檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的電容式傳感器及方法

檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的電容式傳感器及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的傳感器裝置，其包括：若干電極配置，其形成傳感器表面，各電極配置包括若干測(cè)量電極且各電極配置是與至少一傳輸器電極相關(guān)聯(lián)；及評(píng)估裝置，其耦合到所述測(cè)量電極及所述傳輸器電極，所述評(píng)估裝置經(jīng)調(diào)適以使用時(shí)分多路復(fù)用方法而進(jìn)行下列動(dòng)作：將交變信號(hào)施加到所述傳輸器電極的一者且將預(yù)定恒定電位施加到其余傳輸器電極，及在與施加有所述電交變信號(hào)的所述傳輸器電極相關(guān)聯(lián)的所述測(cè)量電極處分接指示所述物體相對(duì)于所述傳感器表面的位置的電信號(hào)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于操作根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的方法。
【專利說(shuō)明】檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的電容式傳感器及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器裝置，所述傳感器裝置在電容基礎(chǔ)上檢測(cè)所述傳感器裝置的檢測(cè)范圍內(nèi)的物體個(gè)數(shù)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于憑借根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種手持裝置，尤其是一種具有根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置且可根據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行操作的電手持裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r
[0003]在電容式傳感器裝置的當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r中，測(cè)量或檢測(cè)傳感器表面與存在于傳感器裝置的檢測(cè)范圍內(nèi)的物體之間的電容條件。存在于檢測(cè)范圍內(nèi)的物體使檢測(cè)范圍內(nèi)的交變電場(chǎng)發(fā)生畸變。測(cè)量結(jié)果允許引伸出關(guān)于傳感器表面的測(cè)量電極與物體之間的距離及/或物體相對(duì)于傳感器表面的位置的結(jié)論。物體距離或物體的位置與測(cè)量結(jié)果之間的關(guān)系強(qiáng)非線性。
[0004]如果在傳感器裝置的檢測(cè)范圍內(nèi)存在一個(gè)以上物體，那么各個(gè)別物體影響單個(gè)交變電場(chǎng)的畸變。因?yàn)閭鞲衅鳒y(cè)量值不再僅取決于單個(gè)物體的位置或距離，所以當(dāng)物體個(gè)數(shù)增加時(shí)，測(cè)量值或測(cè)量結(jié)果與物體距傳感器表面的距離或物體相對(duì)于傳感器表面的位置之間的關(guān)系變得更加復(fù)雜。因此無(wú)法再保證精確檢測(cè)多個(gè)物體距傳感器表面的距離或多個(gè)物體相對(duì)于傳感器表面的位置。
[0005]然而如果假設(shè)一些傳感器測(cè)量值獨(dú)立于特定物體的距離或位置而估計(jì)距離或位置，那么這導(dǎo)致可引起假影的系統(tǒng)測(cè)量誤差。在最壞的情況下，測(cè)量誤差可導(dǎo)致再也無(wú)法檢測(cè)或估計(jì)物體的距離或位置。
[0006]在具有電容式傳感器裝置的裝置的雙手操作的具體應(yīng)用中，期望獨(dú)立于彼此地檢測(cè)雙手或多個(gè)手指相對(duì)于傳感器裝置的位置。
[0007]歸因于傳感器測(cè)量值的敏感度(其取決于物體距傳感器表面的距離)，第一附近物體的測(cè)量值歸因于由第二更遠(yuǎn)物體引起的場(chǎng)畸變的干擾是相對(duì)較小，使得能可靠地檢測(cè)第一物體的距離或位置。然而，相反地，無(wú)法可靠地檢測(cè)第二物體的距離或位置。
[0008]在現(xiàn)有技術(shù)中，正嘗試通過(guò)在傳感器表面處提供、安置成彼此相距短距離的大量傳感器電極來(lái)解決此問(wèn)題。接著，可使用個(gè)別傳感器電極或多個(gè)鄰近傳感器電極以確定物體的距離或位置，盡管假定可忽視其它物體對(duì)所述電極的測(cè)量值的影響。然而，此途徑的另一先決條件在于物體彼此相距的距離不低于預(yù)定值。此尤其適用于物體距傳感器表面的更大距離，即，如果傳感器電極較不敏感，且由于傳感器電極之間的距離相對(duì)于物體距傳感器表面的距離小，由此產(chǎn)生不利于確定X-Y位置的幾何條件。
[0009]從現(xiàn)有技術(shù)已知的另一解決途徑由以下組成:使多個(gè)傳感器裝置或傳感器電極在空間上彼此分離，使得各傳感器裝置或傳感器電極形成或界定其自身的檢測(cè)范圍。因此，傳感器裝置的測(cè)量值是與對(duì)應(yīng)物體相關(guān)聯(lián)，而不同傳感器裝置的測(cè)量值是與另一物體相關(guān)聯(lián)。為了確定物體的距離或位置，接著可專門(mén)地使用或考慮單個(gè)傳感器裝置的傳感器電極，其中在此處須再次假定可忽視其它物體的各者對(duì)所述傳感器裝置的測(cè)量值的影響。
[0010]然而，僅在存在傳感器裝置或傳感器電極的足夠空間分離的情況下，此解決途徑才是實(shí)際的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的
[0012]因此，本發(fā)明的目的是提供允許確定或檢測(cè)在電容式傳感器裝置的檢測(cè)范圍內(nèi)的若干物體的位置及/或若干物體相對(duì)于電容式傳感器裝置的傳感器表面的距離的解決方案。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的解決方案
[0014]根據(jù)本發(fā)明通過(guò)用于檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的傳感器裝置及用于根據(jù)獨(dú)立技術(shù)方案憑借根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的方法達(dá)成此目的。在對(duì)應(yīng)附屬技術(shù)方案及進(jìn)一步獨(dú)立技術(shù)方案中揭示本發(fā)明的有利實(shí)施例及潛在應(yīng)用。
[0015]因此，揭示一種用于檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的傳感器裝置，其中所述傳感器裝置包括:
[0016]-若干電極配置，其形成傳感器表面，各電極配置包括若干測(cè)量電極且各電極配置是與至少一個(gè)發(fā)射器電極相關(guān)聯(lián)；及
[0017]-評(píng)估裝置，其耦合到測(cè)量電極及發(fā)射器電極，所述評(píng)估裝置經(jīng)調(diào)適以使用時(shí)分多路復(fù)用方法而進(jìn)行以下動(dòng)作
[0018]-將交變信號(hào)施加到發(fā)射器電極的一者，且將預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位施加到其余發(fā)射器電極，及
[0019]-在與施加有電交變信號(hào)的發(fā)射器電極相關(guān)聯(lián)的測(cè)量電極處分接(tapping)指示物體相對(duì)于傳感器表面的位置的電信號(hào)。
[0020]因?yàn)橐淮蝺H一個(gè)發(fā)射器電極是在作用中(即交變電信號(hào)所施加到的發(fā)射器電極)，所以一次也僅一個(gè)電極配置是在作用中，使得以有利方式顯著減小靠近非作用中電極配置的手指對(duì)自作用中電極配置分接的電信號(hào)的影響。由此可顯著更好地確定或估計(jì)手指到作用中電極配置的靠近或手指相對(duì)于作用中電極配置的位置。
[0021]也已發(fā)現(xiàn)在電極配置之間安置至少一個(gè)第一輔助電極的情況下是有利的，其中評(píng)估裝置進(jìn)一步經(jīng)調(diào)適以在時(shí)分多路復(fù)用程序中將第一輔助電極連接到預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位。
[0022]以此方式，甚至進(jìn)一步有利地減小鄰近非作用中電極配置(即，靠近非作用中電極配置的物體，例如一個(gè)或一個(gè)以上手指)對(duì)作用中電極配置的影響，使得可更好地確定或估計(jì)手指到作用中電極配置的靠近或手指相對(duì)于作用中電極配置的位置。
[0023]可在各電極配置的邊緣處安置至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極，其中評(píng)估裝置進(jìn)一步經(jīng)調(diào)適以在時(shí)分多路復(fù)用程序中將至少進(jìn)一步輔助電極連接到預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位或?qū)⒔蛔冸娦盘?hào)施加到所述至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極。
[0024]傳感器表面可與下輔助電極及/或上輔助電極相關(guān)聯(lián)，其中評(píng)估裝置進(jìn)一步經(jīng)調(diào)適以將下輔助電極及/或上輔助電極連接到預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位或?qū)⒔蛔冸娦盘?hào)施加到所述下輔助電極及/或所述上輔助電極。
[0025]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，傳感器表面可包括兩個(gè)電極配置，其中所述兩個(gè)電極配置的各者包括四個(gè)測(cè)量電極。
[0026]可在至少一個(gè)電極配置的測(cè)量電極之間安置接觸檢測(cè)電極用以檢測(cè)接觸。接觸檢測(cè)電極也可作為測(cè)量電極而操作。
[0027]本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于憑借傳感器裝置檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的方法，所述傳感器裝置包括形成傳感器表面的若干電極配置，各電極配置包括若干測(cè)量電極且各電極配置是與至少一個(gè)發(fā)射器電極相關(guān)聯(lián)，其中在時(shí)分多路復(fù)用程序中
[0028]-交變電信號(hào)施加到發(fā)射器電極的一者，
[0029]-其余發(fā)射器電極連接到預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位，及
[0030]-在與施加有電交變信號(hào)的發(fā)射器電極相關(guān)聯(lián)的測(cè)量電極處分接指示物體相對(duì)于傳感器表面的位置的電信號(hào)。
[0031]至少一個(gè)第一輔助電極可安置在電極配置之間且連接到預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位。
[0032]至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極可安置在各電極配置的邊緣處且傳感器表面是與下輔助電極及/或上輔助電極相關(guān)聯(lián)，其中所述至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極及/或所述下輔助電極及/或所述上輔助電極連接到預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位或交變電信號(hào)施加到所述至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極及/或所述下輔助電極及/或所述上輔助電極。
[0033]所述預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位可為傳感器裝置的接地電位。
[0034]本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的電手持裝置，其中傳感器裝置的第一電極配置是安置在手持裝置的外殼的左區(qū)域中且傳感器裝置的第二電極配置是安置在手持裝置的外殼的右區(qū)域中。
[0035]優(yōu)選可憑借根據(jù)本發(fā)明的方法操作傳感器裝置。
[0036]舉例來(lái)說(shuō)，電手持裝置可為移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)、遠(yuǎn)程控制器、游戲主控臺(tái)的輸入構(gòu)件、移動(dòng)迷你計(jì)算機(jī)、平板PC等等。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0037]結(jié)合圖式，在以下描述中可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)及特征及本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0038]圖1以平面圖及剖視圖展示根據(jù)本發(fā)明的電容式傳感器裝置的電極配置的實(shí)例；
[0039]圖2展示物體影響交變電場(chǎng)的二維靜電模擬(等位線)，其中多個(gè)傳感器電極是與單個(gè)發(fā)射器電極相關(guān)聯(lián)；
[0040]圖3展示物體影響交變電場(chǎng)的二維靜電模擬(等位線)，其中兩個(gè)測(cè)量電極是與各發(fā)射器電極相關(guān)聯(lián)且其中輔助電極是安置在發(fā)射器電極與對(duì)應(yīng)測(cè)量電極之間；及
[0041]圖4展示物體影響交變電場(chǎng)的二維靜電模擬(等位線)，其中兩個(gè)測(cè)量電極是與各發(fā)射器電極相關(guān)聯(lián)且其中撤銷啟動(dòng)與所述發(fā)射器電極相關(guān)聯(lián)的發(fā)射器電極或測(cè)量電極的
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【具體實(shí)施方式】
[0042]圖1展示根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)物體個(gè)數(shù)(特定來(lái)說(shuō)，物體距傳感器表面的距離或物體相對(duì)于傳感器表面的位置)的電容式傳感器裝置的電極布置的實(shí)例。圖1的頂部區(qū)域展示電極配置的平面圖且底部區(qū)域展示電路板上的電極布置的剖視圖。[0043]電極布置可實(shí)施為雙層電路板LP。在電路板LP的頂側(cè)上安置兩個(gè)電極配置，從而一起形成傳感器表面。
[0044]左電極配置包括四個(gè)左測(cè)量電極或傳感器電極MEu到MEm。右電極配置包括四個(gè)測(cè)量電極或傳感器電極MEki到MEk4。取決于對(duì)傳感器表面的具體要求，左電極配置及右電極配置的各者可包括少于或多于此處所展示的四個(gè)測(cè)量電極。
[0045]此處展示的兩個(gè)電極配置各形成實(shí)質(zhì)上矩形傳感器區(qū)域，其中測(cè)量電極MEu到MEl4及MEki到MEk4是安置在各傳感器區(qū)域的角隅區(qū)域中。取決于對(duì)傳感器表面或傳感器區(qū)域的具體要求，各傳感器區(qū)域中的測(cè)量電極的布置及其形狀也可不同于圖1中展示的布置。
[0046]可憑借電極配置的四個(gè)測(cè)量電極檢測(cè)物體到電極配置的靠近，其中可檢測(cè)或測(cè)量物體距傳感器區(qū)域的距離及/或物體相對(duì)于傳感器區(qū)域的位置。測(cè)量電極的各者是耦合到評(píng)估裝置，所述評(píng)估裝置由從測(cè)量電極分接的電信號(hào)確定物體的距離及/或位置。
[0047]兩個(gè)發(fā)射器電極GEl及GEk是安置在測(cè)量電極MEu到MEm及MEki到MEk4下方。左發(fā)射器電極G&是與左測(cè)量電極MEu到MEm相關(guān)聯(lián)，且右發(fā)射器電極GEk是與右測(cè)量電極MEki到MEk4相關(guān)聯(lián)。發(fā)射器電極可安置在電路板LP的底側(cè)上。然而，發(fā)射器電極也可安置在電路板LP的頂側(cè)上及測(cè)量電極的下方，其中接著須將發(fā)射器電極與測(cè)量電極流電(galvanically)分離。測(cè)量電極是電容式地耦合到對(duì)應(yīng)發(fā)射器電極。也在測(cè)量電極與靠近測(cè)量電極的手指之間形成電容式耦合，其中手指距測(cè)量電極的距離的改變引起手指與測(cè)量電極之間的電容式耦合或電容的改變。
[0048]發(fā)射器電極G&及GEk的各者是耦合到信號(hào)產(chǎn)生器以便將交變電信號(hào)施加到所述發(fā)射器電極G&及GEK，使得在所述發(fā)射器電極的各者與接地之間產(chǎn)生交變電場(chǎng)，從而界定及形成各電極配置的監(jiān)測(cè)范圍。所述信號(hào)產(chǎn)生器或所述信號(hào)產(chǎn)生器可為現(xiàn)有提及評(píng)估裝置的部分。
[0049]在本發(fā)明的實(shí)施例中，中央輔助電極Em是安置在左傳感器區(qū)域與右傳感器區(qū)域之間，從而將左傳感器區(qū)域與右傳感器區(qū)域分離。為此，中央輔助電極Em可連接到預(yù)定(優(yōu)選)恒定電位，例如傳感器裝置的接地。實(shí)質(zhì)上可在很大程度上防止或減弱在發(fā)射器電極處傳輸?shù)慕蛔冸妶?chǎng)傳播到另一電極配置的區(qū)域或傳感器區(qū)域中。最終，此具有減小或消除靠近左電極配置的物體(例如)對(duì)靠近右電極配置的物體的檢測(cè)的影響的效應(yīng)。
[0050]進(jìn)一步提供左輔助電極El、右輔助電極Ek及下輔助電極Eu,其中左輔助電極El及右輔助電極Ek將來(lái)自周圍區(qū)域的測(cè)量電極限制在側(cè)面處，即，從側(cè)面靠近傳感器裝置的物體實(shí)質(zhì)上不影響存在于電極配置的檢測(cè)范圍內(nèi)的物體的檢測(cè)。
[0051 ] 下輔助電極EU可安置在產(chǎn)生器電極GEpGEK的下方。還可提供進(jìn)一步上輔助電極(此處未展示)。取決于下輔助電極Eu的布線，即，取決于發(fā)射器電極的交變電信號(hào)是否施加到下輔助電極Eu或所述電極是否連接到預(yù)定電位(例如傳感器裝置的接地)，可增加或從下方限制在發(fā)射器電極處傳輸?shù)慕蛔冸妶?chǎng)的范圍。又，施加到發(fā)射器電極GEpGEk的交變電信號(hào)還可施加到左輔助電極\及/或右輔助電極Ek以便增加所述范圍。
[0052]在圖1中展示的根據(jù)本發(fā)明的電極布置的實(shí)例中，接觸檢測(cè)電極TEp TEk (觸摸電極)是安置在測(cè)量電極MEu到ΜΕ?4及MEki到MEk4的各者之間，所述接觸檢測(cè)電極TEl、TEe可經(jīng)提供用于僅檢測(cè)與表面接觸的物體。[0053]在下文中詳細(xì)說(shuō)明用于憑借根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置(例如，其可包括如圖1中所展示的電極布置)檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的方法。
[0054]左電極配置及右電極配置是操作于時(shí)分多路復(fù)用程序中，其中左電極配置在第一步驟中是在作用中，而右電極配置是非作用中。
[0055]為了撤銷啟動(dòng)右電極配置，右發(fā)射器電極GEk及視需要中央輔助電極Em連接到預(yù)定電位，優(yōu)選連接到電容式傳感器裝置的接地。
[0056]交變電信號(hào)施加到左發(fā)射器電極GEy使得產(chǎn)生交變電場(chǎng)，從而形成及界定左電極配置的檢測(cè)范圍。撤銷啟動(dòng)右電極配置實(shí)質(zhì)上引起通過(guò)左發(fā)射器電極6匕產(chǎn)生的交變電場(chǎng)不跨右電極配置傳輸。因此，存在于右電極配置的范圍內(nèi)的物體(例如，手指)可僅非顯著地?cái)_亂或影響跨左電極配置的交變電場(chǎng)，即，由此在很大程度上“遮蔽”存在于右電極配置的范圍內(nèi)的物體。
[0057]在第二步驟中，啟動(dòng)右電極配置，而撤銷啟動(dòng)左電極配置。
[0058]以類似于第一步驟的方式，由此將左發(fā)射器電極G&連接到預(yù)定電位，優(yōu)選連接到傳感器裝置的接地。相比之下，中央輔助電極Em的電位保持不變，即，在第二步驟中也保持連接到預(yù)定電位，特定來(lái)說(shuō)連接到傳感器裝置的接地。
[0059]在第二步驟中，現(xiàn)將交變電信號(hào)施加到右發(fā)射器電極GEk，使得在所述右發(fā)射器電極GEk處傳輸形成及界定右電極配置的檢測(cè)范圍或監(jiān)測(cè)范圍的交變電場(chǎng)。撤銷啟動(dòng)左電極配置在此處再次實(shí)質(zhì)上引起通過(guò)右發(fā)射器電極GEk產(chǎn)生的交變電場(chǎng)實(shí)質(zhì)上不跨左電極配置而延伸。此尤其引起左電極配置不傳 輸交變電場(chǎng)。因此，存在或移動(dòng)于左電極配置的范圍內(nèi)的物體(例如，手指)僅非顯著地?cái)_亂在右電極配置處傳輸?shù)慕蛔冸妶?chǎng)。由此在很大程度上“遮蔽”左電極配置上方的手指。
[0060]如果(例如)欲檢測(cè)或估計(jì)僅一個(gè)物體(例如，手指)的位置，那么也可使用所描述的根據(jù)本發(fā)明的用于憑借根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的方法。在所述情況下，可使用全敏感區(qū)域(即，電容式傳感器裝置的全傳感器表面)。為此，兩個(gè)發(fā)射器電極均可處于作用中(即，交變電信號(hào)可施加到兩個(gè)發(fā)射器電極GEpGEK)，使得在兩個(gè)發(fā)射器電極處傳輸交變電場(chǎng)，從而一起形成電容式傳感器裝置的檢測(cè)范圍或觀察范圍。
[0061]交變電場(chǎng)也可施加到安置在兩個(gè)電極配置之間的中央輔助電極Em。此外，交變電場(chǎng)也可施加到左輔助電極匕及右輔助電極Εκ。也可將兩個(gè)接觸檢測(cè)電極TEpTEK用作為測(cè)量電極或傳感器電極，接著將所述電極以與測(cè)量電極MEu到MEm&MEk1到MEk4相同的方式連接到分析裝置且因此分析其的電信號(hào)。然而，也可將接觸檢測(cè)電極TEpTEK專門(mén)用于檢測(cè)接觸。
[0062]此外，根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置也可用于將整個(gè)傳感器表面實(shí)施為觸敏區(qū)域。在此情況下，左及右輔助電極以及中央輔助電極皆可連接到接觸檢測(cè)電極TEp TE,。
[0063]在上文描述的根據(jù)本發(fā)明的方法的兩個(gè)步驟中，可將左輔助電極^及右輔助電極Ee連接到預(yù)定電位(優(yōu)選到電容式傳感器裝置的接地)，或可將交變電信號(hào)施加到所述左輔助電極^及所述右輔助電極Εκ。在第一種情況下，由此可限制范圍超出傳感器裝置的側(cè)邊緣區(qū)域。在第二種情況下，即，如果將交變電信號(hào)施加到左輔助電極及右輔助電極，那么可增加所傳輸?shù)慕蛔冸妶?chǎng)的范圍。此同樣適用于下輔助電極Eu及上輔助電極(如果提供上輔助電極)。[0064]在根據(jù)本發(fā)明的方法的第二步驟之后，可在第一步驟繼續(xù)所述方法，使得實(shí)質(zhì)上循環(huán)地執(zhí)行所述方法的第一步驟及第二步驟。
[0065]圖2到4各展示物體(例如，手指)對(duì)交變電場(chǎng)的影響的2D模擬。四個(gè)傳感器電極或測(cè)量電極的各者沿X軸跨產(chǎn)生器(即，一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)射器電極)而安置。在各情況下，觀察歸因于從右側(cè)的第二傳感器電極(與右手指相關(guān)聯(lián))上的左手指對(duì)電位的影響。
[0066]在二維靜電模擬中，發(fā)射器電極的各者是展示為矩形，且在其上的短線表示測(cè)量電極。手指是描繪為圓，其中左圓表示左手指且右圓表示右手指。電路板的電介質(zhì)是假定為空氣，因此此處并未明確展示。
[0067]圖2到4各展示四種情境，其中所述視圖的各者實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于圖1中展示的剖視圖。
[0068]在電容式測(cè)量裝置的檢測(cè)范圍內(nèi)不存在手指。
[0069](a)在傳感器裝置的右半部分上存在右手指。所述右手指距右半部分的測(cè)量電極的距離大于測(cè)量電極之間的距離。
[0070](b)在傳感器裝置的左半部分上存在左手指。所述左手指距左半部分的測(cè)量電極的距離顯著小于測(cè)量電極之間的距離。
[0071](C)在測(cè)量裝置的檢測(cè)范圍內(nèi)存在右手指及左手指兩者。由此，手指距傳感器裝置的測(cè)量電極的距離是與(b)及(C)中相同。
[0072]在模擬中，接地電位(OV)是與圖框及手指(其在此處是展示為圓)兩者相關(guān)聯(lián)，而產(chǎn)生器或發(fā)射器電極具有IV的電位。模擬的結(jié)果是測(cè)量電極處的經(jīng)計(jì)算電位。圖2到4各展示等位線。
[0073]在用于計(jì)算物體(手指)的位置的電極處的測(cè)量信號(hào)是無(wú)檢測(cè)范圍內(nèi)的物體的電極電位與具有檢測(cè)范圍內(nèi)的物體的電極電位之間的差。如果測(cè)量信號(hào)是由與電極相關(guān)聯(lián)的物體引起，那么可將所述信號(hào)視為期望信號(hào)。期望信號(hào)越大，可越精確地確定物體的位置。
[0074]當(dāng)檢測(cè)電容式傳感器裝置的檢測(cè)范圍內(nèi)的物體個(gè)數(shù)時(shí)，可將物體對(duì)電場(chǎng)的影響視為對(duì)彼此的干擾信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)兩個(gè)手指的位置時(shí)，(例如)左手指產(chǎn)生用以測(cè)量右手指的位置的所述電極(右測(cè)量電極)的干擾信號(hào)。左手指對(duì)右電極的影響越小(即，干擾信號(hào)越小)，可通過(guò)右測(cè)量電極使用測(cè)量數(shù)據(jù)(即，期望信號(hào))越精確地確定右手指的位置。
[0075]仿真結(jié)果的解釋允許相對(duì)于期望信號(hào)(來(lái)自右手指)確定干擾信號(hào)(來(lái)自左手指)的量值。使用此些數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)傳感器裝置的最優(yōu)可能配置。在模擬中，左手指(干擾源)經(jīng)安置極接近傳感器裝置的右半部分，以便調(diào)查相對(duì)于右手指(其是定位于距傳感器裝置的較大距離處)的其影響。
[0076]圖2展示具有產(chǎn)生器電極或發(fā)射器電極的情況，其中動(dòng)態(tài)范圍在此處是約971mV。動(dòng)態(tài)范圍是定義為在測(cè)量電極處的最大可能電位差(信號(hào)差)。所述電位差是給定為“手指無(wú)限遠(yuǎn)”的電位與“手指觸摸測(cè)量電極”的電位之間的差，其中在手指觸摸測(cè)量電極的情況下，觸摸手指將傳感器電極實(shí)質(zhì)上帶到接地電位。在此實(shí)例中，左手指的影響是約34mV且右手指的影響(期望信號(hào))是約10.6mV。
[0077]圖3展示左手指對(duì)交變電場(chǎng)的影響的二維靜電模擬，其中與圖2相比，發(fā)射器電極是實(shí)施在兩部分中且中央輔助電極Em是安置在兩個(gè)發(fā)射器電極之間且連接到電容式傳感器裝置的接地電位。通過(guò)中央輔助電極Em減小動(dòng)態(tài)范圍，但還減小左手指對(duì)所觀察傳感器電極(從右側(cè)的第二傳感器或測(cè)量電極)的電位的干擾效應(yīng)。在此實(shí)例中，左手指的影響是約18.4mV且右手指(期望信號(hào))的影響是約8.7mV。
[0078]圖4展示對(duì)交變電場(chǎng)的影響的二維靜電模擬，然而，如圖3中所展示，其中左發(fā)射器電極還連接到電容式傳感器裝置的接地電位。由此更進(jìn)一步減小動(dòng)態(tài)范圍，但也進(jìn)一步減小左手指對(duì)所觀察傳感器電極(從右側(cè)的第二傳感器或測(cè)量電極)的電位的干擾效應(yīng)。在此實(shí)例中，左手指的干擾是約6.1mV且右手指(期望信號(hào))的影響是約7.6mV。
[0079]針對(duì)所述實(shí)例確定的數(shù)值總結(jié)于下表中:
[0080]表1展示在模擬中確定的所觀察傳感器電極(從右側(cè)的第二傳感器或測(cè)量電極)處的電位值。表2展示在所述測(cè)量電極處對(duì)應(yīng)于仿真事件的測(cè)量信號(hào)。
[0081]
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的傳感器裝置，其包括 若干電極配置，其形成傳感器表面，各電極配置包括若干測(cè)量電極(MEu到MEm、MEk1到MEe4);且各電極配置是與至少一個(gè)傳輸器電極(GE^GEk)相關(guān)聯(lián)，及 評(píng)估裝置，其耦合到所述測(cè)量電極及所述傳輸器電極，所述評(píng)估裝置經(jīng)調(diào)適以使用時(shí)分多路復(fù)用方法而進(jìn)行以下動(dòng)作 將交變信號(hào)施加到所述傳輸器電極(GF4 ；GEe)的一者且將預(yù)定恒定電位施加到其余傳輸器電極，及 在與施加有所述電交變信號(hào)的所述傳輸器電極相關(guān)聯(lián)的所述測(cè)量電極處分接指示所述物體相對(duì)于所述傳感器表面的位置的電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其中至少一個(gè)第一輔助電極Em是安置在所述電極配置之間，且其中所述評(píng)估裝置進(jìn)一步經(jīng)調(diào)適以在時(shí)分多路復(fù)用程序中將所述預(yù)定電位施加到所述第一輔助電極(Em)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一者所述的傳感器裝置，其中至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極(?;Ee)是安置在每一電極配置的邊緣處，且其中所述評(píng)估裝置進(jìn)一步經(jīng)調(diào)適以在所述時(shí)分多路復(fù)用程序中將所述預(yù)定電位或所述交變電信號(hào)施加到所述至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極(El ;Ee)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一者所述的傳感器裝置，其中所述傳感器表面是與下輔助電極及/或上輔助電極(Eu)相關(guān)聯(lián)，且其中所述評(píng)估裝置進(jìn)一步經(jīng)調(diào)適以將所述預(yù)定電位或所述交變電信號(hào)施加到所述下輔助電極及/或所述上輔助電極(Eu)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一者所述的傳感器裝置，其中所述傳感器表面包括兩個(gè)電極配置，所述兩個(gè)電極配置的各者包括四個(gè)測(cè)量電極(MEu到MElj4 ；MEe1到MEk4)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一者所述的傳感器裝置，其中接觸檢測(cè)電極(TEuTEk)是安置在至少一個(gè)電極配置的所述測(cè)量電極之間，從而用以檢測(cè)接觸。
7.一種用于憑借傳感器裝置檢測(cè)物體個(gè)數(shù)的方法，所述傳感器裝置包括形成傳感器表面的若干電極配置，各電極配置包括若干測(cè)量電極(MEu到MEm ；MEe1到MEk4)且各電極配置是與至少一個(gè)傳輸器電極(GEu ；GEe)相關(guān)聯(lián)， 其中在時(shí)分多路復(fù)用程序中， 交變電信號(hào)施加到所述傳輸器電極的一者， 其它傳輸器電極連接到預(yù)定恒定電位，及 在與施加有所述電交變信號(hào)的所述傳輸器電極相關(guān)聯(lián)的所述測(cè)量電極處分接指示所述物體相對(duì)于所述傳感器表面的所述位置的電信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中至少一個(gè)第一輔助電極(Em)是安置在所述電極配置之間且連接到所述預(yù)定電位。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述方法，其中至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極(?;?)是安置在每一電極配置的邊緣處，且其中所述傳感器表面是與下輔助電極及/或上輔助電極(Eu)相關(guān)聯(lián)，其中所述交變電信號(hào)或所述預(yù)定電位施加到所述至少一個(gè)進(jìn)一步輔助電極(? ;Ee)及/或所述下輔助電極及/或所述上輔助電極(Eu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7到9中的一者所述的方法，其中所述預(yù)定電位是所述傳感器裝置的接地電位。
11.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1到6中的一者所述的具有傳感器裝置的電手持裝置，其中所述傳感器裝置的第一電極配置是安置在所述手持裝置的外殼的左區(qū)域中且所述傳感器裝置的第二電極配置是安置在所述手持裝置的所述外殼的右區(qū)域中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電手持裝置，其中所述傳感器裝置可憑借根據(jù)權(quán)利要求7到10中的一者所述的方法進(jìn)行 操作。
【文檔編號(hào)】H03K17/955GK103534948SQ201280022806
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月10日
【發(fā)明者】阿爾喬姆·伊萬(wàn)諾夫, 阿克塞爾·海姆 申請(qǐng)人:微晶片科技德國(guó)第二公司