觸摸壓力檢測裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓力檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種觸摸壓力檢測方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]日常生活中，人們在使用移動終端，通常使用手指觸摸觸控面板來進(jìn)行操作，例如使用手指進(jìn)行指紋解鎖，以及按壓、單擊、雙擊等觸控操作。在許多應(yīng)用場景中，如果能夠檢測到手指的觸摸壓力，便可以根據(jù)觸摸壓力來豐富終端的操作功能，同時也可以通過一些系統(tǒng)處理來提升用戶的體驗效果。比如，用戶在用移動終端查看地圖時，可以利用手指觸摸壓力的變化來進(jìn)行放大或縮小；又如，可以利用觸摸壓力的不同來定義新的按鍵方式(如用重壓輕壓代替單擊、雙擊等)，開發(fā)新的游戲功能(如用于賽車加速、跳高和下蹲等)，利用壓力檢測結(jié)果控制馬達(dá)做觸覺反饋等。
[0003]現(xiàn)有的檢測手指觸摸壓力的方法無外乎兩種，一種是電容檢測法，另一種是壓敏電阻檢測法。
[0004]其中，電容檢測法，即利用手指按壓帶有傳感器的面板時，手指力度越大，手指接觸面板的面積越大，與面板下方檢測電極之間的電容越大的原理，根據(jù)電容大小判斷手指壓力大小。這種檢測方法具有以下缺陷:
[0005]I)體積大:檢測電極的面積或分布區(qū)域應(yīng)該至少和手指面積相當(dāng)，否則難以檢測；
[0006]2)靈敏度差:手指接觸面積隨著壓力變化不是很大，電容的變化量也很小，檢測靈敏度有限。
[0007]3)離散度大:個體手指大小本身存在差異，導(dǎo)致不同用戶，相同按壓力度，但檢測結(jié)果差異大。
[0008]而壓敏電阻檢測法，即在目標(biāo)檢測面板下方，安裝壓敏電阻壓力傳感器，當(dāng)按壓面板時候，面板會隨著按壓力度有微小的行程，導(dǎo)致安裝在其下方的壓敏電阻阻值發(fā)生變化，從而根據(jù)阻值變化大小量化按壓力度。這種檢測方法存在以下問題:
[0009](I)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)難:前述傳感器需要微小的行程來檢測壓力變化，需要非常平整的安裝在面板下方，使得結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方法非常困難。
[0010](2)容易受到設(shè)備放置方式影響:假如將壓力檢測設(shè)備安裝在移動終端上，當(dāng)移動終端面板相對重心線的角度變化時，由于面板的重力影響，會帶來測量誤差。
[0011](3)成本高:傳感器的成本和結(jié)構(gòu)成本會導(dǎo)致最終方案成本較高。
[0012]綜上所述，現(xiàn)有的技術(shù)中檢測觸摸壓力的技術(shù)方案，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大、實現(xiàn)成本高、檢測靈敏度低的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的主要目的在于提供一種觸摸壓力檢測裝置和方法，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、成本較低、檢測靈敏度高的觸摸壓力檢測方案。
[0014]為達(dá)以上目的，本發(fā)明提出一種觸摸壓力檢測裝置，包括光發(fā)射器和光檢測器，其中:
[0015]所述光發(fā)射器，用于發(fā)射光線，照射到有觸摸動作的身體部位；
[0016]所述光檢測器，用于接收所述身體部位反射回來的反射光，根據(jù)所述反射光的強(qiáng)度獲取所述身體部位產(chǎn)生的觸摸壓力。
[0017]本發(fā)明同時提出一種觸摸壓力檢測方法，包括以下步驟:
[0018]向有觸摸動作的身體部位發(fā)射光線；
[0019]接收所述身體部位中血液反射回來的反射光；
[0020]根據(jù)所述反射光的強(qiáng)度獲取所述身體部位產(chǎn)生的觸摸壓力；
[0021]其中，所述觸摸壓力與所述身體部位中的血液容積呈反相關(guān)，與所述反射光的強(qiáng)度呈正相關(guān)。
[0022]本發(fā)明所提供的一種觸摸壓力檢測裝置，通過向有觸摸動作的身體部位發(fā)射光線，并接收經(jīng)身體部位中血液反射回來的反射光線，根據(jù)反射光的強(qiáng)度獲取身體部位產(chǎn)生的觸摸壓力，實現(xiàn)了以光學(xué)方式檢測觸摸壓力。這種方式相對于傳統(tǒng)的電容檢測法和壓敏電阻檢測法，具有檢測靈敏度高、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、成本較低的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實施例的觸摸壓力檢測裝置應(yīng)用于移動終端的示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的觸摸壓力檢測裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明實施例的觸摸壓力檢測裝置的光發(fā)射器的模塊示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明實施例的觸摸壓力檢測裝置的光檢測器的模塊示意圖；
[0027]圖5是本發(fā)明實施例的觸摸壓力檢測裝置的各單元模塊的連接示意圖；
[0028]圖6是圖5中前級處理模塊的輸入信號和輸出信號的不意圖；
[0029]圖7是本發(fā)明實施例的觸摸壓力檢測裝置的光發(fā)射器的電路連接示意圖；
[0030]圖8是本發(fā)明實施例的觸摸壓力檢測裝置的光檢測器的電路連接示意圖；
[0031]圖9A是本發(fā)明實施例中血液容積與觸摸壓力的關(guān)系示意圖；
[0032]圖9B是本發(fā)明實施例中電信號強(qiáng)度與血液容積的關(guān)系示意圖；
[0033]圖9C是本發(fā)明實施例中電信號強(qiáng)度與觸摸壓力的關(guān)系示意圖；
[0034]圖10是本發(fā)明的觸摸壓力檢測方法一實施例的流程圖；
[0035]圖11是圖10中步驟S13的流程圖。
[0036]本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0037]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0038]參見圖1，為本發(fā)明的觸摸壓力檢測裝置120應(yīng)用于移動終端的按鍵區(qū)域130的示意圖。
[0039]圖2為本發(fā)明的觸摸壓力檢測裝置一優(yōu)選實施例，所述裝置120包括蓋板128、底板125、光發(fā)射器122和光檢測器124，光發(fā)射器122和光檢測器124置于蓋板128和底板125之間，蓋板128用于供用戶的身體部位110 (如手指或身體其它部位)觸摸，并且能夠保護(hù)光發(fā)射器122和光檢測器124，底板125用于承載光發(fā)射器122和光檢測器124。其中:
[0040]光發(fā)射器122:用于發(fā)射光線121，發(fā)射的光線121具有特定的波長，能夠透過蓋板128照射觸摸蓋板128的身體部位110。
[0041]光檢測器124:用于接收身體部位110反射回來的反射光123，根據(jù)反射光123的強(qiáng)度獲取身體部位110對蓋板128的觸摸壓力。
[0042]需要說明的是，蓋板128不限定為平面，也可以是各種形狀的外殼；材料方面可以選擇能夠透過特定波長光線的材料，如透明蓋板、黑色PE材料等，以使光發(fā)射器122發(fā)射的光線能夠通過。
[0043]觸摸壓力檢測裝置120也可僅包括光發(fā)射器122和光檢測器124，身體部位110可直接觸摸光發(fā)射器122，或者可觸摸在封裝光發(fā)射器122和光檢測器124的PCB板上。
[0044]進(jìn)一步地，還包括一遮光件126，該遮光件126設(shè)置于光發(fā)射器122與光檢測器124之間，以阻擋光發(fā)射器122發(fā)射的光線121直接照射到光檢測器124而影響檢測精度。
[0045]當(dāng)光線121照射到人的身體部位110 (以下以手指為例)時，身體部位110會吸收一部分光線，反射一部分光線123，其中包括由皮膚、血液、骨骼等組織反射的光線。由皮膚和骨骼的組織反射的光線基本固定，不會隨著壓力的變化而變化；由血液的組織反射的光線會隨著身體部位110中的血液容積不同而不同，即身體部位110對蓋板128的壓力不同，其中的血液容積會不同，反射的光線強(qiáng)度也就不同。
[0046]當(dāng)身體部位110的血液容積越高時，吸收的光線越多而反射的光線123越少，反之則吸收的光線越少而反射的光線123越多。發(fā)明人經(jīng)仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用戶手指110觸摸設(shè)備表面(如能夠透過特定波長光線的蓋板128)時，手指110觸摸部位的血液容積會發(fā)生變化，隨著觸摸部位血液容積的減小其吸收的光線也減少，反射的光線即反射光123則增加，即:觸摸壓力118增加，血液容積減少，反射光123的強(qiáng)度增大?？梢姡|摸壓力118與血液容積呈反相關(guān)，與反射光123的強(qiáng)度呈正相關(guān)。通過檢測反射光123的強(qiáng)度可檢測手指110中血液容積的變化，進(jìn)而檢測觸摸壓力118。
[0047]其中，血液容積是指血管中所包含的血液容量總和。如圖2所示，血液由靜態(tài)血液111和動態(tài)血液(112，114)組成。靜態(tài)血液111指不隨心臟收縮和舒張而變化的血液，動