CN112005206A - 用于触敏屏的控制和处理单元、具有该控制和处理单元的系统以及使用方法 - Google Patents

用于触敏屏的控制和处理单元、具有该控制和处理单元的系统以及使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112005206A
CN112005206A CN201880092584.6A CN201880092584A CN112005206A CN 112005206 A CN112005206 A CN 112005206A CN 201880092584 A CN201880092584 A CN 201880092584A CN 112005206 A CN112005206 A CN 112005206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
input unit
control
sensitive screen
processing unit
sensor data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880092584.6A
Other languages
English (en)
Inventor
昆特·保罗·彼得
菲利普·埃伯林
乌尔里希·曼戈尔德
豪克·海尔默
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Interactive Landscape Co ltd
Original Assignee
Interactive Landscape Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Interactive Landscape Co ltd filed Critical Interactive Landscape Co ltd
Publication of CN112005206A publication Critical patent/CN112005206A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/04162—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for exchanging data with external devices, e.g. smart pens, via the digitiser sensing hardware
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0416—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers
    • G06F3/0418—Control or interface arrangements specially adapted for digitisers for error correction or compensation, e.g. based on parallax, calibration or alignment
    • G06F3/04186—Touch location disambiguation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0447—Position sensing using the local deformation of sensor cells
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0448—Details of the electrode shape, e.g. for enhancing the detection of touches, for generating specific electric field shapes, for enhancing display quality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/048—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI]
    • G06F3/0487—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser
    • G06F3/0488—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using a touch-screen or digitiser, e.g. input of commands through traced gestures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04104—Multi-touch detection in digitiser, i.e. details about the simultaneous detection of a plurality of touching locations, e.g. multiple fingers or pen and finger

Abstract

本发明涉及一种用于触敏屏的控制和处理单元，并且其包括通信单元和存储器。控制和处理单元配置为用于：接收通过所述触敏屏的电容传感器产生的第一传感器数据；接收从输入单元传输到所述控制和处理单元的第二传感器数据，其中，所述第二传感器数据包括所述输入单元的传感器的数据，所述传感器设计为检测所述输入单元的放下；以及基于所述第一传感器数据和所述第二传感器数据的时间顺序，检查在将具有导电结构的对象放置到所述触敏屏上的同时、是否已经检测到所述输入单元的放下，以便确定所述输入单元是否已经在触敏屏上放下。本发明还涉及一种具有这种控制和处理单元的系统，以及一种使用方法。

Description

用于触敏屏的控制和处理单元、具有该控制和处理单元的系 统以及使用方法
本发明涉及一种根据主权利要求的触敏屏用的控制和处理单元，和包括这种控制和处理单元的系统，以及它们的使用方法。
如今，触敏屏(触摸屏)用于不同的领域。触敏屏用于例如智能手机、平板电脑和种类繁多的自动贩售机。这些触敏屏的一个优点是可以经由屏幕实现输入以及输出的事实。触敏屏通常能够检测手指触敏屏幕的位置。
电容式触摸屏应用于许多触敏屏中。由此，彼此横向对齐的透明电导体的两个栅格位于玻璃中。两个导电栅格中的上部栅格持续向下部栅格发送电信号。如果用手指触敏屏幕，则位于其间的绝缘层的电容改变并且这些位置处的信号变得较弱。然后，处理器计算信号已经下降的位置，并且将触摸的位置和持续时间传送到设备的软件。这进而在触摸时执行相应的动作。
此外，这种通常可以同时检测多种触摸的电容式触敏屏(多点触摸显示器)通常不被设计成检测放置在触敏屏上的无源对象。相反，这样的系统通常包括过滤器，以便过滤掉由无源对象触发的触摸数据。
在文献中已经建议了通过触敏屏或方法检测的无源输入单元，其中通过触敏屏检测无源输入单元。
US 2010/0149119 A1涉及一种信息处理设备，其监测电容式触摸屏的电容变化。在此，电容的变化是由导电材料引起的，例如像QR码的图案信息可以被编码到该导电材料中。
对于通过输入单元对触敏屏进行无故障操作，至少应当满足以下条件中的一个或两个或多个：
1.应当能够确认在触敏屏上当前是否存在输入单元，并且特别地与输入单元是否被用户触摸无关，并且与输入单元在触敏屏上的位置和取向无关。
2.每个输入单元应当明确可识别。
3.应当能够确定一个输入单元或多个输入单元的精确位置和/或取向。
4.快速移动的输入单元的位置和取向的变化应该是可检测的，而没有明显的延迟。
已经发现，在现有技术中公开的许多系统不能满足这四个条件中的至少一个或多于一个或全部，或不能达到令人满意的程度。
本发明的目的是提出一种触敏屏用的控制和处理单元，所述单元克服了现有技术中所描述的缺点。本发明的另一个目的是提供一种使用触敏屏的方法，该方法能够至少部分地克服现有技术的缺点。
该目的通过具有主权利要求的特征的控制和处理单元以及通过具有另一独立权利要求的特征的方法来实现。从从属权利要求的特征以及说明书和附图中可以得出进一步的发展。
触敏屏用的这种控制和处理单元包括通信单元和存储器。
控制和处理单元配置为接收第一传感器数据，所述第一传感器数据通过触敏屏的电容传感器检测。可以通过电容传感器检测由接触屏幕的对象或放置在屏幕上的对象的导电结构引起的电容变化。这种检测通常包括局部解析(locally resolved)确定的由此引起的电容变化的幅度。
此外，控制和处理单元配置为接收第二传感器数据，所述第二传感器数据从输入单元传输到控制和处理单元。第二传感器数据包括输入单元的传感器的数据，所述传感器设计为检测输入单元的放下(putting-down)。
控制和处理单元配置为基于第一传感器数据和第二传感器数据的时间顺序，检查在将具有导电结构的对象放置到触敏屏上的同时、是否已经检测到输入单元的放下。因此，可以确定输入单元是否在屏幕上放下，从而可以确定检测到的导电结构是否是输入单元的导电结构，并且因此可以确定放置的对象是否是输入单元。
然后，控制和处理单元为输入单元的导电结构创建并存储电容图案，其中，电容图案包括空间解析表示(spatially resolved representation)，该空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示。
如果已经同时检测到屏幕接触和输入单元的放下，则控制和处理单元通过将数据发送到输入单元和/或从输入单元接收数据来为输入单元创建耦合模式。
电容传感器使得能够检测由导电结构在不同位置以不同强度触发的电容变化的幅度。与灰度图像的情况类似，因此可以将不同位置、而非仅电容发生变化的位置处的电容变化的幅度在电容图案中成像。如上所述，电容图案因此包括在不同位置处的至少两个不同大的电容变化，并且包含它们的相对位置，因此例如是它们的距离。一般而言，至少两个不同的电容变化因此至少包含来自具有不同的电容变化阈值的两个不同的黑白图片的信息。在可能的实施方案中，将电容图案存储为具有两个灰度的灰度图像或具有不同阈值的至少两个黑白图片。
特别地，利用具有所描述特征的控制和处理单元，可以将诸如像移动电话或平板电脑的电子设备或类似设备用作输入单元。在此，由于所描述的电容图案的检测，因此可以使用该设备而不必对其结构进行修改，因此例如不必更换外壳或必须附接套筒(sleeve)。
此外，这种电子设备中通常存在的传感器、例如加速度传感器可以用于收集第二传感器数据。
由此，即使当使用未修改的移动电话或平板电脑作为输入单元并且触敏屏的操作不需要专门制造的输入单元时，由此也至少部分地克服了现有技术的缺点。
在此，例如可以应用所谓的自适应阈值化方法(adapting thresholding method)来设置阈值，其中，根据来自像素环境的信号来计算像素的阈值。特别地，如果多个输入单元的导电结构由于其设计或由于其相对于触敏屏的栅格的对齐而触发了不同强度的信号，则此类方法可以允许识别多个输入单元(此可能性将在下面进一步详细说明)。也可以通过自适应阈值化来检测单个输入单元的不同区域，在该区域中，输入单元的导电结构产生具有不同阈值的不同强度的信号。
触敏屏因此可以配置为检测10pF或更小的电容变化。例如，在可能的实施方案中，可检测3pF、优选1pF、特别优选0.1pF的电容变化。触敏屏的玻璃厚度可以例如为4mm或更小。通过这种方式，甚至可以通过套筒来检测输入单元或其导电结构。此外，通过这种方式，可以独立于输入单元的取向而可靠地检测输入单元，也就是说，即使由于导电结构相对于测量点或触敏屏的栅格的对齐而同时产生弱信号。
通过这种方式，导电结构的区别特征图片通过电容图案来获取，该电容图案一方面代表类似于指纹的识别特征，另一方面允许在屏幕上跟踪并检测在屏幕上的取向。因此存储或跟踪的电容图案的分析和处理可以由控制和处理单元、利用图片处理方法来进行。所感应的电容变化的位置至少相对于彼此来检测，以用于确定所描述的电容图案。
如所提及的，通过对第一传感器数据和第二传感器数据的所描述的分析或通过对第一传感器数据和第二传感器数据的比较，可以验证具有导电结构的被放置对象是放下的输入单元。因此，输入单元的验证是通过放置的物理过程来实现。与简单的耦合机制(诸如像创建蓝牙连接(配对))相比，这可以表现出期望的安全特征，所述安全特征由建议的设备来实现。
如果输入单元被验证并且处于耦合模式，则输入单元上的补充和/或冗余或部分冗余信息由第一传感器数据和第二传感器数据得出，所述信息由控制和处理单元使用或在由控制和处理单元执行的相应方法中使用。在此，冗余对于创建耦合模式或验证尤其重要。这在检查放下和放置是否已经同时发生中得到了解释。在创建耦合模式后，补充数据可以用于以更高的准确性或可靠性来检测动作。稍后将进一步解释该方面。
通常，在两个以上的位置处检测由单个输入单元触发的电容变化。例如，解析度为每35mm2至少1个像素、优选地解析度为每15mm2至少1个像素、特别优选地解析度为每6.8mm2至少1个像素。例如，触敏屏可以具有在10英寸与100英寸之间的屏幕对角线。在一实施方案中，触敏屏具有55英寸的屏幕对角线，尺寸为1220mm×680mm，并且具有172×105个像素，在该像素处收集第一传感器数据并且因此输入单元的导电结构可以被检测。
由触敏屏的传感器检测的导电结构包括输入单元的导电部件。如最初提到的，电容传感器可以检测某些结构，即使这些结构没有被触摸(无源的)。已经发现，利用建议的触敏屏的控制和处理单元，即使不触摸设备，也可以检测移动电话、平板电脑或其他电子设备的导电结构并且可以记录其电容图案。特别地，这通过在此描述的电容图案的设计以及通过所描述的电容传感器的使用来实现。在通常情况下，输入单元是移动电话或平板电脑。应当注意的是，在下文中，每当谈到移动电话时，这也总是意味着在本发明的上下文中以类似方式构造或配置的其他电子设备，诸如像平板电脑。设备的相似性在此与相应的电子设备与触敏屏的传感器以及与控制和处理单元的交互有关。如上所述检测的并表示移动电话或平板电脑的指纹的、移动电话或平板电脑的导电结构例如是：带状导体、移动电话或平板电脑的照相机的部件、移动电话或平板电脑的电池的部件、或移动电话或平板电脑的壳体的部件。因此，所检测的结构可以位于壳体内，并且在通常情况下，它们本身不与触敏屏直接接触。
如上所述，在上述情况下，输入单元或移动电话是无源输入设备。然而，如果触摸移动电话，则由移动电话或输入单元的导电结构触发的电容变化更大。通常，当触摸输入单元时，在放置时直接检测电容图案，以便实现尽可能好的对比度。
所建议的控制和处理单元可以配置成当输入单元已经在屏幕上放下时，还确定在触敏屏上放下的输入单元的位置。除了确定由输入单元引起的电容变化的相对位置之外，所述确定对于电容图案是必要的，这还包括确定触敏屏上的输入单元的绝对位置。为此，将电容图案的至少一个点分配到触敏屏上的位置，在该位置处实现相应的电容改变。因此，可以为此拍摄灰度图像或一张或多张黑白图片，所述图片不仅涵盖其中引起电容变化的区域，而且涵盖整个屏幕。通常，检测输入单元在屏幕上的轮廓或外边缘的位置以确定该位置。可以从数张记录的黑白图片中的一张中提取轮廓的位置。例如，可以从具有最低阈值的黑白图片中实现轮廓的检测。
然后，除了位置之外，还可以从具有较高阈值的黑白图片中检测输入单元的取向，关于这些图片，相对于整个屏幕检测结构。根据阈值得到不同的对比度和细节度，从而可以通过附加阈值更好地解析结构。
所建议的设备允许识别不同移动电话的不同结构。由于由不同移动电话的不同结构引起的电容变化可以彼此不同，因此通常设想将控制和处理单元配置为对不同的显著的电容变化作出反应。可以设想将控制和处理单元设计为在第一检测步骤中将预定阈值用于电容变化。
控制和处理单元可以配置为将输入单元的检测到的电容图案与已知的电容图案进行比较。例如，在第一步骤中，控制和处理单元可以记录具有几个阈值的粗略电容图案。这可以带来速度优势。可以将记录的电容图案与已知的电容图案进行比较，其中例如通过机器学习的方法来检测已知的电容图案。然后，这允许确定移动电话的型号。因此，输入单元不必在放置时进行完全测量，而只需在分配给已知型号的范围内测量。对于已知型号，可以存在于存储器中的数据在此可以例如包括在放置时引起的典型的电容变化、以及可以有助于使用控制和处理单元的另外数据。因此，例如，可以存储哪种类型的电容变化是某个输入单元在放置、放开(letting-go of)、旋转或拾取(picking up)时的特性。控制和处理单元例如具有关于某个输入单元被放开或移动或旋转时、该输入单元引起信号的信息，和/或关于由输入单元触发的信号如何根据其取向而改变的信息。
控制和处理单元可以配置为从电容图案确定输入单元的取向。如所提及的，输入单元的位置通过从第一传感器数据中提取的电容变化的绝对位置来检测，该电容变化是由输入电源相对于触敏屏的总尺寸而引起的。然而，例如需要具有低阈值的单个黑白图片或使用灰度图片的最低阈值，以确定位置，而为了确定取向，则可能需要使用数张图片或灰度，或者选择数张图片中的一张图片。为此，有利的是，由于电容变化，在用于确定取向的黑白图片上、或在用于确定取向的灰度范围内，可识别出具有尽可能低的对称性或旋转对称性的破缺(broken)的图案。通过使用借助于机器学习而创建的已知数据，对于移动电话的某种型号，可以先验地知道阈值是合适的，以便获得具有尽可能低的对称性的图案。然后新放置的输入单元不需要重新检查对称性，而只需要执行上述识别即可。通常，至少在放置和移动时触摸输入单元，使得然后至少简化了结构的检测。在此同样利用该方面。
由控制和处理单元接收的第二传感器数据可以包括输入初始化的加速度传感器的数据。然而，替代地或附加地，同样可能的是：第二传感器数据包括陀螺仪(gyroscope)的数据、和/或距离传感器的数据、和/或颜色传感器的数据、和/或磁力计的数据、和/或GPS系统的数据、或另一基于卫星的定位系统的数据。这些传感器中的至少一些通常存在于移动电话或平板电脑中。
借助于加速度传感器可以识别输入元件在不同方向上的速度增加和/或速度降低。输入单元被加速的方向可以例如通过加速度传感器、通过该加速度传感器确定重力作用在输入元件上的位置来检测。因此，通常在彼此垂直的三个空间方向上实现加速度的测量。
在进一步的发展中，加速度传感器设计成用于检测输入单元的放下。在将输入单元例如在触敏屏上放下时，输入单元通常获得特性加速度。因此，可以通过检测该特性加速度来识别输入单元是否已经放下。
此外，加速度传感器可以设计成用于检测输入元件的拾取，例如从触敏屏的拾取。在拾取输入元件时，输入元件也获得特性加速度，所述加速度可由加速度传感器检测。
加速度传感器可以进一步设计成用于检测输入元件在触敏屏上的加速度。如果在将输入元件在触敏屏上放下之后，将输入元件平移或旋转地移动到触敏屏上，则这可通过加速度传感器检测。
加速度传感器的精度至少可以为8g、4g或2g或更小的±2.5％，因此为±0.2g、±0.1g或±0.05g或更小，其中g是空间有关的地球重力，例如大约9.81m/s2。
如上所述，通过加速度的时间解析度，可以确定何时以及是否将输入单元放置在触敏屏上。考虑到不同的输入单元的准同时放置，这是有利的，因为因此可以明确确定哪个输入元件已在何时放置，且放置在何地。在下文中将详细解释数个输入单元的可能性。为此，加速度传感器可以设计成用于以至少100毫秒、优选地至少50毫秒、特别优选地至少20毫秒、特别地至少10毫秒的时间精度来检测加速度。加速度传感器的数据传输速率可以在1.6Hz与800Hz之间，即，值可以每641ms或每1.25ms传输一次。
以类似的方式，触敏屏可以具有至少100毫秒、优选地至少50毫秒、特别优选地至少20毫秒、特别地至少10毫秒的时间解析度，用于检测接触。这意味着，例如，可以以这种速率获取上述可能的55英寸屏幕的172x 105测量像素值或类似数量的传感器数据。这些通常在第一步骤中被数字化。数字化可以在控制和处理单元中或在控制和处理单元的触摸控制器中实现，或者/并且还可以包括用于内插数据的步骤。可以每50毫秒、每10毫秒或更频繁(例如，几毫秒或每0.1毫秒)执行一次数字化。然后可以通常经由缆线连接，例如USB、例如USB 1.1、或者优选地USB 2.0或更大，将数字化的数据或模拟传感器数据传输到控制和处理单元。
优选地，时间测量在输入单元和触敏屏中被同步，使得时间顺序可以彼此比较。控制和处理单元例如可以分别以100ms、优选地50ms、特别地优选地20ms、特别地至少10ms的精度获取第一传感器数据和第二传感器数据的时间顺序。
在一实施方案中，输入单元包括用于检测输入元件的旋转运动的陀螺仪。陀螺仪测量例如旋转速度，并因此测量输入单元的旋转运动。陀螺仪通常使用科里奥利力(Coriolis force)和所谓的音叉原理来用于确定取向。在通常具有4×4mm的尺寸的陀螺仪中，例如，金属元件通过电流而振荡。如果输入单元移动，则金属元件的振荡发生变化，并且围绕该寄存器布置的电容器发生变化，该变化然后被检测为旋转运动。可设想到对应于现有技术的用于旋转速度的其他传感器。陀螺仪可以优选地检测高达2000°/s的旋转速度，精度为0.0625°/s且数据速率例如为12.5Hz至800Hz。
在进一步的改进中，输入单元包括场传感器，用于检测触敏屏的电场强度和/或用于测量触敏屏的电场强度的变化。因此，通过场传感器，还可以检测输入单元是否位于触敏屏上。场传感器可以例如以至少50kHz、至少100kHz，至少200kHz或至少300kHz的测量频率来检测场强。例如，场传感器以400kHz的频率检测场强。
在另一实施例中，输入单元包括一个颜色传感器或数个颜色传感器，用于检测触敏屏的至少一个区域中的颜色，所述颜色由触敏屏显示。特别地，颜色传感器被设计为光传感器，其检测可见光谱的至少一部分(因此大约从380nm到大约780nm)。颜色传感器也可以设计成照相机。例如，输入单元的位置变化可以通过检测触敏屏上的某种颜色、并将该颜色与色阶(colour course)或颜色图案进行比较来检测，所述色阶或图案通过触敏屏再现。为此，触敏屏显示颜色图案或色阶。然后，控制和处理单元借助由颜色传感器识别的颜色可以确定输入单元在屏幕上的位置。
在另一实施方案中，输入单元包括用于检测触敏屏与输入元件之间的距离的接近传感器。取决于实施方案，接近传感器的范围可以高达10cm。接近传感器通常使用红外光束，以便检查屏幕是否接近输入单元。如果例如将输入单元放置在触敏屏上，则接近传感器通过屏幕记录(register)红外光束的反射，由此检测到输入单元位于触敏屏上。
如果输入单元已经在屏幕上放下，在此提出的控制和处理单元可以配置为跟踪屏幕上输入单元在的旋转和/或平移。一方面，这可以类似于上述位置确定通过评估第一传感器数据来实现。但是，也可以替代地或附加地通过评估已经在上面描述的传感器的第二传感器数据来实现。特别地，可以通过比较第一传感器数据和第二传感器数据来实现最初提到的冗余或补充。
因此，例如可以设想到，如果例如由于对比度而无法获得低旋转对称性的图片，从电容图案的对称性确定输入单元的取向是不可能的或者是很费力的，则第二传感器数据被使用，以便破坏对称性。
例如，可能存在移动电话在非常低的阈值水平处具有基本上矩形的电容图案的情况。如果不能识别出诸如像电池或照相机的结构，控制和处理单元因此在弱对比度的情况下不能在上方与下方之间进行区分。考虑到输入单元旋转180°，则相同的信号将导致触敏屏。如果现在移动输入单元，则输入单元的旋转或旋转角度(取向)可以借助测量的、与方向有关的加速度来明确解析。由于冗余，可以同时提供安全机制。如果控制和处理单元确定第一传感器数据和第二传感器数据是矛盾的并且不允许分配输入单元的运动，则可以分离耦合模式。
控制和处理单元通常配置为用于当输入单元已经在屏幕上放下时在控制和处理单元的存储器与输入单元的存储器之间的无线数据交换。然后，各控制和处理单元以及输入单元具有无线通信单元。无线通信单元可以形成网络的一部分。可能的无线连接包括例如WLAN或WPAN，尤其是蓝牙或其他近场连接。通信单元以10ms至20ms的间隔传输传感器数据和/或信号。
控制和处理单元与触敏屏的连接同样可以是无线的，但是也可以提供通过缆线、例如USB缆线的连接。
如上面已经描述的，通常在控制和处理单元与输入单元之间存在连接，从而可以将输入单元的传感器的传感器数据传输到控制和处理单元。如果满足耦合模式的上述标准，则创建耦合模式。
控制和处理单元可以配置为基于第一传感器数据和/或第二传感器数据来激活触敏屏或输入单元的触敏屏，或者配置为接收触敏屏的输入信号和/或输入单元的触敏屏的输入信号，特别是在输入单元已经在屏幕上放下的情况下。
耦合模式例如可以进一步涵盖控制和处理单元，其基于第一传感器数据和/或第二传感器数据来激活触敏屏和/或输入元件的显示。此外，在耦合模式中，可以设想到的是基于第一传感器数据和/或第二传感器数据来启动数据交换。可以例如通过输入单元的位置改变或旋转角度改变来触发这样的动作，所述改变通过比较第一传感器数据和第二传感器数据来检测。
如所提及的，控制和处理单元可以配置为激活输入单元的触敏屏或接收输入单元的触敏屏的输入信号。在通常的实施方案中，控制和处理单元还可以基于输入单元的触敏屏的输入信号、特别是在耦合模式下激活触敏屏。
如果第一传感器数据和/或第二传感器数据可以归因于输入单元的拾取，则控制和处理单元可以结束耦合模式。但是，同样可能的是耦合模式在拾取之后继续。如果耦合模式在拾取之后继续退出，那么耦合模式的状态通常改变。然后例如可以继续使得输入单元与控制和处理单元之间的交互，例如数据交换或相应的触敏屏的激活成为可能，与跟踪放置的输入单元有关的动作不再执行。然后例如可以通过执行另一动作来结束耦合模式。
如所提及的，存在控制和处理单元同时检测数个输入单元或同时耦合到数个输入单元的可能性。在此，可能的另外的输入单元通常包括与上述输入单元相同或相似的特征，并且可以表示为第一输入单元，并且以相同的方式与控制和处理单元交互。
这可以通过将控制和处理单元配置为接收至少一个另外的输入单元的另外的第二传感器数据来实现，该另外的第二传感器数据从至少一个另外的输入单元传输到控制和处理单元。然后，第二传感器数据包括至少一个另外的输入单元的传感器的数据，所述传感器设计为检测至少一个另外的输入单元的放下。
与第一输入单元的情况一样，基于第一传感器数据和另外的第二数据的时间顺序，检查是否已经检测到在将具有导电结构的另一对象在屏幕上的放下的同时、至少一个另外的输入单元的放下。
因此，可以确定另一对象是否是至少一个另外的输入，并因此检查至少一个另外的输入单元是否已经放置在屏幕上。
然后还可以为另一对象的导电结构创建并存储电容图案。
如果已经同时检测到接触和放下，则通过向至少一个另外的输入单元发送数据和/或从至少一个另外的输入单元接收数据、为至少一个另外的输入单元创建耦合模式。
如果例如现在两个或两个以上的输入单元位于触敏屏上，则控制和处理单元通常可以根据在放下或放置相应输入单元时的时间顺序来区分输入单元。特别地，这可以通过上面已经描述的时间顺序的精确获取来确保。实际上，数个输入单元通常不会同时放置，使得不可能根据第一传感器数据和第二传感器数据进行分配，或者可以选择时间间隔，使得不可能进行无法区分的情况。
但是，如果在两个或更多个放置的输入单元之间存在歧义，则所述歧义是所希望的或不是所期望的，则例如可以移动或旋转这些输入单元中的一个或多个。然后再次通过比较所有放置的输入单元的第一传感器数据和第二传感器数据，可以确定哪个输入元件刚刚被移动。由加速度传感器测量的信号然后可以用于识别输入元件。同样，例如，如果输入单元中的一个或多个是已知的，并且在较早的耦合期间已经存储了它们的电容图案，则考虑到数个放置的输入单元也可以使用电容图案。如果放置的输入单元不是结构上相同的输入单元，例如不同的移动电话型号，则这至少是可能的。
如果数个输入单元位于触敏屏上且各被识别，则通常为每个输入单元创建耦合模式。耦合的输入单元然后可以彼此独立地与控制和处理单元交互。然而，也可以设想到数个放置或耦合的输入单元中的数个或一些例如经由控制和处理单元间接地彼此耦合，使得可以经由控制和处理单元在两个耦合的移动电话之间进行数据交换。
在此建议的系统包括：触敏屏(特别是先前描述的触敏屏)、控制和处理单元(特别是先前描述的控制和处理单元)、以及输入单元(特别是先前描述的输入单元)。
在这样的系统中，触敏屏包括用于收集第一传感器数据的电容传感器。输入单元包括导电结构，该导电结构在将输入单元放置在触敏屏上时引起局部电容变化，该局部电容变化可由触敏屏的电容传感器检测。
输入单元还包括用于收集第二传感器数据的传感器，其中该传感器设计成检测输入单元的放下。
输入单元配置为将第二传感器数据传输至控制和处理单元，而控制和处理单元配置为基于第一传感器数据和第二传感器数据的时间顺序来检查在具有导电结构的对象与屏幕接触的同时、是否已经检测到输入单元的放下。因此，控制和处理单元可以确定输入单元是否已经在屏幕上放下。控制和处理单元可以为输入单元的导电结构创建并存储电容图案，其中，电容图案包括空间解析表示，该空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示。
如果同时进行放下和放置，则控制和处理单元与输入单元通过数据交换来创建耦合模式。最初提出的目的也通过这种系统来实现。
要注意的是，该系统还可以包括数个触敏屏，例如两个触敏屏或十个触敏屏。一个或多个触敏屏可以均利用缆线连接到控制和处理单元，或者例如，如果它们离控制和处理单元更远，或者缆线是不希望的，则也可以通过无线连接、诸如像WLAN、蓝牙或移动无线电网络进行。然后，控制和处理单元通常可以配置为与附加屏幕交互，就像与第一触敏屏一样。在这样的情况下，另外还可能的是在数个屏幕之间提供交互，因此与数个触敏屏中的第一触敏屏相关的动作触发与数个触敏屏中的另一个相关的另一动作。
在本申请或如上所述的系统的上下文中使用触敏屏的方法至少包括以下步骤：
-通过触敏屏的电容传感器检测电容变化，其中，电容变化是由与屏幕接触的对象的导电结构引起的，并且将由电容传感器检测到的电容变化存储为第一传感器数据，
-通过输入单元的传感器检测输入单元的放下并且将由输入单元的传感器检测到的值存储为第二传感器数据，
-根据第一传感器数据和第二传感器数据的时间顺序，检查在对象接触屏幕的同时、是否已经检测到输入单元的放下，以便确定输入单元是否已经在屏幕上放下，
-为输入单元的导电结构创建并存储电容图案，其中，电容图案包括空间解析表示，该空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示。
-如果同时检测到接触和放下已经，则通过在控制和处理单元与输入单元之间交换数据、在触敏屏的控制和处理单元与输入单元之间创建耦合模式。
最初提出的任务同样通过这种方法来实现。通过该方法，可以检查在触敏屏上放置或放下的输入单元的特性(identity)，以确定其在屏幕上的位置和取向，并且允许在输入单元与触敏屏之间进行交互以及安全的数据交换，并为触敏屏提供不同的输入可能性，特别是通过触敏屏上输入单元的运动来进行输入。
本发明进一步涉及以下方面：
1.一种用于触敏屏的输入单元，所述输入单元包括存储器、通信单元、传感器和导电结构，
其中，所述导电结构设计成在将所述输入单元放置在触敏屏上时感应电容变化，所述电容变化可由触敏屏的电容传感器检测为第一传感器数据，
-将第二传感器数据发送到所述触敏屏的控制和处理单元，其中，所述第二传感器数据包括所述输入单元的传感器的数据，所述传感器设计为检测所述输入单元的放下，
-如果所述第一传感器数据和所述第二传感器数据指示放置和放下已经同时发生，并且已经创建并存储所述输入单元的导电结构的电容图案，通过从所述触敏屏的控制和处理单元接收数据和/或向所述触敏屏的控制和处理单元发送数据来创建与所述触敏屏的控制和处理单元的耦合模式，其中，所述电容图案包括空间解析表示，该空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示。
要注意的是，对于所提及的方法，也可以要求保护例如仅关于控制和处理单元或关于输入单元或关于系统提及的特征，且反之亦然。
此外，要注意的是，对于输入单元，也可以要求保护例如关于评估前述传感器的数据和/或信号并且仅关于控制和处理单元或系统提及的特征，且反之亦然。
附图说明
通过附图来说明本发明。在附图中：
图1a-图1c是输入单元的不同视图，
图2是一种系统，其包括触敏屏、控制和处理单元以及输入单元，
图3是图2的系统，还包括另一输入单元，
图4a-图4b为针对放置的输入单元、以空间解析方式表示为具有不同阈值的黑白图片的第一传感器信号，以及
图5是触敏屏的使用方法的表示。
具体实施方式
图1a-图1c以三个不同视图示出了设计为移动电话的输入单元1。图1a示出了斜视图，图1b是主视图，以及图1c是后视图。输入单元包括壳体1.3。在斜视图(图1a)和主视图(图1b)中可以看到具有触敏屏1.1和按钮1.2的前侧1.4。用户可以经由触敏屏1.1和按钮1.2进行输入，并且此外可以经由触敏屏实现视觉输出。此外，还可能的是输入单元设计有用于输出信号的另外的系统，例如用于声音输出的扬声器或振动系统。输入单元还具有：存储器，在该存储器中存储数据；以及一个或多个加速度传感器，用于收集第二传感器数据。输入单元的加速度可以通过加速度传感器来进行检测，例如，这意味着输入单元相对于地球重力场的对齐、以及围绕不同轴线的倾斜或旋转以及平移运动或位移都可以被检测到。因此，可以从第二传感器数据得出这样的动作。特别地，通过这种方式，可以确定输入单元是否被放下、放置在哪一侧以及是否放置在水平表面上。使用者放下和拾取输入单元带来特性加速度(characteristic acceleration)。因此，可以根据第二传感器数据的时间顺序重建一系列单独的放下过程或拾取过程。第二传感器数据至少部分地并且至少临时地存储在输入单元1的存储器中，并且设置有时间戳。除了加速度传感器之外，输入单元还包括可以用作颜色传感器的照相机。输入单元还可以包括距离传感器，例如红外线距离传感器。此外，输入单元1包括经由蓝牙用于发送和接收数据的蓝牙单元，以及用于经由WLAN用于发送和接收数据的WLAN单元。这样的传感器以及发送和接收单元通常被安装在移动电话中。
图1c示出了输入单元1的后侧1.5，出于说明目的，在其中包含了切口a，通过该切口暴露了输入单元1的内部。导电结构1.6在内部被识别出，所述结构例如包括电池的一部分、金属壳体部分和电导体以及输入单元的电路板上的其他金属组件。导电结构1.6形成导电组件的布置，所述导电组件至少部分地彼此导电连接。如在图2至图4的上下文中进一步解释的，该结构1.6通过触摸屏的触摸电容传感器来检测。
图2示出了一种系统，该系统包括被设计为桌面(table)的触敏屏2、控制和处理单元3以及图1的输入单元1。触敏屏具有经由缆线、在这种情况下经由USB 3.0与控制和处理单元3的通信连接A，并且输入单元1具有经由蓝牙与控制和处理单元2的无线通信连接B。如箭头所示，输入单元2被放下或放置在触敏屏2上。
由于输入单元的导电结构1.6，通过触敏屏2的电容传感器来检测触敏屏2上输入单元1的放置。通过触敏屏的电容传感器产生的相应的第一传感器数据作为模拟信号转发至触摸控制器，该触摸控制器的构造可以集成到触敏屏的电路板中，所述屏幕被设计为桌面，并且在桌面数据以0.1ms的时间间隔进行数字化和插值(interpolate)，然后与时间戳一起经由USB 3-0传输到控制和处理单元3，在控制和处理单元3接收、存储并且进一步处理第一传感器数据。在此，触摸控制器也可以是控制和处理单元3的一部分，并且控制和处理单元3或其部分可以同样地集成到触敏屏2的板中或集成到触敏屏的壳体中。
输入单元1沿着绘制箭头的放置或放下除了通过触敏屏的电容传感器检测之外，也通过输入单元1的加速度传感器来检测。借助于加速度传感器收集相应的第二传感器数据，并将该第二传感器数据与时间戳一起传输到控制和处理单元，在控制和处理单元接收、存储并且进一步处理第二传感器数据。替代地或附加地，放下还可以通过输入单元1的可能的距离传感器或照相机来检测。
控制和处理单元3基于时间戳检查第一传感器数据和第二传感器数据的时间顺序，并且由此确定由电容传感器检测的放置是否与由加速度传感器检测的放下同时进行。
通过这种时间比较，可以确定输入单元是否确实已经在屏幕上放下。在当前情况下，以10ms的间隔收集第一数据和第二数据。因此，在另一位置上的情况下，可以充分排除不是另一对象已经放置在触敏屏上。
在将输入单元1在触敏屏2上放下之后，控制和处理单元3根据第一传感器数据为输入单元的导电结构1.6创建电容图案并存储该图案，其中该电容图案包括空间解析表示，该空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示。这些电容图案将在图4的上下文中更详细地说明。
如果通过控制和处理单元3已经确认前述的放下和放置同时进行，并因此已经确保输入单元1位于触敏屏2上，则控制和处理单元通过向输入单元发送数据和/或从输入单元接收数据为输入单元创建耦合模式。
在创建耦合模式时，还可以考虑输入单元是否已放置在后侧，使得输入单元1的触敏屏1.1是可访问的并且是可见的，否则将不能进行耦合。优选地，这由加速度传感器的第二传感器数据确定，但是在某些情况下，也可以从第一传感器数据确定，这将在后面解释。
在创建耦合模式后，可以无线方式在控制和处理单元的存储器与输入单元的存储器之间交换数据。
在耦合模式，本文的控制和处理单元3还根据第一传感器数据确定触敏屏2上输入单元1的位置和取向。
图3示出了图2的系统，关于该系统，除了在此示出的输入单元之外，第二输入单元1'也放置在触敏屏上。第二输入单元1'包括与第一输入单元1相似或相同的特征。第二输入单元1'同样至少具有导电结构、触敏屏、按钮、存储器、加速度传感器和蓝牙通信单元。
控制和处理单元3基本上以与第一输入单元1相同的方式、与第二输入单元1'交互。控制和处理单元接收第二输入单元1'的加速度传感器的另外的第二传感器数据，利用该第二传感器数据可以得出放下，然后再次通过触敏屏的第一传感器数据和第二输入单元的附加第二传感器数据的时间顺序来检查第二单元1'是否已经放置在触敏屏2上。
在肯定测试的情况下，然后通过向第二输入单元1'发送数据和/或从第二输入单元1'接收数据来实现用于第二输入单元的导电结构的电容图案的创建和存储以及用于第二输入单元的耦合模式的创建。电容图案再次包括空间解析表示，该空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示。
在下文中描述系统的进一步的交互。在此要注意，考虑到一个放置的输入设备以及在多于两个的放置的输入设备，这些交互可以类似地实现。
控制和处理单元3配置为基于第一传感器数据和/或第二传感器数据来激活触敏屏2。这意味着，例如，如果输入单元1沿图中所示的箭头移动，则其由控制和处理单元记录，并且因此可以进行动作。特别地，如果存在耦合模式，则触敏屏2的显示可以根据该传感器数据来改变。控制和处理单元3可以例如颜色标记触敏屏2的表示放置的输入单元1的环境的区域，或者在该区域混合字母。
其他动作、例如数据交换也可以基于第一传感器数据和第二传感器数据来启动。例如，数据交换可以在控制和处理单元的存储器与输入单元1、1'的存储器之间开始，该输入单元1、1'被放置或推入触敏屏的某个通常标记的区域。
此外，控制和处理单元可以接收触敏屏的输入信号以及同样可以激活的输入单元的触敏屏的输入信号。
最后，可以说例如，触敏屏本身上例如通过手指的输入、以及通过其触敏屏或按钮到一个或多个输入单元中的输入、以及通过一个或多个输入单元的运动的附加输入可以作为控制和处理单元的输入可能性。另一方面，控制和处理单元3可以执行可能的动作。这些包括例如：修改触敏屏2的显示，修改一个输入单元1、1'或多个输入单元的显示，输入单元1、1'与控制和处理单元3之间的数据交换。考虑到数个放置的输入单元，关于各耦合到控制和处理单元3的两个或更多个输入单元1、1'之间交换数据的动作也是可能的。本文，可以基于各输入来进行各动作。
如果已经将输入单元在屏幕上放下，或者如果耦合模式已经通过放置而创建但没有通过设想动作结束，则通常可以进行此类输入和动作。
放置在屏幕上的方面在本文中可以用作安全功能。
图4a和图4b示出了黑白图片，其中以空间解析方式表示了触敏屏的电容传感器的第一传感器信号。在黑色背景上的白线表示彼此正交布置的电检测带状导体的触敏屏的电容栅格。水平检测带状导体在此位于中，并且竖直检测带状导体在与第一平面隔开的第二平面中，从而可以在水平线与竖直线之间的交叉点处测量电容(这表示检测带状导体彼此之间的投影)。如果将手指或放置的输入单元上的导电结构被带入到栅格附近，则电容在位于发生接触或接近的区域中的交叉点处改变。因此，交叉点代表像素，在像素处可以检测到空间解析电容变化。图中显示了已被放下输入单元的屏幕的细节。在已经放下输入单元的几个交叉点处记录电容变化，如果电容变化超过某个阈值，则通过在相应交叉点周围的正方形区域进行白色着色，可以在图片中识别出所述电容变化。因此，可以检测输入单元已经被放置在屏幕上的位置。特别地，该位置可以从图4a以及图4b中得出。
要注意的是，检测类型通常假定导电结构与地耦合。由此可以经由使用者的身体来实现耦合。但是，因此如果不触摸输入单元，也可以使用无源输入单元实现检测。因为除了所述栅格的水平和竖直检测带状导体之外，例如相邻的检测带状导体位于地上，所以如果导电结构的区域位于地上的检测带状导体上，则向下导电也是可能的。由于在通常的输入单元1的情况下，导电结构1.6在输入单元的较大区域上方延伸，因此不再需要用户触摸输入元件以通过触敏屏可靠地进行检测。
与本发明相关的是，除了这种电容变化的位置之外，其幅度也是可检测的，以便能够为输入单元1的导电结构1.6创建电容图案，所述图案包括空间解析表示，该空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示。
这例如通过使用不同的阈值来检测电容变化来实现，使得例如以最大值的10％、20％、30％、......、100％来触发信号。在本申请的上下文中使用至少两个这样的阈值。
图4a示出了在1pF的阈值下拍摄的照片，而图4b示出了在2.5pF的阈值下拍摄的照片。这分别对应于由手指引起的10pF的电容变化的10％和25％，且在此用作最大值。
这意味着对于已经以最大值的10％触发的第一信号(图4a)，只需要很小的电容变化即可。这几乎是在输入单元1接触屏幕的所有位置处引起的，因为即使导电结构1.6的弱导电部分或远离接触屏幕的输入单元的下侧1.5的那些部分也仍以足够强的方式与电容栅格交互。因此，图4a的图片再现了完整输入单元的轮廓。因此，它可以用于确定位置，但是不提供有关内部结构的信息。例如，不清楚上方和下方的位置以及输入单元位于前侧还是后侧。此外，不能确定输入单元的类型，例如它是哪种移动电话型号。
相反，存在至少2.5pF的电容变化时，仅触发第二信号(图4b)。这意味着电容变化仅由良好的导电性材料引起，该导电性材料位于靠近输入单元的后侧的层中。通过这种方式出现了更加差异化的图片。在该阈值处的导电结构1.6在彼此分开的两个区域中触发信号。第一较小区域在空间上位于第二较大区域的下方，在该第一较小区域中存在具有至少一个特定幅度的电容变化，在该第二较大区域中触发这种电容变化。由此破坏了对称性，且除了位置之外，还可以分析输入单元的取向。例如，通过比较来自控制和处理单元3的存储器的数据，可以确定输入单元1的上侧位于顶部，或者至少可以记录上面和下面与本输入单元不同，并且在旋转约180°后不会得到相同的图片。如果将输入单元1的加速度传感器另外用于检测运动，则该信息也是有帮助的，因为由此可以实现对于各种应用有用的冗余。
如所提到的，控制和处理单元可以将电容图案与已知的电容图案进行比较，以便例如识别输入单元1或其构造类型。识别可以是例如使用机器学习方法来自学习的。在此，应当注意，识别通常不仅可以基于电容变化的绝对值，因为绝对值取决于输入单元是否被触摸、输入单元位于屏幕上的位置以及输入单元如何取向。
如果检测到电容图案，则控制和处理单元可以基于第一传感器数据跟踪其运动，例如在屏幕上的旋转和/或平移。特别地，这可以在耦合模式下实现，并且通常包括第一传感器数据和第二传感器数据的评估和比较。
因此，在本申请的上下文中，图4a和图4b一起形成了可能的电容图案。替代如图4a和图4b中所表示的，在两个单独的黑白图片中表示，相同的信息内容也可以例如在单个灰度图片中表示。
图5示意性地示出了用于使用上述触敏屏或系统的方法的步骤S1至S15。在此描述的顺序表示示例性顺序，其中表示可能的交互，所述交互包括输入和执行的动作。由此可以得出许多其他可能性。在此描述的可能动作尤其可以从在此示出的可能输入中的每一个其他输入中激活。
步骤的时间顺序由带有字母t的箭头指示，因此首先执行顶部的步骤。
触敏屏、控制和处理单元3和输入单元1之间的交互(诸如，激活或数据交换)由箭头表示，这些箭头连接在1、2和3处标记的线。
在第一步骤S1中，通过触敏屏2的电容传感器以时间解析和局部解析(locally-resolved)的方式检测电容变化，并且将相应的第一传感器数据传输到控制和处理单元3，在此被接收并存储。
在步骤S2中，通过输入单元1的加速度传感器以时间解析的方式检测输入单元1的放下，并且将相应的第二传感器数据传输到控制和处理单元3，在此被接收并存储。
然后，控制和处理单元在步骤S3中检查第一传感器数据和第二传感器数据的时间顺序，以确定输入单元是否确实放置在触敏屏上，放下和放置是否同时实现。如果是这种情况，如箭头S1和S2的位置所指示，控制和处理单元将根据在S1中传输的第一传感器数据为输入单元的导电结构创建电容图案，并存储该电容图案，其中，电容图案包括空间解析表示，该空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示。在该步骤中，还可以将电容图案与已知的电容图案进行比较。此外，输入单元的位置和取向通常根据步骤S1中传输的第一传感器数据来确定。
然后在步骤S4中，控制和处理单元通过将数据发送到输入单元来与输入单元创建耦合模式。
在步骤S5中，控制和处理单元3从输入单元1接收数据。该数据还可以涉及耦合模式的创建，或者可以基于输入单元的触敏屏的输入，或者可以传输存储器数据。
在步骤S6中，控制和处理单元3通过激活它来与触敏屏2交互，并且例如在该处显示已创建耦合模式。
在步骤S7中，控制和处理单元3接收属于触敏屏上输入单元1的运动的第一传感器数据。
在步骤S8中，控制和处理单元3与步骤S7同时从输入单元1接收第二传感器数据，所述第二传感器数据属于相同的运动。
要注意的是，同样可能的是如在S7和S8中被检测到的运动仅由传感器之一检测，因此S7而不是S8、或S8而不是S7被执行。所描述的双重检测可能性然后可以用作安全功能，尽管如此也记录了运动。
步骤S7和S8中的运动由控制和处理单元跟踪，并且在本实施例中可以解释为命令，基于此在步骤9中，控制和处理单元激活触敏屏2，并且在步骤S10中激活输入单元的可选的触敏屏1.1。在本文，步骤S9和S10可以同时实现或以任意顺序一个接另一个实现。
在步骤S11中，进行通过手指输入到触敏屏中。这由控制和处理单元记录并且被解释为激活步骤S12的命令。在S12中，将预存储的数据从控制和处理单元3的存储器复制到输入单元1的存储器中。
在S13中，第一传感器数据被传输到控制和处理单元，所述第一数据能够与拾取相关联。同时，在S14中，从输入单元传输相应的第二传感器数据。在此也类似于上面的步骤(S7、S8)，仅可以进行S13或仅执行S14，以便检测拾取。在步骤S15中，控制和处理单元在解释该数据之后结束或基于实现的拾取而改变耦合模式。
附图标记清单
1、1’ 输入单元
1.1 具有输入单元的触敏屏
1.2 输入单元的按钮
1.3 输入单元的壳体
1.4 输入单元的前侧
1.5 输入单元的后侧
1.6 输入单元的导电结构
2 触敏屏
3 控制和处理单元
a 输入单元的后侧的细节
A 触敏屏与控制和处理单元之间的通信连接
B、B’ 输入单元与控制和处理单元之间的无线通信连接。

Claims (15)

1.一种用于触敏屏(2)的控制和处理单元(3)，所述控制和处理单元(3)包括通信单元和存储器，其中，所述控制和处理单元(3)配置为用于：
接收通过所述触敏屏(2)的电容传感器产生的第一传感器数据，
接收从输入单元(1)传输到所述控制和处理单元(3)的第二传感器数据，其中，所述第二传感器数据包括所述输入单元(1)的传感器的数据，所述传感器设计为检测所述输入单元(1)的放下，
基于所述第一传感器数据和所述第二传感器数据的时间顺序，检查在将具有导电结构的对象放置到所述触敏屏(2)上的同时、是否已经检测到所述输入单元(1)的放下，以便确定所述输入单元(1)是否已经在所述触敏屏(2)上放下，
为所述输入单元(1)的所述导电结构(1.6)创建并存储电容图案，其中，所述电容图案包括空间解析表示，所述空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或由此得出的变量的空间解析表示，
如果已经同时检测到所述放置和所述放下，则通过将数据发送到所述输入单元和/或从所述输入单元接收数据来为所述输入单元(1)创建耦合模式。
2.根据权利要求1所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：如果所述输入单元(1)已经被放下至所述触敏屏(2)上，则确定所述输入单元(1)在所述触敏屏(2)上的位置。
3.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：将所述输入单元(1)的所述电容图案与已知的电容图案进行比较。
4.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：从所述输入单元(1)的所述电容图案来确定所述输入单元(1)的取向。
5.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：如果所述输入单元(1)已经在所述触敏屏(2)上放下，则通过评估所述第一传感器数据和/或所述第二传感器数据，特别地通过比较所述第一传感器数据和所述第二传感器数据，来跟踪所述输入单元(1)在所述触敏屏(2)上的旋转和/或平移。
6.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：如果所述输入单元(1)已经在所述触敏屏(2)上放下，则在所述控制和处理单元(3')的所述存储器与所述输入单元(1)的存储器之间进行无线数据交换(B、B')。
7.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：接收从所述输入单元(1)传输到所述控制和处理单元(3)的第二传感器数据，其中，所述第二传感器数据包括：所述输入单元的加速度传感器的数据、和/或陀螺仪的数据、和/或距离传感器的数据、和/或颜色传感器的数据、和/或GPS系统的数据。
8.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为：基于所述第一传感器数据和/或所述第二传感器数据来激活所述触敏屏(2)，和/或配置为：接收所述触敏屏(2)的输入信号。
9.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为：激活所述输入单元(1)的触敏屏(1.1)，和/或配置为：接收所述输入单元(1)的所述触敏屏(1.1)的输入信号。
10.根据权利要求9所述的控制和处理单元(3)，其配置为：基于所述输入单元(1)的所述触敏屏(1.1)的所述输入信号来激活所述触敏屏(2)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：确定所述第一传感器数据和所述第二传感器数据的时间顺序，各具有100ms、优选50ms、特别优选20ms、特别是至少10ms的精度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：如果所述第一传感器数据和/或所述第二传感器数据能够归因于所述输入单元(1)的拾取，则结束所述耦合模式。
13.根据前述权利要求中任一项所述的控制和处理单元(3)，其配置为用于：
-接收至少一个另外的输入单元(1')的另外的第二传感器数据，所述另外的第二传感器数据从所述至少一个另外的输入单元(1')传输到所述控制和处理单元(3)，其中，所述第二传感器数据包括所述至少一个另外的输入单元(1')的传感器的数据，所述传感器设计为检测所述至少一个另外的输入单元(1')的放下，
-基于第一传感器数据的时间顺序和所述另外的第二数据的时间顺序，检查关于在将具有导电结构的另一对象放置到所述屏幕上的同时、是否已经检测到所述至少一个另外的输入单元(1')的放下，以便确定是否所述至少一个另外的输入(1')已经被放下至触敏屏(2)上，
-为所述另外的输入单元(1')的导电结构创建并存储电容图案，
-如果已经同时检测到所述放置和所述放下，则通过向所述至少一个另外的输入单元(1')发送数据和/或从所述至少一个另外的输入单元(1')接收数据，为所述至少一个另外的输入单元(1')创建耦合模式。
14.一种具有触敏屏(2)、控制和处理单元(3)和输入单元(1)的系统，其中，
-所述触敏屏(2)包括用于收集第一传感器数据的电容传感器，
-所述输入单元(1)包括导电结构(1.6)，在将所述输入单元(1)放置在所述触敏屏(2)上时，所述导电结构感应电容变化，所述电容变化可由所述触敏屏(2)的所述电容传感器来检测，
-所述输入单元(1)包括用于收集第二传感器数据的传感器，其中所述传感器设计为检测所述输入单元(1)的放下，
-所述输入单元(1)配置为将所述第二传感器数据传输到所述控制和处理单元(3)，
-所述控制和处理单元(3)配置为基于所述第一传感器数据和所述第二传感器数据的时间顺序，检查在将具有导电结构的对象放置在所述触敏屏(2)上的同时、是否已经检测到所述输入单元(1)的放下，以便确定所述输入单元(1)是否已经在所述触敏屏(2)上放下，且所述控制和处理单元(3)配置为为所述输入单元(1)的所述导电结构(1.6)创建并存储电容图案，其中，所述电容图案包括空间解析表示，所述空间解析表示为至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的空间解析表示，
-所述控制和处理单元(3)和所述输入单元(1)配置为：如果已经同时检测到所述放置和所述放下，则通过数据交换来创建耦合模式。
15.一种使用触敏屏(2)的方法，其至少包括以下步骤：
-通过触敏屏(2)的电容传感器检测电容变化，其中，所述电容变化是由放置在所述触敏屏(2)上的对象的导电结构引起的，
-通过输入单元的传感器来检测所述输入单元的放下，
-检查在将具有导电结构的对象放置到所述触敏屏(2)上的同时、是否已经检测到所述输入单元(1)的放下，以便确定所检测的导电结构是否为所述输入单元(1)的导电结构(1.6)以及所述输入单元(1)是否已经在所述屏幕(2)放下，
-为所述输入单元(1)的所述导电结构(1.6)创建并存储电容图案，其中，所述电容图案包括至少两个不同大的电容变化、或至少三个不同大的成对电容值、或从中得出的变量的局部解析表示，
-如果已经同时检测到所述放置和放下，则通过所述控制和处理单元(3)与所述输入单元(1)之间的数据交换，在所述触敏屏(2)的控制和处理单元(3)与所述输入单元(1)之间创建耦合模式。
CN201880092584.6A 2018-04-20 2018-12-18 用于触敏屏的控制和处理单元、具有该控制和处理单元的系统以及使用方法 Pending CN112005206A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18168536.3A EP3557397A1 (de) 2018-04-20 2018-04-20 Steuer- und verarbeitungseinheit für einen berührungsempfindlichen bildschirm, system damit und verfahren zur verwendung
EP18168536.3 2018-04-20
PCT/EP2018/085509 WO2019201464A1 (de) 2018-04-20 2018-12-18 Steuer- und verarbeitungseinheit für einen berührungsempfindlichen bildschirm, system damit und verfahren zur verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112005206A true CN112005206A (zh) 2020-11-27

Family

ID=62044586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880092584.6A Pending CN112005206A (zh) 2018-04-20 2018-12-18 用于触敏屏的控制和处理单元、具有该控制和处理单元的系统以及使用方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11320947B2 (zh)
EP (2) EP3557397A1 (zh)
JP (1) JP7237143B2 (zh)
KR (1) KR102566520B1 (zh)
CN (1) CN112005206A (zh)
PT (1) PT3574398T (zh)
WO (1) WO2019201464A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4130946A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-08 Interactive Scape GmbH Method and system for calibrating and operating a capacitive sensor
EP4141627A1 (en) 2021-08-26 2023-03-01 Interactive Scape GmbH Controller and method for controlling a mutual capacitive sensor array, and sensor system

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201025716Y (zh) * 2007-03-17 2008-02-20 刘洋 可旋转娱乐手机
CN102073427A (zh) * 2011-01-04 2011-05-25 苏州瀚瑞微电子有限公司 电容触摸屏多指检测的方法
CN102253778A (zh) * 2011-07-22 2011-11-23 苏州瀚瑞微电子有限公司 一种电容传感器的定位方法
US20120327013A1 (en) * 2011-06-22 2012-12-27 Lee Jeffery T Method and apparatus for initiating operations on a touch device
US20130278540A1 (en) * 2012-04-20 2013-10-24 Esat Yilmaz Inter Touch Sensor Communications
CN104063978A (zh) * 2014-06-20 2014-09-24 上海斐讯数据通信技术有限公司 移动终端防盗方法及适用的移动终端防盗装置和移动终端
EP2843515A1 (en) * 2013-08-28 2015-03-04 Elias Lin Input and/or readout element for a touchscreen
US20150065046A1 (en) * 2013-08-27 2015-03-05 Motorola Solutions, Inc. Localized visible light communications among wireless communication devices
CN105078409A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 三星电子株式会社 信息管理方法和电子装置
WO2017057106A1 (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 日本電気株式会社 入力装置、入力方法、及びプログラム
CN107209610A (zh) * 2015-02-20 2017-09-26 高通股份有限公司 交互式触摸屏和传感器阵列

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6755533B2 (en) * 2001-11-29 2004-06-29 Palm, Inc. Moveable display device for three dimensional image creation
US6710754B2 (en) * 2001-11-29 2004-03-23 Palm, Inc. Moveable output device
JP4538610B2 (ja) * 2006-05-18 2010-09-08 独立行政法人産業技術総合研究所 情報入出力システム
US20080150921A1 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 Microsoft Corporation Supplementing and controlling the display of a data set
US7979315B2 (en) * 2007-03-14 2011-07-12 Microsoft Corporation Virtual features of physical items
KR101434295B1 (ko) * 2008-01-07 2014-09-25 삼성전자주식회사 디스플레이 장치에 표시된 화면의 일부분을 전자장치를통해 ｇｕｉ로 제공하는 방법 및 이를 적용한 전자장치
JP2010140322A (ja) 2008-12-12 2010-06-24 Sony Corp 情報処理装置、情報処理方法、プログラムおよび情報処理システム
CN107273021A (zh) * 2010-11-22 2017-10-20 株式会社Ip舍路信 信息输入系统、程序、介质
JP2015115046A (ja) * 2013-12-16 2015-06-22 ソニー株式会社 情報処理装置、プログラム、情報処理方法及び情報処理システム
JP2016110469A (ja) * 2014-12-09 2016-06-20 レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド 協働動作をする情報処理装置、携帯式電子機器、および位置の特定方法
JP6384376B2 (ja) * 2015-03-25 2018-09-05 沖電気工業株式会社 情報処理装置、プログラム、携帯端末、及び情報処理システム
JP6683952B2 (ja) * 2016-07-06 2020-04-22 株式会社セガゲームス 指示デバイス、及び製造方法
DE102017201042A1 (de) * 2017-01-23 2018-07-26 Interactive Scape Gmbh Eingabeelement für einen berührungsempfindlichen Bildschirm
US10852859B2 (en) * 2018-07-20 2020-12-01 Dell Products L.P. System and method of utilizing peripherals
US10976837B2 (en) * 2019-08-20 2021-04-13 Sigmasense, Llc. User input passive device for use with an interactive display device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201025716Y (zh) * 2007-03-17 2008-02-20 刘洋 可旋转娱乐手机
CN102073427A (zh) * 2011-01-04 2011-05-25 苏州瀚瑞微电子有限公司 电容触摸屏多指检测的方法
US20120327013A1 (en) * 2011-06-22 2012-12-27 Lee Jeffery T Method and apparatus for initiating operations on a touch device
CN102253778A (zh) * 2011-07-22 2011-11-23 苏州瀚瑞微电子有限公司 一种电容传感器的定位方法
US20130278540A1 (en) * 2012-04-20 2013-10-24 Esat Yilmaz Inter Touch Sensor Communications
US20150065046A1 (en) * 2013-08-27 2015-03-05 Motorola Solutions, Inc. Localized visible light communications among wireless communication devices
EP2843515A1 (en) * 2013-08-28 2015-03-04 Elias Lin Input and/or readout element for a touchscreen
CN105078409A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 三星电子株式会社 信息管理方法和电子装置
CN104063978A (zh) * 2014-06-20 2014-09-24 上海斐讯数据通信技术有限公司 移动终端防盗方法及适用的移动终端防盗装置和移动终端
CN107209610A (zh) * 2015-02-20 2017-09-26 高通股份有限公司 交互式触摸屏和传感器阵列
WO2017057106A1 (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 日本電気株式会社 入力装置、入力方法、及びプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
EP3574398A1 (de) 2019-12-04
KR20210018992A (ko) 2021-02-19
JP2021522624A (ja) 2021-08-30
PT3574398T (pt) 2020-11-04
US20210263617A1 (en) 2021-08-26
KR102566520B1 (ko) 2023-08-11
WO2019201464A1 (de) 2019-10-24
EP3557397A1 (de) 2019-10-23
US11320947B2 (en) 2022-05-03
JP7237143B2 (ja) 2023-03-10
EP3574398B1 (de) 2020-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104345972B (zh) 用于操作电子装置的方法、电子装置和计算机可读介质
CN103154880B (zh) 评估相对于显示器的输入
JP5423686B2 (ja) コンピュータプログラム、入力装置及び入力方法
JP5434997B2 (ja) 画像表示装置
EP3208733B1 (en) Terminal device, method, and program
US11157714B2 (en) Method for determining a finger motion on a fingerprint sensor
CN105745606A (zh) 基于图像识别触摸敏感表面的目标触摸区域
CN104765461B (zh) 一种控制方法及电子设备
CN108307051B (zh) 电子装置、碰撞数据处理方法及相关产品
CN110073354A (zh) 用于用户的生物识别认证的电子设备
CN103064519A (zh) 一种信息内容的显示控制方法及终端
CN112005206A (zh) 用于触敏屏的控制和处理单元、具有该控制和处理单元的系统以及使用方法
CN107111393A (zh) 用于局部化的力感测的装置和方法
US20140207407A1 (en) Near-surface object sensing device and sensing method
US20220334656A1 (en) Arrangement for recognition by a touch-sensitive sensor matrix
JP2015035051A (ja) タッチパネル、情報記録媒体、および情報取得方法
CN106095298A (zh) 用于电容性输入装置的混合检测
KR20160105825A (ko) 연속적으로 정전용량을 측정하여 객체를 인지하는 시스템 및 방법
JP5080409B2 (ja) 情報端末装置
WO2017004998A1 (en) System for directing action of self-propelled physical object and method thereof
US20170115767A1 (en) Device with mechanical keys and capacitance measurement
CN111062320A (zh) 高架桥识别方法及相关产品
US20210382615A1 (en) Device and method for providing feedback for user input in electronic device
JP5891898B2 (ja) 情報処理装置、プログラム、及び情報処理方法
US11307681B2 (en) Fingerprint sensing system and method for providing user input on an electronic device using a fingerprint sensor

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination