CN102023734A - 一种触摸装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种触摸装置及方法，以检测电子设备的触摸输入；其中该装置包括：振动产生单元，用于产生第一信号；触摸界面，与所述振动产生单元刚性连接，用于依据所述第一信号产生振动；振动检测单元，与所述触摸界面连接，用于检测所述触摸界面的振动并获得第二信号；以及信号处理单元，与所述振动检测单元相连，用于在所述触摸界面接受触摸物的输入时根据所述第二信号的变化产生输入信息。本发明提供的技术方案克服了现有技术中触摸物距离触摸屏较近但实际还未开始输入时，输入功能就已经被触发的缺陷。

Description

一种触摸装置及方法

技术领域

本发明涉及数据处理设备的输入技术，尤其涉及一种触摸装置及方法。

背景技术

现有技术中，电子设备一般通过鼠标、键盘或者触摸屏等进行信息输入。其中的触摸屏输入操作简单方便，是靠触摸显示器件的触摸界面来输入数据的一种输入技术。

当前的触摸界面主要包括红外触摸界面、电容触摸界面以及电磁波触摸界面等等。但是，红外触摸界面等等触摸输入技术，在使用者手指或者专用触摸输入设备没有触摸到界面时，也会产生输入信号，比如使用者欲要输入时快要接触到触摸界面以及使用者输入完毕离开触摸界面时，一般都会出现这种情况。如此一来便会经常产生误操作而不能精确地实现使用者的输入，比如在电子白板上写字或者绘图时，使用者在完成输入意图时，其手指或者专用触摸输入设备离开触摸界面一定距离时，触摸界面并不能及时感知本应该结束的输入操作，反而会继续认为输入有效，必然产生连笔等误操作。因此，如何精确有效地感知使用者的手指或者专用触摸输入设备等是否停止输入并触摸界面就显得尤为重要。

针对上述问题，目前已有的解决方案是尽可能减少红外触摸界面等能够感知使用者手指或专用触摸输入设备的间隙。

但是，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术解决上述技术问题至少存在如下缺陷：

(1)减少红外触摸界面等能够感知使用者手指或专用触摸输入设备的这个间隙，又会增加额外的设备成本，而且不可避免地降低触摸界面的灵敏度。因为需要防止设备对尚有一定间隙的触摸动作产生误操作，比如对于红外线触摸输入设备而言，手指遮挡红外线时很可能只是临近触摸界面而并未触摸，此时设备有可能就会因为红外线被遮挡而被误认为输入操作；同时又需要对轻微的触摸动作保持高灵敏度；一般而言，即便减小设备成本的限制，这两种性能也较难同时保证。

(2)红外或者电容等触摸技术，所需的感应器件较多，设备成本较高。随着使用时间的延长，器件老化加速，性能降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于需要提供一种触摸装置及方法，以检测电子设备的触摸输入。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种触摸装置，包括：

振动产生单元，用于产生第一信号；

触摸界面，与所述振动产生单元刚性连接，用于依据所述第一信号产生振动；

振动检测单元，与所述触摸界面连接，用于检测所述触摸界面的振动并获得第二信号；以及

信号处理单元，与所述振动检测单元相连，用于在所述触摸界面接受触摸物的输入时根据所述第二信号的变化产生输入信息。

优选地，该装置进一步包括：

位置检测单元，与所述触摸界面及信号处理单元连接，用于在所述触摸界面接受所述触摸物的输入时获得表征位置的第三信号；

所述信号处理单元进一步根据所述第三信号产生所述输入信息。

优选地，所述信号处理单元根据所述第二信号的频率和/或幅度的变化产生所述输入信息。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种触摸方法，包括：

触摸界面依据第一信号产生振动；

振动检测单元检测所述触摸界面的振动并获得第二信号；

信号处理单元所述触摸界面接受触摸物的输入时根据所述第二信号的变化产生输入信息。

优选地，该方法进一步包括：

所述触摸界面接受所述触摸物的输入时，所述振动检测单元获得表征输入位置的第三信号；

所述信号处理单元进一步根据所述第三信号产生所述输入信息。

优选地，所述信号处理单元根据所述第二信号的频率和/或幅度的变化产生所述输入信息。

本发明提供的技术方案克服了现有技术中触摸物距离触摸屏较近但实际还未开始输入时，输入功能就已经被触发的缺陷。与现有技术相比，本发明提供的技术方案中的一个实施例，用于输入的触摸物在接触振动状态下的触摸界面时，该触摸物会抑制该触摸界面的振动，通过检测该触摸界面振动状态的变化，即获得了该触摸物的输入信息。利用本发明技术方案的触摸输入，输入信息的准确性及精度更高，降低设备成本的同时，能够良好地保持设备的灵敏度，相比现有技术能更精确地获得触摸物的真实输入。本发明技术方案其中的另一个实施例，更通过位置检测实现了输入定位的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明触摸装置第一实施例的组成示意图；

图2是本发明触摸装置第二实施例的组成示意图；

图3是本发明触摸装置第三实施例的组成示意图；

图4为本发明触摸方法实施例。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

针对上述问题和现有解决方案的缺陷，本发明提出利用物体接触时可以减振的原理实现触摸输入信息的获取。在触摸界面的适当位置安装至少一个振动产生单元，并在该触摸界面的适当位置安装至少一个振动检测单元。当使用者手指或者专用触摸输入设备(如硬笔等)等触摸物接触该触摸界面时，触摸物会对触摸界面的振动形成抑制(在本发明的技术方案中，由于触摸物接触该触摸界面而产生的振动对输入而言，相比触摸物对触摸界面的振动抑制，可以忽略不计)，触摸界面的抑制后的振动会被该些振动检测单元检测到。输入设备就是利用该些振动检测单元检测触摸界面被抑制之后的振动，来实现触摸输入的。

图1为本发明触摸装置第一实施例的组成示意图。如图1所示，该实施例主要包括触摸界面110、一个振动产生单元120、一个振动检测单元130以及信号处理单元140，其中：

触摸界面110，为一有效接收使用者输入的矩形界面，使用时接受触摸物的触摸输入；

振动产生单元120，与该触摸界面110刚性连接，位于该触摸界面110的左下角，用于持续地产生单频的第一信号，并将该第一信号传输给该触摸界面110，使得该触摸界面110产生振动；

其中的第一信号，在其他实施例中也可以是多频的信号；

振动检测单元130，位于该触摸界面110的右上角，用于检测该触摸界面110的振动，获得第二信号并传输给该信号处理单元140；以及

信号处理单元140，与该振动检测单元130相连，用于在触摸界面110接受触摸物的输入时根据该第一信号及第二信号产生输入信息，该输入信息即为该触摸物在该触摸界面110上输入的信息。

上述的第一信号，主要是振动产生单元在触摸物没有形成输入时提供的基准信号；该第二信号，主要是该振动检测单元检测该触摸界面110在该第一信号作用下所产生的振动；当触摸物在该触摸界面110上进行触摸输入时，该触摸界面110在该第一信号作用下所产生的振动，会由于该触摸物的接触而产生变化，因此振动检测单元130在触摸物触摸该触摸界面110前后，检测得到的该第二信号会相应地发生变化。信号处理单元140根据该触摸物在触摸界面110上触摸所导致的第二信号的变化，获得该输入除了输入位置之外的输入信息，其中该输入信息比如可以表征触摸物输入的力量大小，输入的移动轨迹等等；如果该触摸界面110兼具实时显示触摸物的输入时，实时显示在该触摸界面110上的信息就是输入线条的粗细以及输入线条的走向等等。

振动检测单元130具体的检测过程可以是，实时记录触摸界面110的振动并据此获得第二信号，在有触摸物形成输入前后，触摸界面110的振动会根据该触摸物的接触而发生变化，通过比较所记录的第二信号，即可获得触摸物在触摸该触摸界面110时所产生的输入信息。

通常情况下，如果第一信号的频率或频带稳定，则当没有触摸物或者其他物体触摸该触摸界面110时，第二信号在频率或者频带也应该是稳定的，因为触摸界面110在稳定的该第一信号作用下，产生的振动是稳定的。而且第二信号在各频率上的幅度上与第一信号存在一定的固定关系，该固定关系可以在设计生产时予以标定。理想情况下，该第二信号应该与该第一信号相同，因为该第二信号是由于该第一信号所产生的振动导致的。考虑实际应用环境，该第二信号应该与该第一信号在一定程度上衰减后的信号相同。如果第一信号的幅度是稳定的，那么在没有触摸物或者其他物体接触该触摸界面110时，该第二信号的幅度也应该是稳定的。当手指或专用触摸输入设备等触摸物触摸该触摸界面110时，由于触摸物对触摸界面110振动的抑制，第二信号在频率上和/或幅度上就会有所变化，因为触摸物触摸该触摸界面110时，会对根据第一信号进行振动的触摸界面110形成振动抑制或者说振动干扰，总之该第二信号就会发生变化。通过这个变化，可以判断出触摸物的触摸是否发生并有效，而且由于触摸物触摸该触摸界面110的力度不同，对该第二信号所产生的变化也不一样，因此根据该第二信号的变化还可以判断出触摸的力度或者说强度，甚至可以判断触摸物(比如手指或专用触摸输入设备)的特性，因为手指的触摸与硬笔或者软笔的触摸，对第一信号的频率和/或幅度的影响是不一样的，同时不同物体在触摸中产生的触摸振动的频率和幅度也会有所区别。

在第一信号为多频信号时，当没有触摸动作触摸该触摸界面110，第二信号在各频率上的幅度上与第一信号也存在一定的固定关系，该固定关系也可在设计生产时予以标定。

不同的电子设备，常用的输入用触摸物可能有所不同，比如手机等移动通信终端可能较多地采用手指进行触摸输入。在设计生产时，可以根据触摸物所能抑制的频率来设计振动产生单元120产生的基准振动信号，比如将第一信号的频率设计为相近于触摸物所能抑制触摸界面110的频率，这样可以提高振动检测单元130的检测精度，以获得更高精度的第二信号。

其中的信号处理单元140根据该第二信号的变化产生输入信息，实质就是将触摸物触摸该触摸界面110前后所记录的该第二信号进行比较并输出一比较结果，如果该比较结果显示该第二信号在频率和/或振幅上有较明显的变化(一般为减少频率和/或幅度)，就说明有触摸物触摸了该触摸界面110。或者，也可以直接将该第二信号与第一信号进行比较并输出一比较结果，在该第一信号稳定的前提下，如果没有触摸物触摸该触摸界面110，那么该比较结果就应该是稳定的，此时如果第二信号与第一信号的比较结果相比于没有触摸物触摸该触摸界面110时的比较结果相比，体现出频率和/或振幅有较明显的变化，则说明有触摸物触摸了触摸界面110。

需要说明的是，本发明的重点在于电子设备检测触摸物的触摸动作是否发生或者结束，重点并不检测触摸物在触摸界面110上的触摸位置。触摸物的触摸位置，可以采用诸如下述技术进行检测并获得。

图2基于图1所示实施例，示出了本发明第二实施例的组成示意图。结合体图1所示实施例，本第二实施例较前述第一实施例，进一步包括一位置检测单元150，其与该触摸界面110及信号处理单元140连接，用于在该触摸界面110接受该触摸物的输入时获得第三信号。该信号处理单元140根据该第二信号的变化以及该第三信号产生该输入信息。

上述的第三信号，主要是位置检测单元150在触摸物输入时获得该触摸物在触摸界面110上进行输入的位置信息，信号处理单元根据前述的第二信号的变化获得该输入信息时，进一步根据该第三信号获得该输入的位置信息，也即前述的输入信息中，还包括该输入位于触摸界面110上具体位置的位置信息。

上述振动产生单元120与触摸界面110的刚性连接，可以是该振动产生单元120与该触摸界面110直接的刚性连接，也可以是通过其他刚性连接件实现该振动产生单元120与该触摸界面110间接的刚性连接。本实施例中该振动产生单元120与该触摸界面110是直接的刚性连接。

在没有触摸物触摸时，触摸界面110在第一信号的作用下会产生振动，上述振动检测单元130可以检测到该振动的振动频率、振动总强度以及各个振动频率的幅度等等(如果为一个振动频率，则为一个振动频率的幅度)，分别称之为基准振动频率、基准振动总强度以及基准振动幅度。

在有触摸物如使用者手指或者专用触摸输入设备等触摸物触摸界面110时，上述振动检测单元130可以检测到振动频率的变化、振动总强度的变化以及各个振动频率的幅度变化，还可以检测到由于触摸物在触摸界面110上移动时产生的附加振动。

另外，如果发生了由于电子设备移动、撞击等原因的振动，考虑干扰的影响：

如果外界干扰的振动，频率和/或振幅与第一信号相差较远，则影响就比较小，甚至可以忽略；

如果干扰的频率和/或振幅影响了触摸效果，也即干扰和输入较容易混淆时，考虑干扰是偶然的还是经常发生的，对于偶然发生的，影响也较小，干扰发生之后即恢复为正常状态了；而对于经常发生的这类干扰，则需要针对性地设计第一信号的频率和/或幅度，来适应这类特殊环境。

本发明的技术方案可以通过设置两个或两个以上的振动产生单元，或者设置两个或两个以上的振动检测单元，更或者同时设置两个或两个以上的振动产生单元以及两个或两个以上的振动检测单元，来提高输入精度。当设置两个或两个以上的振动产生单元时，由于触摸界面的振动是多个振动产生单元所共同产生，触摸物接触触摸界面时，两个或两个以上的振动产生单元对触摸物的位置以及触摸力度等输入信息会感知的更加精确，信号处理单元获得的输入信息也就更加精确。

图3为本发明触摸装置第三实施例的组成示意图。如图3所示，该实施例主要包括触摸界面210、第一振动产生单元220、第二振动产生单元225、第一振动检测单元230、第二振动检测单元235以及信号处理单元240，其中：

触摸界面210，为一有效接收使用者输入的矩形界面，使用时接受触摸物的触摸输入；

第一振动产生单元220，与该触摸界面210刚性连接，位于该触摸界面210的左上角，用于持续地产生单频的一第一信号，并将该第一信号传输给该触摸界面210，使得该触摸界面210产生振动；

第二振动产生单元225，与该触摸界面210刚性连接，位于该触摸界面210的左下角，用于持续地产生单频的另一第一信号，并将该另一第一信号传输给该触摸界面210，使得该触摸界面210产生振动；

第一振动检测单元230，位于该触摸界面210的右上角，用于检该测触摸界面210的振动，获得一第二信号并传输给该信号处理单元240；

第二振动检测单元235，位于该触摸界面210的右下角，用于检测该触摸界面210的振动，获得另一第二信号并传输给该信号处理单元240；以及

信号处理单元240，与该第一及第二振动检测单元相连，用于在触摸物触摸该触摸界面210时，根据该两个第二信号的变化产生触摸输入信息。

本实施例中，上述该第一信号的频率和幅度分别与该另一第一信号的频率和幅度相同，在其他实施例或者实际应用中该第一信号的频率或者频带与该另一第一信号的频率或者频带可以不相同，该第一信号的幅度与该另一第一信号的幅度也可以不相同。总之，本发明触摸装置中包含多于一个的振动产生单元时，各第一信号之间是相互独立的。选用能够产生不同频率或者频带振动信号的振动产生单元，可以降低振动产生单元的要求，因此可以降低设备成本。

在没有触摸物如使用者手指或者专用触摸输入设备等触摸物触摸界面210时，上述第一振动检测单元230检测到的该第二信号以及第二振动检测单元235检测到的该另一第二信号理论上应该相同(实际应用时如果有必要，可以通过对设备进行调教使得两个第二信号一致)。

在有触摸物如使用者手指或者专用触摸输入设备等触摸物触摸界面210时，上述第一振动检测单元230检测到的该第二信号以及第二振动检测单元235检测到的该另一第二信号一般来说不相同(该触摸物触摸该触摸界面210的一些特定位置时，该第二信号与该另一第二信号有可能相同)。总之，本发明触摸装置中包含多于一个的振动检测单元时，各第二信号之间是相互独立的。

本发明以第一及第三实施例，分别示出一个和两个振动产生单元，以及一个和两个振动检测单元的情形，在本发明的其他实施例以及实际应用时，振动产生单元的数量以及振动检测单元的数量，也可以是其他数值。

图4为本发明触摸方法实施例。结合图1至图3所示的本发明装置实施例，图4所示的方法实施例主要包括如下步骤：

步骤S410，振动产生单元产生第一信号；

步骤S420，触摸界面依据该第一信号产生振动；

步骤S430，振动检测单元检测该触摸界面的振动并获得第二信号；

步骤S440，该触摸界面接受触摸物的输入时，信号处理单元根据该第二信号的变化产生输入信息；具体地，信号处理单元根据该第二信号的频率和/或幅度的变化，产生该输入信息。

在本发明方法其它实施例中，可以进一步包括如下步骤：

该触摸界面接受该触摸物的输入时，获得表征输入位置的第三信号；根据该第二信号的变化以及该第三信号产生该输入信息。

其中，该输入信息包含该输入的力量信息。

其中，该第一信号的数量为至少一个，各第一信号之间相互独立。此时，该第二信号的数量为至少一个，各第二信号之间相互独立。

上述步骤S440，也可以对该第二信号与该第一信号进行比较并得到比较结果，根据该比较结果变化产生该输入信息。

本发明基于物体接触时才会产生振动或者原有振动才会发生变化的原理，实现了基于振动的触摸输入。与现有技术中触摸物距离触摸界面尚有一定距离时仍然会产生输出信号相比，本发明提供的技术方案准确性及精度更高，而且不需要大量的感应元件，在降低设备成本的同时，还能良好地保持设备的灵敏度。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种触摸装置，其特征在于，包括：

振动产生单元，用于产生第一信号；

触摸界面，与所述振动产生单元刚性连接，用于依据所述第一信号产生振动；

振动检测单元，与所述触摸界面连接，用于检测所述触摸界面的振动并获得第二信号；以及

信号处理单元，与所述振动检测单元相连，用于在所述触摸界面接受触摸物的输入时根据所述第二信号的变化产生输入信息。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

位置检测单元，与所述触摸界面及信号处理单元连接，用于在所述触摸界面接受所述触摸物的输入时获得表征位置的第三信号；

所述信号处理单元进一步根据所述第三信号产生所述输入信息。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：

所述信号处理单元根据所述第二信号的频率和/或幅度的变化产生所述输入信息。

4.一种触摸方法，其特征在于，包括：

触摸界面依据第一信号产生振动；

振动检测单元检测所述触摸界面的振动并获得第二信号；

信号处理单元所述触摸界面接受触摸物的输入时根据所述第二信号的变化产生输入信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：

所述触摸界面接受所述触摸物的输入时，所述振动检测单元获得表征输入位置的第三信号；

所述信号处理单元进一步根据所述第三信号产生所述输入信息。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于：

所述信号处理单元根据所述第二信号的频率和/或幅度的变化产生所述输入信息。

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