專利名稱：手指劃面動(dòng)作識(shí)別裝置,特別是供鐘表用的該種識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)手指在表面上劃寫動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別的識(shí)別裝置，具體說，本發(fā)明涉及的這種裝置由一套傳感器組成，各傳感器可被用戶的手指驅(qū)動(dòng)從而引起電量的變化。這種裝置可用在鐘表上，例如裝有識(shí)別裝置的手表上，用來識(shí)別手指在手表玻璃表面上劃寫的字符。但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不局限于這個(gè)用途。
上述裝有識(shí)別裝置的鐘表是眾所周知的。歐洲專利文獻(xiàn)EP-A-0165548介紹的電子鐘表就裝有識(shí)別手指在鐘表玻璃面上劃寫字符的識(shí)別裝置。玻璃底面上配置有多個(gè)光電傳感器組成的矩陣。用戶在玻璃表面上用手指寫字時(shí)，由光電傳感器檢測(cè)出的光強(qiáng)發(fā)生變化，從而可以檢測(cè)出所寫字符的坐標(biāo)，于是根據(jù)檢測(cè)出的坐標(biāo)可以識(shí)別出寫出的字符。為做到這一點(diǎn)，形成所寫字符各線條的相應(yīng)坐標(biāo)都存入一個(gè)存儲(chǔ)器中。這些坐標(biāo)與也儲(chǔ)存在該存儲(chǔ)器中的基準(zhǔn)坐標(biāo)相比較，以便找出與寫在玻璃面上的字符相應(yīng)的坐標(biāo)最近似的基準(zhǔn)坐標(biāo)。用戶寫字時(shí)，幾個(gè)傳感器往往會(huì)同時(shí)被驅(qū)動(dòng)。為能夠確定所寫字符的各坐標(biāo)，需要計(jì)算出用戶同時(shí)驅(qū)動(dòng)的傳感器群的重心。
重心的計(jì)算往往有許多不方便的地方。一方面，數(shù)據(jù)處理時(shí)須要考慮例如受驅(qū)動(dòng)的傳感器徑向配置的因素，這是個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，給與這些傳感器相關(guān)的電路帶來不少麻煩，還減慢了電路的響應(yīng)時(shí)間。另一方面，計(jì)算的結(jié)果常常不準(zhǔn)確，導(dǎo)致錯(cuò)誤識(shí)別用戶寫出的字符。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種至少部分解決了現(xiàn)有技術(shù)上述諸多不方便問題的識(shí)別手指在一表面上書寫動(dòng)作的識(shí)別裝置。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種簡單、效率和可靠性高、能耗不大的比現(xiàn)有技術(shù)裝置更適用于電子鐘表的識(shí)別裝置。
為達(dá)到本發(fā)明目標(biāo)的手指劃面動(dòng)作的識(shí)別裝置包括一組傳感器，各傳感器可由所述手指驅(qū)動(dòng)而引起電量變化，這些傳感器分別配置在所述表面相應(yīng)的一組確定區(qū)域內(nèi)；其特征在于，所述裝置還包括第一檢測(cè)器，除檢測(cè)同時(shí)受激勵(lì)的所述各傳感器的子集外，還用以檢測(cè)所述電量變化最大的受驅(qū)動(dòng)的傳感器。
所有上述特點(diǎn)大大簡化了識(shí)別手指在例如給定表面上寫字動(dòng)作所需要進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理。此外，這種裝置的精確度比現(xiàn)有技術(shù)的裝置高。
參看附圖閱讀下面僅以舉例方式對(duì)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的說明后可以更清楚理解本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中

圖1是裝有本發(fā)明識(shí)別裝置的鐘表平面圖；圖2是圖1鐘表的剖視圖；圖3是構(gòu)成圖1鐘表一部分的識(shí)別裝置的多個(gè)傳感器的空間配置示意圖；圖4是用在圖1鐘表中的識(shí)別裝置示意圖；圖5示出圖1所示鐘表的識(shí)別裝置的其中一個(gè)傳感器和一部分電路的詳細(xì)電路圖。
現(xiàn)在參看圖1，圖中示出的鐘表1包括表殼2、表帶3、柄頭4、表殼前圈5、表玻璃6、時(shí)針7和分針8以及兩個(gè)數(shù)字顯示器9和10。此外，表殼前圈5或表玻璃6周圍還可設(shè)置分立的電容傳感器11至22。
圖2示出鐘表1的剖面。電子電路23配置在表殼2中。一組導(dǎo)電電極，最好是透明的，配置在表玻璃6的內(nèi)表面24上。圖2中只示出這些電極中的五個(gè)電極，分別以K、M、S、O和E表示。電極K至E分別通過導(dǎo)線25至29與電子電路23連接。表殼2中還配有電池或其它電源，通過導(dǎo)線31與電子電路23的正端連接。
電極K至E各形成一系列電容傳感器的一個(gè)電極，這些電容傳感器每個(gè)的另一電極在戴表人的手指32觸及表玻璃6外面的對(duì)著特定電極的一定區(qū)域時(shí)，由手指32構(gòu)成。戴表人的手指32通過表殼2作為媒介而與電路23的接地端連接，表殼2與戴表人手腕接觸且分別與電子電路23和電池30的負(fù)極連接。
圖3示出電極組在鐘表1的表玻璃6下面配置的空間配置圖，這些電極形成了表玻璃下方的部分。由這些電極構(gòu)成其一部分的一組傳感器各由手指32驅(qū)動(dòng)，從而改變其電容量。這組傳感器分別配置在表玻璃6周邊表面相應(yīng)的設(shè)定區(qū)域內(nèi)。
圖4示出圖1的鐘表1中使用的識(shí)別裝置40一個(gè)實(shí)施例的原理圖，它可以確定處在戴表人的停留在表玻璃6外表面的手指的接觸表面底下的傳感器中哪一個(gè)傳感器最活躍。識(shí)別裝置40包括一組電容傳感器41，這些電容傳感器全都與戴表人同時(shí)驅(qū)動(dòng)的傳感器41的子集中電容量變化最大的那個(gè)受驅(qū)動(dòng)傳感器的檢測(cè)元件連接。雖然本實(shí)施例是由多個(gè)電容傳感器組成，但應(yīng)該指出，也可以采用其它類型在受驅(qū)動(dòng)時(shí)能表示出象例如電容量或電阻值之類的電量變化的傳感器。
圖5示出用以說明本發(fā)明電容傳感裝置41的作用情況的電路。每個(gè)電容傳感器(圖5中只示出一個(gè))都由一個(gè)其電極由表玻璃6內(nèi)表面上的固定電極和戴表人的手指32構(gòu)成的電容器51組成。
此外，在這種結(jié)構(gòu)的情況下，在所述固定電極與鐘表1的表殼2之間還形成有寄生電容52。電容傳感器51和寄生電容52在地53與多路轉(zhuǎn)換器54的輸入端之間并聯(lián)連接。
檢測(cè)表示電量最大變化的受驅(qū)動(dòng)傳感器的檢測(cè)元件包括將各電容傳感器A至S的由固定電容器和寄生電容器組成的電容器組的總電容量轉(zhuǎn)換成其頻率與此總電容量成正比的輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件。在本實(shí)例中，這些元件包括多路轉(zhuǎn)換器54和電壓控制振蕩器43。多路轉(zhuǎn)換器54配置得使其將各電容傳感器A至S依次連接到電壓控制振蕩器43的輸入端。從圖5中可以看到，這些元件如此連接時(shí)，電容器51和52并聯(lián)在地53與構(gòu)成電壓控制振蕩器43一部分的運(yùn)算放大器55的反相輸入端之間。
電壓控制振蕩器43還包括全部串聯(lián)在輸出放大器55與地53之間的電阻器56、57和58。放大器55的非反相輸入端接電阻器57和58之間的連接點(diǎn)。在這種配置方式下，放大器55和電阻器56至58形成施密特觸發(fā)器，該觸發(fā)器的輸出端(即電阻器56和57之間的連接點(diǎn))在高邏輯電平或低邏輯電平下產(chǎn)生其幅值為出現(xiàn)在放大器55的反相輸入端和非反相輸入端的電壓相對(duì)值的函數(shù)的信號(hào)。兩個(gè)齊納二極管59和60按頭尾相接地配置在放大器55的輸出端與地53之間，對(duì)分別限定這些邏輯電平的電壓起穩(wěn)定作用。電壓控制振蕩器43還包括電阻61，連接在施密特觸發(fā)器的輸出端與放大器的反相輸入端之間。此電阻與電容器51和52一起構(gòu)成累積施密特觸發(fā)器輸出端電壓的低通濾波器的一部分。電容器51和52的電極的電位加到放大器55的反相輸入端。
電壓控制振蕩器43輸出信號(hào)的振蕩頻率與并聯(lián)的兩電容器51和52的總電容量的倒數(shù)成正比。因此，電壓控制振蕩器43的振蕩頻率隨戴表人的手指32是否處在表玻璃6外表面上而變化。若戴表人的手指32不在表玻璃6上，則電容器51的其中一個(gè)電極就不在圖5所示的電路中。在這種情況下，總電容量等于寄生電容52的電容量，電壓控制振蕩器43輸出信號(hào)的振蕩頻率與此電容量成反比。
相反，若手指32放在表玻璃6上，則電容器51有效地作用到電壓控制振蕩器的輸入端。在這些情況下，總電容量等于上述電容器51和52電容量之和。于是，電壓控制振蕩器43輸出信號(hào)的頻率與這兩個(gè)電容器電容量之和成正比。
戴表人的手指32放在表玻璃6外表面上劃例如一個(gè)字符時(shí)，該手指是放在對(duì)著幾個(gè)電極A至S位置上的。這樣，戴表人同時(shí)增加了這些傳感器中一組的電容量。為能確定表玻璃上所寫字符的坐標(biāo)，必須確定這些傳感器中哪一個(gè)的電容變化最大。
已經(jīng)很清楚，手指32形成這組電極一部分的覆蓋程度對(duì)各電極是不相同的。按照手指所在位置，對(duì)著每一電極的表玻璃6外表面的離散區(qū)域覆蓋程度實(shí)際上在0與100％之間變化。因此，雖然手指32放在對(duì)著電極的表玻璃6上形成了電容器51，但其電容值卻是隨該電極被手指32覆蓋的程度而變化的。
本發(fā)明的識(shí)別裝置只優(yōu)先考查和選擇那些電容變化最大的受激勵(lì)的傳感器。
為達(dá)到這一點(diǎn)，本識(shí)別裝置40進(jìn)一步包括檢測(cè)元件，用于檢測(cè)頻率變化最大的電壓控制振蕩器的輸出信號(hào)。這些檢測(cè)輸出信號(hào)的元件包括頻率檢測(cè)器44(見圖4)、存儲(chǔ)器45和比較器46。頻率檢測(cè)器44、存儲(chǔ)器45和比較器46的作用均受來自時(shí)鐘電路47的時(shí)鐘脈沖頻率確定的步調(diào)控制。
頻率檢測(cè)器44可由一脈沖計(jì)數(shù)器構(gòu)成，該脈沖計(jì)數(shù)器在一固定作用周期中被啟動(dòng)。在這種情況下，電壓控制振蕩器43的每個(gè)輸出信號(hào)的頻率被直接表示成在這一固定周期中所收到的脈沖數(shù)。結(jié)果，頻率檢測(cè)器44產(chǎn)生了相應(yīng)于對(duì)應(yīng)每一傳感器的輸出信號(hào)頻率的數(shù)值，即計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。
最好是，該識(shí)別裝置進(jìn)一步包括激勵(lì)檢測(cè)器48，連接到頻率檢測(cè)器44的輸出端上，用于接收來自頻率檢測(cè)器44的二進(jìn)制字。激勵(lì)檢測(cè)器將每個(gè)二進(jìn)制字與相應(yīng)于一電容值的預(yù)定基準(zhǔn)閾值進(jìn)行比較，以指示是否確實(shí)有一個(gè)電容傳感器被戴表人激勵(lì)。
若確被激勵(lì)，則將此二進(jìn)制字儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器45中。當(dāng)這組電容傳感器A到S這樣被采樣以及當(dāng)這一期間戴表人激勵(lì)的每一電容傳感器組的相應(yīng)二進(jìn)制字已被儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器45中時(shí)，就由比較器46對(duì)這些二進(jìn)制字的數(shù)值進(jìn)行比較，從而識(shí)別出相應(yīng)于有最大電容變化的電容傳感器的數(shù)值。然后，對(duì)應(yīng)于該傳感器的一個(gè)輸出信號(hào)就提供給書寫識(shí)別裝置49或另外的工作電路。
最后，應(yīng)當(dāng)了解，在本發(fā)明范圍內(nèi)可對(duì)本發(fā)明的識(shí)別裝置作出許多修改。
例如，在上述實(shí)施例中利用了電容傳感器，但也可用其他的傳感器，只要它們?cè)诩?lì)時(shí)電量產(chǎn)生變化即可。另外，本發(fā)明不僅可用于與鐘表或者其他書寫或手動(dòng)控制裝置的玻璃相關(guān)的傳感器，也可用于其他多種場(chǎng)合。例如，傳感器不僅可布置在表玻璃上，也可布置在前圈下的周邊13上。此外，本發(fā)明可應(yīng)用于每一種手控裝置上，即使用時(shí)可用上述這類傳感器來代替按鈕或任何其他現(xiàn)用控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種手指(32)劃面動(dòng)作的識(shí)別裝置，包括一組傳感器(41)，各傳感器可由所述手指(32)驅(qū)動(dòng)而引起電量變化，這些傳感器分別配置在所述表面相應(yīng)的一組確定區(qū)域內(nèi)；其特征在于，所述裝置還包括第一檢測(cè)器(42)，除檢測(cè)同時(shí)受激勵(lì)的所述各傳感器(41)的子集外，還用以檢測(cè)所述電量變化最大的受驅(qū)動(dòng)的傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的識(shí)別裝置，其特征在于，所述第一檢測(cè)器(42)包括轉(zhuǎn)換元件(54，53)，用于將所述一組傳感器(41)中每個(gè)的所述電量轉(zhuǎn)換成其頻率與該電量成正比的輸出信號(hào)；和第二檢測(cè)器(44，45，46)，用于檢測(cè)具有最大頻率變化的輸出信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2所述的識(shí)別裝置，其特征在于，所述第二檢測(cè)器(44，45，46)包括頻率檢測(cè)器(44)，用于產(chǎn)生相應(yīng)于對(duì)應(yīng)每一受激勵(lì)傳感器的輸出信號(hào)頻率的數(shù)值；存儲(chǔ)器(45)，用于儲(chǔ)存所述各數(shù)值；和比較器(46)，用于比較所述各數(shù)值，從而識(shí)別相應(yīng)于有最大所述電量變化的傳感器的一個(gè)數(shù)值。
4.如上述權(quán)利要求之一所述的識(shí)別裝置，其特征在于，該裝置還包括激勵(lì)檢測(cè)器(48)，用于檢測(cè)所述一組傳感器(41)至少之一的所述電量變化是否達(dá)到一預(yù)定的閾值。
全文摘要
一種手指(32)劃面動(dòng)作的識(shí)別裝置,包括一組傳感器(41),各傳感器可由手指驅(qū)動(dòng)而引起電量變化,這些傳感器分別配置在所述表面相應(yīng)的一組確定區(qū)域內(nèi)。該裝置還包括第一檢測(cè)器(42),除檢測(cè)同時(shí)被激勵(lì)的所述各傳感器(41)的子集外,還用以檢測(cè)電量變化最大的受驅(qū)動(dòng)的傳感器。
文檔編號(hào)G04G21/08GK1181561SQ9712133
公開日1998年5月13日 申請(qǐng)日期1997年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月25日
發(fā)明者Y·特埃斯, H·維耶爾姆, J·格魯珀 申請(qǐng)人:阿蘇拉布股份有限公司