku vytvořené kontaktem, vyznačené tím, že zařízení citlivé na kontakt zahrnuje emitující měnič pro buzení ohybových vln v nosném prvku k získání informace týkající se kontaktu, přičemž informace týkající se kontaktu je získána porovnáním odezvy ohybového vlnění generovaného emitujícím měničem a mechanické zábrany způsobené kontaktem.
38. Zařízení citlivé na kontakt podle nároku 37, vyznačené t í m, že je tvořeno reproduktorem, takže akustický člen reproduktoru působí jako nosný prvek zařízení citlivého na kontakt a budič, připevněný na akustickém členu, pro buzení ohybových vln v akustickém členu k produkování akustického výstupu působí jako emitující měnič zařízení frfr * fr · • ·

9 9 • · • fr»fr fr* fr* ·· «

• fr * fr*fr 9 · *

9 9 9

99 99 •fr ·· • · · · fr · · fr fr fr · • · · ·· ···· citlivého na kontakt.
39. Zařízení citlivé na kontakt podle nároku 37 vyznačené t í m, že emitující měnič má dvě působí jako emitující měnič a jako snímač.

nebo 38, funkce a
40. Zařízení citlivé na kontakt podle nároku 37 nebo 38, v yznačené tím, že emitující měnič a snímač jsou umístěny na okrajích nosného prvku tak, že jsou odsazeny o stejnou vzdálenost.
41. Zařízení citlivé na kontakt podle nároku 37 nebo 38, vyznačené tím, že emitující měnič a snímač jsou umístěny na stejném místě a jsou sdruženy do ortogonálních fyzických vlastností.
42. Zařízení citlivé na kontakt podle nároku 41, vyznačené t í m, že emitující měnič je tvořen inerčním měničem a snímač je tvořen ohybovým snímačem nebo naopak.

43. Zařízení citlivé na kontakt podle některého z nároků 36 až 42, v y z n a č e okraji nosného prvku. n é ti m, že snímač je připevněn na 44. Zařízení citlivé na kontakt podle některého z nároků 36 až 39 a 41 až 42, v y znač e n é tím, že snímač je připevněn na nosném prvku tak, že je odsazený od okraje

nosného prvku.

»· ««r * · · •

9 9 • · ♦ ·· < « « · · » ·

9 9 9 9
45. Zařízení citlivé na kontakt podle některého z nároků 36 až 44, vyznačené tím, že dále zahrnuje zobrazovací prostředek.
46. Zařízení citlivé na kontakt podle nároku 45, vyznačené t í m, že zobrazovací prostředek je tvořen zobrazovacím stínítkem z tekutých krystalů, které jsou použity pro buzení nebo snímání ohybového vlnění v nosném prvku.
47. Zařízení citliví na kontakt podle některého z nároků 36 až 46, vyznačené tím, že nosný prvek je transparentní.
48. Zařízení citlivé na kontakt podle některého z nároků 36 až 47, vyznačené tím, že nosný prvek má formu desky.
49. Zařízení citlivé na kontakt podle některého z nároků 36 až 48, vyznačené tím, že nosný prvek má stále stejnou tloušťku.
50. Zařízení citlivé na kontakt podle některého z nároků 36 aý 48, vyznačené tím, že nosný prvek má složitý tvar.
51. Mobilní telefón, vyznačený tím, že zahrnuje zařízení citlivé na kontakt podle některého z nároků 36 až

50.

• « • •Μ «4 ♦ Φ Φ Φ«· • » Φ
52. Přenosný počítač, vyznačený t i m, že zahrnuje zařízení citlivé kontakt podle některého z nároku 36 až 50.
53. Organizátor osobních údajů, vyznačený tím, že zahrnuje zařízení citlivé na kontakt podle některého z nároku 36 až 50.