JP6810830B1 - 空間周波数に基づく静電容量モーションセンサ及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- 感知セルのアレイであって、前記アレイに近接する検出された表面の構造における静電容量の変化を静電容量的に感知する、感知セルのアレイと、
前記アレイからのモーションに依存する出力信号を処理して、前記アレイの感知表面に平行な方向における前記検出された表面のモーションを計測する、マルチプレクサ及びプロセッサを備える、処理回路と、
を備える、モーションセンサであって、
前記プロセッサは、プログラムを実行して、少なくとも2つの交互配置された感知セルのグループであって、感知セルのグループの各々の感知セルが前記検出された表面の前記構造における前記静電容量の変化の空間周波数成分の推定に基づいて周期的に離間されている感知セルのグループに、前記アレイの前記感知セルを相互接続するように前記マルチプレクサを制御し、前記アレイをくし形フィルタとして構成し、前記静電容量の変化の少なくとも1つの空間周波数成分を検出し、前記アレイに平行な方向における前記検出された表面のモーションを計測するように適合される、モーションセンサ。 - 前記アレイは、それに対して移動する前記検出された表面よりも小さい感知領域を備える、請求項1に記載のモーションセンサ。
- 前記アレイは、少なくとも2つの非平行軸に沿って配置された感知セルを備える、2次元アレイである、請求項1に記載のモーションセンサ。
- 前記処理回路は、前記マルチプレクサと前記プロセッサとの間に接続され、前記2つの非平行軸に沿ったモーションから生じる前記2次元アレイからの出力信号からの同相及び直角位相信号を含む4つの信号を生成する、差動検出器を更に含む、請求項3に記載のモーションセンサ。
- 前記プロセッサは、前記4つの信号を処理して、前記2つの非平行軸の各々に沿った方向におけるベクトルを生成するように更に適合され、前記ベクトルの大きさは、前記直角位相信号の強度を表し、前記ベクトルの方向の変化は前記2つの非平行軸に沿ったモーションを表す、請求項4に記載のモーションセンサ。
- 前記プロセッサは、前記マルチプレクサを制御して前記感知セルの相互接続を変更し、前記アレイの前記感知セルによって感知される前記空間周波数成分の周波数を変更するように更に適合される、請求項5に記載のモーションセンサ。
- 前記プロセッサは、前記アレイの前記感知セルによって感知された前記空間周波数成分の異なる周波数における前記4つの信号の強度を比較し、前記マルチプレクサを制御して、モーションが検出されている前記検出された表面に最大強度を有する出力信号の周波数を選択するように更に適合される、請求項6に記載のモーションセンサ。
- 前記アレイは、第1方向に延びる複数の受信電極(Rx電極)と、前記第1方向と平行ではない第2方向に延びる複数の送信電極(Tx電極)とを備える相互容量アレイであって、前記複数のRx電極は絶縁体によって前記Tx電極から分離されており、Tx電極及びRx電極の交差点の各々は、前記アレイ内で相互容量感知セルを形成する、請求項1に記載のモーションセンサ。
- 前記アレイは、前記処理回路に接続され第1方向に延びる複数の第1電極と、DC電圧レベルに接続され前記第1方向と平行ではない第2方向に延びる複数の第2電極とを備える自己容量アレイであって、前記複数の第1電極は絶縁体によって前記第2電極から分離されており、第1及び第2電極の交差点の各々は、前記アレイ内で自己容量感知セルを形成する、請求項1に記載のモーションセンサ。
- 前記検出された表面は、指の表面であって、前記検出された表面の前記構造における前記静電容量の変化は、指紋の隆起及び谷から生じる、請求項1に記載のモーションセンサ。
- 前記指紋の画像は、前記モーションセンサによって生成されず、それに接続されたメモリに格納されない、請求項10に記載のモーションセンサ。
- 前記検出された表面は、手袋の表面であって、前記検出された表面の前記構造における前記静電容量の変化は、前記手袋の前記表面上の布のテクスチャから生じる、請求項1に記載のモーションセンサ。
- 感知セルの2次元アレイ(2Dアレイ)であって、少なくとも2つの非平行軸に沿って配置され、前記2Dアレイに近接する指の指紋の隆起及び谷から生じる静電容量の変化を静電容量的に感知する、感知セルの2Dアレイと、
少なくとも2つの交互配置された感知セルのグループであって、感知セルのグループの各々の感知セルが前記指紋の構造における前記静電容量の変化の空間周波数成分の推定に基づいて周期的に離間されている感知セルのグループに、前記2Dアレイの前記感知セルを相互接続して、前記2Dアレイをくし形フィルタとして構成し、前記静電容量の変化の少なくとも1つの空間周波数成分を検出し、前記2Dアレイに平行な方向における前記指のモーションを計測する、プロセッサを備える処理回路と、
を備える、モーションセンサであって、
前記指紋の画像は、前記モーションセンサによって生成されず、それに接続されたメモリに格納されない、モーションセンサ。 - 前記処理回路は、前記指のモーションから生じる前記2Dアレイからの出力信号から同相及び直角位相信号を含む4つの信号を生成するように構成される、請求項13に記載のモーションセンサ。
- 前記プロセッサは、前記感知セルの相互接続を変更し、前記2Dアレイの前記感知セルによって感知される前記空間周波数成分の周波数を変更するように構成される、請求項14に記載のモーションセンサ。
- 前記プロセッサは、前記2Dアレイの前記感知セルによって感知された前記空間周波数成分の異なる周波数における前記4つの信号の強度を比較し、前記感知セルの相互接続を変更して、前記4つの信号が最大強度を有する前記空間周波数成分の前記周波数を選択するように更に適合される、請求項15に記載のモーションセンサ。
- 前記検出された表面は、スタイラスの表面であり、前記検出された表面の前記構造における前記静電容量の変化は、前記スタイラスの前記表面の変化から生じる、請求項1に記載のモーションセンサ。
- モーションセンサの静電容量感知セルのアレイを使用して、前記アレイに近接する検出された表面によって引き起こされる前記アレイにわたる静電容量の変化のマップを生成することと、
前記マップ内の少なくとも第1空間周波数を検出することと、
前記アレイの感知表面に平行な方向において、前記アレイに対して前記検出された表面を変位させることと、
前記検出された表面の前記変位の関数である出力信号を生成することであって、前記出力信号は前記第1空間周波数での周期的信号であることと、
前記出力信号の数の位相変化を判定することと、
前記位相変化から前記検出された表面の変位の計算することと、
を含み、
静電容量の変化のマップを生成することは、少なくとも2つの交互配置された感知セルのグループであって、感知セルのグループの各々の感知セルが前記第1空間周波数の推定に基づいて周期的に離間されている感知セルのグループに、前記アレイの前記静電容量感知セルを相互接続することを含み、くし形フィルタとして前記アレイを構成して、前記第1空間周波数での前記静電容量の変化の前記マップを生成することを含む、方法。 - 静電容量の変化のマップを生成することは、前記検出された表面の完全な静電容量マップ画像を生成することを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記アレイを構成することは、第1の感知セルのグループからの出力を相互接続することと、第2の感知セルのグループからの出力を相互接続して、各々のグループの相互接続された感知セルが前記アレイの軸の少なくとも1つに沿って、前記第1空間周波数に比例する間隔で、交互配置され及び離間される、請求項18に記載の方法。
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