CN1692371A - 基于力的触摸屏***的校正 - Google Patents

Abstract

提供一种方法和***，以校正与所述触摸屏的机械变形相关的触摸位置确定中的非准确性。为触摸屏提供校正参数，表征与所述触摸屏机械变形相关的一个预期触摸信号内的误差特性。检测含有所述误差的一个力响应触摸信号，并用所述校正参数修正所述触摸信号内的所述误差来确定所述触摸位置。通过将机械变形施加给所述触摸屏并表征与所述机械变形相关的所述触摸信号误差特性，确定所述校正参数。用所述触摸信号误差的所述特性来产生所述校正参数。

Description

基于力的触摸屏***的校正

发明领域

本发明主要涉及触摸检测***，尤其，涉及用于校正触摸屏***的方法和***，以更准确地确定触摸屏上的触摸位置。

发明背景

触摸屏给计算机或其他数据处理装置提供一种简单，直观界面。胜于使用键盘键入数据，用户通过触摸屏利用触摸图标或在屏上书写或拖曳来传递信息。触摸屏可用于各种信息处理应用中。透明触摸屏特别用于例如蜂窝电话，个人数据助理(PDA)，及手提或膝上电脑之类的应用中。

用于确定触摸位置的各种方法可包括电容性，电阻性，声学和红外线技术。通过检测经力传感器耦合到触摸表面的触摸力也可以确定触摸位置。利用检测触摸力工作的触摸屏具有一些优于上面提及的其他技术的优点。首先，力传感器不需要采用特殊材料所构成的触摸表面，这种特殊材料可能妨碍光透过触摸表面，如同电阻性触摸传感器的情况。

其次，力传感器不依靠对地的有损电连接，如同电容性触摸屏所需的，并能可利用手指，戴手套的手，手指甲或其他非导电触摸器具来操作。不同于表面声波技术，力传感器相对能避免泥土，灰尘或液体的积聚在触摸屏上。最后，力传感器可以较少地检测到如同实际触摸一样的与触摸表面的冲突，这是采用红外线触摸屏的常见问题。

基于力的触摸屏最少采用三个力传感器构成，以三角形图形设置在触摸表面的下面。这种排列可以提供足以确定净垂直力和计算触摸位置所需的两个力矩的信号。触摸屏装置也可以采用多个传感器构成。通常，可以用四个角传感器，通常需要之一部分满足矩形触摸表面的水平对称性。一旦有触摸应用时，由触摸屏传感器检测到的触摸力可以用于确定触摸的位置。然而，触摸位置的确定还会受到除触摸力以外的各种因素的影响。在触摸过程中的触摸屏扭曲，挤压或其它变形，都可以引起触摸位置确定的非准确性。

发明摘要

概括地说，本发明涉及一种用于检测触摸屏上的触摸位置方法和***。本发明的技术和特征特别适用于与基于微处理***组合操作采用透明触摸屏改良的显示装置时，本发明特别有用。

依据本发明的一个实施例，提供一种用于确定触摸屏上触摸位置的方法。所述触摸屏是由多个触摸传感器所定义，其中多个触摸传感器用于测量表示垂直于触摸表面的触摸力分量的信号。该方法包括：提供使用触摸传感器和触摸表面获取触摸屏的校正参数。这些校正参数具有表征与触摸屏的机械变形相关的一个预期触摸信号误差的特性。检测含有该误差的力响应触摸信号，并使用补偿误差的校正参数来确定触摸位置。

在本发明另一个实施例中，一种校正触摸屏的方法包括：将一个机械变形施加给触摸屏，并检测由触摸屏的机械变形引起的一个力响应触摸信号。触摸信号具有与机械变形有关的误差特性，并利用触摸信号误差特征来产生校正参数。

依据本发明又一个实施例，触摸屏***包括：触摸表面；多个力响应触摸传感器，机与触摸表面机械耦合并响应于施加到触摸表面的一次触摸产生传感器信号；及控制***，触摸传感器相耦合并接收传感器信号。控制***配置成：能提供利用触摸传感器和触摸表面所获取触摸屏的校正参数。校正参数具有表征与触摸屏机械变形相关一个预期触摸信号误差的特性。控制***检测含有该误差的力响应触摸信号，并用补偿触摸信号误差的校正参数来确定触摸位置。

又在本发明另一个实施例中，触摸屏显示***包括：触摸表面；多个触摸传感器；控制***；和显示器，用于显示通过触摸屏***的信息。控制***配置成，能提供利用触摸传感器和触摸表面所获取的触摸屏的校正参数。校正参数具有表征与触摸屏机械变形相关一个预期触摸信号误差的特性。控制***检测含有误差的力响应触摸信号，并利用补偿触摸信号误差的校正参数来确定触摸位置。

在本发明另一个实施例中，触摸屏校正***包括：机械变形***，用于将机械变形施加给触摸屏；检测***，用于检测由机械变形引起的力响应传感器信号；及处理器，与检测***相耦合。处理器配置成：能检测由触摸屏的机械变形引起的力响应触摸信号，并具有表征与触摸屏机械变形相关的触摸信号误差的特性。处理器进一步配置成：能利用触摸信号的误差特征来产生校正参数。

本发明还有一个实施例包括一种用于检测触摸屏上触摸位置的***，由多个与触摸表面机械耦合的触摸传感器定义该触摸屏。该***包括：用于提供以触摸表面和触摸传感器获取的触摸屏校正参数的装置；用于检测含有触摸信号误差的触摸信号的装置；用于利用触摸屏校正来修正触摸信号的装置；及用于利用校正触摸信号来确定触摸位置的装置。触摸屏校正参数具有表征与影响触摸信号的触摸屏的机械变形相关的一个触摸信号误差的特性。

在本发明另一个实施例中，提供一种用于校正触摸屏的***。该***包括：用于将机械变形施加给触摸屏的装置；用于检测与机械变形相关的传感器信号的装置；及用于校正触摸屏以补偿机械变形的装置。

在本发明的还有一个实施例中，计算机可读介质配置有可执行指令，这些可执行指令用于使一台或多台计算机执行一种确定触摸屏上的触摸位置的方法。该触摸屏由触摸表面和多个触摸传感器确定，多个触摸传感器用于测量表示触摸力分量的一个信号，该触摸力分量垂直于触摸屏。确定触摸位置的方法包括：提供用触摸传感器和触摸表面所获取的触摸屏的校正参数；校正参数具有表征与触摸屏机械变形相关的预期触摸信号误差的特性；检测含有误差的力响应触摸信号；及用补偿触摸信号误差的校正参数来确定触摸位置。

本发明又一个实施例包括计算机可读介质，配置有可执行指令，用于使一台或多台计算机执行一种校正触摸屏的方法。该方法包括：将机械变形施加给触摸屏；检测由触摸屏机械变形引起的力响应触摸信号；表征与机械变形相关的触摸信号误差，该触摸信号误差是由力响应触摸信号引起的；及用触摸信号误差特征来产生校正参数。

本发明的上述摘要不试图描述本发明的每个描述性实施例或每个实施例。下面的图表和详细描述更特别地举例说明这些实施例。

附图简述

考虑到下面连同附图的本发明的各种实施例的详细描述，可以更加完全地理解本发明。其中，

图1是原理性描述依据本发明一个实施例的触摸屏透视图，在该触摸屏的触摸屏拐角的位置上设置了力传感器；

图2是原理性描述依据本发明一个实施例的电容性力传感器的剖面图；

图3是依据本发明一个实施例的触摸屏和触摸屏控制***的框图；

图4原理性描述了扭曲情况下的触摸屏；

图5是依据本发明一个实施例概念性描述一种用于确定触摸位置方法的流程图，该方法是用与的触摸屏变形相关的误差特征来确定触摸位置的；

图6是依据本发明一个实施例概念性描述一种误差特性方法的流程图，该误差是由触摸屏变形引起的；

图7是依据本发明一个实施例概念性地描述一种误差特性方法的更详细的流程图，该误差是触摸屏变形引起的；

图8A和8B依据本发明一个实施例原理性描述一种将两种不同支撑应力配置应用于触摸屏的方法；

图9A和9B依据本发明一个实施例原理性描述另一种另一种将两种不同支撑应力配置应用于触摸屏的方法；

图10是依据本发明一个实施例用于确定触摸屏基本校正的流程图；

图11是依据本发明一个实施例概念性描述一种触摸屏扭曲引起误差特性方法的流程图，该误差是从根据已知作用力和特意施加变形的两种数据中单步地计算出来的；

图12是依据本发明一个实施例的触摸屏校正***的框图；

图13是依据本发明一个实施例使用触摸检测界面的数据处理***的框图；

图14描述了依据本发明一个实施例的触摸屏控制器；和

图15描述了依据本发明一个实施例的触摸屏校正***。

本发明服从于各种修改和替代格式。通过附图的例子已经示出本发明的特殊实施例，并将详细地描述。然而应当明白：本发明并不试图将本发明限制于所描述的特殊实施例。相反，本发明覆盖所有在附加权利要求所确定的本发明范围内的修改，等效，及替代。

发明详述

在下面说明性实施例的描述中，参考由此构成一部分的附图，及通过描述示出各种实施例，通过这些实施例可实现本发明。应当明白：可以利用其它实施例，并且可以进行结构性和功能性的改变，并没有背离本发明的范畴。

如上所述，并为下面陈述的其他原因，通过阅读本说明可以明白这些原因，需要一种方法和***，用于准确地确定在触摸表面上的手指触摸或器具触摸的位置。另外，需要这样一种方法和***，用于在获取触摸位置信息期间以施加给触摸屏的机械变形修正来计算触摸位置，从而确定触摸位置。

本发明适用于触摸检测技术，并认为当本发明的功能与采用透明触摸屏改良的显示装置的数据处理***组合时是非常有用。例如，本发明的触摸屏可以用于台式，手提或膝上计算机***，销售终端，个人数据助理(PDA)或蜂窝电话中。虽然本发明是结合基于微处理器的***进行描述的，但如果需要，本发明触摸屏装置可以与任何基于逻辑的***相结合。

本发明提供：在存在触摸屏机械变形时，能准确地确定基于力的触摸屏上的触摸位置。触摸可以由多个触摸传感器来检测，并可由一个或多个触摸信号表示该触摸。准确的触摸位置确定包括测量在触摸屏上触摸时的一个或多个触摸信号的幅度。在获取触摸信号以确定触摸位置的时候，触摸屏会受到多种因素的影响，例如由操作员扭曲或挤压触摸装置引起的那些因素。在处理触摸信号以确定触摸位置过程中，这种触摸屏扰动会导致计算触摸位置的非准确性。

图1是原理性地描述矩形触摸屏的透视图。所显示的触摸屏表面100在最接近触摸表面100的各个拐角上设置力传感器。触摸表面100和力传感器110，120，130，140都位于触摸屏外壳内(未示出)。

作为触笔，手指或其他触摸器具152压触摸屏100，触摸力155在触摸位置150施加于触摸表面100上。触摸力155在力传感器110，120，130，140上产生垂直于触摸表面100的触摸力F1，F2，F3，F4。力传感器110，120，130，140可以用交流电信号驱动。垂直触摸力F1，F2，F3，F4引起力传感器110，120，130，140的电容发生变化，由此引起经过力传感器110，120，130，140所耦合的信号发生变化。从力传感器110，120，130，140提取的力响应信号可以用于计算触摸位置。虽然，图1所描述的触摸屏是传感器设置在各拐角上的矩形屏，但是也可以使用具有不同触摸表面形状的三个或多个触摸传感器的各种配置。

例如，传感器110，120，130，140可以是小型电容性力传感器，这种电容性力传感器是由间隙隔开的两块电容板所构成的。电容性力传感器可以排列成，当具有足够幅度和方向的触摸力施加在触摸表面时，使一块电容板向第二块电容板偏移。这种偏移就改变了电容板之间的距离，从而改变了传感器的电容。当施加于触摸传感器的交流电信号变化时，控制***可测量出触摸力。共同拥有的美国专利申请号USSN09/835040，申请日期为2001年4月13日，标题为“基于力的触摸输入的方法和装置”描述了一个适用于触摸屏应用的电容性力传感器的实施例。

力传感器适用于液晶显示器(LCD)，阴极射线管(CRT)或其他电子显示器中，并在图2中原理性地描述。在这个特殊实施例中，传感器依据电容性元件的电容变化测量所施加的触摸力。触摸表面210，或覆盖层，位于构件或外壳215内。触摸表面210通常是透明的，允许通过触摸表面浏览显示器或其他目标。在其它应用中，触摸表面210也可以是不透明的。

构件或外壳215可以配备有一个大中间孔，通过该孔可以浏览显示器。如需要，外壳215的底表面可以直接密封在这样一种显示器的表面上，在围绕它的有效面积的边沿上。在另一个实施例中，如上面描述的，覆盖层可以采用包括诸如LCD之类显示单元例的构件来替代。

电容性传感器220可以放置在触摸表面210和外壳215之间。带有附加接确面233的内连接225可以通过焊接，粘合，或通过其他方法联结到外壳215上。导电区构成内连接225上的第一导电元件234。带有中间突出部分240，例如凹坑，的第二导电元件235可以通过例如焊接的方法固定到内连接225的接确面233上。可以通过第二导电元件235的形状，或通过将第二导电元件235固定到内连接225上的处理，在第一导电元件234和第二导电元件235之间形成小的间隙280。该间隙280的宽度为例如大约1密尔(千分之一英寸)。电容器间隙280分开的两个导电元件234和235构成。

一个可选的支撑表面270可以置于触摸表面210和第二导电元件235之间。这可以保护触摸表面的底侧免受突出部分240的印压或损坏，特别是在覆盖层由较软的材料所制成的情况中。支撑表面270可以通过弹性或高柔软粘合的薄层(未示出)安装到触摸表面210上，由此，提供侧面软化功能。应该意识到：在一般操作中，触摸表面270或支撑表面270与突出部分240相接触的。这些元件仅为描述清楚起见而分开示出的。

第二导电元件235组合了弹簧和电容板的功能。当一个垂直触摸力施加在触摸表面210上，第二导电元件235弯曲，减少间隙280的宽度，并增加传感器220的电容。这种电容的改变是可以测量的，并与施加到触摸表面210的触摸力有关。虽然描述使用电容性力传感器的触摸屏，但也可以按类似方式使用其他类型的力传感器，例如包括：压电传感器和应变传感器。

基于力的触摸屏的一个优点是：定位在显示装置和用户之间的光分离层数较少。通常定位在显示单元上的覆盖层是单层玻璃或相对刚性的聚合体，例如聚碳酸酯或类似材料的聚合体，可选择具有合适光学特性的聚合体。这与其他类型的触摸屏相比较，例如电阻性或电容性触摸屏，需要在显示单元上有几层潜在光损耗层。电阻性或电容性触摸屏所需的电传导薄膜通常具有较高的折射率，导致界面上折射损耗的增加。这在电阻性触摸屏上是个特殊问题：在电阻性屏中存在附加的固体/气体界面，并且防折射涂层不是很有用，因为导电层必须能物理接触。然而，基于力的触摸屏的屏覆盖层仅含有上和下两个表面；将这两层可以处理成能减少折射损耗和减少闪耀。例如，覆盖层可以配备有不光滑的表面，以减少镜面反射，和/或配备有防折射涂层，以减少折射损耗。

表示作用在触摸屏上的触摸力的触摸信号是由与触摸屏的触摸表面相耦合的一个或多个触摸传感器产生的。触摸信号可以来自单个传感器，或通过组合来自两个或更多个触摸传感器的传感器信号获得。触摸位置的确定包括分析由触摸传感器产生的传感器信号。单个位置的点击触摸所产生触摸信号的特点是，当施加触摸时，该信号的幅度增大，而当移去触摸时，其幅度减少。该触摸可以连续的接触，在触摸表面上持续一段时间。例如，在单个位置上触摸可以持持一段时间。此外，触摸可以是“流动型触摸”，其中，触摸可施加在一个位置，沿着触摸屏表面移动，并移到另一个位置，从而在各个传感器上产生一个连续变化信号。

例如，在四传感器屏中，可以使用力响应传感信号f₁(t)，f₂(t)，f₃(t)，f₄(t)的组合计算任意时刻t的触摸位置。由触摸传感器产生的力响应信号可以用于计算各种触摸信号，包括：y轴的力矩，M_Y(t)，x轴的力矩，M_X(t)，及总的Z方向触摸力，F_Z(t)。可从触摸传感信号中确定触摸位置的坐标，如公式1所述提供的。假定：基准点位于较佳的刚性触摸表面的触摸屏中心，理想条件，不存在误差，只存在不是触摸力的背景扰动，公式1中应用的触摸力和力矩可以按公式1b来计算。

$X\left(t\right)=\frac{M_Y\left(t\right)}{F_Z\left(t\right)}---\left[1\right]$

$Y\left(t\right)=\frac{M_X\left(t\right)}{F_Z\left(t\right)}$

其中，在特殊情况下：

M_X(t)＝(f₁(t)+f₂(t))-(f₃(t)+f₄(t))；

传感器信号直接送往控制***，该***从力响应传感器信号中确定触摸位置。图3是原理性描述依据本发明原理按功能块排列的触摸屏300和触摸屏控制***350的框图。应该意识到：存在许多排列这些功能块的可能配置。图3所描述的例子只是一种可能的功能排列。

在图3描述的示范性实施例中，触摸表面305配置成在最接近触摸表面305各自拐角位置上排列着四个力传感器301，302，303，304。触摸表面305和力传感器301，302，303，304都设置在触摸屏外壳内(未示出)。传感器301，302，303，304可以选自各种传感器技术，包括电容性，压电和应变传感器。传感器301，302，303，304测量在传感器位置上所检测到的触摸力并耦合到位于控制***350内的驱动/检测电路310，320，330，340。替代地，驱动/检测电路的某些元件可以位于相应的传感器附近。在每个传感器的驱动电路312，322，332，342中所产生的激励信号用于激励传感器301，302，303，304。每个传感器301，302，303，304产生一个相应于经过触摸表面305施加到传感器的触摸力的一个触摸力信号。由位于控制***350内的检测电路311，321，331，341检测由每个传感器301，302，303，304所产生的触摸力信号。

由检测电路311，321，331，341所产生的表示每个传感器位置上触摸力的模拟电压。由采样电路360以足以获得力响应传感器信号的适合表示的速率，对模拟电压进行采样和复用，用于确定触摸的存在及位置。该采样信号由模/数(A/D)转换器370进行数字化。该数字化传感器信号输入处理器电路380。处理器电路380进行计算，以确定触摸位置。处理器电路380可以包括：用于信号成形处理的滤波电路382；和用于储存触摸信号数值的存储器电路386。处理器电路380也可以包括一个或多个定时器384，用于确定触摸信号的各种间隔和延迟定时，这些触摸信号的间隔和延迟定时与确定触摸位置测量的较佳时间的相关。处理器电路380可以执行许多附加的控制***功能，包括控制触摸信号采样电路360，乘法电路360，及A/D转换器370。

可能发现有利于在单片混合型集成电路芯片中实现触摸屏控制***350，或它的等效***。在这样一种实施中，可以有利于用一组按并行工作的Δ-σ(delta-sigma)转换器替代采样电路360和A/D转换器370，每个信号通道一组。

考虑到诸如PDA之类的薄型便携式装置内的力触摸屏。采用其外形约为矩形的装置的情况，具有设置拐角附近的四个力传感器支撑的矩形触摸表面，如图4所示。当一只手握触摸笔接触该表面时，另一只手握住桌子上的装置，或抓住它避免脱离任何表面支撑。由于另一手的不均匀压力足以使该外壳变形，导致一种例如在或接近拐角处施加给外壳的F1，F2，F3，和F4的触摸力模型。这引起触摸屏装置的扭曲变形，这样，沿该装置一条边沿410的一条直线稍微移离平行于相对边沿420的位置。该触摸表面某种程序上将阻止触摸屏的支撑构件跟随着这种变形，这样，位于对角另外相对拐角402和403的对角另一对力传感器上的作用力变为正的较小(或更负)，而位于拐角401和404触摸力变化到另一检测位置上的上相等的量。

当抓住或抵制的手将假定100克的作用力向下施加在另一装置拐角402，403时，通过在其余两个拐角401，404上相等的向上反作用力可以维持平衡。因为整个装置硬度的基本部分存在于触摸覆盖层上，通过传感器施加到它的变形力可以是施加到该装置上总作用力的基本部分。如果这部分例如为四分之一，那么，这个例子中的传感器每个经受+或-25克的扭曲施加力。同时，施加在触摸屏中央的20克触摸力应当呈现为施加到每个传感器的5克附加力。来自抑制手的作用力可以波动很快。那么，由触摸力产生的表示触摸位置的信号可能比同时存在的波动干扰小几倍。

在第二个例子中，考虑到配备有坚固的，耐破坏的触摸屏的公用存取显示器。这种显示屏可以非常厚和坚固。移动设备的重量，建筑物上风的压力，或甚至过路脚步的重量可以引起安全在亭子或外墙内设备的小的扭转变形。结果又可以是施加给传感器的明显和变化的扭转力图案。

无论如何从支撑在多于三个传感器上的表面中获得基于力的触摸位置，都有可能发生刚才讨论的分类困难。虽然用最少三个力传感器就可以确定触摸位置，使用更多个可以获得某些优点，例如支撑触摸表面的附加点可以防止它响应触摸力而变形过度。相反地，到在触摸屏变形之下的支撑构件的程度，第三传感器之外的传感器连接可以用来足以共同地抑制触摸表面的变形。这些作用都能减少触摸表面边沿和任何围绕框或框架之间，及在通常的触摸表面构件和下面的构件之间的相对移动。可能存在封口，预压弹簧，或运行在触摸表面和大型装置之间的其他连接件，这些器件会响应这样的相对移动而分流在力传感器周围的变化力。因为这些未测量的分路作用力所导致触摸力位置的误差，所以它们的减少是优点。然而，通过力传感器将倾向使构件变形的作用力传递给另一个，可实现这种减少。这本身可成为一种不准确的来源。

用三个力传感器，位置和垂直触摸力的各种组合都与特定的一组传感器数值相关联。然而，当多于三个力传感连接支撑一个触摸表面构件时，在触摸位置和传感器响应图案之间不再是一对一的关系。沿多于三个传感器的垂直触摸力的划分是一个静态不确定问题，并且一个给定触摸力的许多不同的可能响应图案都可能会产生导致不同的装置应力图案。

在支撑构件和触摸屏为刚性较佳的理想情况下，触摸表面构件和支撑构件之间的应力图案在整个触摸过程中维持恒定。在这种刚性较佳的理想情况下，如同仅用三个传感器的情况一样，可由单一固定图案具有表征从自触摸前瞬间到它触摸过程中力矩的传感器输出中的变化的特性。在这种情况中，不同传感器输出变化的相对幅度仅取决于触摸的位置。从这样的预触摸到触摸期间的变化特性中可以计算出触摸位置。然后，假定来自内部应力的作用力对力传感器不会是过度，似乎较佳严格假设可简化了触摸位置的计算。

然而，稍微柔性的构件更实际或效能成本更合算。由于触摸力本身的压力或由于施加给支撑构件的独立的应变压力，这种柔性构件可以改变触摸过程期间的应力图案。

在具有有点柔性构件的理想校正的力触摸屏中，触摸位置计算需要的总作用力信号和两个力矩信号是由传感器输出的准确线性组合构成，这些组合具有实际删除的特性，以报告由不确定性和装置弯曲所引起的垂直传感器力图案位的零总作用力和力矩值。在无论达到何种准确度水平中，这种组合所采用的系数都可以称之为所讨论的触摸屏的“校正”。完全准确的校正可以反应实际位置和力传感器的灵敏性，连同任何电子的灵敏性或串扰。不准确的校正值会产生位置误差。来自触摸屏的变化的机械变形的这些结果可以是出乎意料地大，并可受益于校正处理中特别的关注。为了下面讨论得更清楚，没有对来自变形的潜在非准确性特别关注的校正可称作为“基本校正”。

对于具有n个传感器的基于力的触摸屏，让矢量F(t)表示在时刻t按某一预定次序一起收集进列表内的所有传感器数值集：

$\stackrel{\→}{F}\left(t\right)=[f_1\left(t\right),...f_n\left(t\right)]---\left[2\right]$

为了简化，变量t可以取为连续值的时间，或离散值的采样数，使得数据与该变量t相对应。

包含校正的组合系数也可以一起收集进矢量 和

${\stackrel{\→}{C}}_Z=[c_{Z1},...c_{\mathrm{Zn}}]$

${\stackrel{\→}{C}}_Y=[c_{Y1},...c_{\mathrm{Yn}}]---\left[3\right]$

${\stackrel{\→}{C}}_X=[c_{X1},...c_{\mathrm{Xn}}]$

这些使适当的权重与传感器通道联系起来，这样：

$F_Z\left(t\right)={\stackrel{\→}{C}}_Z\·\stackrel{\→}{F}\left(t\right)$

$M_Y\left(t\right)={\stackrel{\→}{C}}_Y\·\stackrel{\→}{F}\left(t\right)---\left[4\right]$

$M_X\left(t\right)={\stackrel{\→}{C}}_X\·\stackrel{\→}{F}\left(t\right)$

式中，F_Z(t)表示总触摸力的垂直分量，M_Y(t)表示触摸力相对于所预期的Y轴的力矩，而M_X(t)表示触摸力相对于所预期的X轴的力矩。所讨论的预期轴是位于触摸平面上的坐标网，相应于有待报告的触摸位置。M_Y(t)和M_X(t)的单位可以任意方便地选择，并且两个轴可以不同。特别地，它们可以这样选择，以便于直接使用公式1中计算出最后的触摸坐标，以下为了简化可重复表示为：

$X\left(t\right)=\frac{M_Y\left(t\right)}{F_Z\left(t\right)}---\left[1\right]$

$Y\left(t\right)=\frac{M_X\left(t\right)}{F_Z\left(t\right)}$

仅在当F_Z(t)的幅度表示存在着故意触摸且该触摸的强度足以进行准确定位时，才可以正常地计算和报告这些坐标。仅可以只报告一次触摸位置，也可报告连续触摸的多个连续位置。

当使用多于三个传感器时，矢量 和

允许n-3个附加矢量与其互相正交和互相正交。这些附加矢量可以按任意比例添加到一组已存在的传感器输出，不会改变计算的触摸位置。此外，如果校正矢量完全准确，这些附加矢量可以相应于与静态不确定性相关的垂直传感器力的不同图案，由此，这样的不确定性力不会引起误差。特别地，当n＝4时，单个这样的矢量可以相应于该装置的总扭曲率，然而，如果校正矢量不完全准确，这样一个正交矢量不能准确地匹配于由变形引起的传感器输出。那么，波动的变形，特别是由施加到支撑构件上潜在较大作用力所引起的变形，会产生定位误差。

本发明的一个方面提出：减少诸如扭曲之类的触摸屏机械变形对确定触摸屏的触摸位置的影响。触摸屏的机械变形起因于上面讨论的示范性情况，或起因于影响触摸位置准确测量的其他机械变形。图5以广义和通用术语描述一种减少触摸屏机械变形影响以增加触摸位置准确度的方法。510：提供使用触摸表面和触摸屏的获取的校正参数。校正参数表征与触摸屏机械变形相关的一个预期触摸信号误差的特性。520：检测含有该误差的一个触摸信号。530：使用补偿该触摸信号误差校正参数来确定触摸位置。

本发明另一方面指出一种用于表征触摸信号上机械变形影响的方法和***。图6以广义和通用术语描述一种用于确定校正参数的方法，校正参数具有表征触摸屏上机械变形影响的特性。610：一个或多个机械变形故意地施加给触摸屏。620：检测由触摸屏的机械变形所引起的力响应触摸信号。630：表征与机械变形相关的触摸信号误差。640：用触摸信号误差特征产生校正参数。

依据一种探讨，图7的流程图概念性描述了一种用于表征与触摸屏变形相关的误差的方法。除了机械变形的特征之外，还可以获得一个基本校正。基本校正可以从标称传感器位置和触摸屏设计的灵敏度中计算出来，或从一个单位接一个单位为基础所测量的传感器位置和灵敏度中计算出来。

在基本校正以后，累加两组力传感器输出数值，这不对应于两种不同的扭曲状态。当没有触摸力外部施加给触摸表面时，累加这两组力传感器输出数值。那么，通过从第一组中减去第二组传感器输出数值所获得的差值可以规格化为单位幅度的矢量，并将该结果作为对变形的规格化响应矢量。这样，对于在时刻t_Q1和t_Q2所获取的对照组值，变形响应矢量F_Q可以由下面公式给出：

${\stackrel{\→}{F}}_Q=[f_{Q1},f_{Q2},f_{Q3},f_{Q4}]---\left[5\right]$

$=[f_1\left(t_{Q2}\right),f_2\left(t_{Q2}\right),f_3\left(t_{Q2}\right),f_4(t_{Q2}\left)\right]-\left[f_1\right(t_{Q1}),f_2(t_{Q1}),f_3(t_{Q1}),f_4(t_{Q1}\left)\right]$

而单位长度的并行矢量可由下列公式给出：

${\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}=\frac{{\stackrel{\→}{F}}_Q}{\sqrt{{\stackrel{\→}{F}}_Q\·{\stackrel{\→}{F}}_Q}},\mathrm{whereby}{\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}\·{\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}=1---\left[6\right]$

更特别地，正如图7流程图和图8A-B以及图9A-B的触摸屏图中可概念性描述的那样，可以描述一种用于收集变形响应传感器数据的方法的一个实施例。在710：确定触摸屏的基本校正之后，720：可以将第一程度的故意机械变形施加给触摸屏。730：可以用所施加的第一程度变形和用未给触摸屏施加触摸或其他作用力，测量第一组传感器响应值。在一个例子中，第一程度变形可简化成是零变形情况，如图8A所述。从无压力的触摸表面800或触摸表面800的机械变形中获取第一组传感器响应值，在该触摸表面800中，触摸传感器位于拐角801，802，803，804，未经受垂直作用力。

然后，740：可以将第二故意变形施加到触摸屏上，并且750：在没有作用力从外部施加给触摸表面的的同时，再是测量第二组力传感器输出。例如通过这样一种装置：在该装置一个拐角803下施加一个向上的作用力，如图8B所述的，同时其他三个拐角801，802，804保持固定，可以实现令人满意的故意变形。替代地，也可以用故意施加的机械变形来测量第一组传感器响应值，而不是用与第二组相反效应的机械变形。

在某些配置中，装置本身的重量是变形力的主要来源。在这种配置中，图9描述的，触摸传感器可经受平均地分配给传感器的触摸表面900的重量，作为触摸表面900的拐角901，902，903，904的承载的作用力f₁(t₁)＝F1，f₂(t₁)＝F2，f₃(t₁)＝F3，f₄(t₁)＝F4。薄垫片950可以插在触摸屏一个拐角904的下面，以将第一故意变形施加给触摸屏，相应于分别位于拐角901，902，903，904的触摸传感器的改变作用力f₁(t₂)＝F1’，f₂(t₂)＝F2’，f₃(t₂)＝F3’，和f₄(t₂)＝F4’。薄垫片950可以简单地从一个拐角底下移到另一邻近拐角底下，以将第二故意变形施加给触摸屏。

返回到图7，760：两组不同的力传感器输出数值之间的差值，相应于两种不同的变形状态，是通过从第一组中减去第二组获得的，并然后770：将结果矢量规格化为单位幅度矢量。该结果矢量表示对变形的规格化响应矢量。因为在应用纯变形的期间既不存在外部作用力也不存在力矩，从基本校正中获得的校正矢量

和

应当正交于对变形的规格化响应矢量：

$0\stackrel{?}{=}{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}}\·{\stackrel{\→}{F}}_Q$

$0\stackrel{?}{=}{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YB}}\·{\stackrel{\→}{F}}_Q---\left[7\right]$

$0\stackrel{?}{=}{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{XB}}\·{\stackrel{\→}{F}}_Q$

仅在校正准确度的限制内保持这些条件。然而，通过依次以它的各个矢量，并除去平行于纯变形响应的任何部分，就可以从基本校正

中获得变形修正的校正

这可以通过从每个基本校正矢量中减去一个调节矢量来实现。780：可在各种情况中通过使对变形的规格化响应矢量乘以具有所讨论的校正矢量的它自身的点积可以获得该调节矢量：

$k_{\mathrm{QZ}}={\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}}\·{\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}$

$k_{\mathrm{QY}}={\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YB}}\·{\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}---\left[8\right]$

$k_{\mathrm{QX}}={\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{XB}}\·{\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}$

790：通过触摸屏对变形的规格化响应，可以由基本校正和适当调节因素的乘积之间的差值来确定变形修正校正矢量。

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZT}}={\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}}-k_{\mathrm{QZ}}{\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YT}}={\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YB}}-k_{\mathrm{QY}}{\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}---\left[9\right]$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{XT}}={\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{XB}}-k_{\mathrm{QX}}{\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}}$

在讨论本发明方法的其它实施例之前，应适当地简要考虑为力触摸屏进行基本校正的某些方法。经过从某些假设，能显示出从下列公式中可以获得一种基本计算的校正：

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}}=[s_1,...s_n]$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YB}}=[s_1{y}_1,...s_n{y}_n]---\left[10\right]$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{XB}}=[s_1{x}_1,...s_n{x}_n]$

式中，x_i，y_i是触摸力进入第i个传感器的位置，如同在预期输出位置坐标中测量到的，而式中s_i标称和标准化第i个传感器和它相关电子仪器的灵敏度。即，如果f_{test_i}是传感器i输出中的变化量，响应于通过的真正的垂直传感器测试作用力F_{test_i}，那么：

$s_i=\frac{F_{\mathrm{test}\_i}}{f_{\mathrm{test}\_i}}---\left[11\right]$

某些因素会影响这种直接计算的校正准确度。在这些因素中，可以是灵敏度或耦合位置测量的非准确性，存在的对垂直作用力而不是传感器的平行通路，以及在线路或电子仪器中存在明显的通道到通道的串扰。

另外，如目前为止描述的，获得计算校正的方法不能给变形误差提供特别低的敏感度。然而，这可以通过将如上所述的变形响应修正施加给基本校正矢量

以获得变形修正校正矢量 来加以改良。

下面考虑到基本校正和它的标称计算值的一个例子。具有四个传感器，基本形式由下列公式给出：

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}}=[s_1,s_2,s_3,s_4]$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YB}}=[s_1{y}_1,s_2{y}_2,s_3{y}_3,s_4{y}_4]---\left[12\right]$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{XB}}=[s_1{x}_1,s_2{x}_2,s_3{x}_3,s_4{x}_4]$

返回图1，假定：四个角传感器是准确定位的，并含有真正预期的灵敏度，假定该灵敏度是唯一的。进一步假定：预期的触摸坐标***应当含有在屏中心的原点，X和Y的范围都从-1.00到+1.00，并且该范围的边沿应当延伸到传感器。这样，左上传感器由[x₁，y₁]＝[-1，+1]定位，右上传感器由[x₂，y₂]＝[+1，+1]定位，左下传感器由[x₃，y₃]＝[-1，-1]定位，而右下传感器由[x₄，y₄]＝[+1，-1]定位。这产生：

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}\_\mathrm{FIG}1}=\left[\begin{array}{cccc}1,& 1,& 1,& 1\end{array}\right]$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YB}\_\mathrm{FIG}1}=\left[\begin{array}{cccc}1,& 1,& -1,& -1\end{array}\right]---\left[13\right]$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{XB}\_\mathrm{FIG}1}=\left[\begin{array}{cccc}-1,& 1,& -1,& 1\end{array}\right]$

用这种或用等灵敏度传感器的任何其他真正的矩形阵列，对变形的规格化响应可表示为：

${\stackrel{\→}{F}}_{\mathrm{QN}\_\mathrm{FIG}1}=\left[\begin{array}{cccc}-1/2,& 1/2,& 1/2,& -1/2\end{array}\right],---\left[14\right]$

它正交于标称校正矢量。

在另一探讨中，从几组响应于测试作用力测量的传感器响应值中可以按一个单元接一个单元基础来计算基本校正矢量，这些测试作用力施加给各每个整体单元的触摸表面上。这种一探讨利于简化和准确。图10的流程图概念性描述了采用这种方法来确定基本校正矢量。依据这一探讨，1010：将一个已知作用力施加在一个触摸传感器的附近。1020：测量每个传感器的力响应。1030：重复执行将一个已知作用力施加在一个传感器上的过程1010及测量来自每个传感器的合成响应1020，直至将已知作用力已经施加在n个触摸传感器中每个传感器附近区为止。

1040：n×n数据矩阵M_{DAtA_B}可以从n个触摸传感器对施加在n个传感器中每个上的已知作用力的响应中获得。1050：可以从已知作用力的数值中获得表示总作用力

Y轴力矩 和X轴力矩

的一个矢量。1060：然后将数据矩阵M_{DATA_A}逆处理，以形成M^-1/_{DATA_B}。1070：数据逆矩阵M^-1/_{DATA_B}和计算的总作用力

Y轴力矩

及X轴力矩 的点积，可分别计算校正矢量

和

在以上所描述方法的示范性实施例中，被测的四个传感器单元的触摸表面水平取向。然后将一个已知测试砝码放在触摸表面上，这样砝码的重力中心陆续地落在四个已知点的每个点上。可以选择这些点，使之落在接近于拐角位置的传感器上，但需稍微***，以避免边沿干扰。例如，可以选择它们落在比触摸表面本身小15％的中心矩形的拐角上。可以借助于一个固定装置或自动装置放置该砝码，或四个相同砝码中的每一个。

收集四组测试数据，每组数据包括：特殊应用的传感器读数减去未施加砝码读数之间四个差值的一个矢量。当与总垂直作用力的校正矢量点积时，预期每个这些数据矢量的每一个能产生已知测试砝码值(或一些简单的尺度。相等地，从数据矢量里行为序可构成4×4数据矩阵。这预期：当右边的乘以总的垂直作用力的校正矢量，以产生都等于测试作用力的四种分量的预期作用力矢量。这样，可以通过将数据矩阵的逆矩阵乘以右边的这个预期作用力矢量求出总的垂直作用力的校正矢量。

相似地，存在着有关预期Y轴的预期力矩的一个矢量。这些力矩等于每个测试点的X位置依次乘以已知砝码值。通过将数据矩阵的逆矩阵乘以右边的这个预期Y轴力矩矢量，就可以求出Y轴力矩校正矢量。

相似地，存在着有关预期X轴的预期力矩的一个矢量。这些力矩等于每个测试点的Y位置依次乘以已知砝码值。通过将数据矩阵的逆矩阵乘以右边的这个预期X轴力矩的矢量，可以求出X轴力矩的校正矢量。

例如，150克的各个校正力A，B，C，和D可以施加在下列点上：

测试作用力，左上点：X_A＝-0.70Y_A＝0.70F_A＝150克(gm)

测试作用力，右上点：X_B＝0.70Y_B＝0.70F_B＝150克

测试作用力，左下点：X_C＝-0.70Y_C＝-0.70F_C＝150克

测试作用力，右下点：X_C＝0.70Y_D＝-0.70F_D＝150克

由于这些作用力的施加所引起的传感器输出的变化，可以按下列方式收集在一起，并作为测量矢量：

${\stackrel{\→}{F}}_A=[f_{A1},f_{A2},f_{A3},f_{A4}]$

${\stackrel{\→}{F}}_B=[f_{B1},f_{B2},f_{B3},f_{B4}]---\left[15\right]$

${\stackrel{\→}{F}}_C=[f_{C1},f_{C2},f_{C3},f_{C4}]$

${\stackrel{\→}{F}}_D=[f_{D1},f_{D2},f_{D3},f_{D4}]$

并作为数据矩阵：

$M_{\mathrm{DATA}\_B}=\left[\begin{array}{cccc}{f}_{A1}& f_{A2}& f_{A3}& f_{A4}\\ f_{B1}& f_{B2}& f_{B3}& f_{B4}\\ f_{C1}& f_{C2}& f_{C3}& f_{C4}\\ f_{D1}& f_{D2}& f_{D3}& f_{D4}\end{array}\right]---\left[16\right]$

可以A、B、C和D相同的序列同样收集预期作用力和力矩矢量：

${\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{ZB}}=\left[\begin{array}{c}150\\ 150\\ 150\\ 150\end{array}\right]$

${\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{YB}}=\left[\begin{array}{c}-0.70\×150\\ 0.70\×150\\ -0.70\×150\\ 0.70\×150\end{array}\right]---\left[17\right]$

未知的校正矢量必须依据下列公式将已知数据矩阵填入已知作用力和力矩：

$M_{\mathrm{DATA}\_B}\·{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}}={\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{ZB}}$

$M_{\mathrm{DATA}\_B}\·{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YB}}={\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{YB}}---\left[18\right]$

$M_{\mathrm{DATA}\_B}\·{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}}={\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{ZB}}$

这三个矩阵方程式中的每一个都相应于一个具有四个度量未知数的四个线性方程式的***。在其它方法中，用已知矩阵M_{DATA_B}的逆矩阵就可以确定未知校正矢量：

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZB}}=M_{\mathrm{DATA}\_B}^{-1}\·{\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{ZB}}$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YB}}=M_{\mathrm{DATA}\_B}^{-1}\·{\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{YB}}---\left[19\right]$

${\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{XB}}=M_{\mathrm{DATA}\_B}^{-1}\·{\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{XB}}$

这种校正方法，如以上所描述的，提供一种基本校正，不给变形误差提供特别低的敏感度。当然，用一个刚性触摸表面构件，在数据矩阵M_{DATA_B}中粗略地表示变形图案内传感器的可变负载。这样，对变形误差的合成校正的灵敏度可以特别地高。这些问题的解决可通过将上述的变形响应修正施加给基本校正矢量

或通过本发明的其它实施例，例如下面描述的实施例来解决。

在本发明方法的另一个实施例中，正如图11所示流程图所描述的，可从相应于已知触摸表面作用力和故意施加或增强的扭曲变形的数据中计算书变形修正校正矢量。通过这种方法，1110：采用上面即刻讨论的方法，来获取数据矩阵M_{DATA_B}。1120：将第一变形施加给触摸屏，并获得第一组力响应测量。1130：施加第二变形，并获得结果的第二组力响应测量。1140：计算由第二施加变形，f₁(t_Q2)，f_Q2(t_Q2)，f_Q3(t_Q2)，f_Q4(t_Q2)和第一施加变形，f₁(t_Q1)，f_Q1(t_Q1)，f_Q3(t_Q1)，f_Q4(t_Q1)引起的力响应测量之间的差值f_Q1，f_Q2，f_Q3，f_Q4。1150：将这些值通过第五行用于扩展数据矩阵M_{DATA_B}，以构成变形扩展数据矩阵M_{DATA_T}。1160：确定5×4数据矩阵M_{DATA_T}的伪逆矩阵。1170：从已知作用力和坐标中计算总预期作用力矢量，Y轴力矩矢量，及X轴力矩矢量。1180：将变形修正校正矢量C_ZT，C_YT，C_XT分别计算为扩展数据矩阵M_{DATA_T}的伪逆矩阵MPSEUDO-1/_{DATA_T}乘以计算总作用力D_ZT，Y轴力矩D_YT，及X轴力矩D_XT的乘积。

通过这方法，通过附加第五行扩展了基本校正的数据矩阵。这行数据包括对变形的响应矢量(或它的某些线性度量)：

$M_{\mathrm{DATA}\_T}=\left[\begin{array}{cccc}{f}_{A1}& f_{A2}& f_{A3}& f_{A4}\\ f_{B1}& f_{B2}& f_{B3}& f_{B4}\\ f_{C1}& f_{C2}& f_{C3}& f_{C4}\\ f_{D1}& f_{D2}& f_{D3}& f_{D4}\\ f_{Q1}& f_{Q2}& f_{Q3}& f_{Q4}\end{array}\right]---\left[20\right]$

这个扩展5×4矩阵可以右边乘以每一个搜索到的校正矢量：

$M_{\mathrm{DATA}\_T}\·{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZT}}={\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{ZT}}$

$M_{\mathrm{DATA}\_T}\·{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{YT}}={\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{YT}}---\left[21\right]$

$M_{\mathrm{DATA}\_T}\·{\stackrel{\→}{C}}_{\mathrm{ZT}}={\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{ZT}}$

在各种情况中，右边所产生的5-元素矢量的前四个元素应当与前面相同，而第五个元素预期为零：

${\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{ZT}}=\left[\begin{array}{c}150\\ 150\\ 150\\ 150\\ 0\end{array}\right]$

${\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{YT}}=\left[\begin{array}{c}-0.70\×150\\ 0.70\×150\\ -0.70\×150\\ 0.70\×150\\ 0\end{array}\right]---\left[22\right]$

${\stackrel{\→}{D}}_{\mathrm{XT}}=\left[\begin{array}{c}0.70\×150\\ 0.70\×150\\ -0.70\×150\\ -0.70\×150\\ 0\end{array}\right]$

虽然没有为5×4矩阵定义逆矩阵，通过用它的奇值分解的已知方法，可获得一个适合的4×5伪逆矩阵。即，m行乘以n列的矩阵M，m≥n，一般表示为三个其他矩阵的乘积：

M＝U·W·V^T                             [23]

这里，W是n乘n对角矩阵，而U和V分别是m乘n和n乘n大小的列正交矩阵。U，W，及V通过标准方法可求得，且n乘m伪逆矩阵表示为：

$M_{\mathrm{DATA}\_T}^{\mathrm{PSEUDO}-1}=V\·W^{-1}\·U^T---\left[24\right]$

这样，按与先前为传统反向描述的相类似方式，通过将右边的这个伪逆矩阵乘以该5元素预期结果矢量中的每个矢量可以获得校正系数。注意，这儿解决的问题基本上是实现对超定线性方程的最佳拟合解决方案中的一个。可以使用达到最佳拟合方案的各种方法。例如，通过奇值分解与回代的解决方案，可以比利用明确形成的伪反向更有效地推算。

在另一个这样的实施例中，可变的变形施加给触摸屏支撑，同时将已知作用力施加给触摸表面。这样，虽然这儿不需要任何为零的预期结果，及不需要多于四个数据行，可从数据矩阵和预期结果矢量中确定校正系数，如先前描述的。然而，如果需要，可为附加的已知作用力测量添加附加行。可以和前面一样处理该超过。对那些技术熟练人员是显然的：本发明的方法可以适用于提取校正系数的其他流程，包括使用施加在已知位置上，但缺乏已知作用力值的大量触摸表面力的流程。

已经讨论了第一类方法，其中，在一个步骤中准备基本校正，而在另一步骤相对于变形进行精炼。这种探讨可以具有需要较少的一单元接一单元的数据测量的优点。它对某些范围内的合适装置可很好地工作，包括用其灵敏度与矩形图案相类似的传感器的那些装置。它倾向于有效地使对波动变形的不想要的响应减少到最小。另一方面，在处理中有理论的可能性，在不存在变形中降低准确度的意义上，它会“损害”校正的其他方面。然而，对于适合的装置，这个潜在问题并不明显的。

也已经讨论过第二类方法，其中，在一个单一的步骤中准备变形精炼校正。这种探讨可以提供在力传感触摸位置装置的整个范围内优化校正的优点。

现在，重新考虑：触摸表面构件为相对刚性的情况，在意义上：由施加变形力引起的大多数超出平面的力矩发生在力传感器或支撑构件上。如果触摸表面总是维持平坦，响应于所有测试作用力的移动可以仅研究三度自由度：稍微垂直移动和旋转，但没有角到角的谷点。给出这种情况，无论使用多少作用力和位置，仅来自一组已知触摸力的校正可遗留一个无定解问题。在支撑上添加故意可变的变形可解决这个问题。然而，没有这个问题，应当注意，对变形干扰的灵敏度可以特别地高。换句话说，具有刚性触摸表面的一个单元可以在工厂内用不易可变扭曲的良性支撑进行校正。然而，当该单元放置在现场使用时，它的缺点是存在着由可变支撑变形所产生的较大误差。这样，本发明的一种方法在这种情况中特别有用。

这样的刚性触摸表面装置在校正期间仅需要适度变形量即可获得满意的结果。在本发明的另一个实施例中，通过在校正数据接收期间改变至少一个力传感器下的支撑的相对柔性就可以达到这样的适度变形量。这可以采用许多方式来实现。一种探讨包括：将不同柔性构成的材料放置在支撑不同传感器的区域，并然后，在已经施加一半的测试作用力后，旋转整个支撑表面。

图12原理性地描述一种用于表征与机械变形相关的触摸屏误差特性的***。在这个例子中，触摸屏1205包括四个触摸传感器1210，1220，1230，1240，位于矩形触摸表面的四个拐角上。所示触摸屏是有待表征机械变形误差的装置。已知作用力可以在触摸屏1210，1220，1230，1240的附近的位置1215，1225，1235，1245施加给触摸屏，并且传感器的力响应可按先前讨论方式测量的。另外，也可以施加一个或多个触摸屏机械变形，并且测量该力响应。触摸传感器1210，1220，1230，1240与触摸屏校正***1260内的触摸屏接口1250相耦合。触摸屏接口1250提供用于激励传感器的驱动电路，以及用于从传感器读出力响应触摸信号的检测电路。触摸屏接口驱动/检测电路类似于为图3触摸屏控制器原理性描述的传感器驱动/检测电路310，320，330，340。触摸屏接口1250连接到触摸屏校正***内的处理器1264相耦合。处理器1264从触摸屏接口1250接收力响应信号，并控制误差特性处理及校正参数计算。处理器1264可以与输出接口1266相耦合，该输出接口1266用于记录或指示由触摸屏校正***1260确定的校正参数1270。处理器1264也可连接到存储器电路1262，该存储器电路1262用于储存程序代码和数据，例如包括校正参数。

应当意识到：校正参数1270可以分组并以许多不同方式表示。特别设计可以应用于触摸数据的附加转换。例如，已知的“注册”流程都可以构成附加程度的调整，允许用户应用流程通过改变触摸屏与底下显示光栅的对准度进行校正。这样一种过程与本发明的校正进行组合，并没有背离本发明范畴，并且即可以将所需调整并入本发明的校正参数中，也可将它们应用在计算的后面阶段中。各种计算排列都可以应用于变形修正校正参数以及其他目的收集的参数，这并没有背离本发明的范围。

这儿描述了一种可减少机械变形误差的校正触摸屏，它有利于在各种数据处理***中实现。现在返回到图13，示出使用依据本发明一个实施例的集成触摸屏和显示器的数据处理***1300的框图。该***1300使用透明触摸屏1306，设置在适合于数据处理应用的显示器1308的上面，例如LCD显示器。可以是其他显示器，例如CRT显示器，等离子显示器，LED显示器或类似显示器。显示器1308可以需要显示控制***电路1309，作该显示器连接到数据处理计算机1310的接口。触摸屏控制***1307除了包括依据本发明实施例的触摸屏控制***处理器外，还包括上面描述的驱动/检测电路。

数据处理器1310可以包括取决于计算机***应用的各种元件。例如，数据处理器可以包括：微处理器1312，各种类型的存储电路1314；电源1318和一个或多个输入/输出接口1316。输入/输出接口1316允许将数据处理***连接到许多***I/O设备1320，例如键盘1321，定点设备1322，及扩音设备1323，扩音设备1323可包括话筒和喇叭。数据处理***还可以包括海量存储器装置1330，例如，硬盘驱动器或CD ROM设备，并可以经物理或无线网络连接1304网络地连接到其他数据处理***。

图14描述了依据本发明的触摸屏***1400，其中，这儿描述的本发明处理可以确实包含在计算机可读介质或载体内，即，图14所描述的一个或多个固定/或移动的数据存储器装置1410，或者其它数据存储器或数据通信设备。表示包含在移动数据存储装置1410内的处理过程的一个或多个计算机程序1420可以装载进位于触摸屏控制***1440内的各种存储元件1430内，以配置触摸屏***1400，用于依据本发明进行操作。计算机程序1420包括指令，当由图14的触摸屏***处理器1450读取和执行时，使触摸屏***1400依据本发明的原理，执行用于检测触摸屏上触摸位置的步骤或元件必需的步骤。

图15描述了依据本发明的一种触摸屏校正***1500，其中，这儿描述的本发明的处理可以确实包含在计算机可讯介质或载体内，即，图15描述的一个或多个固定和/或移动数据存储器装置1510，或者其它数据存储器或数据通信装置内。表示包含在移动数据存储器装置1510内的处理的一个或多个计算机程序1520可以装载进位于触摸屏校正***1550内的各种存储器元件1530，用于配置该触摸屏校正***1550，以依据本发明进行操作。计算机程序1520包括指令，当由图15的触摸屏校正***1550读取和执行时，使触摸屏校正***1500依据本发明的原理，执行用于检测触摸屏触摸位置的步骤或元件所必需的步骤。

提供了依据本发明原理的一种触摸传感方法和***，在存在触摸屏机械变形时用于提高触摸定位准确度。能改进触摸定位准确度的其他方法可以方便地与本发明的方法相结合，以进一步提高定位准确度。

在美国专利申请，标题为“一种改进确定触摸输入的定位准确度的方法”(代理号为57470US002)中描述了一种提高触摸定位准确度的定时触摸位置测量的方法。依据这种方法，从按预定时间在触摸信号时间段内收集到的数据中可以计算出触摸位置。定时触摸位置的方法可以与本发明的校正方法相结合，以进一步提高触摸位置确定的准确度。

共同拥有的美国专利申请标题为“基于力的触摸板***中改进的基线技术”(在代理号为57371US002)描述了另一种改进触摸定位准确度的另一种方法。可为触摸信号识别一个或多个基准电平。基准电平可以补偿在触摸时影响到触摸屏的各种情况。将一个或多个识别触摸信号基准电平与本发明所提供的校正方法相结合，用于确定触摸位置，可以进一步提高触摸定位准确度。

共同拥有的美国专利申请标题为“修正基于力的触摸板***内存储效应误差”(代理号为57472US002)描述了另一种通过修正与粘弹性存储器效应相关的触摸信号误差来改进触摸定位准确度的方法。与存储器效应相关的触摸信号误差修正与本发明校正方法相结合可以改进触摸位置确定的准确度。

这儿描述的触摸检测的探讨很适合于用在各种数据处理***，包括个人数据助理(PDA)，电子装置，蜂窝电话，及计算机，计算机包括便携式，膝上电脑和台式电脑。

应当认为：本发明并不限制于上面描述的特殊例子中，而应当理解为覆盖附加权利要求中公正阐述的本发明的所有方面。本领域中熟练的技术人士一旦游览本发明的说明将会意识到：本发明可适用于各种修改，等效处理，以及许多结构。权利要求旨在覆盖这类修改和处理。

Claims (69)

1、一种用于确定触摸屏上触摸位置的方法，所述触摸屏结合许多触摸传感器，所述触摸传感器用于测量表示垂直于触摸表面的触摸力分量的一个信号，其特征在于，所述方法包括：

提供用所述触摸传感器和所述触摸表面获取所述触摸屏的校正参数，所述触摸参数具有表征与所述触摸屏的机械变形相关的一个预期触摸信号误差的特性；

检测含有所述误差的力响应触摸信号；及

用补偿所述触摸信号的所述误差的所述校正参数，来确定所述触摸位置。

2、按照权利要求1所述方法，其特征在于，提供所述校正参数包括：提供具有表征与所述触摸屏变形相关的所述误差特性的所述校正参数。

3、按照权利要求2所述方法，其特征在于，提供具有表征与变形相关的所述误差特性的所述校正参数包括：确定在一个预期触摸信号上能表征所述变形影响特性的一个或多个校正矢量。

4、按照权利要求1所述方法，其特征在于，提供所述校正参数进一步包括：提供由下列步骤确定的所述校正参数：

将两个或多个变形状态施加给所述触摸屏；

检测相应于每个变形状态的传感器信号；及

用相应于各种变形状态的所述传感器信号来表征所述预期触摸信号内的所述误差。

5、按照权利要求4所述方法，其特征在于，施加两个或多个变形状态包括：

施加零变形，作为第一变形状态；及

施加非零变形，作为第二变形状态。

6、按照权利要求4所述方法，其特征在于，施加两个或多个变形状态包括：

施加第一非零变形状态，作为第一变形状态；及

施加第二非零变形状态，作为第二变形状态。

7、按照权利要求6所述方法，其特征在于，所述第一变形状态含有与所述第二变形状态的影响相反影响。

8、按照权利要求4所述方法，其特征在于，表征所述预期触摸信号的所述误差特性进一步包括：

确定一个或多个基本校正矢量；

用所述一个或多个基本校正矢量和相应于每个变形状态的所述传感器信号来确定一个或多个变形修正校正矢量。

9、按照权利要求8所述方法，其特征在于，确定一个或多个基本校正矢量包括：从正常传感器位置和已知的触摸屏设计参数中计算出所述一个或多个基本校正矢量。

10、按照权利要求8所述方法，其特征在于，确定一个或多个基本校正矢量包括：测量传感器位置和触摸屏参数。

11、一种校正触摸屏的方法，其特征在于，所述方法包括：

将机械变形施加给所述触摸屏；

检测由所述触摸屏的所述机械变形所引起的力响应触摸信号；

表征与所述机械变形相关的触摸信号误差的特性；及

用所述触摸信号误差的所述特性来产生校正参数。

12、按照权利要求11所述方法，其特征在于，表征与所述机械变形相关的所述触摸信号误差特性包括：

将两个或多个变形状态施加给所述触摸屏；

检测相应于每个变形状态的传感信号器信号；及

用相应于每个变形状态的所述传感信号表征所述变形影响的特性。

13、按照权利要求12所述方法，其特征在于，进一步包括：

确定一个或多个基本校正矢量；及

用所述一个或多个基本校正矢量和相应于每个变形状态所述传感器信号来确定一个或多个变形修正校正矢量。

14、按照权利要求13所述方法，其特征在于，确定所述一个或多个基本校正矢量包括：从正常传感器位置和已知的所述触摸屏设计参数中计算出所述一个或多个基本校正矢量。

15、按照权利要求13所述方法，其特征在于，确定所述一个或多个基本校正矢量包括：测量传感器位置和触摸屏参数。

16、按照权利要求13所述方法，其特征在于，确定所述一个或多个基本校正矢量包括：测量相应于施加在所述触摸屏的一个或多个已知位置的一个或多个已知作用力的传感器信号。

17、按照权利要求13所述方法，其特征在于，确定所述一个或多个基本校正矢量包括：将已知作用力施加在每个触摸传感器位置附近并测量相应于所述已知作用力的所述传感器信号。

18、按照权利要求12所述方法，其特征在于，施加所述两个或多个变形状态包括：

施加零变形，作为第一变形状态；及

施加非零变形，作为第二变形状态。

19、按照权利要求12所述方法，其特征在于，施加所述两个或多个变形状态包括：

施加第一非零变形状态，作为第一变形状态；及

施加第二非零变形状态，作为第二变形状态。

20、按照权利要求19所述方法，其特征在于，所述第一变形状态含有与所述第二变形状态的影响相反影响。

21、按照权利要求12所述方法，其特征在于，两个或多个变形状态施加给所述触摸屏包括：在将所述已知作用力施加给所述触摸屏的同时，将所述变形状态施加给所述触摸屏。

22、一种触摸屏***，其特征在于，所述***包括：

触摸表面；

多个力响应触摸传感器，各个所述触摸传感器与所述触摸表面机械耦合，并产生响应于施加给所述触摸传感器的一次触摸的一个传感器信号；及

控制***，与所述触摸传感器相耦合并接收所述传感器信号，所述控制***配置成，提供用所述触摸传感器和所述触摸表面获取所述触摸屏的校正参数，所述校正参数具有表征与所述触摸屏的机械变形相关的一个预期触摸信号误差的特性，检测含有所述误差的力响应触摸信号，并用补偿所述触摸信号内的所述误差所述校正参数来确定触摸位置。

23，按照权利要求22所述***，其特征在于，所述多个触摸传感器包括电容性力传感器。

24、按照权利要求22所述***，其特征在于，所述触摸信号包括一种或多种传感器信号的组合。

25、按照权利要求22所述***，其特征在于，所述触摸表面基本上为矩形，且具有所述多个触摸传感器中的一个传感器设置于所述触摸屏的各个拐角。

26、按照权利要求22所述***，其特征在于，所述控制***提供具有表征与所述触摸屏变形相关的所述误差特性的校正参数。

27、按照权利要求22所述***，其特征在于，所述控制***提供由下列步骤所确定的校正参数：

将两个或多个变形状态施加给所述触摸屏；

检测相应于每个变形状态的传感器信号；及

用相应于每个变形状态的所述传感器信号来表征所述预期触摸信号内的所述误差特性。

28、按照权利要求22所述***，其特征在于，由所述控制***提供的所述校正参数包括一个或多个变形修正校正矢量。

29、一种触摸屏显示***，其特征在于，所述***包括：

触摸屏***，包括：

触摸表面；

多个力响应触摸传感器，每个所述触摸传感器与所述触摸表面机械耦合，并产生相应于施加给所述触摸表面的一次触摸的一个传感器信号；及

控制***，与所述触摸传感器相耦合，并接收所述传感器信号，所述控制***配置成，提供用所述触摸传感器和所述触摸表面获取所述触摸屏的校正参数，所述校正参数具有表征与所述触摸屏机械变形相关的一个预期触摸信号内的误差的特性，检测含有所述误差的力响应触摸信号，并用补偿所述触摸信号内的所述误差的所述校正参数来确定触摸位置；及

显示器，显示通过所述触摸屏***的信息。

30、按照权利要求29所述***，其特征在于，所述显示器是液晶显示器，发光二极管显示器，等离子显示器或阴极射线管显示器。

31、按照权利要求29所述***，其特征在于，所述触摸传感器包括电容性力传感器。

32、按照权利要求29所述***，其特征在于，所述触摸表面基本为矩形，且具有多个触摸传感器中的一个传感器，设置于所述触摸屏的各个拐角。

33、按照权利要求29所述***，其特征在于，所述控制***提供具有表征与所述触摸屏变形相关的所述误差特性的校正参数。

34、按照权利要求29所述***，其特征在于，所述控制***提供由下列步骤所确定的校正参数：

将两个或多个变形状态施加给所述触摸屏；

确定相应于每个变形状态的传感器信号；及

用相应于每个变形状态的所述传感器信号来表征所述预期触摸信号内的所述误差特性。

35、按照权利要求29所述***，其特征在于，由所述控制***提供的所述校正参数包括一个或多个变形修正校正矢量。

36、一种显示***，其特征在于，所述***包括：

触摸屏***，包括：

触摸表面；

多个触摸传感器，各个所述触摸传感器与所述触摸表面机械耦合，并产生响应于施加给所述触摸表面的一次触摸的一个传感器信号；

控制***，与所述触摸传感器相耦合并接收所述传感器信号，所述控制***配置成能提供：用所述触摸传感器和所述触摸表面获取所述触摸屏的校正参数，所述校正参数具有表征与所述触摸屏的机械变形相关的预期触摸信号内误差的特性，检测含有所述误差的一个力响应触摸信号，并用补偿所述触摸信号内的所述误差的所述校正参数来确定触摸位置；

显示器，用于显示信息；及

处理器，与所述显示器和所述触摸屏***相耦合，用于处理在所述显示器上显示的数据和从所述触摸屏***接收的信息。

37、按照权利要求36所述***，其特征在于，所述显示器显示经过所述触摸屏的信息。

38、按照权利要求36所述***，其特征在于，所述显示器是液晶显示器，发光二极管显示器，等离子显示器或阴极射线管显示器。

39、按照权利要求36所述***，所述处理器接收与所述触摸屏上的一次触摸的有关且对应于在所述显示器上显示信息的信息。

40、按照权利要求36所述***，其特征在于，所述触摸传感器包括电容性力传感器。

41、按照权利要求36所述***，其特征在于，进一步包括：

一个或多个数据存储装置，与所述处理器相耦合，用于储存数据；

一个或多个输入装置，用于将信息传送给所述处理器；及

一个或多个输出装置，用于传送来自所述处理器的信息。

42、按照权利要求36所述***，其特征在于，进一步包括一个或多个接口，用于将所述***与一个或多个网络相耦合。

43、按照权利要求36所述***，其特征在于，所述触摸信号包括一种或多种传感器信号的组合。

44、按照权利要求36所述***，其特征在于，所述触摸表面基本为矩形，且具有所述多个触摸传感器中的一个传感器设置于所述触摸屏的各个拐角。

45、按照权利要求36所述***，其特征在于，所述控制***提供具有表征与所述触摸屏变形相关的所述误差特性的校正参数。

46、按照权利要求36所述***，其特征在于，所述控制***提供由下列步骤确定的校正参数：

将两个或多个变形状态施加给所述触摸屏；

检测相应于每个变形状态的传感器信号；及

用相应于每个变形状态的所述传感器信号来表征所述预期触摸信号内的所述误差特性。

47、按照权利要求36所述***，其特征在于，由所述控制***提供的所述校正参数包括一个或多个变形修正校正矢量。

48、一种触摸屏校正***，其特征在于，包括：

机械变形***，用于将机械变形施加给所述触摸屏；

检测***，用于检测由所述机械变形需引起的力响应传感器信号；及

处理器，与所述检测***相耦合，并接收由所述检测***检测到的所述传感器信号，所述处理器配置成：能检测由所述触摸屏的所述机械变形所引起的力响应触摸信号；表征与所述触摸屏的所述机械变形相关的触摸信号误差的特性；并用所述触摸信号误差的所述特性产生校正参数。

49、按照权利要求48所述***，其特征在于，所述机械变形***配置成将两个或多个机械变形状态施加给所述触摸屏。

50、按照权利要求48所述***，其特征在于，施加给所述触摸屏的所述机械变形是扭曲。

51、按照权利要求49所述***，其特征在于，所述处理器配置成：能检测由每个机械变形状态所引起的传感器信号，并用由每个机械变形状态引起的所述传感器信号来表征所述触摸信号误差特性。

52、按照权利要求48所述***，其特征在于，进一步包括力施加***，用于将已知作用力施加给所述触摸屏，其中，所述处理器进一步配置成：能确定一个或多个基本校正参数，并用相应于每个变形状态的所述一个或多个基本校正矢量和所述传感器信号来确定一个或多个变形修正校正矢量。

53、按照权利要求52所述***，其特征在于，所述已知作用力是所述力施加***施加在每个触摸传感器位置的所述附近。

54、按照权利要求49所述***，其特征在于，所述机械变形***：

施加零变形，作为第一变形状态；及

施加非零变形，作为第二变形状态。

55、按照权利要求49所述***，其特征在于，所述机械变形***：

施加第一非零变形状态，作为第一变形状态；及

施加第二非零变形状态，作为第二变形状态。

56、按照权利要求55所述***，其特征在于，所述第一变形状态含有与所述第二变形状态的影响相反的影响。

57、按照权利要求49所述***，其特征在于，所述机械变形***在将所述已知作用力施加给所述触摸屏的同时，施加两个或多个变形状态。

58、一种用于确定触摸屏上的触摸位置的***，所述触摸屏由多个机械与触摸表面机械耦合的触摸传感器定义，其特征在于，所述***包括：

用于提供触摸屏校正参数的装置，所述触摸屏校正参数是用所述触摸表面和所述触摸传感器获取的，所述触摸屏校正参数具有表征与所述触摸屏机械变形相关的触摸信号误差的特性；

用于检测含有所述触摸信号误差的触摸信号的装置；

用于用所述触摸屏校正来修正所述触摸信号的装置；及

用于用所述修正触摸信号来确定所述触摸位置的装置。

59、按照权利要求58所述***，其特征在于，用于提供所述触摸屏校正参数的装置包括：能提供所述触摸屏变形影响特性的装置。

60、按照权利要求58所述***，其特征在于，用于提供所述触摸屏校正参数的装置包括提供表征一个或多个变形修正校正矢量的装置。

61、按照权利要求58所述***，其特征在于，用于提供所述触摸屏校正参数的装置包括提供一个或多个变形修正校正矢量的装置。

62、一种用于校正触摸屏的***，其特征在于，所述***包括：

用于将机械变形施加给所述触摸屏的装置；

用于检测与所述机械变形相关的传感器信号的装置；

用于校正所述触摸屏以补偿所述机械变形的装置。

63、按照权利要求62所述***，其特征在于，用于将机械变形施加给所述触摸屏的装置包括将第一和第二变形施加给所述触摸屏的装置。

64、按照权利要求62所述***，其特征在于，用于校正所述触摸屏的装置包括：

用于确定基本校正的装置，及

用于用所述基本校正和受所述机械变形影响的所述检测传感信号来校正所述触摸信号的装置。

65、按照权利要求64所述***，其特征在于，用于确定基本校正的装置包括：

用于将已知作用力施加给所述触摸屏的装置；

用于检测相应于所述已知作用力的传感器信号的装置；及

用于用相应于所述已知作用力的所述传感器信号来确定基本校正矢量的装置；

66、按照权利要求64所述***，其特征在于，用于用所述基本校正和受所述机械变形影响的所述检测传感器信号来校正所述触摸信号的装置包括用于为所述触摸屏确定变形修正校正矢量的装置。

67、按照权利要求62所述***，其特征在于，用于将机械变形施加给所述触摸屏的装置包括：用于在将已知作用力施加给所述触摸屏的同时，将所述变形状态施加给所述触摸屏的装置。

68、一种计算机可读介质，配置有的使一台或多台计算机执行一种用于确定触摸屏上触摸位置方法的可执行指令，所述触摸屏是由多个触摸传感器定义的，所述多个触摸传感器用于测量表示某一垂直于所述触摸屏的触摸力分量的一个信号，其特征在于，所述方法包括：

为所述触摸屏提供校正参数，所述校正参数是用所述触摸屏和所述触摸表面获取的，所述校正参数具有表征与所述触摸屏机械变形相关的一个预期触摸信号内的误差的特性；

检测含有所述误差的一个力响应触摸信号；及

用补偿所述触摸信号的所述误差来的所述校正参数确定所述触摸位置。

69、一种计算机可读介质，配置有使一台或多台计算机执行一种校正触摸屏的方法的可执行指令，其特征在于，所述方法包括：

将机械变形施加给所述触摸屏；

检测由所述触摸屏的所述机械变形可引起的力响应触摸信号；

表征与所述机械变形相关的触摸信号误差的特性，所述触摸信号误差发生在力响应触摸信号内；及

用所述触摸信号误差的所述特性来产生校正参数。

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