本公開整體涉及電子設(shè)備的輸入設(shè)備，以及更具體地涉及觸摸輸入設(shè)備諸如觸摸屏或者觸控板。

背景技術(shù)：

電子設(shè)備諸如計(jì)算設(shè)備具有各種輸入機(jī)制諸如鍵盤、觸摸屏、觸控板等等，用戶利用這些訪問并控制計(jì)算設(shè)備。

在典型的基于觸摸的輸入設(shè)備諸如觸控板或觸摸屏中，用戶可跨該基于觸摸的輸入設(shè)備的輸入表面移動(dòng)其手指。作為響應(yīng)，基于觸摸的輸入設(shè)備檢測手指的移動(dòng)。在一些基于觸摸的輸入設(shè)備(例如，觸控板和某些鼠標(biāo))中，設(shè)備可以二進(jìn)制的方式檢測何時(shí)用戶向下按壓輸入表面，諸如選擇或者占用計(jì)算設(shè)備上顯示的按鈕或控件。然而，一般來講，此類設(shè)備不注冊或處理可被關(guān)聯(lián)到施加在輸入表面上的力的范圍的輸入的范圍。

另外就典型的基于觸摸的輸入設(shè)備而言，如果用戶使用兩個(gè)手指在不同的位置按壓輸入表面，則輸入表面不能確定兩個(gè)手指所施加的力并且不能將力(或者力的估計(jì))分別分配到由用戶觸摸的每個(gè)區(qū)域。即，即使具有一些力感測能力的那些基于觸摸的輸入設(shè)備一般不能在多個(gè)同時(shí)的輸入之間劃分力。

本發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，需要用于在電子設(shè)備上檢測來自用戶的多個(gè)觸摸輸入并且在多個(gè)手指輸入之間分配所檢測到的力的方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的實(shí)施方案的一個(gè)廣泛的方面，本文公開了一種用于確定由用戶的至少兩個(gè)手指施加到具有觸摸輸入表面的觸摸輸入設(shè)備的力的量的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括圍繞觸摸輸入表面分布的多個(gè)力傳感器；圍繞觸摸輸入表面分布的多個(gè)觸摸傳感器；以及用于將多個(gè)力傳感器測量的第一大小的力分配到至少兩個(gè)手指中的一個(gè)手指并且用于將多個(gè)力傳感器測量的第二大小的力分配到至少兩個(gè)手指中的另一個(gè)手指的模塊。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還可包括持久性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該持久性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)可包括響應(yīng)于施加至觸摸輸入表面上的各種已知位置的標(biāo)準(zhǔn)化的力由多個(gè)力傳感器中的每個(gè)力傳感器測量的力撓曲測量值。

又如，系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)匹配濾波器模塊。用于分配的模塊可包括匹配濾波器模塊。

在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸傳感器可檢測同時(shí)發(fā)生在觸摸輸入表面上的一個(gè)或多個(gè)觸摸的一個(gè)或多個(gè)位置。用于分配的模塊可提供與由至少兩個(gè)手指中的一個(gè)手指施加在觸摸輸入表面上的力的大小相關(guān)的力數(shù)據(jù)，并且可提供與由至少兩個(gè)手指中的另一個(gè)手指施加在觸摸輸入表面上的力的大小相關(guān)的力數(shù)據(jù)。該模塊可檢查與力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)有關(guān)的多個(gè)力傳感器的每個(gè)力傳感器處測量的力的大小。

在一個(gè)實(shí)施例中，觸摸輸入表面可包括響應(yīng)于由用戶的至少兩個(gè)手指施加的力而撓曲的柔性層，諸如柔性玻璃或透明層。

觸摸輸入設(shè)備可為各種形式，諸如觸控板、觸摸屏或者其他觸摸輸入設(shè)備。

根據(jù)本公開的實(shí)施方案的另一個(gè)廣泛的方面，本文公開了一種用于確定由用戶的至少兩個(gè)手指施加到具有與觸摸輸入表面相關(guān)聯(lián)的多個(gè)力傳感器的電子設(shè)備的觸摸輸入表面的力的總和的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，方法可包括提供用于電子設(shè)備的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)包括響應(yīng)于施加至觸摸輸入表面上的多個(gè)不同的已知位置的標(biāo)準(zhǔn)化的力而由多個(gè)力傳感器中的每個(gè)力傳感器測量的力撓曲測量值；檢測第一位置處的第一觸摸；檢測第二位置處的第二觸摸；獲取由多個(gè)力傳感器測量的力數(shù)據(jù)；將由多個(gè)力傳感器測量的第一大小的力分配到至少兩個(gè)手指中的一個(gè)手指；以及將由多個(gè)力傳感器測量的第二大小的力分配到至少兩個(gè)手指中的另一個(gè)手指。

電子設(shè)備可采取各種形式，諸如智能電話，平板計(jì)算設(shè)備，便攜式計(jì)算設(shè)備或者其他形式。

根據(jù)本公開的實(shí)施方案的另一個(gè)廣泛的方面，本文公開了一種電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括處理器；包括持久性存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器與處理器耦接；響應(yīng)于由用戶的至少兩個(gè)手指施加到觸摸輸入表面的一個(gè)或多個(gè)觸摸而變形的柔性觸摸輸入表面；圍繞觸摸輸入表面分布的多個(gè)觸摸傳感器，觸摸傳感器檢測同時(shí)發(fā)生在觸摸輸入表面上的一個(gè)或多個(gè)觸摸的一個(gè)或多個(gè)位置；圍繞觸摸輸入表面分布的多個(gè)力傳感器；以及用于將多個(gè)力傳感器測量的第一大小的力分配到至少兩個(gè)手指中的一個(gè)手指并且用于將多個(gè)力傳感器測量的第二大小的力分配到至少兩個(gè)手指中的另一個(gè)手指的模塊。

在一個(gè)實(shí)施例中，持久性的存儲(chǔ)器可包括力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，該力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)具有響應(yīng)于施加到觸摸輸入表面上的多個(gè)不同的已知位置的標(biāo)準(zhǔn)化的力而由多個(gè)力傳感器中的每個(gè)力傳感器測量的多個(gè)力撓曲測量值。用于分配的模塊可包括匹配濾波器模塊。在另一個(gè)實(shí)施例中，用于分配的模塊可提供與由至少兩個(gè)手指中的一個(gè)手指施加在觸摸輸入表面上的力的大小相關(guān)的力數(shù)據(jù)，并且可提供與由至少兩個(gè)手指中的另一個(gè)手指施加在觸摸輸入表面上的力的大小相關(guān)的力數(shù)據(jù)。模塊可檢查與力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)有關(guān)的在多個(gè)力傳感器中的每個(gè)力傳感器處測量的力的大小。

本文描述了本公開的其他實(shí)施方案。本公開的各種實(shí)施方案的特征、實(shí)用性和優(yōu)點(diǎn)將從如附圖中所示的下面對實(shí)施方案的更加具體的描述顯而易見。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的具有柔性觸摸屏的電子設(shè)備的實(shí)施例。

圖2示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的具有分布在柔性觸摸屏下面的多個(gè)力傳感器的電子設(shè)備的實(shí)施例。

圖3示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的用于在電子設(shè)備中使用的力分配模塊的框圖的實(shí)施例。

圖4示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的具有結(jié)合在其中的力分配模塊的電子設(shè)備的框圖的實(shí)施例。

圖5示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的與響應(yīng)于單位的力施加到電子設(shè)備的柔性觸摸屏上的各種已知位置的力的分布相關(guān)的生成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的實(shí)施例。

圖6示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的在按壓在柔性觸摸屏上的多個(gè)輸入手指之間分配力的過程的實(shí)施例。

圖7示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的響應(yīng)于用戶的兩個(gè)手指按壓在柔性觸摸屏上由傳感器接收的力數(shù)據(jù)的實(shí)施例。

圖8示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的柔性觸摸屏上的力的高斯分布的實(shí)施例。

圖9示出了可結(jié)合本公開的實(shí)施方案的具有觸摸輸入表面的另一個(gè)電子設(shè)備的實(shí)施例。

圖10A-C示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的改善匹配濾波器準(zhǔn)確性以考慮設(shè)備的可能掉落的實(shí)施例。

圖11A-E示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的改善匹配濾波器準(zhǔn)確性以考慮設(shè)備的可能掉落的另一個(gè)實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

本文公開了用于檢測由用戶的一個(gè)或多個(gè)手指形成到電子設(shè)備的觸摸感測輸入表面上的力的位置和大小的機(jī)制的各種實(shí)施例。機(jī)制可提供當(dāng)檢測到按壓時(shí)用戶的手指在觸摸輸入設(shè)備上的位置的坐標(biāo)以及表示由每個(gè)用戶的手指引起的按壓中的每個(gè)按壓的力的值作為輸出。這樣，如果用戶使用兩個(gè)手指用相同的或者不同大小的力在不同的位置按壓觸摸輸入設(shè)備，本公開的實(shí)施方案可檢測這兩個(gè)按壓，確定兩個(gè)按壓的坐標(biāo)并且確定與兩個(gè)按壓中的每個(gè)按壓對應(yīng)的力的大小。

本公開的實(shí)施方案可在各種電子設(shè)備中使用，諸如(在一個(gè)非限制性實(shí)施例中)用作移動(dòng)電話或者平板計(jì)算機(jī)或者其他便攜式電子設(shè)備的觸摸屏或者與其結(jié)合在一起(參見例如圖1-2,9中的設(shè)備20)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可使用本公開的一個(gè)或多個(gè)特征、操作或者結(jié)構(gòu)形成觸摸板/觸控板輸入設(shè)備。

在一個(gè)實(shí)施例中，用戶用于按壓輸入設(shè)備的力越大，對應(yīng)的動(dòng)作在電子設(shè)備中越快地發(fā)生，諸如滾動(dòng)更快，移動(dòng)通過視頻更快，以更快的方式高亮文本等等。

參見圖1-2，在一個(gè)實(shí)施例中，具有觸摸感測輸入表面22的電子設(shè)備20被提供具有多個(gè)力傳感器24或者力傳感器24的陣列(圖2)。例如，力傳感器24可被布置為傳感器的周邊陣列，分布在電子設(shè)備20的表面22周圍的傳感器的完整陣列或者它們的任何組合。傳感器位置是已知的并且相對于電子設(shè)備20的觸摸輸入表面22固定。力傳感器24可為一個(gè)或多個(gè)應(yīng)變儀，電容力傳感器，壓力力傳感器等等。例如，一個(gè)實(shí)施方案可采用平行于彼此對齊的電容板，使得施加在輸入表面22上的力使板靠近彼此移動(dòng)。板之間的距離的這種變化可在板之間產(chǎn)生增大的電容。電容的變化可繼而被關(guān)聯(lián)到施加在輸入表面22上的力的大小。

一般來講，應(yīng)當(dāng)理解，本文公開的實(shí)施方案可與任何類型的力傳感器一起使用，并且這樣先前的實(shí)施例旨在為非限制性的。

電子設(shè)備20可包括觸摸輸入表面22，諸如觸摸屏。在一個(gè)實(shí)施例中并且參見圖2，電子設(shè)備20的觸摸輸入表面22可包括柔性玻璃或者透明層26，多個(gè)觸摸位置傳感器(已經(jīng)被觸摸位置傳感器檢測的觸摸位置的實(shí)施例在圖2中示出為28)，以及分布在觸摸輸入表面附近的多個(gè)力傳感器24。在一個(gè)實(shí)施例中，柔性玻璃層26可具有相對于電子設(shè)備20的主體或者外殼30懸浮的部分(例如，邊緣)，并且在用戶使用一個(gè)或多個(gè)手指在觸摸輸入表面22上的一個(gè)或多個(gè)位置處施加或者按壓觸摸輸入表面22時(shí)柔性玻璃部分26可撓曲或彎曲。

當(dāng)力被用戶的手指施加到觸摸輸入表面22時(shí)，所施加的力跨輸入表面散布并且由力傳感器或多個(gè)力傳感器24所測量的力響應(yīng)(例如，撓曲測量值，電容，應(yīng)變等等)可看起來為鐘形曲線(如圖7中所示)。

給定一組觸摸位置，本公開的實(shí)施方案有助于確定或分配由用戶手指在觸摸輸入表面22上的每個(gè)觸摸引起的相對的力。通過確定與與用戶的手指在觸摸輸入表面22上的每個(gè)觸摸相關(guān)聯(lián)的力的大小，此類信息可被電子設(shè)備處理器(圖4)利用以為了用戶的利益執(zhí)行各種功能或操作。應(yīng)當(dāng)理解，可通過各種觸摸感測技術(shù)的任何技術(shù)的使用來確定用戶觸摸位置，諸如電容感測，電阻感測，熱感測等等。因此，本文沒有更加詳細(xì)地描述被設(shè)計(jì)以感測觸摸的位置的技術(shù)的細(xì)節(jié)。

如果需要，本文所述的各種特征和功能可被集成到輸入設(shè)備40中，輸入設(shè)備40可被結(jié)合在電子設(shè)備20中。參見圖3，輸入設(shè)備40的一個(gè)實(shí)施例被示出，其包括多個(gè)觸摸位置傳感器28和多個(gè)力傳感器24。如先前所討論的，觸摸位置傳感器28和力傳感器24可為采用不同感測技術(shù)的各種不同傳感器中的任何傳感器。輸入設(shè)備40還可包括力分配模塊42，其從觸摸位置傳感器28接收位置信息(諸如(x,y)觸摸坐標(biāo))并且從多個(gè)力傳感器24接收力數(shù)據(jù)(諸如力撓曲測量值)作為輸入。力分配模塊42還可接收力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)44，力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)44表示響應(yīng)于施加在輸入設(shè)備40和/或電子設(shè)備20的各種已知位置上的固定單位的力由多個(gè)力傳感器24接收的力的期望的大小。還可提供匹配濾波器模塊46以便有助于確定待分配到輸入設(shè)備40的用戶的手指的每個(gè)按壓的力的大小。

力分配模塊42可被配置為實(shí)現(xiàn)本文所描述的一個(gè)或多個(gè)操作、處理(或它們的部分)、特征或功能。在一個(gè)實(shí)施例中，力分配模塊42確定或分配由多個(gè)力傳感器24測量的第一大小的力至至少兩個(gè)手指中的一個(gè)手指，并且確定或分配由多個(gè)力傳感器24測量的第二大小的力至至少兩個(gè)手指中的另一個(gè)手指。

輸入設(shè)備40可提供由于用戶手指的用戶按壓的位置和力(示出為46)以及由于用戶手指的另一個(gè)或多個(gè)手指的用戶按壓的位置和力(示出為48)作為力分配模塊的輸出46、48。例如，在用戶采用兩個(gè)手指在不同位置觸摸輸入設(shè)備的情況下，圖3的輸入設(shè)備40可生成由于用戶的兩個(gè)手指中的每者的按壓的位置和力作為輸出。這些輸出46、48可被傳遞到與圖3的輸入設(shè)備40進(jìn)行交互的電子設(shè)備20的處理器、邏輯器或其他部件或模塊。

在一個(gè)實(shí)施例中，匹配濾波器技術(shù)(例如，如本文所述的)可被模塊46使用以確定由在電子設(shè)備20的觸摸輸入設(shè)備40上的用戶的一個(gè)或多個(gè)手指的每個(gè)觸摸引起的力。

在本公開的一個(gè)實(shí)施方案中并且仍然參見圖3，數(shù)據(jù)庫44被保持在電子設(shè)備20中，其包括力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表示響應(yīng)于施加至觸摸輸入表面(諸如22或者觸摸輸入表面22的代表性的版本)上的各種已知位置的標(biāo)準(zhǔn)化的力，由多個(gè)力傳感器24中的每者(諸如24或者傳感器24的代表性的版本)測量的力撓曲測量值。在一個(gè)實(shí)施例中并且參見圖5，為了形成力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)44，機(jī)械手或者其他機(jī)械化的、可重復(fù)的過程可被用于施加已知大小的力(例如，相同大小的力)到觸摸輸入表面上的不同已知位置，并且針對每個(gè)觸摸位置，由力傳感器中的每者報(bào)告的力撓曲測量值被存儲(chǔ)在庫44中。實(shí)際上，該數(shù)據(jù)庫44形成針對給定觸摸位置(X,Y)作為傳感器位置的函數(shù)的撓曲的圖表。該庫44可以任何形式存儲(chǔ)在電子設(shè)備20中，諸如但不限于矩陣、表、查找表、數(shù)據(jù)庫、參數(shù)表示或者以任何其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式。

根據(jù)本公開的實(shí)施方案輸入設(shè)備40可為獨(dú)立設(shè)備(諸如獨(dú)立的觸控板)，或者可被結(jié)合到電子設(shè)備20諸如移動(dòng)電話、平板計(jì)算機(jī)或者其他便攜式電子設(shè)備中。圖4示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的具有結(jié)合在其中的力分配模塊42的電子設(shè)備20的框圖的實(shí)施例。在圖4的實(shí)施例中，電子設(shè)備20包括與存儲(chǔ)器52、顯示器54、電源電路56以及一個(gè)或多個(gè)傳感器58耦接并與其進(jìn)行通信的處理器50、輸入/輸出設(shè)備60和與處理器50耦接的通信模塊62。傳感器56可包括多個(gè)觸摸位置傳感器28和多個(gè)力傳感器24。存儲(chǔ)器52可包括持久性存儲(chǔ)器或者包括力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)44的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)44表示響應(yīng)于施加在輸入設(shè)備的各種已知位置上的固定單位的力由多個(gè)力傳感器接收的期望大小的力。

在圖4的一個(gè)實(shí)施例中，處理器50可包括與位置傳感器28進(jìn)行交互并從其接收數(shù)據(jù)的力分配模塊42、力傳感器24和力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)44。力分配模塊42可被配置為實(shí)現(xiàn)本文所述的一個(gè)或多個(gè)操作、處理(或它們的部分)、特征或功能。在一個(gè)實(shí)施例中，力分配模塊42可確定由于用戶的手指的用戶按壓的位置和力以及由于用戶的手指中的另一個(gè)或者多個(gè)手指的用戶按壓的位置和力。

圖5示出了根據(jù)本公開的實(shí)施方案的各種校準(zhǔn)技術(shù)的實(shí)施例。在操作500處，機(jī)械手或其他設(shè)備施加已知大小的力到電子設(shè)備20的觸摸輸入表面22上的指定的位置(在圖5中示出了示例位置501)。在操作505處，對針對所有觸摸位置的撓曲圖表進(jìn)行了分析。換句話講，記錄了響應(yīng)于操作500的機(jī)械性觸摸由電子設(shè)備20的每個(gè)力傳感器24檢測到的力測量值。

應(yīng)當(dāng)理解，力傳感器24可不處于力被施加的位置處或者與其鄰近。盡管如此，在輸入表面可至少一定程度地可變性的范圍內(nèi)力傳感器24可注冊力，從而允許施加在一個(gè)點(diǎn)處的力遍布于區(qū)域。因此，最靠近力施加位置的力傳感器24可比遠(yuǎn)離力施加位置的力傳感器注冊更高的力。因?yàn)樽缘牧呻S著力傳感器24與力施加位置之間的距離而減小，足夠遠(yuǎn)離力施加位置的力傳感器可不注冊或者幾乎不注冊力。

操作500-505針對機(jī)械手施加已知大小的力在觸摸輸入表面22上的不同位置(不是在501處)被重復(fù)，直至表示用戶在使用期間可以觸摸觸摸輸入表面的區(qū)域的足夠量的數(shù)據(jù)被收集。每個(gè)力傳感器24可因此生成力圖表，從觸摸輸入表面22上的各種已知位置處的各種力的各種測量形成。一般來講，每個(gè)力傳感器的力圖表不同于其他力傳感器的力圖表，反映了電子設(shè)備內(nèi)的力傳感器的位置的變化。在一些情況下，力圖表還可反映每個(gè)單獨(dú)的力傳感器之間的差異，諸如敏感性、構(gòu)造等等。

這樣，校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的二維分布(力圖表)可被制成，諸如在510處所示的。在該公開中力圖表(在某些等式中用變量“G”表示)(例如，圖8B)表示針對給定力輸入值在給定的觸摸位置處期望的力響應(yīng)應(yīng)該是什么。通過力圖表的使用，施加在已知觸摸位置處的力，如通過觸摸傳感器提供的，可被關(guān)聯(lián)到力輸入。該信息可被用于在多個(gè)觸摸位置之間分配總體的檢測到的力。

圖6示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的用于在施加力在柔性輸入表面上的多個(gè)輸入手指之間分配力的過程的實(shí)施例。(“柔性”或者“可變形”可指承受負(fù)載時(shí)將局部地變形而不是如剛性主題一樣均勻地移動(dòng)。例如，玻璃可為柔性的/可變形的。)在一個(gè)實(shí)施例中，這些操作或者它們的部分可被用在電子設(shè)備內(nèi)。在操作600處，一個(gè)或多個(gè)觸摸輸入條件被檢測。例如，操作600可包括在輸入設(shè)備的觸摸輸入表面上檢測到觸摸，或者可在輸入設(shè)備的表面上檢測到多個(gè)觸摸。

在操作605處，被操作600檢測到的觸摸的位置可被確定。在一個(gè)實(shí)施例中，操作605接收或獲取在觸摸輸入設(shè)備的表面上的第一觸摸位置的位置信息(例如，(x,y)坐標(biāo))。在操作610處，如果存在的話，第二觸摸的位置被確定；在一些實(shí)施方案中，操作605和610被組合或者以其他方式基本上同時(shí)發(fā)生。在一個(gè)實(shí)施例中，操作610接收第二觸摸位置的位置信息(例如，(x,y)坐標(biāo))坐標(biāo)。如果其他觸摸(例如，來自第三手指的第三觸摸)被檢測到與第一觸摸和第二觸摸基本上一起同時(shí)發(fā)生，這些其他觸摸的位置還可從觸摸傳感器確定。

在操作620處，由觸摸輸入設(shè)備上的每個(gè)觸摸引起的力的大小可被確定?？墒怯卸鄠€(gè)不同的方法執(zhí)行操作620。在一個(gè)實(shí)施例中，操作620A-620C被用于確定由每個(gè)觸摸引起的力的大小。在一個(gè)實(shí)施例中，這些操作可在電子設(shè)備的觸摸輸入設(shè)備的一些或全部觸摸力傳感器上反復(fù)地執(zhí)行。

在操作620A處，在特定位置處的力傳感器處的力值可被獲取。在一個(gè)實(shí)施例中，由特定位置處的力傳感器測量的響應(yīng)于手指觸摸的輸入通過操作620A被獲取或者讀取。該輸入可被關(guān)聯(lián)到特定力傳感器所經(jīng)受的力。

在操作620B處，針對操作620A的力傳感器的力圖表數(shù)據(jù)被檢索或者以其他方式被獲取。上面一般描述了由每個(gè)力傳感器生成的力圖表。

在操作620C處，由觸摸輸入設(shè)備上的每個(gè)手指觸摸位置在力傳感器位置處引起的力可被確定。在一個(gè)實(shí)施例中，如本文所述，操作620C可利用匹配濾波器處理以便確定由輸入觸摸設(shè)備上的每個(gè)手指按壓在特定力傳感器位置處引起的力的大小。

在一個(gè)實(shí)施例中，針對觸摸輸入設(shè)備的每個(gè)力傳感器位置操作620A-620C可被重復(fù)。

從而可看出圖6的操作針對檢測到的每個(gè)觸摸提供觸摸位置和由該觸摸引起的力。該信息可在電子設(shè)備內(nèi)使用用于各種目的，諸如但不限于本文所述的這些目的。

匹配濾波器

在一個(gè)實(shí)施方案中，觸摸輸入表面的整個(gè)力分布曲線被表征為向量，并且其與在特定力傳感器位置處的實(shí)際力響應(yīng)數(shù)據(jù)的點(diǎn)積被計(jì)算，連同其他觸摸位置的預(yù)測的力響應(yīng)以及它們與在那些其他位置處的實(shí)際力響應(yīng)測量的點(diǎn)積一起。結(jié)果可被分離以確定由用戶的第一手指引起的力的大??；并且結(jié)果可被隔離以確定由用戶的第二手指引起的力的大??；并且如果來自多于兩個(gè)手指的更多個(gè)觸摸被檢測到，由另外的手指引起的力可被確定。即，操作可將單獨(dú)的力作為向量歸于單獨(dú)的觸摸位置，從而估計(jì)來自總體施加的力的施加在每個(gè)觸摸位置處的力。

點(diǎn)積在操縱或者確定基于向量的值方面是有用的，其中點(diǎn)積操作的結(jié)果是標(biāo)量。例如，對于向量(a,b)，“a點(diǎn)積b”可被表示為(a的量值)×(b的量值)×cosine(theta)，其中theta是向量a，b之間的角度。表達(dá)“a點(diǎn)積b”的另一種方式是(ax×bx)+(ay×by)。

用于兩個(gè)手指觸摸輸入的匹配濾波器

在一個(gè)實(shí)施例中，匹配濾波器被用于確定由在觸摸輸入表面上的每個(gè)手指按壓(1,2,...N)引起的力(f₁,f₂,f_n)的大小。可使用線性方程組：

其中

s_i表示由傳感器測量的現(xiàn)在的/當(dāng)前的力撓曲i＝1…N

g_i表示針對傳感器i期望的撓曲，針對在A處的單位的力(參見圖7-8)

h_i表示針對傳感器i期望的撓曲，針對在B處的單位的力(參見7-8)

在一個(gè)實(shí)施例中，針對每個(gè)力傳感器，g_i和h_i的值可從力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的庫獲得?？墒怯邢旅娴氖纠僮鞔_定由在觸摸輸入表面上的每個(gè)手指的按壓引起的力(f₁,f₂,f_n)：

針對N個(gè)傳感器，在一個(gè)實(shí)施方案中可存在N個(gè)方程。

在上述方程的一些具體情況中，例如，當(dāng)用戶的兩個(gè)手指靠近彼此時(shí)，由兩個(gè)手指產(chǎn)生的期望的撓曲圖表是相似的(g_i近似于h_i)，并且分母消失(Δ趨近于0)。針對f₁和f₂的方程變得高度不穩(wěn)定，并且s_i中的任何波動(dòng)(例如，測量噪音)將被高度放大，由于大的力重建錯(cuò)誤?？梢氤?shù)λ以保持方程穩(wěn)定且沒有中斷部分。

例如，在檢測到兩個(gè)手指接觸顯示器22的情形中，線性方程的系統(tǒng)可被寫作：

并且答案然后變?yōu)椋?/p>

當(dāng)g_i近似于h_i時(shí)，分母Δ_λ不再消失并且答案相對于測量波動(dòng)變得穩(wěn)定。在改善答案的穩(wěn)定性的同時(shí)，正規(guī)化參數(shù)λ還降低力重建的準(zhǔn)確性(由于針對f₁和f₂的方程中的另外的關(guān)系)。

為了在答案相反穩(wěn)定并且不需要規(guī)則化的情形下保留重建準(zhǔn)確性，改變?chǔ)说牧恐凳强赡艿模Q于例如手指之間的距離或者它們在屏幕22上的位置。自適應(yīng)規(guī)則化參數(shù)的一個(gè)實(shí)施例是：

其中r是手指之間的距離。針對小距離(r<r_o)，函數(shù)假設(shè)最大值λ_max產(chǎn)生大量的規(guī)則化：以力重建準(zhǔn)確性為代價(jià)提高了答案穩(wěn)定性(在該實(shí)施例中，總體施加的力在兩個(gè)手指之間被等量地分布)。

針對觸摸顯示器22的手指之間大的間隔距離(r>r_o)，當(dāng)答案是穩(wěn)定的時(shí)，規(guī)則化是最小的(λ(r)＝λ_min)并且力重建準(zhǔn)確度被改善。

對于其中r近似于r_o的距離，規(guī)則化參數(shù)λ被平滑地降低(例如，在模糊窗口+/-w內(nèi))以平衡力重建準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

換句話講，常數(shù)λ可被用于補(bǔ)償系統(tǒng)不規(guī)則部分，系統(tǒng)不規(guī)則部分否則使得方程返回不準(zhǔn)確的錯(cuò)誤的結(jié)果。

在更一般的K個(gè)手指的情形中，規(guī)則化參數(shù)λ可被引入為：

其中g(shù)_n,k是針對在手指k的位置處的單位的力的傳感器n的期望的響應(yīng)。

用于單個(gè)手指觸摸輸入的匹配濾波器

可使用下面的示例操作確定由在觸摸輸入表面上的單個(gè)手指的按壓引起的力(f)：

其中

表s_i表示由傳感器i＝1…N測量的現(xiàn)在的/當(dāng)前的撓曲

g_i表示當(dāng)單位的力被施加在給定位置處時(shí)針對傳感器i期望的撓曲。

在一個(gè)實(shí)施例中，針對每個(gè)力傳感器，g_i的值可從力校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的庫獲取。

N可等于傳感器的總數(shù)量，或表示圍繞觸摸位置(多個(gè))的一小組的傳感器。選擇可在實(shí)施方案之間不同，并且可基于多個(gè)因素，諸如實(shí)施方案的尺寸，力傳感器的間隔，用于輸入表面的材料(多種)，輸入表面的其他物理特性(諸如柔性)等等。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，來自力傳感器的子集的數(shù)據(jù)可被組合在一起并且它們的數(shù)據(jù)的平均值在應(yīng)用點(diǎn)積運(yùn)算之前可被確定。例如，可使用來自力傳感器的撓曲測量值形成(2力傳感器乘以2力傳感器)的數(shù)據(jù)子集。這可降低待執(zhí)行的點(diǎn)積計(jì)算的數(shù)量，其可降低運(yùn)行運(yùn)行時(shí)間復(fù)雜度并且降低處理器執(zhí)行本文所述的過程需要的存儲(chǔ)器，但是導(dǎo)致關(guān)于力值較不準(zhǔn)確的結(jié)果數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，力傳感器(或者它們的輸出)可通過它們的期望的信號的量值以及施加到包含具有期望的最大值和最小值的傳感器之間的成對差異的期望值和測量值的點(diǎn)積運(yùn)算來分類。例如，此分組可被用于單手指力重建場景中以緩輕可能存在于場景輸出中的共模噪聲和/或控件關(guān)聯(lián)噪聲中。

又如，針對兩個(gè)或更多個(gè)手指，輸入(其中k＝手指的數(shù)量)，可使用表達(dá)式G點(diǎn)積f＝S，其中G被表達(dá)為具有與傳感器的數(shù)量對應(yīng)的m行的列向量，G具有與手指的數(shù)量對應(yīng)的列。在實(shí)施過程中，因?yàn)樵摫磉_(dá)式具有比列多的行，可使用最小二乘過程以最小化[[(G點(diǎn)積f)-s]]，其中G被表達(dá)為(m乘以k)的矩陣并且f為(k乘以1)的力向量。由此，針對每個(gè)手指k的f的值可被確定。

因此，可以看出本公開的實(shí)施方案提供用于對由用戶的多個(gè)手指施加到電子設(shè)備的觸摸輸入表面的測量的力的分配。這樣當(dāng)用戶用兩個(gè)或多個(gè)手指觸摸觸摸輸入表面時(shí)，可作出由每個(gè)手指施加到觸摸輸入表面的力的大小的確定。該確定可用于向電子設(shè)備提供用戶輸入的另外的維度并且對該設(shè)備的控制，這可用于增強(qiáng)用戶體驗(yàn)和與電子設(shè)備的交互。

在本公開的另一個(gè)實(shí)施方案中，匹配濾波器的準(zhǔn)確性可被進(jìn)一步增強(qiáng)，如果需要，以說明可發(fā)生于電子設(shè)備(例如，設(shè)備22或40)的可能的損害。在設(shè)備的使用期限期間的某些事件可導(dǎo)致邊界條件改變，這可導(dǎo)致期望的撓曲圖表和觀察到的撓曲圖表之間的顯著的差異。

在一些情況下，部分地補(bǔ)償這些改變可是可能的，例如，通過改變某些受影響的傳感器的讀數(shù)中的權(quán)重(或者可信等級)。在一個(gè)實(shí)施例中，來自圍繞輸入表面22的邊緣的值的可信度被最小化(基于在設(shè)備掉落以后，這些邊緣傳感器可被不利地影響)，并且朝著輸入表面22的中心的傳感器的可信度被提高(因?yàn)樵谠O(shè)備的掉落之后這些傳感器很有可能是未受損傷的)。例如，針對方程式的系統(tǒng)：

在一個(gè)實(shí)施例中，代替最小化

最小化運(yùn)算可在(f)上執(zhí)行：

例如，動(dòng)態(tài)權(quán)重可被與以下項(xiàng)相關(guān)：(a)撓曲重心的當(dāng)前位置，(b)對于給定觸摸當(dāng)前撓曲重心從其期望的位置偏移，(c)感測像素距離設(shè)備邊界的距離(以便降低對邊界條件的依賴)，或者指示特定傳感器的輸出中的可信等級的其他度量標(biāo)準(zhǔn)。

在一個(gè)實(shí)施例中，改變圍繞期望的重心的某些受影響的傳感器的讀數(shù)的權(quán)重(或者可信等級)可被提高權(quán)重，并且圍繞觀測到(偏移的)的重心的像素可被降低權(quán)重。又如，改變某些受影響的傳感器的讀數(shù)的權(quán)重(或者可信等級)可通過提高靠近屏幕22的中心的傳感器的權(quán)重來實(shí)現(xiàn)。

例如，圖10A在左側(cè)圖像中示出了具有未受損害的邊界的撓曲圖表的實(shí)施例；而在圖10A的右邊圖像中示出了其中邊界已經(jīng)被損壞諸如損壞已經(jīng)發(fā)生在設(shè)備的左上角附近并且用戶手指按壓在左上角附近的情形下的示例撓曲圖。

圖10B和10C然后示出了在上面段落[0089]的每個(gè)方程式中的權(quán)重“w”的可能分布。圖10B示出了其中老的重心已經(jīng)被提高權(quán)重并且新的重心已經(jīng)被降低權(quán)重的實(shí)施例。

又如，圖10C示出了其中屏幕中心傳感器讀數(shù)已經(jīng)被提高權(quán)重的實(shí)施例，從而為遠(yuǎn)離設(shè)備邊界的傳感器帶來更多的可信度。

在本公開的另一個(gè)實(shí)施例中，可通過邊界傳感器減少實(shí)現(xiàn)匹配濾波器準(zhǔn)確性改善，以便有助于其中傳感器由于設(shè)備的掉落已經(jīng)被損壞的情形。

例如，設(shè)備邊界中的某些損壞可導(dǎo)致針對該邊界附近的觸摸的顯著的順應(yīng)提高。對于這些觸摸，撓曲重心朝著損壞偏移，并且撓曲形狀與具有自由邊界部分的部分支撐板(例如，具有力傳感器24的板)相似。通過從觀測到的撓曲減去“懸臂”模型對這些邊界條件部分地補(bǔ)償是可能的。懸臂模型可通過使代表性形狀參數(shù)適配于邊界傳感器觀測到的撓曲來確定。

例如，邊界傳感器不再是加權(quán)最小二乘估計(jì)的一部分。減去的懸臂模型的量值可與撓曲重心偏移成比例地被進(jìn)一步縮放。懸臂模型可由重心在屏幕有效區(qū)域之外的2D高斯近似。在圖11A中，校準(zhǔn)的撓曲圖表的實(shí)施例被示出為其中設(shè)備邊界未受損傷。在圖11B中，撓曲圖表的實(shí)施例被示出為其中被損害的邊界存在于設(shè)備顯示器的左上角處，并且重心偏移和順應(yīng)性增加。在圖11C中，實(shí)施例示出為其中使用來自邊界傳感器的數(shù)據(jù)使用“懸臂”適配模型。在圖11D中，懸臂模型被傳播到內(nèi)部中。在圖11E中，所調(diào)整的圖表被示出為其中懸臂模型已經(jīng)被從圖11B觀測到的撓曲圖表減去。

盡管本公開的實(shí)施方案已經(jīng)相對于平板電腦或者移動(dòng)電話被描述，應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開的實(shí)施方案可與各種電子設(shè)備一起使用，包括但不限于移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、平板電腦、音樂和多媒體播放器、手表、游戲機(jī)以及其他手持、可穿戴或者編寫設(shè)備。

盡管本文所公開的方法已經(jīng)相對于以特定順序執(zhí)行的特定操作被描述和示出，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些操作可被組合，在分割或者重新排序以在不脫離本公開的教導(dǎo)內(nèi)容的情況下形成等同方法。因此，除非本文明確指出，操作的順序和組合不是本公開的限制。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本文提供的定向引用諸如頂部、底部、向下、順時(shí)針、逆時(shí)針、左、右等等，被提供用于描述本文公開的實(shí)施方案的實(shí)施例，并且不旨在為限制性的。

應(yīng)當(dāng)理解的是，在本公開的示例性實(shí)施方案的前述描述中，本公開的各種特征有時(shí)在單個(gè)實(shí)施方案、圖或者其描述中中被組合在一起用于流線型或本公開的目的，并且有助于各種方面中的一者或多者的理解。然而，公開的該方法不被解釋為反映權(quán)利要求需要比每個(gè)權(quán)利要求中明確引用的特征結(jié)構(gòu)多的意圖。相反，具有創(chuàng)造性的方面在于少于單個(gè)先前所公開的實(shí)施方案的所有特征結(jié)構(gòu)，并且本文所述的每個(gè)實(shí)施方案可包含多于一個(gè)的具有創(chuàng)造性的特征結(jié)構(gòu)。

盡管本公開相對于其實(shí)施方案被提供和描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在形式和細(xì)節(jié)上的各種其他變化可在不脫離本公開的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下作出。