DE60223072T2

DE60223072T2 - Touchpad für simultaneingaben

Info

Publication number: DE60223072T2
Application number: DE60223072T
Authority: DE
Inventors: Jin Lu
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: US20030085882A1; EP1446764A1; WO2003041006A1; CN100353305C; KR20040063142A; US6995752B2; ATE376223T1; CN1582453A; KR100971455B1; JP2005509221A; ES2295421T3; JP4194944B2; DE60223072D1; EP1446764B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Touchpads und insbesondere auf ein Touchpad für Simultaneingaben von Daten.
Zur Zeit werden Touchpads in vielen Formen von Applikationen und in mehreren Anordnungen verwendet. Sie werden bei Computer zur Steuerung des Cursors sowie bei Videospielcontrollern und Tastenfeldern von Sicherheitssystemen verwendet, um nur einige zu nennen. Herkömmliche Touchpads sind im Allgemeinen nur imstande, jeweils nur eine Berührung zu registrieren, und im Allgemeinen sind sie nicht imstande, eine Berührung zu registrieren, wenn die Berührung nicht an einer bestimmten Stelle auf dem Touchpad stattfindet. Im Allgemeinen werden Touchpads, die mit Computerapparatur verwendet werden, eine Anfangsstelle registrieren, wo der Finger das Pad berührt, und eine darauf folgende Fingerbewegung wird auf diese Anfangsstelle bezogen. Weiterhin können bestimmte Computer Touchpads zwei spezielle Stellen enthalten, wo ausgeübter Druck mit dem Klicken einer linken oder rechten Maustaste übereinstimmt. Andere Computer Touchpads fühlen einzelne Berührungen oder doppelte Berührungen mit dem Finger an eine Stelle auf dem Touchpad als dem Klicken einer linken oder rechten Maustaste entsprechend. Auf diese Weise wird ein Einzelpunkt-Touchpad vorwiegend als eine Cursoranordnung bei einem Computer verwendet oder mit einer Anordnung, die nur eine spezifisch lokale Berührung, wie bei einem Tastenfeld, registriert.
Neue Technologien, die Videospielsysteme, Computer, sowie Anordnungen mit elektronischer Musik, umfassen erfordern das Bedürfnis nach Mehrstellen-Touchpadtechnologie. Ein Mehrstellen-Touchpad kann mehrere Berührungsstellen gleichzeitig auf einem einzelnen Touchpad fühlen. Zur Zeit umfassen Mehrstellen-Touchpadtechnologien die Verwendung von Faseroptik auf Basis von druckempfindenden Kraftfühlwiderständen ("Force Sensing Resistors^TM") (FSR) piezoelektrischen Sensoren und kapazitiven Berührungssensoren. Die oben genannten Technologien ermöglichen es, dass Pads mehrere Berührungen registrieren. Aber insbesondere in dem Fall von Kraftfühlwiderständen, piezoelektrischen Sensoren und kapazitiven Berührungssensoren wird eine Berührung des Touchpads nicht detektiert, es sei denn, dass der Sensor auf dem Touchpad direkt berührt wird. Folglich wird, wenn der Raum zwischen Sensoren berührt wird, eine Berührung nicht einwandfrei detektiert oder registriert.
Ein anderes wünschenswertes Merkmal von Mehrstellen-Touchpads ist die Fähigkeit Druck zu messen, sowie Berührungen an mehreren Stellen. FSRs, piezoelektrische Sensoren und kapazitive Berührungssensoren sind andere Typen von Sensoren, die auf Druck reagieren können. Sie leiden aber an demselben Problem wie oben genannt, und zwar gibt es beim Messen von Druck, wenn nicht unmittelbar berührt, nur wenig Reaktion, eine nicht einwandfreie Reaktion oder überhaupt keine Reaktion von den Sensoren.
Auf diese Weise haben die oben genannten Touchpads nur einen begrenzten Anwendungsbereich für einen Benutzer, der versucht, mehrere Typen von Anordnungen mit Präzision und Genauigkeit zu steuern. Auf entsprechende Weise gibt es ein Bedürfnis nach einem Mehrstellen-Touchpad, der gewährleistet, dass gleichzeitig mehrere Berührungen genau und präzise gefühlt und registriert werden. Es gibt auch den Wunsch, dass Mehrstellen-Touchpads genau und präzise den Druck fühlen und registrieren, der durch die Berührung ausgeübt wird.
WO 97/18547 beschreibt eine Eingabeanordnung, betrieben von den Fingern einer Hand des Benutzers um Textelemente einzugeben. Ein spezifisches Textelement wird eingegeben, wenn die Anordnung ein spezielles Muster einer bestimmten Anzahl räumlicher Muster von zwei oder drei gleichzeitig durchgeführten Berührungen detektiert (beispielsweise Seite 4, Zeile 24 – Seite 5, Zeile 19; Seite 6, Zeilen 17–20; Anspruch 1). Eine Zunahme des Drucks kann gefühlt werden um ein Symbol der mehrfach gestaffelten Taste zu selektieren (Seite 7, Zeilen 22–26; Seite 12, Zeilen 7–11; Seite 13, Zeilen 18–22). Anstelle von Druck kann ein zweiter Finger verwendet werden um zwischen verschiedenen Ebenen zu unterscheiden. Das bekannte System benutzt Druckzunahmedetektion um zwischen verschiedenen Ebenen von Zeichen zu unterscheiden, fühlt aber nicht den Druck um Stellen zu berechnen. Berührungsaktionen werden gefühlt unter Anwendung kapazitiver Messungen (beispielsweise Seite 5, Zeilen 14–17).
US 5.159.159 beschreibt einen Touchsensor, der die zweidimensionale Position und den Druck eines Stiftes oder eines Fingers fühlt, der die Oberfläche berührt. Der Sensor hat zwei isolierende Substrate, die sich über das zu fühlende Gebiet erstrecken. Ein erster fester Widerstand bildet einen etwaigen Gradienten über das erste Substrat in einer X Positionsdimension. Ein zweiter fester Widerstand bildet einen etwaigen Gradienten über das zweite Substrat in einer Y Positionsdimension. Zwischen den Substraten befindet sich ein kraftvariabler Widerstand, der den örtlichen Widerstand unter der Berührungsstelle als eine Funktion des Berührungsdrucks ändert (Kurzfassung). In einer speziellen Ausführungsform ist der Y feste Widerstand in verschiedene Segmente aufgeteilt, die verschiedene Y Berührungszonen bilden. Jedes Y feste Widerstandssegment hat auch unabhängige Terminals, so dass jede Y Berührungszone nacheinander abgetastet werden kann und unabhängig von den anderen Berührungszonen analysiert werden kann. Dadurch kann jede Berührungszone an dem Berührungssensor eine einzelne Berührungsstelle detektieren, und zwar unabhängig von den anderen Berührungszonen. Ein ähnliches Schema kann angewandt werden um den X festen Widerstand in Segmente aufzuteilen, wobei eine Matrix von X-Y Berührungszonen geschaffen wird (Spalte 11, Zeilen 55–66). Auf entsprechende Weise benutzt dieses bekannte System Segmente, die unabhängig voneinander abgetastet werden können um die Mehrberührungsregistrierungen zu implementieren. Dieser Stand der Technik ist im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8 anerkannt.
US 5.488.204 beschreibt ein Annäherungssensorsystem mit einem Berührungssensorpad mit einer Sensormatrixanordnung mit einer charakteristischen Kapazität bei horizontalen und vertikalen Leitern, die zu Sensorpads miteinander verbunden sind. Die Kapazität ändert sich als eine Funktion der Annäherung an ein Objekt oder an Objekte in der Sensormatrix. Die Änderung der Kapazität jedes Knotens in der X- und in der Y-Richtung der Matrix wegen der Annäherung eines Objektes wird in einen Satz von Spannungen in der X- und Y-Richtung umgewandelt. Diese Spannungen werden von einer Schaltungsanordnung zum Entwickeln elektrischer Signale verarbeitet, die für den Schwerpunkt des Profils des Objektes repräsentativ sind, d. h. die Position in der X- und Y-Richtung. Rauschreduktions- und Hintergrundpegeleinstellungstechniken, die in der Architektur verfügbar sind, werden benutzt (Zusammenfassung). Der Fingerdruck wird erhalten durch Summierung der Kapazitäten, die an den Fühlleitungen gemessen werden (Spalte 22, Zeilen 13–14). Die Positionsfühltechnologie hat vielmehr allgemeine Anwendung als die Computermaus, weil der Sensor detektieren und berichten kann, wenn eine oder mehrere Stellen berührt werden. Außerdem kann der Detektor den Druck der Berührung fühlen (Spalte 5, Zeilen 25–30). Wenn mehr als ein Objekt vorhanden ist, berechnet der Positionssensor die Schwerpunktstelle des kombinierten Satzes von Objekten. Weil aber der ganze Pad profiliert ist, ist genügend Information verfügbar um einfache Mehrfingerattitüden zu unterscheiden um eine kraftvollere Benutzerschnittstelle zu ermöglichen (Spalte 6, Zeilen 26–32). Der Sensor kann sich nach jeder beliebigen Oberfläche fügen und kann derart gemacht werden, dass er mehrere Berührungsstellen detektiert, wodurch es ermöglicht wird, eine kräftigeren Joystick zu schaffen (Spalte 33, Zeilen 9–11). Obschon US 5.488.204 die Fähigkeit nenn, mehrere Berührungsstellen zu verarbeiten, lehrt sie weder noch schlägt vor, wie die vielen Berührungsstellen aus der kapazitiven Auslese hergeleitet werden sollen. Es wird weder gelehrt, noch vorgeschlagen, dass einzelne Druckwerte an den einzelnen Berührungsstellen berechnet werden können, geschweige denn, wie. Weiterhin wird explizit beschrieben, dass der Druck durch Summierung der Kapazitäten aller Fühlleitungen berechnet wird und auf entsprechende Weise, dass nicht mehrere Druckfühlanordnungen als einzelne Entitäten verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wird in den Ansprüchen 1 und 8 beschrieben. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfach-Touchpadanordnung, wobei Dehnungsmessstreifen oder vergleichbare Messanordnungen zum Messen der Stelle und des Berührungsdrucks verwendet werden, die eine genaue und präzise Berührung des Touchpads gewährleisten. Eine derartige Touchpadanordnung nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in den Stand gesetzt werden, simultan mehrere Berührungen zu fühlen sowie genau und präzise den Betrag an Druck, bei jeder Berührung ausgeübt, zu registrieren. Es können mehrere Ausgangssignale von dem Touchpad kompiliert werden und zu einem einzigen Satz von Stellen und Drücken berechnet werden, assoziiert mit Berührungsstellen, und zwar unter Hilfe eines speziell geschriebenen und entworfenen Algorithmus, der in einen digitalen Signalprozessor (DSP) hinein programmiert werden kann.
Ein Touchpad nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Berührungsfläche aufweisen. Eine Anzahl Drucksensoren, wie Dehnungsmessstreifen sind unterhalb der Berührungsfläche vorgesehen und damit gekoppelt. Wenn ein Benutzer die Oberfläche an mehreren Stellen berührt, senden die Drucksensoren Druckauslesesignale zu einem Prozessor, der diese Auslesewerte benutzt zum Berechnen von Berührungsstellen und vorzugsweise auch des Berührungsdrucks. Der Prozessor kann dann Steuersignale senden um die Wirkung der Anordnung zu steuern.
Andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung dürften aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen, die im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher betrachtet wird. Es dürfte aber einleuchten, dass die Zeichnung nur zur Illustration und nicht zur Definition der Grenzen der vorliegenden Erfindung gegeben wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schaubildliche Draufsicht des Mehrfach-Touchpads nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Draufsicht des Mehrfach-Touchpads nach 1,
3 einen Schnitt gemäß der Linie 303 durch den Mehrfach-Touchpad nach 2, und
4 ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Prozesses der Inhaltssteigerung nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfach-Touchpadanordnung mit einer Berührungsfläche mit einer oberen Fläche, die eine Ebene definiert, und auch mit einer Basis mit einer Fläche, die eine Ebene definiert. Wenigstens eine Wand erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht zu und weg von der Ebene an dem Rand der Basis. Die Basis und wenigstens eine Wand bilden eine Touchpad-Einkapselung. Eine Trägerschicht, hergestellt aus weichem, biegsamem Material, wird vorzugsweise unter der Berührungsfläche vorgesehen. Die Oberseite der Trägerschicht enthält eine Anzahl Druckleseanordnungen, wie Dehnungsmessstreifen, die mit der Oberseite der Trägerschicht verklebt oder auf anderem Wege gekoppelt sind, vorzugsweise in einer Matrixkonfiguration. Eine Berührungsschicht, die aus dünnem filmartigem Material gebildet ist, wird vorzugsweise oben auf der Dehnungsmessstreifenmatrix vorgesehen. Die Berührungsschicht wird vorzugsweise mit der Oberseite der der Dehnungsmessstreifenmatrix verklebt oder auf anderem Wege damit vereint. Die Dehnungsmessstreifenmatrix kann dazu zwischen der Trägerschicht und der Berührungsschicht vorgesehen werden.
Jeder Dehnungsmessstreifensensor kann mit einem Paar Sensordrähten versehen werden um Änderungen in dem Widerstand aus dem Dehnungsmessstreifensensor zu messen, herrührend aus einer einigen Berührung und Druck oder eine Anzahl Berührungen und Drücke an Stellen über die Fläche verteilt. Das Sensordrahtpaar von jeder Dehnungsmessstreifenmatrix ist vorzugsweise über ein einziges Signalkabel mit einem digitalen Signalprozessor (DSP) verbunden. Der DSP ist vorzugsweise derart konstruiert, dass er die Stromänderung (und/oder die Spannungsänderung) an dem Dehnungsmessstreifensensor als ein Maß der Belastung misst und diese Information in Bezug auf die Belastung benutzt um die genauen Stellen und die relativen Drücke der Berührungsstellen auf Basis eines vorprogrammierten mathematischen Algorithmus in dem DSP zu berechnen. Die berechneten Ergebnisse aus dem DSP Algorithmus können einer Applikationsplatte zugeführt werden, wo die Stellen der Berührungspunkte und/oder der gefühlte Druck von den gewünschten Applikationen verwendet werden.
Anhand der Zeichnung werden nun die jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den 1–3 ist eine Mehrfach-Touchpadanordnung, konstruiert entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Mehrfach-Touchpad 10 ist vorzugsweise einheitlich gebildet und umfasst eine Basis 20 mit einer oberen Fläche 38, die eine Ebene definiert. Eine Wand 14 erstreckt sich im Allgemeinen senkrecht zu und weg von der Ebene der oberen Fläche 38 an einem Rand der Basis 20. Die Basis, kombiniert mit wenigstens einer Wand 14, dient zum Bilden einer Touchpadeinkapselung 12.
In 3, als Fortsetzung der 1 und 2, können eine Trägerschicht 26 mit einer oberen Fläche 32 und einer unteren Fläche 28 nahezu der gleichen Größe und Form wie die Touchpadeinkapselung 12 sein. Die Trägerschicht 26, die aus einem weichen schaumartigen material mit Stoß dampfenden Eigenschaften gebildet sein kann, ist innerhalb der Touchpadeinkapselung 12 vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich die untere Fläche 28 der Trägerschicht grenzend an und parallel zu der oberen Schicht 38. Eine Anzahl Sensoren, vorzugsweise Dehnungsmessstreifen 16, ist grenzend an die obere Fläche 32 der Trägerschicht vorgesehen, vorzugsweise in einer Matrixkonfiguration.
Es können mehrere Sensortypen, die dem Fachmann bekannt sind, wie beispielsweise "Force Sensing Resistors^TM" (FSR), piezoelektrische Sensoren und kapazitive Berührungssensoren bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Dehnungsmessstreigen 16 können aber genauere Reaktionseigenschaften bieten und können kosteneffektiver sein im vergleich zu den anderen Sensoren, die dem Fachmann bekannt sind. Dehnungsmessstreifen 16 sind die bevorzugten Sensoren zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung.
In 3 ist, wie in den 1 und 2, eine Berührungsschicht 24 auf Dehnungsmessstreifen 16 vorgesehen und ist damit verklebt, wobei Dehnungsmessstreifen 16 eine Matrixkonfiguration bilden zum Effektuieren eines akzeptierbaren Deckungsgrades und Reaktionsgrades für das Mehrstellen-Touchpad 10. In der Praxis werden Dehnungsmessstreifen 16 eine Verformung der Kombination aus dem Dehnungsmessstreifen 16 und der Berührungsschicht 24 fühlen, was eine proportionale Änderung in dem Widerstand des Dehnungsmessstreifens 16 verursachen wird. Wenn an den Dehnungsmessstreifen 16 eine Spannung angelegt wird, werden die Verformung und folglich die Änderung im Widerstand zu einer Änderung in dem Strom führen, der durch den Dehnungsmessstreifen 16 fließt (oder eine Änderung der Spannung daran) verursachen; wobei eine Stromänderung (oder Spannungsänderung) messbar ist.
Wie in den 1–3 dargestellt, gibt es eine Berührungsschicht 24 mit einer oberen Fläche 18 und einer unteren Fläche 34, wobei die Berührungsschicht 24 auf vorteilhafte Art und Weise aus einem elastischen Material, wie Federstahl oder Bronze, gebildet ist, und wobei die Berührungsschicht 24 weiterhin Eigenschaften zum Isolieren der Dehnungsmessstreifen 16 gegenüber Feuchtigkeit und Staubeindringung aufweist, während sie auch empfindlich für und präzise gegenüber Berührung ist. Grenzend an die Dehnungsmessstreifen 16 ist die Trägerschicht 26 vorgesehen, welche die Dehnungsmessstreifen 16 flach hält, wenn kein Druck darauf ausgeübt wird, wobei fehlerhaftes Auslesen des Mehrstellen-Touchpads 10 vermieden wird.
In 2 enthalten die Dehnungsmessstreifen 16 ein Paar Sensordrähte 36. Die Sensordrähte 36 sind weiterhin mit einem digitalen Signalprozessor (DSP) 50 verbunden. Die Sensordrähte 36 sind in das Signalkabel 22 eingekapselt, wobei das Signalkabel 22 mit der Touchpadeinkapselung 12 und dem DSP 50 verbunden ist. Der DSP 50 verarbeitet Signale, die von den Dehnungsmessstreifen 16 über die Sensordrähte 36 empfangen werden, mit Hilfe eines Algorithmus (beispielsweise Software programmiert), vorgesehen innerhalb des DSP 50.
In 4 ist, wie in 2, der DSP 50 konstruiert zum Implementieren des durch das in 4 dargestellten Flussdiagramm dargestellten Algorithmus. Die Software, die den Algorithmus des DSP 50 steuert, kann durch verschiedene Programmierer in mehreren Formen oder Programmiersprachen programmiert werden. Die Funktionalität soll aber nach wie vor den mathematischen Formeln für das Mehrstellen-Touchpad 10 entsprechen um entsprechend dem Entwurf zu funktionieren.
In 4 ist ein Flussdiagramm 4 dargestellt, das den Betrieb und die Leistung eines Mehrstellen-Touchpad 10 darstellt, wobei der DSP 50 einen Software programmierten Algorithmus aufweist. Das Flussdiagramm 112 enthält ein Berührungsmodul 100, das einen das Touchpad mit nur einer Stelle und Druck oder mit mehreren Stellen und Drücken berührenden Benutzer darstellt. Unter Bezugnahme des Fühlmoduls 102 sorgt die Berührung durch den Benutzer für eine Änderung in dem Widerstand eines oder mehrerer Dehnungsmessstreifen 16. Die Widerstandsänderungen werden in den Deimungsmessstreifen 16 registriert, und werden danach über die Sensordrähte 36 dem DSP 50 zugeführt. Der DSP 50 tastet danach in dem DSP Abtastmodul 104 das Signal ab, wie dargestellt.
Der DSP 50 ist mit einem Software-Algorithmus programmiert, der die bekannten Positionen von Dehnungsmessstreifen 16 auf dem Mehrfach-Touchpad 10 enthält. Diese Positionen werden mit der nachfolgenden Formel identifiziert: (a_i, b_i), i = 1, 2, ..., N, wobei N die Anzahl Dehnungsmessstreifen 16 ist, und die gemessenen Drücke der Dehnungsmessstreifen 16 sind: p_i, i = 1, 2, ..., N. Zur Illustration wird vorausgesetzt, dass die Positionen der Berührungsstellen auf dem Mehrfach-Touchpad 10 wie folgt sind: (x_j, y_j), j = 1, 2, ..., M, wobei M eine bekannte Anzahl Berührungsstellen (weniger als N) ist, wobei aber x_j und y_j unbekannt sind und durch die Berechnungen der Formel ermittelt werden. Außerdem wird vorausgesetzt, dass die Drücke der Berührungsstellen wie folgt sind: z_j, j = 1, 2, ..., M, die auch unter Anwendung des Software Algorithmus berechnet werden sollen.
Der in DSP 50 programmierte Software Algorithmus überträgt danach die Abtastdaten von dem DSP Abtastmodul 104 zu dem DSP Berechnungsmodul 106, wobei der Software Algorithmus die Position und den Druck der Berührungsstellen berechnet, und zwar unter Anwendung der nachfolgenden mathematischen Formel:: p_i = w(|(x_1, y_1) – (a_i, b_i)|)z_1 + w(|(x_2, y_2) – (a_i, b_i)|)z_2 + ... + w(|(x_M, y_M) – (a_i, b_i)|)z_M, i = 1, ..., N; wobei w(|(x_i, y_j) – (a_i, b_i)|) ein Gewichtungsfaktor ist, der den Effekt des Druckes z_j auf p_i darstellt. Der Software-Algorithmus des DSPs 50 berechnet weiterhin, dass: w(|(x_i, y_j) – (a_i, b_i)|) eine Funktion des Abstandes zwischen de Berührungsstelle (x_i, y_j) und der Berührungsstelle (a_i, b_i) ist. Der Software Algorithmus berechnet weiterhin, dass |(x_j, y_j) – (a_i, b_i)| = sqrt((x_j – a_i)·(x_j – a_i) – (y_j – b_i)·(y_j – b_i)), d. h. der Abstand zwischen der Berührungsstelle von j und dem Sensor i. Die Notierung "sqrt" steht für Quadratwurzel.
Weiterhin berechnet unter Bezugnahme der 4 und der Gleichung in dem Software Algorithmus DSP 50 die Gleichung, dass der an dem Dehnungsmessstreifen 16 gemessene Druck und "i" eine Summierung der Druckanteile ist, verursacht durch mehrere Berührungsstellen. Jeder Druckanteil ist eine Funktion des Drucks der entsprechenden Berührungsstelle, des Abstandes zwischen der Berührungsstelle und der Stelle des Sensors. Je größer der Abstand zwischen einer Berührungsstelle und einem einzelnen Dehnungsmessstreifen 16; umso geringer ist der Effekt, den die Berührungsstelle auf den Dehnungsmessstreifen 16 hat. Durch Lösung der Gleichung für unbekannte Werte werden die Stellen und die Drücke der vielen Berührungsstellen ermittelt. Die Ergebnisse der in dem Rechenmodul 106 des DSPs durchgeführten Berechnungen werden danach über das Ausgangsmodul 108 des DSPs zu der Applikation ausgeliefert, wie in dem Applikationsmodul 110 dargestellt.
In 2 enthält ein Mehrfach-Touchpad 10 Dehnungsmessstreifen 16, die über Sensordrähte 36 mit dem DSP 50 verbunden sind. Der DSP 50 ist weiterhin mit der Applikationsplatte 60 verbunden, welche die Applikationen steuern würde, und zwar unter Anwendung der Ausgangssignale von dem DSP 50. Die Applikationen, die von der Applikationsplatte 60 gesteuert werden, können Computerapparatur, Videospielcontroller, Musikanordnungen, alternative Tastenfelder und dergleichen enthalten.
Während die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, dürfte es einleuchten, dass Abwandlungen davon innerhalb der oben beschriebenen Grundlagen dem Fachmann einleuchten dürften und folglich die vorliegende Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist sondern derartige Modifikationen umfassen soll.
Text in der Zeichnung
2

DSP digitaler Signalprozessor
Applikationsplatte (Musik, Spiele, alternatives Tastenfeld)

4

Start
Das Pad berühren
Viele Dehnungsmessstreifen andern die Widerstände
Anfangsabtastung
DSP tastet ab
DSP berechnet
DSP liefert der Applikationsplatte
Aktualisierung der Abtastzeit
Applikationen

Claims

Touchpad für Simultaneingaben, das Folgendes umfasst: – eine Berührungsschicht (24) mit einer oberen Fläche (18) und einer unteren Fläche (34) und mit einer Anzahl druckempfindlichen Vorrichtungen (16), die mit der unteren Fläche der Berührungsschicht (24) gekoppelt sind, so dass auf die obere Fläche ausgeübter Berührungsdruck auf die druckempfindlichen Vorrichtungen (16) in der Nähe der Stelle des Berührungsdrucks Druck ausüben wird, wobei jede druckempfindliche Vorrichtung (16), die mit einem Prozessor (50) gekoppelt ist, derart konstruiert ist, dass dieser die Position wenigstens zweier Berührungsstellen auf der oberen Fläche (18) berechnet, die gleichzeitig berührt worden sind, und zwar auf Basis von Druckempfindungswerten aus den druckempfindlichen Vorrichtungen (16) dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor dazu vorgesehen ist, eine Kombination der Auslesewerte zu benutzen, wobei je größer der Abstand zwischen einer bestimmten Stelle der Berührungsstellen und einer bestimmten Vorrichtung der vielen druckempfindlichen Vorrichtungen ist, umso kleiner ist der Effekt, den die Berührungsstelle auf den Druck hat, der von der einzelnen druckempfindlichen Vorrichtung erfahren wird.
Touchpad nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (50) auch konstruiert ist um den an jeder berührten Stelle ausgeübten Druck zu berechnen.
Touchpad nach Anspruch 1, wobei jede der druckempfindlichen Vorrichtungen (16) einen Sensor aufweist, selektiert aus der Gruppe, bestehend aus: Kraftfühlwiderständen, piezoelektrischen Sensoren und kapazitiven Berührungssensoren.
Touchpad nach Anspruch 1, wobei die druckempfindliche Vorrichtung (16) einen Dehnungsmessstreifen aufweist.
Touchpad nach Anspruch 1, wobei die Drucksensoren (16) in einer Matrix vorgesehen sind.
Touchpad nach Anspruch 1, wobei der Prozessor (50) derart konstruiert ist, dass er die nachfolgenden Algorithmen durchführt: – das Abtasten der Drucksensorauslesewerte aus den vielen druckempfindlichen Vorrichtungen (16), – das Berechnen von Stellen einzelner oder mehrfacher Berührungen auf dem Touchpad (10); – das Berechnen eine Betrags an Druck, ausgeübt bei jeder Berührung des Touchpads (10) – das Ausliefern von Berechnungsdaten.
Touchpad nach Anspruch 6, wobei der Prozessor (50) derart konstruiert ist, dass er den Algorithmus durchführt, der die bekannten Stellen der druckempfindlichen Vorrichtungen (16) auf dem Touchpad für Simultaneingaben enthält; wobei die Stellen mit der nachfolgenden Formel identifiziert werden: (a_i, b_i), i = 1, 2, ..., N, wobei N die Anzahl druckempfindlicher Vorrichtungen (16) ist, und wobei die gemessenen Drücke der druckempfindlichen Vorrichtungen (16) p_i, i = 1, 2, ..., N sind; wobei die Position der Berührungsstellen auf dem Touchpad (10) mit der nachfolgenden Formal identifiziert wird: (x_j, y_j), j = 1, 2, ..., M, wobei M eine bekannte Anzahl Berührungsstellen ist (weniger als N), wobei aber x_j und y_j unbekannt sind und durch die Berechnungen der Formel ermittelt werden; wobei die Drücke der Berührungsstellen mit der nachfolgenden Formel identifiziert werden: z_j, j = 1, 2, ..., M, die auch unter Anwendung des Algorithmus berechnet werden sollen; wobei der Algorithmus die Abtastdaten von einem DSP Abtastmodul (104) zu einem Prozessorrechenmodul (106) überträgt, wobei der Algorithmus die Position und den Druck der Berührungsstellen berechnet, und zwar unter Anwendung der nachfolgenden mathematischen Formel:: p_i = w(|(x_1, y_1) – (a_i, b_i)|) z_1 + w(|(x_2, y_2) – (a_i, b_i)|)z_2 + ... + w(|(x_M, y_M) – (a_i, b_i)|)z_M, i = 1, ..., N; wobei w(|(x_i, y_j) – (a_i, b_i)|) ein Gewichtungsfaktor ist, der den Effekt des Drucks von z_j auf p_i reflektiert; wobei der Algorithmus berechnet, dass: w(|(x_i, y_j) – (a_i, b_i)|) eine Funktion des Abstandes zwischen der Berührungsstelle (x_j, y_j) und der Sensorstelle (a_i, b_i) ist; wobei der Algorithmus berechnet, dass |(x_j, y_j) – (a_i, b_i)| sqrt((x_j – a_i)·(x_j – a_i) – (y_j – b_i)·(y_j – b_i)) ist, und zwar der Abstand zwischen der Berührungsstelle von j und dem Sensor i, unter Anwendung der Notierung "sqrt" als Darstellung der Quadratwurzel.
Verfahren zur Steuerung einer Applikation mit einem Touchpad (10) mit einer Berührungsfläche (24) mit einer unteren und einer oberen Fläche und einer Anzahl druckempfindlicher Vorrichtungen (16), vorgesehen unter der Berührungsfläche (24) und mit dem Boden der Berührungsfläche gekoppelt; wobei das Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Fühlen einer gleichzeitigen Berührung der oberen Berührungsfläche von wenigstens zwei Berührungsstellen; – das Senden eines Signals zu einem Prozessor (50) entsprechend einem Druck bei jeder Vorrichtung (16); dadurch gekennzeichnet, dass ein Algorithmus durchgeführt wird zum ermitteln von Positionen der wenigstens zwei Berührungsstellen auf Basis von Drucksensorwerten von den druckempfindlichen Vorrichtungen (16), und zwar unter Verwendung eines gewichteten Kombination der Auslesewerte, wobei je größer ein Abstand zwischen einer spezifischen Stelle der Berührungsstellen und einer einzelnen Vorrichtung der vielen druckempfindlichen Vorrichtungen ist, umso kleiner ist der Effekt von Druck an der Berührungsstelle, der von der einzelnen druckempfindlichen Vorrichtung gespürt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin den nachfolgenden Verfahrensschritt hat: – das Berechnen des an jeder Berührungsstelle ausgeübten Drucks.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei jede der druckempfindlichen Vorrichtungen (16) aus der Gruppe selektiert wird, die aus kraftempfindlichen Widerständen, piezoelektrischen Sensoren und kapazitiven Berührungssensoren besteht.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die druckempfindlichen Vorrichtungen (16) Dehnungsmessstreifen enthalten.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Drucksensoren (16) in einer Matrixkonfiguration vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Durchführung des Algorithmus die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Abtasten der Auslesewerte, – das Berechnen von Stellen einer einzigen oder mehrfachen Berührung des Touchpads (10); – das Berechnen eines Betrags an Druck, ausgeübt bei jeder Berührung des Touchpads (10); – das Ausliefern von Rechendaten von dem Algorithmus zur Steuerung der Applikation.
Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Identifizieren der Positionen der druckempfindlichen Vorrichtungen mit der Formel (a_i, b_i), i = 1, 2, ..., N, wobei N die Anzahl druckempfindlicher Vorrichtungen (16) ist, und wobei die gemessenen Drücke der druckempfindlichen Vorrichtungen (16) p_i, i = 1, 2, ..., N sind; – das Programmieren der Position der Berührungsstellen auf dem Touchpad (10) mit der nachfolgenden Formal identifiziert wird: (x_j, y_j), j = 1, 2, ..., M, wobei M eine bekannte Anzahl Berührungsstellen ist (weniger als N), wobei aber x_j und y_j unbekannt sind und durch die Berechnungen des Algorithmus ermittelt werden; – das Quantifizieren der Drücke der Berührungsstellen mit der Formel: z_j, j = 1, 2, ..., M, und zwar unter Anwendung des Algorithmus; – das Übertragen von Abtastdaten von einem Abtastmodul (104) zu einem Rechenmodul (106); – das Berechnen der Position und des Drucks der Berührungsstellen, und zwar unter Anwendung der nachfolgenden mathematischen Formel:: p_i = w(|(x_1, y_1) – (a_i, b_i)|) z_1 + w(|(x_2, y_2) – (a_i, b_i)|)z_2 + ... + w(|(x_M, y_M) – (a_i, b_i)|)z_M, i = 1, ..., N; wobei w(|(x_i, y_j) – (a_i, b_i)|) ein Gewichtungsfaktor ist, der den Effekt des Drucks von z_j auf p_i reflektiert; – das Berechnen, dass: w(|(x_i, y_j) – (a_i, b_i)|) eine Funktion des Abstandes zwischen der Berührungsstelle (x_j, y_j) und der Sensorstelle (a_i, b_i) ist, und zwar unter Anwendung des Algorithmus; – das Berechnen, dass |(x_j, y_j) – (a_i, b_i)| = sqrt((x_j – a_i)·(x_j – a_i) – (y_j – b_i)· (y_j – b_i)) ist, und zwar der Abstand zwischen der Berührungsstelle von j und dem Sensor i, unter Anwendung der Notierung "sqrt" als Darstellung der Quadratwurzel.