[原创] 超声波技术SurfaceWave欲颠覆传统电容触控屏

2019-10-25
14:00:35
来源: 半导体行业观察


目前,智能手机主要以触控屏为人机交互界面,而且大多是电容式触摸屏,其自2007年苹果iPhone问世以来,带给了人们极大的方便。但是,随着应用的发展,以及人们对于人机交互便捷性的更高追求,传统的多点触控式电容屏已经不能完全满足人们的应用需求,当然,这里主要指手机应用,这也是人机交互界面最大的市场所在。


具体来讲,电容式触摸屏技术可以在手机的正面起到很好操控效果。但手机上更多位置使用的是金属材料,而电容式触控技术在金属上面没有办法使用。而现在的手机越来越大、越来越薄,使得手机现有的一些包括按键之类的操控方式,特别是用单手操控手机,越来越不方便,需要找到替代方案。


因此,近些年出现了一些新的人机交互技术,其中,超声波以其受干扰程度小、安全系数高、操作方便等优点,受到了越来越多的关注,应用发展前景广阔。以高通为首的多家半导体企业,都在这方面加大研发力度,以求在未来的市场竞争中把握住主动和先机。


显通科技就是这些公司中的一员。据显通科技总裁兼首席执行官李政扬介绍,该公司以美国硅谷为总部和研发中心,同时在全球布局。吸引了来自美国恩颐投资(NEA),以及中国知名的北极光创投的投资。




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图:




显通科技总裁兼首席执行官李政扬










显通科技的核心技术是基于超声波的传感器技术,且主要应用于智能手机的人机交互。该公司开发了由软件定义的SurfaceWave。


据显通科技销售及市场副总裁Mark Hamblin介绍,SurfaceWave非常像声纳技术,它是由两种实体组成的:传感器和DSP。这些传感器可以做成一列,传感器非常小,紧贴在手机的内壳边缘,提供超声波波纹。另外,SurfaceWave的DSP是一个中心处理器,它会对波纹信号进行处理,使手机能够识别更方便处理的信号。




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图:显通科技销售及市场副总裁Mark Hamblin




SurfaceWave是一种融合技术,它结合了超声波和压力传感的优点,可以扬长补短。比如,传统压力传感器会造成一些误触的情况,SurfaceWave则可以通过超声波的方式解决这个问题。另外,因为形变对超声波没有任何影响,使得该方案在具体应用当中的抗干扰能力更强。


据悉,SurfaceWave压力传感技术的精度可以达到毫克级别,超声波位置的准确度可以达到毫米级别,两者结合在一起使用,使得整体精准度相对于传统压力传感器来说有明显提升。

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SurfaceWave将颠覆传统电容屏










SurfaceWave使手机操控不只局限于屏幕的正面,特别是在庞大的手机游戏市场,这种超声波技术更显得如鱼得水。



例如,一些手机厂商发布了配置虚拟按键的手机。虚拟按键的位置可以根据APP的使用情况进行变化,让手指可以非常舒适地操控。


SurfaceWave还可以充分利用手机两侧进行操控,可以在边框上通过手指滑动来操作,也可以想象手机上面会有一个滚轮,手指做一个滚轮的动作就能够在手机上面进行不同的操作,还可以用一些敲击之类的方式,使得手机的两侧变成非常智能的人机交互界面。




第三个是手机背壳。背壳本身也是一个非常好的手指操控区域,不管背壳使用的材料是塑料、金属,甚至是玻璃,都可以实现自由的操控。


特别地,中国消费者当中很多人喜欢用手机保护壳,SurfaceWave可以用多种模式和方式去感知不同的触摸,包括也可以针对手机壳的方式,这在中国手机市场很有发展潜力。另外,还有专门的手套模式,现有的触摸屏戴着手套是没有响应的,必须要把手套拿下来,而SurfaceWave方案就可以支持戴手套操控。


再有,就是手机正面的触摸屏,SurfaceWave可以探测到触摸屏上的压力,从而实现很好的3D触控操作。据介绍,SurfaceWave可以实现与苹果手机一样的3D触控水平,但成本比后者低很多。



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具体应用













下面看一下SurfaceWave的具体应用。


首先是单手操作,因为手机越来越大,单手操作的便利性会受到影响。SurfaceWave不但可以通过手指滑动进行滚轮的操作,还可以帮助手机判断用户是左手握持手机,还是右手握持手机,这样可以实时、智能地调整按键设置,用户体验非常好。


另外一个是拍照。不管是拍景色,还是自拍,都可以通过滑动手机边框来实现变焦,可以按下一半的时候进行对焦,再按下去就是拍照,整个过程更像传统的专业单反相机的操控方式。




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再有,SurfaceWave可以为手机游戏提供更丰富的用户体验。例如,可以把手机两端变成虚拟的游戏按键,这样,在游戏过程当中不会用手指遮挡住视线。此外,还可以通过边缘的滑动帮助游戏玩家改变游戏人物的视角。还可以通过握紧手机的方式,在游戏过程当中挑选所需要的模式,或者快速启动一些需要的模式。




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不止手机市场













目前的正面触控屏市场,每年大概有60亿美元的规模,此外,还有待挖掘的市场规模也很巨大,也有60亿美元的容量。


李政扬表示:“我们关注的第一个市场,也是最重要的市场,就是智能手机市场。第二个是笔记本电脑和平板电脑市场。第三个是可穿戴市场,如智能手表。由于智能手表的体积比较小,目前市面上的很多产品除了一个非常小的操控界面之外,就没有其他的人机交互方式了。这是一件非常可惜的事情,所以我们希望用我们公司的技术给这个市场带来变化。SurfaceWave技术可以帮助智能手表取消现有的按键,这样的话,它的防水性能会更好,大家可以戴这样的设备去游泳,会有更好的体验。”


第四个市场就是车载市场。在车载市场应用非常重要的一点,就是SurfaceWave使用的是超声波技术。而现有多数操控界面用的是触摸屏技术,它是两维的操控。但是对于现有的触摸屏来说,它能够给你的反应只有一维,你的手碰到它有可能就启动了,在开车过程当中,如果不用眼睛专门去观察,你是不知道操作是否正确和有效,而这个过程本身是有风险的。


SurfaceWave则可以帮助人们避免这样的风险,可以通过超声波技术知道有没有触碰到正确的位置,同时有没有这个压力按下去,甚至可以判断有没有手势操作,所以,SurfaceWave在车载上也会有很好的应用前景。

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