• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本發明係關於一種電容性感測器器件，其包括：- 至少一量測電極，- 至少一接地電極，及- 一評估器件，其與該至少一量測電極耦合且經組態以偵測該至少一量測電極與該評估器件之一接地之間之一電容性耦合，其中至少一接地電極可經由一開關而與該評估器件之該接地電流耦合，其中可藉由該評估器件改變該開關之切換狀態，且其中該評估器件進一步經調適以在該開關之該切換狀態改變時偵測該至少一量測電極與該評估器件之該接地之間之該電容性耦合之一共模變化。本發明係進一步關於一種特別係具有根據本發明之一電容性感測器器件之一鍵盤之輸入器件，以及一種用於操作根據本發明之一電容性感測器器件之方法。
    公开号:TW201315147A
    申请号:TW101116072
    申请日:2012-05-04
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Axel Heim；Artem Ivanov；Roland Aubauer
    申请人:Microchip Tech Germany Ii Gmbh；
    IPC主号:G06F3-00
    专利说明:
    電容性感測器器件及用於操作輸入器件之方法
    本發明係關於一種電容性感測器器件及輸入器件(特別係一鍵盤)，該輸入器件包括根據本發明之一電容性感測器器件。本發明係進一步關於一種用於操作一輸入器件(特別係一鍵盤)之方法，該輸入器件包括根據本發明之一電容性感測器器件。
    已知提供具有一觸敏輸入區域之顯示器件(諸如電腦螢幕)以在顯示區域上(例如藉由一手指)藉由移動該手指移動或控制一游標。然而，此操作概念具有以下缺點：一使用者必須使其之手離開鍵盤以在螢幕之顯示區域上移動游標。因此，此操作概念與使用者經由一分離電腦滑鼠之一對應輸入並未有實質區別。已嘗試藉由提供用於控制或移動已在鍵盤上之一游標之各自輸入器件來克服此缺點。
    例如，已知鍵盤包括數字鍵區(pad)之區域中或鍵盤之阿拉伯數字鍵區之區域中之一所謂的軌跡點，該軌跡點可用擱在鍵盤上之一手之一手指來移動。然而，移動此一軌跡點需要出色的技術且難以學會，使得儘管存在一軌跡點，一使用者最終亦恢復至一外部滑鼠。因為一軌跡點係配置在一鍵盤之諸鍵之間，所以一方面該軌跡點可干擾鍵盤之意欲使用，即文字輸入，且另一方面在輸入文字時不可避免該軌跡點之一非意欲移動。
    另一種解決該問題之方法係在鍵盤上或鍵盤處配置一所謂的軌跡球，該軌跡球亦能夠控制一電腦滑鼠。歸因於該軌跡球之大小，將該軌跡球配置在鍵區外部，然而，此操作具有以下缺點：一使用者必須使其手離開該鍵區並將手移動至該軌跡球以控制游標。另一缺點係：一軌跡球在鍵盤上需要額外空間，使得整個鍵盤之大小趨於更大。
    另一種解決該問題之已知方法係在鍵盤上提供一額外輸入區(例如，緊挨著數字鍵區)，該輸入區係組態為觸敏輸入區。在該觸敏輸入區上移動一手指可導致一游標在螢幕上移動。此概念亦具有以下缺點：一使用者必須使其之手離開鍵盤以對鍵盤之觸敏區域執行一輸入。而且，觸敏輸入區需要額外空間，導致鍵盤更大。 本發明之目的
    本發明係基於問題來提供解決方法以在無需使手離開鍵盤之鍵區且同時避免先前技術中已知之缺點之情況下控制一選擇器件(特別係具有一輸入器件之一圖形使用者介面之一游標，該輸入器件特別係一鍵盤)。 根據本發明之解決方法
    根據本發明，藉由一電容性感測器器件、一輸入器件(特別係具有根據本發明之一電容性感測器器件之一鍵盤)及用於根據獨立技術方案操作根據本發明之一輸入器件之一方法達成此目的。在各自附屬技術方案中敘述本發明之有利實施例及進一步發展。
    本發明提供一種電容性感測器器件，其包括：- 至少一量測電極，- 至少一接地電極，及- 一評估器件，其與該至少一量測電極耦合且經組態以偵測該至少一量測電極與該評估器件之一接地之間之一電容性耦合，其中至少一接地電極可經由一開關而與該評估器件之接地電流耦合(galvanically coupled)，其中可藉由該評估器件改變該開關之切換狀態，且其中該評估器件進一步經調適以在該開關之切換狀態改變時偵測該至少一量測電極與該評估器件之接地之間之電容性耦合之一共模變化。
    若干接地電極之每一接地電極可經由一開關而與該評估器件之接地電流耦合，其中該評估器件可進一步經調適以依一預定順序分別改變一開關之切換狀態，並偵測至少一量測電極與該評估器件之接地之間之電容性耦合之一共模變化。
    該切換狀態之變化可包括該開關之一斷開。
    此外，本發明提供一種包括一外殼及根據本發明之一電容性感測器器件之輸入器件(特別係一鍵盤)，其中該至少一量測電極及該至少一接地電極係依以下此一方式彼此相對地配置在該外殼處：在用一手操作該輸入器件期間其等可至少部分被覆蓋及/或觸摸。
    該至少一量測電極可形成一感測器區域，該感測器區域經組態以藉由相對於該感測器區域移動手之至少一手指來控制一選擇器件，特別係一圖形使用者介面之一游標，其中當該手之至少一或多個手指覆蓋該至少一接地電極時可啟動該感測器區域以偵測該至少一手指之移動。
    該接地電極可以一隔離方式配置在該外殼處。
    該至少一接地電極可包括金屬。
    該至少一接地電極可配置在該外殼之一腔中。
    該至少一接地電極可包括一第一接地電極及一第二接地電極，該等電極係分別配置在該外殼之腔中及/或配置在一機械鍵上。
    該至少一量測電極可配置在一鍵盤之諸鍵之區域中。
    此外，本發明提供一種用於操作輸入器件(特別係一鍵盤)之方法，其中一評估器件在至少一量測電極處分接(tap)一感測器信號以偵測該至少一量測電極與該評估器件之一接地之間之一電容性耦合，且其中對於至少一接地電極- 在一切換步驟中，使一開關自一第一切換狀態切換至一第二切換狀態，其中經由該開關使該至少一接地電極與該評估器件之接地電流耦合，- 在一測試步驟中，該評估器件檢查該開關之切換狀態之變化是否已引起該感測器信號之一共模變化，及其中，在一改變步驟中，在該開關之切換狀態之變化已引起該感測器信號之一共模變化之情況下，該評估器件將該感測器器件自一第一操作模式改變為一第二操作模式。
    該第一操作模式可包括一鍵盤模式且該第二操作模式可包括一滑鼠模式。
    該開關之切換狀態之變化可以預定時間間隔執行。
    較佳地，一旦該感測器信號在改變該開關之切換狀態時達到一預定位準變化，則立即偵測到該感測器信號之一共模變化。
    可對該至少一接地電極之各者執行該切換步驟及該測試步驟。
    可結合圖式在下列描述中發現本發明之進一步細節及特徵以及本發明之例示性實施例。
    圖1展示用於一電手持式器件(特別係一輸入器件)用於偵測該手持式器件或該輸入器件之一接近之根據本發明之一電容性感測器器件之一等效電路圖。該手持式器件包括藉由若干感測器電極SE(亦稱為量測電極)形成之一感測器區域A。「感測器電極」在下文係被用作「量測電極」之同義詞。在手指不觸摸或無需觸摸該感測器區域A或該等感測器電極SE之情況下可藉由(例如)該等感測器電極SE判定一指尖相對於該感測器區域A之位置。此外，可偵測一指尖接近該感測器區域A或藉由一指尖觸摸該感測器區域。
    該感測器區域之感測器電極以及可(例如)被組態為大面積電極且可配置在該等感測器電極下方之一發射電極(發射器電極)與電容性感測器器件之一評估器件耦合。該手持式器件或該輸入器件之一外殼G較佳地包括一不導電材料。該等感測器電極及該發射電極係配置在該外殼G處。該外殼G亦可包括一導電材料，其中該等感測器電極及該發射電極係以一隔離方式配置在該外殼G處。
    在該手持式器件處配置可與該電容性感測器器件之評估器件耦合之一額外接地電極EM。較佳地，該接地電極EM係配置在該手持式器件處或以其可至少部分藉由手及/或藉由一或多個手指覆蓋或觸摸之此一方式配置在該輸入器件處。較佳地，該接地電極EM係配置在該手持式器件處或以其可藉由一手之拇指觸摸且其他手指或至少食指可在該感測器區域A上方展開或觸摸該感測器區域A之此一方式配置在該輸入器件處。
    感測器信號係在該感測器區域A之感測器電極SE處偵測，該等感測器信號與一指尖相對於該感測器區域A之位置相關。
    在該電手持式器件或該電容性感測器器件之正常操作期間，該接地電極EM與該電容性感測器器件之接地GND電流耦合。該接地電極EM與該電容性感測器器件之接地GND之耦合可(例如)經由一開關器件之一開關S達成。
    藉由該接地電極EM，在該等感測器電極SE處分接之信號可偵測(例如)鍵盤之一預定區域中(即，其中配置該接地電極EM之區域中)是否存在操作該鍵盤之一手之一拇指。當(例如)一拇指係在該接地電極EM上時，該感測器區域A可自一鍵盤模式切換至一滑鼠模式。
    在該鍵盤模式中，如下文詳細描述，僅關於一手指是否放置在該接地電極EM上同時一手指/一手是否同時放置在該感測器區域上之事實來分析在該等感測器電極SE處分接之信號。當該鍵盤模式期間該等感測信號之分析顯示一手指(例如，一拇指)係放置在該該接地電極EM上時，該電容性感測器器件或該感測器區域A可自一鍵盤模式切換至一滑鼠模式。
    在該滑鼠模式中，只要一手指係放置在該接地電極EM上，該電容性感測器器件或該電容性感測器器件之評估器件即分析一或多個手指相對於該感測器區域A之移動或一或多個手指之位置。當手指離開時該接地電極EM，此亦係藉由該評估器件偵測，使得該電容性感測器器件或該感測器區域A可被切換回到該鍵盤模式。
    可使用該滑鼠模式中偵測之一手指相對於該感測器區域A之移動以控制或移動一圖形使用者介面之一游標。因此，這是首次可在操作該鍵盤之一手無需離開鍵盤之鍵區之情況下藉由該手控制一游標，因為使(例如)操作手之一拇指擱在該接地電極EM上可導致該感測器區域A自該鍵盤模式切換至該滑鼠模式。較佳地，該接地電極EM係以其可在放在該鍵盤上之手無需離開該鍵區之情況下用該手之拇指觸摸之此一方式配置在該鍵盤之外殼處。
    在該等量測電極SE處偵測之感測器值或在該感測器器件中量測之感測器值係衡量該等量測電極SE與該接地GND之間之電容CSE。
    對於一斷開開關(S=0)，藉由以下給定CSE CSE(S=0)=CH1 ⊕ ([CH2 ⊕ (CM ∥ CS)] ∥ CH3)。
    對於一閉合開關(S=1)，藉由以下給定CSE CSE(S=1)=CH1 ⊕ (CH2 ∥ CH3)。
    CH1、CH2及CH3係手與量測電極SE、接地電極EM或接地GND之間之電容。CM及CS係接地電極EM與接地GND之間之電容或開關S之寄生電容。電容C1與C2之串聯係稱為C1 ⊕ C2，且並聯係稱為C1 ∥ C2。
    接地電極EM可經由一開關S而與電容性感測器器件之評估器件之接地GND電流耦合，即，接地電極EM在開關S閉合之情況中與該電容性感測器器件之接地耦合。該開關S之狀態可(例如)受控於該電容性感測器器件之一微控制器。該開關S亦可受控於輸入器件之一微控制器，其中僅該開關S之狀態必須藉由該輸入器件之微控制器傳送至該電容性感測器器件之評估器件。
    在一切換(斷開開關S或閉合開關S)之情況中，在感測器區域A之感測器電極SE處偵測之感測器信號之共模改變。共模改變之程度在一切換之情況中實質上取決於接地電極EM與觸摸該接地電極之手指之間之電容CH2。該切換亦導致在該感測器區域A之感測器電極處偵測之感測器信號或在該感測器區域A之感測器電極處量測之感測器資料歸因於所修改電容比率而變化。在鍵盤模式中，歸因於手指與接地電極EM之間之假定距離，對應電容CH2為低，且此係該開關S之切換狀態之一變化僅對所偵測感測器信號產生一細微影響或不產生影響之原因。
    若接地電極EM上不存在手指，則共模變化僅對所偵測感測器信號產生一細微影響或偵測不到該共模變化。在此情況中，可假定在一切換後，接地電極EM上不存在手指。則可繼續在鍵盤模式中操作感測器區域A或電容性感測器器件。
    手H係經由耦合電容CH1及CH3而與感測器區域A之至少一感測器電極SE或與電容性感測器器件之接地GND耦合。接地電極EM經由耦合電容CM及CS而與該電容性感測器器件之接地耦合。當一拇指放在接地電極EM上時，假定耦合電容CM及CS相對於耦合電容CH2為低。
    例如，使操作鍵盤之一手之拇指擱在接地電極EM上導致耦合電容CH2增加。開關S之切換導致該手與電容性感測器器件之接地之間之電容性耦合改變，且因此亦導致量測電極SE與感測器器件之接地之間之電容性耦合改變，引起在感測器電極SE處分接之感測器信號之一共模變化。
    當一手指放在接地電極EM上時該共模變化對感測器信號產生一相當強烈的影響，使得在感測器信號之一預定位準變化△P之情況中，當切換開關S時可假定藉由一手指觸摸接地電極EM。例如，開關之一斷開導致該手與該電容性感測器器件之接地之間之電容性耦合減小，且因此亦導致量測電極SE與感測器器件之接地之間之電容性耦合減小，引起一共模變化，即，引起在感測器電極SE處分接之感測器信號之位準減小。
    在外殼G之外部配置接地電極EM係有利於最大化在開關S之切換期間一手指放在接地電極EM上之情況中之共模變化，使得(例如)將一拇指擱在該接地電極EM上在該接地電極EM與該拇指之間產生一電流耦合。
    根據本發明之電容性感測器器件特別有利，因為無需對額外接地電極EM提供額外類比前端，這係因為該接地電極EM僅須經由一開關而與電容性感測器器件之評估器件耦合，即，該接地電極EM必須與該電容性感測器器件之接地電流耦合。
    可以規則的時間間隔執行對於接地電極EM上是否存在一手指之測試。例如，可以約200毫秒之時間間隔執行該測試。當然，亦可以相當短或相當長時間間隔測試接地電極上一手指之存在，該等時間間隔最終取決於對輸入器件之特定要求。當此一測試偵測到感測器信號之一共模變化時，可假定一手指在接地電極EM上，使得電容性感測器器件可自鍵盤模式切換至滑鼠模式。
    圖2提供各自在接觸區域A之一感測器電極處分接之5個感測器信號隨時間變化之一進程之一實例。手係在感測器電極SE之區域中，其中拇指放在接地電極EM上或觸摸該接地電極EM。
    在樣品180、620、1140及1520之情況中，開關S之一斷開導致電容性感測器器件接地電極EM與該電容性感測器器件之接地暫時分離，引起一共模變化，即，引起感測器信號之位準下降。所偵測共模變化或所偵測之感測器信號位準下降係被用作啟動感測器器件或感測器區域自一鍵盤模式至一滑鼠模式之一切換之事件。作為一替代性實施例，開關S亦可在正常操作期間閉合且在預定時間間隔斷開，使得在手擱在感測器區域上且同時一手指觸摸接地電極EM之情況中實質上存在信號進程，該等信號進程與圖2中所示之信號進程相反。
    此外，可假設在改變開關(S)之切換狀態時僅當感測器信號達到一預定位準變化(△P)時方可發生自一鍵盤模式至一滑鼠模式之一切換。此方式確保不足以切換操作模式但仍引起位準變化之接近接地電極EM不會導致自鍵盤模式至滑鼠模式之一切換。此方式亦確保電容充足，意謂手/手指足夠接近感測器區域，因為否則共模變化將為小。此有助於有效避免錯誤啟動。
    而且，可假設至少對於預定數目個信號位準而言，必須偵測到預定位準變化△P以啟動自鍵盤模式至滑鼠模式之一切換。例如，可假設必須對至少兩個感測器信號偵測到一對應位準變化。在另一替代性實施例中，可假設必須偵測到所有感測器信號之至少一平均位準變化△P以引起操作模式之一改變。
    可能有利的是，直到在一預定週期內偵測到至少一預定數目個位準變化才改變操作模式以儘可能避免錯誤啟動，例如，在一手指非意欲地接近接地電極EM之情況下。例如，可假設在例如200毫秒之一預定週期內，必須偵測到△P數量級之至少三個位準變化。
    圖3示意地展示根據本發明之一鍵盤。該鍵盤包括較佳地由不導電材料製造之一外殼G。在該鍵盤之上側配置若干鍵，該等鍵經提供以意欲使用該鍵盤。在該等鍵下方存在一感測器區域A，該感測器區域A係由若干感測器電極SE(未展示)形成。在前側壁處或前側區域中、較佳地在所謂的「空格鍵」TS之區域中配置一接地電極EM。
    感測器電極或感測器區域A及接地電極EM係依以下此一方式配置在鍵盤上：在一手擱在鍵盤上之情況中，拇指可接觸該接地電極EM且剩餘手指之至少一手指(諸如食指)可同時執行該感測器區域A之區域相對於該鍵盤之表面之移動。當拇指擱在該接地電極EM上時，電容器感測器器件或該感測器區域A係處於一滑鼠模式中，使得諸如食指相對於鍵盤之表面之移動藉由量測電極或感測器電極SE偵測，且可被轉換為一圖形使用者介面之滑鼠之對應移動。在不接觸之情況下偵測到手指相對於鍵盤表面移動。意謂(例如)使用者僅必須將其鍵上方之食指展開至感測器區域A之區域中，以引起滑鼠之一對應移動。對此無需觸摸該鍵盤之鍵。
    本發明之一特定優點係：僅一手指(例如拇指)必須擱在接地電極EM上以將鍵盤自一鍵盤模式切換至一滑鼠模式，其中手無需離開該鍵盤。另一優點係：在鍵盤處無需提供自一鍵盤模式切換至一滑鼠模式之預定義鍵。依此方式，根據本發明之電容性感測器器件可整合於已存在的鍵盤中，而無需改變該鍵盤之佈局。另一優點係鍵盤之直觀操作以在一方面將該鍵盤自一鍵盤模式切換為一滑鼠模式，且另一方面根據滑鼠模式中手指之一移動控制一游標。
    圖4展示空格鍵TS之區域中根據本發明之一鍵盤之一截面，該空格鍵TS係配置在鍵盤之鍵T之最下方列中。在空格鍵TS前方之區域中，該鍵盤之外殼G包括邊緣部分處之一腔，在該腔中配置彼此相鄰之一第一接地電極EM1及一第二接地電極EM2。該等接地電極EM1及EM2可配置在該外殼G之表面處或該外殼G之內面處。該等接地電極EM1及EM2亦可嵌入該外殼中。
    該腔係依以下此一方式組態：擱在鍵盤上之一手之一拇指以一符合人體工學方式尋求空間。兩個接地電極EM1、EM2皆可經由一開關分別與電容性感測器器件之評估器件之接地耦合。
    藉由隨後改變第一接地電極EM1之開關之切換狀態及第二接地電極EM2開關之切換狀態且藉由分析在量測電極SE處分接之信號之共模變化，可判定拇指係放置在該兩個接地電極中哪一個接地電極上或判定該拇指是否觸摸該等接地電極兩者。當該拇指擱在該兩個接地電極EM1、EM2之一者上時，電容性感測器器件或感測器區域A被切換至滑鼠模式中。取決於該拇指擱在該兩個接地電極EM1、EM2中哪一個電極上，在量測電極SE處分接之信號可受到不同解譯。
    根據如本發明之鍵盤之一替代性實施例，亦可在該腔中配置兩個機械鍵，該兩個機械鍵各自在其等表面上包括一接地電極EM1、EM2。該等機械鍵可各自用作一滑鼠按鈕。此具有以下優點：一方面，將拇指擱在該兩個機械鍵之一者上可啟動鍵盤之滑鼠模式，且另一方面，可在無需使拇指或手離開該鍵盤之情況下藉由按下該兩個機械鍵之一者執行輸入。依此方式，僅一手擱在鍵盤上即可達成一圖形使用者介面之(例如)一游標的控制以及(例如)藉由該游標選擇之一圖形操作控制之確認。
    另一優點係：當一手實際上相應地擱在鍵盤上時按下該腔中之滑鼠按鈕僅導致啟動一對應事件，因為感測器信號之共模干擾需要一充足電容CH1。
    為偵測觸摸到該兩個接地電極EM1、EM2中哪一個接地電極或該等接地電極兩者是否皆藉由拇指觸摸，可假設(例如)最初，各自使該等接地電極與評估器件之接地耦合之兩個開關閉合。接著斷開一開關且同時以一預定順序分別分析在感測器電極處或量測電極處分接之信號。當對在該等量測電極處分接之電信號偵測到一共模變化時，可假定拇指僅擱在該開關當前為斷開之接地電極上。作為一替代性實施例，最初可斷開所有開關且接著以一預定順序分別閉合所有開關。當量測電極處分接之電信號之共模改變時，可假定拇指擱在對應的接地電極上。
    圖5展示圖4中所示之一鍵盤之截面，其中在該兩個接地電極EM1、EM2之間配置一滾輪SW。該滾輪可提供額外輸入功能。例如，該滾輪SW可用以實現滾動經過螢幕內容。因為該滾輪係配置在該兩個接地電極EM1、EM2之間，所以可假設該滾輪僅當手擱在鍵盤上時啟動。因此，當手未擱在該鍵盤上時可避免經由該滾輪之非意欲輸入。
    圖6展示圖4中所示之一鍵盤之截面，其中在該兩個接地電極EM1、EM2之間配置大致上水平定向之一滾輪。此滾輪SW亦可提供一額外輸入可能。根據本發明之一特定實施例，亦可僅提供大致上水平定向之此滾輪SW以促進拇指(例如)自左側接地電極EM1至右側接地電極EM2移動或當該拇指自一接地電極移動至另一接地電極時給使用者賦予一觸覺回饋使得使用者瞭解拇指當前係放置在哪一個接地電極上。
    圖7a及圖7b各自展示空格鍵TS前方之鍵盤之一截面之一替代性實施例。在圖7a中，在一腔中配置一接地電極EM。而且，分別在該接地電極之左右側配置諸如滑鼠按鈕T1及T2之機械鍵。當拇指足夠接近該接地電極EM時(即，當對量測電極處分接之電信號偵測到一充足共模變化時)，可(例如)啟動此等滑鼠按鈕T1、T2。
    根據圖7b，以與根據圖7a相同之方式在鍵盤處配置該接地電極EM及該兩個滑鼠按鈕T1、T2，其中該鍵盤之此截面未提供任何腔。
    圖8展示根據本發明之一輸入器件(特別係一鍵盤)之另一實施例。該鍵盤包括若干習知配置之鍵T。在該鍵盤外殼G之頂面提供各自藉由此處未展示之若干量測電極SE形成之兩個感測器區域A1、A2。此外，在該外殼G處配置若干接地電極EM1至EM5，其中該等接地電極EM1至EM4係配置在該鍵盤之邊緣部分處且該接地電極EM5係配置在該外殼之頂面處。
    接地電極之此配置能夠對於使用者指示關於手之某些位置，使得可更容易偵測滑鼠模式中之輸入。例如，外殼之左側處之一接地電極EM4之配置迫使使用者之左手留在該外殼處且僅迫使使用者用右手執行滑鼠之移動，導致更清楚地偵測該等移動。同樣，一接地電極EM5可配置在該外殼之右側處，使得使用者之右手留在該外殼處且用左手執行滑鼠之移動。可實施兩個替代性實施例以達更佳處置，以便實現該器件之左手使用以及右手使用。
    在鍵盤之側配置習知滑鼠按鈕亦有助於達成藉由未移動游標之手操作此等滑鼠按鈕。依此方式，此手足夠遠離啟動區域且不會非意欲地使感測器信號失真。
    外殼之前面中間之一接地電極EM1將促使使用者將一手之拇指留在該接地電極EM1處並用該手之剩餘手指執行滑鼠之移動。此有助於避免擱在該接地電極EM1上之拇指非意欲地使針對游標控制之目的而量測之交流電場之感測器信號失真，導致穩固性及偵測精度增加。接著另一手可用於固持該器件，特別有利於諸如小筆電之小型器件。
    提供若干感測器區域A1、A2及若干接地電極EM1至EM5使其可提供極多個不同功能。如上所述，例如，用拇指觸摸該接地電極EM1且同時在該感測器區域A1上方移動食指可導致一游標移動。用拇指觸摸該接地電極EM3且同時相對於該感測器區域A2移動(例如)食指可(例如)導致螢幕上顯示之一螢幕內容根據食指之移動而移動。
    之前所示之鍵盤可(例如)為可連接至一電子資料處理器件之鍵盤。然而，該等鍵盤亦可為諸如一筆記型電腦之一可攜式電腦之鍵盤。
    此外，根據本發明之電容性感測器器件或根據本發明之輸入器件具有以下優點：不需要額外接收電子器件，因為僅額外的電極(接地電極)必須經由一開關連接至該電容性感測器器件之已存在之接收電子器件。
    接地電極可包括一金屬且可依以下此一方式配置在外殼G外面：當使用者自鍵盤模式改變為滑鼠模式時，接地電極之一觸摸對使用者提供一額外觸覺回饋。
    A‧‧‧感測器區域/接觸區域
    A1‧‧‧感測器區域
    A2‧‧‧感測器區域
    CH1‧‧‧手與量測電極SE、接地電極EM或接地GND之間之電容
    CH2‧‧‧手與量測電極SE、接地電極EM或接地GND之間之電容
    CH3‧‧‧手與量測電極SE、接地電極EM或接地GND之間之電容
    CM‧‧‧接地電極EM與接地GND之間之電容或開關S之寄生電容
    CS‧‧‧接地電極EM與接地GND之間之電容或開關S之寄生電容
    EM‧‧‧接地電極
    EM1‧‧‧接地電極
    EM2‧‧‧接地電極
    EM3‧‧‧接地電極
    EM4‧‧‧接地電極
    EM5‧‧‧接地電極
    G‧‧‧外殼
    GND‧‧‧接地
    H‧‧‧手指
    S‧‧‧開關
    SE‧‧‧感測器電極/量測電極
    SW‧‧‧滾輪
    T‧‧‧鍵
    T1‧‧‧滑鼠按鈕
    T2‧‧‧滑鼠按鈕
    TS‧‧‧空格鍵
    △P‧‧‧感測器信號之一預定位準變化
    圖1展示用於一輸入器件(特別係一鍵盤)之根據本發明之一電容性感測器器件之一等效電路圖；圖2展示在一電容性感測器器件之量測電極處隨時間分接之若干感測器信號之時間進程；圖3展示根據本發明之一輸入器件(特別係一鍵盤)之一例示性實施例；圖4展示一鍵盤之前緣部分之一截面，其中在鍵盤外殼之一腔中配置根據本發明之一電容性感測器器件之兩個接地電極；圖5展示圖4中所示之實施例，其中在該兩個接地電極之間配置一額外滾輪；圖6展示圖4中所示之實施例，其中在該兩個接地電極之間之區域中配置大致上水平定向之一滾輪；圖7a、圖7b各自展示一鍵盤之前緣部分之一截面，其中在兩個鍵之間配置一接地電極；及圖8展示根據本發明之一輸入器件(特別係具有若干感測器區域及若干接地電極之一鍵盤)之另一實施例。
    A‧‧‧感測器區域/接觸區域
    CH1‧‧‧手與量測電極SE、接地電極EM或接地GND之間之電容
    CH2‧‧‧手與量測電極SE、接地電極EM或接地GND之間之電容
    CH3‧‧‧手與量測電極SE、接地電極EM或接地GND之間之電容
    CM‧‧‧接地電極EM與接地GND之間之電容或開關S之寄生電容
    CS‧‧‧接地電極EM與接地GND之間之電容或開關S之寄生電容
    EM‧‧‧接地電極
    G‧‧‧外殼
    GND‧‧‧接地
    H‧‧‧手指
    S‧‧‧開關
    SE‧‧‧感測器電極/量測電極
    权利要求:
    Claims (15)
    [1] 一種電容性感測器器件，其包括：至少一量測電極(SE)，至少一接地電極(EM)，及一評估器件，其與該至少一量測電極(SE)耦合且經組態以偵測該至少一量測電極(SE)與該評估器件之一接地(GND)之間之一電容性耦合，其中至少一接地電極(EM)可經由一開關(S)而與該評估器件之該接地(GND)電流耦合，其中可藉由該評估器件改變該開關(S)之切換狀態，且其中該評估器件進一步經調適以在該開關(S)之該切換狀態改變時偵測該至少一量測電極(SE)與該評估器件之該接地(GND)之間之該電容性耦合之一共模變化。
    [2] 如請求項1之電容性感測器器件，其中若干接地電極之每一接地電極(EM)可各自經由一開關(S)而與該評估器件之該接地(GND)電流耦合，且其中該評估器件進一步經調適以分別以一預定順序改變一開關(S)之切換狀態，且偵測該至少一量測電極(SE)與該評估器件之該接地(GND)之間之該電容性耦合之一共模變化。
    [3] 如請求項1或2之電容性感測器器件，其中該切換狀態之該變化係該開關之一斷開。
    [4] 一種輸入器件，特別係一鍵盤，該輸入器件包括一外殼(G)及根據前述請求項之一者之一電容性感測器器件，其中該至少一量測電極(SE)及該至少一接地電極(EM)係依以下此一方式彼此相對地配置在該外殼(G)處：在用一手(H)操作該輸入器件期間其等可至少部分被覆蓋及/或觸摸。
    [5] 如請求項4之輸入器件，其中該至少一量測電極(SE)形成一感測器區域(A)，該感測器區域(A)經組態以藉由相對於該感測器區域(A)移動該手(H)之至少一手指控制一選擇器件，特別係一圖形使用者介面之一游標，且其中可在藉由該手(H)之至少一或多個手指覆蓋該至少一接地電極(EM)時啟動該感測器區域(A)以偵測該至少一手指之移動。
    [6] 如請求項4或5之輸入器件，其中該接地電極(EM)係以一隔離方式配置在該外殼(G)處。
    [7] 如請求項4或5之輸入器件，其中該至少一接地電極(EM)包括金屬。
    [8] 如請求項4或5之輸入器件，其中該至少一接地電極(EM)係配置在該外殼(G)之一腔中。
    [9] 如請求項8之輸入器件，其中該至少一接地電極(EM)包括一第一接地電極(EM1)及一第二接地電極(EM2)，其等係分別配置在該外殼(G)之該腔中及/或其等係分別配置在一機械鍵上。
    [10] 如請求項4或5之輸入器件，其中該至少一量測電極(SE)係配置在一鍵盤之鍵之區域中。
    [11] 一種用於操作一輸入器件(特別係一鍵盤)之方法，其中一評估器件在至少一量測電極(SE)處分接一感測器信號以偵測該至少一量測電極(SE)與該評估器件之一接地(GND)之間之一電容性耦合，且其中對於至少一接地電極(EM)在一切換步驟中，使一開關(S)自一第一切換狀態切換至一第二切換狀態，經由該開關(S)可使該至少一接地電極(EM)與該評估器件之該接地(GND)電流耦合，在一測試步驟中，該評估器件檢查該開關(S)之切換狀態之變化是否已引起該感測器信號之一共模變化，及其中，在一改變步驟中，在該開關(S)之該切換狀態之該變化已引起該感測器信號之一共模變化之情況下，該評估器件將該感測器器件自一第一操作模式改變為一第二操作模式。
    [12] 如請求項11之方法，其中該第一操作模式包括一鍵盤模式且該第二操作模式包括一滑鼠模式。
    [13] 如請求項11或12之方法，其中該開關(S)之該切換狀態之該變化係以預定時間間隔執行。
    [14] 如請求項11或12之方法，其中一旦該感測器信號在改變該開關(S)之該切換狀態時達到一預定位準變化(△P)，則立即偵測到該感測器信號之一共模變化。
    [15] 如請求項11或12之方法，其中對該至少一接地電極(EM)之各者執行該切換步驟及該測試步驟。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI586104B|2017-06-01|電容性感測器器件及用於操作輸入器件之方法
    US9069426B2|2015-06-30|Sensing capacitance changes of a housing of an electronic device
    CN103477316B|2017-03-15|触摸面板装置和其显示方法
    JP5839173B2|2016-01-06|タッチセンサ装置及び電子機器
    US10114485B2|2018-10-30|Keyboard and touchpad areas
    US9946409B2|2018-04-17|Computer keyboard with integrated an electrode arrangement
    KR20160128994A|2016-11-08|제스처 제어 시스템 및 방법
    CN204695233U|2015-10-07|一种具有鼠标功能的键盘
    JP2007065993A|2007-03-15|入力装置
    US20080128179A1|2008-06-05|Method for controlling input portion and input device and electronic device using the method
    US9035904B2|2015-05-19|Input method and input apparatus using input pad
    JP2015222603A|2015-12-10|タッチセンサ装置及び電子機器
    US20200183580A1|2020-06-11|Touch-sensitive input with custom virtual device regions
    JP2009157709A|2009-07-16|ポインティング装置
    KR101018459B1|2011-03-02|터치센싱이 가능한 복합형 버튼장치
    US20170308177A1|2017-10-26|Capacitive Keyboard Having Variable Make Points
    KR20130130531A|2013-12-02|터치 감지 장치를 이용한 키보드
    CN103608752B|2016-11-30|电容性传感器装置及用于操作输入装置的方法
    US20210342015A1|2021-11-04|Keyboard with navigational control functions
    JP5395599B2|2014-01-22|情報処理装置、入力装置及び情報処理装置の入力方法
    CN103713840A|2014-04-09|可携式装置及其按键点击范围调整方法
    KR101698486B1|2017-01-20|접촉 입력 감지 방법 및 장치
    JP2016062142A|2016-04-25|入力装置
    JP2006178665A|2006-07-06|ポインティングデバイス
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    KR101867502B1|2018-06-15|
    WO2012150274A1|2012-11-08|
    TWI586104B|2017-06-01|
    KR20140030225A|2014-03-11|
    DE102011075276B4|2015-10-08|
    US9360975B2|2016-06-07|
    EP2710447A1|2014-03-26|
    DE102011075276A1|2012-11-08|
    CN103608752A|2014-02-26|
    US20140267153A1|2014-09-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    TWI730111B|2016-07-25|2021-06-11|瑞典商指紋卡公司|用於確定手指移動事件的方法和指紋感測系統|JPS63172325A|1987-01-10|1988-07-16|Pioneer Electronic Corp|Touch panel controller|
    CA2128676C|1993-09-08|1997-12-23|John D. Sotack|Capacitive sensor|
    DE19701899C2|1996-01-21|2001-01-25|Ifm Electronic Gmbh|Schaltungsanordnung und Verfahren zur Erfassung der Kapazität bzw. einer Kapazitätsänderung eines kapazitiven Schaltungs- oder Bauelementes|
    US6535200B2|1999-01-25|2003-03-18|Harald Philipp|Capacitive position sensor|
    US6204839B1|1997-06-27|2001-03-20|Compaq Computer Corporation|Capacitive sensing keyboard and pointing device|
    JPH11194882A|1998-01-06|1999-07-21|Poseidon Technical Systems:Kk|キーボードおよび入力装置|
    KR100640914B1|1999-09-21|2006-11-02|엘지전자 주식회사|휴대용 통신기의 모드 자동 전환 장치 및 그를 이용한 모드 자동 전환 방법|
    JP4038003B2|2000-06-26|2008-01-23|新日本製鐵株式会社|極厚ｈ形鋼の柱継ぎ溶接方法|
    DE10295763D2|2001-12-11|2004-12-02|Wolfgang Fallot-Burghardt|Kombination von Computertastatur und Maussteuerungsvorrichtung|
    US7800592B2|2005-03-04|2010-09-21|Apple Inc.|Hand held electronic device with multiple touch sensing devices|
    TWI291646B|2005-05-03|2007-12-21|Asustek Comp Inc|A display card with touch screen controller|
    JP4366393B2|2006-11-06|2009-11-18|アルプス電気株式会社|入力装置|
    ES2551019T3|2007-02-21|2015-11-13|Cao Group, Inc.|Sistemas de láser modulares|
    CN101681223A|2007-05-07|2010-03-24|爱特梅尔公司|二维位置传感器|
    CN101650615B|2008-08-13|2011-01-26|怡利电子工业股份有限公司|按压式触控板的光标控制器与键盘的自动切换方法|
    KR20100033214A|2008-09-19|2010-03-29|주식회사 텔로드|터치패드의 입력패턴 인식을 통한 입력모드 자동전환 방법|
    US20100123676A1|2008-11-17|2010-05-20|Kevin Scott Kirkup|Dual input keypad for a portable electronic device|
    JP2010204765A|2009-02-27|2010-09-16|Pentel Corp|タッチパネル装置|
    US8237456B2|2009-03-02|2012-08-07|Atmel Corporation|Capacitive sensing|
    KR101611866B1|2009-06-25|2016-04-26|엘지전자 주식회사|케이스에 장착된 터치 센서를 이용한 이동 단말기 및 그 제어 방법|
    AU2010284670B2|2009-08-21|2013-09-12|Apple Inc.|Methods and apparatus for capacitive sensing|
    CN102103427B|2009-12-18|2013-05-22|群康科技有限公司|触控装置及驱动方法|
    US9479857B2|2010-01-28|2016-10-25|Plantronics, Inc.|Floating plate capacitive sensor|
    US20110187637A1|2010-01-29|2011-08-04|David Scott Nichols|Tactile Input Apparatus|
    CN201638157U|2010-02-05|2010-11-17|禾威科技股份有限公司|结合有触控式输入装置的键盘|
    CN102193692B|2010-03-03|2014-09-10|群康科技有限公司|表面电容式触控面板及其显示装置与电子装置及驱动方法|
    DE102011006079B4|2011-03-24|2012-12-06|Ident Technology Ag|Messeinrichtung und Verfahren zur Annäherungsdetektion|
    DE102011075276B4|2011-05-04|2015-10-08|Ident Technology Ag|Kapazitive Sensoreinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer Eingabeeinrichtung|US9965094B2|2011-01-24|2018-05-08|Microsoft Technology Licensing, Llc|Contact geometry tests|
    US8988087B2|2011-01-24|2015-03-24|Microsoft Technology Licensing, Llc|Touchscreen testing|
    US9542092B2|2011-02-12|2017-01-10|Microsoft Technology Licensing, Llc|Prediction-based touch contact tracking|
    DE102011075276B4|2011-05-04|2015-10-08|Ident Technology Ag|Kapazitive Sensoreinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer Eingabeeinrichtung|
    US9785281B2|2011-11-09|2017-10-10|Microsoft Technology Licensing, Llc.|Acoustic touch sensitive testing|
    US20140354310A1|2013-05-29|2014-12-04|Microsoft Corporation|Capacitive Sensor Testing|
    CN105447442B|2015-06-10|2017-08-04|比亚迪股份有限公司|调整指纹检测芯片激励电压的方法和装置|
    JP2017207816A|2016-05-16|2017-11-24|双葉電子工業株式会社|タッチパネル|
    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE102011075276.5A|DE102011075276B4|2011-05-04|2011-05-04|Kapazitive Sensoreinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer Eingabeeinrichtung|
    [返回顶部]