電容性傳感器裝置及用于操作輸入裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電容性傳感器裝置，其包括：-至少一個測量電極，-至少一個接地電極，及-評估裝置，其與所述至少一個測量電極耦合且經(jīng)配置以檢測所述至少一個測量電極與所述評估裝置的接地之間的電容性耦合，其中至少一個接地電極可經(jīng)由開關(guān)而與所述評估裝置的所述接地電流耦合，其中可通過所述評估裝置改變所述開關(guān)的切換狀態(tài)，且其中所述評估裝置進(jìn)一步適于在所述開關(guān)的所述切換狀態(tài)改變時檢測所述至少一個測量電極與所述評估裝置的所述接地之間的所述電容性耦合的共模變化。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種輸入裝置，特定來說是具有根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置的鍵盤，以及一種用于操作根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置的方法。
【專利說明】電容性傳感器裝置及用于操作輸入裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電容性傳感器裝置及輸入裝置(特定來說為鍵盤)，所述輸入裝置包括根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于操作輸入裝置(特定來說為鍵盤)的方法，所述輸入裝置包括根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知提供具有觸敏輸入?yún)^(qū)域的顯示裝置(例如計算機(jī)屏幕)以(例如)借助手指通過移動所述手指來在顯示區(qū)域上移動或控制光標(biāo)。然而，此操作概念具有以下缺點:用戶必須使其手離開鍵盤以在屏幕的顯示區(qū)域上移動光標(biāo)。因此，此操作概念與用戶經(jīng)由單獨計算機(jī)鼠標(biāo)的對應(yīng)輸入并未有實質(zhì)區(qū)別。已嘗試通過提供用于控制或移動已在鍵盤上的光標(biāo)的相應(yīng)輸入裝置來克服此缺點。
[0003]例如，已知鍵盤包括數(shù)字鍵區(qū)的區(qū)域中或鍵盤的字幕數(shù)字鍵區(qū)的區(qū)域中的所謂的軌跡點，所述軌跡點可用擱在鍵盤上的手的手指來移動。然而，移動此軌跡點需要出色的技術(shù)且難以學(xué)會，使得盡管存在軌跡點，用戶最終還是恢復(fù)到外部鼠標(biāo)。因為軌跡點布置在鍵盤的多個鍵之間，所以一方面所述軌跡點可干擾對鍵盤的期望使用，即文字輸入，且另一方面在輸入文字時不可避免所述軌跡點的非期望移動。
[0004]另一種解決所述問題的方法為在鍵盤上或鍵盤處布置所謂的軌跡球，所述軌跡球也能夠控制計算機(jī)鼠標(biāo)。歸因于所述軌跡球的大小，將所述軌跡球布置在鍵區(qū)外部，然而，這具有以下缺點:用戶必須使其手離開所述鍵區(qū)并將手移動到所述軌跡球以控制光標(biāo)。另一缺點為:軌跡球在鍵盤上需要額外空間，使得整個鍵盤的大小趨于更大。
[0005]另一種解決所述問題的已知方法為在鍵盤上提供額外輸入?yún)^(qū)(例如，緊挨著數(shù)字鍵區(qū))，所述輸入?yún)^(qū)配置為觸敏輸入?yún)^(qū)。在所述觸敏輸入?yún)^(qū)上移動手指可導(dǎo)致光標(biāo)在屏幕上移動。此概念也具有以下缺點:用戶必須使其手離開鍵盤以在鍵盤的觸敏區(qū)域上執(zhí)行輸入。而且，觸敏輸入?yún)^(qū)需要額外空間，從而導(dǎo)致鍵盤更大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的
[0007]本發(fā)明是基于問題來提供解決方案以在無需使手離開鍵盤的鍵區(qū)且同時避免現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺點的情況下以輸入裝置(特定來說為鍵盤)控制選擇裝置(特定來說為圖形用戶接口的光標(biāo))。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的解決方案
[0009]根據(jù)本發(fā)明，通過電容性傳感器裝置、輸入裝置(特定來說為具有根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置的鍵盤)及用于根據(jù)獨立技術(shù)方案操作根據(jù)本發(fā)明的輸入裝置的方法實現(xiàn)此目的。在相應(yīng)附屬技術(shù)方案中涉及本發(fā)明的有利實施例及進(jìn)一步發(fā)展。
[0010]本發(fā)明提供一種電容性傳感器裝置，其包括:
[0011]-至少一個測量電極，[0012]-至少一個接地電極，及
[0013]-評估裝置，其與所述至少一個測量電極耦合且經(jīng)配置以檢測所述至少一個測量電極與所述評估裝置的接地之間的電容性耦合，
[0014]其中至少一個接地電極可經(jīng)由開關(guān)而與所述評估裝置的接地電流耦合，其中可通過所述評估裝置改變所述開關(guān)的切換狀態(tài)，且其中所述評估裝置進(jìn)一步適于在所述開關(guān)的切換狀態(tài)改變時檢測所述至少一個測量電極與所述評估裝置的接地之間的電容性耦合的共模變化。
[0015]若干接地電極中的每一接地電極可經(jīng)由開關(guān)而與所述評估裝置的接地電流耦合，其中所述評估裝置可進(jìn)一步適于依預(yù)定順序分別改變開關(guān)的切換狀態(tài)，并檢測至少一個測量電極與所述評估裝置的接地之間的電容性耦合的共模變化。
[0016]所述切換狀態(tài)的變化可包括所述開關(guān)的斷開。
[0017]此外，本發(fā)明提供一種包括外殼及根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置的輸入裝置(特定來說為鍵盤)，其中所述至少一個測量電極及所述至少一個接地電極依以下方式相對于彼此布置在所述外殼處:在用手操作所述輸入裝置期間它們可至少部分被覆蓋及/或觸摸。
[0018]所述至少一個測量電極可形成傳感器區(qū)域，所述傳感器區(qū)域經(jīng)配置以通過相對于所述傳感器區(qū)域移動手的至少一個手指來控制選擇裝置(特定來說為圖形用戶接口的光標(biāo))，其中當(dāng)所述手的至少再一個手指覆蓋所述至少一個接地電極時可激活所述傳感器區(qū)域以檢測所述至少一個手指的移動。
[0019]所述接地電極可以隔離方式布置在所述外殼處。
[0020]所述至少一個接地電極可包括金屬。
[0021]所述至少一個接地電極可布置在所述外殼的腔中。
[0022]所述至少一個接地電極可包括第一接地電極及第二接地電極，所述電極分別布置在所述外殼的腔中及/或布置在機(jī)械鍵上。
[0023]所述至少一個測量電極可布置在鍵盤的多個鍵的區(qū)域中。
[0024]此外，本發(fā)明提供一種用于操作輸入裝置(特定來說為鍵盤)的方法，其中評估裝置在至少一個測量電極處分接傳感器信號以檢測所述至少一個測量電極與所述評估裝置的接地之間的電容性耦合，且其中對于至少一個接地電極
[0025]-在切換步驟中，將開關(guān)從第一切換狀態(tài)帶到第二切換狀態(tài)，經(jīng)由所述開關(guān)可使所述至少一個接地電極與所述評估裝置的接地電流耦合，
[0026]-在測試步驟中，所述評估裝置檢查所述開關(guān)的切換狀態(tài)的變化是否已引起所述傳感器信號的共模變化，及
[0027]其中，在改變步驟中，在所述開關(guān)的切換狀態(tài)的變化已引起所述傳感器信號的共模變化的情況下，所述評估裝置將所述傳感器裝置從第一操作模式改變?yōu)榈诙僮髂Ｊ健?br> [0028]所述第一操作模式可包括鍵盤模式且所述第二操作模式可包括鼠標(biāo)模式。
[0029]所述開關(guān)的切換狀態(tài)的變化可以預(yù)定時間間隔執(zhí)行。
[0030]優(yōu)選地，一旦所述傳感器信號在改變所述開關(guān)的切換狀態(tài)時達(dá)到預(yù)定電平變化便檢測到所述傳感器信號的共模變化。
[0031]可對所述至少一個接地電極的每一者執(zhí)行所述切換步驟及所述測試步驟?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0032]可結(jié)合圖式在下列描述中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)及特征以及本發(fā)明的示范性實施例。所述圖式展示:
[0033]圖1展示用于輸入裝置(特定來說為鍵盤)的根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置的等效電路圖；
[0034]圖2展示在電容性傳感器裝置的測量電極處分接的若干傳感器信號隨時間的時間進(jìn)程；
[0035]圖3展示根據(jù)本發(fā)明的輸入裝置(特定來說鍵盤)的示范性實施例；
[0036]圖4展示鍵盤的前緣部分的截面，其中在鍵盤外殼的腔中布置根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置的兩個接地電極；
[0037]圖5展示圖4中所示的實施例，其中在所述兩個接地電極之間布置額外滾輪；
[0038]圖6展示圖4中所示的實施例，其中在所述兩個接地電極之間的區(qū)域中布置大體上水平定向的滾輪；
[0039]圖7a、7b各自展示鍵盤的前緣部分的截面，其中在兩個鍵之間布置接地電極；及
[0040]圖8展示根據(jù)本發(fā)明的輸入裝置(特定來說具有若干傳感器區(qū)域及若干接地電極的鍵盤)的另一實施例。
【具體實施方式】
[0041]圖1展示用于電手持式裝置(特定來說為輸入裝置)的根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置的等效電路圖，所述電容性傳感器裝置用于檢測與所述手持式裝置或所述輸入裝置的接近。所述手持式裝置包括通過若干傳感器電極SE (也稱為測量電極)形成的傳感器區(qū)域A。“傳感器電極”在下文為被用作“測量電極”的同義詞。可在手指不觸摸或無需觸摸所述傳感器區(qū)域A或所述傳感器電極SE的情況下通過(例如)所述傳感器電極SE確定指尖相對于所述傳感器區(qū)域A的位置。此外，可檢測指尖接近所述傳感器區(qū)域A或指尖觸摸所述傳感器區(qū)域。
[0042]所述傳感器區(qū)域的傳感器電極以及可(例如)被配置為大面積電極且可布置在所述傳感器電極下方的發(fā)射電極(發(fā)射器電極)與電容性傳感器裝置的評估裝置耦合。所述手持式裝置或所述輸入裝置的外殼G優(yōu)選地包括不導(dǎo)電材料。所述傳感器電極及所述發(fā)射電極布置在所述外殼G處。所述外殼G也可包括導(dǎo)電材料，其中所述傳感器電極及所述發(fā)射電極以隔離方式布置在所述外殼G處。
[0043]在所述手持式裝置處布置有可與所述電容性傳感器裝置的評估裝置耦合的額外接地電極Em。優(yōu)選地，所述接地電極Em以其可至少部分被手及/或被一根或一根以上手指覆蓋或觸摸的方式布置在所述手持式裝置處或布置在所述輸入裝置處。優(yōu)選地，所述接地電極Em以其可被手的拇指觸摸且其它手指或至少食指可在傳感器區(qū)域A上方展開或觸摸傳感器區(qū)域A的方式布置在所述手持式裝置處或布置在所述輸入裝置處。
[0044]在傳感器區(qū)域A的傳感器電極SE處檢測傳感器信號，所述傳感器信號與指尖相對于傳感器區(qū)域A的位置相關(guān)。
[0045]在所述電手持式裝置或所述電容性傳感器裝置的正常操作期間，接地電極Em與所述電容性傳感器裝置的接地GND電流耦合。接地電極Em與電容性傳感器裝置的接地GND的耦合可(例如)經(jīng)由開關(guān)裝置的開關(guān)S實現(xiàn)。
[0046]借助接地電極EM，在傳感器電極SE處分接的信號可檢測(例如)鍵盤的預(yù)定區(qū)域中(即，其中布置接地電極Em的區(qū)域中)是否存在操作所述鍵盤的手的拇指。當(dāng)(例如)拇指處在接地電極Em上時，傳感器區(qū)域A可從鍵盤模式切換到鼠標(biāo)模式。
[0047]在所述鍵盤模式中，如下文詳細(xì)描述，僅關(guān)于手指是否放置在接地電極Em上同時手指/手是否同時放置在傳感器區(qū)域上的事實來分析在傳感器電極SE處分接的信號。當(dāng)所述鍵盤模式期間的傳感器信號的分析顯示手指(例如，拇指)是放置在接地電極Em上時，所述電容性傳感器裝置或傳感器區(qū)域A可從鍵盤模式切換到鼠標(biāo)模式。
[0048]在所述鼠標(biāo)模式中，只要一個手指放置在接地電極Em上，所述電容性傳感器裝置或所述電容性傳感器裝置的評估裝置即分析一根或一根以上手指相對于傳感器區(qū)域A的移動或一根或一根以上手指的位置。當(dāng)手指離開接地電極Em時，所述評估裝置也對此進(jìn)行檢測，使得所述電容性傳感器裝置或傳感器區(qū)域A可被切換回到鍵盤模式。
[0049]可使用鼠標(biāo)模式中檢測到的一個手指相對于傳感器區(qū)域A的移動以控制或移動圖形用戶接口的光標(biāo)。因此，這是首次可在操作所述鍵盤的手無需離開鍵盤的鍵區(qū)的情況下通過所述手控制光標(biāo)，因為使(例如)操作手的拇指擱在接地電極Em上可導(dǎo)致傳感器區(qū)域A從鍵盤模式切換到鼠標(biāo)模式。優(yōu)選地，接地電極Em以其可在放在所述鍵盤上的手無需離開所述鍵區(qū)的情況下用所述手的拇指觸摸的方式布置在所述鍵盤的外殼處。
[0050]在測量電極SE處檢測到的傳感器值或在傳感器裝置中測量到的傳感器值為測量電極SE與接地GND之間的電容Cse的度量。
[0051]對于斷開開關(guān)(S=O)，通過以下給定Cse
[0052]Cs,；(S=0) = Cm 十([Ch2 十(Cm Il Cs) ] Il CH3)。
[0053]對于閉合開關(guān)(S=I)，通過以下給定Cse
[0054]Csl(S=I) = Ch1 十(Ch2 Il Ch3 )。
[0055]ChiXh2及Ch3為手與測量電極SE、接地電極Em或接地GND之間的電容。Cm及Cs為接地電極Em與接地GND之間的電容或開關(guān)S的寄生電容。電容Cl與C2的串聯(lián)連接稱為Cl十C2，且并聯(lián)連接為稱為Cl I IC2。
[0056]接地電極Em可經(jīng)由開關(guān)S而與電容性傳感器裝置的評估裝置的接地GND電流耦合，即，接地電極Em在開關(guān)S閉合的情況中與電容性傳感器裝置的接地耦合。所述開關(guān)S的狀態(tài)可(例如)受控于電容性傳感器裝置的微控制器。開關(guān)S也可受控于輸入裝置的微控制器，其中僅開關(guān)S的狀態(tài)必須通過輸入裝置的微控制器傳送到電容性傳感器裝置的評估
>J-U裝直。
[0057]在切換(斷開開關(guān)S或閉合開關(guān)S)的情況中，在傳感器區(qū)域A的傳感器電極SE處檢測到的傳感器信號的共模改變。切換的情況中共模改變的程度實質(zhì)上取決于接地電極Em與觸摸所述接地電極的手指之間的電容CH2。所述切換還導(dǎo)致在傳感器區(qū)域A的傳感器電極處檢測到的傳感器信號或在傳感器區(qū)域A的傳感器電極處測量到的傳感器數(shù)據(jù)歸因于經(jīng)修改電容比率而變化。在鍵盤模式中，歸因于手指與接地電極Em之間的假定距離，對應(yīng)電容Ch2為低，且此為開關(guān)S的切換狀態(tài)的變化僅對所檢測傳感器信號產(chǎn)生細(xì)微影響或不產(chǎn)生影響的原因。[0058]如果接地電極Em上不存在手指，那么共模變化僅對所檢測傳感器信號產(chǎn)生細(xì)微影響或檢測不到所述共模變化。在此情況中，可假定在切換之后，接地電極Em上不存在手指。接著，可繼續(xù)在鍵盤模式中操作傳感器區(qū)域A或電容性傳感器裝置。
[0059]手H經(jīng)由耦合電容Chi及Ch3而與傳感器區(qū)域A的至少一個傳感器電極SE或與電容性傳感器裝置的接地GND耦合。接地電極Em經(jīng)由耦合電容Cm及Cs而與電容性傳感器裝置的接地耦合。當(dāng)拇指放在上面時，假定耦合電容(^及Cs相對于耦合電容Ch2為低。
[0060]例如，使操作鍵盤的手的拇指擱在接地電極Em上導(dǎo)致耦合電容Ch2增加。開關(guān)S的切換導(dǎo)致所述手與電容性傳感器裝置的接地之間的電容性耦合改變，且因此還導(dǎo)致測量電極SE與傳感器裝置的接地之間的電容性耦合改變，從而引起在傳感器電極SE處分接的傳感器信號的共模變化。
[0061]當(dāng)手指放在接地電極Em上時所述共模變化對傳感器信號產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)烈的影響，使得在當(dāng)切換開關(guān)S時傳感器信號出現(xiàn)電平為A P的預(yù)定變化的情況中，可假定接地電極Em被手指觸摸。例如，開關(guān)的斷開導(dǎo)致所述手與電容性傳感器裝置的接地之間的電容性耦合減小，且因此也導(dǎo)致測量電極SE與傳感器裝置的接地之間的電容性耦合減小，從而引起共模變化，即，引起在傳感器電極SE處分接的傳感器信號的電平減小。
[0062]在外殼G的外部布置接地電極Em有利于最大化在開關(guān)S的切換期間手指放在接地電極Em上的情況中的共模變化，使得(例如)將拇指擱在接地電極Em上在接地電極Em與所述拇指之間產(chǎn)生電流耦合。
[0063]根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置特別有利，因為無需為額外接地電極Em提供額外類似前端，這是因為接地電極Em僅須經(jīng)由開關(guān)而與電容性傳感器裝置的評估裝置耦合，SP，接地電極Em必須與電容性傳感器裝置的接地電流耦合。
[0064]可以規(guī)則的時間`間隔執(zhí)行對于接地電極Em上是否存在手指的測試。例如，可以約200毫秒的時間間隔執(zhí)行所述測試。當(dāng)然，也可以短得多或長得多的時間間隔測試接地電極上手指的存在，所述時間間隔最終取決于對輸入裝置的特定要求。當(dāng)此測試檢測到傳感器信號的共模變化時，可假定手指處在接地電極Em上，使得電容性傳感器裝置可從鍵盤模式切換到鼠標(biāo)模式。
[0065]圖2提供各自在接觸區(qū)域A的傳感器電極處分接的5個傳感器信號隨時間變化的進(jìn)程的實例。手處在傳感器電極SE的區(qū)域中，其中拇指放在接地電極Em上或觸摸接地電極Em。
[0066]在樣本180、620、1140及1520的情況中，開關(guān)S的斷開導(dǎo)致電容性傳感器裝置接地電極Em與電容性傳感器裝置的接地暫時分離，從而引起共模變化，即，引起傳感器信號的電平下降。所檢測到的共模變化或所檢測到的傳感器信號電平下降被用作激活傳感器裝置或傳感器區(qū)域從鍵盤模式到鼠標(biāo)模式的切換的事件。作為替代例，開關(guān)S也可在正常操作期間閉合且以預(yù)定時間間隔斷開，使得在手?jǐn)R在傳感器區(qū)域上且同時手指觸摸接地電極Em的情況中實質(zhì)上存在信號進(jìn)程，所述信號進(jìn)程與圖2中所示的信號進(jìn)程相反。
[0067]此外，可假設(shè)僅在傳感器信號在改變開關(guān)(S)的切換狀態(tài)時達(dá)到預(yù)定電平變化(AP)時才發(fā)生從鍵盤模式到鼠標(biāo)模式的切換。此方式確保了不足以切換操作模式但仍引起電平變化的對接地電極Em的接近不會導(dǎo)致從鍵盤模式到鼠標(biāo)模式的切換。此方式還確保電容充足，這表示手/手指足夠接近于傳感器區(qū)域，因為否則共模變化將會為小的。這有助于有效避免錯誤激活。
[0068]而且，可假設(shè)至少對于預(yù)定數(shù)目個信號電平來說，必須檢測到預(yù)定電平變化A P以激活從鍵盤模式到鼠標(biāo)模式的切換。例如，可假設(shè)必須關(guān)于至少兩個傳感器信號檢測到對應(yīng)電平變化。在另一替代例中，可假設(shè)必須檢測到所有傳感器信號的至少平均電平變化A P以引起操作模式的改變。
[0069]可能有利的是，直到在預(yù)定周期內(nèi)檢測到至少預(yù)定數(shù)目個電平變化才改變操作模式以盡可能避免錯誤激活，例如，在手指無意地接近接地電極Em的情況下。例如，可假設(shè)在例如200毫秒的預(yù)定周期內(nèi)，必須檢測到A P數(shù)量級的至少三個電平變化。
[0070]圖3示意地展示根據(jù)本發(fā)明的鍵盤。所述鍵盤包括優(yōu)選地由不導(dǎo)電材料制造的外殼G。在所述鍵盤的上側(cè)布置有若干鍵，提供所述鍵旨在有意地使用所述鍵盤。在所述鍵下方存在傳感器區(qū)域A，所述傳感器區(qū)域A由若干傳感器電極SE (此處未展示)形成。接地電極Em布置在前側(cè)壁處或前區(qū)域中、優(yōu)選地布置在所謂的“空格鍵” TS的區(qū)域中。
[0071]傳感器電極或傳感器區(qū)域A及接地電極Em為依以下方式布置在鍵盤處:在手?jǐn)R在鍵盤上的情況中，拇指可觸摸接地電極Em且剩余手指中的至少一根手指(例如食指)可同時在傳感器區(qū)域A的區(qū)域中執(zhí)行相對于所述鍵盤的表面的移動。當(dāng)拇指擱在接地電極Em上時，電容性傳感器裝置或傳感器區(qū)域A處于鼠標(biāo)模式中，使得通過測量電極或傳感器電極SE而檢測(例如)食指相對于鍵盤的表面的移動，且所述移動可被轉(zhuǎn)換為圖形用戶接口的鼠標(biāo)的對應(yīng)移動。在不接觸的情況下檢測手指相對于鍵盤表面的移動。這意味著(例如)用戶僅必須將其在鍵上方的食指移到傳感器區(qū)域A的區(qū)域中，以引起鼠標(biāo)的對應(yīng)移動。對此無需觸摸所述鍵盤的鍵。
[0072]本發(fā)明的特定優(yōu)點為:僅一根手指(例如拇指)必須擱在接地電極Em上以將鍵盤從鍵盤模式切換到鼠標(biāo)模式，其中手無需離開所述鍵盤。另一優(yōu)點為:在鍵盤處無需提供用于從鍵盤模式切換到鼠標(biāo)模式的預(yù)定義鍵。依此方式，根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置可集成于已存在的鍵盤中，而無需改變所述鍵盤的布局。另一優(yōu)點為用于在一方面將所述鍵盤從鍵盤模式切換為鼠標(biāo)模式且另一方面根據(jù)鼠標(biāo)模式中手指的移動來控制光標(biāo)的對鍵盤的直觀操作。
[0073]圖4展示空格鍵TS的區(qū)域中根據(jù)本發(fā)明的鍵盤的截面，所述空格鍵TS布置在鍵盤的鍵T的最下方行中。在空格鍵TS前方的區(qū)域中，所述鍵盤的外殼G包括邊緣部分處的腔，在所述腔中第一接地電極Emi及第二接地電極Em2彼此鄰近而布置。所述接地電極EM1、Em2可布置在外殼G的表面處或外殼G的內(nèi)面處。接地電極EM1、Em2還可嵌入所述外殼中。
[0074]所述腔依以下方式配置:擱在鍵盤上的手的拇指以符合人體工學(xué)有利方式尋求空間。兩個接地電極EM1、EM2均可經(jīng)由開關(guān)分別與電容性傳感器裝置的評估裝置的接地耦合。
[0075]通過隨后改變第一接地電極Emi的開關(guān)的切換狀態(tài)及第二接地電極Em2的開關(guān)的切換狀態(tài)且通過分析在測量電極SE處分接的信號的共模變化，可確定拇指放置在所述兩個接地電極中哪一個接地電極上或確定所述拇指是否觸摸所述接地電極兩者。當(dāng)所述拇指擱在所述兩個接地電極EM1、EM2中的一者上時，電容性傳感器裝置或傳感器區(qū)域A被帶到鼠標(biāo)模式中。取決于所述拇指擱在所述兩個接地電極EM1、EM2中哪一個電極上，在測量電極SE處分接的信號可受到不同解譯。
[0076]根據(jù)如本發(fā)明的鍵盤的替代性實施例，也可在所述腔中布置兩個機(jī)械鍵，所述兩個機(jī)械鍵各自在其表面上包括接地電極EmiAm^所述機(jī)械鍵可各自用作鼠標(biāo)按鈕。這具有以下優(yōu)點:一方面，將拇指擱在所述兩個機(jī)械鍵中的一者上可激活鍵盤的鼠標(biāo)模式，且另一方面，可在無需使拇指或手離開所述鍵盤的情況下通過按下所述兩個機(jī)械鍵中的一者執(zhí)行輸入。依此方式，僅以擱在鍵盤上的一只手即可實現(xiàn)圖形用戶接口的(例如)光標(biāo)的控制以及(例如)對通過所述光標(biāo)選擇的圖形操作控制的確認(rèn)。[0077]另一優(yōu)點為:當(dāng)手實際上相應(yīng)地擱在鍵盤上時按下所述腔中的鼠標(biāo)按鈕僅導(dǎo)致激活對應(yīng)事件，因為傳感器信號的共模干擾需要充足電容CH1。[0078]為檢測觸摸到所述兩個接地電極Em1、Em2中哪一個接地電極或所述接地電極兩者是否均被拇指觸摸，可假設(shè)(例如)最初，各自使所述接地電極與評估裝置的接地耦合的兩個開關(guān)閉合。接著斷開開關(guān)且同時以預(yù)定順序分別分析在傳感器電極處或測量電極處分接的信號。當(dāng)對在所述測量電極處分接的電信號檢測到共模變化時，可假定拇指僅擱在所述開關(guān)當(dāng)前為斷開的接地電極上。作為替代例，最初可斷開所有開關(guān)且接著以預(yù)定順序分別閉合所有開關(guān)。當(dāng)測量電極處分接的電信號的共模改變時，可假定拇指擱在對應(yīng)的接地電極上。[0079]圖5展示圖4中所示的鍵盤的截面，其中在所述兩個接地電極Es^Em2之間布置滾輪SW。所述滾輪可提供額外輸入功能。例如，所述滾輪SW可用以實現(xiàn)滾動經(jīng)過屏幕內(nèi)容。因為所述滾輪布置在所述兩個接地電極EM1、EM2之間，所以可假設(shè)所述滾輪僅當(dāng)手?jǐn)R在鍵盤上時激活。因此，當(dāng)手未擱在所述鍵盤上時可避免經(jīng)由所述滾輪的非期望輸入。[0080]圖6展示圖4中所示的鍵盤的截面，其中在所述兩個接地電極Es^Em2之間布置大致上水平定向的滾輪。此滾輪SW還可提供額外輸入可能。根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，還可僅提供大體上水平定向的此滾輪SW以促進(jìn)拇指(例如)從左側(cè)接地電極Emi到右側(cè)接地電極Em2移動，或當(dāng)所述拇指從一個接地電極移動到另一接地電極時向用戶給予觸覺反饋以使得用戶了解拇指當(dāng)前放置在哪一個接地電極上。[0081]圖7a及7b各自展示空格鍵TS前方的鍵盤的截面的替代性實施例。在圖7a中，在腔中布置接地電極Em。而且，分別在所述接地電極的左右側(cè)布置例如鼠標(biāo)按鈕T1及T2的機(jī)械鍵。當(dāng)拇指足夠接近所述接地電極Em時(即，當(dāng)對測量電極處分接的電信號檢測到充足共模變化時)，可(例如)激活這些鼠標(biāo)按鈕1\、T2。[0082]根據(jù)圖7b，以與根據(jù)圖7a相同的方式在鍵盤處布置接地電極Em及所述兩個鼠標(biāo)按鈕1\、T2，其中所述鍵盤的此截面未提供任何腔。[0083]圖8展示根據(jù)本發(fā)明的輸入裝置(特定來說為鍵盤)的另一實施例。所述鍵盤包括若干常規(guī)地布置的鍵T。在所述鍵盤外殼G的頂面提供各自通過此處未展示的若干測量電極SE形成的兩個傳感器區(qū)域“此外，在外殼G處布置若干接地電極Emi到EM5，其中所述接地電極Emi到Em4布置在所述鍵盤的邊緣部分處且所述接地電極Em5布置在所述外殼的頂面處。[0084]接地電極的此布置能夠?qū)τ谟脩糁甘娟P(guān)于手的某些位置，使得可更容易檢測鼠標(biāo)模式中的輸入。例如，外殼的左側(cè)處的接地電極Em4的布置迫使用戶的左手留在所述外殼處且僅用右手執(zhí)行鼠標(biāo)的移動，導(dǎo)致更清楚地檢測所述移動。同樣，接地電極Em5可布置在所述外殼的右側(cè)處，使得用戶的右手留在所述外殼處且用左手執(zhí)行鼠標(biāo)的移動?？蓪嵤﹥蓚€替代例以實現(xiàn)更好的處置，以便實現(xiàn)所述裝置的左手使用以及右手使用。[0085]在鍵盤的側(cè)布置常規(guī)鼠標(biāo)按鈕還有助于實現(xiàn)通過未移動光標(biāo)的手操作這些鼠標(biāo)按鈕。依此方式，此手足夠遠(yuǎn)離激活區(qū)域且不會非期望地使傳感器信號失真。
[0086]外殼的前面中間的接地電極Emi將促使用戶將手的拇指留在接地電極Emi處并用所述手的剩余手指執(zhí)行鼠標(biāo)的移動。這有助于避免擱在接地電極Emi上的拇指非期望地使針對光標(biāo)控制的目的而測量的交流電場的傳感器信號失真，從而導(dǎo)致穩(wěn)健性及檢測精度增加。接著另一手可用于固持所述裝置，這特別有利于例如上網(wǎng)本的小型裝置。
[0087]提供若干傳感器區(qū)域4、^及若干接地電極Emi到Em5使得可提供極多個不同功能。如上所述，例如，用拇指觸摸接地電極Emi且同時在傳感器區(qū)域A1上方移動食指可導(dǎo)致光標(biāo)移動。用拇指觸摸接地電極Em3且同時相對于傳感器區(qū)域A2移動(例如)食指可(例如)導(dǎo)致屏幕上顯示的屏幕內(nèi)容根據(jù)食指的移動而移動。
[0088]之前所示的鍵盤可(例如)為可連接到電子數(shù)據(jù)處理裝置的鍵盤。然而，所述鍵盤也可為例如筆記本計算機(jī)的便攜式計算機(jī)的鍵盤。
[0089]此外，根據(jù)本發(fā)明的電容性傳感器裝置或根據(jù)本發(fā)明的輸入裝置具有以下優(yōu)點:不需要額外接收電子裝置，因為僅額外的電極(接地電極)必須經(jīng)由開關(guān)連接到所述電容性傳感器裝置的已存在的接收電子裝置。
[0090]接地電極可包括金屬且可依以下方式布置在外殼G的外面:當(dāng)用戶從鍵盤模式改變?yōu)槭髽?biāo)模式時，接地電極 的觸摸對用戶提供額外觸覺反饋。
【權(quán)利要求】
1.一種電容性傳感器裝置，其包括: 至少一個測量電極SE, 至少一個接地電極Em，及 評估裝置，其與所述至少一個測量電極SE耦合且經(jīng)配置以檢測所述至少一個測量電極SE與所述評估裝置的接地GND之間的電容性耦合， 其中至少一個接地電極Em可經(jīng)由開關(guān)S而與所述評估裝置的所述接地GND電流耦合，其中可通過所述評估裝置改變所述開關(guān)S的切換狀態(tài)，且其中所述評估裝置進(jìn)一步適于在所述開關(guān)S的所述切換狀態(tài)改變時檢測所述至少一個測量電極SE與所述評估裝置的所述接地GND之間的所述電容性耦合的共模變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容性傳感器裝置，其中若干接地電極中的每一接地電極Em可各自經(jīng)由開關(guān)S而與所述評估裝置的所述接地GND電流耦合，且其中所述評估裝置進(jìn)一步適于分別以預(yù)定順序改變開關(guān)S的所述切換狀態(tài)，且檢測所述至少一個測量電極SE與所述評估裝置的所述接地GND之間的所述電容性耦合的共模變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電容性傳感器裝置，其中所述切換狀態(tài)的所述變化為所述開關(guān)的斷開。
4.一種輸入裝置，特定來說為鍵盤，所述輸入裝置包括外殼G及根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的電容性傳感器裝置，其中所述至少一個測量電極SE及所述至少一個接地電極Em依以下方式相對于彼此布置在所述外殼G處:在用一只手H操作所述輸入裝置期間它們可至少部分被覆蓋及/或觸摸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸入裝置，其中所述至少一個測量電極SE形成傳感器區(qū)域A，所述傳感器區(qū)域A經(jīng)配置以通過相對于所述傳感器區(qū)域A移動所述手H的至少一根手指來控制選擇裝置，特定來說為圖形用戶接口的光標(biāo)，且其中可在通過所述手H的至少再一根手指覆蓋所述至少一個接地電極Em時激活所述傳感器區(qū)域A以檢測所述至少一根手指的所述移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的輸入裝置，其中所述接地電極Em以隔離方式布置在所述外殼G處。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一權(quán)利要求所述的輸入裝置，其中所述至少一個接地電極Em包括金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求4到7中任一權(quán)利要求所述的輸入裝置，其中所述至少一個接地電極Em布置在所述外殼G的腔中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輸入裝置，其中所述至少一個接地電極Em包括第一接地電極Emi及第二接地電極EM2，其分別布置在所述外殼G的所述腔中及/或其分別布置在機(jī)械鍵上。
10.根據(jù)權(quán)利要求4到9中任一權(quán)利要求所述的輸入裝置，其中所述至少一個測量電極SE布置在鍵盤的鍵的區(qū)域中。
11.一種用于操作輸入裝置的方法，所述輸入裝置特定來說為鍵盤，其中評估裝置在至少一個測量電極SE處分接傳感器信號以檢測所述至少一個測量電極SE與所述評估裝置的接地GND之間的電容性耦合，且其中對于至少一個接地電極Em 在切換步驟中，將開關(guān)S從第一切換狀態(tài)帶到第二切換狀態(tài)，經(jīng)由所述開關(guān)S可使所述至少一個接地電極Em與所述評估裝置的所述接地GND電流耦合， 在測試步驟中，所述評估裝置檢查所述開關(guān)S的所述切換狀態(tài)的變化是否已引起所述傳感器信號的共模變化，及 其中，在改變步驟中，在所述開關(guān)S的所述切換狀態(tài)的所述變化已引起所述傳感器信號的共模變化的情況下，所述評估裝置將所述傳感器裝置從第一操作模式改變?yōu)榈诙僮髂Ｊ健?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一操作模式包括鍵盤模式且所述第二操作模式包括鼠標(biāo)模式。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中以預(yù)定時間間隔執(zhí)行所述開關(guān)S的所述切換狀態(tài)的所述變化。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求11到13中任一權(quán)利要求所述的方法，其中一旦所述傳感器信號在改變所述開關(guān)S的所述切換狀態(tài)時達(dá)到預(yù)定電平變化(A P)便檢測所述傳感器信號的共模變化。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求11到14中任一權(quán)利要求所述的方法，其中對所述至少一個接地電極Em的每一者執(zhí)行所 述切換步驟及所述測試步驟。
【文檔編號】G06F3/02GK103608752SQ201280030197
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月4日
【發(fā)明者】阿克塞爾·海姆, 阿爾喬姆·伊萬諾夫, 羅蘭·奧鮑爾 申請人:微晶片科技德國第二公司