CN102855036A - 用于数字化器的指尖触摸识别 - Google Patents

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Abstract

一种用于验证数字化器的指尖触摸输入的方法，该方法包括检测从数字化器传感器的导线获得的信号图案，将该图案与预定指尖特征相比较，并基于所述比较识别指尖触摸输入。

Description

用于数字化器的指尖触摸识别
本发明是申请日为2007年6月13日、申请号为200780030159.6的发明名称为“用于数字化器的指尖触摸识别”的分案申请。
技术领域
本发明涉及数字化器(digitizer)，更具体地，涉及对指尖触摸(fingertip touch)敏感的数字化器。
背景技术
触摸技术通常用作各种产品的输入装置。由于诸如个人数字助理(PDA)、平板PC和无线平板显示器(FPD)屏幕显示器等新移动装置的涌现，各种类型的触摸装置的使用急剧增长。这些新装置通常不连接到标准键盘、鼠标或类似输入装置，这些输入装置被认为限制了它们的移动性。相反，存在使用一种或另一种触摸输入技术的趋势。触针和/或指尖可用于用户交互。
均转让给N-trig公司的题为″Physical Object LocationApparatus and Method and a Platform using the same″的美国专利号6,690,156和题为″Transparent Digitizer″的美国专利公布号20040095333描述了一种用于在FPD上定位物理对象的电磁方法和一种通常在主动(active)显示屏上可合并到电子装置中的透明数字化器，这两个专利的内容在此引入以供参考。数字化器传感器包含垂直和水平导线的矩阵和传感器以感测电信号。定位在数字化器上的特定位置处的物理对象激发了可以检测其起点位置(position of origin)的信号。
转让给N-trig公司的题为″Touch Detection for a Digitizer″的美国专利申请公布号20040155871描述了一种能够使用相同的感测导线来检测物理对象和指尖触摸的位置的数字化平板系统，该专利在此引入以供参考。通常，该系统包含覆盖在FPD上的透明传感器。数字化器的传感器包含垂直和水平导线的矩阵，以感测电信号。在特定位置触摸数字化器激发了可以检测其起点位置的信号。
转让给N-Trig的题为″Automatic switching for a dual modedigitizer″的美国专利申请公布号20060012580描述了一种在数字化器系统中利用不同类型的用户交互(如电磁触针和触摸)的方法，该专利的内容在此引入以供参考。描述了一种基于所检测的触摸区域的大小进行“手掌误触防范(palm rejection)”，从而区分局部触摸事件和广域触摸事件的方法。
发明内容
本发明的一些实施例的一方面是提供一种用于验证数字化器的信号输入是指尖触摸(例如用户打算进行用户交互进行的触摸)的系统和方法。验证数字化器的信号输入是指尖触摸提供了区分指尖触摸输入与数字化器上的其它检测信号，例如由于手停留在数字化器上而在数字化器和LCD之间引起的机械变化，不是用户打算进行用户交互而进行的。根据本发明的一些实施例，通过识别在数字化器网格上接收的信号的一个或多个预定图案，促进验证数字化器的信号输入是指尖触摸。描述了在本发明的示范实施例中用于验证数字化器的信号输入是指尖触摸的图案。
根据本发明的一些实施例，用于验证指尖触摸的预定信号图案包含在数字化器网格的导线阵列(如4个导线阵列)上检测的和/或在与所述导线关联的差动放大器阵列(如4个差动放大器的阵列)的输出上检测的信号幅度图案。在一些示范实施例中，预定图案是根据数字化器网格的垂直和水平导线上的信号幅度输出的图案构造的。在一些示范实施例中，预定图案是根据一个或多个预定义阈值之上的信号幅度构造的。在本发明的一些示范实施例中，确定数字化器网格上检测输入信号的区域，并将其与预定信号图案识别一起用于验证数字化器的信号输入是指尖触摸。在本发明的一些示范实施例中，确定检测输入信号的尺度(dimension)，并将其与预定信号图案识别一起用于验证数字化器的信号输入是指尖触摸。
根据本发明的一些实施例，用于验证指尖触摸的预定信号图案包含信号幅度梯度(如在数字化器网格的导线阵列上检测的空间梯度)和/或差动放大器的输出的空间梯度的图案。在一些示范实施例中，预定图案是根据数字化器网格的垂直和水平导线上的信号幅度梯度的图案构造的。在一些示范实施例中，预定图案是根据一个或多个预定义阈值之上的信号幅度梯度构造的。
在本发明的一些示范实施例中，确定在数字化器网格上检测输入信号的区域，并将其与预定信号图案识别一起用于验证数字化器的信号输入是指尖触摸。在本发明的一些示范实施例中，确定检测输入信号的尺度，并将其与预定信号图案识别一起用于验证数字化器的信号输入是指尖触摸。
根据本发明的一些实施例，用于验证指尖触摸的预定信号图案包含在数字化器网格的导线阵列上检测的信号幅度和信号幅度梯度的图案。在一些示范实施例中，用于验证指尖触摸的预定信号图案包含信号幅度与信号幅度梯度之间的关系。
根据本发明的一些实施例，用于验证指尖触摸的预定信号图案包含数字化器网格的正交轴(例如水平轴和垂直轴)上的图案之间的关系。在一些示范实施例中，所述图案是信号幅度的图案。在一些示范实施例中，所述图案是信号幅度梯度的图案。在本发明的一些示范实施例中，所述关系是检测输入信号的维度的关系。在本发明的一些示范实施例中，确定在数字化器网格上检测输入信号的区域，并将其与预定信号图案识别一起用于验证数字化器的信号输入是指尖触摸。
本发明一些实施例的一方面提供了一种用于验证数字化器的指尖触摸输入的方法，所述方法包括检测从数字化器传感器的导线获得的信号的图案；将所述图案与预定指尖特征相比较；以及基于所述比较识别指尖触摸输入。
可选地，所述导线是平行导线。
可选地，所述导线包含形成网格的两个正交组的平行导线(twoorthogonal sets of parallel conductive lines)。
可选地，所述两个正交组彼此电隔离。
可选地，所述平行导线间隔相等。
可选地，所述平行导线间隔4mm。
可选地，多对所述平行导线被输入到差动放大器。
可选地，所述图案是差动放大器输出的图案。
可选地，所述多对平行导线是不相邻的导线。
可选地，所述图案是信号幅度的图案。
可选地，所述图案是预定义幅度阈值之上的信号幅度的图案。
可选地，所述图案是信号幅度梯度的图案。
可选地，所述图案是预定义梯度阈值之上的信号幅度梯度的图案。
可选地，所述方法包括确定所述信号图案中间隙的数量。
可选地，所述方法包括定义间隙的最大数量，在该最大数量之下所述信号图案有资格(qualify for)验证指尖触摸。
可选地，使用容性触摸方法检测信号的图案。
可选地，所述信号幅度梯度是所述信号图案的空间高通滤波信号。
可选地，所述图案是轮廓图案。
可选地，所述方法包括确定检测所述数字化器传感器的区域的尺度比率；以及定义有资格验证指尖触摸的所述比率的范围。
可选地，所述方法包括确定在所述数字化器传感器上检测信号的区域；以及确定有资格验证指尖触摸的所述区域的范围。
可选地，所述数字化器传感器是透明的。
可选地，所述检测包含多触摸检测。
本发明一些实施例的一方面提供了一种用于验证数字化器的指尖输入的系统，包括：包含多个导线的数字化器传感器；以及控制器，可操作以验证来自所述多个导线的输出的图案的基于指尖触摸输入的检测。
可选地，所述多个导线包含平行导线。
可选地，所述多个导线包含形成网格的两个正交组的平行导线。
可选地，所述两个正交组彼此电隔离。
可选地，所述多个导线间隔相等。
可选地，所述多个导线间隔4mm。
可选地，多对所述平行导线被输入到差动放大器。
可选地，所述图案是差动放大器输出的图案。
可选地，所述多对平行导线是不相邻的导线。
可选地，控制器可操作以根据所述输出确定信号幅度的图案。
可选地，控制器可操作以根据预定义幅度阈值之上的输出确定信号幅度的图案。
可选地，控制器可操作以根据所述输出确定信号幅度梯度的图案。
可选地，控制器可操作以根据预定义梯度阈值之上的输出确定信号幅度梯度的图案。
可选地，控制器可操作以确定所述信号图案中间隙的数量。
可选地，控制器可操作以拒绝与具有高于预定义最大数量间隙的间隙的图案相对应的输入信号。
可选地，使用容性触摸方法检测输出的图案。
可选地，所述信号幅度梯度是所述输出的高通滤波信号。
可选地，所述图案是轮廓图案。
可选地，所述控制器可操作以确定检测所述输出的区域的尺度比率，并确定所述比率是否在有资格验证指尖触摸的预定义比率范围内。
可选地，所述控制器可操作以确定所述区域是否在有资格验证指尖触摸的预定义区域范围内，并确定所述尺度是否在有资格验证指尖触摸的预定义尺度范围内。
可选地，所述数字化器传感器是透明的。
可选地，所述控制器可操作以检测多触摸输入。
可选地，所述系统包括主计算机，其中所述主计算机与所述控制器通信。
可选地，所述控制器将验证为指尖输入的输入发送到所述主计算机。
附图说明
在说明书结尾部分具体而明确地要求保护了所关注的主题。下面参照所附的附图来描述本发明实施例的非限制性示例，这段的后面列出了这些附图。在图中，出现在不止一个附图中的同样结构、元件或部分通常在它们出现的所有附图中标有相同的标记。为了方便和清楚呈现选择图中所示的组件和特征的尺寸，并且不必按比例显示。例如，为了清晰起见，其中一些元件的尺寸可能相对于其它元件放大了。
图1是根据本发明一些实施例的数字化器系统的示范简化框图；
图2是根据本发明一些实施例的触摸检测的示范简化电路图；
图3是根据本发明实施例的包含差动放大器的数字化器传感器的示范简化电路图；
图4是根据本发明一些实施例的数字化器传感器基于用于检测指尖触摸的容性触摸方法进行指尖触摸检测的示意图解；
图5A是根据本发明一些实施例的从指尖触摸检测获得的信号幅度的示范信号图案的示意图解；
图5B是根据本发明一些实施例的从指尖触摸检测获得的信号幅度梯度的示范信号图案的示意图解；
图6是描述根据本发明的示范实施例的用于验证数字化器上的信号检测是指尖触摸检测的方法的示范流程图；
图7A是根据本发明的示范实施例示出预定义幅度阈值之上的幅度值的图案的指尖触摸的示范信号图案的示意图解；
图7B是根据本发明的示范实施例示出预定义梯度阈值之上的梯度值的图案的指尖触摸的示范信号图案的示意图解；
图8A是根据本发明的一些实施例从手触摸检测获得的信号幅度的示范信号图案的示意图解；
图8B是根据本发明的一些实施例从手触摸检测获得的信号幅度梯度的示范信号图案的示意图解；
图8C是根据本发明的一些实施例示出预定义幅度阈值之上的幅度值的图案的手触摸检测的示范信号图案的示意图解；
图8D是根据本发明的示范实施例示出预定义梯度阈值之上的梯度值的图案的手触摸检测的示范信号图案的示意图解；
图9是描述根据本发明的其它示范实施例的用于验证数字化器上的信号检测是指尖触摸检测的方法的示范流程图；
还要意识到，为了图解的简单和清晰，图中所示的元件没必要按比例绘制。另外，在认为适当的情况下，这些附图标记在各图中可重复使用，以指示对应或类似的元件。
具体实施方式
在以下描述中，描述了结合本发明各个方面的本发明的非限制性示范实施例。为了解释说明的目的，阐述了具体配置和细节，以便提供对实施例的全面理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，在没有在此给出的具体细节的情况下，也可以实施本发明。而且，为了不使本发明模糊不清，可以省略或简化众所周知的特征。在一个实施例中所示的特征可与在其它实施例中所示的特征相结合。为了表达的清晰，不再重复这种特征。而且，在一些实施例中描述了一些非本质的特征。
现在参考图1，其示出根据本发明一些实施例的数字化器系统的示范简化框图。图1中所示的数字化器系统可适用于在用户与装置(例如包含FPD屏幕的移动计算装置)之间实现交互的任何计算装置。这种装置的示例包含平板PC、笔使能的(pen enabled)膝上型计算机、PDA或任何手持装置，诸如掌上电脑(palm pilot)和移动电话。根据本发明的一些实施例，数字化器系统包括基于网格的传感器12，其可选地是透明的，并且其通常覆盖有FPD 10。ASIC 16包括将输出处理和采样成数字表示的电路。数字输出信号被转发到数字单元20，例如数字ASIC单元，以便进行进一步数字处理。根据本发明的一些实施例，数字单元20与ASIC单元16一起作为数字化器系统的控制器，和/或具有控制器的功能性。结果一旦确定就经由接口24转发到主机22，以便由操作系统或任何当前的应用程序进行处理。根据本发明的一些实施例，控制功能性也包含在主机22中或者排他地包含在主机22中。
根据本发明的一些实施例，传感器12是由在箔或玻璃衬底上图案化的导电材料(可选为氧化铟锡(ITO))制成的导线的网格。所述导线和箔可选地为透明的。通常，该网格由两层构成，这两层彼此电隔离。通常，其中一层含有一组间隔相等的平行导体，而另一层含有与第一层那组正交的一组间隔相等的平行导体。通常，所述平行导体是间隔相等的直线，并且是包含放大器的ASIC单元16的输入。可选地，放大器是差动放大器。通常，所述平行导体间隔大约4mm的距离，例如2-8mm，这可选地取决于FPD的大小。
通常，ASIC单元连接到网格中各导体的输出并用于在第一处理级处理所接收的信号。如上所述，ASIC单元16包含放大器(如差动放大器)的阵列，以放大传感器的信号。附加地，ASIC单元16包含一个或多个滤波器，以去除无关的频率。可选地，在采样之前执行滤波。然后由A/D对信号进行采样，可选地由数字滤波器进行滤波，并转发到数字ASIC单元，以便进行进一步数字处理。
根据本发明的一些实施例，数字单元20读取采样数据，对其进行处理，并确定诸如触针的物理对象和/或手指触摸的位置。所计算的位置经由接口24发送到主计算机。根据一些实施例，数字单元20产生并管理要提供给环绕传感器布置和显示屏的激励线圈26的触发脉冲。激励线圈提供触发脉冲，该触发脉冲激励触针中的无源电路，以从触针产生随后能被检测到的响应。根据一些实施例，数字单元20产生并管理到至少其中一个导线的触发脉冲。
触针检测
根据本发明的一些实施例，触针是无源元件。可选地，触针包括谐振电路，该谐振电路由激励线圈26触发，以在其谐振频率振荡。可选地，触针可包含能量拾取单元和振荡器电路。在谐振频率，电路产生振荡，该振荡在激励脉冲结束后继续，并稳定地衰减。衰减的振荡在由传感器12感测的附近导线中感生(induce)电压。根据本发明的一些实施例，彼此靠近但不相邻的两个平行传感器线分别连接到差动放大器的正负输入。放大器由此能够生成输出信号，该输出信号是这两个传感器线信号之间的差的放大。在其两个传感器线其中之一上具有触针的放大器将产生比较高的幅度输出。
指尖触摸检测
现在参考图2，其示出根据本发明一些实施例的用于触摸检测的示范电路图。导线310和320是传感器12的不相邻平行线。根据本发明的一些实施例，询问导线310和320以确定是否存在手指。为了查询这对导线，信号源Ia(如AC信号源)在这对导线中感生振荡信号。信号参考到公共接地350。当手指放在这对导线的其中之一上时，在手指和导线310之间形成电容CT。因为在导线310和用户的手指之间存在电势，因此电流从导线310通过手指流到地。所以，在导线310与其线对320之间形成了电势差，这两个导线都用作差动放大器340的输入。
现在参考图3，其示出根据本发明一些实施例的作为差动放大器输入的数字化器传感器的导线阵列。两个导体310和320之间的间距通常大于手指的宽度，使得能够形成必要的电势差，所述间距例如大约12mm或8mm-30mm。差动放大器340放大在导线310和320之间形成的电势差，并且ASIC 16与数字单元20一起处理放大的信号，并由此基于所感测信号的幅度和/或信号电平来确定用户手指的位置。在一个示例中，通过检查输出的相位来确定用户手指的位置。在另一个示例中，由于手指触摸通常在多于一个导线中产生输出，因此通过检查邻近放大器的输出来确定用户手指的位置。在又一个示例中，可实现这两种方法的组合。根据一些实施例，数字处理单元20可操作以控制提供给传感器12的导线(如导线310和320)的AC信号。通常，传感器上的指尖触摸可跨越2-8个线，例如6个导线和/或4个差动放大器输出。通常，手指放在若干导线上，以便在多于一个差动放大器(如多个差动放大器)中生成输出信号。然而，当放在一个导线上时，也可检测到指尖触摸。
现在参考图4，其示意地示出了根据本发明一些实施例的使用数字化器传感器进行指尖触摸检测的容性触摸方法。在每个交叉点处，例如传感器12中的交叉点40处，在正交导线之间存在某一最小量的电容。在示范实施例中，向二维传感器矩阵12中的一个或多个平行导线施加AC信号60。当手指41在感生信号60的某一位置触摸传感器时，在通过其施加信号60的导线与至少接近(at least proximal)触摸位置的对应正交导线之间的电容增大，并且信号60靠手指41到对应正交导线的电容越过，以产生输出信号65。这个方法能够同时检测多于一个手指触摸(多触摸)。该方法还能够计算触摸区域。在本发明的示范实施例中，每个导线都输入到放大器。可选地，每个线都输入到差动放大器，而放大器的另一个输入是地。通常，手指的存在将耦合信号减小了20-30％，因为手指通常从导线汲取电流。
本发明并不局限于在此描述的数字化器系统的技术描述。用于检测触针和/或指尖位置的数字化器系统例如可类似于在引入的美国专利No.6,690,156、美国专利申请公布号20040095333和/或美国专利申请公布号20040155871中描述的数字化器系统。它还可适用于本领域已知的其它数字化系统，取决于它们的构造。
根据本发明的一些实施例，检测信号幅度的图案和信号幅度梯度的图案，并将它们用于验证数字化器的信号输入是指尖触摸输入和/或信号检测是指尖触摸检测。现在参考图5A和图5B，根据本发明的一些实施例，图5A示出从指尖触摸获得的差动放大器的信号幅度输出的示范信号图案，而图5B示出从指尖触摸获得的信号幅度梯度的示范信号图案。本发明人已经发现指尖触摸特有的信号图案，并且由此有可能区分指尖触摸与例如由于手停留在数字化器上而在数字化器与LCD之间引起的机械改变的在数字化器上检测的其它信号。
在图5A中，指尖触摸数字化器传感器的区域71在数字化器传感器的垂直和水平导线上感生了多个信号。从水平导线感测的检测信号的幅度由条73表示，而从水平导线感测的检测信号的幅度由条72表示。在一些示范实施例中，在导线区域71上以及邻近导线中检测信号。通常，当指尖下压数字化器传感器和LCD屏幕时，由于传感器和LCD的机械变化而出现了在邻近导线中感生的信号。在一些示范实施例中，仅考虑预定义水平之上的幅度。
在图5B中，梯度信号幅度梯度被定义为在两个邻近导线上感测的幅度的差的绝对值。可选地，将梯度除以邻近导线之间的距离。在一些示范实施例中，仅考虑预定义水平之上的梯度。表示信号中梯度的其它已知方法可被实现，并用于验证指尖触摸。
通常，指尖触摸可被表征为，在所检测的触摸区域的中心部分的信号幅度比较高，向外围区域逐渐减小。通常，可以期望在所检测的触摸的外围区域附近的梯度值比较高。当使用导线对被输入到差动放大器的数字化器系统时，在信号检测中可能出现近似零检测和/或“空”输出，这是由于同时和/或在同一触摸事件期间触摸输入到同一差动放大器的导线对，使得两个输入被该触摸相等地减小。“空”输出可导致基本为零的输出信号和/或比较低的输出信号。这通常发生于可跨过比较大区域的手触摸，但也可发生在指尖触摸期间。本发明的实施例考虑了近似零检测的期望频率，以区分大区域触摸(如手触摸)与指尖触摸。根据本发明的实施例，基于数字化器传感器输出的幅度变化和梯度变化来确定指尖触摸检测和/或验证。
现在参考图6，其示出根据本发明的示范实施例的验证数字化器的信号输入是由指尖触摸得到的信号输入的方法的流程图。根据本发明的一些实施例，询问传感器的导线，以检测传感器导线中至少一个导线中的信号(框610)。在示范实施例中，询问垂直和水平两个方向的导线。在其它示范实施例中，询问这两个方向之一的导线，例如水平方向和/或期望影响最大数量导线的方向。可替换地，可以询问期望影响最小数量导线的方向。当确定至少一个导线的信号幅度在预定义事件阈值之上时，执行指尖验证(框620)。在一个示范实施例中，当确定水平和垂直方向中每个方向的至少一个导线在预定义事件阈值之上时，执行指尖验证。在另一个示范实施例中，当确定水平或垂直方向上的至少一个导线在预定义事件阈值之上时，执行指尖验证。在又一个示范实施例中，当确定指定方向上的至少一个导线在预定义事件阈值之上时，执行指尖验证。在一些示范实施例中，当确定每个轴中的至少一个导线在预定义事件阈值之上时，执行指尖验证。在一些示范实施例中，预定义事件阈值在两个方向上相等。在其它示范实施例中，预定义事件阈值在每个方向都不同。
确定在承载预定义事件阈值之上的信号的该至少一个导线附近的导线上检测的信号幅度的图案和/或分布，并可选地进行保存(框630)。在一些示范实施例中，所检查的分布的导线数量受到在承载预定义事件阈值之上的信号的该至少一个导线每侧的预定导线数量的限制。在其它示范实施例中，所有导线都包含在所确定的分布中。在本发明的一些实施例中，使用移动或滑动窗口以成组(group wise)方式检查所有导线。例如，检查4个导线，随后检查另4个导线，这包含来自第一组的3个导线加上与这3个导线相邻的1个新导线，等等。在一个示范实施例中，在每个轴中扫描和/或询问传感器的所有导线，并且当检测到阈值之上的输出(如放大器输出)时，还检查下几个放大器输出。在一示例中，检查下3个输出。
确定信号幅度分布的梯度量度，并可选地进行保存(框640)。所确定的在预定义幅度阈值以下的幅度值被设置为值0(框650)。通常，框650中的预定义幅度阈值低于框620中的事件阈值。所确定的在预定义梯度阈值以下的梯度值被设置为值0(框660)。在一个示范实施例中，幅度阈值在值上等于梯度阈值。根据本发明的一些实施例，所获得的信号图案用于验证所检测的触摸事件是指尖触摸事件。
在本发明的一些示范实施例中，每次检查一组导线，例如差动放大器的输出(框670)。如果来自该组的预定义数量的导线具有零幅度(例如在某一阈值以下)，例如4个导线当中的1个(框680)，则确定所检测的图案不是指尖图案(框690)。如果来自该组梯度量度的预定义数量的导线接近零幅度，例如4个导线当中的3个或多于2个导线(框695)，则确定所检测的图案不是指尖图案(框690)。如果少于预定义数量的导线在零幅度，则检测到指尖触摸图案(框698)。在检查第一组导线之后，检查后一组导线，例如更换(in shifts of)一个导线和/或更换所检查的组大小。继续这个过程，直到例如检测到指尖触摸、直到组中没有检测到信号、或直到检查了所有导线。根据本发明的一些实施例，检查幅度图案和梯度图案，并且要求它们满足所定义的条件，以便验证指尖触摸。根据本发明的其它实施例，检查幅度图案或梯度图案，并将其用于验证指尖触摸。可以使用检查信号幅度和信号幅度梯度的分布以确定输入信号是否是从指尖触摸获得的其它方法。
现在参考图7A和图7B，根据本发明的一些实施例，图7A示出显示幅度阈值之上的幅度值的图案的示范指尖信号图案，而图7B示出显示梯度在梯度阈值之上的幅度梯度值的图案的示范指尖信号图案。图7A和7B对应于图5A和5B中所示的预先阈值(pre-threshold)。在图7A中，在区域71中检测的信号导致在垂直方向上的发现承载高于幅度阈值的信号的4个连续导线77并且在水平方向上发现4个非连续导线76承载高于幅度阈值的信号。在水平方向，在被发现承载幅度阈值之上的信号的4个导线之间存在一个具有零读取的导线。这样，根据本发明的一些实施例，图7A中所示的幅度图案符合指尖触摸。
在图7B的示范图案中，在区域71中检测的信号导致在垂直方向上的发现承载梯度阈值之上的梯度信号的4个连续导线79并且在水平方向上发现3个非连续导线78承载梯度阈值之上的信号。在水平方向，在被发现承载梯度阈值之上的信号的3个导线之间存在具有零读取的两个导线的间隔。由于在梯度图案中仅发现2个间隔，因此图7B中所示的图案符合指尖触摸。根据本发明的一些实施例，图7A中所示的图案与图7B中所示的图案一起用作输入信号71是指尖触摸输入信号的验证。由于每次仅检查一小窗口，例如包含4个相邻平行线的输出的窗口，因此使用上述方法可检测一个或多个同时的指尖触摸。图5A、5B、7A和7B中所示的图案仅是示范图案；使用对信号读取之间的间隔数的其它定义的限制，其它图案也可符合指尖触摸验证。
现在参考图8A、8B、8C和8D，根据本发明实施例，图8A、8B、8C和8D分别示出信号幅度、信号幅度梯度、幅度在预定义幅度阈值之上的信号幅度和梯度幅度在预定义梯度阈值之上的信号幅度梯度的手触摸的示范信号图案。根据本发明的实施例，手输入信号81可感生信号幅度在垂直方向83和水平方向82上的图案和/或分布。在一些示范实施例中，在区域81的导线上以及邻近导线中检测信号。通常，当指尖下压数字化器传感器和LCD屏幕时，由于传感器和LCD的机械变化而出现了在邻近导线中感生的信号。
通常，手触摸影响的区域大于指尖触摸影响的区域，因此可能出现更多的差动放大器“空”输出。实际上，差异通常比图7和8中所示的大得多。此外，在手触摸中，接触可能在手的外围区域被加重，而在指尖触摸中，接触可能更多集中在手指的中心部分和/或均匀分布。这样，对应于区域81的一个或多个导线可能读取比较低的值和/或零值。在一些示范实施例中，出现了比较低和/或零值读取，因为输出是差动放大器输出，并且差动输入上的信号几乎相同。
信号的这种相对均匀性还可反映在所检测信号的梯度图案84和85中，其示出了与对应于区域81的中心部分的梯度相对应的低和/或零梯度值。当检查图8C和8D时，对应于区域81的中心部分的零读取清楚地在水平方向示出，例如信号86和88，不过在垂直方向不那么明显，例如信号87和89。在其它示例中，情况可能相反。在此处和图6中所描述的方法将作为非指尖触摸图案拒绝在图8A-8D中显示的图案，这是由于在图8C和8D中所示的信号值之间的间距例如在幅度阈值之上的幅度值方面大于1个间隔(图8C)并且在梯度阈值之上的梯度值方面大于2个间隔(图8D)。通常，当信号被拒绝时，向主计算机报告“没有触摸”数据。根据本发明的一些实施例，在此描述的方法用于手掌误触防范。手掌误触防范的必要性起因于将用户的手放在传感器上同时使用触针和/或手指的便利性(和舒适)，并且不打算将这种类型的触摸解释为用户交互。
本文在上面所描述的方法能够应用于不同类型的数字化器传感器，例如在本发明的图2和图4中所描述的数字化器传感器。在示范实施例中，当应用在图4中所描述的数字化器传感器使得每个导线都与单个放大器相关联和/或连接，可减少在拒绝输入信号之前在幅度图案(如图7A中所示的幅度图案)中容许的间隔数，例如减小到零。这样，在邻近幅度读取之间的任何间隔和/或发生在所检查窗口内的任何零检测都对应于被检测为非指尖触摸输入的区域。在确定差动信号的系统(例如在图2中所描述的)中，通过阈值量来容许零检测，以考虑当差动放大器的两个导线可能包含在感生区域，例如产生零检测的情况。对于不记录导线之间差动信号的系统，这种考虑无关紧要。
现在参考图9，其示出描述根据本发明的另一个示范实施例的验证数字化器的信号输入是指尖触摸输入信号的方法的示范流程图。通常，参考图9所描述的方法与参考图4所描述的触摸检测方法一起使用。根据本发明的一些实施例，当该信号检测对应于指尖触摸时，估计并考虑信号输入区域的形状。根据本发明的一些实施例，通过检测信号读取的绝对幅度在预定义事件阈值电平之上的至少一个导线来识别触摸事件的存在(框910)。确定在传感器的导线上检测的信号的幅度值(框920)。在一些示范实施例中，在信号读取在事件阈值之上的导线周围的定义区域中确定幅度值的图案。在其它示范实施例中，询问所有导线以确定幅度值的图案。在本发明的一些实施例中，预定义幅度阈值以下的幅度值被设置为零检测。
根据本发明的一些实施例，确定在每个正交轴上发现的具有在预定义幅度阈值之上的检测信号的导线数量之间的比率(框930)。在一个示范实施例中，确定形状比例，其是触摸区域长轴上的导线数量与短轴上所检测的导线数量的比率。执行查询以确定该比率是否在预定义范围内(框940)。在一些示范实施例中，指尖触摸输入对应于大约1∶1或2∶1的比率。可选地，将对应于这个范围之外的比率的信号作为非手指图案拒绝掉。根据本发明的一些实施例，确定输入信号的区域(框960)。在一个示范实施例中，输入信号的区域近似为矩形，并且基于传感器每个正交轴上输入信号的长度来确定。通过将包含例如幅度阈值之上的检测信号的导线数乘以导线之间的间距来近似该长度。进行查询以确定所计算的区域是否在对应于指尖触摸的指定范围内(框970)。根据本发明的一些实施例，在大约16mm2到500mm2范围的检测区域被认为是对应于指尖触摸的范围。将这个所定义范围之外的检测范围作为非指尖信号拒绝掉(框950)。在一个示范实施例中，在比率确定之前进行区域确定。在另一个示范实施例中，比率确定和/或区域确定之一实现为与二者相对(as opposed to both)。根据本发明的一些实施例，进行查询以确定包含间隔的检查区域的窗口(框980)。如果发现没有任何间隔的窗口，则所检测信号有资格被定义为指尖信号，否则拒绝该信号。确定梯度图案(框985)。梯度值是在相邻和/或邻近导线上检测的信号幅度之间的差。在一个示范实施例中，例如对于导线不均匀间隔的网格，将所确定的梯度值除以相邻导线之间的距离。在一些示范实施例中，仅考虑梯度阈值之上的梯度值，而其它梯度值被设置为0。可选地，梯度阈值和幅度阈值具有相同的值。确定从中检测信号的导线数量N。如果确定梯度信号中的多于N-2个间隔，则拒绝该输入信号(框990)。通常，当检查梯度图像时，在边缘(例如图像的轮廓上)检测信号，因此有N-2个间隔。否则，将输入信号验证为指尖输入信号并将其接受(框995)。在本发明的其它实施例中，可省略一个或多个框，和/或可重新排列框的顺序。
根据本发明的一些实施例，空间高通滤波器用于确定输入信号的梯度图案。由于空间高通滤波器仅通过高频信号，因此将检测到信号幅度改变很大的区域。通常，这些区域对应于指尖触摸检测区域的边缘，因此高通滤波器的输出导致具有比较大的改变的轮廓变化。
在此描述的用于验证数字化器传感器上的检测信号是指尖触摸的方法的敏感度可以是几个参数的函数，并且这些参数和阈值可以是应用特定的。不同参数包括用于信号幅度的阈值和用于“触摸事件”的阈值、用于信号幅度梯度的阈值、传感器正交导线上的检测信号之间的所定义的比率范围、输入信号的所定义区域、高通滤波器的截止频率以及所检查的天线数。所描述的验证数字化器传感器上的检测信号对应于指尖触摸的参数中的一个或多个可与其它参数结合使用，或单独使用。
根据本发明的一些实施例，在此描述的方法可用于区分触针输入、指尖输入和其它用户输入。根据本发明的一些实施例，在此描述的其中一些方法可以在主计算机22上、在数字单元20上和/或ASIC单元16上执行。
术语“图案”在此不是仅指数字化器传感器上检测信号的区域。
还应理解，在上文描述的各个特征可以所有可能组合和子组合进行组合，以产生本发明的示范实施例。而且，针对每个实施例描述的所有元素并不都是必要的。在许多情况下，描述这种元素以便描述用于执行本发明的最佳方式，或形成必要元素之间的逻辑桥。上面给出的示例实质上是示范性的，并不打算限制本发明的范围，本发明的范围仅由如下权利要求书限定。
在此所用的术语“包含”、“包括”和“具有”以及它们的时态变化意味着“包括但不必局限于”。

Claims (21)

1.一种用于验证到数字化器的指尖触摸输入的方法，所述方法包括：
从数字化器传感器的导线的输出检测信号幅度的空间图案；
将信号幅度的空间图案与预定的指尖触摸图案进行比较，其中预定的指尖触摸图案的特征在于在所检测的触摸区域的中心部分的信号幅度相对高，并且信号幅度向所检测的触摸区域的外围区域逐渐减小；以及
响应于对应于所述预定的指尖触摸图案的空间图案确定所述信号幅度的空间图案是指尖触摸输入。
2.如权利要求1所述的方法，其中使用容性触摸方法来检测所述输出。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括根据所检测的信号幅度的空间图案确定空间梯度的图案。
4.如权利要求3所述的方法，其还包括使用空间梯度的图案来验证所述信号幅度的空间图案是指尖触摸输入。
5.如权利要求3所述的方法，其中空间梯度的图案是轮廓图案。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述导线包含形成网格的两个正交的平行导线组。
7.如权利要求6所述的方法，其还包括：
确定两个正交组中的所检测的信号幅度在预定义的预定义的幅度阈值之上的导线的数量之间的比率；以及 
定义有资格验证指尖触摸的所述比率的范围。
8.如权利要求1所述的方法，其还包括：
确定所检测的触摸区域的尺寸；以及 
确定所述尺寸是否在有资格验证指尖触摸的预定义范围内。
9.如权利要求1所述的方法，所述检测包括多触摸检测。
10.如权利要求1所述的方法，其还包括基于信号幅度的空间图案与预定的指尖触摸图案的比较来区分指尖触摸和选自手和手掌触摸之一的触摸。
11.一种用于验证到数字化器的指尖输入的系统，包括： 
数字化器传感器，包括从中检测信号幅度的空间图案的多个导线；以及 
控制器，可操作地比较信号幅度的空间图案与预定的指尖触摸图案并且响应于对应于所述预定的指尖触摸图案的空间图案验证到数字化器的输入是指尖触摸输入，
其中所述预定的指尖触摸图案的特征在于在所检测的触摸区域的中心部分的信号幅度相对高，并且信号幅度向所检测的触摸区域的外围区域逐渐减小。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述多个导线包含平行导线。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述多个导线包含形成网格的两个正交的平行导线组。
14.如权利要求11所述的系统，其中使用容性触摸方法来检测信号幅度的空间图案。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述控制器可操作地确定在数字化器传感器的两个正交轴的每个正交轴上确定的具有在预定义幅值阈值之上的检测信号幅度的导线数量之间的比率，并确定所述比率是否在有资格验证指尖触摸的预定义比率范围内。
16.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器可操作地根据所检测的信号幅度的空间图案确定空间梯度的图案。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述控制器可操作地使用空间梯度的图案来验证所述信号幅度的空间图案是指尖触摸输入。
18.如权利要求11所述的系统，其中所述数字化器传感器是透明的。
19.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器可操作地检测多触摸输入。
20.如权利要求11所述的系统，其包括主计算机，其中所述主计算机与所述控制器通信并且其中所述控制器将验证为指尖输入的输入发送到所述主计算机。
21.如权利要求11所述的系统，其中所述控制器可操作地基于信号幅度的空间图案与预定的指尖触摸图案的比较来区分指尖触摸和选自手和手掌触摸之一的触摸。
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