專利名稱：利用電容識別來感測壓力的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開的內(nèi)容涉及輸入機(jī)構(gòu)，更具體地涉及通過使用壓力和
接近度傳感器(proximity sensor)來感測輸入。 背暈技術(shù)
市場上的幾乎每一種消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)備都具有允許用戶與該設(shè)備進(jìn)行交互 的某種形式的輸入機(jī)構(gòu)。最普遍的輸入機(jī)構(gòu)之一是按鈕，當(dāng)用戶按壓該按 鈕時(shí)，將致使設(shè)備改變與所述按鈕相關(guān)聯(lián)的狀態(tài)。按鈕可以采用多種形 式，從機(jī)械按鈕(例如，在TV遙控器和計(jì)算器上普遍可見的橡膠按鈕) 到虛擬按鈕(例如，在ATM和一些手持式計(jì)算設(shè)備上普遍可見的、顯示 在平坦和/或剛性的觸感表面上的圖形用戶界面輸入?yún)^(qū)域)都可以。
不管采用何種形式，按鈕通常都與兩種狀態(tài)一一 "按下"或"未按 下"相關(guān)聯(lián)。按壓或選擇按鈕將"未按下"狀態(tài)改變?yōu)?按下"狀態(tài)，使 得"按下"狀態(tài)被激活(activated)。釋放按鈕將"按下"狀態(tài)改回到 "未按下"狀態(tài)，使得"按下"狀態(tài)無效。從這個意義上說，按鈕允許用 戶對設(shè)備的輸入狀態(tài)進(jìn)行限定。
例如，當(dāng)設(shè)備處于斷電狀態(tài)并且用戶按下電源按鈕時(shí)，按鈕的按壓動 作激活了電源按鈕的"按下"狀態(tài)，而"按下"狀態(tài)致使設(shè)備上電。當(dāng)用 戶釋放該按鈕時(shí)，按鈕的釋放動作使得"按下"狀態(tài)不起作用，通常為無 效。在另一個示例中，當(dāng)用戶按壓汽車的喇叭(可以將喇叭看作一個巨大 的按鈕)時(shí)，喇叭的按壓動作激活了喇叭的"按下"狀態(tài)，從而致使汽車 鳴笛。當(dāng)用戶釋放喇叭時(shí)，喇叭的釋放動作使得"按下"狀態(tài)不起作用， 從而致使汽車停止鳴笛。
在多種按鈕操作的背后的機(jī)構(gòu)是壓力傳感器。當(dāng)用戶按壓按鈕時(shí)，壓 力傳感器檢測到從用戶的手指、手或其它物體施加到按鈕上的壓力。當(dāng)傳感器的輸出表示壓力超過閾值量(例如，用戶手指的足夠強(qiáng)的按壓表示用 戶意圖按下按鈕)時(shí)，按鈕的"按下"狀態(tài)被激活，使得設(shè)備由于按鈕被 按下而采取動作。
因此，為了使按鈕正確工作，正確地解釋傳感器輸出以指出按鈕已經(jīng) 被按下還是釋放是很重要的。按鈕的傳感器輸出的錯誤解釋會導(dǎo)致誤以為 按鈕被按壓或釋放，這會導(dǎo)致具有潛在破壞后果的不希望的動作。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了正確解釋用戶是否正在按壓設(shè)備的按鈕，這里公開的方法能夠檢 測施加到按鈕區(qū)域上的壓力以及用戶手指與按鈕區(qū)域之間的接近度。
以這種方式，可以使用接近度檢測來驗(yàn)證檢測到的壓力是否確實(shí)是由 對按鈕的有意按壓引起的，而非由諸如溫度變化或按鈕卡住之類的其它作 用造成的。
例如，當(dāng)在某些情況下溫度變化導(dǎo)致壓力傳感器表示有壓力施加在按 鈕上時(shí)，如果接近度傳感器表示沒有手指處于按鈕區(qū)域，接近度檢測與壓 力檢測的組合就能夠防止將溫度變化混淆為用戶的按鈕按壓。
類似地，當(dāng)在某些情況下按鈕卡住導(dǎo)致壓力傳感器表示施加在按鈕上 的壓力時(shí)，如果接近度傳感器表示用戶手指己經(jīng)離開按鈕區(qū)域，接近度檢 測與壓力檢測的組合就能夠防止將按鈕卡住混淆為用戶還在按壓按鈕。
除了解決這些信號調(diào)整問題以外，本實(shí)用新型還教導(dǎo)了可以利用相同 的實(shí)體傳感器來在壓力檢測和接近度檢測之間來回切換，原因在于同一傳 感器元件既可以用來檢測電阻(表示了所施加的壓力)，又可以用來檢測 電容(表示了用戶手指的接近度)。
從實(shí)施方式和成本的角度來看，使用單個傳感設(shè)備來既實(shí)現(xiàn)壓力感測 又實(shí)現(xiàn)接近度感測是有利的。從實(shí)施方式的角度看， 一個實(shí)體傳感器具有 兩種感測能力會是有益的，因?yàn)槠浯_保了可以對同一輸入?yún)^(qū)域針對壓力和 接近度進(jìn)行檢測。從成本的角度來看，使用一個實(shí)體傳感器來檢測壓力和 接近度兩者要比使用兩個傳感器便宜，在使用兩個傳感器的情況下，其中 一個傳感器僅用于檢測壓力，而另一個傳感器僅用于檢測接近度。此外，本實(shí)用新型教導(dǎo)了設(shè)備的這樣一種能力以可編程方式改變?yōu)?了激活按鈕的輸入狀態(tài)所需要的壓力和/或接近度輸出的閾值量。例如， 如果設(shè)備能夠改變激活按鈕的"按下"狀態(tài)所需要的壓力水平，和/或激 活按鈕的"按下"狀態(tài)所需要的手指和按鈕的接近度水平，則可以在不改 變與所述按鈕相關(guān)聯(lián)的實(shí)體傳感器的情況下改變按鈕區(qū)域的有效大小。
這樣一種能力允許用戶僅僅通過經(jīng)由軟件控制來調(diào)節(jié)傳感器閾值參數(shù) 即可調(diào)整顯示在設(shè)備表面上的虛擬按鈕的大小。
根據(jù)本實(shí)用新型一個方面的一種設(shè)備，其特征在于包括被設(shè)置成至少 具有第一模式和第二模式的傳感器，所述第一模式被配置以響應(yīng)于物體施 加給所述傳感器的壓力而提供第一輸出，所述第二模式被配置以響應(yīng)于所 述物體與所述傳感器的接近度而提供第二輸出。
優(yōu)選地，當(dāng)所述傳感器工作在所述第一操作模式中時(shí)，所述設(shè)備接收 所述第一輸出，而當(dāng)所述傳感器工作在所述第二操作模式中時(shí)，所述設(shè)備 接收所述第二輸出。
優(yōu)選地，所述設(shè)備被配置以基于接收的所述第一和第二輸出的變化來 激活所述傳感器的輸入狀態(tài)。
所述物體可以是手指。
根據(jù)本實(shí)用新型一個方面的一種設(shè)備，其特征在于包括被配置以交替 方式在第一模式下檢測電阻和在第二模式下檢測電容的傳感器，所述電阻 表示了施加給所述設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域的壓力，所述電容表示了物體與所述設(shè) 備的輸入?yún)^(qū)域的接近度；并且，所述設(shè)備被配置以利用所述檢測得到的電
阻和電容來判斷所述物體是否已經(jīng)按壓所述設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域。
優(yōu)選地，所述傳感器被設(shè)置成每隔25毫秒或更少時(shí)間在電阻檢測和 電容檢測之間交替。
根據(jù)本實(shí)用新型一個方面的一種利用電容識別來感測壓力的設(shè)備，其
特征在于包括 一個或多個傳感器，所述傳感器被配置為至少具有第一模
式和第二模式，并被配置用于產(chǎn)生一個或多個信號，所述一個或多個信號 在所述第一模式中表示在殼體的輸入?yún)^(qū)域處檢測得到的壓力水平，并在所
述第二模式中表示在所述殼體的輸入?yún)^(qū)域處檢測得到的接近度水平；處理器，所述處理器被配置用于判斷所述檢測得到的壓力水平是否超過壓力閾 值量、判斷所述檢測得到的接近度水平是否超過接近度閾值量，并且如果 判斷得出所述壓力閾值量和所述接近度閾值量已經(jīng)被超過，則激活表示所 述殼體的輸入?yún)^(qū)域處的用戶輸入的狀態(tài)。
在上述設(shè)備中，可以由相同的傳感器來檢測壓力和接近度，也可以由 不同的傳感器來檢測壓力和接近度。
根據(jù)本實(shí)用新型一個方面的一種設(shè)備，其特征在于包括殼體；傳感 器，所述傳感器被配置用于在第一模式中檢測電阻和在第二模式中檢測電 容；以及處理器，所述處理器被配置用于基于由所述傳感器檢測得到的電 阻和電容兩者的變化來判斷所述殼體的表面是否已被按壓。
在上述設(shè)備中，所述處理器可以位于安裝有所述傳感器的電路板上， 所述處理器也可以并不位于安裝有所述傳感器的電路板上。
優(yōu)選地，所述處理器是負(fù)責(zé)運(yùn)行所述裝置的中央處理器。
優(yōu)選地，所述處理器控制所述傳感器，并且被配置作為所述傳感器與 負(fù)責(zé)運(yùn)行所述裝置的中央處理器之間的接口。
優(yōu)選地，所述殼體的所述表面包含剛性材料。
優(yōu)選地，所述殼體的所述表面由玻璃制成。
根據(jù)本實(shí)用新型一個方面的一種設(shè)備，其特征在于包括至少具有第 一模式和第二模式的傳感器，所述傳感器在所述第一模式中提供與手指施 加給所述傳感器的壓力相關(guān)聯(lián)的第一輸出，所述傳感器在所述第二模式中 提供與手指和所述傳感器的接近度相關(guān)聯(lián)的第二輸出，以及處理器，所述 處理器被配置用于對所述第一輸出和所述第二輸出進(jìn)行處理，并檢測位于 所述傳感器附近的手指在所述傳感器上的壓力施加情況。


圖1是理想化的壓力傳感器輸出和相應(yīng)的按鈕輸入狀態(tài)一種示例的曲 線圖2是具有漂移基線的壓力傳感器輸出和相應(yīng)的按鈕輸入狀態(tài)一種示 例的曲線圖；圖3是受到遲滯現(xiàn)象影響的壓力傳感器輸出和相應(yīng)的按鈕輸入狀態(tài)一 種示例的曲線圖4是切換傳感器操作模式的示例的示意圖5是用于激活按鈕輸入狀態(tài)的算法示例的流程圖6是利用接近度檢測來使按鈕輸入狀態(tài)無效的算法示例的流程圖7是利用壓力檢測來使按鈕輸入狀態(tài)無效的算法示例的流程圖； 圖8是考慮到基線漂移和遲滯現(xiàn)象的算法示例的流程圖9是考慮到基線漂移和遲滯現(xiàn)象的情況下，壓力傳感器輸出和相應(yīng) 按鈕輸入狀態(tài)的示例的曲線圖10是按鈕大小調(diào)整和輸入狀態(tài)激活算法的示例的流程圖ll是殼體示例的視圖12是傳感器構(gòu)造示例的視圖13是傳感器構(gòu)造的另一個示例的視圖14a是傳感器接觸體配置示例的視圖14b是傳感器接觸體配置的另一個示例的視圖；以及
圖15是設(shè)備示例的視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型教導(dǎo)了與電容式接近度檢測相組合來使用電阻式壓力檢 測，以實(shí)現(xiàn)例如按鈕。電阻式壓力檢測和電容式接近度檢測可以通過剛性 罩或殼體(包括例如玻璃)來工作。電阻式壓力檢測和電容式接近度檢測 兩者都可以使用同一實(shí)體傳感器元件。
電阻式壓力傳感器可以用于檢測由用戶的手指施加到設(shè)備輸入?yún)^(qū)域上
的壓力。為了解決由于不希望的作用(例如，溫度變化，按鈕卡住(stuck button)，或者甚至是用戶向設(shè)備施加了壓力卻沒有直接加在壓力傳感器
區(qū)域中)而導(dǎo)致壓力傳感器輸出發(fā)生變化的情況，電容式接近度傳感器可 以被用于檢測用戶手指與輸入?yún)^(qū)域的接近度，以確認(rèn)手指的按壓。
溫度變化和按鈕卡住涉及分別被稱作基線漂移(baseline drift)和遲滯 現(xiàn)象(hysteresis)的信號調(diào)整問題。這些問題使得很難將傳感器的輸出信號正確地解釋為清楚地表示了 "按下"或"未按下"狀態(tài)。
當(dāng)不是用戶按壓按鈕而是諸如溫度變化之類的因素導(dǎo)致傳感器輸出了 表示用戶按壓按鈕的信號時(shí)，發(fā)生基線漂移。在這種情況下，簡單地將蜂 窩電話或便攜式音樂播放器放置在陽光下或熱的設(shè)備附近就會使傳感器的 輸出表示按鈕已經(jīng)被按下。
當(dāng)被按下之后按鈕"卡住"或者未能完全恢復(fù)到其初始位置時(shí)，發(fā)生 遲滯現(xiàn)象。在這種情況下，因?yàn)?卡住"的按鈕仍然在對傳感器施加壓 力，所以傳感器的輸出可能會錯誤地表示用戶還在繼續(xù)按壓按鈕。
為了更好地闡述這些問題，最好對壓力傳感器的工作方式進(jìn)行基本描 述。從基本意義上說，壓力傳感器通常通過檢測傳感器元件的電阻并輸出 表示所檢測到的電阻水平的信號來工作。傳感器元件通常包括兩個接觸體
(contact)，這些接觸體被設(shè)置成在靜止時(shí)彼此接近卻不接觸，例如如圖 14a和14b所示。當(dāng)向接觸體施加壓力時(shí)，它們被推到相互更靠近，從而 減小了它們之間的接觸電阻。隨著施加到傳感器元件上的壓力增大，接觸 體之間的電阻減小。
因此，當(dāng)壓力傳感器檢測到傳感器元件的電阻降低時(shí)，該降低被解釋 為施加給傳感器的壓力。電阻降低越多，被解釋為施加給傳感器的壓力的 水平就越大。
為了檢測電阻的降低，通常會設(shè)立基準(zhǔn)電阻，并對隨后相對于該基準(zhǔn) 電阻的任何電阻降低進(jìn)行測量?；鶞?zhǔn)電阻為靜止時(shí)(即，當(dāng)沒有將壓力有 意地施加給傳感器時(shí))在傳感器元件中檢測得到的電阻水平。
為了從圖形上說明這些問題，圖1示出了當(dāng)用戶按壓按鈕和釋放按鈕 時(shí)沒有受基線漂移和遲滯現(xiàn)象影響的理想壓力傳感器的示例。
雖然壓力傳感器的輸出表示了電阻水平，但是為了更好地展現(xiàn)的目 的，壓力傳感器的輸出曲線100按照電導(dǎo)對時(shí)間的方式來描繪傳感器輸 出。電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)(描述為1/R)，使得在施加給傳感器的壓力增大 的情況下，能夠以斜率增大而不是減小的方式描繪電阻輸出(反之亦 然)。
在理想的情況下，曲線100表明當(dāng)用戶從點(diǎn)140開始按壓按鈕時(shí)，壓力傳感器僅在基線130以上才提供輸出。當(dāng)用戶在點(diǎn)160處從按鈕釋放 用戶手指時(shí)，輸出恢復(fù)到基線130。在這種情況下，可以利用簡單的閾值 算法來解釋按鈕按壓——當(dāng)輸出超過電阻的閾值量時(shí)，按鈕被認(rèn)為是按下 的；當(dāng)輸出降到閾值量以下時(shí)，按鈕被認(rèn)為是松開的。
如繪圖100所示，在點(diǎn)150處，即當(dāng)手指按壓的壓力超過由激活閾值 120描述的電阻閾值量時(shí)，按鈕的"按下"狀態(tài)被激活。當(dāng)在點(diǎn)170輸出 降到激活閾值120以下時(shí)，按鈕的"按下"狀態(tài)被無效，這表示按鈕已經(jīng) 被用戶釋放。在實(shí)際應(yīng)用中，輸出決不是這么規(guī)則的。
圖2示出了受到基線漂移影響的壓力傳感器輸出的示例。在這個示例 中，用戶沒有按壓按鈕，因此傳感器輸出應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是處處都位于基線處 的。在曲線200中，諸如溫度變化之類的其它因素致使輸出發(fā)生漂移，從 而導(dǎo)致得到漂移基線130。
一旦輸出從起始基線220漂移并在點(diǎn)150處超過激活閾值120，從而 漂移基線130也漂移并超過該閾值，則按鈕的"按下"狀態(tài)被激活。如曲 線210所示，輸出被解釋為好像在點(diǎn)150之后用戶持續(xù)按壓按鈕。
因此，在基線漂移的情況下實(shí)施簡單的閾值算法是不切實(shí)際的。
圖3示出了受到遲滯現(xiàn)象影響的壓力傳感器輸出的示例。在曲線300 中，當(dāng)傳感器輸出超過激活點(diǎn)150時(shí)，其被正確地解釋為按鈕被按壓。但 是，當(dāng)用戶在點(diǎn)160處釋放按鈕時(shí)，按鈕被部分卡住，并繼續(xù)在傳感器元 件上施加壓力，從而導(dǎo)致了在激活閾值120以上的新基線。
在這種情況下，如果采用簡單的閾值算法，則因?yàn)檩敵鰶]有回落到激 活閾值120以下，所以如相應(yīng)的曲線310所示，"按下"狀態(tài)維持有效。
因此，在遲滯情況下，實(shí)施簡單的閾值算法也是不切實(shí)際的。
雖然，比簡單的閾值算法復(fù)雜的一些算法(例如，重定基線算法和微 分算法)可能試圖考慮到基線漂移和遲滯現(xiàn)象來正確地解釋壓力傳感器輸 出以實(shí)現(xiàn)類似開關(guān)的操作，但是每一個算法都有阻礙其合適地補(bǔ)償這些信 號調(diào)整問題的缺點(diǎn)。
重定基線算法按指定的時(shí)間間隔來調(diào)整基線(或"重定基線")以匹 配當(dāng)前的輸出水平。不幸的是，這種算法依賴于重定基線的正確時(shí)間間隔的選擇。如果算法過快地重定基線，則其將由于對用戶手指所施加的壓力 進(jìn)行重定基線操作而導(dǎo)致錯過按鈕的按壓。如果其過慢地重定基線，則其 將由于沒有及時(shí)跟上基線漂移而導(dǎo)致允許意外的按鈕按壓。在某些情況 下，不存在合適的"恰到好處"的間隔。
微分算法依賴于傳感器輸出的微分。換句話說，其并不關(guān)心離散的時(shí) 間間隔處的輸出變化(像在重定基線算法中一樣)，而是著眼于短時(shí)間段 內(nèi)輸出變化有多快。因此，其需要用戶快速地按下按鈕，以使得該壓力被 解釋為按鈕按壓。如果用戶通過將手指放在按鈕上并逐漸地施加壓力來慢 慢地按壓，則該按鈕按壓可能會被完全錯過。
因此，當(dāng)例如實(shí)現(xiàn)按鈕時(shí)，與電容式接近度檢測相組合來使用電阻式 壓力檢測能夠克服這些信號調(diào)整問題。
圖4示出了能夠在兩種不同的操作模式——用于響應(yīng)于物體所施加的 壓力提供輸出的壓力檢測模式，和用于響應(yīng)于物體的接近度提供輸出的接 近度檢測模式——之間切換傳感器操作的控制器的示例。
在步驟420，控制器400能夠通過指引傳感器410檢測其傳感器接觸 體之間的電阻來將傳感器410切換到壓力檢測模式。在步驟430的壓力檢 測模式中，傳感器410能夠輸出表示檢測得到的電阻水平的信號，該電阻 水平可以被控制器400解釋為施加給傳感器410的壓力水平。在步驟 440，控制器400能夠通過指引傳感器410檢測傳感器元件的電容而不是 電阻來將傳感器410切換到接近度檢測模式。在步驟450的接近度檢測模 式中，傳感器410能夠輸出表示檢測得到的電容水平的信號，該電容水平 可能會被控制器400解釋為物體與傳感器410的接近度水平。如彎曲的箭 頭所指示的，在兩種傳感器操作模式之間的切換可以按交替的形式來進(jìn) 行。
控制器400能夠例如使用銅的圖案形狀來一會兒作為壓力傳感器元 件， 一會兒作為電容式傳感器元件，從而在兩種檢測模式之間來回切換。 控制器400能夠被編程或接受指令，從而例如每隔25毫秒或更少就在電 阻式壓力檢測和電容式接近度檢測之間交替，以使得在按下按鈕和設(shè)備將 該按壓識別為按鈕按壓(即，激活了按鈕的"按下"狀態(tài))之間的時(shí)間延遲對于用戶來說不會很明顯。
在本實(shí)用新型的另一種方法中，控制器400可以按指定間隔來僅接收 來自一個傳感器的電阻式壓力檢測輸出，和僅接收來自處在接近第一傳感 器的位置處的另一個傳感器的電容式接近度檢測輸出。
圖5示出了用于激活按鈕輸入狀態(tài)的算法的示例。在這個示例中，在 步驟500，處理器(例如，控制器400)可以循環(huán)地接收來自與殼體的輸 入?yún)^(qū)域相對應(yīng)的一個或多個傳感器的壓力和接近度輸出。在步驟510，處 理器能夠判斷該接近度輸出是否超過接近度的閾值量，并在步驟520判斷 該壓力輸出是否超過壓力的閾值量。如果處理器判斷得出壓力和接近度的 閾值量己經(jīng)被超過，則在步驟530處理器可以激活表示殼體輸入?yún)^(qū)域上按 鈕按壓的"按下"輸入狀態(tài)。
圖6示出了利用接近度檢測來使按鈕輸入狀態(tài)無效的算法的示例。在 這個示例中，處理器能夠在步驟600判斷接近度輸出是否超過接近度的閾 值量，并在步驟610判斷壓力輸出是否超過壓力閾值量，從而在步驟620 激活"按下"輸入狀態(tài)。 一旦該狀態(tài)被激活，則其可以維持激活直到在步 驟630接近度輸出降到接近度閾值量以下，這時(shí)在步驟640處理器能夠使 "按下"狀態(tài)無效，以表示用戶釋放了按鈕。這例如在用戶從輸入?yún)^(qū)域移 開手指但是按鈕由于卡住而繼續(xù)施加壓力的情況下會很有利。
圖7示出了利用壓力檢測來使按鈕輸入狀態(tài)無效的算法的示例。在這 個示例中，處理器能夠在步驟700判斷接近度輸出是否超過接近度閾值 量，并在步驟710判斷壓力輸出是否超過壓力閾值量，從而在步驟720激 活"按下"輸入狀態(tài)。 一旦該狀態(tài)已經(jīng)被激活，其可以維持激活直到在步 驟730壓力輸出降到壓力閾值量以下，這時(shí)在步驟740處理器能夠使"按 下"狀態(tài)無效。這例如在下述情況下會很有利即不太可能是按鈕卡住， 而更可能是用戶意圖通過在不離開按鈕的情況下減輕施加給按鈕的壓力來 釋放按鈕。
圖8，結(jié)合圖9的曲線900，示出了考慮到基線漂移和遲滯現(xiàn)象的算 法的示例。在這個示例中，當(dāng)諸如手指之類的用戶的身體部分并不接近傳 感器區(qū)域時(shí)，處理器能夠連續(xù)或間歇地調(diào)整壓力輸出基線920以匹配檢測得到的壓力輸出水平。
在步驟800，處理器能夠判斷接近度輸出是否超過接近度閾值量，該 閾值量表示手指與傳感器區(qū)域接近。當(dāng)在點(diǎn)940接近度閾值量被超過時(shí)， 處理器能夠在歩驟810通過切換到靜態(tài)基線930來禁用調(diào)整基線的功能。 在此情況下，在步驟820和830，處理器能夠在沒有調(diào)整基線漂移的情況 下繼續(xù)分別判斷接近度和壓力輸出是否超過接近度閾值量和壓力閾值量， 以在步驟840激活"按下"的按鈕狀態(tài)。
在發(fā)生"按下"狀態(tài)被激活的情況之前，如果在步驟820接近度輸出 降到接近度閾值量(例如表示手指已經(jīng)移開)以下，則在步驟870處理器 能夠簡單地切換回調(diào)整基線920的模式。在發(fā)生"按下"狀態(tài)已經(jīng)被激活 之后，如果在步驟850以及在點(diǎn)160和950處，接近度輸出降到接近度閾 值量以下，則在步驟860處理器能夠使"按下"狀態(tài)無效，并在步驟870 切換回調(diào)整基線920的模式。如曲線910所示，在考慮到基線漂移和遲滯 因素的情況下按鈕狀態(tài)被正確地激活和無效。
當(dāng)然，在步驟850可以利用壓力輸出來取代接近度輸出，以類似于步 驟730地對是否要使開關(guān)無效進(jìn)行判斷，或者例如可以采用壓力輸出和接 近度輸出二者的組合。
圖10示出了按鈕大小調(diào)整和輸入狀態(tài)激活算法的示例。在這個示例 中，如上所述，在步驟1020處理器能夠接收壓力和接近度傳感器輸出， 以在步驟1030和1040判斷閾值量是否已經(jīng)被超過，從而在步驟1050激活 "按下"按鈕狀態(tài)。但是，在本示例中，在步驟1000處理器還可以接收 調(diào)整按鈕輸入?yún)^(qū)域大小的請求，用戶將為了激活"按下"按鈕狀態(tài)而按壓 所述按鈕輸入?yún)^(qū)域。
這種請求可以經(jīng)由與設(shè)備相關(guān)聯(lián)的用戶接口來由用戶生成。在接收到 該請求時(shí)，為了改變顯示在設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域上的虛擬按鈕的實(shí)體檢測覆蓋 范圍，在步驟1010處理器可以相應(yīng)地調(diào)整壓力和/或接近度閾值。
圖11示出了一種殼體的示例。在這個示例中，殼體可以包含一種設(shè) 備，該設(shè)備包括觸摸屏顯示區(qū)域UOO、例如由玻璃之類的剛性材料制成的 罩1110、以及用戶可以按壓以使虛擬按鈕的"按下"狀態(tài)激活的輸入?yún)^(qū)域1120。殼體的示例可以包括便攜式音樂播放器、移動通信設(shè)備和其它手持 式計(jì)算設(shè)備。
圖12示出了傳感器構(gòu)造的示例。在本示例中，混合式壓力/接近度傳 感器可以包括可變形材料1210，例如摻入了碳以使得其輕微導(dǎo)電的橡膠 (不過比金屬塊的導(dǎo)電性弱的東西都可以是實(shí)施例)。印刷電路板 ("PCB" ) 1220上的銅圖案1230可以置于橡膠元件1210之下。圖14a 和14b示出了示例性的圖案配置。
如果橡膠1210被摁壓到PCB 1220的圖案1230上，則可以減小兩半 圖案之間的接觸電阻。由這種壓力導(dǎo)致的電阻變化可以例如通過處理器來 測量?？梢园ㄕ澈衔?240以使得摻雜橡膠1210能夠更有效地按壓在 PCB 1220的圖案1230上，當(dāng)用戶將其手指正好按壓在罩1110的輸入?yún)^(qū)域 1120上時(shí)，粘合物1240輕微地壓縮。
罩1110可以與具有小通孔的框架1200相粘合。PCB 1220可以粘附在 框架1200的底部，并且其上具有圖案1230。
圖13示出了框架中沒有通孔的傳感器構(gòu)造的示例。這個示例類似于 圖12的那個示例，只是在框架1200上刻出的小凹槽取代了完全鉆通框架 1200的通孔，在所述的小凹槽中可以插入電路1300 (可以是柔性的)和 可變形材料1210。可以在罩1110和電路1300之間涂敷導(dǎo)電涂料1310。
圖15示出了一種設(shè)備的示例。在本示例中，該設(shè)備可以包括處理器 1500、存儲器1510、控制器400和傳感器410。
控制器400可以提供必要的驅(qū)動和檢測電路，以獲得來自傳感器410 的壓力和接近度輸出。控制器400能夠?qū)λ邮盏膲毫徒咏容敵鲞M(jìn)行 處理，以判斷用戶是否意圖激活或無效按鈕的"按下"狀態(tài)而按壓或釋放 了輸入?yún)^(qū)域1120。為了激活或無效掉"按下"狀態(tài)，控制器400可以向處 理器1500 (例如，負(fù)責(zé)運(yùn)行該設(shè)備的中央處理器)發(fā)送表示了這種激活或 無效的信號，處理器1500可以觸發(fā)合適的編程功能，以對所表示出的按 鈕按壓或釋放情況作出反應(yīng)。
存儲器1510可以例如包括一個或多個以下類型的存儲介質(zhì)磁盤， 光介質(zhì)，以及諸如靜態(tài)和動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器("EPROM")、電可擦除可編程只讀存儲器("EEPROM")、 可編程門陣列和閃存設(shè)備之類的半導(dǎo)體存儲設(shè)備。
這里所描述的處理功能例如可以通過位于傳感器基板自身上的處理 器、控制器400、或負(fù)責(zé)運(yùn)行該設(shè)備的中央處理器來執(zhí)行。
雖然結(jié)合其示例并參考附圖來完整地描述了所要求保護(hù)的主題，但是 應(yīng)當(dāng)注意，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說各種改變和修改將是顯而易見的。這 種改變和修改應(yīng)當(dāng)被理解為包括在由所附的權(quán)利要求限定的本實(shí)用新型的 范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種設(shè)備，其特征在于包括被設(shè)置成至少具有第一模式和第二模式的傳感器，所述第一模式被配置以響應(yīng)于物體施加給所述傳感器的壓力而提供第一輸出，所述第二模式被配置以響應(yīng)于所述物體與所述傳感器的接近度而提供第二輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述傳感器工作在所述第 一操作模式中時(shí)，所述設(shè)備接收所述第一輸出，而當(dāng)所述傳感器工作在所 述第二操作模式中時(shí)，所述設(shè)備接收所述第二輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備被配置以基于接收的所述第一和第二輸出的變化來激活所述傳感器的輸入狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述物體是手指。
5. —種設(shè)備，其特征在于包括被配置以交替方式在第一模式下檢測電阻和在第二模式下檢測電容的 傳感器，所述電阻表示了施加給所述設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域的壓力，所述電容表示了物體與所述設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域的接近度；并且 其中，所述設(shè)備被配置以利用所述檢測得到的電阻和電容來判斷所述 物體是否已經(jīng)按壓所述設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器被設(shè)置成每隔25 毫秒或更少時(shí)間在電阻檢測和電容檢測之間交替。
7. —種利用電容識別來感測壓力的設(shè)備，其特征在于包括 一個或多個傳感器，所述傳感器被配置為至少具有第一模式和第二模式，并被配置用于產(chǎn)生一個或多個信號，所述一個或多個信號在所述第一 模式中表示在殼體的輸入?yún)^(qū)域處檢測得到的壓力水平，并在所述第二模式 中表示在所述殼體的輸入?yún)^(qū)域處檢測得到的接近度水平；處理器，所述處理器被配置用于判斷所述檢測得到的壓力水平是否超 過壓力閾值量、判斷所述檢測得到的接近度水平是否超過接近度閾值量， 并且如果判斷得出所述壓力閾值量和所述接近度閾值量已經(jīng)被超過，則激 活表示所述殼體的輸入?yún)^(qū)域處的用戶輸入的狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，由相同的傳感器來檢測壓力 和接近度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，由不同的傳感器來檢測壓力 和接近度。
10. —種設(shè)備，其特征在于包括 殼體；傳感器，所述傳感器被配置用于在第一模式中檢測電阻和在第二模式 中檢測電容；以及處理器，所述處理器被配置用于基于由所述傳感器檢測得到的電阻和 電容兩者的變化來判斷所述殼體的表面是否已被按壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，所述處理器位于安裝有所 述傳感器的電路板上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，所述處理器并不位于安裝 有所述傳感器的電路板上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其特征在于，所述處理器是負(fù)責(zé)運(yùn)行所 述裝置的中央處理器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，所述處理器 控制所述傳感器，并且被配置作為所述傳感器與負(fù)責(zé)運(yùn)行所述裝置的中央處理器之間的接□。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，所述殼體的所述表面包含 剛性材料。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，所述殼體的所述表面由玻 璃制成。
17. —種設(shè)備，其特征在于包括至少具有第一模式和第二模式的傳感器，所述傳感器在所述第一模式 中提供與手指施加給所述傳感器的壓力相關(guān)聯(lián)的第一輸出，所述傳感器在 所述第二模式中提供與手指和所述傳感器的接近度相關(guān)聯(lián)的第二輸出，以 及處理器，所述處理器被配置用于對所述第一輸出和所述第二輸出進(jìn)行 處理，并檢測位于所述傳感器附近的手指在所述傳感器上的壓力施加情 況。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用電容識別來感測壓力的設(shè)備，其一個目的是正確解釋用戶是否正在按壓設(shè)備的按鈕。根據(jù)本實(shí)用新型的一個示例，傳感器被控制以交替形式檢測電阻和電容，電阻表示了施加到設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域上的壓力，而電容表示了身體部分與所述設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域之間的接近度，并且檢測所得的電阻和電容被用于判斷所述身體部分是否按壓了所述設(shè)備的輸入?yún)^(qū)域。根據(jù)本實(shí)用新型的一種設(shè)備，其特征在于包括被設(shè)置成至少具有第一模式和第二模式的傳感器，第一模式被配置以響應(yīng)于物體施加給傳感器的壓力而提供第一輸出，第二模式被配置以響應(yīng)于物體與傳感器的接近度而提供第二輸出。本實(shí)用新型例如可用于蜂窩電話或便攜式音樂播放器。
文檔編號H03K17/96GK201234245SQ200720182260
公開日2009年5月6日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日
發(fā)明者弗萊徹爾·R·羅斯可普, 斯蒂芬·扎得斯凱 申請人:蘋果公司