[发明专利]在干扰环境中检测目标对象的方法和实施所述方法的手势界面设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于在干扰环境中检测目标对象的方法，其适用于手势界 面。本发明还涉及实施所述方法的手势界面设备。

本发明的领域更具体但不限于用于人机界面控制的触觉和3D电容表 面的领域。

背景技术

通信设备和工作设备越来越多地使用诸如平板电脑或屏幕的触觉控制 界面。例如可提及手机、智能手机、触摸屏电脑、平板电脑、个人电脑、 鼠标、触摸屏、投影屏等。

大量这些界面使用电容技术。触摸表面配备有连接到电子装置的导电 电极，其能够测量发生于所述电极和待检测对象之间的电容变化以执行命 令。

目前在触觉界面中实施的电容技术最经常使用行和列形式的两层导电 电极。电子器件测量存在于这些行和列之间的耦合电容。当手指非常接近 于活动表面时，在手指附近的耦合电容变化，并且所述电子器件可由此在 活动表面平面内定位2D位置（YX）。

这些技术能够通过电介质来检测手指的存在和位置。它们的优势在于 使一个或更多个手指在敏感表面的（XY）平面中的定位具有非常高的分辨 率。

然而，这些技术的缺点是原则上在电极和电子器件的层面上产生高泄 漏电容。

这些泄漏电容可能会因为老化、材料变形、或环境温度变化的影响而 进一步随着时间漂移。这些变化可能会降低电极的灵敏度，或甚至不合时 宜地触发命令。一个解决方案是矫正这些漂移。已知Elia等人的文件 US2010/0013800提供一种用于通过激发电极和测量寄生电容来矫正这些 寄生电容的方法。然而该方法基本上适用于工厂中的校准阶段。

能够测量出现于电极和待检测对象之间的绝对电容的技术也是已知 的。例如已知Rozière的文件FR 2 844 349公开了一种电容式接近检测器， 其包括能够测量电极和其附近的对象之间的电容和距离的多个独立电极。

这些技术能够以高的分辨率和灵敏度获得电极和对象之间的电容值， 能够检测例如几厘米或甚至十厘米距离的手指。该检测可在三维空间 （XYZ）和平面（XY）中的表面上进行。这些技术提供了发展真正无接触 手势界面的机会并且也使触觉界面的性能得到提高。

然而，与基于触觉表面的接触测量技术对比，出现了一个环境影响的 新问题。实际上，常规触摸屏的范围是非常小的（在空气中最多几毫米的 数量级），诸如手、手指或任何对象接近的环境变化只对触觉检测的性能和 稳健性具有微不足道的影响。

在另一方面，在使用诸如在FR 2 844 349中所描述的绝对电容测量且 能够以大于10厘米检测对象接近的技术中，在此距离处的寄生对象的任何 移动也可以被解释为待检测对象的存在，从而触发不希望的寄生命令。

对于诸如手机、笔记本电脑、便携电脑等所有的便携式设备，环境变 化是特别重要的。

例如，左手持有手机用右手做出（无接触的）手势命令从测量的角度 可以证明是棘手的，这是因为左手手指可以具有与右手手指的手势动作相 当的寄生手势动作。事实上，难以或者甚至不可能将移动靠近敏感表面边 缘的手指与移动靠近几厘米距离的右手控制手指区别开。

另一个实例涉及便携电脑的触觉和手势电容屏。屏倾斜的设置移动敏 感屏表面靠近或远离键盘。这种变得更近或更远的变化可以被解释为待检 测的手移动靠近或远离。而且，由于键盘面积非常大，因此屏的电容电极 的灵敏度可以根据将它们与键盘分隔开的表面而变化。事实上，电容电极 的灵敏度取决于它们的面积，还取决于可以偏离或干扰所讨论电极的静电 场线的边缘效应。

静止对象例如在桌子上手势界面的电容式触摸屏附近的对象的存在也 可以明显地改变触摸屏的反应。静止对象也可以是电容式触摸屏的支撑体 例如桌子。例如该支撑体可以包括或厚或薄的木材，或任何其他介电或导 电材料。这些材料可以改变由于边缘效应产生的泄漏电容。由于诸如在桌 子下面由介电表面构成的脚的存在，在桌子上移动到不同位置也可以改变 泄漏电容。

另一个实例是在车辆中使用手势控制，其中环境的变化可以是变速杆 和手刹的移动、乘客的存在、座椅调节等。

本发明的目的是提供手势界面控制方法及设备，使得能够矫正环境的 干扰影响和改进命令的检测。

发明内容

该目的通过以下方式实现：一种用于检测在环境中移动的一个或更多 个目标对象的方法，实施与所述一个或更多个目标对象电容耦合并且与存 在于该环境中的一个或更多个其他所谓的“干扰”对象电容耦合的至少一个 测量电极，其特征在于对于所述测量电极的至少一个包括以下步骤：

-测量所述测量电极和所述环境之间的总电容，