專利名稱：用于電容感測的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于電容感測的方法和裝置，尤其包括下述方法和裝置這些方法和裝置在感測機(jī)構(gòu)中使用傳導(dǎo)表面(諸如金屬)，并用于檢測用戶的接近(proximity)以及可能的觸摸，以向電子設(shè)備提供用戶輸入信號。
背景技術(shù)：
已知許多利用電容感測來識別諸如計算機(jī)、媒體播放設(shè)備、電話等電子設(shè)備的用戶輸入的用戶接口。這些接口中的一些被實現(xiàn)為觸摸屏系統(tǒng)，在這些觸摸屏系統(tǒng)處，一個或 多個電容感測機(jī)構(gòu)(諸如電極)被放置在通常由玻璃或塑料形成的透明外表面下方以及顯示元件上方。許多傳統(tǒng)電容感測設(shè)備的限制在于外表面需要由非傳導(dǎo)材料形成，例如觸摸屏設(shè)備的玻璃外表面。這樣，即使不需要用于操作的透明性的輸入設(shè)備(例如，基于電容感測來進(jìn)行操作的軌跡板)也將包括由玻璃或者另一非傳導(dǎo)材料形成的接觸表面。這樣，用于電子設(shè)備的傳統(tǒng)電容感測輸入設(shè)備對這些設(shè)備可被如何利用施加了一些限制。例如，可以想到如下應(yīng)用即使在表面由導(dǎo)體(諸如金屬)形成的情況下也希望允許對接近或觸摸作出響應(yīng)的輸入。可以想到這樣的應(yīng)用電子設(shè)備(諸如媒體播放器或者膝上型計算機(jī))的外殼的某個部分可能對用戶的接近和/或觸摸是敏感的，以可能在存在任何與設(shè)備的直接接觸之前發(fā)起設(shè)備的各種功能。因此，這里公開的方法和裝置即使在鄰近用戶的表面由金屬或另一導(dǎo)體形成的情況下也識別用于感測接近(并且在一些實施例中還感測觸摸)的系統(tǒng)。


圖I示出根據(jù)本發(fā)明的接近感測系統(tǒng)的感測部件的簡化表示。圖2示出利用圖I的感測部件的接近感測系統(tǒng)的示意表示。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的接近和觸摸感測系統(tǒng)的感測部件的簡化表示。圖4示出利用圖3的感測部件的接近和觸摸感測系統(tǒng)的示意表示。圖5示出圖3和圖4的接近和觸摸感測系統(tǒng)的操作方法的示例流程圖。圖6示出可以包括或者與這里描述的任何電容感測系統(tǒng)或方法一起使用的示例電子設(shè)備的框圖表示。圖7A-7B不出電子設(shè)備的一部分，其中圖7A不出設(shè)備表面上的不可見按鈕區(qū)域，圖7B示出不可見按鈕區(qū)域的截面的放大視圖。圖8示出在設(shè)備表面上具有不可見滑塊區(qū)域的電子設(shè)備的一部分。圖9示出處于蓋子閉合狀態(tài)的示例膝上型計算機(jī)，該計算機(jī)的蓋子具有示例性的不可見按鈕和多個不可見的狀態(tài)指示器。
具體實施例方式下面的詳細(xì)描述參考附圖，附圖示出了選擇來表明可以如何實施本發(fā)明的示例的各種細(xì)節(jié)。該討論至少部分地參考這些圖而給出了發(fā)明主題的各種示例，并且足夠詳細(xì)地描述了所示實施例以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┌l(fā)明。除了這里討論的說明性示例之外還可以利用許多其他實施例來實施發(fā)明主題，并且除了這里具體討論的備選之外也可以作出許多結(jié)構(gòu)和操作上的變化而不脫離發(fā)明主題的范圍。在該說明書中,對“實施例”或者“示例”的提及意味著所提及的特征包括在或者可以包括在本發(fā)明的至少一個實施例或者示例中。本說明書中對“實施例”或“一個實施例”或者對“一個示例”或“示例”的分別提及不是意圖必定指同一實施例或示例；無論如何，兩者都不是那種互相排除的實施例，除非這樣聲明或者在得益于本公開的情況下對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見的。這樣，本發(fā)明可以包括這里描述的實施例和示例以及基于本公開的所有權(quán)利要求范圍內(nèi)限定的其他實施例和示例的各種組合和/或整合，以及這 些權(quán)利要求的所有合法等同物。為了本說明書的目的，這里使用的“電子設(shè)備”包括使用一個或多個處理器、微控制器和/或數(shù)字信號處理器或者其他具有運(yùn)行“程序”的能力的設(shè)備(所有這樣的設(shè)備在這里都被稱為“處理器”)的系統(tǒng)?！俺绦颉笔强蓤?zhí)行的機(jī)器代碼指令的任何集合，并且如這里使用的，包括用戶級別的應(yīng)用以及系統(tǒng)指導(dǎo)的應(yīng)用或者守護(hù)程序。電子設(shè)備的示例包括諸如蜂窩電話、音樂和多媒體播放器、個人數(shù)字助理(PDA)和“機(jī)頂盒”之類的通信和電子設(shè)備以及所有形式的計算機(jī)或“計算設(shè)備”(臺式機(jī)、膝上機(jī)、服務(wù)器、掌上機(jī)、工作站等等)。現(xiàn)在參考圖I和圖2，圖I示出根據(jù)本發(fā)明的示例發(fā)明性接近感測系統(tǒng)的感測部件100的簡化表示，而圖2示出使用這些感測部件的新的接近感測系統(tǒng)200的示意表示。圖I的元件與圖2中相同地編號。如下面將描述的,接近感測系統(tǒng)200通過感測電路中的電容(包括寄生電容)來檢測外部電位源(諸如人類用戶)與外部傳導(dǎo)表面的接近，該電路包括外部傳導(dǎo)表面并且外部傳導(dǎo)表面處于浮動電位。接近感測系統(tǒng)100包括殼體(在102 —般地示出)。殼體102可以是各種配置中的任一種，但是為了本說明書的目的，將一般在可能用于膝上型計算機(jī)的外殼的背景下來描述。殼體102包括金屬蓋子104和金屬下部106。本發(fā)明決不限于用在膝上型計算機(jī)和類似設(shè)備中，而是實際上可以與任何希望感測電位的源(例如用戶)與傳導(dǎo)外表面的接近的電子設(shè)備一起使用。因此，不要求任何殼體的按鈕部分由金屬或其他傳導(dǎo)材料形成。在所示示例中，在感測部件包括金屬殼體102的情況下，通常希望使金屬蓋子104與金屬下部106絕緣。在殼體102中，絕緣墊圈108被布置在蓋子104與下部106之間。如果蓋子104不與下部106絕緣，則整個殼體將維持在浮動電位。然而，相信這樣的配置比諸如所示系統(tǒng)之類的系統(tǒng)提供更少的噪聲免疫性，在所示系統(tǒng)中，下部106可以接地并因而提供對可能的干擾電噪聲的外部源的屏蔽。這樣，所述配置通常將提供用于確定用戶的接近的改善測量。除了絕緣墊圈108之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，將需要避免兩個部件之間的其他可能的導(dǎo)電點。例如，這可以包括在用來使蓋子和下部附接的鉸鏈部件之間提供電絕緣，以及確保經(jīng)過用于以閉合朝向?qū)蓚€部件彼此緊固的任何閂鎖組件的非導(dǎo)電路徑。
在蓋子104的需要存在對用戶接近的靈敏性的感測區(qū)域114中，金屬蓋子將例如通過在蓋子104的內(nèi)表面112中形成凹槽110而被打薄。具體尺寸可以取決于具體應(yīng)用而變化。然而，作為一個示例，大約O. 3至Imm的金屬厚度對許多應(yīng)用將是適當(dāng)?shù)?更優(yōu)選的范圍在大約O. 4至O. 6mm之間。電極116將被以鄰近感測區(qū)域114并且與該區(qū)域處于隔開的關(guān)系從而共同形成平行板電容(Cl)的方式布置在凹槽110內(nèi)。電極116可以是各種配置中的任一種，包括固體線形或扁平導(dǎo)體、印刷電路板(PCB)上的電鍍導(dǎo)體、傳導(dǎo)薄膜(例如金屬或者氧化銦錫薄膜)等等。電極116可以通過118處所示的絕緣層和120處所示的氣隙中的任一者或二者而與感測區(qū)域114維持在那種隔開的關(guān)系。作為一個示例，在電極116是以傳導(dǎo)薄膜的形式實現(xiàn)的情況下，該傳導(dǎo)薄膜以及電絕緣體可以在凹槽110內(nèi)黏著地耦合到蓋子104的感測區(qū)域114。電極116可以按任何方式來實現(xiàn)，其與蓋子104相組合形成考慮到系統(tǒng)的其他部件的電氣設(shè)計而適當(dāng)?shù)卮_定大小的電容器。對于許多應(yīng)用，最小電容Cl將是優(yōu)選的，因、為這允許通過由接近引入的電容對測量結(jié)果的最大影響，如下面將更詳細(xì)描述的。為了該說明性實施例的目的，電極116耦合到電容傳感器126的輸入端。該輸入端提供到地的高阻抗(在DC(直流)時)連接。“高”阻抗的值將取決于所使用的傳感器而變化，但是通常將在百萬歐姆的范圍內(nèi)或者更高。然而，蓋子104不被綁定到任何電位，而是在電氣上浮動的。如先前提及的，不要求下部106與蓋子104電絕緣，并且在不絕緣的這種應(yīng)用中，下部106也將處于浮動電位。電容傳感器126將耦合在基準(zhǔn)電極116與地之間。電容傳感器126可以是從商業(yè)上可用的備選中選擇的。作為一個示例，來自Norwood，MA的Analog Devices的Model ADI 7147多通道傳感器適用于一些應(yīng)用。該傳感器將電容轉(zhuǎn)換成電壓，然后生成代表測得的電容的數(shù)字輸出。在信號被提供到多個輸入通道的情況下，ADI7147可以輸出每個通道的測量結(jié)果以輔助各種可能類型的測量或者控制功能。如圖I所示，最常見將是用戶的身體(例如手)的外部電位源將與電氣上浮動的蓋子104共同形成電容(Cpiox)。為了說明的目的，用戶可被認(rèn)為是在大部分時間處于地電位的外部電位源。雖然不希望被理論束縛，但是在至少一些實現(xiàn)方式中，電氣上浮動的蓋子104實際上可被認(rèn)為是對用戶的手的電位敏感的靜電天線。因為蓋子104在電氣上是浮動的，因此在外部電位源(例如手)與電極116之間形成的總電容(Cl+Cprox)將響應(yīng)于外部源的接近而變化。在操作中，外部電位源(諸如用戶的手124)足夠靠近蓋子104的感測區(qū)域114以建立系統(tǒng)可辨別的電容時，該電容將影響耦合到電容傳感器126的串聯(lián)電容(Cl+Cprox)。這樣，電容的大小可以用作對外部電位源的接近的一般測量方法并且該測量結(jié)果可被電容傳感器126輸出為數(shù)字信號。該輸出信號可被相關(guān)電子設(shè)備的電路128處理以響應(yīng)于用戶的接近而提供所需功能。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，在許多預(yù)期的應(yīng)用中，例如在用戶的手的接近將被檢測的情況下，在這種測量中存在一些可變性，這是因為手的大小和朝向可能影響電容傳感器126的電容測量。可以考慮許多用于評估測得的電容來確定接近的技術(shù)。一種這樣的技術(shù)是建立經(jīng)過平均和過濾的電容信號的基準(zhǔn)(可以是移動平均值)，然后從該移動平均值識別快速變化作為對接近的測量。接近信號的強(qiáng)度將是導(dǎo)電體的接近和導(dǎo)電體的大小的函數(shù)，并且通常對于較大距離將遵循冪次定律，但是在較小距離處一般將線性地移動。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會清楚，這種形式的接近確定可以用在各種應(yīng)用中。例如，用戶與殼體(例如所示的用于膝上型計算機(jī)的殼體)外部的接近可能用于將計算機(jī)從睡眠中喚醒，以發(fā)起信息(諸如電子郵件或者喜愛的網(wǎng)頁)的下載?？梢詾槠渌O(shè)備(諸如媒體播放器、蜂窩電話等)想到其他類似功能。還應(yīng)當(dāng)注意，一般針對圖I和圖2而描述的接近傳感器可以用在膝上型計算機(jī)的內(nèi)表面上。或者，可以用在外表面上，但是在這種情況下，殼體構(gòu)件或者其他外表面部件的僅僅一部分是由金屬形成的。由于蓋子104處于浮動電位，它隨著時間將累積電荷。結(jié)果，將會希望周期性地重新校準(zhǔn)傳感器并且去除板上所累積的電容。可以通過蓋子104臨時耦合到地來去除電荷，并且可以對浮動平均電容值進(jìn)行復(fù)位來實現(xiàn)這樣的重新校準(zhǔn)?，F(xiàn)在參考圖3和圖4，圖3示出示例發(fā)明性接近和觸摸感測的感測部件300的簡化表示，圖4示出使用這些感測部件的新的接近和觸摸感測系統(tǒng)的示意表示。本說明性系統(tǒng)在兩種不同模式中操作，用于感測接近的第一模式和用于感測對接觸表面的實際觸摸的第二模式。一旦接近被感測到并且被評估為暗示了觸摸是可能的或者迫近的，與感測部件的一個或多個連接被切換以輔助來評估觸摸而不是接近。 對觸摸是可能的或者迫近的的確定可以在一基準(zhǔn)處建立，從而基于檢測到的接近，某種進(jìn)一步的動作或者命令(例如從一個狀態(tài)向另一狀態(tài)的轉(zhuǎn)變)是希望的。將通過由于接觸表面朝著基準(zhǔn)電極的撓曲(deflection)而產(chǎn)生的直接電容測量來感測觸摸。用于進(jìn)行這種形式的觸摸測量的系統(tǒng)在題為Disappearing Button or Slider并且代表Leung和David Amm而在08年10月24日提交并轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的序號為12/257，956的美國專利申請中描述。該共同未決申請通過引用結(jié)合于此，用于所有目的。如該申請中所描述的，在一種實現(xiàn)方式中，如在圖9的900處示出的膝上型計算機(jī)可以具有表面(諸如蓋子902)，該表面具有通過電容感測而起作用的不可見“按鈕”904，并且對這種“按鈕”的觸摸可以提供多種可能的功能，例如顯示在其他情況下不可見的狀態(tài)指示器906(例如用于wi-fi強(qiáng)度或者電池水平)或者用信號通知膝上型計算機(jī)的部件或者相關(guān)的外部部件從蓋子閉合的“睡眠”模式“喚醒”到蓋子閉合的“活動”模式。不可見按鈕904和不可見狀態(tài)指示器906可以采用不可見的孔和背光來使得它們選擇性地對用戶可見。例如，感測到觸摸(例如當(dāng)膝上型計算機(jī)處于蓋子閉合的睡眠模式時對虛擬“按鈕”904的觸摸)可以喚醒外部監(jiān)視器(未示出)，將iPod或者iPhone (未示出)與膝上型計算機(jī)900同步，或者在蓋子閉合的同時將軟件安裝到膝上型計算機(jī)。在其他實現(xiàn)方式中，對這樣的不可見按鈕的觸摸可以將從蓋子閉合的睡眠模式或者蓋子閉合的活動模式關(guān)閉膝上型計算機(jī)。類似地，這樣的不可見觸摸感測控制可以用于控制從計算機(jī)播放的音樂或視頻，例如通過用于倒帶、播放和快進(jìn)以及音量的不可見的控制。不可見的孔可以形成指示出這些按鈕的功能的圖案(例如，倒帶箭頭、播放箭頭、快進(jìn)箭頭、音量增大加號、音量減小減號等等)；并且這些孔可被背光照亮，如這里所描述的。在一些示例中，不可見的觸摸控制可以是取決于前后文的，取決于設(shè)備的操作狀態(tài)而具有不同功能。如在所引用的申請中提及的，觸摸感測控制也可被實現(xiàn)為具有大量觸摸感測位置的軌跡板。如在所引用的申請中還描述的并且如圖7A-7B和圖8所示，將是不可見的但是選擇性變得可見的“按鈕”或“滑塊”位置702、802的能力可以通過形成在如下表面中的極小微穿孔704來實現(xiàn)該表面可以例如通過微穿孔下的LED而被背光照亮。這里描述的電容性接近感測可以有利地用于觸發(fā)這種不可見接觸位置使其在一旦用戶的手(例如)靠近該位置時變得可見，并且還用于然后使得這些位置感測來自用戶的觸摸。虛擬按鈕或滑塊的選擇性照亮可以用于向用戶提供關(guān)于向哪里提供輸入以及關(guān)于輸入的功能將是什么的引導(dǎo)。另外，在輸入的結(jié)果是提供系統(tǒng)狀態(tài)的信息或者更新計算機(jī)上的信息數(shù)據(jù)的情況下，對狀態(tài)參數(shù)或者更新后數(shù)據(jù)的存在性的指示可以利用通過微穿孔的選擇性照亮來提供。以這種方式來提供這樣的指示的示例在這里的圖9中示出。為了簡化對所示主題的說明，接近和觸摸感測部件再次被描述為在殼體(在302處一般地示出)中實現(xiàn)，該殼體與圖I的殼體102類似地構(gòu)建，除了殼體302包括多個感測區(qū)域而不是圖I的單個感測區(qū)域114，其中的兩個感測區(qū)域在圖3的314和316處示出。這樣，殼體302將再次被描述為由包括蓋子304和下部306的金屬部件形成，蓋子304和下部306通過絕緣墊圈308而彼此絕緣。與圖I有關(guān)的對蓋子和下部之間的其他絕緣部件(未示出)的需要的描述也在此適用。多個感測區(qū)域可以是實際上任何希望的配置，例如包括范圍從個體的虛擬“按鈕”到形成虛擬“滑塊”的區(qū)域到虛擬鍵盤、鍵區(qū)或軌跡板的配置。
與圖I的系統(tǒng)一樣，每個感測區(qū)域314、316由相應(yīng)的凹槽326、328來限定，凹槽326、328將優(yōu)選地在感測區(qū)域318、320中保留大約先前描述的尺寸的金屬厚度。另外，相應(yīng)的基準(zhǔn)電極322、324被布置在每個凹槽326、328中并且與感測區(qū)域314、316的鄰近表面處于隔開的關(guān)系。在根據(jù)該基本描述的許多示例中，電極322、324被獨立于鄰近表面而支撐在各個感測區(qū)域314、316中將是優(yōu)選的。另外，對于許多這種示例，具有與各個相應(yīng)感測區(qū)域的多個導(dǎo)電連接或者將多個電極322、324彼此耦合也將是優(yōu)選的。因此，在感測部件300中，每個電極322、324由基板(例如印刷電路板326)支撐。印刷電路板326輔助以與每個感測區(qū)域處于固定的隔開的關(guān)系的方式來支撐每個電極322、324。再次，與圖I的系統(tǒng)一樣，每個電極322、324與感測區(qū)域314、316的相應(yīng)表面之間的隔開關(guān)系可以只通過氣隙328,330來建立，并且/或者可以在凹槽326、328內(nèi)存在介電層332、334?，F(xiàn)在主要參考圖4，該圖示意性地示出包括圖3的感測部件的接近和觸摸感測系統(tǒng)400。圖3所示的元件在圖4中被類似地編號。如圖所示，每個電極322、324、402與頂板304共同形成相應(yīng)的電容器(Ctl，Ct2)，并且每個電極322、324、402耦合到電容傳感器404(例如可以與圖1-2的電容傳感器126是相同的類型)的相應(yīng)輸入端。這樣，再次，每個基準(zhǔn)電極耦合到在DC時到地的高阻抗。在該示例中，電容傳感器404的輸出端406耦合到控制器408,控制器408可以用于響應(yīng)于來自電容傳感器404的信號而發(fā)起各種系統(tǒng)功能。當(dāng)然，相同功能可以由相關(guān)電子設(shè)備416中的另一控制器來提供。輸出端406還耦合到開關(guān)控制器409，開關(guān)控制器409響應(yīng)于來自電容傳感器404的電容測量信號或者來自控制器408的控制信號，選擇性地斷開或者閉合開關(guān)410以選擇性地向場效應(yīng)晶體管(FET)412的柵極施加所需極性的電壓，設(shè)置FET 412是為了選擇性地將蓋子304耦合到地。雖然開關(guān)410被示出為機(jī)械開關(guān)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，它在多數(shù)實施例中將是通過固態(tài)開關(guān)(諸如FET開關(guān))來實現(xiàn)的?，F(xiàn)在也參考圖5，該圖示出用于圖3和圖4的系統(tǒng)的一種可能操作模式的示例流程圖500。在接近和觸摸感測系統(tǒng)400的操作中，該系統(tǒng)通常將開始于接近感測模式(502)。在該模式中，由于FET開關(guān)412斷開，蓋子304處于浮動電位(如針對圖I所描述的)。在某一點，系統(tǒng)將檢測電容的變化(504)。如針對圖I和圖2所描述的，鄰近蓋子304的外部電位源的存在將在蓋子304中的一個或多個感測區(qū)域314、316處生成電容(Ct+Cprox)，并且該電容將被電容傳感器404感測。在某一點，來自電容傳感器404的感測電容將被評估(506)以確定是否可能與蓋子304的接觸。優(yōu)選地參考感測電容的某一參數(shù)，例如通過與基準(zhǔn)電容(例如，作為相對大小)進(jìn)行比較，或者響應(yīng)于感測到的電容變化的變化速率，可以在控制器408內(nèi)或者在開關(guān)控制器409內(nèi)評估感測電容，并且系統(tǒng)將確定所確定的電容是否表明與蓋子304的接觸是可能的或者迫近的(如508處)。在對可能的接觸的確定被作出(508)之前(即，只要系統(tǒng)確定接觸是不可能的，如516處)，系統(tǒng)將保持在電容感測模式(518)。當(dāng)這樣的確定被作出時，該示例系統(tǒng)將切換到觸摸感測模式(510)。為了實現(xiàn)這種變化，開關(guān)控制器409將促使閉合開關(guān)410，從而向FET開關(guān)412的柵極提供所選電壓，并且閉合開關(guān)412并且將蓋子304電耦合到地。該耦合將感測機(jī)構(gòu)置于觸摸感測模式。隨后對表面的觸摸將生成一個或多個觸摸輸入信號(512)。這是通過對任一感測區(qū)域314、316的觸摸來實現(xiàn)的，該觸摸引起感測區(qū)域的某種程度的物理撓曲，從而減小由 相應(yīng)電極322、324形成的電容器板與感測區(qū)域314、316的鄰近表面之間的距離，從而產(chǎn)生電容的變化，該變化可被電容傳感器404檢測，電容傳感器404然后將輸出代表該位置處的觸摸接觸的信號。在所描述的多通道電容傳感器的情況下，可以感測多個位置處的觸摸(同時的或者順次的)的存在與否(在512)，并且實現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓δ?514)。如這里提及的，該觸摸接觸信號可被系統(tǒng)控制器408用來在相關(guān)電子設(shè)備416中實現(xiàn)所需功能。一旦不再感測到觸摸接觸，就可以使用計時器來生成超時信號，此后將優(yōu)選地通過開關(guān)410的失活以及因而還有開關(guān)412的失活把系統(tǒng)返回到接近感測模式，從而把蓋子304返回到其浮動狀態(tài)。作為一個示例，在另一位置處感測到的接觸可能引起計時器功能的復(fù)位。作為備選，在觸摸感測模式中，Ctprox可被認(rèn)為是電容傳感器404的多個通道的感測輸入的總和，并且例如，可以相對于最小值(Cmin)來評估這些信號的總和以確定用戶的顯然不存在并且然后僅僅啟動定時器。圖6示出電子設(shè)備(諸如計算設(shè)備)的示例形式的機(jī)器的簡化框圖，在該電子設(shè)備中可以執(zhí)行用于使得該機(jī)器這里討論的方法中的任何一種或多種的一組指令。在備選實 施例中，該機(jī)器可以與其他機(jī)器相連(例如，聯(lián)網(wǎng))。在聯(lián)網(wǎng)的布置中，該機(jī)器可以以客戶端-服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的服務(wù)器或者客戶端機(jī)器的身份來操作，或者作為對等(或者分布式)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的對等機(jī)器來操作。雖然只圖示出單個機(jī)器，但是術(shù)語“機(jī)器”還應(yīng)當(dāng)認(rèn)為包括單獨或者聯(lián)合執(zhí)行一組(或者多組)指令以執(zhí)行這里討論的方法中的任何一種或多種的機(jī)器的任何集合。示例計算設(shè)備600包括經(jīng)由總線608彼此通信的至少一個處理器602 (例如，中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)或者二者)、主系統(tǒng)存儲器604和靜態(tài)存儲器606。在一些示例中，該計算設(shè)備將包括多個處理器，其中一個是輔助處理器，與可以在除了完全的系統(tǒng)關(guān)閉(例如在“睡眠”模式中；例如是系統(tǒng)的狀態(tài)被保留但是系統(tǒng)處理器的其他操作被禁止的模式)之外的幾乎所有時間是通電的(一個或多個)主處理器或者說“系統(tǒng)”處理器相比，該輔助處理器將優(yōu)選地是相對低功率的設(shè)備。這樣的輔助處理器將在這樣的示例系統(tǒng)中用于在即使當(dāng)計算設(shè)備處于“蓋子閉合”狀態(tài)和/或處于睡眠模式時也控制其中的感測電路。另外，這樣的輔助處理器可以在這些示例系統(tǒng)的至少一些中在仍然處于蓋子閉合狀態(tài)或者睡眠狀態(tài)時實現(xiàn)各種響應(yīng)于觸摸的功能。例如，除了這里的其他地方描述的功能之外，這樣的蓋子閉合的操作可以包括實現(xiàn)有線或無線通信系統(tǒng)以檢查更新后的信息數(shù)據(jù)，例如檢查接收到的電子郵件、股票報價、賽事比分等等；檢查系統(tǒng)狀態(tài)(例如wi-fi信號強(qiáng)度或者電池狀態(tài))的參數(shù)；以及通過閉合的蓋子，例如通過照亮微穿孔區(qū)域的在不可見按鈕或滑塊處或者附近的某一部分，顯示信息或者對更新后的信息是可用的指示。計算設(shè)備200還可以包括視頻顯示單元610 (例如，等離子顯示屏、液晶顯示屏(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示屏、薄膜晶體管(TFT)顯示屏或者陰極射線管(CRT))。計算設(shè)備600還包括光學(xué)媒體驅(qū)動器628、用戶接口(UI)導(dǎo)航或者光標(biāo)控制設(shè)備614 (例如，鼠標(biāo))、盤驅(qū)動單兀616、信號生成設(shè)備618(例如,揚(yáng)聲器)、光學(xué)媒體驅(qū)動器628和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備620。盤驅(qū)動單元616包括機(jī)器可讀介質(zhì)622，在機(jī)器可讀介質(zhì)622上存儲了體現(xiàn)這里描述的方法或功能中的任何一種或多種或者被這里描述的方法或功能中的任何一種或多種利用的一組或多組指令和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，軟件624)。軟件624在由計算設(shè)備200執(zhí)行 器件也可以完全或者至少部分地駐留在主系統(tǒng)存儲器604內(nèi)和/或處理器602內(nèi)，主系統(tǒng)存儲器604和處理器還構(gòu)成機(jī)器可讀的有形介質(zhì)。軟件624還可以利用多種已知傳輸協(xié)議(例如，超文本傳輸協(xié)議(HTTP))中的任一種經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備620通過網(wǎng)絡(luò)626來發(fā)送或接收。雖然機(jī)器可讀介質(zhì)622在該示例實施例中被示出為單個介質(zhì)，但是術(shù)語“機(jī)器可讀介質(zhì)”應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括存儲一組或多組指令的單個或多個介質(zhì)(例如，集中式或分布式數(shù)據(jù)庫，和/或相關(guān)的緩存)。術(shù)語“機(jī)器可讀介質(zhì)”還應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括任何能夠存儲或者編碼供機(jī)器執(zhí)行的一組指令并且使得機(jī)器執(zhí)行本申請的方法當(dāng)中的任何一種或多種的任何介質(zhì)，或者能夠存儲、編碼或者承載由這樣一組指令利用或者與這樣一組質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的任何介質(zhì)。因此術(shù)語“機(jī)器可讀介質(zhì)”應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括固態(tài)存儲器、光和磁介質(zhì)以及其他輔助其上存儲或者以其他方式保持的數(shù)據(jù)的讀取的結(jié)構(gòu)的所有形式。在得益于本公開的教導(dǎo)的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到許多其他備選構(gòu)造，并且在這里描述并說明的技術(shù)和結(jié)構(gòu)中可以作出許多其他的修改和變化。例如，所給出的示例電容傳感器裝置通過將基準(zhǔn)值與地進(jìn)行比較來進(jìn)行操作?？梢允褂迷S多其他類型的電容傳感器，適當(dāng)?shù)男薷膶τ诘靡嬗诒竟_的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。例如，可以使用直接測量兩個感測構(gòu)件之間的電容的電容傳感器。作為用于輔助這種類型的電容傳感器的修改例的一個示例，每個感測位置的外部導(dǎo)電構(gòu)件可以通過相應(yīng)的FET開關(guān)而個體地耦合到外部板。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)顯然理解為僅由本說明書所支持的所有權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求的所有等同物的范圍來限定。
權(quán)利要求
1.一種感測裝置，包括 導(dǎo)電外部感測構(gòu)件，具有感測表面和相反表面，所述外部感測構(gòu)件處于浮動電位； 導(dǎo)電基準(zhǔn)構(gòu)件，與所述外部感測構(gòu)件的相反表面處于隔開的關(guān)系，所述導(dǎo)電基準(zhǔn)構(gòu)件被綁定到電容感測裝置并且與所述導(dǎo)電外部感測構(gòu)件形成電容器； 電容感測裝置，耦合到所述導(dǎo)電基準(zhǔn)構(gòu)件并耦合到地，并且被配置來確定由于人的接近而引起的所述導(dǎo)電基準(zhǔn)構(gòu)件與地之間的電容的變化。
2.如權(quán)利要求I所述的感測裝置，其中，所述導(dǎo)電外部感測構(gòu)件包括金屬感測表面。
3.如權(quán)利要求I所述的感測裝置，其中，所述導(dǎo)電外部感測構(gòu)件與所述感測裝置的其他部分電絕緣，以使得所述導(dǎo)電外部感測構(gòu)件能夠相對于這些其他部分處于浮動電位。
4.如權(quán)利要求3所述的感測裝置，還包括開關(guān)組件，該開關(guān)組件耦合到所述外部感測構(gòu)件并能將所述外部感測構(gòu)件從浮動電位切換到基準(zhǔn)電壓電位。
5.如權(quán)利要求I所述的感測裝置，其中，所述電容感測裝置被配置來確定下述狀況這些狀況表明人與所述外部感測構(gòu)件的感測表面之間可能接觸。
6.如權(quán)利要求I所述的感測裝置，其中，所述感測裝置是便攜式電子設(shè)備的一體組成部分。
7.如權(quán)利要求I所述的感測裝置，其中，所述感測裝置是便攜式電子設(shè)備的輸入設(shè)備。
8.一種確定用戶與具有金屬表面部件的電子設(shè)備接近的方法，包括以下動作 確定所述金屬表面部件與基準(zhǔn)電極之間的第一電容，所述基準(zhǔn)電極被綁定到在直流時到地的高阻抗并且被放置為鄰近所述金屬表面部件，所述金屬表面部件處于浮動電壓電位；以及 識別浮動電位的所述金屬表面部件與基準(zhǔn)之間的第二電容的存在情況，所述第二電容響應(yīng)于外部電位源的存在。
9.如權(quán)利要求8所述的方法,還包括確定感測電容的如下參數(shù)這些參數(shù)表明所述外部電位源與所述金屬表面之間可能接觸。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述電子設(shè)備是便攜式電子設(shè)備，所述便攜式電子設(shè)備是從主要由以下各項所構(gòu)成的組中選擇的膝上型計算機(jī)、電話和計算機(jī)輸入設(shè)備。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述電子設(shè)備的金屬表面相對于所述電子設(shè)備的其他部件處于浮動電壓電位。
12.—種操作電子設(shè)備的方法，包括以下動作 確定金屬表面部件與基準(zhǔn)電極之間的第一電容，所述基準(zhǔn)電極被綁定到感測裝置并且被放置為鄰近所述金屬表面部件，所述金屬表面部件處于浮動電位；以及 識別浮動電位的所述金屬表面部件與基準(zhǔn)之間的第二電容，所述第二電容響應(yīng)于外部電位源的存在； 響應(yīng)于電容測量結(jié)果的參數(shù)來識別用戶與所述金屬表面部件的接近，所述參數(shù)包括所述第二電容的變化； 響應(yīng)于所識別的用戶接近，將所述金屬表面部件耦合到直流電壓基準(zhǔn)；以及 通過測量由于所述金屬表面部件的一部分的撓曲而產(chǎn)生的、所述金屬表面部件與所述基準(zhǔn)電極之間的電容的變化，來識別引起所述撓曲的、與所述金屬表面部件的接觸。
13.如權(quán)利要求12所述的操作電子設(shè)備的方法，其中，包括所述第二電容的變化的所述電容測量結(jié)果的參數(shù)包括所述電容測量結(jié)果的大小。
14.如權(quán)利要求12所述的操作電子設(shè)備的方法，其中，包括所述第二電容的變化的所述電容測量結(jié)果的參數(shù)包括所述電容測量結(jié)果的變化速率。
15.如權(quán)利要求12所述的操作電子設(shè)備的方法，還包括以下動作接收所識別的與所述金屬表面的接觸作為觸摸輸入，并且響應(yīng)于所述觸摸輸入而發(fā)起所述電子設(shè)備的控制功倉泛。
16.如權(quán)利要求15所述的操作電子設(shè)備的方法，其中，所述觸摸輸入是多觸摸輸入。
17.如權(quán)利要求12所述的操作電子設(shè)備的方法，其中，所述金屬表面部件包括第一位置，所述第一位置在第一狀態(tài)中形成不可見接觸位置并且在第二狀態(tài)中形成可見接觸位置；并且其中，所述方法還包括響應(yīng)于所識別的用戶的接近，將所述位置從不可見狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姞顟B(tài)。
18.如權(quán)利要求12所述的操作電子設(shè)備的方法，其中，所述第一位置不被配置成在該位置處于不可見狀態(tài)時感測觸摸輸入，并且其中，所述方法還包括響應(yīng)于所識別的用戶的接近，將所述第一位置轉(zhuǎn)變成接收觸摸輸入。
19.一種電子組件，包括 電容感測組件，該電容感測組件能夠在兩個狀態(tài)中操作，即所述組件對電位源的接近進(jìn)行檢測的第一狀態(tài)和所述組件對電位源的接觸進(jìn)行檢測的第二狀態(tài)，所述感測組件包括 金屬感測構(gòu)件，具有感測表面和相反表面，以及 第一電容基準(zhǔn)構(gòu)件，與所述金屬感測構(gòu)件的相反表面處于隔開的關(guān)系并且與所述金屬感測構(gòu)件形成電容器， 開關(guān)組件，在所述金屬感測構(gòu)件處于浮動電位的第一狀態(tài)與所述金屬感測構(gòu)件耦合到基準(zhǔn)電壓的第二狀態(tài)之間選擇性地連接到所述金屬感測構(gòu)件，以及 電容感測裝置，耦合到所述第一電容基準(zhǔn)構(gòu)件并耦合到所述基準(zhǔn)電壓， 所述電容感測組件被配置為， 確定電容變化的第一參數(shù)，該變化是當(dāng)所述金屬感測構(gòu)件處于第一浮動狀態(tài)時，由于電位源接近所述金屬感測構(gòu)件而在導(dǎo)電基準(zhǔn)構(gòu)件與地之間產(chǎn)生的， 響應(yīng)于所確定的第一參數(shù)而生成感測到的接近信號，以及 確定電容變化的第二參數(shù)，該變化是當(dāng)所述金屬感測構(gòu)件處于所述第二狀態(tài)時，由于給所述金屬感測構(gòu)件引起撓曲的、電位源與所述金屬感測構(gòu)件的接觸而在導(dǎo)電基準(zhǔn)構(gòu)件與所述金屬感測構(gòu)件之間產(chǎn)生的，以及 響應(yīng)于所確定的第二參數(shù)而生成觸摸輸入信號。
20.如權(quán)利要求19所述的電子組件，其中，所述電子組件被配置來響應(yīng)于感測到的接近信號而進(jìn)行所述組件的操作參數(shù)中的第一變化，并且還被配置來響應(yīng)于觸摸信號而進(jìn)行所述組件的操作參數(shù)中的第二變化。
21.如權(quán)利要求19所述的電子組件，其中，首先確定的電容變化的參數(shù)包括所述電容變化的大小。
22.如權(quán)利要求19所述的電子組件，其中，首先確定的電容變化的參數(shù)包括所述電容變化的變化速率。
23.如權(quán)利要求20所述的電子組件，其中，所述金屬感測構(gòu)件還包括在第一狀態(tài)中不可見并且在第二狀態(tài)中可見的接觸位置，并且其中，響應(yīng)于感測到的接近信號的所述組件的操作參數(shù)的第一變化包括將所述接觸位置的外觀從第一不可見狀態(tài)變?yōu)榈诙梢姞顟B(tài)。
24.一種可在蓋子閉合狀態(tài)和蓋子打開狀態(tài)之間運(yùn)動的膝上型計算機(jī)，包括 至少一個處理器； 電容感測機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述計算機(jī)處于蓋子閉合狀態(tài)時該機(jī)構(gòu)鄰近所述計算機(jī)的外表面的所選區(qū)域，所述感測機(jī)構(gòu)可操作來檢測用戶的接近和觸摸；以及包含指令的機(jī)器可讀存儲介質(zhì)，所述指令包括 用于使所述電容傳感器能夠在所述計算機(jī)處于蓋子閉合狀態(tài)時檢測所述計算機(jī)的外表面的所選區(qū)域附近電容的變化的指令， 用于把檢測到的電容作為觸摸輸入而接收的指令，以及 用于響應(yīng)于感測到的觸摸輸入而執(zhí)行響應(yīng)于觸摸的功能的指令。
25.如權(quán)利要求24所述的膝上型計算機(jī)，其中，用于在所述計算機(jī)處于蓋子閉合狀態(tài)時檢測所述計算機(jī)的外表面的所選區(qū)域附近電容的變化的指令包括 用于將所述電容傳感器配置在接近感測模式的指令； 用于檢測用戶與所選區(qū)域接近的指令； 用于確定可能是來自所述用戶的觸摸輸入的指令；以及 用于響應(yīng)于對可能是觸摸輸入的確定而將所述電容傳感器配置在觸摸感測模式的指令。
26.如權(quán)利要求24所述的膝上型計算機(jī)，其中，所述響應(yīng)于觸摸的功能包括確定所述膝上型計算機(jī)的系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)。
27.如權(quán)利要求24所述的膝上型計算機(jī)，其中，所述響應(yīng)于觸摸的功能包括檢查經(jīng)更新的數(shù)據(jù)信息。
28.如權(quán)利要求24所述的膝上型計算機(jī)，其中，所述一個或多個處理器包括系統(tǒng)處理器和輔助處理器； 其中，所述輔助處理器是相對低功率的處理器；并且 其中，所識別的指令的至少一部分由所述輔助處理器執(zhí)行。
29.如權(quán)利要求28所述的膝上型計算機(jī)，其中，所述膝上型計算機(jī)被配置成當(dāng)所述計算機(jī)處于睡眠模式時，將所述輔助處理器維持在可操作狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電容感測的方法和裝置，提出了利用傳導(dǎo)表面來輔助電容感測并且輔助對與傳導(dǎo)表面的接近的感測的方法和裝置。所感測的接近通常將是用戶的接近，但可以是基準(zhǔn)電壓電位的另一個源。在一些示例中，所描述的系統(tǒng)能夠感測包括外部傳導(dǎo)表面的電路中的電容(包括寄生電容)，其中外部傳導(dǎo)表面處于浮動電位。在一些系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以在兩種操作模式之間切換，即系統(tǒng)將感測與傳導(dǎo)表面的接近的第一模式和系統(tǒng)將使用電容測量來感測與傳導(dǎo)表面的接觸的第二模式。
文檔編號H03K17/955GK102713811SQ201080047899
公開日2012年10月3日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者亞歷山大·潘斯, 大衛(wèi)·T·艾姆, 奧馬爾·S·梁 申請人:蘋果公司