一种触屏输入装置与方法.pdf

本发明公开一种触屏输入装置，包括：主处理器和正面触屏单元、背面触屏单元，所述主处理器与背面触屏单元连接，该背面触屏单元包括由外向内依次连接的背面外屏和背面触屏；及输入方法，增加的触屏是和正面的原来的触屏同时使用的，提供更多输入手段，极大方便用户操作，且增加成本较低。

权利要求书
1.  一种触屏输入装置，包括：主处理器和正面触屏单元、背面触屏单元，其特征在于，所述主处理器与背面触屏单元连接，该背面触屏单元包括一单独的触屏。

2.  根据权利要求1所述的一种触屏输入装置，其特征在于，所述的主处理器包括与所述的正面触屏单元相连的正面触屏单元输入信息模块、与所述的背面触屏单元相连的背面触屏单元输入信息模块、双触屏输入信息计算模块；所述的正面触屏单元输入信息模块，用于接收所述的正面触屏的手势信号，并传递至所述的双触屏输入信息计算模块；
所述的背面触屏单元输入信息模块，用于接收所述的背面触屏的手势信号，并传递至所述的双触屏输入信息计算模块；
所述的双触屏输入信息计算模块，计算得出编码的正面、背面触屏输入信号。

3.  根据权利要求2所述的一种触屏输入装置，其特征在于，还包括模拟手势显示计算模块和/或应用程序，所述的模拟手势显示计算模块模拟手势动作效果；所述的应用程序接收所述双触屏输入信息计算模块传递的所述触屏输入信号，并进行逻辑处理。

4.  根据权利要求2所述的一种触屏输入装置，其特征在于，所述的手势信号包括手势描述、手势位置、输入来源。

5.  根据权利要求2所述的一种触屏输入装置，所述背面触屏的触点映射到所述显示屏的像素点。

6.  一种双触屏输入的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1，采集正面触屏和/或背面触屏的手势信号，记录输入来源、输入位置和手势描述；
步骤2，根据收集到的触屏输入记录，计算手势。

7.  根据权利要求6所述的双触屏输入方法，其特征在于，该方法还包括步骤：映射输入点到液晶屏输入区域，并在显示屏上模拟显示用户动作。

8.  根据权利要求6或7所述的双触屏输入方法，其特征在于，还包括步骤：向应用程序传递手势，由应用程序处理手势触发的功能。

9.  根据权利要求6或7所述的双触屏输入方法，其特征在于，还包括步骤：使用正面、背面组合的手势，解除设备的锁定状态。

10.  根据权利要求6或7所述的双触屏输入方法，其特征在于，还包括步骤：使用正面、背面组合的手势，启动预先设定的应用程序。

说明书一种触屏输入装置与方法
技术领域
本发明涉及通信与信息领域，尤其涉及使用触屏作为输入手段的装置与方法。
背景技术
计算机尤其是手机类产品的输入输出设备的发展过程出现了多种多样的技术，按键输入、电阻触屏、电容触屏等都被采用作为输入手段，其中还有的尝试使用触板、外接键盘等手段来提供输入。触屏作为手机、平板电脑、个人电脑等设备的输入输出设备，得到了广泛使用。具有触屏的产品设备，所需的储存空间不大，移动部分很少，而且能进行封装，使用起来比键盘和鼠标更为直观，而且培训成本也很低。
触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，具有相当大的优越性，对于各种应用领域的电脑已经是必不可少的设备。它极大的简化了计算机的使用。
大屏幕手机、平板电脑等使用触屏还能够支持多点触控，从而为一些应用、游戏提供了更加丰富、简单、有趣的输入方法。
以电容触屏手机为例，使用触屏作为输入输出的模块示意图如图1所示：最上层为玻璃外屏101，接下来为电容触屏层102，包括X、Y两层感应电路层，下一层为液晶屏103，液晶屏后面是主板和电源等主机104。实际产品中也有把玻璃外屏101、电容触屏层102、液晶屏103实现成为一个部件。104包含了CPU、GPU、各类传感器、网络通讯天线等等。电容触屏层102产生的X、Y屏幕位置值传输到主机104由CPU等处理。
随着单手设备如手机面积越来越大、各种应用软件的层出不穷，单触屏输入出现了一些不足，包括：单手操作越来越不方便，多点输入受限，即使双手持时，一些应用所期望的多点输入仍不够(如两组三指同时操作等)。
有一些现有技术试图实现双屏来解决这些问题，例如中国专利《一种双屏手机的屏幕切换的方法及装置》(申请号：201310488113.6)，通过主、副显示屏的方式来提供显示，不过这种方法使用现场液晶屏，提高了产品成本，由 此也带来了增加耗电、减少待机时间等现象。
中国专利《双触屏手机》(申请号：201310440233)中提出的双触屏技术，是在手机/平板的正反面各放置完全相同的带有显示屏的触屏，即，每一面的现有技术所谓的“触屏”都独立使用，两片“触屏”互不相干，用户随便选择其中的一面使用，同时另一面则闲置不用。这方便了用户随便用哪一面来输入/输出，但随之带来了成本上升，即要增加的成本为触屏+液晶显示屏。实际上在手机、平板设备中，液晶屏是成本较高的模块之一。
如果能够提供多个方向的输入方法，方便用户在大屏幕、单手操作、更多多点输入等场景的用户体验，同时较低程度地影响生产成本、用户消费的成本，显然会更好地满足用户需求、也有助于厂商开拓市场。
发明内容
针对现有技术的不足，发明所要解决的技术问题是提高用户在大屏幕、单手操作、更多多点输入等场景的用户体验，同时降低生产成本、用户消费成本。
本发明的技术解决方案如下：
一种触屏输入装置，包括：主处理器和正面触屏单元、背面触屏单元，其特点在于，所述主处理器与背面触屏单元连接，该背面触屏单元包括一单独的触屏。
所述的主处理器包括与所述的正面触屏单元相连的正面触屏单元输入信息模块、与所述的背面触屏单元相连的背面触屏单元输入信息模块、双触屏输入信息计算模块；所述的正面触屏单元输入信息模块，用于接收所述的正面触屏的手势信号，并传递至所述的双触屏输入信息计算模块；
所述的背面触屏单元输入信息模块，用于接收所述的背面触屏的手势信号，并传递至所述的双触屏输入信息计算模块；
所述的双触屏输入信息计算模块，计算得出编码的正面、背面触屏输入信号并传输给正面触屏单元的显示屏。
进一步，所述的主处理器还包括模拟手势显示计算模块和/或应用程序，所述的模拟手势显示计算模块模拟手势动作效果；所述的应用程序接收所述双触屏输入信息计算模块传递的所述触屏输入信号，并进行逻辑处理。
所述的手势信号包括手势描述、手势位置、输入来源。
所述背面触屏的触点映射到所述显示屏的像素点。
一种双触屏输入的方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：
步骤1，采集正面触屏和/或背面触屏的手势信号，记录输入来源、输入位置和手势描述；
步骤2，根据收集到的触屏输入记录，计算手势；
进一步，该方法还包括步骤：映射输入点到液晶屏输入区域，并在显示屏上模拟显示用户动作。
进一步，该方法还包括步骤：向应用程序传递手势，由应用程序处理手势触发的功能。
进一步，该方法还包括步骤：使用正面、背面组合的手势，解除设备的锁定状态。
进一步，该方法还包括步骤：使用正面、背面组合的手势，启动预先设定的应用程序。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)只在手机/平板背面增加一“裸”触屏，并不增加液晶显示屏，用户视线仍需观察原来的显示屏，增加的触屏是和正面的原来的触屏同时使用的，用于增加更多的输入手段。
2)本发明计算正面、背面双触屏的输入，映射为手势，新增了单面单点输入、单面单点运动输入、双面多点输入、双面多点运动输入等等多种手势。
3)提供更多输入手段，极大方便用户操作，且增加成本较低
综上所述，本发明以较低的成本增加了用户输入手段，用户的输入操作更方便、更人性化，人使得人们的娱乐生活更轻松、更享受；且掌握这种功能、使用这类设备时也更容易理解、容易上手，还拓宽了产业链上生产、软件应用开发的机会。
附图说明
图1是现有技术中使用触屏的手机的模块示意图。
图2是本发明的以手机为例的各单元示意图。
图3是本发明的背面触屏与正面触屏的坐标位置映射示意图。
图4是本发明的通过背面触屏输入的示意图。
图5是本发明的更多多点输入示意图。
图6是本发明的各触屏设备关系示意图。
图7是本发明的对触屏输入的处理流程示意图。
具体实施方式
本发明的基本思想是，发布本装置识别的设备信息，供其它手势识别装置判断手势操作命令。
下面将结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
为了清楚起见，这里没有示出和描述设备的所有的常规特征。当然，应当理解，在任何实际设备的研制中，必需做出特定实现方式的决定以便实现研制者的特定目标，例如符合与应用及业务相关的约束，这些特定的目标随着不同的实现方式而变化，并且随着不同的研制者而变化。而且，应当理解，这种研制工作是复杂和耗时的，但是尽管如此，对于受到本发明公开内容启发的普通技术人员而言所进行的技术工作是常规的。
根据这里描述的主题，能够利用各种类型的操作系统、计算平台、计算机程序、和/或通用机器来制造、操作和/或执行各种部件、系统、装置、处理步骤和/或数据结构。此外，本领域的普通技术人员将会明白，也可以利用不太 通用的装置，而不脱离这里公开的发明构思的范围和精神实质。其中，所包含的方法由计算机、装置或机器执行，并且该方法可以被存储为机器可读的指令，它们可以存储在确定的介质上，例如计算机存储装置，包括但不限于ROM(只读存贮器、FLASH存储器、转移装置等)、磁存储介质(例如，磁带、磁盘驱动器等)、光学存储介质(例如，CD-ROM、DVD-ROM、纸卡、纸带等)以及其他熟知类型的程序存储器。此外，应当认识到，该方法可以利用软件工具的选择由人类操作者执行，而不需要人或创造性的判断。
图2是本发明的以手机为例的各单元示意图，示意了各单元模块及其相互关系。
在图2中，210-240分别与图1中的101-104一一对应，即分别为210玻璃外屏，电容触屏220，液晶屏幕或显示屏幕230，主板和电源等主机240。这部分相当于现有的一部完整的触屏手机的全部单元。
图2中的电容触屏220，本发明以电容触屏层技术来作为实施例，但不限于电容触屏。实际上手机触屏基本原理是作为输入设备，与能实现输入的键盘和能点击的鼠标不同，它能让用户通过触摸来进行选择。作为实施例，触屏有三类主要元件：处理用户的选择的传感器单元，感知触摸并定位的控制器，以及由一个传送触摸信号到计算机操作系统(手机主板)的软件设备驱动。触屏传感器技术有：电阻技术、电容技术、红外线技术、声波技术或近场成像技术。
电阻触屏通常包括一张柔性顶层薄膜,以及一层玻璃作为基层，并由绝缘点隔离。每一层的内表面涂层均为透明的金属氧化物。电压在每层隔膜都有一个差值。按压顶层薄膜就会在各个电阻层之间形成电接触信号。一种现有的实现方式为，以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面图有一层透明氧化金属(ITO氧化铟)导电层，上面在盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层，内表面也涂有一层ITO涂层，在他们之间有许多细小的(小于1/1000英寸)的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，控制器侦测到这一接触并计算出(X，Y)的位置。
电容触屏也由透明金属氧化物作为涂层，与单层的玻璃表面相粘合。它不像电阻触摸屏，任何触摸都会形成信号，电容触屏需要与手指直接触摸，或与传导铁笔接触。手指的电容，或是存储电荷的能力，能吸收触屏每一个角的电 流，并且流经四个角的电极的电流与手指到四角的距离成正比，从而得出触摸点。用户触摸屏幕时，由于人体电场，用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容，对于高频电流来说，电容是直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置。
红外触摸屏基于光线的中断技术。它不是以放置一个薄膜层的方式来感应，而是在输入区域(例如常见地，液晶屏)周围设置一个外框。外框有光线源，或发光二极管(LED)，位于外框的一边；而光线探测器或光电传感器在另一边，一一对应形成横竖交叉的红外线网格。当发生物体触摸时，无形的光线中断，光电传感器不能接受信号，从而确定触摸信号。
声波传感器中，传感器安装在玻璃输入区域的边缘，发送超声波信号。超声波穿过输入区域反射，由传感器接受，而且接受到的信号减弱。在表面声波信号中(surfaceacousticwave，SAW)中，光波穿过玻璃的表面；而导向声波(guidedacousticwave，GAW)技术，声波穿越玻璃。
近场成像(NFI)触摸屏，由两个薄形玻璃层组成，中间是透明金属氧化物涂层。在导点涂层施加一个交流信号，就在屏幕的表面产生一个电场。手指、戴不戴手套均可，或者是其他导电铁笔接触传感器，电场都产生扰动，从而得到信号。
在上述基础上，本发明在主机240的背面增加了触屏250和外屏260，或者称之为背面触屏、背面外屏。背面外屏可以是玻璃外屏、薄膜外屏等任何能够传递手指电容信号的一层屏，用以保护背面触屏。下述实施例中，以玻璃外屏为例。玻璃外屏不需要与手机建立通讯连接，仅作为常规的触屏外保护层，也同时作为手机的背面外壳。触屏250与主机的连接，跟电容触屏220与主机的连接类似，可以通过线缆连接，或者通过针脚连接。电池若设计为不可拆卸，则触屏250与主机的连接方式不受影响；若设计为可拆卸更换的，则可通过针脚连接等方式连接触屏250与主机。
在背面增加的触屏，只用于收集用户输入(如手指移动、点击、手指的各种手势等等)，并不需要同时增加液晶屏或显示屏，也就是在本发明中，手机的显示屏只有一个(即屏幕230)。
另一实施例是，触屏250与电容触屏220可以同时启用，也可以只启用其中的一个如在单手操作时，用启用触屏250，用二指、三指、四指在手机显示屏230的背面操作，或者只启用触屏220，这时候跟正常手机没有区别，即没有本发明中的功能。
本发明中，主机操作系统增加了对背面增加的触屏的设备管理模块，通过接口能够管理背面触屏，并获取来自触屏的信号；该设备管理模块还把来自触屏的信号转换为操作系统或应用程序的手势接口，包括分析手势、运行手势对应的控制指令，或把手势信息传送给应用程序等等。。
图3是本发明的背面触屏与正面触屏的坐标位置映射示意图。
这一实施例中指出了背面触屏250和电容触屏层220的坐标映射关系。如图3，310是电容触屏层，相当于图2中的电容触屏220，330是液晶屏幕或显示屏幕，相当于图2中的屏幕230，350是背面增加的触屏，相当于图2中的触屏250。图3中示意了图2中触屏250(在图3中是350)和电容触屏220(在图3中是310)同样尺寸时，一对一点阵映射的情景：屏幕330上的像素点映射到触屏310，同时也映射到触屏350，从而触屏310和触屏350上都有一点映射到屏幕330，两屏都能同样地实现对设备的触控。
作为另一实施例，触屏250和电容触屏220可以具有不同的尺寸，按比例进行点阵映射，例如，把图3中的触屏350尺寸设计为8×6单位、720×480像素，把触屏310设计为16×9单位、720×480像素，按像素、尺寸比例把触屏350映射到触屏310是容易计算的。
作为另一实施例，图2中的触屏250和电容触屏220即使具有相同的尺寸，也可以局部映射，例如，触屏250的三分之二大小与电容触屏220全部面积进行映射；或者，触屏250的中间三分之一区域大小与电容触屏220上部二分之一面积进行映射。
这种映射可以在主机、操作系统的控制下实现：操作系统的设备管理模块读取触屏250、电容触屏220的信息，按照预先设定的比例关系(或按单手、双手、手持时的手指位置、不遮挡显示屏等等场景模式)进行映射，从而方便手指在手机背面操作。
图4是本发明的通过背面触屏输入的示意图。
根据本发明的方法，可以在手机的背面以手势的方式操作，尤其是在单手持机场景、希望手指之下的显示屏不被手遮挡—例如观看全屏视频场景等场景下，更好地改善了用户体验。图4中，410是包含了显示屏、触屏的正面屏，习惯上人们在这个正面屏上用手指操控、眼睛观看屏幕。420则是只由触屏(不包含显示屏)组成的背面触屏。由于背面触屏420的材质与正面的触屏完全相同，用户的操作方法与以前完全相同。当用户手势430输入时，背面触屏420向主机传输信号，主机映射手势位置，一如图3中的触屏310输入这个手势，从而把手势描述、位置、输入来源即来自正面触屏或来自背面触屏的指示，提供给应用程序，由应用程序解释执行该手势相应的控制功能。
由于是在手机背面操作，本发明可以预先设定与正面不同的“热键”功能。这些功能仅依赖于触屏对手势触点及运动轨迹的读取，对手势430，有如下实施例：
单手指的划动引起显示屏上的淡指纹圆的对应移动；
手指划圆表示暂停视频播放；
通话中手指长按表示开始录音；等等。
图5是本发明的双屏双工的更多多点输入示意图。
用户可以同时启用正、反面两个触屏520(相当于图4的正面触屏410)、530(相当于图4的背面触屏420)，分别作出多点触控手势510、540(相当于图4的手势430)，从而使得应用程序可以得到相当于以前单手操作时的至少N×N+N倍的手势输入，因此应用程序能够支持更多的手势输入，为用户提供更丰富的操控手段。
作为一个实施例，一个赛车游戏的操作可以设计为：在背面触屏530上进行加速、转弯等控制，在正面触屏520上进行音乐播放、背景更换等操作，这样的功能只需要游戏软件从主机设备接口中获取手势来源(手势520或手势530)。使用这种操控方式时，显示屏不会被手势操作而遮挡，也不需要中断游戏进行背景更换等操作。
作为另一个实施例，当显示屏处于锁屏(屏幕省电保护等)状态时，设计 一个手指长按背面触屏530，并在正面触屏520上任意划动手指，用于解除锁屏状态，这样可以避免单纯正面触屏方法所具有的误操作等缺点。同样道理，容易实现：预先设置应用程序和指定正面、背面组合的手势之间的关系，当用户实施了指定的手势时，启动设置的应用程序。
图6是本发明的各触屏设备关系示意图。
作为一个实施例，图中，正面模块包括触屏和液晶显示屏、主处理器和背面触屏。其中正面触屏连接到主处理器的正面触屏输入信息模块，用于传递正面触屏的手势输入等信号，背面触屏连接到主处理器的背面面触屏输入信息模块，用于传递背面触屏的手势输入等信号，两类信号都会被传送到主处理器内的双触屏输入信息计算模块，由双触屏输入信息计算模块计算、判断生成单面单点输入、单面单点运动输入、双面多点输入、双面多点运动输入等等多种手势，并且映射手势操作区域为正面液晶屏上的对应位置，然后把计算结果传递给应用程序，由应用程序按照自身逻辑做出相关处理，例如录音、播放视频、下载网页等等。同时双触屏输入信息计算模块还可以把计算结果传递给模拟手势显示计算模块，由后者在液晶显示屏以手指淡影、动画等方式显示出用户手势操作的区域、动作等，增加用户体验的友好性。
换言之，双面触屏的方法步骤如图7对触屏输入的处理流程示意图所示，说明如下：
步骤1，收集正面、背面触屏的输入，记录输入的来源(正面、背面、正面背面同时等)、输入点、手势描述(如运动轨迹)。
正面、背面触屏的输入是各自独立的，即正面输入并不影响背面输入，反之亦然。
步骤2，由处理单元(如双触屏输入信息计算模块)根据收集到的触屏输入记录，计算手势；
作为一种实现方法的例子，处理单元对各种手势进行编号，如G0101表示正面单指划动，G0201表示背面单指划动，G0102表示正面双指捏拢，G0202表示背面双指捏拢，G0301表示双面单指同时按压，G0302表示正面按压的同时、背面单指划动，等等。并且，可在编号之下附加更多的手势描述。
步骤3，映射输入点为液晶屏输入区域；
步骤4，在显示屏上模拟显示用户动作；
步骤5，向应用程序传递手势，由应用程序处理手势触发的功能；
向应用程序传递的手势可用步骤2所示例的各种编号及附加描述。
步骤6，应用程序根据本身运行结果，决定是否向显示屏输出内容。
上述实施例中，使用手机作为使用触屏的例子，实际上本发明也适用于平板电脑、电脑显示屏等等。
上述实施例中，触屏可以是各种规格。也不限于放置在设备的背面，根据本发明设计，容易实现：触屏放置在设备的两侧、上下侧等。
上述流程，是实现本发明的实施例，并不是限定只能用实施例来实现，也不是用来限定具体流程执行的方法，本发明还可以用类似的方式实现，比如表示单元的名字、各种消息的类型等，那不过是命名形式、具体的报文内容等有所不同。
上述实施例，各装置的操作系统可适用于UNIX类操作系统、WINDOWS类操作系统、ANDROID类操作系统、IOS操作系统，对消费者接口可适用于JAVA语言接口等。