用于與電子和/或計(jì)算機(jī)設(shè)備無(wú)接觸式交互的裝置、以及配備有該裝置的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于在無(wú)接觸的情況下與電子和/或計(jì)算機(jī)設(shè)備交互的裝置，所述電 子和/或計(jì)算機(jī)設(shè)備包括在彼此之間形成非零角度的至少兩個(gè)部分。本發(fā)明還涉及配備有 該裝置的電子/計(jì)算機(jī)設(shè)備。
[0002] 本發(fā)明的領(lǐng)域更特別地但非限制性地為實(shí)施電容檢測(cè)技術(shù)的無(wú)接觸式人機(jī)界面 的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 越來(lái)越多的便攜式設(shè)備、例如便攜式計(jì)算機(jī)配備有觸摸屏并且提供與諸如智能電 話(huà)和觸摸平板電腦之類(lèi)的便攜式設(shè)備的人機(jī)界面相似的人機(jī)界面（HMI)功能。這些設(shè)備使 用在屏幕上透明而在鍵盤(pán)處不透明的觸摸板作為他們的界面。
[0004] 這些板中的大部分使用電容技術(shù)。如今非常廣泛使用的該技術(shù)允許檢測(cè)在觸摸表 面上接觸的一個(gè)或更多個(gè)物體（手指、觸筆等）。
[0005] 已知由本申請(qǐng)人提交的專(zhuān)利FR2893711描述了電容式解決方案，該解決方案允許 檢測(cè)在控制表面上幾厘米距離處的手指的二維位置和超過(guò)l〇cm距離處的手的二維位置。
[0006] 還已知由本申請(qǐng)人提交的、公布號(hào)為FR2971066A1的專(zhuān)利申請(qǐng)描述了如下界面， 所述界面除了允許確定物體在由控制表面形成的平面中的二維位置之外，還允許確定控制 表面和物體之間的垂直距離，并且根據(jù)該垂直距離的值啟動(dòng)特定功能、例如深度導(dǎo)航功能。
[0007] 然而，所有這些檢測(cè)界面的檢測(cè)范圍和運(yùn)行依賴(lài)于板的靜電環(huán)境。當(dāng)設(shè)備不平并 且除了配備有檢測(cè)界面的第一部分之外還包括與第一部分形成非零角度的第二部分時(shí)，接 近度檢測(cè)范圍例如減小。該第二部分對(duì)由檢測(cè)界面的電極生成的靜電場(chǎng)產(chǎn)生干擾，并且使 檢測(cè)界面的性能和運(yùn)行變差，特別是在第二部分和第一部分的交界處。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)的解決方案因此不適用于包括在彼此之間形成非零角度的至少兩個(gè)部 分的設(shè)備。
[0009] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種用于在無(wú)接觸的情況下與包括至少兩個(gè)部分的 設(shè)備交互的裝置，所述兩個(gè)部分彼此之間形成非零角度。
[0010] 本發(fā)明的另一目的在于提出一種用于在無(wú)接觸的情況下與包括至少兩個(gè)部分的 設(shè)備交互的裝置，所述兩個(gè)部分彼此之間形成非零角度，并且提出了與現(xiàn)有解決方案相比 在更長(zhǎng)的距離處的三維無(wú)接觸式交互。
[0011] 最后，本發(fā)明的另一目的在于提出一種用于在無(wú)接觸的情況下與包括至少兩個(gè)部 分的設(shè)備交互的裝置，所述兩個(gè)部分彼此之間形成非零角度，所述裝置允許比現(xiàn)有解決方 案更精確的三維無(wú)接觸式交互。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 通過(guò)一種用于在無(wú)接觸情況下經(jīng)由至少一個(gè)命令物體與電子和/或計(jì)算機(jī)設(shè)備 (稱(chēng)為用戶(hù)設(shè)備）交互的裝置實(shí)現(xiàn)了這些目的中的至少一個(gè)，所述設(shè)備包括至少一個(gè)第一 部分和至少一個(gè)第二部分，這些部分在使用中在彼此之間形成非零角度，所述裝置包括：
[0013] -至少一個(gè)第一檢測(cè)單元，其用于通過(guò)電容技術(shù)和在無(wú)接觸情況下相對(duì)于第一控 制表面檢測(cè)所述至少一個(gè)命令物體，所述第一控制表面相對(duì)于所述用戶(hù)設(shè)備的所述第一部 分被限定，所述第一檢測(cè)單元包括被稱(chēng)為測(cè)量電極的幾個(gè)電容式電極；所述測(cè)量電極中的 至少一個(gè)、優(yōu)選每個(gè)由處于被稱(chēng)為保持電位的交變電位的、被稱(chēng)為保持單元的第一單元保 持，所述保持電位與所述至少一個(gè)命令物體的、被稱(chēng)為接地電位的電位不同，而與所述測(cè)量 電極的電位基本相同。
[0014] -至少一個(gè)被稱(chēng)為保持單元的第二單元，用于將所述用戶(hù)設(shè)備的第二部分至少部 分地保持在所述保持電位。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的裝置在保持電位下將第一檢測(cè)單元的測(cè)量電極保持在保持電位，這 允許一方面消除使用使檢測(cè)命令物體的電容式測(cè)量失真的寄生耦合電容，并且另一方面避 免在電容式電極周?chē)谒蟹较蛏蠈?shí)現(xiàn)檢測(cè)，從而控制對(duì)命令物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的方向。例如， 通過(guò)被置于電極后面和/或側(cè)面上的保持電極來(lái)保持電容式電極的事實(shí)允許避免或限制 對(duì)控制表面后面處和/或其側(cè)面上的命令物體的檢測(cè)。
[0016] 另外，根據(jù)本發(fā)明的裝置設(shè)置將用戶(hù)設(shè)備的第二部分設(shè)定在與測(cè)量電極的保持電 位相同或基本相同的保持電位。由此，根據(jù)本發(fā)明的裝置允許避免用戶(hù)設(shè)備的第二部分在 由第一檢測(cè)單元的測(cè)量電極產(chǎn)生的靜電場(chǎng)中產(chǎn)生干擾，并且避免第一檢測(cè)單元的測(cè)量電極 的檢測(cè)和檢測(cè)范圍變差。由此，由第一檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)沒(méi)有變差。
[0017] 因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置允許與包括至少兩個(gè)部分的設(shè)備實(shí)現(xiàn)更精確和具有更大 范圍的無(wú)接觸式交互，并且更一般性地實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有解決方案相比更適合于這種設(shè)備的無(wú)接 觸式交互，所述至少兩個(gè)部分在彼此之間形成非零角度。
[0018] 在本申請(qǐng)中，"檢測(cè)或檢測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)"指的是關(guān)于至少一個(gè)命令物體的以下參數(shù)的一 個(gè)或任意組合的檢測(cè)：一個(gè)或更多個(gè)二維或三維位置、速度、加速度、形狀、尺寸等。
[0019] 有利地，根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠包括：
[0020] -至少一個(gè)第二檢測(cè)單元，其相對(duì)于第二控制表面檢測(cè)所述至少一個(gè)命令物體，所 述第二控制表面與所述第一控制表面形成非零角度并且相對(duì)于所述用戶(hù)設(shè)備的第二部分 被限定；和
[0021] -至少一個(gè)計(jì)算單元，其用于根據(jù)由第一和第二檢測(cè)單元實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)和可選的由 第一和第二控制表面形成的角度來(lái)確定例如與所述至少一個(gè)命令物體的位置/速度/加速 度/形狀/尺寸相關(guān)的檢測(cè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。
[0022] 由此，根據(jù)本發(fā)明的裝置允許在設(shè)備的第一和第二部分之間、特別地在第一和第 二控制表面之間形成無(wú)接觸式控制空間。被插入該交互空間中的命令物體參照每個(gè)控制表 面被檢測(cè)，并且通過(guò)獲取命令物體相對(duì)于控制表面中的每個(gè)的交集并且可選的根據(jù)兩個(gè)控 制表面之間的角度來(lái)由計(jì)算單元獲得與控制空間中的命令物體的位置/速度/加速度/形 狀/尺寸相關(guān)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。
[0023] 此外，相對(duì)于彼此不平行的兩個(gè)控制表面實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)允許檢測(cè)相對(duì)于控制表面中 的一個(gè)被第一命令物體擋住的第二命令物體。實(shí)際上，如果第二命令物體由于其在第一命 令物體之后而對(duì)控制表面中的一個(gè)不可見(jiàn)，那么該第二物體必定對(duì)另一控制表面可見(jiàn)。例 如，用戶(hù)的一只手可能被擋在他另一只手之后，根據(jù)本發(fā)明的裝置允許對(duì)用戶(hù)兩只手的檢 測(cè)。
[0024] 按照根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第二檢測(cè)單元能夠包括被稱(chēng)為測(cè)量電 極的幾個(gè)電容式電極；所述測(cè)量電極中的至少一個(gè)、優(yōu)選每個(gè)被第二保持單元保持在保持 電位。
[0025] 以上參照第一電容式檢測(cè)單元描述的優(yōu)點(diǎn)在做必要修改的情況下適用于第二檢 測(cè)單元。
[0026]用于第二檢測(cè)單元的保持電位能夠與用于第一檢測(cè)單元的保持電位相同或基本 相同。
[0027] 本申請(qǐng)中使用的用于將測(cè)量電極或更一般性地對(duì)設(shè)備的一部分保持在保持電位 的原理能夠優(yōu)選地是在由本申請(qǐng)人提交的專(zhuān)利FR2893711中描述的原理，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以參照該專(zhuān)利以獲得更多細(xì)節(jié)。
[0028] 可替代地或另外地，第二檢測(cè)單元能夠包括以下單元中的至少一個(gè)或任意組合：
[0029]-光學(xué)像素陣列，
[0030]-紅外線(xiàn)二極管陣列，
[0031]-光學(xué)的光傳感器陣列，
[0032] -與至少一個(gè)光學(xué)接收器相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)光學(xué)發(fā)射器，
[0033]-與通過(guò)三角測(cè)量或三邊測(cè)量運(yùn)行的至少一個(gè)超聲接收器相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)超聲 發(fā)射器，和
[0034] -至少一個(gè)飛行時(shí)間攝像機(jī)。
[0035] 除了電容技術(shù)以外，第一檢測(cè)單元還能夠包括這些上述單元中的一個(gè)或任意組 合。
[0036] 有利地，第一和第二檢測(cè)單元中的每個(gè)都能夠被另外布置以通過(guò)至少一個(gè)命令物 體與和每個(gè)檢測(cè)單元相關(guān)聯(lián)的控制表面的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)、特別是幾個(gè)命令物體的檢 測(cè)。
[0037] 在用戶(hù)設(shè)備的部分中的至少一個(gè)能夠通過(guò)相對(duì)于另一部分轉(zhuǎn)動(dòng)而被重新定位使 得控制表面中的至少一個(gè)能夠相對(duì)于另一控制表面被重新定位的情況下，根據(jù)本發(fā)明的裝 置還能夠包括測(cè)量由所述控制表面形成的（即用戶(hù)設(shè)備的兩個(gè)部分之間的）角度的單元。
[0038] 例如，由控制表面（即由用戶(hù)設(shè)備的部分）形成的角度能夠特別地根據(jù)用戶(hù)設(shè)備 的應(yīng)用和使用條件而變化或由用戶(hù)改變。
[0039] 根據(jù)一個(gè)非限制性實(shí)施例，第一檢測(cè)單元能夠包括一個(gè)或更多個(gè)測(cè)量電極，其被 定向?yàn)槌蛎鎸?duì)設(shè)備的第二部分并且被用于測(cè)量設(shè)備的第一和第二部分之間的角度。這 些測(cè)量電極能夠被布置在由設(shè)備的第一和第二部分形成的平面的交界處或附近。
[0040] 有利地，第一或第二檢測(cè)單元能夠被分別