[发明专利]触摸感测系统

说明书

一种用于触摸感测系统的方法，包括：通过导电材料中的第一位置处的第一电极对在导电材料中产生电场；通过一个或多个第二电极对测量导电材料中的一个或多个第二位置处的导电材料中的电场来产生测量数据，其中一个或多个第二位置中的每个位置与第一位置不同；基于测量数据产生导电材料中的电场的近似值；以及基于近似值将界面的一个或多个区域分类为给定状态。

优先权要求

本申请根据35USC§119(e)要求于2016年10月3日提交的美国专利申请序列号62/496,072的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

背景技术

触屏技术通常在刚性衬底上制造。例如，像现代智能手机中使用的投射电容感测使用最常沉积在玻璃上的多层行列矩阵。这意味着大多数触控面板相对较小且平坦。在不规则形状或大面积被制成触摸敏感的情况下，价格标签通常很重要——高于75“的触摸屏通常需要花费数千美元，另外，具有触摸感测功能的复杂或灵活的物体大多是消费者无法获得的研究原型。尽管触摸是一种直观且流行的输入模式，但高成本和不灵活性限制了触摸交互被更广泛的日常物品所采用。

研究人员已经开发出了无数种方法，可在特定物体和表面上实现类似触屏的交互，理想情况下对物体本身或环境最小限度使用仪器。

实现这种保真度(大规模)的最普遍方式是通过计算机视觉。早期系统使用传统相机分段，例如肤色、运动或阴影。另一种选择是超大尺寸化触屏技术至房间规模；例如，具有FTIR感测的增强地板。深度相机一直是一个值得注意的好处，缓解了以前从背景场景中分段用户输入的复杂任务。

也可使用声学方法。主要基于到达时间差技术的多传感器方法可在大型表面上实现触摸感测，包括在窗户、墙壁和桌子上。还可使用被动声学来捕获和识别非空间手势。许多这些方法也可应用于离散物体。例如，发射器-接收器配置中的一对压电元件，实现了训练和识别专设物体上的离散触摸位置。

电学方法是最不常见的。一种选择是通过在用户靠近噪声源(例如，墙后面的电源线)时被动地捕获耦合至用户的环境电磁噪声来检测环境中的触摸位置。主动方法也是可能的。例如，可使用贴附到物体上的电容性柔性触摸传感带。

可使用支持触摸功能的特殊集成功能创建材料。这些本身不是特设物体，而是日常材料的增强版本。这些努力最常见的目标是纺织品。通过丝网印刷或编织导电材料，可能感测离散的触摸位置和多点触摸输入。大多数项目都使用电容式传感，但也采用了其他技术，如时域反射计。

发明内容

本发明所述触摸感测系统的系统和方法提供了低成本，多功能的传感技术，该技术可在无论是大型还是不规则的任意表面上进行触摸输入。在一些实施方式中，这通过使用电场断层成像感测、与导电层一起使用来实现，所述导电层可容易地且廉价地添加到物体和表面。所述触摸感测系统可应用于具有规则和不规则几何形状的刚性和柔韧物体。所述触摸感测系统可与日常物体接合以使其成为可触摸的物体。例如，本发明所述的触摸感测系统可应用于汽车部件、3D打印物体、家具、地板、墙壁、天花板等。这些物体的触控界面可以很小，在约十几平方厘米数量级，或较大，在几平方米的数量级。可直接触摸这些物体的触控(touch-enabled)表面。所述触摸感测系统可隐藏在物体的外层下方，比如涂料涂层、织物片、纸片等，以保持触控物体的美学吸引力。

所述触摸感测系统包括与所述导电衬底接触的电极，以注入小电流，所述导电衬底覆盖期望的交互区域。这使得在所述衬底内产生分布的电场。所述电极可附着在所述衬底上的任何位置。为了简化部署，我们的系统将电极附接至所述导电衬底的外围。当用户的手指触摸所需的交互区域时，其会将一小部分电流吸引至地面。这导致所述电场分布的失真，该失真可使用所述电极来感测。下面将描述该感测原理的更多细节。所述传感器的数据以无线方式传输，使得所述传感器和电路板完全包含在物体内，并不需要外部感测基础设施(例如，深度相机)。