物体感测制造技术

本发明专利技术描述了一种利用电场感测的组合的无源及有源的物体感测系统（３０；５０；７０）。电场感测发射电极（２）产生第一电场（１１、１２、１３），其在电场感测接收电极（４）感应电流。无源物体（１０）由所述电流的变化被感测到。有源物体（３１；５１；７１）包括另外的电场感测发射电极（３３；５３；７３），并产生第二电场（３５、３６、３７；５５、５６、５７；７５、７６、７７）。其可以由耦合到第一电场（１１、１２、１３）并对其施加相移的有源物体（３１）产生。或者，第二电场（５５、５６、５７）可以以不同于第一电场（１１、１２、１３）的频率产生。或者，第二电场（７５、７６、７７）可以由耦合到由线圈（１７２）产生的交变磁场的有源物体（７１）产生。第二电场（３５、３６、３７；５５、５６、５７；７５、７６、７７）在电场感测接收电极（４）感应电流，该电流随着有源物体（３１；５１；７１）的位置的变化而变化。利用它们之间的相位或频率的不同，各电流可以被区分开来。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用电场感测的物体感测。电场感测也称为准静电感测。
技术介绍
用于物体感测的感测技术包括电容感测和电场感测，已知为准静电场感测，其可以被称为交叉电容感测(cross capacitive sensing)。电场感测用于检测三维(3D)空间内的物体，其已经相当熟悉，该技术用于如近程传感器。实际上，彼得氏长吻鱼(gnathomenu petersiifish)或象鼻鱼使用电场感测来检测物体。在其最简单的形式下，电容感测仅使用一个电极，测量由该电极的负载电容进行。该负载电容由电极和围绕电极的所有接地物体之间的所有电容的和确定。这就是近程传感中的工作方式。电场感测，也被称为交叉电容感测，使用两个电极，可以有效测量两个电极之间的比电容。连接到电场产生装置的电极可以认为是电场感测发射电极，连接到测量装置的电极可以被认为是电场感测接收电极。第一(发射)电极通过施加交流电压而被激励。由于电极之间的电容耦合(即，电场线的影响)，因而在第二(接收)电极感应了位移电流。如果物体位于电极附近(即，在电场线中)，一些电场线将被物体中断，电容电流将降低。如果监控电流，就可以感测物体的存在。US6025726披露了电场感测装置特别用作计算机的用户输入设备和其他设备的应用。基于所需应用，电场感测装置可以感测用户的手指、手或整个身体的位置。电场感测的优点在于其可用于以电方式检测无源物体。完全不同的，其他种类的感测技术依靠使用特别准备的“有源”物体来进行感测。其中一个实施例是所谓“电磁笔”，其中“笔”装置中的电感器-电容器谐振电路与形成输入板的磁场回路通过磁场耦合相互作用。通过再次使用耦合到输入板的回路中的电磁场，可以感测到笔(物体)相对于输入板的位置，有时相同的回路也用于激励谐振电路。这种有源物体不必仅限于笔形，当形成或采用笔之外的形状时，这种物体通常被称为标记元件或标志(token)。已知可以使用多个标记元件，通过识别物体的有源部分的特征可以单独感测并识别每个标记元件。这种标记元件可以用于如商场和图书馆。传统的电场感测装置不能提供这种识别特征，因此仅限于感测未知物体。因此，需要提供一种具有扩展能力的电场感测装置。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供了一种组合的无源及有源的物体感测系统，包括具有至少一个电场感测发射电极和至少一个电场感测接收电极的无源电场感测物体感测装置，和具有另外的电场感测发射电极的有源物体，其被设置为在操作过程中，通过测量由至少一个电场感测发射电极产生的第一电场在至少一个电场感测接收电极感应到的电流的变化，感测无源物体，并通过测量由另外的电场感测发射电极产生的第二电场在至少一个电场感测接收电极感应的电流的变化，感测有源物体。第二电场由有源物体产生，该有源物体还包括另外的电场感测接收电极，其在操作过程中耦合到第一电场中，以提供受到有源物体相位改变作用的信号，其用于随第二电场产生第一电场的相位改变了的变型，在这种情况下，利用两个电场的相位的不同，可以从由第二电场感应的电流区分出从第一电场感应的电流。第二电场可以通过以与用于产生第一电场的交变电压的频率不同的频率向另外的电场感测发射电极施加交变电压而产生出来，在这种情况下，利用以不同频率产生的两个电场，可以从由第二电场感应的电流中区分出由第一电场感应的电流。利用频率的不同，可以包含并区分具有单独的场产生频率的多个有源物体。第二电场可以通过产生交变磁场而交变产生，该交变磁场穿过有源物体中的感应器，从而，感应器提供用于产生第二电场的信号，在这种情况下，利用两个不同相位的场，可以从由第二电场感应的电流区分出由第一电场感应到的电流。通过采用第二电场产生的编码的时间调制，可以有选择的将各标识符分配给多个有源物体。在第二方面，本专利技术提供了用于确定上述感应电流并用于区分上述不同电场感应的电流的电流感测电路。在第三方面，本专利技术提供了用于产生上述第二电场的有源物体(包括标记元件、标志、物理图标(phycon)和笔)。由此，描述了使用电场感测的组合的无源及有源物体感测系统。电场感测发射电极产生第一电场，其在电场感测接收电极感应电流。无源物体从该电流的变化中被感测出来。有源物体还包括另外的电场感测发射电极，并产生第二电场。其可以由耦合到第一电场并对其施加相移的有源物体产生。可选择的，第二电场可以以不同于第一电场的频率产生。第二电场在电场感测接收电极感应电流，该电流随着有源物体的位置的变化而变化。利用它们之间的相位或频率的不同，各电流可以被区分开来。具体地，具体地，本专利技术提出一种物体感测系统，包括第一电场感测发射电极；电场感测接收电极；驱动电路，用于驱动第一电场感测发射电极来产生第一电场；电场产生物体，包括第二电场感测发射电极，和用于驱动第二电场感测发射电极以产生第二电场的装置；及电流感测电路，用于可区分地感测由第一电场和第二电场在电场感测接收电极感应的电流；其中，第一电场感测发射电极和电场感测接收电极被设置成，使得位于第一电场感测发射电极和电场感测接收电极附近的第一物体使由第一电场在电场感测接收电极感应的电流发生变化；和电流感测电路被调整成，由第一电场在电场感测接收电极感应的电流的变化感测第一物体，和由第二电场在电场感测接收电极感应的电流的变化感测电场产生物体。本专利技术也提出一种用于感测物体的方法，包括使用第一电场感测发射电极产生第一电场；感测由第一电场在电场感测接收电极感应的第一电流；通过检测由第一电场感应的电流的变化感测第一物体，该变化由位于第一电场感测发射电极和电场感测接收电极附近的第一物体引起；使用位于第二物体上的电场感测发射电极产生第二电场；当第二物体位于电场感测接收电极附近时，通过感测由第二电场在电场感测接收电极感应的形式不同于第一电流的第二电流而感测第二物体。本专利技术也提出一种有源的标记元件，包括电场感测发射电极；与第一电场耦合的接收电极，用以产生接收的信号；用于向接收的信号施加相移的装置；用于以相移信号驱动电场感测发射电极从而产生第二电场的装置。本专利技术还提出一组有源的标记元件，每个都是如权利要求6所述的有源的标记元件，其中，用于以相移信号驱动电场感测发射电极从而为每个标记元件产生第二电场的装置产生不同的时间调制的第二电场，第二电场为每个标记元件提供了可区别的标识符。本专利技术还提出一组有源的标记元件，每个标记元件都包括电场感测发射电极；和用于驱动电场感测发射电极从而为每个标记元件产生给定频率的电场的装置；其中，至少某些标记元件的每一个的给定频率是不同的。本专利技术还提出一种用于电场感测装置的电流感测电路，该电流感测电路包括用于感测由第一电场在电场感测接收电极感应到的电流的变化的装置；和用于独立地感测由第二电场在电场感测接收电极感应的电流的变化的装置。电流感测电路用于利用两个电场的相位的不同来区分由第一和第二电场感应的相应的电流。电流感测电路用于利用两个电场各自不同的频率来区分由第一和第二电场感应的相应的电流。还包括用于独立地感测由多个另外的电场在电场感测接收电极感应的相应电流的变化的装置；其中，电流感测电路用于利用另外的电场各自不同的频率来区分各自感应的电流。还包括用于独立地感测由多个另外的电场在电场感测接收电极感应的相应电流的变化的装置；其中，电流感测电路用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源的标记元件，包括：电场感测发射电极；与第一电场耦合的接收电极，用以产生接收的信号；用于向接收的信号施加相移的装置；用于以相移信号驱动电场感测发射电极从而产生第二电场的装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C范伯克尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]