CN102364413A - 手写注释捕捉系统和方法 - Google Patents

Abstract

一用于远程，虚拟的屏幕数据输入的捕捉设备包括至少三个功能层，所述的三个功能层包括：一底部刚性层，一中部压力传感器层和一顶部柔韧层。所述底部刚性层具有一为书写提供机械支撑的表面。中部传感器层用于测量捕捉活动区域的压力矩阵或者压力图并将表征所测得的压力的数据传输至一个人电脑。所述顶部柔韧的触摸感应被动式LCD显示器层包括一LCD表面由于其具有所施加的压力改变晶体颗粒和光性质的液晶物理性质其上写下的任何东西都被形象地图形化，以至于放一尖笔压向书写表面时，留下了可视的痕迹以使得用户在即使没有真正的墨水流出的情况下制作一图画。

Description

手写注释捕捉系统和方法

相关申请对照 

本申请分别要求2010年3月17日提交的美国临时申请案No.61/314,639和2010年7月21日提交的美国临时申请案61/366,169，分别地，其中包括了这里所参照的内容。 

著作权和法律通告 

本专利申请文件所公开的一部分内容中包含有受版权保护的资料。该版权所有者并不反对对于任何一个出现在专利局和商标局的专利资料档或者记录中的发明文件或者专利公开的复制，但是仍然保留他们各自所拥有的所有版权。除合理使用之外并没有给予第三方使用这些作品的许可。而且，这里没有提及的第三方的专利或者文章应该解释为本发明不享有借助于改良技术提前这些资料的发明日期的权利。 

技术领域

本发明涉及输入设备和方法，特别是涉及一种个人电脑的数据输入和命令传输的系统和方法。 

背景技术

用诸如鼠标和键盘之类的输入设备将数据和命令输入个人电脑(PC)或者多媒体系统(例如电视机，置顶盒，游戏机，或者其他的电脑处理设备)是已知的，通过与数据总线，数据界面，无线射频，红外线，“BLUETOOTH”^TM(蓝牙)进行连接，并通过一数据转发器将数据或者命令输入个人电脑。 

此外，单触点和多触点控键盘或者输入设备是已知的，并且根据具体情况可允许用户的单个或多个输入。换句话说，单触点界面一次只读取一个输入，而多触点界面一次可以读取或者感应多个输入。 

最近，多触点技术开始应用在移动电话技术中。诸如法国的Stantum S.A.公司，法国意法半导体有限公司，以及美国美商新思公司正在发展多触点技术以响应移动电话客户的需求。这种多触点输入设备使用电阻或者电容式触摸感应技术以感知其探测区域内的物体的存在。 

图形输入板形式的输入设备是已知的并且可以从诸如温哥华Wacom公司，华盛顿的和冠公司获得。KINDLE电子书是一种由纽约州的纽约市亚马逊公司所提供的进一步的输入板。 

在个人电脑的所有捕捉设备(键盘，鼠标，触摸板)中，没有一种支持成本低廉的手绘或者手写便条的直观捕捉。 

具有嵌入式主动显示的高端图形输入板可在市场上获得，但是他们价格昂贵，因为他们需要一种专用的处理器以根据笔的活动管理和更新显示。 

尽管如此仍然需要一种由于被动式LCD显示器和电阻接触式传感器而成本较低的手写注释输入的简单易行的方式。或者，可以将真正的纸张置于显示器的顶部以更好地与自然的纸笔体验相匹配。 

更进一步，需要一种设备，系统和方法，为用户提供一种利用便携且与显示设备相分离的远程输入设备进行远程触控屏幕的方式。需要一种设备，系统和方法可以为用户提供输入文档的能力，使他或她能够不用身体触摸显示器就可以在其上具有集成的多触点界面 显示器上进行直接的操作。 

另外，需要的是一种设备、系统和方法可以允许用户观察一个虚拟的键盘以及一个相对于显示设备上的虚拟键盘位置正确的他或她的手指虚拟表征。 

发明内容

一种远程、虚拟的屏幕数据输入的系统和方法，所述系统包括(a)多触点注释控制设备(Multitouch Annotation Control Device，MTAC)，使用一被动式尖笔，一发射器，以及一接口设备以用于与个人电脑或者多媒体系统(例如电视机，置顶盒，游戏机)的处理器连接，通讯以及传输数据和命令；以及(b)远程处理器可执行的指令，以接收来自于MTAC的数据输入；所述指令，在数据是由注释设备传输时，一虚拟的MTAC的表征与用户的至少一个手指的虚拟表征一起显示电脑的屏幕上，所述用户的至少一个手指的虚拟表征在屏幕上的位置定位在虚拟的MTAC上，以2D平面图的方式再现的真实世界中用户手指与真实的MTAC的相对位置，接收来自于MTAC的数据输入并以与所传输的数据的类别相适应的方式处理数据，不论是注释的特征或者输入命令。 

所述用户手指的虚拟表征可以是用户手指的简单抽象，例如光标鼠标光标。 

该MTAC提供了两种操作模式，墨迹捕捉和手指捕捉。 

在墨迹捕捉模式中，所述设备允许用户图画或者进入手写输入注释，借助于一没有留下真正的墨水而是实时显示所创建的尖笔的笔画的被动式尖笔。并没有留下墨水，但是尖笔的墨水的效果是由于置于捕捉界面上层的墨迹显示器而得到。该墨迹显示器是一个被动式的LCD显示器。由于在所述设备中包含有一压力传感器，用户可以在个人电脑中恢复所述图画或者注释以进行进一步的处理，例如将其整合在一个文件中，邮寄，等等。 

在墨迹捕捉模式中，所述的手指的位置和压力是进行实时监控的。所述手指的位置再现于个人电脑的显示器上。操作系统随后对根据手指的位置和压力对所述手指的活动进行实时的反应。 

通过个人电脑(PC)，它意味着(这里以及本申请的剩余部分)一个设备可进行广义上而言的数字信息操作。例如，它可以是个人电脑，Mac(多功能计算机)，笔记本，上网本，记事本，图形输入板，电子书，智能手机。 

MTAC可以在多种设备中执行，例如键盘，扩展口，膝上电脑桌，或者独立的无线设备。所述注释MTAC允许用户用被动式钢笔或者尖笔(没有墨水)在其感应界面上进行绘画并随后将所述绘画再现在个人电脑上。当然，在进行字迹捕捉时，个人电脑上运行的字迹识别软件可以将这些注释转换成为文档以用已知的方式进行进一步的处理。 

在一个实施方式中，所述注释MTAC由复合层组成。底层是一个刚性表面以可以为书写提供一种物理支撑，而上两层是柔韧的，中间层是一个电阻式触摸传感器，用于测量推入顶层的不同触摸点的位置和力度(在墨迹模式中通常只有尖笔，在手指捕捉模式中为一个或者多个手指)。触摸点信息(位置和压力，类型，接近性，等等)，或者在产生的同时传输至个人电脑，或者进行内部存储并随后在注释结束时整体传输。顶层是一灵活的触摸感应的书写图形输入板。在一个实施方式中，顶层使用反光双稳态胆甾型液晶层压在覆盖于聚乙二醇对苯二甲酸酯基底上的两层电导聚合物之间。由于胆甾相技术，LCD层的触摸感应性在于在所述LCD上写下的任何东西都以图表的形式进行存储。 

在一可选的实施方式中，用户希望可以在真正的纸张上用真正的笔进行绘画；同样的设备可以用在此种情形中：简单地通过嵌入芯片机制在设备的感应表面上应用一张纸。在纸上绘画，并在结束时移除纸张，按压激活按钮，就像没有纸张存在的示例中那样。纸张的加入带来了一些用户将会喜欢的更加自然的笔和纸张的配合。 

本发明的一个目的是简化手写注释的输入，成本低廉，基于被动式LCD墨迹显示技术和一电阻式压力传感器。在一个实施方式中，所述设备与一图形输入板(iPad)或者一 个人电脑(Windows 7，Mac)联合使用。它允许将钢笔注释输入电子形式的文件中(钢笔操作)。另外，所述相同的设备被用作多点触摸设备(手指控制)，与Windows 7触摸屏控制相似的方式但不需要实际的触摸屏幕。手写注释和多点触摸的结合方便地取代了鼠标-键盘交互工具。 

本发明的又一目的是允许用户将来自于所显示的键盘的虚拟图像远程输入数据至一虚拟键盘中。在这种方式中，提供给用户一种只使用远离所述设备的一个触摸屏显示设备，而不需要所述触摸屏显示器的实际硬件的用户体验。另外，用户可以在不需要注视远程输入设备而是将直觉注意力集中在显示设备上的情况下进行数据输入。 

本发明的又一目的是允许用户更加舒适和灵活地与PC或者多媒体设备进行交互，例如多媒体播放器或者电视机。 

本发明的又一目的是确保用户在看见尖笔活动(与图形输入板不同)位置处的绘画的良好的图画体验。由于不需要像图形输入板或者电子书情形中那样(压力直接更新在屏幕上)积极地管理显示器，所述设备可低成本制造。 

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的系统的一部分的剖视图。 

图2为本发明的一个实施方式中的键盘输入设备的示意图。 

图3为本发明的一个实施方式的记事本的示意图。 

图4为集成入一扩展口或者一膝上电脑桌的本发明一个实施方式中的记事本的示意图。 

图5为本发明的一个实施方式的电子书的示意图。 

图6为本发明的捕捉设备的分解示意图。 

图7为本发明的一个实施方式的系统中的示出了一个对象以透明的模式覆盖于其上的显示设备的俯视图。 

图8为根据本发明的一个实施方式的系统中的示出了另外一个对象，在此示例中，为手指，以透明的模式覆盖于其上的显示设备的俯视图。 

图9为本发明的系统的一个实施方式的示意图。 

图10为本发明的一个实施方式中的MTAC的框架图。 

图11为本发明的一个实施方式的具有接近徘徊特征的触摸板模块的侧视图。 

图12A为一示意图示出了上层，在其上部，所述徘徊的手指所检测到的一徘徊的手指的相对位置的图形表征，所示出的徘徊的手指。 

图12B为一其上部示出了所检测到的着落的手指的相对位置的图形表征，下部示出了相对于该输入表面的该着落的手指的示意图。 

图13为一示出了输入数据的典型分类的表格。 

图14为本发明的第一种方法的流程图。 

图15为本发明的一个实施方式的三角测量步骤的示意图。 

图16为本发明的一个实施方式的混合式触摸板模块的示意图。 

图17为本发明的又一可选的方法的流程图。 

图18为本发明的一个实施方式的图形用户界面的示意图。 

图19为本发明的一个实施方式的压力图的示意图。 

图20为本发明的一个实施方式的压力与接触面状态的比较图。 

图21为本发明的一个实施方式的控制板的框架图。 

图22为本发明的一个实施方式的记事本的分解视图。 

图23为本发明的一个实施方式的记事本的电示意图。 

图24为本发明的一个实施方式的压力传感器层操作方法的流程图。 

元件列表

图1-3 

键盘1 

系统10 

处理器12 

个人电脑，置顶盒，多媒体设备14 

尖笔15 

显示器16 

输入设备，MTAC 20(整个键盘)，MTAC 20’，MTAC 20” 

无线集线器22 

操作系统24O 

指令25 

方法30 

对象的表征32 

输入场的表征33 

用户34User 34 

对象/用户的手指36 

拇指37 

规范输入设备38 

主要输入表面40 

按键输入场42 

多触点输入表面，触摸表面44 

输入设备46 

辅助的输入设备48 

图4 

膝上电脑桌2 

笔记本3 

双屏幕图形输入板4 

主显示器5 

第二屏幕/虚拟的墨迹显示器6 

压力传感器9 

图6 

多层组件60 

底层8 

中部压力传感器层9 

可修改的中间层9’，9” 

顶层/上墨表面11 

图7 

发光键82 

图9 

多触点表面45 

方格50 

区域52 

图10 

接近感应子系统(PSS)54 

收发器56 

数据连接设备(DCD)58 

指令26 

图11 

输入设备，MTAC 20’ 

多层组件60’ 

多触点模块9’ 

顶层/上墨表面11” 

触摸板传感器子组件61 

接近传感器62 

触摸板模块的表面64 

PCB 66 

接近传感器阵列68 

薄背光源70 

玻璃嵌板72 

图12A 

多触点表面74 

圆75 

方格76 

距离d 

图12B 

填充的圆80 

方格76’ 

按键82 

图13 

表90 

图14 

步骤100 

步骤102 

步骤104 

步骤106 

步骤110 

步骤112 

图15 

传感器114 

d1 

d2 

d3 

d4 

图16 

输入设备，MTAC 20” 

多层组件60” 

顶层/上墨表面11” 

多触点模块9” 

触摸板传感器子组件61” 

接近感应模块120 

PCB 122 

接近性电极124 

触摸板模块126 

触摸板128 

双ITO层129 

玻璃嵌板 

图17 

方法140 

步骤一142 

步骤二144 

步骤三146 

步骤四150 

步骤五152 

步骤六154 

图18 

手指图标13 

图19 

有色圆170 

十字172 

dR 174 

图20 

第一阈值180 

活动状态182 

第二阈值184 

图21 

控制板200 

电源管理程序块202 

微控制器204 

列206 

行210 

压力传感器板212 

LCD控制块214 

LCD显示器216 

射频级220 

图22 

上部可变膜230 

电阻R 

分隔层232 

图23 

列D(3)206’ 

行D(3)206’ 

电阻240 

图24 

方法300 

步骤302 

步骤303 

步骤304 

本技术领域的技术人员应当了解，图中的元素是为了进行简单明了的说明，并不需要进行规模化的描绘。例如，可能将尺寸相对于其他元素进行了夸张以帮助理解本发明和实施方式。而且，当“第一”“第二”，和诸如此类的术语用于此时，他们的使用是为了相同元素之间的区分并不一定是用于描述顺序或者按照时间顺序行列。此外，像“前”，“后”，“顶部”，“底部”或者之类用在说明书和/或权利要求中相近的术语，并不一定是用于描述特定的相对位置。本技术领域的技术人员将因此明白这些术语可以用其他的术语进行替换，且此处所描述的具体实施方式可以这些明确说明或者另有说明之外的其他方式进行操作使用。 

具体实施方式

下述的说明并不是为了以任何方式限制本发明的范围，本质上是为了作为示例并且作为描述本发明的申请日的发明者所知的本发明的最佳模式。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明所公开的示例实施方式中所描述的安行和/或任何元素的功能进行变化。 

参见图1，本发明的一个实施方式的系统10包括一连接的电脑处理器12(置于一个人电脑或者多媒体设备14中，或者置于MTAC中，其中MTAC与一显示器交互，例如电视机)，一显示设备16，一输入设备20，以及一无线集线器22。电脑处理器12和操作系统24执行指令26以实现本发明的方法30(结合图14和图17进行说明)。指令26在操作系统24上执行以接收和处理来自于MTAC 20的数据以将一用户的手指36的表征32和至少MTAC 20的输入区域40的表征33显示在显示设备16上以模拟用户在MTAC 20上的相对位置和用户所执行的输入功能。通过这种方式，本发明的一个实施方式提供了远程，虚拟的屏幕数据输入。 

电脑处理器12和操作系统(OS)24执行指令26以执行本发明的方法30。 

可选地，如图所示，MTAC 20的多触点输入表面44被集成于外壳46之中。 

MTAC 20包括新兴的触摸数据输入设备的功能，这些新兴的触摸数据输入设备可以从诸如法国和冠，瑞士的意法半导体公司，赛普拉斯半导体公司，美国的安华高科技公司以及将美国美商新思公司获得。MTAC包括一触摸表面40。可选地，输入设备46在与集成于MTAC 20中的无线集线器22和/或通信设备(未示出)进行无线连接时可随时移动。 

系统中设备的集成

现在请参见图2至图5，MTAC 20，20’，20”被用于多个系统中，诸如在键盘1中(该设备位于，例如，电脑键盘的右边或者下方)，在膝上电脑桌2中，与一独立的使用无线电池的设备中的笔记本电脑3或者记事本联合操作，以与一个人电脑(PC)，一笔记本，或者一记事本联合操作(无线连接允许MTAC 20与个人电脑14之间进行通讯)。在嵌入形式中，该设备被嵌入一双图形输入板4中，一个屏幕为主动显示屏5，另一个屏幕为虚拟墨迹显示屏6，在其下方进一步包括一压力传感器9。作为一种替代，虚拟墨迹显示屏6是主动显示屏5的一部分，以使得嵌入式设备具有一单独的显示器，同样将压力传感器9置于其下方。 

现在请参见图6，在一个实施方式中，MTAC 20包括一多层组件60，多层组件60包括一底层8，一中间压力传感器层9和顶层11。在一实施方式中，底层8是一个刚性表面以为书写提供机械支撑，因为其他两层都是柔韧的。在一些实施方式中，底层8可进行一定 程度的形变，例如像一个纸质记事本那样。 

在一个实施方式中，压力传感器层9是用于探测捕捉活动区域的触摸和压力的一压力传感器层。压力传感器层9与多个电压源和多个电流表相连接，定义了多个导电路径，导电路径的电导率由施加在那条路径上的压力进行调节，更多细节将在下面结合图22进行描述。至少有一个电流表用于测量不止一个所述电压源所发射的电流。PERATECH(www.peratech.com)是适用于本发明的一个实施方式的电阻式压力传感器的供应商。作为选择，可以使用银墨和碳墨夹在两层PET膜之间的键盘膜技术。作为选择，可以使用电容式压力传感器。一个电容式压力传感器是将压缩材料置于两电极之间制成的，当被压缩时，两电极之间的电容就会改变。注意其他的多层组件60’，60”的实施方式结合图11和图16公开，其中的中间层是用于检测徘徊和接近性的可修改中间层9’或者9”。 

顶层11是一个柔韧的触摸感应被动式LCD显示器，利用如一反射式双稳态胆甾型液晶层压在覆盖于聚乙二醇对苯二甲酸酯基底之上的两层电导聚合物之间，例如肯特显示器(www.kentdisplays.com)提供反射技术中所发现那样。被动式LCD技术的触摸感应性在于LCD上写下的任何东西都是印象深刻的图形，因为其具有的液晶物理性质(所施加的压力改变了晶体颗粒趋向和光的性质)。当尖笔15在设备上书写时，其留下了可视的痕迹以使得用户可以制作一幅画虽然并没有墨水流出来。更加先进的被动式LCD显示器包括了多种色彩。 

MTAC 20进一步包括一控制板200(如图21中所示)。该控制板将在下面进行描述。在其他的功能之中，控制板200将所测量的压力图根据位置和力量(来自于手指，尖笔或者手掌)分成不同的位置和压力点。 

MTAC 20与电脑内置的处理器连接，或者通过USB，蓝牙，其他的2.4GHz射频连接，SPI或者I2C接口，以使得所述设备和PC14双向通信。所传输的数据包信息包括压力活动数据，时间戳，触点标识符，接近性和类型。 

上述的对象36，虽然通常是用户的手指，但也可以是各种其他的东西例如，但不限于，用户的手，手臂，手套或者戒指等上的标识符，尖笔，铅笔，钢笔以及指针。 

参见图7，优选地，对象36的表征和用于显示在显示器16的一个窗口内的输入表面40是透明的(例如，以透明模式予以显示)，可允许在对象表征或者输入区域的下方观看屏幕的内容。 

在一个输入的示例中，用户34以通常的方式输入信息至输入设备20中。在另外的一个输入示例中，如图8所示，用户在将MTAC 20，20’，20”握持在手中的同时，用他或者她的两个拇指37输入文档。在这个示例中，在拇指在上方徘徊和/或触摸MTAC的表面40，44之上时，用户的两个拇指37被显示并且被正确的置于显示器16的虚拟表征32上。 

在一个实施方式中，MTAC 20包括一触摸表面40以提供一键盘输入区域42，以及一用于辅助指针或者数字输入设备48的外壳46之上的触摸表面44，依据用户34的选择而定。相分离的触摸表面40和44使得触摸表面40可使用不那么昂贵的单独的触摸表面，通过它可以输入文档，而更加昂贵的多触点表面44被最小化，还可以控制单独的触摸表面40的操作模式，例如通过多触点输入表面44的多触点输入以允许主按键覆盖之间的切换。可选地，输入设备48可以在与集成于MTAC 20中的无线集线器22和/或通信设备(未示出)无线连接时随意移动。 

应该指出的是各种各样的接近传感器可适用于本发明之中。可以使用通过发射电磁场或者静电场，一电磁辐射光束(例如红外线)，并可以找场变化或者返回信号工作的传感器。这种类型的可用的传感器包括但不限于电感式，电容式，电容的位移，涡流，磁性的，电磁式的，光电，激光测距，声纳，雷达，多普勒效应，被动热红外，被动光学，电离辐射反射传感器，干簧管，霍尔效应，电阻变化，导电变化，回波(例如声音无论是超声波或雷达)，光学图像识别技术和微型空气流量变化(检测相对于宏观之间磁场的变化的传 感器间的气流变化)。例如，电容或光电传感器可适用于塑料对象，而电感式接近传感器适用于金属目标以及霍尔效应传感器适用于磁性对象。 

光学传感的使用，例如，红外接近感应，涉及利用光学传感电路产生脉冲光，如红外光，由一发射器发射，若诸如用户手之类的对象出现在发射器的前方或者之上(例如，激光二极管或者LED)，反应用户的手指并向后反射给一红外线探测器(例如，光电二极管，一种可以根据操作模式不同将光转换成为转换成光电流或电压的光电探测器类型)，通常临近或者与发射器同轴配置以检测光密度的变化。如果在红外线发射器附近检测到所反射的红外光，就假设有对象出现，反之，则假设没有对象出现。当检测到与光阈值相关的触摸时，在0mm的距离，触摸随后会被表示并且所有与触摸相关的执行活动都将会被初始化。在这个示例中，触摸参数是一个足够接近的参数，通常是接触，其中的接近一触摸信号表明触摸被送入处理器12，因此使得传统键盘的使用具有与触摸板使用相同的益处。作为合适的红外线接近传感器的一个例子，安华高科技的接近传感器为反射式，非接触式传感器，小尺寸的SMT封装可提供接近零到60mm检测范围的模拟输出。适用于移动设备和工业控制系统，他们的模型APDS-9101是一种成本低廉，集成的发射式传感器，包括红外LED和旨在提供对象检测和在接近0mm到12mm的检测范围提供非接触接近性感应的光电晶体管。美国专利申请号11/418,832，名为输入设备光学滑动器的专利中所描述的接近传感器，其中包括了这里所参照的内容，可从加利福尼亚州的弗里蒙特罗技公司获得，同样适用于此目的。 

电容式接近性感应，接近性感应最佳的方式，其优点在于当对象出现或者不出现在感应范围内时传感器电容都会发生可测量的变化。如果检测到名义上的或者初始状态发生变化，之后它就会假设有对象出现。适用于本发明的另外一个电容式接近传感器系统可以从德克萨斯州奥斯汀飞思卡尔半导体公司获得。飞思卡尔的接近控制器模型MPR08X控制多个接近传感器因此可以控制来自于一个传感器的几个不同的应用。通过多路传输电级，一个单一的传感器就可以检测多个点。例如，接近电容式触摸传感器可以管理触摸板，滑动条，旋转位置和用户界面的机械按键的多个配置。 

另外，其他的接近传感器(例如飞思卡尔的模型号MC33794)可依赖于电场的中断进行应用，其使用具有非常低的谐波含量且频率由内部电阻进行调节的低频正弦波。电磁接近传感器扫描位于输入界面附近的天线周围的区域，不间断地监控天线附近电磁场的变化。自诊断功能检测发生在与对象的出现相关的天线附近的磁场的变化，例如，用户的手指。为了更加发散的检测，可以使用多个天线。 

更进一步，可以使用一具有明确焦点的摄像机，其中摄像机观察到的图像可以通过图像识别技术进行识别，图像识别技术本身可能通过人工智能技术对所感应对象进行分类。这里，为了进行接近检测，神经网络技术为每个传感器进行目标图像的识别，将诸如手，手指，尖笔，指针或者异常之类的同类进行归类。 

超声波接近感应使用自然中发现的技术并被蝙蝠用于识别和避免飞行中的接近的对象。本发明中对于超声波接近感应的应用当使用本公开作为向导时也在本技术领域的技术人员的考虑范围之内。 

对于磁性传感器，考虑到使用金属环或者具有位于重要位置的金属、磁性或者塑料部分的用户的手套以优化此种传感器的界面功能以使得其具有诸如运动检测更加准确之类的优越特性。而且，一些传感器还具有检测范围的微调整或者报到带刻度的检测距离的手段。对于这种探测器，考虑到它可以让用户改变参数(通过与电脑或外围设备上的用户界面交互)以至于接近感应触摸界面可以依照用户的喜好提前或者滞后对象的检测。这种接近探测器公开于国际电工委员会出版的IEC 60947-5-2，其中包括这里所参照的内容。 

参见图9，在可选的MTAC 20”的结构示意图中，其包括由本发明的多层组件60，60’，60”制成的一单一的多触点表面45。 

在一个实施方式中，可选地，一个具有网格50的键输入栏或者区域52可以预先打印在触摸表面40或者45之上，或者该触摸表面可以是个用于显示键盘输入栏或者输入区域的图像的集成式触摸屏，所打印的电容式触摸屏45用于确定键入区52，如果在区内触摸，就会触发相应的所选字母、符号以及命令的登记。除了打印之外，该区52可以通过将该场显示在液晶触摸屏上进行确定。 

现在请参见图10，在一个实施例中，MTAC 20，20’，20”具有一个接近感应子系统54(PSS)，一个用于传输和接收解码数据的收发器(T/R)，根据通信协议通过IR(红外)，RF(射频)，“BLUETOOTH”^TM(蓝牙)，“WiFi”^TM(无线网络)通过一数据连接设备(Data Connection Device，DCD，例如一个天线)58以将数据和命令信号传输给处理器12，优选通过无线集线器22(通过，例如，另外一个数据连接设备和收发器)。在另一个实施方式中，PSS 54是可选的，并且根据本发明的一个实施方式的系统可以是建立在触摸基础上的(没有接近感应)。指令26由处理器12执行以接收MTAC 20，20’，20”的数据输入。指令26，在数据是由接近感应子系统54传输时，会引起MTAC 20，20’，20”(或者他们的输入区域42，44)的一个虚拟表征与对象36的虚拟图像32一起显示在显示设备16上，其位于显示器上的位置相与MTAC 20，20’，20”的至少一个输入区域的表征定位有关，以2D平面图的方式再现真实世界的对象36对于真实世界的MTAC 20，20’，20”的相对位置。指令26随后接收来自于MTAC 20，20’，20”的数据输入并且以所传输数据的等级相符的方式处理所传输的数据，不论输入的是字母，单词还是命令的代表(如切换或者控制功能)。 

参见图11，在一个实施方式中，MTAC 20’包括一个具有附加的接近感应功能的多层组件60’。多层组件60’由一个顶层11’和其下方的一多触点模块9’组成。多触点模块9’由上层压力传感器层9和其后面的触摸板传感器子组件61组成。 

顶层11’是一柔韧的触摸感应的被动式LCD显示器11’(正如已经结合层11的所描述的那样)。多触点模块9’的触摸板传感器子组件61可建立在可从加利福尼亚州圣何塞赛普拉斯半导体公司获得的“TRUETOUCH”^TM触摸屏解决方案的基础之上。该设备集成了电容接近式手指徘徊功能。 

在这个实施方式中，触摸板传感器组件61具有接近传感器62，接近传感器62集成于一紧阵列或者组68的一表面64之上。一薄膜背光源70(厚度约为0.3-0.4mm，可从芬兰的Modilis公司的“FLEXFILM”^TM获得)附加在接近传感器62的紧阵列68的顶部，其后是玻璃面板72(厚度约为0.6-0.8mm)，可选择用油漆掩盖以标记输入区域，从而将组件密封在外壳之中(未示出)。 

参见图12A和12B，在上述的实施方式中，接近传感器62对于对象36进行定位，在这个例子中是一个手指，在其接近多触点表面74时。用于表明对象36在方格76上相对位置的圆75在未检测到触摸时是空心的。当检测到接近物时，圆75就会出现，且其尺寸通常表明对象36距离多触点表面74的距离d。 

在图12B中，当检测到对象36实际落在表面74上时，表明对象相对位置的空心圆就会变成实心圆80。当检测到触摸时，通常，对象36和表面74之间的接触区域通过其实际的尺寸来表明或者至少得到相对输入区域的相对尺寸。 

处理器12(不论是置于PC中还是MTAC本身)解释了出现在在图中的接近或者触摸动作的图解之上的方格76，76’所示的触摸或者徘徊信息。从方格位置，处理器12可以读出位置，决定是否有触摸发生，识别包含有多少个对象36以及估计对象距离触摸表面的距离d，并且，在识别出触摸时(通过实心圆80)，确定触摸的面积的大小。 

而MTAC 20’，20”包括一位于其中的多触点模块60’，60”，数据输入及其可视化可由许多现有技术专利中所描述的方式进行。例如，名为“触摸屏虚拟键盘的激活虚拟键”的美国专利申请号11/696,703，其中包括了这里所参照的内容，其详细描述了一种操作触摸屏以激活多个虚拟键之一的方法。触摸位置是基于触摸屏上位于触摸输入附近的位置数 据确定的，其中的触摸输入旨在激活多个虚拟键中的一个虚拟键。多个虚拟键中的每一个虚拟键都有一套与之相关的至少一个键位。对于每一个虚拟键来说，所确定的那个虚拟键的参数(如物理距离)将触摸位置以及该组与之相关的至少一个键位与那个虚拟键联系起来。所确定的参数经过处理以确定为虚拟键之一。例如，所确定的虚拟键可以是一个(或者多于一个的键位，平均来说)按键位置最接近触摸位置的虚拟键。一个表明所确定的虚拟键之一激活的信号就会产生。再次参见图7，该信号可以使得那个特定键82突出或者发光。 

参见图13，公开了根据本发明的一个实施方式的输入的代表性分类的一个表格90。这仅仅作为通常的非穷举式的输入分类的例子。需要用户简单的直觉动作以在MTAC 2020’，20”的操作模式之间进行鉴别。一个典型的例子是当单一的对象36为PSS 54所感应时，所接收的来自于MTAC 20，20’，20”的输入就会被归类成为单一的字母，数字或者符号，优选地通过“SWYPE”技术(促进基于姿势的输入)增强。当感应到分开的两个对象36时，所接收的来自于MTAC 20，20’，20”的输入就会被归类成为命令或者宏输入。当感应到相互靠近的两个物体时，所接收的输入就会被分类为指针设备控制输入这种指针输入执行一个将所接收数据作为指针数据输入处理的指针子程序，以任何已知的方式控制显示屏上的光标。这种惯例为用户提供了一种透明的输入方式。 

应该指出的是对MTAC 20，20’，20”的输入可以具有任何的以适当的协议确定的任何意义，甚至可与其他的输入设备的输入相结合(如从标准剪片输入到眼睑眨眼检测)以产生更多新的复杂的含义。而且，墨迹和按键之间可通过处理程序进行区分，例如建立在压力分割结果的基础上，其中的触点被定义为一个手指或者一个尖笔。例如，在检测到触摸和着落时，对象的“脚印”的尺寸和/或其所造成的压力可以用于输入的分类。当检测到尖笔时，MTAC 20，20’，20”就会被进行适当地编程以禁用用于按键的功能，例如将虚拟键盘32覆盖于远程显示器10上。因此，输入的分类和识别可被方便地用于开启或者关闭功能以与当前的任务相适应，这样可以节约存储以及处理资源并可改善反应时间。而且，墨迹检测促使用户的询问通过一弹出窗口来禁用徘徊和接近特征，以避免墨迹表面11，11’和11”的接近运动被误解为墨迹，并进一步减少内存和处理资源。 

而且，应该指出的是MTAC 20，20’，20”可以方便感应的数据包括接近性，距离，落地速度，触摸，接触区域，压力分割，压力分布，热度，形状，脚印，模式，准确的波长，计量生物学数据，变化，归纳，声音以及电导率。 

名为带有触摸屏界面的操作计算机美国专利申请序列号11/696,701，其中包括了这里所参照的内容，描述了使用触摸屏检测不同用户的激发虚拟键盘显示的输入。名为用于触摸式输入装置的姿势美国专利序列号10/903,964，其中包括了这里所参照的内容，其描述了用户输入的更加复杂的姿势的检测，其根据手势，显示了一个可选的虚拟键盘。名为“触摸屏用户界面上虚拟输入设备的放置”的美国专利申请号11/696,693，其中包括了这里所参照的内容，描述了电脑的触摸屏显示器的制造。在该申请的背景中，触摸屏与电视设备的显示器相似并且，由于利用了类似的硬件和处理步骤，可以用于产生这里所描述的作为MTAC的虚拟表征或者虚拟键盘的虚拟输入设备。 

参见图14，本发明的方法30包括下列的步骤：步骤100，读取各个接近感应电极的接近信号；步骤102，检查接近信号是否高于特征检测阈值并将它们归类为高接近信号；步骤104，将高接近信号归入基于相关的表明了一个单一的特征检测的感应电极位置的组中；步骤106，为各个组识别出其中的一个最高的接近信号；步骤110，用三角测量的方法将各个组的最高接近信号和邻近的接近电极信号进行处理计算出每个特征的XYZ位置；步骤112，用正确的X-Y位置和使用与Z位置相应的深度将各个特征显示在虚拟键盘上。 

现在参见图15，用多个接近传感器114进行对象36的三角测量是现有技术中已知的， 此过程用于物体的GPS定位以计算出基于多个遥远的卫星的探测的位置。在图中，画出了使用四个接近传感器以进行对象36的定位。对于对象36的测量是通过测量对象36距离相应的传感器114的距离d1，d2，d3和d4进行的。为了进行这里所描述的追踪，基于相应的输入d1到d4一个三角测量算法得以解决，因此在3D空间中定位了对象中的点116。 

参见图16，在另外一个实施方式中，MTAC 20”包括了一个具有附加的接近式感应的多层组件60”，多层组60”件由顶层11”和位于其下的多触点模块9”组成。多触点模块9”由上层压力传感器层9和其后面的触摸板传感器子组件61’组成。触摸板传感器子组件61’使用了一个复合3D接近感应模块120。模块120由PCB 122，接近传感器124，一具有双ITO层或者一个常规的触摸板PCB的触摸板模块126，以及一个玻璃嵌板132。数个接近传感器集成在PCB 122之上，且数个接近传感器124行列成一组或者一个阵列(哪一组可以呈现包围触摸板模块126的矩形的形状，将在下面进行描述)。在具有集成的接近传感器(或者天线)的PCB 122的顶部，是一个本身由一触摸板PCB128构成的触摸板模块126。作为选择，可使用一双ITO(铟锡氧化物)层129。一个玻璃嵌板随后置于其上，以将组件封闭在外壳(未示出)之中。通过这种方式，组件可以通过基于所探测到的传感器阵列的距离计算出的对象的3D位置测量对象的接近性。 

其他的可以追踪靠近触摸表面40，44，74的对象36的实施方式使用了已知的追踪从冰球到飞机的不同尺寸的移动物体的技术。本质上，这些已知的技术使用雷达形式的接近传感器测量传感器和对象之间的距离。当在一组中使用足够数量的传感器时，用处理器上运行的算法，一个单一的对象或者最小组的可能的对象的距离信息传输可以得到解决。这种合适的追踪技术描述在卡瓦拉罗等人的美国专利号5,509,650，麦当劳快餐店的美国专利号5,509,650，比科特等人的国际专利申请WO2005/077466，纳托尔等人的美国专利序列号5,138,322，以及美国卡瓦拉罗等人的美国专利号6,292,130中，其中包括了这里所参照的内容。其中所描述的部件仅需要进行微型化且适用于追踪靠近触摸表面或者键盘的对象。 

在一个改进的实施方式中，视频图像中的运动检测技术，例如描述在内斯特公司的美国专利号6,760,061中的内容，其中包括了这里所参照的内容，可用于通过追踪所拍摄的输入设备之上的用户的手的视频图像的所定义的纹理中的冷光变化识别物体，而所选择的特定键由传统的电容式触摸传感器进行感应。因此，一嵌入在MTAC20”中的单个的摄像机138能够感应MTAC上方的目标36的位置和活动，结合处理器12与指令26’的操作，所述的位置和活动在投影理想的迅速的显示之前首先被转换(例如，下文中结合图17所描述的方法140的步骤154)并且被处理，优选地，在显示器16上以透明的形式覆盖在虚拟键盘33上。可以执行模式化的识别步骤中(例如下面结合图17进行描述的方法140中的步骤144和/或146)，其中用户的手根据所观察到的形状被识别并被归类成为其中的一个手指最靠近键盘或者界面40，44，45的一只手，(例如通过与所存储的手的形状进行比较之后，手的表征具有一个特定的伸长的手指)。电容式传感可能将这个特定的手指与所感应的物体相关联，且这个所感应的手的部分被计入最接近的手指位置，因此使得手的图像准确覆盖于虚拟输入区域33之上。在这个示例中，用于对象36的透明图像32可能是摄像机138捕捉的对象的实际视频图像。 

参见图17，更加详细地，识别和投射对象36的视频图像的方法140包括数个步骤。在第一个步骤142中，录制对象36在靠近输入区域40，44，45，74的过程中的图像。在第二个步骤144中，通过使用图像识别软件识别对象36并根据类型归类。在第三个步骤146中，通过使用图案识别软件，将图像与此种对象类型的图案库进行比较并识别出类型(与相关的子图案一起)。在第四个步骤150中，使用接近传感器54，62，114，124，定位最接近输入设备表面40，44，45，74的对象36的部分。在第五个步骤152中，所识别出的对象 36中最接近输入表面40，44，45，74的部分与对象36的被计入接近传感器54，62，114，124所探测的最接近输入表面40，44，45，74相关的部分(例如图15中的116)。在第六个步骤154中，进行图像的转换因为需要适应用户的不同的角度。在第七个步骤中，视频图像以适当方式覆盖在输入区域，优选以透明的方式。 

在另外一个实施方式中，处理器12包括在接近传感器54，62，114，124探测到一个对象36适当地靠近MTAC 20，20’，20”时用于自动化系统的激活一组指令。自动化系统激活后，对象36的表征32显示在显示器16上。而且，可选地，自动化系统激活后，输入区域40，44的表征33显示在显示器16上。接近MTAC 20，20’，20”的对象36的感应促发了至少MTAC的输入区域40，44，45的虚拟表征33在显示器16上的显示。而接近传感器54，62，114，124甚至在睡眠模式中仍然处于活动状态，这种感应可以在系统的就绪模式中用于运转MTAC 20，20’，20”，或者激活其他的耗电功能(例如照明功能，背光模块或者本地显示)。而且，当用户34看见他的手指32出现在显示器16上时，之后他就可以在不用看实体的MTAC 20，20’，20”或者他自己的手指时就可以调整他的虚拟手指相对于虚拟输入区域33的位置。 

在适用于主持人可利用他的手或手臂在观众面前进行虚拟化手势表达的另外一个实施方式中，接近感应子系统54探测到多个对象36并向操作系统24和PC14动态地传输相对位置数据，以显示虚拟MTAC 33上的一个或者多个手的多个手指，以进一步使得用户的眼睛仅仅集中在显示器16上以更好地理解和纠正他或她的手指的动作以提高他或者她输入本发明的系统的输入量。这中将注意力仅集中在电脑显示器上的能力可以减少通常由于必须注视实际的输入设备且随后重新集中在更远的电脑显示器所引起的眼睛疲劳。另外，这种实施方式将检测到的手或者手臂覆盖在实际上距离用户34较远的显示器16上，仍然是观众注意力的焦点，因此便利了这种表演方式的交流沟通。 

在另外一个实施方式中，本发明系统10和方法30，140允许用传统的方式在显示器16上定型，重新定位以及隐藏MTAC 20，20’，20”的虚拟表征33。例如通过点击以靠近，调整大小和移动窗口。 

在另外一个实施方式中，对象36的虚拟表征32显示在显示器16上，以2D平面图的方式，用不同的信号如距离/距离信号例如：对象尺寸的变化，对象颜色和/或透明度的变化，对象阴影的相对位置的变化以及对象阴影污点的变化以及用于解码对象和触摸输入设备表面的显示箭头的变化。也可以使用声音，但声音会随着对象靠近或者远离MTAC 20，20’，20”而变化。 

对象36的这种虚拟表征32可以是它的简单抽象，例如光标鼠标光标但也可能是任何其他的形状如简化的人类手指的表征。人类手指的适当的虚拟表征可能是一个伸长的长方形(未示出)，具有一个圆的或者尖锐的输入端，为简便起见垂直地投射在显示器16上。在这个实施方式中，与对象的输入端相关的长方形的端部的相对位置至关重要。另外一端的存在仅仅是为了视觉理解(例如，这种表征是一个手指的图像)。 

墨迹捕捉

在墨迹捕捉模式中，用户与设备表面(不同的是图形输入板用户并不是看这钢笔的笔尖而是看着个人电脑，这就是所谓的间接经验)进行直接的交互(直接互动)。 

当用户在书写时，PC14接收钢笔笔尖的活动(铁笔位置，压力，类型)并将这种活动作为一个数据流存储在个人电脑的内部存储器中。当描绘完成时，个人电脑会产生一个类似的图画，或者以矢量，位图，或者其他的形式(了解铁笔的轨迹和压力可以建立一个与实际的显示在显示器上的实际的图形相似的电脑模型)。由于所提及的作为绘画重建程序的特别的软件，PC14可以基于铁笔的笔尖活动建立相同的绘画。 

当在墨迹模式中使用MTAC 20时，由于特别的LCD被动式技术，铁笔15在墨迹显示 器上留下了一个痕迹。铁笔笔尖同时也用一个位于墨迹显示器下方的电阻式压力传感器进行实时追踪。因此显示器上的图画由于传输至PC14的所有压力活动数据包得以独立的重建。 

压力活动(位置和压力数量，类型等)在其发生的同时(动态)被立即传输至PC14。可选择地存入MTAC 20并在最后程序结束时作为一个整体进行传输(见下文)。时间戳定义压力活动发生的瞬间。他们可能被作为活动数据包的一部分进行传输。这就允许重新生成绘画的“胶卷”，为以后编辑这这绘画提供了可能，例如通过改变发生在时间A和时间B之间的笔划的颜色。作为选择，可以不传输时间戳，取而代之的是使用数据接收的大约时间，正如个人电脑所测量的那样。 

在绘画过程的末尾，用户对于绘画很满意，并且开始“激活”姿势或者对等的机械按钮，将显示带回到初始的空白状态并将该事件通知给电脑。擦除墨迹显示是一个可以用被动式LCD技术获得功能。在一些实施方式中，不同电极的多个电压脉冲或者电压的产生可将被动式LCD显示器带回到它的擦除状态。 

嵌入式压力传感器用于探测诸如预定义的激活姿势之类的姿势。例如，激活姿势是一个双重的3手指拍击。该激活事件(来自于按钮或者来自于手势)也会被送入PC14中。该事件激活了一个预定于的对象申请，重建图形，并且在预定义申请中粘贴该绘画。可能的对象申请包括FACEBOOK^TM中的涂鸦，数码报事贴，报文发送申请。 

活动信息数据包存储在PC 14或者MTAC 20中。如果压力活动数据包在用户绘画的过程中被不间断地传输，活动数据包就会被存储在PC14中。若压力数据包在绘画的过程中被存入MTAC 20中，该压力数据包就会在检测到激活事件之后作为一个整体发送。将所有的活动存储在MTAC 20中是有利的因为它在PC 14处于关闭状态时也可以获取绘画。活动信息随后仅仅在PC 14与该设备连接时才会被传输。展开来说，多个绘画可以在PC 14处于关闭状态时进行本地存储，各个绘画的存储通过一个新的激活手势或者按钮的按压进行。 

在一个供选择的示例中，用户可能希望用真正的笔在真正的纸张上绘画。 

同样的设备也可用以这个示例中：由于嵌入芯片机制可仅仅在该设备上应用一张纸。在纸张上进行绘画(注意纸张下方的被动式LCD--如果有的话--也将会通过纸张之上的钢笔的活动进行标记)。结束时，用户将纸张移除，并按压激活按钮或者做手势，就像没有纸张存在的示例中那样。附加的纸张可以带来一些用户喜欢的更加自然的笔和纸张之间的交互。在这个使用的示例中，该设备上不需要安装被动式LCD显示器以进一步节省费用。 

手指控制

在MTAC 20上书写可以进行直接的交互。手指控制，从另一方面来说，是以间接互动为基础的。鼠标光标的控制是常见的间接互动的一个例子，就在于移动鼠标就随之移动了光标，这转而控制了一个图形用户界面GUI。同样地，每个手指控制一个图形对象，这就与图形用户界面GUI中的其他控制进行相互作用。手指的图表显示在PC14的主显示器上。 

当手指位于MTAC 20之上时，他们的活动就会被追踪。在一个实施方式中，这是以压力传感器所获得的信息为基础的。基于传感器所传送的压力图，可以确定手指的位置和压力。在其他的实施方式中，这种手指活动的追踪是以其他的信息为基础的，诸如从接近传感器(代替或者除了压力传感器之外的)所获得信息。也可以使用其他的方式追踪手指(或者其他的对象)的活动。应该注意的是本发明的实施方式并不限于一个特定的追踪手指/对象的方式。对于MTAC 20所检测到的每一个手指来说，手指的图形对象的想及其属性(手指图标13)显示在PC14的主显示器上。移动手指会相应地移动手指图标13。手指/对象图标显示程序监控以转录手指活动的方式监控和更新这种显示，例如手指位置，所实 施的压力，以及方向。该程序通过它的接口读取MTAC 20所传输的触摸点数据，或者作为选择地在完整的压力图通过它的接口传送给PC14之后处理该完整的压力图并确定触摸。 

现在参见图18，手指的活动被显示在一个透明的覆盖层上，例如，手指被可视化在常规的GUI 16(Windows，Mac，Chrome)的顶部，这种环境的可视化就像没有覆盖层存在一样，除了为了所增加的手指图标13更加明显。显示设备16上的手指图标13按照MTAC 20上的手指位置进行实时移动。 

具有压力反馈的手指图标

现在参见图19，手指活动的简单图形转录是为了在与实际手指位置相关联的位置显示一个有色的圆170(等径)，十字172位于其中心位置。 

圆170在手指压力增加的时候会变厚，正如图19中所描述的那样。线的厚度通过dR 174测得，即半径差，外径和内径之间的差。 

表征压力：轻微压力和重压之间的任何值通过填充表征该手指的圆170生动地示出。圆170的填充从外部向圆心进行。 

压力显示灵敏度(图19中的alpha)可以被置为一个参数，该参数定义了填充圆170需要多大的压力。注意填充(例如dR)对所施加的压力并不需要是一个线性函数。在线性函数的示例中，线厚度dR是施加的压力乘以阿尔法，而阿尔法是一个可调整的恒定值。 

也可以使用其他的方法表征压力，例如通过从中心向圆的半径填充圆。所有的都显示出了在压力积聚的累进效果。圆填充与所施加的压力之间的函数是不变的。 

表征状态：每个手指36或者是活动(施加足够的压力)或者是不活动的(没有压力)，状态可通过不同的颜色(或者通过灰度差异)进行编码。 

活动：具有可调的透明度(参数)的蓝色圆。活动的颜色也可以作为一个参数进行调整。 

不活动：具有亮度和可调的透明度的灰色圆。不活动颜色也可调整。 

通过改变一些图形属性，形状，颜色或者透明度，也可用其他的方法来表征状态。作为选择，或者共同地，从不活动到活动的过渡或者反过来也是一样，可以通过诸如拍击或者其他的声音之类的声音反馈进行突出强调。 

现在参见图20，在手指36进入活动状态182时出现了第一个区分阈值180。将这个阈值180称作“dRa”(活动半径差)，而dRa可作为一个参数进行调整。与dRa相关的压力是只不过是超过dRa/alpha的简单的压力。可选择地，在施加了太多的压力以及手指36离开活动状态时具有另一个区分阈值184.将这个阈值称作“dRd”(非活动半径差)，dRd可以作为一个参数进行调整。与dRd相关的压力就是仅仅是dRd/alpha。可选地，在达到压力阈值184时会触发一个预警信息，借以避免对MTAC 20，20’，20”造成损害。 

当手指36接触MTAC 20，20’，20”的活动表面40时，显示器16也会相应地更新，但是不会对GUI产生实际效应。为了使手指36活动并对GUI 16产生效应，需要施加更多的压力。当活动时，从用户的角度来说手指的作用就如同真正的手指位于显示屏之上的显示位置且主显示器实际上是一个触摸屏。这种方法可以实现本发明中所描述的从触摸屏的直接互动向手指控制的间接互动的简单过渡。一个被训练成触摸屏直接互动的用户，作为例子，通过使用Windows 7的触摸屏将会在手指控制的模式立即将它的这种技能应用于MTAC20，得到相似的工作性能，但是，与此同时其具有额外的益处是身体姿势更加舒适，不再有对象的任何的视觉阻塞(提供了精确的控制)，并且最终PC屏幕不会被手指痕迹损坏。 

触摸屏事件的产生

用于本发明中的触摸数字化转换器虚拟驱动是一个表现如同现有的数字化转换器或 者相当的触摸屏硬件的驱动器，它产生类似的事件或者信息(而且，虽然从操作系统角度来看，数字转换器或者触摸屏并未实际的存在，但没有办法辨别该事件或者信息是由一“真正的”硬件还是虚拟驱动器中的一个模拟的“虚拟”硬件产生)。 

当检测到一个触点活动时，手指图标显示程序就会将活动触点的活动通知给触摸数字化转换器虚拟驱动器，这种活动包括如向下触摸，向上触摸或者平移触摸。在一个实施方式中，手指图标显示程序和虚拟驱动器是结合在一起的。 

虚拟驱动器发送的触点信息(在Windows 7中，WM_TOUCHDOWN，WM_TOUCH_UP，WM_TOUCHMOVE)包括它们的虚拟触点坐标，所述的触点坐标通过衡量活动表面上的触点实际坐标结合与与显示设备的面积与活动表面的面积的比率相等的因素改而计算出的(例如活动屏幕上的相等的改变大小的坐标而不是MTAC 20的实际坐标)。 

总的来说，用户在激活触摸信息之前可以看见他的手指在屏幕上的位置，并将受益于OS 24原有的触摸数字化转化器的支持。 

这种描述建立在10GUI概念上的(见www.10gui.com)，且仅仅描述了一个借助于一个透明覆盖层的显示手指36的方法，以提供手指施加的压力的反馈，并产生触摸数字化转换器的等同事件。 

控制板

现在请参见图21，其示出了控制板200的框架图。一电源管理程序块202为其他程序块产生他们所需的电源电压。电池连接于此程序块202以为系统200供应能量。一微控制器204，以下称为μC，具有控制压力传感器板212的列206的M输出(例如，在他们连接到内部二进制电压电源或者内部的DAC输出时进行驱动)。而且，它具有N输出(例如在他们连接至一内部ADC进行的接收)，其与压力传感器板212的行210相连接。两个按钮连接于μC的输入端，以检测其上的用户的活动。μC 204同样控制一称为LCD控制块214的程序块，由于一些控制线dC(黑暗控制，具有在将其插入时显示器会一致地变黑的效果)和bC(明亮控制，具有显示器会一致地变明亮的效果)。LCD控制块214在与反射式LCD显示器的顶层和底层相连接的线topC and bottomC上产生高电压脉冲(正的和负的)。通过仅为高压脉冲触发一个单独的电极，或者两个电极，最终结果是产生了一个具有或者明亮或者黑暗外观的空白显示器。最后，在列举的实施方式中，一个射频级220通过其2.4GHz的通道发射或者接收PC的信息。在其他的实施方式中，例如，使用USB接口和线缆。 

扫描过程

现在参见图22，其示出了一被动式传感器板212，它包括一个具有向上的导电行210的底层可变膜230，一个由诸如碳墨之类的导电材料制成的分隔层232，以及一个具有向下的导电列206的上层可变膜234。在一个可选的实施方式中，碳墨被置于底层可变膜和上层可变膜之间以至于两层膜层压在一起时，两层碳墨层都处于物理接触和电接触。考虑到这种结构和碳的电性质，每对的行210和列206之间的电阻R就会基于施加在所述行-列对的交叉处的压力而减小。 

为了测量每个行-列交叉处的电阻，在所述列206和地之间施加一个电压，并且测量流入行210的电流。通过将施加的电压除以流入行210的电流(通常是借助于一个跨阻放大器将行的接线端接地进行测量)就可以得到电阻。关于现有的电阻式触摸屏，驱动各个列206的电压是连续的，并且流入每个行的电流的读出也是连续的。需要顺序激活来评估隔离状态中的每个单独的单元的电导率(一个小组由列-行交叉处附近的区域定义)。不活动列206和行210通常被维持在在0V的电位。这种顺序扫描限制了扫描率。例如一个16列x16行的矩阵具有256个压力单元(如果深度为4mm，活动区域就是6.4mmx6.4mm)，如果N输入可同时获得(N获取级是平行的)，扫描率就是MxT。如果N输入是顺序获取的(一 个获取级和一个N-to-1多路解调器)，那么扫描率就是NxMxT。T是单独的一个单元的测量时间。为了达到足够的速率，通常高于50Hz，测量时间T需要非常小，以牺牲信号信噪比(Signal-to-Noise Ratio，“SNR”).为代价。没有足够的SNR将会导致嘈杂的测量，并反过来导致压力波动和/或不能检测到力量很小的触点。为了改进SNR，可以应用过滤，从而减少信号的带宽和噪音。尽管如此，一个窄带宽的滤波器需要较长的测量时间T进行滤波器的稳定，这将会消极地影响扫描率。类似地，平均的多端读出将会改进SNR但仍然会对SNR造成相同的影响。因此，在通常的顺序扫描系统中，足够的SNR是以较大的T期间为代价的，导致了扫描率低于理想的100Hz到200Hz，特别是当需要较大的活动区域时。因此，有必要在不牺牲SNR的同时增加测量率。 

下述的方法的是由一被称为多端输入多端输出的智能天线技术激发得到的，多端输入多端输出(Multiple Input，Multiple Output，“MIMO”)技术是将每个列用一个已知的暂时的模式同时驱动所有的列206。 

考虑到分隔层232是线性介质，注入每个行210的电流是各个列206单独产生的电流的总和。有必要将来自于各列驱动源的单独的贡献与总的电流分开。 

现在参照图23，流入行R(1)210’的总电流是从列D(1)到D(3)206’驱动电压源的多贡献源(仅仅显示了列D(1)到D(3)，然而到M列都可以同时驱动)，正如所示出的那样分别通过一个电阻240将列D(1)到D(3)与行R(1)连接，他们的各个电导率分别为G11，G21，G31。在这个实施方式中，相邻的行(行R(0)和行R(2)，都未示出)在行1，3，5，...(所有的奇数行)的测量时接地。同样地，奇数行210在测量偶数行时接地。这种奇数行和偶数行的多路测量时借助于具有2个输入和一个输出的N/2模拟二对一多路模拟输出选择器进行的。这个2输出是奇数行和偶数行接连的，且输出相继与μC ADC的输出连接；进入多路模拟输出选择器的选择信号由μC 204控制以根据编程的扫描顺序可选择地测量奇数或者偶数行。 

在另外一个实施方式中，对所有的行210进行一次测量且相邻的行并没有接地。在那个示例中，N行与直接连接于μC的N模拟ADC输入端，如图21所示。为了测量进入行i的电流，可在行i和末端和地之间连接一个负载电阻Rm，且Rm的电压与电流成比例。作为选择，使用了一个为行i终端提供虚拟地面的跨阻抗放大器(未示出)。跨阻抗放大器充当一个电表因为其输出电压与流入输入端的电流直接成比例。 

通过使用一组特殊的调制函数使得将来自于各个列电压源的贡献分离变为可能，每个调制函数驱动施加于列206的电压源。为每个列所发射的列驱动信号是一个平方可积的函数称作f_i(t)，i＝1...M。有意地，这组函数f_i(t)组成了一组正交函数，这意味着一个函数对于另外一个函数的映射为零，例如，内积(f_a(t)，f_b(t))＝0，因为a和b不相等。正交函数的多个族被描述在一些资料中，如沃尔什函数，哈尔函数，或者其他的小波函数。在上面的16x16的矩阵的例子中，使用了一组从第一个32个函数中选出的16个沃尔什函数。选择的标准是基于例如在+1和-1的输出状态具有许多连续位抑制沃尔什函数。其他的优化的标准可以用于在一大组正交函数中选择最优的函数。 

每个行210的接收的信号(其是每个列206的电流贡献的总和)与每一个多调制函数交叉相关，为每行产生了一个总的测量M集。这种方法对于时间连续和时间离散的信号同样起作用，但是为了易于解释和执行这里所描述的是离散时间的例子。让我们来定义在时刻n所测得的来自于行j的波形x_j[n](方括号表示离散时间信号的时间指数)。所测得的行j的波形的交叉相关输出和列i的驱动是y_ij[n]。 

它由任意指数n的x_j[n]和f_i[n]定义： 

y_ij[n]＝∑(x_j[k]*f_i[L-(n-k)]) 

其中的适用于k的∑范围从负无穷大到正无穷大。 

假设调制函数f_i[n]是L的连续函数(f_i[n]是0因为n＜0且n＞L)，因此下面的就是 正确的： 

y_ij[n]＝∑(x_j[k]*f_i[L-(n-k)]) 

其中的适用于k的∑从0到2L。 

y_ij[n]可被理解成为所测得的具有一个匹配的具有脉冲反应与调制函数f_i[n]的时间反演(其中的值L的时间转换被进一步予以应用)相等的滤波器的行电流的卷积。当试图探测随机噪声中的信号时相匹配的滤波器具有最大化SNR的理想性能。这里所确定的匹配的滤波器可优化白噪声，是这里所描述的环境的好的模型。对于其他类型的噪声来说，可以得到类似的匹配滤波器定义，就像匹配滤波器的理论进一步考虑噪声的自相关函数那样定义。 

对于本技术领域的技术人员显而易见的是，匹配的滤波器操作不仅能最小化噪声的影响而且能完全地消除来自于其他列的电压源驱动的电流贡献。这就是使用一组正交函数和电阻式分隔层的线性性质的直接结果。 

n＝L时y_ij[n]的值是x_j[n]和f_i[n]的点积(或者内积)。我们称它Y_ij。 

y_ij[L]＝Y_ij＝∑(x_j[k]*f_i[k]) 

其中适用于K的∑的范围从0到L。 

同样的，f_i[n]与其自身的点积为： 

F_ii＝∑(f_i[k]*f_i[k)]) 

其中适用于K的∑从0到L。 

Y_ij和F_ii是信号x_j[n]和f_i[n]在由f_i[n]定义的信号子空间的映射。 

cell单位(i，j)的电导系数是G(i，j)，该电导率位于列i和行j之间。 

它是列i的行j的电流贡献除以列i上施加的电压，如下面的公式： 

G(i，j)＝Y_ij/F_ii 

基于扫描过程(选择奇行/偶行或者所有的行一起)，全套的G(i，j)可以在或者一次或者两次的扫描中计算出来。一次扫描操作包括随着完整的期间L的传动函数f_i[n]驱动列，同时得到N或者N/2行的总的电流，随后在驱动完成时(后者进行两次扫描)，μC程序中的交叉相关计算被激活，G(i，j)的所有值都会被计算出来并存入内部存储器中。 

也可以使用其他的评估方法来找出基于行j中的总电流x_j[n]和列i上所施加的电压的参数G(i，j)的值，所有这些函数都利用了传动电压函数的正交性质。由于整个系统是线性的，在线性系统评估中所描述的方法都可以使用。这些方法包括LSE“最小平方估计值”，或者以分批估计(处理所给出的扫描中的整组数据)或者以递归评估(LMS，RLS，卡尔曼滤波器)的形式，后者可基于先前的评估和一组新数据完善评估。考虑到G(i，j)在压力变化时并非时间恒定的，递归评估必须足够快以追踪用户定义的G(i，j)的变化。 

为各个单元(i，j)计算一组电导系数。由于分隔层的材料具有随着所施加的压力增加的而增加的电导系数，存储于μC内部存储器中的电导系数的二维(2D)图可以用作2D压力图的很好的近似。 

压力图分割

2D压力图反应了施加在压力传感器的各个小组上的压力的数量。为了书写或者手指控制的产生，需要将该压力图转换成为一列触点。第一步是非零压力的临近的区域分割成小圆块，这是一项完全覆盖的技术，并且描述在http://en.wikipedia.org/wiki/Blob_detection，其中包括了这里所描述的内容。 

作为选择，也可应用描述在所附的附录中的图像分割技术。压力图(触点)的每段被分类(基于部分的特点)成为： 

1.钢笔尖 

2.手指 

3.手掌 

对于“钢笔”和“手指”段，被分割的压力分布通过2D高斯或者椭圆分布进一步建立模型。模型拟合的结果为考虑之中的段提供了较多的属性： 

1.中心 

2.长轴趋向 

3.长轴半径 

4.短轴半径 

5.峰(压力)值 

分隔过程的输出是一列包括所有属性的活动触点。 

为了书写应用，分布中心(包括部分准确性)被确认为笔尖的位置且峰值被直接地与钢笔的压力相联系。为了让笔尖位置和钢笔压力可以更好的重建被动式LCD上的绘画，所述的笔尖位置和钢笔压力被存储在PC14中。 

为了应用手指控制，相等的椭圆被画在了活动屏上，正如上面描述的那样(上面的描述包括了圆对象，但是在给定的情况下椭圆可被用作更加现实的手指表征)。 

在另一个实施方式中，一个感应子系统通过感应MTAC 20上的对象触发了电脑显示屏16上MTAC 20的虚拟图像32显示。在系统的就绪模式中，这种感应可被用于运转MTAC 20，或者激活除此之外的耗电功能。而且，当用户看见他的手指出现在电脑显示屏上时，他可以在不必须看实际MTAC 20和他的手指的情况下就可以调整他的虚拟手指相对于虚拟的MTAC 20的位置。 

在另一个实施方式中，感应子系统检测多个手指并动态地将相对位置数据实时传输至PC14的OS24中，以显示虚拟MTAC 20上的一只或者多只手的多个手指，以进一步使得用户将让他们的眼睛仅仅集中在电脑显示屏上以更好的理解和纠正他的手指运动以提高他或者她输入本明的系统的输入量。这种仅仅集中于电脑显示器的的能力减少了通常由于必须注视实际的输入设备并随后重新集中于更远的电脑显示器所引起的眼睛疲劳。 

在另一个实施方式中，本发明的系统和方法允许用传统的方式对于显示器16上的虚拟MTAC 20的图像改变大小，重新定位以及隐藏，例如通过敲击以对一个窗口进行关闭，调整大小或者移动。 

现在参见图24，在一个实施方式中，操作MTAC 20，20’，20”的压力传感器层9的方法300包括数个步骤。在第一个步骤302中，将电压源与第一层导电通路相连接，同时驱动所述的电压源，其中每个电压源由不同的调制函数进行调制，所述调制函数取自于一组正交函数。在第二个步骤304中，将电表与第三层导电通路相连接，测量至少一个电压源所释放的电流。在第三个步骤306中，将所测得的电流与各个贡献电流的调制函数交叉相关，以因此确定从每个所述电压源流入至少一个电表的电流。 

本发明的一个特征中，建立了无需用户触摸显示器且进一步地不需要触摸显示屏显示设备的远程使用该触摸屏显示设备的用户体验。 

本发明的另一个特征是，本发明允许一对一地复制现实世界至虚拟世界中，提供给用户虚拟世界所提供的位置，相对方向，等等的灵活性(例如允许蜷缩在舒适的座椅中，远距一个大显示屏站立和工作，在一大显示屏上为他人呈现信息或者在与一个具有一大屏显示器的计算设备交互时与他人进行合作时打字)。 

另外一个特征是，本发明允许用户远离一个所显示的键盘的虚拟图像输入数据至虚拟键盘中。 

另一个特征是，本发明允许用户更加舒适和灵活地与PC或者个人娱乐设备进行交互，例如一个多媒体播放器。 

一个优点是，设备20为用户提供了用户看见尖笔15动作的地方的图画(与图形输入板不同)良好的绘画体验。因为不需要像在图形输入板或者电子书中那样进行积极地管理 (由于反射技术压力可直接更新屏幕)，设备20可以较低的成本制造。 

而且，本发明的系统和方法周密考虑到了任何商品，服务或者信息的使用，销售和/或这里所描述的类似的功能信息。 

本说明书和附图应该以示例的方式予以考虑，而不是限制性的且所描述的所有的修饰都包括在本发明的权利要求的范围之内，即使提交本申请时没有特别声明。因此，本发明的范围应该由这里所附的，以后增加或者修改的权利要求以及他们的法律当量而非仅仅是上述的示例所确定。例如，在任意的方法和过程中所列举的步骤可以用任何的顺序操作执行并且不限于任何权利要求中所呈现的特别的顺序。而且，在任意的装置权利要求中所列举的要素和/或部件可以很多种方式进行组装或者其他可选的操作配置以产生实质上与本发明相同的结果。最后，本发明并不限于权利要求中所列举的特殊配置。 

这里所提到的其他的优点以及解决方案不能解释为任意的或者所有的权利要求中关键的，必须的或者本质的特征或者部件。 

正如这里所使用的一样，术语“包括”，或者他们的任意变换，都旨在提及一个非排他性的元素的列举，以至于本发明中的包含有一系列的元素的任何过程，方法，物件，结构或者装置不仅包括所列举的这些元素，还包括说明书中所列举的其他的元素。术语“组成”或者“由...构成”“本质上由...构成”并不旨在将本发明的范围限制于之后所列举的元素。对本发明的实践中所使用的上述的元素，材料或者结构的结合和/或变化可以在不偏离本发明的基本原则的情况下由熟练的技术人员进行变换或者修改。 

上述的以及附录中所附的专利和文章包括在这里作为参照，除非另有说明，相同的东西与所公开的是一致的。 

其他的执行本发明的特征和方式描述在所附的权利要求中。 

另外，本发明应该被认为是在说明书，所附权利要求，和/或图中所描述的各个特征的可能的结合，所述的特征可被认为是新的，创新的以及工业实用的。 

这里所描述的本发明的实施方式可以进行多种变换和修饰。虽然这里示出和描述了本发明的特定的实施方式，但是各式各样的修饰，变化，和替代也被考虑在了上述的公开中。而上述的描述包括许多细节，这些不应该理解为对本发明的范围的限制，而应该理解为本发明的一个或者别的最佳实施方式的举例。在某些情况下，本发明的一些特征可以在不相应实用其他特征的情况下进行使用。因此，上述的描述应该被宽泛地解释和理解为其仅仅作为本发明的说明和范例，本发明的精神和范围仅仅受限于本申请最后发布的权利要求。 

附录

(图像处理部分)参考文献： 

1.Lindeberg，T.(1991)Discrete Scale-Space Theory and the Scale-Space Primal Sketch，PhD thesis，Department of Numerical Analysis and Computing Science，Royal Institute of Technology，S-100 44 Stockholm，Sweden，May 1991.(ISSN 1101-2250.ISRN KTH NA/P--91/8--SE)(The grey-level blob detection algorithm is described in section 7.1)； 

2.Lindeberg，Tony，Scale-Space Theory in Computer Vision，Kluwer Academic Publishers，1994，ISBN 0-7923-9418-6。 

Claims (43)

1.一种捕捉和处理手写注释数据的捕捉设备包括有至少三个功能层，其特征在于，所述功能层包括：

(a)一底部刚性层具有一个为书写提供机械支撑的表面；

(b)一中部压力传感器层用于测量捕捉活动区域的压力矩阵或者压力图并传输表征所测量压力的数据至一个人电脑；以及

(c)一顶部柔韧的触摸感应被动式LCD显示层，其具有一个LCD表面其中所施加压力改变晶体颗粒的趋向和光性质，以至于当一个尖笔压向它的书写表面时，因为LCD显示器的液态晶体物理特性，留下了一个可视的痕迹允许用户在没有真正的墨水流出的情况下用户产生一个图画。

2.如权利要求1所述的捕捉设备，其特征在于，所述的灵活触摸感应被动式LCD显示器是一个层压在覆盖在聚乙二醇对苯二甲酸酯基底上的两层电导聚合物之间的反射式双稳态胆甾型液晶。

3.如权利要求1所述的捕捉设备，其特征在于，所述的被动式LCD显示层提供了多种颜色。

4.如权利要求1所述的捕捉设备，其特征在于，所述的压力传感器层包括多个电压源和多个电表，定义了多个电导通路，其电导率由施加在那条通路上的电压进行调制，其中用至少一个电表测量来自于超过一个的所述电压源的电流。

5.如权利要求4所述的捕捉设备，其特征在于，所述的压力传感器是一个多层组件，其包括：

a.一第一柔韧层，其中嵌入了并行的电导通路；

b.一第二电导分隔层；以及

c.一第三柔韧层，其中并行的电导通路本质上是垂直地嵌入第一层的电导通路，其中层压板的压力改变了该层的电导率。

6.如权利要求1所述的捕捉设备，其特征在于，所捕捉的数据结合与时间戳，所测得的压力，触点标识符，接近性和类型进行处理。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述的数据被处理成一压力图。

8.如权利要求1所述的捕捉设备，进一步包括一控制板，所述控制板将所测得的压力图与压力位置和压力力量一起被归类成为不同的压力点。

9.如权利要求1所述的捕捉设备，其特征在于，所述设备通过一个从一组包括USB，蓝牙， 其他的2.4GHz R射频连接，SPI或者I2C接口的连接设备中所选择的连接设备与个人电脑相连接，从而允许给设备与PC之间双向通信。

10.如权利要求1所述可以在远程显示器上虚拟输入的捕捉设备，其特征在于，所述捕捉设备进一步包括：

至少一个接近传感器，用于动态识别接近所述捕捉设备的至少一个对象；

一数据连接设备，用于将来自于接近传感器的信号传输至一与远程显示器交互连接的处理器；以及

编码指令，用于在检测到一个对象时，在远程显示器上覆盖一个实时的目标的虚拟图像，所得的目标的虚拟图像的位置是真实世界中所述的目标在接近传感器上的位置。

11.一个包括一在虚拟设备上虚拟输入的外围捕捉设备的系统，其特征在于，所述外围设备包括：

(a)如权利要求1所述的捕捉设备，进一步用于实时分类和识别至少一个靠近所述捕捉设备的对象的活动；以及

(b)一数据连接设备，用于将信号从接近传感器传输至一与远程显示器交互连接的处理器并且与之配合在检测对象时，将实时的目标的虚拟图像的覆盖在输入区域的虚拟图像的上。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述捕捉设备用于分类和识别通过合适的协议进行的输入。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述的输入的分类和识别是从一组由使用手指进行的按键，书写，姿势以及点击的输入中进行选取。

14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述的输入的分类和识别是从一组由使用尖笔进行的按键，书写，姿势以及点击的输入中进行选取。

15.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述输入的分类和识别是用于开启或者关闭与当前的任务相适合的功能。

16.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述的合适的协议是一个所感应数据的分类过程。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述的所感应的数据包括由接近性，距离，着落速度，触摸，接触区域，压力分隔，压力分布，热度，形状，轨迹，方式，电容，测得的波长，计量生物学数据，变化，归纳，声音以及电导率构成的一组感应数据中的任何 一个。

18.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述的协议被用于与其他输入设备的输入相结合一定义更加复杂的含义。

19.一个包括一在虚拟设备上虚拟输入的外围捕捉设备的系统，其特征在于，所述外围设备包括：

如权利要求1所述的捕捉设备，进一步用于动态分类和识别由接近所述捕捉设备的至少一个对象产生的一个对象参数；以及

一数据连接设备，用于将接近传感器的信号传输至一与远程显示器交互连接的处理器并与之合作以：

(i)在显示器上构造一个输入区域的表征，并

(ii)当检测到对象时，在输入区域的表征上覆盖一实时虚拟的对象的表征。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述对象是由用户的手，手指或者手臂，尖笔以及指针构成的一组对象中的一个。

21.如权利要求19所示的系统，其特征在于，所述对象参数是一个足够接近的参数，其中接近一个触摸信号表明触摸被送入处理器，从而使得传统的小键盘具有使用触摸板的益处。

22.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述的接近传感器是从一组由电容式，红外线，电磁式，读数开关，霍尔效应，电阻变化，传导性变化，回声，无线电波，热度探测，涡电流，光学图像识别技术以及微型空气流量变化的接近传感器这些接近传感器中选择的。

23.如权利19所述的系统，其特征在于，进一步包括了一多触点输入表面。

24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述的多触点输入表面被集成于与允许键入的规范输入界面相分离的外壳中。

25.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述用于显示在显示器的一个窗口中的输入栏的表征是一个虚拟键盘的表征。

26.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述用于显示在显示器的一个窗口中的输入栏的表征是透明的，以允许可视化地观察位于输入栏的虚拟图像下方的屏幕内容。

27.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述的处理器包括在接近传感器探测到一对象适当地接近捕捉设备时用于自动化系统激活的一组指令。 

28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，在自动化系统激活时，所述对象的表征显示在所述显示器上。

29.如权利要求27所述的系统，其特征在于，在自动化系统激活时，所述输入栏的表征显示在所述显示器上。

30.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述对象的表征是使用从一组深度信号中选取的深度信号呈现的，所述的一组深度信号包括：

-对象尺寸的变化；

-目标颜色和/或透明度的变化；

-对象的阴影的相对位置的变化；

-对象阴影的颜色和/或透明度的变化；

-对象阴影污点的变化；

-用于编码所述对象与所述输入设备之间距离的显示箭头；

-通过声音信号或者有一份相关的声音系统在靠近或者远离所述输入设备时所发出的声音的变化。

31.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述的对象的虚拟表征是一个简化的表征，其中仅仅显示了所述对象的输入端相对于相关的输入栏的表征的准确的定位方向。

32.如权利要求19所述的系统，其特征在于，与所述的输入端相对的目标的另一端是以简化的形式予以呈现的。

33.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述的捕捉设备被用于通过一合适的协议进行的输入的分类和识别。

34.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述的被分类和识别的输入是从一组包括由使用手指进行的键入，书写，做手势，指点构成的输入中选取。

35.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述的被分类和识别的输入是从一组包括由使用尖笔进行的键入，书写，做手势，指点构成的输入中选取。

36.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述的被分类和识别的输入被用于开启或者关闭功能以与当前的任务相适。

37.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述的合适的协议是所所感应数据的分类过程。

38.如权利要求37所述的系统，其特征在于，所述的所感应的数据包括一组所感应的数据的任意一个，所述的一组所感应的数据包括：接近性，距离，着落速度，触摸，接触区 域，压力分隔，压力分布，热度，形状，脚印，模式，电容，所测量的波长，计量生物学数据，变化，感应，声音，以及电导率。

39.如权利要求33所述的系统，其特征在于，所述的所使用的协议与其他输入设备的输入结合在一起以定义更复杂的含义。

40.一种提供了将对象的输入关系再现和显示在一显示器上，从而允许用户通过参照所显示的虚拟表征进行用户的互动的协调的系统，其特征在于，所述系统包括：

a.一如权利要求1所述的捕捉设备；以及

b.由所述处理器执行的一指令组，其中，当所述处理器接收来自所述输入设备的输入和/或接近数据时，所述处理器构造一输入栏的表征以显示在所述显示器的显示窗口中，进一步地，所述处理器构造一由所述输入设备所探测到的一实时的虚拟的对象的图像并将其覆盖于所述所构造的图像之上。

41.一种用于将显示器上的触摸屏式输入功能提供给另一远程显示器的方法，其特征在于，所述的方法包括以下的步骤：

a.探测靠近一远程输入设备的一个或者多个对象；

b.在一个处理中使用接近数据处理所述一个或多个对象的3D位置；

c.显示与所述处理器连接的显示器上的输入区域的虚拟表征；

d.计算相对位置并将该相对位置信息传输至所述处理器；以及

e.将所述的探测到的一个或者多个对象与实际的所述输入设备的关系那样将一个或者多个对象的虚拟表征相对于所述的虚拟触摸输入设备进行动态地，实时地且方向正确的予以显示。

42.一种用于将显示器上的触摸屏式输入功能提供给另一远程显示器的方法，其中的输入是对远程捕捉设备的输入，其特征在于，所述的方法使用了权利要求1所述的捕捉设备并包括了步骤：

a.读取每个接近性感应电极的接近信号；

b.检查接近信号是否高于特征检测阈值，如果是将它们归类为高接近信号；

c.将高接近信号归入基于表明单独的特征检测的相应的感应电极位置的组中；

d.为各组识别出本组中最高的接近信号；以及

e.通过使用三角测量的方法每组中最高的接近信号与邻近的接近电极信号一起处理而计算出各个特征的XYZ位置；

f.以正确的X-Y位置和使用相应于Z位置的深度信号在虚拟键盘上显示各个特 征。

43.一种用于操作一个至少三层的多层触点感应界面的方法，其特征在于，包括：

a.一其中嵌入了并行的导电通路的第一柔韧层；

b.一第二导电分隔层；

c.一第三柔韧层，其中的平行的导电通路本质上与第一层中的导电通路相垂直地嵌入，其中的层压压力改变了该层的电导率，所述方法包括步骤：

将电压源与第一层导电通路相连接，同时驱动所述电压源，其中的每个电压源由不同的调制函数进行调制，所述调制函数取自于一组正交函数；

将电流表与所述第三层的导电通路连接，测量来自于至少一个的电压源所发射的电流；

将每个对电流做出贡献的调制函数与所测得的电流交叉相关，从而确定各个所述电压源流入所述至少一个电流表的电流。 

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