CN102597936A - 具备补偿信号轮廓的触摸表面 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定透光性面板的触摸表面上的至少一个物体的位置的设备、方法和计算机可读介质。所述方法包括以下步骤：将光引入面板用于通过在触摸表面和相对表面之间的内反射传播；接收在面板中传播的光；以及迭代地i)确定(401)由光探测装置接收的光的当前信号轮廓(Si)，ii)当条件满足时，更新(403)由光探测装置接收的光的背景信号轮廓(Srefj)，iii)根据背景信号轮廓(Srefj)和当前信号轮廓(Si)计算(405)当前补偿信号轮廓(Ti)，以及iv)当物体触摸到触摸表面并且由此衰减在面板中传播的光时，根据补偿信号轮廓(Ti)确定(406)位置。

Description

具备补偿信号轮廓的触摸表面
相关申请的交叉引用
本申请要求于2009年9月2日提交的瑞典专利申请第0950628-8号、于2009年9月2日提交的美国临时申请第61/272219号、于2009年10月19日提交的瑞典专利申请第0950767-4号以及于2009年10月19日提交的美国临时申请第61/272666号的权益，其全部通过引用并入。
技术领域
本发明涉及用于探测在触摸表面上的物体的位置的技术。该触摸表面可以是触摸感应面板的一部分。
技术背景
触摸感应面板越来越大程度地被用于向计算机、电子测量与测试设备、游戏装置等提供输入数据。面板可以配备有图形用户界面(GUI)，用户使用例如指示器、触笔或者一个或更多的手指与图形用户界面进行互动。GUI可以是固定的或者是动态的。固定的GUI可以例如以印刷品的形式放置在面板的上方、下方或者内部。动态的GUI可以通过将显示屏与面板集成或者将显示屏放置在面板下部提供，或者通过由投影仪将图像投射到面板提供。
有众多已知的用于对面板提供触摸感应的技术，例如，通过使用摄像头捕捉散射到面板上的触摸的点的光线，或者通过将电阻性线栅、电容式传感器、应变传感器等并入面板。
US2004/0252091公开了可供选择的触摸感应技术，该技术基于受抑全内反射(FTIR)。来自两个空间分隔的光源的发散光束被耦合入面板，以通过全内反射在面板内部传播。来自每个光源的光被均匀地轮廓在整个面板。光传感器阵列位于面板的周围附近以探测来自光源的光。当物体逐渐与面板的表面接触时，光会在触摸点处被局部地衰减。物体的位置通过在光传感器阵列处的基于来自每个源的光的衰减的三角检测确定。
美国3,673,327公开了相似的触摸感应技术，其中光束发射器阵列被沿着面板的两个边缘放置，以建立通过内部反射传播通过面板的交叉光束栅。相应的光束探测器阵列被放置于面板的相对边缘。当物体触摸面板的表面时，在触摸点交叉的光束会被衰减。在探测器阵列上的衰减光束直接识别物体的位置。
这些已知的FTIR技术遭受昂贵之苦，本质上，因为它们需要使用相对复杂的设备以用于如此精确地测量光，这样的精确度为可能令人满意地将触摸面板的物体与可能出现在面板上的其它的、无关的物体区分开来。
概述
鉴于以上内容，本发明的目的是提供对以上技术和先前技术的改进。更具体地，目的是提供具备考虑到屏幕上任意无关物体的改进的分辨率的设备。
因此提供了一种用于确定触摸表面上至少一个物体的位置的设备，该设备包括：透光性面板，其限定了触摸表面和相对表面；照明装置，其配置为将光引入面板以使光在触摸表面和相对表面通过内反射传播；光探测装置，其配置为接收在面板中传播的光；以及处理器单元，其配置为迭代地i)确定由光探测装置接收的光的当前信号轮廓，ii)当条件满足时，更新由光探测装置接收的光的背景信号轮廓，iii)根据背景信号轮廓和当前信号轮廓计算当前补偿信号轮廓，以及iv)当物体触摸到触摸表面并且由此衰减在面板中传播的光时，根据补偿信号轮廓确定位置。
关于这点，应当注意到存在许多用于将光引入面板的不同技术和用于接收光的技术。这意味着本发明设备可以使用任意合适的光引入/光接收技术，因为本发明的核心在于处理器单元能够如何安排以处理用于确定物体的位置的多种信号轮廓。这里，“信号轮廓(signal profile)”可以表示通过使用光探测装置接收的(以及隐式测量的)光的能量。因此，照明装置在面板的内耦合部位引入光，而光探测装置在面板的外耦合部位探测光。相应地，信号轮廓表示在外耦合部位内的不同空间位置接收的能量。这里，当前信号轮廓可以被称为当前投影信号，背景信号轮廓可以被称为背景投影信号，以及补偿信号轮廓可以被称为补偿投影信号。
更新通过光探测装置接收的光的背景信号轮廓并不意味着在通过处理器单元执行的每个迭代期间，必须更新背景信号轮廓，而是基于通过光探测装置在一些之前的或者当前的时间点接收的光确定背景信号轮廓。
本发明的优势可能在于，当确定物体的位置时，减小触摸表面的例如污物以及损伤/缺陷的影响；通过间歇地更新背景信号轮廓，源自污物/损伤/缺陷而产生的信号特征会在补偿信号轮廓中被自动抑制甚至被消除。因此，可以通过比较简单和有效的数据处理获得物体的位置的更精确的判断。此外，当物体位置的确定基于光的衰减以及因此接收的光的相对复杂的当前信号轮廓时，本发明设备特别地适合。特别地，假设面板中的内反射由全(或者几乎全)内反射(TIR)引起，以及物体的触摸导致FTIR，会发现本设备在有效地处理获得的信号轮廓方面惊人地有前途。
该设备还适合于处理污物从触摸表面被移除的情况，该情况通常导致在污物被移除的位置衰减的减小。在这种情况下，与污物添加到触摸表面时的情况相比，背景信号轮廓的更新可能被视为“负面的”。
处理器单元可以被视为用于执行迭代过程的装置，以及在迭代过程期间，用于确定当前信号轮廓、更新背景信号轮廓、计算补偿信号轮廓和确定物体位置的装置。另外，如技术人员认识到的，处理器单元可以包括一个或者多个数据处理器，每个数据处理器执行一个或者多个所描述的处理操作。
如所指出的，为了确定触摸到触摸表面的物体的位置，处理器单元执行迭代操作。此外，迭代可以连续地执行，而与物体是否触摸到触摸表面无关。另外，可以以与所述不同的次序执行处理器单元的操作，操作可以被结合起来以及可以被划分为子操作。此外，可以通过处理器单元执行附加的操作，并且只有当处理器单元确定物体触摸到触摸表面时，某些操作才可以执行。
这里，光被称为波长选定在10nm到1mm范围内的电磁辐射，即，尽管红外光通常是最优选的光，但紫外线、可见光和红外光两者都可以被用于物体位置的探测。
处理器单元可以被配置为通过将当前信号轮廓除以背景信号轮廓来计算补偿信号轮廓。通过以这种方式配置处理器单元，补偿信号轮廓可以被视为所谓的透射信号。当物体触摸到触摸表面时，透射信号可以在(相关的)透射率大约为1处具有与信号轮廓中的局部衰退本质上统一的信号水平。
应该理解到，将前信号轮廓转换为透射信号可以极大地便利对指示触摸的相关信号衰退的识别。因此，通过使用除法操作将当前信号轮廓转换为透射信号，分离单独的触摸物体对透射信号中的局部衰退的作用是可能的。
如技术人员所认识到的，配置为通过除法来计算补偿信号轮廓的处理器单元，不局限于仅通过除法来计算补偿信号轮廓，而是也可以执行其它的、数学上相应的运算。当然，同样适用于以下描述的信号轮廓的对数的减法操作，以及信号轮廓本身的减法操作，即使后者并不会产生透射信号，而是产生在信号水平上的绝对差。
处理器单元可以被配置为通过从当前信号轮廓的对数减去背景信号轮廓的对数来计算补偿信号轮廓。
当通过从当前信号轮廓的对数减去背景信号轮廓的对数来计算补偿信号轮廓时，实现了与以上描述的除法运算相同的效果，只是在减小计算成本方面不同，因为减法运算通常是比除法处理效率更高的运算。另外，为了进一步减小需求的计算量，某个值的对数的确定可以基于在表中查找值和它的对数。在这种情况下，补偿信号轮廓与以上描述的透射信号的对数相对应。
处理器单元可以被配置为通过从当前信号轮廓减去背景信号轮廓计算补偿信号轮廓。
当以这种方式使用减法时，补偿信号轮廓可以被视为透射信号中的变化，并且可以被用于识别指示触摸的减小的信号水平。
处理器单元可以被配置为通过从补偿信号轮廓减去之前确定的补偿信号轮廓来确定位置。
信号轮廓中的每一个可以包括面板的第一主方向的相应的信号轮廓以及面板的第二主方向的相应的信号轮廓。相应地，至少4个表示面板的主方向的信号轮廓可以被用于确定物体的位置，并且当前补偿信号轮廓的计算可以相应地包括以上描述的除法/减法的两种运算。假设使用笛卡尔坐标系来定义物体的位置，所述四个信号轮廓通常表示相应的背景信号轮廓和当前信号轮廓的x分量以及y分量。
照明装置可以包括用于引入光的光发射器组，以及光探测装置可以包括用于接收光的光探测器组，其中用于形成背景信号轮廓的光和用于形成当前信号轮廓的光由同组光发射器和光探测器在相应的时间内被引入和接收。这里，探测器/发射器“组”可以包括仅一个探测器/发射器。
处理器单元可以被配置为与触摸表面上的物体的存在无关地更新背景信号轮廓。相应地，这可以意味着被用于形成背景信号轮廓的光通过光探测装置测量，无关乎由物体在触摸表面上的任意触摸，以及处理器单元连续地可以执行包括背景信号的更新的迭代操作。
处理器单元可以被配置为当物体触摸到触摸表面并且因此衰减在面板中传播的光时更新背景信号轮廓。在这种情况下，事实上当物体触摸到触摸表面时，背景信号被更新。然而，这不一定意味着该更新(当物体触摸到表面时)是由触摸触发的，即使这是有可能的。对设备来说，当物体在触摸表面上的位置能够被确定时，可以肯定物体触摸到了触摸表面。
处理器单元可以被配置为当设备被启动时，更新背景信号轮廓。通常，该启动可以被包括于设备的常规启动过程中。在一种方案中，处理器单元也可以被配置响应于用户命令来更新背景信号轮廓，所述用户命令例如，触摸面板布置在上面的图形显示装置的重置命令或者自动调整命令。例如，通过在触摸表面上的给定位置确定的触摸，用户命令可以指示给处理器单元。
处理器单元可以被配置为在预定的时间间隔更新背景信号轮廓。通过使用某些的时间间隔，背景信号可以碰巧被更新，例如，当物体触摸到触摸表面时。这里，时间间隔可以是动态的，例如，当在一段时间内可以确定在触摸表面上的相对大量的触摸时，时间间隔减小。以相应的方式，当相对少量的物体正触摸触摸表面时，时间间隔增大。时间间隔可以是，例如，每四秒、由处理器单元执行的每一次迭代或者每第10次迭代等。
处理器单元可以被配置为当处理器单元确定物体没有触摸到触摸表面时，更新背景信号轮廓。用于更新背景信号轮廓的该准则可以与，例如，当物体触摸到触摸表面时，更新背景信号轮廓的准则相结合，即使这些准则可能看起来是冲突的。例如，当没有物体触摸到触摸表面时，在更新背景信号一定次数后，可以决定物体一触摸到触摸表面，背景信号就会被更新。在后者情况下，更新可以通过物体的探测来触发，例如，当物体的位置在之前的迭代中被确定时。
处理器单元可以被配置为根据当前测量的信号轮廓以及之前更新的背景信号轮廓更新背景信号轮廓。通过这样做，例如，移除由触摸表面上的污物或刮痕引起的信号轮廓的峰值是可能的。之前更新的背景信号轮廓可以包括任意较早更新的背景信号轮廓，即，它不必是最近更新的背景信号轮廓。
处理器单元可以被配置为通过将当前测量的信号轮廓的权重设置为相对低于之前更新的背景信号轮廓的权重，来更新背景信号轮廓，这提供了经过几次迭代摒除触摸表面上的污物和/或由于在触摸表面上逗留的触摸产生的信号峰值的可能性。加权的实施例可以包括用0.01％-1％加权当前测量的信号轮廓，而用99％-99.99％加权之前更新的背景信号轮廓。优选地，当背景信号轮廓被更新得越频繁时，提供给当前测量的信号的权重相对越低。
处理器单元可以被配置为以不同于更新背景信号轮廓的第二区段的方式来更新背景信号轮廓的第一区段。这里，区段可以指示在面板内不同位置的光的分布，由于经常或多或少地使用面板的不同部分，所以该指示可能是有用的。基于这一理解和注意到信号轮廓可以指示在面板中传播的光的空间分布，更新背景信号轮廓的需要实际上对于信号轮廓的不同部分经常是不同的。
处理器单元可以被配置为以不同于更新没有指示物体位置的背景信号轮廓的第二区段的方式来更新指示物体的位置的背景信号轮廓的第一区段。这里，位置的“没有指示”可以被视为背景信号轮廓的一部分，该部分与没有物体的位置可以被确定的当前信号轮廓或者补偿信号轮廓的一部分相对应。
不同地更新信号轮廓的两个区段可以，例如，包括更新区段之一而另一区段不更新，以不同的时间间隔更新区段和/或使用用于相应区段的更新的不同的计算。
处理器单元可以被配置为通过根据物体的位置确定背景信号轮廓来更新背景信号轮廓。物体的位置通常通过当前信号轮廓或者补偿信号轮廓的某个区段确定，并且这个区段可以用背景信号轮廓映射。一旦映射完成，指示触摸的背景信号轮廓的对应区段可以以某种方式被更新。
处理器单元可以被配置为通过根据从物体的位置被确定后所经过的时间确定背景信号轮廓，来更新背景信号轮廓。例如，这可以包括将背景信号轮廓设置为在之前的光强度测量期间获得的信号轮廓。当使用这类延迟的背景信号轮廓时，例如失真的触摸的影响可以在它们的影响被包括进补偿信号轮廓前被补偿。
处理器单元可以被配置为，当从触摸表面移除物体时，比更新不与物体位置相关联的背景信号轮廓的第二区段更快地更新与物体位置相关联的背景信号轮廓的第一区段。更快的更新包括更频繁的更新(在时间上更经常)以及例如，对比之前的背景信号轮廓，对较近的测量信号轮廓运用相对较高的权重因子，这些信号轮廓被结合地使用以确定第一区段。这意味着之前与触摸空间对应的背景信号轮廓的区段，可以比之前不与触摸对应的背景信号的其它部分被更经常地更新。从移除触摸开始，一定数量的更新迭代之后，第一区段可以以与信号轮廓的其它部分相同的时间间隔或者以相同的速率来更新，即，第一区段然后可以被以与不对应触摸的信号轮廓的任意其它区段相同的方式对待。
以这种方式更新益处在于，通常由在之前触摸的位置上的指纹剩余所产生的信号特征能够相对快速地被包括在背景信号中。
处理器单元可以被配置为根据通过光探测装置接收的光的时间分布的变化来更新背景信号轮廓。这里，变化可以指示物体的触摸，例如，当时间分布的变化随着时间具有一定斜度时，或者如果时间分布的变化具有一定波纹时。一旦确定了触摸，该信息可以被用于将触摸与触摸表面上的污物或者损伤区分开来，例如，当根据触摸更新背景信号轮廓时。
处理器单元可以被配置为根据在特定时间间隔内确定的物体位置更新背景信号轮廓。例如，如果当前信号轮廓的一部分具有通常与触摸对应的形状，但是该“触摸”保持了一段非常长的时间，例如，3个小时，背景信号轮廓的对应部分可以犹如涉及到污物一样被处理，并且能够相应地被更新。
设备可以包括存储单元，其配置为储存指示在触摸表面上存在的至少一个物体的数据，并且处理器单元可以被配置为根据至少一个物体的存在更新背景信号轮廓。
处理器单元还可以被配置为根据之前确定的补偿信号轮廓来确定物体的位置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于确定透光性面板的触摸表面上至少一个物体的位置的方法，所述透光性面板限定触摸表面和相对表面，所述方法包括以下步骤：将光引入面板用于通过在触摸表面和相对表面之间的内反射传播；接收在面板中传播的光；以及迭代地i)确定由光探测装置接收的光的当前信号轮廓，ii)当条件满足时，更新由光探测装置接收的光的背景信号轮廓，iii)根据背景信号轮廓和当前信号轮廓计算当前补偿信号轮廓，以及iv)当物体触摸到触摸表面并且由此衰减在面板中传播的光时，根据补偿信号轮廓确定位置。
根据一可选方面，提供了如上所述的方法，不同在于引入和接收光的步骤被忽略了。在这种情况下，该方法可以以处理指令的形式被实施，指令可以被下载至例如触摸设备的存储器中，该触摸设备随后可以使用指令来更新背景信号轮廓和/或来确定触摸的位置。
根据本发明的又一方面，提供了用于储存处理指令的计算机可读介质，当处理指令由处理单元运行时执行任意以上描述的方法。
本发明的方法可以包括实施以上描述的与发明设备相关联的任意特征的功能，并共享了对应的优点，即，该方法可以包括若干与以上描述的处理器单元的操作对应的步骤。
附图简述
现在将通过举例的方式、参考随附的示意图描述本发明的实施方式，其中
图1是触摸感应设备的一实施方式的顶部平面视图，
图2是图1的横断面视图，
图3图示了所测量的在图1的设备中传播的若干光束的能量，
图4是图示了用于确定物体的位置的、通过图1的设备执行的方法的一实施方式的流程图，
图5a-5b图示了通过光探测装置接收的光的背景信号轮廓以及当前信号轮廓，
图6阐明了在触摸期间测量的光的时间分布的衰减，
图7a-7d图示了在图1的设备上的多重触摸期间的背景信号轮廓、当前信号轮廓、计算的透射以及透射的负对数，
图8图示了当前信号轮廓和背景信号轮廓的时间分布的值，以及一些相关的阈值水平，以及
图9a-9c图示了根据在此描述的一些原理的当前信号轮廓、背景信号轮廓和计算的衰减的时间分布的值。
详细描述
图1-2图示了包括透光性面板103的触摸感应设备101的一实施方式。面板103可以是平面的或者曲面的，并且限定触摸表面104以及与触摸表面104相对且通常平行的相对表面105。面板103被配置为允许光L在面板103内部通过内反射的方式传播，并且可以具有例如长方形、圆形和椭圆形平面的形状。
因此，在触摸表面104和相对表面105之间提供了光传播通道，触摸表面104和相对表面105结合形成了面板103的两个边界表面。触摸表面104允许正在传播的光L与一个或者多个形式为例如手指或者触笔的触摸物体(示出了三个物体C、D、E)相互作用。还图示了以指纹A的形式的触摸表面104上的污物以及以刮痕B的形式的触摸表面104上的损伤。这里，损伤B可以被称为污物。
在与物体的相互作用中，光L的一部分可能被物体散射，光L的一部分可能被物体吸收以及光L的一部分可能继续不受影响地传播。因此，当物体C、D、E中的任何一个触摸到触摸表面104时，传输的光L的能量被减小。通过从多个(多于一个)不同方向测量传输通过面板103的光L的能量，可以探测到触摸物体的位置(“触摸位置”)，例如，通过三角法。作为位置的实施例，物体C的位置通过参考符号pC来指示。
然而，就像物体C、D、E一样，污物A、B可以引起光L的一部分被散射以及光L的一部分被吸收。相应地，当根据传输通过面板103的光的能量来探测触摸物体的位置时，污物可能引发问题。
在图1中，引入了笛卡尔坐标系，坐标轴x、y平行于面板103的边，在这个实施方式中面板103具有矩形形状。笛卡尔坐标系只是为了说明的目的，例如，当根据x坐标和y坐标描述物体C的位置pC时，以及当描述面板103中的关于x方向和y方向的多种方向时。触摸位置和方向可以在任意类型的坐标系中表示，例如极坐标系、椭圆坐标系、抛物线坐标系。
通常，面板103由一层或多层的固体材料制成。触摸表面104中的内反射是由内反射或者全内反射(TIR)引起的，内反射或者全内反射由面板103的材料和周围介质之间的折射率的不同而产生，周围介质通常是空气。相对的边界表面105中的反射可以由TIR引起，或者由应用到相对的边接表面105的反射涂层引起。只要光以关于法线成一定角度地被射入面板103，TIR就会是持续的，该角度大于面板的入射部位的临界角。临界角由在入射部位接收光的材料和周围材料的折射率控制，这些已经被技术人员所熟知。
以上提到的在触摸物体与传播的光L之间的相互作用的过程可能涉及所谓的受抑全内反射(FTIR)，其中，如果物体具有比面板表面材料周围的材料更高的折射率，并且物体放置在距离表面104不到几个波长距离内，能量从由传播的光形成的衰逝波消散入物体。。一般地，面板103可以由任意材料制成，所述任意的材料在相关波长范围内传输足够量的光以允许传输的能量的可感应测量。这样的材料包括玻璃和聚碳酸酯。面板103由圆周边缘部分限定，圆周边缘部分可能垂直于或可能不垂直于顶部表面104和底部表面105。
光L可以通过面板103的一个或者多个内耦合部位120x、120y耦合入面板103，以及通过一个或者多个外耦合部位121x、121y耦合出面板103。例如以及如图1和2所示，光L可以通过第一照明装置111x和第二照明装置111y被耦合入(被引入)面板103，第一照明装置将光L耦合入面板103用于在y-方向上传播，第二照明装置将光L耦合入面板103用于在x-方向上传播。y-方向上传播的光在第一光探测装置109x处被耦合出(被接收)，而x-方向上传播的光在第二光探测装置109y处被耦合出。光探测装置能够每一个测量在相应的外耦合部位的光的能量。
每个照明装置111x、111y都具有相应的光发射器组112x、112y，而每个光探测装置109x、109y都具有相应的光探测器组110x、110y。每个光发射器将光以光束的形式发射出去，光被相对的探测器组的探测器接收到，使得照亮整个面板103。在内耦合部位处引入的光在相应的x方向和y方向上产生光片，而在沿着相应的外耦合部位的长度的不同空间位置处的外耦合部位探测光。
应当注意到，有许多不妨可以使用的用于将光耦合入面板103和从面板103耦合出的其它方法。相应地，在其更普遍的定义中，面板103可以被视为具有用于引入光的内耦合部位120x、120y和用于从面板103耦合出光的外耦合部位121x、121y。这包括了直接通过边缘部分将光耦合入面板103和从面板103耦合出的可能性。可选地，单独的细长耦合元件可以附接到边缘位置或者顶部表面104或者底部表面105，以将光导引到面板103中或者从面板103导出。这样的耦合元件可以具有例如楔子的形状。此外，内耦合部位可以只是在面板103边缘或者角落的小点，并且取决于所使用的特定的内/外耦合技术，光可以作为实质上直的光束、作为发散/汇聚/平行光束、作为使用多路技术的编码光束在面板103中传播。
探测器对在外耦合部位接收的光的能量连续地测量或者采样，产生表示在外耦合部位内不同空间位置处接收的能量的信号轮廓。为了在信号轮廓上执行操作，在小的时间间隔期间形成所谓的“感应样点”，使得可以获得以时间间隔表示信号轮廓的数据。关于这点，若干后续的感应样点产生了相同数量的数据的集合，该数据集合描述在外耦合部位和在不同时间点的信号轮廓。因此，可以通过收集一定数量的信号轮廓来给出感应样点，其中如所提到的，每个信号轮廓表示在面板中的传播到外耦合部位的若干空间位置的光的能量，其中每个空间位置与面板中的特定光路相关联。此外，照明装置可以被配置为引入携带复用信号的光，在这种情况下，在外耦合部位的每个空间位置都能够持有关于光的若干路径的信息。
设备的瞬时分辨率通过获取信号轮廓的频率来确定。例如，对于设计用于记录笔迹的设备，可能可取的是具有至少75Hz的信号轮廓获取(即，每秒形成75个感应样点)，然而其它应用可能需要较低或者较高的瞬时分辨率。如以下会被描述的，在信号轮廓上的操作可以以迭代的方式被反复执行，并且当执行迭代(重复操作)时，每个迭代都使用一个感应样点。相应地，可以说对于每个瞬时信号轮廓、感应样点或者迭代可以执行迭代操作。
如以上所暗示的，如果物体C影响从相应的内耦合部位发射的至少两个非平行光束，就可以确定触摸物体C的位置pC。在穿过面板后，每个光束的能量由光耦合至面板103的外耦合部位的相对面的光探测器测量。
图1的触摸感应设备可以被操作成确定在感应样点期间触摸表面的多个物体的位置(“多点触摸”)。如以上所提到的，只有一部分光被物体吸收/发散，而剩下的光继续沿着穿过物体的光束的主方向传播。因此，如果两个物体碰巧被相继放置在光束的方向上，光束的一部分会与两个物体相互作用。如果光束能量足够，剩下的光束会到达光探测器，并且生成允许两个相互作用都被识别的测量信号。
在图1中，物体C、D被同时(即，在一个以及相同的感应样点期间)放置在面板103上，并且测量信号轮廓Si-x、Si-y通过光探测器生成。信号轮廓Si-x，Si-y表示在第i个感应样点期间，在面板103的外耦合部位测量的光束能量。在给定的坐标系中，信号根据时间和/或x-y位置指示所测量的能量。如所示，每个触摸物体C、D、E以及污物A和B导致对于每次迭代所测量的光束能量相应的局部降低。特别地，物体/污物被归因到信号特征，所述信号特征取决于物体/污物外观尺寸，其中信号特征取决于物体/污物的吸收/发散性质以及物体/污物的尺寸。如果信号轮廓Si-x、Si-y允许处理单元(CPU)102在物体/污物之间进行区分，它们在面板103上的位置可以所提到的通过例如三角检测来确定。
参考图3，更详细地描述了测量信号轮廓Si-x和Si-y，其中测量S1-S8表示被物体/污物衰减的光的若干路径的测量能量。相应地，S1-S8的集合体给出了信号轮廓Si-x和Si-y的峰值。这里，测量S1-S8具有与所引起的衰减的宽度相对应的信号轮廓宽度，如可通过信号轮廓Si-x和Si-y看到的，其中，例如，在y-方向上的刮痕B导致在y-方向的轮廓比在x-方向的更宽。如在本领域内所知的，衰减包括光在面板中的吸收和/或发散，以及导致在外耦合部位的光的强度的降低。
用于在物体和污物之间进行区分的处理单元102(图2)，也可以被用于确定它们在触摸表面104上的位置。出于这个目的，处理器单元102被连接至光探测装置109x、109y，以使信号轮廓Si-x、Si-y通过处理单元102获取。以存储器单元108的形式的计算机可读介质被连接至处理单元102，用于允许储存多种信号轮廓以及用于储存处理指令，当通过处理单元102执行时，处理指令执行以下描述的方法的任意操作。
在图1和图2的实施例中，设备还包括了界面装置106，其在面板表面104的至少一部分内提供图形用户界面(GUI)。界面装置106能够以带有固定图像的基板的形式被布置在面板103的上方、下方或者内部。可选地，界面装置106可以是布置在设备101的下部或者内部的屏幕，或者布置在设备101的下部或者上部以将图像投影至面板103上的投影仪。这样的界面装置106可以提供动态GUI，类似于由计算机屏幕提供的GUI。界面装置106由可以确定GUI的图形物体应该位于哪里的GUI控制器所控制，例如，通过使用坐标，该坐标与用于描述触摸表面上物体或者污物的位置的坐标相对应。
处理单元102可以获取描述GUI的图形对象的位置的坐标，并且由于面板表面104使用与触摸表面的坐标系相对应的坐标系，可以将GUI的对象与在触摸表面104上的触摸相关联。
将光引入面板103的其它实施例包括引入若干非平行光束形式的光，其中每个光束可以通过输入扫描装置(未示出)沿着面板103上的内耦合部位，例如内耦合部位120x，以及穿过面板103扫过或者扫描。这样的内耦合部位可以位于面板103的左部边缘和顶部边缘，并且在面板上外耦合部位的传输的能量能够通过探测装置测量，该探测装置被布置成当相应的光束扫过面板103时接收它。在这个实施例中，外耦合部位位于面板103的右部边缘和底部边缘。此外，在可选实施方式中，沿着面板周边互相间隔地布置发射器和探测器是可能的。根据这样，内耦合部位和外耦合部位可以被布置在面板的每个边缘。
应当被注意到的是，还可以用以下描述的方法的操作来使用指示触摸表面上物体位置的输出数据的技术的其它实施例。出于描述的目的，这样其它的技术专利文件US4254333、US6972753、US7432893、US2006/0114237、US2007/0075648、WO2009048365、WO2010/006882、WO2010/006883、WO2010/006884、WO2010/006885、WO2010/006886以及国际申请第PCT/SE2010/000135号通过引用被并入，这些文件描述了多种合适的光的内耦合和外耦合以及用于获得一个或者多个指示在透光性面板中的光的空间分布的信号的操作，以及特别用于获得表示在一个或者多个外耦合部位内的不同空间位置接收的光的操作。如技术人员所认识到的，本发明并不局限于联系图1和图2描述的具体的实施方式。
此外，与外耦合部位和内耦合部位的结构无关以及与照明装置和光探测装置的确切配置无关，照明装置能够在任意合适的波长范围中操作，例如，在红外线波长范围或者可见波长范围中。对于不同的发射器和探测器，可以生成具有相同波长以及不同波长的光，允许发射器之间的不同。此外，照明装置可以输出连续的光或脉冲光。
光可以通过一个或者多个光源来生成，所述光源可以是能够发射在期望波长范围内的光的任意类型的装置，例如，激光二极管、VCSEL(垂直腔面发射激光器)、或者可供选择的LED(发光二极管)、白炽灯、碘钨灯等等。
可以通过能够将光转换成电信号的任意类型的光探测器来测量光的能量。这样的光探测器可以具有任意数量的感光元件以及可以由此成为0-维，1-维(1D)或者2-维(2D)探测器。一个探测器可以被用于检测单个光束的能量或者多个光束的单独的能量(取决于用于光的内耦合以及外耦合的技术)。在某些实施方式中，探测器可以是只具有一个可能具有巨大探测表面的感光元件的光电探测器，从而产生低探测噪声。
参考图4，图示了用于确定物体的位置的方法的流程图，使用了以下定义：
Si：通过测量在第i次迭代(感应样点)期间在外耦合部位接收的光的能量所获得的测量信号轮廓。Si可以包括Si-x和Si-y，并且能够由此完整地描述物体的位置。在以下内容中，测量信号轮廓还可以被记为当前信号轮廓。Si可以包括除Si-x和Si-y以外的另外的或者其它信号轮廓，这取决于使用什么技术和原理来获得和表示在外耦合部位接收的光的能量。这样，如果例如采用在WO2010/006882中描述的技术，可以获得其它的信号轮廓。
Srefj：根据在特定迭代(感应样点)期间在外耦合部位接收到的光的能量的测量信号轮廓来获得的第j个背景信号轮廓。Srefj可以包括x分量Srefj-x和y分量Srefj-y，其中Srefj-x空间地对应于Si-x，而Srefj-y空间地对应于Si-y。
Ti：通过Si/Srefj定义的透射信号，为物体位置的确定考虑了污物。
处理单元102可以被配置为通过执行若干使用光的步骤来计算触摸位置，所述光被连续地引入面板103并且通过触摸表面104和相对表面105之间的内反射传播。该方法是迭代的，并且只要设备101被设置为确定触摸位置的模式，该方法就被执行。
在步骤401中，当前信号轮廓Si通过从设备中的光探测器取得测量信号来确定。每个测量信号表示由一个或者多个光束传输通过面板的能量(取决于使用的内耦合和外耦合技术)。步骤401可以涉及将测量信号映射到空间位置，取决于使用的特定技术，该映射可以包括将任意时间相关的测量信号转换为面板坐标系。
在步骤402中，根据一个或者多个准则确定背景信号轮廓Srefj是否要更新。通常，如果在之前的迭代中没有背景信号轮廓被确定，那么背景信号轮廓会被更新。更准确地说，第一个和任意后续的背景信号轮廓可以通过从设备中的光探测器取得测量信号来确定。
用于确定背景信号轮廓Srefj是否会被更新的另一准则可以包括，确定自背景信号轮廓的之前的更新以来是否经过了预定的时间间隔。通过使用预定的时间间隔，背景信号轮廓可以根据时间定期地被更新，例如，每次迭代、每第二分钟或者每第100次迭代。
又一准则可以包括当在触摸面板上没有触摸出现时，更新背景信号轮廓Srefj；如将联系步骤406所描述的，由于触摸的位置被定期地确定，无法确定触摸位置可以指示物体不存在，并且相应地可以被用作更新背景信号轮廓的准则。
在步骤403中，背景信号轮廓Srefj被更新，其可以包括若干以下描述的操作，相结合地或者单独地。
通常，当确定没有物体触摸到触摸表面时，背景信号轮廓Srefj通过设置背景信号轮廓等于当前信号轮廓来更新，即，当没有物体的位置可以被确定(例如，在步骤406中)或者如果在之前的迭代中没有出现触摸时。
可选地或者另外地，当触摸表面相对不受污物影响时和当没有物体触摸到触摸表面时，背景信号轮廓Srefj可以在设备101的生产期间被确定。而且，在这种情况下，背景信号轮廓可以以与确定当前信号轮廓Si时相同的方式被确定，即，通过测量光在外耦合部位的空间分布。此外，响应于用户初始化，背景信号轮廓可以被设置为当前信号轮廓，例如，作为重启操作的一部分。
另一种更新背景信号轮廓Srefj的方法包括将背景信号轮廓计算为随时间测量的在外耦合部位的光的平均空间分布。在这种情况下，光的空间分布在定期的时间间隔被测量，并且根据测量的空间分布计算平均值，平均值经常随时间变化，因为更多的污物被添加至面板。
此外，可以使用所谓的窗口函数，其中背景信号轮廓Srefj被计算为在某一时间间隔内的外耦合部位的光的平均测量的空间分布，例如计算为在从当前时间倒回10秒的间隔内所测量的平均空间分布。
更新背景信号轮廓的另外的操作包括，根据当前测量的信号轮廓Si以及之前更新的背景信号轮廓Srefj-1来更新背景信号轮廓，例如，通过加权相对低于之前更新的背景信号轮廓Srefj-1的当前测量的信号轮廓Si。通过以下公式来阐述该实施例。
Srefj＝(1-ε)·Srefj-1+ε·Si        (1)
其中0＜＝ε＜1。通过选择较低的ε值来给予当前信号轮廓相对较低的权重，这例如可以减小瞬时干扰的影响，因为不是所有更新的背景信号轮廓在那时取决于最近的测量信号。通过设置ε值为零，确保没有产生自触摸的信号干扰背景信号是可能的，该设定实质上对应不更新背景信号。通过选择较高的ε值，实现背景信号的较快的更新是可能，该设定当已经探测到触摸消失时特别切题。
参考图5a和5b，其图示了通过光探测装置接收到的光的背景信号轮廓Srefj和当前信号轮廓Si，另一种用于背景信号轮廓Srefj的更新操作包括不同于背景信号轮廓Srefj的第二区段Srefj-B地更新背景信号轮廓Srefj的第一区段Srefj-A。区段Srefj-A与Srefj-B更新的区分可以基于区段Srefj-A或Srefj-B中的一个是否指示触摸。
更详细地以及在图5b中可以看出的，区段Srefj-A以及另一区段Srefj-C包括带有减小的信号水平的信号轮廓Srefi的相应部分，该减小的信号水平通常指示触摸，如下面更详细地描述的。由于信号轮廓Srefj与Si对应于面板的外耦合部位的光的相同空间分布，可以通过知道触摸指示区段Si-A和Si-C来识别区段Srefj-A以及区段Srefj-C。从这点可以得出，Si-A和Si-C可以被称为空间地对应于触摸的区段。以相似的方式，区段Si-B空间地对应于区段Srefj-B，这些区段相应地指示未受到面板上的任意当前触摸影响的信号轮廓的部分。因此，通过知道触摸的位置，区段Srefj-B能够，例如，被更新，而只要存在对应的触摸，区段Srefj-A和Srefj-C不被更新。
用于更新背景信号轮廓Srefj的另外的操作包括，当触摸从触摸表面上移除时，快于背景信号轮廓Srefj的其它区段地更新空间地对应于移除的触摸的区段。对于从触摸被移除时的某一时间段执行较快的更新。
换句话说，触摸一从面板上消失，空间地对应于触摸的背景信号轮廓的部分就以快于背景信号轮廓的其它部分的速率更新。例如，当触摸移除时，对于后续的40个感应样点，背景信号轮廓的相关部分会在每个感应样点被更新，而未受到移除触摸影响的背景信号的其它部分每第5个感应样点被更新。通过执行这个操作，能够相对快地考虑任意由例如保留在之前触摸的位置上的指纹产生的信号。在背景信号每次迭代被更新的情况下，通过改变更新过程的瞬时行为来实现较快的更新是可能的，这可以通过例如增加公式(1)中ε的值来实现。
如果区段空间地对应于GUI的特定对象，例如计算机图标形式的象形图，更新不同的背景信号的区段也是可能的。
其它的更新操作包括根据时间更新背景信号轮廓。例如，背景信号轮廓可以被设置为倒回至少4秒时在外耦合部位获得的测量值。这样的操作是实用的，因为背景信号轮廓可能被直至一些感应样点后才被探测到的事件所变形，以及通过使用延迟的背景信号轮廓，这些事件的影响可以在它们到达用于探测物体位置的后续操作中使用的背景信号轮廓之前被补偿。
也可以使用当前信号轮廓之前的背景信号轮廓作为输入将背景信号轮廓的更新作为集成控制系统实施。这样的控制系统的实施例可以通过以下的公式从数学上描述，其中，例如i＝j，a是通常在0.001到0.1之间的时间系数，而Srefx一般被设置为在进入触摸状态前的1和50个感应样点之间的Srefj值：
Figure BDA0000158070020000191
应该注意到的是，Srefx在已经进入触摸状态后一般不被更新，它只是在进入触摸状态前对背景是怎样的一种测量。
这里，“触摸状态”指空间地对应于触摸的背景信号轮廓的部分，即，当使用图5a-b的信号轮廓作为实施例时，以上讨论的区段Srefj-A与Srefj-C指示，或者已经进入用于背景信号轮廓的触摸状态。相应地，区段Srefj-B没有进入触摸状态，并且因此包括Srefj-B的背景信号轮廓的部分根据公式(2)的第一变式(Srej不包含于触摸状态)来更新，而触摸状态部分(Srefj-A与Srefj-C)根据第二变式(Srej包含于触摸状态)来更新。
在触摸出现或者消失后，系数a一般立即被设置为较高的值，通常在从0.01到1.0的范围中，以为了快速地适应之前的Srefj值或者新的Si值。
当更新背景信号Srefj时，一种特殊情况在两个或者更多的触摸由于它们向沿着面板中的光的同一路径排列而导致当前信号轮廓Si的聚合下降时，可能发生。如果排列的触摸中的一个被移除了，当前信号轮廓Si的相关部分仍然指示触摸。然而，同时背景信号轮廓Srefj的对应部分可能需要较快的更新，因为来自移除的触摸的指纹可能遗留在触摸表面上。为了处理这类情况，背景信号轮廓Srefj的对应部分能够以比当有触摸出现时正常遇到的情况更高的速率被更新，例如，通过使用公式(2)的第一变式但用相对较小的a-值来更新相关部分。更新触摸已经消失的相关部分中的Srefj的另一种方法包括，添加指纹信号至Srefx值。该添加随后可以引起公式(2)的第二变式更新Srefj-值以包括由指纹引起的衰减。典型的指纹信号可以经验性地通过估算由若干指纹引起的平均衰减来确定。另一种备选方案包括设定指纹信号为指示留下指纹的触摸的当前信号轮廓区段的信号水平的2-15％。当然，指纹信号可以在用于更新背景信号轮廓的其它操作中使用，例如通过将指纹信号直接添加到之前的背景信号轮廓。
对于一些触摸中一个触摸的移除的探测，可以基于监测当前信号轮廓的每个触摸指示区段的信号变化的水平，其中每个触摸减小在当前信号轮廓的相同部位的信号水平。例如，如果在触摸指示区段信号变化指示一定程度增长的能量水平，虽然在该区段的能量水平仍然指示触摸，但一些排列的触摸中一个触摸的移除被探测到。优选的，在外耦合部位指示无触摸、一个触摸、两个触摸、三个触摸(等等)的能量水平被经验确定。
如以上所提到的，背景信号轮廓的更新可以取决于物体是否触摸到触摸表面。用于确定是否有物体出现在触摸表面上的一些可选方案包括i)在之前的迭代或者感应样点期间，成功地确定物体的位置，ii)确定当前信号轮廓的快速变化，以及iii)确定当前信号轮廓的时间分布波纹。
为了阐述后两个可选方案ii)和iii)，参考图6，图6是关于在触摸处测量——例如通过发射器/探测器对——的光的时间分布衰减的图。作为例如在指示触摸的透射信号的区段内的透射信号的平均负对数，衰减能够在每个感应样点(时间间隔)处确定。透射信号在以下被进一步解释，代替衰减信号，可以使用透射信号本身、当前信号轮廓、背景信号轮廓或者光探测器的原始信号。
当前信号轮廓的快速变化的确定有时被称为斜坡探测，以及包括测量时间分布衰减的一部分的变化。如果变化急剧地增大，认为其指示触摸。以相似的方式，如果在感应样点之间的衰减急剧减小，可以确定触摸被移除了。
如在图6中可看到的，存在短时间段内衰减的急剧增大，如由线L1指示的，以及衰减的急剧减小，如由L2指示的。如所提到的，衰减被分布在对应于随着时间被分布的衰减的若干感应样点上。衰减的变化量通常取决于触摸物体的衰减(光发散/吸收)性质，取决于物体被多么用力地压在面板上以及取决于设备中使用的特定硬件组件和材料。对于每一类型的触摸感应设备，变化量可以经验确定，例如，通过测量当使用各种常用物体触摸/不触摸到触摸表面时的幅度。
确定信号轮廓的波纹可以涉及研究时间分布衰减的特定部分，即指示光的增大衰减的那些部分。如果研究部分的幅度变化至感应样点之间的某种程度，即，如果出现波纹，波纹通常指示由人或者自动机发起的触摸，该过程是基于对人以及自动机很少完全静止的理解。确切地，多少波纹指示触摸可以经验性确定。
通过图6阐述了这类波纹的实施例，其中信号轮廓在感应样点间隔ΔS.i.上具有衰减变化ΔA。确切的衰减变化ΔA可以凭经验确定，但是在任何情况下都大于由信号噪声产生的小的、一般的波纹，信号噪声常见于类似采用的光探测装置的电子测量装置。由噪声引起的小波纹的实施例通过区段602指示。
应当注意到，后两个可选方案ii)和iii)，即信号轮廓的快速变化的确定，以及信号轮廓的时间分布波纹的确定，可以在用于识别触摸的存在和/或触摸的位置的其它触摸感应应用中使用。相应地，这些可选方案并不局限于在这里描述的设备和方法。由于两个可选方案都依赖于用于识别触摸的存在和/或位置的光(在外耦合部位的)的时间分布，一种可与其它触摸感应性设备结合应用的通用方法包括，根据在外耦合部位接收的光的时间分布变化来确定触摸的存在和/或位置。可选方案ii)和iii)是通用方法的更详细的实施方式，并且可以结合着使用。通用方法也可以被用于检验现有方法是否看起来正确地识别可触摸的存在/位置。如所指出的，通用方法可以使用光探测器的原始信号作为输入或来源于原始信号的任何其它信号轮廓，，以及通用方法可以被应用于，例如，在之前并入的专利文件中描述的技术。
现在参考图4中的方法，在步骤404中，当前信号轮廓Si以及可选地背景信号轮廓Srefj被预处理。例如，信号轮廓可以使用标准过滤技术，例如，低通滤波、中值滤波器、傅立叶平面滤波器等处理以用于降噪，。此外，如果在设备中测量发射的光的能量，信号轮廓可以被补偿用于照明装置中瞬时的能量波动。此外，信号轮廓可以包含来自关注区域外部的传感器读数，例如，面板的感应区域外部。因此，信号轮廓可以通过提取其相关部分被预处理。此外，信号可以被整流，即，在面板坐标系中被转换成具有等距采样距离。这样的整流可以包括插入每个具有非线性角变量的测量信号，产生具有均匀地分布在面板上的样本的数据集合。
在步骤405中，透射信号形式的补偿信号轮廓Ti通过Ti＝Si/Srefj或者，使用不同的但等效的表达式，log(Ti)＝log(Si)-Log(Srefj)来计算。
参考图7a，图示了背景信号轮廓Srefj的实施例，其中，在外耦合部位接收的光的能量(垂直轴)作为空间信号分布(水平轴)的函数被绘制出。换句话说，背景信号轮廓可以以作为外耦合部位内的位置的函数的传输能量的绘图形式给出。触摸面板上污物的存在可以导致在外耦合部位光的衰退，例如衰退610、611。
在图7b中示范了当三个物体触摸到面板103时获得的当前信号轮廓Si，其中在对应于触摸的点612、613处所测量的信号水平明显较低。然而，正如看到的，由于污物的光的衰退仍然包括在信号轮廓中，如通过衰退610所示出的。
当将当前信号轮廓Si除以背景信号轮廓Srefj来获得透射信号Ti时，透射信号Ti具有如图7c所图示的传输分布。这里，指示触摸的传输Ti的区段614、615示出了传输中的衰退。在大约为1的(相关的)传输率处，透射信号导致与由触摸物体引起的区段614、615本质上统一的信号水平。应当理解到，测量信号转换成透射信号极大地便利了指示触摸的相关区段的识别。而且使得比较在不同外耦合部位和/或对于在面板中传播同光束所获得的测量信号中的区段成为可能。
如果有多于一个的触摸排列在光朝外耦合部位行进的方向上，通过触摸给出的总透射信号是触摸的单个传输的乘积。在图7c中，区段614典型地表示了两个触摸，而区段615表示了一个触摸。
由于对数运算利于使用，并且由于将触摸指示为经常更具说明性，可以确定Ti的负对数(-log(Ti))，Ti的负对数(-log(Ti))呈现了如图7d的轮廓的信号轮廓，其中峰616对应于区段614，而峰617对应于区段615。
由于透射信号补偿污物以及任意其它的触摸面板的光吸收缺陷，透射信号被认为是“补偿”信号。
注意到图7a-7d的信号轮廓可以表示在面板中x-和y-方向之一上的光的空间分布。如技术人员所认识到的，如果要确定触摸的每个x-和y-位置，必须对一些信号轮廓执行操作。然而，也可能在表示面板内中的光的完整空间分布的聚合信号轮廓上生成和操作。
现在参考图4中的方法，在步骤406中，触摸位置基于透射信号确定，可选地还基于在之前的迭代期间计算的透射信号。简单地说，可以基于在若干感应样点上传输中的变化来确定触摸的位置。
在图7c中的区段614、615的幅度以及图7d中的峰616、617的幅度指示触摸位置。此外，指示例如在每个峰616、617下的综合区域的面积值的大小，可以指示触摸位置，以及关于触摸位置的先验知识，例如通过使用关于在先前的感应样点期间识别的触摸位置的信息，可以被用于增加确定触摸位置的精确度和/或计算速度。
此外，这里描述的触摸感应设备可以被模制成使用为透射层析所开发的任意合适的已知算法。因此，可以使用任意可用的图像重建算法，例如多视图算法来重建触摸位置。重建也可以考虑由设备中的散射引起的沿着触摸面板的信号宽度和位置之间的预先确定的函数相关性。
根据以上的实施例，显然在更新背景信号轮廓的一些情况下知道触摸的位置可能是切题的。出于这个目的，空间地对应于触摸的背景信号轮廓的一部分的范围(例如，图5a中的区段Srefj)被储存在触摸感应设备的存储器中。只要在面板上有触摸出现，可能阻止更新指示背景信号轮廓的区段的触摸。
通过阻止更新背景信号轮廓的触摸指示区段，例如Ti的负对数的信号轮廓会保持触摸指示峰。
另一方面，如果通过将背景信号设置为，例如，当前测量信号轮廓或者其平均值、加权平均值等，来更新整个背景信号轮廓，则Ti的负对数的触摸指示峰会由于Ti＝Si/Srefj随着时间而减小，考虑到在一段时间之后Si和Srefj会包括在指示触摸的点处对应的信号水平。在这种情况下，一旦首先探测到触摸，关于触摸位置的信息被储存在触摸感应设备的存储器中，用于随时间识别触摸。一旦触摸从面板移除，在移除触摸的位置，传输会增大，透射信号(对比图7c)会在移除触摸处表现出峰。当移除触摸时，随着触摸不再有效，存储器中关联的触摸指示信息被忽略。
在步骤407中，输出确定的触摸位置，并且方法返回至步骤401以处理下一个感应样点。
为了说明背景信号轮廓Srefj如何随着时间改变，对图8进行参考。这里，当前信号轮廓Si的时间分布衰减值V-S表示在外耦合部位的特定部分的衰减。同时示出了背景信号轮廓Srefj的对应的时间分布衰减值V-Sref。众所周知，衰减随着信号水平的增加指示触摸，而，例如，来自传感器的原始信号随着信号水平的减小指示触摸。
V-S值和V-Sref值在开始时具有大体相同的衰减水平。此时，衰减中的任意小的不同都可能通常由被低通滤波过的背景信号轮廓引起，而当前信号轮廓并不如此。
在某个时间点t1，V-S值急剧增大，其通常对应于物体触摸到面板。V-Sref值在相同的时间t1处增大，假设通过使用当前信号轮廓的方法来更新背景信号轮廓。由于V-S值增大超过通过曲线664图示的某某一水平，可以确定物体触摸到了屏幕。由于在时间t1的触摸引起的V-Sref值的增大可以通过设置该值为它在时间t1之前的时刻所具有的值来补救。当触摸不再存在时，可以用通过曲线662图示的阈值水平来确定，即，当V-S值在时间点t2处跌落到阈值水平662以下时，可以确定触摸不再存在。阈值水平662可以被设置为，例如，所测量的若干过去的感应样点的最大V-S值的30％。
只要物体触摸到屏幕，V-Sref值就不被更新，但是在时间t2处的触摸一消失，V-Sref值就会通过考虑当前V-S值来更新，使得V-Sref值于是具有本质上和V-S值相同的信号水平。与在时间t1之前的信号水平相比较，在时间t2之后增大的信号水平(衰减)通常由在之前的触摸位置上留下的指纹形式的污物引起。在时间t2后，通过对应于在触摸之前和之后的V-S值的信号水平的差的量来更新某水平664。
参考图9a-c，以上描述的一些计算的结果被进一步详细地图示了。
图9a示出了当前信号轮廓Si的时间分布信号值V-S’以及背景信号轮廓Srefj的时间分布信号值V-Sref’，作为对外耦合部位的特定部分分别测量的1000个感应样点的最新信息。这里的V-S’值是从光探测装置获得的原始信号水平，并且表现出一些噪音，如由区段B1部分所覆盖的测量点中的变化看出的。由区段A覆盖的测量点指示通过手指的触摸，以及由区段B2覆盖的测量点与由区段B1覆盖的测量点相比具有减小的信号水平，这是由手指的触摸引起的指纹的典型影响。V-S’值在由区段A覆盖的感应样点期间不被更新，除了在触摸出现后直接执行的一个小的复位。
图9b与图9a相对应，但不同的是其具有在触摸消失后参考信号的较快的更新。该较快的更新在由区段B2’覆盖的感应样点处被执行。正常更新在由区段B2覆盖的感应样点处被执行。如可看到的，这里，V-Sref’值比在图9a中更快地反映出V-S’值，这允许在较早的阶段考虑指纹的影响。
图9c示范了补偿信号轮廓的时间分布值，其由1-V-S’/V-Sref’计算得出，其中V-S’和V-Sref’是图9b中的值。如可看到的，区段B2和B2’的信号水平基本上对应于区段B1的信号水平，即使在前面触摸的位置处存在指纹。然而，如果背景信号轮廓不根据所述来更新，在区段B2和B2’的信号水平会明显较高。
尽管描述和示出了本发明的多种实施方式，但本发明并不限制于此，而是还可以在由权利要求限定的主题范围内以其它的方式来实现。特别地，本发明可以通过使用用于获得指示面板内的光的分布的信号轮廓的其它技术来实施。

Claims (27)

1.一种用于确定在触摸表面(104)上至少一个物体(C)的位置(pC)的设备，所述设备包括：
透光性面板(103)，其限定了所述触摸表面(104)和相对表面(105)，
照明装置(111x)，其配置为将光(L)引入所述面板(103)用于通过在所述触摸表面(104)和所述相对表面(105)之间的内反射传播，
光探测装置(109x)，其配置为接收在所述面板(103)中传播的所述光(L)，以及
处理器单元(102)，其配置为迭代地
确定由所述光探测装置(109x)接收的光的当前信号轮廓(Si)，
当条件满足时，更新由所述光探测装置(109x)接收的光(L)的背景信号轮廓(Srefj)，
根据所述背景信号轮廓(Srefj)和所述当前信号轮廓(Si)计算当前补偿信号轮廓(Ti)，以及
当所述物体(C)触摸到所述触摸表面(104)并且由此衰减在所述面板(103)中传播的所述光(L)时，根据所述补偿信号轮廓(Ti)确定所述位置(pC)。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为通过将所述当前信号轮廓(Si)除以所述背景信号轮廓(Srefj)来计算所述补偿信号轮廓(Ti)。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为通过从所述当前信号轮廓(Si)的对数减去所述背景信号轮廓(Srefj)的对数来计算所述补偿信号轮廓(Ti)。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为通过从所述当前信号轮廓(Si)减去所述背景信号轮廓(Srefj)来计算所述补偿信号轮廓(Ti)。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为通过从所述补偿信号轮廓(Ti)减去之前确定的补偿信号轮廓(Ti-1)来确定所述位置(pC)。
6.如权利要求1-5中的任一项所述的设备，其中，所述信号轮廓(Srefj、Si、Ti)中的每一个包括所述面板(103)的第一主方向(x)的相应的信号轮廓(Srefj-x、Si-x、 Ti-x)以及所述面板(103)的第二主方向(y)的相应的信号轮廓(Srefj-y、Si-y、Ti-y)。
7.如权利要求1-6中的任一项所述的设备，其中，所述照明装置(111x)包括用于引入所述光(L)的光发射器(112x)组，并且其中，所述光探测装置(109x)包括用于接收所述光(L)的光探测器(110x)组，用于形成所述背景信号轮廓(Srefj)的光和用于形成所述当前信号轮廓(Si)的光由同组光发射器(112x)和光探测器(110x)在相应的时间处被引入和接收。
8.如权利要求1-7中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为与所述触摸表面(104)上的所述物体(C)的存在无关地来更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
9.如权利要求1-8中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为当所述物体(C)触摸到所述触摸表面(104)并且因此衰减在所述面板(103)中传播的所述光(L)时更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
10.如权利要求1-9中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为当所述设备被启动时，更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
11.如权利要求1-10中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为在预定的时间间隔更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
12.如权利要求1-11中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为当所述处理器单元确定所述物体(C)没有触摸到所述触摸表面(104)时，更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
13.如权利要求1-12中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为根据当前测量的信号轮廓以及之前更新的背景信号轮廓(Srefj-1)来更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
14.如权利要求1-13中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为通过将当前测量的信号轮廓的权重设置为相对低于之前更新的背景信号轮廓(Srefj-1)的权重来更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
15.如权利要求1-14中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为以不同于更新所述背景信号轮廓(Srefj)的第二区段(Srefj-B)的方式来更新所述背景信号轮廓(Srefj)的第一区段(Srefj-A)。
16.如权利要求1-15中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为以不同于更新所述背景信号轮廓(Srefj)中的没有指示所述物体(C)的所述位置(pC)的第二区段(Srefj-B)的方式来更新所述背景信号轮廓(Srefj)中的指示所述物体(C)的所述位置(pC)的第一区段(Srefj-A)。
17.如权利要求1-16中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为通过根据所述物体(C)的所述位置(pC)确定所述背景信号轮廓(Srefj)，来更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
18.如权利要求1-17中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为通过根据从所述物体(C)的所述位置(pC)被确定后所经过的时间确定所述背景信号轮廓(Srefj)，来更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
19.如权利要求1-18中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为，当所述物体(C)从所述触摸表面(104)移除时，比更新所述背景信号轮廓(Srefj)中的不与所述物体(C)的所述位置(pC)相关联的第二区段(Srefj-B)更快地更新所述背景信号轮廓(Srefj)中的与所述物体(C)的所述位置(pC)相关联的第一区段(Srefj-A)。
20.如权利要求1-19中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为根据由所述光探测装置(109x)接收的光的时间分布变化来更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
21.如权利要求1-20中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)被配置为根据在特定的时间间隔内确定的所述物体(C)的所述位置(pC)更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
22.如权利要求1-21中的任一项所述的设备，包括存储单元(24)，所述存储单元(24)配置为储存指示在所述触摸表面(104)上的至少一个物体的存在的数据，其中所述处理器单元(102)被配置为根据所述至少一个物体的存在更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
23.如权利要求1-22中的任一项所述的设备，其中，所述处理器单元(102)还被配置为根据之前确定的补偿信号轮廓(Ti-1)确定所述物体(C)的所述位置(pC)。
24.如权利要求1-23中的任一项所述的设备，包括界面装置(106)，所述界面装置(106)提供与所述透光性面板(103)对齐的图形用户界面，其中所述处理器单元(102)被配置为根据所述图形用户界面更新所述背景信号轮廓(Srefj)。
25.一种用于确定透光性面板(103)的触摸表面(104)上至少一个物体(C)的位置(pC)的方法，所述透光性面板限定所述触摸表面(104)和相对表面(105)，所述方法包括以下步骤：
将光(L)引入所述面板(103)用于通过在所述触摸表面(104)和所述相对表面(105)之间的内反射传播，
接收在所述面板(103)中传播的所述光(L)，以及
迭代地
-确定(401)由所述光探测装置(109x)接收的光的当前信号轮廓(Si)，
-当条件满足时，更新(403)由所述光探测装置(109x)接收的光(L)的背景信号轮廓(Srefj)，
-根据所述背景信号轮廓(Srefj)和所述当前信号轮廓(Si)计算(405)当前补偿信号轮廓(Ti)，以及
-当所述物体(C)触摸到所述触摸表面(104)并且由此衰减在所述面板(103)中传播的所述光(L)时，根据所述补偿信号轮廓(Ti)确定(406)所述位置(pC)。
26.一种用于确定透光性面板(103)的触摸表面(104)上至少一个物体(C)的位置(pC)的方法，所述透光性面板限定所述触摸表面(104)和相对表面(105)，所述方法包括迭代以下步骤：
-确定(401)在所述透光性面板中通过在所述触摸表面(104)和所述相对表面(105)之间的内反射传播之后的、由光探测装置(109x)接收的光的当前信号轮廓(Si)，
-当条件满足时，更新(403)由所述光探测装置(109x)接收的光(L)的背景信号轮廓(Srefj)，
-根据所述背景信号轮廓(Srefj)和所述当前信号轮廓(Si)计算(405)当前补偿信号轮廓(Ti)，以及
-当所述物体(C)触摸到所述触摸表面(104)并且由此衰减在所述面板(103)中传播的所述光(L)时，根据所述补偿信号轮廓(Ti)来确定(406)所述位置(pC)。
27.一种储存处理指令的计算机可读介质，所述处理指令在通过处理单元(102)运行时执行根据权利要求25或者26所述的方法。
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