CN101971125A - 在电容性触摸板上定位多个物体 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于对电容性触摸板上的多个物体进行定位的系统和方法。用于确定同时与具有感测区的电容性触摸板相互作用的多个物体的位置的方法包括：生成与同时出现在感测区上的第一物体和第二物体相关联的第一电容轮廓，以及使用所述第一电容轮廓来确定所述第一和第二物体相对于所述感测区的位置。

Description

在电容性触摸板上定位多个物体

技术领域

本发明的实施例涉及电容性触摸板。具体来说，本发明的实施例涉及用于改善电容性触摸板操作的电容性触摸板设计和方法。

背景技术

在现有使用电容性触摸板定位多个手指(或其他输入物体)的技术中存在问题。需要能够使用触摸板系统足够精确地定位这些输入物体，以便对例如具有小按键的小键盘或键盘进行模拟。

电容性触摸板能够从各种不同的物体(如手指、笔、触针等)接受输入。对于大多数电容性触摸板来说，输入物体是导体。然而也可以使电容性触摸板接受非导体物体。为了叙述的简明起见，下面的讨论使用手指作为示例性输入物体。然而应当理解，任何不同的可接受物体的组合均能够产生用于确定这些物体位置的轮廓(profile)。

当两个或更多手指接触或者足够靠近使用轮廓感测方案的电容性触摸板时，所得到的电容轮廓近似等于分别由各个手指所导致的轮廓的总和(即，所得的轮廓对于分别与其他手指在不同时间施加时所得到的轮廓进行粗略叠加)。在一个具体实现中，使用峰值插值方法来计算每个手指的位置。为了提高插值精度，保存第一手指到达的电容轮廓的表示。当第二个手指也与触摸板相互作用(interacting)时，从后来的轮廓中减去所存储的轮廓表示，从而产生消除了第二个手指所致轮廓部分的修正轮廓。即使所捕获的第一手指的轮廓表示不是完全精确，从两个手指所产生的轮廓中减去该轮廓表示也能够产生校正的轮廓，对于测量第二手指的位置，该校正轮廓优于未校正的轮廓。基于第一手指轮廓和其他可用信息使用各种技术来改进对多手指轮廓的校正精度。

在电容性传感器上精确定位多个手指的主要现有替代技术公知的是“电容性成像”传感器，其不仅测量行电容和列电容，还测量表面上每个点各自的电容。成像传感器比轮廓传感器需要更昂贵的电子器件、更高的数据率、以及更高的功率。本发明允许以简单且便宜的电容轮廓传感器来执行成像传感器的传统功能。

某些触摸板的多手指应用要求两个触摸手指不仅被简单地计数并且被精确地定位。要求关注于足够精确地定位多个手指，以利用很小按键来模拟小键盘或键盘。本发明提供了一种在存在多手指触摸的情况下识别和精确定位各手指的方法，其中通过利用类小键盘应用的特殊使用模式的优点而提高了精度。

发明内容

本发明特别适合于手指一旦放下就很少移动的触摸板应用，如屏幕上键盘或小键盘。本发明的实施例包括用于确定同时与具有感测区的电容性触摸板相互作用的多个物体的位置的方法。该方法包括生成与同时出现在感测区上的第一物体和第二物体相关联的第一电容轮廓，并且使用所述第一电容轮廓来确定第一和第二物体相对于感测区的位置。

本发明的实施例还包括用于确定多个物体位置的电容感测触摸板。电容感测触摸板包括：与触摸板耦接的电容轮廓发生器，其用于生成与靠近触摸板的第一物体相关联的第一电容轮廓；以及与轮廓发生器耦接的位置确定器，其基于第一电容轮廓来确定第一物体相对于触摸板的位置。在一个实施例中，电容轮廓发生器生成与同时靠近触摸板的第一物体和第二物体相关联的第二电容轮廓。在一个实施例中，轮廓校正器与轮廓发生器耦接，该轮廓校正器基于第一和第二电容轮廓来确定校正电容轮廓，其中所述位置确定器基于校正电容轮廓来确定第二导电物体相对于触摸板的位置。

本发明还涉及如下构思：

构思1.一种用于确定同时与具有感测区的电容性触摸板相互作用的多个物体的位置的方法，该方法包括：

生成与同时出现在感测区上的第一物体和第二物体相关联的第一电容轮廓；和

使用所述第一电容轮廓来确定所述第一和第二物体相对于所述感测区的位置。

构思2.根据构思1的方法，其中确定所述第一和第二物体相对于所述感测区的位置包括：

确定与所述第一和第二物体相关联的相对于所述感测区第一轴的电容值；和

确定所述第一和第二物体在所述第一轴中的位置。

构思3.根据构思2的方法，还包括：

生成与所述第一和第二物体相关联的第二电容轮廓，所述第二电容轮廓包括与所述第一和第二物体相关联的相对于所述感测区第二轴的电容值；和

确定所述第一和第二物体在所述第二轴中的位置。

构思4.根据构思3的方法，还包括：

确定所述第一轴中的位置与所述第二轴中的位置之间的关系；和

使用所述关系来控制用户界面。

构思5.根据构思2的方法，其中确定所述第一和第二物体的位置包括：

对所述第一电容轮廓执行局部插值。

构思6.一种计算机可读介质，其具有存储在其上的计算机可读代码，所述代码令处理器执行用于确定同时与具有感测区的电容性触摸板相互作用的多个物体的位置的方法，该方法包括：

生成与同时出现在所述感测区中的第一物体和第二物体相关联的相对于所述感测区第一轴的第一电容轮廓，所述第一电容轮廓包括与所述第一轴相关联的电容值；

使用所述第一电容轮廓来确定第一和第二物体相对于所述感测区第一轴的位置；

生成与同时出现在所述感测区中的第一物体和第二物体相关联的相对于所述感测区第二轴的第二电容轮廓，所述第二电容轮廓包括与所述第二轴相关联的电容值；和

使用所述第二电容轮廓来确定第一和第二物体相对于所述感测区第二轴的位置。

构思7.根据构思6的计算机可读介质，其中所述方法还包括：

确定所述第一轴中的位置与所述第二轴中的位置之间的关系；和

使用所述关系来控制用户界面。

构思8.根据构思6的计算机可读介质，其中确定所述第一和第二物体相对于所述第一轴的位置包括：

对所述第一电容轮廓执行局部插值。

构思9.根据构思8的计算机可读介质，其中所述局部插值使用峰值电极的值以及相邻电极的值。

构思10.根据构思6的计算机可读介质，其中确定所述第一和第二物体相对于所述第二轴的位置包括：

对所述第二电容轮廓执行局部插值。

构思11.一种用于确定与电容性触摸板相互作用的多个物体的位置的方法，所述电容性触摸板生成电容轮廓，所述方法包括：

生成与靠近所述触摸板的第一物体相关联的第一电容轮廓；

基于所述第一电容轮廓来确定所述第一物体相对于所述触摸板的位置；

生成与同时靠近所述触摸板的第一物体和第二物体相关联的第二电容轮廓；

基于所述第一和第二电容轮廓来确定校正电容轮廓；和

基于所述校正电容轮廓来确定所述第二导电物体相对于所述触摸板的位置。

构思12.根据构思11的方法，其中相对于所述触摸板的第一轴来生成所述第一和第二电容轮廓。

构思13.根据构思11的方法，还包括：

使用所述第一和第二物体的位置来模拟文本输入装置。

构思14.根据构思11的方法，其中所述生成第一电容轮廓的步骤在所述生成第二电容轮廓的步骤之前进行。

构思15.根据构思11的方法，其中所述确定校正电容轮廓包括：

缩放所述第一和第二电容轮廓之一。

构思16.一种用于确定多个物体的位置的电容感测触摸板，包括：

电容轮廓发生器，其耦接至所述触摸板，用于生成与靠近所述触摸板的第一物体相关联的第一电容轮廓；

位置确定器，其耦接至所述轮廓发生器，用于基于所述第一电容轮廓来确定所述第一物体相对于所述触摸板的位置；

所述电容轮廓发生器用于生成与同时靠近所述触摸板的第一物体和第二物体相关联的第二电容轮廓；

轮廓校正器，其耦接至所述轮廓发生器，用于基于所述第一和第二电容轮廓来确定校正电容轮廓；和

所述位置确定器用于基于所述校正电容轮廓来确定所述第二导电物体相对于所述触摸板的位置。

构思17.根据构思16的电容感测触摸板，其中相对于所述触摸板的第一轴来生成所述第一和第二电容轮廓。

构思18.根据构思16的电容感测触摸板，还包括：

文本输入模拟器，用于使用所述第一和第二物体的位置来模拟文本输入装置。

构思19.根据构思16的电容感测触摸板，其中所述轮廓发生器在生成所述第二电容轮廓之前生成所述第一电容轮廓。

构思20.根据构思16的电容感测触摸板，还包括：

轮廓缩放器，用于缩放所述第一和第二电容轮廓之一。

构思21.一种用于识别与电容性触摸板相互作用的多个物体的模块，该模块包括：

第一输入端，用于接入与靠近所述电容性触摸板的第一物体相对应的信号；

轮廓发生器，用于生成与所述第一物体相关联的第一电容轮廓；

第二输入端，用于接入指示靠近所述电容性触摸板的第二物体的信号，其中所述轮廓发生器还用于生成与所述第二物体相关联的第二电电容轮廓；和

位置确定器，用于使用所述第一和第二电容轮廓来确定所述第一和第二物体相对于所述电容性触摸板的位置。

构思22.根据构思21的模块，还包括：

文本输入模拟器，用于使用所述第一和第二物体的位置来模拟文本输入装置。

构思23.根据构思21的模块，还包括：

用户界面控制器，用于使用所述第一和第二物体的位置来控制用户界面。

构思24.根据构思21的模块，其中所述轮廓发生器在生成所述第二电容轮廓之前生成所述第一电容轮廓。

构思25.根据构思21的模块，还包括：

轮廓缩放器，用于缩放所述第一和第二电容轮廓之一。

附图说明

并入说明书中并且构成说明书一部分的附图对本发明的实施例进行图示，并与说明书一同用于阐述本发明的原理。

图1示出根据本发明实施例的置于二维触摸板上的两个手指。

图2示出根据本发明的实施例在电容性触摸板上模拟的QWERTY键盘。

图3示出根据本发明实施例的顺序接触该触摸板的两个手指。

图4示出根据本发明实施例的重建的第二手指轮廓。

图5示出根据本发明的实施例对所捕获的轮廓进行缩放。

图6是例示了根据本发明的实施例用于确定与电容性触摸板相互作用的多个物体的位置信息的方法的流程图。

图7是根据本发明的实施例用于确定与触摸板的电容感测区相互作用的多个物体的位置的示例系统的框图。

具体实施方式

例如X-Y轮廓触摸板的一些轮廓电容性触摸板，测量传感器电极网格中每行及每列电极上的电容。对这些行、列电极电容的测量形成了X轴和Y轴电容轮廓。轮廓中的每个测量值都表示一行或者一列的总电容。接触触摸板感测区的手指或其它导电物体会增大手指下或者手指附近的行和列的电容，在每个轮廓(X和Y轴，或者笛卡尔坐标)中产生特征“碰触”。应当理解，触摸传感器还可以是“线性”传感器，其针对单个轴产生一维轮廓。其它的触摸板也可以设计为仅沿着单个轴感测并且生成这样的一维轮廓。

在此感测方案中，由手指导致的电容改变通常在最靠近手指中心的电极处最大。如果在每个轴轮廓中对电极连续编号，则X轴轮廓中手指最大电极的电极编号提供了对手指在触摸板表面上的位置的X坐标的粗略估计。类似的，Y轴轮廓中手指最大电极的编号估计了手指位置的Y坐标。

传统的电容性触摸板使用插值方法来计算手指在触摸板上的位子，其分辨率比电极的物理间隔更精细。一种这样的方法称为“峰值插值”，其对轮廓中的最大电容值及其相邻值应用数学公式来估计由手指导致的电容“碰触”的精确中心。

当两个物体同时与触摸感测系统相互作用时，例如当两个手指置于触摸板上时，可以分别对每个手指“碰触”的峰值应用峰值插值来确定各个手指的独立位置。如果手指间隔比较远，使得两个手指所导致的轮廓碰触不重叠，则上述方法比较奏效。

在一个实施例中，每个“碰触”都可以定义为其电容高于相邻电极的“峰值”(电容的局部最大值)电极以及电容值超过了基于期望的传感器触摸灵敏度而选择的阈值的电极的附近。由于电噪声和电极灵敏度变化而导致的波动会使这种简单方法错误地将单个手指计为两次碰触。

公知有各种替代实施例能够消除这种伪像。一种这样的方法是查找全部超过阈值的相邻电极组；另一种方法是在搜寻碰触之前对轮廓进行处理以降低波动。任何用于在电容轮廓中识别手指碰触的方法都可以用于本发明。不过，本发明允许对候选第二碰触进行隔离，并且在将其接受为第二手指之前对其应用诸如“Z”计算的额外规则。于是，尽管简单定义会带来伪像的潜在问题，但简单地定义“峰值”和“碰触”对于本发明来说是足够的。

本发明的一个实施例使用三值峰值插值。不过，本发明不限于三值峰值插值；任何能够根据一组电容值来计算手指位置的方法都可使用。

例如，针对本发明可以使用质心计算作为插值方法。也可以使用峰值插值，因为其简单并且相对不受悬停效应的影响。在设计为忽略超出阈值的在离触摸板一定距离处悬停的物体的系统中，或者设计为区分触摸和悬停或者不同的悬停程度的系统中，峰值插值是有用的。例如，如果第二手指尚未接触触摸板而是保持足够接近，从而产生少量的电容，该额外的电容会使得组合了整个触摸板表面的测量的质心计算受干扰。悬停手指所导致的额外电容对峰值插值的影响较小，其中峰值插值仅对来自目标手指周围的测量进行组合。一般来说，当在触摸板上放置多个手指时，局部插值方法(仅检验手指周围的电极)是优选的。

在一些应用中，通过对每个手指碰触独立地应用峰值插值所能够得到的精度是足够的。例如，如果期望手指保持在二维输入系统(如X-Y触摸板)的两个维度(如X和Y)的特定距离处，则以上所述成立。如果仅在更远维度上需要手指之间存在距离，则上述也成立。例如，可以实现“捏二指”姿态(gesture)，其取决于手指之间的距离的变化，而不取决于手指的绝对位置。

在此“捏”姿态中，用户将两个手指移动至紧靠或者分开，以在用户界面上执行某些动作，例如调节用户界面窗口的缩放度或者调节音频输出的音量。通过将捏距离定义为大于X轴轮廓中的手指碰触与Y轴轮廓中的手指碰触之间的距离，可以在X-Y电容轮廓传感器装置上实现“捏”姿态。即使手指保持为图1所示，这种“捏”姿态也会精确地表示手指之间的距离，因为手指在X坐标上远离。针对以其它方式布局(例如极坐标)的一维电容轮廓触摸板或者二维电容轮廓触摸板可以使用模拟方法。

然而，其它的应用要求精确确定两个手指的位置而不考虑手指的摆放。对于这种应用，独立峰值插值会表现很差，因为手指会非常靠近使得其碰触在至少一个轴上重叠。

当两个手指彼此靠近时，所得的电容轮廓近似等于每个手指独自所致轮廓的有关电极的总和。这是由于两个并联的电容器的电容等于其电容总和所带来的结果。即使传感器装置测量到电容的略微非线性功能，其仍近似等于简单相加的组合轮廓。

图1示出了根据本发明实施例的置于二维触摸板110上的两个手指101和102。在二维触摸板110上，由两个手指所致的碰触119和139有可能在一个轴上重叠，即使这两个手指在二维平面上间隔一定距离。例如，当两个手指置于图1所示的两个圆圈上时，X轴轮廓112示出了碰触119和139中各自不同的峰值114和116，通过两个独立应用的峰值插值能够容易地计算出这两个手指的位置。不过，Y轴轮廓120示出了碰触199中的单个峰值122，因为手指101和102在其Y坐标上彼此非常靠近。

即使图1右侧的手指102向下足够远离左侧的第一手指101，使得Y轴轮廓120分解成两个峰值，这些手指所致的碰触仍可能重叠。每个手指的相邻电极值受到其它手指的电容的影响，使得计算得到的每个手指的坐标受干扰。

为了精确地分解两个重叠手指的位置，本发明使用轮廓随时间的变化来区分两个手指。本发明的技术在假定一旦每个手指置于触摸板上就保持在固定位置的应用中效果很好。

图2示出了根据本发明实施例的在电容性触摸板110上模拟的QWERTY键盘200。键盘200是用于模拟按键输入(如12键电话键盘、二维游戏板、或者所示的全QWERTY键盘)的示例应用，其中手指在置于二维电容性触摸板上之后通常不移动。键盘200的键输入区域能够以各种公知的方式标记，例如在不透明触摸板的表面上以墨线标记，在半透明触摸板上通过背光标记，或者在LCD显示器上使用透明触摸板构成的触摸屏上以图像标记。插值处理允许电容性触摸板以足够的精度对手指位置进行解析，从而在即使虚拟按键仅间隔几毫米的情况下也能识别小键盘中的哪个键被“按下”。

电容性键盘200的用户可以使用两个手指来同时触摸两个单独的按键。例如，用户可以将诸如Shift 231或Ctrl 323的修正键与其它键一同按下。当用户在释放前一按下的键之前按下新的键时，也会发生按下多个键的情况。通常在快速输入时出现这种情况，即公知的“两键连按(rollover)”。在每种情形中，都必须对两个手指的位置进行精确插值。

本发明不限于小键盘应用。任何需要精确放置两个或更多手指的触摸板应用均可获益于本发明。例如，本发明可以用于显示大、小图标或其它控制的触摸屏。

图3示出了根据本发明实施例的顺序接触电容感测触摸板的两个手指。图3描述了当一个手指首先接触触摸板(产生以“x”标记的轮廓302)，然后该第一手指固定保持在板上，同时第二手指接触触摸板(产生以点304标记的轮廓)时，代表轴轮廓300的演变。

当第二手指到达时，随着图3中带箭头标记340和341的电极的测量结果由于第二手指的接近而增加，第一手指的插值位置会偏移。然而，在上述种类的应用中，假设第一手指在置于触摸板上之后保持在固定位置。当第二手指到达之后，不需要重新计算第一手指的插值位置，或者报告重新计算所得到的位置，于是不用担心第一手指的计算位置由于第二手指的存在而受干扰。

对第二手指的位置计算还受到第一手指存在的干扰。在第二手指存在的整个周期中，第一手指都可以保持存在。例如，当第二手指按下及释放一个字母键时，第一手指按住Shift键。于是，不太可能通过电容测量直接捕获第二手指轮廓的清楚图像；每个包括第二手指的轮廓测量都还包括第一手指。

图4示出了根据本发明实施例的重建的第二手指轮廓。为了对第二手指的位置进行精确插值，本发明从当前测量的轮廓420中减去存储的第一手指轮廓430的备份来构建校正轮廓410，从而估计单独由第二手指导致的轮廓。如图4所示，第二手指所致的每个电极的电容402近似等于测得的电极电容420减去已记录的由第一手指单独导致的电极电容430。

在传统触摸板中，存储并从当前测量得到的轮廓中减去基线轮廓，以移除背景电容。这些传统触摸板很费工夫来捕获不存在任何手指时的基准轮廓。本发明可以包括常用的校准和传统触摸板的基线轮廓处理，但是，本发明还有意捕获包括第一手指所致电容效应的额外轮廓。这额外捕获的轮廓是本申请图4中以“x”标记的轮廓430。

对校正轮廓应用插值方法来计算第二手指的位置。此外，可以使用任何插值方法，不必是与用来定位第一手指相同的方法。对轮廓的校正还可以并入用于对第二手指位置进行插值的公式中，而不必作为单独的步骤执行。为了简明起见，本发明的一个实施例使用单独的轮廓校正步骤(对轮廓的缩放或其他修改)，随后执行与定位第一手指所用方法相同种类的三值峰值插值方法。

在实际应用中，第一手指很少在第二手指接触触摸板的过程中保持完全不动。例如，在标准触摸板实现中，由一个手指所致的电容以及由此带来的手指碰触的高度，随手指越紧密地置于传感器装置表面上而越高。手指可以连续快速接触，于是在第一手指接触之后必须迅速捕捉第一手指轮廓，以确保在较大程度上不受第二手指电容的影响。但是，如果很早保存了第一手指轮廓或者第一手指轮廓的表示，则在初次检测到第一手指时，所保存的第一手指碰触的图像很可能相比执行第二手指相互作用时的同一碰触小很多。从所保存轮廓减去非常小的碰触仅仅会部分擦除第一手指，于是第二手指位置计算仍会受到干扰。

可以在第一手指到达与第二手指到达之间的时间内记录多个手指轮廓，然后在检测到第二手指时回顾选择最佳的一个。然而，很可能在不存在第二手指的情况下，所记录的轮廓均未捕获全尺寸的第一手指碰触，特别当用户用两手快速输入时，或者当用户使用同一只手的两个手指并且整个手在放置第二手指的动作时移动时。此外，在通常用于操作触摸板传感器装置的小芯片的存储器中记录很多轮廓是不可行的。与之不同，本发明的一个实施例捕获单个很早的第一手指轮廓，然后通过减去所保存轮廓的缩放版本来计算校正轮廓。

图5是根据本发明实施例的早期第一手指轮廓570和校正轮廓595的图示500，其中校正轮廓595是通过减去所保存轮廓的缩放版本580而生成的。可以基于标记有箭头560的第一手指峰值电极来计算得到缩放系数。对于每个轴(例如X或Y轴)，计算电极的当前电容除以第一手指轮廓中记录的电极电容所得的比值，来作为暂定缩放系数。暂定缩放系数可以小于1.0，例如如果第一手指已经略微移出其原始位置；在此情况下，在假定所记录的轮廓仍足够接近可用的实施例中，将缩放系数强制设为1.0。

类似地，在非正常使用模式破坏了缩放算法的假定时，为了避免数值溢出，将缩放系数限制为最大如10.0是有益的。

如果如图5所示，手指在一个轴上重叠，则重叠轴上的第一手指峰值电极会受到第二手指电容的影响，这会造成对该轴的暂定缩放系数放大太多而使其不可用。本发明的一个X-Y电电容轮廓触摸板实施例选择较小的X和Y轴暂定缩放系数，来作为对X和Y轴记录轮廓进行乘法缩放的共用缩放系数。对两个轴使用相同的缩放系数是合理的，因为电容是线性现象。

X轴电极与Y轴电极共同覆盖同一表面区域，于是由一个轴感测到的手指电容的双倍必须对应于由另一个轴感测到的电容的双倍。由于电容测量中的不精确或者非线性，或者因为第一手指在被捕获之后偏离其位置，X轴和Y轴碰触不必完全一致地改变，但是校正在总体上需要足够接近，以允许对第二手指位置的进行足够精确的插值。

尽管本发明用于期望手指一旦置于触摸板上就不再移动的应用，但是在第一手指非期望地移动时使得性能下降不多较为有利。在从当前电容中减去缩放后的第一手指电容时，如果差值是负值，则将任何电极的结果值强制设为零。尽管在第一手指移动时校正步骤会对第二手指的碰触构成不期望的不良影响，上述处理仍能够确保不产生严重失实的轮廓(如“反向碰触”)，严重失实的结果会在后续计算中导致总体失效。

可替换的，当第一手指似乎从其原始位置移动时，可以将缩放系数全部降至零。这种替代实施例对于手指在放下后更可能移动的应用是有利的，并且相比于以最优的精度定位第二手指，可靠地感测至少第二手指的存在和大致位置更为重要。

如果触摸板的传感器测量易于受到附加的共模偏移(common offset)或噪声的影响，则最好在应用本发明的方法之前去除这些附加偏移，以使得有效进行对所保存的轮廓的乘法缩放。去除共模偏移的技术是本领域公知的，例如从整个轮廓中减去轮廓中的最小值，或者减去不受到触摸的基准电极的值。

作为用于避免将悬停的第二手指捕获为第一手指轮廓的一部分的另一手段，优选实施例仅对第一手指峰值附近的电极应用校正步骤。当前优选的是，对每个轴上第一手指峰值电极及其每侧上的三个最接近的电极进行校正，而不对更远的电极进行校正。基于期望应用中手指的最大可能尺寸来选择校正电极的数量。仅校正电极的一个子集还为小芯片中的实现进一步节省了存储器。另一种方案是，对更远的电极也进行校正，但使用减小的缩放系数。

当前优选的实施例捕获第一手指附近电极电容的实际轮廓，不过也可以使用等同的替代，利用简化或处理后的第一手指碰触来校正轮廓。例如，可以基于已知的手指碰触的典型形状以及先前计算的第一手指位置来计算伪碰触(artificial bump)。这种替代防范在消除第一手指方面的性能很可能比使用实际记录的第一手指轮廓的缩放版本差；但是，如果存储器资源严重短缺则这种伪碰触是优选的。

优选每次第一手指接触触摸板时，以及每次第二手指从触摸板移开同时仅留下一个手指时，捕获第一手指轮廓。例如，如果手指A接触触摸板，然后手指B接触触摸板，然后手指A离开触摸板，则手指B现在是唯一的手指，其应当担任“第一手指”，以便对手指B仍然存在时接触触摸板的任何手指C进行插值。

如果第一手指已经从其原始位置移开，并且各个轴的轮廓均未显示第二手指的存在，则最好周期性地捕获第一手指轮廓。对于不期望第一手指在放下后移开的应用，这种处理足以捕获一次给定的第一手指的轮廓。

可以仅当手指被第一次检测到时计算一次手指位置，或者在一些应用中，优选重新计算手指位置(只要其存在)以跟踪移动的手指。本发明的轮廓校正技术假定当存在两个手指时第一手指会保持固定，但是当仅有一个手指时可以通过传统的触摸板算法来检测和跟踪该手指。

例如，很多触摸板除了计算任意位置坐标之外还计算“Z”值，并且将此“Z”值随后与阈值比较，以检测手指。在一个实施例中，Z表示手指碰触的高度或面积。已有多个公式来导出此Z值。使用本发明的触摸板可以继续应用这些基于Z的方法来检测第一手指。

确定第二手指何时存在的最简单的方式是在每个轴的每个校正轮廓中检查足够高度的碰触。然而，这种简单方法容易失效；例如，如果单个手指向下接触一个位置然后滑至一个明显不同的位置，则在校正轮廓中会再出现手指碰触并误认为第二手指。为了避免这种问题，本发明仅当未校正的轮廓示出至少一个轴中出现了两个不同手指碰触的信号时，才检查校正轮廓以获得第二手指碰触。

可以使用各种方法进行确定，例如计算轮廓中的不同峰值，或者计算轮廓中超出阈值的不同区域。另一种方案是，通过在未校正轮廓中的原始第一手指峰值电极给出实质测量的同时检查校正轮廓中是否出现了新的碰触，来验证第二手指的存在与否。

如果对未校正轮廓的检验示出存在两个手指，则可以对校正轮廓应用任何检测触摸板上的手指的传统方法，来确认第二手指的存在。例如，可以基于校正轮廓来计算第二Z值，并随后同适当的阈值相比较。

当存在两个手指时，只要第一手指保持固定就能够跟踪第二手指的运动；这在小键盘应用中不太有用，但在可以利用本发明的各种不同应用中会是现实的使用模式。例如，一个手指可以保持固定在图标或命令按钮上，另一手指进行移动以操作屏幕上的滚动条。或者第二手指可以围绕固定的第一手指旋转，以产生用于旋转或以其它方式调整窗口内容的“枢轴姿态”。

如果两个手指同时接触触摸板，使得触摸板所有轴的一组测量轮廓示出不存在手指，而紧接着的下一组测量示出至少一个轴上的两个手指碰触的信号，则无法捕获第一手指的轮廓。在此情况下，本实施例返回不进行轮廓校正的操作。例如，X-Y实施例对未校正轮廓中的每个碰触进行插值，其中如果X轴(或Y轴)轮廓仅有一个碰触，则对两个手指使用相同的X(或Y)坐标。在诸如键盘上打字的应用中，其中已知有最大的合理打字速度，适当的替代方案是以足够高的速率来测量连续的轮廓，从而分辨全部可能的手指变换，并忽略在相同的测量周期内与第一手指同时到达的第二手指，认为其无效。

某些应用在手指离开触摸板时不采取特殊动作。例如，12键电话键盘仅需要记录手指到达按键。对于不需要在第二手指移开时动作的应用，当所有轴(例如二维轮廓触摸板的两个轴)上的手指碰触数降至1时，可以标记此事件。为了确定两个手指中的哪一个移开哪一个保留，可以计算保留手指的坐标，并与两个手指的最近所知位置进行比较。只要相比通常的手指动作快速地测量连续的轮廓，就可以将保留手指识别为先前两个手指中的最近者。

如果一个手指离开触摸板同时另一手指接触触摸板，则手指碰触的数量将会在一组测量及其下一组测量之间保持相同(即“一次碰触”)。在本实施例中，通过检查从一组测量到其下一组测量之间至少一个(X或Y)计算得到的手指坐标是否存在很大的跳变，来将上述情况同普通的单个手指移动相区别。

一旦进行了计算，就以任何适用于具体应用的方式使用插值手指坐标。例如，在使用X-Y触摸板进行简单的QWERTY键盘模拟中，每当第一或第二手指向下接触时，就计算其X和Y坐标，并与各种虚拟按键的边界框相比较，以确定按下了哪个按键。取决于所确定的按键来输入适当的字母或者激活适当的类Shift修正键。当手指离开触摸板时不执行任何动作，除了释放手指到达时激活的Shift类修正键。

如果应用需要同时定位3个或更多手指，则本文所公开的方法可以直接扩展。例如，每当从未校正的轮廓计算得到的手指碰触的数量增加或减少，则根据最近的轮廓更新所保存的轮廓。当手指碰触的数量从两个增加到三个时，所保存的轮廓会因此反映前两个手指。然而，通常足以精确定位两个手指，这是因为用户难以在小触摸板上精确放置超过两个手指。

本发明的技术允许对触摸板上的多个手指进行更可靠的计数，即使应用不要求精确计算各个手指的位置。

上述技术能够实现为触摸板装置的基本处理的一部分，在此情况下计算得到的手指坐标通常以分组的形式报告给主机或送至装置寄存器。多种替代实现方法也是可行的，并且同样落入本发明的范围；例如，可以将轮廓数据发送至主处理器，并且在主软件中执行从轮廓得到计算位置的一些或全部处理。或者，在传送至主机之前可以将计算得到的坐标转换成小键盘键标识符。或者，轮廓校正操作可以实现为硬件的一部分，该硬件测量电容轮廓并将其传递至更高级的处理。

表1示出了本发明一个实施例的示例实现方式的概要。这仅是一个示例，各种等价的实现方式都是可行的。

图6是例示了根据本发明实施例的方法600的流程图，方法600用于确定与电容性触摸板相互作用的多个物体的位置信息。图6示出了一个实施例，并可以由此设计其它实施例。例如，图6所示的步骤可以以与所示不同的顺序进行。

在602，方法600包括生成与同时出现在电容感测触摸板的感测区上的第一物体和第二物体相关联的第一电容轮廓。在一个实施例中，对电容轮廓执行局部插值。

在604，方法600包括使用第一电容轮廓来确定第一物体和第二物体相对于感测区的位置。

在一个实施例中，602包括确定与第一物体和第二物体相关联的相对于感测区的第一轴的电容值，604包括确定第一和第二物体在第一轴上的位置。

在一个实施例中，602包括确定与第一物体和第二物体相关联的相对于感测区第二轴的电容值，604包括确定第一和第二物体在第二轴上的位置。

在一个实施例中，600还包括确定第一轴中的位置与第二轴中的位置之间的关系，并且使用该关系来控制用户界面。

图7是根据本发明实施例的用于确定与触摸板的电容感测区相互作用的多个物体的位置的示例系统的框图。

在一个实施例中，电容感测触摸板702与电容轮廓发生器704耦接。在一个实施例中，电容感测触摸板包括一个或多个轴中的电容传感器。电容轮廓发生器704生成与靠近触摸板的第一物体相关联的第一电容轮廓。电容轮廓发生器还生成与同时靠近触摸板702的第一物体和第二物体相关联的第二电容轮廓。

位置确定器706与电容轮廓发生器704耦接，用于基于第一电容轮廓来确定物体相对于触摸板702的感测区的位置。

轮廓校正器708与轮廓发生器耦接，用于基于第一和第二电容轮廓来确定校正电容轮廓。位置确定器706基于校正电容轮廓来确定第一和第二物体的位置。

已描述了上述主题的示例实施例。尽管以具体至结构特征和/或方法动作的方式描述了该主题，应当理解，权利要求中限定的主题不必须限于所述的具体特征或动作。相反，所公开的上述具体特征和动作是作为实现权利要求方案的示例。

Claims (25)

1.一种用于确定同时与具有感测区的电容性触摸板相互作用的多个物体的位置的方法，该方法包括：

生成与同时出现在感测区上的第一物体和第二物体相关联的第一电容轮廓；和

使用所述第一电容轮廓来确定所述第一和第二物体相对于所述感测区的位置。

2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述第一和第二物体相对所述感测区的位置包括：

确定与所述第一和第二物体相关联的相对于所述感测区第一轴的电容值；和

确定所述第一和第二物体在所述第一轴中的位置。

3.如权利要求2所述的方法，还包括：

生成与所述第一和第二物体相关联的第二电容轮廓，所述第二电容轮廓包括与所述第一和第二物体相关联的相对于所述感测区第二轴的电容值；和

确定所述第一和第二物体在所述第二轴中的位置。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：

确定所述第一轴中的位置与所述第二轴中的位置之间的关系；和

使用所述关系来控制用户界面。

5.如权利要求2所述的方法，其中确定所述第一和第二物体的位置包括：

对所述第一电容轮廓执行局部插值。

6.一种计算机可读介质，其具有存储在其上的计算机可读代码，所述计算机可读代码令处理器执行用于确定同时与具有感测区的电容性触摸板相互作用的多个物体的位置的方法，该方法包括：

生成与同时出现在所述感测区中的第一物体和第二物体相关联的相对于所述感测区第一轴的第一电容轮廓，所述第一电容轮廓包括与所述第一轴相关联的电容值；

使用所述第一电容轮廓来确定第一和第二物体相对于所述感测区第一轴的位置；

生成与同时出现在所述感测区中的第一物体和第二物体相关联的相对于所述感测区第二轴的第二电容轮廓，所述第二电容轮廓包括与所述第二轴相关联的电容值；和

使用所述第二电容轮廓来确定第一和第二物体相对于所述感测区第二轴的位置。

7.如权利要求6所述的计算机可读介质，其中所述方法还包括：

确定所述第一轴中的位置与所述第二轴中的位置之间的关系；和

使用所述关系来控制用户界面。

8.如权利要求6所述的计算机可读介质，其中确定所述第一和第二物体相对于所述第一轴的位置包括：

对所述第一电容轮廓执行局部插值。

9.如权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述局部插值使用峰值电极的值以及相邻电极的值。

10.如权利要求6所述的计算机可读介质，其中确定所述第一和第二物体相对于所述第二轴的位置包括：

对所述第二电容轮廓执行局部插值。

11.一种用于确定与电容性触摸板相互作用的多个物体的位置的方法，所述电容性触摸板生成电容轮廓，所述方法包括：

生成与靠近所述触摸板的第一物体相关联的第一电容轮廓；

基于所述第一电容轮廓来确定所述第一物体相对于所述触摸板的位置；

生成与同时靠近所述触摸板的第一物体和第二物体相关联的第二电容轮廓；

基于所述第一和第二电容轮廓来确定校正电容轮廓；和

基于所述校正电容轮廓来确定所述第二导电物体相对于所述触摸板的位置。

12.如权利要求11所述的方法，其中相对于所述触摸板的第一轴来生成所述第一和第二电容轮廓。

13.如权利要求11所述的方法，还包括：

使用所述第一和第二物体的位置来模拟文本输入装置。

14.如权利要求11所述的方法，其中所述生成第一电容轮廓的步骤在所述生成第二电容轮廓的步骤之前进行。

15.如权利要求11所述的方法，其中所述确定校正电容轮廓包括：

缩放所述第一和第二电容轮廓之一。

16.一种用于确定多个物体的位置的电容感测触摸板，包括：

电容轮廓发生器，其耦接至所述触摸板，用于生成与靠近所述触摸板的第一物体相关联的第一电容轮廓；

位置确定器，其耦接至所述轮廓发生器，用于基于所述第一电容轮廓来确定所述第一物体相对于所述触摸板的位置；

所述电容轮廓发生器用于生成与同时靠近所述触摸板的第一物体和第二物体相关联的第二电容轮廓；

轮廓校正器，其耦接至所述轮廓发生器，用于基于所述第一和第二电容轮廓来确定校正电容轮廓；和

所述位置确定器用于基于所述校正电容轮廓来确定所述第二导电物体相对于所述触摸板的位置。

17.如权利要求16所述的电容感测触摸板，其中相对于所述触摸板的第一轴来生成所述第一和第二电容轮廓。

18.如权利要求16所述的电容感测触摸板，还包括：

文本输入模拟器，用于使用所述第一和第二物体的位置来模拟文本输入装置。

19.如权利要求16所述的电容感测触摸板，其中所述轮廓发生器在生成所述第二电容轮廓之前生成所述第一电容轮廓。

20.如权利要求16所述的电容感测触摸板，还包括：

轮廓缩放器，用于缩放所述第一和第二电容轮廓之一。

21.一种用于识别与电容性触摸板相互作用的多个物体的模块，该模块包括：

第一输入端，用于接入与靠近所述电容性触摸板的第一物体相对应的信号；

轮廓发生器，用于生成与所述第一物体相关联的第一电容轮廓；

第二输入端，用于接入指示靠近所述电容性触摸板的第二物体的信号，其中所述轮廓发生器还用于生成与所述第二物体相关联的第二电电容轮廓；和

位置确定器，用于使用所述第一和第二电电容轮廓来确定所述第一和第二物体相对于所述电容性触摸板的位置。

22.如权利要求21所述的模块，还包括：

文本输入模拟器，用于使用所述第一和第二物体的位置来模拟文本输入装置。

23.如权利要求21所述的模块，还包括：

用户界面控制器，用于使用所述第一和第二物体的位置来控制用户界面。

24.如权利要求21所述的模块，其中所述轮廓发生器在生成所述第二电容轮廓之前生成所述第一电容轮廓。

25.如权利要求21所述的模块，还包括：

轮廓缩放器，用于缩放所述第一和第二电容轮廓之一。

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