DE112018001457T5

DE112018001457T5 - Sensor-steuerung

Info

Publication number: DE112018001457T5
Application number: DE112018001457.6T
Authority: DE
Inventors: David Holman; Bruno Rodrigues De Araujo; Braon Moseley; Ricardo Jorge Jota Costa; Kaan Duman; Steven Leonard Sanders; Darren Leigh; Robert Jr. Alack; Jonathan Deber
Original assignee: Tactual Labs Co
Current assignee: Tactual Labs Co
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2020-01-23
Also published as: US20180267653A1; CN110651239A; WO2018175419A1; JP2020511717A

Abstract

In einer Ausführungsform sind eine Ebene von Reihenleitern, eine Ebene von Spaltenleitern und eine Ebene von zusätzlichen Reihenleitern vorhanden, wobei jeder der Spaltenleiter und die zusätzlichen Reihenleiter für den Anschluss an eine Empfangsschaltung angepasst sind, die darauf Signale empfängt und eine Wärmekarte der Signalstärke für jedes aus mehreren einzigartigen orthogonalen Signalen liefert. In einer weiteren Ausführungsform sind eine Ebene aus Reihenleitern, eine Ebene aus Spaltenleitern und ineinandergreifenden An-tennen vorhanden, wobei jeder der Spaltenleiter und die ineinandergreifenden Antennen für den Anschluss an eine Empfangsschaltung eingerichtet sind, die darauf Signale empfängt und eine Wärmekarte der Signalstärke für jedes aus mehreren einzigartigen orthogonalen Signalen liefert. In einer Ausführungsform werden mehrere eindeutige orthogonale Signale durch einen Signalgenerator bereitgestellt, von denen einzigartige den Reihenleitern zugeführt werden, und mindestens ein zusätzliches einzigartiges orthogonales Signal an einen Signalinjektor geleitet wird.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 20. März 2017 eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/473,908 mit dem Titel „Hand Sensing Controller“; der am 22. April 2017 eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/488,753 mit dem Titel „Heterogenous Sensing Apparatus and Methods“; der am 17. November 2017 eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/588,267 mit dem Titel „Sensing Controller“; der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/619,656 mit dem Titel „Matrix Sensor with Receive Isolation“, eingereicht am 19. Januar 2018; und der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 62/621,117 mit dem Titel „Matrix Sensor with Receive Isolation“, eingereicht am 24. Januar 2018, der Inhalt aller vorgenannten Anmeldungen wird hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
Technisches Gebiet
Das offenbarte System und Verfahren bezieht sich im Allgemeinen auf den Bereich der berührungs- und berührungslosen Sensorik, insbesondere auf eine Sensorsteuerung und Verfahren zum Erfassen und Interpretieren von berührungs- und berührungslosen Ereignissen.
Hintergrund
Diese Anwendung bezieht sich auf Benutzeroberflächen wie die schnellen Multi-Touch-Sensoren und andere Methoden und Techniken, die in: U.S. Patent Nr. 9,019,224 , eingereicht am 17. März 2014 mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“; U.S. Patent Nr. 9,235,307 , eingereicht am 17. März 2014 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Stylus And Sensor“; U.S. Patentanmeldung Nr. 14/217,015 eingereicht am 17. März 2014 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Sensor With User-Identification Techniques“; US-Patentanmeldung Nr. 14/216,791 eingereicht am 17. März 2014 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Noise Reduction“; US-Patent Nr. 9,158,411 , eingereicht 1. November 2013 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“; US-Patentanmeldung Nr. 14/603,104 , eingereicht am 22. Januar 2015 mit dem Titel „Dynamic Assignment of Possible Channels in a Touch Sensor“; US-Patentanmeldung Nr. 14/614,295 , eingereicht am 4. Februar 2015 mit dem Titel „Frequency Conversion in a Touch Sensor“; US-Patentanmeldung Nr. 14/466,624 , eingereicht am 22. August 2014 mit dem Titel „Orthogonal Signaling Touch User, Hand and Object Discrimination Systems and Methods“; U.S. Patentanmeldung Nr. 14/812,529 , eingereicht am 29. Juli 2015, mit dem Titel „Differential Transmission for Reduction of Cross-Talk in Projective Capacitive Touch Sensors“; und U.S. Patentanmeldung Nr. 15/162,240 , eingereicht am 23. Mai 2016, mit dem Titel „Transmitting and Receiving System and Method for Bidirectional Orthogonal Signaling Sensors“. Die gesamten Offenbarungen dieser Anwendungen sind hierin durch Verweis enthalten.
In den letzten Jahren haben sich neben der Entwicklung von Multi-Touch-Technologien auch die kapazitiven Touch-Sensoren für Touchscreens durchgesetzt. Ein kapazitiver Berührungssensor umfasst Reihen und Spalten aus leitfähigem Material in räumlich getrennten Ebenen (manchmal auf der Vorder- und Rückseite eines gemeinsamen Substrats). Um den Sensor zu betreiben, wird eine Reihe mit einem Erregungssignal stimuliert. Der Grad der Kopplung zwischen jeder Reihe und Spalte kann durch ein Objekt in der Nähe der Verbindung zwischen Reihe und Spalte (z.B. Taxel) beeinflusst werden. Mit anderen Worten, eine Kapazitätsänderung zwischen einer Reihe und einer Spalte kann darauf hinweisen, dass ein Objekt, wie beispielsweise ein Finger, den Sensor (z. B. Bildschirm) in der Nähe des Schnittbereichs der Reihe und der Spalte berührt. Durch sequenzielles Anregen der Reihen und Messen der Kopplung des Anregungssignals an den Spalten kann eine Wärmekarte erstellt werden, die Kapazitätsänderungen und damit Nähe widerspiegelt.
Im Allgemeinen werden die Steuerdaten zu Wärmekarten zusammengefasst. Diese Wärmekarten werden dann nachbearbeitet, um Berührungsereignisse zu identifizieren, und die Berührungsereignisse werden an nachgelagerte Prozesse weitergeleitet, die versuchen, die Berührungsinteraktion zu verstehen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Gesten und die Objekte, in denen diese Gesten ausgeführt werden.
Im Jahr 2013 wurde die Anmeldung zum US-Patent Nr. 9,019,224 eingereicht (im Folgenden „Patent 224“ genannt). Das Patent 224 beschreibt einen schnellen Multi-Touch-Sensor und Verfahren. Das Patent 224 beschreibt unter anderem die gleichzeitige Anregung der Reihen durch einzigartige, frequenzorthogonale Signale in jeder Reihe. Gemäß dem Patent 224 ist der Frequenzabstand (Δf) zwischen den Signalen mindestens der Kehrwert der Messperiode (τ). So erforderten, wie im Patent 224 veranschaulicht, Frequenzen im Abstand von 1 KHz (d. h. mit einem Δf von 1.000 Zyklen pro Sekunde) mindestens eine Messperiode pro Millisekunde (d. h. mit τ von 1/1.000stel einer Sekunde). Zahlreiche Patentanmeldungen wurden eingereicht, die sich auf die Interaktionserkennung mit einem Sensor beziehen, der von einem simultanen orthogonalen Signalisierungsschema gesteuert wird, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die vorherige Vorgehensweise des Anmelders der U.S. Patentanmeldung Nr. 13/841,436 , eingereicht am 15. März 2013 mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“ und U.S. Patentanmeldung Nr. 14/069,609 , eingereicht am 1. November 2013 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“.
Diese Systeme und Verfahren sind im Allgemeinen auf die Multi-Touch-Sensorik an Planarsensoren ausgerichtet. Das Erhalten von Informationen, um die Berührung, Gesten und Interaktionen eines Benutzers mit einem Objekt zu verstehen, eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten, aber da Handheld-Objekte zum Beispiel in einer Vielzahl von Formen erhältlich sind, kann es schwierig sein, kapazitive Berührungssensoren in Objekte wie eine Steuerung, einen Ball, einen Stift oder ein tragbares Gerät und so weiter zu integrieren, so dass die Sensoren dadurch Informationen über die Gesten eines Benutzers und andere Interaktionen mit den tragbaren Objekten liefern können.
Während schnelle Multi-Touch-Sensoren eine schnellere Abtastung planarer und nicht-planarer Oberflächen ermöglichen, fehlen ihnen erhebliche Fähigkeiten, um kontaktlose Berührungsereignisse, die mehr als ein paar Millimeter von der Sensoroberfläche entfernt auftreten, detailliert zu erfassen. Schnelle Multi-Touch-Sensoren verfügen auch nicht über umfangreiche Möglichkeiten, detailliertere Informationen über die Identifizierung und/oder Position und Ausrichtung von Körperteilen (z. B. Finger(n), Hand, Arm, Schulter, Bein, etc.) zu liefern, während Benutzer Gesten oder andere Interaktionen ausführen.
Figurenliste
Das Vorangegangene und weitere Objekte, Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden sich aus den folgenden detaillierteren Beschreibungen von Ausführungsformen ergeben, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen sich die Referenzzeichen in den verschiedenen Ansichten auf die gleichen Teile beziehen. Die Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, sondern konzentrieren sich auf die Veranschaulichung der Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen.

1 stellt ein hochrangiges Blockdiagramm dar, das eine Ausführungsform einer Touch-Sensorvorrichtung mit niedriger Latenz und zwei leitenden Ebenen illustriert.
2A zeigt einen Aufbau für Amplitudenmessungen.
2B zeigt eine weitere Ansicht eines Aufbaus für Amplitudenmessungen.
3 ist eine Tabelle von anschaulichen Amplitudenmessungen in mVpp für injizierte Signale, die über Bereiche einer Hand geleitet werden.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Verdrahtungs- und Abschirmschemas für einen Antennensensor.
5 veranschaulicht einen Aufbau mit einem 2 x 2 Raster von Antennensensoren auf einem rechteckigen Raster.
6 veranschaulicht einen tragbaren Handschuh gemäß einer Ausführungsform, wobei der tragbare Handschuh sowohl Signalinjektionsleiter als auch eine Elektrode zur Unterstützung der Isolation von Frequenzen in den Fingern aufweist.
7A veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren und einem frequenzinjizierten Zeigefinger, der sich zwischen den Antennensensoren bewegt, erreicht wird.
7B veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren und einem frequenzinjizierten Zeigefinger, der sich zwischen den Antennensensoren bewegt, erreicht wird.
7C veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren und einem frequenzinjizierten Zeigefinger, der sich zwischen den Antennensensoren bewegt, erreicht wird.
7D veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren und einem frequenzinjizierten Zeigefinger, der sich zwischen den Antennensensoren bewegt, erreicht wird
8A veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die unter Verwendung eines 2x2-Rasters von Antennensensoren erreicht wird, während ein Zeigefinger und ein Mittelfinger gleichzeitig zwei Antennensensoren berühren.
8B veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die unter Verwendung eines 2x2-Rasters von Antennensensoren erreicht wird, während ein Zeigefinger und ein Mittelfinger gleichzeitig zwei Antennensensoren berühren.
8C veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die unter Verwendung eines 2x2-Rasters von Antennensensoren erreicht wird, während ein Zeigefinger und ein Mittelfinger gleichzeitig zwei Antennensensoren berühren.
9A veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wird, während sich eine Hand auf die Antennensensoren zu und von ihnen weg bewegt.
9B veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wird, während sich eine Hand auf die Antennensensoren zu und von ihnen weg bewegt.
9C veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wird, während sich eine Hand auf die Antennensensoren zu und von ihnen weg bewegt.
9D veranschaulicht die Ergebnisse für eine injizierte Frequenz in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wird, während sich eine Hand auf die Antennensensoren zu und von ihnen weg bewegt.
10A veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Zeigefinger zwischen den Antennensensoren bewegt.
10B veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Zeigefinger zwischen den Antennensensoren bewegt.
10C veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Zeigefinger zwischen den Antennensensoren bewegt.
10D veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Zeigefinger zwischen den Antennensensoren bewegt.
11A veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Ringfinger zwischen den Antennensensoren bewegt.
11B veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Ringfinger zwischen den Antennensensoren bewegt.
11C veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Ringfinger zwischen den Antennensensoren bewegt.
11D veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Ringfinger zwischen den Antennensensoren bewegt.
12A veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Zeigefinger und ein Ringfinger gleichzeitig zwischen den Antennensensoren bewegen.
12B veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Zeigefinger und ein Ringfinger gleichzeitig zwischen den Antennensensoren bewegen.
12C veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Zeigefinger und ein Ringfinger gleichzeitig zwischen den Antennensensoren bewegen.
12D veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich ein Zeigefinger und ein Ringfinger gleichzeitig zwischen den Antennensensoren bewegen.
13A veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich eine Hand auf die Antennensensoren zu bewegt und von ihnen weg bewegt.
13B veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich eine Hand auf die Antennensensoren zu bewegt und von ihnen weg bewegt.
13C veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich eine Hand auf die Antennensensoren zu bewegt und von ihnen weg bewegt.
13D veranschaulicht die Ergebnisse für zwei injizierte Frequenzen in dB, die mit einem 2x2-Raster von Antennensensoren erreicht wurden, während sich eine Hand auf die Antennensensoren zu bewegt und von ihnen weg bewegt.
14 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Leiterebene zur Verwendung in einem heterogenen Sensor.
15 veranschaulicht einen schematischen Aufbau eines exemplarischen heterogenen Ebenensensors.
16 zeigt eine Abbildung einer Ausführungsform eines heterogenen Sensors mit ineinandergreifenden Antennensensoren und zwei leitenden Ebenen.
17 zeigt eine Abbildung der Verbindung zwischen den ineinandergreifenden Antennensensoren und der zugehörigen Empfängerschaltung.
18 zeigt eine Abbildung einer Ausführungsform eines heterogenen Sensors mit ineinandergreifenden Antennensensoren und zwei leitfähigen Ebenen, wie in 16 dargestellt, mit Verbindungen zwischen den ineinandergreifenden Antennensensoren und der zugehörigen Schaltung.
19 zeigt eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines heterogenen Sensors mit ineinandergreifenden Antennensensoren und Signalinjektionsleitern und zwei leitenden Ebenen.
20 zeigt eine Abbildung der Verbindung zwischen ineinandergreifenden Antennensensoren und den zugehörigen Empfängerschaltungen und Signalinjektionsleitern und den zugehörigen Signalansteuerungsschaltungen in einer Ausführungsform wie 19.
21 zeigt eine Abbildung einer Ausführungsform eines heterogenen Sensors mit ineinandergreifenden Antennensensoren und den zugehörigen Empfängerschaltungen und Signalinjektionsleitern sowie den zugehörigen Signalansteuerungsschaltungen und zwei leitenden Ebenen, wie in 19 dargestellt.
22 ist eine Abbildung einer Ausführungsform einer Handheld-Steuerung.
23A ist eine Ausführungsform einer Gurtkonfiguration für eine Steuerung.
23B ist eine weitere Ausführungsform einer Gurtkonfiguration für eine Steuerung.
24 ist eine Abbildung einer Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers, der auf einer gekrümmten Oberfläche, wie beispielsweise einer Handheld-Steuerung, verwendet werden kann.
25 ist eine Abbildung einer Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers, der Antennensensoren aufweist.
26 ist eine Abbildung einer Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers, wie in 24 generell gezeigt, der zusätzlich Antennensensoren aufweist.
27 ist eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers mit Antennensensoren.
28 ist eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers mit einem anderen Reihen- und Spaltenaufbau als in den 24 und 26 dargestellt.
29 ist eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers mit unterschiedlichem Reihen- und Spaltenaufbau und mit Antennensensoren und Signalinjektionsleiterelektroden.
30 ist eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform von mehrschichtigen Sensorverteilern mit geteilter oder verteilter Reihen- und Spaltenkonstruktion und mit Antennensensoren und Signalinjektionsleiterelektroden.
31A zeigt veranschaulichende Ausführungsformen von Sensormustern zur Verwendung in Verbindung mit einem daumenzentrierten Teil einer Steuerung.
31B zeigt veranschaulichende Ausführungsformen von Sensormustern zur Verwendung in Verbindung mit einem daumenzentrierten Teil einer Steuerung.
31C zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform eines dreilagigen Sensormusters zur Verwendung in Verbindung mit dem daumenzentrierten Teil einer Steuerung.
31D zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform eines dreilagigen Sensormusters zur Verwendung in Verbindung mit dem daumenzentrierten Teil einer Steuerung.
31E zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform eines dreilagigen Sensormusters zur Verwendung in Verbindung mit dem daumenzentrierten Teil einer Steuerung.
32A zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform von Sensormustern zur Verwendung in Verbindung mit dem daumenzentrierten Teil einer Steuerung, wie sie im Allgemeinen in den 31A und 31B dargestellt sind, die zusätzlich Antennensensoren aufweisen und wie die Antennensensoren auf einem separaten Verteiler angeordnet werden können, wobei sie jedoch von oben nach unten gesehen die Reihen und Spalten eines anderen Verteilers zu überlappen scheinen.
32B zeigt eine veranschaulichende Ausführungsform von Sensormustern zur Verwendung in Verbindung mit dem daumenzentrierten Teil einer Steuerung, wie sie im Allgemeinen in den 31A und 31B dargestellt sind, die zusätzlich Antennensensoren aufweisen und wie die Antennensensoren auf einem separaten Verteiler angeordnet werden können, wobei sie jedoch von oben nach unten gesehen die Reihen und Spalten eines anderen Verteilers zu überlappen scheinen.
32C veranschaulicht, wie die Antennensensoren auf einem separaten Verteiler angeordnet werden können, die jedoch von oben nach unten gesehen innerhalb der Reihen und Spalten eines anderen Verteilers verschachtelt erscheinen.
32D veranschaulicht, wie die Antennensensoren auf einem separaten Verteiler angeordnet werden können, die jedoch von oben nach unten gesehen innerhalb der Reihen und Spalten eines anderen Verteilers verschachtelt erscheinen.
33 zeigt eine Abbildung der menschlichen Hand und eine Reihe von Gelenken und Knochen in der Hand, die für eine Vorrichtung relevant sind, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
34 veranschaulicht ein übergeordnetes Flussdiagramm, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Verwenden von Sensordaten zum Ableiten der Skelettposition der Hand und der Finger in Bezug auf den Sensor zeigt.
35 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Workflows zur Erstellung eines Skeletthand- und Fingerrekonstruktionsmodells aufzeigt.
36 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Echtzeit-Skelett-Hand- und Fingerrekonstruktions-Workflows darstellt.
37 veranschaulicht eine Wärmekarte der Finger, die eine Steuerung bedienen.
38 zeigt ein Flussdiagramm eines Verbundprozesses zur Verarbeitung von Bewegungen in getrennten Bereichen.
39 zeigt eine veranschaulichende Wärmekarte, die die auf einer Handheld-Steuerung aufgezeichneten digitalen Positionen wiedergibt, wie sie in 22 dargestellt sind.
40 zeigt eine Abbildung der Ergebnisse einer segmentierten lokalen Maximaberechnung auf der in 39 dargestellten Wärmekarte.
41 zeigt eine Überlagerung von lokalen Maxima, die in 40 auf der Wärmekarte von 39 abgebildet sind.
42A zeigt ein veranschaulichendes Beispiel für eine Circle-Fit und eine Abbildung eines exemplarischen Verfahrens zur Ablehnung überflüssiger Daten.
42B zeigt ein veranschaulichendes Beispiel für eine Circle-Fit und eine Abbildung eines exemplarischen Verfahrens zur Ablehnung überflüssiger Daten.
43 zeigt die Fingertrennung, die den in 39 dargestellten nicht überflüssigen lokalen Maxima überlagert ist.
44 zeigt eine Abbildung, die vergrößerte lokale Maxima in begrenzten Feldern zeigt.
45 zeigt eine Abbildung, die vergrößerte lokale Maxima in begrenzten Feldern für eine andere Hand als die in 44 dargestellte zeigt.
46 zeigt eine veranschaulichende Fingertrennung, die den vergrößerten lokalen Maxima in den in 45 dargestellten begrenzten Feldern überlagert ist.
47 zeigt eine Abbildung eines kleinen Segmentfehlers, der sich aus gebündelten Fingern auf den in 46 dargestellten Ziffernstellen ergibt.
48 zeigt eine Ausführungsform einer Handheld-Steuerung mit einem Gurt, wobei der Gurt und anderes Abdeckmaterial bewegt werden, um einen Signalinfusionsbereich abzubilden.
49 zeigt eine Überlagerung einer Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten und eine veranschaulichende Fingertrennung auf der Wärmekarte von 39.
50A zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50B zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50C zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50D zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50E zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50F zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50G zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50H zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
501 zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50J zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50K zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
50L zeigt eine Wärmekarte, die Ziffernpositionen widerspiegelt, die mittels einer Handheld-Steuerung, wie sie in 22 dargestellt ist, aufgenommen wurden; die nicht überflüssigen lokalen Maxima, die aus der Wärmekarte, die die Ziffernposition widerspiegelt, berechnet wurden; eine Wärmekarte (Graph) von Signalinfusionsdaten; und überlagerte Fingertrennungslinien.
51 zeigt ein Flussdiagramm eines Verbundprozesses zur Verarbeitung der Position und Bewegung des Daumens.
52 zeigt eine Tabelle, die die Repräsentation von Skelettdaten, wie in 33 dargestellt, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wiedergibt.
53 zeigt eine Ausführungsform einer Datenstruktur, die zur Repräsentation der Fingerinformationen eines Benutzers verwendet werden kann.
54 ist eine Tabelle, die eine Ausführungsform von Skelettpositionen für eine exemplarische rechte Hand darstellt. Alle Positionen (x, y, z) sind in Metern angegeben. Die Achsen für jeden Knochen berücksichtigen jede Drehung, die von einem der Vorfahren des Knochens durchgeführt wird, wie in 33 veranschaulicht. Alle Verschiebungen und Drehungen beziehen sich auf den Elternteil des Knochens. Alle angegebenen Größen sind mit einer Genauigkeit von fünf Dezimalstellen angegeben. Standardmäßig haben alle Skalenwerte (sx, sy, sz) Werte von 1,0 und sind nicht in den Tabellen enthalten.
55 ist eine Tabelle, die eine Ausführungsform von Skelettpositionen für eine exemplarische rechte Hand darstellt. Alle Positionen (x, y, z) sind in Metern angegeben. Die Achsen für jeden Knochen berücksichtigen jede Drehung, die von einem der Vorfahren des Knochens durchgeführt wird, wie in 33 veranschaulicht. Alle Verschiebungen und Drehungen beziehen sich auf den Elternteil des Knochens. Alle angegebenen Größen sind mit einer Genauigkeit von fünf Dezimalstellen angegeben. Standardmäßig haben alle Skalenwerte (sx, sy, sz) Werte von 1,0 und sind nicht in den Tabellen enthalten.
56A zeigt eine Ausführungsform, bei der mehrere Signale von einer oder mehreren Vorrichtungen in den Benutzer injiziert werden.
56B zeigt eine Ausführungsform, bei der mehrere Signale von einer oder mehreren Vorrichtungen in den Benutzer injiziert werden.
57 zeigt Diagramme, die veranschaulichen, wo mehrere Signale von einem oder mehreren Geräten in mehrere Benutzer injiziert werden, die die Benutzer selbst halten können oder nicht.
58 ist eine schematische Abbildung einer Ausführungsform eines Signalinjektionssystems für eine Hand.
59 ist eine schematische Abbildung einer weiteren Ausführungsform des in 58 dargestellten Signalinjektionssystems.
60A ist eine Illustration einer Handposition in Bezug auf ein Objekt, wie beispielsweise eine Spielsteuerung.
60B ist eine Illustration einer Handposition in Bezug auf ein Objekt, wie beispielsweise eine Spielsteuerung.
60C ist eine Illustration einer Handposition in Bezug auf ein Objekt, wie beispielsweise eine Spielsteuerung.
60D ist eine Illustration einer Handposition in Bezug auf ein Objekt, wie beispielsweise eine Spielsteuerung.
60E ist eine Illustration einer Handposition in Bezug auf ein Objekt, wie beispielsweise eine Spielsteuerung.
60F ist eine Illustration einer Handposition in Bezug auf ein Objekt, wie beispielsweise eine Spielsteuerung.
61 ist eine schematische Abbildung einer bimanuellen Variation der Ausführungsform des in 58 abgebildeten Signalinjektionssystems.
62A veranschaulicht die Empfindlichkeit eines Soft-Sensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen.
62B veranschaulicht die Empfindlichkeit eines Soft-Sensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindungen.
62C veranschaulicht die Empfindlichkeit eines Soft-Sensors gemäß einer Ausführungsform.
63 zeigt eine Ausführungsform eines Soft-Schaum-Sensors, der verwendet wird, um die Skelettpositionierung gemäß einer anderen Ausführungsform zu ermitteln.
64 zeigt zwei frequenzinjizierte Fahrzeuginsassen in einem Fahrzeug, die separat identifiziert werden, wenn sie auf eine gemeinsame Schnittstelle zugreifen.

Ausführliche Beschreibung
In dieser Offenbarung können die Begriffe „Berührung“, „Berührungen“, „Kontakt“, „Kontakte“, „schweben“ oder „schwebt“ oder andere Deskriptoren verwendet werden, um Ereignisse oder Zeiträume zu beschreiben, in denen der Finger, der Stift, ein Objekt oder ein Körperteil eines Benutzers von einem Sensor erfasst wird. Bei einigen Sensoren treten Erkennungen nur auf, wenn der Benutzer in physischem Kontakt mit einem Sensor oder einer Vorrichtung steht, in der er verbaut ist. In einigen Ausführungsformen, und wie im Allgemeinen mit dem Wort „Kontakt“ bezeichnet, treten diese Erkennungen als Ergebnis des physischen Kontakts mit einem Sensor oder einer Vorrichtung, in der er verbaut ist, auf. In anderen Ausführungsformen, und wie manchmal allgemein mit dem Begriff „schweben“ bezeichnet, kann der Sensor so eingestellt werden, dass er die Erkennung von „Berührungen“ ermöglicht, die in einem Abstand über der Berührungsfläche schweben oder anderweitig von der Sensorvorrichtung getrennt sind und eine erkennbare Veränderung bewirken, obwohl das leitende oder kapazitive Objekt, z. B. ein Finger, nicht in tatsächlichem physischen Kontakt mit der Oberfläche steht. Daher sollte die Verwendung von Sprache innerhalb dieser Beschreibung, die die Abhängigkeit eines wahrgenommenen Körperkontaktes impliziert, nicht so verstanden werden, dass die beschriebenen Techniken nur für diese Ausführungsformen gelten; in der Tat würden fast alle, wenn nicht sogar alle der hierin beschriebenen Techniken gleichermaßen für „Kontakt“ und „schweben“ gelten, von denen jede eine „Berührung“ ist. Im Allgemeinen bezieht sich das Wort „schweben“, wie es hier verwendet wird, auf kontaktlose Berührungsereignisse oder Berührungen, und wie in diesem Dokument verwendet, ist der Begriff „schweben“ eine Art von „Berührung“ in dem Sinne, dass „Berührung“ hierin vorgesehen ist. Wie in diesem Dokument verwendet, beinhalten der Begriff „Berührungsereignis“ und das Wort „Berührung“, wenn es als Substantiv verwendet wird, eine Beinahe-Berührung und ein Beinahe-Berührungsereignis oder jede andere Geste, die mit einem Sensor identifiziert werden kann. „Druck“ bezieht sich auf die Kraft pro Flächeneinheit, die ein Benutzerkontakt (z. B. Finger oder Hand) gegen die Oberfläche eines Objekts ausübt. Die Stärke des „Drucks“ ist ebenfalls ein Maß für den „Kontakt“, d. h. die „Berührung“. „Berührung“ bezieht sich auf die Zustände von „schweben“, „Kontakt“, „Druck“ oder „Griff“, während ein Mangel an „Berührung“ im Allgemeinen dadurch erkannt wird, dass Signale unterhalb eines Schwellenwerts für eine genaue Messung durch den Sensor liegen. Gemäß einer Ausführungsform können Berührungsereignisse mit sehr geringer Latenzzeit, z. B. in der Größenordnung von zehn Millisekunden oder weniger oder in der Größenordnung von weniger als einer Millisekunde, erfasst, verarbeitet und den nachfolgenden Rechenprozessen zur Verfügung gestellt werden.
Wie in diesem Dokument und insbesondere in den Ansprüchen verwendet, sind gewöhnliche Begriffe wie der erste und der zweite nicht dazu bestimmt, an sich Sequenz, Zeit oder Einzigartigkeit zu implizieren, sondern dienen vielmehr der Unterscheidung eines beanspruchten Konstrukts von einem anderen. In einigen Anwendungen, bei denen der Kontext dies vorschreibt, können diese Begriffe bedeuten, dass der erste und der zweite einzigartig sind. Wenn beispielsweise ein Ereignis zu einem ersten Zeitpunkt und ein anderes Ereignis zu einem zweiten Zeitpunkt eintritt, ist nicht beabsichtigt, dass das erste Mal vor dem zweiten Mal eintritt. Wird jedoch in dem Anspruch die weitere Einschränkung, dass das zweite Mal nach dem ersten Mal liegt, angegeben, so würde der Kontext erfordern, dass das erste Mal und das zweite Mal als einmalige Zeiten gelesen werden. Ebenso sind, wenn der Kontext dies vorschreibt oder zulässt, gewöhnliche Begriffe so weit auszulegen, dass die beiden identifizierten Anspruchskonstrukte dasselbe Merkmal oder ein anderes Merkmal aufweisen können. So könnten beispielsweise eine erste und eine zweite Frequenz, ohne weitere Einschränkung, die gleiche Frequenz sein - z. B. die erste Frequenz ist 10 Mhz und die zweite Frequenz ist 10 Mhz; oder sie könnten unterschiedliche Frequenzen sein - z. B. die erste Frequenz ist 10 Mhz und die zweite Frequenz ist 11 Mhz. Der Kontext kann etwas anderes vorgeben, z. B. wenn eine erste und eine zweite Frequenz weiterhin darauf beschränkt sind, in der Frequenz orthogonal zueinander zu sein, in diesem Fall könnten sie nicht die gleiche Frequenz sein.
Die derzeit offenbarten heterogenen Sensoren und Verfahren ermöglichen die Erkennung von Berührungs- und kontaktlosen Berührungsereignissen und erfassen mehr Daten und lösen genauere Daten auf, die sich aus Berührungsereignissen auf der Sensoroberfläche und Berührungsereignissen (einschließlich kontaktloser Berührungsereignisse in nah und fern) ergeben, die außerhalb der Sensoroberfläche auftreten.
Schnelle Multi-Touch-Erfassung (FMT)
1 veranschaulicht bestimmte Prinzipien eines schnellen Multi-TouchSensors 100 gemäß einer Ausführungsform. Der Sender 200 sendet ein anderes Signal in jede der Reihen der Oberfläche. Im Allgemeinen sind die Signale „orthogonal“, d. h. trennbar und voneinander unterscheidbar. An jeder Spalte ist der Empfänger 300 befestigt. Der Empfänger 300 ist ausgelegt, um eines der gesendeten Signale oder eine beliebige Kombination von ihnen zu empfangen und die Menge jedes der orthogonalen gesendeten Signale, die auf dieser Spalte vorhanden sind, einzeln zu messen. Die Berührungsfläche 400 des Sensors 100 umfasst eine Reihe von Reihen und Spalten (nicht alle dargestellt), entlang derer sich die orthogonalen Signale ausbreiten können.
In einer Ausführungsform bewirkt ein Berührungsereignis in der Nähe oder in der Umgebung eines Reihen-Spalten-Anschlusses eine Änderung der Kopplung zwischen der Reihe und der Spalte. In einer Ausführungsform, wenn die Reihen und Spalten keinem Berührungsereignis unterliegen, kann eine geringere oder vernachlässigbare Signalmenge zwischen ihnen gekoppelt werden, während, wenn sie einem Berührungsereignis unterliegen, eine höhere oder nicht vernachlässigbare Signalmenge zwischen ihnen gekoppelt wird. In einer Ausführungsform, wenn die Reihen und Spalten keinem Berührungsereignis unterliegen, kann eine höhere Signalmenge zwischen ihnen gekoppelt werden, während, wenn sie einem Berührungsereignis unterliegen, eine geringere Signalmenge zwischen ihnen gekoppelt wird. Wie bereits erwähnt, erfordert die Berührung oder das Berührungsereignis keine physische Berührung, sondern ein Ereignis, das den Pegel des gekoppelten Signals beeinflusst.
Da die Signale auf den Reihen orthogonal sind, können mehrere Reihensignale mit einer Spalte gekoppelt und durch den Empfänger unterschieden werden. Ebenso können die Signale auf jeder Reihe mit mehreren Spalten gekoppelt werden. Für jede Spalte, die mit einer bestimmten Reihe gekoppelt ist, enthalten die in der Spalte gefundenen Signale Informationen, die anzeigen, welche Reihen gleichzeitig mit dieser Spalte berührt werden. Die Signalstärke oder -größe jedes empfangenen Signals hängt im Allgemeinen mit dem Betrag der Kopplung zwischen der Spalte und der Reihe, die das entsprechende Signal trägt, zusammen und kann daher einen Abstand des berührenden Objekts von der Oberfläche, einen Bereich der von der Berührung bedeckten Oberfläche und/oder den Druck der Berührung anzeigen.
In einer Ausführungsform können die in die Reihen übertragenen orthogonalen Signale unmodulierte Sinuskurven sein, die jeweils eine unterschiedliche Frequenz aufweisen, wobei die Frequenzen so gewählt werden, dass sie im Empfänger leicht voneinander unterschieden werden können. In einer Ausführungsform werden Frequenzen so gewählt, dass ein ausreichender Abstand zwischen ihnen gewährleistet ist, so dass sie im Empfänger leicht voneinander unterschieden werden können. In einer Ausführungsform existieren keine einfachen harmonischen Beziehungen zwischen den ausgewählten Frequenzen. Das Fehlen einfacher harmonischer Beziehungen kann nichtlineare Artefakte mildern, die dazu führen können, dass ein Signal ein anderes nachahmt.
In einer Ausführungsform kann ein „Kamm“ von Frequenzen verwendet werden. In einer Ausführungsform ist der Abstand zwischen benachbarten Frequenzen konstant. In einer Ausführungsform ist die höchste Frequenz weniger als doppelt so hoch wie die niedrigste. In einer Ausführungsform ist der Abstand zwischen den Frequenzen, Δf, mindestens der Kehrwert der Messperiode τ. In einer Ausführungsform wird zur Bestimmung der Stärke von Reihensignalen, die auf einer Spalte vorhanden sind, das Signal auf der Spalte über eine Messperiode τ empfangen. In einer Ausführungsform kann eine Spalte für eine Millisekunde (τ) mit einem Frequenzabstand (Δf) von einem Kilohertz (d.h. Δf = 1/τ) gemessen werden. In einer Ausführungsform wird eine Spalte für eine Millisekunde (τ) mit einem Frequenzabstand (Δf) größer oder gleich einem Kilohertz (d. h. Δf > 1/τ) gemessen. In einer Ausführungsform kann eine Spalte für eine Millisekunde (τ) mit einem Frequenzabstand (Δf) größer oder gleich einem Kilohertz (d. h. Δf ≥ 1/τ) gemessen werden. Angesichts dieser Offenbarung wird sich für einen Fachmann herausstellen, dass die 1-Millisekunden-Messperiode (τ) nur veranschaulichend ist und dass andere Messperioden verwendet werden können. Angesichts dieser Offenbarung wird sich für einen Fachmann herausstellen, dass der Frequenzabstand wesentlich größer sein kann als das Minimum von Δf = 1/τ, um eine robuste Konstruktion zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform können einzigartige orthogonale Sinuskurven durch eine Steuerungsschaltung oder einen Signalgenerator erzeugt werden. In einer Ausführungsform können einzigartige orthogonale Sinuskurven auf separaten Reihen von einem Sender übertragen werden. Um Berührungsereignisse zu identifizieren, empfängt ein Empfänger Signale, die auf einer Spalte vorhanden sind, und ein Signalprozessor analysiert das Signal, um die Stärke jedes der einzigartigen orthogonalen Sinusoide zu bestimmen. In einer Ausführungsform kann die Identifizierung durch eine Frequenzanalysemethode oder durch die Verwendung einer Filterbank unterstützt werden. In einer Ausführungsform kann die Identifikation durch eine Fourier-Transformation unterstützt werden. In einer Ausführungsform kann die Identifizierung durch eine schnelle Fourier-Transformation (FFT) unterstützt werden. In einer Ausführungsform kann die Identifizierung durch eine diskrete Fourier-Transformation (DFT) unterstützt werden. In einer Ausführungsform wird ein DFT als Filterbank mit gleichmäßig angeordneten Bandpassfiltern verwendet. In einer Ausführungsform können die empfangenen Signale vor der Analyse verschoben werden (z. B. heterodyn) auf eine niedrigere oder höhere Mittenfrequenz. In einer Ausführungsform wird beim Verschieben der Signale der Frequenzabstand der einzelnen orthogonalen Signale beibehalten.
Nachdem die Stärken der Signale berechnet wurden (z. B. für mindestens zwei Frequenzen (entsprechend den Reihen) oder für mindestens zwei Spalten), kann eine zweidimensionale Wärmekarte erstellt werden, wobei die Signalstärke der Wert der Karte an diesem Reihen-/Spaltenschnittpunkt ist. In einer Ausführungsform werden die Stärken der Signale für jede Frequenz auf jeder Spalte berechnet. In einer Ausführungsform ist die Signalstärke der Wert der Wärmekarte an diesem Reihen-/Spaltenschnittpunkt. In einer Ausführungsform kann eine Nachbearbeitung durchgeführt werden, damit die Wärmekarte die darin dargestellten Ereignisse genauer wiedergeben kann. In einer Ausführungsform kann die Wärmekarte einen Wert aufweisen, der jeden Reihen-Spalten-Übergang darstellt. In einer Ausführungsform kann die Wärmekarte zwei oder mehr Werte (z. B. Quadraturwerte) aufweisen, die jeden Reihen-/Spaltenübergang darstellen. In einer Ausführungsform kann die Wärmekarte interpoliert werden, um robustere oder zusätzliche Daten bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann die Wärmekarte verwendet werden, um Informationen über die Größe, Form und/oder Ausrichtung des interagierenden Objekts abzuleiten.
In einer Ausführungsform kann ein moduliertes oder bewegtes Sinusoid anstelle, in Kombination mit und/oder als Verstärkung der sinusförmigen Ausführungsform verwendet werden. In einer Ausführungsform kann die Frequenzmodulation des gesamten Satzes von Sinusoiden verwendet werden, um zu verhindern, dass sie bei den gleichen Frequenzen erscheinen, indem sie „verschmiert“ werden. In einer Ausführungsform kann der Satz von Sinusoiden frequenzmoduliert werden, indem sie alle aus einer einzigen Referenzfrequenz erzeugt werden, die selbst moduliert wird. In einer Ausführungsform können die Sinusoide moduliert werden, indem sie periodisch nach einem pseudozufälligen (oder sogar wirklich zufälligen) Zeitplan invertiert werden, der sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt ist. Da viele Modulationstechniken unabhängig voneinander sind, können in einer Ausführungsform mehrere Modulationstechniken gleichzeitig eingesetzt werden, z. B. Frequenzmodulation und Direktsequenzspreizspektrummodulation des Sinus-Sets. Obwohl die Implementierung möglicherweise komplizierter ist, kann eine solche mehrfach modulierte Implementierung eine bessere Störfestigkeit erreichen.
Während sich die obige Diskussion auf die Größe konzentrierte, kann die Taktverschiebung des Signals auch nützliche Informationen liefern. Es wurde verstanden, dass sich ein Maß, das der Signalstärke in einem bestimmten Bin entspricht (z. B. (I²+Q²) oder (I²+Q²)^1/2), als Ergebnis eines Berührungsereignisses in der Nähe eines Tixels ändert. Da die Quadratwurzelfunktion rechenintensiv ist, ist die erste (I²+Q²) oft eine bevorzugte Messung. Die Aufmerksamkeit wurde nicht auf die Taktverschiebung gerichtet, die als Folge von Berührungen oder anderen Sensorinteraktionen auftritt, wahrscheinlich weil in einem unkorrelierten System die Takte der empfangenen Signale von Bild zu Bild zufällig sind. Die jüngste Entwicklung der Frame-Takt-Synchronisation hat bestimmte Bedingungen überwunden, unter denen Rauschen oder andere Artefakte Störungen, Jitter oder Phantomberührungen an einem FMT-Sensor erzeugen. Dennoch wurde die Frame-Takt-Synchronisation verwendet, um die Signalstärke besser messen zu können.
Die Synchronisation der Takte von Einzelbild zu Einzelbild führte jedoch zu der Erkenntnis, dass Berührungsereignisse die Takte der Signale beeinflussen, so dass Berührungsereignisse durch die Untersuchung von Taktänderungen entsprechend einer Empfangsfrequenz (z. B. eines Bins) erkannt werden können. Somit informiert neben der empfangenen Signalstärke auch der Empfangssignaltakt über die Erkennung. In einer Ausführungsform werden Taktänderungen verwendet, um Ereignisse zu erkennen. In einer Ausführungsform wird eine Kombination aus Änderungen der Signalstärke und Taktänderungen verwendet, um Berührungsereignisse zu erkennen. In einer Ausführungsform wird ein Ereignisdelta (ein Vektor, der eine Änderung der Takte und die Änderung der Signalstärke des empfangenen Signals darstellt) berechnet. In einer Ausführungsform werden Ereignisse erkannt, indem die Veränderung eines Deltas im Laufe der Zeit untersucht wird.
Die Implementierung der Frame-Takt-Synchronisation ermöglicht eine Möglichkeit, eine weitere potenzielle Datenquelle zu erhalten, die zur Erkennung, Identifizierung und/oder Messung eines Ereignisses genutzt werden kann. Zumindest ein Teil des Rauschens, das die Messung der Signalstärke beeinflusst, darf die Messung der Takte nicht beeinflussen. Daher kann diese Taktmessung anstelle oder in Kombination mit einer Signalstärkemessung zur Erkennung, Identifizierung und/oder Messung eines Berührungsereignisses verwendet werden. Die Messung des empfangenen Signals kann sich auf die Messung des Taktes, die Bestimmung der Signalstärke und/oder beides beziehen. Zur Vermeidung von Zweifeln ist es im Rahmen des Erkennens, Identifizierens und/oder Messens eines Ereignisses möglich, Schweben (berührungslos), Kontakt und/oder Druck zu erkennen, zu identifizieren und/oder zu messen.
Bei fehlender Frame-Takt-Synchronisation, auch wenn keine anderen Reize (z. B. Berührung) vorhanden sind, kann es vorkommen, dass der Takt von einem Frame zum anderen nicht stabil bleibt. In einer Ausführungsform, wenn der Takt von einem Frame zum anderen wechseln würde (z. B. aufgrund mangelnder Synchronisation), können die Informationen, die aus Änderungen im Takt extrahiert werden könnten, keine aussagekräftigen Informationen über ein Ereignis liefern. In einer Ausführungsform bleibt die Synchronisation des Taktes für jeden Frame (z. B. durch diskutierte Methoden) in Abwesenheit anderer Reize stabil, der Takt bleibt von Frame zu Frame stabil, und die Bedeutung kann aus den Frame-zu-Frame-Änderungen im Takt extrahiert werden.
Viele Anwendungen für kapazitives Abtasten haben Touchscreens zum Einsatz gebracht. Dementsprechend war die visuelle Transparenz eines Touchsensors für fachkundige Personen wichtig. Aber es wird für einen Fachmann angesichts dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass aufgrund der Eigenschaften der derzeit offenbarten Technologie und der Innovationen in einigen Ausführungsformen die visuelle Transparenz nicht im Vordergrund steht. In einigen Ausführungsformen kann die visuelle Transparenz eine untergeordnete Rolle spielen. In einigen Ausführungsformen wird die visuelle Transparenz überhaupt nicht berücksichtigt.
Frequenzinjektion (Infusion)
Im Allgemeinen, wie der Begriff hierin verwendet wird, bezieht sich die Frequenzinjektion (auch als Infusion bezeichnet) auf den Prozess der Übertragung von Signalen einer bestimmten Frequenz (oder bestimmter Frequenzen) an den Körper eines Benutzers, wodurch der Körper (oder Teile des Körpers) praktisch zu einer aktiven Übertragungsquelle wird. In einer Ausführungsform wird ein elektrisches Signal in die Hand (oder einen anderen Teil des Körpers) injiziert, und dieses Signal kann vom kapazitiven Berührungsdetektor erfasst werden, auch wenn die Hand (oder die Finger oder ein anderer Teil des Körpers) nicht in direktem Kontakt mit der Berührungsfläche stehen. Dadurch kann die Nähe und Ausrichtung der Hand (oder des Fingers oder eines anderen Körperteils) in Bezug auf eine Oberfläche bestimmt werden. In einer Ausführungsform werden Signale vom Körper getragen (z. B. geleitet) und können je nach Frequenz oberflächennah oder auch unter der Oberfläche getragen werden. In einer Ausführungsform können Frequenzen mindestens im KHz-Bereich zur Frequenzinjektion verwendet werden. Bei einer Ausführungsform können Frequenzen im MHz-Bereich zur Frequenzinjektion verwendet werden.
In einer Ausführungsform können Frequenzinjektionsinteraktionen Schwebeinformationen in einem Abstand von bis zu 10 cm liefern. In einer Ausführungsform können Frequenzinjektionsinteraktionen Schwebeinformationen in Abständen von mehr als 10 cm liefern. In einer Ausführungsform liefern Frequenzinjektionsinteraktionen einen Signalpegel (in dB), der etwa linear zur Entfernung ist. In einer Ausführungsform können empfangene Signalpegel durch Injektion einer Spannung mit niedriger Amplitude erreicht werden, z. B. 1 Volt Peak-to-Peak (Vpp). Einzelne oder mehrere Frequenzen können von jedem Signalinjektionsleiter injiziert werden. Wie in diesem Dokument verwendet, bezieht sich der Begriff „Signalinjektionsleiter“ auf eine Elektrode; die Begriffe „Elektrode“, „Elektrodenpunkt“, „Punktelektrode“ und „Punkt“ können auch synonym mit dem Begriff „Signalinjektor“ verwendet werden. In einer Ausführungsform kann eine Punktelektrode für den Hautkontakt eine Kontaktsubstanz verwenden, die bei der Umwandlung zwischen dem ionischen Signal und dem elektrischen Signal wirksam ist. In einer Ausführungsform kann die Punktelektrode ein Silber- oder Silberchlorid-Sensorelement verwenden. In einer Ausführungsform kann eine Red Dot™-Überwachungselektrode mit Foam Tape und Sticky Gel, die von 3M erhältlich ist, als Signalinjektionsleiter verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann eine einzelne Punktelektrode verwendet werden, um eine oder mehrere Frequenzen zu injizieren. In einer Ausführungsform kann jede aus mehreren voneinander entfernten Punktelektroden verwendet werden, um einzelne oder mehrere Frequenzen zu injizieren. In einer Ausführungsform können Punktelektroden verwendet werden, um ein Signal in mehrere Ziffern einer Hand zu injizieren. In einer Ausführungsform können Punktelektroden verwendet werden, um eine oder mehrere Frequenzen in oder auf einen Benutzer an einem oder mehreren anderen Körperteilen zu injizieren. Dazu gehören Ohren, Nase, Mund und Kiefer, Füße und Zehen, Ellbogen und Knie, Brust, Genitalien, Gesäß, etc. In einer Ausführungsform können Punktelektroden verwendet werden, um einem Benutzer ein Signal an einer oder mehreren Stellen auf einem Sitz, einer Stütze oder einer Halterung zu injizieren.
In einer Ausführungsform kann der Kontaktgrad zwischen dem Benutzer und der Punktelektrode die verwendete Amplitudenspannung bestimmen. In einer Ausführungsform kann, wenn eine hochleitfähige Verbindung zwischen dem Benutzer und der Punktelektrode hergestellt wird, eine Spannung mit geringerer Amplitude verwendet werden, während, wenn eine weniger leitfähige Verbindung zwischen dem Benutzer und der Punktelektrode hergestellt wird, eine Spannung mit höherer Amplitude verwendet werden kann. In einer Ausführungsform ist kein tatsächlicher Kontakt zwischen der Punktelektrode und der Haut des Benutzers erforderlich. In einer Ausführungsform können Kleidung und/oder andere Schichten zwischen der Punktelektrode und dem Benutzer vorhanden sein.
In einer Ausführungsform, in der der Injektionspunkt im Allgemeinen näher am Benutzerinteraktionspunkt liegt, kann eine Spannung mit geringerer Amplitude verwendet werden; allerdings muss darauf geachtet werden, dass der Körper des Benutzers das Signal leiten kann und der Injektionspunkt nicht so nah am Benutzerinteraktionspunkt liegt, dass die Punktelektrode selbst auf einem sinnvollen Niveau mit den verschiedenen Empfängern interagiert, die die Interaktion messen. Wenn man sich auf einen Injektionspunkt oder einen Interaktionspunkt bezieht, sollte man verstehen, dass sich dies nicht auf einen tatsächlichen Punkt bezieht, sondern auf einen Bereich, in dem das Signal injiziert wird bzw. in dem die Interaktion stattfindet. In einer Ausführungsform ist der Injektionspunkt eine relativ kleine Fläche. In einer Ausführungsform ist der Interaktionspunkt ein relativ kleiner Bereich. In einer Ausführungsform ist der Interaktionspunkt ein Fingerpad. In einer Ausführungsform ist der Interaktionspunkt ein großer Bereich. In einer Ausführungsform ist der Interaktionspunkt eine ganze Hand. In einer Ausführungsform ist der Interaktionspunkt eine ganze Person.
In einer Ausführungsform befinden sich Punktelektroden am Mittelfinger und Fingerspitzen können als die Körperstelle des Interaktionsbereichs verwendet werden. In einer Ausführungsform, bei der mehrere Injektionspunkte an einem Körper verwendet werden, können andere Positionen des Körpers geerdet werden, um die Signale besser zu isolieren. In einer Ausführungsform werden Frequenzen am Mittelfinger auf mehreren Ziffern injiziert, während ein Erdungskontakt in der Nähe eines oder mehrerer der proximalen Knöchel platziert wird. Erdungskontakte können in Form und Eigenschaften ähnlich (oder identisch) sein wie Elektrodenpunkte. In einer Ausführungsform können zur direkten Anwendung auf der Haut ähnliche Punktelektroden unter Verwendung eines Silber- oder Silberchlorid-Sensorelements verwendet werden. In einer Ausführungsform wird die Identität der Finger in der Nähe eines bestimmten Sensors verstärkt, indem jedem Finger unterschiedliche Frequenzen zugeführt und um ihn herum und/oder zwischen ihm geerdet werden. So können beispielsweise fünf Injektor-Pads nahe der fünf Knöchel positioniert werden, an denen sich die Finger mit der Hand verbinden, und zehn einzigartige, frequenzorthogonale Signale (Frequenz orthogonal zu den anderen injizierten Signalen und den vom Berührungsdetektor verwendeten Signalen) werden über jedes der fünf Injektor-Pads in die Hand injiziert. In dem Beispiel injiziert jedes der fünf Injektor-Pads zwei separate Signale, und in einer Ausführungsform befindet sich jedes Signalpaar bei relativ weit entfernten Frequenzen voneinander, da höhere und niedrigere Frequenzen unterschiedliche Erfassungseigenschaften aufweisen.
In einer Ausführungsform können Punktelektroden sowohl zum Injizieren (z. B. Senden) als auch zum Empfangen von Signalen verwendet werden. In einer Ausführungsform können das oder die injizierten Signale periodisch sein. In einer Ausführungsform können das oder die injizierten Signale sinusförmig sein. In einer Ausführungsform kann ein injiziertes Signal ein oder mehrere aus einem Satz von eindeutigen orthogonalen Signalen umfassen. In einer Ausführungsform kann ein injiziertes Signal ein oder mehrere aus einem Satz eindeutiger orthogonaler Signale umfassen, wobei andere Signale aus diesem Satz auf anderen Punktelektroden übertragen werden. In einer Ausführungsform kann ein injiziertes Signal ein oder mehrere aus einem Satz eindeutiger orthogonaler Signale umfassen, wobei andere Signale aus diesem Satz auf den Reihen eines heterogenen Sensors übertragen werden. In einer Ausführungsform kann ein injiziertes Signal ein oder mehrere aus einem Satz einzigartiger orthogonaler Signale umfassen, wobei andere Signale aus diesem Satz sowohl auf anderen Punktelektroden als auch auf den Reihen eines heterogenen Sensors übertragen werden. In einer Ausführungsform haben die sinusförmigen Signale eine 1 Vpp. In einer Ausführungsform werden die sinusförmigen Signale durch eine Steuerungsschaltung erzeugt. In einer Ausführungsform werden die sinusförmigen Signale durch eine Steuerungsschaltung mit einem Wellenform-Generator erzeugt. In einer Ausführungsform wird ein Ausgang des Wellenform-Generators jeder Punktelektrode zugeführt, die zum Injizieren des Signals verwendet wird. In einer Ausführungsform wird mehr als ein Ausgang des Wellenform-Generators jeder Punktelektrode zugeführt, die zum Injizieren des Signals verwendet wird.
In einer Ausführungsform ist es nicht erforderlich, dass die übertragenen Sinusoide von sehr hoher Qualität sind, sondern vielmehr können das offengelegte System und die Verfahren übertragene Sinusoide aufnehmen, die mehr Taktrauschen, Frequenzvariationen (über die Zeit, Temperatur usw.), harmonische Verzerrungen und andere Unvollkommenheiten aufweisen, als normalerweise in Funkschaltungen zulässig oder wünschenswert sind. In einer Ausführungsform können mehrere Frequenzen digital erzeugt werden und verwenden dann einen relativ groben Analog-Digital-Wandlungsprozess. In einer Ausführungsform sollten die erzeugten orthogonalen Frequenzen keine einfachen harmonischen Beziehungen zueinander haben, Nichtlinearitäten im beschriebenen Generierungsprozess sollten kein Signal im Datensatz auf „alias“ schalten oder ein anderes imitieren.
In einer exemplarischen Ausführungsform wird eine einzelne Frequenz über eine Punktelektrode, die an einer von zahlreichen verschiedenen Stellen auf der Hand platziert ist, in eine Hand injiziert. Experimentelle Messungen haben gezeigt, dass die Hand mit 1 Vpp, zumindest bei einigen Frequenzen, ein guter Leiter ist und ein injiziertes Signal nahezu verlustfrei von jeder Stelle der Hand aus gemessen werden kann. In einer Ausführungsform kann eine signalinjizierte Hand zusätzliche Daten für die Berührung bereitstellen, einschließlich des Schwebens.
Somit kann in einer Ausführungsform eine signalinjizierte Hand als Signalquelle für die Empfangsantenne oder -reihen betrachtet werden. Wie in diesem Dokument verwendet, bezieht sich der Begriff Antenne oder Empfangsantenne auf leitfähiges Material, das entsprechend mit einem Empfänger verbunden ist, der auf die Antenne einfallende Signale erkennen kann; „Punkt-Sensor“, „Punkt“, „Stelle“, „Fleck“ oder „lokalisierter Punkt“ können auch in synonymer Weise mit dem Begriff Antenne verwendet werden.
In einer Ausführungsform werden verschiedene Positionen der Hand mit unterschiedlichen orthogonalen Frequenzen injiziert. Trotz der räumlich getrennten Positionen der Signalinjektionsleiter weisen innerhalb eines bestimmten Frequenz- und Vpp-Bereichs alle injizierten Frequenzen eine gleichmäßige Amplitude in der gesamten Hand auf. In einer Ausführungsform können Erdungsbereiche verwendet werden, um verschiedene Frequenzen in verschiedenen Bereichen der Hand zu isolieren.
Man betrachte ein Beispiel, bei dem eine Frequenz über eine Elektrode am Zeigefinger und eine orthogonale Frequenz über eine andere Elektrode am Ringfinger injiziert wird. In einer Ausführungsform haben beide injizierten Frequenzen eine relativ gleichmäßige Amplitude über die gesamte Hand. In einer Ausführungsform kann ein leitfähiges Material, beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Kupferband, um die proximalen Knöchel herum eingesetzt und mit der Erde verbunden werden, um eine weitgehende Isolierung der in die Finger injizierten Frequenzen zu erreichen. In einer Ausführungsform läuft ein Erdungsgrund um und zwischen allen vier Fingern herum und sorgt für die Isolierung jedes einzelnen dieser Finger. In einer Ausführungsform kann eine Erdungssenke eingesetzt werden, indem eine Punktelektrode mit der Erde verbunden und die Punktelektrode an einer Stelle zwischen den beiden Injektionselektroden mit der Haut in Kontakt gebracht wird. In einer Ausführungsform kann ein geerdeter Leiter bewirken, dass die Amplitude, die einem Injektor näher ist, wesentlich größer ist als die Amplitude eines anderen, weiter entfernten Injektors, insbesondere wenn der Weg vom weiter entfernten Injektor zum Messpunkt den geerdeten Leiter kreuzt. In einer Ausführungsform kann ein geerdeter Leiter um die Knöchel herum bewirken, dass die Amplitude der Zeigefingerfrequenz deutlich größer ist als die Amplitude der Ringfingerfrequenz.
In einer Ausführungsform ermöglicht die Isolierung der Finger die Identifizierung verschiedener Finger aus den Sensordaten, aus der Frequenz oder den Frequenzen mit dem Signal mit der höchsten Amplitude, wo sie empfangen werden, z. B. auf Reihen, auf Antennen oder Punktsensoren.
Die 2A und AB zeigen einen exemplarischen Messaufbau. In einer Ausführungsform wird ein Injektionssignalleiter auf der Rückseite des Zeigefingers und Messungen an Punktelektroden auf der Handflächenseite des Zeigefingers, des Mittelfingers, des Ringfingers und der Handfläche durchgeführt. In einer Ausführungsform wird die Erdung mit Kupferband hergestellt, das alle Knöchel auf der Hand-Hinter- und Vorderseite abdeckt. In einer Ausführungsform kann die Erdung mit geflochtenem Kupfer um die Knöchel herum hergestellt werden.
3 zeigt exemplarische Amplitudenmessungen des frequenzinjizierten Zeigefingers zur Erhöhung der Frequenzen eines 1 Vpp Sinussignals bei Variationen der Punktelektrodenpositionen, d. h. Zeigefinger, Mittel, Ringfinger und Handfläche.
3 veranschaulicht, dass in einer Ausführungsform die am Injektionsfinger, d. h. am Zeigefinger, gemessene Amplitude für jede Frequenz höher ist als an den anderen Stellen. In einer Ausführungsform nimmt der Amplitudenunterschied zwischen dem isolierten Finger und anderen Bereichen mit zunehmender Frequenz zu. In einer Ausführungsform können innerhalb eines Bereichs höhere Frequenzen besser isoliert werden als niedrigere Frequenzen. In der exemplarischen Ausführungsform sind die Handflächenmaße höher als die Ringfingermaße. Die Handflächenmessungen können höher sein als die Ringfingermessungen, da die Handflächenelektrode näher an der Injektionselektrode liegt. Die Handflächenmaße können höher sein als die Ringfingermaße, da zwischen Ring- und Zeigefinger mehr Erdungsabdeckung vorhanden ist. In der exemplarischen Ausführungsform sind die Mittelfingermaße höher als die Ringfinger- und Handflächenmaße. Die Mittelfinger-Messungen können höher sein als die Ringfinger- und Handflächenmessungen, da zwischen Zeige- und Mittelfinger eine Stromschwankung besteht, da sie nahe beieinander liegen. Dennoch zeigen in einer Ausführungsform unter Verwendung eines Masse- und Signalinjektors andere Stellen als der Zeigefinger ähnliche Spannungen, da sie deutlich niedriger sind als der Zeigefinger (d. h. die Quelle der interessierenden Frequenz), insbesondere bei höheren Frequenzen. In einer Ausführungsform können die Frequenzen in jedem Finger isoliert werden, so dass ein Empfangssensor den mit ihm interagierenden Finger anhand seiner Frequenz identifizieren kann.
Im Hinblick auf 4 ist ein Verdrahtungs- und Abschirmschema für einen lokalisierten Punktsensor dargestellt. In einer Ausführungsform gibt es zwei Hauptkomponenten, den Punktsensor und eine Adapterplatine (bezeichnet als FFC-Platine). In einer Ausführungsform kann der Punktsensor eine Oberfläche zwischen mehreren Quadratzentimetern und einem Bruchteil eines Quadratzentimeters aufweisen. In einer Ausführungsform kann der Punktsensor eine Oberfläche von etwa 1 cm² aufweisen. In einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Punktsensors im Allgemeinen flach. In einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Punktsensors gewölbt. In einer Ausführungsform ist die Oberfläche des Punktsensors senkrecht zur Richtung der beabsichtigten Empfindlichkeit ausgerichtet. Der Punktsensor kann eine beliebige Form haben. In einer Ausführungsform ist der Punktsensor quadratisch. In einer Ausführungsform beträgt der Punktsensor 10 mm x 10 mm. In einer Ausführungsform besteht das Innere des Punktsensors aus einem Kupfergeflecht und das Äußere des Punktsensors aus einem Kupferband.
In einer Ausführungsform ist der Punktsensor elektrisch mit einem Empfängerkanal auf einer Adapterplatte verbunden. In einer Ausführungsform ist der Punktsensor elektrisch verbunden zu einem Empfängerkanal auf einer Adapterplatine über ein abgeschirmtes Koaxialkabel. In einer Ausführungsform ist ein Ende des Innenleiterkabels vom abgeschirmten Koaxialkabel mit dem Punktsensor verlötet. In einer Ausführungsform wird ein Ende des Innenleiterkabels aus dem Koaxialkabel mit dem Kupfergeflecht im Inneren des Punktsensors verlötet und das andere Ende des Innenleiters mit einem Empfängerkanal auf der Adapterplatte verbunden. In einer Ausführungsform ist die koaxial geflochtene Abschirmung (d. h. der Außenleiter) geerdet. In einer Ausführungsform ist die koaxial geflochtene Abschirmung an einem Erdungspunkt auf der Adapterplatine geerdet. In einer Ausführungsform kann eine Erdung der Koaxialabschirmung die Interferenz (EMI/RFI) zwischen dem Kanal des Empfängers und dem Punktsensor reduzieren. In einer Ausführungsform kann die Erdung der Koaxialabschirmung Störungen oder Überlagerungen zwischen dem Empfangssignal und anderen Kabeln oder elektronischen Geräten reduzieren. In einer Ausführungsform reduziert die Erdung der Koaxialabschirmung den Kapazitätseffekt des Koaxialkabels selbst.
Eine Adapterplatine ist die Schnittstelle zwischen den Punktsensoren und der Schaltung (4 beschriftete FFC-Platine), die die Stärke der an den Punktsensoren empfangenen orthogonalen Signale messen kann. Eine Adapterplatine kann auch als Schnittstelle zwischen einer signalerzeugenden Schaltung und Injektionselektroden verwendet werden. Eine Adapterplatine sollte so gewählt werden, dass sie über genügend Empfangskanäle für die gewünschte Anzahl von Punktsensoren verfügt. In einer Ausführungsform sollte die Adapterplatine so gewählt werden, dass sie über ausreichende Signalerzeugungskanäle für die Anzahl der gewünschten Injektionssignalleiter verfügt. In einer Ausführungsform kann ein Flex-Verbinder verwendet werden, um die Adapterplatine mit einer Schaltung zu verbinden, die orthogonale Signale erzeugen oder die Stärke der empfangenen orthogonalen Signale messen kann.
In einer Ausführungsform ermöglicht die Frequenzinjektion eine genauere Messung des Schwebens, d. h. der kontaktlosen Berührung. In einer Ausführungsform kann die kapazitive FMT-Abtastung verbessert werden, wenn sie durch Frequenzinjektion unterstützt wird. Für eine Beschreibung des kapazitiven FMT-Sensors siehe im Allgemeinen die frühere US-Patentanmeldung Nr. 13/841.436 , eingereicht am 15. März 2013 mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“ und US-Patentanmeldung Nr. 14/069,609 , eingereicht am 1. November 2013 unter dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“. Da die Frequenzinjektion eine Frequenz oder mehrere Frequenzen auf den Körper eines Benutzers anwendet, kann der Körper des Benutzers als Leiter dieser Frequenz auf einen kapazitiven FMT-Sensor wirken. In einer Ausführungsform ist eine injizierte Frequenz eine Frequenz, die orthogonal zu den Frequenzen ist, die auf den kapazitiven FMT-Sensorsendern übertragen werden. In einer Ausführungsform sind mehrere injizierte Frequenzen sowohl frequenzorthogonal zueinander als auch frequenzorthogonal zu den Frequenzen, die auf den kapazitiven FMT-Sensorsendern übertragen werden. In einer Ausführungsform werden die Spalten bei der Kombination von Frequenzinjektion mit FMT zusätzlich als Empfänger verwendet, um auf die injizierte(n) Frequenz(en) zu hören. In einer Ausführungsform werden bei der Kombination von Frequenzinjektion mit FMT sowohl die Reihen als auch die Spalten zusätzlich als Empfänger verwendet, um auf die injizierte(n) Frequenz(en) zu hören. In einer Ausführungsform liefert die Interaktion zwischen einem frequenzinjizierten Körper und einem schnellen Multi-Touch-Sensor Schwebeinformationen in größeren Abständen als eine ähnliche Interaktion ohne Frequenzinjektion.
Demonstrative Frequenz-InjektionsAusführungsformen
In einer Ausführungsform wird eine erste Frequenz an eine der beiden Fingerelektroden angelegt, und eine zweite Elektrode ist geerdet. In einer Ausführungsform wird eine erste Frequenz an eine der beiden Fingerelektroden und eine zweite Frequenz an die andere der beiden Fingerelektroden angelegt, während die dritte Elektrode geerdet ist. In einer Ausführungsform wird eine erste Frequenz an eine der drei Fingerelektroden angelegt, eine zweite Frequenz an eine der beiden anderen Fingerelektroden, eine dritte Frequenz an die andere Fingerelektrode und eine vierte Elektrode ist geerdet. In einer Ausführungsform wird eine erste Frequenz an eine der vier Fingerelektroden angelegt, eine zweite Frequenz an eine der anderen drei Fingerelektroden, eine dritte Frequenz an eine der anderen beiden Fingerelektroden, eine vierte Frequenz an die andere Fingerelektrode und eine fünfte Elektrode ist geerdet. In einer Ausführungsform wird eine erste Frequenz an eine der fünf Fingerelektroden angelegt, eine zweite Frequenz an eine der anderen vier Fingerelektroden, eine dritte Frequenz an eine der anderen drei Fingerelektroden, eine vierte Frequenz an eine der anderen beiden Fingerelektroden und eine fünfte Frequenz an die andere Fingerelektrode, während eine sechste Elektrode geerdet ist. In einer Ausführungsform werden Wärmekarten mit Signalstärkewerten aus den Empfangskanälen erzeugt, wenn sich die Finger in der Hand, die einen solchen Handschuh tragen, im Raum darüber bewegen und mit den verschiedenen Punktsensoren in Kontakt kommen, wie in 5 dargestellt.
5 zeigt eine exemplarische Ausführungsform, bestehend aus einem 2x2-Raster von Punktsensoren, die quadratisch und kreisförmig auf einer ebenen Fläche äquidistant angeordnet sind. Wie in diesem Dokument verwendet, spiegelt der Begriff exemplarische Ausführungsform wider, dass die Ausführungsform eine demonstrative Ausführungsform oder eine exemplarische Ausführungsform ist; der Begriff exemplarisch soll nicht darauf schließen, dass die Ausführungsform gegenüber einer anderen Ausführungsform bevorzugt oder wünschenswerter ist als eine andere Ausführungsform, noch dass sie eine bestmögliche Ausführungsform repräsentiert. In einer Ausführungsform ist jeder Punktsensor 10-15 mm voneinander entfernt angeordnet. Jeder der Punktsensoren ist über ein abgeschirmtes Koaxialkabel mit den Empfangskanälen der Adapterplatine (bezeichnet als FFC-Platine) verbunden. In einer Ausführungsform ist die Koaxialabschirmung geerdet. In einer Ausführungsform wird ein Spannungspuffer mit einem Operationsverstärker ebenfalls referenziert. In einer Ausführungsform ist er, anstatt die äußere Abschirmung der Koaxialspule zu erden, mit dem Ausgang des Spannungspuffers verbunden, während der Eingang des Puffers mit den Empfangskanälen der Adapterplatine verbunden ist.
6 zeigt eine exemplarische Ausführungsform, die Punktelektroden an verschiedenen Stellen an Hand und Fingern platziert. In einer Ausführungsform sind zwei Punktelektroden auf der Rückseite des Zeige- bzw. Ringfingers angeordnet, während eine dritte Punktelektrode auf der Rückseite der Hand angeordnet ist. Die beiden auf den Fingern positionierten Punktelektroden werden als Injektionssignalleiter verwendet, während die dritte Punktelektrode geerdet ist, um die Isolierung der einzelnen orthogonalen Frequenzen zu unterstützen, die an die Elektroden auf den Fingern gesendet werden. In einer Ausführungsform kann ein fingerloser Handschuh mit an seiner Innenseite angebrachten Elektroden verwendet werden. In einer Ausführungsform können andere Mittel zum Einsatz der Elektroden verwendet werden (z. B. Fingerhandschuhe, Handschuhe aus verschiedenen Materialien und Größen, Gurte, ein Gurtgeschirr, selbstklebende Elektroden, etc.).
Die 7A-7D zeigen 2x2-Wärmekarten, die sich aus der Injektion einer einzelnen Frequenz durch eine Signalinjektionselektrode ergeben, die auf der Rückseite der Hand eines Benutzers platziert ist, wenn die Hand in der Nähe schwebt und das in 5 dargestellte 2x2-Punkt-Sensor-Raster berührt. In dieser Ausführungsform fungiert der menschliche Körper (d. h. die Hand) als aktive Signalquelle für die Empfangspunktsensoren. In einer exemplarischen Ausführungsform wird eine 1 Vpp Sinuswelle von 117.187,5 Hz durch eine Elektrode auf dem Handrücken injiziert. Die Empfangssignalpegel für jeden Punktsensor werden über FFT-Werte des Signals in dB gemessen (20 × log10 der FFT des Empfangssignals für die injizierte Frequenz). In einer Ausführungsform gilt: Je stärker die empfangenen Signale, desto höher die FFT-Werte. Die in den Ergebnissen angezeigten dB-Werte sind die positive Differenz zu einem Referenzwert für jeden Sensor, der erfasst wurde, wenn die frequenzinjizierte Hand 10 cm über das Punkt-Sensor-Raster angehoben wurde. Die 2x2-Wärmekarte (hier auch als FFT-Gitter bezeichnet) spiegelt für jeden der vier Punktsensoren einen Wert wider. In einer Ausführungsform können für jeden der Punktsensoren mehrere (z. B. quadratische) Werte bereitgestellt werden. Die interagierende Hand ist die einzige Sendequelle in dieser exemplarischen Ausführungsform, so dass die Werte auf dem FFT-Raster steigen, wenn sich die Hand von einem entfernten Schwebezustand zum Kontakt mit dem Punktsensor bewegt. In den 7A-7D zeigt das FFT-Gitter die größte Amplitude für den Punktsensor, den der Finger kontaktiert, und dieser Kontakt erzeugt Werte von mehr als 20 dB aus der 10-cm-Referenzkalibrierung.
Die 8A-8C zeigen ebenfalls das FFT-Raster, das die Ergebnisse widerspiegelt, wenn die gleiche Hand mit zwei Punktsensoren in Kontakt kommt. Wie bei 7 zeigt das FFT-Raster eine größere Amplitude für die Punktsensoren, die die Finger berühren. Beachten Sie, dass bei der Testausführungsform Sensoren ohne Kontakt oft Werte über 15 dB anzeigen; diese hohen Signalwerte werden als Folge unerwünschter Überlagerungen zwischen den Empfangskanälen auf der aktuellen Platine angesehen und können durch eine effektivere Trennung der Kanäle verhindert werden.
Die 9A-9D zeigen das FFT-Raster, das die Ergebnisse widerspiegelt, wenn die Hand in Richtung des Punkt-Sensor-Rasters bewegt wird. 9A-9D zeigen eine Signalwertdifferenz von mehr als 11 dB, wenn die frequenzinjizierte Hand aus einem Abstand von ca. 10 cm in Richtung des Punkt-Sensor-Rasters bewegt wird. In einer Ausführungsform ändern sich die dB-Werte für alle Punktsensoren im Raster im Wesentlichen linear.
In einer Ausführungsform hat die Verwendung mehrerer Frequenzen den Vorteil, dass sie die interagierenden Finger gleichzeitig identifizieren kann. In einer Ausführungsform ermöglicht das FFT-Raster für jede Frequenz die Erfassung des Kontakts mit einem Sensor basierend auf der Amplitude. In einer Ausführungsform ermöglichen die Amplituden für jedes Raster auch die Identifizierung, wo mehrere injizierte Finger gleichzeitig verschiedene Sensoren berühren. In einer Ausführungsform ist die Mehrfrequenzinjektion mittels mehrerer Elektroden eine effektive Möglichkeit, verschiedene Teile der Hand zu charakterisieren, um sie kontinuierlich auf einem Sensorraster mit Berührungssignalstärken (d. h. Schwebe- und Kontaktsignalstärke) bei jeder Frequenz abzubilden.
Die 10A-10D zeigen eine 2x2-Wärmekarte, die sich aus verschiedenen Handbewegungen ergibt, bei denen zwei orthogonale Frequenzen injiziert werden. In einer exemplarischen Ausführungsform werden zwei orthogonale Frequenzen über zwei getrennte Injektionselektroden injiziert - eine an einem Zeigefinger und eine an einem Ringfinger und eine Erdungselektrode auf dem Handrücken, die sich im Bereich des in 5 dargestellten 2x2-Punkt-Sensor-Rasters bewegt (d. h. schwebt und Kontakt herstellt). In dieser exemplarischen Ausführungsform, obwohl die Hand als aktive Signalquelle der beiden orthogonalen Frequenzen fungiert, variiert aufgrund der beschriebenen exemplarischen Konfiguration die Amplitude der beiden orthogonalen Frequenzen über Teile der Hand. In einer exemplarischen Ausführungsform werden zwei 1 Vpp Sinuswellen von 117.187,5 Hz und 121.093,75 Hz an die Index- bzw. Fingerelektrode gesendet. Die Empfangssignalpegel für jeden Punktsensor werden über FFT-Werte des Signals in dB gemessen (20 x log10 der FFT des Empfangssignals für die injizierte Frequenz). In einer Ausführungsform werden stärkere Empfangssignale als höhere FFT-Werte reflektiert. Wie zuvor sind die in den Ergebnissen dargestellten dB-Werte die positive Differenz zu einem Referenzwert für jeden Sensor, der erfasst wird, wenn die frequenzinjizierten Finger 10 cm über das Punkt-Sensor-Raster angehoben werden. Die 2x2-Wärmekarte (hier auch als FFT-Raster bezeichnet) spiegelt einen Wert für jeden der vier Punktsensoren oben und einen Wert für jeden der vier Punktsensoren unten wider - die beiden Wertesätze, die der Stärke der beiden orthogonalen Signale entsprechen. In einer Ausführungsform können für jede der Frequenzen für jeden der Punktsensoren mehrere (z. B. Quadratur-)Werte bereitgestellt werden. Die interagierenden Finger sind die einzigen Sendequellen in dieser exemplarischen Ausführungsform, so dass die Werte auf dem FFT-Raster steigen, wenn die Finger ihre Berührung von einem fernen Schwebezustand zum Kontakt bewegen. Die Position des injizierten Zeigefingers und die Werte für jeden Sensor für jede Frequenz sind in den 10A-10D zu sehen. Das FFT-Raster zeigt die größte Amplitude für den Punktsensor, die der injizierte Zeigefinger kontaktiert, und dieser Kontakt erzeugt Werte von mehr als 20 dB aus der 10-cm-Referenzkalibrierung.
Die Position des injizierten Ringfingers und die Werte für jeden Sensor für jede Frequenz sind in den 11A-11D zu sehen. Das FFT-Raster zeigt die größte Amplitude für den Punktsensor, die der injizierte Ringfinger kontaktiert, und der Kontakt erzeugt aus der 10-cm-Referenzkalibrierung Werte von mindestens 22 dB und oft über 30 dB. Wie bereits erwähnt, werden in den veranschaulichenden Ausführungsformen hohe Signalpegelwerte der kontaktlosen Sensoren vermutlich auf unerwünschte Überlagerungen zwischen den Empfangskanälen auf der Testumgebungsplatine zurückzuführen sein. Das unerwünschte Überlagern kann durch eine effektivere Isolierung der Kanäle gemildert werden.
Die 12A-12D zeigen eine 2x2-Wärmekarte, die sich aus verschiedenen Handbewegungen ergibt, bei denen zwei orthogonale Frequenzen in die Finger injiziert werden und sich beide injizierten Finger bewegen und Kontakt mit den Punktsensoren herstellen. Die Messungen werden mit dem gleichen exemplarischen Aufbau wie in Verbindung mit den 10A-10D und 11A-11D durchgeführt. Die Position des injizierten Zeigefingers und des injizierten Ringfingers sowie die Werte für jeden Sensor für jede Frequenz sind in den 12A-12D ersichtlich. Wie bereits erwähnt, zeigt das FFT-Raster die größte Amplitude für den Punktsensor, die die injizierten Finger berühren, und dieser Kontakt erzeugt Werte von mehr als 20 dB aus der 10-cm-Referenzkalibrierung. Wie bereits erwähnt, zeigen die Werte der kontaktlosen Sensoren im demonstrativen Aufbau oft hohe Signalpegel, die vermutlich auf unerwünschte Überlagerungen zwischen den Empfangskanälen auf der Testumgebungsplatine zurückzuführen sind. Das unerwünschte Überlagern kann gemildert werden, indem die Kanäle effektiver isoliert werden.
13A-13D zeigen eine 2x2-Wärmekarte, die sich aus verschiedenen Handbewegungen ergibt, bei denen zwei orthogonale Frequenzen in die Finger injiziert werden und die Hand sich über das Punkt-Sensor-Raster bewegt und Kontakt mit diesem aufnimmt. Die Messungen werden mit dem gleichen exemplarischen Aufbau wie in Verbindung mit den 10A-10D und 11A-11D durchgeführt. Die Position der Hand mit dem injizierten Zeigefinger und dem injizierten Ringfinger sowie die Werte für jeden Sensor für jede Frequenz sind in den 12A-12D zu sehen. Zu beachten ist, dass sich die Finger im Gegensatz zu den 12A-12D berühren und somit die isolierende Wirkung der Erdungselektrode abgeschwächt wird. Das FFT-Raster zeigt eine im Wesentlichen lineare Änderung der Amplitude, die zunimmt, wenn sich die mit Doppelfrequenz injizierte Hand dem Punktsensor nähert. Der Kontakt erzeugt in allen Punktsensoren Werte von nahezu 10 dB.
Diese illustrativen und exemplarischen Ausführungsformen zeigen die Frequenzen, die die Punktsensoren empfangen und die zuverlässige kontaktlose Berührungsinformationen (d .h. Schwebeinformationen) liefern, weitaus mehr als herkömmliche kapazitive Sensorsysteme oder schnelle Multi-Touch-Systeme, wie in 1. dargestellt. Aufgrund der Größe und des Abstands der Punktsensoren kann die Auflösung bei Nahkontakt und die Kontaktempfindlichkeit jedoch geringer sein als die Empfindlichkeit, die durch herkömmliche kapazitive Abtastung oder schnelle Multi-Touch-Systeme erzeugt wird.
In einer Ausführungsform kann die Effizienz der Leitfähigkeit durch den Körper von der Frequenz eines injizierten Signals beeinflusst werden. In einer Ausführungsform können Erdungselektroden oder -bänder so positioniert werden, dass die Frequenz eines injizierten Signals die Effizienz der Leitfähigkeit durch den Körper beeinflusst. In einer Ausführungsform werden mehrere orthogonale Frequenzen von einer einzigen Elektrode injiziert. Eine Vielzahl von aussagekräftigen Informationen kann aus unterschiedlichen Amplituden von orthogonalen Signalen bestimmt werden, die von derselben Elektrode injiziert werden. Man betrachte als Beispiel eine niedrigere Frequenz und ein höherfrequentes Signal, die beide über eine einzige Elektrode injiziert werden. In einer Ausführungsform ist bekannt, dass das niederfrequente Signal (z. B. 10 KHz-Signal) über die Entfernung mit einer langsameren Rate als das höherfrequente Signal (z. B. 1 MHz-Signal) die Amplitude verliert. In einer Ausführungsform, in der die beiden Frequenzen erfasst werden (z. B. ein Reihen- oder Punktsensor), kann die Amplitudendifferenz (z. B. Vpp) verwendet werden, um Informationen über den vom Signal zurückgelegten Weg zu bestimmen. In einer Ausführungsform kann die Multifrequenz-Injektion, die auf einer Seite einer Hand durchgeführt wird, an den Spitzen jedes Fingers unterschieden werden. In einer Ausführungsform können die an verschiedenen Stellen des Körpers empfangenen Signale verwendet werden, um Informationen über die Position der Elektrode zu liefern, die diese Signale bereitstellt. In einer Ausführungsform kann das Delta zwischen der Amplitude in zwei Signalen, die von derselben Injektionselektrode injiziert und an einer anderen Stelle am Körper erfasst werden, Informationen über den Weg von der Elektrode zum Abtastpunkt und/oder die relative Position der Elektrode in Bezug auf den Abtastpunkt liefern. Für einen Fachmann wird angesichts dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass eine Injektionskonfiguration in einer Ausführungsform mehrere Elektroden umfassen kann, die jeweils mehrere Frequenzen verwenden.
Heterogener Sensor-Verteiler
In einer Ausführungsform können die Muster des Sensors, heterogen oder nicht, in einem Verteiler gebildet werden, der auf, mit, innerhalb oder um ein Objekt gelegt werden kann. In einer Ausführungsform können die Muster des Sensors durch mehrere Verteiler gebildet werden, die auf, mit, innerhalb oder um ein Objekt oder andere Verteiler gelegt werden können. Der Begriff „Muster“, wie er in den beiden vorherigen Sätzen verwendet wird, bezieht sich im Allgemeinen auf das leitfähige Material, das in einigen Ausführungsformen ein Gitter oder Netz ist und das von den Bewegungen oder anderen Dingen, die der Sensor erfasst, beeinflusst wird. In einer Ausführungsform sind die Muster auf einem Substrat angeordnet. In einer Ausführungsform werden die Muster in Schichten erzeugt. In einer Ausführungsform können die Reihen und Spalten auf gegenüberliegenden Seiten desselben Substrats gebildet werden (z. B. Folie, Kunststoff oder anderes Material bieten den erforderlichen physikalischen Abstand und die Isolierung zwischen ihnen). In einer Ausführungsform können die Reihen und Spalten auf den gleichen Seiten desselben Substrats und an verschiedenen räumlichen Stellen gebildet werden (z. B. Folie, Kunststoff oder anderes Material sorgen für den erforderlichen physikalischen Abstand und die Isolierung zwischen ihnen). In einer Ausführungsform können die Reihen und Spalten auf der gleichen Seite eines flexiblen Substrats gebildet werden. In einer Ausführungsform können die Reihen und Spalten auf gegenüberliegenden Seiten eines flexiblen Substrats gebildet werden. In einer Ausführungsform können die Reihen und Spalten auf separaten Substraten gebildet werden und diese Substrate als Verteiler oder als Teil eines Verteilers zusammengeführt werden.
In einer Ausführungsform kann ein Sensorverteiler auf einer Oberfläche platziert werden, um das Erfassen von kontakt- und berührungslosen Ereignissen auf, in der Nähe oder in einiger Entfernung von der Oberfläche zu ermöglichen. In einer Ausführungsform ist der Sensorverteiler ausreichend flexibel, um über mindestens einen Radius gekrümmt zu sein. In einer Ausführungsform ist der Sensorverteiler ausreichend flexibel, um einer zusammengesetzten Krümmung standzuhalten, wie beispielsweise der Form einer regelmäßigen oder länglichen Kugel oder eines Toroids. In einer Ausführungsform ist der Sensorverteiler ausreichend flexibel, um über mindestens einen Teil einer Spielsteuerung gekrümmt zu sein. In einer Ausführungsform ist der Sensorverteiler ausreichend flexibel, um über mindestens einen Teil eines Lenkrads gekrümmt zu sein. In einer Ausführungsform ist der Sensorverteiler ausreichend flexibel, um mindestens einen Teil eines beliebig geformten Objekts, zum Beispiel, und nicht ausschließlich darauf beschränkt, eine Computermaus, zu umschließen.
14 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Leiterschicht zur Verwendung in einem heterogenen Sensor. In einer Ausführungsform, wie in 14 veranschaulicht, sind zusätzliche Reihenleiter 10 auf einer Schicht vorgesehen, die mit dem Sensorverteiler verbunden ist. In einer Ausführungsform sind die Reihen und Spalten auf jeder Seite eines Kunststoffsubstrats angeordnet, das einen physikalischen Spalt zwischen ihren Schichten schafft, während die zusätzlichen Reihenleiter 10 auf einem separaten Kunststoffstück angeordnet sind und die beiden Kunststoffplattene als Teil des Sensorverteilers in unmittelbare Nähe gebracht werden.
15 veranschaulicht einen schematischen Aufbau eines exemplarischen heterogenen Sensors 20(a) mit Reihenleitern 12 und Spaltenleitern 14. In einer Ausführungsform sind zusätzliche Reihenleiter 10 (in einer separaten Schicht) im Wesentlichen parallel zu den anderen Reihenleitern 12 ausgerichtet. In einer Ausführungsform können sich die Reihenleiter 12 und die zusätzlichen Reihenleiter 10 auf gegenüberliegenden Seiten eines gemeinsamen Substrats befinden (nicht in 15 zur besseren Ansicht dargestellt). In einer Ausführungsform können die Reihenleiter 12 und die zusätzlichen Reihenleiter 10 auf verschiedenen Substraten liegen. In einer Ausführungsform sind die zusätzlichen Reihenleiter 10 jeweils einer Reihenempfängerschaltung zugeordnet, die angepasst ist, um auf den zusätzlichen Reihenleitern 10 vorhandene Signale zu empfangen und eine Stärke für mindestens ein eindeutiges Signal zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Reihenempfängerschaltung angepasst, um Signale zu empfangen, die auf den zusätzlichen Reihenleitern 10 vorhanden sind und um eine Stärke mehrerer orthogonaler Signale zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Reihenempfängerschaltung angepasst, um Signale zu empfangen, die auf den zusätzlichen Reihenleitern 10 vorhanden sind, und um Signalstärken für die gleichen mehreren Signale zu bestimmen, wie die Schaltung, die den Empfangssignalen auf den Spalten zugeordnet ist. Somit ist der Reihenempfänger in einer Ausführungsform so ausgelegt, dass er eines der übertragenen Signale oder eine beliebige Kombination von ihnen empfängt und die Menge jedes der orthogonalen übertragenen Signale, die auf diesen zusätzlichen Reihenleitern 10 vorhanden sind, individuell misst.
In einer Ausführungsform können Reihensignale von einem Reihenleiter 12 zu einem zusätzlichen Reihenleiter 10 durch die Interaktion eines Benutzers mit dem heterogenen Sensor 20(a) geleitet werden. In einer Ausführungsform ist die Reihenempfängerschaltung angepasst, um Signale zu empfangen, die auf den zusätzlichen Reihenleitern 10 vorhanden sind, und um Signalstärken für jedes der orthogonal übertragenen Signale zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Reihenempfängerschaltung angepasst, um Signale zu empfangen, die auf den zusätzlichen Reihenleitern 10 vorhanden sind, und um Signalstärken für eines oder mehrere der orthogonal übertragenen Signale zu bestimmen. In einer Ausführungsform liefert das Bestimmen der Signalstärken für jedes der orthogonal übertragenen Signale zusätzliche Informationen über die Interaktion eines Benutzers mit dem heterogenen Sensor 20(a). In einer Ausführungsform können Signalinjektionsleiter (nicht in 15 dargestellt) einzigartige orthogonale Signale in den Körper eines Benutzers übertragen. In einer Ausführungsform ist die Reihenempfängerschaltung angepasst, um Signale zu empfangen, die auf den zusätzlichen Reihenleitern 10 vorhanden sind, und um Signalstärken für ein oder mehrere injizierte Signale zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Signalstärke bestimmt für jedes der Signale für jede Reihe. In einer Ausführungsform wird die Signalstärke in einer Wärmekarte dargestellt.
16 zeigt eine Abbildung einer Ausführungsform eines heterogenen Sensors 20(b) mit ineinandergreifenden Antennen 11. 17 zeigt eine Abbildung der Verbindung zwischen einer ineinandergreifenden Antenne 11 und der zugehörigen Empfängerschaltung. 18 zeigt eine Abbildung einer Ausführungsform eines heterogenen Sensors 20(b) mit ineinandergreifenden Antennen 11 wie in 16 gezeigt, mit Verbindungen zwischen ineinandergreifenden Antennen 11 und der zugehörigen Schaltung. Wie in diesem Dokument verwendet, bezieht sich der Begriff „Antenne“ oder „Empfangsantenne“ auf leitfähiges Material, das entsprechend mit einem Empfänger verbunden ist, der auf die Antenne einfallende Signale erkennen kann, ein Punktsensor oder Stelle oder ein lokalisierter Punkt, der auch synonym mit dem Begriff Antenne verwendet werden kann.
Wie in diesem Dokument verwendet, wird der Begriff „ineinandergreifend“ verwendet, um eine Ausrichtung zu beschreiben, bei der die Antenne eine niedrige Kopplung (z. B. keinen wesentlichen elektrischen Kontakt) mit den Reihen oder Spalten aufweist. Für eine fachkundige Person wird ersichtlich sein, dass trotz der nach dieser Definition ineinandergreifenden kapazitiven Wechselwirkung zwischen den Reihenleitern 12 oder den Spaltenleitern 14 und der Antenne 11 in einer Ausführungsform die Antenne 11 auf dem gleichen Substrat wie die Reihenleiter 12 und/oder die Spaltenleiter 14 angeordnet oder befestigt werden kann. In einer Ausführungsform kann die Antenne 11 an einem separaten Substrat von den Reihenleitern 12 und den Spalten 14 angeordnet oder befestigt werden.
In einer Ausführungsform sind die Antennen 11 im Allgemeinen senkrecht zur Richtung des Schwebens ausgerichtet. In einer Ausführungsform sind die Antennen 11 im Allgemeinen flach und leitfähig. In einer Ausführungsform könnten die Antennen 11 gewölbt und leitfähig und/oder spitz und leitfähig sein. In einer Ausführungsform bestehen die Antennen 11 beispielsweise aus Kupfergeflecht und Kupferband, leitfähigem Metall, Kupfer oder einer Kombination all dieser Materialien. In einer Ausführungsform ist die Antenne 11 klein genug, um mit den Reihenleitern 12 und den Spaltenleitern 14 ineinander zu greifen. In einer Ausführungsform ist die Antenne 11 nicht mehr als etwa 1 Quadratzentimeter groß. In einer Ausführungsform ist die Antenne 11 kleiner als 0,5 Quadratzentimeter. In einer Ausführungsform sind die Antennen 11 im Allgemeinen quadratisch. In einer Ausführungsform können die Antennen 11 auch rechteckig, kreisförmig und/oder in Form einer Linie, Polylinie oder Kurve sein. In einer Ausführungsform könnten die Antennen 11 aus einer Kombination solcher Formen bestehen.
In einer Ausführungsform sind die Antennen 11 so ausgerichtet, dass Signale in jede der Reihen der Oberfläche übertragen werden, wodurch eine Linie, Polylinie und/oder Kurve gebildet wird. In einer Ausführungsform sind die Antennen so ausgerichtet, dass Signale in jede der Spalten der Oberfläche übertragen werden, wodurch eine Linie, Polylinie und/oder Kurve gebildet wird. In einer Ausführungsform sind die Reihen oder Spalten der Antennen 11 in einem Raster angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Reihen oder Spalten der Antennen 11 in einem räumlichen Layout ähnlich der Form der Oberfläche oder des Verteilers der Vorrichtung angeordnet.
In einer Ausführungsform ist die Antennenempfängerschaltung angepasst, um auf der Antenne 11 vorhandene Signale zu empfangen und die Signalstärken für jedes der orthogonalen Sendesignale zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Antennenempfängerschaltung angepasst, um auf der Antenne 11 vorhandene Signale zu empfangen und Signalstärken für eines oder mehrere der orthogonalen Sendesignale zu bestimmen. In einer Ausführungsform ist die Antennenempfängerschaltung angepasst, um auf der Antenne 11 vorhandene Signale zu empfangen und Signalstärken für ein oder mehrere injizierte Signale zu bestimmen. In einer Ausführungsform wird für jedes der Signale für jede Antenne 11 eine Stärke bestimmt. In einer Ausführungsform wird die Signalstärke in einer Wärmekarte dargestellt.
19 zeigt eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines heterogenen Sensors 20(c) mit ineinandergreifenden Antennen 11 und Signalinjektionsleitern 13. In einer Ausführungsform sind die Signalinjektionsleiter 13 und die Antennen 11 im Wesentlichen identisch. In einer Ausführungsform können die Signalinjektionsleiter 13 und die Antennen 11 austauschbar sein. In einer Ausführungsform sind die Signalinjektionsleiter 13 bündig mit oder parallel zu der Oberfläche eines Verteilers. In einer Ausführungsform sind die Signalinjektionsleiter 13 unter der Oberfläche eines Verteilers angeordnet oder eingebettet. In einer Ausführungsform ragen die Signalinjektionsleiter 13 aus einem Verteiler heraus, um den Kontakt mit dem Subjekt der Injektion besser sicherzustellen. In einer Ausführungsform ragen die Signalinjektionsleiter 13 kuppelförmig aus einem Verteiler heraus. In einer Ausführungsform werden die Signalinjektionsleiter 13 aus Schrauben oder Nieten gebildet, die ansonsten mit der Montage oder Demontage des Objekts zusammenhängen.
20 zeigt eine Abbildung einer Ausführungsform von Verbindungen zwischen den ineinandergreifenden Antennen 11 und der zugehörigen Empfängerschaltung sowie den Signalinjektionsleitern 13 und der zugehörigen Signalansteuerungsschaltung. 21 zeigt eine Abbildung einer Ausführungsform eines heterogenen Sensors 20(c) mit ineinandergreifenden Antennen 11 und Signalinjektionsleitern 13, wie in 19 veranschaulicht. Die Konfiguration und Ausrichtung der Antennen 11 und der Signalinjektionsleiter 13 ist lediglich veranschaulichend. Für eine sachkundige Person wird es angesichts dieser Offenbarung ersichtlich sein, dass die Signalinjektionsleiter 13 zunächst so angeordnet sind, dass sie die Signalinjektion sicherstellen und dann gewährleisten, dass das entsprechende Signal die gewünschte Signalposition erreicht. Angesichts dieser Offenbarung wird für einen Fachmann auch ersichtlich sein, dass die Antennen 11 so angeordnet sind, dass ein angemessener Signalempfang und eine angemessene Auflösung gewährleistet sind. In einer Ausführungsform wird die Bewegung durch das Objekt eingeschränkt (z. B. eine Spielkonsole), und die Anordnung der Signalinjektionsleiter 13 und der Antennen 11 kann die Einschränkungen berücksichtigen.
In einer Ausführungsform kombinieren die heterogenen Sensoren 20(a), 20(b) und 20(c), wie in diesem Dokument veranschaulicht (siehe z. B. 16, 19 und 21), synergistisch die beiden Abtastmodalitäten, schnelle Multi-Touch- und Frequenzinjektion, wobei sie den gleichen orthogonalen Signalsatz und die unterschiedlichen Eigenschaften und Anforderungen der beiden Modalitäten nutzen. In einer Ausführungsform werden injizierte Signale als erhöhtes Signal auf z. B. Spaltenempfängern, Reihenempfängern und/oder Punkt-Sensorempfängern empfangen, während die Reihensignale oft als Reduzierung des Signals auf Spalten- und Reihenempfängern empfangen werden. So erscheinen in einer Ausführungsform die injizierten Signale und Reihensignale in verschiedenen Bereichen auf den Empfängern, wobei eines positiv und das andere negativ ist. In einer Ausführungsform können die injizierten Signale und Reihensignale durch Verarbeitung des empfangenen Signals unterschieden werden, ohne vorher zu wissen, welche Frequenzen injiziert werden und welche Signale auf den Reihen übertragen werden. In einer Ausführungsform kann das Injektionssignal mit einem 180-Grad-Taktversatz von frequenzorthogonalen Signalen erzeugt werden, die auf den Reihen übertragen werden. In einer Ausführungsform vergrößert das Verschieben des Taktes der injizierten Signale das Berührungsdelta.
Demonstrative Handheld-Steuerung
Der in diesem Dokument verwendete Begriff „Steuerung“ bezieht sich auf ein physikalisches Objekt, das die Funktion der Mensch-Maschine-Schnittstelle übernimmt. In einer Ausführungsform ist die Steuerung ein Handheld. In einer Ausführungsform bietet die Handheld-Steuerung sechs Freiheitsgrade (z. B. auf/ab, links/rechts, vor/zurück, Neigung, Gieren und Rollen), die getrennt von der hierin beschriebenen erfassten Berührungseingabe und Schwebe-Eingabe gezählt werden. In einer Ausführungsform kann die Steuerung weniger als sechs Freiheitsgrade vorsehen. In einer Ausführungsform kann die Steuerung mehr Freiheitsgrade bereitstellen, wie in einer Nachbildung der Bewegung einer menschlichen Hand, die allgemein von 27 Freiheitsgraden ausgeht. Der Begriff „6-DOF-Steuerung“ bezieht sich durchgängig auf Ausführungsformen, bei denen die Position und Ausrichtung der Steuerung im Raum verfolgt wird, anstatt die Gesamtzahl der Freiheitsgrade, die die Steuerung verfolgen kann, streng zu zählen, d. h. eine Steuerung wird als „6-DOF“ bezeichnet, unabhängig davon, ob zusätzliche Freiheitsgrade wie Berührungs-Tracking, Schwebe-Tracking, Tastendruck, Touchpad oder Joystick-Eingabe möglich sind. Weiterhin verwenden wir den Begriff 6-DOF, um uns auf Steuerungen zu beziehen, die in weniger als sechs Dimensionen verfolgt werden können, wie z. B. eine Steuerung, deren 3D-Position verfolgt wird, aber nicht deren Rollen/Neigen/Gieren, oder eine Steuerung, deren Bewegung nur in zwei Dimensionen oder einer Dimension verfolgt wird, aber deren Ausrichtung in drei oder vielleicht weniger Freiheitsgraden verfolgt wird.
In einer Ausführungsform ist die Steuerung so konzipiert, dass sie im Allgemeinen in die Handfläche eines Benutzers passt. In einer Ausführungsform ist die Steuerung so konzipiert, dass sie sowohl in der linken als auch in der rechten Hand verwendet werden kann. In einer Ausführungsform werden für jede der linken und rechten Hand spezielle Steuerungen verwendet.
Kapazitive Sensormuster werden im Allgemeinen als mit Reihen und Spalten ausgestattet angesehen. Zahlreiche kapazitive Sensormuster wurden bisher vorgeschlagen, siehe z. B. die frühere US-Patentanmeldung Nr. 15/099,179 , die am 14. April 2016 mit dem Titel „Capacitive Sensor Patterns“ eingereicht wurde, die gesamte Offenbarung dieser Anmeldung und die darin enthaltenen Anmeldungen durch Bezugnahme werden in diesem Dokument durch Referenz miteinbezogen. Wie in diesem Dokument verwendet, sollen sich die Begriffe Reihe und Spalte jedoch nicht auf ein quadratisches Raster beziehen, sondern auf einen Satz von Leitern, auf denen das Signal übertragen wird (Reihen) und einen Satz von Leitern, auf die das Signal gekoppelt werden kann (Spalten). Die Vorstellung, dass Signale auf Reihen gesendet und auf Spalten selbst empfangen werden, ist willkürlich, da die Signale ebenso einfach auf Leitern auf beliebig benannten Spalten übertragen und auf Leitern auf beliebig benannten Reihen empfangen werden könnten, oder beide könnten willkürlich anders benannt werden; ferner könnte der gleiche Leiter sowohl als Sender als auch als Empfänger fungieren. Wie im Folgenden näher erläutert, ist es nicht notwendig, dass die Reihen und Spalten ein Raster bilden; viele Formen sind möglich, solange die Berührung in der Nähe eines Reihen-Spalten-Schnittpunkts die Kopplung zwischen Reihe und Spalte erhöht oder verringert. In einer Ausführungsform können zwei oder mehr Sensormuster in einer einzigen Steuerung verwendet werden. In einer Ausführungsform werden drei Sensormuster in einer einzigen Handheld-Steuerung verwendet. In einer Ausführungsform wird ein Sensormuster für die daumenzentrierte Erkennung verwendet, ein anderes Sensormuster für die triggerzentrische Erkennung und ein weiteres Sensormuster für die Erkennung an anderen Stellen um den Körper der Steuerung.
Die Sender und Empfänger für alle oder eine beliebige Kombination der Sensormuster können funktionsfähig mit einer einzigen integrierten Schaltung verbunden sein, die in der Lage ist, die erforderlichen Signale zu senden und zu empfangen. In einer Ausführungsform, in der die Kapazität der integrierten Schaltung (d. h. die Anzahl der Sende- und Empfangskanäle) und die Anforderungen der Sensormuster (d. h. die Anzahl der Sende- und Empfangskanäle) es zulassen, werden alle Sender und Empfänger für alle Mehrfach-Sensormuster auf einer Steuerung durch eine gemeinsame integrierte Schaltung betrieben. In einer Ausführungsform kann der Betrieb aller Sender und Empfänger für alle mehreren Sensormuster auf einer Steuerung mit einer gemeinsamen integrierten Schaltung effizienter sein als die Verwendung mehrerer integrierter Schaltungen.
22 ist eine Abbildung einer Ausführungsform einer Handheld-Steuerung 25, die mit einem oder mehreren kapazitiven, injizierenden und/oder heterogenen Sensorelementen verwendet werden kann. In einer Ausführungsform ist die Handheld-Steuerung 25 symmetrisch, so dass sie in beiden Händen verwendet werden kann. Es ist ein gekrümmter „Finger“-Abschnitt (in nur einem Radius gekrümmt) vorgesehen, um den sich ein kapazitiver, injizierender oder heterogener Sensor wickelt. In einer Ausführungsform kann der gekrümmte Abschnitt eine zusammengesetzte Krümmung aufweisen (d. h. mehrere Krümmungsradien). So kann beispielsweise in einer Ausführungsform der gekrümmte Abschnitt der Handsteuerung 25 (mit einer vertikalen Achse) Fingerspuren (mit einer horizontalen Achse) aufweisen, wobei die Finger an bekannten Stellen ruhen können.
22 zeigt auch einen verlängerten Daumenabschnitt 26, der auf der Oberseite der Handheld-Steuerung 25 sichtbar ist und kapazitive, injizierende oder heterogene Sensorelemente umfassen kann. In einer Ausführungsform wird der daumenzentrische Sensor auf dem verlängerten Daumenabschnitt 26 eingesetzt, der eine relativ flache Oberfläche in der Nähe des Daumens ist, während die Steuerung gehalten wird. Die Taxeldichte kann von Sensormuster zu Sensormuster variieren. In einer Ausführungsform wird ein Sensormuster für den daumenzentrierten Bereich mit einer relativ hohen Taxeldichte zwischen 3,5 mm und 7 mm ausgewählt. In einer Ausführungsform ist der daumenzentrierte Bereich mit einer Taxeldichte von 5 mm versehen, um die Genauigkeit ausreichend zu verbessern, damit die erfassten Daten zur genauen Modellierung des Daumens verwendet werden können. In einer Ausführungsform ist der daumenzentrierte Bereich mit einer Taxeldichte von 3,5 mm versehen, um die Genauigkeit noch weiter zu verbessern.
Zusätzlich zur Auswahl der Taxeldichte kann ein Sensormuster ausgewählt werden, das auf der Fähigkeit basiert, im Gegensatz zum Kontakt ein weites, nahes oder mittleres Schweben zu erkennen. In einer Ausführungsform wird das Sensormuster für den daumenzentrierten Sensor so gewählt, dass er einen Schwebezustand zwischen 3 mm und 10 mm erfasst. In einer Ausführungsform wird das Sensormuster für den daumenzentrierten Sensor so gewählt, dass er eine Schwebeposition von mindestens 3 mm erfasst. In einer Ausführungsform wird das Sensormuster für den daumenzentrierten Sensor so gewählt, dass ein Schweben auf mindestens 4 mm erkannt wird. In einer Ausführungsform wird das Sensormuster für den daumenzentrierten Sensor so gewählt, dass ein Schweben auf mindestens 5 mm erkannt wird. In einer Ausführungsform wird das Sensormuster für den daumenzentrierten Sensor so gewählt, dass er eine Bewegung auf eine Entfernung erkennt, die es ermöglicht, die erfassten Daten zur genauen Modellierung des Daumens einer Population von beabsichtigten Benutzern zu verwenden.
Die 23A-23B sind Abbildungen einer Gurtkonfiguration für eine Handheld-Steuerung 25. In einer Ausführungsform wickelt sich ein einzelner Gurt 27 um die Handheld-Steuerung 25 unter ihrer Ober- und Unterseite, aber außen an ihrer rechten und linken Oberfläche. In einer Ausführungsform kann der Gurt 27 mit beiden Händen verwendet werden, indem er eine verschiebbare Verbindung entweder oben oder unten aufweist. In einer Ausführungsform kann der Gurt 27 mit beiden Händen verwendet werden, indem er auf jeder Seite elastisch ist. In einer Ausführungsform werden eine oder mehrere Elektroden zur Frequenzinjektion auf dem Gurt 27 platziert. In einer Ausführungsform werden eine oder mehrere Elektroden auf der Oberfläche der Handheld-Steuerung 25 in einer Position angeordnet, die einen erheblichen Kontakt zwischen einer Hand und den Elektroden verursacht, wenn sich die Hand zwischen dem Gurt 27 und der Handheld-Steuerung 25 befindet. In einer Ausführungsform werden die injizierten Signale des Gurtes 27 oder des Tragebands (oder der tragbaren oder der umgebenden Quelle) verwendet, um zu bestimmen, ob der Gurt 27 oder das Trageband (oder die tragbare oder die umgebende Quelle) tatsächlich von dem Benutzer getragen wird (oder sich in der richtigen Nähe befindet), oder ob die Handheld-Steuerung 25 ohne Verwendung des Gurtes 27 oder des Tragebandes (oder der tragbaren oder der umgebenden Quelle) gehalten wird.
24 ist eine Abbildung einer Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers 30(a), der auf einer gekrümmten Oberfläche wie der Handheld-Steuerung 25 verwendet werden kann. In einer Ausführungsform weist der mehrschichtige Sensorverteiler 30(a) eine Schicht aus Reihenleitern 32(a) und eine Schicht aus Spaltenleitern 34(a) auf, die durch einen geringen physikalischen Abstand getrennt sind. In einer Ausführungsform werden leitfähige Leitungen zum Anschluss an die Reihenleiter 32(a) und Spaltenleiter 34(a) verwendet. In einer Ausführungsform befinden sich mindestens ein Teil der leitfähigen Leitungen für die Reihenleiter 32(a) auf der gleichen Schicht wie die Reihenleiter 32(a). In einer Ausführungsform befinden sich mindestens ein Teil der leitfähigen Leitungen für die Spaltenleiter 34(a) auf der gleichen Schicht wie die Spaltenleiter 34(a). In einer Ausführungsform wird ein flexibles Substrat verwendet, um die Schichten von Reihenleitern 32(a) und Spaltenleitern 34(a) zu trennen. In einer Ausführungsform sind die Reihenleiter 32(a) und die Spaltenleiter 34(a) geätzt, gedruckt oder anderweitig auf gegenüberliegenden Seiten des flexiblen Substrats befestigt, das zur Trennung verwendet wird. In einer Ausführungsform sind die Reihenleiter 32(a) und die Spaltenleiter 34(b) auf separaten Substraten befestigt, die im Verteiler 30(a) in unmittelbarer Nähe zueinander liegen.
In einer Ausführungsform umfasst der mehrschichtige Sensorverteiler 30(a) ferner eine Schicht aus zusätzlichen Reihen (nicht dargestellt). In einer Ausführungsform werden leitfähige Leitungen zum Anschluss an die zusätzlichen Reihen verwendet. In einer Ausführungsform befinden sich mindestens ein Teil der leitfähigen Leitungen für die zusätzlichen Reihen auf der gleichen Schicht wie die zusätzlichen Reihen. In einer Ausführungsform wird ein flexibles Substrat verwendet, um die Schicht der zusätzlichen Reihen von den Reihen und/oder Spalten zu trennen. In einer Ausführungsform werden die zusätzlichen Reihen und eine der Reihen und Spalten auf gegenüberliegenden Seiten des zur Trennung verwendeten flexiblen Substrats geätzt, gedruckt oder anderweitig befestigt. In einer Ausführungsform sind die zusätzlichen Reihen auf einem separaten Substrat befestigt, das sich in unmittelbarer Nähe des Substrats oder der Substrate mit den Reihenleitern 32(a) und den Spaltenleitern 34(a) in dem Verteiler 30(a) befindet.
In einer Ausführungsform kann der Verteiler 30(a) um einen gekrümmten Abschnitt einer Handheld-Steuerung 25 gewickelt werden. In einer Ausführungsform kann der Verteiler 30(a) um die einfache Krümmung des gekrümmten Abschnitts der Handheld-Steuerung 25 gewickelt werden, wie in 22 gezeigt. In einer Ausführungsform kann der Verteiler 30(a) um eine Handheld-Steuerung 25 oder eine andere Form gewickelt werden, die eine zusammengesetzte Krümmung aufweist.
25 ist eine Abbildung einer Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers 30(b) mit Antennen 31. Der Verteiler 30(b) kann ein flexibles Sensorblatt sein, das in Verbindung mit der in 22 gezeigten Handheld-Steuerung 25 verwendet wird. Die Antennen 31 in 25 können auch als „Punktsensoren“, „Elektroden“ oder „Flecksensoren“ bezeichnet werden. In 25 sind die Antennen 31 als Inseln in einer geerdeten Ebene angeordnet. Bei jeder der Antennen 31 ist die Erdung vorhanden. Jede der Antennen 31 ist funktionsfähig mit einer integrierten Schaltung verbunden, die in der Lage ist, die erforderlichen Signale zu senden und zu empfangen. Die Antennen 31 haben eine verbesserte Abtastung aufgrund ihrer geerdeten Isolierung von jeder der anderen Antennen 31 am Verteiler 30(b). Ein Signalinjektionsleiter kann an anderer Stelle am Körper angeordnet sein, mit Ausnahme des am Verteiler 30(b). Der Signalinjektionsleiter injiziert Signale in den Körper (auch Infusion genannt), die dann an den Antennen 31 empfangen werden. Das empfangene Signal wird dann verwendet, um Bewegungen einer Hand oder eines Körperteils zu modellieren.
In 25 sind fünf Reihen von Antennen 31 dargestellt, die aus drei Antennen 31 pro Reihe bestehen, diese Zahlen sind willkürlich, vorbehaltlich der nachfolgend erläuterten Überlegungen und können mehr oder weniger groß sein. In einer Ausführungsform sind die fünfzehn Antennen 31 angepasst, um ein Injektions-(Infusions-)Signal zu empfangen, das in eine menschliche Hand injiziert wurde. Das Injektions-(Infusions-)Signal kann an verschiedenen Stellen auf verschiedene Weise infundiert werden, z. B. durch ein Armband, durch einen Sitz oder sogar über eine Elektrode an anderer Stelle auf der Steuerung 25. Unabhängig davon, wo und wie das Injektions-(Infusions-)Signal erzeugt wird, strahlt das Signal mit dem Signal an der Hand von allen Punkten der Hand aus. In einer Ausführungsform werden mehrere Infusionssignale von der gleichen oder unterschiedlichen Position verwendet.
In einer Ausführungsform kann der Verteiler 30(b) auf einer gekrümmten Oberfläche, wie beispielsweise einer Handheld-Steuerung 25, verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 in Reihen oder Spalten auf dem Verteiler 30(b) angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 nicht in Reihen oder Spalten auf dem Verteiler 30(b) angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 in einer Matrix angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 zufällig verteilt. In einer Ausführungsform befinden sich die Antennen 31 an vorbestimmten Stellen mit Clustern von Antennen 31 an bestimmten Stellen. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 in dichten programmierbaren Matrizen angeordnet, wobei Antennen programmierbar sind, um Rollen zu wechseln. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 bündig mit der Oberfläche der Schicht, auf der sie sich befinden. In einer Ausführungsform ragt mindestens eine der Antennen 31 aus der Schicht heraus, auf der sie sich befinden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 elektrisch mit der Steuerungsschaltung verbunden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 elektrisch mit der Empfängerschaltung verbunden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden, wobei die Abschirmung geerdet ist. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 Empfangsantennen, die als Punktsensoren verwendet werden können. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 Signalinjektionselektroden, die zur Frequenzinjektion (Infusion) verwendet werden können.
Immer noch auf den Verteiler 30(b) von 25 bezogen, ändern in einer Ausführungsform, während sich die Hand um die Steuerung 25 bewegt und/oder wickelt, ein oder mehrere einzelne Finger ihren relativen Abstand zu den Antennen 31, weil das Infusionssignal mit dem Abstand zwischen dem Finger und den Antennen 31 abnimmt, in einer Ausführungsform leisten Finger, die näher an den Antennen 31 liegen, einen stärkeren Beitrag als weiter entfernte Finger. In der abgebildeten Ausführungsform werden fünf Reihen von drei Antennen 31 verwendet, wobei jedes Paar von benachbarten Antennenreihen der Position eines um die Steuerung 25 gewickelten Fingers entspricht und jede der Antennen 31 der Position eines der um die Steuerung 25 gewickelten Fingersegmente entspricht. In einer Ausführungsform werden vier Reihen von drei Antennen 31 verwendet, wobei jede der Empfängerreihen der Position eines um die Steuerung 25 gewickelten Fingers entspricht und jede der Antennen 31 der Position eines der um die Steuerung 25 gewickelten Fingersegmente entspricht. In einer Ausführungsform werden drei Reihen von drei Antennen 31 verwendet, wobei jede der Reihen dem Zwischenfinger auf einer um die Steuerung 25 gewickelten Hand entspricht und jede der Antennen 31 der Position eines der um die Steuerung 25 gewickelten Fingersegmente entspricht.
Da die Antennen 31 beim Abtasten omnidirektional sind, kann es schwierig sein, die Position einer Sonde (z. B. eines Fingers) innerhalb des Empfängervolumens zu identifizieren. Daher kann es wünschenswert sein, das Volumen eines Empfängers einzuschränken oder zu steuern, um die Position einer Sonde leichter identifizieren zu können. Bei der Rekonstruktion der Hände können beispielsweise ungehinderte Empfänger in der Nähe eines Zeigefingers Beiträge vom Mittel-, Ring- und kleinen Finger empfangen. Dieses Verhalten führt zu Signalstörungen und erschwert die Rekonstruktion der Fingerbewegung. In einer Ausführungsform kann eine Isolationsspur (a/k/a Isolationsleiter, Isolationsantenne) in der Nähe einer Antenne 31 platziert werden, um ihr Abtastvolumen zu begrenzen.
26 ist eine Abbildung einer Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers 30(c), wie allgemein in 24 dargestellt, jedoch zusätzlich mit Antennen 31 (wie in 25). In einer Ausführungsform kann der Verteiler 30(c) auf einer gekrümmten Oberfläche, wie beispielsweise einer Handheld-Steuerung 25, verwendet werden. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 mit den Reihen 32(a) und 34(a) auf einer der Reihenschichten oder der Spaltenschichten ineinandergreifend. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 mit den Reihen 32(a) und Spalten 34(a), jedoch auf einer separaten Schicht, ineinandergreifend. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 bündig mit der Oberfläche der Schicht, auf der sie sich befinden. In einer Ausführungsform ragt mindestens eine der Antennen 31 aus der Schicht heraus, auf der sie sich befinden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 elektrisch mit der Steuerungsschaltung verbunden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 elektrisch mit der Empfängerschaltung verbunden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden, wobei die Abschirmung geerdet ist. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 Empfangsantennen, die als Punktsensoren verwendet werden können. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 Signalinjektionselektroden, die zur Frequenzinjektion verwendet werden können.
27 ist eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers 30(d), wie in 26 allgemein gezeigt, mit Antennen 31 und zusätzlichen Signalinjektionsleitern 33. In einer Ausführungsform ist der Verteiler 30(d) um eine Handheld-Steuerung 25 gekrümmt, wie sie in 22 abgebildet ist. In einer Ausführungsform sind die Signalinjektionsleiter 33 vorhanden. In einer Ausführungsform werden die Signalinjektionsleiter 33 als Kombination von Frequenzinjektoren und Punktsensoren verwendet. Angesichts dieser Offenbarung wird es für einen Fachmann ersichtlich sein, dass die Anzahl, Ausrichtung und Verwendung der zusätzlichen Signalinjektionsleiter 33 je nach Einsatzgebiet des Sensorverteilers 30(d) variieren wird.
In einer Ausführungsform sind die Signalinjektionsleiter 33 die äußersten Elektroden auf der linken und rechten Seite. In einer Ausführungsform sind die Signalinjektionsleiter 33 elektrisch mit einer Steuerungsschaltung verbunden (nicht dargestellt), die mehrere einzigartige orthogonale Signale bereitstellt. In einer Ausführungsform stellt die Steuerungsschaltung gleichzeitig mindestens eines aus mehreren eindeutigen orthogonalen Frequenzsignalen für jeden der Signalinjektionsleiter 33 zur Verfügung. In einer Ausführungsform stellt die Steuerungsschaltung gleichzeitig mehrere einzigartige orthogonale Frequenzsignale für jeden der Signalinjektionsleiter 33 zur Verfügung. In einer Ausführungsform stellt die Steuerungsschaltung gleichzeitig mindestens eines aus mehreren eindeutigen orthogonalen Frequenzsignalen für jeden der Signalinjektionsleiter 33 und für jeden der Reihenleiter 32(a) zur Verfügung. In einer Ausführungsform stellt die Steuerungsschaltung gleichzeitig mehrere aus mehreren eindeutigen orthogonalen Frequenzsignalen für jeden der Signalinjektionsleiter 33 und mindestens ein weiteres aus den mehreren eindeutigen orthogonalen Frequenzsignalen für jeden der Reihenleiter 32(a) bereit.
In einer Ausführungsform sind die fünf innersten Antennen 31 auf der linken und die fünf innersten Antennen 31 auf der rechten Seite Punktsensoren. In einer Ausführungsform sind die Punktsensoren elektrisch verbunden, um eine Empfangsschaltung (nicht dargestellt) zu erhalten, die eine Signalstärke für mehrere orthogonale Signale bestimmen kann, einschließlich mindestens der von den Signalinjektionsleitern 33 emittierten orthogonalen Signale. In einer Ausführungsform sind die Punktsensoren elektrisch verbunden, um eine Empfangsschaltung (nicht dargestellt) zu erhalten, die eine Signalstärke für mehrere orthogonale Signale bestimmen kann, einschließlich mindestens der orthogonalen Signale, die von den Signalinjektionsleitern 33 und orthogonalen Signalen, die auf den Reihenleitern 32(a) übertragen werden.
In einer Ausführungsform ist der heterogene Verteilersensor 30(d) um die Oberfläche der Handheld-Steuerung 25 von 22 gewickelt, wobei die Reihenleiter 32(a) und Signalinjektionsleiter 33 jeweils ein unterschiedliches oder mehrere aus mehreren orthogonalen Signalen aufweisen, die daraufhin von einer Steuerungsschaltung bereitgestellt werden, und die Punktsensorantennen 31 und die Spaltenleiter 34(a) jeweils elektrisch mit einer Empfangsschaltung verbunden sind, die für jede Sensorantenne 31 oder Spaltenleiter 34(a) eine Signalstärke bestimmen können, die jedem der mehreren orthogonalen Signale zugeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform werden die Signalstärken verwendet, um die Position und Ausrichtung einer Hand in Bezug auf den Sensor zu bestimmen. Und in noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Gurt 27 verwendet, um die Handheld-Steuerung 25 auf der Hand zu stützen, um der Hand teilweise eingeschränkte Bewegungsfreiheit zu bieten.
28 ist eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers 30(e). Der mehrschichtige Sensorverteiler 30(e) weist Reihenleiter 32(b) und Spaltenleiter 34(b) auf, die in einem Muster angeordnet sind.
29 ist eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers 30(f) mit Antennen 31 und Signalinjektionsleitern 33. Zusätzlich weist der mehrschichtige Sensorverteiler 30(f) Reihenleiter 32(b) und Spaltenleiter 34(b) mit dem gleichen Muster wie in 28 gezeigt auf.
30 ist eine Abbildung einer weiteren Ausführungsform eines mehrschichtigen Sensorverteilers 30(g). In 30 befinden sich die Spaltenleiter 34(c) und die Reihenleiter 32(c) auf zwei verschiedenen Bereichen, die durch einen Spalt 36 getrennt sind. Jeder der ersten und zweiten Bereiche weist Spaltenleiter 34(c) und Reihenleiter 32(c) auf. Der Spalt 36 (oder Hohlraum) trennt die Bereiche der Spaltenleiter 34(c) und der Reihenleiter 32(c). Die beiden verschiedenen Bereiche bilden einen Verteiler 30(g), der z. B. mit der Handheld-Steuerung 25 verwendet werden kann.
In einer Ausführungsform befindet sich ein Signalinjektionsleiter (nicht dargestellt) in einem anderen Bereich der Steuerung oder am Gehäuse und liefert ein Signal, das an den Spaltenleitern 34(c) und den Reihenleitern 32(c) an den beiden verschiedenen Bereichen empfangen wird. In einer Ausführungsform sind die beiden Bereiche funktionsfähig mit verschiedenen integrierten Schaltungen verbunden. In einer Ausführungsform sind die beiden Bereiche funktionsfähig mit derselben integrierten Schaltung verbunden.
In einer Ausführungsform befinden sich die Antennen 31 auf einem Bereich mit Reihenleitern 32(c) und Spaltenleitern 34(c) und die Signalinjektionselektrode 33 auf einem anderen Bereich mit Reihenleitern 32(c) und Spaltenleitern 34(c). In einer Ausführungsform befinden sich die Antennen 31 und die Signalinjektionsleiter 33 auf beiden Bereichen. Eine Ausführungsform kann einen Spalt 36 aufweisen, was zu zwei verschiedenen Bereichen führt. Eine Ausführungsform kann mehr als einen Spalt 36 aufweisen und zu vielen verschiedenen Bereichen führen. Eine Ausführungsform kann aus mehreren mehrschichtigen Sensorverteilern 30(g) bestehen. Obwohl die Reihen und Spalten unterschiedlich ausgerichtet sind, sind die obigen Beschreibungen der zutreffenden 28, 29 und 30 auch für die 24, 25, 26 und 27 anwendbar.
Unter Bezugnahme auf die 31A-31E sind nun Sensormuster zur Verwendung in Verbindung mit einem daumenzentrierten Abschnitt einer Steuerung dargestellt. In einer Ausführungsform ist das daumenzentrische Sensormuster ein aus einem Raster von Reihen- und Spaltenleitern bestehendes Muster. In einer Ausführungsform ist die Reihen-Spalten-Ausrichtung des daumenzentrierten Sensormusters in einem Winkel angeordnet, so dass die Reihen und Spalten diagonal über die Fläche des daumenzentrierten Sensormusters verlaufen, während es auf die Steuerung ausgerichtet ist. In einer Ausführungsform sind die Reihenleiter und die Spaltenleiter des daumenzentrierten Sensormusters in einem Winkel bezüglich ihrer jeweiligen Ausrichtung auf der Steuerung von etwa 30 Grad angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Reihenleiter und die Spaltenleiter des daumenzentrischen Sensormusters in einem Winkel bezüglich ihrer jeweiligen Ausrichtung auf der Steuerung von etwa 60 Grad angeordnet. In einer Ausführungsform besteht das daumenzentrische Sensormuster aus drei Schichten, die zwei Schichten von Empfängern umfassen, die im Allgemeinen diagonal in Bezug auf den daumenzentrierten Abschnitt der Steuerung verlaufen, und eine dritte Schicht von Sendern, die über, unter oder zwischen den beiden Schichten von Empfängern arbeiten und entweder im Allgemeinen horizontal oder im Allgemeinen vertikal in Bezug auf den daumenzentrierten Abschnitt der Steuerung ausgerichtet sind.
Betrachtet man nun die 31A-31C, so sind exemplarisch drei Sensormuster abgebildet, die als daumenzentriertes Sensormuster in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Obwohl diese spezifischen Beispiele zu akzeptablen Ergebnissen geführt haben, liegt es im Rahmen und Geist dieser Offenbarung, andere Sensormuster als daumenzentriertes Sensormuster im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zu verwenden. Viele andere Sensormuster werden für einen Fachmann sichtbar sein, die angesichts dieser Offenbarung als daumenzentriertes Sensormuster verwendet werden kann.
Das in 31A abgebildete Sensormuster, bei dem Reihen- und Spaltenleiter (z. B. Sende- und Empfangsantenne) in durchgezogenen und gestrichelten Linien gezeigt werden, funktioniert einwandfrei. Das in 31B gezeigte Sensormuster veranschaulicht auch Reihen- und Spaltenleiter in durchgezogenen und gestrichelten Linien. Das Sensormuster in 31B umfasst zusätzlich Entkopplungsleitungen, die in der Nähe der Zuleitungen verlaufen. Die 31C und 31D zeigen Schichten eines Dreischichtsensors, wobei die festen und gestrichelten Linien von 31C jeweils eine Schicht des Sensors darstellen und die durchgezogenen Linien von 31D eine weitere Schicht darstellen. In einer Ausführungsform werden die durchgezogenen und gestrichelten Linien von 31C alle als Spalten (z. B. Empfangsantenne) verwendet, und die durchgezogenen Linien von 31D werden als Sender verwendet. In einer Ausführungsform liefert der Dreischichtsensor eine qualitativ hochwertige Bilddarstellung zum Zwecke des daumenzentrierten Sensormusters in einer Steuerung, wie in diesem Dokument erläutert. Das Sensormuster in 31C umfasst zusätzlich breitere Entkopplungsleitungen (die als Entkopplungsebenen bezeichnet werden können), die in der Nähe der Zuleitungen verlaufen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist auch ein Teil der 31C zu sehen.
Wenn sich ein kapazitives Objekt, wie beispielsweise ein Finger, den Zuleitungen nähert, kann es zu Schmiereffekten kommen. In einer Ausführungsform können die Zuleitungen zur Reduzierung der Schmiereffekte entweder an einen entfernteren Ort verschoben werden, z. B. durch Vergrößerung der daumenzentrierten Sensorfläche. In einer Ausführungsform können die Zuleitungen zur Minderung der Schmiereffekte von der Oberfläche weg und in das Objekt gerichtet werden. Jeder von ihnen hat Nachteile, die sich für einen Fachmann zeigen werden. In einer Ausführungsform können zur Minderung der Schmiereffekte Entkopplungsleitungen, wie in 31B gezeigt, oder breitere Entkopplungsebenen, wie in 31C gezeigt, hinzugefügt werden.
Die 32A-32B sind Abbildungen einer Ausführungsform eines daumenzentrierten Sensormusters, wie in den 31A-31E allgemein abgebildet, jedoch zusätzlich mit Antennen 31 und/oder Signalinjektionsantennen 33. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 und/oder die Signalinjektionsleiter 33 mit den Reihenleitern und Spaltenleitern auf einer der Reihenschichten oder der Spaltenschichten ineinandergreifend. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 und/oder die Signalinjektionsleiter 33 mit den Reihen- und Spaltenleitern, jedoch auf einer separaten Schicht, ineinandergreifend. In einer Ausführungsform überlappen die Antennen 31 und/oder Signalinjektionsleiter 33 die Reihenleiter und/oder Spaltenleiter auf einer der Reihenschichten oder der Spaltenschichten. In einer Ausführungsform überlappen sich die Antennen 31 und/oder Signalinjektionsleiter 33 mit den Reihen- und/oder Spaltenleitern, jedoch auf einer separaten Schicht. In einer Ausführungsform sind mindestens eine der Antennen 31 und/oder die Signalinjektionsleiter 33 bündig mit der Oberfläche der Schicht, in der sie sich befinden. In einer Ausführungsform ragt mindestens eine der Antennen 31 und/oder Signalinjektionsleiter 33 aus der Schicht heraus, auf der sie sich befinden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 und/oder Signalinjektionsleiter 33 elektrisch mit der Steuerungsschaltung verbunden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 und/oder Signalinjektionsleiter 33 elektrisch mit der Empfängerschaltung verbunden. In einer Ausführungsform ist mindestens eine der Antennen 31 und/oder Signalinjektionsleiter 33 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 und/oder die Signalinjektionsleiter 33 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 und/oder die Signalinjektionsleiter 33 über ein abgeschirmtes Koaxialkabel elektrisch mit der Schaltung verbunden, wobei die Abschirmung geerdet ist. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 und/oder die Signalinjektionsleiter 33 Empfangsantennen, die als Punktsensoren verwendet werden können. In einer Ausführungsform sind die Antennen 31 Signalinjektionsantennen, die zur Frequenzinjektion (Infusion) verwendet werden können.
In einer Ausführungsform können sich die Eigenschaften von Antennen, Signalinjektions-, Reihen- und Spaltenleitern in Echtzeit ändern, um das Verhalten eines Sensordesigns dynamisch anzupassen. Zusätzlich zur Oberfläche kann das Verhalten jeder Antenne, jedes Signalinjektionsleiters, jeder Reihenleiter und/oder jeder Spaltenleiter in Echtzeit geändert werden, um das Sensordesign programmgesteuert zu verändern. Bei einer Matrix aus NxM-Antennen, die jeweils z. B. eine quadratische Geometrie von 5x5 mm aufweisen, kann das Verhalten jedes Elements dynamisch als Sender oder Empfänger bezeichnet werden. Darüber hinaus könnten einige Antennen angesichts der zuvor diskutierten Empfängerisolierungsmethode als Infusionssender (z. B. Isolatoren) bezeichnet werden, um das Reaktionsvolumen eines bestimmten Empfängers zu isolieren. Ebenso könnte eine Antenne geerdet werden, um die Reaktion von nahegelegenen Empfängern zu reduzieren.
Neben der Identität kann auch die Oberfläche des Sensors programmiert werden. Ein Beispiel: Das Modell des Parallelplattenkondensators zeigt, dass die Kapazität mit zunehmender Oberfläche einer Platte zunimmt. Bei einer Matrix aus quadratischen Antennen, z. B. jeweils mit einer Oberfläche von 5x5 mm, und einem Satz physikalischer Schalter zwischen den einzelnen Antennen, ist es möglich, die Oberfläche einer Antenne dynamisch zu verändern. Kombinationen dieser quadratischen Antennen können über ihre Schalter angeschlossen werden. So kann beispielsweise eine Gruppe von zwei Antennen verbunden werden, um eine Fläche von 50 mm² (d. h. 5x10 mm) zu erzeugen, eine Gruppe Vier kann verbunden werden, um eine Fläche von 100 mm² (d. h. 10x10 mm) zu bilden, und so weiter. Natürlich ist die Größe 5x5 nur ein Beispiel, und dieses Prinzip wäre gleichermaßen für kleinere und größere Antennenanordnungen anwendbar.
In einer Ausführungsform, z. B. bei Verwendung einer Griffsteuerung, kann die Rolle jeder Antenne aktualisiert werden, um eine neue Position einer Hand oder eines Fingers wiederzugeben. Wenn sich eine Handposition in Bezug auf die Oberfläche einer Steuerung ändert, können Antennen, die zuvor Sender waren, als Empfänger bezeichnet werden, um eine stärker lokalisierte Sicht auf einen Finger zu gewährleisten.
Frequenzinjektion zur Unterstützung des Hand-Tracking
In einer Ausführungsform können ein oder mehrere überlagerte Sensoren verwendet werden, um verschiedene Informationen zu verfolgen. In einer Ausführungsform können die kapazitive FMT-Sensorkontakterkennung, das Hand-Tracking und die Schwebemessung verbessert werden, wenn sie durch Frequenzinjektion unterstützt werden. Für eine Beschreibung des kapazitiven FMT-Sensors siehe im Allgemeinen die frühere US-Patentanmeldung Nr. 13/841,436 , eingereicht am 15. März 2013 mit dem Titel „Low-Latency Touch Sensitive Device“ und die am 1. November 2013 eingereichte US-Patentanmeldung Nr. 14/069,609 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post Processing“. Die Frequenzinjektion bezieht sich auf die Anwendung einer Frequenz oder mehrerer Frequenzen auf den Körper eines Benutzers und somit auf die Verwendung des Körpers des Benutzers als Leiter dieser Frequenz auf einem kapazitiven FMT-Sensor. In einer Ausführungsform ist eine injizierte Frequenz eine Frequenz, die orthogonal zu den Frequenzen ist, die auf den kapazitiven FMT-Sensortransmittern übertragen werden. In einer Ausführungsform sind mehrere injizierte Frequenzen sowohl frequenzorthogonal zueinander als auch frequenzorthogonal zu den Frequenzen, die auf den kapazitiven FMT-Sensortransmittern übertragen werden.
Im Allgemeinen verwendet FMT ein Sensormuster, bei dem Reihen als Frequenztransmitter und Spalten als Frequenzempfänger fungieren. (Wie bereits erwähnt, sind die Bezeichnungen von Reihe und Spalte willkürlich und nicht dazu bestimmt, z. B. eine rasterartige Organisation oder eine allgemein gerade Form von beiden zu bezeichnen.) In einer Ausführungsform werden die Spalten bei der Kombination von Frequenzinjektion mit FMT zusätzlich als Empfänger verwendet, um auf die injizierte(n) Frequenz(en) zu hören. In einer Ausführungsform werden bei der Kombination von Frequenzinjektion mit FMT sowohl die Reihen als auch die Spalten zusätzlich als Empfänger verwendet, um auf die injizierte(n) Frequenz(en) zu hören.
In einer Ausführungsform wird eine bekannte Frequenz über einen oder mehrere separate Sender in z. B. die Hand des Benutzers übertragen. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Elemente (z. B. Sender) auf oder in der Nähe der Oberfläche einer Vorrichtung angeordnet, wo sie während des Betriebs der Vorrichtung mit der Hand des Benutzers in Berührung kommen können. In einer Ausführungsform sind ein oder mehrere Sender auf oder in der Nähe der Oberfläche des Gerätekörpers angeordnet, wo sie während des Betriebs des Gerätekörpers mit der Hand des Benutzers in Kontakt kommen können. Wenn im Betrieb des Gerätes genügend Kontakt mit der Hand besteht, tritt ein Signal ein und geht durch die Hand, das vom Sensor erkannt werden kann. Die Sendeschleife geht von einem Signalgenerator über das Element am Gehäuse der Vorrichtung zur Hand, zur Empfangsantenne (z. B. Spalte), wo sie mit FMT gemessen wird. In einer Ausführungsform ist die Übertragungsschleife geschlossen, wenn die Hand den Sender berührt (aber nicht unbedingt in Kontakt mit ihm) und die Empfangsantenne berührt (aber nicht unbedingt in Kontakt mit ihm). In einer Ausführungsform werden Elemente (z. B. Antenne), wie z. B. ein Handgurt, ein Ring, ein Armband, etwas Tragbares, ein Sitzpolster, ein Stuhl, eine Tischplatte, eine Bodenmatte, eine Armlehne oder ein anderes Objekt, das während des Betriebs der Vorrichtung mit dem Benutzer in Kontakt kommen kann, ohne Einschränkung auf der Vorrichtung platziert. Eine Übertragungsschleife wird wie zuvor beschrieben mit den Gerätekörper-Elementen erstellt, mit der Ausnahme, dass die Gurtelemente eher den Handrücken des Benutzers als z. B. die Handfläche berühren würden. In einer Ausführungsform ist ein Signalinjektionssystem in Form, oder zumindest teilweise in Form eines Armbandes, einer Uhr, einer Smartwatch, eines Mobiltelefons, eines Handschuhs, eines Rings, eines Stylus, eines tastbaren Objekts, eines Sitzkissens oder eines anderen Sitzpolsters, einer Bodenmatte, einer Armlehne, einer Schreibtischoberfläche, eines Gürtels, eines Schuhs, einer tragbaren Computer-Vorrichtung oder eines anderen Objekts, das voraussichtlich während des Betriebs der Steuerung mit dem Benutzer in Kontakt steht. In einer Ausführungsform wird eine Übertragungsschleife in ähnlicher Weise vom Körper des Benutzers zwischen der injizierten Signalquelle und der Empfangsantenne erzeugt.
In einer Ausführungsform, bei der die bekannten Frequenzen injiziert werden, kann FMT die Stärke der bekannten Frequenz oder der bekannten Frequenzen an jedem Empfänger messen. In einer Ausführungsform, bei der die bekannten Frequenzen injiziert werden, kann FMT die Stärke der bekannten Frequenz oder der bekannten Frequenzen in jeder Reihe und in jeder Spalte messen, indem ein Empfänger und Signalprozessor jeder Reihe und jeder Spalte zugeordnet wird. In einer Ausführungsform liefert die Messung der Signalstärke für die injizierte(n) Frequenz(en) auf jeder Reihe Informationen über die Position des Körperteils, das die injizierte Frequenz leitet.
In einer Ausführungsform liefert die Messung der Signalstärke für die injizierte(n) Frequenz(en) in jeder Reihe und jeder Spalte detailliertere Informationen über die Position des Körperteils, das die injizierten Frequenzen leitet. In einer Ausführungsform stellen die Standortinformationen aus den Reihen und aus den Spalten zwei separate eindimensionale Messsätze der Signalstärke zur Verfügung. In einer Ausführungsform stellen die beiden eindimensionalen Mengen einen Deskriptor zur Verfügung, mit dem Zwischendarstellungen wie eine 2D-Wärmekarte erzeugt werden können (ähnlich der herkömmlichen FMT-Sender-/Empfänger-Wärmekarte). In einer Ausführungsform stellen die beiden eindimensionalen Mengen einen Deskriptor zur Verfügung, der verwendet werden kann, um eine bessere Genauigkeit bei der Rekonstruktion der Bewegung der Finger in der Nähe des Sensors zu ermöglichen. In einer Ausführungsform bieten bereits erfasste Frequenzinjektionssignale einen erhöhten Schwebebereich über den Bereich des FMT-Sensormusters hinaus. In einer Ausführungsform erweiterte die Kombination von FMT und Frequenzinjektion effektiv den Bereich der Handmodellierung über 4 cm. In einer Ausführungsform erweiterte die Kombination von FMT und Frequenzinjektion den Bereich der Handmodellierung effektiv auf über 5 cm. In einer Ausführungsform erweiterte die Kombination von FMT und Frequenzinjektion effektiv den Bereich der Handmodellierung über 6 cm. In einer Ausführungsform erweiterte die Kombination von FMT und Frequenzinjektion effektiv den Bereich der Handmodellierung auf die volle Flexion, d. h. den gesamten Bewegungsbereich der Hand.
In einer Ausführungsform werden Frequenzinjektionsdeskriptoren verwendet, um vordefinierte Profile von Signalstärken zu erstellen, die einem Satz von diskreten Positionen eines Fingers entsprechen. In einer Ausführungsform werden die Deskriptoren mit Basislinien- und Rauschunterdrückungstechniken oder anderen mehrdimensionalen Analysetechniken kombiniert (siehe z. B. die frühere US-Patentanmeldung Nr. 14/069,609 , eingereicht am 1. November 2013 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Post-Processing“ und die US-Patentanmeldung Nr. 14/216,791 , eingereicht am 17. März 2014 mit dem Titel „Fast Multi-Touch Noise Reduction“), um aus diesen Deskriptoren aussagekräftige Informationen zu extrahieren, die mit der Fingerbewegung korrelieren können. In einer Ausführungsform können FMT-Wärmekarten-Verarbeitungstechniken auch zusätzlich zu diesen Frequenzstärke-Signalen verwendet werden. Durch die Kombination von FMT-Wärmekarten-Verarbeitung und Deskriptoren, die sich aus erfassten Frequenzinjektionssignalen ergeben, kann die Genauigkeit verbessert werden. In einer Ausführungsform sollte die Intensität des Signals vom Signalgenerator zum Element ausreichend sein, um eine Erfassung der Hand außerhalb des 4 cm Bereichs zu ermöglichen. In einer Ausführungsform sollte die Intensität des Signals vom Signalgenerator zum Element eine Erkennung außerhalb des 5-cm-Bereichs ermöglichen. In einer Ausführungsform ermöglicht die Intensität des Signals die Erkennung über 7 cm. In einer Ausführungsform ermöglicht die Intensität des Signals die Erkennung der vollen Flexion der Hand. In einer Ausführungsform ermöglicht die Intensität des Signals das Erkennen einer vollständigen Abduktion („Finger-zu-Finger-Kontakt“) eines oder mehrerer Finger. In einer Ausführungsform ermöglicht die Intensität des Signals die Erfassung der Handflächenbreite. In einer Ausführungsform ermöglicht die Intensität des Signals das Erfassen von Fingerlänge, Fingerdicke und/oder Gelenksdicke. In einer Ausführungsform ermöglicht die Intensität des Signals die Erkennung von gekreuzten Fingern. In einer Ausführungsform ermöglicht die Intensität des Signals die Erkennung des Schwebens von gekreuzten Fingern.
In einer Ausführungsform wird das Hand-Tracking unter Verwendung einer hierarchischen, skelettbasierten Beschreibung einer virtuellen Hand berechnet, um die reale Hand zu beschreiben. In einer Ausführungsform werden die Frequenzinjektionsdeskriptoren in eine kontinuierliche Echtzeit-Animation oder eine andere digitale Ausführungsform dieser hierarchischen, skelettbasierten Beschreibung einer virtuellen Hand abgebildet, wodurch die reale Handbewegung nachgebildet wird.
Es wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass die Abbildung mit linearen oder nichtlinearen Funktionen in Echtzeit erreicht werden kann, um die Signalzufuhr in eine Zufuhr von Fingerwinkeln oder eine Zufuhr von Skelettwinkeln zu übersetzen. In einer Ausführungsform können Korrelationseigenschaften zwischen Signalstärkeproben und einer Feldvergleichsreferenz verwendet werden. In einer Ausführungsform wird eine Feldvergleichsreferenz mit einer anderen Technik erfasst, wie beispielsweise ohne Einschränkung mit Bewegungserfassung, einer anderen visuellen Verarbeitungstechnik oder vordefinierten erfassten Haltungen.
Für einen Fachmann wird es offensichtlich sein, dass die intrinsischen Eigenschaften der Signalinjektion, wie sie, wie oben beschrieben, auf die Hand angewendet und von dieser gemessen werden, als Grundlage genutzt werden können, die Modellerfassung zu definieren. In einer Ausführungsform können eine oder mehrere der folgenden allgemeinen Datenverfahren für eine solche Erfassung genutzt werden: manuelles oder automatisches, überwachtes oder unüberwachtes Training, Data-Mining, Klassifizierungs- oder Regressionsverfahren. In einer Ausführungsform wird das Datenverfahren verwendet, um die hinreichende Definition der Erfassungsfunktionen zu identifizieren, die für die Handmodellierung und damit für die Tracking-Funktion der Hand verwendet werden können. Wie oben ausgeführt können die oben erwähnte Signalinjektionshardware und -software in einer Ausführungsform mit FMT-Fähigkeiten kombiniert werden, wobei die gleichen FMT-Sensormuster, -transmitter und -empfänger verwendet werden. In einer Ausführungsform können die oben erwähnte Signalinjektionshardware und -software in einer Ausführungsform mit FMT-Fähigkeiten kombiniert werden, um die FMT-Berührungssensorvorrichtung mit zusätzlichen Empfängern auszustatten. In einer Ausführungsform können die oben erwähnte Signalinjektionshardware und -software in einer Ausführungsform mit FMT-Fähigkeiten kombiniert werden, um die FMT-Berührungssensorvorrichtung mit der Fähigkeit auszustatten, zusätzlich eingefügte Frequenzen zu erkennen.
Finger- und Handbeugung
33 zeigt eine Illustration der menschlichen Hand und eine Reihe von Gelenken und Knochen in der Hand. Die Illustration, sowie das verwendete Modell, sind möglicherweise vereinfacht dargestellt, in dem Maß, dass einige Bestandteile (bspw. die Karpalgelenke) für die produzierten Modelle irrelevant sind oder sein könnten. Im Besonderen zeigt 33 die zugehörige Position (oder die Position einer Vereinfachung) jedes Knochens in einer menschlichen Hand, seine Hierarchie in Bezug auf andere Knochen (z. B., J3 ist J4 übergeordnet, J2 ist J3 übergeordnet, J1 ist J2 übergeordnet, J0 ist J1 übergeordnet). In einer Ausführungsform ist der Knotenpunkt im Unterarm (J0) der Wurzelknotenpunkt und hat kein übergeordnetes Element. Die vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 62/473,908 betitelt durch „Hand Sensing Controller“ diskutiert und beschreibt die Erfassung von Fingerbeugung. In einer Ausführungsform kann dies zur Erfassung von Multi-Finger-Beugung erweitert werden.
In einer Ausführungsform wird Multi-Finger-Beugung durch Schwebe- und Kontaktdaten durch schnelle Multi-Touch-Sensoren und -methoden erfasst. In einer Ausführungsform werden Schwebe- und Kontaktdaten eines triggerzentrischen Sensormusters benutzt, um die Beugung von Zeige-, Mittel-, Ring- und kleinem Finger zu erfassen. In einer Ausführungsform wird Multi-Finger-Beugung durch Signalinjektion und Punktsensoren erfasst wie hierin beschrieben. In einer Ausführungsform wird mehrfache Beugung durch heterogene Sensoren und Injektoren wie hierin beschrieben erfasst.
In einer Ausführungsform ist ein Referenzrahmen eingelagert. In einer Ausführungsform gibt ein Referenzrahmen den Zustand des Sensors wieder, der die Fingerbeugung erfasst, wenn der Regler inaktiv ist, bspw. wenn keine erkennbaren Signale durch Berührung übermittelt werden. In einer Ausführungsform wird ein einzelner NxM-Frame roher Signaldaten als Ausgangswert gespeichert. In einer Ausführungsform werden ein NxM-Frame roher Signaldaten und der Zustand der Punktsensoren als Ausgangswerte gespeichert.
In einer Ausführungsform wird ein eingehender Frame, durch Nutzung des Ausgangswertes, in Dezibel umgewandelt (bspw. -20.0f*log10(incoming/baseline)). Der konvertierte eingehende Frame mag als Wärmekarte bezeichnet werden. In einer Ausführungsform schließt der eingehende Frame Daten der Punktsensorantennen mit ein.
In einer Ausführungsform wird der durchschnittliche Signalwert für die Reihenfrequenzen berechnet. Der durchschnittliche Signalwert wird als Multi-Finger-Wellenform (multi-finger waveform) bezeichnet. In einer Ausführungsform wird für jede Spalte M in der Wärmekarte der durchschnittliche Signalwert der Spalte als Multi-Finger-Wellenform berechnet. In einer Ausführungsform wird die Multi-Finger-Wellenform für jede Reihe N berechnet. In einer Ausführungsform wird die Multi-Finger-Wellenform durch eine Kombination aus Signalwerten der Reihen und Spalten berechnet. In einer Ausführungsform ist die Auswahl der Informationen zur Berechnung der Multi-Finger-Wellenform abhängig von dem Sensormuster.
In einer Ausführungsform kann der durchschnittliche Signalwert für jeden Finger berechnet werden. Der durchschnittliche Signalwert wird als die Fingerwellenform bezeichnet. In einer Ausführungsform wird für jede Spalte M in der Wärmekarte der durchschnittliche Signalwert der Spalte als die Fingerwellenform berechnet. In einer Ausführungsform wird die Fingerwellenform für jede Reihe N berechnet. In einer Ausführungsform wird die Fingerwellenform durch eine Kombination der Signalwerte der Reihen und Spalten berechnet. In einer Ausführungsform ist die Auswahl der Informationen zur Berechnung der Fingerwellenform abhängig von dem Sensormuster. In einer Ausführungsform können die Werte einer Multi-Fingerwellenform berechnet werden.
[1] In einer Ausführungsform, kann eine Multi-Fingerwellenform, die die fast vertikalen Finger (wenn von oben betrachtet, bspw. vom Regler weggestreckt) repräsentiert, als Vorlage gespeichert werden. In einer Ausführungsform kann die Vorlage durch einen Regler erzeugt werden, der mit dem Zeige-, Mittel-, Ringfinger, und kleinem Finger, alle in fast vertikaler Haltung, gehalten wird. In einer Ausführungsform wird die Vorlage mit der Hand oder dem Benutzer, von der oder dem die Vorlage erfasst wurde, assoziiert. In einer Ausführungsform werden mehrere Vorlagen (bspw. für mehrere Hände und/oder Benutzer, und/oder für dieselbe Hand) für zukünftige Nutzung gespeichert. In einer Ausführungsform können mehrere Vorlagen kombiniert werden. Vorlagen können kombiniert werden, um Informationen abzugleichen oder statistische Daten über die Hand und Finger zu erfassen.
In einer Ausführungsform können, während einer eingängigen Bewegung, die Multi-Fingerwellenformen mit der Vorlage verglichen werden. In einer Ausführungsform wird die Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme (normalized root mean square deviation) (NRMSD) berechnet, um ein Ähnlichkeitsmaß der eingehenden Wellenform und der Vorlage bereitzustellen.
In einer Ausführungsform können die eingefügten Frequenzen, die an einem oder mehreren Punktsensoren festgestellt wurden, die Feststellung von Fingerpositionen und -ausrichtung unterstützen.
Um die Genauigkeit der Ähnlichkeitsmaße zu verbessern, werden in einer Ausführungsform die eingehende Wellenform und die Vorlage in drei Bereiche im Hinblick auf die individuellen Fingerknochen (proximaler, medialer und distaler Phalanx) und die Position des Fingerknochens am Sensoren entlang eingeteilt. In einer Ausführungsform werden drei NRMSD-Werte berechnet, einer für jeden Teil des Fingers (NRMSDproximal, NRMSDmiddle, NRMSDdistal). Jeder Teil der eingehenden Finger-wellenform wird dann mit der Vorlage verglichen.
In einer Ausführungsform wird der NRMSD-Wert als Gewicht benutzt, um die Rotation jeden Gelenkes zu berechnen. Beispielsweise:

Rproximal=NRMSDproximal*Angle_Maximumproximal.
Rmiddle=NRMSDmiddle*Angle-Maximummiddle.
Rdistal=NRMSDdistal*Angle_Maximumdistal.

In einer Ausführungsform können, da der NRMSD stets positiv ist, das Integral aus der Vorlage und der eingehenden Fingerwellenform berechnet werden, um festzustellen, wann der Zeigefinger ausgestreckt ist. Das Integral der eingehenden Wellenform und der Vorlage wird dabei kleiner als Null sein. In einer Ausführungsform:

Rproximal=NRMSDproximal*Angle_Extensionproximal.
Rmiddle=NRMSDmiddle*Angle-Extensionmiddle.
Rdistal=NRMSDdistal*Angle_Extensiondistal.

34 ist ein benutzerfreundliches Fließschema, das die Ausführungsform einer Methode zeigt, um Sensordaten zu verwenden, um die Skelettpositionen in Bezug zum Sensor festzustellen. In Schritt 102 ist der Prozess gestartet. In Schritt 104 wird ein Referenzrahmen gespeichert. In Schritt 106 wird eine Wärmekarte berechnet. In Schritt 108 wird festgestellt, ob das Modell gespeichert wurde. In Schritt 110 wird das Modell gespeichert, wenn es vorher noch nicht gespeichert wurde. In Schritt 112 wird, so das Modell erfolgreich gespeichert wurde, die Multi-Fingerform berechnet. In Schritt 114 werden die einzelnen Finger berechnet. In Schritt 116 wird die Fingerwellenform berechnet. In Schritt 118 wird das Integral der Wellenform und des Modells berechnet. In Schritt 120 wird festgestellt, ob es größer als Null ist. Wenn nicht, wird der Finger in Schritt 122 ausgestreckt. In Schritt 124 werden die Streckwinkel festgestellt. In Schritt 126 wird, sollte das Integral der Wellenform größer als Null sein, der Finger gebeugt. In Schritt 128 werden die Beugungswinkel festgestellt. In Schritt 130 wird die Fingerwellenform mit dem Modell verglichen. In Schritt 132 wird ein Begleitmaß als Gewicht benutzt, um die Rotation der Gelenke zu berechnen. In Schritt 134 wird die Berechnung aus Schritt 132 angehalten.
35 ist ein Blockschema, dass eine Ausführungsform des Erschaffungsprozesses eines Skelettrekonstruktionsmodells zeigt. In Schritt 202 geschieht schnelle, vielfache Berührungsregistration. In Schritt 204 wird eine Wärmekarte erstellt. In Schritt 206 geschieht Finger-Mapping. In Schritt 208 können Formdaten im Finger-Mapping genutzt werden. In Schritt 210 wird ein 3D Skelett erstellt. In Schritt 212 werden Ground Truth Daten bei der Erstellung des 3D Skeletts genutzt. In Schritt 214 werden Modelle erstellt. In Schritt 216 wird eine Funktion genutzt. In Schritt 218 werden Submodelle erstellt. In Schritt 222 werden Modelle erstellt.
36 ist ein Blockschema, das eine Ausführungsform des Erschaffungsprozesses eines Skelettrekonstruktionsmodells in Echtzeit zeigt. In Schritt 302 geschieht schnelle, vielfache Berührungsregistration. In Schritt 304 wird eine Wärmekarte erstellt. In Schritt 306 geschieht Finger-Mapping. In Schritt 308 können Formdaten im Finger-Mapping genutzt werden. In Schritt 310 wird ein Modell angewandt. In Schritt 314 werden die Modelle für Schritt 310 bereitgestellt. In Schritt 312 wird ein 3D Skelett geformt. In Schritt 316 wird eine Funktion genutzt. In Schritt 318 werden Submodelle erstellt. In Schritt 322 wird ein Submodell erstellt.
In 37 wird die Übertragung der Wärmekarte einer Hand, die einen Handregler umfasst, gezeigt. In einer Ausführungsform sind die Sensordaten eindeutig genug, um die Finger voneinander abzugrenzen, selbst, wenn die Finger einander berühren.
Die Wärmekarte verarbeiten, um Finger und Fingereigenschaften zu identifizieren
In einer Ausführungsform ist ein Schritt für die Rekonstruktion von Handskelett und -bewegung die Fingertrennung. Daher können die Lagen getrennter Finger, in Verbindung mit der Rekonstruktion von Fingerbewegungen (bspw. während sie einen Handregler umfassen), auf der Wärmekarte vor den Fingerwellenformen berechnet werden.
38 beinhaltet ein Fließschema, das die Implementation einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schritte Wärmekarte Erhalten in Schritt 402, Wärmekarte Zerlegen in Schritt 404, Lokalen Höchstwert Identifizieren in Schritt 406, Relevante Segmente Bestimmen in Schritt 408, Überfluss Abweisen in Schritt 410, Wärmekartentrennung Verdichten und Binden und Erstellen in Schritt 412 geben eine Ausführungsform der Verwendung von Berührungsdaten zur Bestimmung von Abgrenzungen wie oben beschrieben wieder. In Schritt 414 wird eine Wärmekarte erstellt.
Die Schritte Infusionskarte Erhalten in Schritt 416, Lokale Mindestwerte Identifizieren in Schritt 418 und Infusionskartentrennung Erstellen in Schritt 420 geben eine Ausführungsform der Verwendung von Infusionsdaten zur Bestimmung von Abgrenzungen wie unten beschrieben wieder.
Die Trennung der Wärmekarte in mehrere Bereiche, die die getrennten Ziffern repräsentieren, wird Finger- oder Digitustrennung genannt. Als Beispiel dient der Schritt „Finger Trennen“ aus 38. Trennungen Kombinieren in Schritt 422, wie unten erläutert, identifiziert Abgrenzungen basierend auf den Resultaten des Berührungsdatenprozesses und des Infusionsdatenprozesses. Trennung Mit Kombinierten Ausgaben in Schritt 424 gibt die kombinierten Abgrenzungen wieder wie bspw. gezeigt in 50A-50L. Wie andernorts in der Spezifikation beschrieben können die Schritte Fingerwellenform Berechnen in Schritt 426, Integral der Wellenformen Berechnen in Schritt 428 und Bewegung Verarbeiten in Schritt 430 ebenfalls durchgeführt werden, sobald die Trennung festgestellt wurde und somit die Bewegung jedes Fingers einzeln aufgezeichnet werden kann. Als Beispiel dient die Beschreibung von 38.
Eine verallgemeinerte Methode zur Identifizierung von wo ein Finger beginnt und endet stellt eine signifikante Herausforderung aufgrund von Variationen in Handgröße und -form und der Bündelung von Fingern, die zur Zusammenführung der Fingerabgrenzungen auf der Wärmekarte führen kann, dar. Drei Herangehensweisen zur Trennung sind unterhalb beschrieben. Die erste Herangehensweise analysiert die räumliche Verteilung von gefolgerten Punkten in den Berührungsdaten, die zweite Herangehensweise identifiziert die lokalen Mindestwerte eines eingefügten Infusionssignals und die dritte Herangehensweise kombiniert die erste und zweite miteinander. Man muss anmerken, dass die ersten zwei Herangehensweisen sich orthogonal verhalten und sowohl einzeln als auch kombiniert angewandt werden können.
Zur Veranschaulichung werden die hier offengelegten verallgemeinerten Methoden mit Bezug auf einen Handregler 25, wie in 22 gezeigt, erläutert. Es sollte für einen Fachmann ersichtlich sein, dass im Hinblick auf diese Darlegung diese Methoden eher generell anwendbar sind und von daher beispielsweise genutzt werden können, um Interessensgebiete (bspw. separate Wärmekartenbereiche) in jeder Skelett- oder Positionsrekonstruktion zu identifizieren, jede der zahlreichen Handmessungsanwendungen eingeschlossen. Von daher können beispielsweise die hier erläuterten Trennungsprozeduren für die Trennung von Ziffern an anderen Arten von Griffen oder von zu greifenden Objekten nützlich sein, wie zum Beispiel von Tennisschlägern, Golfschlägern, Tischtennisschlägern, einer Vielzahl an Bällen, Lenkrädern, Joysticks, Steuerknüppeln, Maussteuerungen, Motorrad- und Fahrradlenkern und vielen anderen, wie auch für eine Vielzahl an von Hand gehaltenen Spielsteuerungen. Weiterhin können die Prozeduren und die Vorrichtung für andere posturale und skelettale Anwendungen, die nicht nur auf Hände begrenzt sind, eingesetzt werden. Beispielsweise können die hier erläuterten Methoden und Vorrichtung benutzt werden, um Arme und Beine von anderen Körperteilen in einem Bett oder einer Sitzvorrichtung zu trennen. Als ein weiteres Beispiel können die hier erläuterten Methoden und Vorrichtung benutzt werden, um Zehen voneinander zu trennen. Die hier erläuterten Methoden und Vorrichtung können beispielsweise ebenfalls benutzt werden, um Finger auf einer berührungssensitiven Tastatur zu trennen.
39 zeigt eine veranschaulichte Wärmekarte, sowie die durch die Wärmekarte erzeugten Daten, die erfasst werden, wenn eine Hand auf einem Handregler 25, wie gezeigt auf 22, positioniert ist. Die Verwendung des folgenden neuartigen Verfahrens zur Bestimmung von Fingertrennung basierend auf Wärmekartendaten ist generell an die Bedingung der Anwesenheit von Fingern geknüpft. Eine solche Präsenz bezieht sich auf die Bedingung, dass die proximale Phalanx den Regler 25 berührt oder von ihm erkannt werden kann. In dem Fall, dass nur die Mittelhandknochen vorhanden sind - z. B. angenommen die proximalen Phalangen befinden sich nicht in Berührung mit dem Regler 25, was möglich wäre, sollten sich die Finger alle ausgestreckt auf dem Regler befinden wie gezeigt in 22, sollten die Trennungsalgorithmen nicht angewandt werden. Die Anwesenheit der proximalen Phalanx kann durch die Anzahl der skelettalen Punkte, durch die Stärke des eingefügten Signals oder durch andere Funktionen erkannt werden, die für einen Fachmann anhand dieser Darlegung erkennbar sein sollten.
In einer Ausführungsform können die Wärmekartendaten die Distanz der Hand zur Oberfläche der Steuerung dargestellt werden. In einer Ausführungsform stellen die Wärmekartendaten den Druck der Hand auf die Oberfläche der Steuerung dar. In einer Ausführungsform stellen die Wärmekartendaten den Kontakt zwischen der Hand und der Oberfläche der Steuerung dar. In einer Ausführungsform stellen die Wärmekartendaten Daten dar, die einen oder mehrere Aspekte (bspw. Distanz/Kontakt/Druck) der Position des Körpers (bspw. des ganzen Körpers/Hand/Finger/Fuß/Zehe) in Bezug auf den Sensoren darstellen. Die Wärmekarte kann von jeder Quelle kommen, es muss nicht zwangsläufig eine Handheld-Steuerung sein. Beispielsweise kann die Wärmekarte durch eine flache Oberfläche oder jedwede dreidimensionale Form bereitgestellt werden. Zur weiteren Vereinfachung und Referenz wird die generelle Ausrichtung der Finger (oder eines anderen Interessensobjektes) in der Wärmekarte als das Vertikalum (the vertical) bezeichnet. Die Ausrichtung des Vertikalums stimmt mit der Art und Weise, wie Wärmekarten normalerweise in den Bildern ausgerichtet sind, überein.
In einem ersten Schritt werden abgeleitete skelettale Punkte durch eine erste derivative Analyse extrahiert. In diesem Schritt werden die Durchschnitte der Wirkungsquerschnitte der Wärmekarte Spalte zu Spalte ermittelt. Spaltendurchschnitte über einem Grenzwert werden als Merkmalspunkte identifiziert. Lokale Höchstwerte innerhalb dieser Merkmalspunkte korrelieren mit den Finger- und Mittelhandknochen. In einer Ausführungsform wird die Wärmekarte in horizontale Streifen eingeteilt und jeder Streifen wird verarbeitet, um die lokalen Höchstwerte zu finden. Die Größe eines jeden Streifens kann von der Auflösung des Sensors und der Größe der zu bestimmenden Objekte abhängen. In einer Ausführungsform kann eine Streifenhöhe von 10 Pixeln oder weniger für eine Fingertrennung genutzt werden. In einer Ausführungsform kann eine Streifenhöhe von 5 Pixeln für Fingertrennung genutzt werden. In einer Ausführungsform wird die Wärmekarte hochgerechnet, sodass die tatsächlichen Sensorlinien 5 Millimeter voneinander entfernt sind. In einer Ausführungsform entsprechen 10 Pixel ungefähr 3 Millimetern; 5 Pixel entsprechen ungefähr 1,5 Millimetern. In einer Ausführungsform wird eine Streifenhöhe von 3 Pixeln für Fingertrennung genutzt. In einer Ausführungsform werden die Streifen ohne sich überschneidende Daten verarbeitet. In einer Ausführungsform überschneiden sich Daten innerhalb der Streifen. Von daher kann beispielsweise eine Streifenhöhe von 10 Pixeln genutzt werden, obwohl die Streifen sich über 5 Pixel in beide Richtungen überschneiden können, weshalb jede Messung in zwei Messungen abgenommen wird. In einer Ausführungsform können Streifen verschiedene Größen haben. In einer Ausführungsform können Streifen verschiedene Größen haben, wobei kleinere Größen benutzt werden können, wo eine größere Auflösung gewünscht ist. 40 zeigt die Ergebnisse der Identifikation von lokalen Höchstwerten wie oben beschrieben. Punkte sind in der Wärmekarte in 40 visuell eingeblendet, wobei kleinere Kreuzpunkte ansteigende Veränderungen, schwarze Kreuze absteigende Veränderungen und große ausgefüllte Punkte lokale Höchstwerte angeben.
41 stellt die gleichen Informationen dar, wobei die weißen Kreuze und schwarzen Kreuze entfernt wurden und die großen ausgefüllten Punkte größentechnisch angepasst wurden. Fingerdaten werden in 39, 40 und 41 für einen Fachmann in Hinsicht auf diese Offenbarung erkennbar. Es sollte weiterhin für einen Fachmann erkennbar sein, dass einige Handflächendaten zusätzlich zu den Fingerdaten zu sehen sind. Für eine effektive Fingertrennung müssen die Handflächendaten entfernt werden.
Unter Bezugnahme auf 42A und 42B wurden die Handflächendaten in einer Ausführungsform mit Hilfe einer Kreisanpassung entfernt. Eine Kreisanpassung definiert den Kreis, der alle lokalen Höchstwerte am besten repräsentiert. Anders formutiert minimiert die Kreisanpassung die Summe aller quadratischen strahlenförmigen Abweichungen. In einer Ausführungsform wird, so eine Reihe gemessener (x, y) Paare, die auf einem Kreis, aber mit einigem zusätzlichen Rauschen, liegen sollte, gegeben sind, ein Kreis auf diese Punkte berechnet, beispielsweise um xc, yc, R zu finden, ist (x-xc)"2+(y-yc)"2=R"2. In einer Ausführungsform kann eine Kreisanpassung nach der Taubin-Methode angewandt werden. Sobald die Kreisanpassung bestimmt wurde, kann sie genutzt werden, um Informationen in der Wärmekarte abzuweisen oder zu ignorieren, wie zum Beispiel Handflächeninformationen. In einer Ausführungsform werden die lokalen Höchstwerte abgelehnt, wenn sie unterhalb einer horizontalen Linie fallen, die den halben Radius unter der Kreismitte verläuft (siehe 42A, 42B). Es ist nicht nötig, eine Kreisanpassung zu verwenden, um die lokalen Höchstwerte darzustellen, allerdings stellt eine Kreisanpassung eine adäquate Ausführungsform der lokalen Höchstwerte dar, um Teile der Wärmekarte abzuweisen, wie beispielsweise die Handfläche in Verbindung mit der Steuerung 25 auf 22 und den hiervon abgeleiteten Daten. Obwohl die dargestellte Steuerung 25 genügende Informationen bereitstellt, um Information unterhalb eines halben Radius' unter der Kreismitte abweisen oder ignorieren zu können, ist dies ebenso generell verbunden mit der Geometrie des zu lösenden Problems. Beispielsweise könnte, so Arme auf einem Autositz oder einem Bett vom Rest des Körpers getrennt werden sollen, eine Ovalanpassung angebrachter sein. Ebenso kann, wenn eine Handheld-Steuerung die Handfläche mit Hilfe mechanischer Mittel positioniert, es gelingen, Teile der Wärmekarte abzuweisen oder zu ignorieren, indem man die bekannte Position der Handfläche mit den empfangenen Sensordaten in Beziehung setzt.
Die Kreisanpassung kann ebenfalls genutzt werden, um die Weite oder Breite der Handfläche zu messen. Wenn die horizontale Linie, die den halben Radius unterhalb der Kreismitte verläuft, die Abgrenzung zwischen Handfläche und Fingern bestimmt, dann können die Weite oder Breite der Handfläche gemessen werden, indem man die am weitesten links und rechts liegenden Umrisse in der Wärmekarte ausfindig macht, die jeweils am weitesten links und rechts liegenden Positionen innerhalb der (jeweiligen) Umrisse findet und die Differenz zwischen den zwei Positionen subtrahiert. In Fällen, in denen die Hand zu groß ist, um einen Umriss auf der linken Seite zu ergeben, kann eine Schätzung der Breite der Handfläche gemessen werden, indem man die maximale Weite der Wärmekarte von der am weitesten rechts liegende Position des rechten Umrisses subtrahiert. In Fällen, in denen die Hand zu groß ist, um einen Umriss auf der rechten Seite zu ergeben, kann eine Schätzung der Breite der Handfläche gemessen werden, indem man die am weitesten links liegende Position des linken Umrisses von der kleinsten Weite der Wärmekarte subtrahiert. Einem Fachmann sollte erkennbar sein, dass eine Vielzahl an Methoden angewandt werden können, um die Umrisse der Handfläche festzustellen.
In einer Ausführungsform, unter Nutzung der Handheld-Steuerung 25, wie in 22 zu finden, wurde festgestellt, dass Personen mit verschieden großen und verschieden geformten Händen ihre Hände natürlich verschiedenartig auf der Steuerung positionieren. Von daher tendiert die Handfläche einer kleineren Hand beispielsweise dazu, sich weiter „vorwärts“ auf der Steuerung zu befinden, und orientiert sich deshalb weiter oben auf der gezeigten Wärmekarte. Für diese Art Anwendung hat sich generell gezeigt, dass eine Kombination einer Kreisanpassung und der Abweisung oder dem Ignorieren der lokalen Höchstwerte auf der Wärmekarte unterhalb des halben Radius von der Kreismitte ausgehend angemessen ist, um die Handflächendaten abzuweisen oder zu ignorieren. Es sollte für einen Fachmann im Hinblick auf diese Offenbarung erkennbar sein, wie die verschiedenen Funktionen und Konstanten zur Ablehnung unerwünschter Höchstwerte in anderen Kontexten anzuwenden sind.
Nach der Entfernung der überflüssigen Daten (bspw. der Handflächendaten), kann eine anfängliche Feststellung der Abgrenzungen (bspw. der Fingertrennung) angestellt werden. In einer Ausführungsform werden die Durchschnitte aller Höchstwerte festgestellt, um einen Mittelpunkt zu produzieren, und der Mittelpunkt wird genutzt, um die Abgrenzung zwischen Mittel- und Ringfinger zu definieren. In einer Ausführungsform werden Punkte links und rechts des Mittelpunkts sortiert und ihre Durchschnitte innerhalb ihrer jeweiligen Bereiche ermittelt (43). Diese Prozedur ergibt die Abgrenzungen von Zeige- und Mittelfinger, sowie von Ringfinger und kleinem Finger. Von daher wird ein Durchschnitt der X-Position jedes nichtabgewiesenen Höchstwertes in einer Ausführungsform genutzt, um eine Mittellinie zu ermitteln, um damit den Zeige- und Mittelfinger vom Ringfinger und kleinem Finger zu separieren. Eine durchschnittliche X-Position eines jeden nichtabgewiesenen Höchstwertes in jeder Hälfte kann dann genutzt werden, um den Zeigefinger vom Mittelfinger, sowie den Ringfinger vom kleinen Finger abzugrenzen. 43 stellt eine wie hier beschriebene Fingertrennung dar. In einer Ausführungsform können andere Methoden zur Aufteilung genutzt werden, den Fall, dass weniger als alle Finger präsent sind, eingeschlossen. Beispielsweise, so drei Finger präsent sind, ist Dreiteilung möglich. Wenn zwei Finger vertreten sind, ist nur die erste Zweiteilung nötig. Wenn nur eine Einzahl präsent ist, ist eine Fingertrennung nicht von Nöten.
Während diese Abgrenzungen eine ausreichende Trennung darstellen können, haben Variationen bezüglich Handgrößen und -formen gezeigt, dass eine weitere Verarbeitung eine bessere Trennung ergeben könnte, vor allem mit der als Beispiel dienenden Steuerung und kleinere Handgrößen. Bei kleinere Handgrößen erscheinen einige Finger weniger gerade (z. B. mehr gebeugt) auf der Wärmekarte. In einer Ausführungsform werden die lokalen Höchstwerte verarbeitet, um zu bestimmen, ob die identifizierten Abgrenzungen eine Anpassung benötigen. In einer Ausführungsform werden die Höchstwerte vergrößert und von einem Begrenzungsrechteck umrissen, und die Begrenzungsrechtecke werden mit den anderen Begrenzungsrechtecken und den ursprünglich festgestellten Abgrenzungen verglichen. Mit Blick auf 44 wurden die auf Berührungen basierenden Höchstwerte horizontal zur Veranschaulichung vergrößert. Die vergrößerten Höchstwerte ergeben einen abgeleiteten Fingerumriss. 44 veranschaulicht weiterhin ein Abgrenzungsrechteck um jeden dieser abgeleiteten Fingerumrisse. Es gibt keine Überschneidung zwischen den Abgrenzungsrechtecken in 44. Weiterhin ist, da keine der Abgrenzungen in 44 sich mit den Abgrenzungsrechtecken in 44 überschneiden, keine Anpassung der Abgrenzungen notwendig.
Mit Blick auf 45 werden ein abgeleiteter Fingerumriss und die ursprünglich festgestellten Abgrenzungen für eine andere Hand gezeigt. Die Daten aus 45 werfen zwei Probleme auf, erstens, dass die Abgrenzungsrechtecke sich überschneiden, und zweitens, dass die Abgrenzungslinien sich mit den Abgrenzungsrechtecken überschneiden. In einer Ausführungsform wird die rechte Seite der jeweiligen Abgrenzungsrechtecke als die Abgrenzung, wie in 44 zu sehen, genutzt. In einer Ausführungsform, kann, wo zwei Abgrenzungsrechtecke sich überschneiden, eine gewichtete Berechnung im Hinblick auf die sich überschneidenden Bereichen der Abgrenzungsrechtecke angestellt werden, und die Abgrenzungen können zu einer Lage innerhalb einer jeden Box verschoben werden, die durch den Beitrag eines jeden Fingerumrisses zur Überschneidung festgelegt wird. In einer Ausführungsform, kann, wenn eine Abgrenzungslinie sich innerhalb eines Abgrenzungsrechteckes befindet, aber das Abgrenzungsrechteck sich nicht mit seinem Nachbarn überschneidet, die Linie (anstatt zur rechten Kante des Rechteckes verschoben zu werden) auf einen Punkt zwischen den zwei sich nicht überschneidenden Abgrenzungsrechtecken angepasst werden. In einer Ausführungsform, kann, wenn eine Abgrenzungslinie sich innerhalb eines Abgrenzungsrechteckes befindet, aber das Abgrenzungsrechteck sich nicht mit seinem Nachbarn überschneidet, die Abgrenzungslinie an einen Punkt zwischen den zwei sich nicht überschneidenden Abgrenzungsrechtecken, allerdings näher an das größere Abgrenzungsrechteck gewichtet, angepasst werden.
Da die Überschneidung der Abgrenzungsrechtecke und der festgestellten Abgrenzungen sich von den erfassten Daten herleiten (und daher scheinbar von der tatsächlichen Position der Hand und der Geometrie der Steuerung), legen die Abgrenzungen die gesamte Position jedes Fingers nicht eindeutig fest. Mit kurzem Blick auf 46 ist eine Ausführungsform gezeigt, in der Abgrenzungen zur rechten Seite der Abgrenzungsrechtecke verschoben wurden, wie beschrieben in Verbindung mit 45. Linien werden genutzt, um relevante (bspw. nichtabgewiesene und nicht ignorierte), durch die Abgrenzungen definierte, Höchstwerte zu verbinden. Der geringfügige Komponentenfehler geschieht, wie zu sehen ist, recht nah an der Handfläche. Insbesondere ist die Fehlerposition, die sich nahe der Handfläche aufhält, eine unwahrscheinliche Lage für die erste Bewegung eines Fingers. Trotz des geringfügigen Fehlers hat sich das Verfahren als ein substanzielles und schnelles Mittel erwiesen, um Abgrenzungen zu beurteilen. In einer Ausführungsform können zusätzliche Verarbeitungsprozesse für die Abgrenzungen eingesetzt werden, um solche Fehler zu beheben, doch die resultierenden Abgrenzungen können sich möglicherweise nicht als gerade Linien wie in 47 ergeben.
Die Breite und Länge eines jeden Fingers können außerdem durch die Verwendung der Abgrenzungsrechtecke jedes Fingers gemessen werden. Um die Breite oder Dicke jedes Fingers festzustellen, wird die am weitesten rechts liegende X-koordinate Abgrenzung des Abgrenzungsrechteckes des Fingers von der am weitesten links liegenden X-koordinaten Abgrenzung des Abgrenzungsrechteckes des Fingers subtrahiert. Um die Länge jedes Fingers festzustellen, wird die unterste Y-koordinate Abgrenzung des Abgrenzungsrechteckes des Fingers von der obersten Y-koordinaten Abgrenzung des Abgrenzungsrechteckes des Fingers subtrahiert.
Die Position eines jeden Fingergelenkes und die Dicke eines jeden Fingergelenkes kann außerdem gemessen werden, in dem man das Abgrenzungsrechteck jedes Fingers und den lokalen Höchstwert jedes Fingers verwendet. Die Teilung der Länge des Fingers (bemessen wie oben detailliert beschrieben) durch drei ergibt eine Annäherung an die Y Position einer jeden Gelenklage. Mithilfe der Y-Koordinate kann ein Fachmann Interpolationsverfahren einsetzen, um die naheliegendste X-koordinate Position jedes Gelenkes zu finden. Sobald diese Positionen bekannt sind, kann die Dicke jedes Gelenkes festgestellt werden, indem man die am weitesten rechts gelegene X-koordinate Abgrenzung des Abgrenzungsrechteckes des Fingers bei dieser Y-Koordinate von der am weitesten links gelegenen X-koordinaten Abgrenzung des Abgrenzungsrechteckes des Fingers bei dieser Y-Koordinate subtrahiert.
Die Abduktion der Finger kann außerdem mithilfe der Abgrenzungsrechtecke der zwei Finger festgestellt werden. Wenn die rechte Hand die Steuerung umfasst, muss, um die Distanz zwischen Zeige- und Mittelfinger festzustellen, die am weitesten links gelegene X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Mittelfingers von der am weitesten rechts gelegenen X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Zeigefingers subtrahiert werden. Wenn die rechte Hand die Steuerung umfasst, muss, um die Distanz zwischen Mittel- und Ringfinger festzustellen, die am weitesten links gelegene X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Ringfingers von der am weitesten rechts gelegenen X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Mittelfingers subtrahiert werden. Wenn die rechte Hand die Steuerung umfasst, muss, um die Distanz zwischen Ringfinger und kleinem Finger festzustellen, die am weitesten links gelegene X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des kleinen Fingers von der am weitesten rechts gelegenen X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Ringfingers subtrahiert werden. Wenn die linke Hand die Steuerung umfasst, muss, um die Distanz zwischen Zeige- und Mittelfinger festzustellen, die am weitesten links gelegene X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Zeigefingers von der am weitesten rechts gelegenen X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Mittelfingers subtrahiert werden. Wenn die rechte Hand die Steuerung umfasst, muss, um die Distanz zwischen Mittel- und Ringfinger festzustellen, die am weitesten links gelegene X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Mittelfingers von der am weitesten rechts gelegenen X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Ringfingers subtrahiert werden. Wenn die rechte Hand die Steuerung umfasst, muss, um die Distanz zwischen Ringfinger und kleinem Finger festzustellen, die am weitesten links gelegene X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des Ringfingers von der am weitesten rechts gelegenen X-Koordinate des Abgrenzungsrechtecks des kleinen Fingers subtrahiert werden.
Wenn zwei Finger sich überkreuzen, während sie die Steuerung halten, können die Haltungen dieser Finger ebenfalls durch die Verwendung von Abgrenzungsrechtecken und lokalen Höchstwerten bestimmt werden. Wenn nur drei Abgrenzungsrechtecke unter Verwendung der zuvor beschriebenen Methode berechnet werden, kann die Breite jedes Abgrenzungsrechteckes berechnet werden. Das Abgrenzungsrechteck mit der größten Breite beinhaltet zwei überkreuzte Finger.
48 zeigt eine Ausführungsform einer Handheld-Steuerung 25 mit einem Gurt, wobei der Gurt und andere überdeckende Materialen entfernt wurden, um einen Signalinfusionsbereich aufzuzeigen. In einer Ausführungsform befindet sich der Infusionsbereich unter dem Steuerungsgurt, um als Hilfestellung im Kontakt zwischen der Hand und dem Infusionsbereich zu dienen. In einer Ausführungsform wird ein Infusionssignal, das zum Infusionsbereich übermittelt wurde, durch die Hand geleitet, die die Steuerung 25 hält, und wird von den Empfängern in der Steuerung 25 erhalten. In einer Ausführungsform sind die Empfänger in einer Steuerung 25 generell parallel zur Ausrichtung der Finger auszurichten, wie beispielsweise an den horizontalen Konduktoren in 26, 27 und 29 zu sehen ist.
In einer Ausführungsform wird jede erhaltene Linie untersucht, um eine Magnitude des hierbei präsenten Infusionssignals festzustellen. In einer Ausführungsform wird eine Magnitude für jeden Empfänger ermittelt. In einer Ausführungsform werden zusätzliche Werte durch Interpolation ermittelt. In einer Ausführungsform werden zusätzliche Werte durch Hermite-Interpolation interpoliert.
Eine erste abgeleitete Analyse wird mit dem Satz an Werten (bspw. den Magnituden, mit oder ohne zusätzlichen interpolierten Werten) durchgeführt. Durch die ersten abgeleiteten Analysen können lokale Mindestwerte als Fingerabgrenzungen, wie sie durch die Infusionsdaten ermittelt wurden, bestimmt werden. 49 spiegelt die Fingerabgrenzungen wider, wie sie durch Infusionsdaten ermittelt wurden.
Wie oben erläutert, können in einer Ausführungsform Infusionsdaten und Abgrenzungen der Berührungsdaten kombiniert werden. In einer Ausführungsform werden die Infusions- und die Berührungsdaten durch einen gewichteten Durchschnitt kombiniert. In einer Ausführungsform werden die Berührungsdaten basierend auf der Anzahl präsenter Höchstwerte insgesamt gewichtet.
In einer Ausführungsform werden Fingerabgrenzungen berechnet, sobald sie sich in der Kalibrierungsphase befinden. In einer Ausführungsform werden Fingerabgrenzungen regelmäßig oder bei Auftreten eines Ereignisses neu berechnet. In einer Ausführungsform werden Fingerabgrenzungen neu berechnet, wenn eine Grenzwerteingabe erreicht wurde, zum Beispiel beim Wechseln von unterhalb des Grenzwertes für lokale Höchstwerte in den Berührungsdaten zu höher als der Grenzwert für lokale Höchstwerte. In einer Ausführungsform liegt der Grenzwert bei 20. In einer Ausführungsform liegt der Grenzwert zwischen 20 und 30. In einer Ausführungsform liegt der Grenzwert bei 30 oder mehr.
50A bis 50L veranschaulichen Daten, die der Reihe nach von einer Handheld-Steuerung (White-Ghosting-Effekt) erlangt wurden, sowie in Bezug auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnete lokale Höchstwerte (hohle Rauten), in Bezug auf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung interpolierte Daten (ausgefüllte Rauten) und auf den erlangten Daten basierende Abgrenzungen. Wie in den 50A bis 50L überprüft, ist es wichtig anzumerken, dass die Abgrenzungen zwischen jeder aufbauenden Feststellung variieren, die mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie hier erläutert, getroffen wurden. In 50A scheinen alle vier Finger in gutem Kontakt mit der Steuerung zu sein und die Abgrenzungen zwischen den Linien der Höchstwerte scheinen vollständig und akkurat zu sein. In 50B scheint wesentlich weniger Kontakt mit dem Zeigefinger zu bestehen. In 50C scheint der Mittelfinger gerade ausgestreckt und der Zeigefinger zurück in Kontakt mit der Steuerung zu sein. 50D kann eine wesentliche oder vollständige gerade Streckung aller vier Finger darstellen, was die Zuverlässigkeit der Berührungsdaten in einer Ausführungsform fragwürdig erscheinen ließe. 50E kann alle vier Finger zurück in Kontakthaltung mit der Steuerung darstellen. 50F scheint in ähnlicher Weise wesentlichen Kontakt aller vier Finger mit der Steuerung zu zeigen. In 50G kann geschlussfolgert werden, dass zumindest der kleine Finger und ein wesentlicher Teil des Ringfingers nicht im Kontakt mit der Steuerung sind. 50H kann wiederum zeigen, dass alle vier Finger zurück in Kontakt mit der Berührungssteuerung sind. Ebenso scheint 501 eine wesentliche oder vollständige gerade Streckung aller vier Finger zu zeigen. 50J zeigt wiederum einen Mangel an wesentlichem Kontakt mit dem Zeigefinger. 50K kann erneut eine wesentliche oder vollständige gerade Streckung aller vier Finger zeigen. 50L kann wiederum guten Kontakt aller vier Finger darstellen.
Daumenerfassung
In einer Ausführungsform kann ein weiterer Schritt zur Rekonstruktion des Handskeletts und der Handbewegung sein, die Anwesenheit und Lage des Daumens, sowie seine Distanz auf oder über dem Daumenanteil der Steuerung, zu erfassen. Von daher, zusätzlich zu der Rekonstruktion der einzelnen Fingerlagen (d. h. -bereiche) und Fingerbewegungen (z. B. beim Umfassen der Handheld-Steuerung), können zusätzliche Schritte eingeleitet werden, um die Anwesenheit, Lage, Distanz und Bewegung des Daumens auf oder über dem Daumenteil der Steuerung zu erfassen, bevor das Modell des Handskeletts erstellt wird. Eine verallgemeinerte Methode zur Identifikation von Anwesenheit, Lage, Distanz und Bewegung des Daumens stellt eine wesentliche Herausforderung dar, aufgrund der Vielfalt an Daumengrößen, Formvariationen und möglichen Handhaltungen, und kann daher einen Fachmann dazu veranlassen, Daten der Fingerwärmekarte und/oder Daumenwärmekarte zu kombinieren, vereinen oder heranzuziehen. Folgend sind drei Herangehensweisen beschrieben. Die erste Herangehensweise analysiert die räumliche Verteilung abgeleiteter Punkte in den Berührungsdaten, die zweite Herangehensweise identifiziert die lokalen Mindestwerte der interpolierten Infusionssignale, und die dritte Herangehensweise kombiniert die erste und zweite. Es ist anzumerken, dass die ersten zwei Herangehensweisen sich orthogonal verhalten und sowohl separat als auch kombiniert angewandt werden können.
Zur Veranschaulichung werden die hier erläuterten verallgemeinerten Methoden unter Bezugnahme auf die Handheld-Steuerung 25, zu sehen in 22, offengelegt. Für einen Fachmann sollte anhand dieser Anmerkung erkennbar sein, dass diese Methoden eher allgemein anwendbar sind und daher beispielsweise genutzt werden können, um Interessensgebiete (z. B. separate Wärmekartenbereiche) in jedweder skelettalen und positionalen Rekonstruktion positionieren zu können, eine Vielzahl an Handmessungsanwendungen eingeschlossen. Von daher können beispielsweise die hier erläuterten Trennungsprozeduren für die Identifikation von Anwesenheit, Lage und Distanz des Daumens an anderen Arten von Griffen oder von zu greifenden Objekten nützlich sein, wie zum Beispiel von Tennisschlägern, Golfschlägern, Tischtennisschlägern, einer Vielzahl an Bällen, Lenkrädern, Joysticks, Steuerknüppeln, Maussteuerungen, Motorrad- und Fahrradlenkern und vielen anderen, wie auch für eine Vielzahl an von Hand gehaltenen Spielsteuerungen.
In einer Ausführungsform stellt eine Wärmekarte die Daten dar, die ermittelt werden, wenn ein Daumen auf einer Handheld-Steuerung 25, wie auf 22 abgebildet, positioniert ist. In einer Ausführungsform stellen die Wärmekartendaten die Distanz des Daumens von der Oberfläche der Steuerung dar. In einer Ausführungsform stellen die Wärmekartendaten den Druck des Daumens auf der Oberfläche der Steuerung dar. In einer Ausführungsform stellen die Wärmekartendaten den Kontakt zwischen dem Daumen und der Oberfläche de Steuerung dar. Die Wärmekarte kann von jedweder Quelle stammen und nicht zwangsläufig von einer Handheld-Steuerung. Beispielsweise kann eine Wärmekarte durch eine flache Oberfläche oder jede dreidimensionale Form bereitgestellt werden.
In einem ersten Schritt werden abgeleitete skelettale Punkte des Daumens durch eine erste derivative Analyse extrahiert. In diesem Schritt werden die Durchschnitte der Wirkungsquerschnitte der Wärmekarte Spalte zu Spalte ermittelt. Spaltendurchschnitte über einem Grenzwert werden als Merkmalspunkte identifiziert. Lokale Höchstwerte innerhalb dieser Merkmalspunkte korrelieren mit den Finger- und Mittelhandknochen. In einer Ausführungsform wird die Wärmekarte in horizontale Streifen eingeteilt und jeder Streifen wird verarbeitet, um die lokalen Höchstwerte zu finden. Die Größe eines jeden Streifens kann von der Auflösung der Sensoren und der Größe der zu bestimmenden Objekte abhängen. In einer Ausführungsform kann eine Streifenhöhe von 10 Pixeln oder weniger für die Daumenerfassung genutzt werden. In einer Ausführungsform kann eine Streifenhöhe von 5 Pixeln für die Daumenerfassung genutzt werden. In einer Ausführungsform wird die Wärmekarte hochgerechnet, sodass die tatsächlichen Sensorlinien 5 Millimeter voneinander entfernt sind. In einer Ausführungsform entsprechen 10 Pixel ungefähr 3 Millimetern; 5 Pixel entsprechen ungefähr 1,5 Millimetern. In einer Ausführungsform wird eine Streifenhöhe von 3 Pixeln für die Daumenerfassung genutzt. In einer Ausführungsform werden die Streifen ohne sich überschneidende Daten verarbeitet. In einer Ausführungsform überschneiden sich Daten innerhalb der Streifen. Von daher kann beispielsweise eine Streifenhöhe von 10 Pixeln genutzt werden, obwohl die Streifen sich über 5 Pixel in beide Richtungen überschneiden können, weshalb jede Messung in zwei Messungen abgenommen wird. In einer Ausführungsform können Streifen verschiedene Größen haben. In einer Ausführungsform können Streifen verschiedene Größen haben, wobei kleinere Größen benutzt werden können, wo eine größere Auflösung gewünscht ist.
In einer Ausführungsform gibt, wenn ein lokaler Höchstwert innerhalb dieser Merkmalspunkte für jede Reihe gefunden werden kann, dieser lokale Höchstwert an, dass ein Daumen sich auf oder über der Oberfläche des Daumensensors befindet. Wenn mehrere lokale Höchstwerte für jede Reihe bestimmt werden, liegt Rauschen vor, weshalb kein Daumen auf oder über den Sensoren anwesend ist. Wenn Rauschen vorliegt, ist es möglich, dass der Daumen sich auf dem Körper, nicht auf dem Daumensensoren, der Steuerung befindet. In diesem Fall zeigt die Wärmekarte, die durch den Sensorverteiler, der um den Steuerungskörper gewickelt ist, erstellt wurde, eine Reihe an zusätzlichen lokalen Höchstwerten, die mithilfe des hier beschriebenen Prozesses zerlegt werden kann, um die Lage und Distanz des Daumens vom Körper der Steuerung zu ermitteln.
In einer Ausführungsform kann dann eine Ellipse auf die lokalen Höchstwerte angepasst werden, wobei ein ähnlicher Prozess, zu dem der hier beschriebenen Kreisanpassung genutzt wird. Der Mittelpunkt der Ellipse stellt daher die X-Y-Position des Daumens auf oder über dem Daumensensoren dar.
Sobald die X-Y-Position des Daumens bekannt ist, können die Daten des FMT-Sensorverteilers genutzt werden, um die Beugung und Streckung des Daumens über der Oberfläche des Daumensensoren zu bestimmen. Zu diesem Zweck wird die Stärke jeder Signalmagnitude eines jeden Empfängers in den letzten drei Reihen der Empfängerlinie analysiert. Jene Spalten mit der höchsten Magnitude werden kombiniert und jener Wert wird auf der Magnitude der Daumenbeugung oder -streckung durch eine vorbestimmte Distanzfunktion (die durch einen Kalibrierungsschritt wie folgt detailliert beschrieben) abgebildet.
Zur weiteren Findung der Beugung und Streckung des Daumens, kann die Links- und Rechtsbewegung des Daumens in einer Ausführungsform in der Luft über dem Daumensensoren durch die Signalinjektionspunkte festgestellt werden. Zumindest drei Signalinjektionsantennen (-punkte) können benutzt werden, um die Links- und Rechtsbewegung des Daumens in der Luft über dem Daumensensoren zu ermitteln (siehe z. B. 32A-32D). Zumindest vier Signalinjektionsantennen (-punkte) können benutzt werden, um die Links- und Rechtsbewegung des Daumens in der Luft über dem Daumensensoren zu ermitteln. Mehr als vier Signalinjektionsantennen (-punkte) können genutzt werden, um die Links- und Rechtsbewegung des Daumens in der Luft über dem Daumensensoren zu ermitteln. Jede Injektionsantenne (-punkt) wird überprüft, um die Magnitude des daran anwesenden Infusionssignals zu ermitteln. In einer Ausführungsform wird jede Magnitude linearisiert und eine Integrationsfunktion wird angewandt, um die Daten zu normalisieren. Triangulationsverfahren werden genutzt, um eine Links-/Rechtsbewegung des Daumens über dem Raum des Daumensensoren festzustellen. Ein Fachmann sollte in der Lage sein, eine Vielzahl an Methoden zur Triangulation der Daten aus den Injektionsantennen anwenden zu können, um die Links-/Rechtsbewegung des Daumens über dem Raum des Daumensensoren festzustellen, sowie die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung des Daumens über dem Raum des Daumensensoren.
In einer Ausführungsform, unter Nutzung der Handheld- Steuerung 25, wie gezeigt in 22, wurde ebenfalls entdeckt, dass der Daumen eine hakenartige Haltung einnehmen kann, wobei nur die Spitze des Daumens den Daumensensoren berührt (die übrigen Gelenke halten sich dabei in der Luft auf). Für diese Art von Anwendung hat sich gezeigt, dass es sich eignet, die lokalen Höchstwerte der Wärmekarte des Daumensensoren und die Injektionsdaten, die durch die Antennen erworben werden, zu nutzen, um die Daumenhaltung und die Distanz, die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung, die Hoch-/Runterbewegung und die Links-/Rechtsbewegung, die eine solche Haltung auf den Sensor ausübt, festzustellen. Einem Fachmann sollte im Hinblick auf diese Offenbarung erkennbar sein, wie die verschiedenen Funktionen und Konstanten zur Ermittlung der hakenartigen Daumenhaltung in anderen Kontexten anzuwenden sind.
Wie oben erläutert, können die Infusionsdaten und die Abgrenzungen der Berührungsdaten in einer Ausführungsform kombiniert werden. In einer Ausführungsform werden die Durchschnitte der Infusionsdaten und Berührungsdaten zusammen ermittelt. In einer Ausführungsform werden die Infusionsdaten und Berührungsdaten durch einen gewichteten Durchschnitt kombiniert. In einer Ausführungsform werden die Berührungsdaten basierend auf der Anzahl aller anwesenden Höchstwerte insgesamt gewichtet.
In einer Ausführungsform kann eine Kalibrierungsprozedur oder -phase genutzt werden, um die Ermittlungs- und Identifikationsverfahren im Daumensensoren zu verbessern. In einer Ausführungsform kann ein Benutzer darum gebeten werden, die Steuerung zu halten und einige Finger- und Handhaltungen durchzuführen. Die aus diesen Handhaltungen (z. B. Öffnen der Hand, Schließen der Hand, den Daumen ausstrecken, dem Daumen einziehen, usw.) resultierenden Sensordaten können mit einer Potenzfunktion kombiniert werden, um die Mindest- und Maximalgrenzwerte der Sensoren zu ermitteln. Diese Werte können dann genutzt werden, um die hier beschriebenen Wärmekartenwerte zu linearisieren und zu normalisieren, um die Distanz des Daumens über dem Daumensensoren zu ermitteln. In einer Ausführungsform kann eine Kalibrierungsprozedur einmal durchgeführt werden. In einer Ausführungsform kann eine Kalibrierungsprozedur mehrmals durchgeführt werden. In einer Ausführungsform kann eine Kalibrierungsprozedur nicht durchgeführt werden.
51 beinhaltet ein Fließschema, das den Einsatz einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einsetzt, um den Daumen zu ermitteln. Der Schritt 502 Erhalten der Wärmekarte, der Schritt 504 Identifikation der lokalen Höchstwerte und der Schritt 508 Ellipsenanpassung stellen eine Ausführungsform der Nutzung von Berührungsdaten zur Feststellung der Position und Distanz des Daumens vom Daumensensoren, wie oben beschrieben, dar.
In Schritt 506, nach dem Schritt 504 zur Identifikation der lokalen Höchstwerte, werden einige lokale Höchstwerte bestimmt. Wenn nicht, findet in Schritt 508 die Ellipsenanpassung 508 statt. In Schritt 510 wird die X-Y-Position des Daumens bestimmt. In Schritt 518, wird nach Schritt 506 die Beugung oder Streckung des Daumens bestimmt. In Schritt 526 wird die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung des Daumens bestimmt. In Schritt 528 wird die Links-/Rechtsbewegung des Daumens bestimmt. In Schritt 512 wird die Bewegung verarbeitet. In Schritt 514 werden die Daumeninformationen ausgegeben.
Der Schritt 520 Erhalten der Infusionskarte, der Schritt 522 Identifikation der lokalen Höchstwerte, der Schritt 524 Triangulation geben eine Ausführungsform der Nutzung der Infusionsdaten zur Bestimmung der Position und Distanz des Daumens vom Daumensensoren, wie oben beschrieben, wieder. Diese Bestimmung der Vorwärts-/Rückwärtsbewegung des Daumens geschieht in Schritt 526.
In Schritt 516 wird eine FMT Wärmekarte herangezogen, um den Abschnitt und die Distanz des Daumens auf dem Hauptsensor des Sammelleitungskörpers zu bestimmen. Dies geschieht, wenn mehr als ein lokaler Höchstwert in Schritt 506 erkannt wird. Wie andernorts in der Spezifikation beschrieben, können, sobald die Anwesenheit, Lage und Bewegung des Daumens bestimmt wurde, die Schritte 512 Bewegung Verarbeiten und 514 Ausgabe der Daumeninformationen ausgeführt werden.
Modellbildung des Handskeletts
In einer Ausführungsform werden Handskelettdaten in gepackte 32-Bit-Float-Arrays gelagert, wobei jeder Knochen als ein 10-Tupel eines (x, y, z)-Positionsvektors mit allen Mengenangaben in Metern, ein (qx, qy, qz, qw)-Rotationsquaternion und ein (sx, sy, sz)-Skalenvektor behandelt wird, wobei jeder Tupel als lokale Transformation mit Bezug auf sein übergeordnetes Element behandelt wird (d. h. Übersetzungen geschehen in lokalen Achsen im Hinblick auf jegliche Rotation, die durch seine Vorläufer getätigt wurde). Einem Fachmann sollte erkennbar sein, dass viele andere Datenstrukturen genutzt werden könnten, um die Hand zu repräsentieren, vor allem im Hinblick auf Sensitivität, Fähigkeiten und Grade der durch die Steuerung gegebenen Freiheiten. Dementsprechend ist 52 eine Ausführungsform einer Tabelle einer Repräsentation der oben beschriebenen Skelettdaten. Die Tabelle in 52 repräsentiert eine Ausführungsform der Tabelle, wie sie im Speicher eines Computergerätes existiert. Der Name jedes Knochens in der Hand in 52 stimmt mit den Namen jedes Knochens in der Hand in 33 überein.
53 zeigt die Ausführungsform einer Datenstruktur, die genutzt werden kann, um die Fingerinformationen eines Nutzers wiederzugeben, während dieser ein Gerät mit einem heterogenen Sensor hält. Gemäß einer Ausführungsform kann die Datenstruktur eine Vielzahl an Information in Bezug auf die Position und Orientierung der Finger und/oder Hand eines Benutzers repräsentieren. In einer Ausführungsform repräsentiert die Datenstruktur die Fingerinformationen eines Benutzers unter Benutzung des Folgenden: Flags ist ein Bitset; indexPresence, middlePresence, ringPresence und pinkyPresence repräsentieren jeweils Werte, die die Anwesenheit eines Fingers nahe am Gerät angeben - in einer Ausführungsform sind die Werte normalisierte Floats zwischen 0 und 1, wobei ein Wert von 0 bedeutet, dass der Finger gänzlich vom Gerät weggestreckt ist, und ein Wert von 1, dass der Finger in Gänze um das Gerät gekrümmt ist und diese berührt; thumbX und thumbY repräsentieren eine Position auf einem Daumenpad, wenn die Ausführungsform über ein Daumenpad verfügt. Wenn die Ausführungsform nicht über ein Daumenpad verfügt, repräsentieren thumbX und thumbY die Position des Daumens in einem designierten Daumenbereich. In einer Ausführungsform sind thumbX und thumbY kartesisch, wobei ein x-Wert von -0,5 in der am weitesten links liegenden Stelle des Daumenbereiches und ein Wert von 0,5 an der rechtesten Stelle des Daumenbereiches liegen; gleichermaßen liegt ein y-Wert von -0,5 an der untersten Stelle des Daumenbereiches und ein Wert von 0,5 an der obersten Stelle des Daumenbereiches; thumbDistance repräsentiert die Distanz zum Gerät - in einer Ausführungsform gibt ein Wert von 0 Kontakt mit dem Gerät an, ein Wert von 1 gibt an, dass der Daumen sich nicht in der Nähe des Gerätes aufhält, und ein Wert zwischen 0 und 1 gibt an, dass der Daumen mit einer Distanz weg vom Gerät schwebt; frameNum ist ein Indikator für wann diese Daten relevant waren, für aufgezeichnete Datensitzungen kann dies eine Position innerhalb einer Reihe von aufgezeichneten Frames repräsentieren, und für eine Livestream-Sitzung kann dies eine ansteigende Nummer für jeden erhaltenen Sensorframe repräsentieren; skeletonPoses repräsentieren die Position und Rotation eines jeden Knochens in dem Handskelett - in einer Ausführungsform ist ein Array von Floats wo jeder Knochen ein 10-Tupel an Floats zugewiesen bekommt, die einen (x, y, z)-Positionsvektoren, einen (qx, qy, qz, qw)-Quaternionen und einen (sx, sy, sz)-Skalenvektoren repräsentieren; handedness gibt an, welche Hand momentan das Gerät hält - in einer Ausführungsform ist handedness eine ganze Zahl zwischen 0-2, wobei 0 bedeutet, dass keine Hand das Gerät hält, 1 bedeutet, dass die linke Hand das Gerät hält, und 2 bedeutet, dass die rechte Hand das Gerät hält.
54 und 55 sind Tabellen, die eine Ausführungsform von skeletonPoses für eine beispielhafte rechte Hand wiedergeben, wobei 54 eine offene Hand beinhaltet und 55 eine umfassende. Jeder Knochen ist durch eine separate Reihe wiedergegeben und der Zehn-Tupel repräsentiert einen (x, y, z)-Positionsvektoren, einen (qx, qy, qz, qw)-Quaternionen und einen (sx, sy, sz)-Skalenvektoren. Positionen (x, y, z) sind in Metern angegeben. Die Achsen für jeden Knochen schließen jegliche Rotation eines der Vorläufer des Knochens ein (Verweis auf 33 für eine Abbildung aller Knochenpositionen in der menschlichen Hand und ihrer Hierarchie). Umrechnung und Rotation sind abhängig von dem übergeordneten Element eines Knochens. Beispielhafte Mengen werden nur auf fünf Dezimalstellen angegeben.
In einer Ausführungsform können Informationen, die durch ein oder mehrere Sensormuster an einem Gerät ermittelt wurden, die Basis zur Bereitstellung eines Modells der Finger, Hände und Handgelenke in 3D mit einer niedrigen Latenz bereitstellen. Die niedrige Latenzausgabe der Skelettmodelle kann einem VR/AR-System ermöglichen, eine Wiedergabe der Hand des Benutzers in Echtzeit bereitzustellen. Des Weiteren ermöglichen die vorliegenden Skelettdaten einer Anwendungs- und verwaltenden Systemsoftware, Informationen zu erhalten, durch die nicht nur Schweben, Kontakt, Greifen und Gestik auf einem berührungssensitiven Objekt identifiziert werden können, sondern weiterhin die Handposition und -ausrichtung, Fingerabduktion, Dicke der Gelenke, Handflächenbreite, überkreuzte Finger, schwebende überkreuzte Finger und Fingerdicke, wodurch einfacher auf gestische Absicht geschlussfolgert werden kann.
In einer Ausführungsform kann ein Kalibrierungsschritt durchgeführt werden, und darauf folgende Messungen gemäß der im Kalibrierungsschritt erlangten Informationen interpretiert werden.
In einer Ausführungsform kann der Kalibrierungsschritt beinhalten, die Finger in eine spezifische Position zu begeben, während die Beiträge der eingefügten Signale gemessen werden.
In einer Ausführungsform kann der Kalibrierungsschritt beinhalten, eine Geste oder eine Reihe an Gesten mit den Fingern durchzuführen, während die Beiträge der eingefügten Signale gemessen werden.
Modellbildung eines Körperskeletts
In einer Ausführungsform können Daten einer oberflächlichen Sammelleitung (z. B. eine Sammelleitung, die über einen kapazitiven oder heterogenen Sensor verfügt) und ein beschränktes Modell mit unbegrenzten Freiheitsgraden genutzt werden, um skelettale Positionen abzuleiten. In einer Ausführungsform können, durch Nutzung von Frequenzinjektionsdeskriptoren, vorgeschriebene Profile von Signalstärken in Korrespondenz mit einer Reihe von diskreten Positionen des Skeletts (z. B. Hand oder Wirbelsäule) erstellt oder aufgenommen werden. In einer Ausführungsform werden Deskriptoren mit Baseline- und Rauschminderungsverfahren oder anderen multidimensionalen Analyseverfahren kombiniert, um bedeutsame Informationen aus diesen Deskriptoren zu extrahieren, die in Beziehung zu der skelettalen Bewegung stehen können.
[2] In einer Ausführungsform können zusätzlich zu den Frequenzstärkesignalen Prozesstechniken für schnelle Multi-Touch-Wärmekarten genutzt werden. In einer Ausführungsform kann Hand-Tracking mithilfe einer hierarchaischen skelettbasierten Beschreibung einer virtuellen Hand berechnet werden, um die echte Hand zu beschreiben. In einer Ausführungsform können Verfahren angewandt werden, um die Frequenzinjektionsdeskriptoren in eine fortlaufende Echtzeit-Animation dieses Skeletts, das die echte Handbewegung imitiert, zu erfassen. In einer Ausführungsform können Erfassungsmethoden sich auf lineare und nichtlineare Funktionen stützen, die in Echtzeit genutzt werden, um die Signaleingabe in eine Eingabe aus Fingerwinkeln umzuwandeln. In einer Ausführungsformen können Erfassungsmethoden jegliche zusammenhängen Eigenschaften zwischen Signalstärkeproben und einer Ground-Truth-Referenz, die unter Nutzung anderer Verfahren wie Bewegungserfassung, anderer sichtbasierter Verarbeitungsverfahren oder vordefinierter erfasster Posen ermittelt wurden, feststellen. In einer Ausführungsform können manuelles oder automatisches, beaufsichtigtes oder unbeaufsichtigtes Training, Data-Mining, Klassifikation, MIMO-artigen Verfahren (wie Wesentliche Komponenten Analyse) oder Regressionsverfahren genutzt werden, um die adäquate Definition dieser Erfassungsfunktionen zu identifizieren, nachdem die intrinsischen Eigenschaften der Signalinjektionsverfahren zwecks Hand-Trackings erforscht wurden. In einer Ausführungsform können Software- und Hardwarelösungen mit traditionellen Multi-Touch-Eigenschaften kombiniert werden, um den gleichen schnellen Multi-Touch-Sensoren zu untersuchen oder einen schnellen Multi-Touch-Sensoren mit zusätzlichen Empfängern zu ergänzen. In einer Ausführungsform können Software- und Hardwarelösungen mit traditionellen Multi-Touch-Eigenschaften kombiniert werden, um den gleichen schnellen Multi-Touch-Sensoren zu untersuchen oder einen schnellen Multi-Touch-Sensoren mit zusätzlichen Empfängern und Signalinjektoren zu ergänzen.
Einem Fachmann sollte im Hinblick auf diese Offenbarung erkennbar sein, dass die intrinsische Eigenschaft der Signalinjektion in ihrer Anwendung und Messung auf die Hand, wie oben beschrieben, als Basis genutzt werden kann, um die Modellerfassung zu definieren. In einer Ausführungsformen wird das Datenverfahren genutzt, um die adäquate Definition der Erfassungsfunktionen zu identifizieren, die zur Handerfassung und damit für Hand-Tracking-Zwecke nutzbar sind. In einer Ausführungsform kann die Hardware und Software der Signalinjektion, wie oben erläutert, mit schnellen Multi-Touch-Fähigkeiten kombiniert werden, um damit die Berührungssensorvorrichtung des schnellen Multi-Touchs mit der Kapazität auszustatten, zusätzliche eingefügte Frequenzen zu erkennen.
Einem Fachmann sollte im Hinblick auf diese Offenbarung erkennbar sein, dass kapazitives Erkennen in der Geschichte für zweidimensionale Anordnungen verwendet wurde; um Berührung versus keine Berührung oder harte Berührung versus weiche Berührung festzustellen. Obwohl kapazitives Erkennen einige Fähigkeiten aufweist, um Schweben festzustellen, war kapazitives Erkennen bisher nicht bekannt dafür, skelettale Positionen abzuleiten. In einer Ausführungsform kann die oberflächliche Sammelleitung an eine große Vielfalt an Formen angepasst werden, die eine bekannte mathematische Rotation zwischen Sensoren bereitstellen kann. Von daher kann die so an ein Objekt angepasste oberflächliche Sammelleitung in einer Ausführungsform mit einem begrenzten Modell kombiniert werden, um skelettale Positionen abzuleiten.
Ist der Oberflächenverteiler an eine Form angepasst, die selbst innerhalb seiner eigenen bekannten Einschränkungen veränderbar oder verformbar ist, kann der Oberflächenverteiler verwendet werden, um solche Änderungen oder Verformungen zu verfolgen. So kann beispielsweise ein Verteiler, der an ein Klappobjekt (z. B. ein faltbares Smartphone) angepasst ist, seine eigene kapazitive Interaktion und injizierte Signale nutzen, um die Position des Telefons zu interpretieren oder abzuleiten. In einem weiteren Beispiel kann ein Spielball (z. B. ein Fußball oder Basketball) mit bekannten Verformungseigenschaften bei Verwendung einen Verteiler benutzen, der innerhalb oder außerhalb seiner Oberfläche angepasst ist, um seine eigene Verformung zu interpretieren oder abzuleiten. So kann in einer Ausführungsform der Oberflächenverteiler, wie er einem Objekt entspricht, mit einem eingeschränkten Modell gemischt werden, um Informationen über das Objekt abzuleiten.
Handerfassung und Hand-Tracking mit mehrfachen Geräten und Benutzern
In vielen System ist bimanueller Input (siehe 56A und 56B) erwünscht. In einer Ausführungsform trägt ein Benutzer zwei Handschuhe, die Signale in beide Hände sendet. Die zwei Geräte sind so konfiguriert, dass sie Signale in die Hände des Benutzers senden, wie oben beschrieben. In einer Ausführungsform hält der Benutzer zwei Geräte mit heterogenen Sensoren, eins in jeder Hand. In einer Ausführungsform werden ein einzelnes Gerät und sein Signalinjektor genutzt, um den Kontakt zwischen Fingern verschiedener Hände wahrzunehmen. Die zwei Geräte sind so konfiguriert, dass sie Signale in die Hände des Benutzers senden, wie oben beschrieben. Des Weiteren können die gesandten Signale eines Gerätes von dem anderen Gerät wahrgenommen werden, wenn die Hände des Benutzers in Berührung oder einander sehr nahe kommen. In einer Ausführungsform werden das Gerätepaar und die Signalinjektoren genutzt, um Kontakt zwischen den Fingern verschiedener Hände zu spüren.
In vielen System ist der Input mehrerer Benutzer (siehe 57) erwünscht. In einer Ausführungsform arbeiten zwei oder mehr Benutzer mit unabhängigen Geräten mit heterogenen Sensoren. In einer Ausführungsformen können die Signale, die in die Hand eines Benutzers gesandt werden, durch ein Gerät eines anderen Nutzers wahrgenommen werden, sobald bewusster (z. B. Handschütteln, Fistbump oder Highfive) oder unbewusster Kontakt zwischen den Benutzern hergestellt wird. In einer Ausführungsform kann die Art des Kontaktes zwischen den Benutzern (z. B. Händeschütteln, ein Fistbump, ein Highfive oder ein unbewusster bzw. zufälliger Kontakt) durch die Signale, die in die Hände des einen Benutzers gesandt werden und durch das Gerät eines anderen Nutzers wahrgenommen werden, unterschieden werden. In einer Ausführungsform können die Signale, die in die Hände eines Benutzers gesandt werden, durch die Signalempfänger, die den Signalinjektoren des anderen Benutzers beim (bewussten oder unbewussten) Kontakt nahe liegen, wahrgenommen werden. In einer Ausführungsform kann die Art des Kontaktes zwischen den Benutzern (z. B. Händeschütteln, ein Fistbump, ein Highfive oder ein unbewusster bzw. zufälliger Kontakt) durch die Signalempfänger, die den Signalinjektoren des anderen Benutzers beim (bewussten oder unbewussten) Kontakt nahe liegen, wahrgenommen werden, unterschieden werden.
In einer Ausführungsform können Signale, die in die Finger eines Benutzers gesandt werden, durch mehrere Geräte mit heterogenen Sensoren wahrgenommen werden, jedoch müssen jene Geräte nicht zwangsläufig mit einem oder mehreren Signalinjektoren verbunden sein. In anderen Worten können zwei Benutzer in einer exemplarischen Ausführungsform jeweils einen tragbaren gurtbasierten Signalinjektoren benutzen, wobei jeder der tragbaren gurtbasierten Injektoren seine eigene Frequenz orthogonaler Signale hat - und jeder Benutzer kann ein oder mehrere mehrerer Berührungsobjekte benutzen, die die orthogonalen Signale der Frequenzen der zwei tragbaren Geräte feststellen können.
Die vorliegenden Systeme sind oben beschrieben, mit Hinweis auf Blockschemen und betriebsbereite Ausführungsformen der Steuerung und anderer schwebe-, kontakt- oder drucksensitiver Objekte, die FMT oder FMT-ähnliche Systeme nutzen. Es ist erkennbar, dass jeder Block der Blockschemen oder betriebsbereiter Ausführungsformen, sowie Kombinationen aus Blöcken in den Blockschemen oder betriebsbereiter Ausführungsformen, mithilfe analoger oder digitaler Hardware und Computerprogrammanleitungen implementiert werden können. Computerprogrammanleitungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers, ASIC oder einer anderen Vorrichtung, die programmierbare Daten verarbeiten kann, bereitgestellt werden, sodass die Anleitungen, die durch einen Prozessor auf einem Computer oder anderweitiger Vorrichtung, die programmierbare Daten verarbeiten kann, ausgeführt wird, die Funktionen/Handlungen einsetzt, die in den Blockschemen und betriebsbereiten Blöcken oder Blöcken spezifiziert sind.
Außer als ausdrücklich begrenzt durch die obige Offenbarung, können in einigen alternativen Einsätzen die angemerkten Funktionen/Handlungen den Blöcken als außer Betrieb in den betriebsbereiten Ausführungsformen vermerkt sein. Zum Beispiel kann die Anordnung der Ausführung der Blöcke, die aufeinander folgend gezeigt werden, gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder, jegliche Blöcke können, wo es praktikabel erscheint, in verschiedener Reihenfolge im Hinblick auf die anderen ausgeführt werden, je nachdem, welche Funktion/Handlung involviert ist.
Signalinjektion/Infusion für erweitere Anhangerkennung
Dieser Abschnitt bezieht sich auf Eingabegeräte, die sensitiv gegenüber Berührungen und der umgebenden Luft sind, konkret gesagt Eingabegeräte, die die menschliche Hand auf und/oder über und/oder nahe der Oberfläche des Objektes spüren können. Signalinjektion (oder auch Signalinfusion) kann genutzt werden, um die Anhangerkennung und -charakterisierung zu verbessern. Siehe beispielsweise die vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 62/428,862 , eingereicht am 1. Dezember 2016. Die dreidimensionale Position, Ausrichtung und „Krümmung“ oder „Beugung“ von Fingern an einer eine Steuerung haltende Hand können gemessen werden, indem man Signale in eine Hand oder ein anderes Körperteil sendet und den Beitrag jeder dieser Signale an verschiedenen Punkten der Steuerung (z. B. einer Handheld-Steuerung oder Handheld-Steuerung) misst. In einer Ausführungsform werden Infusionssignale an einem Sensor nahe der Hand oder so, wie die Distanz zwischen dem Sensor und der Hand sich verändert, gemessen. In einer Ausführungsform kann die empfangende Vorrichtung an der Steuerung (z. B. der Sensor) ein kapazitiver Sensor sein, im Besonderen ein hochrechnender kapazitiver Sensor, der simultane orthogonale Signale verwendet.
Mit kurzem Blick auf 58, können Signale in einer Ausführungsform in die Hand auf eine Art und Weise eingeführt werden, bei der die Signalstärke für jeden Finger aufgrund der unterschiedlichen Mengen an Fleisch, durch das die Signale durchdringen müssen, verschieden hoch sein sollte. In einer Ausführungsform werden eingeführte Signale an jedem Finger auftreten, aber in unterschiedlichen Mengen. In einer Ausführungsform ist, um die Position eines jeden Fingers festzustellen, die Ermittlung der Stärke jeden Signals notwendig, um festzustellen, wo ein oder mehrere Finger sich berühren und wo ein oder mehrere Finger schweben.
Mit kurzem Blick auf 59 ist die Verwendung eines Gurts, einer Kordel oder eines Handschuhs zum Einführen der Signale in der Hand dargestellt. Der Gurt, die Kordel oder der Handschuh kann für die Hand maßgeschneidert oder elastisch hergestellt sein. Ein oder mehrere Signale werden durch Elektroden in die Hand eingeführt, die in kapazitivem oder ohmschem Kontakt mit der Hand stehen. Der Gurt, die Kordel oder der Handschuh können die Signale nahe den Fingern oder von weiter weg einführen. Der Gurt, die Kordel oder Handschuh können die Signale auf der Rück- oder Vorderseite der Hand einführen, oder aber auf der Oberfläche eines anderen Teils des Körpers. Beispielsweise kann ein Handgelenkgurt genutzt werden, um Signale an dieser Stelle einzuführen.
Mit kurzem Blick auf 60A-60F, sind Ausführungsformen einiger Handpositionen über einem Objekt zu sehen, um einen Griff um eine generische Version der Steuerung für eine Offenbarung bezüglich der Positionserfassung und „Krümmung“ eines Fingers zu simulieren. In einer Ausführungsform kann der Zeigefinger als Auslöser für die Steuerung dienen und damit kann es hilfreich sein, seine Platzierung, seine Streckung von der Oberfläche der Steuerung weg und die Winkel seiner Fingergelenke festzustellen. In einer Ausführungsform kann es, da die meisten Reihen an Gelenkwinkeln unnatürliche Positionen angeben (und aus diesem Grund nur unwahrscheinlicherweise auftreten werden) genügen, die Position der Finger grob zu bestimmen, um abzuleiten, ob der Finger positioniert oder gekrümmt ist.
Mit kurzem Blick auf 61 ist die Abbildung einer bimanuellen Variation der Ausführungsform in 58 gezeigt. Signale werden in beide Hände eines Benutzers an einer Vielzahl von Orten eingefügt. In einer Ausführungsform fließen Signale einer Hand durch die Finger der anderen Hand, sobald die Hände sich sehr nahe kommen oder sich berühren. Kontakt zwischen den Fingern derselben Hand (z. B. bei einer OK-Geste) stellen einen Pfad zwischen einem Signalinjektoren zu einem anderen derselben Hand dar, und Kontakt zwischen den Fingern beider Hände (z. B. beim Berühren beider Zeigefinger miteinander) stellt einen Pfad zwischen den Signalinjektoren beider Hände dar. Im Fall eines Systems für mehrfache Benutzer stellt Kontakt zwischen den Händen der mehreren Benutzer eine Reihe an Pfaden für reisende Signale dar, die als Kommandogesten interpretiert werden können.
Mit einer Steuerung (z. B. einer Spielsteuerung) oder anderen Geräten mit Benutzeroberflächen ist es hilfreich, in der Lage zu sein, die Lage der Finger der haltenden Hand bestimmen und charakterisieren zu können, selbst wenn sie das Gerät nicht tatsächlich berühren. In einer Ausführungsform kann der Zeigefinger als „Auslösefinger“ bestimmt werden, und daher würde ein Eingabegerät seine Position und „Krümmung“ erkennen, einschließlich der Teile des Fingers, die nicht in Kontakt mit der berührungswahrnehmenden Oberfläche sind.
In einer Ausführungsform ist die Oberfläche einer Spielsteuerung eine berührungssensitive Oberfläche (z. B. ein Detektor oder ein Touchscreen), die erkennen kann, wo die Hand und die Finger die Oberfläche berühren. In einer Ausführungsform ist die berührungssensitive Oberfläche ein kapazitiver Touchscreen oder eine andere Berührungsfläche, und kleine Änderungen in ihrer Aufnahmefähigkeit werden verwendet, um leitfähige oder kapazitive Objekte zu erkennen, die sie berühren oder nahe an ihr „schweben“. Gemäß dem Kontakt bedeutet Schweben ausreichend nah an der Berührungsfläche dran, um eine bemerkbare Änderung aufzuweisen, trotz der Tatsache, dass das leitfähige oder kapazitive Objekt, z. B. ein Finger, sich nicht in tatsächlichem physischem Kontakt mit der Berührungsfläche befindet.
In einer Ausführungsform wird ein elektrisches Signal in die Hand oder einen anderen Teil des Körpers injiziert (oder auch infundiert), und dieses Signal (wie durch den Körper geleitet) kann durch den kapazitiven Berührungsdetektoren bei Nähe zum Körper wahrgenommen werden, selbst, wenn der Körper (z. B. Hände, Finger oder ein anderer Teil des Körpers) sich nicht in direktem Kontakt mit der Berührungsfläche befindet. In einer Ausführungsform erlaubt dieses erkannte Signal es, die Nähe der Hand oder des Fingers oder des sonstigen Körperteils im Verhältnis zur Berührungsfläche wahrzunehmen. In einer Ausführungsform erlaubt dieses erkannte Signal es, die Nähe und Ausrichtung der Hand, des Fingers oder des sonstigen Körperteils im Verhältnis zur Berührungsfläche zu erkennen.
In einer Ausführungsform stellt die hier beschriebene Signalinfusion (auch als Signalinjektion benannt) eine Verbindung mit einem kapazitiven Berührungsdetektoren her, der mehrere simultan generierte frequenzorthogonale Signale verwendet, um Berührung und Schweben zu erkennen, einschließlich, aber nicht begrenzt auf die berührungssensitiven Oberflächen dargestellt in den US-Patentanmeldungen Nr. 9,019,224, 9,158,411 und 9,235,307, um ein paar zu nennen. In einer Ausführungsform ist das eingefügte Signal sowohl simultan als auch frequenzorthogonal zu den mehreren simultan generierten frequenzorthogonalen Signalen, die zur Bestimmung von Berührungen und Schweben verwendet werden. In einer Ausführungsform wird jedes der mehreren Infusionssignale in die Hand oder den Finger oder eine Stelle am naheliegenden Knöchel (z. B. wo die Finger sich mit der Hand verbinden) eingefügt. In einer Ausführungsform wird ein Signal nahe dem ersten Finger eingefügt, und ein weiteres Signal wird nahe einem weiteren Finger eingefügt. In einer Ausführungsform werden mehrere einzigartige frequenzorthogonale Signale (welche sich sowohl frequenzorthogonal den anderen eingeführten Signalen als auch den vom Berührungsdetektoren verwendeten Signalen gegenüber verhalten) in die Hand in mehrere Stellen eingeführt. In einer Ausführungsform, werden fünf einzigartige, frequenzorthogonale Signale (welche sich sowohl frequenzorthogonal den anderen eingeführten Signalen, als auch den vom Berührungsdetektoren verwendeten Signalen gegenüber verhalten) in die Hand in der Nähe jeden Fingers eingeführt (wobei der Daumen an dieser Stelle als Finger betrachtet wird).
Der Berührungsdetektor - welcher in Abwesenheit der eingeführten Signale derartig konfiguriert ist, Veränderungen in der Stärke der auf dem Empfänger des kapazitiven Berührungsdetektors empfangenen frequenzorthogonalen Signale zu erkennen und zu identifizieren - ist des Weiteren derartig konfiguriert, Veränderungen in der Stärke der eingeführten frequenzorthogonalen Signale zu messen und zu identifizieren. Eine Identifikation einer Veränderung die eingeführten frequenzorthogonalen Signale betreffend ermöglicht es, die Nähe der Hand (oder des Fingers oder sonstigen Körperteils) im Verhältnis zur Berührungsfläche zu bestimmen. Des Weiteren kann die Ausrichtung durch die Interpretation des Infusionssignals, wie es durch die Empfänger des Berührungssensoren empfangen wird, ermittelt werden.
In einer Ausführungsform wird mehr als ein elektrisches Signal in den Körper gesandt und durch ihn geleitet, sodass die relativen Charakteristiken dieser Signale (wie sie durch den Berührungssensoren empfangen werden) genutzt werden können, um die relative Nähe und Ausrichtung des Körpers oder Körperteils im Verhältnis zur Berührungsfläche zu ermitteln. Beispielsweise können fünf Infusionspads (z. B. Elektroden) in der Nähe der fünf Knöchel, an denen die Finger sich mit der Hand vereinen, platziert werden, sowie zehn einzigartige frequenzorthogonale Signale (welche sich sowohl frequenzorthogonal den anderen eingeführten Signalen, als auch den vom Berührungsdetektoren verwendeten Signalen gegenüber verhalten) in die Hand eingeführt werden, zwei durch jedes der fünf Injektionspads. In diesem Beispiel leitet jedes der fünf Injektionspads zwei separate Signale in die Hand. In einer Ausführungsform hat jedes Signalpaar relativ verschiedene Frequenzen voneinander, beispielsweise eine hohe und eine niedrige Frequenz in jedem Paar, da höher oder niedriger frequentierte Signale unterschiedliche Leitcharakteristiken über den Körper hinweg und daher auch unterschiedliche Erkennungscharakteristiken auf den Berührungssensoren aufweisen.
In einer Ausführungsform werden Infusionssignale durch einen Gurt oder eine Kordel, die die Hand, das Handgelenk oder ein sonstiges Körperteil des Benutzers berührt (oder diesem sehr nahe liegt), eingeführt. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Infusionspads oder Infusionselektroden in einen Gurt oder eine Kordel integriert, die mit dem die Berührungsfläche einschließenden Berührungsobjekt assoziiert ist. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Infusionspads oder - elektroden in ein tragbares Kleidungsstück integriert, z. B. einen Handschuh. In einer Ausführungsform werden ein oder mehrere Infusionspads in ein Objekt der physischen Umgebung integriert, wie zum Beispiel, aber nicht ausschließlich, einer Stuhllehne, -sitz oder -arm, einer Tischoberfläche oder einer Fußmatte.
In einer Ausführungsform können die eingeführten Signale des einführenden Geräts (welche ein Gurt, eine Kordel, ein Kleidungsstück sein oder durch eine umliegende Quelle bereitgestellt werden kann) genutzt werden, um festzustellen, ob das einführende Gerät vom Benutzer getragen wird oder sich in angemessener Nähe zu ihm befindet. In einer Ausführungsform können die eingeführten Signale des einführenden Geräts genutzt werden, um festzustellen, ob eine Steuerung ohne die Unterstützung des einfügenden Gerätes genutzt wird.
In einer Ausführungsform kann die „Krümmung“ einiger oder aller Finger der Hand, die die Steuerung hält, bestimmt werden, indem die relativen Charakteristiken der eingeführten Signale, so, wie sie vom Berührungsdetektoren empfangen werden, analysiert werden. In einer Ausführungsform schließen diese Charakteristiken den relativen Umfang und Zeitverschiebungen oder -phasen der erhaltenen Signale mit ein. In einer Ausführungsformen werden MIMO-artige Verfahren (wie eine wesentliche Komponentenanalyse) genutzt, um die relativen Beiträge eines empfangenen Signals, das durch jeden Finger injiziert wird, zu bestimmen. In einer Ausführungsform wird ein Kalibrierungsschritt durchgeführt und die daraus folgenden Messungen werden anhand der im Kalibrierungsschritt erlangten Informationen interpretiert. In einer Ausführungsform schließt der Kalibrierungsschritt mit ein, die Finger in spezifische Positionen zu begeben, während die Beiträge der Infusionssignale gemessen werden. In einer Ausführungsform schließt der Kalibrierungsschritt mit ein, eine Geste oder eine Reihe von Gesten mit den Fingern durchzuführen, während die Beiträge der Infusionssignale gemessen werden.
In einer Ausführungsform werden Impedanzen in Reihe mit den Signalinfusoren geschalten, um die Fähigkeit, die Beiträge der Infusionssignale von dem, was von jedem Finger empfangen wird, zu unterscheiden, zu verbessern. In einer Ausführungsform sind die Impedanzen Widerstände. In einer Ausführungsform sind die Impedanzen Kapazitäten. In einer Ausführungsform sind die Impedanzen parallele oder serienhafte Kombinationen aus Widerständen und Kondensatoren. In einer Ausführungsform sind die Impedanzen verallgemeinert und schließen Widerstands- und Reaktanzkomponenten, die sich in Bezug auf ihre Frequenzen sehr unterscheiden können, mit ein. In einer Ausführungsform haben die mit dem Signalinfusoren in Reihe geschalteten Impedanzen eine Impedanz, die ungefähr die gleiche ist wie jene Impedanz, die dem eingefügten Signal widerfahren würde, sollte dieses die Menge an Fleisch durchqueren, äquivalent zur Distanz zwischen seinem Einfügungsort und der Basis der anderen Finger. In einer Ausführungsform werden in die Finger gesandte Signale eingesetzt, um den Kontakt zwischen den Fingern selbst zu erfassen. In einer Ausführungsform werden die Signalinfusoren mit Signalempfängern gepaart und die von diesen Signalempfängern empfangenen Signale werden genutzt, um Finger-zu-Finger-Kontakt zu erfassen.
In vielen Systemen ist eine bimanuelle Eingabe hilfreich. In einer Ausführungsform hält ein Benutzer zwei Steuerungen, eine in jeder Hand. Die zwei Steuerungen sind derartig konfiguriert, dass sie einen oder mehrere sehr deutliche Infusionssignale in jede der oben beschriebenen Hände des Benutzers senden. In einer Ausführungsform können die eingefügten Signale einer Steuerung durch die andere Steuerung erkannt werden, wenn die Hände des Benutzers einander berühren oder sehr nahe kommen. In einer Ausführungsform werden das Steuerungspaar und die Signalinjektoren genutzt, um Kontakt zwischen den Finger verschiedener Hände wahrzunehmen.
In vielen System ist die Eingabe mehrerer Benutzer hilfreich. In einer Ausführungsform arbeiten zwei oder mehrere Benutzer mit unabhängigen Steuerungen. In einer Ausführungsform können Signale, die in die Hand eines Benutzers gesandt werden, von der Steuerung eines anderen Nutzers wahrgenommen werden, sobald bewusster (z. B. Händeschütteln, Fistbump oder Highfive) oder unbewusster Kontakt zwischen den Benutzern hergestellt wird. In einer Ausführungsform kann die Art des Kontaktes zwischen den Benutzern (z. B. Händeschütteln, ein Fistbump, ein Highfive oder ein unbewusster bzw. zufälliger Kontakt) durch die Signale, die in die Hände des einen Benutzers gesandt werden und durch die Steuerung eines anderen Nutzers wahrgenommen werden, unterschieden werden. In einer Ausführungsform können die Signale, die in die Hände eines Benutzers gesandt werden, durch die Signalempfänger, die den Signalinjektoren des anderen Benutzers beim (bewussten oder unbewussten) Kontakt nahe liegen, wahrgenommen werden. In einer Ausführungsform kann die Art des Kontaktes zwischen den Benutzern (z. B. Händeschütteln, ein Fistbump, ein Highfive oder ein unbewusster bzw. zufälliger Kontakt) durch die Signalempfänger, die den Signalinjektoren des anderen Benutzers beim (bewussten oder unbewussten) Kontakt nahe liegen, wahrgenommen werden, unterschieden werden.
In einer Ausführungsform können in die Finger eines Benutzers gesandte Signale durch mehrere Steuerungen erkannt werden, wobei jene Steuerungen nicht zwangsläufig mit einem oder mehreren Signalinfusoren ausgestattet sein müssen. In anderen Worten können zwei Benutzer in einer beispielsweisen Ausführungsform jeweils einen tragbaren gurtbasierten Signalinfusor (der z. B. wie eine Armbanduhr aussehen kann) tragen, wobei jeder der tragbaren gurtbasierten Signalinfusoren seine eigenen frequenzorthogonalen Signale abgibt - und jeder Benutzer kann ein oder mehrere von mehreren Berührungsobjekten benutzen, die die frequenzorthogonalen Signale jedes tragbaren Gerätes erkennen kann.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerung bzw. das Gerät mit Benutzeroberfläche eines oder mehrere der folgenden darstellen - eine von Hand gehaltene Steuerung, eine bimanuelle von Hand gehaltene Steuerung, ein VR-Headset, ein AR-Headset, eine Tastatur, eine Maus, ein Joystick, Kopfhörer, eine Armbanduhr, eine kapazitives berührungssensitives Mobiltelefon, ein kapazitiv berührungssensitives Tablet, ein Touchpad, einschließlich eines schwebesensitiven Touchpads (wie z. B. beschrieben in der US Patentanmeldung Nr. 15/224,266 ), eine Berührungstastatur (wie z. B. beschrieben in der US Patentanmeldung Nr. 15/200,642 ) oder andere berührungssensitive Objekte (wie z. B. beschrieben in der US Patentanmeldung Nr. 15/251,859 ).
Andere Körperteile oder -anhänge können ebenfalls gemessen werden, so wie Ohren, Nase, Mund, Kinn, Füße, Zehen, Ellenbogen, Knie, Brust, Genitalien, Gesäß, etc. In einer Ausführungsform werden mehrere Injektoren oder Infusor-Pads oder Elektroden über den Körper hinweg verteilt, wobei jedes der Pads oder Elektroden ein oder mehrere Signale sendet, das einzigartig und frequenzorthogonal im Hinblick auf die anderen ist, und mit Nutzung dieser durch ein Erfassungsgerät, mit dem eine Interaktion erwünscht oder angedacht ist.
Mit Blick auf 62A-62C wird ein kapazitiver und/oder heterogener Sensor, der mit einem Schaumkissen versehen ist, gezeigt. In einer Ausführungsform kann der flexible Verteiler oben, unten oder mit Schaum verbunden werden. 62A-62C veranschaulichen die Sensitivität eines weichen Sensors. 63 zeigt eine Ausführungsform eines kapazitiven und/oder heterogenen Weichschaumsensoren bei der Nutzung zur Ableitung der Skelettpositionierung in der gleichen Art und Weise wie der oben beschriebene kapazitive und/oder heterogene Sensor die Skelettposition der Hand aus den Sensordaten abgeleitet hat.
In einer Ausführungsform können Frequenzinjektionen aus relativ großen Elektroden durch Kleidung, Stoff und Schaum erreicht werden, um ein oder mehrere Signale in eine in einem Sitz, wie einem Autositz, befindliche Person zu senden. Dementsprechend werden Signale in einer Ausführungsform in den Fahrer und/oder in einen Passagier in einem Automobil gesendet.
Mit Blick auf 64 wird ein heterogener flacher Panelbildschirm veranschaulicht, der Fahrer von Passagier unterscheiden kann, basierend auf einer Frequenzinjektion, die von jedem anderen Abschnitt des Körpers kommen kann. In einer Ausführungsform können Frequenzinjektoren in einem oder mehreren der folgenden verwendet werden: Dem Sitz, dem Rücken des Sitzes, dem Anschnallgurt, dem Lenkrad, im Fußraum, im Teppich des Fußraumes oder jedem anderen Ort, der mit Wahrscheinlichkeit nah an den Fahrer oder den Passagier herankommt, aber nicht an beide. In einer Ausführungsform können zwei Benutzer, denen eine Frequenz eingefügt wurde, zur gleichen Zeit dasselbe Interface benutzen, wobei der Sensor, und damit das Interface, sie voneinander unterscheiden kann.
In ähnlicher Weise kann sich ein auf einem Lenkrad befindlicher heterogener Sensor einen signalinjizierten Fahrer wesentlich zu Nutze machen - in Form der Fähigkeit die Eingaben des Fahrers von anderen Insassen unterscheiden zu können, sowie der Fähigkeit mit vielen Zentimetern Abstand wahrzunehmen, wenn die Hände des Fahrers sich dem Lenkrad nähern. In einer Ausführungsform stellen die die Steuerelemente auf dem Armaturenbrett und andere dem Fahrer verfügbare Steuerelemente eine Signalinjektion zur Verfügung, was es einem heterogenen Sensor auf dem Lenkrad ermöglicht, die Lage der Hände des Fahrers zu erkennen. In einer Ausführungsform fügt das Steuerelement zur Kontrolle der Musiksystemlautstärke eine Frequenz ein, während der Einstellknopf eine weitere Frequenz einfügt und ein weiteres Steuerelement eine dritte Frequenz einfügt, was genau erfasst werden kann, wenn der Fahrer eine Hand auf dem Lenkrad hat und eine andere eines dieser Steuerelemente berührt. In einer Ausführungsform kann, mit ausreichenden Eingaben in die Signalinjektoren, sogar ein Annähern an die Injektionspunkte festgestellt werden, wodurch potenzielles Vorauswissen bezüglich potenzieller oder bevorstehender Fahrerinteraktion ermöglicht wird.
Wie hier erläutert beziehen sich die Ausführungsformen auf die Verwendung heterogener kapazitiver Daten eines Oberflächenverteilers, diskreter kapazitiver Sensoren und Frequenzinjektionstransmitters, sowie empfangender Ebenen an einem begrenzten Modell entlang mit begrenzten Freiheitsgraden zur Erschließung der Skelettposition.
Wie hier erläutert beziehen sich die Ausführungsformen auf einen heterogenen Sensor zur Erkennung von Berührung und kontaktloser Berührungsereignisse (z. B. Schwebeereignisse), die mehr als ein paar Millimeter von der Sensoroberfläche entfernt stattfinden. In einigen Ausführungsformen schließt der Sensor mehrere zusätzliche Sensorebenen mit ein. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Sensor eine oder mehrere Empfängerantennen, welche mitunter, aber nicht zwangsläufig, auf einer gemeinsamen Ebene mit den Reihen und Spalten positioniert sein können. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Sensor eine oder mehrere Injektionssignalleiter, welche mitunter, aber nicht zwangsläufig, auf einer gemeinsamen Ebene mit den Reihen und Spalten positioniert sein können.
Wie hier erläutert beziehen die Ausführungsformen sich auf die Ausrichtung eines heterogenen Sensorverteilers auf der Oberfläche eines Objektes. In einigen Ausführungsformen schließt der Verteiler zusätzliche Sensorebenen mit ein, welche mit einer Antriebsschaltung ausgestattet sein können, um daraufhin zusätzliche orthogonale Signale zur Übermittlung zu generieren. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Sensor eine oder mehrere Empfängerantennen, welche mitunter, aber nicht zwangsläufig, auf einer gemeinsamen Ebene mit den Reihen und Spalten positioniert sein können. In einigen Ausführungsformen beinhaltet der Sensor eine oder mehrere Injektionssignalleiter, welche mitunter, aber nicht zwangsläufig, auf einer gemeinsamen Ebene mit den Reihen und Spalten positioniert sein können.
Wie hier erläutert beziehen die Ausführungsformen sich auf einen heterogenen Sensoren, der mit einer Antriebsschaltung für die Reihen, sowie mit einer Antriebsschaltung für eine oder mehrere zusätzliche Antennen oder Reihen ausgestattet ist, wobei die von den Antriebsschaltungen simultan generierten Signale sich orthogonal zueinander verhalten, was sich auf Frequenzorthogonalität beschränken kann, aber nicht muss. In einigen Ausführungsformen werden von den Empfängern empfangene Signale verarbeitet, um die Stärke eines jeden orthogonalen Signals zu bestimmen, und diese Information kann zur Erkennung von Berührungsereignissen genutzt werden. In einigen Ausführungsformen werden die Berührungsereignisse mit diskreten Quellen assoziiert und ein Skelettmodell kann aus den Berührungsereignissen abgeleitet werden.
Wie hier erläutert beziehen die Ausführungsformen sich auf einen heterogenen Sensoren, der eine erste Wärmekarte aus den orthogonalen Signalen eines ersten Wertebereiches erstellt, sowie eine separate Wärmekarte aus den orthogonalen Signalen eines zweiten Wertebereiches. In einigen Ausführungsformen wird die erste Wärmekarte als Basis zur Ableitung einzelner oder mehrere Skelettmodelle genutzt. In einigen Ausführungsformen werden die zwei Wärmekarten beide als Basis zur Ableitung einzelner oder mehrerer Skelettmodelle genutzt.
Wie hier erläutert setzen die Ausführungsformen die Messungen, die durch die Signalinjektion in die Hand und die Beiträge jedes dieser Signale an verschiedenen Punkten entlang dem heterogenen Sensoren angestellt werden, der das Gerät haltenden Hand hinsichtlich der dreidimensionalen Position, Ausrichtung, „Krümmung“ oder Beugung, Dicke, Länge und Entfernung der Finger, sowie die Position, Ausrichtung und Länge der Fingergelenke, Handflächenbreite, Handidentifikation (z. B. links oder rechts), und Kreuzung der Finger, mit einem heterogenen Sensoren in Verbindung.
Wie hier erläutert beziehen die Ausführungsformen sich auf ein System zur Erfassung der Bewegung separater identifizierbarer Körperteile (die eine bekannte Beziehung zueinander haben) hinsichtlich eines Sensors, der mehrere Empfängerlinien und mehrere Transmitterlinien besitzt, und ein Infusionsbereich, wo ein Berührungssignaltransmitter mit mehreren Transmitterlinien assoziiert ist und derartig konfiguriert ist, dass an jeder der mehreren Transmitterlinien ein einzigartiges Signal gleichzeitig übertragen wird, wobei ein Empfänger mit jeder der mehreren Empfängerlinien assoziiert ist, sowie ein Prozessor, der derartig konfiguriert ist, dass eine Wärmekarte, die die Berührungssignalinteraktion auf den Empfängerlinien wiedergibt, erstellt wird, sowie eine Infusionskarte, die die Infusionssignalinteraktion auf den Empfängerlinien wiedergibt, bestimmen eine Abgrenzung zwischen identifizierbaren Körperteilen auf dem Sensoren, der zumindest teilweise auf der Wärmekarte und Infusionskarte basiert, und geben ein Modell zur Wiedergabe von Bewegungen von Körperteilen bezüglich des Sensoren aus.
Wie hier beschrieben beziehen die Ausführungsformen sich auf eine von Hand gesteuerte Steuerung, der zumindest einen heterogenen Sensorverteiler besitzt, die zumindest einen Teil des Steuerungskörpers umgibt. In einigen Ausführungsformen umfasst der heterogene Sensorverteiler eine dritte Ebene an Reihen. In einigen Ausführungsformen umfasst der heterogene Sensorverteiler mehrere Antennen. In einigen Ausführungsformen stellt ein Injektionssignalleiter ein eingefügtes Signal bereit, wobei das Injektionssignal mitunter, aber nicht zwangsläufig, auf oder innerhalb des Verteilers befindlich ist. In einigen Ausführungsformen ist ein Injektionssignalleiter innerhalb eines von Hand gehaltenen, von einem Finger gehaltenen und/oder auf einem Finger getragenen Geräts angebracht und kann mitunter, aber nicht zwangsläufig, physisch vom Gerät getrennt sein. In einigen Ausführungsformen ist ein Injektionssignalleiter außerhalb eines von Hand gehaltenen, von einem Finger gehaltenen und/oder auf einem Finger getragenen Geräts angebracht und kann mitunter, aber nicht zwangsläufig, physisch vom Gerät getrennt sein.
Wie hier erläutert werden Ausführungsformen des Sensors in einer Art und Weise eingesetzt, dass Berührungsereignisse benutzt werden können, um begrenzte Skelettmodelle abzuleiten. In einigen Ausführungsformen wird der Sensor auf einer von Hand gesteuerten Steuerung angebracht. In einigen Ausführungsformen wird der Sensor auf einem von Hand gehaltenen oder getragenen eingabebasierten Peripheriegerät angebracht, wie zum Beispiel ein Stylus oder eine Maus. In einigen Ausführungsformen wird der Sensor als Teil eines von Hand gehaltenen oder getragenen Gegenstandes, wie z. B. einem Armband, einer Armbanduhr, einem Ring, einem Ball, einem Smartphone, einem Schuh oder einem greifbaren Objekt eingesetzt. In einigen Ausführungsformen wird der Sensor nahe der Oberfläche angebracht, wie z. B. bei einem Lenkrad, einer Tastatur, einem Touchscreen oder einer Flugsteuerung, und kann mitunter, aber nicht zwangsläufig, nahe der Oberflächen anderer Bereiche innerhalb der Reichweite des Bedieners dieser Steuerung angebracht werden (wie z. B. in der Nähe des Armaturenbrettes, der Oberfläche von Schaltern am Armaturenbrett oder der Oberfläche anderer Steuerelemente). In einigen Ausführungsformen können der Sensor, oder zusätzliche Sensoren, nahe der Oberfläche des Sitzes, der Armlehne, der Kopflehne, des Anschnallgurts oder der Einspannung des Bedieners eingesetzt. In einigen Ausführungsformen stellen eine oder mehrere Injektionssignalleiter ein eingefügtes Signal zur Verfügung. In einigen Ausführungsformen werden ein oder mehrere Injektionssignalleiter in oder in der Nähe des Sensorverteilers eingesetzt. In einigen Ausführungsformen werden ein oder mehrere Injektionssignalleiter im Sitz, der Armlehne, der Kopflehne, dem Anschnallgurt oder der Einspannung des Bedieners eingesetzt.
Wie hier erläutert werden Ausführungsformen des Sensors in der Nähe der Oberfläche eines Objektes, das über bekannte Beschränkungen bzgl.ilhrer Verformung verfügt, angebracht, wie z. B. einem flexiblen Bildschirm oder Ball, und der Sensor wird als selbstwahrnehmender Mechanismus zur Erkennung einer Verformung eingesetzt. In einigen Ausführungsformen werden ein oder mehrere Injektionssignalleiter in oder in der Nähe des Sensorverteilers auf der Oberfläche des verformbaren Objektes eingesetzt.
Wie hier erläutert kann eine heterogene Erfassung erreicht werden, indem eine Kombination aus datenreflektierender Betriebskapazität und Frequenzinjektion verwendet wird. In einigen Ausführungsformen wird heterogene Erfassung erzielt, indem eine Kombination aus datenreflektierender Betriebskapazität und Frequenzinjektion, sowie Übersprechen verwendet wird. In einigen Ausführungsformen wird heterogene Erfassung erzielt, indem eine Kombination aus datenreflektierender Betriebskapazität und Frequenzinjektion verwendet wird, sowie ein bekanntes Beschränkungsmodell oder mehrere bekannte Beschränkungsmodelle, wobei ein bekanntes Beschränkungsmodell z. B. ein Modell für Objektverformung oder Skelettbeschränkungen sein kann, wie ein Modell für Objekthaltung oder Freiheitsgrade. In einigen Ausführungsformen kann ein Modell für Objekthaltung oder Freiheitsgrade weiter durch Form beschränkt werden, wie z. B. der Form der Steuerung, die die Haltungen des Objektes limitieren.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Sensor, der die Resultate zwei verschiedener Erfassungstypen kombiniert, um eine bessere Erkennung zu ermöglichen. Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein sensorempfangendes System, das zwei verschiedene Typen Sensordaten empfangen und interpretieren kann. Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Sensor, der die Resultate zweier verschiedener Erfassungstypen kombiniert, um eine bessere Erkennung zu ermöglichen. Die vorliegende Offenbarung beschreibt Methoden zur Kombination der Resultate separater Erfassungsdaten, um Fehler zu reduzieren, Genauigkeit zu verbessern und/oder die allgemeine Erfassung zu verbessern. Die vorliegende Offenbarung beschreibt Methoden und Vorrichtungen zur Nutzung von Signalinfusion, um die Erkennung von Anhängen zu verbessern. Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Methode zur Bestimmung von Fingertrennung durch Berührungsdaten unter Nutzung der Resultate einer Fourier-Umwandlung, die die Interaktion von Berührung mit dem Sensor wiedergibt. Die vorliegende Offenbarung beschreibt weiterhin eine Methode zur Bestimmung von Fingertrennungen durch Berührungsdaten und der Nutzung von Infusionsinformationen, um die Herausforderung variierender Handhaltungen zu lösen, die durch die Nutzung von Berührungsdaten nicht gelöst werden kann. Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Sensorplan auf einer Steuerung mit einer aufgeteilten räumlichen Ausrichtung, die ein robustes heterogenes Design bereitstellt, um Berührungs- und Infusionsdaten zu erfassen.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt in einer Ausführungsform einen Berührungssensor mit mehreren Reihenleitern auf einer ersten Reihenschicht und mehreren Spaltenleitern auf einer ersten Spaltenschicht, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter den Weg eines jeden der Spaltenleiter kreuzt, wobei jeder der mehreren Spaltenleiter einem Spaltenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, auf seinem zugeordneten Spaltenleiter vorhandene Signale zu empfangen, wobei der Berührungssensor eine zweite Vielzahl von Reihenleitern auf einer zweiten Reihenschicht umfasst, wobei jeder der zweiten Vielzahl von Reihenleitern einem Reihenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, auf seinem zugeordneten Reihenleiter vorhandene Signale aufzunehmen; und einen Prozessor, der angepasst ist, um eine Stärke für jedes aus mehreren einzigartigen orthogonalen Signalen in einem Signal zu bestimmen, das von jedem Reihenempfänger und jedem Spaltenempfänger empfangen wird. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor einen Verteiler auf, der aus der ersten Reihenschicht, der ersten Spaltenschicht und der zweiten Reihenschicht gebildet ist. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor die erste Reihenschicht und die erste Spaltenschicht auf, die auf gegenüberliegenden Seiten eines gemeinsamen Substrats angeordnet sind. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor die zweite Reihenschicht auf, die auf einem anderen Substrat angeordnet ist. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor einen Verteiler auf, der eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor einen Verteiler auf, der eine Oberfläche aufweist, die so angepasst ist, dass sie sich an eine ebene Oberfläche von mindestens einem Teil eines Objekts anpasst. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor mehrere Reihenempfänger auf, die Teil einer integrierten Schaltung sind. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor mehrere Spaltenempfänger auf, die Teil einer integrierten Schaltung sind. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor mehrere Spaltenempfänger und mehrere Reihenempfänger auf, die Teil einer integrierten Schaltung sind.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt in einer Ausführungsform einen Berührungssensor mit mehreren Reihenleitern und mehreren Spaltenleitern, wobei der Weg eines jeden Reihenleiters den Weg eines jeden der Spaltenleiter kreuzt, wobei jeder der mehreren Spaltenleiter einem Spaltenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, Signale zu empfangen, die auf seinem zugehörigen Spaltenleiter vorhanden sind, wobei der Berührungssensor Folgendes umfasst: mehrere lokale Antennen, die zwischen die Reihenleiter und die Spaltenleiter ineinandergreifend sind, wobei jede der mehreren lokalen Antennen einem Antennenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, Signale zu empfangen, die auf seiner zugehörigen lokalen Antenne vorhanden sind. In einer Ausführungsform weist der Berührungssensor einen Prozessor auf, der angepasst ist, um eine Stärke für jedes aus mehreren einzigartigen orthogonalen Signalen in einem Signal zu bestimmen, das von jedem Antennenempfänger und jedem Spaltenempfänger empfangen wird.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt in einer Ausführungsform einen Berührungssensor mit mehreren Reihenleitern und mehreren Spaltenleitern, wobei der Weg eines jeden Reihenleiters den Weg eines jeden Spaltenleiters kreuzt, wobei jeder der mehreren Spaltenleiter einem Spaltenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, Signale zu empfangen, die auf seinem zugehörigen Spaltenleiter vorhanden sind, wobei der Berührungssensor umfasst: mehrere lokale Antennen, die zwischen den Reihenleitern und den Spaltenleitern ineinandergreifend sind; eine erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um eine erste Vielzahl von orthogonalen Signalen auf der ersten Vielzahl von Reihenleitern zu übertragen, wobei jedes der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen orthogonal zueinander der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen ist; zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um mindestens ein zusätzliches orthogonales Signal an mindestens eine mehreren lokalen Antennen zu übertragen, wobei das mindestens eine zusätzliche orthogonale Signal orthogonal zu jedem der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen ist; und einen Prozessor, der angepasst ist, um eine Stärke für jedes der mehreren einzigartigen orthogonalen Signale und jedes der mindestens einen zusätzlichen orthogonalen Signale in einem von jedem Spaltenempfänger empfangenen Signal zu bestimmen.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt in einer Ausführungsform einen Berührungssensor mit mehreren Reihenleitern und mehreren Spaltenleitern, wobei der Weg eines jeden Reihenleiters den Weg eines jeden Spaltenleiters kreuzt, wobei jeder mehreren Spaltenleiter einem Spaltenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, Signale zu empfangen, die auf seinem zugehörigen Spaltenleiter vorhanden sind, wobei der Berührungssensor umfasst: mehrere lokale Antennen, die zwischen den Reihenleitern und den Spaltenleitern ineinandergreifend sind; eine erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um eine erste Vielzahl von orthogonalen Signalen auf der ersten Vielzahl von Reihenleitern zu übertragen, wobei jedes der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen orthogonal zueinander aus der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen ist; eine zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um mindestens ein zusätzliches orthogonales Signal zu mindestens einer der mehreren lokalen Antennen zu übertragen, wobei das mindestens eine zusätzliche orthogonale Signal orthogonal zu jedem der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen ist; und mindestens eine der mehreren lokalen Antennen, die einem Antennenempfänger zugeordnet sind, der an ein Empfangssignal angepasst ist, das auf seiner zugehörigen lokalen Antenne vorhanden ist; und einen Prozessor, der angepasst ist, um eine Stärke für jedes aus einer Vielzahl von einzigartigen orthogonalen Signalen und jedes der mindestens einen zusätzlichen orthogonalen Signale in einem Signal zu bestimmen, das von jedem Antennenempfänger und jedem Spaltenempfänger empfangen wird.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt in einer Ausführungsform einen Berührungssensor, der einen Verteiler mit mehreren Reihenleitern und Spaltenleitern umfasst, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter den Weg eines jeden der Spaltenleiter kreuzt, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; mehrere Spaltenempfänger, wobei jeder der mehreren Spaltenempfänger mit jedem der mehreren Spaltenleiter verbunden ist, und jeder der mehreren Spaltenempfänger angepasst ist, um an der Spalte vorhandene Signale während einer Dauer (τ) zu empfangen; Signalprozessor, der angepasst ist, um Signale zu verarbeiten, die von den Spaltenempfängern empfangen werden, um eine Signalstärke für jede der mehreren orthogonalen Frequenzen zu bestimmen, wobei die mehreren orthogonalen Frequenzen durch mindestens den Kehrwert der Dauer (1/τ) voneinander getrennt (Δf) sind; das Identifizieren eines ersten Satzes von orthogonalen Frequenzen in einem ersten Bereich aus den bestimmten Signalstärken und das Erzeugen einer ersten Wärmekarte reflektierenden Signalstärke in einem ersten Bereich; und das Identifizieren eines zweiten Satzes von orthogonalen Frequenzen in einem zweiten Bereich aus den bestimmten Signalstärken und das Erstellen einer zweiten Wärmekarte reflektierenden Signalstärke in dem zweiten Bereich.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Berührungssensor, der einen Verteiler mit mehreren Reihenleitern und Spaltenleitern umfasst, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter den Weg eines jeden der Spaltenleiter kreuzt, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; mehrere Spaltenempfänger, wobei jeder der mehreren Spaltenempfänger jedem der mehreren Spaltenleiter zugeordnet ist, und jeder der mehreren Spaltenempfänger angepasst ist, um Signale zu empfangen, die während einer Dauer (τ) an der Spalte vorhanden sind; Signalprozessor, der angepasst ist, um Signale zu verarbeiten, die von den Spaltenempfängern empfangen werden, um eine Signalstärke für jede mehrerer orthogonalen Frequenzen zu bestimmen, wobei die mehreren orthogonalen Frequenzen durch mindestens den Kehrwert der Dauer (1/τ) voneinander getrennt (Δf) sind; das Identifizieren von Berührungsereignissen aus den bestimmten Signalstärken eines ersten Satzes von orthogonalen Frequenzen in einem ersten Bereich; und das Identifizieren anderer Berührungsereignisse aus den bestimmten Signalstärken eines zweiten Satzes von orthogonalen Frequenzen in einem zweiten Bereich. In einer Ausführungsform sind der erste Bereich und der zweite Bereich Frequenzbereiche. In einer Ausführungsform sind der erste Bereich und der zweite Bereich Amplitudenbereiche.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Berührungssensorvorrichtung mit einem Verteiler mit mehreren Reihenleitern und Spaltenleitern, wobei der Weg eines jeden Reihenleiters den Weg eines jeden Spaltenleiters kreuzt und der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; eine erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um eine erste Vielzahl von orthogonalen Signalen auf den Reihenleitern zu übertragen, wobei jedes der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen orthogonal zueinander aus der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen ist; eine zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um mindestens ein zusätzliches orthogonales Signal auf einem Körper eines Benutzers zu leiten, wobei das mindestens eine zusätzliche orthogonale Signal orthogonal zu jedem der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen ist; mehrere Spaltenempfänger, wobei jeder der mehreren Spaltenempfänger, die mit getrennten aus den mehreren Spaltenleitern verbunden sind, und jeder der mehreren Spaltenempfänger, die geeignet sind, ein Signal zu empfangen, das seine zugehörige leitende Spalte für eine Dauer (τ) darstellt; Signalprozessor, der geeignet ist, aus einem von den Spaltenempfängern empfangenen Signal eine Signalstärke für jede aus mehreren orthogonalen Frequenzen und das mindestens eine zusätzliche Signal zu bestimmen, wobei jede aus mehreren orthogonalen Frequenzen und das mindestens eine zusätzliche Signal voneinander getrennt sind (Δf) durch mindestens den Kehrwert der Dauer (1/τ); das Identifizieren eines ersten Satzes von orthogonalen Frequenzen mit einer bestimmten Signalstärke in einem ersten Bereich und das Erzeugen einer ersten berührungsbezogenen Wärmekarte, die bestimmte Signalstärken in dem ersten Bereich reflektiert; das Identifizieren eines zweiten Satzes von orthogonalen Frequenzen mit einer bestimmten Signalstärke in einem zweiten Bereich und das Erzeugen einer zweiten berührungsbezogenen Wärmekarte, die Signalstärken in dem zweiten Bereich reflektiert.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Berührungssensorvorrichtung, die einen Verteiler mit mehreren Reihenleitern und Spaltenleitern und mindestens drei Antennen umfasst, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter den Weg eines jeden der Spaltenleiter kreuzt, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; eine erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um erste mehrere orthogonale Signale auf den Reihenleitern zu übertragen, wobei jedes der mehreren orthogonalen Signale orthogonal zueinander der ersten mehreren orthogonalen Signalen ist; zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um mindestens ein zusätzliches orthogonales Signal auf einem Körper eines Benutzers zu leiten, wobei das mindestens eine zusätzliche orthogonale Signal orthogonal zu jedem der ersten Vielzahl von orthogonalen Signalen ist; mehrere Spaltenempfänger, wobei jeder der mehreren Spaltenempfänger separaten mehreren Spaltenleitern zugeordnet ist, einen Antennenempfänger, der jeder der mindestens drei Antennen zugeordnet ist; einen jeden der mehreren Spaltenempfänger und Antennenempfänger, die angepasst sind, um ein Signal zu empfangen, das seine zugehörige leitende Spalte oder Antenne während einer Messperiode (τ) darstellt; und einen Signalprozessor, der angepasst ist an: das Bestimmen einer Signalstärke für jede mehrerer orthogonaler Frequenzen und des mindestens einen zusätzlichen Signals aus mehreren empfangenen Signalen; das Identifizieren eines ersten Satzes von orthogonalen Frequenzen mit einer bestimmten Signalstärke in einem ersten Bereich und das Erzeugen einer ersten Wärmekarte, die bestimmte Signalstärken in dem ersten Bereich reflektiert; und das Identifizieren eines zweiten Satzes von orthogonalen Frequenzen mit einer bestimmten Signalstärke in einem zweiten Bereich und das Erzeugen einer zweiten Wärmekarte, die Signalstärken in dem zweiten Bereich reflektiert.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Berührungssensor, der einen Verteiler mit mehreren Reihen- und Spaltenleitern und mindestens einem Injektionssignalleiter umfasst, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter den Weg eines jeden der Spaltenleiter kreuzt, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; eine erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um erste mehrere orthogonale Signale auf den Reihenleitern zu übertragen, wobei jedes der mehreren orthogonalen Signale orthogonal zueinander aus den mehreren orthogonalen Signalen ist; und eine zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um ein zusätzliches orthogonales Signal auf jedem der mindestens einen Injektionssignalleiter durchzuführen, wobei jedes zusätzliche orthogonale Signal orthogonal zu jedem der mehreren orthogonalen Signale ist.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Berührungssensor, der einen Verteiler mit mehreren Reihenleitern und Spaltenleitern und mehreren Antennen umfasst, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter den Weg eines jeden der Spaltenleiter kreuzt, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; wobei die mehreren Antennen einen Satz von Injektionsantennen und einen Satz von Empfangsantennen umfassen; eine erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um erste mehrere orthogonale Signale auf den Reihenleitern zu übertragen; eine zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um zweite mehrere orthogonale Signale auf dem Satz von Injektionsantennen zu leiten; wobei jedes der ersten mehreren orthogonalen Signale und die zweiten mehreren orthogonalen Signale orthogonal zueinander der ersten mehreren orthogonalen Signale und der zweiten mehreren orthogonalen Signale sind. In einer Ausführungsform umfasst der Berührungssensor mehrere Spaltenempfänger, wobei jeder der mehreren Spaltenempfänger, die separaten mehreren Spaltenleitern zugeordnet sind, jeder der mehreren Spaltenempfänger, die angepasst sind, um ein Signal zu empfangen, das seine zugehörige leitfähige Spalte während einer Messperiode (τ) darstellt; und mehrere Antennenempfänger, wobei jeder der mehreren Antennenempfänger, die separaten der Menge von Empfangsantennen zugeordnet ist, jeder der mehreren Antennenempfänger, die angepasst sind, um ein Signal zu empfangen, das seine zugehörige Empfangsantenne während der Messperiode (τ) darstellt. In einer Ausführungsform umfasst der Berührungssensor ferner einen Signalprozessor, der angepasst ist, um: aus mehreren empfangenen Signalen eine Signalmessung für jedes der ersten und zweiten mehreren orthogonalen Signale zu bestimmen; einen ersten Satz von orthogonalen Frequenzen mit einer bestimmten Signalmessung in einem ersten Bereich zu identifizieren und eine erste berührungsbezogene Wärmekarte zu erzeugen, die bestimmte Signalmessungen in dem ersten Bereich reflektiert; einen zweiten Satz von orthogonalen Frequenzen mit einer bestimmten Signalmessung in einem zweiten Bereich zu identifizieren und eine zweite berührungsbezogene Wärmekarte zu erstellen, die Signalmessungen in dem zweiten Bereich reflektiert.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine handbetriebene Steuerung, die Folgendes umfasst: ein Gehäuseteil mit einem gekrümmten Fingerbereich, um den sich die Finger eines Benutzers wickeln können, wobei der Fingerbereich eine vertikale Achse aufweist; einen Verteiler, der mehrere Reihenleiter in einer ersten Schicht, mehrere Spaltenleiter in einer zweiten Schicht, wobei der Weg jedes der Reihenleiter in der ersten Schicht den Weg jedes der Spaltenleiter in der zweiten Schicht kreuzt; mehrere zusätzliche Reihenleiter in einer dritten Schicht, und wobei der Verteiler auf einer Oberfläche von mindestens einem Abschnitt des Gehäuseteils angeordnet ist; mindestens einen Injektionssignalleiter; jeder der mehreren Reihenleiter in der ersten Schicht und jeder der mindestens einen Injektionsleiter einer Steuersignalschaltung zugeordnet ist, wobei die Steuersignalschaltung angepasst ist, um ein einzigartiges orthogonales Signal auf jedem zu übertragen; jedes einzigartige orthogonale Signal orthogonal zu jedem anderen einzigartigen orthogonalen Signal ist; jeder der mehreren Spaltenleiter mit einem Spaltenempfänger verbunden ist, der angepasst ist, um auf seiner zugeordneten Spalte vorhandene Signale zu empfangen; und jeder der mehreren zusätzlichen Reihenleiter in der dritten Schicht mit einem Reihenempfänger verbunden ist, der angepasst ist, um darauf vorhandene Signale zu empfangen. In einer Ausführungsform weist die handbetriebene Steuerung eine erste Schicht und eine zweite Schicht auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des gleichen Substrats angeordnet sind. In einer Ausführungsform weist die handbetriebene Steuerung einen Signalprozessor auf, der angepasst ist, um aus mehreren empfangenen Signalen eine Signalstärke für jedes einzelne orthogonale Signal zu bestimmen; einen ersten Satz orthogonaler Frequenzen mit einer bestimmten Signalmessung in einem ersten Bereich zu identifizieren und eine erste berührungsbezogene Wärmekarte zu erzeugen, die bestimmte Signalmessungen in dem ersten Bereich reflektiert; einen zweiten Satz orthogonaler Frequenzen mit einer bestimmten Signalmessung in einem zweiten Bereich zu identifizieren und eine zweite berührungsbezogene Wärmekarte zu erzeugen, die Signalmessungen in dem zweiten Bereich reflektiert. In einer Ausführungsform ist die handbetriebene Steuerung ferner umfassend einen Signalprozessor, der angepasst ist, um aus mehreren empfangenen Signalen eine Signalstärke für jedes einzelne orthogonale Signal zu bestimmen; Berührungsereignisse aus den bestimmten Signalstärken eines ersten Satzes von orthogonalen Frequenzen in einem ersten Bereich zu identifizieren; und andere Berührungsereignisse aus den bestimmten Signalstärken eines zweiten Satzes von orthogonalen Frequenzen in einem zweiten Bereich zu identifizieren. In einer Ausführungsform weist die handbetriebene Steuerung einen Verteiler auf, der ferner mehrere Antennen umfasst, und die Vorrichtung umfasst ferner einen Antennenempfänger, der jeder mehreren Antennen zugeordnet ist, wobei der Antennenempfänger angepasst ist, um Signale zu empfangen, die auf seiner zugehörigen Antenne vorhanden sind. In einer Ausführungsform weist die handbetriebene Steuerung ferner einen Daumenabschnitt mit einer Breitenachse senkrecht zur vertikalen Achse des Körperabschnitts auf; einen zweiten Verteiler, der mehrere Daumenabschnittsreihen in einer ersten Daumenabschnittsschicht, mehrere Daumenabschnittspalten in einer zweiten Daumenabschnittsschicht umfasst, wobei der Pfad einer jeden der Daumenabschnittsreihen den Pfad einer jeden der Daumenabschnittspalten kreuzt, wobei der zweite Verteiler auf einer Oberfläche von mindestens einem Abschnitt der Daumenabschnittsschicht angeordnet ist.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine handbetriebene Steuerung, die ein Gehäuseteil mit einem gekrümmten Fingerbereich umfasst, um den sich die Finger eines Benutzers wickeln können, wobei das Gehäuse eine vertikale Achse aufweist; einen Verteiler, der mehrere Reihenleiter in einer ersten Schicht, mehrere Spalten in einer zweiten Schicht umfasst, wobei der Weg jedes der Reihenleiter in der ersten Schicht den Weg jeder der Spalten in der zweiten Schicht kreuzt, mehrere Antennen und der Verteiler auf einer Oberfläche von mindestens einem Teil des Gehäuseteils angeordnet ist; ein Antennenempfänger, der jeder der mehreren Antennen zugeordnet ist, wobei der Antennenempfänger angepasst ist, um Signale zu empfangen, die auf seiner zugehörigen Antenne vorhanden sind, mindestens einen Injektionssignalleiter; jeder der mehreren Reihenleiter in der ersten Schicht und jeder der mindestens einen Injektionsleiter einer Steuersignalschaltung zugeordnet ist, wobei die Steuersignalschaltung angepasst ist, um ein einzigartiges orthogonales Signal auf jedem zu übertragen; jedes einzigartige orthogonale Signal orthogonal zu jedem anderen einzigartigen orthogonalen Signal ist; jede der mehreren Spalten einem Spaltenempfänger zugeordnet ist, der angepasst ist, um auf seiner zugeordneten Spalte vorhandene Signale zu empfangen; und der Injektionssignalleiter einem Reihenempfänger zugeordnet ist, der angepasst ist, um darauf vorhandene Signale zu empfangen.
Obwohl die Beispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben sind, ist zu beachten, dass sich für den Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen ergeben werden. Solche Änderungen und Modifikationen sind so zu verstehen, dass sie in den Geltungsbereich der verschiedenen Beispiele fallen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62473908 [0001, 0115]
US 62/488753 [0001]
US 62588267 [0001]
US 62619656 [0001]
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US 9019224 [0003, 0006]
US 9235307 [0003]
US 14217015 [0003]
US 14216791 [0003, 0111]
US 9158411 [0003]
US 14603104 [0003]
US 14614295 [0003]
US 14466624 [0003]
US 14/812529 [0003]
US 15162240 [0003]
US 13841436 [0006, 0045, 0106]
US 14069609 [0006, 0045, 0106, 0111]
US 15099179 [0074]
US 62428862 [0190]
US 15224266 [0208]
US 15200642 [0208]
US 15251859 [0208]

Claims

Berührungssensor mit mehreren Reihenleitern auf einer ersten Reihenschicht und mehreren Spaltenleitern auf einer ersten Spaltenschicht, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter und der Weg eines jeden der Spaltenleiter so ausgerichtet sind, dass ein Berührungsereignis in der Nähe der Berührungsfläche eine Änderung der Kopplung zwischen mindestens einem der Reihenleiter und mindestens einem der Spaltenleiter bewirkt, wobei jeder der mehreren Spaltenleiter einem Spaltenempfänger zugeordnet ist, der zum Empfangen von auf seinem zugeordneten Spaltenleiter vorhandenen Signalen eingerichtet ist, wobei der Berührungssensor Folgendes umfasst: zweite mehrere Reihenleiter auf einer zweiten Reihenschicht, wobei jeder der zweiten mehreren Reihenleiter einem Reihenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, Signale zu empfangen, die auf seinem zugeordneten Reihenleiter vorhanden sind; und einen Prozessor, der geeignet ist, eine Messung für jedes aus mehreren eindeutigen orthogonalen Signalen in einem Signal zu bestimmen, das von jedem Reihenempfänger und jedem Spaltenempfänger empfangen wird.
Berührungssensor nach Anspruch 1, ferner umfassend: Verteiler, der aus der ersten Reihenschicht, der ersten Spaltenschicht und der zweiten Reihenschicht gebildet ist.
Berührungssensor nach Anspruch 2, wobei die erste Reihenschicht und die erste Spaltenschicht auf gegenüberliegenden Seiten eines gemeinsamen Substrats angeordnet sind.
Berührungssensor nach Anspruch 2, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen.
Berührungssensor nach Anspruch 1, wobei mehrere Spaltenempfänger und mehrere Reihenempfänger Teil einer integrierten Schaltung sind.
Berührungssensor mit mehreren Reihenleitern und mehreren Spaltenleitern, wobei der Weg jedes der Reihenleiter und der Weg jedes der Spaltenleiter so ausgerichtet sind, dass ein Berührungsereignis in der Nähe des Berührungssensors eine Änderung der Kopplung zwischen mindestens einem der Reihenleiter und mindestens einem der Spaltenleiter bewirkt, wobei jeder der mehreren Spaltenleiter einem Spaltenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, Signale zu empfangen, die auf seinem zugeordneten Spaltenleiter vorhanden sind, wobei der Berührungssensor Folgendes umfasst: mehrere Antennen, die zwischen den Reihenleitern und den Spaltenleitern ineinandergreifen, wobei jede der mehreren Antennen einem Antennenempfänger zugeordnet ist, der geeignet ist, Signale zu empfangen, die auf seiner zugehörigen Antenne vorhanden sind.
Berührungssensor nach Anspruch 6, ferner umfassend; einen Prozessor, der angepasst ist, um eine Messung für jedes aus mehreren einzigartigen orthogonalen Signalen in einem Signal zu bestimmen, das von jedem Antennenempfänger und jedem Spaltenempfänger empfangen wird.
Berührungssensor nach Anspruch 6, ferner umfassend mehrere Signalinjektionsleiter, die zwischen den Reihenleitern und den Spaltenleitern ineinandergreifend sind.
Berührungssensor nach Anspruch 6, ferner umfassend eine erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um erste mehrere orthogonale Signalen auf die mehreren Reihenleiter zu übertragen, wobei jedes der ersten mehreren orthogonalen Signale orthogonal zueinander aus den ersten mehreren orthogonalen Signalen ist; eine zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um mindestens ein zusätzliches orthogonales Signal an mindestens eine der mehreren Antennen zu übertragen, wobei das mindestens eine zusätzliche orthogonale Signal orthogonal zu jedem der ersten mehreren orthogonalen Signalen ist; und einen Prozessor, der angepasst ist, um eine Messung für jedes der mehreren einzigartigen orthogonalen Signale und jedes der mindestens einen zusätzlichen orthogonalen Signale in einem von jedem Spaltenempfänger empfangenen Signal zu bestimmen.
Berührungssensor nach Anspruch 6, ferner umfassend mehrere Signalinjektionsleiter, die zwischen den Reihenleitern und den Spaltenleitern ineinandergreifend sind.
Berührungssensor nach Anspruch 6, ferner umfassend: Verteiler, der aus den mehrerenReihenleitern und den mehreren Spaltenleitern gebildet ist.
Sensorsystem, das Folgendes umfasst: einen Signalinjektionsleiter, der sich auf einem Körper befindet, wobei der Signalinjektionsleiter angepasst ist, um ein Signal durch den Körper zu übertragen; mehrere Antennen, wobei die mehreren Antennen angepasst sind, um durch den Körper übertragene Signale zu empfangen; und einen Prozessor, der angepasst ist, um eine Messung für jedes der durch den Körper übertragenen Signale zu bestimmen, wobei die Messungen verwendet werden, um eine Position eines Teils des Körpers im Vergleich zu einem vorbestimmten Modell zu bestimmen.
Sensorsystem nach Anspruch 12, wobei jede der mehreren Antennen von einer Erdung umgeben ist.
Berührungssensor, der Folgendes umfasst: Verteiler mit mehreren Reihenleitern und Spaltenleitern, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter und der Weg eines jeden der Spaltenleiter so ausgerichtet ist, dass ein Berührungsereignis in der Nähe des Verteilers eine Änderung der Kopplung zwischen mindestens einem der Reihenleiter und mindestens einem der Spaltenleiter bewirkt, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; Vielzahl von Spaltenempfängern, wobei jeder der mehreren Spaltenempfänger, die jeder der mehreren leitenden Spalten zugeordnet sind, und jeder der mehreren Spaltenempfänger angepasst ist, um auf der Spalte vorhandene Signale für eine Dauer (τ) zu empfangen; Signalprozessor, der angepasst ist, um Signale zu verarbeiten, die von den Spaltenempfängern empfangen werden, um eine Signalmessung für jede der mehreren orthogonalen Frequenzen zu bestimmen, wobei die mehreren orthogonalen Frequenzen durch mindestens den Kehrwert der Dauer (1/τ) voneinander getrennt ist (Δf); das Identifizieren eines ersten Satzes von orthogonalen Frequenzen in einem ersten Bereich aus den bestimmten Signalmessungen und das Erzeugen einer ersten wärmekartenreflektierenden Signalmessung in dem ersten Bereich; und das Identifizieren eines zweiten Satzes von orthogonalen Frequenzen in einem zweiten Bereich aus den bestimmten Signalmessungen und das Erzeugen einer zweiten wärmekartenreflektierenden Signalmessung im zweiten Bereich.
Berührungssensor nach Anspruch 14, ferner umfassend eine Aufteilung in dem Verteiler, wobei die Aufteilung in dem Verteiler mindestens einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich bildet.
Berührungssensor nach Anspruch 14, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich Frequenzbereiche sind.
Berührungssensor, der Folgendes umfasst: Verteiler mit mehreren Reihenleitern und Spaltenleitern, wobei der Weg eines jeden der mehreren Reihenleiter und der Weg eines jeden der mehreren Spaltenleiter so ausgerichtet ist, dass ein Berührungsereignis in der Nähe des Verteilers eine Änderung der Kopplung zwischen mindestens einem der mehreren Reihenleiter und mindestens einem der mehreren Spaltenleiter bewirkt, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um erste mehrere orthogonale Signale auf jeweils jeden der mehreren Reihenleiter zu übertragen, wobei jedes der ersten mehreren orthogonalen Signale orthogonal zueinander aus den ersten mehreren orthogonalen Signalen ist, beziehungsweise; zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um ein zusätzliches orthogonales Signal auf mindestens einem Injektionssignalleiter durchzuführen, wobei jedes zusätzliche orthogonale Signal orthogonal zu jedem der ersten mehreren orthogonalen Signalen ist.
Berührungssensor, der Folgendes umfasst: Verteiler mit mehreren Reihenleitern und Spaltenleitern, wobei der Weg jedes der mehreren Reihenleiter und der Weg jedes der mehreren Spaltenleiter so ausgerichtet ist, dass ein Berührungsereignis in der Nähe des Verteilers eine Änderung der Kopplung zwischen mindestens einer der mehreren leitenden Reihen und mindestens einer der mehreren leitenden Spalten bewirkt, wobei der Verteiler eine Oberfläche aufweist, die angepasst ist, um sich an eine Oberfläche von mindestens einem Abschnitt eines Objekts mit einer Form anzupassen; mehrere Signalinjektionsleiter; eine erste Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um erste mehrere orthogonale Signale auf den Reihenleitern zu übertragen, beziehungsweise; eine zweite Steuersignalschaltung, die angepasst ist, um zweite mehrere orthogonale Signale auf den mehreren Signalinjektionsleitern zu leiten, beziehungsweise; wobei jedes der ersten mehreren orthogonalen Signale und die zweiten mehreren orthogonalen Signale orthogonal zueinander der ersten mehreren orthogonalen Signale und der zweiten mehreren orthogonalen Signale sind.
Berührungssensor nach Anspruch 18, ferner umfassend: Signalprozessor angepasst an: das Bestimmen einer Messung für jedes der ersten und zweiten mehreren orthogonalen Signale aus mehreren empfangenen Signalen; das Identifizieren eines ersten Satzes von orthogonalen Frequenzen mit ersten bestimmten Messungen und das Erzeugen einer ersten berührungsbezogenen Wärmekarte, die die ersten bestimmten Messungen reflektiert; das Identifizieren eines zweiten Satzes von orthogonalen Frequenzen mit zweiten bestimmten Messungen und das Erzeugen einer zweiten berührungsbezogenen Wärmekarte, die die zweiten bestimmten Messungen reflektiert.
Handbetriebene Steuerung, die Folgendes umfasst: Gehäuseteil, mit einem gekrümmten Fingerbereich, um den sich die Finger eines Benutzers wickeln können, wobei der Fingerbereich eine vertikale Achse aufweist; Verteiler bestehend aus; mehreren Reihenleitern in einer ersten Schicht, mehreren Spaltenleitern in einer zweiten Schicht, wobei der Weg eines jeden der Reihenleiter in der ersten Schicht und der Weg eines jeden der Spaltenleiter in der zweiten Schicht so ausgerichtet sind, dass ein Berührungsereignis in der Nähe des Verteilers eine Änderung der Kopplung zwischen mindestens einem der mehreren Reihenleiter und mindestens einem der mehreren Spaltenleiter, und mehreren zusätzlichen Reihenleitern in einer dritten Schicht bewirkt, wobei der Verteiler auf einer Oberfläche von mindestens einem Teil des Gehäuseabschnitts angeordnet ist; mindestens einen Signalinjektionsleiter; jeder der mehreren Reihenleiter in der ersten Schicht und jeder der mindestens einen Signalinjektionsleiter ist einer Steuersignalschaltung zugeordnet, wobei die Steuersignalschaltung angepasst ist, um ein einzigartiges orthogonales Signal auf jedem zu übertragen; jedes einzigartige orthogonale Signal ist orthogonal zu jedem anderen einzigartigen orthogonalen Signal; jeder der mehreren Spaltenleiter ist einem Spaltenempfänger zugeordnet, der angepasst ist, um auf seinem zugeordneten Spaltenleiter vorhandene Signale zu empfangen; und jeder der mehreren zusätzlichen Reihenleiter in der dritten Schicht ist einem Reihenempfänger zugeordnet, der angepasst ist, um darauf vorhandene Signale zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 20, ferner umfassend: Signalprozessor angepasst an: das Bestimmen einer Messung für jede einzelne orthogonale Einheit aus mehreren empfangenen Signalen; das Identifizieren eines ersten Satzes von orthogonalen Frequenzen mit einer ersten bestimmten Messung und das Erzeugen einer ersten berührungsbezogenen Wärmekarte, die die ersten bestimmten Messungen reflektiert; und das Identifizieren eines zweiten Satzes von orthogonalen Frequenzen mit einer zweiten bestimmten Messung und das Erzeugen einer zweiten berührungsbezogenen Wärmekarte, die die zweiten bestimmten Messungen reflektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 20, ferner umfassend: Daumenabschnitt mit einer Breitenachse senkrecht zur vertikalen Achse des Gehäuseabschnitts; zweiter Verteiler, der mehrere Daumenabschnittsreihenleiter in einer ersten Daumenabschnittsschicht, mehrere Daumenabschnittsspaltenleiter in einer zweiten Daumenabschnittsschicht umfasst, wobei der Weg jedes der Daumenabschnittsreihenleiter und der Weg jedes der Daumenabschnittsspaltenleiter so ausgerichtet ist, dass ein Berührungsereignis in der Nähe des zweiten Verteilers eine Änderung der Kopplung zwischen mindestens einem der mehreren Daumenabschnittsreihenleitern und mindestens einem der mehreren Daumenabschnittsspaltenleitern bewirkt, wobei der zweite Verteiler auf einer Oberfläche von mindestens einem Abschnitt des Daumenabschnitts angeordnet ist.