[发明专利]超声触摸和力输入检测

说明书

一种系统，包括联接到具有外表面的材料层的超声输入装置和一个或多个数据处理器。所述超声输入装置可以通过所述材料层朝向所述外表面发射信号以及接收与对象与所述外表面之间的触摸事件相关联的一组反射的超声信号。所述系统可以确定与所述一组反射的超声信号相关联的能量信号并且随后提取与所述能量信号相关联的特征信息。随后，所述系统可以基于所提取的特征信息确定与对象相关联的推断并且生成输出信号。

相关申请的交叉引用

本申请是非临时性的并且要求2018年05月21日提交的美国临时申请序列号No.62/674,317题为“超声触摸和力输入检测(ULTRASONIC TOUCH AND FORCE INPUTDETECTION)”、2018年08月31日提交的美国临时申请序列号No.62/725,697题为“超声触摸和力输入检测(ULTRASONIC TOUCH AND FORCE INPUT DETECTION)”、2018年10月26日提交的美国临时申请序列号No.62/751,053题为“超声触摸特征提取(ULTRASONIC TOUCHFEATURE EXTRACTION)”、2018年12月24日提交的美国临时申请序列号62/784,615题为“超声触摸传感器和系统(ULTRASONIC TOUCH SENSOR AND SYSTEM)”、2019年02月26日提交的美国临时申请序列号62/810,786题为“超声触摸检测与决策(ULTRASONIC TOUCHDETECTION AND DECISION)”、2019年04月26日提交的美国专利申请序列号16/396,597题为“超声触摸和力输入检测(ULTRA SONIC TOUCH AND FORCE INPUT DETECTION)”和2019年05月20日提交的美国专利申请序列号16/417,184题为“超声触摸特征提取(ULTRASONICTOUCH FEATURE EXTRACTION)”的权益，其全部内容通过引用纳入在本文中。

背景技术

电容、电阻和电感感测用于工业、汽车、医疗和消费者应用中以检测触摸输入。在诸如轨迹板和触摸屏的人机接口装置(HID)中，使用电容技术来检测触摸输入已经快速增长。消费者和工业应用开始在诸如移动电话、TV控制件、汽车仪表板、远程控制件或工业控制件的装置中采用使用电容技术的触摸按钮和滑块。在外观和可靠性方面，电容感测已被证明比机械开关和旋转编码器更有吸引力。

然而，由于触摸输入布局和系统堆叠的挑战，使用电容、电阻或电感感测限制了创造性的工业设计。设计和鲁棒性之间的冲突优先级使设计进一步复杂化。还应该注意，当前的输入触摸感测方法不能在金属表面上实施。此外，当前的感测技术具有限制防水应用的固有属性。使用应变仪的压力感测技术已经作为用于金属表面触摸输入的替代感测技术出现。然而，对偏转和应变的测量通常是不可靠的，特别是在金属中。这种传感器非常容易受到导致表面偏转的不希望的干扰的影响，并且它们的灵敏度和性能非常依赖于它们所附接的表面的整体边界条件。此外，传感器所附接的表面必须足够保形(conformal)，以使其在人触摸时充分偏转，以便传感器能够检测到它。需要额外的感测层(例如，电容的)来检测使用应变仪检测到的输入触摸的x-y位置。增大的触摸输入接口材料的复杂性、工业设计上复杂接口的意义(implication)、防水和成本已经成为限制触摸输入在任何环境中和任何材料中使用的关键挑战。存在检测对人机接口(HMI)的触摸输入的改进的系统和方法的需要。

本发明的实施例单独地和共同地解决了这些和其它问题。

发明内容

本公开的一些实施例涉及与超声触摸和力输入检测有关的系统、方法和设备。

根据一些实施例，提供了一种方法。联接到材料层的第一表面的换能器可以发射指向第二表面的超声信号，该材料层在第一表面与第二表面之间具有距离。换能器随后可以检测反射的超声信号并且随后确定反射的超声信号的波幅。随后，换能器可以确定波幅超过与穿透第二表面的超声信号的一部分相关联的阈值。在波幅超过阈值的情况下，换能器可以生成指示第二表面上的触摸输入的信号。