[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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