TW201941021A - 矩陣感測器 - Google Patents

Abstract

一天線陣列形成一感測器裝置。該天線陣列中之某些天線充當接收器，且該天線陣列中之某些天線充當傳輸器。該等傳輸器中之每一者可傳輸可在該等接收器處接收之一唯一頻率正交信號。然後使用該所接收信號之量測值來判定場線內之活動。

Description

矩陣感測器

一般而言，所揭示系統及方法係關於人機互動之領域。

近年來，已進行各種嘗試來開發可偵測感測器表面上方之較遠距離處之懸停之觸控感測器。一種方法闡述於2016年12月1日提出申請且標題為「用以增強附件偵測及表徵之信號射入(Signal Injection to Enhance Appendage Detection and Characterization)」之美國專利申請案第62/428,862號中。根據彼說明書，本發明係關於觸控及空中敏感輸入裝置。彼文件闡述使用信號射入(a/k/a信號注入)來增強附件偵測。關於懸停尋覓技術之其他發明可見於2017年4月22日提出申請且標題為「異質感測設備及方法(Heterogenous Sensing Apparatus and Method)」之美國臨時專利申請案第62/488,753號中，除其他之外，該申請案揭示供在一手持式感測器上使用之特定注入技術。隨後，其他發明陳述於2017年11月17日提出申請且標題為「感測控制器(Sensing Controller)」之美國臨時專利申請案第62/588,267號中。

理解一手相對於一感測器之位置並對其進行模型化之嘗試提出了數個挑戰。舉例而言，在一注入系統中，來自附近數位之信號可與來自另一數位之信號混淆。於2017年7月17日提出申請之標題為「用於增強數位分離及再現之設備及方法(Apparatus and Methods for Enhancing Digit Separation and Reproduction)」之美國臨時專利申請案第62/533,405號闡述了數位分離之技術。雖然可開發較佳之手指分離方法來使用現有感測器資料，但需要可減少來自(例如)附近數位之干擾之一感測器。另外，亦期望對手指及手勢、運動及姿勢進行判定及準確地模型化。

本申請案係於2018年7月30日提出申請之美國專利申請案第16/049,159號之一部分接續案，美國專利申請案第16/049,159號又主張於2018年1月19日提出申請之美國臨時專利申請案第62/619,656號之權益。本申請案進一步主張以下各項之權益：於2018年1月24日提出申請之美國臨時專利申請案第62/621,117號、於2018年4月13日之提出申請之美國臨時專利申請案第62/657,120號，及於2018年4月13日之提出申請之美國臨時專利申請案第62/657,270號，所有前述申請案之內容特此係以引用的方式併入。本申請案亦係於2018年2月26日提出申請之美國專利申請案第15/904,953號及於2018年4月2日提出申請之美國專利申請案第15/943,221號之一部分接續案，所有前述申請案之內容特此係以引用的方式併入。

本申請案係關於且實施以下各項中所揭示之概念：標題為「手感測控制器(Hand Sensing Controller)」之美國臨時專利申請案第62/473,908號、標題為「異質感測設備及方法(Heterogenous Sensing Apparatus and Methods)」之美國臨時專利申請案第62/488,753號、標題為「用於增強數位分離及再現之設備及方法(Apparatus and Methods for Enhancing Digit Separation and Reproduction)」之美國臨時專利申請案第62/533,405號及標題為「感測控制器(Sensing Controller)」之美國臨時專利申請案第62/588,267號；該等申請案之內容全部以引用方式併入本文中。

現在所揭示之系統及方法為設計、製造及使用電容式觸控感測器，且特定而言採用基於正交傳訊(諸如，但不限於分頻多工(FDM)、分碼多工(CDM)或組合FDM及CDM方法兩者之一混合調變技術)之一多工方案之電容式觸控感測器而提供。本文中對頻率之提及亦可係指其他正交信號基礎。如此，本申請案以引用方式併入有申請者之先前美國專利第9,019,224號(標題為「低延時觸敏裝置(Low-Latency Touch Sensitive Device)」)及美國專利第9,158,411號(標題為「快速多點觸控後處理(Fast Multi-Touch Post Processing)」)。此等申請案涵蓋可結合現在所揭示之感測器一起使用之FDM、CDM或FDM/CDM混合觸控感測器。在此等感測器中，觸控在來自一列之一信號耦合(增加)至一行或與一行解耦(減少)時被感測到，且結果接收於彼行上。藉由依序激勵該等列及量測在該等行處之激勵信號之耦合，可形成反映電容改變及因此反映接近度之一熱圖。

本申請案亦採用在快速多點觸控感測器及以下各項中所揭示之其他介面中使用之原理： 美國專利第9,933,880號、第9,019,224號、第9,811,214號、第9,804,721號、第9,710,113號及第9,158,411號。假定熟悉此等專利內之揭示內容、概念及專門用語。彼等專利及以引用方式併入彼等專利中之申請案之全部揭示內容以引用方式併入本文中。本申請案亦採用在快速多點觸控感測器及以下各項中所揭示之其他介面中使用之原理：美國專利申請案第15/162,240號、第15/690,234號、第15/195,675號、第15/200,642號、第15/821,677號、第15/904,953號、第15/905,465號、第15/943,221號、第62/540,458號、第62/575,005號、第62/621,117號、第62/619,656號及PCT申請案PCT/US2017/050547。假定熟悉上述申請案中之揭示內容、概念及專門用語。彼等申請案及以引用方式併入彼等申請案中之申請案之全部揭示內容以引用方式併入本文中。

貫穿本發明，術語「觸控」、「若干觸控」、「觸控事件」、「接觸」、「若干接觸」、「懸停」或「若干懸停」、「手勢」、「姿勢」或其他描述符可用於闡述其中一感測器偵測一使用者之手指、一手寫筆、一物件或一身體部位之事件或時間週期。在某些感測器中，偵測僅發生在使用者與一感測器或其中可體現感測器之一裝置實體接觸時。在某些實施例中，且如通常由詞「接觸」所表示，此等偵測作為與一感測器或其中可體現感測器之一裝置之實體接觸之結果而發生。在其他實施例中，且如有時通常藉由術語「懸停」、「手勢」或「姿勢」所提及，感測器可經調諧以允許偵測在觸控表面上方之一距離處或以其他方式與感測器裝置分離且導致一可辨識改變之「觸控事件」，儘管事實係導電或電容式物件(例如，一手寫筆或筆)實際上不與該表面實體接觸。因此，本說明中用來暗指依賴於經感測實體接觸之語言不應視為意指所闡述之技術僅適用於彼等實施例，實際上，本文中所闡述之幾乎所有內容(若非全部)將同樣適用於「接觸」、「懸停」、「姿勢」及「手勢」，其中之每一者皆係一觸控或觸控事件。通常，如本文中所使用，詞「懸停」係指非接觸觸控事件或觸控，且如本文中所使用，就本文中意欲之「觸控」之意義而言，術語「懸停」、「姿勢」及「手勢」係各種類型之「觸控」。因此，如本文中所使用，當用作一名詞時，片語「觸控事件」及詞「觸控」包含一接近觸控或一接近觸控事件，或使用一感測器可識別之任何其他手勢。「壓力」係指一使用者接觸(例如，藉由使用者之手指或手之按壓)抵靠一物件之表面所施加之每單位面積之力。類似地，「壓力」之量係「接觸」(亦即「觸控」)之一度量。「觸控」係指「懸停」、「接觸」、「手勢」、「姿勢」、「壓力」或「抓握」之狀態，而「觸控」之一缺乏通常藉由低於一臨限值之信號而識別以便由感測器進行準確量測。根據一實施例，觸控事件可以一極低延時(例如約十毫秒或少於十毫秒，或者約少於一毫秒)來偵測、處理及供應至下游計算程序。

如本文中所使用，尤其在申請專利範圍內，諸如第一及第二之序數術語本身並不意欲暗指順序、時間或唯一性，而是用於區分一個所主張構造與另一構造。在某些使用中，在內容脈絡有指定之情況下，此等術語可暗指第一及第二係唯一的。舉例而言，在一事件發生於一第一時間且另一事件發生於一第二時間之情況下，並非意欲暗指第一時間發生於第二時間之前、發生於第二時間之後或與第二時間同時發生。然而，在申請專利範圍中呈現對第二時間在第一時間之後之進一步限制之情況下，內容脈絡將需要將第一時間及第二時間讀取為唯一時間。類似地，在內容脈絡如此指定或准許之情況下，意欲廣泛地解釋序數術語，使得兩個經識別之主張構造可具有相同特性或不同特性。因此，舉例而言，在沒有其他限制之情況下，一第一頻率與一第二頻率可係相同頻率(例如第一頻率係10 Mhz且第二頻率係10 Mhz)；或可係不同頻率(例如第一頻率係10 Mhz且第二頻率係11 Mhz)。內容脈絡可另有指定，舉例而言，在一第一頻率與一第二頻率被進一步限制為彼此頻率正交之情況下，在此情形中，一第一頻率與一第二頻率可不係相同頻率。

一快速多點觸控(FMT)感測器之某些原理在本技術中係已知的及/或已在本申請日期之前提出申請之專利申請案中揭示。在一實施例中，正交信號被傳輸至複數個驅動導體中，且由附接至複數個感測導體之接收器接收之資訊由一信號處理器分析以識別觸控。驅動導體及感測導體(有時亦稱為列及行)可以多種組態(包含(例如)其中交叉點形成節點之一矩陣)組織，且藉由對行或感測信號之處理而在彼等節點處偵測觸控互動。在其中正交信號係頻率正交之一實施例中，正交頻率之間的間距Δf係至少量測週期τ之倒數，量測週期τ等於對行進行取樣之週期。因此，在一實施例中，可使用一千赫茲之頻率間距(Δf)量測一行達一毫秒(τ) (亦即，Δf = 1/τ)。

在一實施例中，一混合式信號積體電路(或一下游組件或軟體)之信號處理器經調適以判定表示傳輸至一列之每一頻率正交信號之至少一個值。在一實施例中，混合式信號積體電路(或一下游組件或軟體)之信號處理器對所接收信號執行一傅立葉變換。在一實施例中，混合式信號積體電路經調適以將所接收信號數位化。在一實施例中，混合式信號積體電路(或一下游組件或軟體)經調適以將所接收信號數位化且對經數位化資訊執行一離散傅立葉變換(DFT)。在一實施例中，混合式信號積體電路(或一下游組件或軟體)經調適以將所接收信號數位化且對經數位化資訊執行一快速傅立葉變換(FFT)—一FFT係離散傅立葉變換之一種類型。

熟習此項技術者鑒於本發明將明瞭，一DFT本質上將在一取樣週期(例如，積分週期)期間獲得之數位樣本序列(例如，窗口)視為重複的。因此，非中心頻率(亦即，積分週期之倒數(此倒數定義最小頻率間距)之非整數倍)之信號可具有將小值貢獻至其他DFT頻率組(bin)中之相對標稱、但非預期結果。因此，熟習此項技術者鑒於本發明亦將明瞭，此等小貢獻並未「違反」如本文中所使用之術語「正交」。換言之，當在本文中使用術語「頻率正交」時，若一個信號對DFT頻率組之實質上所有貢獻相較於另一信號之實質上所有貢獻係對不同DFT頻率組做出，則將兩個信號視為頻率正交。

在一實施例中，在至少1 MHz下對所接收信號進行取樣。在一實施例中，在至少2 MHz下對所接收信號進行取樣。在一實施例中，在4 Mhz下對所接收信號進行取樣。在一實施例中，在4.096 Mhz下對所接收信號進行取樣。在一實施例中，在大於4 MHz下對所接收信號進行取樣。

舉例而言，為達成kHz取樣，可在4.096 MHz下獲得4096個樣本。在此一實施例中，積分週期係1毫秒，根據頻率間距應大於或等於積分週期之倒數之約束條件，此提供1 KHz之一最小頻率間距。(熟習此項技術者鑒於本發明將明瞭，在(例如)4 MHz下獲得4096個樣本將產生比一毫秒稍長之一積分週期，且不達成kHz取樣及976.5625 Hz之一最小頻率間距。)在一實施例中，頻率間距等於積分週期之倒數。在此一實施例中，一頻率正交信號範圍之最大頻率應小於2 MHz。在此一實施例中，一頻率正交信號範圍之實務上最大頻率應小於取樣速率之約40%或約1.6 MHz。在一實施例中，使用一DFT(其可係一FFT)將經數位化之所接收信號變換為資訊之頻率組，每一頻率組反映可已由傳輸天線傳輸之一所傳輸頻率正交信號之頻率。在一實施例中，2048個頻率組對應於自1 KHz至約2 MHz之頻率。熟習此項技術者鑒於本發明將明瞭，此等實例僅係例示性的。取決於一系統之需求及所經受之上文所闡述之約束條件，可增大或減小取樣速率，可調整積分週期，可調整頻率範圍等。

在一實施例中，一DFT(其可係一FFT)輸出包括針對被傳輸之每一頻率正交信號之一頻率組。在一實施例中，每一DFT(其可係一FFT)頻率組包括一同相(I)分量及正交(Q)分量。在一實施例中，I分量與Q分量之平方和用作對應於彼頻率組之信號強度之度量。在一實施例中，I分量與Q分量之平方和之平方根用作對應於彼頻率組之信號強度之度量。熟習此項技術者鑒於本發明將明瞭，對應於一頻率組之信號強度之一度量可用作與觸控相關之一度量。換言之，對應於一既定頻率組中之信號強度之度量將由於一觸控事件而改變。

一般而言，如本文中所使用，術語「射入」或「注入」係指將信號傳輸至一使用者之身體之過程，此有效地允許身體(或身體之部位)成為信號之作用傳輸源。在一實施例中，一電信號被射入至手(或身體之其他部位)中，且即使在手(或手指或身體之其他部位)不與感測器之觸控表面直接接觸時，此信號仍可被一感測器偵測到。在某種程度上，此允許判定手(或手指或某一其他身體部位)相對於一表面之接近度及定向。在一實施例中，信號由身體載送(例如，傳導)，且取決於所涉及之頻率，亦可在表面附近或表面下方載送。在一實施例中，在頻率射入中可使用至少KHz範圍之頻率。在一實施例中，頻率射入中可使用MHz範圍中之頻率。為結合如上文所闡述之FMT使用注入，在一實施例中，一注入信號可經選擇為正交於驅動信號，且因此除其他信號之外，該注入信號亦可見於感測線上。

在各種實施例中，本發明針對於對懸停、接觸、壓力、手勢及身體姿勢敏感之系統(例如，物件、控制器、面板或鍵盤)以及其等在現實世界、人工實境、虛擬實境及擴增實境環境中之應用。熟習此項技術者將理解，本文中之揭示內容大體上適用於使用快速多點觸控來偵測懸停、接觸、壓力、手勢及身體姿勢之所有類型之系統。

如本文中所使用，術語「控制器」意欲係指提供人機介面之功能之一實體物件。在一實施例中，控制器可係運載工具(諸如一機車)之把手。在一實施例中，控制器可係運載工具(諸如汽車或船舶)之操縱盤。在一實施例中，控制器能夠藉由直接感測一手之移動而偵測此等移動。在一實施例中，控制器可係與一視訊遊戲系統一起使用之介面。在一實施例中，控制器可提供一手之位置。在一實施例中，控制器可透過判定接近身體部位及/或功能及/或與身體部位及/或功能相關聯之移動(舉例而言，骨骼、關節及肌肉之關節連接及其如何轉化為手或腳之位置及/或移動)而提供其他身體部位之姿勢、位置及/或移動。

本文中所論述之控制器使用充當傳輸器及接收器之天線。然而，應理解，天線為傳輸器、接收器還是兩者係取決於內容脈絡及實施例。當用於傳輸時，導體操作地連接至一信號產生器。當用於接收時，導體操作地連接至一信號接收器。在一實施例中，用於場型之所有或任一組合之傳輸器及接收器操作地連接至能夠傳輸及接收所需信號之一單個積體電路。在一實施例中，傳輸器及接收器各自操作地連接至能夠分別傳輸及接收所需信號之一不同積體電路。在一實施例中，用於場型之所有或任一組合之傳輸器及接收器可操作地連接至積體電路之一群組，每一積體電路能夠傳輸及接收所需信號且一起共用此多IC組態所需之資訊。在一實施例中，在積體電路之容量(亦即，傳輸及接收通道之數目)及對場型之要求(亦即，傳輸及接收通道之數目)准許之情況下，用於一控制器所使用之全部多個場型之所有傳輸器及接收器由一共同積體電路操作或由其間具有通信之若干積體電路之一群組操作。在一實施例中，在若干傳輸或接收通道需要使用多個積體電路之情況下，來自每一電路之資訊被組合至一單獨系統中。在一實施例中，單獨系統包括用於信號處理之一GPU及軟體。

本文中所論述之傳輸器及接收器之用途係以3D位置保真度偵測觸控事件、移動、運動及手勢，諸如懸停、接近度及手位置、手勢、姿勢等。所傳輸信號可以一特定方向傳輸。在一實施例中，使用一混合式信號積體電路。混合式信號積體電路包括一信號產生器、傳輸器、接收器及信號處理器。在一實施例中，混合式信號積體電路經調適以產生一或多個信號且傳輸該等信號。在一實施例中，混合式信號積體電路經調適以產生複數個頻率正交信號且將該複數個頻率正交信號發送至傳輸器。在一實施例中，頻率正交信號介於自DC直至約2.5 GHz之範圍內。在一實施例中，頻率正交信號介於自DC直至約1.6 MHz之範圍內。在一實施例中，頻率正交信號介於自50 KHz至200 KHz之範圍內。頻率正交信號之間的頻率間距通常大於或等於一積分週期(亦即，取樣週期)之倒數。在一實施例中，不改變信號之頻率，而是調變信號之振幅。

除信號傳輸之其他特徵之外，亦使用上文所論述之原理來獲得關於各種身體部位之位置、手勢、運動、姿勢、觸控事件等之有意義資訊。在一實施例中，本文中所揭示之系統及方法使用所傳輸信號之各種性質來處理此資訊以提供對手位置及手勢之準確繪示。

圖1展示一手持式控制器10之一圖解，該手持式控制器可用於對持有控制器10之一手的移動及位置進行模型化。接收器與傳輸器天線係圍繞控制器10而放置。在一實施例中，接收器與傳輸器天線係圍繞控制器10放置於一個層中。在一實施例中，接收器與傳輸器天線係圍繞控制器10放置於多個層中。

接收器與傳輸器天線可被選擇性地操作為傳輸器或接收器，此取決於控制器10之需求。下文詳細論述矩陣及其他陣列中之傳輸器及接收器的操作。本文中所論述的控制器10係經由使用傳輸器來操作，該傳輸器傳輸相對於所傳輸之每一其他信號正交的信號。特定而言，在本文中所論述之實施例中，信號相對於彼此係頻率正交的。另外，控制器10中可併入有一信號注入器，該信號注入器可將一信號注入(射入)至控制器10之使用者的手中。信號注入器係一傳輸器，其將信號傳輸至使用者中，使得使用者成為信號之載體，然後可藉由圍繞控制器10之接收器來偵測該信號。經注入信號可在圍繞控制器10而定位的接收器處被接收。此外，控制器10上可使用多個注入點。

由於接收器(亦即，接收器天線)係全向的，因此何時感測傳輸器(亦即，傳輸器天線)相對於接收器的位置在偵測及判定由傳輸器產生之場內的物件互動時係重要的。另外，天線通常具有靜態特性。舉例而言，天線具有固定表面積及身份(亦即，傳輸器、接收器、接地)。然而，即時地改變此等特性以動態地調整一感測器設計的行為係可能的。因此，舉例而言，在一實施例中，當使用圖1中所展示之抓握控制器10時，作為一接收器、傳輸器、注入器等之每一天線的角色可被更新以反映一手或手指之一新位置。若一手位置相對於控制器10之一表面改變，則先前為傳輸器12的天線可被指定作為接收器11，以確保一手指之一更局域化視圖。

除表面積之外，可即時地改變每一天線之行為以便以程式化方式變更感測器設計。現以實例方式參考圖2，給定一N×M天線矩陣(諸如，5×5 mm矩陣或如圖2中所展示之一5×6 mm矩陣之一方形幾何結構)，每一元件之行為可動態地經指定作為一接收器天線11或傳輸器天線12。在一實施例中，每一傳輸器天線12相對於每一接收器天線11之位置係已知，此准許每一接收器天線11使用其相對於每一傳輸器天線12的位置來判定自每一傳輸器天線12接收之唯一正交頻率信號的資訊。

每一接收器天線11可自每一傳輸器天線12接收一唯一頻率正交信號。藉由知曉自每一接收器天線11至每一傳輸器天線12之距離及在彼接收器天線11處接收一唯一頻率正交信號，在若干時段期間可藉由感測器獲取各種量測值。舉例而言，每一接收器天線11可判定自一既定距離遠處之每一傳輸器天線12接收之信號之量。因此，舉例而言，一接收器天線11可獲取自距其2 mm遠之每一傳輸器12接收之信號之量測值。可針對接收器天線11中之每一者執行此過程。因此，可獲取反映整個感測器在2 mm處之信號間隔之解析度之一量測值。然後可針對相距3 mm、相距4 mm等之每一接收器天線11與傳輸器天線12重複此過程。此准許系統使用同一天線矩陣陣列獲得一距離處以及若干較近距離處之較佳解析度。一物件或使用者之手在由傳輸器產生之場內之移動准許系統對觸控事件、移動、運動及手勢(諸如懸停、接近度、手位置、手勢、姿勢等)進行模型化。

在一實施例中，某些天線係注入器，該等注入器亦充當隔離器，某些天線亦可被指定作為注入傳輸器天線12，該等注入傳輸器天線亦隔離一既定接收器天線11之回應體積。在一實施例中，某些天線經接地以減少附近接收器天線11之回應。在一實施例中，可藉由使用接收器天線11及作為隔離器之傳輸器天線12沿著手指長度而追蹤手指。在一實施例中，充當隔離器之天線藉助施加至身體之一注入信號共用一共同信號。在一實施例中，天線藉助施加至身體之一注入信號共用一共同信號，且另外，各自具有可藉由解碼在接收器天線11處接收之資訊而偵測之另一正交信號。在一實施例中，另外之正交信號中之每一者彼此不同，使得每一傳輸器天線12傳輸一個唯一信號及對所有天線共同之一個另一信號(例如，隔離信號)。在一實施例中，另一信號並非係由毗鄰之傳輸器天線12傳輸，而是可由多個傳輸器天線12(例如，每隔一個或每隔兩個)共有。

除各別天線之身份(亦即，一天線係一接收器、傳輸器還是注入器(亦即，將信號傳輸至一使用者中之一傳輸器))之外，亦可程式化感測器之表面積。舉例而言，一平行板電容器模型演示：電容將隨著一板之表面積之增大而增大。在給定一方形天線矩陣(例如，每一天線具有5×5 mm之一表面)及天線中之每一者之間的一組實體切換器之情形下，動態地改變由天線形成之一感測器之表面積係可能的。由經矩陣化天線形成之此等感測器之組合可使用天線之切換器來連接。舉例而言，兩個天線矩陣之一群組可經連接以產生50 mm² 之一表面積(亦即5×10 mm)，四個矩陣之一群組可經連接以形成一100 mm² 面積(亦即10×10 mm)，等等。當然，5×5大小僅係說明性的且此原理將同樣適用於經矩陣化天線之更小及更大陣列。

轉至圖3，展示由接收器天線11及傳輸器天線12形成之一天線矩陣之一實施例。在圖3中所展示之實施例中，傳輸器天線12及接收器天線11經配置使得其遍及所揭示矩陣陣列而交替。在一實施例中，傳輸器天線12在接收器天線11之間提供隔離。在一實施例中，接收器天線11中之每一者可操作為一傳輸器天線12，且反之亦然。在一實施例中，每一傳輸器12載送一隔離信號。在一實施例中，每一傳輸器天線12可載送與隔離信號正交之一或多個額外信號。在一實施例中，不使用隔離信號，且傳輸器天線12中之每一者載送與由陣列中之每一其他傳輸器天線12載送之每一信號正交之一或多個信號。

每一接收器天線11操作地耦合至一信號處理器以處理其上所接收之信號。由於每一元件可充當一傳輸器天線12或接收器天線11(如上文所論述)，因此在一實施例中，可將陣列重新組態，此可輔助仿真一實際上較大接收器天線11或傳輸器天線12。在一實施例中，可採用可程式化實體連接(例如，切換器)以藉由將元件中之多者連接在一起充當一個元件而有效地改變元件之表面積(及因此其敏感度)。

轉至圖4，展示以群組配置之接收器天線11及傳輸器天線12之一圖解。如上文所論述，接收器天線11及傳輸器天線12可以任何數目個組合而配置。在圖4中，接收器天線11及傳輸器天線配置在一個2D平面上。接收器天線11形成為一節點且傳輸器天線12形成為一節點。一接收器天線11位於距一傳輸器天線12之一設定距離處。在圖4中所展示之實例中，傳輸器天線12與接收器天線11之間展示4 mm之一距離。所傳輸信號亦可來自位於1 mm、2 mm、3 mm、4 mm、5 mm、6 mm、7 mm等處之傳輸器天線12。所產生之場線可彼此重疊。傳輸器天線12及接收器天線11之區域可用於形成一控制器或其他物件上之複雜配置，該控制器或其他物件能夠提供各種信號範圍處之資訊，藉此能夠投射感測器能夠感測之距離，且能夠在各種距離處提供良好解析度。

在一例示性實施例中，三個傳輸器天線與三個接收器天線彼此間隔開(例如，1 mm、1.5 mm、2 mm、3 mm等)且沿一直線定向。在另一例示性實施例中，四個傳輸器天線與四個接收器天線彼此間隔開(例如，1 mm、1.5 mm、2 mm、3 mm等)且沿一直線定向。在又一例示性實施例中，五個傳輸器天線與五個接收器天線彼此間隔開(例如，1 mm、1.5 mm、2 mm、3 mm等)且沿一直線定向。在又一例示性實施例中，一不等數目個傳輸器天線與接收器天線(例如，三個傳輸器天線與四個接收器天線)彼此間隔開(例如，1 mm、1.5 mm、2 mm、3 mm等)且沿一直線定向。熟習此項技術者鑒於本發明將明瞭，包括傳輸器天線及接收器天線之組件可係相同的，且可在感測器之操作期間做出將天線操作為傳輸器天線或接收器天線之決策。在一實施例中，天線中之每一者係連接至一矩陣切換器，其可經組態以將天線電連接至複數個傳輸器或接收器中之任一者。

在一實施例中，傳輸器天線彼此等距且毗鄰，且接收器天線彼此等距且毗鄰。在一實施例中，一毗鄰傳輸器天線群組中之傳輸器天線中之每一者之間的相等間距與一毗鄰接收器天線群組中之接收器天線中之每一者之間的相等間距係相同的(例如，1 mm、1.5 mm、2 mm、3 mm等)。在一實施例中，傳輸器群組與接收器群組之間的間距與傳輸群組中之傳輸器天線之間的相等間距、接收群組中之接收器天線之間的相等間距或兩者相同。在一實施例中，傳輸群組與接收群組之間的間距大於傳輸群組中之傳輸器天線之間的相等間距、接收群組中之接收器天線之間的相等間距或兩者。在一實施例中，傳輸群組與接收群組之間的間距小於傳輸群組中之傳輸器天線之間的相等間距、接收群組中之接收器天線之間的相等間距或兩者。

在另一例示性實施例中，多個毗鄰傳輸器天線群組與多個毗鄰接收器天線群組穿插在一起，因此，舉例而言，沿著一線，將發現一傳輸群組、然後一接收群組、然後一傳輸群組、然後一接收群組，以此類推。在一實施例中，群組中之傳輸器天線及/或接收器天線係電極。在一實施例中，電極通常係一方形形狀。在一實施例中，電極通常係一圓形形狀。在一實施例中，電極通常係一圓頂形狀。在一實施例中，電極通常係一規則形狀。在一實施例中，與電極之間的間距相比，電極通常係小的。在一實施例中，電極小於毗鄰類似電極之間的間距之大小之一半。在一實施例中，電極大小不超過毗鄰類似電極之間的間距之33%。在一實施例中，電極小於毗鄰類似電極之間的間距之25%。在一實施例中，電極寬度小於毗鄰類似電極之間的間距之大小之10%。

上文例示性實施例闡述主要呈一維(亦即，沿著一線)之一組態。熟習此項技術者鑒於本發明將明瞭，組態可經設計呈二維及三維。在一實施例中，可在一第二維度中形成一格柵，使得群組自一個線至下一線對準。在一實施例中，可在一第二維度中形成一格柵，使得群組自一個線至下一線不對準。舉例而言，在每一後繼線中，群組之位置相對於前一線可交錯。在替代方案中，在每一後繼線中，群組可係交替的，使得在一個線中存在傳輸器天線之情況下，在下一線中存在接收器天線。在一實施例中，在群組由四個電極形成之情況下，亦即，四個接收天線形成一群組或四個傳輸器天線形成一群組，一個二維佈局可如下：具有四個相同列、後續接著四個列(其中群組係交替的)，以此方式，形成十六個共同(例如，傳輸器或接收器)天線之區。類似地，可形成一個三維佈局。在一實施例中，一上部層與其毗鄰層之接收器天線與傳輸器天線交替。在一實施例中，複數個第三維度層經定向使得存在共同天線之立方體(例如，27、64)。在一實施例中，三維層經定向使得天線不定位於法向於下方層上之一天線之一線上。在一實施例中，傳輸器天線及/或接收器天線由線性導體(例如，導線)形成。前述實體佈局係實例(亦即，例示性的)而非窮盡的；實際上，熟習此項技術者鑒於本發明將明瞭眾多變化形式。

前述內容呈現數個用於感測之實體佈局。以下傳訊論述將在一組一維傳輸器與接收器天線(其分群為各自具有四個天線之重複群組)之情景中闡述。熟習此項技術者鑒於本發明將明瞭，此等群組之特定一維實例係為方便論述而提供，但可經廣義化用於上文所闡述及/或參考之更複雜組態。亦為方便使用，天線將以群組字母及彼群組內之天線編號提及。針對此說明性實施例，元件A1至A4及C1至C4係接收器天線，而元件B1至B4及D1至D4係傳輸器天線。在此說明性實施例中，天線係各自沿著一線彼此間隔1 mm之小而規則形電極(例如，小於約.25 mm之一點)。正交信號S1至S4分別在傳輸器天線B1至B4上傳輸，且正交信號S5至S8在傳輸器天線D1至D4上傳輸。與每一接收器天線相關聯之一接收器經組態以週期性地判定與正交信號中之每一者相關聯之至少一個量測值。在一實施例中，週期速率係至少20 Hz。在一實施例中，週期速率係至少100 Hz。在一實施例中，週期速率係至少200 Hz。在一實施例中，週期速率係至少350 Hz。在一實施例中，週期速率係至少500 Hz。在一實施例中，週期速率係至少1 MHz。在一實施例中，信號(S1至S8)中之一或多者由眾多分量構成，例如，多個頻率，且與每一接收器天線相關聯之接收器經組態以週期性地判定與每一正交信號之分量中之每一者相關聯之至少一個量測值。在一實施例中，至少一個量測值包括一同相分量及正交分量。在一實施例中，至少一個量測值係與信號或分量之量值相關之一量測值。在一實施例中，至少一個量測值係與信號或分量之相位相關之一量測值。

在一實施例中，使用以下12個量測值來判定觸控：
對應於如在A1處接收之信號S1之一量測值
對應於如在A2處接收之信號S2之一量測值
對應於如在A3處接收之信號S3之一量測值
對應於如在A4處接收之信號S4之一量測值
對應於如在C1處接收之信號S1及S5之量測值
對應於如在C2處接收之信號S2及S6之量測值
對應於如在C3處接收之信號S3及S7之量測值
對應於如在C4處接收之信號S4及S8之量測值
此等量測值中之每一者對應於彼此間隔達4 mm之一距離之一接收器天線與一傳輸器天線。在一實施例中，與來自類似但間隔更近之元件之類似量測值相比，使用間隔達4 mm之天線提供較佳接近度解析度。在一實施例中，使用以下十個量測值來判定觸控：
對應於如在A2處接收之信號S1之一量測值
對應於如在A3及C1處接收之信號S2之量測值
對應於如在A4及C2處接收之信號S3之量測值
對應於如在C3處接收之信號S4及S6之量測值
對應於如在C2處接收之信號S5之一量測值
對應於如在C4處接收之信號S7之一量測值
此等量測值中之每一者對應於彼此間隔達3 mm之一距離之一接收器天線與一傳輸器天線。在一實施例中，與來自類似但間隔更近之天線之類似量測值相比，使用間隔達3 mm之天線提供較佳接近度偵測，同時與來自類似但間隔更遠之天線之類似量測值相比，提供較佳解析度。熟悉此項技術者鑒於本發明將瞭解，亦可使用此例示性組態自間隔達2 mm之天線及自間隔達1 mm之元件獲取量測值。此外，在一實施例中，可同時(例如)自間隔達4 mm、3 mm、2 mm 及1 mm之元件獲取所有前述重疊場線量測值。在一實施例中，可使用重疊場線資料來提供一被感測物件之一更細粒度視圖。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供接近度資訊及位置解析度。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供被偵測之單獨組件之間的更好劃界(亦即，區別開手指等)。在一實施例中，使用內插來處理資料以識別觸控。在一實施例中，重疊場線資料經內插以提供接近度資訊及位置資訊兩者。以此相同方式，可在其他一維組態中、在二維組態中及在三維組態中量測、收集及處理資料以提供接近度及位置資訊。

一信號處理器能夠獲取在各種範圍內接收之信號且使用該等信號來形成彼等範圍處之熱圖。舉例而言，可在2 mm及4 mm範圍處獲得一熱圖以便提供關於彼等範圍處之互動之資訊及資料。可使用重疊節點及天線來形成及建構在所揭示之範圍處形成之熱圖(亦即，可使用間隔4 mm之所有傳輸器天線與接收器天線來形成熱圖)。當在一特定範圍(舉例而言，4 mm範圍)內獲取一熱圖時，系統判定來自與一接收器天線11相距4 mm之一傳輸器12之一唯一頻率正交信號之一量測值。此過程可針對自與一接收器天線11相距4 mm之一傳輸器天線12傳輸之每一唯一頻率正交信號而進行。此過程亦可針對其他範圍而完成，使得接收器天線11之叢集可能夠得到針對不同範圍之傳輸器天線12之熱圖。因此，由傳輸器天線12產生之場內之使用者互動可反映在針對不同範圍產生之熱圖中。

轉至圖5，展示另一說明性感測器陣列。展示一指尖以作比例。在一實施例中，傳輸器天線12在接收器天線11之間提供隔離。在一實施例中，傳輸器天線12與接收器天線11可切換角色。在一實施例中，每一傳輸器天線12載送一隔離信號。在一實施例中，每一傳輸器天線12可載送與隔離信號正交之一或多個額外信號。在一實施例中，不使用隔離信號，且傳輸器天線12中之每一者載送與由陣列中之每一其他傳輸器天線12載送之每一信號正交之一或多個信號。每一接收器天線11操作地耦合至一信號處理器以處理其上所接收之信號。如上文所論述，在一實施例中，陣列可經重新組態以具有接收器天線11之實際上較大群組或傳輸器天線12之較大群組。圖6展示傳輸器天線12與接收器天線11之另一陣列。在圖6中，感測器元件中之某些元件可用作接地。

圖7展示包括接收器天線11與傳輸器天線12之一密集陣列之本發明之一項態樣之一實施例，接收器天線11及傳輸器天線12各自個別地連接至一N×M切換器15，該切換器將使任何輸入切換為任何輸出。N×M切換器15然後可連接至一觸控感測器晶片上之一輸入通道16(其係一類比轉數位轉換器(16))及輸出通道18(其係一數位轉類比轉換器(DAC))，該觸控感測器晶片經組態以產生並傳輸所需正交信號，且接收並使用信號處理器20處理傳入信號。在此組態中，天線元件中之任一者可個別地使用或可與其他天線元件組合，以便形成接收器天線11及傳輸器天線12。類似地，每一天線元件可充當一接收器天線11或一傳輸器天線12。在一實施例中，元件群組可一起用於形成較大接收器以偵測微弱或遙遠信號，且可在表面區域中減少元件群組(最終降至一個元件)以偵測較近信號。在一實施例中，天線中之每一者可用作一接收器天線11、一傳輸器天線12或一接地。

在一實施例中，天線可擺置於一單個層(例如，一電線層)上。在一實施例中，天線可擺置於多個層上，例如，一或多條電線之一側或兩側上。在一實施例中，某些或所有天線及某些導體可擺置於同一層上，而其他導體及任何剩餘天線處於一單獨層(例如，單獨基板或同一基板之單獨側)上。如本文中所使用，導體及天線可係可互換的，然而(本文中所使用)導體通常係指列及行。在一實施例中，天線及/或導體可嵌入至一基板(例如，塑膠、布或橡膠)中。在一實施例中，天線及/或導體可放置於一基板(例如，塑膠、布或橡膠)之表面上。在一實施例中，某些天線及/或導體嵌入至一基板中，而其他天線及/或導體處於基板之表面上。在一實施例中，天線及/或導體部署在一撓性基板上。在一實施例中，天線及/或導體部署在一撓性基板上，使得可偵測基板之相反定向中之變形及改變。

轉至圖8至圖10，在其中存在多個天線層之實施例中，可基於位於不同層上之傳輸器天線12與接收器天線11之互動而形成各種熱圖。圖9示意性地圖解說明由各種層上之傳輸器天線12產生之場線。使用不同層上之傳輸器天線12與接收器天線11做出之熱圖亦可使用位於同一平面上但在不同範圍處之傳輸器天線12與接收器天線11。類似地，以可使用在不同範圍處獲取之量測值來形成熱圖之方式，可藉由使用相對於彼此具有不同角度關係之接收器天線11與傳輸器天線12而形成熱圖。角相位係相對於一既定平面的傳輸器天線12相對於接收器天線11具有之角度關係。因此，舉例而言，若存在接收器天線11與傳輸器天線12之多個層，則每一層將係可獲取一量測值之一參考平面。

在圖8中，所獲取之角相位係處於45度。使用來自彼此成一45度角之每一傳輸器天線12與一接收器天線11之信號之量測值。矩陣中之天線配置將判定可用於形成一熱圖之潛在角相位。可使用每一各別接收器天線11與每一傳輸器天線12之間的各種關係獲取多個熱圖。

在一實施例中，使用天線之間的範圍及天線之間的角相位來形成熱圖。在一實施例中，僅使用天線之間的範圍來形成熱圖。在一實施例中，僅使用天線之間的角相位來形成熱圖。在一實施例中，使用不同天線之間的隨機關係來形成熱圖。在一實施例中，使用不同場型中存在之關係來形成熱圖。在一實施例中，使用天線之間的徑向關係來形成熱圖。

轉至圖11，展示具有接收器天線11與傳輸器天線12之陣列之一帶30。帶30可佩戴在身體上。在一實施例中，帶係撓性的。在一實施例中，帶經設計以佩戴在身體上。在一實施例中，帶經設計以佩戴在手腕或手掌上。在一實施例中，帶經設計以佩戴在脖子、腿、腳踝、手臂、胸部或身體之其他部位上。在一實施例中，帶倂入至一可穿戴物品(例如，襯衫、褲子、內衣、手套)中。在一實施例中，帶具有一內部分及一外部分。在一實施例中，帶具有一內部分、一外部分及一邊緣。

仍然參考圖11，在一實施例中，天線被放置於帶之內部分上。在一實施例中，被放置於內表面上之天線可經組態為傳輸器或接收器。在一實施例中，可將經伸長天線的隔離器部署於其他天線之一或多個群組之間。在一實施例中，帶之內部分上的隔離器及天線經組態以在帶被佩戴時與皮膚歐姆接觸。在一實施例中，帶之內部分上的隔離器及天線經組態以在帶被佩戴時不與皮膚歐姆接觸，而是相當靠近皮膚。在一實施例中，帶之內部分上的隔離器及天線經組態以在帶被佩戴時與皮膚相距一距離。在一實施例中，一介電材料係介於皮膚與隔離器及天線之間。

在一實施例中，天線被放置於帶30的邊緣處及/或外表面上。經放置於邊緣及/或外表面上之天線可係組態為接收器天線11且用作信號注入接收器天線11。經放置於邊緣及/或外表面上之天線可係組態為傳輸器天線12，且可用於(如本文中所闡述)隔離或用以在傳輸器天線12與一接收器天線11之間形成可用於偵測觸控/懸停的場。

在一實施例中，使用經貼附至一可變形基板之一N×M傳輸器天線12與接收器天線11矩陣，可依據此等傳輸器天線12與接收器天線11(例如，天線元件)之間的相對距離及/或定向來對基板的形狀進行模型化。在一實施例中，壓縮、延伸或其他表面變形致使天線之間的定向改變。在一實施例中，壓縮、延伸或其他表面變形致使天線之間的距離改變。在一實施例中，天線之間的距離及/或定向可因經引入至基板的應變或其他力而改變。

舉例而言，沿著一水平軸線之全域延伸將改變接收器天線11與傳輸器天線12之間的距離及/或定向。類似地，局域變形(亦即，突出)將產生接收器天線11與傳輸器天線12之間之定向之一改變。在一實施例中，局域變形將導致天線定向之改變。在一實施例中，在已知(或可估計)天線陣列之放置及基板性質(例如，彈性模數)的情況下，由變化之天線定向產生的信號改變可用作量測的基礎，以對表面變形及形狀進行模型化。

在一實施例中，手指關節及手移動期間之皮膚變形之改變可作為佩戴在手腕或手掌上之一帶30中之天線之間的相對定向改變而感測。在一實施例中，天線可位於若干層內，該等層隨皮膚而改變可變形表面接收器天線11與傳輸器天線12之參考定向，從而允許對基於手及手指之運動之特徵而產生的皮膚之不同程度之變形進行模型化。

轉至圖12，展示一感測器組態之一高階示意圖。在一實施例中，複數個經屏蔽天線係散置於一導體矩陣中。在一實施例中，經屏蔽天線中之每一者可用作傳輸器天線12、接收器天線11或接地。在一實施例中，屏蔽物可係平坦的或(例如)被一隔離器包圍。在一實施例中，導體矩陣之正交群組係用作接收器天線11及傳輸器天線12。在一實施例中，傳輸導體可用於隔離(例如，用於相對於一注入信號而隔離接收器)且可改變寬度。在一實施例中，導體矩陣在一個軸線上包含接收器導體，且在另一軸線上包含接收器及傳輸器導體兩者。在一實施例中，導體矩陣在每一軸線上皆包含接收器及傳輸器導體。圖12形成具有與天線穿插在一起之線性延伸之導體列與導體行的矩陣。傳輸器天線12與接收器天線11之角色可經變化及實施以提供整個感測器組態內之感測資料。

圖13至圖15展示根據本發明之一實施例之倂入有一感測器之一帶30之各種視圖。在一實施例中，如所圖解說明，可存在各種感測區。舉例而言，在圖14中，接收帶部分31可位於帶30之頂部部分上。在圖15中，一接收帶部分32可位於帶30之內部上。

圖16及圖17圖解說明採用幾何分離之一天線陣列之一實施例。在一實施例中，(在側視圖中)在一或多個傳輸器天線12之頂部上方存在接收器天線11之一圓頂。傳輸器天線12各自產生能夠被接收器天線11中之每一者接收之一唯一頻率正交信號。可使用接收器天線11中之每一者相對於傳輸器天線12中之每一者之定向來判定與感測器之互動並對一手或身體部位之移動進行模型化。

在傳統電容式感測器中，一矩陣由接收器及傳輸器形成，且「觸控」依據在節點(亦即，一接收器與一傳輸器交叉處)處之互動而偵測。在一實施例中，接收器及傳輸器導體並行延續，且多個接收器與每一傳輸器互動。在一實施例中，接收器及傳輸器導體並行延續，且多個接收器與多個傳輸器互動。在一實施例中，接收器及傳輸器導體並行延續，且接收器與多個傳輸器互動。在一實施例中，接收器及傳輸器由天線(例如，點)形成，且該等點係分散的。在一實施例中，一分散式點狀接收器與多個點狀傳輸器互動；在一實施例中，多個分散式點狀接收器與一點狀傳輸器互動；且在一實施例中，多個分散式點狀接收器與多個分散式點狀傳輸器互動。在一實施例中，點狀接收器與導體傳輸器一起使用；且在一實施例中，點狀傳輸器與導體接收器一起使用。

圖18圖解說明圓頂形感測器陣列中之場線。圓頂形感測器陣列由接收器天線之線與傳輸器天線之線形成。傳輸器天線12與接收器天線11可交替其各別角色。由圓頂形天線線產生之場線經塑形而不同於筆直天線或點狀天線產生之場線。可使用場線之性質來產生在不同範圍及角相位處獲取之熱圖。代替僅在一個二維平面中，傳輸器天線與接收器天線之三維定向形成能夠用來形成提供與場線內發生之活動相關之額外資訊之熱圖之場線。可在各種時間及同時在各種範圍及角度處獲取多個重疊熱圖。在一實施例中，可使用重疊場線資料來提供一被感測物件之一更細粒度視圖。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供接近度資訊及位置解析度。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供被偵測之單獨組件之間的更好劃界(亦即，區別開手指等)。在一實施例中，使用內插來處理資料以識別觸控。在一實施例中，重疊場線資料經內插以提供接近度資訊及位置資訊兩者。

圖19展示圓頂形接收器天線11(其為圓頂形接收器線)及一傳輸器天線12(其用作一注入源)之一實施例。另外，亦存在圓頂形狀之或形成為其他天線配置之複數個傳輸器天線12。將信號注入至使用者之身體中之傳輸器天線12可係位於使用者之身體上或身體外部之複數個傳輸器天線12中之一者。除現有傳輸器天線及接收器天線之外，還可採用注入傳輸器天線12。可使用前述配置來形成範圍及角相位可變化之變化熱圖。可在多個週期期間以及同時在不同範圍及角相位處獲取熱圖。此過程可用來形成重疊場線。在一實施例中，可使用重疊場線資料來提供一被感測物件之一更細粒度視圖。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供接近度資訊及位置解析度。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供被偵測之單獨組件之間的更好劃界(亦即，區別開手指等)。在一實施例中，使用內插來處理資料以識別觸控。在一實施例中，重疊場線資料經內插以提供接近度資訊及位置資訊兩者。

圖20展示配置在複數個接收器天線11下方之複數個傳輸器天線12，傳輸器天線12形成為傳輸器天線線且接收器天線11形成為圓頂狀接收天線線。可以多種不同方式分析藉由此實施例而產生之場線。可使用前述配置來形成範圍及角相位可變化之變化熱圖。可在多個週期期間以及同時在不同範圍及角相位處獲取熱圖。可使用不同範圍熱圖及角相位熱圖來獲得所傳輸信號之不同量測值。在一實施例中，可使用重疊場線資料來提供一被感測物件之一更細粒度視圖。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供接近度資訊及位置解析度。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供被偵測之單獨組件之間的更好劃界(亦即，區別開手指等)。在一實施例中，使用內插來處理資料以識別觸控。在一實施例中，重疊場線資料經內插以提供接近度資訊及位置資訊兩者。

圖21展示與形成為圓頂形接收線之接收器天線11一起使用之多個注入傳輸器天線之一表示。來自各種位置之經注入傳輸信號能夠用於判定關於一所關注物件之位置之資訊。此外，在信號透過一使用者之身體傳輸時由信號造成之衰減梯度亦能夠用於確定關於信號之額外資訊。然後使用此資訊來建構熱圖及提供關於手位置、手勢等之資訊。可使用前述配置來形成範圍及角相位可變化之變化熱圖。可在多個週期期間以及同時在不同範圍及角相位處獲取熱圖。重疊場線以及衰減梯度可用於提供一被感測物件之一更細粒度視圖。在一實施例中，重疊場線以及衰減梯度可經處理以提供接近度資訊及位置解析度。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供被偵測之單獨組件之間的更好劃界(亦即，區別開手指等)。在一實施例中，使用內插來處理資料以識別觸控。在一實施例中，重疊場線以及衰減梯度可經內插以提供接近度資訊及位置資訊兩者。以此相同方式，可在其他一維組態中、在二維組態中及在三維組態中量測、收集及處理資料以提供接近度及位置資訊。

圖22展示其中複數個傳輸器天線12形成為傳輸器線之一實施例，該等傳輸器線配置在形成為圓頂狀接收線之複數個接收器天線11下方。圖21及圖22兩者中所展示之實施例可用於使用兩種類型之配置之一混合感測器中。此外，本文中所闡述或涵蓋之實施例中之任一者可一起使用或形成為一組合式感測器。接收器天線11以垂直於手指運動平面之天線線配置。可以多種不同方式分析藉由此實施例而產生之場線。可使用前述配置來形成範圍及角相位可變化之變化熱圖。可在多個週期期間以及同時在不同範圍及角相位處獲取熱圖。可使用不同範圍熱圖及角相位熱圖來獲得所傳輸信號之不同量測值。在一實施例中，可使用重疊場線資料來提供一被感測物件之一更細粒度視圖。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供接近度資訊及位置解析度。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供被偵測之單獨組件之間的更好劃界(亦即，區別開手指等)。在一實施例中，使用內插來處理資料以識別觸控。在一實施例中，重疊場線資料經內插以提供接近度資訊及位置資訊兩者。

圖23展示形成為接收器線之複數個接收器天線11，該等接收器線以垂直於手指運動平面之線配置。一傳輸器天線12係將信號注入至使用者之身體中之一注入信號源。此配置亦可與傳輸器天線及接收器天線之額外線一起使用。可使用此配置來產生熱圖及重疊場線。可以多種不同方式分析由此實施例產生之場線。可使用前述配置來形成範圍及角相位可變化之變化熱圖。可在多個週期期間以及同時在不同範圍及角相位處獲取熱圖。可使用不同範圍熱圖及角相位熱圖來獲得所傳輸信號之不同量測值。在一實施例中，可使用重疊場線資料來提供一被感測物件之一更細粒度視圖。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供接近度資訊及位置解析度。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供被偵測之單獨組件之間的更好劃界(亦即，區別開手指等)。在一實施例中，使用內插來處理資料以識別觸控。在一實施例中，重疊場線資料經內插以提供接近度資訊及位置資訊兩者。

圖24展示與由接收器天線11產生之場線混用之一梯度混用式傳輸器注入信號，接收器天線11藉助垂直於手指運動平面之線而形成。上文概述之感測器方法可經合併使得垂直及平行天線線兩者與圓頂狀天線線組合。來自各種位置之經注入傳輸信號可能夠用於判定關於一所關注物件之位置之資訊。此外，在信號透過一使用者之身體傳輸時由信號造成之衰減梯度亦能夠用於確定關於信號之額外資訊。然後使用此資訊來建構熱圖及提供關於手位置、手勢等之資訊。可使用前述配置來形成範圍及角相位可變化之變化熱圖。可在多個週期期間以及同時在不同範圍及角相位處獲取熱圖。重疊場線以及衰減梯度可用於提供一被感測物件之一更細粒度視圖。在一實施例中，重疊場線以及衰減梯度可經處理以提供接近度資訊及位置解析度。在一實施例中，重疊場線資料可經處理以提供被偵測之單獨組件之間的更好劃界(亦即，區別開手指等)。在一實施例中，使用內插來處理資料以識別觸控。在一實施例中，重疊場線以及衰減梯度經內插以提供接近度資訊及位置資訊兩者。

可使用上文闡述之各種實施例來產生能夠以多種不同方式分析之各種場線。場線可經分析以產生不同範圍處及不同角相位處之熱圖。可使用天線相對於彼此之各種關係來產生處於多個解析度程度之手運動之一準確視圖。此外，可進一步使用天線(線天線、圓頂形線天線、點狀傳輸等)之各種組織及形狀來形成手勢及一手之移動之複雜視圖。

本發明之一態樣係一感測器系統。該感測器系統包括：一第一對天線，其中該第一對天線中之一者係一傳輸器天線且該第一對天線中之一第二者係一接收器天線；一第二對天線，其較之該第一對天線之彼此定位更遠離彼此而定位，其中該第二對天線中之一者係一傳輸器天線且該第二對天線中之一第二者係一接收器天線；其中該等傳輸器天線中之每一者傳輸一唯一頻率正交信號；及一信號處理器，其經調適以處理由該等接收器天線接收之信號以判定該等所接收信號之一量測值，其中自該第二對天線接收之信號之量測值提供不同於自該第一對天線接收之信號之量測值的關於場線內之活動之資訊。

本發明之另一態樣係一感測器系統。該感測器系統包括：一第一對天線，其中該第一對天線中之一者係一傳輸器天線且該第一對天線中之一第二者係一接收器天線；一第二對天線，其較之該第一對天線之彼此定位更遠離彼此而定位，其中該第二對天線中之一者係一傳輸器天線且該第二對天線中之一第二者係一接收器天線；一第三對天線，其中該第三對天線中之一者係一傳輸器天線且該第三對天線中之一者係一接收器天線，其中該等傳輸器天線中之每一者傳輸一唯一頻率正交信號；其中來自該第一對天線、該第二對天線及該第三對天線之所傳輸信號形成重疊場線；及一信號處理器，其經調適以處理由該等接收器天線接收之信號以判定該等所接收信號之一量測值，其中該等重疊場線之量測值形成熱圖從而提供關於一被感測物件之資訊。

儘管已參考附圖全面地闡述實例，但應注意，熟習此項技術者將明瞭各種改變及修改。此等改變及修改應被理解為包含在如由所附申請專利範圍所定義之各種實例之範疇內。

10‧‧‧手持式控制器/控制器/抓握控制器

11‧‧‧接收器/接收器天線/既定接收器天線/附近接收器天線/實際上較大接收器天線/信號注入接收器天線/圓頂形接收器天線/可變形表面接收器天線

12‧‧‧傳輸器/傳輸器天線/注入傳輸器天線

15‧‧‧N×M切換器

16‧‧‧輸入通道/類比轉數位轉換器

18‧‧‧輸出通道

20‧‧‧信號處理器

30‧‧‧帶

31‧‧‧接收帶部分

32‧‧‧接收帶部分

自以下實施例之更特定說明(如附圖中所圖解說明)將明瞭本發明之前述內容及其他目標、特徵及優點，其中遍及各個視圖之參考字符係指相同部分。圖式未必按比例繪製，而是將重點放在圖解說明所揭示實施例之原理上。

圖1展示一手持式控制器之一圖解，該手持式控制器可用於對持有控制器之一手之移動及位置進行模型化。

圖2展示一天線矩陣陣列。

圖3展示另一天線矩陣陣列。

圖4係圖解說明傳輸天線與接收天線之間的場線及範圍之一圖式。

圖5展示另一天線矩陣陣列。

圖6展示另一天線矩陣陣列。

圖7係一天線矩陣陣列及一N×M矩陣切換器之一圖式。

圖8係圖解說明傳輸天線與接收天線之間的角相位之一圖式。

圖9係圖解說明傳輸天線與接收天線之間的角相位之另一圖式。

圖10係圖解說明傳輸天線與接收天線之間的場線及角相位之一圖式。

圖11展示具有一天線陣列之一帶。

圖12係天線陣列之一圖式。

圖13圖解說明實施一天線陣列之一帶。

圖14係實施一天線陣列之一帶之另一視圖。

圖15係實施一天線陣列之一帶之另一視圖。

圖16展示一天線陣列。

圖17展示另一天線陣列。

圖18圖解說明圓頂形感測器陣列中之場線。

圖19展示圓頂形接收線及一注入源。

圖20展示配置在複數個圓頂狀接收線下方之複數個傳輸器線。

圖21展示結合一個以上注入傳輸器一起使用之複數個接收線。

圖22展示以垂直於手指運動平面之線配置之複數個接收器線。

圖23展示複數個接收線及一注入源。

圖24展示與一圓頂狀接收器線組合之一梯度混用式傳輸器注入。

Claims (20)

1. 一種感測器系統，其包括： 一第一對天線，其中該第一對天線中之一者係一傳輸器天線，且該第一對天線中之一第二者係一接收器天線； 一第二對天線，其較之該第一對天線之彼此定位係更遠離彼此而定位，其中該第二對天線中之一者係一傳輸器天線，且該第二對天線中之一第二者係一接收器天線； 其中該等傳輸器天線中之每一者傳輸一唯一頻率正交信號；及 一信號處理器，其經調適以處理由該等接收器天線接收之信號以判定該等所接收信號之一量測值，其中自該第二對天線接收之信號之量測值提供不同於自該第一對天線接收之信號之量測值之關於場線內之活動的資訊。
2. 如請求項1之感測器系統，進一步包括經調適以將信號注入至一使用者之身體中之一傳輸器天線。
3. 如請求項2之感測器系統，其中來自該經注入信號之一衰減梯度用於確定關於所接收信號之額外資訊。
4. 如請求項1之感測器系統，其中該等經處理信號用於形成熱圖。
5. 如請求項1之感測器系統，進一步包括一第三對天線，其中該第三對天線中之一者係一傳輸器天線，且該第三對天線中之一者係一接收器天線。
6. 如請求項5之感測器系統，其中該第三對天線之間的距離係與該第二對天線之間的距離相同，且該信號處理器經調適以依據在該第二對天線及該第三對天線上同時接收之所接收信號來形成熱圖。
7. 如請求項5之感測器系統，其中該第三對天線之間的距離係與該第二對天線之間的距離不同，且該信號處理器經調適以依據在該第二對天線及該第三對天線上同時接收之所接收信號來形成熱圖。
8. 如請求項5之感測器系統，其中該第一對天線之間的距離、該第三對天線之間的距離係與該第二對天線之間的距離相同，且該信號處理器經調適以依據在該第一對天線、該第二對天線及該第三對天線上同時接收之所接收信號來形成熱圖。
9. 如請求項5之感測器系統，其中該第一對天線、該第二對天線及該第三對天線形成所傳輸信號與所接收信號的重疊場線，其中該信號處理器使用重疊場線量測值來形成熱圖。
10. 如請求項5之感測器系統，其中該第一對天線、該第二對天線及該第三對天線形成所傳輸信號與所接收信號的重疊場線，其中該信號處理器使用重疊場線量測值來形成熱圖，從而提供一被感測物件的多個視圖。
11. 如請求項5之感測器系統，其中該第一對天線、該第二對天線及該第三對天線形成所傳輸信號與所接收信號的重疊場線，其中該信號處理器使用重疊場線量測值來形成熱圖，從而提供一被感測物件之一接近度視圖及一粒度視圖。
12. 如請求項5之感測器系統，其中該第一對天線、該第二對天線及該第三對天線形成所傳輸信號與所接收信號的重疊場線，其中該信號處理器使用重疊場線量測值來形成熱圖，從而提供不同範圍處的資訊。
13. 如請求項5之感測器系統，其中該第一對天線、該第二對天線及該第三對天線形成所傳輸信號與所接收信號的重疊場線，其中該信號處理器使用重疊場線量測值來形成熱圖，從而提供不同角相位處的資訊。
14. 一種感測器系統，其包括： 一第一對天線，其中該第一對天線中之一者係一傳輸器天線，且該第一對天線中之一第二者係一接收器天線； 一第二對天線，其較之該第一對天線之彼此定位係更遠離彼此而定位，其中該第二對天線中之一者係一傳輸器天線，且該第二對天線中之一第二者係一接收器天線； 一第三對天線，其中該第三對天線中之一者係一傳輸器天線，且該第三對天線中之一者係一接收器天線； 其中該等傳輸器天線中之每一者傳輸一唯一頻率正交信號； 其中來自該第一對天線、該第二對天線及該第三對天線之所傳輸信號形成重疊場線；及 一信號處理器，其經調適以處理由該等接收器天線接收之信號以判定該等所接收信號之一量測值，其中該等重疊場線之量測值形成熱圖，從而提供關於一被感測物件之資訊。
15. 如請求項14之感測器系統，其中關於該被感測物件之該資訊係該被感測物件之一接近度視圖。
16. 如請求項14之感測器系統，其中關於該被感測物件之該資訊係該被感測物件之一粒度視圖。
17. 如請求項14之感測器系統，其中關於該被感測物件之該資訊係該被感測物件之一接近度視圖及粒度視圖。
18. 如請求項14之感測器系統，進一步包括經調適以將信號注入至一使用者之身體中之一傳輸器天線。
19. 如請求項18之感測器系統，其中來自該經注入信號之一衰減梯度係用於確定關於所接收信號之額外資訊。
20. 如請求項14之感測器系統，其中該第三對天線之間的距離係與該第二對天線之間的距離不同，且該信號處理器經調適以依據在該第二對天線及該第三對天線上同時接收之所接收信號來形成熱圖。