TW201030572A - Multi-touch tracking - Google Patents

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201030572 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於追蹤毗鄰一二維（2D)碰觸面板之多個同時 發生之碰觸。 【先前技術】 基於電容性感測之2D碰觸面板廣泛地用於各種應用中。 通常’ 2D碰觸面板由一手指直接接觸或透過接近（亦即， 不接觸）而致動。有時使用一觸控筆來替代。舉例而古， 2D碰觸面板用作膝上型電腦之觸控墊，用於家庭器具（例 如微波爐及爐灶面）之控制面板，及用作手持式裝置（例如 行動電話）上之顯示器之覆蓋層。此項技術中習知諸多其 他應用。 對於某些應用， 一 2D碰觸面板經設計以能夠同時偵測兩 個或更多個碰觸，此能力在此項技術中通常稱為「多重碰 觸」。舉例而言，如眾所習知， 傳統上電腦由一滑鼠控 制’該滑鼠組合兩個或三個感測器，亦即，用於光標運動 之軌跡球及用於選擇光標位置處之圖標 之兩個按紐。因

需要多個同時發生之手指輸入之— 入之—裝置之另一實例係一 143964.doc 201030572 手持式遊戲控制臺，其中左手拇指及右手拇指通常用於控 制裝置之不同功能，或共同地控制相同功能。用於飛行中 ♦樂系統之控制通常具有一類似運作模式。 最近，2D碰觸面板已經程式化以辨識多重碰觸筆勢，例 如一拇指及食指之擠捏。一更經典之實例將係一音樂鍵 盤，其中彈奏一弦使用現代行業說法可稱為一多重碰觸筆 勢。 通常，毗鄰一碰觸面板之碰觸係在由可係固定或可變化 之一時間間隔分離之-系列時間訊框上獲得，亦即輪詢或 取樣。在對碰觸面板進行取樣之每一時間間隔時，獲得每 一所偵測碰觸之一座標集。 用於同時_多個碰觸之先前技術方法論述於（例如）US 5,825,352 [1]，US 6,888,536 [2] ^ US 2006/0097991 [3] 中。此等技術用於價測及處理-感測器陣列上之多個同時 發生之碰觸，以使得（例如）一第一手指可用於控制一光標 (類似於一膝上型雷腦卜夕 asi _ . 上之一習用觸控墊）且一第二手指可 用於提供致動(類似於赴鄰於—觸控塾所提供之一習用機 械按紐;）。 除了在-單個訊框中能夠同時㈣兩個或更多個碰觸以 外亦需要將在一碰觸面板之_個樣本時間訊框 之碰觸追蹤至下一楛★吐, m 觸面杯切框。此可用於使用一獨立碰 併入至―顯示器中之-碰觸面板在一軌跡墊上提 供筆勢或跨越該顯示器移動一光標。 轨跡塾上k 一種用於追縱多個碰觸之方法先前已在吾等未公開之美 143964.doc 201030572

國專利申請案術949,376 [僧提出。下文闡述用於追縱峨 鄰：娅觸面板之兩個碰觸之一實例性方法。舉例而言，在 -碰觸面板上之-第—時間訊框⑴）中之兩個位置處感測 兩個碰觸且在一給定時間間隔之後，在一第二時間訊框 (t2)中之兩個位置處感測兩個碰觸。為確定在時間時之哪 -碰觸追蹤至在時間t2時之哪一碰觸，計算出在碰觸位置 之間的所有可能路徑之路徑長度。組合中之每一者之總距 離藉由使用四個碰觸位置之X&y座標來找出。具有最低距 離值之組合表示兩個物件之最小追蹤距離，其被視為追縱 該兩個物件之最可能組合。然而，#追賴鄰—碰觸面板 之物件時，可應用—個物件可自—個位置追縱至另一位置 所越過之一最大許可追蹤距離。舉例而言，若在一個時間 間隔處在位置感測器上偵測到一第一碰觸且然後在下一時 二間處偵測到一第二碰觸，但在該兩個碰觸之間的距離 高於預定最大距離，則將該第二碰觸視為—新物件而並非 係自第一碰觸位置移動之同一物件。

iC追縱肩算法可擴展至較高數目之碰觸但‘ 口，個碰 觸所需之計算數目係η丨因此，隨著碰觸數目之增加尤其 係在欲使用一微控制器之情況下追蹤碰觸在計算上變得困 難备多個碰觸比其自訊框至訊框之移動距離更靠近在一 起時，追蹤演算法亦將失靈，此乃因結果將相依於處理碰 觸座標之次序。 用於追蹤毗鄰一碰觸2D接近感測器陣列之多個物件之一 先前技術方法論述於US 6,888,536 [2]中。使用自先前影像 143964.doc -6- 201030572 量測之路徑位置及速度沿現有執線預測表面觸點之當前位 置。找到每一觸點群組之最靠近活動路徑且記錄沿該活動 路徑之距離。將每-觸點群組與其最靠近路徑㈣，倘若 其之間的距離小於追蹤半徑。將未與一活動或最近經去啟 動路徑配對之任-群組分配為一新路徑，從而表示表面上 之一新手指之碰觸。將無法與一群組配對之任一活動路徑 去啟動’從而表示自表面之無轴：L, . ^ 衣丁曰衣甸之舉離。此方法使用需要一數位 信號處理器或微處理器之全標量數值處理，且超出一微控 制器之能力。 因此需要-種可在具有有限處理能力及記憶體容量之— 微控制器或其他積體電路裝置上實施之可靠多重碰觸追縱 演算法。 【發明内容】 根據本，明’提供—種隨著時間追縱多個碰觸之方法， 其中針對母一時間訊框提供一碰觸資料集，每一碰觸資料 參 集通常包括複數個碰觸座標’且每—碰觸座標界定一碰 觸’該方法包括： a) 針對第一時間訊框及第-B主pq 4 γ & Μ _ , 孔·及第一時間讯框提供第一碰觸資 科7Κ及弟一碰觸資料华· b) 確疋该第二時間訊框中至該第一時間訊 碰觸中之每一者夕县各α、， Π通寻 的間隔； 靠近娅觸，且計算每一此碰觸對之間 二Η::最小間隔之碰觸對開始，驗證每-對直至在 / 、訊框中之該碰觸已針對其配對之碰觸之間嘗試 143964.doc 201030572 一配對； d)因此，藉由若必要的話則再應用步驟…及幻複數次來 再處理來自該第一碰觸資料集及該第二碰觸資料集之至今 尚未配對之碰觸。 因此，將來自該第一及第二時間訊框之碰觸根據其相互 接近度在步驟b)中臨時地配對，且然後在步驟c)中此配對 被確認或通過驗證，除非其將導致涉及在該第二時間訊框 中已經配對之一碰觸之一重複或退化配對。闡述此途徑之 另一方式係觀察該第二時間訊框中之一碰觸是否最靠近該 第一時間訊框中之兩個或更多個碰觸，所選擇之配對是否 係具有最小間隔之一個配對。 時間次序係任意的，此意指該兩個時間訊框中之較早者 或該兩個時間訊框中之較後者之座標可用作距離計算之一 基礎。在此點上，應注意，在本發明之上述定義中對第一 時間訊框及第二時間訊框之提及並不暗示第一時間訊框與 第二時間訊框相比係一較早時間訊框（或一較後時間訊 框）^兩種可此性皆歸屬於本發明之範嘴内。 明顯地，該方法避免了計算在多個碰觸位置之間的所有 可能路徑之間隔距離之需要，且替代地僅當需要防止—個 時間訊框中之一單個碰觸與另一時間訊框中之多個碰觸配 對時使用一選擇性重新計算。該方法亦避免了複雜的代數 及浮點運算，且具有極小記憶體要求，此乃因所有處理皆 基於僅比較兩個碰觸資料集且不涉及依據多個在前時間訊 框而進行之任何路徑預測或歷史速度考量。 143964.doc -8 - 201030572 該方法較佳經實施使得若臨時配對之碰觸之間的距離超 過一臨限值距離則不進行配對。在此等情形中，該等碰觸 被視為單獨致動而非一單個移動致動。舉例而言，在步驟 C)中，若臨時配對之碰觸之間的距離超過一臨限值距離則 配對未通過驗證。更佳地，若具有最小間隔之碰觸對（亦 即’最靠近對）分離大於該臨限值距離，則不再在第一碰 觸資料集與第二碰觸資料集中之碰觸之間尋找配對。 本發明亦係關於一種用於處理碰觸資料以隨著時間在連 續時間訊框之間追蹤多個碰觸之裝置，其中該裝置經組態 以執行根據本發明之以上所定義之方法及在詳細闡述中闡 述之進一步定義之態樣中之任一者。該裝置較佳係一微控 制器’或至少包括一微控制器。 所請求之發明之優勢係可使用幾個簡單計算及較少計算 時間在輪詢循環或時間訊框之間追蹤毗鄰一碰觸面板之物 件。 因此，本發明提供一可靠多重碰觸追蹤演算法，其充分 簡單以在具有有限處理能力及記憶體容量之一微控制器或 其他積體電路裝置上即時運行。該多重碰觸追蹤演算法較 佳託管於微控制器上之非揮發性記憶體中。在運作期間， 該微控制器將資料以碰觸座標形式將輸出至一輸出埠，該 等碰觸座標按照藉由本發明之方法€得之所追蹤碰觸排序 或藉由該等所追蹤碰觸加標藏。 因此自微控制II接收輸出之較高級系統組件接收預處理 之碰觸資料而非需要預處理之原始碰觸資料以確定哪些訊 143964.doc 201030572 框中之哪些碰觸係彼此相關聯。 依據熟習此項技術者之一般常識將理解，一微控制器係 一積體電路，其含有一微處理器系統之基本運作單元以允 許自律功能，亦即一微處理器、揮發性及非揮發性記憶 體，及輸入/輸出功能，但與個人電腦中使用的當前技術 水平之中央處理單元（CPU)、圖形處理單元（〇pu)或數位信 號處理器（DSP)之一狀態相比，其整合規模且因此成本及 功率消耗低若干數量級。微控制器用於即時地執行小的控 制程式（例如本發明之方法），且自律地或獨立地運作以實 施其指定功能。該控制程式通常儲存於非揮發性記憶體中 之微控制器上（亦即，作為㈣）。特定而言，本發明之碰 觸追縱演算法可儲存於主機微控制器及其他裝置上之非揮 發性記憶體中。 理併入於微控制器或其 中之任一者：輕敲、兩 伸展或旋轉。 若需要，則亦可將較高級筆勢處 他裝置中，例如用於識別以下筆勢 次輕敲、按壓、輕彈、拖、擠捏、 【實施方式】 圖1係圖解說明根據本發明-實施例之提供 電容 性變換感測器配置之一觸敏矩丨平— Λ. TJ/ g® _ . 電路圖。圖1中所示 之碰觸面板具有4個列電極及4個 需要來選擇行及列之數目，另—實應瞭解，可根據 或任一其他可行數目之行及列。Μ二㈣及八個列 測節點陣列容納於 該等感測電極界定 藉由延伸適合形狀及尺寸之電極將感 基板（例如一玻璃面板）中或其下方γ 143964.doc 201030572 可在其内確定一物件f你丨JL, (j如，—手指或觸控筆）至感測器之 位置之一感測區域。料认廿丄u 中感測器係上覆於一顯示器 (例如-液晶顯示器（LCD))上之應用，基板可係—透明塑 膠材料且電極係由使用習用技術沈積於基板上之氧化銦錫 ㈣)之透明㈣成。因此’該感測器之感測區域係透 明的且可放置於一顯示路苴 一 螢幕上方而不會使在該感測區域後

顯示之内容模糊。在其他實例中，該位置感測器可不意欲 设置於一顯不器上方且可不係透明的；在此等例項中，可 之材料（例如’—銅壓層印刷電路板_》來 替換ITO層。 關於基板上之感測電極之圖案，存在可觀之設計自由 度。重要的係其將感測區域劃分為配置成若干列及若干行 之-感測單元陣列(格栅)。(應注意，術語「列」及「行」 在此處用於在兩個方向之間進行方便的區分且不應理解為 暗指-垂直定向或-水平定向。）舉例而t，某些實例性 電極圖案揭示於US 2008/0246496 A1 [7]中，其内容以全文 引用方式併入本文中。 熟悉此項技術者將認識到，圖2中所圖解說明之感測器 係主動類型，亦即，基於量測兩個電極之間（而非在一單 個感測電極與一系統接地之間）的電容性耦合。作為主動 電谷性感測技術之基礎之原理闡述SUs 6,452,514 [6]中。 在一主動類型感測器中，向一個電極（所謂的驅動電極）供 應一振盪驅動信號。該驅動信號與該感測電極之電容性耦 合度係藉由量測由該振盪驅動信號傳送至該感測電極之電 143964.doc 201030572 荷量來確定。所傳送之電荷量（亦即，在該感測電極處所 經歷之信號之強度）係該等電極之間的電容性耦合之一量 測。當罪近該等電極不存在任何指向物件時 上之所量測信號具有一背景值或靜態值。然而，= 物件（例如一使用者之手指）接近該等電極（或更特定而言接 近靠近分離該等電極之區）時，該指向物件充當一虛擬接 地並吸收來自該驅動電極之驅動信號（電荷）中之某些信 號。此用來降低耦合至該感測電極之驅動信號之分量之強 度。因此，認為該感測電極上之所量測信號之一衰減指示 一指向物件之存在。 所圖解說明之mxn陣列係一4x4陣列，其包括4條驅動線 (在下文中稱為X線）及4條感測線（在下文中稱為丫線）。在 圖解說明中X線與Y線交叉處存在一感測節點2〇5。實際 上，X線與γ線係在碰觸面板之由一電介質分離之不同層 上，使得其為電容性耦合，亦即非歐姆接觸。在每一節點 205處，X線與γ線之毗鄰部分之間形成一電容此電容在 此項技術中通常稱為(^或匕，實際上係一耦合電容器。一 致動本體（例如，一手指或觸控筆）之存在具有引入分路電 容之效應，然後該等分路電容由一等效接地電容器經由該 本體被接地至接地或大地。因此，該本體之存在影響自耦 合電容器之Y側傳送之電荷量且因此提供偵測該本體之存 在之一方式。此乃因每一感測節點之乂與γ「板」之間的 電容隨著由一碰觸所引起之接地電容增加而減小。在此項 技術中此係眾所習知的。 143964.doc 201030572 在使用中，依次驅動x線中之每_者以自感測器陣列獲 取-全資料訊框。為此，一控制器ιΐ8經由控制㈣^、 103.2、 103.3 及 103.4 致動驅動電路 1〇11、1〇1 2、1〇13、 ;1G1·4以依次驅動x線中之每—者。至該等驅動電路之一另 外控制線U)7提供-輸出啟用以使輸出浮動至相關X線之χ 板。 對於每-X線’電荷被傳送至連接至該等丫線中之一各 別Υ線之一各別電荷量測電容器Cs 112」、112 2、 ® U2·4。在由控制器控制之開關之作用下，發生電荷自耦 合電容器205至電荷量測電容器Cs之傳送。為簡單起見， 圖解說明該等開關或其控制線。可在us 6,452,514⑹及 WO-00/44018 [8]中找到進一步之細節。 電荷量測電容器Cs 112.1、112.2、112.3、U2 4上所保 持之電荷可由控制器118經由各別連接線1161、116 2、 116.3、 116.4透過在控制器118内部之一類比至數位轉換器 (未顯示）來量測。 ❹ 關於此一矩陣電路之運作之更多細節揭示於us 6,452,514 [6]及 WO-00/44018 [8]中。 該控制器可係一單個邏輯裝置’例如一微控制器。該微 • 控制器較佳可具有一推挽式CMOS接針結構。必需功能可 由一單個通用可程式化微處理器、微控制器或其他積體晶 片（例如一現場可程式化閘陣列（FPGA)或專用積體晶片 (ASIC))提供。 圖2A至2C顯示在一連串時間訊框tl、t2、。及“期間在一 143964.doc •13· 201030572 碰觸面板上複數個碰觸之演進。圖2A與時間訊框“及^相 關，圖2B與時間訊框h及h相關，且圖2C與時間訊框。及^ 相關。應注意，圖2A至2C中所示之碰觸面板具有一 8xl2 電極陣列，而非圖1中所示之5x3電極陣列。此對於運作原 理無關緊要。特定而言，下文所闡述之演算法可應用於具 有任意數目之感測器節點之碰觸面板。 為簡化下文中之解釋起見，將碰觸座標視為在感測器節 點處，亦即在x&y電極之間的交又點處。然而，應瞭解， 如在此項技術中習知，實際上通常應用後處理以在自毗鄰 相連節點群組獲得之信號之間進行内插，藉此產生位於節 點位置中間之碰觸座標。 使用兩個不同符號顯示圖2A至2C中所示之碰觸位置， 其中使用一十字表示先前碰撞且使用圓圈表示當前碰觸。 應瞭解，可偵測到更多或更少之碰觸。亦應瞭解，可使 用 US 5,825,352 [1]、US 6,888,536 [2]或 US 2006/0097991 [3 ]中所揭示之方法中之一者或為熟悉此項技術者習知之任 其他方法找出赴鄰碰觸面板之物件之座標以確定多個物 件同時毗鄰一碰觸面板之座標。 在當前技術之情形下，具有多重碰觸能力之一電容性感 測器之一典型面板將具有大約在3><4與12xl2個節點之間的 矩陣’其中趨勢係此數目正穩定地增加，使得可預期在 不久的將來多達20x20個節點。 現將參照圖2A至2(11使用圖3來闡述如何將多個碰觸自_ 個時間追蹤至下一時間。 143964.doc -14· 201030572 圖3顯示本發明一實施例之演算法之一流程圖。圖〗中所 示之主機控制器109用於施加所闡述之演算法。現聞述圖3 中所示之演算法。 • 在闡述詳細過程流程之前，應注意，本發明之追蹤過程 實質上係一兩階段過程，其中在第一階段中將先前碰觸與 當前碰觸臨時配對，且在第二階段中，端視是否偵測到= 何衝突，確認或擯棄該等臨時配對中之每_者。然後，藉 由相同基本過程再處理屬於所擯棄臨時配對之碰觸座標， ® 且對此進行重複多達完全處理碰觸資料所需之次數。因 此，對漸進變小之碰觸資料集之子集重複實施該基本過 程。 術語「先前碰觸」將在通篇中用來識別在先前時間訊框 中偵測之一碰觸。 術語「當前碰觸」將在通篇中用來識別在當前時間訊框 中伯測之一碰觸。 參術語「碰觸資料集」用來闡述自碰觸螢幕之一單個訊框 或樣本輸出之碰觸座標，因此本發明之過程藉由共同處理 一先前碰觸資料集及一當前碰觸資料集而運作。 術语「臨時配對」將在通篇中用來指示在過程之第一階 奴中所識別之配對，且術語「配對」通常將用來指示在過 牙王之第一階段中已確認或驗證之配對。術語經確認配對或 、”二驗5登配對或類似術語可偶爾用來強調與臨時配對之區 別。 該過程在每一當前碰觸與其最靠近先前碰觸之間進行臨 143964.doc -15- 201030572 時配對。鑒於此規則，將理解，在先前與當前碰觸之間通 常將不存在—對—映射。舉例而言，-特定當前碰觸可 比任一其他當前碰觸更靠近兩個不同先前碰觸。 現參照圖3闞述該過程。 在步驟302中’輪詢一碰觸面板之處理器以獲得毗鄰該 碰觸面板之任何碰觸之座標。此係第一次輪詢該碰觸面 板，因此此等皆被視為「新」碰觸。術語「新碰觸」將在 通篇中用來識別未存在於先前時間訊框中之田轉碰觸面板 之任一碰觸。 在步驟304中，在過去一預定時間之後針對另一碰觸座 標集輪詢該處理器。該預定時間通常係1〇 ms，但可係在 1 ms至1 s之範圍中。 在步驟306中，輪詢一碰觸面板之處理器以獲得毗鄰該 碰觸面板之任何碰觸之座標。一旦在兩個連續時間間隔期 間獲得了兩個碰觸座標集，則追蹤毗鄰於該碰觸面板之碰 觸。 在步驟308中，產生含有與一各別當前碰觸臨時配對之 未配對先前碰觸中之每一者之一列表或表。藉由間隔距離 對該列表進行排序以使得在其之間具有最短距離之臨時配 對之先前碰觸及當前碰觸出現在該列表之頂部且離得最遠 之彼等臨時配對出現在該列表之底部。 在步驟310中，選擇該列表中之第一先前碰觸，根據定 義其將係未配對的。（然而，對於步驟3 10在過程流程中之 後續遍曆，情況通常將不係如此。）忽視已配對（亦即，確 143964.doc -16 - 201030572 S忍為配對的）之所有先前碰觸。 在步驟312中’檢查當前碰觸是否已與在列表之較高位 置處之另一先前碰觸（亦即，較靠近其之-個碰觸）配對。 • 料在此-較靠近配對，則該列表需要對自列表之目前一 伽對至底部（亦即，最遠的配對）之所有配對進行重新計 算，在此情形中’過程將轉至步驟3〇8，其中產生全部未 配對碰觸之一新列表。若臨時配對之當前碰觸尚未與另-先前碰觸配對則過程移至步驟314。 ® I步驟314中’將臨時配對之先前碰觸與當前碰觸配 對，亦即，確認或驗證其配對。 :步驟316中’對當前碰觸中之每一者進行搜索以確立 曰月J碰觸中之任-者是否尚未與_先前碰觸配對。若不再 存在尚未配對之當前碰觸，則過程轉至步驟320。若存在 剩餘之未配對之當前碰觸，則過程轉至步驟318。 在步驟320中，將尚未與—當前碰觸配對之任何剩餘之 鰺1前碰觸視為已被略去1語「已略去」意指在先前時間 成框中田比鄰碰觸面板之一物件在當前時間訊框中不再批鄰 碰觸面板’亦即已舉離。 在ν驟318巾，針對任何未配對之先前碰㈣先前碰觸 進行搜索。若存在剩餘之未配對之先前碰觸，則過程轉至 Υ驟3 10此乃因仍存在未配對之先前碰觸及當前碰觸。 ’’、、而右不存在未配對之先前碰觸’則過程轉至步驟 322。 在乂驟322中冑尚未配對之任何剩餘之當前碰觸標示 143964.doc ·】7· 201030572 為新·觸。 在步驟320及322之後，過程轉至步驟324,其中出於追 蹤目的輸出配對之碰觸座標。 在步驟324之後，過程轉至步驟3〇4，其中該過程在重複 整個過程之前等待一預定時間。此過程將連續運行直至其 終止。 將一單個移動碰觸與兩個單獨碰觸區分開之一期望額外 特徵係若臨時配對之碰觸之間的距離超過一臨限值距離則 防止任何配對之驗證。對此進行實施之一有效方式係在步 驟310中包含一額外測試。亦即，在步驟31〇中測試具有最 小間隔（亦即有序列表之頂列）之碰觸對是否分離大於該臨 限值距離。若係如此，則不再在先前碰觸資料集與當前碰 觸資料集中之碰觸之間尋找配對，且過程流程自步驟31〇 跳至步驟304。 現使用圖2A至2C圖解說明如何在一丨2x8碰觸矩陣（例如） 中實施上文參照圖3闡述之演算法。 圖2A顯示兩個碰觸座標集，亦即一當前碰觸集21〇、 212、214及216以及一先前碰觸集2〇2、204、206及208。 圖2A圖解5兑明在圖3中在步驟3〇6處顯示之過程，其中兩次 輪詢該處理器以獲得兩個連續碰觸資料集。 表1顯示未配對之先前碰觸及其來自圖2A之臨時配對之 當前碰觸中之每一者之一列表，其中此等碰觸中之每一者 之間的距離顯不於右手行中。該表係由碰觸間間隔距離 (亦即，由右手行）來分類。 143964.doc -18^ 201030572 先前碰觸 當前碰觸 距離 202 212 1 208 214 1.4 206 214 2 204 210 广2.2 表1 在表1中，由於當前碰觸212尚未配對，因此將首先臨時 配對之先前碰觸與當前碰觸配對。因此，將先前碰觸2〇2 與當前碰觸212配對。仍存在剩餘之未配對之當前碰觸及 φ 先前碰觸’因此該過程返回至表1中所示之列表。然而， 由於碰觸202與212已經配對，因此選擇下兩個臨時配對之 先前碰觸及當前碰觸208及214。當前碰觸214尚未配對。 因此’將先前碰觸208與當前碰觸214配對。同樣在表1之 列表中仍存在未配對之先前碰觸及當前碰觸，因此該過程 返回至表1中之列表。現前兩列碰觸係配對的，因此選擇 先前碰觸206及當前碰觸214(第三列）。然而，當前碰觸214 已配對。因此’如在表2中所示，產生含有與最靠近之當 ® 前碰觸臨時配對之未配對先前碰觸中之每一者之一新列 表。 先前碰觸 當前碰觸 距離 204 210 2.2 206 216 4.1 表2 在表2中，由於當前碰觸210尚未配對，因此將首先臨時 配對之先前碰觸與當前碰觸204與210配對。因此，將先前 碰觸204與當前碰觸21 〇配對。表2中仍存在剩餘之未配對 143964.doc • 19- 201030572 之當前碰觸及先前碰觸，因此該過程返回至表2中所示之 列表。然而，由於碰觸204及210已經配對，因此選擇下兩 個臨時配對之先前碰觸及當前碰觸206及216。當前碰觸 216尚未配對。因此，將先前碰觸206與當前碰觸216配 對°現表2之列表中不再存在任何未配對之先前碰觸或當 前碰觸。將來自圖2A之先前碰觸及當前碰觸配對並輸出如 下： •先前碰觸202與當前碰觸212配對 •先前碰觸208與當前碰觸214配對 •先前碰觸204與當前碰觸210配對 •先前碰觸206與當前碰觸216配對 當輪出配對之碰觸時，在過去一預定時間之後針對一新 的碰觸座標集再次輪詢處理器。當獲得一新的碰觸座標集 時將來自先前時間訊框之當前碰觸標示為當前時間訊框 中之先前碰觸。 先前碰觸 當前碰觸 距離 224 222 1.4 220 222 2 228 226 3 218 230 3.9 圖2B顯示在過去一預定時間之後的同一碰觸面板。自圖 2]3顯而易見，現在將圖2八中顯示為圓圈之碰觸顯示為十 字。表3顯示未配對之先前碰觸及其來自圖2B之臨時配對 之當前碰觸中之每一者之一列表，其中此等碰觸中之每一 者之間的距離顯示於右手行中。 表3 143964.doc 201030572 在表3中，由於當前碰觸222尚未配對，因此將首先臨時 配對之先前碰觸與當前碰觸224與222配對。因此，將先前 碰觸224與當前碰觸222配對。表3中仍存在剩餘之未配對 之當前碰觸及先前碰觸，因此該過程返回至表3中所示之 列表。然而’由於碰觸202及212已經配對，因此選擇下兩 個臨時配對之先前碰觸及當前碰觸。當前碰觸22〇已配 對’因此’如在表4中所示，產生含有與最靠近之當前碰 觸臨時配對之未配對先前碰觸中之每一者之一新列表。 先前碰觸 當前碰觸 距離 220 230 2.2 228 226 3 218 230 3.9 表4 在表4中’由於當前碰觸23〇尚未配對，因此將首先臨時 配對之先前碰觸及當前碰觸配對。因此，將先前碰觸22〇 與虽則碰觸230配對。表4中仍存在剩餘之未配對之當前碰 觸及先前碰觸，因此該過程返回至表4中所示之列表。然 而由於碰觸220及23〇已經配對，因此選擇下兩個臨時配 對之先則碰觸及當前碰觸。當前碰觸226尚未配對。因 此，將先前碰觸228與當前碰觸226配對。不再存在任何未 配對之當前碰觸’因此略去了任何剩餘之先前碰觸。將來 自圖2B之先前碰觸及#前碰觸中之每—者㈣並輸出如 下： •先前碰觸224與當前碰觸222配對 143964.doc -21 - 201030572 •先4碰觸220與當前碰觸230配對 •先則碰觸228與當前碰觸226配對 •先前碰觸218被略去。 圖2C顯示在已過去一預定時間之後的同一碰觸面板。自 圖顯而易見，現在將圖2B中顯示為圓圈之碰觸顯示為 十子。表5顯示未配對之先前碰觸及其來自圖2C之臨時配 對之當前簡中之每一者之一列表，纟中此等碰觸中之每 一者之間的距離顯示於右手行中。 先前碰觸 當前碰觸 距離 236 238 1 232 234 2 240 242 2.2 244 表5 在表5中，由於當前碰觸238尚未配對’因此將首先臨時 配對之先前碰觸與當前碰觸配對。因此’將先前碰觸236 與當前碰觸234配對。表5中仍存在剩餘之未配對之當前碰 觸及先前碰觸，因此該過程返回至表5中所示之列表。然 而’由於碰觸236及238已配對，因此選擇下兩個臨時配對 之先前碰觸及當前碰觸。當前碰觸234尚未配對。因此， 將先前碰觸232與當前碰觸234配對。同樣在表5之列表中 仍存在剩餘之未配對之先前碰觸及當前碰觸，因此該過程 返回至表5中之列表。表5中之下兩個未配對之碰觸係先前 碰觸240及當前碰觸242。當前碰觸242未配對。因此，將 143964.doc -22- 201030572 先前碰觸240與當前碰觸242配對。在表5之列表中剩餘一 個未配對之當前碰觸。然而’由於不再存在任何未配對之 先前碰觸，因此將當前碰觸244標示為新。將來自圖2(：之 先前及當前碰觸配對並輸出如下： •先前碰觸236與當前碰觸238配對 •先前碰觸232與當前碰觸234配對 •先前碰觸240與當前碰觸242配對 •當前碰觸244被標示為一新碰觸 ❹

現藉由允許在過去一預定時間之後針對毗鄰碰觸面板之 一新的娅觸集之另一碰觸座標集輪詢處理器而重複該過 程。此過程繼續直至其終止。 圖2D概述處理四個順序時間訊框^^、。及％以追蹤碰 觸運動之、.Ό果，其中圖2A與時間訊框^及t2相關，圖⑼與 時間訊框t2At3相關’且圖2C與時間訊框Μ%相關。所追 蹤之碰觸中之每-者由帶箭頭之線顯示。圖⑶中所示之所 追縱碰觸概述於以下表6中。

表6顯示在四個時間訊框 表6 (亦即t丨及t4)期間所追蹤之碰 143964.doc -23· 201030572 觸碰觸2」在t2之後终止且一新「碰觸5」在時間訊框 4中出見應瞭解’可使用-不同標示/識別符來識別尚未 使用之-新碰觸。然而，隨著時間推移，可識別多個新碰 用唯識別符標示每一新碰觸可變得困難。此外， 每一碰觸面板可限定於辨別及追蹤-固定數目之碰觸。若 二匕貝J車又佳使用相同標示來識別碰觸，（例如）表6中所 示之碰觸。 概5之，在上文進—步論述之先前技術方法中，顧示 ‘η’個物件之追蹤進行n!次計算1而，在本發明之實施例 ’計算次數不多於(n2+n)/2,其比n丨更相當有利地隨著 增加之碰觸數目按比例調整。因此，可使用較少計算及較 ^十鼻時間在輪詢循環或時間訊框之間追縱田比鄰一碰觸面 板之物件。此外，若追蹤演算法較快速，則輪詢之間的時 間可減少。 因此，當前演算法可按比例調整至更大數目之同時發生 :碰觸’其中所需之計算能力具有一較小增加。舉例而 ❹ '，能夠追蹤多達3、4、5、6、7、8、9或1〇個同時發生 之碰觸之一裝置可製成有適度計算能力(如可在一微控制 器中得到）。 /亦應注意’時間次序係任意的，此意指有序列表可基於 當前碰觸座標而非先前碰觸座標來構造，如其在上文所述 之實施例中。 上文所述之過程假定，若在兩個後續時間訊框中债測到 同數目之碰觸’則先前碰觸中之每—者將與當前碰觸中 143964.doc •24- 201030572 之每者中之一者配對。然而，在其他實施例中情況可不 係如此。舉例而言，可指定可在一碰觸面板上追蹤-物件 之距離之一上臨限值。因此’若兩個碰觸之間的距離大於 - 一指定臨限值，則略去先前碰觸且將當前碰觸指派為一新 碰觸，亦即未追蹤。 在上文所述之實施例中，每一列表係由先前碰觸及與其 臨時配對之最靠近當前碰觸中之每一者構成。然而，應除 解，若首先列出先前碰觸中之每-者之所有可能路徑且上 述演算法針對未配對之先前碰觸中之每一者之最短路徑長 度對該列表進行搜索，則獲得相同結果。此一變體歸屬於 本發明之範疇内。 圖4以平面圖示意性地顯示根據本發明之一被動型感測 器實施例之一 2D觸敏電容性位置感測器3〇1及隨附電路。 2D觸敏電容性位置感測器3〇1可運作以確定物件沿一第 一（X)方向及一第二（y)方向之位置，其定向顯示為朝向圖 藝不之左上角。感測器301包括其上配置有感測電極3〇3之一 基板302。感測電極303界定可在其内確定一物件（例如， 一手指或觸控筆）至該感測器之位置之一感測區域。基板 302可係一透明塑膠材料且該等電極由使用習用技術沈積 於基板302上之氧化銦錫（IT〇)之一透明膜形成。因此，該 感測器之感測區域係透明的且可放置於一顯示螢幕上方而 不會使在該感測區域後顯示之内容模糊。在其他實例中， 該位置感測器可不意欲設置於一顯示器上方且可不係透明 的；在此等例項中，可以一更經濟之材料（例如，一銅壓 143964.doc •25- 201030572 層印刷電路板（PCB))來替換ITO層。 該等感測電極在基板302上之圖案係如此以將該感測區 域劃分為配置成若干列及若干行之一感測單元3〇4陣列（格 柵）。（應注意’術語「列」及「行」在此處用於在兩個方 向之間進行方便的區分且不應理解為暗指一垂直定向或— 水平定向。）在此位置感測器中，存在與X方向對準之三個 感測單元行及與y方向對準之五個感測單元列（總共五十個 感測單元）。最頂感測單元列稱為列Y1，向下下一列稱為 列Y2，且如此向下至列Y5。類似地，該等感測單元 左至右稱為行XI至X3。 每一感測單元包含一列感測電極3〇5及一行感測電極 306。列感測電極305及行感測電極ι〇6配置於每一感測單 το 304内以彼此交錯（在此情形中，藉由彼此圍繞地成正方 形螺旋），但並非以電方式連接。由於該等列感測電極及 該等行感測電極係交錯（纏繞在一起）的，因此毗鄰於一給 定感測單元之一物件可提供至兩種感測電極之一顯著電容 性耦合，而無論該物件在該感測單元中定位於何處。交錯 ❹ 之特性標量可係大約或小於手指、觸控筆或其他致動物件 之電容性面積以提供最佳結果。感測單元3〇4之大小及形 狀可與則貞測之物件之大小及形狀相當或更大（在可行❿ 度内）。 · 同一列中所有感測單元之列感測電極3 〇 5電連接在一起 、开v成五個單獨之列感測電極列。類似地，同一行中所有 感測單元之行感測電極3〇6 Φ 电蚀電連接在一起以形成三個單獨 143964.doc -26- 201030572 之行感測電極行。 位置感測H 301進_步包括福合至該等列感測電極列及 該等行感測電極行巾之各別—者之―系列電容量測通道 _ 3〇7。每一量測通道可運作以產生指示相關聯❹j電極行 • 或感測電極列與一系統接地之間的一電容值之一信號。將 電容量測通道307顯示為兩個單獨之庫’其中一個庫耦合 至該等列感測電極列（標示為们至丫5之量測通道）且一個庫 _合至該等行感測電極行（標示為XI至X3之量測通道卜然 β \應瞭解’實際上’所有量測通道電路將最可能提供於 一早個單元中，例如一可程式化或專用積體電路。此外， 雖然顯示了八個單獨之量測通道，但電容量測通道可替代 地由具有適當多工之一單個電容量測通道提供，但此並非 係-較佳運作模式。此外，可使用us 5,463,388 [5]中所闊 述之種類之電路或類似電路，其藉助一單個振盈器同時驅 動所有列及行以便將-感測場疊層集傳播穿過上覆基板。 β 將指示由量測通道307量測之電容值之信號提供至包括 處理電路之-處理器308。該位置感測器將被視為一系列 離散鍵或節點。每一離散鍵或節點之位置係乂傳導線與y傳 導線之交叉點。該處理電路經組態以確定該等離散鍵或節 點中之哪一者具有指示與其相關聯之電容之一信號。一主 機控制器309經連接以接收自處理器3〇8輸出之信號，亦 即’來自該等離散鍵或節點中之每一者之指示一所施加之 電容性負載之信號。然後，經處理之資料由控制器3〇9在 輸出線310上輸出至其他系統組件。 143964.doc •27· 201030572 概述詳細說明，本發明Μ述-種用於依據自包括-感測 節點陣列之碰觸螢幕輸出之一資料集追蹤毗鄰—碰觸螢幕 =多個同時物件之方法。該資料集包括-第—時間訊框之 -維座標集及—第二時間訊框之—：維座標集。該方法 包括： a)接收該資料集作為一輸入； ')計算自該第一時間訊框中之該座標集中之每一者至 該第二時間訊框中之該座標集中之最靠近一者之距離； Ο藉由該第一時間訊框中之該座標集與該第二時間訊 框中之遠座標集之最靠近—者臨時配對之距離產生 列表； 句在該有序列表中將來自該第一時間訊框之該座標集 中之每—者與該第二時間訊框中之—未配對座標集按順序 配對直至該第二時間訊框中之該座標集中之—者已配對或 直至該第m框與該第二時㈣框巾轉在未配對之 座標集； e) 若存在來自該第—時間訊框之至少—個未配對之座 標集及來自該第二時間赌之-個未配對之座㈣，則重 複步驟b)至d);及 f) 輸出來自該第-時間訊框與該第二時間訊框之配對 之座標集。 、亦闡述-種用於實施本發明之方法之犯觸敏電容性位置 感測器該感測益包括.⑷—碰觸面板，其具有分佈於其 區域上之複數個感測元件；（b)_電容量測電路，其連接至 143964.doc -28- 201030572 "亥等感測7C件且可重複運作以獲取電容信號值集，每一集 由來自該等感測元件中之每一者之一電容信號值組成；及 ⑷處理器，其經連接以自連續時間訊框連續地接收二維 4觸資料座標集、根據以上方法對其進行處理，且輸出經 . 4理之碰觸諸，其巾識別了在連續時間訊框巾之碰觸之 間的追蹤。 應瞭解’上述說明假定由本發明處理之兩個碰觸資料集 ❹得'來自緊岔連續之時間訊框，但並非必需為此情形。原則 上，進行比較之兩個時間訊框可由一個或多個其他時間訊 框分離。 儘管已參照電容性碰觸感測器詳細闡述了本發明，但應 瞭解本發明之方法可應用於在—維、二維或（原則上）三維 石亚觸資料集中之任一類型之碰觸感測器裝置。應瞭解，存 〜數個其他碰觸感測技術，例如基於電阻螢幕之彼等技 術其通常藉助觸控筆輸入而運作，及開發用於大區域之 參 技術例如基於超聲波或其他聲學技術之彼等技術，及基 2全内反射或其他光學技術之彼等技術。所有此等碰觸技 術可自本發明中獲益。 【圖式簡單說明】 為更好地轉本發明並顯示可如何實施本發明，現在以 實例方式參考隨附圖式，附圖中： 圖I係根據本發明-實施例之—電容性位置感測器陣列 及所連接電路之一示意圖。 圖2A至2D示意性地顯示一系列矩陣類型碰觸面板，其 143964.doc •29- 201030572 圖解說明如何將毗鄰—碰觸面板之來自兩個 之多個碰觸自一個時間訊框追蹤至下—時間訊框a。代框 圖3係本發明之一實施例之過程之一流程圖·及 圖4係根據本發明另-實施例之-電容性位置感測器陣 歹J及所連接電路之—示意圖。 【主要元件符號說明】 101.1 驅動電路 101.2 驅動電路 101.3 驅動電路 101.4 驅動電路 103.1 控制線 103.2 控制線 103.3 控制線 103.4 控制線 107 控制線 112.1 電荷量測電容器 112.2 電荷量測電容器 112.3 電荷量測電容器 112.4 電荷量測電容器 116.1 連接線 116.2 連接線 116.3 連接線 116.4 連接線 118 控制器

143964.doc -30- 201030572 ❹ ❿ 202 先前碰觸 204 先前碰觸 205 感測節點 206 先前碰觸 208 先前碰觸 210 當前碰觸 212 當前碰觸 214 當前碰觸 216 當前碰觸 218 先前碰觸 220 先前碰觸 222 當前碰觸 224 先前碰觸 226 當前碰觸 228 先前碰觸 230 當前碰觸 232 先前碰觸 234 當前碰觸 236 先前碰觸 238 當前碰觸 240 先前碰觸 242 當前碰觸 244 當前碰觸 301 2D觸敏電容性位置感測器 143964.doc -31 · 201030572 302 基板 303 感測電極 304 感測單元 305 列感測電極 306 行感測電極 307 電容量測通道 308 處理器 309 主機控制器 310 輸出線 143964.doc - 32 -

Claims (1)

1. 201030572 七、申請專利範圍： 1. -種隨著時間追蹤多個碰觸之方法，其中針對每一時間 訊框提供—碰觸賴集，每-碰觸資料集通常包括複數 2碰觸座標，且每—碰觸座標界定—碰觸，該方法包 4 Θ對第減及第二時間訊框提供第一碰觸 資料集及第二碰觸資料集； b) 確定該第二時間訊框中至該第一時間訊框中之咳 等碰觸中之每一者之最靠近碰觸，且計算每一此碰觸;; 之間的間隔； c) 以具有最小間隔之碰觸對開始，驗證每—對直至 ^該第二日㈣訊財之該碰觸已針對其配對之碰觸之間 嘗s式一配對； d) 因此，藉由若必要的話則再應用步驟6)及〇複數 次來再處理來自該第-碰觸f料集及該第二碰觸資料集 之至今尚未配對之碰觸。 2. 2求们之方法’其中若臨時配對之碰觸之間的距離 超過—臨限值距離則配對未通過驗證。 3. ::求項2之方法，其中若具有該最小間隔之該碰觸對 ^大於該臨限值距離，則不再在該第一碰觸資料集與 μ第一碰觸資料集中之碰觸之間尋找配對。 4. 一種用於處理碰觸諸以隨著時間錢續時間訊框之間 =多個碰觸之裝置，其中該裝置經組態以執行如 項1之方法。 143964.doc 201030572 二长項4之裝置’其中該裝置包括-微控制器。 如β求項4之裝置，其中該裝置包括記憶體且如請求項1 中、、體現於儲存於該裝置之該記憶體中之一電腦程式 7.如請求項4之裝置，其進一步包括一輸出埠，其中該裝 置:組態以將資料輸出至該輸出埠，其中該資料包括按 照藉由如請求項1之方法獲得之所追蹤碰觸排序或藉由 該等所追蹤碰觸加標籤之碰觸座標。 I43964.doc