一种用于检测至少一根人的手指在表面(10)上的存在的装置(1)，其包括：-至少一个具有压电特性的元件(22)，其位于可见的表面(10)的下方，所述元件(22)以下述方式被布置在所述装置(1)中：即使得当对所述表面(10)施加力(F)时，诸如当用手指按压所述表面(10)时，所述力(F)被转换为所述元件(22)的机械应力，所述元件(22)进而响应于所述机械应力而产生电压输出(V)；-用于在预先定义的时间段内测量所述电压输出(V)的部件(R2、R3、C3、IC1)；以及-用于确定所测得的电压输出(V)的稳定性程度的部件(IC1)，其被构造为指示：i)如果所述稳定性程度显示所测得的电压输出高度稳定或至少足够稳定，则人的手指与所述表面(10)之间的物理接触不存在；以及ii)如果所述稳定性程度显示所测得的电压输出不稳定，但包含人的手指特有的振动，则人的手指与所述表面(10)之间的物理接触存在。本申请还包括方法权利要求。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术在传感器技术的领域中进行，更具体地在触摸传感器的领域中进行。
技术介绍
机器、装置(后者尤其还包括便携式装置)以及还有不同类型的系统可具有一个或多个用户界面，装置的操作者或用户可以触摸用户界面以便控制装置。最典型地，用户界面具有可以是平坦的或弯曲的表面。检测人的手指对于用户界面的表面的触摸或存在是已知的。特别地，包括压电材料的触摸传感器在最近几年已得到普及。然而，它们不能准确地并且可靠地检测人的手指与触摸传感器之间的物理接触在给定时刻是否存在。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是改善用于检测至少一根人的手指在表面上的存在的装置的准确性和可靠性。可通过使用根据独立权利要求1所述的装置以及根据独立权利要求13所述的方法来实现这个目的。从属权利要求描述了所述装置和所述方法的有利的方面。—种用于检测至少一根人的手指在表面上的存在的装置，其包括至少一个具有压电特性的元件。所述元件位于可见的表面的下方。此外，所述元件以下述方式被布置在所述装置中:即使得当对所述表面施加力时，诸如当用手指按压所述表面时，所述力被转换为所述元件的机械应力。所述元件响应于所述机械应力而产生电压输出。所述装置还包括用于在预先定义的时间段内测量所述电压输出的部件，并且还包括用于确定所测得的电压输出的稳定性程度的部件，该部件被构造为指示: i)如果所述稳定性程度显示所测得的电压输出高度稳定或至少足够稳定，则人的手指与所述表面之间的物理接触不存在；并且 )如果所述稳定性程度显示所测得的电压输出不稳定，但包含人的手指特有的振动，则人的手指与所述表面之间的物理接触存在。用于确定所测得的电压输出的稳定性程度的部件最有利地适于i)在时间间隔内收集电压输出样本，ii)计算对于所述电压输出样本的误差度量，以及iii)将误差度量与预先定义的阈值进行比较。如果所述误差度量没有超过所述预先定义的阈值，则不存在物理接触。在任何其他情况下，存在物理接触。所述误差度量在简单的实现中可以是所述样本与所述样本的平均值的距离的平方和。在将装置用在机器、装置(尤其是便携式装置)或系统的用户界面中的方法中，所述装置被用于指示人的手指与所述用户界面的表面之间的物理接触是否存在。本专利技术的有益效果 通过根据本专利技术的装置，现在有可能可靠地检测至少一根人的手指是否确实触摸用户界面的表面，即在至少一根人的手指与所述表面之间是否存在物理接触。根据本专利技术的方法可以改善所述方法被用在其中的机器、装置或系统的准确性或可靠性，由此可以降低错误地解释至少一根人的手指在所述表面上的存在的概率。在所述装置中，如果具有压电特性的元件被布置在从所述表面下方附接于所述表面的上导电层与附接于基板的下导电层之间，所述上导电层被用于与所述元件的上电极的电接触并且所述下导电层被用于与所述元件的底部的电接触，则可以从所述元件的两侧实现电接触。考虑到要在所述表面中施加的力必须被转换为电压输出，因此这尤其重要。如果所述上导电层是导电箔，则经由所述表面向所述元件施加的力的转换可尽可能少地被损害。如果所述下导电层是铜层，则其不仅可以被用于向所述装置的其他电路提供电接触和容易连接性，而且还可以被用作机械支撑。所述铜层优选地具有镀金以改善耐蚀性并且因此改善电接触。如果所述下导电层包含孔或凹进处，为所述元件的经受机械应力的部分提供足够的空间，而同时所述下导电层中的直接限制于所述孔或凹进处的边缘的区域被用作所述元件的边缘的支撑表面，则机械应力可以被用于在所述元件中产生塑性变形，而同时也提供所述元件能够弯曲的极限，保护其免受过载影响。对于所述孔或凹进处而言特别有利的制造形式是在所述孔或凹进处是圆形的情况下，因为圆形的压电元件成本低、容易获得并且由于旋转定向无关紧要，因此在所述装置被装配时容易放置。具有压电特性的所述元件最优选地是或包括陶瓷压电元件、晶体压电元件或展现压电特性的聚合物构造。在本专利技术的优选实施例中，所述元件以下述方式被布置在所述装置中，即使得当在所述表面中施加力时，诸如当用手指按压所述表面时，所述力通过使所述元件弯曲而被转换为所述元件的机械应力。然后，通过适当地选择所述表面与所述元件之间的距离、它们尺寸以及用于所述表面的材料的质量，在获得适当的电压输出之前必须对所述表面施加多少力可以被选择。更实际地，用于在预先定义的时间段内测量所述电压输出的部件和用于确定所测得的电压输出的稳定性程度的部件包括微控制器，其还包括用于将是模拟信号的电压输出转换为数字信号的模数转换器，所述数字信号进而使用所述微控制器中的软件算法来分析。以这种方式，所述装置可以被实现为自动装置。当前，这样的微控制器相对功能强大并且不需要过多的电力来操作，而因此是商业上吸引人的选择。所述装置最优选的是传感器或传感器的一部分。根据所述方法的有利方面，所述装置可以被用于实现 -适于检测人的手指的存在的电容触摸传感器， -适于通过测量投射到所述用户界面的表面的力的变化来感测人的触摸的电感触摸传感器，或 -对力的变化做出反应并且适于通过测量投射到所述用户界面的表面的力的变化来感测人的触摸的压电触摸传感器。当所述方法被用于这些目的中的任何一个时，所列各种类型的传感器的固有问题中的一些可以被减轻。这样的问题包括诸如区分人的手指与传感器之间的物理接触在给定时刻是否存在的准确性或可靠性的操作特性。以这种方式，可以扩展用于不同目的的传感器的可用性。所述方法的特别有利的方面在于，当使用所述方法时，所述装置被用于发信号通知人的手指与所述用户界面的相互作用的开始和结束，并且还优选地被用于测量与所述至少一根手指按压所述表面的力对应的插入力。这通过根据现有技术的触摸传感器仍是不可能的。另外，相同的装置也可以测量插入力。既测量插入力又发信号通知人的手指与用户界面的相互作用的开始和结束仍是不可能的。附图说明下面将通过附图所示的示例更详细地描述本专利技术，在附图中: 图1是所述装置的优选实施例的示例机械构造的侧视图，对应于投入生产的装置的横截面视 图2是示例系统的实际测量数据的曲线图；以及 图3是示例测量系统的电连接图。具体实施例方式人的手指在抵靠表面按压时有轻微振动的趋势。通过感测这种振动，有可能确定是否存在物理接触。通过测量人的手指向表面施加的振动，装置和方法可以被用于感测人的手指与表面之间的物理接触是否存在。优选的机械构造利用压电元件来感测由振动引起的力，但本专利技术不限于测量所施加的力的任何特定方式。在第一已知应用中，电容感测技术检测人的手指的存在，但不能检测手指是实际触摸表面还是接近表面。在第二已知应用中，诸如压电元件或电感元件的非电容技术被用于通过测量投射到用户界面的表面的力的变化来感测人的触摸。这些技术中的许多只对力的变化做出反应而不能测量静力。因此，它们在检测与人的手指的相互作用的开始和结束方面具有有限的准确性和可靠性。在第三已知应用中，用户界面向人的手指发送触觉反馈来向用户产生可感知的感觉。为了使大多数触觉反馈技术能够起作用，需要表面与人的手指之间的物理接触。因此，只有在手指的物理接触存在之后，触觉反馈系统才大大地得益于能够发送触觉反馈。本专利技术的装置和方法不限于上述应用中的任何一种；然而，上述应用被用作可在其中利用本专利技术的装置和方法的具体示例。装置I包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于检测至少一根人的手指在表面(10)上的存在的装置(1)，其包括：‑ 至少一个具有压电特性的元件(22)，其位于可见的表面(10)的下方，所述元件(22)以下述方式被布置在所述装置(1)中：即使得当对所述表面(10)施加力(F)时，诸如当用手指按压所述表面(10)时，所述力(F)被转换为所述元件(22)的机械应力，所述元件(22)进而响应于所述机械应力而产生电压输出(V)；‑ 用于在预先定义的时间段内测量所述电压输出(V)的部件(R2、R3、C3、IC1)；以及‑ 用于确定所测得的电压输出(V)的稳定性程度的部件(IC1)，其被构造为指示：i) 如果所述稳定性程度显示所测得的电压输出高度稳定或至少足够稳定，则人的手指与所述表面(10)之间的物理接触不存在；并且ii) 如果所述稳定性程度显示所测得的电压输出不稳定，但包含人的手指特有的振动，则人的手指与所述表面(10)之间的物理接触存在。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.15 US 61/3547131.一种用于检测至少一根人的手指在表面(10)上的存在的装置(1)，其包括: -至少一个具有压电特性的元件(22)，其位于可见的表面(10)的下方，所述元件(22)以下述方式被布置在所述装置(I)中:即使得当对所述表面(10)施加力(F)时，诸如当用手指按压所述表面(10)时，所述力(F)被转换为所述元件(22)的机械应力，所述元件(22)进而响应于所述机械应力而产生电压输出(V)； -用于在预先定义的时间段内测量所述电压输出(V)的部件(R2、R3、C3、IC1);以及 -用于确定所测得的电压输出(V)的稳定性程度的部件(ICl)，其被构造为指示: i)如果所述稳定性程度显示所测得的电压输出高度稳定或至少足够稳定，则人的手指与所述表面(10)之间的物理接触不存在；并且 ii)如果所述稳定性程度显示所测得的电压输出不稳定，但包含人的手指特有的振动，则人的手指与所述表面(10)之间的物理接触存在。2.根据权利要求1所述的装置(I)，其中:具有压电特性的所述元件(22)被布置在从所述表面(10)下方附接于所述表面的上导电层(14)与附接于基板(20)的下导电层(18)之间，所述上导电层(14)被用于与所述元件(22)的上电极的电接触并且所述下导电层(18)被用于与所述元件(22)的底部的电接触。3.根据权利要求2所述的装置(1)，其中:所述上导电层(14)是导电箔。4.根据权利要求2或3所述的装置(1)，其中:所述下导电层(18)是铜层。5.根据权利要求4所述的装置(1)，其中:所述铜层具有镀金。6.根据权利要求2至5中任一项`所述的装置(1)，其中:所述下导电层(18)包含孔(27)或凹进处，为所述元件(22)的部分提供足够的空间以在经受机械应力时退避，同时所述下导电层(18)中的直接限制于所述孔(27)或凹进处的边缘的区域(30)被用作所述元件(22)的端部(29)的支撑表面。7.根据权利要求6所述的装...
【专利技术属性】
技术研发人员：S坦胡亚，K勒宁，P莱蒂南，
申请(专利权)人：艾托有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。