專利名稱:具有觸敏表面的電子設(shè)備的降噪的制作方法
具有觸敏表面的電子設(shè)備的降噪本發(fā)明涉及一種具有觸敏表面的電子設(shè)備,包括感測(cè)裝置,用于捕獲聲學(xué)信號(hào);觸摸位置確定單元,被配置為基于聲學(xué)信號(hào)確定觸敏表面上觸摸事件的位置。本發(fā)明還涉及一種用于改善信噪比的對(duì)應(yīng)方法和一種用于提高至電子設(shè)備的基于用戶觸摸的輸入的機(jī)密性的方法。具有觸敏表面的電子設(shè)備越來(lái)越普遍。為了向電子設(shè)備提供輸入,用戶例如通過(guò)輕敲或滑動(dòng)動(dòng)作來(lái)觸摸表面,并且基于輸入的位置,電子設(shè)備執(zhí)行特定功能。一種現(xiàn)有技術(shù)分析在表面上發(fā)生了觸摸事件之后能夠觀察到的聲學(xué)信號(hào),以確定觸摸事件的位置。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于,能夠發(fā)射聲波的任何材料實(shí)際上都可以用作界面。然而,當(dāng)觸覺(jué)界面浸在嘈雜環(huán)境中時(shí),用于捕獲觸摸事件的聲學(xué)信號(hào)的傳感器還會(huì)受到噪聲污染,噪聲污染會(huì)降低觸摸事件檢測(cè)和觸摸事件定位的性能。此外,在聲學(xué)系統(tǒng)中,通過(guò)將感測(cè)信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的預(yù)定聲學(xué)簽名相比較來(lái) 確定觸摸的位置。可以使用實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)設(shè)備建立預(yù)定聲學(xué)簽名,或者可以使用材料性質(zhì)、器件設(shè)計(jì)和傳感器的位置來(lái)計(jì)算預(yù)定聲學(xué)簽名。由于能夠基于模型來(lái)建立聲學(xué)簽名,所以感測(cè)聲學(xué)信號(hào)的未授權(quán)者能夠通過(guò)秘密地將附加未授權(quán)傳感器附著于觸敏表面來(lái)分析觸敏交互,以識(shí)別與一連串輕敲或觸摸事件相關(guān)聯(lián)的位置。這樣做的話,未授權(quán)者能夠潛在地識(shí)別出ATM或售賣機(jī)中使用的如pin碼等機(jī)密信息。關(guān)于上述噪聲污染,現(xiàn)有技術(shù)文檔US2006/0262104描述了一種系統(tǒng),其通過(guò)分析測(cè)量的信號(hào)的頻譜來(lái)將觸摸事件與外部噪聲污染(特別是來(lái)自周圍環(huán)境的聲學(xué)噪聲或者通過(guò)與觸覺(jué)界面相接觸的機(jī)械部件向觸覺(jué)界面?zhèn)鬟f的振動(dòng))相區(qū)分。在確定無(wú)價(jià)值的定位之前,將抑制不代表特定頻率特性的信號(hào)。在與需要處理的觸摸事件相比噪聲污染不太高時(shí),該方法往往運(yùn)轉(zhuǎn)良好。當(dāng)信噪比變得極低時(shí),即當(dāng)噪聲污染的幅度與觸摸事件的幅度量級(jí)相同,甚至更大時(shí),該方法就不那么有效,原因在于觸摸事件可能完全消失在噪聲內(nèi)部并且將不再被檢測(cè)到。因此,本發(fā)明的目的在于,提供一種具有觸敏表面的電子設(shè)備,能夠提高聲學(xué)信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量,基于聲學(xué)信號(hào)來(lái)確定觸摸事件位置,和/或聲學(xué)信號(hào)能夠提高與電子設(shè)備的用戶交互的機(jī)密性。利用本文描述的電子設(shè)備和方法實(shí)現(xiàn)本目的。相應(yīng)地,本發(fā)明涉及一種具有觸敏表面的電子設(shè)備,包括感測(cè)裝置,用于捕獲聲學(xué)信號(hào);觸摸位置確定單元,被配置為基于聲學(xué)信號(hào)確定觸敏表面上觸摸事件的位置;其特征在于還包括,濾波單元,被配置為基于由電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽(spurious)聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件提供的一個(gè)或多個(gè)參考信號(hào)和/或基于電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù),來(lái)提高聲學(xué)信號(hào)的信噪比。本發(fā)明利用了以下事實(shí)在這種電子設(shè)備中,與設(shè)備內(nèi)部或外部的噪聲的特性有關(guān)的信息已經(jīng)是可用的,并且可以通過(guò)部件提供與噪聲強(qiáng)相關(guān)的信號(hào)或參數(shù)而不必提供專用噪聲檢測(cè)器件。與現(xiàn)有技術(shù)相反,不用區(qū)分真實(shí)觸摸事件與偽觸摸事件,而是通過(guò)至少部分地去除偽噪聲貢獻(xiàn)來(lái)提高信號(hào)質(zhì)量。本文中的術(shù)語(yǔ)“觸摸事件”涉及與觸敏表面的任何類型接觸,如一次輕敲或多次輕敲等,可以是單觸摸事件或多觸摸事件,和/或滑動(dòng)動(dòng)作和/或保持動(dòng)作。有利地,偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件之一可以被配置為提供偽聲學(xué)信號(hào),使得感測(cè)的聲學(xué)信號(hào)包括觸摸事件的貢獻(xiàn)和偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn),其中,觸摸事件的貢獻(xiàn)與偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn)之比小于或等于I。通過(guò)利用偽信號(hào)來(lái)掩蔽用戶提供的觸摸事件的貢獻(xiàn),未授權(quán)者將不再處于能夠感測(cè)到信號(hào)的位置,基于電子設(shè)備的觸敏表面的特性的現(xiàn)實(shí)模型,能夠根據(jù)該信號(hào)來(lái)建立與觸摸事件的觸摸位置有關(guān)的信息。因此,用戶經(jīng)由觸敏表面在觸敏界面上輸入的pin碼將免受不期望的公開。在濾波單元中,然后可以濾除已知偽聲學(xué)信號(hào),并且剩余的有用信號(hào)可以用于確定觸摸事件的位置。優(yōu)選地,偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件包括對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行加密的信號(hào)加密裝置,并且濾波單元包括對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行解密的解密裝置。因此,還保護(hù)向?yàn)V波單元的參考信號(hào)傳輸,使得即使未授權(quán)者能夠截獲參考信號(hào),也不能使用參考信號(hào)來(lái)訪問(wèn)信號(hào)中用戶交互的貢獻(xiàn)。有利地,感測(cè)裝置可以包括對(duì)感測(cè)信號(hào)進(jìn)行加密的感測(cè)信號(hào)加密裝置,并且濾波裝置包括對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行解密的解密裝置。這將進(jìn)一步提高對(duì)嘗試訪問(wèn)有用信號(hào)的未授權(quán)者的防御。 優(yōu)選地,偽聲學(xué)信號(hào)可以是噪聲信號(hào),具體地,白噪聲。因?yàn)樵肼曅盘?hào)沒(méi)有特定模式,所以未授權(quán)者將不能夠識(shí)別偽聲學(xué)信號(hào)的特性,因而不可能在不知道偽聲學(xué)信號(hào)本身的情況下創(chuàng)建功能濾波單元。有利地,偽聲學(xué)信號(hào)可以是不可聽到的。在這種情況下,用戶不會(huì)受到偽信號(hào)的干擾。優(yōu)選地,濾波單元可以包括自適應(yīng)濾波單元。通過(guò)使用自適應(yīng)濾波單元,降噪自動(dòng)地失配于噪聲特性變化的變化情況。根據(jù)有利實(shí)施例,電子設(shè)備可以還包括開關(guān)裝置,被配置為在偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件所提供的參考信號(hào)和/或參數(shù)之間進(jìn)行切換,以向?yàn)V波單元提供一個(gè)信號(hào)。通過(guò)使用這種開關(guān)裝置,變得可能的是,改變?yōu)V波使得考慮主導(dǎo)噪聲貢獻(xiàn)者來(lái)提高信噪比,而不必向?yàn)V波單元提供多個(gè)噪聲貢獻(xiàn)者輸入。因此可以包括濾波單元設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。優(yōu)選地,電子設(shè)備還可以包括求和裝置,被配置為對(duì)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的參考信號(hào)和/或參數(shù)中的至少兩個(gè)進(jìn)行求和。通過(guò)簡(jiǎn)單地添加求和裝置,可以通過(guò)簡(jiǎn)單地將多個(gè)噪聲貢獻(xiàn)者的貢獻(xiàn)進(jìn)行求和來(lái)考慮多個(gè)噪聲貢獻(xiàn)者,以進(jìn)一步提高降噪。有利地,一個(gè)或多個(gè)參數(shù)是頻率范圍和關(guān)聯(lián)幅度中的至少一個(gè)?;谶@些特性,可以選擇適當(dāng)濾波裝置,以減少對(duì)用于確定觸摸事件的位置的聲學(xué)信號(hào)的噪聲貢獻(xiàn)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例,一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件可以是揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、振動(dòng)器件、加速度計(jì)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、通風(fēng)器、電源和電子部件中的至少一個(gè)。因此,這些器件產(chǎn)生針對(duì)用于確定擊打位置的聲學(xué)信號(hào)的噪聲(因而,需要減少這些器件的貢獻(xiàn)),或者捕獲環(huán)境噪聲(麥克風(fēng)),因而,這些器件可以提供代表了電子設(shè)備局部環(huán)境中的聲學(xué)噪聲的信號(hào)。有利地,電子設(shè)備可以是移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、游戲控制臺(tái)、電子書閱讀器、MP3播放器、視頻播放器、HiFi播放器、和/或?qū)Ш皆O(shè)備中的至少一個(gè)。這些器件都具有至少一個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件,這些偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的信號(hào)或參數(shù)可以用于提高信噪比。優(yōu)選地,電子設(shè)備可以是手持式設(shè)備。即使在噪聲級(jí)別變化的變化環(huán)境中,即對(duì)于手持式設(shè)備而言是常見的情況下,根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備將能夠基于內(nèi)置其它器件的信號(hào)或參數(shù)減少噪聲貢獻(xiàn)。本發(fā)明還涉及一種集成芯片組,包括在如上所述的電子設(shè)備中使用的濾波單元和觸摸定位單元。因此,觸摸定位單元和濾波單元的用于改善信號(hào)的功能可以被嵌入到芯片組中,以便于電子設(shè)備的集成。此外,還利用一種提高電子設(shè)備中使用的聲學(xué)信號(hào)的信噪比以確定觸敏表面上觸摸事件的位置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,所述方法包括以下步驟a)捕獲聲學(xué)信號(hào),b)基于所捕獲的聲學(xué)信號(hào)確定觸敏表面上觸摸事件(具體地,輕敲或滑動(dòng)動(dòng)作)的位置,其特征在于還包括步驟c)在步驟b)之前提供電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件和/或電子設(shè)備的所述一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù),以提高聲學(xué)信號(hào)的信噪比??梢岳迷摲椒ǐ@得關(guān)于本發(fā)明電子器件的上述相同優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)現(xiàn),步驟c)可以包括使用電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)和/或使用電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)提供噪聲參考信號(hào),且將噪聲參考信號(hào)輸入自適應(yīng)濾波單兀的參考輸入中,以減少所捕獲聲學(xué)信號(hào)的噪聲貢獻(xiàn)。通過(guò)利用這樣的參考信號(hào),即考慮了多個(gè)噪聲 貢獻(xiàn)者的貢獻(xiàn)并且使用了能夠改變對(duì)用于觸摸定位的聲學(xué)信號(hào)的濾波動(dòng)作的特性的自適應(yīng)濾波單元的參考信號(hào),可以容易地考慮改變關(guān)于頻率和幅度的噪聲特性。有利地,步驟c)還可以包括通過(guò)使用開關(guān)裝置來(lái)使用僅一個(gè)信號(hào)或參數(shù)。使用開關(guān)裝置是一種使濾波適應(yīng)于最重要噪聲貢獻(xiàn)者的簡(jiǎn)單方式。優(yōu)選地,步驟c)還可以包括對(duì)至少兩個(gè)信號(hào)和/或參數(shù)進(jìn)行求和,來(lái)形成參考信號(hào)。因此,可以通過(guò)簡(jiǎn)單地向?yàn)V波單元提供求和裝置來(lái)考慮多個(gè)器件的噪聲貢獻(xiàn)。利用根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明用于提高基于用戶觸摸的至具有觸敏表面的電子設(shè)備的輸入的機(jī)密性的目的,所述方法包括以下步驟a)在觸敏表面中和/或在觸敏表面周圍提供偽聲學(xué)信號(hào),b)利用感測(cè)裝置感測(cè)聲學(xué)信號(hào),感測(cè)的聲學(xué)信號(hào)包括用戶在觸敏表面上提供的觸摸事件的貢獻(xiàn)以及偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn),其中,觸摸事件的貢獻(xiàn)與偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn)之比小于或等于1,c)基于代表偽聲學(xué)信號(hào)的參考信號(hào)對(duì)感測(cè)的聲學(xué)信號(hào)進(jìn)行濾波,從而減少偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn),以及d)基于已濾波的感測(cè)聲學(xué)信號(hào)來(lái)確定觸摸事件的位置。通過(guò)利用偽聲學(xué)信號(hào)來(lái)掩蔽由于用戶的觸摸事件而引起的信號(hào),未授權(quán)者即使測(cè)量觸敏表面中或觸敏表面周圍存在的聲學(xué)信號(hào),也將不能夠訪問(wèn)由于觸摸事件而產(chǎn)生的信號(hào)。與此相反,通過(guò)使用參考信號(hào),仍然能夠在缺乏感測(cè)信號(hào)的情況下確定觸摸位置。優(yōu)選地,偽聲學(xué)信號(hào)提供裝置可以向?yàn)V波單元提供參考信號(hào)。具體地,參考信號(hào)與用于形成偽聲學(xué)信號(hào)的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。因此,濾波單元知道偽聲學(xué)信號(hào)的特性且可以有效地從掩蔽信號(hào)中清除感測(cè)信號(hào),以改善觸摸位置確定過(guò)程。根據(jù)有利實(shí)施例,其中,偽聲學(xué)信號(hào)提供裝置可以加密參考信號(hào)和/或感測(cè)裝置可以加密感測(cè)的聲學(xué)信號(hào),和/或?yàn)V波單元解密參考信號(hào)和/或感測(cè)的聲學(xué)信號(hào)。因此,即使感測(cè)裝置和/或偽聲學(xué)信號(hào)遠(yuǎn)離濾波單元,也不會(huì)使信號(hào)被未授權(quán)者欺騙性地使用。有利地,偽聲學(xué)信號(hào)可以是噪聲,具體地白噪聲。因?yàn)樵肼曅盘?hào)沒(méi)有特定模式,所以未授權(quán)者將不能夠識(shí)別偽聲學(xué)信號(hào)的特性,因而不可能在不知道偽聲學(xué)信號(hào)的情況下創(chuàng)建功能濾波單元。
有利地,偽聲學(xué)信號(hào)可以是不可聽到的。在這種情況下,用戶不會(huì)受到偽信號(hào)的干擾。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例,一種提高用戶輸入機(jī)密性的方法還包括步驟c)之前或之后的步驟e):提供電子設(shè)備的至少一個(gè)第二偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的至少一個(gè)第二參考信號(hào)和/或至少一個(gè)第二偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù),以提高感測(cè)的聲學(xué)信號(hào)或已濾波的感測(cè)信號(hào)的信噪比。因此,為了提高觸摸位置確定過(guò)程的可靠性,還可以考慮噪聲源,以提聞 目噪比。在下文中,將使用附圖
所示實(shí)施例更詳細(xì)地描述帶有特征和優(yōu)勢(shì)的發(fā)明。圖Ia示出了電子設(shè)備,圖Ib示意性地示出了電子設(shè)備的各個(gè)部件, 圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的第一實(shí)施例,圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的第二實(shí)施例,圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的第三實(shí)施例,圖5示意性地示出了能夠在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中的任一個(gè)中使用的濾波單元,圖6示意性地示出了用于提高用戶輸入的機(jī)密性的根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的第四實(shí)施例,圖7示意性地示出了用于改善用戶輸入的機(jī)密性的根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的第五實(shí)施例,圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的用于提高用戶輸入的機(jī)密性的方法的框圖。圖Ia示出了電子設(shè)備I,本文是移動(dòng)電話,其具有包括觸摸表面3、揚(yáng)聲器5和麥克風(fēng)7的外殼9。在外殼9內(nèi),電子設(shè)備I還包括如圖Ib所不的多個(gè)部件。電子設(shè)備I包括位于觸敏表面3下方的具有區(qū)域13的顯示器11,在區(qū)域13的下方和/或在區(qū)域13內(nèi),附著有第一感測(cè)裝置15和第二感測(cè)裝置17。這些感測(cè)裝置15和17,例如壓電換能器、力口速度計(jì)、麥克風(fēng)等,捕獲由于觸敏表面3上觸摸事件而產(chǎn)生的聲學(xué)信號(hào),其使得形成了穿過(guò)交互表面的彎曲波?;诓东@的信號(hào),可以例如使用W02006/108443中描述的方法來(lái)確定觸摸事件的位置。典型地,觸摸事件涉及任何類型的接觸,例如一次輕敲或多次輕敲、對(duì)表面的單觸摸或多觸摸、和/或表面上的滑動(dòng)動(dòng)作、和/或保持動(dòng)作。本文示出了兩個(gè)感測(cè)裝置15和17,然而,在不背離本發(fā)明范圍的情況下,可以提供更多或更少的感測(cè)裝置,這也取決于所尋求的精度。在外殼9內(nèi)部,電子設(shè)備不僅包括揚(yáng)聲器5、麥克風(fēng)7,還包括振動(dòng)器件19,振動(dòng)器件19用于提供除了鈴音以外的振動(dòng)信號(hào),以向用戶提醒來(lái)電。元件與集成電路(IC)板21相連,集成電路板21包括用于處理各種信號(hào)的電子部件。圖Ib示意性示出了電源23的存在。還可以在電子設(shè)備中提供未在圖Ib中示出的附加部件,比如硬盤驅(qū)動(dòng)器、加速度計(jì)、通風(fēng)器等。移動(dòng)電話僅代表了本發(fā)明能夠應(yīng)用的電子設(shè)備的一個(gè)示例。電子設(shè)備還可以是計(jì)算機(jī)、游戲控制臺(tái)、電子書閱讀器、MP3播放器、視頻播放器、HiFi播放器或?qū)Ш皆O(shè)備。電子設(shè)備可以是手持式的或者桌上型設(shè)備。
如前所述,電子設(shè)備確保了使用聲學(xué)技術(shù)的觸敏功能。然而,觸摸感測(cè)裝置15和17捕獲的能夠確定觸摸事件的位置的信號(hào)不僅攜帶了觸摸事件的信息,還攜帶了用于定位的頻率范圍上的偽貢獻(xiàn)(spurious contributions),典型地,其范圍在O至20kHz之間(音頻范圍),但是可能擴(kuò)大到100kHz。這些偽貢獻(xiàn)降低了信號(hào)質(zhì)量,并且觸摸事件的正確定位變得更困難,甚至不可能。因此,本發(fā)明的目的在于,通過(guò)提高由感測(cè)裝置15和17捕獲的聲學(xué)信號(hào)的信噪比來(lái)改善這種狀況。為此,本發(fā)明利用了以下事實(shí)圖Ia所示的電子設(shè)備I本身已經(jīng)包括能夠提供與感測(cè)裝置15和17獲得的噪聲污染相關(guān)的信息的多個(gè)部件。因此,已經(jīng)在上述類型的任何電子設(shè)備中存在的信息可以用于提供噪聲參考,噪聲參考用于濾波感測(cè)裝置15和17捕獲的信號(hào)。詳細(xì)地
-在圖Ia和Ib所不的電子設(shè)備I中,驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器5的信號(hào)是一個(gè)信息源,能夠用于消除由于揚(yáng)聲器輸出而引起的噪聲。-而且,可以首先分析電源23或IC板21的電子部件產(chǎn)生的電磁噪聲和電噪聲,并且確定使這些部件產(chǎn)生的噪聲貢獻(xiàn)與感測(cè)裝置15和17所捕獲的信號(hào)強(qiáng)相關(guān)的參數(shù),例如頻率范圍和對(duì)應(yīng)幅度。-因?yàn)槠骷恼駝?dòng)頻率是公知的,所以還可以濾除來(lái)自振動(dòng)器件19的噪聲。濾波裝置可以調(diào)諧到能夠減少振動(dòng)器件19的噪聲貢獻(xiàn)的振動(dòng)頻率。例如,如果例如旋轉(zhuǎn)硬盤驅(qū)動(dòng)器或加速度計(jì)等存在于電子設(shè)備中,則其它類型振動(dòng)可以由這些器件產(chǎn)生。-此外,電子設(shè)備周圍包括電子設(shè)備I的用戶的說(shuō)話聲的聲音噪聲可以被麥克風(fēng)7所捕獲,因此,麥克風(fēng)7能夠提供其能夠用于減少噪聲對(duì)感測(cè)裝置15和17所捕獲信號(hào)的貢獻(xiàn)的信號(hào)。因此,本發(fā)明提供了特殊濾波單元25,被配置為使用電子設(shè)備I中已經(jīng)存在部件提供的信號(hào)或已知參數(shù)來(lái)提高感測(cè)裝置15和17所捕獲的聲學(xué)信號(hào)的信噪比。在本文中,揚(yáng)聲器5、麥克風(fēng)7、振動(dòng)器件19、IC板21的電子部件和電源23也可以稱作偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件,這是在權(quán)利要求中使用的數(shù)據(jù)。圖2不出了這種濾波單兀25的第一實(shí)施例。將偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件5、7、19、21和23的信號(hào)或參數(shù)值以及感測(cè)裝置15和17所捕獲的信號(hào)輸入到獲取器件31中,獲取器件31被配置為將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后,將偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件所提供的信號(hào)和參數(shù)值用作輸入到濾波單元25的濾波器件33中的參考信號(hào)。這些信號(hào)和參數(shù)值用于至少部分地濾除對(duì)同樣輸入至濾波器件33中感測(cè)裝置15和17所捕獲的聲學(xué)信號(hào)的偽貢獻(xiàn)。然后,濾波器件33被配置為在其輸出處提供至少部分地去除了噪聲貢獻(xiàn)的聲學(xué)信號(hào)。然后,將信噪比被提高了的這些聲學(xué)信號(hào)輸入至觸摸位置確定單元35,觸摸位置確定單元35被配置為基于改善的聲學(xué)信號(hào)來(lái)識(shí)別觸敏表面3上觸摸事件及其位置。根據(jù)本發(fā)明的變型,將濾波器件33和觸摸位置確定單元35并入到IC板21的一個(gè)IC芯片中。圖3示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例。相對(duì)于第一實(shí)施例的唯一不同之處在于獲取器件31 —次從偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件5、7、19、21、23接收僅一個(gè)信號(hào)和參數(shù)。這種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了獲取器件31。提供了一種開關(guān)裝置37,允許改變用于濾波裝置單元33中對(duì)感測(cè)裝置15和17所提供的聲學(xué)信號(hào)進(jìn)行濾波的參考信號(hào)的源,使得例如,偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件中最重要的噪聲貢獻(xiàn)者可以將其信號(hào)輸入濾波單元33。開關(guān)裝置37可以是自動(dòng)開關(guān)或者用戶能夠使用的手動(dòng)開關(guān)。圖4示出了第三實(shí)施例,與第一實(shí)施例相比,其也向?yàn)V波單元33提供僅一個(gè)參考信號(hào),然而,與第二實(shí)施例相反,在偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件5、7、19、21、23和獲取器件31之間提供求和裝置39,使得實(shí)際上考慮了所有噪聲貢獻(xiàn)者,而不必向?yàn)V波單元提供多條獲取線路和多個(gè)參考信號(hào),與第一實(shí)施例相比,這使得整體設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單。圖5示出了自適應(yīng)濾波單元41的示例,與濾波裝置33 —樣,其可以用于第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中的任何一個(gè)。圖5示出了自適應(yīng)濾波單元41,實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)濾波參數(shù)或系數(shù),以改變聲學(xué)信號(hào)和 參考信號(hào)的特性。自適應(yīng)濾波器件41具有聲學(xué)信號(hào)主輸入43和噪聲參考輸入45。當(dāng)然,根據(jù)感測(cè)裝置15和17的量和用于降噪的參考信號(hào)量,可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)輸入的量。主輸入43接收受噪聲貢獻(xiàn)污染的感興趣的信號(hào)。參考信號(hào)經(jīng)由參考輸入45依次進(jìn)入自適應(yīng)濾波器47。自適應(yīng)濾波器47調(diào)節(jié)其系數(shù),以通過(guò)將濾波器輸出49處提供的已濾波參考信號(hào)減去主輸入43處的聲學(xué)信號(hào)輸入來(lái)最小化在求和節(jié)點(diǎn)51處獲得的誤差信號(hào)54的值。只要參考信號(hào)保持與聲學(xué)信號(hào)輸入中存在的噪聲貢獻(xiàn)相關(guān),則誤差信號(hào)54就集中于期望聲學(xué)信號(hào)輸入。因?yàn)閷?shí)際上可以實(shí)現(xiàn)噪聲消除應(yīng)用中的任何算法,所以圖5僅示出了適合的濾波器單元33的一種可能性。例如,在實(shí)際上預(yù)先知道干擾信號(hào)的本質(zhì)的情況下,如已知振動(dòng)器件19的振動(dòng)頻率的情況下,可以提供同樣不需要參考信號(hào)的自適應(yīng)濾波器。在強(qiáng)周期性噪聲(振動(dòng)器件)的情況下,自動(dòng)陷波濾波器可以用于減少來(lái)自聲學(xué)信號(hào)的偽貢獻(xiàn)。在這種特定情況下,參考信號(hào)可以簡(jiǎn)單為延遲的聲學(xué)信號(hào)輸入。通過(guò)使該延遲適應(yīng)已知的干擾噪聲周期,該“虛擬”參考信號(hào)將僅與聲學(xué)信號(hào)中存在的周期性噪聲相關(guān)。這確保了自適應(yīng)濾波器從期望的聲學(xué)信號(hào)中去除周期性干擾。圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的第四實(shí)施例,被配置為提高電子設(shè)備的觸敏表面上提供的用戶輸入的機(jī)密性。電子設(shè)備71可以是自動(dòng)取款機(jī)、自動(dòng)售賣機(jī)、或者一般地,允許基于觸摸的輸入的任何其它類型的電子設(shè)備,包括觸敏表面73和感測(cè)裝置75,感測(cè)裝置75與圖Ia所示的實(shí)施例中所示的感測(cè)裝置15或17相對(duì)等,因而可以是壓電換能器、加速度計(jì)、麥克風(fēng)等。圖6僅示出了一個(gè)感測(cè)裝置75,然而,電子設(shè)備73可以包括多于正好一個(gè)的感測(cè)裝置。與圖I所示的實(shí)施例一樣,可以基于捕獲的信號(hào)確定觸摸事件的位置。此外,電子設(shè)備71包括偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件76,被配置為將已知振動(dòng)注入觸敏表面73。偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件76具有控制單元78,可控制器單元78控制發(fā)射器77,使得優(yōu)選地不可聽到的白噪聲的掩蔽信號(hào)被注入到觸敏表面73中。因此,偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件76用作掩蔽信號(hào)源。根據(jù)本發(fā)明,還將控制單元78向發(fā)射器77提供的控制信號(hào)作為參考信號(hào)發(fā)送至濾波單元79。濾波單元79被配置為提高感測(cè)裝置75所感測(cè)的聲學(xué)信號(hào)的信噪比,以減少或去除由于偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件76而引起的對(duì)感測(cè)信號(hào)的貢獻(xiàn)?,F(xiàn)在,已濾波信號(hào)實(shí)質(zhì)上包括由于用戶手83在表面73上提供的位置A處的觸摸事件而引起的信號(hào)貢獻(xiàn)。然后,將已濾波信號(hào)發(fā)送至觸摸位置確定單元81,在觸摸位置確定單元81處,確定觸摸位置A。選擇偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件76所注入的信號(hào),使得由于位置A處的用戶交互而引起的對(duì)感測(cè)信號(hào)的貢獻(xiàn)與由于偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生裝置76而引起的信號(hào)貢獻(xiàn)之比小于I。因此,例如通過(guò)將感測(cè)裝置置于用戶交互表面73來(lái)捕獲用戶交互表面73中或周圍存在的聲學(xué)信號(hào)的未授權(quán)者將不能夠識(shí)別由于用戶交互而引起的信號(hào)貢獻(xiàn)的特性,原因在于其不知道所注入的偽聲學(xué)信號(hào)的特性。因此,可以使用附加偽信號(hào)來(lái)提高用戶輸入的機(jī)密性。如果電子器件71用作自動(dòng)取款機(jī)或自動(dòng)售賣機(jī)中的用戶界面,則未授權(quán)者將不能夠識(shí)別PIN碼或者其它機(jī)密輸入(名稱和地址)。因?yàn)榭梢宰杂蛇x擇與注入的偽聲學(xué)信號(hào)有關(guān)的信號(hào)特性,所以每個(gè)單獨(dú)設(shè)備可以受到抵抗未授權(quán)攻擊的單獨(dú)保護(hù),這將進(jìn)一步提高設(shè)備抵御欺騙的安全性。與基于鍵盤的常規(guī)用戶交互裝置相比,聲學(xué)技術(shù)還具有以下優(yōu)勢(shì)與觸敏表面73相連的任何附加的未授權(quán)元件將改變聲學(xué)簽名的特性,使得例如在重新校準(zhǔn)期間能夠識(shí)別 附著于表面的附加感測(cè)元件。圖7示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備的第五實(shí)施例。不再詳細(xì)說(shuō)明與圖6的參考標(biāo)記相同的元件,但是將參考第四實(shí)施例并且這里將結(jié)合第四實(shí)施例進(jìn)行描述。根據(jù)第五實(shí)施例的電子設(shè)備91實(shí)質(zhì)上包括與第四實(shí)施例的電子設(shè)備71相同的元件,即用戶交互界面(是觸敏表面73)、感測(cè)裝置75、濾波單元79、觸摸位置確定單元81、以及具有控制單元78和發(fā)射器77的偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件76。與第四實(shí)施例的電子設(shè)備71相反,第五實(shí)施例的濾波單元79和觸摸位置確定單元81遠(yuǎn)離感測(cè)裝置67和聲學(xué)產(chǎn)生裝置76,使得存在未授權(quán)者截獲感測(cè)裝置75所感測(cè)到的信號(hào)和偽聲學(xué)產(chǎn)生裝置76所注入的偽聲學(xué)信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn),在這種情況下,未授權(quán)者能夠訪問(wèn)用于掩蔽通過(guò)用戶用手83觸摸位置A處的觸敏表面73而產(chǎn)生的對(duì)感測(cè)信號(hào)的貢獻(xiàn)的掩蔽信號(hào)特性。為了降低風(fēng)險(xiǎn),第五實(shí)施例被配置為在加密單元93中對(duì)控制單元78提供的參考信號(hào)進(jìn)行加密,以及在加密單元95中對(duì)感測(cè)信號(hào)進(jìn)行加密。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波之前,使用解密單元97。根據(jù)變型,可以僅加密偽聲學(xué)產(chǎn)生裝置76與濾波單元97之間傳送的參考信號(hào)。涉及提高用戶輸入機(jī)密性的電子設(shè)備的第四實(shí)施例和第五實(shí)施例可以與前述第一實(shí)施例至第三實(shí)施例中的任一個(gè)相結(jié)合,使得可以通過(guò)考慮由諸如如上所述的揚(yáng)聲器5、麥克風(fēng)7、振動(dòng)器件19、IC板21的電子部件和電源23等降低信號(hào)質(zhì)量的其它偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生裝置而引起的環(huán)境噪聲,來(lái)更進(jìn)一步提高感測(cè)信號(hào)的信噪比。因此,除了提高了用戶輸入的機(jī)密性級(jí)別以外,實(shí)施例的組合甚至在嘈雜環(huán)境中也提高了關(guān)于觸摸位置檢測(cè)的可靠性。第四實(shí)施例和第五實(shí)施例所建議的解決方案的優(yōu)勢(shì)在于掩蔽信號(hào)可以單獨(dú)地適應(yīng)于每個(gè)設(shè)備,并且可以檢測(cè)(甚至是自動(dòng)地)由于附加未授權(quán)感測(cè)裝置的存在而引起的聲學(xué)特性的改變,使得售賣機(jī)或自動(dòng)取款機(jī)可以停止接受輸入。與允許基于機(jī)械按鈕(其需要附加安全特征來(lái)在檢測(cè)操縱時(shí)阻止訪問(wèn)機(jī)器)的機(jī)密輸入的這種機(jī)器的輸入裝置相t匕,可以以經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)基于聲學(xué)信號(hào)的解決方案。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例,與示出了涉及第四實(shí)施例和第五實(shí)施例的創(chuàng)造性方法的框圖相關(guān)。步驟SlOl包括利用感測(cè)裝置75感測(cè)信號(hào),其中該信號(hào)隨后被發(fā)送至濾波單元79。根據(jù)步驟S103,同時(shí),偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生裝置76向?yàn)V波單元79提供參考信號(hào)。在考慮了對(duì)由偽信號(hào)產(chǎn)生裝置76經(jīng)由發(fā)射器77注入到交互表面73的掩蔽信號(hào)加以代表的參考信號(hào)的情況下,在步驟S105中,濾波單元79對(duì)感測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波,以從感測(cè)裝置75的感測(cè)信號(hào)中減少或去除由于注入的掩蔽信號(hào)而引起的貢獻(xiàn),使得實(shí)質(zhì)上,由于用戶在交互表面73的位置A處提供的觸摸事件而引起的貢獻(xiàn)保持在已濾波信號(hào)中。然后,將已濾波信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至觸摸位置確定單元81,在步驟S107中,觸摸位置確定單元81可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知過(guò)程基于感測(cè)信號(hào)的特性,來(lái)確定用戶所提供的觸摸交互或手勢(shì)的位置。 根據(jù)另一變型,可以在感測(cè)信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)至濾波單元之前引入相對(duì)于感測(cè)信號(hào)的附 加加密步驟,和/或在由偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生裝置76提供的偽聲學(xué)信號(hào)被發(fā)送至濾波單元之前引入相對(duì)于偽聲學(xué)信號(hào)的附加加密步驟,以進(jìn)一步提高用戶輸入的機(jī)密性。
權(quán)利要求
1.ー種具有觸敏表面的電子設(shè)備,包括 -感測(cè)裝置,用于捕獲聲學(xué)信號(hào), -觸摸位置確定單元,被配置為基于聲學(xué)信號(hào)確定觸敏表面上觸摸事件的位置, 其特征在于,還包括, -濾波單元,被配置為基于由電子設(shè)備的ー個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件提供的ー個(gè)或多個(gè)參考信號(hào)和/或基于電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的ー個(gè)或多個(gè)參數(shù),提高聲學(xué)信號(hào)的信噪比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子設(shè)備,其中,偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件或偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件之一被配置為提供偽聲學(xué)信號(hào),使得感測(cè)到的聲學(xué)信號(hào)包括觸摸事件和偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn),其中,觸摸事件的貢獻(xiàn)與偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn)之比小于或等于I。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子設(shè)備,其中,偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件包括對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行加密的信號(hào)加密裝置,并且濾波単元包括對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行解密的解密裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電子設(shè)備,其中,感測(cè)裝置包括對(duì)感測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行加密的感測(cè)信號(hào)加密裝置,并且濾波単元包括對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行解密的解密裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的電子設(shè)備,其中,偽聲學(xué)信號(hào)是噪聲信號(hào),具體地,白噪聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的電子設(shè)備,其中,偽聲學(xué)信號(hào)是不可聽到的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6之一所述的電子設(shè)備,其中,濾波單元包括自適應(yīng)濾波單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7之一所述的電子設(shè)備,還包括開關(guān)裝置,被配置為在偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件所提供的參考信號(hào)和/或參數(shù)之間進(jìn)行切換,以向?yàn)V波単元提供ー個(gè)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8之一所述的電子設(shè)備,還包括求和裝置,被配置為對(duì)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的參考信號(hào)和/或參數(shù)中的至少兩個(gè)進(jìn)行求和。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9之一所述的電子設(shè)備,其中,所述ー個(gè)或多個(gè)參數(shù)是頻率范圍和關(guān)聯(lián)的幅度中的至少ー個(gè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的電子設(shè)備,其中,所述ー個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件是揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、振動(dòng)器件、加速度計(jì)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、通風(fēng)器、電源和電子部件中的至少ー個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I至11之一所述的電子設(shè)備,其中,電子設(shè)備是移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、游戲控制臺(tái)、電子書閱讀器、MP3播放器、視頻播放器、HiFi播放器、自動(dòng)取款機(jī)、訪問(wèn)控制系統(tǒng)、售賣機(jī)和導(dǎo)航設(shè)備中的至少ー個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12之一所述的電子設(shè)備,其中,電子設(shè)備是手持設(shè)備。
14.ー種集成芯片組,包括在根據(jù)權(quán)利要求I至13之一的電子設(shè)備中使用的濾波單元和觸摸定位単元。
15.ー種提高聲學(xué)信號(hào)的信噪比的方法,聲學(xué)信號(hào)用在電子設(shè)備中以確定觸敏表面上觸摸事件的位置,所述方法包括以下步驟 a.捕獲聲學(xué)信號(hào), b.基于捕獲的聲學(xué)信號(hào)確定觸敏表面上觸摸事件的位置,具體地觸摸事件是輕敲或滑動(dòng)動(dòng)作, 其特征在于,還包括,C.在步驟b之前提供電子設(shè)備的偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的一個(gè)或多個(gè)參考信號(hào)和/或電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的ー個(gè)或多個(gè)參數(shù),以提高聲學(xué)信號(hào)的信噪比。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中,步驟c包括使用電子設(shè)備的ー個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的ー個(gè)或多個(gè)信號(hào)和/或電子設(shè)備的ー個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的ー個(gè)或多個(gè)來(lái)提供噪聲參考信號(hào),且將噪聲參考信號(hào)輸入自適應(yīng)濾波単元的參考輸入中,以減少對(duì)捕獲的聲學(xué)信號(hào)的噪聲貢獻(xiàn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法,其中,步驟c還包括通過(guò)使用開關(guān)裝置來(lái)使用僅ー個(gè)信號(hào)或參數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17之一所述的方法,其中,步驟c還包括對(duì)信號(hào)和/或參數(shù)中的至少兩個(gè)進(jìn)行求和,來(lái)形成參考信號(hào)。
19.一種提高至電子設(shè)備的基于用戶觸摸的輸入的機(jī)密性的方法,電子設(shè)備包括觸敏表面,所述方法包括以下步驟 a.在觸敏表面中和/或在觸敏表面周圍提供偽聲學(xué)信號(hào), b.利用感測(cè)裝置感測(cè)聲學(xué)信號(hào),感測(cè)到的聲學(xué)信號(hào)包括用戶在觸敏表面上提供的觸摸事件的貢獻(xiàn)和偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn),其中,觸摸事件的貢獻(xiàn)與偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn)之比小于或等于1, c.基于代表偽聲學(xué)信號(hào)的參考信號(hào)對(duì)感測(cè)到的聲學(xué)信號(hào)進(jìn)行濾波,從而減少偽聲學(xué)信號(hào)的貢獻(xiàn),以及 d.基于已濾波的感測(cè)聲學(xué)信號(hào),確定觸摸事件的位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法,其中,偽聲學(xué)信號(hào)提供裝置向?yàn)V波單元提供參考信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的方法,其中,參考信號(hào)與用于形成偽聲學(xué)信號(hào)的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21之一所述的方法,其中,參考信號(hào)由偽聲學(xué)信號(hào)提供裝置加密,和/或感測(cè)到的聲學(xué)信號(hào)由感測(cè)裝置加密,以及參考信號(hào)和/或感測(cè)到的聲學(xué)信號(hào)由濾波単元解密。
23.根據(jù)權(quán)利要求19至22之一所述的方法,其中,偽聲學(xué)信號(hào)是白噪聲。
24.根據(jù)權(quán)利要求19至23之一所述的方法,其中,偽聲學(xué)信號(hào)是不可聽到的。
25.根據(jù)權(quán)利要求19至24之一所述的方法,還包括步驟c)之前或之后的步驟e):提供電子設(shè)備的至少ー個(gè)第二偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的至少ー個(gè)第二參考信號(hào)和/或所述至少ー個(gè)第二偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的ー個(gè)或多個(gè)參數(shù),以提高感測(cè)到的聲學(xué)信號(hào)或已濾波的感測(cè)信號(hào)的信噪比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有觸敏表面的電子設(shè)備,包括感測(cè)裝置,用于捕獲聲學(xué)信號(hào);觸摸位置確定單元,被配置為基于聲學(xué)信號(hào)確定觸敏表面上觸摸事件的位置。為了提高觸摸定位過(guò)程的可靠性,設(shè)備還包括濾波單元,被配置為基于由電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件提供的一個(gè)或多個(gè)參考信號(hào)和/或基于電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)偽聲學(xué)信號(hào)產(chǎn)生器件的一個(gè)或多個(gè)參數(shù),提高聲學(xué)信號(hào)的信噪比。本發(fā)明還涉及對(duì)應(yīng)方法。此外,本發(fā)明涉及一種用于提高用戶輸入的機(jī)密性的方法。
文檔編號(hào)G06F3/043GK102834798SQ201180011585
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者奧利維爾·申溫, 西蒙·埃斯特韋, 雷米·杜赫埃爾 申請(qǐng)人:電子觸控產(chǎn)品解決方案公司