CN102197353A - 触摸寻找方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种依据从包括感测节点阵列的触摸屏输出的数据集合确定触摸的方法。所述方法包括分析所述数据集合并在所有未经指派的节点当中识别具有最大信号值的节点，且如果存在，那么将所述节点指派给触摸。对为所述经指派节点的相邻者的每一节点应用逻辑测试以确定是否也应将所述节点指派给所述触摸，且对每一新指派的节点的未经指派相邻者重复应用所述逻辑测试直到不再存在新指派的节点或不再存在未经指派的节点为止，借此将节点群组指派给所述触摸从而界定其区域。可重复此过程直到将触摸面板的所有所述节点都指派给触摸为止。所述方法极适合于在微控制器上实施。因此，虽然正考虑的种类的处理能力在微处理器或数字信号处理器的情境中极其微小，但其对于微控制器或具有存储器以及处理约束的其它低规格物项来说并非无关紧要。

Description

触摸寻找方法及设备

优先权主张

特此主张对在2008年10月21日提出申请的序列号为12/255,610的美国专利申请案的优先权权益，所述申请案以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于定位触摸传感器上的触摸的方法及设备。

背景技术

二维(2D)触摸屏，不论使用哪种技术，通常均具有基于传感器节点矩阵的构造，所述传感器节点的笛卡尔(Cartesian)坐标形成2D阵列，即，栅格。

举例来说，在电容性传感器中，以每一取样间隔检查每一节点以获得所述节点处的信号或实际上是从预定背景电平的信号改变。接着，将这些信号与预定阈值进行比较，且高于阈值的那些信号认为是已被触摸且用作进一步数值处理的基础。

此触摸屏的最简单情形是通过仅在矩阵上的单个节点处发生的信号来检测触摸。此情形将在致动元件的大小相对于节点之间的距离为小时发生。实际上，此可在使用手写笔时发生。另一实例可以是在提供用于手指感测的低分辨率面板(举例来说，4×4键矩阵)时。

通常，情形并非如此简单，且由于触摸而出现的信号将在矩阵上的多个节点处产生有效信号，这些节点形成相连群组。此情形将在致动元件的大小相对于节点之间的距离为大时发生。实际上，此是在相对较高分辨率触摸屏由人类手指(或拇指)致动时的典型情形，这是因为手指触摸将在多个节点上延伸。

对于数目增加的应用，触摸屏还必需能够检测多个同时发生的触碰(所谓的多触摸检测)。举例来说，触摸屏通常需要能够检测若干笔势，例如拇指与食指之间的挤捏运动。以上技术可经扩展以满足多触摸检测。

数据处理的重要初始任务是处理来自每一取样间隔的原始数据集合以识别已发生了多少个触摸及是在何处发生。特定来说，如果用户同时做出两个触摸，那么装置应能够对此进行辨识且不会错误地将所述输入识别为仅一个触摸。反过来也是如此。可靠、快速并以低存储器及处理能力实施此处理未必简单。特定问题区域是在多个同时发生的触摸靠近在一起时。

US 5,825,352[1]揭示一种用以依据从触摸屏输出的原始信号电平数据识别多个同时发生的触摸的方法。

图1以示意性方式图解说明此方法。在此实例中，使用内插来创建x曲线f(x)及另一y曲线f(y)，其中相应曲线映射沿每一轴的信号强度变化。接着，将每一所检测峰值界定为所述位置处的触摸。在所图解说明的实例中，x中存在两个峰值且y中存在一个峰值，从而产生(x1，y1)及(x2，y2)处的两个触摸的输出。如所述实例展示，此方法固有地满足多触摸检测以及单触摸检测。基于x曲线中两个最大值之间的最小值的检测来区分多个触摸。此方法极适合于高分辨率屏幕，但实施起来需要可观的处理能力及存储器。

在许多高容量商业应用中，此为不合意的。举例来说，对于其中成本是重要因素的消费型产品，期望在低复杂性硬件(特定来说，为微控制器)中实施触摸检测处理。虽然正考虑的处理能力种类在微处理器或数字信号处理器的情境中极其微小，但其对于微控制器或具有存储器以及处理约束的其它低规格物项来说并非无关紧要。

发明内容

根据本发明，提供一种依据从包括感测节点阵列的触摸屏输出的数据集合确定触摸的方法，所述方法包括：

a)在所有未经指派的节点当中识别具有最大信号值的节点，且如果存在，

b)那么将所述节点指派给触摸，

c)对为所述经指派节点的相邻者的每一节点应用逻辑测试以确定是否也应将所述节点指派给所述触摸，及

d)对每一新指派的节点的未经指派相邻者重复应用所述逻辑测试直到不再存在新指派的节点或不再存在未经指派的节点为止，借此将节点群组指派给所述触摸从而界定其区域。

以此方式，确定了触摸的区域，而不仅是其位置。触摸的区域提供用于较高级处理的有用信息。举例来说，其可用以更准确地计算每一触摸的位置(即，x、y坐标)，而非仅假定触摸位置是在最大信号值处。

此外，可通过对所述节点群组的信号值求和来量化触摸的强度。

还可使用这些因素中的一者或两者在不同输入类型之间进行区分，即，区分正做出的触摸多强烈，触摸是来自手指的末端、手指肚还是拇指肚，所述手指是来自哪只手等等，其全部都可用于(例如)追踪触摸的运动且可用于笔势辨识。

所述方法可进一步包括将步骤a)、b)、c)及d)重复多达所需次数直到未识别出具有最大信号值的节点为止，因此所有触摸已被识别出且已被指派界定其区域的相应节点群组。

借此，所述方法可识别存在于每一帧的可用数据集合中的所有触摸，而无论不存在触摸，存在一个触摸、两个触摸还是任何较高数目的触摸。

所述方法可进一步包括将步骤a)、b)、c)及d)重复高达固定数目的次数或直到未识别出具有最大信号值的节点为止，此后高达所述固定数目的触摸已被识别出且已被指派界定其区域的相应节点群组。

其可有益于将正以此方式寻找的触摸的数目定上限(例如)为1、2、3或4。举例来说，如果用于笔势检测或其它任务的较高级处理中的任一者均不满足多于(例如)4个同时发生的触摸，那么重复本发明的方法超过第四个触摸不存在益处，这是因为此将是多余的处理。此外，可通过取决于何种应用程序或应用程序的何种部分正在触摸屏向其提供输入的装置上运行而改变固定数目来灵活地改变数据收集模式。即，一些应用程序将仅需要单触摸输入，而其它应用程序将预期通常具有固定的最大数目个同时发生的触摸的多触摸输入。

如很可能不言而喻，所述方法易于进行编程且可随矩阵大小按比例调整，倘若行业趋向于在矩阵中有越来越高数目的节点则其颇为重要。

或许，可仅在进一步阅读下文的详细描述之后才变得清晰的更微妙点是本发明的方法自动满足彼此靠近的触摸，这是因为不必将每一节点指派给仅一个触摸，此通常产生不准确的结果且导致编程的复杂性。而是，可在两个或两个以上触摸之间容易地共享一节点。此是多触摸感测的关键优点，这是因为其自动满足多触摸处理中的较多挑战性要求中的一者，其是如何将一个大区域触摸与靠近在一起的两个(或两个以上)小区域触摸区分开。特定来说，不需要执行数值处理以识别两个最大值之间的最小值以将两触摸情形与一触摸情形区分开。

逻辑测试可以各种形式来实施。在优选实施例中，所述方法经实施使得所述逻辑测试涉及测试到目前为止尚未经指派的相邻节点是否具有低于正与其进行比较的所述经指派节点的信号值的信号值，且如果是，那么临时决定将所述到目前为止尚未经指派的相邻节点指派给正处理、正经受所述逻辑测试的任选其它部分的结果的所述触摸。对‘低于’的提及被理解为包含‘低于或等于’的等效选项。

所述方法优选地经实施使得所述逻辑测试另外涉及测试所述到目前为止尚未经指派的相邻节点是否具有大于饱和阈值的信号值，且如果是，那么决定将所述到目前为止尚未经指派的相邻节点指派给正处理的所述触摸。对‘大于’的提及被理解为包含‘大于或等于’的等效选项。

所述方法优选地经实施使得将所述饱和阈值设定为依据所述触摸屏的饱和电平的经预校准度量确定的电平。

所述方法优选地经实施使得针对每一触摸将所述饱和阈值设定为顾及正处理的所述触摸的所述最大信号值的电平。

所述方法优选地经实施使得所述逻辑测试另外涉及测试所述到目前为止尚未经指派的相邻节点是否具有低于检测阈值的信号值，且如果是，那么决定不将所述到目前为止尚未经指派的相邻节点指派给正处理的所述触摸。对‘低于’的提及被理解为包含‘低于或等于’的等效选项。

所述方法优选地经实施使得在步骤a)之前，给具有低于检测阈值的信号值的所有节点加标签以便由用以将节点指派给触摸的后续处理将其忽略，借此所述节点自始至终保持未经指派。对‘低于’的提及被理解为包含‘低于或等于’的等效选项。

所述方法优选地经实施使得所述触摸屏为电容性触摸屏。

本发明还涉及一种2D触敏位置传感器，其包括：触摸面板，其具有分布于其区域上以形成感测节点阵列的多个感测节点或元件，所述感测节点中的每一者经配置以收集指示触摸的位置特有感测信号；测量电路，其连接到所述感测元件且可重复操作以获取信号值集合，每一集合由来自所述节点中的每一者的信号值构成；及处理器，其经连接以接收所述信号值集合且可操作以处理每一集合从而输出提供关于每一触摸的信息的触摸数据，所述处理器经配置以根据本发明的方法处理每一集合。

在优选实施例中，处理通过识别具有最高信号的节点而开始。此为开始节点。接着，对8个直接相邻的节点(假定笛卡尔2D栅格)进行评估以确定其是否与开始节点“属于”同一触摸。如果直接相邻节点上的信号小于或等于开始节点上的信号，那么将所述直接相邻节点界定为与致动了开始节点的一者属于同一触摸。将此直接相邻节点称为已被指派给与开始节点相同的触摸。针对所有直接相邻节点重复此过程。

接着，通过将先前步骤中每一经指派的直接相邻节点视为新的开始节点，且测试是否应将与其直接相邻的未经指派节点指派给同一触摸来重复所述过程。下文中，将基于原始开始节点的直接相邻者的开始节点称为二级开始节点，且将原始开始节点称为一级节点。

重复此递归过程一直到三级、四级、五级等等开始节点，直到未识别出新的开始节点为止。结果将是指派给一个触摸的相连节点群组。

如果装置经配置以在一个样本中满足多个同时发生的触摸的可能性(如优选的)，那么选择具有最高信号的未经指派节点作为第二开始节点，且重复上述过程直到将应指派给第二开始节点的所有节点指派给其为止。

接着，所述过程可再次重复以识别具有最高信号的未经指派节点，即，来自指派给先前处理的触摸的所有节点当中的具有最高信号的节点。

最终，所述过程将在已指派所有节点时终止。

通过物理模拟，可将触摸的范围的确定视为通过成核过程在成核部位周围执行，其中所述成核部位是开始节点。

所述方法优选地仅对具有高于预定阈值的信号的那些节点执行。忽略具有低于阈值的信号的所有节点而不予考虑。此避免了对接近于噪音电平的信号的不必要处理。此最易于在其中将具有低于阈值的信号的节点设定为零或用以指示其不有效的某一值的预处理步骤中实现。在所述处理中，举例来说，将所有低于阈值的节点预指派为属于零触摸，因此其被‘真实’触摸的后续处理忽略。处理低于阈值的节点的替代方式是在‘真实’触摸的递归处理内，其中节点永远仅在其具有高于阈值的信号值的情况下被指派给触摸。

对实际上已发现有用的基本方法的另一改进是修改对经指派节点的测试以将节点信号将往往具有饱和电平的事实考虑在内。因此，如果存在大区域触摸，那么所述节点中的许多节点将具有在饱和电平周围处的信号。在此些情形下，基本方法过早终止，借此指示比本来的触摸区域小的触摸区域。换句话说，基本方法隐含地假定单峰式分布，而大区域饱和触摸将由在数个节点上上升及下降较小量的饱和信号值的平稳状态表征。

因此，所述改进由在相邻节点具有在一级开始节点的信号电平的某一电平内(例如，在10％或等效的经舍入离散值内)的信号电平的情况下自动指派所述相邻节点组成。无论此节点是否满足基本方法的测试(即，无论其是否具有小于或等于开始节点上的信号的信号)，均将所述节点指派给触摸。实际上，正基于一级开始节点的信号设定动态阈值。

实现相同效应的替代方式是在相邻节点具有高于设定为足够低以捕获来自饱和传感器的大致所有信号读数的饱和阈值的信号电平的情况下自动指派所述相邻节点。可将此视为静态阈值设定方法。

如通过此改进使其成为可能的检测极大区域触摸的能力颇为重要，这是因为极大区域触摸通常指示应忽略的输入。举例来说，如果用户固持或握持并入有触摸传感器的装置，且所述握持在所述触摸传感器区域的显著部分上延伸(例如，移动电话)，那么能够对此进行辨识且抑制来自触摸屏的信号的处理颇为重要。将此有用功能称为“握持抑制”。

本发明可以如所属领域的技术人员将了解的各种形式来实施。

举例来说，对待应用于将节点指派给触摸的逻辑测试可能做出许多变化形式。

特定来说，将了解，倘若信号值是标量，那么在大多数情况下对‘小于’或‘大于’的提及在功能上等效于‘小于或等于’或者‘大于或等于’。在信号值是整数标量的情况下，在详细实施方案中关于测试是‘小于’还是‘小于或等于’的准确性可颇为重要，但原则上不存在差异。在其中标量具有高分辨率值(例如，感测节点输出是模拟且通过模/数转换器来供应以用于数字处理)的其它情况下，则实际上将不存在差异。

在以下详细描述中，将使用电容性感测实例，但所属领域的技术人员将理解，本发明的方法适用于从本文中所述的种类的装置(例如，电阻性、全内反射、超声波、表面声波及其它装置)的感测表面输出原始数据集合的任何2D位置感测技术。

附图说明

为了更佳地理解本发明并展示可如何实施本发明，现以实例方式参考附图，附图中：

图1示意性地展示用以识别触摸面板上的多个触摸的现有技术方法；

图2以平面图示意性地展示本发明的第一实施例的2D触敏电容性位置传感器及相关联硬件；

图3A到图3B图解说明来自与图2中所示的触摸面板类似的触摸面板的具有信号触摸的实例性输出数据集合；

图4A到图4B图解说明来自与图2中所示的触摸面板类似的触摸面板的具有两个触摸的实例性输出数据集合；

图5A到图5B图解说明来自与图2中所示的触摸面板类似的触摸面板的具有三个触摸的实例性输出数据集合；

图6是展示用于将节点指派给邻近触摸面板的一个或一个以上触摸的方法的流程图；且

图7以平面图示意性地展示本发明的第二实施例的2D触敏电容性位置传感器及相关联硬件。

具体实施方式

图2是图解说明根据本发明一实施例的提供二维电容性变换传感器布置的触敏矩阵的电路图。图1中所示的触摸面板包括三个列电极及五个行电极，而图2的触摸面板具有4×4阵列。将了解，可视需要来选择列及行的数目，另一实例是十二个列及八个行或任一其它可行数目的列及行。

通过使适合形状及尺寸的电极延伸将感测节点阵列容纳于衬底(例如，玻璃面板)中或其下方。所述感测电极界定可在其内确定对象(例如，手指或手写笔)到传感器的位置的感测区域。对于其中传感器上覆于显示器(例如，液晶显示器(LCD))上的应用，衬底可具有透明塑料材料且电极由使用常规技术沉积于衬底上的氧化铟锡(ITO)透明膜形成。因此，所述传感器的感测区域是透明的且可放置于显示屏幕上而不会使在所述感测区域后面显示的内容模糊。在其它实例中，所述位置传感器可不打算定位于显示器上且可不是透明的；在这些实例中，举例来说，可用更经济的材料(例如，铜层压印刷电路板(PCB))来替换ITO层。

关于衬底上感测电极的图案，存在可观的设计自由度。重要的是其将感测区域划分为布置成若干行及若干列的感测单元阵列(栅格)。(注意，术语“行”及“列”在此处用以在两个方向之间进行方便的区分且不应理解为暗指垂直定向或水平定向。)举例来说，一些实例性电极图案揭示于US 2008/0246496A1[6]中，所述案的内容全部并入本文中。

熟习此项技术的读者将认识到，图2中所图解说明的传感器为有源类型，即，基于测量两个电极之间(而非单个感测电极与系统接地之间)的电容性耦合。作为有源电容性感测技术的基础的原理描述于US 6,452,514[4]中。在有源类型的传感器中，一个电极(所谓的驱动电极)被供应振荡驱动信号。所述驱动信号到所述感测电极的电容性耦合度是通过测量由所述振荡驱动信号传送到所述感测电极的电荷量来确定。所传送的电荷量(即，在感测电极处所经历的信号的强度)是电极之间的电容性耦合的测量。当不存在靠近于所述电极的指向对象时，感测电极上的所测量信号具有背景值或静态值。然而，当指向对象(例如，用户的手指)接近所述电极(或更特定来说接近而靠近于分离所述电极的区)时，所述指向对象充当虚拟接地并吸收来自驱动电极的驱动信号(电荷)中的一些。此用于减小驱动信号的耦合到感测电极的分量的强度。因此，认为所述感测电极上的所测量信号的降低指示指向对象的存在。

所图解说明的m×n阵列是4×4阵列，其包括4条驱动线(下文中称为X线)及4条感测线(下文中称为Y线)。在图解说明中X线与Y线交叉的地方存在感测节点205。实际上，X线与Y线处于触摸面板的由电介质分离的不同层上，使得其为电容性耦合(即，非欧姆接触)。在每一节点205处，X线与Y线的邻近部分之间形成电容，此电容在此项技术中通常称为C_E或C_x，实际上为耦合电容器。致动主体(例如，手指或手写笔)的存在具有引入分路电容的效应，所述分路电容接着由等效接地电容器经由所述主体接地到接地或大地。因此，所述主体的存在影响从耦合电容器的Y侧传送的电荷量且因此提供检测所述主体的存在的方式。这是因为每一感测节点的X“板”与Y“板”之间的电容随着由触摸导致的接地电容增加而减小。在此项技术中，此为众所周知的。

在使用中，依次驱动X线中的每一者以从传感器阵列获取全数据帧。为此，控制器118经由控制线103.1、103.2、103.3及103.4致动驱动电路101.1、101.2、101.3、101.4以依次驱动X线中的每一者。到所述驱动电路的另一控制线107提供输出启用以使输出浮动到相关X线的X板。

对于每一X线，将电荷传送到连接到Y线中的相应Y线的相应电荷测量电容器Cs 112.1、112.2、112.3、112.4。在由控制器控制的开关的作用下，发生电荷从耦合电容器205到电荷测量电容器Cs的传送。为简单起见，所述开关及其控制线均未图解说明。可在US 6,452,514[4]及WO-00/44018[5]中找到进一步细节。

电荷测量电容器Cs 112.1、112.2、112.3、112.4上所保持的电荷可由控制器118经由相应连接线116.1、116.2、116.3、116.4通过控制器118内部的模/数转换器(未展示)来测量。

关于此矩阵电路的操作的更多细节揭示于US 6,452,514[4]及WO-00/44018[5]中。

所述控制器如上文所解释的那样操作以依据键205的电容改变、通过在测量循环突发期间在所述键矩阵中的一者上所诱发的电荷量改变来检测所述一者上面对象的存在。然而，噪音信号的存在可诱发到触摸传感器的键上的电荷且提供错误检测或阻止进行检测。

所述控制器可操作以使用上文参考图3A到图3B、图4A到图4B、图5A到图5B及图6所述的算法来计算位置传感器上同时发生的触摸的数目并将离散键指派给所述同时发生的触摸中的一者。在输出连接上将指派给触摸中的每一者的离散键从所述控制器输出到较高级系统组件。或者，主机控制器将对指派给所述触摸中的每一者的节点中的每一者进行内插以获得所述触摸的坐标。用于对触摸坐标进行内插的数值方法可为对来自被指派给每一触摸的所有节点的信号执行质心计算，类似于US2006/0097991[3]中所揭示的方法。

所述控制器可为单个逻辑装置，例如，微控制器。所述微控制器优选地可具有推挽式CMOS引脚结构及可制成为充当电压比较器的输入。最常见的微控制器I/O端口能够实现此，因为其具有相对固定的输入阈值电压以及接近理想的MOSFET开关。必需功能可由单个通用可编程微处理器、微控制器或其它集成芯片(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成芯片(ASIC))提供。

图3A展示来自2D触摸面板的可从图2的处理器208输出的数据的典型曲线图。图2中所示的触摸面板仅包括4×4触摸面板。然而，将了解，此可扩展为8×6触摸面板(如图3A中所示)或任一其它大小。

图3A中所示的曲线图展示定位于x传导线与y传导线的相交点处(x传导线与y传导线的每一相交点处)的离散键或节点中的每一者处的信号电平。出于前文目的，x传导导线与y传导导线中的每一者处的相交点将称为节点。

图3B将来自图3A的信号数据展示为二维布局。图3B中的正方形中的每一者中的数字表示x传导线或导线与y传导线或导线的每一相交点处(即，每一感测节点处)的信号值。另外，每一节点区域的左上角中的圆圈指示在检测中(即，具有超阈值信号值)的此触摸的节点，其中在这些实例中阈值是12，13在检测中而12在检测外。还给检测中节点画了阴影，其中给高达某一信号值(其为50)的键画了倾斜影线，且其中给高于50的单个节点画了交叉影线。也给具有最大信号值(其为57)的节点标示了其坐标(其为(3，4))。在图3B中，x传导线及y传导线分别由垂直虚线及水平虚线指示。存在标示为0到5的六个x电极及标示为0到7的八个y电极，朝向图3B中的图式的左上方展示所述电极的定向。

图4A及图4B展示与图3A到图3B中所示的触摸数据类似但具有两个同时发生的触摸的触摸数据。指示了信号值，且给检测中节点画了阴影，如前所述。另外，延续在检测中节点的拐角中放置圆圈的惯例，借此与第一触摸相关联的检测中节点具有左上角中的圆圈(如前所述)，且第二触摸的那些检测中节点具有放置于左下角中的圆圈。如可见，所述节点中的两者-(3，2)及(3，3)处的节点-被共享(即，为两个触摸的部分)。还给每一触摸的具有最大信号值的节点标示了其坐标。

图5A及图5B展示具有3个同时发生的触摸的实例性触摸数据。使用与之前相同的标示惯例。另外，由于延续在检测中节点的拐角中放置圆圈的惯例，因此第一、第二及第三触摸分别用左上角、左下角及右下角中的圆圈来指示。

图6展示根据本发明一实施例用于将离散键或节点指派给位于触摸面板上的一个或一个以上触摸的方法的流程图。将结合图3A到图3B、图4A到图4B及图5A到图5B使用图6中所示的流程图以图解说明如何使用节点中的每一者的信号值来识别将所述节点中的哪些节点指派给一个或一个以上触摸。

在图6中的流程图中未展示的预处理步骤中，将所述节点中的每一者的信号与阈值信号值进行比较。在以下算法中将不考虑具有小于阈值的信号值的任一节点。此为本发明的优选方法。或者，可在所述算法期间实施与阈值的比较。在替代方法中，在将节点指派给特定触摸之前，将其与阈值信号电平进行比较。使用任一方法，如果信号值小于阈值信号值，那么将所述节点指派给零触摸。认为“零触摸”意指无触摸，使得在算法的任何后续步骤中将不考虑所述节点，这是因为其是经指派的。

出于以下描述的目的，将假定，在应用所述算法之前将信号与阈值进行比较。认为阈值是13。因此，将图3B中所示的节点信号中的每一者与阈值13进行比较且给大于或等于所述阈值的那些信号画上阴影。将具有小于所述阈值的信号的其它所检测节点指派给零触摸。

在步骤602中，选择未指派给触摸的具有最高信号的节点。在图3B中，具有最高信号的节点位于坐标(3，4)处。第一选定节点称为一级节点或开始节点。

在步骤604中，将坐标(3，4)处的选定节点的尚未指派的直接相邻者中的每一者的信号与选定节点或一级节点的信号进行比较。在图3B中所示的实例中，存在8个直接相邻节点。如果直接相邻节点的信号小于或等于选定节点(一级节点)的信号，那么将所述直接相邻节点指派给选定节点或一级节点。将此解释为意指指派给另一节点的节点形成单个触摸。在图3A中所示的实例中，将坐标(2，3)、(2，4)及(3，3)处的节点全部指派给坐标(3，4)处的选定节点或一级节点。这些节点称为二级节点。在上述预处理步骤中，已将所有其它相邻节点指派给零触摸。

在步骤606中，识别所述二级节点中的每一者的直接相邻者中的每一者的经指派状态。所述二级节点中的每一者现在均为开始节点。如果不存在所述二级节点中的任一者的未经指派的直接相邻节点，那么过程转到步骤612。在图3B中所示的实例中，将二级节点的所有相邻节点指派给一级节点或零触摸。因此，对于图3B中所示的实例，过程转到步骤612。然而，如果存在所述二级节点中的任一者的未经指派的直接相邻节点，那么将这些直接相邻节点中的每一者的信号与是其直接相邻者的二级节点的信号值进行比较。针对二级节点中的每一者重复此过程，直到不再存在为所述二级节点中的每一者的直接相邻者的未经指派节点为止。如果所述直接相邻节点中的任一者具有小于或等于二级节点的信号的信号，那么将所述节点指派给同一触摸。这些节点称为三级节点。重复步骤608及610中所示的过程一直到四级、五级等等开始节点，直到不存在满足具有小于或等于其直接相邻开始节点的信号值的信号值的要求的未经指派节点为止。换句话说，重复步骤608及610直到不再存在任何新的经指派的开始节点为止。

在步骤612中，搜索所述节点以找出具有大于或等于阈值的信号的任何未经指派节点。

在步骤614中，选择最高未经指派节点且重复步骤604到612中的过程。

在步骤616中，将数据以指派给每一触摸的一个或一个以上相连节点群组的形式输出。在图3B中所示的实例中，存在单个触摸。因此，上文所识别的节点形成单个触摸，其以指派给触摸T1的一个相连节点群组的形式输出，如表1中所示。

表1

将结合图6中所示的算法使用图4A到图4B，以展示如何将触摸面板上的节点指派给多个触摸。

图4B将来自图4A的信号数据展示为二维布局。图4B中的正方形中的每一者中的数字表示x传导线与y传导线的每一相交点处(即，每一感测节点处)的信号值。在图4B中，x传导线及y传导线分别由垂直虚线及水平虚线指示。存在标示为0到5的六个x电极及标示为0到7的八个y电极，朝向图4B中的图式的左上方展示所述电极的定向。

对图4A中所示的节点中的每一者应用预处理步骤。将来自所述节点中的每一者的信号与阈值13进行比较。给具有大于或等于13的信号值的节点画上阴影。将所有其它节点指派给零触摸。

搜索未经指派节点的信号值以找出具有最高信号值的节点。具有最高信号值的未经指派节点是坐标(2，4)处的具有信号值72的节点。此为此触摸的一级节点或开始节点。开始节点在坐标(2，4)处的触摸将称为T1。

将为一级节点T1的直接相邻者的未经指派节点中的每一者的信号值与一级节点的信号值进行比较。坐标(1，4)、(1，5)、(2，3)、(2，5)、(3，3)、(3，4)及(3，5)处的节点全部具有小于或等于一级节点的信号值的信号值。因此，将坐标(1，4)、(1，5)、(2，3)、(2，5)、(3，3)、(3，4)及(3，5)处的节点(称为二级节点)指派给一级节点且因此指派给触摸T1。

现在针对二级节点中的每一者重复所述过程。在图4B中，坐标(2，3)及(3，3)处的二级节点为具有未经指派的直接相邻节点的仅有节点。以坐标(2，3)处的节点为例，将其每一未经指派的直接相邻节点的信号值与坐标(2，3)处的二级节点的信号值进行比较。坐标(2，3)处的节点的未经指派的直接相邻者为坐标(2，2)及(3，2)处的节点。然而，这两个节点的信号值均大于坐标(2，3)处的节点的信号值。因此，这两个节点均不被指派给二级节点(2，3)或触摸T1。其它二级节点中的任一者均不具有尚未经指派或具有小于或等于所述二级节点中的任一者的信号值的信号的直接相邻节点。因此，识别具有大于或等于阈值信号值的信号值的任何未经指派节点。

将坐标(3，2)处的节点识别为触摸T2的开始节点或一级节点。针对触摸T2的未经指派节点重复上述过程。使用上述过程将坐标(1，2)、(2，1)、(2，2)、(2，3)、(3，1)及(3，3)处的节点全部指派给坐标(3，2)处的一级节点且因此指派给触摸T2。这些节点也称为二级节点。在图4B中所示的触摸面板上不存在其它未经指派的触摸。下文表2概述指派给触摸T1及T2中的每一者的节点。将表2中所示的数据以指派给每一触摸的两个相连节点群组的形式输出。

表2

图5B将来自图5A的信号数据展示为二维布局。图5B中的正方形中的每一者中的数字表示x传导线与y传导线的每一相交点处(即，感测节点处)的信号值。在图5B中，x传导线及y传导线分别由垂直虚线及水平虚线指示。存在标示为0到5的六个x电极及标示为0到7的八个y电极，朝向图5B中的图式的左上方展示所述电极的定向。

对图5A中所示的节点中的每一者应用预处理步骤。将来自所述节点中的每一者的信号与阈值13进行比较。给具有大于或等于13的信号值的节点画上阴影。将所有其它节点指派给零触摸。

对图5B中所示的节点应用上述过程。下文表3概述指派给三个触摸T1、T2及T3的坐标。

表3

来自表1、2或3的相连节点群组可由主机控制器118(图2中所示)在输出连接(图2中未图解说明)上输出到另一组件以供高级处理(例如，对所述触摸中的每一者的位置进行内插)。或者，主机控制器118可进一步处理如上所述的每一相连节点群组的数据以获得每一者的坐标。随后，在输出上输出每一触摸的坐标以供较高级处理或使用。

发明人已证明上述过程在检测大区域触摸(例如，手)的情况下过早终止。此通常将意味着若干相邻节点将具有可在10％(举例来说)的范围内变化的信号值。举例来说，如果二级节点的直接相邻节点的信号值大于所述二级节点的信号值，那么即使直接相邻节点具有在二级或一级节点的10％的范围中的信号值，所述过程也将终止。因此，如果检测大区域触摸，那么上述过程可指示比实际上存在于触摸面板上的触摸区域小的触摸区域。

因此，上述过程可适于在相邻节点具有在一级开始节点的信号电平的某一电平内(例如，在10％或等效的经舍入离散值内)的信号电平的情况下自动指派所述相邻节点。无论此节点是否满足基本方法的测试(即，无论其是否具有小于或等于开始节点上的信号的信号)，均将所述节点指派给触摸。

或者，为了捕获具有在一级或开始节点的10％的范围内的信号的节点，在任一相邻节点具有高于饱和阈值的信号电平的情况下将所述相邻节点自动指派给触摸。将饱和阈值设定为足够低以捕获来自饱和传感器的大致所有节点信号。可将此视为静态阈值设定方法。

可给使用上述过程寻找的触摸的数目定上限为最大值(例如，限定为1、2、3或4)。举例来说，如果用于笔势检测或其它任务的较高级处理中的任一者均不满足多于(例如)3个或4个同时发生的触摸，那么重复本发明的方法超过第四个触摸不存在益处，这是因为此将是多余的处理。此外，可通过取决于何种应用程序或应用程序的何种部分正在触摸屏向其提供输入的装置上运行而改变固定数目来灵活地改变数据收集模式。即，一些应用程序将仅需要单触摸输入，而其它应用程序将预期通常具有固定的最大数目个同时发生的触摸的多触摸输入。

将了解，形成上述实施例的基础的触摸传感器是所谓的有源或横向电极、电容性传感器的实例。然而，本发明还适用于所谓的无源或单端电容性传感器阵列。无源电容性感测装置依赖于测量感测电极到系统参考电位(大地)的电容。作为此技术的基础的原理描述于US 5,730,165及US 6,466,036中，举例来说，在离散(单节点)测量的背景下。

图7以平面图示意性地展示根据本发明的无源型传感器实施例的2D触敏电容性位置传感器301及伴随电路。

2D触敏电容性位置传感器301可操作以确定对象的沿第一(x)方向及第二(y)方向的位置，朝向图式的左上方展示其定向。传感器301包括其上布置有感测电极303的衬底302。感测电极303界定可在其内确定对象(例如，手指或手写笔)到所述传感器的位置的感测区域。衬底302为透明塑料材料且所述电极由使用常规技术沉积于衬底302上的氧化铟锡(ITO)的透明膜形成。因此，所述传感器的感测区域是透明的且可放置于显示屏幕上而不会使在所述感测区域后面显示的内容模糊。在其它实例中，位置传感器可不打算定位于显示器上且可不是透明的；在这些实例中，举例来说，可用更经济的材料(例如，铜层压印刷电路板(PCB))来替换ITO层。

衬底302上的感测电极的图案使得将所述感测区域划分为布置成若干行及若干列的感测单元304阵列(栅格)。(注意，术语“行”及“列”在此处用以在两个方向之间进行方便的区分且不应解释为暗指垂直定向或水平定向。)在此位置传感器中，存在与x方向对准的三个感测单元列及与y方向对准的五个感测单元行(总共十五个感测单元)。针对图1中所示的定向，最顶感测单元行称为行Y1，向下的下一行称为行Y2，且如此向下到行Y5。类似地，所述感测单元列从左向右称为列X1到X3。

每一感测单元包含行感测电极305及列感测电极306。行感测电极305与列感测电极106布置于每一感测单元304内而彼此交错(在此情况下，通过彼此围绕地成正方形螺旋)，但并非以电方式连接。由于所述行感测电极及所述列感测电极是交错的(缠绕的)，因此邻近于给定感测单元的对象可提供到两种感测电极的显著电容性耦合，而无论所述对象在所述感测单元中定位于何处。交错的特性标量可大约为或小于手指、手写笔或其它致动对象的电容性覆盖区以提供最佳结果。感测单元304的大小及形状可相当于或大于待检测的对象的大小及形状(在可行限度内)。

将同一行中所有感测单元的行感测电极305电连接在一起以形成五行单独的行感测电极。类似地，将同一列中所有感测单元的列感测电极306电连接在一起以形成三列单独的列感测电极。

位置传感器301进一步包括一系列电容测量通道307，其耦合到所述数行行感测电极及所述数列列感测电极中的相应者。每一测量通道可操作以产生指示相关联列或行的感测电极与系统接地之间的电容值的信号。电容测量通道307在图1中展示为两个单独的组，其中一个组耦合到所述数行行感测电极(标示为Y1到Y5的测量通道)且一个组耦合到所述数列列感测电极(标示为X1到X3的测量通道)。然而，将了解，实际上，所有测量通道电路将最可能提供于单个单元(例如，可编程或专用集成电路)中。此外，虽然图1中展示了八个单独测量通道，但电容测量通道可替代地由具有适当多路复用的单个电容测量通道提供，尽管此并非优选操作模式。此外，可使用US5,463,388[2]中所述的种类的电路或类似电路，其借助单个振荡器同时驱动所有行及列以便使感测场叠层集传播穿过上覆衬底。

将指示由测量通道307测量的电容值的信号提供到包括处理电路的处理器308。所述位置传感器将被视为一系列离散键或节点。每一离散键或节点的位置是x传导线与y传导线的相交点。所述处理电路经配置以确定所述离散键或节点中的哪一者具有指示与其相关联的电容的信号。主机控制器309经连接以接收从处理器308输出的信号，即，来自所述离散键或节点中的每一者的指示所施加电容性负载的信号。接着，经处理的数据可由控制器309在输出线310上输出到其它系统组件。

Claims (12)

1.一种依据从包括感测节点阵列的触摸屏输出的数据集合确定触摸的方法，所述方法包括：

a)在所有未经指派的节点当中识别具有最大信号值的节点，且如果存在，那么，

b)将所述节点指派给触摸，

c)对为所述经指派节点的相邻者的每一节点应用逻辑测试以确定是否也应将所述节点指派给所述触摸，及

d)对每一新指派的节点的未经指派相邻者重复应用所述逻辑测试直到不再存在新指派的节点或不再存在未经指派的节点为止，借此将节点群组指派给所述触摸从而界定其区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

将根据权利要求1所述的方法重复多达所需次数直到未识别出具有最大信号值的节点为止，因此所有触摸已被识别出且已被指派界定其区域的相应节点群组。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：

将根据权利要求1所述的方法重复高达固定数目的次数或直到未识别出具有最大信号值的节点为止，此后高达所述固定数目的触摸已被识别出且已被指派界定其区域的相应节点群组。

4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述逻辑测试涉及测试到目前为止尚未经指派的相邻节点是否具有低于正与其进行比较的所述经指派节点的信号值的信号值，且如果是，那么临时决定将所述到目前为止尚未经指派的相邻节点指派给正处理、正经受所述逻辑测试的任选其它部分的结果的所述触摸。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述逻辑测试另外涉及测试所述到目前为止尚未经指派的相邻节点是否具有大于饱和阈值的信号值，且如果是，那么决定将所述到目前为止尚未经指派的相邻节点指派给正处理的所述触摸。

6.根据权利要求5所述的方法，其中将所述饱和阈值设定为依据所述触摸屏的饱和电平的经预校准度量确定的电平。

7.根据权利要求5所述的方法，其中针对每一触摸将所述饱和阈值设定为顾及正处理的所述触摸的所述最大信号值的电平。

8.根据权利要求4所述的方法，其中所述逻辑测试另外涉及测试所述到目前为止尚未经指派的相邻节点是否具有低于检测阈值的信号值，且如果是，那么决定不将所述到目前为止尚未经指派的相邻节点指派给正处理的所述触摸。

9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中在步骤a)之前，给具有低于检测阈值的信号值的所有节点加标签以便由用以将节点指派给触摸的后续处理将其忽略，借此所述节点自始至终保持未经指派。

10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述触摸屏为电容性触摸屏。

11.一种2D触敏位置传感器，其包括：

触摸面板，其具有分布于其区域上以形成感测节点阵列的多个感测元件，所述感测节点中的每一者经配置以收集指示触摸的位置特有感测信号，

测量电路，其连接到所述感测元件且可重复操作以获取信号值集合，每一集合由来自所述节点中的每一者的信号值构成，

处理器，其经连接以接收所述信号值集合且可操作以处理每一集合从而输出提供关于每一触摸的信息的触摸数据，所述处理器经配置以实施根据权利要求1所述的方法。

12.一种包括根据权利要求11所述的2D触敏位置传感器的设备。

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