TW201528097A - 用於電容性感應之多維電極 - Google Patents

Abstract

本文中說明了用於三維電容性感應的技術。技術包括一種系統，包括一三維傳送電極，用以發射具有一電場的電荷。系統可能包括一三維接收電極，用以接收建立在傳送電極與接收電極之間之一電容的電荷。

Description

用於電容性感應之多維電極

本揭露一般關於用於從多個方向接收感應器資料的技術。更具體來說，本揭露說明具有多個維度的電容性觸控感應器電極。

計算裝置可能基於電容性耦合來整合電容性感應技術。在計算裝置中使用電容性感應器以與計算裝置的使用者互動。例如，感應器提供與使用者互動的虛擬觸控按鈕、滑件、和觸控面板。在一些實例中，電容性感應器可能包括一傳送電極，配置以發射產生一電場的一電荷、及接收電極，用以感應電場，使得電極被耦接。電極之耦接建立作為參考的電容。具有電荷或為導電的外部物件(如使用者的手或手指)可能改變在電極之間的參考電容性耦合。可能依據實作而藉由電子元件(如感應電路)、或給定計算裝置的控制器來偵測經改變的電容。

100‧‧‧計算系統

101‧‧‧計算裝置

102‧‧‧處理器

104‧‧‧儲存裝置

106‧‧‧記憶體裝置

108‧‧‧網路介面

109‧‧‧輸入/輸出介面

110‧‧‧電容性感應器

112‧‧‧三維電極

114‧‧‧感應器應用程式

122‧‧‧系統匯流排

200‧‧‧感應器

202‧‧‧傳送電極

204‧‧‧接收電極

206‧‧‧平面表面

302‧‧‧傳送電極

304‧‧‧接收電極

402‧‧‧傳送電極

404‧‧‧接收電極

406‧‧‧接收電極

408‧‧‧接收電極

500‧‧‧方法

502‧‧‧方塊

504‧‧‧方塊

第1圖係包括三維電極之計算系統的方塊圖。

第2圖係用於電容性感應之示範三維電極的透視圖。

第3圖係具有傳送電極和相對較大的接收電極的之示範感應器的透視圖。

第4圖係具有傳送電極和多個接收電極之示範感應器的透視圖。

第5圖係繪示形成三維感應機制之方法的方塊圖。

【發明內容與實施方式】

本文所揭露之主題關於多維電容性感應機制。本文所述之電極包括傳送電極和接收電極。接收電極係配置以感應建立電容性耦合之傳送電極所產生的電場。電容性感應器可能耦接至傳送電極和接收電極。電容性感應器係配置以偵測在電極之間的電容性耦合變化。形成了電極，使得可能由於來自在相對於接收和傳送電極的複數個方向上之物件的電場變化而偵測到帶電或導電物件(如手指或電筆)的接近。

第1圖係包括三維電極之計算系統的方塊圖。計算系統100可能包括計算裝置101，具有處理器102、具有非暫態電腦可讀/可寫媒體的儲存裝置104、記憶體裝置106、網路介面108、輸入/輸出(I/O)介面109， 配置以連接通訊地耦接至至少兩個三維電極112的電容性感應器110。三維電極可能包括一或更多傳送電極和一或更多接收電極。

電容性感應器110可能是一種配置以偵測在三維感應器電極112的傳送電極與接收電極之間之電容的積體電路。電容性感應器110可能實作成邏輯，至少部分地包含硬體邏輯，如配置以偵測在三維感應器電極112之間之電容變化的積體電路。在實施例中，電容性感應器110可能在類比電路、數位邏輯電路、處理器、或以上之一些組合中實作。儲存裝置104可能包括感應器應用程式114。感應器應用程式114可能由任何適當硬體或硬體與程式碼之組合實作。因此，可操作以執行本文所述之技術的計算裝置可能包括如處理器102的處理器、與電容性感應器110通訊的輸入/輸出介面109、及如儲存裝置104之有形、非暫態的儲存媒體，用於儲存配置以實作本文所揭露之技術的程式碼。感應器應用程式114可能配置以從電容性感應器110接收指示電容變化的資料。例如，使用者(未示出)可能例如使用手指或手在三維電極處與計算裝置101互動。在實施例中，在本文中稱為感應機制的電極112係配置為三維的。如本文中提及的三維電極係以在長度、寬度和高度的所有三個外維度中之測量所形成的電極，使得電容變化可能由於在接收和傳送電極周圍的接近270至360度空間內的帶電或導電物件而被偵測到。本文所論述之三維電極具有為所有三個外維度而不是二維幾何 形狀的顯著測量，其中當形狀以其最大表面平放時，形狀的高度在與寬度和長度比較的測量中可忽略不計。本文所述之感應機制可能也包括電容性感應器110和感應器應用程式114，其中電容變化可能導致依據特定實作在計算裝置101中進行的操作。

處理器102可能是主處理器，其適用於執行感應器應用程式114的所儲存指令。處理器102可能是單核心處理器、多核心處理器、計算叢集、或一些其他配置。處理器102可能實作成複雜指令集電腦(CISC)或精簡指令集電腦(RISC)處理器、x86指令集相容處理器、多核心、或任何其他微處理器、微控制器或中央處理單元(CPU)。

記憶體裝置106能包括隨機存取記憶體(例如，SRAM、DRAM、零電容器RAM、SONOS、eDRAM、EDO RAM、DDR RAM、RRAM、PRAM等)、唯讀記憶體(例如，Mask ROM、PROM、EPROM、EEROM等)、快閃記憶體、或任何其他適當的記憶體系統。主處理器102可能透過系統匯流排122(例如，PCI、ISA、PCI-Express、HyperTransport®、NuBus等)來連接至網路介面108。

第1圖之方塊圖並不打算表示計算裝置101包括第1圖所示之所有元件。此外，計算裝置101依據特定實作的細節可能包括第1圖未顯示之一些額外元件。再者，第1圖所示之一些或所有元件可能實作成在印刷電路板(PCB)上組裝的離散元件、或整合至相同積體電路中的元件、或任何其他組合或形式。

第2圖係用於電容性感應之示範三維電極的透視圖。感應器200可能包括傳送電極202和接收電極204，其可能設置於平面表面206、彎曲表面、或能用以附接感應器電極的任何其他表面或結構上。在本實例中，傳送電極202和接收電極204係以管或圓柱的形狀而不是以二維幾何形狀來實作，其中當形狀以其最大表面平放時，形狀的高度在與寬度和長度比較的測量中可忽略不計。傳送電極202和接收電極204形成具有從傳送電極202發射且在接收電極204中被接收之電場通量的電容器。平面表面206或用以附接感應器電極的任何其他表面或結構可能是計算裝置(如第1圖之計算裝置101)的元件。例如，平面表面206可能是行動計算裝置(如行動電話或平板電腦)之後蓋的一部分、或單體全備型電腦之一側。如在208、210、212中所示，第2圖繪示使用者可能藉由在如208中所示之平面表面206的頂部、在如210中所示之側面、或在如212所示之底部/頂部側之相對側互動來與計算裝置101互動。在208、210和212中的使用者互動指示使用者能與計算裝置互動的空間。使用者互動不一定限於在208、210和212中所示之實際方向。例如，在208所示之空間中、在感應器電極的頂部，使用者能藉由垂直於感應器電極垂直地、或沿著感應器電極的長度水平地移動手指或手、或在位於感應器電極的頂部之空間中的其他移動來與計算裝置互動。電極202和204的三個維度使得使用者能透過由傳送電極202發射之電荷所產 生且在位於垂直於接收和傳送電極204和202之長度的任何位置之接收電極204中偵測到的電場來與計算裝置101互動。與感應器的使用者互動能在垂直於感應器電極之長度、或沿著感應器電極之長度的方向上、或在垂直於感應器電極之長度的270至360度空間中之方向的任何組合。在實施例中，傳送電極的直徑可能大於、等於、或小於接收電極的直徑。在實施例中，可能有多個傳送電極及/或多個接收電極，且傳送電極的數量可能或可能不與接收電極的數量相同。

第3圖係具有傳送電極和相對較大的接收電極之示範感應器電極結構的透視圖。在實施例中，多方向互動感應可能依據傳送和接收電極304和302的至少三個維度。如第3圖所示，接收電極304的直徑相對較大於傳送電極302的直徑。在實施例中，傳送電極302係以金屬線為形狀且接收電極304係以金屬管線為形狀。例如，傳送電極302可能是直徑約1毫米且長度為10毫米的金屬線，且接收電極可能是直徑約3.5毫米和厚度為0.5毫米以及長度為10毫米的金屬管線。可能由於接收和傳送電極304和302的至少三個維度，藉由如208、210、和212所示之互動而偵測到電容變化。

第4圖係具有傳送電極和多個接收電極之示範感應器電極結構的透視圖。如第4圖所示，傳送電極402可能通訊地耦接至多個接收電極404、406、408。在一實施例中，接收電極404、406、408之各者的直徑相對 較大於傳送電極402的直徑。將傳送電極402電容性耦合至多個接收電極404、406、408能在208、210、和212所示之使用者互動空間的相同側偵測多個使用者互動。例如，使用者能從208、210、和212所示之三個方向之任一者與三個接收器電極之任一者互動以指示被壓住的三個虛擬按鈕之任一者。使用者也能跨不同接收器電極沿著接收器的長度來滑動手指以從208、210、和212所示之三個空間之任一者產生滑動功能。來自三維感應器電極的三維感應啟動來自計算裝置之多個側的使用者互動。

第5圖係繪示形成三維感應機制之方法的方塊圖。在方塊502中，方法500可能包括形成三維傳送電極502。傳送電極可能配置以發射電場。在方塊504中，方法500可能包括形成三維接收電極以接收傳送電極所發射的電場。形成的接收電極所接收的電場可能建立在形成的傳送電極與形成的接收電極之間耦接的電容。

在實施例中，傳送電極和接收電極被形成為耦接至感應器以偵測在電極之間的電容。電容變化可能由於帶電或導電物件(如手指或手)與電場之互動而造成。被形成為三維電極的傳送和接收電極可能使感應器能在傳送和接收電極的270至360度半徑內偵測電容變化。

在一實施例中，接收電極的直徑相對較大於傳送電極的直徑。例如，傳送電極可能被形成為直徑為1毫米且長度為10毫米的金屬線，且接收電極可能被形成為直徑為3.5毫米且厚度為0.5毫米以及長度為10毫米的 管線。在其他實施例中，接收電極被形成為被電容性耦合至形成之傳送電極的多個接收電極之其一者。在一些情況下，形成一個傳送電極和多個接收電極使帶電或導電物件能與在傳送電極與接收電極之間的電容性耦合互動。

實例1

本文中說明了一種形成電容感應電極的方法。方法可能包括形成一三維傳送電極工具以發射具有一電場的一電荷。傳送電極工具可能包括如金屬線、或管線的電極，配置以發射施加至傳送電極工具的電荷。方法可能包括形成一三維接收電極工具以接收電荷且藉此建立在傳送電極工具與接收電極工具之間之電容。接收電極工具可能包括如金屬線、或管線的電極，配置以接收建立在傳送與接收電極工具之間耦接的電容之傳送電極工具的電荷。形成了傳送和接收電極，使得可能在傳送電極工具或接收電極工具之360度半徑內的任何地方偵測一電容變化。

實例2

本文中說明了一種系統。系統可能包括一三維傳送電極，或一三維傳送電極工具，用以發射具有一電場的一電荷。系統可能包括一三維接收電極，或一三維接收電極工具，用以接收建立在傳送電極與接收電極之間之一電容的電荷。在實施例中，系統可能包括一工具，用於 感應在接收電極與傳送電極之間的電容。用於感應的工具可能配置以偵測電容變化。在實施例中，用於感應的工具可能包括如一專用積體電路的一積體電路、硬體邏輯、電子邏輯、數位邏輯、等等。用於感應的工具可能耦接至一處理工具，如一處理裝置，配置以執行關聯於用於感應的工具所偵測到之電容變化的操作。

實例3

本文中說明了一種電容性感應機制。電容性感應機制可能包括一三維傳送電極工具，用以發射具有一電場的一電荷。電容性感應機制可能包括相對較大於傳送電極工具的一三維接收電極工具，接收電極工具係用以接收建立在傳送電極工具與接收電極工具之間之一電容的電荷。電容性感應機制可能包括一感應工具，如一感應器，耦接至傳送電極工具和接收電極工具以偵測在傳送電極工具與接收電極工具之間的電容。

一些實施例可能在硬體、韌體、和軟體之其一者或組合中實作。一些實施例亦可能實作成儲存在有形、非暫態的機器可讀及/或可寫媒體上的指令，其可能被計算平台讀取和執行以進行所述之操作。另外，機器可讀/可寫媒體可能包括用於以機器(例如，電腦)可讀/可寫之形式來儲存或傳送資訊的任何機制。例如，機器可讀/可寫媒體可能包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝 置、或電子、光學、聲波或其他形式的傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號)、或傳送及/或接收信號的介面、等等。

實施例是實作或實例。在本說明書中提到「一實施例」、「一個實施例」、「一些實施例」、「各種實施例」、或「其他實施例」表示結合實施例所述之特定特徵、結構、或特性係包括在至少一些實施例，但不一定在本技術的所有實施例中。不同出現「一實施例」、「一個實施例」、或「一些實施例」不一定都指相同的實施例。

並非本文所述和所示的所有元件、特徵、結構、特性等都必須包括在特定實施例中。若本說明書表明「可」、「可能」、「能夠」、或「可以」包括元件、特徵、結構、或特性，例如，則不需要包括此特定元件、特徵、結構、或特性。若本說明書或申請專利範圍提到「一個」元件，則這並不意味著只有其中一個元件。若本說明書或申請專利範圍提到「額外的」元件，則這並不排除有一個以上的額外元件。

應注意雖然已參考特定實作來說明一些實施例，但其他實作根據一些實施例仍是可能的。此外，圖中所示及/或本文所述之佈置及/或電路元件順序或其他特徵不必以所示和所述之特定方式來佈置。許多其他佈置根據一些實施例是可能的。

在圖中所示之每個系統中，元件在一些情況 下各可能具有相同參考編號或不同參考編號以表明所表示之元件可以是不同及/或類似的。然而，元件可能有足夠的彈性以具有不同實作並與本文所示或所述之一些或所有系統一起運作。圖中所示之各種元件可能為相同或不同的。哪一個稱為第一元件而哪一個稱為第二元件是任意的。

應了解上述實例中的具體細節可能在一或更多實施例中的任何地方使用。例如，亦可能針對本文所述之方法或電腦可讀媒體來實作上述計算裝置的所有可選特徵。又，雖然本文可能已使用流程圖及/或狀態圖來說明實施例，但本技術並不限於本文中那些圖或對應之說明。例如，流程不必通過每個所示之框或狀態或以與本文所示和所述完全一樣的順序來動作。

本技術並不限於本文中列出的特定細節。事實上，具有本揭露之利益的本領域之那些技術者將了解在本技術之範圍內可能進行來自上述說明和圖的許多其他變化。因此，下面的申請專利範圍包括任何對其的修正，其定義本技術之範圍。

502‧‧‧方塊

504‧‧‧方塊

Claims (22)

1. 一種方法，包含：形成一三維傳送電極以發射具有一電場的一電荷；及形成一三維接收電極以接收該電荷以建立在該傳送電極與該接收電極之間之一電容。
2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該接收電極相對較大於該傳送電極。
3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該傳送電極和該接收電極被形成為耦接至一感應器以偵測在該傳送電極與該接收電極之間的該電容。
4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該感應器被形成為通訊地耦接至一處理裝置以基於偵測到的電容變化來執行在一計算裝置中的操作。
5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該感應器係用以在該接收電極周圍的一360度半徑內偵測在該傳送電極與該接收電極之間的一電容變化。
6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該傳送電極係一金屬線且該接收電極係一管線。
7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該接收電極係被形成以接收該傳送電極之該電荷的複數個接收電極之其一者。
8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該傳送電極係直徑約1毫米的金屬線且該接收電極係直徑約3毫米的管線。
9. 一種系統，包含：一三維傳送電極，用以發射具有一電場的一電荷；及一三維接收電極，用以接收建立在該傳送電極與該接收電極之間之一電容的該電荷。
10. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該接收電極相對較大於該傳送電極。
11. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該傳送電極和該接收電極被形成為耦接至一感應器以偵測在該傳送電極與該接收電極之間的該電容。
12. 如申請專利範圍第11項所述之系統，其中該感應器被形成為通訊地耦接至一處理裝置以基於偵測到的電容變化來執行在一計算裝置中的操作。
13. 如申請專利範圍第11項所述之系統，其中該感應器係用以在該接收電極周圍的一360度半徑內偵測在該傳送電極與該接收電極之間的一電容變化。
14. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該傳送電極係一金屬線且該接收電極係一管線。
15. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該接收電極係被形成以接收該傳送電極之該電荷的複數個接收電極之其一者。
16. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該傳送電極係直徑約1毫米的金屬線且該接收電極係直徑約3毫米的管線。
17. 一種電容性感應機制，包含： 一三維傳送電極，用以發射具有一電場的一電荷；一三維接收電極，相對較大於該傳送電極，該接收電極係用以接收建立在該傳送電極與該接收電極之間之一電容的該電荷；及一感應器，耦接至該傳送電極和該接收電極以偵測在該傳送電極與該接收電極之間的該電容。
18. 如申請專利範圍第17項所述之電容性感應機制，其中該傳送電極係一金屬線且該接收電極係一管線。
19. 如申請專利範圍第17項所述之電容性感應機制，其中該接收電極係被配置以接收該傳送電極之該電荷的複數個接收電極之其一者。
20. 如申請專利範圍第17項所述之電容性感應機制，其中該傳送電極係直徑約1毫米的金屬線且第二維度約為3毫米。
21. 如申請專利範圍第17項所述之電容性感應機制，其中該感應器藉由位於該接收電極周圍的一360度半徑內之任何位置的一外部物件來偵測電容變化。
22. 如申請專利範圍第17項所述之電容性感應機制，其中該感應器係通訊地耦接至一處理裝置以基於偵測到的電容變化來執行在一計算裝置中的操作。