TWI482070B - 偵測一持續接觸的方法及對應裝置 - Google Patents

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Description

偵測一持續接觸的方法及對應裝置
本發明關於一種使用分析聲學訊號之方式以決定由一使用者施行在物件之表面上之觸碰事件之持續觸碰(亦稱為按住不放之動作)之位置及時間的方法，以及經組態以執行此方法之裝置。
觸敏裝置基於分析使用者觸碰裝置時所產生的彎曲波之傳播，以使用聲學訊號來決定觸敏裝置在觸知(tactilized)表面上之撞擊的位置。藉由在物件中產生振動(如在拖曳動作中由撞擊或摩擦產生)，使用者實際上產生用以定位觸碰事件之振動訊號。歐洲專利第1512116 A1號描述使用聲學訊號來定位一撞擊之位置之方法。
然而，上述之聲學方法具有以下缺點：一旦聲學訊號消失，此方法即無法區別使用者仍觸碰表面之狀態(亦稱為按住不放動作，其如同按下電腦滑鼠之按鍵不放)及已未觸碰表面之狀態。而按住不放之動作為觸敏表面中非常重要之功能，如同在今日一般使用者介面中普遍使用之「按下」功能。此外，「按住不放」之功能亦存在其他觸控科技中，如電容觸控、表面聲波觸控或電阻觸控中。
專利公開號第WO2006/039033號提供基於量測觸控板置換或觸控板彎曲，或基於量測是否有因手指放在介面表面而產生之低頻訊號來識別單一按住不放之動作。專利公開號第WO2005/0066755號提出可誘發彎曲波訊號並將其與未觸碰情況下之項號相比較。在專利公開號第WO2005/0066755號之系統中，使用者介面需要經排置以避免任何訊號反射。但可看出在此提出之方法若不是無法可靠的偵測持續接觸，就是在實施上相當困難，特別是需要抑制訊號反射。另外，使用誘發之彎曲波訊號會消耗大量能量而使其無法使用在以電池為電源之裝置上，如行動電話等。
因此本發明之目的為提供較佳之基於聲學訊號決定觸碰事件之方法，其亦能可靠地決定持續接觸的時間，以達成觸碰及按住不放之功能。本發明之第二個目的為延伸此觸碰及按住不放之功能至多點觸碰，及在按住不放時，使用者與使用者介面間之持續互動同時發生在多於一個位置之情況。
本發明之目的可以申請專利範圍第1項之方法達成。本發明提供決定一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，其中觸碰事件由使用者施行在物件之表面上，而此方法包含以下步驟：a)決定觸碰事件之位置，特別是基於由在表面上之觸碰之撞擊所產生之一聲學訊號；以及b)由傳感器基於物件上或物件中產生之擾動決定觸碰事件之 持續時間，其特徵在於步驟b)包含在N個自然頻率或在其附近分析產生之訊號之步驟，其中N大於或等於1。
因此，本發明之方法將被動聲學技術與主動聲學技術結合，並利用使用物件之自然頻率做為主動聲學部分之優點。在此文中，自然頻率一詞為關於物件在沒有其他觸部此物件之元件(如手指或觸控筆)存在時之自然頻率。原則上為使用振盪器以在物件中產生彎曲波並由被動感測器感測。因使用之頻率為物件之自然頻率或接近其自然頻率，產生之訊號的振幅可較高，而使用以產生使用之訊號的電源可維持在低耗能，且任何在物件之邊界條件之改變(如手指或觸控筆放在物件之表面上)都會立刻造成訊號之擾動，因其無法達到自然頻率之共振條件。擾動很容易被偵測到，因此可提供可靠且低耗能之按住不放偵測方案。
在產生訊號時使用一或多個自然頻率更有額外之優點，其可將物件表面之非均質振幅分佈平均化，因此更增進此方法。
最後，使用自然頻率可不受需要抑制訊號反射之限制。
此處之「附近」一詞意為通常偏離自然頻率1%，因此在20kHz之聲學訊號範圍中為約100至300Hz。
較佳地，步驟a)包含粗略位置決定步驟，其基於產生於物件上或物件中之訊號之擾動；以及精細位置決定步驟，其基於由觸碰事件所產生之聲學訊號。被擾動之訊號不僅帶有手指或觸控筆是否在物件上之資訊，更帶有關於撞擊之位置的資訊。
更佳地，在粗略位置決定步驟中，決定較互動表面小之一候選區，而觸碰事件發生於其中，且其中在精細位置決定步驟中，在候選區中決定觸碰事件之位置。
為此，可利用被擾動之訊號的性質之改變，特別是比例，其依撞擊相對於用以感測被擾動之訊號之感測構件之位置而改變。接著精確撞擊位置決定步驟可在候選區中施行。如此可減少識別觸碰位置所需之計算資源。
本發明之第二目的可以申請專利範圍第4項之方法達成，其關於決定由使用者施行於物件之表面上之觸碰事件之二或多個持續接觸之位置及持續時間之方法，其中二或多個持續接觸至少在時間上部分重疊，此方法包含以下步驟：a)基於觸碰在表面上之撞擊所產生之聲學訊號決定觸碰事件之位置，以及b)基於第二種訊號之分析決定每一持續觸碰事件之持續時間，其中基於對在第二種訊號之至少一參數中觀察到之改變的識別以決定二或多個持續觸碰事件是否結束。基於彎曲波之聲學技術可延伸至多點觸碰之情況，並使用可決定持續接觸之第二種訊號，例如基於由傳感器在物件之表面中或表面上所產生之被擾動訊號(如上述)。為避免一持續接觸在另一持續接觸之前結束，可觀察被擾動訊號之改變。此改變可用以識別撞擊之結束，且用於分析多點觸碰及按住不放事件。
依一較佳實施例，申請專利範圍第4項之方法的步驟b)可包含如上述之粗略決定步驟以決定觸碰事件是否結束。若使用者以兩隻手指觸碰物件之表面並先移開其中一隻手指，被擾動訊號之性質的改變意味著抬起一隻手指，而之後測得訊號之性質可用以決定留下之手指之位置。因此此方法可用以識別多點觸碰及按住不放事件。
依一較佳實施例，其中步驟a)及b)分析不同之頻率。如此可簡化訊號分析。
較佳地，在步驟b)中用以分析之N個頻率在可聽見頻率範圍之外，特別是在20kHz或以上。在此情況下，用以決定持續接觸或按住不放事件是否存在而產生之訊號不會被聽見，因而不會影響使用者。
再更佳地，聲學訊號以及擾動訊號由相同之感測構件感測。然後訊號可基於其頻率性質被分析構件分離。如此可簡化觸敏物件之結構。
較佳地，此方法可更包含校正步驟，其包含掃瞄過傳感器可提供之該頻帶，並藉由識別出由感測構件所感測到之N個最大訊號振幅而識別出在步驟b)中所使用之N個頻率。使用校正步驟可自動化地找出最佳適合頻率之候選而不需物件本身之性質的詳細知識。識別出N個極值已足夠。
更佳地，隔在步驟b)中所使用之該N個頻率之頻率步距(frequency step)為用於該頻率掃瞄之頻率步距之至少三倍。在掃瞄階段之頻率步距依面板中之阻尼量而定，阻尼愈大，則頻率步距可愈大。藉由僅選取頻率步距夠大之頻率來分析可避免頻率間之串音並進一步增進分析之可靠度。
在一較佳實施例中，本發明可更包含重校正步驟，特別是固定執行或在使用者請求時執行，其包含掃瞄傳感器可提供之頻帶，並調適用於步驟b)中之N個頻率，特別是在觀察到頻率偏移之情況時。因此，用於分析之N個頻率可對變動之情況做調適，特別是在物件之互動表面之性質劣化(如刮傷、灰塵等)時。
較佳地，校正及(或)重校正步驟更包含以下步驟：對N個自然頻率之每一者決定振幅及(或)相位差及(或)感測間訊號之平均值以及標準差；以及對每一對應頻率或其組合決定最小臨界值以及最大臨界值。例如，在校正階段時可建立N個振幅及(或)相位及(或)測得訊號間之性質之參考向量。接著，接收到之被擾動訊號之N個振幅及(或)相位及(或)測得訊號間之性質可被用來與參考向量比較，例如可進行相關運算以得出相似度分數或相關等級。當此分數低於給定之臨界值時則發生觸碰事件。當分數回到高於給定之臨界值時，觸碰事件結束。
較佳地，在步驟b)中，只要該N個頻率之至少一訊號振幅或相位或訊號間性質分別在對應之最小及最大臨界值所定義之振幅或相位或訊號間性質之外，則決定觸碰動作仍在發生中。因此，不需複雜的資料分析，而可提供簡單但可靠之準則來決定使用者觸發之觸碰事件仍在繼續或已停止。
較佳地，本發明之目的亦可以申請專利範圍第14項之方法達成，其亦關於一種決定由使用者施行在物件之表面上之觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，特別如上述之方法及其變化，此方法包含以下步驟：a)決定觸碰事件之位置，特別是基於觸碰在表面上之撞擊所產生之聲學訊號；以及基於由傳感器在物件中或在物件上所產生之擾動決定觸碰事件之持續時間，且其特徵在於步驟b)包含感測產生之訊號並分析測得訊號之變化。
本發明發現訊號變化(如訊號之標準差)不論是否在自然頻率附近，皆適於用於量測以判斷觸碰事件是否繼續。與物件之表面互動者實際上並無法在整個與表面互動期間皆將觸碰事件之位置精確的維持在同一個位置，使用者之手指或觸控筆會在觸碰之位置附近振盪，其亦導致壓力之改變，且其高於未被觸碰之情形之訊號改變。本發明之方法能可靠的偵測持續之觸碰事件的存在。
較佳地，在步驟b)中感測到之訊號低於一預定臨界值之情況下偵測到一觸碰事件之結束。
依一較佳實施例，在物件之自然頻率或其附近之至少一頻率分量或其附近分析測得訊號之變化。如此，利用在有手指或觸控筆存在時會使共振訊號快速衰減之現象，能可靠的建立持續接觸之存在。
本發明亦關於一種電腦程式產品，其包含一或多個電腦可讀媒體，其具有電腦可執行指令用以實行前述方法之一或其組合之步驟。
本發明之另一目的可以申請專利範圍第18項之觸敏裝置達成，特別是經組態而用來施行上述之之方法，其包含觸碰位置決定單元以及觸碰持續時間決定單元，其中觸碰位置決定單元包含第一感測構件，其用以接收由在該表面上之該觸碰之撞擊所產生之一聲學訊號，以及定位單元，其用以基於聲學訊號決定觸碰之位置，且觸碰持續時間決定單元包含傳感器，其用以產生在物件之N個自然頻率或其附近之訊號，其中N大於或等於1；第二感測構件，其用以接收產生之訊號；以及持續時間決定單元，其用以基於傳感器在物件中或物件上產生之訊號之擾動來決定觸碰之持續時間。以此觸敏裝置可達成上述所有的方法之效果及優點。
較佳地，第一及第二感測構件使用相同之感測器，且使用濾波元件以基於用於決定位置以及持續時間所用之不同頻率，以將訊號分佈至定位單元以及持續時間決定單元。如此可簡化裝置的結構並同時可靠的識別按住不放之動作。
本發明之較佳實施例於後參照附圖詳述。
第一圖繪示觸敏裝置1，其可為一手持行動裝置，例如為行動電話、mp3播放器、數位個人助理、筆記型電腦或任何其他包含有使用者介面以輸入指令之電子裝置。依本發明，使用者介面3為裝置1之觸敏表面，其中觸碰定位由聲學技術達成。任何使用者之觸碰事件(如觸擊或滑動/拖曳動作，其可為單點或多點觸碰事件)皆會在使用者介面3內產生彎曲波。產生之聲學訊號由第一感測構件感測，在此實施例中聲學傳感器5a、5b(如壓電傳感器)將聲學訊號轉換為電氣訊號，其之後可被定位單元7分析以基於該聲學訊號決定觸碰之位置。第一感測構件5及定位單元7形成本發明之觸碰定位決定單元。亦可使用多於兩個傳感器或僅使用一個傳感器來感測訊號。使用者介面3可由任何材質製成，只要聲學訊號可在其中傳遞即可。
觸敏裝置1可另外包含觸碰持續時間決定單元，其包含用以產生訊號之傳感器9(如壓電傳感器)、用以接收產生之訊號之第二感測構件11(如壓電傳感器，以及用以基於傳感器在物件上所產生之訊號之擾動決定使用者觸碰之持續時間的持續時間決定單元13。在例示之實施例中，僅繪示一第二感測構件，然而亦可如同觸碰定位決定單元使用多於一個感測器。
定位單元7及決定單元13包含訊號濾波及條件單元。
本發明之觸敏裝置1包含額外之觸碰持續時間決定單元13以將以下現象納入考慮：在使用者之手指或觸控筆15在使用者介面3之撞擊時所產生之聲學訊號經互動表面向第一感測構件5a、5b傳播，其可用於識別撞擊之位置17，但在使用者之連續或按住不放之觸碰動作時，使用者之觸部本身並不會產生進一步之聲學波，因此很難分辨單純的短觸碰事件及觸碰-按住不放事件。然而，此二動作皆用於標準使用者介面中，且將不同之功能或動作分配給此二事件。
決定使用者在使用者介面3上施行之觸碰事件之持續接觸之位置17及持續時間之方法的實施例會於描述於接下來之圖式中。為做為範例，此方法以第1圖中繪示之本發明之觸敏裝置1之形式實施。然而其他觸敏裝置亦可用以實施以後述之方法。
第2圖繪示本發明第一實施例之方法。本發明使用一二步驟方案以基於使用者觸碰使用者介面3之互動表面時所產生之訊號(被動訊號)的分析，且基於傳感器9所產生之訊號(主動訊號)之訊號性質的分析來決定觸碰事件之位置及持續時間。
本發明第一實施例及繪示於第2圖中之方法包含以下步驟：在步驟21中，第一感測構件5a、5b及(或)第二感測構件11捕捉到之訊號經分析以確認之否有觸碰事件(如使用者之手指或觸控筆15造成之撞擊)發生。步驟S21不斷重複至偵測到觸碰事件為止。
在出現觸碰事件時，流程進行至步驟23，其包括決定使用者介面3上之觸碰事件之位置17。位置17基於使用者介面3上之觸碰的撞擊所產生之聲學訊號而決定。使用者介面3上之觸碰之撞擊在使用者介面3之材料中產生彎曲波。彎曲波傳播經材料並被觸敏裝置1之第一感測構件5a、5b感測到。基於如歐洲專利第1512116 A1之流程，可以定位單元7決定撞擊之位置17之座標。
另一方面，步驟25包括決定觸碰事件是否在關於使用者之手指或觸控筆15在使用者介面3上之持續接觸。
依本發明，此決定由分析傳感器9所產生之訊號決定，其由第二感測構件11感測並由持續時間決定單元13分析而不使用互動表面上之撞擊本身所產生之彎曲波。
若在步驟25中決定觸碰事件與持續接觸無關，則持續時間決定單元13決定發生與電腦滑鼠之按鍵動作或按下鍵盤上之按鍵類似之短接觸，並提供一對應之輸出(步驟27)，且流程重新由步驟21開始。
若在步驟25中決定觸碰事件與持續接觸有關，觸碰事件則被識別為按住不放不放之動作，並由持續時間決定單元13提供對應之輸出(步驟29)。接下來之步驟31用以識別按住不放動作之結束(抬起)，其藉由再次分析由傳感器9產生而被第二感測構件11感測之訊號。
若在步驟31中決定有抬起，則由持續時間決定單元13提供已停止對應輸出之使用者介面之使用者互動(步驟33)，且流程重新開始於步驟21。
本發明提供之方案結合決定觸碰位置之被動聲學技術及決定觸碰事件之持續時間之主動聲學技術。
為此，在步驟25中，具有已知參數(頻率、振幅、相位)之彎曲波由傳感器9產生。為決定是否有持續接觸，持續時間決定單元13經組態以識別由第二感測構件11所感測到相較於沒有使用者互動之情況下之訊號中的擾動。
為了能可靠的偵測持續接觸而不需太多的計算資源，本發明之流程在觸敏裝置1或使用者介面3之N個自然頻率處或其附近分析產生之訊號。「自然頻率」一詞與彎曲波在裝置中反射而使裝置在有外部訊號時會以傳感器9所給定之頻率共振，且沒有使用者互動之情況相關。
為識別裝置1或使用者介面3之自然頻率，校正步驟在頻帶(可由傳感器9提供)被掃瞄時實施，且由第二感測構件11測得之訊號被以持續時間決定單元13分析以識別具有N個最大振幅之頻率。
用於掃瞄階段中之頻率步距數通常與裝置1中之阻尼量有關。阻尼量愈大，頻率步距就愈大。在頻帶中(可由傳感器9提供)，掃瞄頻率步距亦可由可得之計算能力決定。實作時，使用約100kHz之取樣頻率以及512，1024，2048數量級之取樣數，其分別導出192、96、48Hz之頻率步距。
為避免傳感器9主動產生之訊號與觸碰事件之撞擊所產生之訊號產生交互作用，選用在可聽見範圍外之自然頻率，特別是20kHz以上之自然頻率。
選擇不同之頻率範圍更使其具有由撞擊產生之聲學訊號及由傳感器9所產生之訊號皆可由相同之實體感測器感測之優點，其可同時用做第一及第二感測構件。
另外，由至少三倍於用於頻率掃瞄之頻率步距將選定之共振頻率分開以避免一個自然頻率混雜而跨越兩個鄰近的頻格。
持續時間決定單元13更進一步經組態以在N個頻率之每一個識別下列參數中至少一者：訊號振幅、相位差，其於感測構件11所測得之訊號之相位與被產生訊號之相位之間測得，或是在測得訊號之相位間之相位差(在使用複數個第二感測構件11之情形下)測得，或是複數個第二感測構件所測得之訊號之內部測得(intra-sensed)訊號性質之值，特別是內部頻譜性質y1 x y2*或轉移函數y2/y1，其中y1及y2為第一及第二感測構件11所測得之訊號，而y2*對應至y2之複數共軛。
若參數為「相位差」，應注意可提高敏感度以防參數在對應之共振頻率附近分析，其通常在離開共振頻率正負一半半功率頻寬之範圍內。半功率頻寬對應於訊號功率為在共振頻率附近，至少為共振最大訊號功率之一半之頻率，亦對應至由共振振幅除以根號2(或在對數尺度中3dB)所得之頻率值。
另外，在校正中，決定訊號振幅之振幅值及(或)相位差及(或)內部測得訊號性質之平均值及標準差，且最小及(或)最大臨界值可對對應之訊號參數固定。
此種情形繪示於第3圖中，其繪示三個共振頻率f1、f2以及f3，其在20hHz至100kHz之頻率範圍中被識別出來。對每個自然頻率f1、f2以及f3，繪示訊號性質a1、a1以及a3和對應之標準差。除了使用三個頻率外，當然亦應了解本發明可使用一個、兩個或多於三個之自然頻率。
持續時間決定單元13經組態以當自然頻率f1、f2、f3中至少一者所對應之參數在由上及下臨界值所界定之參數範圍外時，決定持續接觸存在。實際上，使用者觸碰使用者介面3會增加由傳感器9所產生之訊號的阻尼，因此第二感測構件11測得之訊號的振幅會落在範圍外。本發明利用在自然頻率附近時，對擾動因子之敏感度很大之現象。因此，本方法可偵測按住不放互動，即使使用者是以指甲或塑膠或金屬工具觸碰使用者介面3亦同，雖然其阻尼遠低於祼露之人體肌膚。
然而，使用者之手指或觸控筆在使用者介面上不僅使訊號減幅，亦改變系統之相位或甚至使其自然頻率偏移。結果，亦會產生例如因校正中使用離散頻率步距，或互動表面3之共振模式改變，而使用者之手指或觸控筆之存在會實際上導致觀察到甚至較校正時大之振幅。
上述情形繪示於第3b圖中。其中頻率f1觀測到之性質低於下臨界值，而觀測到之頻率f2之性質則較大。而頻率f3，其性質仍在對應之範圍內。此可能因撞擊之位置在特定之頻率與例如為振動節點之共振彎曲波模式發生弱耦合。如此，觀察複數個自然頻率更具有較佳之效果，其可將在持續觸碰事件之位置對應至在自然頻率之訊號之振動節點時，誤認為沒有互動發生之情況藉觀察其他共振頻率而排除。如此，在分析多於一個自然頻率時，可更增進系統之可靠度。
落在自然頻率之預定頻率範圍外之測得訊號之頻率數亦可用來建立信心等級。在現在討論之情況中，此為三分之二。
在步驟31中，在決定是否有舉起發生時(使用者移開手指或觸控筆之情況)，可利用傳感器9產生之訊號會再次顯示落在於校正步驟中決定之範圍內之性質。
除了觀察各別的頻率f1、f2或f3外，亦可在校正階段建立N個振幅及(或)相位差及(或)訊號間測得之訊號性質之參考向量。接著，測得之被擾動的訊號之N個振幅及(或)相位差及(或)訊號間測得之訊號性質被與參考向量比較，其可以相關運算進行而給出一相似度分數(相關等級)。當此分數低於一給定臨界值時，則有觸碰事件發生。當分數回到高於給定之臨界值時，則觸碰事件結束(舉起)。
上述校正步驟可為固定執行或需要將觸敏裝置1或使用者介面3之性質之改變納入考慮時(例如因老化、灰塵堆積等)執行。
第4圖繪示另一種偵測按住不放及舉起動作之方法，其可與第3a及3b圖中繪示之方法結合或單獨使用。
第4圖繪示由傳感器9產生之訊號之一訊號參數P之性質(例如振幅、相位差或訊號間性質)，其為時間之函數。
在步驟S21中，在時間t0偵測到觸碰事件後(如使用第4圖中繪示之訊號，或使用第一感測構件5a及5b測得之訊號)依此方法之觸碰事件之持續時間可由觀察第二感測構件11測得之訊號的變化來決定。
如第4圖中所繪示，在t0時開始觸碰之前，第二感測構件11測得訊號之擾動很小。共振條件相當穩定。
接著，在t10及t1間。t1對應於觸碰之結束，而觀測到之訊號變化較大。此效應可歸因於人類手指無法壓制之自然運動，而其可被轉換被第二感測構件11感測到之訊號變化。
在由使用者介面3移開時，不僅測得訊號之參數回到其起始值P0 ，且參數之變化亦被降低因此，藉由觀察被分析之參數之標準差或類似的性質，其亦可能偵測手指是否在使用者介面3上，以及觸碰事件是否關於一持續觸碰事件及其發生多久之時間。
在此方法中，使用之頻率不一定要對應至裝置1之自然頻率。但使用自然頻率具有可大幅提高互動之敏感度之優點。
第5a圖繪示本發明之方法之一第二實施例。步驟S21、S23、S25、S27、S29以及S31分別對應至第一實施例之各步驟。在此不會重述其細節，而可回顧前文之詳細描述。
除第一實施例中之步驟外，此方法更包含一步驟41，其包括在觸碰事件在步驟21中被識別出後之一粗略位置決定步驟。在步驟41中，基於第二感測構件11測得之訊號，以決定觸碰事件發生於其中之一粗略候選區，其尺寸小於互動表面3本身。
接著，在步驟S23中，僅在此粗略候選區中搜尋所觸碰事件之精細位置。
此情形繪示於第5b圖中。其繪示使用者介面3之上視圖。第一感測構件具有壓電感測器5a及5b、傳感器9提供步驟S25中所使用之主動訊號以決定是否有按住不放動作，以及第二感測構件11。依撞擊之否在(例如)位置51或位置52，第二感測構件11可感測二不同之訊號。例如，在一位置之持續觸碰可與不同位置之觸碰做區別，其藉由觀察經分析之不同自然頻率間之振幅及(或)相位差之比例，或是觀察將觀測值減去平均值所得之值之正負號。如此，來自不同位置之訊號之相異處可來自由振幅及(或)相位所定義之不同的向量形狀。
第5c及5d圖中繪示此特徵。第5c圖繪示位置51上觸碰之影響，而第5d圖繪示位置52上觸碰之影響。位置51上之觸碰會使頻率f1處之參數高於最大臨界值，而位置52上之觸碰會使相同之參數低於最小臨界值。此情形對頻率f2處之參數則相反，位置51處觀測到之參數低於臨界值，而在位置52參數則高於臨界值。第三參數在兩位置之值皆低於下臨界值。基於這些觀測，可基於觀測到之擾動建立一查找表，其表示觸碰事件發生之粗略區域。
因此，依觀測到之產生訊號之擾動，額外之分析單茸19可用以決定粗略區域(如以虛線及元件符號53或54表示之區域)，而在其中定位單元7可接著分別決定在51及52之觸碰事件之精確位置。如此可減少決定精確位置所需之計算資源。
此效果更可用以識別多點觸碰之按住不放事件。當兩個觸碰及按住不放事件實質上同時發生，或至少在時間上部分重疊時，(例如使用者同時觸碰位置51及52)，參數a1、a2及a3之參數之相對改變可用來識別此二觸碰事件之一之結束。
第5e圖以時間之函數繪示參數a1。直到第一次觸碰在t0發生前，參數a1之值為標準值a10 ，而第一持續接觸發生在位置51，且參數a1之值變為a11 ，如第5c圖所示。在t1時，第二半導體發生於位置52。現在兩個撞擊擾動對傳感器9所產生之訊號，而參數a1得到新值a12 。接下來在t2時，使用者選擇將手指由位置51移開，而參數得到值a13 ，其對應於第5d圖所繪示之值。基於在t2觀測到之參數的變化，且由定位單元7處得知測得二撞擊，此額外分析單元19可識別位置51之觸碰事件已結束，而位置52之觸碰事件持續至t3。
如此，藉由決定具有不同位置處之各種參數間之關係的查找表，本發明之方法可延伸至多點觸碰及按住不放事件。此方案不僅限於使用自然頻率，更可以類似之方式用於產生之聲學訊號以外之其他訊號以達到多點觸碰及按住不放之功能。
二或多個撞擊之位置可以已知之被動聲學技術，藉由分析撞擊所產生之聲學彎曲波來決定。
第6圖繪示本發明之方法之第三實施例，其中步驟S21、S23、S25、S27以及S31與第一實施例中相同。在此不對其贅述，請參照第2及3圖之敘述。與第一實施例不同的是，此方法包含一額外步驟S43於步驟S21與S25之間，其包括僅在步驟S21中偵測到觸碰事件時打開主動部分。如此可具有減少能耗之優點，且不會使功能受限。僅在觸碰事件發生時才需要產生用於決定觸碰事件之持續時間之訊號之能源。因此此實施例特別適用於手持行動裝置中。
本發明第2及第3實施例之方法亦可結合。
本發明之裝置及方法不僅可基於在使用者介面3中傳播之聲學彎曲波決定撞擊之位置，亦可藉由主動地產生訊號並分析其性質以決定按住不放動作。藉由使用自然頻率進行分析，能以可靠且低能耗之方式偵測到按住不放及抬起之動作。
1．．．觸敏裝置
3．．．使用者介面
5a、5b、9．．．傳感器
7．．．定位單元
11．．．第二感測構件
13．．．持續時間決定單元
15．．．手指或觸控筆
17、51、52．．．位置
53、54．．．粗略候選區域
a1、a2、a3．．．參數
f1、f2、f2．．．自然頻率
S21-S33．．．步驟
S41-S43．．．步驟
第1圖繪示本發明之觸敏裝置
第2圖繪示本發明決定持續觸碰事件之位置及持續時間之方法之第一實施例
第3a圖繪示在校正階段之自然頻率識別
第3b圖繪示觸碰事件對參數之影響
第4圖繪示偵測按住不放及抬起之另一種方法
第5a圖繪示本發明決定持續觸碰事件之位置及持續時間之方法之第二實施例
第5b圖繪示使用粗略及精細定位步驟，以及
第5c圖繪示在觸碰事件發生在使用者介面上之第一區時被擾動之訊號之參數的性質
第5d圖繪示在觸碰事件發生在使用者介面上之第二區時被擾動之訊號之參數的性質
第5e圖繪示多點觸碰及按住不放事件對一參數之相依性，其繪示為時間之函數
第6圖繪示本發明決定持續觸碰事件之位置及持續時間之方法之第三實施例
S21-S33．．．步驟

Claims (37)

  1. 一種決定一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該觸碰事件由使用者施行在一物件之一表面上，該方法包含以下步驟：a)決定觸碰事件之位置，特別是基於由在該表面上之該觸碰之撞擊所產生之一聲學訊號；以及b)由一傳感器基於該物件上或該物件中產生之一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間其特徵在於 步驟b)包含在該物件的N個自然頻率或在其附近分析該產生之訊號之步驟，其中N大於或等於1。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟a)包含一粗略位置決定步驟，其基於產生於該物件上或該物件中之該訊號之該擾動；以及一精細位置決定步驟，其基於由該觸碰事件所產生之該聲學訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中在該粗略位置決定步驟中，決定較該互動表面小之一候選區，而該觸碰事件發生於其中，且其中在該精細位置決定步驟中，在該候選區中決定該觸碰事件之位置。
  4. 一種用於決定由使用者施行於一物件之一表面上之一觸碰事件之二或多個持續接觸之位置及持續時間的方 法，其中該二或多個持續接觸在時間上至少部分重疊，該方法包含以下步驟：a)基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號決定該觸碰事件之位置，以及b)基於一第二種訊號之一分析決定該持續觸碰事件之每一者之持續時間，其中基於對在該第二種訊號之至少一參數中觀察到之改變的識別以決定該二或多個持續觸碰事件是否結束。
  5. 如申請專利範圍第1至3項其中一項之方法，其用於決定由使用者施行於一物件之一表面上之一觸碰事件之二或多個持續接觸之位置及持續時間，其中該二或多個持續接觸在時間上至少部分重疊，該方法包含以下步驟：a)基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號決定該觸碰事件之位置，以及b)基於一第二種訊號之一分析決定該持續觸碰事件之每一者之持續時間，其中基於對在該第二種訊號之至少一參數中觀察到之改變的識別以決定該二或多個持續觸碰事件是否結束。
  6. 如申請專利範圍第1至4項其中一項之方法，其中步驟a)及b)分析不同之頻率。
  7. 如申請專利範圍第1至4項其中一項之方法，其中 在步驟b)中用以分析之該N個頻率在可聽見頻率範圍之外，特別是在20kHz或以上。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該聲學訊號以及該訊號的該擾動由相同之感測構件感測。
  9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該聲學訊號以及該訊號的該擾動由相同之感測構件感測。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，更包含一校正步驟，其包含掃瞄過該傳感器可提供之該頻帶，並藉由識別出由一感測構件所感測到之N個最大訊號振幅而識別出在步驟b)中所使用之該N個自然頻率。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中分隔在步驟b)中所使用之該N個自然頻率之頻率步距(frequency step)為用於該頻率掃瞄之頻率步距之至少三倍。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中更包含一重校正步驟，特別是固定執行或在使用者請求時執行，其包含掃瞄該傳感器可提供之頻帶，並調適用於步驟b)中之該N個自然頻率，特別是在觀察到頻率偏移之情況時。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該校正或重 校正步驟更包含以下步驟：對該N個自然頻率之每一者決定該振幅及(或)相位差及(或)感測間訊號之一平均值以及一標準差；以及對每一對應頻率或其組合決定一最小臨界值以及一最大臨界值。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該校正或重校正步驟更包含以下步驟：對該N個自然頻率之每一者決定該振幅及(或)相位差及(或)感測間訊號之一平均值以及一標準差；以及對每一對應頻率或其組合決定一最小臨界值以及一最大臨界值。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中在步驟b)中，只要該N自然個頻率之至少一訊號振幅或相位或訊號間性質分別在對應之最小及最大臨界值所定義之振幅或相位或訊號間性質之外，則決定觸碰動作仍在發生中。
  16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中在步驟b)中，只要該N個自然頻率之至少一訊號振幅或相位或訊號間性質分別在對應之最小及最大臨界值所定義之振幅或相位或訊號間性質之外，則決定觸碰動作仍在發生中。
  17. 如申請專利範圍第15項之方法，其中步驟b)更包 含基於在振幅或相位或訊號間性質範圍之外的振幅或相位或訊號間性質之數量，以決定一信心等級。
  18. 如申請專利範圍第16項之方法，其中步驟b)更包含基於在振幅或相位或訊號間性質範圍之外的振幅或相位或訊號間性質之數量，以決定一信心等級。
  19. 一種決定由使用者施行在一物件之一表面上之一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該方法包含以下步驟：a)決定該觸碰事件之位置，特別是基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號；以及b)基於由一傳感器在該物件中或在該物件上所產生一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間，且其特徵在於 步驟b)包含感測該產生之訊號並分析測得訊號之變動。
  20. 如申請專利範圍第1至4項其中一項之一種決定由使用者施行在一物件之一表面上之一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該方法包含以下步驟：a)決定該觸碰事件之位置，特別是基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號；以及b)基於由一傳感器在該物件中或在該物件上所產生 一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間，且其特徵在於 步驟b)包含感測該產生之訊號並分析測得訊號之變動。
  21. 如申請專利範圍第5項之一種決定由使用者施行在一物件之一表面上之一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該方法包含以下步驟：a)決定該觸碰事件之位置，特別是基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號；以及b)基於由一傳感器在該物件中或在該物件上所產生一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間，且其特徵在於 步驟b)包含感測該產生之訊號並分析測得訊號之變動。
  22. 如申請專利範圍第8項之一種決定由使用者施行在一物件之一表面上之一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該方法包含以下步驟：a)決定該觸碰事件之位置，特別是基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號；以及b)基於由一傳感器在該物件中或在該物件上所產生一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間，且其特徵在於 步驟b)包含感測該產生之訊號並分析測得訊號之變動。
  23. 如申請專利範圍第10項之一種決定由使用者施行在一物件之一表面上之一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該方法包含以下步驟：a)決定該觸碰事件之位置，特別是基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號；以及b)基於由一傳感器在該物件中或在該物件上所產生一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間，且其特徵在於 步驟b)包含感測該產生之訊號並分析測得訊號之變動。
  24. 如申請專利範圍第12項之一種決定由使用者施行在一物件之一表面上之一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該方法包含以下步驟：a)決定該觸碰事件之位置，特別是基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號；以及b)基於由一傳感器在該物件中或在該物件上所產生一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間，且其特徵在於 步驟b)包含感測該產生之訊號並分析測得訊號之變動。
  25. 如申請專利範圍第17項之一種決定由使用者施行在一物件之一表面上之一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該方法包含以下步驟：a)決定該觸碰事件之位置，特別是基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號；以及b)基於由一傳感器在該物件中或在該物件上所產生一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間，且其特徵在於 步驟b)包含感測該產生之訊號並分析測得訊號之變動。
  26. 如申請專利範圍第18項之一種決定由使用者施行在一物件之一表面上之一觸碰事件之持續接觸的位置及持續時間之方法，該方法包含以下步驟：a)決定該觸碰事件之位置，特別是基於該觸碰在該表面上之該撞擊所產生之聲學訊號；以及b)基於由一傳感器在該物件中或在該物件上所產生一訊號之一擾動決定該觸碰事件之持續時間，且其特徵在於 步驟b)包含感測該產生之訊號並分析測得訊號之變動。
  27. 如申請專利範圍第19項之方法，其中在步驟b) 中該感測到之訊號低於一預定臨界值之情況下偵測到一觸碰事件之結束。
  28. 如申請專利範圍第21項之方法，其中在步驟b)中該感測到之訊號低於一預定臨界值之情況下偵測到一觸碰事件之結束。
  29. 如申請專利範圍第25項之方法，其中在步驟b)中該感測到之訊號低於一預定臨界值之情況下偵測到一觸碰事件之結束。
  30. 如申請專利範圍第26項之方法，其中在步驟b)中該感測到之訊號低於一預定臨界值之情況下偵測到一觸碰事件之結束。
  31. 如申請專利範圍第27項之方法，其中在步驟b)中包含在該物件之自然頻率或其附近之至少一頻率分量或其附近分析該測得訊號之變化。
  32. 如申請專利範圍第28項之方法，其中在步驟b)中包含在該物件之自然頻率或其附近之至少一頻率分量或其附近分析該測得訊號之變化。
  33. 如申請專利範圍第29項之方法，其中在步驟b) 中包含在該物件之自然頻率或其附近之至少一頻率分量或其附近分析該測得訊號之變化。
  34. 如申請專利範圍第30項之方法，其中在步驟b)中包含在該物件之自然頻率或其附近之至少一頻率分量或其附近分析該測得訊號之變化。
  35. 一種電腦程式產品，其包含一或多個電腦可讀媒體，其具有電腦可執行指令用以實行如申請專利範圍第1至34項任一項之方法中之步驟。
  36. 一種觸碰感測裝置，特別是經組態而用來施行如申請專利範圍第1至34項其中一項之方法，其包含一觸碰位置決定單元以及一觸碰持續時間決定單元，其中該觸碰位置決定單元包含一第一感測構件，其用以接收由在該表面上之該觸碰之撞擊所產生之一聲學訊號，以及一定位單元，其用以基於該聲學訊號決定該觸碰之該位置，且該觸碰持續時間決定單元包含一傳感器，其用以產生在該物件之N個自然頻率或其附近之訊號，其中N大於或等於1；一第二感測構件，其用以接收該產生之訊號；以及一持續時間決定單元，其用以基於一傳感器在該物件中或該物件上產生之該訊號之擾動來決定該觸碰之持續時間。
  37. 如申請專利範圍第36項之感測裝置，其中該第一及該第二感測構件使用相同之感測器，且使用一濾波元件以基於用於決定該位置以及持續時間所用之不同頻率，以將該些訊號分佈至該定位單元以及該持續時間決定單元。
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