[发明专利]在基于FTIR的投影型触摸感测装置中的触摸力估计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年9月11日提交的第1251014-5号瑞典专利申请和2012年9月11日提交的第61/699503号的美国临时申请的权益，这两个专利申请都通过引用被并入本文。

技术领域

本发明通常涉及在光学触摸感测系统的触摸表面上的触摸的施加力的估计，且特别是涉及基于FTIR的投影型的触摸系统。

背景技术

在各种应用中普遍使用触摸感测系统(“触摸系统”)。一般，通过触摸物体(例如手指或手写笔)与触摸表面直接接触或通过接近(即，没有接触)触摸表面来启动触摸系统。触摸系统例如用作笔记本电脑的触控板、用于控制面板中并用作例如手持设备(移动电话)上的显示器的覆盖层。覆盖在显示器上或集成在显示器中的触控面板也表示“触摸屏”。很多其它应用在本领域中是已知的。

存在用于例如通过将电阻丝栅、电容传感器、应变计等合并到触控面板中来提供触摸灵敏度的很多已知的技术。也存在各种类型的光学触摸系统，其例如检测由触摸物体投射到触摸表面上的阴影或检测从在触控面板上的触摸物体的点散射的光。

一种特定类型的光学触摸系统使用在光透射面板内部的多个传播路径上传播的光的投影测量。投影测量因此在光穿过面板时量化在单独的传播路径上的光的特性(例如功率)。为了触摸检测，可通过简单的三角测量或通过更高级的图像重建技术来处理投影测量，图像重建技术在触摸表面上产生干扰的二维分布，即，在触摸表面上的影响所测量的特性的每个东西的“图像”。光通过在面板内部的全内反射(TIR)来传播，使得触摸物体使在一个或多个传播路径上的传播光由于所谓的受抑全内反射(FTIR)而衰减。因此，这种类型的系统是基于FTIR的投影型触摸系统。在US3673327、US4254333、US6972753、US2004/0252091、US2006/0114237、US2007/0075648、WO2009/048365、US2009/0153519、WO2010/006882、WO2010/064983和WO2010/134865中找到这样的触摸系统的例子。

通常在触摸系统中，存在不仅确定触摸物体的位置而且估计通过触摸物体施加到触摸表面的力的量的期望。这个所估计的量常常被称为“压力”，虽然它一般是力。力/压力信息的可用性开辟了创建与触摸屏的更高级的用户交互的可能性，例如通过实现针对软件应用的基于触摸的控制的新手势或通过实现在具有触摸屏的游戏设备上玩新类型的游戏。

电容触摸系统可设计以估计触摸的施加力/压力，例如，如在EP2088501和US4736191中公开的。

现有技术还包括通过位于透射面板后面的摄像机使用直接成像来检测从接触该面板的物体散射的光的光学触摸系统。摄像机因此捕获在触摸表面上的光散射物体的直接图像。WO2011/082477和US2009/0143141公开了这样的光学触摸系统并且建议测量在图像中的每个触摸的尺寸并将当前尺寸与同一触摸的以前检测的尺寸进行比较，用于建立触摸的压力的等级。因此，当尺寸增加时，力被认为增加，反之亦然。

根据触摸尺寸来估计施加力也被建议用于基于FTIR的投影型触摸系统中。WO2011/049511、WO2011/049513和WO2012/002894都提到如果检测到的触摸的区域根据所施加的压力而改变，则可针对每次触摸通过检测随着时间的推移在触摸区域中的变化而监控在物体和触摸表面之间的施加力。

然而，针对力估计使用在触摸区域中的改变限于某种类型的触摸物体，因为物体需要足够软和柔韧以展示尺寸随着施加力的变化。很多物体(例如指尖)在增加的施加力的情况下只展示相对小的变形，且尺寸中的改变可能难以以足够的准确度检测。此外，峰的尺寸的变化可具有除了施加力的变化以外的其它原因，例如触摸物体的位置的改变。

概述

本发明的目的是至少部分地克服现有技术的以上识别的限制中的一个或多个以上识别的限制。

另一目的是提供用于估计在基于FTIR的投影型触摸感测装置中的施加力的替代技术。

又一目的是提供针对给定触摸实现对随着时间的推移在施加力中的相对改变的监控的替代技术。

再一目的是提供用于估计施加力的、对触摸的尺寸有减小的依赖性的这样的替代技术。