CN107850969A

CN107850969A - 用于在触摸板上检测手势的装置和方法

Info

Publication number: CN107850969A
Application number: CN201680042769.7A
Authority: CN
Inventors: 索伦·博鲁普·延森; 芬恩·艾勒森
Original assignee: Bang and Olufsen AS
Current assignee: Bang and Olufsen AS
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2018-03-27
Anticipated expiration: 2036-07-20
Also published as: EP3326052A1; WO2017013186A1; CN107850969B

Abstract

一种具有触摸板的装置，所述触摸板用于检测由用户执行的手势并解译所述手势而与所述用户的实际任意位置和相对于所述触摸板的所述手势的对应手势取向无关。所述触摸板包括用于检测由在所述触摸板附近的所述用户使用手指执行的运动的接近度检测系统和用于在所述手指与所述触摸板接触时检测由所述用户执行的手势的触摸检测系统。在操作中，执行下面的步骤：‑由所述接近度检测系统检测在所述触摸板附近的物体的接近度位置P；‑由所述触摸检测系统检测所述物体在与所述触摸板接触时的触摸位置T；‑从相对于所述触摸位置T的所述接近度位置P确定朝着所述用户的用户方向；‑在关于手势相关命令解译所述手势并最终执行所述命令之前，从相对于预定触摸板默认取向的所述用户方向调节所述手势的所述取向。

Description

用于在触摸板上检测手势的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种触摸板和对在触摸板上或接近于触摸板执行的手势的解译。

背景技术

现有技术中描述了基于触敏表面的控制系统(也被称为“sensi touch”)并且所述控制系统已经被使用了很多年。

最近的应用包括也被称为“接近度检测”的可检测在装置周围的接近场中的物体的位置的系统。系统由Synaptics有限公司公开并且如在美国专利申请号US 2007/10262951中公布的。

为了检测在离装置较大距离处的物体，基于IR或RF或超声的系统是已知的。

美国专利申请号US2011/0279397公开了监控单元，其用于监控在触摸屏的附近区域中在三维中的手或手指，使得监控单元在接触模式中或在无接触模式中操作。公开用户界面例如解译手势的其它公布物包括美国专利US8830181和美国专利申请US2008/0168403、US2010/0245289和US20120162073。

在该现有技术中，根据用户相对于检测器的预定取向和位置来解译例如用手指的挥击行动。为了得到由向下平放的触摸板正确地解译的手势，必须关于触摸板的用户界面相对于用户的实际取向来由用户执行手势。在对称检测器的情况下，符号或文本需要被打印或以另外方式贴到检测器的表面以确保检测器相对于用户的正确取向。这需要用户的注意且是对用户便利性的限制。

增加触摸板的用户便利性并去除对在检测器的表面上的符号或文本的需要将是合乎需要的。

发明内容

因此，本发明的目的是实现在本领域中有所提高。特定来说，目的是增加触摸板的用户便利性。这个目的由下文中的系统来实现。

本发明提供用于在装置例如多媒体装置、AV系统、扬声器、遥控器或媒体播放器的也被称为触摸板的触敏表面上检测经由手势给出的用户提供的控制命令的方法。

触摸板包括用于检测在触摸板附近的物体例如用户的手指的位置并用于检测由在触摸板附近的用户使用物体执行的运动的接近度检测系统。装置还包括用于检测所述物体与触摸板的表面的接触并用于在物体与触摸板接触时检测由用户使用物体执行的手势的触摸检测系统。在操作中，触摸检测系统的功能与接近度检测系统的功能组合，其中后者检测在触摸板上的手势之前、期间或之后用户的手指或手或指针的存在以便确定用户相对于触摸板的位置。该信息用于解译手势的预期方向。例如，当用户在整个触摸板上挥击手指时，挥击的行从触摸数据被计算，且用户的位置从有关接近度数据被计算。因此，可能确定用户是否向右或向左挥击，如从用户自己的视角看到的。

例如，当手指沿着线性的或弯曲的路径在触摸板的整个表面上移动并像从一个位置到另一位置的挥击一样被执行时，所述物体运动的左或右取向根据在全向触摸板的前面的实际用户位置被解译为向左或向右。换句话说，当用户在触摸板上执行手指从左到右的运动时，运动被解译为也被称为向右挥击的指向右的挥击，不仅如果用户在触摸板的一侧上，而且如果用户位于触摸板的相对侧上。系统检测用户相对于触摸板的位置，并相应地调节手势解译。这与现有技术相反，其中用户界面必须相对于用户正确地被取向，或用户必须调节手势，例如挥击，以匹配用户界面的方向。此外，在本发明中，没有对在用户界面的表面上的符号或文本的需要。

一般应用是多媒体装置、AV系统、扬声器、媒体播放器、遥控器和类似设备的操作。

例如，手指或手的接近度检测由电容式传感器或由光束发射器结合检测反射光束的传感器来完成。例如，人相对于装置的位置由反射光束、特定来说红外(IR)反射光束感测。在装置周围的三维空间中并通过在装置上直接触摸来执行手势的检测。专用器件用于检测位于接近装置的一段距离处且与装置直接物理接触的物体例如手指、手或指针设备的位置。

本发明具有使它适合于安装在印刷电路板上并提高检测系统的质量的特性，使得用户提供的命令可确定地且不含糊地被检测、解译和执行，作为在给定装置中的有关功能。

在具体实施方案中，找到相对于触摸板的预定取向的用户方向，且在关于手势相关命令解译手势并执行命令之前根据该差异来调节在触摸板上的检测到的手势的取向。

有利地，这可通过检测在触摸板附近的物体的接近度位置P、在与触摸板接触时检测物体的触摸位置T、并从接近度位置P和触摸位置T确定朝着用户的用户方向来实现。代替触摸位置T，例如在挥击的情况下可使用一系列触摸位置T。

例如，接近度位置P和/或触摸位置T是平均位置，例如通过加权平均来实现，在下文中被称为优势接近度位置P和优势触摸位置T。实际上，该方法包括：

-由接近度检测系统检测在触摸板附近的物体的运动，并将该运动平均化为优势接近度位置P；

-从相对于触摸位置T或该一系列触摸位置T的优势接近度位置P确定朝着用户的用户方向。

可选地，该方法还包括在与触摸板接触时由触摸检测系统检测物体的手势并将手势平均化为优势触摸位置T的步骤。

有利地，物体的检测到的接近运动和在触摸板上的手势转换成在预定坐标系中的坐标序列。在这种情况下，该方法的实际实施方案包括

-提供平行于触摸板的表面的二维X,Y坐标系；

-将运动转换成坐标系中的一系列接近度坐标并将该运动平均化为坐标系中的优势接近度位置P；

-将手势转换成坐标系中的触摸坐标，可选地将手势平均化为坐标系中的优势触摸位置T；

-从相对于触摸位置T或该一系列触摸位置T、可选地优势触摸位置T的优势接近度位置P确定坐标系中的朝着用户的用户方向；

-在关于手势相关命令来解译手势并执行命令之前，从相对于坐标系的轴的用户方向调节在坐标系中的手势的取向或位置或这两者。

例如，该方法包括在解译手势之前相对于右到左或左到右方向调节手势的取向。在挥击的情况(其中物体沿着线性或弯曲的挥击路径在触摸板的整个表面上从一个X,Y位置移动到另一X,Y位置)下，装置根据坐标系中的所确定的用户方向来确定挥击路径是左挥击还是右挥击。

例如，接近度检测系统包括沿着触摸板、可选地圆形触摸板的外圆周组织的多个接近度传感器。例如，触摸检测系统包括在触摸板的表面上组织的并由接近度传感器围绕的多个触摸传感器。

在特定的实施方案中，接近度检测系统包括多个红外光发射器和多个红外光接收器，且所述接收器配置成测量红外光的背景水平并通过减去背景水平来校正红外接近度信号。可选地，多个红外光发射器配置成多个发射器中的一个发射器一次是活动的，以及其中电子控制电路配置成对于多个发射器中的每个另外的红外发射器的每次随后的激活，从多个红外接收器中的每个接收接近度信号的单独集合。可选地，该方法包括对于多个发射器中的每个另外的红外发射器的每次随后的激活，从两个红外接收器接收接近度信号，在对应发射器的任一侧上均有一个红外接收器

相应地，提供了用于为装置检测用户提供的输入控制命令的方法，其中装置包括具有在X,Y平面中的主表面的输入设备。多个电容式器件可操作来产生多个电场，其中所述电容式器件中的至少两个位于所述表面的X,Y平面上。以及其中至少一个红外发射器器件和至少两个红外接收器器件位于所述表面上，并配置成发出主要从所述表面正交地出来的IR光束，并接收通过从物体例如用户的手指的反射引起并正交地到达所述表面的X,Y平面的IR光束，其中该方法包括下列步骤：

·检测在设备的表面附近但不形成直接物理连接(即不接触设备)的用户手指的存在；

·检测呈在设备的表面上执行的触摸命令的形式的用户输入命令；

·基于检测到的用户输入命令来产生控制命令。

本发明的一个方面是全向触摸板，其被集成到装置内，被启用来检测用户给出的命令并确定用户是否做出右或左挥击手势而与用户相对于触摸板位于哪里无关。全向触摸板配置有检测物体例如用户手指的接近度的器件，并配置有检测由所述物体施加到全向触摸板的表面上的触摸/压力的器件，其特征在于：

○在X-Y平面中的上表面，

○物体的第一X,Y位置被确定为由接近度器件感测并相应地生效，

○物体的第二X,Y位置被确定为由触摸器件感测并基于第一X,Y位置的值，

○物体的第三X,Y位置被确定为由触摸器件感测并相应地生效，

○基于第二X,Y位置/值和第三X,Y位置/值来计算因而产生的X,Y，

○对应于因而产生的X,Y的命令由装置解译并相应地被执行，且其中：

○被确定为由触摸器件感测的物体的第二X,Y位置，以及

○被确定为由触摸器件感测的物体的第三X,Y位置，

○实质上是同一位置。

本发明的另一方面是：

○物体沿着线性的或弯曲的路径在触摸板的整个表面上移动并像从一个X位置到另一X位置的挥击一样被执行，以及

○其中所述物体运动的左或右取向根据位于全向触摸板的前面的用户被解译为向左或向右。

本发明的再另一方面是全向触摸板，其被集成到装置内，被启用来检测用户给出的命令并确定用户是否做出右或左挥击手势而与用户相对于触摸板位于哪里无关。全向触摸板配置有检测物体例如用户手指的接近度的器件，并配置有检测由所述物体施加到全向触摸板的表面上的触摸/压力的器件，其特征在于：

○在具有所规定的固定正交X,Y坐标系统、例如以全向触摸板的中间为中心的X-Y平面中的上表面，

○物体的第二、第三和随后的X,Y位置被确定为由触摸器件感测并相应地生效，直到没有进一步的用户交互作用由触摸器件检测到为止，

○物体的第二、第三和随后的X,Y位置被确定为由接近度器件感测并相应地生效，直到没有进一步的用户交互作用由接近度器件检测到为止，

○基于检测到的触摸X,Y值的序列相对于固定正交X,Y坐标系来计算因而产生的优势X,Y触摸位置或因而产生的X,Y触摸挥击矢量，

○基于检测到的接近度X,Y值的序列相对于固定正交X,Y坐标系来计算用户的手或手指的因而产生的优势X,Y接近度位置，

○相对于朝着用户旋转的正交X,Y坐标系来计算已校正的优势X,Y触摸位置或已校正的X,Y挥击矢量，

○对应于因而产生的已校正的优势X,Y触摸位置或因而产生的已校正的X,Y触摸矢量的命令由装置解译并相应地被执行，以及

触摸命令和同时的接近度检测以及在这些类别内的不同类型的命令的使用允许输入设备的各种可能的输入命令方法。

可选地，一个或多个电容式器件分成单独地接收用户输入命令的两个或更多个区段，以及其中该方法包括确定所述用户输入命令在哪个区段处被检测到的步骤。当电容式器件被分割时，这允许基于触摸命令的检测到的位置(即触摸命令被检测到的区段)来选择不同的命令。

可选地，所述输入设备包括集成到装置例如媒体播放器内的实质上平面的主体，或可选地，器件被配置为独立的产品，例如远程控制器、智能电话、平板计算机或类似物。

由于触摸命令可在三维物体的不同相邻表面上被输入，因此这样的系统允许可接受的输入命令的较大组合或布置。

可选地，所述红外器件中的至少一个可操作来产生实质上在所述主表面的前面的红外光束场，其中该方法包括检测到物体移动到所述至少一个红外光束场内和/或移动出所述至少一个红外光束场或在所述至少一个红外光束场内移动的步骤，其中产生控制命令的所述步骤部分地基于所述检测。可选地，所述红外器件中的至少一个可操作来检测实质上在所述主表面的前面的红外光束场。

应理解，术语“物体”可以指由用户握着的物体或证物，例如指针设备，或也可以指由系统检测到的用户的身体例如手指的至少一部分。

由于可基于物体相对于接近场的运动来进行检测，因此这允许命令由用户输入而不触摸输入设备。特定来说，不同的手势可被解译为不同的用户命令。此外，可基于用户/物体到输入设备多么近来产生不同的命令，例如，可基于用户到显示器的接近度来调节显示图像。

可选地，该方法包括检测物体接触触敏场并产生有关行动的步骤。

也提供基于触摸的输入装置，其包括：

·设置在X,Y平面中的主表面，

·多个电容式器件，且可操作来产生多个电场，以及

·控制单元，其中所述电容式器件中的至少两个位于所述表面的X,Y平面上，以及

·其中所述控制单元可操作来通过远离触摸板表面的手势来检测呈触摸命令或非触摸命令的形式的用户命令，并基于检测到的用户命令来产生控制命令。

可选地，一个或多个电容式器件分成单独地接收用户输入命令的两个或更多个区段，以及其中所述控制单元可操作来确定所述用户输入命令在哪个区段处被检测到。可选地，基于电阻的或其它触摸系统可应用于电容式器件。

可选地，所述装置被配置有选自下列材料之一的实质上平面的主体：玻璃面板、塑料面板或这两种材料的组合。

可选地，所述控制单元可操作来检测直接应用于所述实质上平面的主体的表面的触摸命令。

可选地，电容式器件中的两个或更多个位于同一X,Y平面中，每个沿着线布置且沿着X轴或沿着Y轴相互平行；或可选地布置在两个或更多个同心圆内。

可选地，红外器件中的两个或更多个位于同一X,Y平面中，每个沿着布置在两个或更多个同心圆内的线而布置。

可选地，红外器件的一个或多个分成单独地接收主动输入信号的两个或更多个区段。

可选地，红外器件的一个或多个在一对或多对中被配置，一对包括至少一个IR发送器和一个IR接收器和/或一个IR收发器。

可选地，红外器件IR发射，以及接收装置检测在远场中在离规定接近场距离内的装置一段距离处发出的用户提供的控制命令。

可选地，检测到物体接近或物体正远离一个或多个接近场移动，且有关行动产生。

可选地，检测到物体在接近场中移动，且有关行动产生。

可选地，检测到物体触摸触敏场，且有关行动产生。

应理解，本发明包括任何适当的电容式传感器技术例如表面电容、投影电容式触摸等的使用。

本发明使用多个功能特性来操作：

·可例如通过用户用手指触摸器件来检测在装置上的直接物理触摸；这被称为触摸场。

·可区别出“接近于”和“直接触摸”表面，其中“接近于”是例如离表面1～5cm；这应被视为接近场。

本发明使用在装置中执行的多个控制命令来操作，控制命令与检测到的用户提供的命令有关，且例子是但不限于：

·连续地或通过“轻叩”在表面上的物体/手指触摸/按压；

·从左(L)移动到右(R)的物体/手指；

·从右移动到左的物体/手指；

·沿着预定路径从任一第一位置移动到任一第二位置的物体/手指，其包括几何类型的一个或多个部分分段：线和曲线。

·在表面上移动的物体/手指，表面的外径具有圆、椭圆的几何形式或在设备表面的平面中绕着公共x轴对称和/或绕着公共y轴对称的任何几何形式。

·在设备上的表面不如上所说具有x-y取向；因此，如上给出的命令L/R是相对于在待控制的设备的前面的用户的位置，且与用户手指一起在沿着设备的顶表面的外圆周的任何位置处。

·被规定为全向触摸板的本发明的设备类型。

方面

在下文中，描述各种相互关联的方面。

方面1.一种全向触摸板，其被集成到装置内，被启用来检测用户给出的命令，以及用户是否做出右或左挥击手势而与用户相对于触摸板位于哪里无关，全向触摸板配置有检测物体例如用户手指的接近度的器件，并配置有检测由所述物体施加到全向触摸板的表面上的触摸/压力的器件，其特征在于：

a.在X-Y平面中的上表面，

b.物体的第一X,Y位置被确定为由接近度器件感测并相应地生效，

c.物体的第二X,Y位置被确定为由触摸器件感测并基于第一X,Y位置的值，

d.物体的第三X,Y位置被确定为由触摸器件感测并相应地生效，

e.基于第二X,Y位置/值和第三X,Y位置/值来计算因而产生的X,Y，

f.对应于因而产生的X,Y的命令由装置解译并相应地被执行。

方面2.根据方面1所述的全向触摸板，其中：

a.被确定为由触摸器件感测的物体的第二X,Y位置，以及

b.被确定为由触摸器件感测的物体的第三X,Y位置，

c.实质上是同一位置。

方面3.根据方面1所述的全向触摸板，其中：

a.物体沿着线性的或弯曲的路径在触摸板的整个表面上移动并像从一个X,Y位置到另一X,Y位置的挥击一样被执行，以及

b.其中所述物体运动的左或右取向根据位于全向触摸板的前面的用户被解译为向左或向右。

方面4.根据方面1所述的全向触摸板，其中：

a.开始矢量被初始化并从在检测到的接近度X,Y位置上的一个点P取向到在检测到的触摸X,Y位置上的另一点T，以及

b.第一运动矢量被初始化并从在检测到的接近度X,Y位置上的一个点T取向到在检测到的触摸X,Y位置上的另一点T，以及

c.第二运动矢量被初始化并从在检测到的接近度X,Y位置上的一个点P取向到在检测到的触摸X,Y位置上的另一点P，以及

d.第一运动矢量实质上与第二运动矢量平行。

方面5.根据上述任一方面所述的全向触摸板，其中接近度器件在全向触摸板的外圆周上或沿着全向触摸板的外圆周被组织。

方面6.根据方面5所述的全向触摸板，其中触摸器件被组装在全向触摸板的表面上，且触摸器件由接近度器件围绕。

方面7.根据方面6所述的全向触摸板，其中触摸器件基于电容式器件或电阻式器件或这两者的组合。

方面8.根据方面7所述的全向触摸板，其中接近度器件基于电容式器件或光器件、红外光或激光或这两者的组合。

方面9.根据方面8所述的全向触摸板，其中接近度检测由一个或多个光发射器和多个光接收器实现，且所述接收器检测物体是否在附近。

方面10.根据方面9所述的全向触摸板，其中一个发射器一次是活动的，以及因此对于每个随后的发射器激活，电子控制电路从每个接收器得到接近度信号的单独集合。

方面11.根据方面10所述的全向触摸板，其中最接近物体的发射器和接收器给出最高信号。

方面12.根据方面11所述的全向触摸板，其中触摸区域是：

a.对放置在表面之下的多个导电衬垫是电容性的，以及

b.每个导电衬垫连接到电容到数字转换器(CDC)的输入，以及

c.数字信号被馈送到微处理器(μP)内。

方面13.根据方面12所述的全向触摸板，其中感测器件包括在相对高的速率(50～100Hz)下扫描的触摸区域和接近度检测器，且所有数据连续地由μP处理。

附图说明

将参考附图更详细地阐释本发明，其中：

图1示出在相对于用户位置的挥击方向上的原理；

图2a示出触摸板的布局，以及图2b示出方向的定义；

图3示出在检测器件中的电子设备的方框图；

图4和图5示出触摸板的布局和由物体引起的反射；

图6示出检测器件的可选布局；

图7显示命令检测的原理；

图8阐释方法的原理。

具体实施方式

全向触摸板主要预期位于水平面中。全向触摸板可检测用户是否进行右或左挥击手势，如从用户自己的视角看到的，而与用户相对于触摸板位于哪里无关(见图1)。全向触摸板因此不需要标识的任何印刷来指示某个挥击方向或触摸区域。这与用户界面比较是极大的优点，其中用户必须执行从某个位置的挥击行动，或用户必须调节相对于触摸板的用户界面的取向的方向，其也许可能从特定的用户位置对用户是倒置的。此外，这消除了约束，特定来说对于圆形触摸板。

如果全向触摸板垂直地安装(例如在墙壁上)，则该特性允许简单的安装而不需要确保某个取向。

全向触摸板由如图2a所示的触摸区域和放置在触摸区域的周边周围的多个接近度检测器的组合实现。在所示情况中的IR发射器和接收器的数量是三个，但不同数量的发射器和接收器对是可能的，例如每对两个或四个。

接近度检测的一个可能的实现是借助于IR技术。在它的最简单的形式中，IR接近度检测系统由一个IR发射器和一个IR接收器组成。如果手或手指在附近，则所发射的IR光被反射，且IR接收器可检测该反射。手越近，反射就越高。在实际情况中，例如由于太阳光或在房间中的人工IR源，背景IR辐射将存在。因此，接近度检测方法需要抵消这样的背景IR辐射的贡献。

为了得到手的接近度的可靠检测，背景IR辐射的水平首先使用关闭的IR发射器被检测。这将给出环境IR水平(S_环境)的水平。然后IR发射器被开启且IR信号水平再次被测量。这将给出环境IR水平和由手反射的IR发射器光的部分的和(S_{环境+反射})。从下面的公式计算反射IR光(S_反射)：

S_反射＝S_{环境+反射}-S_环境

为了得到手的位置的空间信息，需要使用多个发射器和/或接收器。多个红外(IR)发射器和多个IR接收器用于实现接近度检测。一次只有一个发射器是活动的，且因此电子控制电路对于每个随后的发射器激活从每个接收器得到接近度信号的单独集合。

这些接收器信号被馈送到微处理器(μP)内。最接近手或手指的发射器和接收器将给出最高信号。因此，μP可计算手从哪一侧接近。

因此，在包括多个感测器件(S1,S2,S3…Sn)的实施方案中，对与X,Y位置有关的接近度感测的标准是：

其中：z＝S1+S2+S3+...+Sn

图2b示出接近度检测系统的另外的细节。在这种情况下，使用术语“背景”来代替术语“环境”，以及术语“总”用作术语“环境+反射”的代替。

基于IR发射器和IR接收器器件的接近度检测系统用于确定触摸物体(手指或手)相对于触摸挥击或在全向触摸板上的触摸位置的位置。

为了实现此，接近度检测系统连续地和重复地计算触摸的物体、一般是用户的手指或手的优势X,Y位置。在如图2b中的IR发射器和IR接收器布局的情况下，用于计算优势X,Y的过程可如下。

在全向触摸板的X,Y平面中，一组6个单位矢量U₁₃、U₁₁、U₂₁、U₂₂、U₃₂、U₃₃被定义为如在图2b中描绘的。这些单位矢量具有下面的值：

使用IR接收器R1的检测：

1.测量射到IR接收器R1的IR光水平，同时IR发射器E1、E2和E3被关闭，给出信号S(R1)_背景。该信号表示背景IR光水平，物体(手或手指)在适当的位置上。背景IR光水平可由太阳光或在全向触摸板附近的其它IR光源引起。

2.开启E3并测量射到R1的IR光水平，给出信号S(R1)_E3总。该信号表示由物体(手或手指)反射的IR光，包括背景IR光水平。当打开IR发射器时，发射器可以发射单个IR光脉冲，或它可在突发模式或连续波模式中被使用。IR检测系统将需要相应地被布置。

3.从S(R1)_E3总减去S(R1)_背景给出信号S(R1)_E3反射。该信号表示与IR发射器/接收器对E3/R1有关的实际接近度信号。具有S(R1)_E3反射的多个单位矢量U13给出输出矢量V13＝S(R1)_E3反射*U13。

4.开启E1并测量射到R1的IR光水平，给出信号S(R1)_E1总。该信号表示由物体(手或手指)反射的IR光，包括背景IR光水平。

5.从S(R1)_E1总减去S(R1)_背景给出信号S(R1)_E1反射。该信号表示与IR发射器/接收器对E1/R1有关的实际接近度信号。具有S(R1)_E1反射的多个单位矢量U11给出输出矢量V11＝S(R1)_E1反射*U11。

类似地，使用IR接收器R2和IR接收器R3的检测被执行。

注意：在具有更少或更多IR发射器和接收器的光学接近度检测系统的可选布局的情况下，更少或更多的单位矢量被定义，且相应地，更少或更多的测量被执行以覆盖所有相邻的发射器/接收器对。

在这种情况下，如在图2a和2b中描绘的，在一个接近度测量循环中，找到六个接近度矢量V₁₃、V₁₁、V₂₁、V₂₂、V₃₂、V₃₃：

在加上这6个接近度矢量V₁₃、V₁₁、V₂₁、V₂₂、V₃₂、V₃₃和平均化/标准化过程以补偿发射器信号强度和其它因素之后，找到一个位置矢量，其表示物体(手或手指)相对于正交X,Y坐标系的优势位置。

为了甚至在挥击期间物体的运动期间也得到物体(手或手指)的单个优势位置，如使用上面提到的过程期间找到的随后的位置矢量将在如由触摸检测系统检测到的挥击的持续时间期间被平均化。

用于接近度检测的可选技术可以是电容接近度技术。然而，电容接近度技术对进入产品的共模噪声非常敏感(通过例如电源软线)。如共模噪声是低的，则电容接近度可以起作用，但在很多情况下，共模噪声将干扰接近度信号，使检测是不可靠的。IR接近度对共模噪声不敏感，且因此IR接近度在一些情况下对可靠的检测是优选的。没有这个缺点的适当的接近度检测技术例如也是超声波或RF/雷达。

可选地，触摸区域使用已知的电容技术来实现。其它适当的触摸检测技术是：电阻触摸、力感测电阻器触摸、光学触摸、声触摸(例如表面声波)、应变计等。

可选地，触摸区域和接近度检测器都在相对高的速率(50～100Hz)下被扫描，且所有数据由μP连续地处理。当用户在整个触摸板上挥击手指时，从触摸数据和从接近度数据计算的挥击的行将用于计算用户的位置。因此，可能确定用户是否向右或向左挥击(从他/她自己的视角看到的)。

也可检测其它手势如单击、双击等。此外，如果用户偏心地轻击，则可能检测到轻击被施加于的位置(从用户的视角看到的)。

因此，多个不同的手势可被识别出而与用户相对于触摸板的角位置无关。

图3进一步示出在配备有用于产生用于检测由用户发出的控制命令的电信号和场的器件的装置中的全向触摸板电路的方框图。器件是IR信号发生器和IR检测器的组合，且电场经由电容控制的信号发生器产生。IR系统用于检测在远场中的物体和/或运动的存在。在这里使用基于脉冲的IR接近度检测方法。实现可基于标准芯片，例如来自SiliconLabs的Si114x。

在一些实施方案中，多个导电衬垫放置在表面之下，如图3所示。每个导电衬垫连接到电容到数字转换器(CDC)的输入，且数字信号被馈送到微处理器(μP)内。例如，“电容式触摸系统”基于触摸区域或应用于印刷电路板(PCB)或其它载体的导电条，其它载体隐藏在装置的前板后面，前板可以是显示屏或玻璃、塑料或类似的板。导电条可由铜、碳或可在PCB上涂敷或蒸发的其它导电材料制成。根据到给定装置的功能命令，两个或更多个导电区域或条被应用。

触摸区域分成多个区段，每个区段代表触敏区域。系统可检测到用户同时触摸一个或多个区域，并检测到运动，如由物体/手指在整个触敏表面上完成的扫刮。图3示出具有分成12个场例如对应的特定功能的触摸场的装置，特定功能由相应场的用户触摸/挥击激活。

例如，在实施方案中，与X,Y位置有关的电容感测的标准是：

图4显示物体例如用户的手指如何在离从设备到手指的表面的给定距离处由接近度器件检测。用户在表面上的物理触摸是相应地对设备命令的触发。

图5显示物体例如用户的手指如何在离从设备到手指的表面的给定距离处由接近度器件检测。物体反射发射器光束，且光传感器相应地检测在该给定位置处的物体的存在。

图6显示本发明的可选实施方案：

·具有电阻式矩阵器件或电容式器件的触摸板和与从设备的表面发射的光器件的接近度(图6a)；

·具有电阻式矩阵器件或电容式器件的触摸板和与电容式器件的接近度(图6b)；

·具有电阻式矩阵器件或电容式器件的触摸板和与从设备的表面的边缘发射的光器件的接近度(图6c)。来自设备的边缘的光发射和检测可选地用于检测用户相对于触摸板的位置。相应地，用户的手势例如挥击行动可关于正确的方向由装置正确地解译。对于后者，检测到的手势旋转到与用户相对于触摸板的所计算的位置匹配的方向内。这是解译手势例如挥击行动的正确方向的一种方式。

图7显示关于设备如何检测并解译用户给出的命令的一个实施方案。物体例如用户的手指由在X,Y位置(P)上的接近度器件检测，且在表面上的触摸由在另一X,Y位置(T)上的触摸器件检测。X,Y位置是相对于具有在设备表面的中心处的原点的固定坐标系或可选地相对于具有在检测到的接近度位置P的点处创建的原点的浮动坐标系。在原点在P(71)处的情况下，开始矢量(75)连接到(T)，其中矢量在检测到的P点处实质上正交于X轴。由用户的手指完成的和由接近度器件和触摸器件检测到的运动定义运动矢量(76,77)。运动一般将实质上沿着X轴，有关值的预定接受限制沿着Y轴。

接受角(v1,v2,v3,v4)定义X、Y值的容限，在其内检测触摸位置，且接近度位置被生效为在估计对应于特定功能命令的“P和T”的评估X、Y值中应用的合法值。

在手指从一个位置到另一位置的运动中，例如从P(71)移动到P(72)以及从T(73)移动到T(74)，一个或多个中间传感器值被检测并在确定所执行的路径和P和T的因而产生的X、Y位置时被应用。因此，从触摸的X、Y位置和如由接近度器件检测的X、Y位置来计算物体例如从给定用户位置触摸表面的手指的因而产生的位置X、Y。

合法激活包括用户在“单个点”处执行到表面内的单次触摸而不将手指移动到另一触摸位置；在一段时期—短或长，如可应用的—期间在同一点处使用手指施加的压力可跟随触摸。

如所公开的触摸和接近度概念使用户能够在用户界面上激活命令；这样的命令应被解译为相对于用户“左到右”或“右到左”，以及在沿着设备的边界或在设备的边界周围的任何位置处的用户，用户是控制的。

图7示出在圆形设备的下半部分(80)处或沿着中部(90)或在上半部分(100)处执行的命令都同等地被解译为从左到右。同理适用于从右到左操作的命令。

当设备是旋转的和对称的时，该方法同样包括沿着设备的完整周边由用户(110)执行的操作，也见图1。

一般应用支持多媒体装置、AV系统、媒体播放器、遥控器和类似设备的操作。除了具有全向触摸板的特征以外，本发明还具有使安装在印刷电路板上并提高检测系统的质量变得适合的特性，使得用户提供的命令可以确定地和不含糊地被检测、解译和执行，作为在给定装置中的有关功能。

图8进一步示出当与触摸检测系统组合时的接近度检测系统，例如电容触摸检测系统。

因为物体(手或手指)在大部分情况下将从用户的方向接近全向触摸板，使用接近度检测系统找到的优势位置将在绝大部分情况下比在触摸检测系统上触摸的位置更接近于用户。这能够进行触摸位置和/或触摸挥击的正确检测，而不考虑用户相对于全向触摸板的位置/取向。

这个原理在图8的左图中示出。用户110在与X轴平行的触摸板的表面上从左到右操作触摸挥击T 200。用P 201标记进行挥击的物体(手或手指)的所测量的平均优势位置。使用在X方向上占优势的触摸挥击，相对于Y轴来评估物体的平均优势位置以确定用户的位置。在大部分情况下，检测到物体的平均优势位置是具有正Y坐标还是具有负Y坐标就足够了。

为了更大的稳健性，可比较平均优势位置的Y位置与触摸挥击的平均Y位置。

在实际情况下，与X轴比较，触摸挥击将倾斜，甚至用户与Y轴对准。这可能是由于全向触摸板由用户的左手或右手操作。

在图8的中间图中，用用户的左手从左边操作触摸板。触摸挥击T 202相对于X轴顺时针方向倾斜。用P 203标记进行挥击的物体(手或手指)的所测量的平均优势位置。使用在X方向上仍然占优势的触摸挥击，相对于Y轴来评估物体的平均优势位置以确定用户的位置。

在图8的右图中，用用户的右手从右边操作触摸板。触摸挥击T(204)相对于X轴逆顺时针方向倾斜。用P(205)标记进行挥击的物体(手或手指)的所测量的平均优势位置。此外，在这种情况下，可使用相同的检测原理。

当触摸挥击的倾斜角相对于X轴超过+45或-45度时，触摸挥击将在Y方向上占优势。在那种情况下，必须相对于X轴来评估物体的平均优势位置以确定用户的位置。此外，在大部分情况下，检测到物体的平均优势位置是具有正X坐标还是具有负X坐标就足够了。

为了更大的稳健性，可比较平均优势位置的X位置与触摸挥击的平均X位置。

实际上，触摸挥击的倾斜角相对于X轴超过+45或-45度的情况将与用户的不同位置一致，例如位置210而不是在图8中指示的位置110，使用于确定用户的位置的方法保持有效。

Claims

1.一种操作具有触摸板的装置的方法，所述触摸板配置成检测由用户执行的手势并解译所述手势，而与所述用户的实际任意位置和相对于所述触摸板的所述手势的对应手势取向无关；所述触摸板包括用于检测在所述触摸板附近的例如用户手指的物体的位置并用于检测由在所述触摸板附近的所述用户使用所述物体执行的运动的接近度检测系统；所述装置还包括触摸检测系统，所述触摸检测系统用于检测所述物体与所述触摸板的表面的接触并用于在所述物体与触摸板接触时检测由所述用户使用所述物体执行的手势；所述方法包括：

-由所述接近度检测系统检测在所述触摸板附近的物体的接近度位置P；

-由所述触摸检测系统检测所述物体在与所述触摸板接触时的触摸位置T或一系列触摸位置T；

-从相对于所述触摸位置T或所述一系列触摸位置T的所述接近度位置P确定朝着所述用户的用户方向；

-从相对于预定触摸板默认取向的用户方向，在关于手势相关命令解译所述手势并最终执行所述命令之前调节所述手势的所述取向或位置或这两者。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括在解译所述手势之前调节所述手势关于从右到左或从左到右方向的所述取向。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括

-由所述接近度检测系统检测在所述触摸板附近的所述物体的运动并将该运动平均化为优势接近度位置P；

-从相对于所述触摸位置T或所述一系列触摸位置T的所述优势接近度位置P确定朝着所述用户的用户方向。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法包括

-提供平行于所述触摸板的所述表面的二维X,Y坐标系；

-将所述运动转换为所述坐标系中的一系列接近度坐标并将该运动平均化为所述坐标系中的优势接近度位置P；

-将所述手势转换为所述坐标系中的触摸坐标，可选地将所述手势平均化为所述坐标系中的优势触摸位置T；

-从相对于所述触摸位置T或所述一系列触摸位置T、可选地优势触摸位置T的所述优势接近度位置P，确定在所述坐标系中的朝着所述用户的用户方向；

-在关于手势相关命令解译所述手势并执行所述命令之前，从相对于所述坐标系的轴的所述用户方向调节所述坐标系中的所述手势的所述取向或位置或这两者。

5.根据任何权利要求4所述的方法，其中所述方法包括沿着线性或弯曲挥击路径在所述触摸板的整个所述表面上将所述物体从一个位置X,Y移动到另一位置X,Y，并根据在所述坐标系中的所确定的用户方向来确定所述挥击路径是左挥击还是右挥击。

6.一种用于根据任一前述权利要求所述的方法的装置，所述装置包括触摸板，所述触摸板配置成检测由用户执行的手势并解译所述手势，而与所述用户的实际任意位置和相对于所述触摸板的所述手势的对应手势取向无关；所述触摸板包括用于检测在所述触摸板附近的例如用户手指的物体的位置并用于检测由在所述触摸板附近的所述用户使用所述物体执行的运动的接近度检测系统；所述装置还包括触摸检测系统，所述触摸检测系统用于检测所述物体与所述触摸板的表面的接触并用于在所述物体与所述触摸板接触时检测由所述用户使用所述物体执行的手势，其特征在于其中所述装置配置成下列项：

-从相对于预定触摸板默认取向的用户方向，在关于手势相关命令解译所述手势并最终执行所述命令之前调节所述手势的所述取向。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述接近度检测系统包括沿着所述触摸板的外周边组织的多个接近度传感器。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述触摸检测系统包括在所述触摸板的所述表面上组织并由所述接近度传感器围绕的多个触摸传感器。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其中所述接近度检测系统包括多个红外光发射器和多个红外光接收器，并且所述接收器配置成测量红外光的背景水平并通过减去所述背景水平来校正红外接近度信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述多个红外光发射器配置成多个发射器中的一个发射器一次是活动的，并且其中电子控制电路配置成

-对于所述多个发射器中的每个另外的红外发射器的每次随后的激活，从所述多个红外接收器中的每个红外接收器接收接近度信号的单独集合，或者

-对于所述多个发射器中的每个另外的红外发射器的每次随后的激活，从两个红外接收器接收接近度信号，在对应发射器的任一侧上均有一个红外接收器。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的装置，其中所述触摸板是圆形的。